一种非接触式充电系统和方法与流程

本发明涉及充电领域，特别涉及一种非接触式充电系统和方法。

背景技术：

便携式电子产品具有便于携带、使用方便等优点，手机、PDA、MP3播放器、智能手表等大量的便携式电子设备均使用充电电池，一旦电池电量耗尽，就需要及时充电。目前通常使用的充电器在工作时都是通过导体与负载相连接，而各个厂商生产的充电器接口各不相同，因此可能存在充电安全问题，例如会出现插接时接头接触不良，特别是在长期使用后，可能产生接触不良等现象或其他故障；其次不同设备的充电接口不同，不能通用，如果用户需要对多个设备同时充电，就要连接多个充电器，造成了使用的不便。于是一种感应式非接触式充电装置应运而生，其是利用一充电端产生一感应磁场对充电电池进行非接触式充电。

然而，非接触式充电设备在使用中，如果使用者在放置非接触式充电的发射设备和接收设备时发生位置偏移，容易导致充电效率大幅下降而引起发热量上升，如果电路上没有及时做出相应处理，容易引发设备过热等一系列问题。目前，业界的方案通常通过机械结构的方式固定充电发射设备和接收设备的摆放位置，这种方式容易遭受人为破坏。并且，通过机械结构设计检测的方式对机械结构设计要求较高，且有寿命限制。因此，亟需一种安全、简易、灵活、高效的非接触式充电系统和方法。

技术实现要素：

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的实施方式，提出一种非接触式充电系统，所述系统包括用于生成定位磁场的定位磁场生成设备、与定位磁场生成设备相对应的定位磁场检测设备以及无线充电单元，所述定位磁场生成设备与定位磁场检测设备相对设置，所述定位磁场检测设备检测所述定位磁场生成设备生成的定位磁场，所述无线充电单元根据定位磁场检测设备的检测结果开启无线充电。

根据本发明的实施方式，所述定位磁场生成设备设置于充电发送端，所述定位磁场检测设备设置于充电接收端。

根据本发明的实施方式，所述充电接收端还包括信号反馈电路和第二处理器，所述信号反馈电路和定位磁场检测设备分别连接第二处理器，当所述第二处理器检测到定位磁场检测设备有电流或电压信号时，指示所述信号反馈电路向充电发送端发送耦合定位信号。

根据本发明的实施方式，所述充电发送端还包括定位信号接收电路和第一处理器，所述定位信号接收电路和定位磁场生成设备分别连接第一处理器，所述定位信号接收电路用于接收充电接收端发送的耦合定位信号；所述第一处理器用于根据接收的耦合定位信号，生成充电指令；所述无线充电单元根据充电指令进行充电无线充电单元。

根据本发明的实施方式，所述定位磁场生成设备设置于充电接收端，所述定位磁场检测设备设置于充电发送端。

根据本发明的实施方式，所述定位磁场检测设备为霍尔传感器。

根据本发明的实施方式，所述定位磁场生成设备为磁铁。

根据本发明的实施方式，所述定位磁场检测设备和定位磁场生成设备分别为一个。

根据本发明的实施方式，所述充电发送端还包括充电电池，所述充电电池用于在没有直流电源的情况下，为充电发送端供电。

根据本发明的实施方式，所述第一处理器还用于在充电接收端放置于充电发送端上之后的预定时间内，仍未收到耦合定位信号时，进行异常提示；或者在开始正常充电后的预定时间内，未再次收到耦合定位信号时，判定充电接收端位置移动，进行异常提示或发出减小充电电流的指令。

根据本发明的实施方式，还提出一种非接触式充电方法，所述充电方法可由上述非接触式充电系统实施，所述方法包括：

检测充电接收端是否放置于充电发送端上；

如果是，则继续检测定位磁场；

当检测到定位磁场时，充电发送端对充电接收端进行充电；

当未检测到定位磁场时，进行异常保护处理。

根据本发明的实施方式，所述检测定位磁场由设置于充电接收端上的定位磁场检测设备检测设置于充电发送端上的定位磁场生成设备所生成的磁场；当检测到定位磁场检测设备有电流或电压信号时，向充电发送端发送耦合定位信号。

