无线充电器、可充电设备、组合系统及调节方法

本申请涉及无线充电技术领域，具体而言，涉及一种无线充电器、可充电设备、组合系统及调节方法。

随着科技的发展和进步，无线充电技术得到发展和应用，例如，无线充电器被应用到机器人领域，使其充电时更加方便快捷。但是，大部分无线充电器在使用时，无法将机器人的充电感应端与无线充电器感应端精准对位，造成充电效率低等缺陷。

发明内容

本申请提供一种改进的无线充电器、可充电设备、组合系统及调节方法。

一种无线充电器，用于给可充电设备充电，包括：

控制器；

多个霍尔传感器，均与所述控制器电连接，所述多个霍尔传感器分布在同一平面内，一部分所述霍尔传感器用于感应可充电设备中第一磁体的磁场，并输出与第一磁体的磁场对应的第一电信号给所述控制器，一部分所述霍尔传感器用于感应可充电设备中第二磁体的磁场，并输出与第二磁体的磁场对应的第二电信号给所述控制器；

传动架和发射线圈，所述发射线圈设置于所述传动架，所述传动架受控于所述控制器，所述控制器根据所述第一电信号和所述第二电信号控 制所述传动架活动，使所述发射线圈能够与可充电设备中的接收线圈对位。

一种可充电设备，可通过无线充电器充电，包括：

接收线圈，包括轴向的第一端和第二端；

第一磁体和第二磁体，所述第一磁体设置于所述第一端，所述第二磁体设置于所述第二端，所述接收线圈的位置根据所述第一磁体的磁场信号与所述第二磁体的磁场信号确定。

一种无线充电器中发射线圈位置的调节方法，该方法用于将无线充电器中的发射线圈与可充电设备中的接收线圈对位，所述方法包括：

利用同一平面内的一个或多个霍尔传感器检测可充电设备内第一磁体的磁场，根据检测到的第一磁体的场强确定检测到最大场强的其中一个霍尔传感器的坐标，以及利用该平面内的一个或多个霍尔传感器检测可充电设备内第二磁体的场强，根据检测到的第二磁体的场强确定检测到最大场强的其中一个霍尔传感器在该平面内的坐标；

根据两个所述霍尔传感器的坐标确定可充电设备内接收线圈在该平面内的坐标；

根据所述接收线圈的坐标在平行于所述多个霍尔传感器所在的平面内调节发射线圈的位置，使发射线圈的坐标与接收线圈的坐标在垂直于所述多个霍尔传感器所在平面的方向上对位。

本申请提供了一种无线充电器、可充电设备、组合系统及调节方法。其中，无线充电器中的多个霍尔传感器可以用于感应可充电设备中第一磁体和第二磁体的磁场，以便可以有效确定可充电设备中接收线圈的坐标，进而通过移动架带动发射线圈移动，从而可以调节发射线圈的位置，使发射线圈与接收线圈对位，提高充电效率。

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一示例性实施例示出的无线充电器的部分结构的示意图；

图2是图1中示出的传动架的示意图；

图3是本申请一示例性实施例示出的多个霍尔传感器的分布视图；

图4是本申请一示例性实施例示出的可充电设备部分结构的示意图；

图5是本申请一示例性实施例示出的调节无线充电器中发射线圈位置的方法的流程图；

图6是本申请一示例性实施例示出的调节无线充电器中发射线圈位置的方法的又一流程图；

图7是本申请一示例性实施例示出的调节无线充电器中发射线圈位置的方法的又一流程图。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1所示为本申请一示例性实施例示出的无线充电器100的部分结构的示意图。

本申请实施例提供一种无线充电器100，用于为无线可充电设备充电，无线可充电设备包括但不限于可充电机器人。

无线充电器100包括壳体10、控制器(未示出)、多个霍尔传感器11、传动架12和发射线圈13。壳体10形成有收容腔，控制器、多个霍尔传感器11、传动架12和发射线圈13均收容于收容腔内。壳体10的形状不限。

