具有通信能力的自适应感应电源的制作方法

专利名称：具有通信能力的自适应感应电源的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无触点电源，且更具体地说，涉及能够与接收来 自无触点电源功率的任何设备通信的无触点电源。
背景技术：
无触点能量传输系统(CEETS)在没有任何机械连接的情况下将 电能从一台设^f专送到另一台设备。由于没有机械连接，因此与常规 能量系统相比CEETS具有许多优点。因为存在很小的由电源的绝缘引起的电火花或电击的危险，因此CEETS —般更安全。由于不存在 变得磨损的触点，因此CEETS具有更长的寿命。由于这些优点，CEETS 已经用在从牙刷到便携式电话到火车的 一切事物中。
CEETS由电源和远程设备组成。远程设备可以是可充电的设备， 诸如电池、微型电容器或任何其它可充电的能源。备选地，CEETS可 以直接为设备供电。
一种CEETS使用》兹感应传递能量。来自电源中初级绕组的能量 -陂感应地传递到可充电设备中的次级绕组。由于次级绕组与初级绕组 物理地隔开了，因此感应耦合发生在空气中。
在初级绕组和次级绕组之间没有物理连接的情况下，不存在常规 的反馈控制。由此，在CEETS中从初级到次级的能量传递的控制是 困难的。
一个通用解决方案是设计对一类设备专用的CEETS。例如，用于 可再充电牙刷的CEETS设计为仅用于为牙刷再充电，而用于可再充 电电话的CEETS仅与特定类型的电话一起工作。虽然该解决方案使 CEET可有效地与一种特殊设备一起操作，但它无法足够灵活地使电 源与不同的远程设备一起操作。
此外，由于远程设备可以是能够执行各种任务的电子设备，因此 需要与该远程设备的通信。在美国专利No.6597076中描述了这样一 种系统，其中由CEET供电的致动器与过程计算机通信，以便4是供与 最新致动器信息有关的信息。远程设备与位于中央处理器的收发器通 信。然而，不提供CEET与致动器之间的直接通信。
在美国专利5455466所示的系统中， 一种便携式电子设备从CEET 接收功率。通过CEET提供计算机与便携式电子设备之间的通信。 CEET用作便携式电子设备与计算机之间的流水线。CEET并不从远 程设备获得与CEET操作有关的信息。
虽然这些现有技术系统的确提供了通信，但它们不能提供使远程 设备提供有助于CEET操作的信息的方法或手段。例如，具有可调功率输出的CEET可使用来自远程设备的功率需求，以通过调节其功率 输出来更有效地操作。由此，非常需要使CEET能够与远程设备通信， 以侵;人该远程设备获得功率需求。

发明内容
一种无触点电源具有谐振电路，该谐振电路具有可变谐振频率和 用于将功率传递到远程设备的初级绕组。无触点电源还可具有用于与
远程设备通信的接收器。远程设备将功率信息发送到控制器。然后该 控制器响应该功率信息更改谐振电路的操作。由此，控制器可精确地 校准与远程设备共同操作的电源，这提供了从无触点电源到远程设备 的高效率功率传递。
除了耦合到变换器的谐振电路以外，无触点电源可具有变换器和 电源。为了得到高效率功率传递，控制器可更改电源的干线电压、变 换器的操作频率、变换器的占空比以及谐振电路的谐振频率。
无触点电源还可设置有用于存储从远程设备接收的功率信息的 存储器。
无触点电源还可与多个远程设备一起操作。然后无触点电源将从 每台远程设备接收功率信息。维护每台远程设备的功率信息列表。基 于该列表，控制器基于该列表确定干线电压、谐振频率或占空比的最 佳设置。
无触点电源还可具有用于与工作站通信的通信接口 。控制器将通 过收发器创建工作站和远程设备之间的通信链路。
远程设备具有远程设备控制器和次级绕组，次级绕组具有次级绕 组可变阻抗。远程设备控制器能够改变次级绕组可变阻抗。远程设备 具有用于与无触点电源通信的远程设备收发器。远程设备控制器基于 来自无触点电源的信息改变次级绕组可变阻抗。远程设备的控制器还 可基于来自无触点电源的信息禁止远程设备的操作。由此，远程设备 也可以高效率操作。由此，该系统提供了对电源以及连接到该电源的设备的优化。 无触点电源和远程设备通过每台远程设备将功率使用信息发送 到控制器并然后响应该功率使用信息而调整无触点电源的方式来操 作。无触点电源的调整包括改变占空比、变换器频率、谐振频率或干 线电压。
电源还可确定无触点电源是否能够为多个远程设备供电。如果不 能，则可断开其中一些远程设备。
无触点电源、远程设备以及操作电源和远程设备的方法产生了极 其有效且非常适用的从电源为各种设备提供能量的方法。通过连续适 应于将负载添加到无触点电源或/人无触点电源移除，所述无触点电源 保持高效。
通过参考附图的详细描述，将更容易了解和理解本发明的这些和 其它目的、优点和特征。


图1是根据本发明一个实施例的自适应电感镇流器的框图； 图2是附加专利申请的谐振搜索镇流器的示意图，标记为示出对 结合本发明自适应电感镇流器的改变；
