CN106899053A - 利用三维形态的无线充电空间的无线充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无线充电装置，用于执行电子装置的无线充电，包括：配置在三维形态的无线充电空间内的多个发送线圈；和利用向所述多个发送线圈提供电流的至少一个电源，位于三维形态的无线充电空间内的接收线圈。
Description
技术领域
以下说明涉及一种利用三维形态的无线充电空间的无线充电装置，特别是，涉及一种用于形成无线充电环境的装置，来提高具有平板结构的电子装置所执行的无线充电效率。
背景技术
最近，使用携带方便的智能手机的用户正在不断增加，为了满足智能手机用户的多种需求，提供网络检索、相机、应用程序等类似多种附加功能。
在此，附加功能作为为用户提供便利的多种应用软件，用户在每次执行智能手机的附加功能时，智能手机中包含的电池被损耗。此外，用户为了持续使用智能手机中提供的附加功能，须对智能手机中包含的电池进行充电。为了将放电的电池进行充电，用户通常是使用与智能手机的充电端子连接的适配器，来将放电的电池进行充电。最近，不使用智能手机电池充电适配器也可将电池充电的无线充电技术正被商业化，因此，用户无需适配器，也可方便地将电池充电。
在此，无线充电技术是利用智能手机和无线充电装置中各自包含的收发共振器来将智能手机的电池进行充电的技术。在这种情况下，由于收发共振器须被装载在类似智能手机的小型电子装置和无线充电装置后，执行无线充电，因此，收发共振器的尺寸被小型化。
但是，虽然收发共振器的尺寸被小型化，可容易地装载在智能手机和无线充电装置中，但是收发共振器内电流流动的传送距离减少，具有空间上的使用被制约的问题。特别是，接收共振器的直径为D时，较难按传送距离(RF效率为80％以上)或共振器的直径来设计制作小型共振器，或是就算该共振器被开发，传送距离也会局限于共振器的直径。
为了解决该问题，利用磁共鸣的无线充电技术被提出，一般，利用磁共鸣的无线电力传送技术被发表具有1m以内的中等距离传送特性，对于共振器的直径尺寸为传送距离的界限这一点，正在不断努力根据常规技术的特征来将其扩大。
此外，该传送距离问题，在经共振模式的结合的磁共鸣法中，必然存在传送距离界限。也就是说，在大部分的研究和发表的论文，专利中，断定为传送距离是以共振器的直径来识别。此外，只有在共振器存在的特定区域中无线电力传送或是一个特征及条件才可实现。
进一步，有关传送距离的问题，不仅是上述的问题，在一定的传送距离内，还存在跟据该收发共振器的距离的效率被改变的问题，特别是对于方向的敏感是更大的问题。作为示例，收发共振器面向正面时，可维持最大的效率，且当接收共振器倾斜45度或90度时，效率急剧下降。
因此，需要一种根据该无线充电的传送距离和方向的更有效地传送无线电力的方法。
发明内容
技术课题
本发明为了克服常规利用平板结构(二维)执行无线充电的过程中所发生的无线电力传送的界限，提供一种在三维形态的特定区域内更具自由度(degree of freedom)的无线充电及能量传送技术。
本发明提出一种共振线圈的结构，来实现在三维空间上基于无线充电空间传送无线电力的方式。
技术方案
根据一个实施例的无线充电装置，可包括：多个发送线圈，配置在三维形态的无线充电空间内；和至少一个电源，向所述多个线圈提供电流，且其中，所述多个发送线圈包含至少一对发送线圈，在所述无线充电空间内相对地被配置。
根据一个实施例的至少一对发送线圈，经所述至少一个电源所提供的电流，可在所述无线充电空间上形成静区。
根据一个实施例的至少一对发送线圈，以与所述三维形态的无线充电空间内存在的至少一个接收线圈方向相同的方向形成静区。
根据一个实施例的至少一个接收线圈的方向，可通过与所述三维形态的无线充电空间内配置的多个发送线圈中的一个发送线圈结合，所述接收线圈上感生电流所形成的方向。
根据一个实施例的至少一个电源，可提供电流，使所述至少一对发送线圈之间提供的电流相位具有90度差异。
根据一个实施例的至少一个电源，可在所述无线充电空间内配置的多个发送线圈之间提供具有相同的相位或不同的相位电流。
根据一个实施例的无线充电装置，可进一步包括：至少一个电容器(Capacitor)，来减少所述发送线圈的尺寸或降低所述发送线圈的共振频率。
根据一个实施例的至少一个电容器可位于所述多个发送线圈和至少一个电源之间。
根据一个实施例的至少一个电源，可包括：反相器(Inverter)，来控制所述多个发送线圈提供的电流相位。
根据一个实施例的反相器，可根据所述发送线圈和所述无线充电空间内存在的接收线圈之间的倾斜度或所述无线充电空间内存在的接收线圈的位置，来控制发送线圈提供的电流相位。
根据一个实施例的电流，在所述无线充电空间内配置的至少一对发送线圈之间可包括具相位差或相同相位的两个以上的相位。
根据一个实施例的无线充电装置，可进一步包括：通信器，用于感应无线充电空间内存在的发送线圈中所形成的感生电流。
根据一个实施例的反相器，可基于经所述通信器感应的感生电流，来控制为了提供给所述发送线圈初始时所设定的电流相位。
根据一个实施例的无线充电装置，可包括：至少一对发送线圈，在三维形态的无线充电空间内相对地被配置；含有反相器(Inverter)的电源，用于控制所述发送线圈所提供的电流相位；至少一个电容器，来减少所述发送线圈的尺寸或降低所述发送线圈的共振频率；和通信器，用于感应无线充电空间内存在的发送线圈中所形成的感生电流。
