無線充電方法、無線充電裝置及無線充電系統與流程

2023-09-11 03:54:15

本發明關於一種無線充電方法、無線充電裝置及無線充電系統，尤指一種可適應性地調整共振頻率來進行多重充電的無線充電方法、無線充電裝置及無線充電系統。

背景技術：

隨著科技的進步，可攜式電子裝置已越來越普及。為了方便使用者隨身攜帶，可攜式電子裝置皆配備有用來儲存電力的充電電池，以提供可攜式電子裝置運作時所需的電力。一旦電力耗盡，便需要再行充電。

另一方面，無線充電技術可利用電磁共振的方式將電力能量轉送到電子裝置，以對電子裝置中的電池充電。如此一來，電子裝置中的充電電池將可在無需使用任何線纜連接的情形下進行充電。

然而，電子裝置在進行無線充電時，通常需要將電子裝置放置於充電板來進行充電。若有多個電子裝置須充電時，就必須手動地逐一將電子裝置移至充電板來進行充電，而造成使用者的不便。因此，現有技術實有改進的必要。

技術實現要素：

為了解決上述的問題，本發明提供一種無線充電方法、無線充電裝置及無線充電系統，以適應性地對各種不同規格的電子產品進行充電，達到智能且多工的充電程序。

本發明揭露一種無線充電方法，該方法包含有：取得複數個電子裝置的充電信息；以及根據該複數個電子裝置的充電信息，依序對該複數個電子裝置進行充電；其中，針對每一電子裝置，根據一充電共振頻率提供相應的無線充電電力，以供每一電子裝置進行充電。

本發明另揭露一種無線充電系統，包含有：複數個電子裝置；以及一無線充電裝置，用來取得該複數個電子裝置的充電信息，並據以依序對該複數個電子裝置進行充電；其中，針對每一電子裝置，該無線充電裝置根據一充電共振頻率提供相應的無線 充電電力，以供每一電子裝置進行充電。

本發明另揭露一種無線充電裝置，包含有：一通訊單元，用來取得複數個電子裝置的充電信息；一電力傳送單元，用來產生並傳送無線充電電力；以及一控制單元，用來根據該複數個電子裝置的充電信息，控制該電力傳送單元依序產生並傳送無線充電電力至該複數個電子裝置；其中，針對每一電子裝置，該控制單元根據一充電共振頻率控制該電力傳送單元提供相應的無線充電電力，以供每一電子裝置進行充電。

附圖說明

圖1為本發明實施例一無線電力系統的示意圖。

圖2、圖4、圖7及圖10分別為本發明實施例的充電流程的示意圖。

圖3為圖1的無線電力系統的另一實施例示意圖。

圖5及圖6分別為圖3的電力傳送單元的實施例示意圖。

圖8、圖9及圖11分別為圖3的電力接收單元的實施例示意圖。

附圖符號說明：

10：無線電力系統；

100：無線充電裝置；

102、202_1～202_3：通訊單元；

104、204_1～204_3：控制單元；

106：電力傳送單元；

20：流程；

206_1～206_3：電力接收單元；

200_1～200_3：電子裝置；

C1、C1_1～C1_4、C2_1～C2_3、C2_11～C2_14、C2_21～C2_24、C2_31～C2_34：電容；

L1、L1_1、L2_1～L2_3、L2_11、L2_21、L2_31：電感；

S200、S202、S204、S206、S400、S402、S404、S406、S408、S410、S412、S414、S416、S700、S702、S704、S706、S708、S710、S712、S714、S716、S1000、S1002、S1004、S1006、S1008、S1010、S1012、S1014、S1016：步驟；

SW1～SW3、SW1_1～SW1_4、SW2_11～SW2_14、SW2_21～SW2_24、SW2_31～SW2_34：開關。

具體實施方式

請參考圖1，圖1為本發明實施例一無線電力系統10的示意圖。無線電力系統10包含有一無線充電裝置100及電子裝置200_1～200_3。無線充電裝置100用來提供無線充電電力給予需要電力能量的電子裝置。無線充電裝置100可取得電子裝置200_1～200_3的充電信息，並根據所取得的充電信息依序對電子裝置進行充電。

