CN206422571U - 无线充电装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种无线充电装置及系统，其特征在于，其包括第一线圈、用于与受电装置和供电装置进行蓝牙通信第一蓝牙模块、储电单元和第一处理模块，第一处理模块分别与所述线圈、蓝牙模块及储电单元连接，其用于控制蓝牙模块与受电装置或供电装置建立蓝牙通信而通过所述线圈向受电装置进行供电或通过线圈接收来自供电装置的电能而对储电单元进行充电。本实用新型通过将发射线圈和接收线圈设置成一体线圈，并利用蓝牙模块与受电装置及供电装置进行通讯，从而使得受电装置、供电装置、无线充电装置无法同时工作，进而只能两两进行工作，从而有效避免了三方同时工作时造成的各种问题。本实用新型的无线充电装置使用方便，功能实用，具有很强的实用性，宜大力推广。

Description

无线充电装置及系统

【技术领域】

本实用新型涉及无线充电技术，特别涉及一种无线充电装置及系统。

【背景技术】

无线充电(Wireless charge)，又称作感应充电、非接触式感应充电，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备(充电器)将能量传送至用电装置，用电装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。实现无线充电技术主要通过四种方式：电磁感应式、磁场共振式、无线电波式、电场耦合式。电磁感应式充电是在初级线圈形成一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的感应电流，从而将能量从传输端转移到接收端。磁场共振充电由能量发送装置和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量。相比电磁感应方式，利用共振可延长传输距离。磁共振方式不同于电磁感应方式，无需使线圈间的位置完全吻合。

对于具有无线充电功能的移动电源，通常都只有无线发射功能，少数的移动电源可以实现接收和发射功能，而可用于为用电装置进行无线充电，也可用于自身无线充电。现有的具有无线充电功能的移动电源，其通常是通过设置两组线圈来分别实现发射和接收功能的，如在移动电源的相对两侧分别设置一组线圈，当自身需充电时，将其接收线圈的一侧与供电设备接触，当需要给用电装置充电时，将其发射线圈的一侧与用电装置接触。这样一来，便会造成使用不便。此外，现有的无线充电通信采用的是backscatter调制方式，无线充电过程主要由用电装置控制，供电装置2被动接受请求并处理，这导致在某些情况下，供电装置2、移动电源和用电装置会同时进行工作。

【实用新型内容】

本实用新型旨在解决上述问题，而提供一种将发射线圈与接收线圈设置成一体，并采用蓝牙与受电装置及供电装置进行通信而使三方无法同时进行工作的无线充电装置及系统。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种无线充电装置，其特征在于，其包括第一线圈、用于与受电装置和供电装置进行蓝牙通信的第一蓝牙模块、用于储存电能的储电单元和第一处理模块，所述第一处理模块分别与所述第一线圈、第一蓝牙模块及储电单元连接，其用于控制所述第一蓝牙模块与受电装置或供电装置建立蓝牙通信而可通过所述第一线圈向受电装置进行供电或通过所述第一线圈接收来自供电装置的电能而对所述储电单元进行充电。

该无线充电装置具有至少两种工作状态，在第一种工作状态下，其通过所述第一蓝牙模块与受电装置进行通讯而可通过所述第一线圈向受电装置供电；在第二种工作状态下，其通过所述第一蓝牙模块与供电装置进行通信而可通过所述第一线圈接收来自供电装置的电能而对所述储电单元进行充电。

所述第一处理模块包括第一控制单元和第一充放电单元，所述第一充放电单元包括谐振电路、整流电路、滤波和稳压电路、频率产生电路，第一种工作状态的放电电路包括所述储电单元、所述频率产生电路、所述谐振电路和所述第一线圈，所述储电单元提供的电能依次经所述频率产生电路、谐振电路而通过第一线圈无线传输至受电装置；第二种工作状态的充电电路包括所述第一线圈、所述谐振电路、所述整流电路、所述滤波和稳压电路及所述储电单元，所述第一线圈无线接收供电装置的能量而产生电流，所述电流依次经过所述整流电路、滤波和稳压电路而形成直流电输入至所述储电单元。

