远距离无线供电装置、方法及系统与流程

本发明涉及无线充电技术领域，尤其是涉及一种远距离无线供电装置、方法及系统。

背景技术：

目前的无线充电类装置主要分两种，一种是采用感应耦合充电原理，充电时须将充电设备放置于充电板上，通过感应耦合的原理在近距离充电；另一种是采用无线电波的原理，充电时充电设备可以在较远距离通过接收无线电波进行充电。然而，这两种无线充电装置都存在较大的局限性，感应耦合充电在充电时需要将充电设备与充电板紧贴，虽去除了电源线限制，但带来了充电板限制；无线电波式充电虽可以实现远距离充电，但由于电磁波远距离传播会受平面波原理的影响，能量密度会随距离的平方衰减，这使其实际充电功率极小，增加了充电时间。因此，现有的无线充电装置的便捷性还有待提升。

技术实现要素：

本发明实施例的目的在于提供了一种，提升了无线充电装置的便捷性。

第一方面，本发明实施例提供了一种远距离无线供电装置，包括：发射模块和发射控制模块，所述发射模块包括发射单元和能量汇聚单元；所述发射控制模块，用于根据待充电设备的位置控制所述发射模块发射电磁波的方向和/或角度；所述发射单元，用于按照所述发射控制模块控制的所述方向和/或角度，向所述能量汇聚单元发射电磁波；所述能量汇聚单元，用于将接收到的所述发射单元发射的电磁波汇聚为电磁波束发射至所述待充电设备，以通过所述电磁波束对所述待充电设备充电。

在可选的实施方式中，所述发射模块包括一个或多个发射天线；所述发射天线用于发射预设角度范围的电磁波。

在可选的实施方式中，所述发射模块包括多个发射天线；所述多个发射天线分别用于发射不同频段的电磁波；其中，所述发射天线发射电磁波的预设角度范围越小，所述发射天线发射的电磁波能量密度越高。

在可选的实施方式中，所述发射控制模块包括负载探测器和方向控制器；所述负载探测器用于预先与待充电设备的通信模块进行通信，以确定所述待充电设备的位置；所述方向控制器用于根据所述待充电设备的位置与所述发射天线之间的相对位置，控制所述多个发射天线的电磁波发射方向转向所述待充电设备，以使所述待充电设备通过接收天线接收所述多个发射天线发射的电磁波。

在可选的实施方式中，所述发射模块还包括：方向指示单元；所述方向指示单元包括激光器；所述方向控制器还用于在控制所述发射天线的电磁波发射方向时，同时控制所述方向指示单元的光束发射方向；其中，所述方向指示单元的光束发射方向与所述发射天线的电磁波发射方向相同；所述方向指示单元用于在所述发射天线发射电磁波时，以与所述电磁波相同的方向向所述能量汇聚单元发射光束，以使所述光束指示所述电磁波束的波束方向。

在可选的实施方式中，所述负载探测器还用于探测在预设范围内是否有待充电设备，并在预设范围内出现待充电设备时通过控制所述方向控制器使所述发射天线开始发射电磁波。

在可选的实施方式中，所述负载探测器还用于在预设范围内没有待充电设备时控制所述发射天线停止发射电磁波。

在可选的实施方式中，所述装置还包括支架；所述发射单元及所述能量汇聚单元均设置于所述支架上。

第二方面，本发明实施例提供了一种远距离无线供电方法，应用于如第一方面所述的远距离无线供电装置，所述方法包括：通过发射控制模块检测待充电设备的位置信息，并根据所述待充电设备的位置信息控制发射单元发射电磁波的方向和/或角度；通过所述发射单元按照所述发射控制模块控制的所述方向和/或角度，向能量汇聚单元发射电磁波，以使所述能量汇聚单元将接收到的所述发射单元发射的电磁波汇聚为电磁波束发射至所述待充电设备，通过所述电磁波束对所述待充电设备充电。

第三方面，本发明实施例提供了一种远距离无线供电系统，包括待充电设备和第一方面所述的装置；所述待充电设备设置有电磁波接收模块和通信模块，所述电磁波接收模块包括多个接收天线；所述接收天线用于接收所述远距离无线供电装置发射的电磁波，以对所述待充电设备的电池进行充电；所述通信模块用于与所述远距离无线供电装置进行通信，以向所述远距离无线供电装置发送所述待充电设备的位置。

