一种Qi无线充电自动追踪对准装置的制作方法

一种qi无线充电自动追踪对准装置
技术领域
1.本实用新型涉及无线充电技术领域，尤其是涉及一种qi无线充电自动追踪对准装置。


背景技术：

2.wpc(wirelesspowerconsortium无线充电联盟)中的qi标准的无线充电是电磁感应式无线充电，电磁感应式无线充电是要求rx线圈尽量对准tx线圈的。目前车载无线充电器普遍使用三线圈，目的是为了扩大充电面积。随着手机充电功率越来越大，三线圈的缺点就慢慢暴露出来了，就是三线圈的1号线圈，2号线圈，3号线圈的交叠处的磁场是很弱的，根本不能实现大功率充电。甚至部分手机在线圈交叠的地方根本充不上电。针对上述问题，苹果公司为了把tx线圈和rx线圈对准，就采用了磁吸引的对准方式。
3.另外，在行车过程中很容易让正在充电的手机移位，传统的无线充电器无法校正对准。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本技术创新地提出了一种qi无线充电自动追踪对准装置，通过将pcb 传感器线圈板安装在tx线圈上面，用于和tx线圈一起滑动，并设置1mhz回波检测电路，用于充电前手机位置充电前初次定位。充电时，进一步通过定位检测电路实现实时的位置校正对准，时刻保证手机rx线圈与无线充电tx线圈对准，从而确保手机rx线圈持续处于强磁场中，提高无线充电的效率和充电的稳定性。
5.具体的，本实用新型所述的一种用于所述qi无线充电自动追踪对准的装置，包括上盖，及与其配合形成一密闭空腔的底座。所述空腔中设置qi无线充电自动追踪单元，包括： pcb传感器线圈板，及设置于所述pcb传感器线圈板上的线圈传感器。
6.及采用螺钉或者粘胶将所述pcb传感器线圈板，及设置于其下方的无线充电tx线圈和磁片层叠并固定在线圈支架上。
7.所述线圈支架与滑槽配合，用于根据所述1mhz回波检测电路或所述定位检测电路检测结果进行滑动。
8.所述pcb传感器线圈板通过fpc排线与pcba板连接，所述pcba板控制所述1mhz 回波检测电路，向线圈传感器发出电磁能量，根据检测到的1mhz手机rx线圈的回波，定位手机无线充电rx线圈的充电前的初始位置；以及在充电过程中控制所述再次定位检测电路，用于在充电过程中，实时检测所述无线充电边沿线圈传感器的电压平衡状态，并进行对应校正。
9.其中，所述线圈传感器包括以2号线圈传感器为中心，及分别对称分布于所述2号线圈传感器的上下侧的1号和3号线圈传感器，和左右侧的4号和5号线圈传感器。
10.进一步的，在所述pcba板上设置开口，在所述底座上设置马达支架，所述马达支架通过所述开口固定支撑马达。
11.进一步的，在所述底座设置排风口，在所述排风口下方设置风扇。
12.进一步的，在未充电时，所述无线充电tx线圈停留在所述装置的中心位置。
13.进一步的，所述pcb传感器线圈板底层表面设置有安装led指示灯，红外led位置开关，和温度传感器，以及无线充电主板相连接的fpc排线的插座。
14.进一步的，所述装置还包括底部固定支架，底部固定支架与汽车任一处配合使用。
15.为了更好的说明上述所述的一种qi无线充电自动追踪对准装置的工作原理，作为优选的，所述装置在使用的包括以下步骤：
16.s1：在充电前，开启1mhz回波检测电路，向线圈传感器发出电磁能量，根据检测到的1mhz 手机rx线圈的回波，定位手机无线充电rx线圈的初始位置；
17.s2：根据所述回波发生的位置，判断所述手机rx线圈与所述无线充电tx线圈是否对准，若对准，则开始充电；否则，所述无线充电tx线圈向对应位置滑动，待对准后，则开始充电，关闭1mhz回波检测电路，开启充电过程中的再次定位检测电路；
18.s3：在充电中，判断所述无线充电边沿线圈传感器是否处于电压平衡状态，当为平衡状态时，则保持当前位置状态；当电压值出现不平衡时，则所述无线充电tx线圈由高电压处向低电压处滑动，直至校正恢复至电压平衡状态。
19.其中，tx线圈即为无线充电器的线圈；pcb传感器线圈：安装在无线充电tx线圈上面，可对qi rx线圈位置进行准确检测的小线圈传感器；rx线圈即为无线充电接收端的线圈；rx接收端即为qi接收端，优选为带qi标准的无线充电手机；所述回波即为无线充电器tx线圈触发rx线圈返回的1mhz频率。边沿线圈传感器，1号和3号是一组边沿线圈传感器，4号和5号是一组边沿线圈传感器。
