CN110943512B - 一种无线充电方法、系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线充电方法、系统及电子设备，该无线充电方法包括：S1：将第一充电电流作为当前电流，对电池以第一充电电流开始进行充电；S2：在完成一次充电周期后，计算电池的预充满时间T1；S3：对当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，对电池以当前电流充电；S4：在完成一次充电周期后，计算电池的预充满时间T2；S5：比较T2和T1，并根据比较T2和T1的结果确定下一次充电周期的当前电流；S6：根据下一次充电周期的当前电流对电池充电，在完成一次充电周期后，计算电池的预充满时间T3；S7：更新T1=T2，T2=T3，并返回S5，直至电池充满。本发明用于提高充电效率，缩短充电时间，提升用户使用体验。

Description

一种无线充电方法、系统及电子设备

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，具体涉及一种无线充电方法、系统及电子设备。

背景技术

无线充电技术是基于电磁波感应原理，应用交流感应技术，在发送端和接收端用相应的线圈类发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的一项技术。由于无线充电技术具有无接口、无需插拔、防水防尘效果好等优点，越来越广泛地得到应用。但是无线充电效率通常小于70%，其余30%的能量很大一部分是无线充电芯片以及金属器件消耗，此部分能量最终转换成了热能，这就导致无线充电时电子设备的系统温度较高，如果系统其他部分功耗较大，或者散热不好，就会导致系统温度到达电池保护温度，则系统会停止充电。

通常使用的手机、穿戴类产品等由于体积小型化、散热差等问题，无线充电过程通常是一个充电-停充-充电的周期性过程，在周期性充电过程中，保持充电电流不变则会造成无线充电效率低，无线充电时间较长，影响用户使用体验。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种无线充电方法，用于解决现有无线充电效率低且时间长的问题，提高充电效率，缩短充电时间，提升用户使用体验。

为了解决上述技术问题，本发明所提出如下技术方案予以解决：

一种无线充电方法，用于为电池无线充电，其特征在于，包括：S1：将第一充电电流作为当前电流，对所述电池以第一充电电流开始进行充电；S2：在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T1；S3：对所述当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，对所述电池以当前电流进行充电；S4：在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T2；S5：比较T2和T1，并根据所述比较T2和T1的结果确定下一次充电周期的当前电流；S6：根据所述下一次充电周期的当前电流对所述电池充电，在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T3；S7：更新T1=T2，T2=T3，并返回S5，直至电池充满；其中，从开始充电到停止充电的充电时间和从停止充电到再次充电时的停止时间之和记为一次充电周期。

如上所述的无线充电方法，比较T2和T1，并根据所述比较T2和T1的结果确定下一次充电周期的当前电流，具体为：计算T2与T1之间的差值ΔT；判断所述差值ΔT是否满足预设差值范围；在所述差值ΔT满足预设差值范围，则不改变所述当前电流的数值；在T2>T1并且所述差值ΔT不满足预设差值范围时，对所述当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，其中所述T2对应的当前电流的改变趋势与T1对应的当前电流的改变趋势相反；在T2<T1并且所述差值ΔT不满足预设差值范围时，对所述当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，其中T2对应的当前电流的改变趋势与T1对应的当前电流的改变趋势相同。

如上所述的无线充电方法，计算所述电池的预充满时间T，具体为：根据方程式T=(Q-I*ta）*(ta+tb)/(I*ta)+ta，其中T为充电完成时间，Q为电池满电容量，ta为以充电电流I充电时一次充电周期中的从开始充电到停止充电的充电时间，tb以充电电流I充电时一次充电周期中的从停止充电到再次充电时的停止时间。

如上所述的无线充电方法，所述第一充电电流设置为电池的额定电流；所述预设电流值根据所述电池的额定电流设置。

本发明的目的之二在于提供一种无线充电系统，用于解决现有无线充电效率低且时间长的问题，提高充电效率，缩短充电时间，提升用户使用体验。

为了解决上述技术问题，本发明所提出如下技术方案予以解决：

一种无线充电系统，用于为电池无线充电，包括：控制模块；无线充电接收模块，用于无线接收外部能量；充电模块，其与所述控制模块和无线充电接收模块通讯连接，为所述电池充电；温度检测模块，其与所述控制模块通讯，用于实时检测所述电池的温度；所述控制模块根据所述温度检测模块反馈的电池温度，控制所述充电模块为所述电池充电或停止充电，且调整充电时的充电电流。

