CN101233665A - 无接触可充电电池和充电设备、电池充电组，及其充电控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种无接触可充电电池，包括初级线圈，所述初级线圈通过间歇性施加高频交流电流产生磁场；以及另一种无接触可充电电池，包括次级线圈，所述次级线圈通过被磁场穿过而间歇性感生高频交流电流。在次级线圈中感生的高频交流电流被整流为直流电流，并通过恒定电压/恒定电流元件施加于蓄电池单元。电池的微处理器监控在所述元件两端的电压，并当所述次级线圈中不感生高频交流电流时无线发送监控结果至充电设备。充电器的微处理器根据监控结果调节施加于初级线圈的高频交流电流的电力，以改变发送到电池的充电电力。通过重复调节充电电力，可快速解决过电压状态。

Description

无接触可充电电池和充电设备、电池充电组，及其充电控制方法
技术领域
本发明涉及利用电磁感应现象的无接触可充电电池和充电设备，及其充电控制方法；更具体地，涉及这样一种无接触可充电电池，尽管当对电池充电时在供应恒定电压或恒定电流的电路部分两端施加有过电压，其也能够通过无线反馈控制来解决过电压状态，以及涉及对这种电池充电的无接触充电设备、包括上述元件的电池充电组、及其充电控制方法。
背景技术
例如蜂窝电话和笔记本型计算机的个人便携式设备通过可充电电池供电。如果电池的电压低于预定水平，则个人便携式设备的用户使用充电设备对电池充电，然后再次使用便携式设备。
一般个人便携式设备的电池具有露出的接触端，从而能够将其电连接至为充电设备准备的充电端。当对电池充电时，充电设备的充电端与电池的接触端彼此连接，并使得它们保持电连接的状态。
然而，由于充电端和接触端为了相互连接而露出，所以它们容易被杂质污染，并在充电端和接触端连接时由于两端之间的摩擦也使得它们容易被磨损。此外，在现有技术中充电端和接触端容易由于湿气而腐蚀，使得充电端和接触端之间的连接状态变差。并且，如果湿气在电池使用时通过接触端的微小缝隙进入到电池中，则电池会由于其内部电路的短路而被完全放电，这将导致重大问题。
为了解决这些问题，近来提出了一种无接触充电技术，这种技术能够通过电磁感应现象在个人便携式设备的电池与充电器以无线方式耦接时对电池进行充电。目前，这种无接触充电技术被广泛用于日常用品中，例如电动牙刷和电动剃须刀。
图1是示出采用传统无接触充电方法的电池和充电器的示意图。
参照图1，充电器10包括：高频电力驱动装置30，用于从通用交流电源20接收电能以输出高频交流电流；和初级线圈40，从高频电力驱动装置30向其提供高频交流电流，以形成磁场M。
此外，电池50包括：用电能进行充电的蓄电池单元60；次级线圈70，其根据被在初级线圈40中产生的磁场M穿过而感生高频交流电流；整流器80，用于将次级线圈70中感生的高频交流电流转换成直流电流；和恒定电压/恒定电流供应器90，用于向蓄电池单元60施加整流器80中所整流的交流电流。
这里，恒定电压/恒定电流供应器90是广泛用于电池充电设备中的公知电路元件。恒定电压/恒定电流供应器90扮演的角色是在初始充电阶段向蓄电池单元60恒定地供应电流，然后如果蓄电池单元60的充电电压慢慢增加并超过某一标准水平，则降低电流供应但保持电压恒定。
根据采用现有技术中无接触充电方法的充电器10和电池50，感生于次级线圈70的高频交流电流的强度与穿过次级线圈70的磁通量的强度成比例。此外，穿过次级线圈70的磁通量的强度根据与初级线圈40的相对位置而改变。也就是说，如果次级线圈70的位置靠近充电器10的初级线圈40，则穿过次级线圈70的磁通量的强度增加，从而导致由次级线圈70感生的高频交流电流的强度也增加。
同时，根据由次级线圈70感生的高频交流电流的强度来定义恒定电压/恒定电流供应器90的标准，该标准是配置于无接触可充电电池50的充电电路模块的必要元素。然而，如上所述，由次级线圈70感生的交流电流强度根据初级线圈40和次级线圈70之间的相对位置而改变。
因此，如果使用小的高频交流电流来定义恒定电压/恒定电流供应器90的标准，如果电池50处于感生大的高频交流电流的位置，则在对电池10充电时可能会在恒定电压/恒定电流供应器90两端施加超过标准的过电压，从而可能对某些部分造成损害。
考虑到以上情况，采用现有技术中无接触充电方法的充电器10和电池50通常采用这样的结构，即能够将两者之间的位置相对固定在定义恒定电压/恒定电流供应器90的标准的位置。
图2是示出采用传统无接触充电方法的电动牙刷100的耦接状态的透视图。
参照图2，电动牙刷100包括：牙刷体110，具有安装在其底端的电池115；和充电器120，用于以无接触方法对电池115充电。在牙刷体110的底端制备主凹槽130和辅凹槽140，并以与主沟槽130和辅沟槽140匹配的形状在充电器120的顶部分别制备主凸部150和辅凸部160。
通过匹配凹槽130、140与凸部150、160使得牙刷体110和充电器120彼此紧密固定，从而使得充电器120和配置在牙刷体110上的电池150的相对位置紧密固定。
在牙刷体110和充电器120紧密耦接的假设下定义配置于电池115的恒定电压/恒定电流供应器170的标准。因此，不会在恒定电压/恒定电流供应器170两端施加超过标准的过电压，从而防止恒定电压/恒定电流供应器170由于不期望的过电压被损坏。
