一種無線充電方法及設備與流程

2023-05-08 23:50:46

本發明涉及通信領域，尤其涉及一種無線充電方法及設備。

背景技術：

目前無線充電技術已經趨近成熟，應用場景也逐步增多，越來越多的手機廠家發布了帶有無線充電功能的手機，因此可以預測無線充電會成為未來的發展趨勢。目前帶有無線充電功能的手機，通常只具有無線充電接收功能，也就是這類手機只能夠被充電，卻不能夠主動給其它設備充電。如果用戶周圍恰好沒有手機充電器或者無線充電底座等充電設備，這時用戶的手機沒電了，就沒辦法及時進行充電。綜上可知，目前的無線充電終端不具有既能夠被無線充電器充電，又能夠在緊急狀態下為其它設備充電的功能。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種無線充電方法及設備，用以解決目前的無線充電終端不能夠在緊急狀態下為其它設備充電的問題。

本發明方法包括一種無線充電設備，包括處理器、無線充電接收模塊、電池模塊、磁感應模塊、無線充電發射模塊和開關模塊；

所述開關模塊的輸入接口與所述處理器的控制接口連接，所述無線充電發射模塊的一端和所述無線充電接收模塊的一端通過總線與所述處理器連接，所述無線充電發射模塊的另一端和所述無線充電接收模塊的另一端通過導線與所述開關模塊連接；

所述處理器，用於向所述開關模塊發送控制指令，並向所述無線充電發射模塊或者所述無線充電接收模塊發送使能信號；

所述開關模塊，與所述磁感應模塊連接，用於接收所述處理器通過所述控制接口發送的控制指令，將所述無線充電接收模塊與所述磁感應模塊連通，或者，將所述無線充電發射模塊與所述磁感應模塊連通；

所述磁感應模塊，用於將所述無線充電發射模塊輸出的電能轉換為電磁能，或者將接收的電磁能轉換為電能；

所述無線充電發射模塊，與所述電池模塊連接，用於將所述電池模塊的電能通過所述開關模塊輸出至所述磁感應模塊；

所述無線充電接收模塊，與所述電池模塊連接，用於將所述磁感應模塊輸出的電能輸入至所述電池模塊中。

基於同樣地發明構思，本發明實施例進一步地提供一種無線充電方法，該方法包括：

處理器向開關模塊發送第一控制指令，並控制所述無線充電發射模塊處於使能狀態，其中，所述第一控制指令用於指示所述開關模塊將磁感應模塊與無線充電發射模塊連通；

所述無線充電發射模塊接收所述電池模塊輸出的電能，並將電能傳輸至所述磁感應模塊；

所述磁感應模塊將所述電能轉換為電磁能，並將所述電磁能發射至對端設備，所述對端設備為待充電設備。

本發明實施例通過在現有的無線充電的設備上增加發射模塊，使其既可以被充電也可以具有放電的能力，具體地，處理器向開關模塊發送控制指令，開關模塊可以根據指令控制磁感應模塊是否與發射模塊連通，比如，處理器發送低電平指令，開關模塊就可以將發射模塊與線圈連通，這樣，電池模塊中的直流電經發射模塊變成交流電，然後傳輸至線圈，線圈就可以產生電磁場能量，從而待充電設備的線圈接收到電磁場能量，進而對電池進行充電。當然，因為這一無線充電設備還具有接收模塊，所以，若無線充電設備檢測到無線充電底座，就會啟動充電流程，從而為自身充電。由此可見，本發明實施例提供的無線充電設備具有充電和放電的能力，所以既可以為通過無線充電底座對自身電池充電，也可以為其它設備充電。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡要介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種兼具有充電和放電功能的無線充電設備示意圖一；

圖2為本發明實施例提供的一種兼具有充電和放電功能的無線充電設備示意圖二

圖3為本發明實施例提供的無線充電設備為待充電設備充電的電路示意圖；

圖4為本發明實施例提供的無線充電設備被無線充電底座充電的電路示意圖；

圖5為本發明實施例提供的一種無線充電方法流程示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部份實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

