CN105024408B - 串联式无线充电系统及其充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种串联式无线充电系统及其充电方法，包含多个无线充放电装置及一个充电座，通过无线充放电装置中的充放电控制模块的操控，使得无线充放电装置在堆栈后得以进行串联式的无线充电，进而可在一个充电座的使用下达到多组的无线充放电装置的充电功能，进而提供用户一种经济实惠的充电系统而不用搭配对应无线充放电装置数量的充电座。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线充电技术，尤其涉及一种串联式无线充电系统及其充电方法。
背景技术
随着科技发展，移动电子装置已是现今人们随身携带的标准配备，如：智能手机、平板电脑等可携式电子装置，通过这些可携式电子装置让信息的传递更加快速，也便利了人们的生活。每个可携式电子装置都具有需要充电的电池，目前的充电方式分无线和有线充电，目前大都是以有线充电为主，但随着无线充电技术的发展，无线充电将可逐渐普及。
现今的无线充电技术具有电磁感应式、无线电波式及电磁共振式等的充电技术，皆是通过无线充电信号来进行电力的转换与传输。电磁感应式为目前最常见的无线充电方式，利用电磁感应原理，通过初级和次级线圈的感应以对应地产生电流，从而将能量从传输端TX转移到接收端RX。无线电波式利用微型高效接收模块捕捉从障碍物反射回来的无线电波，然后将之转化为稳定的直流电压。至于磁共振式则不同于磁感应式的利用互相感应原理来交换电磁能，取而代之的是利用充电基座与待充物相同频率的共振原理来达到高效的传输能量，当传输端TX与接收端RX都以相同的频率振动时，接收端RX就能接收到传输端TX所产生的电磁场，进而接收到这个传递过来的能量。
然而，目前的无线充电装置皆是以有线连接电力来源的方式来撷取电能并通过传输端TX来无线传输至待充电装置上的接收端RX，无线充电装置的电能取得仍是离不开有线传输的范畴，也因此，现今的无线充电方式仍是有其有线传输上的限制。
发明内容
本发明的一个目的在于将充电传输过程中的有线传输部分降至最低。
本发明的另一目的在于使无线充电装置具有被集体充电的能力。
本发明的再一目的在于可同时对多个充放电装置进行无线充电。
为达上述目的及其他目的，本发明提出一种串联式无线充电系统，用于使堆栈的充放电装置进行串联式无线充电，包含：多个无线充放电装置，均具有第一无线充电模块、第一无线放电模块、连接该第一无线充电模块及该第一无线放电模块的充电式电池、连接该第一无线充电模块的第一充电控制模块及连接该第一无线放电模块的第一放电控制模块；及一个充电座，具有第二无线放电模块、第二放电控制模块及电源输入端，该第二无线放电模块连接该电源输入端，以对堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置提供无线充电信号，其中，各第一充电控制模块检测所连接的充电式电池的电量，在电量未达第一门槛值时发出待充信号，在电量达该第一门槛值时发出满电信号，其中，该充电座的该第二放电控制模块在接收到相邻的无线充放电装置的该待充信号时，控制该第二无线放电模块对相邻的该无线充放电装置进行无线充电，反之，在接收到相邻的无线充放电装置的该满电信号时，该第二放电控制模块控制该第二无线放电模块停止放电，其中，各无线充放电装置的第一充电控制模块在接收到相邻的无线充放电装置的该待充信号时，控制该第一无线放电模块，借由所连接的充电式电池提供的电源对相邻且堆栈于其上的该无线充放电装置进行无线充电，反之，在接收到相邻的无线充放电装置的该满电信号时则停止放电。
于一实施例中，该第一无线充电模块、第一无线放电模块及该第二无线放电模块为符合电磁感应式规范下的模块、无线电波式规范下的模块及电磁共振式规范下的模块这三者中的其中一种。
于一实施例中，各无线充放电装置中，该充电式电池配置于该第一无线充电模块与该第一无线放电模块之间。
于一实施例中，各无线充放电装置包含：上电路板，承载有该第一放电控制模块、该第一无线放电模块及第一散热装置，其中该第一无线放电模块包含：第一感应线圈、第一铁芯、稳压电路及脉宽调变(PWM)供电电路，该稳压电路连接该充电式电池，该脉宽调变供电电路连接于该稳压电路与该第一感应线圈之间；及下电路板，承载有该第一无线充电模块及第二散热装置，其中该第一无线充电模块包含：第二感应线圈、第二铁芯、稳压限流电路及整流滤波电路，该整流滤波电路连接该充电式电池，该稳压限流电路连接于该整流滤波电路与该第二感应线圈之间。
