一种无线充电器及无线充电方法与流程

1.本发明涉及无线充电器技术领域，尤其涉及一种无线充电器及无线充电方法。


背景技术：

2.无线充电器是利用电磁感应原理进行充电的设备，其原理和变压器相似，通过在发送和接收端各安置线圈，发送端线圈在电力的作用下向外界发出电磁信号，接收端线圈收到电磁信号并且将电磁信号转变为电流，从而达到无线充电的目的。无线充电技术是一种特殊的供电方式，它不需要电源线，依靠电磁波传播，然后将电磁波能量转化为电能，最终实现无线充电。
3.传统的无线充电器在检测是否有终端设备放入时的方式，都是通过设置线圈检测板，由线圈检测板检测负载，以判断是否有终端设备放入，这种检测方式存在以下问题：由于需要设置线圈检测板因而会增加产品的生产成本，同时也不利于缩小产品的体积。
4.另外，传统的无线充电器还存在以下问题：发射线圈都是固定设置，不能根据终端设备的接收线圈的位置而移动，因此传统做法都是通过设置多个发射线圈对充电区域进行全面覆盖，但是，当只有一个发射线圈时，就会无法避免存在充电盲区的问题或者不容易实现充电效率最大化的问题。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术所述的缺陷，本发明提供一种无线充电器及无线充电方法，有利于降低产品的生产成本以及缩小产品的体积。
6.本发明为解决其问题所采用的技术方案是：一种无线充电器，包括设置有充电区域的壳体、设置在所述壳体内的发射线圈以及驱动装置，还包括控制板和传感器，所述控制板分别与所述发射线圈、所述传感器以及所述驱动装置电连接，所述控制板通过所述传感器检测所述发射线圈的功率，以判断所述壳体上是否放置有终端设备，并在所述壳体上放置有终端设备时，所述控制板可控制所述驱动装置带动所述发射线圈在充电区域的下方移动。
7.由此，本发明通过设置了控制板以及传感器，由此利用传感器检测发射线圈的功率，以让控制板根据功率的变化即可判断壳体上是否放置有终端设备，其检测方法简单有效，改变传统无线充电器通过设置线圈检测板检测是否放入终端设备的方式，能够简化充电器的设计，降低企业生产成本并缩小产品的体积；进一步的，在壳体上放置有终端设备时，控制板控制驱动装置带动发射线圈在充电区域的下方移动，由此利用发射线圈的移动自动寻找与终端设备中接收线圈的最佳对位，从而有利于适应不同大小手机和不同放置位置而导致接收线圈位置不一样的问题，从而避免在无线充电器上充电时导致充电效率不一致的问题，有利于保障无线充电效率的最大化或者无线充电的有效化。
8.在一个实施例中，所述控制板根据沟通协议获取终端设备中接收线圈所接收到的功率值，并与所述发射线圈输出的功率值比对以获得比率值，当比率值在预设范围内，所述
控制板控制所述驱动装置停止带动所述发射线圈移动。
9.在一个实施例中，所述壳体内还设置有移动托架以及传动结构，所述移动托架上设置有所述发射线圈，所述驱动装置通过所述传动结构带动所述移动托架移动，进而带动发射线圈移动。
10.在一个实施例中，所述传动结构包括套设在所述驱动装置的输出端上的齿轮以及设置在所述移动托架的底部的导向齿条，所述齿轮与所述导向齿条相啮合。
11.在一个实施例中，所述壳体内还设置有导向结构，所述驱动装置驱动所述移动托架沿着所述导向结构的导向方向移动。
12.在一个实施例中，所述导向结构包括安装支架，其中：
13.所述驱动装置固定在所述安装支架的下方；
14.所述安装支架上开设有导向槽，所述移动托架的底部设置有导轨，所述导轨上形成有所述导向齿条且所述导轨穿插在所述导向槽内。
15.在一个实施例中，所述壳体包括中框以及连接在所述中框底部的底板，所述中框以及所述底板相互围合有安装腔，其中：
16.所述安装腔内设置有散热风扇；
17.所述中框的侧边上对应所述发射线圈设置有进风口，所述底板上设置有出风口，所述散热风扇引导空气从所述进风口进入所述安装腔内，并从所述出风口排出。
18.在一个实施例中，所述发射线圈、所述移动托架、所述安装支架、所述控制板、所述散热风扇以及所述底板上下依次设置；
19.所述安装支架以及所述控制板上分别设置有第一通风口以及第二通风口，所述第一通风口、所述第二通风口、所述散热风扇以及所述出风口在竖直方向上至少部分重叠设置。
20.在一个实施例中，所述壳体还包括连接在所述中框顶部且盖合在所述发射线圈上的屏蔽板，所述屏蔽板上形成有所述充电区域。
21.本发明还具有一种无线充电方法，包括以下步骤：
22.s1、当含有金属的物品放到无线充电器壳体上的充电区域时，传感器检测发射线圈的功率并传输给控制板，控制板根据获得的功率值判断是否在预设的功率值范围内，由此判断壳体上是否放置有终端设备；
23.s2、当判断为终端设备放入至所述充电区域时，控制板判断所述无线充电器与所述终端设备是否达成沟通协议；
24.其一，在s2步骤后进入s3，s3、当所述无线充电器与所述终端设备达成沟通协议时，所述控制板根据沟通协议获取接收线圈所接收到的功率值，再与所述发射线圈输出的功率值比对以获得比率值，并判断该比值率是否在预设范围内，由此判断所述发射线圈是否与所述接收线圈对准；
25.s4、当该比值率在预设范围内时，判断所述发射线圈与所述接收线圈对准；若该比值率不在预设范围内时，所述控制板控制驱动装置带动所述发射线圈在充电区域的下方移动，获取所述发射线圈在移动过程中的各个比率值的数据；
26.s5、所述控制板对比各个比率值数据，判断最佳比率值，再判断最佳比率值时所述发射线圈的位置，并控制所述驱动装置带动所述发射线圈移动至最佳比率值时的位置；
27.其二，在s2步骤后进入s6，s6、当所述无线充电器不能与所述终端设备达成沟通协议时，所述控制板控制所述驱动装置带动所述发射线圈在充电区域的下方移动，寻找能达成沟通协议的所述发射线圈的位置；
28.s7、当所述无线充电器与所述终端设备达成沟通协议时，进入s3步骤；当所述无线充电器仍不能与所述终端设备达成沟通协议时，所述控制板控制所述驱动装置停止带动所述发射线圈移动；
29.s8、所述控制板控制关闭所述发射线圈的功率输送；
30.s9、所述控制板控制无线充电器进入待机模式或者报错模式。
31.综上所述，本发明具有如下优点：本发明通过设置了控制板以及传感器，由此利用传感器检测发射线圈的功率，以让控制板根据功率的变化即可判断壳体上是否放置有终端设备，其检测方法简单有效，改变传统无线充电器通过设置线圈检测板检测是否放入终端设备的方式，能够简化充电器的设计，降低企业生产成本并缩小产品的体积；进一步的，在壳体上放置有终端设备时，控制板控制驱动装置带动发射线圈在充电区域的下方移动，由此利用发射线圈的移动自动寻找与终端设备中接收线圈的最佳对位，从而有利于适应不同大小手机和不同放置位置而导致接收线圈位置不一样的问题，从而避免在无线充电器上充电时导致充电效率不一致的问题，有利于保障无线充电效率的最大化或者无线充电的有效化。
附图说明
32.图1为本发明无线充电器的第一角度的立体结构示意图；
33.图2为本发明无线充电器的第二角度的立体结构示意图；
34.图3为本发明无线充电器隐去托盘后的爆炸结构示意图；
35.图4为本发明无线充电器隐去托盘和屏蔽板后的立体结构示意图；
36.图5为本发明无线充电器隐去托盘和屏蔽板后的内部结构示意图；
37.图6为本发明无线充电器隐去托盘和屏蔽板后的俯视结构示意图；
38.图7为本发明无线充电器隐去托盘和屏蔽板后的仰视结构示意图；
39.图8为本发明无线充电器中移动托架、导轨以及导向齿条的立体结构示意图。
