CN105610204A - 无线充电装置及其电能回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无线充电装置及其电能回收方法,无线充电装置包括一壳体、一传输线圈、一第一驱动电路、一回收线圈、一回收电池以及一第二驱动电路。当该第一驱动电路接收一电力而提供一驱动电压予该传输线圈时,传输线圈产生一磁通量,磁通量的第一部分磁通量被传输予一电子装置,而磁通量的第二部分磁通量被回收线圈回收并转换为充电电流,以对回收电池进行充电。由此,本发明可对原本会流失的电能进行回收,以提升充电效率。
Description
技术领域
本发明关于一种充电装置,尤其关于利用无线充电技术的无线充电装置及其电能回收方法。
背景技术
以往的电子装置大都是透过将电源线插接于电源(例如电源插座)来获得运作所需的电力,但随着科技的发展,各种电子装置因应使用者的需求而轻薄微小化,并且为了让使用者方便携带,大部分的电子装置内皆设置有充电电池,因此电子装置就不需再仰赖电源线来获得电力。
当电子装置内的电池电量不足时,使用者可使用一充电装置对电子装置内的充电电池进行充电。现有充电传输装置具有一连接线,当现有充电传输装置插接于市电电源时,使用者可透过将充电传输装置的连接线插设于电子装置,藉此让市电电源的电力能够传输至电子装置,以进而对充电电池进行充电。
然而,充电传输装置的连接线的长度有限,因此在充电传输装置对电子装置进行充电的过程中,使用者会被连接线所限制而无法依照自己的使用习惯操作,也无法携带电子装置任意移动。另一方面而言,在长期透过充电传输装置对电子装置进行充电的情况下,充电传输装置的连接线会因经常性的插拔动作而损耗,造成电能传输效率低落,而当连接器损耗严重时,其连接线将无法传输电能。
有鉴于此,目前市面上已研发出一种可进行无线充电(WirelessCharging)的无线充电装置。请参阅图1,其为现有无线充电装置与电子装置的结构示意图。现有无线充电装置1包括一壳体10、一电源线11、一第一驱动电路12以及一传输线圈13,而现有电子装置2包括一壳体20、一接收线圈21、一充电电池22以及一第二驱动电路23。
现有的无线充电装置1中,电源线11显露于壳体10外,用以连接于一市电电源(未显示于图中),而第一驱动电路12与传输线圈13皆设置于壳体10的内部,且第一驱动电路12分别连接于电源线11以及传输线圈13;其中,第一驱动电路12被来自市电电源的电力驱动而提供一驱动电压并产生一电流,且电流会通过传输线圈13而产生电磁效应,进而使传输线圈13产生相对应的磁通量。
再者,现有的电子装置2中,接收线圈21、充电电池22以及第二驱动电路23皆设置于壳体20内,且第二驱动电路23分别连接于充电电池22与接收线圈21;其中,接收线圈21用以接收来自于传输线圈13的至少部分磁通量,且第二驱动电路23将接收线圈21所接收的磁通量转换为相对应的电流量,并予以传输至充电电池22以进行充电动作。
请参阅图2,其为图1所示电子装置的充电电池于充电过程中的充电电池的电量、电子装置的需求负载、通过传输线圈的电流值以及充电效率的关系示意图。图2示意了充电电池的电量由零至饱和的过程中,电子装置2的需求负载、通过传输线圈13的电流值以及无线充电装置的充电效率的变化过程;其中,此处电子装置的需求负载是指充电电池22所需要的电流值。
当充电电池22开始充电时,由于充电电池22的电量极低,故电子装置2的需求负载较大,因此第一驱动电路12的驱动功率会被加强以提升通过传输线圈13的电流值,使传输线圈13产生较大的磁通量予电子装置2的接收线圈21,进而供电子装置2的第二驱动电路23转换为较多的电流量对充电电池22进行充电;接着,随着充电电池22的电量逐渐增加,通过传输线圈13的电流值也会被控制向下减缓,上述过程如图示中相对应于时间长度T11的曲线部分所示。
当充电电池22的电量达到一定程度时,通过传输线圈13的电流值会被控制维持一时间长度,其如图示中相对应于时间长度T12的曲线部分所示;最后,当充电电池22的电量接近饱和时,通过传输线圈13的电流值才会再被控制向下减缓,其如图示中相对应于时间长度T13的曲线部分所示。
