一种无线充电装置及定位方法

1.本发明涉及无线充电技术领域，特别是涉及一种无线充电装置及定位方法。


背景技术：

2.无线充电，是指利用电磁感应原理进行充电的设备。通过手机内置无线充电线圈并配合相应的无线充电器，通过无线充电器将充电电流转化为电磁信号后，通过手机内置的线圈将电磁信号转换为电流，实现为手机电池充电。
3.由于无线充电免去了充电时插线的步骤，受到市场的广泛关注，许多手机厂商都为手机提供无线充电功能，但是现有技术下手机无线充电普遍面临以下问题：手机无线充电时需要保证手机的无线充电线圈需要对准无线充电器，否则会影响充电的有效性及充电的效率。目前，手机与无线充电器的对准都是使用者自己进行的，难以保证对位效果，并且操作不便捷，使用不方便。
4.现有技术公开了一种智能手机用无线充电设备，包括手机无线充电设备本体和智能手机本体，所述手机无线充电设备本体的顶部放置有智能手机本体，所述手机无线充电设备本体的一侧通过连接线电性连接有usb连接线，所述手机无线充电设备本体的底部连接有底座，且所述底座的内部呈镂空体，所述底座的顶部卡合连接有外壳，所述外壳的内侧设置有充电线圈，靠近所述充电线圈的前端通过螺栓与外壳螺栓连接有控制板，所述控制板的内侧设置有吸合片，所述吸合片的外侧连接有透明基板，且所述透明基板的外侧固定连接有承载板，且所述承载板与外壳螺栓连接，该种智能手机用无线充电设备结构简单、设计新颖，具有较高的手机无线充电效率。该专利需要使用者人工将智能手机与无线充电设备的充电线圈对准，难以保证对位效果，操作不便捷，使用不方便。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种保证有效充电的无线充电装置及定位方法。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种无线充电装置，包括壳体、充电器、移动装置、定位模块和控制模块，所述壳体的顶面设有安装口，所述定位模块包括面板和位置检测装置，所述面板连接于所述安装口处，且所述面板将所述安装口覆盖住，所述位置检测装置设置于所述面板上，所述位置检测装置用于检测待充电设备相对于所述面板的位置，所述充电器、所述移动装置和所述控制模块设于所述壳体内，所述充电器安装于所述移动装置上，以使所述移动装置带动所述充电器移动，所述充电器、所述移动装置和所述定位模块与所述控制模块通信连接。
7.作为优选方案，所述位置检测装置为压力传感器。
8.作为优选方案，所述位置检测装置包括pet薄膜、第一ito层和第二ito层，所述面板、所述第一ito层、所述pet薄膜和所述第二ito层由下至上依次设置，且所述第一ito层附着在所述面板上，所述第二ito层附着在所述pet薄膜上，所述第一ito层和所述第二ito层之间通过间隔物隔开，所述第一ito层上设有第一导电条，所述第二ito层上设有第二导电
条，所述第一导电条和所述第二导电条均有导线引出。
9.作为优选方案，所述第一ito层上设有三个所述第一导电条，三个所述第一导电条平行且间隔均匀设置，两个所述第一导电条位于所述第一ito层相对的两边边缘，一个所述第一导电条位于所述第一ito层的中部；所述第二tio层上设有三组所述第二导电条，三组所述第二导电条平行且间隔均匀设置，两组所述第二导电条位于所述第二ito层相对的两边边缘，一组所述第二导电条位于所述第二ito层的中部，每组所述第二导电条包括两个位于同一直线且间隔设置的所述第二导电条；所述第二导电条与所述第一导电条垂直，所述第二导电条与所述第一导电条不接触。
10.作为优选方案，所述面板为玻璃或丙烯酸基板。
