CN209016749U - 一种基于触控功能的车载无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于触控功能的车载无线充电装置，包括：电源模块，同步降压转换电路，用以将汽车供电电源所提供的工作电压转换为第一目标电压；LDO线性电源稳压电路，用以将所述第一目标电压转换为第二目标电压；MCU微控制器，用以检测是否有待充电的无线充电设备，全桥谐振驱动电路及无线充电拓扑电路，所述全桥谐振驱动电路具有电磁感应发射器，用以根据所述MCU微控制器所输出的PWM脉冲控制信号输出正弦波，并使正弦波加载至电磁感应发射器，以驱动所述无线充电拓扑电路。具有便捷性，在开车过程时，手机只要放置充电区域，自动给手机充电。

Description

一种基于触控功能的车载无线充电装置

技术领域

本实用新型涉及无线充电领域，特别是涉及一种基于触控功能的车载无线充电装置。

背景技术

机、汽车已经成为人们日常生活必备的通讯及交通工具，在驾车过程中经常遇到手机电池电量不足的问题。驾驶员经常遇到在开车过程中需要对手机进行充电，而目前均使用汽车通过数据线外接手机收点，这样在驾驶过程中，插拔数据线结构给驾驶人员带来一定的风险，给驾驶人员造成了一定的不便。

实用新型内容

基于此，有必要针对车载有线充电给驾驶人员造成不便的问题，提供一种一种基于触控功能的车载无线充电装置。

一种基于触控功能的车载无线充电装置，包括：

电源模块，用以外接汽车供电电源，具有电源滤波单元，所述电源滤波单元用以过滤汽车供电电源的EMI电磁谐波干扰信号；

同步降压转换电路，与所述电源模块电性连接，用以将汽车供电电源所提供的工作电压转换为第一目标电压；

LDO线性电源稳压电路，与所述同步降压转换电路电性连接，用以将所述第一目标电压转换为第二目标电压；

MCU微控制器，与所述LDO线性电源稳压电路电性连接，用以检测是否有待充电的无线充电设备，若有，输出PWM脉冲控制信号；

触控线路板，与所述MCU微控制器电性连接，用于感应无线充电设备，当无处充电设备接触所述触控线路板，所述MCU微控制器输出PWM脉冲控制信号；

全桥谐振驱动电路及无线充电拓扑电路，与所述同步降压转换电路电性连接，所述全桥谐振驱动电路具有电磁感应发射器，所述全桥谐振驱动电路与所述同步降压转换电路与所述MCU微控制器电性连接，用以根据所述MCU微控制器所输出的PWM脉冲控制信号输出正弦波，并使正弦波加载至电磁感应发射器，以驱动所述无线充电拓扑电路。

在其中一个优选实施方式中，所述车载无线充电装置还包括：

QI协议通讯电路，电性连接于所述MCU微控制器，用以实现所述电磁感应发射器与无线待充电设备的双向通讯。

在其中一个优选实施方式中，所述QI协议通讯电路包括：

FOD异物检测单元，用以检测是否有异物在所述电磁感应发射器与无线待充电设备的之间。

在其中一个优选实施方式中，所述无线充电拓扑电路采用MP-A09拓扑协议。

在其中一个优选实施方式中，所述无线充电拓扑电路采用定频调压的控制方式。

在其中一个优选实施方式中，所述电源模块还包括：

反极性保护电路，用以当与所述汽车供电电源的电极反接时，保护所述电源模块。

在其中一个优选实施方式中，所述第一目标电压为5V，所述第二目标电压为3.3V。

在其中一个优选实施方式中，所述车载无线充电装置还包括：

温度传感器，检测充电时的充电温度，当所述充电温度在温度阈值之外，所述MCU微控制器控制所述全桥谐振驱动电路停止充电。

在其中一个优选实施方式中，所述车载无线充电装置包括：

CAN总线通讯电路，用以采集汽车的车门状态、汽车主电路状态或汽车钥匙位置信息。

在其中一个优选实施方式中，所述车载无线充电装置还包括：

报警电路，用于根据汽车的车门状态、汽车主电路状态或汽车钥匙位置信息，当检测无线充电设备时，发出报警信号。

本实施方式中的上述车载无线充电装置具有以下优点:

(1)便捷性：非接触式,一对多充电与一般充电器相比，减少了插拔的麻烦，同时避免了接口不适用，接触不良等现象，在开车过程时，手机只要放置充电区域，自动给手机充电。

(2)通用性：应用范围广，只要使用同一种无线充电标准，无论哪款设备均可进行无线充电。

(3)新颖性，充电便捷:现在手机APP功能越多强大，耗电情况很明显，如果汽车中能否为手机无线充电无疑是使用者的一个最好选择。

附图说明

图1为本实用新型一优选实施方式的一种基于触控功能的车载无线充电装置的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型一优选实施方式公开了一种基于触控功能的车载无线充电装置100，该车载无线充电装置100包括电源模块110、同步降压转换模块120、LDO线性电源稳压电路130、MCU微控制器140、触控线路板150、全桥谐振驱动电路160、无线充电拓扑电路170。

上述电源模块110外接汽车供电电源，该电源模块110具有电源滤波单元，该电源滤波单元用以过滤上述汽车供电电源的EMI电磁谐波干扰信号。

具体地，在产电源电路中，传导噪声及低频辐射噪声主要由差模噪声引起，高频辐射噪声主要由共模噪声引起。上述电源滤波单元主要过滤电路中EMI电磁谐波噪声干扰，满足电磁兼容性标准的要求，是产品不会对电路中的其他设备产生电磁干扰。

更优地，上述电源模块110具有反极性保护电路，该反极性保护电路用以当与所述汽车供电电源的电极反接时，保护上述电源模块110及电路中其他元件。在汽车系统中，搭线启动器件，防止电池反接货线束反向连接很重要。目的是为了在电源出现反接的情况下，保护产品不能被损坏。

上述同步降压转换电路120与上述电源模块110电性连接，用以将汽车供电电源所提供的工作电压转换为第一目标电压。本实施方式中，从上述电源模块110的所输出的电压为+12V，该同步降压转换电路120将电源模块110所输出的+12V的工作电压转换为+5V的第一目标电压，该+5V的第一目标电压用以给上述全桥谐振驱动电路160供电，以使全桥谐振驱动电路160能够正常工作。

具体地，上述同步降压转换电路120采用LMR33630稳压器，该LMR33630稳压器是一款简单易用的同步降压直流/直流转换器，可提供一流的效率，适用于条件严苛的工业应用中,低功耗是一个关键问题。LMR33630能够使用高达36V的输入电压驱动高达3A的负载电流。LMR33630以极小的解决方案尺寸提供出色的轻载效率和输出精度。如电源正常状态标志和精密使能端等特性有助于实现灵活而又易用的解决方案-适用于广泛的应用中。LMR33630在轻载时自动折返频率以提高效率。此器件通过集成技术消除了大多数外部组件，并提供专为实现简单PCB布局而设计的引脚排列方式。保护特性包括热关断、输入欠压锁定、逐周期电流限制和断续短路保护。

上述LDO线性电源稳压电路130与上述同步降压转换电路120电性连接，用以将所述第一目标电压转换为第二目标电压。具体地，上述电源模块110所输出的工作电压经过同步降压转换电路后系统输出+5V电压，再经过LDO线性电源稳压器电路输出+3.3V的第二目标电压，该+3.3V的第二目标电压用于给上述MCU微控制器140供电，从而保证了MCU微控制器正常工作。

本实施方式中，上述LDO线性电源稳压电路130采用LP5912-Q1芯片，该LP5912-Q1芯片是一款能提供高达500mA输出电流的低噪声LDO线性电源稳压器。专为满足射频(RF)和模拟电路的要求而设计，具备低噪声、高PSRR、低静态电流以及低线路或负载瞬态响应等特性。

上述MCU微控制器140与上述LDO线性电源稳压电路130电性连接，该LDO线性电源稳压电路130主要是为MCU微控制器140提供工作电压，该MCU微控制器140用以检测是否有待充电的无线充电设备，若有，输出PWM脉冲控制信号至上述全桥谐振驱动电路160。

本实施方式中，上述MCU微控制器140采用NXP WCT101xA微控制器，该NXPWCT101xA微控制器是一款无线功率发射器控制器，集成了符合WPC“Qi”标准的无线功率发射器设计所需的所有功能。采用定期扫描模拟PING方式检测充电设备，一旦检测到设备，微控制器就会发送消息和充电设备进行通讯。

全桥谐振驱动电路160及无线充电拓扑电路170，与上述同步降压转换电路120电性连接，上述全桥谐振驱动电路160具有电磁感应发射器，上述全桥谐振驱动电路与上述同步降压转换电路与上述MCU微控制器电性连接，用以根据上述MCU微控制器所输出的PWM脉冲控制信号输出正弦波，并使正弦波加载至电磁感应发射器，以驱动上述无线充电拓扑电路。

