CN108988500A - 便携式无辐射非接插式充电设备及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式无辐射非接插式充电设备，包括：当充电设备运行时，检测是否存在进入无线充电线圈感应范围内且可充电的外部负载，以反馈信息；根据反馈信息，调整无线感应线圈的工作频率，以使无线感应线圈的工作频率与反馈信息相互匹配，并采用调整后的无线感应线圈的工作频率，对外部负载进行无线充电，同时还向外部显示充电设备的电池组的工作信息。本发明公开了一种无线充电方法，通过建立充电设备与被充电的外部负载之间的通信，从而快速调整并提高充电效率。

Description

便携式无辐射非接插式充电设备及充电方法

技术领域

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种便携式无辐射非接插式充电设备及充电方法。

背景技术

如今手机、平板电脑等电子设备已广泛应用于日常生活中，但是其仍需要使用移动其提供正常运用所需的电能，须以充电器对其内部电池充电。现有的无线充电装置可适用于各种环境且不会受电源线的限制，可便于使用者进行充电应用，因此无线充电装置已逐渐被发展以取代有线充电器的使用。

在无线充电技术中，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。

然而当前如手机等电子设备尚不集成无线充电的接收线圈，目前，公知的对智能手机无线充电的改装是，将无线充电接收模块安装在手机内，或者是搭配处置无线充电手机壳为手向提供无线充电功能，但是使用具有局限性，且影响美观。

日常生活、工作、休闲中，智能手机的耗电量相对较大，需要随时补充电力，由于传统的有线充电模式在使用过程中，需要反复的插拔充电插头，容易造成接口损害，导致不能充电，而且数据线容易丢失、连接不良，使用不便。这使得人们需要一种便于携带的无线充电设备，以实现人们可以随时随地的充电，并避免有线充电缺点。

发明内容

针对上述现有技术的不足之处，发明提供一种便携式无辐射非接插式充电设备及充电方法，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：一种用于对外部负载进行充电的便携式无辐射非接插式充电设备，在一具体的实施例中，所述充电设备包括：

电池组，用于供电，且所述电池组包括型号为18650、21700、26650、32700中任一型号的至少两个锂电池串并联组成；

无线感应线圈与所述电池组连接，用于控制获取所述电池组的供电能量，以及检测是否存在进入所述无线充电线圈感应范围内且可充电的外部负载，其形状包括以圆形、矩形、星型或蜘蛛网型分布设置于所述壳体底部的无线充电接收感应线圈和设置于所述壳体上部的无线充电发射感应线圈；

处理器，通过分别与所述电池组和无线感应线圈连接，用于根据所述反馈信息，调整所述无线感应线圈的工作频率，以使所述无线感应线圈的工作频率与所述反馈信息相互匹配，并采用调整后的所述无线感应线圈的工作频率，对所述外部负载进行无线充电，以及获取所述电池组在运行时和停止运行时的工作信息，所述工作信息至少包括充电状态、充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、电池容量、剩余电量、电池健康状态、功率状态和能量状态的一种或多种信息，且所述处理器还包括执行安时积分、卡尔曼滤波或神经网络算法对电池组的电池状态进行估算的算法程序；

无线充电电路，与所述处理器连接，并设置于所述电池组与所述无线感应线圈之间，用于控制对外部负载的输出；

显示装置，与所述处理器连接并获取且显示所述工作信息；

通讯装置，与所述处理器连接，则通过无线信号与外部负载建立无线通讯连接并进行数据通信，以供获取外部负载反馈的用于进行无线充电的反馈信息；

温度检测装置，与所述处理器连接，用于检测外部负载温度并将温度检测结果发送至所述处理器；

当外部负载进入其所对无线应充电感应线圈的充电区域时，通知所述处理器，由所述处理器控制所述电池组，通过所述无线充电电路为所述无线感应线圈所对应的外部负载供电，并且在感应外部负载离开其所对应无线充电感应线圈的充电区域时，由所述处理器控制所述无线充电电路停止供电。

在上述实施例中，还包括由磁屏蔽材料或吸波材料构成的充电设备的壳体。

在上述实施例中，所述处理器根据以下中的至少一项判定充电状态：

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。

在上述实施例中，所述无线感应线圈具体用于：

基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA一种或多种检测所述无线充电感应线圈的感应范围内是否存在可通信的外部负载，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。