隨著無線充電技術的發展，目前支持無線充電的設備有手機、平面電腦、掃地機器人以及汽車等，一般這類支持無線充電的設備通常通過無線充電底座進行無線充電，無線充電底座通常是利用連接交流電源，然後利用初級線圈將電能轉換成電磁波，然後不需要導體就可以將磁能傳遞給無線充電設備內部的次級線圈。由於現有的無線充電設備均是採用無線充電底座充電，自身並不具備放電能力，故當周圍環境沒有固定的無線充電底座時，就沒辦法充電。為了解決這一問題，本發明實施例改進了無線充電設備的內部電路結構，增加了發射功能，從而使無線充電設備兼具有放電功能，改進之後的無線充電設備的內部電路結構如圖1和圖2所示，包括處理器U1、電池模塊U2(圖中虛線框內的電路)、無線充電接收模塊U3、無線充電發射模塊U4、開關模塊U5、收發器U6，溫度檢測模塊U7，磁感應模塊L1，所述開關模塊的輸入接口(AIN1/AIN2或者BIN1/BIN2)與所述處理器的控制接口(GPIO接口)連接，所述無線充電發射模塊的一端和所述無線充電接收模塊的一端通過I2C(兩線式串行總線)與所述處理器連接，所述無線充電發射模塊的另一端和所述無線充電接收模塊的另一端通過兩根導線與所述開關模塊連接；其中，電池模塊U2包括充電晶片和電池，磁感應模塊L1可以是線圈、諧振器等能夠產生電磁場的器件，具體功能如下：

收發器U6，用於與待充電設備或者供電設備進行通信；

處理器U1，用於根據收發器U6接收的通信信息向開關模塊U5發送控制指令；

所述電池模塊U2包括充電晶片和電池；所述充電晶片，與所述處理器電連接，用於調整所述電池的輸入限流值或者輸出限流值，並生成無線充電配置參數，發送至所述處理器

開關模塊U5，用於根據接收的控制指令，將磁感應模塊L1與無線充電發射模塊U4或者無線充電接收模塊U3連通；

無線充電發射模塊U4，用於在磁感應模塊L1與無線充電發射模塊U4連通時，將電池模塊U2輸出電能轉換為電磁能，並將轉換後的電磁能通過開關模塊U5傳輸至磁感應模塊L1，具體地，將電池模塊U2輸出的直流電轉換為交流電，並將轉換後的交流電傳輸至磁感應模塊L1，這樣，對端待充電設備就可以接收磁感應模塊L1通過電磁場傳遞的電磁能量，從而為自身的電池模塊進行充電；

磁感應模塊L1，用於在磁感應模塊L1與無線充電接收模塊U3連通時，接收供電設備的磁感應模塊L1通過電磁場傳遞的能量，磁感應模塊L1並將接收能量轉化為電能傳輸至無線充電接收模塊U3；

無線充電接收模塊U3，與電池模塊U2連接，用於將所述磁感應模塊輸出的電能輸入至所述電池模塊中，即將磁感應模塊L1輸出的交流電轉換為直流電，並將轉換後的直流電流輸入至電池模塊U2，從而將電能存儲至電池模塊U2中。

在圖1和圖2中，處理器U1分別與所述電池模塊U2的充電晶片、無線充電發射模塊U4和無線充電接收模塊U3通過I2C連接，電池模塊U2的充電晶片通過DCIN(直流電流輸入輸出)引腳與所述無線充電發射模塊的電源輸入Vin引腳連接，並且充電晶片通過所述DCIN引腳與所述無線充電接收模塊的電源輸出Vout引腳連接，其中，所述無線充電接收模塊的Vout引腳具有反向保護功能，這樣可以在終端對外放電時，保證無線充電接收模塊不會被灌入電流。

需要說明的是，開關模塊U5可以是如圖1所示的雙擲開關，即開關模塊U5的第一端COM1和COM2分別與線圈L1的兩端連接，開關模塊U5的第二端BIN1和BIN2與無線充電接收模塊U3連接，開關模塊U5的第二端AIN1和AIN2與無線充電發射模塊U4連接，當開關模塊U5接收到控制指令是高電平時，開關模塊U5就控制AIN1和AIN2接通，當開關模塊U5接收到控制指令是低電平時，開關模塊U5就控制BIN1和BIN2接通。另外，開關模塊U5可以是如圖2所示，包含兩個單擲開關，線圈L1的兩端各與每個開關的COM1和COM2連接，當開關模塊U5接收到控制指令是高電平時，開關1就控制AIN1和AIN2接通，當開關模塊U5接收到控制指令是低電平時，開關2就控制BIN1和BIN2接通。

