CN102422502A - 感应充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于给移动电器的蓄能器充电的感应充电装置，所述感应充电装置具有用于能量传输的线圈和用于能量传输的控制器。为了提供一种其特征在于消耗特别低的能量并且可靠地检测移动电器的存在的前述类型的感应充电装置，本发明提出将控制器连接到具有可变电容的电容器，其中所述电容器被设计成使其电容根据移动电器是否被布置在充电位置而改变。

Description

感应充电装置

技术领域

本发明涉及一种具有用于能量传输的线圈和用于能量传输的控制器的用于给移动电器的蓄能器充电的感应充电装置。

本发明还涉及一种具有感应充电装置和移动电器的系统，以及一种借助于感应充电装置给移动电器的蓄能器充电的方法。

背景技术

除了其它方面，这些类型的能量传输系统用来在移动电器中给蓄能器和其它电能存储装置充电。移动电器可为例如所有类型的电动牙刷、电动剃刀、电动手持式工具、电动厨房用具、电动手持式真空吸尘器、移动医疗设备、移动电话或者移动测量仪器。

无线能量传输具体地讲可通过感应能量传输来实现。这样的话，充电装置中的电磁线圈和移动电器中的电磁线圈以磁力可逆的方式耦合。这会得到可分的变压器，该变压器具有在充电装置中的一个线圈和在移动电器中的一个线圈。通过感应充电装置中的线圈的交流电可从移动电器中的线圈获取作为动力。

对于这种类型的能量传输，当没有能量被传输到手持式装置时，充电装置也消耗一次能源。这对于用于节约能量的措施而言是不利的。

因此，开发了包括感应充电装置和移动电器的系统，利用该系统检测移动电器在感应充电装置处的存在。当移动电器不存在时，感应充电装置不再进行能量传输，因此使能量消耗最小化。

从现有技术已知用于检测移动电器的存在的各种装置和方法。例如，EP 0 357 829描述了一种检测移动电器的存在的系统，其中信号通过发光二极管从电器被传输到感应充电装置中的接收器二极管。如果所述系统在接收器二极管上检测到移动电器不存在，则感应充电装置停止充电活动并断开其电源。除了光学检测之外，还描述了用移动电器中的磁体或电磁体以及磁体和霍尔元件的组合来转换舌簧开关或微开关。

US 2004/0004460描述了一种系统，其中中央控制单元控制多个感应充电装置的充电活动。数据通过将光学信号从移动电器传输到感应充电装置而被转移到感应充电装置。此外，中央控制单元可通过无线连接与移动电器交换数据。

DE 197 41 279描述了一种系统，其中从感应充电装置到移动电器的能量传输是通过用于能量传输线圈的驱动电路中电气组件上的变化来监测。在相应组件上电压的某些阈值决定恢复或停止充电活动。

也已知将能量传输线圈集成在振荡电路中，该振荡电路在移动装置处于其充电位置时频率发生变化。可使用这种频率变化来检测所述存在。

GB 233 0 461描述了另一种系统，其中在感应充电装置中移动电器的存在通过发光元件和受光元件之间的光通信进行监测。

WO 03/054825描述了一种系统，其中充电活动由用于感应耦合线圈的驱动电路中的组件控制。DE 41 00 2 72中描述了一种类似的装置。WO98/23020描述了另一种系统，其中用于能量传输的接通和断开装置通过钥匙/锁系统中钥匙的存在进行检测，其中所述钥匙或所述锁位于移动电器或感应充电装置中。也描述了数位钥的光传输。

许多光学存在检测系统具有的共同之处在于，移动电器不得不使用较大电流量来用信号指示其存在。因为只有有限量的电池电量可供移动电器使用或者充电装置被进一步影响，这是不利的。此外，光学设备对污染是敏感的。因此，可靠的信号发送并不总是能得到保证。

通过间歇能量传输检测移动电器的存在以及测量用于能量传输的驱动电路的特性的缺点是，这种方法也要求很多能量，因为能量被间歇地提供。

发明内容

因此，本发明的目的是与现有技术相比降低检测存在所需的能耗以及改善检测存在的可靠性。

根据本发明，该目的借助于用于给移动电器的蓄能器充电的感应充电装置来实现，感应充电装置具有用于能量传输的线圈和用于能量传输的控制器，其中所述控制器连接到具有可变电容的电容器，并且其中所述电容器被设计成使得其电容根据移动电器是否处于充电位置而变化。

