CN110549883B - 无线充电状态的检测方法、无线充电桩及可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线充电状态的检测方法，包括以下步骤：向充电线圈输入预设激励信号；检测所述充电线圈中的电流值及电压值，并接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值；根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与副边线圈之间的互感值；根据所述互感值确定所述汽车的充电位置。本发明还公开了一种无线充电桩及计算机可读存储介质，达成了通过提高充电状态判断的准确性，提高无线充电效率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及无线充电状态的检测方法、无线充电桩及计算机可读存储介质。
背景技术
随着化石能源的逐渐枯竭和环境污染日益加剧，为缓解传统汽车对化石能源的依赖程度与减少汽车的尾气排放，电动汽车逐渐普及。
现有的电动器汽车一般通过插拔式的充电头进行充电。充电插头插拔式充电存在操作步骤繁琐缺点，并且由于电动汽车的充电电流较大，当充电接口浸液时，存在较大的安全隐患。为解决插拔式充电的缺点，可以采用无线充电的方式对电动汽车进行充电。
一般的无线充电系统包含原副边电能转换装置，在进行无线充电时，需要使原副边线圈之间的间隔及相对位置偏移量保持在许可范围内。否则会导致无线充电的充电效率低下，造成能源浪费。而传统的无线充电系统一般依赖用户通过肉眼观察原副边线圈是否处于正常工作位置，进而根据观察者的主观认知判断汽车的充电位置是否正常，经常因观察者的判断不准确导致副边线圈与原边线圈之间的偏移量及/或垂直间隙超出充电桩的许可范围，而导致存在充电效率低下的缺点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种无线充电状态的检测方法、无线充电桩及计算机可读存储介质，旨在达成通过提高充电状态判断的准确性，提高无线充电效率的效果。
为实现上述目的，本发明提供一种无线充电状态的检测方法，所述无线充电状态的检测方法包括以下步骤：
向充电线圈输入预设激励信号；
检测所述充电线圈中的电流值及电压值，并接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值；
根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与副边线圈之间的互感值；
根据所述互感值确定所述汽车的充电位置。
可选地，所述向充电线圈输入预设激励信号的步骤之前，还包括：
在充电桩与所述汽车建立通信连接后，接收汽车发送的第一充电参数；
在接收到的第一充电参数与所述充电桩的第二充电参数匹配时，执行所述向充电线圈输入预设激励信号的步骤。
可选地，所述第一充电参数包括所述汽车的副边线圈工作频率、副边线圈功率等级、谐振补偿网络参数、副边线圈类型及副边线圈离地间隙类型中的至少一个。
可选地，所述在充电桩与所述汽车建立通信连接后，接收汽车发送的第一充电参数的步骤之前，还包括：
通过第一通信方式与所述汽车建立通信连接；
在通过第一通信方式与所述汽车建立连接失败时，通过第二通信方式与所述汽车建立连接。
可选地，所述预设激励信号为正弦激励电流，所述正弦激励电流的有效值小于预设阈值。
可选地，所述根据所述互感值确定所述汽车的充电位置的步骤包括：
当所述互感值处于预设范围内时，判定所述汽车充电位置正常；
当所述互感值未处于预设范围内时，判定所述汽车充电位置异常。
可选地，所述判定所述汽车充电位置异常的步骤之后，还包括：
控制所述充电桩进入待机状态。
可选地，所述根据所述互感值确定所述汽车的充电位置的步骤之后，还包括：
将所述充电桩的标识信息及所述充电位置发送至目标终端，以供所述目标终端关联显示所述充电桩的标识信息及所述充电位置。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种无线充电桩，所述无线充电桩包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的检测程序，所述检测程序被所述处理器执行时实现如上所述的无线充电状态的检测方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有检测程序，所述检测程序被处理器执行时实现如上所述的无线充电状态的检测方法的步骤。