根据一个实施例的至少一对发送线圈，经所述至少一个电源所提供的电流，可在所述无线充电空间上形成静区。
根据一个实施例的至少一对发送线圈，以与所述三维形态的无线充电空间内存在的至少一个接收线圈方向相同的方向形成静区。
根据一个实施例的至少一个电源，可在所述无线充电空间内配置的多个发送线圈之间提供具有相同的相位或不同的相位电流。
根据一个实施例的反相器，可根据所述发送线圈和所述无线充电空间内存在的接收线圈之间的倾斜度或所述无线充电空间内存在的接收线圈的位置，来控制发送线圈提供的电流相位。
根据一个实施例的电流，可在所述无线充电空间内配置的至少一对发送线圈之间包括具相位差或相同相位的两个以上的相位。
根据一个实施例的反相器，可基于经所述通信器感应的感生电流，来控制为了提供给所述发送线圈初始时所设定的电流相位。
技术效果
根据本发明的一个实施例的无线充电装置，可灵活使用配置有多个发送线圈的三维形态的无线充电空间，通过位于无线充电空间上的所有电子装置(可穿用装置及IoT装置等)中装载的各接收线圈，来执行有关电子装置的电池无线充电。
根据本发明的一个实施例的无线充电装置，考虑无线充电空间内存在的接收线圈的倾斜度和方向，来控制发送线圈中提供的电流相位，从而在无线充电空间内的任何位置可自由地执行无线充电。
附图说明
图1是示出根据一个实施例的利用三维形态的无线充电空间的无线充电装置的整体结构图。
图2(a)-图2(c)是示出根据一个实施例的无线充电空间内配置的发送线圈的示图。
图3(a)-图3(b)是示出根据一个实施例的发送线圈和发送线圈中形成的静区形态的示图。
图4是示出根据一个实施例的用于说明无线充电空间中存在的接收线圈和发送线圈之间的结合被发生的示图。
图5是示出根据另一个实施例的用于说明无线充电空间中存在的接收线圈和发送线圈之间的结合被发生的示图。
图6是示出根据一个实施例的含有电容器的发送线圈的示图。
图7是示出根据一个实施例的无线充电空间内配置的发送线圈中所形成的磁场之间相抵的操作。
图8是示出根据一个实施例的发送线圈和接收线圈之间的倾斜的效率变化的图表。
图9是根据一个实施例的图7中说明的相抵的磁场中的效率变化的示图。
图10是根据一个实施例的用于说明电源中提供的电流相位变化的特性的示图。
图11(a)-图11(b)是根据一个实施例的用于说明利用电源中包含的反相器来控制发送线圈中所形成的磁场相位的操作。
图12是根据一个实施例的用于说明利用三维形态的无线充电空间的无线充电装置的有效性的评价结果。
图13(a)-图13(b)是根据一个实施例的三维形态的无线充电空间中配置的发送线圈中所形成的静区大小的比较示图。
图14是根据一个实施例的根据电流相位形成的静区的状态的示图。
图15是根据一个实施例的无线充电装置执行的处理器的流程图。
符号说明
101：无线充电装置
102至105：发送线圈
106：三维状态的无线充电空间
107：接收线圈(接收线圈为包含电子装置的状态)
108、109：电源
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施例进行详细的说明。本发明的实施例能够以多种不同的形态变形。本发明的实施例被用来向本领域的普通技术人员提供对于本发明的补充说明。
图1是示出根据一个实施例的利用三维形态的无线充电空间的无线充电装置的整体结构图。
参照图1，无线充电装置101被配置在三维形态的无线充电空间106上，可执行无线充电空间内存在的电子装置的充电。为此，无线充电装置101可包括无线充电空间106内配置的发送线圈102、103、104、105，以及向发送线圈提供电流的电源108、109。此外，无线充电装置101可基于发送线圈102、103、104、105和电源108、109来形成能量区，用于三维形态的无线充电空间106的无线充电。也就是说，无线充电装置101可分别在无线充电空间106内配置的发送线圈102、103、104、105中形成磁场，且无线充电空间106可以是经发送线圈102、103、104、105中分别形成的磁场的静区所形成的能量区。在此，静区对应于发送线圈102、103、104、105中分别形成的磁场，表示能量密度均一的磁场。即，静区表示，三维形态的无线充电空间106中并排配置的发送线圈102、103、104、105之间的磁场被密集形成，且由此形成的磁场的能量密度可表示均一地被形成的磁场区域。
在这种情况下，考虑到形成能量区的无线充电空间106结构物，发送线圈102、103、104、105可配置在多种位置中。例如，发送线圈102、103、104、105可配置在结构物的壁面、天花板、地板、角落等多种位置中。详细的结构参照图2被说明。
此外，发送线圈102、103、104、105被配置在无线充电空间106中，无线充电空间106内可包括至少一对发送线圈，相对地被配置。也就是说，发送线圈102、103、104、105可以是多个成对的发送线圈。作为示例，无线充电装置101可以是，在正四角形结构的无线充电空间106的各面配置发送线圈，且无线充电空间106的各面中配置的四个发送线圈可以是互相面对面被配置的配对形式。
在此，本发明中，利用相对配置的一对发送线圈，在无线充电空间106形成静区，并通过形成的静区，在无线充电空间106内形成一定的能量密度，从而可提高空间内所形成的能量效率。
发送线圈102、103、104、105可通过电源108、109提供的电流形成磁场，发送线圈102、103、104、105可从相同或不同的电源108、109中接收电流。作为示例，无线充电装置101将发送线圈102、103、104、105配置在无线充电空间106中，可配置成由发送线圈103、105和发送线圈102、104组成的两对发送线圈。
