TWI544718B - 無線充電裝置及無線充電方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種無線充電裝置及無線充電方法，尤指一種利用單一馬達帶動傳送線圈移動且轉動至對應電子裝置之接收線圈之位置之無線充電裝置及無線充電方法。
隨著各式各樣的電子裝置愈來愈普及，例如行動電話、平板電腦等，無線充電技術也愈來愈受到重視。若無線充電裝置只能對單一電子裝置進行充電，對於擁有多個電子裝置之使用者而言，相當不便。因此，如何讓無線充電裝置能夠自動對多個電子裝置進行充電，便成為無線充電裝置設計時的一個重要課題。目前，美國專利公告第8248028號（下稱’028專利）已揭露可自動對多個電子裝置進行充電之無線充電裝置。然而，由於’028專利需利用兩組馬達及導軌結構來移動傳送線圈，結構設計過於複雜，進而增加製造成本。此外，亦有先前技術於無線充電裝置中設置多個傳送線圈，以對多個電子裝置進行充電。然而，多個傳送線圈也會增加製造成本。
本發明提供一種無線充電裝置及無線充電方法，以解決上述之問題。
本發明之申請專利範圍揭露一種無線充電裝置，其包含一基座、一馬達、一轉動件以及一第一傳送線圈。該基座具有一中空柱體以及環繞該中空柱體之一環形槽。該馬達可移動地設置於該中空柱體中，且該馬達具有一轉動軸。該轉動件連接於該轉動軸之一第一端。該第一傳送線圈設置於該轉動件上。當一電子裝置放置於該環形槽中時，該馬達帶動該第一傳送線圈移動且轉動至對應該電子裝置之一接收線圈之位置，使得該第一傳送線圈與該接收線圈配合，進而對該電子裝置進行充電。
本發明之申請專利範圍另揭露該無線充電裝置另包含一螺帽，設置於該中空柱體中，該轉動軸之一第二端具有外螺紋，使得該轉動軸之該第二端可轉動地連接於該螺帽，該第一端與該第二端相對。
本發明之申請專利範圍另揭露該基座另具有一限位孔，位於該中空柱體中，該馬達另具有一限位柱，可移動地設置於該限位孔中。
本發明之申請專利範圍另揭露在對該電子裝置進行充電前，該馬達帶動該第一傳送線圈移動且轉動至複數個高度與複數個方向，該第一傳送線圈偵測該等高度與該等方向之複數個負載，該等負載之最大值所在之高度與方向對應該電子裝置之該接收線圈之位置。
本發明之申請專利範圍另揭露該無線充電裝置另包含一偵測單元，設置於該轉動件上，在對該電子裝置進行充電前，該馬達帶動該第一傳送線圈與該偵測單元移動且轉動至複數個高度與複數個方向，該偵測單元偵測該等高度與該等方向之複數個負載，該等負載之最大值所在之高度與方向對應該電子裝置之該接收線圈之位置。
本發明之申請專利範圍另揭露當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，該等負載之複數個峰值所在之高度與方向對應該等電子裝置之該等接收線圈之位置。
本發明之申請專利範圍另揭露該無線充電裝置另包含一電路板、一控制單元、一運算單元以及一記憶單元。該電路板設置於該中空柱體中，且該第一傳送線圈電性連接於該電路板。該控制單元設置於該電路板上，且該控制單元用以控制該馬達。該運算單元設置於該電路板上，且該運算單元用以判斷該等負載之強度。該記憶單元設置於該電路板上，且該記憶單元用以記錄該等高度、該等方向與該等負載。
本發明之申請專利範圍另揭露該無線充電裝置另包含一第二傳送線圈，設置於該轉動件上且與該第一傳送線圈相對。
本發明之申請專利範圍另揭露該第一傳送線圈之無線充電技術標準與該第二傳送線圈之無線充電技術標準相同。
本發明之申請專利範圍另揭露該第一傳送線圈之無線充電技術標準與該第二傳送線圈之無線充電技術標準相異。
