CN117477733A - 无线充电接收设备、无线充电发送设备及无线充电系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种无线充电接收设备、无线充电发送设备及无线充电系统，涉及无线充电技术领域，可以支持无线充电发送设备对无线充电接收设备的错位或者挪动充电，具有较大的水平自由度。该无线充电接收设备包括：接收极板、第一传输模块、交流转直流电路；接收极板通过第一传输模块与交流转直流电路电连接；第一传输模块，用于将接收极板产生的交变电压传输至交流转直流电路；交流转直流电路，用于将交变电压转换成直流电压，并输出，以通过直流电压完成对无线充电接收设备的充电。

Description

无线充电接收设备、无线充电发送设备及无线充电系统

技术领域

本申请涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电接收设备、无线充电发送设备及无线充电系统。

背景技术

由于无线充电方式，较有线充电方式，更加安全可靠，且使用方便，因此，越来越多的电子设备，如手机、平板电脑、智能手表等，都采用了无线充电技术。

现有的无线充电技术一般采用的是电感耦合的原理，即充电侧的原边线圈和待充电侧的副边线圈通过交变的磁场将能量传递至待充电侧。

然而，在电感耦合的无线充电方式中，对原边线圈和副边线圈的对位要求十分严格，一旦原边线圈和副边线圈出现水平方向的偏移，其耦合程度降低，待充电侧接收的能量下降，无线充电功率就会急剧下降，甚至断充。也就是说，当待充电侧的副边线圈在充电侧的原边线圈处移动，完成原边线圈和副边线圈的对位时，其在水平方向移动的自由度较差，不利于用户体验。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供一种无线充电接收设备、无线充电发送设备及无线充电系统，解决了当待充电侧的副边线圈在充电侧的原边线圈处移动，对原边线圈和副边线圈进行对位时，其在水平方向移动的自由度较差的问题，保证了充电系统的稳定性。

第一方面，本申请实施例提供一种无线充电接收设备，该无线充电接收设备包括：接收极板、第一传输模块、交流转直流电路；接收极板通过第一传输模块与交流转直流电路电连接；第一传输模块，用于将接收极板产生的交变电压传输至交流转直流电路；交流转直流电路，用于将交变电压转换成直流电压，并输出，以通过直流电压完成对无线充电接收设备的充电。

本申请提供的无线充电接收设备即便在无线充电发送设备移动，几乎不会改变接收极板与无线充电发送设备内的发射极板的之间的耦合面积，因此不会对耦合所形成的电容的容值有较大幅度的改变，保证了系统的稳定性，进而保证了无线充电效率，使得该无线充电接收设备具有较大的水平自由度。此外，接收极板为普通的平面金属，故省去了绕线、蚀刻等工艺，使得工艺更加的简单。

示例性的，交流转直流电路为下述内容中的AC/DC电路。

根据第一方面，无线充电接收设备还包括第一介质层，第一介质层设置于接收极板上。第一介质层的设置使得接收极板与无线充电发送设备内的发射极板之间形成的等效电容变大，进而提高供电能力。

根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，第一介质层的材料包括环氧基纳米钛酸钡等提升电容容量的材料。但第一介质层的材料并不限于环氧基纳米钛酸钡。

根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，接收极板的材料包括铜或铝等可以以较快的速度传输位移电流的材料。

根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，第一传输模块包括第一传输电容和第一传输电感结构；交流转直流电路包括正极输出端和负极输出端，第一传输电容的第一极与交流转直流电路的正极输出端电连接，第一传输电容的第二极与第一传输电感结构的第一端电连接，第一传输电感结构的第二端与交流转直流电路的负极输出端电连接。

这样设置，第一传输模块的结构简单，且第一传输电容和第一传输电感结构配合形成的第一传输模块不仅可以将接收极板产生的交变电压传输至交流转直流电路，且还可以补偿接收侧的漏感，实现阻抗匹配，提升无线充电接收能力，和/或改善无线充电相位，增益等功能。

根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，接收极板、第一传输电容的第二极以及第一传输电感结构的第一端耦合于同一节点处；或者，接收极板、第一传输电感结构的第二端以及交流转直流电路的负极输出端耦合于同一节点处。

这样，使得接收极板的设置位置更加的灵活，使得无线充电接收设备的应用范围更加的广泛。

根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，第一传输电感结构包括电感或线圈等，具体可以根据感值需求进行选择。

根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，无线充电接收设备包括手机、平板电脑、智能手表或手写笔等。

当然，无线充电接收设备并不限于此，还可以包括无线充电电动汽车、无线充电家用电器（如扫地机器人等）、无人机等等。

根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，无线充电接收设备包括外壳、显示屏和中框，显示屏和外壳分别位于中框的两侧；接收极板为平板状；接收极板与显示屏紧贴设置，且位于显示屏朝向外壳的一侧；或者，接收极板与外壳紧贴设置，且位于外壳朝向显示屏的一侧。

这样设置，既不影响无线充电接收设备的外观，且使得接收极板距离无线充电发送设备的发射极板之间的距离较小，进而使得发射极板和接收极板之间形成的等效电容较大，提高供电能力。

根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，无线充电接收设备包括手写笔，手写笔包括笔杆和笔尖；笔杆包括裸露于外侧、形状为圆柱体、内部为中空结构的第一主体部，笔尖包括裸露于外侧、形状为椎体、内部为中空结构的第二主体部；接收极板为环形电极，且环绕第一主体部或第二主体部设置。

这样设置，可以实现手写笔边书写边充电的目的，这样，节省了用户充电的时间，进一步提升用户体验。

根据第一方面，或者以上第一方面的任意一种实现方式，第一主体部为金属材质的主体部，第一主体部和接收极板为一体结构，或者，第二主体部为金属材质的主体部，第二主体部和接收极板为一体结构。即第一主体部还可以复用为接收极板；或者第二主体部还可以复用为接收极板，简化工艺步骤，节省成本。