在此，发送线圈103、105和发送线圈102、104，具有从电源108、109提供的电流，当电流的相位具有90度差异时，可形成精密的静区。即，提供给发送线圈103、105的电流和提供给102、104的电流之间具有90度的相位差。
此外，一对103、105从电源108接收到电流，且另一对发送线圈102、104从电源109接收到电流。发送线圈102、103、104、105为了接收电流，可从同一电源或不同的电源来接收电流。此外，电源108、109可将预先设定的电流传达至发送线圈102、103、104、105。
无线充电装置101可感应无线充电空间106内存在的接收线圈107的存在与否。也就是说，无线充电装置101识别包含有接收线圈107的电子装置，由此可掌握该接收线圈107的存在与否。作为示例，无线充电装置101可基于位置通信技术，来感应无线充电空间106内存在的含有接收线圈107的电子装置。在此，位置通信技术可包括近距离无线通信(NFC:Near Field Communications)、蓝牙(BlueTooth)、无线(Wi-Fi)等。
此外，无线充电装置101可检测出无线充电空间106内存在的接收线圈与至少一个发送线圈形成结合时该接收线圈107上所形成的感生电流。具体地，无线充电装置101可通过无线充电空间106中配置的发送线圈102、103、104、105的至少一个发送线圈中所形成的静区，与接收线圈107发生结合，并可检测出发生结合的接收线圈107中所形成的感生电流。
接收线圈107中所形成的感生电流可以是，根据电源108、109提供的预先设定的电流，经发送线圈102、103、104、105中所形成的静区，与接收线圈107结合，从而被感生的电流。此外，接收线圈107中所形成的感生电流可根据无线充电空间106内接收线圈107的位置变化，显示出互不相同的电流值。
也就是说，无线充电装置101以无线充电空间106内对应于接收线圈107的位置所检测出的接收线圈107的感生电流为基础，可改变提供给发送线圈102、103、104、105的电流相位。即，无线充电装置101可将电源中发生的电流相位对应于接收线圈107和发送线圈102、103、104、105之间感生的感生电流，来改变电源中预先设定的电流相位。此外，电源108、109可将相位被改变的电流提供给发送线圈102、103、104、105。
之后，无线充电装置101，对应于相位被改变的电流，根据发送线圈102、103、104、105中形成的静区，可重新检测出接收线圈107中感生的感生电流。此外，当重新检测出的感生电流为正常时，无线充电装置101可维持电流相位，同时执行含有接收线圈107的电子装置的充电。结果，无线充电装置101可根据无线充电空间106内接收线圈107的位置，将具有不同相位的电流提供给发送线圈102、103、104、105，从而无线充电空间106内没有限制可自由充电。在此，正常状态下，可显示出用来对含有接收线圈107的电子装置的电池进行充电的无线电力的大小，是否可充分地对电池进行充电。
本说明中提出的利用无线充电装置101的无线充电技术，可适用于多种装置，特别是类似智能手机的平板型装置，以及具有活跃未来将实现的可穿用装置及IoT装置的市场效果。特别是，利用无线充电装置101的无线充电技术，可针对有线充电及电池交换困难的小型可穿用装置，可自由地放置在特定空间，从而来自动地执行充电，由此可提供使用便利性。
因此，本发明利用特定空间内的无线传送方式，当电子装置进入具有X,Y,Z轴的三维形态的无线充电空间106时，通过构成无线充电空间106的三维X,Y,Z轴中的一个轴上所配置的发送线圈和电子装置中的接收线圈之间的共振，可自动地将电子装置的电池进行充电。
图2是示出根据一个实施例的无线充电空间内配置的发送线圈的示图。
参照图2，发送线圈可配置在无线充电空间内的多种位置中，经至少一个电源提供的电流，在该无线充电空间形成静区。
参照图2(a)，发送线圈可配置在无线充电空间的壁面、天花板、地板等。在此，发送线圈可配置在相对的天花板与地板、相对的壁面。
参照图2(b)，发送线圈可分别配置在构成无线充电空间的4个壁面。在此，一个壁面中可配置一个以上的发送线圈，由此，可扩大发送线圈中形成的静区的区域。即，图2(b)中示出的附图，作为利用一个发送线圈来形成静区的结构中被扩大的概念，可考虑无线充电空间的面积大小或电流强度加大的情况，配置多个发送线圈。
参照图2(c)，发送线圈可分别配置在无线充电空间的天花板的各角落或地板的各角落。在此，三维形态的无线充电空间中配置的发送线圈，除了图2中示出的示例以外，可多样化地被配置。此外，本发明，根据发送线圈的配置，可包括：将一对发送线圈并联结合的结构和串联结合的结构。此外，本发明，根据发送线圈的形成，利用自身共振或附加的Cap，可形成发送线圈之间的共振。
图3是示出根据一个实施例的发送线圈和发送线圈中形成的静区形态的示图。
如图3(a)中所示的附图，示出用于形成三维形态的无线充电空间106的发送线圈102、103、104、105的基本构成的截面图。基于该截面图的无线充电装置可包括多个发送线圈102、103、104、105和至少一个电源108、109。
