充电基座、电子设备及车辆的制作方法

1.本技术属于无线充电技术领域，特别涉及一种充电基座、电子设备及车辆。


背景技术：

2.手机无线充电技术，近几年发展迅猛，从5w/10w再到现在旗舰机40w/50w，只用了短短2～3年时间，手机无线充电的原理是电磁感应原理，通过线圈耦合磁感线传递能量，充电效率和线圈正对面积及线圈间距强相关。
3.当前无线充电方案，基座和手机分离设计，充电的时候，将手机放到基座上进充电，用户正常使用过程中，基座发射线圈和手机接收线圈无法确保对位准确，导致两个线圈圆心偏移，影响无线充电充电效率及用户体验。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种充电基座、电子设备及车辆，能够解决现有的无线充电方案，在充电过程中若用户使用充电设备，会造成基座发射线圈和充电设备的接收线圈的圆心偏移，导致充电效率较低的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种充电基座，包括：
6.壳体，所述壳体中具有一容置空间；
7.设置于所述容置空间内的线圈支架；
8.所述线圈支架上设置有发射线圈；
9.设置于所述容置空间中的位置调节装置，所述线圈支架在所述位置调节装置的电磁作用或电形变作用下可在所述容置空间中移动；
10.对放置于所述壳体上的充电设备进行位置检测的至少一个位置检测器；
11.与所述至少一个位置检测器连接的控制器；
12.其中，所述控制器与所述位置调节装置电连接，在所述控制器的作用下，所述位置调节装置调节所述线圈支架的位置，以使所述发射线圈对所述充电设备进行充电。
13.第二方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括上述的充电基座。
14.第三方面，本技术实施例提供了一种车辆，包括上述的充电基座。
15.在本技术实施例中，通过在充电基座中设置位置调节装置，以驱动承载发射线圈的线圈支架能够相对于壳体移动，以此能够调节基座发射线圈相对于充电设备的接收线圈的位置，尽可能保证二者对齐，提高充电效率。
附图说明
16.图1是本技术实施例的充电基座的结构示意图之一；
17.图2是本技术实施例的充电基座的结构示意图之二；
18.图3是本技术实施例的充电基座的结构示意图之三；
19.图4是本技术实施例的充电基座的结构示意图之四；
20.图5是本技术实施例的位置调节装置的设置位置示意图；
21.图6是本技术实施例的发射线圈自动对位的驱动电路框图；
22.图7是未自动对位之前，手机的接收线圈与充电基座的发射线圈的相对位置示意图；
23.图8是自动对位之后，手机的接收线圈与充电基座的发射线圈的相对位置示意图；
24.图9是本技术实施例的充电控制方法的流程示意图；
25.图10是本技术实施例的充电控制方法的详细流程示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
28.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的充电基座、电子设备及车辆进行详细地说明。
29.如图1至图4所示，本技术实施例提供的充电基座，包括：
30.壳体100，所述壳体100中具有一容置空间；
31.设置于所述容置空间内的线圈支架200；
32.所述线圈支架200上设置有发射线圈300；
33.设置于所述容置空间中的位置调节装置，所述线圈支架200在所述位置调节装置的电磁作用或电形变作用下可在所述容置空间中移动；
34.对放置于所述壳体100上的充电设备进行位置检测的至少一个位置检测器500；
35.与所述至少一个位置检测器500连接的控制器；
36.其中，所述控制器与所述位置调节装置电连接，在所述控制器的作用下，所述位置调节装置调节所述线圈支架200的位置，以使所述发射线圈300对所述充电设备进行充电。
37.需要说明的是，本技术实施例通过在充电基座内部设置位置调节装置，以驱动承载发射线圈的线圈支架能够相对于壳体移动，以此能够调节基座发射线圈相对于充电设备(例如，手机)接收线圈的位置，尽可能保证二者对齐，以此提高充电效率。
38.需要说明的是，因位置调节装置能够提供电磁驱动力或电形变驱动力，下面分别从这两个角度对本技术实施例的具体实现方式进行详细说明如下。
39.一、位置调节装置提供电磁驱动力