在上述实施例中，所述充电设备支持有线充电模式，通过Type-C、LIGHTING、MicroUSB中的任一种或多种标准接口检测外部负载是否存在有线充电方式接入；

若所述存在外部负载以有线充电方式接入，则切换为有线充电模式以对所述外部进行有线充电。

本发明还提供一种无线充电方法，用于向无线充电的外部负载进行充电的充电设备，包括：

当充电设备运行时，检测是否存在进入无线充电线圈感应范围内且可充电的外部负载，以反馈信息；

根据所述反馈信息，调整无线感应线圈的工作频率，以使无线感应线圈的工作频率与所述反馈信息相互匹配，并采用调整后的无线感应线圈的工作频率，对外部负载进行无线充电；

当外部的负载进入其所对无线应充电感应线圈的充电区域时，控制电池组对对应的外部负载进行供电，并且在感应外部负载离开其所对应无线充电感应线圈的充电区域时，控制所述充电设备停止运行或控制电池组停止对对应的外部负载的供电；

获取电池组在运行时和停止运行时的工作信息并对外部显示，所述工作信息至少包括充电状态、充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、电池容量、剩余电量、电池健康状态、功率状态和能量状态的一种或多种信息，且所述处理器还植入了通过安时积分、卡尔曼滤波或神经网络算法对电池组的电池状态进行估算的算法程序；

检测外部负载温度并反馈温度检测结果，以调整无线感应线圈的工作频率，并采用调整后的无线感应线圈的工作频率，对外部负载进行无线充电。

在上述实施例中，还包括基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA、iNPOFi、Wi-Po一种或多种检测无线充电感应线圈的感应范围内是否存在可通信的外部负载，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。

在上述实施例中，所述充电设备支持有线充电模式，通过Type-C、LIGHTING、MicroUSB中的任一种或多种标准接口检测外部负载是否存在有线充电方式接入；

若所述存在外部负载以有线充电方式接入，则切换为有线充电模式以对所述外部负载进行有线充电。

在上述实施例中，所述充电设备根据以下中的至少一项判定充电状态：

外部负载处于充电完成的状态；

外部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。

与现有技术相比，该发明的有益效果无线充电设备通过无线充电控制装置可实现与被充电的外部负载(也即移动终端)建立通讯连接，进而实现与移动终端之间的数据交互，并根据获得的交互数据动态调整充电模块的工作频率，从而提升无线充电设备对移动终端的充电效率，提升用户使用体验。

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为本发明一实施例的外观结构示意图；

图2为本发明一实施例的内部电路连接示意图；

图3为本发明中无线感应线圈的蛛网型分布实施例结构示意图；

图4本实发明中无线感应线圈的星型分布实施例结构示意图。

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，本申请提供一种便携式无辐射非接插式充电设备，包括形成充电设备保护层的外层的壳体，以及设置在壳体内对外部负载进行充电的内部电路及元器件。

参见图2所示，上述充电设备的内部电路及元器件包括：电池组、无线感应线圈、处理器、无线充电电路、显示装置、通讯装置、温度检测装置。

在本实施例中，电池组，电池组包括型号为18650、21700、26650、32700中任一型号的至少两个锂电池串并联组成供电电源，用于向系统和外部负载供电，以及充电、蓄电。

无线感应线圈分别设置在壳体的底部和上部，并与电池组连接，用于控制获取所述电池组的供电能量，以及检测是否存在进入所述无线充电线圈感应范围内且可充电的外部负载。

参见图3和图4，在一些实施例中，无线感应线圈包括无线充电接收线圈和无线充电发射线圈，其中，无线充电接收感应线圈以圆形、矩形、星型或蜘蛛网型的任一阵型分布在壳体底部；无线充电发射线圈以圆形、矩形、星型或蜘蛛网型的任一阵型分布在壳体上部。

处理器，通过分别与所述电池组和无线感应线圈连接，用于根据所述反馈信息，调整所述无线感应线圈的工作频率，以使所述无线感应线圈的工作频率与所述反馈信息相互匹配，并采用调整后的所述无线感应线圈的工作频率，对所述外部负载进行无线充电，以及获取所述电池组在运行时和停止运行时的工作信息，所述工作信息至少包括充电状态、充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、电池容量、剩余电量、电池健康状态、功率状态和能量状态的一种或多种信息，且所述处理器还包括执行安时积分、卡尔曼滤波或神经网络算法对电池组的电池状态进行估算的算法程序。

