CN104981965B - 用于移动终端的无线充电器 - Google Patents

Abstract

公开的是一种用于移动终端的无线充电器，通过该无线充电器可以提高充电效率而不受安装在该无线充电器上的移动终端的位置的影响。本发明包括：壳体；电力传输线圈，该电力传输线圈以螺旋状多次卷绕的方式设置在该壳体内；电源模块，该电源模块被配置为从外部向该电力传输线圈提供电力；驱动单元，该驱动单元与该电力传输线圈的螺旋中心连接；感测单元，该感测单元被配置为感测安装在该壳体的顶侧上的移动终端的位置；以及控制单元，该控制单元控制该驱动单元来将该电力传输线圈的螺旋中心转移至该感测单元所感测到的移动终端的位置。

Description

用于移动终端的无线充电器

技术领域

本发明涉及一种无线充电器，并且更具体地，涉及一种用于移动终端的无线充电器。尽管本发明适用的应用范围广泛，但其尤其适用于提供具有更高充电效率的移动终端。

背景技术

总的来说，终端可以被分类为移动终端和固定终端。此外，移动终端可以进一步被分类为手持终端和车载终端。

此外，移动终端可以执行各种功能，例如，数据和语音通信、通过照相机拍摄图像和视频、录制音频、播放音乐文件并通过扬声器系统输出音乐、以及在显示器上显示图像和视频。

然而，随着终端的功能的扩展，由于移动终端的电池趋向于快速消耗，因此必须更频繁地对电池进行充电。当在充电过程中有来电或者当充电线与使用中的移动终端连接时，该移动终端不便于用户使用。为了不在这样不方便的情况下使用移动终端，将充电线与移动终端分开，然后在使用移动终端之后重新将充电线与该移动终端连接。因此，使用移动终端仍然不方便。

发明内容

技术问题

因此，本发明针对一种用于移动终端的无线充电器，其可以大体上解决由于现有技术的局限性和缺陷而导致的一个或更多个问题。

本发明的一个目的是提供一种用于移动终端的无线充电器，利用该无线充电器可以不使用充电线而对移动终端进行充电。

本发明的另一个目的是提供一种用于移动终端的无线充电器，利用该无线充电器可以提高充电效率。

从本发明中可以获得的技术问题不受上述效果的限制。并且，从以下描述中，本发明所属技术领域的普通技术人员可以清楚地理解其他未提及的技术问题。

问题的解决方案

在下文的描述中将对本发明的附加特征和优势进行陈述，并且，根据该描述，该附加特征和优势将部分地变得显而易见，或者该附加特征和优势可以通过实践本发明而获得。本发明的目的和其他优势将通过在书面说明书及权利要求以及附图中所具体指出的结构来实现和获得。

为了实现这些和其他优势，并与本发明的目的一致，如所体现的和广泛地描述的那样，根据本发明的一种用于移动终端的无线充电器包括：壳体；电力传输线圈，该电力传输线圈以螺旋状多次卷绕的方式被设置在该壳体内；电源模块，该电源模块被配置为从外部向该电力传输线圈提供电力；驱动单元，该驱动单元与该电力传输线圈的螺旋中心连接；感测单元，该感测单元被配置为感测安装在该壳体的顶侧上的移动终端的位置；以及控制单元，该控制单元控制该驱动单元来将该电力传输线圈的螺旋中心转移至该感测单元所感测到的移动终端的位置。

优选地，该驱动单元可以在至少一个方向上水平地移动。

优选地，该驱动单元可以旋转以改变电力传输线圈的卷绕次数。

优选地，该无线充电器可以进一步包括短距离通信模块，该短距离通信模块被配置成以无线方式与安装在壳体上的移动终端通信。该控制单元可以接收关于移动终端的充电状态的信息。如果移动终端的充电效率变得等于或者小于参考值，则该控制单元可以控制驱动单元被转移。

优选地，该电力传输线圈可以进一步包括开关和可变电容器中的至少一个，并且，该控制单元可以在转移驱动单元时通过控制开关和可变电容器中的至少一个来根据该电力传输线圈的电感值的变化而调整阻抗值，以便于电力传输线圈在驱动频率下运行。

优选地，该感测单元可以包括设置在壳体的顶侧的多个接近传感器，并且，该控制单元可以控制驱动单元被转移到该接近传感器处，该接近传感器感测物体的近距离接近。

优选地，该感测单元可以包括设置在壳体的顶侧的压力传感器，并且，该控制单元可以控制驱动单元被转移至该压力传感器的值改变部分。

优选地，该感测单元可以包括设置在壳体的顶侧的多个感测线圈，并且，该控制单元可以控制驱动单元被转移至在多个感测线圈中具有不同的电力消耗的感测线圈所在的部分。

更优选地，该感测线圈的操作频率可以小于该电力传输线圈的操作频率。

应当理解的是，前述整体描述和以下的详细描述是示例性的和说明性的，并且意在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。

