CN210898647U - 无线充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无线充电装置，包括：信号产生模块，用于发出第一信号；矩阵线圈模块，包括矩阵排列的多个第一线圈；控制器，用于根据预设条件选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。本实用新型的技术方案解决了现有技术中无线充电装置的发射和待充电物品接收线圈未对准可能导致严重的效率降低和电磁辐射，还可能导致开关装置的失谐和硬开关的技术问题，实现了在无线充电中节省了大量浪费的电量，提高了无线充电的效率。

Description

无线充电装置

技术领域

本实用新型实施例涉及无线充电技术，尤其涉及一种无线充电装置。

背景技术

无线充电系统中的松耦合的变压器，发射线圈与接收线圈之间的气隙非常大，利用发射线圈与接收线圈的磁感应与谐振的方式实现电能传输。发射线圈与接收线圈的相对位置非常重要，只有当发射或者接收的线圈正对或者一定容许的偏移范围内时，才能达到最优的传输功率与效率。现有无线充电产品和众多研究成果的高效充电也要求收发线圈尽量完整。

无线充电系统的发射和接收线圈未对准可能导致严重的效率降低和电磁辐射，它还改变了电路参数，这可能导致开关装置的失谐和硬开关。但在现有技术的无线充电中，由于主观或客观因素，接收线圈与发射线圈发生偏移后，无法判断偏移情况，也缺乏低成本的、有效的应对方式。

实用新型内容

本实用新型提供一种无线充电装置，以实现在无线充电中节省电量和提高充电效率的效果。

一种无线充电装置，包括：

信号产生模块，用于发出第一信号；

矩阵线圈模块，包括矩阵排列的多个第一线圈；

控制器，用于根据预设条件选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

可选的，所述预设条件为匹配所述目标电池的功率。

可选的，所述预设条件为匹配所述目标电池的接受线圈的覆盖范围。

可选的，还包括放大模块，所述放大模块连接在所述信号产生模块和所述矩阵线圈模块之间，用于对所述第一信号进行放大。

可选的，还包括通讯模块，用于将所述无线充电装置与待充电物品连接第一通讯连接。

可选的，所述矩阵线圈模块中还包括第一多路选择器、第二多路选择器、第一达林顿驱动管和第二达林顿驱动管。

可选的，所述第一达林顿驱动管一端连接到所述多个线圈的第一端，另一端连接到所述第一多路选择器，用于消除所述第一多路选择器的阻抗，放大所述第一信号。

可选的，所述第二达林顿驱动管一端连接到所述多个线圈的第二端，另一端连接到所述第二多路选择器，用于消除所述第二多路选择器的阻抗，放大所述第一信号。

可选的，所述第一多路选择器一端连接在所述信号产生模块，另一端连接到所述第一达林顿驱动管，用于根据所述预设条件开启选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

可选的，所述第二多路选择器一端连接在所述控制器，另一端连接到所述第二达林顿驱动管，用于根据所述预设条件开启选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

本实用新型的技术方案通过信号产生模块发出第一信号，矩阵线圈模块包括矩阵排列的多个第一线圈，控制器根据预设条件选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电，解决了现有技术中无线充电装置的发射和待充电物品接收线圈未对准可能导致严重的效率降低和电磁辐射，还可能导致开关装置的失谐和硬开关的技术问题，实现了在无线充电中节省了大量浪费的电量，提高了无线充电的效率。

附图说明

图1为本实施例一中的一种无线充电装置的模块连接示意图；

图2为本实施例二中的一种无线充电装置的模块连接示意图；

图3为本实施例三中矩阵线圈模块的结构示意图；

图4为本实施例三中一种无线充电装置充电时与接受线圈位置示意图；

图5为本实施例三中另一种无线充电装置充电时与接受线圈位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一速度差值为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

