本发明涉及一种充电设备， 特别是涉及一种无触点充电设备及其充电方 法、 一种充电电池和一种充电器。

背景技术

无触点充电设备无需通过触点的连接， 就能够达到为用电设备充电的目 的， 而且能够有效避免充电设备和用电设备之间导 电的触点外露引起氧化和 腐蚀， 因此， 无触点充电设备成为电能传输的重要研究方向 之一。

图 1所示的无接点电能传输单元， 为现有技术中一种典型的无触点充电 方案。所述无接点电能传输单元由供电模块 101和受电模块 102构成。其中， 所述供电模块 101 由初级线圈 111和控制部件 112构成， 所述受电模块 102 由次级线圈 121和控制部件 122构成，配套使用供电模块 101和受电模块 102， 即可传输电能。

当无触点充电设备应用在手机时， 上述无触点充电方案会有以下限制： 第一， 在对手机进行充电时， 必须将受电模块 102放置在手机内， 但是， 保证充电电流及传输效率的次级线圈 121 的最小尺寸为 45mm X 35mm X 0.8mm, 目前的手机结构无法提供放置该尺寸的次级线 圈 121的空间；

第二， 一旦将充电控制 IC 103脱离手机， 锂离子电池 104就无法使用充 电器直接充电， 所以必须将充电控制 IC 103集成在手机里；

第三， 需要预先按手机的种类 （如诺基亚 N73 ) 将在供电模块 101上产 生的电能负荷的各种变化记录到供电模块 101中， 如果供电模块 101和受电 模块 102不是采用同一个厂商的充电方案， 则无法完成充电， 也即供电模块 101和受电模块 102必须配套使用， 且不具备通用性。

总之， 需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题 就是： 如何能够克 服现有的无触点充电方案在脱离手机的情况下 无法实现， 以及供电模块和受 电模块必须配套使用的现状， 提供一种能够脱离手机充电的、 通用性强的无 触点充电方案。 发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无触点 充电设备及其充电方法， 用以使得电池可以脱离手机使用充电器直接充 电， 且电池和充电器无需配套 使用， 具有强的通用性。

本发明还提供了一种充电电池及一种充电器， 用以实现同一厂商的充电 器对不同厂商的充电电池进行充电， 以及， 不同厂商的充电器对同一厂商的 充电电池进行充电。

为了解决上述问题， 本发明公开了一种无触点充电设备， 包括充电电池 和充电器， 所述充电器包括：

非接触读卡电路， 用于在充电时， 从所述充电电池中读取电池特征信息， 并传送所述电池特征信息给充电控制 IC;

一次侧充电电路， 用于将电能发送给充电电池；及

充电控制 IC, 根据所述电池特征信息控制一次侧充电电路向 所述充电电 池供电；

所述充电电池包括：

二次侧充电电路， 用于接收一次侧充电电路传送的电能；

非接触 IC卡， 用于存储充电电池的电池特征信息。

优选的， 所述充电器还包括：

安全控制电路， 与所述充电控制 IC相连， 用于实时检测所述充电电池的 温度， 并在充电电池的温度超过预定温度时， 发出供电模块关闭信号； 在充 电电池的温度恢复到低于预定温度时， 发出供电模块开启信号；

所述充电控制 IC还包括：

充电终止模块， 用于依据所述供电模块关闭信号， 关闭所述供电模块； 充电恢复模块， 用于依据所述供电模块开启信号， 开启所述供电模块。 优选的， 所述电池特征信息包括充电曲线信息和二次侧 充电电路信息； 所述充电控制 IC还包括： 寄存器， 用于存储充电器的特征信息； 所述充 电器特征信息包括一次侧充电电路信息；

所述供电模块， 用于根据所述充电曲线信息、 一次侧充电电路信息以及 二次侧充电电路信息向一次侧充电电路供电。 优选的， 所述电池特征信息包括验证信息；

所述充电控制 IC还包括：

信息验证模块， 用于对所述验证信息进行验证， 若验证通过， 则触发所 述供电模块。

优选的， 所述充电器还包括：

有效充电区域检测模块， 用于检测充电电池是否置于充电器的有效充电 区域内； 所述有效充电区域依据所述非接触读卡电路的 输出功率确定。

优选的， 所述二次侧充电电路为次级线圈、 隔离二极管和电芯顺次串接 的回路； 所述一次侧充电电路包括两端与所述充电控制 IC相连的初级线圈； 所述次级线圈接收所述初级线圈传送的电能， 并将所述电能通过所述隔 离二极管传送给电芯。

