CN103138357A - 无线充电装置、电子装置、无线充电系统以及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线充电装置、电子装置、无线充电系统以及无线充电方法，该无线充电装置包括一感应装置、一充电线圈阵列以及一处理器。感应装置用以判断放置于无线充电装置上的一电子装置的充电区域的外形。充电线圈阵列包括多个动态调整充电线圈并且选择性地导通部分的动态调整充电线圈。处理器用以根据电子装置的充电区域的外形，驱动充电线圈阵列中对应充电区域的外形的部分动态调整充电线圈，以便对电子装置进行无线充电。本发明提供的无线充电系统可以兼容不同形状以及设计的电子装置，并且可同时对多个电子装置进行无线充电，符合经济效益也贴合使用者的使用习惯，也减少因不当的使用造成对使用者身体健康的危害。

Description

无线充电装置、电子装置、无线充电系统以及充电方法

技术领域

本发明涉及一种无线充电装置，特别是涉及一种可根据电子装置的充电区域的外形对电子装置进行无线充电的无线充电装置。

背景技术

一般而言，每一电池供电器件(诸如，无线电子器件)需要自有充电器及电力源，其通常为交流(AC)电源线。在许多器件需要充电时，此种有线组态变得难以使用。

无线能量传送技术的其他方法是基于在嵌入于无线充电装置(例如充电垫)的传送天线(即充电线圈)与嵌入于待电子装置中的接收天线(即感应充电线圈)之间的电感耦合以及电磁感应。此种方法具有以下缺点，即传送天线与接收天线之间的间隔必须非常接近(例如，在千分之几公尺内)，并且使用者必须确实的将电子装置的接收天线放置到无线充电装置的传送天线的上方。如图1所示，在完全有效充电的情况下，在区块A以及区块C的接收天线120皆应受到传送天线130的磁场影响，但图1的使用者没有确实的将电子装置的接收天线120放置到无线充电装置的传送天线130的上方，接收天线120仅在区块A中接收到传送天线130的电磁感应，造成电子装置无法进行有效的充电，并且上方不受接收天线120覆盖的传送天线130在区域B中散发出无效的磁场，不仅造成能源的浪费也将危及使用者的健康。

如图2所示，根据上述问题，现有的解决方法是通过机构防呆，例如在无线充电装置230上设置卡锁232，使用者必须将电子装置220准确地放置到卡锁232内，致使电子装置220的接收天线222位于无线充电装置230的传送天线130的上方，方能进行完全有效的无线充电。其缺点是该无线充电装置230受限于电子装置220的机壳外形，若电子装置220与无线充电装置230的卡锁232不匹配则无法进行无线充电。另外，就算具有相同机壳外型的电子装置240，也可能无法与电子装置220共用同一个无线充电装置230，因为电子装置240虽然可以准确地放入卡锁232中，但电子装置240的接收天线120不是位于无线充电装置230的传送天线130的上方，因此也无法完全有效的充电并且可能危即使用者的身体健康。再者，现有的无线充电装置230不具有同时对多个电子装置220进行无线充电的功能。

综上所述，现有的无线充电装置230只能单一的对相同设计的电子装置220进行无线充电，而无法兼容其它版本的电子装置240以及无法同时对多个电子装置220进行充电，不符合经济效益，也不贴合使用者的使用习惯，严重的是不当的使用可能造成使用者身体健康的危害。

因此，本发明的主要范畴在于提供一种无线充电方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种无线充电装置，包括一感应装置、一充电线圈阵列以及一处理器。感应装置用以判断放置于无线充电装置上的一电子装置的充电区域的外形。充电线圈阵列包括多个动态调整充电线圈并且选择性地导通部分的动态调整充电线圈。处理器用以根据电子装置的充电区域的外形，驱动充电线圈阵列中对应充电区域的外形的部分动态调整充电线圈，以便对电子装置进行无线充电。

本发也提供一种电子装置，包括一感应充电线圈以及一无线射频标签线圈。感应充电线圈用以接受来自一无线充电装置的电磁感应产生一感应电流，并且提供感应电流至电子装置进行充电以及供应电源。无线射频标签线圈，设置于感应充电线圈上方或者下方，并且涵盖感应充电线圈的区域范围，用以代表电子装置可有效充电的区域。

