CN112398209A - 无线充电装置、系统、控制方法、终端设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种无线充电装置、系统、控制方法、终端设备及存储介质，属于无线充电领域。无线充电装置包括：第一线圈，被配置为接收发送端的第二线圈发送的电磁波，并基于电磁波输出交流信号；交直流转换模块，被配置为将第一线圈输出的交流信号转换为直流信号；电压控制模块，被配置为在交直流转换模块的输出电压在第一电压范围内时，工作在降压模式；在交直流转换模块的输出电压在第二电压范围内时，工作在直通模式；充电模块，被配置为在预充电阶段和恒压充电阶段工作在普通充电模式；在预充电阶段和恒压充电阶段之间的恒流充电阶段，基于发送端的充电器信息，选择性地工作在快速充电模式或者普通充电模式。

Description

无线充电装置、系统、控制方法、终端设备及存储介质

技术领域

本公开涉及无线充电领域，尤其涉及一种无线充电装置、系统、控制方法、终端设备及存储介质。

背景技术

随着智能手机的发展，传统的有线充电技术越来越难以满足用户对于便捷性的需求，因而无线充电技术逐渐受到大家的关注。

在无线充电技术中，设置在手机中的接收端通常包括接收线圈、整流电路、降压电路和电源管理芯片等部分，由发送端发射的能量，由接收线圈感应形成交流信号，交流信号经过整流电路整流、降压电路降压后，通过电源管理芯片输出给电池。然而目前，这种结构的接收端的充电效率较低，仅为70％左右。

发明内容

本公开提供一种无线充电装置、系统、控制方法、终端设备及存储介质，能够提高无线充电的充电效率。

一方面，提供一种无线充电装置，所述无线充电装置包括：

第一线圈，被配置为接收发送端的第二线圈发送的电磁波，并基于所述电磁波输出交流信号；

交直流转换模块，被配置为将所述第一线圈输出的交流信号转换为直流信号；

电压控制模块，被配置为在所述交直流转换模块的输出电压在第一电压范围内时，工作在降压模式；在所述交直流转换模块的输出电压在第二电压范围内时，工作在直通模式，所述直通模式下所述电压控制模块的输出电压保持与输入电压不变，所述第二电压范围的最小值大于所述第一电压范围的最大值；

充电模块，被配置为在预充电阶段和恒压充电阶段工作在普通充电模式；在所述预充电阶段和所述恒压充电阶段之间的恒流充电阶段，基于所述发送端的充电器信息，选择性地工作在快速充电模式或者所述普通充电模式。

在本公开实施例中，线圈感应到的能量输出交流信号后，通过交直流转换模块整流为直流信号。对直流信号进行变压的电压控制模块，具有2个模式，其中降压模式能够将电压降低电流升高，这样，线圈能够在电流不变的情况下，工作在大电压下，同时，充电模块具有普通充电模式和快速充电模式2个模式，快速充电模式的充电电流较高，能够与电压控制模块的降压模式配合，实现较高充电功率，由于功率提高，而充电过程中损耗变化不大，那么充电过程中损耗所占的比例降低，也即充电效率提高；另外，通过设置两个电压控制模式和两个充电模式，使得该无线充电装置同样可以适配低功率的发送端。

在本公开的一种实现方式中，所述充电模块，包括：

第一充电管理芯片，被配置为采用普通充电模式将所述电压控制模块输出的直流信号充入电池；

第二充电管理芯片，被配置为采用快速充电模式将所述电压控制模块输出的直流信号充入电池。

在该实现方式中，通过设置2个充电管理芯片分别来实现普通充电模式和快速充电模式，结构简单，同时能够保证快速充电模式的高功效。

在本公开的一种实现方式中，所述无线充电装置，还包括：

第一通信模块，被配置为与所述发送端无线通信，以获取所述发送端的充电器信息；

第一控制模块，被配置为基于所述充电器信息控制所述充电模块的工作模式。

在该实现方式中，由于发送端可以连接不同的充电器进行充电，为了保证充电功率和功效，可以根据充电器的信息来控制充电模块的工作模式。

在本公开的一种实现方式中，所述充电器信息包括充电器类型。

在该实现方式中，由于不同的充电器类型可能采用不同的充电协议，所以基于充电器类型来调节充电模块的工作模式，能够最大化充电功率。

示例性地，所述第一控制模块被配置为：

在所述充电器类型为直接电源充电器、QC1充电器或者QC2充电器时，控制所述充电模块的工作模式为普通充电模式；

在所述充电器类型为QC3充电器、QC4充电器或者功率传输充电器时，控制所述充电模块按以下工作模式的顺序工作：普通充电模式、快速充电模式和普通充电模式。

在本公开的一种实现方式中，所述第一控制模块还被配置为：

在所述充电器类型为QC3充电器时，在恒流充电阶段，向所述发送端发送调压请求，所述调压请求的目标电压为电压的两倍与步进常数之和；

或者，在所述充电器类型为QC4或者功率传输充电器时，在恒流充电阶段，向所述发送端发送调压请求，所述调压请求的目标电压为电压的四倍与步进常数之和。

在该实现方式中，由于QC3、QC4和PD等类型充电器支持快充，并且快速充电模式时，充电模块以降压模式的电压输入输出方式工作，而QC3充电器对应的交直流转换模块工作在直通模式，所以可以请求发送端将电压为调节至2*Vbat+delta来提高充电功率，Vbat为当前电池电压，delta为步进常数；而QC4或者功率传输充电器对应的交直流转换模块工作在降压模式，所以可以请求发送端将电压为调节至4*Vbat+delta来提高充电功率。

