CN113555933B - 一种充电方法和充电系统 - Google Patents

Abstract

本申请方案提供一种充电方法和充电系统。所述充电方法包括：选择应急充电电压和充电匹配电压中的较高电压作为充电供电电压，所述充电匹配电压由常供电输入电压转换得到，所述应急充电电压包括无线应急充电电压，所述无线应急充电电压由无线充电芯片输出；采用后备电源充电芯片对后备电源进行充电，其中，通过充电控制电压或所述应急充电电压控制所述充电供电电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，且通过快速充电控制电压控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流，所述充电控制电压和快速充电控制电压由主控芯片控制。本方案解决了现有的智能门锁后备电源在系统断电和没有USB充电宝的情况下不能通过应急充电开门等问题。

Description

一种充电方法和充电系统

技术领域

本申请涉及智能门供电控制领域，特别涉及一种可应用于智能门锁后备电源的充电方法和充电系统。

背景技术

随着科技的进步和发展，智能门和智能门锁越来越受到人们的青睐。目前市面上的智能门或者智能门锁大部分采用大容量电池作为供电系统，或者采用将市电转换为直流电的形式为系统供电，为保证系统在大容量电池电量耗尽或者市电停电的情况下能够正常实现开关锁动作，通常都会在系统内部安装应急后备电源，后备电源通常容量较小，可以通过门外的应急充电口进行快速充电，使系统上电，从而实现开关锁动作。

目前市面上的应急充电口多是采用MICRO_USB接口或者使用TYPEC_USB接口，在门或者门锁上安装USB接口，在系统断电的情况下，需用通过接充电宝给后备电源充电，而现在手机越来越多支持快充和无线快充，出门携带USB充电宝和充电线的需求变得越来越少，这就导致在需要通过应急充电口给门或者门锁充电的时候，找不到充电宝的尴尬局面。

另一方面支持无线充电和无线反向充电的手机越来越普及，目前市面上大部分手机开始支持无线反向充电，这就为智能门或者智能门锁支持无线充电提供了广阔的应用前景，极大地方便了用户的使用。

发明内容

本申请方案要解决的技术问题是现有的智能门锁后备电源的应急充电方案在系统断电和没有USB充电宝的情况下不能通过应急充电开门。

为解决上述技术问题，本申请方案公开了一种充电方法，包括：

选择应急充电电压和充电匹配电压中的较高电压作为充电供电电压，所述充电匹配电压由常供电输入电压转换得到，所述应急充电电压包括无线应急充电电压，所述无线应急充电电压由无线充电芯片输出；

采用后备电源充电芯片对后备电源进行充电，其中，通过充电控制电压或所述应急充电电压控制所述充电供电电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，且通过快速充电控制电压控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流，所述充电控制电压和快速充电控制电压由主控芯片控制。

可选的，采用第一二极管、第三二极管和第一滤波电容实现所述充电供电电压的选择；其中，

所述第一二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接充电供电电压端；所述第三二极管的正极端连接充电匹配电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第一滤波电容的一端连接所述充电供电电压端，另一端接地；所述充电供电电压端输出所述充电供电电压，所述充电匹配电压端输入所述充电匹配电压，所述无线应急充电电压端输入所述无线应急充电电压。

可选的，所述通过充电控制电压或所述应急充电电压控制所述充电供电电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚采用第四二极管、第五二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、PMOS管和旁路电容实现；其中，

所述第四二极管的正极端连接充电控制电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第五二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述三极管的基极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和所述三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极连接充电供电电压端，漏极连接所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，栅极连接所述三极管的集电极；所述第三电阻接在所述PMOS管的栅、源极之间；所述旁路电容接在所述充电供电电压端和地之间；所述无线应急充电电压端输入所述无线应急充电电压，所述充电控制电压端输入所述充电控制电压，所述充电供电电压端输入所述充电供电电压。

可选的，所述应急充电电压还包括USB应急充电电压，采用USB应急充电接口输出所述USB应急充电电压。

可选的，采用第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一滤波电容实现所述充电供电电压的选择；其中，

所述第一二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接充电供电电压端；所述第二二极管的正极端连接USB应急充电电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第三二极管的正极端连接充电匹配电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第一滤波电容的一端连接所述充电供电电压端，另一端接地；所述充电供电电压端输出所述充电供电电压，所述充电匹配电压端输入所述充电匹配电压，所述无线应急充电电压端输入所述无线应急充电电压，所述USB应急充电电压端输入所述USB应急充电电压。

可选的，所述通过充电控制电压或所述应急充电电压控制所述充电供电电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚采用第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、PMOS管和旁路电容实现；其中，

所述第四二极管的正极端连接充电控制电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第五二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第六二极管的正极端连接USB应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述三极管的基极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和所述三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极连接充电供电电压端，漏极连接所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，栅极连接所述三极管的集电极；所述第三电阻接在所述PMOS管的栅、源极之间；所述旁路电容接在所述充电供电电压端和地之间；所述无线应急充电电压端输入所述无线应急充电电压，所述充电控制电压端输入所述充电控制电压，所述USB应急充电电压端输入所述USB应急充电电压，所述充电供电电压端输入所述充电供电电压。

