CN207251272U - 一种电池感应充电装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池感应充电装置及其系统，电池感应充电系统包括了充电发射模块和电池感应充电装置，电池感应充电装置包括电池、感应线圈、充电电路、开关电路以及控制器，感应线圈感应充电发射模块发射的无线电磁波能量信号，通过充电电路将电磁波能量信号转换成电池的充电信号，控制器检测端在接收到充电信号后检测电池电压，当电池电压较低时，控制器充电控制端发出开启信号到开关电路，使电池充电，当充电完成后，控制器进入休眠状态，只有在能耗检测端检测到外部能耗事件发生时，控制器才被唤醒为工作状态，对电池充电，防止系统对电池进行反复充电，提高了电池的充电效率，节省资源，延长电池的使用寿命。

Description

一种电池感应充电装置及其系统

技术领域

本实用新型涉及充电技术领域，特别是一种电池感应充电装置及其系统。

背景技术

现有的各类电池充电技术总体分为有线和无线充电这两大部分，对于有线充电来讲，必须要有实际的物理线连接及端口，这对于端口各种防护和某些领域的应用都是十分不方便的，对于无线充电来讲，克服了有线的束缚，但在充电管理这块很多方案依然以专用电池管理芯片为基础对不同电池系统进行充电管理，这对于需要大批量生产的以电池供电的产品来讲无疑是很大的一笔成本消耗。另外，在对某些有线或者无线的无专用芯片管理的产品来讲，有的存在反复充电使电池寿命降低，或者电池无法完全充饱和等一些问题。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种电池感应充电装置及其系统，通过产品内部控制器进行控制，可以减少小型产品元件的使用，降低成本，提高充电效率，减少反复充电，延长电池的使用寿命。

本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：本实用新型采用的一种电池感应充电装置，包括电池、用于接收电磁波能量信号并转换成交流电的感应线圈、用于为电池提供充电电压的充电电路，所述感应线圈与充电电路的输入端连接，还包括用于控制电池充电的开关电路，所述充电电路的输出端通过开关电路与电池的正极连接；还包括控制器，所述控制器包括用于控制开关电路通断的充电控制端和用于唤醒控制器的检测端，所述充电控制端与开关电路的控制端连接，所述检测端与充电电路连接检测充电电路输出的充电启动信号，所述控制器还包括用于唤醒控制器的能耗信号检测端。

进一步，所述控制器还包括用于产生能耗信号的触发器，所述触发器与能耗信号检测端连接。触发器产生的能耗信号作为电池充满后控制器再一次被唤醒的条件。

进一步，所述控制器还包括用于检测电池是否处于饱和状态的电压检测端，所述电压检测端与电池正极连接。电压检测端用来检测电池状态，确保电池是否需要充电，可以节省不必要的充电，节省电能。

进一步，所述控制器的供电端口与电池正极连接，所述电压检测端与供电端口连接获取电池电压信号。电池通过内部为控制器提供电源，控制器也同时通过两者之间的连接来检测电池的电量状态。

进一步，所述开关电路包括开关管，所述充电电路的输出端通过开关管与电池连接，所述控制器充电控制端与开关管的控制端连接。控制器决定开关管的通断，当开关管收到控制器的开启信号后，充电电路将充电电压通过开关管加到电池两端，为电池充电，开关管的设置可以避免当充电信号产生时直接对电池充电。

进一步，所述开关管包括三极管Q1和三极管Q2，所述三极管Q1为NPN三极管，三极管Q2为PNP三极管，所述电池的正极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与充电电路的输出端连接，三极管Q2的基极与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的发射极和电池的负极均对地连接，所述三极管Q1的基极作为开关管的控制端与控制器的充电控制端连接。三极管组成的开关电路响应快，可以及时接收控制器发来的控制信号并迅速做出反应，减少电能的不必要损失。

进一步，所述充电电路为整流电路。整流电路将感应线圈接收的电磁波能量信号整流成电池充电所需的交变信号。

进一步，所述整流电路为桥式整流电路，包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述二极管D1、D2的负极和开关电路的输入端相连接，所述二极管D1的正极连接二极管D3的负极并和感应线圈连接，所述二极管D3、D4的正极接地，所述二极管D2的正极连接到二极管D4的负极，所述二极管D4的负极端向控制器检测端输出充电启动信号，所述充电启动信号为交变信号。四个二极管构成桥式整流电路将电信号整流成一个0V以上的供电池充电的信号，简单高效。

