TW202215750A

TW202215750A - 雙電子裝置無線充電器

Info

Publication number: TW202215750A
Application number: TW110126629A
Authority: TW
Inventors: 維維克帕特; 清紀本田; 庫倫邁克爾·約瑟夫; 布里克杰弗里·Ｄ
Original assignee: 美商桑翠斯無線通訊有限公司
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2022-04-16
Also published as: US20220069600A1; CN116249645A; US11689038B2

Abstract

一種雙電子裝置無線充電器，其具有一底座，該底座具有一用以容納一內部充電模組的插座；該內部充電模組藉由一纜線耦接至該底座；以及該底座的一外部充電元件圍繞該插座同心設置。該內部充電模組可從一位於該插座內的緊密模式轉變為一遠離該底座的擴展模式。在該緊密模式中，該雙電子裝置無線充電器可以藉由該內部充電模組或該外部充電元件對一電子裝置無線充電，而在擴展模式中，該內部充電模組與該外部充電元件都可以同時對單獨的電子裝置無線充電。

Description

雙電子裝置無線充電器

本發明係關於一種用於可攜式電子裝置的無線充電器。更特別地，本發明係關於一種具有能夠個別或同時對兩個獨立的電子裝置／充電協定無線充電之緊密型無線充電器。

無線磁感應充電技術能夠在不需要透過電氣連接器進行機械互連的情況下對適當配置的電子裝置進行充電，大幅簡化了充電步驟並能夠簡化／改善電子裝置的環境密封。

由無線充電聯盟(Wireless Power Consortium)開發的 Qi 是一種開放性介面標準，它定義了使用感應充電在最大4cm的距離內進行無線充電的標準。儘管大多數現代可攜式電子通訊裝置（例如行動電話）都採用Qi 無線充電標準，但大量的智慧型手錶配件（例如： Apple Watch智慧型手錶）需要專用的無線充電適配器以及／或者協定。因此，使用者為了能夠在移動時進行充電，需要攜帶兩個無線充電器與相關聯的電源適配器／纜線，以及／或者具有顯著增加的尺寸以容納間隔開的個別無線充電線圈之無線充電器。

本發明的目的在於提供可以克服先前技術缺點之無線充電器解決方案。

本發明提供一種雙電子裝置無線充電器，其具有一底座，該底座具有一用以容納一內部充電模組的插座；該內部充電模組藉由一纜線耦接至該底座；以及該底座的一外部充電元件圍繞該插座同心設置。該內部充電模組可從一位於該插座內的緊密模式轉變為一遠離該底座的擴展模式。在該緊密模式中，該雙電子裝置無線充電器可以藉由該內部充電模組或該外部充電元件對一電子裝置無線充電，而在擴展模式中，該內部充電模組與該外部充電元件都可以同時對單獨的電子裝置無線充電。

本發明為解決同時操作彼此非常接近的不同無線充電協定，可能會干擾到一或兩種充電協定的正確操作。

如圖1至圖4與圖8至圖11所示，一雙電子裝置無線充電器(dual electronic device wireless charger)1具有一位於插座(socket)10內的內部充電模組(Inner charging module)5（如圖5所示），插座10以同心方式位於大致平面的底座(Base)20內的外部充電元件(Outer charging element)15中。內部充電模組5藉由纜線(Cable)25電耦接至底座20的電路。纜線25可以包括例如支持標準化資料與電力導體協定，像是通用串列匯流排(Universal Serial Bus, USB)。

如圖4所示，在緊密模式(compact mode)下，內部充電模組5位於插座10內，而纜線25位於底座20中的凹槽(groove)30內。凹槽30的內部35從纜線25的連接點40(connection point)延伸至底座20與插座10。凹槽30的外部40從纜線25的連接點42延伸至底座20與底座20的外圍(periphery)45。凹槽30的內部35可以被外部充電元件15的聚合物蓋(polymer cover)50覆蓋，該聚合物蓋50圍繞插座10的目標區域。

如圖5所示，底座20還包含電氣電路(electrical circuitry)55，其包括電源輸入連結(power input connection)60，像是USB-C連接器或其類似者，與一降壓轉換器(step-down converter)65電氣連接（若有需要，視提供給電源輸入連結 60的電源類型而定），以對微控制器單元 (Microcontroller Unit, MCU)70 供電，使其根據以電氣連接至MCU 70的快閃記憶體積體電路（快閃記憶體 IC)75所儲存的邏輯規則進行配置，藉由內部充電模組5以及／或者外部充電元件15各自根據不同的無線充電協定，像是 Qi 與Apple Watch，發起、監控與終止無線充電序列。