可选的，所述充电方法还包括对所述USB应急充电电压进行分压，以供所述主控芯片检测USB应急充电接口的接入。

可选的，当所述主控芯片检测到USB应急充电和无线应急充电同时接入时，所述主控芯片控制所述无线充电芯片不工作。

可选的，所述充电方法还包括：检测后备电源充电输出电压，以控制所述后备电源充电芯片对所述后备电源进行充电。

可选的，在常供电输入模式下，当主控芯片检测到所述后备电源充电输出电压的分压低于设定阈值时，所述主控芯片控制所述后备电源充电芯片对所述后备电源进入低电流充电；当所述主控芯片检测到后备电源充电输出电压的分压高于设定阈值时，所述主控芯片控制所述后备电源充电芯片不对所述后备电源进行充电。

可选的，采用降压芯片及其匹配的外围电路实现所述常供电输入电压的转换，以获得所述充电匹配电压。

可选的，所述后备电源充电芯片对两级串联的超级电容或单节锂电池进行充电。

可选的，所述通过快速充电控制电压控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流采用限流电阻、下拉电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和NMOS管实现；其中，

所述限流电阻的一端连接快速充电控制电压端，所述限流电阻的另一端连接所述下拉电阻的一端和所述NMOS管的栅极，所述下拉电阻的另一端和所述NMOS管的源极接地；所述第一分压电阻的一端连接所述后备电源充电芯片的充电电流输入引脚，另一端接地；所述第二分压电阻的一端连接所述后备电源充电芯片的充电电流输入引脚，另一端连接所述NMOS管的漏极；所述快速充电控制电压端输入所述快速充电控制电压。

可选的，在常供电系统正常供电时，所述充电匹配电压大于所述应急充电电压。

为解决上述技术问题，本申请技术方案还公开了一种充电系统，包括：无线应急充电输入电路、供电选择电路和充电电路；其中，

所述无线应急充电输入电路包括无线充电接收线圈和无线充电芯片，所述无线充电芯片的电压输出引脚与无线应急充电电压端连接；

所述供电选择电路包括充电匹配电压端、应急充电电压端和充电供电电压端，所述充电供电电压端选择应急充电电压端和充电匹配电压端中的较高电压作为充电供电电压端的输出，所述应急充电电压端包括无线应急充电电压端；

所述充电电路包括后备电源充电芯片、充电控制电压端、应急充电电压端、充电供电电压端和快速充电控制电压端，所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电，所述充电控制电压端或所述应急充电电压端控制所述充电供电电压端的电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，所述快速充电控制电压端控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流，所述充电控制电压端和快速充电控制电压端由主控芯片控制。

可选的，所述充电供电电压端选择应急充电电压端和充电匹配电压端中的较高电压作为充电供电电压端的输出采用第一二极管、第三二极管和第一滤波电容实现；其中，

所述第一二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接充电供电电压端；所述第三二极管的正极端连接充电匹配电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第一滤波电容的一端连接所述充电供电电压端，另一端接地。

可选的，所述充电控制电压端或所述应急充电电压端控制所述充电供电电压端的电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚采用第四二极管、第五二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、PMOS管和旁路电容实现；其中，

所述第四二极管的正极端连接充电控制电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第五二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述三极管的基极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和所述三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极连接充电供电电压端，漏极连接所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，栅极连接所述三极管的集电极；所述第三电阻接在所述PMOS管的栅、源极之间；所述旁路电容接在所述充电供电电压端和地之间。

可选的，所述应急充电电压端还包括USB应急充电电压端，所述USB应急充电电压端连接USB应急充电接口的电压输出引脚。

可选的，所述充电供电电压端选择应急充电电压端和充电匹配电压端中的较高电压作为充电供电电压端的输出采用第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一滤波电容实现；其中，

所述第一二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接充电供电电压端；所述第二二极管的正极端连接USB应急充电电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第三二极管的正极端连接充电匹配电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第一滤波电容的一端连接所述充电供电电压端，另一端接地。

可选的，所述充电控制电压端或所述应急充电电压端控制所述充电供电电压端的电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚采用第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、PMOS管和旁路电容实现；其中，

所述第四二极管的正极端连接充电控制电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第五二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第六二极管的正极端连接USB应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述三极管的基极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和所述三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极连接充电供电电压端，漏极连接所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，栅极连接所述三极管的集电极；所述第三电阻接在所述PMOS管的栅、源极之间；所述旁路电容接在所述充电供电电压端和地之间。

可选的，所述充电系统还包括对所述USB应急充电电压端进行分压的电阻分压电路；所述电阻分压电路的USB电压分压端连接主控芯片，以供所述主控芯片检测USB应急充电接口的接入。

可选的，所述充电系统还包括电压检测电路，所述电压检测电路包括后备电源充电输出电压端、第三分压电阻、第四分压电阻、第二滤波电容和电压检测端；所述第三分压电阻的一端连接后备电源充电输出电压端，另一端连接电压检测端；所述第四分压电阻的一端连接电压检测端，另一端接地；所述第二滤波电容的一端连接电压检测端，另一端接地；所述电压检测端连接主控芯片。

可选的，所述充电系统还包括常供电输入电路，所述常供电输入电路包括常供电输入电压端、充电匹配电压端，以及降压芯片及其匹配的外围电路；所述降压芯片及其匹配的外围电路对所述常供电输入电压端的常供电输入电压进行降压后获得所述充电匹配电压端的充电匹配电压。