進一步地，收發器U6可以是藍牙模塊，即無線充電設備利用藍牙模塊與待充電設備進行通信，如圖3所示，具體地，無線充電設備和待充電設備均預先安裝無線充電應用程式，操作待充電設備的用戶打開該應用後，向無線充電設備發送配對請求，其中，待充電設備也可以是通過藍牙模塊發送的該配對請求，然後無線充電設備的收發器U6接收待充電設備發送的配對請求，將配對請求發送至處理器U1，由處理器U1進行驗證，當處理器U1配對成功後，會指示收發器U6向待充電設備發送無線充電配置參數。待充電設備的藍牙模塊接收到無線充電配置參數之後，就會對充電參數進行配置，當配置成功後，會向無線充電設備返回充電參數配置結果，這樣，無線充電設備的藍牙模塊接收到該配置結果，就會通知處理器啟動對待充電設備進行充電的處理。

當然，如果無線充電設備如果作為待充電設備，另外一個無線充電設備對其進行充電，那麼無線充電設備的收發器就執行上述待充電設備的收發器所執行的處理，即向所述供電設備發送配對請求，並接收所述供電設備發送的無線充電配置參數，在配置成功後向所述供電設備發送充電配置結果。

另外，如圖4所示，若無線充電設備被充電，即無線充電設備的電池模塊U2中的充電晶片檢測到無線充電底座發射的電磁能量後，通知處理器U1向開關模塊U5發送低電平信號，然後開關模塊U5將線圈與無線充電接收模塊連通，從而線圈L1從線圈L2接收的能量就可以通過無線充電接收模塊轉變成直流，從而為電池充電，一般，開關模塊U5默認設置無線充電接收模塊U3與磁感應模塊L1連通，這樣，當電池模塊U2的充電晶片檢測到電磁波後，就可以直接啟動充電，需要說明的是，除了無線充電底座為無線充電設備供電，也可以是另一個如圖1所示的無線充電設備為無線充電設備供電，所以圖3右側的無線充電底座也可以替換為另一個如圖1所示的無線充電設備。

進一步地，溫度檢測模塊U7具體用於檢測所述無線充電設備的實時溫度，並將溫度檢測結果通知至所述處理器。例如，溫度檢測模塊可以是溫度傳感器，位於電池模塊U2和處理器晶片之間，可以用於檢測電池模塊U2中的溫度或者處理器的溫度，當溫度傳感器將溫度發送至處理器U1後，處理器U1根據當前的實時溫度，通知電池模塊U2調整無線充電配置參數。電池模塊U2調整了充電參數之後，就將調整後的無線充電配置參數發送至處理器，然後收發器U6用於將所述調整後的無線充電配置參數發送至所述待充電設備。這樣待充電設備就可以實時地調整充電晶片的充電電流或者充電電壓。

具體地，處理器具體用於：若判斷所述檢測溫度小於第一閾值或者大於第二閾值，則控制所述無線充電發射模塊處於不使能狀態，並控制所述充電晶片不向所述無線充電發射模塊開啟輸出直流電功能，不向所述開關模塊發送第一控制指令；

所述處理器若判斷當前實時溫度不小於所述第一閾值且不大於所述第二閾值，則控制所述無線充電發射模塊處於使能狀態，並控制所述充電晶片向所述無線充電發射模塊開啟輸出直流電功能，通過所述控制接口向開關模塊發送的第一控制指令。

比如說，處理器U1收到實時溫度後，相應的調整充電晶片的充電電流值，其中，預設溫度區間範圍和對應的充電電流關係如下：

(1)、溫度區間1(檢測溫度<10度)：控制所述無線充電發射模塊處於不使能狀態，控制所述充電晶片不向所述無線充電發射模塊開啟輸出直流電功能，不向所述開關模塊發送第一控制指令；

(2)、溫度區間2(10度<＝檢測溫度<45度)：控制所述無線充電發射模塊處於使能狀態，並控制所述充電晶片向所述無線充電發射模塊開啟輸出直流電功能，連通線圈和無線充電發射模塊，充電電流值為1A；

(3)、溫度區間3(45度<檢測溫度50度)：控制所述無線充電發射模塊處於不使能狀態，控制所述充電晶片不向所述無線充電發射模塊開啟輸出直流電功能，斷開線圈和無線充電發射模塊。

需要說明的是，以上對應關係中的溫度區間和充電電流值可以根據實際需要進行調整。

進一步地，處理器內部集成的無線充電應用程式還可以包含計時功能，即處理器統計對所述待充電設備進行充電的充電時長；所述處理器判斷所述統計結果是否滿足設定閾值，若滿足，則通過所述總線控制所述無線充電發射模塊處於不使能狀態，並通過所述總線控制所述電池模塊的充電晶片不向所述無線充電發射模塊開啟輸出直流電功能。也就是說，處理器在每次充電或者被充電時，都會進行計時，當計時到達設定時間後，就會提示充電完成，停止繼續充電或者放電，這樣可以起到一定的保護作用，防止電池被過充或者被反覆充電的問題。

