CN103107584B - 一种具有无线移动充电功能的装置及其无线充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有无线移动充电功能的装置及其无线充电方法，所述装置包括依次连接的充放电模块、中央处理器、驱动单元和接收模块，充放电模块连接驱动单元，中央处理器无线连接接收模块；通过充放电模块存储电荷、将存储的电荷转换成充电电压传输至驱动单元，由驱动单元将充电电压转换成方波信号，接收模块利用电磁感应根据方波信号产生相应的电流对移动终端的电池进行充电；中央处理器对装置工作中的充电电流和充电电压进行控制，避免出现过放、过流、过充、过压等情况。本发明提供的装置保证了使用的安全性，提供了独立电源，不受充电环境的限制可随时充电，其采用无线方式供电，方便了用户的携带使用，避免了USB线较多给用户带来的不便。

Description

一种具有无线移动充电功能的装置及其无线充电方法

技术领域

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及的是一种具有无线移动充电功能的装置及其无线充电方法。

背景技术

目前，随着移动终端功能化、智能化发展，移动终端的耗电越来越高，待机时间逐渐缩短，每日一充的现象也越来越多。常用的对移动终端充电的方式有三种：

1、直充或用充电器对取下的电池充电。直充是将移动终端通过USB线与电源（可以是插座、电脑）连接。这对充电的环境要求较高，没有电源则不能充电。用户在使用时受USB线长短的限制。取下电池充则用户不能使用移动终端、或者用户需要购买另一块电池进行互换，增加了成本。

2、无线充电。现有的无线充电器利用电磁波感应原理，通过线圈将电能以无线的方式传输给电子设备的电池，其在充电板上设置有发射线圈，将接收线圈附着在电子设备的电池上；对充电板接入电源后，发送线圈连接有线电源产生电磁信号，接收线圈感应电磁信号从而产生电流给电池充电。但是充电板必须有电源输入才能进行充电，对充电环境的要求也较高，充电位置受电源插座的影响；其充电板上的线圈较多，操作比较麻烦。

3、采用移动电源。现有的移动电源是一种集供电和充电功能于一体的便携式充电器，一般由锂电芯或者干电池作为储电单元，可以给手机等数码设备随时随地充电或待机供电。但是，移动电源需要通过USB线连接电子设备才能实现充电，电子设备充电时的使用受USB线长短的影响，而且现有的移动终端所配备的数据线较多，这种有线连接的方式会给用户的使用带来不便。

因此，现有充电技术及充电装置还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种简单、高效、方便的具有无线移动充电功能的装置及其无线充电方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种具有无线移动充电功能的装置，用于对移动终端进行充电，其包括：依次连接的充放电模块、中央处理器、驱动单元和接收模块，所述充放电模块连接驱动单元，所述中央处理器无线连接接收模块；

所述充放电模块用于根据中央处理器发出的充电命令进行存储电荷，根据放电命令将存储的电荷转换成充电电压传输至驱动单元；

所述驱动单元用于将接收的充电电压转换成方波信号；所述驱动单元设置有发射线圈；

所述接收模块用于电磁感应所述驱动单元输出的方波信号、产生相应的电流对移动终端的电池进行充电，根据所述方波信号的电流/电压值和电池的充电情况反馈相应的调制信息至中央处理器中；

所述中央处理器用于根据用户的操作输出相应的充电命令或放电命令，监控充供电模块的充放电状态进行相应的控制；监测方波信号的电流/电压值并传输至接收模块、与接收模块进行通讯，根据接收模块传输的调制信息对所述充电电压的大小进行过放过流控制，调整驱动单元输出的方波信号的频率。