20.进一步的，所述线圈传感器包括以2号线圈传感器为中心，及分别对称分布于所述2 号线圈传感器的上下侧的1号和3号线圈传感器，和左右侧的4号和5号线圈传感器。
21.所述定位手机无线充电rx线圈的位置还包括：分别计算所述1号，2号，3号，4 号和5号线圈传感器的1mhz回波频数，回波数量最多处定位为手机无线充电rx线圈的位置。
22.进一步的，若所述回波发生在1号，3号，4号或5号线圈传感器中的任一处时，则所述无线充电tx线圈向该处滑动，直至所述2号线圈传感器与手机rx线圈对准后，开始充电；如果所述回波发生在2号线圈传感器，则无需滑动，直接开始充电。
23.其中，所述判断所述无线充电边沿线圈传感器是否处于电压平衡状态，还包括：当1号和3号，或4号和5号线圈传感器中的任一侧检测电压值大于另一侧时，则所述无线充电tx线圈向电压值小的一侧移动，直至所述任一侧检测电压值等于另一侧时，完成校正对准。整个校正对准过程中，手机都是处于正常充电状态。
24.综上所述，本实用新型提供一种qi无线充电自动追踪对准装置，包括在充电前，通过1mhz回波检测电路，定位手机无线充电rx线圈的初始位置，根据所述位置，判断所述手机rx线圈与所述无线充电tx线圈是否对准，若对准，则开始充电；否则，所述无线充电tx线圈向对应位置滑动，待对准后，则开始充电；在充电过程中，还进一步通过充电过程中再次定位检测电路，实时监测边沿线圈传感器电压平衡状态，进而实现手机rx线圈与无线充电tx线圈在充电时的移位校正对准，从而提高手机无线充电的精准性和充电效率，保证手机充电的稳定，同时也是大功率无线充电的保证。
附图说明
25.图1为现有技术中常用的车载无线充电器中的三线圈示意图。
26.图2为本实用新型所述的一种qi无线充电自动追踪对准装置的方法原理图。
27.图3为图2中的1mhz回波检测电路检测结果示意图。
28.图4为本实用新型所述的一种qi无线充电自动追踪对准装置结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合具体实施例及附图对本实用新型的一种qi无线充电自动追踪对准装置，作进一步详细描述。
30.如图1所示即为现有技术中的车载无线充电器普遍使用三线圈，目的是为了扩大充电面积，但所述三线圈的明显缺陷即为1号线圈，2号线圈，3号线圈的交叠处的磁场是很弱的，根本不能实现大功率充电。甚至部分手机在线圈交叠的地方根本充不上电。其磁场分布如图所示，呈现出强弱交替区。
31.为此，如图2所示，本实用新型提供了所述的一种qi无线充电自动追踪对准装置的工作原理，包括以下步骤：
32.s1：在充电前，开启1mhz回波检测电路，向线圈传感器发出电磁能量，rx线圈传感器受到激发，产生一个回波经回波放大器进行放大后，获得1mhz回波频率结果，根据检测到的 1mhz手机rx线圈的回波，定位手机无线充电rx线圈的初始位置。
33.其中，所述线圈传感器包括以2号线圈传感器为中心，及分别对称分布于所述2号线圈传感器的上下侧的1号和3号线圈传感器，和左右侧的4号和5号线圈传感器。
34.所述定位手机无线充电rx线圈的位置还包括：分别计算所述1号，2号，3号，4 号和5号线圈传感器的1mhz回波频数，回波数量最多处定位为手机无线充电rx线圈的位置，优选的，如图3所示，其中检测到的1mhz回波频数按从大到小排序为：2号，3号，1 号，4号，5号，其中4号，5号的1mhz回波未示出，其中，1#对应为1号线圈传感器1mhz 回波，2#对应为2号线圈传感器1mhz回波，3#对应为3号线圈传感器1mhz回波，当手机无线充电rx线圈处于2号线圈传感器位置出时，其对应的1mhz回波频率则达到最强，1 号线圈传感器和3号线圈传感器则相对弱，其中，所述手机无线充电rx线圈略微偏向3号线圈传感器，可见3号线圈传感器1mhz回波也是略微强于1号线圈传感器1mhz回波的频率。由此可知，当手机无线充电rx线圈与无线充电tx线圈越对准，则回波频率则越强，由此可精准获得手机无线充电rx线圈的位置信息。
35.具体的，qi标准中rx端有一个“谐振回波”电路，利用rx端的“谐振回波”特点，在无线充电器上设计一个激发rx端的电路，并同时检测rx端的谐振回波，就可准确的识别出无线充电器上面是否有qi rx(无线充电手机)在上面。其中，ls为手机端的接收线圈，整个lc电路就构成了一个谐振电路，外加一个电磁触发能量，lc电路就会产生一个阻尼振荡，fd＝1000
