CN106300700B - 一种车载无线充电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种车载无线充电设备，由太阳能与车辆蓄电池双电源供电，既不对车辆蓄电池造成损坏也更加节能环保，主要包括太阳能受光薄膜、太阳能控制模块、电源控制MCU、高频振荡电路、身份验证及系统唤醒模块、无线充电发射端、移动终端无线充电接收端、移动终端充电控制模块。本发明涉及的一种车载无线充电设备具有智能识别移动终端的功能，可智能休眠与智能唤醒，节省电能，无需充电接口、可实现自动调节充电功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种车载设备，尤其涉及一种车载双电源无线充电设备。
背景技术
智能手机、平板电脑等便携式移动终端己成为我们日常生活中不可缺少的用品，移动终端经常由于频繁的使用而出现续航能力不足的缺陷，为保证用户可随时充电，现有技术已经出现车载充电器，但由于不同品牌的手机充电接口不同，充电所需的充电功率也不相同。不同充电接口的问题可用携带相匹配USB接口充电器来实现，一般汽车内不会配备插座来充电，这使得充电功率不同的问题难以解决。
无线充电是指利用电磁波感应原理进行充电，因具有非接触、无电线、可移动等优点而得到广泛应用，尤其在车载领域具有应用前景，现有车载无线充电器装置存在许多缺陷。
现有技术的车载无线充电器不够智能，当有金属物质靠近有效充电区域造成误放电，造成不必要的浪费。现有技术的车载无线充电器在充电过程中产生大量电磁辐射，对车内仪器、仪表造成影响，影响行车安全，并且可能对人们造成辐射伤害。由于充电过程不断调用车辆蓄电池的电量，使车辆蓄电池不断充放电，造成对车辆蓄电池的损坏，也不节能环保。汽车行驶过程中，引起的振动使无线充电器与移动终端的距离产生变化，从而影响二者之间电力传输的速率，使电池接收到的充电功率产生变化，从而影响电池的使用寿命。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明第一方面的目的是提供一种车载无线充电设备，由太阳能与车辆蓄电池双电源供电，既不对车辆蓄电池造成损坏也更加节能环保。本发明涉及的一种车载无线充电设备，包括车载外壳、压力传感器、报警指示灯、固定装置、太阳能受光薄膜、太阳能控制模块、储能模块、电源控制MCU、高频振荡电路、身份验证及系统唤醒模块、无线充电发射端、移动终端无线充电接收端、移动终端充放电电容电路、整流滤波电路、移动终端充电控制模块。
所述车载外壳安装在车辆控制台处，所述车载外壳上表面设置有压力传感器、固定装置，所述车载外壳侧面设置有报警指示灯。所述压力传感器设置在充电区域，与身份验证及系统唤醒模块连接，当移动终端放置在充电区域时，所述压力传感器将信号传递到身份验证及系统唤醒模块。
所述固定装置可调整放置移动终端的规格，适于手机、平板电脑移动终端设备。
进一步地，所述外壳为电磁屏蔽外壳，防止电磁辐射对车内仪器、仪表的影响，并防止对人们造成可能的伤害。
所述太阳能受光薄膜含有磁性粘贴面，覆盖于车顶，与所述太阳能控制模块连接。
所述太阳能控制模块将太阳能受光薄膜产生的电量传输至储能模块，包括防反充电开关电路、微处理器、反馈电路、电量转换电路。
所述储能模块为12V铅酸电池或锂电池。
所述电源控制MCU有两个输入接口、一个输出接口、智能控制电能输入单元，所述两个输入接口分别为太阳能输入接口和车辆蓄电池输入接口，所述太阳能输入接口与所述太阳能储能模块电连接，所述车辆蓄电池输入接口与车辆蓄电池电连接。
所述高频振荡电路与所述电源控制MCU相连，接收所述电源控制MCU传输的直流电，将直流电转化为50kHz～500kHz的交流电，传送至无线充电发射端。
所述无线充电发射端发出脉冲电磁波，所述移动终端无线充电接收端接收此脉冲电磁波，转化为直流电，闪存到移动终端充放电电容电路，再输出至整流滤波电路，经所述整流滤波电路整流滤波后，输出5V稳压直流电至移动终端充电控制模块，向移动终端电池模块充电。
所述移动终端充电控制模块，包括射频发射单元、电池充电模式识别单元、电池充电保护电路。
所述身份验证及系统唤醒模块与所述电源控制MCU电连接，并与所述移动终端充电控制模块无线通信。
