CN106230054A - 一种无线充电发射端装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电发射端装置，包括N组发射模块，每组发射模块包括连接的阻抗匹配模块和发射端线圈；通信模块，用于接收并发送位于充电磁场区域内的接收端装置的识别信息以及实时充电状态参数；处理器，用于依据识别信息确定与接收端装置匹配的目标发射模块，依据实时充电状态参数输出控制信号，控制信号用于通过电源模块控制目标发射模块进行扫频、直至找到使目标发射模块以预设效率进行充电的谐振点；电源模块，用于将交流电转换成为目标发射模块供电的直流电，并依据控制信号来控制直流电的频率和电压值，进而控制目标发射模块的发射频率和效率。本发明能够为多个接收端装置进行同步、高效率以及有一定空间自由度的无线充电。

Description

一种无线充电发射端装置

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种无线充电发射端装置。

背景技术

电磁感应充电和电磁谐振充电是目前无线充电的两种主要方式。这两种无线充电方式对应的无线充电装置均包括发射端装置和接收端装置，其中，发射端装置和接收端装置均包括各自对应的电路和线圈。发射端装置实现将电能转换成磁能并形成一定磁场，当接收端装置处于该磁场中时，其能收集到一定的磁能并将其转换为电能为负载(如手机或者电池等)供电。

电磁感应充电目前只能实现毫米级的有效充电距离，且一个发射端线圈仅能对一个接收端线圈有效，另外，还要求发射端装置中的线圈和接收端装置中的线圈的中心位置必须严格对准，才能达到有效的充电效果。且，电磁感应充电要求功率不能太高，一般不超过数十瓦。

相对地，电磁谐振式则更灵活，其利用振动电路共振原理能够提高能量的传输能力，如有效距离、功率大小等，且其突破了中心位置对准的限制。然而，一方面，一个线圈产生的磁场范围毕竟有限，一般仅稍大于线圈的面积。另一方面，电磁谐振充电的有效性很大程度上取决于发射端线圈与接收端线圈的匹配度。由于电磁谐振充电突破了电磁感应式的距离，当处于相同磁场区域内的多个接收端线圈相对于发射端线圈处于不同的高度时，其因为高度所引起的匹配度会发生变化(实际应用场景中，这可能是一个动态过程，即相对高度、相对中心位置、相对角度、以及所驱动的负载(电量)都在以一定的速度在变化)。此时，发射端需要改变自己的发射频率，从而与当前被充电中的接收端线圈的频率相一致，即保持谐振(即相同频率)。换言之，对于不同高度或驱动不同负载的同类接收端设备，或不同的接收端设备，单一的发射端设备无法同时满足这些接收端的匹配要求。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的无线充电发射端装置是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线充电发射端装置，能够为多个接收端装置也即电子设备进行同步、高效率以及有一定空间自由度的无线充电，提高了用户体验。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线充电发射端装置，包括：

N组发射模块，每组所述发射模块包括连接的阻抗匹配模块和发射端线圈，N为不小于2的整数；

通信模块，用于接收并发送位于充电磁场区域内的接收端装置的识别信息以及实时充电状态参数；

处理器，用于依据所述识别信息确定与所述接收端装置匹配的目标发射模块，依据所述实时充电状态参数输出控制信号，所述控制信号用于通过电源模块控制所述目标发射模块进行扫频、直至找到使所述目标发射模块以预设效率进行充电的谐振点；