然而，如上所述，电池115和充电器120的相对位置被严格限制，所以给用户带来了不便。也就是说，每当对配置于牙刷体110的电池115充电时，用户需要重复努力将牙刷体110固定在以充电器120为基础的固定位置上。因此，为了给用户带来最大的方便，需要一种新的替代技术，其能克服对电池115和充电器120的相对位置的限制。
发明内容
技术问题
考虑到上述问题设计出本发明，因此本发明的目的在于提供一种无接触可充电电池、充电设备、以及包括上述组件的电池充电组，其能够防止内部电池电路的任何损害，并解决在以无接触充电方法对电池充电时对可充电电池和充电设备之间相对位置的限制。
本发明的另一目的在于提供一种电池充电控制方法，其能够防止内部电池电路的任何损害，并解决在采用无接触充电方法时对可充电电池和充电设备之间相对位置的限制。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供了一种无接触可充电电池，包括充电电路模块，用于通过电磁感应现象从外部无接触充电设备接收充电电力，并随后向蓄电池单元充入电能。
具体地，所述充电电路模块包括：高频交流电流感生单元，其通过从外部无接触充电设备产生的磁场感生高频交流电流；整流器，其接收所感生的高频交流电流，并将所述感生的高频交流电流转换为直流电流；恒定电压/恒定电流供应器，其从所述整流器接收所述直流电流，并以恒定电压/恒定电流模式向所述蓄电池单元供应充电电力；以及过电压监控单元，其监控在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压，并通过无线通信向所述外部无接触充电设备发送监控结果，从而感生所述磁场的强度的改变。
为了实现上述目的，本发明提供了一种无接触充电设备，通过电磁感应现象向无接触可充电电池发送充电电力。为此，所述充电设备包括：磁场产生单元，其接收交流电流并在外部空间形成磁场；高频电力驱动单元，其向所述磁场产生单元施加高频交流电流；以及充电电力调节单元，其通过无线通信从所述无接触可充电电池接收所述监控结果，并控制所述高频电力驱动单元调节施加于所述磁场产生单元的高频交流电流的电力，从而调节向所述电池发送的充电电力。
优选地，所述高频电力驱动单元间歇性向所述磁场产生单元施加高频交流电流。此外，在不通过所述磁场产生单元产生磁场时，所述电池的过电压监控单元无线发送所述监控结果至所述充电电力调节单元。
优选地，所述监控结果是充电电力调节请求信号、在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压差、两端的电压值、或用以表示所述两端的电压处于过电压状态的编码。
优选地，所述高频交流电流感生单元是一线圈，其中自所述外部无接触充电设备产生的磁场的磁通量通过该线圈，且所述磁场产生单元是两端施加有高频交流电流的线圈。
优选地，所述过电压监控单元包括：无线发送单元，其通过天线无线传播所述监控结果；第一和第二电压检测器，其分别检测在所述恒定电压/恒定电流供应器前端和后端的电压；电压比较器，其比较通过所述第一和第二电压检测器检测到的第一和第二电压，并输出电压比较结果；以及微处理器，其根据所述电压比较结果向所述无线发送单元输出监控结果。
优选地，所述过电压监控单元还包括：充电暂停检测单元，其接收从所述高频交流电流感生单元输出的高频交流电流，以检测所述高频交流电流的感生结束的时间点，并随后将所述结束时间点输出至所述微处理器。在这种情况下，在输入所述结束时间点之后，所述微处理器输出所述监控结果至所述无线发送单元。
优选地，所述充电电力调节单元包括：无线接收单元，其通过天线无线接收所述监控结果；以及微处理器，其从所述无线接收单元接收所述监控结果，并控制所述高频电力驱动单元调节向所述磁场产生单元施加的高频交流电流的电力。
优选地，所述可充电电池还包括用于转换通用交流电流的恒定电压供应器，其将所述通用交流电流转换为直流电流，并随后向所述高频电力驱动单元供应恒定电压电流。并且，所述高频电力驱动单元包括：脉冲信号发生器，其从所述微处理器接收脉冲驱动信号并输出脉冲信号；以及电力驱动部，其接收所述脉冲信号以快速切换从所述恒定电压供应器输入的恒定电压电流，从而以脉冲图形产生高频交流电流。
优选地，所述充电电力调节单元通过调制脉冲电流宽度、脉冲电流频率、脉冲幅度、或脉冲数量来调节充电电力。
优选地，所述恒定电压供应器包括：过电压滤波器，其接收通用交流电流并截止过电压电流；整流器，其对经过所述滤波器的交流电流进行整流，以将所述交流电流转换为直流电流；以及恒定电压供应部，其接收所转换的直流电流并输出恒定电压电流。
根据本发明的另一方面，还提供了一种利用无接触充电设备通过电磁感应现象对无接触可充电电池充电的控制方法，该方法包括以下步骤：向设置于所述充电设备的初级线圈间歇性施加高频交流电流，从而在外部区域间歇性产生磁场；所产生磁场的磁通量穿过设置于所述电池的次级线圈，从而间歇性输出电磁感应的高频交流电流；对所输出的高频交流电流进行整流，以将所述高频交流电流转换为直流电流；通过恒定电压/恒定电流元件向蓄电池单元施加所述直流电流，从而以恒定电压/恒定电流模式对所述蓄电池单元充电；监控在所述恒定电压/恒定电流元件两端的电压，并在所述次级线圈中不感生高频交流电流时通过无线通信向所述充电设备发送监控结果；以及根据所发送的监控结果调节施加于所述初级线圈的高频交流电流的电力。
附图说明