本发明实施例提供了一种远距离无线供电装置、方法及系统，该装置包括：发射模块和发射控制模块，所述发射模块包括发射单元和能量汇聚单元；发射控制模块，用于根据待充电设备的位置控制发射模块发射电磁波的方向和/或角度；发射单元，用于按照发射控制模块控制的方向和/或角度，向能量汇聚单元发射电磁波；能量汇聚单元，用于将接收到的发射单元发射的电磁波汇聚为电磁波束发射至待充电设备，以通过电磁波束对所述待充电设备充电。一方面，通过能量汇聚单元汇聚电磁波，从而提升了充电功率，另一方面，通过使发射控制模块控制发射模块发射电磁波的方向和/或角度，可以将充电设备放置在电磁波发射范围内的任意位置进行无线充电，提升了无线充电的便捷性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种远距离无线供电装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电磁波发射示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电磁波发射示意图；

图4为本发明实施例提供的一种远距离无线供电方法流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

考虑到现有的无线充电装置的便捷性还有待提升的问题，本发明实施例提供了一种远距离无线供电装置、方法及系统，可以应用于提升无线充电装置的便捷性。

本发明实施例提供了一种远距离无线供电装置，参见如图1所示的远距离无线供电装置结构示意图，该装置包括：发射模块11和发射控制模块12，上述发射模块包括发射单元111和能量汇聚单元112。

上述发射控制模块12，用于根据待充电设备的位置控制发射模块发射电磁波的方向和/或角度。上述发射控制模块12与发射模块11通信连接，并向发射模块发送控制信号，诸如脉冲信号、模拟信号或数字信号等可以实现发射模块的电磁波发射方向和/或角度控制的控制信号。

发射单元111，用于按照发射控制模块控制的方向和/或角度，向能量汇聚单元发射电磁波。发射模块11接收发射控制模块的控制信号后，根据该控制信号执行相应的动作(诸如改变发射模块中发射单元的电磁波发射方向或发射角度等)，由于该控制信号是发射控制模块12基于待充电设备的位置得到的，因此，发射单元111按照该控制信号执行相应的动作后，能量汇聚单元112将发射单元111发射的电磁波汇聚(诸如反射汇聚或将发射单元发射的电磁波转换为小角度发射以汇聚电磁波)至待充电设备，待充电设备放置在波束汇聚点处接收大功率电磁波，就可以进行充电。上述待充电设备可以是诸如智能小家电、智能穿戴设备、电动牙刷、电动剃须刀、植入式医疗器械等带有电磁波能量接收天线的电子设备。

能量汇聚单元112，用于将接收到的发射单元发射的电磁波汇聚为电磁波束发射至待充电设备，以通过电磁波束对待充电设备充电。上述能量汇聚单元112为可以汇聚电磁波的装置(诸如电磁波反射面或可以汇聚电磁波的装置)，使电磁波在传播路径上不会扩散或扩散很少，上述汇聚电磁波的方式可以是使用电磁波反射面进行反射汇聚电磁波，上述装置可以为诸如玻璃面或金属面等可以反射汇聚电磁波的材质，上述汇聚电磁波的方式还可以是控制电磁波发射角度范围的方式汇聚电磁波，使电磁波变为电磁窄波束，达到汇聚电磁波的效果。当上述能量汇聚单元通过反射电磁波的方式汇聚电磁波时，上述发射控制模块12控制发射模块发射电磁波的方向和/或角度后，发射单元111发射到能量汇聚单元112的电磁波的入射角发生变化，进而改变电磁波的反射角，将电磁波反射至待充电设备所在位置。

本实施例提供的上述远距离无线供电装置，一方面，通过能量汇聚单元汇聚电磁波，从而提升了充电功率，另一方面，通过使发射控制模块控制发射模块发射电磁波的方向和/或角度，可以将充电设备放置在电磁波发射范围内的任意位置进行无线充电，提升了无线充电的便捷性。

为了提升上述远距离无线供电装置的充电功率，本实施例提供的远距离无线供电装置中的发射模块包括一个或多个发射天线；其中，该发射天线用于发射预设角度范围的电磁波。上述发射天线可以是经过特殊处理后得到的发射角较小的电磁波，即该发射天线发射的电磁波的预设角度范围较小，当该预设角度范围较小时，可以缩小电磁波的辐射范围，进而提升充电功率。

