无线充电系统、无线充电站以及车辆的制作方法

本揭示是关于一种无线充电系统以及运用所述无线充电系统的无线充电站与车辆。

背景技术：

无线充电改良了许多有线充电的缺点，故近年来被广泛地应用于各种电子装置上，此外，目前业界亦积极研发采用无线充电技术的电动车。尽管无线充电相当方便，但仍有其限制，举例而言，当发送端与接收端位置没有对齐或是彼此距离太远时，无线充电效率不佳。

技术实现要素：

有鉴于此，本揭示的一目的在于提出一种发送端与接收端能自动对位的无线充电系统。

为达成上述目的，依据本揭示的一实施方式，一种无线充电系统包含无线电力接收模块、至少一接收端磁性耦合元件、无线电力发送模块以及至少一发送端磁性耦合元件。接收端磁性耦合元件设置于无线电力接收模块上。发送端磁性耦合元件设置于无线电力发送模块上，并配置以吸引接收端磁性耦合元件。其中，无线电力接收模块与无线电力发送模块至少其中之一为可活动。

于本揭示的一或多个实施方式中，无线电力发送模块电性耦接电源。无线充电系统进一步包含接触感测器以及开关，开关连接于无线电力发送模块以及电源之间。当接触感测器侦测到无线电力接收模块抵靠无线电力发送模块时，开关允许电源对无线电力发送模块供电。

于本揭示的一或多个实施方式中，接收端磁性耦合元件包含电磁铁。

于本揭示的一或多个实施方式中，无线电力接收模块连接电力储存装置。无线充电系统进一步包含电量侦测器，当电量侦测器侦测到电力储存装置的电量达到一预设电量时，电磁铁停止产生磁力。

依据本揭示的一实施方式，一种无线充电站包含基座、无线电力发送模块以及至少一磁性耦合元件。无线电力发送模块设置于基座，而磁性耦合元件设置于无线电力发送模块上。

于本揭示的一或多个实施方式中，无线充电站进一步包含多个杆件，无线电力发送模块是透过杆件可活动地连接于基座。

于本揭示的一或多个实施方式中，基座具有框体，其至少部分环绕无线电力发送模块。无线充电站进一步包含多个弹性件，其连接于框体以及无线电力发送模块之间。

依据本揭示的一实施方式，一种车辆包含车体、无线电力接收模块以及至少一磁性耦合元件。无线电力接收模块设置于车体，而磁性耦合元件设置于无线电力接收模块上。

于本揭示的一或多个实施方式中，车辆进一步包含活动机构，其连接该车体以及无线电力接收模块之间，并且配置以将无线电力接收模块移动于充电位置以及等待位置之间。

于本揭示的一或多个实施方式中，无线电力接收模块位于车体的车顶。

于本揭示的一或多个实施方式中，无线电力接收模块位于车体的侧面。

于本揭示的一或多个实施方式中，无线电力接收模块位于车体的引擎盖。

于本揭示的一或多个实施方式中，无线电力接收模块位于车体的后车厢盖。

综上所述，本揭示的无线充电系统在无线电力接收模块以及无线电力发送模块上均设置有磁性耦合元件，无线电力接收模块与无线电力发送模块在磁性耦合元件之间的磁吸力的导引下彼此对齐，借此提升充电效率。

附图说明

为使本揭示的上述及其他目的、特征、优点与实施方式能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为绘示依据本揭示一实施方式的车辆、配置以对车辆进行充电的无线充电站以及装设于无线充电站与车辆上的无线充电系统的方块图；

图2为绘示图1所示的无线充电系统的爆炸视图；

图3为绘示依据本揭示另一实施方式的车辆以及无线充电站的俯视图；

图4为绘示依据本揭示另一实施方式的无线充电站的俯视图；

图5为绘示依据本揭示另一实施方式的无线充电站的俯视图；

图6为绘示依据本揭示另一实施方式的无线充电站的前视图；

图7A为绘示依据本揭示另一实施方式的车辆以及无线充电站于一状态的侧视图；

图7B为绘示图7A所示的车辆以及无线充电站于另一状态的侧视图；

图8为绘示依据本揭示另一实施方式的车辆以及无线充电站的侧视图；

图9为绘示依据本揭示另一实施方式的车辆以及无线充电站的俯视图；

图10为绘示依据本揭示另一实施方式的车辆以及无线充电站的侧视图。

具体实施方式

为使本揭示的叙述更加详尽与完备，可参照所附的附图及以下所述各种实施方式。附图中的各元件未按比例绘制，且仅为说明本揭示而提供。以下描述许多实务上的细节，以提供对本揭示的全面理解，然而，相关领域具普通技术者应当理解可在没有一或多个实务上的细节的情况下实施本揭示，因此，这些细节不应用以限定本揭示。