本發明之申請專利範圍另揭露一種無線充電方法，其適用於一無線充電裝置，該無線充電裝置包含一基座、一馬達、一轉動件以及一傳送線圈，該基座具有一中空柱體以及環繞該中空柱體之一環形槽，該馬達可移動地設置於該中空柱體中，該馬達具有一轉動軸，該轉動件連接於該轉動軸，該傳送線圈設置於該轉動件上。該無線充電方法包含下列步驟：當一電子裝置放置於該環形槽中時，該馬達帶動該傳送線圈移動且轉動至複數個高度與複數個方向；偵測該等高度與該等方向之複數個負載，其中該等負載之最大值所在之高度與方向對應該電子裝置之一接收線圈之位置；該馬達帶動該傳送線圈移動且轉動至對應該電子裝置之該接收線圈之位置；以及該傳送線圈與該接收線圈配合配合，進而對該電子裝置進行充電。
本發明之申請專利範圍另揭露當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，該等負載之複數個峰值所在之高度與方向對應該等電子裝置之該等接收線圈之位置。
本發明之申請專利範圍另揭露當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，該無線充電方法另包含下列步驟：優先對電量最多之該電子裝置進行充電。
本發明之申請專利範圍另揭露當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，該無線充電方法另包含下列步驟：優先對電量最少之該電子裝置進行充電。
本發明之申請專利範圍另揭露當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，該無線充電方法另包含下列步驟：優先對與該傳送線圈距離最短之該電子裝置進行充電。
本發明之申請專利範圍另揭露當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，該無線充電方法另包含下列步驟：優先對先偵測到之該電子裝置進行充電。
綜上所述，本發明係利用單一馬達帶動傳送線圈移動且轉動至對應電子裝置之接收線圈之位置，使得傳送線圈與接收線圈配合，進而對電子裝置進行充電。由於本發明僅利用單一馬達來移動且轉動傳送線圈，因此，本發明之結構設計簡單，可有效降低製造成本。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱第1圖至第7圖，第1圖為本發明一實施例之無線充電裝置1的立體圖，第2圖為第1圖中的無線充電裝置1的爆炸圖，第3圖為第2圖中的基座10於另一視角的立體圖，第4圖為第1圖中的無線充電裝置1的透視圖，第5圖為第1圖中的無線充電裝置1的功能方塊圖，第6圖為第2圖中的轉動軸120帶動轉動件14轉動後的立體圖，第7圖為本發明一實施例之無線充電方法的流程圖。第7圖中的無線充電方法適用於第1圖中的無線充電裝置1。
如第1圖至第6圖所示，無線充電裝置1包含一基座10、一馬達12、一轉動件14、一第一傳送線圈16、一螺帽18、一電路板20、一控制單元22、一運算單元24以及一記憶單元26。於此實施例中，第一傳送線圈16可符合無線充電聯盟（Wireless Power Consortium，WPC）、電力事業聯盟（Power Matters Alliance，PMA）或無線充電標準聯盟（Alliance for Wireless Power，A4WP）所制訂之無線充電技術標準，視實際應用而定。此外，馬達12可為步進馬達，電路板20可為印刷電路板（printed circuit board，PCB），控制單元22可為用以控制馬達12之控制器，運算單元24可為具有資料運算處理功能之處理器，且記憶單元26可為記憶體或其它資料儲存裝置。
基座10具有一中空柱體100以及環繞中空柱體100之一環形槽102。於此實施例中，中空柱體100係為圓柱體。然而，於另一實施例中，中空柱體100亦可為多邊形柱體，不以圓柱體為限。電路板20設置於中空柱體100中，且控制單元22、運算單元24與記憶單元26皆設置於電路板20上。馬達12可移動地設置於中空柱體100中，且馬達12具有一轉動軸120。轉動軸120具有一第一端E1以及一第二端E2，其中第一端E1與第二端E2相對。轉動件14連接於轉動軸120之第一端E1。第一傳送線圈16設置於轉動件120上，且電性連接於電路板20。螺帽18設置於中空柱體100中。轉動軸120之第二端E2具有外螺紋。轉動軸120之第二端E2之外螺紋可與螺帽18配合，使得轉動軸120之第二端E2可轉動地連接於螺帽18。此外，基座10另具有二限位孔104，位於中空柱體100中。馬達12另具有二限位柱122，可移動地設置於二限位孔104中。需說明的是，限位柱122與限位孔104之數量可根據實際應用而決定，不以二個為限。
