CN109217439A - 无线充电装置及充电系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种无线充电装置及充电系统，涉及电子技术领域。该无线充电装置包括发射线圈、功率采集组件、位置获取组件、驱动组件和控制组件，发射线圈，用于向一终端设备的接收线圈传输电能；功率采集组件，用于实时获取发射线圈和接收线圈在充电状态下的状态参数；位置获取组件，用于获取终端发送的接收线圈的位置信息，以及发射线圈的位置信息；驱动组件，用于驱动发射线圈移动；控制组件，用于根据接收线圈的位置信息、发射线圈的位置信息和状态参数，控制驱动组件驱动发射线圈移动，直至状态参数位于一预设范围内。本公开的无线充电装置可提高充电效率。
Description
技术领域
本公开涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种无线充电装置及充电系统。
背景技术
随着信息时代的快速发展，电子产品的应用越来越广泛，其中便携式电子产品给人们带来了极大的便利，然而，电子产品中储存的电量有限，在电量不足时需要对其充电，通常采用数据线与电子产品直接连接的方式进行充电，但是出行时携带充电线很不方便，因此，电子产品的无线充电技术成了国内外研究的重点。
现有的无线充电装置一般包括发射线圈，待充电的电子设备包括接收线圈，可通过发射线圈与接收线圈的电磁感应，实现电能的传输。但是，若接收线圈相对发射线圈存在偏移，即接收线圈未对准发射线圈，则充电效率较低，且偏移量越大，充电效率越低。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种无线充电装置及充电系统，可提高充电效率。
根据本公开的一个方面，提供一种无线充电装置，包括：
发射线圈，用于向一终端的接收线圈传输电能；
功率采集组件，用于实时获取所述发射线圈和所述接收线圈在充电状态下的状态参数；
位置获取组件，用于获取所述终端发送的所述接收线圈的位置信息，以及所述发射线圈的位置信息；
驱动组件，用于驱动所述发射线圈移动；
控制组件，用于根据所述接收线圈的位置信息、所述发射线圈的位置信息和所述状态参数，控制所述驱动组件驱动所述发射线圈移动，直至所述状态参数位于一预设范围内。
在本公开的一种示例性实施例中，所述终端包括标记组件，所述无线充电装置还包括：
检测组件，用于检测所述标记组件，并在检测到所述标记组件时，生成控制信号；
所述控制组件用于响应所述控制信号，根据所述接收线圈的位置信息和所述发射线圈的位置信息，确定所述发射线圈相对于所述接收线圈的偏移方向。
在本公开的一种示例性实施例中，所述位置获取组件还包括：
存储模块，用于存储多个所述终端的参考设备信息和各所述终端的接收线圈的位置信息；
比较模块，用于接收一所述终端发出的设备信息，并将所述设备信息与所述参考设备信息比较，在各所述参考设备信息包括所述设备信息时，读取与所述参考设备信息对应的接收线圈的位置信息。
在本公开的一种示例性实施例中，所述比较模块用于在各所述参考设备信息不包括所述设备信息时，获取所述终端发送的所述接收线圈的位置信息，并将所述设备信息存储于所述存储模块，以作为所述终端对应的参考设备信息。
在本公开的一种示例性实施例中，所述标记组件为发光元件，所述检测组件为光电检测元件。
在本公开的一种示例性实施例中，所述状态参数包括所述接收线圈的功率与所述发射线圈的功率之比。
在本公开的一种示例性实施例中，所述预设范围为70％～100％。
在本公开的一种示例性实施例中，根据所述接收线圈的位置信息、所述发射线圈的位置信息和所述状态参数，控制所述驱动组件驱动所述发射线圈移动，直至所述状态参数位于一预设范围内，包括：
根据所述接收线圈的位置信息和所述发射线圈的位置信息确定所述发射线圈相对于所述接收线圈的偏移方向；
控制所述驱动组件驱动所述发射线圈沿所述偏移方向的相反方向移动，直至所述状态参数位于所述预设范围内。