图3是说明自适应电感镇流器搡作的流程图4是结合RF通信和相位控制的备选实施例的框图5是说明结合通信能力的自适应电感镇流器操作的流程图6示出了连接到远程设备和工作站的无触点能量传输系统；
图7是具有通信能力的自适应无触点能量传输系统的框图8是具有通信能力的远程设备的框图9是示出自适应无触点能量传输系统操作的流程图10是具有通信能力无触点电源供电的远程设备示例性列表。
具体实施方式
出于公开的目的，结合谐振搜索镇流器电路，更具体地说是结合
在题为"感应耦合的镇流器电路"的美国专利申请No.10/246155 (其 全部内容通过引用结合于本申请)中描述的电感镇流器，来描述本发 明。然而，本发明更适于与其它电感镇流器电路一起使用。
图1示出了显示根据本发明一个实施例的自适应电感镇流器10 总结构的框图。如所示，自适应电感镇流器10 —般包括微处理器 12，其控制电路的操作；多抽头初级绕组14,用于产生义兹场；波形器 和驱动子电路16,其产生加到初级绕组14的信号；电流检测子电路 18，其监控加到初级绕组14的信号，并向微处理器12提供相应反馈； 电容开关20，用于调节波形器和驱动子电路16中的电容值；以及电 感开关22,用于调节多抽头初级绕组14的电感。微处理器是可从各 种供应商处广泛得到的常规微处理器。
电容开关20 —般包括两个电容器组和多个开关，诸如晶体管， 它们可由微处理器12选择性地启动来控制这两个电容器组的值。可 根据可能电容值的期望范围和分布来串联或并联地排列每组中的电 容器。第一电容器组替代电容器271。类似地，第二电容器组替代附 加专利申请中示出的先存在的谐振搜索镇流器的电容器272。实际上， 电容开关20使来自先存在的谐振搜索镇流器的电容器271和272变 为可变电容器，该可变电容器的值由微处理器12控制。备选地，描 述的电容开关20可由能够提供可变电容的其它电路替代。
电感开关22—般包括多抽头初级绕组14和多个开关，诸如晶体 管，可由微处理器12选择性地启动这些开关来控制初级绕组14的电 感值。多抽头初级绕组14替代先存在的谐振搜索镇流器的初级绕组 270。实际上，电感开关22通过改变初级绕组14中的匝凄t使来自先 存在的谐振搜索镇流器的初级绕组270变为可变电感线圈，其值由微 处理器12控制。备选地，所描述的电感开关22可由能够提供可变电 感的其它电路替代。
在一般的操作中，微处理器12被编程为接收来自电流检测子电路18的输入，其指示加到初级绕组14的电流。微处理器12编程为 单独调节电容开关20和电感开关22,以循环通过电路可用的电容值 和电感值范围。微处理器12调节该电容和电感值时继续监控来自电 流检测电路18的输入，以确定哪些值为初级绕组14提供最佳电流。 然后微处理器12将自适应镇流器锁定在最佳设置。
在图2的示意图中示出了使在先专利申请的谐振搜索电感镇流器 适合自适应电感镇流器电路10的实施例所需的一些改变。
虽然在美国专利申请No.10/246155中更详细描述了先存在的谐 振搜索镇流器，但该电路的概述可有助于更充分理解本发明。镇流器 反馈电路连接在A点，而控制电路连接在B点。振荡器144通过驱动 器146为半桥变换器148提供交替信号。半桥变换器为振荡电路150 供电。电流检测电路218向振荡器144提供反馈。在上面引用的专利 申请中更全面描述了反馈电路、控制电路、振荡器、半桥变换器、驱 动器和电流;险测电路218以及其它辅助电3各。
在图2中，可将相位延迟插在E处，并可将其作为延迟线来控制。 该延迟可用于抑制(throttle)相位并控制二次幅度。在F，开关电容 可基于可调初级电感来调节谐振频率。简单的晶体管可用于接通和断 开电容。当初级电感器变化时改变电容，以便匹配负载。在G处，可 切换初级电感，以调节次级电路所需的功率。RPID或直接通信可指 示所需负载。用该负载信息，控制处理器可根据需要调节电感，以提 供所需功率。可使用来自微处理器控制的初级电感器的晶体管和多个 抽头来切换电感。
结合图3更详细描述自适应电感镇流器电路的操作顺序。在操作 中，图示系统在向初级绕组14供电之前等待，直到它确定存在负载 为止。这样会省电，并可通过为每个感应供电的设备提供启动邻近初 级绕组的簧片开关的磁铁来实现。备选地，可提供用户启动开关(未 示出)，以使用户可在存在感应供电的设备时接合该电源。作为另一 备选，在感应供电的设备放在初级绕组附近时，它可配置为机械地启动开关，以用信号通知它的存在。作为又一备选，可去掉开关机构，
且镇流器电路可不管负载的存在而向初级绕组14供电。
一旦激活了电源电路，该电路就调节其频率，以优化加到初级绕 组的电流。在以初始电容和电感值确定了适当的操作频率之后，微处 理器将镇流器电路锁定在该操作频率，并然后开始通过多抽头初级绕