本发明实施例提出的一种无线充电状态的检测方法、无线充电桩及计算机可读存储介质，先向充电线圈输入预设激励信号，然后检测所述充电线圈中的电流值及电压值，并接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值，并根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与副边线圈之间的互感值，最后根据所述互感值确定所述汽车的充电位置，由于可以根据互感值确定汽车的充电位置，这样达成了通过提高充电位置判断的准确性，提高无线充电效率的效果。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；
图2为本发明实施例设计的无线充电系统的结构示意图；
图3为本发明无线充电状态的检测方法一实施例的流程示意图；
图4为汽车副边线圈处于非谐振状态时无线充电系统的等效电路示意图；
图5为汽车副边线圈处于谐振状态时无线充电系统的等效电路示意图；
图6为本发明另一实施例的流程示意图；
图7为本发明又一实施例的流程示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
向充电线圈输入预设激励信号；
检测所述充电线圈中的电流值及电压值，并接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值；
根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与副边线圈之间的互感值；
根据所述互感值确定所述汽车的充电位置。
由于，一般的无线充电系统包含原副边电能转换装置，在进行无线充电时，需要使原副边线圈之间的间隔及相对位置偏移量保持在许可范围内。否则会导致无线充电的充电效率低下，造成能源浪费。而传统的无线充电系统一般依赖用户通过肉眼观察原副边线圈是否处于正常工作位置，再进行调整。导致原副边线圈无法处于最佳工作位置，这样存在充电效率低下的缺点。
本发明实施例提出的一种无线充电状态的检测方法、无线充电桩及计算机可读存储介质，先向充电线圈输入预设激励信号，然后检测所述充电线圈中的电流值及电压值，并接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值，并根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与副边线圈之间的互感值，最后根据所述互感值确定所述汽车的充电位置，由于可以根据互感值确定汽车的充电位置，这样达成了通过提高充电位置判断的准确性，提高无线充电效率的效果。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明实施例终端可以是智能手机等终端设备。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
作为一种实施方式，如图2所示的无线充电系统，可以包括电流检测装置101、显示装置102和输入电源103。所述输入电源103可以与充电桩的高频电源变换装置104连接，所述充电桩还包括用于控制所述高频变换装置104的控制其105，所述控制还连接有充电桩的原边通信装置106。电流检测装置101用于检测充电桩的工作电路中预设位置的实时电流。所述充电桩还设置有用于获取充电桩工作电路中预设位置的采样电压值的电压采样电路107。所述充电桩通过输入电源103获取电能，并将获取到的电能通过原边线圈108转换为磁能后，传输至汽车上的副边线圈201。副边线圈201在感应到有原边线圈108产生的磁场时，将磁能转化为电能，并将电能通过汽车的谐振补偿网络202和副边电源变换装置203处理之后，传输至车辆动力电池204中存储。所述汽车还包括控制器205及副边通信设备206，所述控制装置205用于控制汽车的副边线圈201、谐振补偿网络202、副边电源变换装置203、车辆动力电池204及副边通信设备206等部件协同工作。副边通信装置206用于与原边通信装置106进行通信连接，以实现充电桩与汽车之间的数据交互。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及检测程序。
在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的检测程序，并执行以下操作：
向充电线圈输入预设激励信号；
检测所述充电线圈中的电流值及电压值，并接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值；
根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与副边线圈之间的互感值；