上述全桥谐振驱动电路160由上述MCU微控制器140控制，一般地，该全桥谐振驱动电路160由两个半桥驱动器及后端4个MOSFET晶体管组成，该全桥谐振驱动电路160将谐振线圈调整为127.7KHz正弦波，进而将该正弦波利用上述电磁感应发射器发射出去，最终将调制后的信号传输出去。

上述无线充电拓扑电路170采用MP-A9无线充电拓扑，该MP-A9无线充电拓扑采用的是定频调压的控制方式，具有优良的EMC性能。上述MCU微控制器输出的PWM脉冲控制上述全桥谐振驱动电路160，经过该全桥谐振驱动电路160输出127.7KHz正弦波，进而将该正弦波加载到电磁感应发射器发射出去。

待充电设备的具有无线充电接收端，利用电磁感应原理，上述电磁感应发射器将上述127.7KHz正弦波的交流电通过电磁感应在上述无线充电接收端产生一定的电流，进而将能量传输到上述无线充电接收端，进而实现对待充电设备的充电。

上述待充电设备可以为手机、平板电脑等。

上述触控线路板150与所述MCU微控制器电性连接，用于感应无线充电设备，当无处充电设备接触所述触控线路板，所述MCU微控制器输出PWM脉冲控制信号，具体地，上述触控线路板150具有充电区域面板，当充电区域面板未放置手机时，产品工作在低功耗的休眠模式；待机电流小于100uA.；当充电区域面板放置手机后，触摸线路板150会立即侦测到，立即唤醒主MCU微控制器进入和支持无线充电功能手机相互通讯认证，认证完成后才开启充电功能；若充电区域面板放置是其它设备(非带无线充电功能手机)，触控线路板150也会立即唤醒MCU微控制器进入相互通讯，因放置设备无法完成通讯认证，充电控制器判断为此设备为非带充电功能，该触控线路板150又进入低功耗的休眠模式。

目前市场车载无线充电控制器采用周期性扫描模拟PING方式检测充电设备，这种方案工作方式使产品的待机功耗在45mA,造成整车待机功耗很大，不符合汽车技术要求。而触控线路板150的利用触摸传感器检测技术，完全解决了待机功耗大的问题。

所述车载无线充电装置100还包括QI协议通讯电路180，该QI协议通讯电路180电性连接于所述MCU微控制器140，用以实现所述电磁感应发射器与无线待充电设备的双向通讯。待充电设备的接收端在测量接收到充电的功率，并将有关所需功率数据的信息发送回发射器。

所述车载无线充电装置100还包括FOD异物检测单元，用以检测是否有异物在所述电磁感应发射器与无线待充电设备的之间。如有硬币或金属在无线充电模块与手机中间，无线充电模块需要检测出来，停止充电功能。要求能识别到异物是硬币的1角；5角；1元等金属硬币。具体地检测方法为：

1、功率损耗Power Loss：

1)功率损耗P_LOSS定义为发射功率P_PT和接收功率P_PR之间的差值，即P_LOSS＝P_PT-P_PR，为FOD(异物检测)提供能量吸收。

2)Power Loss定义为当接收功率与发射功率的差值超过设定的阀值时(BPP模式阀值为600mW,EPP模式阀值为1000mW),

连续判断多次，例如三次，如果每一次的P_LOSS值均超过阀值，认为存在异物，进入异物保护状态。

2、Q值变化检测法：

Q值检测法定义为MCU发出一个方波，方波在线圈上振荡，产生一个具有一定比例衰减振荡波形，如果有异物存在，波形能量被异物吸收，波形趋于平直，产品判断衰减比例不正常，认为有异物存在，进入异物保护状态。

上述检测方法的阈值可根据设备实际安装的位置、区域有关，因此，使用人员可根据实际应用的场景，设定不用的检测阈值。

所述车载无线充电装置还包括温度传感器181，该温度传感器181检测充电时的充电温度，当所述充电温度在温度阈值之外，所述MCU微控制器控制所述全桥谐振驱动电路停止充电。具体地，在无线待充电设备无线充电过程时，通过全桥谐振电路驱动线圈工作，通过线圈输出能量，手机内部无线充电接收模块转换为电能，传输到手机电池充电。所以在充电装置表面区域设置有温度传感器，当温度达到65度时，暂停充电功能，保护充电设备；当充电装置表面的温度下降到45度后，再次开启充电功能，开始充电。