在本公开的一种实现方式中，所述第一通信模块还被配置为与所述发送端进行用于认证的通信；

所述第一控制模块，被配置为在所述发送端认证通过时，控制所述充电模块选择性地按照普通充电模式或快速充电模式工作；

在所述发送端认证未通过时，控制所述充电模块以普通充电模式工作。

在该实现方式中，通过对发送端进行认证，来确定发送端是否是认证厂商生产的产品，从而保证发送端产品能够在快速充电模式下工作，以及具有进行充电模式的变化能力等。

在本公开的一种实现方式中，所述第一通信模块包括调制解调电路和协议通信单元。

在该实现方式中，调制解调电路负责与发送端进行基于标准协议的交互，并在此过程中确定对端是否存在协议通信单元，如果存在，后续通信过程可以采用协议通信单元完成，由于带内通信信号质量受到负载波动和线圈耦合的影响，会导致信号解调失败，造成断充；采用带外通信方式，信号质量不受负载和线圈耦合的影响，通信质量得到大大提升。

在本公开的一种实现方式中，所述无线充电装置还包括：

升压模块，被配置为在反向充电模式下，向所述电压控制模块输出电压信号；

所述电压控制模块，还被配置为在反向充电模式下，工作在所述直通模式或反向升压模式；

所述交直流转换模块，还被配置为将所述电压控制模块输出的直流信号转换为交流信号；

所述第一线圈，还被配置为将所述交直流转换模块输出的交流信号转换为电磁波进行发送。

在该实现方式中，无线充电装置还可以用于反向充电，也即作为发送端来给其他设备无线充电，增加了无线充电装置功能的实用性。

另一方面，提供一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括如前述任一项所述的无线充电装置。

另一方面，提供一种无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统包括发送端和接收端；

所述接收端为如前述任一项所述的无线充电装置。

在本公开的一种实现方式中，所述发送端，包括：

充电器，被配置为将电源提供的交流电转换为直流信号；

逆变模块，被配置为将所述充电器输出的直流信号转换为交流信号；

第二线圈，被配置为将所述逆变模块输出的交流信号转换为电磁波进行发送；

第二控制模块，被配置为检测所述充电器得到充电器信息；

第二通信模块，被配置为将所述充电器信息发送给所述接收端。

在本公开的一种实现方式中，所述第二控制模块，被配置为在预充电阶段，根据所述充电器信息控制所述第二线圈的电压。

在本公开的一种实现方式中，所述第二通信模块，还被配置为在恒流充电阶段，接收所述接收端发送的调压请求，所述调压请求的目标电压；

所述第二控制模块，被配置为控制所述第二线圈的电压为所述目标电压。

另一方面，提供一种无线充电控制方法，应用于前述的无线充电装置，所述无线充电控制方法包括：

获取发送端的充电器信息；

基于所述充电器信息控制所述充电模块的工作模式。

在本公开的一种实现方式中，所述充电器信息包括充电器类型。

在本公开的一种实现方式中，所述基于所述充电器信息控制所述充电模块的工作模式，包括：

在所述充电器类型为直接电源充电器、QC1充电器或者QC2充电器时，控制所述充电模块的工作模式为普通充电模式；

在所述充电器类型为QC3充电器、QC4充电器或者功率传输充电器时，控制所述充电模块按以下工作模式的顺序工作：普通充电模式、快速充电模式和普通充电模式。

在本公开的一种实现方式中，所述方法还包括：

在所述充电器类型为QC3充电器时，在恒流充电阶段，向所述发送端发送调压请求，所述调压请求的目标电压为电压的两倍与步进常数之和；

或者，在所述充电器类型为QC4或者功率传输充电器时，在恒流充电阶段，向所述发送端发送调压请求，所述调压请求的目标电压为电压的四倍与步进常数之和。

在本公开的一种实现方式中，所述方法还包括：

与所述发送端进行用于认证的通信；

在所述发送端认证通过时，控制所述充电模块选择性地按照普通充电模式或快速充电模式工作；

在所述发送端认证未通过时，控制所述充电模块以普通充电模式工作。

另一方面，提供一种终端设备，所述终端设备包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行前述任一项所述的无线充电控制方法。

另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现前述任一项所述的无线充电控制方法。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本公开示出的无线充电系统的结构示意图；

