帶設備識別的感應電源的製作方法

2023-05-30 09:12:46

專利名稱：帶設備識別的感應電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及感應電源(inductive power supply )系統，更特另'j地涉 及用於對多種替代性遠程設備進行感應供電的裝置和方法。
背景技術：
對無線電源系統存在濃厚且不斷提高的興趣，特別是在諸如蜂窩 電話、音樂播放器、個人數字助理及其它遠程設備之類的消費和商務 電子裝置領域。無線電源系統與傳統的有線連接相比提供多種益處。 最顯著的是，它們消除了對各種充電線的需要和對反覆地插入和拔出 電子設備以進行再充電的需要，從而降低了成本並且改善了使用的容 易性和方便性。許多年以來，已經可獲得用於使用電磁感應的原理來提供無線功 率的系統。由於對先前存在的感應技術的實際限制，傳統的系統遭受 有限的成功。例如，為了提供合理的高效操作，傳統的感應系統常常 要求初級線圈與次級線圏之間精密準確的對齊以及感應電源中的電 子裝置與遠程設備中的電子裝置之間的高度協調調諧(coordinated tuning)。這些問題由於不同的遠程設備通常在不同的參數內操作這 一事實而變得複雜。例如， 一種蜂窩電話型號可能具有與不同的蜂窩 電話型號不同的操作參數組，並且在諸如蜂窩電話與音樂播放器之類 的不同類型的遠程設備之間可能存在甚至更大的差異。Kuennen等人的美國專利6,825,620公開了 一種感應電源系統，該 感應電源系統具有調整其操作以符合各種負載的操作參數的能力。通 過引用而一誇kuennen等人的題為"Inductively Coupled Ballast Circuit" 且在2004年11月30日發布的美國專利6，825，620結合到本文中。這 種感應電源系統能夠高效地為多種負載供電。雖然與先前存在的系統 相比有明顯改進，但在一些應用中期望與使用單個感應電源系統的大 量產品相比有甚至更高的效率。在一些應用中，存在對單個感應電源 的期望，該單個感應電源能夠基於不同負載的各種操作參數而在那些 負載之間進行區別。在其它應用中，還存在對單個感應電源系統的期望，該單個感應電源系統能夠更容易地識別大量遠程設備上的故障狀 態。發明內容本發明提供了一種感應電源系統及相關方法，其中，自適應感應電源("adaptive inductive power supply, AIPS，，)通過反射阻抗來識另'J 遠程設備，並且根據遠程設備的身份控制操作。本發明還給AIPS提 供通過識別次級電路何時在所識別的設備的正常操作條件(operating condition)之外操作來評估故障狀態的能力。在一個實施例中，本發明包括一種AIPS,該AIPS具有能夠在各 種頻率下向次級電路供電(supply power)的控制器和能夠直接或間 接地感測儲能電路中的電流的電流傳感器。在本實施例中，每個遠程 設備或每種遠程設備包括個別地或共同地提供為該設備或該種遠程 設備所獨有的籤名(signature)的一個或多個諧振頻率。例如，識別 頻率(多個)可以唯一地識別特定型號的蜂窩電話或特定型號的個人 數字助理。該系統還可以包括查找表或其它包含一個或多個可識別遠 程設備的操作信息的數據集合。此信息可以用來建立操作參數並識別 故障狀態。在操作中，AIPS以唯一地與特定遠程設備相關聯的頻率向次級電 路施加短功率脈沖(pulse of power)。如果遠程設備在該脈沖頻率下 具有諧振頻率，則該遠程設備將汲取(draw) —定材料量的電流，該 電流將通過反射阻抗而被反射回到儲能電路中。當來自電流傳感器的 輸入顯示增加的功率汲取時，控制器將識別遠程設備的存在。這允許 AIPS識別到存在特定的遠程設備並從查找表獲得其操作參數。一旦檢 索到操作參數，則AIPS可以使用所檢索的參數來更高效地給設備供 電並且在實際操作條件超出所檢索的操作參數時識別已發生故障狀 態。在一些應用中，遠程設備可以固有地包括諧振頻率(或多個諧振 頻率)，該諧振頻率足夠獨特而允許其充當識別頻率。在此類應用中， 當施加相應的識別頻率時，遠程設備將在諧振下操作，從而唯一地識 別該遠程i殳備。