CN109687597A - 无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线充电系统，包括可输出电力的无线充电传输装置以及电子装置。电子装置包括电力接收模块、控制模块以及电池充电模块。电力接收模块无线连接于无线充电传输装置，而可接收电力。控制模块连接于电力接收模块，而电池充电模块连接于控制模块，以通过控制模块接收电力，或传输电力变更需求至控制模块。当控制模块接收到电力变更需求时，控制模块可通过电力接收模块要求无线充电传输装置提升电力。

Description

无线充电系统

技术领域

本发明涉及一种充电系统，尤其涉及利用无线充电技术的无线充电系统。

背景技术

市面上的电子装置大多具有轻薄外型而便于携带，且电子装置是采用触控式屏幕，使得电子装置可通过触控式屏幕而输入指令以操作之，其中电子装置包括一智能手机、一平板电脑、一个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)或一掌上型游戏机(例如：PSP、NDSL以及Gameboy是列游戏机)等。由于上述电子装置具有便携带的特性，故该些电子装置无法随时连接于电源而必须安装有供应电力的电池，其中，该电池为充电电池，因此使用者可于具有电源插座的场所对电子装置内的电池进行充电。

当电子装置的容量不足时，使用者是使用连接线对电子装置的充电电池进行充电，其中该连接线的一端插设于电子装置，而连接线的另一端则插接于供电源或可储存电力于其中的移动电源装置，使供电源或移动电源装置所提供的电力可通过连接线而传输至电子装置中，以对电池进行充电。

然而，于电池的充电过程中，由于其连接线的长度有限，使得使用者于电子装置的充电过程中会被连接线所限制而无法依照其使用习惯操作的或携带其电子装置任意移动。

因应其连接线的有线充电方式所带来的困扰，其充电技术的日益发展，目前市面上已研发出一种可进行无线充电(Wireless Charging)的无线充电系统。请参阅图1，其为现有无线充电系统的结构示意图。现有无线充电系统1包括无线充电传输装置11以及电子装置12，无线充电传输装置11包括本体110、电源线111、驱动模块112、发射线圈113以及第一通信协议114，而现有电子装置12包括壳体120、接收线圈121、接收模块122、电池(未显示于图中)以及第二通信协议123。

现有无线充电传输装置11中，电源线111显露于本体110之外，用以连接于一供电源(未显示于图中)。驱动模块112与发射线圈113皆设置于本体110的内部，且驱动模块112分别连接于电源线111以及发射线圈113，使得驱动模块112被供电源驱动时产生一电流，且电流通过发射线圈113而产生磁感应(Magnetic Induction)或磁共振(MagneticResonance)，使发射线圈113因应磁感应或磁共振所产生的磁通量而输出相对应的电力。而第一通信协议114的功能为与现有电子装置12内的第二通信协议123进行通信沟通，以便进行之后的无线充电。另一方面，现有便携式电子装置12中，接收线圈121设置于壳体120内，其可接收来自于发射线圈113的磁感应或磁共振产生的电力，而电池连接于接收模块122，其用以储存通过接收线圈121所接收到的该电力并使用之。

一般而言，现有无线充电传输装置11的本体110是被设计为平台外型，且现有无线充电传输装置11的本体110的体积大于现有电子装置12的壳体120的体积，以便使用者放置现有电子装置12于其上。而于现有无线充电传输装置11传输电力予现有电子装置12的过程中，使用者必须特地将现有电子装置12内部的接收线圈121接近于现有无线充电传输装置11的发射线圈113，使发射线圈113尽可能地对准于接收线圈121，接收线圈121才得以接收其电力。

因应科技的进步，电子装置内的电池的容量增加，故对电池的充电时间亦随之增加。为了节省充电时间，市面上提供一种可进行快速充电的无线充电系统。请参阅图2，其为具有快速充电功能的现有无线充电系统的方块示意图。现有无线充电系统2包括现有无线充电传输装置21以及现有电子装置22，现有无线充电传输装置21包括第一通信协议211以及第一充电协议212，第一通信协议211的功能与前段第一通信协议114的功能相同，而不再赘述。至于第一充电协议212则为前述驱动模块112以及发射线圈113加上充电处理器(未显示于图中)而形成，其可通过无线方式而输出电力。

