CN115693876A - 一种充电装置、无线充电系统、充电方法及介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种充电装置、无线充电系统、充电方法及介质,可以在较大偏位距离下启动受电装置的无线充电过程,提高无线充电系统的充电效率。充电装置中,电源电路用于在控制电路的控制下向发射电路输入第一交流电压信号;发射电路包括第一发射支路和至少一个第二发射支路,第一发射支路包括第一发射线圈和第一切换开关,第二发射支路包括第二发射线圈和第二切换开关;控制电路用于通过控制第一切换开关和第二切换开关的状态,调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为第一电磁波的目标发射线圈的数量;其中第一电磁波用于启动无线充电系统中受电装置的无线充电电路,或者第一电磁波用于对无线充电电路充电,目标发射线圈至少包括第一发射线圈。
Description
技术领域
本申请涉及无线充电技术领域,尤其涉及一种充电装置、无线充电系统、充电方法及介质。
背景技术
相比于传统的接触式电能传输技术,电子设备与无线充电装置之间无需通过电源线连接,只需将电子设备放置在无线充电装置上即可为电子设备充电,方便用户使用。无线电能传输技术更加安全、便捷和可靠。
目前,无线电能传输技术大多采用基于电磁感应式的无线充电方式。此充电方式下,如图1(a)所示,无线充电装置中发射线圈的中心与电子设备中的接收线圈的中心的水平距离,也即发射线圈与接收线圈之间的偏位距离,会影响无线充电效率。如图1(b)所示,发射线圈和接收线圈之间的偏位距离越大,无线充电效率越低。
如图1(c)所示,在无线充电的启动阶段,随着发射线圈和接收线圈之间的偏位距离增加,无线充电装置输出电压无法达到电子设备进行无线充电的期望启动电压,导致电子设备无法进行无线充电过程。在无线充电的功率阶段,随着发射线圈和接收线圈之间的偏位距离增加,无线充电装置输出的充电电压变小,甚至小于电子设备进行无线充电的期望充电电压,同时会导致无线充电效率大幅下降。因此,无线充电装置中的发射线圈和电子设备中的接收线圈之间的偏位距离对无线充电效率的影响亟需解决。
发明内容
本申请提供一种充电装置、无线充电系统、充电方法及介质,可以在较大偏位距离下启动受电装置的无线充电过程,提高无线充电系统的充电效率。
第一方面,本申请提供一种充电装置,应用于无线充电系统,所述充电装置包括:电源电路、发射电路以及控制电路;所述电源电路,用于在所述控制电路的控制下向所述发射电路输入第一交流电压信号;所述发射电路包括第一发射支路和至少一个第二发射支路,所述第一发射支路包括第一发射线圈和第一切换开关,所述第二发射支路包括第二发射线圈和第二切换开关;所述控制电路,用于通过控制所述第一切换开关和所述第二切换开关的状态,调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第一电磁波的目标发射线圈的数量;其中,所述第一电磁波可以用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,或者所述第一电磁波可以用于对所述无线充电电路充电,所述目标发射线圈至少包括所述第一发射线圈。
本申请实施例中,因充电装置与受电装置之间的偏位距离较大,充电装置为受电装置提供的启动电压较小,导致无法启动受电装置的无线充电电路。第一电磁波可以用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,控制电路可以通过控制第一发射支路中的第一切换开关和第二发射支路中的第二切换开关的导通或断路状态,可以实现调整发射电路中将电源电路提供的第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量,从而实现提升充电装置为受电装置提供的启动电压。在受电装置的无线充电电路启动后,充电装置与受电装置之间的偏位距离较大,充电装置为受电装置提供的充电电压较小,无法对受电装置有效充电。第一电磁波可以用于对受电装置的无线充电电路充电。控制电路可以通过控制第一发射支路中的第一切换开关和第二发射支路中的第二切换开关的导通或断路状态,可以实现调整发射电路中将电源电路提供的第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量,从而实现提升充电装置为受电装置提供的充电电压,可以提升充电装置为受电装置提供的充电电压,实现在较大偏位距离下为受电装置充电。此外,目标发射线圈中至少包括所述第一发射线圈,可见第一发射线圈可以始终用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波,这样的设计可以复用第一发射线圈,节约成本。
一种可能的设计中,若所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量时,具体用于:调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量为预设数量;若接收到所述受电装置发送的第一响应信号,确定所述受电装置启动;若未接收到所述第一响应信号,在所述预设数量的基础上增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;或者,降低所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;其中,所述第一响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的启动电压。
本申请实施例中,充电装置对受电装置的无线充电电路启动的过程中,控制电路可以调整目标发射线圈的数量为预设数量,例如预设数量为1或者小于第一发射线圈和第二发射线圈总和的整数。如果收到第一响应信号,可以确定受电装置的无线充电电路完成启动。如果未收到第一响应信号,则受电装置的无线充电电路可能为启动,控制电路可以在所述预设数量的基础上增加目标发射线圈的数量,以提升为受电装置提供的启动电压,实现在较大偏位距离下可以启动受电装置的无线充电电路,或者控制电路通过降低电源电路向发射电路输入的第一交流电压信号的工作频率,可以提升为受电装置提供的启动电压。
一种可能的设计中,若所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,所述控制电路还用于:在所述受电装置的无线充电电路启动后,根据所述受电装置的充电电压,调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率或电压;或者,在所述受电装置的无线充电电路启动后,若未接收到第二响应信号,调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率或电压;其中,所述第二响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的充电电压。
本申请实施例中,在受电装置的无线充电电路启动后,进入充电过程的功率阶段。充电装置和受电装置之间可以交互用于无线充电过程的参数或者信息。充电装置的控制电路可以根据受电装置的充电电压,调整电源电路向发射电路提供的第一交流电压信号的工作频率或者电压,实现为受电装置提供的电压为受电装置的充电电压,从而实现对受电装置充电。若受电装置接收的电压达到充电电压,可以向充电装置发送第二响应信号,以便充电装置的确定当前为受电装置提供的电压为受电装置的充电电压。受电装置若未接收到第二响应信号,可以通过调整电源电路向所述发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或电压的方式提升为受电装置提供的电压。
一种可能的设计中,若所述第一电磁波用于对所述无线充电电路充电,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量时,具体用于:若接收到所述受电装置发送的第三响应信号,且充电效率小于预设效率阈值,增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量;或者,若未接收到所述第三响应信号,增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量;其中,所述第三响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的充电电压。
本申请实施例中,充电装置与受电装置进行无线充电过程中的功率阶段,也是充电装置为受电装置提供的第一电磁波用于对受电装置的无线充电电路进行充电。若受电装置接收的电压达到充电电压,可以向充电装置发送第三响应信号。若受电装置接收的电压未达到充电电压,可以不向充电装置发送第三响应信号。充电装置可以与受电装置之间交互无线充电过程中需要的参数,例如受电装置的设备类型或型号,无线充电电路类型、参数等信息或数据。充电装置中的控制电路可以在根据受电装置提供的参数,通过查表的方式,确定该受电装置的充电效率的效率阈值。若充电装置接收到第三响应信号,并且当前充电效率小于受电装置对应的效率阈值,控制电路可以通过增加目标发射线圈的数量的方式,提升充电效率。若充电装置未接收到第三响应信号,受电装置接收的电压可能未达到充电电压。充电装置的控制电路可以通过增加目标发射线圈的数量的方式,提升为受电装置提供的充电电压。
一种可能的设计中,所述控制电路还用于:调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第二电磁波的发射线圈的数量;或者,调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第二电磁波的发射线圈的数量为一个,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;其中,所述第二电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路。
本申请实施例中,充电装置与受电装置之间进行无线充电过程的启动阶段中,控制电路可以通过调整将电源电路输入发射电路的第一交流电压信号转化为第二电磁波的发射线圈的数量,实现提升为受电装置提供的启动电压。或者在启动阶段中,控制电路调整将第一交流电压信号转化为第二电磁波的发射线圈的数量为一个,通过调整电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率的方式,提升为受电装置提供的启动电压。
一种可能的设计中,所述发射电路还包括第一输入端A和第二输入端B;所述第一发射支路连接在所述第一输入端A和所述第二输入端B之间,所述第一发射支路包括第一发射线圈Lp0和第一切换开关Sp0,所述第一切换开关Sp0的第一极与所述第一发射线圈Lp0的一端连接,所述第一切换开关Sp0的第二极与所述第二输入端B连接;所述第一发射线圈Lp0的另一端连接所述第一输入端A。
一种可能的设计中,所述至少一个第二发射支路包括第二发射支路n1和第二发射支路ni,所述i取遍2至m中的任意一个正整数,所述m为所述至少一个第二发射支路的数量;所述第二发射支路n1中的所述第二切换开关Sq1的第一极与第二发射线圈Lq1的第一端连接,所述第二切换开关Sq1的第二极与所述第二输入端B连接;所述第二发射线圈Lq1的第二端与所述第一切换开关Sp0的第一极连接;所述第二发射支路ni中的所述第二切换开关Sqi的第一极与第二发射线圈Lqi的第一端连接,第二切换开关Sqi的第二极与所述第二输入端B连接,所述第二发射线圈Lqi的第二端连接第二发射支路n(i-1)中的第二发射线圈Lq(i-1)的第一端。本申请实施例中,第二发射支路之间可以形成级联结构。
一种可能的设计中,所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路;所述控制电路通过控制所述第一切换开关和所述第二切换开关的状态,调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量时,具体用于:控制所述第一切换开关Sp0处于断路状态,控制第二发射支路nj中的第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,以及全部第二发射支路中除所述第二发射支路nj之外的第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,所述j为1至所述m中的任意一个正整数;或者,控制所述第一切换开关Sp0处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中的每个第二发射支路的第二切换开关处于断路状态;若接收到所述受电装置发送的第一响应信号,确定所述受电装置启动,所述第一响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的启动电压;若未接收到所述第一响应信号,继续控制所述第一切换开关Sp0处于断路状态,以及控制第二发射支路n1至nj中的每个第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,并按照从第二发射支路(j+1)开始到第二发射支路nm的顺序,依次控制所述第二发射支路nj到第二发射支路nm中的一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率。
一种可能的设计中,每个所述第二发射支路中的第二发射线圈和第二切换开关串联,形成串联支路,所述串联支路与所述第一切换开关Sp0并联。本申请实施例中,第二发射支路执行可以形成并联结构。
一种可能的设计中,若所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量时,具体用于:控制所述第一切换开关Sp0处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中的每个第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态;若接收到所述受电装置发送的第一响应信号,确定所述受电装置启动,所述第一响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的启动电压;若未接收到所述第一响应信号,控制所述第一切换开关Sp0处于断路状态,以及按照从第二发射支路1开始到第二发射支路nm的顺序,依次控制每个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态。
本申请实施例提供的充电装置中,控制电路在启动阶段或功率阶段中调整发射线圈的数量时,可以调整发射电路中的电容,可以实现匹配谐振等用途。下面根据示例行实施例体示出发射电路中的电容在第一发射支路或者第二发射支路中的连接关系,以及相应的控制过程。
一种可能的设计中,所述第一发射支路还包括第一电容单元;所述第一电容单元包括第一电容支路和至少一个第二电容支路;所述至少一个第二电容支路的数量小于或等于全部所述第二发射支路的数量;所述第一电容支路包括第一电容,所述第一电容的一端连接所述第一发射线圈Lp0,所述第一电容的另一端连接所述第一输入端A;每个所述第二电容支路包括串联的第二电容和第三切换开关,每个所述第二电容支路与所述第一电容并联。