根据本发明的实施方式，所述检测定位磁场由设置于充电发送端上的定位磁场检测设备检测设置于充电接收端上的定位磁场生成设备所生成的磁场；当检测到定位磁场检测设备有电流或电压信号时，向充电接收端发送耦合定位信号。

根据本发明的实施方式，所述异常保护处理包括当充电接收端放置于充电发送端上之后的预定时间内，仍未收到耦合定位信号时，进行异常提示；或者当开始正常充电后的预定时间内，未再次收到耦合定位信号时，判定充电接收端位置移动，进行异常提示或发出减小充电电流的指令。

本发明的优点在于：

本发明的非接触式充电系统包括用于生成定位磁场的定位磁场生成设备、与定位磁场生成设备相对应的定位磁场检测设备以及无线充电单元，所述无线充电单元根据定位磁场检测设备的检测结果开启无线充电；相比于现有技术，可以精确判定充电系统的双方是否处于最佳耦合位置，避免了在不正确摆放位置下开启无线充电功能，可以避免不利问题的发生，大大提高了无线充电的效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本发明实施方式的非接触式充电系统的结构示意图；

附图2示出了根据本发明第一实施方式的充电发送端的结构示意图；

附图3示出了根据本发明第一实施方式的充电接收端的结构示意图；

附图4示出了根据本发明第三实施方式的充电发送端的结构示意图；

附图5示出了根据本发明第三实施方式的充电接收端的结构示意图；

附图6示出了根据本发明实施方式的非接触式充电方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为解决上述问题，本发明提出一种非接触式充电系统，如附图1所示，所述系统包括充电发送端(未示出)、充电接收端(未示出)、用于生成定位磁场的定位磁场生成设备、与定位磁场生成设备相对应的定位磁场检测设备以及无线充电单元，所述定位磁场生成设备与定位磁场检测设备相对设置，所述定位磁场检测设备检测所述定位磁场生成设备生成的定位磁场，所述无线充电单元根据定位磁场检测设备的检测结果开启无线充电。

具体的，当所述定位磁场生成设备生成定位磁场，所述定位磁场检测设备检测所述定位磁场，当检测到定位磁场时，表示非接触式充电系统的发送端和接收端已摆放至正确位置，即接收端的摆放位置处于发送端充电线圈的最佳耦合位置，开启无线充电。

下面结合附图详细介绍本发明的非接触式充电系统的具体实现方式。

根据本发明的第一实施方式，所述非接触式充电系统包括充电发送端和充电接收端；如附图2所示，本发明的充电发送端包括一个定位磁场生成器(即定位磁场生成设备)、定位信号接收电路、直流电源、DC/DC转换器、变换电路、开关、发送天线(所述直流电源、DC/DC转换器、变换电路、开关、发送天线即非接触式充电系统的无线充电单元)和第一处理器；

所述定位磁场生成器用于生成定位充电发送端和充电接收端最佳充电耦合位置的磁场；

所述定位信号接收电路用于接收充电接收端发送的耦合定位信号；

所述第一处理器用于根据接收的耦合定位信号，生成充电指令；

所述DC/DC转换器用于根据从直流电源获得的直流电力，产生具有可变电压的直流电力，输出至变换电路；

所述变换电路用于产生具有可变频率及可变大小的高频电力，经由开关向发送天线传输；

所述开关用于将产生的高频电力向发送天线传输；

所述发送天线具备包括发送线圈的谐振电路，与充电接收端的接收天线电磁耦合，用于向充电接收端充电。

在该实施方式中，优选的，所述定位磁场生成器为磁铁。

在该实施方式中，优选的，所述磁铁设置于充电发送端的上表面与发送线圈的轴线相交的位置。

在该实施方式中，优选的，所述充电发送端还包括充电电池、电池控制器和模式变换器；

所述充电电池用于在没有直流电源的情况下，为充电发送端供电；

所述电池控制器用于在有直流电源提供电源时，控制充电电池不工作，在无直流电电源时，控制充电电池为充电发送端供电；

模式变换器用于控制直流电源为充电电池充电、还是用于为充电发送端供电；在直流电源为充电电池充电的情况下，模式变换器控制断开直流电源与DC/DC转换器的连接；当充电发送端通过直流电源为充电接收端进行非接触式充电时，模式变换器控制断开DC/DC转换器与充电电池的连接。

