无线充电装置与方法以及使用该装置的移动终端 |
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| 申请号 | CN201310412501.6 | 申请日 | 2013-09-11 | 公开(公告)号 | CN104426205B | 公开(公告)日 | 2016-09-28 |
| 申请人 | 华为技术有限公司; | 发明人 | 田帆; 张玉超; 王富超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种无线充电装置与方法以及使用该装置的移动终端，涉及通信技术领域，能够不依赖固定 电网 补充电量，使得充电更加灵活。所述装置包括： 双向变换器 和 控制器 ，所述双向变换器用于将所述直流电源的直流电转换为交流电，并通过 电磁感应 耦合方式将所述交流电向待充电设备传输，以为所述待充电设备充电；或者，用于通过电磁感应耦合方式接收来自供电设备的交流电，并将接收到的所述交流电转换为直流电，以为所述直流电源充电。本发明适用于需要充电的移动终端等设备中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种无线充电装置，包括:双向变换器和控制器，所述双向变换器与一直流电源串联;其特征在于， 所述双向变换器包括第一场效应管、第二场效应管、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管和感应线圈;所述第一场效应管和所述第二场效应管串联后的组合与所述第一电容和所述第二电容串联后的组合以及所述第一二极管和所述第二二极管串联后的组合并联连接在所述直流电源的正负极之间，其中所述第一场效应管的漏极以及所述第一二极管的负极连接所述直流电源的正极，所述第二场效应管的源极与以及所述第二二极管的正极连接所述直流电源的负极;所述感应线圈的一端同时连接在所述第一电容与所述第二电容之间的节点以及所述第一二极管与所述第二二极管之间的连接点上，另一端连接在所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的漏极之间的连接点上； 所述双向变换器用于将所述直流电源的直流电转换为交流电，并通过电磁感应耦合方式将所述交流电向待充电设备传输，以为所述待充电设备充电；或者，用于通过电磁感应耦合方式接收来自供电设备的交流电，并将接收到的所述交流电转换为直流电，以为所述直流电源充电； 所述控制器分别与所述第一场效应管的栅极以及所述第二场效应管的栅极连接，所述控制器用于控制所述第一场效应管和所述第二场效应管交替导通，以为所述待充电设备充电；或者，用于控制所述第一场效应管和所述第二场效应管全都断开，以为所述直流电源充电。 |
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| 说明书全文 | 无线充电装置与方法以及使用该装置的移动终端技术领域[0001]本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线充电装置与方法以及使用该装置的移动终端。 背景技术[0002]目前，移动终端(如手机、平板电脑等)的智能化程度越来越高，屏幕越来越大，因此耗电量也就越来越大，而电池容量是有限的，这就需要经常地为其充电。目前主流的移动终端充电技术包括:传统的电源适配器(包括充电器，火车站、机场的充电站等)，无线充电托盘以及数码充电伴侣。 [0003] 采用电源适配器为电池充电的应用最为广泛，但其灵活性也最差，只能在家庭、办公室等固定环境中应用，不能移动充电，需要在固定地点通过接口连接电网进行充电，而且必须准备多个充电器或充电器随身携带才能在不同的环境中对电池充电。 [0004]无线充电托盘是一种近场无线充电装置，在使用时也需要将其插在连接电网的插座上，然后将移动终端放在充电托盘的发射源表面上，通过电磁感应为移动终端充电。 [0005]上述充电技术在应用过程中，只能通过外围设备在特定地点连接电网来对移动终端进行充电，在实际使用中有一定的限制。 发明内容[0006]本发明的主要目的在于，提供一种无线充电装置与方法以及使用该装置的移动终端，能够实现不依赖固定电网补充电量，使得充电更加灵活。 [0007]为达到上述目的，本发明的采用如下技术方案: [0009]所述双向变换器包括第一场效应管、第二场效应管、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管和感应线圈；所述第一场效应管和所述第二场效应管串联后的组合与所述第一电容和所述第二电容串联后的组合以及所述第一二极管和所述第二二极管串联后的组合并联连接在所述直流电源的正负极之间，其中所述第一场效应管的漏极以及所述第一二极管的负极连接所述直流电源的正极，所述第二场效应管的源极与以及所述第二二极管的正极连接所述直流电源的负极;所述感应线圈的一端同时连接在所述第一电容与所述第二电容之间的节点以及所述第一二极管与所述第二二极管之间的连接点上，另一端连接在所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的漏极之间的连接点上； [0010]所述双向变换器用于将所述直流电源的直流电转换为交流电，并通过电磁感应耦合方式将所述交流电向待充电设备传输，以为所述待充电设备充电；或者，用于通过电磁感应耦合方式接收来自供电设备的交流电，并将接收到的所述交流电转换为直流电，以为所述直流电源充电； [0011]所述控制器分别与所述第一场效应管的栅极以及所述第二场效应管的栅极连接，所述控制器用于控制所述第一场效应管和所述第二场效应管交替导通，以为所述待充电设备充电；或者，用于控制所述第一场效应管和所述第二场效应管全都断开，以为所述直流电源充电。 [0013]所述双向变换器还用于向所述待充电设备传输所述第一电量查询信号； [0014]所述双向变换器还用于接收反馈所述待充电设备当前电量的第一电量反馈信号； [0015]所述控制器还用于根据所述第一电量反馈信号，当所述待充电设备的当前电量小于总电量的10%_100%中的任意一个值时，继续控制所述第一场效应管和所述第二场效应管交替导通，以继续为所述待充电设备充电；当所述待充电设备的当前电量大于或等于总电量的10%-100%中的任意一个值时，控制所述双向变换器与所述直流电源断开，以停止为所述待充电设备充电。 [0016]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述无线充电装置还包括调制装置，所述调制装置一端与所述直流电源的正极连接，另一端与所述直流电源的负极连接； [0017]所述调制装置用于将所述第一电量查询信号调制到由所述直流电转换成的所述交流电中； [0018]所述双向变换器还用于向所述待充电设备传输所述第一电量查询信号具体包括:所述双向变换器还用于向所述待充电设备传输携带有所述第一电量查询信号的交流电，以实现向所述待充电设备传输所述第一电量查询信号。 [0019]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述控制器还用于产生用于通知所述待充电设备充电结束的第一充电结束信号； [0020]所述双向变换器还用于向所述待充电设备传输所述第一充电结束信号； [0021]所述双向变换器还用于接收所述待充电设备确认充电结束的第一结束反馈信号； [0022]所述控制器还用于当接收到所述第一结束反馈信号时，控制所述双向变换器与所述直流电源断开，以停止为所述待充电设备充电。 [0023]结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述控制器还用于产生用于通知所述待充电设备充电结束的第一充电结束信号； [0024]所述双向变换器还用于向所述待充电设备传输所述第一充电结束信号； [0025]所述双向变换器还用于接收所述待充电设备确认充电结束的第一结束反馈信号； [0026]所述控制器还用于当接收到所述第一结束反馈信号时，控制所述双向变换器与所述直流电源断开，以停止为所述待充电设备充电。 [0027]结合第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述双向变换器还用于在为所述直流电源充电过程中接收来自所述供电设备的第二电量查询信号，所述第二电量查询信号用于查询所述直流电源的当前电量； [0028]所述双向变换器还用于产生并传输反馈所述直流电源当前电量的第二电量反馈信号。 [0029]结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，还包括第二检波电路，所述第二检波电路一端与所述直流电源的正极连接，另一端与所述直流电源的负极连接； [0030]所述双向变换器还用于在为所述直流电源充电过程中接收来自所述供电设备的第二电量查询信号具体包括:所述双向变换器还用于在为所述直流电源充电过程中接收来自所述供电设备的携带有所述第二电量查询信号的交流电； [0031]所述第二检波电路用于将所述第二电量查询信号从所述携带有所述第二电量查询信号的交流电中提取出来。 [0032]结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述无线充电装置还包括假负载，所述假负载一端与所述直流电源的正极连接，另一端与所述直流电源的负极连接;所述假负载用于改变所述无线充电装置的负载，以使流过所述感应线圈的电流变化； [0033]所述双向变换器还用于产生并传输反馈所述直流电源当前电量的第二电量反馈信号具体包括:所述控制器还用于控制所述假负载与所述双向变换器规律性的接通或断开，以使流过所述感应线圈的电流规律性的变化，从而形成所述第二电量反馈信号，向所述供电设备传输。 [0034]结合第一方面以及第一方面的第一种至地四种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，还包括检测装置，所述检测装置与所述控制器连接，用于在为所述待充电设备充电过程中检测所述无线充电装置附近是否存在所述待充电设备； [0035]所述控制器还用于当所述检测装置检测到所述待充电设备时，继续控制所述第一场效应管和所述第二场效应管交替导通，以继续为所述待充电设备充电；当所述检测装置检测不到所述待充电设备时，控制所述双向变换器与所述直流电源断开，以停止为所述待充电设备充电。 [0037]本发明的第二方面，提供一种移动终端，包括蓄电池、第一方面以及第一方面的各个可能的实现方式中任一项所述的无线充电装置;所述无线充电装置的第一场效应管的漏极与第一电容的一端、以及第一二极管的负极相连接的节点连接所述蓄电池的正极，所述无线充电装置的第二场效应管的源极与第二电容的一端、以及第二二极管的正极相连接的节点连接所述蓄电池的负极。 [0038]本发明的第三方面，提供一种如第一方面以及第一方面的各个可能的实现方式中任一项所述的无线充电装置的工作方法，包括: [0039]控制第一场效应管和第二场效应管交替导通； [0040]将直流电源的直流电转换为交流电，并通过电磁感应耦合方式将所述交流电向待充电设备传输，以为所述待充电设备充电； [0041]或者， [0042]控制第一场效应管和第二场效应管全都断开； [0043]通过电磁感应耦合方式接收来自供电设备的交流电，并将接收到的所述交流电转换为直流电，以为直流电源充电。 [0044]在第三方面的第一种可能的实现方式中，在所述为所述待充电设备充电过程中，所述方法还包括: [0045]产生第一电量查询信号，所述第一电量查询信号用于查询所述待充电设备的当前电量； [0046]向所述待充电设备传输所述第一电量查询信号； [0047]接收反馈所述待充电设备当前电量的第一电量反馈信号； [0048]根据所述第一电量反馈信号，当所述待充电设备的当前电量小于总电量的10%_100%中的任意一个值时，继续控制所述第一场效应管和所述第二场效应管交替导通，以继续为所述待充电设备充电；当所述待充电设备的当前电量大于或等于总电量的10%-100%中的任意一个值时，控制所述双向变换器与所述直流电源断开，以停止为所述待充电设备充电。 [0049]结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能的实现方式中，在所述产生第一电量查询信号之后，所述方法还包括: [0050]将所述第一电量查询信号调制到由所述直流电转换成的所述交流电中； [0051]所述向所述待充电设备传输所述第一电量查询信号具体包括:向所述待充电设备传输携带有所述第一电量查询信号的交流电，以实现向所述待充电设备传输所述第一电量查询信号。 [0052]结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第三种可能的实现方式中，所述接收反馈所述待充电设备当前电量的第一电量反馈信号具体包括: [0053]感应所述待充电设备的感应线圈的电流变化，所述电流变化的规律中携带有反馈所述待充电设备当前电量的第一电量反馈信号，所述双向变换器的电流随所述电流变化而变化，以实现接收所述第一电量反馈信号； [0054]提取所述第一电量反馈信号。 [0055]结合第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第四种可能的实现方式中，所述停止为所述待充电设备充电具体包括: [0056]产生用于通知所述待充电设备充电结束的第一充电结束信号； [0057]向所述待充电设备传输所述第一充电结束信号； [0058]接收所述待充电设备确认充电结束的第一结束反馈信号； [0059]当接收到所述第一结束反馈信号时，控制所述双向变换器与所述直流电源断开，以停止为所述待充电设备充电。 [0060]结合第三方面、第三方面的各个可能的实现方式，在第三方面的第五种可能的实现方式中，在所述为所述待充电设备充电过程中，所述方法还包括:[0061 ]检测所述无线充电装置附近是否存在所述待充电设备； [0062]当检测到所述待充电设备时，继续控制所述第一场效应管和所述第二场效应管交替导通，以继续为所述待充电设备充电；当检测不到所述待充电设备时，控制所述双向变换器与所述直流电源断开，以停止为所述待充电设备充电。 [0063]结合第三方面，在第三方面的第六种可能的实现方式中，在所述为直流电源充电过程中，所述方法还包括: [0064]接收来自所述供电设备的第二电量查询信号，所述第二电量查询信号用于查询所述直流电源的当前电量； [0065]产生并传输反馈所述直流电源当前电量的第二电量反馈信号。 [0066]结合第三方面的第六种可能的实现方式，在第三方面的第七种可能的实现方式中，所述接收来自所述供电设备的第二电量查询信号具体包括:接收来自所述供电设备的携带有所述第二电量查询信号的交流电； [0067]将所述第二电量查询信号从所述携带有所述第二电量查询信号的交流电中提取出来。 [0068]结合第三方面的第六种可能的实现方式，在第三方面的第八种可能的实现方式中，所述产生反馈所述直流电源当前电量的第二电量反馈信号具体包括:控制假负载与所述双向变换器规律性的接通或断开，以使流过所述感应线圈的电流规律性的变化，从而形成所述第二电量反馈信号，并向所述供电设备传输。 [0069]本发明提供的无线充电装置与方法以及使用该装置的移动终端，其控制器能够根据需要，分别控制第一场效应管和第二场效应管的导通和断开:当控制第一场效应管和第二场效应管交替导通时，双向变换器能够将直流电源提供的直流电转换为交流电，并向待充电设备传输，从而为待充电设备充电；当控制器控制第一场效应管和第二场效应管同时断开时，双向变换器能够将接收到的交流电转换为直流电，从而为直流电源充电；即与无线充电装置相连的直流电源既可以作为电能的提供者，也可以作为电能的接收者，该无线充电装置不依赖电网补充电量，可以通过其他电源，例如终端，通过无线的方式为该无线充电装置充电，这样，该无线充电装置在使用起来更加灵活。在移动终端设置有该无线充电装置时，可以进一步实现移动终端之间的双向充放电。附图说明 [0070]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0071 ]图1为本发明实施例提供的无线充电装置的结构示意图； [0072]图2为与无线充电装置相连的直流电源作为电能的提供者，第一场效应管Tl导通、第二场效应管T2断开时的电流流向示意图； [0073]图3为与无线充电装置相连的直流电源作为电能的提供者，第二场效应管T2导通、第一场效应管Tl断开时的电流流向示意图； [0074]图4为双向变换器的电容和电感部分的等效电路图； [0076]图6为与无线充电装置相连的直流电源作为电能的接收者，感应线圈L接收的交流电D端电压高于C端电压时，电路中的电流流向示意图； [0077]图7为本发明实施例提供的无线充电装置的另一种结构示意图； [0078]图8为图7的无线充电装置中，第一电量查询信号的调制示意图； [0079]图9为本发明实施例提供的无线充电装置的另一种结构示意图； [0080]图10为本发明实施例提供的无线充电装置的另一种结构示意图； [0081]图11为本发明实施例提供的两个无线充电装置的充电过程示意图； [0082]图12为本发明实施例提供的无线充电装置工作方法的流程图； [0083]图13为本发明实施例提供的无线充电装置工作方法的流程图。 