根据附图，在以下详细说明中将全面描述本发明优选实施例的这些和其它特征、方面和优点。其中：
图1是示出采用传统无接触充电方法的充电设备和电池的示意图；
图2是示出采用传统无接触充电方法的电动牙刷的耦接状态的透视图；
图3是示出根据本发明优选实施例的无接触可充电电池和充电设备的示意性框图；
图4是示出图3中无接触充电设备的详细框图；
图5是示出图3中无接触电池的详细框图；
图6是示出从无接触可充电电池的次级线圈间歇性输出充电电力的图形；以及
图7示出根据本发明的无接触可充电电池和充电设备的使用状态。
实施本发明的最佳方式
以下，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。在说明之前，应理解的是，在本说明书和所附权利要求书中使用的术语不应理解为局限于一般和字典含义，而应基于与本发明技术方面相对应的含义和概念进行解释，其中允许发明人基于本发明的原理适当限定这些术语以用于更好的说明。因此，这里提供的说明书仅是用于说明目的的最佳实例，而并没有限制本发明范围的意图，所以可以理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对其进行其它替换和修改。
图3是示出根据本发明优选实施例的无接触充电设备C和无接触可充电电池B的示意性框图。
参照图3，本实施例的无接触充电设备C包括：初级线圈200、高频电力驱动单元210、主天线220、无线接收单元230、微处理器240、以及电源260。
高频电力驱动单元210通过快速切换操作向初级线圈200施加几十KHz的高频交流电流，以产生磁场。例如，高频电力驱动单元210向初级线圈200施加80KHz的高频交流电流。如果通过高频交流电流使初级线圈200产生磁场，则通过电磁感应现象以无接触方法将充电电力传送到可充电电池B。
优选地，高频电力驱动单元210采用已知的SMPS(开关模式电源)，但不限于此。
无线接收单元230通过天线220接收从可充电电池B发送的充电电力的调节请求信号，并随后将该信号输入至微处理器240。
在过多的充电电力被传输到电池可能引起供应恒定电压/恒定电流的电路部分上的损坏时，发送调节请求信号。调制调节请求信号并将其从可充电电池B发送，因此无线接收单元230对该调节请求信号进行解调后将其输入至微处理器240。
优选地，使用10至15MHz频带的载波来无线发送调节请求信号。此外，可使用光电耦合器来配置无线接收单元230。然而，本发明不限于这种载波频带和这些用以配置无线接收单元230的元件。
当从可充电电池B无线发送调节请求信号时，优选地不向初级线圈200施加高频交流电流。如果当由于施加几十KHz频带的高频交流电流而在初级线圈200中产生磁场时无线发送调节请求信号，则调节请求信号可能由于磁场而被屏蔽，因此不能通过无线接收单元230准确接收到调节请求信号。
因此，高频电力驱动单元210具有周期性的暂停时间，而不是连续地向初级线圈200施加高频交流电流。例如，每经过发送充电电力至可充电电池B的3秒，高频电力驱动单元210持续50ms不向初级线圈200施加高频交流电流。在这种情况下，在不向初级线圈200施加高频交流电流的30ms内无线发送调节请求信号。
微处理器240控制充电设备C的所有操作，具体地，如果从无线接收单元230接收到充电电力的调节请求信号，则微处理器240控制高频电力驱动单元210调节施加到初级线圈200的高频交流电流的电力。
优选地，微处理器240控制高频电力驱动单元210进行高频脉冲宽度调制、脉冲频率调制、脉冲数量调制、或脉冲幅度调制，从而调节高频交流电流的电力。然后，发送到可充电电池B的充电电力的水平被调节，以防止对可充电电池B内的电路造成的任何损害。
电源260接收通用交流电流250，然后将其转换为直流电流，随后向高频电力驱动单元210和微处理器240提供操作电力。
本实施例的无接触可充电电池B包括充电电路模块和通过该充电电路模块充电的蓄电池单元300，其中充电电路模块B包含次级线圈270、整流器280、恒定电压/恒定电流供应器290、微处理器310、无线发送单元320、和天线330。
在向设置于充电设备C的初级线圈200施加高频交流电流时，次级线圈270通过电磁感应现象产生高频交流电流。此时，感生于次级线圈270的高频交流电流具有与穿过次级线圈270的磁通量成比例的强度。
整流器280对感生于次级线圈270的高频交流电流进行平滑处理，以将其转换为直流电流。
恒定电压/恒定电流供应器290根据微处理器310的控制向蓄电池单元300施加整流后的直流电流，从而对蓄电池单元300充电。此时，恒定电压/恒定电流供应器290在初始充电阶段以恒定电流模式对蓄电池单元300充电，但是，如果充电电压超过预定标准，则恒定电压/恒定电流供应器290以恒定电压模式对蓄电池单元300充电，这样可取代降低电流而保持电压恒定。
微处理器310控制恒定电压/恒定电流供应器290以对蓄电池单元300充电，监控在恒定电压/恒定电流供应器290的两端是否施加有过多电压，并且如果施加了过多电压则输出充电电力的调节请求信号至无线发送单元320。
优选地，以测量恒定电压/恒定电流供应器290的前端电压Vpp和后端电压Vch的方式执行监控在恒定电压/恒定电流供应器290两端的电压的操作，并随后检查这两个电压之间的差值是否超过标准值。