所述的具有无线移动充电功能的装置，其中，所述充放电模块包括依次连接的充电单元、储能电池、开关和升压单元；

所述充电单元连接外部电源和中央处理器，用于根据中央处理器输出的充电命令对储能电池进行充电并调整充电电流；

所述升压单元连接驱动单元，用于将储能电池输出的放电电压转换为充电电压对驱动单元供电；

所述开关连接中央处理器，用于根据中央处理器输出的放电命令调整储能电池输出的放电电压和放电电流、进行电池的过放过流控制。

所述的具有无线移动充电功能的装置，其中，所述接收模块包括：

整流单元，用于电磁感应所述驱动单元转换的方波信号、转换为直流电压输出；所述整流单元设置有接收线圈；

与整流单元连接的电压调节单元，用于对所述直流电压进行稳压调节后对移动终端的电池进行充电；

与中央处理器无线连接的控制单元，用于根据接收的方波信号的电流/电压值、以及监控移动终端的电池的充电情况生成相应的调制信息反馈至中央处理器。

所述的具有无线移动充电功能的装置，其还包括连接在储能电池和中央处理器之间的电压监测单元，用于实时监测储能电池的电压，将储能电池的当前电压值输入至中央处理器，控制中央处理器生成相应的充电命令，进行恒流恒压控制。

所述的具有无线移动充电功能的装置，其还包括连接在中央处理器与控制单元之间的通讯单元，用于将中央处理器监测到的方波信号的电流/电压值传输至控制单元，将控制单元的调制信息传输至中央处理器。

所述的具有无线移动充电功能的装置，其还包括连接在中央处理器与驱动单元之间的电流/电压采样单元，用于实时监测方波信号的电流/电压值并传输至中央处理器。

所述的具有无线移动充电功能的装置，其还包括分别与中央处理器连接的温度检测单元、电量显示单元和按键控制单元；

所述温度检测单元用于实时检测储能电池的温度，对储能电池进行过热控制；

所述电量显示单元用于实时检测并显示所述具有无线移动充电功能的装置内储能电池的电量，对储能电池进行过充过压控制；

所述按键控制单元用于根据用户的操作指令控制所述具有无线移动充电功能的装置的工作状态。

一种所述的具有无线移动充电功能的装置的无线充电方法，其中，所述无线充电方法包括以下步骤：

A、中央处理器根据用户的操作输出放电命令控制充放电模块将存储的电荷转换成充电电压至驱动单元；

B、驱动单元将接收的充电电压转换成方波信号，由接收模块电磁感应所述方波信号产生相应的电流对移动终端的电池进行充电；

C、中央处理器实时监控充供电模块的放电状态进行相应的控制，监测方波信号的电流/电压值并传输至接收模块；与接收模块通讯、根据所述调制信息对所述充电电压的大小进行过放过流控制，调整驱动单元输出的方波信号的频率。

所述的无线充电方法，其中，所述步骤A之前还包括对所述具有无线移动充电功能的装置进行充电，其包括：将具有无线移动充电功能的装置与市电连接，中央处理器根据用户的操作输出充电命令控制充放电模块存储电荷。

本发明所提供的具有无线移动充电功能的装置及其无线充电方法，采用充放电模块存储电荷、将存储的电荷转换成充电电压传输至驱动单元，由驱动单元将充电电压转换成方波信号，接收模块利用电磁感应根据所述方波信号产生相应的电流对移动终端的电池进行充电；中央处理器对上述过程中的充电电流和充电电压进行控制，避免出现过放、过流、过充、过压等情况，保证了所述装置使用的安全性、可以为移动终端提供独立的电源，不受充电环境的限制可随时充电，其采用无线方式供电，方便了用户的携带使用，避免了USB线较多给用户带来的不便。

附图说明

图1是本发明实施例提供的具有无线移动充电功能的装置功能模块示意图。

图2是本发明所述的无线充电方法佳实施例流程图。

具体实施方式

本发明提供的具有无线移动充电功能的装置及其无线充电方法用于对移动终端的电池充电，可以解决现有充电技术中对充电环境的限制、数据线较多或长短不适当带来的使用不方便等问题。本发明的基本思路是提供一种带有独立电源、可供电和充电，采用无线方式对移动终端进行充电的装置。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

本发明实施例提供的具有无线移动充电功能的装置，其主要用于储能供电和采用无线方式对移动终端的电池充电。请参阅图1，所述具有无线移动充电功能的装置包括：依次连接的充放电模块10、中央处理器20、驱动单元30和接收模块40。充放电模块10、中央处理器20和驱动单元30组成一充电平台。接收模块40可独立于充电平台外，与移动终端贴附、或者设置在移动终端内部。本发明对接收模块40的装设位置不作限定，只要能实现与驱动单元30之间产生磁场来传输电能即可。

