一種無線充電器及其充電控制方法與流程

本發明涉及無線充電技術領域，尤其涉及一種無線充電器及其充電控制方法。

背景技術：

無線充電技術是一種利用磁共振在充電器與電子產品之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充電器與電子產品之間形成共振，實現電能高效傳輸的技術。目前可以實現該技術的方式有qi標準的電磁感應耦合方式、無線電波方式以及mit(麻省理工大學)提出的電磁共振方式。

在實現本發明的過程中，發明人發現當前技術中存在以下問題：現有qi標準中無線充電器的發送線圈與待充電設備的接收線圈之間需要準確對位，對位不準會導致充電效率較低，影響使用。現階段，由于無線充電器的線圈是固定的，通常采用在無線充電器上標示充電位置等方式，以提醒用戶放置待充電設備，這樣不僅麻煩，而且由于待充電設備的種類多樣，無線充電器難以匹配多種不同的待充電設備，用戶體驗較差。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于提出一種無線充電器及其充電控制方法，旨在解決現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本發明實施例第一方面提供一種無線充電器，所述無線充電器包括與電源模塊電連接的金屬點陣、驅動模塊及控制器；

所述金屬點陣包括多個金屬點，所述金屬點陣中相鄰的金屬點通過可控開關連接，所述可控開關的控制端與所述驅動模塊連接；

所述控制器，用于生成第一控制信號給所述驅動模塊；

所述驅動模塊，用于根據所述控制器生成的第一控制信號，驅動所述金屬點陣第一區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第一區域內的金屬點開啟形成第一發射線圈，所述第一發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場。

可選的，所述無線充電器還包括通信模塊；

所述控制器通過所述通信模塊獲取待充電設備的充電效率，判斷所述待充電設備的充電效率是否滿足預設值；若所述待充電設備的充電效率不滿足預設值，則生成第二控制信號給所述驅動模塊；

所述驅動模塊，用于根據所述控制器生成的第二控制信號，驅動所述金屬點陣第二區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第二區域內的金屬點開啟形成第二發射線圈，所述第二發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場。

可選的，所述第二發射線圈的形狀與所述第一線圈的形狀不同。

可選的，所述第二發射線圈相對所述第一發射線圈的移動方向朝向所述待充電設備的移動方向。

可選的，所述控制器通過所述通信模塊獲取多個待充電設備的充電效率，判斷所述多個待充電設備的充電效率是否滿足預設值；若所述多個待充電設備的充電效率不滿足預設值，則生成第三控制信號給所述驅動模塊；

所述驅動模塊，用于根據所述控制器生成的第三控制信號，驅動所述金屬點陣第三區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第三區域內的金屬點連接形成多個發射線圈，所述多個發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場對所述多個待充電設備進行充電。

可選的，所述可控開關為金屬氧化物半導體場效應晶體管，所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的柵極與所述驅動模塊連接，所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的源極和漏極分別與所述金屬點陣中相鄰的金屬點連接。

可選的，所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的柵極和源極并聯有雙向穩壓二極管和電阻，所述雙向穩壓二極管和所述電阻串聯連接；所述金屬氧化物半導體場效應晶體管的漏極和源極并聯有反向二極管。

此外，為實現上述目的，本發明實施例第二方面提供一種無線充電器的充電控制方法，所述方法包括步驟：

電源模塊對無線充電器進行上電；

控制器生成第一控制信號給驅動模塊；

所述驅動模塊根據所述控制器生成的第一控制信號，驅動金屬點陣第一區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第一區域內的金屬點開啟形成第一發射線圈，所述第一發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場。

可選的，所述方法還包括步驟：

所述控制器通過通信模塊獲取待充電設備的充電效率，判斷所述待充電設備的充電效率是否滿足預設值；若所述待充電設備的充電效率不滿足預設值，則生成第二控制信號給所述驅動模塊；