在此，发送线圈102、103、104、105可配置在三维形态的无线充电空间内，可以是以至少一对发送线圈互相面对面地配置在无线充电空间106内。在此，无线充电空间内106上的配置结构可以是，在具有一定大小区域的无线充电空间106的各区间中配置多个发送线圈102、103、104、105，使各区间中配置的多个发送线圈102、103、104、105在无线充电空间106内维持一定的效率的结构。
此外，该配置结构，当无线充电空间106，即，截面图的点线内存在接收线圈时，与接收线圈所在的位置不同，可接收相同的感生电流。也就是说，互相面对面被配置的至少一对发送线圈102、103、104、105可通过电源108、109提供的电流，在无线充电空间106形成静区。
在这种情况下，电源108、109可进行控制，使电流在一对线圈上以相同的方向流动，从而使互相面对面被配置的线圈之间存在的三维形态的无线充电空间形成静区。此外，至少一对发送线圈102、103、104、105可根据从电源以相同方向流动被控制的电流，在以一对配置的发送线圈和发送线圈之间形成一定波长的磁场。
由此，无线充电空间106可通过发送线圈102、103、104、105中形成的静区可形成一定能量密度的充电区域。在这种情况下，发送线圈102、103、104、105以至少一对的形式被相对配置，各配对的发送线圈之间的磁场被密集地形成，可形成具均一形态的能量密度的磁场。
之后，由于接收线圈位于具有均一能量密度的无线充电空间106内，因此，与空间上的位置无关，可通过发送线圈102、103、104、105提供相同的感生电流。
参照图3的(a)中的截面图，一对发送线圈102、104可横向方向地形成静区，其他一对发送线圈103、105可纵向地形成静区。在这种情况下，发送线圈102、104中连接的电源109和发送线圈103、105中连接的电源108可输出具相同相位的电流。
在此，图3的(a)中示出的发送线圈103、105中提供的电流和发送线圈102、104中提供的电流可以是具不同相位的电流。也就是说，本发明，为了针对位于三维形态的无线充电空间内的接收线圈提供正常的充电功能，需要在无线充电空间内形成均一的磁场。据此，假设发送线圈102、103、104、105分别配置在构成无线充电空间的四个壁面中，本发明可将成对配置的发送线圈103和发送线圈105中提供的电流相位相同地设定，且与发送线圈103、105不同的另一成对配置的发送线圈102和发送线圈104中提供的电流相位相同地设定。
此外，本发明中，可将发送线圈103、105中提供的电流相位与发送线圈102、104中提供的电流相位不同地设定，使发送线圈102、103、104、105中提供的电流产生90度的相位差。作为示例，由于发送线圈103、105中提供的电流相位可以是0度，发送线圈102、104中提供的电流相位可以是90度，因此，发送线圈103、105中提供的电流相位与发送线圈102、104中提供的电流相位之间产生90度的相位差。
由此，与通过同相位来接收电流相比，发送线圈103、105和发送线圈102、104在接收具有90度相位差的电流时，电流值的最大值和最小值的差异较小，且无线充电空间中可形成更密集的静区。
图3的(b)中的附图，是示出成对配置的发送线圈与发送线圈之间所形成的静区的形态以及发送线圈如何被连接的位置截面图。
无线充电装置，使电流与成对配置的发送线圈105’和发送线圈105”以相同的方向流动被提供。此外，无线充电装置可通过发送线圈105’和发送线圈105”中提供的电流，形成磁场分布为点线的区域，即，在无线充电空间106中形成静区。
图3的(b)中示出附图，是图3的(a)被扩大的概念，在无线充电空间106的一定区间中，配置多个发送线圈，将其以一对来体现。本发明的无线充电装置，在接收线圈的方向90度旋转时，可增加线圈对，在发送线圈被接收的接收线圈立场，来形成静区。
图4是示出根据一个实施例的用于说明无线充电空间中存在的接收线圈和发送线圈之间的结合被发生的示图。
参照图4，无线充电装置可根据无线充电空间106中存在的接收线圈107和发送线圈102、103、104、105中一个发送线圈之间发生的结合，在接收线圈107中形成感生电流。在这种情况下，无线充电装置可形成与无线充电空间106内存中的至少一个接收线圈107方向相同方向的静区。
具体地，无线充电装置可根据无线充电空间106内存在的接收线圈107的位置方向来进行判断。此外，无线充电装置可形成与判断的接收线圈107方向相同方向的静区。
作为示例，无线充电空间106内存在的接收线圈107可具有纵向方向，位于发送线圈102、103、104、105中邻近发送线圈103的位置。据此，无线充电装置可利用发送线圈103、105，来形成纵向方向的静区。即，接收线圈107可根据无线充电空间106内纵向方向位置与形成纵向侧方向的磁场的发送线圈103、105结合。此外，发送线圈103、105可从电源108中接收到大部分的电流。
此外，接收线圈107可通过与发送线圈103、105中结合系数较高的发送线圈103的共振，来形成感生电流。即，接收线圈107在与多个发送线圈中的一个发送线圈结合时，通过附近的发送线圈形成感生电流。作为示例，本发明，通过发送线圈103中形成的静区，当接收线圈107中磁场被感应时，可形成感生电流。
图5是示出根据另一个实施例的用于说明无线充电空间中存在的接收线圈和发送线圈之间的结合被发生的示图。
参照图5，无线充电装置可根据无线充电空间106中存在的接收线圈107和发送线圈102、103、104、105中的一个发送线圈之间的结合，在接收线圈中形成感生电流。在这种情况下，无线充电装置可形成与无线充电空间106内存在的至少一个接收线圈107方向相同的静区。