一种可能的设计中,所述控制电路在控制所述第一切换开关Sp0处于导通状态时,还用于:控制第一数量个所述第二电容支路中的第三切换开关处于导通状态,所述第一数量小于或等于全部第二发射支路的数量;所述控制电路在控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态时,还用于:控制第二数量个所述第二电容支路中的第三切换开关处于导通状态,其中,所述第二数量小于所述第一数量。
一种可能的设计中,所述第一发射支路还包括第三电容,所述第三电容的一端与所述第一输入端A连接,所述第三电容的另一端与所述第一发射线圈Lp0的一端连接;所述第二发射支路还包括第四电容,所述第四电容的一端与所述第二切换开关的第一极连接,所述第四电容的另一端与所述第二发射线圈连接。一种可能的设计中,所述第一发射支路还包括第五电容和第四切换开关,所述第五电容与所述第四开关串联,形成第一支路;所述第一支路与所述第一发射线圈Lp0并联;所述第二发射支路还包括第六电容和第五切换开关,所述第六电容和所述第五切换开关串联,形成第二支路;所述第二支路的一端与所述第一输入端A连接,所述第二支路的另一端与所述第二切换开关的第一极连接。
一种可能的设计中,所述控制电路,还用于:在控制所述第一切换开关Sp0处于导通状态时,控制所述第四切换开关处于导通状态,以及控制全部所述第二发射支路中的第五切换开关处于断路状态;在控制所述第一切换开关Sp0处于断开状态时,控制所述第四切换开关处于断路状态;在所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态时,控制所述一个第二发射支路中的第五切换开关处于导通状态;或者,在所述控制选择出的第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态时,控制所述选择出的第二发射支路中的第五切换开关处于导通状态。
一种可能的设计中,所述第一发射支路还包括第七电容,所述第七电容与所述第一发射线圈Lp0并联;所述第二发射支路还包括第八电容和第六切换开关,所述第八电容和所述第六切换串联,形成第三支路,所述第三支路的一端与所述第一切换开关Sp0的第一极连接,所述第三支路的另一端与所述第二切换开关的第一极连接。
一种可能的设计中,所述控制电路,还用于:在所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态时,控制所述一个第二发射支路中的第六切换开关处于导通状态。
本申请实施例提供的充电装置中包括多个发射线圈,如第一发射线圈和第二发射线圈。一种可能的设计中,所述第一发射线圈和所述第二发射线圈具有相同轴线;其中,每个所述第二发射线圈沿所述轴线依次堆叠,或者所述第二发射线圈与所述第一发射线圈在同一平面。
一种可能的设计中,所述第二发射线圈绕所述第一发射线圈的轴线的周方向分布;其中,所述第二发射线圈与所述第一发射线圈在相同或不同平面。可选地,多个所述第二发射线圈对称分布。
一种可能的设计中,每预设数量个所述第二发射线圈组成一个线圈对,所述预设数量个第二线圈同层排布;每个所述线圈对沿所述第一发射线圈的轴线依次堆叠。
第二方面,本申请实施例提供一种无线充电系统,可以包括如第一方面及其设计的任意一种充电装置和至少一个受电装置。充电装置可以用于向受电装置提供第一电磁波,用于启动所述受电装置的充电电路或者用于对受电装置中的无线充电电路充电。
第三方面,本申请实施例提供一种充电方法,可以应用于如第一方面及其设计的任意一种充电装置,方法可以包括:控制电路控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号;所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第一电磁波的目标发射线圈的数量;其中,所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,或者所述第一电磁波用于对所述无线充电电路充电,所述目标发射线圈至少包括所述第一发射线圈。
一种可能的设计中,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第一电磁波的目标发射线圈的数量,包括:调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量为预设数量;若接收到所述受电装置发送的第一响应信号,确定所述受电装置启动;若未接收到所述第一响应信号,在所述预设数量的基础上增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;或者,降低所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;其中,所述第一响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的启动电压。
一种可能的设计中,若所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,所述方法还包括:在所述受电装置的无线充电电路启动后,根据所述受电装置的充电电压,调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率或电压;或者,在所述受电装置的无线充电电路启动后,若未接收到第二响应信号,调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率或电压;其中,所述第二响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的充电电压。
一种可能的设计中,若所述第一电磁波用于对所述无线充电电路充电,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量,包括:若接收到所述受电装置发送的第三响应信号,且充电效率小于预设效率阈值,增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量;或者,若未接收到所述第三响应信号,增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量;其中,所述第三响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的充电电压。
一种可能的设计中,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量之前,所述方法还包括:调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第二电磁波的发射线圈的数量;或者,调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第二电磁波的发射线圈的数量为一个,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;其中,所述第二电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路。
第四方面,本申请提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,当所述计算机指令被充电装置执行时,使得所述充电装置执行第三方面中任一设计所述的方法。
第五方面,本申请提供一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括计算机指令,当所述计算机指令被充电装置执行时,使得所述充电装置执行第三方面中任一设计所述的方法。
第二方面至第五方面中任一方面中的任一可能设计可以达到的技术效果,请参照上述第一方面中的任一可能设计可以达到的技术效果,这里不再重复赘述。
附图说明
图1(a)示出发射线圈与接收线圈之间的偏位距离示意图;
图1(b)示出一种偏位距离与效率关系示意图;
图1(c)示出一种偏位距离与输出电压关系示意图;
图2(a)示出一种无线充电系统的结构示意图;
图2(b)示出一种无线充电系统的具体结构示意图;
图3(a)示出一种发射电路的电路结构示意图;
图3(b)示出另一种发射电路的结构示意图;
图4(a)示出一种无线充电系统的等效电路示意图;
图4(b)示出一种互感参数与增益关系示意图;
图4(c)示出另一种互感参数与增益关系示意图;
图4(d)示出一种互感参数与效率关系示意图;
图4(e)示出另一种互感参数与效率关系示意图;
图4(f)示出一种频率与增益关系示意图;
图5示出一种发射电路的具体电路结构示意图;
图6示出另一种发射电路的具体电路结构示意图;
图7示出又一种发射电路的具体电路结构示意图;
图8示出又一种发射电路的具体电路结构示意图;
图9示出又一种发射电路的具体电路结构示意图;
图10示出又一种发射电路的具体电路结构示意图;
图11示出又一种发射电路的具体电路结构示意图;
图12示出一种充电方法的示意流程图;
图13示出另一种充电方法的示意流程图;
图14示出又一种充电方法的示意流程图;
图15示出又一种充电方法的示意流程图;
图16示出又一种充电方法的示意流程图;
图17示出又一种充电方法的示意流程图;
图18示出又一种充电方法的示意流程图;
图19示出一种发射电路中的多个线圈位置示意图;
图20(a)示出一种发射电路中的多个线圈位置示意图;
图20(b)示出一种发射电路中的多个线圈位置示意图;
图21示出一种发射电路中的多个线圈位置示意图;
图22示出一种发射电路中的多个线圈位置示意图;
图23示出一种发射电路中的多个线圈位置示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。为了方便理解本申请实施例提供的无线充电装置,下面首先介绍一下其应用场景。
随着消费类电子产品得到巨大发展与普及,便携式电子产品为人们生活带来极大的便利。无线充电技术在消费类电子产品上的应用越来越广泛。相比于传统的电缆插拔式电能传输技术,无线充电技术在进行无线电能传输的过程中,由于其电源和负载之间不存在电缆的连接,因此更加安全、便捷和可靠。无线充电技术用于实现无线电能传输的方式有:电磁辐射式、电磁感应式、电磁谐振式和电场耦合方式等。基于效率和安全性方面的考虑,市场上的无线充电产品通常采用电磁感应式的无线电能传输方式。
本申请提供的充电装置1基于电磁感应式的无线电能传输方式进行设计,其可以应用于各种无线充电系统中。参照图2(a),图2(a)示出了一种充电装置1与受电装置2构成的无线充电系统。在该无线充电系统中,充电装置1作为供电设备,受电装置2作为受电设备,其中,受电装置2可以包括但不限于智能手机、平板电脑、智能手环、手表、戒指、眼镜或者耳机等电子设备。在图2(a)所示的实施例中,以受电装置2为智能手机为例。其中,充电装置1可以与直流电源连接,用于将该直流电源的能量以电磁波的方式发送给待充电的受电装置2。待充电的受电装置2与无线充电装置相接触,用于接收该电磁波,并通过该电磁波携带的能量为自身充电。
参照图2(b),图2(b)示出了充电装置1与受电装置2构成的无线充电系统的电路结构示意图。充电装置1可以包括电源电路、补偿电路、发射电路和第一控制电路。如图3(a)所示,电源电路可以包括逆变电路,逆变电路可以包括直流/交流(DC/AC)转换电路。该充电装置1在为受电设备进行供电时,DC/AC转换电路与直流电源连接,将直流电压信号转换成交流电压信号,交流电压信号流过补偿电路传输给发射电路,发射电路将交流电压信号的电能转化为电磁波进行无线传输。补偿电路可以包括谐振电路,用于匹配谐振过程。另外,第一控制电路可以对逆变电路和发射电路的工作进行控制。
受电装置2的无线充电电路可以包括接收电路、整流电路、负载和第二控制电路。其中,接收电路可以包括接收线圈和匹配网络。接收线圈可以将接收到的电磁波转化为电能,电能通过匹配网络传输到整流电路。整流电路可以将接收到的交流电能转化为直流电能,并提供给负载或者为负载供电。负载可以为受电装置2中的电池或者电池系统,第二控制电路可用于对负载的无线充电工作进行控制。
无线充电过程通常包括启动阶段和功率阶段。在启动阶段中,充电装置1中的发射电路发送用于启动受电装置2无线充电过程的电磁波。受电装置2的接收电路将接收到的电磁波转化为电能,整流电路将转化后的电能提供给负载。第二控制电路可以检测负载的电压。在所检测的电压为启动电压的情形下,受电装置2的无线充电电路被启动。第二控制电路在确定所检测的电压为启动电压后,可以对负载的无线充电工作进行控制,例如向充电装置1发送携带无线充电参数的消息或者信号。在所检测的电压小于启动电压的情形下,受电装置2的无线充电电路未被启动,受电装置2无法进行无线充电。通常,受电装置2中的无线充电电路被启动后,启动阶段结束,功率阶段开始。在功率阶段中,充电装置1中的发射电路发送用于对受电装置2的负载进行充电的电磁波。受电装置2的接收电路将接收到的电磁波转化为电能,整流电路将转化后的电能提供给负载,负载可以对该电能进行储存。
在无线充电场景中,受电装置2的接收电路和充电装置1中的发射电路之间,可能存在偏位距离。若在启动阶段中发生偏位距离较大的情形,发射电路和接收电路之间的无线充电系统增益较低,可导致发射电路发送的电磁波可能无法启动受电装置2中第二控制电路,造成充电装置1无法对受电装置2进行无线充电。若在功率阶段中发生偏位距离较大的情形,发射电路和接收电路之间的无线充电系统增益较低,充电装置1的发射电路发送用于对受电装置2的负载进行充电的电磁波,经受电装置2的接收电路转化后的电能的电压未能达到受电装置2的期望充电电压,同时会导致受电装置2中的负载充电效率降低。
本申请的充电装置1即为偏位距离较大情形中充电装置1对受电装置2进行无线充电方案提出的,其旨在保障较大偏位距离下可以启动受电装置2的无线充电过程,提高无线充电系统的充电效率。
本申请实施例的充电装置1可以包括电源电路、补偿电路、发射电路以及第一控制电路。第一控制电路可以通过对电源电路中的DC/AC转换电路中的开关进行控制,实现对DC/AC转换电路的控制。发射电路可以包括多个发射支路,每个发射支路包括一个发射线圈和切换开关。例如,多个发射支路可以包括第一发射支路和至少一个第二发射支路。便于描述,将第一发射支路所包括的发射线圈记为第一发射线圈,将所述第二发射支路中的线圈记为第二发射线圈。
参照图3(a),图3(a)为本申请一种实施例的充电装置1的结构示意图。从图3(a)中可以看出,发射电路可以包括第一发射支路、至少一个第二发射支路、第一输入端A和第二输入端B。第一发射支路可以称作补偿主环路。第一发射支路可以包括第一发射线圈Lp0和第一切换开关Sp0。所述第一切换开关Sp0的第一极与所述第一发射线圈Lp0连接,所述第一切换开关Sp0的第二极与所述第二输入端B连接,第一切换开关Sp0的控制端与第一控制电路连接。第一控制电路可以控制第一切换开关Sp0处于导通或者断路状态。
