專利名稱：非接觸式電能接收設備及方法和電能傳送設備及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種充電系統(tǒng)，更具體地，涉及一種非接觸式充電系統(tǒng)及其控制方法， 其中電能傳輸可以在外來物質被置于所述非接觸式充電系統(tǒng)的充電板上時被中斷，即使在充電操作中通過觸碰或者移置而使非接觸式充電設備在所述非接觸式充電系統(tǒng)的充電板上移動時，充電操作也能夠連續(xù)保持在穩(wěn)定的電壓，這樣可以提高充電效率。
背景技術：
便攜式電子設備，例如便攜式電話、個人數字助理(PDA)、便攜式媒體播放器 (PMP)、數字多媒體廣播終端(DMB終端)、音頻動態(tài)壓縮第三層(MP； )播放器或筆記本電腦， 由于它們通常是在用戶移動時被使用，所以不能夠插入家里或者辦公室里的常規(guī)電源。因此，所述便攜式電子設備配有電池或者可充電電池。通過電源線或者電源連接器，充電系統(tǒng)可被用來向所述便攜式設備的電池或者電池組充入由常規(guī)電源提供的電能。然而，當所述充電器和所述電池被連接或者斷開以通過該連接器電源系統(tǒng)補充電池的電能時，由于所述充電連接器和所述電池連接器之間的電勢差可能會發(fā)生瞬間放電。因此外來物質會逐漸積聚在兩個連接器上并且最終可能會造成火災。更進一步，所述連接器上面聚集的濕氣和灰塵會引起電池的放電以及諸如降低電池壽命、低的電池質量等等這樣的其它問題。為了解決連接器電源系統(tǒng)的上述問題，開發(fā)了一種非接觸式充電系統(tǒng)。在根據現有技術的非接觸式充電系統(tǒng)中，對電池進行充電的設備被置于所述非接觸式充電系統(tǒng)的初級線圈上，并且所述電池會通過該電池的次級線圈充電。通過初級線圈產生的磁場，所述電池由來自所述次級線圈的感應電動勢的感應電流來充電。使用現有技術的已存在的非接觸式充電系統(tǒng)只能夠被用于向便攜式設備供電。由于它們不能被用于不同的情況，所以只有有限的實際應用。而且，如果在所述初級線圈生成的磁場的有效范圍內放置金屬，由于磁場的變化將會在所述初級線圈內產生大量的電能損失，從而可能損壞該非接觸式充電系統(tǒng)。

發(fā)明內容
為了解決現有技術的上述問題做出了本發(fā)明，所以本發(fā)明用于當外來物質被置于充電板上時通過停止電能傳送來保護非接觸式電能接收設備和非接觸式電能傳送設備。本發(fā)明還用于通過保證即使在充電中通過觸碰或者移置而使非接觸式電能接收設備在所述非接觸式電能傳送設備的充電板上移動時，充電操作也在穩(wěn)定的電壓下執(zhí)行， 從而提高充電效率。更進一步，本發(fā)明還用于保護電池組不受由初級鐵芯和次級鐵芯產生的磁場的影響，從而使得所述電池組可以被穩(wěn)定的充電。根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種對非接觸式電能傳送設備的電能信號進行無線傳送的方法，該方法包括將所述電能信號傳送至非接觸式電能接收設備；通過向所述非接觸式電能接收設備請求充電狀態(tài)信息，接收來自所述非接觸式電能接收設備的所述充電狀態(tài)信息；以及在基于所述充電狀態(tài)信息計算用于對電能進行補償的電能信號的補償頻率之后，以該補償頻率傳送所述電能信號。根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于以非接觸式電能接收設備接收電能信號的方法，該方法包括如果從所述非接觸式電能傳送設備接收到唯一標識符請求信號，則傳送響應信號；在傳送所述響應信號之后對電池進行充電時，接收來自所述非接觸式電能傳送設備的充電狀態(tài)請求信號；響應于所述充電狀態(tài)請求信號而傳送充電狀態(tài)信息；以及利用補償后的電能信號來給所述電池充電，該補償后的電能信號具有取決于所述充電狀態(tài)信息的補償頻率。根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種非接觸式電能傳送設備，該設備包括初級充電鐵芯，與非接觸式電能接收設備的次級充電鐵芯電磁耦合；全橋諧振轉換器，被配置為將電能信號傳送至所述非接觸式電能接收設備；門驅動器模塊，被配置為促使所述全橋諧振轉換器傳送轉換后的電能信號；接收信號處理模塊，被配置為對傳送自所述非接觸式電能接收設備的信號進行處理；以及中央控制器，被配置為確認來自所述非接觸式電能接收設備的充電狀態(tài)信息，并被配置為在基于所述充電狀態(tài)信息計算用于對電能進行補償的電能信號的補償頻率之后，以該補償頻率來傳送所述電能信號。根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種非接觸式電能接收設備，該設備包括次級充電鐵芯，通過對應于傳送自初級鐵芯的電能信號生成感應電流，所述電能信號包括標識符請求信號；整流器塊，連接至所述次級充電鐵芯以對所述感應電流進行整流；電池單元；充電IC塊，被配置為利用來自所述整流器塊的電能來給所述電池單元充電；已接收電能監(jiān)控器模塊，被配置為對通過所述次級充電鐵芯接收到的電能進行監(jiān)控；以及電能接收器控制單元，被配置為如果從非接觸式電能傳送設備接收到唯一標識符請求信號則傳送響應信號、在傳送所述響應信號之后給電池充電時接收來自所述非接觸式電能傳送設備的充電狀態(tài)請求信號、響應于該充電狀態(tài)請求信號而傳送充電狀態(tài)信息、以及利用補償后的電能信號來給所述電池充電，該補償后的電能信號具有取決于所述充電狀態(tài)信息的補償頻率。根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種非接觸式充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括非接觸式電能傳送設備，用來在其初級充電鐵芯上產生電能信號；以及非接觸式電能接收設備，用來從所述非接觸式電能傳送設備接收電能信號，從而在所述非接觸式充電系統(tǒng)的控制下進行充電。所述非接觸式電能接收設備包括次級充電鐵芯，該次級充電鐵芯響應所述非接觸式電能傳送設備的初級充電鐵芯而產生感應電流；整流器塊，連接到所述次級充電鐵芯來整流所述感應電流；充電集成電路(IC)塊，促使利用來自所述整流器塊的電能來給電池組充電；已接收電能監(jiān)控器模塊，監(jiān)控通過所述次級充電鐵芯接收到的電能；以及電能接收器控制單元，該控制單元被構造為用來控制所述整流器塊、充電集成電路(IC)塊和所述已接收電能監(jiān)控器模塊，并且控制標識符(ID)的生成和充電狀態(tài)信號。所述已接收電能監(jiān)控器模塊包括低壓監(jiān)控器模塊和高壓監(jiān)控器模塊，所述低壓監(jiān)控器模塊比較和辨別所接收的電能是否被檢測到具有低電壓，所述高壓監(jiān)控器模塊比較和辨別所接收的電能是否被檢測到具有高電壓。根據本發(fā)明的另一個方面，提供了非接觸式充電系統(tǒng)的控制方法，所述非接觸式充電系統(tǒng)包括非接觸式電能傳送設備和非接觸式電能接收設備，所述非接觸式電能傳送設備在其初級充電鐵芯上產生電能信號的，而所述非接觸式電能接收設備從所述非接觸式電能傳送設備接收所述電能信號從而被充電。