基於圖1所示的無線充電設備，本發明實施例進一步提供一種無線充電方法流程示意圖，如圖5所示，具體地實現方法包括：

步驟101，無線充電設備上電後默認磁感應模塊L1與無線充電接收模塊U3相連通，無線充電發射模塊U4默認處於非使能狀態。無線充電設備的電池模塊U2中的充電晶片檢測無線充電接收模塊U3是否有輸入電壓。

步驟102，電池模塊U2中的充電晶片根據檢測結果，判斷無線充電設備是否需要啟動充電動作，若需要，則執行步驟103，否則執行步驟105。

步驟103，磁感應模塊L1接收供電設備的磁感應模塊L2通過電磁場傳遞的能量，然後將接收的能量轉換為交流電，進而傳輸至無線充電接收模塊U3。

步驟104，無線充電接收模塊U3將交流電變換成直流電，然後將轉換後的直流電輸入至電池模塊U2中的電池，以對無線充電設備的電池進行充電。

步驟105，無線充電設備的收發器U6監測周圍設備發送的通信信號。

步驟106，根據監測結果進行判斷，若未檢測到待充電設備發送的配對請求，則執行步驟107，否則，執行步驟108。

步驟107，無線充電設備通過人機互動界面提示用戶無待充電設備。

步驟108，收發器U6將接收到的配對請求發送至處理器U1，然後處理器對配對請求進行驗證。

步驟109，若驗證成功，則執行步驟110，否則執行步驟112。

步驟110，處理器U1向開關模塊U5發送控制指令，開關模塊U5接收到控制指令後，會將磁感應模塊L1與無線充電發射模塊U4連通。

步驟111，電池模塊U2輸入的直流電流轉換為交流電，並將轉換後的交流電傳輸至磁感應模塊L1，待充電設備的磁感應模塊L2接收到磁感應模塊L1發射的電磁波，從而實現為待充電設備的電池進行充電。

步驟112，無線充電設備通過人機互動界面或者聲音報警等方式提示用戶配對失敗。

進一步地，結合圖2所示無線充電設備為待充電設備充電的示意圖，對上述方法進行闡述，首先，所述收發器接收待充電設備發送的配對請求，在成功配對後，向所述待充電設備發送無線充電配置參數，並接收所述待充電設備返回的充電參數配置結果；所述處理器在所述收發器接收到所述待充電設備返回的充電參數配置結果後，向所述開關模塊發送接通所述磁感應模塊與所述無線充電發射模塊的指令。也就是說，圖2中，在無線充電設備為待充電設備進行充電之前，無線充電設備需要與待充電設備或者供電設備建立通信。一般，無線充電設備上電開機後，開關模塊U5默認將線圈L1與無線充電接收模塊U3連通，並將無線充電發射模塊U4配置為默認非使能狀態，本發明實施例中在兩側設備中預置專用無線充電控制應用程式，當用戶打開該應用選擇開啟發射功能時，系統則開啟藍牙模塊，按照預置的信息進行查找和配對，一旦配對成功，無線充電設備會發送最大電流參數給待充電設備，待充電設備根據接收到的信息配置充電輸入電流參數，並返回確認信號給無線充電設備；無線充電設備接收到待充電設備返回的確認信號後，運行在處理器U1上的系統軟體通過I2C接口配置電池模塊U2開啟OTG(On-The-Go，非接觸傳輸)輸出功能，輸出5V電壓給無線充電發射模塊U4，開關模塊U5將線圈L1連接到無線充電發射模塊U4，然後開啟無線充電發射模塊，此時無線充電設備已經準備好進行電力傳輸。充電晶片內置OTG反向升壓功能，此時充電晶片的DCIN引腳作為OTG的輸出功能引腳使用，本發明實施例中選用的無線充電接收模塊U3的Vout引腳具有反向保護功能，這種情況下隔離了充電晶片輸出的電壓，保證了無線充電接收模塊不會被灌入電流，起到了安全保護功能；這樣就實現了無線充電設備既支持無線充電接收，又支持無線充電發射功能。此時將兩側設備的線圈一側背靠背放置，就可以正常對待充電設備進行無線充電。

另一種情況，若無線充電設備通過電池模塊U2的DC_IN(直流電流輸入)引腳檢測到DC_IN電壓範圍在4.25～5.25V之間時，因此判定有無線充電底座接入，如圖3所示，此時無線充電設備進入無線充電接收狀態，因為無線充電底座連接220V電源，所以可以通過線圈L2發射電磁能量，進而傳輸給無線充電設備的線圈L1，然後無線充電設備的無線充電接收模塊將線圈傳輸過來的交流電轉換為直流電，進而對電池模塊U2中的電池進行充電。

