專利名稱：無接觸電池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池裝置，其通過無線傳輸來傳輸AC (交流)電力，使得無接觸的AC 電力傳輸成為可能。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的二次電池將DC(直流)電力提供給便攜類型等的電子設(shè)備，并且通常具有 圓柱形狀或方棒形狀。傳統(tǒng)的二次電池使用兩個(gè)正和負(fù)觸點(diǎn)或端子來執(zhí)行通過它們的充電 和放電。圖13是處于充電或放電狀態(tài)的傳統(tǒng)二次電池的示意圖。參考圖13，所示的二次電 池1具有圓柱形狀，并且在其中心線方向上在圓柱的一端側(cè)具有正觸點(diǎn)2，并且在圓柱的另 一端側(cè)具有負(fù)觸點(diǎn)3。通常，二次電池1容納在充電器或電子設(shè)備的外殼4上提供的電池容納凹槽4A 中，并且執(zhí)行充電或放電。在電池容納凹槽4A中，例如，提供由導(dǎo)電金屬材料制成的片簧5， 使得二次電池1的正觸點(diǎn)2與其電耦合，并且例如提供由導(dǎo)電金屬材料制成的卷簧6，使得 二次電池1的負(fù)觸點(diǎn)3與其電耦合。在外殼4提供在充電器上的情況下，如圖14A所示，來自充電電路7的充電電流Ic 流到二次電池1以充電二次電池1。另一方面，在外殼4提供在電子設(shè)備上的情況下，如圖14B所示，來自二次電池1 的放電電流Id流到電子設(shè)備的負(fù)載電路8，并且由負(fù)載電路8消耗電力。在使用如上所述的這種傳統(tǒng)二次電池1的情況下，展現(xiàn)了如下所述的這類特性和 問題。(1)必須通過使用電纜的有線連接來連接二次電池和充電器或電子設(shè)備內(nèi)的電路 板。(2)為了替換電子設(shè)備中的電池，必須暴露電池容納部分，并且難以對電子設(shè)備使 用封閉或防水結(jié)構(gòu)。(3) 二次電池的觸點(diǎn)或端子必須總是出于無塵狀態(tài)。(4)在二次電池容納在電子設(shè)備中的情況下，必須為電池容納部分提供電池蓋以 防止電池脫落。要注意的是，在二次電池與蓋子集成配置的情況下，不要求如上所述的這種 電池蓋。然而，在上述類型的二次電池的情況下，缺點(diǎn)是充電器被配置為專用于該電池。(5)在二次電池容納在電池容納部分中的情況下，因?yàn)閺椈蓧毫κ┘咏o二次電池 以便建立確定接觸，所以不容易取出二次電池。(6)必須機(jī)械吸收二次電池的尺寸的公差。(7)因?yàn)閷Τ潆娖骰螂娮釉O(shè)備的電池容納部分上的端子要求彈性以容納二次電 池，所以對充電器或電子設(shè)備要求無用的擴(kuò)展/收縮空間。(8)因?yàn)槎坞姵氐亩俗颖仨毐┞?，所以難以防止電池液體的泄漏。(9)因?yàn)槠胀ǘ坞姵厝菁{在電子設(shè)備的電池容納部分中并且被使用，所以一個(gè)
5電池一次只能驅(qū)動(dòng)一個(gè)電子設(shè)備。為了解決上述充電器和二次電池之間的問題，在日本專利公開 No. 2005-117748 (以下稱為專利文獻(xiàn)1)中已經(jīng)提出了一種無接觸可再充電電池及其充電 器，其中通過電磁感應(yīng)執(zhí)行二次電池的充電。根據(jù)專利文獻(xiàn)1的公開，充電器包括用于電磁感應(yīng)的初級線圈，并且該無接觸可 再充電電池包括次級線圈，其通過對初級線圈的電磁感應(yīng)關(guān)系激勵(lì)感應(yīng)電流。在該無接觸 可再充電電池中，在次級線圈中感應(yīng)的電流被整流為DC，并且利用該DC充電內(nèi)置的二次電 池。當(dāng)并入無接觸可再充電電池并與電子設(shè)備一起使用時(shí)，可以與普通干電池或普通 二次電池非常類似地使用。具體地，無接觸可再充電電池包括正和負(fù)觸點(diǎn)，并且可以通過將 各觸點(diǎn)連接到各自由片簧和卷簧形成的電子設(shè)備的電池容納部分的各端子，與普通干電池 或二次電池非常類似地被使用。上述專利文獻(xiàn)1的無接觸可再充電電池，關(guān)于有關(guān)充電器和二次電池之間的關(guān)系 的(1)、(5)、(6)和(7)項(xiàng)的問題進(jìn)行了改進(jìn)。然而，專利文獻(xiàn)1的無接觸可再充電電池關(guān) 于上述其它問題沒有展現(xiàn)改進(jìn)，因?yàn)樗ㄕ拓?fù)金屬觸點(diǎn)，使得當(dāng)它被使用時(shí)，該金屬觸 點(diǎn)連接到各自由片簧和卷簧形成的電子設(shè)備的電池容納部分的各端子。因此，期望提供一種二次電池裝置，其可以通過以無接觸方式不僅執(zhí)行充電而且 執(zhí)行放電，解決上述⑴到(9)項(xiàng)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本改進(jìn)提供了一種電池裝置，其經(jīng)由耦合到外部設(shè)備的磁場共振發(fā)射和接收AC 電力。該電池裝置包括電池接口，用于與電池接口 ；以及第一電路，用于在放電模式中生 成磁場，以便在外部設(shè)備中感應(yīng)AC電流。該第一電路還在充電模式中從自外部設(shè)備接收的 磁場生成AC電流。轉(zhuǎn)換電路用于在充電模式中從在也包括在電池裝置中的第一電路中生 成的AC電流生成充電信號。所述轉(zhuǎn)換電路將所述充電信號提供給所述電池接口。該電池裝 置還包括頻率生成器，用于在放電模式中從自所述電池接口接收的放電信號生成AC電流， 并且將所述AC電流提供給所述第一電路。