传输频率匕比谐振频率f R更高，且步骤（f)还包括： (Π )当接收的反馈信号是第一类型SJ]，驱动器通过增量值-δ f膦低传输频率，以及 (f2)当接收的反馈信号是第二类型Sb的，驱动器通过增量值+ δ匕增加传输频率。
[0077] 在其它实施方案中，本发明的目的是教导另一种方法，用于从次级感应线圈传送 信号到感应功率传送系统的初级感应线圈，所述方法包括以下步骤：步骤（i)_连接初级感 应线圈到电压监视器，用于监视在初级线圈上的初级电压的幅度；步骤（ii)_连接次级感 应线圈到传输电路，用于选择性地增加感应功率传输系统的谐振频率；步骤在高于 谐振频率的初始传输频率上，提供振汤电压到初级感应线圈，从而在次级感应线圈中引起 电压；步骤（iv)_用传输电路以随着输入信号调节比特率信号来产生调制信号，并且间歇 性地根据调制信号，连接电元件到次级感应线圈，以及步骤（V)-用电压监视器以互关联初 级电压的幅度与用于产生输出信号的比特率信号。
[0078] 应当指出的是，术语"谐振频率"或如本文使用的"有效谐振频率"指的是相对于 频率的可变曲线的峰值的频率。特别应当指出的是，当谐振系统被衰减时，谐振频率有效地 增加。
[0079] 应当指出的是，为了实现本公开的方法或系统，各种任务可以被手动、自动或它们 的组合执行或完成。此外，根据选择的本公开的方法或系统的特定的实施方案的仪器和设 备，一些任务可以由硬件、软件、固件或它们的组合使用操作系统来实现。例如，硬件可以被 实现为芯片或电路，例如ASIC、集成电路等。如软件，根据本公开的实施方案所选择的任务 可以被实现为由使用任何适当操作系统的计算设备执行的多个软件指令。
[0080] 在本公开的各种实施方案中，如本文所描述的一个或多个任务可以由数据处理器 来执行，例如计算平台或分布式计算系统，用于执行多个指令。任选地，数据处理器包括或 访问易失性存储器，用于存储指令、数据等。另外地或可替代地，数据处理器可访问非易失 性存储器，如，磁性硬盘、闪存驱动器、可移动介质等，用于存储指令和/或数据。任选地，网 络连接可以附加地或可替代地被提供。用户接口设备可以被提供，如可视显示器、音频输出 设备、触觉输出等。此外，根据需要，用户输入设备可以被提供，如键盘、照相机、麦克风、加 速计、运动检测器或指示设备，如鼠标、滚球、触摸板、触敏屏等。
【附图说明】
[0081] 为了更好地理解本发明，并示出其如何被付诸实施，现在将参考附图，纯粹以示例 的方式。
[0082] 现在具体详细参考附图，强调的是，示出的细节是通过示例的方式，且目的仅仅是 本发明的优选的实施方案的说明性讨论，并且在提供什么被认为是本发明原理和概念方面 的最有用和最容易理解的描述的原因中被提出。在这点上，没有试图示出比本发明的基本 理解的必要细节更详细的本发明的结构细节；结合附图对本领域技术人员作出本发明几种 形式如何可以在实践中被体现的显而易见的描述。在附图中：
[0083] 图1是根据本发明的实施方案，示出具有反馈信号路径的感应功率传输系统的主 要元件的框图；
[0084] 图2是示出感应功率传输系统的工作电压的幅度如何随着传输频率变化的曲线 图；
[0085] 图3是表示笔记本电脑从感应功率出口汲取功率的示意图；
[0086] 图4是根据本发明的另一个实施方案，包括用于检测传输电压的大量增加的峰值 检测器的感应功率传输系统的电路图；
[0087] 图5是根据本发明的另一个实施方案，示出用于通过在感应功率传送系统中改变 功率传输频率来调节功率传送的方法的流程图；
[0088] 图6是根据本发明的另一个实施方案，示出具有感应反馈通道的感应功率传送系 统的主要元件的框图；
[0089] 图7是示出工作电压随传输频率的变化如何会被系统的谐振频率的变化影响的 曲线图。
