無(wú)線充電的重要專利研究

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心 北京 100096

1 引言

無(wú)線充電又稱作感應(yīng)充電、非接觸式感應(yīng)充電，顧名思義就是一種不依賴電線，也不需任何其他物理上的鏈接直接對(duì)電子設(shè)備供電，而是利用近場(chǎng)感應(yīng)，也就是電感耦合，由供電設(shè)備將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對(duì)電池充電，并同時(shí)供其本身運(yùn)作之用。實(shí)際無(wú)線充電的設(shè)想早在十九世紀(jì)末就已出現(xiàn)，美國(guó)物理學(xué)家兼電氣工程師Nikola Tesla于1890年就開(kāi)始構(gòu)想無(wú)線供電方法，他構(gòu)想的無(wú)線輸電方法是把地球作為內(nèi)導(dǎo)體，在地球與電離層之間建立起大約8Hz的低頻共振，再利用環(huán)繞地球表面電磁波來(lái)遠(yuǎn)距離傳輸電力。在當(dāng)時(shí)，特斯拉也利用線圈進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，盡管由于財(cái)力等方面的原因?qū)е绿厮估难芯孔罱K沒(méi)有結(jié)果，但是他當(dāng)初的無(wú)線供電技術(shù)構(gòu)想開(kāi)創(chuàng)了無(wú)線電力傳輸?shù)南群?。直?007年美國(guó)麻省理工學(xué)院無(wú)線傳能實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，發(fā)射諧振器和接收諧振器在距離2m傳輸時(shí)傳輸效率約為40%，距離1m時(shí)傳輸效率可達(dá)90%，用兩米外的一個(gè)電源跟空點(diǎn)亮了一盞燈泡，真正的實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電能傳輸。2008年12月17日成立無(wú)線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium)，2010年8月31日無(wú)線充電聯(lián)盟在北京正式將Qi無(wú)線充電技術(shù)引入中國(guó)。2010年中國(guó)CE創(chuàng)新設(shè)計(jì)盛典上，戴爾公司展示了一臺(tái)無(wú)線充電的電腦，這也是全球第一臺(tái)配有無(wú)線感應(yīng)充電基座的筆記本電腦。目前，市場(chǎng)上的無(wú)線充電智能設(shè)備大部分都符合無(wú)線充電聯(lián)盟所制定的Qi規(guī)格，其采用的是電磁感應(yīng)方式，由于該標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，市面上只要是帶有Qi標(biāo)志的產(chǎn)品，都可以互相實(shí)現(xiàn)充電。

2 重要專利分析

2.1 CN200780036419 該專利是美國(guó)捷通國(guó)際有限公司于2007年9月20日提出的申請(qǐng)，發(fā)明名稱為：用于對(duì)電池進(jìn)行感應(yīng)充電的系統(tǒng)和方法，該專利是美國(guó)公司在該技術(shù)領(lǐng)域相對(duì)較早的一件關(guān)于無(wú)線充電技術(shù)的專利申請(qǐng)，并同時(shí)在中國(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣、中國(guó)香港、印度等多達(dá)十四個(gè)國(guó)家獲得授權(quán)保護(hù)，該專利及其同族專利被引證多達(dá)56次。該專利申請(qǐng)的技術(shù)方案為一種用于對(duì)電池再充電的感應(yīng)充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括充電器電路和次級(jí)電路。次級(jí)電路包括反饋機(jī)構(gòu)以通過(guò)初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的感應(yīng)耦合而將反饋提供給充電器電路。充電器電路包括頻率控制機(jī)構(gòu)，用于至少部分響應(yīng)于來(lái)自反饋機(jī)構(gòu)的反饋而控制施加于初級(jí)線圈的功率的頻率。該感應(yīng)充電電路允許非線性充電曲線在具有少量組件的感應(yīng)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。過(guò)電流和過(guò)電壓檢測(cè)器不僅提供用于驅(qū)動(dòng)充電功率的頻率的反饋，而且保護(hù)電池不受潛在有害的功率情形的傷害。通過(guò)改變規(guī)定系統(tǒng)操作的多個(gè)儲(chǔ)存值能夠容易地改變充電曲線。很適于在充電便攜電子裝置中的使用，例如手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、手持游戲裝置、個(gè)人媒體播放機(jī)和其它類似裝置。次級(jí)電路可以被合并入便攜式電子裝置，從而該裝置可以放置在很接近于充電器電路的位置來(lái)充電，因而消除了將裝置插入充電器的必要。該申請(qǐng)的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)線充電電流的精確控制，進(jìn)而能夠?yàn)殇囯x子電池等進(jìn)行精確的充電。

