CN101919139B - 非接触输电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明非接触输电设备可以准确地判断放置在非接触输电设备的充电舱上的物体的种类，并且仅当非接触受电设备放置在所述输电设备上时，才允许进行电力传输和数据通信，由此准确地判断接收方的状态并有效地控制能量的传输。在所述输电设备中，测量供应到非接触受电设备的电力，并且控制从两个不同的芯体输出的无线电力信号的输出能量，由此使得即使非接触受电设备在输电设备上任意移动，充电操作也可以稳定地进行。所述输电设备既可提高非接触充电系统的操作可靠性，也可以提高诸如便携式终端、电池组等相关产品的竞争力。

Description

非接触输电设备
技术领域
本发明涉及一种非接触输电设备，更具体地，涉及一种以无线输电方式输送电能的非接触输电设备，所述非接触输电设备检测位于其充电舱(charging deck)上的物体，并仅当存在非接触电力接收设备时才进行输电和数据通信，由此准确地感知接收方的状态并有效地控制电能。
背景技术
一般而言，电池组是一种电源，其通过接收外部充电器的能量(电能)进行充电，然后供应所述能量，从而使诸如手机、个人数字助理(PDA)之类的便携式电子设备可以工作，所述电池组包括利用电能进行充电的电池和用于对电池进行充电和使电池放电(将电能供应到便携式终端)的电路。
通过使用连接器供应系统(connector supply system)可实现用于便携式终端的电池组和用于对所述电池组进行充电的充电器之间的电连接，所述连接器供应系统从常规的电源接收电力，并转换所述电源的电压和电流使其与电池组的电压和电流相对应，然后经由相应电池组的连接器将电能供应到电池组。
然而，这种连接器供应系统具有下述缺点，包括：由充电器的连接器和电池的连接器之间的电势差所导致的瞬间放电，由于出现外来物质而导致的火灾风险及伴随火灾产生的损害，电池组的寿命及性能降低等。
为了解决上述问题，近来提出一种使用无线输电系统的非接触充电系统及其控制方法。
该非接触充电系统包括：用于无线供电的非接触输电设备；从非接触输电设备接收电力并利用所述电力为电池充电的非接触受电设备，等等。
同时，由于非接触充电系统的非接触性质，所述非接触充电系统在非接触受电设备被置于非接触输电设备中时进行充电操作。
这里，如果诸如金属的外来物质被置于非接触受电设备中，则所述外来物质会由于因过载等所导致的火灾而产生诸如异常输电、产品损坏等问题。
在此发明部分的背景技术中公开的信息只是为了加强对本发明的背景技术的理解，而不应该被认为是此信息是构成本领域技术人员公知的现有技术的证明或任何形式的暗示。
发明内容
技术问题
为了解决上述问题，本发明涉及一种非接触输电设备，所述非接触输电设备形成为：经由输电线圈发出询问信号(asking signal)，以识别置于其上的物体，测量接收到响应信号时所用的待机时间，然后将所测量的待机时间与设置的参考待机时间进行比较，以快速地判断所述物体是外来物质还是电池组之类的非接触受电设备。
同时，由于难以利用用于判断置于所述非接触输电设备上的物体是诸如金属的外来物质还是非接触受电设备的幅移键控(amplitude shift keying，ASK)方法来实现通信，因此，如果在DC负载调制条件下信号的振幅窄，则不能感知接收方的状态并无法传输电力及控制电力的传输，因而导致输电效率下降的问题。
为了解决此问题，本发明涉及一种无线地供应电力的非接触输电设备，所述非接触输电设备在与非接触受电设备的ASK数据通信期间，使用脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)来进行平稳的数据通信，其中所述非接触受电设备接收所供应的电力并且利用所述电力为电池充电。
此外，本发明涉及一种使用ASK充电控制模块的非接触输电设备，所述非接触输电设备即使在DC负载调制条件下并且非接触受电设备在所述非接触输电设备上的充电舱上移动时，也可以准确地感知接收方的状态并有效地控制电力。
技术方案
根据本发明的一个方面，一种非接触输电设备可包括主芯体，所述主芯体将无线电力信号无线发送到具有次级芯体的非接触受电设备中，所述非接触输电设备的操作如下：当检测到主芯体的负载发生变化时，测量从输出询问信号的时刻到接收到与所述询问信号相对应的响应信号的时刻的延迟时间，其中，所述询问信号询问在非接触输电设备上的物体是什么，所述询问信号和响应信号经由主芯体传输；将所测得的时间与参考待机时间进行比较，如果所测得的时间小于参考待机时间，则判断所述物体为外来物质，如果所测得的时间大于参考待机时间，则判断所述物体为正常的非接触受电设备；然后，发送无线电力信号。
