CN105932744B - 无线充电方法和系统以及智能珠宝 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线充电系统，包括充电底座和终端，所述充电底座上设置有发射模块，所述终端上设置有接收模块，所述发射模块包括电力发送线圈和发送电路，所述接收模块包括电力接收线圈和接收电路；另外还设置有反馈电路，所述发送电路包括有动态负载调整电路，所述发送电路用于向电力发送线圈输出电能信号，所述反馈电路用于获取反馈信息并将反馈信息反馈至动态负载调整电路，所述动态负载调整电路用于判断反馈信息是否满足预设条件并调整电能信号的电流值以使反馈信息满足预设条件，所述接收电路用于获取感应电流并将感应电流转换为供终端充电的电力。本发明的无线充电系统有效的提高了充电效率，防止终端产品的发热，保证了充电的安全性。

Description

无线充电方法和系统以及智能珠宝

技术领域

本发明涉及无线充电技术，具体涉及一种无线充电方法和系统以及应用该无线充电系统的智能珠宝。

背景技术

在工业技术高速发展的今天，随着生活水平的不断提高，信息化产品已成为生活中不可缺少的一部分。为了使产品更智能更贴心，就需要做到长期或实时监测，但因为产品越小电池容量就会相对变小，待机时间短，电池续航成为了当前的瓶颈，需要及时补充能量，而既轻便又快捷的无线充电技术可以时刻为智能小型化产品补充电量。

无线充电是应用电磁波感应原理及相关的交流感应技术，首先将直流电转换成高频交流电，然后通过线圈之间的互感耦合方式实现在发送端和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应交流信号来进行充电。

但是，当发送线圈发送出来的磁场经过金属就会产生感应电流，叫做“涡流”，这个涡流会产生一个跟发送线圈产生的磁场方向相反的磁场，抵消掉发送线圈形成的磁场，使得接收线圈接收到的感应电压下降，并且该涡流会转变成热量，使设备发烫。

由于小型化产品(如首饰)空间极小，无线充电接收线圈相对缩小到了极限，绕线线径变细，绕线圈数减少，感应磁场非常微小，电感L和电阻R的比值很难与发送端进行匹配，充电效率低。再加上一般产品上会带有一定的金属件，当发送线圈发出来的磁场经过金属件就会产生感应电流，造成产品发热，导致产品内电子元件器件工作在高温下，容易过早老化影响使用寿命，电池也会受高温影响引起鼓包和爆炸可能性，安全性得不到保障或者无法正常充电。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种即能降低智能终端产品的温度，又能提高充电效率的无线充电系统。

为了实现上述目的，本发明具体采用以下技术方案：

本发明提供一种无线充电系统，包括充电底座和终端，所述充电底座上设置有发射模块，所述发射模块包括电力发送线圈和与所述电力发送线圈连接的发送电路，所述终端上设置有接收模块，所述接收模块包括电力接收线圈和与所述电力接收线圈连接的接收电路；另外，还设置有反馈电路，所述发送电路包括动态负载调整电路，所述发送电路用于向所述电力发送线圈输出电能信号，所述反馈电路用于获取反馈信息，并将所述反馈信息反馈至所述动态负载调整电路，所述动态负载调整电路用于判断所述反馈信息是否满足预设条件，并在所述反馈信息不满足预设条件时，调整所述电能信号的电流值，以使所述反馈信息满足所述预设条件，所述接收电路用于根据调整后的电能信号获取感应电流，并将所述感应电流转换为供所述终端充电的电力。

优选地，所述反馈电路包括负载反馈电路，所述负载反馈电路设置于所述接收模块，用于将所述感应电流的电流值转换为反馈信号并反馈至所述动态负载调整电路；所述动态负载调整电路用于根据所述反馈信号判断所述感应电流的电流值是否包含在预设电流范围内，在所述电流值包含在所述预设电流范围外时，调整所述电能信号的电流值，以使所述感应电流的电流值包含在所述预设电流范围内。

优选地，所述反馈电路还包括设置于所述发射模块的温度监控电路，所述温度监控电路与所述电力发送线圈连接，用于采集所述电力发送线圈的温度信息并反馈至所述动态负载调整电路，所述动态负载调整电路判断所述温度信息是否包含在预设温度范围内，在所述温度信息包含在所述预设温度范围外时，调整所述电能信号的电流值，以使所述温度信息包含在所述预设温度范围内。

