专利名称：无线充电装置及其充电方法
技术领域：
本发明涉及一种无线充电装置及其充电方法，尤其涉及一种具有身份认证机制的 无线充电装置及其充电方法，其可有效过滤非相同电压设计的无线充电座与用电设备匹配 使用，以确保使用安全。
背景技术：
利用电磁感应技术所构成 的无线充电机制是已知的，目前已广泛运用在各种日常 用品或计算机相关设备，最常见的日用品是电动牙刷，由于牙刷经常接触水，必须有良好的 防水措施，因此电动牙刷就外壳而言是完全密闭的，其充电时是插在充电座上，通过电磁感 应方式进行充电。至于计算机外设设备则以无线鼠标最为常用，其亦采用电磁感应方式以 达到充电目的。由于电磁感应充电的技术越来越普遍，但随之而来的是管理与安全性的问题尽管电磁感应充电的基本原理相同，但不同产品与不同厂商所设计的电压规格却 不尽相同，当一无线充电座与电压规格不同的用电设备配合使用时，因既有无线充电座无 法辨识待充电用电设备的规格是否匹配，当有用电设备进入感应范围内即开始充电，故容 易因规格不符而造成损坏，甚至酿成意外。为解决前述问题，中国台湾公开第200924346号“无线充电方法及无线充电装置” 发明专利申请案提出了具体的解决方案，主要是令一无线充电装置包含一接收模块，当一手持装置进入一预定范围，该接收模块由该手持装置无线接收 一认证码；—认证模块，用以判断由该接收模块接收的认证码是否为一预设认证码；以及一充电模块，如果该认证模块的一判断结果为是，该充电模块即开始对该手持装 置无线充电，并且一旦该手持装置离开该预定范围，该充电模块即停止对该手持装置充电。由上述可知，前述公开专利案提出的解决方案，是在无线充电装置对进入预定范 围内的手持装置进行充电之前，先判断手持装置是否送出认证码，再进一步确认认证码是 否正确，若判断结果正确，才开始对手持装置充电。利用前述技术除可管理使用权限，亦可 解决因规格不匹配所造成损坏及影响安全的情况。再进一步前述公开专利案的说明书内容可知，该接收模块采用RFID读写器接收 前述认证码，其意味着相对送出认证码的手持装置必须设置RFID电子标签，才能收发信 号，但RFID的运用，须额外增设相关组件，势必提高制造成本，故尚非可行。由上述可知，无 线充电方式有其便利之处，但就使用安全而言，的确有管制使用权限的必要，但如前述公开 专利案实行的RFID认证技术，涉及特定组件的额外使用，则有成本上的考虑。因此如何在 不大幅提高成本的原则下有效达成认证的目的，则有待进一步检讨，并谋求可行解决方案 的必要。
发明内容
因此本发明主要目的在于提供一种无线充电装置，其在一无线充电座对一用电设 备进行充电前，仍将进行身份认证，但是该认证可在既有的组件架构下达成，无须新增特定 的组件，而兼顾实用与成本。为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述无线充电装置包括有一无线充电座，包括一发射端处理器、一发射电路、一电流检测器及一发射端线 圈；该发射电路输出端与发射端线圈连接，以驱动发射端线圈发射电磁波；该发射端处理 器输入端通过电流检测器与发射端线圈连接，以判断发射端线圈的耗电流状况，发射端处 理器输出端与发射电路的输入端连接，以控制发射电路的工作与否；再者，发射端处理器内 建一负载检测程序，以判断发射端线圈的耗电流状况；一用电设备，具有一电源模块，该电源模块包括一接收端处理器、一充电器、一蓄 电池、一接收端线圈及一整流器；其中，该接收端线圈通过整流器分别与接收端处理器及充 电器连接，该充电器又与蓄电池连接，以利用接收端线圈感应电磁波后所产生的电流对蓄 电池充电；该整流器输出端又通过一开关与一负载端(电源输出端)连接，该开关系受控于 接收端处理器；