所述至少一个第二发射支路中,每个第二发射支路可以包括串联的第二发射线圈和第二切换开关。例如,第i个第二发射支路可记为第二发射支路ni,第二发射支路ni所包括的第二发射线圈可记为第二发射线圈Lqi,第二发射支路ni所包括的第二切换开关可记为第二切换开关Sqi。对于每个第二发射支路来说,各第二发射支路中的第二切换开关的第一极与所在第二发射支路中的第二发射线圈连接,且第二切换开关的第二极与所述第二输入端B连接。各第二发射支路中的第二切换开关的控制端与第一控制电路连接,第一控制电路可以控制各第二切换开关处于导通或者断路状态。可选地,各第二发射支路中的第二发射线圈可以为具有相同互感参数的发射线圈,也可以为具有不同互感参数的发射线圈。
一种可能的设计中,发射电路可以包括多个第二发射支路,所述多个第二发射支路之间可形成极联结构。如图3(a)所示,所述多个第二发射支路中,首个所述第二发射支路(图3(a)中示出的第二发射支路n1)连接在第一切换开关Sp0的第一极与所述第二输入端B之间。具体来说,第二发射支路n1中的第二切换开关Sq1的第二极与第二输入端B连接,第二切换开关Sq1的第一极与第二发射支路n1中的第二发射线圈Lp1的第一端连接,第二发射线圈Lp1的第二端连接第一发射支路中第一切换开关Sp0与第一发射线圈Lp0之间的连接点。
假设,所述多个第二发射支路的数量为m,全部第二发射支路中除了所述第二发射支路n1之外的其它第二发射支路(即第二发射支路n2至第二发射支路nm)中,第二发射支路nk(第二发射支路n2至第二发射支路nm中的任意一个第二发射支路)中的第二切换开关Sqk的第一极与第二发射支路nk中的第二发射线圈Lqk的第一端连接,第二切换开关Sqk的第二极与所述第二输入端B连接,所述第二发射线圈Lqi的第二端连接第二发射支路n(i-1)中的第二发射线圈Lq(i-1)的第一端。
另一种可能的设计中,发射电路可以包括多个第二发射支路,所述多个第二发射支路之间可形成并联结构。如图3(b)所示,所述多个第二发射支路中,每个第二发射支路连接在第一切换开关Sp0的第一极与所述第二输入端B之间。例如,每个第二发射支路中的第二发射线圈和第二切换开关串联,可以形成串联支路,该串联支路与第一切换开关Sp0并联。例如,第二发射支路ni中的第二切换开关Sqi的第一极与第二发射线圈Lqi的第一端连接,第二切换开关Sqi的第二极可以与第一切换开关Sp0的第二极连接,第二发射线圈Lqi的第二端可以与第一切换开关Sp0的第一极连接。其中,i的取值可以为1至m中的任意一个正整数。
由图3(a)或者图3(b)示出的发射电路的结构,在启动阶段或者功率阶段,发射电路中,用于将电源电路提供的交流电信号转化为电磁波的目标发射线圈中至少包括第一发射线圈。或者说,发射电路工作时,第一发射线圈始终用于将交流电信号转化为电磁波。或者说,在启动阶段或者功率阶段中,第一控制电路调整将电源提供的交流电信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量后,若目标发射线圈的数量为1个,则该目标发射线圈为所述第一发射线圈,若目标发射线圈的数量为多个,则该多个目标发射线圈中包括所述第一发射线圈。
如图4(a)所示,无线充电系统的等效电路结构中,电感Lp为发射电路中用于将电源电路提供的交流电信号转化为电磁波的目标发射线圈的等效电感,电容Cp为与等效电感匹配的等效电容。假设受电装置中的接收线圈的等效电感为电感Ls,与电感Ls匹配的等效电容为电容Cs。在不考虑发射电路的电阻rp和接收电路的电阻rs的情况下,由基尔霍夫电压定律可以得到如下第一关系:
其中,Xp为发射电路的等效阻抗,Xs为接收电路的等效阻抗,Vp为发射电路的第一输入端A与第二输入端B之间的电压,M为电感Lp和电感Ls之间的互感参数,ω为电源电路为发射电路提供电压的工作角频率,Rac为接收电路的负载电阻。
将接收电路的输出端C与输出端B之间的电压记为电压Vs,无线充电系统的增益G为电压Vs与电压Vp的比值。结合上述第一关系可以得到增益G、互感参数M以及工作角频率ω之间的第二关系:
其中,G为无线充电系统的增益,Vp为发射电路的第一输入端A与第二输入端B之间的电压,Vs为接收电路的输出端C与输出端B之间的电压,M为电感Lp和电感Ls之间的互感参数,ω为电源电路为发射电路提供电压的工作角频率,Rac为接收电路的负载电阻。
根据上述第二关系,图4(b)示出了增益G与互感参数M的关系曲线,其中,在M为mm时,增益G达到最大值Gmax。在M小于mm的情形下,随着M的增大增益G也增大。在M不小于mm时,随着M的增大增益G减小。因增益G与互感参数M的变化曲线中包括两个单调区间,为保证无线充电系统充电效率和闭环控制的稳定性,通常控制增益G在其中的一个单调区间中变化处于一个单调区间,例如区间[0,mm]。
在Xp以及Xs的数值不变的情形下,发射电路的等效电感Lp和接收电路的等效电感Ls之间的互感参数M越大,发射电路与接收电路之间的偏位距离d越小,等效电感Lp与等效电感Ls之间的耦合系数越高。假设,发射电路与接收电路之间的偏位距离d为d1时,互感参数M为m1。发射电路与接收电路之间的偏位距离d为d2时,互感参数M为m2。随着偏位距离d的增加,互感参数M减小。那么若m2大于m1,则d1大于d2。
如图4(b)所示,g1为发射电路为接收电路提供期望启动电压或者期望充电电压时的系统增益,若增益G小于g1,可反映发射电路未能向接收电路提供期望启动电压或期望充电电压。增益G为g1时,互感参数M为m1,偏位距离d为d1,可反映出最大偏位距离为d1。增益G为g2时,互感参数M为m2,偏位距离d为d2,可反映出最大偏位距离为d2。假设互感参数M为m2时,m2对应的偏位距离d2的数值为零。互感参数M为互感区间[m1,m2]内的任意一个数值,均可以使满足系统增益(即增益G大于或等于g1,),此情形下可将由该互感区间中各数值对应的偏位距离组成的集合称为可偏位区间。此时偏位距离为可偏位区间[0,d1]内的任意一个数值,增益G的增益可变化范围为[g1,g2]。如图4(b)所示,互感区间[m1,m2]对应的可偏位区间1为[0,d1]。
根据上述第二关系,若改变Xp的数值大小,则增益G和互感参数M的关系曲线也发生变化。如图4(c)示出Xp数值改变前和改变后的增益G和互感参数M的关系曲线。可见,在Xp数值不同时,可偏位区间以及增益可变化范围也发生改变。通过调整Xp的数值,可以实现调整可偏位区间的大小。在相同增益可变化范围内,如图4(c)所示,Xp改变后,增益G为g1时,互感参数M为m0,此时偏位距离d为d0,可偏位区间2为[0,d0]。其中,d0大于d1。可见,相比于改变Xp前的最大偏位距离(d1),改变Xp后的最大偏位距离(d0)被增大。换句话说,改变Xp后,发射电路与接收电路之间的偏位距离在更大的情形下,发射电路与接收电路之间的增益G也可以达到增益g1。由图4(c)可见,改变Xp前的无线充电系统的可偏位区间为[0,d1],改变Xp后的无线充电系统的可偏位区间变为[0,d0]。
通过上述分析可见,在无线充电系统增益可调节范围内,通过调整Xp,可以改变无线充电系统的可偏位区间,或者说可以增大可偏位区间。一般来说,改变发射电路的等效电感Lp和/或等效电容Cp,可实现调整Xp。发射电路中的等效电感Lp为用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈。
在考虑发射电路的等效内阻rP和接收电路的等效内阻rs的情况下,由基尔霍夫电压定律可以得到如下第三关系:
其中,Xp为发射电路的等效阻抗,Xs为接收电路的等效阻抗,Vp为发射电路的第一输入端A与第二输入端B之间的电压,M为电感Lp和电感Ls之间的互感参数,ω为电源电路为发射电路提供电压的工作角频率,rP为发射电路的电阻,rs为接收电路的电阻,Rac为接收电路的负载电阻。
结合上述第三关系可以得到无线充电系统效率η、互感参数M之间的第四关系:
其中,η为无线充电系统的效率,Vp为发射电路的第一输入端A与第二输入端B之间的电压,IP为发射电路的电流,Is为接收电路的电流,M为电感Lp和电感Ls之间的互感参数,ω为电源电路为发射电路提供电压的工作角频率,rP为发射电路的电阻,rs为接收电路的电阻,Rac为接收电路的负载电阻。
根据上述第四关系,图4(d)示出了效率η与互感参数M的关系曲线,其中,在M为me时,效率η达到最大值ηmax。在M小于me的情形下,随着M的增大,效率η也增大。在M不小于me时,随着M的增大效率η减小。因效率η与互感参数M的变化曲线中包括两个单调区间,为保证无线充电系统充电效率和闭环控制的稳定性,通常控制效率η在其中的一个单调区间中变化处于一个单调区间,例如互感区间[0,me]。
发射电路与接收电路之间的偏位距离d越大,发射电路的等效电感Lp和接收电路的等效电感Ls之间的互感参数M越小,在互感区间[0,me]内,效率η可随着偏位距离d的增大而减小。可以理解的是,偏位距离d越大,无线充电系统的效率η越小。
改变发射电路的等效电感Lp,发射电路的等效电感Lp与接收电路的等效电感Ls之间的互感参数也发生变化。通常,等效电感Lp增大,互感参数M增大。根据上述第四关系可知,互感参数M发生改变,可使无线充电系统的效率η也会发生改变。图4(e)示出Lp数值改变前和改变后,效率η和互感参数M的关系曲线。Lp数值改变前,假设互感参数M为md时,偏位距离d为零。在互感参数M为mc时,无线充电系统的效率η可达效率η1。此时,最大偏位距离为da,也即可偏位区间a可以为[0,da]。Lp数值改变后,互感参数M为mb时,无线充电系统的效率可达效率η1。此时,最大偏位距离为db(db>da),可偏位区间b可以为[0,db]。可见,改变调整Lp数值后,可以改变无线充电系统的可偏位区间,或者说可以增大可偏位区间。一般来说,Lp数值增大,互感参数M增大。在区间[0,me]内,效率η可随着互感参数M而增大。但在实际应用场景中,Lp数值的增加,使得发射电路的等效电感Lp与接收电路的等效电感Ls之间的互感参数M增加,而无线充电系统的效率会有损失,因此,在调整Lp的数值需要综合考量无线充电系统的增益和效率。
通过上述分析,在无线充电系统中,调整发射电路中Xp,可实现调整无线充电系统的可偏位区间,也即调整无线充电系统的偏位性能。调整发射电路中的等效电感Lp。可实现调整无线充电系统的效率。若调整发射电路的等效电感Lp和等效电容Cp,那么可实现同步调整无线充电系统的偏位性能和效率。
此外,根据上述关于增益G、互感参数M以及工作角频率ω之间的第二关系,在固定互感参数M的情形下,调整工作角频率ω可以实现调整增益G。由于工作角频率ω=2πf,f为工作频率,可见调整工作频率f也可以实现调整增益G。如图4(f)所示,在增益G的可调节范围内,其中,在f为fm时,增益Gj可达到最大值Gmax。在f小于fm的情形下,随着f的增大增益G也增大。在f不小于fm时,随着f的增大增益G减小。因增益G与频率f的变化曲线中包括多个单调区间,为保证无线充电系统充电效率和闭环控制的稳定性,通常控制增益G在其中的一个单调区间中变化处于一个单调区间。在增益G的可调节范围内,频率调节区间为[fy,fz]。可见,在无线充电系统增益的可调节范围内,减小频率f,可以实现增加增益G。
本申请实施例提供的图3或图4中的发射电路中,第一控制电路可以通过调整第一发射支路中的第一切换开关Sp0和各第二发射支路中的第二切换开关的通断状态,实现调整将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量的操作,也即改变发射电路中的等效电感Lp。
在所述至少一个第二发射支路形成级联结构的情形中,第一控制电路可以控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于导通状态,各第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,此时发射电路中将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量为1个。
或者,第一控制电路可以控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于断路状态,第二发射支路nj中的第二切换开关Spj处于导通状态,其它第二发射支路(全部第二发射支路中除了第二发射支路nj之外的第二发射支路)中的每个第二发射支路的第二切换开关处于断路状态。其中,j的取值可以为1至m中的任意一个正整数此时发射电路中将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量为j+1个,也即前j个第二发射支路中的第二发射线圈和第一发射支路中的第一发射线圈此时用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波。
在所述至少一个第二发射支路形成并联结构的情形中,第一控制电路可以控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于导通状态,各第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,此时发射电路中将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量为1个。
或者,第一控制电路可以控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于断路状态,并控制至少一个第二发射支路中的一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,以及控制其它第二发射支路(全部第二发射支路中除了所述一个第二发射支路之外的各第二发射支路)中的第二切换开关处于断路状态。例如,第一控制电路可以控制第二发射支路nj中的第二切换开关处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中除了第二发射支路nj的各第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态。此时,发射电路中将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量为2个。也即第二发射支路nj中的第二发射线圈和第一发射支路中的第一发射线圈此时用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波。
所述多个第二发射支路中的第二发射线圈可以为互感参数不同的发射线圈。第一控制电路可以从所述多个第二发射支路中,选择所述一个第二发射支路,并控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,以及其它第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态。
发射电路将交流电信号转化为电磁波过程中,为匹配发射电路中的各发射线圈,如第一发射线圈Lp0和各第二发射支路中的第二发射线圈,发射电路可以包括第一电容单元,所述第一电容单元可以包括一个或多个电容。
一种可能的设计中,第一发射支路中的第一电容单元可以包括所述多个电容和所述至少一个第三切换开关。参见图5,图5中示例性示出一种第一电容单元的结构图。第一电容单元、第一发射线圈Lp0、第一第三切换开关Sp0串联。第一电容单元的第一端z1与第一输入端A连接,第一电容单元的第二端z2与第一发送线圈Lp0连接。第一电容单元可以包括一个第一电容支路和至少一个第二电容支路。其中,所述第一电容各支路和所述至少一个第二电容支路并联在第一端z1和第二端z2之间。