为达上述目的及其他目的，本发明又提出一种串联式无线充电方法，用于使堆栈的充放电装置进行串联式无线充电，包含：(a)自一个充电座提供无线充电信号予堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置；(b)该无线充放电装置判断是否接收到堆栈于其上的无线充放电装置所发出的待充信号，于“是”时进入步骤(c)，于“否”时进入步骤(d)；(c)该无线充放电装置自下方汲取无线充电信号以对内部的充电电池进行充电并同时提供无线充电信号予堆栈于其上的无线充放电装置，并回到步骤(b)；(d)该无线充放电装置判断内部的充电电池是否已充饱，在未充饱时发出该待充信号并进入步骤(e)，在充饱时进入步骤(f)；(e)自下方汲取无线充电信号以对内部的充电电池进行充电，并回到步骤(d)；(f)该充电座在未接收到堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置所发出的待充信号时，关闭无线充电信号的提供。
借此，本发明通过无线充放电装置中的充放电控制模块的操控，使得无线充放电装置在堆栈后得以进行串联式的无线充电，进而可在一个充电座的使用下达到多组的无线充放电装置的充电功能，进而提供用户一种经济实惠的充电系统而不用搭配对应无线充放电装置数量的充电座。
附图说明
图1为本发明一实施例中的无线充放电装置系统的功能方块图。
图2为本发明一实施例中的无线充放电装置的结构示意图。
图3为本发明一实施例中的串联式无线充电系统的堆栈示意图。
图4为本发明一实施例中的串联式无线充电方法的流程图。
主要部件附图标记：
100 无线充放电装置
110 第一无线充电模块
111 稳压限流电路
113 整流滤波电路
115 第二感应线圈
117 第二铁芯
120 第一无线放电模块
121 稳压电路
123 脉宽调变供电电路
125 第一感应线圈
127 第一铁芯
140 第一充电控制模块
142 下电路板
144 第二散热装置
150 第一放电控制模块
152 上电路板
154 第一散热装置
190 充电式电池
200 充电座
210 第二无线放电模块
240 第二放电控制模块
250 电源输入端
(a)～(f) 步骤
具体实施方式
为充分了解本发明的目的、特征及技术效果，兹由下述具体实施例，并结合附图，对本发明做详细说明，说明如下：
首先请参阅图1，其为本发明一实施例中的无线充放电装置系统的功能方块图。串联式无线充电系统用于使堆栈的充放电装置100进行串联式无线充电，该串联式无线充电系统包含：多个无线充放电装置100及充电座200。
本发明的实施例中是通过各无线充放电装置100及充电座200内的控制模块来对无线充电程序进行控制，进而达到在一个充电座的使用下达到多组的无线充放电装置的充电功能。
无线充放电装置100均具有第一无线充电模块110、第一无线放电模块120、充电式电池190、第一充电控制模块140及第一放电控制模块150。该充电式电池190连接该第一无线充电模块110及该第一无线放电模块120，以通过该第一无线充电模块110来充电以及通过该第一无线放电模块120来放电。第一充电控制模块140连接该第一无线充电模块110，以控制被充电的程序。第一放电控制模块150连接该第一无线放电模块120，以控制通过内部的该充电式电池放电的程序。
充电座200具有第二无线放电模块210、第二放电控制模块240及电源输入端250。该第二无线放电模块210连接该电源输入端250，以对堆栈于该充电座200上的相邻的无线充放电装置100提供无线充电信号。其中，由于无线充电技术是控制在短距离的电源传输（即无线充电信号的传递），因此无线充/放电模块仅会接收到相邻的装置所提供的无线充电信号。
各第一充电控制模块140检测内部所连接的充电式电池190的电量，在电量未达第一门槛值时发出待充信号，而在电量达该第一门槛值时则发出满电信号。该第一门槛值可为预设的保护电池不被过充的门槛值，如设定一电压值。该待充信号及该满电信号的发送，可由各第一充电控制模块140直接发送（此时须内建一无线通信单元），或可通过第一无线充电模块110内的感应单元（如感应线圈）来发送信号，亦即有如RF无线通信的传输方式，至于其他通讯方式亦可在无线充/放电模块的对应搭配下完成，亦适用本发明。
该充电座200的该第二放电控制模块240在接收到相邻的无线充放电装置100的该待充信号时，才会控制该第二无线放电模块210对相邻的该无线充放电装置100进行无线充电，亦即对该无线充放电装置100提供无线充电信号。反之，在接收到相邻的无线充放电装置100的该满电信号时，该第二放电控制模块240控制该第二无线放电模块210停止无线充电信号的产生，亦即停止放电。
