WO2023241128A1

WO2023241128A1 - 无线充电装置及其方法、电子设备和存储介质

Info

Publication number: WO2023241128A1
Application number: PCT/CN2023/080887
Authority: WO
Inventors: 张永亮
Original assignee: 中兴通讯股份有限公司
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2023-03-10
Publication date: 2023-12-21
Also published as: CN117277615A

Abstract

本公开提供一种无线充电装置，无线充电装置包括充电模块载体和多个无线充电模块，其中，无线充电模块包括定位子模块和充电子模块，充电子模块包括至少一个无线充电接收天线，定位子模块用于确定无线充电发射装置的位置，多个无线充电模块分别设置在充电模块载体的多个安装位置处，定位子模块还用于在确定了无线充电发射装置的位置后，向无线充电发射装置发送各个无线充电接收天线的位置信息。本公开还提供一种控制无线充电装置的方法、一种电子设备和一种计算机可读存储介质。

Description

无线充电装置及其方法、电子设备和存储介质

相关申请的交叉引用

本公开基于2022年6月13日提交的发明名称为“无线充电装置及其方法、电子设备和存储介质”的中国专利申请CN202210663259.9，并且要求该专利申请的优先权，通过引用将其所公开的内容全部并入本公开。

技术领域

本公开涉及无线充电领域，具体地，涉及一种无线充电装置、控制该无线充电装置的方法、包括该无线充电装置的电子设备和一种计算机可读存储介质。

背景技术

随着微电子技术、以及通信的发展，无线充电技术已经应用在很多电子设备中。例如，对于手机终端而言，可以在手机终端上设置无线充电接收天线，并通过无线充电发射装置向无线充电接收天线提供无线充电信号，实现对手机终端进行充电。目前的基于射频天线收发的无线充电技术中，普遍存在充电效率较低的问题。

发明内容

本公开的目的在于提供一种无线充电装置、控制该无线充电装置的方法、包括该无线充电装置的电子设备和一种计算机可读存储介质

作为本公开的第一个方面，提供一种无线充电装置，所述无线充电装置包括充电模块载体和多个无线充电模块，其中，所述无线充电模块包括定位子模块和充电子模块，所述充电子模块包括至少一个无线充电接收天线，所述定位子模块用于确定无线充电发射装置的位置，多个所述无线充电模块分别设置在所述充电模块载体的多个安装位置处，所述定位子模块还用于在确定了所述无线充电发射装置的位置后，向所述无线充电发射装置发送各个所述无线充电接收天线的位置信息。

作为本公开的第二个方面，提供一种控制无线充电装置的方法，其中，所述无线充电装置为本公开第一个方面所提供的无线充电装置，所述方法包括：

通过各个定位子模块确定无线充电发射装置的位置信息；

通过所述定位子模块向所述无线充电发射装置发送各个充电子模块中无线充电接收天线的位置信息；

对至少一个无线充电接收天线进行波束训练，以实现相应的无线充电接收天线与所述无线充电发射装置之间的波束配对。

作为本公开的第三个方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括无线充电装置、处理器和存储模块，其中，所述无线充电装置为本公开第一个方面所提供的无线充电装置，所述存储模块上存储有可执行程序；

当所述处理器调用所述可执行程序时，能够执行本公开第二个方面所述的方法。

作为本公开的第四个方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质上存储有可执行程序，当所述可执行程序被调用时，能够实现本公开第二个方面所述的方法。

附图说明

图1是本公开所提供的无线充电装置的一种实施方式的示意图；

图2是本公开所提供的无线充电装置的一种实施方式的模块示意图；

图3是本公开所提供的第一整流电路的一种实施方式的示意图；

图4是信标天线的示意图；

图5是一种无线充电模块的示意图；

图6是多个无线充电发射装置的场景下，确定用于充电的无线充电发射装置的流程示意图；

图7是多信标天线选择多无线充电发射装置的一种实施方式的示意图；

图8是本公开所提供的方法的一种实施方式的示意图；

图9是本公开所提供的方法的另一种实施方式的示意图；

图10是本公开所提供给的电子设备的一种实施方式的示意图；

图11是利用多个毫米波充电桩对本公开所提供的电子设备进行充电的示意图；

图12所示的是具有无线充电发射天线的电子设备在进行充电、以及为其他电子设备充电的示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图对本公开提供的无线充电装置、控制该无线充电装置的方法、包括该无线充电装置的电子设备和计算机可读存储介质进行详细描述。

在下文中将参考附图更充分地描述示例实施例，但是所述示例实施例可以以不同形式来体现且不应当被解释为限于本文阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。

在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举条目的任何和所有组合。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例，且不意欲限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一个”和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文另外清楚指出。还将理解的是，当本说明书中使用术语“包括”和/或“由......制成”时，指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。

除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本文明确如此限定。

作为本公开的第一方面，提供一种无线充电装置，如图1所示，所述无线充电装置包括充电模块载体100和多个无线充电模块200，其中，无线充电模块200包括定位子模块210 和充电子模块220，充电子模块220包括至少一个无线充电接收天线，定位子模块210用于确定无线充电发射装置300的位置，多个无线充电模块200分别设置在充电模块载体100的多个安装位置处，且定位子模块210还用于发送各个充电子模块220的位置信息。

在本公开中，所述无线充电接收天线可以是毫米波天线，也可以是其他类型的天线，只要能够实现无线充电即可。

所述充电装置的充电模块载体100设置在包括该充电装置的电子设备上。需要指出的是，充电模块载体100需要由非屏蔽材料制成。作为一种可选的实施方式，充电模块载体100可以是电子设备的后壳的一部分。

由于多个定位子模块210分别设置在充电模块载体100的不同位置处，每个定位子模块210均能够和无线充电发射装置300进行通信，从而能够快速且精确地确定无线充电发射装置300的位置。

