CN103269093B - 一种无线充电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线充电设备,其包括控制模块以及充电板;充电板设置至少一充电层;充电板的上表面还设置太阳能电池层;太阳能电池层分别与充电层、控制模块连接,接收外部光能转换为电能,分别为充电层、控制模块供电;充电层包括若干线圈,各线圈分别与控制模块连接,外部的终端进入其充电区域时,发送感应信息到控制模块;控制模块用于根据感应信息,选择至少一线圈,增加对被选择线圈的输出,通过被选择线圈为终端进行充电。本发明可以作为桌面或者采用桌布的形式,设置在家具、飞机、高铁、火车、地铁等需要承载移动终端或者无线充电终端的物体上,大大增强了无线充电产品的市场应用价值,适应移动终端技术的发展,具有极好的市场前景。

Description

一种无线充电设备
技术领域
本发明涉及无线充电技术,尤其涉及的是,一种无线充电设备。
背景技术
现有的无线充电电源,往往是单独且规范设置,结构往往较复杂,缺乏变化,不适宜应用。
因此,现有技术存在缺陷,需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的无线充电设备。
本发明的技术方案如下:一种无线充电设备,其包括控制模块以及充电板;所述充电板设置至少一充电层;并且,所述充电板的上表面还设置太阳能电池层;所述太阳能电池层分别与所述充电层、所述控制模块连接,用于接收外部光能转换为电能,分别为所述充电层、所述控制模块供电;所述充电层包括若干线圈,各所述线圈分别与所述控制模块连接,用于感应外部的终端进入其充电区域时,发送感应信息到所述控制模块;所述控制模块用于根据所述感应信息,选择至少一所述线圈,增加对被选择线圈的输出,通过所述被选择线圈为所述终端进行充电。
优选的,所述无线充电设备中,所述太阳能电池层采用光导纤维太阳能电池制备。
优选的,所述无线充电设备中,所述太阳能电池层设置柔性衬底。
优选的,所述无线充电设备中,所述充电板为柔性充电板。
优选的,所述无线充电设备中,所述充电板还设置聚合物锂电池层,其设置厚度为0.5至4毫米的聚合物锂电池;所述聚合物锂电池层设置于所述太阳能电池层、所述充电层之间,还与所述控制模块连接,用于受所述控制模块控制,从所述太阳能电池层对所述聚合物锂电池进行充电,为所述充电层供电。
优选的,所述无线充电设备中,所述聚合物锂电池层内部设置若干形变的过渡部,用于卷曲或折叠。
优选的,所述无线充电设备中,所述线圈为圆形、椭圆形、矩形、三角形或其组合。
优选的,所述无线充电设备中,所述充电层包括若干行线圈,各行线圈并排设置或者错位设置。
优选的,所述无线充电设备包括至少二充电层,各充电层层叠设置或者错位叠置。
优选的,所述无线充电设备中,所述控制模块集成设置于所述充电板内部。
采用上述方案,本发明可以作为桌面或者采用桌布的形式,设置在家具、飞机、高铁、火车、地铁等需要承载移动终端或者无线充电终端的物体上,大大增强了无线充电产品的市场应用价值,适应移动终端技术的发展,具有极好的市场前景。
附图说明
图1为本发明实施例1的充电层线圈示意图;
图2为本发明实施例2的充电层线圈示意图;
图3为本发明实施例3的充电层线圈示意图;
图4为本发明实施例4的充电层线圈示意图;
图5为本发明实施例5的充电层线圈示意图;
图6为本发明实施例6的充电层线圈示意图;
图7为本发明实施例7的充电层线圈示意图;
图8为本发明实施例8的充电层线圈示意图;
图9为本发明实施例9的充电层线圈示意图;
图10为本发明实施例10的充电层线圈示意图;
