[發明專利]用于對便攜式元件充電的設備和關聯方法

在審

• 申請號: 201310292967.7
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103545866A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: M.徹伊克;Y.瓦斯里夫
• 申請（專利權）人: 法國大陸汽車公司;大陸汽車有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J17/00;H01M10/44;H01F30/14;H01F27/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;劉春元

技術領域

本發明涉及一種用于對便攜式元件充電的設備和關聯充電方法。本發明更特別地涉及用于通過感應充電的設備，其包括位于充電表面下面、發射垂直于通過它們的電流的磁場的主天線。此磁場被包括在位于充電表面上的便攜式裝置中的輔助天線接收。接收到的磁場的強度然后被便攜式裝置轉換成電流以便對所述便攜式裝置充電。

背景技術

此類充電設備是本領域的技術人員已知的。如圖1和2中所示，充電設備20通常包括一個或多個主天線，稱為發射天線A1、A2、A3，位于充電設備20的充電表面Sc下面。這些發射天線A1、A2、A3被連接到電子電路（在圖1中未示出），其使得控制每個發射天線A1、A2、A3的發射是可能的。蜂窩電話或其他類型的便攜式元件10被放置在充電設備20的充電表面Sc上（參考圖2）。此便攜式元件10包括輔助天線，稱為接收天線Ar。

下面解釋此類充電設備的操作。電子電路檢測充電表面Sc上的接收天線Ar的位置，并且指示與接收天線Ar最對準的充電設備20的（一個或多個）發射天線A1、A2、A3的發射。例如通過之前測量每個發射天線A1、A2、A3的端子處的電壓變化來執行接收天線Ar的位置檢測。具有最大電壓變化的（一個或多個）發射天線A1、A2、A3與接收天線Ar基本上對準。一個（或多個）發射天線A1、A2、A3然后發射垂直于通過它（們）的電流的磁場B，亦即在接收天線Ar的方向上。磁場B是以確定頻率f發射的，其為接收天線Ar的接收頻率。此類充電設備20的尺寸和結構可以由WPC（無線充電聯盟）類型的標準設定。根據此標準，例如發射天線A1、A2、A3的發射頻率在100?kHz和200?kHz之間。

為了優選地在便攜式元件10所在的側上引導磁場B，已知的實踐是為充電設備20裝配由鐵磁材料30、也稱為鐵氧體（ferrite）30制成的諧振層，其位于發射天線A1、A2、A3下面，亦即在與便攜式元件10所在側相對的一側。磁場B被此鐵氧體30反射并被主要朝著便攜式元件10改向。接收天線Ar接收此磁場B且便攜式元件10然后將接收天線Ar接收到的磁場的強度轉換成充電電流。充電在便攜式元件10以磁場的調制的形式向充電設備20發送充電結束消息時停止，該充電結束消息經由發射天線A1、A2、A3被接收到且被電子電路解碼。

為了在充電表面Sc上獲得盡可能均勻的磁場B，已知的實踐是在充電設備20中放置平行于充電表面Sc的至少兩個疊加層的發射天線A1、A2、A3，位于頂層上的天線相對于位于下層上的天線偏移。如圖2中所示，發射天線A2位于發射天線A1和A3之上且其與這些發射天線A1、A3中的每一個的一部分重疊。然而，發射的磁場B（參考圖3）在充電設備20的充電表面Sc上并不是完全均勻的（參考圖2）。便攜式元件10根據其在充電表面Sc上的位置接收不同強度的磁場。這在圖3中示出，其中，在充電設備20的縱軸X上示出了磁場B的強度。從此圖3很明顯地呈現出的是磁場B的強度在充電表面Sc的中心部分上、在位置x1和x2之間基本上是均勻的，但是在充電設備20的邊緣處，從位置0至位置x1和從位置x2至位置L，磁場B的強度顯著下降。這部分地是由于充電設備20的邊緣處的磁場B的耗散（dissipation）。由于磁場B的強度在這些末端處是不足的，所以便攜式元件10的充電在那里是不可能的或者花費異常長的時間。

此充電設備20是本領域的技術人員已知的。在圖4中圖示出結合到充電設備20中的控制磁場B的發射的電子電路40。其包括微處理器類型的連接到發射單元T和三個輸入開關Se1、Se2、Se3（例如，機械繼電器或晶體管）的陣列的控制系統S，輸入開關Se1、Se2、Se3中的每個被連接到發射天線A1、A2、A3。每個發射天線A1、A2、A3還被連接到輸出開關Ss1、Ss2、Ss3且然后連接到至少一個阻抗匹配電容器Ca且最終連接到接收單元R，接收單元R本身被連接到控制系統S。