第二方面，本申请实施例提供一种无线充电发送设备，无线充电发送设备用于对无线充电接收设备进行充电，该无线充电发送设备包括：发射极板、第二传输模块、直流转交流电路；直流转交流电路通过第二传输模块与发射极板电连接；第二传输模块，用于将直流转交流电路转换成的交变电压传输至发射极板，以通过发射极板为无线充电接收设备充电。

这样设置，即便在无线充电发送设备在线充电接收设备移动，几乎不会改变接收极板与无线充电发送设备内的发射极板的之间的耦合面积，因此不会对耦合所形成的电容的容值有较大幅度的改变，保证了系统的稳定性，进而保证了无线充电效率，使得该无线充电发送设备具有较大的水平自由度。此外，发射极板为普通的平面金属，故省去了绕线、蚀刻等工艺，使得工艺更加的简单。

示例性的，直流转交流电路为下述内容中的DC/AC电路。

根据第二方面，无线充电发送设备还包括第二介质层，第二介质层设置于发射极板上。第一介质层的设置使得接收极板与无线充电发送设备内的发射极板之间形成的等效电容变大，进而提高供电能力。

根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，第二介质层的材料包括环氧基纳米钛酸钡等提升电容容量的材料。但第一介质层的材料并不限于环氧基纳米钛酸钡。

根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，发射极板的材料包括铜或铝等可以以较快的速度传输位移电流的材料。

根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，第二传输模块包括第二传输电容和第二传输电感结构；直流转交流电路包括正极输出端和负极输出端，第二传输电容的第一极与直流转交流电路的正极输出端电连接，第二传输电容的第二极与第二传输电感结构的第一端电连接，第二传输电感结构的第二端与直流转交流电路的负极输出端电连接。

这样设置，第二传输模块的结构简单，且第二传输电容和第二传输电感结构配合形成的第二传输模块不仅可以将直流转交流电路转换成的交流电传输至发射极板，且还可以补偿发送侧的漏感，实现阻抗匹配，提升无线充电接收能力，和/或改善无线充电相位，增益等功能。

根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，发射极板、第二传输电容的第二极以及第二传输电感结构的第一端耦合于同一节点处；或者，发射极板、第二传输电感结构的第二端以及直流转交流电路的负极输出端耦合于同一节点处。

这样，使得发射极板的设置位置更加的灵活，使得无线充电接收设备的应用范围更加的广泛。

根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，第二传输电感结构包括电感或线圈等，具体可以根据感值需求进行选择。

根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，无线充电发送设备包括无线充电器；无线充电器为平板状的充电桌面；充电桌面包括裸露于外侧的外观件，外观件包括支撑部，支撑部为外观件中为无线充电接收设备紧贴，以为无线充电接收设备提供支撑的部分；发射极板为平板状，且与支撑部紧邻设置。

这样设置，方便无线充电接收设备的放置，且无线充电发送设备的面积可以做大，进而可以实现一个无线充电发送设备为多个无线充电接收设备同时充电的效果。

根据第二方面，或者以上第二方面的任意一种实现方式，无线充电发送设备包括平板电脑；平板电脑包括外壳、显示屏和中框，显示屏和外壳分别位于中框的两侧；发射极板为平板状；发射极板与显示屏紧贴设置，且位于显示屏朝向外壳的一侧；或者，发射极板与外壳紧贴设置，且位于外壳朝向显示屏的一侧。

这样设置，既不影响平板电脑的外观，且使得发射极板距离无线充电接收设备的接收极板之间的距离较小，进而使得发射极板和接收极板之间形成的等效电容较大，提高供电能力。

第三方面，本申请实施例提供一种无线充电系统，该无线充电系统包括：第二方面以及第二方面中任意一项的无线充电发送设备和至少一个第一方面以及第一方面中任意一项的无线充电接收设备，无线充电发送设备用于为无线充电接收设备进行无线充电。

第三方面与第一方面以及第一方面的任意一种实现方式以及第二方面以及第二方面的任意一种实现方式相对应。第三方面以及第三方面的任意一种实现方式所对应的技术效果可参见上述第一方面以及第一方面的任意一种实现方式所对应的技术效果和上述第二方面以及第二方面的任意一种实现方式所对应的技术效果，此处不再赘述。

根据第三方面，发射极板的面积大于接收极板的面积。这样当无线充电接收设备与无线充电发送设备紧贴时，电场的方向在两个极板之间近似均匀分布。进而，即便无线充电接收设备20相对于无线充电发送设备在水平方向移动时，发射极板和接收极板之间的耦合面积几乎不变，因此不会对耦合所形成的电容的容值有较大幅度的改变，保证了系统的稳定性，进而保证了无线充电效率，使得该无线充电系统具有较大的水平自由度。

根据第三方面，或者以上第三方面的任意一种实现方式，接收极板的面积S1与发射极板的面积S2之间满足：1.5≤S2/S1≤5。

这样设置，当无线充电接收设备相对于无线充电发送设备移动时，也可以保证无线充电接收设备侧接收极板和无线充电发送设备侧发射极板之间交叠的面积不变，即一般约等于接收极板的面积，保证了无线充电系统的水平自由度。此外，由于发射极板的面积较大，因此，还可以实现多个接收极板与该发射极板相对，且交叠，进而实现一个无线充电发送设备为对无线充电接收设备进行充电，而相互不干扰。且实现一个无线充电发送设备为对无线充电接收设备进行充电的同时，还不会占据较大的区域，有利于无线充电发送设备为更多数量的无线充电接收设备进行充电。

示例性的，S2/S1等于1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5等。

根据第三方面，或者以上第三方面的任意一种实现方式，无线充电发送设备包括平板电脑，无线充电接收设备包括手写笔；平板电脑包括外壳、显示屏和中框，显示屏和外壳分别位于中框的两侧；发射极板为平板状；发射极板与显示屏紧贴设置，且位于显示屏朝向外壳的一侧；手写笔包括笔杆和笔尖；笔杆包括裸露于外侧、形状为圆柱体、内部为中空结构的第一主体部，笔尖包括裸露于外侧、形状为椎体、内部为中空结构的第二主体部；接收极板为环形电极，且环绕第一主体部或第二主体部设置。

