无线充电装置的制作方法

1.本发明是关于无线充电(wireless charging)技术领域，尤指可调整充电功率和充电速度的一种无线充电装置。


背景技术：

2.随着4g和5g移动通讯技术的高度发展，智能移动装置已经成为人们生活上不可或缺的物品，其中智能型手机更已经成为人们不可或缺的生活必需品。应知道，智能型手机内部配置有几种基本传感器，包括：环境光传感器、距离传感器、加速度传感器、陀螺仪、全球定位系统等。除了上述几种基本传感器，高阶智能型手机还会搭载血氧传感器、心率传感器、指纹传感器等用以感测用户个人信息的传感器。
3.为了便利用户对其智能型手机进行充电，目前市售的智能型手机大部分皆已搭载无线充电功能。图1显示现有的一个无线充电装置和一个智能型手机的立体图。如图1所示，现有的无线充电装置1’的主体为一无线充电座12’，可供一智能型手机2’放置于其上。进一步地，图2显示该无线充电装置1’和该智能型手机2’的方块图。如图1与图2所示，现有的无线充电装置1’包括一无线充电座121’、一功率单元122’与一发射线圈单元123’，且该智能型手机2’的一无线充电模块包括一接收线圈单元21’、一电源管理单元22’与一电池23’。更详细地说明，市售的无线充电装置1’还包括一指示灯124’，该指示灯124’环设于该无线充电座12’的一侧边。
4.使用该无线充电装置1’时，一电源适配器(充电器)11’将一市电转换为一直流电，而后提供该直流电至该无线充电座12’。在用户将其智能型手机2’放置在该无线充电座12’之上以后，该智能型手机2’的该接收线圈单元21’与该无线充电装置1’的该发射线圈单元123’之间即产生磁通量，同时该发射线圈单元123’、该接收线圈单元21’与该电源管理单元22’开始对智能型手机2’的电池23’进行无线充电。在此情况下，该无线充电座12’内部的微控制器会控制所述指示灯124’发出一第一色光(如蓝光)，用以表示智能型手机2’正在接受无线充电。继续地，在该电池23’的电量被充至100％后，该电源管理单元22’即停止对该电池23’的充电作业。此时，微控制器会控制所述指示灯124’发出一第二色光(如绿光)，用以表示智能型手机2’的无线充电已经完成。
5.如图1和图2所示的现有无线充电装置1’确实可以便利用户对其智能型手机进行充电。可惜的是，实际的使用经验指出，现有的无线充电装置1’具有以下实务缺陷：
6.(1)现有的无线充电装置1’不具有散热风扇，因此若无线充电装置1’使用快充(quick charge)技术对智能型手机2’进行快速充电，则高功率充电过程中产生的热便无法被排除，从而影响无线充电装置1’及/或智能型手机2’的工作效能。
7.(2)现有的无线充电装置1’的指示灯124’仅能够指示充电中状态和充电已完成状态，无法指示无线充电装置1’的开机状态和待机状态。
8.(3)若无线充电的过程中发生错误，所述指示灯124’也无法针对此一情况发出对应的情境指示灯色。
9.(4)现有的无线充电装置1’不具备充电速度调整功能，故而仅能够以单一充电速度完成该智能型手机2’的无线充电作业。
10.由上述说明可知，现有的无线充电装置仍具有加以改善的空间。有鉴于此，本案发明人极力加以研究发明，而终于研发完成一种新式的无线充电装置。


技术实现要素：

11.本发明的主要目的在于提供一种无线充电装置，用以对一移动装置进行无线充电，且其具有一微控制器、一无线充电模块、至少一散热风扇、至少一指示灯、以及一温度传感器。其中，该微控制器的一记忆单元储存多个设定参数，使该微控制器依据多个所述设定参数而控制该无线充电模块产生具有一指定功率的无线充电讯号传送至一移动电子装置的一接收线圈单元。并且，依据多个所述设定参数，该微控制器对该至少一散热风扇进行启动、提高转速、降低转速、或停用等控制，从而可以避免无线充电装置及/或移动装置在快速充电的过程中发生热堆积现象。此外，依据多个所述设定参数以及当下的充电模式，该微控制器同时控制该至少一指示灯发出对应的灯光效果。
