CN108988419A - 一种车内无线充电装置及充电方法 - Google Patents

一种车内无线充电装置及充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车内无线充电装置，可以安装于车内用于向外部负载提供无线充电服务，所述车内充电装置包括充电系统和收纳装置，所述充电系统具有一定的感应范围，且所述收纳装置设置于所述感应范围内，所述充电系统包括：发射装置、通讯装置、处理器、显示装置、开关模块和温度检测模块，所述充电系统设置于所述收纳装置内，使得车体在运行时可以很好收纳外部负载，避免外部负载受震动而脱离收纳装置。本发明还公开了一种充电方法，在移动终端进入耳朵接听通话状态时，可停止无线充电装置充电，从而使无线充电装置停止辐射电磁波，避免用户的大脑与电磁波接近，最大限度地减少电磁场对人体产生的危害。

Description

一种车内无线充电装置及充电方法
技术领域
本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种用于车内使用的无线充电装置及充电方法。
背景技术
当今时代，以手机为代表的通讯工具无处不在，故充电的便利性就显得十分重要，而目前在汽车领域对于诸如手机类小型用电设备几乎都采用有线接口充电，然而，现有的有线充电器都是带有很长的数据线这样在相对狭小的驾驶室里显得非常凌乱，且会给车内人员带来充电线相互缠绕的麻烦甚至造成安全隐患，同时影响整车内饰空间观感。另外，现有的无线充电器虽然可以在一般桌子或平面上放置，但在颠簸的行驶车辆上无法固定位置，造成用户很难放置，也不易于行驶中掌握其充电状况。
如今汽车上普遍使用的充电方法早已过时，如何在车辆行驶过程中方便快捷地进行手机充电操作，提高汽车的安全性与便利性是现在技术需要解决的问题。公开号为CN202888876U的发明于2013年4月17日公开了一种车载手机充电器，包括固定架和充电插头，其特征在于，固定架设有背板，背板一端与充电插头连接，固定架正面上下方内侧设有弹簧平台，手机固定于其内与充电插头连接，固定架背面上下方内侧设有固定夹形成夹力牢固固定在车内后视镜上。本发明结构简单，固定的位置方便使用查看手机，即时为手机充电，保证电量充足，线束隐藏安置，不影响视线不会造成车内空间凌乱，方便拔插手机，便于智能手机功能在车内的应用，适用于多种车型车内后视镜和多种型号手机。
无线充电又称感应充电或非接触式充电，其凭借无线方式将能量从供电装置提供予受电装置。目前，无线充电技术概括分为三大阵营，无线充电联联盟Wireless PowerConsortium (WPC) 制定的Qi规范、电力事业联盟Power Matters Alliance(PMA)和无线电源联盟Alliance for Wireless Power (A4WP) 制定的Rezence规范。其中以WPC、A4WP联盟为主流，而采用的无线充电方式则有磁感应（低频）与磁共振（高频）的技术分别。磁感应方式仅能用于短距离传输且受电装置需对位贴附于供电装置，其电能转换效率较高，却难以实现多个受电装置同时进行充电。磁共振则是让发送端与接收端达到特定的共振频，可以让双方形成磁共振现象，通过这种方式达到能量传输的目的。相较于磁感应方式，磁共振方式可以实现较远距离的充电。
现有的无线充电技术中，需要采用两个部件：一个为带发射功能的底座（如发射板），另一个为带接收功能的电子设备（如带接收功能的手机、MP3），其中带发射功能的底座中包含初级线圈，通过交流供电使初级线圈处于发射状态，带接收功能的电子设备中设置次级线圈，该次级线圈处于发射状态的初级线圈进行电磁耦合获得电能。
现有车载充电技术还无法实现充电接收设备和无线充电发射机存在性的双向检测。
发明内容
针对上述现有技术的不足之处，发明提供一种车内无线充电装置及充电方法，以解决现有问题的不足。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于车载系统对外部负载进行无线充电的车内充电装置。
在一具体的实施例中，所述车内充电装置包括充电系统和收纳装置，所述充电系统具有一定的感应范围，且所述收纳装置设置于所述感应范围内，进一步的是，所述充电系统包括：
所述发射装置包括功率发射电路及发射线圈，所述功率发射电路用于调整实时无线充电功率并发射无线电波，所述发射线圈用于将所述无线电波进行能量发射；
所述通讯装置，用于基于Blutooth、WiFi、Zigbee、RFID、Lora、NFC等中的一种或多种方式使得无线充电发射模块与外部负载实现数据的双向传递，以获取外部负载的实时充电功率以及工作状态，所述工作状态包括实时通话状态；
所述处理器，根据所述实时无线充电功率及实时发射功率，计算实时无线充电传输效率；根据所述实时无线充电传输效率及理想无线传输效率，计算实时充电耦合系统；
所述显示装置，包括耦合状态指示圈，用于显示所述实时充电耦合系数；
开关模块，分别与所述处理器和所述发送装置连接，以接收处理器通过控制接口发送的控制指令，使得外部负载与所述发射装置形成电能量的传输；