40.需要说明的是，此种情况下，充电设备在充电基座上的移动通常是无规则的，为了能匹配充电设备的移动，发射线圈也需要实现各个方向的调节，可选地，本技术实施例的位置调节装置包括：
41.沿第一方向分布的至少一组磁力提供器400以及沿第二方向分布的至少一组磁力提供器400；
42.其中，所述每组磁力提供器400均包括：固定于所述壳体上的第一组件410和固定于所述线圈支架200上的第二组件420；
43.所述第一组件410和所述第二组件420中的一者与所述控制器电连接，通过第一组件410与第二组件420的配合调节所述线圈支架200的位置。
44.可选地，如图2所示，从俯视所述充电基座的角度来看，第一组件410可以设置在壳体底面上，对应的，第二组件420设置在线圈支架200的底部；可选地，第一组件410也可以设置在充电基座的壳体的侧壁上，对应的，第二组件420设置在线圈支架200与壳体的侧壁对应的侧面上。
45.需要说明的是，可选地，该第一组件410和第二组件420的实现形式为驱动线圈与磁铁配合的形式，第一组件410与第二组件420为所述线圈支架200提供电磁驱动力，以实现线圈支架200的移动；具体地，在驱动线圈通电后，会产生磁通量，磁铁在驱动线圈产生的磁场下会产生相应的驱动力；可选地，第一组件410可以为磁铁，第二组件420为驱动线圈；或者，第二组件420可以为磁铁，第一组件410为驱动线圈；通常情况下，与控制器连接的为驱动线圈。
46.这里需要说明的是，上述提到的所述第一方向是垂直于所述第二方向的。
47.需要说明的是，相邻的两组磁力提供器400的延伸方向相互垂直，相对的两组磁力提供器400的延伸方向相互平行。
48.进一步如图2所示，优选的，本技术实施例中设置4组磁力提供器400，相对的两组磁力提供器400平行设置，相邻的两组磁力提供器400垂直设置，例如，以发射线圈300的圆心为坐标系原点，对于调节x向的相对的两组磁力提供器400，其中一组磁力提供器400用于进行x正向调节，另一组磁力提供器400用于进行x负向调节；对于调节y向的相对的两组磁力提供器400，其中一组磁力提供器400用于进行y正向调节，另一组磁力提供器400用于进行y负向调节；通过此种设置方式，能够实现发射线圈300在同一平面各个方位的调节。
49.可选地，所述线圈支架200在所述磁力提供器400的作用下在所述容置空间中悬浮设置，也就是说，此种情况下，线圈支架200不与壳体100接触，完全在磁力提供器400的电磁驱动力下固定于特定的位置。
50.需要说明的是，前面提供了一种线圈支架200与壳体100无连接而实现移动的一种方式，本技术实施例中还提供一种有连接的移动方式，可选地，所述充电基座还可以包括：
51.设置于所述壳体中、并与所述壳体固定连接的导轨；
52.其中，所述线圈支架在所述磁力提供器400的作用下，沿所述导轨在所述容置空间中移动。
53.也就是说，此种情况下，线圈支架200是与所述导轨连接的，线圈支架在电磁驱动力下，通过与导轨配合实现与所述壳体的接触移动。
54.二、位置调节装置提供电形变驱动力
55.需要说明的是，在此种情况下，所述位置调节装置包括多个金属形变机构，所述多个金属形变机构将所述线圈支架与所述壳体连接，在所述多个金属形变机构的电形变作用下，所述线圈支架在所述容置空间中移动。
56.例如，所述金属形变机构为金属丝，该金属丝的材质为形状记忆合金，也就是说，多个金属丝将所述线圈支架与所述壳体连接，如图5所示，例如可以利用4个金属丝411将线圈支架200的四角分别连接到壳体100，当金属丝411通电后，会产生电形变驱动力，以此能够带动线圈支架200在所述容置空间中移动。
57.需要说明的是，本技术实施例中的位置调节装置可以保证在x向和/或y方向的最大移动行程为15mm至20mm，用于调整发射线圈的圆心位置，与充电设备侧的接收线圈的圆心重合。
58.进一步需要说明的是，该位置调节装置的行程精度为3～5um；调整角度为x/y平面360
°
；调整时间为8.3～16.7ms；调整频率为：60～120hz。
59.进一步地，该充电基座，还包括：
60.设置于所述线圈支架200上的印刷电路板pcb600；
61.其中，所述发射线圈300、所述位置调节装置和所述控制器均与所述pcb600连接。
62.通常情况下，该线圈支架200包括一固定台210，pcb600设置于该固定台210上。