图11为本发明实施例11的充电层线圈示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下面结合附图和具体实施例,对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本说明书所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“及/或”、“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本说明书所涉及的锂电池或者聚合物锂电池,指包含了锂离子的蓄电池,包括但不限于正极或者负极采用了锂离子的蓄电池。
本发明的一个实施例是,一种无线充电设备,其包括控制模块以及充电板;优选的,所述控制模块集成设置于所述充电板内部。
所述充电板设置至少一充电层,例如,设置一层、两层、三层、四层或者更多的充电层;各充电层形状相同或相异,及/或,各充电层大小相同或相异。优选的,各充电层形状和大小均相同。优选的,各充电层层叠设置或者错位叠置。优选的,包括至少二充电层,各充电层层叠设置或者错位叠置。所述充电层包括若干线圈,优选的,所述充电层包括若干规则排列的线圈,例如,所述充电层包括排列成矩阵的线圈;优选的,所述充电层包括若干行线圈。优选的,所述充电层中,各行线圈并排设置或者错位设置,优选的,相邻线圈相互固定。优选的,相邻线圈为同一根线所绕成的非同一线圈,即一根线绕成多个线圈;优选的,一根线以非相切方式绕成多个线圈,即各个线圈不存在与其相切的线圈。优选的,一根线绕成一充电层中的全部线圈,优选的,一根线以非相切方式绕成一充电层中的全部线圈。或者,以两根线对绞作为一股线,一股线绕成一充电层中的全部线圈,优选的,一股线以非相切方式绕成一充电层中的全部线圈。
实施例1如图1所示,所述充电板设置一充电层,该充电层有五行线圈;实施例2如图2所示,所述充电板设置二充电层,由如图1所示充电层,两层上下错位叠置形成。实施例3如图3所示,所述充电板设置一充电层,该充电层有四行线圈;实施例4如图4所示,所述充电板设置二充电层,由如图3所示充电层,两层上下且左右错位叠置形成;实施例5如图5所示,所述充电板设置三充电层,由如图3所示充电层,三层上下且左右错位叠置形成。实施例6如图6所示,所述充电板设置二充电层,由如图1所示充电层,以及如图3所示充电层,两层上下错位叠置形成。实施例7如图7所示,所述充电板设置一充电层,该充电层有三行规则排列的方形线圈;实施例8如图8所示,所述充电板设置一充电层,该充电层有三行规则排列的方形线圈,其中,第二行方形线圈与第一行、第三行方形线圈略微错位;实施例9如图9所示,所述充电板设置二充电层,由如图7所示充电层,以及如图8所示充电层,两层上下且左右错位叠置形成。实施例10如图10所示,所述充电板设置四充电层,由三层如图7所示充电层,以及一层如图8所示充电层,四层上下且左右错位叠置形成。实施例11如图11所示,所述充电板设置六充电层,由六层如图7所示充电层,层叠设置而成。
所述太阳能电池层分别与所述充电层、所述控制模块连接,用于接收外部光能转换为电能,分别为所述充电层、所述控制模块供电;所述充电层包括若干线圈,各所述线圈分别与所述控制模块连接,用于感应外部的终端进入其充电区域时,发送感应信息到所述控制模块;所述控制模块用于根据所述感应信息,选择至少一所述线圈,增加对被选择线圈的输出,通过所述被选择线圈为所述终端进行充电。例如,在若干线圈同时感应到外部的终端进入其充电区域时,控制模块根据所述感应信息的强弱,选择感应信息大于一预设阈值的至少一所述线圈,增加对被选择的至少一线圈的输出,通过至少一所述被选择线圈为所述终端进行充电。又如,在若干线圈同时感应到外部的终端进入其充电区域时,控制模块根据所述感应信息的强弱,选择具有最强感应信息的一所述线圈,增加对被选择线圈的输出,通过所述被选择线圈为所述终端进行充电。
优选的,充电板厚度为2至8毫米,例如,充电板厚度为2、2.5、3、4、5、6、7、7.5或8毫米,这样,可以兼顾实用性和用户体验;市场上常见的产品,厚度都在1厘米以上,甚至超过2厘米。优选的,充电层厚度为2至7.5毫米。优选的,所述充电板为柔性充电板,可以折叠或者卷曲,便于携带,例如,所述充电板的材料为布料、橡胶或者其他柔性材料。优选的,此时充电层也具有一定的柔性,同样可以折叠或者卷曲,例如,充电层的线圈具有相应的柔韧性。
