CN107919715A - 一种双向无线充电装置及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线充电领域，公开了一种双向无线充电装置，包括壳体，以及壳体内设有的电池组、线圈单元和电路板；所述电路板包括：控制模块、放电驱动模块、充电整流模块和功率变换模块，所述电池组通过控制模块分别连接放电驱动模块和充电整流模块，所述放电驱动模块和充电整流模块通过功率变换模块连接线圈单元，所述线圈单元是无线充电和无线放电所共用的线圈；本发明解决了现有充电数据线易丢失、充电线不兼容等有线充电方式存在的问题，提供了一种方便、便携的双向无线充电方式，实现了充电装置之间的无线充电和放电功能，通过共用一个线圈完成充电和放电功能，减小了充电装置的体积，降低了成本，且易于制作。

Description

一种双向无线充电装置及充电方法

技术领域

本发明属于无线充电领域，具体涉及一种双向无线充电装置及充电方法。

背景技术

随着技术的发展，电子产品已越来越普及。手机、数码相机、掌上电脑等数码产品和移动终端设备已成为了人们生活的必备用品，而当这些便携式数码产品电池因电量不足而无法正常工作时，必须要立即充电才能恢复正常工作。然而现有的充电设备或移动电源一般通过有线的方式对这些便携式电子产品完成充电。

但现有的充电技术存在着以下不足之处：

1、现有便携式电子产品通过数据线完成充电，而数据线容易丢失，一旦丢失，则无法完成充电，另一方面，各品牌便携式产品的充电线或连接器等不兼容，致使充电设备或移动电源无法对各品牌便携式电子产品进行兼容充电。

2、现有充电设备或移动电源之间不能相互完成充电和借电，只能通过220V市电完成对所述充电设备或移动电源进行充电，存在不方便之处。

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种符合QI标准的双向无线充电装置及充电方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的主要目的在于提供一种符合QI标准的双向无线充电装置及充电方法，通过所述充电装置可以实现双向无线充放电的方式来达到上述目的。

一方面，本发明提供了一种双向无线充电装置，包括壳体，以及壳体内设有的电池组、线圈单元和电路板；所述电路板包括：控制模块、放电驱动模块、充电整流模块和功率变换模块，所述电池组通过控制模块分别连接放电驱动模块和充电整流模块，所述放电驱动模块和充电整流模块通过功率变换模块连接线圈单元，所述线圈单元是无线充电和无线放电所共用的线圈；所述功率变换模块还直接连接控制模块，用于根据控制模块输出指示进行充放电控制和功率变换；所述放电驱动模块，用于根据控制模块指示驱动线圈单元对外进行放电；所述充电整流模块，用于根据控制模块指示对所述电池组进行充电，所述控制模块，用于控制所述双向无线充电装置进行充放电。

优选地，所述线圈单元和功率变换模块还用于根据控制模块输出指示，检测周边是否存在QI协议设备，或者，检测是否有无线充QI协议设备发射的信号。

优选地，所述控制模块，用于在接收检测到QI协议设备的信号后，控制线圈单元发射无线协议信号进行握手连接，连接成功后，控制放电驱动模块进行放电。

优选地，所述控制模块，还用于在接收到有无线充QI协议设备发射的信号后，控制线圈单元接收无线协议信号进行握手连接，连接成功后，控制充电整流模块对所述电池组进行充电。

优选地，所述放电驱动模块为驱动MOS桥或晶体管构成的放大器；所述充电整流模块包括依次连接的整流电路、电压调节电路和充电电路，所述整流电路，用于将交流电转换为直流电；所述电压调节电路用于将所述直流电进行电压调节，以适应所述电池组的电压；所述充电电路，用于将所述电压调节电路输出的电压对所述电池组进行充电。

优选地，所述壳体为圆形壳体，包括上壳体和下壳体，壳体内从上往下依次安装线圈单元、电路板和电池组，上壳体和下壳体通过橡胶防水圈粘合在一起。

优选地，所述无线充电装置还包括连接在所述控制模块上的USB接口和指示模块，所述USB接口用于外部电源通过有线的方式对所述充电装置进行充电，或者所述充电装置通过有线的方式对外部设备进行充电；所述指示模块用于指示所述双向无线充电装置是进行充电还是放电。