实施例一

图1为本实施例一中的一种无线充电装置的模块连接示意图。参阅图1，本实用新型实施例一提供了一种无线充电装置，包括：信号产生模块1，用于发出第一信号；矩阵线圈模块2，包括矩阵排列的多个第一线圈；控制器3，用于根据预设条件选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

本实施例中，信号产生模块1为信号发射源，优选的，信号产生模块1可以包括时钟电路，用于产生高频信号，该信号幅值一般为10～20mV。矩阵线圈模块2中包括多个子线圈，本实施例的每个子线圈功率、型号等相同，所有的子线圈组成一个矩阵结构，本实施例的矩阵结构的子线圈的排列方式可以是正交式排列也可以是蜂窝状排列。矩阵线圈模块2与待充电物品的接收线圈为耦合线圈，矩阵线圈模块2与待充电物品的接收线圈之间并不需要直接的物理接触，当矩阵线圈模块2中的多个线圈接收到信号产生模块1产生的高频信号时，电流流过多个线圈产生磁场，待充电物品的接收线圈感应到该磁场后，会产生感应电流，该感应电流流入待充电物品的电池中即可实现对待充电物品的充电的功能。控制器3一般为控制芯片，可以对信号产生模块1和矩阵线圈模块2 发送控制指令，还可以接收并处理信号产生模块1和矩阵线圈模块2反馈的信息。控制芯片发出控制指令控制信号产生模块1产生信号，可以对该信号的频率，幅值等等做出调整，以适应待充电物品接收线圈的需求。另外，控制芯片可以发出控制指令根据预设条件控制矩阵线圈模块2中一部分线圈开启用于对待充电物品的电池充电。

替代实施例中，所述预设条件为匹配所述目标电池的功率。

其中，无线充电装置可以和待充电物品建立通讯连接，待充电物品可以将其电池所需充电功率信息发送给无线充电装置的控制器3，控制器3根据该功率信息，选择需要开启的线圈数量。示例性的，待充电物品所需充电功率为20W，而矩阵线圈模块2中每个线圈的充电功率为5W，那么只需要开启4个线圈即可保证待充电物品的电池功率需要，避免开启过多线圈造成电量浪费和不必要的电磁辐射。

其他替代实施例中，所述预设条件为匹配所述目标电池的接受线圈的覆盖范围。

其中，目标电池的接受线圈的覆盖范围是指接受线圈能够接收到磁场从而产生电流的范围，一般被接受线圈的大小限定。示例性的，如果开启了矩阵线圈模块2中接受线圈覆盖范围外的线圈，那么开启的线圈产生的磁场也无法完全穿过接收线圈，导致接受线圈无法产生所需大小的电流，因此会造成了大量电量浪费和产生多余电磁辐射。因此，首先识别出接收线圈的位置，具体地可以通过传感器进行图像识别精确定位接受线圈位置，或者通过人工调整接受线圈位置以满足接受线圈的覆盖范围在矩阵线圈模块2开启的线圈中，还可以使用磁力吸引的原理，确定接受线圈位置。

在另外的实施例中，还可以将目标电池的功率和接受线圈的覆盖范围同时考虑，进一步提高充电效率。

本实用新型实施例一的技术方案通过信号产生模块发出第一信号，矩阵线圈模块包括矩阵排列的多个第一线圈，控制器根据预设条件选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电，解决了现有技术中无线充电装置的发射和待充电物品接收线圈未对准可能导致严重的效率降低和电磁辐射，还可能导致开关装置的失谐和硬开关的技术问题，实现了在无线充电中节省了大量浪费的电量，提高了无线充电的效率。

实施例二

本实施例二是在实施例一的基础上进行了拓展，增加了放大模块4和通讯模块5，图2为本实施例二中的一种无线充电装置的模块连接示意图。参阅图2，本实用新型实施例一提供了一种无线充电装置，包括：