在外部設(shè)備包括共振元件的情況下，基于傳輸?shù)焦舱裨哪芰康腁C可以整流 為DC，并且用作給外部設(shè)備的電源電流。以此方式，在電池裝置中，通過磁場共振從外部設(shè)備獲得對應(yīng)于AC電力的能量， 以執(zhí)行連接到電池接口的電池的充電，并且對應(yīng)于AC電力的能量，通過磁場共振，通過連 接到電池接口的電池的放電，傳輸?shù)酵獠侩姵亍４送?，外部設(shè)備可以是充電器或另一電子設(shè) 備。因此，電池裝置不僅可以與充電器，而且可以與電子設(shè)備沒有任何接觸地交換電力。結(jié) 果，可以解決包括觸點(diǎn)的上述傳統(tǒng)二次電池的問題。利用該電池裝置，因?yàn)樗ㄟ^磁場共振從外部設(shè)備獲得能量，以執(zhí)行連接到電池 接口的電池的充電，并且通過連接到電池接口的電池的放電，經(jīng)由磁場共振傳輸能量給外 部設(shè)備，所以它不僅可以與充電器，而且可以與電子設(shè)備交換電力。因此，可以解決包括觸 點(diǎn)的傳統(tǒng)二次電池的問題。


結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從下面的描述和權(quán)利要求變 得明顯，附圖中相同部件或元件用相同參考標(biāo)號表示。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池裝置的示例配置的方塊圖；圖2是利用磁場共振現(xiàn)象的電力傳輸系統(tǒng)的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電池裝置的外觀的示例配置的示意圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電池裝置的充電模式的示意圖；圖4B是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電池裝置的放電模式的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二示例實(shí)施例的電池裝置的配置示例的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二示例實(shí)施例的電池裝置的充電模式的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第二示例實(shí)施例的電池裝置的放電模式的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第三示例實(shí)施例的電池裝置的配置示例的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第三示例實(shí)施例的電池裝置的配置示例的方塊圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第三示例實(shí)施例的電池裝置的模式轉(zhuǎn)換操作的流程圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電池裝置的應(yīng)用形式的示意圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電池裝置的另一應(yīng)用形式的示意圖；圖13是在充電和放電時(shí)傳統(tǒng)二次電池的使用方式的示意圖；圖14A是傳統(tǒng)二次電池的充電的示意圖；以及圖14B是傳統(tǒng)二次電池的放電的示意圖。
具體實(shí)施例方式在描述根據(jù)本發(fā)明的幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電池裝置前，描述使用在本發(fā)明的實(shí)施例 中使用的磁場共振現(xiàn)象的電力傳輸系統(tǒng)。[使用基于磁場共振關(guān)系的耦合的電力傳輸系統(tǒng)]圖2是使用磁場共振現(xiàn)象的電力傳輸系統(tǒng)的配置示例。參考圖2，所示的電力傳輸 系統(tǒng)包括以一一對應(yīng)關(guān)系提供的用作電力的提供源的電力傳輸裝置10，S卩，電力傳輸側(cè) 裝置；以及用作電力的提供目的地的電力接收裝置20，S卩，電力接收側(cè)裝置。所示的電力傳輸裝置10包括共振元件11、激勵(lì)元件12和頻率信號生成部分13。共振元件11例如由環(huán)形線圈形式的空心(air-core)線圈形成。同時(shí)，激勵(lì)元件 12例如由空心線圈形成，并且在其線圈的相對端連接到頻率信號生成部分13的兩個(gè)輸出 端子。配置共振元件11和激勵(lì)元件12以便具有這樣的關(guān)系，其中它們通過電磁感應(yīng)相互 強(qiáng)耦合。構(gòu)成共振元件11的空心線圈不僅具有電感，而且具有電容，結(jié)果具有依賴于該電 感和電容的自共振頻率。頻率信號生成部分13生成頻率等于共振元件11的自共振頻率的頻率信號。頻率 信號生成部分13由科爾威茨(Kollwitz)型振蕩電路或哈特雷(Hartley)型振蕩電路形 成。盡管未示出，電力傳輸裝置10從AC電源接收電力的提供，并且其頻率信號生成部 分13生成頻率信號。
