无线充电装置

1.本实用新型涉及充电装置技术领域，特别是涉及一种无线充电装置。


背景技术：

2.随着科学技术的高速发展，人们对于充电技术领域的研究也越来越深入。在这其中，最有突破性进展的，就是人们对于无线充电技术的研究。无线充电技术，是一种新兴的充电技术，相比于传统的充电技术，无线充电技术具有不可比拟的优势。一方面，其避免了传统充电系统的非便携性，也避免了有线充电系统频繁插拔，对充电接口的损害。另一方面，无线充电技术也更加节能环保，安全可靠，还具有抗干扰性强的特点。
3.目前，市场上的无线充电技术主要可以分为两种模式：低功率无线充电和高功率无线充电。其中，低功率无线充电主要用于给手机、平板电脑等便携电子设备充电；而高功率无线充电，则主要运用于对电动汽车或者其他电动机械等大型设备充电。
4.然而，无论是高功率无线充电，还是低功率无线充电，都面临着相同的问题，即充电效率有待提升以及无法保证电池具有较长的使用寿命的问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种无线充电装置。
6.本实用新型申请中提供的一种无线充电装置，包括供电模块、无线发射装置、无线接收装置、充电模块、充电座、控制器和显示模块；
7.所述控制器分别与所述供电模块、所述显示模块和所述无线发射装置电连接；所述充电模块与所述控制器通信连接；所述无线接收装置与所述充电模块电连接；
8.所述无线发射装置用于生成预设磁场，所述无线接收装置与所述无线发射装置匹配，所述无线接收装置用于接收所述预设磁场并生成电能；
9.所述充电模块设置在所述充电座内。
10.在其中一个可行的实施例中，所述供电模块包括第一降压电路和交流直流变换器；所述交流直流变换器通过所述第一降压电路与所述控制器电连接。
11.在其中一个可行的实施例中，所述无线接收装置包括整流电路和第二降压电路；所述整流电路通过所述第二降压电路与所述充电模块电连接。
12.在其中一个可行的实施例中，所述控制器包括stm32芯片；所述充电模块包括锂离子电池充电控制芯；所述显示模块包括薄膜场效应晶体管显示器。
13.在其中一个可行的实施例中，所述无线充电装置还包括与所述控制器电连接的电池监测模块；所述电池监测模块包括电压监测单元、电流监测单元和温度监测单元；所述电池监测模块设置在所述充电座内。
14.本实用新型的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：
15.本实用新型提供的无线充电装置通过对控制器、无线发射装置、无线接收装置以及充电模块的调控，实现对整个无线充电电路进行安全合理地控制，提高充电的效率，并且
能够通过显示模块适时了解无线充电的动态，控制充电的时间，进而对充电过程进行直观有效的管理。
16.本申请附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中详细得到理解，或通过对本实用新型的具体实施了解到。
附图说明
17.图1为本实用新型一实施例中无线充电装置的结构框架示意图；
18.图2为本实用新型一实施例中无线充电装置的电能流向及信号流向框架示意图；
19.图3为本实用新型一实施例中交流直流变换的电路示意图；
20.图4为本实用新型一实施例中第一降压电路的电路示意图；
21.图5为本实用新型一实施例中整流电路的电路图；
22.图6为本实用新型一实施例中第二降压电路的电路示意图。
具体实施方式
23.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的可能的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文已经通过附图描述的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，用于使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面，而不能解释为对本实用新型的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本实用新型的特征是非必要技术的，则可能将这些技术细节予以省略。
24.相关领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
25.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
26.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案以及该技术方案如何解决上述的技术问题进行详细说明。
27.本实用新型申请提供的一种实施例中提供了一种无线充电装置，如图1和图2所示，包括供电模块、无线发射装置、无线接收装置、充电模块、充电座、控制器和显示模块。供电模块用于向无线发射装置以及控制器供电。充电模块用于直接给待充电的可充电电池充电，例如锂电池、镍氢电池或镍铬电池等。显示模块可用于显示控制器中获取到或者输出的与电池充电有关的信息。
28.控制器分别与供电模块、显示模块和无线发射装置电连接；充电模块与控制器通信连接；无线接收装置与充电模块电连接。
