無線充電方法、無線充電系統及無線電力接收裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明關于一種無線充電方法及無線充電系統，尤其是指一種能量場中具有識別碼信號的無線充電方法、無線充電系統及無線電力接收裝置。
【背景技術】
[0002]目前大部分的電子裝置可利用有線充電方式與無線充電方式進行充電。當電子用品進行有線充電時，電子用品的充電孔連接至充電器的連接端子以獲得電能，當電子用品進行無線充電時，電子用品接收無線信號，并轉換無線信號以獲得電能。雖然有線充電方式相當普及，但仍具有許多問題。例如，經長期使用后，電子用品的充電孔或充電器的連接端子可能因產生變形而接觸不良，進而導致電子用品無法順利進行有線充電。為了避免有線充電所產生的問題，部分電子用品改以無線充電方式進行充電。
[0003]進行無線充電時，電子用品必須先無線連接至一相對應的無線電力發送裝置，并利用電磁感應而自無線電力發送裝置獲取電能。于第一種現有無線充電方式中，電子用品中裝設有一第一線圈，而無線電力發送裝置中裝設有一第二線圈。其中，第一線圈與第二線圈不僅用以建立電子用品與無線電力發送裝置之間的無線連接，以使電子用品與無線電力發送裝置能夠互相無線通信，更用以傳送與接收電能。當電子用品無線連接至無線電力發送裝置后，電子用品將要求無線電力發送裝置給予電能，因此無線電力發送裝置的第二線圈轉換電能為一能量場(例如磁場)，而電子用品的第一線圈則感應到能量場以獲得電能。
[0004]于第一種現有無線充電方式中，第一線圈與第二線圈兼具無線通信與能量傳輸兩種功能。因此，當無線電力發送裝置與電子用品同時進行無線通信與能量傳輸時，無線電力發送裝置根據電子用品的負載狀況解碼無線通信的信號。然而，由于電子用品的負載會變化，滿載或是輕載時回傳的信號大小差異很大，導致無線電力發送裝置無法透過單一解碼程序和硬件來解碼無線通信的信號。為了解決上述問題，第二種現有無線充電方式利用兩組獨立元件分別處理無線通信與能量傳輸。
[0005]請參閱圖1，圖1為第二種現有無線充電系統的第一示意圖。如圖1所示，第二種現有無線充電系統100包括一無線電力發送裝置110以及一無線電力接收裝置120。無線電力發送裝置I1包括一第一無線通信模塊111、一供能模塊112以及一第一控制器113,而無線電力接收裝置120包括一第二無線通信模塊121、一轉能模塊122、一電池123以及一第二控制器124。其中，第一無線通信模塊111與第二無線通信模塊121分別為現有的無線通信模塊，例如藍牙通信模塊，而供能模塊112與轉能模塊122分別為一線圈。由于無線電力發送裝置110與無線電力接收裝置120可透過第一無線通信模塊111與第二無線通信模塊121進行無線通信，并透過供能模塊112與轉能模塊122進行能量傳輸，因此無線電力發送裝置110可同時進行無線通信與無線充電，且無線電力接收裝置120較容易解碼無線通信的信號，進而增加無線電力接收裝置120的無線充電穩定度。
[0006]以下將針對第二種現有無線充電系統100進行說明。第一無線通信模塊111與供能模塊112分別電性連接于第一控制器113。其中，第一無線通信模塊111傳送與接收無線信號，用以建立無線連接至其它無線通信模塊，而供能模塊112用以將電力轉換為能量場(例如磁場)，以供無線電力接收裝置120進行無線充電。
[0007]第二無線通信模塊121、轉能模塊122與電池123分別電性連接于第二控制器124。其中，第二無線通信模塊121傳送與接收無線信號，用以建立無線連接至其它無線通信模塊，而轉能模塊122則用以感應能量場，再將能量場轉換為電力。電池123為一可充電電池，例如鎳氫電池或鋰離子電池，用以接收并儲存電力，且提供電力予無線電力接收裝置120中的其它元件使用。需要特別說明的是，此例中的無線電力接收裝置120利用電池123儲存自能量場轉換而得的電力，但無線電力接收裝置120并不以電池123為限。舉例來說，目前市面上部分無線電力接收裝置中并無設置電池，因此無線電力接收裝置直接將電力輸出至無線電力接收裝置中的其它元件，以供其它元件使用，而不需要額外設置儲存電力的電池。
[0008]理論上來說，若無線電力接收裝置120的第二無線通信模塊121位于無線電力發送裝置I1的第一無線通信模塊111的有效通信范圍內，且無線電力接收裝置120的轉能模塊122位于無線電力發送裝置110的供能模塊112所產生的能量場之中，無線電力接收裝置120可順利無線連接至無線電力發送裝置110，并自無線電力發送裝置110的能量場獲得電力。
[0009]關于無線充電的步驟將于下文說明。首先，無線電力發送裝置110的第一無線通信模塊111無線連接至無線電力接收裝置120的第二無線通信模塊121，以完成無線電力發送裝置110與無線電力接收裝置120之間的配對。隨后，無線電力接收裝置120的第二控制器124允許轉能模塊122感應供能模塊112的能量場，并將能量場轉換為電力儲存于電池123，因而開始無線電力接收裝置120的無線充電工作。