所述高频振荡电路与所述电源控制MCU相连，并受所述电源控制MCU控制调节交流电的频率。
所述无线充电发射端包括无线发射线圈。进一步地，所述无线发射线圈还包括调谐电路，所述调谐电路与所述发射线圈并联，可调节无线发射线圈发射的频率，所述调谐电路与所述电源控制MCU连接。
本发明第二方面的目的是提供一种车载无线充电设备的充电方法，步骤如下：
(1)唤醒充电步骤：当移动终端靠近无线充电发射端或身份验证及系统唤醒模块5cm以内时，所述移动终端充电控制模块向所述身份验证及系统唤醒模块发送射频识别信号，所述身份验证及系统唤醒模块接收到信号，确定所述移动终端为可无线充电对象，则向所述电源控制MCU发送唤醒信号，并开始对移动终端进行移动充电；若没有通过身份验证，所述身份验证及系统唤醒模块则不向所述电源控制MCU发出信号，若工作过程中收到身份验证未通过的信号时，所述身份验证及系统唤醒模块则向所述电源控制MCU发送停止工作的信号。
(2)无线充电电源供给侧工作方法：所述智能控制电能输入单元能控制两个输入接口的通断，优先保证所述太阳能接口保持通路，所述车辆蓄电池输入接口为断路状态，当太阳能接口供电不足时，自动切换至所述车辆蓄电池输入接口为通路，而智能控制电能输入单元则脉冲检测太阳能接口是否有足够的电量，当电量达到供电要求时，则自动切换为所述太阳能接口保持通路，所述车辆蓄电池输入接口为断路状态，即由太阳能接口继续供电。
所述高频振荡电路与所述电源控制MCU相连，接收所述电源控制MCU传输的直流电，将直流电转化为50kHz～500kHz的交流电，传送至无线充电发射端。
(3)无线充电移动终端工作方法：所述无线充电发射端发出脉冲电磁波，所述移动终端无线充电接收端接收此脉冲电磁波，转化为直流电，闪存到移动终端充放电电容电路，再输出至整流滤波电路，经所述整流滤波电路整流滤波后，输出5V稳压直流电至移动终端充电控制模块，向移动终端电池模块充电。
进一步地，所述脉冲电磁波的强度根据移动终端电池模块的容量而确定，所述电源控制MCU通过移动终端电池模块对脉冲电磁波的吸收速率来判定是否为最适合的充电功率，充电功率通过转化的交流电频率而调整。
(4)充电完成：当移动终端电池模块充电完成后，所述移动终端无线充电接收端停止接收脉冲电磁波，所述充电发射端发出的脉冲电磁波不会衰减，所述电源控制MCU接收到信号，发出停止充电的指令，所述充电电源供给侧进入待机/休眠状态。
本发明涉及的一种车载无线充电设备，具有以下技术效果：
1、采用太阳能与车辆蓄电池双电源供电，不仅节能环保，还能保护车辆蓄电池，不影响车辆性能。
2、机械方面设置有固定装置防止车辆行驶过程中对充电的影响，设置电磁屏蔽外壳，屏蔽电磁辐射，防止对车内仪器、仪表的影响，并防止对人们造成可能的伤害。
3、具有智能识别移动终端的功能，可区分靠近充电区域的是拟充电移动终端或其它金属物品，还具有智能休眠与智能唤醒功能，节省电能。
4、无需充电接口、可自动调节充电功率，实用智能便捷。
附图说明
图1为实施例1的一种车载无线充电设备充电电源供给侧的结构框图；
图2为实施例1的一种车载无线充电设备移动终端充电侧的结构框图；
图3为实施例1的一种车载无线充电设备外壳部分的结构示意图。
其中，图中各标号的意义为：1、车载外壳，2、压力传感器，3、报警指示灯，4、固定装置，5、无线充电发射端。
具体实施方式
下面通过具体实施例，进一步对本发明的技术方案进行具体说明。应该理解，下面的实施例只是作为具体说明，而不限制本发明的范围，同时本领域的技术人员根据本发明所做的显而易见的改变和修饰也包含在本发明范围之内。
实施例1
如图1～3所示，一种车载无线充电设备，包括车载外壳、压力传感器、报警指示灯、固定装置、太阳能受光薄膜、太阳能控制模块、储能模块、电源控制MCU、高频振荡电路、身份验证及系统唤醒模块、无线充电发射端、移动终端无线充电接收端、移动终端充放电电容电路、整流滤波电路、移动终端充电控制模块。
如图3所示，所述车载外壳安装在车辆控制台处，所述车载外壳上表面设置有压力传感器、固定装置，所述车载外壳侧面设置有报警指示灯。所述压力传感器设置在充电区域，与身份验证及系统唤醒模块连接，当移动终端放置在充电区域时，所述压力传感器将信号传递到身份验证及系统唤醒模块。所述固定装置可调整放置移动终端的规格，适于手机、平板电脑移动终端设备。所述外壳为电磁屏蔽外壳，防止电磁辐射对车内仪器、仪表的影响，并防止对人们造成可能的伤害。
