一种非接触式充电系统的制作方法

本发明涉及充电领域，特别涉及一种非接触式充电系统。

背景技术：

非接触电能传输系统能够实现电能的无线传输，使信息化智能家居的重要发展方向。对消费者便利和家庭自动化的需求推动了对采用智能传感器的家用电器的需求。目前，现代家庭越来越依赖于智能技术，采用先进传感技术的智能家电技术成为亟待解决的技术问题。

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，因此可能存在电安全问题，而且经常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，利用一充电端产生一感应磁场对充电电池进行充电。

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，其特征在于：所述系统包括非接触式充电发送设备、非接触式充电接收设备和检测切换装置，所述非接触式充电发送设备包括模式变换器、直流电源、dc/dc转换器、变换电路、开关、发送天线、充电电池、电池控制器、反馈电路和处理器，其中，模式变换器与直流电源和充电电池相连，

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，与非接触式充电接收设备的接收天线电磁耦合；

充电电池用于在没有直流电源的情况下，为非接触式充电发送设备供电；

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，在无直流电源时，控制充电电池为非接触式充电发送设备供电；

模式变换器用于控制直流电源为充电电池充电、还是用于为非接触式充电发送设备供电，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，非接触式充电发送装置通过直流电源为非接触式充电接收设备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；

反馈电路用于将变换电路的工作状态反馈至处理器；

处理器用于根据反馈的工作状态对发送天线中的线圈进行调节；

非接触式充电接收设备包括接收线圈、传感器、检测装置、判断装置和指示装置；

传感器用于检测发送线圈发出的磁脉冲信号的强度并输出电信号；

检测装置用于当传感器检测到磁脉冲信号的信号强度超过设定值时，检测非接触式充电接收设备的路径；

判断单元用于判断所述路径中各个位置的磁脉冲信号的信号强度大小；

指示装置用于根据信号强度大小指示非接触式充电接收设备的移动方向；

检测切换装置用于根据用户指示选择在非接触式充电发送设备侧调节发送线圈还是选择在非接触式充电接收设备侧根据最大信号强度的位置移动非接触式充电接收设备达到最佳充电状态。

根据本发明的一个实施方式，将发送线圈与接收线圈进行耦合为非接触式充电接收设备充电，可以采用以下两种方式：

利用磁共振的方式，使非接触式充电接收设备的接收线圈与发送线圈之间在空气中传输电荷，即通过与非接触式充电接收设备的接收线圈耦合的发送线圈，在空气中向接收线圈传输电荷，使非接触式充电接收设备获取电能，从而实现为非接触式充电接收设备充电；

将与非接触式充电接收设备的接收线圈耦合的发送线圈与非接触式充电接收设备的接收线圈进行电磁共振耦合，通过电磁共振的方式，向非接触式充电接收设备传输电能，实现为非接触式充电接收设备充电。

根据本发明的一个实施方式，所述反馈电路用于将变换电路的工作状态反馈至处理器，处理器用于根据反馈的工作状态对发送天线中的线圈进行调节具体为：所述反馈电路连接至变换电路，用于对变换电路的工作电流进行采集，并将采集的工作电流反馈至处理器，所述处理器根据反馈的工作电流的大小，生成控制信号，并将位置控制信号提供给发送天线，对发送线圈的位置进行调整，以使得发送线圈的轴线与接收线圈的轴线对准。

根据本发明的一个实施方式，所述调整发送线圈的位置具体包括调整第一轴线的过程，具体为：

所述处理器输出向第一轴线正方向移动的控制信号；使得发送线圈根据所述控制信号，驱动轴线向第一轴线的正方向移动；在发送线圈的轴线开始向第一轴线正方向移动时，反馈电路检测反馈的工作电流的大小变化，如果反馈的工作电流变小，则处理器输出继续向第一轴线正方向移动的控制信号；如果反馈的工作电流变大，则处理器输出向第一轴线负方向移动的控制信号；判断是否完成移动过程；具体包括：在发送线圈的轴线移动的过程中，所述反馈电路实时检测和反馈工作电流的大小变化，如果反馈的工作电流变小，则处理器输出沿当前方向继续移动的控制信号；如果反馈的工作电流变大，则处理器输出停止移动的控制信号。

根据本发明的一个实施方式，在所述第一轴线调整过程之后，还包括第二轴线调整过程，具体为：

所述处理器输出向第二轴线正方向移动的控制信号；使得发送线圈根据所述控制信号，驱动轴线向第二轴线正方向移动；在发送线圈的轴线开始向第二轴线正方向移动时，所述反馈电路检测反馈的工作电流的大小变化，如果反馈的工作电流变小，则处理器输出继续向第二轴线正方向移动的控制信号；如果反馈的工作电流变大，则处理器输出向第二轴线负方向移动的控制信号；判断是否完成移动过程；具体包括：在发送线圈的轴线移动的过程中，所述反馈电路实时检测和反馈工作电流的大小变化，如果反馈的工作电流变小，则处理器输出沿当前方向继续移动的控制信号；如果反馈的工作电流变大，则处理器输出停止移动的控制信号；其中，所述第二轴线垂直于所述第一轴线。

