專利名稱：無線充電系統及無線電力發射裝置的制作方法
技術領域：
本申請涉及一種無線充電系統和一種無線電力發射裝置。
背景技術：
近年來，無線充電技術取得了重大的突破，并已經成功應用在各種電子產品和設備中。特別地，基于無線充電聯盟(WPC)標準的無線充電應用越來越多，目前這樣的應用方案按其發射線圈方式來分主要有單線圈、多線圈和移動線圈幾大類。基于無線充電聯盟標準的技術通過近場電磁感應耦合來傳輸電能量。在應用該技術的無線充電系統中，要求無線電力發射裝置和無線電力接收裝置彼此靠近并且在垂直方向上對齊。然而，在目前的應用中，在無線電力發射裝置和無線電力接收裝置的對位方面都存在定位不準、結構復雜、傳輸效率低、處理電路復雜等問題。
實用新型內容針對現有技術中存在的上述至少一個問題，本申請提供了一種至少能夠部分改善上述現有技術中的缺陷的無線電力發射裝置和無線充電系統。根據本申請的另一方面的無線電力發射裝置可包括以無線的方式向無線電力接收裝置輸出電能量的電力發射單元。該無線電力發射裝置還可包括檢測單元、控制器和調整單元。檢測單元檢測無線電力接收裝置的輻射信號。控制器根據所檢測到的輻射信號的位置和強度計算出無線電力接收裝置的電力接收單元的具體位置。調整單元則根據計算出的具體位置調整電力發射單元的位置，使得電力發射單元與電力接收單元垂直對齊。根據本申請的另一方面的無線充電系統可包括上述的無線電力發射裝置，以及用于從所述無線電力發射裝置接收電能量的無線電力接收裝置。根據本實用新型的無線電力發射裝置能夠通過簡單的電路實現對無線電力接收裝置位置的自動檢測以及這兩個裝置之間的準確定位，從而使得無線電力發射裝置與無線電力接收裝置之間的無線電能量傳輸更高效。
圖1為根據本申請一個實施方式的無線充電系統的方框圖；圖2為根據本申請一個實施方式的無線電力發射裝置的方框圖；圖3-4為根據本申請一個實施方式的檢測單元的方框示意圖；以及圖5為根據本申請一個實施方式的調整單元的方框圖。
具體實施方式
為了更好地理解本申請，將參考附圖對本申請的各個方面做出更詳細的說明。可以理解，所述附圖和詳細說明只是對本申請優選實施方案的描述，而非以任何方式限制本申請的范圍。[0012]圖1示例性地示出了根據本申請一個實施方式的無線充電系統1000。如圖所示，無線充電系統1000包括無線電力接收裝置100和無線電力發射裝置200。在一個實施方式中，無線電力發射裝置200向無線電力接收裝置100傳輸一定振蕩頻率的能量信號，無線電力接收裝置100通過近場電磁感應獲得該能量信號，從而實現無線充電功能。圖2示例性地示出了根據本申請的一個實施方式的無線電力發射裝置200。如圖2所示，無線電力發射裝置200包括電力發射單元210、檢測單元220、控制器230和調整單元 240。電力發射單元210以無線的方式向無線電力接收裝置100輸出電能量。在一個實施方式中，電力發射單元210可包括具有電力發射線圈的電力發射電路。檢測單元220用于檢測無線電力接收裝置100的輻射信號。具體地，如圖3所示，檢測單元220可包括至少一個檢測信號發射裝置221和多個感應裝置222-1、222-2...222-η(η為正整數)。在一個實施方式中，檢測信號發射裝置221可為激勵線圈，而多個感應裝置222可為感應線圈，其中，線圈可為PCB印刷電路線圈或線繞線圈，并且線圈的形狀可為方形或其他任何適用的形狀，線圈匝數大于或等于2匝。根據一個實施方式，檢測信號發射裝置221可為單個線圈或多個線圈，并且可為串聯、并聯或其組合。每個感應裝置可由若干個小線圈組成，具體數量可根據實際的有效充電區域(也即下述的調整單元240的活動范圍)來確定。感應裝置的尺寸應該小于或等于電力發射單元210的尺寸。根據一個實施方式，檢測信號發射裝置221首先向放置在無線電力發射裝置200之上或上方的無線電力接收裝置100發射檢測信號，例如一定的激勵脈沖。