所述太阳能受光薄膜含有磁性粘贴面，覆盖于车顶，与所述太阳能控制模块连接。所述太阳能控制模块将太阳能受光薄膜产生的电量传输至储能模块，包括防反充电开关电路、微处理器、反馈电路、电量转换电路。所述储能模块为12V铅酸电池或锂电池。所述电源控制MCU有两个输入接口、一个输出接口、智能控制电能输入单元，所述两个输入接口分别为太阳能输入接口和车辆蓄电池输入接口，所述太阳能输入接口与所述太阳能储能模块电连接，所述车辆蓄电池输入接口与车辆蓄电池电连接。所述高频振荡电路与所述电源控制MCU相连，接收所述电源控制MCU传输的直流电，将直流电转化为50kHz～500kHz的交流电，传送至无线充电发射端。所述无线充电发射端发出脉冲电磁波，所述移动终端无线充电接收端接收此脉冲电磁波，转化为直流电，闪存到移动终端充放电电容电路，再输出至整流滤波电路，经所述整流滤波电路整流滤波后，输出5V稳压直流电至移动终端充电控制模块，向移动终端电池模块充电。
所述移动终端充电控制模块，包括射频发射单元、电池充电模式识别单元、电池充电保护电路。所述身份验证及系统唤醒模块与所述电源控制MCU电连接，并与所述移动终端充电控制模块无线通信。所述高频振荡电路与所述电源控制MCU相连，并受所述电源控制MCU控制调节交流电的频率。所述无线充电发射端包括无线发射线圈。所述无线发射线圈还包括调谐电路，所述调谐电路与所述发射线圈并联，可调节无线发射线圈发射的频率，所述调谐电路与所述电源控制MCU连接。
实施例2
一种车载无线充电设备的充电方法，基于实施例1的一种车载无线充电设备，具体步骤如下：
(1)唤醒充电步骤：当移动终端靠近无线充电发射端或身份验证及系统唤醒模块5cm以内时，所述移动终端充电控制模块向所述身份验证及系统唤醒模块发送射频识别信号，所述身份验证及系统唤醒模块接收到信号，确定所述移动终端为可无线充电对象，则向所述电源控制MCU发送唤醒信号，并开始对移动终端进行移动充电；若没有通过身份验证，所述身份验证及系统唤醒模块则不向所述电源控制MCU发出信号，若工作过程中收到身份验证未通过的信号时，所述身份验证及系统唤醒模块则向所述电源控制MCU发送停止工作的信号。
(2)无线充电电源供给侧工作方法：所述智能控制电能输入单元能控制两个输入接口的通断，优先保证所述太阳能接口保持通路，所述车辆蓄电池输入接口为断路状态，当太阳能接口供电不足时，自动切换至所述车辆蓄电池输入接口为通路，而智能控制电能输入单元则脉冲检测太阳能接口是否有足够的电量，当电量达到供电要求时，则自动切换为所述太阳能接口保持通路，所述车辆蓄电池输入接口为断路状态，即由太阳能接口继续供电。
所述高频振荡电路与所述电源控制MCU相连，接收所述电源控制MCU传输的直流电，将直流电转化为50kHz～500kHz的交流电，传送至无线充电发射端。
(3)无线充电移动终端工作方法：所述无线充电发射端发出脉冲电磁波，所述移动终端无线充电接收端接收此脉冲电磁波，转化为直流电，闪存到移动终端充放电电容电路，再输出至整流滤波电路，经所述整流滤波电路整流滤波后，输出5V稳压直流电至移动终端充电控制模块，向移动终端电池模块充电。
所述脉冲电磁波的强度根据移动终端电池模块的容量而确定，所述电源控制MCU通过移动终端电池模块对脉冲电磁波的吸收速率来判定是否为最适合的充电功率，充电功率通过转化的交流电频率而调整。
(4)充电完成：当移动终端电池模块充电完成后，所述移动终端无线充电接收端停止接收脉冲电磁波，所述充电发射端发出的脉冲电磁波不会衰减，所述电源控制MCU接收到信号，发出停止充电的指令，所述充电电源供给侧进入待机/休眠状态。
Claims (5)
1.一种车载无线充电设备，其特征在于：包括车载外壳、压力传感器、报警指示灯、固定装置、太阳能受光薄膜、太阳能控制模块、储能模块、电源控制MCU、高频振荡电路、身份验证及系统唤醒模块、无线充电发射端、移动终端无线充电接收端、移动终端充放电电容电路、整流滤波电路、移动终端充电控制模块；