12.为达成上述目的，本发明提出所述无线充电装置的一实施例，包括：
13.一无线充电座，包括一底座以及一上盖；
14.一电连接器，设置于该底座内，且透过该底座的一穿孔而电连接一电缆线，从而透过该电缆线而耦接一直流电源；
15.一微控制器，设置于该底座内，且电连接该电连接器；
16.一功率单元，设置于该底座内，且电连接该电连接器与该微控制器；
17.一发射线圈单元，设置于该底座内，且电连接该功率单元；
18.至少一散热风扇，设置于该底座内，且受控于该微控制器；
19.至少一指示灯，设置于该底座内，且受控于该微控制器；其中，各所述指示灯具有一发光面露出于该无线充电座之外；以及
20.一温度传感器，设置于该底座内，且电连接该微控制器；
21.其中，该微控制器具有储存有多个设定参数的一记忆单元，且该多个设定参数包括：风扇启动温度、风扇停用温度、第一临界功率、第二临界功率、第三临界功率、非充电时间、高功率充电时间、常规功率充电时间、低功率充电时间、灯光情境；
22.其中，在所述无线充电装置对一移动电子装置进行一无线充电作业的情况下，该微控制器依据该高功率充电时间、该常规功率充电时间和该低功率充电时间而对应地调整该功率单元所产生的一发射功率，使该发射线圈单元在接收所述发射功率后，传送具有一指定功率的无线充电讯号至该移动电子装置的一接收线圈单元；
23.其中，在所述非充电时间、所述高功率充电时间、所述常规功率充电时间、和所述常规功率充电时间内，该微控制器依所述灯光情境而控制该至少一指示灯对应地发出一指定的灯光效果；
24.其中，当该温度传感器感测到的一工作温度高于或等于所述风扇启动温度时，该微控制器控制该至少一散热风扇运转，且所述散热风扇的一转速随着该工作温度的升高而加快；
25.其中，当该温度传感器感测到的一工作温度低于或等于所述风扇停用温度时，该
微控制器停止该至少一散热风扇的运转。
26.在一可行实施例中，前述本发明的无线充电装置还包括：
27.一第一驱动单元，设置于该底座内，且耦接于该微控制器和该至少一散热风扇之间，用以依据该微控制器所传送的一第一控制讯号而驱动该至少一散热风扇；以及
28.一第二驱动单元，设置于该底座内，且耦接于该微控制器和该至少一指示灯之间，用以依据该微控制器所传送的一第二控制讯号而驱动该至少一指示灯发出所述指定的灯光效果。
29.在一可行实施例中，前述本发明的无线充电装置还包括一电路板，用以供该电连接器、该微控制器、该功率单元、该第一驱动单元、该第二驱动单元、以及该温度传感器设置于其上。
30.在一实施例中，当所述指定功率高于所述第一临界功率时，该第一驱动单元依所述第一控制讯号的控制而启动该至少一散热风扇的运转，且所述散热风扇的转速的值随着该指定功率的值而对应地改变。
31.在另一实施例中，当所述指定功率低于所述第二临界功率时，该第一驱动单元依所述第一控制讯号的控制而降低所述散热风扇的转速，且所述转速的值随着该指定功率的值而对应地改变。
32.并且，在另一实施例中，当所述指定功率低于所述第三临界功率时，该第一驱动单元依所述第一控制讯号的控制而停止所述散热风扇的运转。
33.在前述本发明的所述无线充电装置的实施例中，该电连接器可为下列任一者：符合usb电力传输标准的usb电连接器、type-c usb电连接器、或thunderbolt 3电连接器。
34.在一实施例中，在所述无线充电作业开始执行之前，可操作前述的移动电子装置或一电子装置透过该电缆线将该多个设定参数写入该微控制器的该记忆单元内。其中，该移动电子装置为下列任一者：移动锂电池、平板计算机、智能型手机、智能手表、或蓝牙无线耳机的充电盒。并且，该电子装置为下列任一者：笔记本电脑或桌面计算机。