所述温度检测模块，用于检测所述外部负载的温度，并将温度检测结果发送至所述处理器；
所述处理器判定通讯装置是否与外部负载通讯成功，若通讯成功，则按照预设策略将电能分配给通讯成功的发射线圈，以使通讯成功的发射线圈将所接收到的电能转化为电磁感应能量，并将所述磁感应能量向外部负载输出；
若无线充电过程中存在外部负载处于实时通话状态时，所述处理器则控制所述发送线圈停止所述磁感应能量的向外输出，直到实时通话状态终止。
在一实施例中，所述功率发射电路还包括功率因数校正单元、变压单元。
在一实施例中，所述处理器根据以下中的至少一项充电状态判定停止向外部负载充电：
外部的负载处于充电完成的状态；
外部的负载的温度上升到预定高值；
外部的负载的电流超过预定电流值；
外部的负载的电压超过预定电压值。
在一实施例中，所述通讯装置基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA一种或多种检测所述通讯装置的感应范围内是否存在可通讯的外部负载，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。
在一实施例中，所述收纳装置具有收容外部负载的凹槽，所述凹槽的内表面设有防滑纹。
在一实施例中，所述收纳装置上设有与外部负载配合的凹部以固定外部负载。
在一实施例中，所述收纳装置具有至少一个用于收纳外部负载的弹性收纳腔。
本发明还提供一种充电方法，其方法包括：
提供一种充电系统，基于外部负载的无线充电需求向外部负载提供无线充电服务；
所述充电系统包括多种充电电路和预存的外部负载的身份信息，所述充电电路用以提供不同的输出电压和输出电流，所述身份信息包括外部负载的类型和/或型号；
所述充电系统获取外部负载的无线充电需求以及所述身份信息；
所述充电系统根据所述无线充电需求或所述身份信息发射匹配的充电参数的电能向外部负载充电，所述充电参数包括与外部负载匹配的无线充电电压、无线充电电流、无线充电功率、无线充电速率、无线充电电量、无线充电时间、无线充电费用等中的至少一个；
所述充电系统根据以下中的至少一项充电状态判定停止向外部负载充电：
外部的负载处于充电完成的状态；
外部的负载的温度上升到预定高值；
外部的负载的电流超过预定电流值；
外部的负载的电压超过预定电压值。
根据上述充电方法，在一实施例中，所述充电系统基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA、iNPOFi、Wi-Po一种或多种获取所述充电装置的感应范围内是否存在外部负载发送的无线充电需求，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。
根据上述充电方法，在一实施例中，所述充电系统获取外部负载的工作状态，所述工作状态包括外部负载的实时通话状态，若存在外部负载处于实时通话状态，则停止向外部负载充电，直到实时通话状态终止。
与现有技术相比，本发明在移动终端进入耳朵接听通话状态时，可停止无线充电装置充电，从而使无线充电装置停止辐射电磁波，避免用户的大脑与电磁波接近，最大限度地减少电磁场对人体产生的危害。缩短无线充电时间，提高无线充电效率的效果，减少功耗，从而使充电时间达到最优状态，大大提高了用户体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中的充电装置结构示意图；
图2为本发明另一实施例中的充电装置结构示意图；
图3为本发明再一实施例中的充电装置结构示意框图；
图4本实发明一实施例中的充电系统示意框图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，修如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“顶”或“下”、“底”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”、“上面”、“顶部”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”、“下面”、“底部”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参见图1，一种可以安装于车10内用于向外部负载30提供无线充电服务的车内无线充电装置，所述车内无线充电装置包括充电系统（未示出）和收纳装置20，所述充电系统具有一定的感应范围，且所述收纳装置20设置于所述感应范围内。当外部负载30与车内无线充电装置实现充电连接时，车内无线充电装置的显示装置40可以以信号灯向用户显示充电连接成功与否的状态。其中，外部负载30可以是集成了无线充电接收电路的终端或产品，例如智能动终端、汽车等智能电子产品。
在一实施例中，所述收纳装置20具有收容外部负载的凹槽，所述凹槽的内表面设有防滑纹。当外部负载30被收纳与凹槽内时，充电系统可获取外部负载30是否存在充电需求，若存在充电需求，则进入充电状态连接，实现充电。以汽车为例，在运行时不可避免的会产生震动，使得外部负载30有脱离凹槽的风险，当凹槽的表面具有防滑纹路可以增大外部负载30与凹槽表面的摩擦力，并避免外部负载30脱离凹槽。
