CN112290611A - 用于无线充电的系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于无线充电的系统。包括发射端和接收端，发射端配置有：PD接口，用于连接电源适配器；升降压电路，用于对PD接口的输出进行处理；全桥，用于基于处理后的电量得到输出功率；MCU，用于对升降压电路的处理进行控制，并调节全桥的工作电压和工作频率。接收端配置有：整流电路，用于获取输出功率，将交流电转换为直流电；稳压电路，用于对直流电进行稳压调节；电源管理电路，用于将稳压调节后的电力输入至电池组进行充电；控制器，用于对稳压电路的稳压调节进行控制，并用于控制电源管理电路的充电模式。可见本发明实施例所提供的系统能够为电池组进行充电，该充电方式不要求定点连接，对用户的操作要求低，方便快捷。

Description

用于无线充电的系统

技术领域

本申请涉及充电领域，特别涉及一种用于无线充电的系统。

背景技术

随着人工智能(Artificial Intelligence，AI)的发展，在各种场景中都会涉及各种各样的行走机器人。例如，在公园等处的自动售卖机。例如，在居家环境中的扫地机器人等。

以扫地机器人为例，扫地机器人在工作之后，需要返回充电桩进行充电。目前的充电方式是触点模式，即机器人与充电桩上的触点进行接触从而电连接。

然而，触点方式的电连接要求两者之间严格对齐，并且，触点上容易有异物，导致机器人与充电桩之间的电连接出现断路或者短路，从而使得充电不成功甚至引发安全事故。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种用于无线充电的系统，包括：

发射端，配置有：电源传输PD接口，用于从电源适配器获取输入；升降压电路，用于对所述PD接口的输出进行升压或降压处理；全桥，用于基于所述升降压电路处理后的电量得到输出功率，其中，所述输出功率为10W至100W之间的任一值；微控制单元MCU，用于对所述升降压电路的处理进行控制，并用于调节所述全桥的工作电压和工作频率；

接收端，位于待充电设备内，且所述接收端配置有：整流电路，用于从所述发射端获取所述输出功率，将交流电转换为直流电；稳压电路，用于对所述直流电进行稳压调节；电源管理电路，用于将所述稳压调节后的电力输入至所述待充电设备的电池组以便为所述电池组进行充电；控制器，用于对所述稳压电路的稳压调节进行控制，并用于控制所述电源管理电路的充电模式。

在一个实施例中，所述发射端还配置有与所述全桥电连接的发射端线圈，所述接收端还配置有与所述整流电路电连接的接收端线圈，并且所述发射端线圈与所述接收端线圈通过电磁感应使得所述输出功率传输到所述接收端。

在一个实施例中，所述接收端还配置有通信电路，所述控制器，还用于：检测所述电池组的电芯温度和电量，确定所需的充电功率；控制所述通信电路向所述发射端发送功率请求，所述功率请求中携带所述充电功率。

在一个实施例中，所述发射端还配置有解调电路，用于：获取所述接收端发送的功率请求，并通过解调获取所述充电功率。

在一个实施例中，所述发射端还配置有采样电路，用于检测输入电压、输入电流、线圈电压、温度等中的至少一项。

在一个实施例中，所述MCU具体用于：根据所述充电功率以及所述采样电路的采样，确定输出功率；根据所述输出功率调节所述全桥的工作电压和工作频率，以使所述全桥的输出达到所述输出功率。

在一个实施例中，所述电源管理电路的充电模式为以下任一项：涓流充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式，

所述控制器，具体用于：当所述控制器检测到电芯电压低于第一设定值时，控制所述电源管理电路进入涓流充电模式；当所述控制器检测到所述电芯电压位于所述第一设定值与第二设定值之间时，控制所述电源管理电路进入恒流充电模式；当所述控制器检测到所述电芯电压大于或等于所述第二设定值时，控制所述电源管理电路进入恒压充电模式。

在一个实施例中，在所述涓流充电模式时，所述电源管理电路的输出电流等于额定电流乘以小于1的系数；在所述恒流充电模式时，所述电源管理电路的输出电流等于额定电流；在所述恒压充电模式时，所述电源管理电路的输出电压等于电芯允许充电的最大电压，输出电流逐渐减小，直到输出电流达到额定电流乘以所述小于1的系数。

