TWI678046B - 燃料電池之無線充電裝置 - Google Patents

Abstract

本發明有關於一種燃料電池之無線充電裝置，其包含有一燃料電池電源模組；一傳輸模組，係具有一電性連接燃料電池電源模組之升壓變換器與一電性連接升壓變換器之直流-交流轉換器；一傳輸線圈組，係電性連接傳輸模組之直流-交流轉換器；一接收線圈組，係電性連接傳輸線圈組；以及一接收模組，係具有一電性連接接收線圈組之整流器與一電性連接整流器之穩壓器；藉此，本發明能夠將電壓電流透過傳輸線圈組傳輸到接收線圈組，以提供負載進行充電。

Description

燃料電池之無線充電裝置

本發明係有關於一種無線充電裝置，尤其係指一種使用燃料電池的無線充電裝置，其藉由線圈傳輸的技術，達到無線充電的目的，讓使用者在使用上更為便利，且對於環境又更友善。

按，現代科技日新月異，目前幾乎每個人都有行動設備，例如智慧型手機或是平板電腦，此種行動設備內的電力來源大多由鋰電池、鋰聚合物電池提供，但由於行動設備會不斷的接收與傳輸訊息，導致耗電量相當的大，當行動設備在戶外沒電時，使用者即需要以行動電源進行充電，讓行動設備能夠持續使用下去，而目前的行動電源通常還是以有線的連接方式為主，因此，使用者在使用行動電源的同時，也要準備好充電的線材才能充電，係較為不便利。

中華民國專利公告號TW M556964「複合型感應線圈的無線充電行動電源」包含有一無線接收模組、一無線發射模組、一電池管理模組、一充電線路、一重力感測器及一感應線圈等元件，感應線圈位於一電池的上方，包含一接收端及一發射端，當行動裝置放於無線充電行動電源上時，重力感測器感測到重量時，電池就會放電，並透過感應線圈的發射端對行動裝置進行充電；又，中華民國專利公告號TW M563696「感應式無線充電行動電源」包含有一微處理器、一重力感測器、一無線充電板(TX)/無線充電裝置(RX)組合模組、一脈衝寬度調變(PWM)驅動器、一動力區塊與一感應線圈 等元件，當行動裝置放於感應式無線充電行動電源上時，重力感測器感測到重量時，微處理器發送切換訊號至TX/RX組合模組，使得TX/RX組合模組轉換為發射模式，動力區塊將電池內的電量抽出，並透過感應線圈以無線方式輸出對行動裝置充電。

由前案專利可知，目前行動電源已經有無線的充電技術，可增加使用上的便利性；然而，行動電源本身也需要充電才能提供足夠的電力給行動設備使用，一般行動電源都是透過市電或外部其他電源進行充電，而目前市電的生產仍是以石化燃料與核能為主，其對環境會造成相當大的汙染。爰此，如何提供一種讓使用者便利使用的行動電源，且其能夠以較乾淨的燃料進行充電，以保護環境減少污染，此變成為發明人所思及之方向。

今，發明人即是鑑於上述現有之充電裝置於實際實施使用時仍具有多處缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。

本發明主要目的為提供一種燃料電池之無線充電裝置，係藉由無線線圈傳輸的技術，使行動設備之充電電池可以進行無線充電，其不需要透過線材連接即可充電，且電力來源來自於燃料電池，因此能減少環境的污染。

為了達到上述實施目的，本發明一種燃料電池之無線充電裝置，其包含有一燃料電池電源模組；一傳輸模組，係具有一電性連接燃料電池電源模組之升壓變換器與一電性連接升壓變換器之直流-交流轉換器；一傳輸線圈組，係電性連接傳輸模組之直流-交流轉換器；一接收線圈組，係電性連接傳輸線圈組；以及一接收模組，係具有一電性連接接收線圈組之整流器與一電性連接整流器之穩壓器。