各无线充放电装置100的第一充电控制模块140在接收到相邻的无线充放电装置100的该待充信号时，控制该第一无线放电模块120，借由所连接的充电式电池190提供的电源，对相邻且堆栈于其上的该无线充放电装置100进行无线充电，亦即通过该第一无线放电模块120提供无线充电信号予堆栈于上方且相邻（相邻的装置才接收得到无线充电信号）的无线充放电装置100。反之，在接收到相邻的无线充放电装置100的该满电信号时则停止无线充电信号的提供。因此，在此机制的设定下，堆栈在一起的多个无线充放电装置100可在自身的充电式电池190具有对外充电能力时（亦即被充电至电压超过该充电式电池190的保护电路上设定的最低电压值或该充电式电池190的电压本就超过该最低电压值时）对相邻的无线充放电装置进行无线充电，值得一提的是，当多个无线充放电设备堆栈在一起，随着充电过程的进行，各无线充放电装置实际上被同时地充电，并会从堆栈在最上方的无线充放电装置开始依序被充饱。
再者，本发明实施例中是以符合电磁感应式规范下的模块作为搭配示例，其他如符合无线电波式规范、电磁共振式规范或其他可无线充电的规范下的模块，皆可通过对控制无组的充/放电程序操控来完成本发明。
接着请同时参阅图1及2，图2为本发明一实施例中的无线充放电装置的结构示意图。本发明以该充电式电池190配置于该第一无线充电模块110与该第一无线放电模块120之间作为示例，其他配置方式亦可适用本发明。
在更详细的示例中，各无线充放电装置100包含：上电路板152、下电路板142、及配置于其间的充电式电池190。
上电路板152承载有该第一放电控制模块140、该第一无线放电模块120及第一散热装置154。该第一散热装置154可进一步提供充/放电时的散热效果，可采用散热片等散热方式来实施。其中，该第一无线放电模块120包含：第一感应线圈125、第一铁芯127、稳压电路121及脉宽调变供电电路123，该稳压电路121连接该充电式电池190，该脉宽调变供电电路123连接于该稳压电路121与该第一感应线圈125之间。该第一铁芯127被该第一感应线圈125所环绕。
下电路板142承载有该第一无线充电模块110及第二散热装置144。该第二散热装置144可进一步提供充/放电时的散热效果，可采用散热片等散热方式来实施。其中，该第一无线充电模块110包含：第二感应线圈115、第二铁芯117、稳压限流电路111及整流滤波电路113，该整流滤波电路113连接该充电式电池190，该稳压限流电路111连接于该整流滤波电路113与该第二感应线圈115之间。该第二铁芯117被该第二感应线圈115所环绕。
接着请同时参阅图3及4，图3为本发明一实施例中的串联式无线充电系统的堆栈示意图，图4为本发明一实施例中的串联式无线充电方法的流程图。本发明的实施例以图3标例出堆栈以进行串联式充电的堆栈态样，其充电方法包含以下流程步骤：
(a)自一个充电座提供无线充电信号予堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置；
(b)该无线充放电装置判断是否接收到堆栈于其上的无线充放电装置所发出的待充信号，于“是”时进入步骤(c)，于“否”时进入步骤(d)，其中在步骤(b)中还可包含：在未接收到堆栈于其上的无线充放电装置所发出的待充信号而是接收到满电信号时，进入步骤(d)；
(c)该无线充放电装置自下方汲取无线充电信号以对内部的充电电池进行充电并同时提供无线充电信号予堆栈于其上的无线充放电装置，并回到步骤(b)；
(d)该无线充放电装置判断内部的充电电池是否已充饱，在未充饱时发出该待充信号并进入步骤(e)，在充饱时进入步骤(f)，其中在步骤(d)中还可包含：在充饱时发出满电信号并进入步骤(f)；
(e)自下方汲取无线充电信号以对内部的充电电池进行充电，并回到步骤(d)；
(f)该充电座在未接收到堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置所发出的待充信号时，关闭无线充电信号的提供，其中在步骤(f)中还可包含：该充电座在未接收到堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置所发出的待充信号而是接收到满电信号时，关闭无线充电信号的提供。
综上所述，本发明借由无线充放电装置的充/放电的控制，进而可在一个充电座的使用下达到多组的无线充放电装置的充电功能，进而提供用户一种经济实惠的充电系统而不用搭配对应无线充放电装置数量的充电座，更进一步地，达到同时对多个无线充放电装置100充电的效果。