根据本发明的一个实施方式，所述传感器为霍尔传感器。

根据本发明的一个实施方式，所述检测装置当检测到信号超过设定值之后，则控制传感器每隔一段时间检测脉冲信号的信号强度；当检测到信号强度超过设定值时，非接触式充电接收设备的加速度传感器检测非接触式充电接收设备的路径，并且在路径的不同位置处，根据当前所处位置以及该位置时对应的信号强度，计算出非接触式充电接收设备的最大信号强度的位置，并指示将非接触式充电接收设备从当前位置移动到最大信号强度的位置的方向。

本发明的非接触式充电系统包括非接触式充电发送设备、非接触式充电接收设备和检测切换装置，所述非接触式充电发送设备包括模式变换器、直流电源、dc/dc转换器、变换电路、开关、发送天线、充电电池、电池控制器、反馈电路和处理器，所述非接触式充电接收设备包括传感器、检测装置、判断装置和指示装置，其中，模式变换器与直流电源和充电电池相连。通过本发明的非接触式充电系统，实现了充电位置的灵活检测，从而保障了电子设备非接触式充电的效率，提高了电能的利用率，减小了安全隐患。

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整体结构示意图；

附图2示出了根据本发明实施方式的非接触式充电发送设备结构示意图；

附图3示出了根据本发明实施方式的非接触式充电接收设备结构示意图。

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。

根据本发明的实施方式，提出一种非接触式充电系统，如附图1所示，所述非接触式充电系统包括非接触式充电发送设备、非接触式充电接收设备和检测切换装置。检测切换装置用于根据用户指示选择在非接触式充电发送设备侧调节发送线圈还是选择在非接触式充电接收设备侧根据检测到的信号强度移动非接触式充电接收设备使非接触式充电发送设备和非接触式充电接收设备在正确的位置匹配，从而达到最佳充电状态。

如附图2所示，本发明的非接触式充电发送设备包括模式变换器、直流电源、dc/dc转换器、变换电路、开关、发送天线、充电电池、电池控制器、反馈电路和处理器，其中，模式变换器与直流电源和充电电池相连，

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，与非接触式充电接收设备的接收天线电磁耦合；

充电电池用于在没有直流电源的情况下，为非接触式充电发送设备供电；

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，控制充电电池为非接触式充电发送设备供电；

模式变换器用于控制直流电源为充电电池充电、还是用于为非接触式充电发送设备供电，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，非接触式充电发送装置通过直流电源为非接触式充电接收设备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。

反馈电路用于将变换电路的工作状态反馈至处理器；

处理器用于根据反馈的工作状态对发送天线中的线圈进行调节。

本发明实施例中，处理器根据反馈的工作电流的大小，生成控制信号，并将控制信号提供给所述发送线圈，从而完成调整发送线圈的轴线位置，将发送线圈的轴线调整至最佳位置。其中，最佳位置是指发送线圈和非接触式充电接收设备中的接收线圈的中心轴线相互重合。处理器控制发送线圈的轴线移动的过程中，判断是否靠近最佳位置的判断原理是，如果变换电路的工作电流逐渐变小，则说明发送线圈正在靠近最佳位置，这是因为变换电路的工作电流越小，则说明更多的能量通过发送线圈发射出去了，也就是说发送线圈和无线接收线圈的位置耦合的较好，当变换电路的工作电流逐渐变小到最低点时，认为发送线圈到最佳位置。

下面对处理器所控制执行的线圈轴线调整进行详细说明。当用户将非接触式充电接收设备放在充电平台上时，接收线圈的位置便已经固定，为了使得能量传递的效率较高，需要使得发送线圈的中心轴线与接收线圈的中心轴线重合，为了满足上述两个条件，优选地，需要从两个方向上对发送线圈的位置进行调节。例如，可以以互相垂直的x轴和y轴这两个方向上分别对发送线圈的位置进行调节。

本发明实施例中，上述两个方向上的调节分别为第一轴线调整和第二轴线调整，在完成第一轴线调整之后，继续完成第二轴线调整，从而完成在两个方向上对发送线圈的位置进行调节。