具体地，非接触受电设备可接收来自非接触输电设备的无线电力信号，将所接收到的信号与参考电压进行比较，然后基于根据比较结果而设置的占空比(duty rate)产生脉冲信号，并将所产生的信号传输到非接触输电设备，所述非接触输电设备依次根据所传输的脉冲信号控制所传输的无线电力信号的强度。
此外，非接触受电设备可包括ID传输器，所述ID传输器用于经由次级芯体传输和接收以AC调制方式进行调制的AC信号的代码数据；所述非接触输电设备可包括反馈电路单元，当主芯体接收到代码数据时，所述反馈电路单元用于从施加在主芯体上的DC信号中提取AC信号的代码数据。
优选地，非接触受电设备可包括电容器，所述电容器与次级芯体的受电芯体侧并联连接，以去除DC信号分量。
更优选地，非接触受电设备可进一步包括MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，所述MOSFET与所述电容器串联连接，并且ID传输器将与根据比较结果而设置的占空比相对应的MOSFET的工作电压输入到MOSFET的栅极端子。
此外，反馈电路单元可包括：RC滤波器电路，所述RC滤波器电路与所述主芯体的末端电连接，以去除DC信号分量；以及放大电路，所述放大电路具有与RC滤波器电路电连接的OP-AMP(Operational amplifier，运算放大器)。
此外，主芯体可包括第一和第二输电芯体侧，并具有存在重叠区域的多层结构，在所述重叠区域中，第一和第二输电芯体侧彼此部分重叠。
根据本发明的另一方面，一种非接触输电设备可包括具有主芯体的传输模块，所述主芯体将无线电力信号无线发送到具有次级芯体的非接触受电设备中，所述传输模块包括：外壳(body case)；基板(board)，所述基板设置在外壳中并且具有用于发送无线电力信号的控制模块；屏蔽板，所述屏蔽板被设置在所述基板的上部；第一和第二输电芯体侧，所述第一和第二输电芯体侧被设置在所述屏蔽板的上部，从而与所述控制模块电连接，所述第一和第二输电芯体侧彼此部分重叠；发光装置，所述发光装置用于显示充电状态且被设置在所述外壳的一侧上，由此所述发光装置与所述控制模块电连接；以及盖子，所述盖子与外壳联结，并且所述非接触受电设备放置在所述盖子上。
具体地，第一和第二输电芯体侧中的至少一个可形成为弯曲形态，并且所述第一和第二输电芯体侧具有多层结构，在所述多层结构中，所述第一芯体侧的与第二芯体侧重叠的区域放置在第二芯体侧的与第一芯体侧重叠的区域的上面或下面。
优选地，重叠区域可大于无线非接触受电设备的无线受电芯体的宽度并且小于第一和第二输电芯体侧的宽度。
此外，传输模块可包括配件，另一传输模块沿所述配件可拆卸地滑动。
此外，外壳可以是监控器的底座。
此外，传输模块可进一步包括电力电缆，所述电力电缆与设置在监控器中的电源端口连接，并且通过所述电力电缆供应用于操作监控器的电源。
优选地，所述电缆可与向监控器供应常规电源的分支电缆连接。
此外，传输模块可包括在所述外壳的另一侧的连接端子，所述连接端子与用于监控器的光盘驱动器(Optical Disk Drive，ODD)的连接端口连接，所述连接端子与安装在所述基板上的控制模块电连接。
有益效果
根据上述结构，本发明可以准确地判断放置在非接触输电设备的充电舱上的物体的种类，并且仅当非接触受电设备放置在所述输电设备上时，才允许进行电力传输和数据通信，因此具有防止设备被外来物质损坏的作用。
此外，即使当信号的振幅在DC负载调制的负载条件下较小时，本发明也可以使数据通信稳定地进行，由此准确地判断接收方的状态并有效地控制传输的能量。
此外，利用感生磁场传输电力信号的非接触输电设备的主芯体形成为薄的平面螺旋结构，所述平面螺旋结构被设置在PCB(Printed circuit board，印刷电路板)芯体上，而不是设置在里兹芯体上，因此所述主芯体可以容易地安装在诸如非接触充电器的非接触输电设备中，由此提高主芯体对各种产品的适配性。而且，所述主芯体被构造为多层结构，因此，无论诸如便携式电子器件的非接触输电设备在充电舱上怎样移动，都可进行充电操作。
此外，测量供应到非接触受电设备的电力，并且根据测量结果控制和调整从两个不同的芯体输出的无线电力信号的输出电力，由此使得充电操作稳定地进行。
因此，本发明既可以提高包括非接触受电设备和非接触输电设备的非接触充电系统的操作可靠性，也可以提高诸如便携式终端、电池组等相关产品的竞争力。