另一方面，现有电子装置22包括电力接收模块221、直流转换器222、控制单元223以及电池充电模块224。电力接收模块221包括第二通信协议2211以及第二充电协议2212，第二通信协议2211的功能为可以无线方式检测现有电子装置22，且于检测到现有电子装置22之后，与第一通信协议211进行通信沟通。第二充电协议2212的功能为以无线方式接收来自第一充电协议212的电力。直流转换器222连接于电力接收模块221、控制单元223以及电池充电模块224，其可转换电力接收模块221所传输的电力，且根据控制单元223的控制而改变其电力中的电压值，且传输对应于被改变的电压值的电力至电池充电模块224。其中，电池充电模块224包括充电线路(未显示于图中)以及电池(未显示于图中)，充电线路接收到电力后，可对电池充电。而控制单元223可于需要时控制直流转换器222输出对应于特定电压值的电力。

举例说明：于现有无线充电传输装置21与现有电子装置22之间已通过第一通信协议211以及第二通信协议2211通信沟通完成之后，第一充电协议212以无线方式传输电力至电力接收模块221。接下来，电力接收模块221传输对应于预设电压值(例如为12伏特)的电力至直流转换器222，而控制单元223控制直流转换器222将预设电压值由12伏特变更为5伏特，使直流转换器222传输对应于5伏特的电力至电池充电模块224，以对电池进行一般充电。

当现有电子装置22的电池的容量低于预设容量时，电池充电模块224向控制单元223发出电力变更需求R1。使控制单元223根据电力变更需求R1而控制直流转换器222将预设电压值由5伏特变更为9伏特，使直流转换器222可传输对应于9伏特的电力至电池充电模块224，以对电池进行快速充电。

然而，现有无线充电系统2中必须利用直流转换器222以及控制单元223来将预设电压值降低为所需要的电压值，其造成电力的浪费，无线充电效率不彰。

因此，需要一种可提升充电效率的无线充电系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可提升充电效率的无线充电系统。

于一较佳实施例中，本发明提供一种无线充电系统包括一无线充电传输装置以及一电子装置。该无线充电传输装置用以通过无线传输方式输出一电力，而该电子装置放置于该无线充电传输装置上，用以通过无线传输方式接收该电力，该电子装置包括一电力接收模块、一控制模块以及一电池充电模块。该电力接收模块无线连接于该无线充电传输装置，用以接收该电力。该控制模块连接于该电力接收模块，用以接收来自该电力接收模块的该电力，且输出该电力。该电池充电模块连接于该控制模块，用以接收来自该控制模块的该电力，或传输一电力变更需求至该控制模块；其中，当该控制模块接收到该电力变更需求时，该控制模块可通过该电力接收模块要求该无线充电传输装置提升该电力。

于一较佳实施例中，该无线充电传输装置包括一第一通信协议以及一第一充电协议，而该电力接收模块包括一第二通信协议以及一第二充电协议。该控制模块包括一第三充电协议以及一软件协议，该第三充电协议连接于该第二充电协议以及该电池充电模块，用以接收来自于该第二充电协议的该电力且传输该电力至该电池充电模块，或，接收来自于该电池充电模块的该电力变更需求。该软件协议连接于该第二通信协议以及该第三充电协议，用以接收该电力变更需求，且根据该电力变更需求而通过该电力接收模块要求该无线充电传输装置提升该电力。

综言之，本发明无线充电传输系统设置软件协议于电子装置中，且软件协议连接第二通信协议以及第三充电协议，藉此软件协议可通过第二通信协议、第一通信协议以及第三充电协议而分别与无线充电传输装置以及电池充电模块沟通，以进行一般充电与快速充电之间的切换。其中，电子装置中不需设置直流转换器，以节省了电子装置内的空间，而有利于电子装置的薄型化。

与现有技术比较可知，现有技术的无线充电传输装置提供对应于较高的电压值的电力至直流转换器，而直流转换器输出对应于较低的电压值的电力，其造成电力的大量损耗。至于本发明无线充电系统，因应软件协议的指示，无线充电传输装置提供所需要的电力，且该电力不需由电子装置内部转换，故不会造成电力的浪费，因此，可有效提升充电效率。