请参照图1以及图2。图1为绘示依据本揭示一实施方式的车辆200、配置以对车辆200进行充电的无线充电站250以及装设于车辆200与无线充电站250上的无线充电系统100的方块图，而图2为绘示图1所示的无线充电系统100的爆炸视图。无线充电系统100包含接收端子系统110以及发送端子系统120。发送端子系统120装设于无线充电站250上，并且包含无线电力发送模块130以及多个发送端磁性耦合元件140。无线电力发送模块130电性耦接无线充电站250的电源260，而发送端磁性耦合元件140设置于无线电力发送模块130上(如图2所示)。如图2所示，无线电力发送模块130包含电力发送线圈133(设置于内部故以虚线表示)以及控制电路等用以实现无线充电功能的元件(图未示)，发送端磁性耦合元件140环绕电力发送线圈133排列。

如图1以及图2所示，接收端子系统110装设于车辆200的车体220(请见图3)上，并且包含无线电力接收模块150以及多个接收端磁性耦合元件160。无线电力接收模块150电性耦接车辆200的电力储存装置210，而接收端磁性耦合元件160设置于无线电力接收模块150上(如图2所示)。如图2所示，无线电力接收模块150为一无线充电板，其包含电力接收线圈153(设置于内部故以虚线表示)以及控制电路等用以实现无线充电功能的元件(图未示)，接收端磁性耦合元件160环绕电力接收线圈153排列。如图1所示，无线电力发送模块130透过电磁感应N于无线电力接收模块150上产生感应电流，感应电流流向电力储存装置210以对其进行充电。发送端磁性耦合元件140配置以吸引接收端磁耦合元性件160，无线电力接收模块150在发送端磁性耦合元件140与接收端磁性耦合元件160之间的磁吸力M作用下适当地对齐无线电力发送模块130(更精确地而言是使无线电力接收模块150的电力接收线圈153对齐无线电力发送模块130的电力发送线圈133)，借此提升充电效率。此外，无线电力接收模块150与无线电力发送模块130至少其中之一为可活动(于下文中参照图3至图10详细介绍)，如此一来，当车辆200停放的位置有偏差时，在磁吸力M的导引下，无线电力接收模块150与无线电力发送模块130至少其中之一能稍微偏移而使两者对齐。

于一些实施方式中，如图2所示，发送端磁性耦合元件140与接收端磁性耦合元件160分别由无线电力发送模块130与无线电力接收模块150的表面外露，并且发送端磁性耦合元件140配置以吸附接收端磁性耦合元件160，使得无线电力接收模块150抵靠至无线电力发送模块130。上述结构配置仅为举例，本揭示不以此为限。于另一些实施方式中，发送端磁性耦合元件140与接收端磁性耦合元件160分别内嵌于无线电力发送模块130与无线电力接收模块150内。于另一些实施方式中，无线电力发送模块130与无线电力接收模块150在磁吸力M作用下彼此对齐但不接触。

于一些实施方式中，如图1所示，发送端子系统120进一步包含接触感测器170以及连接于无线电力发送模块130以及电源260之间的开关180，开关180依据接触感测器170量测的结果而于通路与断路的两状态之间切换。接触感测器170可为压电感测器、霍尔效应感测器、其他合适的感测器或是上述感测器的组合。

承上所述，当接触感测器170侦测到无线电力发送模块130受到无线电力接收模块150抵靠时，开关180形成通路而允许电源260对无线电力发送模块130供电。反之，当接触感测器170未侦测到无线电力发送模块130受到无线电力接收模块150抵靠时，开关180形成断路而停止电源260对无线电力发送模块130供电。换言之，唯有在无线电力接收模块150就位时(亦即，无线电力接收模块150抵靠至无线电力发送模块130时)充电程序才会开始。