本发明另外提供一种无线充电系统，包括一感应装置、一充电线圈阵列、一处理器以及一感应充电线圈。感应装置用以判断放置于一无线充电装置上的一电子装置的充电区域的外形。充电线圈阵列包括多个动态调整充电线圈，充电线圈阵列选择性地导通部分的动态调整充电线圈，用以产生一电磁感应。处理器用以根据电子装置的充电区域的外形，驱动对应电子装置的充电区域的外形的部分动态调整充电线圈，以便对电子装置进行无线充电。感应充电线圈设置于待测充电子装置内，用以接受电磁感应，而产生的一感应电流，并且提供感应电流至电子装置进行充电以及供应电源。

本发明还提供一种无线充电方法，当一电子装置放置于一无线充电装置上时，判断电子装置的充电区域的外形；以及根据电子装置的充电区域的外形，选择性地驱动一充电线圈阵列中的多个动态调整充电线圈，用以产生一电磁感应，以便对电子装置进行无线充电以及供应电源。

本发明一实施例提供的无线充电系统可以兼容不同形状以及设计的电子装置，并且可同时对多个电子装置进行无线充电，符合经济效益也贴合使用者的使用习惯，也减少因不当的使用造成对使用者身体健康的危害。

附图说明

图1为现有无线充电系统的示意图。

图2为现有无线充电系统的示意图。

图3为本发明的一无线充电系统的示意图。

图4为本发明的一无线充电装置的方框图。

图5为本发明的一电子装置的方框图。

图6为本发明的一无线充电系统的示意图。

图7为本发明的一无线充电系统的示意图。

图8为本发明的一无线充电方法的流程图。

【主要附图标记说明】

A、B、C～区域；

120、222～接收天线；

130～传送天线；

232～卡锁；

300～无线充电系统；

230、400～无线充电装置；

430～充电线圈阵列；

420～感应装置；

440～处理器；

450～电源供应器；

4321～432N～动态调整充电线圈；

4221～422N～无线射频读取线圈；

424～无线射频读取器；

220、240、500～电子装置；

520～感应充电线圈；

540～无线射频标签线圈；

560～无线射频标签；

580～电源整流器；

582～电源管理电路；

584～电池；

586～系统负载；

522～区域范围。

具体实施方式

以下将详细讨论本发明各种实施例的制造及使用方法。然而值得注意的是，本发明所提供的许多可行的发明概念可实施在各种特定范围中。这些特定实施例仅用于举例说明本发明的制造及使用方法，但非用于限定本发明的范围。

如图3所示，本发明公开的一种无线充电系统300的示意图，包括一无线充电装置400以及一电子装置500，其中电子装置500包括一充电线圈阵列430。当电子装置500放置于(接近)无线充电装置400上时，无线充电装置400判断电子装置500的充电区域的外形。无线充电装置400根据电子装置500的充电区域的外形，导通充电线圈阵列430中部分对应充电区域的外形的线圈。部分对应充电区域的外形的线圈导通后产生电磁感应，并且对电子装置500进行充电。因此只要在充电线圈阵列430的面积范围内，无线充电系统300可以兼容不同形状以及设计的电子装置500，并且可同时对多个电子装置500进行无线充电，符合经济效益也贴合使用者的使用习惯，也减少因不当的使用造成对使用者身体健康的危害。值得注意的是，电子装置500以及无线充电装置400的细部实施方式请参考后述图4以及图5的说明。

图4为本发明无线充电装置400的一实施例的方框图，无线充电装置400包括一感应装置420、一充电线圈阵列430、一处理器440以及一电源供应器450。感应装置420用以判断放置于无线充电装置400上的电子装置500的一外形。充电线圈阵列430包括动态调整充电线圈4321～432N，充电线圈阵列430可选择性地导通部分的动态调整充电线圈4321～432N。感应装置420包括适用于无线射频辨识系统(Radio-frequency identification，RFID)的无线射频读取线圈4221～422N以及无线射频读取器424。无线射频读取线圈4221～422N分别设置于每一动态调整充电线圈4321～432N的下方，用以接收来自电子装置500的一无线射频辨识数据。无线射频读取器424用以读取每一无线射频读取线圈4221～422N所接收的无线射频辨识数据。处理器440根据电子装置500的充电区域的外形，定义充电线圈阵列430中的动态调整充电线圈4321～432N为致能或者去能。动态调整充电线圈4321～432N用以对电子装置500进行无线充电。电源供应器450用以根据处理器440的命令，传送电源至动态调整充电线圈4321～432N。

值得注意的是，虽然本实施例的无线射频读取线圈4221～422N是设置于每一动态调整充电线圈4321～432N的下方，但在其他实施例中无线射频读取线圈4221～422N也可设置于每一动态调整充电线圈4321～432N的上方。另外，虽然本实施例的感应装置420是以适用于无线射频辨识系统的无线射频读取线圈4221～422N为例，但本发明不限于此，在其他实施例中，感应装置420也可为具有压电感应阵列的压电感应器、电阻式感应器或者电容式感应器等，其它当电子装置500放置于无线充电装置400上时，可判断充电区域的外形的感测装置。本实施例应用无线射频读取线圈4221～422N判断充电区域的外形的原理，请参考后述图6以及图7的说明。