內部充電模組5可以是一個獨立的模組(self-contained module)，像是Apple Watch所用的Apple磁性充電模組(Apple Magnetic Charging Module)，由總部位於加州Cupertino 的蘋果公司(Apple Inc., Cupertino, California)提供。內部充電模組5從MCU 70接收電力與賦能，並向MCU 70提供操作模式回饋。

在緊密模式下，將內部充電模組5置於插座10內，藉由內部充電模組（對智能手錶）或外部充電元件（對行動電話）為電子裝置80充電，電子裝置80被放置在底座20上，位於內部充電模組5與外部充電元件15之上，如圖 6與7所示。

如圖8至圖11所示，內部充電模組5可遠離外部充電元件15與底座20，進入一擴展模式雙充電配置(expanded mode dual charging configuration)，同時對第一與第二電子裝置80充電，像是行動電話與智慧型手錶，如圖12所示。為了進入擴展模式，內部充電模組5遠離底座20。當從插座10移除內部充電模組 5時，可透過設置在凹槽30的內部35上方的蓋子50之狹縫 85（見圖1與圖3）將纜線25拉出。從插座10移除內部充電模組5，而纜線25重新定位在凹槽30的內部35之外並進入凹槽30的外部40，可讓內部充電模組5進入擴展模式雙充電配置，其中內部充電模組5與底座20間隔開，同時仍藉由纜線25電氣耦接至底座20的電氣電路55。

為了避免充電協定之間的干擾，雙電子裝置無線充電器1偵測內部充電模組5是否存在於插座10內，例如藉由像是彈簧開關的近接感測器90（如圖8與10所示），或者藉由像是MCU 70的通用輸入輸出(General Purpose Input Output, GPIO)埠92耦接至MCU 70。如果沒有在插座10內偵測到內部充電模組5，則啟用雙充電模式，其中內部充電模組5與外部充電元件15都可以藉由個別的無線充電協定進行充電。

透過設置在底座20上的一或更多個發光二極體(LED)95或其類似者，可為用戶提供簡化的視覺回饋模式。電源LED 95可以提供回饋，例如底座20的電源狀態。進一步的回饋可包括，舉例來說，當位於插座10或與底座20間隔開的內部充電模組5已成功啟動充電，或有另一個電子裝置80藉由外部充電元件15充電，都會讓狀態LED 95被通電以發出例如白光(正在充電)的回饋。相反地，如果在外部充電元件15附近檢測到異物，但沒有成功協商與啟動充電，則LED 95可能會閃紅燈（存在不可充電的物體）。

在進一步的實施例中，例如圖14至圖22所示，可修改底座20與插座10，使得插座10為一通孔(through hole)，用以從底座20的背面插入內部充電模組5。內部充電模組5上的凸緣(flange)8與插座10的階梯鍵合，以防止內部充電模組5一路通過。插座10內的內部充電模組5的可卸除保留(releasable retention)可利用像是磁鐵12或其類似者提供。除了內部充電模組5置於插座10的的背面之外，底座20的背面還設有凹槽((groove)30，提供放置纜線25。為了提供額外的纜線25延伸讓使內部充電模組5與底座20在擴展模式下相距更遠，凹槽30可以被設置為蛇形彎折等。凹槽30與纜線25之間在緊密模式下的配合可以是過盈配合(interference fit)以將纜線25保持在凹槽30內。在本實施例中，近接感測器90可被設置在底座20內的插座10附近，作為磁性感測器，例如霍爾效應(Hall effect)感測器。

如圖13所示，在操作過程中，如果充電器通電(100)，則初始化Qi模式(110)，近接感測器90查詢狀態，判斷充電器是處於緊密模式還是擴展模式(120)。如果近接感測器90指示為緊密模式，則查詢內部充電模組5是否有Apple Watch(130)。如果有Apple Watch，則禁用外部充電元件(140)，而Apple Watch充電序列完成，同時LED 95指示正在充電(150)。如果沒有Apple Watch，則外部充電元件15感應是否有待充電電子裝置存在(160)。如果藉由外部充電元件15偵測到有可充電裝置，則初始化充電序列(180)而LED 95指示正在充電(190)。如果無法初始化外部充電元件15的充電序列，則LED 95會閃爍，例如紅光，以指示有異物存在(200)。