本发明实施例还公开了一种充电电池， 包括：

非接触 IC卡， 用于存储充电电池的电池特征信息；

二次侧充电电路， 用于在充电过程中， 接收充电器依据所述电池特征信 息传送的电能。

优选的， 所述二次侧充电电路为次级线圈、 隔离二极管和电芯顺次串接 的回路；

所述次级线圈将接收到的电能通过所述隔离二 极管传送给电芯。

优选的， 所述电池特征信息包括充电曲线信息、 二次侧充电电路信息和 验证信息。

本发明实施例还公开了一种充电器， 包括：

非接触读卡电路， 读取电池特征信息；

充电控制 IC, 根据所述电池特征信息控制充电器对电池的供 电； 一次侧充电电路， 用于将电能发送给充电电池。

优选的， 所述充电器还包括：

安全控制电路， 与所述充电控制 IC相连， 用于实时检测所述充电电池的 温度， 并在充电电池的温度超过预定温度时， 发出供电模块关闭信号； 在充 电电池的温度恢复到低于预定温度时， 发出供电模块开启信号；

所述充电控制 IC还包括： 充电终止模块， 用于依据所述供电模块关闭信号， 关闭所述供电模块； 充电恢复模块， 用于依据所述供电模块开启信号， 开启所述供电模块。 优选的，所述充电控制 IC还包括：寄存器，用于存储充电器的特征信� ��； 所述充电器特征信息包括一次侧充电电路信息 。

优选的， 所述充电器还包括：

有效充电区域检测模块， 用于检测充电电池是否置于充电器的有效充电 区域内； 所述有效充电区域依据所述非接触读卡电路的 输出功率确定。

本发明实施例还公开了一种应用无触点充电设 备进行充电的方法，包括： 将充电电池置于充电器所限定的有效充电区域 内；

充电器读取充电电池的电池特征信息；

充电器根据所述充电电池的电池特征信息将电 能发送给充电电池； 充电电池接收电能。

优选的， 所述还包括：

充电器实时检测充电电池的温度，并在充电电 池的温度超过预定温度时， 发出充电终止信号；

充电器依据所述充电终止信号， 停止对充电电池的电能发送。

优选的， 所述方法还包括：

充电器实时检测充电电池的温度， 并在充电电池的温度恢复到低于预定 温度时， 发出充电恢复信号；

充电器依据所述充电恢复信号， 恢复对充电电池的电能发送。

优选的， 在所述电能发送步骤前， 所述方法还包括：

充电器对所述充电电池特征信息进行验证， 若验证通过， 则执行电能发 送步骤； 否则， 拒绝对充电电池进行充电。 与现有技术相比， 本发明具有以下优点：

由于本发明将次级线圈与电芯集成到电池内部 ，将充电控制 IC集成到充 电器，这样充电控制 IC就可以控制充电器的初级线圈将电能发送给� ��池的次 级线圈， 从而使得电池可以脱离手机使用充电器直接充 电；

再者， 本发明充电电池的非接触 IC卡存储有电池特征信息， 在充电时， 只需充电器的非接触读卡电路通过读取非接触 IC卡获得所述电池特征信息， 所以， 本发明的充电器和充电电池无需配套使用， 即可以实现同一厂商的充 电器对不同厂商的充电电池进行充电， 以及， 不同厂商的充电器对同一厂商 的充电电池进行充电， 能够保证充电器和充电电池的通用性。

附图说明

图 1是现有技术中一种典型的无触点充电方案；

图 2是本发明一种无触点充电设备实施例的结构� �；

图 3是本发明一种充电曲线的示意图；

图 4 是本发明一种应用无触点充电设备进行充电的 方法实施例的流程 图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、 特征和优点能够更加明显易懂， 下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明 。