可选的，所述后备电源充电芯片对两级串联的超级电容或单节锂电池进行充电。

可选的，所述快速充电控制电压端控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流采用限流电阻、下拉电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和NMOS管实现；其中，

所述限流电阻的一端连接快速充电控制电压端，所述限流电阻的另一端连接所述下拉电阻的一端和所述NMOS管的栅极，所述下拉电阻的另一端和所述NMOS管的源极接地；所述第一分压电阻的一端连接所述后备电源充电芯片的充电电流输入引脚，另一端接地；所述第二分压电阻的一端连接所述后备电源充电芯片的充电电流输入引脚，另一端连接所述NMOS管的漏极。

与现有技术相比，本申请技术方案至少具有如下有益效果：

在智能门锁后备电源的应急充电方案中增加无线充电芯片和适配的供电选择方式，避免因为出门忘带USB接口充电宝而无法应急充电的烦恼，只需一部具有无线充电功能的随身常带的便携电子设备(例如带无线反向充电的手机、无线充电宝等)即可实现在停电状态快速开门，从而使得智能门锁后备电源的应急充电方式更为完善和有效。

并且，利用主控芯片控制的快速充电控制电压控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流，实现了可配置后备电源的快速充电和应急充电接口快速给后备电源充电。在应急充电模式下，控制后备电源充电芯片的充电电流，让充电芯片进入大电流快充模式，保证用户能够快速开门。

多种充电方式并存，常供电模式下，保证后备电源一直处于有电状态，停电后一段时间内，用户可以正常开关门。在后备电源没有电的情况下，可以通过USB接充电宝，或者使用带无线反充的手机给后备电源充电，极大地方便了用户。

在常供电模式下，通过小电流对后备电源充电，极大地提高了后备电源的使用寿命，另外可以通过间隙性补电，控制后备电源充电电压的方式，让后备电源处于存储模式的电压下，同样提高了后备电源的寿命。

本申请方案可以支持超级电容，锂电池等多种后备电源方案。

另外，现有的采用USB应急充电方案还存在以下缺陷：传统的USB应急充电口在外观上需要开孔，才能保证把USB插口露出，便于拔插，影响美观并且外观件开孔增加工序、工艺，成本增加；USB露在外面的部分需要做防水，防尘处理，同样需要增加成本；目前手机越来越多的支持快充，出门带充电宝的需求降低，在需要进行应急充电时，无法找到充电宝；留在外面的开放接口，容易受到不法分子的攻击，导致系统供电系统崩溃，从而无法开关门。而本申请方案由于采用无线应急充电方式，可以省去USB充电应急电路的设计，从而可以实现轻薄设计，无需开孔，极大地方便了结构设计，同时外形可以做到更加美观，结构成本更优。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例的实现充电方法的充电系统的结构示意图；

图2为图1所示的常供电输入电路的结构示意图；

图3为图1所示的无线应急充电输入电路的结构示意图；

图4为图1所示的USB应急充电输入电路的结构示意图；

图5为图1所示的供电选择电路的结构示意图；

图6为图1所示的充电电路的结构示意图；

图7为图1所示的电压检测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

基于上述现有技术的问题，本申请实施例提供一种充电方法，包括：

选择应急充电电压和充电匹配电压中的较高电压作为充电供电电压，所述充电匹配电压由常供电输入电压转换得到，所述应急充电电压包括无线应急充电电压，所述无线应急充电电压由无线充电芯片输出；

采用后备电源充电芯片对后备电源进行充电，其中，通过充电控制电压或所述应急充电电压控制所述充电供电电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，且通过快速充电控制电压控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流，所述充电控制电压和快速充电控制电压由主控芯片控制。

进一步，所述应急充电电压还包括USB应急充电电压，所述USB应急充电电压由USB应急充电接口输出。主控芯片通常采用MCU芯片。

本申请实施例的充电方法支持无线充电，可应用于智能门锁后备电源的充电，对应地，本申请实施例提供一种充电系统，用于实现所述的充电方法，如图1所示，所述充电系统包括：常供电输入电路A1、无线应急充电输入电路A2、USB应急充电输入电路A3、供电选择电路A4和充电电路A5。

请参考图2，所述常供电输入电路A1包括常供电输入电压端VCC_12V、充电匹配电压端VCC_6V和降压电路A11，所述降压电路A11对所述常供电输入电压端VCC_12V的电压(即常供电输入电压)进行降压后获得所述充电匹配电压端VCC_6V的电压(即充电匹配电压)。

所述降压电路A11中，采用降压芯片U3及其匹配的外围电路实现所述常供电输入电压的降压。本实施例中，常供电系统提供的常供电输入电压大于后备电源充电芯片的耐受电压，需要降压以匹配后备电源充电芯片，保证后备电源充电芯片的正常工作。J3作为常供电输入电压的输入接口，是连接端子座，1脚接电压输入正极，2脚接电压输入负极，保证供电设备能够连接到本系统，为本系统供电。

所述降压芯片U3配合外围的电阻、电容和电感组成降压电路，将输入的常供电输入电压降压到6V，即在常供电输入电压端VCC_12V正常供电的情况下，充电匹配电压端VCC_6V输出的充电匹配电压为6V。

