TWI496375B - 無線充電裝置 - Google Patents

Description

無線充電裝置

本創作係有關於一種無線充電裝置。

隨著科技的進步，智慧型裝置或其他隨身型電子產品的普及率越來越高。其中智慧型手機已經逐漸取代舊型手機，然而智慧型手機因其具備大螢幕與多功運算的特性，伴隨著耗電的缺點，造成使用上的不方便。為解決此問題，使用者可將智慧型裝置與行動電源連結，避免出門在外時電源耗盡的困擾。然而現有的行動電源中，必須搭配使用與智慧型裝置相匹配的充電線，或是將裝置本身連結至充電器上才能進行充電，使用上十分不便。

因此本發明的目的就是在提供一種創新的無線充電裝置，提供消費者更方便的充電選擇，除不會造成線路纏繞的問題，更提高無線充電的安全性以及使用壽命。

根據本發明之上述目的，提出一種無線充電裝置。其包括一無線充電基座以及一行動電源裝置。無線充電具有一無線發射器，無線發射器用以發射一辨識訊號。行動 電源裝置，電性連接一可攜式電子裝置，可攜式電子裝置內具有一第一充電電池。行動電源裝置包含一第二充電電池、一無線接收器以及一控制單元。無線接收器用以在行動電源裝置置於無線充電基座上時，接收辨識訊號並回傳一回應訊號給無線發射器，使無線發射器對無線接收器進行無線供電。控制單元，用以取得無線供電的電力，並管理電力輸出至可攜式電子裝置中的第一充電電池或是行動電源裝置中的第二充電電池。

本發明提出一種無線充電方法，包含下列步驟：(A)使用一無線充電基座的無線發射器以發射一辨識訊號；(B)在一行動電源裝置置於無線充電基座上時，利用行動電源裝置的無線接收器接收辨識訊號並回傳一回應訊號給無線發射器，使無線發射器對無線接收器進行無線供電；(C)管理無線供電所產出的電力輸出至可攜式電子裝置中的第一充電電池或是行動電源裝置中的第二充電電池。

100‧‧‧無線充電裝置

110‧‧‧無線充電基座

120‧‧‧無線發射器

130‧‧‧第一感應線圈

140‧‧‧行動電源裝置

141‧‧‧無線接收器

142‧‧‧第二充電電池

144‧‧‧發光二極體指示系統

145‧‧‧控制單元

146‧‧‧連接埠

147‧‧‧充電管理器

148‧‧‧電池管理器

149‧‧‧電壓轉換元件

150‧‧‧第二感應線圈

160‧‧‧可攜式電子裝置

162‧‧‧第一充電電池

200‧‧‧插頭

210‧‧‧電源線

300‧‧‧電源插座

400~470‧‧‧步驟

500‧‧‧辨識訊號

510‧‧‧第一突波

520‧‧‧回應訊號

530‧‧‧第二突波

v‧‧‧電壓

t‧‧‧時間

第1圖係繪示本發明之無線充電裝置。

第2圖係繪示本發明之無線充電基座示意圖。

第3圖係繪示本發明之行動電源裝置示意圖。

第4圖係繪示本發明之行動電源裝置對可攜式電子裝置充電示意圖。

第5圖係繪示本發明之無線充電基座對行動電源裝置充電 示意圖。

第6圖係繪示本發明之無線充電裝置元件功能方塊圖。

第7圖係繪示本發明之辨識通訊機制流程方塊圖。

第8圖係繪示辨識訊號波形圖。

第9圖係繪示回應訊號波形圖。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

為了解決習知的充電技術造成消費者使用的諸多不便，本發明提出一種無線充電裝置100，提供消費者便利的充電方法。請參照第1圖，其係繪示本發明之無線充電裝置。無線充電裝置100包含一無線充電基座110以及一行動電源裝置140。於一使用態樣，使用者僅需將行動電源裝置140電性連接一可攜式電子裝置160，例如為一手機或一平板電腦，即可對可攜式電子裝置160進行充電。於另一使用態樣，可將已電性連接之行動電源裝置140與可攜式電子裝置160一併放置無線充電基座110之上，即可對行動電源裝置140與可攜式電子裝置160進行充電。於又一使用態樣，亦可單獨將行動電源裝置140放置無線充電基座110之上，即可對行動電源裝置140進行充電。