40.其中，附图标记含义如下：100、壳体；2、发射线圈；3、驱动装置；4、控制板；41、接电口；6、移动托架；7、齿轮；8、导向齿条；9、安装支架；91、导向槽；61、导轨；10、进风口；11、出风口；12、散热风扇；1001、中框；1002、底板；1003、屏蔽板；14、托盘；92、第一通风口；42、第二通风口。
具体实施方式
41.为了更好地理解和实施，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。
44.参阅图1-8所示，本发明首先提供了一种无线充电器，用于为终端设备充电，例如包含但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、可穿戴设备等移动终端。在本实施例中，以车载无线充电器为例。
45.该无线充电器，包括设置有充电区域且整体呈矩形状的壳体100，壳体100内设置有发射线圈2、驱动装置3、控制板4以及传感器，控制板4分别与发射线圈2、传感器以及驱动装置3电连接，控制板4通过传感器检测发射线圈2的功率，以判断壳体100上是否放置有终端设备，并在壳体100上放置有终端设备时，控制板4可控制驱动装置3带动发射线圈2在充电区域的下方移动。在本实施例中，控制板4为pcba板，pcba板上设置有接电口41；传感器为霍尔传感器；壳体100上设置有用于放置手机的托盘14。
46.如此，本发明通过设置了控制板4以及传感器，由此利用传感器检测发射线圈2的功率，以让控制板4根据功率的变化即可判断壳体100上是否放置有终端设备，其检测方法简单有效，改变传统无线充电器通过设置线圈检测板检测是否放入终端设备的方式，能够简化充电器的设计，降低企业生产成本并缩小产品的体积；进一步的，在壳体100上放置有终端设备时，控制板4控制驱动装置3带动发射线圈2在充电区域的下方移动，由此利用发射线圈2的移动自动寻找与终端设备中接收线圈的最佳对位，从而有利于适应不同大小手机和不同放置位置而导致接收线圈位置不一样的问题，从而避免在无线充电器上充电时导致充电效率不一致的问题，有利于保障无线充电效率的最大化或者无线充电的有效化。
47.其中，控制板4根据沟通协议获取终端设备中接收线圈所接收到的功率值，并与发射线圈2输出的功率值比对以获得比率值，当比率值在预设范围内，控制板4控制驱动装置3停止带动发射线圈2移动。即，通过发射线圈2的移动，获取最佳充电效率的位置，从而有效保障无线充电效率的最大化。
48.其中，壳体100内还设置有移动托架6以及传动结构，移动托架6上设置有发射线圈2，驱动装置3通过传动结构带动移动托架6移动，进而带动发射线圈2移动。即把发射线圈2设置在移动托架6上，由驱动装置3通过传动结构去带动移动托架6移动。
49.其中，可选的，传动结构包括套设在驱动装置3的输出端上的齿轮7以及设置在移动托架6的底部的导向齿条8，齿轮7且与导向齿条8啮合。在本实施例中，驱动装置3为马达，齿轮7套设在马达的输出端上。如此，当马达工作时，带动输出端上的齿轮7转动，从而让导向齿条8移动，并由此带动移动托架6和设置在移动托架6上的发射线圈2实现移动。
50.其中，壳体100内还设置有导向结构，驱动装置3驱动移动托架6沿着导向结构的导向方向移动，即，利用导向结构为移动托架6提供移动导向的作用，提高移动托架6移动时的可靠性。
51.其中，可选的，导向结构包括安装支架9，安装支架9呈罩体设置，驱动装置3固定在安装支架9的下方，即安装支架9罩设在驱动装置3的上方；进一步的，安装支架9上开设有导向槽91，移动托架6的底部设置有导轨61，导轨61上形成有导向齿条8且导轨61穿插在导向槽91内。在本实施例中，导轨61呈“ㄈ”形，移动托架6通过导轨61卡接在导向槽91上并可相对导向槽91滑动。如此，当马达工作时，即可带动移动托架6沿着导向槽91的导向方向滑动。
