TWI475779B - 無線充電方法及系統 - Google Patents

Description

無線充電方法及系統

本發明係有關於一種充電方法及裝置，且特別是有關於一種無線的充電方法及裝置。

現今，多數資料傳遞，都可利用無線傳輸方式達成。而可利用的介面依頻率、功率與傳輸率而有所差別。而在功率無線傳輸的過程中，電力傳輸的技術在有限的距離與環境已成熟，但其限制卻受限於供電端與受電端彼此間對於電力傳輸的監控的通訊。為達到簡便的設計，現今商用無線電力傳輸是藉由調變控制信號到電力傳輸的能量波上，藉此可同時達成電力傳輸與控制之功能。然而，上述作法通常為單向訊號傳輸，同時傳輸資料速率較低。並且，訊號部分容易受到電力雜訊或受電端負載的影響，也因此限制了傳輸功率最大值。

在目前的技術中，信號加載於傳輸能量上時，雖具有成本較低的優勢，但仍有以下缺點：1.控制信號為單向傳輸。供電端僅唯一受控裝置，難以支持多個受電端的環境。2.控制信號加載於能量之上。當受電端負載變化時，能量變化即會產生變化，因而影響控制信號的可靠性。3.當控制信號加載於能量之上時，係利用負載調變的技術。因此信號的傳輸率較低，同時影響到整個電力傳輸的反應時間。

因此，本發明之主要範疇在於提供另一簡便的通訊管道，使短距離且大功率的無限電力傳輸可能實現，以改善上述問題。

本發明提供一種無線的充電方法及裝置。

本發明提出一種無線充電系統，包括一無線受電裝置及一無線供電裝置。上述無線受電裝置包括一受電接收單元、一處理單元及一受電傳輸單元。上述無線供電裝置包括一供電傳輸單元、一供電接收單元及一供電單元。上述受電接收單元在一控制通道中接收一供電訊號。處理單元耦接至上述受電接收單元，用以依據上述供電訊號計算上述無線受電裝置所需的一電力傳輸資訊。上述受電傳輸單元耦接至上述處理單元，用以在上述控制通道中回傳上述電力傳輸資訊。上述供電傳輸單元用以在上述控制通道中發送上述供電訊號。上述供電接收單元用以在上述控制通道中接收上述電力傳輸資訊。上述供電單元耦接至上述供電接收單元及上述供電傳輸單元，用以依據上述電力傳輸資訊產生一電力回饋訊號，並藉由上述供電傳輸單元在一回饋通道中傳輸上述電力回饋訊號至上述無線受電裝置進行充電。

本發明提出一種無線充電的方法，用於一無線充電系統中，上述方法包括藉由一無線供電裝置之一供電傳輸單元在一控制通道中發送一供電訊號；藉由一無線受電裝置之一受電接收單元在上述控制通道中接收上述供電訊號；藉由上述無線受電裝置之一處理單元產生一電力傳輸資訊；藉由上述無 線受電裝置之一受電傳輸單元在上述控制通道中回傳上述電力傳輸資訊；藉由上述無線供電裝置之一供電接收單元在上述控制通道中接收上述電力傳輸資訊；以及藉由上述無線供電裝置之一供電單元依據上述電力傳輸資訊產生一電力回饋訊號，並藉由上述供電傳輸單元在一回饋通道中傳輸上述電力回饋訊號至上述無線受電裝置進行充電。

為使本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

100‧‧‧系統

110‧‧‧無線受電裝置

112‧‧‧受電接收單元

114‧‧‧處理單元

116‧‧‧受電傳輸單元

120‧‧‧無線供電裝置

122‧‧‧供電接收單元

124‧‧‧供電單元

126‧‧‧供電傳輸單元

210‧‧‧第一無線受電裝置

220‧‧‧第二無線受電裝置

230‧‧‧無線供電裝置

300‧‧‧系統

310‧‧‧第一無線供電裝置

320‧‧‧第二無線供電裝置

330‧‧‧無線受電裝置

312、322‧‧‧供電範圍

400‧‧‧方法流程圖

S402、S404、S406、S408、S410、S412‧‧‧步驟

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之無線充電系統之示意圖。

第2圖係顯示根據本發明一實施例所述之當兩個無線受電裝置進入一無線供電裝置之供電範圍內之系統示意圖。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之當一無線受電裝置同時進入兩個無線供電裝置之供電範圍內之系統示意圖。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之無線充電的方法流程圖。