63.具体需要说明的是，上述提到的控制器通常设置在pcb600上；该pcb600为壳体内部的发射线圈以及位置调节装置中的驱动线圈的动力来源，发射线圈以及驱动线圈均需要连接到pcb600，以获取能够产生磁通量的电流。
64.可选地，在一种实施例下，该充电基座，还包括：
65.设置于所述线圈支架200上的隔离片700；
66.其中，所述隔离片700设置于所述发射线圈300与所述pcb600之间。
67.需要说明的是，该隔离片700材质可以是铁氧体、纳米晶或者非晶材料，该隔离片700可以做碎化处理。
68.需要说明的是，通过在发射线圈300与pcb600之间设置隔磁片，能够提升隔磁效果，提高充电设备的接收线圈和充电基座的发射线圈的耦合系数，进而能够提升充电效率。
69.可选地，在一种实施例下，该充电基座，还包括：
70.风扇800；
71.所述风扇800固定于所述容置空间内，且位于所述线圈支架200的固定台210背离所述发射线圈300的一侧。
72.需要说明的是，通过在充电基座中设置用于散热的风扇，能够降低无线充电温升，提升充电效率。
73.如图6所示，本技术实施例的充电基座的主要工作原理为：控制器分别获取4个位置检测器所检测的位置信号，然后控制器根据该位置信号确定发射线圈在x向和/或y向的位移，控制位置调节装置通电，位置调节装置驱动发射线圈实现x向和/或y向的移动。
74.例如，以利用充电基座对手机进行充电为例，如图7所示，在没有应用本技术的自动对位方案之前，充电基座10的发射线圈300与手机的接收线圈20之间总存在一定的偏心距离；而应用本技术的自动对位方案后，当检测到手机的接收线圈20和充电基座10的发射线圈300偏心距离后，手机位置不变，充电基座10自动调整发射线圈300的圆心位置，以达到和接收线圈20的圆心重合，如图8所示，同时，充电基座10的位置并没有发生改变，提升充电效率的同时，用户对充电基座内部的发射线圈移动对位过程无感知，提升用户体验。
75.需要说明的是，本技术实施例中的位置检测器的检测频率的范围为60hz至120hz，
该位置调节装置的调整频率的范围与位置检测器的检测频率的范围相对应，也为60hz至120hz，此种调整频率，可以在智能汽车车载充电场景下，实现充电基座的发射线圈防抖功能，将手机位置检测和发射线圈对位调整运动频率增加到60hz至120hz，实时跟踪手机位置变化进行连续对位。
76.可选地，本技术实施例中的位置检测器为霍尔器件或超宽带(uwb)位置检测装置，为了实现位置检测的准确性，本技术实施例中通常设置4个位置检测器，4个位置检测器的分布位置具体如图2所示。
77.进一步需要说明的是，当位置检测器为霍尔器件(也称霍尔传感器，即hall传感器)的情况下，霍尔效应的基本物理原理是洛伦兹力，霍尔效应传感器基本上由一块薄的矩形p型半导体材料组成，例如砷化镓(gaas)，锑化铟(insb)或砷化铟(inas)，它们通过自身连续的电流。当器件放置在磁场中时，磁通线在半导体材料上施加力，该力使电荷载流子，电子和空穴偏转到半导体板的任一侧。电荷载流子的这种运动是它们经过半导体材料所经受的磁力的结果。
78.当这些电子和空穴移动侧边时，通过这些电荷载流子的积累在半导体材料的两侧之间产生电位差。
79.霍尔效应传感器提供线性或数字输出，线性(模拟)传感器的输出信号直接取自运算放大器的输出，输出电压与通过霍尔传感器的磁场成正比。该输出霍尔电压如下：
[0080][0081]
其中，v
h
为hall输出电压；r
h
为霍尔效应常数；i为hall传感器电流；t为霍尔传感器厚度，单位mm；b为磁场强度，单位特斯拉t。
[0082]
hall传感器1、hall传感器2、hall传感器3和hall传感器4分别检测充电设备的4个位置的电压，当充电设备位置最佳时，hall传感器的输出电压vh1、vh2、vh3和vh 4同时达到最大值：
[0083][0084]
充电设备的位置失配是指在充电过程中，充电设备的位置再次发生改变，充电基座需要能快速检测出充电设备新的位置，调整发射线圈重新对位。
[0085]
和对位检测原理相同，当充电设备的位置变化时，hall传感器输出电压vh1、vh2、vh3和vh4中只要其中一个发生变化，则充电基座中的控制器重新调整发射线圈的位置。
[0086]
基于上述原理，如图9所示，本技术实施例还提供一种应用于上述的充电基座的充电控制方法，包括：
