CN105553125B - 无线充电装置、用户终端及无线充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线充电方法，包括：通过接收镜面接收红外光发射组件发射的红外光；感测所述接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度；根据所述红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度；驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度；将所述接收镜面接收到的红外光转换为充电电能，以为用户终端充电。另，本发明还提供一种应用所述方法的无线充电装置及用户终端。所述无线充电方法可以增加无线充电的距离范围，实现多用户终端同步充电，并能提升充电效率。

Description

无线充电装置、用户终端及无线充电方法

技术领域

本发明涉及无线充电领域，尤其涉及一种无线充电装置、用户终端及无线充电方法。

背景技术

现有的无线充电技术主要有磁感应式无线充电和磁共振式无线充电两种。其中，磁感应式无线充电是利用接收线圈和发射线圈之间的电磁感应来实现能量的传递，而传递的效率直接与两个线圈的耦合度有关。因此磁感应式无线充电的充电距离非常短，且需要保证用户终端与充电装置精确对齐才能实现高效的能量传输。另，磁感应式无线充电只能一对一充电，无法实现一台充电装置同时为多台用户终端进行充电，且充电效率较低。磁共振式无线充电虽然其可实现一台充电装置同时为多台用户终端进行充电，同时充电时用户终端与充电装置之间的距离也较磁感应式无线充电技术得到较大提升，然而，磁共振式无线充电同样存在效率较低、充电距离不够大、辐射较高等问题，且充电式充电装置对用户终端天线的辐射效率产生影响。此外，磁共振式无线充电需要单独的通信模块以建立发送设备与接收设备之间的通信连接，导致实现成本较高。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种无线充电方法，通过感测用户终端红外光接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度，进而驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度，所述无线充电方法通过红外光为用户终端充电，以增加无线充电的距离范围，并通过调节接收镜面的接收角度，提升无线充电的效率。

另，本发明还提供一种应用所述无线充电方法的无线充电装置。

另，本发明还提供一种应用所述无线充电方法的用户终端。

一种无线充电方法，包括：

通过接收镜面接收红外光发射组件发射的红外光；

感测所述接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度；

根据所述红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度；

驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度；

将所述接收镜面接收到的红外光转换为充电电能，以为用户终端充电。

其中，所述根据所述红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度，包括：

感测所述接收镜面在不同入射角度下接收到的红外光的光照强度；

选取所述接收镜面接收到的红外光的光照强度最强的入射角度为所述最佳接收角度。

其中，所述确定最佳接收角度之后，所述方法还包括：

获取所述用户终端移动时的加速度和偏转、倾斜时的转动角速度；

根据所述加速度、转动角速度及所述最佳接收角度，驱动所述接收镜面实时旋转，以将所述接收镜面锁定于所述最佳接收角度。

一种无线充电装置，包括红外光发射组件和红外光接收组件，所述红外光发射组件包括光源组件及反射组件，所述光源组件用于发射红外光，所述反射组件一面设置有反射镜面，所述光源组件设置于所述反射组件上，并与所述反射镜面位于同一侧，所述反射镜面用于反射所述光源组件发出的红外光，所述红外光接收组件包括接收镜面、光照传感器和光电转换电路，所述接收镜面用于接收所述红外光发射组件发射的红外光，所述光照传感器用于感测所述接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度，所述红外光接收组件根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度，所述光电转换电路与所述接收镜面连接，用于将所述接收镜面接收到的红外光转换为充电电能。

其中，所述红外光接收组件还包括控制器及旋转驱动件，所述光照传感器设置于所述接收镜面上，并与所述控制器电性连接，所述控制器与所述旋转驱动件连接，所述旋转驱动件与所述接收镜面连接，所述光照传感器将感测到的所述光照强度及入射角度传送给所述控制器，所述控制器根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并控制所述旋转驱动件驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度。

其中，所述反射镜面及接收镜面均为具有弧形凹面的微棱镜型逆反射镜面或玻璃微珠型逆反射镜面。

一种用户终端，包括主体、设置于所述主体内部的可充电电池以及红外光接收组件，所述红外光接收组件包括接收镜面、光照传感器和光电转换电路，所述接收镜面可旋转地设置于所述主体上，用于接收红外光发射组件发射的红外光，所述接收镜面与所述光电转换电路连接，所述光电转换电路与所述可充电电池电性连接，用于将所述接收镜面接收到的红外光转换为充电电能，并为所述可充电电池充电，所述光照传感器用于感测所述接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度，所述红外光接收组件根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度。