±
100khz。
36.s2：根据所述回波发生的位置，判断所述手机rx线圈与所述无线充电tx线圈是否对准，若对准，则开始充电；否则，所述无线充电tx线圈向对应位置滑动，待对准后，则开始充电，关闭1mhz回波检测电路。再开启充电过程中的再次定位检测电路。
37.具体为，若所述回波发生在1号，3号，4号或5号线圈传感器中的任一处时，则所述
无线充电tx线圈向该处滑动，直至所述2号线圈传感器与手机rx线圈对准后，开始充电；否则，所述回波发生在2号线圈传感器，则无需滑动，直接开始充电。优选为，在不充电时，无线充电tx线圈滑到充电器的中心位置；当1号传感器检测到手机rx时，2号， 3号，4号和5号没有检测到，无线充电tx线圈直接向1号传感器方向滑动，让手机rx 先充上电。当3号传感器检测到rx时，1号，2号，4号和5号没有检测到，无线充电tx 线圈直接向3号滑动，让手机rx先充上电。
38.s3：在充电中，判断所述无线充电边沿线圈传感器是否处于电压平衡状态，当为平衡状态时，则保持当前位置状态；当电压值出现不平衡时，则所述无线充电tx线圈由高电压处向低电压处滑动，直至校正恢复至电压平衡状态。
39.其中，所述判断所述无线充电tx线圈是否处于电压平衡状态，还包括：
40.当1号和3号，或4号和5号线圈传感器中的任一侧检测电压值大于另一侧时，则所述无线充电tx线圈向电压值小的一侧移动，直至所述任一侧检测电压值等于另一侧时，完成校正对准，整个校准过程都是保持充电状态。当rx线圈偏向1号传感器时，1号传感器感应的电压就会比3号传感器的高，1号和3号感应电压不平衡状态，tx线圈需要向3号传感器移动，在移动过程中，会随着rx线圈不断回偏向3号线圈传感器，其3号线圈传感器的电压就会不断增大，对应1号线圈传感器侧的电压减小，直至二者相等，恢复至电压平衡状态为止，完成校正。同理，当再次出现不平衡状态时，重复上述校正过程，4号和5号线圈传感器图中未示出，但原理一样。
41.作为另一优选的，本实用新型还提供了一种用于所述qi无线充电自动追踪对准装置如图4所示，其中，1-上盖，2-线圈检测板，3-无线充电tx线圈，4-磁片，5-fpc排线，6
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滑槽，7-线圈支架，8-螺钉，9-马达，10-马达支架，11-主板pcba，12-底座，13-风扇。
42.具体的，本实用新型所述的装置包括上盖，及与其配合形成一密闭空腔的底座。所述空腔中设置qi无线充电自动追踪单元，进一步包括如下：
43.pcb传感器线圈板，及设置于所述pcb传感器线圈板上的线圈传感器；优选的，所述pcb 传感器板的底层还包括：底层表面设置为梳状滤波器，安装led指示灯，红外led位置开关，温度传感器，与无线充电主板相连接的fpc排线的插座，但不限于此。
44.及采用螺钉或者粘胶将所述pcb传感器线圈板，及设置于其下方的无线充电tx线圈和磁片层叠并固定在线圈支架上。
45.所述线圈支架与滑槽配合，用于根据所述1mhz回波检测电路或所述定位检测电路检测结果进行滑动。
46.所述pcb传感器线圈板通过fpc排线与主板pcba板连接，所述pcba板控制所述 1mhz回波检测电路，向线圈传感器发出电磁能量，根据检测到的1mhz手机rx线圈的回波，定位手机无线充电rx线圈的初步位置；以及控制所述定位检测电路，用于在充电过程中，实时检测所述无线充电边沿线圈传感器的电压平衡状态，并进行对应校正。
47.其中，所述线圈传感器包括以2号线圈传感器为中心，及分别对称分布于所述2号线圈传感器的上下侧的1号和3号线圈传感器，和左右侧的4号和5号线圈传感器。
48.进一步的，在所述主板pcba板上设置开口，在所述底座上设置马达支架，所述马达支架通过所述开口固定支撑马达。
49.进一步的，在所述底座设置排风口，在所述排风口下方设置风扇。
50.进一步的，在未充电时，所述无线充电tx线圈停留在所述装置的中心位置。
51.总而言之，本实用新型所述的一种qi无线充电自动追踪对准装置，不但有效提高了手机无线充电的高效性和可靠性，还实现了智能实时调节校正对准功能，可以有效解决在行车过程中由于震动导致的移位，影响到充电功能的问题，且进一步提高了手机无线充电的效率和安全性。
52.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。