通过设置上述充电电池、电池控制器和模式变换器，可以大大扩展所述充电发送端的使用范围和便携移动性。

在该实施方式中，所述第一处理器还用于在充电接收端放置于充电发送端上之后的预定时间内，仍未收到耦合定位信号时，进行异常提示；或者在开始正常充电后的预定时间内，未再次收到耦合定位信号时，判定充电接收端位置移动，进行异常提示或发出减小充电电流的指令。

如附图3所示，本发明的充电接收端包括一个定位磁场检测器(即定位磁场检测设备)，信号反馈电路、第二处理器、接收天线；

所述定位磁场检测器用于检测充电发送端上的定位磁场生成器生成的磁场，以便定位充电发送端和充电接收端最佳充电耦合位置；优选的，所述定位磁场检测器周期性的检测定位磁场生成器生成的磁场；

所述第二处理器读取所述定位磁场检测器的电流或电压信号，当读取到电流或电压信号时，指示信号反馈电路向充电发送端发送耦合定位信号；

所述接收天线具备包括接收线圈的谐振电路，与充电发送端的发送天线电磁耦合进行充电。

在该实施方式中，优选的，所述定位磁场检测器为霍尔传感器。

在该实施方式中，优选的，所述霍尔传感器设置于充电接收端下表面与接收线圈的轴线相交的位置。

该实施方式的工作原理为：当充电接收端的定位磁场检测器检测到充电发送端上的定位磁场生成器生成的磁场时，发送天线和接收天线的两个线圈也正好处于轴线重合或基本重合的位置，此时，两个线圈的耦合强度最高，充电效率也最高，表明充电接收端已经放置于最佳充电位置。

本领域技术人员可以明了的是，所述定位磁场生成器和定位磁场检测器也可以设置于其他位置，只要预先测定好，当定位磁场生成器和定位磁场检测器位置重合时，发送天线和接收天线的两个线圈也正好处于轴线重合或基本重合的位置，就可以解决本申请的技术问题。

根据本发明的第二实施方式，充电发送端包括多个定位磁场生成器，对应的，充电接收端也包括多个定位磁场检测器，所述多个定位磁场生成器与多个定位磁场检测器一一对应，所述多个定位磁场生成器与多个定位磁场检测器可分别设置于充电发送端和充电接收端的任意位置，当所述多个定位磁场生成器与多个定位磁场检测器都配合定位成功时，发送天线和接收天线的两个线圈也正好处于轴线重合或基本重合的位置。相比于一个定位磁场生成器和一个定位磁场检测器的情形，该实施方式具有更高的定位精度。该实施方式中的充电发送端和充电接收端的其余组成部分与第一实施方式相同，在此不再详述。

根据本发明的第三实施方式，公开了另一种非接触式充电系统，本实施方式的非接触式充电系统同样也包括充电发送端和充电接收端。

如附图4所示，本发明的充电发送端包括一个定位磁场检测器，信号反馈电路、直流电源、DC/DC转换器、变换电路、开关、发送天线和第一处理器；

所述定位磁场检测器用于检测充电接收端上的定位磁场生成器生成的磁场，以便定位充电发送端和充电接收端最佳充电耦合位置；优选的，所述定位磁场检测器周期性的检测定位磁场生成器生成的磁场；

所述第一处理器读取所述定位磁场检测器的电流或电压信号，当读取到电流或电压信号时，指示信号反馈电路向充电接收端发送耦合定位信号，并生成充电指令；

DC/DC转换器用于根据从直流电源获得的直流电力，产生具有可变电压的直流电力，输出至变换电路；

变换电路用于产生具有可变频率及可变大小的高频电力，经由开关向发送天线传输；

开关用于将产生的高频电力向发送天线传输，发送天线具备包括发送线圈的谐振电路，与充电接收端的接收天线电磁耦合，用于向充电接收端充电。

在该实施方式中，优选的，所述定位磁场检测器为霍尔传感器。

在该实施方式中，优选的，所述霍尔传感器设置于充电发送端上表面与发送线圈的轴线相交的位置。

在该实施方式中，优选的，所述充电发送端还包括充电电池、电池控制器和模式变换器；

所述充电电池用于在没有直流电源的情况下，为充电发送端供电；

所述电池控制器用于在有直流电源提供电源时，控制充电电池不工作，在无直流电电源时，控制充电电池为充电发送端供电；

模式变换器用于控制直流电源为充电电池充电、还是用于为充电发送端供电，在直流电源为充电电池充电的情况下，模式变换器控制断开直流电源与DC/DC转换器的连接，当充电发送端通过直流电源为充电接收端进行非接触式充电时，模式变换器控制断开DC/DC转换器与充电电池的连接。