于一些实施方式中，如图1所示，接收端子系统110进一步包含电量侦测器190，其配置以量测车辆200的电力储存装置210的电量。接收端磁性耦合元件160为电磁铁，发送端磁性耦合元件140可为永久磁铁、电磁铁或铁磁性材料。当电量侦测器190侦测到电力储存装置210的电量达到一预设电量时，接收端子系统110判定电力储存装置210已完成充电，电磁铁停止产生磁力，车辆200可在不受磁吸力M阻碍下离开无线充电站250。

于一些实施方式中，电磁铁(即接收端磁性耦合元件160)透过一开关(图未示)电性耦接车辆200的电力储存装置210，当电量侦测器190侦测到电力储存装置210的电量未达所述预设电量时，连接于电磁铁与电力储存装置210之间的开关形成通路，此时电力储存装置210可对电磁铁供电，故电磁铁保持与发送端磁性耦合元件140稳固相吸的状态。反之，当电量侦测器190侦测到电力储存装置210的电量达到所述预设电量时，连接于电磁铁与电力储存装置210之间的开关形成断路，此时电力储存装置210不对电磁铁供电，故电磁铁不与发送端磁性耦合元件140相吸。于另一些实施方式中，接收端子系统110另配备有专门对电磁铁供电的电池(图未示)。

请参照图3，其为绘示依据本揭示另一实施方式的车辆200以及无线充电站350的俯视图。于本实施方式中，无线电力接收模块150设置于车体220的后车厢盖221，故车辆200须以后车厢盖221面对无线充电站350的方式倒车靠近无线充电站350。无线电力接收模块150可埋设于后车厢盖221内或固定于后车厢盖221外，本揭示不以此为限。

于本实施方式中，如图3所示，无线充电站350进一步包含基座370以及活动机构380，活动机构380连接于无线电力发送模块130与基座370之间，使得无线电力发送模块130可移动地设置基座370上。

于一些实施方式中，如图3所示，活动机构380包含多个杆件381，无线电力发送模块130是透过杆件381可活动地连接于基座370。每一杆件381两端分别可枢转地连接基座370以及无线电力发送模块130，故无线电力发送模块130能随着杆件381旋转而相对基座370前后左右稍作移动。纵使车辆200停放的位置有偏差，无线电力发送模块130可活动的特性，再加上发送端磁性耦合元件140与接收端磁性耦合元件160之间的磁吸力M，使得车辆200的无线电力接收模块150仍能准确对齐无线充电站350的无线电力发送模块130。

请参照图4，其为绘示依据本揭示另一实施方式的无线充电站450的俯视图。本实施方式与图3所示的实施方式的差异处，在于本实施方式的活动机构480包含彼此枢接的第一杆件481与第二杆件482，基座470具有两滑槽471、472，无线电力发送模块130亦具有两滑槽131、132。第一杆件481的两端分别可滑动地且可转动地衔接滑槽471与滑槽132，而第二杆件482的两端分别可滑动地且可转动地衔接滑槽472与滑槽131，第一杆件481与第二杆件482于交叉点彼此枢接。通过上述结构配置，无线电力发送模块130可相对基座470做两个自由度(亦即，前后与左右)的平移。

需说明的是，于实际应用中，无线电力发送模块130与基座470亦可各仅具有一个滑槽。具体而言，无线电力发送模块130的滑槽131可以枢接点替代，第二杆件482衔接无线电力发送模块130上的枢接点，基座470的滑槽471可以枢接点替代，第一杆件481衔接基座470上的枢接点。在上述结构配置下，无线电力发送模块130可相对基座470前后平移。

请参照图5，其为绘示依据本揭示另一实施方式的无线充电站550的俯视图。本实施方式与图4所示的实施方式的差异处，在于本实施方式的活动机构580以第一杆件581与第二杆件582取代前一实施方式中的第一杆件481与第二杆件482。第一杆件581具有滑槽583，第二杆件582具有滑块584，滑块584可滑动地且可转动地衔接滑槽583。上述结构配置使得无线电力发送模块130除了能平移外还能稍作旋转。