11.作为优选方案，所述移动装置包括x轴运动机构和y轴运动机构，所述x轴运动机构设置在所述y轴运动机构上，所述y轴运动机构带动所述x轴运动机构沿y轴方向移动，所述充电器设置在所述x轴运动机构上，所述x轴运动机构带动所述充电器沿x轴方向移动。
12.作为优选方案，所述y轴运动机构包括y轴电机、y轴丝杆、y轴滑块和两个第一定位座，两个所述第一定位座沿y轴方向平行间隔设置，所述y轴丝杆的两端分别可转动地与两个所述第一定位座连接，所述y轴电机与所述y轴丝杆连接以带动所述y轴丝杆转动，所述y轴滑块套装在所述y轴丝杆上；所述x轴运动机构包括安装板、x轴电机、x轴丝杆、x轴滑块和两个第二定位座，所述安装板连接在所述y轴滑块上，两个所述第二定位座设置在所述安装板上且沿x轴方向平行间隔设置，所述x轴丝杆的两端分别可转动地连接在两个所述第二定位座上，所述x轴电机与所述x轴丝杆连接以带动所述x轴丝杆转动，所述x轴滑块套装在所述x轴丝杆上，所述充电器设置在所述x轴滑块上。
13.本发明还提供一种无线充电装置的定位方法，包括如下步骤：
14.将充电器设置在移动装置上，使充电器可移动，并在充电器的上方设置定位模块，定位模块上设置有位置检测装置；
15.当待充电设备进行充电时，待充电设备放置在定位模块上，待充电设备与定位模块接触，使位置检测装置的信号发生变化，根据位置检测装置的信号的变化，获得待充电设备的角点相对于定位模块的位置；
16.根据待充电设备的角点相对于定位模块的位置坐标，计算出待充电设备的中心位置坐标；
17.移动装置根据计算得到的待充电设备中心位置坐标，带动充电器进行移动至指定位置，从而使充电器对准待充电设备的充电线圈。
18.作为优选方案，位置检测装置为电阻式压力传感器，当待充电设备与定位模块接触时，位置检测装置的电阻值发生变化，根据位置检测装置的电阻值变化计算待充电设备的角点相对于定位模块的位置坐标。
19.作为优选方案，定位方法还包括如下步骤；
20.当充电器进行充电时，收集充电器的实时功率；同时，充电器在指定位置附近进行小范围移动，根据实时功率的变化，最后停留在充电实时功率最大的位置。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
22.本发明通过在壳体的安装口处设置定位模块，定位模块包括面板和设置面板上的位置检测装置，当待充电设备放置在定位模块上时，待充电设备与定位模块接触，位置检测
装置可检测待充电设备与定位模块的接触位置，从而可得到待充电设备的充电线圈的所在位置，接着由控制模块控制移动装置将充电器移动到与待充电设备的充电线圈相对的位置，实现充电器与待充电设备的对准，保证设备可有效充电以及保证无线充电的效率。
附图说明
23.图1是本发明实施例的无线充电装置的爆炸图。
24.图2是本发明实施例的定位模块的爆炸图。
25.图3是本发明实施例的定位模块的定位方法的原理图。
26.图中，1-壳体；101-安装口；2-充电器；3-控制模块；4-面板；5-pet薄膜；6-第一ito层；7-第二ito层；8-第一导电条；9-第二导电条；10-y轴电机；11-y轴丝杆；12-y轴滑块；13-第一定位座；14-安装板；15-x轴电机；16-x轴丝杆；17-x轴滑块；18-第二定位座；19-y轴导向杆；20-第一导向座；21-x轴导向杆。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.实施例一