组来循环通过可用电感值的范围。在电感值的每个变化之后，微处理 器解锁上述操作频率，并允许镇流器电路搜索谐振，稳定在为初级绕 组提供最佳电流的频率处。」徵处理器继续循环通过可用电感值，直到 它已确定了哪个值为初级绕组提供最佳电流为止。在一个实施例中， 渐进的扫描过程用于确定适当的电感值。这是这样实现的通过用最 低电感值开始扫描过程，并顺序地逐步增加电感值，直到电感值的变 化导致加到初级绕组的电流降低为止。然后微处理器将逐步降低到获 得最大电流的一个电感值。备选地，该扫描过程可用最高电感值开始， 并顺序地逐步降低电感值，直到电感值的变化导致加到初级绕组的电 流降低为止。然后微处理器将逐步增加到获得最大电流的一个电感 值。作为另一个备选，微处理器可单步调试每个电感值以确定相应电 流，并在单步调试每个值之后返回向初级绕组才是供最大电流的电感 值。
在确定了适当的电感值之后，微处理器将电路锁定在确定的电感 值，并开始循环通过电容值。在一个实施例中，微处理器使用渐进扫 描技术来确定为初级绕组提供最大电流的电容。扫描过程可从最低的 电容值向上进行，或从最高的电容值向下进行，如上结合电感值的扫 描过程所描述的。作为渐进扫描过程的备选，樣i处理器可单步调试每 个电容值以确定相应电流，并在单步调试每个值之后返回向初级绕组 提供最大电容的电容值。
在该实施例中， 一旦已经确定了适当的电感值，就不允许镇流器 电路的频率改变。备选地，微处理器可编程为允许镇流器电路在电容 值的每个改变之后搜索谐振。在备选实施例中，微处理器可被编程为仅提供电源电路的电容值 调节，或仅一是供电感值调节。在前面的备选中，多抽头初级绕组可由 常M^的单抽头初级绕组替代，并可去掉电感开关。在后面的备选中， 电容器组可由一组电容器替代，并可去掉电容开关。在另一备选实施 例中，微处理器可被编程为在调节电感之前调节电容。
如上所述，本发明并不局限于结合谐振搜索镇流器使用。在其它 应用中，可将电流传感器结合在镇流器中，以向微处理器提供输入， 该输入表示加到初级绕组的电流。在没有谐振搜索镇流器的操作中， 微处理器将单独循环通过各电容和电感值，以确定向初级绕组提供最 佳功率的值。
在另一备选实施例中，自适应电感镇流器10可包括相位延迟电 路(未示出)，该电路允许镇流器10抑制相位并控制二次幅度。该
相位延迟电路可包括连接到运算放大器210后面的波形器和驱动电路 16的延迟线或数字信号处理器(DSP)。
结合图4-5描述本发明的另一个备选实施例。在该实施例中， 自适应电感镇流器10，和感应供电的设备具有例如使用常规的RF通 信或直接通信来通信的能力。
图4是示出自适应电感镇流器IO，一般部件的框图。自适应电感 镇流器IO，包括与开关初级电感和初级线圏22，分开的通信线圈(未示 出)。该通信线圏可以是初级线圏的一部分。通信线圈连接到微处理 器12，，该微处理器编程为从感应供电的设备接收信息，并基于该信 息影响自适应电感镇流器IO，的操作。感应供电的设备还包括可与接 收来自初级线圏功率的次级线圈分开或结合的通信线圏。感应供电的 负载和自适应感应电源IO，使用常规的通信:汰术和装置例如^f吏用标准 通信电路和标准通信协议来通信。
自适应镇流器IO，的操作除了如下所述以外一般与上述镇流器10 的操作相同。图5示出了显示镇流器IO，一般I喿作步骤的流程图。通 过使用其通信能力，感应供电的设备可将诸如负载瓦数的负载信息传到自适应电感镇流器10，。该自适应电感镇流器IO，可在确定适当的电 容和电感值时使用该信息。更具体地说，该信息可用于确保开关初级
电感和初级线圏22，的初级绕组操作在正确瓦数。如果不是，则开关 初级电感和初级线圈22，的开关初级电感和电容开关20，可用于调节初 级绕组的瓦数。在一些应用中，由于不一定以最高可能的电流值驱动 初级绕组，因此本实施例可提供上述自适应电感镇流器10上的改进 操作。相反，本实施例使初级绕组的功率输出与感应供电的设备的功 率需求匹配，这意味着当不需要满功率时，它可P争低功率和节省能量。
参考图6-9进一步增强和说明图1 - 5的上述系统。
图6示出了结合本发明一个实施例的自适应无触点能量传输系 统。无触点电源305感应地耦合到远程i殳备306。无触点电源305还 连接到工作站307。网络308又连接到工作站307。
在一个实施例中，无触点电源305建立工作站307和远程设备306 之间的通信链路，这使得可以从远程设备306发送信息，或将信息发 送到远程设备306。如果远程设备306是PDA (个人数字助理)，则 可与工作站307交换来自PDA的信息。例如，在PDA充电时，该PDA 可自动同步日历和地址表。作为另一个例子，如果远程设备306是 MP3播放器，则在MP3播放器充电时，可将歌曲下载到MP3播放器， 或从MP3播放器下载歌曲。
图7示出了具有用于与多个远程设备通信的通信能力的自适应无 触点能量传输系统的实施例的框图。
自适应无触点能量传输系统具有无触点电源305和远程设备338、 340、 342。
众所周知，电源310是向变换器312提供DC (直流)电的DC 电源。变换器312将DC电转换为AC (交流)电。变换器312用作 向振荡电路314提供AC电的AC电源。振荡电路314是谐振电路。 振荡电路314感应地耦合到远程设备338的次级绕组316。