如上所述的无线充电系统，所述控制模块调整充电时的充电电流，具体为：S1：将第一充电电流作为当前电流，对所述电池以第一充电电流开始进行充电；S2：在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T1；S3：对所述当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，对所述电池以当前电流进行充电；S4：在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T2；S5：比较T2和T1，并根据所述比较T2和T1的结果确定下一次充电周期的当前电流；S6：根据所述下一次充电周期的当前电流对所述电池充电，在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T3；S7：更新T1=T2，T2=T3，并返回S5，直至电池充满；其中，从开始充电到停止充电的充电时间和从停止充电到再次充电时的停止时间之和记为一次充电周期。

如上所述的无线充电系统，计算所述电池的预充满时间T，具体为：根据方程式T=(Q-I*ta）*(ta+tb)/(I*ta)+ta，其中T为充电完成时间，Q为电池满电容量，ta为以充电电流I充电时一次充电周期中的从开始充电到停止充电的充电时间，tb以充电电流I充电时一次充电周期中的从停止充电到再次充电时的停止时间。

如上所述的无线充电系统，所述控制模块根据所述电池充电或停止充电，计算一次充电周期中的充电时间ta和停止时间tb。

本发明的目的之三在于提供一种电子设备，用于解决现有电子设备中电池无线充电效率低且时间长的问题，提高充电效率，缩短充电时间，提升用户使用体验。

为了解决上述技术问题，本发明所提出如下技术方案予以解决：

一种电子设备，其包括电池和如上所述的无线充电系统，所述无线充电系统为所述电池无线充电。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：无线充电具有开始充电-停止充电-再次充电的充电特性，根据当前充电周期计算电池的预充满时间，通过比较相邻两充电周期的充电电流对应的预充满时间，实时调整下个充电周期的充电电流，提升充电效率，缩短充电时间，从而提升用户使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明提出的无线充电系统一个实施例的框图；

图2为本发明提出的无线充电方法一个实施例的流程图；

图3为本发明提出的无线充电方法一个实施例中根据相邻两次充电周期确定第三次充电周期的充电电流的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

实施例一

为了缩短为电子设备（例如手机、手环等）的电池5进行无线充电的充电时间，本发明提出了一种无线充电系统，如图1所示，图1示出了本发明提出的无线充电系统的一个实施例的框图。基于图1给出的无线充电系统，图2示出了为电池5进行无线充电的无线充电方法的流程图。

对于大部分无线充电产品，充电过程一般是开始充电，检测到产品温度上升至电池高温保护温度时，停止充电，停止充电后产品温度开始下降，当产品温度降低至电池复充温度之后，再重新开始充电，如此反复循环，完成充电过程。在如上所述的无线充电过程中，是以一定的充电电流进行充电的。在本实施例中从开始充电到停止充电（即一次充电过程）的时间称为充电时间，从停止充电到再充电（一次停充过程）的时间称为停充时间，充电时间和停充时间之和记为一次充电周期，即包括一次充电过程和一次停充过程。

参考图1，无线充电系统包括控制模块1、无线充电接收模块2、充电模块3和温度检测模块4，无线充电接收模块2无线接收外部发射端（例如无线充电座）发出的能量，为充电模块3供电。充电模块3负责将无线充电接收模块2接收的能量供应给电池5，以为电池5供电。温度检测模块4检测电池5温度，当电池5温度超过电池高温保护温度，控制模块1控制充电模块3停止为电池5充电，在停止充电后，电池5温度降低至电池复充温度，控制模块1控制充电模块3继续为电池5充电。

假设整个充电过程需要充满时间为T，完成充电需要的时间为t1,t2,t3,t4,…,tn，其中n为奇数，奇数时间（即t1,t3,…,tn）是从开始充电到停止充电的充电时间，记为ta，偶数时间（即t2,t4,…,tn-1）是从停止充电到再次充电的时间，记为tb，在本实施例中，t1可以认为是从开始充电到电池温度达到电池高温保护温度所需的时间，t2,…,tn-1是温度从电池高温保护温度到复充温度所需的时间，t3,…,tn是温度从复充温度到电池高温保护温度所需的时间，这些时间都可以通过温度检测模块4检测温度反馈至控制模块1，控制模块1对这段时间进行计时得到。在以同一充电电流充电时，t2,…,tn-1中每个可以认为是相同的，t1,t3,…,tn中每个可以认为是相同的。