具体地，无线充电装置可判断无线充电空间106内存在的接收线圈107的位置的方向。此外，无线充电装置可形成与判断的接收线圈107方向相同的静区。
作为示例，无线充电空间106内存在的接收线圈107可具有横向方向，位于发送线圈102、103、104、105中发送线圈104附近的位置。由此，无线充电装置可利用发送线圈102、104，形成横向方向的静区。即，接收线圈107，可与无线充电空间106内按横向方向位置形成横向方向的静区的发送线圈102、104结合。在此，发送线圈102、104可从电源109中接收到大部分的电流。
即，接收线圈107，可通过与发送线圈102、104中结合系数较高的发送线圈104的共振，来形成感生电流。作为示例，本发明，通过发送线圈104中形成的静区，当接收线圈107中磁场被感应时，可形成感生电流。
图6是示出根据一个实施例的含有电容器的发送线圈的示图。
参照图6，无线充电装置可包括至少一个电容器601(Capacitor)，减少发送线圈102、103、104、105的尺寸，或降低发送线圈102、103、104、105的共振频率。至少一个电容器601可位于多个发送线圈102、103、104、105与至少一个电源之间，与电容器601连接的发送线圈102、103、104、105经电容器601，共振频率被减少。
也就是说，发送线圈102、103、104、105可形成对应于一般电源所提供的电流的共振频率的静区。在这种情况下，与电容器601连接的发送线圈102、103、104、105，由于电容器601，电源提供的电流被滤波，从而经电流的共振频率可下降。
图7是示出根据一个实施例的无线充电空间内配置的发送线圈中所形成的磁场之间相抵的操作。
参照图7，无线充电装置可能位于，无线充电空间106中配置的发送线圈102、103、104、105所形成的静区不能被传送的位置。也就是说，如图7所示，接收线圈107位于无线充电空间106的各角落时，接收线圈107可能不对发送线圈102、103、104、105中形成的静区进行传送。
这是由于至少一对发送线圈，静区被相抵的原因。也就是说，发送线圈102、104与发送线圈103、105之间形成的静区被互相交叉形成，从而，静区之间发生相抵。此外，由此对于无线充电空间106的特定地点，可能会产生发送线圈102、103、104、105中形成的静区不可传送的地点。
因此，由于本发明控制电源中提供的电流相位，从而可形成没有静区不可传送的地点，无线充电空间106的所有区域都可无线充电的环境。对此，参照图8-10对结构进行详细说明。
图8是示出根据一个实施例的发送线圈和接收线圈之间的倾斜的效率变化的图表。
图8中所示的图表，是示出根据发送线圈与接收线圈802之间的倾斜度的效率变化的图表，也就是说，无线充电装置可考虑发送线圈与无线充电空间内存在的接收线圈802之间的倾斜度。
具体地，参照图8的图表，假设发送线圈可配置在无线充电空间106的底部801，接收线圈802以θ角度倾斜时，无线充电装置在θ为90度的区域中能量传送效率最低。
图9是根据一个实施例的图7中说明的相抵的磁场中的效率变化的示图。
图9的附图示出图7中所述的由于相抵的磁场，能量效率被减少的情况。具体地，本发明可多样化地改变无线充电空间内接收线圈905的角度，同时来模拟能量的接收效率。有关该结果，参照图9的示图，接收线圈905可确认特定的θ角(-45度)中发生零点(nullpoint)。
该零点(null point)现象，作为在四角结构的拐角中共同发生的现象，如图7的示图中所说明的，具有磁场之间发生相抵的问题。由于本发明可控制电源中提供的电流相位，因此可解决磁场之间相抵的问题。
图10是根据一个实施例的用于说明电源中提供的电流相位变化的特性的示图。
图10中示出的附图，具体示出图9的发送线圈902、901中提供的电流相位具有90度差异时，对于存在的零点(null point)现象的效率变化特性。
经该效率变化特性可确认，常规的θ角(-45度)中具有零点(null point)值时，发送线圈902、901中提供的电流相位与发送线圈903、904相比，效率被改善。该立方体(cubic)结构的能量区，即，在形成无线充电空间时，特定位置，特定角中产生的零点(null point)值问题，可经发送线圈中提供的电流相位的改变而被改善。
结果，如图3所述，本发明中，与发送线圈901、902和发送线圈903、904以同相位接收电流相比，在接收具有90度相位差的电流时，电流值的最大值和最小值的差异较小，且无线充电空间内可形成更密集的静区。
图11是根据一个实施例的用于说明利用电源中包含的反相器来控制发送线圈中所形成的磁场相位的操作。
参照图11，无线充电装置可利用一个反相器1101，将具两个相位信号的电流提供至发送线圈102、103、104、105。此外，发送线圈103、105，发送线圈102、104经反相器1101提供的电流，示出具有不同电流的相位差。
具体地，在一个反相器1101中，产生了含有两个相位不同的信号的电流，含有经两个相位所产生的各信号的电流，如图所示，发送线圈103、105以同相位被供电，且发送线圈102、104，具不同相位的信号的电流在成对配置的发送线圈之间以同相位被供电。在此，本发明的供电至发送线圈的方法中，利用直接将电流提供给发送线圈的直接供电法，和间接将电流提供给发送线圈的间接供电法，并为此可增加供电线圈。此外，本发明中，一对发送线圈和另一对发送线圈之间同相位或具相位差，从而电流被提供。