发明的有利作用

因此，本发明提供以下效果和/或特征。

首先，根据本发明的至少一种实施方式，可以不受安装在无线充电器上的移动终端的位置的影响而提高充电效率。

从本发明中可获得的效果并不局限于上述效果。并且，本发明所属领域的普通技术人员可以通过以下描述清楚地理解其他未提及的效果。

附图说明

本附图被包括用于提供对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书中，构成本说明书的一部分，本附图例示了本发明的实施方式，并与说明书一起对本发明的原理进行解释。在本附图中：

图1是根据本发明的一种实施方式的一种用于移动终端的无线充电器的框图；

图2是根据本发明的一种实施方式的一种用于移动终端的无线充电器的透视图；

图3是根据本发明的一种实施方式的一种用于移动终端的无线充电器内部的电力传输线圈的图示；以及

图4是根据本发明的一种实施方式的一种用于移动终端的无线充电器的感测单元的图示。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施方式，其示例在附图中被说明。只要有可能，附图中将一直使用相同的附图标记来表示相同的或相似的部分。如本文所使用的，后缀“模块”、“单元”和“部分”被用于元件仅仅是为了便于公开。因此，后缀本身未被给予重要意义或作用，并且，应当理解的是，“模块”、“单元”和“部分”可以一起使用或者可交换地使用。此外，在对本说明书中所公开的实施方式进行描述时，如果认为相关技术的详细描述会使本说明书中所公开的实施方式的主旨不明确，则相应的细节应当被省略。包括附图仅仅是为了便于进一步理解本说明书中所公开的实施方式。通过附图，本说明书中所公开的技术理念是非局限性的。并且，附图应当被理解为包括所有的不偏离本发明的精神和范围的修改、等同物和替换物。

图1是根据本发明的一种实施方式的一种移动终端中的无线充电器200的框图。

参考图1，根据本发明的一种移动终端中的无线充电器200可以包括电力传输单元220、驱动单元230、感测单元240、控制单元250和电源单元210。

该电力传输单元220是被配置成以无线方式向移动终端100传送电力的设备，并且可以使用多次卷绕的电力传输线圈220。如果将电流施加于该线圈，则电流在设置在移动终端100上的充电线圈中流动。从而，可以以无线方式传送电力。

无线充电技术可以被分类为电磁感应和磁共振。具体地，电磁感应是利用非辐射特性和非共振的技术。根据电磁感应，如果磁场是由电力传输单元的线圈所产生的，则电力通过电磁感应原理被引入到接收单元的线圈上。电磁感应被用于电动机、变压器等。近来，电磁感应被用于交通卡的RFID和电动牙刷充电器等。

由于电磁感应的传输距离相对很短(例如，几毫米)，如果充电距离增加，则尽管电磁感应具有高传输效率，电磁感应的效率也会快速降低。因此，缺点是移动终端100应当被放置在精确的位置。此外，由于电磁感应使用的是低频(例如，100-250kHz)，其限制了电力传输能力。

磁共振是利用非辐射特性和共振的技术。以下对磁共振的原理进行解释。首先，如果将电流施加于电力传输线圈220，则生成了以共振频率振动的磁场。如果这样，则移动终端100的无线充电线圈以该共振频率振动以使电流在其中流动。由于磁共振的有效传输距离为几米，因此，在实现在比电磁感应的距离更大的距离中进行充电的方面，磁共振具有优势。

磁共振的操作频率包括以MHz为单位的高频(例如，6.78MHz等)，并且以将能量集中于特定频率的方式运行。从而，其能够一次传输相当多的电力。

图2是根据本发明的一种实施方式的一种移动终端中的无线充电器200的透视图。

参考图2，随着根据本发明的移动终端100中的无线充电器200的大小增加，该无线充电器200可以自动地对多个移动终端100进行充电。具体地，磁共振类型的无线充电器200比要求将移动终端100放置在精确位置以进行充电的电磁感应类型的无线充电器更加方便。

然而，由于磁共振的效率随距离而改变，优选的是布置电力传输线圈220和移动终端100的位置以提高效率。为了解决这个问题，本发明的特征在于包括驱动单元230，其被配置成通过利用磁共振来检测移动终端100的放置位置，以转移电力传输线圈220，使其更靠近移动终端100。

驱动单元230以螺旋状卷绕的结构与电力输送线圈220的中心部分连接，然后在水平方向上转移该电力传输线圈220的中心，从而提高向移动终端100传送电力的效率。此外，驱动单元230可以在水平方向上旋转和移动。通过旋转运动，电力传输线圈220的卷绕次数能够被调整。同时，下文应当参考图3对该驱动单元230进行详细描述。