根据如上参数，可以推导出预充满时间T与充电电流的关系。具体介绍如下。

充满时间T=(n-1)*(ta+tb)/2+ta，此公式记为公式1。

假设奇数时间充电电流为I，偶数时间系统消耗的平均电流为I2，由于偶数时间系统从电池5取电，奇数时间系统直接从外部发射端取电而不从电池5取电，因此，电池满电容量Q为Q=(1+(n-1)/2)*I*ta-(n-1)*I2*tb/2，此公式记为公式2，其中Q为电池固有特性，是常数。根据公式2，得到n=2*(Q-I*ta/2-I2*tb/2)/(I*ta-I2*tb)，此公式记为公式3。

将公式3带入公式1，且此处I2远小于I，忽略I2，因此T=(Q-I*ta）*(ta+tb)/(I*ta)+ta，记为公式4。根据如上推导，可以得出充满时间T与充电电流I之间的关系。基于此，为了缩短充满时间，可以对无线充电过程中的充电电流在每次充电周期进行调整。

根据公式4可知，为了调整充满时间，需要知道每次充电周期中的奇数时间ta（即充电时间）以及偶数时间tb（即停充时间）。偶数时间（t2，t4，…，tn-1）可以根据温度检测模块4检测到的停止充电时电池5达到的电池高温保护温度和开始充电时的电池5的复充温度，由控制模块1计时得到。在电池5首次开始充电时，控制模块1可以计算从开始充电到电池5达到电池高温保护温度时的时间（即奇数时间t1），而在后续的奇数时间（t3，t5，…，tn）可以根据温度检测模块4检测到的开始充电时的电池5的复充温度到停止充电时电池5达到的电池高温保护温度，由控制模块1计时得到。

参考图2，对无线充电过程进行具体描述。

电池5与外部无线充电电源建立连接后，开始进行充电过程。

S1：将第一充电电流作为当前电流，对电池5以第一充电电流开始进行充电。

在S1中，控制模块1控制充电模块3向电池5以第一充电电流开始充电，此处的第一充电电流可以认为是初始充电电流，记录为I，I可以选取该电池的额定电流，也可以设置为其他值。

如果在充电过程不对充电电流I进行实时更新控制，则充电模块3将一直保持以充电电流I以充电-停充-充电的方式进行充电，直至电池5充满。

S2：在完成一次充电周期后，计算电池5的预充满时间T1。

控制模块1从开始充电计时到接收到温度检测模块4反馈的电池温度已达到电池高温保护温度的时间，这段时间为第一次充电周期的充电时间，记为ta'，控制模块1从电池温度到达电池高温保护温度计时到复充温度的时间，这段时间为第一次充电周期的停充时间，记为tb'。

根据公式4，可以获取预充满时间T1=(Q-I*ta'）*(ta'+tb')/(I*ta')+ta'。

S3：对第一充电电流改变预设电流值并更新为当前电流I'，并对电池5以当前电流进行充电完成一次充电周期。

S3中对第一充电电流改变预设电流值可以为将第一充电电流增加预设电流值并更新为当前电流I'，也可以为将第一充电电流减小预设电流值并更新为当前电流I'，在本实施例中，设为将第一充电电流增加预设电流值并更新为当前电流，即I'=I+预设电流值。预设电流值为电池充电过程中，可以更改电流的最小步进值，可以根据电池的额定电流设置，也可以设为其他值，在本实施例中优选将预设电流值设置为电池5的额定电流的0.1倍。

控制模块1从电池温度到达复充温度计时到接收到温度检测模块4反馈的电池温度已达到电池高温保护温度的时间，这段时间为本次充电周期的充电时间，记为ta''，控制模块1从电池温度到达电池高温保护温度计时到复充温度的时间，这段时间为本次充电周期的停充时间，记为tb''。