在其它應用中，遠程設備可能在將唯一地識別遠程設備的頻率下並不固有地具有諧振頻率。在具有這種性質的遠程設備的情況下，可 以給遠程設備提供識別電容器，該識別電容器被選擇為向遠程設備提供能使用識別ping (identification ping)來識別的唯一諧振頻率(或 頻率模式)。在一些應用中，遠程設備的主電路可以掩蓋識別電容器。 因此，在一些應用中，遠程設備可以包括負載延遲電路，該負載延遲 電路將遠程設備的主電路與次級線圈和識別電容器隔離足夠長的時 間段以允許由識別電容器建立諧振並使該諧振被反射回到儲能電路。在其中潛在遠程設備的數目很大的應用中，可以使用多個電容器 來為遠程設備提供多個諧振頻率，所述多個諧振頻率響應於不同頻率 下的ping而為每個遠程設備提供唯一的諧振"籤名"。例如，可以使用 兩個不同的電容器來提供三個單獨的諧振頻率-每個電容器分別使 用一個且兩個電容器的組合使用第三個。在一個實施例中，可以使用 在選擇頻率下諧振的存在或不存在作為二進位碼的位，其可以唯一地 識別僅具有有限數目的頻率的大量遠程設備。在一個實施例中，該方法一般包括如下步驟在識別頻率下向次 級電路施加短功率脈衝，等待 一 段時間並感測儲能電路中的電流以確 定是否存在在短功率脈衝的頻率下具有諧振頻率的遠程設備。如果存 在，則識別遠程設備並且可以從查找表或其它存儲設備中獲得(pull) 操作參數。如果不存在，則AIPS可以移動到下一個識別頻率並重複 該過程。在一些應用中，可以在每個識別ping之間實行小的延遲以允 許電路穩定下來，以便來自一個識別ping的殘餘能量不會影響遠程設 備對下一個識別ping的響應。該系統可以在所有可能的識別頻率之中 反覆循環，直到確實地識別到遠程設備。在另 一 實施例中，向能夠由感應電源供電的每個遠程設備提供帶 有相同公共諧振頻率的電容器。感應電源被編程為以該單個公共諧振 頻率發送短功率脈衝。如上所述，來自該設備的響應指示該設備能夠 接收來自電源的功率。在另一實施例中，給能夠由感應電源供電的每個設備裝配帶有公 共諧振頻率的電容器以及帶有唯一的第二 (secondary)和/或第三 (tertiary)諧振頻率的一個或多個附加電容器。根據本實施例，感應 電源被編程為以單個公共諧振頻率發送短功率脈衝。當電源感測該頻 率下的響應時，感應電源以不同的頻率或在一個頻率範圍內發出附加短脈衝。根據各種頻率下的響應，電源能夠辨別設備的類型以及特定 的設備型號。一旦識別了遠程設備，AIPS可以依照從存儲器獲得的4喿作參數而 向該遠程設備提供功率。另夕卜，AIPS可以使用來自查找表的信息來幫 助識別故障狀態。例如,查找表可以包括最小和最大操作頻率以及最 小和最大電流利用率(current usage)。如果初級線圈上的電流汲取超 過從查找表檢索的最大電流，則AIPS將識別到故障狀態並採取適當 的動作，諸如使初級線圈斷電。本發明提供了 一種簡單且有效的用於識別遠程設備的方法和裝 置。查找表允許AIPS檢索關於遠程設備的信息，諸如正常的操作參 數。這允許AIPS更有效地向遠程設備供電並且更容易地識別故障狀 態。在單個諧振頻率未提供足夠數目的唯一標識的應用中，可以為每 個設備提供識別頻率模式(pattern)。在遠程設備固有地包括唯一識 別諧振頻率(或頻率模式)的應用中，本發明不需要對遠程設備進行 修改。在遠程設備不包括固有的唯一識別諧振頻率的應用中，可以給 遠程設備提供一個或多個識別電容器，該識別電容器為遠程設備提供 識別頻率或識別頻率模式。在另一方面，本發明提供了一組標準，才艮 椐該組標準，可以由預定的識別頻率來識別一類遠程設備。這允許 AIPS對在遠程設備的預定類別之一內符合的基本無限數目的遠程設 備執行智能操作。通過參考當前實施例的詳細說明和附圖，將容易理解並認識到本 發明的這些及其它目的、優點、以及特徵。


圖1是依照本發明的實施例的感應電源系統的示意圖。 圖2是一個實施例的感應電源系統的電路圖。 圖3A是具有識別電容器的替代性遠程設備的電路圖。 圖3B是具有多個識別電容器的替代性遠程設備的電路圖。 圖4是第二替代性遠程設備的電路圖。 圖5是示出可從選擇電容器組合中獲得的各種電容器值及: 振頻率的表格。圖6是示出用於識別遠程設備的方法的 一般步驟的流程圖具體實施方式