本发明的方法和设备的其它特征和优点可通过包括在本文中的附图和一起用于解释本发明的某些原理的下述详细说明而变得显而易见，或者在所述附图和下述详细说明中更详细地描述。
附图说明
图1是根据本发明的非接触输电设备的简要结构图；
图2是根据本发明的非接触输电设备的另一实例的详细结构图；
图3是图1所示的非接触输电设备的示例性主要部件的电路图；
图4是图示经由主芯体检测并且指示放置在图1的非接触输电设备上的物体种类的示例性反馈信号的图表；
图5是图1的非接触输电设备的示例性主要部件的电路图；
图6是图示图1的非接触受电设备的充电电压和用于控制充电的示例性传输/接收信号的图表；
图7至图9是图示控制根据本发明的非接触输电设备的示例性方法的流程图；
图10和图11是图示控制根据本发明的非接触受电设备的示例性方法的流程图；
图12是根据本发明的非接触输电设备的示例性主芯体的构造的结构图；
图13是解释图9的步骤S117和图11的步骤S214的结构图；
图14是根据本发明的非接触输电设备的另一示例性主芯体的构造的结构图；
图15是图示传输模块的概念的分解透视图，其中，非接触输电设备的主要部件形成为根据本发明的模块；
图16和图17是图示图15的传输模块的使用状态的示意图；
图18至图20是图示另一传输模块的使用状态的示意图；以及
图21是图示又一传输模块的使用状态的示意图。
具体实施例
现在将详细说明本发明的各种实施例，所述实施例的例子在附图中示出并在下文中对这些例子进行描述。尽管将结合示例性实施例来对本发明进行描述，但是应该理解这些描述并不意在将本发明限制在这些示例性实施例中。相反地，本发明意在不仅涵盖示例性实施例，还涵盖包括在由权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种改进、变型、等同物以及其它实施例。
本发明的非接触输电设备应用广泛，现在将参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图1图示了一种无线输电系统，所述输电系统包括本发明的用于发送无线电力信号的非接触输电设备100和接收所述无线电力信号并用其为电池充电的非接触受电设备200。
非接触输电设备100包括：主芯体110、识别器120、无线输电控制器130、开关控制器140、操作驱动器150、串联谐振变换器160以及反馈电路170。
主芯体110包括与串联谐振变换器160并联连接的第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112。
识别器120检测主芯体110的负载的变化，并判断所述变化是否是由非接触受电设备200引起的。因此，所述识别器既用于检测负载中的变化，也用于分析和处理从非接触受电设备200传输来的信号中的AC信号的数据信号编码。
无线输电控制器130接收和检查来自识别器120的判断结果，并且，如果负载的变化是由非接触受电设备200引起的，则经由主芯体110向操作驱动器150发送电力控制信号，以传输无线电力信号。
接着，控制器130分析和处理通过识别器120过滤的数据信号，并且相应地控制驱动器150。另外，所述控制器产生数据信号(例如，ID询问信号)并经由主芯体110将所述数据信号传输到非接触受电设备200。
开关控制器140控制第一开关141和第二开关142的开关操作，所述第一开关141和第二开关142分别连接在串联谐振变换器160和第一输电芯体侧111之间以及所述串联谐振变换器和第二输电芯体侧112之间。
操作驱动器150根据待传输的无线电力信号的强度来控制串联谐振变换器160的操作。
串联谐振变换器160在操作驱动器150的控制下产生用于产生待传输的无线电力信号的传输电源，并且将所述传输电源供应到主芯体110。
就是说，当无线输电控制器130将具有所需电力值的用于传输无线电力信号的电力控制信号传输到操作驱动器150时，操作驱动器150控制串联谐振变换器160的操作，使其与所传输的电力控制信号相对应，然后串联谐振变换器160在操作驱动器150的控制下向主芯体110提供传输与所需电力值相对应的传输电源，从而传输所需强度的无线电力信号。
当AC信号的代码数据被主芯体110接收时，反馈电路170从提供到主芯体110的DC信号中提取AC信号的代码数据。如图3所示，反馈电路170包括RC过滤电路部分171和放大电路部分172，所述RC过滤电路部分171与主芯体110的第一输电芯体侧111及第二输电芯体侧112的末端电连接，以除去DC信号分量(低频分量)，所述放大电路部分172具有与所述RC过滤电路部分电连接的运算放大器。