确定了无线充电发射装置300的位置后，将各个充电子模块220的位置信息发送至充电发射装置300，从而可以进一步确定无线充电发射装置300和各个充电子模块220的无线充电接收天线之间的相对位置关系，以便于对波束进行训练，以实现各个无线充电接收天线与充电发射装置300之间的波束配对。由于本公开所提供的无线充电装置利用多个定位子模块同时对无线充电发射装置300进行定位，从而可以实现对无线充电发射装置300的精确定位，相应地，可以实现更加精确的波束配对，并提高充电效率。

综上可知，通过设置位于不同位置处的定位子模块210提高了对无线充电发射装置300进行定位的效率及精度，从而可以提供利用无线充电装置对电池进行充电的效率。

除此之外，所述无线充电装置包括多个充电子模块220，每个充电子模块220均可以接收无线充电发射装置300发送的无线充电信号，并将其转换电能，进一步提供利用无线充电装置对电池进行充电的效率。

在本公开中，对充电子模块220的具体类型不做特殊限定。作为一种可选的实施方式，不同的充电子模块220可以是不同频段的无线充电接收天线，从而可以对不同频段的无线充电接收天线进行匹配。

最佳波束配对角与无线充电天线的朝向有关，作为一种可选实施方式，多个无线充电模块中的无线充电接收天线至少存在两种不同的朝向。也就是说，无线充电装置中的无线充电接收天线存在至少两种不同的朝向。

对于处于不同的位置处的无线充电发射装置300而言，至少部分无线充电接收天线与无线充电发射装置之间的波束配对角处于或接近最佳波束配对角，从而可以使得无线充电发射装置300在无线充电装置的不同位置均能够获得相对较高的充电效率。

如上文中所述，本公开所提供的无线充电接收天线可以是毫米波天线。对于毫米波天线而言，天线尺寸与信号波长成正比。本公开所提供的无线充电装置中，多个无线充电接收天线在充电模块载体100上呈分布式分布，而非连成整片设置，既可以合理利用包括所述无线充电装置的电子设备上的空间，又可以增加无线充电接收天线的总体尺寸。

如上文中所述，所述无线充电发射装置发射的是毫米波。毫米波频段范围广，无线充电发射装置的频段也会存在差异，例如，Ku波段、K波段、Ka波段等，同时，常用的无线充电波段还有属于工业科学医学(ISM，Industrial Scientific Medical)的C波段也可以纳入范围。相应地，无线充电装置的不同无线充电天线也可以采用不同的频段，从而可以提高无线充电装置的适配能力。如图10中所示，具有不同频段内的无线充电接收天线可以对应不同频段的毫米波无线充电发射装置300，有效提升了无线充电装置的灵活性，并且，这种设置也可以使得无线充电装置在不同频段的毫米波充电装置的环境场景中均能够工作，并且，可以利用不同频段的毫米波无线充电装置对电子设备进行充电。

在本公开中，对所述无线充电接收天线的具体结构不做特殊的限定。作为一种可选实施方式，所述无线充电接收天线包括多个第一天线阵元排列而成的阵列。所述无线充电接收天线的朝向可以是指阵列中第一天线阵元的朝向。

作为一种可选实施方式，充电子模块220包括多个无线充电接收天线，同一个无线充电接收天线中第一天线阵元的朝向相同，且不同的无线充电接收天线中第一天线阵元的朝向不相同。例如，在同一个充电子模块中，可以包括朝向为第一方向的无线充电接收天线(即，该无线充电天线中的第一天线阵元的朝向为第一方向)、朝向为第二方向的无线充电接收天线(即，该无线充电天线中的第一天线阵元的朝向为第二方向)、朝向为第三方向的无线充电接收天线(即，该无线充电天线中的第一天线阵元的朝向为第三方向)。

在本公开中，对无线充电接收天线的位置信息不做特殊的限定。例如，无线充电天线的位置信息可以包括该无线充电装置的绝对位置信息，也可以是多个无线充电接收天线之间的先对位置分布信息。为了便于快速确定无线充电接收天线的位置信息，在这种实施方式中，所述无线充电接收天线的位置信息包括多个所述无线充电接收天线之间的相对位置分布信息。将多个无线充电接收天线之间的相对位置分布信息发送至无线充电发射装置300后，有利于无线充电发射装置能够针对全部无线充电接收天线实现粗对准。

当设置所述无线充电装置的电子设备为显示装置(例如，手机、平板电脑)时，将显示面的朝向成为前向，将与显示面的朝向相反的方向称为后向(或者后向直向)，将垂直于显示面的方向称为侧向，将朝向介于后向和侧向之间的方向称为斜向(或者后向斜向)。在这种实施方式中，同一个充电子模块中可以包括朝向为后向的无线充电接收天线、朝向为侧向的无线充电接收天线、朝向为后向斜向的无线充电接收天线。在显示装置具有边框的情况下，无线充电装置还可以包括朝向为前向的无线充电接收天线。

作为一种可选实施方式，所述无线充电接收天线中，朝向相同的第一天线阵元可以排列为均匀面阵(UPA，Uniform Planar Array)。也就是说，同一个无线充电接收天线可以包括多个均匀面阵。

无线充电发射装置通常是集中设置在某个特定的区域。例如，在某充电区，设置有多个无线充电发射装置。在本公开中，每个无线充电天线都可以是大规模多输入多输出(massive MIMO，massive multiple-in multiple-out)天线，因此，在本公开所提供的无线充电装置中，可以在空间中将信号能量集中在极窄的波束，精确地指向多个无线充电发射装置(例如，毫米波无线充电发射装置)，并最大化在该方向的传播距离，从而可以提高整体充电效率。

例如，对于一个无线充电接收天线可以是包括128个第一天线阵元的massive MIMO，在进行无线充电时，相应的基站的波束图样可以形成8个角度的面向无线充电装置的8个窄波束，在-30度至0度区域内，彼此非常接近的毫米波无线充电收发波束对也可以被精确地区分出来。在包括多个充电子模块的实施方式中，可以产生更多方位角度的毫米波无线充电波束对。在设置了毫米波智能反射表面(RIS，Reflecting Intelligent Surface)的环境中，更加有利于实现毫米波无线充电收发波束对的对准，并提高充电效率。