远程设备338、 340、 342的次级绕组没有》兹芯。虚线320指示远程设备338、 340、 342和电源305之间的气隙。
电路传感器324耦合到振荡电路314的输出。电路传感器324还 耦合到控制器326。电路传感器324提供关于电源操作参数的信息。 例如，电路传感器可以是电流传感器，并提供关于振荡电路314中电 流的相位、频率和幅度的信息。
控制器326可以是编程为执行下述功能的大量通用微控制器中的 任一个，诸如Intel 8051或Motorola 6811,或者那些微控制器的许多 变形中的任一个。控制器326的芯片上可具有ROM (只读存储器) 和RAM (随机存取存储器)。控制器326可具有用于控制自适应感 应电源内各种功能的 一 系列模拟和数字输出。
控制器326连接到存储器327。控制器326还耦合到驱动电路328。 驱动电路328调整变换器312的操作。驱动电路328调整变换器312 的频率和定时。控制器326还耦合到电源310。控制器326可操控电 源310的干线电压。众所周知，通过改变电源310的干线电压，也改 变了变换器312的输出幅度。
最后，控制器326耦合到振荡电路314的可变电感器330和可变 电容器332。控制器326可更改可变电感器330的电感或可变电容器 332的电容。通过更改可变电感器330的电感和可变电容器332的电 容，可改变振荡电路314的谐振频率。
振荡电路314可具有第一谐振频率和第二谐振频率。振荡电路314 还可具有几个谐振频率。本文使用的术语"谐振频率"指的是振荡电 路314将谐振所在的频带。众所周知，振荡电路将具有谐振频率，但 将继续在频率范围内谐振。振荡电路314具有至少一个可变阻抗元件， 该可变阻抗元件具有可变阻抗。通过改变该可变阻抗，将改变振荡电 路的谐振频率。可变阻抗元件可以是可变电感器330或可变电容器 332，或二者都是。
可变电感器330可以是可控硅受控可变电感器、可压缩可变电感 器、平行叠片铁心可变电感器、 一系列能将选择固定电感器置于振荡电路314中的电感器和开关或任何其它可控可变电感器。可变电容器
可以是开关电容器阵列、 一系列能够将选择固定电容器置于振荡电路
314中的固定电容器和开关、或任何其它可控可变电容器。
振荡电路314还包括初级绕组334。分别示出了初级绕组334和 可变电感器330。备选地，初级绕组334和可变电感器330可组合在 单个元件中。振荡电路314显示为一系列谐振振荡电路。也可使用并 联谐振振荡电路。
电源收发器336还耦合到控制器。电源收发器336可以仅是用于 接收信息的接收器，而不是使能双向通信的设备。电源收发器336与 各远程设备338、 340、 342通信。显然，多于或少于3台的设备可与 本系统一起使用。
在本实施例中，无触点电源305还有用于连接到工作站307的通 信接口 311。通信接口 311可以是多个已知或专有接口诸如USB、火 线或RS-232中的任一个。工作站307连接到网络308。网络308可以 是LAN (局域网)或互联网。
无触点电源305也可具有通信控制器313。通信控制器313通过 通信接口 311和电源收发器336管理ft据输入和输出。通信控制器313 执行必要的控制功能，诸如代码转换、协议转换、緩冲、数据压缩、 差错检验、同步和路由选择，以及收集管理信息。通信控制器313建 立远程设备338、 340、 342与工作站307或网络308内任何其它设备 之间的通信。通信控制器313可以是前端处理器。根据控制器326的 能力，通信控制器313可以是在控制器326内运行的软件模块。
图8示出远程设备338的框图。远程设备338也是远程设备340、 342的范例。远程设备338包括负载350。负载350从可变次级绕组 353接收功率。负载350可以是可再充电电池或任何其它类型的负载。
可变次级绕组353最好是无芯的，这^f吏可变次级绕组353可在4交 宽频率范围上操作。可变次级绕组353显示为可变电感器，虽然其它 类型的设备也可用来代替该可变电感器。远程设备控制器352控制可变次级绕组353的电感和负载350的 操作。例如，远程设备控制器352可改变可变次级绕组353的电感， 或者接通或断开负载350。与控制器326类似，远程设备控制器352 可以是编程为执行下述功能的大量通用微控制器中任一个，诸如Intel 8051或Motorola 6811,或者那些微控制器的许多变形中的任一个。 控制器352的芯片上可具有ROM (只读存储器)和RAM (随机存取 存储器)。控制器352还可具有用于控制自适应感应电源内各种功能 的一系列模拟和数字输出。
其中，存储器354包含关于远程设备338的设备ID (识别)号和 功率信息。功率信息包括远程设备338的电压、电流和功耗信息。如 果负载350是可再充电电池，存储器354可包括方丈电率和充电率。