在本公开的一种示例性实施例中，所述接收线圈的位置信息包括所述接收线圈在第一预设坐标系的第一坐标信息；所述发射线圈的位置信息包括所述发射线圈在第二预设坐标系的第二坐标信息；
根据所述接收线圈的位置信息和所述发射线圈的位置信息确定所述发射线圈相对于所述接收线圈的偏移方向，包括：
根据所述第一坐标信息、所述第二坐标信息以及所述第一预设坐标系和所述第二预设坐标系的位置关系，确定所述发射线圈相对于所述接收线圈的偏移方向。
在本公开的一种示例性实施例中，所述第一预设坐标系的原点位于所述接收线圈的中心，所述第二预设坐标系的原点位于所述发射线圈的中心。
根据本公开的一个方面，提供一种充电系统，包括：
终端，包括接收线圈；
上述任意一项所述的无线充电装置。
本公开的无线充电装置，通过发射线圈与终端的接收线圈将无线充电装置发射的电能传输至终端，可实现无线充电；在此过程中，可通过位置获取组件获取终端发送的接收线圈的位置信息以及发射线圈的位置信息，控制组件可根据接收线圈的位置信息、发射线圈的位置信息和功率采集组件采集的状态参数，控制驱动组件驱动发射线圈向靠近接收线圈的方向移动，减小了无线传输的距离，降低能量的耗散；当发射线圈移动至状态参数位于一预设范围内时，可保持较大的充电效率，提高充电效率，进而缩短充电时间。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为本公开实施方式无线充电装置的示意图。
图2为本公开实施方式功率采集组件的示意图。
图3为本公开实施方式第一预设坐标系及第二预设坐标系的示意图。
图4为本公开实施方式位置获取组件的示意图。
图5为本公开实施方式的充电系统的示意图。
图6为本公开实施方式终端的示意图。
其中：100、无线充电装置；1、发射线圈；2、功率采集组件；21、获取模块；22、采集模块；3、位置获取组件；31、存储模块；32、比较模块；4、驱动组件；5、控制组件；6、检测组件；200、终端；201、标记组件；202、存储组件；203、通讯组件；204、接收线圈。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
用语“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。
本公开实施方式提供了一种无线充电装置100，可用于对一终端200进行无线充电，该终端200可包括接收线圈204，该终端200可以是手机、平板电脑等，当然也可以是其他设备，在此不做特殊限定。
如图1所示，该装置可以包括发射线圈1、功率采集组件2、位置获取组件3、驱动组件4、控制组件5，其中：
发射线圈1可用于向一终端200的接收线圈204传输电能；
功率采集组件2可用于实时获取发射线圈1和接收线圈204在充电状态下的状态参数；
位置获取组件3可用于获取终端200发送的接收线圈204的位置信息，以及发射线圈1的位置信息；
驱动组件4可用于驱动发射线圈1移动；
控制组件5可用于根据接收线圈204的位置信息、发射线圈1的位置信息和状态参数，控制驱动组件4驱动发射线圈1移动，直至状态参数位于一预设范围内。
本公开的无线充电装置100可通过发射线圈1与终端200的接收线圈204将无线充电装置100发射的电能传输至终端200，可实现无线充电；在此过程中，可通过位置获取组件3获取终端200发送的接收线圈204的位置信息以及发射线圈1的位置信息，控制组件5可根据接收线圈204的位置信息、发射线圈1的位置信息和功率采集组件2采集的状态参数，控制驱动组件4驱动发射线圈1向靠近接收线圈204的方向移动，减小了无线传输的距离，降低能量的耗散；当发射线圈1移动至状态参数位于一预设范围内时，可保持较大的充电效率，进而缩短充电时间，提高充电效率。
下面对本公开实施方式无线充电装置100的各部分进行详细说明：