52.具体的，壳体100包括中框1001以及连接在中框1001底部的底板1002，中框1001以及底板1002相互围合有安装腔，安装腔内设置有散热风扇12；中框1001的侧边上对应发射线圈2设置有进风口10，底板1002上设置有出风口11，散热风扇12引导空气从进风口10进入安装腔内，并从出风口11排出。如此设置的好处在于，通过正对的进风口10为发射线圈2吹入空气散热，散热效率更好，进一步的，较优的做法是，进风口10和出风口11沿导向槽91的导向方向前后排布设置，如此，即使发射线圈2往复移动时，空气仍能流经发射线圈2，保障散热效果。更进一步的，发射线圈2、移动托架6、安装支架9、控制板4、散热风扇12以及底板1002上下依次设置；安装支架9以及控制板4上分别设置有第一通风口92以及第二通风口42，第一通风口92、第二通风口42、散热风扇12以及出风口11在竖直方向上至少部分重叠设置。由此，在空间狭小的安装腔内，能够基本实现如下风流路径：空气从进风口10进入，流经发射线圈2，并先后经第一通风口92以及第二通风口42后从出风口11排出，其气流流向设计巧妙，从壳体100的一端流向另一端，能够较好的为各个部件带来良好的散热效果。
53.其中，壳体100还包括连接在中框1001顶部且盖合在发射线圈2上的屏蔽板1003，屏蔽板1003上形成有充电区域。
54.本发明还提供一种无线充电方法，包括以下步骤：
55.s1、当含有金属的物品放到无线充电器壳体上的充电区域时，传感器检测发射线圈的功率并传输给控制板，控制板根据获得的功率值判断是否在预设的功率值范围内，由此判断壳体上是否放置有终端设备；从而改变传统无线充电器通过设置线圈检测板检测是否放入终端设备的方式。
56.s2、当判断为终端设备放入至所述充电区域时，控制板判断所述无线充电器与所述终端设备是否达成沟通协议；具体的，沟通协议为qi协议；通过qi协议获取所述终端设备所接收到的功率值的数据。
57.其一，在s2步骤后进入s3，s3、当所述无线充电器与所述终端设备达成沟通协议时，所述控制板根据沟通协议获取所述接收线圈所接收到的功率值，再与所述发射线圈输出的功率值比对以获得比率值，并判断该比值率是否在预设范围内，由此判断所述发射线圈是否与所述接收线圈对准；从而判断所述无线充电器与所述终端设备是否处于最佳的充电状态。
58.s4、当该比值率在预设范围内时，判断所述发射线圈与所述接收线圈对准；若该比值率不在预设范围内时，所述控制板控制所述驱动装置带动所述发射线圈在充电区域的下方移动，获取所述发射线圈在移动过程中的各个比率值的数据；从而有利于保障无线充电效率的最大化或者无线充电的有效化。
59.s5、所述控制板对比各个比率值数据，判断最佳比率值，再判断最佳比率值时所述发射线圈的位置，并控制所述驱动装置带动所述发射线圈移动至最佳比率值时的位置；从而有利于保障无线充电效率的最大化或者无线充电的有效化。
60.其二，在s2步骤后进入s6，s6、当所述无线充电器不能与所述终端设备达成沟通协议时，所述控制板控制所述驱动装置带动所述发射线圈在充电区域的下方移动，寻找能达成沟通协议的所述发射线圈的位置；从而有利于保障无线充电的有效化。
61.s7、当所述无线充电器与所述终端设备达成沟通协议时，进入s3步骤；当所述无线充电器仍不能与所述终端设备达成沟通协议时，所述控制板控制所述驱动装置停止带动所
述发射线圈移动；当确认所述无线充电器与所述终端设备无法实现充电时，所述发射线圈停止移动。
62.s8、所述控制板控制关闭所述发射线圈的功率输送，以降低所述无线充电器的能耗，达到节约电源的效果。
63.s9、所述控制板控制无线充电器进入待机模式或者报错模式，如此让用户了解所述无线充电器与所述终端设备无法实现充电。
64.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。