本发明的核心构思之一在于， 将充电控制 IC集成到充电器， 这样充电器 就可以直接对脱离于手机的电池充电。 此外， 将存储有电池特征信息的非接 触 IC卡集成到电池上， 将非接触读卡电路集成到充电器上， 在充电时， 只需 非接触读卡电路读取非接触 IC卡就可获得电池特征信息，能够保证充电器� �� 充电电池的通用性。 图 2示出了一个实施例的无触点充电设备 20 的结构图。 所述充电设备 20可以包括充电器 21和充电电池 22。

所述充电器 21包括非接触读卡电路 211、充电控制 IC 212及一次侧充电 电路 213。

非接触读卡电路 211用于在充电时， 读取充电电池 22的电池特征信息， 并传送给充电控制 IC。

充电控制 IC 212控制充电器 21对充电电池 22的供电，其包括供电模块。 供电模块用于根据所述电池特征信息向一次侧 充电电路 213供电。

一次侧充电电路 213用于将电能发送给充电电池 22。

所述充电电池 22可以包括用于接收充电器 21传送的电能的二次侧充电 电路 221及存储充电电池 22的电池特征信息的非接触 IC卡 222。 所述一次侧充电电路 213可以包括两端与所述充电控制 IC 212相连的初 级线圈 2130。 二次侧充电电路 221可以为次级线圈 2211、 隔离二极管 2212 和电芯 2213顺次串接的回路。

在充电时， 次级线圈 2211接收初级线圈 2130传送的电能， 并利用二极 管的单向导通原理， 将所述电能通过隔离二极管 2212传送给电芯 2213， 从 而实现对充电电池 22进行充电的功能。

以手机应用为例， 本实施例的充电设备 20将次级线圈 2211与电芯 2213 集成在一起， 由于两者平面尺寸相近， 因此只是电池封装比原来厚了 0.8mm， 对应用完全没有影响。

在实际应用中， 电池生产厂商可以将电池特征信息写入集成在 充电电池 中的非接触 IC卡中。 电池特征信息可以包括以下内容： 外观、 20° C放电性 能、 高温性能、 低温性能、 荷电保持能力、 循环寿命、 环境适应性、 安全保 护性能、 电池安全要求、 贮存等。 相应地， 本发明实施例所述的电池特征信 息可以包括两类： 充电特征信息和非充电特征信息。 其中， 充电特征信息可 以包括电芯类型信息、 电池容量信息、充电曲线信息和二次侧充电电 路信息。 所述二次侧充电电路信息可以包括次级线圈的 参数信息， 如匝数、 形状、 尺 寸等。 非充电特征信息可以包括厂商信息、 国标信息、 安全信息。

当然， 除了锂离子外， 本发明充电电池的电芯类型还可以为锂聚合物 或 其他种类， 本领域技术人员根据需要采用任一种电芯类型 都是可行的。

在实际中， 电池生产厂商还可以根据电池容量及对电池物 理结构的控制， 对次级线圈的匝数、 形状、 尺寸等信息参数进行调整， 例如， 当电池容量比 较大时， 可以相应地提高线圈匝数； 可以通过调整线圈形状， 将电池设计为 圆、 方等形状。

此外， 上述充电特征信息为电池的必要信息， 在生产时必须写入。 对于 上述非充电特征信息， 生产厂商可以根据产业化的需求选择性地写入 。

在本发明的一种优选实施例中， 所述电池特征信息可以包括充电曲线信 息和二次侧充电电路信息。

所述充电控制 IC 212还可以包括寄存器。 该寄存器用于存储充电器的特 征信息。 所述充电器的特征信息可以包括一次侧充电电 路信息。

在实际应用中， 充电器生产厂商也可以将充电器特征信息写入 集成在充 电控制 IC的寄存器中。 例如， 向寄存器中写入初级线圈的匝数、 形状、 尺寸 等参数信息。

图 3示出了使用充电设备 20进行充电时的一种充电曲线的示意图。所述 充电曲线显示的是 23 ° C的充电特性（Charge Characteristics at 23 ° C)。其中， 横轴 Charge times代表充电时间， 单位为小时（h) ; 纵轴 Charge Current代表 充电电流，单位为安培（A);纵轴 Cell Voltage代表充电电压，单位为伏特（V); 纵轴 Charge Capacity Retention代表充电容量， 单位为百分比（％)； 右下角的 Charge: 1240mA, 4.2V cc/cv, 2.5h代表恒流充电电流为 1240mA， 恒压充电 电压为 4.2V, 充电时间为 2.5h。