在这种情况下，本发明可掌握，接收线圈107在无线充电空间106上哪个位置、哪个角度中发生零点，并考虑零点发生的时点，从而反相器1101以同相位形成电流，从而向发送线圈102、103、104、105供电。
此外，本发明可将同相位形成的电流提供给发送线圈102、103、104、105，从而可使零点发生的时点消失。即，本发明中，由于零点发生的时点磁场被传达，因此零点(nullpoint)发生的时点可消失。
在这种情况下，本发明在考虑接收线圈为两个以上时，可增加发送线圈102、103、104、105的个数，由此，发送线圈102、103、104、105中形成的磁场更密集，从而可解决多个接收线圈中的零点(null point)发生。
此外，本发明可将接收线圈中形成的共振周期分时，利用开/关的方法，来解决以多个形式存在的接收线圈中的零点(null point)发生。
图12是根据一个实施例的用于说明利用三维形态的无线充电空间的无线充电装置的有效性的评价结果。
参照图12，示出有关利用三维形态的无线充电空间的无线充电装置的效率性的评价结果。具体地，本发明通过具30Χ30Χ30cm3立方体结构的无线充电空间的试验产品，对于上述技术的有效性进行测试评价。为此，制备的发送模块是可在300kHz频带中运作的转换增幅器结构的反相器，为了给予相位差，试验产品利用了两个反相器。接收单元以全桥结构的整流回路被构成。
本发明为了评价实际的***，以直流对直流对检测进行了评价。此外，发送线圈可配置在无线充电空间内的多种位置中，中部左侧、中部中央、中部右侧、前部地板、中部地板等，由此来完成检测。在各位置中，接收线圈的角度以0度、45度、90度、135度旋转，同时进行检测。
此外，本发明在各位置、旋转角中，使反相器以0度、90度、180度迁移来进行检测。由此，如图12所示，本发明可针对当前位置、当前旋转角，将反相器改变为0度、90度、180度，从而获得最佳的效率，从而可解决效率急剧下降的问题。
图13是根据一个实施例的三维形态的无线充电空间中配置的发送线圈中所形成的静区大小的比较示图。
参照图13，本发明执行了无线充电空间内有关一定能量密度的静区的运作模拟。在这种情况下，为了执行模拟，可形成具如下条件的环境。具体地，本发明可形成正六面体的无线充电空间。此外，本发明，可在构成正六面体的无线充电空间的四个壁面中配置发送线圈。此外，根据四个壁面中发送线圈被配置的位置，可形成互相面对面的至少一对发送线圈。即，参照图13，发送线圈1和发送线圈2被配置成一对，且发送线圈3和发送线圈4可配置成一对。
此外，本发明向互相面对面的一对发送线圈(发送线圈1和发送线圈2)提供同相位的电流，且该发送线圈(发送线圈1和发送线圈2)和互相面对面的发送线圈(发送线圈3和发送线圈4)之间提供同相位或90度相位的电流时，可比较无线充电空间上所产生的静区的大小。
结果，本发明，互相面对面的两对发送线圈(发送线圈1和发送线圈2)、(发送线圈3和发送线圈4)中，同相位输送和90度相位迁移输送全部相同地在传送门中认可为1A，来形成模拟环境。此外，本发明可基于形成的模拟环境，对应于1A被认可的两对发送线圈(发送线圈1和发送线圈2)和(发送线圈3和发送线圈4)，根据结果来确认静区的分布。
具体地，图13的(a)示出互相面对面的两对发送线圈(发送线圈1和发送线圈2)、(发送线圈3和发送线圈4)中有关同相位输送的1A被认可，显示出由此无线充电空间内所形成的静区的分布。
在这种情况下，如上所述，提供给发送线圈1和发送线圈2的电流，以及提供给发送线圈3和发送线圈4的电流被认可为1A，显示出相同的相位。也就是说，电源中预先设定的电流相位为0时，本发明可向发送线圈1和发送线圈2以及发送线圈3和发送线圈4提供具相同相位0的电流。即，本发明可针对发送线圈1和发送线圈2以及发送线圈3和发送线圈4中所提供的电流，可同相位地来进行供电。
发送线圈1至发送线圈4可对应于相同地被提供的同相位电流，在无线空间内形成静区。无线空间内形成的静区，根据相同的电流相位以一定角度方向倾斜的形态，在无线充电空间内被形成。
相反，图13的(b)示出互相面对面的两对发送线圈(发送线圈1和发送线圈2)、(发送线圈3和发送线圈4)中有关90度相位迁移输送(feeding)的1A被认可，显示出由此无线充电空间内所形成的静区的分布。
在这种情况下，如上所述，提供给发送线圈1和发送线圈2的电流以及提供给发送线圈3和发送线圈4的电流被认可为1A，显示出具有不同的相位。也就是说，本发明可进行控制，使提供给发送线圈1和发送线圈2的电流相位为0度，且提供给发送线圈3和发送线圈4的电流相位为90度。此外，发明中，具90度相位差的发送线圈1和发送线圈2，发送线圈3和发送线圈4可在无线充电空间内形成一定能量密度的静区。
结果，本发明如图14所示，对于发送线圈1和发送线圈2，发送线圈3和发送线圈4，相比以同相位接收电流时，在接收具90度相位差的电流时，电流值得最大值和最小值的差异较小，且在无线充电空间内可形成更密集的静区。
参照图13至图14的本发明的模拟结果，两对发送线圈(发送线圈1和发送线圈2)、(发送线圈3和发送线圈4)中，同相位输送(feeding)以0.000269A/m～6.109A/m，使静区分布在无线充电空间内。此外，执行90度相位迁移的两对发送线圈(发送线圈1和发送线圈2)、(发送线圈3和发送线圈4)，以0.64A/m～4.52A/m，使静区分布在无线充电空间内。