上述车载无线充电装置100包括CAN总线通讯电路190，该CAN总线通讯电路190用以采集汽车的车门状态、汽车主电路状态或汽车钥匙位置信息。具体地，该CAN总线通讯电路190采集外部各个模块的报文数据及发送自身模块的报文数据。接收BCM模块CAN总线报文数据包括：四个车门的门状态检测信号、整车电源的工作状态、整车防盗的工作状态、遥控器钥匙位置请求信号等。

上述车载无线充电装置100还包括报警电路191，该报警电路191与上述CAN总线通讯电路190实现数据通讯，用于根据汽车的车门状态、汽车主电路状态或汽车钥匙位置信息，当检测无线充电设备时，发出报警信号。本实施方式中，上述报警电路190具有蜂鸣器，该蜂鸣器报警用于实现手机遗忘提醒功能报警，蜂鸣器报警输出信号是PWM方波信号，周期250mS,占空比50％。

本实施方式中的上述车载无线充电装置100具有以下优点:

(1)便捷性：非接触式,一对多充电与一般充电器相比，减少了插拔的麻烦，同时避免了接口不适用，接触不良等现象，在开车过程时，手机只要放置充电区域，自动给手机充电。

(2)通用性：应用范围广，只要使用同一种无线充电标准，无论哪款设备均可进行无线充电。

(3)新颖性，充电便捷:现在手机APP功能越多强大，耗电情况很明显，如果汽车中能否为手机无线充电无疑是使用者的一个最好选择。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，包括：

电源模块，用以外接汽车供电电源，具有电源滤波单元，所述电源滤波单元用以过滤汽车供电电源的EMI电磁谐波干扰信号；

同步降压转换电路，与所述电源模块电性连接，用以将汽车供电电源所提供的工作电压转换为第一目标电压；

LDO线性电源稳压电路，与所述同步降压转换电路电性连接，用以将所述第一目标电压转换为第二目标电压；

MCU微控制器，与所述LDO线性电源稳压电路电性连接，用以检测是否有待充电的无线充电设备，若有，输出PWM脉冲控制信号；

触控线路板，与所述MCU微控制器电性连接，用于感应无线充电设备，当无处充电设备接触所述触控线路板，所述MCU微控制器输出PWM脉冲控制信号；

全桥谐振驱动电路及无线充电拓扑电路，与所述同步降压转换电路电性连接，所述全桥谐振驱动电路具有电磁感应发射器，所述全桥谐振驱动电路与所述同步降压转换电路与所述MCU微控制器电性连接，用以根据所述MCU微控制器所输出的PWM脉冲控制信号输出正弦波，并使正弦波加载至电磁感应发射器，以驱动所述无线充电拓扑电路。

2.根据权利要求1所述的基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，所述车载无线充电装置还包括：

QI协议通讯电路，电性连接于所述MCU微控制器，用以实现所述电磁感应发射器与无线待充电设备的双向通讯。

3.根据权利要求2所述的基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，所述QI协议通讯电路包括：

FOD异物检测单元，用以检测是否有异物在所述电磁感应发射器与无线待充电设备的之间。

4.根据权利要求1所述的基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，所述无线充电拓扑电路采用MP-A09拓扑协议。

5.根据权利要求4所述的基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，所述无线充电拓扑电路采用定频调压的控制方式。

6.根据权利要求1所述的基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，所述电源模块还包括：

反极性保护电路，用以当与所述汽车供电电源的电极反接时，保护所述电源模块。

7.根据权利要求1所述的基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，所述第一目标电压为5V，所述第二目标电压为3.3V。

8.根据权利要求1所述的基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，所述车载无线充电装置还包括：

温度传感器，检测充电时的充电温度，当所述充电温度在温度阈值之外，所述MCU微控制器控制所述全桥谐振驱动电路停止充电。

9.根据权利要求1所述的基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，所述车载无线充电装置包括：

CAN总线通讯电路，用以采集汽车的车门状态、汽车主电路状态或汽车钥匙位置信息。

10.根据权利要求9所述的基于触控功能的车载无线充电装置，其特征在于，所述车载无线充电装置还包括：

报警电路，用于根据汽车的车门状态、汽车主电路状态或汽车钥匙位置信息，当检测无线充电设备时，发出报警信号。