一种无线充电器及其充电控制方法与流程

本发明涉及无线充电技术领域，尤其涉及一种无线充电器及其充电控制方法。

背景技术：

无线充电技术是一种利用磁共振在充电器与电子产品之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与电子产品之间形成共振，实现电能高效传输的技术。目前可以实现该技术的方式有qi标准的电磁感应耦合方式、无线电波方式以及mit(麻省理工大学)提出的电磁共振方式。

在实现本发明的过程中，发明人发现当前技术中存在以下问题：现有qi标准中无线充电器的发送线圈与待充电设备的接收线圈之间需要准确对位，对位不准会导致充电效率较低，影响使用。现阶段，由于无线充电器的线圈是固定的，通常采用在无线充电器上标示充电位置等方式，以提醒用户放置待充电设备，这样不仅麻烦，而且由于待充电设备的种类多样，无线充电器难以匹配多种不同的待充电设备，用户体验较差。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种无线充电器及其充电控制方法，旨在解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种无线充电器，所述无线充电器包括与电源模块电连接的金属点阵、驱动模块及控制器；

所述金属点阵包括多个金属点，所述金属点阵中相邻的金属点通过可控开关连接，所述可控开关的控制端与所述驱动模块连接；

所述控制器，用于生成第一控制信号给所述驱动模块；

所述驱动模块，用于根据所述控制器生成的第一控制信号，驱动所述金属点阵第一区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第一区域内的金属点开启形成第一发射线圈，所述第一发射线圈在通电状态下可生成感应磁场。

可选的，所述无线充电器还包括通信模块；

所述控制器通过所述通信模块获取待充电设备的充电效率，判断所述待充电设备的充电效率是否满足预设值；若所述待充电设备的充电效率不满足预设值，则生成第二控制信号给所述驱动模块；

所述驱动模块，用于根据所述控制器生成的第二控制信号，驱动所述金属点阵第二区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第二区域内的金属点开启形成第二发射线圈，所述第二发射线圈在通电状态下可生成感应磁场。

可选的，所述第二发射线圈的形状与所述第一线圈的形状不同。

可选的，所述第二发射线圈相对所述第一发射线圈的移动方向朝向所述待充电设备的移动方向。

可选的，所述控制器通过所述通信模块获取多个待充电设备的充电效率，判断所述多个待充电设备的充电效率是否满足预设值；若所述多个待充电设备的充电效率不满足预设值，则生成第三控制信号给所述驱动模块；

所述驱动模块，用于根据所述控制器生成的第三控制信号，驱动所述金属点阵第三区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第三区域内的金属点连接形成多个发射线圈，所述多个发射线圈在通电状态下可生成感应磁场对所述多个待充电设备进行充电。

可选的，所述可控开关为金属氧化物半导体场效应晶体管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极与所述驱动模块连接，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的源极和漏极分别与所述金属点阵中相邻的金属点连接。

可选的，所述金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极和源极并联有双向稳压二极管和电阻，所述双向稳压二极管和所述电阻串联连接；所述金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极和源极并联有反向二极管。

此外，为实现上述目的，本发明实施例第二方面提供一种无线充电器的充电控制方法，所述方法包括步骤：

电源模块对无线充电器进行上电；

控制器生成第一控制信号给驱动模块；

所述驱动模块根据所述控制器生成的第一控制信号，驱动金属点阵第一区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第一区域内的金属点开启形成第一发射线圈，所述第一发射线圈在通电状态下可生成感应磁场。

可选的，所述方法还包括步骤：

所述控制器通过通信模块获取待充电设备的充电效率，判断所述待充电设备的充电效率是否满足预设值；若所述待充电设备的充电效率不满足预设值，则生成第二控制信号给所述驱动模块；

所述驱动模块根据所述控制器生成的第二控制信号，驱动所述金属点阵第二区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第二区域内的金属点开启形成第二发射线圈，所述第二发射线圈在通电状态下可生成感应磁场。

可选的，所述第二发射线圈的形状与所述第一线圈的形状不同。

可选的，所述第二发射线圈相对所述第一发射线圈的移动方向朝向所述待充电设备的移动方向。

可选的，所述控制器通过所述通信模块获取多个待充电设备的充电效率，判断所述多个待充电设备的充电效率是否满足预设值；若所述多个待充电设备的充电效率不满足预设值，则生成第三控制信号给所述驱动模块；

所述驱动模块，用于根据所述控制器生成的第三控制信号，驱动所述金属点阵第三区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第三区域内的金属点连接形成多个发射线圈，所述多个发射线圈在通电状态下可生成感应磁场对所述多个待充电设备进行充电。