远程设备338还包括远程收发器356。远程收发器356从电源收 发器336接收信息以及将信息发送到电源收发器336。可以多种不同 的方式诸如WIFI、红外、蓝牙或蜂窝式来连接远程收发器356和电源 收发器336。此外，收发器可通过初级或次级绕组上的附加线圈来通 信。或者，由于电源305通过许多不同电源线通信系统中的任一种将 功率传递到远程设备338、 340、 342。
备选地，远程收发器356可仅是将信息发送到收发器336的无线 发射器。例如，远程收发器356可以是RFID (射频识别)标签。
处理器357表示远程设备338的功能部件。例如，如果远程设备 338是数码相机，则处理器357可以是该数码相机内的微处理器。如 果远程设备338是MP3播放器，则处理器357可以是用于将MP3文 件转换为声音的数字信号处理器或微处理器及相关电路。如果远程设 备338是PDA，则处理器357将是提供PDA功能性的微处理器及相 关电路。处理器357可访问存储器354。
处理器357还耦合到次级设备收发器356。由此，处理器357可 通过次级设备收发器356与无触点电源305通信，并由此可与连接到 电源305的任何其它设备诸如工作站通信。由于存在通信接口 311 ，因此远程设备338可与工作站307或网 络308通信。为了使能远程设备338和工作站307之间的通信，控制 器326将通过收发器336建立到远程设备338的通信链路。
图9示出具有通信能力的自适应无触点能量传输系统的搮:作。 在无触点电源305起动后(步骤400 )，其通过收发器336轮询 所有的远程设备，步骤402。步骤402可以是连续的，其中仅在存在 远程设备时才进入步骤404。备选地，虽然会执行关于空集的操作， 但可在重复轮询之前执行后面的步骤。如果存在任何远程设备，则无 触点电源305接收来自该远程设备的功率使用信息，步骤404。
功率使用信息可包括有关远程设备338的电压、电流和功率需求 的实际信息。备选地，功率使用信息可以仅是远程设备338的ID号。 如果这样，则控制器326将接收该ID号，并从存储器327中包含的 表格中查找远程设备338的功率需求。
在已轮询了所有设备并接收了每台设备的功率信息之后，然后无 触点电源305确定是否不再存在任何设备。如果是，则更新远程设备 列表，步骤408。
图10中示出了控制器326维护的远程设备列表。该远程设备列 表可包含每台远程设备338、 340、 342的设备ID、电压、电流和状态。 由控制器326分配设备号。从远程设备338、 340、 342接收设备ID。 如果两台远程设备是同一类型，则设备ID可以相同。电压和电流是 为设备供电所需的电压或电流量。可由远程设备338、 340、 342不连 续地传输电压和电流，或可通过使用设备ID作为存储器327中保存 的远程设备数据库的密钥来获得它们。状态是设备的当前状态。例如， 设备状态可以是"开"、"关，，、"充电"等。
接下来无触点电源305确定是否任何设备的状态已经改变，步骤 410。例如，远程设备338可具有可再充电电池。当可再充电电池充 完电时，远程设备338将不再需要供电。由此其状态会从"充电"变 为"关"。如果设备的状态改变，则更新远程i殳备列表，步骤412。然后无触点电源305确定是否存在任何设备，步骤414。如果存 在，则更新远程设备列表，步骤416。然后检验该远程设备列表，步 骤418。如果该列表没有更新，则系统再次轮询设备，并且过程重新 开始，步骤402。
如果更新了列表，则远程设备的功率使用已经改变，并由此无触 点电源305的供电也必须改变。控制器326使用远程设备列表来确定 所有远程设备的功率需求。然后它确定是否可将系统重新配置为适当 地对所有设备供电，步骤420。
如果无触点电源305可为所有远程i殳备供电，则控制器326计算 变换器频率、占空比、谐振频率和干线电压的设置。此外，控制器确 定远程设备338、 340、 342的次级绕组353的可变阻抗的最佳设置， 步骤422。然后它设置变换器频率、占空比、谐振频率和干线电压， 步骤424。控制器还指示远程设备338、 340、 342将次级绕组353的 可变阻抗设置为期望水平，步骤424。
另一方面，如果无触点电源305不能为所有远程设备供电，则控 制器326确定整个系统的最可能的功率设置，步骤426。然后控制器 可指示远程设备338、 340、 342中的一个或多个关断或改变其功耗。 控制器确定远程设备338、 340、 342的次级绕组353的可变阻抗的最 佳设置，步骤428。然后它设置系统的变换器频率、占空比、谐振频 率和干线电压，步骤430。控制器指示远程设备338、 340、 342将次 级绕组353的可变阻抗设置在期望水平。系统然后返回到4仑询i殳备， 并重复该过程，步骤402。
以上描述是优选实施例。在不脱离所附权利要求书中定义的本发 明的精神和更宽方面的前提下，可进行各种更改和改变，将根据包含 等效学说的专利法原则来解释所附权利要求书。以单数对权利要求元 件的任何引用，例如^f吏用冠词"一个"、"该"或"所述"，都不应 解释为将该元件限制为单数。