具体实施方式[0084]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0085]如图1所示，本发明实施例提供了一种无线充电装置，包括:双向变换器I和控制器2，双向变换器I与一直流电源3串联;其中，双向变换器I包括第一场效应管Tl、第二场效应管T2、第一电容Cl、第二电容C2、第一二极管Dl、第二二极管D2和感应线圈L，第一场效应管Tl和第二场效应管T2串联后的组合、与第一电容Cl和第二电容C2串联后的组合、以及第一二极管Dl和第二二极管D2串联后的组合并联连接，第一场效应管Tl的漏极与第一电容Cl的一端、以及第一二极管Dl的负极相连接的节点连接直流电源3的正极，第二场效应管T2的源极与第二电容C2的一端、以及第二二极管D2的正极相连接的节点连接直流电源3的负极;感应线圈L的一端连接在第一电容Cl与第二电容C2之间的节点，以及第一二极管Dl与第二二极管D2之间的节点上，另一端连接在第一场效应管Tl的源极与第二场效应管T2的漏极之间的节点上;双向变换器I用于将直流电源3的直流电转换为交流电，并通过电磁感应耦合方式将交流电向待充电设备传输，以为待充电设备充电；或者，用于通过电磁感应耦合方式接收来自供电设备的交流电，并将接收到的交流电转换为直流电，以为直流电源3充电；控制器2分别与第一场效应管Tl的栅极以及第二场效应管T2的栅极连接，控制器2用于控制第一场效应管Tl和第二场效应管T2交替导通，以为待充电设备充电；或者，用于控制第一场效应管Tl和第二场效应管T2全都断开，以为直流电源3充电。 [0086]本发明提供的无线充电装置，其控制器2能够根据需要，分别控制第一场效应管Tl和第二场效应管T2的导通和断开:当控制第一场效应管Tl和第二场效应管T2交替导通时，双向变换器I能够将直流电源3提供的直流电转换为交流电，并向待充电设备传输，从而为待充电设备充电；当控制器2控制第一场效应管Tl和第二场效应管T2同时断开时，双向变换器I能够将接收到的交流电转换为直流电，从而为直流电源3充电；即与无线充电装置相连的直流电源3既可以作为电能的提供者，也可以作为电能接收者，该无线充电装置不依赖电网补充电量，可以通过其他电源，例如终端，通过无线的方式为该无线充电装置充电，这样，该无线充电装置在使用起来更加灵活。在移动终端设置有该无线充电装置时，可以进一步实现移动终端之间的双向充放电。 [0087]也就是说，本发明实施例提供的无线充电装置可以根据与其相连的直流电源3的电能存储情况以电磁感应耦合方式向待充电设备供电，或者以电磁感应耦合方式接收供电设备的电能。需要说明的是，其中，直流电源3是可以对外提供电能也可以将电能存储起来的装置，如各种可充电的电池等。下面分别以与该无线充电装置相连的直流电源3作为电能的提供者和电能的接收者为例，详细说明本发明实施例提供的无线充电装置。 [0088]当与该无线充电装置相连的直流电源3作为电能的提供者时，电路中的电流流向如图2和图3所示，电能由A、B端输入该无线充电装置，并由C、D端向待充电设备传输。控制器2控制第一场效应管Tl和第二场效应管T2以一定的时间间隔交替导通和断开，从而将直流电源3提供的直流电转换成交流电。其中，图2中，第一场效应管Tl导通，第二场效应管T2断开，图3中，第二场效应管T2导通，第一场效应管Tl断开。 [0089]如图2所示，当控制器2控制第一场效应管Tl导通、第二场效应管T2断开时，电流流向如图2中带箭头的虚线所示，电流由直流电源3的正极经A端流过第一场效应管Tl、感应线圈L、第二电容C2，再经B端流向直流电源3的负极。电流在感应线圈L和第二电容C2之间形成振荡，感应线圈L周围产生磁场，该磁场又使得附近的待充电设备的感应线圈中产生电流，从而实现电能向待充电设备的传输。 [0090]由于直流电源3只能提供沿一个方向流动的电流，这样当上述电流持续一段时间后就会进入电路的稳态，第二电容C2将把直流电流隔断从而使电流无法形成振荡并传输出去。因此，为了使直流电转换成交流电并持续向待充电设备传输，流过感应线圈L的电流方向必须在电路进入稳态之前改变。因此，控制器2应该控制第一场效应管Tl、第二场效应管T2交替导通，以使流过感应线圈L的电流方向在电路进入稳态之前改变。 [0091]也就是说，当控制器2控制第一场效应管Tl导通后，第二电容C2和感应线圈L的充放电过程进入稳态之前，控制器2控制第一场效应管Tl断开、第二场效应管T2导通，此时的电流流向可以如图3中带箭头的虚线所示。 [0092]如图3所示，当控制器2控制第二场效应管T2导通、第一场效应管Tl断开时，电流由直流电源3的正极经过第一电容Cl、感应线圈L、第二场效应管T2，流向直流电源3的负极。电流在感应线圈L和第一电容Cl之间形成振荡，感应线圈L周围产生磁场，该磁场又使得附近的待充电设备的感应线圈中产生电流，从而实现电能向待充电设备的传输。 [0093]通过上述分析可知，以一定的时间间隔交替导通第一场效应管Tl和第二场效应管T2，会在感应线圈L两端即输出端C、D之间产生持续变化的电流，该电流的大小持续变化，方向反复反转，即将直流电源3的直流电转换成了交流电，从而激发出电磁场，将电能以电磁感应耦合方式向待充电设备传输。 [0094]进一步的，控制器2交替导通第一场效应管Tl和第二场效应管T2，电流在感应线圈L和第一电容Cl之间或者在感应线圈L和第二电容C2之间形成振荡，振荡的交流电由感应线圈L向待充电设备传输。需要说明的是，由于结构限制，且供电设备的感应线圈与待充电设备的感应线圈之间存在空隙，二者的耦合系数一般情况下都小于I，能量传输时存在漏感。图4为双向变换器的电容和电感部分的等效电路图，如图4所示，漏感在电路中的作用相当于在感应线圈L旁边串联了另一个感应线圈L’，本应加在感应线圈L两端的电压，一部分加在了漏感感应线圈L’的两端，使得感应线圈L两端的电压降低，因而使从感应线圈L发射出去的能量也相应的减小，从而影响能量传输效率。 [0095]本发明实施例中，第一电容Cl和第二电容C2的另一个作用就是能够减小或消除电路中漏感的影响。具体而言，当控制器2控制第一场效应管Tl、第二场效应管T2交替导通时，电流在感应线圈L和第一电容Cl之间或者在感应线圈L和第二电容C2之间形成振荡，如图4所示，振荡时，双向变换器的电容和电感部分的电路连接等效于第一电容Cl和第二电容C2并联，然后和感应线圈L串联，电路中的漏感相当于在感应线圈L旁边串联了另一个感应线圈L’。