附图说明

图1是现有无线充电系统的结构示意图。

图2是具有快速充电功能的现有无线充电系统的方块示意图。

图3是本发明无线充电系统于一较佳实施例中的方块示意图。

附图标记说明：

1、2、3无线充电系统 11、21、31无线充电传输装置

12、22、32电子装置 110本体

111电源线 112驱动模块

113发射线圈 114、211、311第一通信协议

120壳体 121接收线圈

122、2211、3211第二通信协议 212、312第一充电协议

221、321电力接收模块 222直流转换器

223控制单元 224、3232电池

322控制模块 323电池充电模块

2212、3212第二充电协议 3221第三充电协议

3222软件协议 3223安全协议

3231第四充电协议 E1、E2电力

P检测信号 R1、R2电力变更需求

S警示信号

具体实施方式

鉴于现有技术的问题，本发明提供一种无线充电系统，以解决现有技术的缺点。请参阅图3，其为本发明无线充电系统于一较佳实施例中的方块示意图。无线充电系统3包括无线充电传输装置31以及电子装置32，无线充电传输装置31连接于一供电源(未显示于图中)而可被驱动，其功能为可检测电子装置32的存在，且于无线连接于电子装置32之后，可通过无线传输方式输出电力。无线充电传输装置31包括第一通信协议311以及第一充电协议312，第一通信协议311无线连接于电子装置32，其功能有二，第一功能为每经过一预设时间输出检测信号P，以检测电子装置32，第二功能则为与电子装置32进行通信沟通。第一充电协议312连接于第一通信协议311，其可于第一通信协议311与电子装置32通信沟通完成后，通过无线方式传输电力E1至电子装置32，另外，第一充电协议312亦可因应需求改变电力的传输。其中，第一充电协议312内包含有传输线圈(未显示于图中)于其中。

另一方面，电子装置32可放置于无线充电传输装置31上或者无线充电传输装置31的邻近处，换言之，电子装置32位于无线充电传输装置31的可无线充电范围内，以通过无线传输方式接收来自于无线充电传输装置31的电力E1。电子装置32包括电力接收模块321、控制模块322以及电池充电模块323，电力接收模块321无线连接于无线充电传输装置31，其可通过无线传输方式接收电力E1。控制模块322连接于电力接收模块321，其可接收来自电力接收模块321的电力E1，且输出电力至电池充电模块323，另外控制模块322亦可因应电池充电模块323的要求而进行相对应的运作，其运作将于其后详述。

电池充电模块323连接于控制模块322，其功能为接收来自控制模块322的电力E1，或者，传输电力变更需求R2至控制模块322。当控制模块322接收到电力变更需求R2时，控制模块322可通过电力接收模块321而要求无线充电传输装置31提升电力E1至E2，以进行快速充电。于本较佳实施例中，电子装置32为智能手机、平板电脑、个人数字助理或掌上型游戏机。

接下来说明电子装置32的内部架构，首先说明电力接收模块321。电力接收模块321包括第二通信协议3211以及第二充电协议3212，第二通信协议3211无线连接于无线充电传输装置31的第一通信协议311，其可于接收到检测信号P之后，与第一通信协议311建立无线通信以进行通信沟通。第二充电协议3212连接于第二通信协议3211且无线连接于第一充电协议312，以通过无线方式接收来自于第一充电协议312的电力E1。其中，第二充电协议3212内包含有接收线圈(未显示于图中)于其中，以接收来自于传输线圈所输出的电力E1。当然地，第二充电协议3212亦可接收第一充电协议312所输出的可动态改变的电力。于本较佳实施例中，电力接收模块321为微处理器或电力接收集成电路。

图3中，控制模块322包括第三充电协议3221、软件协议3222以及安全协议3223。第三充电协议3221连接于第二充电协议3212以及电池充电模块323，其功能为接收来自于第二充电协议3212的电力E1且控制是否传输电力E1至电池充电模块323，或者，接收来自于电池充电模块323的电力变更需求R2。软件协议3222连接于第二通信协议3211、第三充电协议3221以及电池充电模块323，可接收电力变更需求R2，且根据电力变更需求R2而通过电力接收模块321向无线充电传输装置31要求提升电力E1至E2。除此之外，软件协议3222还包含有其他功能，其将于其后详述。安全协议3223连接于软件协议3222以及电力接收模块321(为了图面的清晰可见，图中未显示安全协议3223与电力接收模块321的连接)，其功能为监控电力接收模块321以及控制模块322的安全状态，且于电力接收模块321或控制模块322的安全状态异常(例如电压过高、电流过大或温度过高等情况)时输出一警示信号S至软件协议3222并关闭传输电力E1至电池充电模块323。本较佳实施例中，控制模块322为微处理器。