进一步，一种应用电池感应充电装置的电池感应充电系统，包括充电发射模块和所述的电池感应充电装置，所述充电发射模块包括市电输入端、用于将交流市电转换为直流电的电源转换电路、用于将直流电转换为交流电的自激式开关电源电路和用于向电池感应充电装置发射电磁波能量信号的发射线圈，所述市电输入端、电源转换电路、自激式开关电源电路和发射线圈依次连接。

进一步，所述电源转换电路包括一组整流二极管。整流二极管将市电输入端传送过来的交流电整流成直流电，利用二极管作为整流电路较为高效便捷，可以减少元器件的使用。

进一步，所述应用电池感应充电装置的电池感应充电系统还包括用于反馈发射线圈发射信号的反馈感应线圈，所述反馈感应线圈连接在电源转换电路和自激式开关电源电路之间。反馈感应线圈反馈发射线圈发射的信号，保证信号的稳定传输。

进一步，所述系统还包括用于保护开关管的开关管保护吸收电路，所述开关管保护吸收电路与发射线圈并联连接。开关管保护吸收电路用于保护开关管，以免开关管因为电压过大造成损坏。

进一步，所述系统还包括反馈稳压电路，所述反馈稳压电路连接在自激式开关电源电路和发射线圈之间。反馈稳压电路的作用是通过反馈作用保证电压的稳定。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用的一种电池感应充电装置，包括电池、感应线圈、充电电路、开关电路以及控制器，感应线圈感应无线充电信号后通过充电电路后将其转换为电池的充电电压，控制器在接收到充电电路的充电信号后对电池进行检测，如果电池的电压低于饱和电压，则输出开启信号到开关电路，开关电路开启使电池充电，充电过程中控制器连续检测电池电压，当电池充满后，控制器就输出关闭信号到开关电路，停止充电，然后控制器进入休眠模式，只有在能耗信号检测端检测到有外部能耗事件时，控制器才被唤醒为工作状态，进行下一次充电，节省电能，防止反复充电造成电池寿命减少。

本实用新型的一种应用电池感应充电装置的电池感应充电系统，包括电池感应充电装置和充电发射模块，充电发射模块中的电源转换电路将市电整流成直流电，再由自激式开关电源电路将直流电逆变成高频开关信号，再通过感应线圈将能量电磁波发射出去，然后再由电池感应充电装置接收能量电磁波并对电池充电，本系统实现了充电信号的无线传输，克服了有线的束缚并且节省资源。

附图说明

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一种电池感应充电装置的结构框图；

图2是本实用新型一种电池感应充电装置的电路图；

图3是本实用新型一种应用电池感应充电装置的电池感应充电系统的结构框图；

图4是本实用新型一种应用电池感应充电装置的电池感应充电系统的充电发射模块的电路图。

具体实施方式

参照图1－图2所示的一种电池感应充电装置，包括电池1、用于接收电磁波能量信号并转换成交流电的感应线圈2、用于为电池1提供充电电压的充电电路3，还包括用于控制电池1充电的开关电路4，感应线圈2与充电电路3的输入端连接，充电电路3的输出端通过开关电路4与电池1的正极连接，感应线圈2将感应到的电磁波能量信号传输到充电电路3，由充电电路3转换成电池1充电所需的充电电压，在通过开关电路4对电池1充电，而开关电路4的开启需要通过控制器5的作用，控制器5上包括了用于控制开关电路4通断的充电控制端6和用于唤醒控制器5的检测端7以及检测外部能耗事件的能耗信号检测端8，检测端7与充电电路3连接检测充电电路3输出的充电启动信号，充电控制端6与开关电路4的控制端连接，当检测端7获取到充电信号后，唤醒控制器5，控制器5判断电池1电压是否需要充电，如果需要充电，则发出控制信号到开关电路4，充电电压便通过开关电路4对电池1进行充电，当充电完毕后，控制器5进入休眠状态，只有当能耗信号检测端8检测到外部能耗事件时，控制器5才唤醒为工作状态，控制电池1充电，通过控制器5对电池1的充电过程进行控制，可以防止系统对电池1的反复充电，提高充电效率，延长电池1使用寿命。