其中，所述红外光接收组件还包括控制器及旋转驱动件，所述光照传感器设置于所述接收镜面上，并与所述控制器电性连接，所述控制器与所述旋转驱动件连接，所述旋转驱动件与所述接收镜面连接，所述光照传感器将感测到的所述光照强度及入射角度传送给所述控制器，所述控制器根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并控制所述旋转驱动件驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度。

其中，所述用户终端还包括加速度传感器及陀螺仪传感器，所述加速度传感器用于获取所述用户终端移动时的加速度，所述陀螺仪传感器用于获取所述用户终端偏转、倾斜时的转动角速度，所述加速度传感器及陀螺仪传感器与所述控制器电性连接，所述控制器根据所述加速度、转动角速度及所述最佳接收角度，控制所述旋转驱动件驱动所述接收镜面实时旋转，以将所述接收镜面锁定于所述最佳接收角度。

其中，所述接收镜面为具有弧形凹面的微棱镜型逆反射镜面或玻璃微珠型逆反射镜面

所述无线充电方法通过红外光为用户终端充电，可以增加无线充电的距离范围，且可实现多用户终端同步进行充电。同时，所述无线充电方法通过感测所述用户终端的红外光接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度，进而驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度，可以增加所述接收镜面接收到的红外光量，提升充电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例的无线充电装置的结构示意图。

图2是本发明第二实施例的用户终端的结构示意图。

图3是本发明第三实施例的无线充电方法的流程图。

图4A-图4C是本发明所提供的无线充电方法的应用场景示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明第一实施例提供一种无线充电装置100，包括红外光发射组件110和红外光接收组件130。所述红外光发射组件110包括光源组件111及反射组件113，所述光源组件111用于发射红外光，所述反射组件113一面设置有反射镜面1131，所述光源组件111设置于所述反射组件113上，并与所述反射镜面1131位于同一侧。所述反射镜面1131用于反射所述光源组件111发出的红外光。

其中，所述光源组件111为可以将电能转换为红外光的红外发光组件，如大功率红外LED、红外激光二极管等。在本实施例中，所述反射镜面1131为具有弧形凹面的微棱镜型逆反射镜面或玻璃微珠型逆反射镜面，用于将所述光源组件111发射的红外光按照与入射线路相反的方向反射出去。可以理解，所述反射镜面1131也可以为具有弧形凹面的普通镜面或平面镜。在本实施例中，所述光源组件111包括多个红外激光二极管，所述多个红外激光二极管以阵列的方式设置于所述反射组件113上，用于发出多束红外光，所述红外光经所述反射镜面1131反射后向所述弧形凹面开口的方向发射出去。

所述红外光接收组件130包括接收镜面131、光照传感器133和光电转换电路135，所述接收镜面131用于接收所述红外光发射组件110发射的红外光，所述光照传感器133用于感测所述接收镜面131接收到的红外光的光照强度及入射角度，所述红外光接收组件130根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并驱动所述接收镜面131旋转至所述最佳接收角度，所述光电转换电路135与所述接收镜面131连接，用于将所述接收镜面131接收到的红外光转换为充电电能。

在本实施例中，所述接收镜面131为具有弧形凹面的微棱镜型逆反射镜面或玻璃微珠型逆反射镜面，所述红外光发射组件110发射的红外光到达所述接收镜面131时，其中一部分红外光被所述接收镜面131接收，并由所述光电转换电路135转换为充电电能；另一部分红外光被所述接收镜面131按照与入射线路相反的方向反射出去；当所述被反射出去的红外光再次到达所述发射组件110时，又被所述反射镜面1131按照第一次入射线路相同的方向反射回所述接收镜面131；如此往复循环，则可保证所述红外光发射组件110发射的红外光最大程度地被所述接收镜面131接收，并使所述接收镜面131在充电过程中始终可以稳定的接收到所述红外光发射组件110发射的红外光，提升无线充电的稳定性。可以理解，所述接收镜面131也可以为具有弧形凹面的普通镜面或平面镜。

