CN108539878A - 无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线充电装置，包括电源发射模块以及电源传输模块。电源发射模块具有第一线圈，用以传送充电电源。电源传输模块电性耦接电源发射模块。电源传输模块具有第二线圈以及第三线圈，第二线圈耦合第一线圈来接收充电电源，且第三线圈耦接第二线圈来接收充电电源。其中，第三线圈耦合可携式电子装置来传输充电电源。

Description

无线充电装置

技术领域

本发明涉及一种无线充电装置，尤其涉及一种可提升使用便利性的无线充电装置。

背景技术

在日常生活的许多方面，为提升电子装置使用上的便利性，关于传输数据的有线连接，经常造成使用上的不方便。因此，无线数据存取方式被提出。但是类似的简单无线电源传输装置却仍无法普及，造成外出时得随身带着笨重的插头、电线以及转接器，造成使用上的不方便。

对应于此，现有技术所提出关于无线充电应用产品在近几年来将大量涌现，但目前的常见的无线充电平板充电座仅适合在室内使用，若应用在交通工具(例如汽车)上或进行户外活动时，目前并不存在较佳的无线充电方案。

发明内容

本发明提供一种无线充电装置，可有效提升使用上的便利性。

本发明的无线充电装置包括电源发射模块以及电源传输模块。电源发射模块具有第一线圈，用以传送充电电源。电源传输模块电性耦接电源发射模块。电源传输模块具有第二线圈以及第三线圈，第二线圈耦合第一线圈来接收充电电源，且第三线圈耦接第二线圈来接收充电电源。其中，第三线圈耦合可携式电子装置来传输充电电源。

在本发明的一实施例中，上述的电源传输模块与电源发射模块耦合处形成第一连接部，且第一线圈与第二线圈于第一连接部中进行磁感应操作来传输充电电源。

在本发明的一实施例中，无线充电装置还包括中继传输模块。上述的中继传输模块分别通过第二连接部以及第三连接部连接在电源发射模块以及所述电源传输模块间，具有第四线圈以及第五线圈。其中，第四线圈与第一线圈在第二连接部中电性耦合，且第五线圈与第二线圈在第三连接部中电性耦合以传递充电电源。

在本发明的一实施例中，无线充电装置还包括检测模块。检测模块耦接第一线圈、第二线圈以及第三线圈的至少其中之一，用以调整第一线圈、第二线圈、第三线圈的至少其中之一的谐振感值。

在本发明的一实施例中，上述的检测模块包括检测单元以及计算单元。检测单元耦接第一线圈、第二线圈以及第三线圈的至少其中之一，并检测第一线圈、第二线圈以及第三线圈的至少其中之一上的检测电压。计算单元耦接检测单元，依据检测电压产生信号传输强度，并依据信号传输强度产生控制信号。

基于上述，本发明提供可具有一个或多个连接节点的无线充电装置。如此一来，本发明的无线充电装置可以避免外露的电线，并在兼具方便性及美观性，以及可提高产品防水性的条件下，提供携带式电子装置进行无线充电的媒介。大幅提升无线充电装置的实用性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1显示本发明一实施例的无线充电装置的示意图；

图2显示依据本发明图1实施例的无线充电装置的外观示意图；

图3显示本发明另一实施例的无线充电装置的示意图；

图4显示本发明再一实施例的无线充电装置的示意图；

图5显示本发明又一实施例的无线充电装置的示意图；

图6A以及图6B显示本发明实施例减少无线充电装置磁漏方式的示意图。

附图标记说明：

100、300、400、500：无线充电装置

110、410：电源发射模块

120、440：电源传输模块

420、430：中继传输模块

L0～L7、Lx：线圈

111、411：电源管理器

CP：充电电源

ACIN：电源接收接脚

VIN：接收电源

W0～W3：导线

ME：可携式电子装置

C1～C6、C11、C12、Cx：电容

CS1～CS5：子电容

130：承载部

121：连接部

PT：平台

301：无线充电座

510：检测模块

511：检测单元

512：计算单元

5121：处理单元

5122：控制单元

CTRL：控制信号

SW1～SW3：开关

H1：防磁漏材料层

IS1：整合机构

610：壳体

P1、P2：位置

具体实施方式

请参照图1，图1显示本发明一实施例的无线充电装置的示意图。无线充电装置100包括电源发射模块110以及电源传输模块120。电源发射模块110包括线圈L1以及电源管理器111。电源管理器111可通过电源接收接脚ACIN以接收电源VIN，并依据电源VIN产生充电电源CP。线圈L1耦接至电源管理器111并接收其所产生的充电电源CP，以传送充电电源CP。电源传输模块120与电源发射模块110电性耦接处形成连接部121，电源传输模块120包含有线圈L2以及线圈L3，线圈L2以及L3可通过导线W1相互电性连接，而线圈L1、L2在连接部121中相互电性耦合。在本实施例中，线圈L1～L3可以为磁感应线圈。再者，于其他实施例中，线圈L2、线圈L3也可通过非导线方式来电性耦接，例如线圈L2、线圈L3也可通过无线方式电性耦接来传输充电电源CP，非用以限制本发明的范畴。

