CN111786475B - 一种小功率电子设备无线充电装置及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小功率电子设备无线充电装置及充电方法，包括基座，基座上包括充电区域、非充电区域，充电区域设置无线充电发射单元；还包括：验证单元，用于对放置在基座上的设备进行身份验证；交换单元，用于获取放置在基座上的设备的剩余电量信息；定位单元，用于确定放置在基座上的设备的中心位置；调整单元，用于将设备在充电区域与非充电区域之间进行移动；还包括处理器，处理器与验证单元、交换单元、定位单元和调整单元信号连接。本发明用以解决现有技术中无线充电装置的发射端接通电源后始终工作、浪费能源且影响使用寿命的问题，实现降低无线充电装置发射端的能源消耗、延长使用寿命的目的。

Description

一种小功率电子设备无线充电装置及充电方法

技术领域

本发明涉及无线充电领域，具体涉及一种小功率电子设备无线充电装置及充电方法。

背景技术

无线充电技术已经广泛运用于手机等民用设备充电领域，其原理是通过相互匹配的无线充电发射单元与无线充电接收单元实现无线充电。小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式。电磁感应式无线充电的原理是初级线圈施加一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。可以看出，对这类小功率无线充电系统而言，无线充电装置在接通电源后，无论是否有充电设备进行充电，无线充电发射端都一直处于工作状态，这样会导致电能的浪费和减少无线充电发射端的使用寿命，且在充电设备充电完成后，无线充电发射端仍然处于工作状态，同样会导致电能的浪费和减少无线充电发射端的使用寿命。

此外，现有的无线充电装置需要用户将待充电设备与无线充电发射端对准后才能充电，没有对准时无法充电，对准操作由用户完成，操作麻烦，这就导致了现有的无线充电装置都具有体积较小的特点，这样才能够便于直接将手机放上后保证和发射端的对齐，这更加引导了现有的设备厂家都将无线充电装置往小型化、轻便化、便携化的方向发展；在此发展趋势下，家庭里人手一个无线充电装置逐渐成为趋势，例如夫妻二人即使使用相同型号的手机，也需要使用两个无线充电装置才能够满足夜间睡眠期间的手机充电。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小功率电子设备无线充电装置及充电方法，以解决现有技术中无线充电装置的发射端接通电源后始终工作、浪费能源且影响使用寿命的问题，实现降低无线充电装置发射端的能源消耗、延长使用寿命的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种小功率电子设备无线充电装置，包括基座，所述基座上包括充电区域、非充电区域，所述充电区域设置无线充电发射单元；还包括：