然而,在充电电池22的整个充电过程中,无线充电装置1的充电效率并非固定,也就是说,电子装置2的充电电池22所接收到的能量与无线充电装置1所提供的能量的比例并非保持固定;以现在的无线充电技术而言,顶多只能达到70%的充电效率(亦即当通过无线充电装置1的传输线圈13的电流值为0.71A时,充电电池22所接收到的电流值顶多仅为0.5A),其如图示中相对应于时间长度T12的曲线部分所示,这也是当充电电池22的电量达到一定程度时,通过传输线圈13的电流值会被控制在0.7A且维持一时间长度的原因之一。
进一步而言,在充电电池22的充电过程中,时间长度T12以外的时间区段,充电效率几乎低于70%,而流失的电能无法被利用相当的可惜与浪费,实不符合节能省电的需求,故现有的无线充电装置1还具有改善的空间。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一在于,针对现有技术存在的上述不足,提供一种可进行电能回收以提升充电效率的无线充电装置。
本发明要解决的技术问题之一在于,针对现有技术存在的上述不足,提供一种应用于上述无线充电装置的电能回收方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种无线充电装置,用以对一电子装置进行无线充电,该无线充电装置包括壳体、传输线圈、第一驱动电路、回收线圈、回收电池以及第二驱动电路,该传输线圈设置于该本体内;该第一驱动电路连接于该传输线圈;该第二驱动电路连接于该回收电池与该回收线圈之间,并包括充电单元;其中,当该第一驱动电路接收一电力而提供一驱动电压予该传输线圈时,该传输线圈产生一磁通量,且该磁通量的一第一部分磁通量被传输予该电子装置的一接收线圈,而该磁通量的一第二部分磁通量被该回收线圈回收,并经由该充电单元转换为一充电电流,以对该回收电池进行充电。
较佳地,该无线充电装置还包括控制单元,该控制单元连接于该第一驱动电路以及该第二驱动电路;其中,该传输线圈用以接收该电子装置的一需求负载信息并予以传输至该控制单元,而该控制单元依据该需求负载信息而调变该回收线圈的一回收负载。
较佳地,该第一驱动电路连接于一市电电源或该回收电池,并接收该市电电源或该回收电池所提供的该电力而提供该驱动电压。
较佳地,该无线充电装置还包括连接于该控制单元的切换开关,且当该需求负载信息超过一预设负载值时,该控制单元切换该切换开关以使该第一驱动电路连接于该回收电池。
较佳地,该第一驱动电路连接于一市电电源或该回收电池,并接收该市电电源或该回收电池所提供的该电力而提供该驱动电压。
较佳地,该无线充电装置还包括切换开关以及控制单元,且该控制单元连接于该切换开关以及该回收电池;其中,当该回收电池的一电量超过一电量预设值时,该控制单元切换该切换开关以使该第一驱动电路连接于该回收电池。
较佳地,该无线充电装置还包括切换开关以及控制单元,且该控制单元连接于该切换开关以及该回收电池;其中,当该回收电池的一电量小于一电量预设值时,该控制单元切换该切换开关以使该第一驱动电路连接于该市电电源。
较佳地,该回收线圈、该回收电池以及该充电单元设置于该壳体内。
本发明还提供一种电能回收方法,应用于一无线充电装置,该电能回收方法包括:
提供一驱动电压予一传输线圈使该传输线圈产生一固定磁通量;以及
接收一电子装置的一需求负载信息,并依据该需求负载信息而调变一回收线圈的一回收负载;
其中,该电子装置的一接收线圈依据该需求负载信息而接收该固定磁通量中的一第一部分磁通量,以对该电子装置进行充电,而该回收线圈依据该回收负载而接收该固定磁通量的一第二部分磁通量,以对一回收电池进行充电。
较佳地,该电能回收方法还包括:利用该回收电池的电力提供该驱动电压。
较佳地,该电能回收方法还包括:于该回收电池的一电量超过一电量预设值时,利用该回收电池的该电力提供该驱动电压,而于该回收电池的该电量小于该电量预设值时,利用一市电电源的电力提供该驱动电压。
较佳地,该电能回收方法还包括:于该需求负载信息超过一预设负载值时,利用该回收电池的该电力提供该驱动电压。
