一种可弯曲的无线充电装置制造方法及图纸

本申请公开了一种可弯曲的无线充电装置，具有大约90度可操作的弯曲半径，其包括柔性基板、接收线圈、电池、柔性EMI屏蔽层和控制模块。接收线圈设置在基板的一表面上，并且电性连接到控制模块。电池，可为一种柔性电池，其设置于基板的另一表面之下。EMI屏蔽层设置在接收线圈和电池之间。

A flexible wireless charging device

【技术实现步骤摘要】
一种可弯曲的无线充电装置
本专利技术涉及电子充电装置，尤其涉及一种具有能够在使用上达到大约90度可操作的弯曲半径的无线充电装置。
技术介绍
近来，随着非接触（即无线）充电技术的发展，便携式电子设备已经采用了感应式无线充电设备进行无线充电。无线电力传输可以被定义为，通过位于电力发送单元（PTU）的线圈和位于电力接收单元（PRU）的线圈之间的磁感应而进行的谐振式无线电力传输；然后，PRU将所接收的电力传送到各种类型的便携式电子设备的电池。可穿戴电子设备尤其需要薄而轻的电池，以使佩戴者舒适并确保其安全。由于可穿戴电子设备呈更为复杂的形状，因此需要能够随着佩戴者的身体弯曲或屈伸的电池。尽管已经有一些柔性电池被公开，但是这些电池往往具有各种刚性或脆性部件，例如陶瓷隔板，它们限制了电池可能弯曲的程度。PRU本身与前述柔性电池的集成也被认为是另一个挑战；因为接收线圈通常由不易弯曲的粗金属线形成。因此，对于电池制造商而言，将PRU和柔性电池集成到柔性充电设备中已成为一项挑战。亟需一种可弯曲的无线充电设备以及柔性电池；这种设备及电池可以用在可弯曲的电子设备中，例如便携式可穿戴电子设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种解决上述和其他需求的无线充电装置。根据本专利技术的一个方面，提供一种集成了电池的可弯曲的无线充电装置，特别是柔性电池。根据本专利技术的一个实施例，可弯曲的无线充电装置包括柔性（flexible）基板、柔性接收线圈、电池、柔性EMI屏蔽层和控制模块。基板具有大约90度的可操作的弯曲半径。接收线圈设置在基板的一表面上。电池位于基板的另一表面之下。EMI屏蔽层设置在设于基板上的接收线圈和电池之间。控制模块设置或形成在基板的与接收线圈相邻的一侧，并分别电性连接接收线圈和电池。根据本专利技术的另一方面，可弯曲的无线充电装置还包括另外的输出连接组，其连接到外部负载，使柔性电池能够同时对外部负载执行无线充电过程和放电过程。控制模块控制柔性电池的充电过程和/或负载的放电过程。附图说明本专利技术各附图以示例性而非限制的方式示出了本专利技术。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件，其中：图1示意性地示出了根据本专利技术一实施例的一种可弯曲的无线充电装置；图2示出了根据本专利技术实施例的一种可弯曲的无线充电装置的示例；图3示出了没有电池的可弯曲的无线充电装置的截面图的示例；图4示出了根据本专利技术一实施例的一种可弯曲的无线充电装置的实际实现的示例；图5示意性地示出了根据本专利技术一实施例的控制模块；图6示意性地示出了根据本专利技术另一实施例的一种可弯曲的无线充电装置；图7示出了根据图6所示实施例的可弯曲的无线充电装置的示例；图8示意性地示出了根据图6所示实施例的可弯曲的无线充电装置；图9描绘出一可用于如图1所示的可弯曲的无线充电装置的柔性电池结构；图10描绘出一可用于如图1所示的可弯曲的无线充电装置的Jellyroll电池结构；以及图11A及图11B分别描绘出本专利技术及对应前案的海绵隔膜的结构。具体实施方式在以下描述中，举例说明了各种柔性电池和柔性无线充电装置。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下，可以进行修改，包括添加和/或替换。为免模糊本专利技术，可以省略描述具体细节；然而，本说明书的编写能够使本领域技术人员可以在不进行过度实验的情况下实践本文的教导。参照图1和图2，图1是根据本专利技术一实施例的一种可弯曲的无线充电装置的示意图；图2是示出根据本专利技术实施例的可弯曲的无线充电装置的示例图。在该实施例中，可弯曲的无线充电装置10包括柔性基板100、基本上为平面的接收线圈20、柔性电池40、柔性EMI屏蔽（电磁干扰屏蔽）层102、以及控制模块30。基板100具有至少90度的可操作的弯曲半径。术语“可操作的弯曲半径”是指充电装置可弯曲至至少90度并仍具有电子和机械方面的功能。更进一步，其也可能可在弯曲达120度或是180度（各半相互叠合）仍运作正常。接收线圈20设置在基板100的表面上，并且用于接收来自外部的传输电感线圈11的电能。该外部的传输电感线圈通常连接到电源，例如传统的墙上电源插座，或者通过USB端口连接到计算机电源。执得注意的是，所述电池40可为一柔性电池，相关细节将容后描述。或者是，其又可以是一个非常小的电池，例如钮扣电池或薄膜电池，通过小体积容许充电装置在导通和弯折不会受到干扰。柔性电池40位于也可以设置于具有接收线圈20的基板100的另一个表面附近之下。EMI屏蔽层102设置在接收线圈20和柔性电池40之间。控制模块30设置在或者形成在基板100的与接收线圈20相邻的一侧上，并且分别电连接到接收线圈20和柔性电池40。控制模块30还可包括形成有两个电极302、304（例如导电垫）的第一输出连接组300，这两个电极表示相应的柔性电池40的正极端子和负极端子。此外，参考图3，图3是示出了没有柔性电池的可弯曲的无线充电装置的截面图的示例图。接收线圈20由金属层202和附着到金属层202的至少一个覆盖层204组成，其中金属层202通过使用加成或减成涂覆方式（subtractivecoatingmethod）而制造在柔性基板100上。金属层202的材料可以是铜、银、铜合金、银复合材料或其组合。至少一个覆盖层204保护金属层202免受机械损坏或氧化，并且它还可包括在金属层202上方的可选的粘合剂层（未示出），覆盖层204位于可选的粘合剂层上。基板100和覆盖层204的材料可以是聚酰亚胺（PI）薄片、聚醚醚酮（PEEK）、透明导电聚酯薄膜、弹性体薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或其组合。金属层202的厚度在5-100μm的范围内，并且基板100或覆盖层204的厚度在2-100μm的范围内。EMI屏蔽层102可以由吸收电磁波材料或反射电磁波的材料（例如热塑性或弹性体材料或其组合）与导电金属膜或粉末或纤维填料（例如金属/碳粉末或纤维）形成。示例性的EMI屏蔽材料包括铜和镍涂覆的聚氨酯片、具有埋入式磁性铁氧体颗粒的硅橡胶。参照图4，图4示出了根据本专利技术一实施例的无线充电装置的一种实现的示例图。在该实施例中，无线充电装置安装在一头盔的外表面上。如图4所示，无线充电装置10沿着头盔50的轮廓弯曲成弧形。根据本专利技术的可弯曲无线装置的接收线圈能够承受至少2000次反复弯曲（弯曲半径在20-40mm且至少120度的弯曲角度）而不损失充电性能。参照图1、图2和图5。图5是根据本专利技术一实施例的控制模块的示意图。在该实施例中，控制模块30包括串联连接的无线充电电路300、电池充电电路320和保护电路340。无线充电电路300电性连接接收线圈20。电池充电电路320调节来自无线充电电路300的电压和电流，并向保护电路340输出调节后的电压和电流。保护电路通过第一输出连接组连接到柔性电池，并且还包括连接在保护电路和柔性电池之间的开关模块360本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可弯曲的无线充电装置，包括：/n一柔性基板，其具有至少90度可操作的弯曲半径；/n一基本上为平面的接收线圈，其用于接收自一外部的传输电感线圈的电能，并且设置在所述柔性基板的一表面上；/n柔性电池，其具有至少90度可操作的弯曲半径；/n一柔性EMI屏蔽层，其位于所述接收线圈和所述柔性电池之间，用于阻挡来自所述接收线圈的电磁干扰；/n一控制模块，其位于或形成于所述柔性基板的一侧邻近所述接收线圈，并与所述接收线圈和所述电池电性连通，其中，所述控制模块用于控制所述柔性电池的充电过程和所述负载的放电过程。/n

