TWI667861B - 用於無線充電裝置之嵌入式充電系統 - Google Patents

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許恒銘
張硯翔
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國立中興大學
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Abstract

本發明提供一種用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，供以電性連接一輸入電路及一輸出電路，包括一第一線圈，呈管狀，供以與輸入電路電性連接；一第二線圈，呈管狀，供以與輸出電路電性連接，第二線圈可套設於該第一線圈外或第一線圈可套設於該第二線圈外，進而確保第一線圈及該第二線圈之位置相互對應，以克服線圈之間錯位或偏移的問題，進而提升傳輸效率。

Description

用於無線充電裝置之嵌入式充電系統
本發明關於一種無線充電裝置之線圈結構，特別係關於一種用於無線充電裝置之嵌入式充電系統。
一般習知的無線充電裝置多採取感應式之線圈，然而，一般感應式線圈中央的空乏區將造成磁場強度較弱，進而衍生出效率差、敏感度大等缺失，前述敏感度是指線圈之位置關係造成傳輸效率下降之程度，而線圈位置又可進一步分為兩個線圈的間隙變化量、兩個線圈之間的水平位移量以及待充電物與線圈之間的角度偏移量，當前述三者稍有改變時，便極有可能造成傳輸效率大幅下降。
業界為了克服前述問題採取了不同之方式，例如，使複數線圈相互錯位，以提升線圈空乏區磁場強度，抑或是直接疊合複數線圈以期提升線圈的電感量，然而，上述先前技術仍無法有效地克服問題，為此，急需一種能夠克服線圈之間錯位或偏移時，效率低下之共振式線圈結構。
本發明提供一種用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，其主要目的在於克服線圈之間錯位或偏移時，效率低下之問題。
本發明之另一目的在於在不同負載的情況下保持較佳的傳輸效率。
為達前述問題，本發明用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，包括：
一第一線圈，呈管狀，供以與該輸入電路電性連接，該第一線圈之截面積為一第一面積；以及
一第二線圈，呈管狀，供以與該輸出電路電性連接，該第二線圈之截面積為一第二面積，該第一面積與該第二面積大小不同，使該第二線圈套設於該第一線圈外或該第一線圈套設於該第二線圈外。
由前述可知本發明各實施例主要藉由使該第一線圈及該第二線圈相互套設，進而確保第一線圈及該第二線圈之位置相互對應，以克服線圈之間錯位或偏移的問題，進而提升傳輸效率。
另外，可藉由因應不同負載值調整該第一線圈及該第二線圈之間的關係，即該第一線圈及該第二線圈插設的深淺程度，以在不同負載的情況下皆能夠保持較佳的傳輸效率。
本發明第一實施例提供一種用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，供以電性連接一輸入電路TX及一輸出電路RX，如圖1至3所示，包括：
一第一線圈10，供以與該輸入電路TX電性連接，第一線圈10圍繞出一第一空間11，該第一線圈10沿著一移動方向X延伸，該第一線圈10沿著該移動方向X的長度為一第一長度L1，另定義一縱向Y及一橫向Z，該縱向Y與該橫向Z垂直，該縱向Y與該橫向Z分別垂直於該移動方向X，該第一空間11由該縱向Y及該橫向Z構成之截面積為第一面積A1；
一第二線圈20，供以與該輸出電路RX電性連接，該第二線圈20圍繞出一第二空間21，該第二線圈20沿著該移動方向X延伸，該第二線圈20沿著該移動方向X的長度為一第二長度L2，該第二空間21由該縱向Y及該橫向Z構成之截面積為第二面積A2，該第一面積A1與該第二面積A2大小不同，使該第二線圈20可套設於該第一線圈10外或該第一線圈10可套設於該第二線圈20外；
於本實施例中，該第一長度L1等於該第二長度L2；
於本實施例中，該第一線圈10及該第二線圈20為直徑不同之螺線管，該第一線圈10之截面及該第二線圈20之截面皆為圓形。