所述红外光接收组件130还包括控制器137及旋转驱动件139，所述光照传感器133设置于所述接收镜面131上，并与所述控制器137电性连接，所述控制器137与所述旋转驱动件139连接，所述旋转驱动件139与所述接收镜面131可旋转地连接。在本实施例中，所述光照传感器133将感测到的所述光照强度及入射角度传送给所述控制器137，所述控制器137根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并控制所述旋转驱动件139驱动所述接收镜面131旋转至所述最佳接收角度。

具体地，所述旋转驱动件139包括旋转轴1391，所述接收镜面131可在所述旋转驱动件139的驱动下，相对于所述旋转轴1391在预设角度范围内旋转，充电开始时，所述控制器137控制所述旋转驱动件139驱动所述接收镜面131在所述预设角度范围内旋转，同时，在旋转过程中，所述光照传感器133实时感测所述接收镜面131接收到的红外光的光照强度及相对于所述接收镜面131的入射角度，并将所述光照强度及入射角度反馈给所述控制器137，所述控制器137记录光照强度最强的入射角度，并选取所述光照强度最强的入射角度为所述最佳接收角度，进而控制所述旋转驱动件139驱动所述接收镜面131旋转至所述最佳接收角度，以提升所述红外光接收组件130单位时间内接收到的红外光量，缩短充电时间，提升充电效率。

其中，所述预设角度范围是指所述接收镜面131在相对于所述旋转轴1291旋转时，所述接收镜面131的中垂线偏离其初始位置的夹角。其中，所述中垂线垂直于所述接收镜面131的镜面中心，所述中垂线的初始位置对应于所述红外光接收组件130在完成初始化时的默认位置，例如，当所述红外光接收组件130设置于水平面时，初始位置的所述中垂线与水平面垂直。例如，假设所述预设角度范围为-30度至30度，则在充电开始时，所述控制器137控制所述接收镜面131从初始位置旋转至-30度，然后由-30度旋转至30度，同时，所述光照传感器133实时感测所述接收镜面131接收到的红外光的光照强度及相对于所述接收镜面131的入射角度，并将所述光照强度及入射角度反馈给所述控制器137，所述控制器137记录光照强度最强的入射角度，并选取所述光照强度最强的入射角度为所述最佳接收角度，如15度，进而由所述控制器137控制所述旋转驱动件139驱动所述接收镜面131旋转至所述最佳接收角度，即控制所述接收镜面131旋转至其中垂线偏离初始位置的夹角为15度的位置。

请参阅图2，本发明第二实施例提供一种用户终端200，包括主体210和设置于所述主体内部的可充电电池220，所述用户终端还包括红外光接收组件230，所述红外光接收组件包括接收镜面231、光照传感器233和光电转换电路235，所述接收镜面231可旋转地设置于所述主体210上，用于接收红外光发射组件发射的红外光，所述接收镜面231与所述光电转换电路235连接，所述光电转换电路235与所述可充电电池220电性连接，用于将所述接收镜面231接收到的红外光转换为充电电能，并为所述可充电电池220充电，所述光照传感器233用于感测所述接收镜面231接收到的红外光的光照强度及入射角度，所述红外光接收组件230根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并驱动所述接收镜面231旋转至所述最佳接收角度。

具体地，所述红外光接收组件230还包括控制器237及旋转驱动件239，所述光照传感器233设置于所述接收镜面231上，并与所述控制器237电性连接，所述控制器237与所述旋转驱动件239连接，所述旋转驱动件239与所述接收镜面231连接，所述光照传感器233将感测到的所述光照强度及入射角度传送给所述控制器237，所述控制器237根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并控制所述旋转驱动件239驱动所述接收镜面231旋转至所述最佳接收角度。

其中，所述红外光发射组件与本发明第一实施例所述的红外光发射组件110相同，所述红外光接收组件230与本发明第一实施例所述的红外光接收组件130相同，具体可以参照图1所示实施例中的描述，此处不再赘述。

所述用户终端200还包括加速度传感器250及陀螺仪传感器270，所述加速度传感器250用于获取所述用户终端200移动时的加速度，所述陀螺仪传感器270用于获取所述用户终端200偏转、倾斜时的转动角速度，所述加速度传感器250及陀螺仪传感器270与所述控制器237电性连接，所述控制器237根据所述加速度、转动角速度及所述最佳接收角度，控制所述旋转驱动件239驱动所述接收镜面231实时旋转，以将所述接收镜面231锁定于所述最佳接收角度。