為了讓本發明之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖示第1圖至第4圖，做詳細之說明。本發明說明書提供不同的實施例來說明本發明不同實施方式的技術特徵。其中，實施例中的各元件之配置係為 說明之用，並非用以限制本發明。且實施例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之無線充電系統100之示意圖。系統100主要包括一無線受電裝置110和一無線供電裝置120。其中無線受電裝置110主要包括受電接收單元112、處理單元114及受電傳輸單元116。無線供電裝置120主要包括供電接收單元122、供電單元124及供電傳輸單元126。

無線受電裝置110主要包括但不侷限於利用2.4GHz ISM band的通訊裝置，如無線鍵盤、無線滑鼠、膝上型電腦、平板電腦、工作站電腦、智慧終端裝置、手機、PAD等相關周邊裝置。無線供電裝置120可以是市面上常見之家電裝置等配置具有供電功能的裝置。在另一實施例中，無線受電裝置110及無線供電裝置120可藉由符合一藍牙通訊規格的方式來傳送該目標資料。類似地，本發明亦可使用紅外線傳輸(IrDA)、WiFi、WiMAX等規格進行傳輸通訊。

無線供電裝置120之供電傳輸單元126在一控制通道中發送一供電訊號，用以廣播無線供電裝置120的存在。在此一實施例中，供電訊號係一RF訊號。而此供電訊號可利用降低功率與天線設計使供電訊號範圍限制在一無線電力傳輸的一供電範圍內，僅進入此供電範圍的無線受電裝置110可以收到，因而知道無線供電裝置120的存在。此外，該控制通道係可由一製造商預先設定，使得無線受電裝置110與無線供電裝置120在一特定的無線射頻訊號頻率中進行供電訊號之傳輸。此頻率可依不同設計與需求而更改，並非用以限制本發明之實 施態樣。

當無線受電裝置110之受電接收單元112在控制通道中接收到無線供電裝置120的供電訊號時，無線受電裝置110之處理單元114將產生一電力傳輸資訊，其中此電力傳輸資訊包括一無線受電裝置110與無線供電裝置120之一距離、一方位及無線受電裝置110所需之一電力等資訊。無線受電裝置110再藉由受電傳輸單元116在控制通道中回傳此電力傳輸資訊至無線供電裝置120。

無線供電裝置120之供電接收單元122在控制通道中接收電力傳輸資訊後，無線供電裝置120之供電單元124依據電力傳輸資訊計算並產生一電力回饋訊號。舉例來說，未避免所輸出之電力回饋訊號在傳輸過程中因距離而耗損，供電單元124可依據所接收的電力傳輸資訊知道目前無線受電裝置110之位置、距離等資訊增加無線受電裝置110所需之電力，使得電力回饋訊號傳輸至無線受電裝置110時仍具有足夠無線受電裝置110所使用之電力。之後，無線供電裝置120再藉由供電傳輸單元126在一回饋通道中傳輸此電力回饋訊號至無線受電裝置110中進行充電。其中無線受電裝置110在接收到電力回饋訊號後，會將電力回饋訊號轉換成一電能，並儲存上述電能。

此外，系統100還可包括複數無線受電裝置110。其中當每一無線受電裝置110在進入無線供電裝置120之供電範圍內時會在控制通道中接收無線供電裝置120所傳輸之供電訊號，並分別回傳各自的電力傳輸資訊至無線供電裝置120。舉例來說，如第2圖所示，一第一無線受電裝置210與一第二無 線受電裝置220進入一無線供電裝置230之供電範圍內時，會分別接收到無限供電裝置230所傳送之供電訊號。在接收到供電訊號後，第一無線受電裝置210及第二無線受電裝置220會分別回傳各自的電力傳輸資訊至無線供電裝置230中。無線供電裝置230藉由第一無線受電裝置210及第二無線受電裝置220所回傳的電力傳輸資訊取得第一無線受電裝置210及第二無線受電裝置220所在之方位與距離。最後，無線供電裝置230分別產生第一無線受電裝置210及第二無線受電裝置220所需之電力回饋訊號，並依據上述方位距離等資訊回傳至第一無線受電裝置210及第二無線受電裝置220。

