[發(fā)明專利]感應充電器和充電方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980134768.5
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN102144347A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設計）人: W·埃特斯;R·P·維瑟;J·A·范德林登
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H02J7/02
• 分類號: H02J7/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳立明;龐淑敏

技術領域

本發(fā)明涉及一種感應充電器和充電方法。該充電器適用于使用在充電器與裝置之間的無接觸感應耦合來同時對一個或者多個電池供電裝置進行充電。

背景技術

許多如今的便攜裝置并入可再充電電池。示例裝置包括電動牙刷、電動剃須刀、胡須修剪器和/或脫毛設備。該裝置也可以包括其它可充電裝置，比如蜂窩電話或者膝上型計算機。

在這些設備中的一些設備中，經(jīng)由感應耦合而不是直接電連接對電池進行再充電。例子包括飛利浦Sonicare^TM牙刷、松下數(shù)字無繩電話方案KX-PH15AL和松下男士剃須刀ES70/40系列。

這些設備中的各設備通常具有適配器或者充電器，其從電網(wǎng)、汽車點煙器或者其它電源取得功率，并且將它轉(zhuǎn)換成適合于對電池進行充電的形式。存在與對這些裝置進行供電或者充電的常規(guī)手段關聯(lián)的諸多問題。

在各裝置內(nèi)的電池的特性和與它們連接的手段均隨著制造商的不同和設備的不同而顯著變化。因此，擁有若干這樣的裝置的用戶必須也擁有若干不同適配器。如果用戶旅行外出，那么如果他們希望在這一段時間內(nèi)使用他們的設備，則他們將不得不攜帶他們的一大堆充電器。

充電器無論使用直接電連接還是感應耦合都經(jīng)常要求用戶將小型連接器插入裝置中或者將設備準確對準地放入支架中，因而引起不便。

此外，多數(shù)適配器和充電器不得不插入電網(wǎng)電源插座中，因此如果若干適配器和充電器一起使用，則它們占據(jù)插線板的空間并且引起接線的無序和凌亂。

除了上述問題之外，還有與具有開放式電接觸的充電器關聯(lián)的附加實際問題。例如，這樣的充電器由于有可能腐蝕或者短接接觸而不能使用于潮濕環(huán)境中，并且它們由于有可能引起電火花而不能使用于易燃氣體環(huán)境中。

使用感應充電的充電器無需具有開放式電接觸，因此允許適配器和設備被密封以及在潮濕環(huán)境中使用。例如，如上文提到的電動牙刷、剃須刀和脫毛設備被設計成使用于浴室中。然而這樣的充電器仍然受如上文所述的所有其它問題困擾。例如，設備仍需準確放入充電器中以使得設備和充電器處于預定相對位置。適配器仍然僅被設計為特別用于某個設備式樣和機型，并且仍然僅能一次對一個設備進行充電。因而用戶仍需擁有和管理一大堆不同適配器。

Splashpower?Limited(UK)名下的US-7248017-B2認識到上述問題，并且描述多種克服要求裝置與充電器軸向?qū)实母袘β蕚魉拖到y(tǒng)的限制的解決方案。

一種相對簡單的解決方案是使用感應功率傳送系統(tǒng)，其中初級單元能夠在大區(qū)域內(nèi)發(fā)射電磁場。用戶可以簡單地將一個或者多個要進行再充電的設備放置在初級單元的范圍內(nèi)，而無需準確放置它們。例如，這一初級單元可以包括環(huán)繞大區(qū)域的初級線圈。當電流流過初級線圈時，產(chǎn)生在大區(qū)域內(nèi)延伸的電磁場，并且具有次級拾波線圈的設備可以放置于這一區(qū)域內(nèi)任一處。這一方法受諸多弊端困擾。首先，電磁發(fā)射強度受到管制限制。因而這一方法僅能以有限速率傳送功率。其次，由于拾波線圈按照定義將環(huán)繞比初級線圈小得多的區(qū)域，所以拾波線圈將僅環(huán)繞由初級線圈生成的磁場的對應一小部分。這種所謂磁耦合例如依賴于拾波線圈相對于初級線圈的距離、橫截面和定向。

次級線圈與初級線圈的磁耦合系數(shù)k₂₁表示為次級線圈所環(huán)繞的通量Φ₂與初級線圈所環(huán)繞的通量Φ₁之比：

k₂₁＝Φ₂/Φ₁

耦合系數(shù)越小，磁耦合就越弱，而為了傳送相同量的能量在初級線圈中的電流就必須越高。增加初級線圈中的電流由于電阻而增加能量損耗。為了使能量傳送高效并且限制能量損耗，希望優(yōu)化在初級線圈與拾波線圈之間的磁耦合。