32.如图1至图3所示，本发明优选实施例的一种无线充电装置，包括壳体1、充电器2、移动装置、定位模块和控制模块3，壳体1的顶面设有安装口101，定位模块包括面板4和位置检测装置，面板4连接于安装口101处，且面板4将安装口101覆盖住，位置检测装置设置于面板4上，位置检测装置用于检测待充电设备相对于面板4的位置，充电器2、移动装置和控制模块3设于壳体1内，充电器2安装于移动装置上，以使移动装置带动充电器2移动，充电器2、移动装置和定位模块与控制模块3通信连接。本实施例通过在壳体1的安装口101处设置定位模块，定位模块包括面板4和设置面板4上的位置检测装置，当待充电设备放置在定位模块上时，待充电设备与定位模块接触，位置检测装置可检测待充电设备与定位模块的接触位置，从而可得到待充电设备的充电线圈的所在位置，接着由控制模块控制移动装置将充电器2移动到与待充电设备的充电线圈相对的位置，实现充电器2与待充电设备的对准，保
证设备可有效充电以及保证无线充电的效率。
33.可选地，本实施例的位置检测装置为压力传感器。当待充电设置放置在定位模块上时，由于待充电设备自身的重力，待充电设备对定位模块有压力作用，因此，通过检测待充电设备对定位模块的压力信号可得到待充电设备相对于定位模块的位置。具体地，本实施例的位置检测装置为半导体压电阻型压力传感器，半导体压电阻抗扩散压力传感器是在薄片表面形成半导体变形压力，通过外力(压力)使薄片变形而产生压电阻抗效果，从而使阻抗的变化转换成电信号。因此，当待充电设备放置在定位模块上时，位置检测装置的电阻值会发生变化，根据位置检测装置的电阻值的变化可得到待充电设备在定位模块上的位置。如：待充电设备为手机时，手机放置在定位模块上，手机对位置检测装置的压力集中在手机的四个角；当有物体接触定位模块并施以一定压力时，位置检测装置的电阻值发生变化，可得到手机的四个角相对于定位模块的位置。目前，手机的无线充电线圈通常设置在其中心位置，根据手机的四个角的位置可得到手机的中心位置，进而可由控制模块控制移动装置带动充电器2移动到与手机的中心下方，实现充电器与手机的无线充电线圈的对准。此外，本实施例还包括充电功率检测器，充电功率检测器与充电器2和控制模块3通信连接。当移动装置带动充电器移动到手机的中心的下方后，充电器2启动，且移动装置继续带动充电器2进行小范围的移动，根据充电功率检测器检测到的功率变化，控制模块3控制移动装置以使充电器2停留在充电功率最大的位置，可适应不同品牌、型号的手机或不同设备上无线充电线圈的位置差异，实现充电器2与设备的无线充电线圈的高度对准，保证充电效率。
34.具体地，本实施例的位置检测装置包括pet薄膜5、第一ito层6和第二ito层7，面板4、第一ito层6、pet薄膜5和第二ito层7由下至上依次设置，且第一ito层6附着在面板4上，第二ito层7附着在pet薄膜5上，第一ito层6和第二ito层7之间通过间隔物隔开，第一ito层6上设有第一导电条8，第二ito层7上设有第二导电条9，第一导电条8和第二导电条9均有导线引出。第一导电条8引出的导线作为x电极或y电极，且一些第一导电条8为正极、另一些第一导电条8为负极；第二导电条9引出的导线作为y电极或x电极，且一些第二导电条9为正极、另一些第二导电条9为负极。当待充电设备放置时，待充电设备放置在pet薄膜5上，待充电设备对pet薄膜5有压力作用，使pet薄膜5变形下陷，使第一ito层6和第二ito层7接通，从而引起电阻值变化，进而可得到待充电设备的位置。
35.进一步地，本实施例的第一ito层6上设有三个第一导电条8，三个第一导电条8平行且间隔均匀设置，两个第一导电条8位于第一ito层相对的两边边缘，一个第一导电条8位于第一ito层6的中部；第二tio层7上设有三组第二导电条9，三组第二导电条9平行且间隔均匀设置，两组第二导电条9位于第二ito层7相对的两边边缘，一组第二导电条9位于第二ito层7的中部，每组第二导电条9包括两个位于同一直线且间隔设置的第二导电条9，第二导电条9与第一导电条8垂直，第二导电条9与第一导电条8不接触。即本实施例设置有三个第一导电条8和六个第二导电条9，且三个第一导电条8和六个第二导电条9将第一ito层6和第二ito层7分为四个检测区域，当手机放置在定位模块上时，手机的四角分别位于四个区域内，通过对各个区域施加电压以及测量电压，可得到手机四个角相对于定位模块的位置。