无线发送单元320接收从微处理器310输出的充电电力的调节请求信号，并随后对调节请求信号进行调制且通过天线330将其无线发送到设置于充电设备C的无线接收单元230的天线220。此时，使用10至15MHz的载波，并使用光电耦合器实现无线发送单元320，与无线接收单元230一样。
如果调节请求信号被发送到充电设备C，则根据微处理器240的控制减少通过高频电力驱动单元210输出的高频交流电流的电力。结果，通过电磁感应现象感生于次级线圈270的高频交流电流的电力被降低。相应地，施加于恒定电压/恒定电流供应器290两端的电压也被降低。优选地，持续对施加于初级线圈200的高频交流电流的电力的反馈控制，直到不再对恒定电压/恒定电流供应器290两端施加过多电流为止。
图4是更详细示出根据本发明实施例的无接触充电设备C的框图。
参照图4，电源260包括：过电压滤波器260a，用于截止从通用交流电源250施加的过电压；整流器260b，用以将通过过电压滤波器260a的交流电流转换为直流电流；以及恒定电压供应器260c，用于接收整流后的直流电流并向微处理器240和高频电力驱动单元210提供恒定电压直流电流。
高频电力驱动单元210包括：脉冲信号发生器210a，用于从微处理器240接收脉冲驱动信号以产生脉冲信号；以及电力驱动部210b，用于使用从脉冲信号发生器210a输出的脉冲信号快速切换从恒定电压供应器260c输入的恒定电压直流电流以产生高频交流电流，并随后向初级线圈200施加高频交流电流。
图5是更详细示出根据本发明的无接触可充电电池B的框图。
参照图5，本实施例的无接触可充电电池B还包括：第一电压检测器350和第二电压检测器360，它们分别配置在恒定电压/恒定电流供应器290的前端和后端，以监控在恒定电压/恒定电流供应器290两端是否施加有过电压；以及电压比较器380，用于将第一和第二电压检测器350、360分别测量的第一电压Vpp和第二电压Vch的比较结果输入到微处理器310。
电压比较结果为第一和第二电压的差值，或在两端的电压的状态，该状态表示是否施加了过电压。在后一种情况下，电压比较器380将过压状态的参考电压差与第一和第二电压之间的差进行比较。
同时，如果在监控恒定电压/恒定电流供应器290两端电压之后确定施加了过电压，则微处理器310使用无线发送单元320将充电电力的调节请求信号无线传送到充电设备C。
然而，如果在充电电力从充电设备C的初级线圈200发送到电池B的次级线圈270时无线传播调节请求信号，则调节请求信号被自初级线圈200产生的磁场屏蔽。
因此，为了解决上述问题，在将充电电力从充电设备C发送到电池B时，按固定周期临时中断充电电力的传输。
也就是说，如图6所示，周期性重复充电区ΔtA和暂停区ΔtB，其中在充电区ΔtA中高频交流电流通过电磁感应现象感生于次级线圈270高频交流电流以用于充电，在暂停区ΔtB中故意中断施加于初级线圈200的高频交流电流以暂停充电。此外，中断次级线圈270中高频交流电流的感生以暂停充电时，将充电电力的调节请求信号发送至充电设备C。
为此，本实施例的电池B包括充电暂停检测单元390，用于接收在次级线圈270中感生的高频交流电流并检测充电区结束的时间点ts(参见图6)。
充电暂停检测单元390检测充电区的结束时间点ts(参见图6)，并随后将其输入至微处理器310。然后，在不传送充电电力时，微处理器310通过无线发送单元320将用于调节充电电力的调节请求信号无线发送至充电设备C。因此，能够防止由于初级线圈200产生的磁场而造成对充电电力的调节请求信号的屏蔽。
如果将充电电力的调节请求信号无线发送至充电设备C，则通过上述反馈控制来控制施加于初级线圈200的高频交流电流的电力，从而可将在恒定电压/恒定电流供应器290两端的电压控制在适当水平。
即使在恒定电压/恒定电流供应器290两端施加有过电压，根据上述本发明的无接触充电设备和可充电电池通过反馈控制实时降低充电电力，从而能够立即解决过电压状态。
因此，本发明的无接触充电设备和可充电电池不需要像现有技术那样固定在某一相对位置，而始终保持穿过次级线圈270的磁通量强度。此外，由于充电设备C如图7所示设计为盘状，用户仅通过将与电池B耦接的物体(例如便携式电话)放置在盘的预定位置即可方便地对电池充电，从而形成方便的充电器和电池组。
以下，将详细参照图4和图5描述根据本发明的无接触充电控制方法。
首先，在非充电模式的情况下，充电设备C的高频电力驱动单元210根据微处理器240的控制以固定时间间隔向初级线圈200施加高频交流电流。例如，以1秒的时间间隔持续50ms施加80KHz的高频交流电流。然后，每当对初级线圈200施加高频交流电流时，初级线圈200在其周围形成的磁场。
为了对电池B充电的目的，用户将电池B放置在充电设备C上。在放置电池B之后，如果持续预定时间对充电设备C的初级线圈200施加高频交流电流，则磁场产生于初级线圈200，并因此形成穿过电池B的次级线圈270的磁通量。相应地，高频交流电流持续预定时间感生于次级线圈270，并且随后，如果不对初级线圈200施加高频交流电流，则由于磁场的消失导致临时中断高频交流电流的感生。
同时，充电暂停检测单元390检测临时中断高频交流电流的感生的时间点，并随后将其输入至微处理器310。响应于此，微处理器310输出响应信号至无线发送单元320。这里，响应信号是用于向充电设备C的微处理器240通知配置于电池B的次级线圈270耦接于由充电设备C的初级线圈200产生的磁场的信号。如果响应信号被输出至无线发送单元320，则无线发送单元320对该响应信号进行调制并随后将其通过天线330无线发送至充电设备C。