在另一實施例中，無線供電裝置可分時在控制頻道中發出供電訊號，使新進入供電範圍的無線受電裝置可發現無線供電裝置，並與無線供電裝置進行通訊。

在另一些實施例中，系統更可包括複數個無線供電裝置。如第3圖所示，系統300包括一第一無線供電裝置310、一第二無線供電裝置320及一無線受電裝置330。其中當無線受電裝置330同時進入第一無線供電裝置310的供電範圍312及第二無線供電裝置320的供電範圍322內時，會接收第一無線供電裝置310及第二無線供電裝置320各自所傳輸之供電訊號。而無線受電裝置330之處理單元將依據第一無線供電裝置310及第二無線供電裝置320各自所傳輸之供電訊號找出一具有最高供電效率之無線供電裝置。例如，可依供電訊號之強度判斷受電傳輸單元之供電效率。最後，無線受電裝置330回傳本身之電力傳輸資訊至具有最高供電效率之無線供電裝置，以請求充 電。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之無線充電的方法流程圖400，並配合參考第1圖。首先，在步驟S402中，藉由一無線供電裝置之一供電傳輸單元在一控制通道中發送一供電訊號。在步驟S404中，由一無線受電裝置之一受電接收單元在控制通道中接收此供電訊號。接著，在步驟S406中，藉由無線受電裝置之一處理單元產生一電力傳輸資訊。在步驟S408中，藉由無線受電裝置之一受電傳輸單元在控制通道中回傳電力傳輸資訊。在步驟S410中，由無線供電裝置之一供電接收單元在控制通道中接收電力傳輸資訊。最後，在步驟S412中，藉由無線供電裝置之一供電單元依據此電力傳輸資訊產生一電力回饋訊號，並藉由供電傳輸單元在一回饋通道中傳輸此電力回饋訊號至無線受電裝置進行充電。

因此，透過本發明之利用無線充電的方法與系統，利用額外的控制通道來傳送控制信號，可有效提昇短距離且大功率的無線電力傳輸效率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧系統

110‧‧‧無線受電裝置

112‧‧‧受電接收單元

114‧‧‧處理單元

116‧‧‧受電傳輸單元

120‧‧‧無線供電裝置

122‧‧‧供電接收單元

124‧‧‧供電單元

126‧‧‧供電傳輸單元

Claims (8)