信号产生模块1，用于发出第一信号；

矩阵线圈模块2，包括矩阵排列的多个第一线圈；

控制器3，用于根据预设条件选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

放大模块4，所述放大模块4连接在所述信号产生模块1和所述矩阵线圈模块2之间，用于对所述第一信号进行放大。

本实施例中，放大模块4一般由放大电路组成，由于信号产生模块1产生的信号一般电流幅值较低，并且耦合到待充电物品的接收线圈的信号更为微弱，因此需要对该信号进行放大处理，否则接受线圈可能感测到的磁场太小，影响充电效率。

通讯模块5，用于将所述无线充电装置与待充电物品连接第一通讯连接。

本实施例中，通讯模块5可以通过无线通讯方式与待充电物品建立通讯连接，两者可以相互传输信息。示例性的，无线充电装置与待充电物品可以建立 wifi连接。无线充电装置与待充电物品建立连接后，无线充电装置可以判断待充电物品是否放置平稳或者位置偏移过大，并对待充电物品发出信息提示。示例性的，待充电物品放在无线充电装置上后产生了摇晃，此时接受线圈处于晃动状态，无法稳定的接收充电信号，需要无线充电装置发出信息提示用户调整好待充电物品的状态，保证能够对其良好充电。待充电物品还可以将其接受线圈的位置信息发送给无线充电装置，无线充电装置即可开启矩阵线圈模块2内对应的线圈，以对待充电物品进行充电。

本实用新型实施例二的技术方案通过信号产生模块发出第一信号，矩阵线圈模块包括矩阵排列的多个第一线圈，控制器根据预设条件选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电，放大模块对第一信号进行放大，通讯模块将所述无线充电装置与待充电物品连接第一通讯连接，解决了现有技术中无线充电装置的发射和待充电物品接收线圈未对准可能导致严重的效率降低和电磁辐射，还可能导致开关装置的失谐和硬开关的技术问题，实现了在无线充电中节省了大量浪费的电量，提高了无线充电的效率。

实施例三

本实施例三是在实施例一的基础上对矩阵线圈模块2结构进行了细分，图 3为本实施例三中矩阵线圈模块2的结构示意图。参阅图3，具体地：

所述矩阵线圈模块中还包括第一多路选择器6、第二多路选择器7、第一达林顿驱动管8和第二达林顿驱动管9。

所述第一达林顿驱动管8一端连接到所述多个线圈10的第一端，另一端连接到所述第一多路选择器6，用于消除所述第一多路选择器6的阻抗，放大所述第一信号。

所述第二达林顿驱动管9一端连接到所述多个线圈10的第二端，另一端连接到所述第二多路选择器7，用于消除所述第二多路选择器7的阻抗，放大所述第一信号。

所述第一多路选择器6一端连接在所述信号产生模块1，另一端连接到所述第一达林顿驱动管8，用于根据所述预设条件开启选择所述多个线圈10中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

所述第二多路选择器7一端连接在所述控制器3，另一端连接到所述第二达林顿驱动管9，用于根据所述预设条件开启选择所述多个线圈10中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

本实施例中，图3中以2*2的多个线圈10为例，多路选择器可以接收控制器3传输的地址信号，根据地址信号开启对应通路导通，通过连接2个多路选择器，即可精确开启2*2的多个线圈10中任意一个线圈的开启或关闭。示例性的，第一多路选择器6第一条通路开启，这样2*2的多个线圈10中第1行第1 个线圈处于开启状态，其他线圈都处于关闭状态，达到精确控制每个线圈的开关状态。

替代实施例中，参阅图4，为一种无线充电装置充电时与待充电物品的接受线圈位置示意图，接受线圈11的接收范围大小如图中虚线圆圈表示。本实施例中，优选的，设定多个线圈10中某一个线圈被接受线圈11的接收范围所包含的面积超过预设面积，例如若70％或70％以上被接受线圈11的接收范围所包含，则该开启该线圈，若多个线圈10中某一个线圈被接受线圈11的接收范围所包含的面积少于预设面积，例如被接受线圈11的接收范围所包含的程度低于 70％，则该线圈不开启。根据以上设定规则，在图4中，线圈A23、线圈A32、线圈A33、线圈A34和线圈A35被接受线圈11的接收范围包含70％以上，即为开启的线圈，示例性的，线圈A11没有被接受线圈11的接收范围包含70％以上，即为不开启的线圈，通过该设定规则，即可保证接受线圈11的充电效率，而且避免了开启过多发射线圈造成过多电能浪费。