本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然而本领域技术人员应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与该实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以权利要求书所限定的内容为准。
Claims (8)
1.一种串联式无线充电系统，其特征在于，用于使堆栈的充放电装置进行串联式无线充电，包含：
多个无线充放电装置，均具有第一无线充电模块、第一无线放电模块、连接该第一无线充电模块及该第一无线放电模块的充电式电池、连接该第一无线充电模块的第一充电控制模块及连接该第一无线放电模块的第一放电控制模块；及
一个充电座，具有第二无线放电模块、第二放电控制模块及电源输入端，该第二无线放电模块连接该电源输入端，以对堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置提供无线充电信号，
其中，各第一充电控制模块检测所连接的充电式电池的电量，在电量未达第一门槛值时发出待充信号，在电量达该第一门槛值时发出满电信号，
其中，该充电座的该第二放电控制模块在接收到相邻的无线充放电装置的该待充信号时，控制该第二无线放电模块对相邻的该无线充放电装置进行无线充电，反之，在接收到相邻的无线充放电装置的该满电信号时，该第二放电控制模块控制该第二无线放电模块停止放电，
其中，各无线充放电装置的第一充电控制模块在接收到相邻的无线充放电装置的该待充信号时，控制该第一无线放电模块，借由所连接的充电式电池提供的电源对相邻且堆栈于其上的该无线充放电装置进行无线充电，反之，在接收到相邻的无线充放电装置的该满电信号时则停止放电。
2.如权利要求1所述的串联式无线充电系统，其特征在于，该第一无线充电模块、该第一无线放电模块及该第二无线放电模块为符合电磁感应式规范下的模块、无线电波式规范下的模块及电磁共振式规范下的模块这三者中的其中一种。
3.如权利要求1所述的串联式无线充电系统，其特征在于，各无线充放电装置中，该充电式电池配置于该第一无线充电模块与该第一无线放电模块之间。
4.如权利要求3所述的串联式无线充电系统，其特征在于，各无线充放电装置包含：
上电路板，承载有该第一放电控制模块、该第一无线放电模块及第一散热装置，其中该第一无线放电模块包含：第一感应线圈、第一铁芯、稳压电路及脉宽调变供电电路，该稳压电路连接该充电式电池，该脉宽调变供电电路连接于该稳压电路与该第一感应线圈之间；及
下电路板，承载有该第一无线充电模块及第二散热装置，其中该第一无线充电模块包含：第二感应线圈、第二铁芯、稳压限流电路及整流滤波电路，该整流滤波电路连接该充电式电池，该稳压限流电路连接于该整流滤波电路与该第二感应线圈之间，
其中该充电式电池配置于该上电路板与该下电路板之间。
5.一种串联式无线充电方法，其特征在于，用于使堆栈的充放电装置进行串联式无线充电，包含：
a.自一个充电座提供无线充电信号予堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置；
b.该无线充放电装置判断是否接收到堆栈于其上的无线充放电装置所发出的待充信号，于“是”时进入步骤c，于“否”时进入步骤d；
c.该无线充放电装置自下方汲取无线充电信号以对内部的充电电池进行充电并同时提供无线充电信号予堆栈于其上的无线充放电装置，并回到步骤b；
d.该无线充放电装置判断内部的充电电池是否已充饱，在未充饱时发出该待充信号并进入步骤e，在充饱时进入步骤f；
e.自下方汲取无线充电信号以对内部的充电电池进行充电，并回到步骤d；
f.该充电座在未接收到堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置所发出的待充信号时，关闭无线充电信号的提供。
6.如权利要求5所述的串联式无线充电方法，其特征在于，于步骤b中还包含：在未接收到堆栈于其上的无线充放电装置所发出的待充信号而是接收到满电信号时，进入步骤d。
7.如权利要求5所述的串联式无线充电方法，其特征在于，于步骤d中还包含：在充饱时发出满电信号并进入步骤f。
8.如权利要求5所述的串联式无线充电方法，其特征在于，于步骤f中还包含：该充电座在未接收到堆栈于该充电座上的相邻的无线充放电装置所发出的待充信号而是接收到满电信号时，关闭无线充电信号的提供。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |