CN103545866A - 用于对便携式元件充电的设备和关联方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于对便携式元件充电的设备和关联方法。本发明涉及用于对包括用于通过感应充电的接收天线（Ar）的便携式元件（10）充电的设备（20），充电设备（20）包括：充电表面（Sc），多个发射天线（A1、A3），放置在多个发射天线（A1、A3）下面的铁磁材料层（30），电子电路，设备还包括多个谐振器（R1、R2...Ri）：具有基本上等于天线的发射频率的谐振频率，放置在多个天线与充电表面之间，以及在其被激活时适合于反射由天线发射的磁场（B），以及根据接收天线相对于谐振器的定位标准，被连接到电子电路以便被单独地解激活。本发明还涉及一种关联充电方法。

Description

用于对便携式元件充电的设备和关联方法

技术领域

本发明涉及一种用于对便携式元件充电的设备和关联充电方法。本发明更特别地涉及用于通过感应充电的设备，其包括位于充电表面下面、发射垂直于通过它们的电流的磁场的主天线。此磁场被包括在位于充电表面上的便携式装置中的辅助天线接收。接收到的磁场的强度然后被便携式装置转换成电流以便对所述便携式装置充电。

背景技术

此类充电设备是本领域的技术人员已知的。如图1和2中所示，充电设备20通常包括一个或多个主天线，称为发射天线A1、A2、A3，位于充电设备20的充电表面Sc下面。这些发射天线A1、A2、A3被连接到电子电路（在图1中未示出），其使得控制每个发射天线A1、A2、A3的发射是可能的。蜂窝电话或其他类型的便携式元件10被放置在充电设备20的充电表面Sc上（参考图2）。此便携式元件10包括辅助天线，称为接收天线Ar。

下面解释此类充电设备的操作。电子电路检测充电表面Sc上的接收天线Ar的位置，并且指示与接收天线Ar最对准的充电设备20的（一个或多个）发射天线A1、A2、A3的发射。例如通过之前测量每个发射天线A1、A2、A3的端子处的电压变化来执行接收天线Ar的位置检测。具有最大电压变化的（一个或多个）发射天线A1、A2、A3与接收天线Ar基本上对准。一个（或多个）发射天线A1、A2、A3然后发射垂直于通过它（们）的电流的磁场B，亦即在接收天线Ar的方向上。磁场B是以确定频率f发射的，其为接收天线Ar的接收频率。此类充电设备20的尺寸和结构可以由WPC（无线充电联盟）类型的标准设定。根据此标准，例如发射天线A1、A2、A3的发射频率在100 kHz和200 kHz之间。

为了优选地在便携式元件10所在的侧上引导磁场B，已知的实践是为充电设备20装配由铁磁材料30、也称为铁氧体（ferrite）30制成的谐振层，其位于发射天线A1、A2、A3下面，亦即在与便携式元件10所在侧相对的一侧。磁场B被此铁氧体30反射并被主要朝着便携式元件10改向。接收天线Ar接收此磁场B且便携式元件10然后将接收天线Ar接收到的磁场的强度转换成充电电流。充电在便携式元件10以磁场的调制的形式向充电设备20发送充电结束消息时停止，该充电结束消息经由发射天线A1、A2、A3被接收到且被电子电路解码。

为了在充电表面Sc上获得尽可能均匀的磁场B，已知的实践是在充电设备20中放置平行于充电表面Sc的至少两个叠加层的发射天线A1、A2、A3，位于顶层上的天线相对于位于下层上的天线偏移。如图2中所示，发射天线A2位于发射天线A1和A3之上且其与这些发射天线A1、A3中的每一个的一部分重叠。然而，发射的磁场B（参考图3）在充电设备20的充电表面Sc上并不是完全均匀的（参考图2）。便携式元件10根据其在充电表面Sc上的位置接收不同强度的磁场。这在图3中示出，其中，在充电设备20的纵轴X上示出了磁场B的强度。从此图3很明显地呈现出的是磁场B的强度在充电表面Sc的中心部分上、在位置x1和x2之间基本上是均匀的，但是在充电设备20的边缘处，从位置0至位置x1和从位置x2至位置L，磁场B的强度显著下降。这部分地是由于充电设备20的边缘处的磁场B的耗散（dissipation）。由于磁场B的强度在这些末端处是不足的，所以便携式元件10的充电在那里是不可能的或者花费异常长的时间。

此充电设备20是本领域的技术人员已知的。在图4中图示出结合到充电设备20中的控制磁场B的发射的电子电路40。其包括微处理器类型的连接到发射单元T和三个输入开关Se1、Se2、Se3（例如，机械继电器或晶体管）的阵列的控制***S，输入开关Se1、Se2、Se3中的每个被连接到发射天线A1、A2、A3。每个发射天线A1、A2、A3还被连接到输出开关Ss1、Ss2、Ss3且然后连接到至少一个阻抗匹配电容器Ca且最终连接到接收单元R，接收单元R本身被连接到控制***S。

输入开关Se1、Se2、Se3被用来选择发射磁场B以便对便携式元件10充电的发射天线A1、A2、A3。对它们的部分而言的输出开关Ss1、Ss2、Ss3被用来选择发射天线A1、A2、A3以接收源自便携式元件10的消息，诸如即时充电率或充电结束消息。通常，从便携式元件10接收消息和被选择为对后者充电的是相同发射天线A1、A2、A3。此发射天线A1、A2、A3一旦被选择，然后就被连接到阻抗匹配电容器Ca，使得可能使其发射频率和因此磁场B的频率适应对于充电而言期望的频率。例如，根据图2中所示的示例，充电设备20的发射天线A2理想地与便携式元件10的接收天线Ar对准，此发射天线A2被选择为用于电荷（磁场B的发射）到便携式元件10的发射且用于源自于便携式元件10的消息的接收。然而，更频繁的是充电设备20没有发射天线A1、A2、A3相对于便携式元件10的接收天线Ar直接地且理想地对准，并且必须选择两个邻近的发射天线A1、A2、A3以便以最佳方式（最短可能充电时间）对便携式元件10充电。

此充电设备20的第一缺点然后出现。使用两个邻近的发射天线A1、A2、A3来对便携式元件10充电产生磁场B，该磁场B覆盖明显大于对接收天线Ar充电理论上需要的充电表面面积。因此存在被耗散、不可用于便携式元件10且因此被浪费的发射的磁场B的一部分。此耗散被与存在于充电设备20的边缘[0, x1]、[x2, L]处的相加（如上所述），因此产生过度能量消耗。

此充电设备20的第二缺点在于将输入开关Se1、Se2、Se3和输出开关Ss1、Ss2、Ss3用于每个发射天线A1、A2、A3。这些开关被高充电电流（> 1A）穿过，并且因此是相对昂贵的，因为它们适合于支持这些高电流。

第三缺点在于相互之间偏移的若干层发射天线A1、A2、A3的使用，这向充电设备20添加可观的额外成本，每个发射天线A1、A2、A3伴随有其输入开关、输出开关等。

发明内容

本发明提出缓解这些缺点。

本发明提出一种用于对便携式元件充电的设备，使得可能：

· 显著地减少被耗散的磁场B的部分，以及

· 降低充电设备的成本。

本发明提出了一种用于对包括用于通过感应充电的接收天线的便携式元件充电的设备，所述充电设备包括：

· 表面，用于对便携式元件充电，

· 多个发射天线，具有发射频率，放置在充电表面下面并发射磁场，

· 铁磁材料层，放置在所述多个发射天线下面并具有至少基本上等于充电表面的表面，

· 电子电路，包括被连接到发射天线的控制***，

所述充电设备还包括多个谐振器 ：

· 具有基本上等于发射频率的谐振频率，

· 放置在所述多个发射天线与充电表面之间，以及

· 覆盖至少基本上等于充电表面的活跃表面（active surface），在它们被激活时适合于在发射天线的方向上反射磁场，以及

· 根据接收天线相对于谐振器的定位标准，借助于开关被连接到电子电路以便被单独地解激活。

因此，根据本发明的充电设备减少了发射天线的数量并消除了所有发射天线的高电流、输入和输出开关。具体地，根据本发明的充电设备包括谐振器的开关，其是低电流开关且因此并不是非常昂贵的。

