无线充电接收装置、无线充电系统及其充电控制方法与流程

本公开涉及无线充电
技术领域：
，尤其涉及一种无线充电接收装置、无线充电系统及其充电控制方法。
背景技术：
：目前，无线充电技术已被广泛地应用于终端设备的充电过程中，例如，WPC(WirelessPowerConsortium，无线充电联盟)技术标准。该WPC技术标准通过接收端对发送端所产生的电流进行磁感应，控制无线充电系统输出充电电流至待充电负载，同时接收端将输出反馈至发送端，进而通过发送端控制无线充电过程的结束。由于终端设备的生产参数以及物料参数存在误差，在无线充电过程中，将造成接收端与发送端各自形成的LC谐振的谐振频率产生较大的误差，而导致无线充电效率的降低。技术实现要素：基于此，本公开的一个目的在于提供一种无线充电接收装置，用于解决现有技术中因接收端的谐振频率与发送端的谐振频率误差较大而导致无线充电效率降低的问题。此外，本公开的另一个目的在于提供一种无线充电系统及其充电控制方法，用于解决现有技术中因接收端的谐振频率与发送端的谐振频率误差较大而导致无线充电效率降低的问题。为了解决上述技术问题，本公开所采用的技术方案为：一种无线充电接收装置，包括：调频控制模块、接收谐振感应模块和接收控制模块，其中，所述调频控制模块用于对多个预设状态进行轮询，通过对所述接收谐振感应模块的第一输出端进行峰值检测，由轮询的预设状态中得到最佳状态；所述接收谐振感应模块用于按照所述最佳状态设置LC谐振中的电容值，以调节所述LC谐振的谐振频率，通过所述调节控制第二输出端输出最大充电电流，所述LC谐振是在所述接收谐振感应模块中形成的；所述接收控制模块用于将所述最大充电电流进行交直流转换后输出至待充电负载。一种无线充电系统，包括无线充电发送装置和无线充电接收装置，其中，所述无线充电接收装置为上述无线充电接收装置。一种无线充电系统的充电控制方法，所述无线充电系统包括无线充电发送装置和无线充电接收装置，所述方法包括：在无线充电开始时，对多个预设状态进行轮询；通过对所述无线充电接收装置中的接收谐振感应模块的输出端进行峰值检测，由轮询的预设状态中得到最佳状态；按照所述最佳状态设置LC谐振中的电容值，以调节所述LC谐振的谐振频率，通过所述调节控制所述无线充电接收装置输出最大充电电流；其中，所述LC谐振是在所述接收谐振感应模块中形成的。与现有技术相比，本公开具有以下有益效果：通过在无线充电接收装置中设置调频控制模块，以通过调频控制模块在无线充电开始时对多个预设状态进行轮询得到最佳状态，使得无线充电接收装置在无线充电过程中，能够自适应地按照最佳状态对LC谐振的谐振频率进行调节，进而使得无线充电接收装置的谐振频率接近于无线充电发送装置的谐振频率，从而有效地提高了无线充电系统的无线充电效率。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。图1是根据本公开所涉及的一种无线充电系统的框图；图2是根据一示例性实施例示出的一种无线充电接收装置的框图；图3是图2对应实施例中接收谐振感应模块在一个实施例的框图；图4是图3对应实施例中可调电容单元在一个实施例的电路原理图；图5是图3对应实施例中可调电容单元在另一个实施例的电路原理图；图6是根据一示例性实施例示出的一种无线充电系统的充电控制方法的流程图。通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例执行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。图1是根据本公开所涉及的一种无线充电系统的框图，如图1所示，该种无线充电系统10包括无线充电发送装置100和无线充电接收装置300。其中，无线充电发送装置100包括但不限于：发送控制模块110和发送谐振感应模块130。无线充电接收装置300包括但不限于：接收谐振感应模块330和接收控制模块350。在无线充电过程中，发送谐振感应模块130产生的电流将会产生一磁场，通过该磁场使得接收谐振感应模块330感应出电流。感应出的电流进行相关处理(例如，交直流转换等)后，将由接收控制模块350传输至终端设备20，例如，终端设备20可以是智能手机、平板电脑、照相机、智能手表等等，进而实现对终端设备20中的电池进行充电。此外，接收控制模块350还将向发送控制模块110反馈其输出的电流，以通过发送控制模块110控制无线充电过程的结束，例如，当反馈的电流逐渐减小至预设阈值以下，即停止无线充电过程。