當控制單元22控制馬達12之轉動軸120轉動時，轉動軸120即會帶動轉動件14上之第一傳送線圈16轉動。此外，轉動軸120之第二端E2之外螺紋可與螺帽18配合，且馬達12之限位柱122可與基座10之限位孔104配合，使得馬達12上下移動。藉此，轉動件14上之第一傳送線圈16即可移動並轉動至各個方向與高度。
當一電子裝置50放置於基座10之環形槽102中時，控制單元22可控制馬達12帶動第一傳送線圈16移動且轉動至複數個高度與複數個方向（第7圖中的步驟S10）。於此實施例中，上述之複數個高度與複數個方向可為馬達12之移動行程範圍內的任意高度與任意方向。於實際應用中，控制單元22可控制馬達12由最底端移動至最頂端，由最頂端移動至最底端，或由任意位置開始移動。接著，第一傳送線圈16會偵測每一個高度與每一個方向之負載（例如，磁感量），而得到複數個負載（第7圖中的步驟S12），其中負載之最大值所在之高度與方向即是對應電子裝置50之一接收線圈500之位置。需說明的是，本發明會針對第一傳送線圈16之無線充電技術標準的所有波段偵測每一個高度與每一個方向之負載。接著，控制單元22即可控制馬達12帶動第一傳送線圈16移動且轉動至對應電子裝置50之接收線圈500之位置（第7圖中的步驟S14），亦即負載之最大值所在之高度與方向。接著，第一傳送線圈16即會與接收線圈500配合產生磁感應（magnetic induction）或磁共振（magnetic resonance），進而對電子裝置50之電池（未顯示）進行充電（第7圖中的步驟S16）。
於此實施例中，第一傳送線圈16之升降高度與速度係取決於轉動軸120之第二端E2之外螺紋的螺距，其中轉動軸120之第二端E2之外螺紋的螺距可根據實際應用而決定。
於此實施例中，運算單元24可判斷偵測到的負載之強度，以找出負載之最大值所在之高度與方向。此外，記憶單元26可記錄每一個高度、每一個方向與對應的負載。
於此實施例中，電子裝置50還可透過接收線圈500傳送電池容量、目前電量等資訊給第一傳送線圈16。因此，運算單元24可根據電子裝置50之電池容量、目前電量等資訊進一步判斷電子裝置50之電量是否已充飽、預估充電時間等資訊。
需說明的是，第7圖所示之無線充電方法之控制邏輯可以軟體搭配電路設計來實現。當然，這些控制邏輯中的各個部分或功能皆可透過軟硬體的組合來實現。
請參閱第8圖，第8圖為二電子裝置50、52放置於無線充電裝置1之環形槽102中的立體圖。如第8圖所示，使用者可將二電子裝置50、52放置於無線充電裝置1之環形槽102中，以對二電子裝置50、52進行充電。當二電子裝置50、52放置於無線充電裝置1之環形槽102中時，上述之步驟S12偵測到的負載之複數個峰值所在之高度與方向即會對應二電子裝置50、52之接收線圈之位置。此時，二電子裝置50、52之充電順序可設定如下：1)優先對電量最多之電子裝置進行充電；2)優先對電量最少之電子裝置進行充電；3)優先對與第一傳送線圈16距離最短之電子裝置進行充電；以及4)優先對先偵測到之電子裝置進行充電。需說明的是，使用者亦可將二個以上的電子裝置放置於無線充電裝置1之環形槽102中，以對二個以上的電子裝置進行充電。
請參閱第9圖，第9圖為本發明另一實施例之無線充電裝置1'的功能方塊圖，其中第7圖中的無線充電方法亦可利用第9圖中的無線充電裝置1'來實現。無線充電裝置1'與上述的無線充電裝置1的主要不同之處在於，無線充電裝置1'另包含一偵測單元28，設置於上述之轉動件14上。在第7圖中的步驟S12中，無線充電裝置1'係利用偵測單元28偵測每一個高度與每一個方向之負載（例如，磁感量），而得到複數個負載。於此實施例中，偵測單元28可為近場無線通訊（Near Field Communication，NFC）線圈或其它特殊線圈。需說明的是，第9圖中與第5圖中所示相同標號的元件，其作用原理大致相同，在此不再贅述。