進一步地，關於無線電力系統10的詳細運作方式，請參考圖2，圖2為本發明一實施例的一流程20的示意圖。流程20包含以下步驟：

步驟S200：開始。

步驟S202：取得電子裝置的充電信息。

步驟S204：根據電子裝置的充電信息，依序對電子裝置進行充電。

步驟S206：結束。

根據流程20，於步驟S202中，無線充電裝置100可搜尋電子裝置200_1～200_3的存在，檢查電子裝置200_1～200_3是否位於無線充電裝置100的有效充電範圍內，並且分別取得電子裝置200_1～200_3的充電信息。其中，每一電子裝置的充電信息可包含有電子裝置的共振頻率、充電電流大小、電池充飽程度、可充飽時間、剩餘電量及放電電壓當中的至少一個，但並不以此為限，任何與電子裝置有關的信息亦可包含於充電信息之中。各電子裝置可主動地傳送相關充電信息予無線充電裝置100。無線充電裝置100亦可傳送一信息要求至各電子裝置，各電子裝置再據以回傳相關充電信息予無線充電裝置100。

於步驟S204中，無線充電裝置100可根據電子裝置200_1～200_3的充電信息，依序對電子裝置進行充電。無線充電裝置100可根據電子裝置200_1～200_3的充電信息決定出一充電順序，並根據該充電順序對電子裝置200_1～200_3進行充電。例如，無線充電裝置100可依據電子裝置200_1～200_3的剩餘電量大小來決定出充電順序，電量小的充電優先等級較前，電量大的充電優先等級較後。例如，無線充電裝置100可依據電子裝置200_1～200_3的可充飽時間來決定出充電順序，可快速充飽的充電優先等級較前。也就是說，無線充電裝置100可於取得電子裝置200_1～200_3的相關充電 信息後，再依據這些信息決定要進行充電的電子裝置的排序。

另一方面，無線充電裝置100可同時對一至多個電子裝置進行充電。在所決定出的充電順序中，每一次進行充電的電子裝置數量可以是一個電子裝置或是多個電子裝置。例如，在一實施例中，根據電子裝置的充電信息，充電順序可為：電子裝置200_1、電子裝置200_3→電子裝置200_2。也就是說，在第一充電順位階段時，無線充電裝置100同時對電子裝置200_1與電子裝置200_3進行充電，在第二充電順位階段時，無線充電裝置100對電子裝置200_2進行充電。

因此，當電子裝置200_1～200_3處於無線充電裝置100的有效充電範圍內，無線充電裝置100可根據所決定出的充電順序依序對電子裝置200_1～200_3提供無線充電電力以進行充電。進一步地，於步驟S204中，無線充電裝置100可針對每一電子裝置選取出一相應充電共振頻率並通知每一電子裝置。或是，各電子裝置選取出相應充電共振頻率並通知無線充電裝置100。如此一來，於依序進行充電程序時，無線充電裝置100與電子裝置皆調整成操作於同一充電共振頻率，使得無線充電裝置100得以提供相應的無線充電電力至相應電子裝置，以完成充電程序。

舉例來說，請參考圖3，圖3為圖1的無線電力系統10的另一實施例示意圖。其中，圖3與圖1中具有相同名稱的元件具有類似的運作方式與功能，因此為求說明書內容簡潔起見，詳細說明便在此省略。於圖3中，無線電力系統10包含有一無線充電裝置100及電子裝置200_1～200_3。無線充電裝置100包含有一通訊單元102、一控制單元104及一電力傳送單元106。電子裝置200_1包含有一通訊單元202_1、一控制單元204_1及一電力接收單元206_1。電子裝置200_2包含有一通訊單元202_2、一控制單元204_2及一電力接收單元206_2。電子裝置200_3包含有一通訊單元202_3、一控制單元204_3及一電力接收單元206_3。通訊單元102、通訊單元202_1、通訊單元202_2以及通訊單元202_3可互相通訊以傳遞或接收相關信息。