根据所述互感值确定所述汽车的充电位置。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的检测程序，还执行以下操作：
在充电桩与所述汽车建立通信连接后，接收汽车发送的第一充电参数；
在接收到的第一充电参数与所述充电桩的第二充电参数匹配时，执行所述向充电线圈输入预设激励信号的步骤。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的检测程序，还执行以下操作：
通过第一通信方式与所述汽车建立通信连接；
在通过第一通信方式与所述汽车建立连接失败时，通过第二通信方式与所述汽车建立连接。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的检测程序，还执行以下操作：
当所述互感值处于预设范围内时，判定所述汽车充电位置正常；
当所述互感值未处于预设范围内时，判定所述汽车充电位置异常。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的检测程序，还执行以下操作：
控制所述充电桩进入待机状态。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的检测程序，还执行以下操作：
将所述充电桩的标识信息及所述充电位置发送至目标终端，以供所述目标终端关联显示所述充电桩的标识信息及所述充电位置。
参照图3，在本发明无线充电状态的检测方法的一实施例中，所述无线充电状态的检测方法包括以下步骤：
步骤S10、向充电线圈输入预设激励信号；
在一实施例中，可以是无线充电桩执行所述无线充电状态检测方法。当汽车进入充电桩的充电区域时，充电桩可以检测到汽车。当充电桩检测到汽车时，可以向充电线圈（即充电桩的原边线圈）输入预设的激励信号。
具体地，所述预设激励信号为预设大小的激励电流，所述激励电流的信号波形可以是正弦波，所述正弦波形的激励电流的有效值小于预设阈值，例如所述激励电流的有效值的取值范围可以是（0.1，1]A。所述正弦波形激励电流的频率值为预设频率值，例如，所述预设频率值的取值范围可以是[79,90]KHz。
可以理解的是，所述充电桩可以设置专门用于产生预设激励信号的信号发生器。所述信号发生器可以与充电桩的控制器连接，在信号发生器接收到控制器的控制指令时，可以根据控制指令输出预设波形及大小的激励信号。
或者，也可以通过控制器控制充电桩前端的PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）电压来获取所述预设激励信号。
步骤S20、检测所述充电线圈中的电流值及电压值，并接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值；
在一实施例中，当向原边线圈输入预设激励信号之后，通过电流检测装置获取原边线圈的响应电流值和响应电压值。并通过原边通信装置接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值。
步骤S30、根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与副边线圈之间的互感值；
在一实施例中，当充电线圈（即原边线圈）与副边线圈之间的偏移量及/或垂直间隙不同时，原边线圈与副边线圈之间的互感值也随之变化。其中，所述偏移量是指原边线圈的中心点与副边线圈的中心点之间的水位间距，所述垂直间隙是指原边线圈的中心点与副边线圈的中心点之间的垂直间距。
原边线圈部分的阻抗值ZGA满足如下关系式：
其中，f为激励电流的频率，M为原边线圈与副边线圈之间的互感值，R VA和X VA分别为副边线圈设备阻抗的实部和虚部，R LP与L P分别为原边线圈的内阻值和自感值，π为圆周率。
进一步地，基于式（1），当汽车的副边线圈处于谐振状态时，充电桩的原边线圈阻抗ZGA满足如下关系式：
基于式（1），当汽车的副边线圈处于非谐振状态时，充电桩的原边线圈阻抗的幅值|ZGA1|满足如下关系式：
由于原边线圈的内阻值R LP与原边线圈的自感值L P可以直接测量，且激励电流的频率f为预设数值，原边线圈的自感值L p随着互感值M的变化而改变，则上式（3）中存在M、R VA、X VA共3个未知量，通过单个原边线圈阻抗Z GA的幅值测试，无法确定准确的M值。因此，在检测M时对副边线圈进行短路处理，此时Z GA计算的等效电路如图4所示。图中，副边线圈的内阻值和副边线圈的自感值分别为R LS与L s，即R VA=R Ls、X VA=L s。因此，汽车的副边线圈处于非谐振状态时，可以根据接收到的副边线圈的自感值和内阻值，基于式(3)计算出原边线圈与副边线圈之间的互感值M。
基于式（2），当汽车的副边线圈处于谐振状态时，充电桩的原边线圈阻抗的幅值|ZGA2|满足如下关系式：