本发明实施例提供的无线充电器及其充电控制方法，通过连接多个金属点形成线圈以及可控开关的调节，可实现调节充电线圈的位置，从而使得待充电设备可在无线充电器内自由放置，可以适配多种不同的待充电设备，提高了无线充电的可用性和用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例的无线充电器结构示意图；

图2为本发明实施例的无线充电器中金属点阵与驱动模块连接的结构示意图；

图3-图5为本发明实施例的无线充电器中金属点阵以及形成的线圈结构示意图；

图6为本发明实施例的无线充电器对单个智能手机进行充电的结构示意图；

图7-图8为本发明实施例的无线充电器对多个智能手机进行充电的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

第一实施例

如图1所示，本发明第一实施例提供一种无线充电器，所述无线充电器10包括与电源模块13电连接的金属点阵11、驱动模块12及控制器14。所述无线充电器可以是无线充电板的形式，也可以是内嵌到其他装置中，比如内嵌到桌面或者内嵌到汽车置物架中，本发明实施例并不以此为限。

在本实施例中，所述电源模块13可为固定电源或移动电源。

请结合图2所示，在本实施例中，所述金属点阵11包括多个金属点(附图的111、112、114)，所述金属点阵11中相邻的金属点通过可控开关(附图的113、115)连接，所述可控开关(附图的113、115)的控制端与所述驱动模块12连接。

在本实施例中，金属点的材质一般会选用转化效率高、阻抗低的金属材料，例如铜材料等。

具体地，金属点111和金属点112为相邻的两个金属点，金属点111和金属点114为相邻的两个金属点；金属点111和金属点112通过可控开关113连接，可控开关113的控制端g与所述驱动模块12连接；金属点111和金属点114通过另一可控开关115连接，可控开关115的控制端g与所述驱动模块12连接。其他的与此类似，在此不作赘述。

需要说明的是，附图3-图4、图6-图8中的金属点阵11为8*8矩形阵列、金属点为矩形状仅是为了举例说明，本发明实施例中的金属点阵11并不限制于矩形阵列，也可以是其他不规则形状，例如图5中所示。组成所述金属点阵的各个金属点的大小、形状也可以互不相同。本发明实施例对各个金属点的大小、形状、数量以及排列方式均不作限制。比如：金属点的形状还可以为圆型(如图4所示)、菱形等，金属点的数量以及排列方式也可以与无线充电器的大小有关，当无线充电器较大时，比如内嵌于较大的桌面，金属点的数量也会较多，本发明实施例并不以此为限。

在本实施例中，所述可控开关可通过pcb蚀刻工艺实现，可选的，可控开关需要满足耐压值和电流要求，可控开关的开启电阻值rds(on)可尽量小。

请再参考图2所示，在本实施例中，所述可控开关(附图的113、115)为金属氧化物半导体场效应晶体管t1，所述金属氧化物半导体场效应晶体管t1的栅极与所述驱动模块12连接，所述金属氧化物半导体场效应晶体管t1的源极和漏极分别与所述金属点阵11中相邻的金属点连接。

所述金属氧化物半导体场效应晶体管t1的栅极和源极并联有双向稳压二极管z1和电阻r1，所述双向稳压二极管z1和所述电阻r1串联连接。所述金属氧化物半导体场效应晶体管t1的漏极和源极并联有反向二极管d1。

本领域技术人员可以理解的是，所述可控开关也可以为其他方式，只要能够通过驱动模块控制可控开关的导通、断开即可，本发明实施例并不对可控开关的具体形式有所限制。

在本实施例中，所述金属点阵11为单层的金属点阵。单层的金属点阵可避免无线充电器线圈过厚、使用场景有局限的问题，可实现无线充电器更易嵌入到智能设备中。可以理解的是，在其他实施方式中，若对使用场景没有要求，所述金属点阵11为双层或多层的金属点阵也可以实现，相应的，双层或者多层的金属点阵可以进一步的增大充电效率，加快充电时间。

在本实施例中，所述金属点阵11的一面设有隔磁片(附图未示出)。隔磁片是利用功能成份的电场热运动引起的电子散射以及电子与电子之间的相互作用，吸收电磁波能量并将其转化为热能的，从而达到衰减电磁波的目的。

所述控制器14，用于生成第一控制信号给所述驱动模块12；

所述驱动模块12，用于根据所述控制器14生成的第一控制信号，驱动所述金属点阵第一区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第一区域内的金属点连接形成第一发射线圈，所述第一发射线圈在通电状态下可生成感应磁场。