结合应用上述任一实施例,优选的,所述充电板的上表面还设置太阳能电池层,其通过所述控制模块与所述聚合物锂电池连接,用于对所述聚合物锂电池进行充电。优选的,为便于卷曲或者折叠,所述太阳能电池层设置柔性衬底,例如,在柔性衬底上设置多晶硅或者非晶硅太阳能电池;柔性衬底太阳能电池是指在柔性材料上制作的电池,与平板式晶体硅、玻璃衬底的非晶硅等硬衬底电池相比,其最大的特点是重量轻、可折叠和不易破碎。例如,柔性衬底采用不锈钢或者聚酯膜材料制备,例如聚酰亚胺等。例如,不锈钢的厚度为100至250微米,且具有极好的柔软性,可以任意卷曲、裁剪、粘贴,即使弯成很小的半径,作数百次卷曲,电池性能也不会发生变化。又如,以高分子聚合物聚酰亚胺为柔性衬底制备的非晶硅太阳能电池,器件总厚度约为100至200微米(含封装层),功率重量比可达到500W/Kg以上。在制备工艺上,此结构太阳能电池可采用卷对卷(rollto roll)工艺制造,便于大面积连续生产。优选的,所述太阳能电池采用三层太阳能电池结构,底层电池、中间层电池以及顶层电池分别对应阳光光谱的不同范围,这样可以提高电池效率。例如,底层电池、中间层电池以及顶层电池分别对应阳光光谱的红光区域、绿光区域和蓝光区域。优选的,还设置紫外层电池和红外层电池,对应阳光光谱的紫外光区域、红外光区域。及/或,所述太阳能电池层采用光导纤维太阳能电池制备。光导纤维太阳能电池采用高压化学气相沉积技术,将n、i、p型非晶硅植入玻璃质光纤,形成太阳能电池,从而能够被卷曲或者折叠。
结合应用上述任一实施例,优选的,所述充电板还设置电池层,用于供能,例如,电池层为厚度为0.5至4毫米的有机游离基电池层,其采用聚合物负极电路薄膜,在薄膜上铺设绝缘层以及游离基聚合物正极层;游离基电池具有高输出以及可以在1分钟以内充电的特性;其在充放电500次以后能保持75%的电池容量,经测试,在大小为边长3厘米的正方形,厚度0.3毫米,电池容量3mAh的有机游离基电池中,能够达到5kW/L的功率输出。或者,所述充电板还设置聚合物锂电池层,其设置厚度为0.5至4毫米的聚合物锂电池;例如,聚合物锂电池的厚度为0.5、0.7、0.9、1、1.2、1.8、2、2.9、3.1、3.8或4毫米;所述聚合物锂电池层设置于所述太阳能电池层、所述充电层之间,还与所述控制模块连接,用于受所述控制模块控制,从所述太阳能电池层对所述聚合物锂电池进行充电,为所述充电层供电。所选用的聚合物锂电池,一方面是安全性能高,通常不爆炸,另一方面是形状可控,可以制成扁平的、超薄的聚合物锂电池层,用于供能;常见的聚合物锂电池都比较厚,但是本发明所选用的聚合物锂电池,属于超薄类型,在样品试制阶段,达到0.5至1毫米。优选的,为便于卷曲或者折叠,所述聚合物锂电池层内部设置若干形变的过渡部,例如,聚合物锂电池层内部分成三段,旁边两段是锂电池,中间一段是布料,用于折叠;又如,聚合物锂电池层内部分成N段,锂电池段与过渡部间隔设置,用于卷曲或折叠聚合物锂电池层,从而使得所述充电板能够卷曲或折叠。过渡部为柔性形变材料,例如布料、塑料或者橡胶等。
结合应用上述任一实施例,优选的,所述线圈为圆形、椭圆形、矩形、三角形或其组合,例如,所述线圈为圆形、椭圆形、矩形或三角形。又如,所述线圈为圆形与椭圆形的组合;又如,所述线圈为矩形与三角形的组合,优选的,适配充电板的形状,设置所述线圈的形状,使其完全覆盖所述充电层。其中,异型线圈,即非圆形线圈,是在异型平坦铁氧体内芯上缠绕铜线制成;例如,方形线圈是在方形的平坦铁氧体内芯上缠绕铜线制成线圈。磁通量从平板内芯的侧面输出,然后从另一平板内芯的侧面进入。其优点是对水平错位的容许量较大,但电磁波的泄漏往往较为严重。由于磁通量是从下方的平板内芯的侧面向水平方向输出,然后再从上方的平板内芯的侧面进入,磁路容易在水平面上扩散。圆形线圈则是在面包圈状的铁氧体内芯上设置旋涡状铜线线圈。与方形线圈相比电磁波不易向水平方向泄漏。从供电侧线圈的内侧输出的磁通量穿过受电侧线圈的内侧。由于磁通量是从上向下通过,因此在供电侧的下方和受电侧的上方设置平坦导体的话,便可轻松封闭磁路,另外,水平错位的容许量也比方形线圈要小。
