TW201405994A - 無線充電系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明係一種無線充電系統，包含接收裝置與發射裝置。接收裝置包含接收端感應線圈、至少一連接介面以及接收端控制系統。接收端感應線圈因應近距離無線電磁感應以產生電力；至少一連接介面用以連接負載裝置；接收端控制模組控制至少一連接介面以對負載裝置進行充電，並因應至少一連接介面所連接的負載裝置，以產生無線辨識訊號。發射裝置包含發射端感應線圈及發射端控制模組，其中發射端感應線圈透過近距離無線電磁感應使接收端感應線圈產生電力；發射端控制模組，因應接收端的無線辨識訊號，以辨識接收端至少一連接介面所連接的負載裝置，並因應控制發射端感應線圈產生符合負載裝置的電力功率。本發明提供一種無線充電方法，其步驟係：辨識一電源規格；透過近距離無線電磁感應發送適於電源規格的電力；以及接收近距離無線電磁感應所發送適於電源規格的電力以進行無線充電。

Description

無線充電系統及方法

本發明係關於一種無線充電系統及方法，特別係關於具有能辨識負載裝置電源規格的無線充電系統及方法。

隨著無線技術的日新月異以及各式無線晶片價格的大幅降低，無線技術已越來越廣泛應用於日常生活的電子裝置中。然而，除了無線通訊外，無線充電技術勢必也將追隨無線通訊技術的發展，漸漸躍升為未來電力傳輸的主流，形成隨處皆可無線充電的狀態。

有別於有線充電，無線充電除了可大幅減少電線的使用，使得空間的利用更顯簡潔外，由於無線充電不具備外露之電路接點，故相對於有線充電其在安全性上亦具備優點，不會有電路接點受潮或短路等安全上的風險。

可攜式電子產品如行動電話、數位相機、平板電腦或筆記型電腦等，因其需具備攜帶上的便利性而常有電源供應方面的問題產生。且為便於充電上的便利性，利用電磁感應原理所產生的無線充電等供電裝置，也漸漸發展成熟。

而以往的無線充電裝置往往只能針對單一規格的電子裝置以進行充電；換言之，電子產品出廠後即需配備能夠對應的無線充電器，導致產品在零組件或配件上的互換性較差，同時該無線充電器也無法因應充電裝置的功率規格自動進行辨識與切換，使得過往的無線充電器在使用上存在著相當多的限制。

而在充電裝置的功率規格辨識上，若係利用兩個感應線圈的電力傳送中包含資料碼一起傳送，此種方式具有其必須考慮的安全性與干擾問題，因為感應線圈上除具備有高能量的電力傳輸，另外還包含了系統雜訊與負載電流變化的干擾。

因此，如何透過適當的無線充電系統與方法，使得利用該系統與方法進行無線充電時，可有效增加其適用範圍，使得具備不同充電規格的電子裝置也能被適用，此即本領域研發人員所極欲企求的。

本發明之一目的係提供一種能有效辨別負載裝置電源規格，以提供負載裝置所需充電功率的無線充電系統。

為了達成上述目的，本發明提供一種無線充電系統，其包含接收裝置與發射裝置，而接收裝置更包含接收端感應線圈、至少一連接介面以及接收端控制系統。接收端感應線圈因應近距離無線電磁感應以產生電力；至少一連接介面用以連接負載裝置；接收端控制模組控制至少一連接介面以對負載裝置進行充電，並因應至少一連接介面所連接的負載裝置，以產生無線辨識訊號。

發射裝置包含發射端感應線圈及發射端控制模組，其中發射端感應線圈透過近距離無線電磁感應使接收端感應線圈產生電力；發射端控制模組，因應接收端的無線辨識訊號，以辨識接收端至少一連接介面所連接的負載裝置，並因應控制發射端感應線圈產生符合負載裝置的電力功率。

本發明之另一目的係提供一種能有效辨別電源規格，以提供 其所需充電功率的無線充電方法。

為了達成上述另一目的，本發明提供一種無線充電方法，其步驟係：辨識一電源規格；透過近距離無線電磁感應發送適於電源規格的電力；以及接收近距離無線電磁感應所發送適於電源規格的電力以進行無線充電。