[0090] 图8是根据本发明另一个实施方案，包括用于提供线圈到线圈的信号传送同时在 线圈之间具有不间断的感应功率传输的感应反馈通道的感应功率传输系统的电路图；
[0091] 图9是根据本发明的另一个实施方案，示出用于从次级感应线圈感应传送信号到 感应功率传送系统的初级感应线圈的方法的流程图；
[0092] 图10A是表示结合激活和终止机制的高效节能的感应功率传送系统的所选择的 组件的框图；
[0093] 图10B是表示用于激活和终止高效节能的感应功率传送系统的待机模式和传输 模式之间的转变的流程图；
[0094] 图11A是表示用于从高效节能的感应功率出口的感应功率出口的待机阶段到传 输阶段转变的可能的协议的选择阶段的流程图；
[0095] 图11B是表7K用于感应功率出口的可能的传输模式协议的流程图；和
[0096] 图11C是表示高效节能的感应功率接收器的工作的流程图；
[0097] 图12是表示感应功率传送系统的实施方案的所选组件的示意表示图；
[0098] 图13a和13b是分别用于感应发射器和感应接收器的状态机的插图；
[0099] 图14是表示在感应功率传送系统的工作期间使用的各种信息的表；
[0100] 图15是感应功率发射器的所选元件的框图；
[0101] 图16A和16B 7K出用于在感应功率传输系统中使用的可能的发射器的实施方案；
[0102] 图17是用作发射器的可能的感应功率出口的分解图；
[0103] 图18、19和20是表示用于感应功率发射器的实施方案的各种元件的可能参数的 表；
[0104] 图21是感应功率接收器的所选元件的框图；
[0105] 图22是列出可能的接收器的工作频率范围的示例的表；
[0106] 图23示出可能的接收器检测配置；
[0107] 图24示意性地表示可能的测试电路；
[0108] 图25是示出用于接收器检测机构的可能的参数的表；
[0109] 图26A和26B示出信号脉冲的特征；
[0110] 图27是示出用于各种信号类型的特征参数的表；
[0111] 图28示出用于信号脉冲的可能轮廓；
[0112] 图29是示出与信号脉冲相关联的可能的指令的表；
[0113] 图30是示出各种可能的接收器检测参数的表；
[0114] 图31-33示意性地表示用于各种条件的可能的阶段转变；
[0115] 图34是示出可能的接收器检测参数的表；
[0116] 图35示出描述在其中接收器将调节传递功率的方法的示例；
[0117] 图36A和36B示出用于频率减量请求的接收器和发射器的工作的示例；
[0118] 图37是示出接收器功率传送工作的表；
[0119] 图38示出用于数字ping的可能的轮廓；
[0120] 图39是示出在数字ping期间各个发射器约束的表；
[0121] 图40是不出发射器功率传送工作参数的表；
[0122] 图41是示出可能的控制算法参数的表；
[0123] 图42示出用于接收器线圈的可能的机械结构；
[0124] 图43是列出用于接收器线圈的各种机械参数限制的表；
[0125] 图44示意性地表示用于在接收器中使用的可能的谐振电路；
[0126] 图45是概括用于谐振电路的可能的参数的表；
[0127] 图46A和46B是可在发射器或接收器中被提供的屏蔽的说明示意图；和
[0128] 图47示出用于与系统一起使用的可能的磁体。
【具体实施方式】
[0129] 参考图1根据本发明的另一个实施方案，示出适于在非谐振频率上传输功率的感 应功率传送系统100的主要元件的框图。感应功率传送系统100由配置以提供功率到远程 次级单元300的感应功率出口 200构成。感应功率出口 200包括经由驱动器230有线连接 到电源240的初级感应线圈220。驱动器230被配置以提供振荡驱动电压到初级感应线圈 220。