[0087]
步骤901，检测到充电设备与壳体接触连接的情况下，所述控制器判断所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈是否处于未对位状态；
[0088]
步骤902，在所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈处于未对位状态的情况下，则向所述位置调节装置输出第一控制信号，使所述位置调节装置响应所述第一控制信号，驱动所述线圈支架进行位置调节，实现将所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈对位。
[0089]
可选地，在所述位置检测器为霍尔器件的情况下，所述判断所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈是否处于未对位状态的一种具体实现方式为：
[0090]
所述控制器监测所述至少一个位置检测器所检测的位置信号；
[0091]
判断所述至少一个位置检测器的位置信号所对应的检测电压是否同时达到预设值；
[0092]
在所述至少一个位置检测器的位置信号所对应的检测电压的检测电压未同时达到预设值的情况下，则确定所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈处于未对位状态。
[0093]
需要说明的是，此处的预设值指的是最大值，因该最大值代表发射线圈与接收线圈处于对位的状态，也就是说，此种情况是通过判断多个位置检测器的检测电压是否同时达到最大来确定发射线圈与接收线圈是否处于对位状态。
[0094]
可选地，在所述位置检测器为uwb位置检测装置的情况下，所述判断所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈是否处于未对位状态的一种具体实现方式为：
[0095]
所述控制器监测所述至少一个位置检测器所检测的位置信号；
[0096]
判断所述至少一个位置检测器的位置信号所指示的发射线圈的位置是否与所述充电设备中的接收线圈的位置对应；
[0097]
在所述至少一个位置检测器的位置信号所指示的发射线圈的位置与所述充电设备中的接收线圈的位置未对应的情况下，则确定所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈处于未对位状态。
[0098]
可选地，所述判断所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈是否处于未对位状态的另一种具体实现方式为：
[0099]
判断当前时刻的无线充电功率相对于前一时刻是否发生变化；
[0100]
在当前时刻的无线充电功率相对于前一时刻发生变化的情况下，确定所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈处于未对位状态。
[0101]
需要说明的是，发射线圈与接收线圈处于对位状态时，无线充电功率最大，而当发射线圈与接收线圈未处于对位状态时，无线充电功率并未处在最大功率，也就是说，在充电过程中若充电设备的无线充电功率发生改变，通常是无线充电功率变小了，则可能表明发射线圈与接收线圈处于未对位状态。
[0102]
进一步需要说明的是，所述向所述位置调节装置输出第一控制信号，包括：
[0103]
所述控制器根据监测的所述至少一个位置检测器所检测的位置信号，获取所述发射线圈相对于所述充电设备中的发射线圈的位置偏移量；
[0104]
根据所述位置偏移量，输出与所述位置偏移量匹配的第一控制信号给所述位置调节装置。
[0105]
需要说明的是，通过至少一个位置检测器所检测的位置信号，进行位置偏移量的确定，然后生成能够抵消该位置偏移量的第一控制信号，以实现对发射线圈位置的调整。
[0106]
进一步还需要说明的是，本技术实施例的充电基座可以实现实时的调节，具体地，在所述位置检测器为霍尔器件的情况下，所述在所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈处于未对位状态的情况下，则向所述位置调节装置输出第一控制信号之后，还包括：
[0107]
判断所述至少一个位置检测器的位置信号所对应的检测电压是否同时达到预设值；