使用电容测量技术来检测移动电器的存在实现了前述的目的，因为它用极少的能量来执行并能够进行可靠的检测。感应充电装置的电容器的电容受移动电器的影响，从而检测到它在充电位置的存在或不存在。

根据本专利申请，移动电器在充电位置的构型是指，在充电操作期间，感应充电装置的用于能量传输的线圈的电磁场也散布在移动电器侧上的线圈中，从而使来自感应充电装置的线圈(传输线圈)的能量可被传输到移动电器的线圈(接收线圈)。这意味着，在以下时候会存在本发明的处于充电位置的布置：当充电操作被停用时，移动电器被布置在感应充电装置的环境中，使得在感应充电装置的线圈和移动电器的线圈之间可进行电磁耦合。

一般来讲，对于在充电位置的这样一种耦合或布置，来自感应充电装置和移动电器的线圈必须在空间上彼此接近。

在一个实施方案中，移动电器的蓄能器可为任何类型的蓄电池即可再充电电池、存储电容器或者用于存储电能的任何其它装置。

在一个实施方案中，感应充电装置被设计成使得移动电器可被机械地固定在感应充电装置之内或之上。电容器的电容取决于移动电器是否被机械地安装在感应充电装置之内或之上。

为了能够将移动电器机械地安装到感应充电装置上，在一个实施方案中，感应充电装置具有外壳，该外壳具有如下机构：所述机构闩锁到移动电器的外壳上的互补机构上以给移动电器充电，或者具有如下机构：移动电器或其外壳闩锁到所述机构上并且以这种方式被固定在感应充电装置之内或之上。在一个实施方案中，感应充电装置的外壳基本上被设计成环的形状，其中移动电器或其外壳可被安装在环中。

在一个实施方案中，控制器被构造成使其在所述装置运行期间检测电容器的电容并根据电容器的电容控制能量传输。

控制器优选地被设计成使得它具有电容器的电容测量的测量结果，接着用它来决定是否应当激活能量传输。当借助于测量结果检测到移动电器被布置在充电位置即移动电器处在感应充电装置附近、之上或之内时，能量传输接着被相应地激活。

在本发明的一个实施方案中，感应充电装置的电容器的电极被集成到振荡电路中成为变频电容或者被集成到电容测量电路中成为测量电容，或者以另一种方式影响控制电路的状态。

在另一个实施方案中，电容器具有至少两个电极，其中电介质在电极之间至少部分地延伸并且介电常数可借助于施加机械力、电力或磁力或者借助于场对电介质的影响而改变，其中所述力或场取决于移动电器是否被布置在充电位置。例如，电介质的介电常数可通过对位于平板之间的电介质进行机械压缩而改变。

在其最简单的实施方案中，电容器由至少两个电极组成，当将电压施加于电极时在所述至少两个电极之间形成了电场。电场散布在不导电的电介质中。对于平板电容器，例如，电场基本上可将自身限制在电极间的体积中。然而，通过电极的其他几何形状，也可使电场距离电极比较远，例如，当将它们设计成平行板时。相关的电场接着覆盖数量级与平板尺寸相同或甚至垂直于平板表面的区域。同样在这种情况下，散布有场力线的任何不导电材料形成电容器的电介质。因此，根据本发明，当运行感应充电装置时，电容器的电介质表征散布有电容器电场的任何不导电材料。在各实施方案中，这也包括处在感应充电装置外面的那些材料，尤其是空气和环境以及移动电器的被放置在电容器环境中的元件或部分。

当将彼此不同的材料基本上放置在电容器的电场中时，电容器的电容改变。可利用介电常数的这种效应和其它影响来检测移动电器的存在。介电常数被包括作为电容中的乘数因子，从而电常数上的变化基本上成比例地影响电容。

在一个实施方案中，平板之间的电介质被设计成使其为至少部分地可置换的，其中位于电极间的电介质取决于移动电器是否处于充电位置。

这种置换例如可通过将电介质放置在平板间的气隙中来实现。这样的话，电介质空气被另一种电介质所置换例如被移动电器的外壳的一部分，所述另一种电介质具有根据空气而变化的介电常数。

然而，电容器平板之间的电介质的这种置换也可通过将包括电介质材料的组件布置成在平板之间是可移动的来实现。那么位于平板之间的材料具有平均介电常数，所述常数的数值取决于平板之间的空间体积被填充多少以及被什么材料填充。