当电流在感应线圈L和第一电容Cl之间振荡时，第二电容C2处于放电状态，整个电路形成串联谐振，当交流电的频率为串联谐振频率时，第一电容Cl、第二电容C2的并联电容与感应线圈L’的串联整体阻抗为O，消除了漏感感应线圈L’的电抗对电路的影响，从而对电路中的漏感进行了补偿；当交流电的频率接近串联谐振频率时，第一电容Cl、第二电容C2的并联电容与感应线圈L’的串联整体阻抗降低，减小了漏感感应线圈L’的电抗对电路的影响，对电路中的漏感进行了部分补偿；同理，当电流在感应线圈L和第二电容C2之间振荡时，第一电容Cl处于放电状态，此时，第一电容Cl、第二电容C2的并联电容也会消除或减小漏感感应线圈L ’的电抗对电路的影响。 [0096]当与该无线充电装置相连的直流电源3作为电能的接收者时，此直流电源3相当于电能储存装置，如蓄电池等。此时，如图5和图6所示，感应线圈L相当于次级感应线圈，能够接收供电设备提供的电能。感应线圈L的两端即C、D端为交流电输入端;A、B端为直流电输出端，其中，A端连接直流电源3的正极，B端连接直流电源3的负极。此时，控制器2控制第一场效应管Tl和第二场效应管T2断开，即控制器2施加在第一场效应管Tl和第二场效应管T2的栅极的电压使得Tl和T2中的导电沟道不导通，然而此时，寄生在第一场效应管Tl和第二场效应管T2上的体二极管却依然发挥着作用。具体的，第一场效应管Tl的体二极管和第二场效应管T2的体二极管分别相当于一个普通的二极管，场效应管的漏极相当于该二极管的负极，场效应管的源极相当于该二极管的正极。那么，第一场效应管Tl的体二极管和第二场效应管T2的体二极管以及第一二极管Dl和第二二极管D2构成全桥整流电路。 [0097]具体的，感应线圈L接收的交流电在某一时刻的电流流向可如图5中带箭头的虚线所示。该交流电在感应线圈L(相当于电源)的C端电压高于D端电压，则电流从C端依次流过第一二极管Dl，直流电源(相当于负载为蓄电池)、第二场效应管T2，最后流回D端，形成一个完整的回路。 [0098]感应线圈L接收的交流电在另一时刻的电流流向可如图6中带箭头的虚线所示。该交流电在感应线圈L(相当于电源)的D端电压高于为C端电压，则电流从D端依次流过第一场效应管Tl，直流电源(相当于负载为蓄电池)，第二二极管D2，最后流回C端，形成一个完整的回路。 [0099] 通过上述分析可知，不论感应线圈L接收到的交流电方向如何，通过双向变换器I的转换，总是能保证电流由A端流入直流电源3，由B端返回双向变换器，从而将电能存储在直流电源3中。 [0100]此双向变换器I仅使用了两个场效应管、两个电容、两个二极管和一个感应线圈，电路简单，制造成本较低;并且，当与无线充电装置相连的直流电源3作为电能的提供者时，第一电容Cl和第二电容C2可以交替对电路中产生的漏感进行补偿，从而减少了能量泄露，有效的提高了能量传输效率。 [0101]上述实施例中，无线充电装置使得与之相连的直流电源作为电能的提供者或接收者，实现了电能在直流电源与待充电设备或供电设备之间的传输，但本发明不限于此，在本发明的其他实施例中，在进行电能传输的过程中，无线充电装置与待充电设备或供电设备之间还能进行通信，比如关于当前电量情况、确认充电结束等信息进行交流，以便使无线充电装置与待充电设备或供电设备之间可以互相交流情况。 [0102]例如，在本发明的一个实施例中，当与无线充电装置相连的直流电源3作为电能的提供者，通过无线充电装置为待充电设备充电时，无线充电装置中的控制器2还能产生用于查询待充电设备当前电量的第一电量查询信号，且双向变换器I还能向待充电设备传输该第一电量查询信号，并接收反馈待充电设备当前电量的第一电量反馈信号;根据第一电量反馈信号反馈的当前电量值，当待充电设备的当前电量小于总电量的10%-100%中的任意一个值时，控制器2继续控制第一场效应管Tl和第二场效应管T2交替导通，以继续为该待充电设备充电；当待充电设备的当前电量大于或等于总电量的10%_100%中的任意一个值时，控制器2控制双向变换器I与直流电源3断开，以停止为该待充电设备充电。需要说明的是，总电量的10%-100%中的任意一个值是由操作者设置的，比如，当设置总电量的10%-100 %中的任意一个值为90 %时，即当待充电设备的当前电量小于总电量的90 %时，继续为该待充电设备充电，当待充电设备的当前电量大于或等于总电量的90%时，停止为该待充电设备充电，至于设置该具体值的方法，本发明实施例对此不作限定。 [0103] —般来说，控制器2产生的第一电量查询信号含有直流分量和频率较低的频率分量，出于抗干扰和提高传输效率的考虑，往往不宜直接作为传输信号，因此必须将第一电量查询信号转变成其频带适合在双向变换器I的信道中传输的信号。优选的，可以以传送电能的交流电为载波，将第一电量查询信号调制到该载波中，形成已调信号，并通过双向变换器I将该已调信号发送，从而实现在能量传输的同时完成信息传递。可选的，可以采用调幅、调频或调相的方式，将该第一电量查询信号调制到载波中。具体的，调幅即载波交流电的振幅随着第一通信信号的特征的变换而变化，相应的，调频或调相即载波交流电的频率或相位随着第一通信信号的特征的变换而变化。 [0104]例如，在本发明的一个实施例中，如图7所示，无线充电装置还包括调制装置4，该调制装置4 一端与直流电源3的正极连接，另一端与直流电源3的负极连接;该调制装置4用于将第一电量查询信号调制到由直流电转换成的交流电中，以使该第一电量查询信号随交流电向待充电设备传输。那么，上述所说的双向变换器I向待充电设备传输第一电量查询信号具体为:双向变换器I向待充电设备传输携带有第一电量查询信号的交流电，从而实现向待充电设备传输第一电量查询信号。可选的，该调制装置4可以为调幅装置、调频装置或者调相装置。 [0105]下面以调幅装置为例，详细介绍本发明实施例中调幅装置的调制情况。如图8所示，正弦波a为传送电能的交流电，即由直流电转换成的交流电，方波b为控制器2产生的第一电量查询信号。