优选地，所述发送电路还包括电源管理单元，电能转换单元和发射电路；所述电源管理单元的输出端与动态负载调整电路的输入端相连，用于将输入的电能一部分转换为发送电路工作所需的电能，另一部分转换为所述电力发送线圈所需的电能信号；所述电能转换单元的输入端与所述动态负载调整电路的输出端相连，所述电能转换单元的输出端与所述发射电路的输入端相连，用于将所述动态负载调整电路输出的电能信号由直流电转换为交流电并输出给所述发射电路；所述发射电路与所述电力发送线圈相连，用于将电能转换单元输出的交流电传送给电力发送线圈并调整电力发送线圈产生的磁场的大小及方向。

优选地，所述接收电路包括整流电路、电能调整单元和充电管理单元；所述整流电路的输入端与所述电力接收线圈相连，用于将所述电力接收线圈产生的感应电流转换为直流电并输出；所述电能调整单元的输入端与所述整流电路的输出端相连，所述电能调整单元的输出端与所述充电管理单元的输入端相连，用于接收所述整流电路输出的直流电并将所述直流电稳压后得到电压稳定的直流电输送至所述充电管理单元；所述充电管理单元，用于将电压稳定的直流电一部分输出给电池充电，另一部分输出给终端供电。

相应的，本发明还提供一种无线充电方法，包括：

获取电能信号；

获取反馈信息，并判断所述反馈信息是否满足预设条件；

在所述反馈信息不满足预设条件时，调整所述电能信号的电流值，以使所述反馈信息满足所述预设条件；

根据调整后的电能信号获取感应电流，并将所述感应电流转换为供所述终端充电的电力。

其中，获取反馈信息，并判断所述反馈信息是否满足预设条件包括：根据所述电能信号获取感应电流；判断所述感应电流的电流值是否包含在预设电流范围内；

所述在所述反馈信息不满足预设条件时，调整所述电能信号的电流值，以使所述反馈信息满足所述预设条件包括：在所述电流值包含在所述预设电流范围外时，调整所述电能信号的电流值，以使所述感应电流的电流值包含在所述预设电流范围内。

其中，所述获取反馈信息，并判断所述反馈信息是否满足预设条件包括：

采集所述电力发送线圈的温度信息；判断所述温度信息是否包含在预设温度范围内；

所述在所述反馈信息不满足预设条件时，调整所述电能信号的电流值，以使所述反馈信息满足所述预设条件包括：在所述温度信息包含在所述预设温度范围外时，调整所述电能信号的电流值，以使所述温度信息包含在所述预设温度范围内。

一种智能珠宝，包括以上所述的无线充电系统；其中，所述智能珠宝内还设置有电池、PCBA板和第一屏蔽片，所述无线充电系统中的接收电路分布于所述PCBA板，所述无线充电系统中的电力接收线圈设置于所述电池下方，所述PCBA板设置于所述电池上方，所述第一屏蔽片设置于所述电池和电力接收线圈之间。

优选地，上述智能珠宝还包括第二屏蔽片，所述第二屏蔽片设置于所述电池和PCBA板之间。

与现有技术相比，本发明的无线充电系统设置有动态负载调整电路和反馈电路，通过反馈电路实时采集电力接收线圈的感应电流的电流值或电力发送线圈的温度信息作为反馈信息反馈至动态负载调整电路，动态负载调整电路将反馈的电流值或温度信息与相应的预设值范围作对比判断反馈的电流值或温度信息是否包含在相应的预设值范围内，当反馈的电流值或温度信息包含在相应的预设值范围外时，动态负载反馈电路调整电能信号的电流值使感应电流的电流值或电力发送线圈的温度信息包含在相应的预设值范围内，防止电流过大而使线圈发热或者电流过小而无法正常充电，提高了充电效率。另外当磁场经过终端产品上的其他金属件时也会产生感应电流，称为“涡流”，这个“涡流”会转变成热量且使电力接收线圈的感应电压下降，磁场越强，这个“涡流”也就越大，电能被转变成热量也就越多，电力接收线圈的感应电压下降的也越多，因此动态负载调整电路根据反馈信息调整发送电路的电能信号电流值，可以有效的控制磁场的大小，从而控制终端产品的发热和提高充电的效率。