本发明于充电时,将传输线圈产生的磁通量中第一部分磁通量传输至电子装置的接收线圈,以对充电电池进行充电;将传输线圈产生的磁通量中第二部分磁通量传输至回收线圈,以对回收电池进行充电,由此可对原本会流失的电能(如相对应于第二部分磁通量的电能)进行回收,以提升充电效率。
附图说明
图1:为现有无线充电装置与电子装置的结构示意图。
图2:为图1所示电子装置的充电电池于充电过程中的充电电池的电量、电子装置的需求负载、通过传输线圈的电流值以及充电效率的关系示意图。
图3:为本发明无线充电装置与电子装置于一较佳实施例中的外观结构示意图。
图4:为图3所示无线充电装置的方块示意图。
图5:为图3所示电子装置的方块示意图。
图6:为应用于图3所示无线充电装置的电能回收方法的一较佳方块流程图。
图7:为应用图6所示方法的充电电池于充电过程中的充电电池的电量、电子装置的需求负载、回收线圈的回收负载、通过传输线圈的电流值以及充电效率的关系示意图。
具体实施方式
请同时参阅图3以及图4,图3为本发明无线充电装置与电子装置于一较佳实施例中的外观结构示意图,图4为图3所示无线充电装置的方块示意图。无线充电装置3包括壳体30、电源线31、第一驱动电路32、传输线圈33、第二驱动电路34、回收线圈35、回收电池36、切换开关37以及控制单元38,且电源线31显露于壳体30外,并连接于一市电电源9以取得电力,而第一驱动电路32、传输线圈33、第二驱动电路34、回收线圈35、回收电池36、切换开关37以及控制单元38皆设置于壳体30内。
其中,控制单元38连接于第一驱动电路32、第二驱动电路34、回收电池36以及切换开关37,且第一驱动电路32连接于传输线圈33,并因应切换开关37的切换而连接于市电电源9或回收电池36,以于接收电力后提供一驱动电压而产生电流,且电流会接着通过传输线圈33而产生电磁效应,进而使传输线圈33产生相对应的磁通量。再者,第二驱动电路34连接于回收电池36以及回收线圈35,并包括一充电单元341,且充电单元341用以将回收线圈35所接收的磁通量转换为充电电流并予以传输至回收电池36,藉此对回收电池36进行充电。
另一方面,请参阅图5,其为图3所示电子装置的方块示意图。电子装置4包括壳体40以及被壳体40包覆的第三驱动电路41、接收线圈42以及充电电池43,且第三驱动电路41分别连接于充电电池43与接收线圈42;其中,当电子装置4的壳体40被放置于无线充电装置3的壳体30上时,接收线圈42可接收来自于传输线圈33的至少部分磁通量,第三驱动电路41再将接收线圈42所接收的磁通量转换为相对应的电流量,并予以传输至充电电池43以进行充电动作。于本较佳实施例中,电子装置4为一移动电话,且无线充电装置3的壳体30具平台外形,但不以此为限。
接下来请参阅图6,其为应用于图3所示无线充电装置的电能回收方法的一较佳方块流程图。电能回收方法包括:
步骤P1:侦测回收电池的电量是否大于一电量预设值,若回收电池的电量大于该电量预设值,则执行步骤P2,否则执行步骤P3;
步骤P2:利用回收电池的电力提供驱动电压予传输线圈,使传输线圈产生一固定磁通量;
步骤P3:利用市电电源的电力提供驱动电压予传输线圈,使传输线圈产生一固定磁通量;以及
步骤P4:接收电子装置所输出的需求负载信息,并依据该需求负载信息而调变回收线圈的回收负载。
详言之,于步骤P1中,无线充电装置3的控制单元38会侦测回收电池36的电量是否大于预先设定的电量预设值,若回收电池36的电量大于预先设定的电量预设值,则控制单元38会切换切换开关37而使第一驱动电路32连接于回收电池36,否则,控制单元38会切换切换开关37而使第一驱动电路32连接于市电电源9。
再者,于步骤P2中,由于第一驱动电路32连接于回收电池36,故回收电池36可提供电力予第一驱动电路32,第一驱动电路32于接收电力后提供驱动电压而产生电流,且电流再通过传输线圈33而产生电磁效应,进而使传输线圈33产生相对应的磁通量。特别说明的是,于步骤P2中,控制单元38会控制通过传输线圈33的电流值维持在一特定值直到充电电池43的电量达到一定程度,因此传输线圈33产生的磁通量在这段时间中亦会保持固定,此将于稍后详述。
