TWI669879B - Multi-receiver wireless charging system and method thereof - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種多接收式無線充電系統及其方法，主要結構包括一負載元件，負載元件之兩端處連接有複數接收組件，各個接收組件包含有一接收元件、一接收補償元件、一接收電阻元件、及一整流元件，接收元件的兩端處分別連接接收補償元件及接收電阻元件，接收補償元件及接收電阻元件皆連接於整流元件上，而整流元件連接負載元件，接收組件可接收由一無線供電組件給予之電源訊號。藉上述結構，無線供電組件可將電源訊號傳輸至各個接收組件上，再經由各個接收組件將電源訊號傳至負載元件上，就可減少發生過熱的機率，並且增加充電時的效率。

Description

多接收式無線充電系統及其方法

本發明為提供一種多接收式無線充電系統及其方法，尤指一種能夠減少充電時熱能的產生並且增加充電效率的多接收式無線充電系統及其方法。

按，手機、平板等的電子產品已經是現代不可或缺的存在，人與人之間利用手機來溝通或是紀錄事情也是相當普遍的狀況，然而只要是電子產品都需要使用電源，因此就有可能產生使用時電源不足的麻煩。

倘若上班族在利用電子產品討論公事或記錄事情時，發生了電源不足的狀況，那產生的後果大多都是相當嚴重的，而如果要邊使用邊充電的話，就很容易因為充電線而限制了電子產品的使用空間，因此現代就發明了許多的無線充電的方式。

而大多的無線充電的方式都是利用一個發射端對應一個接收端的方式來接收電源，但此種方式因為使用一個接收端充電，在大功率時容易產生過熱的狀況，進而影響充電時的效率。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之申請人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之發明人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種不容易過熱並且充電效率較佳的多接收式無線充電系統及其方法的發明專利者。

本發明之主要目的在於：利用多個接收組件來接收無線供電元件給予的電源訊號，藉此來降低在大功率時單一接收端容易過熱的機會，並且加強接收端充電時的功率與效率。

為達成上述目的，本發明之主要結構包括：一負載元件、複數連接於負載元件兩端處的接收組件、及一可給予各接收組件電源訊號的無線供電組件。

其中各接收組件包含有一接收元件、一接收補償元件、一接收電阻元件、及一整流元件，其中接收元件位於鄰近該無線供電元件之一側處，且接收元件之兩端處分別電性連接位於接收元件一側處的接收補償元件及接收電阻元件，整流元件位於接收補償元件及接收電阻元件背離接收元件的一側處，並電性連接接收補償元件、接收電阻元件、及負載元件。

而無線供電組件包含有一發射元件、一供電元件、一供電諧振元件、及一供電電阻元件，其中發射元件位於鄰近接收組件的一側處，而發射元件的兩端處分別電性連接位於發射元件一側處的供電諧振元件及供電電阻元件，而供電元件位於供電諧振元件及供電電阻元件背離發射元件的一側處，並且兩端處分別電性連接供電諧振元件及供電電阻元件。

藉由上述之結構，無線供電組件中的供電元件會給予電源訊號，並經由供電諧振元件及供電電阻元件的配合對電源訊號做調諧，再經由發射元件將電源訊號傳輸至各個接收組件中，而接收組件中的接收元件會接收到電源訊號，再經由整流元件將電源訊號轉換為直流電後再補充於負載元件中。

而由於各個接收組件之間會產生互感效應，並影響到接收組件給予負載元件之電源訊號，故須經由接收補償元件配合接收電阻元件來對電源訊號進行補償，如此一來就能避免互感效應產生的結果。

由於經由多個接收組件來接收電源訊號，故能將電源訊號放大以增加效率，並且因為各個接收組件接收到的電源功率較小，因此也不容易產生過熱的現象。

藉由上述技術，可針對習用的無線充電容易過熱並且較低效率的的問題點加以突破，達到上述優點之實用進步性。

1‧‧‧負載元件

2‧‧‧接收組件

21‧‧‧接收元件

22‧‧‧接收補償元件

23‧‧‧接收電阻元件

24‧‧‧整流元件

3‧‧‧無線供電組件

31‧‧‧發射元件

32‧‧‧供電元件

33‧‧‧供電諧振元件

34‧‧‧供電電阻元件

第一圖 係為本發明較佳實施例之充電示意圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之互感示意圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之電流示意圖。