其他替代实施例中，参阅图5，为另一种无线充电装置充电时与待充电物品的接受线圈位置示意图，在本实施例中，设定规则与图4中的设定规则相同，接受线圈11的接收范围更大一些，那么此时开启的线圈为线圈B23、线圈B24、线圈B32、线圈B33、线圈B34、线圈B35、线圈B42、线圈B43、线圈B44、线圈B45、线圈B53和线圈B54，示例性的，线圈B11为不开启的线圈。

达林顿驱动管一般为两个三极管接在一起，用于消除多路选择器过大的阻抗，从而放大信号，保证信号在传输过程中稳定的效果。在本实施例中，第一达林顿驱动管8设置在第一多路选择器6之后，将微弱的第一信号进行放大后，保证待充电物品接受线圈能够接收到第一信号产生的磁场。同理，第二林顿驱动管9与第一达林顿驱动管8起到相同作用，在此不再赘述。

本实用新型实施例三的技术方案通过对矩阵线圈模块结构的细分，通过精确控制每个矩阵线圈模块中每个线圈的开关状态和对信号进行放大，解决了现有技术中无线充电装置的发射和待充电物品接收线圈未对准可能导致严重的效率降低和电磁辐射，还可能导致开关装置的失谐和硬开关的技术问题，实现了在无线充电中节省了大量浪费的电量，提高了无线充电的效率。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本实用新型可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory, RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述无线充电装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本实用新型的保护范围。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种无线充电装置，其特征在于，包括：

信号产生模块，用于发出第一信号；

矩阵线圈模块，包括矩阵排列的多个第一线圈；

控制器，用于根据预设条件选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

2.根据权利要求1中所述的无线充电装置，其特征在于，所述预设条件为匹配所述目标电池的功率。

3.根据权利要求1中所述的无线充电装置，其特征在于，所述预设条件为匹配所述目标电池的接受线圈的覆盖范围。

4.根据权利要求1中所述的无线充电装置，其特征在于，还包括放大模块，所述放大模块连接在所述信号产生模块和所述矩阵线圈模块之间，用于对所述第一信号进行放大。

5.根据权利要求1中所述的无线充电装置，其特征在于，还包括通讯模块，用于将所述无线充电装置与待充电物品连接第一通讯连接。

6.根据权利要求1中所述的无线充电装置，其特征在于，所述矩阵线圈模块中还包括第一多路选择器、第二多路选择器、第一达林顿驱动管和第二达林顿驱动管。

7.根据权利要求6中所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一达林顿驱动管一端连接到所述多个线圈的第一端，另一端连接到所述第一多路选择器，用于消除所述第一多路选择器的阻抗，放大所述第一信号。

8.根据权利要求7中所述的无线充电装置，其特征在于，所述第二达林顿驱动管一端连接到所述多个线圈的第二端，另一端连接到所述第二多路选择器，用于消除所述第二多路选择器的阻抗，放大所述第一信号。

9.根据权利要求8中所述的无线充电装置，其特征在于，所述第一多路选择器一端连接在所述信号产生模块，另一端连接到所述第一达林顿驱动管，用于根据所述预设条件开启选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

10.根据权利要求9中所述的无线充电装置，其特征在于，所述第二多路选择器一端连接在所述控制器，另一端连接到所述第二达林顿驱动管，用于根据所述预设条件开启选择所述多个线圈中的一个或多个接收所述第一信号以对目标电池进行无线充电。

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