权利要求
1.一种用于从感应电源向远程设备供电的方法，所述方法包括在所述感应电源中，接收来自所述远程设备的远程设备ID；获得远程设备功率要求信息；将活动远程设备列表保存在存储器中；以及基于所述功率要求信息将所述感应电源配置成供电。
2. 如权利要求1所述的方法，其中所述获得远程设备功率要求信 息的步骤包括如下步骤中的至少一个(1)从存储器中保存的远程设 备功率要求信息的数据库获得为所述远程设备供电所需的电压量和 电流量这两者中的至少一个，其中所述远程设备ID是所述数据库的 关键字；以及(2)在所述感应电源中，接收为所述远程设备供电所需 的电压量和电流量这两者中的至少一个。
3. 如权利要求1所述的方法，还包括接收来自不同远程设备的远 程设备ID。
4. 如权利要求3所述的方法，其中两个所述远程设备是相同类型 的设备且具有相同的远程设备ID。
5. 如权利要求3所述的方法，其中两个所述远程设备是相同类型 的设备且具有不同的远程设备ID。
6. 如权利要求3所述的方法，还包括将不同的设备编号分配给各 远程i殳备。
7. 如权利要求1所述的方法，其中保存所述活动远程设备列表的 步骤包括响应所述远程设备的状态的变化和所述远程设备的存在的 变化这两者中的至少一个来更新所述活动远程设备列表。
8. 如权利要求1所述的方法，还包括确定所述感应电源是否能够 配置成向所述活动远程设备列表上的所有远程设备充分供电。
9. 如权利要求8所述的方法，还包括如下步骤响应确定所述感 应电源能够配置成向所述活动远程设备列表上的所有远程设备充分供电，来确定感应电源设置。
10. 如权利要求8所述的方法，还包括如下步骤响应确定所述感应电源不能配置成向所述活动远程设备列表上的所有远程设备充 分供电，来确定感应电源设置并且指示所述活动远程设备列表上的至 少一个远程设备改变功耗。
11. 一种用于为远程i殳备供电的感应电源，所述感应电源包括接收器，配置成接收来自所述远程设备的远程设备ID; 初级绕组，配置成向所述远程设备传递功率； 存储器；以及控制器，与所述接收器、所述初级绕组和所述存储器通信， 所述控制器编程为执行如下步骤获得远程设备功率要求信息； 将活动远程设备列表保存在所述存储器中；以及 基于所述功率要求信息将所述感应电源配置成供电。
12. 如权利要求11所述的感应电源，其中所述控制器编程为通过 如下步骤中的至少一个来获得远程设备功率要求信息(1)从存储器 中保存的远程设备功率要求信息的数据库获得为所述远程设备供电 所需的电压量和电流量这两者中的至少一个，其中所述设备ID是所 述数据库的关4定字；以及(2)经由所述接收器从所述远程设备接收为 所述远程设备供电所需的电压量和电流量这两者中的至少一个。
13. 如权利要求11所述的感应电源，还包括接收来自不同远程设 备的远程设备ID。
14. 如权利要求13所述的感应电源，其中两个所述远程设备是相 同类型的设备且具有相同的远程设备ID。
15. 如权利要求13所述的感应电源，其中两个所述远程设备是相 同类型的设备且具有不同的远程设备ID。
16. 如权利要求13所述的感应电源，其中所述控制器编程为将 不同的设备编号分配给各远程设备。
17. 如权利要求11所述的感应电源，其中所述控制器编程为执行如下步骤通过响应所述远程设备的状态的变化和所述远程设备的存 在的变化这两者中的至少一个而更新所述活动远程设备列表，将所述 活动远程设备列表保存在所述存储器中。
18. 如权利要求8所述的感应电源，其中所述控制器编程为确定 所述感应电源是否能够配置成向所述活动远程设备列表上的所有远 程设备充分供电。
19. 如权利要求18所述的感应电源，其中所述控制器编程为#1行 如下步骤响应确定所述感应电源能够配置成向所述活动远程设备列 表上的所有远程设备充分供电，来确定感应电源设置。
20. 如权利要求18所述的感应电源，其中所述控制器编程为执行 如下步骤响应确定所述感应电源不能配置成向所有所述多个远程i殳备充分供电，来确定感应电源设置并且指示所述活动远程设备列表上的至少一个设备改变功库毛。
21. 如权利要求11所述的感应电源，其中所述接收器包括通信线 圏、RF通信系统和所述初级绕组这三者中的至少一个。
22. —种用于从感应电源向远程设备供电的方法，所述方法包括在所述感应电源中，接收来自所述远程设备的远程设备ID; 从存储器中保存的远程设备功率要求信息的数据库获得功 率要求信息，其中所述设备ID是所述数据库的关键字；以及基于所获得的功率要求信息将所述感应电源配置成供电。
23. 如权利要求22所述的方法，还包括接收来自不同远程设备的 远程设备ID。
24. 如权利要求23所述的方法，其中两个所述远程设备是相同类 型的设备且具有相同的远程设备ID。
25. 如权利要求23所述的方法，其中两个所述远程设备是相同类 型的设备且具有不同的远程设备ID。