35.并且，在一可行实施例中，当所述无线充电作业正在执行时，前述的电子装置透过该电缆线提供所述直流电源至该电连接器，同时透过该电缆线耦接该微控制器，进而接收所述无线充电装置1的多个监测参数。其中，该多个监测参数包括：工作温度、充电功率、风扇转速、以及无线充电作业的运行时间。
36.在另一可行实施例中，所述直流电源由一电源装置提供至该电连接器，且该电源装置为下列任一者：充电器、电源适配器、交流直流转换器、直流直流转换器、与高容量电池。
37.在一可行实施例中，前述本发明的无线充电装置还包括：
38.一充电模式选择单元，设置于该底座内，且电连接该微控制器；
39.一灯光情境选择单元，设置于该底座内，且电连接该微控制器；以及
40.一风扇开关单元，设置于该底座内，且电连接该微控制器；
41.其中，该充电模式选择单元、该灯光情境选择单元和该风扇开关单元皆具有一按键，且各所述按键具有一按压面露出于该无线充电座之外。
附图说明
42.图1为现有的一个无线充电装置和一个智能型手机的立体图；
43.图2为无线充电装置和智能型手机的方块图；
44.图3为本发明的一种无线充电装置的一视角立体图；
45.图4为本发明的一种无线充电装置的另一视角立体图；
46.图5为本发明的无线充电装置的立体分解图；
47.图6为本发明的无线充电装置和一电子装置的立体图；
48.图7为一底座、一电路板、一电连接器、一微控制器、一功率单元、一发射线圈单元、一第一驱动单元、二个散热风扇、一第二驱动单元、多个指示灯、和一温度传感器的上视图；以及
49.图8为该电连接器、该微控制器、该功率单元、该发射线圈单元、该第一驱动单元、该散热风扇、该第二驱动单元、该指示灯、和该温度传感器的方块图。
50.图中主要符号说明：
51.1:无线充电装置
52.10:无线充电座
53.10b:底座
54.10c:上盖
55.10bh:穿孔
56.10th:散热槽孔
57.11:电路板
58.12:电连接器
59.13:微控制器
60.131:记忆单元
61.14:功率单元
62.15:发射线圈单元
63.16:第一驱动单元
64.17:散热风扇
65.18:指示灯
66.19:温度传感器
67.1l:第二驱动单元
68.k1:充电模式选择单元
69.k2:灯光情境选择单元
70.k3:风扇开关单元
71.2:电缆线
72.2c:电源适配器
73.2e:电子装置
74.2m:移动电子装置
75.3:直流电源供应装置
[0076]1’
:无线充电装置
[0077]
11’:电源适配器
[0078]
12’:无线充电座
[0079]
121’:无线充电座
[0080]
122’:功率单元
[0081]
123’:发射线圈单元
[0082]
124’:指示灯
[0083]2’
:智能型手机
[0084]
21’:接收线圈单元
[0085]
22’:电源管理单元
[0086]
23’:电池
具体实施方式
[0087]
为了能够更清楚地描述本发明所提出的一种无线充电装置，以下将配合图式，详尽说明本发明的较佳实施例。
[0088]
图3显示本发明的一种无线充电装置的一视角立体图，且图4显示本发明的无线充电装置的另一视角立体图。并且，图5显示本发明的无线充电装置的立体分解图。如图3、图4与图5所示，本发明提出一种无线充电装置1，其用于对一移动电子装置2m进行一无线充电作业，该移动电子装置2m可以是智能型手机、移动锂电池、平板计算机、智能手表、或蓝牙无线耳机的充电盒。本发明的无线充电装置1包括：由一底座10b和一上盖10c所组成的一无线充电座10、一电路板11、一电连接器12、一微控制器13、一功率单元14、一发射线圈单元15、一第一驱动单元16、至少一散热风扇17、一第二驱动单元1l、至少一指示灯18、以及一温度传感器19。其中，该电连接器12可为符合usb电力传输标准的usb电连接器、type-c usb电连接器、或thunderbolt3电连接器。另一方面，该电路板11设于该底座10b内，且该电连接器12、该微控制器13、该功率单元14、该第一驱动单元16、该第二驱动单元1l、以及该温度传感器19设置于该电路板11之上。更详细地说明，该电连接器12设于该底座10b内，且透过开设在该底座10b的一侧边的一穿孔10bh而电连接外部的一电缆线2，从而透过该电缆线2而耦接一直流电源。