感测单元240包括传感器，其被配置成搜索安装在壳体210的顶侧的移动终端100的位置。并且，该感测单元240可以包括接近传感器241、光传感器242、压力传感器243和感测线圈244中的至少一个。

光传感器242发射光。如果该发射的光被反射回该光传感器242，则该光传感器242感测该反射的光以检测物体的近距离接近。压力传感器243感测壳体210的顶侧的重量以检测移动终端100是否被安装在壳体210的顶侧上。并且，感测线圈244可以通过感测该感测线圈244的电力消耗量的变化来检测移动终端100的位置。

图3是根据本发明的一种实施方式的移动终端中的无线充电器200内部的电力传输线圈220的图示，其中示出了壳体210、电力传输线圈220和驱动单元230。

参考图3，该电力传输线圈220被容纳在壳体210中。并且，移动终端100可以以被安装在壳体210的顶侧的方式被充电。在这种情况下，该壳体210的顶侧可以由具有相当大的摩擦力的物质形成，以防止移动终端100从该壳体210上滑落。

该电力传输线圈220被装载到壳体210中。具体地，通过与其自身隔开，该电力传输线圈220被卷绕穿过该壳体的整个区域。由于磁共振使用的是高频，如果线圈被密集卷绕就可能会导致电阻增加的问题。因此，线圈优选地卷绕4至6次。

为了保持线圈的间隔距离，壳体210的内部可以进一步包括图3中所示的螺旋形分隔物215。然而，该分隔物215并不设置在壳体210的中间部分。并且，与电力传输线圈220的中心连接的驱动单元230位于壳体210的中间部分。

如图3中所示，驱动单元230在向左和向右的方向上移动，并且还可以基于壳体210的大小在向上和向下和/或倾斜方向上移动。该驱动单元230通常位于壳体210的中心，从而电力传输线圈220的中心位于该壳体210的中心[图3(a)]。如果感测单元240检测到移动终端100被安装在壳体210的一侧部分，则控制单元250控制该驱动单元230以将电力传输线圈220的中心移动到移动终端所在的位置点。

由于线圈在电力传输线圈220的中间部分比在其他部分卷绕得更紧密，因此电磁场的密度增加。因此，如果电力传输线圈220的中间部分被布置为紧密靠近移动终端100，则将电力传送给移动终端100的充电线圈的效率可以被提高。如此一来，为了提高磁场的密度，驱动单元230旋转以增加电力传输线圈220的卷绕次数[图3(b)]。

无线充电器200还可以包括无线通信模块260，其被配置成以无线方式与安装在壳体210上的移动终端进行通信。由于无线通信模块260在短距离内与移动终端100进行通信，可以使用短距离通信无线通信设备，例如蓝牙、RFID(无线射频识别)等。

无线充电器200可以通过无线通信模块260来接收关于移动终端100的充电状态(例如，充电水平、充电效率等)的信息。在驱动单元230被转移到移动终端所安装的位置之前，只有在利用该信息确定了充电效率等于或者小于参考值时，控制单元250才控制驱动单元230被转移。如果该充电效率大于参考值，则控制单元250可以不控制驱动单元230被转移。

电力传输线圈220还可以包括开关或可变电容器。利用该开关或可变电容器能够调整电力传输线圈220的阻抗。

如果通过转移驱动单元230来调整电力传输线圈220的位置和卷绕次数，则磁通量发生改变以改变电感。由于流过该电力传输线圈220的电流量基于电感的变化而改变，必须调整阻抗，以便于改变流过该电力传输线圈220的电流量。

由于能够利用该开关或该可变电容器来调整阻抗，在转移驱动单元230的时候，控制单元250可以根据电感的变化利用该开关或可变电容器来调整阻抗的值。

图4是根据本发明的一种实施方式的移动终端100中的无线充电器200的感测单元240的图示。

参考图4，如前述描述中所述的那样，感测单元240可以包括接近传感器241、光传感器242、压力传感器243和感测线圈244等中的至少一个。

具体地，接近传感器241发射光(例如，红外射线等)。如果所发射的光与接近传感器241附近的物体碰撞然后被反射回该接近传感器241，则该接近传感器241检测到其附近的物体，然后生成相应的信号。

参考图4(a)，感测单元240包括多个接近传感器241a、241b、241c。如果该多个接近传感器241a、241b、241c中的特定的一个检测到移动终端100，则驱动单元230可以向该特定的接近传感器241转移。