接下来，电池充电模块323包括第四充电协议3231以及电池3232，第四充电协议3231连接于第三充电协议3221，其功能有二，第一功能为接收来自于第三充电协议3221的电力E1，且传输电力E1通过电池充电模块323至电池3232。第二功能为判断电池充电模块323是否需要进行快速充电运作。电池3232连接于第四充电协议3231，通过电池充电模块323其可接收电力E1。其中，当第四充电协议3231于接收到电力E1之后，判断是否需要进行快速充电运作，第四充电协议3231可通过电池的容量或电池充电模块323的可承受电力E1作为是否需要进行快速充电的判断基准。

例如：当第四充电协议3231比较电池3232的容量小于预设容量时，第四充电协议3231认为电池3232的容量过低而判断需要进行快速充电运作，故第四充电协议3231输出电力变更需求R2至控制模块322的第三充电协议3221，使得第三充电协议3221传输电力变更需求R2至软件协议3222。其仅为例示之用，而非以此为限。于另一较佳实施例中，第四充电协议亦可采用以下作法：当第四充电协议比较电池充电模块323的可承受电力(例如其可承受电力为9伏特)大于无线充电传输装置所提供的电力时，第四充电协议判断需要进行快速充电运作，而输出电力变更需求至控制模块。

接下来说明本发明无线充电系统3的运作情形。当无线充电传输装置31被启动之后，第一通信协议311每经过预设时间(例如200毫秒)输出检测信号P，以检测是否有电子装置32靠近。当电子装置32被放置于无线充电传输装置31上时，电力接收模块321内的第二通信协议3211接收到检测信号P，且可藉此建立与第一通信协议311之间的无线通信，以进行通信沟通，其中，通信沟通的运作情形是如本领域技术人员所公知，故不再赘述。经过第一通信协议311以及第二通信协议3211之间的通信沟通，电力接收模块321被启动，且第一通信协议311通知第一充电协议312准备进行无线充电，使第一充电协议312以无线传输方式传输对应于预设电压值(例如为5伏特)的电力E1至电子装置32。

电子装置32中，当电力接收模块321的第二充电协议3212接收到对应于预设电压值的电力E1时，软件协议3222可通过第三充电协议3221以及第二充电协议3212监控其电力E1是否处于稳定状态。当软件协议3222判断其电力E1处于稳定状态之后，软件协议3222才允许其电力E1可被传输至电池充电模块323，否则必须继续等待至电力E1稳定为止。当对应于预设电压值的电力E1稳定且被传输至第三充电协议3221之后，第三充电协议3221通过第四充电协议3231传输对应于预设电压值的电力E1至电池充电模块323，以进行一般充电。于上述过程中，安全协议3223持续监控电力接收模块321以及控制模块322的安全状态是否发生异常。

于电池充电模块323接收到对应于预设电压值的电力E1之后，第四充电协议3231可通过电池的容量或电池充电模块323的可承受电力等判断基准来判断是否需要进行快速充电。当第四充电协议3231判断需要进行快速充电时，通过第三充电协议3221传输电力变更需求R2至控制模块322的软件协议3222。此时，若软件协议3222未接收到安全协议3223所传输的警示信号S，软件协议3222会根据电力变更需求R2而通过第二通信协议3211以及第一通信协议311要求无线充电传输装置31提升电力。

因应软件协议3222的要求，无线充电传输装置31可于第一通信协议311以及第二通信协议3211之间的通信沟通中得知电池充电模块323所需要的电压值(例如为9伏特)，故无线充电传输装置31则通过第一充电协议312以及第二充电协议3212传输对应于所需要的电压值的电力E2至电子装置32。电子装置32中，被提升后的电力E2依序通过第三充电协议3221以及第四充电协议3231而被传输至电池充电模块323，以进行快速充电。

需特别说明的有二，第一，于电力接收模块321被启动之后，安全协议3223全程监控电力接收模块321以及控制模块322的安全状态，且于判断电力接收模块321以及控制模块322发生异常时，传输警示信号S至软件协议3222。此时，软件协议3222控制第三充电协议3221关闭电力传输至电池充电模块323，且通过第二通信协议3211以及第一通信协议311要求无线充电传输装置31停止输出电力，以保护电池充电模块323、电力接收模块321以及控制模块322。第二，于快速充电运作进行的过程中，当第四充电协议3231判断电池3232的容量已大于预设的容量满足值(例如为最大容量80％)时，第四充电协议3231可通过第三充电协议3221通知软件协议3222，使软件协议3222通过第一通信协议311以及第二通信协议3211通知无线充电传输装置31停止输出已提升的电力E2，而恢复为预设的电力E1。使无线充电系统3由快速充电运作变更为一般充电运作。