如果响应信号被无线发送，则充电设备C的无线接收单元230对该响应信号进行解调并随后将其输入至微处理器240。然后，微处理器240开始传送充电电力至电池B。也就是说，微处理器240控制高频电力驱动单元210，以重复持续预定时间间隔向初级线圈200施加高频交流电流以及持续预定时间暂停施加高频交流电流的操作。例如，持续3秒施加80KHz的高频交流电流，然后持续50ms暂停该施加操作。
在对初级线圈200施加高频交流电流时，由于电磁感应现象而对电池的次级线圈270感生高频交流电流。上述持续感生高频交流电流的时间基本上等于向初级线圈200持续施加高频交流电流的时间。
通过整流器280将感生于次级线圈270的高频交流电流转换为直流电流，并随后将其经由恒定电压/恒定电流供应器290施加到蓄电池单元300。然后，随着对蓄电池单元300逐渐充电，在蓄电池单元300两端的电压升高，直到充满状态为止。
微处理器310控制恒定电压/恒定电流供应器290，以恒定电流模式对蓄电池单元300充电，直至蓄电池单元的充电电压增加到特定水平；并且，如果蓄电池单元300的电压增加到超过预定水平，则还以恒定电压模式对蓄电池单元300充电。
同时，如果暂停施加于初级线圈200的高频交流电流，则在次级线圈270中高频交流电流的感生也暂时中断，从而使得充电过程被临时停止。然后，充电暂停检测单元390检测中断高频交流电流的感生的时间点，并随后将其输入至微处理器310。每当到达临时中断高频交流电流的感生的时间点时，重复这个过程。
与上述蓄电池单元300的充电过程不同，微处理器310监控在恒定电压/恒定电流供应器290的两端是否施加有过电压。
为此，电压比较器380周期性接收通过分别设置于恒定电压/恒定电流供应器290的前端和后端的第一和第二电压检测器350、360测量的电压，以比较两者之间的电压，并随后将电压比较结果输入至微处理器310。这里，电压比较结果是表示两个测量电压的差值或表示是否处于过电压状态的电压状态信号。
微处理器310从电压比较器380接收电压比较结果，并随后确定在恒定电压/恒定电流供应器290两端是否施加有过电压。
结果，如果确定在恒定电压/恒定电流供应器290两端施加有过电压，则微处理器310参照由充电暂停检测单元390输入的临时中断高频交流电流的感生的时间点，从而确定是否处于当前不对初级线圈施加高频交流电流的暂停期间。
结果，如果确定处于暂停期间，则微处理器310输出充电电力的调节请求信号至无线发送单元320。然后，无线发送单元320调制充电电力的调节请求信号，并随后通过天线330将其无线发送至充电设备C。
响应于此，设置于充电设备C的无线接收单元230通过天线220接收并解调充电电力的调节请求信号，并随后将其输入至微处理器240。然后，微处理器240控制高频电力驱动单元210，以将施加于初级线圈200的高频交流电流的电力降低至预定水平以下。
如果施加于初级线圈200的高频交流电流的电力如上所述被降低，则通过电磁感应现象感生于次级线圈270的高频交流电流的电力也被降低。
同时，与对高频交流电流的电力的反馈控制不同，微处理器310周期性重复监控在恒定电压/恒定电流供应器290两端的过电压状态。结果，如果确定通过第一反馈控制仍没有解决在恒定电压/恒定电流供应器290两端的过电压状态，则微处理器310再次向充电设备C无线发送充电电力的调节请求信号，从而使得施加于初级线圈200的高频交流电流的电力再次被降低至预定水平以下。继续这一过程，直到通过反馈控制使得在恒定电压/恒定电流供应器290两端没有施加过电压为止。
通过上述反馈控制使得在恒定电压/恒定电流供应器290两端的电压差保持在适当水平，从而能够防止在以无接触方法对电池B充电时由于过电压对恒定电压/恒定电流供应器290造成的损害。
在上述实施例中，为了防止在无接触可充电电池B的恒定电压/恒定电流供应器290两端施加过电压，电池B的微处理器310监控在恒定电压/恒定电流供应器290两端测量的电压以直接检查是否处于过电压状态。此外，如果处于过电压状态，则电池B的微处理器310通过无线通信发送充电电力调节请求信号至充电设备C的微处理器240。然后，充电设备C的微处理器240在接收到充电电力调节请求信号的条件下调节施加到初级线圈200的高频交流电流的电力。
然而，也可能存在另一种情况。具体地，参照图4和图5，电池B的微处理器310周期性监控在恒定电压/恒定电流供应器290两端的电压以获得电压状态。
这里，电压状态是在恒定电压/恒定电流供应器290两端的电压，或这两个电压的差。这种电压状态可从电压比较器380输入，或者通过对从第一和第二电压检测器340、360输入的测量电压Vpp、Vch进行运算获得。
电池B的微处理器340参照每当获得电压状态时充电暂停检测单元390输入信号的时间点，并随后在对次级线圈270不感生高频交流电流时通过无线通信发送恒定电压/恒定电流供应器290两端的电压状态至充电设备C的微处理器240。
然后，每当接收到电压状态时，充电设备C的微处理器240检查所述电压状态是否为过电压状态。这种检查过程通过查看在恒定电压/恒定电流供应器290两端的电压的差是否超过预定参考值的方式来实现。