26. 如权利要求22所述的方法，其中所述功率要求信息包括向所述远程设备供电所需的电压量和电流量这两者中的至少 一个。
27. —种用于为远程设备供电的感应电源，所述感应电源包括接收器，配置成接收来自所述远程设备的远程设备ID; 初级绕组，配置成向所述远程设备传递功率； 存储器，包括远程设备功率要求信息的数据库；以及 控制器，与所述接收器、所述初级绕组和所述存储器通信， 所述控制器编程为执行如下步骤从所述存储器中保存的远程设备功率要求信息的所述 数据库获得远程设备功率要求信息，其中所述设备ID是所述数据库 的关键字；以及基于所获得的功率要求信息将所述感应电源配置成供电。
28. 如权利要求27所述的感应电源，其中所述接收器配置成接收 来自不同远程设备的远程设备ID。
29. 如权利要求28所述的感应电源，其中两个所述远程设备是相 同类型的设备且具有相同的远程i殳备ID。
30. 如权利要求28所述的感应电源，其中两个所述远程设备是相 同类型的设备且具有不同的远程设备ID。
31. 如权利要求27所述的感应电源，其中所述接收器包括通信线 圏、RF通信系统和所述初级绕组这三者中的至少一个。
32. 如权利要求27所述的方法，其中所述功率要求信息包括向所 述远程设备供电所需的电压量和电流量这两者中的至少 一 个。
33. —种用于从感应电源向多个远程设备供电的方法，所述方法 包括轮询所述多个远程设备来得到功率使用信息； 在所述感应电源中，4妄收所述多个远程设备的每一个的功 率使用信息；获得所述多个远程设备的每一个的远程设备功率要求信息；将活动远程设备列表保存在存储器中；确定所述感应电源是否能够配置成向所述活动远程设备列 表上的所有设备充分供电；响应确定不能向所述活动远程设备列表上的所有设备供电 来调整所述多个远程设备的至少一个的功耗特性；以及基于所述功率要求信息将所述感应电源配置成供电。
34. 如权利要求33所述的方法，其中所述获得所述多个远程设备 的每一 个的远程设备功率要求信息的步骤包括如下步骤中的至少一 个(1)从存储器中保存的远程设备功率要求信息的数据库获得所需 的电压量和电流量这两者中的至少一个，其中所述多个远程设备的每 一个的所述功率使用信息包括作为所述数据库的关键字的设备ID;以 及(2)在所述感应电源中，接收所述多个远程设备的每一个的功率使 用信息，其中所述功率使用信息包括为所述远程设备供电所需的电压 量和电流量这两者中的至少 一个。
35. 如权利要求33所述的方法，还包括如下步骤响应所述多个 远程设备的任一个的状态的变化和所述多个远程设备的任一个的存 在的变化来更新所述活动远程设备列表。
36. 如权利要求33所述的方法，还包括如下步骤响应确定所述 感应电源能够配置成向所述活动远程设备列表上的所有设备充分供 电，来确定感应电源^没置。
37. —种用于为多个远程设备供电的感应电源，所述感应电源包括收发器，配置成与所述多个远程设备的每一个进行通信；初级绕纟且；存储器；以及控制器，与所述接收器、所述初级绕组和所述存储器通信， 所述控制器编程为执行如下步骤经由所述收发器轮询所述多个远程设备来获得功率使用信息；获得所述多个远程设备的每一个的远程设备功率要求信息；将活动远程设备列表保存在所述存储器中；确定所述感应电源是否能够配置成向所述活动远程设 备列表上的所有设备充分供电；响应确定不能向所述活动远程设备列表上的所有设备 供电来调整所述多个远程设备的至少 一个的功耗特性；以及基于所述功率要求信息将所述感应电源配置成供电。
38. 如权利要求37所述的感应电源，其中所述控制器编程为通过 如下步骤中的至少 一个来获得各远程设备的远程设备功率要求信息(1)从存储器中保存的远程设备功率要求信息的数据库获得所需的电 压量和电流量这两者中的至少一个，其中所述设备ID是所述数据库 的关键字；以及(2)经由所述收发器从所述远程设备接收为所述远程 设备供电所需的电压量和电流量这两者中的至少 一个。
39. 如权利要求37所述的感应电源，其中所述控制器编程为将 不同的设备编号分配给各远程设备。
40. 如权利要求37所述的感应电源，其中所述控制器编程为执行 如下步骤通过响应所述多个远程设备的任一个的状态的变化和所述 多个远程设备的任一个的存在的变化这两者中的至少一个而更新所 述活动远程设备列表，将所述活动远程设备列表保存在存储器中。
41. 如权利要求38所述的感应电源，其中所述控制器编程为执行 如下步骤:通过经由所述收发器指示所述活动远程设备列表上的至少一个远程设备改变功耗，来调整所述多个远程设备的至少一个的功耗特性。
42. 如权利要求38所述的感应电源，其中所述收发器包括通信线 圏、RF通信系统和初级绕组这三者中的至少 一个。