所述充放电模块10还连接驱动单元30，用于根据中央处理器20发出的充电命令进行存储电荷，根据放电命令将存储的电荷转换成充电电压传输至驱动单元30。

所述驱动单元30将接收的充电电压转换成方波信号，由驱动单元30上设置的发射线圈将方波信号提供给接收模块40；也就是以电磁感应的方式将充放电模块10输出的电量转移到接收模块40中。在具体实施时，驱动单元30可采用MOS管组成的半桥电路，由中央处理器20控制MOS管的通断来控制方波信号的频率在一定范围内变化，即可调整后续的对移动终端的电池的充电电流大小。

所述接收模块40电磁感应所述方波信号后产生相应的电流对移动终端的电池进行充电，其还根据所述方波信号的电流/电压值和电池的充电情况反馈相应的调制信息至中央处理器20中。

所述中央处理器20还无线连接接收模块40，一方面用于根据用户的操作输出相应的充电命令或放电命令，监控充供电模块的充放电状态进行相应的控制；另一方面监测方波信号的电流/电压值并传输至接收模块40，与接收模块进行通讯，根据接收模块40传输的调制信息对所述充电电压的大小进行过放过流控制，调整驱动单元30输出的方波信号的频率。

在本发明提供的较佳实施例中，所述充放电模块10进一步包括依次连接的充电单元101、储能电池102、开关103和升压单元104。所述充电单元101连接外部电源和中央处理器20，用于根据中央处理器20输出的充电命令对储能电池进行充电并调整充电电流。在具体实施时，充电单元101可以采用Buck（降压式变换）电路。当用户需要充电时，可将所述装置通过使用USB线连接电脑、或直接***电源插座中。外部电源输入一5V直流电压经过Buck电路给储能电池102充电。

为了进行对所述充电电流的恒流恒压控制，所述中央处理器还包括连接在储能电池102和中央处理器20之间的电压监测单元201。所述电压监测单元201能实时监测储能电池102的电压，将储能电池102的当前电压值输入至中央处理器20分析处理，进而输出相应的充电命令来调整充电电流的大小。

所述开关103还连接中央处理器20，用于根据中央处理器20输出的放电命令调整储能电池输出的放电电压和放电电流、进行电池的过放过流控制。在具体实施时，所述开关可以采用MOS管或开关芯片，能起到控制储能电池102与升压单元104之间的开断、以及能通过控制开关103的导通程度来控制放电电压和放电电流的大小即可。

所述升压单元104还连接驱动单元30，用于将储能电池102输出的放电电压转换为充电电压对驱动单元30供电。在具体实施时，升压单元104可以采用Boost(开关直流升压)电路，将储能电池102的放电电压升高至5V，为驱动单元30提供充电电压。

进一步地，所述接收模块40包括整流单元401、与整流单元401连接的电压调节单元402以及与中央处理器20无线连接的控制单元403。所述整流单元401的输入端设置有接收线圈，用于电磁感应所述驱动单元转换的方波信号，将其转换为直流电压输出。电压调节单元402对所述直流电压进行稳压调节后对移动终端的电池进行充电。其中，为了采集驱动单元30的发射线圈产生的方波信号的电流/电压值，所述装置还包括连接在中央处理器20与驱动单元30之间的电流/电压采样单元206，可以实时监测方波信号的电流/电压值并传输至中央处理器20，便于为电池的充电过程进行调整。

为了使接收模块40与中央处理器20相互通讯，所述装置还包括连接在中央处理器20与控制单元40之间的通讯单元205，其将中央处理器20监测到的方波信号的电流/电压值传输至控制单元403中，还将控制单元403的调制信息传输至中央处理器20中。这样在对电池充电的过程中，控制单元403根据接收的方波信号的电流/电压值、以及监控移动终端的电池的充电情况生成相应的调制信息反馈至中央处理器中，即可控制整个充电过程、包括对方波信号产生的充电电流、充电电压大小的调整，出现异常情况时停止充电等。

