一种空间自适应无线充电调节装置、系统及方法与流程

1.本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种空间自适应无线充电调节装置、系统及方法。


背景技术：

2.近年来，随着支持无线充电设备的不断普及，对各种无线充电装置的性能及质量要求逐渐提高，传统的一对一的贴面式充电方式已经不能满足人们日常使用的需求。
3.在智能家居室内使用场景下，摄像头、智能语音精灵、手机等多个设备需要都需要充电的情况屡见不鲜，而传统的一对一贴面式无线充电器在这类场景中不足以满足用户的需求，严重影响无线充电的便捷性，因此针对三维空间无线充电的一种空间自适应无线充电调节设备便应运而生，可以针对三维空间内对多个设备同时进行充电或者轮巡无线充电。
4.目前，现有的充电线圈多为普通固定式充电线圈。考虑到不同三维空间内设备的功率不同，如何协调无线充电设备的线圈发射方向，不同线圈的功率和频率、如何提高电源的传输效率是无线充电应用领域亟待解决的首要问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种空间自适应无线充电调节装置、系统及方法，以解决现有的技术问题：不能根据不同三维空间内的设备，调节无线充电设备的线圈发射方向。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种空间自适应无线充电装置，包括：
8.底座；
9.转动连接在所述底座顶部的圆形环体；
10.转动连接在所述圆形环体内部的无线充电发射端；
11.所述无线充电发射端的旋转方向与所述圆形环体的旋转方向不平行。
12.进一步优选的，所述底座的内部安装有第一驱动马达，所述第一驱动马达的输出端固定连接有第一旋转轴，所述第一旋转轴与所述圆形环体固定连接；
13.所述圆形环体的内部安装有第二驱动马达，所述第二驱动马达的输出端固定连接有第二旋转轴，且所述第二旋转轴与所述无线充电发射端固定连接。
14.进一步优选的，所述无线充电发射端的旋转方向与所述圆形环体的旋转方向呈垂直角度。
15.进一步优选的，所述无线充电发射端包括一个或者多个发射线圈。
16.进一步优选的，所述底座内部安装有主控芯片。
17.一种空间自适应无线充电系统，所述系统包括：
18.无线充电发射端；
19.主控模块，所述主控模块包括电源接口、控制模块、存储模块、监测模块；
20.发射端三维调节模块，用于在两个不平行的方向上旋转所述无线充电发射端。
21.所述电源接口用于与外界电源连接以供电；
22.所述控制模块用于控制所述发射端三维调节模块旋转；
23.所述存储模块用于储存数据；
24.所述监测模块用于监测主控芯片功率值。
25.一种空间自适应无线充电方法，包括以下步骤：
26.s1.通过控制模块，使发射端三维调节模块驱动无线充电发射端进行两个平行方向的旋转扫描，两个旋转扫描方向分别记为方向1和方向2；
27.s2.扫描完毕后，选择其中最大功率值，并通过控制模块将无线充电发射端旋转到与其对应的方向1和方向2的位置；
28.s3.控制无线充电发射端微调转动，在微调转动过程中监测模块检测到主控芯片功率达到最优功率值后，发射端三维调节模块停止运动，并记录此时的两个旋转方向为最佳匹配点；
29.s4.寻找到最佳匹配点后，主控芯片调节无线充电发射端对的功率、频率；
30.s5.存储模块记录佳匹配点的主控芯片功率值和无线握手协议型号，并记录下此设备的方向1和方向2位置数据。
31.进一步优选的，其中，s1主要包括：
32.s11.通过控制模块控制无线充电发射端沿方向1旋转n度后停止；
33.s12.控制无线充电发射端沿方向2每次旋转n度，直至旋转360 度，并通过监测模块检测并记录在此旋转扫描过程中主控芯片功率以及其对应的方向1和方向2；
34.s13.控制无线充电发射端沿方向1再次旋转n度后停止；
35.s14.重复上述步骤s12；
36.s15.重复上述步骤直至无线充电发射端沿方向1旋转360度，记为一个扫描周期。
37.进一步优选的，s3中控制无线充电发射端微调转动，主要包括：
38.设最大功率值的无线充电发射端对应的方向1和方向2的位置为 (xm,ym)，则微调转动的范围为：(xm-1,ym-1)～(xm 1,ym 1)；
39.其中每次微调转动的角度为p，且p＜n、n是p的整数倍。
40.进一步优选的，还包括以下步骤：
41.当再次进行设备充电时，主控模块判断此时最佳匹配点位置的主控芯片功率及握手协议与上次是否发生变化，若无变化则判定两次为同一设备，直接开始充电；
42.若二者任一值发生变化则判定为新设备，主控模块控制发射线圈恢复到初始位置并重新发起自适应无线充电调节流程。
43.本发明至少具备以下有益效果：