所述第一充放电单元还包括过冲过放保护电路，其分别与所述第一控制单元和储电单元连接。

该无线充电装置还包括可用于连接外部适配器为所述储电单元进行充电的第一充电接口和/或可用于连接数据线为所述受电装置进行充电的第二充电接口，所述第一充电接口和第二充电接口分别与所述第一处理模块电连接。

该无线充电装置还设有电力切换开关，所述电力切换开关用于控制第一种工作状态的放电电路的通断。

该无线充电装置在默认状态下保持第二种工作状态。

所述储电单元为可充电电池。

进一步的，本实用新型还提供一种无线充电系统，其特征在于，其包括上述任一条所述的无线充电装置、受电装置和供电装置，所述供电装置设有用于发射的第二线圈、第二蓝牙模块和第二处理模块，所述受电装置设有用于接收的第三线圈、第三蓝牙模块和第三处理模块，所述无线充电装置的第一蓝牙模块可与所述第二蓝牙模块和第三蓝牙模块通讯，当其与所述第二蓝牙模块配对时，所述供电装置通过第二线圈使所述第一线圈产生电流而可对所述无线充电装置充电；当所述第一蓝牙模块与所述第三蓝牙模块配对时，所述无线充电装置通过第一线圈使第三线圈产生电流而可对所述受电装置充电。

当在所述第一线圈的工作范围内出现物体时，所述无线充电装置通过其第一蓝牙模块主动发送询问信息；当所述受电装置或供电装置进入第一线圈的工作范围内时，所述受电装置或供电装置被动接受所述无线充电装置的请求。

本实用新型的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本实用新型通过将发射线圈和接收线圈设置成一体线圈，并利用蓝牙模块与受电装置及供电装置进行通讯，从而使得受电装置、供电装置、无线充电装置无法同时工作，进而只能两两进行工作，从而避免三方同时工作时造成的各种问题。本实用新型的无线充电装置使用方便，功能实用，具有很强的实用性，宜大力推广。

【附图说明】

图1是本实用新型的无线充电系统的结构示意图。

图2是本实用新型的无线充电装置结构示意图。

图3是本实用新型的无线充电装置为受电装置充电的流程示意图。

图4是本实用新型的供电装置为无线充电装置充电的流程示意图。无线充电装置1、第一线圈11、第一蓝牙模块12、储电单元13、第一处理模块14、第一控制单元141、第一充放电单元142、谐振电路1421、整流电路1422、滤波和稳压电路1423、频率产生电路1424、过冲过放保护电路1425、第一充电接口15、电力切换开关16、第二充电接口17、供电装置2、第二线圈21、第二蓝牙模块22和第二处理模块 23、受电装置3、第三线圈31、第三蓝牙模块32、第三处理模块33。

【具体实施方式】

下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充，对本实用新型不构成任何限制。

如图1～图4所示，本实用新型的无线充电系统包括受电装置3、供电装置2和无线充电装置1。所述受电装置3用于单向性的接收电能，其为被充电的设备，如手机、IPAD等任意需要进行充电的设备。所述供电装置2 用于单向性的提供电能，其用于为受电装置3和/或本实用新型的无线充电装置1进行充电，其可以构造成充电板、充电座等形式。所述无线充电装置1既可用于为受电装置3进行无线充电，其自身设有储电单元13还可通过供电装置2进行无线充电。本实用新型的无线充电装置1的主要要点在于，其接收线圈和发射线圈设计为一体，其通过蓝牙与受电装置3及供电装置2进行通信，从而可有效避免受电装置3、供电装置2、无线充电装置 1三方同时进行工作。