在另一个实施方案中，电容器具有至少两个电极，它们相对于彼此的相对位置和/或它们的外形可被修改，其中相对位置和/或外形取决于移动电器是否处于充电位置。用于影响电容器的电容的一种可能性是改变电极的几何形状。为此，电极的相对位置可相对于彼此进行修改，例如可改变电极相对于彼此的距离或者可将电极在横向上相对于彼此进行移动。另一选项是例如通过折叠或展开电极或者通过在一个电极的后面推动另一个电极的各部分来改变电极的外形，以便改变有效表面。这样一种改变可通过移动电器的存在来实现，移动电器可具有用于此目的专用机构。

在本发明的一个实施方案中，感应充电装置具有外壳，其中包括至少两个电极和一种电介质的电容器被布置在外壳中，并且其中所述外壳具有可变形部分，其能够从外部将力施加到电介质或电极中的至少一个上。在这样一个实施方案中，如果将待充电的电器放置成与感应充电装置的外壳相接合，则旨在用于此目的的移动电器的外壳的一部分按压到例如感应充电装置的可变形的外壳部分上。感应充电装置的外壳部分的变形继而导致例如电容器的电介质的压缩乃至导致电极之间距离和电容器上的变化。

在另一个实施方案中，感应充电装置具有外壳，其中具有至少两个电极的电容器被布置在外壳中，并且其中外壳被设计成使得在电极之间设置从外部可进入的凹陷部，可将移动电器的一部分放置进其中。

如果待充电的移动电器被布置在充电位置，则为此目的而准备的移动电器的外壳的一部分闩锁到凹陷部上并将凹陷部中的介电性空气与移动电器的外壳部分的材料相交换。

在另一个实施方案中，感应充电装置具有外壳并且电容器被设计成开放式平板电容器，其中当所述装置正在运转时电容器的电场在外壳的外部至少部分地延伸。

根据本发明的开放式平板电容器是指形成平板电容器的电极的平板不是平行的而是相对于彼此形成一个夹角。在一个特例中，两个平板彼此可为平行的，其中夹角是180°。在另一个特例中，电极也可在一个平面上。在后一布置中，电场相对于电极板垂直地发生并且从一个电极延伸到另一个电极。从电极中心开始的场力线按弧线以距电极最大的距离延伸，其与电极的横向膨胀具有相同的数量级。电容器的这样一种设计意味着电场从感应充电装置的外壳开始，例如当这两个电极在感应充电装置的外壳表面上或者在它下方一段距离处紧挨着彼此布置时。移动电器或所述装置的一部分接着作为电介质被放置在感应充电装置之上的电场中；这改变了电容器的电容，从而可检测到移动电器的存在。

前述目标还借助于包括前述感应充电装置和移动电器的一个实施方案的一个系统而实现，其中移动电器具有用于能量传输的线圈和连接到所述线圈的蓄能器，其中移动电器可被定位在充电位置，使得在所述线圈的帮助下，可将能量从感应充电装置传送到移动电器的蓄能器，并且其中移动电器具有根据所述移动电器是否被布置在所述充电位置而改变所述感应充电装置的电容器的电容的机构。

通过这样一种改变电容的机构，感应充电装置的移动电器可在其位于感应充电装置之上、之中或附近的充电位置和/或被机械的安装在所述装置中时发出其存在的信号。

依照本发明的移动电器包括例如所有种类的电动牙刷、电动剃刀、电动手持式工具、电动厨房用品、电动手持式真空吸尘器、移动医疗装置、移动电话或者移动测量仪器。

在所述系统的一个实施方案中，移动电器具有外壳，其中用于改变电容的机构是外壳的一部分，当移动电器被布置在充电位置时，所述部分闩锁到感应充电装置的外壳的柔性部分上并将力施加到电容器的至少一个电极或电介质上。

适当地，在一个实施方案中，移动电器具有外壳，其中用于改变电容的机构是外壳的一部分，当感应充电装置被布置在充电位置时，所述部分位于电容器的电场中。

在所述系统的另一个实施方案中，移动电器具有外壳，其中用于改变电容的机构是外壳的一部分，当感应充电装置被布置在充电位置时，所述部分闩锁到感应充电装置的外壳中的凹陷部上。

在另一个实施方案中，用于改变电容的机构具有导电材料部分，所述导电材料部分作为电容性短路机构以用于感应充电装置的电容器的电场。如果移动电器被布置在充电位置，则导电材料部分位于所述感应充电装置的电容器的电场中。