所述调整发送线圈的轴线位置包括第一轴线调整过程，所述第一轴线调整过程具体为：首先，判断向第一轴线正方向或向负方向移动；具体包括：所述处理器输出向第一轴线正方向移动的控制信号；以使得发送线圈的轴线开始向第一轴线正方向移动；在发送线圈的轴线开始向第一目标轴线正方向移动时，所述反馈电路检测和反馈工作电流的大小变化，如果反馈的工作电流变小，则处理器输出继续向第一轴线正方向移动的控制信号；如果反馈的工作电流变大，则处理器输出向第一轴线负方向移动的控制信号；其次，判断是否完成移动过程；具体包括：发送线圈的轴线移动的过程中，所述反馈电路实时检测反馈的工作电流的大小变化，如果反馈的工作电流变小，则处理器输出沿当前方向继续移动的控制信号；如果反馈的工作电流变大，则处理器输出停止移动的控制信号。

优选地，在所述第一轴线调整过程之后，所述调整发送线圈的轴线位置还包括第二轴线调整过程，所述第二轴线调整过程具体为：

首先，判断向第二轴线正方向或向负方向移动；具体包括：所述处理器输出向第二轴线正方向移动的控制信号；以使发送线圈的轴线开始向第二轴线正方向移动；在发送线圈的轴线开始向第二轴线正方向移动时，所述反馈电路检测和反馈的工作电流的大小变化，如果反馈的工作电流变小，则处理器输出继续向第二轴线正方向移动的控制信号；如果反馈的工作电流变大，则处理器输出向第二轴线负方向移动的控制信号；其次，判断是否完成移动过程；具体包括：在发送线圈的轴线移动的过程中，所述反馈电路实时检测反馈的工作电流的大小变化，如果反馈的工作电流变小，则处理器输出沿当前方向继续移动的控制信号；如果反馈的工作电流变大，则处理器输出停止移动的控制信号。

其中，所述第二轴线垂直于所述第一轴线。

根据本发明的一个实施方式，将发送线圈与接收线圈进行耦合为非接触式充电接收设备充电，可以采用以下两种方式：

利用磁共振的方式，使非接触式充电接收设备的接收线圈与发送线圈之间在空气中传输电荷，即通过与非接触式充电接收设备的接收线圈耦合的发送线圈，在空气中向接收线圈传输电荷，使非接触式充电接收设备获取电能，从而实现为非接触式充电接收设备充电；

将与非接触式充电接收设备的接收线圈耦合的发送线圈与非接触式充电接收设备的接收线圈进行电磁共振耦合，通过电磁共振的方式，向非接触式充电接收设备传输电能，实现为非接触式充电接收设备充电。

如附图3所示，本发明的非接触式充电接收设备包括接收线圈、检测装置、判断装置和指示装置；

传感器用于检测发送线圈发出的磁脉冲信号的强度并输出电信号；

检测装置用于当传感器检测到磁脉冲信号的信号强度超过设定值时，检测非接触式充电接收设备的路径；

判断单元用于判断所述路径中磁脉冲信号的最大信号强度的位置；

指示装置用于指示将非接触式充电接收设备移动到最大信号强度的位置的方向。

以下结合具体的实施例对上述非接触式充电接收设备的工作过程进行详细的描述。

在非接触式充电发送设备被唤醒后，充电发送线圈发射磁脉冲信号，非接触式充电接收设备中的传感器检测该磁脉冲信号的强度并输出电信号，所述传感器为霍尔传感器，当检测到磁脉冲信号的信号强度超过设定值时，检测非接触式充电接收设备的路径。具体来说，所述信号强度的设定值为启动值，即非接触式充电接收设备进入到非接触式充电器的信号强度，通过这个设定值来判断非接触式充电接收设备是否进入非接触式充电器内。当非接触式充电接收设备检测到其感应到的脉冲信号的强度超过设定值时，开始读取加速度传感器的值，从而检测非接触式充电接收设备的路径。

根据非接触式充电接收设备的路径和在所述路径上的不同位置处对应的信号强度，计算出所述脉冲信号的最大信号强度的位置，并指示将非接触式充电接收设备从当前位置移动到最大信号强度的位置的方向。

具体来说，磁脉冲信号的信号强度感应主要通过接收非接触式充电发送设备发出来的信号强度来判断非接触式充电接收设备的接收线圈与非接触式充电发送设备中的线圈的距离。当感受到信号超过设定值之后，则传感器每隔一段时间检测非接触式充电接收设备当前的充电信号强度。当检测到磁脉冲信号的信号强度超过设定值后，非接触式充电接收设备的加速度传感器来检测非接触式充电接收设备的路径，并且在路径的不同位置处，根据当前所处位置以及该位置时对应的信号强度，计算出非接触式充电发送设备的最大信号强度的位置，并指示将非接触式充电接收设备从当前位置移动到最大信号强度的位置的方向。这样能达到更好充电效果。

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所述以权利要求的保护范围为准。