就是说，属于DC信号分量的低频信号通过RC过滤电路部分171被除去，并且所提取的AC信号分量通过所述放大电路部分被放大。
因此，可以传输和接收小振幅的信号。
通过接收无线电力信号而被供电的非接触受电设备200包括：次级芯体210的受电芯体侧211，其利用所传输的无线电力信号产生感生能量；整流器220，其对感生能量进行整流；以及电池模块230，其利用经过整流的能量为电池充电。
电池模块230包括：保护电路，诸如过电压和过电流保护电路、温度检测电路等；以及充电管理模块，其收集和处理诸如电池的充电状态等信息。
非接触受电设备200进一步包括：无线受电控制器240，其检查感生到次级芯体210的受电芯体211中的电流，并基于由电池模块230收集和处理的电池的充电信息来要求控制无线电力信号的强度；以及ID传输器250，其经由次级芯体210传输和接收以AC调制方式调制的AC信号的代码数据。
如图5所示，非接触受电设备200进一步包括：电容器C，其与次级芯体210的受电芯体211并联连接，以除去DC信号分量；以及MOSFET，在所述MOSFET中，漏极端子与所述电容器串联连接。
MOSFET在ID传输器250的控制下执行开/关控制。ID传输器250将与占空比相对应的MOSFET的工作电压输入到MOSFET的栅极端子，所述占空比被无线受电控制器240设置为与电力信号强度的控制要求相符。
就是说，当ID传输器250将与工作电压相对应的开信号和关信号输入到栅极端子时，MOSFET产生并且输出与输入到所述栅极端子中的电压相符的脉宽调制信号，然后所述PWM信号经由受电芯体211传输到非接触输电设备100。
图2示出了非接触输电设备100的详细实施例。
在图中，使用常规电源、诸如笔记本电脑等便携式终端的USB(UniversalSerial Bus，通用串行总线)端口的电源进行供电的适配器经由电源端口181，向非接触输电设备100供电。
所述设备100进一步包括在充电过程中检测设备100的内部电流的电流检测器191和检测设备100的内部温度的温度检测器192，因此，如果发生过热、过电压或过电流，则可以停止操作。
非接触受电设备200的电池模块230进一步包括用于为电池充电的充电电路231、用于检查充电量的计量电路232以及用于监控充电状态的充电监控电路233。
还设置有显示器193，以显示非接触输电设备100的操作状态和非接触受电设备200的充电状态。
现在将描述使用用于无线输电的芯体结构的非接触充电系统的充电方法。
首先，将参照图7至图9描述非接触输电设备100的操作。保持待机模式，其中，设备100的开关控制器140使第一开关141和第二开关142保持在关闭状态，识别器120检测主芯体110的第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112的负载变化(S101)。
在待机模式S101中，当非接触受电设备200被放置在非接触输电设备100上时，第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112的磁场发生变化，然后识别器120检测所述变化(S102)。
当检测到负载的所述变化时，识别器120将这种变化通知给无线输电控制器130，然后，如图4所示，控制器130根据所传输的信号fref来测量主芯体110接收响应信号(在存在外来物质情况下的反射信号)时的接收延迟(S103)。
当测量到响应信号的接收延迟时，将所测得的时间与参考时间(图4中的“Tfb”)进行比较(S104)。如果所测得的时间(图4中的“Tfb1”)比参考时间长，则判断存在正常的非接触受电设备200(S106)，反之，如果所测得的时间(图4中的“Tfb2”)比参考时间短，则判断存在外来物质(S107)。
这种判断是主要的判断参考，下面的识别过程也可帮助区别外来物质和非接触受电设备。
当基于经由识别器120接收到的信号初步判断物体是非接触受电设备200时，无线输电控制器130经由主芯体110传输请求头部ID(header ID)的信号(S108)。
这里，头部ID是指在ID代码的头部上的代码。
同时，如图10所示，在为电池充电的待机模式(S201)中，当接收到头部ID请求信号时(S202)，非接触受电设备200经由受电芯体211传输头部ID代码(S203)。