若待充电的是前述与无线充电座匹配的用电设备，且该用电设备放置或靠近该无 线充电座时，该用电设备将感应到发射端线圈送出的电磁波，随即由接收端处理器以一特 定的时序启闭该开关，使接收端线圈亦以前述时序呈间歇性动作，由于用电设备对于发射 端线圈为一负载，当负载出现时序性变化时，该发射端线圈的耗电流亦将产生相对的时序 性变化，而发射端处理器通过电流检测器检测该发射端线圈耗电流的变化时序是否与设定 值相同，若相同，表示待充电的用电设备为“合法装置”，随即由发射端处理器持续地驱动发 射电路，进而继续对用电设备充电；反之，若发射端处理器判断发射端线圈并未出现时序性 变化，或其变化的时序与设定值不同，即表示待充电的用电设备非“合法装置”，该发射端处 理器随即关闭发射电路，不再对用电设备充电；利用前述装置可有效落实使用权限管制，并 确保使用安全。又由于前述认证机制不需加入特定的组件，因此不用大幅提高制造成本。
图1为本发明无线充电座与用电设备的方块图。图2为本发明无线充电座的充电方法流程图。图3为本发明用电设备的一般工作状态流程图。图4为本发明用电设备的充电方法流程图。主要组件符号说明10无线充电座11发射端线圈12发射电路13电流检测器14发射端处理器20用电设备21接收端线圈22整流器23充电器24蓄电池25接收端处理器26 开关
具体实施例方式关于本发明无线充电装置的一优选实施例，请参阅图1所示，主要是由一无线充 电座10及一匹配的用电设备20所组成；其中
该无线充电座10包括一发射端线圈11，作为一感应线圈，以发射电磁波；一发射电路12，具有一输入端及一输出端，其输出端与前述发射端线圈11连接， 以便将调制的发射信号通过发射端线圈11送出；于本实施例中，该发射电路12包括但不局 限为一脉宽调制控制器(PWM)；一电流检测器13，具有一输入端及一输出端，其输入端与前述发射电路12的输出 端连接，用以检出发射端线圈11的电流状况；一发射端处理器14，由一微控单元MCU构成，具有一输入端及一输出端，该输入 端与电流检测器13的输出端连接，以取得发射端线圈11的电流检测信号；发射端处理器 14内建一负载检测程序，用以判断前述电流检测信号的变化时序是否与一内建的设定值相 同。以及用电设备20，包括但不局限于计算机周边装置、手机、或是消费性电子产品， 由一电源模块执行充电及供电作业，该电源模块包括一接收端线圈21，作为一感应线圈，以接收前述无线充电座10送出的电磁波；一整流器22，具有一输入端及一输出端，其输入端与前述接收端线圈21连接，以 便将感应电流整流为直流信号；—充电器23，具有一输入端及一输出端，其输入端与前述整流器22的输出端连 接，以取得经过整流的直流电源；一蓄电池24，与充电器23的输出端连接，以通过充电器23进行充电作业，该蓄电 池24亦用以供应用电设备20本身及其内部各组件工作所需的电源；一接收端处理器25，由一微控单元MCU构成，其具有一输入端及一输出端，该输入 端与蓄电池24连接，以判断其电力状况；接收端处理器25内建有一时序启闭程序；一开关26，连接于整流器22的输出端与一负载电源模块的电源输出端之间，该开 关26的启闭并受接收端处理器25的时序启闭过程控制。由于前述无线充电座10与用电设备20匹配使用，因此其发射端处理器14内建负 载检测程序的时序设定值与接收端处理器14所执行时序启闭程序的时序是一致的。至于无线充电座10与用电设备20配合的运作方式详如以下所述该无线充电器10周期性地启动发射电路12使发射端线圈11发射电磁波，并判断 是否有响应，若有响应即启动认证程序，在通过认证程序后始对用电设备20充电，若无响 应，则启动一小段时间后即进入待机状态。