在一种具体的实施方式中，为了实现电磁波的汇聚，既可以采用上述能量汇聚单元反射电磁波的方式进行电磁波汇聚，也可以采用将发射单元和能力汇聚单元合二为一的方式进行电磁波汇聚，即将发射天线作为发射模块11，使发射天线发射较小角度的电磁窄波束，已达到汇聚电磁波的效果。当采用将发射天线作为发射模块的方式进行电磁波汇聚时，发射模块采用平板阵列天线，发射较小角度的电磁波，参见如图2所示的电磁波发射示意图和图3所示的电磁波发射示意图，图2中发射的电磁波的预设角度范围(发射角)为第一预设角度范围，图3中发射的电磁波的预设角度范围为第二预设角度范围，其中，第二预设角度范围大于第一预设角度范围，从图2和图3中可以看出，当发射模块11中的发射天线发射电磁波的发射角增大时，发射的电磁波波束越宽，电磁波越分散。由于上述发射控制模块可以根据待充电设备的位置控制发射天线的辐射位置，使电磁波发射至待充电设备，因此上述发射天线的发射角(预设角度范围)越小，电磁波汇聚成的波束越窄，对于待充电设备的充电功率越大。

在一种具体的实施方式中，上述发射天线的发射频率也可以空气的介质特点，选择合适的发射频率，减少能量衰减。当上述发射天线为多个发射天线时，可以将多个发射天线构成天线阵列，以提高发射能量密度。各天线分布位置取决于电磁波频率，各发射天线内部电磁波频率、相位一致，各发射天线的方向受发射控制模块统一控制调整，将各发射天线发射的电磁波汇聚到待充电设备处接收大功率电磁波进行充电。相应的，待充电设备也可以设置有多个能量接收天线，以增加接收功率。

为了提升上述远距离无线供电装置的使用便捷性，本实施例提供的远距离无线供电装置中的发射控制模块包括负载探测器和方向控制器。其中，待充电设备中设置有通信模块，该通信模块可以与远距离无线供电装置中的负载探测器进行通信。上述负载探测器用于预先与待充电设备的通信模块进行通信，以确定待充电设备的位置。该位置也可以是待充电设备与远距离无线供电装置的相对位置，诸如待充电设备的位置为距离上述远距离无线供电装置的发射模块一定距离的正前方。上述方向控制器用于根据待充电设备的位置与发射天线之间的相对位置，控制多个发射天线的电磁波发射方向转向待充电设备，以使待充电设备通过接收天线接收多个发射天线发射的电磁波。

为了使用户在充电过程中可以获取到电磁波的发射方向，本实施例提供的远距离无线供电装置中的发射模块还包括：方向指示单元。其中，上述方向控制器还用于在控制发射天线的电磁波发射方向时，同时控制方向指示单元的光束发射方向。上述方向指示单元用于在发射天线发射电磁波时，以与电磁波相同的发射方向向能量汇聚单元发射光束，以使光束指示电磁波束的波束方向。方向指示单元的光束发射方向与发射天线的电磁波发射方向相同，从而使方向指示单元发射的光束与发射模块发射的电磁波的方向相同，以指示电磁波的发射方向。其中，上述方向指示单元包括但不限于激光器，以方便用户找到电磁波波束方向。上述方向指示单元还可以包括其他能够指示电磁波方向的可见光或不可见光的发射器。

为了使远距离无线供电装置更加智能，本实施例提供的远距离无线供电装置中的负载探测器还用于探测在预设范围内是否有待充电设备，并在预设范围内出现待充电设备时通过控制方向控制器使发射天线开始发射电磁波。由于负载探测器的通信范围有限，可以在负载探测器能够与待充电设备的通信模块进行通信时，负载探测器确定在预设范围内有待充电设备，并同时获取待充电设备的位置，控制发射天线开始向该待充电设备的位置发射电磁波，以对待充电设备进行充电。

考虑到预设范围内没有待充电设备的情况，上述负载探测器还用于在预设范围内没有待充电设备时通过控制方向控制器使发射天线停止发射电磁波。在负载探测器无法待充电设备的通信模块进行通信时，确定在预设范围内没有待充电设备，负载探测器通过控制方向控制器使发射天线停止发射电磁波，以避免能量的浪费。