具体地，当所述用户终端200在移动的过程中，所述加速度传感器250实时获取所述用户终端200移动时的加速度，并将所述加速度反馈给所述控制器237；所述陀螺仪传感器270实时获取所述用户终端200偏转、倾斜时的转动角速度，并将所述转动角速度反馈给所述控制器237；同时，所述光照传感器233实时感测所述接收镜面231接收到的红外光的光照强度及入射角度，并将所述光照强度及入射角度反馈给所述控制器237；所述控制器237根据所述移动加速度、转动角速度及所述红外光的光照强度和入射角度，确定所述接收镜面231接收到的红外光的光照强度最强的入射角度，并控制所述旋转驱动件239驱动所述接收镜面231根据所述光照强度最强的入射角度实施旋转，从而实现在所述用户终端200移动的过程中，始终保证所述接收镜面231处于最强的红外光照条件下，以保证充电过程的稳定性，提升移动过程中的无线充电效率。

请参阅图3，本发明第三实施例提供一种无线充电方法，所述方法至少包括如下步骤：

步骤S301：通过接收镜面接收红外光发射组件发射的红外光；

步骤S302：感测所述接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度；

步骤S303：根据所述红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度；

步骤S304：驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度；

步骤S305：将所述接收镜面接收到的红外光转换为充电电能，以为用户终端充电。

其中，所述根据所述红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度，包括：

感测所述接收镜面在不同入射角度下接收到的红外光的光照强度；

选取所述接收镜面接收到的红外光的光照强度最强的入射角度为所述最佳接收角度。

其中，所述确定最佳接收角度之后，所述方法还包括：

获取所述用户终端移动时的加速度和偏转、倾斜时的转动角速度；

根据所述加速度、转动角速度及所述最佳接收角度，驱动所述接收镜面实时旋转，以将所述接收镜面锁定于所述最佳接收角度。

可以理解，所述无线充电方法可应用于本发明第一实施例所述的无线充电装置100或第二实施例所述的用户终端200中，因此，所述方法各步骤的具体执行可参照本发明第一实施例或第二实施例中的描述，此处不再赘述。

请参阅图4A、图4B和图4C，图中所示为本发明所述无线充电方法的应用场景示意图。其中，110为红外光发射组件，130为红外光接收组件，131为接收镜面，1311为接收镜面131的中垂线，1311’为接收镜面131的中垂线的初始位置，133为光照传感器，图中所示相互平行的箭头表示红外光。

请参阅图4A，当所述红外光接收组件130与所述红外光发射组件110正对时，所述接收镜面131的中垂线1311位于其初始位置1311’，即二者相互重叠，所述红外光发射组件110发射的红外光垂直入射至所述接收镜面131上，因此，在所述红外光接收组件130与所述红外光发射组件110正对时，所述接收镜面131接收到的红外光的光照强度最强。

请参阅图4B，当所述红外光接收组件130相对于所述红外光发射组件110垂直移动一定距离后，所述红外光发射组件110发射的红外光以一定的角度入射至所述接收镜面131上，为确定红外光的最佳接收角度，驱动所述接收镜面131在预设角度范围内旋转，同时，通过所述光照传感器133感测所述接收镜面131在旋转过程中接收到的红外光的光照强度及入射角度，并选取所述接收镜面131在旋转过程中接收到的红外光的光照强度最强的入射角度为所述最佳接收角度。其中，所述预设角度范围为所述接收镜面131的中垂线1311偏离其初始位置1311’的角度范围，如-30度至30度。

请参阅图4C，在确定所述最佳接收角度后，驱动所述接收镜面131旋转至最佳接收角度。当所述接收镜面131旋转至所述最佳接收角度时，所述接受镜面131接收到的红外光照强度最强，增加了单位时间内所述接收镜面131接收到的红外光量，从而提升无线充电的效率。其中，所述接收镜面131的中垂线1311与其初始位置1311’之间形成的夹角即为所述最佳接收角度，如15度。