所述驅動模塊根據所述控制器生成的第二控制信號，驅動所述金屬點陣第二區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第二區域內的金屬點開啟形成第二發射線圈，所述第二發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場。

可選的，所述第二發射線圈的形狀與所述第一線圈的形狀不同。

可選的，所述第二發射線圈相對所述第一發射線圈的移動方向朝向所述待充電設備的移動方向。

可選的，所述控制器通過所述通信模塊獲取多個待充電設備的充電效率，判斷所述多個待充電設備的充電效率是否滿足預設值；若所述多個待充電設備的充電效率不滿足預設值，則生成第三控制信號給所述驅動模塊；

所述驅動模塊，用于根據所述控制器生成的第三控制信號，驅動所述金屬點陣第三區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第三區域內的金屬點連接形成多個發射線圈，所述多個發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場對所述多個待充電設備進行充電。

本發明實施例提供的無線充電器及其充電控制方法，通過連接多個金屬點形成線圈以及可控開關的調節，可實現調節充電線圈的位置，從而使得待充電設備可在無線充電器內自由放置，可以適配多種不同的待充電設備，提高了無線充電的可用性和用戶體驗。

附圖說明

圖1為本發明實施例的無線充電器結構示意圖；

圖2為本發明實施例的無線充電器中金屬點陣與驅動模塊連接的結構示意圖；

圖3-圖5為本發明實施例的無線充電器中金屬點陣以及形成的線圈結構示意圖；

圖6為本發明實施例的無線充電器對單個智能手機進行充電的結構示意圖；

圖7-圖8為本發明實施例的無線充電器對多個智能手機進行充電的結構示意圖。

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

在后續的描述中，使用用于表示元件的諸如“模塊”、“部件”或“單元”的后綴僅為了有利于本發明的說明，其本身沒有特定的意義。因此，“模塊”、“部件”或“單元”可以混合地使用。

第一實施例

如圖1所示，本發明第一實施例提供一種無線充電器，所述無線充電器10包括與電源模塊13電連接的金屬點陣11、驅動模塊12及控制器14。所述無線充電器可以是無線充電板的形式，也可以是內嵌到其他裝置中，比如內嵌到桌面或者內嵌到汽車置物架中，本發明實施例并不以此為限。

在本實施例中，所述電源模塊13可為固定電源或移動電源。

請結合圖2所示，在本實施例中，所述金屬點陣11包括多個金屬點(附圖的111、112、114)，所述金屬點陣11中相鄰的金屬點通過可控開關(附圖的113、115)連接，所述可控開關(附圖的113、115)的控制端與所述驅動模塊12連接。

在本實施例中，金屬點的材質一般會選用轉化效率高、阻抗低的金屬材料，例如銅材料等。

具體地，金屬點111和金屬點112為相鄰的兩個金屬點，金屬點111和金屬點114為相鄰的兩個金屬點；金屬點111和金屬點112通過可控開關113連接，可控開關113的控制端g與所述驅動模塊12連接；金屬點111和金屬點114通過另一可控開關115連接，可控開關115的控制端g與所述驅動模塊12連接。其他的與此類似，在此不作贅述。

需要說明的是，附圖3-圖4、圖6-圖8中的金屬點陣11為8*8矩形陣列、金屬點為矩形狀僅是為了舉例說明，本發明實施例中的金屬點陣11并不限制于矩形陣列，也可以是其他不規則形狀，例如圖5中所示。組成所述金屬點陣的各個金屬點的大小、形狀也可以互不相同。本發明實施例對各個金屬點的大小、形狀、數量以及排列方式均不作限制。比如：金屬點的形狀還可以為圓型(如圖4所示)、菱形等，金屬點的數量以及排列方式也可以與無線充電器的大小有關，當無線充電器較大時，比如內嵌于較大的桌面，金屬點的數量也會較多，本發明實施例并不以此為限。

在本實施例中，所述可控開關可通過pcb蝕刻工藝實現，可選的，可控開關需要滿足耐壓值和電流要求，可控開關的開啟電阻值rds(on)可盡量小。

請再參考圖2所示，在本實施例中，所述可控開關(附圖的113、115)為金屬氧化物半導體場效應晶體管t1，所述金屬氧化物半導體場效應晶體管t1的柵極與所述驅動模塊12連接，所述金屬氧化物半導體場效應晶體管t1的源極和漏極分別與所述金屬點陣11中相鄰的金屬點連接。

所述金屬氧化物半導體場效應晶體管t1的柵極和源極并聯有雙向穩壓二極管z1和電阻r1，所述雙向穩壓二極管z1和所述電阻r1串聯連接。所述金屬氧化物半導體場效應晶體管t1的漏極和源極并聯有反向二極管d1。

本領域技術人員可以理解的是，所述可控開關也可以為其他方式，只要能夠通過驅動模塊控制可控開關的導通、斷開即可，本發明實施例并不對可控開關的具體形式有所限制。

在本實施例中，所述金屬點陣11為單層的金屬點陣。單層的金屬點陣可避免無線充電器線圈過厚、使用場景有局限的問題，可實現無線充電器更易嵌入到智能設備中。可以理解的是，在其他實施方式中，若對使用場景沒有要求，所述金屬點陣11為雙層或多層的金屬點陣也可以實現，相應的，雙層或者多層的金屬點陣可以進一步的增大充電效率，加快充電時間。

在本實施例中，所述金屬點陣11的一面設有隔磁片(附圖未示出)。隔磁片是利用功能成份的電場熱運動引起的電子散射以及電子與電子之間的相互作用，吸收電磁波能量并將其轉化為熱能的，從而達到衰減電磁波的目的。

所述控制器14，用于生成第一控制信號給所述驅動模塊12；

所述驅動模塊12，用于根據所述控制器14生成的第一控制信號，驅動所述金屬點陣第一區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第一區域內的金屬點連接形成第一發射線圈，所述第一發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場。

具體的，本發明實施例中，在接收到第一控制信號之后，第一區域內對應的可控開關處于導通狀態，相應的第一區域內的金屬點之間互相連接形成閉合狀的第一發射線圈。通過第一發射線圈實現對其他設備的充電。

需要說明的是，金屬點陣第一區域內的金屬點開啟形成的第一發射線圈，其形狀可以為多種形式。如圖3、圖4及圖6所示，形成的發射線圈形狀可以為圓形、三角形、矩形、平行四邊形或者正多邊形等等。線圈的大小和位置也并不作限制。

還需要說明的是，在其他方式中，第一發射線圈并不是指的是一個線圈，某一區域內的金屬點開啟可能形成第一發射線圈的數量也可以多于1個，比如形成2個或3個線圈以加大充電效率；或者當待充電設備為多個時，也可以相應的生成多個線圈以實現對多個待充電設備的同時充電。

以圖6中的a線圈為例，可通過控制器14生成控制信號給所述驅動模塊12，驅動模塊12驅動金屬點陣11中a線圈區域內的可控開關導通，以使得金屬點陣11中a線圈區域內的金屬點(前3列前4行的金屬點)開啟形成a線圈。

請再參考圖1所示，在另一種實施方式中，所述無線充電器10還包括通信模塊15；

所述控制器14通過所述通信模塊15獲取待充電設備的充電效率，判斷所述待充電設備的充電效率是否滿足預設值；若所述待充電設備的充電效率不滿足預設值，則生成第二控制信號給所述驅動模塊12；

所述驅動模塊12，用于根據所述控制器14生成的第二控制信號，驅動所述金屬點陣11第二區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣11第二區域內的金屬點連接形成第二發射線圈，所述第二發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場。

需要說明的是，待充電設備的充電效率不滿足預設值，原因為待充電設備與無線充電器的線圈沒有準確對位，一般的解決方案是移動待充電設備以便與無線充電器的線圈準確對位，這種方式使得待充電設備不可在無線充電器內自由放置。