又,于步骤P3中,由于第一驱动电路32连接于市电电源9,故市电电源9可提供电力予第一驱动电路32,同样地,第一驱动电路32于接收电力后提供驱动电压而产生电流,且电流再通过传输线圈33而产生电磁效应,进而使传输线圈33产生相对应的磁通量。特别说明的是,于步骤P3中,控制单元38会控制通过传输线圈33的电流值维持在一特定值直到充电电池43的电量达到一定程度,因此传输线圈33产生的磁通量在这段时间中亦会保持固定,此将于稍后详述。
最后,于步骤P4中,电子装置4会依据其充电电池43的电量而传送相对应的需求负载信息予无线充电装置3,而无线充电装置3的控制单元38再依据所接收的需求负载信息而调变回收线圈35的回收负载。
针对上述步骤P2~步骤P4再更进一步说明如下。请参阅图7,其为应用图6所示方法的充电电池于充电过程中的充电电池的电量、电子装置的需求负载、回收线圈的回收负载、通过传输线圈的电流值以及充电效率的关系示意图。图7示意了电子装置4的充电电池43的电量由零至饱和的过程中,电子装置4的需求负载、回收线圈35的回收负载、通过传输线圈33的电流值以及无线充电装置3的充电效率的变化过程。于本较佳实施例中,电子装置4的需求负载是指充电电池22所需要的电流值,而回收线圈35的回收负载则指回收电池36所需要的电流值。
当电子装置4的充电电池43开始充电时,由于充电电池43的电量极低,故电子装置4的需求负载较大,因此第一驱动电路32的驱动功率会被加强以快速地提升通过传输线圈33的电流值,使传输线圈33产生较大的磁通量予电子装置4的接收线圈42,进而供电子装置4的第二驱动电路34转换为较多的电流量对充电电池43进行充电,其如图示中相对应于时间长度T21的曲线部分所示。
接着,当充电电池43的电量逐渐增加且达到一定程度时,通过传输线圈33的电流值会被控制向下减缓至该特定值并维持一段时间,亦即使传输线圈33产生的磁通量保持固定;其中,该特定值是依据充电效率最佳时所通过传输线圈33的电流值而被设定;此后,无线充电装置3的控制单元38开始依据电子装置4的需求负载信息而调变回收线圈35的回收负载。
举例来说,于本较佳实施例中,通过传输线圈33的电流值被控制在0.71A时所产生的磁通量可具有最佳的充电效率70%,因此该磁通量被接收并经过磁电转换后至多有0.5A的电流产出;当控制单元38由电子装置4的负载信息而获得电子装置4所需要的电流为0.5A时(即需要0.5A的电流对充电电池43进行充电),则控制单元38先调变回收线圈35的回收负载为0(即回收电池36不进行充电),因此电子装置4可完整获得0.5A的电流,其如图示中相对应于时间长度T22的曲线部分所示。
又,当充电电池43的电量接近饱和时,控制单元38会由电子装置4的需求负载信息而获得电子装置4所需要的电流向下减缓,其如图示中相对应于时间长度T23的曲线部分所示;又,以时间点t为例,当控制单元38由电子装置4的负载信息而获得电子装置4所需要的电流下降至0.2A时(即此时仅需要0.2A的电流对充电电池43进行充电),则控制单元38会相对应调变回收线圈35的回收负载,使第二驱动电路34被限定至多仅以0.3A的电流对回收电池36进行充电;同样地,时间长度T23中的其它时间点亦同理运作。
由以上的说明可知,本较佳实施例藉由使无线充电装置3输出固定的磁通量,电子装置4的接收线圈42再依据其需求负载而接收该固定磁通量中的第一部分磁通量,以对充电电池43进行充电,而回收线圈35则依据控制单元38所调变的回收负载而接收该固定磁通量的第二部分磁通量,以对回收电池36进行充电;如此一来,原本会流失的电能(如相对应于第二部分磁通量的电能)就可被回收,因此充电效率可保持在70%而不会下降。
当然,上述仅为一实施例,本技术领域普通技术人员可依据实际应用需求而进行任何均等的变更设计。举例来说,可变更设计为,回收电池36以及市电电源9同时提供电力予第一驱动电路32;再举例来说,可变更设计为,在回收电池36的电量超过电量预设值的情况下,当控制单元38所接收的电子装置4的需求负载信息超过一预设负载值时,切换开关37会被控制单元38切换而使第一驱动电路32连接于回收电池36,进而使回收电池36提供电力予第一驱动电路32。