於本發明之一實施例中，燃料電池電源模組具有一氫氣罐與一連接氫氣罐之燃料電池堆。

於本發明之一實施例中，接收線圈組與接收模組係設置於一行動設備內，行動設備可例如為智慧型手機或是平板電腦。

於本發明之一實施例中，接收模組之穩壓器係電性連接至行動設備之充電電池。

於本發明之一實施例中，傳輸線圈組具有複數個傳輸線圈，每一個傳輸線圈係與至少兩個傳輸線圈部分重疊並排列。

於本發明之一實施例中，接收線圈組具有複數個接收線圈，每一個接收線圈係與至少兩個接收線圈部分重疊並排列。

於本發明之一實施例中，傳輸線圈組與接收線圈組之間的頻率為100kHz-250kHz。

於本發明之一實施例中，傳輸線圈組與接收線圈組之間的傳輸距離為1mm-1cm。

於本發明之一實施例中，傳輸線圈組與接收線圈組之間係使用Qi無線充電標準。

(1)‧‧‧燃料電池電源模組

(11)‧‧‧氫氣罐

(12)‧‧‧燃料電池堆

(2)‧‧‧傳輸模組

(21)‧‧‧升壓變換器

(22)‧‧‧直流-交流轉換器

(3)‧‧‧傳輸線圈組

(31)‧‧‧傳輸線圈

(4)‧‧‧接收線圈組

(41)‧‧‧接收線圈

(5)‧‧‧接收模組

(51)‧‧‧整流器

(52)‧‧‧穩壓器

(6)‧‧‧充電電池

第一圖：本發明其較佳實施例之架構連接示意圖。

第二圖：本發明其較佳實施例之整體外觀示意圖。

第三圖：本發明其較佳實施例之傳輸線圈組與接收線圈組之排列示意圖。

本發明之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。

請參閱第一圖與第二圖，本發明一種燃料電池之無線充電裝 置，其包含有：一燃料電池電源模組(1)，係具有一氫氣罐(11)與一連接氫氣罐(11)之燃料電池堆(12)；一傳輸模組(2)，係具有一電性連接燃料電池電源模組(1)之升壓變換器(21)與一電性連接升壓變換器(21)之直流-交流轉換器(22)；一傳輸線圈組(3)，係電性連接傳輸模組(2)之直流-交流轉換器(22)，傳輸線圈組(3)具有複數個傳輸線圈(31)，每一個傳輸線圈(31)係與至少兩個傳輸線圈(31)部分重疊並排列；一接收線圈組(4)，係無線電性連接傳輸線圈組(3)，接收線圈組(4)具有複數個接收線圈(41)，每一個接收線圈(41)係與至少兩個接收線圈(41)部分重疊並排列；以及一接收模組(5)，係具有一電性連接接收線圈組(4)之整流器(51)與一電性連接整流器(51)之穩壓器(52)。

其中，接收線圈組(4)與接收模組(5)係設置於一行動設備內，行動設備可例如為智慧型手機或是平板電腦，使接收模組(5)之穩壓器(52)電性連接至行動設備之充電電池(6)；而傳輸線圈組(3)與接收線圈組(4)之間係使用Qi無線充電標準，其頻率約為100kHz-250kHz，傳輸距離約為1mm-1cm。