这样设置，可以实现手写笔边在平板电脑上书写边充电的目的，这样，节省了用户充电的时间，进一步提升用户体验。

根据第三方面，或者以上第三方面的任意一种实现方式，第一主体部为金属材质的主体部，第一主体部和接收极板为一体结构，或者，第二主体部为金属材质的主体部，第二主体部和接收极板为一体结构。即第一主体部还可以复用为接收极板；或者第二主体部还可以复用为接收极板，简化工艺步骤，节省成本。

根据第三方面，或者以上第三方面的任意一种实现方式，无线充电接收设备的数量为多个；无线充电发送设备包括无线充电器；无线充电器为平板状的充电桌面；充电桌面包括裸露于外侧的外观件，外观件包括支撑部，支撑部为外观件中为多个无线充电接收设备紧贴，以为多个无线充电接收设备提供支撑的部分；发射极板为平板状，且与支撑部紧邻设置；无线充电发送设备用于为多个无线充电接收设备同时进行无线充电。节省各无线充电接收设备的充电时间。

根据第三方面，或者以上第三方面的任意一种实现方式，多个无线充电接收设备包括手机、智能手表和手写笔等。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图；

图2为相关技术提供的一种无线充电系统的电路结构示意图；

图3为相关技术提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图；

图4为图1所示无线充电接收设备的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图；

图7为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图；

图9为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种无线充电系统的应用场景图；

图13为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的结构示意图；

图15为无线充电接收设备侧整流后电压的波形和整流前的电流波形图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

本申请实施例的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一目标对象和第二目标对象等是用于区别不同的目标对象，而不是用于描述目标对象的特定顺序。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个处理单元是指两个或两个以上的处理单元；多个系统是指两个或两个以上的系统。

首先，对本申请实施例涉及的技术场景进行说明。

本申请的技术方案应用于无线充电技术场景。该场景包括无线充电设备和待充电设备。其中，无线充电设备用于对具有无线充电功能的待充电设备进行充电。例如，该无线充电设备可以为无线充电式移动电源、无线充电板、无线充电器、充电宝等，待充电设备可以为手机、平板、笔记本电脑、个人数字助理（personal digital assistant，简称PDA）、车载电脑、智能穿戴式设备（如智能手表、智能手环、耳机等）、虚拟现实（virtual reality，VR）、增强现实（augmented reality，AR）等电子设备。上述待充电设备还可以是无线充电电动汽车、无线充电家用电器（如扫地机器人等）、无人机等电子产品。再如，该无线充电设备可以为平板、笔记本电脑、手机、耳机盒等，待充电设备可以为手写笔、磁吸键盘、耳机等。

其中，上述无线充电设备也可称为无线充电发送设备，待充电设备也可称为无线充电接收设备。

为了使本领域技术人员更好地理解本申请实施例提供的技术方案，下述内容中，除有特殊说明外，均以无线充电发送设备为无线充电器，无线充电接收设备为手机为例对无线充电技术场景下的无线充电原理进行简单介绍。

参见图1，图1为本申请实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图。如图1所示，无线充电系统01包括无线充电发送设备10和无线充电接收设备20。无线充电发送设备10可以为无线充电器，无线充电接收设备20可以为手机，无线充电器为手机进行无线充电。

需要说明的是，图1示的无线充电器具备一定的倾斜度，以使手机可以倚靠贴紧无线充电器。当然，这并不构成对本申请的限定，在本申请的其他可选实施例中，无线充电器还可以具备其它形态，例如，无线充电器为平板状，无线充电器支撑手机水平放置在其上方。

参见图2，图2为本申请实施例提供的一种无线充电系统的电路结构示意图。如图2所示，无线充电发送设备10包括电源11和无线发送装置12。

电源11用于提供直流电压，电源11在电子设备中可以为适配器等设备。其中，为了区分其他直流电压，电源11提供的直流电压为第一直流电压。

无线发送装置12包括直流（Direct Current，DC）/交流（Alternating Current，AC）电路122、发射（Transmit，TX）补偿网络123、发射线圈L1。

在一些实施例中，无线发送装置12还包括电压转换电路121。电压转换电路121与电源11电连接，用于将电源11输出的第一直流电压转换成稳定的第二直流电压。示例性的，电压转换电路121可以为升压电路（如boost电路、升压变压器或功率放大器等），用于将电源100输出的第一直流电压升压后再输出。

电压转换电路121为升压电路时，可以增大无线充电发送设备10和无线充电接收设备20之间的电势差，可以提高系统传递能量的能力，有利于大功率传输。

当然，电压转换电路121并不限于升压电路，还可以是降压电路，用于将电源100输出的第一直流电压降压后再输出。本领域技术人员可以根据实际情况设置电压转换电路121。

需要说明的是，后续内容中，均以无线发送装置12还包括电压转换电路121为例进行的说明。

直流（Direct Current，DC）/交流（Alternating Current，AC）电路122与电压转换电路121电连接，用于将电压转换电路121输出的第二直流电压转换成交流电。示例性的，DC/AC电路122可以为逆变桥，其电路结构可以为全桥电路或者半桥电路。

TX补偿网络123与发射线圈L1串联，用于补偿TX侧的漏感，实现阻抗匹配，提升无线充电功率能力，和/或改善无线充电相位，增益等功能。TX补偿网络123一般为电容，即电容和发射线圈L1串联，如图2所示；也可以是电感和电容的串并联的组合形成高阶网络，如LCC（即两个电容一个电感）结构，如图3所示。