降压芯片U3可以采用DC-DC降压芯片，例如，SY8120B1ABC芯片，电阻R17、R18、R21，电容C19、C20、C21、C22、C23、C24和电感L1，匹配SY8120B1ABC芯片共同构成标准的DC-DC降压电路，外围电路的设计由SY8120B1ABC芯片的参考设计决定，不同的降压芯片外围设计电路略有差别。本实施例的常供电输入电路为标准DC-DC降压电路，在其他实施例中可以替代为其他加压方式的电路，另外，如果常供电输入电压在后备电源充电芯片电压耐受范围内，也可以省去本电路。

请参考图3，在无线应急充电输入电路A2中，采用无线充电芯片U1及其匹配的外围电路实现无线应急充电电压的输出。所述无线应急充电输入电路A2包括：无线应急充电电压端VOUT、无线充电接收线圈L2、无线充电芯片U1、以及与主控芯片连接的无线充电控制端WIRELESS_EN、中断信号端INTB、I2C通信端I2C_CLK和I2C_DAT。所述无线应急充电电压端VOUT与无线充电芯片U1的电压输出引脚VOUT连接，输出无线应急充电电压，所述无线应急充电电压与后备电源充电芯片的工作电压匹配。

无线充电芯片U1可以采用例如CWR510Q芯片，当无线充电接收线圈L2接收到外部无线充电发射端的信号，或者芯片处于异常状态下时，中断信号端INTB会被拉为低电平状态，主控芯片通过I2C通信端I2C_CLK和I2C_DAT读取当前芯片的标志位，获得相应地状态信息，根据不同状态信息作出相应的处理，具体实现可以参考所采用的无线充电芯片U1的工作方式。无线充电控制端WIRELESS_EN由主控芯片控制输出，当无线充电控制端WIRELESS_EN输出高电平时，芯片进入工作状态，当无线充电控制端WIRELESS_EN输出低电平时，芯片停止工作，默认无线充电控制端WIRELESS_EN处于高电平状态，芯片正常接收无线充电信号。

通常，当主控芯片检测到USB应急充电(通过检测USB电压分压端VBUS_IN，参考图4)和无线应急充电(通过检测无线充电芯片U1的中断信号端INTB)同时接入时，主控芯片通过拉低无线充电控制端WIRELESS_EN使无线充电芯片U1不工作，避免双电源同时输入，影响系统稳定性。

电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13和无线充电接收线圈L2，匹配CWR510Q芯片共同构成标准的无线充电电路，外围电路的设计由CWR510Q芯片的参考设计决定。在其他实施例中，无线充电电路也可以替代为支持Qi无线充电的其他芯片电路，不同的无线充电芯片外围设计电路会有差别。

请参考图4，所述USB应急充电输入电路A3包括USB应急充电电压端VCC_BUS。本实施例中，采用USB应急充电接口J1输出所述USB应急充电电压，所述USB应急充电接口J1可以接USB充电线，以连接至充电宝。具体地，所述USB应急充电输入电路A3包括USB应急充电接口J1，所述应急充电电压端VCC_BUS连接所述USB应急充电接口J1的电压输出引脚VBUS。

进一步，所述USB应急充电输入电路A3还可以包括对所述USB应急充电电压端VCC_BUS的电压进行分压的电阻分压电路A31，对所述应急充电电压进行分压，可以供所述主控芯片检测应急充电接口J1的接入。例如系统使用的MCU芯片为3.3V或者更低压的系统，而USB输入一般为5V，分压电阻R19和R13构成电阻分压电路A31，将USB应急充电电压端VCC_BUS的USB应急充电电压降压到与MCU芯片供电相匹配的电压值，USB电压分压端VBUS_IN输出USB应急充电电压的分压电压，USB电压分压端VBUS_IN连接主控芯片，主控芯片可以通过识别USB电压分压端VBUS_IN的电压值动态地识别到有无USB供电接入，从而可以动态地控制后备电源的充电速度。电容C14为USB接入滤波旁路电容，防止USB插入瞬间电压过冲，影响后端受此电源供电的电路。

请参考图5，所述供电选择电路A4包括：应急充电电压端(包括无线应急充电电压端VOUT和USB应急充电电压端VCC_BUS)、充电匹配电压端VCC_6V和充电供电电压端VCC_CHARGE，所述充电供电电压端VCC_CHARGE选择无线应急充电电压端VOUT、USB应急充电电压端VCC_BUS和充电匹配电压端VCC_6V中电压较高的一端的电压输出。具体地，采用第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第一滤波电容C15实现充电供电电压的选择：所述第一二极管D1的正极端连接所述无线应急充电电压端VOUT，负极端连接所述充电供电电压端VCC_CHARGE；所述第二二极管D2的正极端连接所述USB应急充电电压端VCC_BUS，负极端连接所述充电供电电压端VCC_CHARGE；所述第三二极管D3的正极端连接所述充电匹配电压端VCC_6V，负极端连接所述充电供电电压端VCC_CHARGE；所述第一滤波电容C15的一端连接所述充电供电电压端VCC_CHARGE，另一端接地。

所述供电选择电路A4的功能在于比较无线应急充电电压端VOUT、USB应急充电电压端VCC_BUS、充电匹配电压端VCC_6V中哪一端的电压更高，选择电压较高的一端输入作为后备电源的充电供电电压端VCC_CHARGE的供电输出，而各供电输入之间互不干扰。充电匹配电压端VCC_6V的电压6V为本实施例电路建议值，是与后备电源充电芯片U2(参考图6)的电压输入相匹配，其变化范围在后备电源充电芯片U2的最小和最大电压输入要求值以内即可。