具体的，本发明实施例中，在接收到第一控制信号之后，第一区域内对应的可控开关处于导通状态，相应的第一区域内的金属点之间互相连接形成闭合状的第一发射线圈。通过第一发射线圈实现对其他设备的充电。

需要说明的是，金属点阵第一区域内的金属点开启形成的第一发射线圈，其形状可以为多种形式。如图3、图4及图6所示，形成的发射线圈形状可以为圆形、三角形、矩形、平行四边形或者正多边形等等。线圈的大小和位置也并不作限制。

还需要说明的是，在其他方式中，第一发射线圈并不是指的是一个线圈，某一区域内的金属点开启可能形成第一发射线圈的数量也可以多于1个，比如形成2个或3个线圈以加大充电效率；或者当待充电设备为多个时，也可以相应的生成多个线圈以实现对多个待充电设备的同时充电。

以图6中的a线圈为例，可通过控制器14生成控制信号给所述驱动模块12，驱动模块12驱动金属点阵11中a线圈区域内的可控开关导通，以使得金属点阵11中a线圈区域内的金属点(前3列前4行的金属点)开启形成a线圈。

请再参考图1所示，在另一种实施方式中，所述无线充电器10还包括通信模块15；

所述控制器14通过所述通信模块15获取待充电设备的充电效率，判断所述待充电设备的充电效率是否满足预设值；若所述待充电设备的充电效率不满足预设值，则生成第二控制信号给所述驱动模块12；

所述驱动模块12，用于根据所述控制器14生成的第二控制信号，驱动所述金属点阵11第二区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵11第二区域内的金属点连接形成第二发射线圈，所述第二发射线圈在通电状态下可生成感应磁场。

需要说明的是，待充电设备的充电效率不满足预设值，原因为待充电设备与无线充电器的线圈没有准确对位，一般的解决方案是移动待充电设备以便与无线充电器的线圈准确对位，这种方式使得待充电设备不可在无线充电器内自由放置。

本实施方式通过判断待充电设备的充电效率是否满足预设值；若所述待充电设备的充电效率不满足预设值，则生成第二控制信号给所述驱动模块12；驱动模块12根据控制器14生成的第二控制信号，驱动金属点阵11第二区域内的可控开关导通，以使得金属点阵11第二区域内的金属点连接形成第二发射线圈，第二发射线圈在通电状态下同样可生成感应磁场。

需要说明的是，第二控制信号与第一控制信号为不同的控制信号。第二发射线圈的面积可大于或等于第一发射线圈的面积，即待充电设备的充电效率不满足预设值时，可扩大线圈的面积(线圈的位置可与原先线圈的位置相同或不同)探测待充电设备的充电效率是否有提高；或者线圈的面积不变、但是线圈的位置与原先线圈的位置不同来探测待充电设备的充电效率是否有提高。可以理解的，若发射线圈的面积大，则可能更易耗电，因此为了节省电量第二发射线圈的面积小于第一发射线圈的面积的情况也是可能的。

还需要说明的是，第二发射线圈的形状与第一发射线圈的形状、大小均可以不同，即若第一发射线圈的形状是圆形，则第二发射线圈的形状可以为矩形、长方形状等等。

可以理解的，若一次探测后待充电设备的充电效率仍不满足预设值，可继续按照上述方式进行探测，再次发出控制信号，通过调整多个可控开关的状态，使得发射线圈的位置、形状或者大小发生改变，直至待充电设备的充电效率满足预设值。

为进一步阐释本发明实施例一，现以图6所示无线充电器充电结构为例进行详细说明。

在图6中示出了无线充电器的金属点阵和智能手机，其中智能手机包括接收端线圈(附图未示出)。

无线充电器上电之后，可通过控制器及驱动模块，默认开启固定区域的金属点，如图中所示的a、b、c、d四个线圈所示。

当智能手机放置在金属点阵上时(可随意地进行放置，本示例中假设智能手机放置的位置如图中的e线圈所示)，此时e线圈与a线圈只有一小部分重叠，因此智能手机的充电效率会较低。

当无线充电器通过通信模块获取智能手机的充电效率，且判断智能手机的充电效率不满足预设值时，则通过控制器及驱动模块，重新开启一个线圈(重新开启的线圈面积与a线圈一样，位置在a线圈的右边，从图中看起来就像将a线圈往右移动)。

需要说明的是，重新开启的线圈，其位置、形状、大小都可以改变。如图6所示，平行四边形为b线圈重新开启的线圈。在其他实施方式中，重新开启的线圈的数量也可以改变，以增大充电效率。

无线充电器通过通信模块重新获取智能手机的充电效率，且判断智能手机的充电效率是否满足预设值，若满足预设值则按照重新开启的线圈进行充电。否则的话，继续通过调整多个可控开关的状态重新开启线圈直至探测到智能手机的充电效率满足预设值。

