CN105743179B - 无线充电器及其充电线圈位置自适应控制装置 - Google Patents

Abstract

无线充电器及其充电线圈位置自适应控制装置，涉及无线充电技术领域，所述无线充电器包括充电线圈、控制单元和线圈移动装置，控制单元包括监测模块，监测模块监测寄生损耗和/或充电频率，控制单元根据寄生损耗和/或充电频率控制线圈移动装置移动充电线圈，直至充电线圈与被充电设备的接收线圈对准。不仅可让充电线圈自动适应被充电设备的接收线圈的位置，方便使用，而且能确保以较高的充电效率对被充电设备充电。

Description

无线充电器及其充电线圈位置自适应控制装置

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，具体涉及无线充电器及其充电线圈位置自适应控制方法，该方法通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成，这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。

背景技术

无线充电技术近年来开始在移动设备的充电领域得到应用，其技术原理是利用电磁感应传递电能，从而实现对被充电设备的无线式充电。

无线充电系统包括充电线圈和接收线圈，其中充电线圈设置在无线充电器上，接收线圈设置在被充电设备上。如果接收线圈与充电线圈的位置相距较远，充电线圈无法与接收线圈建立足够的电磁联系，从而无法充电。由于每次将被充电设备放到无线充电器上具有随意性，被充电设备的位置是不固定的，有可能会让充电线圈与接受线圈相距太远而无法充电，这样就还要手动调整被充电设备的位置，以让接收线圈与充电线圈靠近而建立足够的电磁联系开始充电，如此便失去了无线充电的便利性。

此后，出现了充电线圈位置自适应的无线充电器，充电线圈位置自适应是指充电线圈可以自动移动以适应被充电设备的位置。现有的此类无线充电器，通过设置比较复杂的位置传感器，对放置在无线充电器上的被充电设备的位置进行检测，再据此移动充电线圈。这种方式比较复杂，还需要额外设置硬件，增加成本，并且，不同的被充电设备，其接收线圈的位置可能不同，通过检测被充电设备的位置，据此移动充电线圈并不能确保充电线圈与接收线圈对准，在充电过程中，充电线圈和接收线圈的位置如果没有对准，此时虽然能充电，但充电效率比较低，容易引起被充电设备的电池发热过大，也可能在被充电设备的其他金属部件里产生环流，如果被充电设备具有触摸屏，则可能会触发触摸屏的电极，导致充电过程中屏幕闪烁和误操作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种无线充电器，其无需额外设置硬件就可让充电线圈与被充电设备的接收线圈对准，且能确保较高的充电效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

无线充电器，包括充电线圈、控制单元、监测模块和线圈移动装置，监测模块监测寄生损耗和/或充电频率，控制单元根据寄生损耗和/或充电频率控制线圈移动装置移动充电线圈，直至充电线圈与被充电设备的接收线圈对准。

寄生损耗(parasitic loss)可以反映充电效率，而充电效率取决于充电线圈与接收线圈之间的位置，充电线圈的中心与接收线圈的中心之间的偏差越小(该偏差在允许的误差范围内时就是所谓的充电线圈与接收线圈对准)，充电效率就越高，寄生损耗就越低。利用寄生损耗与充电效率的关系，通过监测寄生损耗，以寄生损耗为依据来移动充电线圈，便可让充电线圈与被充电设备的接收线圈对准，无需用户手动移动被充电设备，方便使用，并且能确保较高的充电效率。充电频率指充电的交流电的频率，其与寄生损耗相关，因此也可以充电频率作为移动充电线圈的依据，寄生损耗和充电频率一同作为移动充电线圈的依据也可，更能确保准确性。并且，寄生损耗和充电频率的获得不需要增设额外的硬件，无线充电器的充电主IC在充电过程中即可获得，其可作为监测模块监测寄生损耗，无需额外设置硬件，降低了成本。

较佳地，控制单元判断寄生损耗是否大于第一预设损耗且/或充电频率是否小于第一预设频率，若寄生损耗大于第一预设损耗且/或充电频率小于第一预设频率，则控制线圈移动装置移动充电线圈，直至寄生损耗小于第一预设损耗且/或充电频率大于第一预设频率。合理设置第一预设损耗或第一预设频率，移动充电线圈，直至寄生损耗小于第一预设损耗且/或充电频率大于第一预设频率，则表明充电线圈与被充电设备的接收线圈对准了。