当主芯体110接收到头部ID代码时，识别器120判断物体是非接触受电设备200，并且，如果未收到响应信号，则所述识别器判断物体是金属外来物质(S109)。
如果物体被确定为外来物质，则经由诸如LCD(liquid crystal display，液晶显示器)或LED(light emitting diode，发光二极管)等输出设备利用字母或灯来告知用户检测到了外来物质(S111)。如果物体被确定为非接触受电设备200，则经由主芯体110传输请求完整ID的信号(S110)。
这里，完整ID是指ID代码的完整代码。
同时，在用于为电池充电的待机模式(S201)，当接收到完整ID请求信号时，如图10所示，非接触受电设备200经由受电芯体211传输完整ID代码(S203)。
当接收到完整的ID代码时，识别器120检查所述完整ID代码(S112)。当接收到普通的ID代码时，所述识别器将无线电力信号传输到非接触受电设备200(S113)。当所接收到的ID代码异常时，用户被告知发生ID错误(S114)。
虽然这里未解释非接触受电设备100中的被操作来传输ID代码请求信号以及接收响应信号的某些元件，但是在对本发明的充电系统的描述中已经对这些元件进行了解释。而且，在下面的描述中自然省略了不必要的重复描述。
同时，如果第一输电芯体侧111接收到ID代码，则无线输电控制器130将开关控制信号传输到开关控制器140，以开启第一开关141并关闭第二开关142，并且无线输电控制器130将电力控制信号传输到操作驱动器150(S193)，由此经由第一输电芯体侧111发送无线电力信号。
这里，所传输的无线电力信号的输出电力与参考电力值相对应地传输，所述参考电力值与可被感生为非接触受电设备200所需的输入电压(例如4.5V至5.5V)的电压相对应。
如果第二输电芯体侧112接收到ID代码，则无线输电控制器130将开关控制信号传输到开关控制器140，以关闭第一开关141并开启第二开关142，并且无线输电控制器130将电力控制信号传输到操作驱动器150，由此经由第二输电芯体侧112发送无线电力信号。
如果受电芯体211被置于图12所示的重叠区域中，则当第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112同时接收到ID代码时，无线输电控制器130将开关控制信号传输到开关控制器140，以开启第一开关141和第二开关142，并且无线输电控制器130将电力控制信号传输到操作驱动器150，由此经由第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112发送无线电力信号。
这里，当第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112分别传输具有与参考电力值相对应的输出电力的无线电力信号时，过大的电压会被感生到受电芯体211中。
因此，在第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112同时接收到所述ID代码的情况中，优选地，在第一输电芯体侧111的输出电力和第二输电芯体侧112的输出电力之和被控制为与参考电力值相对应时，传输无线电力信号。
当非接触受电设备200按照上述步骤(S204)接收无线电力信号时，非接触受电设备200利用感生到受电芯体211中的电能为电池充电(S205)。
如图11所示，非接触受电设备200检查电池的充电状态(S206)并且确定电池是否被充满(S207)和计量值是否发生变化(S210)。接着，为了实现本发明的目的，即稳定地进行充电，设备200检测感生到受电芯体211中的电压并判断所检测到的电压是否在充电操作所需的输入电压(例如4.5V至5.5V)的范围内(S213和S215)。
作为检查结果，如果电池已充满(S207)，则电池模块230经由ID传输器240将以AC调制方式调制的断电代码传输到非接触输电设备100(S208)，然后终止充电操作(S209)，并且，如果计量值发生变化(S210)，则传输计量值代码(S211)。
作为判断结果，如果所感生的电压不在所设置的范围内，则非接触受电设备200将电力控制请求信号传输到非接触输电设备100(S240)。
例如，如图13所示，如果受电芯体211向外移动，并且所感生的电压低于所设置的范围(S213)，则传输电力增加代码(S214)，如果受电芯体211被置于图12的重叠区域，并且通过同时从第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112传输来的无线电力信号而感生到受电芯体211中的电压高于所设置的范围(S215)，则传输电力减小代码(S216)。