同時(shí)，圖2所示的電力接收裝置20包括共振元件21、激勵(lì)元件22、整流電路23和 負(fù)載24。負(fù)載24可以是負(fù)載電路。電力接收裝置20可以具有各種電子設(shè)備的任何的配置。共振元件21例如由環(huán)形線圈形式的空心線圈形成，類似于共振元件11。同時(shí)，激 勵(lì)元件21例如由空心線圈形成，并且在其線圈的相對端各自連接到整流電路23的兩個(gè)輸 入端子。形成共振元件21和激勵(lì)元件22以便具有這樣的關(guān)系，其中它們通過電磁感應(yīng)相 互強(qiáng)耦合。此外，形成共振元件21的空心線圈不僅具有電感，而且具有電容，并且具有依賴 于該電感和電容的自共振頻率，類似于共振元件11。共振元件11和共振元件21的自共振頻率相互相等，并且用fo表示。在具有如上所述的這種系統(tǒng)配置的電力傳輸裝置10中，頻率等于共振元件11和 21的自共振頻率fo的頻率信號從頻率信號生成部分13提供給激勵(lì)元件12。因此，頻率fo的AC流過形成激勵(lì)元件12的空心線圈，并且通過來自激勵(lì)元件12 的電磁感應(yīng)，在類似地由空心線圈形成的共振元件11中感應(yīng)相同頻率fo的感應(yīng)電流。在圖2的系統(tǒng)中，形成電力接收裝置20的共振元件21的空心線圈的自共振頻率 是自共振頻率fo，并且等于電力傳輸裝置10的共振元件11的自共振頻率。因此，電力傳輸 裝置10的共振元件11和電力接收裝置20的共振元件21相互具有磁場共振關(guān)系，并且它 們之間的耦合量最大，并且在頻率fo它們的損失最小。如上所述，在所述系統(tǒng)中，因?yàn)殡娏鬏斞b置10的共振元件11和電力接收裝置20 的共振元件21具有磁場共振的關(guān)系，所以以無接觸方式，以自共振頻率fo將AC從共振元 件11提供給共振元件21。在電力接收裝置20中，通過共振元件21中出現(xiàn)的AC，通過電磁感應(yīng)在激勵(lì)元件 22中感應(yīng)出感應(yīng)電流。在激勵(lì)元件22中感應(yīng)的感應(yīng)電流通過整流電路23整流為DC，并且 DC作為電源電流提供給負(fù)載24。以此方式，使用磁場共振現(xiàn)象，通過無線傳輸將電力從電力傳輸裝置10傳輸?shù)诫?力接收裝置20。利用共振類型的無線電力傳輸，可以在如三到四米的距離上傳輸電力，并且可以 傳輸高的電力。因此，本實(shí)施例具有這樣的優(yōu)點(diǎn)可能容易地構(gòu)造甚至在電力接收側(cè)沒有內(nèi) 置二次電池的系統(tǒng)。此外，因?yàn)闆]有共振機(jī)制就不傳輸能量，所以有對任何其它電子設(shè)備很少有影響 的特性。此外，存在這樣的優(yōu)點(diǎn)即使用于耦合的對準(zhǔn)不太好，傳輸效率也沒有下降很多。[根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池裝置]第一實(shí)施例〈硬件配置的示例〉下面所述的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電池裝置可以應(yīng)用為這樣的裝置，其從圖2中的 電力傳輸裝置10接收電力供應(yīng)來給電池充電，并且將電力提供給圖2中的電力接收裝置 20。圖1是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的電池裝置的配置示例。參考圖1，電池裝置30包括具有共振元件31和激勵(lì)元件32的第一電路、整流電路33、頻率信號生成部分34、電池35、控制部分36、滑動(dòng)開關(guān)37以及開關(guān)電路38和39。在第一電路中，共振元件31例如由環(huán)形線圈形式的空心線圈形成，類似于共振元 件11和21。形成共振元件31的空心線圈不僅具有電感，而且具有電容，并且具有依賴于該電 感和電容的自共振頻率，類似于共振元件11和21。共振元件31的自共振頻率是頻率fo，其等于共振元件11和21的自共振頻率。同時(shí)，激勵(lì)元件32例如由空心線圈形成。配置共振元件31和激勵(lì)元件32以便具 有這樣的關(guān)系，其中它們通過電磁感應(yīng)相互強(qiáng)耦合。形成激勵(lì)元件32的空心線圈在其相對 端連接到開關(guān)電路38。提供開關(guān)電路38來執(zhí)行一種狀態(tài)和另一種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，在該一種狀態(tài)中，形 成激勵(lì)元件32的空心線圈的相對端各自連接到整流電路33的兩個(gè)輸入端子，即C側(cè)，在該 另一種狀態(tài)中，該空心線圈的相對端各自連接到頻率信號生成部分34的兩個(gè)輸入端子，即 D側(cè)。在圖1的電路配置中，控制開關(guān)電路38以便通過來自控制部分36的轉(zhuǎn)換控制信號執(zhí) 行轉(zhuǎn)換。電池35可以是由例如鎳鎘存儲電池或鎳氫電池形成的二次或可再充電電池。然 而，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到的，可以使用其它電池而不偏離本發(fā)明的范圍。電池 35在其正端子連接到開關(guān)電路39的可移動(dòng)端子。開關(guān)電路39在整流電路33的輸出端子 (即，C側(cè))和頻率信號生成部分34的電源端子(即，D側(cè))之間轉(zhuǎn)換電池35的正端子的 連接目標(biāo)。在所示的系統(tǒng)中，通過來自控制部分36的轉(zhuǎn)換控制信號控制開關(guān)電路38用于 轉(zhuǎn)換。