[0089]
图6显示本发明的无线充电装置和一电子装置的立体图。虽然图3与图4绘示一电源适配器2c将市电转换成所述直流电源而后提供透过所述电缆线2提供至该电连接器12，然而不应以此限制用于提供所述直流电源的电子产品的形式。举例而言，如图6所示，本发明的无线充电装置1透过电缆线2耦接一电子装置2e(即，笔记本电脑)。在此情况下，本发明的无线充电装置1的电连接器12可透过电缆线2自该电子装置2e的一电连接器接收所述直流电。简单地说，本发明不限制用于提供所述直流电源的电子产品的形式，其可为充电器、电源适配器、交流直流转换器、直流直流转换器、高容量电池、笔记本电脑、或桌面计算机。
[0090]
图7显示该底座10b、该电路板11、该电连接器12、该微控制器13、该功率单元14、该发射线圈单元15、该第一驱动单元16、二个所述散热风扇17、该第二驱动单元1l、多个所述指示灯18、和该温度传感器19的上视图。并且，图8显示该电连接器12、该微控制器13、该功率单元14、该发射线圈单元15、该第一驱动单元16、所述散热风扇17、该第二驱动单元1l、所述指示灯18、和该温度传感器19的方块图。依据本发明的设计，该微控制器13设置于该底座
10b内，且电连接该电连接器12。并且，该功率单元14设置于该底座10b内，且电连接该电连接器12与该微控制器13。另一方面，该发射线圈单元15设置于该底座10b内，且电连接该功率单元14。由图5与图7可知，该底座10b的二侧边皆具有多个散热槽孔10th的设计，且该上盖10c的顶部表面亦设有多个所述散热槽孔10th。依据本发明的设计，二个所述散热风扇17设置于该底座10b内，且受控于该微控制器13。并且，二个所述散热风扇17皆以其一吸风侧面对形成于该上盖10c的顶部表面的多个所述散热槽孔10th，且各所述散热风扇17以其一出风侧面对形成在该底座10b的侧边的多个所述散热槽孔10th。
[0091]
更详细地说明，多个指示灯18设置于该底座10b内，且受控于该微控制器13。由图3、图4与图5可知，各所述指示灯18具有一发光面露出于该无线充电座10的该上盖10c之外。另一方面，该温度传感器19设置于该底座10b内，且电连接该微控制器13。依据本发明的设计，该第一驱动单元16设置于该底座10b内，且耦接于该微控制器13和该至少一散热风扇17之间。并且，该第二驱动单元1l设置于该底座10b内，且耦接于该微控制器13和该至少一指示灯18之间。
[0092]
依据本发明的设计，该微控制器13具有储存有多个设定参数的一记忆单元131，且该多个设定参数包括：风扇启动温度、风扇停用温度、第一临界功率、第二临界功率、第三临界功率、非充电时间、高功率充电时间、常规功率充电时间、低功率充电时间、灯光情境。在开始使用本发明的无线充电装置1对一移动电子装置2m执行一无线充电作业之前，如图6所示，用户可操作一电子装置2e从而透过该电缆线2将前述的多个设定参数写入该微控制器13的该记忆单元131内。当然，在所述电缆线2耦接于本发明的无线充电装置1与该移动电子装置2m之间的情况下，用户可操作所述移动电子装置2m从而透过该电缆线2将前述的多个设定参数写入该微控制器13的该记忆单元131内。补充说明的是，在应用近场通讯(near field communication,nfc)技术的情况下，用户可操作所述移动电子装置2m从而透过nfc无线讯号将前述的多个设定参数写入该微控制器13的该记忆单元131内。