电容性短路机构例如可包括一块金属或一块另一种导电材料。如果这样一种导电材料被放置在电容器的场中，则场力线将被电容性短路机构所短路。短路机构的最靠近电容器的电极的表面形成电容性短路机构的一个或多个电极。电容性短路机构的这个电极与电容器的电极中的每一个形成电场。总的来说，场力线在场力线方向上被缩短达电容性短路机构的长度，因为电容性短路机构被放置在电容器的场中，这会增大电容器的电容。

在这种情况下优选的实施方案是平板电容器，其被布置在感应充电装置的外壳中。将导电材料部分布置在移动电器之上或之中，并且当将移动电器放置在充电位置时，在电容器的平板之间将导电材料部分放置在例如感应充电装置的表面上的凹槽中。

在另一个优选的实施方案中，采用了开放式平板电容器，其有利地位于感应充电装置的外壳的表面附近。在这种情况下，电容性短路机构可被构形成薄片或箔，其被布置在移动电器的外壳的表面下方或表面上。当移动电器处于充电位置时，电容性短路机构有利地被布置在感应充电装置的表面附近。形成了从电容器的这两个电极之一到相对放置的电容性短路机构的第一部分以及从电容性短路机构的第二部分到与它相对放置的第二电极的电场。然后包括串联接通的两个电容器的初始电容器的电容因此显著增加。这可通过电容测量应用于检测移动电器的存在。

所述测量可受到不利影响，因为例如在电极前面，在感应充电装置的表面上存在水膜。当使电极电绝缘时，正如同电容性短路机构一样，水分的导电性使电场不再达到被布置在充电位置的移动电器，或者如果电极未被绝缘则直接引起电容器的传统短路。因此，如果电容器的电极是垂直排列则它是有利的，以便水分排出电极并且不引起短路。用于抑制电连接受潮的另一种可能是在电容器的电极之间形成陡峭的台阶，其毛细管效应将打断任何水膜的存在。

在另一个实施方案中，短路机构具有两个电极，它们以导电方式彼此相连，并且它们被布置成使得在充电期间在感应充电装置的电容器的一个电极和短路机构的一个电极之间形成电场。

借助于这种设计，短路机构的与感应充电装置中电容器的电极相对应的电极可彼此相隔很远，在这两个电极之间不需要任何连续的材料。因此，充电装置的电容器的电极彼此间可按任何距离进行布置。这种设计的优点是，由于移动电器在充电位置的布置，感应充电装置的电容器的电容本身被减小，并且电容变化被增大。此外，感应充电装置中的电极可被布置在任何适当的位置。

在另一个优选的实施方案中，短路机构的电极之间电连接的阻抗可被调整以便在移动电器和感应充电装置间传递数据。例如，可将开关布置在短路机构的这两个电极之间，数字数据在短路机构上被调制。可实现数据传送，例如，因为交流电被供应给电容器的第一和第二电极并且当存在闭合接头时这个交流电可流进短路机构的电极中，而当电子开关打开时它无法流动。

在具有用于能量传输的控制器的感应充电装置的帮助下，前述目标还[借助于]用于给移动电器的蓄能器充电的方法而实现，其中，在第一步骤中，感应充电装置检测感应充电装置的电容器的电容，其取决于移动电器在充电位置的存在，以及在第二步骤中，将测量结果与阈值相比较，以及在第三步骤中，根据比较结果而启动或停止感应充电装置和移动电器的线圈之间的能量传输。

这样，当移动电器处于感应充电装置处的充电位置时，仅启动能量传输是可能的，其意味着与其中移动电器未被布置在充电位置的情形相比，电容器的电容改变。

本发明的其它优点、特征和应用可能性产生于以下对优选实施方案的说明以及相应的附图。

附图说明

图1显示一种包括感应充电装置和移动电器的系统的第一实施方案的示意图。

图2显示一种包括感应充电装置和移动电器的系统的另一个实施方案的示意图。

图3显示一种包括感应充电装置和移动电器的系统的一个可供选择的实施方案的示意图。

图4显示一种包括感应充电装置和移动电器的系统的另一个实施方案的示意图。

具体实施方式

在来自图1至4的不同实施方案中，相同的元件用相同的附图标号来表示。

图1显示感应充电装置1和移动电器2的示意图。感应充电装置1的外壳18包含用于能量传输的第一线圈4，并且这个线圈4位于用于能量传输的第二线圈3的对面，并且所述第二线圈3被布置在移动电器2中。

图1显示移动电器2关于感应充电装置1处于充电位置，其中，在这个位置，线圈3和4被布置成使得在所述装置运转期间它们彼此耦合并能够将能量从感应充电装置1传输到移动电器2。