验证单元，用于对放置在基座上的设备进行身份验证；

交换单元，用于获取放置在基座上的设备的剩余电量信息；

定位单元，用于确定放置在基座上的设备的中心位置；

调整单元，用于将设备在充电区域与非充电区域之间进行移动；

还包括处理器，所述处理器与验证单元、交换单元、定位单元和调整单元信号连接。

针对现有技术中无线充电装置的发射端接通电源后始终工作、浪费能源且影响使用寿命的问题，本发明首先提出一种小功率电子设备无线充电装置，本装置相较于传统的无线充电装置而言，将基座上分为了充电区域和非充电区域两部分区域，其中无线充电发射单元设置在充电区域，被充电的设备需要位于充电区域内才能够进行充电。验证单元用于将基座与设备进行身份验证，身份验证的方式通过现有任意方式均可。交换单元用于获取放置在基座上的设备的剩余电量信息，便于在充满电后及时关闭无线充电发射单元，以此减少电能的浪费。定位单元用于确定放置在基座上的设备的中心位置，从而判断该设备是否处于充电区域内、能否可以进行充电。调整单元用于将设备在充电区域与非充电区域之间进行移动。处理器与上述所有设备信号连接，起到控制功能。本申请具体使用过程如下：首先将装置处于待机状态，仅定位单元启动；当定位单元检测到有设备放置在基座上后，启动验证单元，对设备进行身份验证：若验证不通过，则装置保持待机状态；若验证通过，则继续下一步；定位单元确定出设备的中心位置，若该中心位置位于充电区域内，则启动无线充电发射单元开始充电；若该中心位置位于非充电区域内，则由调整单元移动设备，直至设备中心位置位于充电区域内，启动无线充电发射单元开始充电；充电过程中，启动交换单元，定期获取放置在基座上的设备的剩余电量信息：若剩余电量大于或等于预设阈值，则关闭无线充电发射单元；调整单元将设备移动至非充电区域。可以看出，本申请在平时保持待机状态，仅有定位单元启动，也就是说其余单元、包括无线充电发射单元也保持待机状态，此状态避免了现有的无线充电发射单元持续工作，降低了无线充电装置发射端的能源消耗、延长了使用寿命。当有手机等对应设备放上基座后，定位单元识别到设备，再启动验证单元进行身份验证，身份验证通过后才能够进行充电。当然，对每一个本装置而言，其可以与多个设备进行身份连接，以使得一个家庭或一个团队内的成员可以共用本装置。此外，本装置还通过调整单元将手机等待充电设备自动移动至基座上的充电区域内，也就是说，无需用户每次准确的将设备放到指定区域。在此思路下，与传统的无线充电器小型化的发展趋势不同，本装置能够往更加大型的方向发展，作为非便携的、置于家中或办公场所的固定式的无线充电装置使用，实现为多部待充电设备依次进行充电的作用。具体的，当一部设备充电完成后，由调整单元将该设备从充电区域移动至非充电区域，然后调整单元再将下一部待充电的设备从非充电区域移动至充电区域，实现依次充电的效果。当然，交换单元可以定时获取各设备的当前电量情况，以及时进行补充充电。本方案可以通过一个无线充电装置来实现对家庭夜间多部相同设备的充电过程，也可以用于办公场所或公共场所内多人对相同设备的依次充电。本申请与现有无线充电设备小型化、便携式的发展思路完全不同，而是走向了固定式、多用户集成使用的思路，更加符合当今智慧家庭、智慧办公等前沿运用趋势，从而配合各厂家对各类用电设备的充电单元的型号统一。特别说明的是，本申请中所述的中心位置，并不是要精确到设备的几何中心点，而是指其几何中心所处的大概位置即可，该中心位置允许与几何中心之间存在误差，该误差即使在1～2cm也不会影响本申请的正常工作。

所述定位单元包括设置在充电区域的若干第一压力传感器、设置在非充电区域的若干第二压力传感器；通过第一压力传感器和第二压力传感器生成设备的位置信息、计算出设备的中心位置。首先，若没有待充电设备放置在基座上，则各压力传感器均不会接收到压力信号。当有一个或多个压力传感器感应到压力时，则表面有物体放置在基座上；此时为了避免是其它闲置物体错误放置，依然需要启动验证单元来进行身份验证，从而避免无线充电发射单元的误开启。此外，每个压力传感器都有自己所固定的位置信息，因此通过哪些压力传感器受压，即可勾勒出设备的基本形状，从而找出大概的中心位置。

所述调整单元包括均匀分布在基座外侧的若干顶推机构，所述顶推机构包括能够朝向基座中心区域移动的推板，所述推板朝向基座中心方向的一侧表面设置触点。基座外侧均匀分布若干顶推机构，用于根据需要启动对应的顶推机构，通过其上的推板，将放置在非充电区域的设备推动至充电区域，或将放置在充电区域的设备推动至非充电区域。

所述基座呈圆盘状，若干顶推机构环形均布在基座外壁；所述顶推机构包括与基座固定连接的升降装置、连接在升降装置输出端的连接件、设置在连接件上的顶推杆，所述推板位于顶推杆端部。

基于上述小功率电子设备无线充电装置的充电方法，步骤包括：

S1、装置处于待机状态，仅定位单元启动；

S2、当定位单元检测到有设备放置在基座上后，启动验证单元，对设备进行身份验证：若验证不通过，则装置保持待机状态；若验证通过，则进入S3；

S3、定位单元确定出设备的中心位置，若该中心位置位于充电区域内，则启动无线充电发射单元开始充电；若该中心位置位于非充电区域内，则由调整单元移动设备，直至设备中心位置位于充电区域内，启动无线充电发射单元开始充电；

S4、充电过程中，启动交换单元，定期获取放置在基座上的设备的剩余电量信息：若剩余电量大于或等于预设阈值，则关闭无线充电发射单元；

S5、调整单元将设备移动至非充电区域。

其中，所述身份验证方法为：在首次使用本无线充电装置对某设备进行充电时进行授权，每次身份验证时验证授权信息；

所述授权包括：设备通过局域网或蓝牙向无线充电装置发出连接请求，无线充电装置接收请求后，向该设备反馈授权请求，若该设备同意授权请求，则建立连接并在无线充电装置内保存授权信息；若该设备未同意授权请求，则不建立连接；