有利地，谐振器相互之间是并列（juxtapose）的，相隔从0变至e的距离。

优选地，所述多个谐振器均匀地在充电表面上和/或对称地相对于在其中心处将充电表面二等分的纵轴和/或横轴分布。

明智地，发射天线由具有最小绕组宽度的铜线的绕组组成，并且谐振器是矩形形状的，其最长边具有至多等于最小绕组宽度的长度。或者当谐振器是环形形状时，它们的外径至多等于最小绕组宽度。

该充电设备可以包括被连接到谐振器的阻抗匹配电容器。

在第一实施例中：

· 该充电设备还包括被连接到电子电路的多层印刷电路，以及

· 所述发射天线和所述谐振器被以铜线绕组的形式印刷在印刷电路的两个叠加层上。

在第二实施例中，所述充电设备还包括位于谐振器层与充电表面之间的第二层铁磁材料。

本发明还涉及一种用于经由充电设备对便携式元件充电的方法，该便携式元件包括用于通过感应充电的接收天线且该充电设备包括：

· 表面，用于对便携式元件充电，

· 多个发射天线，具有发射频率、被放置在用于对便携式元件充电的表面下面并发射磁场，

· 铁磁材料层，放置在所述多个发射天线下面并具有至少基本上等于充电表面的表面；

· 电子电路，包括被连接到发射天线的控制***，

该方法包括以下步骤：

· 步骤1：在充电设备中放置多个谐振器，其具有基本上等于发射频率的谐振频率，被放置在所述多个发射天线与所述充电表面之间，并覆盖至少基本上等于充电表面的活跃表面，并且在它们被激活时适合于朝着发射天线反射磁场，并且根据接收天线相对于谐振器的定位标准，借助于开关被连接到电子电路以便被单独地解激活，