应当理解，发送谐振感应模块130与接收谐振感应模块330将各自形成LC谐振，若发送端的LC谐振的谐振频率与接收端的LC谐振的谐振频率保持一致，则接收谐振感应模块330所感应出的电流将最大，相应地，此时无线充电效率也最高。然而，由于终端设备20的生产参数以及物料参数存在误差，在无线充电过程中，将造成接收端的谐振频率与发送端的谐振频率产生较大的误差，而导致无线充电效率的降低。因此，为了使接收端的谐振频率接近于发送端的谐振频率，以提高无线充电效率，特提出一种无线充电接收装置，该无线充电接收装置可以应用于图1所示的无线充电系统10。请参阅图2，在一示例性实施例中，一种无线充电接收装置300包括但不限于：调频控制模块310、接收谐振感应模块330和接收控制模块350。其中，调频控制模块310用于对多个预设状态进行轮询，通过对接收谐振感应模块330的第一输出端进行峰值检测，由轮询的预设状态中得到最佳状态。预设状态是用以设置LC谐振中的电容值的，该LC谐振是在接收谐振感应模块330中形成的。可以理解，当预设状态所设置的电容值使得LC谐振的谐振频率最接近发送端的谐振频率，则无线充电系统的无线充电效率将达到最高，此时，该预设状态即被视为最佳状态。具体而言，在无线充电开始时，调频控制模块310即自动对多个预设状态进行轮询，进而通过轮询到的预设状态对LC谐振中的电容值进行设置。其中，调频控制模块310通过对充电标识信号进行识别来判断无线充电是否开始，该充电标识信号由无线充电发送装置生成并发送。举例来说，若充电标识信号被拉高，即表示无线充电已开始，反之，若充电标识信号始终保持低电平，则表示无线充电尚未开始。当然，根据不同的应用场景，充电标识信号也可以是低电平表示无线充电已开始。在LC谐振中的电容值设置完成之后，LC谐振的谐振频率也相对稳定，此时，接收谐振感应模块330将按照该谐振频率感应出无线充电发送装置所产生的电流，并经由第二输出端传输至接收控制模块350。进一步地，接收谐振感应模块330还将其所感应出的电流通过第一输出端反馈至调频控制模块310。调频控制模块310则通过峰值检测对该第一输出端进行检测，以检测得到感应出的电流所对应的电压值或者电流值。其中，峰值检测可以通过峰值检波电路实现，其为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。基于此，轮询到的预设状态将得到一个对应的电压值或者电流值，通过将所有预设状态对应的电压值或者电流值进行比较，将得出最大电压值或者最大电流值，则该最大电压值或者最大电流值所对应的预设状态即为最佳状态。接收谐振感应模块330用于按照最佳状态设置LC谐振中的电容值，以调节LC谐振的谐振频率，通过调节控制第二输出端输出最大充电电流。在得到最佳状态之后，接收谐振感应模块330即按照最佳状态完成LC谐振中的电容值的设置，即在本次无线充电过程中，接收谐振感应模块330都将按照电容值设置之后所产生的谐振频率来感应无线充电发送装置所产生的电流。由于最佳状态对应于接收谐振感应模块330感应出的电流是最大的，因此，在最佳状态时，接收端的谐振频率是最接近于发送端的谐振频率的，接收谐振感应模块330所输出的充电电流也是最大的，相应地，无线充电系统的无线充电效率也最高。接收控制模块350用于将最大充电电流进行交直流转换后输出至待充电负载。接收控制模块350在接收到接收谐振感应模块330输出的最大充电电流之后，即对其进行相关处理，例如，交直流转换，进而传输至待充电负载，即终端设备20，以此实现对终端设备20中的电池进行充电。通过如上所述的设置，在每一次无线充电开始时，调频控制模块均先进行多个预设状态的轮询，以实现自适应地按照最佳状态设置LC谐振中的电容值，使得接收端的谐振频率接近于发送端的谐振频率，以此保证在每一次无线充电过程中，接收端与发送端中的LC谐振达到最佳的谐振状态，从而使得无线充电系统达到最佳的充电效果，即无线充电效率最高。请参阅图3，在一示例性实施例中，接收谐振感应模块330包括接收线圈331和可调电容单元333。其中，可调电容单元333用于提供可调电容与接收线圈331产生LC谐振。应当理解，LC谐振是在电感和电容相互并联的电路中产生的。本实施例中，接收线圈331相当于电感，可调电容单元333则用于提供电容，进而通过电感与电容的并联产生LC谐振。进一步地，由于可调电容单元333提供的电容为可调电容，该可调电容的电容值是可调的，因此，LC谐振的谐振频率将通过对可调电容的电容值进行调整实现调节，从而有利于后续通过调节LC谐振频率来实现无线充电效率的有效提高。