较佳地，线圈移动装置移动充电线圈时，控制单元根据寄生损耗的变化和/或充电频率的变化实时纠正线圈移动装置移动充电线圈的方向以确保充电线圈在正确的方向上移动，所述正确的方向为使寄生损耗变小和/或充电频率变大时充电线圈的移动方向。

较佳地，控制单元根据当前寄生损耗和/或充电频率控制线圈移动装置调整充电线圈的移动速度以让充电线圈与所述接收线圈尽快对准。在充电线圈与接收线圈偏差较大时，可以较快的速度移动充电线圈，而在充电线圈与接收线圈偏差较小时，如果也以较快的速度移动充电线圈，就可能由于惯性的作用导致充电线圈移动过头，如此就需要反复调整充电线圈的位置，浪费时间，因此根据当前寄生损耗和/或充电频率控制线圈移动装置调整充电线圈的移动速度，在充电线圈与接收线圈偏差较小时，以较小的速度移动充电线圈，即可避免由于惯性的作用将充电线圈移动过头，减少对准充电线圈和接收线圈所需的时间。

较佳地，控制单元判断寄生损耗是否大于第二预设损耗且/或充电频率是否小于第二预设频率，若寄生损耗大于第二预设损耗且/或充电频率小于第二预设频率，则控制线圈移动装置以第二速度范围内的速度移动充电线圈，直至寄生损耗小于第二预设损耗且/或充电频率大于第二预设频率，再以第一速度范围内的速度移动充电线圈，直至寄生损耗小于第一预设损耗且/或充电频率大于第一预设频率；第二预设损耗大于第一预设损耗，第二预设频率小于第一预设频率，第二速度范围内的最小速度大于或等于第一速度范围内的最大速度。

本发明的另一目的是提供一种无线充电器的充电线圈位置自适应控制方

法，其能确保无线充电器对被充电设备具有较高的充电效率。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

无线充电器的充电线圈位置自适应控制方法，包括：

监测步骤：监测寄生损耗和/或充电频率；

位置调整步骤：根据寄生损耗和/或充电频率移动充电线圈，直至充电线圈与被充电设备的接收线圈对准。

寄生损耗可以反映充电效率，而充电效率取决于充电线圈与接收线圈之间的位置，充电线圈的中心与接收线圈的中心偏差越小，充电效率就越高，寄生损耗就越低。利用寄生损耗与充电效率的关系，通过监测寄生损耗，以寄生损耗为依据来移动充电线圈，便可让充电线圈与被充电设备的接收线圈对准，确保较高的充电效率。充电频率指充电的交流电的频率，其与寄生损耗相关，因此也可以充电频率作为移动充电线圈的依据，寄生损耗和充电频率一同作为移动充电线圈的依据也可，更能确保准确性。并且，寄生损耗和充电频率的获得不需要增设额外的硬件，无线充电器的充电主IC在充电过程中即可获得，其可作为监测模块监测寄生损耗，无需额外设置硬件，降低了成本。

较佳地，位置调整步骤包括：

判断步骤：判断寄生损耗是否大于第一预设损耗且/或充电频率是否小于第一预设频率；

移动步骤：若寄生损耗大于第一预设损耗且/或充电频率小于第一预设频率，则移动充电线圈，直至寄生损耗小于第一预设损耗且/或充电频率大于第一预设频率。

合理设置第一预设损耗或第一预设频率，移动充电线圈，直至寄生损耗小于第一预设损耗且/或充电频率大于第一预设频率，则表明充电线圈与被充电设备的接收线圈对准了。

较佳地，移动充电线圈时，根据寄生损耗的变化和/或充电频率的变化实时纠正充电线圈的移动方向以确保充电线圈在正确的方向上移动，所述正确的方向为使寄生损耗变小和/或充电频率变大时充电线圈的移动方向。