在该实施方式中，所述第一处理器还用于在充电接收端放置于充电发送端上之后的预定时间内，仍未检测到定位磁场生成器生成的磁场时，进行异常提示；或者在开始正常充电后的预定时间内，未再次检测到定位磁场生成器生成的磁场时，判定充电接收端位置移动，进行异常提示或发出减小充电电流的指令。

如附图5所示，本发明的充电接收端包括一个定位磁场生成器、定位信号接收电路、第二处理器、接收天线；

所述定位磁场生成器用于生成定位充电发送端和充电接收端最佳充电耦合位置的磁场；

所述定位信号接收电路用于接收充电接收端发送的耦合定位信号；

所述第二处理器用于根据所述耦合定位信号指示接收天线的谐振电路进行充电；所述第二处理器还用于当充电接收端放置于充电发送端上的预定时间内，仍未接收到充电接收端发送的耦合定位信号时，进行异常提示，包括提示用户继续移动充电接收端的摆放位置；所述第二处理器还用于，当开始正常充电后的预定时间内，未再次收到耦合定位信号时，判定充电接收端位置移动，再次进行异常提示；

所述接收天线具备包括接收线圈的谐振电路，与充电发送端的发送天线电磁耦合进行充电。

在该实施方式中，优选的，所述定位磁场生成器为磁铁。

在该实施方式中，优选的，所述磁铁设置于充电接收端的下表面与接收线圈的轴线相交的位置。

该实施方式的工作原理为：当充电发送端的定位磁场检测器检测到充电接收端上的定位磁场生成器生成的磁场时，发送天线和接收天线的两个线圈也正好处于轴线重合或基本重合的位置，此时，两个线圈的耦合强度最高，充电效率也最高，表明充电接收端已经放置于最佳充电位置。

本领域技术人员可以明了的是，所述定位磁场生成器和定位磁场检测器也可以设置于其他位置，只要预先测定好，当定位磁场生成器和定位磁场检测器位置重合时，发送天线和接收天线的两个线圈也正好处于轴线重合或基本重合的位置，就可以解决本申请的技术问题。

根据本发明的第四实施方式，充电接收端包括多个定位磁场生成器，对应的，充电发送端也包括多个定位磁场检测器，所述多个定位磁场生成器与多个定位磁场检测器一一对应，所述多个定位磁场生成器与多个定位磁场检测器可分别设置于充电接收端和充电发送端的任意位置，当所述多个定位磁场生成器与多个定位磁场检测器都检测成功时，发送天线和接收天线的两个线圈也正好处于轴线重合或基本重合的位置。相比于一个定位磁场生成器和一个定位磁场检测器的情形，该实施方式具有更高的定位精度。该实施方式中的充电发送端和充电接收端的其余组成部分与第三实施方式相同，在此不再详述。

本发明还提出一种非接触式充电方法，所述充电方法可由上述第一至第四实施方式的非接触式充电系统实施，如附图6所示，所述方法包括：

检测充电接收端是否放置于充电发送端上；

如果是，则继续检测定位磁场；

当检测到定位磁场时，充电发送端对充电接收端进行充电；

当未检测到定位磁场时，进行异常保护处理。

优选的，所述检测定位磁场可由设置于充电发送端上的定位磁场检测器检测设置于充电接收端上的定位磁场生成器所生成的磁场，也可以由设置于充电接收端上的定位磁场检测器检测设置于充电发送端上的定位磁场生成器所生成的磁场。

优选的，所述异常保护处理包括当充电接收端放置于充电发送端上之后的预定时间内，仍未收到耦合定位信号时，进行异常提示；或者当开始正常充电后的预定时间内，未再次收到耦合定位信号时，判定充电接收端位置移动，进行异常提示或发出减小充电电流的指令。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。