优选的,所述控制模块设置电压控制单元与微处理器,所述微处理器与所述电压控制单元连接,用于启动、关闭与管理所述电压控制单元的运作;所述电压控制单元用于控制并调整通过线圈输出的充电电压。
优选的,在存在电池的任一实施例中,所述控制模块还设置充电管理单元、稳压单元、检测单元与显示单元;所述微处理器分别通过充电管理单元、稳压单元、检测单元与电池连接,用于管理这些功能单元实现对电池的控制;所述检测单元与所述显示单元连接,用于检测所述锂电池组的工作信息,所述工作信息至少包括充电状态、电池容量、剩余电量、充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、无线电发射功率其中之一;所述显示单元用于显示上述工作信息,所述充电管理单元用于管理对电池的充电。优选的,所述控制模块还包括一充电开关,所述输入模块通过所述充电开关与所述充电管理单元连接。及/或,所述控制模块还包括一供电开关,所述锂电池组还通过所述供电开关与所述升压单元连接,并且,所述微处理器还与所述供电开关连接,用于控制所述锂电池组对所述无线充电模块的供电状态。及/或,所述控制模块还包括一控制开关,所述锂电池组还通过所述控制开关分别与所述检测单元、所述稳压单元连接。
进一步地,本发明的实施例还可以是,上述各实施例的各技术特征,相互组合形成的无线充电设备。
需要说明的是,上述各技术特征继续相互组合,形成未在上面列举的各种实施例,均视为本发明说明书记载的范围;并且,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种无线充电设备,其特征在于,包括控制模块以及充电板;
所述充电板设置至少一充电层;
并且,所述充电板的上表面还设置太阳能电池层;所述太阳能电池层采用三层太阳能电池结构,底层电池、中间层电池以及顶层电池分别对应阳光光谱的不同范围;
所述太阳能电池层分别与所述充电层、所述控制模块连接,用于接收外部光能转换为电能,分别为所述充电层、所述控制模块供电;
所述充电层包括若干线圈,各所述线圈分别与所述控制模块连接,用于感应外部的终端进入其充电区域时,发送感应信息到所述控制模块;
所述控制模块用于根据所述感应信息,选择至少一所述线圈,增加对被选择线圈的输出,通过所述被选择线圈为所述外部的终端进行充电;在若干线圈同时感应到外部的终端进入其充电区域时,控制模块根据所述感应信息的强弱,选择感应信息大于一预设阈值的至少一所述线圈,增加对被选择的至少一线圈的输出,通过至少一所述被选择线圈为所述外部的终端进行充电;
所述充电板为柔性充电板;
所述充电板还设置聚合物锂电池层,其设置厚度为0.5至4毫米的聚合物锂电池;
所述聚合物锂电池层设置于所述太阳能电池层、所述充电层之间,还与所述控制模块连接,用于受所述控制模块控制,从所述太阳能电池层对所述聚合物锂电池进行充电,为所述充电层供电;
所述聚合物锂电池层内部设置若干形变的过渡部,用于卷曲或折叠;过渡部为柔性形变材料;
所述线圈为圆形、椭圆形、矩形或三角形的组合;
所述充电层包括若干行线圈,各行线圈错位设置,相邻线圈相互固定;并且,以两根线对绞作为一股线,一股线以非相切方式绕成一充电层中的全部线圈。
2.根据权利要求1所述无线充电设备,其特征在于,所述太阳能电池层采用光导纤维太阳能电池制备。
3.根据权利要求1所述无线充电设备,其特征在于,所述太阳能电池层设置柔性衬底。
4.根据权利要求1所述无线充电设备,其特征在于,所述控制模块集成设置于所述充电板内部。
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