在圖1中示出依照本發明的實施例的感應電源系統。感應電源系統10 —般包括自適應感應電源("AIPS" )12和多個遠程設備14之一。 AIPS 12 —般包括帶有能夠感應性地(inductively)發送功率的初級線 圈18 (參見圖2)的儲能電路48。 AIPS還包括用於選擇性地控制初 級線圈18以其產生功率的頻率的控制器20和能夠感測來自遠程設備 14的反射阻抗的傳感器16。 AIPS 12被設計為與一個或多個遠程^L備 14一起使用，每個遠程設備14具有唯一的諧振頻率或唯一的諧振頻 率模式。在操作中，AIPS 12在識別頻率下向初級線圈18施加功率並 隨後使用電流傳感器16來評估遠程設備14的反射阻抗。如果遠程設 備14在該識別頻率下具有諧振頻率，則AIPS 12知道什麼類型的遠程 設備被感應性地耦合到AIPS 12並且AIPS 12可以從查找表或其它存 儲設備恢復操作參數。恢復的信息可以被AIPS用來提供遠程設備的 高效操作並識別故障狀態。 I.自適應感應電源本發明適合於與多種自適應感應電源一起4吏用。本文所使用的術 語"自適應感應電源"意圖廣泛地包括能夠在多個不同頻率下提供功率 的任何感應電源。為了公開的目的，結合特定的AIPS 12來描述本發 明。所示的AIPS 12僅僅是示例性的，然而可以用能夠在不同頻率下 提供感應功率(inductive power)的基本上任何AIPS來實現本發明。在所示的實施例中，AIPS 12 —般包括頻率控制器20和儲能電路 48。在操作中，頻率控制器20向儲能電路48施加功率以產生電磁感 應功率源。所示實施例的頻率控制器20—般包括微控制器40、振蕩 器42、驅動器44和逆變器(inverter) 46。微控制器40可以是諸如 PIC18LF1320的微控制器或更通用的微處理器。振蕩器42和驅動器 44可以是分立部件，或者可以將它們結合到微控制器40中，例如在 圖2所示的實施例中，振蕩器42是微控制器40內的模塊。頻率控制 器20還可以包括用於對微處理器40和驅動器44供給低壓電力的低 壓電源26。在本實施例中，頻率控制器20的各種部件在由微控制器 40指令的頻率下共同地驅動儲能電路48。更具體地說，微控制器40 設置振蕩器42的定時。在某些操作模式下，微處理器40可以根據來自電流傳感器16的輸入建立操作頻率。振蕩器42又在由微控制器40 所建立的頻率下操作驅動器44。驅動器44提供用以操作逆變器46內 的開關47a-b所需的信號。結果，逆變器46從DC (直流)電源50 向儲能電路48提供AC (交流)電力。在所示的實施例中，電流傳感器16是電流變壓器(current transformer),其初級線圈設置在儲能電路48中而其次級線圈連4妻到 微控制器40。 AIPS可以包括用於在電流變壓器輸出被供給到微控制 器40之前調節電流變壓器輸出的調節電路28。雖然所示的實施例包 括用於感測遠程設備的反射阻抗的電流變壓器，但AIPS 12可以包括「 能夠提供與來自遠程設備14的反射阻抗有關的信息的基本上任何替 代類型的傳感器。此外，雖然所示實施例的電流傳感器16位於儲能 電路中，但電流傳感器(或其它反射阻抗傳感器)可以位於能夠提供 表示遠程設備中存在或不存在諧振的讀數(reading )的基本任何位置。在所示的實施例中，AIPS還包括查找表24或其它能夠存儲與多 個遠程設備14的操作參數有關的信息的存儲設備。所存儲的信息可 以用來允許AIPS 12更高效地對遠程設備14供電並且更容易地識別故 障狀態。在一些應用中，AIPS 12可能意在與特定組的遠程設備14 一 起使用。在這些應用中，查找表24包括每個遠程設備14的唯一諧振 頻率(或頻率模式)以及相關信息的期望集合，諸如最大和最小操作 頻率與電流利用率。然而，查找表24可以包括在操作遠程設備14時 可能對AIPS 12有用的基本任何信息。例如，在期望建立與遠程設備 14的無線通信的應用中，查找表24可以包括關於遠程設備14的無線 通信協議的信息。儲能電路48 —般包括初級線圈18和電容器52。可以將電容器 52的電容選擇為在預期的操作參數下平衡初級線圈18的阻抗。