所述控制方法包括步驟在所述非接觸式電能傳送設備的初級鐵芯處，傳送目標檢測信號，并且等待響應信號，所述目標檢測信號包括請求所述非接觸式電能接收設備的唯一 ID值的請求信號；通過辨別由所述初級充電鐵芯根據負載調制(load modulation)而檢測的信號來辨別是否從所述非接觸式電能接收設備接收到標準唯一 ID信號；如果辨別出從所述非接觸式電能接收設備接收到標準唯一 ID信號，通過所述非接觸式電能傳送設備的門驅動器模塊來在初級充電鐵芯處產生全電能傳送(full power transmission)信號；向所述非接觸式電能接收設備請求充電狀態(tài)信息以及基于從所述非接觸式電能接收設備接收到的充電狀態(tài)信息來調整充電等級；以及如果從所述非接觸式電能接收設備接收到充滿電的狀態(tài)信息，終止充電操作并在液晶顯示器面板或者充電狀態(tài)指示器發(fā)光模塊上顯示充滿電的狀態(tài)。這里，通過辨別由所述初級充電鐵芯根據負載調制而檢測的信號來辨別是否從所述非接觸式電能接收設備接收到標準唯一 ID信號的步驟包括如果所述初級充電鐵芯根據負載調制而檢測的信號不是具有從所述非接觸式電能接收設備傳送的標準ID數據的標準信號，則轉換到外來物質檢測模式；以及如果所檢測的外來物質是金屬或者電子器件，則在液晶顯示器面板或者充電狀態(tài)指示器發(fā)光模塊上顯示外來物質錯誤并且終止相應的充電塊的充電操作。更進一步，基于從所述非接觸式電能接收設備接收的充電狀態(tài)信息來調整充電等級的步驟包括向所述非接觸式電能接收設備請求關于充電狀態(tài)信息的數據信息；接收從所述非接觸式電能接收設備傳送的充電狀態(tài)信息，所述充電狀態(tài)信息包括已充電量信息和所接收的電量的電壓數據；分析和辨別所述電能信號上的關于充電狀態(tài)信息的數據，該電能信號從所述非接觸式電能接收設備接收；以及計算所述電能信號的頻率從而基于從所述非接觸式電能接收設備接收到的電壓數據來補償傳送電能，并以補償頻率傳送電能信號。根據本發(fā)明的另一個方面，提供了一種非接觸式充電系統(tǒng)的控制方法，所述非接觸式充電系統(tǒng)包括非接觸式電能傳送設備和非接觸式電能接收設備，所述非接觸式電能傳送設備從其初級充電鐵芯產生電能信號，并且所述非接觸式電能接收設備從所述非接觸式電能傳送設備接收所述電能信號從而被充電，所述控制方法包括步驟檢測，在處于接收電能信號的等待模式中的所述非接觸式電能接收設備處，檢測和目標檢測信號一起從所述非接觸式電能傳送設備的初級充電鐵芯傳送的請求信號，并將與所請求的所述非接觸式電能接收設備的ID值相關的信號傳送到所述非接觸式電能傳送設備，所述請求信號用來請求所述非接觸式電能接收設備的唯一 ID值，；在傳送所述唯一 ID值后轉換到充電等待模式，整流從所述非接觸式電能傳送設備傳送的電能信號以及利用整流后的電能信號為電池組充電；辨別從所述非接觸式電能傳送設備傳送的電能信號是否具有參考電壓，并且如果經辨別的電能信號低于所述參考電壓，則傳送電壓調整信號來請求電壓提高，或者如果經辨別的電能信號高于所述參考電壓，則傳送電壓調整信號來請求電壓降低；傳送所述電壓調整信號后，如果接收到的電壓是參考電壓，產生指示正常接收的信號；以及辨別所述電池組是否處于充滿電的狀態(tài)，如果所述電池組處于充滿電的狀態(tài)，則終止充電操作。如上所述，本發(fā)明在外來物質置于充電板上時通過停止電能傳送來防止所述非接觸式電能接收設備和所述非接觸式電能傳送設備被損壞。更進一步，本發(fā)明也可以通過確保即使充電中通過觸碰或者移置而使所述非接觸式電能接收設備在所述非接觸式電能傳送設備的充電板上移動時，充電操作也在穩(wěn)定的電壓下執(zhí)行，從而提高充電效率。而且，本發(fā)明也能夠保護所述電池組不受由所述初級充電鐵芯和次級充電鐵芯產生的磁場的影響，從而使得所述電池組可以被穩(wěn)定的充電。


通過在下面結合附圖的詳細描述，可以更清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、 特征以及其它優(yōu)點，其中圖1是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能傳送設備的示意性結構圖；圖2是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收設備的示意性結構圖；圖3是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能傳送過程的流程圖；圖4是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收過程的流程圖；圖5是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能傳送過程的控制流程圖；圖6是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收過程的控制流程圖；圖7和8是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收設備的電路圖；圖9是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收設備的結構的分解透視圖；圖10是圖9的側視圖；圖11和12是示出了現有技術的功率控制效率的圖表；圖13至16是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的功率控制效率的圖表；圖17是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收設備上的反復充電/放電的效率測試的圖表；以及圖18和19示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的操作。
具體實施例方式下面，將參考附圖對本發(fā)明進行更充分地描述，其中顯示了本發(fā)明的示例性實施方式。圖1是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能傳送設備的示意性結構圖；圖2是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收設備的示意性結構圖；圖3是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能傳送過程的流程圖；圖4是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收過程的流程圖；圖5 是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能傳送過程的控制流程圖；圖6是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收過程的控制流程圖；圖7和8 是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收設備的電路圖；圖9是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收設備的結構的分解透視圖；圖10 是圖9的側視圖；圖11至16是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的功率控制效率的圖表；圖17是示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的非接觸式電能接收設備上的反復充電/放電的效率測試的圖表；以及圖18和19示出了根據本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)的操作。