[0108]
若所述至少一个位置检测器的位置信号所对应的检测电压未同时达到预设值，根据所述至少一个位置检测器的位置信号所对应的检测电压，获取所述发射线圈相对于所述充电设备中的发射线圈的位置偏移量；
[0109]
根据所述位置偏移量，输出与所述位置偏移量匹配的第二控制信号给所述位置调节装置，使所述位置调节装置响应所述第二控制信号，驱动所述位置调节装置进行位置调节，直至所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈对位。
[0110]
需要说明的是，此种情况下，是实时的进行霍尔器件输出电压是否达到最大值的检测，若没有达到最大值，则继续进行发射线圈位置的调整，直至充电功率达到最大为止。
[0111]
可选地，在所述位置检测器为uwb位置检测装置的情况下，所述在所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈处于未对位状态的情况下，则向所述位置调节装置输出第一控制信号之后，还包括：
[0112]
判断所述至少一个位置检测器的位置信号所指示的发射线圈的位置是否与所述充电设备中的接收线圈的位置对应；
[0113]
在所述至少一个位置检测器的位置信号所指示的发射线圈的位置与所述充电设备中的接收线圈的位置未对应的情况下，根据所述至少一个位置检测器的位置信号，获取所述发射线圈相对于所述充电设备中的发射线圈的位置偏移量；
[0114]
根据所述位置偏移量，输出与所述位置偏移量匹配的第二控制信号给所述位置调节装置，使所述位置调节装置响应所述第二控制信号，驱动所述位置调节装置进行位置调节，直至所述发射线圈与所述充电设备中的接收线圈对位。
[0115]
具体地，所述位置调节装置的调节频率的范围为60hz至120hz，此种高频率检测方式能达到对发射线圈位置的精准调节，特别适用于车载充电场景。
[0116]
以充电基座中设置的为霍尔器件，利用充电基座对手机充电为例，如图10所示，本技术实施例的充电控制方法的详细流程为：
[0117]
用户将手机放到充电基座上，初始化无线充电电路，检测手机的接收线圈与充电基座的发射线圈的相对偏移量；将发射线圈的圆心移动到接收线圈的圆心位置；读取霍尔器件的信息，判断接收线圈与充电基座的发射线圈是否对齐，若未对齐，则调整位置调节装置x向和/或y向的行程；若对齐则对手机进行充电，在充电过程中，判断无线充电效率是否达到最佳，若无线充电效率达到最佳，则继续无线充电，直到手机的电池充满电为止；若无线充电效率未达到最佳，则继续调整位置调节装置x向和/或y向的行程，执行二者对齐的过程。
[0118]
需要明的是，本技术实施例，通过在充电基座中设置位置调节装置以及位置调节装置，以驱动发射线圈能够相对于壳体移动，以此能够调节基座发射线圈相对于手机接收线圈的位置，尽可能保证二者对齐，提高充电效率。
[0119]
可选地，本技术的另一实施例中，还提供一种电子设备，包括上述的充电基座。
[0120]
可选地，本技术的另一实施例中，还提供一种车辆，包括上述的充电基座。
[0121]
需要说明的是，本技术实施例中所说的充电设备可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra
‑
mobile personal computer，umpc)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，pda)等，非移动电子设备
可以为服务器、网络附属存储器(network attached storage，nas)、个人计算机(personal computer，pc)、电视机(television，tv)、柜员机或者自助机等，本技术实施例不作具体限定。
[0122]
需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
[0123]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以计算机软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述的方法。
[0124]
上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。