多个霍尔传感器11分布在同一平面内，且均与所述控制器电连接。在图1所示的实施例中，无线充电器100还包括平板状结构的霍尔安装板14，多个霍尔传感器11间隔的安装在霍尔安装板14上，该霍尔安装板14与壳体10的其中一侧壁平行。当然，多个霍尔传感器11不仅限于安装在霍尔安装板14上，在其它一些实施例中，多个霍尔传感器11可以直接安装在壳体10的一个侧壁上。

多个霍尔传感器11用于感应可充电设备的磁场，并输出与该磁场对应的电信号给所述控制器。具体而言，请参考图4，可充电设备内设有接收线圈20和位于接收线圈20轴向两端的第一磁体21和第二磁体22，其中一部分霍尔传感器11用于感应可充电设备中第一磁体21的磁场，并输出与第一磁体21的磁场对应的第一电信号给所述控制器，一部分所述霍尔传感器11用于感应可充电设备中第二磁体22的磁场，并输出与第二磁体22的磁场对应的第二电信号给所述控制器。在实际应用场景中，减小霍尔传感器11与壳体10的间距，可以增加霍尔传感器11感应磁场的灵敏度。

发射线圈13设置于所述传动架12。例如，可以通过发射线圈13的骨架与传动架12连接，使发射线圈13与传动架12保持相对固定，但不仅限于此。所述传动架12受控于所述控制器，所述控制器根据第一电信号和 第二电信号控制所述传动架12带动发射线圈13活动，使所述发射线圈13与可充电设备的接收线圈对位。

根据以上的描述可知，本申请提供的无线充电器100通过感应可充电设备中第一磁体和第二磁体的磁场，能够有效确定可充电设备中接收线圈的位置，由此可以通过驱动移动架12带动发射线圈13移动，使发射线圈13与接收线圈20对位，提高充电效率。

在图1所示的实施例中，无线充电器100还包括固定座15，传动架12可活动地设置于固定座15。固定座15与壳体10保持相对固定，固定座15的具体结构不限。

请参考图2，图2为图1中示出的传动架12的示意图。

本申请对传动架12的具体实施方式不做限定。在图2所示的实施例中，所述传动架12包括第一传动组件121和第二传动组件122，所述第一传动组件121包括沿第一方向(图2中x方向)移动的第一输出件1210，第二传动组件122组装于所述第一输出件1210，所述第二传动组件122包括沿第二方向(图2中y方向)输出的第二输出件1220，所述发射线圈13组装于所述第二输出件1220，且所述发射线圈13的移动平面与所述多个霍尔传感器11所在的平面平行。该传动架12中的第二传动组件122可以跟随第一输出件1210沿第一方向移动，并且，第二传动组件122的第二输出件1220可以沿第二方向移动，如此通过两个方向的简单运动，实现发射线圈13在平面内的移动，结构简单且实现方便。本申请对第一输出件1210和第二输出件1220的具体结构不作限定。

在一个实施例中，第一传动组件121还可以包括气缸或直线电机，气缸或直线电机的输出轴与第一输出件1210传动连接，驱动第一输出件1210沿第一方向移动。并且，第二传动组件122还可以包括气缸或直线电机，气缸或直线电机的输出轴与第二输出件1220传动连接，驱动第二输出 件1220沿第二方向移动。其中，第二传动组件122中的气缸或直线电机组装于第一输出件1210。

本实施例中，第一传动组件121包括滚珠丝杠副。具体的，所述第一传动组件121包括第一丝杠1211，第一丝杠1211与第一输出件1210螺纹传动连接，如此设置，有利于增大减速比，通过施加较小的扭矩就可以带动第一输出件1210移动，可以减小马达体积，节省空间。另外，采用滚珠丝杠副可以小范围高精度地调节发射线圈13的位置，提高发射线圈13的位置调节精度。

本实施例中，所述第二传动组件122包括滚珠丝杠副。具体的，所述第二传动组件122还包括第二丝杠1221，所述第二丝杠1221与所述第二输出件1220螺纹传动连接。

第一传动组件121和第二传动组件122还包括旋转电机(图2中未示出)，第一丝杠1211和第二丝杠1221均可以通过旋转电机驱动，控制器与旋转电机连接，以控制旋转电机启停。

