[發(fā)明專利]用于對便攜式元件充電的設(shè)備和關(guān)聯(lián)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310292967.7
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN103545866A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M.徹伊克;Y.瓦斯里夫
• 申請（專利權(quán)）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(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于對便攜式元件充電的設(shè)備和關(guān)聯(lián)充電方法。本發(fā)明更特別地涉及用于通過感應(yīng)充電的設(shè)備，其包括位于充電表面下面、發(fā)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(zhuǎn)換成電流以便對所述便攜式裝置充電。

背景技術(shù)

此類充電設(shè)備是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。如圖1和2中所示，充電設(shè)備20通常包括一個或多個主天線，稱為發(fā)射天線A1、A2、A3，位于充電設(shè)備20的充電表面Sc下面。這些發(fā)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(fā)射天線A1、A2、A3的發(fā)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(shè)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(shè)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(zhǔn)的充電設(shè)備20的（一個或多個）發(fā)射天線A1、A2、A3的發(fā)射。例如通過之前測量每個發(fā)射天線A1、A2、A3的端子處的電壓變化來執(zhí)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(fā)射天線A1、A2、A3與接收天線Ar基本上對準(zhǔn)。一個（或多個）發(fā)射天線A1、A2、A3然后發(fā)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(fā)射的，其為接收天線Ar的接收頻率。此類充電設(shè)備20的尺寸和結(jié)構(gòu)可以由WPC（無線充電聯(lián)盟）類型的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，例如發(fā)射天線A1、A2、A3的發(fā)射頻率在100?kHz和200?kHz之間。

為了優(yōu)選地在便攜式元件10所在的側(cè)上引導(dǎo)磁場B，已知的實踐是為充電設(shè)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(fā)射天線A1、A2、A3下面，亦即在與便攜式元件10所在側(cè)相對的一側(cè)。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(zhuǎn)換成充電電流。充電在便攜式元件10以磁場的調(diào)制的形式向充電設(shè)備20發(fā)送充電結(jié)束消息時停止，該充電結(jié)束消息經(jīng)由發(fā)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(shè)備20中放置平行于充電表面Sc的至少兩個疊加層的發(fā)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(fā)射天線A2位于發(fā)射天線A1和A3之上且其與這些發(fā)射天線A1、A3中的每一個的一部分重疊。然而，發(fā)射的磁場B（參考圖3）在充電設(shè)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(jù)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(shè)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(xiàn)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(shè)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(shè)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(shè)備20是本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的。在圖4中圖示出結(jié)合到充電設(shè)備20中的控制磁場B的發(fā)射的電子電路40。其包括微處理器類型的連接到發(fā)射單元T和三個輸入開關(guān)Se1、Se2、Se3（例如，機械繼電器或晶體管）的陣列的控制系統(tǒng)S，輸入開關(guān)Se1、Se2、Se3中的每個被連接到發(fā)射天線A1、A2、A3。每個發(fā)射天線A1、A2、A3還被連接到輸出開關(guān)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(tǒng)S。