参见图2，在另一实施例中，所述收纳装置100上设有与外部负载（图2中未示出）配合的凹部101以固定外部负载，其凹部101可以对外部负载形成卡持，使得外部负载需要借助外力才能被取出。作为优选，其凹部101可以是倾斜设置，使得外部负载，如手机插入时可以斜对用户，让用户方便观看或操作手机屏幕。
参见图3，在一实施例中，充电系统11设置在车内任意位置，收纳装置22可以覆盖在充电系统11的感应范围，也可以设置在感应范围内的任意点上，且，收纳装置22可以是具有至少一个用于收纳外部负载33的弹性收纳腔，该弹性收纳腔可以是弹性的网布设置于车内，使得外部负载33放置进去时，网布收缩可以将外部负载33固定，让外部负载33处于电充系统11的感应联接的范围内。
参见图4，在一实施例中，所述充电系统包括：发射装置、通讯装置、处理器、显示装置、开关模块和温度检测模块。
所述发射装置设置于所述收纳装置内，其可以透过所述收纳装置的表面向外输出能量。且，所述发射装置包括功率发射电路及发射线圈，所述功率发射电路用于调整实时无线充电功率并发射无线电波，所述发射线圈用于将所述无线电波进行能量发射。
所述通讯装置设置于所述收纳装置内，用于基于Blutooth、WiFi、Zigbee、RFID、Lora、NFC等中的一种或多种方式使得无线充电发射模块与外部负载实现数据的双向传递，以获取外部负载的实时充电功率以及工作状态向所述处理器输出，所述工作状态包括实时通话状态。当外部负载为可通话的移动终端，用户使用与充电装置处于充电状态下的外部负载进行通话时，通讯装置可获知外部负载进入实时通话状态。
所述处理器分别与发射装置、通讯装置、处理器、开关模块以及温度检测模块连接，且，所述处理器根据所述实时无线充电功率及实时发射功率计算实时无线充电传输效率；并进一步根据所述实时无线充电传输效率及理想无线传输效率计算实时充电耦合系统。
所述显示装置，包括由多个LED灯组成的耦合状态指示圈，其根据所述实时充电耦合系数匹配显示对应的百分比和/或颜色状态，用于显示所述实时充电耦合系数，以及外部负载是否与充电系统连接成功，都能通过不同颜色状态的LED灯加以区别。
开关模块，分别与所述处理器和所述发送装置连接，以接收处理器通过控制接口发送的控制指令，使得外部负载与所述发射装置形成电能量的传输。
所述温度检测模块，用于检测所述外部负载的温度，并将温度检测结果发送至所述处理器。
所述处理器判定通讯装置是否与外部负载通讯成功，若通讯成功，则按照预设策略将电能分配给通讯成功的发射线圈，以使通讯成功的发射线圈将所接收到的电能转化为电磁感应能量，并将所述磁感应能量向外部负载输出；
若无线充电过程中存在外部负载处于实时通话状态时，所述处理器则控制所述发送线圈停止所述磁感应能量的向外输出，直到实时通话状态终止。
在一实施例中，所述功率发射电路还包括功率因数校正单元、变压单元。
在一实施例中，所述处理器根据以下中的至少一项充电状态判定停止向外部负载充电：
外部的负载处于充电完成的状态；
外部的负载的温度上升到预定高值；
外部的负载的电流超过预定电流值；
外部的负载的电压超过预定电压值。
在一实施例中，所述通讯装置基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA一种或多种检测所述通讯装置的感应范围内是否存在可通讯的外部负载，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。
本发明还提供一种充电方法，其方法包括：
提供一种充电系统，基于外部负载的无线充电需求向外部负载提供无线充电服务；
所述充电系统包括多种充电电路和预存的外部负载的身份信息，所述充电电路用以提供不同的输出电压和输出电流，所述身份信息包括外部负载的类型和/或型号；
所述充电系统获取外部负载的无线充电需求以及所述身份信息；
所述充电系统根据所述无线充电需求或所述身份信息发射匹配的充电参数的电能向外部负载充电，所述充电参数包括与外部负载匹配的无线充电电压、无线充电电流、无线充电功率、无线充电速率、无线充电电量、无线充电时间、无线充电费用等中的至少一个；
所述充电系统根据以下中的至少一项充电状态判定停止向外部负载充电：
外部的负载处于充电完成的状态；
外部的负载的温度上升到预定高值；
外部的负载的电流超过预定电流值；
外部的负载的电压超过预定电压值。
根据上述充电方法，在一实施例中，所述充电系统基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA、iNPOFi、Wi-Po一种或多种获取所述充电装置的感应范围内是否存在外部负载发送的无线充电需求，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。
根据上述充电方法，在一实施例中，所述充电系统获取外部负载的工作状态，所述工作状态包括外部负载的实时通话状态，若存在外部负载处于实时通话状态，则停止向外部负载充电，直到实时通话状态终止。