44.本发明专利通过设置充电线圈的三维空间扫描转动装置解决普通固定式充电线圈无法解决的充电线圈与被充电线圈无法精准空间对位的问题；
45.本发明通过线圈三维空间扫描转动自主寻找充电线圈与被充电线圈最佳匹配的空间角度和位置解决通过预定功率等参考值无法寻找到最佳空间匹配位置的缺陷。
附图说明
46.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
47.图1为本发明装置的整体结构示意图；
48.图2为本发明装置的旋转示意图；
49.图3为本发明的系统构成图。
50.图中：1、底座；2、第一旋转轴；3、圆形环体；4、第二旋转轴； 5、无线充电发射端。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
52.请参阅图1-2，本发明的无线充电装置包括：
53.底座1；
54.转动连接在所述底座1顶部的圆形环体3；
55.转动连接在所述圆形环体3内部的无线充电发射端5；
56.其中所述底座1的内部安装有第一驱动马达，所述第一驱动马达的输出端固定连接有第一旋转轴2，所述第一旋转轴2的顶部与所述圆形环体3固定连接，以此使用时通过第一驱动马来驱动圆形环体3 的转动，进而驱动无线充电发射端5转动；
57.其中，所述圆形环体3的内部安装有第二驱动马达，所述第二驱动马达的输出端固定连接有第二旋转轴4，且所述第二旋转轴4与所述无线充电发射端5固定连接，由此，通过第二驱动马达驱动无线充电发射端5转动；
58.需要注意的是，所述无线充电发射端5的旋转方向与所述圆形环体3的旋转方向不平行，且优选为两者的旋转中轴线垂直。
59.可以理解的是，上述中，无线充电发射端5包括一个或者多个发射线圈。另外，上述中，所述第一驱动马达、第一旋转轴2、第二驱动马达、第二旋转轴4、圆形环体3构成了本装置的发射端三维调节模块。
60.另外，本发明还包括有主控模块，所述主控模块为一集成在所述底座1内部的主控芯片，所述主控芯片上集成有：电源接口、控制模块、存储模块、监测模块。
61.其中，电源接口用于与外界电源连接，为本装置进行供电。
62.参阅图3，使用时：
63.通过发射端三维调节模块将无线充电发射端沿方向1旋转和不平行与方向1的方向2旋转，构成三维空间定位适应，同时通过无线充电发射端检测无线充电的最大功率值找到最优空间位置，确定最优空间位置后，控制芯片通过调节无线充电发射端的功率、频率以保证最佳的充电效率。
64.具体如下：
65.1.通过控制模块，使发射端三维调节模块驱动无线充电发射端5 进行两个方向的旋转扫描；
66.具体过程，设两个旋转方向为方向1和方向2，可以通过控制模块控制无线充电发射端5沿方向1旋转n度后停止，然后使无线充电发射端5沿方向2每次旋转n度，当沿方向2旋转了360度之后；驱动控制无线充电发射端5沿方向1再次旋转n度后停止；重复上述步骤，直至驱动控制无线充电发射端5沿方向1旋转360，记为一个扫描周期。
67.在此，上述中的n可以根据精度需求进行设置。
68.监测模块检测并记录在此旋转扫描过程中主控芯片功率以及其对应的方向1和方向2。
69.在无线充电过程中，当发射线圈与接收线圈位置越对应，其电能输送功率越大，主控芯片功率的功率就越大。
70.从一个扫描周期中选择最大功率值，并通过控制模块将无线充电发射端5旋转到与其对应的方向1和方向2的位置，然后控制无线充电发射端5微调转动。
71.设最大功率值的无线充电发射端5对应的方向1和方向2的位置为(xm,ym)，则微调转动的范围为：(x
m-1
,y
m-1
)～(x
m 1
,y
m 1
)，每次微调转动的角度为p，则p＜n，且n是p的整数倍；
72.在微调过程中，主控芯片功率达到最大时记为最优功率值；当监测模块检测到主控芯片功率达到最优功率值后，发射端三维调节模块停止运动，并记录此时的两个旋转方向为最佳匹配点；
73.寻找到最佳匹配点后，主控芯片调节无线充电发射端5对的功率、频率以保证最佳的充电效率；
74.寻找到最佳匹配点后，存储模块记录此时主控芯片功率值和无线握手协议型号，并记录下此设备的方向1和方向2位置数据。
75.另外，当再次进行设备充电时，主控模块判断此时最佳匹配点位置的主控芯片功率及握手协议与上次是否发生变化，若无变化则判定两次为同一设备，直接开始充电；
76.若二者任一值发生变化则判定为新设备，主控模块控制发射线圈恢复到初始位置并重新发起自适应无线充电调节流程。
77.需要注意，在实际使用时，最佳匹配点可以有多个，对应设置在围绕本装置周围三维空间的被充电设备。
78.可以理解，本发明的的装置可以用在家居、会议室等远距离无线充电，另外对于比较大的空间，对于量子无线充电的场景也可适配。
79.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。