请参考图3，图3所示为图1中示出的多个霍尔传感器11的分布示意图。

在一个实施例中，所述多个霍尔传感器11在同一平面内按矩形阵列分布，即，多个霍尔传感器11按横纵两垂直方向排布，且相邻两个霍尔传感器11的横向间隔与纵向间隔均相等。在图3所示的实施例中，多个霍尔传感器11按矩形阵列组装于霍尔安装板14，霍尔安装板14为平面板。

在一个实施例中，相邻两个霍尔传感器11的间距设置成小于第一磁体21与第二磁体22间距的√2/2倍。如此可以避免同一霍尔传感器11同时检测到第一磁体21的磁场和第二磁体22的磁场。

本申请还提供一种可充电设备，可充电设备包括但不限于可充电机器人。

请参考图4，图4所示为可充电设备部分结构的示意图。

可充电设备包括接收线圈20、第一磁体21和第二磁体22。接收线圈20包括轴向的第一端201和第二端202，所述第一磁体21设置于所述第一端201，所述第二磁体22设置于所述第二端202，所述接收线圈20的位置根据所述第一磁体21的磁场信号与所述第二磁体22的磁场信号确定。如此设置，根据接收线圈20、第一磁体21和第二磁体22三者的位置关系，可以使无线充电器100中的霍尔传感器11分别感应第一磁体21和第二磁体22的磁场，控制器根据霍尔传感器11输入的第一电信号和第二电信号可以很方便的确定接收线圈20的坐标，并驱动移动架12移动，实现发射线圈13与接收线圈20对位，进而提高充电效率。第一磁体21和第二磁体22包括但不限于采用永久磁铁。

在一个实施例中，所述第一磁体21与所述第二磁体22的连线与所述接收线圈20的轴线重合。如此设置，可以根据第一磁体21和第二磁体22的场强信号更加精准方便地确定接收线圈20的位置，进而实现发射线圈13与接收线圈20的精确对位，并可以简化控制器的处理过程。

本申请还提供一种包含无线充电器100和可充电设备的组合系统，其中，无线充电器100包括控制器、多个霍尔传感器11、传动架12和发射线圈13，所述多个霍尔传感器11均与所述控制器连接，且分布在同一平面内，所述发射线圈13设置于所述传动架12，所述传动架12受控于所述控制器。可充电设备包括接收线圈20、第一磁体21和第二磁体22，所述接收线圈20包括轴向的第一端201和第二端202，所述第一磁体21设置于所述第一端201，所述第二磁体22设置于所述第二端202。所述多个霍尔传感器11中，一部分霍尔传感器11用于感应第一磁体21的磁场，并输出与第一磁体21对应的第一电信号，一部分霍尔传感器11用于感应第二磁体22的磁场，并输出与第二磁体22的磁场对应的第二电信号，所述控制器能够根据所述第一电信号和第二电信号控制所述传动架12活动，使 所述发射线圈13与可充电设备的接收线圈20对位。如此设置，无线充电器100通过感应可充电设备内第一磁体21和第二磁体22的磁场，能够有效确定可充电设备中接收线圈20的位置，由此可以通过移动架12调节无线充电器100内发射线圈13的位置，使发射线圈13与接收线圈20实现对位，提高充电效率。

需指出的是，无线充电器100包括图1至3所示出的无线充电器100的部分结构，可充电设备包括图4所示出的可充电设备的部分结构，此处不再赘述。

在一个实施例中，如图3和图4所示，所述多个霍尔传感器11在同一平面内按矩形阵列分布，即，多个霍尔传感器11按横纵两垂直方向排布，且相邻两个霍尔传感器11的横向间隔与纵向间隔相等。在图3所示的实施例中，多个霍尔传感器11按矩形阵列组装于霍尔安装板14，霍尔安装板14为平面板。

在一个实施例中，两个霍尔传感器11的间距小于第一磁体21与第二磁体22间距的√2/2倍。如此设置，可以避免同一霍尔传感器11同时检测到第一磁体21和第二磁体22的磁场。

请参考图5，图5为本申请一示例性实施例示出的调节无线充电器100中发射线圈位置的方法的流程图。

本申请实施例提供一种调节无线充电器100中发射线圈13位置的方法，该方法用于将无线充电器100中的发射线圈13与可充电设备中的接收线圈20对位，所述方法包括步骤S10、步骤S20和步骤30。

