CN106787238B - 一种无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电装置，包括壳体以及设置在壳体内的接收线圈、电磁屏蔽件、电机、热传感器、处理器和电池，所述接收线圈与电池相连，所述电磁屏蔽件设置在接收线圈一侧，所述电磁屏蔽件具有若干用于电磁波传递的通孔，所述处理器与热传感器通讯相连并控制电机运行，所述电磁屏蔽件可由电机驱动并相对接收线圈移动从而改变通过接收线圈接受的磁通量。本发明提供的无线充电装置实现无线充电过程中的功率匹配，提高了充电效率；实现热量回收转化，在提升无线充电能效的同时，回收壳体内部热量用于给电池充电，实现不利能源的二次利用，可以极大的缩短充电时间，同时降低充电热量，较好的提升用户体验。

Description

一种无线充电装置

技术领域

本发明涉及无线充电技术领域，更具体地说，是涉及一种无线充电装置。

背景技术

随着科技发展，移动设备日益普及，移动设备为使用者带来极大的便利，但是几乎每种移动设备都具有电池容量不够的难题，需要频繁充电，随着科技的发展，涌现出来越来越多的无线充电技术。无线充电装置主要是利用电磁感应原理进行电能与磁场互换，达到对电子装置进行充电的目的。

同时，无线充电技术的发展，较好的改善了充电柱方案易受腐蚀的问题，然而，能效和充电功率损耗发热的问题，却始终成为制约无线充电使用的瓶颈技术。目前诸多厂商为降低发热量，都不约而同的采用降低充电电流的方式，虽然用户体验上不会因发热而影响使用，但降低效率后，确延长了充电时间，对用户体验来说，始终是不利的结果。

发明内容

本发明的目的是提供了一种无线充电装置，通过内置在无线充电装置中的热传感器和铁氧体阵列薄膜等部件，实现无线充电过程中的功率匹配，提高了充电效率；

本发明的另一个目的是提供了上述无线充电装置，其中，利用热电膜结合热传感器的数据分析，实现热量回收转化，在提升无线充电能效的同时，回收壳体内部热量用于给电池充电，实现不利能源的二次利用，可以极大的缩短充电时间，同时降低充电热量，较好的提升用户体验。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种无线充电装置，包括壳体以及设置在壳体内的接收线圈、电磁屏蔽件、电机、热传感器、处理器和电池，所述接收线圈与电池相连，所述电磁屏蔽件设置在接收线圈一侧，所述电磁屏蔽件具有若干用于电磁波传递的通孔，所述处理器与热传感器通讯相连并控制电机运行，所述电磁屏蔽件可由电机驱动并相对接收线圈移动从而改变通过接收线圈接受的磁通量。

根据本发明的进一步改进，所述壳体内还设有热电膜和热电膜驱动电机，所述热电膜和电池电连接。

根据本发明的进一步改进，所述壳体内还设有电路板，所述电池、电机、热电膜驱动电机、处理器和热传感器分别与电路板电连接，所述热传感器将检测信号传输给处理器并由处理器控制线性电机和/或热电膜驱动电机。

根据本发明的进一步改进，所述热电膜驱动电机为线性电机，所述热传感器数量为多个并呈直线布置在壳体内，且与所述热电膜驱动电机运动方向平行。

根据本发明的进一步改进，所述电磁屏蔽件为片状铁氧体薄膜，所述电机为线性电机。

根据本发明的进一步改进，所述电磁屏蔽件为一卷铁氧体薄膜，所述电机为转动电机。

根据本发明的进一步改进，所述电磁屏蔽件上通孔的形状和/或大小不同。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种使用上述无线充电装置的智能手表。

本发明的发明人发现，在现有技术中，无线充电装置采用高充电电流充电无线充电装置会较多发热，而采用充电电流低充电效率就会太低，两者不可兼顾。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。通过应于本发明的技术方案，在解决充电发热问题的同时，提升充电效率，降低充电时间，可以较好的实现用户体验；结合功率控制和能量回收两部分，可以保证产品大功率充电的同时，回收利用额外产生的热量，保证能效维持在较高水平；对于无线充电在移动设备尤其是智能手表产品上的应用具有重要推进意义，很大程度上改善现有市面产品无线充电发热的弊端，在低成本方案上实现产品竞争力提升。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例提供的无线充电装置的结构示意图

图2是本发明实施例提供的电磁屏蔽件的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电磁屏蔽件另一种结构示意图；

图4是本发明实施例提供的无线充电装置另一种结构示意图

其中，1为壳体，2为接收线圈，3为电池，4为电磁屏蔽件，5为电机，6为热传感器，7为热电膜，8为热电膜驱动电机，9为电路板，10为处理器，41为通孔。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。