调幅装置将方波b加载到正弦波a中，使得正弦波a的振幅随方波b的特征的变换而变化，从而形成载有第一电量查询信号的交流电C，并通过感应线圈L将该交流电c向待充电设备传输。具体的，该调幅装置可以为开关型电路，如双二极管平衡调幅电路、二极管环形调幅电路、二极管桥型调幅电路等，也可以为晶体管电路，如基极调幅电路、集电极调幅电路等，只要能实现调幅就可以，本发明对此不作限定。 [0106]如图7所示，无线充电装置还包括第一检波电路5，如滤波器等，该第一检波电路5一端与直流电源3的正极连接，另一端与直流电源3的负极连接;上述所说的双向变换器I接收反馈待充电设备当前电量的第一电量反馈信号具体可以包括:双向变换器I还能感应待充电设备的感应线圈的电流变化，该电流变化的规律中携带有反馈待充电设备当前电量的第一电量反馈信号，双向变换器I的电流随待充电设备的感应线圈的电流变化而变化，从而实现接收该第一电量反馈信号;流过双向变换器I的电流发生变化时，会导致流过第一检波电路5的电流也发生相应的变化，第一检波电路5可以将这种规律性的变化检测出来，即相当于提取了第一电量反馈信号，并将其传输至控制器2。 [0107]可选的，当无线充电装置停止为待充电设备充电之前，可以先向待充电设备发送一个第一充电结束信号，以通知待充电设备充电结束；当接收到待充电设备确认充电结束的第一结束反馈信号时，再停止为待充电设备充电。具体的，该第一充电结束信号也是由控制器2产生，并通过双向变换器I向待充电设备传输，具体传输方式与第一电量查询信号的传输方式可以相同，此处不再赘述;待充电设备确认充电结束的第一结束反馈信号也是由双向变换器I接收，具体接收方式与第一电量反馈信号的接收方式可以相同，此处不再赘述。 [0108]具体的，可以在直流电源3与双向变换器I之间设置一个场效应管，且该场效应管的栅极与控制器2相连，控制器2通过控制该场效应管的导通或断开，来控制双向变换器I与直流电源3的接通或断开。例如，可以在直流电源3的正极与第一场效应管Tl的漏极之间设置一个第三场效应管，且该第三场效应管的栅极与控制器2相连，当控制器2控制第三场效应管导通时，双向变换器I与直流电源3接通，从而为待充电设备充电；当控制器2控制第三场效应管断开时，双向变换器I与直流电源3断开，从而停止为待充电设备充电。 [0109]可选的，在上述任一个实施例中，无线充电装置还包括检测装置，如霍尔传感器或红外传感器或其他类型的传感器等。例如，如图9所示，在图1的基础上，还包括检测装置8，该检测装置8与控制器2连接。在为待充电设备充电过程中，该检测装置8能够检测无线充电装置附近是否存在待充电设备，以防止充电过程中待充电设备突然离开，而该无线充电装置却依然处于向外传输电能的状态，造成不必要的电能损耗。具体的，当检测装置8检测到待充电设备时，继续控制第一场效应管Tl和第二场效应管T2交替导通，以继续为该待充电设备充电；当所述检测装置8检测不到待充电设备时，控制双向变换器I与直流电源3断开，以停止为待充电设备充电。 [0110]下面以检测装置8为霍尔传感器为例，详细介绍检测装置8的工作过程。由于霍尔传感器对周围磁场的变化较为敏感，因而，可以在无线充电装置上安装磁钢，具体的安装位置不限，只要有合适的空间安装即可；当无线充电装置附近的磁场发生变化时，会被霍尔传感器检测到，可以认为周围存在待充电设备；当无线充电装置附近的磁场没有变化时，则可以认为周围不存在待充电设备，即检测不到该待充电设备。 [0111]可选的，当与无线充电装置相连的直流电源3作为电能的接收者，在为直流电源3充电过程中，双向变换器I还能接收供电设备的通信信号，并根据通信信号的内容，向其传输反馈信号，例如，双向变换器I能够接收用于查询直流电源当前电量的第二电量查询信号，还能够产生并向供电设备传输第二电量反馈信号，以反馈直流电源的当前电量；当充电过程即将结束时，还能接收供电设备的第二充电结束信号，还能够产生并向供电设备传输第二结束反馈信号，以确认充电过程结束。 [0112]优选的，如图10所示，无线充电装置还可以包括第二检波电路6，如滤波器等，该第二检波电路6—端与直流电源的正极连接，另一端与直流电源的负极连接。双向变换器I接收第二电量查询信号的具体方式可以为:双向变换器I接收来自供电设备的携带有第二电量查询信号的交流电，通过第二检波电路6将该第二通信信号提取出来，并传输至控制器2。 [0113]无线充电装置还可以包括假负载7，如电阻、电感或电容等，该假负载7;该假负载可以改变无线充电装置的负载，以使流过感应线圈的电流发生变化。双向变换器产生并向供电设备传输第二电量反馈信号的具体方式可以为:控制器2控制假负载与双向变换器I规律性的接通或断开，以使流过感应线圈L的电流规律性的发生变化，从而形成第二电量反馈信号，并向供电设备传输。 [0114]下面，以假负载7为电阻为例，具体介绍第二电量反馈信号的产生及传输过程。假负载7—端与直流电源3的正极连接，另一端与直流电源3的负极连接，也可以看作是该假负载与双向变换器I并联连接。当假负载7为电阻时，可以在电阻旁边串联一个开关，例如场效应管，控制器2通过控制该开关的导通与断开来控制假负载7与双向变换器I接通或断开。当控制器2控制开关导通时，电阻与双向变换器I接通，即在双向变换器I旁边并联了一个电阻。对于感应线圈L而言，感应线圈L所带的负载由原来的双向变换器I变为双向变换器I和其旁边并联的电阻，这相当于增加了无线充电装置的负载，从而增大了流过感应线圈L的电流;当假负载5与双向变换器I断开时，流过感应线圈L的电流恢复到原来的大小。那么，通过规律性的控制假负载5的接通和断开，能使流过感应线圈L的电流规律性的变化，从而形成第二电量反馈信号；当流过感应线圈L的电流规律性变化时，使得流过供电设备的感应线圈的电流也发生规律性的变化，这样，就实现了第二电量反馈信号向供电设备的传输。 [0115]当充电过程即将结束时，双向变换器I还能接收供电设备的第二充电结束信号，并且，能够产生并向供电设备传输第二结束反馈信号。优选的，第二充电结束信号的接收方式与第二电量查询信号的接收方式可以相同，此处不再赘述;第二结束反馈信号的产生与传输方式，与第二电量反馈信号的产生与传输方式可以相同，此处不再赘述。 [0116]下面以手机为例，详细介绍本发明的无线充电装置的工作情况。 [0117]本实施例中，手机A、手机B中分别设置有上述实施例中的任一种无线充电装置，例如该无线充电装置既可以使手机作为电能的提供者，为待充电设备充电，且充电过程中可以进行信号的传递，并且还可以使手机作为电能的接收者，为自身充电，且充电过程中也可以进行信号的传递。假定手机A电量充足，手机B电量不足，需要充电，则手机A相当于供电设备，手机B相当于待充电设备，手机A可以通过电磁感应耦合方式给手机B充电。将手机A和手机B背靠背放置，则手机A和手机B的无线充电装置的结构示意图如图11所示。 [0118]详细的，打开手机A的无线充电装置，调整为向外输出电能的状态，即调整控制器2A控制双向变换器IA与电池3A接通，并控制第一场效应管Tal、第二场效应管Ta2交替导通，在此，对于如何调整控制器2A不作限定，可以为软件方式或硬件方式。当手机A的检测装置8A检测到手机B后，向其发送电量查询信号，以获知手机B的当前电量，当接收到电量反馈信号，获知手机B的当前电量少于电池3B的总电量的90%时，控制器2A控制无线充电装置继续为手机B充电；充电过程中，手机A可以以一定的时间间隔多次发送该电量查询信号，直到获知手机B的当前电量大于或等于电池3B的总电量的90%时，则向手机B发送充电结束信号，通知手机B充电过程即将结束，当接收到手机B的结束反馈信号后，控制器2A控制双向变换器IA与电池3A断开，结束充电过程;或者，充电过程中，手机B突然离开，检测装置8A检测不到手机B，则控制器2A控制双向变换器IA与电池3A断开，提前结束充电过程，以避免不必要的电能损耗。 [0119]相应的，打开手机B的无线充电装置，调整为接收电能的状态，即调整控制器2B控制双向变换器IB与电池3B接通，并控制第一场效应管Tbl、第二场效应管Tb2全部断开，在此，对于如何调整控制器2B不作限定，可以为软件方式或硬件方式。接收电能过程中，当接收到手机A的电量查询信号时，控制器2B控制假负载7B与无线充电装置规律性的接通或断开，以产生电量反馈信号，向手机A反馈自身的当前电量;当接收到手机A的充电结束信号时，控制器2B控制假负载7B与无线充电装置规律性的接通或断开，以产生确认结束的结束反馈信号，通知手机A已经得知充电过程即将结束，之后，控制器2B控制双向变换器IB与电池3B断开，结束充电过程。 [0120]具体的，手机A给手机B充电时，如图11所示，电流流向如带箭头的虚线所示。对于手机A，控制器2A以一定的时间间隔控制第一场效应管Tal和第二场效应管Ta2交替导通和断开，从电池3A中流出的电流，进入双向变换器IA中后，也以一定的时间间隔分别按照线路I和线路2返回电池3A，这样，在感应线圈La两端产生持续变化的电流，从而在周围产生磁场，使得手机B的感应线圈中Lb中产生电流，从而实现电能向手机B的传输。详细的，当控制器2A控制第一场效应管Tal导通、第二场效应管Ta2断开时，进入双向变换器IA的电流按照线路2返回电池3A，电流从b端流进感应线圈La;当控制器2A控制第二场效应管Ta2导通、第一场效应管Tal断开时，进入双向变换器IA的电流按照线路I返回电池3A，电流从a端流进感应线圈La ο [0121 ]相应的，对于手机B，控制器2B控制第一场效应管Tbl、第二场效应管Tb2断开，第一场效应管Tbl的体二极管、第二场效应管Tb2的体二极管以及第一二极管Dbl、第二二极管仏2形成全桥整流电路，对接收到的交流电进行整流，转换为直流电供电池3B存储。具体的，当感应线圈Lb接收到的交流电c端电压高于d端时，双向变换器IB中，电流流向如线路11所示；当感应线圈Lb接收到的交流电d端电压高于c端时，双向变换器BI中，电流流向如线路22所示。经过双向变换器BI的整流作用，电流总是从e端输入电池3B，供其存储。 [0122]进一步的，电能传输过程中，手机A的电量查询信号、充电结束信号等通信信号由控制器2A产生，该通信信号经调幅装置4A的作用，将其加载到由电池A的直流电转换成的交流电中，经双向变换器IA向手机B传输；同时，感应线圈La能感应到手机B中流过感应线圈Lb的电流大小的变化，当手机B以电流大小的变化传递针对该通信信号作出的通信反馈信号时，手机A通过第一检波电路5A，能将这一通信反馈信号提取出来。手机B的双向变换器IB接收到载有通信信号的交流电时，通过第二检波电路6B，能将这一通信信号提取出来，并传输至控制器2B;控制器2B分析这一通信信号后，规律性的控制假负载7B与双向变换器IB的接通或断开，从而形成针对通信信号作出的通信反馈信号，如电量反馈信号、结束反馈信号等，假负载7B与双向变换器IB接通或断开时，能改变通过感应线圈Lb的电流大小，从而向手机A传输该通信反馈信号。 [0123]需要说明的是，如图11所示，手机A和手机B的无线充电装置是相同的，也就是说，当手机A没电，而手机B电量充足时，手机B也能作为供电设备，向手机A供电，则手机A和手机B使用相应的器件进行充放电，此处不再赘述。 [0124]上述实施例中，手机A既可以给手机B充电，也可以接收手机B的电能为自身充电，从而实现移动终端相互之间的双向充放电，并且，充电时可以不依赖固定场所的电源，电能传输的过程，都是以电磁感应的无线方式实现，不依赖电缆连接，使得充电过程可以随时随地进行。另外，上述实施例中，手机接收电能或向外传输电能，及电能传输过程中传输的通信信号或通信反馈信号，都使用同一个双向变换器，节省空间，且该双向变换器仅使用了两个场效应管、两个电容、两个二极管和一个感应线圈，电路简单，制造成本较低。 [0125]相应的，本发明的实施例还提供一种移动终端，包括蓄电池、前述实施例中提供的任一种无线充电装置;且无线充电装置的第一场效应管的漏极与第一电容的一端、以及第一二极管的负极相连接的节点连接该蓄电池的正极，无线充电装置的第二场效应管的源极与第二电容的一端、以及第二二极管的正极相连接的节点连接该蓄电池的负极。