[0093]
完成将前述的多个设定参数写入微控制器13的记忆单元131之后，即可开始使用本发明的无线充电装置1对一移动电子装置2m进行一无线充电作业。在所述无线充电作业执行的过程中，该微控制器13会依据该高功率充电时间、该常规功率充电时间和该低功率充电时间而对应地调整该功率单元14所产生的一发射功率，使该发射线圈单元15传送具有一指定功率的无线充电讯号至该移动电子装置2m的一接收线圈单元。举例而言，若所述指定功率依低至高排序为5w、7.5w、10w、15w、27w、30w、与40w，可将40w、30w和27w归类为高功率，将15w和10w归类为常规功率，且将7.5w、5w及5w以下归类为低功率。应可理解，在所述高功率充电时间(例如:15分钟)内，该发射线圈单元15传送具有40w、30w或和27w的无线充电讯号至该移动电子装置2m的该接收线圈单元。并且，在所述常规功率充电时间(例如:10分钟)内，该发射线圈单元15传送具有15w或10w的无线充电讯号至该移动电子装置2m的该接收线圈单元。进一步地，在所述低功率充电时间(例如:5分钟)内，该发射线圈单元15传送具有7.5w、5w或5w以下的无线充电讯号至该移动电子装置2m的该接收线圈单元。
[0094]
应知道，在所述高功率充电时间内，本发明的无线充电装置1使用快充(quick charge)技术对该移动电子装置2m进行快速充电，本发明的无线充电装置1及/或移动电子装置2m在快速充电的过程中势必产生热堆积。因此，当该温度传感器19感测到的一工作温度高于或等于所述风扇启动温度时，该微控制器13即传送一第一控制讯号至该第一驱动单
元16，使该第一驱动单元16依所述第一控制讯号的控制而驱动该至少一散热风扇17开始运转，且所述散热风扇17的一转速随着该工作温度的升高而加快。
[0095]
承上述说明，利用快充技术在所述高功率充电时间内将移动电子装置2m的电池的电量充电至一预定值后(例如：80％)，该微控制器13便会调整该功率单元14所产生的发射功率，使该发射线圈单元15传送具有常规功率或低功率的无线充电讯号至该移动电子装置2m的该接收线圈单元。可想而知，在所述常规(或低)功率充电时间内，所述工作温度必然逐渐下降。在此情况下，当该温度传感器19感测到所述工作温度低于或等于所述风扇停用温度时，该微控制器13停止该至少一散热风扇17的运转。
[0096]
前述说明是描述可依据所述工作温度而对该至少一散热风扇17进行启动、提高转速、降低转速、或停用等控制。然而，在可行的实施例中，亦可依据当下的充电模式(即，依据指定功率的数值)而对该至少一散热风扇17进行启动、提高转速、降低转速、或停用等控制。举例而言，当所述指定功率高于所述第一临界功率时，则无线充电装置1工作在高功率充电模式，此时该第一驱动单元16依所述第一控制讯号的控制而启动该至少一散热风扇17的运转，且所述散热风扇17的转速的值随着该指定功率的值而对应地改变。并且，当所述指定功率低于或等于所述第二临界功率时，则无线充电装置1工作在常规功率充电模式，此时该第一驱动单元16依所述第一控制讯号的控制而降低所述散热风扇17的该转速，且所述转速的值随着该指定功率的值而对应地改变。进一步地，当所述指定功率低于或等于所述第三临界功率时，则无线充电装置1工作在低功率充电模式，此时该第一驱动单元16依所述第一控制讯号的控制而停止所述散热风扇17的运转。
[0097]