在本实施中，线圈L1、线圈L2相互电性耦合可通过使线圈L1、线圈L2的磁场传送表面相互重叠(完全重叠或部分重叠)来完成。

在另一方面，线圈L2通过与线圈L1产生磁感应的现象以耦合充电电源CP，并通过导线W1(或无线方式)将充电电源CP传输至线圈L3。在另一方面，当要针对可携式电子装置ME进行充电时，线圈L3可配置以与可携式电子装置ME中内建的线圈(例如磁感应线圈)相耦合，并通过磁感应现象将充电电源CP耦合至可携式电子装置ME中，并藉以进行可携式电子装置ME中的电池的充电动作。

此外，电源传输模块120中另包括电容C1以及电容C2。电容C1以及电容C2分别耦接至线圈L2以及线圈L3，并作为谐振电容来与线圈L2以及线圈L3进行共振操作。

值得一提的，无线充电装置100可另包括承载部130且耦接电源传输模块120。承载部130用来承载可携式电子装置ME，并在当可携式电子装置ME放置在承载部130上，使可携式电子装置ME内建的磁感应线圈与线圈L3相互耦合，藉以耦合充电电源CP至可携式电子装置ME。至于承载部130耦接电源传输模块120的方式可适性配合不同的使用者操作环境或需求，例如可为实体直接连接设置、增设其他传输线来彼此连接、或其他无线传输/模块的方式来实现，而非用以限制本发明的范畴。

在此请注意，本实施例在连接部121中，电源发射模块110中的线圈L1以及电源传输模块120中的线圈L2可通过邻近彼此的位置来进行配置，使得电源发射模块110可依据一种可调整方式来磁感应耦合电源传输模块120。据此，本发明实施例的无线充电装置100可依据使用者不同姿势变化，对应调整/改变电源发射模块110与电源传输模块120的相对位置，以确保线圈L1及线圈L2彼此邻近来进行磁感应，进而维持充电电源CP的耦合效率，并提升使用者的操作便利性。

以下请参照图2，图2显示依据本发明图1实施例的无线充电装置的外观示意图。其中，无线充电装置100包括电源发射模块110、电源传输模块120以及承载部130。电源发射模块110可被设置在平台PT上，并将电源接收接脚设置在平台PT下。如此一来，无线充电装置100的电源连接线的线材可以被隐藏，提升美观度。并且，电源发射模块110以及电源传输模块120通过可调整方式的连接部121相互连接。如此一来，通过改变电源发射模块110以及电源传输模块120间的相对位置关系，使用者可在不影响充电效率的条件下，任意调整承载部130与平台PT间的相对角度，以提升使用的方便性。

以下请参照图3，图3显示本发明另一实施例的无线充电装置的示意图。无线充电装置300包括电源发射模块310以及电源传输模块320。电源发射模块310包括线圈L0以及线圈L1，其中线圈L0以及线圈L1可通过导线W0相互电性连接，或者通过无线的方式相互电性耦合。电源传输模块320包括线圈L2以及线圈L3，其中线圈L2以及线圈L3可通过导线W1相互电性连接，或也可通过无线的方式相互电性耦合。在本实施例中，无线充电装置300可设置在无线充电座301上，并使电源发射模块310中的线圈L0与无线充电座301相互电性耦合并产生磁感应现象。如此一来，无线充电座301所产生的充电电源CP可被耦合至无线充电装置300中，并传送至可携式电子装置ME以进行充电。其中，线圈L0～L3可以为磁感应线圈。

附带一提的，在本实施例中，电源发射模块310另包括电容C11、电容C12以分别耦接至线圈L0以及线圈L1。电容C11、电容C12可分别作为线圈L0以及线圈L1上的谐振电容来与线圈L0以及线圈L1进行共振操作。

接着请参照图4，图4显示本发明再一实施例的无线充电装置的示意图。无线充电装置400包括电源发射模块410、中继传输模块420以及中继传输模块430以及电源传输模块440。电源发射模块410包括线圈L1以及电源管理器411。电源管理器411接收电源VIN并产生充电电源CP。电源管理器411耦接至线圈L1，并传送充电电源CP至线圈L1。