在一實施例中，於依序進行充電程序時，每一進行充電的電子裝置的共振頻率被選取並設定作為充電共振頻率，且無線充電裝置100的共振頻率會被調整成所選取出的充電共振頻率。也就是說，電子裝置進行充電時，電子裝置的共振頻率保持不變，無線充電裝置100的共振頻率會被調整成與該電子裝置的共振頻率相同。請參考圖4，詳細來說，若無線充電裝置100欲提供無線充電電力給電子裝置200_1～200_3。首先，無線充電裝置100取得電子裝置200_1～200_3的充電信息以及共振頻率(步驟S402)。 例如，通訊單元102分別取得電子裝置200_1～200_3的充電信息以及共振頻率。無線充電裝置100根據電子裝置200_1～200_3的充電信息決定出一充電順序(步驟S404)。例如，控制單元104根據相關充電信息決定出充電順序，充電順序依序為：電子裝置200_1→電子裝置200_2→電子裝置200_3。如此一來，無線充電裝置100將可按照所決定出的充電順序來依序提供無線電力至各電子裝置。

更具體而言，無線充電裝置100可依據充電順序來選取欲進行充電的電子裝置(步驟S406)。於進行各別充電程序時，無線充電裝置100可依據所選取出的電子裝置的共振頻率來調整其本身的共振頻率(步驟S408)。例如，依據充電順序，無線充電裝置100的控制單元104先選取電子裝置200_1來進行充電。在此情況下，於對電子裝置200_1進行充電程序時，電子裝置200_1的共振頻率被選取並設定作為充電共振頻率。無線充電裝置100的控制單元104可控制並調整電力傳送單元106的共振頻率，以使電力傳送單元106的共振頻率被調整為所設定出的充電共振頻率，其中充電共振頻率等於電子裝置200_1的共振頻率。接著，無線充電裝置100的電力傳送單元106會操作於所設定出的充電共振頻率以產生並傳送出相應的無線充電電力至電子裝置200_1。同時，電子裝置200_1的電力接收單元206_1也會操作於同一充電共振頻率以接收來自於電力傳送單元106的無線充電電力(步驟S410)。同樣地，當無線充電裝置100對電子裝置200_2進行充電時，電子裝置200_2的共振頻率被選取並設定作為充電共振頻率。無線充電裝置100的控制單元104可控制並調整電力傳送單元106的共振頻率，以使電力傳送單元106的共振頻率被調整為該充電共振頻率，其中充電共振頻率等於電子裝置200_2的共振頻率。當無線充電裝置100對電子裝置200_3進行充電時，電子裝置200_3的共振頻率被選取並設定作為充電共振頻率。無線充電裝置100的控制單元104可控制並調整電力傳送單元106的共振頻率，以使電力傳送單元106的共振頻率被調整為該充電共振頻率，其中充電共振頻率等於電子裝置200_3的共振頻率。

當電力接收單元206_1接收到無線充電裝置100所提供的無線充電電力後，可使用所接收到的無線充電電力來對電子裝置200_1的一電池進行充電或提供電子裝置200_1的各部件運作使用。依此類推，電子裝置200_2與電子裝置200_3於進行充電時也執行類似的運作。進一步地，控制單元204_1可判斷是否已完成充電程序(步驟S412)。例如控制單元204_1可監測電子裝置200_1的電池是否已充飽電或是電子裝置200_1是否已完成相關運作。於控制單元204_1判斷出已完成充電程序時，無線充電裝 置100可判斷是否有其他待充電的電子裝置(步驟S414)。若步驟S414的判斷結果為是，則進入步驟S406，無線充電裝置100會依據充電順序來選取下一個欲進行充電的電子裝置來進行充電。也就是說，當電子裝置200_1充電完成後，無線充電裝置100停止對電子裝置200_1供電，並再對下一個待充電的電子裝置進行判讀並調整相應的共振頻率。若步驟S414的判斷結果為否，則進入步驟S416，即表示無線充電裝置100已完成對於多個電子裝置的多工充電程序。簡言之，當多個電子裝置處於無線充電裝置的有效充電範圍內時，無線充電裝置100可依序對各電子裝置進行充電，並可適應性地依據電子裝置的共振頻率來調整其本身的共振頻率，以實現智能且多工的充電目的。如此一來，使用者只要將多個電子裝置處於無線充電裝置的有效充電範圍內，無線充電裝置便可依序完成充電程序，而不需手動地擺設電子裝置的位置。