· 步骤2：在充电表面上放置便携式元件，

· 步骤3：由电子电路来检测位于便携式元件的接收天线下面的至少一个谐振器，

· 步骤4：由控制***将因此在步骤3中检测的谐振器解激活。

更特别地，在步骤4中，通过将谐振器接通来获得解激活。

优选地，步骤3包括：

· 步骤3a：测量电压变化和/或电压值和/或测量每个谐振器的端子处的磁场的相移，以及

· 步骤3b：由电子电路来检测与表示接收天线与谐振器之间的最大磁耦合的电压变化和/或电压和/或相移的值相关联的至少一个谐振器。

有利地，步骤3包括检测位于便携式元件的接收天线下面的至少两个谐振器且步骤4在于将因此检测的两个谐振器解激活。

本发明还应用于装配有根据上列特征的充电设备的任何机动车。

附图说明

在阅读以下描述时和检查所附权利要求书时，本发明的其他目的、特征和优点将变得明显，在所述附图中：

· 先前解释的图1表示来自现有技术的充电设备20上方的视图，

· 先前解释的图2表示沿着图1中所示的充电设备20的纵轴X的截面图，

· 先前解释的图3表示沿着图2的充电设备20的纵轴X的充电设备Sc上的磁场B的强度，

· 先前解释的图4表示根据现有技术的充电设备20的电子电路40，

· 图5表示来自根据本发明的充电设备20的上方的视图，

· 图6表示沿着图5中所示的充电设备20的纵轴X的截面图，便携式元件10在充电表面Sc的三个不同位置P1、P2、P3上被放置在其上面，

· 图7表示根据本发明的图6中所示的位置P1、P2、P3中的每一个上的充电表面Sc上的磁场B的强度，

· 图8表示用本发明的充电设备获得（曲线Cf）且与用现有技术的充电设备获得的（曲线Ci）相比较的沿着纵轴X的充电表面Sc上的磁场B的强度，

· 图9表示根据本发明的充电设备20的电子电路40'，

· 图10表示根据本发明的第一实施例的充电设备20，

· 图11表示根据本发明的第二实施例的充电设备20。

具体实施方式

如图5和6中所示，用于对包括接收天线Ar的便携式元件10充电的设备20根据本发明包括：

· 表面Sc，用于对便携式元件10充电，

· 多个发射天线A1、A3，具有发射频率f，放置在充电表面Sc下面并发射磁场B；

· 铁磁材料层30，放置在多个发射天线A1、A3下面并具有至少基本上等于充电表面Sc的、由发射天线A1、A3的尺寸和位置限定的表面Sr，以及

· 电子电路40'（参见图9），包括被连接到发射天线A1、A3的控制***S。

本发明还提出为充电设备20装配放置在充电表面Sc下面和发射天线A1、A3上面的多个谐振器R1、R2、R3...Ri。“谐振器R1、R2、R3...Ri”在这种情况下意指在其被激活时以称为谐振频率fr的给定频率反射其接收的磁场的任何铁磁元件。在非限制性的以下示例中，谐振器R1、R2、R3...Ri在它们被激活时由铜线绕组组成，未被供应电流，具有基本上等于发射天线A1、A3的发射频率f的谐振频率fr。它们反射在与便携式元件10所在的一侧相对的一侧上由发射天线A1、A3发射的磁场B。为此，每个谐振器R1、R2、R3...Ri的铜线绕组的数量是预定的，以便作为期望谐振频率fr的函数来修改它们的阻抗，或者替代地，每个谐振器R1、R2、R3...Ri被连接到阻抗匹配电容器（未示出），使得可能将谐振频率fr固定在发射天线A1、A3的发射频率f处。

根据本发明，并且如图5中所示，多个谐振器R1、R2、R3...Ri覆盖至少基本上等于充电表面Sc的活跃表面Sa。优选地，谐振器R1、R2...Ri相对于彼此是并列的，相隔距离e或者在它们之间没有自由空间。

每个谐振器R1、R2、R3...Ri被连接到开关S1、S2...Si，其本身被连接到控制***S（参考图9）。因此，通过将与之相关联且将其连接到控制***S的开关S1、S2...Si闭合，可以单独地将每个谐振器R1、R2、R3...Ri解激活，亦即接通。谐振器R1、R2、R3...Ri在其被连接到控制***S时随后被具有相对低但足以干扰（disrupt）其谐振频率fr并将其解激活的强度的电流穿过。因此被解激活的谐振器R1、R2、R3...Ri不再反射其从发射天线接收到的磁场B且不再对磁场B的通过形成障碍。后者然后穿过被解激活的谐振器R1、R2...Ri且在便携式元件10的方向上自由地传播。

本发明提出了将在便携式元件10的接收天线Ar下面的至少一个谐振器R1、R2、R3...Ri解激活。因此，由于邻近的谐振器仍被激活，亦即谐振，所以只有用于由发射天线A1、A2、A3发射的磁场B朝向便携式元件10的接收天线Ar的仅有可能通道是被解激活谐振器R1、R2...Ri保持自由的通道，并且其尺寸基本上是解激活谐振器的尺寸。因此，磁场的路径被开通（canalize）为被解激活谐振器保持自由的通道，因此防止由于边缘效应而引起的损耗。