结果，如果恒定电压/恒定电流供应器290两端的电压状态对应于过电压状态，则控制高频电力驱动单元210调节施加于初级线圈200的高频交流电流的电力，从而调节发送到电池B的充电电流。
如果重复了这种充电电流调节过程所需次数，则即使恒定电压/恒定电流供应器290两端施加有过电压，也可在短时间内解决过电压状态，从而防止恒定电压/恒定电流供应器290受到损害。
已详细描述了本发明。然而，应该理解的是，由于根据这里的详细描述在本发明精神和范围内的多种改变和修改对于所属领域技术人员来说是清楚的，因此仅以示例性的方式给出用以表示本发明优选实施例的详细描述和具体实例。
工业实用性
根据本发明，即使恒定电压/恒定电流供应器的两端在无接触电池充电过程中施加有过电压，可通过无线反馈控制实时调节充电电力，从而能够防止由于施加于恒定电压/恒定电流供应器两端的过电压而对其造成的损害。
相应地，解决了在采用无接触充电方法时对充电设备和电池之间相对位置的限制，从而使用户便利性最大化。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1. 一种无接触可充电电池，包含向蓄电池单元充入电能的充电电路；所述无接触可充电电池包括：
高频交流电流感生单元，其通过从外部无接触充电设备产生的磁场感生高频交流电流；
整流器，其接收所感生的高频交流电流，并将所述感生的高频交流电流转换为直流电流；
恒定电压/恒定电流供应器，其从所述整流器接收所述直流电流，并以恒定电压/恒定电流模式向所述蓄电池单元供应充电电力；以及
过电压监控单元，其监控在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压，并通过无线通信向所述外部无接触充电设备发送监控结果，从而感生所述磁场的强度的改变。
2. 如权利要求1所述的无接触可充电电池，其中所述高频交流电流感生单元是一线圈，其中自所述外部无接触充电设备产生的磁场的磁通量穿过该线圈。
3. 如权利要求1所述的无接触可充电电池，其中所述过电压监控单元包括：
无线发送单元，其通过天线无线传播所述监控结果；
第一和第二电压检测器，其分别检测在所述恒定电压/恒定电流供应器前端和后端的电压；
电压比较器，其比较通过所述第一和第二电压检测器检测到的第一和第二电压，并输出电压比较结果；以及
微处理器，其根据所述电压比较结果向所述无线发送单元输出监控结果。
4. 如权利要求3所述的无接触可充电电池，其中由所述无接触充电设备产生的磁场是间歇性产生的；
其中所述过电压监控单元还包括充电暂停检测单元，用于接收从所述高频交流电流感生单元输出的高频交流电流，以检测所述高频交流电流的感生结束的时间点，并随后将所述结束时间点输出至所述微处理器；以及
10. 如权利要求9所述的无接触充电电路模块，其中由所述无接触充电设备产生的磁场是间歇性产生的；
其中所述过电压监控单元还包括充电暂停检测单元，用于接收从所述高频交流电流感生单元输出的高频交流电流，以检测所述高频交流电流的感生结束的时间点，并随后将所述结束时间点输出至所述微处理器；以及
其中在输入所述结束时间点之后不感生高频交流电流时，通过无线通信向所述外部无接触充电设备发送所述监控结果。
11. 如权利要求7至10任一所述的无接触充电电路模块，其中所述监控结果是充电电力调节请求信号。
12. 如权利要求7至10任一所述的无接触充电电路模块，其中所述监控结果是在所述恒定电压/恒定电流供应器前端和后端的电压差、所述前端和后端的电压值、或用以表示两端的电压处于过电压状态的编码。
13. 一种无接触充电设备，通过电磁感应现象向无接触可充电电池发送充电电力；所述无接触可充电电池具有能够以恒定电压/恒定电流模式充电的恒定电压/恒定电流供应器，并无线发送在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压监控结果；所述无接触充电设备包括：
磁场产生单元，其接收交流电流并在外部空间形成磁场；
高频电力驱动单元，其向所述磁场产生单元施加高频交流电流；以及
充电电力调节单元，其通过无线通信从所述无接触可充电电池接收所述监控结果，并控制所述高频电力驱动单元调节施加于所述磁场产生单元的高频交流电流的电力，从而调节向所述电池发送的充电电力。
14. 如权利要求13所述的无接触充电设备，其中所述磁场产生单元是两端施加有高频交流电流的线圈。
15. 如权利要求13所述的无接触充电设备，其中所述充电电力调节单元包括：
无线接收单元，其通过天线无线接收所述监控结果；以及
微处理器，其从所述无线接收单元接收所述监控结果，并控制所述高频电力驱动单元调节施加于所述磁场产生单元的高频交流电流的电力。
16. 如权利要求15所述的无接触可充电电池，还包括用于转换通用交流电流的恒定电压供应器，其将所述通用交流电流转换为直流电流，并随后
过电压监控单元，其监控在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压，并在不感生高频交流电流时通过无线通信向所述外部无接触充电设备发送监控结果；
其中所述充电设备包括：
磁场产生单元，其接收交流电流并在外部空间形成磁场；
高频电力驱动单元，其向所述磁场产生单元间歇性施加高频交流电流；以及
充电电力调节单元，当不向所述磁场产生单元施加高频交流电流时，其通过无线通信接收所述监控结果，并控制所述高频电力驱动单元调节施加于所述磁场产生单元的高频交流电流的电力，从而调节向所述电池发送的充电电力。