在一种实施方式中，所述第二发射线圈相对所述第一发射线圈的移动方向朝向所述待充电设备的移动方向。

具体地，请再参考图6，在一种实施场景中，以智能手机在无线充电器上移动时进行充电的说明：

无线充电器上电之后，可通过控制器及驱动模块，默认开启固定区域的金属点，如图中所示的a、b、c、d四个线圈所示。

当智能手机放置在金属点阵上时(本示例中仍假设智能手机放置的位置如图中的e线圈所示)，此时e线圈与a线圈只有一小部分重叠，因此智能手机的充电效率肯定很低。

假设智能手机此时在水平方向移动，即向左或向右移动(向b线圈或者d线圈移动为类似的情况)。

若智能手机向左移动，与上所述类似的，当无线充电器通过通信模块获取智能手机的充电效率，且判断智能手机的充电效率不满足预设值时，则通过控制器及驱动模块，重新开启一个线圈(开启的方向在a线圈的右边，从图中看起来就像将a线圈往右移动)。满足预设值后则按照重新开启的线圈进行充电。

若智能手机向右移动，与向左移动时开启方式类似的，开启线圈的方向仍在a线圈的右边(即从图中看起来就像将a线圈往右移动)，此种方式在一定条件下仍可实现。若智能手机向右移动到线圈c区域时，这时候可将c线圈往左移动，也可实现。

在另一种实施方式中，所述控制器通过所述通信模块获取多个待充电设备的充电效率，判断所述多个待充电设备的充电效率是否满足预设值；若所述多个待充电设备的充电效率不满足预设值，则生成第三控制信号给所述驱动模块；

所述驱动模块，用于根据所述控制器生成的第三控制信号，驱动所述金属点阵第三区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第三区域内的金属点连接形成多个发射线圈，所述多个发射线圈在通电状态下可生成感应磁场对所述多个待充电设备进行充电。

具体地，请参考图7和图8所示，在另一种实施场景中，以多个智能手机在无线充电器上进行充电的说明：

多个智能手机放置在无线充电器上进行充电时，可分别为每一个智能手机开启一个或多个线圈进行充电(开启方式与上类似，在此不作赘述)；也可以只开启一个线圈同时对多个智能手机进行充电，该开启的一个线圈面积需要足够大，可以覆盖多个智能手机。

本发明实施例提供的无线充电器，通过连接多个金属点形成线圈以及可控开关的调节，可实现调节充电线圈的位置，从而使得待充电设备可在无线充电器内自由放置，可以适配多种不同的待充电设备，提高了无线充电的可用性和用户体验。

第二实施例

本发明第二实施例提供一种无线充电器的充电控制方法，所述方法包括步骤：

电源模块对无线充电器进行上电；

控制器生成第一控制信号给驱动模块；

所述驱动模块根据所述控制器生成的第一控制信号，驱动金属点阵第一区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第一区域内的金属点连接形成第一发射线圈，所述第一发射线圈在通电状态下可生成感应磁场。

在一种实施方式中，所述方法还包括步骤：

所述控制器通过通信模块获取待充电设备的充电效率，判断所述待充电设备的充电效率是否满足预设值；若所述待充电设备的充电效率不满足预设值，则生成第二控制信号给所述驱动模块；

所述驱动模块根据所述控制器生成的第二控制信号，驱动所述金属点阵第二区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第二区域内的金属点连接形成第二发射线圈，所述第二发射线圈在通电状态下可生成感应磁场。

在该实施方式中，所述第二发射线圈的形状与所述第一线圈的形状不同。

在该实施方式中，所述第二发射线圈相对所述第一发射线圈的移动方向朝向所述待充电设备的移动方向。

在该实施方式中，所述控制器通过所述通信模块获取多个待充电设备的充电效率，判断所述多个待充电设备的充电效率是否满足预设值；若所述多个待充电设备的充电效率不满足预设值，则生成第三控制信号给所述驱动模块；

所述驱动模块，用于根据所述控制器生成的第三控制信号，驱动所述金属点阵第三区域内的可控开关导通，以使得所述金属点阵第三区域内的金属点连接形成多个发射线圈，所述多个发射线圈在通电状态下可生成感应磁场对所述多个待充电设备进行充电。

本发明实施例提供的无线充电器的充电控制方法，通过连接多个金属点形成线圈以及可控开关的调节，可实现调节充电线圈的位置，从而使得待充电设备可在无线充电器内自由放置，可以适配多种不同的待充电设备，提高了无线充电的可用性和用户体验。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的。