參考圖1至19，本發(fā)明的非接觸式充電系統(tǒng)A包括非接觸式電能傳送設備10，該非接觸式電能傳送設備被構造為無實際接觸地將電能信號傳送到非接觸式電能接收設備 30。如圖1中所述，所述非接觸式電能傳送設備10包括中央控制單元21和全橋諧振轉換器22，該全橋諧振轉換器22用來無實際接觸地將電能信號傳送到所述非接觸式電能接收設備30。所述非接觸式電能傳送設備10還包括門驅動器模塊23，該門驅動器模塊23使得所述全橋諧振轉換器22傳送轉換后的電能信號，所述非接觸式電能傳送設備10還包括接收信號處理模塊M，該接收信號處理模塊M處理從所述非接觸式電能接收設備傳送的信號以及將所處理的信號發(fā)送到所述中央控制單元21。所述非接觸式電能傳送設備10還包括電能傳送設備外殼(未圖示)。該電能傳送設備外殼包括位于其前側的電能開啟/關閉開關、用于信號輸入的輸入面板、液晶顯示器 (IXD)面板153以及充電狀態(tài)指示器發(fā)光二極管(LED)模塊154。所述IXD面板153和所述LED模塊IM用來顯示非接觸式充電板(未圖示)和所述非接觸式電能接收設備30的狀態(tài)和充電狀態(tài)。在所述電能傳送設備外殼內，安裝有電源單元25。同樣的，如圖1中所示，被實施為移動設備的電池的非接觸式電能接收設備安裝在所述非接觸式電能傳送設備的充電板上，所述移動設備例如為移動電話、個人數字助理(PDA)、便攜式多媒體播放器(PMP)、數字多媒體廣播終端(DMB終端)、運動圖像專家組 (MPEG)音頻第3層播放器(MP3播放器)或者筆記本電腦。當所述非接觸式電能接收設備 30置于所述充電板上時，所述非接觸式電能傳送設備10通過檢測所述非接觸式電能接收設備30的放置來開始充電操作。下面會描述控制所述非接觸式電能傳送設備10的充電操作的中央控制單元21的結構。如圖1中所示，所述中央控制單元21包括電源塊211，該電源塊211連接到所述電源單元25，以給所述非接觸式電能傳送設備10供電；信號輸出塊212，該信號輸出塊212將指示信號輸出到所述LCD面板153和所述充電狀態(tài)LED模塊154 ；門輸出信號處理塊213， 該門輸出信號處理塊213連接到所述門驅動器模塊23，以傳送控制信號作為自初級充電鐵芯13的輸出電能信號的響應；接收信號處理塊214，該接收信號處理塊214連接到所述初級充電鐵芯13，以處理從所述接收信號處理模塊M傳送的信號，所述接收信號處理模塊M 處理從所述非接觸式電能接收設備30傳送的信號；以及主控制器210，該主控制器控制所述非接觸式電能傳送設備10的各個部分，所述各個部分包括電源塊211、信號輸出塊212、 門輸出信號處理塊213、接收信號處理塊214等。供應給所述電源單元25的電能可以從計算機的通用串行總線(USB)端口、交流 (AC)適配器、圓形插座(cigar jack)等等提供。所述中央控制單元21也可以包括溫度檢測器沈，該溫度檢測器沈檢測所述非接觸式電能傳送設備10在充電操作期間的溫度。所述中央控制單元21可以被構造成當由溫度檢測器沈檢測到的溫度指示過熱時中斷充電操作，或者當所檢測到的溫度指示所述非接觸式電能傳送設備10的整個部分過熱時暫停整個系統(tǒng)的操作。還可以在每個所述電源單元25、門驅動器模塊23、全橋諧振轉換器22和接收信號處理模塊對中提供電流感測元件，從而檢測電流的流動。所述非接觸式電能傳送設備10， 更具體地，所述中央控制單元21可以被構造成當所述電流感測元件從相應的部分檢測到過電流和過電壓狀態(tài)時中斷充電操作或者系統(tǒng)的操作，并且產生相應的信號。所述非接觸式電能接收設備30是從所述非接觸式電能傳送設備10接收電能信號的設備。如圖2中所示，所述非接觸式電能接收設備30通常包括次級充電鐵芯32，該次級充電鐵芯32具有與所述非接觸式電能傳送設備10的初級充電鐵芯13的結構相對應的結構，從而產生感應電流；整流器塊33，該整流器塊33連接到所述次級充電鐵芯32上以整流感應電流；平滑濾波器塊34，該平滑濾波器塊34連接到所述整流器塊33來過濾電流和電能；充電集成電路(IC)塊36，該充電集成電路塊36連接到所述整流器塊33來給電池組 35充電；保護電路模塊(PCM) 37，該保護電路模塊37置于所述充電IC塊36和所述電池組 35之間，用來檢測給所述電池組35充電的電流并且將所述電池組35的充電狀態(tài)信息傳送給電能接收器控制單元39，從而檢測所述電池的狀態(tài)，例如過電壓、欠電壓、過電流、以及短路；以及靜態(tài)電壓穩(wěn)定器塊38，該靜態(tài)電壓穩(wěn)定器塊38向所述PCM塊37提供電能。在所述非接觸式電能接收設備30中還提供電能接收器控制單元39，該電能接收器控制單元39 被構造成控制所述整流器塊33、所述平滑過濾器塊34、所述充電IC塊36、所述PCM塊37以及所述靜態(tài)電壓穩(wěn)定器塊38，并且監(jiān)控標識符(ID)的出現和充電狀態(tài)。所述非接觸式電能接收設備30還包括已接收電能監(jiān)控器模塊31，該已接收電能監(jiān)控器模塊監(jiān)控通過所述次級充電線圈32接收的電能，從而檢測是否穩(wěn)定地接收電能。上面所接收的電源參考電壓可以根據所述非接觸式充電系統(tǒng)A和所述非接觸式電能接收設備30的詳細規(guī)格進行不同的選擇。例如，通常所述參考電壓可以被設置成從2到20V的范圍，并且當應用于一般的移動電話設備時，可以被設置成4V的級別。所述已接收電能監(jiān)控器塊31包括辨別所接收的電能是否具有低電壓的低壓監(jiān)控器模塊311和辨別所接收的電能是否具有高電壓的高壓監(jiān)控器模塊312，低壓監(jiān)控器模塊 311和高壓監(jiān)控器模塊312作為該已接收電能監(jiān)控器塊31的輔助組件。
在上述低壓監(jiān)控器模塊311中，作為低電壓的參考的電壓級別能夠根據所述非接觸式充電系統(tǒng)A和所述非接觸式電能接收設備30的詳細規(guī)格有選擇地被設置。當如前面所示的所述參考電壓被設置成5V時，所述電壓級別可以被設置成-IV或-0. 5V。同樣地，高壓監(jiān)控器模塊312中的作為低電壓的參考的電壓級別能夠根據所述非接觸式充電系統(tǒng)A和所述非接觸式電能接收設備30的詳細規(guī)格有選擇地被設置。當如上面所示的所述參考電壓被設置成5V時，所述電壓級別可以被設置成+IV或+0. 5V。所述電能接收器控制單元39包括電能信號處理塊393，該電能信號處理塊393連接到所述平滑過濾器塊34上來處理從所述非接觸式電能傳送設備10傳送的電能信號上的關于數據信息的傳送信號；充電信號處理塊394，該充電信號處理塊394連接到所述充電IC 塊36和所述PCM塊37，以處理與所述電池組35的充電容量和充電狀態(tài)的數據信息相關的傳送信號；信號處理塊392，該信號處理塊392處理充電容量信息和關于唯一 ID的數據信息，該唯一 ID在設備控制器390的控制下被傳送到所述非接觸式電能傳送設備10 ；以及設備存儲器391。