如果模式查詢(120) 顯示不是緊密模式，而是擴展模式，則藉由內部充電模組5與外部充電元件15啟動同時充電(210)由LED 95 (220)指示充電中。

熟悉此技藝者應可理解，雙電子裝置無線充電器1為多個電子裝置80提供了堅固而緊密且易於使用的無線充電器，而且只需同一裝置就能使用不同無線充電協定，如有需要也可在同一裝置同時使用，在此一緊密易於使用的組件中，只需要一根電源線／連結。

熟悉此技藝者應可理解，雙電子裝置無線充電器1使得單一充電器可用於安卓(Android)類型與蘋果(Apple)類型的裝置。

在前述說明中已參考各種具有已知等效物的材料、比率、整數或組成元件之情況，而這些等效物被納入本說明書中，如同單獨闡述一樣。

儘管本發明已經利用實施例進行說明，而且已經相當詳細地描述了這些實施例，但本案申請人並非意圖將所附申請專利範圍限制或以任何方式限制於此等細節。熟悉此技藝者應可輕易地明白其他的優點與修正。因此，本發明在其廣義的型態中不限於所示範與描述的特定細節、代表性裝置、方法，以及說明性範例。因此，在不脫離申請人整體發明概念的精神或範疇的情況下，可以從這些細節加以延伸。此外，應可理解的是，在不悖離由以下申請專利範圍限定的本發明的範疇或精神的情況下，可以對其進行改進以及／或者修改。

1:雙電子裝置無線充電器 5:內部充電模組 8:凸緣 10:插座 12:磁鐵 15:外部充電元件 20:底座 25:纜線 30:凹槽 35:內部 40:外部 42:連接點 45:外圍 50:蓋子 55:電氣電路 60:電源輸入連結 65:降壓轉換器 70:微控制器單元 75:快閃記憶體積體電路 80:電子裝置 85:狹縫 90:近接感測器 92:通用輸入輸出埠 95:發光二極體 100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220:步驟

包含在本說明書中並構成本說明書一部分的附圖係用以繪示本發明的實施例，其中附圖中相同的附圖標記所指為相同的特徵或元件，並且可能不會在它們出現的每個附圖中詳細描述，而先前所提供的本發明的一般描述會與以下的實施例詳細說明一起用以解釋本發明的原理。圖1所示為一實施例之雙電子裝置無線充電器在緊密模式下的正面與頂部斜向等角視圖；圖2所示為圖1的充電器之底部與背面斜向等角視圖；圖3所示為圖1的充電座之俯視示意圖；圖4所示為圖3去除蓋子後的示意圖；圖5所示為圖1的雙電子裝置無線充電器內之電氣電路示意方塊圖；圖6所示為圖1的雙電子裝置無線充電器的示意圖，實施在緊密模式下對智慧型手錶無線充電；圖7所示為圖1的雙電子裝置無線充電器的示意圖，實施在緊密模式下對行動電話無線充電；圖8所示為圖1的雙電子裝置無線充電器在擴展模式下之正面與頂部斜向等角視圖；圖9所示為圖8的充電器之底部與背面斜向等角視圖；圖10所示為圖8的充電座之俯視示意圖；圖11所示為圖8的充電座之側面示意圖；圖12所示為圖8的雙電子裝置無線充電器的示意圖，實施同時對智慧型手錶與行動電話無線充電；圖13所示為邏輯流程圖，實施圖1的雙電子裝置無線充電器之示範性操作邏輯；圖14所示為在緊密模式下的雙電子裝置無線充電器的替代實施例之正面與頂部斜向等角視圖；圖15所示為圖14的充電器之底部與背面斜向等角視圖；圖16所示為圖14的充電座之俯視示意圖；圖17所示為圖14的充電座之仰視示意圖；圖18所示為圖14的雙電子裝置無線充電器的示意圖，實施在緊密模式下對智慧型手錶無線充電；圖19所示為圖14的雙電子裝置無線充電器的示意圖，實施在緊密模式下對行動電話無線充電；圖20所示為圖14的雙電子裝置無線充電器在擴展模式下的正面與頂部斜向等角視圖；圖21所示為圖20的充電器之仰視示意圖；以及圖22所示為圖20的雙電子裝置無線充電器的示意圖，實施同時對智慧型手錶與行動電話無線充電。