由於本發明之無線充電裝置100將行動電源以及無線充電(分別藉由行動電源裝置140與無線充電基座 110)的功能整合在一起，使用者可視實際需求而選擇一種充電方式，例如於室外時，可選擇僅透過行動電源裝置140充電的方式，於室內時，可選擇透過無線充電基座110同時對可攜式電子裝置160以及行動電源裝置140分別充電，大幅提升使用上的方便性。

請參照第2圖。第2圖係繪示本發明之無線充電基座示意圖。無線充電基座110包含無線發射器120(請參照第6圖)、一第一感應線圈130、一電源線210以及一插頭200。插頭200與電源線210透過電源插座300提供電力，用以對可攜式電子裝置160以及行動電源裝置140進行充電。詳細而言，無線充電基座110之插頭200透過電源插座300以提供電流，並藉由電源線210進入第一感應線圈130。當電流流過第一感應線圈130時產生感應磁場而得進行無線供電功能。無線發射器120則用以發送辨識訊號並接收回傳訊號以判斷能否對置於其上之可攜式電子裝置160以及行動電源裝置140進行充電。

請參照第3圖。第3圖係繪示本發明之行動電源裝置示意圖。行動電源裝置140內部具有一第二充電電池142以及一第二感應線圈150。當第一感應線圈130發出的感應磁場穿過第二感應線圈150時，將於第二感應線圈150上產生電流。此時，行動電源裝置140即可將電流傳送至可攜式電子裝置160及/或內部之第二充電電池142進行充電。此外，行動電源裝置140更具有一發光二極體指示系統144以及一連接埠146。發光二極體指示系統144用以顯 示可攜式電子裝置160以及第二充電電池142的充電狀態。連接埠146係為與可攜式電子裝置160電性連接之介面，如此，電力即可透過連接埠146以對可攜式電子裝置160充電。

請參照第4圖，其係繪示本發明之行動電源裝置對可攜式電子裝置充電示意圖。當行動電源裝置140透過連接埠146與可攜式電子裝置160電性連接時，行動電源裝置140即利用第二充電電池142的電力為可攜式電子裝置160進行充電。於一具體實施例中，當充電至一預定電量時即停止充電，例如充電至可攜式電子裝置160電池容量滿載的百分之九十即停止充電，但本發明並未加以限定。

請參照第5圖，其係繪示本發明之無線充電基座對行動電源裝置充電示意圖。當將行動電源裝置140置於無線充電基座110上方時，無線充電基座110即可單獨對行動電源裝置140進行無線充電，省去接電線以及插拔的困擾。

請參照第6圖，其係繪示本發明之無線充電裝置元件功能方塊圖。如上所述，無線充電裝置100包含無線充電基座110以及行動電源裝置140。無線充電基座110透過電源插座300取得電流。行動電源裝置140之無線接收器141用以接收從無線充電基座110之無線發射器120所傳送辨識訊號並回傳回應訊號(詳後述)給無線發射器120，使無線發射器120得開始由第一感應線圈130形成感應磁場，並於感應磁場通過第二感應線圈150後產生電力。

當電力產生後，控制單元145管理電力輸出至可攜式電子裝置160中的第一充電電池162及/或行動電源裝置140中的第二充電電池142。控制單元145包含一充電管理器147、一電壓轉換元件149以及一電池管理器148。充電管理器147電性連接無線接收器141，用以管理第一充電電池162以及第二充電電池142的充電順序。電壓轉換元件149電性連接充電管理器147，用以當對第一充電電池162充電時，將電力轉換為適用於可攜式電子裝置160的充電電壓，使可攜式電子裝置160得以接收充電電壓而對第一充電電池162進行充電。電池管理器148電性連接充電管理器147，用以當充電管理器147判定第一充電電池162的電量已充到預定電量時，改為對該第二充電電池142進行充電。此外，電池管理器148可偵測第二充電電池142的電壓狀態，以判斷第二充電電池142目前狀態係為充電狀態、放電狀態、充到預定電量或停止運作等狀態，並將目前狀態傳送到發光二極體指示系統144以產生對應的發光變化，例如產生不同顏色或改變閃爍次數等。

於一具體實施例中，充電管理器147以及電池管理器148可透過單一晶片實現。於一具體實施例中，充電管理器147、電壓轉換元件149以及電池管理器148可透過單一晶片實現。