附图说明

图1为实施例1的无线充电系统的模块框图；

图2为实施例1的无线充电系统的电路原理框图；

图3为实施例1的无线充电方法流程图；

图4为实施例2的珠宝分解结构示意图；

图5为实施例2的充电底座结构示意图；

图中：1、发送电路；11、电源管理单元；12、动态负载调整电路；13、电能转换单元；14、发射电路；15、温度监控电路；2、电力发送线圈；3、电力接收线圈；4、接收电路；41、整流电路；42、电能调整单元；43、充电管理单元；44、负载反馈电路；100、宝石上壳；101、背光板；102、PCBA板；103、第二屏蔽片；104、电池；105、宝石下壳；106、银框；107，第一屏蔽片；200、戒指首饰；201、充电支架；202、充电下壳。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供一种无线充电系统，包括充电底座和终端，其中，充电底座上设置有发射模块，终端上设置有接收模块，发射模块包括发送电路1和与发送电路1连接的电力发送线圈2，接收模块包括接收电路4和与接收电路4连接的电力接收线圈3。发送电路1从外部设备获取直流电能信号并将该直流电能信号进行调整、转换后输出交流电能信号至电力发送线圈2使电力发送线圈2产生磁场。当终端放置于充电底座表面，使电力接收线圈3处于电力发送线圈2产生的磁场中时，电力接收线圈3会感应产生感应电流并输出给接收电路4，接收电路4将感应电流进行转换并调整之后得到电压稳定的直流电输出给终端充电、供电。

如图2所示，发送电路1包括电源管理单元11、动态负载调整电路12、电能转换单元13和发射电路14，接收电路4包括整流电路41、电能调整单元42和充电管理单元43。其中，电源管理单元11的输出端与动态负载调整电路12的输入端相连，电源管理单元11将外部输入的电能一部分转换为发送电路1工作所需的电能提供给发送电路，电源管理单元11将外部输入的电能的另一部分转换为电力发送线圈2产生磁场所需的电能信号并输出给动态负载调整电路12。动态负载调整电路12与电能转换单元13相连，动态负载调整电路12将电源管理单元11输出的电能信号经调整后输出给电能转换单元13；电能转换单元13与发射电路14相连，电能转换单元13将输入的电能信号由直流电转换为交流电能信号输出给发射电路14，发射电路14将输入的交流电能信号输出给电力发送线圈2使电力发射线圈2在其周围产生磁场并通过调整交流电能信号的大小和方向来调整磁场的大小和方向。

当位于终端内的电力接收线圈3处于电力发送线圈2产生的磁场中时，电力接收线圈3会感应产生感应电流，感应电流经整流电路41整流后得到直流电输出给电能调整单元42的输入端，电能调整单元42将输入的直流电进行稳压调整后得到电压稳定的直流电输出给充电管理单元43，充电管理单元43将电压稳定的直流电一部分转换为终端工作时所需的电能供给终端，另一部分转换为终端内的电池充电所需的电能给电池充电。

接收电路4包括负载反馈电路44，负载反馈电路44与电能管理单元42相连，将调整后得到电压稳定的直流电的电流值转换为反馈信号并反馈至动态负载调整电路12，动态负载调整电路12将负载反馈电路44反馈的电流值与预设电流范围值作对比，判断反馈的电流值是否包含在预设电流范围内，当反馈的电流值包含在所述预设电流范围外时，调整电能信号的电流值，以使感应电流的电流值包含在所述预设电流范围内。

发送电路1还包括温度监控电路15，温度监控电路15通过热敏电阻实时监控电力发送线圈2的温度信息，并将该温度信息实时反馈至动态负载调整电路12，动态负载调整电路12将温度监控电路15反馈的温度信息与预设温度范围作对比，判断电力发送线圈2的温度信息是否包含在预设温度范围内，当电力发送线圈2的温度信息包含在预设温度范围外时，调整电能信号的电流值，以使电力发送线圈2的温度信息包含在预设温度范围内。

参见图3，为本发明提供的一种无线充电方法实施例一的流程示意图，包括：

步骤S0：由外部设备提供5V的直流电能信号；步骤S1：将5V直流电能信号进行调整并转换为交流电能信号；步骤S2：由交流电能信号产生磁场并发生互感耦合获取感应电流；步骤S3：将感应电流转换为直流电；步骤S4：将直流电稳压调整后得到电压稳定的直流电并将该电压稳定的直流电的电流值转换为反馈信号反馈；步骤S5：通过电压稳定的直流电给电池充电。