1. 一種無線充電系統，包括：複數無線受電裝置，其中每一無線受電裝置包括：一受電接收單元，用以在一控制通道中接收一供電訊號；一處理單元，耦接至上述受電接收單元，用以依據上述供電訊號計算上述無線受電裝置所需的一電力傳輸資訊；以及一受電傳輸單元，耦接至上述處理單元，用以在上述控制通道中回傳上述電力傳輸資訊；以及一無線供電裝置，包括：一供電傳輸單元，用以在上述控制通道中發送上述供電訊號；一供電接收單元，用以在上述控制通道中接收上述電力傳輸資訊：以及一供電單元，耦接至上述供電接收單元及上述供電傳輸單元，依據上述電力傳輸資訊產生一電力回饋訊號，並藉由上述供電傳輸單元在一回饋通道中傳輸上述電力回饋訊號至上述無線受電裝置進行充電；其中每一無線受電裝置在進入上述供電範圍內時會在上述控制通道中接收上述無線供電裝置所傳輸之上述供電訊號，並分別回傳各自的電力傳輸資訊至上述無線供電裝置。
2. 一種無線充電系統，包括： 一無線受電裝置，包括：一受電接收單元，用以在一控制通道中接收一供電訊號；一處理單元，耦接至上述受電接收單元，用以依據上述供電訊號計算上述無線受電裝置所需的一電力傳輸資訊；以及一受電傳輸單元，耦接至上述處理單元，用以在上述控制通道中回傳上述電力傳輸資訊；以及複數無線供電裝置，其中每一無線供電裝置，包括：一供電傳輸單元，用以在上述控制通道中發送上述供電訊號；一供電接收單元，用以在上述控制通道中接收上述電力傳輸資訊：以及一供電單元，耦接至上述供電接收單元及上述供電傳輸單元，依據上述電力傳輸資訊產生一電力回饋訊號，並藉由上述供電傳輸單元在一回饋通道中傳輸上述電力回饋訊號至上述無線受電裝置進行充電；其中上述無線受電裝置同時進入上述無線供電裝置的供電範圍內時，會接收上述無線供電裝置各自所傳輸之供電訊號，上述處理單元依據上述無線供電裝置各自所傳輸之供電訊號找出一具有最高供電效率之無線供電裝置，並由上述受電傳輸單元回傳上述電力傳輸資訊至上述具有最高供電效率之無線供電裝置。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之無線充電系統，其中上述供電傳輸單元在一供電範圍內發送上述供電訊號。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之無線充電系統，其中上述電力傳輸資訊係包括上述無線受電裝置與上述無線供電裝置之一距離、一方位及一電力。
5. 一種無線充電的方法，用於一無線充電系統中，上述方法包括：藉由一無線供電裝置之一供電傳輸單元在一控制通道中發送一供電訊號；藉由複數無線受電裝置其中之一第一無線受電裝置之一受電接收單元在上述控制通道中接收上述供電訊號；藉由上述第一無線受電裝置之一處理單元產生一電力傳輸資訊；藉由上述第一無線受電裝置之一受電傳輸單元在上述控制通道中回傳上述電力傳輸資訊；藉由上述無線供電裝置之一供電接收單元在上述控制通道中接收上述電力傳輸資訊；以及藉由上述無線供電裝置之一供電單元依據上述電力傳輸資訊產生一電力回饋訊號，並藉由上述供電傳輸單元在一回饋通道中傳輸上述電力回饋訊號至上述第一無線受電裝置進行充電；其中在每一無線受電裝置進入上述供電範圍內時，藉由每一無線受電裝置之受電接收單元在上述控制通道中接收上述無線供電裝置所傳輸之上述供電訊號，並分別回傳各自的電力 傳輸資訊至上述無線供電裝置。
6. 一種無線充電的方法，用於一無線充電系統中，上述方法包括：藉由複數無線供電裝置其中之一第一無線供電裝置之一供電傳輸單元在一控制通道中發送一供電訊號；藉由一無線受電裝置之一受電接收單元在上述控制通道中接收上述供電訊號；藉由上述無線受電裝置之一處理單元產生一電力傳輸資訊；藉由上述無線受電裝置之一受電傳輸單元在上述控制通道中回傳上述電力傳輸資訊；藉由上述第一無線供電裝置之一供電接收單元在上述控制通道中接收上述電力傳輸資訊；以及藉由上述第一無線供電裝置之一供電單元依據上述電力傳輸資訊產生一電力回饋訊號，並藉由上述供電傳輸單元在一回饋通道中傳輸上述電力回饋訊號至上述無線受電裝置進行充電；其中當上述無線受電裝置同時進入上述無線供電裝置的供電範圍內時，藉由上述受電接收單元接收上述無線供電裝置各自所傳輸之供電訊號；藉由上述處理單元依據上述無線供電裝置各自所傳輸之供電訊號找出一具有最高供電效率之無線供電裝置；以及由上述受電傳輸單元回傳上述電力傳輸資訊至上述具有最高供電效率之無線供電裝置。
7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述之無線充電方法，其中上述供電傳輸單元在一供電範圍內發送上述供電訊號。
8. 如申請專利範圍第5項或第6項所述之無線充電方法，其中上述電力傳輸資訊係包括上述無線受電裝置與上述無線供電裝置之一距離、一方位及一電力。