所述电源模块，用于将交流电转换成为所述目标发射模块供电的直流电，并依据所述控制信号来控制所述直流电的频率和电压值，进而控制所述目标发射模块的发射频率和效率。

优选地，N为2。

优选地，N为3。

优选地，所述实时充电状态参数包括充电电压和充电电流。

优选地，所述实时充电状态参数还包括接收端充电容量、剩余电量、充电速率、无线信号强度、温度、当前频率、Q值中的一种或多种的组合。

优选地，位于所述充电磁场区域的接收端装置的个数大于1。

优选地，所述预设效率为80％。

优选地，所述预设效率为70％。

优选地，所述通信模块为蓝牙模块或者Wi-Fi模块或者RFID模块或者ZigBee模块或者GSM模块。

优选地，所述电源模块还包括：

保护电路，用于防止所述电源模块中出现过压和过流；

温度检测电路，用于检测所述电源模块的温度并发送至所述处理器；

则所述处理器还用于当所述温度过高时控制报警装置发出警告。

本发明提供了一种无线充电发射端装置，包括N组发射模块，每组发射模块包括连接的阻抗匹配模块和发射端线圈；通信模块，用于接收并发送位于充电磁场区域内的接收端装置的识别信息以及实时充电状态参数；处理器，用于依据识别信息确定与接收端装置匹配的目标发射模块，依据实时充电状态参数输出控制信号，控制信号用于通过电源模块控制目标发射模块进行扫频、直至找到使目标发射模块以特定效率进行充电的谐振点；电源模块，用于将交流电转换成为目标发射模块供电的直流电，并依据控制信号来控制直流电的频率和电压值，进而控制目标发射模块的发射频率和效率。可见，本发明提供的无线充电发射端装置，能够为多个接收端装置也即电子设备进行同步、高效率以及有一定空间自由度的无线充电，提高了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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为本发明提供的一种无线充电发射端装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种无线充电发射端装置，能够为多个接收端装置也即电子设备进行同步、高效率以及有一定空间自由度的无线充电，提高了用户体验。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

请参照图1，图1为本发明提供的一种无线充电发射端装置的结构示意图，该装置包括：

N组发射模块1，每组发射模块1包括连接的阻抗匹配模块11和发射端线圈12，N为不小于2的整数；

作为优选地，N为2。

作为优选地，N为3。

可以理解的是，本申请从成本和实际的应用场景两方面考虑，无线充电发射端装置包括2组发射模块1或者3组发射模块1即可，当然，本申请对于N的具体数值并不做特别的限定，根据实际情况来定。

另外，本申请可以通过改变发射模块1中的发射端线圈的形状和大小来适应更为普遍的应用场景。且本申请中的无线充电发射装置是基于电磁谐振的方式，传输功率高，能够满足更高功率的应用需求。

具体地，因为本申请中有多个发射模块1，因此，发射模块1中的发射线圈可根据需要有一定的区域重叠，但不能完全重合。考虑到发射端装置和接收端装置在尺寸上具有一定的可比拟性，即一方的尺寸不会因为过小而可以忽略尺寸。也就是说，某一个三维位置处只能存在一个一定尺寸的接收端设备，因此，当两个接收端设备靠在一起出现在充电区域内时仍可以被两个不同的发射端装置分别充电(即工作在不同的频点)。

特别的，当一个设备出现在某一个充电磁场区域内，且该磁场区域为三个发射端线圈12重叠区时，该设备可以同时被三个发射模块1充电。

不仅如此，当四个或以上的接收端设备出现在充电区域内时，发射端可自行决定为其中的三个进行无线供电。当这三个设备充电结束时，发射端再自动匹配区域内其他待充电的接收端设备进行充电。

通信模块2，用于接收并发送位于充电磁场区域内的接收端装置的识别信息以及实时充电状态参数；

作为优选地，实时充电状态参数包括充电电压和充电电流。

具体地，当电子设备的接收端装置位于无线充电发射端装置的某一充电磁场区域时，接收端装置会进行充电，产生充电电流和充电电压，并会将充电电流以及充电电压通过通信模块2发送至处理器3。

作为优选地，实时充电状态参数还包括接收端充电容量、剩余电量、充电速率、无线信号强度中的一种或多种的组合。

当然，本申请对于该实时充电状态参数具体还包括哪些参数不做特别的限定，根据实际情况来定。

作为优选地，通信模块2为蓝牙模块或者Wi-Fi模块或者RFID模块或者ZigBee模块或者GSM模块。

当然，这里的通信模块2还可以为其他类型的通信模块，能实现本发明的目的即可。

处理器3，用于依据识别信息确定与接收端装置匹配的目标发射模块1，依据实时充电状态参数输出控制信号，控制信号用于通过电源模块4控制目标发射模块进行扫频、直至找到使目标发射模块以预设效率进行充电的谐振点；

具体地，因为接收端装置与发射模块1已经利用自身的通信模块预先匹配好，因此，当处理器3在接收到通信模块2发送过来的识别信号后会依据识别信号确定与该接收端装置匹配的发射模块1，并将该发射模块1作为目标发射模块，然后处理器3依据接收端装置的当前的实时状态参数来输出控制信号(PWM信号)至电源模块4，控制电源模块4输出的直流电的频率以及电压值，进而控制目标发射模块进行扫频，并根据目标发射模块每一频点处对应的接收端线圈的充电电压和充电电流的变化以及接收端装置的额定充电电压和额定充电电流来实时调整控制信号，直至找到使目标发射模块以预设效率进行充电的谐振点。