优选地，所述线圈单元为符合QI标准的单一电磁感应线圈或者电磁谐振线圈；所述电池组为锂电池通过串联或并联的形式组合在一起的电池组；所述双向无线充电装置为移动电源，且两个所述双向无线充电装置之间可以相互进行无线充电和借电。

优选地，所述无线充电装置还包括温度传感器，用于传感所述电池组的温度，当所述温度超过一定阈值时，通过所述控制模块控制功率变换模块停止工作。

另一方面，本发明还提供了一种根据所述的双向无线充电装置的双向无线充电方法，所述双向无线充电方法包括如下步骤：

步骤1: 启动双向无线充电装置；

步骤2: 检测周边是否存在QI协议设备，若存在则继续执行步骤3，否则跳至步骤4；

步骤3: 双向无线充电装置发射无线信号给QI协议设备进行握手连接，并判断是否接收到QI协议设备的应答信号，若接收到则握手连接成功，双向无线充电装置启动放电驱动模块，所述线圈单元执行发射功能，否则跳至步骤4；

步骤4：检测周边是否有无线充电QI设备发射的信号，如果有，则继续执行步骤5，否则，返回执行步骤2；

步骤5：双向无线充电装置接收无线充电QI设备发射的无线信号，并发送应答信号，完成握手连接，并启动充电整流模块，所述线圈单元执行接收功能，完成对所述电池组的充电。

本发明实施例的技术方案提供了一种双向无线充电装置及充电方法，本发明实施例的技术方案具有以下显著效果：

1.本发明双向无线充电装置的无线充电方式，解决了现有充电数据线易丢失、充电线不兼容等有线充电方式存在的问题，提供了一种方便、便携的无线充电方式，且本发明提供的充电装置兼容有线和无线两种充、放电模式，能适应各种情况。

2. 本发明实现了充电装置的双线无线充电，解决了以前只能通过市电对充电装置进行充电限制问题，实现了充电装置之间的无线充电和放电功能。

3、本发明通过共用一个线圈完成充电和放电功能，减小了充电装置的体积，降低了成本，且易于制作。

4、本发明通过圆形结构的壳体实现充电装置的封装，外观漂亮，封装容易，且不易损坏。

附图说明

图1为本发明实施例的双向无线充电装置的结构图；

图2为本发明实施例的双向无线充电装置的原理示意图；

图3为本发明实施例的双向无线充电装置进行充放电的流程示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和2所示，本发明提供了一种双向无线充电装置，包括壳体，以及壳体内设有的电池组6、线圈单元5和电路板10；所述电路板10包括：控制模块1、放电驱动模块2、充电整流模块3和功率变换模块4，所述电池组6通过控制模块1分别连接放电驱动模块2和充电整流模块3，所述放电驱动模块2和充电整流模块3通过功率变换模块4连接线圈单元5，所述线圈单元5是无线充电和无线放电所共用的线圈；所述功率变换模块4还直接连接控制模块1，用于根据控制模块1输出指示进行充放电控制和功率变换；所述放电驱动模块2，用于根据控制模块1指示驱动线圈单元5对外进行放电；所述充电整流模块3，用于根据控制模块1指示对所述电池组6进行充电，所述控制模块1，用于控制所述双向无线充电装置进行充放电。

优选地，所述线圈单元5和功率变换模块4还用于根据控制模块1输出指示，检测周边是否存在QI协议设备，或者，检测是否有无线充QI协议设备发射的信号。

优选地，所述控制模块1，用于在接收检测到QI协议设备的信号后，控制线圈单元5发射无线协议信号进行握手连接，连接成功后，控制放电驱动模块2进行放电。

优选地，所述控制模块1，还用于在接收到有无线充QI协议设备发射的信号后，控制线圈单元5接收无线协议信号进行握手连接，连接成功后，控制充电整流模块3对所述电池组6进行充电。