本實施方式通過判斷待充電設備的充電效率是否滿足預設值；若所述待充電設備的充電效率不滿足預設值，則生成第二控制信號給所述驅動模塊12；驅動模塊12根據控制器14生成的第二控制信號，驅動金屬點陣11第二區域內的可控開關導通，以使得金屬點陣11第二區域內的金屬點連接形成第二發射線圈，第二發射線圈在通電狀態下同樣可生成感應磁場。

需要說明的是，第二控制信號與第一控制信號為不同的控制信號。第二發射線圈的面積可大于或等于第一發射線圈的面積，即待充電設備的充電效率不滿足預設值時，可擴大線圈的面積(線圈的位置可與原先線圈的位置相同或不同)探測待充電設備的充電效率是否有提高；或者線圈的面積不變、但是線圈的位置與原先線圈的位置不同來探測待充電設備的充電效率是否有提高。可以理解的，若發射線圈的面積大，則可能更易耗電，因此為了節省電量第二發射線圈的面積小于第一發射線圈的面積的情況也是可能的。

還需要說明的是，第二發射線圈的形狀與第一發射線圈的形狀、大小均可以不同，即若第一發射線圈的形狀是圓形，則第二發射線圈的形狀可以為矩形、長方形狀等等。

可以理解的，若一次探測后待充電設備的充電效率仍不滿足預設值，可繼續按照上述方式進行探測，再次發出控制信號，通過調整多個可控開關的狀態，使得發射線圈的位置、形狀或者大小發生改變，直至待充電設備的充電效率滿足預設值。

為進一步闡釋本發明實施例一，現以圖6所示無線充電器充電結構為例進行詳細說明。

在圖6中示出了無線充電器的金屬點陣和智能手機，其中智能手機包括接收端線圈(附圖未示出)。

無線充電器上電之后，可通過控制器及驅動模塊，默認開啟固定區域的金屬點，如圖中所示的a、b、c、d四個線圈所示。

當智能手機放置在金屬點陣上時(可隨意地進行放置，本示例中假設智能手機放置的位置如圖中的e線圈所示)，此時e線圈與a線圈只有一小部分重疊，因此智能手機的充電效率會較低。

當無線充電器通過通信模塊獲取智能手機的充電效率，且判斷智能手機的充電效率不滿足預設值時，則通過控制器及驅動模塊，重新開啟一個線圈(重新開啟的線圈面積與a線圈一樣，位置在a線圈的右邊，從圖中看起來就像將a線圈往右移動)。

需要說明的是，重新開啟的線圈，其位置、形狀、大小都可以改變。如圖6所示，平行四邊形為b線圈重新開啟的線圈。在其他實施方式中，重新開啟的線圈的數量也可以改變，以增大充電效率。

無線充電器通過通信模塊重新獲取智能手機的充電效率，且判斷智能手機的充電效率是否滿足預設值，若滿足預設值則按照重新開啟的線圈進行充電。否則的話，繼續通過調整多個可控開關的狀態重新開啟線圈直至探測到智能手機的充電效率滿足預設值。

在一種實施方式中，所述第二發射線圈相對所述第一發射線圈的移動方向朝向所述待充電設備的移動方向。

具體地，請再參考圖6，在一種實施場景中，以智能手機在無線充電器上移動時進行充電的說明：

無線充電器上電之后，可通過控制器及驅動模塊，默認開啟固定區域的金屬點，如圖中所示的a、b、c、d四個線圈所示。

當智能手機放置在金屬點陣上時(本示例中仍假設智能手機放置的位置如圖中的e線圈所示)，此時e線圈與a線圈只有一小部分重疊，因此智能手機的充電效率肯定很低。

假設智能手機此時在水平方向移動，即向左或向右移動(向b線圈或者d線圈移動為類似的情況)。

若智能手機向左移動，與上所述類似的，當無線充電器通過通信模塊獲取智能手機的充電效率，且判斷智能手機的充電效率不滿足預設值時，則通過控制器及驅動模塊，重新開啟一個線圈(開啟的方向在a線圈的右邊，從圖中看起來就像將a線圈往右移動)。滿足預設值后則按照重新開啟的線圈進行充電。