进一步而言,请再度参阅图7,以预设负载值设计为0.5A为例,时间长度T21中的电子装置4的需求负载信息皆超过预设负载值,而由于该时间长度T21中的充电效率不佳(70%以下),因此在时间长度T21中利用被回收后的电力作为驱动无线充电装置3的能量比起利用市电电源9的电力作为驱动无线充电装置3的能量来得更有效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并非用以限定本发明的权利要求范围,因此凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰,均应包含于本发明的专利保护范围内。
Claims (12)
1.一种无线充电装置,用以对一电子装置进行无线充电,其特征在于,该无线充电装置包括:
壳体;
传输线圈,设置于该本体内;
第一驱动电路,连接于该传输线圈;
回收线圈;
回收电池;以及
第二驱动电路,连接于该回收电池与该回收线圈之间,并包括充电单元;
其中,当该第一驱动电路接收一电力而提供一驱动电压予该传输线圈时,该传输线圈产生一磁通量,且该磁通量的一第一部分磁通量被传输予该电子装置的一接收线圈,而该磁通量的一第二部分磁通量被该回收线圈回收,并经由该充电单元转换为一充电电流,以对该回收电池进行充电。
2.如权利要求1所述的无线充电装置,其特征在于,该无线充电装置还包括控制单元,该控制单元连接于该第一驱动电路以及该第二驱动电路;其中,该传输线圈用以接收该电子装置的一需求负载信息并予以传输至该控制单元,而该控制单元依据该需求负载信息而调变该回收线圈的一回收负载。
3.如权利要求2所述的无线充电装置,其特征在于,该第一驱动电路连接于一市电电源或该回收电池,并接收该市电电源或该回收电池所提供的该电力而提供该驱动电压。
4.如权利要求3所述的无线充电装置,其特征在于,该无线充电装置还包括连接于该控制单元的切换开关,且当该需求负载信息超过一预设负载值时,该控制单元切换该切换开关以使该第一驱动电路连接于该回收电池。
5.如权利要求1所述的无线充电装置,其特征在于,该第一驱动电路连接于一市电电源或该回收电池,并接收该市电电源或该回收电池所提供的该电力而提供该驱动电压。
6.如权利要求5所述的无线充电装置,其特征在于,该无线充电装置还包括切换开关以及控制单元,且该控制单元连接于该切换开关以及该回收电池;其中,当该回收电池的一电量超过一电量预设值时,该控制单元切换该切换开关以使该第一驱动电路连接于该回收电池。
7.如权利要求5所述的无线充电装置,其特征在于,该无线充电装置还包括切换开关以及控制单元,且该控制单元连接于该切换开关以及该回收电池;其中,当该回收电池的一电量小于一电量预设值时,该控制单元切换该切换开关以使该第一驱动电路连接于该市电电源。
8.如权利要求1所述的无线充电装置,其特征在于,该回收线圈、该回收电池以及该充电单元设置于该壳体内。
9.一种电能回收方法,应用于一无线充电装置,其特征在于,该电能回收方法包括:
提供一驱动电压予一传输线圈使该传输线圈产生一固定磁通量;以及
接收一电子装置的一需求负载信息,并依据该需求负载信息而调变一回收线圈的一回收负载;
其中,该电子装置的一接收线圈依据该需求负载信息而接收该固定磁通量中的一第一部分磁通量,以对该电子装置进行充电,而该回收线圈依据该回收负载而接收该固定磁通量的一第二部分磁通量,以对一回收电池进行充电。
10.如权利要求9所述的电能回收方法,其特征在于,该电能回收方法还包括:
利用该回收电池的电力提供该驱动电压。
11.如权利要求10所述的电能回收方法,其特征在于,该电能回收方法还包括:
于该回收电池的一电量超过一电量预设值时,利用该回收电池的该电力提供该驱动电压,而于该回收电池的该电量小于该电量预设值时,利用一市电电源的电力提供该驱动电压。
12.如权利要求10所述的电能回收方法,其特征在于,该电能回收方法还包括:
于该需求负载信息超过一预设负载值时,利用该回收电池的该电力提供该驱动电压。
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