移动电器2(在图1至图4中所示实施方案中其为电动牙刷)具有用于存储电能的连接到线圈3的蓄电池23。

感应充电装置2包含电容器17，其具有两个电极，5和6。可压缩的电介质7被布置在电极5和6之间。电介质7的介电常数及因此电容器17的电容根据电介质7的密度而变化。为能够压缩电介质7，感应充电装置1的外壳18具有柔软区9，当施加压力时，柔软区9可从外部变形。

移动电器2继而具有外壳21的突出的外壳部分8，其与感应充电装置1的外壳18的柔软区9在所示的充电位置接合，并按压柔软区9。由于按压柔软区9，位于柔软区9正下方的电容器17的电介质7受压并改变其电容。电介质7位于其远离移动电器2的侧面上的反向支撑件上以便能够压缩。

连接到电容器17的控制器6检测与其中电动牙刷2未被保持在充电位置的状况相比的电容变化，并且当牙刷2处于充电位置时只是接通充电活动。

作为另外一种选择，由于柔软区9上的压力的缘故，电介质7可被部分地推出电容器的电容器板5和6之间的容积(图1未示出)，因而电容器17的电容也改变。电介质7的推出具体地讲可抵抗预张力(可用弹簧实现)而发生，以便在将电动牙刷2从充电位置移除之后电介质7被推回到其初始位置。

为防止损坏柔软区9，外壳突出9被设计成球形部分。

与图1(其未按比例绘制)中的表示相反，当电容器板5和6之间的距离小于它们的横向膨胀时已经证明为有利的。这种设计增大电容器的电容，从而使它更容易测量。

图2显示包括感应充电装置1和牙刷2的系统的一个实施方案，其中电动牙刷2的外壳21具有包括塑料的外壳突出22，当牙刷2处于如图所示的充电位置时，外壳突出22延伸进与突出22互补的凹口中或者延伸进感应充电装置1的外壳18中的凹陷部19中。凹陷部19及因此外壳突出22被布置在感应充电装置1的电容器板5和6之间。当未将移动电器2保持在感应充电装置1上用于充电时，凹陷部22充满空气。如果电容器板5和6之间的外壳突出22被放置在凹陷部19中，则它取代空气，从而电容器17的介电常数改变。将外壳突出22布置成用于改变电容器板5和6之间的电容的机构8也因此改变其电容。

图3显示本发明的另一个实施方案。下面将只是举例说明相对于图1所示实施方案的差异。

图3也显示感应充电装置1的外壳18的表面上的柔软区9，其中电容器的第一电极5连结到所述柔软区的内部。电容器17的第二电极6被进一步布置在感应充电装置1的外壳18的内部。电动牙刷2在所示充电位置的布置意味着用于改变电容的机构(在图3中，其再次为外壳突出8，正如在图1中一样)机械地按压到柔软区9上并使所述柔软区朝向感应充电装置的外壳18内部弹性地变形以便改变电容。强加于柔软区9并因此强加于电极5上的压力使电极5和6向一起靠近，并且增大了电容器17的电容。

当移除电动牙刷2时，外壳18的柔软区9回弹到在由外壳突出8加载之前其所在的位置，如图1中的实施方案中也显示的那样。弹簧效应可由柔软区自身或者由附加的弹簧(未示出)来提供。代替单独的电极5，电极5也可为由金属制成的隔膜，其形成柔软区9自身或其一部分，例如在自身是不导电的由塑料制成的柔软区上的金属涂层。用于改变电容和/或外壳突出8的机构优选地被成型为使得它不具有将损坏柔软区9的任何锐利边缘。

图4显示本发明的另一个实施方案。如前所述，只是描述相对于图1的差异。

在这个实施方案中，感应充电装置1的电容器被设计成开放式平板电容器20。如果未将电动牙刷9布置在所示的充电位置，则场力线从电极5或电极6开始基本上按半圆行进到对应的电极6或电极5。

在这个实施方案中，电动牙刷2具有电容短路机构，电容短路机构包括两个平板形电极14、15，它们通过连接线11彼此相连接。如图4显示，如果接着将电动牙刷2放置在充电位置，则从感应充电装置1的电容器20的电极5、6到电动牙刷2的电极14和15形成电场10和13。电极5和14以及6和15在所示的充电位置彼此相对布置。电容器20的电容从而急剧改变，并且可检测电容变化作为牙刷2在充电位置存在的信号。