上述充电曲线的充电过程为： 以 1240mA进行恒流充电， 待电池电压升 到 4.2V时， 改为恒压充电， 保持充电电压为 4.2V, 当充电时间达到 2.5h时， 充电结束。

为完全拟合所述充电曲线， 在充电时， 供电模块可以根据所述充电曲线 信息、一次侧充电电路信息以及二次侧电路信 息向一次侧充电电路 213供电。 在实际中， 可以通过调整初级线圈的供电频率、 供电电压、 供电电流等因素 以达到曲线拟合的目的。例如，当初级线圈 2130的匝数为 100，次级线圈 2211 的匝数为 10时，在图 3所示充电曲线的恒压充电阶段，可以将初级� �圈 2130 的供电电压调整为 42V; 而当初级线圈 2130的匝数为 100， 次级线圈 2211 匝数为 20时，在恒压充电阶段，可以将初级线圈 2130的供电电压调整为 21V。

当然， 充电器生成厂商还可以根据充电器的具体结构 ， 对初级线圈的匝 数、 尺寸、 形状等信息进行调整； 例如， 可以通过调整线圈形状， 将充电器 设计为圆、 方等形状。 作为另一优选实施例， 所述电池特征信息可以包括验证信息； 在这种情 况下， 所述充电控制 IC还可以进一步包括： 信息验证模块， 用于对所述验证 信息进行验证， 若验证通过， 则触发所述供电模块。

所述验证信息可以为非接触读卡电路读取到的 非充电特征信息。 所述信 息验证模块的工作过程可以为： 信息验证模块根据所述验证信息， 确定是否 可以为电池充电。 例如， 如果当前充电电池执行了国标信息 （如 GB/T 18287-2000), 且安全信息通过验证， 则认为该充电电池为合法电池， 触发所 述供电模块； 如果当前充电电池没有执行国标信息， 或者安全信息没有通过 验证， 则认为该充电电池为非法电池， 拒绝对此进行充电。

当然， 所述验证信息可以为任一种非充电特征信息 （厂商信息、 国标信 息、 安全信息等） 或者几种非充电特征信息的组合。

为提高无触点充电设备的安全性， 在本发明的另一种优选实施例中， 所 述充电器 21还可以包括： 安全控制电路， 其与所述充电控制 IC 212相连。 该安全控制电路用于实时检测所述充电电池 22的温度，并在充电电池的温度 超过预定温度时， 发出用于关闭供电模块的关闭信号。 该安全控制电路在充 电电池 22 的温度恢复到低于预定温度时， 发出用于开启供电模块的开启信 号。

所述充电控制 IC 212还可以包括以下模块：

充电终止模块， 用于依据所述关闭信号， 关闭所述供电模块；

充电恢复模块， 用于依据所述开启信号， 开启所述供电模块。

在实际应用中， 非接触读卡电路的读取距离是一个很关键的参 数。 影响 非接触 IC卡读取距离的因素包括天线工作频率、 读卡电路的 RF输出功率、 读卡电路的接收灵敏度、 非接触 IC卡的功耗、 天线及谐振电路的 Q值、 天 线方向、 非接触读卡电路和非接触 IC卡的耦合度， 以及非接触 IC卡本身获 得的能量及发送信息的能量等。

为保证充电器与充电电池之间的有效耦合， 在本发明的一种优选实施例 中， 所述充电器 21还可以进一步包括有效充电区域检测模块（� ��中未示出）。 有效充电区域检测模块用于检测充电电池 22是否置于充电器 21的有效充电 区域内。 所述有效充电区域依据所述非接触读卡电路 211 的输出功率确定。 有效充电区域检测模块可设置于充电控制 IC 212中。

例如，当非接触读卡电路 211的输出功率调小到充电电池 22离充电板 (一 次侧电路 213 ) 2mm的距离才能正常读取充电电池 22中非接触 IC卡的信息， 一旦充电电池 22离一次侧电路 213的距离超过 2mm将不能正常读取。 通过 这个手段保证用户将充电电池 22贴进充电板充电。