22. 如权利要求21所述的电池充电组，其中所述监控结果是在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压差、两端的电压值、用以表示所述两端的电压处于过电压状态的编码、或充电电力调节请求信号。
23. 一种利用无接触充电设备通过电磁感应现象对无接触可充电电池充电的控制方法，该方法包括：
(a)向设置于所述充电设备的初级线圈间歇性施加高频交流电流，从而在外部区域间歇性产生磁场；
(b)所产生磁场的磁通量穿过设置于所述电池的次级线圈，从而间歇性输出电磁感应的高频交流电流；
(c)对所输出的高频交流电流进行整流，以将所述高频交流电流转换为直流电流；
(d)通过恒定电压/恒定电流供应器向蓄电池单元施加所述直流电流，从而以恒定电压/恒定电流模式对所述蓄电池单元充电；
(e)监控在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压，并当所述次级线圈中不感生高频交流电流时通过无线通信向所述充电设备发送监控结果；以及
(f)根据所发送的监控结果调节施加于所述初级线圈的高频交流电流的电力。
24. 如权利要求23所述的方法，其中所述监控结果是在所述恒定电压/

Claims (24)

1.一种无接触可充电电池，包含向蓄电池单元充入电能的充电电路；所述无接触可充电电池包括：
高频交流电流感生单元，其通过从外部无接触充电设备产生的磁场感生高频交流电流；
整流器，其接收所感生的高频交流电流，并将所述感生的高频交流电流转换为直流电流；
恒定电压/恒定电流供应器，其从所述整流器接收所述直流电流，并以恒定电压/恒定电流模式向所述蓄电池单元供应充电电力；以及
过电压监控单元，其监控在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压，并通过无线通信向所述外部无接触充电设备发送监控结果，从而感生所述磁场的强度的改变。
2.如权利要求1所述的无接触可充电电池，其中所述高频交流电流感生单元是一线圈，其中自所述外部无接触充电设备产生的磁场的磁通量穿过该线圈。
3.如权利要求1所述的无接触可充电电池，其中所述过电压监控单元包括：
无线发送单元，其通过天线无线传播所述监控结果；
第一和第二电压检测器，其分别检测在所述恒定电压/恒定电流供应器前端和后端的电压；
电压比较器，其比较通过所述第一和第二电压检测器检测到的第一和第二电压，并输出电压比较结果；以及
微处理器，其根据所述电压比较结果向所述无线发送单元输出监控结果。
4.如权利要求1所述的无接触可充电电池，其中由所述无接触充电设备产生的磁场是间歇性产生的；
其中所述过电压监控单元还包括充电暂停检测单元，用于接收从所述高频交流电流感生单元输出的高频交流电流，以检测所述高频交流电流的感生结束的时间点，并随后将所述结束时间点输出至所述微处理器；以及
其中在输入所述结束时间点之后不感生高频交流电流时，通过无线通信向所述外部无接触充电设备发送所述监控结果。
5.如权利要求1至4任一所述的无接触可充电电池，其中所述监控结果是充电电力调节请求信号。
6.如权利要求1至4任一所述的无接触可充电电池，其中所述监控结果是在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压差、两端的电压值、或用以表示所述两端的电压处于过电压状态的编码。
7.一种无接触充电电路模块，电连接至蓄电池单元并以无接触方法向所述蓄电池充入电能；所述无接触充电电路模块包括：
高频交流电流感生单元，其通过从外部无接触充电设备产生的磁场感生高频交流电流；
整流器，其接收所感生的高频交流电流，并将所述感生的高频交流电流转换为直流电流；
恒定电压/恒定电流供应器，其从所述整流器接收所述直流电流，并以恒定电压/恒定电流模式向所述蓄电池供应充电电力；以及
过电压监控单元，其监控在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压，并通过无线通信向所述外部无接触充电设备发送监控结果，从而感生所述磁场的强度的改变。
8.如权利要求7所述的无接触充电电路模块，其中所述高频交流电流感生单元是一线圈，其中自所述外部无接触充电设备产生的磁场的磁通量穿过该线圈。
9.如权利要求7所述的无接触充电电路模块，其中所述过电压监控单元包括：
无线发送单元，其通过天线无线传播所述监控结果；
第一和第二电压检测器，其分别检测在所述恒定电压/恒定电流供应器前端和后端的电压；
电压比较器，其比较通过所述第一和第二电压检测器检测到的第一和第二电压，并输出电压比较结果；以及
微处理器，其根据所述电压比较结果向所述无线发送单元输出监控结果。
10.如权利要求7所述的无接触充电电路模块，其中由所述无接触充电设备产生的磁场是间歇性产生的；
其中所述过电压监控单元还包括充电暂停检测单元，用于接收从所述高频交流电流感生单元输出的高频交流电流，以检测所述高频交流电流的感生结束的时间点，并随后将所述结束时间点输出至所述微处理器；以及
其中在输入所述结束时间点之后不感生高频交流电流时，通过无线通信向所述外部无接触充电设备发送所述监控结果。
11.如权利要求7至10任一所述的无接触充电电路模块，其中所述监控结果是充电电力调节请求信号。