请参阅图4，在一示例性实施例中，可调电容单元333包括并联的多个固定电容、以及与多个固定电容分别串联的多个开关管。其中，开关管的通断受控于调频控制信号，调频控制信号由预设状态生成。表1预设状态与可调电容Cy的对应关系序号A3A2A1A0Cy(μF)000000100010.01200100.027300110.037401000.056501010.066601100.083701110.093810000.1910010.111010100.1271110110.1371211000.1561311010.1661411100.1831511110.193如表1所示，预设状态为16个，分别由四个状态参数A0、A1、A2和A3组成，相应地，调频控制信号则由该16个预设状态生成。当状态参数为1时，调频控制信号将控制开关管导通，进而使得与该开关管串联的固定电容作为可调电容Cy的一部分与接收线圈产生LC谐振。反之，当状态参数为0时，调频控制信号将控制开关管关断，进而与该开关管串联的固定电容则不会与接收线圈产生LC谐振。举例来说，当预设状态A0A1A2A3为1001时，其对应生成的调频控制信号将分别控制开关管Q1导通、开关管Q2导通、开关管Q3关断、开关管Q4导通，进而使得与开关管Q1、Q2、Q4对应连接的固定电容C30、C31、C33均能够作为可调电容Cy的一部分，即可调电容Cy的电容值为0.01μF+0.027μF+0.1μF＝0.137μF。通过如上所述的设置，调频控制模块能够对上述16个预设状态进行轮询，使得可调电容Cy的电容值可以在0μF～0.2μF之间进行微调，以此减小接收端的谐振频率与发送端的谐振频率之间产生的较大误差，从而有利于提高无线充电效率。当然，在其他实施例中，还可以对预设状态的个数进行调整，使该预设状态由更多个状态参数组成，进而使得可调电容Cy的电容值能够得到更加精细地微调，越发有利于接收端的谐振频率无限趋近于发送端的谐振频率，从而进一步地提高无线充电效率。进一步地，如图4所示，开关管为P型MOS管，其漏极与固定电容的一端相连，源极与接收谐振感应模块330的第二输出端相连，栅极用于输入调频控制信号。当然，在其他实施例中，开关管还可以由二极管、三极管、继电器等具有开关通断作用的元器件或者电路组成。更进一步地，可调电容单元333还包括与多个开关管分别连接的多个反相器U1，用于对调频控制信号进行TTL电平转换。当然，在其他实施例中，反相器也可以用其他电平转换电路或者电平转换芯片来替代，以实现对调频控制信号的TTL电平转换。应当理解，由预设状态生成的调频控制信号为数字信号，而对开关管进行通断控制的为模拟信号，通过TTL电平转换，将使得数字信号“1”转换为模拟信号的高电压，而数字信号“0”则转换为模拟信号的低电压，从而有利于更好地控制开关管的通断。此外，通过如上所述的设置，还将实现模数隔离，以此有效地提高无线充电系统的信噪比。请一并参阅图5，在一示例性实施例中，可调电容单元333还包括至少一基本电容，以作为可调电容的一部分与接收线圈331产生LC谐振。具体而言，如图5所示，可调电容单元333还包括两个基本电容，分别为电容C1和电容C2，二者的并联值作为可调电容Cx的一部分，而电容Cy则作为可调电容Cx的另一部分。通过可调电容Cx与接收线圈331产生LC谐振，进而通过调整可调电容Cx的电容值实现对LC谐振的谐振频率的调节。其中，可调电容Cx与LC谐振的谐振频率之间的关系如以下公式所示：Cx＝[(fs×2π)2×L′S]-1，其中，fs为LC谐振的谐振频率，L′S′为接收线圈与发射线圈存在互感关系时的电感值。该L′S在接收线圈与发射线圈的类型固定之后即可通过测试仪测试得到。通过如上所述的设置，在无线充电系统中，当电容Cy的电容值为0时，即可通过对基本电容的设置，使接收端的谐振频率基本接近于发送端的谐振频率。当基本电容完成设置之后，再通过在0μF～0.2μF之间对电容Cy的电容值进行微调，即可使接收端的谐振频率进一步地接近于发送端的谐振频率，从而进一步地有效提高无线充电的效率。进一步地，如图5所示，接收谐振感应模块330还包括与可调电容单元333相连的滤波单元335，用于对感应到的电流进行滤波，并将滤波后的电流传输至接收谐振感应模块330的第二输出端。滤波单元335可以是滤波电路，还可以是滤波器，以对感应到的电流中的高低频信号进行滤除，同时也可以对前级电路中引入的噪声进行滤除，进一步有效地提高无线充电系统的信噪比。本实施例中，滤波单元335为滤波电路，该滤波电路包括并联的电容C4和电容C5，如图5所示。其中，AC1或者AC2均可作为接收谐振感应模块330的第二输出端，用以输出充电电流至待充电负载。