所述第一电容支路可以包括第一电容Cp0,第一电容Cp0的一极与第一端z1连接,另一极与第二端z2连接。所述至少一个第二电容支路中,每个第二电容支路可以包括串联的第二电容和第三切换开关。例如,第j个第二电容支路中可以包括串联的第二电容Cqsj和第三切换开关Sqsj。
第一控制电路可以在调整所述发射线圈数量的同时,调整与用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈相适配的电容。这样的设计可以实现在无线充电系统中,调整发射电路的等效电感Lp和等效电容Cp,也即调整发射电路的Xp,可使无线充电系统增益可调节范围内,具有较大的偏位区间。换句话说,发射电路和接收电路之间的偏位距离增加时,无线充电系统具有较优的增益和效率。
一个示例中,第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于导通状态的同时,可以控制所述至少一个第二电容支路中全部或者部分第二电容支路(如第一数量个第二电容支路)的第三切换开关处于导通状态,使得第一电容Cp0和所述第一数量个第二电容支路中的第二电容的等效电容与第一发射支路中的发射线圈Lp0相适配。
第一控制电路调整用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈数量的过程中,若增大所述发射线圈数量,第一控制电路可以控制第二数量个第二电容支路的第三切换开关处于导通状态,且第二数量小于第一数量。这样可使得第一电容Cp0和所述第二数量个第二电容支路中的第二电容的等效电容,与增大发射线圈数量后的用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈相适配。
若减小所述发射线圈数量,第一控制电路可以控制第三数量个第二电容支路的第三切换开关处于导通状态,且第三数量大于第二数量。这样可使得第一电容Cp0和所述第三数量个第二电容支路中的第三电容的等效电容,与减小发射线圈数量后的用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈相适配。
另一个示例中,所述至少一个第二电容支路的数量可以所述至少一个第二发射支路的数量相同。所述至少一个第二电容支路可以与所述至少一个第二发射支路一一对应。例如,第i个第二电容支路与第i个第二发射支路相对应。
第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于导通状态时,可以控制全部第二电容支路中的第三切换开关处于导通状态。此时,第一电容Cp0和全部第二电容支路中的第二电容的等效电容,与第一发射线圈Lp0相适配。
第一控制电路调整用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈数量的过程中,若增大所述发射线圈数量,第一控制电路可以控制第一切换开关Sp0处于断路状态,并控制第i个第二发射支路中的第二切换开关Sq2处于导通状态。第一控制电路可以控制与第i个第二发射支路对应的第i个第二电容支路中的第三切换开关处于断路状态,以及控制除第i个第二电容支路之外的其它第二电容支路中的第三切换开关处于导通状态,使得第一电容Cp0和除所述第i个第二电容支路之外的其它第二电容支路中的第二电容的等效电容,与第一发射线圈Lp0和前i个第二发射支路中的第二发射线圈相适配。
若减少所述发射线圈数量,第一控制电路可以控制第一切换开关Sp0处于断路状态,并控制第i-1个第二发射支路中的第二切换开关Sq2处于导通状态。第一控制电路可以控制与第i-1个第二发射支路对应的第i-1个第二电容支路中的第三切换开关处于断路状态,以及控制除第i-1个第二电容支路之外的其它第二电容支路中的第三切换开关处于导通状态,使得第一电容Cp0和除所述第i-1个第二电容支路之外的其它第二电容支路中的第二电容的等效电容,与第一发射线圈Lp0和前i-1个第二发射支路中的第二发射线圈相适配。
另一种可能的设计中,请参见图6,第一电容单元可以包括第三电容,第三电容连接在第一电容单元的第一端z1和第二端z2之间,例如图6中示出的电容Cp0a。每个第二发射支路中可以包括第四电容。各第二发射支路中,第四电容、第二切换开关以及第二发射线圈串联。例如,第二发射支路n1中的第四电容为电容C1,第二发射支路n2中的第四电容为电容C2。第二发射支路ni中的第四电容为电容Ci。本申请实施例中,第一控制电路可以在调整所述发射线圈数量的同时,不调整与用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈相适配的电容。
一个示例中,如图6所示,所述多个第二发射支路之间可以形成级联结构。第一控制电路调整所述发射线圈数量时,例如,调整后所述发射线圈数量为1,也即第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于导通状态,第一发射支路中的第三电容与第一发射线圈Lp0相适配。又例如,调整后所述发射线圈数量为i+1,也即第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于断路状态,并控制第i个第二发射支路中的第二切换开关Sqi处于导通状态,第一发射支路中的第三电容与前i个第二发射支路中的第四电容的等效电容与第一发射线圈Lp0和前i个第二发射支路中的第二发射线圈相适配。
另一个示例中,如图7所示,所述多个第二发射支路之间可以形成并联结构。第一控制电路调整所述发射线圈数量时,例如,调整后所述发射线圈数量为1,也即第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于导通状态,第一发射支路中的第三电容与第一发射线圈Lp0相适配。又例如,调整后所述发射线圈数量为2,也即第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于断路状态,并控制第i个第二发射支路中的第二切换开关Sqi处于导通状态,第一发射支路中的第三电容与第i个第二发射支路中的第四电容的等效电容与第一发射线圈Lp0和第i个第二发射支路中的第二发射线圈相适配。
又一种可能的设计中,第一发射支路中第一电容单元可以与第一发射线圈Lp0并联。参见图8,第一电容单元可以包括串联的第五电容Cp0b和第四切换开关Sqs0。每个第二发射支路可以包括第六电容和第五切换开关,所述第六电容和所述第五切换开关串联在所述第一输入端A与所属第二发射支路中的第二切换开关的第一极之间。例如,第i个第二发射支路中的第六电容可记为电容Cai,第五切换开关可记为切换开关Sqai。电容Cai与切换开关Sqai串联连接在第一输入端A和第i个第二切换开关中的第二切换开关Sqi的第一极之间。
第一控制电路调整用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈数量的过程中,第一控制电路可以控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于导通状态,以及全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态。此情形下,第一电容单元中的第五电容Cp0b与第一发射线圈Lp0相适配。
第一控制电路调整用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈数量的过程中,第一控制电路可以控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于断路状态,以及控制第i个第二发射支路中的第二切换开关Sqi处于导通状态时,可以控制第i个第二发射支路中的第五切换开关,即切换开关Sqai处于导通状态。若在所述多个第二发射支路之间形成级联结构的情形(如图8所示)下,此时第i个第二发射支路中的第六电容,即电容Cai与第一发射线圈Lp0和前i个第二发射支路中的第二发射线圈相适配。若在所述多个第二发射支路之间形成并联结构的情形中(如图9所示)下,此时第i个第二发射支路中的第六电容,即电容Cai与第一发射线圈Lp0和第i个第二发射支路中的第二发射线圈相适配。
又一种可能的设计中,第一电容单元可以包括第七电容,第七电容与第一发射线圈Lp0并联。参见图10,第七电容可记为电容Cp0c。每个第二发射支路可以包括串联的第八电容和第六切换开关。其中,所述第八电容和所述第六切换开关串联在所述第一切换开关Sp0的第一极与该第二发射支路中的第二切换开关的第一极之间。例如,第i个第二发射支路中的第八电容可记为电容Cbi,第六切换开关可记为切换开关Sqbi。第i个第二发射支路中的第八电容和第六切换开关串联在第一切换开关Sp0的第一极和第i个第二发射支路中的第二切换开关的第一极之间。
第一控制电路调整用于将电源电路提供的交流电压信号转化为电磁波的发射线圈数量的过程中,第一控制电路可以控制第一发射支路中的第一切换开关Sp0处于断路状态,以及控制第i个第二发射支路中的第二切换开关Sqi处于导通状态时,可以控制第i个第二发射支路中的第六切换开关,即切换开关Sqbi处于导通状态。若在所述多个第二发射支路之间形成级联结构的情形(如10所示)下,此时,第一发射支路中的第七电容Cp0c以及第i个第二发射支路中的第八电容(即电容Cbi),与第一发射线圈Lp0和前i个第二发射支路中的第二发射线圈相适配。若在所述多个第二发射支路之间形成并联结构的情形中(如图11所示)下,此时第一发射支路中的第七电容Cp0c以及第i个第二发射支路中的第八电容(即电容Cbi),与第一发射线圈Lp0和第i个第二发射支路中的第二发射线圈相适配。
结合本申请实施例提供的图3至图11中的发射电路,在无线充电过程的启动阶段或者功率阶段,第一控制电路可以对电源电路进行控制,调整电源电路向发射电路输入的第一交流电压信号的工作频率或者电压。
一个示例中,第一控制电路可以通过控制DC/AC转换电路的开关,实现改变输出的第一交流电压信号的工作频率或电压。
第一控制电路可以采用预设调制方式生成DC/AC转换电路的各开关的控制信号,并施加到各开关上,实现对DC/AC转换电路的各开关的控制。预设控制方式包括但不限于脉冲频率调制方式、脉冲宽度调制方式、脉冲移相调制方式中的一种或多种调制方式。通过调整生成DC/AC转换电路的各开关的控制信号的调制方式时的参数,可以实现调整DC/AC转换电路输出的交流电压信号的工作频率或者电压。
例如,第一控制电路所采用的预设调制方式为所述脉冲频率调制方式,第一控制电路可以调整生成DC/AC转换电路的各开关控制信号的频率,使DC/AC转换电路输出的交流电压信号的工作频率或电压发生改变。
再例如,第一控制电路所采用的预设调制方式为所述脉冲宽度调制方式,第一控制电路可以调整DC/AC转换电路的各开关控制信号的占空比,使DC/AC转换电路输出的交流电压信号的电压发生改变。
又例如,第一控制电路所采用的预设调制方式为脉冲移相调制方式,第一控制电路可以调整DC/AC转换电路的各开关控制信号的初始相位,使DC/AC转换电路输出的交流电压信号的电压发生改变。
另一个示例中,第一控制电路可以调整电源电路中直流电源输入到DC/AC转换电路直流电压信号的电压幅值。由于输入到DC/AC转换电路直流电压信号的电压幅值发生变化,可使DC/AC转换电路输出的交流电压信号的电压幅值也发生变化。
一种可能的设计中,第一控制电路可以具有通信功能。第一控制电路与受电装置2进行通信,例如无线充电过程所需的信息、消息、数据、信号等方面的通信交互。例如,第一控制电路可以直接或间接与受电装置2进行通信,通信方式可以包括但不限于蓝牙通信,无线保真(wireless fidelity,WIFI)通信,带内通信方式(利用能量传输通道同步传输信号的方式,如in band通信)等通信方式。再例如,充电装置1可以包括信号收发电路,第一控制电路与信号收发电路连接,信号收发电路可以接收所述信息、消息、数据、信号等,并提供给第一控制电路。
通常,在启动阶段中,受电装置2的无线充电电路被启动后,第二控制电路可以发送启动响应信号,该启动响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电压达到无线充电电路的启动电压,也即该启动响应信号可以指示无线充电电路被启动。第一控制电路接收该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路被启动。第一控制电路未接收到该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路未被启动。
第一控制电路可以在确定受电装置2的无线充电电路被启动后,也即受电装置2的无线充电电路启动后,控制发射电路进行功率阶段,例如调整发射电路中用于将交流电信号转换为电磁波的目标发射线圈的数量,或者调整电源电路向发射电路提供的交流电信号的工作频率或电压。
在功率阶段中,受电装置2的第二控制电路可以发送充电电压响应信号,该充电电压响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电能的电压达到期望充电电压。第一控制电路接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收电能的电压为受电装置2的期望充电电压。也即发射电路向受电装置2提供的电磁波的能量或功率满足受电装置2的无线充电需求,发射电路提供的电磁波经受电装置2的接收电路转化后的电压可达到受电装置2的期望充电电压。
第一控制电路未接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收的电压未达到受电装置2的期望充电电压。第一控制电路可以通过调整所述目标发射线圈的数量,或者调整电源电路向发射电路提供的交流电信号的工作频率或电压的方式,提升发射电路向受电装置2提供的电磁波的能量或功率,以使发射电路提供的电磁波经受电装置2的接收电路转化后的电压可达到受电装置2的期望充电电压。
基于本申请实施例提供的上述充电装置1的结构,本申请还提供一种充电方法,可以由充电装置1中的第一控制电路执行。本申请实施例提供的充电方法,可以应用于充电装置1对受电装置2进行无线充电过程中的启动阶段和/或功率阶段。如图12所示,充电方法可以包括如下步骤:
S101,第一控制电路控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号。
第一控制电路可以控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或者电压。
S102,第一控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第一电磁波的目标发射线圈的数量,其中,所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,或者所述第一电磁波用于对所述无线充电电路充电,所述目标发射线圈至少包括所述第一发射线圈。
第一控制电路可以首先调整发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第一电磁波的目标发射线圈的数量为一个。若第一电磁波被受电装置2的接收电路转化后的电能的电压未达期望启动电压或者期望充电电压,第一控制电路可以增加发射电路中用于将所述目标发射线圈的数量。