图2是本公开实施例示出的一种无线充电装置的结构示意图；

图3是本公开实施例示出的一种无线充电发送装置的结构示意图；

图4是本公开实施例示出的一种无线充电控制方法的流程图；

图5是根据一示例性实施例示出的一种终端设备的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本公开示出的无线充电系统的结构示意图。参见图1，该系统包括发送端10和接收端20，发送端用于将电信号转化成电磁波进行辐射，而接收端20则接收电磁波并转换为电信号输出给电池。

图2是本公开实施例示出的一种无线充电装置的结构示意图，该无线充电装置主要作为前述无线充电系统中的接收端使用。参见图2，无线充电装置100包括第一线圈101、交直流转换模块102、电压控制模块103和充电模块104。

第一线圈101，被配置为接收发送端的第二线圈发送的电磁波，并基于电磁波输出交流信号；

交直流转换模块102，被配置为将第一线圈输出的交流信号转换为直流信号；

电压控制模块103，被配置为在交直流转换模块的输出电压在第一电压范围内时，工作在降压模式；在交直流转换模块的输出电压在第二电压范围内时，工作在直通模式，直通模式下电压控制模块的输出电压保持与输入电压不变，第二电压范围的最小值大于第一电压范围的最大值；

充电模块104，被配置为在预充电阶段和恒压充电阶段工作在普通充电模式；在预充电阶段和恒压充电阶段之间的恒流充电阶段，基于发送端的充电器信息，选择性地工作在快速充电模式或者普通充电模式。

在本公开实施例中，线圈感应到的能量输出交流信号后，通过交直流转换模块整流为直流信号。对直流信号进行变压的电压控制模块，具有2个模式，其中降压模式能够将电压降低电流升高，这样，线圈能够在电流不变的情况下，工作在大电压下，同时，充电模块具有普通充电模式和快速充电模式2个模式，快速充电模式的充电电流较高，能够与电压控制模块的降压模式配合，实现较高充电功率，由于功率提高，而充电过程中损耗变化不大，那么充电过程中损耗所占的比例降低，也即充电效率提高；另外，通过设置两个电压控制模式和两个充电模式，使得该无线充电装置同样可以适配低功率的发送端。

如图2所示，第一线圈101上串联有电容C1，电容C1的作用是补偿电容，保证交直流转换模块102接收到的信号的稳定性。交直流转换模块102的输出端连接有接地电容C2，接地电容C2的作用为滤波电容。

在无线充电系统中，由于线圈电流不宜过大，例如不宜超过1A，过大容易造成线圈发热，影响正常使用。所以，为了提高充电功率，只能提高线圈产生的电信号电压，而充电模块对于输入电压又是基于电池电压来控制的，电池电压通常较小，造成充电模块输入电压较小。所以想要提高充电功率，必须在线圈输出的电信号整流后输出大电压，在输入到充电模块的为小电压，为了实现这种情况，需要在交直流转换模块102和充电模块104之间设置电压控制模块103，该电压控制模块103可以为2：1直流-直流(Direct Current DirectCurrent，DCDC)模块。该模块存在两个模式直通模式和降压模式，直通模式为1：1模式，也即经过后电压电流不变；降压模式为2：1模式，也即电压大小减半电流大小范围，例如12V 1A输入变为6V 2A输出，在降压模式下即可实现前述在线圈输出的电信号整流后输出大电压，在输入到充电模块的为小电压的方案，从而提高充电功率。该2：1DCDC模块工作在降压模式时，效率为98％，工作在直通模式时相当于直通开关，效率为99％。

在本公开的一种实现方式中，充电模块104包括第一充电管理芯片141和第二充电管理芯片142。

第一充电管理芯片141，被配置为采用普通充电模式将电压控制模块输出的直流信号充入电池；

第二充电管理芯片142，被配置为采用快速充电模式将电压控制模块输出的直流信号充入电池。

这里，快速充电模式是指采用大电流充电的模式，例如快速充电模式的充电电流为4A，普通充电模式的充电电流为2A。

在该实现方式中，通过设置2个充电管理芯片分别来实现普通充电模式和快速充电模式，一方面结构简单，另一方面，能够保证快速充电模式的高功效。

再次参见图2，第一充电管理芯片141和第二充电管理芯片142均与电池30连接，电池30连接系统电源，当然这里的充电模块也可以直接连接系统电源。

在本公开的一种实现方式中，无线充电装置还包括第一通信模块105和第一控制模块106。

第一通信模块105被配置为与发送端无线通信，以获取发送端的充电器信息；

第一控制模块106被配置为基于充电器信息控制充电模块的工作模式。

在该实现方式中，由于发送端可以连接不同的充电器进行充电，为了保证充电功率和功效，可以根据充电器的信息来控制充电模块的工作模式。

在本公开的一种实现方式中，前述电压控制模块的模式也由第一控制模块106控制，通过交直流转换模块的输出电压来控制电压控制模块的工作模式，一方面，通过模式控制保证输出的电压能够符合充电模块的输入要求，另一方面，通过控制电压控制模块的模式，控制输出电压，来配合充电模块，保证输出的电压能够满足需要的充电模块的要求。