发射线圈L1，用于将交流电转变为交变磁场，发射到空间中。发射线圈L1一般为多匝的平面型线圈，也可以为其他形态的线圈，如平板电脑中的磁棒线圈。

结合图4，图4为图1所示无线充电接收设备的结构示意图。如图4所示，无线充电接收设备20，如手机，包括外壳201、显示屏202和中框203，显示屏202和外壳201分别位于中框203的两侧，中框203包括承载板（图中未示出）以及环绕承载板一周的边框2031。外壳201、显示屏202和边框2031可以围成容纳腔体。容纳腔体中设置有承载板、印刷电路板(PrintedCircuit Board，PCB)204、电池205、闪光灯206和后置摄像头207等结构，其中，承载板可以对容纳腔体内的一些结构进行支撑和/或固定。在本申请实施例中，PCB 204包括主板2041和副板2042，后置摄像头207可以通过FPC 208与主板2041电连接。后置摄像头207的数量可以为一个或多个。当后置摄像头207的数量为多个时，多个后置摄像头207的功能可以不相同。例如，一种可能实现的方式中，其中一个后置摄像头207负责主摄，其中一个后置摄像头207负责变焦，其中一个后置摄像头207负责广角等。

手机还包括用于装饰摄像头的摄像头装饰件209，外壳201上开设有装饰孔2011，摄像头装饰件209设置于装饰孔2011处，且后置摄像头207与摄像头装饰件209相对。

继续参见图2-图4，无线充电接收设备20还包括无线接收装置22和负载21。

无线接收装置22包括接收线圈L2、（Receive，RX）补偿网络223和AC/DC电路222。

接收线圈L2位于容纳腔体内，具体的，可以位于电池205和外壳201之间。接收线圈L2用于接收发射线圈L1输出的交变磁场，并将交变磁场转换成交流电。接收线圈L2一般为多匝的平面型线圈，也可以为其他形态的线圈，如手写笔里面的磁棒线圈。

RX补偿网络223可以设置于主板2041上。RX补偿网络223可以与接收线圈L2串联，用于补偿RX侧的漏感，实现阻抗匹配，提升无线充电接收能力等功能。RX补偿网络223一般为电容，即电容和接收线圈L2串联，如图2所示；也可以是电感和电容的串并联的组合形成高阶网络，如LCC（即两个电容一个电感）结构，如图3所示。

AC/DC电路222可以设置于主板2041上。AC/DC电路222用于将接收线圈L2产生的交流电转换成直流电，并输出至负载21，以对负载21进行供电。示例性的，AC/DC电路222例如可以为整流桥，其电路结构可以为全桥电路或者半桥电路。

负载21为系统后端的用电单元所等效的负载电阻。负载21可以为电池等，也可以为其他需要充电的器件。

在一些实施例中，当AC/DC电路222输出的直流电太大，不能够直接提供至负载21时，该无线接收装置22还可以包括电压转换电路221，电压转换电路221可以设置于主板2041上。电压转换电路221分别与AC/DC电路222和负载21电连接，用于将AC/DC电路222输出的较大的电压降低成负载21所需的供电电压。示例性的，电压转换电路221例如为降压电路（也称为buck电路）。

以上是以电感耦合的无线充电方式为负载21供电。然而，电感耦合的无线充电方式对原边线圈（即发射线圈L1）和副边线圈（接收线圈L2）的对位要求十分严格，一旦原边线圈和副边线圈出现水平方向的偏移，其耦合程度降低，待充电侧接收的能量下降，无线充电功率就会急剧下降，甚至断充。也就是说，当待充电侧的副边线圈在充电侧的原边线圈处移动，对原边线圈和副边线圈进行对位时，原边线圈和副边线圈必须严格的对准，无法支持无线充电发送设备10对无线充电接收设备20的错位或者挪动充电，其在水平方向移动的自由度较差，不利于用户体验。

基于此，本申请实施例还提供一种无线充电系统，可以支持无线充电发送设备10对无线充电接收设备20的错位或者挪动充电，具有较大的水平自由度，不会因为无线充电发送设备10和无线充电接收设备20的错位或者挪动影响充电效率，保证系统的稳定性。

下面对本申请实施例提供的无线充电系统的结构以及实现无线充电的原理进行说明。

参见图5，图5为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图。如图5所示，与上述内容不同（与图2和图3对应的内容不同）的是，无线充电系统01中，无线充电发送设备10除了包括上述所述的电源11、电压转换电路121和DC/AC电路122外，还包括传输模块（也称为第二传输模块）124和发射极板125。无线充电接收设备20除了包括上述所述的外壳201、显示屏202、中框203、PCB 204、电池205、闪光灯206、后置摄像头207、FPC 208、摄像头装饰件209、AC/DC电路222、电压转换电路221和负载21外，还包括传输模块（也称为第一传输模块）224和接收极板225。

传输模块124用于将DC/AC电路122转换成的交流电传输至发射极板125，此时的发射极板125具有与传输模块124连接点处相同的交变电势。

当无线充电接收设备20向无线充电发送设备10靠近时，无线充电接收设备20的接收极板225与无线充电发送设备10的发射极板125靠近，发射极板125和接收极板225之间形成等效电容，这样，使得发射极板125和接收极板225之间产生位移电流，从而在无线充电接收设备20侧也形成了交变的电流。传输模块224将该交变的电流传输至AC/DC电路222，AC/DC电路222将该交流电转换成直流电，并输出至负载21，以对负载21进行供电。

本申请实施例中，由发射极板125和接收极板225代替发射线圈L1和接收线圈L2传递能量。由于发射极板125和接收极板225为普通的平面金属，故省去了绕线、蚀刻等工艺，使得工艺更加的简单。此外，在实际应用时，不论无线充电发送设备10是具有一定倾斜度的充电器，还是平板状的充电器，还是其他形态的充电器，还是其他类型的无线充电发送设备10，无线充电发送设备10侧的发射极板125的面积一般大于无线充电接收设备20侧的接收极板225的面积，这样当无线充电接收设备20与无线充电发送设备10紧贴时，电场的方向在两个极板之间近似均匀分布。进而，即便无线充电接收设备20相对于无线充电发送设备10在水平方向移动时，发射极板125和接收极板225之间的耦合面积几乎不变，因此不会对耦合所形成的电容的容值有较大幅度的改变，保证了系统的稳定性，进而保证了无线充电效率，使得该无线充电系统01具有较大的水平自由度。