保证充电器与充电电池之间有效耦合的方式还 可以为， 通过调整非接触 读卡电路 211的天线的方向将充电电池 22约束在指定部分充电（比如说充电 板的正中心位置）。一般来说， 将充电电池 22中的非接触 IC卡 222放置于一 次侧电路 213的中心位置是可行的。 为使本领域技术人员更好地理解本发明， 以下以本发明无触点充电设备 的使用过程为例对本实施例进一步说明。

本例一种使用所述的充电器和充电电池进行充 电的方法。 所述充电电池 的充电曲线如图 3所示。 所述充电的方法包括步骤 Sl-S9。

步骤 SI : 充电电池放置在本发明的充电器充电板 （一次侧电路部分） 的 有效充电区域内 （可以在充电板上用图标指示所述有效充电区 域）。

步骤 S2: 充电器的非接触读卡电路从充电电池的非接触 IC卡中读取到 出厂时的电池特征信息， 并将该电池特征信发送给充电控制 IC。 充电特征信 息包括：

a ) 电池容量为 1300mAh;

b ) 电芯类型为锂聚合物电池 （充电截止电压为 4.2V);

c ) 充电曲线信息 （参见图 3 );

d ) 二次侧电路信息：次级线圈匝数 10，内径： Φ24ιηιη，夕卜径 Φ 30ιηιη。 步骤 S3 : 充电控制 IC的信息验证模块对读取的非充电特征信息进� ��验 证， 若验证通过， 则认为该充电电池为合法电池， 执行步骤 S4; 若验证未通 过， 认为该充电电池为非法电池， 执行步骤 S9。

非充电特征信息有：

e ) 厂商信息；

f ) 国标信息；

g ) 安全信息。

步骤 S4: 供电模块读取寄存器中存储的一次侧电路信息 （初级线圈匝数 100)， 并根据充电曲线信息、 一次侧电路信息以及二次侧电路信息向一次侧 充电电路供电。 步骤 S5 : —次侧充电电路供电通过电磁耦合将电能传递 给充电电池的二 次侧电路。

步骤 S6。 在充电过程中， 充电器的安全控制电路实时监控充电电池的温 度， 如果充电电池的温度超过预定温度， 则执行步骤 S7。

步骤 S7 : 安全控制电路发出关闭信号， 由充电终止模块依据所述关闭信 号， 关闭所述供电模块；

步骤 S8、 安全控制电路实时监控终止充电后充电电池的 温度， 并在充电 电池的温度恢复到低于预定温度时， 发出开启信号。 充电恢复模块依据所述 开启信号， 开启所述供电模块， 执行步骤 S4;

步骤 S9、 拒绝对该电池进行充电。

可以理解，本领域技术人员还可以根据需要在 充电器上设置充电指示灯， 在电池容量未满时， 其显示红色； 在电池容量满 （100% ) 时， 显示黄色， 表 示充电完成。还可以在电池容量为 100%时， 发出供电模块关闭信号， 由充电 终止模块依据所述供电模块关闭信号， 关闭所述供电模块， 从而起到节电效 果。

本发明实施例可以应用于适合对便携装置充电 的任何充电装置， 例如， 个人手持电话系统（PHS， Personal Handy-phone System)、个人数字助理（PDA, Personal Digital Assistant), 便携游戏装置等。 在这种情况下， 同样能够获得 上面描述的相同效果。 本发明还提供了一种充电电池实施例。 所述充电电池具体可以包括： 非接触 IC卡， 用于存储充电电池的电池特征信息；

二次侧充电电路， 用于在充电过程中， 接收充电器依据所述电池特征信 息传送的电能。 在具体实现中， 所述二次侧充电电路可以为次级线圈、 隔离 二极管和电芯顺次串接的回路； 利用二极管的单向导通原理， 所述次级线圈 将接收到的电能通过所述隔离二极管传送给电 芯。