12.如权利要求7至10任一所述的无接触充电电路模块，其中所述监控结果是在所述恒定电压/恒定电流供应器前端和后端的电压差、所述前端和后端的电压值、或用以表示两端的电压处于过电压状态的编码。
13.一种无接触充电设备，通过电磁感应现象向无接触可充电电池发送充电电力；所述无接触可充电电池具有能够以恒定电压/恒定电流模式充电的恒定电压/恒定电流供应器，并无线发送在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压监控结果；所述无接触充电设备包括：
磁场产生单元，其接收交流电流并在外部空间形成磁场；
高频电力驱动单元，其向所述磁场产生单元施加高频交流电流；以及
充电电力调节单元，其通过无线通信从所述无接触可充电电池接收所述监控结果，并控制所述高频电力驱动单元调节施加于所述磁场产生单元的高频交流电流的电力，从而调节向所述电池发送的充电电力。
14.如权利要求13所述的无接触充电设备，其中所述磁场产生单元是两端施加有高频交流电流的线圈。
15.如权利要求13所述的无接触充电设备，其中所述充电电力调节单元包括：
无线接收单元，其通过天线无线接收所述监控结果；以及
微处理器，其从所述无线接收单元接收所述监控结果，并控制所述高频电力驱动单元调节施加于所述磁场产生单元的高频交流电流的电力。
16.如权利要求15所述的无接触可充电电池，还包括用于转换通用交流电流的恒定电压供应器，其将所述通用交流电流转换为直流电流，并随后向所述高频电力驱动单元供应恒定电压电流；
其中所述高频电力驱动单元包括：
脉冲信号发生器，其从所述微处理器接收脉冲驱动信号并输出脉冲信号；以及
电力驱动部，其接收所述脉冲信号以快速切换从所述恒定电压供应器输入的所述恒定电压电流，从而以脉冲图形产生高频交流电流。
17.如权利要求16所述的无接触充电设备，其中所述充电电力调节单元通过调制脉冲电流宽度、脉冲电流频率、脉冲幅度、或脉冲数量来调节充电电力。
18.如权利要求16所述的无接触充电设备，其中所述恒定电压供应器包括：
过电压滤波器，其接收通用交流电流并截止过电压电流；
整流器，其对经过所述滤波器的所述交流电流进行整流，以将所述交流电流转换为直流电流；以及
恒定电压供应部，其接收所转换的直流电流并输出恒定电压电流。
19.如权利要求13所述的无接触充电设备，其中所述高频电力驱动单元间歇性向所述磁场产生单元施加高频交流电流；以及
其中在不向所述磁场产生单元施加高频交流电流时，所述充电电力调节单元接收所述监控结果。
20.如权利要求13至19任一所述的无接触充电设备，其中所述监控结果是在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压差、两端的电压值、用以表示所述两端的电压处于过电压状态的编码、或充电电力调节请求信号。
21.一种电池充电组，包括无接触可充电电池和无接触充电设备；
其中所述电池包括：
高频交流电流感生单元，其通过从外部无接触充电设备间歇性产生的磁场感生高频交流电流；
整流器，其接收所感生的高频交流电流，并将所述感生的高频交流电流转换为直流电流；
恒定电压/恒定电流供应器，其从所述整流器接收所述直流电流，并以恒定电压/恒定电流模式向蓄电池单元供应充电电力；以及
过电压监控单元，其监控在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压，并在不感生高频交流电流时通过无线通信向所述外部无接触充电设备发送监控结果；
其中所述充电设备包括：
磁场产生单元，其接收交流电流并在外部空间形成磁场；
高频电力驱动单元，其向所述磁场产生单元间歇性施加高频交流电流；以及
充电电力调节单元，当不向所述磁场产生单元施加高频交流电流时，其通过无线通信接收所述监控结果，并控制所述高频电力驱动单元调节施加于所述磁场产生单元的高频交流电流的电力，从而调节向所述电池发送的充电电力。
22.如权利要求21所述的电池充电组，其中所述监控结果是在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压差、两端的电压值、用以表示所述两端的电压处于过电压状态的编码、或充电电力调节请求信号。
23.一种利用无接触充电设备通过电磁感应现象对无接触可充电电池充电的控制方法，该方法包括：
(a)向设置于所述充电设备的初级线圈间歇性施加高频交流电流，从而在外部区域间歇性产生磁场；
(b)所产生磁场的磁通量穿过设置于所述电池的次级线圈，从而间歇性输出电磁感应的高频交流电流；
(c)对所输出的高频交流电流进行整流，以将所述高频交流电流转换为直流电流；
(d)通过恒定电压/恒定电流元件向蓄电池单元施加所述直流电流，从而以恒定电压/恒定电流模式对所述蓄电池单元充电；
(e)监控在所述恒定电压/恒定电流元件两端的电压，并当所述次级线圈中不感生高频交流电流时通过无线通信向所述充电设备发送监控结果；以及
(f)根据所发送的监控结果调节施加于所述初级线圈的高频交流电流的电力。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述监控结果是在所述恒定电压/恒定电流供应器两端的电压差、两端的电压值、用以表示两端的电压处于过电压状态的编码、或充电电力调节请求信号。
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