对于发射极板125和接收极板225的材料，本申请实施例对发射极板125和接收极板225的材料不作限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。示例性的，发射极板125和接收极板225的材料可以包括铜或铝等金属材料。

对于上述传输模块124和传输模块224的具体结构，本申请实施例对传输模块124和传输模块224的具体结构不作限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置。

一种可能的实现方式中，继续参见图5，传输模块124包括传输电容（也称为第二传输电容）C1和传输电感结构（也称为第二传输电感结构）L3，传输电容C1和传输电感结构L3可以设置于无线充电发送设备10的主板上。DC/AC电路122包括正极输出端+和负极输出端-，传输电容C1的第一极与DC/AC电路122的正极输出端+电连接，传输电容C1的第二极与传输电感结构L3的第一端电连接，传输电感结构L3的第二端与DC/AC电路122的负极输出端-电连接，即传输电容C1和传输电感结构L3串联在DC/AC电路122的正极输出端+和负极输出端-之间。传输电容C1和传输电感结构L3配合形成的传输模块124不仅可以将DC/AC电路122转换成的交流电传输至发射极板125，且还可以补偿TX侧的漏感，实现阻抗匹配，提升无线充电接收能力，和/或改善无线充电相位，增益等功能。

传输模块224包括传输电容（也称为第一传输电容）C2和传输电感结构（也称为第一传输电感结构）L4，传输电容C2和传输电感结构L4可以设置于无线充电接收设备20的主板2041上。AC/DC电路222包括正极输出端+和负极输出端-，传输电容C2的第一极与AC/DC电路222的正极输出端+电连接，传输电容C2的第二极与传输电感结构L4的第一端电连接，传输电感结构L4的第二端与AC/DC电路222的负极输出端-电连接，即传输电容C2和传输电感结构L4串联在AC/DC电路222的正极输出端+和负极输出端-之间，传输电容C2和传输电感结构L4配合形成的传输模块224不仅可以将交变的电流传输至AC/DC电路222，且还可以补偿RX侧的漏感，实现阻抗匹配，提升无线充电接收能力，和/或改善无线充电相位，增益等功能。

上述传输电感结构L3可以为线圈或电感，上述传输电感结构L4可以为线圈或电感，本领域技术人员可以根据感值需求选择传输电感结构L3和/或传输电感结构L4的类型。

在此情况下，对于发射极板125和接收极板225的连接位置，一个示例中，继续参见图5，发射极板125、传输电感结构L3的第二端以及DC/AC电路122的负极输出端-耦合于第一节点N1处，发射极板125的电势等同于第一节点N1处的电势。接收极板225、传输电感结构L4的第二端以及AC/DC电路222的负极输出端-耦合于第二节点N2处。

又一个示例中，参见图6，图6为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图。如图6所示，发射极板125、传输电感结构L3的第二端以及DC/AC电路122的负极输出端-耦合于第一节点N1处，发射极板125的电势等同于第一节点N1处的电势。接收极板225、传输电容C2的第二极以及传输电感结构L4的第一端耦合于第二节点N2处。

又一个示例中，参见图7，图7为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图。如图7所示，发射极板125、传输电容C1的第二极以及传输电感结构L3的第一端耦合于第一节点N1处，发射极板125的电势等同于第一节点N1处的电势。接收极板225、传输电感结构L4的第二端以及AC/DC电路222的负极输出端-耦合于第二节点N2处。

又一个示例中，参见图8，图8为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图。如图8所示，发射极板125、传输电容C1的第二极以及传输电感结构L3的第一端耦合于第一节点N1处，发射极板125的电势等同于第一节点N1处的电势。接收极板225、传输电容C2的第二极以及传输电感结构L4的第一端耦合于第二节点N2处。

又一种可能的实现方式中，参见图9，图9为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的电路结构示意图。如图9所示，传输模块124包括传输电容C3、传输电容C4和传输电感结构L5、传输电感结构L6，传输电容C3、传输电容C4和传输电感结构L5、传输电感结构L6可以设置于无线充电发送设备10的主板上。DC/AC电路122包括正极输出端+和负极输出端-，传输电感结构L6的第一端与DC/AC电路122的正极输出端+电连接，传输电感结构L6的第二端与传输电容C3的第一极以及传输电容C4的第一极电连接，传输电容C3的第二极与传输电感结构L5的第一端电连接，传输电感结构L5的第二端、传输电容C4的第二极均与DC/AC电路122的负极输出端-电连接。传输电容C3、传输电容C4和传输电感结构L5、传输电感结构L6配合形成的传输模块124不仅可以将DC/AC电路122转换成的交流电传输至发射极板125，且还可以补偿TX侧的漏感，实现阻抗匹配，提升无线充电接收能力，和/或改善无线充电相位，增益等功能。

传输模块124包括传输电容C5、传输电容C6和传输电感结构L7、传输电感结构L8，传输电容C5、传输电容C6和传输电感结构L7、传输电感结构L8可以设置于主板2041上。AC/DC电路222包括正极输出端+和负极输出端-，传输电感结构L8的第一端与AC/DC电路222的正极输出端+电连接，传输电感结构L8的第二端与传输电容C5的第一极以及传输电容C6的第一极电连接，传输电容C5的第二极与传输电感结构L7的第一端电连接，传输电感结构L7的第二端、传输电容C6的第二极均与AC/DC电路222的负极输出端-电连接。传输电容C5、传输电容C6和传输电感结构L7、传输电感结构L8配合形成的传输模块224不仅可以将交变的电流传输至AC/DC电路222，且还可以补偿RX侧的漏感，实现阻抗匹配，提升无线充电接收能力，和/或改善无线充电相位，增益等功能。