较佳地，根据当前寄生损耗和/或充电频率控制充电线圈的移动速度以让充电线圈与所述接收线圈尽快对准。在充电线圈与接收线圈偏差较大时，可以较快的速度移动充电线圈，而在充电线圈与接收线圈偏差较小时，如果也以较快的速度移动充电线圈，就可能由于惯性的作用导致充电线圈移动过头，如此就需要反复调整充电线圈的位置，浪费时间，因此根据当前寄生损耗和/或充电频率控制线圈移动装置调整充电线圈的移动速度，在充电线圈与接收线圈偏差较小时，以较小的速度移动充电线圈，即可避免由于惯性的作用将充电线圈移动过头，减少对准充电线圈和接收线圈所需的时间。

较佳地，移动步骤包括：

粗对准步骤：若寄生损耗大于第二预设损耗且/或充电频率小于第二预设频率，则控制充电线圈以第二速度范围内的速度移动，直至寄生损耗小于第二预设损耗且/或充电频率大于第二预设频率；

精对准步骤：控制充电线圈以第一速度范围内的速度移动，直至寄生损耗小于第一预设损耗且/或充电频率大于第一预设频率；

第二预设损耗大于第一预设损耗，第二预设频率小于第一预设频率，第二速度范围内的最小速度大于或等于第一速度范围内的最大速度。

附图说明

图1为本发明的无线充电器的结构框图；

图2为本发明的无线充电器的充电线圈位置自适应控制方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作详细说明。

如图1所示，本实施例的无线充电器包括控制单元、充电单元、充电线圈、充电主IC和线圈移动装置，线圈移动装置的作用是受控制单元的控制移动充电线圈，从而免去用户手动移动被充电设备的麻烦，发挥无线充电的便利性，充电单元的作用是变换电压电流，以给充电线圈供电，充电主IC可检测寄生损耗和充电频率，故其相当于监测模块的作用，在其他实施例中，如果充电主IC也具有数据处理的能力，则充电主IC也可身兼数职，将控制单元和监测模块的功能集于一身。本实施例中，仅以寄生损耗作为移动充电线圈的依据，以充电频率或寄生损耗和充电频率两者一同作为移动充电线圈的依据类同，本实施例中不再赘述。

被充电设备被放置在本实施例的无线充电器上时，其被无线充电器检测到，具体的检测方式可以是在无线充电器上设置机械开关，被充电设备被放置在无线充电器上时碰触到所述机械开关，从而被无线充电器检测到，当然并不限于此种方式。无线充电器检测到被充电设备后，充电单元开始向充电线圈供电以期给被充电设备充电，充电主IC与此同时开始检测寄生损耗，控制单元据此控制线圈移动装置移动充电线圈，直至充电线圈与被充电设备的接收线圈对准，即充电线圈的中心与接收线圈的中心之间的偏差在允许的或可接受的误差范围内，所述偏差是指充电线圈的中心轴与接收线圈的中心轴之间的距离，在实际中，由于各种原因，例如被充电设备的背面不平整等，充电线圈的中心轴与被充电设备的接收线圈的中心轴并不严格平行，只要大致平行，则由此产生的误差亦可接受。充电线圈与接收线圈对准后，充电过程中，充电效率比较高，充电状态稳定，不会引发被充电设备的电池过热的问题，也不会在被充电设备的其它金属部件里产生环流，即使被充电设备有触摸屏，其触摸电极也不会被触发，不会造成屏幕闪烁跳动和误操作。

下面详细说明本实施例的无线充电器的充电线圈位置自适应控制方法，本实施例的无线充电器的各部件的作用上面已有介绍，下面陈述的控制方法中各步骤的具体执行部件就不再一一对应指出。本实施例中，为方便理解，以只可单轴移动的线圈移动装置为例进行说明。

参见图2，本实施例的无线充电器检测到被充电设备后，开始执行充电线圈位置自适应控制方法：

步骤S01：监测寄生损耗(以L表示)。

步骤S02：判断寄生损耗L是否大于第二预设损耗L2，若是，执行步骤S03，若否，执行步骤S07。

步骤S03：控制充电线圈以第二速度范围内的速度正向移动。正向移动充电线圈期间，检测寄生损耗的变化ΔL，ΔL为因充电线圈的移动使寄生损耗L发生的变化量，借助ΔL来判断充电线圈的移动方向是否正确。