如圖3所示，在本實(shí)施例的電池裝置30的外殼300上提供滑動(dòng)開關(guān)37。具體地， 參考圖3，本實(shí)施例的電池裝置30具有圓柱形狀的外觀，并且提供滑動(dòng)開關(guān)37用于在圓柱 形外殼300上沿著圓柱形外殼300的中心線方向的滑動(dòng)移動(dòng)。用戶可以滑動(dòng)移動(dòng)滑動(dòng)開關(guān)37以選擇性指定電池裝置30的充電狀態(tài)或充電模式 以及放電狀態(tài)或放電模式?；瑒?dòng)開關(guān)37輸出信號到控制部分36，該信號表示其可移動(dòng)元件 定位在充電狀態(tài)位置和放電狀態(tài)位置的哪一個(gè)?？商娲兀_關(guān)電路39的可移動(dòng)端子可提供為用于連接電池的電池接口，并且不 提供電池35?？刂撇糠?6基于來自滑動(dòng)開關(guān)37的信號，確定用戶選擇性指定充電狀態(tài)或充電 模式以及放電狀態(tài)或放電模式的哪一個(gè)。然后，如果控制部分36確定作為滑動(dòng)開關(guān)37的滑動(dòng)移動(dòng)的結(jié)果、用戶選擇性指定 充電狀態(tài)或充電模式，則其控制開關(guān)電路38和39以便轉(zhuǎn)換到上面參考圖1所述的C側(cè)，即， 轉(zhuǎn)換到選擇整流電路33的路徑的狀態(tài)。另一方面，如果控制部分36確定作為滑動(dòng)開關(guān)37的滑動(dòng)移動(dòng)的結(jié)果、用戶選擇性 指定放電狀態(tài)或放電模式，則其控制開關(guān)電路38和39以便轉(zhuǎn)換到上面參考圖1所述的D 側(cè)，即，轉(zhuǎn)換到選擇頻率信號生成部分34的路徑的狀態(tài)?！床僮鳌捣謩e參考圖4A和圖4B描述給具有上述配置的電池裝置30的電池35充電的充電 操作以及從電池35放電的放電操作。
9
首先，參考圖4A描述電池35的充電操作。在該實(shí)例中，圖2中的電力傳輸裝置或外部設(shè)備10用作充電器。此時(shí)，連接到電 力傳輸裝置10的AC插頭14連接到圖4A所示的AC插座，使得將電力提供給電力傳輸裝置 10。要注意，可以通過AC適配器另外將電力提供給電力傳輸裝置10。然后，用戶會將處于相對關(guān)系的電池裝置30放入電力傳輸裝置10中，使得可以定 位它們的共振元件11和31，以便如圖4A所示相互建立磁場共振關(guān)系。然后，用戶將可滑動(dòng)地移動(dòng)滑動(dòng)開關(guān)37到充電狀態(tài)或充電模式側(cè)。結(jié)果，控制部 分36檢測滑動(dòng)開關(guān)37移動(dòng)到充電狀態(tài)或充電模式側(cè)，并且將開關(guān)電路38和39轉(zhuǎn)換到如 圖1所示的C側(cè)。在該狀態(tài)中，通過電力傳輸裝置10的共振元件11和電池裝置30的共振元件31之 間的耦合，通過相互的磁場共振關(guān)系，將AC磁場能量從電力傳輸裝置10的共振元件11傳 輸?shù)诫姵匮b置30的共振元件31。然后，通過由于共振元件31中出現(xiàn)的AC的電磁感應(yīng)，在激勵(lì)元件32中感應(yīng)感應(yīng) 電流。感應(yīng)電流通過開關(guān)電路38提供給整流電路33。感應(yīng)電流通過整流電路33整流為 DC,并且該DC通過開關(guān)電路39提供給電池35以便給電池35充電?，F(xiàn)在，參考圖4B描述電池35的放電操作。在該實(shí)例中，圖2所示的電力接收裝置20用作被驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備。 如圖4B所示，用戶將定位與電力接收裝置20處于相對關(guān)系的電池裝置30，使得可 以定位它們的共振元件21和31，以便相互建立磁場共振關(guān)系。然后，用戶將操作滑動(dòng)開關(guān)37以可滑動(dòng)地移動(dòng)到放電狀態(tài)或放電模式側(cè)。結(jié)果， 控制部分36檢測滑動(dòng)開關(guān)37移動(dòng)到放電狀態(tài)或放電模式側(cè)，并且將開關(guān)電路38和39轉(zhuǎn) 換到圖1所示的D側(cè)。在該狀態(tài)中，在電池裝置30中，來自電池35的DC作為電源電流通過開關(guān)電路39 提供給頻率信號生成部分34。結(jié)果，頻率信號生成部分34輸出共振頻率的頻率信號。然后，來自頻率信號生成部分34的頻率信號通過開關(guān)電路38提供給激勵(lì)元件32。因此，頻率fo的AC流過形成激勵(lì)元件32的空心線圈，并且通過電磁感應(yīng)在類似 地由空心線圈形成的共振元件31中感應(yīng)相同頻率fo的感應(yīng)電流。形成電力接收裝置20的共振元件21的空心線圈的自共振頻率是頻率fo，并且等 于電池裝置30的共振元件31的自共振頻率。因此，電池裝置30的共振元件31和電力接 收裝置20的共振元件21具有磁場共振的關(guān)系，因此在它們之間執(zhí)行AC磁場能量的傳輸。 結(jié)果，以無接觸方式，以頻率fo將AC從共振元件11提供給共振元件21。在電力接收裝置20中，通過共振元件21中出現(xiàn)的AC，通過電磁感應(yīng)在激勵(lì)元件 22中感應(yīng)感應(yīng)電流。在激勵(lì)元件22中感應(yīng)的感應(yīng)電流通過整流電路23整流為DC，并且該 DC作為電源電流提供給負(fù)載24。以此方式，使用磁場共振現(xiàn)象，通過無線傳輸將電力從電池裝置30傳輸給電力接 收裝置20，即，傳輸給被驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備。如上所述，本實(shí)施例的電池裝置30通過通過AC磁場的無線傳輸執(zhí)行能量交換。因 此，盡管充電器要求電力傳輸裝置并且被驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備體要求電力接收裝置，但是在本實(shí) 施例的電池裝置30與充電器和被驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備之間可以以無接觸方式執(zhí)行能量交換。