36.具体地，本实施例将第一ito层6作为x电极，且三个第一导电条8的引出端依次为x-、x+和x-；将第二ito层7作为y电极，三组第二导电条9的引出端依次为y-、y+和y-，每组中的两个第二导电条9的电极相等。故而定位模块的每个区域中均有两个第一导电条8和两个
第二导电条9，引出端均有x-、x+、y-和y+。每个区域的位置坐标计算如下：(1)计算x轴坐标：在x+电极施加驱动电压，x-接地，y+作为引出端测量得到接触点的电压，由于ito层均匀导电，触点电压与驱动电压之比等于触点的x轴坐标与定位模块的高度之比；(2)计算y轴坐标：在y+电极施加驱动电压，y-接地，x+作为引出端测量得到接触点的电压，由于ito层均匀导电，触点电压与驱动电压之比等于触点的x轴坐标与定位模块的宽度之比；由此，可得到触点相对于定位模块的位置坐标。
37.可选地，本实施例的面板4为玻璃或丙烯酸基板。
38.实施例二
39.本实施例与实施例一的区别在于，在实施例一的基础上，本实施例对移动装置作进一步的说明。
40.在本实施例中，移动装置包括x轴运动机构和y轴运动机构，x轴运动机构设置在y轴运动机构上，y轴运动机构带动x轴运动机构沿y轴方向移动，充电器2设置在x轴运动机构上，x轴运动机构带动充电器2沿x轴方向移动。由y轴运动机构带动x轴运动机构和充电器2移动，再由x轴运动机构带动充电器2移动，由此可实现充电器2在x轴方向和y轴方向的移动。
41.具体地，本实施例的y轴运动机构包括y轴电机10、y轴丝杆11、y轴滑块12和两个第一定位座13，两个第一定位座13沿y轴方向平行间隔设置，y轴丝杆11的两端分别可转动地与两个第一定位座13连接，y轴电机10与y轴丝杆11连接以带动y轴丝杆11转动，y轴滑块12套装在y轴丝杆11上；x轴运动机构包括安装板14、x轴电机15、x轴丝杆16、x轴滑块17和两个第二定位座18，安装板14连接在y轴滑块12上，两个第二定位座18设置在安装板14上且沿x轴方向平行间隔设置，x轴丝杆16的两端分别可转动地连接在两个第二定位座18上，x轴电机15与x轴丝杆16连接以带动x轴丝杆16转动，x轴滑块17套装在x轴丝杆16上，充电器2设置在x轴滑块17上。
42.另外，本实施例的y轴运动机构还包括y轴导向杆19和两个第一导向座20，两个第一导向座20平行间隔设置，y轴导向杆19的两端分别与两个第一导向座20连接，y轴导向杆19与y轴丝杆11平行，y轴滑块12可滑动地套装在y中导向杆19上。x轴运动机构还包括x轴导向杆21，x轴导向杆21的两端分别与两个第二定位座18连接，x轴导向杆21与x轴丝杆16平行，x轴滑块17可滑动地套装在x中导向杆21上。
43.本实施例的其他结构与实施例一相同，此处不再赘述。
44.实施例三
45.本实施例提供一种基于实施例一或实施例二的无线充电装置的定位方法，包括如下步骤：
46.将充电器2设置在移动装置上，使充电器2可移动，并在充电器2的上方设置定位模块，定位模块上设置有位置检测装置；
47.当待充电设备进行充电时，待充电设备放置在定位模块上，待充电设备与定位模块接触，使位置检测装置的信号发生变化，根据位置检测装置的信号的变化，获得待充电设备的角点相对于定位模块的位置；角点是指待充电设备的边缘凸出的位置，如矩形的角点为其四个转角处；
48.根据待充电设备的角点相对于定位模块的位置坐标，计算出待充电设备的中心位
置坐标；