当一用电设备20放置或靠近无线充电座10时，无线充电座10由发射端处理器14 驱动发射电路12，令该用电设备20 —感应到发射端线圈11送出的电磁波，随即由接收端处 理器25执行时序控制方法程序以一设定时序启闭该开关26，使接收端线圈21亦以前述时 序呈间歇性动作，由于用电设备20相对于无线充电座10而言为一负载，当负载出现时序性 变化时，该发射端线圈11的耗电流亦将产生相对的时序性变化，所述有时序性的耗电流变 化将由发射端处理器14通过电流检测器13所检知，经发射端处理器14判断该发射端线圈11耗电流的变化时序是否与一内建的默认值相同，若相同，表示该待充电的用电设备20为 “合法装置”，随即由发射端处理器14持续地驱动发射电路12，继续对用电设备20充电。反之，若发射端处理器14判断发射端线圈11并未出现时序性变化，或其变化的时 序与设定值不同，即表示待充电的用电设备20非“合法装置”，该发射端处理器14则随即关 闭发射电路12，停止对用电设备20充电。而用电设备20的电源模块在接收端处理器25执行时序控制方法程序以启闭开关 26之前，可先由接收端处理器25判断蓄电池24的电力是否为饱和状态，若为饱和状态，即 不执行时序 控制方法程序，由于不执行前述程序亦即不对无线充电座10响应，无线充电座 10因无法判断其发射端线圈11的耗电流变化，亦不会作充电动作，如此一来，即使用电设 备20位于无线充电座10感应范围内，若其蓄电池24系处于充饱的状态，即不会作任何充 电动作，可避免电力的无谓浪费。值得注意的是，若蓄电池24的电力在充电过程中达到饱和时，有以下两种的应对 模式1、该接收端处理器25产生一饱电时序变化；该发射端处理器14侦测该负载的变 化，并主动停止发射电磁波。此时，若无线充电座10欲再次进行周期性的检测动作时，必须 再次进行上述的时序的认证动作。2、该无线充电座10进行充电时，为一周期性的动作(譬如每五分钟间歇一次)，因 此每一次的间歇产生时，必须重复地由接收端处理器25判断蓄电池24是否已达饱和的状 态，若为饱和状态，即不执行时序控制方法程序而不对无线充电座10响应，无线充电座10 因无法判断其发射端线圈11的耗电流变化，亦不会作充电动作。而根据前述内容可知，由该无线充电座10所执行的充电方法如图2所示，包括步 骤产生一启动信号201，是由发射端线圈发射电磁波；判断是否收到发射端线圈的耗电流信号202 ；若是，执行下一步骤，否则回到步骤 201 ；判断发射端线圈的耗电流变化时序是否与一内建的时序相同203 ；若是，执行下 一步骤，若否，则回到步骤201 ；开始充电作业204;判断是否收到饱电时序205，若是，则结束充电，并回到步骤201 ；若否，则执行下
一步骤；当无线充电座10进行周期性的充电动作时，自周期开始时进行充电，譬如充电五 分钟；故此一步骤是判断充电周期是否结束(步骤206)，若结束即回到步骤201以便重新 进行判断时序的相关动作，若未结束则回到步骤204持续充电作业。用电设备20的电源模块在其常态下的工作方式如图3所示，包括步骤使负载作时序性变化301 ；对负载执行供电作业302。再者，该用电设备20的电源模块所执行充电方法的一可行实施例如图4所示，包 括步骤感应无线充电座送出的电磁波信号401 ；
判断蓄电池电力是否为饱和状态402 ；若蓄电池电量已饱和则不作回应403 ；若蓄电池电 量未饱和，则使负载作时序性变化404 ；接收无线充电座送出的电磁波信号进行充电405 ；再次判断蓄电池电力是否为饱和状态406 ；若未饱和，即持续充电405，若蓄电池已饱和则产生一饱电时序变化407。该无线充电座10的发射端处理器14侦测该饱电时序变化，即停止发射该电磁波， 该用电设备20亦随即停止产生负载时序变化。虽然本发明的实施例揭露如上所述，然并非用以限定本发明，任何本领域技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围内，举凡依本发明申请范围所述的形状、构造、特征及精 神当可做些许的变更，因此本发明的专利保护范围须视本发明的权利要求书为准。
权利要求