示例性地，第一电压范围为小于12V，第二电压范围为大于或等于12V，则当交直流转换模块的输出电压Vout为5V时，电压控制模块按照直通模式工作，输出的电压仍为5V，当交直流转换模块的输出电压Vout为12V时，电压控制模块按照降压模式工作，输出的电压变为6V。

在本公开的一种实现方式中，第一通信模块105可以包括调制解调电路和协议通信单元。

在该实现方式中，调制解调电路属于带内通信，负责与发送端进行基于标准协议的交互，并在此过程中确定对端是否存在协议通信单元；如果存在，后续通信过程可以采用协议通信单元完成，也即带外通信；由于带内通信信号质量受到负载波动和线圈耦合的影响，会导致信号解调失败，造成断充；采用带外通信方式，信号质量不受负载和线圈耦合的影响，通信质量得到大大提升。

示例性地，调制解调电路可以连接在交直流转换模块102和电压控制模块103之间。调制解调电路通过控制线圈的电流和电压来产生振幅键控(ASK)信号，实现与发送端进行信息交互。这里，信息交互的内容是基于无线充电标准(Qi规范)实现的，调制解调电路与发送端通信确定是基于标准电源协议(Base Power Profile，BPP)充电，还是基于扩展电源协议(Extensible Power Profile，EPP)充电。示例性地，如果采用BPP充电，则交直流转换模块102的输出Vout的电压为5V，如果采用EPP充电，则交直流转换模块102的输出Vout的电压为12V。

示例性地，协议通信单元可以为蓝牙单元或者近场通信(Near FieldCommunication，NFC)单元，协议通信单元采用蓝牙或者NFC协议作为承载，在其上传输私有协议的信息。该私有协议是接收端和发送端事先约定好的，传输的信息包括Qi规范中的功率升降指令、当前功率指示信息以及前述充电器信息等内容。

在其他实现方式中，协议通信单元也可以采用其他协议通信单元，例如无线高保真(WIFI)单元等。或者，无线充电装置也可以不设置协议通信单元，仅设置调制解调电路。

进一步地，第一通信模块105还被配置为与发送端进行用于认证的通信；

第一控制模块106，被配置为在发送端认证通过时，控制充电模块选择性地按照普通充电模式或快速充电模式工作；

在发送端认证未通过时，控制充电模块104以普通充电模式工作。

在该实现方式中，通过对发送端进行认证，来确定发送端是否是认证厂商生产的产品，从而保证发送端产品能够在快速充电模式下工作，以及具有进行充电模式的变化能力等。

这里认证不通过，整个无线充电装置采用BPP或EPP协议充电，但充电模块只有第一充电管理芯片工作，第二充电管理芯片不工作。

这里，认证工作可以由协议通信单元完成，验证的方式可以采用常见认证算法实现。

在本公开实施例中，第一控制模块106包括控制电路和系统处理器。其中，控制电路连接在调制解调电路和系统处理器之间，主要负责控制调制解调电路的带内通信。而系统处理器则负责该无线充电装置中的各个模块的控制。该系统处理器通常为集成该无线充电装置的终端设备的系统处理器，例如手机的系统处理器。

在本公开的一种实现方式中，充电器信息包括充电器类型。充电器类型包括直接电源充电器(Direct Power Charger，DPC)、QC1充电器、QC2充电器、QC3充电器、QC4充电器以及功率传输(Power Delivery，PD)充电器。其中，QC1～QC4是高通推出的充电协议。不同的充电协议工作电流、电压、功率等参数不同。

在该实现方式中，由于不同的充电器类型可能采用不同的充电协议，所以基于充电器类型来调节充电模块的工作模式，能够最大化充电功率。

示例性地，第一控制模块106被配置为：

在充电器类型为直接电源充电器、QC1充电器或者QC2充电器时，控制充电模块的工作模式为普通充电模式；

在充电器类型为QC3充电器、QC4充电器或者功率传输充电器时，控制充电模块按以下工作模式的顺序工作：普通充电模式、快速充电模式和普通充电模式。

这里，普通充电模式也即切换充电器模式(Switching Charger，或称为BuckCharger)。

由于，直接电源充电器、QC1充电器和QC2充电器不支持快充，所以在各个充电阶段均采用普通充电模式进行充电。而QC3充电器、QC4充电器和功率传输充电器支持快充，则可以先在预充电阶段采用普通充电模式(例如3.2V充电)，在恒流(CC)充电阶段(例如4A充电)，采用快速充电模式进行充电，在恒压(CV)充电阶段(例如4.4V充电)，采用普通充电模式进行充电。

如图2所示，在充电模块104上还连接有开关1～3，用于控制充电模块104的工作模式。其中，开关1连接在电压控制模块103和第一充电管理芯片141的输入端之间，开关1连接在第一充电管理芯片141的输入端和第二充电管理芯片142之间。例如，需要工作在普通充电模式时，控制开关1导通、开关2断开，需要工作在快速充电模式时，控制开关1和2导通，这里由于用来快速充电的输入电压只能使能第二充电管理芯片142工作，而不能使能第一充电管理芯片141工作，所以此时虽然两个开关均导通，但第一充电管理芯片141不工作。