2.2 CN200780001339 該專利是韓國(guó)翰林POSTECH株式會(huì)社于2007年9月13日提出的申請(qǐng)，發(fā)明名稱為：用于電池?zé)o線功率傳輸?shù)姆墙佑|充電器系統(tǒng)及其控制方法，是韓國(guó)在無(wú)線充電技術(shù)領(lǐng)域中較早的一件專利申請(qǐng)。該專利在韓國(guó)、中國(guó)、日本、美國(guó)、歐專局都被授權(quán)保護(hù)，該專利及其同族專利被引證多達(dá)48次。該專利申請(qǐng)的技術(shù)方案為用于電池組的無(wú)線充電器系統(tǒng)包括：無(wú)線充電器設(shè)備；電池組，其以無(wú)線模式從無(wú)線充電器設(shè)備接收電力信號(hào)，以對(duì)電池充電并將電源供給到便攜式終端塊。無(wú)線充電器設(shè)備包括供給電力到電池組的諧振轉(zhuǎn)換器和內(nèi)部裝有中央控制器的無(wú)線充電器盒體，無(wú)線充電器盒體后部邊緣形成有突出的圓形部分，無(wú)線充電器盒體前部部分具有提供為傾斜表面的顯示器塊，圓形部分和前部部分之間形成的平坦表面中設(shè)有電池組定位塊，電池組定位塊內(nèi)裝有用于向電池組傳輸電力的主芯塊。電池組具有包圍電池的屏蔽板和包圍無(wú)線電力接收器電路的屏蔽構(gòu)件。該無(wú)線充電器系統(tǒng)可用于容易地操作無(wú)線電力充電系統(tǒng)和容易地檢查顯示在顯示器塊上的無(wú)線電力充電系統(tǒng)的操作狀態(tài)。

2.3 CN200610011809 該專利是我國(guó)自主研發(fā)創(chuàng)造的技術(shù)，申請(qǐng)人為清華大學(xué)，發(fā)明名稱為：用于植入式醫(yī)療儀器的經(jīng)皮無(wú)線充電裝置，是我國(guó)在無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)用中較早的一件專利申請(qǐng)。該專利被引證多達(dá)34次。該技術(shù)方案是用于植入式醫(yī)療儀器的無(wú)線充電裝置，包括植入人體內(nèi)的充電電路和位于體外的發(fā)射電路，充電電路包括接收線圈、充電控制電路和充電電池，發(fā)射電路包括發(fā)射線圈及其驅(qū)動(dòng)電路。充電控制電路包括依次和接收線圈輸出端連接的整流電路、濾波電路和充電芯片，驅(qū)動(dòng)電路由電源電路、波形發(fā)生器、功率放大電路依次連接而成；發(fā)射線圈為大尺寸扁平狀，接收線圈為小尺寸柱狀，均含有磁芯和線圈，采用平行軸的電磁耦合方式設(shè)置；發(fā)射線圈在驅(qū)動(dòng)電路的激勵(lì)下發(fā)射電磁能量，接收線圈獲得電能，通過(guò)充電控制電路對(duì)充電電池充電。主要用于對(duì)心臟起搏器與除顫器、腦起搏器、脊髓刺激器、外周神經(jīng)刺激器、肌肉刺激器、人工耳蝸等植入式醫(yī)療儀器進(jìn)行充電。本發(fā)明專利經(jīng)皮無(wú)線充電裝置能夠穿過(guò)皮膚對(duì)植入人體的醫(yī)療儀器進(jìn)行充電，避免了電池能量耗盡后的再次手術(shù)，延長(zhǎng)了植入式醫(yī)療儀器的使用壽命，減少了患者接受手術(shù)的危險(xiǎn)，減輕了患者的痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；減小了植入式醫(yī)療儀器的尺寸和重量，從而減小了植入式醫(yī)療儀器作為人體內(nèi)的異物對(duì)患者身體 的不良影響，改善了患者的生活質(zhì)量；改善了充電過(guò)程中體外發(fā)射線圈與體內(nèi)接收線圈的位置容差性，使充電過(guò)程變得更加簡(jiǎn)單便捷和可靠；全國(guó)有上千萬(wàn)可使用植入式醫(yī)療儀器的患者，本發(fā)明專利具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。開(kāi)拓可無(wú)線充電設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域。

3 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線充電技術(shù)領(lǐng)域中的重要專利，其評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)包括專利的同族數(shù)量、被引證次數(shù)、以及法律狀態(tài)等。從重要專利的主要技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行分析，無(wú)線充電已經(jīng)在智能電子設(shè)備中開(kāi)始應(yīng)用，但是由于距離、效能、電磁輻射、技術(shù)含量、成本等多方面的問(wèn)題，無(wú)線充電技術(shù)要廣泛應(yīng)用于生活中，還需要跟進(jìn)一步的研究。