若充电装置1的发射电路所包括的多个第二发射支路之间形成并联结构,第一控制电路可以从多个第二发射支路中选择一个第二发射支路。第一控制电路通过控制所选择的第二发射支路中的第二切换开关,以及第一发射支路中的第一切换开关,以调整第一发射线圈和所述选择的第二发射支路中的第二发射线圈一同将所述第一交流电压信号转化为第一电磁波。
图13示例性示出了一种充电方法,该方法可以包括启动阶段和功率阶段。作为举例,在启动阶段内,第一控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量。在功率阶段内,第一控制电路可以调整电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或电压。启动阶段可以包括如下步骤:
步骤S201,第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第一频率。
在启动阶段中,第一控制电路工作在ping模式。第一控制电路通过控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,实现调整将第一交流电压信号转化为电磁波的发射线圈为第一发射线圈。可选地,第一频率可以为预设频率。
步骤S202,第一控制电路判断是否接收到启动响应信号,若否,下一步执行步骤S203,若是,进入功率阶段,下一步执行步骤S205。
启动响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电压达到无线充电电路的启动电压。第一控制电路接收该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路被启动,下一步可以执行步骤S205,进入功率阶段。第一控制电路未接收到该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路未被启动,下一步可以执行步骤S203。
一种可能的实施方式中,第一控制电路若未接收到启动响应信号,可以重复执行步骤S201中的操作。若执行步骤S201中的操作的次数达到第一次数n1后,第一控制电路仍未接收到启动响应信号,下一步可以执行步骤S203。
步骤S203,第一控制电路选择一个第二发射支路。
第一控制电路可以选择一个第二发射支路进行控制,以增加发射电路中将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量。例如,第一控制电路可以首先选择第1个第二发射支路进行控制。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成级联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S203时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择前一次选择的第二发射支路的下一次序的第二发射支路。例如,第一控制电路前一次选择的第二发射支路为第i个第二发射支路,那么第二控制电路本次选择的第二发射支路为第i+1个第二发射支路。这样的设计,可以实现增加用于将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量,从而增大发射电路的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S204。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成并联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S203时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择所包括的第二发射线圈的感量大于前一次选择的第二发射支路中的第二发射线圈的感量的第二发射支路。这样的设计可以实现增加发射电路中的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S204。
步骤S204,第一控制电路控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,控制第一发射支路中的第一切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第二频率。
第二频率可以为与所述一个第二发射支路相应的工作频率。
一种可能的实施方式中,第一控制电路在执行步骤S204后,若未接收到启动响应信号,可以重复执行步骤S204中的操作。若执行步骤S204中的操作的次数达到第二次数n2后,第一控制电路仍未接收到启动响应信号,下一步可以执行步骤S203,重新选择第二发射支路。
一种可能的设计中,基于上述启动阶段的实施例,第一控制电路可以具有Q值检测的功能或者检测受电装置2的功能。第一控制电路可以通过Q值检测或者检测受电装置2确定充电装置1的预设空间范围内是否有受电装置2。为节约能量,避免能量浪费,第一控制电路可以在确定预设空间范围内有受电装置2后,执行对受电装置2进行启动或者充电等操作。
一个示例中,充电装置1可以包括受电装置检测电路,用于检测预设空间范围内是否有受电装置2。例如,霍尔电路。第一控制电路可以根据受电装置检测电路中的信号变化情况,确定预设空间范围内是否有受电装置2。
另一个示例中,第一控制电路具有Q值检测的功能时,第一控制电路可以检测第一发射线圈与第一输入端A连接的一端(如图3中示出的第一发射线圈与第一电容单元的第一端z1连接的一端)的对地电压Vsen。在充电装置1所在的空间范围内没有受电装置2的情形下,Vsen的数值较高。第一控制电路可以包括一个或多个控制器芯片。若芯片的耐压较低,Vsen数值较高时,可能会造成芯片损坏。在充电装置1所在的空间范围内有受电装置2的情形下,发射电路中的等效电感Lp的电感量会发生改变,从而改变发射电路的谐振频率。
下面以第一控制电路具有Q值检测的功能为例进行说明。如图13所示,在第一控制电路执行步骤S201之前,还可以执行如下步骤:
步骤S200a,第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,以及进行Q值检测。
步骤S200b,第一控制电路判断相邻两次检测的Q值的差值是否大于或等于差值阈值,若是,下一步执行步骤S201,若否,下一步执行步骤S200a。
第一控制电路可以实时进行Q值检测,也可以按照预设周期进行Q值检测。若相邻两次检测的Q值的差值大于或等于预设差值阈值,可以确定有受电装置2。或者说,可以确定在充电装置1的所在空间范围内有受电装置2。
若相邻两次检测的Q值的差值小于所述预设差值阈值,第一控制电路可以确定没有受电装置2,或者说,可以确定在充电装置1的所在空间范围内有受电装置2。第一控制电路可以执行步骤S201对受电装置2的无线充电电路进行启动。
本申请实施例提供的充电方法的功率阶段可以包括如下步骤:
步骤S205,第一控制电路判断是否接收到充电电压响应信号,若否,下一步执行步骤S206,若是,下一步执行步骤S207。
充电电压响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电能的电压达到期望充电电压。第一控制电路接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收电能的电压为受电装置2的期望充电电压。也即发射电路向受电装置2提供的电磁波的能量或功率满足受电装置2的无线充电需求,发射电路提供的电磁波经受电装置2的接收电路转化后的电压可达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S206。第一控制电路未接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收的电压未达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S207。
步骤S206,第一控制电路调整控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或电压。
步骤S207,第一控制电路维持控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率。
为在受电装置2与充电装置1之间的偏位距离较小的情形下,提升受电装置2的无线充电电路启动速度,以及兼顾第一控制电路的芯片耐压因素,本申请实施例还提供一种充电方法。图14示例性示出了一种充电方法,该方法可以包括启动阶段和功率阶段。作为举例,在启动阶段内,第一控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量。在功率阶段内,第一控制电路可以调整电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或电压。启动阶段可以包括如下步骤:
步骤S301,第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,以及进行Q值检测。
步骤S302,第一控制电路判断进行Q值检测次数是否大于或等于检测次数阈值,若是,下一步执行步骤S303,若否,下一步执行步骤S304。
步骤S303,第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第一频率。
在启动阶段中,第一控制电路工作在ping模式。第一控制电路通过控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,实现调整将第一交流电压信号转化为电磁波的发射线圈为第一发射线圈。可选地,第一频率可以为预设频率。
步骤S304,第一控制电路判断相邻两次检测的Q值的差值是否大于或等于差值阈值,若是,下一步执行步骤S305,若否,下一步执行步骤S301。
本申请实施例中,第一控制电路进行Q值检测次数达到检测次数阈值后,并且相邻两次检测的Q值的差值均小于差值阈值的情形下,第一控制电路可以控制发射电路处于ping模式,也即对受电装置2进行启动。
步骤S305,第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第一频率。
步骤S306,第一控制电路判断是否接收到启动响应信号,若否,下一步执行步骤S301,若是,进入功率阶段,下一步执行步骤S307。
步骤S307,第一控制电路判断是否接收到充电电压响应信号,若否,下一步执行步骤S308,若是,下一步执行步骤S309。
充电电压响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电能的电压达到期望充电电压。第一控制电路接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收电能的电压为受电装置2的期望充电电压。也即发射电路向受电装置2提供的电磁波的能量或功率满足受电装置2的无线充电需求,发射电路提供的电磁波经受电装置2的接收电路转化后的电压可达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S308。第一控制电路未接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收的电压未达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S309。
步骤S308,第一控制电路调整控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或电压。
步骤S309,第一控制电路维持控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率。
步骤S310,第一控制电路判断是否接收到启动响应信号,若否,下一步执行步骤S311,若是,进入功率阶段,下一步执行步骤S307。
启动响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电压达到无线充电电路的启动电压。第一控制电路接收该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路被启动,下一步可以执行步骤S307,进入功率阶段。第一控制电路未接收到该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路未被启动,下一步可以执行步骤S311。
一种可能的实施方式中,第一控制电路若未接收到启动响应信号,可以重复执行步骤S305中的操作。若执行步骤S305中的操作的次数达到第一次数n1后,第一控制电路仍未接收到启动响应信号,下一步可以执行步骤S311。
步骤S311,第一控制电路选择一个第二发射支路。
第一控制电路可以选择一个第二发射支路进行控制,以增加发射电路中将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量。例如,第一控制电路可以首先选择第1个第二发射支路进行控制。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成级联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S311时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择前一次选择的第二发射支路的下一次序的第二发射支路。例如,第一控制电路前一次选择的第二发射支路为第i个第二发射支路,那么第二控制电路本次选择的第二发射支路为第i+1个第二发射支路。这样的设计,可以实现增加用于将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量,从而增大发射电路的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S312。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成并联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S312时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择所包括的第二发射线圈的感量大于前一次选择的第二发射支路中的第二发射线圈的感量的第二发射支路。这样的设计可以实现增加发射电路中的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S312。
步骤S312,第一控制电路控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,控制第一发射支路中的第一切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第二频率。
图15示例性示出了一种充电方法,该方法可以包括启动阶段和功率阶段。作为举例,在启动阶段内,第一控制电路可以调整电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或电压。在功率阶段内,第一控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量。启动阶段可以包括如下步骤:
步骤S401,第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第一频率。
在启动阶段中,第一控制电路工作在ping模式。第一控制电路通过控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,实现调整将第一交流电压信号转化为电磁波的发射线圈为第一发射线圈。可选地,第一频率可以为预设频率。
步骤S402,第一控制电路判断是否接收到启动响应信号,若否,下一步执行步骤S403,若是,进入功率阶段,下一步执行步骤S404。
启动响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电压达到无线充电电路的启动电压。第一控制电路接收该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路被启动,下一步可以执行步骤S405,进入功率阶段。第一控制电路未接收到该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路未被启动,下一步可以执行步骤S403。
一种可能的实施方式中,第一控制电路若未接收到启动响应信号,可以重复执行步骤S401中的操作。若执行步骤S401中的操作的次数达到第一次数n1后,第一控制电路仍未接收到启动响应信号,下一步可以执行步骤S403。
步骤S403,第一控制电路调整向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或电压。
第一控制电路可以调整向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第二频率,第二频率可以小于或等于前一次向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率。通过降低第一交流电压信号的工作频率,可以提升第一交流电压信号的电压,以提升第一交流电压信号的功率。
本申请实施例提供的充电方法中的功率阶段可以包括如下步骤:
步骤S404,第一控制电路接收充电参数。
第一控制电路可以直接与受电装置2中的第二控制电路建立通信连接。第一控制电路可以接收第二控制电路发送的充电参数。或者第一控制电路可以通过信号收发电路与接收受电装置2发送的充电参数。
第一控制电路可以预先存储充电参数与效率阈值对应关系。第一控制电路可以根据该对应关系以及第一充电参数,确定第一充电参数对应的效率阈值。这样的设计,也可以称为查表法确定效率阈值。细化一些对对应关系的介绍
充电参数可以包括但不限于受电装置2的设备类型、功率等级等参数。第一控制电路可以通过接收的充电参数,确定对受电装置2进行无线充电时的效率阈值。
步骤S405,第一控制电路判断是否接收到充电电压响应信号,若否,下一步执行步骤S406,若是,下一步执行步骤S407。
充电电压响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电能的电压达到期望充电电压。第一控制电路接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收电能的电压为受电装置2的期望充电电压。也即发射电路向受电装置2提供的电磁波的能量或功率满足受电装置2的无线充电需求,发射电路提供的电磁波经受电装置2的接收电路转化后的电压可达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S406。第一控制电路未接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收的电压未达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S407。
步骤S406,第一控制电路调整控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或电压。
步骤S407,第一控制电路判断系统效率是否达到效率阈值,若是,下一步执行步骤S408,若是,下一步执行步骤S409。
步骤S408,第一控制电路维持控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率。
步骤S409,第一控制电路选择一个第二发射支路。
第一控制电路可以选择一个第二发射支路进行控制,以增加发射电路中将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量。例如,第一控制电路可以首先选择第1个第二发射支路进行控制。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成级联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S403时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择前一次选择的第二发射支路的下一次序的第二发射支路。例如,第一控制电路前一次选择的第二发射支路为第i个第二发射支路,那么第二控制电路本次选择的第二发射支路为第i+1个第二发射支路。这样的设计,可以实现增加用于将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量,从而增大发射电路的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S404。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成并联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S403时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择所包括的第二发射线圈的感量大于前一次选择的第二发射支路中的第二发射线圈的感量的第二发射支路。这样的设计可以实现增加发射电路中的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S404。
步骤S410,第一控制电路控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,控制第一发射支路中的第一切换开关处于断路状态。
步骤S411,第一控制电路判断是否接收到充电电压响应信号,若是,下一步执行步骤S412,若是,下一步执行步骤S408。
步骤S412,第一控制电路判断系统效率是否达到效率阈值,若是,下一步执行步骤S408,若否,下一步执行步骤S409。
本申请实施例提供的充电方法中,在启动阶段内对受电装置2进行启动过程中,发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈始终为第一发射线圈。第一控制电路通过调整电源电路向发射线路输入的第一交流电压信号的工作频率或者电压,实现提升第一交流电压信号的功率,以使受电装置2中的接收电路对接收的电磁波进行转化后的电能的电压可以达到期望启动电压。在功率阶段内,第一控制电路通过调整发射电路中将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量,实现提升第一交流电压信号的功率,以使受电装置2中的接收电路对接收的电能进行转化后的电压可以达到期望充电电压。并且第一控制电路还可以根据充电效率的情况,调整目标发射线圈的数量,实现提升对受电装置2进行无线充电的效率。
一种可能的设计中,在步骤S402中第一控制电路若确定接收到启动响应信号后,第一控制电路可以执行图16示出的功率阶段。功率阶段可以包括如下步骤
步骤S413,第一控制电路判断是否接收到充电电压响应信号,若否,下一步执行步骤S414,若是,下一步执行步骤S416。
充电电压响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电能的电压达到期望充电电压。第一控制电路接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收电能的电压为受电装置2的期望充电电压。也即发射电路向受电装置2提供的电磁波的能量或功率满足受电装置2的无线充电需求,发射电路提供的电磁波经受电装置2的接收电路转化后的电压可达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S414。第一控制电路未接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收的电压未达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S414。
步骤S414,第一控制电路选择一个第二发射支路。
步骤S415,第一控制电路控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,控制第一发射支路中的第一切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第二频率。
步骤S416,第一控制电路维持控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率。
图17示出了一种充电方法,该方法包括启动阶段和功率阶段。作为举例,在启动阶段内,第一控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量;在功率阶段内,控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量。该方法可以包括如下步骤:
步骤S501,第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第一频率。
在启动阶段中,第一控制电路工作在ping模式。第一控制电路通过控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,实现调整将第一交流电压信号转化为电磁波的发射线圈为第一发射线圈。可选地,第一频率可以为预设频率。
步骤S502,第一控制电路判断是否接收到启动响应信号,若否,下一步执行步骤S503,若是,进入功率阶段,下一步执行步骤S505。
启动响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电压达到无线充电电路的启动电压。第一控制电路接收该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路被启动,下一步可以执行步骤S505,进入功率阶段。第一控制电路未接收到该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路未被启动,下一步可以执行步骤S503。
一种可能的实施方式中,第一控制电路若未接收到启动响应信号,可以重复执行步骤S201中的操作。若执行步骤S201中的操作的次数达到第一次数n1后,第一控制电路仍未接收到启动响应信号,下一步可以执行步骤S203。
步骤S503,第一控制电路选择一个第二发射支路。
第一控制电路可以选择一个第二发射支路进行控制,以增加发射电路中将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量。例如,第一控制电路可以首先选择第1个第二发射支路进行控制。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成级联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S503时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择前一次选择的第二发射支路的下一次序的第二发射支路。例如,第一控制电路前一次选择的第二发射支路为第i个第二发射支路,那么第二控制电路本次选择的第二发射支路为第i+1个第二发射支路。这样的设计,可以实现增加用于将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量,从而增大发射电路的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S504。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成并联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S503时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择所包括的第二发射线圈的感量大于前一次选择的第二发射支路中的第二发射线圈的感量的第二发射支路。这样的设计可以实现增加发射电路中的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S504。
步骤S504,第一控制电路控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,控制第一发射支路中的第一切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第二频率。
第二频率可以为与所述一个第二发射支路相应的工作频率。
一种可能的实施方式中,第一控制电路在执行步骤S504后,若未接收到启动响应信号,可以重复执行步骤S504中的操作。若执行步骤S504中的操作的次数达到第二次数n2后,第一控制电路仍未接收到启动响应信号,下一步可以执行步骤S503,重新选择第二发射支路。
本申请实施例提供的充电方法的功率阶段可以包括如下步骤:
步骤S505,第一控制电路判断是否接收到充电电压响应信号,若否,下一步执行步骤S506,若是,下一步执行步骤S508。
充电电压响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电能的电压达到期望充电电压。第一控制电路接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收电能的电压为受电装置2的期望充电电压。也即发射电路向受电装置2提供的电磁波的能量或功率满足受电装置2的无线充电需求,发射电路提供的电磁波经受电装置2的接收电路转化后的电压可达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S508。第一控制电路未接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收的电压未达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S506。
步骤S506,第一控制电路选择一个第二发射支路。