該第一線圈10具有相對之一第一端101及一第二端102，該第二線圈20具有相對之一第三端201及一第四端202，當該第二線圈20套設於該第一線圈10外或該第一線圈10套設於該第二線圈20外時，定義該第一線圈10之第一端101與該第二線圈20之第三端201於該移動方向X之位置差為一距離差D，如圖4所示，圖表中之橫軸為距離差D，單位為釐米(CM)，圖表中之縱軸為傳輸效率百分比，自圖4中可得知當該距離差D介於4~6釐米時，傳輸效率可高達80%以上；
另請參照圖5、6所示，當距離差D為0釐米時，意即第一線圈10之第一端101與該第二線圈20之第三端201於該移動方向X之位置相同時，也就是完全嵌入的狀態，其效率值與負載之間的關係請見圖6，圖表中之橫軸為負載值，單位為歐姆(Ω)，縱軸為傳輸效率，由此可見，於60~200Ω之區間的效率皆可高達70%以上。
另請參照圖7、8所示，當距離差D為5釐米時，也就是未完全嵌入的狀態下，其效率值與負載之間的關係請見圖8，圖表中之橫軸為負載值，單位為歐姆(Ω)，縱軸為傳輸效率，由此可見，於10~50Ω之區間的效率皆可高達75%以上。
於本發明第二實施例中，如圖所9示，另包括一偵測單元30，該偵測單元30供以與輸出電路RX電性連接，該偵測單元30供以偵測負載值，以讓使用者依據負載值決定該第一線圈10及該第二線圈20之間的相對位置，若負載值介於10~50Ω之區間則使該距離差D保持在5釐米左右，而負載值介於60~200Ω之區間，則使距離差D保持在0釐米。
於本發明第三實施例中，如圖10至12所示，另具有一定位機構40，該定位機構40設置於該第一線圈10或第二線圈20或第一線圈10及第二線圈20，該定位機構40供以定位該第一線圈10與該第二線圈20之間的相對關係，使該第一線圈10及第二線圈20相互插設時，能夠有預設的距離差D，例如，該第一線圈10插設於該第二線圈20，且預設之距離差D為5釐米，則定位機構40限制該第一線圈10，使該第一線圈10之第一端101與該第二線圈20之第三端201相距5釐米時便無法繼續插設。
於較佳實施例中，該定位機構40與該偵測單元30訊號連接，該偵測單元30偵測一預設負載值，並透過該預設負載值換算一預設距離差，再透過換算出之距離差D控制該定位機構40限制該第一線圈10及第二線圈20相互插設之距離差D。
由前述可知，本發明各實施例主要係藉由使該第一線圈10及該第二線圈20相互套設，進而確保第一線圈10及該第二線圈20之位置相互對應，以克服線圈之間錯位或偏移的問題，進而提升傳輸效率。
另外，可藉由因應不同負載值調整該第一線圈10及該第二線圈20之間的關係，即該第一線圈10及該第二線圈20插設的深淺程度，以在不同負載的情況下皆能夠保持較佳的傳輸效率。
TX‧‧‧輸入電路
RX‧‧‧輸出電路
10‧‧‧第一線圈
101‧‧‧第一端
102‧‧‧第二端
11‧‧‧第一空間
20‧‧‧第二線圈
201‧‧‧第三端
202‧‧‧第四端
21‧‧‧第二空間
30‧‧‧偵測單元
40‧‧‧定位機構
A1‧‧‧第一面積
A2‧‧‧第二面積
D‧‧‧距離差
X‧‧‧移動方向
Y‧‧‧縱向
Z‧‧‧橫向
L1‧‧‧第一長度
L2‧‧‧第二長度
圖1 為本發明用於無線充電裝置之嵌入式充電系統其中一個實施例應用在無 人機之示意圖。 圖2 為本發明用於無線充電裝置之嵌入式充電系統另一個實施例應用在無 人機之示意圖。 圖3 為本發明用於無線充電裝置之嵌入式充電系統之使用狀態示意圖。 圖4 為本發明用於無線充電裝置之嵌入式充電系統不同距離差的效率曲線 圖。 圖5 為本發明用於無線充電裝置之嵌入式充電系統於距離差為0釐米之狀態 示意圖。 圖6 為本發明用於無線充電裝置之嵌入式充電系統於距離差為0釐米時之負 載效率曲線圖。 圖7 為本發明用於無線充電裝置之嵌入式充電系統於距離差為5釐米之狀態 示意圖。 圖8 為本發明用於無線充電裝置之嵌入式充電系統於距離差為5釐米時之負 載效率曲線圖。 圖9 為本發明第二實施例中具有偵測單元之方塊圖。 圖10 為本發明第三實施例中具有定位機構之方塊圖。 圖11 為本發明第三實施例中具有定位機構之方塊圖。 圖12 為本發明第三實施例中具有定位機構之方塊圖。