为了使发射模块可以将电磁波发射的更远，本实施例提供的远距离无线供电装置还包括支架。其中，上述发射模块及能量汇聚单元均设置于支架上。当采用上述能量汇聚单元反射电磁波的方式进行电磁波汇聚时，上述能量汇聚单元为圆弧形或灯罩形以汇聚电磁波波束，上述发射模块可以位于圆弧形或灯罩形的中心，以使圆弧形或灯罩形反射面汇聚发射模块发射的电磁波波束，待充电设备可放置在电磁波波束内接收大功率电磁波进行充电。

本实施例提供的上述远距离无线供电装置，可以实现对待充电设备的远距离、大功率充电，该远距离无线供电装置可以应用于对多种带有接收天线的电子设备的无线大功率充电，应用场景广泛，且该远距离无线供电装置可以探测在预设范围内是否有待充电设备，并自动对预设范围内的待充电设备进行充电，提升了无线充电的便捷性。

对应于上述远距离无线供电装置，本实施例提供了一种远距离无线供电方法，该方法应用于上述实施例提供的远距离无线供电装置，参见如图4所示的远距离无线供电方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤s402：通过发射控制模块检测待充电设备的位置信息，并根据待充电设备的位置信息控制发射单元发射电磁波的方向和/或角度。

步骤s404：通过发射单元按照发射控制模块控制的方向和/或角度，向能量汇聚单元发射电磁波，以使能量汇聚单元将接收到的发射单元发射的电磁波汇聚为电磁波束发射至待充电设备，通过电磁波束对待充电设备充电。

本实施例提供的上述远距离无线供电方法，一方面，通过能量汇聚单元汇聚电磁波，从而提升了充电功率，另一方面，通过使发射控制模块控制发射模块发射电磁波的方向和/或角度，可以将充电设备放置在电磁波发射范围内的任意位置进行无线充电，提升了无线充电的便捷性。

在一种实施方式中，上述发射模块包括一个或多个发射天线；上述方法还包括：通过发射天线发射预设角度范围的电磁波。

在一种实施方式中，上述发射控制模块包括负载探测器和方向控制器；上述方法还包括：预先通过负载探测器与待充电设备的通信模块进行通信，以确定待充电设备的位置。触发方向控制器根据待充电设备的位置与发射天线之间的相对位置，控制多个发射天线的电磁波发射方向转向待充电设备，以使待充电设备通过接收天线接收多个发射天线发射的电磁波。

在一种实施方式中，上述发射模块还包括：方向指示单元；上述方法还包括：触发方向控制器在控制发射天线的电磁波发射方向时，同时控制方向指示单元的光束发射方向；其中，方向指示单元的光束发射方向与发射天线的电磁波发射方向相同，以使方向指示单元的光束指示电磁波束的波束方向。

在一种实施方式中，上述方法还包括：触发负载探测器探测预设范围内是否有待充电设备，并在预设范围内出现待充电设备时通过控制方向控制器使发射天线开始发射电磁波。在预设范围内没有待充电设备时控制发射天线停止发射电磁波。

本实施例提供的上述远距离无线供电方法，可以实现对待充电设备的远距离、大功率充电，该远距离无线供电装置可以应用于对多种带有接收天线的电子设备的无线大功率充电，应用场景广泛，且该远距离无线供电装置可以探测在预设范围内是否有待充电设备，并自动对预设范围内的待充电设备进行充电，提升了无线充电的便捷性。

本实施例所提供的方法，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，方法实施例部分未提及之处，可参考前述装置实施例中相应内容。

对应于上述远距离无线供电装置，本实施例提供了一种远距离无线供电系统，该系统包括待充电设备和上述实施例提供的远距离无线供电装置。

其中，上述待充电设备设置有电磁波接收模块和通信模块，电磁波接收模块包括多个接收天线。

接收天线用于接收远距离无线供电装置发射的电磁波，以对待充电设备的电池进行充电。

通信模块用于与远距离无线供电装置进行通信，以向远距离无线供电装置发送待充电设备的位置。

本实施例提供的上述远距离无线供电系统，一方面，通过能量汇聚单元汇聚电磁波，从而提升了充电功率，另一方面，通过使发射控制模块控制发射模块发射电磁波的方向和/或角度，可以将充电设备放置在电磁波发射范围内的任意位置进行无线充电，提升了无线充电的便捷性。

本发明实施例提供了一种计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被处理器调用和执行时，所述计算机可执行指令促使所述处理器实现上述实施例所述的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。