电动牙刷2的电容性短路机构的电极14和15通过连接线11彼此相连接，其中连接线11可通过开关12被断开。由于开关12的自动启动，可将信号可从移动电器2传输到感应充电装置1。为此，或者将交流电压施加到感应充电装置1的开放式平板电容器的电极5和6上并测量电极5和6之间的电流或电压，其中交流电压有利地具有比被开关12所数字编码的信息的数据速率高的频率，或者将包括电极5和6的电容器连接到电容测量电路，其中其测量动力有利地高于数据速率。

下面描述可供感应充电装置使用来检测移动电器是否处于充电位置的其它设计。

这样一种设计可为例如其中将光学信号的发射器和接收器布置在感应充电装置中的系统。移动电器具有反射器，当移动电器存在时，该反射器反射从发射器到反射器的信号。反射器可被构形成平面反射器。当移动电器正在充电时，反射器被布置在移动电器中的与感应充电装置中凹陷部的底部相对的某一点处以适应移动电器。作为另外一种选择，反射器可被布置在移动电器上的某一点，当移动电器处于凹陷部中以用于充电目的时，其与凹陷部的侧壁之一相对。发射器和/或接收器每个均被布置成与凹陷部中的反射器相对。可将反射器设计成回反射器，以便在这种情况下，接收器和发射器可紧挨着彼此进行布置。在另一个实施方案中，光学信号的发射器和接收器同样被布置在感应充电装置中，其中由移动电器中的发射器所发射的光进入弯曲的导光板，其使光转向180°并将光发送回到感应充电装置，其中接收器被布置成使其被反射回的光冲击。为了发送移动电器的充电状态，可通过静态或闪光信号由移动电器中的光学发射器发送例如处于编码中的相应信息。

在另一个实施方案中，将色彩标记放置在移动电器上，并且当移动电器处于充电位置时，这个色彩标记被感应充电装置中的色彩检测传感器检测到。

在另一个实施方案中，移动电器上的光二极管指示它的充电状态。所发射的光被接收器检测到，接收器被布置在感应充电装置中并发出移动电器在充电位置存在的信号。

在另一个实施方案中，移动电器的重力是由压电元件或者用触头垫片进行检测，压电元件及触头垫片中的任一个被布置在感应充电装置中。

此外，移动电器可具有电磁转调器(RFID标记)，其被感应充电装置中的查询机构所查询。来自RFID标记的应答指示移动电器处于其充电位置。

在包括感应充电装置和移动电器的系统中，超声接收器被布置在感应充电装置上并且超声发射器被布置在移动电器上。

这使感应充电装置能够监测超声信号是否正在被移动电器发送。当接收到超声信号时，监测的结果是指示移动电器在充电位置存在的信号。信号可被编码以便其它超声信号可仅以低水平的可能性触发信号。此外，移动电器可通过超声连接将数据传输到感应充电装置。通信可通过空气发生。发射器和接收器可包含压电材料作为电信号和超声信号之间的转换器。

在另一个实施方案中，来自移动电器的超声信号被耦合到作为超声信号传送元件的实心结构上。所述元件接触接收器或形成感应充电装置的一部分的另一个用于超声的传送元件，并与超声接收器相连，以使超声被传送至超声接收器。如果移动电器被放置在充电位置，这个步骤通过前述元件为超声信号在移动电器和感应充电装置之间建立连接。超声接着通过由实心结构所载送的声音进行传送。有利的是，在超声发射器和超声检测器之间用于超声信号的连接被足够刚性地执行和/或具有低阻尼，尤其是在连接点处(当将移动电器从充电位置移开时，连接点是分开的)，使得在接收器处接收超声信号是可能的。

感应充电装置和移动电器可装备有附加的一对相应线圈。通过这些线圈，可将信号从移动电器传送到感应充电装置，其显示移动电器处于充电位置。此外，可通过相应线圈在两个方向上传送信息。附加的一对线圈优选地以不同于用于能量传输的频率运行，以防止失灵。有利的是，附加线圈的频率不是能量传输的频率的整数倍或者具有小整除数的分数例如一半、三分之一、四分之一、五分之一等。

在另一个构型中，除了用于能量传输的线圈之外，还将一个单独的线圈添加到感应充电装置。将材料例如铁氧体磁芯布置在移动电器中，并且所述材料可用来改变单独线圈的感应率。所述线圈优选地被布置在感应充电装置中，使得当将移动电器布置在充电位置时铁氧体磁芯等位于线圈附近。可采用另一种铁磁体尤其是软磁材料例如铁、钢、镍或钴或者具有这些材料中的一种的合金代替铁氧体磁芯。