在一个实施例中，所述系统中所使用的金属-氧化物半导体场效应晶体管为耐高压、低导通电阻、低漏源寄生电容的超级结型金属氧化物半导体。

在一个实施例中，所述发射端还配置有散热装置，用于将所述发射端的各个器件的热量导出。

在一个实施例中，所述散热装置包括风扇，所述风扇采用抽风的方式工作，将热量从开孔排出，其中，所述开孔位于所述发射端的外壳的底部或者所述外壳的侧面靠近底部的位置。

在一个实施例中，所述发射端的外壳的底部为金属底壳，所述散热装置包括制冷片，且所述制冷片的发热的一面朝向所述金属底壳。

由此可见，本发明实施例中的无线充电的系统，能够为电池组进行充电，由接收端的整流电路获取发射端的全桥所输出的输出功率，该充电方式不要求接收端与发射端之间的定点连接，对用户的操作要求低，方便快捷。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1是本发明实施例的待充电设备的示意框图；

图2是本发明实施例的无线充电接收端的示意框图；

图3是本发明实施例的无线充电装置的示意框图；

图4是本发明实施例的无线充电发射端的示意框图；

图5是本发明实施例的用于无线充电的系统的示意框图；

图6是本发明实施例的用于无线充电的系统的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明。显然，本发明的施行并不限定于该技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式，不应当解释为局限于这里提出的实施例。

应当理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本发明中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。

本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。

对于搭载有单至-8串电池的电池组的电子设备而言，对其进行充电时，需要稳定的持续大功率。这里的大功率一般是指10W至100W的范围，并且“大”是相对于功率范围为5W～10W的诸如手机等小型移动终端而言的。

本发明实施例中，可以将需要10W至100W功率的电子设备称为中功率电子设备或者大功率电子设备，在本说明书中为待充电设备。可理解，用于诸如手机等小型移动终端的无线充电装置由于其输出功率较小，如果直接用于对本发明实施例中的待充电设备进行充电，那么会导致充电时间过长，充电太慢。

如图1所示，待充电设备10可以包括电池组11以及与其连接的无线充电接收端12。其中，无线充电接收端12(或简称接收端12)可以包括整流电路121、通信电路122、控制器123、稳压电路124、电源管理电路125。

通信电路122可以用于与无线充电发射端进行通信，例如获取无线充电发射端的最大输出功率；例如，从控制器123获取电池组11所需的充电功率并通知无线充电发射端。

整流电路121可以将来自无线充电发射端的交流电转换为直流电。示例性地，无线充电接收端12还可以包括与整流电路121电连接的接收端线圈，在图1中未示出，可以参见后面的图6。

稳压电路124可以将整流电路121输出的波动、不稳定电流调整为稳定的电流，并输出至电源管理电路125，示例性地，稳压电路124可以通过升降压等操作实现稳流。示例性地，稳压电路124的输出功率可以为几十瓦或者上百瓦。例如，可以为10W至100W之间的任一值。

电源管理电路125可以在控制器123的控制下，在控制器123所指示的充电模式下，输出电流到电池组11以便为电池组11进行充电。其中，电源管理电路125可以为直流到直流(DC-DC)电源管理电路。

示例性地，如图2所示，无线充电接收端12还包括滤波电路126和低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)127。

在图2中，滤波电路126示出为位于稳压电路124与电源管理电路125之间，从而，稳压电路124的输出经过滤波电路126，再通过电源管理电路125，为电池组11充电。其中，滤波电路126可以为电容-电感-电容组成的π型滤波器，即CLCπ型滤波电路。

应当注意的是，滤波电路126也可以采用其他的电路结构，如LC滤波电路等。并且，滤波电路126也可以不是位于稳压电路124与电源管理电路125之间，例如可以位于整流电路121与稳压电路124之间，也就是说，整流电路121的输出先经过滤波后再由稳压电路124进行稳压。