本實(shí)施例的電池裝置30基本上消除了如傳統(tǒng)二次電池或?qū)＠墨I(xiàn)1的無接觸可 再充電電池所要求的那種工作，即將該電池裝置容納或安裝到充電器或被驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備的 電池容納部分中。因此，在電池裝置30上必須明確指示電池裝置30是處于充電狀態(tài)或充電模式和 放電狀態(tài)或放電模式的哪一個(gè)。在上述實(shí)施例中，滑動(dòng)開關(guān)37扮演明確指示部件的角色。[電池裝置的其它形式]充電模式和放電模式的明確指示部件不限于如上述實(shí)例中的滑動(dòng)開關(guān)的人工操 作部件，而是可以以各種形式配置。第二實(shí)施例圖5到7示出本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中上述第一實(shí)施例的電池裝置包括微開關(guān) 301，其用作微開關(guān)301的充電狀態(tài)和放電狀態(tài)的明確指示部件。換句話說，第二實(shí)施例類 似于上述第一實(shí)施例，除了使用微開關(guān)301替代第一實(shí)施例中使用的滑動(dòng)開關(guān)37。在第二實(shí)施例中，在電池裝置30中提供微開關(guān)301，使得其自重置型的致動(dòng)器部 分的操作元件302向電池裝置30的外殼300外凸出。在本示例中，在電池裝置30中提供 微開關(guān)301，使得操作元件302可以沿著外殼300的中心線的方向移動(dòng)。此外，在本示例中，在如圖6所示的用作充電器的電力傳輸裝置10的外殼IOS上 提供用于電池裝置30的容納部分101。當(dāng)電池裝置30容納在容納部分101中時(shí)，以與微 開關(guān)301的操作元件302相對的關(guān)系，在容納部分101的側(cè)部內(nèi)表面102上形成凹槽部分 103。此外，在本示例中，在如圖7所示的放電對象的電力接收裝置或被驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備 的外殼20S中，提供用于電池裝置30的另一容納部分201。在該實(shí)例中，在容納部分201的 側(cè)部內(nèi)壁202上不提供如充電器情況中提供的這種凹槽部分。因此，在電池裝置30容納在形成為充電器的電力傳輸裝置10的容納部分101中 的狀態(tài)下，微開關(guān)301的操作元件302在凹槽部分103中被接收，并且對外部保持凸出狀 態(tài)。換句話說，微開關(guān)301置于第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)。另一方面，如果電池裝置30容納在放電對象的電力接收裝置或被驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備 的外殼20S的容納部分201中，則微開關(guān)301的操作元件302被側(cè)部內(nèi)表面102按壓，使得 它被置于它被推進(jìn)到微開關(guān)301內(nèi)部的狀態(tài)。換句話說，微開關(guān)301被置于不同于第一轉(zhuǎn) 換狀態(tài)的第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)。在第二實(shí)施例中，控制部分36檢測來自圖1中代替滑動(dòng)開關(guān)37的微開關(guān)301的、 對應(yīng)于轉(zhuǎn)換狀態(tài)的信號，以確定接收充電模式的指示還是放電模式的另一指示。然后，控制部分36響應(yīng)于模式確定的結(jié)果，以上述那樣的方式控制開關(guān)電路38和 39的轉(zhuǎn)換。具體地，當(dāng)微開關(guān)301處于第一轉(zhuǎn)換狀態(tài)時(shí)，控制部分36將開關(guān)電路38和39 轉(zhuǎn)換到圖1的C側(cè)，以便選擇整流電路33的路徑。換句話說，電池裝置30被置于充電模式 狀態(tài)。另一方面，當(dāng)微開關(guān)301處于第二轉(zhuǎn)換狀態(tài)時(shí)，控制部分36將開關(guān)電路38和39 轉(zhuǎn)換到圖1的D側(cè)，以便選擇頻率信號生成部分34的路徑。換句話說，電池裝置30被置于 放電模式狀態(tài)。要注意，在上述第二實(shí)施例的描述中，在作為電力傳輸裝置的充電器和作為電力