為使熟悉該項技術人士瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對本發明詳加說明如後：

以下將透過實施例來解釋本發明內容，其係關於一種具有無線充電系統及方法。然而，本發明之實施例並非用以限制實施本發明之任何特定的環境、應用或特殊方式。因此，關於實施例之說明僅為闡釋本發明之目的，而非用以限制本發明。需說明者，以下實施例及圖式中，與本發明非直接相關之元件均已省略而未繪示；且為求簡易瞭解起見，各元件間之尺寸關係並非依照實際比例繪示出。

第一圖係繪示本發明無線充電系統1的方塊圖。無線充電系統1包含接收裝置10及發射裝置20。接收裝置10包含接收端感應線圈102、接收端控制模組104及至少一連接介面106，發射裝置20則包含發射端感應線圈202及發射端控制模組204。

其中，接收端感應線圈102係因應發射端感應線圈202的近距離無線電磁感應以產生電力，而其無線電力傳輸的原理係發射端感應線圈202於通電後，其於自身周遭產生磁場變化，該磁場 變化誘導接收端感應線圈102產生誘導感應電動勢，使得接收端感應線圈102產生電流，進而完成無線充電。

至少一連接介面106係用以連接負載裝置，而負載裝置不限定為手機，也不限定只包含一個，其中包含平板電腦、GPS導航系統、數位相機等各式電子裝置，皆是至少一連接介面106可承載連接用來進行無線充電的標的。

接收端控制模組104則係作為接收端裝置10內的主要電路控制部份，用以控制至少一連接介面106以對負載裝置進行充電，同時並可因應至少一連接介面106所連接的負載裝置，以產生無線辨識訊號101，以傳送至發射端控制模組204。也就是說，接收端控制模組104本身便包含電路間的控制、訊號處理、充電與電路辨識的功能。

至於無線辨識訊號101則係透過承載於接收端控制模組104所產生的無線電波上，以傳送至發射端控制模組204，用以進行負載裝置之辨識訊息的溝通，發射端控制模組204收到辨識訊號101後，便會因應辨識訊號101以辨識接收端至少一連接介面106所連接的負載裝置其電源規格為何，藉此以因應控制發射端感應線圈202產生符合該負載裝置的電力功率。

舉例來說，由於每一種充電標的皆具有其特定的電源規格，由於本發明的無線充電系統1係可符合多種功率規格的電子裝置，包含最常見的iPhone手機，其所需額定充電規格係為5V的直流電壓與1A的直流電流，額定功率大約為5W；而iPad其所需電壓雖同樣為5V的直流電，可是其所需的額定直流電流卻至少需要1.2A以上，一般來說大約是2A，額定功率大約10W。不同規 格的電子裝置其所需的功率規格不同，若輸出的充電功率太小則無法驅動負載裝置，若輸出的充電功率太大則會有燒毀負載裝置電路的可能。

由於本發明的無線充電系統1其輸出功率，從一般行動通訊裝置所需的小功率5W，至車載裝置等所需的大功率20W、40W皆係支援範圍，為了避免負載裝置有無法驅動及燒壞的風險，因此本發明無線充電系統1於進行無線電力傳輸之前，會先透過接收端控制模組104辨識所連接負載裝置的種類，以茲發出承載有辯識訊號101的無線電波，發射端控制模組204接收到辨識訊號101後便會因應控制發射端感應線圈202，以產生符合負載裝置所需功率規格的電力，而符合負載裝置的電力功率範圍係從5W~40W。

值得一提的是，發射裝置20更可如第二圖所示，包含市電連接埠206，透過市電連接埠206獲取電力以進行無線充電。更詳細地說，發射裝置20透過電線連接市電連接埠206與一般家庭或辦公室的市電插座，藉此獲取無線充電的電力來源。

或如第三圖所示，發射裝置20進行無線充電的電力來源可透過USB連接埠208，透過USB連接埠208獲取電力以進行無線充電。更詳細地說，發射裝置20透過USB連接埠208，與電腦、其他電子裝置、包含USB插槽的市電電源轉換器連接，藉此獲取無線充電的電力來源。

或者如第四圖所示，發射裝置20同時包含市電連接埠206與USB連接埠208，使發射裝置20可依據使用者需求透過市電連接埠206或USB連接埠208以進行無線充電。

或者如第五圖所示，發射裝置20除了包含市電連接埠206及USB連接埠208外，更包含充電電池210，充電電池210可透過市電連接埠206與USB連接埠208對其本身充電，使充電電池210於未外接電力時，可用以作為無線充電的行動電力來源，亦即當作行動電源來使用。