1.一种无线充电装置，包括一无线充电座，包括一发射端处理器、一发射电路、一电流检测器及一发射端线圈；该 发射电路输出端与发射端线圈连接，以驱动发射端线圈发射电磁波；该发射端处理器输入 端通过电流检测器与发射端线圈连接，以判断发射端线圈的耗电流状况，发射端处理器输 出端与发射电路的输入端连接，以控制发射电路的工作与否；再者，发射端处理器内建一负 载检测程序，以判断发射端线圈的耗电流状况；一用电设备，具有一电源模块，该电源模块包括一接收端处理器、一充电器、一蓄电池、 一接收端线圈、一整流器及一开关；其中，该接收端线圈通过整流器分别与接收端处理器及 充电器连接，该充电器又与蓄电池连接，以利用接收端线圈感应电磁波后所产生的电流对 蓄电池充电；该开关连接于整流器输出端与一负载端即电源输出端之间，该接收端处理器 内建一时序控制方法程序，以控制该开关的启闭。
2.根据权利要求1所述的无线充电装置，该无线充电座的发射电路为一脉宽调制控制ο
3.根据权利要求1所述的无线充电装置，该发射端处理器与接收端处理器分别由一微 控单元MCU所构成。
4.一种充电方法，其运用在如权利要求1至3中任一项所述的无线充电座上，所述充电 方法包括产生一启动信号； 接收发射端线圈的电流信号；判断发射端线圈的耗电流变化时序是否与设定的时序相同；若发射端线圈的耗电流变化时序与设定时序相同，即开始充电作业；不同时，则停止充 电作业。
5.根据权利要求4所述的无线充电方法，该启动信号为发射端线圈发射的电磁波。
6.一种充电方法，其运用在如权利要求1至3中任一项所述的用电设备上，所述充电方 法包括接收无线充电座送出的电磁波信号； 使负载作时序性变化；接收无线充电座送出的电磁波信号进行充电。
7.根据权利要求6所述的充电方法，该用电设备使其负载作时序性变化前先执行以下 步骤判断蓄电池电力是否为饱和状态； 若蓄电池电量已饱和则不作回应； 若蓄电池电量未饱和，则使负载作时序性变化。
8.一种充电方法，包括步骤 提供一无线充电座以发射一电磁波；提供一用电设备以感应该电磁波，并产生一与该内建的时序相同的负载时序变化； 判断该无线充电座的耗电流变化的时序，是否与一内建的时序相同； 若相同时，该无线充电座对该用电设备的一蓄电池进行一充电动作。
9.根据权利要求8所述的充电方法，其中还包括步骤提供该无线充电座周期性的发射该电磁波；且该用电设备周期性的感应该电磁波； 判断该用电设备感测该蓄电池是否已充电饱和； 若该蓄电池已充电饱和，该用电设备停止产生该负载时序变化； 该无线充电座停止对该用电设备充电。
10.根据权利要求9所述的充电方法，其中还包括步骤若该蓄电池未充电饱和时，该用电设备再次感应该电磁波，并产生一与该设定的时序 相同的负载时序变化；该无线充电座再次判断其耗电流变化的时序，是否与该内建的时序相同；若相同时，该 充电座对该用电设备的该蓄电池进行充电。
11.根据权利要求8所述的充电方法，其中蓄电池充电饱和时，该接收端处理器产生一 饱电时序变化；该发射端处理器侦测该饱电时序变化，并停止发射该电磁波；该用电设备 停止产生负载时序变化。
全文摘要
本发明涉及一种无线充电装置及其充电方法，主要是令一无线充电座通过电磁感应方式对一用电设备进行充电，该无线充电座周期性地启动，以判断是否有用电设备进入感应范围内，一旦有用电设备进入，该无线充电座的发射端线圈将发射电磁波，由用电设备的接收端线圈感应产生电流，并根据内建的特定时序执行导通或关闭，由此相对改变无线充电座内发射端线圈的耗电流，再由无线充电座判断其耗电流的变化时序是否与内建时序相符，若相符则持续发射端线圈进行充电，若不相符，则停止对用电设备充电；由此防止因无线充电座与用电设备电压设计不同而造成损坏，确保使用安全。
文档编号H02J17/00GK102130477SQ20101013662
公开日2011年7月20日 申请日期2010年3月11日 优先权日2010年1月14日
发明者毛睿成, 王裕祺 申请人:昆盈企业股份有限公司