所述车载外壳安装在车辆控制台处，所述车载外壳上表面设置有压力传感器、固定装置，所述车载外壳侧面设置有报警指示灯；所述压力传感器设置在充电区域，与身份验证及系统唤醒模块连接，当移动终端放置在充电区域时，所述压力传感器将信号传递到身份验证及系统唤醒模块；
所述固定装置适于手机、平板电脑移动终端设备；
所述太阳能受光薄膜含有磁性粘贴面，覆盖于车顶，与所述太阳能控制模块连接；
所述太阳能控制模块将太阳能受光薄膜产生的电量传输至储能模块，包括防反充电开关电路、微处理器、反馈电路、电量转换电路；
所述储能模块为12V铅酸电池或锂电池；
所述电源控制MCU有两个输入接口、一个输出接口、智能控制电能输入单元，所述两个输入接口分别为太阳能输入接口和车辆蓄电池输入接口，所述太阳能输入接口与所述储能模块电连接，所述车辆蓄电池输入接口与车辆蓄电池电连接；
所述高频振荡电路与所述电源控制MCU相连，接收所述电源控制MCU传输的直流电，将直流电转化为50kHz～500kHz的交流电，传送至无线充电发射端；
所述无线充电发射端发出脉冲电磁波，所述移动终端无线充电接收端接收此脉冲电磁波，转化为直流电，闪存到移动终端充放电电容电路，再输出至整流滤波电路，经所述整流滤波电路整流滤波后，输出5V稳压直流电至移动终端充电控制模块，向移动终端电池模块充电；
所述移动终端充电控制模块，包括射频发射单元、电池充电模式识别单元、电池充电保护电路；
所述身份验证及系统唤醒模块与所述电源控制MCU电连接，并与所述移动终端充电控制模块无线通信；
所述高频振荡电路与所述电源控制MCU相连，并受所述电源控制MCU控制调节交流电的频率；
所述无线充电发射端包括无线发射线圈。
2.根据权利要求1所述的一种车载无线充电设备，其特征在于：所述车载外壳为电磁屏蔽外壳。
3.根据权利要求1所述的一种车载无线充电设备，其特征在于：所述无线发射线圈还包括调谐电路，所述调谐电路与所述无线发射线圈并联，可调节无线发射线圈发射的频率，所述调谐电路与所述电源控制MCU连接。
4.一种车载无线充电设备的充电方法，其特征在于：基于权利要求1～3任一项所述的一种车载无线充电设备；步骤如下：
(1)唤醒充电步骤：当移动终端靠近无线充电发射端或身份验证及系统唤醒模块5cm以内时，所述移动终端充电控制模块向所述身份验证及系统唤醒模块发送射频识别信号，所述身份验证及系统唤醒模块接收到信号，确定所述移动终端为可无线充电对象，则向所述电源控制MCU发送唤醒信号，并开始对移动终端进行移动充电；若没有通过身份验证，所述身份验证及系统唤醒模块则不向所述电源控制MCU发出信号，若工作过程中收到身份验证未通过的信号时，所述身份验证及系统唤醒模块则向所述电源控制MCU发送停止工作的信号；
(2)无线充电电源供给侧工作方法：所述智能控制电能输入单元能控制两个输入接口的通断，优先保证所述太阳能输入接口保持通路，所述车辆蓄电池输入接口为断路状态，当太阳能输入接口供电不足时，自动切换至所述车辆蓄电池输入接口为通路，而智能控制电能输入单元则脉冲检测太阳能输入接口是否有足够的电量，当电量达到供电要求时，则自动切换为所述太阳能输入接口保持通路，所述车辆蓄电池输入接口为断路状态，即由太阳能输入接口继续供电；
所述高频振荡电路与所述电源控制MCU相连，接收所述电源控制MCU传输的直流电，将直流电转化为50kHz～500kHz的交流电，传送至无线充电发射端；
(3)无线充电移动终端工作方法：所述无线充电发射端发出脉冲电磁波，所述移动终端无线充电接收端接收此脉冲电磁波，转化为直流电，闪存到移动终端充放电电容电路，再输出至整流滤波电路，经所述整流滤波电路整流滤波后，输出5V稳压直流电至移动终端充电控制模块，向移动终端电池模块充电；
(4)充电完成：当移动终端电池模块充电完成后，所述移动终端无线充电接收端停止接收脉冲电磁波，所述无线充电发射端发出的脉冲电磁波不会衰减，所述电源控制MCU接收到信号，发出停止充电的指令，所述充电电源供给侧进入待机/休眠状态。
5.根据权利要求4所述的一种车载无线充电设备的充电方法，其特征在于：所述脉冲电磁波的强度根据移动终端电池模块的容量而确定，所述电源控制MCU通过移动终端电池模块对脉冲电磁波的吸收速率来判定是否为最适合的充电功率，充电功率通过转化的交流电频率而调整。
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