在本公开中，分布式设置的无线充电天线可以配置为多向扫描波束，且在不同的第一天线阵元组成的阵列朝向不同的加持下，即便包括所述无线充电装置的电子设备(例如，手机)在使用过程中受到特定方向干扰的情况下，仍然存在能够进行无线充电的无线充电接收天线，从而可以最大程度上保证无线充电不中断。

作为一种可选实施方式，不同的充电子模块中的多个第一天线阵元的排列方式相同。例如，每个充电子模块都可以包括朝向为第一方向的无线充电接收天线、朝向为第二方向的无线充电接收天线、朝向为第三方向的无线充电接收天线。在进行波束训练时，朝向相同的无线充电接收天线一起训练，从而可以提高训练效率。

在本公开中，所述无线充电接收天线接收到无线充电发射装置300发送的充电信号(例如，毫米波信号)后，可以直接对充电信号进行整流和均衡获得直流信号，随后无线充电装置可以将转换得到的电流为电子设备的电源进行充电。为了便于将电流提供给电子设备的电源，可选地，如图2所示，充电子模块220还包括多个第一整流电路222，在同一个充电子模块220中，多个第一整流电路222与多个无线充电接收天线221一一对应，第一整流电路222与对应的无线充电接收天线221电连接。也就是说，在所述无线充电装置中，多个第一整流电路222处于并联的状态。

在本公开中，对第一整流电路的具体结构不做特殊的限定。如图3所示，第一整流电路222可以包括低/带通滤波器222a、整流二极管、直通滤波器222b。在这种实施方式中，无线充电接收天线221和第一整流电路222高度一体化，其中，第一整流电路222的核心器件是整流二极管，低/带通滤波器222a用于反射整流二极管产生的高次谐波，直通滤波器222b只允许直流电流通过。

当然，本公开并不限于此，还可以先对无线充电接收天线接收到的充电信号降为中频后再进行整流及均衡，最终形成直流信号。也就是说，所述充电子模块还可以包括电连接在所述无线充电接收天线和所述第一整流电路之间的降频单元，所述降频单元用于将无线充电接收天线接收到的充电信号降为中频。

为了进一步便于对电子设备的电源(例如，电池600)进行充电，所述无线充电装置还包括集总式充电管理电路400和多个直流汇集电路500。

多个无线充电模块200与多个直流汇集电路500一一对应，直流汇集电路500的输入端与对应的无线充电模块200的第一整流电路222电连接，直流汇集电路500的输出端与集总式充电管理电路400的输入端电连接。

集总式充电管理电路400用于对接收到的电信号进行整合，以输出符合预定条件的充电电流。

集总式充电管理电路400的输出端可以与电池600电连接，以为电池600进行充电。

需要指出的是，上述直流汇集电路500的功能，不仅在于进行直流汇集，直流汇集电路的另一个重要功能在于，针对无线充电过程中特别是恒流、恒压阶段的充电信号(充电信号为电流或电压)进行协调均衡，确保无线充电过程中的平滑稳定。具体地，当无线充电模块200包括毫米波天线阵列时，多个无线充电模块200形成多面阵的毫米波无线充电。多面阵的毫米波无线充电不仅在波束切换和恢复对准过程中，容易发生电流/电压的波动，且波束切换和恢复对准之后因某些毫米波天线阵列面阵或子面阵会因位置变化发生信号阻塞无法继续工作同样会造成电流/电压的波动。在这种情况下，多个毫米波天线阵列的直流汇集电路500之间就可以即时的握手协同，进行彼此之间的直流汇集电流/电压增补调配，确保集总式充电管理电路400的整体充电电流和电压保持平稳。例如，毫米波天线阵列的直流汇集电路500在兼用于通信功能的毫米波整流电路的分时缺席造成电压或电流波动时，彼此之间针对毫米波天线面阵进行轮值工作分配以及协调毫米波整流后的功率分配等，以确保毫米波无线充电过程中的稳定。

毫米波天线阵列的直流汇集电路500具体实现均衡电流/电压的步骤如下：

第一步，各毫米波天线阵列的直流汇集电路500的电流电压计量数值经过彼此的握手均衡信号互相传递，并建立误差区间，在误差区间内各自独立进行直流汇集，其中，可以预先设置误差区间的参数检查条件，例如，所述参数检查条件可以包括以下参数中的至少一者：射频开关(将在下文中进行介绍)的控制参数、具体某路整流电路的电流电压突变等；

第二步，当某路阵列直流汇集电路电流电压计量数值明显超出误差区间，根据误差值，另一路或几路阵列体直流汇集电路立即建立差值补偿；

第三步，当补偿后的误差值控制在误差区间内，则整体充电电流或电压维持既有电流电压充电机制；当当补偿值和误差值仍超出误差区间，则上报系统处理器，通过系统处理器进行整体充电电流或充电电压进行下调或提升。

在本公开中，对定位子模块210如何对无线充电发射装置300进行定位不做特殊的限定。作为一种可选方式，定位子模块210包括信标天线，该信标天线广播握手报文，并接收无线充电发射装置300返回的握手成功报文。

当定位子模块210接收到握手成功报文时，可以根据握手成功报文确定无线充电发射装置300的位置。典型地，本公开中存在多个毫米波阵列信标天线，在各个信标天线彼此之间相对位置确定的情况下，通过多个信标天线联合的握手报文信息计算出无线充电发射装置300距离、角度，从而确定了无线充电发射装置300的位置。在确定了无线充电发射装置300的位置后，定位子模块210还可以将各个无线充电接收天线的位置信息发送至无线充电发射装置300。

在本公开中，对信标天线的具体结构不做特殊的限定，作为一种可选实施方式，所述信标天线包括多个第二天线阵元排列而成的阵列；同一信标天线中第二天线阵元朝向相同，不同信标天线阵列中第二天线阵元的朝向不同。