请参照图6，其为绘示依据本揭示另一实施方式的无线充电站650的前视图。有别于图3至图5所示的实施方式，本实施方式的无线充电站650运用弹力元件来实现无线电力发送模块130的活动功能。具体而言，无线充电站650的基座670具有框体671，其至少部分环绕无线电力发送模块130，且框体671与无线电力发送模块130之间连接有多个弹性件672。于一些实施方式中，部分的弹性件672沿着第一方向延伸(例如，无线电力发送模块130左右两侧的弹性件672沿着水平方向延伸)，部分的弹性件672沿着不平行于第一方向的第二方向延伸(例如，无线电力发送模块130上下两侧的弹性件672沿着铅直方向延伸)。

应当理解的是，图3至图6展示的活动机构仅为举例，本揭示不限于此等实施方式，相关技术领域中具有通常知识者得依据实务上的需求选择采用任何手段/机构来完成无线电力发送模块130的活动功能，只要能提供无线电力发送模块130一定的活动自由以协助其对齐设置于车辆200上的无线电力接收模块150。

请参照图7A以及图7B，其为绘示依据本揭示另一实施方式的车辆700以及无线充电站750于两不同状态的侧视图。有别于上述的实施方式，本实施方式的无线充电站750具有固定不动的无线电力发送模块130，且车辆700进一步包含活动机构730(仅于图7B中绘出)，活动机构730连接于车体220以及无线电力接收模块150之间，并且配置以将无线电力接收模块150移动于充电位置(即图7B中所示的位置)以及等待位置(即图7A中所示的位置)之间。

具体而言，于本实施方式中，如图7A与图7B所示，无线充电站750包含固定于地面上的无线电力发送模块130。如图7B所示，车辆700进入无线充电站750进行充电时，无线电力接收模块150受活动机构730驱动而向下移动至充电位置，位于充电位置的无线电力接收模块150会由车体220的底盘222突伸出，并且抵靠至无线电力发送模块130(或者是靠近但不接触无线电力发送模块130)。如图7A所示，完成充电后，无线电力接收模块150受活动机构730驱动而向上移动至等待位置，位于等待位置的无线电力接收模块150缩入车体220内，避免外车辆700行驶过程中受到碰撞。

活动机构730可为任何具有移位功能的合适机械结构，故图7B仅简单示意活动机构730，未绘出其具体结构。举例而言，车辆700的活动机构730可包含枢接无线电力接收模块150以及车体220的杆件(例如是类似图4所示的活动机构480或图5所示的活动机构580)以及驱动杆件旋转的驱动装置。杆件的旋转可带动无线电力接收模块150上下移动，并且杆件连接无线电力接收模块150的一端与无线电力接收模块150上的滑槽滑动配合，借此提供无线电力发送模块130左右活动的自由。另外，在一些实施例中，车辆700的活动机构730可包含向下垂吊的缆绳与带动缆绳的马达。缆绳用于悬吊无线电力接收模块150，并容许无线电力接收模块150在水平面上做小幅度的移动。

需说明的是，无线电力接收模块150可设置于车体220上任何合适的位置。如图3所示，无线电力接收模块150可设置于车体220的后车厢盖221上。如图7A所示，无线电力接收模块150可设置于车体220的底盘222上。如图8所示，无线电力接收模块150可设置于车体220的车顶223上，无线充电站850的无线电力发送模块130在活动机构880的驱动下下降而抵靠至(或者是靠近但不接触)无线电力发送模块130，以对车辆200进行充电。如图9所示，无线电力接收模块150可设置于车体220的侧面224上，无线充电站950的无线电力发送模块130在活动机构980的驱动下朝向车辆200移动并抵靠至(或者是靠近但不接触)无线电力发送模块130，以对车辆200进行充电。如图10所示，无线电力接收模块150可设置于车体220的引擎盖225上，无线充电站850的无线电力发送模块130在活动机构880的驱动下下降而抵靠至(或者是靠近但不接触)无线电力发送模块130，以对车辆200进行充电。

综上所述，本揭示的无线充电系统在无线电力接收模块以及无线电力发送模块上均设置有磁性耦合元件，无线电力接收模块与无线电力发送模块在磁性耦合元件之间的磁吸力的导引下彼此对齐，借此提升充电效率。

尽管本揭示已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本揭示，任何熟悉此技艺者，于不脱离本揭示的精神及范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本揭示的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。