一種無線充電能量輸出裝置及其充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線充電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無線充電能量輸出裝置及其充電方法，尤其涉及到一種采用信號傳輸導(dǎo)線實現(xiàn)分布式控制的多線圈無線充電器及其充電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，多線圈型的無線充電器已漸漸被廣泛應(yīng)用于充電領(lǐng)域，多線圈型無線充電器的實現(xiàn)目的是為了讓用戶可以較為隨意的擺放接收設(shè)備就可以使用無線充電功能。其實現(xiàn)方式是具有多個線圈，并且在多線圈型的無線充電器內(nèi)配套的電路按照一定時間間隔逐一控制某個線圈發(fā)出查詢信號，如果沒有收到正確的回應(yīng)就會循環(huán)下去，如果有收到正確的回應(yīng)就會讓這個線圈發(fā)出無線充電能量實現(xiàn)無線充電，如果沒有收到正確的回應(yīng)就會切換到下一個線圈進(jìn)行查詢，依次循環(huán)切換直到查詢到正確的接收設(shè)備。
[0003]如圖1所示，是多線圈型無線充電器的一種實現(xiàn)方式的功能模塊圖，所述多線圈型無線充電器的功能模塊包括電源變換模塊、控制電路模塊、線圈組模塊，所述電源變換模塊用于將直流電轉(zhuǎn)換為無線充電所需的高頻交流電，所述線圈組模塊具有多個獨立的無線充電線圈和選擇某個無線充電線圈的單刀多擲開關(guān)，所述控制電路模塊用于控制所述電源變換模塊的工作模式以及控制所述單刀多擲開關(guān)選擇的功能。
[0004]又如圖2所示，是所述多線圈型無線充電器的另一種實現(xiàn)方式的功能模塊圖，所述多線圈型無線充電器的功能模塊包括電源變換模塊組、控制電路模塊、線圈組模塊，所述電源變換模塊組具有多個電源變換模塊，所述電源變換模塊用于將直流電轉(zhuǎn)換為無線充電所需的高頻交流電，所述線圈組模塊具有多個獨立的無線充電線圈，并且每一個所述電源變換模塊與對應(yīng)的一個所述無線充電線圈電連接，所述控制電路模塊用于控制所述電源變換模塊組的工作模式，所述控制電路模塊可以單獨控制某一個所述電源變換模塊工作從而實現(xiàn)所述對應(yīng)的無線充電線圈發(fā)出無線充電能量。
[0005]當(dāng)前多線圈型無線充電器的特點是具有電源變換模塊和控制電路模塊的電路板，但是都要固定在線圈的正下方或者側(cè)面，其原因為:有N個線圈就會有N*2條線圈焊接線，因此必須將所述電路板固定在盡量靠近線圈的地方以便于焊接。
[0006]但是這樣一來，電源變換模塊在工作時產(chǎn)生的大量熱量會直接傳遞給接收設(shè)備，尤其是內(nèi)置鋰二次電池的設(shè)備，造成鋰二次電池的壽命快速衰減，以及造成用戶感覺到較高的溫度產(chǎn)生不適，而且產(chǎn)品厚度難以減少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對以上技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種無線充電能量輸出裝置及其充電方法，能大幅度降低無線充電區(qū)域的熱量，降低接收設(shè)備被加熱的溫度，達(dá)到保護(hù)接收設(shè)備電子器件和鋰二次電池壽命的優(yōu)秀效果，并且緩解了高熱量限制輸出功率的技術(shù)問題。
[0008]對此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種新型無線充電器，包括電源變換模塊、線圈組模塊和控制電路模塊，所述控制電路模塊包括主控制模塊和子控制模塊，所述主控制模塊和子控制模塊通過高頻能量和信號電纜連接，進(jìn)行信號連通;所述電源變換模塊與子控制模塊位于所述高頻能量和信號電纜的一端，線圈組模塊與主控制模塊位于所述高頻能量和信號電纜的另一端;所述高頻能量和信號電纜包括第一高頻功率導(dǎo)線、第二高頻功率導(dǎo)線和至少一條信號傳輸導(dǎo)線。
[0009]采用此技術(shù)方案，將整個控制電路模塊分割為兩部分，分別為主控制模塊和子控制模塊，主控制模塊和子控制模塊通過所述高頻能量和信號電纜中的信號傳輸導(dǎo)線實現(xiàn)信號連接，進(jìn)行信號通訊和控制；由所述子控制模塊控制所述電源變換模塊產(chǎn)生無線充電所需高頻交流電，然后通過所述高頻功率導(dǎo)線傳遞給所述線圈組模塊，同時由所述主控制模塊控制所述線圈組模塊的開關(guān)實現(xiàn)對單個線圈的導(dǎo)通選擇，從而實現(xiàn)無線充電功能，結(jié)構(gòu)更加簡單緊湊，滿足小型化、薄型化的發(fā)展需求，同時大幅度降低了無線充電區(qū)域的熱量，降低了接收設(shè)備被加熱的溫度，達(dá)到保護(hù)接收設(shè)備電子器件和鋰二次電池壽命的優(yōu)秀效果，并且緩解了高熱量限制輸出功率的技術(shù)問題。在現(xiàn)有無線充電技術(shù)中，目前還沒有采用這種電纜進(jìn)行信號和能量傳輸?shù)模瑢崿F(xiàn)信號控制的。