为了精简无线充电装置的结构，作为一种可选实施方式，所述信标天线的数量不超过所述无线充电接收天线中第一天线阵元所朝向的方向的数量。也就说，每个信标天线对应有至少一个无线充电接收天线。为了便于描述，将与信标天线对应的无线充电接收天线称为“目标无线充电接收天线”。为了向无线充电发射装置提供较为准确的无线充电接收天线的位置信息，可选地，所述信标天线的朝向与和目标无线充电接收天线(即，该信标天线相对应的无线充电接收天线)的朝向之间的角度不超过预定角度。

在本公开中，对所述预定角度不做特殊的限定。例如，所述预定角度可以选自0至45°之间的角度。作为一种优选的实施方式，信标天线的朝向和相应的无线充电接收天线的朝向相同。在本公开中，朝向接近的无线充电接收天线可以共用信标天线。例如，朝向后向斜向的无线充电接收天线可以与朝向侧向的无线充电接收天线共用信号天线。

作为一种可选实施方式，所述信标天线的数量与无线充电接收天线中第一天线阵元所朝向的方向的数量相同，也就是说，每种朝向的第一天线阵元均对应有一个信标天线，当无线充电接收天线包括M种朝向的第一天线阵元时，所述无线充电装置也包括M个信标天线。

例如，当无线充电装置包括朝向第一方向的第一天线阵元、朝向第二方向的第一天线阵元、朝向第三方向的第一天线阵元时，该无线装置可以包括三种朝向的信标天线，即，朝向第一方向的信标天线、朝向第二方向的信标天线、朝向第三方向的信标天线。

作为另一种可选实施方式，所述信标天线的数量少于所述无线充电接收天线中第一天线阵元所朝向的方向的数量。例如，当无线充电接收天线包括M种朝向的第一天线阵元时，所述无线充电装置包括N个信标天线，N＜M。

在上述实施方式中，朝向接近的第一天线阵元共用同一个信标天线。以包括无线充电装置的电子设备为显示装置为例，当所述无线充电装置设置有朝向后向的第一天线阵元、朝向侧向的第一天线阵元、朝向后向斜向的第一天线阵元时(即，M＝3)，可以设置朝向后向的信标天线、以及朝向侧向的信标天线(即，N＝2)，并且，朝向后向斜向的第一电线阵元和朝向侧向的第一天线阵元共用同一个信标天线。

在本公开中，对信标天线的具体数量不做特殊的限定。所述信标天线处于低功耗模式，进行位置广播，减少信标天线的数量，可以降低包括无线充电装置的电子设备的总体能耗。

作为一种可选实施方式，所述信标天线中的第二天线阵元采用均匀线阵(ULA，Uniform Linear Array)的方式排列。

一个信标天线可以包括M个第二天线阵元，如图4所示，M个第二天线阵元以间隔d均匀分布在线性阵列中，信号到达角为θ，可以通过以下公式(1)计算相邻信号时差τ：
τ＝d*sinθ/c (1)

其中，c为电磁波传播速度，为3*10⁸m/s。

各个第二天线阵元接收到的信号以编号为0的第二天线阵元为参考，编号为m的第二天线阵元接收到的信号S_m(t)如公式(2)所示：

S_m(t)＝S₀(t-m*τ) (2)

其中，m为整数，且m＝0，1，...，M-1。

上述线性阵列在t时刻接收到的信号y(t)如公式(3)所示：

y(t)＝[S₀(t)，..S_m(t)，...，S_M-1(t)] (3)

当接收窄带信号时，线性阵列在t时刻接收到的信号y(t)如公式(4)所示：

y(t)＝w^Hα(θ)S(t) (4)

其中，w^H为波束赋型加权向量；

α(θ)为达到角θ上的导向矢量。

最终通过M个相位干涉接收波束成型。

以上实施方式中介绍的是信标天线包括第二天线阵元排列成ULA的实施方式，下面继续介绍另一种形式的信标天线。在这种实施方式中，为了增强信号收发性能，信标天线不仅包括单一的偶极子阵列ULA，还包括水平极化和垂直计划的交叉阵列形成UPA。也就是说，所述信标天线包括多个第二天线阵元排列而成的ULA，以及多个第二天线阵元排列而成的均匀面阵UPA。

在本公开中，对所述无线充电装置所应用的电子设备不做特殊的限定。所述电子设备可以为具有5G通信功能的移动通信设备，相应地，该移动通信设备具有毫米波通信天线700，由于毫米波通信天线700的天线阵元与无线充电接收天线的第一天线阵元结构相同，因此，为了提高充电效率、精简无线充电装置的结构，可选地，可以将所述毫米波通信天线700复用做无线充电接收天线。

相应地，无线充电模块220还可以包括第二整流电路223，以允许毫米波通信天线700选择性地与该毫米波通信天线700对应的通信电路和第二整流电路223中的一者电连接。当毫米波通信天线700与通信电路710导通时，毫米波通信天线700可以实现移动通信终端的数据传输功能。当毫米波通信天线700与第二整流电路223导通时，毫米波通信天线700被用作无线充电天线。

作为一种可选实施方式，毫米波通信天线700可以分时复用做无线充电接收天线。

在本公开中，对如何实现毫米波通信天线的功能切换不做特殊的限定。作为一种可选实施方式，无线充电模块还可以包括射频开关230，射频开关230的第一端与毫米波通信天线电连接，射频开关230的第二端与第二整流电路223电连接，射频开关230的第三端与毫米波通信电路电连接，射频开关230的控制端接收到第一控制信号时，射频开关230的第一端与该射频开关230的第二端导通，从而可以将毫米波通信天线与第二整流电路223电连接，射频开关230的控制端接收到第二控制信号时，该射频开关230的第一端与射频开关230的第三端导通，从而可以将毫米波通信天线与通信电路电连接。

为了避免充电功能和通信功能之间产生干扰，在毫米波通信天线复用作无线充电接收天线的实施方式中，可以先对复用做无线充电接收天线的毫米波通信天线接收到的充电信号降为中频后再进行整流形成直流信号。也就是说，所述无线充电模块还可以包括电连接在所述毫米波通信天线和所述第二整流电路之间的降频单元，所述降频单元用于将复用做无线充电接收天线的毫米波通信天线接收到的充电信号降为中频。