所述設備存儲器391存儲關于唯一 ID的數據信息，臨時存儲充電容量信息和充電狀態(tài)數據，該充電容量信息和充電狀態(tài)數據從所述PCM塊37和所述充電IC塊36被傳送，該設備存儲器391還存儲從所述非接觸式電能傳送設備10傳送的數據。設備控制器 390也被包括在所述電能接收器控制單元39中。參考圖7中所示的示例性結構，用于監(jiān)控從所述非接觸式電能傳送設備10傳送的電能的電壓的部分通過與所述電能接收器控制單元39分離的已接收電能監(jiān)控器模塊31來實現。同樣地，所述監(jiān)控部分可以被構造為與所述電能接收器控制單元39分離的單獨部分。更進一步，如圖8中所示，單個控制模塊可以通過將所述電能接收器控制單元39與已接收電能監(jiān)控器塊31'整合到一起而被構造。在當包括所述已接收電能監(jiān)控器模塊31 (低壓監(jiān)控器塊311'和高壓監(jiān)控器塊312')的電能接收器控制單元39被構造成單個模塊的情況下，優(yōu)點是所述非接觸式電能接收設備30的結構可以被簡化，從而減小了其整個大小。另一個優(yōu)點是用于監(jiān)控所接收的電能的線路可以被簡化，從而簡化了整個電路結構。雖然針對參考電壓上限和下限監(jiān)控所接收的電能信號的電壓監(jiān)控結構示出了上述實施方式，但還能夠單獨提供電流監(jiān)控結構或者和所述電壓監(jiān)控結構一起提供電流監(jiān)控結構。當然，可以將電壓監(jiān)控結構構造成既監(jiān)控電壓也監(jiān)控電流，從而保證電路穩(wěn)定。根據安裝結構，只能夠提供電壓監(jiān)控電路和電流監(jiān)控電路之一。雖然將針對電壓上限和下限示出以下實施方式時，并不意味著對本發(fā)明進行限制。相反地，所述電路可以被構造成使用電流上限和下限來監(jiān)控所接收的電能，從而使得電能可以被穩(wěn)定地接收。上面所述的非接觸式充電系統(tǒng)A具有的優(yōu)點在于，從所述非接觸式電能傳送設備 10傳送的電能信號可以被穩(wěn)定地接收到所述非接觸式電能接收設備30中，從而使得充電電能可以在最優(yōu)化的條件下被傳送。下面將根據上面構造的本發(fā)明來描述所述非接觸式充電系統(tǒng)A的充電操作。在所述非接觸式充電系統(tǒng)A的非接觸式電能傳送設備10中，電能信號通過門信號線路234在所述中央控制單元21的控制下(等待模式S01)被周期性地傳送到所述門輸出信號處理塊213、所述門驅動器模塊23、所述全橋諧振轉換器塊22和所述初級充電鐵芯13。 在所述等待模式SOl中，通過所述初級充電鐵芯13被周期性傳送的電能信號包括向所述非接觸式電能接收設備30請求唯一 ID的請求信號，以及等待所述請求信號的響應信號的過程。在所述等待模式S0I中，在傳送所述唯一 ID請求信號后等待響應信號的步驟中， 使用響應所述初級充電鐵芯13的負載調制的所接收的檢測信號來檢測對象。所述對象可以被置于所述充電板上，該對象不僅僅可以包括移動非接觸式電能接收設備30，例如移動電話、PDA、PMP、DMB設備、MP3播放器或者筆記本電腦，而且還可以包括能夠非接觸式充電的金屬對象、非金屬對象以及電子器件。因此，所述非接觸式電能傳送設備10通過接收由對象所產生的響應負載調制的檢測信號來辨別任何一種上述對象是否被置于所述充電板上。在由所述非金屬對象的存在或者對象的移動所引起的負載調制的情況下，除非有特殊問題，所述操作可以被轉換到等待模式S01。然而，在所述不能夠非接觸式充電的金屬對象或者電子器件而不是所述非接觸式電能接收設備30的情況下，所述充電操作可能產生熱或者產生故障。最后，通過寄生金屬檢測(parasitic metal detection，PMD)來監(jiān)控外來物質。也就是，當由對象引起的響應負載調制的檢測信號被所述初級充電鐵芯13和所述接收信號處理模塊M檢測到時，執(zhí)行辨別所述檢測信號是否是標準信號的步驟。特別地，所述步驟辨別所述檢測信號是否是不能夠通過將所述檢測信號與在所述中央控制單元21的控制下產生的信號相比較來辨別信號的非標準信號。如果所述對象被檢測為外來物質，所述過程轉換到外來物質檢測狀態(tài)，如果所述外來物質是金屬對象或者電子器件，則使所述LCD面板153或所述充電狀態(tài)指示器LED模塊巧4顯示外來物質錯誤(PMD錯誤)。而且，中斷充電操作。如果所接收的檢測信號被辨別為能夠被非接觸式充電的非接觸式電能接收設備 30的唯一 ID的數據信息，分析和辨別所接收的響應負載調制的檢測信號(唯一 ID辨別 S02)。在所述等待模式S01，傳送非接觸式電能接收設備30的搜索信號，還傳送請求所述非接觸式電能接收設備的唯一 ID的數據信息的請求信號。相應地，在所述非接觸式電能接收設備30中，通過所述整流器塊33整流來自所述次級充電鐵芯32的感應電流，然后通過所述平滑過濾器塊34來過濾來自所述次級充電鐵芯32的感應電流。在該步驟過程中，請求所述唯一 ID數據信息的請求信號被傳送到所述電能接收器控制單元的設備控制器390，并且相應地，存儲在所述設備存儲器391中的非接觸式電能接收設備30的唯一 ID數據通過所述信號處理塊392被傳送到所述非接觸式電能傳送設備10。然后，所述主控制單元210 辨別所述相應的非接觸式電能接收設備是否是能夠被非接觸式充電的標準設備。也就是， 所述主控制單元210辨別所述接收的數據是否是標準非接觸式電能接收設備的唯一 ID數據類型，并且然后辨別所接收的數據是否是從所述標準非接觸式電能接收設備傳送的唯一 ID數據。如果所接收的數據被辨別為從標準非接觸式電能接收設備傳送的唯一 ID數據， 使所述初級充電鐵芯13通過所述門驅動器模塊23產生全電能(full power)傳送信號(全電能傳送S03)。在運行所述非接觸式電能傳送設備10中的所述全電能傳送S03時，所述中央控制單元21的主控制器210確定標準非接觸式電能接收設備被置于所述充電板(未圖示)上，從而產生控制信號來通過所述門輸出信號處理塊213和所述門信號線路234傳送電能信號。上述產生的控制信號被傳送到所述門驅動器模塊23并且通過所述全橋諧振轉換器22傳送到所述初級充電鐵芯13，該初級充電鐵芯13然后產生感應磁場，從而使得所述電能信號被傳送到所述非接觸式電能接收設備。與上述過程相關的所述門信號線路234和所述門驅動器模塊23可以具有下面實施方式中描述的結構。所述主控制器210的控制信號通過所述門信號線路234被傳送到所述門驅動器模塊23。所述門驅動器模塊23可以被構造成包括對所述控制信號執(zhí)行門信號處理的門信號轉換器232、將處理過的信號傳送到所述全橋諧振轉換器22的輸出驅動器233、門控制器
231等等。