關於步驟S408的調整無線充電裝置100的共振頻率的運作方式，請參考圖5與圖6。如圖5所示，無線充電裝置100的電力傳送單元106包含一電容C1與一電感L1。可通過變更電容C1及/或電感L1的阻抗值來調整電力傳送單元106的共振頻率，以使無線充電裝置100的共振頻率調整為所設定出的充電共振頻率。如圖6所示，無線充電裝置100的電力傳送單元106包含電容C1_1～電容C1_4、一電感L1_1與開關SW1_1～開關SW1_4。因此可通過控制開關SW1_1～開關SW1_4的啟閉來變更阻抗值，以調整電力傳送單元106的共振頻率，進而使無線充電裝置100的共振頻率調整為所設定出的充電共振頻率。同理，也可通過開關的啟閉來控制電感電路的阻抗值。

在一實施例中，於依序進行充電程序時，無線充電裝置100的共振頻率可被選取並設定作為充電共振頻率，且每一電子裝置的共振頻率會被調整成所選取出的充電共振頻率。也就是說，電子裝置進行充電時，無線充電裝置100的共振頻率保持不變，而電子裝置的共振頻率會被調整成與無線充電裝置100的共振頻率相同。詳細來說，請參考圖7，若無線充電裝置100欲提供無線充電電力給電子裝置200_1～200_3。首先，無線充電裝置100取得電子裝置200_1～200_3的充電信息(步驟S702)。例如，通訊單元102分別取得電子裝置200_1～200_3的充電信息。無線充電裝置100的控制單元104根據電子裝置200_1～200_3的充電信息決定出一充電順序(步驟S704)。例如，充電順序依序為︰電子裝置200_1→電子裝置200_2→電子裝置200_3。

更具體而言，無線充電裝置100可依據充電順序來選取欲進行充電的電子裝置並將有關無線充電裝置100的共振頻率的信息通知各電子裝置(步驟S706)。於依序進行 各別充電程序時，所選取出的電子裝置的共振頻率會調整以與無線充電裝置100的共振頻率相同(步驟S708)。例如，若無線充電裝置100的控制單元104依據充電順序而選取電子裝置200_1來進行充電。在此情況下，於對電子裝置200_1進行充電程序時，電子裝置200_1的共振頻率會被調整成充電共振頻率。例如電子裝置200_1的控制單元204_1可控制並調整電力接收單元206_1的共振頻率，以使電力接收單元206_1的共振頻率調整為該充電共振頻率，其中充電共振頻率等於無線充電裝置100的共振頻率。接著，無線充電裝置100的電力傳送單元106會操作於所設定出的充電共振頻率以產生並傳送出相應的無線充電電力至電子裝置200_1。同時，電子裝置200_1的電力接收單元206_1也會操作於同一充電共振頻率以接收來自於電力傳送單元106的無線充電電力(步驟S710)。同樣地，當無線充電裝置100對電子裝置200_2進行充電時，電子裝置200_2的共振頻率會被調整成與無線充電裝置100的共振頻率相同。電子裝置200_3的共振頻率會被調整成與無線充電裝置100的共振頻率相同。

當電力接收單元206_1接收到無線充電裝置100所提供的無線充電電力後，可使用所接收到的無線充電電力來對電子裝置200_1的一電池進行充電或提供電子裝置200_1的各部件運作使用。依此類推，電子裝置200_2與電子裝置200_3於進行充電時也執行類似的運作。進一步地，控制單元204_1可判斷是否已完成充電程序(步驟S712)。於控制單元204_1判斷出已完成充電程序時，無線充電裝置100可判斷是否有其他待充電的電子裝置(步驟S714)。若是的話，進入步驟S706，無線充電裝置100會依據充電順序來選取下一個欲進行充電的電子裝置來進行充電；若否的話，進入步驟S716，則表示無線充電裝置100已完成對於多個電子裝置的多工充電程序。換言之，無線充電裝置100可依序對各電子裝置進行充電，且各電子裝置會依據無線充電裝置100的共振頻率來調整其本身的共振頻率，以實現智能且多工的充電目的。