如图1所示，发射线圈1可用于向一终端200的接收线圈204传输电能，发射线圈1可与接收线圈204通过电磁感应的方式进行传输能量，当然，也可以通过其他方式进行传输能量，例如：可以通过无线电波的形式进行能量传输，还可以通过磁场共振的形式进行能量传输，在此不再一一列举。发射线圈1的数量可以是一个或多个，其绕线形状可以是圆形，矩形或其他不规则图形，其材料可以是导电性能较强的硬质金属或合金材料，例如，可以是铜，也是锌锰合金等，在此不对发射线圈1的材料做特殊限定，只要能将能量传输至接收线圈204即可。为了便于安装发射线圈1，无线充电装置100可包括底座，发射线圈1可移动的设于底座内，且可在底座内进行多个方向移动。在此不对发射线圈1移动的具体方向做特殊限定。
功率采集组件2可用于实时获取发射线圈1和接收线圈204在充电状态下的状态参数。状态参数可以包括接收线圈204的功率和发射线圈1的功率之比。当然，并不以此为限，状态参数还可以是接收线圈204接收的电流和发射线圈1发射的电流之比。充电状态可以是状态参数大于或等于某一最小值的状态。
在一实施方式中，状态参数可为接收线圈204接收到的功率和发射线圈1发出的功率的百分比，充电状态可以是接收线圈204接收到的功率和发射线圈1发出的功率的百分比大于或等于20％的状态；需要说明的是，状态参数还可以是接收线圈204接收的电流和发射线圈1发射的电流的百分比，相应的，充电状态可以是接收线圈204接收的电流值和发射线圈1发射的电流值的百分比大于或等于20％的状态，且随着百分比的增大充电效率越高。
如图2所示，功率采集组件2可以包括采集模块22和获取模块21，其中，采集模块22可用于检测发射线圈1发出的功率，获取模块21可用于获取终端200发送的接收线圈204接收的功率。位置获取组件3可用于获取终端200发送的接收线圈204的位置信息，以及发射线圈1的位置信息。该终端200可检测接收线圈204的位置，并可生成接收线圈204的位置信息，位置获取组件3可自动获取发射线圈1的位置，并可生成发射线圈1的位置信息。
具体而言，接收线圈204的位置信息可以包括接收线圈204在第一预设坐标系的第一坐标信息；发射线圈1的位置信息可以包括发射线圈1在第二预设坐标系的第二坐标信息。根据接收线圈204的位置信息和发射线圈1的位置信息确定发射线圈1相对于接收线圈204的偏移方向可包括根据第一坐标信息、第二坐标信息以及第一预设坐标系和第二预设坐标系的对应关系确定发射线圈1相对于接收线圈204的偏移方向。
举例而言，如图3所示，第一预设坐标系可为空间直角坐标系xoy，其中：o可为坐标系xoy的原点，坐标系xoy的横轴可为x轴，纵轴可为y轴。
第二预设坐标系可为空间直角坐标系x’o’y’，其中：o’可为坐标系x’o’y’的原点，坐标系x’o’y’的横轴可为x轴，纵轴可为y轴。可通过位置获取组件3获得接收线圈204的位置信息，也就是说，第二坐标信息为已知坐标的信息，可在接收线圈204上取任意四点A、B、C、D作为第二坐标信息。又由于坐标系xoy与坐标系x’o’y’的原点相对位置固定，可通过坐标变化得到坐标系xoy内A、B、C、D四点对应的第一坐标信息，进而可确定发射线圈1相对于接收线圈204的偏移方向。
坐标变换模型为：
其中，o为坐标系xoy的原点，o’为坐标系x’o’y’的原点，A、B、C、D为接收线圈204上任意4点，且A、B、C、D四点在第二坐标系的第二坐标系信息已知。
当然，也可以将坐标系xoy的原点o设于发射线圈1的中心，同时可将坐标系x’o’y’的原点设于接收线圈204的中心，则o’对应于坐标系xoy的位置可为发射线圈1相对于接收线圈204的偏移方向。
如图4所示，在一实施方式中，位置获取组件3可包括存储模块31和比较模块32，其中：
存储模块31可用于存储多个终端200的参考设备信息和各终端200的接收线圈204的位置信息；参考设备信息可以包括终端200的型号、终端200的MAC地址中至少一种，当然，参考设备信息还可以包括其他类型的信息，在此不再一一列举。接收线圈204的位置信息可参考上述具体描述，在此不再赘述。需要说明的是，各接收线圈204的位置信息可与各终端200的参考设备信息一一对应。