如第六圖所示，係本發明無線充電系統1的一實施例。無線充電系統1包含接收裝置10與發射裝置20。接收裝置10與發射裝置20彼此之間係透過電磁感應的方式以進行電力的無線傳輸。接收裝置10與發射裝置20內部皆分別具備感應線圈，由於感應線圈係設置於接收裝置10與發射裝置20的內部，故在第六圖中未將其繪示出，而至於感應線圈此一零件的形狀樣式可參見第七圖。

茲說明本實施例的無線充電系統1係如何透過市電以進行充電，由於以下將提到的實施例皆係對應於前述說明內容，故後續所提及之系統、裝置、元件編號將延續前述說明，因此後續實施例的說明可同時參見第1圖至第五圖。

本實施例無線充電系統1的發射裝置20具有市電連接埠206，透過市電連接埠206與插頭40的連接，藉以獲取電力以進行無線充電。

當iPhone30被放置於接收裝置10的30針dock連接埠120上(參見第八圖)，接收裝置10便透過無線電波將辨識訊號101(第六圖未繪示)傳送至發射裝置20，由於辨識訊號包含iPhone30的電源規格訊息，因此發射裝置20接收到辨識訊號101後，便能因應發送合適的電力功率，使iPhone30透過無線電磁感應的方 式，經由30針dock連接埠120的電力傳遞，獲得5W的電力功率，以完成無線充電。

如第九圖所示，係本發明無線充電系統1的另一實施例。其中與前述實施例相同之處將不予贅述。

與前一實施例不同的是，本實施例無線充電系統1係透過發射裝置20的USB連接埠208與電腦50連接，藉以獲取電力以對iPhone30進行無線充電。

如第十圖所示，係本發明無線充電系統1的又一實施例。與前述實施例不同的是，本實施例無線充電系統1係可透過發射裝置20的市電連接埠206或USB連接埠208與插頭40或電腦50連接，藉以獲取電力以對iPhone30進行無線充電。

如第十一圖所示，係本發明無線充電系統1的再一實施例。與前述實施例不同的是，本實施例無線充電系統1除包含市電連接埠206及USB連接埠208之外，更包含充電電池210，使得iPhone30除可透過市電連接埠206與USB連接埠208進行無線充電外，更可在不需連接插頭40與電腦50的情況下，直接透過接收裝置20內的充電電池210以進行無線充電，亦即透過行動電源模式以進行iPhone30的無線充電。

值得一提的是，本發明的無線充電系統1除可對5W功率的iPhone充電外，其他不同功率的電子裝置也適用於本發明無線充電系統1。其適用範圍從小功率的5W行動裝置，到稍大功率包含20W或40W等的車載電子裝置，都是本發明無線充電系統1所能包含的充電範圍；同時本發明無線充電系統1並未限定只能對一個負載裝置進行充電，同時對複數個負載裝置充電，也是本發明 所主張的範圍。

如第十二圖所示，係本發明的無線充電方法2，其步驟係：步驟21：辨識電源規格；步驟22：透過近距離無線電磁感應發送適於電源規格的電力；步驟23：接收近距離無線電磁感應所發送適於電源規格的電力以進行無線充電。

其中，電源規格的電力功率範圍係從5W~40W。

如第十三圖所示，係無線充電方法2之一實施例，其步驟係：步驟31：辨識電源規格；步驟32：透過近距離無線電磁感應發送適於電源規格的電力，其中電力的來源係來自市電；步驟33：接收近距離無線電磁感應所發送適於電源規格的電力以進行無線充電。

如第十四圖所示，係無線充電方法2之另一實施例，其步驟係：步驟41：辨識電源規格；步驟42：透過近距離無線電磁感應發送適於電源規格的電力，其中電力的來源係來自USB電源；步驟43：接收近距離無線電磁感應所發送適於電源規格的電力以進行無線充電。

如第十五圖所示，係無線充電方法2之又一實施例，其步驟係：步驟51：辨識電源規格；步驟52：透過近距離無線電磁感應發送適於電源規格的電 力，其中電力的來源係可來自市電及/或USB電源；步驟53：接收近距離無線電磁感應所發送適於電源規格的電力以進行無線充電。

如第十六圖所示，係無線充電方法2之再一實施例，其步驟係：步驟61：辨識電源規格；步驟62：透過近距離無線電磁感應發送適於電源規格的電力，其中電力的來源係可來自市電及/或USB電源及/或充電電池的行動電源；步驟63：接收近距離無線電磁感應所發送適於電源規格的電力以進行無線充電。