11接收裝置的被驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備上，提供用于本發(fā)明實(shí)施例的電池裝置的容納部分。然而，在如 上所述這種裝置中可以不提供用于該實(shí)施例的電池裝置的容納部分，而是可以采用電池容 納適配器的形式。具體地，在電池容納適配器上提供用于該實(shí)施例的電池裝置的容納部分。作為電 池容納適配器的容納部分，提供包括如圖6所示那樣的用于充電的容納部分和如圖7所示 那樣的用于放電的另一容納部分的兩個(gè)容納部分?；蛘?，還可能采用這樣的配置，其中在電池容納適配器上只提供用于該實(shí)施例的 電池裝置的容納部分。在該實(shí)例中，為了建立充電模式，該實(shí)施例的電池裝置30被容納到 如圖6所示的容納部分中。另一方面，為了建立放電模式，該實(shí)施例的電池裝置30被容納 到該容納部分中，使得該實(shí)施例的電池裝置30的微開關(guān)301的操作元件302側(cè)與該容納部 分的側(cè)部內(nèi)壁相對，該容納部分的側(cè)部內(nèi)壁與圖6中的其上形成凹槽部分103的側(cè)部內(nèi)壁 遠(yuǎn)離。此時(shí)，電池容納適配器優(yōu)選在其上具有明確指示，其指示電池裝置可以響應(yīng)于該容納 部分中該實(shí)施例的電池裝置30的容納方向，在充電模式和放電模式之間轉(zhuǎn)換。要注意，盡管在該第二實(shí)施例中使用了微開關(guān)，但是因?yàn)橹恍枰诳梢苿?dòng)部件 的狀態(tài)來允許充電模式和放電模式的檢測，所以檢測方法不限于使用微開關(guān)的方法。第三實(shí)施例本發(fā)明的第三實(shí)施例貫注于用于根據(jù)本發(fā)明的電池裝置30的充電模式和放電模 式的明確指示部件。同樣在第三實(shí)施例中，如圖8所示，在用作充電器的電力傳輸裝置10的外殼IOS 上提供用于電池裝置30的容納部分101。然而，不必在放電對象的電力接收裝置或被驅(qū)動(dòng) 電子設(shè)備的外殼20S上提供用于電池裝置30的容納部分。此外，在第三實(shí)施例中，例如，如圖8所示在外殼IOS上提供永磁體110，同時(shí)在電 池裝置30上提供用于檢測永磁體110的磁場的磁場傳感器310。在圖9的方塊圖中示出了第三實(shí)施例中的電池裝置30的硬件配置實(shí)例。如從圖9可以認(rèn)識到的，在該第三實(shí)施例中，電池裝置30包括磁場傳感器310替 代第一實(shí)施例中的滑動(dòng)開關(guān)37或第二實(shí)施例中的微開關(guān)，并且磁場傳感器310的傳感器輸 出提供給控制部分36。電池裝置30的其它部分具有與第一實(shí)施例中的那些完全相同的配 置。在第三實(shí)施例中，控制部分36以圖10所示那樣的方式執(zhí)行開關(guān)電路38和39的 轉(zhuǎn)換控制。在本示例中，控制部分36可以使用微計(jì)算機(jī)或微處理器配置。具體地，參考圖10，在步驟S101，控制部分36通常監(jiān)督磁場傳感器310的傳感器 輸出以確定是否檢測到來自充電器的永磁體110的磁場。如果在步驟SlOl控制部分36確定通過磁場傳感器310檢測到來自永磁體110的 磁場，則在步驟S102它將開關(guān)電路38和39轉(zhuǎn)換到圖9的C側(cè)，以選擇整流電路33的路徑。 換句話說，控制部分36將電池裝置30置于充電模式狀態(tài)。然后，處理從步驟S102返回到 步驟SlOl。另一方面，如果在步驟SlOl控制部分36確定沒有檢測到來自永磁體110的磁場， 則在步驟S103控制部分36將開關(guān)電路38和39轉(zhuǎn)換到圖9的D側(cè)，以選擇頻率信號生成 部分34的路徑。換句話說，控制部分36將電池裝置30置于放電模式狀態(tài)。然后，處理從步驟S103返回到步驟S101。
要注意，在上述第三實(shí)施例中，盡管使用了磁場傳感器，但是用于將充電模式和放 電模式相互區(qū)分的傳感器不限于磁場傳感器，而是替代地自然可以使用一些其它傳感器， 如光學(xué)傳感器。[各實(shí)施例的電池裝置30的優(yōu)點(diǎn)]在使用上述各實(shí)施例的電池裝置30的情況下，可以實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)。(a)不必使用電纜來將電池裝置和設(shè)備內(nèi)部的電路板相互連接。(b)因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中很少要求關(guān)于電池的容納的機(jī)械考慮，并且不要求有線連接機(jī) 制，所以裝置的設(shè)計(jì)的自由度高。(c)因?yàn)椴灰箅姵厝菁{部分，并且不要求有線連接機(jī)制，所以減少了對設(shè)備設(shè)計(jì) 的限制。(d)因?yàn)椴惶峁┯糜陔姵氐亩俗?，所以可以消除機(jī)械故障。(e)因?yàn)椴灰笥糜陔姵氐亩俗樱钥梢匀菀椎貙?shí)現(xiàn)防水和防塵機(jī)制。(f)如果在封閉結(jié)構(gòu)中形成各實(shí)施例的電池裝置，則沒有液體泄漏的可能性。(g)因?yàn)楦鲗?shí)施例的電池裝置通?？梢蕴峁┰谠O(shè)備附近，所以可以消除用于電池 的蓋子。(h)因?yàn)楦鲗?shí)施例的電池裝置通?？梢蕴峁┰谠O(shè)備附近，所以可以容易地移除和 容納電池。(i)因?yàn)閼?yīng)用通過無線傳輸?shù)哪芰拷粨Q，所以可能將能量提供給多個(gè)裝置。要注意，電池裝置不僅可以應(yīng)用于使用基于上述磁場共振關(guān)系的耦合的系統(tǒng)，還 可以應(yīng)用于利用如上所述電磁感應(yīng)或無線電波的另一系統(tǒng)。然而，利用上述實(shí)施例的電池 裝置，因?yàn)槭褂没诖艌龉舱耜P(guān)系的耦合執(zhí)行充電電力和放電電力的傳輸，所以優(yōu)點(diǎn)是電 力傳輸距離長，并且即使沒有嚴(yán)格執(zhí)行發(fā)射器和接收器的對準(zhǔn)，也可以保持高傳輸效率。[各實(shí)施例的電池裝置30的應(yīng)用形式的實(shí)施例]作為利用上述(g)和(h)項(xiàng)中描述的優(yōu)點(diǎn)的示例，如圖11所示的這種使用形式是 可用的。具體地，圖11示出筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)或像筆記本那樣可折疊的便攜式裝置，其 中在用于打開或關(guān)閉運(yùn)動(dòng)的鉸鏈部分400提供用于電力接收的共振元件401等。參考圖11，任何實(shí)施例的電池裝置30裝入鉸鏈部分400的中間部分。在該安裝狀 態(tài)中，電池裝置30的共振元件31和用于電力接收的共振元件401被置于它們通過磁場共 振關(guān)系相互耦合的狀態(tài)。結(jié)果，電力可以從電池裝置30提供到筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)或便攜 式^^直ο另一方面，作為利用以上給出的(i)項(xiàng)中描述的優(yōu)點(diǎn)的示例，作為電源站的應(yīng)用 是可用的。例如，如圖12所示，如果一個(gè)電池裝置30放入包中，則可以同時(shí)執(zhí)行將電力提 供給包中的便攜式電話終端321、音樂播放器322、未示出的游戲機(jī)等，并且沒有必要準(zhǔn)備 單獨(dú)的電池充電器。[其它實(shí)施例和修改]在上述實(shí)施例中，盡管通過磁場共振給出共振元件之間的共振關(guān)系，但是在應(yīng)用 電場共振的情況下，本發(fā)明也可應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依賴于設(shè)計(jì)需求和其他因素可以出現(xiàn)各種修改、組合、子組合和更改，只要它們在權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)。相關(guān)申請的交叉引用 本申請包含涉及于2009年7月22日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP 2009-170806中公幵的主題，在此通過引用并入其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
一種電池裝置，其經(jīng)由耦合到外部設(shè)備的磁場共振發(fā)射和接收AC電力，所述電池裝置包括電池接口，用于與電池接口；第一電路，用于在放電模式中生成磁場，以便在外部設(shè)備中感應(yīng)AC電流，并且用于在充電模式中從自外部設(shè)備接收的磁場生成AC電流；轉(zhuǎn)換電路，用于在充電模式中從在所述第一電路中生成的AC電流生成充電信號，所述轉(zhuǎn)換電路將所述充電信號提供給所述電池接口；以及頻率生成器，用于在放電模式中從自所述電池接口接收的放電信號生成AC電流，所述頻率生成器將所述AC電流提供給所述第一電路。
2.如權(quán)利要求1所述的電池裝置，還包括輸入設(shè)備，用于接收充電模式和放電模式的選擇；控制部分，用于基于所述選擇生成控制信號；以及開關(guān)電路，用于基于所述控制信號，在充電模式中將所述電池接口耦合到所述轉(zhuǎn)換電 路，并且將所述轉(zhuǎn)換電路耦合到所述第一電路，并且用于在放電模式中將所述電池接口耦 合到所述頻率生成器，并且將所述頻率生成器耦合到所述第一電路。
3.如權(quán)利要求2所述的電池裝置，其中所述輸入設(shè)備是滑動(dòng)開關(guān)。
4.如權(quán)利要求2所述的電池裝置，其中所述輸入設(shè)備是磁傳感器，用于基于另一磁場 的檢測接收所述選擇。
5.如權(quán)利要求2所述的電池裝置，其中所述第一電路包括耦合到激勵(lì)元件的共振元 件，所述激勵(lì)元件耦合到所述開關(guān)電路。
6.如權(quán)利要求5所述的電池裝置，其中所述共振元件和所述激勵(lì)元件是具有相同自共 振頻率的空心線圈，并且所述頻率生成器以所述自共振頻率生成AC電流。
7.如權(quán)利要求2所述的電池裝置，其中所述輸入設(shè)備是傳感器。
8.如權(quán)利要求1所述的電池裝置，其中所述頻率生成器是科爾威茨(Kollwitz)振蕩器 電路。
9.如權(quán)利要求1所述的電池裝置，其中所述頻率生成器是哈特雷(Hartley)振蕩器電路。
10.如權(quán)利要求2所述的電池裝置，其中所述輸入設(shè)備是微開關(guān)，用于基于與所述外部 設(shè)備的機(jī)械嚙合接收所述選擇。
11.如權(quán)利要求1所述的電池裝置，其中所述轉(zhuǎn)換電路是整流電路。
12.如權(quán)利要求1所述的電池裝置，其中所述電池是二次電池。
13.如權(quán)利要求7所述的電池裝置，其中所述傳感器是光學(xué)傳感器。