所述門控制器231可以被構造成控制所述門驅動器模塊23中的信號傳送/接收和處理操作。從而，來自所述主控制器210的控制信號被傳送到相應的部分，并且最終的 (resultant)電能信號被傳送且感應磁場被穩(wěn)定地產生。接下來，在充電操作中，請求充電狀態(tài)信息的信號被傳送到所述非接觸式電能接收設備30，并且所述非接觸式電能接收設備30的充電等級基于所述充電狀態(tài)信息被調整 (充電調整S04)。然后，在所述全電能傳送S03后，所述非接觸式電能接收設備30在所述設備控制器390的控制下通過所述充電IC塊36和所述PCM塊37而將通過所述整流器塊33和所述平滑濾波器塊34提供的電能充入電池組35內。響應于該充電操作，關于充電狀態(tài)的信息通過所述充電IC塊36和所述PCM塊37 被輸入到所述設備控制器390，并且在所述設備存儲器391中臨時存儲所述充電狀態(tài)信息。 當所述電池組35被充滿電時，所述設備控制器390控制所述充電IC塊36中斷充電操作并且控制通過信號處理塊391從所述次級充電鐵芯32產生充滿電的狀態(tài)信息。而且，如果所述被充電的電池組35的電壓低于預定參考電壓時，充電操作可以被繼續(xù)。如果被辨別為所述充滿電的狀態(tài)，則充電操作終止(無操作)。因此，在充電調整S04中，所述非接觸式電能傳送設備10的主控制器210向所述非接觸式電能接收設備30請求關于逐步的充電等級(st印wise charge level)的狀態(tài)信息。作為響應，所述非接觸式電能接收設備30的設備控制器390通過負載調制而將充電狀態(tài)信息傳送到所述非接觸式電能傳送設備10。來自所述非接觸式電能接收設備的充電狀態(tài)信息通過所述接收信號處理模塊M 而被傳送到與所述接收信號處理塊214連接的主控制器210。所述信號處理模塊M包括接收通過負載調制而檢測的信號的接收信號輸入端M3、轉換通過負載調制而檢測的信號的接收信號處理器對2、以及控制所述接收信號處理模塊M的操作的接收信號控制器Ml。根據該結構，通過負載調制而接收的所述非接觸式電能接收設備30的傳送信息在所述接收信號處理模塊M中被進行信號轉換，并然后通過所述接收信號處理塊214而被傳送到所述主控制器210。所述接收信號處理模塊M通常可以包括多個放大器、低通濾波器(LPF)、OR電路等等。當傳送響應負載調制的信號時，根據實施方式構造的多個接收信號處理器242處理各信號并通過接收信號線路244將所處理的信號傳送到所述主控制器210。相應地，所述非接觸式電能傳送設備10請求關于所述非接觸式電能接收設備30 的充電等級的數據信息，更具體地是通過所述門驅動器模塊23和所述初級充電鐵芯13。作為響應，所述非接觸式電能接收設備30將關于所述電池組35的充電等級的數據信息傳送到非接觸式電能傳送設備10，所述數據信息通過所述充電IC塊36和所述PCM塊37被接收。該數據信息然后通過所述初級充電鐵芯13和接收信號處理模塊M被傳送到所述主控制器210。作為可替換的結構，當從非接觸式電能接收設備30接收的電能信號的電壓被確定為低于或者高于參考電壓時，可以將相應的信號傳送到所述非接觸式電能接收設備10， 從而調整所述電能信號的電壓。例如，如圖18中所示，當所述非接觸式電能接收設備30在所述充電板的中心區(qū)域被正常充電時移動到外圍區(qū)域的情況下，所接收的電能信號的電壓被相對降低。為了補償所降低的值，向所述非接觸式電能傳送設備10傳送電壓提高請求信號。相反地，如圖19所示，在所述非接觸式電能接收設備30從所述充電板的外圍區(qū)域被移動到中心區(qū)域的情況下，接收相對更好的電能信號，在該電能信號中其電壓相對地被提高。 然后，向所述非接觸式電能傳送設備10傳送電壓降低請求信號，從而穩(wěn)定地接收電能。在充電操作期間運行根據本發(fā)明實施方式的充電調整S04時，所述非接觸式電能傳送設備10向所述非接觸式電能接收設備30請求關于所述充電狀態(tài)信息(充電容量信息)的數據。作為響應，所述非接觸式電能接收設備30傳送包括充電信息數據的信號，例如充電容量數據和關于所接收的電能的電壓的充電狀態(tài)信息，并且所述非接觸式電能傳送設備接收所述包括充電信息數據的信號(接收充電信息數據的步驟S042)。對從所述非接觸式電能接收設備30傳送的所述電能信號的充電狀態(tài)信息執(zhí)行數據分析和辨別(辨別電能數據的步驟S043)。計算關于從所述非接觸式電能接收設備30傳送的電能信號的電壓數據的補償頻率，并傳送具有所述補償頻率的補償電能信號(傳送補償電能信號的步驟S044)。在上述示例中，作為所述非接觸式電能接收設備30的參考的所接收的電能信號的電壓為5V。在該例中，假設當所述非接觸式電能接收設備30不移動時所述電壓5V可以被穩(wěn)定的接收。然而，當所述接收電能信號的電壓響應于所述非接觸式電能接收設備30的移動而下降或者上升時，所述非接觸式電能傳送設備10修改所傳送的電能信號的頻率從而補償所接收的電能信號的電壓中的變化，從而使得所述非接觸式電能接收設備30可以以穩(wěn)定的電壓接收所述電能信號。因此，可以基于所述非接觸式充電系統(tǒng)A、所述非接觸式電能傳送設備10以及所述非接觸式電能接收設備30的設置而合適地確定所傳送的電能信號的補償頻率變化Af0 例如，所述補償頻率變化Af可以被變化地設置為IOHz、50Hz、IOOHz、500Hz、IKHz、2KHz、 5KHz等等?；谥甘舅龇墙佑|式電能接收設備30的充電等級的數據，所述中央控制單元 21的主控制器210通過所述信號輸出塊212利用所述IXD面板153上的字母或者圖表顯示所述充電等級或者狀態(tài)信息，并且該主控制器還控制所述充電狀態(tài)指示器LED模塊IM來指示充電操作。而且，所述充電狀態(tài)指示器LED模塊154以各種方式被點亮來指示不同的狀態(tài)。例如，所述充電狀態(tài)指示器LED模塊IM可以被關閉以指示充電操作的終止，或者所述充電狀態(tài)指示器LED模塊154閃爍來指示充電操作。另外，所述充電狀態(tài)指示器LED模塊154的綠燈可以被開啟來指示充滿電的狀態(tài)，以及所述充電狀態(tài)指示器LED模塊154的紅燈可以被開啟來指示外來物質引起的錯誤、唯一 ID錯誤等等。當充電操作期間所述非接觸式電能接收設備30在所述充電板上或者從所述充電板上移動時，從所述非接觸式電能傳送設備10傳送的電能信號可以被改變從而使所述非接觸式電能接收設備30的充電效率最優(yōu)化。然后，與充電塊14相對應，從所述非接觸式電能接收設備30接收關于所述充滿電的狀態(tài)的信息，使用所述LCD面板153或者所述充電狀態(tài)指示器LED模塊IM顯示所述充滿電的狀態(tài)，并且所述充電塊14中的充電操作被終止(充滿電階段S06)。優(yōu)選的，用戶可以從被停止的充電塊14移開所述充滿電的非接觸式電能接收設備30，并且讓所述充電塊14處于等待模式直到開始信號被輸入。在外來物質錯誤(PMD錯誤)或者ID錯誤狀態(tài)的情況下，顯示錯誤狀態(tài)并且中斷操作從而保證所述非接觸式電能傳送設備10、所述非接觸式電能接收設備30、金屬對象、 或者其它電子器件的穩(wěn)定性。因此，當由于錯誤而中斷操作時，可以優(yōu)選地將過程保持在等待模式直到用戶輸入重啟信號。當然，在錯誤狀態(tài)或者充滿電狀態(tài)的情況下，可以周期性地傳送脈沖信號，所述非接觸式電能接收設備30可以被分離或者所述外來物質可以被移開從而去除基于由最終負載調制所產生的信號的錯誤。更進一步，當響應于來自所述非接觸式電能傳送設備10的請求信號而接收電能信號時，所述非接觸式電能接收設備30的設備控制器390可以控制被傳送到所述非接觸式電能傳送設備10的電能信號的電壓的數據值。將對所述非接觸式電能接收設備30中的充電相關步驟做描述。在所述用于接收電能信號的非接觸式電能接收設備30的等待模式中，檢測請求信號，該請求信號和目標檢測信號一起從所述非接觸式電能傳送設備10的初級充電鐵芯13中傳送。這里，所述請求信號請求所述非接觸式電能接收設備30的唯一 ID值。然后，關于所述非接觸式電能接收設備30的唯一 ID值的信號被傳送到所述非接觸式電能傳送設備10 (唯一 ID值傳送步驟 S21)。在所述唯一 ID值傳送步驟S21后，過程轉換到充電等待模式并且從所述非接觸式電能傳送設備10接收的電能信號被整流然后被充入所述電池組35內(充電步驟S22)。相應地，監(jiān)控器模塊可以被構造成監(jiān)控電能信號的電壓，該電能信號響應請求或者在所述設備控制器390的控制下從所述非接觸式電能傳送設備10被接收。辨別所接收的電能信號的電壓是否是參考電壓，如果所接收的電能信號的電壓低于所述參考電壓，傳送電壓調整信號以請求電壓提高。相反地，如果所接收的電能信號的電壓高于所述參考電壓，所述電壓調整信號請求電壓降低(電壓調整請求步驟S23)。當在所述電壓調整請求步驟S23后所接收的電壓是參考電壓時，傳送表示正常接收的信號(標準電壓信號傳送步驟S24)。辨別所述電池組35是否充滿電，并且在滿電狀態(tài)的情況下，終止充電操作(充電操作終止步驟S25)。在所述電壓調整請求步驟S23中，所接收的電能信號的電壓等級可以被辨別，并且所述電池組35的充電等級也可以被辨別。