下面结合例子对于电压控制模块和充电模块的工作模式进行说明：

1)充电器为QC1充电器，充电器功率10W，接收端Vout输出5V。

此时，接收端Vout输出电压处于第一电压范围(小于12V)，电压控制模块工作在直通模式，开关1导通，使用第一充电管理芯片对电池进行充电，第一充电管理芯片工作在普通充电模式，充电电流可以为充电器和电池二者能力所能达到的电流最大值中较小的一个。

2)充电器为QC2充电器，充电器功率18W，接收端Vout输出12V。

此时，接收端Vout输出电压处于第二电压范围(等于或大于12V)，电压控制模块工作在降压模式，开关1导通，使用第一充电管理芯片对电池进行充电，第一充电管理芯片工作在普通充电模式。

3)充电器为QC3充电器，充电器功率18W，接收端Vout输出5V。

此时，接收端Vout输出电压处于第一电压范围(小于12V)，电压控制模块工作在直通模式。预充电阶段，开关1导通，使用第一充电管理芯片对电池进行充电，第一充电管理芯片工作在普通充电模式。

接着，系统处理器控制开关2导通，请求接收器的输出电压调压至2*Vbat+delta，达到第二充电管理芯片的电压工作窗口时，进入恒流充电阶段，使能第二充电管理芯片工作，即使用第二充电管理芯片给电池直充。此后，系统处理器不断请求发送端进行步长为delta的步进调压，使得充电电流达到充电器和电池二者能力的最大值中较小的一个，以达到最高的充电效率。当电压达到最大值时，开始调节电流，当达到第一充电管理芯片的电压工作窗口时，进入恒压充电阶段，切换回第一充电管理芯片工作。

需要说明的是，在请求接收器调压过程中，如果接收端Vout输出电压变成处于第二电压范围(等于或大于12V)，则控制电压控制模块工作在降压模式。

4)充电器为QC4或者PD充电器，充电器功率40W，接收端Vout输出12V。

此时，接收端Vout输出电压处于第二电压范围(等于或大于12V)，电压控制模块工作在降压模式。预充电阶段，开关1导通，使用第一充电管理芯片对电池进行充电，第一充电管理芯片工作在普通充电模式。

接着，系统处理器控制开关2导通，请求接收器的输出电压调压至4*Vbat+delta(例如电池电压为4V，目标电压为16+0.02V)，达到第二充电管理芯片的电压工作窗口时，进入恒流充电阶段，使能第二充电管理芯片工作。此后，系统处理器不断请求发送端进行步长为delta(如0.02V)的步进调压，使得充电电流达到充电器和电池二者能力所能达到的电流最大值中较小的一个(例如4A)，以达到最高的充电效率。当电压达到最大值时，开始调节电流，当达到第一充电管理芯片的电压工作窗口时，进入恒压充电阶段，切换回第一充电管理芯片工作。

进一步地，第二充电管理芯片142的输入端还可以通过开关3连接有线充电接口来实现有线充电。有线充电同样可以分为快速充电和普通充电两个模式，快速充电时，导通开关2和3、断开开关1即可。需要说明的是，有线充电接口除了可以通过该无线充电装置为电池充电外，如果有线充电接口连接的受电设备，则该无线充电装置还可以通过有线充电接口为该受电设备供电。

在本公开的一种实现方式中，第一控制模块106还被配置为：

在充电器类型为QC3充电器时，在恒流充电阶段，向发送端发送调压请求，调压请求的目标电压为电压的两倍与步进常数之和；

或者，在充电器类型为QC4或者功率传输充电器时，在恒流充电阶段，向发送端发送调压请求，调压请求的目标电压为电压的四倍与步进常数之和。

在该实现方式中，由于QC3、QC4和PD等类型充电器支持快充，并且快速充电模式时，充电模块以降压模式的电压输入输出方式工作，而QC3充电器对应的交直流转换模块工作在直通模式，所以可以请求发送端将电压为调节至2*Vbat+delta来提高充电功率，Vbat为当前电池电压，delta为步进常数；而QC4或者功率传输充电器对应的交直流转换模块工作在降压模式，所以可以请求发送端将电压为调节至4*Vbat+delta来提高充电功率。

在采用该无线充电装置作为接收端工作时，无线充电功率可以达到25W以上，达到有线快传的水准。

在本公开实施例中，第一线圈的效率约97％，交直流转换模块的效率约为97％，四个开关的效率为99％，第二充电管理芯片的效率约为98％，作为接收端在快速充电模式下的整体效率约91％。