【技术特征摘要】
20180518 US 62/673141;20190509 US 16/4072071.一种可弯曲的无线充电装置，包括：
一柔性基板，其具有至少90度可操作的弯曲半径；
一基本上为平面的接收线圈，其用于接收自一外部的传输电感线圈的电能，并且设置在所述柔性基板的一表面上；
柔性电池，其具有至少90度可操作的弯曲半径；
一柔性EMI屏蔽层，其位于所述接收线圈和所述柔性电池之间，用于阻挡来自所述接收线圈的电磁干扰；
一控制模块，其位于或形成于所述柔性基板的一侧邻近所述接收线圈，并与所述接收线圈和所述电池电性连通，其中，所述控制模块用于控制所述柔性电池的充电过程和所述负载的放电过程。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括一第一输出连接组和第二输出连接组，其中所述控制模块通过所述第一输出连接组连接到所述柔性电池，并通过所述第二输出连接组连接到所述负载。


3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括串联连接的无线充电电路、电池充电电路和保护电路，其中所述无线充电电路连接所述接收线圈，所述保护电路和所述柔性电池之间连接一开关模块。


4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述开关模块包括串联连接的充电开关和放电开关。


5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述保护电路通过将预定值与所述柔性电池或所述负载的电压和/或电流进行比较，在充电过程中选择性地接通和断开充电开关，或者在放电过程中选择性地接通和断开放电开关。


6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述充电开关和所述放电开关是具有栅极、漏极和源极的MOSFET器件，
所述充电开关的栅极和所述放电开关的栅极分别连接到所述保护电路；
所述充电开关的漏极和所述放电开关的漏极相互连接；
所述充电开关的源极连接到所述负载的负极端子；
所述放电开关的源极连接到所述柔性电池的负极端子，所述柔性电池的正极端子和所述负载的正极端子连接到一公共节点。


7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性电池是一锂离子电池。


8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述锂离子电池包括静电纺丝聚合物纤维海绵隔膜。


9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述锂离子电池是自恢复锂离子电池。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晨敏，路胜博，韩颖龙，
申请(专利权)人：纳米及先进材料研发院有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;HK