优选地，本发明提出将两个谐振器R1、R2...Ri解激活以便允许磁场B产生环路（参考图10），从充电设备20至便携式元件10且然后返回至充电设备20。

这在图10中图示出。在图10中，两个谐振器被解激活，谐振器R2和R5（在图10中用交叉标记）。在给定示例中，天线A1和A3中的电流的流动方向被在相同方向上任意地选择；它们也可以在相反方向上。由发射天线A1和A3发射的磁场B被以箭头F的形式表示；其形成连续地通过三个天线：发射天线A1、接收天线Ar和发射天线A3的环路。由于位于解激活谐振器R2和R5的任一侧的邻近谐振器R1、R3、R4和R6仍被激活，所以发射的磁场B的强度集中于对应于两个解激活谐振器R2和R5的位置的两个通道上。具体地，磁场B的通道处于相对于现有技术的通道（其在这种情况下是对应于两个发射天线A1和A3的表面）而言被大大减小的谐振器（R2和R5）的这两个位置处，通过谐振器（R2、R5）的这两个位置的磁场B的强度从而被放大。磁场B的强度的此局部集中使得不仅可能改进由充电设备20进行的便携式元件10的充电的质量和/或持续时间，而且还省去了附加层的发射天线，其在本示例中在这种情况下为发射天线A2。下面将对此进行解释。此外，与解激活谐振器R2、R5并列的激活谐振器R1、R3、R4、R6的存在显著地减少了接收表面Sr上的被便携式元件10覆盖的表面面积外面的磁场B的耗散的现象并因此减少了功率损耗。具体地，这些激活谐振器阻挡解激活谐振器的每一侧的磁场B的发射。

根据本发明，重要的是以适当的方式将谐振器R1、R2...Ri的大小和位置附加在充电表面Sc上，从而在整个充电表面Sc上获得因此被放大的磁场B的通道的均匀且密集的分布。为此，最初且优选地，多个谐振器R1、R2...Ri均匀地在充电表面Sc上和/或对称地相对于在其中心O处将充电表面Sc二等分的纵轴X和横轴Y分布（参考图5）。

其次，重要的是谐振器R1、R2...Ri的大小小于发射天线A1、A3的大小，从而相对于现有技术的通道而尽可能地减小了磁场B的通道，以便将后者的强度局部地放大。

例如，在其中发射天线A1、A2、A3由最小绕组宽度d2（参考图6）的铜线绕组组成的情况下，谐振器R1、R2...Ri（如果它们为矩形形状的话）使它们的长度d1的最长边至多等于最小绕组宽度d2是必要的。如果谐振器R1、R2...Ri是圆形形状的，则它们的外径d1至多等于发射天线A1、A3的铜线绕组的最小宽度d2是必要的。

因此，跨充电设备20的充电表面Sc产生的磁场B的通道不仅均匀地分布在充电表面Sc上，而且密集地分布，具有针对每个发射天线A1、A3关联的至少两个谐振器R1、R2...Ri（亦即至少两个通道）。因此，无论便携式元件10在充电设备20的充电表面Sc上的位置如何，都可以最佳地对后者充电。

磁场B的强度在充电表面Sc上的均匀、密集且放大的分布使得可能省去发射天线A1、A3，在这种情况下，在我们的示例中为发射天线A2，其在现有技术的充电设备20中位于发射天线A1和A3上面。

此现象在图6、7和8中示出。图6示出了根据本发明的充电设备20，在其上面，便携式元件10被放置在三个不同位置P1、P2、P3上。

图7示出了在图6的充电表面Sc上的便携式元件10的三个位置P1、P2和P3上的沿着充电设备20的纵轴X的发射的磁场B的强度。

将理解的是，根据本发明：

· 如果将便携式元件10放置在充电设备20的充电表面Sc上的位置P1上，则谐振器R1和R3或R1和R2被解激活，

· 如果便携式元件处于位置P2上，则谐振器R2和R5或R3和R4被解激活，

· 如果便携式元件处于位置P3上，则谐振器R4和R6或R5和R6被解激活。

针对充电表面Sc上的便携式元件10的每个位置P1、P2、P3（且因此针对每对解激活谐振器），发射的磁场B的强度（在图7中分别地为B1、B2、B3）具有位于分别被解激活的谐振器R1、R2…Ri的位置的两个局部最大值。例如，针对位置P1，磁场强度的曲线B1具有被最小值B_1MIN间隔开的两个局部最大值B_1MAX1和B_1MAX2。这些局部最大值和最小值的位置因此根据被解激活的谐振器R1、R2...Ri的位置且因此根据充电表面Sc上的便携式元件10的位置而改变。