在图2中所示的实施方式中，同一个无线充电模块200中的第一整流电路222和第二整流电路223与同一个直流汇集电路500电连接。

不同无线充电模块200对应的直流汇集电路500可以并联、也可以串联，还可以并联、以及串联相结合的方式电连接。

作为一种可选实施方式，所述无线充电装置还包括至少一个无线充电信号发射模块，所述无线充电信号发射模块设置在所述充电模块载体上。通过设置无线充电信号发射模块，还可以使得本公开所提供的无线充电装置具有为其他设备充电的功能。

在本公开中，对无线充电信号发射模块的具体结构不做特殊的限定。作为一种可选实施方式，所述无线充电信号发射模块包括无线充电信号发射天线。可选地，无线充电信号发射天线可以包括排列为阵列的多个第三天线阵元。可选地，第三天线阵元的结构与第一天线阵元的结构相同，这样无线充电信号发射天线还可以复用做无线充电接收天线。

如图11所示，具有无线充电信号发射天线的电子设备，可以在利用无线充电发射装置充电的同时，对具有无线充电接收天线的电子设备进行充电。

如图12所示，当所述无线充电装置具有无线充电发射天线用于无线充电发射时，需要通过通信检测电路输入波束控制所需的控制方向的参数。同时，信号发生器产生的毫米波无线充电信号有前继功放转换到中频模块，然后由发射极次级功放把电能转换为毫米波能量从无线充电发射天线发射出去。

当毫米波频段较高时，二级功放有时还不够，还需要三级功放。

在上述实施方式中，中频模块是必要的。并且，毫米波通信天线还可以复用做无线充电发射天线。

图5中所示的是一个无线充电模块200的示意图。该无线充电模块200包括两个充电子模块和一个定位子模块。第一个充电子模块包括一个朝向为后向直向的无线充电天线、第二个充电子模块包括一个朝向为后向斜向的无线充电天线。并且，在图5中所示的实施方式中，无线充电模块200还对应有一个毫米波通信天线，该毫米波通信天线的朝向为侧向。

在图5中所示的实施方式中，毫米波通信天线可以复用做无线充电接收天线，并且，毫米波通信天线可以用作第二个充电子模块的信标天线。

并且，第一个充电子模块的无线充电天线的第一天线阵元、以及与之对应的信标天线的第二天线阵元排列成UPA。并且，无线充电天线221的第一天线阵元、以及与之对应的信标天线211的第二天线阵元的数量一共为144个，第一天线阵元和第二天线阵元的结构相同。为了便于描述，这里将第一天线阵元和第二天线阵元统称为天线阵元。这144个天线阵元被规划为4个射频通道，每个射频通道包括36个天线阵元，按第一排列方向12个天线阵元、第二排列方向3个天线阵元进行排列。其中，第一排列方向为横向和纵向中的一者，第二排列方向为横向和纵向中的另一者。沿第一排列方向排列的第一行天线阵元用作信标天线(水平极化或垂直极化均可)，沿第一排列方向排列的第二行天线阵元为水平极化，沿第一排列方向排列的第三行天线阵元为垂直极化。

鉴于带宽受限，第二个充电子模块的无线充电天线的第一天线阵元的数量可以在48至128个，按照2个射频通道，每个通道24至64个第一天线阵元，按照第一排列方向12至32个第一天线阵元、第二排列方向2个第一天线阵元排列，沿第一排列方向排列的第一行第一天线阵元水平极化，沿第一排列方向排列的第二行第一天线阵元垂直极化。

毫米波通信天线的所有天线阵元均为第一天线阵元，该第一天线阵元排列为UPA，总体采用水平和垂直交叉极化(相对于单行或单列水平或垂直极化，水平和垂直交叉极化更加有利于节约空间，也就是说，同样空间允许更多的阵元总数量，波束赋形方式一个更灵活)。该无线充电天线可以复用做第二个充电子模块的信标天线。

当然，本公开并不限于此。例如，所述充电装置包括三个朝向后向直向的无线充电接收天线、分别朝向三个不同的侧向的三个无线充电接收天线、和三个朝向后向斜向的无线充电接收天线(共9个无线充电接收天线)。为了精简结构，该可以设置四个信标天线分别是：与后向直向的无线充电接收天线向对应的信标天线、分别与三个侧向的无线充电接收天线对应的三个信标天线。其中，三个后向斜向的无线充电接收天线与分别与朝向角度最接近的后向侧向的无线充电接收天线共用信标天线。

信标天线的主要作用是对无线充电发射装置进行广播，以便无线充电发射装置能够在通过粗扫描时有效获取无线充电装置的位置。在上述实施方式中，三个信标天线的位置和方向之间存在显著差异，更加有利于快速建立无线充电发送装置和无线充电装置之间的通信握手和定位。并且，不少于3个方向明显差异的信标天线也有利于提升对毫米波传输路径障碍物的抗干扰性，可以从毫米波反射多径中实现和无线充电发射装置的通信握手，在定位健壮性、和精确性两个维度上提供可靠保证。

如图6所示，本公开中存在的多个毫米波阵列信标天线(即，多个定位子模块)，在各个毫米波阵列信标天线彼此之间相对位置确定的情况下，在应用场景中存在多个无线充电发射装置情况下，可以通过多个信标天线联合的握手成功信息同步计算出多个无线充电发射装置300距离、角度，实现同时对多个无线充电发射装置定位。

随后通过进一步的遍历信毫米波阵列信标天线和无线充电发射装置300握手成功信息中的无线充电效率和功率负载信息，计算各个无线充电发射装置300相对各个毫米波阵列信标天线的平均无线充电效率和平均功率负载，之后根据所述平均无线充电效率和平均功率负载的均值统计方式确立不同判定原则，根据总体均值则判定并优选某个无线充电发射装置300，或者根据不同方向信标天线的分组均值判定并优选某几个无线充电发射装置300，实现某个或某几个无线充电发射装置300对具有多个毫米波阵列信标天线的电子设备的无线充电。