於一具體實施例中，控制單元145係先對第一充電電池162進行充電，而後對第二充電電池142進行充電。詳而言之，當透過充電管理器147分配電力至第一充電電 池162或第二充電電池142時，若第一充電電池162未充到預定電量時，充電管理器147優先將電力分配到電壓轉換元件149，再由電壓轉換元件149將電力整流並轉換為適當的充電電壓。如此可攜式電子裝置160不會因為將電力的忽然改變或不適當的充電電壓而造成損壞。當可攜式電子裝置160充到預定電量或是沒有電性連結至可攜式電子裝置160(如第5圖所示)時，充電管理器147會透過電池管理器148得知第二充電電池142是否充到預定電量。若否，則充電管理器147會分配電力至第二充電電池142。當可攜式電子裝置160與第二充電電池142都充到預定電量，則無線充電裝置100停止充電。

請參考第4圖，當行動電源裝置140與可攜式電子裝置160電性連結，但未放置於無線充電基座110之上時，行動電源裝置140的第二充電電池142會透過電池管理器148，經由電壓轉換元件149將電力轉換為充電電壓以對可攜式電子裝置160充電，直到可攜式電子裝置160充到預定電量為止。

請參照第7圖，其繪示本發明之辨識通訊機制流程方塊圖。第7圖揭示無線發射器120與無線接收器141之間的辨識通訊機制。首先於步驟400，無線發射器120周期性地發送一辨識訊號500，用以記載無線發射器120身份。接著進入步驟410，辨識訊號500被無線接收器141所接收。而後進入步驟420，無線接收器141回傳一回應訊號520。回應訊號520包含一身份資訊以及一充電效率電流 量。然後進入步驟430，無線發射器120接收並分析回應訊號520內的身份資訊以及充電效率電流量。接著於步驟440同時判斷身份資訊是否正確以及判斷充電效率是否大於一預設值。若無線發射器120判斷身分資訊不正確或充電效率低於預設值，表示目前置於其上的並非所認證可執行充電之產品或物件。接著回到步驟400，無線發射器120會繼續周期性發送辨識訊號500，並重新開始辨識通訊流程。執行步驟440之目的係為安全性考量，詳而言之，若置於其上的物件為鐵件，由於鐵件並未具備線圈，因此充電效率將異常低而低於預設值，如此可判斷並非可執行充電之行動電源裝置140而不執行充電程序。若置於其上的物件係第三方所生產的行動電源裝置，縱使充電效率非低於預設值，但由於其無法傳送正確的身份資訊，甚至沒有回傳回應訊號至無線接收器141，如此即可判斷並非認證之行動電源裝置140而不執行充電程序，以避免操作錯誤，例如供應錯誤的電壓而產生損壞。

於一具體實施例中，此充電效率預設值例如百分之六十。於一具體實施例中無線發射器120與無線接收器141皆具有傳送與接收之功能。

接著，若身份資訊是否正確且充電效率高於預設值，則進入到步驟450，此時無線發射器120會啟動感應磁場開始進行無線能量傳輸。接著於步驟460中，無線接收器141接收感應磁場並產生電力，同時將電力傳輸至控制單元145。接著於步驟470中，控制單元145接收並分配電 力至可攜式電子裝置160或第二充電電池142進行充電。

請參照第8圖，其係繪示辨識訊號波形圖。在此圖中橫軸為時間t，縱軸為電壓v。無線充電基座110的無線發射器120發射辨識訊號500。辨識訊號500夾帶著複數第一突波510以記載無線發射器120的身份資訊。

請參照第9圖，其係繪示回應訊號波形圖。在此圖中橫軸為時間t，縱軸為電壓v。當行動電源裝置140置於無線充電基座110上時，無線接收器141將會接收到來自無線發射器120的辨識訊號500，並回傳回應訊號520。無線接收器141基於複數第一突波以產生回應訊號520，該回應訊號包含複數第二突波530以記載無線接收器141的身份資訊以及反映一充電效率的電流量。無線發射器120接收回應訊號520後，將確認身份資訊並藉由此充電效率的電流量計算充電效率。若無線發射器120確認身份資訊以及充電效率大於預設值，則會啟動感應磁場，至此充電程序開始。

