[发明专利]无线充电器设备和无线充电方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线充电技术，具体地说，涉及可扩展的多功能无线充电器设备以及使用这种无线充电器设备进行无线充电的方法。

背景技术

当今市场中，存在种类繁多的便携式电子设备，大部分的便携式电子设备都配备有可充电电池，以维持便携式电子设备在移动中的工作。于是，不可避免地需要经常对电池进行充电。为了给电池充电，通常需要外接一充电器。常见的充电器都是有线的，其一端与固定的电源连接，获得电能输入，另一端通过接触端子与便携式电子设备连接，将经过转换的低压直流电输给便携式电子设备的可充电电池，为其充电。

这种充电器除了与固定的电源连接外，还需要电源线连接到便携式电子设备。此外，在便携式电子设备的表面也需要设置与充电器连接的接触端子。接触端子暴露在外面，影响便携式电子设备的外观。更重要的是，接触端子可能会被外部的异物污染而导致接触不良，更有甚者发生短路，致使电池被完全放电。

随着无线技术的发展，一些充电器的设备制造商开始研究并制造能够对电池进行无线充电的充电器设备。无线充电的便利之处在于，无需将便携式电子设备连接到任何电线上，也不需要在充电器和便携式电子设备上设置用于彼此连接的接触端子，具有安全性高、防水、无长连接线的优点，即放即充，免去接线的烦恼，方便用户的使用。

目前的无线充电技术主要是采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合来实现能量的传递，被充电对象与电源之间采用非接触的方式。

常见的无线充电器设备在外形上类似于一个平板。图1示出一个传统无线充电器设备的立体示意图。如图1所示，无线充电器设备10具有外壳11，外壳11的上表面形成无线充电平台12，无线充电平台12具有初级线圈（或者称为发射线圈），在充电时，被充电对象放置在无线充电平台12上。外壳11上还可以具有形成在外壳11前面的开关13和用于显示充电状态的LED指示灯14。当然，无线充电器设备10还具有与固定电源连接的电插头（未示出），以获得直流或交流电能输入。

图2示出上述传统无线充电器设备10的控制框图。如图2所示，无线充电器设备10大体上可以包括电源管理模块101、充电控制模块102、振荡电路103、功率放大器104、发射线圈（也称为初级线圈）105和传感模块106。

无线充电器设备10的电源管理模块101从外部的固定电源处获得直流或交流电能，将其转换为内部所需的电压，供其它模块和电路使用，例如提供给充电控制模块102、振荡电路103等。振荡电路103在充电控制模块102的控制下将电源管理模块101提供的电能变成高频交流信号，该信号经功率放大电路104放大，被提供给发射线圈105，发射线圈105利用经放大的高频信号发射电磁波。其中，充电控制模块102是根据传感模块106提供的信息对振荡电路103进行控制的，传感模块106检测发射线圈105的电压，将其转换成电流，发送给充电控制模块102，充电控制模块102对电流信息进行处理，并据此进行相应的控制，例如判断是否启动充电、是否需要调节振荡频率等。

对应的被充电设备设置有接收感应线圈（也叫次级线圈）和充电转换电路，接收感应线圈接收发射线圈105发射的电磁波，经充电转换电路转换成所需电压，提供给可充电电池，进行充电。

这种无线充电技术的充电效率与耦合的磁束密度呈正比，因此，对发射线圈和接收线圈的大小、形状以及相对位置和距离有较高的要求。于是，通常针对不同的充电对象，设置特定结构的无线充电器设备和特定大小、形状的发射线圈，以此保证无线充电器设备与被充电对象的相对位置和距离以及兼容性。也就是说，一种类型的无线充电器设备通常都只能为一种特定外形和尺寸的特定被充电对象进行充电。

然而，目前，便携式电子设备种类繁多，大小形状也各异，小尺寸的有耳机、MP3，中等尺寸的有游戏机、手机、照相机等，大尺寸的有平板电脑、笔记本电脑等。针对不同尺寸和外形的便携式电子设备设计不同尺寸的无线充电器设备，会造成携带以及使用上的不便，也造成资源浪费。

此外，在利用当前的无线充电器设备进行无线充电时，被充电设备需要精密地放置在无线充电器设备上，与无线充电器设备保持固定的位置和距离，一般来说，这个工作距离不超过几个厘米，否则就无法充电或导致充电时间极大延长，进而使得充电效率大大降低。这种限制对用户造成了极大的不便，因为在充电期间基本无法使用该被充电设备。