通常，在常供电系统正常供电时，所述充电匹配电压大于所述应急充电电压，本实施例中的所述应急充电电压包括无线应急充电电压和USB应急充电电压。也就是说，在常供电系统正常提供常供电输入电压的情况下，常供电的充电匹配电压端VCC_6V的电压大于无线应急充电电压端VOUT的电压，也大于USB应急充电电压端VCC_BUS的电压，可以实现在有常供电的情况下，优先选用常供电系统提供的电压。

请参考图6，所述充电电路A5包括后备电源充电芯片U2、充电供电电压端VCC_CHARGE、USB应急充电电压端VCC_BUS、无线应急充电电压端VOUT、充电控制电压端CHARGE_EN、快速充电控制电压端FAST_CHARGE_EN、后备电源充电输出电压端VBAT、充电控制电路A51和快速充电控制电路A52。所述充电供电电压端VCC_CHARGE由USB应急充电电压端VCC_BUS、无线应急充电电压端VOUT、充电控制电压端CHARGE_EN控制连接至所述后备电源充电芯片U2的电压输入引脚VIN；所述快速充电控制端FAST_CHARGE_EN控制所述后备电源充电芯片U2对后备电源进行充电的充电电流。所述充电控制电压端CHARGE_EN的电压(即充电控制电压)和快速充电控制电压端FAST_CHARGE_EN的电压(即快速充电控制电压)由主控芯片控制。

本实施例中，所述充电供电电压端VCC_CHARGE由USB应急充电电压端VCC_BUS、无线应急充电电压端VOUT、充电控制电压端CHARGE_EN控制连接至所述后备电源充电芯片U2的电压输入引脚VIN(即通过充电控制电压或应急充电电压控制所述充电供电电压输入所述后备电源充电芯片U2的电压输入引脚VIN)是由充电控制电路A51实现。

具体地，所述充电控制电路A51中，采用第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第一电阻R25、第二电阻R26、三极管Q3、第三电阻R24、PMOS管Q1和旁路电容C18实现所述充电供电电压输入所述后备电源充电芯片U2的电压输入引脚VIN的控制。其中，第四二极管D4的正极端连接充电控制电压端CHARGE_EN，负极端连接第一电阻R25的一端；第五二极管D5的正极端连接无线应急充电电压端VOUT，负极端连接第一电阻R25的一端；第六二极管D6的正极端连接USB应急充电电压端VCC_BUS，负极端连接第一电阻R25的一端；第一电阻R25的另一端连接三极管Q3的基极和第二电阻R26的一端，第二电阻R26的另一端和三极管Q3的发射极接地；PMOS管Q1的源极连接充电供电电压端VCC_CHARGE，漏极连接后备电源充电芯片U2的电压输入引脚VIN，栅极连接三极管Q3的集电极；第三电阻R24接在PMOS管Q1的栅、源极之间；旁路电容C18接在充电供电电压端VCC_CHARGE和地之间，旁路电容C18在PMOS管Q1导通时作为后备电源充电芯片U2的旁路电容，起到滤波作用。

所述快速充电控制端FAST_CHARGE_EN控制所述后备电源充电芯片U2对后备电源进行充电的充电电流(即通过快速充电控制电压控制所述后备电源充电芯片U2对后备电源进行充电的充电电流)是由快速充电控制电路A52实现。

具体地，所述快速充电控制电路A52中，采用限流电阻R16、下拉电阻R20、第一分压电阻R14、第二分压电阻R15和NMOS管Q2实现所述充电电流的控制。其中，所述限流电阻R16的一端连接所述快速充电控制电压端FAST_CHARGE_EN，所述限流电阻R16的另一端连接所述下拉电阻R20的一端和所述NMOS管Q2的栅极(Gate)，所述下拉电阻R20的另一端和所述NMOS管Q2的源极(Source)接地；所述第一分压电阻R14的一端连接所述后备电源充电芯片U2的充电电流输入引脚IREF，另一端接地；所述第二分压电阻R15的一端连接所述后备电源充电芯片U2的充电电流输入引脚IREF，另一端连接所述NMOS管Q2的漏极(Drain)；所述快速充电控制电压端FAST_CHARGE_EN输入所述快速充电控制电压。所述下拉电阻R20为NMOS管Q2的栅极下拉电阻，保证栅极电平在没有前级驱动的情况下，为低电平。限流电阻R16的阻值远小于下拉电阻R20的阻值，保证在限流电阻R16前级有电压输入时，经过限流电阻R16和下拉电阻R20分压后，NMOS管Q2能够正常导通。

充电控制电压端CHARGE_EN连接到主控芯片，默认状态下，PMOS管Q1不导通，当无线应急充电接入或者USB应急充电接入，或者主控芯片拉高充电控制电压端CHARGE_EN，PMOS管Q1导通，充电供电电压端VCC_CHARGE的充电供电电压向后端的后备电源充电芯片U2正常供电，就可以实现给后备电源进行充电。当快速充电控制电压端FAST_CHARGE_EN的快速充电控制电压为低电平时，NMOS管Q2不导通，连接到后备电源充电芯片U2的充电电流输入引脚IREF的电阻为第一分压电阻R14，后备电源充电芯片U2以低电流给后备电源充电；当快速充电控制电压端FAST_CHARGE_EN的快速充电控制电压为高电平时，NMOS管Q2导通，第一分压电阻R14和第二分压电阻R15并联后连接到后备电源充电芯片U2的充电电流输入引脚IREF，后备电源充电芯片U2以高电流为后备电源快速充电。