步骤S10，利用同一平面内的一个或多个霍尔传感器11检测可充电设备内第一磁体21的磁场，根据检测到的第一磁体21的场强确定检测到最大场强的其中一个霍尔传感器11在该平面的坐标，以及利用该平面内的一个或多个霍尔传感器11检测可充电设备内第二磁体22的场强，根据检 测到的第二磁体22的场强确定检测到最大场强的其中一个霍尔传感器11在该平面的坐标。

此步骤中，各霍尔传感器11的坐标可以预先设定并存储在控制器内，直接提取即可，但不仅限于此。

在一个实施例中，多个霍尔传感器11可以在同一平面内按矩形阵列排布，多个霍尔传感器11在横向和纵向两垂直方向间隔排布，且纵向间隔与横向间隔相同。

步骤S20，根据所述两个霍尔传感器11的坐标确定可充电设备内接收线圈20的坐标。此步骤中，可以根据两霍尔传感器11的坐标计算接收线圈20的坐标，计算方法不限。

步骤S30，根据所述接收线圈20的坐标在平行于所述多个霍尔传感器11所在的平面内调节发射线圈13的位置，使发射线圈13的坐标与接收线圈20的坐标在垂直于所述多个霍尔传感器11所在平面的方向上对准。

根据以上的描述可知，该方法利用多个霍尔传感器11感应可充电设备中第一磁体21和第二磁体22的磁场，能够有效确定可充电设备中接收线圈20的位置，由此可以调节无线充电器100内发射线圈13的位置，使发射线圈13与接收线圈20准确对位，提高充电效率。

在一个实施例中，在步骤S10中，所述利用同一平面内的一个或多个霍尔传感器11检测可充电设备内第一磁体21的磁场，具体包括：

利用与第一磁体21正对的霍尔传感器11检测第一磁体21的磁场，或利用围绕第一磁体21的多个霍尔传感器11检测第一磁体21的磁场。

当第一磁体21沿垂直于霍尔传感器11所在平面的方向与其中一个霍尔传感器11正对时，则可以通过与第一磁体21正对的霍尔传感器11检测第一磁体21的磁场，且此霍尔传感器11检测到的第一磁体21的磁场的场强最大。当第一磁体21沿垂直于霍尔传感器11所在平面的方向不与 任一霍尔传感器11正对时，则可以利用第一磁体21外围的多个霍尔传感器11共同检测第一磁体21的磁场，从中找出检测到的第一磁体21场强最大的一个霍尔传感器11。

在一个实施例中，在步骤S10中，所述利用同一平面内的一个或多个霍尔传感器11检测可充电设备内第二磁体22的磁场，具体包括：

利用与第二磁体22正对的霍尔传感器11检测第二磁体22的磁场，或利用围绕第二磁体22的多个霍尔传感器11检测第二磁体22的磁场。当第二磁体22沿垂直于霍尔传感器11所在平面的方向与其中一个霍尔传感器11正对时，则可以通过与第二磁体22正对的霍尔传感器11检测第二磁体22的磁场，且此霍尔传感器11检测到的第二磁体22的磁场的场强最大。当第二磁体22沿垂直于霍尔传感器11所在平面的方向不与任一霍尔传感器11正对时，则可以利用第二磁体22外围的多个霍尔传感器11共同检测第二磁体22的磁场，从中找出检测到的第二磁体22场强最大的一个霍尔传感器11。

以检测第一磁体21的磁场为例，距离第一磁体21越近的霍尔传感器11，感应到的第一磁体21的场强越大，距离第一磁体21较远的霍尔传感器11，感应到的第一磁体21的场强越小，如此可以通过靠近和围绕第一磁体21的多个霍尔传感器11检测第一磁体21的场强，距离第一磁体21较远的霍尔传感器11输出给控制器的电信号可以忽略，这样控制器可以根据少量电信号确定检测到最大场强的其中一个霍尔传感器11的坐标，以缩短控制器的处理时间和提高处理效率。同理，也可以利用围绕第二磁体22的多个霍尔传感器11检测第二磁体22的场强，此处不再赘述。