在图2中，LDO 127可以用于持续为控制器123进行供电。当无线充电接收端12与无线充电发射端已经无线连接后，LDO 127可以经由稳压电路124获取电量以便为控制器123供电。当无线充电接收端12没有与无线充电发射端无线连接时，LDO 127可以从电池组获取电量以便为控制器123供电。其中，LDO 127的输出功率较小，例如可以是毫瓦量级。

在图1和图2的示例中，控制器123可以控制无线充电接收端12与无线充电发射端之间的通信，并控制无线充电接收端12对电池组11的充电。

示例性地，控制器123可以用于检测电芯的温度、电压、电流中的至少一个；根据检测的结果确定所需的充电功率，并控制通信电路122通知无线充电发射端。

示例性地，控制器123可以电芯的电压状态，来控制电源管理电路125的充电模式。其中，控制器123与电源管理电路125之间可以是串行通讯方式，例如通过两线式串行(Inter-integrated Circuit，I2C)总线进行连接。

其中，控制器123可以借助于温度传感器等来检测温度，该温度传感器可以包括热敏电阻，例如为负温度系数(Negative Temperature Coefficient，NTC)热敏电阻等。并且可选地，无线充电接收端12还可以具有基准电路，以便为控制器123的检测(电芯温度检测、电芯电压或电量检测等)提供基准。

本发明实施例中，电源管理电路125的充电模式可以为以下任一项：涓流充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式。

具体地，当控制器123检测到电芯电压欠压时(例如，电芯电压低于第一设定值，该第一设定值可以根据电芯的实际状态预先设置)，可以通过I2C控制电源管理电路125进入涓流充电模式，从而使得电源管理电路125的输出电流等于额定电流乘以小于1的系数，例如该系数为1/10或1/8等，本申请对此不限定。

具体地，当控制器123检测到电芯电压在规格范围内时(例如，电芯电压位于第一设定值与第二设定值之间，该第一设定值和第二设定值可以根据电芯的实际状态预先设置，且第一设定值小于第二设定值)，可以通过I2C控制电源管理电路125进入恒流充电模式，从而使得电源管理电路125的输出电流等于额定电流。

具体地，当控制器123检测到电芯达到额定电压时(例如，电芯电压大于或等于第二设定值)，可以通过I2C控制电源管理电路125进入恒压充电模式，从而使得电源管理电路125的输出电压等于电芯允许充电的最大电压，此时输出电流慢慢减小，直到电流减小到额定电流乘以小于1的系数，例如该系数为1/10，充电完成。

可见，控制器123可以根据电芯电压来调节电源管理电路125的充电模式，从而能够保证为电芯快速且安全地进行充电。

可以理解的是，无线充电接收端12中的部分电路或组件可以包括金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，或者可以简称为MOS管。示例性地，稳压电路124和电源管理电路125等中包括MOS管。本发明实施例中，MOS管可以是超级结型金属氧化物半导体(super junction MOS，COOLMOS)，由于其具有耐高压、低导通电阻、低漏源寄生电容等特性，从而能够降低MOS管的损耗(开关损耗和导通损耗)，进而能够减少整体的损耗，保证了电流传输的效率。

本发明实施例提供了一种无线充电装置，能够用于通过无线的方式为待充电设备10的电池组11进行充电。如图3所示，无线充电装置20可以包括电源适配器21以及与其有线连接的无线充电发射端22。其中，无线充电发射端22(或简称发射端22)可以包括电源传输(Power Delivery，PD)接口221、PD协议电路222、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)223、升降压电路224、全桥225、解调电路226。

电源适配器21可以为PD适配器，其可以用于连接市电，以获取电力。电源适配器21连接市电后，可以根据PD协议将电压输入到PD接口221，具体地，电源适配器21的输出电压(即到PD接口221的输入电压)是一个固定值，例如20V或12V等。

PD接口221连接至电源适配器21，可以根据PD协议电路222提供的PD协议，读取PD适配器21的信息，获得PD适配器21的过程数据对象(Process Data Object，PDO)信息，从而确认无线充电发射端22所能提供的最大输出功率。例如，可以根据电源适配器21的固定的输出电压(如上述的20V或12V)来确定最大输出功率。例如，该最大输出功率为100W。

