TWI618327B

TWI618327B - 無線充電系統發熱抑制方法及其裝置

Info

Publication number: TWI618327B
Application number: TW104118693A
Authority: TW
Inventors: 簡鳳龍; 深井勉; 陳茂軍; 張朝寗
Original assignee: 台灣東電化股份有限公司
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2018-03-11
Also published as: TW201644148A

Abstract

一種無線充電系統發熱抑制的方法及其裝置，該裝置包括一接收端線圈呈一同心環繞的平面狀，及一傳送端線圈形成一同心環繞的平面狀；該方法係設定該接收端線圈與該傳送端線圈的面積比例為1：1.1~1.25，且設定該傳送端線圈與該接收端線圈的電感值比例為1：1.5~2.5，如此可大幅降低該傳送/接收端線圈的工作溫度，達成抑制無線充電系統發熱的目的。

Description

無線充電系統發熱抑制方法及其裝置

本發明係關於一種無線充電系統發熱抑制方法及其裝置，特別是關於一種無線充電系統中抑制傳送/接收端線圈發熱的方法及其裝置，以降低無線充電系統的工作溫度。

已知的無線充電系統示意圖如第1圖及第2圖所示，包括一電力傳送端10及一電力接收端20，電力傳送端10具有一傳送端線圈11及一傳送端鐵心板12，而電力接收端20同樣具有一接收端線圈21及接收端鐵心板22，當電力傳送端10與電力接收端20靠近時，傳送端線圈11經通電產生的電磁場經由傳送端鐵心板12發送至接收端鐵心板22，電磁場經接收端線圈11後產生感應電力，達到無線充電的目的。

目前已知使用於可攜式電子裝置，如智慧型手機、平板電腦、智慧型手錶或藍芽耳機等的無線充電系統，其傳送端線圈11與接收端線圈21都是設計成同心環繞的平面狀，且尋求線圈耦合的最佳電力傳輸效率，大都設計成相同比例一比一形狀及線圈匝數，如第2圖所示。

然而目前的可攜式電子產品因體積都相當小，所以其無線充電系統中的接收端線圈21亦必需設計的更小，但又為能獲得無線充電所需的電感值，因此必需以增加線圈捲繞匝數且更加緊密地捲繞方式，相對傳送端線圈11亦相同，才能獲得所需的相互匹配的電感值。但卻因此造成無線充電系統發熱，工作溫度過高的缺點。

換言之，當線圈匝數越多，且線圈直徑(面積)越小時所產生的溫度越高，如下表所示，係根據實際檢測電感值(Ls)為6~9μH，直徑(Φ)分別為8mm、10mm及12mm三種傳送端線圈(Tx)，及電感值(Ls)為12~20μH，直徑(Φ)分別為8mm、10mm及12mm三種接收端線圈(Rx)所測得到的工作溫度表：

其中當接收端線圈(Rx)的直徑(Φ)大於傳送端線圈(Tx)時，因電力傳輸無法匹配導致接收電力不足，無線充電系統無法正常工作；當接收端線圈(Rx)的直徑(Φ)等於傳送端線圈(Tx)或小於25%~50%時，無線充電系統的工作溫度則皆超過80℃，甚至線圈越小，如Φ8mm及Φ10mm則工作溫度皆超過100℃。而當接收端線圈(Rx)的直徑(Φ)小於傳送端線圈(Tx)超過50%時，如RxΦ8mm對TxΦ12mm時，則同樣因電力無法匹配而使無線充電系統無法工作。

當無線充電系統溫度過高除了會造成效能損失外，甚至會燒毀電力接收端的電子零組件，因此如何降低無線充電系統的工作溫度成為了目前無線充電系統製造者極待克服的問題。

為此，需要發展出一種無線充電系統能抑制傳送/接收端線圈發熱的方法及裝置，以降低無線充電系統的工作溫度。

為達成上述目的，本發明主要技術特徵係在於提供一種無線充電系統發熱抑制的方法及其裝置，該裝置包括一接收端線圈呈一同心環繞的平面狀；及一傳送端線圈形成一同心環繞的平面狀；該方法係設定該接收端線圈與該傳送端線圈的面積比例為1：1.1~1.25，且設定該傳送端線圈與該接收端線圈的電感值比例為1：1.5~2.5，如此即可大幅降低該傳送/接收端線圈的工作溫度，達成抑制無線充電系統發熱的目的。

10‧‧‧電力傳送端

11‧‧‧傳送端線圈

12‧‧‧傳送端鐵心板

20‧‧‧電力接收端

21‧‧‧接收端線圈

22‧‧‧接收端鐵心板

100‧‧‧無線充電系統

110‧‧‧電力傳送端

111‧‧‧傳送端線圈

120‧‧‧電力接收端

121‧‧‧接收端線圈

第1圖為已知無線充電系統示意圖。

第2圖為已知無線充電系統示意圖。

第3圖為本發明無線充電系統線圈比例示意圖。

本發明主要用以抑制無線充電系統因工作發熱所產生的工作溫度，請參閱第3圖所示，係為本發明無線充電系統線圈比例示意圖，同樣地，本發明的無線充電系統100包括有一電力傳送端110與一電力接收端120，其中電力傳送端110包括有一傳送端線圈111與一傳送端鐵心板，且傳送端線圈111配置於傳送端鐵心板上(如第1圖所示)，而電力接收端120亦同包括有一接收端線圈121與一接收端鐵心板，且接收端線圈111配置於接收端鐵心板上(如第1圖所示)。其中該傳送端線圈111與接收端線圈121皆呈一同心環繞的平面狀。