具体的，本实用新型的无线充电装置1包括第一线圈11、第一蓝牙模块 12、第一处理模块14和储电单元13。

所述第一线圈11既可用于发射，也可用于接收。

所述第一蓝牙模块12用于与受电装置3和供电装置2进行蓝牙通信，其可选用公知的蓝牙模块。

所述储电单元13用于储存电能，其可选用可充电电池，本实施例中，其为可充电锂电池。

所述第一处理模块14用于控制无线充电装置1进行充电或放电，使得无线充电装置1可通过第一蓝牙模块12与受电装置3或供电装置 2建立蓝牙配对后而可通过其第一线圈11向受电装置3进行供电，或通过其第一线圈11接收来自供电装置2的电能而对所述储电单元13 进行充电。

本实用新型的无线充电装置1具有至少两种工作状态，其第一种工作状态为放电状态，其通过所述第一蓝牙模块12与受电装置3进行通讯而可通过所述第一线圈11向受电装置3进行供电。第二种工作状态为充电状态，其通过所述第一蓝牙模块12与供电装置2进行通信而可通过所述第一线圈11接收来自供电装置2的电能而对所述储电单元 13进行充电。进一步的，其还可包括第三种工作状态，第三种工作状态为充电状态，其可通过外部适配器而对所述储电单元13进行充电。进一步的，其还可包括第四种工作状态，该第四种工作状态为放电状态，其可通过数据线而为受电装置3进行充电。

所述第一处理模块14包括第一控制单元141和第一充放电单元 142。

所述第一充放电单元142包括谐振电路1421、整流电路1422、滤波和稳压电路1423、频率产生电路1424和过冲过放保护电路1425。

第一种工作状态的放电电路包括所述储电单元13、所述过冲过放保护电路1425、所述频率产生电路1424、所述谐振电路1421和所述第一线圈11。所述储电单元13用于提供电压，所述过冲过放保护电路1425用于稳压保护，所述频率产生电路1424用于为无线发射产生所需的频率。所述谐振电路1421与所述第一线圈11形成谐振组合，其在第一种工作状态下用于向受电装置3无线传输能量。在一些实施例中，其可通过电磁感应方式使受电装置3的第三线圈31产生感应电流。在一些实施例中，其可通过磁共振方式使受电装置3获得电能。本实施例中，优选为电磁感应方式。为便于描述，本实施例中，无线充电均以电磁感应原理进行描述，本领域技术人员可在此基础上进行适应性修改而形成采用磁共振原理进行无线充电的技术方案。在第一种工作状态下，储电单元13提供直流电，电能通过第一线圈11而无线传输至受电装置3。

所述第二种工作状态的充电电路包括所述第一线圈11、所述谐振电路1421、所述整流电路1422、所述滤波和稳压电路1423、过冲过放保护电路1425和所述储电单元13。所述第一线圈11和所述谐振电路1421形成谐振组合，其在第二种工作状态下用于无线接收供电装置 2的电能而使储电单元13充电。所述整流电路1422、滤波和稳压电路 1423可由本领域技术人员根据需要而设置，或采用公知电路。在该第二种工作状态下，第二线圈21通过与供电装置2磁感应而产生感应电流，感应电流依次经过整流、滤波和稳压而形成直流电流，从而可用于为所述储电单元13充电。

由于第一种工作状态为放电状态，其需向受电装置3无线传输能量，其功耗较大，为避免电量损耗，本实用新型的无线充电装置1还设有电力切换开关16。该电力切换开关16用于控制第一种工作状态的放电电路的通断，在默认状态下时，该电力切换开关16可设置成断开状态，放电电路不工作。相应的，可将第二种工作状态设置成默认状态，在默认情况下，第二工作状态的充电电路导通，该无线充电装置1可通过供电装置2对自身进行无线充电。当需使用本实用新型的无线充电装置1对受电装置3进行充电时，可通过该电力切换开关16而导通所述放电电路。所述电力切换开关16与所述第一控制单元141及谐振电路1421连接。所述电力切换开关16既可是物理开关，也可是虚拟开关，其包括但不限于各种常见的按键开关、旋钮开关等。