請參閱第10圖，第10圖為本發明另一實施例之無線充電裝置1''的爆炸圖，其中第7圖中的無線充電方法亦可利用第10圖中的無線充電裝置1''來實現。無線充電裝置1''與上述的無線充電裝置1的主要不同之處在於，無線充電裝置1''另包含一第二傳送線圈30，設置於轉動件14上且與第一傳送線圈16相對。於此實施例中，第一傳送線圈16之無線充電技術標準與第二傳送線圈30之無線充電技術標準可為相同。換言之，第一傳送線圈16與第二傳送線圈30可同時符合WPC、PMA或A4WP所制訂之無線充電技術標準。於另一實施例中，第一傳送線圈16之無線充電技術標準與第二傳送線圈30之無線充電技術標準可為相異。舉例而言，第一傳送線圈16可符合WPC或A4WP所制訂之無線充電技術標準，且第二傳送線圈30可符合PMA所制訂之無線充電技術標準。
綜上所述，本發明係利用單一馬達帶動傳送線圈移動且轉動至對應電子裝置之接收線圈之位置，使得傳送線圈與接收線圈配合，進而對電子裝置進行充電。由於本發明僅利用單一馬達來移動且轉動傳送線圈，因此，本發明之結構設計簡單，可有效降低製造成本。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1、1'、1''‧‧‧無線充電裝置
10‧‧‧基座
12‧‧‧馬達
14‧‧‧轉動件
16‧‧‧第一傳送線圈
18‧‧‧螺帽
20‧‧‧電路板
22‧‧‧控制單元
24‧‧‧運算單元
26‧‧‧記憶單元
28‧‧‧偵測單元
30‧‧‧第二傳送線圈
50、52‧‧‧電子裝置
100‧‧‧中空柱體
102‧‧‧環形槽
104‧‧‧限位孔
120‧‧‧轉動軸
122‧‧‧限位柱
500‧‧‧接收線圈
E1‧‧‧第一端
E2‧‧‧第二端
S10-S16‧‧‧步驟
10‧‧‧基座
12‧‧‧馬達
14‧‧‧轉動件
16‧‧‧第一傳送線圈
18‧‧‧螺帽
20‧‧‧電路板
22‧‧‧控制單元
24‧‧‧運算單元
26‧‧‧記憶單元
28‧‧‧偵測單元
30‧‧‧第二傳送線圈
50、52‧‧‧電子裝置
100‧‧‧中空柱體
102‧‧‧環形槽
104‧‧‧限位孔
120‧‧‧轉動軸
122‧‧‧限位柱
500‧‧‧接收線圈
E1‧‧‧第一端
E2‧‧‧第二端
S10-S16‧‧‧步驟
第1圖為本發明一實施例之無線充電裝置的立體圖。 第2圖為第1圖中的無線充電裝置的爆炸圖。 第3圖為第2圖中的基座於另一視角的立體圖。 第4圖為第1圖中的無線充電裝置的透視圖。 第5圖為第1圖中的無線充電裝置的功能方塊圖。 第6圖為第2圖中的轉動軸帶動轉動件轉動後的立體圖。 第7圖為本發明一實施例之無線充電方法的流程圖。 第8圖為二電子裝置放置於無線充電裝置之環形槽中的立體圖。 第9圖為本發明另一實施例之無線充電裝置的功能方塊圖。 第10圖為本發明另一實施例之無線充電裝置的爆炸圖。
1‧‧‧無線充電裝置
10‧‧‧基座
12‧‧‧馬達
14‧‧‧轉動件
16‧‧‧第一傳送線圈
18‧‧‧螺帽
20‧‧‧電路板
100‧‧‧中空柱體
102‧‧‧環形槽
120‧‧‧轉動軸
122‧‧‧限位柱
E1‧‧‧第一端
E2‧‧‧第二端
Claims (16)
- 一種無線充電裝置，包含： 一基座，具有一中空柱體以及環繞該中空柱體之一環形槽； 一馬達，可移動地設置於該中空柱體中，該馬達具有一轉動軸； 一轉動件，連接於該轉動軸之一第一端；以及 一第一傳送線圈，設置於該轉動件上； 其中，當一電子裝置放置於該環形槽中時，該馬達帶動該第一傳送線圈移動且轉動至對應該電子裝置之一接收線圈之位置，使得該第一傳送線圈與該接收線圈配合，進而對該電子裝置進行充電。