[0010]然而，第二種現有無線充電方法雖然解決了第一種現有無線充電方法的問題，卻也因此產生新的問題。詳細的說，雖然第一、第二無線通信模塊111、121與供能模塊112、轉能模塊122皆以無線方式傳輸信號，但第一、第二無線通信模塊111、121的有效通信范圍與供能模塊112、轉能模塊122的有效電力傳輸范圍并不相同。舉例來說，第一、第二無線通信模塊111、121應用的藍牙的傳輸范圍約為10米，而供能模塊112與轉能模塊122之間的距離卻遠小于藍牙的傳輸范圍,例如無線充電標準聯盟(Alliance for Wireless Power,A4WP)所制定的無線充電標準界定供能模塊112與轉能模塊122之間的距離約介于30厘米至9米。
[0011 ]由上述內容可知，在目前所使用的充電標準中，供能模塊112與轉能模塊122之間的有效電力傳輸范圍遠小于第一、第二無線通信模塊111、121的有效通信范圍。當無線電力接收裝置120與無線電力發送裝置110之間的距離過遠，使無線電力接收裝置120位于無線電力發送裝置110的有效通信范圍內，卻未位于無線電力發送裝置110的有效電力傳輸范圍內時，無線電力接收裝置120雖可順利無線連接至無線電力接收裝置120，但無線電力接收裝置120實際上并未位于有效電力傳輸范圍內，因此無線電力接收裝置120無法獲得來自無線電力發送裝置110的電力，導致無線電力接收裝置120無法進行無線充電。
[0012]以下針對無線電力接收裝置處于周圍有多個無線電力發送裝置的情況進行說明。請參閱圖2，圖2為第二種現有無線充電系統的第二示意圖。如圖2所示，第二種現有無線充電系統200包括一第一無線電力發送裝置210、一第二無線電力發送裝置220以及一無線電力接收裝置230。其中，第一無線電力發送裝置210包括一第一無線通信模塊211以及一第一供能模塊212，且第二無線電力發送裝置220包括一第二無線通信模塊221以及一第二供能模塊222。此外，無線電力接收裝置230包括一第三無線通信模塊231以及一轉能模塊232。
[0013]第一無線電力發送裝置210的第一無線通信模塊211與第二無線電力發送裝置220的第二無線通信模塊221用以建立無線連接至無線電力接收裝置230的第三無線通信模塊231。第一無線電力發送裝置210的第一供能模塊212與第二無線電力發送裝置220的第二供能模塊222用以將電力轉換為能量場，而無線電力接收裝置230的轉能模塊232用以感應能量場，并將能量場傳換為電力。由于圖2的第一無線電力發送裝置210及第二無線電力發送裝置220的運作方式分別與圖1的無線電力發送裝置110的運作方式大致相同，且圖2的無線電力接收裝置230的運作方式與圖1的無線電力接收裝置110的運作方式大致相同，因此于此不再針對第一無線電力發送裝置210、第二無線電力發送裝置220及無線電力接收裝置230中的元件進行贅述。
[0014]需要特別說明的是，第一無線電力發送裝置210的第一無線通信模塊211包括一有效通信范圍R1，且第二無線電力發送裝置220的第二無線通信模塊221包括一有效通信范圍R2。此外，第一無線電力發送裝置210的第一供能模塊212包括一有效電力傳輸范圍R3，第二無線電力發送裝置220的第二供能模塊222包括一有效電力傳輸范圍R4。
[0015]當無線電力接收裝置230位于第一無線電力發送裝置210的有效通信范圍Rl之中時，無線電力接收裝置230可無線連接至第一無線電力發送裝置210，而當無線電力接收裝置230位于第二無線電力發送裝置220的有效通信范圍R2之中時，無線電力接收裝置230可無線連接至第二無線電力發送裝置220。此外，當無線電力接收裝置230位于第一無線電力發送裝置210的有效電力傳輸范圍R3之中時，無線電力接收裝置230可感應到來自第一無線電力發送裝置210的能量場；同理，當無線電力接收裝置230位于第二無線電力發送裝置220的有效電力傳輸范圍R4之中時，無線電力接收裝置230可感應到來自第二無線電力發送裝置220的能量場。為了方便說明，第一無線電力發送裝置210的有效通信范圍Rl的直徑等于第二無線電力發送裝置220的有效通信范圍R2的直徑，且第一供能模塊212的有效電力傳輸范圍R3的直徑等于第二供能模塊222的有效電力傳輸范圍R4的直徑。
[0016]由于無線通信與無線電力傳輸的原理不同，第一、第二、第三無線通信模塊211、221,231的有效通信范圍將大于第一供能模塊212、第二供能模塊222、轉能模塊232的有效電力傳輸范圍。換言之，第一無線通信模塊211的有效通信范圍Rl的直徑大于第一供能模塊212的有效電力傳輸范圍R3的直徑，而第二無線通信模塊221的有效通信范圍R2的直徑大于第二供能模塊222的有效電力傳輸范圍R4的直徑。
[0017]如圖2所示，無線電力接收裝置230位于第一無線電力發送裝置210的有效通信范圍R1、第二無線電力發送裝置220的有效通信范圍R2以及第二無線電力發送裝