儲能 電路48可以是串聯諧振儲能電路(如所示)或並聯諧振儲能電路(未 示出)。可以將本發明結合到美國專利6,825,620所示的AIPS中，該 專利如上所述通過引用而結合到本文中。作為另一示例，可以將本發 明結合到題為"Adapted Inductive Power Supply"並於2004年7月8日 公開(於2003年10月20日提交的美國Serial No. 10/689,499 )的 Baarman的美國專利申請公開US 2004/130916A1中所示的AIPS中， 該專利申請也通過引用而結合到本文中。此外，可能期望與能夠建立與遠程設備的無線通信的AIPS相結合地使用本發明，該AIPS例如題 為"Adapted Inductive Power Supply with Communication，，並於2004年7 月8日公開(於2003年10月20日提交的美國Serial No.10/689,148 ) 的Baarman的美國專利申請公開US 2004/130915A1中所示的AIPS, 該專利申請通過引用而結合到本文中。 II.遠程設備本發明意圖與不同設計和構造的多種遠程設備一起使用。可以預流要求。在一些應用中，遠程設備可以固有地包括唯一的諧振頻率或諧才展頻率模式。例如，特定類型的遠程設備可以包括195 kHz的諧振頻率。 如果由AIPS所識別的其它遠程設備中沒有一個包括195 kHz的諧振 頻率，則195 kHz可以充當這種類型的遠程設備的識別頻率。另一方 面，如果遠程設備不包括在可能需要被識別的 一組遠程設備之間獨有 的諧振頻率，則可以使用唯一的諧振頻率模式的存在來識別該遠程設 備。例如，遠程設備可以具有195 kHz的一個諧糹展頻率和215 kHz的 另 一諧振頻率。即使其它遠程設備具有195 kHz或215 kHz的諧振頻 率，但在單一類型的遠程設備中兩種諧振頻率的組合也可以足夠唯一 地識別遠程設備的類型。如果兩種諧振頻率不足以唯一地識別遠程設 備的類型，則可以考慮甚至更多的諧振頻率，直到唯一的識別頻率才莫 式出現。為了公開的目的，在圖2中示出了具有固有識別頻率的遠程設備 14的一個實施例。在圖2的實施例中，遠程設備14 一般包括用於接 收來自AIPS 12的電力的次級線圈22、電橋(bridge) 30 (或其它用 於將AC電力轉換為DC的整流器)、充電電路32、電池34和主電 路36。在操作中，電橋30將次級線圈22中產生的AC電力轉換成 DC電力，在本實施例中需要DC電力來操作充電電路32。充電電路 是眾所周知的並廣泛地與多種可再充電電子設備一起使用。如果需 要，可以將充電電路32配置為對電池34充電和/或對遠程設備14供 電(如果遠程設備14已通電)。能夠對電子設備充電和/或供電的充 電電路是眾所周知的，因此將不會進行詳細描述。在一些應用中，充 電電路32將是主電路36的一部分。在其它應用中，充電電路32將是單獨的電路，並且如果需要，甚至可以由AIPS 12來控制。術語"主 電路"用來泛指遠程設備14的操作電路。
雖然所示的實施例是結合電池供電的遠程設備描述的，但本發明 可以通過去除電池34和充電電3各32並且例如經由可以包4舌變壓器或 整流器(諸如電橋30)的適當電力調節電路將次級線圈22連接到主 電路36而可選地用來直接對遠程設備供電。
在另 一 實施例中，可以給遠程設備提供一 個或多個識別電容器， 這些電容器提供期望識別頻率下的諧振。雖然可與所有遠程設備 一 起 使用，但本實施例可能對不具有固有識別頻率或固有識別頻率模式的 遠程設備而言最有用。圖3A示出了具有識別電容器38'的示例性遠程 設備14'的電路圖。如圖3A所示，跨越次級線圈22'而並聯地連接識 別電容器38'。識別電容器38的電容被選擇為建立識別頻率下的諧振。 在本實施例中，充電電路32'和/或主電路36'可能會掩蓋(mask)識別 電容器38',這使得AIPS 12難以或不可能識別所述識別電容器38'的 存在。因此，在本實施例中，遠程設備14'包括負載使能延遲電路(load enable delay circuit) 54'，該負栽使能延遲電路54'在足以使識別電容 器38'建立諧振並且將該諧振通過反射阻抗傳送到AIPS 12的時間段 內防止充電電路32'和/或主電路36'接收電力。