该移动终端也能实现该无线充电装置所能实现的各种有益技术效果，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。具体而言，该移动终端可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、音乐播放器中的至少一种，本发明的实施例对此不做限制。 [0126]相应的，如图12所示，本发明的实施例还提供一种如上述任一种无线充电装置的工作方法，包括: [0127]控制第一场效应管和第二场效应管交替导通； [0128]将直流电源的直流电转换为交流电，并通过电磁感应耦合方式将交流电向待充电设备传输，以为待充电设备充电。 [0129]或者，如图13所示，本发明的实施例还提供另一种如上述任一种无线充电装置的工作方法，包括: [0130]控制第一场效应管和第二场效应管全都断开； [0131]通过电磁感应耦合方式接收来自供电设备的交流电，并将接收到的交流电转换为直流电，以为直流电源充电。 [0132]本发明提供的无线充电装置的工作方法，控制器能够根据需要，分别控制第一场效应管和第二场效应管的导通和断开:当控制第一场效应管和第二场效应管交替导通时，双向变换器能够将直流电源提供的直流电转换为交流电，并向待充电设备传输，从而为待充电设备充电；当控制器控制第一场效应管和第二场效应管同时断开时，双向变换器能够将接收到的交流电转换为直流电，从而为直流电源充电；即与无线充电装置相连的直流电源既可以作为电能的提供者，也可以作为电能的接收者，该无线充电装置不依赖电网补充电量，可以通过其他电源，例如终端，通过无线的方式为该无线充电装置充电，这样，该无线充电装置在使用起来更加灵活。在移动终端设置有该无线充电装置时，可以进一步实现移动终端之间的双向充放电。 [0133]进一步的，还可以利用无线充电装置与待充电设备或者供电设备进行通信，以便使无线充电装置能够与待充电设备或者供电设备更有效地进行能量传递。 [0134]具体的，当与无线充电装置相连的直流电源作为能量的提供者时，无线充电装置的工作方法具体为: [0135]控制第一场效应管和第二场效应管交替导通； [0136]将直流电源的直流电转换为交流电，并通过电磁感应耦合方式将交流电向待充电设备传输，以为待充电设备充电。 [0137]可选的，在为待充电设备充电过程中，该方法还包括: [0138]产生第一电量查询信号，该第一电量查询信号用于查询待充电设备的当前电量； [0139]向待充电设备传输第一电量查询信号； [0140]接收反馈待充电设备当前电量的第一电量反馈信号； [0141]根据第一电量反馈信号，当待充电设备的当前电量小于总电量的10%_100%中的任意一个值时，继续控制第一场效应管和第二场效应管交替导通，以继续为待充电设备充电；当待充电设备的当前电量大于或等于总电量的10%-100%中的任意一个值时，控制双向变换器与直流电源断开，以停止为待充电设备充电。 [0142]优选的，在产生第一电量查询信号之后，该方法还包括: [0143]将第一电量查询信号调制到由直流电转换成的交流电中； [0144]上述向待充电设备传输第一电量查询信号具体包括:向待充电设备传输携带有第一电量查询信号的交流电，以实现向待充电设备传输第一电量查询信号。 [0145]优选的，接收反馈待充电设备当前电量的第一电量反馈信号具体包括:感应待充电设备的感应线圈的电流变化，电流变化的规律中携带有反馈待充电设备当前电量的第一电量反馈信号，双向变换器的电流随电流变化而变化，以实现接收第一电量反馈信号;提取该第一电量反馈信号。 [0146]可选的，停止为待充电设备充电具体包括: [0147]产生用于通知待充电设备充电结束的第一充电结束信号； [0148]向待充电设备传输第一充电结束信号； [0149]接收待充电设备确认充电结束的第一结束反馈信号； [0150]当接收到第一结束反馈信号时，控制第一场效应管和第二场效应管全部断开，以停止为待充电设备充电。 [0151]可选的，在上述任一项工作方法中，在为待充电设备充电过程中，该方法还可以包括: [0152]检测无线充电装置附近是否存在待充电设备； [0153]当检测到待充电设备时，继续控制第一场效应管和第二场效应管交替导通，以继续为待充电设备充电；当检测不到待充电设备时，控制双向变换器与直流电源断开，以停止为待充电设备充电。 [0154]具体的，当与无线充电装置相连的直流电源作为能量的接收者时，无线充电装置的工作方法具体为: [0155]控制第一场效应管和第二场效应管全都断开； [0156]通过电磁感应耦合方式接收来自供电设备的交流电，并将接收到的交流电转换为直流电，以为直流电源充电。 [0157] 可选的，在为直流电源充电过程中，该方法还可以包括: [0158]接收来自供电设备的第二电量查询信号，该第二电量查询信号用于查询直流电源的当前电量； [0159]产生并传输反馈直流电源当前电量的第二电量反馈信号。 [0160]优选的，接收来自供电设备的第二电量查询信号具体包括:接收来自供电设备的携带有第二电量查询信号的交流电； [0161]将第二电量查询信号从携带有第二电量查询信号的交流电中提取出来。 [0162]优选的，产生反馈直流电源当前电量的第二电量反馈信号具体包括:控制假负载与双向变换器规律性的接通或断开，以使流过感应线圈的电流规律性的变化，从而形成第二电量反馈信号，并向供电设备传输。 [0163]关于本发明提供的双向充电装置的详细的工作方法，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘述。 [0164]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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。 |
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