第四圖 係為本發明較佳實施例之使用步驟圖。

第五圖 係為本發明較佳實施例之電路示意圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖至第五圖所示，係為本發明較佳實施例之充電示意圖至電路示意圖，由圖中可清楚看出本發明係包括：一負載元件1、複數接收組件2、及一無線供電組件3，其中負載元件1於本實施例中為電池，接收組件2位於負載元件1的一側處，並電性連接於負載元件1的兩端處，而無線供電組件3位於接收組件2的一側處，可供給電源訊號予接收組件2。

各個接收組件2包含有一接收元件21、一接收補償元件22、一接收電阻元件23、及一整流元件24，其中接收元件21位於鄰近無線供電組件3的一側處，而接收元件21為接收天線，接收補償元件22為電容，位於接收元件21的一側處並電性連接接收元件21，而接收電阻元件23亦位於接收元件21的一側處，並電性連接接收元件21，整流元件24則位於接收補償元件22及接收電阻元件23的一側處，而整流元件24同時電性連接接收補償元件22、接收電阻元件23、及負載元件1。

無線供電組件3則包含有一發射元件31、一供電元件32、一供電諧振元件33、及一供電電阻元件34，發射元件31位於鄰近接收組件2的一側處，而發射元件31是發射天線，供電元件32位於發射元件31的一側處並電性連接發射元件31，供電諧振元件33為電容，並位於發射元件31的一側處並與發射元件31電性連接，供電電阻元件34亦位於發射元件31的一側處，並與發射元件31電性連接，而供電元件32位於供電諧振元件33及 供電電阻元件34的一側處，且兩端處分別電性連接供電諧振元件33及供電電阻元件34。

藉由上述之說明，已可了解本技術之結構，而依據這個結構之對應配合，即可利用多個接收組件2來接收無線供電組件3給予的電源，來達成降低過熱的機會及增加充電效率的效果，而詳細之解說將於下述說明。

本發明之方法為：

(a)將各個接收組件電性連接負載元件；(b)將各接收組件靠近無線充電組件的一側處，無線供電組件中的供電元件會給予電源訊號，並經由供電諧振元件配合供電電阻元件的調諧，再由發射元件傳輸至各個接收組件上；(c)接收組件中的接收元件會接收由無線充電組件給予之電源訊號；(d)因為各個接收組件相互並聯的關係，會產生互感效應來干擾充電的效率，故需經由接收補償元件配合接收電阻元件對電源訊號進行補償動作，藉此來維持充電的效率。

其中補償公式為：

經由上述公式，再將發射線圈(無線供電組件)設為純電組，使接收線圈 (接收組件)完全諧振，可以得到接收補償元件的補償電容(C_rxi)如下

可再配合第五圖所示，其中；C_rxi及C_rxn為第i個或第n個接收補償元件的補償電容；C_rxi及C_rxn為第i個或第n個接收補償元件的補償電容；ω為系統工作的頻率；L_rx為接收電能之線圈；r_rxi為第i個接收電阻元件；RECi為第i個整流元件；V_tx為供電元件；C_tx為供電諧振元件；L_tx為發射元件；r_tx為供電電阻元件；R_L為負載元件；R_REC為整流元件的電阻；I_tx為發射元件所發出的電流；I_rxn為第n個接收元件所接收到的電流

M_im為各個接收組件中的各個接收元件間的互感，其中的im為第i個接收元件及第m個接收元件之間的互感，如M₁₂為第一個接收元件及第二接收元件之間的互感；M_tr為無線供電組件對各個接收元件之間的互感，其中r就為第r個接收元件與無線供電組件之間的互感，如M_t1為無線供電組件對第一個接收元件之間的互感；故藉由上述公式即可算出接收補償元件需補償經由互感效應而影響的數值。