当各个代码如此传输时，非接触受电设备200监控从非接触输电设备100传输来的无线电力信号的强度和其它特征(S212)。
当非接触输电设备100的主芯体110接收到电力控制代码时(S115)，反馈电路170从感生到主芯体110中的信号(DC分量的所传输电力信号和所接收的AC分量的代码信号)中提取相应的代码。
无线输电控制器130接收并分析所提取的代码，如果所述代码是断电代码(S116)，则经由LED或LCD显示充满状态(S117)，如果所述代码是计量值代码(S118)，则输出充电状态(S119)，如果所述代码是电力增加代码(S121)，则增加相应输电芯体的输出电力(S122)，如果所述代码是电力减小代码(S123)，则减小相应输电芯体的输出电力(S124)。
执行图9的步骤S115，以判断是否继续充电。
例如，如图6所示，如果从用于为电池充电的电压(图5中的DC)分出的感测电压(图5中的Vsense)低于参考电压(Vset)，则ID传输器250将占空比比与参考电压相对应的占空比大的脉冲信号输入到MOSFET的栅极端子。MOSFET产生电力增加代码，并将所述电力增加代码传输到非接触输电设备100，同时MOSFET根据输入到栅极端子的脉冲信号执行开和关操作，并且在延迟时间(Td)过去之后，所传输的无线电力信号被无线受电控制器240接收到。
这里，图5中的“Tx”和“Rx”表示从非接触输电设备100传输的信号和非接触输电设备100接收到的信号。
非接触输电设备100的无线输电控制器130计算与所接收到的电力控制请求信号(各个芯体信号)相对应的经过调整的电力值，把经过调整的电力值用作参考电力值，并且经由第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112中的至少一个来传输无线电力信号，从而无论非接触受电设备200在什么位置都可以稳定地进行充电。
同时，利用无线输电方法来传输无线电力信号的非接触输电设备100的主芯体110，如图12所示，包括第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112以及屏蔽部分115。图12图示了次级芯体210的受电芯体211在第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112上移动。
第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112以PCB图案的形式形成，并且包括：第一单区，所述第一单区只属于第一输电芯体侧111；第二单区，所述第二单区只属于第二输电芯体侧112；以及重叠区域，第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112在此彼此重叠。
因此，即使当次级芯体210的受电芯体211移动时，如图12所示，也可以持续供应电力。
此外，优选地，第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112彼此重叠的重叠区域的宽度W1被设置为大于受电芯体211的宽度W2，从而即使当受电芯体211移动时，也仍然在第一输电芯体侧111或第二输电芯体侧112传输的无线电力信号的接收范围内。
同时，本领域技术人员可对上述主芯体110以及第一输电芯体侧111和第二输电芯体侧112的形状和结构进行各种改进。
例如，图14所示的主芯体的输电芯体300可包括在PCB基板340上的具有上芯体层310和下芯体层330的双层结构感应部分(无附图标记)。
所述感应部分包括具有平面螺旋芯体结构(PSCS)的输电(PT)-PCB芯体。就是说，PT-PCB芯体形成为使得单层或多层铜平面螺旋芯体形成在PCP(具有覆铜箔层压板(CCL)，柔性覆铜箔层压板(FCCL)等的PCB)上。
上芯体层310和下芯体层330各自由上单位芯体311和下单位芯体331组成。本领域技术人员可将单位芯体修改为诸如圆形、椭圆形、三角形、矩形、多边形之类的结构。在图14中，示出了五边形芯体结构。
上单位芯体311和下单位芯体331由铜组成，并且在上芯体层310和下芯体层330上形成PSR(photo solder resist，感光阻焊剂)涂覆层，以保护上芯体层310和下芯体层330(以防被损坏、腐蚀等)。