图1是根据本发明实施例的无线充电装置的结构示意图。根据本发明实施例的无线充电装置可以是或者应用于智能手表、移动电话、手机、平板电脑、掌上游戏机等移动设备，其配置使用的是具有发送电磁能量的发送线圈a的无线充电座b，可采用现有无线充电座。

如图1所示，本发明实施例的无线充电装置包括壳体1以及设置在壳体1内的接收线圈2、电磁屏蔽件4、电机5、热传感器6、处理器10和电池3。其中，本领域技术人员应该知道，处理器可以采用微控制器，如单片机，也可采用其他如微处理器和数字信号处理器等能实现进行数据接受、分析、处理和转发操作的控制装置，能够满足获取热传感器发送的检测信号并用来控制电机允许即可，可根据无线充电装置应用具体移动设备的不同而不同。

具体的，本发明实施例的壳体内设有电路板9，所述电池3、电机5、热电膜驱动电机8、处理器10和热传感器6分别与电路板9电连接，所述接收线圈2与电池3相连，所述电磁屏蔽件4设置在接收线圈2一侧，所述电磁屏蔽件4具有若干用于电磁波传递的通孔41(图中未示出)，所述处理器10与热传感器6通讯相连并控制电机5运行，所述电磁屏蔽件4可由电机5驱动并相对接收线圈2移动从而改变通过接收线圈2接受的磁通量，具体是热传感器6将检测信号传输给处理器10并由处理器10控制线性电机5。

通过上述实施例，本发明的实施例的无线充电装置，在壳体内部布置有热传感器，可以精确采集壳内部的温度曲线，由于空气或线圈等原因，无线充电装置在充电过程中存在功率损耗，或者在开机工作状态存在功耗抖动，造成充电过程中发送和接收线圈的功率不匹配，从而引发热量产生。此时电路板上的处理器检测到热传感器温升达到预设上限阈值后，控制线性电机驱动电磁屏蔽件，降低收发功率水平，使热量不在上升。当壳内的温度降到预设下限阈值时，处理器控制电机移动电磁屏蔽件，切换到较高的收发功率水平，提高充电电流，加速充电过程。具体收发功率的改变是通过如下实现的：在壳体充电端增加了阻隔无线充电座的发送线圈和无线充电装置接收线圈电磁能量的电磁屏蔽件，热传感器将检测信号传输给处理器并由处理器控制线性电机，电磁屏蔽件通过电机的左转和右转，可以实现电磁屏蔽件相对于发送线圈和接收线圈位置的左右移动。通过在电磁屏蔽件上开设不同大小和形状的孔，用于电磁波传递，电磁屏蔽件移动则改变接收线圈接收的磁通量，实现收发功率控制。由于无线充电存在效率损失，因此会有发热的过程，当热量达到预设上限阈值时，移动电磁屏蔽件，使得电磁屏蔽件与发送线圈和接收线圈上下对应的处的通孔更小，减少电磁波的通过，实现功率降低。

由于整个充电过程中，热量、效率和收发功率一直处于动态调整的水平，因此可以高效的完成充电过程，降低充电时间，极大的提升用户体验。

特别地，作为本发明的优选，所述电磁屏蔽件4为片状铁氧体薄膜，所述电机5为线性电机。需要说明的是，选取铁氧体薄膜是因为铁氧体薄膜对频率在1K左右的电磁波屏蔽效果最好，其中，增加一片状铁氧体薄膜，通过线性电机的左转和右转，可以实现薄膜的左右切换。薄膜上有不同尺寸大小的开孔，实现不同功率模型的切换。

进一步的，如图2所示，本发明实施例的电磁屏蔽件4上通孔41的形状和/或大小不同。其中，通孔可以为一列排布，一列当中的孔的形状和/或大小不同，用于电磁波传递，实现收发功率控制。可以理解，通孔也可以是并排多列排布，也可以是无规则排列，需要满足移动电磁屏蔽件，使得电磁屏蔽件与发送线圈和接收线圈上下对应的处的通孔改变，从而改变发送线圈和接收线圈传递的电磁波，从而实现不同功率的切换。

需要说明的是，电磁屏蔽件上通孔大小/面积可以是渐变的，即电磁屏蔽件移动往一个方向移动可逐渐增加或者逐渐减小接收线圈接收的磁通量，热量、效率和收发功率一直处于动态渐变调整，实现无线充电过程中的功率匹配，提高了充电效率。