如图5、图7与图8所示，依据本发明的设计，在所述高功率充电时间、所述常规功率充电时间、和所述常规功率充电时间内，微控制器13依所述灯光情境而发送一第二控制讯号至控制该至少一指示灯18对应地发出一指定的灯光效果。举例而言，在所述高功率充电时间，所述指定的灯光效果为以高速度移动的彩虹流光(light stream with rainbow color)。并且，在所述常规功率充电时间，所述指定的灯光效果为以常规速度移动的彩虹流光(light stream with rainbow color)。进一步地，在所述低功率充电时间，所述指定的灯光效果为以低速度移动的彩虹流光(light stream with rainbow color)。更进一步地，当移动电子装置2m的电池的电量被充电至100％之后，则指定的灯光效果为以静止不动的彩虹光(rainbow color light)。
[0098]
除了高功率充电、常规功率充电和低功率充电的情境灯光效果以外，该微控制器13还可依所述灯光情境让多个所述指示灯18发出用以表示开机、待机、和充电错误等状况的情境灯光效果。当然，实际应用本发明时，只要该控制器13的记忆单元131内写入更多不同的灯光情境，就可以让多个所述指示灯18发出用以表示其它不同状况的情境灯光效果。换句话说，透过变更所述灯光情境这一设定参数，随时可以更换各种不同状况所对应的专属情境灯光效果。
[0099]
再者，如图6所示，用户可以使其电子装置2e透过所述电缆线2提供直流电源至本发明的无线充电装置1，从而使本发明的无线充电装置1对一移动电子装置2m执行一无线充电作业。在此情况下，该电子装置2e可同时透过该电缆线2耦接该微控制器13，进而接收所述无线充电装置1的多个监测参数。换句话说，该电子装置2e的操作系统(os)安装有一参数设定与监测的应用软件。在电子装置2e透过所述电缆线2耦接本发明的无线充电装置1的情
况下，用户除了可操作该应用软件完成多个所述设定参数的变更，还可以设定关于本发明的无线充电装置1的多个监测参数，包括：工作温度、充电功率、风扇转速、以及无线充电作业的运行时间。应可理解，所述无线充电作业的运行时间可进一步细分为非充电时间、高功率充电时间、常规功率充电时间、和低功率充电时间。
[0100]
补充说明的是，如图5、图7与图8所示，本发明的无线充电装置1还包括一充电模式选择单元k1、一灯光情境选择单元k2以及一风扇开关单元k3，其中该充电模式选择单元k1、该灯光情境选择单元k2和该风扇开关单元k3皆设置于该底座10b内，且电连接该微控制器13。并且，由图5与图8可知，该充电模式选择单元k1、该灯光情境选择单元k2和该风扇开关单元k3皆具有一按键，且各所述按键具有一按压面露出于该无线充电座1之外。应可理解，用户可按压该充电模式选择单元k1以切换本发明的无线充电装置1进入高功率无线充电模式、常规功率无线充电模式、低功率无线充电模式、或待机模式。并且，用户可按压该灯光情境选择单元k2以切换多个所述指示灯18现正展现的所述指定灯光效果。另一方面，用户可按压该风扇开关单元3以令该微控制器13对该至少一散热风扇17进行启动、提高转速、降低转速、或停用等控制。
[0101]
如此，上述已完整且清楚地说明本发明的一种无线充电装置；并且，经由上述可得知本发明具有下列的优点：
[0102]
(1)本发明揭示一种无线充电装置1，用以对一移动电子装置2m进行无线充电，且其具有一微控制器13、一无线充电模块、至少一散热风扇17、至少一指示灯18、以及一温度传感器19。其中，该微控制器13的一记忆单元131系储存多个设定参数，使该微控制器13依据多个所述设定参数而控制该无线充电模块产生具有一指定功率的无线充电讯号传送至该移动电子装置2m的一接收线圈单元。并且，依据多个所述设定参数，该微控制器13对该至少一散热风扇17进行启动、提高转速、降低转速、或停用等控制。进一步地，依据多个所述设定参数以及当下充电模式，该微控制器13控制该至少一指示灯18发出对应的灯光效果。
[0103]
必须加以强调的是，上述的详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，但该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。