CN101263636A - 给电池再充电的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种给电池再充电的装置(1)，该装置具有一电路，其包括至少一个在第一层(17)内的第一线圈(8)和至少一个在第二层(21)内的第二线圈(19)。根据本发明的线圈(4－16，21－25)在相反方向上具有磁场(28，29)。该相反方向的磁场在远距离内相互抵消。从而避免了对生物和电机械系统无意地影响。

Description

给电池再充电的装置
本发明涉及给电池再充电的装置，该装置具有一电路，其包括至少一个在第一层内的第一线圈和至少一个在第二层内的第二线圈，以及一个包括带有电池的电路的可再充电单元。
从GB 2389720可知该种给电池再充电的装置。通过将螺旋形的线圈布置在多个层内的方式来刻蚀印刷电路板。就此而言，线圈的匝(turn)位于一个层内。如果至少两个层按照具有相同绕向的线圈的匝互相偏移的方式放置在彼此之上，将会获得高的磁通密度。缺点是这些磁场被散射到广大的区域，从而无意间影响了电机械和生物系统。因此，不能通过该种方式传递较大的功率输出。
鉴于此点，本发明的目的在于改进为电池以及具有可再充电电池的单元再充电的装置。具体地，杂散磁场被限制并且使得较大的功耗成为可能。
该目的是根据从属权利要求的特征要素来实现的。根据本发明，线圈在相反方向上具有磁场。该相反的磁场在远距离内相互抵消。
以一种简单的方式，线圈具有相同的电感。利用线圈相同的电感可以实现简单的线圈几何形状以及简单的线圈几何排布。
有利地，线圈并联连接。如果可再充电单元被放置在线圈上，并联的电流按照在再充电期间流经上部线圈的电流比流经下部线圈的电流多的方式变化。该单元被再充电。电流被均匀地分配到不带任何负载的并联支路中。
有利地，在相反方向上具有磁场的线圈被放置在彼此之上。再充电过程由在彼此之上的线圈的直接布置保证。
有利地，该叠置的线圈被隔开线圈外径的二十分之一到所述外径的一倍，有利地被隔开该外径的四分之一。等于外部线圈绕组的四分之一的直径距离已经被证明对再充电过程和抵消远距离的磁场均是有利的。在距离直径四分之一的位置存在着与上部线圈较强的耦合。
有利地，线圈与其直接相邻者之间是磁去耦的。相互偏移的线圈通过此种方式重叠并且具有将直接相邻者去耦的这种几何形状。
有利地，在线圈之间放置至少一个磁传导芯子。如果在线圈之间设置有一个芯子，优选有两个芯子，磁通线在两个芯子内通过，因而叠置的线圈几乎不能相互影响。从而，在相同的效果下可以减少线圈间的距离并且使得单元被造得更平。线圈间的距离从而可以从线圈外径的四十分之一减少到四百分之一。该芯子也指的是铁芯或铁氧体磁芯。
有利地，线圈的匝螺旋地排列在一个平面内。由于此几何形状制造得以简化。
有利地，该装置具有平坦表面。从而使得单元能够更方便地放置在该装置上。
有利地，该电路具有开启-关闭开关。利用该开启-关闭开关能够减少电流并且使得该装置仅在再充电过程中被开启。
该开启-关闭开关简单地是一个二极管。该二极管在运行期间被加偏压，即在再充电过程被加偏压。
有利地，该电路具有测试电路。通过该测试电路可以检验将被再充电的单元是否被放置在该装置上。该测试电路在毫秒或秒的周期内被开启和关闭。
根据本发明的可再充电单元具有谐振电路。因此，可以实现较大的功耗以及较短的再充电时间。
本发明的这些以及其它方面将会从下文所述的实施方案中显而易见，并且将结合下文所述的实施方案得以阐明。
在图中：
图1A是装置的示意性平面视图，该装置包括具有控制单元和线圈的电路；
图1B示出了具有线圈的装置的截面侧视图；
图2示出了两个在相反方向上具有磁场的叠置并联线圈的等效电路图；
图3又示出了两个在相反方向上具有磁场的叠置并联线圈以及两个在线圈间的磁芯的等效电路图；
图4示出了具有用于切换线圈布置开启和关闭的二极管的等效电路图；以及
图5示出了具有谐振电路的再充电单元的电路的等效电路图；
在不同的图中，用相同的参考符合表示相似或相同的元件。
图1A和1B示出了给电池再充电的装置1，该装置包括电路2。电路2具有功率控制单元3，其带有变频器以及用于选择开启和关闭的控制器。此外，电路2具有用于电感耦合的线圈4-16。装置1是一个具有弹性的多层印刷电路板17的弹性垫，该电路板具有四个层18-21。装置1在英语中也被称作电感式充电垫(inductive powerpad)，简称为IPP。线圈4-16彼此重叠并且相互偏移。线圈4-16的重叠以及几何形状以这种方式进行选择：相邻线圈4-16没有磁性相互作用。线圈4-7被并联连接并且由功率控制单元3供电。线圈8-12的第二并联连接和线圈12-16的第三并联连接同样地由功率控制单元3供电。在其他的层20和21内，其他线圈22-26被放置在并联线圈8-12之下，该并联线圈8-12被放置在18和19两个层之内。在每个情况下，两个线圈8和22，9和23，10和24，11和25，12和26被准确地放置在彼此之上并且并联连接。该线圈具有外径27并且叠置的线圈彼此间隔距离28。该距离28是外部线圈直径27的四分之一；外部线圈匝的直径被作为基准。
图2示出了并联连接的两个叠置的线圈8和22，它们具有相同的电感(L1＝L2)。线圈8和22是螺旋形的并且按照在相反方向上形成磁场29和30的方式连接。流经线圈的总电流Ig在中性位置分成两个相等的大的并联电流I1和I2。如果被放置在装置1的线圈8之上的单元被再充电，那么由于电感耦合，上部的线圈8比下部的线圈22被加载更多。电流I1因此大于电流I2。
图3示出了放置在线圈8和22之间的两个铁氧体磁芯31和32，从而削弱了两个线圈8和22的电感耦合。线圈8和22之间的距离28被再次减小。
图4示出了一个线圈布置40，其被标记为Lg，并且代表一个或多个叠置的、并联连接的线圈对8和22，9和23，10和24，11和25，12和26。如果施加被标记为UDC的二极管电压41，二极管42被加偏压并且开启。通过施加被标记为UAC的交流电压43，电流可以流经线圈布置Lg并且将单元再充电。当施加交流电压UAC时，可以检验线圈布置Lg的阻抗是否已经变化。当可再充电单元放置在垫1上时阻抗发生变化。在数毫秒内或者是数秒内完成检验是可能的。线圈44和电容器45组成并联电路，该并联电路与电容器46相串联。线圈44和电容器45及46也被标记为L2、C2和C1。电子元件44、45、46的串联布置防止了交流电压43和直流电压41之间的耦合。
图5示出了可再充电单元50，其具有也被标记为R3的电池51，也被标记为C3的电容器52，以及也被标记为L3的线圈53。该线圈53能够与线圈4-16中的至少一个电感耦合，使得电池51可被再充电。线圈53和电感器52组成谐振电路，使得电池51能够被有效地再充电。