若智能手機向右移動，與向左移動時開啟方式類似的，開啟線圈的方向仍在a線圈的右邊(即從圖中看起來就像將a線圈往右移動)，此種方式在一定條件下仍可實現。若智能手機向右移動到線圈c區域時，這時候可將c線圈往左移動，也可實現。

在另一種實施方式中，所述控制器通過所述通信模塊獲取多個待充電設備的充電效率，判斷所述多個待充電設備的充電效率是否滿足預設值；若所述多個待充電設備的充電效率不滿足預設值，則生成第三控制信號給所述驅動模塊；

所述驅動模塊，用于根據所述控制器生成的第三控制信號，驅動所述金屬點陣第三區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第三區域內的金屬點連接形成多個發射線圈，所述多個發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場對所述多個待充電設備進行充電。

具體地，請參考圖7和圖8所示，在另一種實施場景中，以多個智能手機在無線充電器上進行充電的說明：

多個智能手機放置在無線充電器上進行充電時，可分別為每一個智能手機開啟一個或多個線圈進行充電(開啟方式與上類似，在此不作贅述)；也可以只開啟一個線圈同時對多個智能手機進行充電，該開啟的一個線圈面積需要足夠大，可以覆蓋多個智能手機。

本發明實施例提供的無線充電器，通過連接多個金屬點形成線圈以及可控開關的調節，可實現調節充電線圈的位置，從而使得待充電設備可在無線充電器內自由放置，可以適配多種不同的待充電設備，提高了無線充電的可用性和用戶體驗。

第二實施例

本發明第二實施例提供一種無線充電器的充電控制方法，所述方法包括步驟：

電源模塊對無線充電器進行上電；

控制器生成第一控制信號給驅動模塊；

所述驅動模塊根據所述控制器生成的第一控制信號，驅動金屬點陣第一區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第一區域內的金屬點連接形成第一發射線圈，所述第一發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場。

在一種實施方式中，所述方法還包括步驟：

所述控制器通過通信模塊獲取待充電設備的充電效率，判斷所述待充電設備的充電效率是否滿足預設值；若所述待充電設備的充電效率不滿足預設值，則生成第二控制信號給所述驅動模塊；

所述驅動模塊根據所述控制器生成的第二控制信號，驅動所述金屬點陣第二區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第二區域內的金屬點連接形成第二發射線圈，所述第二發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場。

在該實施方式中，所述第二發射線圈的形狀與所述第一線圈的形狀不同。

在該實施方式中，所述第二發射線圈相對所述第一發射線圈的移動方向朝向所述待充電設備的移動方向。

在該實施方式中，所述控制器通過所述通信模塊獲取多個待充電設備的充電效率，判斷所述多個待充電設備的充電效率是否滿足預設值；若所述多個待充電設備的充電效率不滿足預設值，則生成第三控制信號給所述驅動模塊；

所述驅動模塊，用于根據所述控制器生成的第三控制信號，驅動所述金屬點陣第三區域內的可控開關導通，以使得所述金屬點陣第三區域內的金屬點連接形成多個發射線圈，所述多個發射線圈在通電狀態下可生成感應磁場對所述多個待充電設備進行充電。

本發明實施例提供的無線充電器的充電控制方法，通過連接多個金屬點形成線圈以及可控開關的調節，可實現調節充電線圈的位置，從而使得待充電設備可在無線充電器內自由放置，可以適配多種不同的待充電設備，提高了無線充電的可用性和用戶體驗。

需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到上述實施例方法可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實施方式。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質(如rom/ram、磁碟、光盤)中，包括若干指令用以使得一臺終端(可以是手機，計算機，服務器，空調器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述的方法。

上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的。