- 如請求項1所述之無線充電裝置，另包含一螺帽，設置於該中空柱體中，該轉動軸之一第二端具有外螺紋，使得該轉動軸之該第二端可轉動地連接於該螺帽，該第一端與該第二端相對。
- 如請求項1所述之無線充電裝置，其中該基座另具有一限位孔，位於該中空柱體中，該馬達另具有一限位柱，可移動地設置於該限位孔中。
- 如請求項1所述之無線充電裝置，其中在對該電子裝置進行充電前，該馬達帶動該第一傳送線圈移動且轉動至複數個高度與複數個方向，該第一傳送線圈偵測該等高度與該等方向之複數個負載，該等負載之最大值所在之高度與方向對應該電子裝置之該接收線圈之位置。
- 如請求項1所述之無線充電裝置，另包含一偵測單元，設置於該轉動件上，在對該電子裝置進行充電前，該馬達帶動該第一傳送線圈與該偵測單元移動且轉動至複數個高度與複數個方向，該偵測單元偵測該等高度與該等方向之複數個負載，該等負載之最大值所在之高度與方向對應該電子裝置之該接收線圈之位置。
- 如請求項4或5所述之無線充電裝置，其中當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，該等負載之複數個峰值所在之高度與方向對應該等電子裝置之該等接收線圈之位置。
- 如請求項4或5所述之無線充電裝置，另包含： 一電路板，設置於該中空柱體中，該第一傳送線圈電性連接於該電路板； 一控制單元，設置於該電路板上，該控制單元用以控制該馬達； 一運算單元，設置於該電路板上，該運算單元用以判斷該等負載之強度；以及 一記憶單元，設置於該電路板上，該記憶單元用以記錄該等高度、該等方向與該等負載。
- 如請求項1所述之無線充電裝置，另包含： 一第二傳送線圈，設置於該轉動件上且與該第一傳送線圈相對。
- 如請求項8所述之無線充電裝置，其中該第一傳送線圈之無線充電技術標準與該第二傳送線圈之無線充電技術標準相同。
- 如請求項8所述之無線充電裝置，其中該第一傳送線圈之無線充電技術標準與該第二傳送線圈之無線充電技術標準相異。
- 一種無線充電方法，適用於一無線充電裝置，該無線充電裝置包含一基座、一馬達、一轉動件以及一傳送線圈，該基座具有一中空柱體以及環繞該中空柱體之一環形槽，該馬達可移動地設置於該中空柱體中，該馬達具有一轉動軸，該轉動件連接於該轉動軸，該傳送線圈設置於該轉動件上，該無線充電方法包含： 當一電子裝置放置於該環形槽中時，該馬達帶動該傳送線圈移動且轉動至複數個高度與複數個方向； 偵測該等高度與該等方向之複數個負載，其中該等負載之最大值所在之高度與方向對應該電子裝置之一接收線圈之位置； 該馬達帶動該傳送線圈移動且轉動至對應該電子裝置之該接收線圈之位置；以及 該傳送線圈與該接收線圈配合，進而對該電子裝置進行充電。
- 如請求項11所述之無線充電方法，其中當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，該等負載之複數個峰值所在之高度與方向對應該等電子裝置之該等接收線圈之位置。
- 如請求項12所述之無線充電方法，其中當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，另包含： 優先對電量最多之該電子裝置進行充電。
- 如請求項12所述之無線充電方法，其中當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，另包含： 優先對電量最少之該電子裝置進行充電。
- 如請求項12所述之無線充電方法，其中當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，另包含： 優先對與該傳送線圈距離最短之該電子裝置進行充電。
- 如請求項12所述之無線充電方法，其中當複數個該電子裝置放置於該環形槽中時，另包含： 優先對先偵測到之該電子裝置進行充電。
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