图8示出了与由曲线Ci示出的根据现有技术可获得的强度相比较的根据本发明的在充电表面Sc上可获得的磁场B的强度的最终曲线Cf（亦即没有差别的全部位置P1、P2、P3）。可以看到，本发明不仅使得可能针对便携式元件10在充电表面Sc的纵轴X上的给定位置xi获得比现有技术的场强大ΔB的场强B，而且本发明使得可能非常显著地增加充电表面Sc的边缘[0, x1]和[x2, L]处的磁场的强度，在那里，根据现有技术，磁场的强度是弱的，并且不允许最佳充电（因为在这种情况下磁场B在其中被大大地耗散）。充电设备20的边缘处的场强B的强度的此增加等同于充电表面Sc相对于现有技术的Δx的扩大，这可有效地用于对便携式元件10充电。

应注意的是已经用图6中所示的充电设备20获得磁场强度的曲线Cf，亦即用仅两个发射天线A1、A3而不是如表示现有技术的磁场B的强度的曲线Ci的情况那样用三个发射天线（A1、A2、A3）。

具体地，借助于激活和解激活谐振器的组合，磁场B仅在必要时被发射和放大，亦即在便携式元件10的接收天线Ar下面。谐振器R1、R2...Ri的充电表面Sc上的均匀且密集的分布（亦即放大磁场B的通道）使得可能最佳地对便携式元件10充电，无论其在充电表面Sc上的位置如何，并且因此使得可能省去发射天线（A2）的附加层。谐振器的添加因此使得可能省去天线。

自然地，重要的是注意到充电表面Sc上的磁场B的均匀度和强度取决于放置在多个发射天线A1、A3下面的铁磁材料层30的布置和尺寸，其在便携式元件10的方向上反射磁场B。因此，对于由发射天线A1、A3的位置和大小确定的给定充电表面Sc而言，重要的是铁磁材料层30的表面Sr至少基本上等于充电表面Sc。由于多个谐振器R1、R2...Ri的活跃表面Sa也至少基本上等于充电表面Sc，所以因此获得的磁场B的强度基本上是均匀的，无论便携式元件10在充电表面Sc上的位置如何。

具体地，如果铁磁材料层30的表面Sr或谐振器的活跃表面Sa具有比充电表面Sc小的尺寸，则充电表面Sc的边缘处的磁场的耗散现象增加。相反，如果表面Sr或活跃表面Sa具有大于充电表面Sc的尺寸，则磁场B的强度在充电表面Sc的边缘处不足以最佳地对便携式元件10充电。

图9图示出根据本发明的充电设备的电子电路40'。

电子电路40'包括控制***S，其被并联地连接到发射单元T且随后连接到两个发射天线A1和A3，每个发射天线被连接到相同阻抗匹配电容器Ca，然后连接到接收单元R，接收单元R本身被连接到控制***S。与现有技术的充电设备20的电子电路40相比，不再存在输入开关Se1、Se2、Se3或输出开关Ss1、Ss2、Ss3且发射天线A1和A3被永久地连接到控制***S，亦即它们同时地且不是如先前的情况那样选择性地进行发射和接收。控制***S还被连接到复用器或开关阵列S1、S2...Si，每个被连接到谐振器R1、R2...Ri。这些开关S1、S2...Si被低电流穿过且因此不是非常昂贵。因此，所有发射天线都永久地发射磁场且适当谐振器的解激活使得可能优选地朝着便携式元件10的接收天线Ar引导此磁场。