在辨別所接收的電能信號的電壓的情況中，如圖18中所示，其中所述非接觸式電能接收設備30從所述非接觸式電能傳送設備10的中央區(qū)域移動到外圍區(qū)域，因為所述非接觸式電能接收設備30位于對于所述初級充電鐵芯13的相對外部位置，所以所接收的電能臨時減弱。當正常接收電壓為5V時，所述已接收電能監(jiān)控器模塊31的低壓監(jiān)控器模塊 311檢測表示電壓降低-0. 5V的電壓4. 5V。因此，將請求提高傳送電能的信號(電能提高請求信號)傳送到所述非接觸式電能傳送設備10。而且，如圖19中所示，所述非接觸式電能接收設備30從所述非接觸式電能傳送設備10的接收大約5V穩(wěn)定電壓的外圍區(qū)域移動到中央區(qū)域時。這里，由于所述非接觸式電能接收設備30位于對于所述初級充電鐵芯13相對中央的位置，所以所接收的電能臨時增強。然后，所述已接收電能監(jiān)控器模塊31的低壓監(jiān)控器模塊311檢測表示電壓上升0.5V 的電壓5. 5V。因此，將請求降低傳送電能的信號(電能降低請求信號)傳送到所述非接觸式電能傳送設備10。所以，所述非接觸式電能傳送設備10可以修改傳送電能信號的頻率，從而使得所述電能信號可以以更穩(wěn)定的電壓被接收和充電。所述電壓的穩(wěn)定接收可以從圖13到16的圖表中觀察到。下面，將詳細描述根據充電調整的功率控制過程。如圖7中和圖13到16中所示，通過所述非接觸式電能接收設備30的次級充電鐵芯32接收從所述非接觸式電能傳送設備10的初級充電鐵芯13傳送的電能信號。這里，將關于所述電能信號的輸入電壓強度的信息發(fā)送到所述設備控制器390。如果檢測到所接收的電能信號的電壓被以穩(wěn)定電壓(例如5V)傳輸，優(yōu)選地可以使所述電壓保持不變。相反地，如果所接收的電能信號的電壓太低或者太高，通過負載調制將關于電壓調整的信息傳送到所述非接觸式電能傳送模塊10，從而能夠接收統(tǒng)一的電壓值。當所述電壓被調整統(tǒng)一時，通過所述設備控制器390的控制激活所述非接觸式電能接收設備30的充電IC塊36的充電IC的操作，從而使得可以在所述電池組35中進行充電。當從所述非接觸式電能傳送設備10傳送的電能被充入所述非接觸式電能接收設備30的電池組35中時，所述PCM塊37辨別所述電池組35是否穩(wěn)定從而保證穩(wěn)定的充電操作。如圖18和19中所示，在包括非接觸式電能傳送設備10和非接觸式電能接收設備 30的非接觸式充電系統(tǒng)A的充電操作中，當所述非接觸式電能接收設備30在所述非接觸式電能傳送設備10的充電板上移動時，重新設置所述初級充電鐵芯13和所述次級充電鐵芯 32，從而降低所述非接觸式電能接收設備30中的電能信號的接收能力。所述初級充電鐵芯 13和所述次級充電鐵芯32的位置變得使所述初級充電鐵芯13和所述次級充電鐵芯32之間的相互作用更小且所述鐵芯中心之間存在距離，從而幾乎不從所述初級充電鐵芯13和所述次級充電鐵芯32產生感應電動勢。因此，在本發(fā)明的所述非接觸式充電系統(tǒng)A中，當在位于所述充電塊14之上的非接觸式電能接收設備30中接收的電能信號的電壓下降到低于參考電壓或者上升到高于參考電壓時，補償請求信號被傳送到所述非接觸式電能傳送設備10，請求所述非接觸式電能傳送設備10傳送補償電能信號。例如，假設所接收的電能信號的參考電壓為5V，并且所接收的電壓的參考變化為+/-0. 5V。如圖18中所示，當所述非接觸式電能接收設備30從中央部分移動到外圍部分時， 接收低于4. 5V的電壓。然后，所述非接觸式電能接收設備控制單元39的設備控制器390 的控制控制傳送電壓提高請求信號，從而使得所述電壓提高大約0. 5V。這里，通過所述信號處理塊392控制所述次級充電鐵芯32來傳送所述電壓提高請求信號。更進一步，如圖19所示，當所述非接觸式電能接收設備30從外圍部分移動到中央部分時，接收高于5. 5V的電壓。然后，所述非接觸式電能接收設備控制單元39的設備控制器390控制控制傳送電壓降低請求信號，從而使得所述電壓降低大約0. 5V。這里，通過所述信號處理塊392控制所述次級充電鐵芯32來傳送所述電壓降低請求信號。響應于所述電壓提高請求信號或者所述電壓降低請求信號，所述非接觸式電能傳送設備10傳送補償0. 5V電壓的補償電能信號。作為增大從所述非接觸式電能傳送設備10 傳送的電能信號的示例，可以控制修改震蕩頻率。同樣的，根據所述非接觸式電能接收設備30的位置來調整從所述非接觸式電能傳送設備10傳送的電能信號。在圖13到16的圖表中示出了根據替換的充電效率。在圖13到16中所描述的測試中，所述非接觸式電能接收設備30的次級側的參考功率為2. 5W的級別。當所述非接觸式電能接收設備30在所述非接觸式電能傳送設備10的充電板上被水平和垂直地移動_7mm到7mm的距離范圍時，在所述非接觸式電能傳送設備10 的初級側功率W、在所述非接觸式電能接收設備30的次級側功率W以及最終效率(％ )被測量和計算。通過將所述非接觸式電能接收設備30的次級側的輸出功率除以所述非接觸式電能傳送設備10的初級側的輸入功率來得到所述效率(％ )，用公式表達為效率(％ ) =(次級側功率)/(初級側功率)X100。同時，圖11到14示出了與功率補償測試相關的圖表，在該功率補償測試中，傳送功率補償是0. 5W，而在所述非接觸式電能接收設備的次級側功率在2到2. 5W的范圍。這里，通過改變所述非接觸式電能傳送設備和所述非接觸式電能接收設備之間的水平和垂直距離來獲得所述非接觸式電能傳送設備的充電效率。更具體地，圖11和12示出了沒有應用根據頻率修改的功率補償的情況。這里，當所述非接觸式電能接收設備相對于所述非接觸式電能傳送設備被水平地和垂直地移動時，所述非接觸式電能接收設備的次級側功率隨著離中心的距離而減少，從而降低所述充電效率。比較而言，圖13顯示了由于本發(fā)明的所述非接觸式充電系統(tǒng)A中的水平移動而生成的圖表和圖14顯示了由于本發(fā)明的所述非接觸式充電系統(tǒng)A中的垂直移動而生成的圖表。當所述非接觸式電能接收設備30在非接觸式電池組的充電塊14上表面上被水平地或垂直地移動時，傳送關于在所述非接觸式電能接收設備中接收的電能的電壓變化的信息， 其中所述非接觸式電池組作為所述非接觸式電能傳送設備10的一個示例。響應于該信息， 所述非接觸式電能傳送設備10通過頻率修改來控制(補償)功率。