根据上述可知，本发明无线充电传输系统设置软件协议于电子装置中，且软件协议连接第二通信协议以及第三充电协议，藉此可软件协议通过第二通信协议、第一通信协议以及第三充电协议而分别与无线充电传输装置以及电池充电模块沟通，以进行一般充电与快速充电之间的切换。其中，电子装置中不需设置直流转换器，以节省了电子装置内的空间，而有利于电子装置的薄型化。

与现有技术比较可知，现有技术中的无线充电传输装置提供对应于较高的电压值(例如为12伏特)的电力至直流转换器，而直流转换器输出对应于较低的电压值(例如为5伏特)的电力，其造成电力的大量损耗。至于本发明无线充电系统，因应软件协议的指示，无线充电传输装置提供所需要的电力，且该电力不需由电子装置内部转换，故不会造成电力的浪费。换言之，本发明无线充电系统的充电效率可被有效提升。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求，因此凡其它未脱离本发明所公开的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的权利要求内。

Claims (9)

1.一种无线充电系统，包括：

一无线充电传输装置，用以通过无线传输方式输出一电力；以及

一电子装置，放置于该无线充电传输装置上，用以通过无线传输方式接收该电力，该电子装置包括：

一电力接收模块，无线连接于该无线充电传输装置，用以接收该电力；

一控制模块，连接于该电力接收模块，用以接收来自该电力接收模块的该电力，且输出该电力；以及

一电池充电模块，连接于该控制模块，用以接收来自该控制模块的该电力，或传输一电力变更需求至该控制模块；其中，当该控制模块接收到该电力变更需求时，该控制模块可通过该电力接收模块要求该无线充电传输装置提升该电力。

2.如权利要求1所述的无线充电系统，其中，该无线充电传输装置包括：

一第一通信协议，无线连接于该电子装置，用以与该电力接收模块进行通信沟通，或每经过一预设时间输出一检测信号；以及

一第一充电协议，连接于该第一通信协议，用以通过无线方式传输该电力至该电力接收模块。

3.如权利要求2所述的无线充电系统，其中，该电力接收模块包括：

一第二通信协议，无线连接于该无线充电传输装置，用以于接收到该检测信号之后，与该第一通信协议建立无线通信以进行通信沟通；以及

一第二充电协议，无线连接于该第一充电协议，用以通过无线方式接收该电力。

4.如权利要求3所述的无线充电系统，其中，该控制模块包括：

一第三充电协议，连接于该第二充电协议以及该电池充电模块，用以接收来自于该第二充电协议的该电力且传输该电力至该电池充电模块，或，接收来自于该电池充电模块的该电力变更需求；以及

一软件协议，连接于该第二通信协议以及该第三充电协议，用以接收该电力变更需求，且根据该电力变更需求而通过该电力接收模块要求该无线充电传输装置提升该电力。

5.如权利要求4所述的无线充电系统，其中，该电池充电模块包括：

一第四充电协议，连接于该第三充电协议，用以接收来自于该第三充电协议的该电力；以及

一电池，连接于该第四充电协议，用以接收该电力；其中，该第四充电协议于接收到该电力之后，判断是否需要进行快速充电运作。

6.如权利要求5所述的无线充电系统，其中，当该第四充电协议比较该电池的容量小于预设容量时，该第四充电协议判断需要进行快速充电运作，而输出该电力变更需求至该控制模块。

7.如权利要求5所述的无线充电系统，其中，当该第四充电协议比较该电池的可承受电力大于该电力时，该第四充电协议判断需要进行快速充电运作，而输出该电力变更需求至该控制模块。

8.如权利要求4所述的无线充电系统，其中，该控制模块还包括一安全协议，连接于该软件协议以及该电力接收模块，用以监控该电力接收模块以及该控制模块的安全状态，且于该电力接收模块或该控制模块的安全状态异常时输出一警示信号至该软件协议。

9.如权利要求8所述的无线充电系统，其中，当该软件协议接收到该警示信号时，该软件协议控制该第三充电协议关闭该电力被传输至该电池充电模块，使该电池充电模块停止接收该电力，且通过该第二通信协议以及该第一通信协议要求该无线充电传输装置停止输出该电力。