在本公开的一种实现方式中，无线充电装置还可以作为发送端工作，此时无线充电装置还包括升压模块107。

升压模块107，被配置为在反向充电模式下，向电压控制模块输出电压信号；

电压控制模块103，还被配置为在反向充电模式下，工作在直通模式或反向升压模式；

交直流转换模块102，还被配置为将电压控制模块输出的直流信号转换为交流信号；

第一线圈101，还被配置为将交直流转换模块输出的交流信号转换为电磁波进行发送。

这里，反向升压模式可以为1：2模式，也即将电压翻倍电流减半。

在该实现方式中，无线充电装置还可以用于反向充电，也即作为发送端来给其他设备无线充电，增加了无线充电装置功能的实用性。

这里，升压模块107可以为5V可增长(Boost)升压模块，升压模块107的输入端连接系统电源，用于将电池输出电压升压到5V。电压控制模块103、交直流转换模块102和第一线圈101均具有反向工作的能力。

再次参见图2，升压模块107和电压控制模块103之间还可以设置开关4来控制反向充电功能是否开启。

在本公开实施例中，开关1～开关4均可以采用集成开关、1个或者多个金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor，MOS)来实现。

需要说明的是，本申请中的开关1～4均为可选器件，不设置开关时，通过第一控制模块控制充电芯片同样可以工作。

无线充电装置在作为发送端工作时，与接收端同样可以先进行通信，例如当用户在手机上点击开启反向充电功能时，手机靠近需要充电的设备，手机中的无线充电装置与该设备先进行带内通信，确定采用BPP还是EPP协议工作，然后进行带外通信，进行认证等工作。

示例性地，如果是BPP协议，则电压控制模块103按照反向的直通模式工作，此时，电压控制模块103的效率为99％，输出电压为5V，电流为1A，工作功率可以为5W；如果是EPP协议，且认证通过，则电压控制模块103按照反向升压模式工作，此时，电压控制模块103的效率为98％，输出电压为10V，电流为1A，工作功率可以为10W。

图3是本公开实施例示出的一种无线充电发送装置的结构示意图，该装置也即前述发送端。再次参见图3，无线充电发送装置包括：充电器201、逆变模块202、第二线圈203、第二控制模块204和第二通信模块205。

充电器201，被配置为将电源提供的交流电转换为直流信号；

逆变模块202，被配置为将充电器输出的直流信号转换为交流信号；

第二线圈203，被配置为将逆变模块输出的交流信号转换为电磁波进行发送；

第二控制模块204，被配置为检测充电器得到充电器信息；

第二通信模块205，被配置为将充电器信息发送给接收端。

在该实现方式中，无线充电的发送端，除了进行电磁波发送外，还负责将充电器信息传输给接收端，使得接收端可以根据充电器信息控制充电模块的工作模式，从而实现功率和功效最大化。

其中，逆变模块202可以采用全桥或者半桥逆变电路(Full/half bridge)实现，用于将直流变交流。

其中，第二通信模块205的设计可以和接收端的第一通信模块设计相同，采用2个部分实现，详细内容请参见接收端描述。

在本公开的一种实现方式中，第二控制模块204，被配置为在预充电阶段，根据充电器信息控制第二线圈的电压。

这里的充电器信息为前述充电器类型。不同的充电器类型，其电压、功率不同，因此，根据充电器类型可以控制第二线圈工作在相应电压。

在本公开的一种实现方式中，第二通信模块205，还被配置为在恒流充电阶段，接收接收端发送的调压请求，调压请求的目标电压；

第二控制模块204，被配置为控制第二线圈的电压为目标电压。

对于QC3、QC4和PD等类型充电器支持快充，并且快速充电模式时，充电电压是与电池电压相关的，因此需要步进式调整电压，基于此接收端发送调压请求，相应地，发送端根据该调压请求中的目标电压调制第二线圈的电压即可。

在本公开实施例中，充电器201和逆变模块202之间可以采用通用串行接口(Universal Serial Bus，USB)接口连接，例如USB type-C。第二控制模块204可以通过充电协议，如PD，或者USB的配置检测(CC)引脚来检测充电器类型，得到充电器信息。

在本公开实施例中，发送端：第二线圈的效率约95％，逆变模块损耗为96.5％，发送端的整体效率约92.6％。发送端和接收端的整体效率，也即系统的效率约为85％。

图4是本公开实施例示出的一种无线充电控制方法的流程图。该方法适用于与图2中示出的无线充电装置，参见图4，该方法包括：

在步骤S31中，获取发送端的充电器信息。

在本公开的一种实现方式中，充电器信息包括充电器类型，例如可以为直接电源充电器、QC1充电器、QC2充电器、QC3充电器、QC4充电器、功率传输充电器等。不同的充电协议工作电流、电压、功率等参数不同。

在步骤S32中，基于充电器信息控制充电模块的工作模式。

在本公开的一种实现方式中，基于充电器信息控制充电模块的工作模式，包括：

在充电器类型为直接电源充电器、QC1充电器或者QC2充电器时，控制充电模块的工作模式为普通充电模式；

在充电器类型为QC3充电器、QC4充电器或者功率传输充电器时，控制充电模块按以下工作模式的顺序工作：普通充电模式、快速充电模式和普通充电模式。

这里，普通充电模式也即Switching Charger，或称为Buck Charger。

由于，直接电源充电器、QC1充电器和QC2充电器不支持快充，所以采用普通充电模式进行充电。而QC3充电器、QC4充电器和功率传输充电器支持快充，所以采用快速充电模式进行充电。