[0130] 次级单元300包括有线连接到电负载340的次级感应线圈320,其被感应耦合到 初级感应线圈220。电负载340从电源240汲取功率。在与次级单元300相关联的发射器 122和与感应功率输出200相关联的接收器124之间可提供通信通道120。通信信道120 可提供反馈信号S等，到驱动器230。
[0131] 在一些实施方案中，电压峰值检测器140被提供以检测在传输电压中的大量增 加。如下面将被描述的，峰值检测器140可被用于检测不合常规的操作，如去除次级单元 200,引进功率消耗、短路等。
[0132] 图2是示出感应功率传送系统的工作电压的幅度如何根据传输频率变化的曲线 图。应当指出的是，当传输频率等于系统的谐振频率&时，电压在其最高值，该最大幅度被 称为谐振峰2。还应当指出的是，在到谐振峰2的任一侧的区域4a、4b中，图的斜率是陡峭 的。因而在感应传送系统中，其工作在或谐振的周围，频率中的小的变化导致感应电压的大 的变化。类似地，系统的谐振频率的小的变化导致感应电压的大的变化。由于这个原因，先 前技术的谐振感应传送系统通常对在环境条件或感应线圈之间的对准的变化中的小的波 动非常敏感。
[0133] 当前发明的实施方案的特定特征是驱动器230(图1)被配置且可操作以传输在基 本上不同于感应耦合的谐振频率的传输频率上振荡的驱动电压。任选地，传输频率被选择 以位于近线性区域6、8中的一个内，其中，频率-幅度曲线图的斜率不太陡。
[0134] 本发明的这个实施方案的一个优点现在可以参考图3被证明。示意图示出表示笔 记本电脑340经由次级功率接收单元300从感应功率出口 200汲取功率。功率接收单元 300包括次级感应线圈320,其在感应功率出口 200中被对准到初级感应线圈220。次级功 率接收单元300的任何横向位移改变次级感应线圈320到初级电感线圈220之间的对准。 由于改变对准，线圈对改变的组合的电感交替改变系统的谐振频率。
[0135] 如果感应功率出口 200在系统的谐振频率上传输功率，那么即使很小的横向移动 将显著减小感应电压的幅度。对比先前技术，在本发明的实施方案中，感应功率出口 200在 到谐振峰2(图2)的任一侧的区域6、8中的一个中的频率上传输功率，其中谐振图的斜率 浅的多。因此，系统具有如横向移动的变化的更大的耐受性。
[0136] 在高于系统的固有谐振频率上传输的感应功率出口的实施方案的另一个特征是， 如果系统的谐振频率因为某些原因增加，那么传输电压急剧增加。在优选的实施方案中，峰 值检测器140 (图1)被提供以监视功率出口 200的传输电压，并且被配置以检测指示谐振 频率增加的传输电压中的大量的增加。
[0137] 再次参考用于感应系统的谐振式，Λ = 1应当指出的是，在系统的电感L 或电容C中的任何减少增大谐振频率，并且可以由峰值检测器140来检测。
[0138] 作为使用峰值检测器140的示例，再次参考图3。将理解的是，在桌面环境中，导体 如回形针、金属规则、金属外壳的订书机、打孔机或任何金属物体，可以在感应功率出口 200 和次级功率接收单元300之间被引入。然后，由初级线圈220产生的振荡磁场将在导体对 其加热中产生涡流，且由此从初级线圈220消耗功率。这样的功率消耗可能是浪费的和/ 或危险的。通常如上描述的功率消耗减少系统的电感L，从而增加其谐振频率。
[0139] 系统的电感L也可以通过去除次级线圈220,产生短路等被减小。峰值检测器140， 有线连接到感应功率出口，可以随着传输电压的大量增加检测任何这些方案。在需要时， 功率传送系统还可以在峰值检测器140检测传输电压中的这种增加的事件中，被配置以关 闭、发出警告或以其它方式保护用户和系统。