本实施例中，如图6所示，所述后备电源采用超级电容，所述后备电源充电芯片U2对两级串联的超级电容C16、C17进行充电，超级电容C16、C17串联在后备电源充电输出电压端VBAT和地之间，后备电源充电输出电压端VBAT与后备电源充电芯片U2的电压输出引脚BAT连接。后备电源充电芯片U2可以采用超级电容充电芯片，超级电容充电芯片采用可配置充电电流的超级电容专用充电管理芯片，例如SGM40560芯片，其是一款可以给超级电容充电的芯片，并且充电电流可以通过充电电流输入引脚IREF外接不同的阻值实现不同的充电电流，外接电阻的阻值越小，给超级电容的充电电流越大。SGM40560芯片支持双节串联超级电容平衡充电。所述超级电容充电芯片可替换，例如可以为线性充电芯片或者开关充电芯片，需要充电电流可配置即可。所述超级电容C16、C17与超级电容充电芯片的连接方式根据所采用的芯片的连接方式而定。

当主控芯片检测到USB应急充电接入或者无线应急充电接入时，主控芯片拉高快速充电控制电压端FAST_CHARGE_EN，NMOS管Q2导通，由于USB应急充电电压端VCC_BUS或者无线应急充电电压端VOUT的电压输入，PMOS管Q1导通，后备电源充电芯片U2以大电流快速为后备电源C16、C17充电。

在系统为常供电输入模式下，主控芯片拉低快速充电控制电压端FAST_CHARGE_EN，NMOS管Q2不导通，若主控芯片拉高充电控制电压端CHARGE_EN，PMOS管Q1导通，后备电源充电芯片U2以低电流为后备电源C16、C17供电，避免大电流对后备电源频繁充电，由此提高后备电源的使用寿命。

需要说明的是，本实施例采用双节超级电容作为后备电源，在其他实施例中，可以更换为单节锂电池作为系统的后备电源，单节锂电池后备电源的正极接后备电源充电芯片U2的电压输出引脚BAT，负极接后备电源充电芯片U2的接地引脚GND，后备电源充电芯片U2的引脚F浮空。

本实施例的充电方法还包括检测后备电源充电输出电压，以控制所述后备电源充电芯片对所述后备电源进行充电。对应地，请参考图1和图7，本实施例的充电系统还包括电压检测电路A6，所述电压检测电路A6包括后备电源充电输出电压端VBAT、第三分压电阻R22、第四分压电阻R23、第二滤波电容C25和电压检测端BAT_ADC。具体地，所述第三分压电阻R22的一端连接后备电源充电输出电压端VBAT，另一端连接电压检测端BAT_ADC；所述第四分压电阻R23的一端连接电压检测端BAT_ADC，另一端接地；所述第二滤波电容C25的一端连接电压检测端BAT_ADC，另一端接地。后备电源充电输出电压端VBAT的电压(即后备电源充电输出电压)经过第三分压电阻R22和第四分压电阻R23进行分压以及经过第二滤波电容C25滤波，电压检测端BAT_ADC连接到主控芯片的ADC(模数转换)引脚，主控芯片可以实时检测电压检测端BAT_ADC的电压获得后备电源当前的电压值，从而动态地控制充电控制电压端CHARGE_EN的电压，控制后备电源进入非充电状态或充电状态。

由于系统后备电源正常状态下并不为门锁系统供电，只有在常供电断电或者大容量锂电池没有电的情况下，才会给门锁系统供电。因此，后备电源正常状态下处于存储模式。请结合参考图6和图7，在常供电输入模式下，当主控芯片通过电压检测端BAT_ADC检测到后备电源充电输出电压的分压低于设定阈值时，主控芯片拉高充电控制电压端CHARGE_EN以及拉低快速充电控制电压端FAST_CHARGE_EN，PMOS管Q1导通，NMOS管Q2不导通，后备电源进入低电流充电模式，即所述后备电源充电芯片U2对所述后备电源进行低电流充电；当主控芯片通过电压检测端BAT_ADC检测到后备电源充电输出电压的分压高于设定阈值时，主控芯片拉低充电控制电压端CHARGE_EN，PMOS管Q1不导通，后备电源退出充电模式，即所述后备电源充电芯片U2不对所述后备电源进行充电。这样可以有效减少后备电源的充电次数，并保证后备电源电压正常处于储存电压模式，大大提高了后备电源的使用寿命。

需要说明的是，本申请方案由于采用无线应急充电方式，可以省去USB充电应急电路的相关设计，具体地，可以省去USB应急充电电路A3、供电选择电路A4中的第二二极管D2、充电电路A5中的第六二极管D6。从而可以实现轻薄设计，无需开孔，极大地方便了结构设计，同时外形可以做到更加美观，结构成本更优。