參考圖表中的所述效率，電能傳送是穩(wěn)定的，因而電能傳送效率也很好。圖15是關于水平運動的效率圖表，以及圖16是關于垂直運動的效率圖表。對于圖15和16，根據頻率修改(上部的實心方點曲線，功率控制)進行補償的電能傳送的充電效率比沒有根據頻率修改(下部的空心方點曲線，固定(fixed)功率)進行補償的電能傳送的充電效率好。因此，包括非接觸式電能傳送設備10和非接觸式電能接收設備30的所述非接觸式充電系統(tǒng)A能夠非接觸式的穩(wěn)定傳送電能。所述非接觸式充電系統(tǒng)A的非接觸式電能傳送設備10和非接觸式電能接收設備30能夠用作穩(wěn)定的系統(tǒng)。當充電操作中用戶觸碰所述非接觸式電能接收設備30或者所述非接觸式電能傳送設備10晃動時，所述非接觸式電能傳送設備10的初級充電鐵芯與所述非接觸式電能接收設備30的次級充電鐵芯的相對位置可能會改變。然而，上述充電補償使得能夠用穩(wěn)定的電壓給所述非接觸式電能接收設備30充電，從而使得所述非接觸式電能接收設備30可以在充滿電之前被連續(xù)充電。如圖9、10和17中所示，本發(fā)明的所述非接觸式電能接收設備30還包括屏蔽元件，該屏蔽元件保護所述非接觸式電能接收設備30和所述電池組35不受由所述非接觸式電能傳送設備10的初級充電鐵芯13和所述非接觸式電能接收設備30的次級充電鐵芯32 生成的磁場的影響。首先，圖9是示出了具有無線電能接收器模塊的非接觸式電能接收設備30的結構的分解透視圖。所述非接觸式電能接收設備30由線圈、精煉純金屬、鋁薄片(例如鋁箔)、 以及鋰離子制成，或者由包括鋁的鋰聚合物制成，以100%屏蔽磁場，從而使得電池能夠不受所述磁場的影響。所以，所述電池能夠在預定周期充電或者放電500次或者更多次。這里，所述次級充電鐵芯可以具有任何鐵芯形狀。也就是，所述次級充電鐵芯的形狀可以包括四方形、圓形或者橢圓形，并且可以被做成各種形狀的鐵芯，例如線束鐵芯和螺旋鐵芯。因此，具有無線電能接收器模塊的非接觸式電能接收設備30包括位于可充電電池組35的一側上的無線電能接收器電路40和圍繞所述無線電能接收器電路40的屏蔽元件41。所述無線電能接收器電路40被構造成包括非接觸式電能接收設備30的某些部分，例如所述電能接收器控制單元39和所述充電IC塊36。而且，在所述電池組35的底部和四側表面上分別提供有屏蔽板42、43、44、45和 46，以屏蔽由所述初級充電鐵芯和次級充電鐵芯32生成的磁場，從而保護所述電池組35不受磁場影響。在總共五個方向提供總共五( 個屏蔽板42到46，該五個方向包括所述電池組 35的四個側向和向下方向，用來完全屏蔽由所述初級充電鐵芯和所述次級充電鐵芯32生成的磁場，從而保護所述電池組35不被磁場損壞。可替換地，如果由于所述電池組35的完全封裝結構造成的溫度上升不會引起故障，也可以在所述可充電電池組35的上表面提供屏蔽板。所述屏蔽板42到46以及所述屏蔽元件41可以被做成金屬薄片，所述金屬例如為 Al，Cu或Ni合金。而且，在置于所述電池組35下面的屏蔽板46和具有次級充電鐵芯32的充電接收器模塊321之間提供磁性板48。該磁性板48有助于更好地向所述次級充電鐵芯32感應磁場。所述磁性板48可以由無定形鐵酸鹽、Mn-Si (50重量份50重量份)、Ni_Fe (80重量份20重量份)、或精煉純金屬O^e-Si-Cu-Nb)構成。所述磁性板48包括上磁性板481，位于所述屏蔽板46和所述充電接收器模塊321 之間，所述磁性板48還包括下磁性板，位于所述充電接收器模塊321下面。所述下磁性板 482形成有下板通孔483，該下板通孔垂直穿過所述下磁性板482而延伸，更具體的，垂直穿過所述下磁性板482的中央部分而延伸。所述下板通孔483的形狀可以優(yōu)選為與所述次級充電鐵芯32的形狀相一致。因此，圖16示出了所述下磁性板482的下板通孔483為與所述次級充電鐵芯32的圓形形狀相一致的圓形形狀的示例。當然，當所述鐵芯是四邊形形狀或者多邊形形狀時，所述下板通孔483可以優(yōu)選為這些形狀相同的形狀。上述形狀的下板通孔483有助于在感應磁場的次級充電鐵芯32中形成更好的電動勢以及更好地傳送信號。還在所述電池組35和位于電池組35下面的屏蔽板36之間提供隔離板47，從而隔離所述電池組35。所述隔離板47由網孔元件或者Ni-Cu薄片制成從而防止所述屏蔽板46 的熱傳導到所述電池組35上。圖10顯示了所述磁場屏蔽元件的另一種形式，該磁場元件包括包住電池組35的鋁制電池組外殼35'、置于所述電池組外殼35'和所述次級充電鐵芯32之間的第一韓林浦項工業(yè)(Hanrim Postech)電磁屏蔽(HPES)磁性板48，以及夾在所述第一 HPES磁性板 48和所述電池組外殼35'之間的第二 HPES屏蔽網孔元件49。第一 HPES磁性板48和第二 HPES屏蔽網孔元件49可以具有與上面所述的屏蔽元件一樣的組成。所述第一 HPES磁性板48屏蔽大部分磁場，使得磁力線被作為屏蔽板的所述磁性板48彎曲，從而使得磁場對所述電池組不產生影響(見圖17)。所述磁力線在頂部產生熱量，并且該熱量通過金屬制造的磁性板48而被散到外部。而且，第二 HPES屏蔽網孔元件49 由涂有涂層劑的網孔金屬片構造成，該涂層劑由無定形鐵酸鹽、Mn-Zn(50重量份50重量份),Ni-Fe (80重量份20重量份)、或精煉純金屬( ^-Si-Cu-Nb)組成。同樣的，第二 HPES 屏蔽網孔元件49用來屏蔽所述磁力線的沒有被第一 FPES磁性板48屏蔽的剩余部分。第二 HPES屏蔽網孔元件49的網孔金屬片產生渦流，所述渦流進而保護所述電池組不受初級充電鐵芯和次級充電鐵芯生成的磁場的影響。根據試驗，第一 HPES磁性板48屏蔽磁場的大約90%和所述屏蔽網孔元件49屏蔽磁場的大約10%。在所述非接觸式電能接收設備30上進行500次(500回)充電/放電測試，第一 HPES磁性板48和第二 HPES屏蔽網孔元件49被應用于所述非接觸式電能接收設備上。在圖17中，以電池和充電系統(tǒng)不進行非接觸式充放電而是通過電線進行充放電作為參考。當穩(wěn)定地重復500次充電和放電時，效率為大約為80%的效率曲線被設為參考效率線段(D)。 在圖17中，圖表顯示了與效率大約為80%的參考效率線段相比較的測試結果。這里，“N”表示使用通過電線連接而不是暴露在磁場中的電連接的測試的結果曲線。該測試的曲線“N” 位于所述參考效率線段的上面，從而顯示了穩(wěn)定的效率。類似地，圖17中的“A”表示了使用本發(fā)明的非接觸式電能接收設備30的測試的曲線，在該測試中應用了所述第一 HPES磁性板48、所述屏蔽網孔元件49等等。在該測試曲線中，觀察到500次充電和放電的83. 9%的穩(wěn)定效率。然而，當沒有應用第二 HPES時(例如，圖17中被表示為“B”的曲線)，觀察到460 次的充電和放電的75. 3%的效率。當既不應用第一 HPES也不應用第二 HPES時(例如，在圖17中被表示為“C”的曲線)，觀察到340次的充電和放電的74. 5%的低效率，這種情況達不到參考的500次的標準?？梢岳斫獗景l(fā)明的測試具有非常好的效率。雖然已經參考具體圖示的實施方式和附圖描述了本發(fā)明，但可以理解的是，本領域技術人員可以在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下用各種方式對實施方式做出替換、 改變或者修改。
權利要求