29.无线发射装置用于生成预设磁场，无线接收装置与无线发射装置匹配，无线接收装置用于接收预设磁场并生成电能。
30.充电模块设置在充电座内。充电座的造型可根据实际需要具体设置，例如针对18650电池单体，可设置为带有电池卡槽的电池盒，对于手机电池，可具体整合到手机上，也即充电。
31.可选的，在本申请实施例的一种实现方式中，供电模块包括第一降压电路和交流直流变换器；交流直流变换器通过第一降压电路与控制器电连接。交流直流变换器中可采用如图3所示的电路，电路中d1可选用肖特基二极管。经交流直流变换器将220v交流电转换为24v的直流电。在发射端处，由于控制器中一般使用的电源电压小于24v，例如可采用额定电压为3.3v的控制器，经过第一降压电路进行降压后连接到控制器。第一降压电路可采用如图4所示的电路。
32.可选的，在本申请实施例的另一些实现方式中，无线接收装置包括整流电路和第二降压电路；整流电路通过第二降压电路与充电模块电连接。无线接收装置通过预设磁场在无线接收装置中的接收线圈处产生交流电，因此需要经过整流电路，才能对电池进行直流充电。
33.在本系统中，整流电路中的整流方案是全波整流。全波整流输出电压的直流成分(相较于半波整流)增大，脉动程度减小，但变压器需要中心抽头、制造麻烦，整流二极管需承受的反向电压高，故一般适用于要求输出电压不太高的场合。整流电路的电路图如图5所示。图5中d1和d2是两个用于全波整流的二极管，c1表示用于滤波的电容，rl表示负载。对于流经接收线圈的交流电来说，连接二极管的两个输出端，即：在正弦信号的正半周时、d1导通、d2截止；在正弦信号的负半周时时，d2导通、d1截止，这样，就正好了完成(正半周、负半周)全波形的整流接收端。
34.可选的，控制器中还包括与无线接收装置电连接的接收控制器，该接收控制器的工作电压也可选择3.3v，通过接收控制器监测和控制无线接收装置的工作状态，为更顺利的无线充电提供信息参考。另外，经整流电路整流后得到的直流电可能电压仍然较高，需要进一步降压才能实现对电池进行充电。基于以上考虑，第二降压电路中的电路图可采用如图6所示的电路。
35.可选的，控制器包括stm32芯片；充电模块包括锂离子电池充电控制芯；显示模块包括薄膜场效应晶体管显示器。对于stm32芯片可采用stm32f103系列单片机，该系列单片机性能高、功耗低，时钟频率能够达到72mhz，并且资源丰富，有8个定时器，其中有6个定时器可同时发出4路占空比可调的pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)波，它还拥有5个串口，3个12位的ad，1个12位的da，2个dma(direct memory access，直接存储器访问)控制器，是一款高性价比单片机。电路里面的模拟信号转换为数字信号的电路简称ad电路，数字信号转换为模拟信号的电路简称da电路。
36.通过配置stm32的一个io口(指单片机io口)，即可以从该io口输出高频pwm信号，作为e类高频功率输出电路的输入信号。在本系统中，设置的pwm频率初始值是640khz。e类高频功率输出电路中的功率mos管工作在640khz方波信号驱动下，工作在开关状态，形成完整的正弦信号，从而流经发射线圈，形成变化的磁场。
37.锂离子电池充电控制芯可具体选用max1898芯片，该芯片是一款用于锂电池充电
的芯片，其内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控器，输入电流调节器用于限制总输入电流，包括系统负载电流与充电电流，但检测到输入电路大于设定的门限电流时，通过降低充电电流从而控制输入电流，max1898外接限流型充电电源和pnp功率三级管，可对单节锂电池进行有效的快充。
38.显示模块可选用薄膜场效应晶体管显示器，也可选用液晶显示器，也可以选用有机发光二极管显示器等。通过显示模块，可以直观地观察到电池充电的各项参数。
39.可选的，在本申请实施例一个可行的实施例中，无线充电装置还包括与控制器电连接的电池监测模块；电池监测模块包括电压监测单元、电流监测单元和温度监测单元；电池监测模块设置在充电座内。
40.通过电池监测模块能够实时监控电池的充电状态，确保安全地对电池进行充电，而对于有些无线充电装置，电池监测模块可直接整合到充电模块当中，例如前述的采用max1898芯片的充电模块。
41.本申请提供的无线充电装置，在无线发射装置处，由stm32单片机发出高频pwm波，驱动e类功放产生频率可控的正弦信号。之后，在无线接收装置处，接收线圈产生了感应电流之后，会流经继电器，而stm32单片机可以控制这个继电器的开和关。这样，可以对充电电路进行安全合理地控制，同时提高充电的效率，控制充电的时间，进而对电池进行有效的保护。
42.本技术领域技术人员可以理解，本申请中术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
44.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
45.以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。