S4：在完成此次充电周期后，根据ta''和tb''计算电池5的预充满时间T2。

根据公式4，可以获取预充满时间T2=(Q-I'*ta''）*(ta''+tb'')/(I'*ta'')+ta''。

S5：比较T2和T1，根据所述比较T2和T1的结果确定下一次充电周期的当前电流。

具体地，计算T2与T1之间的差值ΔT=T2-T1，判断差值ΔT是否满足预设差值范围，在差值ΔT满足预设差值范围，则不改变当前电流的数值。比如假设预设差值范围为-5秒到5秒，ΔT在-5秒到5秒之间，则不改变当前电流的数值，此时说明改变电流不能缩短充电时间，因此将以当前的充电电流继续充电，当前电流记为I''，则I''=I'。

在T2>T1并且差值ΔT不满足预设差值范围时，对当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，其中T2对应的当前电流的改变趋势与T1对应的当前电流的改变趋势相反。例如当T2>T1并且T2-T1大于5秒时，T2对应的当前电流的改变趋势与T1对应的当前电流的改变趋势相反，即如果T1对应的当前电流值增加预设电流值得到T2对应的当前电流值，则将本次T2对应的当前电流减小预设电流值并更新为当前电流，此时说明增加电流会延长充电周期，降低了充电效率，所以减小电流，当前电流记为I''，在本实施例中I''=I'-预设电流值。

在T2<T1并且差值ΔT不满足预设差值范围时，对当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，其中T2对应的当前电流的改变趋势与T1对应的当前电流的改变趋势相同，例如当T2<T1并且T1-T2大于5秒时，T2对应的当前电流的改变趋势与T1对应的当前电流的改变趋势相同，即如果T1对应的当前电流值增加预设电流值得到T2对应的当前电流值，则将本次T2对应的当前电流增加预设电流值并更新为当前电流，说明增加电流会缩短充电周期，即缩短充电时间，提高充电效率，所以继续增加电流，当前电流记为I''，在本实施例中，I''=I'+预设电流值。

如图3所示，以根据相邻两次充电周期确定第三次充电周期的充电电流为例进行说明。

假设第一次充电周期的充电电流为I（即第一充电周期T1对应的当前电流），第二次充电周期的电流（即第二充电周期T2对应的当前电流）为I'=I+ΔI，

S51：计算T2和T1之间的差值ΔI。

S52：判断差值ΔI是否在预设差值范围内，ΔI在预设差值范围内时保持当前电流，并将T2对应的当前电流I'作为当前电流。

S53：在差值ΔI不在预设差值范围内时，判断T2和T1大小关系，以确定第三次充电周期的充电电流。

如果在T2>T1且差值不满足预设差值范围时，减小T2对应的当前电流（即I'）至I'-ΔI，并记为I''=I'-ΔI，并将I''更新为当前电流，作为T3对应的充电电流I''。此时T1对应的当前电流的改变趋势即I变为I'与T2对应的当前电流的改变趋势即I'变为I''的改变趋势相反。

如果在T2<T1且差值不满足预设差值范围时，增加T2对应的当前电流（即I'）至I'+ΔI，并记为I''=I'+ΔI，并将I''更新为当前电流，作为T3对应的充电电流。此时T1对应的当前电流的改变趋势即I变为I'与T2对应的当前电流的改变趋势即I'变为I''的改变趋势相同。

S6：根据所述下一次充电周期的当前电流对所述电池充电，在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T3。

对电池以当前电流I''进行充电，控制模块1从电池温度到达复充温度计时到接收到温度检测模块4反馈的电池温度已达到电池高温保护温度的时间，此次充电周期的充电时间，记为ta'''，控制模块1从电池温度到达电池高温保护温度计时到复充温度的时间，此次充电周期的停充时间，记为tb'''，根据公式4，可以获取预充满时间T3=(Q-I''*ta'''）*(ta'''+tb''')/(I''*ta''')+ta'''。

S7：更新T1=T2，T2=T3，并返回S5，直至电池5充满。

本实施例无线充电方法是通过相邻两个充电周期的大小比较来确定下个充电周期的充电电流。因此，在电池5充电过程中，会循环执行S5到S7的过程，直到相邻两次的充电周期之间的差值满足预设差值范围，则以当前的充电电流进行下一次充电周期的充电。