由于式（4）中包含R VA和M两个位置量，此时对谐振网络进行短路，可以根据如图5所示的等效电路计算Z GA，即R VA=R Ls。因此，汽车的副边线圈处于谐振状态时，可以根据（4）计算出原边线圈与副边线圈之间的互感值M。
步骤S40、根据所述互感值确定所述汽车的充电位置。
在一实施例中，当确定原边线圈与副边线圈之间的互感值后，可以根据互感值判断原边线圈与副边线圈之间的偏移量及/或垂直间隙是否在许可范围内。当所述互感值处于预设范围内时，判定汽车位于正常充电区域。当所述互感值未处于预设范围内时，判定所述汽车未处于正常充电区域。
当所述汽车未处于正常充电区域时，可以输出充电位置异常的提示信息。
具体地，输出充电位置异常的提示信息的方式可以是在充电桩的显示区域显示所述充电位置异常的提示信息，通过语音输出充电位置异常的提示信息，充电桩通过原边通信装置向汽车发送所述充电位置异常的提示信息及/或向充电桩控制终端发送所述充电位置异常的提示信息。
需要说明的是，所述预设范围可以根据充电桩的功率等自定义设置，并存储在充电桩主控可读取的存储介质中，为一固定的自定义值。
在本实施例中，先向充电线圈输入预设激励信号，然后检测所述充电线圈中的电流值及电压值，并接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值，并根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与副边线圈之间的互感值，最后根据所述互感值确定所述汽车的充电位置，由于可以根据互感值确定汽车的充电位置，这样达成了通过提高充电位置判断的准确性，提高无线充电效率的效果。
参照图6，基于上述实施例，在另一实施例中，所述步骤S10之前，还包括：
步骤S50、在充电桩与所述汽车建立通信连接后，接收汽车发送的第一充电参数；
在一实施例中，当无线充电桩感应到汽车时，可以通过原边通信装置与汽车建立通信连接。其中，所述无线充电桩的原边通信装置可以设置有WiFi通信模块、蓝牙通信模块和ZigBee通信模块中的至少一个。
当原边通信装置设置有多个通信模块时，可以先基于第一通信模块，根据第一通信方式与汽车建立通信连接，并在第一通信模块无法通过第一通信方式与汽车建立通信连接时，基于第二通信模块，根据第二通信方式与汽车建立通信连接。其中，所述第一通信模块可以是WiFi通信模块、蓝牙通信模块和ZigBee通信模块中的任意一种；所述第一通信方式可以是WiFi通信方式、蓝牙通信方式和ZigBee通信方式中的任意一种。可以理解的是，所述第一通信模块与第一通信方式对应。例如，当所述第一通信模块未蓝牙通信模块时，所述第一通信方式为蓝牙通信方式。所述第二通信模块可以是WiFi通信模块、蓝牙通信模块和ZigBee通信模块中，与第一通信模块不同的任意一种。
当充电桩与汽车无法建立通信连接时，可以使充电桩进入或者保持待机状态，即使得充电桩的输出功率为待机状态对应的输出功率，例如0w。
当充电桩与汽车建立通信连接后，充电桩可以接受汽车发送的第一充电参数，其中，所述第一充电参数包括所述汽车的副边线圈工作频率、副边线圈功率等级、谐振补偿网络参数、副边线圈类型及副边线圈离地间隙类型中的至少一个。
当充电桩接收到汽车发送的第一充电参数时，判断第一充电参数与自身保存的第二充电参数是否匹配。例如，充电桩可以判断原边线圈的输出频率与汽车的副边线圈工作频率是否匹配，原边线圈的线圈功率等级与副边线圈功率等级是否匹配及充电桩的谐振补偿网络参数与汽车的谐振补偿网络参数是否匹配等。
在第一充电参数与第二充电参数不匹配时，输出无法进行充电的提示信息。当在第一充电参数与第二充电参数匹配时，执行所述步骤S10。
在本实施例中，在充电桩与所述汽车建立通信连接后，接收汽车发送的第一充电参数，然后根据接收到的第一充电参数判断充电桩与汽车是否匹配，这样达成了提高无线充电安全性的效果。
参照图7，基于上述任一实施例，在又一实施例中，所述步骤S40之后，还包括：
步骤S60、将所述充电桩的标识信息及所述充电位置发送至目标终端，以供所述目标终端关联显示所述充电桩的标识信息及所述充电位置。
在一实施例中，在根据互感值确定汽车的充电位置之后，充电桩可以将所述充电位置与充电桩的标识信息关联，并发送至目标终端。其中，所述目标终端可以是服务器及/或PC机。
当所述目标终端为PC机时，PC机可以将接收到的充电位置与充电桩的标识信息关联显示，以供管理人员根据显示内容确定充电桩的当前充电位置。当所述目标终端为服务器时，所述服务器可以将接收到的充电位置与充电桩的标识信息发生至预设的显示装置，并控制显示装置关联显示充电位置与充电桩的标识信息。
当目标终端接收到的充电位置为充电位置异常时，还可以在显示装置上突出显示所述充电位置及充电位置异常的提示信息。