优选地，所述放电驱动模块2为驱动MOS桥或晶体管构成的放大器；所述充电整流模块3包括依次连接的整流电路、电压调节电路和充电电路，所述整流电路，用于将交流电转换为直流电；所述电压调节电路用于将所述直流电进行电压调节，以适应所述电池组的电压；所述充电电路，用于将所述电压调节电路输出的电压对所述电池组6进行充电。

优选地，所述壳体为圆形壳体，包括上壳体11和下壳体12，壳体内从上往下依次安装线圈单元5、电路板10和电池组6，上壳体11和下壳体12通过橡胶防水圈粘合在一起。

优选地，所述无线充电装置还包括连接在所述控制模块1上的USB接口7和指示模块8，所述USB接口7用于外部电源通过有线的方式对所述充电装置进行充电，或者所述充电装置通过有线的方式对外部设备进行充电；所述指示模块8用于指示所述双向无线充电装置是进行充电还是放电。

优选地，所述线圈单元5为符合QI标准的单一电磁感应线圈或者电磁谐振线圈；所述电池组6为锂电池通过串联或并联的形式组合在一起的电池组；

所述双向无线充电装置为移动电源，且两个所述双向无线充电装置之间可以相互进行无线充电和借电。

优选地，所述无线充电装置还包括温度传感器，图中未视出，用于传感所述电池组的温度，当所述温度超过一定阈值时，通过所述控制模块控制功率变换模块停止工作。

另一方面，本发明还提供了一种根据所述的双向无线充电装置的双向无线充电方法，如图3所示，所述双向无线充电方法包括如下步骤：

步骤1: 启动双向无线充电装置；

步骤2: 检测周边是否存在QI协议设备，若存在则继续执行步骤3，否则跳至步骤4；

步骤3: 双向无线充电装置发射无线信号给QI协议设备进行握手连接，并判断是否接收到QI协议设备的应答信号，若接收到则握手连接成功，双向无线充电装置启动放电驱动模块，所述线圈单元执行发射功能，否则跳至步骤4；

步骤4：检测周边是否有无线充电QI设备发射的信号，如果有，则继续执行步骤5，否则，返回执行步骤2；

步骤5：双向无线充电装置接收无线充电QI设备发射的无线信号，并发送应答信号，完成握手连接，并启动充电整流模块，所述线圈单元执行接收功能，完成对所述电池组的充电。

除此之外，本发明充电装置还包括感应单元，图中未视出，所述感应单元与所述控制模块1连接，用于感应外部的QI协议设备进入其所对应充电线圈单元的充电区域时，通知所述控制模块1，由所述控制模块1与其进行握手连接，并且在感应外部的QI协议设备离开其所对应充电线圈单元的充电区域时，由所述控制模块1控制所述功率变换模块停止进行充、放电。也就是说，用户将待充电终端，移动到感应单元对应充电线圈单元的充电区域时，感应单元通知所述控制模块1，由所述控制模块1控制所述电池组，通过所述放电驱动模块2为线圈单元供电；用户将待充电终端，从感应单元对应充电线圈单元的充电区域拿开时，感应单元通知所述控制模块1，所述控制模块1控制所述电池组停止对所述放电驱动模块2进行供电。

特别地，所述感应单元为感应线圈，当其感应移动终端进入其所对应充电线圈单元的充电区域时，通知所述控制模块1，控制充电。优选的，所述感应单元的感应线圈与所述充电线圈单元的充、放电线圈为同一线圈。

优选的，所述充电装置还包括稳压单元连接电池组，图中未视出，用于对所述控制模块1、放电驱动模块2、充电整流模块3、功率变换模块4、线圈单元5以及指示模块8进行供电，附图中未示出。例如，所述稳压单元为低压差线性稳压器（LDO，lowdropoutregulator），所述电池组通过LDO供电给其他器件。

所述控制模块1通过检测单元与所述电池组连接，用于控制所述检测单元检测所述电池组的工作信息，所述工作信息至少包括充电状态、电池容量、剩余电量、充电电压、放电电压、充电电流、放电电流其中之一；例如，所述工作信息包括剩余电量、充电电压与放电电压，又如，所述工作信息包括充电状态、电池容量；又如，所述工作信息包括剩余电量除以电池容量得到的可用电量比例信息等。所述充电装置还包括显示模块，用于显示上述工作信息，以供用户参考。