步骤S04：判断ΔL是否小于零，若是，执行步骤S05，若否，执行步骤S041。如果ΔL小于零，即寄生损耗L在变小，表明充电线圈的中心轴正在靠近接收线圈的中心轴，此时不必改变充电线圈的移动方向。

S041：控制充电线圈以第二速度范围内的速度反向移动。如果ΔL不小于零，表明充电线圈的中心轴正在远离接收线圈的中心轴，此时需要改变充电线圈的移动方向。

步骤S05：判断寄生损耗L是否小于第二预设损耗L2，若是，执行步骤S06，若否，执行步骤S051。

步骤S051：保持充电线圈以第二速度范围内的速度继续移动。若寄生损耗L不小于第二预设损耗L2，表明充电线圈的中心轴距接收线圈的中心轴仍然较远，充电线圈可以维持较快的移动速度。

步骤S06：控制充电线圈以第一速度范围内的速度移动。若寄生损耗L小于第二预设损耗L2，表明充电线圈的中心轴与接收线圈的中心轴比较靠近了，需要减速，因此变换充电线圈的移动速度为第一速度范围内的速度。

步骤S07：判断寄生损耗L是否小于第一预设损耗L1，若是，执行步骤S08，若否，回到步骤S06。

步骤S08：停止移动充电线圈。若寄生损耗L小于第一预设损耗L1，表明充电线圈的中心轴与接收线圈的中心轴之间的距离已在允许的或可接受的误差范围内，即充电线圈已与接收线圈对准，故此时停止移动充电线圈，完成充电线圈的自适应过程。

需要说明的是，第二预设损耗L2大于第一预设损耗L1，第二速度范围内的最小速度大于或等于第一速度范围内的最大速度。

本实施例中，移动充电线圈来对准接收线圈主要是分两步，即粗对准与精对准，在充电线圈的中心轴与接收线圈的中心轴相距较远时，可以较大的速度移动充电线圈，以节约时间，但如果一直以较大的速度移动充电线圈，则可能由于较大的惯性，在需要停止移动的时候无法及时让充电线圈停止下来，这样就会移动过头了，又需要掉头移动回来，这样反复调整充电线圈的位置会无谓的浪费时间，因此，通过设置比第一预设损耗L1大的第二预设损耗L2作为节点，寄生损耗L小于第二预设损耗L2的时候，就控制充电线圈的移动速度从第二速度范围内的速度减速至第一速度范围内的速度，此时开始精对准，就可避免需要使充电线圈掉头的问题。上述粗对准与精对准的过程，类似调显微镜时的粗调和细调的过程。

采用粗对准与细对准两步走的方式来使充电线圈与接收线圈对准，是为了缩短对准所需时间，当然，在其他实施例中，也可以不采用这种方式，而采用更复杂的算法来对应寄生损耗与充电线圈的移动速度，从而达到缩短对准所需时间的目的，在此不穷举。另外，也完全可以放弃上述效果，全程只以一个较小的速度来移动充电线圈，同样能实现充电线圈与接收线圈对准的目的，可根据具体情况来选择。

在其他实施例中，线圈移动装置可以是多轴的，例如XYZ三轴移动的，控制方法与本实施例类同。例如可先单个轴依序移动，先让充电线圈在X轴移动，期间监测寄生损耗的变化，若寄生损耗一直变小，到某个时刻却开始变大，则停止在X轴上移动，开始在Y轴上移动充电线圈，依此类推，直到寄生损耗小于第一预设损耗为止。当然，也可以通过更加复杂的算法来控制三轴的移动，使其可同时移动，这样，让充电线圈与接收线圈对准所需的时间也就更短了。

本文给出的方法，其中的全部或部分步骤可以通过建立功能模块构架，由计算机程序指令控制计算机系统来完成。这些计算机程序指令存储在计算机可读存储介质中。

以上所揭露的仅为本发明创造的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明创造之权利范围，因此依本发明创造申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明创造所涵盖的范围。

Claims (4)