14.一種電池裝置，其經(jīng)由耦合到外部設(shè)備的磁場共振發(fā)射和接收AC電力，所述電池 裝置包括電池，用于存儲電荷；第一電路，用于在放電模式中生成磁場，以便在外部設(shè)備中感應(yīng)AC電流，并且用于在 充電模式中從自外部設(shè)備接收的磁場生成AC電流；轉(zhuǎn)換電路，用于在充電模式中從在所述第一電路中生成的AC電流生成充電信號，所述 轉(zhuǎn)換電路將所述充電信號提供給所述電池；以及頻率生成器，用于在放電模式中從自所述電池接收的放電信號生成AC電流，所述頻率 生成器將所述AC電流提供給所述第一電路。
15.如權(quán)利要求14所述的電池裝置，還包括 輸入設(shè)備，用于接收充電模式和放電模式的選擇； 控制部分，用于基于所述選擇生成控制信號；以及開關(guān)電路，用于基于所述控制信號，在充電模式中將所述電池耦合到所述轉(zhuǎn)換電路，并 且將所述轉(zhuǎn)換電路耦合到所述第一電路，并且用于在放電模式中將所述電池耦合到所述頻 率生成器，并且將所述頻率生成器耦合到所述第一電路。
16.如權(quán)利要求15所述的電池裝置，其中所述輸入設(shè)備是滑動(dòng)開關(guān)。
17.如權(quán)利要求15所述的電池裝置，其中所述輸入設(shè)備是磁傳感器，用于基于另一磁 場的檢測接收所述選擇。
18.如權(quán)利要求15所述的電池裝置，其中所述第一電路包括耦合到激勵(lì)元件的共振元 件，所述激勵(lì)元件耦合到所述開關(guān)電路。
19.如權(quán)利要求18所述的電池裝置，其中所述共振元件和所述激勵(lì)元件是具有相同自 共振頻率的空心線圈，并且所述頻率生成器以所述自共振頻率生成AC電流。
20.如權(quán)利要求15所述的電池裝置，其中所述輸入設(shè)備是傳感器。
21.如權(quán)利要求14所述的電池裝置，其中所述頻率生成器是科爾威茨(Kollwitz)振蕩 器電路。
22.如權(quán)利要求14所述的電池裝置，其中所述頻率生成器是哈特雷(Hartley)振蕩器 電路。
23.如權(quán)利要求15所述的電池裝置，其中所述輸入設(shè)備是微開關(guān)，用于基于與所述外 部設(shè)備的機(jī)械嚙合接收所述選擇。
24.如權(quán)利要求14所述的電池裝置，其中所述轉(zhuǎn)換電路是整流電路。
25.如權(quán)利要求14所述的電池裝置，其中所述電池是二次電池。
26.—種電池裝置，其經(jīng)由耦合到外部設(shè)備的磁場共振發(fā)射和接收AC電力，所述電池 裝置包括用于與電池接口的部件；用于在放電模式中生成磁場以便在外部設(shè)備中感應(yīng)AC電流的部件； 用于在充電模式中從自外部設(shè)備接收的磁場生成第一 AC電流的部件； 用于在充電模式中從生成的第一 AC電流生成充電信號的部件，所述充電信號被提供 給所述用于接口的部件；以及用于在放電模式中從經(jīng)由所述用于接口的部件接收的放電信號生成第二 AC電流的部 件，所述第二 AC電流被提供給所述用于生成磁場的部件。
27.如權(quán)利要求26所述的電池裝置，還包括 用于接收充電模式和放電模式的選擇的部件； 用于基于所述選擇生成控制信號的部件；以及用于基于所述控制信號在充電模式中將所述用于接口的部件耦合到所述用于生成充 電信號的部件、并且將所述用于生成充電信號的部件耦合到所述用于生成第一 AC電流的 部件的部件；以及用于基于所述控制信號在放電模式中將所述用于接口的部件耦合到所述用于生成第 二 AC電流的部件、并且將所述用于生成第二 AC電流的部件耦合到所述用于生成磁場的部 件的部件。
28.如權(quán)利要求27所述的電池裝置，其中所述用于接收的部件經(jīng)由機(jī)械致動(dòng)接收所述 選擇。
29.如權(quán)利要求27所述的電池裝置，其中所述用于接收的部件經(jīng)由另一磁場的檢測接 收所述選擇。
30.如權(quán)利要求27所述的電池裝置，其中所述用于接收的部件經(jīng)由與所述外部設(shè)備的 機(jī)械嚙合接收所述選擇。
31.如權(quán)利要求27所述的電池裝置，其中所述用于接收的部件經(jīng)由感測信號接收所述 選擇。
32.如權(quán)利要求26所述的電池裝置，其中所述電池是二次電池。
33.一種電池裝置，其經(jīng)由到外部設(shè)備的無接觸耦合發(fā)射和接收AC電力，所述電池裝 置包括電池接口，用于與電池接口 ；第一電路，用于在放電模式中在所述外部設(shè)備中生成AC電流，并且用于在充電模式中 經(jīng)由到所述外部設(shè)備的無接觸耦合生成AC電流；轉(zhuǎn)換電路，用于在充電模式中從在所述第一電路中生成的AC電流生成充電信號，所述 轉(zhuǎn)換電路將所述充電信號提供給所述電池接口 ；以及頻率生成器，用于在放電模式中從自所述電池接口接收的放電信號生成AC電流，所述 頻率生成器將所述AC電流提供給所述第一電路。
全文摘要
一種電池裝置，其經(jīng)由磁場共振發(fā)射和接收AC電力，所述電池裝置包括電池接口以及用于在發(fā)射AC電力時(shí)生成磁場并且在暴露給來自外部設(shè)備的磁場時(shí)生成AC電流的電路。該電池裝置還包括用于確定充電模式還是放電模式有效的開關(guān)或傳感器。因?yàn)樵撾姵匮b置經(jīng)由磁場共振發(fā)射和接收AC電力，所以它可以在不與另一設(shè)備電接觸的情況下被充電和放電。
文檔編號H02J17/00GK101964550SQ201010231548
公開日2011年2月2日 申請日期2010年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月22日
發(fā)明者込山伸二 申請人:索尼公司