在无线充电发射装置和无线充电装置之间完成对准后，可以整体上或某个方向分组仅维持一个信标天线处于通信状态，而其他的信标天线均用作无线充电接收天线。

作为本公开的第二个方面，提供一种控制无线充电装置的方法，其中，所述无线充电装置为本公开第一个方面所提供的无线充电装置，如图7所示，所述方法包括：

在步骤S210中，通过各个定位子模块确定无线充电发射装置的位置信息；

在步骤S220中，通过所述定位子模块向所述无线充电发射装置发送各个充电子模块中无线充电接收天线的位置信息；

在步骤S230中，对各个无线充电接收天线进行波束训练，以实现各个无线充电接收天线与所述无线充电发射装置之间的波束配对。

如上文中所述，由于多个定位子模块210分别设置在充电模块载体100的不同位置处，每个定位子模块210均能够和无线充电发射装置300进行通信，从而能够快速且精确地确定无线充电发射装置300的位置。

在本公开中，对定位子模块如何确定无线充电发射装置的位置信息不做特殊的限定，作为一种可选实施方式，如图8所示，在根据定位子模块所确定的无线充电发射装置的位置信息(步骤S210)之前，所述方法还包括：

在步骤S202中，通过各个定位子模块发出通信握手报文。

如上文中所述，所述定位子模块可以包括信标天线。在这种实施方式中，信标天线可以通过广播的方式广播所述通信握手报文。

相应地，所述通过各个定位子模块所确定的无线充电发射装置的位置信息(即，步骤S220)具体包括：

根据握手成功的信息确定所述无线充电发射装置的位置信息。

在所述无线充电装置包括多个无线充电接收天线时，所述无线充电发射装置的位置信息可以包括各个无线充电接收天线之间的相对位置关系。

如上文中所述，通过定位子模块发送了各个无线充电接收天线之间的相对位置关系之后，有利于无线充电发射装置实现与各个无线充电接收天线的粗对准。需要指出的是，“各个无线充电接收天线之间的相对位置关系”，主要包括根据各个无线充电接收天线的设计距离和角度获得的位置偏差值。

如上文中所述，不同的充电子模块中，第一天线阵元的排列方式相同。也就是说，在不同的充电子模块中，存在朝向相同的无线充电接收天线。可以将朝向相同的无线充电天线作为同一个天线组。需要指出的是，不同天线组中的无线充电天线朝向不同。

为了提高充电效率，对各个无线充电接收天线进行波束训练的步骤S230可以具体包括：

分别对各个天线组进行波束训练。

也就是说，在本公开中，朝向相同的无线充电接收天线在一起训练。作为一种可选实施方式，使用相同的码本对朝向相同的无线充电接收天线(在本公开中，无线充电接收天线还可以被称为子面阵)进行波束训练，朝向不同的无线充电接收天线所采用的码本也不相同。

在本公开中，对如何具体执行波束训练不做特殊的限定。例如，可以对同一个天线组进行码本和波束训练算法设计，并模拟宽波束快速接入。具体地，波束训练的码本包括主码本和辅码本。波束训练包括利用主码本执行的粗略训练和利用辅码本进行的细化训练两个阶段。并且，两个阶段均分解为3D波束所需要的水平角和俯仰角两个维度。

在波束训练完毕后，可以对同一个组内的至少一个无线充电接收天线进行波束微调适配。例如，可以对各个无线充电接收天线组波束训练后的小维等效军阵通过少量导频，根据最小二乘法或均方差或机器学习方法进行快速估计，实现组内具体某个无线充电接收天线的波束微调适配。

配对结束后，各个无线充电接收天线可以基于预测性的动态滤波原理对信道增益和波束角进行动态跟踪。

在一些场合，设置有多个无线充电发射装置。充电发射装置可以在握手成功信息中携带自身的无线充电效率和功率负载信息。

这样，在步骤S210中可以确定出多个无线充电发射装置的位置信息。在本公开中，可以在多个无线充电发射装置中选择一个或几个为电子设备进行充电。相应地，当通过各个定位子模块的握手报文信息确定多个无线充电发射装置的位置信息时，在所述对至少一个所述无线充电接收天线进行波束训练之前，所述方法还包括：

遍历所述握手成功的信息中的无线充电效率和功率负载信息；

根据各个所述无线充电发射装置的无线充电效率和功率复杂信息计算各个所述无线充电发射装置相对各个无线充电模块的平均无线充电效率和平均功率负载；

根据计算获得的平均无线充电效率和平均功率负载确定用于无线充电的无线充电发射装置。

如上文中所述，根据所述平均无线充电效率和平均功率负载的均值统计方式确立不同判定原则，根据总体均值则判定并优选某个无线充电发射装置300，或者根据不同方向信标天线的分组均值判定并优选某几个无线充电发射装置300，实现某个或某几个无线充电发射装置300对具有多个毫米波阵列信标天线的电子设备的无线充电。

当包括所述无线充电装置的电子设备(例如，手机)的移动较大幅度时，会导致信道状态发生改变。为了避免因电子设备的移动而造成充电中断，可选地，如图8所示，在步骤S230之后，所述方法还可以包括：

在步骤S240中，确定包括所述无线充电装置的电子设备的位置信息；

在步骤S250中，当所述电子设备位置信息表明所述无线充电装置的位置变化幅度超过预定阈值时，确定各个无线充电天线的参考信号接收频率RSRP和/或信噪比SNR。

根据各个无线充电天线的参考信号接收频率(RSRP，Reference Signal Receiving Power)或信噪比(SNR，SIGNAL-NOISE RATIO)确定是否执行对各个无线充电接收天线进行波束训练的步骤。