此時，無線電力接收裝置100受到激勵并因此產生諧振，從而短暫地儲存少量的能量。然后，無線電力接收裝置100將此能量以一定的頻率輻射出去形成輻射信號。感應裝置222-1、222-2...222-η中的至少一個感性裝置則會檢測出該輻射信號。還參見圖3，根據其它實施方式，檢測單元220還可包括多路轉換開關223、信號放大電路224以及峰值檢測電路225。其中，在感應裝置222檢測出輻射信號后，將該輻射信號經過多路轉換開關223切換通道輸入到信號放大電路224進行信號放大，然后再經過峰值檢測電路224處理，從而形成能夠讓控制器230識別及讀取的信號數據。在一個實施方式中，檢測單元220可周期性地檢測無線電力接收裝置100的輻射信號。當無線電力發射裝置200處于待機狀態時，檢測信號發射裝置221例如周期性地發射一定的激勵脈沖，然后感應裝置222檢測輻射信號的大小，以確定是否存在輻射信號，從而確定是否有無線電力接收裝置100放置在無線電力發射裝置200的有效充電區域上。類似地，該方法也可用于確定無線電力接收裝置100是否已經從無線電力發射裝置200上移除。控制器230根據檢測單元220所檢測到的輻射信號的位置和強度計算出無線電力接收裝置100的電力接收單元的具體位置，然后向調整單元240發出移動控制命令。調整單元240則根據計算出的所述具體位置調整電力發射單元210的位置，使得電力發射單元210與電力接收單元垂直對齊。下面將參見圖4和5對控制器230和調整單元240進行進一步的描述。如圖4所示，在無線電力發射裝置200的初始狀態下，電力發射單元210位于初始位置211。每個獨立的感應 裝置222相對于初始位置211的位置都是確定和已知的。當檢測單元220檢測到有無線電力接收裝置100放置在其有效充電區域上時，控制器230根據感應裝置222的個數進行相對應次數的掃描，以獲取每個感應裝置222檢測到的輻射信號，并從中找出檢測到最強輻射信號的感應裝置222。控制器230以與檢測出的最強輻射信號對應的感應裝置222的位置點為中心點，根據相關的輻射信號強度，例如通過以下算法計算出無線電力接收裝置100的電力接收單元的實際放置點。(I)將與感應裝置222檢測到的最強輻射信號相對應的感應裝置222的位置點確定為電力接收單元的中心點，在該實施方式中，中心點例如為感應裝置222-1的位置點。然后，根據該感應裝置222-1左邊相鄰的感應裝置222-2與右邊相鄰的感應裝置222-3的感應信號強度大小，判斷電力接收單元的實際位置點應該位于所檢測到的中心點的左面或向面。如果是左邊相鄰的感應裝置222-2的信號強度大于右邊相鄰的感應裝置222-3的信號強度，則電力接收單元的實際位置點應該位于檢測到的中心點的左面，反之，位于右面。如果相等，則不需偏移。然后，再根據相鄰的感應裝置222-2或感應裝置222-3的信號強度與最強信號的感應裝置222-1的信號強度的比例，計算出所需實際位置向左或向右的偏移量。類似地，可以計算出所需實際位置點向上或向下的偏移量，從而最終確定電力接收單元的實際位置點。(2)通過接收信號強度 RSSI (Received Signal Strength Indication)定位算法計算電力接收單元的實際位置點。在本文中，用具體的最近鄰居定位算法示例性地說明RSSI定位算法的實施，但本申請的算法并不限于此。具體地，將感應裝置222的信號強度值表示為V= (VI，V2，V3，…，Vi), V越大表示與之相對應的感應裝置222距離電力接收單元越近。根據V的大小，找出k個最靠近電力接收單元的感應裝置222，并分別標號為1，2，3，…，k，然后組成集合K。定義這k個感應裝置222的權值為Wi。由于每一個感應裝置222的位置是固定的，即其相對于初始位置211的位置為(X，Y) = {(X1，Y1)，(X2，Y2)，…，(Xi，Yi)}。