无线充电发射端22通过与无线充电接收端12进行通信，使得无线充电接收端12获知无线充电发射端22能够提供的最大输出功率，具体地，可以通过解调电路226向无线充电接收端12的通信电路122发送信息，使得无线充电接收端12获知无线充电发射端22的最大输出功率。

解调电路226还能够接收并通过解调得到无线充电接收端12的通信电路122发送的电池组11所需的充电功率。进而，MCU 223可以根据该充电功率对升降压电路224和全桥225进行控制。

全桥225能够基于MCU 223的控制，调节工作电压和工作频率，进而按照输出功率进行输出。示例性地，无线充电发射端22还可以包括与全桥225电连接的发射端线圈，在图3中未示出，可以参见后面的图6。

PD接口221从电源适配器21获取电力之后，可以传输至升降压电路224。随后，升降压电路224根据MCU 223的控制执行升压或降压处理，并由MCU223控制调节全桥225的工作电压、改变工作频率从而实现调节输出功率的效果。示例性地，全桥225的工作电压可以位于12伏特至20伏特之间，输出功率可以位于0W至100W之间。

结合图3，在电源适配器21连接市电后，电源适配器21可以调节电压，使得进入到PD接口221的输入电压是一个固定值(例如20V)，然后通过升降压电路224进行处理(例如降压)，使得升降压电路224的输出电压是另一个固定值(例如4V)，该输出电压为全桥225供电。在此之后，无线充电发射端22(或者说无线充电装置20)进入等待连接状态，即等待与无线充电接收端12建立电连接，该等待连接状态也称为回显(ping)阶段。

示例性地，在该等待连接状态，解调电路226可以以较小的功率(如175kHZ等)周期性地发送波形，该波形中携带“最大输出功率”的信息，从而在低功耗的前提下使得无线充电接收端12的通信电路122可以及时地接收到该信息。

在无线充电发射端22感应到无线充电接收端12后，即ping到无线充电接收端12后，无线充电发射端22可以接收无线充电接收端12发送的功率请求，并通过解调电路226对功率请求进行解调，以确定无线充电接收端12所需的充电功率。随后，MCU 223可以基于该充电功率控制升降压电路224和全桥225，从而调整无线充电发射端22的输出功率，例如可以使该输出功率在0W至100W之间进行调整以便与充电功率一致或基本一致。

示例性地，如图4所示，无线充电发射端22还包括滤波电路227、采样电路228、LDO229以及晶振220。

在图4中，滤波电路227位于PD接口221与升降压电路224之间，从而经滤波电路227之后的电力再进入升降压电路224进行升压或降压处理。其中，图4中的滤波电路227可以与图2中的滤波电路126具有相同或类似的电路结构，例如可以为CLCπ型滤波电路，本申请对此不限定。。

在图4中，LDO 229可以用于为MCU 223进行供电。当电源适配器21连接市电后，LDO229可以经由PD接口221获取电量以便为MCU 223供电。其中，LDO 229为MCU 223提供的电压可以为例如5V。

在图4中，晶振220也称为晶体振荡器，其可以为MCU 223的外置晶振，该晶振220可以用于确保交流信号的频率稳定，也就是说，控制交流信号的频率的误差更小，例如使误差小于0.1％等。其中，晶振220可以为8MHz晶振或者24MHz晶振等，本申请对此不限定。

在图4中，采样电路228也可以称为检测电路，其用于检测输入电压、输入电流、线圈电压、温度等中的至少一项，并提供过功率保护(Over Power Protection，OPP)和/或过温度保护(Over Temp Protection，OTP)。

另外，本申请中的无线充电发射端22还可以包括散热装置(或称为制冷装置)，用于将无线充电发射端22中的线圈、印刷电路板(PCB)等各种器件的热量导出，避免高温引起充电效率降低或引发安全事故，保证了充电效率且保证了充电安全。

示例性地，散热装置可以包括风扇和/或制冷片。其中，无线充电发射端22可以具有外壳，该外壳的底部或者侧面靠近底部的位置可以具有开孔，风扇工作时可以抽风，进而将热量从开孔排出。其中，无线充电发射端22的外壳的底部可以是金属底壳，制冷片可以设置在金属底壳的内部，并且制冷片工作时，制冷片的发热的那一面朝向金属底壳，从而使得制冷片将发热一面的热量传导到金属底壳上进而导到外部，使得无线充电发射端22内部的整体温度不至于过高。

这样，通过设置散热装置，使得即使无线充电发射端22的输出功率为大功率或中功率(例如，30W至100W)，也不会引起无线充电发射端22内部的温度过高，从而能够保证无线充电发射端22长时间工作，充分地为待充电设备进行充电。

可以理解的是，无线充电发射端22中的部分电路或组件可以包括金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，或者可以简称为MOS管。示例性地，升降压电路224等中包括MOS管。本发明实施例中，MOS管可以是超级结型金属氧化物半导体(super junction MOS，COOLMOS)，由于其具有耐高压、低导通电阻、低漏源寄生电容等特性，从而能够降低MOS管的损耗(开关损耗和导通损耗)，进而能够减少整体的损耗，保证了电流传输的效率。

本发明实施例提供了一种用于无线充电的系统，如图5所示，该系统30可以包括无线充电发射端22和无线充电接收端12，其中，无线充电发射端22可以包括PD接口221、MCU223、升降压电路224和全桥225，示例性地，图5中无线充电发射端22还示出包括PD协议电路222。其中，无线充电接收端12可以包括整流电路121、控制器123、稳压电路124和电源管理电路125。无线充电发射端22与无线充电接收端12能够进行无线连接，作为一例，发射端22与接收端12之间非接触连接。

示例性地，如图6示出了本发明实施例的用于无线充电的系统的更详细的示意图。可以理解的是，图5或图6中所示的无线充电接收端12可以参见前述结合图1或图2所描述的实施例；无线充电发射端22可以参见前述结合图3或图4所描述的实施例。并且，进一步地，在图6中还示出了与全桥225电连接的发射端线圈23，以及与整流电路121电连接的接收端线圈13。

应当理解的是，图6中对于全桥225、发射端线圈23、整流电路121、接收端线圈13的电路结构仅是示意性地。示例性地，可以通过发射端线圈23与接收端线圈13之间的电磁感应，使得无线充电发射端22的输出功率到达无线充电接收端12，进而能够为与无线充电接收端12连接的电池组进行充电。

可见，本发明实施例中通过发射端线圈与接收端线圈之间的电磁感应，实现了输出功率从发射端到接收端的传输，进而为电池组充电。该过程无需发射端与接收端之间的定位对准，这样在为电池组进行充电时，也相应地不需要用户的精准操作，方便快捷。并且本发明实施例中的用于无线充电的系统结构简单，尤其地电路结构不存在过于复杂的设计，因此成本较低，易于实现。

示例性地，发射端配置有PD接口、升降压电路、全桥、MCU。其中，PD接口用于从电源适配器获取输入；升降压电路用于对PD接口的输出进行升压或降压处理；全桥用于基于所述处理后的电量得到输出功率；MCU用于对升降压电路的处理进行控制，并用于调节全桥的工作电压和工作频率。

可见，发射端中设置有升降压电路，能够对电压进行升压或降压处理，从而能够实现对输出功率的较大范围的调节，例如10瓦至100瓦的范围，满足中功率或大功率的待充电设备的充电需求。

示例性地，接收端配置有整流电路、稳压电路、电源管理电路、控制器。其中，整流电路用于获取所述输出功率，将交流电转换为直流电；稳压电路用于对直流电进行稳压调节；电源管理电路用于将稳压调节后的电力输入至电池组以便为电池组进行充电；控制器用于对稳压电路的稳压调节进行控制并用于控制电源管理电路的充电模式。

示例性地，接收端还配置有通信电路。控制器还用于：检测电池组的电芯温度和电量，确定所需的充电功率；控制通信电路向发射端发送功率请求，该功率请求中携带充电功率。

可理解，当电芯温度较低且电量较低时，该充电功率较大；当电芯温度较高或电量较高时，该充电功率较小。通过该功率请求的反馈能够用于发射端调节输出功率，一方面，避免输出功率过大造成对电池的损伤、造成损耗过大；另一方面，避免输出功率过小造成充电时间过长。

示例性地，接收端的电源管理电路的充电模式为以下任一项：涓流充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式。其中，控制器可以用于根据检测到的电芯电压来控制电源管理电路的充电模式。

具体地，当控制器检测到电芯电压低于第一设定值时，控制电源管理电路进入涓流充电模式；当控制器检测到电芯电压位于第一设定值与第二设定值之间时，控制电源管理电路进入恒流充电模式；当控制器检测到电芯电压大于或等于第二设定值时，控制电源管理电路进入恒压充电模式。其中，第一设定值小于第二设定值。

其中，在涓流充电模式时，电源管理电路的输出电流等于额定电流乘以小于1的系数，例如该系数等于1/10。在恒流充电模式时，电源管理电路的输出电流等于额定电流。在恒压充电模式时，电源管理电路的输出电压等于电芯允许充电的最大电压，输出电流逐渐减小，直到输出电流达到额定电流乘以所述小于1的系数(例如该系数等于1/10)。

举例来说，第一设定值可以对应于电芯电量为满电状态的20％，第二设定值可以对应于电芯电量为满电状态的95％。可理解，第一设定值与第二设定值也可以为其他的数值，例如可以根据电芯的属性等进行预先设置，这里不再罗列。

可理解，当电芯电压低于第一设定值时，此时电池电量低，可以理解为是充电初期，此时控制电源管理电路进入涓流充电模式，以小电流(如额定电流乘以系数)进行充电，能够防止过大电流对电芯的损坏，延长电池寿命。

可理解，当电芯电压位于第一设定值与第二设定值之间时，此时电池电量适中，可以理解为是充电中期，此时控制电源管理电路进入恒流充电模式，以额定电流进行充电，能够确保充电效率，缩短整体充电时间。

可理解，当电芯电压高于或等于第二设定值时，此时电池电量较大，接近充满的状态，可以理解为是充电末期，此时控制电源管理电路进入恒压充电模式，按照电芯允许充电的最大电压进行充电，能够确保充电效率，缩短整体充电时间。由于电芯电量逐渐增大，其允许充电的最大电压逐渐减小，因此电源管理电路的输出电流也逐渐减小。在输出电流达到额定电流乘以上述系数时，充电完成。在此之后，仅需要一个较小的功率维持电池的满电状态即可。

作为一个实施例，接收端中的控制器可以检测电芯的温度和电量，确定所需的充电功率，可以同时确定电源管理电路的充电模式；控制通信电路向发射端发送功率请求。随后通过整流电路获取发射端的输出功率，该输出功率与功率请求是对应的。那么控制器可以控制电源管理电路的充电模式的变更，并实现对电池组的充电。在此之后，控制器还可以进一步根据检测到的电芯的温度和电量，再次控制通信电路向发射端发送功率请求，并调节电源管理电路的充电模式等。可理解，本发明实施例中，接收端与发射端进行实时通信，实时将接收端所需的充电功率进行反馈，从而使得发射端实时地调节输出功率。这种实时的信息交互能够实现对功率的实时监控和调节，进而能够确保接收端所需的充电功率与发射端的输出功率的一致性，保证了充电效率；在保证安全的前提下，缩短了整体的充电时间。

示例性地，发射端还配置有解调电路，用于获取接收端发送的功率请求，并通过解调获取充电功率。相应地，MCU可以从解调电路获取该充电功率。进一步地，MCU可以根据发射端的最大输出功率以及该充电功率，确定输出功率。确定升降压电路是进行升压处理还是降压处理，具体比例是多少；确定全桥应该采用的工作电压和工作频率。进而，MCU可以据此控制升降压电路的处理，并进一步调节全桥的工作电压和工作频率，使得全桥的输出满足上述输出功率。

示例性地，发射端还配置有采样电路，用于检测输入电压、输入电流、线圈电压、温度等中的至少一项。相应地，MCU可以根据从解调电路获取的充电功率以及采样电路的采样，确定输出功率。进一步确定升降压电路是进行升压处理还是降压处理，具体比例是多少；确定全桥应该采用的工作电压和工作频率。进而，MCU可以据此控制升降压电路的处理，并进一步调节全桥的工作电压和工作频率，使得全桥的输出满足上述输出功率。这样，该实施例能够基于发射端的采样来确定输出功率，能够确保发射端的安全。