图5为本发明电子装置500的一实施例的方框图，电子装置500包括一感应充电线圈520、一无线射频标签线圈540、一无线射频标签560、一电源整流器580、电源管理电路582、电池584以及系统负载586。感应充电线圈520用以接受来自一无线充电装置400的电磁感应，而产生一感应电流，并且提供感应电流至电源整流器580，电源整流器580调整感应电流为较稳定并且适合电子装置500的电源，并且将较稳定并且适合电子装置500的电源提供至电子装置500进行充电以及供应电源。例如，电源整流器580可在调整感应电流为适合电子装置500的电源后，将适合电子装置500的电源传送到电源管理电路582。感应电流产生的较稳定并且适合电子装置500的电源通过电源管理电路582的控管，对应不同的需求将电源传送到电子装置500的电池584进行充电以及传送至电子装置500的系统负载586供应系统负载586所需的电源。

无线射频标签线圈540是根据电子装置500的感应充电线圈520的外形所设置的，其设置于感应充电线圈520的上方或者下方，并且涵盖感应充电线圈520的区域范围522。区域范围522用以代表电子装置500可有效充电的区域。区域范围522是电路设计人员设定感应充电线圈520进行电磁感应的面积大小，在此不受限制，但在较佳的实施例中感应充电线圈520的区域范围522和感应充电线圈520的面积一样大(或者略小/略大于感应充电线圈520的面积)并且重叠于感应充电线圈520的区域。无线射频标签560用以存储电子装置500的无线射频辨识数据，其中无线射频辨识数据可包括电子装置500的型号等辨识数据，但值得注意的是，本实施例并不是以电子装置500无线射频辨识数据的内容为依据判断电子装置500的充电区域的外形。本实施例应用无线射频标签线圈540以及无线射频标签560判断充电区域的外形的原理，请参考后叙图6以及图7的说明。

图6为本发明无线充电系统300的一种实施例的示意图，其中无线充电系统300包括图4以及图5所公开的无线充电装置400以及电子装置500。其电路以及特性请参考图4以及图5的说明，在此不再赘述。当电子装置500放置于(接近)无线充电装置400上时，无线充电装置400的感应装置420中的无线射频读取线圈4222以及4223与电子装置500的无线射频标签线圈540产生电磁感应，由于无线射频读取线圈4222以及4223可与无线射频标签线圈540产生电磁感应，因此无线射频读取线圈4222以及4223可接收到无线射频标签560通过无线射频标签线圈540传送到无线充电装置400的无线射频辨识数据。值得注意的是，此时由于其余无线射频读取线圈4221以及4224～422N皆不在区域范围522的下方，因此无法与无线射频标签线圈540产生电磁感应以及无法接收无线射频辨识数据。

只有接近感应充电线圈520的部分动态调整充电线圈4321～432N可与感应充电线圈520产生电磁感应以及对电子装置500进行充电，因此区域范围522代表电子装置500的充电区域的外形以及可有效充电的区域范围522。由于无线射频标签线圈540是根据电子装置500的感应充电线圈520的外形所设置的(其涵盖感应充电线圈520的区域范围522)，因此接近无线射频标签线圈540以及可读取到无线射频辨识数据的无线射频读取线圈4222以及4223，可用以判断电子装置500的充电区域的外形以及有效充电区块，故可读取到无线射频辨识数据的无线射频读取线圈4222以及4223形成一有效集合，而该有效集合可代表电子装置500的充电区域的外形以及可有效充电的区域范围522。

处理器440根据无线射频读取线圈4221～422N是否接收到无线射频辨识数据定义位于无线射频读取线圈4221～422N上方的动态调整充电线圈4321～432N的状态，其中将位于有接收到无线射频辨识数据的无线射频读取线圈4222以及4223上方的动态调整充电线圈4322以及4323定义为致能，并且将位于没有接收到无线射频辨识数据的无线射频读取线圈4221以及4224-422N上方的动态调整充电线圈4321以及4324～432N定义为去能。