例如，当无线充电天线的RSRP较低时，重新对该无线充电天线进行波束训练。

在本公开中，对如何确定电子设备的位置信息不做特殊的限定。例如，可以通过软件计算的方法确定电子设备的位置信息。

为了快速确定电子设备的位置信息、提高所述方法的执行效率，可选地，所述电子设备位置信息由位置传感器所提供。位置传感器是设置在电子设备上的硬件，可以精确地确定电子设备的位置信息。相比软件计算，读取位置传感器所提供的电子设备位置信息，不仅精度更高、而且效率也更高。

当无线充电装置的位置变化幅度超过预定阈值，说明信道状态也发生了较大变化，重新进行波束训练，可以获得更高的充电效率。

在本公开中，对位置传感器的具体类型不做特殊的限定，所述位置传感器可以是移动终端的陀螺仪、超带宽(UWB，Ultra Wide Band)、蓝牙传感器中的至少一者，只要能够确定终端的终端位置信息即可。

为了提高充电效率，作为一种可选实施方式，如图8所示，在步骤S230之前，所述方法还包括：

在步骤S225中，判断电池电量。

当电池电量低于满电量的预定百分比时，对第一数量的充电子模块执行所述对各个无线充电接收天线进行波束训练的步骤。

当电池电量超过所述满电量的预定百分比时，对第二数量的充电子模块执行所述对各个无线充电接收天线进行波束训练的步骤，其中，所述第一数量大于所述第二数量。

也就是说，当电池电量较低时，利用较多数量的充电子模块对所述电池进行充电；当电池电量已经达到一定量时，减少工作的充电子模块的数量，采用“涓流”的方式对电池进行充电。

如上文中所述，电子设备的毫米波通信天线可以复用做无线充电接收天线，并且，所述无线充电装置包括射频开关，相应地，所述方法还包括：

当所述无线充电接收天线与所述无线充电发送装置波束配对后，生成第一控制信号；

将所述第一控制信号发送至所述射频开关的控制端。

也就是说，完成波束配对后，无线充电装置进入充电状态，为了提高充电效率，可以控制射频开关将毫米波通信天线和第二整流电路电连接，以使得毫米波通信天线可以用作无线充电接收天线。

当电池的电量达到满电量的预定百分比时，可以控制毫米波通信天线不再用作无线充电接收天线。相应地，所述方法还包括：

当电池电量超过所述满电量的预定百分比时，生成第二控制信号；

将所述第二控制信号发送至所述射频开关的控制端。

电池电量达到一定值后，通过射频开关将毫米波通信天线与相应的通信电路电连接，这样毫米波通信天线可以继续实现通信功能。

作为本公开的第三个方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括无线充电装置、处理器和存储模块，其中，所述无线充电装置为本公开第一个方面所提供的无线充电装置，所述存储模块上存储有可执行程序。

当所述处理器调用所述可执行程序时，能够执行本公开第二个方面所提供的方法。

处理器通过本公开所提供的方法对无线充电装置进行控制，可以提高无线充电的效率。

可选地，所述终端包括多个毫米波通信天线，所述毫米波通信天线的数量与所述无线充电模块的数量相同，且所述毫米波通信天线与所述无线充电模块一一对应地设置。

图9中提供了一种电子设备的结构示意图。在这种实施方式中，所述电子设备为手机。如图所示，充电模块载体100是电子设备壳体的一部分。

可选地，电子设备可以实现4G通信、以及5G通信。相应地，电子设备可以包括4G LTE分集天线以及毫米波通信天线700。在图9所示的实施方式中，电子设备包括3个毫米波通信天线700，也包括3个无线充电模块。

可选地，所述电子设备还可以包括NFC天线、UWB&BT&WIFI天线、4G LTE天线、Sub6GHz频段天线等天线。

为了提高散热性能，还可以在充电模块载体100上设置散热膜。

所述电子设备可以是手机、平板电脑、CPE、智能家居设备中的任意一者。

作为本公开的第四个方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质上存储有可执行程序，当所述可执行程序被调用时，能够实现本公开第二个方面所提供的方法。

领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其它磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其它的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其它传输机制之类的调制数据信号中的其它数据，并且可包括任何信息递送介质。

本文已经公开了示例实施例，并且虽然采用了具体术语，但它们仅用于并仅应当被解释为一般说明性含义，并且不用于限制的目的。在一些实例中，对本领域技术人员显而易见的是，除非另外明确指出，否则可单独使用与特定实施例相结合描述的特征、特性和/或元素，或可与其它实施例相结合描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离由所附的权利要求阐明的本公开的范围的情况下，可进行各种形式和细节上的改变。

Claims

一种无线充电装置，所述无线充电装置包括充电模块载体和多个无线充电模块，其中，所述无线充电模块包括定位子模块和充电子模块，所述充电子模块包括至少一个无线充电接收天线，所述定位子模块用于确定无线充电发射装置的位置，多个所述无线充电模块分别设置在所述充电模块载体的多个安装位置处，所述定位子模块还用于在确定了所述无线充电发射装置的位置后，向所述无线充电发射装置发送各个所述无线充电接收天线的位置信息。
根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，多个所述无线充电模块中的所述无线充电接收天线至少存在两种不同的朝向。
根据权利要求2所述的无线充电装置，其中，所述无线充电接收天线包括多个第一天线阵元排列而成的阵列。
根据权利要求3所述的无线充电装置，其中，所述充电子模块包括多个所述无线充电接收天线，且同一个所述无线充电接收天线中第一天线阵元的朝向相同、不同的无线充电接收天线中第一天线阵元的朝向不同；

所述无线充电接收天线的位置信息包括多个所述无线充电接收天线之间的相对位置分布信息。
根据权利要求4所述的无线充电装置，其中，所述充电子模块还包括多个第一整流电路，在同一个所述充电子模块中，多个所述第一整流电路与多个所述无线充电接收天线一一对应，所述第一整流电路与对应的无线充电接收天线电连接，以对对应的无线充电接收天线接收到的信号进行整流。
根据权利要求5所述的无线充电装置，其中，所述无线充电装置还包括集总式充电管理电路和多个直流汇集电路；