藉由以上較佳具體實施例之詳述係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍內。

1‧‧‧無線充電系統

10‧‧‧接收裝置

20‧‧‧發射裝置

101‧‧‧無線辨識訊號

102‧‧‧接收端感應線圈

104‧‧‧接收端控制模組

106‧‧‧至少一連接介面

120‧‧‧dock連接埠

202‧‧‧發射端感應線圈

204‧‧‧發射端控制模組

206‧‧‧市電連接埠

208‧‧‧USB連接埠

210‧‧‧充電電池

30‧‧‧iPhone

40‧‧‧插頭

50‧‧‧電腦

2‧‧‧方法

21~23‧‧‧步驟

31~33‧‧‧步驟

41~43‧‧‧步驟

51~53‧‧‧步驟

61~63‧‧‧步驟

第一圖係無線充電系統的方塊圖；第二圖係無線充電系統包含市電連接埠的方塊圖；第三圖係無線充電系統包含USB連接埠的方塊圖；第四圖係無線充電系統包含市電連接埠、USB連接埠的方塊圖；第五圖係無線充電系統包含市電連接埠、USB連接埠及充電電池的方塊圖；第六圖係無線充電系統的一實施例； 第七圖係感應線圈示意圖；第八圖係包含30針dock連接埠的接收裝置立體圖；第九圖係無線充電系統的另一實施例；第十圖係無線充電系統的又一實施例；第十一圖係無線充電系統的再一實施例；第十二圖係無線充電方法；第十三圖係無線充電方法之一實施例；第十四圖係無線充電方法之另一實施例；第十五圖係無線充電方法之又一實施例；以及第十六圖係無線充電方法之再一實施例。

1‧‧‧無線充電系統

10‧‧‧接收裝置

20‧‧‧發射裝置

101‧‧‧無線辨識訊號

102‧‧‧接收端感應線圈

104‧‧‧接收端控制模組

106‧‧‧至少一連接介面

202‧‧‧發射端感應線圈

204‧‧‧發射端控制模組

206‧‧‧市電連接埠

208‧‧‧USB連接埠

210‧‧‧充電電池

Claims (12)

1. 一種無線充電系統，包含：一接收裝置，包含：一接收端感應線圈，因應近距離無線電磁感應以產生電力；至少一連接介面，用以連接負載裝置；以及一接收端控制模組，控制該至少一連接介面以對負載裝置進行充電，並因應該至少一連接介面所連接的負載裝置，以產生一無線辨識訊號；以及一發射裝置，包含：一發射端感應線圈，透過近距離無線電磁感應使該接收端感應線圈產生電力；以及一發射端控制模組，因應該接收端的無線辨識訊號，以辨識該接收端至少一連接介面所連接的負載裝置，並因應控制該發射端感應線圈產生符合該負載裝置的電力功率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之無線充電系統，符合該負載裝置的電力功率係從5W~40W。
3. 如申請專利範圍第2項所述之無線充電系統，該發射裝置包含一市電連接埠，透過該市電連接埠獲取電力以進行無線充電。
4. 如申請專利範圍第2項所述之無線充電系統，該發射裝置包含一USB連接埠，透過該USB連接埠獲取電力以進行無線充電。
5. 如申請專利範圍第3項所述之無線充電系統，該發射裝置包含一USB連接埠，透過該USB連接埠獲取電力以進行無線充電。
6. 如申請專利範圍第3或4或5項所述之無線充電系統，該發射裝置包含一充電電池，該充電電池可透過該市電連接埠與該USB連接埠對其充電，用以作為無線充電的行動電力來源。
7. 一種無線充電的方法，其步驟係：辨識一電源規格；透過近距離無線電磁感應發送適於該電源規格的電力；以及接收該近距離無線電磁感應所發送適於該電源規格的電力以進行無線充電。
8. 如申請專利範圍第7項所述之無線充電的方法，該電源規格的電力功率範圍係從5W~40W。
9. 如申請專利範圍第8項所述之無線充電的方法，該電力的來源係來自市電。
10. 如申請專利範圍第8項所述之無線充電的方法，該電力的來源係來自USB電源。
11. 如申請專利範圍第9項所述之無線充電的方法，該電力的來源係來自USB電源。
12. 如申請專利範圍第9或10或11項所述之無線充電的方法，該電力的來源係來自充電電池的行動電源。