所述授权请求包括对待充电设备的无线充电接收单元的启用授权、对剩余电量信息的获取授权。

进一步的，步骤S3中，设备的中心位置的确定方法为：

S31、在设备表面建立平面直角坐标系，得到充电区域内的每个第一压力传感器、非充电区域内的每个第二压力传感器的坐标，各自记为一个参考坐标点；

S32、判断出所有受压的压力传感器、标记对应的所有参考坐标点、并勾勒出虚拟轮廓；

S33、以该虚拟轮廓为基准建立一矩形，找出该矩形任一对角线的中点坐标，并将该中点视为设备的中心位置。

进一步的，步骤S3中，调整单元移动设备的方法为：

S34、预先设置调整单元内每个顶推机构在基座表面的顶推直线，并在所述平面直角坐标系内建立直线方程；

S35、计算出中点坐标距充电区域中心点的距离L，找出距离所述中点坐标最近的一条顶推直线，以该顶推直线所对应的顶推机构作为动作机构；

S36、动作机构驱动待充电设备移动L的距离。

其中，动作机构的驱动过程为：

S361、升降装置驱动连接件和推板共同升高，直至推板底面与基座顶面齐平；

S362、启动顶推杆，将推板向基座中心方向推动，直至基座内侧面的触点解除到放置在基座上的待充电设备；

S363、顶推杆继续将推板向基座中心方向推动长度为L的距离；

S364、定位单元再次确定设备的中心位置：若设备的中心位置位于充电区域内，启动无线充电发射单元开始充电；若设备的中心位置依然位于非充电区域内，回到步骤S35。

进一步的，步骤S3中，当放置的设备的中心位置位于非充电区域内时，首先判断是否有其余设备正在充电区域进行充电：若有其余设备正在充电区域进行充电，则保持后放置的设备位置不动，待正在充电的设备完成充电后，通过调整单元将其移动至非充电区域，再由调整单元将后放置的设备移动至充电区域。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种小功率电子设备无线充电装置及充电方法，本申请在平时保持待机状态，仅有定位单元启动，也就是说其余单元、包括无线充电发射单元也保持待机状态，此状态避免了现有的无线充电发射单元持续工作，降低了无线充电装置发射端的能源消耗、延长了使用寿命。

2、本发明一种小功率电子设备无线充电装置及充电方法，还通过调整单元将手机等待充电设备自动移动至基座上的充电区域内，也就是说，无需用户每次准确的将设备放到指定区域。在此思路下，与传统的无线充电器小型化的发展趋势不同，本申请能够往更加大型的方向发展，作为非便携的、置于家中或办公场所的固定式的无线充电装置使用，实现为多部待充电设备依次进行充电的作用。

3、本发明一种小功率电子设备无线充电装置及充电方法，与现有无线充电设备小型化、便携式的发展思路完全不同，而是走向了固定式、多用户集成使用的思路，更加符合当今智慧家庭、智慧办公等前沿运用趋势，从而配合各厂家对各类用电设备的充电单元的型号统一。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例使用过程的示意图；

图3为本发明具体实施例使用过程的示意图；

图4为本发明具体实施例的仰视图；

图5为本发明具体实施例具体使用状态下的俯视图；

图6为本发明具体实施例具体使用状态下的俯视图；

图7为本发明的流程示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-基座，2-充电区域，3-非充电区域，4-推板，5-升降装置，6-连接件，7-顶推杆，8-第一压力传感器，9-第二压力传感器，10-待充电设备。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图4所示的一种小功率电子设备无线充电装置，包括基座1，所述基座1上包括充电区域2、非充电区域3，所述充电区域设置无线充电发射单元；还包括：

验证单元，用于对放置在基座1上的设备进行身份验证；

交换单元，用于获取放置在基座1上的设备的剩余电量信息；

定位单元，用于确定放置在基座1上的设备的中心位置；

调整单元，用于将设备在充电区域2与非充电区域3之间进行移动；

还包括处理器，所述处理器与验证单元、交换单元、定位单元和调整单元信号连接。

所述定位单元包括设置在充电区域的若干第一压力传感器8、设置在非充电区域3的若干第二压力传感器9；通过第一压力传感器8和第二压力传感器9生成设备的位置信息、计算出设备的中心位置。

本实施例的工作过程为：

S1、装置处于待机状态，仅定位单元启动；

S2、当定位单元检测到有设备放置在基座1上后，启动验证单元，对设备进行身份验证：若验证不通过，则装置保持待机状态；若验证通过，则进入S3；

S3、定位单元确定出设备的中心位置，若该中心位置位于充电区域内，则启动无线充电发射单元开始充电；若该中心位置位于非充电区域3内，则由调整单元移动设备，直至设备中心位置位于充电区域内，启动无线充电发射单元开始充电；