在实际中， 电池生产厂商可以按照本发明的工业标准， 将电池特征信息 写入集成在充电电池中的非接触 IC卡中。

在本发明的一种优选实施例中， 所述电池特征信息可以包括充电曲线信 息、 二次侧充电电路信息和验证信息。 在充电时， 充电器可以根据所述验证 信息确定是否为当前充电电池进行充电； 以及， 根据所述充电曲线信息、 二 次侧充电电路信息以及充电器特征信息， 向充电器端的一次侧充电电路供电， 从而实现一次侧充电电路对二次侧充电电路的 电能传送。

对充电电池的描述可参考此前对图 2中所示的无触点充电设备 20所作的 说明。 本发明还提供了一种充电器实施例， 具体可以包括：

非接触读卡电路， 用于在充电时， 读取电池特征信息， 并传送给充电控 制 IC;

充电控制 IC, 包括供电模块， 用于根据所述电池特征信息向一次侧充电 电路供电；

一次侧充电电路， 用于将电能发送给充电电池。

为提高无触点充电的安全性， 在本发明的一种优选实施例中， 所述充电 器还可以包括： 安全控制电路， 其与所述充电控制 IC相连， 用于实时检测充 电电池的温度， 并在充电电池的温度超过预定温度时， 发出供电模块关闭信 号； 在充电电池的温度恢复到低于预定温度时， 发出供电模块开启信号； 在这种情况下， 所述充电控制 IC还可以包括以下模块：

充电终止模块， 用于依据所述供电模块关闭信号， 关闭所述供电模块； 充电恢复模块， 用于依据所述供电模块开启信号， 开启所述供电模块。 为保证充电器与充电器的有效耦合， 所述充电控制 IC还可以进一步包 括： 寄存器， 用于存储充电器的特征信息； 所述充电器特征信息包括一次侧 充电电路信息 （如初级线圈的匝数信息）。

在这种情况下， 所述供电模块可以根据所述一次侧电路信息以 及电池特 征信息， 向一次侧充电电路供电， 从而实现充电器对电池的电能传送。

为使充电器与充电电池之间更好地耦合， 在本发明的另一种优选实施例 中， 所述充电器还可以进一步包括： 有效充电区域检测模块， 用于检测充电 电池是否置于充电器的有效充电区域内； 所述有效充电区域依据所述非接触 例如， 将输出功率调小到充电电池离充电板 （也即一次侧电路） 2mm的 距离才能正常读取充电电池中的电池特征信息 ，一旦超过 2mm将不能正常读 取， 通过这个手段保证用户将充电电池贴进充电板 充电。

对充电器的描述可参考此前对图 2中所示的无触点充电设备 20所作的说 明。 参考图 4， 示出了本发明一种应用无触点充电设备进行充 电的方法实施 例的流程图， 具体可以包括：

步骤 401、 将充电电池置于充电器所限定的有效充电区域 内；

步骤 402、 充电器读取充电电池特征信息；

步骤 403、 充电器根据所述充电电池特征信息将电能发送 给充电电池； 步骤 404、 充电电池接收电能。

在实际应用中， 可以在充电器充电板 （一次侧电路部分） 上用图标指示 所述充电有效区域。

为提高无触点充电设备的安全性， 在本发明的一种优选实施例中， 所述 方法还可以包括：

充电器实时检测充电电池的温度，并在充电电 池的温度超过预定温度时， 发出充电终止信号；

充电器依据所述充电终止信号， 停止对充电电池的电能发送。

在充电器停止对充电电池的电能发送的情况下 ， 充电器依然可以实时检 测充电电池的温度， 并在充电电池的温度恢复到低于预定温度时， 发出充电 恢复信号； 由充电器依据所述充电恢复信号， 恢复对充电电池的电能发送。

作为本发明的另一种优选实施例， 所述方法还可以包括： 充电器对所述 充电电池特征信息进行验证， 若验证通过， 则执行电能发送步骤； 否则， 拒 绝对充电电池进行充电。

例如， 如果当前充电电池执行了国标信息 （如 GB/T 18287-2000)， 则认 为该充电电池为合法电池， 执行电能发送步骤； 否则， 则认为该充电电池为 非法电池， 拒绝对此进行充电。 以上对本发明所提供的一种无触点充电设备及 其充电方法、 一种充电电 池及一种充电器进行了详细介绍， 本文中应用了具体个例对本发明的原理及 实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的 方法及 其核心思想； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想， 在具 体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理 解为对本发明的限制。