此外，在一些实施例中，本实用新型的无线充电装置1还设有第一充电接口15，该第一充电接口15用于连接外部适配器为所述储电单元13进行充电。在一些实施例中，本实用新型的无线充电装置1还设有第二充电接口17，该第二充电接口17用于连接数据线为所述受电装置3进行充电。在一些实施例中，所述无线充电装置1可同时设有第一充电接口15和第二充电接口17，使得第一充电接口15用于连接外部适配器为所述储电单元13进行充电，第二充电接口17用于连接数据线为所述受电装置3进行充电。所述第一充电接口15和第二充电接口17分别与所述第一处理模块14电连接。所述第一充电接口15、第二充电接口17的数量可根据需要而设置，其类型根据需要而设置，其包括但不限于Micro-USB、Lightning、Type-C类型的接口。

藉此，便形成了本实用新型的无线充电装置1。

所述供电装置2包括用于发射的第二线圈21、第二蓝牙模块22和第二处理模块23。

所述第二处理模块23包括第二控制单元和发射单元。所述发射单元可参考公知技术，其包括频率产生电路和谐振电路。

所述受电装置3包括用于接收的第三线圈31、第三蓝牙和第三处理模块33。在一些实施例中，所述受电装置3还可设有用于与所述第二充电接口17连接数据线进行充电的充电接口。

所述第三处理模块33包括第三控制单元和接收单元。所述接收单元可参考公知技术，其包括谐振电路、整流电路、滤波和稳压电路等。

本实用新型的无线充电装置1及系统在使用无线充电功能时，其按照以下方式进行工作：

本实用新型的无线充电装置1作为主动方，受电装置3和供电装置 2为被动方。在一些实施例中，当在无线充电装置1的第一线圈11的工作范围内出现物体时，所述无线充电装置1的第一蓝牙模块12开启，该第一蓝牙模块12向对方发射询问信息。在一些实施例中，所述无线充电装置1的第一蓝牙模块12默认开启，当在无线充电装置1的第一线圈11的工作范围内出现物体时，所述第一蓝牙模块12向对方发射询问信息。当第一蓝牙模块12未接收到对方预设方式反馈时，如在预定时间内未收对方到回复时，所述第一蓝牙模块12自动关闭，等待下一次检测。若第一蓝牙模块12接收到反馈信号，第一处理模块14则根据反馈信号的不同而执行不同的指令：

若出现在第一线圈11工作范围的物体为受电装置3，当第一蓝牙模块12向受电装置3发射询问信息时，受电装置3通过其第三蓝牙模块 32而接收到该询问信息，所述第三处理模块33回复受电装置3是否需要充电的信息。当需要充电时，所述第三蓝牙模块32向第一蓝牙模块12发送充电请求信息，两者完成配对。此时，所述无线充电装置1 进入第一工作状态，其放电电路导通，无线充电装置1向受电装置3 供电，无线充电装置1的储电单元13提供的电能通过第一线圈11无线传输至受电装置3而对受电装置3充电。当受电装置3充电完成时，第三蓝牙模块32发送充电完成信息至第一蓝牙模块12，此时无线充电装置1停止向受电装置3供电。

若出现在第一线圈11工作范围的物体为供电装置2时，当第一蓝牙模块12向供电装置2发射询问信息时，供电装置2通过其第二蓝牙模块22而接收到该询问信息，所述第三处理模块33回复供电信息，其通过第二蓝牙模块22而将供电信息发送至第一蓝牙模块12。当第一蓝牙模块12接收到该信息时，其将该信息发送至第一处理模块14，使第一蓝牙模块12与第二蓝牙模块22实现配对。配对成功后，供电装置2通过其第二线圈21无线传送电能，无线充电装置1通过第一线圈11接收而产生电流，从而为无线充电装置1的储电单元13进行充电。当储电单元13充电完成时，该无线充电装置1通过第一蓝牙模块 12向供电装置2发送充电完成信息而使得供电装置2停止供电。

当本实用新型的无线充电装置1及系统不使用无线充电功能时，所述无线充电装置1可通过在第一充电接口15处连接外部适配器而为其储电单元13进行充电。当无线充电装置1的储电单元13余有电量时，可通过在第二充电接口17处连接数据线而为所述受电装置充电。

尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示，但是本实用新型的范围并不局限于此，在不偏离本实用新型构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (9)

1.一种无线充电装置，其特征在于，其包括：

第一线圈(11)；

第一蓝牙模块(12)，其用于与受电装置(3)和供电装置(2)进行蓝牙通信；

储电单元(13)，其用于储存电能；

第一处理模块(14)，其分别与所述第一线圈(11)、第一蓝牙模块(12)及储电单元(13)连接，其用于控制所述第一蓝牙模块(12)与受电装置(3)或供电装置(2)建立蓝牙通信而可通过所述第一线圈(11)向受电装置(3)进行供电或通过所述第一(11)线圈接收来自供电装置(2)的电能而对所述储电单元(13)进行充电。

2.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，该无线充电装置(1)具有至少两种工作状态，在第一种工作状态下，其通过所述第一蓝牙模块(12)与受电装置(3)进行通讯而可通过所述第一线圈(11)向受电装置(3)供电；在第二种工作状态下，其通过所述第一蓝牙模块(12)与供电装置(2)进行通信而可通过所述第一线圈(11)接收来自供电装置(2)的电能而对所述储电单元(13)进行充电。

3.如权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一处理模块(14)包括第一控制单元(141)和第一充放电单元(142)，所述第一充放电单元(142)包括谐振电路(1421)、整流电路(1422)、滤波和稳压电路(1423)、频率产生电路(1424)，第一种工作状态的放电电路包括所述储电单元(13)、所述频率产生电路(1424)、所述谐振电路(1421)和所述第一线圈(11)，所述储电单元(13)提供的电能依次经所述频率产生电路(1424)、谐振电路(1421)而通过第一线圈(11)无线传输至受电装置(3)；第二种工作状态的充电电路包括所述第一线圈(11)、所述谐振电路(1421)、所述整流电路(1422)、所述滤波和稳压电路(1423)及所述储电单元(13)，所述第一线圈(11)无线接收供电装置(2)的能量而产生电流，所述电流依次经过所述整流电路(1422)、滤波和稳压电路(1423)而形成直流电输入至所述储电单元(13)。

4.如权利要求3所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一充放电单元(142)还包括过冲过放保护电路(1425)，其分别与所述第一控制单元(141)和储电单元(13)连接。

5.如权利要求4所述的无线充电装置，其特征在于，该无线充电装置(1)还包括可用于连接外部适配器为所述储电单元(13)进行充电的第一充电接口(15)和/或可用于连接数据线为所述受电装置(3)进行充电的第二充电接口(17)，所述第一充电接口(15)和第二充电接口(17)分别与所述第一处理模块(14)电连接。

6.如权利要求3所述的无线充电装置，其特征在于，该无线充电装置(1)还设有电力切换开关(16)，所述电力切换开关(16)用于控制第一种工作状态的放电电路的通断。

7.如权利要求6所述的无线充电装置，其特征在于，该无线充电装置(1)在默认状态下保持第二种工作状态。

8.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述储电单元(13)为可充电电池。

9.一种无线充电系统，其特征在于，其包括如权利要求1～8任一条所述的无线充电装置(1)、受电装置(3)和供电装置(2)，所述供电装置(2)设有用于发射的第二线圈(21)、第二蓝牙模块(22)和第二处理模块(23)，所述受电装置(3)设有用于接收的第三线圈(31)、第三蓝牙模块(32)和第三处理模块(33)，所述无线充电装置(1)的第一蓝牙模块(12)可与所述第二蓝牙模块(22)和第三蓝牙模块(32)通讯，当其与所述第二蓝牙模块(22)配对时，所述供电装置(2)通过第二线圈(21)使所述第一线圈(11)产生电流而可对所述无线充电装置(1)充电；当所述第一蓝牙模块(12)与所述第三蓝牙模块(32)配对时，所述无线充电装置(1)通过第一线圈(11)使第三线圈(31)产生电流而可对所述受电装置(3)充电。