另外，虽然在找到使目标发射模块以预设效率进行充电的谐振点后会以该谐振点对应的频率作为目标发射模块的发射频率，但处理器3仍不停的将接收端装置的充电电压和充电电流分别与接收端装置的额定充电电压和额定充电电流作比较。

在实际应用中，如果接收端设备的空间位置与发射模块1之间的相对高度、相对中心位置、相对角度发生变化，或者接收端设备所驱动的负载(电量)都在以一定的速度在变化时，则会造成接收端设备的频率发生变化，也即接收端装置的线圈的充电电流和充电电压发生变化，此时处理器3会根据接收到的接收端设备的当前充电电压和充电电流生成新的控制信号控制发射模块1进行新的扫频，以确保找到新的谐振点。

作为优选地，预设效率为80％。

作为优选地，预设效率为70％。

当然，这里的预设效率还可以为其他数值，例如75％，本发明在此不做特别的限定，能实现本发明的目的即可。

作为优选地，位于充电磁场区域的接收端装置的个数大于1。

具体地，因为接收端设备可能位于N组发射模块1的充电磁场区域的重叠区，因此，位于充电磁场区域的接收端装置的个数可以大于1。

电源模块4，用于将交流电转换成为目标发射模块1供电的直流电，并依据控制信号来控制直流电的频率和电压值，进而控制目标发射模块1的发射频率和效率。

作为优选地，电源模块4还包括：

保护电路，用于防止电源模块4中出现过压和过流；

温度检测电路，用于检测电源模块4的温度并发送至处理器3；

则处理器3还用于当温度过高时控制报警装置发出警告。

本发明提供了一种无线充电发射端装置，包括N组发射模块，每组发射模块包括连接的阻抗匹配模块和发射端线圈；通信模块，用于接收并发送位于充电磁场区域内的接收端装置的识别信息以及实时充电状态参数；处理器，用于依据识别信息确定与接收端装置匹配的目标发射模块，依据实时充电状态参数输出控制信号，控制信号用于通过电源模块控制目标发射模块进行扫频、直至找到使目标发射模块以预设效率进行充电的谐振点；电源模块，用于将交流电转换成为目标发射模块供电的直流电，并依据控制信号来控制直流电的频率和电压值，进而控制目标发射模块的发射频率和效率。可见，本发明提供的无线充电发射端装置，能够为多个接收端装置也即电子设备进行同步、高效率以及有一定空间自由度的无线充电，提高了用户体验。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无线充电发射端装置，其特征在于，包括：

N组发射模块，每组所述发射模块包括连接的阻抗匹配模块和发射端线圈，N为不小于2的整数；

通信模块，用于接收并发送位于充电磁场区域内的接收端装置的识别信息以及实时充电状态参数；

处理器，用于依据所述识别信息确定与所述接收端装置匹配的目标发射模块，依据所述实时充电状态参数输出控制信号，所述控制信号用于通过电源模块控制所述目标发射模块进行扫频、直至找到使所述目标发射模块以预设效率进行充电的谐振点；

所述电源模块，用于将交流电转换成为所述目标发射模块供电的直流电，并依据所述控制信号来控制所述直流电的频率和电压值，进而控制所述目标发射模块的发射频率和效率。

2.如权利要求1所述的无线充电发射端装置，其特征在于，N为2。

3.如权利要求1所述的无线充电发射端装置，其特征在于，N为3。

4.如权利要求1或2所述的无线充电发射端装置，其特征在于，所述实时充电状态参数包括充电电压和充电电流。

5.如权利要求4所述的无线充电发射端装置，其特征在于，所述实时充电状态参数还包括接收端充电容量、剩余电量、充电速率、无线信号强度、温度、当前频率、Q值中的一种或多种的组合。

6.如权利要求1或2所述的无线充电发射端装置，其特征在于，位于所述充电磁场区域的接收端装置的个数大于1。

7.如权利要求1或2所述的无线充电发射端装置，其特征在于，所述预设效率为80％。

8.如权利要求1或2所述的无线充电发射端装置，其特征在于，所述预设效率为70％。

9.如权利要求1或2所述的无线充电发射端装置，其特征在于，所述通信模块为蓝牙模块或者Wi-Fi模块或者RFID模块或者ZigBee模块或者GSM模块。

10.如权利要求1或2所述的无线充电发射端装置，其特征在于，所述电源模块还包括：

保护电路，用于防止所述电源模块中出现过压和过流；

温度检测电路，用于检测所述电源模块的温度并发送至所述处理器；

则所述处理器还用于当所述温度过高时控制报警装置发出警告。