(e)經接收補償元件補償後之電源訊號會再經由整流元件將電源訊號轉換為直流電源，其中整流元件可為全橋整流器、D型整流器、或E型整流器其中之一者；(f)再將整流後的電源訊號補充入負載元件中，以利用電源訊號對負載元件進行充電。

由於本發明為利用多個接收組件2來接收電源訊號，再將電源訊號傳輸於一個負載元件1中，而無線供電組件3給予的電源訊號為定值，故各個接收組件2接收到的訊號也為定值，但可經由增加接收組件2來不斷增加給予負載元件1的電源訊號，藉此來增加對於負載元件1的充電效率，而由於各個接收組 件2接收到的電源訊號皆為定值，並不需要因為增加效率而提升給予的電源訊號，故也可將低接收組件2產生過熱的風險。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

是以，本發明之多接收式無線充電系統及其方法可改善習用之技術關鍵在於：利用多個接收組件2來增加對負載元件1的充電效率，並且由於多個接收組件2雖提升了效率，但接收到的電源訊號仍相同，故不會有過熱的危險。

綜上所述，本發明之多接收式無線充電系統及其方法於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障申請人之辛苦創作，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，申請人定當竭力配合，實感德便。

Claims (8)

1. 一種多接收式無線充電系統，其主要包含：一負載元件；複數接收組件，各該接收組件之兩端處分別電性連接該負載元件之兩端處，且各該接收組件包含有一接收元件、一接收補償元件、一接收電阻元件、及一整流元件，該接收補償元件及該接收電阻元件皆位於該接收元件之一側處，而該整流元件位於該接收補償元件及該接收電阻元件背離該接收元件之一側處，該接收補償元件之兩端處分別電性連接該接收元件及該整流元件，而該接收電阻元件之兩端處亦分別電性連接該接收元件及該整流元件，該整流元件背離該接收補償元件及該整流元件之一側處電性連接該負載元件；及一無線供電組件，該無線供電組件位於該些接收組件之一側處，係供將電源訊號給予該些接收組件，且該無線供電組件包含有一發射元件、一供電元件、一供電諧振元件、及一供電電阻元件，其中該發射元件位於鄰近該接收組件之一側處，該供電諧振元件及該供電電阻元件位於該供電元件及該發射元件之間，而該供電諧振元件之兩端處分別電性連接該供電元件及該發射元件，而該供電電阻元件之兩端處亦分別電性連接該供電元件及該發射元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多接收式無線充電系統，其中該供電諧振元件係為電容。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多接收式無線充電系統，其中該整流元件係為全橋整流器、D型整流器、或E型整流器其中之一者。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多接收式無線充電系統，其中該接收補償元件係為電容。
5. 一種多接收式無線充電方法，其步驟包含：(a)將數個接收組件電性連接一負載元件；(b)將該些接收組件靠近一無線供電組件之一側處，該無線供電組件會給予各該接收組件電源訊號，而無線供電組件包含有一發射元件、一供電元件、一供電諧振元件、及一供電電阻元件，其中該供電元件兩端處電性連接該供電諧振元件及該供電電阻元件，而該供電諧振元件及該供電電阻元件背離該供電元件的一端處電性連接於該發射元件上，而該供電元件會發出電源訊號，並經由該供電諧振元件及該供電電阻元件進行調諧，再由該發射元件將 該電源訊號傳輸至各該接收組件上；(c)該電源訊號會經由各接收組件中的一接收元件所接收；(d)被各該接收元件接收之電源訊號，會經由各該接收組件中的一接收補償元件配合一接收電阻元件對該電源訊號進行補償；(e)經補償後之該電源訊號會經由各該接收組件中的一整流元件進行整流；(f)經各該整流元件整流後之該電源訊號即會補充入該負載元件中，以利用該電源訊號對該負載元件進行充電動作。
6. 如申請專利範圍第5項所述之多接收式無線充電方法，其中該供電諧振元件係為電容。
7. 如申請專利範圍第5項所述之多接收式無線充電方法，其中該步驟(e)中之整流元件為全橋整流器、D型整流器、或E型整流器其中之一者。
8. 如申請專利範圍第5項所述之多接收式無線充電方法，其中該步驟(d)中的接收補償元件係為電容。