无线充电电路，与所述处理器连接，并设置于所述电池组与所述无线感应线圈之间，用于控制对外部负载的输出。

在电感通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间变化，当电感线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间变化的磁力线，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势头，此感应电势头相当于一个新“电源”，根据这个原理，当无线充电电路的电路中由两个驱动电路组成的逆变桥驱动电路，通过充电芯片控制，使电路中的电感发射线圈周围产生随时间变化的磁力线，当无外部负载的线圈处在这个随时间变化的磁力线范围内时，通过电磁感应就会在线圈两端产生感应电势，产生电流，通过具有无线充电功能的外部负载接收片或使用无线充电接收片给外部负载提供电能。

显示装置，与所述处理器连接并获取并显示所述电池组的工作信息。

通讯装置，与所述处理器连接，则通过无线信号与外部负载建立无线通讯连接并进行数据通信，以供获取外部负载反馈的用于进行无线充电的反馈信息。

温度检测装置，与所述处理器连接，用于检测外部负载温度并将温度检测结果发送至所述处理器。

当外部负载进入其所对无线应充电感应线圈的充电区域时，通知所述处理器，由所述处理器控制所述电池组，通过所述无线充电电路为所述无线感应线圈所对应的外部负载供电，并且在感应外部负载离开其所对应无线充电感应线圈的充电区域时，由所述处理器控制所述无线充电电路停止供电。

可选的，还包括由磁屏蔽材料或吸波材料构成的充电设备的壳体。

可选的，所述处理器根据以下中的至少一项判定充电状态：

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。

可选的，基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA一种或多种检测所述无线充电感应线圈的感应范围内是否存在可通信的外部负载，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。

可选的，所述充电设备支持有线充电模式，通过Type-C、LIGHTING、Micro USB中的任一种或多种标准接口检测外部负载是否存在有线充电方式接入；若所述存在外部负载以有线充电方式接入，则切换为有线充电模式以对所述外部负载进行有线充电。

一种无线充电方法，用于向无线充电的外部负载进行充电的充电设备，包括：

当充电设备运行时，检测是否存在进入无线充电线圈感应范围内且可充电的外部负载，以反馈信息；

根据所述反馈信息，调整无线感应线圈的工作频率，以使无线感应线圈的工作频率与所述反馈信息相互匹配，并采用调整后的无线感应线圈的工作频率，对外部负载进行无线充电；

当外部的负载进入其所对无线应充电感应线圈的充电区域时，控制电池组对对应的外部负载进行供电，并且在感应外部负载离开其所对应无线充电感应线圈的充电区域时，控制所述充电设备停止运行或控制电池组停止对对应的外部负载的供电；

获取电池组在运行时和停止运行时的工作信息并对外部显示，所述工作信息至少包括充电状态、充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、电池容量、剩余电量、电池健康状态、功率状态和能量状态的一种或多种信息，且所述处理器还植入了通过安时积分、卡尔曼滤波或神经网络算法对电池组的电池状态进行估算的算法程序；

检测外部负载温度并反馈温度检测结果，以调整无线感应线圈的工作频率，并采用调整后的无线感应线圈的工作频率，对外部负载进行无线充电。

可选的，基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA、iNPOFi、Wi-Po一种或多种检测无线充电感应线圈的感应范围内是否存在可通信的外部负载，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。

可选的，所述充电设备支持有线充电模式，通过Type-C、LIGHTING、Micro USB中的任一种或多种标准接口检测外部负载是否存在有线充电方式接入；

若所述存在外部负载以有线充电方式接入，则切换为有线充电模式以对所述外部进行有线充电。

可选的，所述充电设备根据以下中的至少一项判定充电状态：

外部负载处于充电完成的状态；

外部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。

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 (9)

1.一种便携式无辐射非接插式充电设备，包括对外部负载进行充电的充电设备，其特征在于，所述充电设备包括：

电池组，用于供电，且所述电池组包括型号为18650、21700、26650、32700中任一型号的至少两个锂电池串并联组成；

无线感应线圈与所述电池组连接，用于控制获取所述电池组的供电能量，以及检测是否存在进入所述无线充电线圈感应范围内且可充电的外部负载，其形状包括以圆形、矩形、星型或蜘蛛网型分布设置于所述壳体底部的无线充电接收感应线圈和设置于所述壳体上部的无线充电发射感应线圈；