根据本发明的充电方法包括以下步骤：

· 步骤1：在充电设备20中放置多个谐振器R1、R2...Ri：

○ 具有等于发射天线A1、A3的发射频率f的谐振频率fr，

○ 被放置在所述天线上面和充电表面Sc下面，以及

○ 覆盖至少基本上等于充电表面Sc的活跃表面Sa，在它们被激活时适合于反射由发射天线发射的磁场B，以及

○ 借助于开关S1、S3...Si被连接到控制***，以便根据接收天线Ar相对于谐振器R1、R2…Ri的定位标准被解激活,

· 步骤2：在充电表面Sc上放置便携式元件10，

· 步骤3：由电子电路40来检测位于便携式元件10的接收天线Ar下面的至少一个谐振器R1、R2...Ri，

· 步骤4：由控制***S来解激活因此在步骤3中检测的谐振器R1、R2...Ri。

如上文所解释的，“谐振器的解激活”意指将其接通，例如通过将其连接到可以将此谐振器置于开环中或闭环中的开关。“位于接收天线Ar下面”意指在物理上位于接收天线Ar下面的谐振器R1、R2...Ri，或者优选地，具有与接收天线Ar的最大磁耦合、因此确保最大充电效率的谐振器R1、R2...Ri。因此，接收天线Ar相对于谐振器R1、R2...R的定位标准是物理定位标准或磁耦合B的标准，以便使磁场B从充电设备20到便携式元件10的传输最优化。出于此目的，该方法还提出了步骤3包括以下步骤：

· 步骤3a：测量每个谐振器R1、R2...Ri的端子处的磁场的电压的变化和/或电压和/或相移的值，以及

· 步骤3b：由电子电路40来检测与表示谐振器R1、R2...Ri与接收天线Ar之间的最大磁耦合的电压变化的值和/或电压和/或相移的值相关联的至少一个谐振器R1、R2...Ri。

优选地，步骤3包括检测位于接收天线Ar下面的至少两个谐振器R1、R2...Ri（参考图10），亦即具有与后者的最大磁耦合，并且步骤4在于因此检测的两个谐振器的解激活。

具体地，如上文所解释的，例如两个谐振器R2、R5的解激活允许磁场B实现从充电设备20到要充电的便携式元件10且然后返回至充电设备20的环路，显著地改进了充电效率。

本发明因此使得可能降低充电设备20的成本：

· 通过省去附附加层的发射天线（A2），以及

· 通过省去所有的高电流开关Se1... Se3、Ss1... Ss3，以及

· 通过用具有低电流和因此的低成本的谐振器阵列R1、R2...Ri和关联开关S1、S2...Si的阵列来将它们替换。

此外，如上文所解释的，本发明使得可能扩大充电设备20的充电表面Sc并通过专有地在便携式元件10的接收天线Ar下面局部地放大磁场B的强度来改进充电的质量和/或效率。

在特定实施例中，充电设备20包括被连接到电子电路40'的多层印刷电路（未示出），并且谐振器R1、R2...Ri和发射天线A1、A3被以铜线的形式印刷在所述印刷电路的两个叠加层上。

在第二实施例中，充电设备20还包括第二层的铁磁材料30'（参考图11）或第二铁氧体30'，以发射天线A1、A3的发射频率f谐振，并且位于谐振器层R1、R2...Ri上面。

然后将本第二实施例的谐振器的操作反转。更特别地，当谐振器R1、R2...Ri被解激活时，第二铁氧体30'在与其所在的相反侧的方向上反射源自于发射天线A1、A3的磁场B。当谐振器R1、R2...Ri被激活时（亦即其反射磁场B），位于上面的第二铁氧体30'是磁饱和的，并且允许磁场B在便携式元件10的方向上传递。在本第二实施例中，所有谐振器R1、R2...Ri最初被解激活（接通），然后当在充电表面Sc上检测到便携式元件10的位置时，位于便携式元件10的接收天线Ar或具有与后者的最好磁耦合的（一个或多个）谐振器R1、R2...Ri然后被激活（关断）。

自然地，本发明不限于所述实施例，仅作为非限制性示例给出。

Claims (12)