此外，藉由下述具體實施例，可進一步證明本發明可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍。

請繼續參閱第一圖與第二圖，本發明主要係使用燃料電池電源模組(1)作為本燃料電池之無線充電裝置的電力來源，透過氫氣罐(11)所儲存的氫作為燃料，讓氫經由管路提供給燃料電池堆(12)進行反應，以產生電力； 燃料電池電源模組(1)會產生2.5-3V的電壓，5A的電流，此電力傳輸給傳輸模組(2)的升壓變換器(21)，其為可升壓的直流-直流轉換器，升壓變換器(21)將電壓由2.5-3V升為12V，再透過電性連接升壓變換器(21)的直流-交流轉換器(22)，將原本直流的電 壓電流轉換為交流狀態，以提供給傳輸線圈組(3)，傳輸線圈組(3)會再將交流狀態的電壓電流傳輸給接收線圈組(4)；本發明之傳輸線圈組(3)由複數個傳輸線圈(31)組成，接收線圈組(4)由複數個接收線圈(41)組成，其中傳輸線圈(31)與接收線圈(41)的排列相同，即係如第三圖所示，每一個傳輸線圈(31)會與至少兩個傳輸線圈(31)部分重疊，並排列成4*3的陣列形式，接收線圈(41)亦如此排列，此排列方式可提供低電壓高電流的傳輸； 接收線圈組(4)與接收模組(5)皆設置於行動設備內，且接收線圈組(4)與傳輸線圈組(3)並無實體線路的連接，於是使用時，需將行動設備放置於鄰近傳輸線圈組(3)的位置，接收線圈組(4)與傳輸線圈組(3)之間的距離的最好在1cm以內，且頻率約為110kHz，以達到較好的感應傳輸效率；當接收線圈組(4)接收到傳輸線圈組(3)傳輸的電壓電流時，就會傳輸給接收模組(5)的整流器(51)，整流器(51)將交流狀態的電壓電流轉換為直流狀態的電壓電流，再透過穩壓器(52)將電壓調整為5V，最後係輸出5V的電壓與1-2A的電流給行動設備的充電電池(6)進行充電。

由上述之實施說明可知，本發明與現有技術相較之下，本發明具有以下優點：

1.本發明燃料電池之無線充電裝置係使用燃料電池電源模組作為電力來源，以較乾淨的燃料去產生電力，相較於習知技術中以石化燃料或是核能產生電力後再給予行動電源充電，本發明顯然對環境較友善。

2.本發明燃料電池之無線充電裝置藉由傳輸線圈組與接收線圈組達到無線充電的技術，讓使用者僅要將含有接收線圈組與接收模組的行動設備放置於鄰近傳輸線圈組的位置，即可開始進行充電，而不需要額外的線材連接，係提升實際使用上的便利性。

綜上所述，本發明之燃料電池之無線充電裝置，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

Claims (8)

1. 一種燃料電池之無線充電裝置，其包含有：一燃料電池電源模組，係具有一氫氣罐與一連接該氫氣罐之燃料電池堆；一傳輸模組，係具有一電性連接該燃料電池電源模組之升壓變換器與一電性連接該升壓變換器之直流-交流轉換器；一傳輸線圈組，係電性連接該傳輸模組之直流-交流轉換器；一接收線圈組，係電性連接該傳輸線圈組；以及一接收模組，係具有一電性連接該接收線圈組之整流器與一電性連接該整流器之穩壓器。
2. 如申請專利範圍第1項所述燃料電池之無線充電裝置，其中該接收線圈組與該接收模組係設置於一行動設備內，該行動設備為智慧型手機或是平板電腦。
3. 如申請專利範圍第2項所述燃料電池之無線充電裝置，其中該接收模組之穩壓器係電性連接至該行動設備之充電電池。
4. 如申請專利範圍第1項所述燃料電池之無線充電裝置，其中該傳輸線圈組具有複數個傳輸線圈，每一該複數個傳輸線圈係與至少兩該複數個傳輸線圈部分重疊並排列。
5. 如申請專利範圍第1項所述燃料電池之無線充電裝置，其中該接收線圈組具有複數個接收線圈，每一該複數個接收線圈係與至少兩該複數個接收線圈部分重疊並排列。
6. 如申請專利範圍第1項所述燃料電池之無線充電裝置，其中該傳輸線圈組與該接收線圈組之間的頻率為100kHz-250kHz。
7. 如申請專利範圍第1項所述燃料電池之無線充電裝置，其中該傳輸線圈組與該接收線圈組之間的傳輸距離為1mm-1cm。
8. 如申請專利範圍第1項所述燃料電池之無線充電裝置，其中該傳輸線圈組與該接收線圈組之間係使用Qi無線充電標準。