以确定第四次充电周期的充电电流为例进行说明。

将T1的值更新为T2的值，T2的值更新为T3的值，然后返回值S5进行比较，且将第三次充电周期的充电电流I''作为当前电流，并在比较后，通过更新当前电流作为第四次充电周期的充电电流I'''，具体确定当前电流的过程参见如上关于S5的描述。

以此可以类推后续充电周期的充电电流。

无线充电具有开始充电-停止充电-再次充电的充电特性，根据当前充电周期计算电池5的预充满时间，通过比较相邻两次充电周期的充电电流对应的预充满时间，实时调整下次充电周期的充电电流，提升充电效率，缩短充电时间，从而提升用户使用体验。

实施例二

本实施例还涉及一种电子设备，其具有电池，且还包括无线充电系统，本实施例无线充电系统的结构及工作原理参见图1和图2及其如上描述，在此不做赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种无线充电方法，用于为电池无线充电，其特征在于，包括：

S1：将第一充电电流作为当前电流，对所述电池以第一充电电流开始进行充电；

S2：在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T1；

S3：对所述当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，对所述电池以当前电流进行充电；

S4：在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T2；

S5：比较T2和T1，并根据所述比较T2和T1的结果确定下一次充电周期的当前电流；

S6：根据所述下一次充电周期的当前电流对所述电池充电，在完成一次充电周期后，计算所述电池的预充满时间T3；

S7：更新T1=T2，T2=T3，并返回S5，直至电池充满；

其中，从开始充电到停止充电的充电时间和从停止充电到再次充电时的停止时间之和记为一次充电周期；

其中，步骤S5具体为：

计算T2与T1之间的差值ΔT；

判断所述差值ΔT是否满足预设差值范围；

在所述差值ΔT满足预设差值范围，则不改变所述当前电流的数值；

在T2>T1并且所述差值ΔT不满足预设差值范围时，对所述当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，其中所述T2对应的当前电流的改变趋势与T1对应的当前电流的改变趋势相反；

在T2<T1并且所述差值ΔT不满足预设差值范围时，对所述当前电流改变预设电流值并更新为当前电流，其中T2对应的当前电流的改变趋势与T1对应的当前电流的改变趋势相同。

2.根据权利要求1所述的无线充电方法，其特征在于，计算所述电池的预充满时间T，具体为：

根据方程式T=(Q-I*ta）*(ta+tb)/(I*ta)+ta，其中T为充电完成时间，Q为电池满电容量，ta为以充电电流I充电时一次充电周期中的从开始充电到停止充电的充电时间，tb以充电电流I充电时一次充电周期中的从停止充电到再次充电时的停止时间。

3.根据权利要求1所述的无线充电方法，其特征在于，

所述第一充电电流设置为电池的额定电流；

所述预设电流值根据所述电池的额定电流设置。

4.一种无线充电系统，用于为电池无线充电，其特征在于，包括：

控制模块；

无线充电接收模块，用于无线接收外部能量；

充电模块，其与所述控制模块和无线充电接收模块通讯连接，为所述电池充电；

温度检测模块，其与所述控制模块通讯，用于实时检测所述电池的温度；

所述控制模块根据所述温度检测模块反馈的电池温度，控制所述充电模块为所述电池充电或停止充电，且根据权利要求1所述的无线充电方法调整充电时的充电电流。

5.根据权利要求4所述的无线充电系统，其特征在于，计算所述电池的预充满时间T，具体为：

根据方程式T=(Q-I*ta）*(ta+tb)/(I*ta)+ta，其中T为充电完成时间，Q为电池满电容量，ta为以充电电流I充电时一次充电周期中的从开始充电到停止充电的充电时间，tb以充电电流I充电时一次充电周期中的从停止充电到再次充电时的停止时间。

6.根据权利要求5所述的无线充电系统，其特征在于，所述控制模块根据所述电池充电或停止充电，计算一次充电周期中的充电时间ta和停止时间tb。

7.一种电子设备，其包括电池，其包括权利要求4至6中任一项所述的无线充电系统，所述无线充电系统为所述电池无线充电。

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