關於步驟S708的調整電子裝置的共振頻率的運作方式，請參考圖8與圖9。如圖8所示，電子裝置200_1的電力接收單元206_1包含一電容C2_1與一電感L2_1。可通過變更電容C2_1及/或電感L2_1的阻抗值來調整電子裝置200_1的共振頻率，以使電子裝置200_1的共振頻率調整為所設定出的充電共振頻率。電子裝置200_2的電力接收單元206_2包含一電容C2_2與一電感L2_2。同樣地，可通過變更電容C2_2及/或電感L2_2的阻抗值來調整電子裝置200_2的共振頻率，以使電子裝置200_2的共振頻率調整為所設定出的充電共振頻率。電子裝置200_3的電力接收單元206_3包含一電容C2_3與一 電感L2_3。可通過變更電容C2_3及/或電感L2_3的阻抗值來調整電子裝置200_3的共振頻率，以使電子裝置200_3的共振頻率調整為所設定出的充電共振頻率。

如圖9所示，電子裝置200_1的電力接收單元206_1包含電容C2_11～電容C2_14、一電感L2_11與開關SW2_11～開關SW2_14。因此可通過控制開關SW2_11～開關SW2_14的啟閉來變更阻抗值，以調整電力接收單元206_1的共振頻率，進而使電子裝置200_1的共振頻率調整為所設定出的充電共振頻率。電子裝置200_2的電力接收單元206_2包含電容C2_21～電容C2_24、一電感L2_21與開關SW2_21～開關SW2_24。同樣地，可通過控制開關SW2_21～開關SW2_24的啟閉來變更阻抗值，以調整電力接收單元206_2的共振頻率，進而使電子裝置200_2的共振頻率調整為充電共振頻率。電子裝置200_3的電力接收單元206_3包含電容C2_31～電容C2_34、一電感L2_31與開關SW2_31～開關SW2_34。可通過控制開關SW2_31～開關SW2_34的啟閉來變更阻抗值，以調整電力接收單元206_3的共振頻率，進而使電子裝置200_3的共振頻率調整為充電共振頻率。

在一實施例中，可選定一充電共振頻率，並且於依序進行充電程序時，每一電子裝置的共振頻率與無線充電裝置100的共振頻率會被調整成所選取出的充電共振頻率。也就是說，於進行充電時，電子裝置的共振頻率與無線充電裝置100的共振頻率兩者會被調整成所選定的充電共振頻率。請參考圖10，詳細來說，若無線充電裝置100欲提供無線充電電力給電子裝置200_1～200_3。首先，無線充電裝置100取得電子裝置200_1～200_3的充電信息並選定一充電共振頻率(步驟S1002)。無線充電裝置100根據電子裝置200_1～200_3的充電信息決定出一充電順序(步驟S1004)。

無線充電裝置100可依據充電順序來選取欲進行充電的電子裝置(步驟S1006)。於進行各別充電程序時，無線充電裝置100的共振頻率與電子裝置的共振頻率會調整成所選擇出的充電共振頻率(步驟S1008)。例如，依據充電順序，無線充電裝置100的控制單元104首先選取電子裝置200_1來進行充電。接著，於對電子裝置200_1進行充電程序時，無線充電裝置100的控制單元104可控制並調整電力傳送單元106的共振頻率，以使電力傳送單元106的共振頻率被調整為所選擇出的充電共振頻率。同時，電子裝置200_1的控制單元204_1可控制並調整電力接收單元206_1的共振頻率，以使電力接收單元206_1的共振頻率調整為所選擇出的充電共振頻率。

接著，無線充電裝置100的電力傳送單元106會操作於所選擇出的充電共振頻率以 產生並傳送出相應的無線充電電力至電子裝置200_1。同時，電子裝置200_1的電力接收單元206_1也會操作於同一充電共振頻率以接收來自於電力傳送單元106的無線充電電力(步驟S1010)。同樣地，當無線充電裝置100對電子裝置200_2進行充電時，無線充電裝置100的共振頻率與電子裝置200_2的共振頻率會調整成所選擇出的充電共振頻率，以執行無線充電電力的傳遞操作。當無線充電裝置100對電子裝置200_3進行充電時，無線充電裝置100的共振頻率與電子裝置200_3的共振頻率會調整成所選擇出的充電共振頻率，以執行無線充電電力的傳遞操作。