負載使能延遲電路54' 可以包括只有在足夠的時間段過完之後才將電橋30'連接到充電電路 32'的簡單定時開關電路。本實施例特別適合於將本發明結合到已包括 充電電路的遠程設備中。圖4示出了意圖主要用於將本發明結合到這 樣的遠程設備中的替代性實施例，該遠程設備尚未包括充電電路或包 括具有帶有使能輸入端(enable input)的微處理器的充電電路。在本 實施例中，將負載使能延遲54'"連接到充電電路32"'中的微處理器的 "使能"輸入端。在本實施例中，負載使能延遲54'"並不使能充電電路 32"',直到過去了足夠的時間量以使AIPS 12識別到識別電容器38"， 是否已建立諧振。
在圖3A的實施例中，遠程設備14'僅包括單個識別電容器38'。 在圖3B所示的實施例中，向遠程設備14"提供並聯連接到負載的三個 識別電容器38a~c",每個電容器提供不同頻率下的諧振。以類似的 方式，如果需要，可以提供附加識別電容器以建立甚至更多的附加諧 振頻率。例如，圖5是示出可以使用四個電容器的不同組合來提供的諧振頻率的表格。標為C1 C4的第一個四列列出四個不同電容器的 電容(單位為微法)。在本示例中，電容器是8.2、 6.8、 3.3和2.2樣爻 法的電容器。此表格中所使用的電容器僅僅是示例性的並不意圖限制 本發明的範圍。標為Cl-C4的第二個四列識別包括在該特定組合中 的電容器，使用"l"來表示電容器的存在，使用"0"來表示電容器的不 存在。標為"電容(Capacitance)"的列提供該特定組合中的電容器的 組合電容。標為"頻率(Frequency)"的列提供當電感是如最後一列所 指定的0.000000309時電容器組合的諧4展頻率。例如，第四行在Cl 和C2列中包括'T，以指示將8.2微法電容器和6.8微法電容器組合以 提供3.7173微法的組合電容，該組合電容將具有大約148.5 kHz的諧 振頻率。除由兩個電容器的組合電容所產生的諧振頻率之外，識別電 容器還將建立該組合中的每個電容器的單個電容下的諧振。因此，繼 續第4行的示例，組合電容器還將具有大約100 kHz ( 8.2微法電容器 的共振頻率)和大約109.9 kHz (6.8微法電容器的共振頻率)的諧振 頻率。由此可見，8.2和6.8微法電容器的組合提供識別諧振模式，其 中諧振為大約100kHz、 109.9 kHz和148.5 kHz。
上述特定遠程設備僅僅是示例性的，因為本發明非常適合於與具 有識別頻率並能夠感應性地接收AIPS限度內的電力的基本上任何遠 程設備一起使用。
III.操作
結合圖6來描述系統10的一般操作。在本實施例中，系統104皮 配置為識別多個遠程設備之一。每個遠程設備包括在遠程設備之間獨 有的單個諧振頻率。因此，AIPS 12可以通過在每個潛在的識別頻率 之間循環直至在潛在識別頻率之一 下建立諧振的遠程設備出現來唯 一地識別遠程i殳備。
在所示的實施例中，向AIPS 12提供定義多個潛在識別頻率的數 據。例如，可以將潛在識別頻率的列表或表格存儲在微控制器40上 的板載存儲器中。識別過程從將識別頻率設置IOO為列表中的第一頻 率開始。然後，AIPS 12以識別頻率向儲能電路48施加102功率。AIPS 12在延遲期104內繼續向儲能電路48施加功率。該延遲期(delay period)被選擇為提供足以使遠程設備14建立諧振並在儲能電路48 中產生足夠反射阻抗的時間。延遲期可以是在識別過程中自始至終保持恆定的固定時間段。對於不同的應用，延遲期可以不同，但在所示 的實施例中約為6微秒。在一些應用中，足夠的延遲可以是系統中固
有的，因此可能不需要實行單獨的故意延遲步驟。如果遠程設備14 在該識別頻率下包括諧振頻率，則遠程設備14將汲取電流，而電流 汲取的該增加將被反射阻抗反射回到儲能電路48。在延遲104結束之 後，微處理器40獲得106來自電流傳感器16的輸入。如上所述，可 以使用調節電路28來調節電流傳感器16的輸出。微處理器40評估 來自電流傳感器16的輸入以確定遠程設備14在當前識別頻率下是否 具有諧振頻率。在本實施例中，如果電流傳感器讀數在閾值之上，則 微處理器40將斷定存在諧振頻率。通常，特定應用的閾值將是大於 該應用的本底噪聲( noise floor )力口上額夕卜,爭區(deadband )的ii。 乂於 於不同的應用，靜區量可以不同。