进一步地，所述装置还包括分别与中央处理器20连接的温度检测单元202、电量显示单元203和按键控制单元204。所述温度检测单元202用于实时检测储能电池102的温度，对储能电池102进行过热控制。所述电量显示单元203用于实时检测并显示所述具有无线移动充电功能的装置内储能电池102的电量，对储能电池102进行过充过压控制。所述按键控制单元204用于根据用户的操作指令控制所述具有无线移动充电功能的装置的工作状态；例如控制所述装置对移动终端进行充电。上述的电压监测单元201、温度检测单元202、电量显示单元203、按键控制单元204、通讯单元205以及电流/电压采样单元206为中央处理器20的***电路，用于完善对所述装置的控制。

基于上述实施例所提供的具有无线移动充电功能的装置，本发明实施例还提供了一种无线充电方法，请参阅图2，其主要包括以下步骤：

S1、中央处理器根据用户的操作输出放电命令控制充放电模块将存储的电荷转换成充电电压至驱动单元。

本步骤即是开始对移动终端进行充电。可由按键控制单输入的操作指令输出放电命令控制开关导通，储能电池已经存储的电荷经开关传输至升压单元转换为5V的充电电压输出。

S2、驱动单元将接收的充电电压转换成方波信号，由接收模块电磁感应所述方波信号产生相应的电流对移动终端的电池进行充电。

本步骤中，充电电压为驱动单元提供了电源，其发射线圈上产生一定频率的方波信号，被整流单元的接收线圈电磁感应后转换为直流电压，再由电压调节单元对该直流电压稳压、之后对移动终端的电池进行充电。

S3、中央处理器实时监控充供电模块的放电状态进行相应的控制，监测方波信号的电流/电压值并传输至接收模块；与接收模块通讯、根据所述调制信息对所述充电电压的大小进行过放过流控制，调整驱动单元输出的方波信号的频率。

在上述步骤S1和S2中，中央处理器通过电压监测单元实时监控储能电池的放电状态，根据储能电池的电压实时调整其输出的放电电压的大小，防止储能电池过放和过流。中央处理器还通过电流/电压采样单元实时监测方波信号的电流/电压值，通过通讯单元传输至控制单元，控制单元将其监控到的移动终端的电池的充电情况和方波信号的电流/电压值一起进行分析处理，生成相应的调制信息通过通讯单元反馈至中央处理器中来控制驱动单元，实现对整个充电过程中充电电流的恒流恒压控制、以及防止移动终端的电池过充过压。

其中，在进行所述无线充电方法之前，需要确保储能电池中有足够的电荷，可通过电量显示单元查询当前储能电池的电量大小。若电量不足时，需要对所述具有无线移动充电功能的装置进行充电，其方法为

S0、将具有无线移动充电功能的装置与市电连接，中央处理器根据用户的操作输出充电命令控制充放电模块存储电荷。

本步骤中，充电单元可通过USB数据线与电脑连接，输入5V的直流电压至充电单元。也可以通过本装置自带的插头与插座连接输入市电，则本装置中可对应设置电源转换器将220V的市电转换为5V的直流电压输入至充电单元。接上外部电源后，中央处理器发出充电命令控制充电单元对储能电池进行充电。在充电的过程中，通过电压监测单元实时监控储能电池的当前电压，以便于实现对储能电池的恒流恒压控制，防止过充过压对储能电池造成损坏。通过温度检测单元实时检测储能电池的温度，避免储能电池在充电储能的过程中过热影响电池的寿命，保证了储能电池使用中的安全性。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的控制范围。

Claims (8)

1.一种具有无线移动充电功能的装置，用于对移动终端进行充电，其特征在于，包括：依次连接的充放电模块、中央处理器、驱动单元和接收模块，所述充放电模块连接驱动单元，所述中央处理器无线连接接收模块；

所述充放电模块用于根据中央处理器发出的充电命令进行存储电荷，根据放电命令将存储的电荷转换成充电电压传输至驱动单元；

所述驱动单元用于将接收的充电电压转换成方波信号；所述驱动单元设置有发射线圈；

所述接收模块用于电磁感应所述驱动单元输出的方波信号、产生相应的电流对移动终端的电池进行充电，根据所述方波信号的电流/电压值和移动终端的电池的充电情况反馈相应的调制信息至中央处理器中；

所述中央处理器用于根据用户的操作输出相应的充电命令或放电命令，监控充放电模块的充放电状态进行相应的控制；中央处理器监测方波信号的电流/电压值并传输至接收模块、与接收模块进行通讯，根据接收模块传输的调制信息对所述充电电压的大小进行过放过流控制，调整驱动单元输出的方波信号的频率；