其中，步骤S2之后还包括步骤S201：采集电力发送线圈的温度信息并反馈；步骤S1包括将步骤S4反馈的电流值与预设电流范围作对比或者将步骤S201反馈的温度信息与预设温度范围作对比，判断感应电流的电流值是否包含在预设电流范围内或者电力发送线圈的温度信息是否包含在预设温度范围内；当感应电流的电流值包含在预设电流范围外或者电力发送线圈的温度信息包含在预设温度范围外时，调整电能信号的电流值，以使感应电流的电流值包含在预设电流范围内或电力发送线圈的温度信息包含在预设温度范围内。

实施例2

本实施例提供一种应用实施例1的无线充电系统的智能珠宝，该珠宝包括宝石上壳100、宝石下壳105、电池104、第一屏蔽片107、PCBA板102和背光板101；宝石上壳100和宝石下壳105相互配合连接形成有内部空腔，电池104、第一屏蔽片107、PCBA板102和背光板101均设置于宝石上壳100和宝石下壳105形成的空腔内。其中，无线充电系统的电力接收线圈3设置于电池104下方，PCBA板102设置于电池104的上方，第一屏蔽片107设置于电池104与无线充电系统的电力接收线圈3之间，无线充电系统的接收电路4分布于PCBA板102经PCBA板102与无线充电系统的电力接收线圈3电连接。当珠宝放置于充电底座进行充电时，无线充电系统的电力接收线圈3处于线充电系统的电力发送线圈2产生的磁场中产生感应电流，感应电流经线充电系统的接收电路4转换、调整后得到电压稳定的直流电给珠宝供电及珠宝内的电池104充电。

由于磁场经过金属件就会产生感应电流，感应电流会使金属件发热从而使珠宝温度升高。在本实施例中，在电池104和无线充电系统的电力接收线圈3之间设置有第一屏蔽片107，用于阻挡磁力线，改变磁场方向，避免磁力线到达珠宝的金属边框、PCBA板102或电池104上，防止金属边框、PCBA板或电池104上的金属件发热，降低了珠宝的温度，防止珠宝内的电子元器件工作在高温下而过早老化影响其使用寿命，同时也防止电池受高温影响而引起鼓包甚至爆炸，提高了充电的安全性及充电效率。

但是，由于受珠宝空间的限制，第一屏蔽片107并不能完全屏蔽磁力线，因此，为了能更好的起到屏蔽效果，在电池104和PCBA板102之间还设置有第二屏蔽片103，用于阻挡磁力线，改变磁场方向，避免磁力线到达珠宝的金属边框或PCBA板102上，防止金属边框、PCBA板上的金属件发热，降低了珠宝的温度，防止珠宝内的电子元器件工作在高温下而过早老化影响其使用寿命。

在本实施例中，第一屏蔽片107和第二屏蔽片103均采用高导磁率的铁氧体制成，其能有效的隔离磁力线。

在PCBA板102的上方还设置有背光板101，在PCBA板102上还设置有微控制器和六轴传感器，微处理器与背光板、六轴传感器电相连。当宝石产生加速时，六轴传感器将感应信号传送至微控制器，微控制器控制背光板101发光从而实现珠宝的计步。

在本实施例中，宝石设置为戒指形式的饰品，设置有银框106，银框106包括安装部和套环，当珠宝与银框106接合时，安装部卡合固定宝石下壳105，套环用于固定于手指上。

如图5所示，充电底座包括充电支架201和充电下壳202，充电支架201设置为倒“L”形，充电支架201的下端与充电下壳202固定连接，电力发送线圈2固定于充电支架201的上端，发送电路1设置于充电下壳202内，当需要给图4所示的戒指饰品200充电时，将戒指饰品200银框106的套环套在充电底座的充电支架201上，使电力发送线圈2产生的磁场穿过电力接收线圈3，则电力接收线圈3产生感应电流经接收电路4的转换、调整后给戒指饰品200供电及电池充电。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无线充电系统，包括充电底座和终端，所述充电底座上设置有发射模块，所述发射模块包括电力发送线圈和与所述电力发送线圈连接的发送电路，所述终端上设置有接收模块，所述接收模块包括电力接收线圈和与所述电力接收线圈连接的接收电路；其特征在于，还设置有反馈电路，所述发送电路包括动态负载调整电路，所述发送电路用于向所述电力发送线圈输出电能信号，所述反馈电路用于获取反馈信息，并将所述反馈信息反馈至所述动态负载调整电路，所述动态负载调整电路用于判断所述反馈信息是否满足预设条件，并在所述反馈信息不满足预设条件时，调整所述电能信号的电流值，以使所述反馈信息满足所述预设条件，所述接收电路用于根据调整后的电能信号获取感应电流，并将所述感应电流转换为供所述终端充电的电力；