多个所述无线充电模块与多个所述直流汇集电路一一对应，所述直流汇集电路的输入端与对应的无线充电模块的第一整流电路电连接，所述直流汇集电路的输出端与所述集总式充电管理电路的输入端电连接；

所述集总式充电管理电路用于对接收到的电信号进行整合和均衡，以输出符合预定条件的充电电流或充电电压。
根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，所述定位子模块包括至少一个信标天线，所述信标天线用于广播握手报文，并接收所述无线充电发射装置返回的握手成功报文。
根据权利要求7所述的无线充电装置，其中，所述信标天线包括多个第二天线阵元排列而成的阵列；

同一信标天线中第二天线阵元朝向相同，不同信标天线阵列中第二天线阵元的朝向不同。
根据权利要求8所述的无线充电装置，其中，每个所述信标天线对应有至少一个所述无线充电接收天线，所述信标天线的朝向与和与目标无线充电接收天线的朝向之间的角度不超过预定角度，其中，所述目标无线充电接收天线为与所述信标天线相对应的无线充电接收天线。
根据权利要求8所述的无线充电装置，其中，所述信标天线中的第二天线阵元采用均匀线阵ULA的方式排列；或者

所述信标天线包括多个第二天线阵元排列而成的ULA，以及多个第二天线阵元排列而成的均匀面阵UPA。
根据权利要求1至10中任意一项所述的无线充电装置，其中，所述无线充电模块还包括第二整流电路，所述第二整流电路用于与对应的毫米波通信天线电连接。
根据权利要求11所述的无线充电装置，其中，所述无线充电模块还包括射频开关，所述射频开关的第一端用于与相应的所述毫米波通信天线电连接，所述射频开关的第二端与所述第二整流电路电连接，所述射频开关的第三端与所述毫米波通信天线对应的通信电路电连接，所述射频开关的控制端接收到第一控制信号时将所述射频开关的第一端与所述射频开关的第二端导通，所述射频开关的控制端接收到第二控制信号时将所述射频开关的第一端与所述射频开关的第三端导通。
根据权利要求1至10中任意一项所述的无线充电装置，其中，所述无线充电装置还包括至少一个无线充电信号发射模块，所述无线充电信号发射模块设置在所述充电模块载体上。
一种控制无线充电装置的方法，其中，所述无线充电装置为权利要求1至13中任意一项所述的无线充电装置，所述方法包括：

通过各个定位子模块确定无线充电发射装置的位置信息；

通过所述定位子模块向所述无线充电发射装置发送各个充电子模块中无线充电接收天线的位置信息；

对至少一个所述无线充电接收天线进行波束训练，以实现相应的无线充电接收天线与所述无线充电发射装置之间的波束配对。
根据权利要求14所述的方法，其中，在根据定位子模块所确定的无线充电发射装置的位置信息之前，所述方法还包括：

通过各个定位子模块发出通信握手报文；

所述通过各个定位子模块所确定的无线充电发射装置的位置信息，包括：

根据握手成功的信息确定所述无线充电发射装置的位置信息。
根据权利要求15所述的方法，其中，当通过各个定位子模块的握手报文信息确定多个无线充电发射装置的位置信息时，在所述对至少一个所述无线充电接收天线进行波束训练之前，所述方法还包括：

遍历所述握手成功的信息中的无线充电效率和功率负载信息；

根据各个所述无线充电发射装置的无线充电效率和功率复杂信息计算各个所述无线充电发射装置相对各个无线充电模块的平均无线充电效率和平均功率负载；

根据计算获得的平均无线充电效率和平均功率负载确定多个所述无线充电装置中用于无线充电的无线充电发射装置。
根据权利要求14所述的方法，其中，朝向相同的所述无线充电接收天线为同一个天线组，且不同天线组中的所述无线充电接收天线朝向不同，所述对至少一个所述无线充电接收天线进行波束训练，包括：

分别对各个天线组进行波束训练。
根据权利要求14所述的方法，其中，在所述对至少一个所述无线充电接收天线进行波束训练后，所述方法还包括：

确定包括所述无线充电装置的电子设备位置信息；

当所述电子设备位置信息表明所述无线充电装置的位置变化幅度超过预定阈值时，确定各个无线充电天线的参考信号接收频率RSRP和/或信噪比SNR；

根据各个无线充电天线的RSRP和/或SNR确定是否执行所述对至少一个所述无线充电接收天线进行波束训练的步骤。
根据权利要求18所述的方法，其中，所述电子设备包括位置传感器，所述电子设备位置信息由所述位置传感器所提供。
根据权利要求14至19中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括：

判断电池电量；

当电池电量低于满电量的预定百分比时，对第一数量的充电子模块执行所述对至少一个所述无线充电接收天线进行波束训练的步骤；

当电池电量超过满电量预定百分比时，对第二数量的充电子模块执行所述对至少一个所述无线充电接收天线进行波束训练的步骤，其中，所述第一数量大于所述第二数量。
根据权利要求14至19中任意一项所述的方法，其中，所述无线充电装置包括射频开关，所述方法还包括：

当所述无线充电接收天线与所述无线充电发送装置波束配对后，生成第一控制信号；

将所述第一控制信号发送至所述射频开关的控制端。
根据权利要求21所述的方法，其中，所述方法还包括：

当电池电量超过满电量的预定百分比时，生成第二控制信号；

将所述第二控制信号发送至所述射频开关的控制端。
一种电子设备，所述电子设备包括无线充电装置、处理器和存储模块，其中，所述无线充电装置为权利要求1至13中任意一项所述的无线充电装置，所述存储模块上存储有可执行程序；

当所述处理器调用所述可执行程序时，能够执行权利要求14至22中任意一项所述的方法。
根据权利要求23所述的电子设备，其中，所述电子设备包括多个毫米波通信天线，所述毫米波通信天线的数量与所述无线充电模块的数量相同，且所述毫米波通信天线与所述无线充电模块一一对应地设置。
一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质上存储有可执行程序，当所述可执行程序被调用时，能够实现权利要求14至22中任意一项所述的方法。