1.无线充电器，包括充电线圈，其特征是，还包括控制单元、监测模块和线圈移动装置，监测模块监测寄生损耗和/或充电频率，控制单元根据寄生损耗和/或充电频率控制线圈移动装置移动充电线圈，直至充电线圈与被充电设备的接收线圈对准;控制单元判断寄生损耗是否大于第一预设损耗且/或充电频率是否小于第一预设频率，若寄生损耗大于第一预设损耗且/或充电频率小于第一预设频率，则控制线圈移动装置移动充电线圈，直至寄生损耗小于第一预设损耗且/或充电频率大于第一预设频率; 无线充电器检测到被充电设备后，开始执行充电线圈位置自适应控制方法：

步骤S01：监测寄生损耗（以L表示）；

步骤S02：判断寄生损耗L是否大于第二预设损耗L2，若是，执行步骤S03，若否，执行步骤S07；

步骤S03：控制充电线圈以第二速度范围内的速度正向移动，正向移动充电线圈期间，检测寄生损耗的变化ΔL，ΔL为因充电线圈的移动使寄生损耗L发生的变化量，借助ΔL来判断充电线圈的移动方向是否正确；

步骤S04：判断ΔL是否小于零，若是，执行步骤S05，若否，执行步骤S041，如果ΔL小于零，即寄生损耗L在变小，表明充电线圈的中心轴正在靠近接收线圈的中心轴，此时不必改变充电线圈的移动方向；

S041：控制充电线圈以第二速度范围内的速度反向移动，如果ΔL不小于零，表明充电线圈的中心轴正在远离接收线圈的中心轴，此时需要改变充电线圈的移动方向；

步骤S05：判断寄生损耗L是否小于第二预设损耗L2，若是，执行步骤S06，若否，执行步骤S051；

步骤S051：保持充电线圈以第二速度范围内的速度继续移动，若寄生损耗L不小于第二预设损耗L2，表明充电线圈的中心轴距接收线圈的中心轴仍然较远，充电线圈可以维持较快的移动速度；

步骤S06：控制充电线圈以第一速度范围内的速度移动，若寄生损耗L小于第二预设损耗L2，表明充电线圈的中心轴与接收线圈的中心轴比较靠近了，需要减速，因此变换充电线圈的移动速度为第一速度范围内的速度；

步骤S07：判断寄生损耗L是否小于第一预设损耗L1，若是，执行步骤S08，若否，回到步骤S06；

步骤S08：停止移动充电线圈，若寄生损耗L小于第一预设损耗L1，表明充电线圈的中心轴与接收线圈的中心轴之间的距离已在允许的或可接受的误差范围内，即充电线圈已与接收线圈对准，故此时停止移动充电线圈，完成充电线圈的自适应过程；

第二预设损耗L2大于第一预设损耗L1，第二速度范围内的最小速度大于或等于第一速度范围内的最大速度。

2.根据权利要求1所述的无线充电器，其特征是，线圈移动装置移动充电线圈时，控制单元根据寄生损耗的变化和/或充电频率的变化实时纠正线圈移动装置移动充电线圈的方向以确保充电线圈在正确的方向上移动，所述正确的方向为使寄生损耗变小和/或充电频率变大时充电线圈的移动方向。

3.根据权利要求1所述的无线充电器，其特征是，控制单元根据当前寄生损耗和/或充电频率控制线圈移动装置调整充电线圈的移动速度以让充电线圈与所述接收线圈尽快对准。

4.根据权利要求3所述的无线充电器，其特征是，控制单元判断寄生损耗是否大于第二预设损耗且/或充电频率是否小于第二预设频率，若寄生损耗大于第二预设损耗且/或充电频率小于第二预设频率，则控制线圈移动装置以第二速度范围内的速度移动充电线圈，直至寄生损耗小于第二预设损耗且/或充电频率大于第二预设频率，再以第一速度范围内的速度移动充电线圈，直至寄生损耗小于第一预设损耗且/或充电频率大于第一预设频率；

第二预设损耗大于第一预设损耗，第二预设频率小于第一预设频率，第二速度范围内的最小速度大于或等于第一速度范围内的最大速度。