本發明為解決無線充電系統100的發熱問題，經過精密計算並實際實驗後，將傳送端線圈111與接收端線圈121設計成不同面積比例的線圈，傳送端線圈111的面積相對於接收端線圈121面積多出10%~25%，且調整傳送端線圈111相對接收端線圈121的電感值大小比例，使接收端線圈的電感值大於傳送端線圈1.5倍~2.5倍，以匹配傳送/接收端電感值。換言之，本發明即是設定傳送端線圈111與接收端線圈121的面積比例為1：1.1~1.25，以及設定接收端線圈121與傳送端線圈的電感值比為1：1.5~2.5，如此即可大幅降底傳送/接收端線圈的工作溫度。

由於一般接收端線圈121是配置於可攜式電子產品中，如智慧型手錶、藍芽耳機、顯像眼鏡等穿戴裝置或智慧型手機、平板電腦等裝置，故接收端線圈121的同心環繞面積及捲繞匝數是固定的，因此本發明可於電力傳送端110捲繞傳送端線圈111時設計成其同心環繞面積大於接收端線圈121面積的10%~25%，且調整傳送端線圈111的電感值於小於接收端121電感值的1.5位~2.5倍。由於本發明將傳送端線圈111與接收端線圈121的面積設計成不同大小，因此本發明調整傳送/接收端的電感值匹配比例，藉以降低傳送/接收端的工作溫度。

當然，本發明亦可反過來調整接收端線圈121的面積是小於傳送端線圈121面積10%~25%，與調整接收端線圈121電感值大於傳送端線圈111的1.5~2.5倍。換言之，本發明將傳送端線圈與接收端線圈設計成：設定接收端線圈與傳送端線圈的面積比例為1：1.1~1.25，且設定傳送端線圈與接收端線圈的電感值比例為1：1.5~2.5。如下表所示，係為本發明根據實際檢測電感值(Ls)為6~9μH，面積分別為21x17mm及30x20mm二種傳送端線圈(Tx)，及電感值(Ls)為12~20μH，直徑(Φ)分別為8mm、10mm及12mm三種接收端線圈(Rx)所測得到的工作溫度表：

其中當接收端線圈(Rx)的面積小於傳送端線圈(Tx)面積的10%~25%時，無線充電系統的工作溫度則約在40~50℃，如RxΦ8mm及RxΦ10mm對Tx 21x17mm，或RxΦ10mm及RxΦ12mm對Tx 30x20mm時。

因此，透過本發明所提供的一種無線充電系統發熱抑制方法及其裝置，確實可大幅降低無線充電系統的工作溫度，故本發明的技術手段迥然不同於習知者的設計，堪能提高整體之使用價值，又其申請前未見於刊物或公開使用，誠已符合發明專利之要件，爰依法提出發明專利申請。

Claims

一種無線充電系統的發熱抑制方法，包括下列步驟：備置一接收端線圈，呈一同心環繞的平面狀；備置一傳送端線圈，形成一同心環繞的平面狀；設定該接收端線圈與該傳送端線圈的面積比例為1：1.1~1.25；及設定該傳送端線圈與該接收端線圈的電感值比例為1：1.5~2.5。
根據申請專利範圍第1項所述之無線充電系統的發熱抑制方法，其中該傳送端線圈係配置於一傳送端鐵心板上。
根據申請專利範圍第1項所述之無線充電系統的發熱抑制方法，其中該接收端線圈係配置於一接收端鐵心板上。
根據申請專利範圍第1項所述之無線充電系統的發熱抑制方法，其中該接收端線圈係配置於一可攜式電子產品中。
根據申請專利範圍第4項所述之無線充電系統的發熱抑制方法，其中該可攜式電子產品為一可穿戴式裝置或智慧型手機、平板電腦裝置。
一種無線充電裝置，包括：一接收端線圈，呈一同心環繞的平面狀；及一傳送端線圈，呈一同心環繞的平面狀；其中設定該接收端線圈與該傳送端線圈的面積比例為1：1.1~1.25，且設定該傳送端線圈與該接收端線圈的電感值比例為1：1.5~2.5。
根據申請專利範圍第6項所述之無線充電裝置，其中該傳送端線圈係配置於一傳送端鐵心板上。
根據申請專利範圍第6項所述之無線充電裝置，其中該接收端線圈係配置於一接收端鐵心板上。
根據申請專利範圍第6項所述之無線充電裝置，其中該接收端線圈係配置於一可攜式電子產品中。
根據申請專利範圍第9項所述之無線充電裝置，其中該可攜式電子產品為一可穿載式裝置或智慧型手機、平板電腦裝置。