CN1227008A - 利用发射的微波能量对二次电池充电 - Google Patents

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Abstract

通过将发射微波能量整流来给二次电池(24)充电/再充电的方法,可以通过二次电池(24)被置于其中的未经改造的微波炉(18)来提供微波能量。用法拉第笼来保护二次电池(24)或诸如包含二次电池的便携式收发两用机(10)的产品免受微波能量的有害影响,而设置在法拉第笼外的天线拾取所述微波能量,后者被肖特基势垒二极管(26)整流。可以选择的方法是,把二次电池设置在微波炉(18)之外,通过导线或适当的连接器把整流电流从微波炉内部输出。

Description

利用发射的微波能量对二次电池充电
本发明涉及利用发射的微波能量对二次电池充电/再充电的方法和装置。
从William C.Brown 1984年9月发表在IEEE Transaction Theoryand Techniques,Vol.MTT-32,No.9第1230至1242页上的文章“利用无线电波传输电力的历史”知道由传输的无线电波产生直流功率的概念。所述文章报告：与利用全波整流器相比，利用半波整流器来回收直流功率是一种有效的、比较昂贵的和简单的替代方法。所述整流器可以是砷化镓肖特基势垒二极管，后者也称为碰撞雪崩渡越时间(IMPATT)器件。
美国专利说明书5122809公开了一种用于直接从微波能量产生直流功率的装置。所述装置包括在所需频率的具有半波长线路长度的微带谐振器。所述谐振器在其中心分裂成分开的、排成一直线的两个部分。肖特基整流器把所述谐振器的分开的部分的相邻的端部相互连接。没有公开所产生的直流功率的实际应用。
对二次电池的充电和/或再充电通常需要把所述电池(各电池)连接到用户并不随身携带的专用的电池充电器。此外，电池的快速充电通常需要花费至少30至60分钟时间，在诸如外出巡逻时必须能够保持无线电联系的巡逻警察的情况下，这是不方便的。因此，存在这样的需求：能够在不需要专用电池充电器的情况下非常快速地对二次电池进行再充电。
根据本发明的一个方面，提供一种对二次电池充电的方法，其中，从发射的微波能量得到所述充电电流。
根据本发明的另一个方面，提供一种用来对二次电池充电的装置，所述装置包括：具有小室的微波能量源；以及在所述小室中用来对由所述源发射的微波能量进行检测和整流并且用来把整流后的能量引导到二次电池的装置。
发射微波能量的源可以是工作在大于2千兆赫兹(GHz)、例如2.4和2.5GHz之间的频率的微波炉。可以把检测到的微波能量整流，并且，把名义上的直流电流引导到所述微波炉的外面。另一种方法是，可以把二次电和/或包含二次电池的产品置于所述炉室内。在后一种情况下，可能要保护所述二次电池和/或产品免受微波能量的有害影响，这种有害影响可能导致有耗材料被过分地加热而引起电的和/或结构的损伤。可以用来保护二次电池或产品的一种方法是利用法拉第笼。法拉第笼可以与二次电池或产品成为一个整体地形成，或者，法拉第笼可以与二次电池或产品分开地形成并且包围所述电池(各电池)或产品。
为了举例说明用根据本发明的方法实现的快速再充电过程，作为例子，考虑一种具有6伏电压下大约1安培小时容量或者大约22千焦尔容量的典型的可再充电电池。如果充电过程的效率是100％，则输出700瓦的微波炉将在30秒内提供这么多的能量，而如果充电过程的效率是10％，则所述微波炉将在5分钟内提供这么多的能量。现在能够生产可以象这么快地被再充电的可再充电电池。
下面将参考附图、以举例的方式描述本发明，附图中：
图1是举例说明装在法拉第笼内并且置于微波炉中的蜂窝式或者无绳电话机的简图；
图2是举例说明装在法拉第笼内并且在法拉第笼外部具有微波天线的二次电池和电池充电整流器的简图；
图3是具有过充电保护的充电电路的示意的电路图；
图4是显示一种电路的简图，其中，发射的微波能量在微波炉中被整流，而整流后的电流用于对位于所述微波炉外面的二次电池充电/再充电。
附图中，相同的标号用于表示相应的部件。
图1示出安装在具有开孔14的法拉第笼12内的蜂窝式电话机10，所述蜂窝式电话机10的天线16经过开孔14伸出。法拉第笼12和蜂窝式电话机10一起被置于未经改造的微波炉18中，后者具有辐射微波能量的的天线20，所述微波能量具有大于2.0GHz的频率、通常是批准的诸如2.4和2.5GHz之间频带中的2.47GHz。
蜂窝式电话机10包括收发两用机22和相关的电路，并且用二次电池24、例如Ni-Cd电池供电。二次电池24是可以利用来自天线20的发射的微波能量再充电的可再充电电池，所述发射的微波能量由天线16拾取并且被引导到例如砷化镓肖特基势垒二极管的半波整流器26。来自整流器26的输出被输送到二次电池24。
为了防止微波能量到达收发两用机22以及从所述收发两用机发射的信号被用于对所述电池充电，把高质量的双工器28耦合到天线16。以所述微波能量的频率(例如2.47GHz)为中心频率的带阻滤波器30耦合在双工器28的第一端口和收发两用机22之间，而以所述微波能量的频率(例如2.47GHz)为中心频率的带通滤波器32耦合在双工器28的第二端口和整流器26之间。
如果需要的话，可以把法拉第笼12和蜂窝式电话机10的外壳做成一个整体，使得可以把整个自持单元置于微波炉中。
图2举例说明装在法拉第笼12中的二次电池24的实施例。整流器26设置在法拉第笼12内并且其阴极连接到所述电池的正端子。整流器26的阳极耦合到微带天线16的第一部分16A，微波天线16的第二部分连接到法拉第笼12。
图2中所示的装置包括整体的自持电池单元，后者可以简单地从其用户装置卸下、置于微波炉中、用微波能量照射以便将二次电池再充电、然后被重新安装到所述用户装置上。
图3示出用于防止二次电池24被过快地充电和/或被过量地充电的电路。正温度系数(PTC)热敏电阻34与二次电池24串联连接，并且与电池24热耦合以便在给所述电池充电时检测其温升。所述热敏电阻的电阻值随着二次电池的温度升高而增大，从而减小了电流流通量。
图4举例说明图1中所示的装置的变型，其中，具有待接收的中心频率的半波长的线路长度的微带谐振器36分裂成两个相等长度部分36A和36B，后者在其相邻的端部通过肖特基势垒二极管相互电连接。通过微波炉18外部的导电线38、40引导所产生的整流电流，后者被用来给可以就地安装在收发两用机外壳中的二次电池24充电/再充电。如果需要的话，可以在微波炉18的壁上设置导体42。
虽然已经就用于通信装置中的二次电池方面描述了本发明，但是，本发明可以用于可能用来接收发射的微波辐射的其它装置。
对于本专业的技术人员来说，通过阅读本公开将明白其它各种修改。这些修改可以涉及在电池充电系统及其部件的设计、制造和应用中已经知道的其它部件，后者可以用来代替本说明书中已经描述的部件或者可以用作除了本说明书中已经描述的部件之外的又一些部件。
工业适用性：用于诸如蜂窝式和无绳电话机等便携式装置的二次电池的快速充电/再充电。