具体地，所述控制器5还包括用于产生能耗信号的触发器，所述触发器与能耗信号检测端8连接，触发器产生的能耗信号作为电池充满后控制器再一次被唤醒的条件，本实用新型中采用的触发器为启动开关，具体实施过程中可以使用检测能耗事件是否发生的检测装置，例如电流感应器等等的用电状态检测器，通过检测电流的变化来确定是否有能耗事件的产生。

具体地，控制器5还包括用于检测电池1是否处于饱和状态的电压检测端9，电压检测端9与电池1正极连接，电压检测端9用来检测电池1状态，确保电池1是否需要充电，可以节省不必要的充电，节省电能，本实用新型使用的控制器5为产品内部的CPU，型号为STM8S003F，具体设计过程中也可以用单片机等芯片对系统进行控制。

具体地，控制器5的供电端口与电池1正极连接，电池1通过内部为控制器5提供电源，电压检测端9与供电端口连接获取电池1电压信号，控制器5通过两者之间的连接来检测电池1的电量状态，电压检测端9是通过AD转换进行检测的，提高AD采样的精准度可以对充电电压实现很精准的控制。

具体地，所述开关电路4包括开关管10，所述充电电路3的输出端通过开关管10与电池1连接，所述控制器5充电控制端6与开关管10的控制端连接。控制器5决定开关管10的通断，当开关管10收到控制器5的开启信号后，充电电路3将充电电压通过开关管10加到电池1两端，为电池1充电，开关管10的设置可以避免当充电信号产生时直接对电池1充电，由于开关管10自身的性质，只有在接收到开启信号才会开启，相对于传统的机械开关来说更精准且易于控制。

具体地，所述开关管10包括三极管Q1和三极管Q2，所述三极管Q1为NPN三极管，三极管Q2为PNP三极管，所述电池1的正极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与充电电路3的输出端连接，三极管Q2的基极与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的发射极和电池1的负极均对地连接，所述三极管Q1的基极作为开关管10的控制端与控制器5的充电控制端6连接。三极管组成的开关电路4响应快，可以及时接收控制器5发来的控制信号并迅速作出反应，减少电能的不必要损失，开关管10的设计还可以是其他元器件，例如使用晶闸管进行控制。

具体地，所述充电电路3为整流电路11，整流电路11将感应线圈2接收的电磁波能量信号整流成电池1充电所需的交变信号。

具体地，所述整流电路11为桥式整流电路，包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述二极管D1、D2的负极和三极管Q2的发射极相连接，所述二极管D1的正极连接二极管D3的负极并和感应线圈2连接，所述二极管D3、D4的正极接地，所述二极管D2的正极连接到二极管D4的负极，所述二极管D4的负极端向控制器5检测端7输出充电启动信号，所述充电启动信号为交变信号。四个二极管构成桥式整流电路将电信号整流成一个0V以上的供电池1充电的信号，简单高效，整流电路11还可以使用硒钢片整流，可控硅整流等来替代二极管桥式整流。

参照图3－图4所示一种应用电池感应充电装置的电池感应充电系统，包括充电发射模块12和所述的电池感应充电装置，充电发射模块12包括市电输入端13、用于将交流市电转换为直流电的电源转换电路14、用于将直流电转换为交流电的自激式开关电源电路15和用于向电池感应充电装置发射电磁波能量信号的发射线圈16，市电输入端13、电源转换电路14、自激式开关电源电路15和发射线圈16依次连接，电源转换电路14将市电输入端13传输的交流电整流成直流电，再由自激式开关电源电路15将直流电逆变成高频开关信号，之后通过感应线圈2将能量电磁波发射出去，然后再由电池感应充电装置接收能量电磁波并对电池1充电，实现了充电信号的无线传输，克服了有线充电带来的麻烦。

具体地，所述电源转换电路14包括一组整流二极管17，整流二极管17将市电输入端13传送过来的交流电整流成直流电，利用二极管作为整流电路较为高效便捷，可以减少元器件的使用，也可以使用硒钢片整流，可控硅整流来代替二极管整流。