与前述实施例不同，本发明实施例中设置中继传输模块420以及中继传输模块430。中继传输模块420包括线圈L4以及线圈L5，线圈L4、线圈L5可通过导线W2相互电性连接，或通过无线的方式进行电性耦接。中继传输模块430则包括线圈L6以及线圈L7。线圈L6、线圈L7可通过导线W3相互电性连接，或通过无线的方式进行电性耦接。值得一提的，本实施例中的线圈L4～L7可为磁感应线圈，电源传输模块410与中继传输模块420电性耦接处可形成连接部，使得电源发射模块410与中继传输模块420可通过可调整方式来进行磁感应耦合动作。另外，中继传输模块420与中继传输模块430的电性耦接处也可形成另一连接部，使得中继传输模块420与中继传输模块430间同样可通过可调整方式来进行磁感应耦合动作。并且，中继传输模块430与电源传输模块440的电性耦接处同样可形成连接部，中继传输模块430与电源传输模块440间也可通过可调整方式来进行磁感应耦合动作。其中，电源发射模块410中的线圈L1与中继传输模块420中的线圈L4相互电性耦合，而中继传输模块420中的线圈L5则与中继传输模块430中的线圈L6相互电性耦合。

通过相互电性耦合的线圈L1及线圈L4，充电电源CP可被电性耦合至中继传输模块420，并通过导线W2(或通过无线电性耦合的方式)，充电电源CP可被传送至线圈L5。并且，通过相互耦合的线圈L5及线圈L6，充电电源CP可被耦合至中继传输模块430，并且，通过导线W3(或通过无线电性耦合的方式)，充电电源CP可被传送至线圈L7。

电源传输模块440包括线圈L2及线圈L3。线圈L2及线圈L3可通过导线W1相互电性连接，或通过无线的方式相互电性耦合。其中，线圈L2与中继传输模块430的线圈L7相耦合，并用以耦合充电电压CP至电源传输模块440。通过导线W1(或通过无线电性耦合的方式)以及线圈L3，充电电压CP可被电性耦合至可携式电子装置ME并对可携式电子装置ME进行充电。

附带一提的，无线充电装置400中还包括电容C1～C6。电容C1～C6分别耦接至线圈L2～L7，并分别作为线圈L2～L7的谐振电容来与线圈L2～L7进行共振操作。

特别一提的，本实施例中，通过设置中继传输模块420以及中继传输模块430，无线充电装置400可进行的姿态变化的自由度可以被提升，并提升使用上的便利性。

在此，在本发明其他实施例中，中继传输模块的数量可以依据使用需求进行调整，没有特定的限制。例如，中继传输模块可以不需要、可以为1个也可以为多个。

请参照图5，图5显示本发明又一实施例的无线充电装置的示意图。无线充电装置500中另设置检测模块以提升充电效率。检测模块510耦接至无线充电装置500中的多个线圈的至少其中之一线圈Lx，并用以调整线圈Lx的谐振感值。其中，线圈Lx耦接至可变电容Cx，可变电容Cx可通过多数个电容以及多数的开关来建构。通过控制各开关的导通或断开动作，可以针对可变电容Cx的电容值进行调整，并藉以调整线圈Lx的谐振感值。

检测模块510包括检测单元511以及计算单元512。检测单元511耦接至线圈Lx，并检测出电容Cx上的检测电压，计算单元512依据检测电压来算出信号传输强度，并依据信号传输强度来产生控制信号CTRL。在一实施例中，计算单元512可包括处理单元5121以及控制单元5122。处理单元5121耦接检测单元511，处理单元5121接收检测电压并依据检测电压计算出信号传输强度。控制单元5122耦接处理单元5121并依据信号传输强度产生一控制信号CTRL。其中，控制信号CTRL用以调整电容Cx的电容值。

具体来说明，检测单元511可以为电压检测器，并对电容Cx上的电压进行取样(或滤波)，并获得电容Cx上的电压值以作为检测电压。处理单元5121可依据检测电压获得线圈Lx中的信号传输强度。控制单元5122则可通过控制信号CTRL来改变电容Cx的电容值，并且，在当电容Cx的电容值被改变的过程中，处理单元5121可持续记录信号传输强度的变化状态，并获知较佳的信号传输强度所对应的控制信号CTRL，并使控制单元5122可通过的控制信号CTRL设定较佳的电容Cx的电容值。

此外，在图5的实施范例中，电容Cx被设计为一种可变电容的结构。其中，电容Cx中包括多个子电容CS1～CS5以及开关SW1～SW3。其中，子电容CS1的两端跨接在线圈Lx的两端。子电容CS2～CS4的第一端共同耦接至子电容CS1的第一端，而子电容CS2～CS4的第二端分别通过开关SW1～SW3耦接至子电容CS1的第二端。并且，子电容CS5串接在子电容CS1的第一端以及检测单元511间。