所述无线充电方法通过红外光为用户终端充电，可以增加无线充电的距离范围，且可实现多用户终端同步进行充电。同时，所述无线充电方法通过感测所述用户终端的红外光接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度，进而驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度，可以增加单位时间内所述接收镜面接收到的红外光量，提升充电效率。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种无线充电装置，其特征在于，所述装置包括红外光发射组件和红外光接收组件，所述红外光发射组件包括光源组件及反射组件，所述光源组件用于发射红外光，所述反射组件一面设置有反射镜面，所述光源组件设置于所述反射组件上，并与所述反射镜面位于同一侧，所述反射镜面用于反射所述光源组件发出的红外光，所述红外光接收组件包括接收镜面、光照传感器和光电转换电路，所述接收镜面用于接收所述红外光发射组件发射的红外光，所述光照传感器用于感测所述接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度，所述红外光接收组件根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度，所述光电转换电路与所述接收镜面连接，用于将所述接收镜面接收到的红外光转换为充电电能。

2.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述红外光接收组件还包括控制器及旋转驱动件，所述光照传感器设置于所述接收镜面上，并与所述控制器电性连接，所述控制器与所述旋转驱动件连接，所述旋转驱动件与所述接收镜面连接，所述光照传感器将感测到的所述光照强度及入射角度传送给所述控制器，所述控制器根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并控制所述旋转驱动件驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度。

3.如权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述反射镜面及接收镜面均为具有弧形凹面的微棱镜型逆反射镜面或玻璃微珠型逆反射镜面。

4.一种用户终端，包括主体和设置于所述主体内部的可充电电池，其特征在于，所述用户终端还包括红外光接收组件，所述红外光接收组件包括接收镜面、光照传感器和光电转换电路，所述接收镜面可旋转地设置于所述主体上，用于接收红外光发射组件发射的红外光，所述接收镜面与所述光电转换电路连接，所述光电转换电路与所述可充电电池电性连接，用于将所述接收镜面接收到的红外光转换为充电电能，并为所述可充电电池充电，所述光照传感器用于感测所述接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度，所述红外光接收组件根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度。

5.如权利要求4所述的用户终端，其特征在于，所述红外光接收组件还包括控制器及旋转驱动件，所述光照传感器设置于所述接收镜面上，并与所述控制器电性连接，所述控制器与所述旋转驱动件连接，所述旋转驱动件与所述接收镜面连接，所述光照传感器将感测到的所述光照强度及入射角度传送给所述控制器，所述控制器根据所述光照强度及入射角度确定最佳接收角度，并控制所述旋转驱动件驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度。

6.如权利要求5所述的用户终端，其特征在于，所述用户终端还包括加速度传感器及陀螺仪传感器，所述加速度传感器用于获取所述用户终端移动时的加速度，所述陀螺仪传感器用于获取所述用户终端偏转、倾斜时的转动角速度，所述加速度传感器及陀螺仪传感器与所述控制器电性连接，所述控制器根据所述加速度、转动角速度及所述最佳接收角度，控制所述旋转驱动件驱动所述接收镜面实时旋转，以将所述接收镜面锁定于所述最佳接收角度。

7.如权利要求4所述的用户终端，其特征在于，所述接收镜面为具有弧形凹面的微棱镜型逆反射镜面或玻璃微珠型逆反射镜面。

8.一种应用于权利要求1-3所述无线充电装置的无线充电方法，其特征在于，所述方法包括：

通过接收镜面接收红外光发射组件发射的红外光；

感测所述接收镜面接收到的红外光的光照强度及入射角度；

根据所述红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度；

驱动所述接收镜面旋转至所述最佳接收角度；

将所述接收镜面接收到的红外光转换为充电电能，以为用户终端充电。

9.如权利要求8所述的无线充电方法，其特征在于，所述根据所述红外光的光照强度及入射角度，确定最佳接收角度，包括：

感测所述接收镜面在不同入射角度下接收到的红外光的光照强度；

选取所述接收镜面接收到的红外光的光照强度最强的入射角度为所述最佳接收角度。

10.如权利要求8所述的无线充电方法，其特征在于，所述确定最佳接收角度之后，所述方法还包括：

获取所述用户终端移动时的加速度和偏转、倾斜时的转动角速度；

根据所述加速度、转动角速度及所述最佳接收角度，驱动所述接收镜面实时旋转，以将所述接收镜面锁定于所述最佳接收角度。