在本公开的一种实现方式中，该方法还包括：

在充电器类型为QC3充电器时，在恒流充电阶段，向发送端发送调压请求，调压请求的目标电压为电压的两倍与步进常数之和；

或者，在充电器类型为QC4或者功率传输充电器时，在恒流充电阶段，向发送端发送调压请求，调压请求的目标电压为电压的四倍与步进常数之和。

在该实现方式中，由于QC3、QC4和PD等类型充电器支持快充，并且快速充电模式时，充电模块以降压模式的电压输入输出方式工作，而QC3充电器对应的交直流转换模块工作在直通模式，所以可以请求发送端将电压为调节至2*Vbat+delta来提高充电功率；而QC4或者功率传输充电器对应的交直流转换模块工作在降压模式，所以可以请求发送端将电压为调节至4*Vbat+delta来提高充电功率。

在本公开的一种实现方式中，该方法还包括：

与发送端进行用于认证的通信；

在发送端认证通过时，控制充电模块选择性地按照普通充电模式或快速充电模式工作；

在发送端认证未通过时，控制充电模块以普通充电模式工作。

在该实现方式中，通过对发送端进行认证，来确定发送端是否是认证厂商生产的产品，从而保证发送端产品能够满足在快速充电模式下工作，以及满足进行充电模式的变化等。

在本公开的一种实现方式中，该方法还包括：

若交直流转换模块的输出电压在第一电压范围内，则控制电压控制模块按照直通模式工作；若交直流转换模块的输出电压在第二电压范围内，则控制电压控制模块按照降压模式工作，第二电压范围的最小值大于第一电压范围的最大值。

在该实现方式中，通过交直流转换模块的输出电压来控制电压控制模块的工作模式，一方面，通过模式控制保证输出的电压能够符合充电模块的输入要求，另一方面，通过控制电压控制模块的模式，控制输出电压，来配合充电模块，保证输出的电压能够满足需要的充电模块的要求。

示例性地，第一电压范围为小于12V，第二电压范围为大于或等于12V，则当交直流转换模块的输出电压Vout为5V时，电压控制模块按照直通模式工作，输出的电压仍为5V，当交直流转换模块的输出电压Vout为12V时，电压控制模块按照降压模式工作，输出的电压变为12V。

图5是根据一示例性实施例示出的一种终端设备400的框图。参照图5，终端设备400可以包括以下一个或多个组件：处理组件402，存储器404，电力组件406，多媒体组件408，音频组件410，输入/输出(I/O)的接口412，传感器组件414，以及通信组件416。

处理组件402通常控制终端设备400的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件402可以包括一个或多个处理器420来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件402可以包括一个或多个模块，便于处理组件402和其他组件之间的交互。例如，处理组件402可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件408和处理组件402之间的交互。

存储器404被配置为存储各种类型的数据以支持在终端设备400的操作。这些数据的示例包括用于在终端设备400上操作的任何软件程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器404可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电力组件406为终端设备400的各种组件提供电力。电力组件406可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端设备400生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件408包括在终端设备400和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。当该终端设备400为移动终端时，该多媒体组件包括至少一个摄像头；当该终端设备400为终端设备时，该多媒体组件不包括摄像头。

音频组件410被配置为输出和/或输入音频信号。在一些实施例中，音频组件410包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口412为处理组件402和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件414包括一个或多个传感器，用于为终端设备400提供各个方面的状态评估。例如，当智能设备为智能空调时，该传感器组件414可以包括湿度传感器、温度传感器等。

通信组件416被配置为便于终端设备400和其他设备之间无线方式的通信。在本公开实施例中，通信组件416可以接入基于通信标准的无线网络，如2G、3G、4G或5G，或它们的组合，从而实现物理下行控制信令检测。在一个示例性实施例中，通信组件416经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。可选地，通信组件416还包括NFC模组。

在示例性实施例中，终端设备400可以被一个或多个软件专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述无线充电控制方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器404，上述指令可由终端设备400的处理器420执行上述无线充电控制方法。例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (20)

1.一种无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置包括：

第一线圈，被配置为接收发送端的第二线圈发送的电磁波，并基于所述电磁波输出交流信号；

交直流转换模块，被配置为将所述第一线圈输出的交流信号转换为直流信号；

电压控制模块，被配置为在所述交直流转换模块的输出电压在第一电压范围内时，工作在降压模式；在所述交直流转换模块的输出电压在第二电压范围内时，工作在直通模式，所述直通模式下所述电压控制模块的输出电压保持与输入电压不变，所述第二电压范围的最小值大于所述第一电压范围的最大值；

充电模块，被配置为在预充电阶段和恒压充电阶段工作在普通充电模式；在所述预充电阶段和所述恒压充电阶段之间的恒流充电阶段，基于所述发送端的充电器信息，选择性地工作在快速充电模式或者所述普通充电模式。