步骤S507,第一控制电路控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,控制第一发射支路中的第一切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第二频率。
步骤S508,第一控制电路维持控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率。
图18示出了一种充电方法,该方法包括启动阶段和功率阶段。作为举例,在启动阶段内,第一控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量;在功率阶段内,控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量,也可以根据充电效率调整发射电路中用于将第一交流电压信号的电磁波的目标发射线圈的数量。该方法可以包括如下步骤:
步骤S601,第一控制电路控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第一频率。
在启动阶段中,第一控制电路工作在ping模式。第一控制电路通过控制第一发射支路中的第一切换开关处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,实现调整将第一交流电压信号转化为电磁波的发射线圈为第一发射线圈。可选地,第一频率可以为预设频率。
步骤S602,第一控制电路判断是否接收到启动响应信号,若否,下一步执行步骤S603,若是,进入功率阶段,下一步执行步骤S605。
启动响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电压达到无线充电电路的启动电压。第一控制电路接收该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路被启动,下一步可以执行步骤S605,进入功率阶段。第一控制电路未接收到该启动响应信号,可以确定受电装置2的无线充电电路未被启动,下一步可以执行步骤S603。
步骤S603,第一控制电路选择一个第二发射支路。
第一控制电路可以选择一个第二发射支路进行控制,以增加发射电路中将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量。例如,第一控制电路可以首先选择第1个第二发射支路进行控制。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成级联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S603时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择前一次选择的第二发射支路的下一次序的第二发射支路。例如,第一控制电路前一次选择的第二发射支路为第i个第二发射支路,那么第二控制电路本次选择的第二发射支路为第i+1个第二发射支路。这样的设计,可以实现增加用于将交流电压信号转化为电磁波的发射线圈的数量,从而增大发射电路的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S604。
在发射电路所包括的多个第二发射支路之间构成并联结构的情形下,第一控制电路再次执行步骤S603时,即再次选择一个第二发射支路时,可以选择所包括的第二发射线圈的感量大于前一次选择的第二发射支路中的第二发射线圈的感量的第二发射支路。这样的设计可以实现增加发射电路中的等效电感Lp。然后,第一控制电路执行步骤S604。
步骤S604,第一控制电路控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,控制第一发射支路中的第一切换开关处于断路状态,以及控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率为第二频率。
其中,第二频率可以为与所述一个第二发射支路相应的工作频率。
本申请实施例提供的充电方法中的功率阶段可以包括如下步骤:
步骤S605,第一控制电路接收充电参数。
第一控制电路可以直接与受电装置2中的第二控制电路建立通信连接。第一控制电路可以接收第二控制电路发送的充电参数。或者第一控制电路可以通过信号收发电路与接收受电装置2发送的充电参数。
第一控制电路可以预先存储充电参数与效率阈值对应关系。第一控制电路可以根据该对应关系以及第一充电参数,确定第一充电参数对应的效率阈值。这样的设计,也可以称为查表法确定效率阈值。
充电参数可以包括但不限于受电装置2的设备类型、功率等级等参数。第一控制电路可以通过接收的充电参数,确定对受电装置2进行无线充电时的效率阈值。
步骤S606,第一控制电路判断是否接收到充电电压响应信号,若否,下一步执行步骤S607,若是,下一步执行步骤S608。
充电电压响应信号可以指示受电装置2的无线充电电路接收电能的电压达到期望充电电压。第一控制电路接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收电能的电压为受电装置2的期望充电电压。也即发射电路向受电装置2提供的电磁波的能量或功率满足受电装置2的无线充电需求,发射电路提供的电磁波经受电装置2的接收电路转化后的电压可达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S606。第一控制电路未接收该充电电压响应信号,可以确定受电装置2接收的电压未达到受电装置2的期望充电电压,下一步可以执行步骤S607。
步骤S607,第一控制电路调整控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率或电压。
步骤S608,第一控制电路判断系统效率是否达到效率阈值,若是,下一步执行步骤S609,若是,下一步执行步骤S610。
步骤S609,第一控制电路维持控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号的工作频率。
步骤S610,第一控制电路选择一个第二发射支路。
步骤S611,第一控制电路控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,控制第一发射支路中的第一切换开关处于断路状态。
步骤S612,第一控制电路判断是否接收到充电电压响应信号,若是,下一步执行步骤S613,若是,下一步执行步骤S609。
步骤S613,第一控制电路判断系统效率是否达到效率阈值,若是,下一步执行步骤S609,若否,下一步执行步骤S610。
本申请实施例提供的充电方法中,在启动阶段内对受电装置2进行启动过程中,第一控制电路通过调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量,实现提升第一交流电压信号的功率,以使受电装置2中的接收电路对接收的电磁波进行转化后的电能的电压可以达到期望启动电压。在功率阶段内,第一控制电路通过调整发射电路中将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量,实现提升第一交流电压信号的功率,以使受电装置2中的接收电路对接收的电能进行转化后的电压可以达到期望充电电压。并且第一控制电路还可以根据充电效率的情况,调整目标发射线圈的数量,实现提升对受电装置2进行无线充电的效率。
由前述实施例中提供的充电方法,可见第一控制电路可以在启动阶段内,调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量,也可以调整电源电路向发射电路提供的第一交流电压信号的工作频率或者电压。第一控制电路可以在功率阶段内,调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量,也可以调整电源电路向发射电路提供的第一交流电压信号的工作频率或者电压。
一种可能的设计中,在启动阶段内,第一控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量;在功率阶段内,控制电路可以调整电源电路向发射电路提供的第一交流电压信号的工作频率或者电压。
或者,在启动阶段内,第一控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量;在功率阶段内,控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量。
又或者,在启动阶段内,第一控制电路可以调整电源电路向发射电路提供的第一交流电压信号的工作频率或者电压;在功率阶段内,控制电路可以调整发射电路中用于将第一交流电压信号转化为电磁波的目标发射线圈的数量。
又或者,在启动阶段内,第一控制电路可以调整电源电路向发射电路提供的第一交流电压信号的工作频率或者电压;在功率阶段内,控制电路可以调整电源电路向发射电路提供的第一交流电压信号的工作频率或者电压。
基于上述实施例提供的充电装置1,第一发射支路和第二发射支路中的发射线圈的位置关系可以包括但不限于如图19至图23中示出的多个发射线圈之间的位置关系。
如图19所示,第一发射线圈和每个第二发射线圈具有相同轴线。也即每个第二发射线圈的轴线相同,且为第一发射线圈的轴线。其中,每个第二发射线圈可以沿着所述相同轴线依次堆叠排布。例如,任两个第二发射线圈不再同一平面,且与第一发射线圈处于不同平面。
如图20(a)和图20(b)所示,第一发射线圈和每个第二发射线圈可以具有相同轴线。其中,每个第二发射线圈与第一发射线圈在同一平面。如图20(a)所示,第一发射线圈的正投影可以位于任一第二发射线圈的正投影的外轮廓围成的区域内。或者如图20(b)所示,每个第二发射线圈的正投影可以位于第一发射线圈的正投影的外轮廓围成的区域内。
如图21所示,第二发射线圈可以绕第一发射线圈的轴线的周方向分布。其中,第二发射线圈可以与第一发射线圈在同一平面。可选地,发射电路中的多个第二发射线圈可以对称分布。例如,多个第二发射线圈可以以第一发射线圈的中心呈中心对称分布。
如图22所示,第二发射线圈可以绕第一发射线圈的轴线的周方向分布。其中,第二发射线圈可以与第一发射线圈在不同平面。多个第二发射线圈可以位于同一平面。可选地,发射电路中的第二发射线圈可以对称分布。例如,多个第二发射线圈可以以第一发射线圈的中心呈中心对称分布。
发射电路中的多个第二发射线圈中,每预设数量个所述第二发射线圈组成一个线圈对,所述预设数量个第二线圈同层排布;每个所述线圈对沿所述第一发射线圈的轴线依次堆叠。如图23所示,两个第二发射线圈可组成一个线圈对,组成线圈对中的两个第二发射线在同一平面内。每个线圈对沿着第一发射线圈的轴线的第一方向依次堆叠。或者说,不同线圈对可以分布在不同层。
本申请提供的充电方法,可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时,可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时,全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中,或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输,例如,计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digitalsubscriber line,DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包括一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质,(例如,软盘、硬盘、磁带)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid statedisk,SSD))等。
本申请实施例还提供一种可读存储介质,用于存储上述实施例提供的方法或算法。例如,随机存取存储器(random access memory,RAM)、闪存、只读存储器(read onlymemory,ROM)、EPROM存储器、非易失性只读存储器(Electronic Programmable ROM,EPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘或本领域中其它任意形式的存储媒介。
本申请实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入充电装置。充电装置可以包括RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘或本领域中其它任意形式的存储媒介,用于存储本申请实施例提供的方法或算法的步骤。示例性地,存储媒介可以与充电装置中的控制模块或者处理器(或控制器)连接,以使得控制模块、处理器(或控制器)可以从存储媒介中读取信息,并可以向存储媒介存写信息。可选地,存储媒介还可以集成到控制模块、处理器(或控制器)中。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述,显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (28)
1.一种充电装置,其特征在于,应用于无线充电系统,所述充电装置包括:电源电路、发射电路以及控制电路;
所述电源电路,用于在所述控制电路的控制下向所述发射电路输入第一交流电压信号;
所述发射电路包括第一发射支路和至少一个第二发射支路,所述第一发射支路包括第一发射线圈和第一切换开关,所述第二发射支路包括第二发射线圈和第二切换开关;
所述控制电路,用于通过控制所述第一切换开关和所述第二切换开关的状态,调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第一电磁波的目标发射线圈的数量;
其中,所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,或者所述第一电磁波用于对所述无线充电电路充电,所述目标发射线圈至少包括所述第一发射线圈。
2.如权利要求1所述的充电装置,其特征在于,若所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量时,具体用于:
调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量为预设数量;
若接收到所述受电装置发送的第一响应信号,确定所述受电装置的所述无线充电电路启动;
若未接收到所述第一响应信号,在所述预设数量的基础上增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;或者,降低所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;
其中,所述第一响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的启动电压。
3.如权利要求2所述的充电装置,其特征在于,若所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,所述控制电路还用于:
在所述受电装置的无线充电电路启动后,根据所述受电装置的充电电压,调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率或电压;或者,
在所述受电装置的无线充电电路启动后,若未接收到第二响应信号,调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率或电压;其中,所述第二响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的充电电压。
4.如权利要求1所述的充电装置,其特征在于,若所述第一电磁波用于对所述无线充电电路充电,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量时,具体用于:
若接收到所述受电装置发送的第三响应信号,且充电效率小于预设效率阈值,增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量;或者,
若未接收到所述第三响应信号,增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量;
其中,所述第三响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的充电电压。
5.如权利要求4所述的充电装置,其特征在于,所述控制电路还用于:
调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第二电磁波的发射线圈的数量;或者,
调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第二电磁波的发射线圈的数量为一个,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;
其中,所述第二电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路。
6.如权利要求1-5中任一所述的充电装置,其特征在于,所述发射电路还包括第一输入端A和第二输入端B;
所述第一发射支路连接在所述第一输入端A和所述第二输入端B之间,所述第一发射支路包括第一发射线圈Lp0和第一切换开关Sp0,所述第一切换开关Sp0的第一极与所述第一发射线圈Lp0的一端连接,所述第一切换开关Sp0的第二极与所述第二输入端B连接;所述第一发射线圈Lp0的另一端连接所述第一输入端A。
7.如权利要求6所述的充电装置,其特征在于,
所述至少一个第二发射支路包括第二发射支路n1和第二发射支路ni,所述i取遍2至m中的任意一个正整数,所述m为所述至少一个第二发射支路的数量;
所述第二发射支路n1中的所述第二切换开关Sq1的第一极与第二发射线圈Lq1的第一端连接,所述第二切换开关Sq1的第二极与所述第二输入端B连接;所述第二发射线圈Lq1的第二端与所述第一切换开关Sp0的第一极连接;
所述第二发射支路ni中的所述第二切换开关Sqi的第一极与第二发射线圈Lqi的第一端连接,第二切换开关Sqi的第二极与所述第二输入端B连接,所述第二发射线圈Lqi的第二端连接第二发射支路n(i-1)中的第二发射线圈Lq(i-1)的第一端。
8.如权利要求7所述的充电装置,其特征在于,所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路;
所述控制电路通过控制所述第一切换开关和所述第二切换开关的状态,调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量时,具体用于:
控制所述第一切换开关Sp0处于断路状态,控制第二发射支路nj中的第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,以及全部第二发射支路中除所述第二发射支路nj之外的第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,所述j为1至所述m中的任意一个正整数;或者,控制所述第一切换开关Sp0处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中的每个第二发射支路的第二切换开关处于断路状态;
若接收到所述受电装置发送的第一响应信号,确定所述受电装置启动,所述第一响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的启动电压;
若未接收到所述第一响应信号,继续控制所述第一切换开关Sp0处于断路状态,以及控制第二发射支路n1至nj中的每个第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态,并按照从第二发射支路(j+1)开始到第二发射支路nm的顺序,依次控制所述第二发射支路nj到第二发射支路nm中的一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率。
9.如权利要求6所述的充电装置,其特征在于,
每个所述第二发射支路中的第二发射线圈和第二切换开关串联,形成串联支路,所述串联支路与所述第一切换开关Sp0并联。
10.如权利要求9所述的充电装置,其特征在于,若所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量时,具体用于:
控制所述第一切换开关Sp0处于导通状态,以及控制全部第二发射支路中的每个第二发射支路中的第二切换开关处于断路状态;
若接收到所述受电装置发送的第一响应信号,确定所述受电装置启动,所述第一响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的启动电压;
若未接收到所述第一响应信号,控制所述第一切换开关Sp0处于断路状态,以及按照从第二发射支路1开始到第二发射支路nm的顺序,依次控制每个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态。
11.如权利要求8或10所述的充电装置,其特征在于,所述第一发射支路还包括第一电容单元;所述第一电容单元包括第一电容支路和至少一个第二电容支路;所述至少一个第二电容支路的数量小于或等于全部所述第二发射支路的数量;
所述第一电容支路包括第一电容,所述第一电容的一端连接所述第一发射线圈Lp0,所述第一电容的另一端连接所述第一输入端A;
每个所述第二电容支路包括串联的第二电容和第三切换开关,每个所述第二电容支路与所述第一电容并联。
12.如权利要求11所述的充电装置,其特征在于,所述控制电路在控制所述第一切换开关Sp0处于导通状态时,还用于:
控制第一数量个所述第二电容支路中的第三切换开关处于导通状态,所述第一数量小于或等于全部第二发射支路的数量;
所述控制电路在控制所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态时,还用于:
控制第二数量个所述第二电容支路中的第三切换开关处于导通状态,其中,所述第二数量小于所述第一数量。
13.如权利要求6-10任一所述的充电装置,其特征在于,所述第一发射支路还包括第三电容,所述第三电容的一端与所述第一输入端A连接,所述第三电容的另一端与所述第一发射线圈Lp0的一端连接;
所述第二发射支路还包括第四电容,所述第四电容的一端与所述第二切换开关的第一极连接,所述第四电容的另一端与所述第二发射线圈连接。
14.如权利要求8或10所述的充电装置,其特征在于,所述第一发射支路还包括第五电容和第四切换开关,所述第五电容与所述第四开关串联,形成第一支路;所述第一支路与所述第一发射线圈Lp0并联;
所述第二发射支路还包括第六电容和第五切换开关,所述第六电容和所述第五切换开关串联,形成第二支路;所述第二支路的一端与所述第一输入端A连接,所述第二支路的另一端与所述第二切换开关的第一极连接。
15.如权利要求14所述的充电装置,其特征在于,所述控制电路,还用于:
在控制所述第一切换开关Sp0处于导通状态时,控制所述第四切换开关处于导通状态,以及控制全部所述第二发射支路中的第五切换开关处于断路状态;
在控制所述第一切换开关Sp0处于断开状态时,控制所述第四切换开关处于断路状态;
在所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态时,控制所述一个第二发射支路中的第五切换开关处于导通状态;或者,在所述控制选择出的第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态时,控制所述选择出的第二发射支路中的第五切换开关处于导通状态。
16.如权利要求8或10所述的充电装置,其特征在于,所述第一发射支路还包括第七电容,所述第七电容与所述第一发射线圈Lp0并联;
所述第二发射支路还包括第八电容和第六切换开关,所述第八电容和所述第六切换串联,形成第三支路,所述第三支路的一端与所述第一切换开关Sp0的第一极连接,所述第三支路的另一端与所述第二切换开关的第一极连接。
17.如权利要求16所述的充电装置,其特征在于,所述控制电路,还用于:
在所述一个第二发射支路中的第二切换开关处于导通状态时,控制所述一个第二发射支路中的第六切换开关处于导通状态。
18.如权利要求1所述的充电装置,其特征在于,所述第一发射线圈和所述第二发射线圈具有相同轴线;
其中,每个所述第二发射线圈沿所述轴线依次堆叠,或者所述第二发射线圈与所述第一发射线圈在同一平面。
19.如权利要求1所述的充电装置,其特征在于,所述第二发射线圈绕所述第一发射线圈的轴线的周方向分布;
其中,所述第二发射线圈与所述第一发射线圈在相同或不同平面。
20.如权利要求19所述的充电装置,其特征在于,多个所述第二发射线圈对称分布。
21.如权利要求1所述的充电装置,其特征在于,每预设数量个所述第二发射线圈组成一个线圈对,所述预设数量个第二线圈同层排布;每个所述线圈对沿所述第一发射线圈的轴线依次堆叠。
22.一种无线充电系统,其特征在于,包括如权利要求1-21任一所述的充电装置和至少一个受电装置;
所述充电装置用于向所述受电装置提供第一电磁波,其中,所述第一电磁波用于启动所述受电装置的无线充电电路,或者所述第一电磁波用于对所述无线充电电路充电。
23.一种充电方法,其特征在于,应用于如权利要求1-21任一所述的充电装置,所述方法包括:
控制电路控制电源电路向发射电路输入第一交流电压信号;
所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第一电磁波的目标发射线圈的数量;
其中,所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,或者所述第一电磁波用于对所述无线充电电路充电,所述目标发射线圈至少包括所述第一发射线圈。
24.如权利要求23所述的方法,其特征在于,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第一电磁波的目标发射线圈的数量,包括:
调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量为预设数量;
若接收到所述受电装置发送的第一响应信号,确定所述受电装置启动;
若未接收到所述第一响应信号,在所述预设数量的基础上增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;或者,降低所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;
其中,所述第一响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的启动电压。
25.如权利要求24所述的方法,其特征在于,若所述第一电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路,所述方法还包括:
在所述受电装置的无线充电电路启动后,根据所述受电装置的充电电压,调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率或电压;或者,
在所述受电装置的无线充电电路启动后,若未接收到第二响应信号,调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率或电压;其中,所述第二响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的充电电压。
26.如权利要求23所述的方法,其特征在于,若所述第一电磁波用于对所述无线充电电路充电,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量,包括:
若接收到所述受电装置发送的第三响应信号,且充电效率小于预设效率阈值,增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量;或者,
若未接收到所述第三响应信号,增加所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量;
其中,所述第三响应信号指示所述无线充电电路接收电压达到所述无线充电电路的充电电压。
27.如权利要求26所述的方法,其特征在于,所述控制电路调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第一电磁波的目标发射线圈的数量之前,所述方法还包括:
调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为第二电磁波的发射线圈的数量;或者,
调整所述发射电路中用于将所述第一交流电压信号转化为所述第二电磁波的发射线圈的数量为一个,并调整所述电源电路向所述发射电路输入所述第一交流电压信号的工作频率;其中,所述第二电磁波用于启动所述无线充电系统中受电装置的无线充电电路。
28.一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存储有计算机指令,当所述计算机指令被充电装置设备执行时,使得所述充电装置执行所述权利要求23-27任一项权利要求所述的方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116087672A (zh) * | 2023-04-12 | 2023-05-09 | 荣耀终端有限公司 | 一种充电检测的方法和装置 |
CN117937783A (zh) * | 2024-03-25 | 2024-04-26 | 荣耀终端有限公司 | 无线充电方法及设备 |
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2021
- 2021-07-30 CN CN202110875272.6A patent/CN115693876A/zh active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN116087672A (zh) * | 2023-04-12 | 2023-05-09 | 荣耀终端有限公司 | 一种充电检测的方法和装置 |
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