结果，本发明的配置在无线充电空间内的发送线圈，与执行同相位输送相比，成对配置的不同发送线圈之间(发送线圈1和发送线圈2、发送线圈3和发送线圈4)中的电流相位具有90度的相位差时，可形成具最大充电效果的静区。即，本发明，在将配置成一对的不同发送线圈之间提供的电流相位以90度迁移时，可使发送线圈中形成的磁场更均一。
无线充电空间内可形成更密集的静区表示，与无线充电空间内存在的接收线圈的位置和方向无关，可形成一定大小的感生电流的充电空间。
图15是根据一个实施例的无线充电装置执行的处理器的流程图。
在步骤1501中，无线充电装置，在多个线圈和电源被配置在无线充电空间的状态下，感应无线充电空间内是否存在接收线圈。在这种情况下，无线充电装置维持初始等待状态后，当无线充电空间中存在接收线圈时，由此来执行充电运作。
在步骤1502中，当无线充电装置感应到无线充电空间内具有接收线圈时，将电源中预先设定的电流提供给发送线圈，由此，可在无线充电空间形成静区。也就是说，无线充电装置可转换维持初始等待状态的反相器的状态，从而将电流提供给多个发送线圈。在这种情况下，反相器可将以相同相位或不同相位设定的电流提供给多个发送线圈。在此，反相器在初始等待状态下运作时，是以相同的相位运作供电模式。
在步骤1503中，无线充电装置可向多个发送线圈提供含有相同相位两个信号的电流。
在步骤1505中，无线充电装置通过提供给多个发送线圈的电流，可检测出接收线圈中所形成的感生电流的值。
检测的感生电流的值较低时，无线充电装置被反馈，将反相器的状态转换，改变成反相器逆相位来进行供电。也就是说，基于接收线圈中形成的感生电流值，改变提供给发送线圈的电流相位。无线充电装置101，可针对电源中产生的电流，将预先设定的电流相位，改变成基于感生电流的电流相位。在提供以不同相位设定的电流时，步骤1504中，无线充电装置可将含有不同相位的两个信号提供给多个发送线圈。
之后，无线充电装置，通过相位被改变的电流，重新检测经发送线圈中形成的静区接收线圈中所感生的感生电流。
当检测的感生电流为正常时，在步骤1506中，无线充电装置可维持反相器的相位状态。
在步骤1507中，无线充电装置对应于维持的反相器中所提供的电流相位，从而能量可被传送至接收线圈，由此完成接收线圈的充电。
因此，本发明，在进行三维空间无线充电时，可针对配置在特定空间、位置、旋转角中的接收线圈，不时地掌握接收电力(感生电流)，持续形成可使接收线圈正常接收能量的环境。
实施例中说明的结构要素可通过含有一个以上的数字信号处理器DSP(DigitalSignal Processor)、处理器(Processor)、控制器(Controller)、专用集成电路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、类似现场可编程门阵列FPGA(FieldProgrammable Gate Array)的可编程逻辑元件(Programmable Logic Element)、其他电子装置，以及上述的组合中的一个以上的硬件部件(hardware componests)被体现。实施例中说明的性能或过程(processes)中的至少一部分可通过软件被体现。该软件可被记录在记录媒体中。实施例中说明的结构要素、性能、过程可通过硬件和软件的组合被体现。
上述说明的装置可由硬件构成要素、软件构成要素、和/或硬件构成要素及软件构成要素的组合被体现。例如，说明的装置及构成要素，可利用类似处理器、控制器、算术逻辑单元ALU(arithmetic logic unit)、数字信号处理器(digital signal processor)、微型计算机、现场可编程阵列FPA(field programmable array)、可编程逻辑单元PLU(programmable logic unit)、微处理器、或执行指令(instruction)的其他任何装置、一个以上的范用计算机或特殊目的计算机被体现。处理装置可执行操作***(OS)及该操作***中所执行的一个以上的软件应用程序。此外，处理装置可应答软件的执行，来存取、存储、运行、处理、生成数据。为了便于理解，处理装置被说明是使用一个，但在相关技术领域中，具有通常知识的技术人员应理解，处理装置可包括多个处理元件(processing element)和/或多个类型的处理元件。例如，处理装置可包括多个处理器或一个处理器，以及一个控制器。此外，也可以是类似并行处理器(parallel processor)的其他处理配置(processingconfiguration)。
软件可包括计算机程序(computer program)、代码(code)、指令(instruction或上述中的一个以上的组合，来构成处理装置或单独地或共同地(collectively)命令处理装置。软件和/或数据，为了通过处理装置被解析或是将指令或数据提供给处理装置，可在任何类型的机器、组件(component)、物理装置、虚拟装置(virtual equipment)、计算机存储媒体或装置、或传送的信号波(signal wave)中被永久或暂时地具体化(embody)。软件被分散在以网络连接的计算机***上，可通过分散的方法被存储或执行。软件和数据可存储在一个以上的计算机可读记录媒体中。