比较模块32可用于接收一终端200发出的设备信息，该设备信息可以是终端200的型号、MAC地址中至少一种，当然，还可以是其他类型的设备信息。比较模块32可将终端200发送的设备信息与存储模块31中存储的参考设备信息进行比较，在各参考设备信息包括接收到的设备信息时，比较模块32可从存储模块31中读取与参考设备信息对应的该终端200的接收线圈204的位置信息。同时，在各参考设备信息不包括终端200发送的设备信息时，存储模块31可将终端200发送的设备信息及接收线圈204的位置信息存储至存储模块31内。
本公开实施方式的无线充电装置100还可包括检测组件6，检测组件6可用于检测终端200的标记组件201，并在检测到标记组件201时可生成控制信号。
在一实施方式中，标记组件201可为发光元件，具体而言，标记组件201可为LED灯，还可以是点亮的屏幕，当然还可以是其他类型，在此不再一一列举。相应的检测组件6可为光电检测元件，具体而言，检测组件6可为光敏传感器。当然，标记组件201还可以是其他组件，相应的检测组件6也可为能够检测相应标记组件201的组件。例如，标记组件201可以是红外传输元件，相应的检测组件6可以是红外传感器。在此不对检测组件6的类型做特殊限定，只要能识别终端200的标记组件201，并可生成相应控制信号即可。
控制组件5可用于根据接收线圈204的位置信息、发射线圈1的位置信息和状态参数，控制驱动组件4驱动发射线圈1移动，直至状态参数位于一预设范围内。
具体而言，控制组件5可设于底座内，可用于响应检测组件6生成的控制信号，进而可从存储模块31中提取参考设备信息，并可获得与参考设备信息相对应的接收线圈204的位置信息以及无线充电装置100中发射线圈1的位置信息，从而可控制驱动组件4驱动发射线圈1向相对于接收线圈204的偏移方向的反方向移动，在此过程中，为了便于用户观察，控制组件5可包括显示模块，显示模块可实时显示状态参数。发射线圈1状态参数可随接收线圈204的移动而变化，当状态参数位于一预设范围内时，可认为发射线圈1与接收线圈204对准，控制组件5可控制驱动组件4停止运动，此时，充电效率提高较为明显。
需要说明的是，当状态参数为接收线圈204接收到的功率和发射线圈1发出的功率的百分比时，预设范围可以是70％～100％之间，当然，预设范围也可以是其他范围，例如还可以是60％～100％，当然还可以是其他范围，在此不再一一列举。此外，状态参数还可以是接收线圈204接收到的电流和发射线圈1发出的电流的百分比，相应的，预设范围可以是70％～100％之间，当然，预设范围也可以是其他范围，例如还可以是60％～100％，当然还可以是其他范围，在此不再一一列举。
驱动组件4可用于驱动发射线圈1移动，在一实施方式中，驱动组件4可包括多个驱动单元，每个驱动单元均可驱动发射线圈1朝一预设方向往复移动，该预设方向可以是任一方向，在此不对预设方向做特殊限定。需要说明的是，多个驱动单元，可分别对应不同的预设方向，以便实现多方向的往复运动。举例而言，驱动组件4可以是直线电机或其它能够驱动发射线圈1移动的装置，在此不再一一列举。
本公开实施方式还提供一种充电系统，如图5所示，本实施方式的充电系统可以包括上述任一实施方式所述的无线充电装置100，同时，本公开实施方式的充电系统还可以包括终端200，该终端200可包括接收线圈204，该终端200可以是手机、平板电脑等，当然也可以是其他设备，在此不做特殊限定。
如图6所示，终端200可以包括标记组件201、存储组件202以及通讯组件203，其中：
标记组件201可以包括发光元件、红外传输元件、超声波传播元件中至少一种，当然还可以包括其他元件，在此不对标记组件201的类型做特殊限定，只要能供无线充电装置100的检测组件6识别即可。需要说明的是，发光元件可以是LED点光源，也可以是点亮的屏幕，当然还可以是其他形式，例如还可以是闪光灯。