其中，电磁屏蔽件初始运动状态可以选取开孔率为1:1开孔，即发送线圈和接收线圈在电磁屏蔽件上正投影和电磁屏蔽件上和两者相对的那个开孔完全重合，而此处开孔两侧的开孔的面积一侧逐渐增大，另一侧逐渐减小，方便功率和热量的调节。

特别地，在本发明的另一实施例中，如图3所示，本发明实施例电磁屏蔽件4为一卷铁氧体薄膜，所述电机5为转动电机。其中，电磁屏蔽件为一卷铁氧体薄膜，薄膜上有不同尺寸大小的开孔，薄膜上的开孔的大小也可以是渐变的，相当于发送线圈和接收线圈的电磁波传递要经过两层铁氧体薄膜的筛选，不同功率的切换更加精密。

本发明的实施例提供了另一种无线充电装置，是在上述实施例的基础上进行的改进，本发明实施例的无线充电装置与上述实施例的无线充电装置的区别在于：如图4所示，本发明实施例壳体1内远离充电端一侧还设有热电膜7和热电膜驱动电机8，所述热电膜7和电池3电连接，所述热电膜驱动电机8与电路板9电连接，所述热传感器6将检测信号传输给处理器10并由处理器10控制线性热电膜驱动电机8。

其中，所述热电膜驱动电机8为线性电机，热传感器6数量为多个并呈直线布置在壳体1内，且与所述热电膜驱动电机8运动方向平行。

通过上述实施例，本发明的实施例的无线充电装置，在壳体内部布置有热传感器，可以精确采集壳内部的温度曲线，由于无线充电装置在充电过程中仍在开机工作状态，因此功耗会有抖动，造成充电过程中发送和接收线圈的功率不匹配，从而引发热量产生。此时电路板上的处理器检测到热传感器温升达到预设上限阈值后，控制线性电机驱动电磁屏蔽件，降低收发功率水平，使热量不在上升。同时，壳体内热电膜驱动电机同样受处理器控制，调整热电膜的位置，使热电膜调整到壳体的热量中心点，实现快速的热电转换，吸收壳体热量为电池充电，同时可以较快的降低壳体内的温度。当壳内的温度降到下限阈值时，处理器驱动线性电机旋转，切换到较高的收发功率水平，提高充电电流，加速充电过程。由于整个充电过程中，热量、效率和收发功率一直处于动态调整的水平，因此可以高效的完成充电过程，在降低产品充电温度的同时，降低充电时间，极大的提升用户体验。

具体的，热量回收流程如下：

1.根据无线充电装置壳体内部呈直线分布的四颗热感应热传感器，读取初始值后，计算得出X1，X2，X3，X4四个初始值；

2.判断这四个值的大小，处理器控制线性电机调整热电膜位置向数值偏大的热传感器靠近。

3.静置10秒后，再次读取四个热传感器的数值，继续调整热电膜，向热量高的位置靠近。

4.循环进行第2步和第3步，直到四个热量反馈值达到平衡点。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种无线充电装置，其特征在于，包括壳体(1)以及设置在壳体(1)内的接收线圈(2)、电磁屏蔽件(4)、电机(5)、热传感器(6)、处理器(10)和电池(3)，所述接收线圈(2)与电池(3)相连，所述电磁屏蔽件(4)设置在接收线圈(2)一侧，所述电磁屏蔽件(4)具有若干用于电磁波传递的通孔(41)，所述处理器(10)与热传感器(6)通讯相连并控制电机(5)运行，所述电磁屏蔽件(4)可由电机(5)驱动并相对接收线圈(2)移动从而改变通过接收线圈(2)接受的磁通量；

所述壳体(1)内还设有热电膜(7)和热电膜驱动电机(8)，所述热电膜(7)和电池(3)电连接。

2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述壳体内还设有电路板(9)，所述电池(3)、电机(5)、热电膜驱动电机(8)、处理器(10)和热传感器(6)分别与电路板(9)电连接，所述热传感器(6)将检测信号传输给处理器(10)并由处理器(10)控制线性电机(5)和/或热电膜驱动电机(8)。

3.根据权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，所述热电膜驱动电机(8)为线性电机，所述热传感器(6)数量为多个并呈直线布置在壳体(1)内，且与所述热电膜驱动电机(8)运动方向平行。

4.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述电磁屏蔽件(4)为片状铁氧体薄膜，所述电机(5)为线性电机。

5.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述电磁屏蔽件(4)为一卷铁氧体薄膜，所述电机(5)为转动电机。

6.根据权利要求4或5所述的无线充电装置，其特征在于，所述电磁屏蔽件(4)上通孔(41)的形状和/或大小不同。

7.一种智能手表，其特征在于，包括上述权利要求1至6中任一项所述的无线充电装置。