单独的线圈也可被设计成具有测量电子器件，以便评估电路对因线圈外部的涡流而产生的能量损失作出反应。这是用于金属检测器的现有技术。可将一块金属或另一种导电材料布置在移动电器之内或之上并且当移动电器处于充电位置时，这块材料位于其中单独的线圈在导电材料中引发涡流的某一区域中。

可将一个磁通脉冲磁力仪布置在感应充电装置中，其中将具有明显剩余感应的材料例如永磁材料布置在移动电器中。有利的是，具有剩余感应的材料被布置在磁通脉冲磁力仪的检测区域中，以便所述磁力仪上的信号变化指示移动电器在充电位置的存在。在一个实施方案中，可将一个线圈布置在移动装置中，其生成磁场。这个磁场有利地由磁通脉冲磁力仪或用霍尔探头来测量。有利的是，可通过改变磁场的强度来将信息从移动电器传送到感应充电装置。信息有利地作为磁通脉冲磁力仪或霍尔探头上的数字数据而存在。

在另一个感应充电装置中，将具有活动磁芯的单独线圈布置在感应充电装置中，并且当移动电器处于充电位置并且单独的线圈被去谐时，通过移动电器的重量移动所述磁芯。这种去谐可用相应的接收器电路进行检测并用作移动电器在充电位置存在的信号。

在另一个装置中，在感应充电装置中布置了机械开关，并且当移动电器处在充电位置时，通过移动电器的重量来启动所述开关。所述开关可设置在感应充电装置的表面上的柔软区下方，其中当启动开关时使柔软区变形。当移动电器处于充电位置时，电开关接通能量传输，并且当移动电器未处在充电位置时，断开能量传输。移动电器的重力的影响可通过将开关布置在楔形或圆锥形力增强型装置的壁上而得到增强，其中插入了相应的反楔块(其形成移动电器的一部分)。这也增加了可靠性，因为当经受振动时它将不会被无意触发。

感应充电装置可在其表面上具有柔软区，移动电器的重力通过柔软区被转移到应变仪，应变仪被布置在感应充电装置的内部。移动电器在感应充电装置中的存在可通过应变仪的性质上的变化进行检测。

在另一个实施方案中，电容器处于移动电器中，并且所述电容器与线圈形成振荡电路，线圈也被布置在移动电器中，其中所述线圈与感应充电装置中的第二线圈以磁性方式相互作用。感应充电装置中的线圈被集成进振荡电路中。移动电器中的电容器被设计和连接成使其影响感应充电装置中的振荡电路以便它不再振荡。由于振荡的终止，可在感应充电装置中关于移动电器是否处于充电位置而作出判断。有利的是，电容器和移动电器的影响是可切换的，这样通过启动相应的开关功能，数据可由于感应充电装置中振荡器的接通和断开而被传输。

本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲均是指所引用数值和围绕那个数值的功能上等同的范围。例如，公开为“40mm”的量纲旨在表示“约40mm”。

附图标号列表

1感应充电装置

2电动牙刷

3来自感应充电装置的线圈

4来自电动牙刷的线圈

5感应充电装置的电容器的第一电极

6感应充电装置的电容器的第二电极

7电介质

8用于改变电容的机构

9薄区[也称为具有相同附图标号的“薄区”]

10电场

11连接线

12开关

13电场

14电容性短路机构的第一电极

15电容性短路机构的第二电极

16控制器

17电容器

18感应充电装置的外壳

19感应充电装置的外壳中的凹陷部

20开放式平板电容器

21移动电器的外壳

22外壳21的外壳突出

23蓄电池

Claims (14)

1.一种用于给移动电器(2)的蓄能器(23)充电的感应充电装置(1)，所述感应充电装置具有：

用于能量传输的线圈(4)；和

用于能量传输的控制器(16)，

其特征在于，

所述控制器(16)连接到具有可变电容的电容器(17，20)，其中所述电容器(17，20)被设计成使得其电容根据所述移动电器(2)是否处于充电位置而变化。

2.如权利要求1所述的感应充电装置(1)，其特征在于，所述电容器(17，20)具有至少两个电极(5，6)，其中电介质(7)至少部分地在所述电极(5，6)之间延伸，并且介电常数能够通过在所述电介质(7)上施加力或通过场对所述电介质(7)的影响来改变，其中所述力或所述场取决于所述移动电器(2)是否被布置在所述充电位置。