存储组件202可用于存储终端200的设备信息及接收线圈204的位置信息，当然还可以存储其他信息。通讯组件203可与无线充电装置100进行无线通信，并可将存储组件202中存储的设备信息及接收线圈204的位置信息发送至无线充电装置100。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (11)
1.一种无线充电装置，其特征在于，包括：
发射线圈，用于向一终端的接收线圈传输电能；
功率采集组件，用于实时获取所述发射线圈和所述接收线圈在充电状态下的状态参数；
位置获取组件，用于获取所述终端发送的所述接收线圈的位置信息，以及所述发射线圈的位置信息；
驱动组件，用于驱动所述发射线圈移动；
控制组件，用于根据所述接收线圈的位置信息、所述发射线圈的位置信息和所述状态参数，控制所述驱动组件驱动所述发射线圈移动，直至所述状态参数位于一预设范围内。
2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述终端包括标记组件，所述无线充电装置还包括：
检测组件，用于检测所述标记组件，并在检测到所述标记组件时，生成控制信号；
所述控制组件用于响应所述控制信号，根据所述接收线圈的位置信息和所述发射线圈的位置信息，确定所述发射线圈相对于所述接收线圈的偏移方向。
3.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述位置获取组件还包括：
存储模块，用于存储多个所述终端的参考设备信息和各所述终端的接收线圈的位置信息；
比较模块，用于接收一所述终端发出的设备信息，并将所述设备信息与所述参考设备信息比较，在各所述参考设备信息包括所述设备信息时，读取与所述参考设备信息对应的接收线圈的位置信息。
4.根据权利要求3所述的无线充电装置，其特征在于，所述比较模块用于在各所述参考设备信息不包括所述设备信息时，获取所述终端发送的所述接收线圈的位置信息，并将所述设备信息存储于所述存储模块，以作为所述终端对应的参考设备信息。
5.根据权利要求2所述的无线充电装置，其特征在于，所述标记组件为发光元件，所述检测组件为光电检测元件。
6.根据权利要求1所述的无线充电装置，其特征在于，所述状态参数包括所述接收线圈的功率与所述发射线圈的功率之比。
7.根据权利要求6所述的无线充电装置，其特征在于，所述预设范围为70％～100％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的无线充电装置，其特征在于，根据所述接收线圈的位置信息、所述发射线圈的位置信息和所述状态参数，控制所述驱动组件驱动所述发射线圈移动，直至所述状态参数位于一预设范围内，包括：
根据所述接收线圈的位置信息和所述发射线圈的位置信息确定所述发射线圈相对于所述接收线圈的偏移方向；
控制所述驱动组件驱动所述发射线圈沿所述偏移方向的相反方向移动，直至所述状态参数位于所述预设范围内。
9.根据权利要求8所述的无线充电装置，其特征在于，所述接收线圈的位置信息包括所述接收线圈在第一预设坐标系的第一坐标信息；所述发射线圈的位置信息包括所述发射线圈在第二预设坐标系的第二坐标信息；
根据所述接收线圈的位置信息和所述发射线圈的位置信息确定所述发射线圈相对于所述接收线圈的偏移方向，包括：
根据所述第一坐标信息、所述第二坐标信息以及所述第一预设坐标系和所述第二预设坐标系的位置关系，确定所述发射线圈相对于所述接收线圈的偏移方向。
10.根据权利要求9所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一预设坐标系的原点位于所述接收线圈的中心，所述第二预设坐标系的原点位于所述发射线圈的中心。
11.一种充电系统，其特征在于，包括：
终端，包括接收线圈；
权利要求1-10任一项所述的无线充电装置。
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