下面将对该无线充电系统的整体工作流程进行描述，以便跟全面地了解该无线充电系统对电池组的充电方式。

(1)在待充电设备未靠近无线充电装置时，即发射端与接收端无法进行无线通信时：

电源适配器接入市电后，发射端可以根据PD协议确定电源适配器能够输出的最大功率，进而确定发射端的最大输出功率。作为一例，可以假设为50W。可选地，MCU可以控制解调电路将该最大输出功率发送出去，例如可以采用预先设定的通信协议发送。这样，当接收端靠近时，例如当接收端与发射端之间的距离小于距离阈值时，接收端的通信电路能够采用预先设定的通信协议接收到该最大输出功率。

电源适配器接收市电后，该电源适配器的输出电压是一个固定值。作为一例，可以假设该固定值为12V。

此时，由于发射端附近没有接收端，即解调电路没有接收到的功率请求，那么，MCU确定发射端进行ping阶段。具体地，MCU可以控制升降压电路进行降压操作，并控制全桥的工作电压和工作频率，使得发射端具有较小的输出功率。作为一例，升降压电路的输出电压可以为4V。作为一例，假设发射端的输出功率可以为1W。该输出功率用于维持发射端发送最大输出功率，例如发射端可以按照轮询的方式发送等。

(2)在待充电设备靠近无线充电装置，使得发射端与接收端能够进行无线通信时：

当发射端与接收端处于可通信距离范围内时，接收端的通信电路能够接收到发射端的最大输出功率。其中，处于可通信距离范围内可以是用户将待充电设备靠近或碰触到发射端时，或者可以是用户将待充电设备放置于发射端附近或上方时，可理解的是，具体方式与待充电设备与无线充电装置的具体结构设置有关，此处不限定。

接收端的控制器可以根据检测到的电芯温度以及电量，确定所需的充电功率。其中，还可以基于上述最大输出功率来确定所需的充电功率。举例来说，可以根据检测到的电芯温度以及电量确定电芯实际所需功率，并将该实际所需功率与最大输出功率两者中的较小者确定为所需的充电功率。作为一例，可以假设该所需的充电功率为30W。

接收端的控制器可以控制通信电路发送功率请求，该功率请求中携带充电功率。

发射端的解调电路接收到该功率请求时，发射端的MCU可以确定已经与接收端建立连接，即发射端已经ping上接收端了。解调电路通过解调确定该充电功率。

发射端的MCU可以根据该充电功率(或者结合采样电路的采样)来确定发射端的输出功率。进一步控制升降压电路改变其处理模式，控制全桥调节其工作电压和工作频率，使得全桥的输出满足该输出功率。作为一例，假设采样电路确定发射端不存在异常，MCU可以确定输出功率也为30W。可以控制升降压电路进行升压操作，使得升降压电路的输出电压等于20V。可以调节全桥的工作电压和工作频率，使得全桥的输出电压为20V，输出电流为1.5A，也就是说，满足输出功率为30W。

通过发射端线圈与接收端线圈之间的电磁感应，接收端能够接收到输出功率，具体地，整流电路将交流转换为直流，稳压电路提供平稳的直流输出，电源管理电路按照控制器的控制转变至对应的充电模式对电池组进行充电。

可理解的是，在充电过程中，控制器在实时检测电芯的参数(温度、电量等)，并通过通信电路实时地向发射端反馈功率请求。进而，发射端能够实时地调节输出功率。其中，发射端调节输出功率的方式与上述基于功率请求确定输出功率的方式类似，这里不再赘述。

这样，通过本发明实施例的无线充电的系统，由接收端的整流电路获取发射端的全桥所输出的输出功率，能够为电池组进行充电，具体地为待充电设备中的电池组进行充电。该充电方式不要求接收端与发射端之间的定点连接，对用户的操作要求低，方便快捷。