如果微處理器40確定遠程設備14在當前識別頻率下不包括諧振 頻率，則控制器20準備向儲能電路48施加下一識別頻率。更具體地 說，微處理器40在相對較短的時間段內進入延遲114。延遲期被選擇 為提供足以使遠程設備14穩定下來並使遠程設備14中的能量充分消 散的時間。該延遲期可以是在識別過程中自始至終保持恆定的固定時 間段。對於不同的應用，穩定(settle)延遲期可以不同，^f旦在所示的 實施例中約為5毫秒。在一些應用中，足夠的延遲可以是系統中固有 的，因此可能不需要實行單獨的故意穩定延遲步驟。延遲之後，微處 理器40將識別頻率設置為潛在識別頻率列表中的下一頻率。然後， 該過程從以新的識別頻率向儲能電路48施加102功率的步驟開始重 復。
如果微處理器40確定遠程設備14在當前識別頻率下包括諧振頻 率，則微處理器40將從查找表24檢索110操作參數並將退出遠程設 備識別過程。然後，微處理器40可以使用從查找表24檢索的操作參 數來操作112遠程設備14。查找表24可以包括預期的操作頻率並且 通過以取回的(recalled)操作頻率向儲能電路48施加功率來開始操 作。微處理器40還可以使用從查找表獲得的最大和最小電流汲取值 來確定故障狀態的存在。例如，如果在操作期間由電流傳感器感測的 實際電流汲取超過最大電流汲取或低於最小電流汲取，則微處理器40 將斷定存在故障狀態。微處理器40可以被編程為如果遇到故障狀態則採取補救措施。可選地，微處理器40可以重新開始識別過程以確 定在初級線圏18附近是否已放置不同的遠程設備40。
在上述實施例中，孩t處理器40在一列潛在識別頻率之中循環以 試圖識別遠程設備。作為在列表之中循環的替代方案，AIPS 12可以 被編程為使用指定的步進值簡單地在一個頻率範圍內循環。例如，通 過以5 kHz為增量從100 kHz步進至300kHz。
另 一方面，本發明提供了 一種用於為遠程設備建立使用頻率識別 的標準的4兒制。在本實施例中，可以對每種類型的遠程設備和其它識 別特徵指定唯一的識別頻率。例如，該標準可以對每種類型的設備(例 如蜂窩電話、個人數字助理、可能的數位音樂播放器)和/或對每個制 造商(例如公司名稱)指定不同的識別頻率。在為每個製造商分配唯 一的識別頻率的應用中，可以允許製造商添加附加識別頻率以指定型 號和產品類型。
在用於建立標準的替代方法中，可以按照遠程設備的種類而不是 特定型號類型來建立識別頻率。例如，可以對在給定操作參數組內操 作的所有設備分配相同的識別頻率(或識別頻率模式)。這種替代方 法特別適合用於多個不同類型的遠程設備能夠根據查找表中的單個 記錄中所規定的操作參數進行操作的應用中。
才艮據另 一 實施例，向能夠由感應電源感應性地供電或充電的每個 設備提供至少一個公共諧振頻率和至少一個唯一頻率。例如，參照以 上實施例和附圖，向能夠由AIPS 12充電的每個設備提供8.2微法電 容器，這就為設備提供100kHz的主識別諧振頻率。AIPS 12以約 100kHz反覆地發出脈沖。如果將諧振頻率為100kHz的設備14放置 在AIPS 12所產生的場內，則AIPS繼續進行附加頻率的掃描以識別 設備14的類型。根據一個實施例，給每個個別電池類型的充電電路 提供第二個唯一諧振頻率或第二識別頻率。例如，每個鋰離 子電池進 一步包括可提供109.4 kHz的第二諧振頻率的電容器或其它電路；每 個鎳鎘電池被提供有可提供在148.5 kHz的第二諧振頻率的電容器或 其它電路。根據另一實施例，每個電池還可以配有可提供用於識別該 電池的個別製造商或提供商的第三諧振頻率的電容器或其它電路。例 如，由供應商X製造或出售的每個感應性地充電鋰離子電池被提供有 可提供100 kHz的主識別諧振頻率、109.4 kHz的第二識別諧振頻率以