处理器440定义完动态调整充电线圈4321～432N的状态后，驱动电源供应器450对部分对应充电区域的外形的动态调整充电线圈4322以及4323传送电源，进一步说明，处理器440根据有效集合，处理器440驱动电源供应器450对定义为去能的动态调整充电线圈4322以及4323传送电源。此时，动态调整充电线圈4322以及4323被致能并且产生磁场，而感应充电线圈520受对应有效集合的动态调整充电线圈4322以及4323所产生的电磁感应产生感应电流，其感应电流经由电源整流器580等元件调整控管后，用以对电子装置500的电池584进行充电以及对系统负载586供应电源。反之，不在有效集合的无线射频读取线圈4222以及4223下方(在其他实施例中可为上方)的其他动态调整充电线圈4321以及4324～432N不会导通电流，因此不会造成无效的充电。

图7为本发明无线充电系统300的一种实施例的示意图，与图6的原理相同，若电子装置500不是放置于(接近)无线射频读取线圈4222以及4223之上，而是放置于(接近)无线射频读取线圈4221以及4222之上时，无线充电装置400的无线射频读取线圈4221以及4222与电子装置500的无线射频标签线圈540产生电磁感应，因此处理器440定义动态调整充电线圈4321以及4322为致能，而无线射频读取线圈4221以及4222形成有效集合。处理器440定义完动态调整充电线圈4321以及4322为致能后，驱动电源供应器450对部分对应充电区域的外形的动态调整充电线圈4321以及4322传送电源。虽然图7的电子装置500与图6放置的位置不同，但可动态调整其动态调整充电线圈4321-432N，使得仅有可对感应充电线圈520产生的电磁感应的动态调整充电线圈4321以及4322被致能以及驱动，因此证明了本实施例既不会造成无效的充电也不受限于电子装置500的充电区域的外形，并且只要在电子装置500的充电线圈阵列430范围之内皆可对多个电子装置500进行安全有效的无线充电。

本发明提供一种无线充电方法是当电子装置500放置于无线充电装置400上时，判断电子装置500的充电区域的外形，并且根据电子装置500的充电区域的外形，选择性地驱动充电线圈阵列430中的多个动态调整充电线圈4321～432N，用以产生电磁感应，以便对电子装置500进行无线充电以及供应电源。如图8所示为本发明无线充电方法的流程图，流程开始于步骤S10，在步骤S10中，电子装置500放置于无线充电装置400。接着，流程进行至步骤S20。

在步骤S20中，无线充电装置400通过无线射频读取线圈4221～422N接收来自无线射频读取线圈4221～422N附近的一无线射频辨识数据，并且读取每一无线射频读取线圈4221～422N所接收的无线射频辨识数据。接着，流程进行至步骤S30。

在步骤S30中，无线充电装置400根据有效读取到无线射频辨识数据的无线射频读取线圈4221～422N定义一有效集合，有效集合代表电子装置500的充电区域的外形以及可有效充电的区域，借此无线充电装置400可判断出电子装置500的充电区域的外形。接着，流程进行至步骤S40。

在步骤S40中，无线充电装置400的处理器440根据电子装置500的充电区域的外形，定义充电线圈阵列430中的动态调整充电线圈4321～432N为致能。以图7为例，处理器440是将有效集合上方(或者下方)的动态调整充电线圈4321～4322定义为致能，将其他动态调整充电线圈4323～432N定义为去能。接着，流程进行至步骤S50。

在步骤S50中，以图7为例，处理器440驱动电源供应器450将电源提供至定义为致能的动态调整充电线圈4321～4322，即处理器440根据有效集合，驱动电源供应器450将电源提供至位于上述有效集合的无线射频读取线圈4221～4222上方或者下方的动态调整充电线圈4321～4322。因此无线充电装置400可通过被驱动的动态调整充电线圈4321～4322对电子装置500的感应充电线圈520产生电磁感应，并且通过电磁感应对电子装置500进行无线充电以及供应电源。流程结束于S50。

虽然本发明以实施例公开如上，但并非用以限制本发明。此外，本领域技术人员应能知悉本发明申请专利范围应被宽广地认定以涵括本发明所有实施例及其变型。

Claims (10)