以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制，只要是以基本相同的手段实现本发明目的的都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车内无线充电装置，用于向外部负载提供无线充电服务，其特征在于，所述车内充电装置包括充电系统和收纳装置，所述充电系统具有一定的感应范围，且所述收纳装置设置
一种车内无线充电装置，用于向外部负载提供无线充电服务，其特征在于，所述车内充电装置包括充电系统和收纳装置，所述充电系统具有一定的感应范围，且所述收纳装置设置于所述感应范围内，所述充电系统包括：
发射装置，所述发射装置包括功率发射电路及发射线圈，所述功率发射电路用于调整实时无线充电功率并发射无线电波，所述发射线圈用于将所述无线电波进行能量发射；
通讯装置，所述通讯装置用于基于Blutooth、WiFi、Zigbee、RFID、Lora、NFC等中的一种或多种方式使得无线充电发射模块与外部负载实现数据的双向传递，以获取外部负载的实时充电功率以及工作状态，所述工作状态包括实时通话状态；
处理器，根据所述实时无线充电功率及实时发射功率，计算实时无线充电传输效率；根据所述实时无线充电传输效率及理想无线传输效率，计算实时充电耦合系统；
显示装置，所述显示装置包括耦合状态指示圈，用于显示所述实时充电耦合系数；
开关模块，分别与所述处理器和所述发送装置连接，以接收处理器通过控制接口发送的控制指令，使得外部负载与所述发射装置形成电能量的传输；
温度检测模块，用于检测所述外部负载的温度，并将温度检测结果发送至所述处理器；
所述处理器判定通讯装置是否与外部负载通讯成功，若通讯成功，则按照预设策略将电能分配给通讯成功的发射线圈，以使通讯成功的发射线圈将所接收到的电能转化为电磁感应能量，并将所述磁感应能量向外部负载输出；
若无线充电过程中存在外部负载处于实时通话状态时，所述处理器则控制所述发送线圈停止所述磁感应能量的向外输出，直到实时通话状态终止。
2.根据权利要求1所述的车内无线充电装置，其特征在于，所述功率发射电路还包括功率因数校正单元、变压单元。
3.根据权利要求1所述的车内无线充电装置，其特征在于，所述处理器根据以下中的至少一项充电状态判定停止向外部负载充电：
外部的负载处于充电完成的状态；
外部的负载的温度上升到预定高值；
外部的负载的电流超过预定电流值；
外部的负载的电压超过预定电压值。
4.根据权利要求1所述的车内无线充电装置，其特征在于，所述通讯装置基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA一种或多种检测所述通讯装置的感应范围内是否存在可通讯的外部负载，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。
5.根据权利要求1所述的车内无线充电装置，其特征在于，所述收纳装置具有收容外部负载的凹槽，所述凹槽的内表面设有防滑纹。
6.根据权利要求1所述的车内无线充电装置，其特征在于，所述收纳装置上设有与外部负载配合的凹部以固定外部负载。
7.根据权利要求1所述的车内无线充电装置，其特征在于，所述收纳装置具有至少一个用于收纳外部负载的弹性收纳腔。
8.一种充电方法，其方法包括：
提供一种如权利要求1至7任一项所述的充电系统基于外部负载的无线充电需求向外部负载提供无线充电服务；
所述充电系统包括多种充电电路和预存的外部负载的身份信息，所述充电电路用以提供不同的输出电压和输出电流，所述身份信息包括外部负载的类型和/或型号；
所述充电系统获取外部负载的无线充电需求以及所述身份信息；
所述充电系统根据所述无线充电需求或所述身份信息发射匹配的充电参数的电能向外部负载充电，所述充电参数包括与外部负载匹配的无线充电电压、无线充电电流、无线充电功率、无线充电速率、无线充电电量、无线充电时间、无线充电费用等中的至少一个；
所述充电系统根据以下中的至少一项充电状态判定停止向外部负载充电：
外部的负载处于充电完成的状态；
外部的负载的温度上升到预定高值；
外部的负载的电流超过预定电流值；
外部的负载的电压超过预定电压值。
9.根据权利要求8所述的充电方法，其特征在于，所述充电系统基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA、iNPOFi、Wi-Po一种或多种获取所述充电装置的感应范围内是否存在外部负载发送的无线充电需求，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。
10.根据权利要求8所述的充电方法，其特征在于，所述充电系统获取外部负载的工作状态，所述工作状态包括外部负载的实时通话状态，若存在外部负载处于实时通话状态，则停止向外部负载充电，直到实时通话状态终止。
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