Claims (10)

1．一种给二次电池充电的方法，其特征在于：充电电流是从发射的微波能量得到的。
2．权利要求1的方法，其特征在于：在给所述二次电池充电/再充电的同时至少保护所述二次电池免受微波辐射的有害影响。
3．权利要求1的方法，其特征在于：
至少所述二次电池被容纳在法拉第笼中，以及
天线和整流装置耦合到二次电池。
4．权利要求1、2或者3的方法，其特征在于：把发射的微波能量在微波炉内转换成直流电流，并且，把所述直流电流从所述微波炉中引出以便给二次电池再充电。
5．权利要求1至4中任何一项的方法，其特征在于：保护所述二次电池免于过量充电。
6．一种用于给二次电池充电的装置，其特征在于包括：具有小室的微波能量源；以及在所述小室中用来对由所述源发射的微波能量进行检测和整流并且用来把整流后的能量引导到二次电池的装置。
7．权利要求6的装置，其特征在于：所述微波能量源包括具有辐射微波能量的装置的小室。
8．权利要求7的装置，其特征在于：设置保护装置，用来在所述小室中进行充电/再充电的同时保护所述二次电池或者包含所述二次电池的产品免受微波辐射的有害影响。
9．权利要求11的装置，其特征在于：所述保护装置包括法拉第笼。
10．权利要求6至9中任何一项的装置，其特征在于：用于所述二次电池的过量充电保护装置。
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