1.一种无线充电装置，包括：

一感应装置，用以判断放置于上述无线充电装置上的一电子装置的充电区域的外形；

一充电线圈阵列，包括多个动态调整充电线圈，上述充电线圈阵列选择性地导通部分的上述动态调整充电线圈；以及

一处理器，用以根据上述电子装置的充电区域的外形，驱动上述充电线圈阵列中对应上述充电区域的外形的部分上述动态调整充电线圈，以便对上述电子装置进行无线充电。

2.如权利要求1所述的无线充电装置，还包括一电源供应器，用以根据上述处理器的命令传送电源至对应上述充电区域的外形的部分上述动态调整充电线圈。

3.如权利要求1所述的无线充电装置，其中上述感应装置还包括：

多个无线射频读取线圈，分别设置于每一上述动态调整充电线圈的上方或者下方，用以接收来自上述电子装置中的一无线射频标签线圈所传送的一无线射频辨识数据；以及

一无线射频读取器，用以读取每一上述无线射频读取线圈所接收的上述无线射频辨识数据；其中有效接收到上述无线射频辨识数据的上述无线射频读取线圈形成一有效集合，上述有效集合代表上述电子装置的充电区域的外形以及可有效充电的区域，上述处理器根据上述有效集合，驱动位于上述有效集合的上述无线射频读取线圈上方或者下方的上述动态调整充电线圈。

4.如权利要求3所述的无线充电装置，其中上述电子装置中的上述无线射频标签线圈是根据上述电子装置的一感应充电线圈的外形所设置的，用以涵盖上述感应充电线圈的区域范围，并且上述感应充电线圈受对应上述有效集合的上述动态调整充电线圈所产生的电磁感应影响而产生感应电流，用以对上述电子装置进行充电以及供应电源。

5.一种电子装置，包括：

一感应充电线圈，用以接受来自一无线充电装置的电磁感应产生一感应电流，并且提供上述感应电流至上述电子装置进行充电以及供应电源；以及

一无线射频标签线圈，设置于上述感应充电线圈上方或者下方，并且涵盖上述感应充电线圈的区域范围，用以代表上述电子装置可有效充电的区域。

6.如权利要求5所述的电子装置，还包括：

一无线射频标签，用以存储上述电子装置的无线射频辨识数据；以及

一电源整流器，用以调整上述感应电流。

7.一种无线充电系统，包括：

一感应装置，用以判断放置于一无线充电装置上的一电子装置的充电区域的外形；

一充电线圈阵列，包括多个动态调整充电线圈，上述充电线圈阵列选择性地导通部分的上述动态调整充电线圈，用以产生一电磁感应；

一处理器，用以根据上述电子装置的充电区域的外形，驱动对应上述充电区域的外形的部分上述动态调整充电线圈，以便对上述电子装置进行无线充电；以及

一感应充电线圈，设置于上述待测充电子装置内，用以接受上述电磁感应，而产生的一感应电流，并且提供上述感应电流至上述电子装置进行充电以及供应电源。

8.如权利要求7所述的无线充电系统，还包括：

一无线射频标签线圈，设置于上述待测充电子装置内的上述感应充电线圈的上方或者下方，并且涵盖上述感应充电线圈的区域范围，用以代表上述电子装置可有效充电的区域；

多个无线射频读取线圈，分别设置于每一上述动态调整充电线圈的上方或者下方，用以接收来自上述无线射频标签线圈所传送的一无线射频辨识数据；以及

一无线射频读取器，用以读取每一上述无线射频读取线圈所接收的上述无线射频辨识数据；其中有效接收到上述无线射频辨识数据的上述无线射频读取线圈形成一有效集合，上述有效集合代表上述电子装置的充电区域的外形以及可有效充电的区域，并且上述处理器根据上述有效集合，驱动位于上述有效集合的上述无线射频读取线圈上方或者下方的上述动态调整充电线圈。

9.一种无线充电方法，包括：

当一电子装置放置于一无线充电装置上时，判断上述电子装置的充电区域的外形；以及

根据上述电子装置的充电区域的外形，选择性地驱动一充电线圈阵列中的多个动态调整充电线圈，用以产生一电磁感应，以便对上述电子装置进行无线充电以及供应电源。

10.如权利要求9所述的无线充电方法，其中根据上述电子装置的充电区域的外形选择性地驱动上述动态调整充电线圈的步骤包括：

通过多个无线射频读取线圈接收来自于上述无线射频读取线圈附近由一无线射频标签线圈所传送的一无线射频辨识数据；

读取每一上述无线射频读取线圈所接收的上述无线射频辨识数据；

根据有效接收到上述无线射频辨识数据的上述无线射频读取线圈定义一有效集合，上述有效集合代表上述电子装置的充电区域的外形以及可有效充电的区域；以及

根据上述有效集合，驱动位于上述有效集合的上述无线射频读取线圈上方或者下方的上述动态调整充电线圈，其中上述无线射频读取线圈分别设置于每一上述动态调整充电线圈的上方或者下方，上述无线射频标签线圈设置于上述待测充电子装置内的一感应充电线圈的上方或者下方，并且上述无线射频标签线圈涵盖上述感应充电线圈的区域范围，用以代表上述电子装置可有效充电的区域。

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