本發明之無線充電裝置提供消費者更方便的充電選擇。當消費者充電的時候，不需要選擇先對可攜式電子裝置充電或是先對行動電源裝置充電。因為本發明之無線充電裝置能自動對可攜式電子裝置充電，到預定電量後再對行動電源裝置充電。此外，本發明不會造成線路纏繞的問題，整個模組整合在一起使的外觀十分簡潔美觀。最後，本發明之無線充電裝置整合了辨識與通訊機制，此機制的整合使得無線發射器以及行動電源裝置必須要匹配才能啟 動充電。因此不會有不同的無線充電設備混用造成無法充電，甚至因為電壓不一致造成安全疑慮。此辨識與通訊機制整合了自動計算充電效率的功能，提高無線充電的安全性以及使用壽命，且避免了金屬製品吸收無線傳輸能量所造成的熱效應，避免燒毀電子元件的遺憾。

100‧‧‧無線充電裝置

110‧‧‧無線充電基座

140‧‧‧行動電源裝置

144‧‧‧發光二極體指示系統

160‧‧‧可攜式電子裝置

200‧‧‧插頭

210‧‧‧電源線

300‧‧‧電源插座

Claims (8)

1. 一種無線充電裝置，包括：一無線充電基座，具有一無線發射器，該無線發射器用以發射一辨識訊號，其中該辨識訊號包含複數第一突波以記載該無線發射器的身份資訊；以及一行動電源裝置，電性連接一可攜式電子裝置，該可攜式電子裝置內具有一第一充電電池，而該行動電源裝置包含：一第二充電電池；一無線接收器，用以在該行動電源裝置置於該無線充電基座上時，接收該辨識訊號，基於該些第一突波以產生一回應訊號，並回傳該回應訊號給該無線發射器，該回應訊號包含複數第二突波以記載該無線接收器的該身份資訊以及反映一充電效率，當該無線發射器判斷該充電效率大於一預設值時，對該無線接收器進行無線供電；以及一控制單元，用以取得該無線供電的電力，並管理該電力輸出至該第一充電電池或該第二充電電池。
2. 如請求項1所述之無線充電裝置，其中該控制單元包含：一充電管理器，電性連接該無線接收器，用以管理該第一、第二充電電池的充電順序；以及一電壓轉換元件，電性連接該充電管理器，用以當該 充電管理器設定先行對該第一充電電池充電時，將該電力轉換為適用於該可攜式電子裝置之一充電電壓，使該可攜式電子裝置得以接收該充電電壓對該第一充電電池進行充電。
3. 如請求項2所述之無線充電裝置，其中該控制單元更包含：一電池管理器，電性連接該充電管理器，用以當該充電管理器判定該第一充電電池的電量已充到一預定電量時，改為對該第二充電電池進行充電。
4. 如請求項1所述之無線充電裝置，其中該可攜式電子裝置為一手機或一平板電腦。
5. 一種無線充電方法，包含下列步驟：(A)使用一無線充電基座之一無線發射器以發射一辨識訊號，產生該辨識訊號以包含複數第一突波以記載該無線發射器的身份資訊；(B)當一行動電源裝置置於該無線充電基座上時，利用該行動電源裝置之一無線接收器以接收該辨識訊號，令該無線接收器基於該些第一突波以產生一回應訊號，並回傳該回應訊號給該無線發射器，該回應訊號包含複數第二突波以記載該無線接收器的身份資訊以及一充電效率，當該無線發射器判斷出該充電效率大於一預設值時，對該無 線接收器進行無線供電；以及(C)管理該無線供電所產出的電力輸出至一可攜式電子裝置中之一第一充電電池或該行動電源裝置中之一第二充電電池。
6. 如請求項5所述之無線充電方法，其中步驟(C)包含：管理該第一、第二充電電池的充電順序；以及當設定先行對該第一充電電池作充電時，將該電力轉換為適用於該可攜式電子裝置之一充電電壓，使該可攜式電子裝置得以接收該充電電壓對該第一充電電池進行充電。
7. 如請求項6所述之無線充電方法，其中步驟(C)更包含：當該第一充電電池的電量已充到一預定電量時，改為對該第二充電電池進行充電。
8. 如請求項5所述之無線充電方法，其中該可攜式電子裝置為一手機或一平板電腦。