具体地，所述应用电池感应充电装置的电池感应充电系统还包括用于反馈发射线圈16发射信号的反馈感应线圈18，反馈感应线圈18连接在电源转换电路14和自激式开关电源电路15之间，反馈感应线圈18通过反馈发射线圈16发射的信号，保证信号的稳定传输。

具体地，所述系统还包括用于保护开关管的开关管保护吸收电路19，所述开关管保护吸收电路19与发射线圈16并联连接。开关管保护吸收电路19用于保护开关管，以免开关管因为电压过大造成损坏。

具体地，所述系统还包括反馈稳压电路20，反馈稳压电路20连接在自激式开关电源电路15和发射线圈16之间，通过反馈作用保证电压的稳定。

以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池感应充电装置，其特征在于：包括电池(1)、用于接收电磁波能量信号并转换成交流电的感应线圈(2)、用于为电池(1)提供充电电压的充电电路(3)，所述感应线圈(2)与充电电路(3)的输入端连接，还包括用于控制电池(1)充电的开关电路(4)，所述充电电路(3)的输出端通过开关电路(4)与电池(1)的正极连接；还包括控制器(5)，所述控制器(5)包括用于控制开关电路(4)通断的充电控制端(6)和用于唤醒控制器(5)的检测端(7)，所述充电控制端(6)与开关电路(4)的控制端连接，所述检测端(7)与充电电路(3)连接检测充电电路(3)输出的充电启动信号，所述控制器(5)还包括用于唤醒控制器(5)的能耗信号检测端(8)。

2.根据权利要求1所述的一种电池感应充电装置，其特征在于：所述控制器(5)还包括用于检测电池(1)是否处于饱和状态的电压检测端(9)，所述电压检测端(9)与电池(1)正极连接。

3.根据权利要求2所述的一种电池感应充电装置，其特征在于：所述控制器(5)的供电端口与电池(1)正极连接，所述电压检测端(9)与供电端口连接获取电池(1)电压信号。

4.根据权利要求1所述的一种电池感应充电装置，其特征在于：所述开关电路(4)包括开关管(10)，所述充电电路(3)的输出端通过开关管与电池(1)连接，所述控制器(5)充电控制端(6)与开关管的控制端连接。

5.根据权利要求4所述的一种电池感应充电装置，其特征在于：所述开关管(10)包括三极管Q1和三极管Q2，所述三极管Q1为NPN三极管，三极管Q2为PNP三极管，所述电池(1)的正极与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与充电电路(3)的输出端连接，三极管Q2的基极与三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的发射极和电池(1)的负极均对地连接，所述三极管Q1的基极作为开关管的控制端与控制器(5)的充电控制端(6)连接。

6.根据权利要求1－5任一所述的一种电池感应充电装置，其特征在于：所述充电电路(3)为整流电路(11)。

7.根据权利要求6所述的一种电池感应充电装置，其特征在于：所述整流电路(11)为桥式整流电路，包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4，所述二极管D1、D2的负极和开关电路(4)的输入端相连接，所述二极管D1的正极连接二极管D3的负极并和感应线圈(2)连接，所述二极管D3、D4的正极接地，所述二极管D2的正极连接到二极管D4的负极，所述二极管D4的负极端向控制器(5)检测端(7)输出充电启动信号，所述充电启动信号为交变信号。

8.一种应用权利要求1－7任一所述电池感应充电装置的电池感应充电系统，其特征在于：包括充电发射模块(12)和所述的电池感应充电装置，所述充电发射模块(12)包括市电输入端(13)、用于将交流市电转换为直流电的电源转换电路(14)、用于将直流电转换为交流电的自激式开关电源电路(15)和用于向电池(1)感应充电装置发射电磁波能量信号的发射线圈(16)，所述市电输入端(13)、电源转换电路(14)、自激式开关电源电路(15)和发射线圈(16)依次连接。

9.根据权利要求8所述的电池感应充电系统，其特征在于：所述电源转换电路(14)包括一组整流二极管(17)。

10.根据权利要求8所述的电池感应充电系统，其特征在于：还包括用于反馈发射线圈(16)发射信号的反馈感应线圈(18)，所述反馈感应线圈(18)连接在电源转换电路(14)和自激式开关电源电路(15)之间。