综上，本申请的充电系统通过无线应急充电电路A2、供电选择电路A4和充电电路A5可以实现常供电模式和无线应急充电模式为后备电源提供充电，并且可以通过主控芯片在应急充电模式下控制充电电流进行快速充电。

综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本公开提出，并且在本公开的示例性实施例的精神和范围内。

Claims (23)

1.一种充电方法，其特征在于，包括：

选择应急充电电压和充电匹配电压中的较高电压作为充电供电电压，所述充电匹配电压由常供电输入电压转换得到，所述应急充电电压包括无线应急充电电压，所述无线应急充电电压由无线充电芯片输出；

采用后备电源充电芯片对后备电源进行充电，其中，通过充电控制电路实现：通过充电控制电压或所述应急充电电压控制所述充电供电电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，且通过快速充电控制电压控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流，所述充电控制电压和快速充电控制电压由主控芯片控制，

所述充电控制电路包括：第四二极管、第五二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、PMOS管和旁路电容，其中，所述第四二极管的正极端连接充电控制电压端；所述第五二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述三极管的基极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和所述三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极连接充电供电电压端，漏极连接所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，栅极连接所述三极管的集电极；所述第三电阻接在所述PMOS管的栅、源极之间；所述旁路电容接在充电供电电压端和地之间；无线应急充电电压端输入所述无线应急充电电压，所述充电控制电压端输入所述充电控制电压，所述充电供电电压端输入所述充电供电电压。

2.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，采用第一二极管、第三二极管和第一滤波电容实现所述充电供电电压的选择；其中，

所述第一二极管的正极端连接所述无线应急充电电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第三二极管的正极端连接充电匹配电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第一滤波电容的一端连接所述充电供电电压端，另一端接地；所述充电供电电压端输出所述充电供电电压，所述充电匹配电压端输入所述充电匹配电压，所述无线应急充电电压端输入所述无线应急充电电压。

3.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述应急充电电压还包括USB应急充电电压，采用USB应急充电接口输出所述USB应急充电电压。

4.如权利要求3所述的充电方法，其特征在于，采用第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一滤波电容实现所述充电供电电压的选择；其中，

所述第一二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接充电供电电压端；所述第二二极管的正极端连接USB应急充电电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第三二极管的正极端连接充电匹配电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第一滤波电容的一端连接所述充电供电电压端，另一端接地；所述充电供电电压端输出所述充电供电电压，所述充电匹配电压端输入所述充电匹配电压，所述无线应急充电电压端输入所述无线应急充电电压，所述USB应急充电电压端输入所述USB应急充电电压。

5.如权利要求4所述的充电方法，其特征在于，所述通过充电控制电压或所述应急充电电压控制所述充电供电电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚采用第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、PMOS管和旁路电容实现；其中，

所述第四二极管的正极端连接充电控制电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第五二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第六二极管的正极端连接USB应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述三极管的基极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和所述三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极连接充电供电电压端，漏极连接所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，栅极连接所述三极管的集电极；所述第三电阻接在所述PMOS管的栅、源极之间；所述旁路电容接在所述充电供电电压端和地之间；所述无线应急充电电压端输入所述无线应急充电电压，所述充电控制电压端输入所述充电控制电压，所述USB应急充电电压端输入所述USB应急充电电压，所述充电供电电压端输入所述充电供电电压。

6.如权利要求3所述的充电方法，其特征在于，还包括对所述USB应急充电电压进行分压，以供所述主控芯片检测USB应急充电接口的接入。

7.如权利要求6所述的充电方法，其特征在于，当所述主控芯片检测到USB应急充电和无线应急充电同时接入时，所述主控芯片控制所述无线充电芯片不工作。

8.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，还包括：检测后备电源充电输出电压，以控制所述后备电源充电芯片对所述后备电源进行充电。

9.如权利要求8所述的充电方法，其特征在于，在常供电输入模式下，当主控芯片检测到所述后备电源充电输出电压的分压低于设定阈值时，所述主控芯片控制所述后备电源充电芯片对所述后备电源进入低电流充电；当所述主控芯片检测到后备电源充电输出电压的分压高于设定阈值时，所述主控芯片控制所述后备电源充电芯片不对所述后备电源进行充电。

10.如权利要求1至9任一项所述的充电方法，其特征在于，采用降压芯片及其匹配的外围电路实现所述常供电输入电压的转换，以获得所述充电匹配电压。

11.如权利要求1至9任一项所述的充电方法，其特征在于，所述后备电源充电芯片对两级串联的超级电容或单节锂电池进行充电。

12.如权利要求1至9任一项所述的充电方法，其特征在于，所述通过快速充电控制电压控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流采用限流电阻、下拉电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和NMOS管实现；其中，

所述限流电阻的一端连接快速充电控制电压端，所述限流电阻的另一端连接所述下拉电阻的一端和所述NMOS管的栅极，所述下拉电阻的另一端和所述NMOS管的源极接地；所述第一分压电阻的一端连接所述后备电源充电芯片的充电电流输入引脚，另一端接地；所述第二分压电阻的一端连接所述后备电源充电芯片的充电电流输入引脚，另一端连接所述NMOS管的漏极；所述快速充电控制电压端输入所述快速充电控制电压。