3.如前述任一项权利要求所述的感应充电装置(1)，其特征在于，所述电容器(17)具有至少两个电极(5，6)，其中电介质(7)至少部分地在所述电极(5，6)之间延伸，其中所述电介质(7)是至少部分地可置换的，并且其中介于所述电极(5，6)之间的电介质(7)取决于所述移动电器(2)是否被布置在所述充电位置。

4.如前述任一项权利要求所述的感应充电装置(1)，其特征在于，所述电容器(17)具有至少两个电极(5，6)，所述至少两个电极(5，6)相对于彼此的相对位置和/或其形式能够被改变，其中所述相对位置和/或形式取决于所述移动电器(2)是否处于所述充电位置。

5.如前述任一项权利要求所述的感应充电装置(1)，其特征在于，所述感应充电装置具有外壳(18)，其中具有至少两个电极(5，6)和电介质的电容器(17)被布置在所述外壳中，并且其中所述外壳(18)具有可变形的部分(9)，所述可变形的部分(9)使得力能够从外部施加到所述电介质(7)上或所述电极(5，6)中的至少一个上。

6.如前述任一项权利要求所述的感应充电装置(1)，其特征在于，所述感应充电装置具有外壳(18)，其中所述具有至少两个电极(5，6)的电容器(17)被布置在外壳中，其中所述外壳(18)被设计成使得在所述电极(5，6)之间设置从外部可进入的凹陷部(19)，并且所述移动电器(2)的一部分能够被放置到所述凹陷部中。

7.如前述任一项权利要求所述的感应充电装置(1)，其特征在于，所述感应充电装置具有外壳(18)，其中所述电容器被设计成具有至少两个电极(5，6)的开放式平板电容器(19)，其中当所述装置工作时，所述电容器(19)的电场至少部分地在所述外壳的外部延伸。

8.如前述任一项权利要求所述的感应充电装置(1)，其特征在于，所述控制器(16)被配置成使得所述控制器检测在所述装置的运行期间所述电容器(17，20)的电容并根据所述电容器(17，20)的电容来控制能量传输。

9.一种具有如权利要求1至8中任一项所述的感应充电装置(1)和移动电器(2)的系统，其中所述移动电器(2)具有用于能量传输的线圈(3)和连接到所述线圈的蓄能器(23)，其中所述移动电器(2)能够被定位在充电位置，使得在所述线圈(3，4)的帮助下能够将能量从所述感应充电装置(1)传送到所述移动电器(2)的蓄能器(23)，并且其中所述移动电器(2)具有机构(8，14，15)，所述机构(8，14，15)根据所述移动电器(2)是否被布置在所述充电位置来改变所述感应充电装置(1)的电容器(17，19)的电容。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述移动电器(2)具有外壳(21)，其中用于改变所述电容的所述机构是所述外壳(21)的一部分(8)，所述部分(8)在所述移动电器(2)被布置在所述充电位置时闩锁到所述感应充电装置(1)的外壳(18)的柔性部分(9)上并将力施加到所述电容器(17)的至少一个电极(5，6)或电介质(7)上。

11.如权利要求9或权利要求10所述的系统，其特征在于，所述移动电器(2)具有外壳(21)，其中用于改变所述电容的机构是所述外壳(21)的一部分(22)，所述部分(22)在所述感应充电装置(2)被布置在所述充电位置时闩锁到所述感应充电装置(1)的外壳(18)中的凹陷部(19)上。

12.如前述任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述移动电器(2)具有外壳(21)，其中用于改变所述电容的机构是所述外壳(21)的一部分，所述部分在所述感应充电装置(2)被布置在充电位置时位于所述电容器(17，20)的场中。

13.如权利要求9所述的系统，其特征在于，用于改变所述电容的机构具有导电材料部分，所述导电材料部分作为用于所述感应充电装置(1)的电容器(20)的电场(10)的电容性短路机构(11，12，14，15)。

14.一种通过具有用于能量传输的控制器(16)的感应充电装置(1)给移动电器(2)的蓄能器(23)充电的方法，其特征在于，在第一步骤中，所述感应充电装置(1)检测所述感应充电装置(1)的电容器(17，20)的电容，所述电容取决于所述移动电器(2)在所述感应充电装置(1)的环境中的存在，以及在第二步骤中，将所测量结果与阈值进行比较，以及在第三步骤中，根据所述比较的结果启动或停止所述感应充电装置(1)的线圈(4)与所述移动电器(2)之间的能量传输。

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