这里，如果无电镀的镀金层(Electroless Gold Plating Layer，EGPL)形成在上芯体层310和下芯体层330上，则可提高感生磁场的效率，从而可整体上提高输电率。
在PCB基板340下面，设置有Hanrim Postech电磁屏蔽物(Hanrim PostechElectro-magnetic Shield，HPES)350，以防止设备的电子器件受到感生磁场的影响。HPES 350包括屏蔽板351、屏蔽网352和金属膜353，它们彼此顺序地层叠。
这里，屏蔽板351包括按重量计25份至55份的聚氨酯和按重量计55份至75份的铝硅铁粉，其中铝硅铁粉由铝、硅、铁等组成的高导磁性合金，从而利用屏蔽性能高的铝硅铁粉和聚氨酯构造传输屏蔽板。
同时，如果铝硅铁粉成分按重量计少于55份，则屏蔽性能降低，反之，如果铝硅铁粉成分按重量计多于75份，则屏蔽性能不与输入量成正比地提高。
屏蔽网352用于通过由感生磁场产生的感生电动势来减小涡流的产生，并且由网状结构的聚酯制成，所述聚酯涂覆有由按重量计35份至45份的Zn和按重量计55份至65份的Ni组成的涡流减小合成物，所述网状结构由具有100至200个网孔的金属网制成，优选地，由具有135个网孔的金属网制成。
金属膜353含有Al，并且用于最终阻挡来自HPES 350最底侧的磁场，从而使磁场不会影响电路等。
当所述层包括多个单位芯体时，无线输电控制器130可以单独地控制各个单位芯体，因此，显然，串联谐振变换器160与各个单位芯体相联系地构成。
非接触输电设备100由从常规电源、笔记本电脑的USB端口等供应的电力来启动。就是说，非接触输电设备100可以通过来自各种电子器件的电力来启动。
现在将描述实际上适配于电子器件的根据本发明的非接触输电设备100。
图15是图示传输模块10的概念的分解透视图，其中，非接触输电设备100的主要部件形成为根据本发明的模块，其中，传输模块包括外壳11、基板12、屏蔽板13、第一输电芯体14、第二输电芯体15以及盖子16。
外壳11包括：中空部分(未指出)，其余的所有元件都封装在所述中空部分中；以及电源连接器(未示出)，经由所述电源连接器供应标准的外部电源。
基板12包括印刷电路板(PCB)，图1示出的非接触输电设备100的各个元件以模块形式安装在所述印刷电路板上。
屏蔽板13用于保护基板12上的电子元件不受第一输电芯体侧14和第二输电芯体侧15所传输的无线电力信号的影响。根据本领域技术人员的决定，屏蔽板13可由不同材料制成且可具有不同结构。
第一输电芯体侧14和第二输电芯体侧15形成为PCB图案并且具有双芯体结构，其中，如图15所示，两个芯体侧彼此部分地重叠，两个芯体侧分别传输无线电力信号。
盖子16与外壳11的上部联结，从而使得诸如便携式终端P或电池组B之类的非接触受电设备被放置在盖子16上。所述盖子由这样一种材料组成，来自第一输电芯体侧14和第二输电芯体侧15的无线电力信号可以通过所述材料传输出去。
发光二极管(LED)11a被设置在外壳11的侧面，以显示非接触受电设备的充电状态。
如图15所示，具有重叠的双芯体的传输模块10包括两个不同的传输模块10和10’，传输模块10和10’被布置为使得一个传输模块10’设置有配件11b’，另一传输模块10沿所述配件11b’可拆卸地滑动，从而，如图16所示，可以同时为便携式终端P和电池组B充电。
如图17所示，在仅为便携式终端P充电的情况下，用于为电池组B充电的传输模块10移动到另一传输模块10’中，从而节省空间。
这里，未说明的附图标记11a’表示被设置在另一传输模块10’的侧面的发光二极管。
同时，如图16所示，由于存在诸如电池组B的非接触受电设备200在充电过程期间偶尔移动的情况，因此，为了使充电过程即使在设备200以此方式移动的情况下也可以稳定地进行，第一输电芯体侧14和第二输电芯体侧15被设置为重叠形式。
就是说，第一输电芯体侧14和第二输电芯体侧15，即设置在传输模块10中用于传输无线电力信号的主芯体，被布置在屏蔽板13上，从而使得它们具有只属于第一输电芯体侧14的第一单区、只属于第二输电芯体侧15的第二单区以及重叠区域，在所述重叠区域中，第一输电芯体侧14和第二输电芯体侧15彼此重叠。
因此，即使次级芯体的受电芯体Ba如图15所示地移动，也可以持续供电。
同时，如图18至20所示，非接触输电设备100的传输模块10能够适配于监控器M等。