43. —种用于感应地向远程设备供电的无触点电源，包括初级电路，包括具有可变电容的可变电容器和具有可变电 感的可变电感器这两者中的至少一个，所述初级电路具有作为所述可 变电容器和所述可变电感器中的所述至少一个的函数而改变的可变 谐振频率，所述初级电路具有用于向所述远程设备传递功率的初级绕 组；接收器，用于接收来自所述远程设备的信息； 与所述初级电路电耦合的开关电路，所述开关电路工作在可变操作频率上；在操作上与所述初级电路耦合的电路传感器，所述电路传感器产生传感器输出；以及控制器，与所述电路传感器和所述接收器电耦合，其中所 述控制器编程为执行如下步骤(1) 响应从所述远程设备接收的信息，通过如下步骤中 的至少一个来改变所述初级电路的所述可变谐振频率(i)改变所述初 级电路的所述可变电容器的所述电容；以及(ii)改变所述初级电路的 所述可变电感器的所述可变电感；以及(2) 响应所述传感器输出来改变所述开关电路的所述可变操作频率。
44. 如权利要求43所述的无触点电源，其中所述控制器响应来自 所述远程设备的功率信息来改变所述可变谐振频率。
45. 如权利要求43所述的无触点电源，其中所述接收器包括初级 绕组、RF收发器、RF接收器、与所述初级绕组分离的通信线圈以及 作为所述初级绕组的 一部分的通信线圈这五者中的至少 一个。
46. —种用于为远程设备供电的无触点电源，所述无触点电源包括变换器，所述变换器具有占空比和操作频率；初级电路，耦合到所述变换器，所述初级电路具有谐振频率，所述初级电路具有用于向所述远程设备传递功率的初级绕组； 电源，耦合到所述变换器，所述电源具有干线电压； 接收器，用于接收来自所述远程设备的功率信息； 在操作上与所述初级电路耦合的传感器，所述传感器产生传感器输出；以及控制器，与所述接收器和所述传感器进行电通信，所述控制器编程为执行如下步骤(1) 在使用期间周期性地响应所述传感器输出来改变所 述变换器的操作频率、所述电源的干线电压和所述变换器的占空比这 三者中的至少一个；以及(2) 响应从所述远程设备接收的信息来改变所述初级电 路的谐振频率。
47. 如权利要求46所述的无触点电源，其中所述4妄收器是收发器 的一部分。
48. 如权利要求46所述的无触点电源，还包括存储器。
49. 如权利要求27所述的无触点电源，其中所述收发器与多个远 程设备通信。
50. 如权利要求49所述的无触点电源，其中所述收发器接收来自 每一个所述远程设备的功率信息。
51. 如权利要求50所述的无触点电源，其中所述收发器在所述功 率信息的所述存储器中创建列表。
52. 如权利要求51所述的无触点电源，其中所述控制器基于所述 列表确定干线电压、谐振频率和占空比这三者中的至少一个的最佳设 置。
53. 如权利要求52所述的无触点电源，还包括用于与工作站通信 的通信接口。
54. 如权利要求53所述的无触点电源，其中所述控制器通过所述 收发器创建所述工作站与所述远程设备之间的通信链路。
55. —种操作远程设备的感应电源的方法，所述方法包括 将所迷感应电源感应地与所述远程设备耦合； 在所述感应电源中，接收来自所述远程设备的功率信息； 在所述感应电源中，感测所述感应电源的功率特性，所感测的功率特性受通过所述感应耦合所反映的所述远程设备的特性影响；响应从所述远程设备接收的所述信息，通过如下步骤中的至少 一个来调整所述感应电源中的振荡电路的谐振频率(i)调整所述初级 电路的可变电容器的电容；以及(ii)调整所述初级电路的可变电感器 的电感；以及作为所述感应电源中的所感测特性的函数来调整所述感应电 源的l喿作频率、所述感应电源的占空比和所述感应电源的干线电压这 三者中的至少一个。
56. 如权利要求55所述的方法，其中所述接收器包括初级绕组、 RF收发器、RF接收器、与所述初级绕组分离的通信线圏以及作为所 述初级绕组的一部分的通信线圏这五者中的至少一个。
57. —种操作远程设备的感应电源的方法，所述方法包括 将所述感应电源感应地与所述远程设^禺合； 在所述感应电源中，接收来自所述远程设备的功率信息； 在所述感应电源中，感测所述感应电源的功率特性，所感测的功率特性受通过所述感应耦合所反映的所述远程设备的特性影响； 响应从所述远程设备接收的信息来选择频率范围；以及 作为所述感应电源中的所感测特性的函数来调整所述感应电源的操作频率、所述感应电源的占空比和所述感应电源的干线电压这三者中的至少一个。
58. 如权利要求57所述的方法，其中选择频率范围的步骤包括 响应从所述远程设备接收的所述信息，通过如下步骤中的至少 一个来 调整所述感应电源中的振荡电路的谐振频率(i)调整所述初级电路的 可变电容器的电容；以及(ii)调整所述初级电路的可变电感器的电感。
全文摘要
本发明的名称是“具有通信能力的自适应感应电源”。一种自适应电感镇流器具备与由该镇流器供电的远程设备通信的能力。为了改进镇流器的操作，该镇流器基于从远程设备接收的信息来改变其操作特性。此外，该镇流器可为远程设备提供与除自适应电感镇流器以外的设备通信的路径。
文档编号C02F1/00GK101588075SQ200910145439
公开日2009年11月25日 申请日期2004年1月22日 优先权日2003年2月4日
发明者D·W·巴曼 申请人:通达商业集团国际公司