當電力接收單元206_1接收到無線充電裝置100所提供的無線充電電力後，可使用所接收到的無線充電電力來對電子裝置200_1的一電池進行充電或提供電子裝置200_1的各部件運作使用。依此類推，電子裝置200_2與電子裝置200_3於進行充電時也執行類似的運作。進一步地，控制單元204_1可判斷是否已完成充電程序(步驟S1012)。於控制單元204_1判斷出已完成充電程序時，無線充電裝置100可判斷是否有其他待充電的電子裝置(步驟S1014)。若有的話，進入步驟S1006，無線充電裝置100會依據充電順序來選取下一個欲進行充電的電子裝置來進行充電；若否的話，進入步驟S1016，則表示無線充電裝置100已完成對於多個電子裝置的多工充電程序。換言之，無線充電裝置可依序對各電子裝置進行充電，並且無線充電裝置與電子裝置會適應性地依據所選擇出的共振頻率來調整其本身的共振頻率，以實現智能且多工的充電目的。

關於步驟S1008的調整無線充電裝置100與電子裝置200_1～200_3的共振頻率的運作方式，如圖5與圖8所述方式，無線充電裝置100以及電子裝置200_1～200_3可分別通過變更電容及/或電感所組成電路的阻抗值來調整電力傳送單元106以及電力接收單元206_1～206_3的共振頻率，以使無線充電裝置100的共振頻率與電子裝置200_1～200_3的共振頻率調整為所選擇出充電共振頻率。同樣地，如圖6與圖9所述方式，可分別通過控制開關的啟閉來變更阻抗值，以調整電力傳送單元106的共振頻率與電子裝置200_1～200_3的共振頻率，進而使無線充電裝置100的共振頻率與電子裝置200_1～200_3的共振頻率調整為充電共振頻率。

另一方面，於步驟S204中，無線充電裝置100可依據充電順序來依序對電子裝置200_1～200_3進行充電。同時，電子裝置200_1～200_3可通過開關來控制是否導通電路來接收無線充電電力。舉例來說，請參考圖11，圖11為圖8的無線電力系統10的另 一實施例示意圖。於圖11中，電子裝置200_1的電力接收單元206_1包含一開關SW1、一電容C2_1與一電感L2_1。電子裝置200_2的電力接收單元206_2包含一開關SW2、一電容C2_2與一電感L2_2。電子裝置200_3的電力接收單元206_3包含一開關SW3、一電容C2_3與一電感L2_3。當無線充電裝置100依據充電順序要對選取電子裝置200_1進行充電時，控制單元204_1控制開關SW1進入導通狀態，使電力接收單元206_1可以進行運作。控制單元204_2控制開關SW2進入斷路狀態，使電力接收單元206_2中止運作。控制單元204_3控制開關SW3進入斷路狀態，使電力接收單元206_3中止運作，依此類推。簡言之，當無線充電裝置100依據充電順序來依序提供無線充電電力給各電子裝置時，電子裝置200_1～200_3可通過開關SW1～開關SW3來控制是否導通電路來接收無線充電電力。

在上述的實施例中，無線充電裝置可以藉由各種無線連接或是有線連接的方式來與電子裝置進行通訊。例如，無線充電裝置100可利用藍牙(Bluetooth)、Wi-Fi、紅外線或無線射頻(Radio Frequency Identification，RFID)標準所規範的無線傳輸技術來與各電子裝置進行通訊，但本發明並不以此為限。電子裝置200_1～200_3可為智能移動裝置、平板電腦、穿戴式裝置、筆記本電腦、相機等，但不以此為限。

綜上所述，本發明的無線充電裝置可依序對各電子裝置進行充電，並且無線充電裝置與各電子裝置會適應性地依據所選擇出的共振頻率來調整其本身的共振頻率，如此一來，本發明的無線充電裝置將能夠更智能地且可適應性地對各種不同規格的電子產品進行充電，以實現智能且多工的充電程序，進而提升整體充電的效能並降低充電運作時間。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。