需要说明的是，本公开所涉及的接收谐振感应模块所输出的充电电流仍然是交流电形式的，在输出至待充电负载之前，还需要进行相关处理，例如，交直流转换等，其为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。下述为本公开方法实施例，可以适用于本公开所涉及的无线充电系统及无线充电接收装置。对于本公开方法实施例中未披露的细节，请参照本公开所涉及的无线充电接收装置实施例。请参阅图6，在一示例性实施例中，一种无线充电系统的充电控制方法，适用于图1所示出的无线充电系统10。如图1所示，所述无线充电系统10包括：无线充电发送装置100和无线充电接收装置300。其中，无线充电发送装置100包括但不限于：发送控制模块110和发送谐振感应模块130。无线充电接收装置300包括但不限于：接收谐振感应模块330和接收控制模块350。相应地，所述方法可以由无线充电接收装置300执行，可以包括以下步骤：步骤610，在无线充电开始时，对多个预设状态进行轮询。预设状态是用以设置LC谐振中的电容值的，该LC谐振是在接收谐振感应模块330中形成的。具体而言，在无线充电开始时，无线充电接收装置300即自动对多个预设状态进行轮询，进而通过轮询到的预设状态对LC谐振中的电容值进行设置。其中，无线充电接收装置300通过对充电标识信号进行识别来判断无线充电是否开始，该充电标识信号由无线充电发送装置生成并发送。举例来说，若充电标识信号被拉高，即表示无线充电已开始，反之，若充电标识信号始终保持低电平，则表示无线充电尚未开始。当然，根据不同的应用场景，充电标识信号也可以是低电平表示无线充电已开始。步骤630，通过对无线充电接收装置中的接收谐振感应模块的输出端进行峰值检测，由轮询的预设状态中得到最佳状态。可以理解，当预设状态所设置的电容值使得LC谐振的谐振频率最接近发送端的谐振频率，则无线充电系统的无线充电效率将达到最高，此时，该预设状态即被视为最佳状态。在LC谐振中的电容值设置完成之后，LC谐振的谐振频率也相对稳定，此时，无线充电接收装置300中的接收谐振感应模块330将按照该谐振频率感应出无线充电发送装置100所产生的电流，并向终端设备20输出。进一步地，无线充电接收装置300中的接收谐振感应模块330还将通过输出端对其所感应出的电流进行反馈。无线充电接收装置300则通过峰值检测对该输出端进行检测，以检测得到感应出的电流所对应的电压值或者电流值。其中，峰值检测可以通过峰值检波电路实现，其为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。基于此，轮询到的预设状态将得到一个对应的电压值或者电流值，通过将所有预设状态对应的电压值或者电流值进行比较，将得出最大电压值或者最大电流值，则该最大电压值或者最大电流值所对应的预设状态即为最佳状态。步骤650，按照最佳状态设置LC谐振中的电容值，以调节LC谐振的谐振频率，通过调节控制无线充电接收装置输出最大充电电流。在得到最佳状态之后，接收谐振感应模块330即按照最佳状态完成LC谐振中的电容值的设置，即在本次无线充电过程中，接收谐振感应模块330都将按照电容值设置之后所产生的谐振频率来感应无线充电发送装置100所产生的电流。由于最佳状态对应于接收谐振感应模块330感应出的电流是最大的，因此，在最佳状态时，接收端的谐振频率是最接近于发送端的谐振频率的，接收谐振感应模块330所输出的充电电流也是最大的，相应地，无线充电系统的无线充电效率也最高。进一步地，接收控制模块350在接收到接收谐振感应模块330输出的最大充电电流之后，即对其进行相关处理，例如，交直流转换，进而传输至终端设备20，以此实现对终端设备20中的电池进行充电。在本公开实施例中，通过在无线充电开始时对多个预设状态进行轮询得到最佳状态，使得无线充电接收装置在无线充电过程中，能够自适应地按照最佳状态进行LC谐振中的电容值的设置，以此调节LC谐振的谐振频率，进而使得无线充电接收装置的谐振频率接近于无线充电发送装置的谐振频率，从而有效地提高了无线充电系统的无线充电效率，使得无线充电效率可以达到80％。上述内容，仅为本公开的较佳示例性实施例，并非用于限制本公开的实施方案，本领域普通技术人员根据本公开的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本公开的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3