1.一種對非接觸式電能傳送設備的電能信號進行無線傳送的方法，該方法包括 將所述電能信號傳送至非接觸式電能接收設備；通過向所述非接觸式電能接收設備請求充電狀態(tài)信息，接收來自所述非接觸式電能接收設備的所述充電狀態(tài)信息；以及在基于所述充電狀態(tài)信息計算用于對電能進行補償的電能信號的補償頻率之后，以該補償頻率傳送所述電能信號。
2.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括辨別對象是否被置于所述非接觸式電能傳送設備上；以及確認所述對象是否為所述非接觸式電能接收設備。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述辨別對象是否被置于所述非接觸式電能傳送設備上的步驟包括傳送唯一標識符值請求信號，并在等待與該唯一標識符值請求信號相對應的信號時， 接收由所述對象生成的負載調制信號作為檢測信號。
4.根據權利要求2所述的方法，該方法進一步包括如果所述對象并非所述非接觸式電能接收設備，則在顯示單元上顯示外來物質錯誤。
5.根據權利要求1所述的方法，所述在基于所述充電狀態(tài)信息計算用于對電能進行補償的電能信號的補償頻率之后以該補償頻率傳送所述電能信號的步驟包括辨別包含于所述充電狀態(tài)信息內的接收電壓信息；以及計算所述補償頻率，以在所述接收電壓信息低于預定接收電壓的情況下，傳送經提高的電能信號。
6.根據權利要求1所述的方法，所述在基于所述充電狀態(tài)信息計算用于對電能進行補償的電能信號的補償頻率之后以該補償頻率傳送所述電能信號的步驟包括辨別包含于所述充電狀態(tài)信息內的接收電壓信息；以及計算所述補償頻率，以在所述接收電壓信息高于預定接收電壓的情況下，傳送經降低的電能信號。
7.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括 預先建立所述補償頻率的間隔。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述間隔為IOHz、50Hz、IOOHz、500Hz、IkHz、2kHz 以及5kHz中的任一者。
9.根據權利要求1所述的方法，該方法進一步包括分析以辨別接收自所述非接觸式電能接收設備的唯一標識符數據；以及基于所述唯一標識符數據，通過門驅動器模塊來傳送所述電能信號。
10.一種用于以非接觸式電能接收設備接收電能信號的方法，該方法包括如果從所述非接觸式電能傳送設備接收到唯一標識符請求信號，則傳送響應信號； 在傳送所述響應信號之后對電池進行充電時，接收來自所述非接觸式電能傳送設備的充電狀態(tài)請求信號；響應于所述充電狀態(tài)請求信號而傳送充電狀態(tài)信息；以及利用補償后的電能信號來給所述電池充電，該補償后的電能信號具有取決于所述充電狀態(tài)信息的補償頻率。
11.根據權利要求10所述的方法，該方法進一步包括 預先建立所述補償頻率的間隔。
12.根據權利要求10所述的方法，其中所述間隔為10Hz、50Hz、IOOHz、500Hz、IkHz、 2kHz以及5kHz中的任一者。
13.根據權利要求10所述的方法，其中所述響應信號包括唯一標識符值。
14.根據權利要求10所述的方法，其中所述響應于所述充電狀態(tài)請求信號而傳送充電狀態(tài)信息的步驟包括如果所接收的電能信號低于預定接收電壓，則傳送提升電壓請求信號。
15.根據權利要求10所述的方法，其中所述響應于所述充電狀態(tài)請求信號而傳送充電狀態(tài)信息的步驟包括如果所接收的電能信號高于預定接收電壓，則傳送降低電壓請求信號。
16.根據權利要求10所述的方法，該方法進一步包括 如果所述電池被充滿電，則終止對所述電池的充電。
17.一種非接觸式電能傳送設備，該非接觸式電能傳送設備包括 初級充電鐵芯，與非接觸式電能接收設備的次級充電鐵芯電磁耦合； 全橋諧振轉換器，被配置為將電能信號傳送至所述非接觸式電能接收設備； 門驅動器模塊，被配置為促使所述全橋諧振轉換器傳送轉換后的電能信號；接收信號處理模塊，被配置為對傳送自所述非接觸式電能接收設備的信號進行處理；以及中央控制器，被配置為確認來自所述非接觸式電能接收設備的充電狀態(tài)信息，并被配置為在基于所述充電狀態(tài)信息計算用于對電能進行補償的電能信號的補償頻率之后，以該補償頻率來傳送所述電能信號。
18.根據權利要求17所述的非接觸式電能傳送設備，其中所述中央控制器被配置為辨別對象是否被置于所述非接觸式電能傳送設備上，并被配置為確認所述對象是否為所述非接觸式電能接收設備。
19.根據權利要求18所述的非接觸式電能傳送設備，其中所述電能信號包括唯一標識符值請求信號，且所述中央控制器被配置為在等待與該唯一標識符值請求信號相對應的信號時，接收由所述對象生成的負載調制信號作為檢測信號。
20.根據權利要求18所述的的非接觸式電能傳送設備，該非接觸式電能傳送設備進一步包括顯示單元，其中所述中央控制器被配置為如果所述對象并非所述非接觸式電能接收設備，則在該顯示單元上顯示外來物質錯誤。
21.根據權利要求17所述的非接觸式電能傳送設備，其中所述中央控制器被配置為分析以辨別接收自所述非接觸式電能接收設備的唯一標識符數據，并被配置為基于該唯一標識符數據，通過門驅動器模塊來傳送所述電能信號。
22.一種非接觸式電能接收設備，該非接觸式電能接收設備包括次級充電鐵芯，通過對應于傳送自初級鐵芯的電能信號生成感應電流，所述電能信號包括標識符請求信號；整流器塊，連接至所述次級充電鐵芯以對所述感應電流進行整流； 電池單元；充電IC塊，被配置為利用來自所述整流器塊的電能來給所述電池單元充電； 已接收電能監(jiān)控器模塊，被配置為對通過所述次級充電鐵芯接收到的電能進行監(jiān)控；以及電能接收器控制單元，被配置為如果從非接觸式電能傳送設備接收到唯一標識符請求信號則傳送響應信號、在傳送所述響應信號之后給電池充電時接收來自所述非接觸式電能傳送設備的充電狀態(tài)請求信號、響應于該充電狀態(tài)請求信號而傳送充電狀態(tài)信息、以及利用補償后的電能信號來給所述電池充電，該補償后的電能信號具有取決于所述充電狀態(tài)信息的補償頻率。
23.根據權利要求22所述的非接觸式電能接收設備，其中所述響應信號包括唯一標識符值。
24.根據權利要求22所述的非接觸式電能接收設備，其中所述電能接收器控制單元被配置為如果所述電池被充滿電，則終止對所述電池的充電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非接觸式電能接收設備及方法和電能傳送設備及方法，其中所述非接觸式電能傳送設備包括初級充電鐵芯，與非接觸式電能接收設備的次級充電鐵芯電磁耦合；全橋諧振轉換器，被配置為將電能信號傳送至所述非接觸式電能接收設備；門驅動器模塊，被配置為促使所述全橋諧振轉換器傳送轉換后的電能信號；接收信號處理模塊，被配置為對傳送自所述非接觸式電能接收設備的信號進行處理；以及中央控制器，被配置為確認來自所述非接觸式電能接收設備的充電狀態(tài)信息，并被配置為在基于所述充電狀態(tài)信息計算用于對電能進行補償的電能信號的補償頻率之后，以該補償頻率來傳送所述電能信號。
文檔編號H02J17/00GK102280919SQ20111021237
公開日2011年12月14日 申請日期2008年7月7日 優(yōu)先權日2008年2月20日
發(fā)明者鄭春吉 申請人:鄭春吉