就是说，传输模块10”可被设置为：将其中的图1的外壳11用作监控器支座11”，并且基板12、屏蔽板13、第一输电芯体侧14、第二输电芯体侧15以及盖子16被设置在靠近监控器支座11”的空间中，从而，如图19所示，便携式终端P被放置在盖子16上，并且在便携式终端P中的电池被充电。
此外，本发明的传输模块10经由电力电缆C与设置在监控器M的一侧的电源端口Ma连接，从而被供应以从监控器M分配的驱动功率。
此外，如图20所示，通过将电缆C与连接端子连接，传输模块10可被直接供应常规电力，所述连接端子是将常规电力供应到监控器M的电缆C’的分支。
此外，如图21所示，连接端子T被设置在外壳的另一侧，从而使得连接端子T与笔记本电脑N的光盘驱动器(ODD)的连接端口Na连接，由此可以通过连接端口Na供应传输模块10的驱动功率。
如上所述，被构造为与监控器M和笔记本电脑N连接的传输模块10设置有电源单元(未示出)，所述电源单元取决于根据使用状态被供应的电源，但是此电源单元不限于任何具体形式，并且可以由本领域技术人员根据输入电源的种类和需求而被构造成各种形式。
在描述各个实施例时，尽管用相同的附图标记来表示相同的部件，但是为了便于说明，在描述作为不同部件的相似部件的情况中，例如当明确地区分或单独地说明各个实施例时，用不同的附图标记表示相似的部件。
以上对本发明的包括非接触输电设备的非接触充电系统进行了描述。应该理解，在不脱离本发明的精神和本质特征的情况下，本领域技术人员可以对本发明的技术结构进行改进。
因此，上述实施例仅是为了从各个方面说明本发明的目的而给出的，但是本发明不限于此。应该理解，本发明的范围不是由上述详细描述限定的，而是由所附的权利要求限定的，并且所描述的实施例以及可以从权利要求所阐明的等同物推断出的所有变型或改进都落在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种非接触输电设备，包括：
主芯体，所述主芯体将无线电力信号无线发送到具有次级芯体的非接触受电设备中，其中，所述非接触输电设备的操作如下：当所述设备检测到所述主芯体的负载发生变化时，所述设备测量从输出询问信号的时刻到接收到与所述询问信号相对应的响应信号的时刻的延迟时间，其中，所述询问信号询问在所述非接触输电设备上的物体是什么，所述询问信号和响应信号经由所述主芯体传输；将所测得的延迟时间与参考待机时间进行比较，如果所测得的时间小于所述参考待机时间，则判断所述物体为外来物质，如果所测得的时间大于所述参考待机时间，则判断所述物体为正常的非接触受电设备；然后，发送所述无线电力信号。
2.根据权利要求1所述的非接触输电设备，其中，所述非接触受电设备接收来自所述非接触输电设备的无线电力信号，将所接收到的信号与参考电压进行比较，然后基于根据比较结果而设置的占空比产生脉冲信号，并将所产生的信号传输到所述非接触输电设备，所述非接触输电设备依次根据所传输的脉冲信号控制所传输的无线电力信号的强度。
3.根据权利要求2所述的非接触输电设备，其中，所述非接触受电设备包括ID传输器，所述ID传输器用于经由所述次级芯体传输和接收以AC调制方式进行调制的AC信号的代码数据；所述非接触输电设备包括反馈电路单元，当所述主芯体接收到所述代码数据时，所述反馈电路单元用于从施加在所述主芯体上的DC信号中提取所述AC信号的代码数据。
4.根据权利要求3所述的非接触输电设备，其中，所述非接触受电设备包括电容器，所述电容器与所述次级芯体的受电芯体侧并联连接，以去除DC信号分量。
5.根据权利要求4所述的非接触输电设备，其中，所述非接触受电设备进一步包括金属氧化物半导体场效应晶体管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管与所述电容器串联连接，并且所述ID传输器将与根据所述比较结果而设置的占空比对应的所述金属氧化物半导体场效应晶体管的工作电压输入到所述金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极端子。
6.根据权利要求3所述的非接触输电设备，其中，所述反馈电路单元包括：RC滤波器电路，所述RC滤波器电路与所述主芯体的末端电连接，以去除所述DC信号分量；以及放大电路，所述放大电路具有与所述RC滤波器电路电连接的运算放大器。
7.根据权利要求3所述的非接触输电设备，其中，所述主芯体包括第一和第二输电芯体侧，并具有存在重叠区域的多层结构，在所述重叠区域中，所述第一和第二输电芯体侧彼此部分重叠。
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