可选地，当充电桩判定当前充电位置为充电位置异常时，还可以进入待机状态及或锁定状态，即使得所述充电桩的输出功率为0或其他预设数值。或者，充电位置异常时将充电位置发送至目标终端，在接收到目标终端反馈的待机/锁定控制指令时，进入待机/锁定状态。
在本实施例中，可以将所述充电桩的标识信息及所述充电位置发送至目标终端，以供所述目标终端关联显示所述充电桩的标识信息及所述充电位置，这样达成了防止用户误操作的效果。
此外，本发明实施例还提出一种无线充电桩，所述无线充电桩包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的检测程序，所述检测程序被所述处理器执行时实现如上各个实施例所述的无线充电状态的检测方法的步骤。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有检测程序，所述检测程序被处理器执行时实现如上各个实施例所述的无线充电状态的检测方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是无线充电桩等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种无线充电状态的检测方法，其特征在于，所述无线充电状态的检测方法包括以下步骤：
向充电线圈输入预设激励信号；
检测所述充电线圈中的电流值及电压值，并接收汽车发送的副边线圈的自感值和内阻值；
根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与副边线圈之间的互感值；
根据所述互感值确定所述汽车的充电位置；
所述根据所述电流值、所述电压值、所述自感值和所述内阻值确定所述充电线圈与所述副边线圈之间的互感值，包括：
当所述副边线圈处于谐振状态，根据
当所述副边线圈处于非谐振状态，根据
计算所述互感值，其中，f为所述预设激励信号的频率，M为所述互感值，R VA和X VA分别为所述副边线圈阻抗的实部和虚部，R LP与L P分别为所述充电线圈的内阻值和自感值，π为圆周率，|ZGA1|为所述充电线圈的阻抗的幅值，ZGA为充电线圈阻抗。
2.如权利要求1所述的无线充电状态的检测方法，其特征在于，所述向充电线圈输入预设激励信号的步骤之前，还包括：
在充电桩与所述汽车建立通信连接后，接收汽车发送的第一充电参数；
在接收到的第一充电参数与所述充电桩的第二充电参数匹配时，执行所述向充电线圈输入预设激励信号的步骤。
3.如权利要求2所述的无线充电状态的检测方法，其特征在于，所述第一充电参数包括所述汽车的副边线圈工作频率、副边线圈功率等级、谐振补偿网络参数、副边线圈类型及副边线圈离地间隙类型中的至少一个。
4.如权利要求2所述的无线充电状态的检测方法，其特征在于，所述在充电桩与所述汽车建立通信连接后，接收汽车发送的第一充电参数的步骤之前，还包括：
通过第一通信方式与所述汽车建立通信连接；
在通过第一通信方式与所述汽车建立连接失败时，通过第二通信方式与所述汽车建立连接。
5.如权利要求1所述的无线充电状态的检测方法，其特征在于，所述预设激励信号为正弦激励电流，所述正弦激励电流的有效值小于预设阈值。
6.如权利要求1所述的无线充电状态的检测方法，其特征在于，所述根据所述互感值确定所述汽车的充电位置的步骤包括：
当所述互感值处于预设范围内时，判定所述汽车充电位置正常；
当所述互感值未处于预设范围内时，判定所述汽车充电位置异常。
7.如权利要求6所述的无线充电状态的检测方法，其特征在于，所述判定所述汽车充电位置异常的步骤之后，还包括：
控制充电桩进入待机状态。
8.如权利要求1所述的无线充电状态的检测方法，其特征在于，所述根据所述互感值确定所述汽车的充电位置的步骤之后，还包括：
将充电桩的标识信息及所述充电位置发送至目标终端，以供所述目标终端关联显示所述充电桩的标识信息及所述充电位置。
9.一种无线充电桩，其特征在于，所述无线充电桩包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的检测程序，所述检测程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的无线充电状态的检测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有检测程序，所述检测程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的无线充电状态的检测方法的步骤。
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