16及130 kHz的第三識別諧振頻率的一個或多個電容器或其它電路。由 供應商Y製造或出售的每個鋰離子電池被提供有可提供100 kHz的主 識別諧振頻率、109.4 kHz的第二識別諧振頻率以及140 kHz的第三識 別諧振頻率的一個或多個電容器或其它電路。根據另一實施例，可以 添加附加識別諧振頻率以區別例如由供應商X或供應商Y出售的不 同類型的感應性地充電的鋰離子電池。此類識別將允許AIPS不4又才艮 據如上所討論的各種負載類型的要求、而且根據那些負載類型的個別 製造商或提供商的特定要求來調節充電或功率控制。顯然，此類識別 策略和協議不僅可以用來識別由可再充電電池供電的感應負載，而且 可以用來識別被直接感應性地供電的那些負載。
以上討論的標準依賴於識別頻率範圍的分配。根據在識別過程期 間感測諧振存在的AIPS的解析度，對於不同的應用，識別頻率之間 的間距可以不同。例如，具有足以準確地識別5kHz頻率差的解析度 的AIPS可以使用識別頻率之間(例如250 kHz與255 kHz) 5 kHz的 間隔。具有4交低解析度的AIPS可能需要識別頻率之間(例如250 kHz 與260kHz)的更大間隔。
以上是對本發明的當前實施例的說明。在不脫離如隨附權利要求 書中限定的本發明的精神和更廣泛方面的情況下，可以進行各種修改 和變更，所述隨附權利要求書應依照包括等同原則的專利法的原理來 解釋。例如使用冠詞"一"、"一個"、"該"或"所述"對單數形式的權利要
權利要求
1.一種用於控制感應電源的方法，包括步驟將識別頻率與遠程設備相關聯，該識別頻率包括至少一個頻率，在該至少一個頻率下遠程設備具有諧振頻率；以識別頻率向遠程設備施加感應場；確定在施加的識別頻率下遠程設備是否基本上具有諧振頻率；以及基於所述確定步驟的結果來操作感應電源。
2. 權利要求1的方法，其中，所述操作步驟還被定義為如下步驟 如果遠程設備在施加的識別頻率下基本上具有諧振頻率，則從與感應電源相關聯的存儲器中檢索遠程設備的至少一個參數；以及在所述檢索步驟之後，操作感應電源以依照所述參數向遠程設備 施力口功率。
3. 權利要求2的方法，還包括將與識別頻率相關聯的遠程設備的 至少一個參數存儲在存儲器中的步驟。
4. 權利要求3的方法，其中，所述關聯步驟還被定義為將多個不 同的識別頻率與多個不同的遠程設備相關聯；以及其中，對不同識別頻率中的每一個重複所述施加步驟和所述確定 步驟，直到遠程設備被確定為在施加的識別頻率下基本具有諧振頻 率。
5. 權利要求4的方法，其中，所述存儲步驟還被定義為將多個不 同遠程設備中的每一個的至少 一個參數存儲在存儲器中。
6. 權利要求5的方法，還包括步驟主動將多個遠程設備中的每 一個配置為在期望的唯 一 頻率、包括諧振頻率的識別頻率下包括諧振 頻率，由此可以由相應的識別頻率來唯一地識別所述多個遠程設備中 的每一個。
7. 權利要求5的方法，還包括如下步驟主動將多個遠程設備中 的每一個配置為包括多個諧振頻率，與每個遠程設備相關聯的識別頻 率包括在該遠程設備中包括的多個諧振頻率，由此每個遠程設備可以 由所述多個諧振頻率來唯一地識別。
8. 權利要求6的方法，其中，所述主動地配置多個遠程設備中的 每 一 個的步驟包括將電容器結合到多個遠程設備中的每 一 個中以提供對應於電容器值的諧振頻率的步驟。
9. 一種用於操作感應電源的方法，包括如下步驟將多個識別簡檔和與每個識別簡檔相關聯的至少 一 個操作參數 存儲在與感應電源相關聯的存儲器中；以一個或多個頻率向遠程設備施加感應功率以確定包含在感應 場內的遠程設備的識別簡檔；將確定的簡檔與存儲的識別簡檔相比較以確定遠程設備的身份；在確定遠程設備的身份後從存儲器檢索操作參數；以及依照所檢索的操作參數來操作感應電源。
10. 權利要求9的方法，還包括確定遠程設備的固有諧振頻率簡 檔以確定該遠程設備的識別簡檔的步驟。
11. 權利要求9的方法，還包括為遠程設備提供識別簡檔的步驟。
12. 權利要求11的方法，其中，所述為遠程設備提供識別簡檔的 步驟包括將識別電容器結合到遠程設備中的步驟。
13. 權利要求11的方法，其中，所述為遠程設備提供識別簡檔的 步驟包括將多個識別電容器結合到遠程設備中的步驟。
14. 權利要求9的方法，其中，每個識別簡檔包括一個或多個諧 振頻率。