1. 一种用于对包括用于通过感应充电的接收天线（Ar）的便携式元件（10）充电的设备（20），并且所述充电设备（20）包括； 

· 表面（Sc），用于对便携式元件（10）充电， 

· 多个发射天线（A1、A3），其具有发射频率（f），放置在充电表面（Sc）下面且发射磁场（B）， 

· 铁磁材料层（30），放置在多个发射天线（A1、A3）下面且具有至少基本上等于充电表面（Sc）的表面（Sr）， 

· 电子电路（40'），包括被连接到发射天线（A1、A3）的控制***（S）， 

所述设备的特征在于其还包括多个谐振器（R1、R2...Ri）： 

· 具有基本上等于发射频率（f）的谐振频率（fr）， 

· 放置在多个发射天线（A1、A3）与充电表面（Sc）之间，以及 

· 覆盖至少基本上等于充电表面（Sc）的活跃表面（Sa），在它们被激活时适合于在发射天线的方向上反射磁场（B），以及 

· 借助于开关（S1、S2、S3）连接到电子电路（40'），以便根据接收天线（Ar）相对于谐振器（R1、R2...Ri）的定位标准被单独地解激活。

2. 如权利要求1所述的设备，其特征在于谐振器（R1、R2...Ri）相对于彼此是并列的，间隔开从0至e变化的距离。

3. 如前述权利要求中的一项所述的设备，其特征在于充电表面具有在其中心（O）处将其二等分的横轴（Y）和纵轴（X），并且其特征在于多个谐振器（R1、R2...Ri）均匀地在充电表面（Sc）上和/或相对于纵轴（X）和/或横轴（Y）对称地分布。

4. 如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于发射天线（A1、A3）由具有最小绕组宽度（d2）的铜线绕组组成，并且其特征在于谐振器（R1、R2...Ri）是矩形形状的，其中，最长边（d1）具有至多等于最小宽度（d2）的长度。

5. 如权利要求1至3中的任一项所述的设备，其特征在于发射天线（A1、A3）由具有最小绕组宽度（d2）的铜线绕组组成，并且其特征在于谐振器（R1、R2...Ri）是圆形形状的，具有至多等于最小宽度（d2）的外径（d1）。

6. 如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于充电设备（20）还包括被连接到谐振器（R1、R2...Ri）的阻抗匹配电容器。

7. 如前述权利要求中的任一项所述的设备，其特征在于： 

· 充电设备（20）还包括被连接到电子电路（40'）的多层印刷电路，以及 

· 发射天线（A1、A3）和谐振器（R1、R2...Ri）被以铜线绕组的形式印刷在印刷电路的两个叠加层上。

8. 如前述权利要求所述的设备，其特征在于： 

· 充电设备（20）还包括位于谐振器（R1、R2...Ri）层与充电表面（Sc）之间的第二层铁磁材料（30'）。

9. 一种用于使用如前述权利要求中的任一项所述的充电设备（20）对便携式元件（10）充电的方法， 

该方法的特征在于其包括以下步骤： 

· 在充电表面（Sc）上放置（步骤2）便携式元件（10）， 

· 根据接收天线（Ar）相对于谐振器（R1、R2...Ri）的定位标准，由电子电路（40'）来检测（步骤3）位于便携式元件（10）的接收天线（Ar）下面的至少一个谐振器（R1、R2...Ri）， 

· 由控制***（S）将因此检测的谐振器（R1、R2...Ri）解激活（步骤4）， 

· 对便携式元件（10）充电。

10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于解激活（步骤4）包括将谐振器（R1、R2...Ri）接通。

11. 如权利要求9或权利要求10所述的方法，其特征在于检测（步骤3）包括： 

· 测量（步骤3a）每个谐振器（R1、R2...Ri）的端子处的磁场（B）的电压变化和/或电压值和/或相移的测量，以及 

· 由电子电路（40'）来检测（步骤3b）与表示接收天线（Ar）与谐振器(R1、R2...Ri）之间的最大磁耦合的电压变化和/或电压和/或相移的值相关联的至少一个谐振器（R1、R2...Ri）。

12. 如权利要求9至11中的任一项所述的方法，其特征在于： 

· 检测（步骤3）包括位于便携式元件（10）的接收天线（Ar）下面的至少两个谐振器（R2、R5）的检测， 

· 解激活（步骤4）在于因此检测的两个谐振器（R2、R5）的解激活。

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