Claims (9)

  1. 一種用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，供以電性連接一輸入電路及一輸出電路，包括： 一第一線圈，呈管狀，供以與該輸入電路電性連接，該第一線圈之截面積為 一第一面積；以及 一第二線圈，呈管狀，供以與該輸出電路電性連接，該第二線圈之截面積為 一第二面積，該第一面積與該第二面積大小不同，使該第二線圈套設於該第一線圈外或該第一線圈套設於該第二線圈外。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，其中， 該第一線圈圍繞出一第一空間，該第一線圈沿著一移動方向延伸，另定義一縱向及一橫向，該縱向與該橫向垂直，該縱向與該橫向分別垂直於該移動方向，該第一空間由該縱向及該橫向構成之截面積為該第一面積，該第二線圈圍繞出一第二空間，該第二線圈沿著該移動方向延伸，該第二空間由該縱向及該橫向構成之截面積為該第二面積。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，其中，該第一線圈沿著該移動方向的長度為一第一長度，該第二線圈沿著該移動方向的長度為一第二長度，該第一長度等於該第二長度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，其中，該第一線圈具有相對之一第一端及一第二端，該第二線圈具有相對之一第三端及一第四端，當該第二線圈套設於該第一線圈外或該第一線圈套設於該第二線圈外時，定義該第一線圈之第一端與該第二線圈之第三端於該移動方向之位置差為一距離差，該距離差介於4~6釐米。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，其中，該距離差為5釐米。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，其中，該第一線圈具有相對之一第一端及一第二端，該第二線圈具有相對之一第三端及一第四端，當該第二線圈套設於該第一線圈外或該第一線圈套設於該第二線圈外時，定義該第一線圈之第一端與該第二線圈之第三端於該移動方向之位置差為一距離差，該距離差為0釐米。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，其中，另包括一偵測單元，該偵測單元供以與該輸出電路電性連接，該偵測單元供以偵測負載值。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，其中，另具有一定位機構，該定位機構設置於該第一線圈及第二線圈之間，該定位機構供以定位該第一線圈與該第二線圈之間的相對關係。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之用於無線充電裝置之嵌入式充電系統，其中，另具有一定位機構，該定位機構設置於該第一線圈及第二線圈之間，該定位機構供以定位該第一線圈與該第二線圈之間的相對關係，該定位機構與該偵測單元訊號連接，該偵測單元供以偵測一預設負載值，並透過該預設負載值換算一預設距離差，再透過換算出之預設距離差控制該定位機構限制該第一線圈及第二線圈之距離差。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW315471B (zh) * 1995-12-28 1997-09-11 Daewoo Electronics Co Ltd
TW326539B (en) * 1994-08-12 1998-02-11 Yokogawa Electric Corp Printed coil
TW350575U (en) * 1995-12-31 1999-01-11 Daewoo Electronics Co Ltd Apparatus for connecting primary conductive lines of flexible transformer
TW200717429A (en) * 2002-04-26 2007-05-01 Toshiba Matsushita Display Tec EL display device and the method for detecting the same
US20110198521A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 Denso Corporation Direct-current motor control device and method for detecting state of direct-current motor
TW201603517A (zh) * 2014-03-03 2016-01-16 戴維珍公司 磁向量勢的產生及使用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW326539B (en) * 1994-08-12 1998-02-11 Yokogawa Electric Corp Printed coil
TW315471B (zh) * 1995-12-28 1997-09-11 Daewoo Electronics Co Ltd
TW350575U (en) * 1995-12-31 1999-01-11 Daewoo Electronics Co Ltd Apparatus for connecting primary conductive lines of flexible transformer
TW200717429A (en) * 2002-04-26 2007-05-01 Toshiba Matsushita Display Tec EL display device and the method for detecting the same
US20110198521A1 (en) * 2010-02-18 2011-08-18 Denso Corporation Direct-current motor control device and method for detecting state of direct-current motor
TW201603517A (zh) * 2014-03-03 2016-01-16 戴維珍公司 磁向量勢的產生及使用

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