15. 權利要求14的方法，其中，所述施加步驟包括如下步驟 以與存儲的簡檔相關聯的一個或多個頻率施加功率脈衝；以及 感測儲能電路中的電流以確定遠程設備在施加的一個或多個頻率下是否具有諧振頻率。
16. —種用於安全地控制感應電源的方法，包括如下步驟確定將由感應電源供電的遠程設備的公共識別簡檔，該公共識別簡檔包括一個或多個諧振頻率；為將由感應電源供電的每個遠程設備提供公共識別簡檔； 以公共識別簡檔的一個或多個諧振頻率向遠程i殳備施加感應場； 確定所述遠程設備是否具有與公共識別簡檔相對應的諧振頻率簡檔；以及如果遠程設備具有與公共識別簡檔相對應的諧振頻率簡檔，則操 作感應電源以為遠程設備供電。
17. 權利要求16的方法，還包括如下步驟為由感應電源供電的每個遠程設備提供唯一識別簡檔；將多個唯一識別簡檔和相關操作參數存儲在與感應電源相關聯的存儲器中；一旦確定遠程設備具有與公共識別簡檔相對應的諧振頻率簡檔， 則以對應於一個或多個唯一識別簡檔的一個或多個諧振頻率向遠程 設備施力口感應場；確定所述遠程設備是否具有與唯一識別簡檔之一相對應的諧振 頻率簡檔；在確定遠程設備與唯一識別簡檔之一相對應後從存儲器檢索相 關操作參數；以及在所述檢索步驟之後，依照所檢索的操作參數來操作感應電源以便向遠程設備供電。
18. —種感應電源，包^": 感應場發生電^各；頻率控制電路，電連接到所述感應場發生電路，所述控制電路能 夠以多個不同頻率操作所述感應場發生電路；反射阻抗感測電^各，用以感測感應電源中的功率的特性，所述特 性表示遠程設備的反射阻抗；備的識別簡檔；以及 ' 二 ' —電源控制電路，用於根據遠程設備的識別簡檔向遠程設備供電。
19. 權利要求18的感應電源，其中，所述感應場發生電路包括具 有初級線圈的儲能電路。
20. 權利要求19的感應電源，其中，所述頻率控制電路包括振蕩 器和驅動器。
21. 權利要求20的感應電源，其中，所述反射阻抗感測電路包括 耦合到所述儲能電路的電流感測變壓器。
22. 權利要求21的感應電源，其中，所述識別電路包括微控制器 和存儲器，所述存儲器存儲不同遠程設備的多個識別簡檔和多個操作 參數，所述操作參數中的每一個與所述多個識別簡檔中的一個或多個 相關聯。
23. —種感應電源與遠程i殳備組合，包4舌具有識別簡檔的遠程設備，所述識別簡檔包括一 個或多個諧振頻率；以及感應電源，具有 驅動器；具有初級線圈的儲能電路；在所述儲能電路中的傳感器，適於感測所述儲能電路中的功 率特性，所述功率特性表示所述遠程設備的反射阻抗；識別電路，用以根據所述傳感器的輸出確定所述遠程設備的 所述識別簡檔；以及控制電路，用於根據所述遠程設備的所述識別簡檔來控制所 述感應電源的操作。
24. 權利要求23的組合，其中，所述感應電源包括用於存儲至少 一個識別簡檔和與所述識別簡檔相關聯的至少 一 個操作參數的存儲 器。
25. 權利要求23的組合，其中，所述遠程設備包括識別電容器。
26. 權利要求23的組合，其中，所述識別簡檔包括所述遠程設備 的固有諧振頻率。
全文摘要
一種使用唯一識別頻率來識別遠程設備(14)的感應電源系統(10)。該系統包括能夠以不同頻率向遠程設備(14)感應性地提供功率的AIPS(12)和儲能電路(48)以及用於在儲能電路(48)處感測遠程設備的反射阻抗的傳感器(16)。該系統還包括多個不同的遠程設備(14)，每個具有唯一的諧振頻率。在操作中，AIPS(12)能夠通過以多個唯一識別頻率向遠程設備(14)施加功率直至遠程設備(14)響應於識別頻率之一而建立諧振來識別存在於感應場中的遠程設備(14)的類型。AIPS(12)包括通過評估傳感器數據來識別何時已建立諧振的控制器(40)，所述傳感器數據表示遠程設備(14)的反射阻抗。一旦確定了遠程設備的身份，則AIPS(12)可以從存儲器(24)獲得遠程設備(14)的操作參數以保證高效的操作並幫助識別故障狀態。
文檔編號G06K7/00GK101622629SQ200780051967
公開日2010年1月6日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年1月2日
發明者D·W·巴曼, S·A·莫勒馬 申請人:捷通國際有限公司