上述传输电感结构L5可以为线圈或电感，上述传输电感结构L6可以为线圈或电感，上述传输电感结构L7可以为线圈或电感，上述传输电感结构L8可以为线圈或电感，本领域技术人员可以根据感值需求选择传输电感结构L5、传输电感结构L6、传输电感结构L7和/或传输电感结构L8的类型。

在此情况下，对于发射极板125和接收极板225的连接位置，一个示例中，继续参见图9，传输电感结构L5的第二端、传输电容C4的第二极、DC/AC电路122的负极输出端-和发射极板125耦合于第三节点N3处，发射极板125的电势等同于第三节点N3处的电势。传输电感结构L7的第二端、传输电容C6的第二极、AC/DC电路222的负极输出端-和接收极板225耦合于第四节点N4处。

当然，发射极板125和接收极板225的连接位置并不限于此。在本申请的其他可选实施例中，发射极板125可以连接于传输电感结构L6的第二端处，或，传输电容C3的第二极处等。接收极板225可以连接于传输电感结构L8的第二端处，或，传输电容C5的第二极处等。

由前述内容可知，在实际应用时，无线充电发送设备10侧的发射极板125的面积一般大于无线充电接收设备20侧的接收极板225的面积。在此情况下，对于发射极板125的面积与接收极板225的面积之间的关系，本申请实施例不作限定，本领域技术人员可以根据实际情况设置。

一种可能的实现方式中，无线充电接收设备20侧接收极板225的面积S1与无线充电发送设备10侧发射极板125的面积S2之间满足：1.5≤S2/S1≤5。

这样设置，当无线充电接收设备20相对于无线充电发送设备10移动时，也可以保证无线充电接收设备20侧接收极板225和无线充电发送设备10侧发射极板125之间交叠的面积不变，即一般约等于接收极板225的面积，保证了无线充电系统01的水平自由度。此外，由于发射极板125的面积S2较大，因此，还可以实现多个接收极板225与该发射极板125相对，且交叠，进而实现一个无线充电发送设备10为对无线充电接收设备20进行充电，而相互不干扰。相比于，发射线圈L1和接收线圈L2相对，由于发射线圈L1和接收线圈L2只有绕线的区域交叠才可以完成高效率充电，因此，占据的区域较大。本申请实施例提供的接收极板225和发射极板125只要相对就可以完成高效率充电，实现一个无线充电发送设备10为对无线充电接收设备20进行充电的同时，还不会占据较大的区域，有利于无线充电发送设备10为更多数量的无线充电接收设备20进行充电。

对于发射极板125在无线充电发送设备10内的设置位置以及接收极板225在无线充电接收设备20内的设置位置，本申请实施例不作限定，本领域技术人员可以根据实际情况设置。

一种示例中，参见图10，图10为本申请实施例提供的一种无线充电系统的结构示意图。如图10所示，无线充电发送设备10为充电桌面，无线充电接收设备20为手机、平板或智能穿戴式设备等。充电桌面包括裸露于外侧的外观件101，该外观件101包括支撑部1011，支撑部1011为外观件101中为无线充电接收设备20紧贴，以为无线充电接收设备20提供支撑的部分。发射极板125为大面积的金属板，且与支撑部1011紧邻设置。接收极板225为小面积的金属板，接收极板225位于无线充电接收设备20的容纳腔体内，且位于电池205与外壳201之间（如图10所示），或者，位于电池205与显示屏202之间（如图11所示）。当无线充电发送设备10需要为无线充电接收设备20进行充电时，无线充电接收设备20放置于充电桌面上，且无线充电接收设备20的外壳201（此时，接收极板225位于电池205与外壳201之间）或显示屏202（此时，接收极板225位于显示屏202与电池205之间）与支撑部1011紧贴即可充电。

由于无线充电发送设备10为充电桌面，其支撑部1011和发射极板125的面积较大，因此，无线充电发送设备10可以为多个无线充电接收设备20进行充电，即多个无线充电接收设备20可以同时放置于充电桌面上完成充电。

一种应用场景中，参见图12，图12为本申请实施例提供的一种无线充电系统的应用场景图。如图12所示，无线充电系统01包括一个无线充电发送设备10和多个无线充电接收设备20，多个无线充电接收设备20可以包括手机20a、智能手表20b和手写笔20c，则手机20a、智能手表20b和手写笔20c可以同时放置于充电桌面上完成充电。

又一种示例中，参见图13，图13为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的结构示意图。如图13所示，无线充电发送设备10为平板电脑，无线充电接收设备20为手写笔。手写笔可以向平板电脑提供输入（即手写笔在平板电脑的显示屏202上进行书写），平板电脑基于手写笔的输入，执行响应于该输入的操作。平板电脑与上述手机包括的结构类似，具体可以参见上述内容中对手机结构的描述，平板电脑中的发射极板125位于显示屏202和电池205之间，或者，位于电池205与外壳201之间。且发射极板125为大面积的金属板。手写笔包括笔杆20c1和笔尖20c2。笔杆20c1包括裸露于外侧、形状为圆柱体、内部为中空结构的第一主体部20c11，笔尖20c2包括裸露于外侧、形状为椎体、内部为中空结构的第二主体部20c21。