所述反馈电路包括负载反馈电路，所述负载反馈电路设置于所述接收模块，用于将所述感应电流的电流值转换为反馈信号并反馈至所述动态负载调整电路；所述动态负载调整电路用于根据所述反馈信号判断所述感应电流的电流值是否包含在预设电流范围内，在所述电流值包含在所述预设电流范围外时，调整所述电能信号的电流值，以使所述感应电流的电流值包含在所述预设电流范围内。

2.根据权利要求1所述的无线充电系统，其特征在于，所述反馈电路还包括设置于所述发射模块的温度监控电路，所述温度监控电路与所述电力发送线圈连接，用于采集所述电力发送线圈的温度信息并反馈至所述动态负载调整电路，所述动态负载调整电路判断所述温度信息是否包含在预设温度范围内，在所述温度信息包含在所述预设温度范围外时，调整所述电能信号的电流值，以使所述温度信息包含在所述预设温度范围内。

3.根据权利要求1或2所述的无线充电系统，其特征在于，所述发送电路还包括电源管理单元，电能转换单元和发射电路；

所述电源管理单元的输出端与动态负载调整电路的输入端相连，用于将输入的电能一部分转换为发送电路工作所需的电能，另一部分转换为所述电力发送线圈所需的电能信号；

所述电能转换单元的输入端与所述动态负载调整电路的输出端相连，所述电能转换单元的输出端与所述发射电路的输入端相连，用于将所述动态负载调整电路输出的电能信号由直流电转换为交流电并输出给所述发射电路；

所述发射电路与所述电力发送线圈相连，用于将电能转换单元输出的交流电传送给电力发送线圈并调整电力发送线圈产生的磁场的大小及方向。

4.根据权利要求3所述的无线充电系统，其特征在于，所述接收电路包括整流电路、电能调整单元和充电管理单元；

所述整流电路的输入端与所述电力接收线圈相连，用于将所述电力接收线圈产生的感应电流转换为直流电并输出；

所述电能调整单元的输入端与所述整流电路的输出端相连，所述电能调整单元的输出端与所述充电管理单元的输入端相连，用于接收所述整流电路输出的直流电并将所述直流电稳压后得到电压稳定的直流电输送至所述充电管理单元；

所述充电管理单元，用于将电压稳定的直流电一部分输出给电池充电，另一部分输出给终端供电。

5.一种无线充电方法，其特征在于，包括：

获取电能信号；

获取反馈信息，并判断所述反馈信息是否满足预设条件；

在所述反馈信息不满足预设条件时，调整所述电能信号的电流值，以使所述反馈信息满足所述预设条件；

根据调整后的电能信号获取感应电流，并将所述感应电流转换为供终端充电的电力；

其中，获取反馈信息，并判断所述反馈信息是否满足预设条件包括：

根据所述电能信号获取感应电流；

判断所述感应电流的电流值是否包含在预设电流范围内；

所述在所述反馈信息不满足预设条件时，调整所述电能信号的电流值，以使所述反馈信息满足所述预设条件包括：

在所述电流值包含在所述预设电流范围外时，调整所述电能信号的电流值，以使所述感应电流的电流值包含在所述预设电流范围内。

6.根据权利要求5所述的无线充电方法，其特征在于，所述获取反馈信息，并判断所述反馈信息是否满足预设条件包括：

采集电力发送线圈的温度信息；

判断所述温度信息是否包含在预设温度范围内；

所述在所述反馈信息不满足预设条件时，调整所述电能信号的电流值，以使所述反馈信息满足所述预设条件包括：

在所述温度信息包含在所述预设温度范围外时，调整所述电能信号的电流值，以使所述温度信息包含在所述预设温度范围内。

7.一种智能珠宝，其特征在于，包括上述权利要求1至4任一项所述的无线充电系统；其中，所述智能珠宝内还设置有电池、PCBA板和第一屏蔽片，所述无线充电系统中的接收电路分布于所述PCBA板，所述无线充电系统中的电力接收线圈设置于所述电池下方，所述PCBA板设置于所述电池上方，所述第一屏蔽片设置于所述电池和电力接收线圈之间。

8.根据权利要求7所述的智能珠宝，其特征在于，还包括第二屏蔽片，所述第二屏蔽片设置于所述电池和PCBA板之间。