13.如权利要求1至9任一项所述的充电方法，其特征在于，在常供电系统正常供电时，所述充电匹配电压大于所述应急充电电压。

14.一种充电系统，其特征在于，包括：无线应急充电输入电路、供电选择电路和充电电路；其中，

所述无线应急充电输入电路包括无线充电接收线圈和无线充电芯片，所述无线充电芯片的电压输出引脚与无线应急充电电压端连接；

所述供电选择电路包括充电匹配电压端、应急充电电压端和充电供电电压端，所述充电供电电压端选择应急充电电压端和充电匹配电压端中的较高电压作为充电供电电压端的输出，所述应急充电电压端包括无线应急充电电压端；

所述充电电路包括后备电源充电芯片、充电控制电压端、应急充电电压端、充电供电电压端和快速充电控制电压端，所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电，通过充电控制电路实现所述充电控制电压端或所述应急充电电压端控制所述充电供电电压端的电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，所述快速充电控制电压端控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流，所述充电控制电压端和快速充电控制电压端由主控芯片控制，其中，所述充电控制电路包括：第四二极管、第五二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、PMOS管和旁路电容，其中，所述第四二极管的正极端连接充电控制电压端；所述第五二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述三极管的基极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和所述三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极连接充电供电电压端，漏极连接所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，栅极连接所述三极管的集电极；所述第三电阻接在所述PMOS管的栅、源极之间；所述旁路电容接在充电供电电压端和地之间；无线应急充电电压端输入所述无线应急充电电压，所述充电控制电压端输入所述充电控制电压，所述充电供电电压端输入所述充电供电电压。

15.如权利要求14所述的充电系统，其特征在于，所述充电供电电压端选择应急充电电压端和充电匹配电压端中的较高电压作为充电供电电压端的输出采用第一二极管、第三二极管和第一滤波电容实现；其中，

所述第一二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接充电供电电压端；所述第三二极管的正极端连接充电匹配电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第一滤波电容的一端连接所述充电供电电压端，另一端接地。

16.如权利要求14所述的充电系统，其特征在于，所述应急充电电压端还包括USB应急充电电压端，所述USB应急充电电压端连接USB应急充电接口的电压输出引脚。

17.如权利要求16所述的充电系统，其特征在于，所述充电供电电压端选择应急充电电压端和充电匹配电压端中的较高电压作为充电供电电压端的输出采用第一二极管、第二二极管、第三二极管和第一滤波电容实现；其中，

所述第一二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接充电供电电压端；所述第二二极管的正极端连接USB应急充电电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第三二极管的正极端连接充电匹配电压端，负极端连接所述充电供电电压端；所述第一滤波电容的一端连接所述充电供电电压端，另一端接地。

18.如权利要求17所述的充电系统，其特征在于，所述充电控制电压端或所述应急充电电压端控制所述充电供电电压端的电压输入所述后备电源充电芯片的电压输入引脚采用第四二极管、第五二极管、第六二极管、第一电阻、第二电阻、三极管、第三电阻、PMOS管和旁路电容实现；其中，

所述第四二极管的正极端连接充电控制电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第五二极管的正极端连接无线应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第六二极管的正极端连接USB应急充电电压端，负极端连接所述第一电阻的一端；所述第一电阻的另一端连接所述三极管的基极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端和所述三极管的发射极接地；所述PMOS管的源极连接充电供电电压端，漏极连接所述后备电源充电芯片的电压输入引脚，栅极连接所述三极管的集电极；所述第三电阻接在所述PMOS管的栅、源极之间；所述旁路电容接在所述充电供电电压端和地之间。

19.如权利要求16所述的充电系统，其特征在于，还包括对所述USB应急充电电压端进行分压的电阻分压电路；所述电阻分压电路的USB电压分压端连接主控芯片，以供所述主控芯片检测USB应急充电接口的接入。

20.如权利要求14所述的充电系统，其特征在于，还包括电压检测电路，所述电压检测电路包括后备电源充电输出电压端、第三分压电阻、第四分压电阻、第二滤波电容和电压检测端；所述第三分压电阻的一端连接后备电源充电输出电压端，另一端连接电压检测端；所述第四分压电阻的一端连接电压检测端，另一端接地；所述第二滤波电容的一端连接电压检测端，另一端接地；所述电压检测端连接主控芯片。

21.如权利要求14至20任一项所述的充电系统，其特征在于，还包括常供电输入电路，所述常供电输入电路包括常供电输入电压端、充电匹配电压端，以及降压芯片及其匹配的外围电路；所述降压芯片及其匹配的外围电路对所述常供电输入电压端的常供电输入电压进行降压后获得所述充电匹配电压端的充电匹配电压。

22.如权利要求14至20任一项所述的充电系统，其特征在于，所述后备电源充电芯片对两级串联的超级电容或单节锂电池进行充电。

23.如权利要求14至20任一项所述的充电系统，其特征在于，所述快速充电控制电压端控制所述后备电源充电芯片对后备电源进行充电的充电电流采用限流电阻、下拉电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和NMOS管实现；其中，

所述限流电阻的一端连接快速充电控制电压端，所述限流电阻的另一端连接所述下拉电阻的一端和所述NMOS管的栅极，所述下拉电阻的另一端和所述NMOS管的源极接地；所述第一分压电阻的一端连接所述后备电源充电芯片的充电电流输入引脚，另一端接地；所述第二分压电阻的一端连接所述后备电源充电芯片的充电电流输入引脚，另一端连接所述NMOS管的漏极。