无线充电的重要专利研究

无线充电的重要专利研究

卢娟

国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京市， 100096

摘要：本文介绍了无线充电技术领域的主要技术热点，通过对无线充电系统相关重要专利进行解读和分析，以期为我国电子设备无线充电技术领域的发展提供参考。

关键词：无线；充电；专利研究

1 引言

无线充电又称作感应充电、非接触式感应充电，顾名思义就是一种不依赖电线，也不需任何其他物理上的链接直接对电子设备供电，而是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。实际无线充电的设想早在十九世纪末就已出现，美国物理学家兼电气工程师Nikola Tesla于1890年就开始构想无线供电方法，他构想的无线输电方法是把地球作为内导体，在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振，再利用环绕地球表面电磁波来远距离传输电力。在当时，特斯拉也利用线圈进行了一系列的实验，尽管由于财力等方面的原因导致特斯拉的研究最终没有结果，但是他当初的无线供电技术构想开创了无线电力传输的先河。直到2007年美国麻省理工学院无线传能实验中发现，发射谐振器和接收谐振器在距离2m传输时传输效率约为40%，距离1m时传输效率可达90%，用两米外的一个电源跟空点亮了一盏灯泡，真正的实现了无线电能传输。2008年12月17日成立无线充电联盟（Wireless Power Consortium），2010年8月31日无线充电联盟在北京正式将Qi无线充电技术引入中国。2010年中国CE创新设计盛典上，戴尔公司展示了一台无线充电的电脑，这也是全球第一台配有无线感应充电基座的笔记本电脑。目前，市场上的无线充电智能设备大部分都符合无线充电联盟所制定的Qi规格，其采用的是电磁感应方式，由于该标准的统一，市面上只要是带有Qi标志的产品，都可以互相实现充电。

2 重要专利分析

1.1 CN200780036419

该专利是美国捷通国际有限公司于2007年9月20日提出的申请，发明名称为：用于对电池进行感应充电的系统和方法，该专利是美国公司在该技术领域相对较早的一件关于无线充电技术的专利申请，并同时在中国、美国、日本、韩国、中国台湾、中国香港、印度等多达十四个国家获得授权保护，该专利及其同族专利被引证多达56次。该专利申请的技术方案为一种用于对电池再充电的感应充电系统，该系统包括充电器电路和次级电路。次级电路包括反馈机构以通过初级线圈和次级线圈的感应耦合而将反馈提供给充电器电路。充电器电路包括频率控制机构，用于至少部分响应于来自反馈机构的反馈而控制施加于初级线圈的功率的频率。该感应充电电路允许非线性充电曲线在具有少量组件的感应系统中实现。过电流和过电压检测器不仅提供用于驱动充电功率的频率的反馈，而且保护电池不受潜在有害的功率情形的伤害。通过改变规定系统操作的多个储存值能够容易地改变充电曲线。很适于在充电便携电子装置中的使用，例如手机、个人数字助理、手持游戏装置、个人媒体播放机和其它类似装置。次级电路可以被合并入便携式电子装置，从而该装置可以放置在很接近于充电器电路的位置来充电，因而消除了将装置插入充电器的必要。该申请的技术方案实现了对无线充电电流的精确控制，进而能够为锂离子电池等进行精确的充电。

1.2 CN200780001339

该专利是韩国翰林POSTECH株式会社于2007年9月13日提出的申请，发明名称为：用于电池无线功率传输的非接触充电器系统及其控制方法，是韩国在无线充电技术领域中较早的一件专利申请。该专利在韩国、中国、日本、美国、欧专局都被授权保护，该专利及其同族专利被引证多达48次。该专利申请的技术方案为用于电池组的无线充电器系统包括：无线充电器设备；电池组，其以无线模式从无线充电器设备接收电力信号，以对电池充电并将电源供给到便携式终端块。无线充电器设备包括供给电力到电池组的谐振转换器和内部装有中央控制器的无线充电器盒体，无线充电器盒体后部边缘形成有突出的圆形部分，无线充电器盒体前部部分具有提供为倾斜表面的显示器块，圆形部分和前部部分之间形成的平坦表面中设有电池组定位块，电池组定位块内装有用于向电池组传输电力的主芯块。电池组具有包围电池的屏蔽板和包围无线电力接收器电路的屏蔽构件。该无线充电器系统可用于容易地操作无线电力充电系统和容易地检查显示在显示器块上的无线电力充电系统的操作状态。

1.3 CN200610011809

该专利是我国自主研发创造的技术，申请人为清华大学，发明名称为：用于植入式医疗仪器的经皮无线充电装置，是我国在无线充电技术应用中较早的一件专利申请。该专利被引证多达34次。该技术方案是用于植入式医疗仪器的无线充电装置，包括植入人体内的充电电路和位于体外的发射电路，充电电路包括接收线圈、充电控制电路和充电电池，发射电路包括发射线圈及其驱动电路。充电控制电路包括依次和接收线圈输出端连接的整流电路、滤波电路和充电芯片，驱动电路由电源电路、波形发生器、功率放大电路依次连接而成；发射线圈为大尺寸扁平状，接收线圈为小尺寸柱状，均含有磁芯和线圈，采用平行轴的电磁耦合方式设置；发射线圈在驱动电路的激励下发射电磁能量，接收线圈获得电能，通过充电控制电路对充电电池充电。主要用于对心脏起搏器与除颤器、脑起搏器、脊髓刺激器、外周神经刺激器、肌肉刺激器、人工耳蜗等植入式医疗仪器进行充电。本发明专利经皮无线充电装置能够穿过皮肤对植入人体的医疗仪器进行充电，避免了电池能量耗尽后的再次手术，延长了植入式医疗仪器的使用寿命，减少了患者接受手术的危险，减轻了患者的痛苦和经济负担；减小了植入式医疗仪器的尺寸和重量，从而减小了植入式医疗仪器作为人体内的异物对患者身体 的不良影响，改善了患者的生活质量；改善了充电过程中体外发射线圈与体内接收线圈的位置容差性，使充电过程变得更加简单便捷和可靠；全国有上千万可使用植入式医疗仪器的患者，本发明专利具有极高的经济效益和社会效益。开拓可无线充电设备的应用领域。

3 结束语

无线充电技术领域中的重要专利，其评判标准包括专利的同族数量、被引证次数、以及法律状态等。从重要专利的主要技术内容进行分析，无线充电已经在智能电子设备中开始应用，但是由于距离、效能、电磁辐射、技术含量、成本等多方面的问题，无线充电技术要广泛应用于生活中，还需要跟进一步的研究。

参考文献：

[1] 毕建忠,叶天国. 无线充电技术原理及应用浅析[J]. 电脑知识与技术,2019,(27)：219-220

[2] 谢利涛，赵志强，王彦莉.无线充电技术及其应用[J].河南科技,2011(05)：68-69

[3] 袁浩博. 浅析手机无线充电技术[J]. 数字通信世界,2017(9): 191-192.

作者简介：卢娟1985年生，女，汉族，甘肃人，助理工程师，主要研究方向：电力系统。