根据实施例的方法可通过多种计算机手段以可执行的程序指令形态被记录在计算机可读媒体中。计算机可读媒体可包括独立的或结合的程序指令、数据文件、数据结构等。媒体和程序指令可为了本发明被专门设计和创建，或为计算机软件技术人员熟知而应用。计算机可读媒体的例子包括：磁媒体(magnetic media)，如硬盘、软盘和磁带；光学媒体(optical media)，如CD ROM、DVD；磁光媒体(magneto-optical media)，如光盘(flopticaldisk)；和专门配置为存储和执行程序指令的硬件装置，如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等。程序指令的例子，既包括由编译器产生的机器代码，也包括使用解释程序并可通过计算机被执行的高级语言代码。为执行实施例的运作，所述硬件装置可被配置为以一个以上的软件模来运作，反之亦然。
如上所示，本发明虽然已参照有限的实施例和附图进行了说明，但是本发明并不局限于所述实施例，在本发明所属领域中具备通常知识的人均可以从此记载中进行各种修改和变形。例如，可通过与说明的方法不同的顺序来执行所说明的技术，或是通过与说明的方法不同的形态来结合或组合所说明的***、结构、装置、电路等的构成要素，或是通过其他构成要素或同等事物来代替或置换也可获得适当结果。
因此，其他体现、其他实施例、以及权利要求范围等同内容，由后附的权利要求范围定义。
Claims (20)
1.一种无线充电装置，包括：
多个发送线圈，配置在三维形态的无线充电空间内；和
至少一个电源，向所述多个线圈提供电流，且
其中，所述多个发送线圈包含至少一对发送线圈，在所述无线充电空间内相对地被配置。
2.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，所述至少一对发送线圈，经所述至少一个电源所提供的电流，在所述无线充电空间上形成静区。
3.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，所述至少一对发送线圈，以与所述三维形态的无线充电空间内存在的至少一个接收线圈方向相同的方向形成静区。
4.根据权利要求3所述的无线充电装置，其中，所述至少一个接收线圈的方向，是通过与所述三维形态的无线充电空间内配置的多个发送线圈中的一个发送线圈结合，所述接收线圈上感生电流所形成的方向。
5.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，所述至少一个电源，提供电流，使所述至少一对发送线圈之间提供的电流相位具有90度差异。
6.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，所述至少一个电源，在所述无线充电空间内配置的多个发送线圈之间提供具有相同的相位或不同的相位电流。
7.根据权利要求1所述的无线充电装置，进一步包括：至少一个电容器，来减少所述发送线圈的尺寸或降低所述发送线圈的共振频率。
8.根据权利要求7所述的无线充电装置，其中，所述至少一个电容器位于所述多个发送线圈和至少一个电源之间。
9.根据权利要求1所述的无线充电装置，其中，所述至少一个电源包括：反相器，来控制所述多个发送线圈提供的电流相位。
10.根据权利要求9所述的无线充电装置，其中，所述反相器，根据所述发送线圈和所述无线充电空间内存在的接收线圈之间的倾斜度或所述无线充电空间内存在的接收线圈的位置，来控制发送线圈提供的电流相位。
11.根据权利要求10所述的无线充电装置，其中，所述电流，在所述无线充电空间内配置的至少一对发送线圈之间包括具相位差或相同相位的两个以上的相位。
12.根据权利要求1所述的无线充电装置，进一步包括：通信器，用于感应无线充电空间内存在的发送线圈中所形成的感生电流。
13.根据权利要求12所述的无线充电装置，其中，所述反相器，基于经所述通信器感应的感生电流，来控制为了提供给所述发送线圈初始时所设定的电流相位。
14.一种无线充电装置，包括：
至少一对发送线圈，在三维形态的无线充电空间内相对地被配置；
含有反相器的电源，用于控制所述发送线圈所提供的电流相位；
至少一个电容器，来减少所述发送线圈的尺寸或降低所述发送线圈的共振频率；和
通信器，用于感应无线充电空间内存在的发送线圈中所形成的感生电流。
15.根据权利要求14所述的无线充电装置，其中，所述至少一对发送线圈，经所述至少一个电源所提供的电流，在所述无线充电空间上形成静区。
16.根据权利要求14所述的无线充电装置，其中，所述至少一对发送线圈，以与所述三维形态的无线充电空间内存在的至少一个接收线圈方向相同的方向形成静区。
17.根据权利要求14所述的无线充电装置，其中，所述至少一个电源，在所述无线充电空间内配置的多个发送线圈之间提供具有相同的相位或不同的相位电流。
18.根据权利要求14所述的无线充电装置，其中，所述反相器，根据所述发送线圈和所述无线充电空间内存在的接收线圈之间的倾斜度或所述无线充电空间内存在的接收线圈的位置，来控制发送线圈提供的电流相位。
19.根据权利要求18所述的无线充电装置，其中，所述电流，在所述无线充电空间内配置的至少一对发送线圈之间包括具相位差或相同相位的两个以上的相位。
20.根据权利要求14所述的无线充电装置，其中，所述反相器，基于经所述通信器感应的感生电流，来控制为了提供给所述发送线圈初始时所设定的电流相位。
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