处理器，通过分别与所述电池组和无线感应线圈连接，用于根据所述反馈信息，调整所述无线感应线圈的工作频率，以使所述无线感应线圈的工作频率与所述反馈信息相互匹配，并采用调整后的所述无线感应线圈的工作频率，对所述外部负载进行无线充电，以及获取所述电池组在运行时和停止运行时的工作信息，所述工作信息至少包括充电状态、充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、电池容量、剩余电量、电池健康状态、功率状态和能量状态的一种或多种信息，且所述处理器还包括执行安时积分、卡尔曼滤波或神经网络算法对电池组的电池状态进行估算的算法程序；

无线充电电路，与所述处理器连接，并设置于所述电池组与所述无线感应线圈之间，用于控制对外部负载的输出；

显示装置，与所述处理器连接并获取且显示所述工作信息；

通讯装置，与所述处理器连接，则通过无线信号与外部负载建立无线通讯连接并进行数据通信，以供获取外部负载反馈的用于进行无线充电的反馈信息；

温度检测装置，与所述处理器连接，用于检测外部负载温度并将温度检测结果发送至所述处理器；

当外部负载进入其所对无线应充电感应线圈的充电区域时，通知所述处理器，由所述处理器控制所述电池组，通过所述无线充电电路为所述无线感应线圈所对应的外部负载供电，并且在感应外部负载离开其所对应无线充电感应线圈的充电区域时，由所述处理器控制所述无线充电电路停止供电。

2.根据权利要求1所述的便携式无辐射非接插式充电设备，其特征在于，还包括由磁屏蔽材料或吸波材料构成的充电设备的壳体。

3.根据权利要求1所述的便携式无辐射非接插式充电设备，其特征在于，所述处理器根据以下中的至少一项判定充电状态：

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所述的便携式无辐射非接插式充电设备，其特征在于，所述无线感应线圈具体用于：

基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA一种或多种检测所述无线充电感应线圈的感应范围内是否存在可通信的外部负载，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所述的便携式无辐射非接插式充电设备，其特征在于，所述充电设备支持有线充电模式，通过Type-C、LIGHTING、Micro USB中的任一种或多种标准接口检测外部负载是否存在有线充电方式接入；

若所述存在外部负载以有线充电方式接入，则切换为有线充电模式以对所述外部进行有线充电。

6.一种无线充电方法，用于向无线充电的外部负载进行充电的充电设备，包括：

当充电设备运行时，检测是否存在进入无线充电线圈感应范围内且可充电的外部负载，以反馈信息；

根据所述反馈信息，调整无线感应线圈的工作频率，以使无线感应线圈的工作频率与所述反馈信息相互匹配，并采用调整后的无线感应线圈的工作频率，对外部负载进行无线充电；

当外部的负载进入其所对无线应充电感应线圈的充电区域时，控制电池组对对应的外部负载进行供电，并且在感应外部负载离开其所对应无线充电感应线圈的充电区域时，控制所述充电设备停止运行或控制电池组停止对对应的外部负载的供电；

获取电池组在运行时和停止运行时的工作信息并对外部显示，所述工作信息至少包括充电状态、充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、电池容量、剩余电量、电池健康状态、功率状态和能量状态的一种或多种信息，且所述处理器还植入了通过安时积分、卡尔曼滤波或神经网络算法对电池组的电池状态进行估算的算法程序；

检测外部负载温度并反馈温度检测结果，以调整无线感应线圈的工作频率，并采用调整后的无线感应线圈的工作频率，对外部负载进行无线充电。

7.根据权利要求6所述的无线充电方法，其特征在于，

基于无线充电标准协议中的WPC、 A4WP、PMA、iNPOFi、Wi-Po一种或多种检测无线充电感应线圈的感应范围内是否存在可通信的外部负载，若存在，则确定该外部负载为可进行无线充电的外部负载。

8.根据权利要求6所述的无线充电方法，其特征在于，所述充电设备支持有线充电模式，通过Type-C、LIGHTING、Micro USB中的任一种或多种标准接口检测外部负载是否存在有线充电方式接入；

若所述存在外部负载以有线充电方式接入，则切换为有线充电模式以对所述外部负载进行有线充电。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的无线充电方法，其特征在于，所述充电设备根据以下中的至少一项判定充电状态：

外部负载处于充电完成的状态；

外部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。