在本实施例中，开关SW1～SW3可依据控制信号CTRL中的多个位元以分别被导通或断开。通过开关SW1～SW3被导通的数量，可以针对电容Cx的电容值进行调整。并进一步调整线圈Lx的谐振感值。

在上述的实施例中，开关的数量没有一定的限制，若希望可以调整的电容值的范围越宽，可以设置更多的开关以及对应的子电容。此外，子电容CS2～CS4的电容值没有固定的限制，若希望有较佳的调整的解析度，可设置较小的电容值的子电容CS2～CS4，相对的，希望有较快的调整速度，可设置较大的电容值的子电容CS2～CS4。此外，子电容CS2～CS4与开关SW1～SW3间的连接关系也并非需限定为图5的方式。事实上，凡本领域技术人员熟知的可变电容的设计方法都可应用以实现电容Cx，没有特定的限制。

由上述的说明可得知，本发明实施例通过监控线圈Lx的信号传输强度，并通过调整谐振感值，可有效维持充电电源的信号传输强度在较佳的状态，可有效提升无线充电的效率。

以下请参照图6A以及图6B，图6A以及图6B显示本发明实施例减少无线充电装置磁漏方式的示意图。在图6A中，为减少漏磁而生电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)以及提高线圈间的磁导效率，可在线圈Lx上配置防磁漏材料层H1。防磁漏材料层H1可依据线圈Lx的线圈耦合方向来进行配置。线圈Lx以及对应的防磁漏材料层H1可配置于本发明实施例中的各个连接部中。其中，在图6A中，防磁漏材料层H1被铺设在壳体610的一侧边上，而单向导磁的线圈Lx与防磁漏材料层H1相重叠配置，以成为整合机构IS1。这样的整合机构可被配置在无线充电装置的多个连接部的位置P1、位置P2上，如图6B所示。

综上所述，本发明提供通过连接部连接的电源发射模块以及电源传输模块以形成无线充电装置。在本发明实施例中，通过可调整方式的连接部，电源发射模块可提升使用上的便利性及美观度。另外，本发明实施例中提供提升充电电源传输效率的机制及方法，有效提升无线充电装置的充电效能。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种无线充电装置，其特征在于，包括：

电源发射模块，具有第一线圈，用以传送充电电源；以及

电源传输模块，电性耦接所述电源发射模块，具有第二线圈以及第三线圈，所述第二线圈耦合所述第一线圈来接收所述充电电源，且所述第三线圈耦接所述第二线圈来接收所述充电电源；

其中，所述第三线圈耦合可携式电子装置来传输所述充电电源。

2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述电源传输模块与所述电源发射模块耦合处形成第一连接部，且所述第一线圈与所述第二线圈于所述第一连接部中进行磁感应操作来传输所述充电电源。

3.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述电源传输模块还包括：

第一电容以及第二电容，分别耦接所述第二线圈以及所述第三线圈。

4.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，还包括：

中继传输模块，分别通过第二连接部以及第三连接部连接在所述电源发射模块以及所述电源传输模块间，具有第四线圈以及第五线圈，其中所述第四线圈与所述第一线圈在所述第二连接部中磁感应耦合来传递所述充电电源，且所述第五线圈与所述第二线圈在所述第三连接部中磁感应耦合来传递所述充电电源。

5.根据权利要求4所述的无线充电装置，其特征在于，所述中继传输模块通过所述第二连接部可调整方式连接所述电源发射模块，所述中继传输模块通过所述第三连接部可调整方式连接所述电源传输模块，所述中继传输还包括：

第三电容以及第四电容，分别耦接所述第四线圈以及所述第五线圈。

6.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，其还包括：

检测模块，耦接所述第一线圈、所述第二线圈以及所述第三线圈的至少其中之一，用以调整所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈的至少其中之一的谐振感值。

7.根据权利要求6所述的无线充电装置，其特征在于，所述检测模块还包括：

检测单元，耦接所述第一线圈、所述第二线圈以及所述第三线圈的至少其中之一，并检测出所述第一线圈、所述第二线圈以及所述第三线圈的至少其中之一上的一检测电压；以及

一计算单元，耦接所述检测单元，依据所述检测电压产生控制信号，以对应调整所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈的至少其中之一的谐振感值。

8.根据权利要求7所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一线圈、所述第二线圈以及所述第三线圈的至少其中之一还耦接可变电容，并根据所述控制信号对应调整所述谐振感值。

9.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，其还包括多个防磁漏材料层，所述多个防磁漏材料层分别依据所述第一线圈、所述第二线圈以及所述第三线圈的线圈耦合方向以分别耦接所述第一线圈、所述第二线圈以及所述第三线圈。

10.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，其还包括承载部，耦接所述电源传输模块，用以承载所述可携式电子装置。