所以，電力接收單元的最終位置點可由式(I)計算得出:(XJ) = ZiekWi(^Jt) (I)下面參照圖5，對調整單元240如何調整電力發射單元210的位置進行詳細描述。在圖5所示的實施方式中，調整單元240可包括驅動電路241和移動裝置242。在控制器230在計算出電力接收單的具體位置后，向調整單元240發出移動控制命令。驅動電路241可根據移動控制命令生成驅動輸出。移動裝置242響應于該驅動輸出而移動電力發射單元210，從而使移動電力發射單元210達到所需位置點，即該實施方式中的電力接收單元的正下方。此外，在一個實施方式中，無線電力發射裝置200還可包括通信單元250。通信單元250接收來自無線電力接收裝置100的認證和配置信息，并將該認證和配置信息發送至控制器230。控制器230根據該認證和配置信息控制電力發射單元210所輸出的電能量的大小。以上參 照示例性的實施方式對本申請進行了描述，應該理解，上述的實施方式并不應視為對本申請范圍的限制。本領域技術人員可在不偏離本申請的精神和范圍的前提下對上述的實施方式進行各種修改與變形。本申請的保護范圍由權利要求限定。
權利要求1.一種無線電力發射裝置，所述無線電力發射裝置包括以無線的方式向無線電力接收裝置輸出電能量的電力發射單元，其特征在于，所述無線電力發射裝置進一步包括: 檢測單元，檢測所述無線電力接收裝置的輻射信號； 控制器，根據所檢測到的輻射信號的位置和強度計算出所述無線電力接收裝置的電力接收單元的具體位置；以及 調整單元，根據所述控制器計算出的所述具體位置調整所述電力發射單元的位置，使得所述電力發射單元與所述電力接收單元垂直對齊。
2.如權利要求1所述的無線電力發射裝置，其特征在于，所述檢測單元包括: 至少一個檢測信號發射裝置，向所述無線電力接收裝置發出檢測信號；以及 多個感應裝置，檢測出所述無線電力接收裝置響應于所述檢測信號而發出的所述輻射信號。
3.如權利要求2所述的無線電力發射裝置，其特征在于，所述至少一個檢測信號發射裝置周期性地向無線電力接收裝置發出所述檢測信號。
4.如權利要求2所述的無線電力發射裝置，其特征在于，所述至少一個檢測信號發射裝置為激勵線圈，所述多個感應裝置為感應線圈。
5.如權利要求1所述的無線電力發射裝置，其特征在于，所述控制器將與所述檢測單元感應到的最強輻射信號相對應的位置點確定為所述電力接收單元的中心點，所述調整單元則調整所述電力發射單元的位置使其與所述中心點垂直對齊。
6.如權利要求5所述的無線電力發射裝置，其特征在于，所述控制器在計算出所述中心點的具體位置后，向所述調整單元發出移動控制命令； 其中，所述調整單元包括: 驅動電路，根據所述移動控制命令生成驅動輸出；以及 移動裝置，響應于所述驅動輸出而移動所述電力發射單元的位置。
7.一種無線充電系統，其特征在于，包括: 如權利要求1-6中任意一項所述的無線電力發射裝置；以及 用于從所述無線電力發射裝置接收電能量的無線電力接收裝置。
專利摘要本實用新型提供了一種無線電力發射裝置和無線充電系統。無線電力發射裝置可包括以無線的方式向無線電力接收裝置輸出電能量的電力發射單元。該無線電力發射裝置還可包括檢測單元、控制器和調整單元。檢測單元檢測無線電力接收裝置的輻射信號。控制器根據所檢測到的輻射信號的位置和強度計算出無線電力接收裝置的電力接收單元的具體位置。調整單元則根據計算出的具體位置調整電力發射單元的位置，使得電力發射單元與電力接收單元垂直對齊。
文檔編號H02J17/00GK203166636SQ20132010679
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月8日 優先權日2013年3月8日
發明者陳偉明 申請人:惠州志順電子實業有限公司