S4、充电过程中，启动交换单元，定期获取放置在基座1上的设备的剩余电量信息：若剩余电量大于或等于预设阈值，则关闭无线充电发射单元；本实施例中的阈值设置为电量95％。

S5、调整单元将设备移动至非充电区域3。

优选的，所述身份验证方法为：在首次使用本无线充电装置对某设备进行充电时进行授权，每次身份验证时验证授权信息；

所述授权包括：设备通过局域网或蓝牙向无线充电装置发出连接请求，无线充电装置接收请求后，向该设备反馈授权请求，若该设备同意授权请求，则建立连接并在无线充电装置内保存授权信息；若该设备未同意授权请求，则不建立连接；

所述授权请求包括对待充电设备的无线充电接收单元的启用授权、对剩余电量信息的获取授权。

步骤S3中，设备的中心位置的确定方法为：

S31、在设备表面建立平面直角坐标系，得到充电区域内的每个第一压力传感器、非充电区域3内的每个第二压力传感器的坐标，各自记为一个参考坐标点；

S32、判断出所有受压的压力传感器、标记对应的所有参考坐标点、并勾勒出虚拟轮廓；

S33、以该虚拟轮廓为基准建立一矩形，找出该矩形任一对角线的中点坐标，并将该中点视为设备的中心位置。

步骤S3中，调整单元移动设备的方法为：

S34、预先设置调整单元内每个顶推机构在基座1表面的顶推直线，并在所述平面直角坐标系内建立直线方程；

S35、计算出中点坐标距充电区域中心点的距离L，找出距离所述中点坐标最近的一条顶推直线，以该顶推直线所对应的顶推机构作为动作机构；

S36、动作机构驱动待充电设备移动L的距离。

实施例2：

如图1至图4所示的一种小功率电子设备无线充电装置，在实施例1的基础上，所述调整单元包括均匀分布在基座1外侧的若干顶推机构，所述顶推机构包括能够朝向基座1中心区域移动的推板4，所述推板4朝向基座1中心方向的一侧表面设置触点。所述基座1呈圆盘状，若干顶推机构环形均布在基座1外壁；所述顶推机构包括与基座1固定连接的升降装置5、连接在升降装置5输出端的连接件6、设置在连接件6上的顶推杆7，所述推板4位于顶推杆7端部。其中顶推杆7的端部与推板4铰接。

本实施例中动作机构的驱动过程为：

S361、升降装置5驱动连接件6和推板4共同升高，直至推板4底面与基座1顶面齐平；

S362、启动顶推杆7，将推板4向基座1中心方向推动，直至基座1内侧面的触点解除到放置在基座1上的待充电设备；

S363、顶推杆7继续将推板4向基座1中心方向推动长度为L的距离；

S364、定位单元再次确定设备的中心位置：若设备的中心位置位于充电区域内，启动无线充电发射单元开始充电；若设备的中心位置依然位于非充电区域3内，回到步骤S35。

优选的，在平时，顶推杆7的顶面与基座1上表面齐平，当需要使用某顶推机构时，首先该顶推机构对应的正将装置启动，带动连接件6、顶推杆7上升，直至顶推杆7的底面与基座1上表面齐平，之后顶推杆7启动，顶推杆7伸长带动推板4前进。

实施例3：

在上述任一实施例的基础上，当放置的设备的中心位置位于非充电区域3内时，首先判断是否有设备正在充电区域进行充电：若有设备正在充电区域进行充电，则保持后放置的设备位置不动，待正在充电的设备完成充电后，通过调整单元将其移动至非充电区域3，再由调整单元将后放置的设备移动至充电区域。本实施例特别适用于家庭多台手机在晚间的依次充电使用。

实施例4：

如图5所示，当待充电设备某一边角位于基座1外时，根据位于基座1内的两对角点位所对应的压力传感器，找出该两个压力传感器的位置进行连线，取其中点坐标作为中心位置的坐标。

如图6所示，当待充电设备相邻两个边角都位于基座1外时，此时本装置无法准确的获取设备的中心位置，采取的方式是将该两个边角之间的动作机构进行一次动作，通过升降机构升起、顶推杆7伸长来带动设备向基座1内部适当移动；上述动作可重复多次，直至满足能够找出设备的中心位置的条件。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。此外，在本文中使用的术语“连接”在不进行特别说明的情况下，可以是直接相连，也可以是经由其他部件间接相连。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种小功率电子设备无线充电装置的充电方法，其特征在于，