49.移动装置根据计算得到的待充电设备中心位置坐标，带动充电器2进行移动至指定位置，从而使充电器2对准待充电设备的充电线圈。
50.具体地，本实施例的位置检测装置为电阻式压力传感器，当待充电设备与定位模块接触时，位置检测装置的电阻值发生变化，根据位置检测装置的电阻值变化计算待充电设备的角点相对于定位模块的位置坐标。
51.本实施例的定位模块包括面板4和设置面板4上的位置检测装置，位置检测装置包括pet薄膜5、第一ito层6和第二ito层7，面板4、第一ito层6、pet薄膜5和第二ito层7由下至上依次设置，且第一ito层6附着在面板4上，第二ito层7附着在pet薄膜5上，第一ito层6和第二ito层7之间通过间隔物隔开，第一ito层6上设有第一导电条8，第二ito层7上设有第二导电条9，第一导电条8和第二导电条9均有导线引出。其中，第一ito层6上设有三个第一导电条8，三个第一导电条8平行且间隔均匀设置，两个第一导电条8位于第一ito层相对的两边边缘，一个第一导电条8位于第一ito层6的中部；第二tio层7上设有三组第二导电条9，三组第二导电条9平行且间隔均匀设置，两组第二导电条9位于第二ito层7相对的两边边缘，一组第二导电条9位于第二ito层7的中部，每组第二导电条9包括两个位于同一直线且间隔设置的第二导电条9，第二导电条9与第一导电条8垂直，第二导电条9与第一导电条8不接触。即本实施例设置有三个第一导电条8和六个第二导电条9，且三个第一导电条8和六个第二导电条9将第一ito层6和第二ito层7分为四个检测区域，当手机放置在定位模块上时，手机的四角分别位于四个区域内，通过对各个区域施加电压以及测量电压，可得到手机四个角相对于定位模块的位置。具体地，本实施例将第一ito层6作为x电极，且三个第一导电条8的引出端依次为x-、x+和x-；将第二ito层7作为y电极，三组第二导电条9的引出端依次为y-、y+和y-，每组中的两个第二导电条9的电极相等。故而定位模块的每个区域中均有两个第一导电条8和两个第二导电条9，引出端均有x-、x+、y-和y+。每个区域的位置坐标计算如下：(1)计算x轴坐标：在x+电极施加驱动电压，x-接地，y+作为引出端测量得到接触点的电压，由于ito层均匀导电，触点电压与驱动电压之比等于触点的x轴坐标与定位模块的高度之比；(2)计算y轴坐标：在y+电极施加驱动电压，y-接地，x+作为引出端测量得到接触点的电压，由于ito层均匀导电，触点电压与驱动电压之比等于触点的x轴坐标与定位模块的宽度之比；由此，可得到触点相对于定位模块的位置坐标。
52.另外，本实施例的定位方法还包括如下步骤：当充电器进行充电时，收集充电器的实时功率；同时，充电器在指定位置附近进行小范围移动，根据实时功率的变化，最后停留在充电实时功率最大的位置。
53.通过上述方法，可准确得到待充电设备相对于定位模块的位置，然后通过检测充电器2的功率，使充电器2能够准确对准待充电设备的无线充电线圈，保证进行有效的充电以及保证充电的效率。
54.综上，本发明实施例提供一种无线充电装置，其通过在壳体1的安装口101处设置定位模块，定位模块包括面板4和设置面板上的位置检测装置，当待充电设备放置在定位模块上时，待充电设备与定位模块接触，位置检测装置可检测待充电设备与定位模块的接触位置，从而可得到待充电设备的充电线圈的所在位置，接着由控制模块控制移动装置将充电器2移动到与待充电设备的充电线圈相对的位置，实现充电器2与待充电设备的对准，保
证设备可有效充电以及保证无线充电的效率。本发明实施例还提供一种上述无线充电装置对放置在其上的待充电设备进行定位的方法。
55.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。