2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述充电模块，包括：

第一充电管理芯片，被配置为采用普通充电模式将所述电压控制模块输出的直流信号充入电池；

第二充电管理芯片，被配置为采用快速充电模式将所述电压控制模块输出的直流信号充入电池。

3.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置，还包括：

第一通信模块，被配置为与所述发送端无线通信，以获取所述发送端的充电器信息；

第一控制模块，被配置为基于所述充电器信息控制所述充电模块的工作模式。

4.根据权利要求3所述的无线充电装置，其特征在于，所述充电器信息包括充电器类型。

5.根据权利要求3所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一控制模块被配置为：

在所述充电器类型为直接电源充电器、QC1充电器或者QC2充电器时，控制所述充电模块的工作模式为普通充电模式；

在所述充电器类型为QC3充电器、QC4充电器或者功率传输充电器时，控制所述充电模块按以下工作模式的顺序工作：普通充电模式、快速充电模式和普通充电模式。

6.根据权利要求5所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一控制模块还被配置为：

在所述充电器类型为QC3充电器时，在恒流充电阶段，向所述发送端发送调压请求，所述调压请求的目标电压为当前电池电压的两倍与步进常数之和；

或者，在所述充电器类型为QC4或者功率传输充电器时，在恒流充电阶段，向所述发送端发送调压请求，所述调压请求的目标电压为当前电池电压的四倍与步进常数之和。

7.根据权利要求3至6任一项所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一通信模块还被配置为与所述发送端进行用于认证的通信；

所述第一控制模块，被配置为在所述发送端认证通过时，控制所述充电模块选择性地按照普通充电模式或快速充电模式工作；

在所述发送端认证未通过时，控制所述充电模块以普通充电模式工作。

8.根据权利要求1至6任一项所述的无线充电装置，其特征在于，所述无线充电装置还包括：

升压模块，被配置为在反向充电模式下，向所述电压控制模块输出电压信号；

所述电压控制模块，还被配置为在反向充电模式下，工作在所述直通模式或反向升压模式；

所述交直流转换模块，还被配置为将所述电压控制模块输出的直流信号转换为交流信号；

所述第一线圈，还被配置为将所述交直流转换模块输出的交流信号转换为电磁波进行发送。

9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括如权利要求1至8任一项所述的无线充电装置。

10.一种无线充电系统，其特征在于，所述无线充电系统包括发送端和接收端；

所述接收端为如权利要求1至8任一项所述的无线充电装置。

11.根据权利要求10所述的无线充电系统，其特征在于，所述发送端，包括：

充电器，被配置为将电源提供的交流电转换为直流信号；

逆变模块，被配置为将所述充电器输出的直流信号转换为交流信号；

第二线圈，被配置为将所述逆变模块输出的交流信号转换为电磁波进行发送；

第二控制模块，被配置为检测所述充电器得到充电器信息；

第二通信模块，被配置为将所述充电器信息发送给所述接收端。

12.根据权利要求11所述的无线充电系统，其特征在于，所述第二控制模块，被配置为在预充电阶段，根据所述充电器信息控制所述第二线圈的电压。

13.根据权利要求11或12所述的无线充电系统，其特征在于，所述第二通信模块，还被配置为在恒流充电阶段，接收所述接收端发送的调压请求，所述调压请求的目标电压；

所述第二控制模块，被配置为控制所述第二线圈的电压为所述目标电压。

14.一种无线充电控制方法，其特征在于，应用于权利要求1或2所述的无线充电装置，所述无线充电控制方法包括：

获取发送端的充电器信息；

基于所述充电器信息控制所述充电模块的工作模式。

15.根据权利要求14所述的无线充电控制方法，其特征在于，所述充电器信息包括充电器类型。

16.根据权利要求15所述的无线充电控制方法，其特征在于，所述基于所述充电器信息控制所述充电模块的工作模式，包括：

在所述充电器类型为直接电源充电器、QC1充电器或者QC2充电器时，控制所述充电模块的工作模式为普通充电模式；

在所述充电器类型为QC3充电器、QC4充电器或者功率传输充电器时，控制所述充电模块按以下工作模式的顺序工作：普通充电模式、快速充电模式和普通充电模式。

17.根据权利要求16所述的无线充电控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述充电器类型为QC3充电器时，在恒流充电阶段，向所述发送端发送调压请求，所述调压请求的目标电压为电压的两倍与步进常数之和；

或者，在所述充电器类型为QC4或者功率传输充电器时，在恒流充电阶段，向所述发送端发送调压请求，所述调压请求的目标电压为电压的四倍与步进常数之和。

18.根据权利要求14至17任一项所述的无线充电控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

与所述发送端进行用于认证的通信；

在所述发送端认证通过时，控制所述充电模块选择性地按照普通充电模式或快速充电模式工作；

在所述发送端认证未通过时，控制所述充电模块以普通充电模式工作。

19.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：

处理器；

用于存储处理器可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行权利要求14至18任一项所述的无线充电控制方法。

20.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求14至18任一项所述的无线充电控制方法。

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