進一步地，為了保證充電安全，在無線充電設備進行無線充電的過程中還可以採用如下保護機制。

方式一，所述處理器接收溫度檢測模塊發送的所述無線充電設備的實時溫度；所述處理器根據所述實時溫度，通知所述電池模塊調整無線充電配置參數，並獲取所述電池模塊調整後的無線充電配置參數；所述處理器通知所述收發器將所述調整後的無線充電配置參數發送至所述待充電設備。也就是說，無線充電設備會通過無線充電控制應用程式實時監控電池模塊U2中的充電晶片的OTG輸出的電壓和電流信息，一旦發現超出預設值，會調整輸出電壓和電流，甚至根據需要關閉無線充電發射模塊U4。

具體地，若所述處理器判斷當前實時溫度小於第一閾值，則向所述開關模塊發送第一控制指令，所以第一控制指令用於指示所述磁感應模塊與所述無線充電發射模塊或所述無線充電接收模塊不連接；

所述處理器若判斷所述檢測溫度小於第一閾值或者大於第二閾值，則控制所述無線充電發射模塊處於不使能狀態，並控制所述充電晶片不向所述無線充電發射模塊開啟輸出直流電功能，不向所述開關模塊發送第一控制指令；

所述處理器若判斷當前實時溫度不小於所述第一閾值且不大於所述第二閾值，則控制所述無線充電發射模塊處於使能狀態，並控制所述充電晶片向所述無線充電發射模塊開啟輸出直流電功能，通過所述控制接口向開關模塊發送的第一控制指令。

比如說，在充電過程中無線充電設備通過內部預置的溫度檢測單元U7實時檢測手機溫度，並根據預設的溫度區間與充電電流信息，動態調整傳輸的無線充電電流，並將電流信息通過藍牙傳遞給待充電設備，待充電設備收到電流信息後，相應的調整充電晶片的輸入限流值，其中，預設溫度區間範圍和對應的充電電流關係如上文所示，不再贅述。

另外，待充電設備也實時監控充電輸入電流和充電晶片的輸入電壓，並與無線充電設備通過藍牙傳遞的數據進行核對，如果有異常則調整充電的晶片的輸入限制電流，甚至根據需要關閉充電輸入通道。

在待充電設備充電完成或者選擇退出無線充電功能時，通過藍牙模塊通知無線充電設備，無線充電設備接收到通知後，關閉無線充電發射模塊，同時關閉充電晶片的OTG輸出功能，並將控制功率開關將線圈切換連接到無線充電接收模塊，並提示用戶無線充電發射功能結束。

進一步地，所述無線充電設備的處理器通過所述控制接口向開關模塊發送的第一控制指令之後，還包括：

所述處理器統計對所述待充電設備進行充電的充電時長；

所述處理器判斷所述統計結果是否滿足設定閾值，若滿足，則通過所述總線控制所述無線充電發射模塊處於不使能狀態，並通過所述總線控制所述電池模塊的充電晶片不向所述無線充電發射模塊開啟輸出直流電功能。

具體地，本發明實施例中，無線充電設備的無線充電控制應用程式中內置用戶可以設置的充電定時功能，從無線充電發射功能開啟時刻進行計時，到達預定時間後無線充電設備會通過人機互動界面提醒用戶是否關閉無線充電發射功能，如果用戶不操作或者選擇「關閉」則無線充電設備會關閉無線充電發射功能，並通過藍牙告知待充電設備，無線電力傳輸因超時而結束。

綜上所述，本發明實施例通過在現有的無線充電的設備上增加無線充電發射模塊，使其既可以被充電也可以具有放電的能力，具體地，處理器向開關模塊發送控制指令，開關模塊可以根據指令控制磁感應模塊是否與無線充電發射模塊連通，比如，處理器發送低電平指令，開關模塊就可以將無線充電發射模塊與線圈連通，這樣，電池模塊中的直流電經無線充電發射模塊變成交流電，然後傳輸至線圈，線圈就可以產生電磁場能量，從而待充電設備的線圈接收到電磁場能量，進而對電池進行充電。當然，因為這一無線充電設備還具有無線充電接收模塊，所以，若無線充電設備檢測到無線充電底座，就會啟動充電流程，從而為自身充電。由此可見，本發明實施例提供的無線充電設備具有充電和放電的能力，所以既可以為通過無線充電底座對自身電池充電，也可以為其它設備充電。

儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。