在此情况下，接收极板225受制于手写笔的形状而不是平板状。如，接收极板225可以为环形电极，且环绕第一主体部20c11设置，或者，第一主体部20c11为金属材质的主体部，这样，第一主体部20c11还可以复用为接收极板225。接收极板225可以为环形电极，且环绕第二主体部20c21设置，或者，第二主体部20c21为金属材质的主体部，这样，第二主体部20c21还可以复用为接收极板225。当无线充电发送设备10需要为无线充电接收设备20进行充电时，手写笔放置于平板电脑的显示屏202（此时，发射极板125位于显示屏202与电池205之间）或平板电脑的外壳201（此时，发射极板125位于电池205与外壳201之间）上，且手写笔与平板电脑的外壳201或显示屏202紧贴即可充电。或者，当发射极板125位于显示屏202与电池205之间，且手写笔在显示屏202上书写时，由于手写笔与显示屏202具有一定的倾斜角度，使得接收极板225和发射极板125也具有一定的角度，进而使得接收极板225和发射极板125之间可以形成等效电容，实现手写笔边书写边充电的目的，这样，节省了用户充电的时间，进一步提升用户体验。

为了提高无线充电系统01的供电能力，参见图14，图14为本申请实施例提供的又一种无线充电系统的结构示意图。如图14所示，无线充电发送设备10还包括位于发射极板125上，且朝向无线充电接收设备20一侧的第二介质层126；或者，无线充电接收设备20还包括位于接收极板225上，且朝向无线充电发送设备10一侧的第一介质层226；或者，无线充电发送设备10还包括位于发射极板125上，且朝向无线充电接收设备20一侧的第二介质层126，以及，无线充电接收设备20还包括位于接收极板225上，且朝向无线充电发送设备10一侧的第一介质层226。

这是因为，电容表达式C=εS/4πkd，其中，C为电容值，ε为相对电介质常数，S为发射极板125和接收极板225的正对面积，k为静电力常量，d为发射极板125和接收极板225之间垂直距离。由电容表达式可知，电介质常数ε越大，发射极板125和接收极板225之间形成的等效电容就会越大。而无线充电发送设备10和无线充电接收设备20之间传递的能量跟电容的大小成正比，故在发射极板125上设置第二介质层126，和/或，在接收极板225设置第一介质层226时，相比于，不在发射极板125上设置第二介质层126，以及，不在接收极板225上设置第一介质层226（发射极板125和接收极板225之间为空气，而空气的电介质常数为1），可以提高无线充电系统01供电能力。

对于第二介质层126和第一介质层226的材料，本申请实施例对第二介质层126和第一介质层226的材料不作限定。示例性的，第二介质层126和第一介质层226的材料可以包括环氧基纳米钛酸钡等提升电容容量的材料。

通过上述内容可知，本申请中，由发射极板125和接收极板225代替发射线圈L1和接收线圈L2传递能量，完成对无线充电接收设备20的充电。

下面结合实验对本申请实施例提供的无线充电发送设备10可以为无线充电接收设备20充电进行说明。其中，以无线充电发送设备10中的直流电压经过DC/AC电路122转换成的交流电为130kHz，且发射极板125和接收极板225为铜箔为例进行的说明。

参见图15，图15为无线充电接收设备侧整流后电压的波形和整流前的电流波形图，其中，图15中的线条①代表负载21两端的电压（即无线充电接收设备侧整流后电压），线条②代表流过AC/DC电路222的交流电（即无线充电接收设备侧整流前的电流），横坐标是时间，纵坐标是电压和电流，即电压和电流共用一个刻度，但每个刻度表示的含义不同。对于电流而言，一个大刻度（包括5个小刻度）代表10mA，电流的零点为第二个零（从下往上）；对于电压而言，一个大刻度（包括5个小刻度）代表500mV，且电压的零点为第一个零（从下往上）。

由图15可知，除了杂波外，流过AC/DC电路222的交流电是一个正弦的交变电流，以及，除了杂波外，负载21两端的电压为一个稳定的直流电压，且电压值约为2.4V。

由实验可以得出，本申请实施例提供的无线充电系统01可以获得所需的正弦的交流电和稳定的直流电压。可以通过无线充电发送设备10为无线充电接收设备20进行高效的充电，且可以支持无线充电发送设备10对无线充电接收设备20的错位或者挪动充电，具有较大的水平自由度，不会因为无线充电发送设备10和无线充电接收设备20的错位或者挪动影响充电效率，保证系统的稳定性。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (27)

1.一种无线充电接收设备，其特征在于，包括：接收极板、第一传输模块、交流转直流电路；

所述接收极板通过所述第一传输模块与所述交流转直流电路电连接；

所述第一传输模块，用于将所述接收极板产生的交变电压传输至所述交流转直流电路；

所述交流转直流电路，用于将所述交变电压转换成直流电压，并输出，以通过所述直流电压完成对所述无线充电接收设备的充电。

2.根据权利要求1所述的无线充电接收设备，其特征在于，所述无线充电接收设备还包括第一介质层，所述第一介质层设置于所述接收极板上。

3.根据权利要求2所述的无线充电接收设备，其特征在于，所述第一介质层的材料包括环氧基纳米钛酸钡。

4.根据权利要求1所述的无线充电接收设备，其特征在于，所述接收极板的材料包括铜或铝。

5.根据权利要求1所述的无线充电接收设备，其特征在于，第一传输模块包括第一传输电容和第一传输电感结构；

所述交流转直流电路包括正极输出端和负极输出端，所述第一传输电容的第一极与所述交流转直流电路的正极输出端电连接，所述第一传输电容的第二极与所述第一传输电感结构的第一端电连接，所述第一传输电感结构的第二端与所述交流转直流电路的负极输出端电连接。