1:雙電子裝置無線充電器

5:內部充電模組

15:外部充電元件

20:底座

30:凹槽

40:外部

45:外圍

50:蓋子

85:狹縫

95:發光二極體

Claims

一種雙電子裝置無線充電器，包含：一底座，該底座具有一用以容納一內部充電模組的插座；該內部充電模組藉由一纜線耦接至該底座；以及該底座的一外部充電元件圍繞該插座同心設置；該內部充電模組可從一位於該插座內的緊密模式轉變為一遠離該底座的擴展模式；其中在該緊密模式中，該雙電子裝置無線充電器藉由該內部充電模組或該外部充電元件對一電子裝置無線充電；以及，其中在該擴展模式中，該內部充電模組與該外部充電元件都同時對單獨的電子裝置無線充電。
如請求項1所述之雙電子裝置無線充電器，其中該內部充電模組與該外部充電元件可使用不同的無線充電協定。
如請求項2所述之雙電子裝置無線充電器，其中該內部充電模組的一無線充電協定採用Apple Watch之無線充電協定。
如請求項2所述之雙電子裝置無線充電器，其中外部充電元件的一無線充電協定為Qi。
如請求項1所述之雙電子裝置無線充電器，其中該纜線係位於從該底座的一連接點延伸至該插座的一凹槽之一內部，而該內部充電模組係位於該插座中。
如請求項5所述之雙電子裝置無線充電器更包括一位於該外部充電元件上方的蓋子，一設置在該凹槽的內部上方的蓋中之狹縫。
如請求項1所述之雙電子裝置無線充電器，其中該纜線係位於從該底座的一連接點延伸至該底座的一外圍的一凹槽之一外部內，而該內部充電模組係從該插座被移開。
如請求項1所述之雙電子裝置無線充電器更包括位於該底座內的電氣電路；該電氣電路包括一電氣耦接至一微控制器單元的電源輸入連結、一電氣耦接至該微控制器單元的快閃記憶體積體電路、藉由該纜線電氣耦接至該微控制器單元的該內部充電模組與電氣耦接至該微控制器的該外部充電元件。
如請求項8所述之雙電子裝置無線充電器更包括一近接感測器，其被配置用以檢測該插座內是否存在該內部充電模組；該近接感測器電氣耦接至該微控制器單元。
如請求項9所述之雙電子裝置無線充電器，其中該近接感測器係一彈簧開關。
如請求項9所述之雙電子裝置無線充電器，其中該近接感測器係一霍爾效應感測器。
如請求項9所述之雙電子裝置無線充電器，其中該快閃記憶體積體電路包括複數邏輯規則，當該雙電子裝置處於該緊密模式時，如果該內部充電模組正在對一電子裝置充電，則該些邏輯規禁用該外部充電元件。
如請求項1所述之雙電子裝置無線充電器，其中該近接感測器與該微控制器的電氣耦接是藉由該微控制器的一通用輸入－輸出埠。
如請求項1所述之雙電子裝置無線充電器，其中該插座係一通孔，用以從該底座的一背面插入該內部充電模組。
如請求項14所述之雙電子裝置無線充電器，其中該內部充電模組設置有一凸緣，該凸緣的尺寸與該插座鍵合。
如請求項15所述之雙電子裝置無線充電器，其中該凸緣提供該內部充電模組在該插座內的一可卸除保留部。
如請求項15所述之雙電子裝置無線充電器，其中該可卸除保留部至少為一個磁鐵。
一種操作一雙電子裝置無線充電器的方法，包含以下步驟：對請求項1所述的該雙電子裝置無線充電器供電；如果在該插座內偵測到該內部充電模組，則啟動緊密模式；以及如果在該插座內為偵測未檢測到該內部充電模組，則啟動該擴展模式。
如請求項14所述之方法更包括以下的步驟：在該緊密模式下，如果該內部充電模組正在對一電子裝置充電，則禁用該外部充電元件；在該緊密模式下，如果該外部充電元件正在對一電子裝置充電，則禁用該內部充電模組；以及在該擴展模式下，啟動該內部充電模組與該外部充電元件使其都可對一電子裝置充電。