[0010]因為電源變換模塊和線圈組模塊在充電過程中都會發(fā)出大量的熱量，采用此技術(shù)方案通過將所述電源變換模塊與子控制模塊、線圈組模塊與主控制模塊分別設(shè)置在所述高頻能量和信號電纜的兩端，實現(xiàn)對電源變換模塊和線圈組模塊的分離，兩者之間采用所述高頻能量和信號電纜進(jìn)行信號通訊和能量傳輸，充電過程產(chǎn)生的熱量更加均勻分散，不會造成熱量集中，更好的保護(hù)被充電設(shè)備的電子器件和鋰二次電池，提高了被充電設(shè)備的電子器件和鋰二次電池的壽命。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電源變換模塊與子控制模塊設(shè)于同一塊電路板上，所述線圈組模塊與主控制模塊設(shè)于另一塊電路板上。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述線圈組模塊包含有至少兩個無線充電能量輸出的線圈、開關(guān)元件和諧振電容;所述至少兩個無線充電能量輸出的線圈在空間中交疊;所述主控制模塊與開關(guān)元件的控制端電連接、且與每個所述線圈的信號輸出端電連接，所述第一高頻功率導(dǎo)線的第一端、第二高頻功率導(dǎo)線的第一端與每個所述線圈電連接，所述第一高頻功率導(dǎo)線的第一端通過線圈和諧振電容連接到第二高頻功率導(dǎo)線的第一端;所述第一高頻功率導(dǎo)線的第二端、第二高頻功率導(dǎo)線的第二端與所述電源變換模塊電連接;所述信號傳輸導(dǎo)線的一端與所述主控制模塊電連接，其另一端與所述子控制模塊電連接，所述子控制模塊與所述電源變換模塊的控制端電連接。其中，所述至少兩個無線充電能量輸出的線圈之間互成夾角在空間中交疊。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述信號傳輸導(dǎo)線上傳遞的信號是與所述電源變換模塊的輸出功率相關(guān)的原始PWM信號、經(jīng)過分頻或倍頻的PWM信號或數(shù)字信號。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述信號傳輸導(dǎo)線上傳遞的信號是電壓信號、電流信號、載波信號或數(shù)字信號。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述信號傳輸導(dǎo)線上傳遞的信號是電壓信號或電流信號，所述電壓信號或者電流信號是可變的或交變的。
[0016]本發(fā)明還提供了一種采用如上所述的無線充電能量輸出裝置進(jìn)行充電的方法，無線充電能量接收裝置設(shè)有無線充電能量接收區(qū)域中心，所述無線充電能量輸出裝置對無線充電能量接收裝置進(jìn)行充電的方法包括以下步驟:所述主控制模塊通斷所述開關(guān)元件以確定哪一個線圈最靠近無線充電能量接收裝置的無線充電能量接收區(qū)域中心，并且將該線圈選定為能量輸出線圈，所述主控制器再根據(jù)所述無線充電能量接收裝置傳遞給該能量輸出線圈的能量調(diào)節(jié)信息信號，通過所述信號傳輸導(dǎo)線控制所述子控制模塊去調(diào)節(jié)所述電源變換模塊的輸出功率。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述線圈組模塊包含有至少兩個無線充電能量輸出的線圈、開關(guān)元件和公共諧振電容;所述至少兩個無線充電能量輸出的線圈在空間中交疊;所述主控制模塊與開關(guān)元件的控制端電連接，所述第一高頻功率導(dǎo)線的一端與每個線圈的第一端電連接，所述第一高頻功率導(dǎo)線的另一端與所述電源變換模塊電連接;所述第二高頻功率導(dǎo)線的一端與所述公共諧振電容的第一端電連接，所述第二高頻功率導(dǎo)線的另一端與所述電源變換模塊電連接，所述公共諧振電容的第二端與每個所述線圈的第二端電連接；所述公共諧振電容的第二端與主控制模塊電連接，所述子控制模塊與所述電源變換模塊的控制端電連接;所述信號傳輸導(dǎo)線的第一端與所述主控制模塊電連接，所述信號傳輸導(dǎo)線的第二端與所述子控制模塊電連接。其中，所述至少兩個無線充