6.根据权利要求5所述的无线充电接收设备，其特征在于，所述接收极板、所述第一传输电容的第二极以及所述第一传输电感结构的第一端耦合于同一节点处；或者，

所述接收极板、所述第一传输电感结构的第二端以及所述交流转直流电路的负极输出端耦合于同一节点处。

7.根据权利要求5所述的无线充电接收设备，其特征在于，所述第一传输电感结构包括电感或线圈。

8.根据权利要求1-7任一项所述的无线充电接收设备，其特征在于，所述无线充电接收设备包括手机、平板电脑、智能手表或手写笔。

9.根据权利要求1-7任一项所述的无线充电接收设备，其特征在于，所述无线充电接收设备包括外壳、显示屏和中框，所述显示屏和所述外壳分别位于所述中框的两侧；

所述接收极板为平板状；

所述接收极板与所述显示屏紧贴设置，且位于所述显示屏朝向所述外壳的一侧；或者，所述接收极板与所述外壳紧贴设置，且位于所述外壳朝向所述显示屏的一侧。

10.根据权利要求8所述的无线充电接收设备，其特征在于，所述无线充电接收设备包括手写笔，所述手写笔包括笔杆和笔尖；

所述笔杆包括裸露于外侧、形状为圆柱体、内部为中空结构的第一主体部，所述笔尖包括裸露于外侧、形状为椎体、内部为中空结构的第二主体部；

所述接收极板为环形电极，且环绕所述第一主体部或所述第二主体部设置。

11.根据权利要求10所述的无线充电接收设备，其特征在于，所述第一主体部为金属材质的主体部，所述第一主体部和所述接收极板为一体结构，或者，所述第二主体部为金属材质的主体部，所述第二主体部和所述接收极板为一体结构。

12.一种无线充电发送设备，其特征在于，用于对无线充电接收设备进行充电，包括：发射极板、第二传输模块、直流转交流电路；

所述直流转交流电路通过所述第二传输模块与所述发射极板电连接；

所述第二传输模块，用于将所述直流转交流电路转换成的交变电压传输至所述发射极板，以通过所述发射极板为所述无线充电接收设备充电。

13.根据权利要求12所述的无线充电发送设备，其特征在于，所述无线充电发送设备还包括第二介质层，所述第二介质层设置于所述发射极板上。

14.根据权利要求13所述的无线充电发送设备，其特征在于，所述第二介质层的材料包括环氧基纳米钛酸钡。

15.根据权利要求12所述的无线充电发送设备，其特征在于，所述发射极板的材料包括铜或铝。

16.根据权利要求12所述的无线充电发送设备，其特征在于，第二传输模块包括第二传输电容和第二传输电感结构；

所述直流转交流电路包括正极输出端和负极输出端，所述第二传输电容的第一极与所述直流转交流电路的正极输出端电连接，所述第二传输电容的第二极与所述第二传输电感结构的第一端电连接，所述第二传输电感结构的第二端与所述直流转交流电路的负极输出端电连接。

17.根据权利要求16所述的无线充电发送设备，其特征在于，所述发射极板、所述第二传输电容的第二极以及所述第二传输电感结构的第一端耦合于同一节点处；或者，

所述发射极板、所述第二传输电感结构的第二端以及所述直流转交流电路的负极输出端耦合于同一节点处。

18.根据权利要求16所述的无线充电发送设备，其特征在于，所述第二传输电感结构包括电感或线圈。

19.根据权利要求12-18任一项所述的无线充电发送设备，其特征在于，所述无线充电发送设备包括无线充电器；所述无线充电器为平板状的充电桌面；

所述充电桌面包括裸露于外侧的外观件，所述外观件包括支撑部，所述支撑部为所述外观件中为所述无线充电接收设备紧贴，以为所述无线充电接收设备提供支撑的部分；所述发射极板为平板状，且与所述支撑部紧邻设置。

20.根据权利要求12-18任一项所述的无线充电发送设备，其特征在于，所述无线充电发送设备包括平板电脑；所述平板电脑包括外壳、显示屏和中框，所述显示屏和所述外壳分别位于所述中框的两侧；

所述发射极板为平板状；

所述发射极板与所述显示屏紧贴设置，且位于所述显示屏朝向所述外壳的一侧；或者，所述发射极板与所述外壳紧贴设置，且位于所述外壳朝向所述显示屏的一侧。

21.一种无线充电系统，其特征在于，包括：权利要求12-20任一项所述的无线充电发送设备和至少一个权利要求1-11任一项所述的无线充电接收设备，所述无线充电发送设备用于为所述无线充电接收设备进行无线充电。

22.根据权利要求21所述的无线充电系统，其特征在于，所述发射极板的面积大于所述接收极板的面积。

23.根据权利要求22所述的无线充电系统，其特征在于，所述接收极板的面积S1与所述发射极板的面积S2之间满足：1.5≤S2/S1≤5。

24.根据权利要求21-23任一项所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电发送设备包括平板电脑，所述无线充电接收设备包括手写笔；

所述平板电脑包括外壳、显示屏和中框，所述显示屏和所述外壳分别位于所述中框的两侧；所述发射极板为平板状；所述发射极板与所述显示屏紧贴设置，且位于所述显示屏朝向所述外壳的一侧；

所述手写笔包括笔杆和笔尖；所述笔杆包括裸露于外侧、形状为圆柱体、内部为中空结构的第一主体部，所述笔尖包括裸露于外侧、形状为椎体、内部为中空结构的第二主体部；所述接收极板为环形电极，且环绕所述第一主体部或所述第二主体部设置。

25.根据权利要求24所述的无线充电系统，其特征在于，所述第一主体部为金属材质的主体部，所述第一主体部和所述接收极板为一体结构，或者，所述第二主体部为金属材质的主体部，所述第二主体部和所述接收极板为一体结构。

26.根据权利要求21-23任一项所述的无线充电系统，其特征在于，所述无线充电接收设备的数量为多个；

所述无线充电发送设备包括无线充电器；所述无线充电器为平板状的充电桌面；所述充电桌面包括裸露于外侧的外观件，所述外观件包括支撑部，所述支撑部为所述外观件中为多个所述无线充电接收设备紧贴，以为多个所述无线充电接收设备提供支撑的部分；所述发射极板为平板状，且与所述支撑部紧邻设置；

所述无线充电发送设备用于为多个所述无线充电接收设备同时进行无线充电。

27.根据权利要求26所述的无线充电系统，其特征在于，多个所述无线充电接收设备包括手机、智能手表和手写笔。