进一步地，本发明的实施例还可以是，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的移动电源。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向无线充电装置，包括壳体，以及壳体内设有的电池组、线圈单元和电路板；其特征在于：所述电路板包括：控制模块、放电驱动模块、充电整流模块和功率变换模块，所述电池组通过控制模块分别连接放电驱动模块和充电整流模块，所述放电驱动模块和充电整流模块通过功率变换模块连接线圈单元，所述线圈单元是无线充电和无线放电所共用的线圈；所述功率变换模块还直接连接控制模块，用于根据控制模块输出指示进行充放电控制和功率变换；所述放电驱动模块，用于根据控制模块指示驱动线圈单元对外进行放电；所述充电整流模块，用于根据控制模块指示对所述电池组进行充电，所述控制模块，用于控制所述双向无线充电装置进行充放电。

2.根据权利要求1所述的双向无线充电装置，其特征在于：所述线圈单元和功率变换模块还用于根据控制模块输出指示，检测周边是否存在QI协议设备，或者，检测是否有无线充QI协议设备发射的信号。

3.根据权利要求2所述的双向无线充电装置，其特征在于：所述控制模块，用于在接收检测到QI协议设备的信号后，控制线圈单元发射无线协议信号进行握手连接，连接成功后，控制放电驱动模块进行放电。

4.根据权利要求2所述的双向无线充电装置，其特征在于：所述控制模块，还用于在接收到有无线充QI协议设备发射的信号后，控制线圈单元接收无线协议信号进行握手连接，连接成功后，控制充电整流模块对所述电池组进行充电。

5.根据权利要求1所述的双向无线充电装置，其特征在于：所述放电驱动模块为驱动MOS桥或晶体管构成的放大器；所述充电整流模块包括依次连接的整流电路、电压调节电路和充电电路，所述整流电路，用于将交流电转换为直流电；所述电压调节电路用于将所述直流电进行电压调节，以适应所述电池组的电压；所述充电电路，用于将所述电压调节电路输出的电压对所述电池组进行充电。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的双向无线充电装置，其特征在于：所述壳体为圆形壳体，包括上壳体和下壳体，壳体内从上往下依次安装线圈单元、电路板和电池组，上壳体和下壳体通过橡胶防水圈粘合在一起。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的双向无线充电装置，其特征在于：所述无线充电装置还包括连接在所述控制模块上的USB接口和指示模块，所述USB接口用于外部电源通过有线的方式对所述充电装置进行充电，或者所述充电装置通过有线的方式对外部设备进行充电；所述指示模块用于指示所述双向无线充电装置是进行充电还是放电。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的双向无线充电装置，其特征在于：所述线圈单元为符合QI标准的单一电磁感应线圈或者电磁谐振线圈；所述电池组为锂电池通过串联或并联的形式组合在一起的电池组；所述双向无线充电装置为移动电源，且两个所述双向无线充电装置之间可以相互进行无线充电和借电。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的双向无线充电装置，其特征在于：所述无线充电装置还包括温度传感器，用于传感所述电池组的温度，当所述温度超过一定阈值时，通过所述控制模块控制功率变换模块停止工作。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的双向无线充电装置的双向无线充电方法，其特征在于：所述双向无线充电方法包括如下步骤：

步骤1: 启动双向无线充电装置；

步骤2: 检测周边是否存在QI协议设备，若存在则继续执行步骤3，否则跳至步骤4；

步骤3: 双向无线充电装置发射无线信号给QI协议设备进行握手连接，并判断是否接收到QI协议设备的应答信号，若接收到则握手连接成功，双向无线充电装置启动放电驱动模块，所述线圈单元执行发射功能，否则跳至步骤4；

步骤4：检测周边是否有无线充电QI设备发射的信号，如果有，则继续执行步骤5，否则，返回执行步骤2；

步骤5：双向无线充电装置接收无线充电QI设备发射的无线信号，并发送应答信号，完成握手连接，并启动充电整流模块，所述线圈单元执行接收功能，完成对所述电池组的充电。