光传感器242能够通过感测从移动终端100的闪光灯或显示单元发射的光来检测移动终端的安装位置。当移动终端100被安装在壳体210上时，如果电流流过与电力传输线圈220共振的无线充电线圈，则能够控制移动终端100的闪光灯和/或显示单元进行闪烁。

如果该无线充电线圈的充电效率变得等于或者小于参考值，则能够控制移动终端100的闪光灯和/或显示单元进行闪烁。

如果以光传感器242感测到从该闪光灯或显示单元发射的光的方式检测到移动终端的安装位置，则控制单元250可以通过转移驱动单元230来控制该螺旋状的电力传输线圈220的中间部分向移动终端100转移。

参考图4(b)，感测单元240可以包括感测线圈244。多个感测线圈244可以以被分布在壳体210的顶侧的方式被设置。当电流流过感测线圈244时，如果移动终端100的无线充电线圈位于该感测线圈244的附近，则该感测线圈244的电力消耗增加。

控制单元250确定移动终端100被放置在电力消耗增加的感测线圈244上，然后将驱动单元230向该电力消耗增加的感测线圈244转移。施加给感测线圈244的电流包括以预定周期施加的脉冲型电流，并且，电力可以被交替地施加给多个感测线圈244。

这样一来，施加给感测线圈244的电流具有低于施加给电力传输线圈220的电流的频率(例如，100KHz等)，从而避免对电力传输线圈220的操作造成影响。

压力传感器243被设置在壳体210的顶侧。如果移动终端100被安装在压力传感器243的指定部分上以施加压力，则控制单元250确定该移动终端100已经被安装在受压部分，然后能够将驱动单元230转移至感测到压力的部分。

因此，本发明提供了以下效果和/或特征。

首先，根据本发明的至少一个实施方式，可以不受安装在无线充电器上的移动终端的位置的影响而提高充电效率。

虽然本文参考本发明的优选实施方式对本发明进行了描述和说明，对本领域技术人员来说显而易见的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出各种修改和变化。因此，本发明的意图在于涵盖在所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改和变化。并且，显然可以理解的是，实施方式是通过将所附权利要求中不具有明确引用关系的权利要求相结合来配置的，或者，在提交申请之后，实施方式可以通过修改而被包含作为新的权利要求。

产业应用

本发明可以被应用于各种设备和移动终端。

Claims (8)

1.一种用于移动终端的无线充电器，所述无线充电器包括：

壳体；

电力传输线圈，所述电力传输线圈以螺旋状多次卷绕的方式被设置在所述壳体内，并且包括开关和可变电容器中的至少一个；

电源模块，所述电源模块被配置为从外部向所述电力传输线圈提供电力；

驱动单元，所述驱动单元与所述电力传输线圈的螺旋中心连接；

感测单元，所述感测单元被配置为感测安装在所述壳体的顶侧的所述移动终端的位置；以及

控制单元，所述控制单元被配置为：

控制所述驱动单元来将所述电力传输线圈的螺旋中心转移至所述感测单元所感测到的所述移动终端的位置；

控制所述驱动单元旋转以改变所述电力传输线圈的卷绕次数；并且

当所述驱动单元转移或旋转时，通过控制所述开关和所述可变电容器中的至少一个，根据所述电力传输线圈的电感值的变化来调整阻抗值。

2.根据权利要求1所述的无线充电器，其中，所述驱动单元在至少一个方向上水平地移动。

3.根据权利要求1所述的无线充电器，所述无线充电器还包括短距离通信模块，所述短距离通信模块被配置成以无线方式与安装在所述壳体上的所述移动终端进行通信，其中，所述控制单元接收关于所述移动终端的充电状态的信息，并且其中，如果所述移动终端的充电效率变得等于或者小于参考值，则所述控制单元控制所述驱动单元被转移。

4.根据权利要求1所述的无线充电器，其中，所述感测单元包括多个接近传感器，所述多个接近传感器被设置在所述壳体的顶侧，并且其中，所述控制单元控制所述驱动单元被转移至感测到物体的近距离接近的那个接近传感器。

5.根据权利要求1所述的无线充电器，其中，所述感测单元包括压力传感器，所述压力传感器被设置在所述壳体的顶侧，并且其中，所述控制单元控制所述驱动单元被转移至所述压力传感器的值改变部分。

6.根据权利要求1所述的无线充电器，其中，所述感测单元包括多个感测线圈，所述多个感测线圈被设置在所述壳体的顶侧，其中，所述控制单元控制所述驱动单元被转移至在多个所述感测线圈中具有不同电力消耗的那个感测线圈所在的部分。

7.根据权利要求6所述的无线充电器，其中，所述感测线圈的操作频率小于所述电力传输线圈的操作频率。

8.根据权利要求1所述的无线充电器，所述无线充电器还包括设置在所述电力传输线圈之间的螺旋形分隔物。