所述充放电模块包括依次连接的充电单元、储能电池、开关和升压单元；

所述充电单元连接外部电源和中央处理器，用于根据中央处理器输出的充电命令对储能电池进行充电并调整充电电流；

所述升压单元连接驱动单元，用于将储能电池输出的放电电压转换为充电电压对驱动单元供电；

所述开关连接中央处理器，用于根据中央处理器输出的放电命令调整储能电池输出的放电电压和放电电流、进行储能电池的过放过流控制；

充电单元采用Buck电路；开关采用开关芯片，能控制储能电池与升压单元之间的开断、以及能通过控制开关的导通程度来控制放电电压和放电电流的大小。

2.根据权利要求1所述的具有无线移动充电功能的装置，其特征在于，所述接收模块包括：

整流单元，用于电磁感应所述驱动单元转换的方波信号、将方波信号转换为直流电压输出；所述整流单元设置有接收线圈；

与整流单元连接的电压调节单元，用于对所述直流电压进行稳压调节后对移动终端的电池进行充电；

与中央处理器无线连接的控制单元，用于根据接收的方波信号的电流/电压值、以及监控移动终端的电池的充电情况生成相应的调制信息反馈至中央处理器。

3.根据权利要求1所述的具有无线移动充电功能的装置，其特征在于，还包括连接在储能电池和中央处理器之间的电压监测单元，用于实时监测储能电池的电压，将储能电池的当前电压值输入至中央处理器，控制中央处理器生成相应的充电命令，使电压监测单元进行恒流恒压控制。

4.根据权利要求2所述的具有无线移动充电功能的装置，其特征在于，还包括连接在中央处理器与控制单元之间的通讯单元，用于将中央处理器监测到的方波信号的电流/电压值传输至控制单元，将控制单元的调制信息传输至中央处理器。

5.根据权利要求1所述的具有无线移动充电功能的装置，其特征在于，还包括连接在中央处理器与驱动单元之间的电流/电压采样单元，用于实时监测方波信号的电流/电压值并传输至中央处理器。

6.根据权利要求1所述的具有无线移动充电功能的装置，其特征在于，还包括分别与中央处理器连接的温度检测单元、电量显示单元和按键控制单元；

所述温度检测单元用于实时检测储能电池的温度，对储能电池进行过热控制；

所述电量显示单元用于实时检测并显示所述具有无线移动充电功能的装置内储能电池的电量，对储能电池进行过充过压控制；

所述按键控制单元用于根据用户的操作指令控制所述具有无线移动充电功能的装置的工作状态。

7.一种采用权利要求1所述的具有无线移动充电功能的装置的无线充电方法，其特征在于，所述无线充电方法包括以下步骤：

A、中央处理器根据用户的操作输出放电命令控制充放电模块将存储的电荷转换成充电电压至驱动单元；

B、驱动单元将接收的充电电压转换成方波信号，由接收模块电磁感应所述方波信号产生相应的电流对移动终端的电池进行充电；

C、中央处理器实时监控充放电模块的放电状态进行相应的控制，监测方波信号的电流/电压值并传输至接收模块；中央处理器与接收模块通讯、根据所述调制信息对所述充电电压的大小进行过放过流控制，调整驱动单元输出的方波信号的频率；

所述充放电模块包括依次连接的充电单元、储能电池、开关和升压单元；

所述充电单元连接外部电源和中央处理器，用于根据中央处理器输出的充电命令对储能电池进行充电并调整充电电流；

所述升压单元连接驱动单元，用于将储能电池输出的放电电压转换为充电电压对驱动单元供电；

所述开关连接中央处理器，用于根据中央处理器输出的放电命令调整储能电池输出的放电电压和放电电流、进行储能电池的过放过流控制；

充电单元采用Buck电路；开关采用开关芯片，能控制储能电池与升压单元之间的开断、以及能通过控制开关的导通程度来控制放电电压和放电电流的大小。

8.根据权利要求7所述的无线充电方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括对所述具有无线移动充电功能的装置进行充电，其包括：将具有无线移动充电功能的装置与市电连接，中央处理器根据用户的操作输出充电命令控制充放电模块存储电荷。