需指出的是，可以通过增大第一磁体21和第二磁体22之间的间隔，使一部分霍尔传感器11用来感应第一磁体21的磁场，一部分霍尔传感器11用来感应第二磁体22的磁场，避免出现同一个霍尔传感器11同时检测第一磁体21和第二磁体22的磁场。在一个实施例中，第一磁体21与第二 磁体22的间距可以设置成大于两个相邻霍尔传感器11间距的√2倍。

在一个具体的实施例中，在步骤S10中，可以利用围绕第一磁体21的四个霍尔传感器11检测第一磁体21的场强，其中，四个霍尔传感器11呈正方形分布，第一磁体21位于四个霍尔传感器11围成的空间内。同理，也可以利用围绕第二磁体22的四个霍尔传感器11检测第二磁体22的场强，其中，四个霍尔传感器11呈正方形分布，第二磁体22位于四个霍尔传感器11围成的空间内。

在一个实施例中，在步骤S20中，根据所述两个霍尔传感器11的坐标确定可充电设备内接收线圈20的坐标，具体包括：

将所述两个霍尔传感器11的坐标的连线的中点坐标确定为接收线圈20的坐标。

此步骤中，参考可充电设备内第一磁体21、第二磁体22和接收线圈20三者的相对位置，通过检测到第一磁体21和第二磁体22最大场强的两个霍尔传感器11的坐标的连线的中点坐标为接收线圈20的坐标，该坐标更接近接收线圈20的坐标，由此可以使发射线圈13与接收线圈20精确对位。

请参考图6，图6为本申请一示例性实施例示出的调节无线充电器100中发射线圈位置的方法的又一流程图。

在一个实施例中，该方法还包括步骤S11、步骤S21、步骤S31和步骤S40。其中步骤S11、步骤S21、步骤S31分别与S10、步骤S20、步骤S30基本相同，此处不再赘述。

步骤S40，继续调节发射线圈13的位置，使发射线圈13与接收线圈20进一步对位。在步骤S40中，可以在发射线圈13与接收线圈20对位的基础上，进一步调节发射线圈13的位置，使发射线圈13与接收线圈20精确定位，使接收线圈20的充电效率进一步提升。

在一个实施例中，在步骤S40中，所述继续调节发射线圈13的位置，使发射线圈13与接收线圈20进一步对位，具体包括：

检测接收线圈20中电流的变化，若接收线圈20的电流增大，则按相同方向移动发射线圈13，若接收线圈20的电流减小，则反向移动发射线圈13，使发射线圈13与接收线圈20进一步对位。

该实施例中，接收线圈20的电流增大，则表明接收线圈20充电功率增大，发射线圈13与接收线圈20相对位置较之前更优，此时则可以同向移动发射线圈13，使接收线圈20的充电功率达到最大化。反之，若接收线圈20的电流减小，则表明接收线圈20充电功率下降，发射线圈13与接收线圈20发射偏移，此时则可以反向移动发射线圈13，避免接收线圈20的充电功率进一步下降。

在一个实施例中，在步骤S40中，所述继续调节发射线圈的位置，使发射线圈与接收线圈进一步对位，还包括：

以低于发射线圈13的坐标与接收线圈20的坐标对位前的速度继续调节发射线圈13的位置，使发射线圈13与接收线圈20进一步对位。也就是说，在发射线圈13的坐标与接收线圈20的坐标对位后，降低发射线圈13的移动速度，这样可以增加发射线圈13移动时的距离，有利于与接收线圈20实现快速和精确对位，避免来回返回移动。

请参考图7，图7为本申请一示例性实施例示出的调节无线充电器100中发射线圈位置的方法的又一流程图。

该方法还包括步骤S12、步骤S22、步骤S32、步骤S41和步骤S50。其中步骤S12、步骤S22、步骤S32、步骤S41分别与S11、步骤S21、步骤S31和步骤S40基本相同，此处不再赘述。

步骤S50，检测接收线圈20中电流的变化率，若所述变化率小于阈值，停止移动所述发射线圈13。

在步骤S50中，电流的变化率反映接收线圈20的充电功率的变化率，当电流的变化率小于阈值，说明充电功率变化不大，此时发射线圈13与接收线圈20精确对位，停止移动所述发射线圈13，发射线圈13可在此位置与接收线圈20保持相对固定，为接收线圈20供电。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。