包括基座，所述基座上包括充电区域、非充电区域，所述充电区域设置无线充电发射单元；还包括：

验证单元，用于对放置在基座上的设备进行身份验证；

交换单元，用于获取放置在基座上的设备的剩余电量信息；

定位单元，用于确定放置在基座上的设备的中心位置；

调整单元，用于将设备在充电区域与非充电区域之间进行移动；

还包括处理器，所述处理器与验证单元、交换单元、定位单元和调整单元信号连接；

所述调整单元包括均匀分布在基座外侧的若干顶推机构，所述顶推机构包括能够朝向基座中心区域移动的推板，所述推板朝向基座中心方向的一侧表面设置触点；

所述基座呈圆盘状，若干顶推机构环形均布在基座外壁；所述顶推机构包括与基座固定连接的升降装置、连接在升降装置输出端的连接件、设置在连接件上的顶推杆，所述推板位于顶推杆端部；

充电方法包括：

S1、装置处于待机状态，仅定位单元启动；

S2、当定位单元检测到有设备放置在基座上后，启动验证单元，对设备进行身份验证：若验证不通过，则装置保持待机状态；若验证通过，则进入S3；

S3、定位单元确定出设备的中心位置，若该中心位置位于充电区域内，则启动无线充电发射单元开始充电；若该中心位置位于非充电区域内，则由调整单元移动设备，直至设备中心位置位于充电区域内，启动无线充电发射单元开始充电；

S4、充电过程中，启动交换单元，定期获取放置在基座上的设备的剩余电量信息：若剩余电量大于或等于预设阈值，则关闭无线充电发射单元；

S5、调整单元将设备移动至非充电区域；

步骤S3中，设备的中心位置的确定方法为：

S31、在设备表面建立平面直角坐标系，得到充电区域内的每个第一压力传感器、非充电区域内的每个第二压力传感器的坐标，各自记为一个参考坐标点；

S32、判断出所有受压的压力传感器、标记对应的所有参考坐标点、并勾勒出虚拟轮廓；

S33、以该虚拟轮廓为基准建立一矩形，找出该矩形任一对角线的中点坐标，并将该中点视为设备的中心位置；

步骤S3中，调整单元移动设备的方法为：

S34、预先设置调整单元内每个顶推机构在基座表面的顶推直线，并在所述平面直角坐标系内建立直线方程；

S35、计算出中点坐标距充电区域中心点的距离L，找出距离所述中点坐标最近的一条顶推直线，以该顶推直线所对应的顶推机构作为动作机构；

S36、动作机构驱动待充电设备移动L的距离；

所述动作机构的驱动过程为：

S361、升降装置驱动连接件和推板共同升高，直至推板底面与基座顶面齐平；

S362、启动顶推杆，将推板向基座中心方向推动，直至基座内侧面的触点解除到放置在基座上的待充电设备；

S363、顶推杆继续将推板向基座中心方向推动长度为L的距离；

S364、定位单元再次确定设备的中心位置：若设备的中心位置位于充电区域内，启动无线充电发射单元开始充电；若设备的中心位置依然位于非充电区域内，回到步骤S35。

2.根据权利要求1所述的一种小功率电子设备无线充电装置的充电方法，其特征在于，所述定位单元包括设置在充电区域的若干第一压力传感器、设置在非充电区域的若干第二压力传感器；通过第一压力传感器和第二压力传感器生成设备的位置信息、计算出设备的中心位置。

3.根据权利要求1所述的一种小功率电子设备无线充电装置的充电方法，其特征在于，所述身份验证方法为：在首次使用本无线充电装置对某设备进行充电时进行授权，每次身份验证时验证授权信息；

所述授权包括：设备通过局域网或蓝牙向无线充电装置发出连接请求，无线充电装置接收请求后，向该设备反馈授权请求，若该设备同意授权请求，则建立连接并在无线充电装置内保存授权信息；若该设备未同意授权请求，则不建立连接；

所述授权请求包括对待充电设备的无线充电接收单元的启用授权、对剩余电量信息的获取授权。

4.根据权利要求1所述的一种小功率电子设备无线充电装置的充电方法，其特征在于，步骤S3中，当放置的设备的中心位置位于非充电区域内时，首先判断是否有设备正在充电区域进行充电：若有设备正在充电区域进行充电，则保持后放置的设备位置不动，待正在充电的设备完成充电后，通过调整单元将其移动至非充电区域，再由调整单元将后放置的设备移动至充电区域。

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