另外，还应当注意的是，本发明实施例的用于无线充电的系统中，各个电路或模块或器件可以由多个电学元器件构成，发射端中的不同电路或模块或器件之间可以有线方式连接，例如通过总线连接；接收端中的不同电路或模块或器件之间可以有线方式连接，例如通过总线连接。例如，其中，发射端的MCU与PD协议电路之间可以为I2C总线连接，接收端的控制器与电源管理电路之间可以为I2C总线连接，等等。

本发明实施例中，控制器和/或MCU可以包括一个或多个嵌入式处理器、处理器核心、微型处理器、逻辑电路、硬件有限状态机(Finite State Machine，FSM)、数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)或它们的组合。控制器和/或MCU可以是中央处理单元(CPU)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其它形式的处理单元。

另外，可理解，待充电设备可以为诸如扫地机器人之类的中功率或大功率设备，该待充电设备可以包括上述的接收端以及电池组。示例性地，还可以包括但不限于传感器、输入装置、输出装置等。例如，传感器可以包括距离传感器、温度传感器等。例如，输入装置可以包括键盘、操作板、可触摸屏等。例如，输出装置可以包括声光报警器、麦克风、显示屏等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于无线充电的系统，其特征在于，包括发射端和接收端：

发射端，配置有：电源传输PD接口，用于从电源适配器获取输入；升降压电路，用于对所述PD接口的输出进行升压或降压处理；全桥，用于基于所述升降压电路处理后的电量得到输出功率，其中，所述输出功率为10W至100W之间的任一值；微控制单元MCU，用于对所述升降压电路的处理进行控制，并用于调节所述全桥的工作电压和工作频率；

接收端，位于待充电设备内，且所述接收端配置有：整流电路，用于从所述发射端获取所述输出功率，将交流电转换为直流电；稳压电路，用于对所述直流电进行稳压调节；电源管理电路，用于将所述稳压调节后的电力输入至所述待充电设备的电池组以便为所述电池组进行充电；控制器，用于对所述稳压电路的稳压调节进行控制，并用于控制所述电源管理电路的充电模式。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述发射端还配置有与所述全桥电连接的发射端线圈，所述接收端还配置有与所述整流电路电连接的接收端线圈，并且所述发射端线圈与所述接收端线圈通过电磁感应使得所述输出功率传输到所述接收端。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述接收端还配置有通信电路，

所述控制器，还用于：

检测所述电池组的电芯温度和电量，确定所需的充电功率；

控制所述通信电路向所述发射端发送功率请求，所述功率请求中携带所述充电功率。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述发射端还配置有解调电路，用于：获取所述接收端发送的功率请求，并通过解调获取所述充电功率。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述发射端还配置有采样电路，用于检测输入电压、输入电流、线圈电压、温度等中的至少一项。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述MCU具体用于：

根据所述充电功率以及所述采样电路的采样，确定输出功率；

根据所述输出功率调节所述全桥的工作电压和工作频率，以使所述全桥的输出达到所述输出功率。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电源管理电路的充电模式为以下任一项：涓流充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式，

所述控制器，具体用于：

当所述控制器检测到电芯电压低于第一设定值时，控制所述电源管理电路进入涓流充电模式；

当所述控制器检测到所述电芯电压位于所述第一设定值与第二设定值之间时，控制所述电源管理电路进入恒流充电模式；

当所述控制器检测到所述电芯电压大于或等于所述第二设定值时，控制所述电源管理电路进入恒压充电模式。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

在所述涓流充电模式时，所述电源管理电路的输出电流等于额定电流乘以小于1的系数；

在所述恒流充电模式时，所述电源管理电路的输出电流等于额定电流；

在所述恒压充电模式时，所述电源管理电路的输出电压等于电芯允许充电的最大电压，输出电流逐渐减小，直到输出电流达到额定电流乘以所述小于1的系数。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统中所使用的金属-氧化物半导体场效应晶体管为耐高压、低导通电阻、低漏源寄生电容的超级结型金属氧化物半导体。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述发射端还配置有散热装置：

所述散热装置包括风扇，所述风扇采用抽风的方式工作，将热量从开孔排出，其中，所述开孔位于所述发射端的外壳的底部或者所述外壳的侧面靠近底部的位置；

和/或，

所述散热装置包括制冷片，且所述制冷片的发热的一面朝向所述发射端的外壳的底部。

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