Claims (13)

1.一种给电池再充电的装置(1)，该装置具有一电路(2)，其包括至少一个在第一层(18，19)内的第一线圈(4-16)和至少一个在第二层(20，21)内的第二线圈(26)，其特征在于线圈(4-16，22-26)在相反的方向上具有磁场(29，30)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于线圈(4-16，22-26)具有相同的电感(L1，L2)。
3.如权利要求1和/或2所述的装置，其特征在于线圈(4-16，22-26)是并联连接的。
4.如前述权利要求1至3中任意一项所述的装置，其特征在于在相反方向上具有磁场(29，30)的线圈(8-12，22-26)被放置在彼此之上。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于叠置的线圈(4-16，22-26)被隔开(28)线圈(4-16，22-26)外径(27)的二十分之一到所述外径(27)的一倍，有利地被隔开该外径(27)的四分之一。
6.如前述权利要求1至5中任意一项所述的装置，其特征在于线圈(9，23)与其直接相邻者(8，22，10，24)之间是磁去耦的。
7.如前述权利要求1至6中任意一项所述的装置，其特征在于在线圈(8，22)之间放置至少一个磁传导芯子(31，32)。
8.如前述权利要求1至7中任意一项所述的装置，其特征在于线圈(4-16，22-26)的匝螺旋地排列在一个平面内。
9.如前述权利要求1至8中任意一项所述的装置，其特征在于该装置(1)具有平坦的表面。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于电路(2)具有开启-关闭开关(42)。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于该开启-关闭开关(42)是一个二极管。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于电路(2)包括测试电路。
13.一种可再充电单元(50)，其包括带有电池(51)的电路(51-53)，其特征在于该电路(51-53)具有谐振电路(52，53)。
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