[0140] 图4是感应功率出口 6200和次级单元6300的电路图。次级单元6300包括经由 整流器6330有线连接到电负载6340的次级线圈6320。
[0141] 感应功率出口 6200包括由连接到电源6240的半桥转换器6230驱动的初级线圈 6220。半桥转换器6230被配置以在高于系统的谐振频率的频率上驱动初级线圈6220,且峰 值检测器6140被配置以检测传输电压的增加。
[0142] 尽管只有半桥转换器在图4中被表示，但是应当指出的是，其它可能的驱动电路 包括：DC到DC转换器、AC到DC转换器、AC到AC转换器、回扫变压器、全桥转换器、反激变 换器或正激转换器的示例。
[0143] 非谐振传输的另一个优点是，传输频率可以被用于调节功率传送。先前技术的感 应功率传送系统，通常通过改变传输电压的占空比调节功率传送。不像先前技术的系统，因 为本发明的实施方案在不等于系统的谐振频率的频率上传输，驱动器230可被配置以通过 调整传输频率调节功率传送。
[0144] 该调节参考图2被说明。在本发明的实施方案中，传输频率可以被选择在4的下 限频率值和fu的上限频率值之间的曲线的近似线性区域8中。高于系统的谐振频率匕的 传输频率ft，产生Vt的感应电压。该感应电压可通过降低传输频率增加，使得它更接近谐 振频率fR。相反，感应电压可以通过增加传输频率降低，使得它进一步从谐振频率fR减少。 例如，传输频率的调整由S f产生在δ V的感应电压的变化。
[0145] 在一些实施方案中，通信通道120 (图1)在次级单元300和感应功率出口 200之 间被提供以通信所需要的工作参数。在本发明的工作参数的实施方案中，通信通道120可 被用以指示由电负载340所需的传输频率给驱动器230。
[0146] 通信通道120还可在功率传输期间提供反馈信号。反馈传输可通信所需的或监视 的电负载240的工作参数，如：
[0147] 用于电负载240的所需的工作电压、电流、温度或功率，
[0148] 供给电负载240在工作期间的测得的电压、电流、温度或功率，
[0149] 由电负载240在工作期间接收的测得的电压、电流、温度或功率等。
[0150] 在一些实施方案中，在驱动器230中的微控制器可以用这样的反馈参数来计算所 需的传输频率，并相应地调整驱动器。可替代地，简单的反馈信号可以被提供指示是否有更 多或更少的功率是所需的。
[0151] 使用简单的反馈信号的功率调节方法的一个示例在图5的流程图中被示出。该方 法包括以下步骤：
[0152] 步骤（a)_驱动器230在比系统的谐振频率fR更高的传输频率f t上提供振荡电 压。
[0153] 步骤（b)-在次级线圈320中引起次级电压。
[0154] 步骤（c)_在次级单元300中的功率监视器，监视由电负载340接收到的功率。
[0155] 步骤（d)_如果由电负载340接收的功率位于预定范围内，那么不采取任何动作。 如果由电负载340接收的功率低于预定的范围，那么第一类型&的反馈信号被发送到驱动 器。如果由电负载340接收的功率高于预定的范围，那么第二类型Sb的反馈信号被发送到 驱动器。
[0156] 步骤（e)_反馈信号由驱动器230接收。
[0157] 步骤（f)_如果接收的反馈信号是第一类型&的，那么传输频率通过增量值+ δ f i 增加。如果接收的反馈信号是第二类Sb的，那么传输频率通过增量值-δ f 2降低。
[0158] 应当指出的是，通过使用上面描述的功率调节方法，当通过负载接收的功率太高 时，一系列的第一类型Sa的反馈信号将被传输，直到功率被减小到可接受的范围。同样地， 当通过负载接收的功率太低，一系列的第二类型Sb的反馈信号将被传输，直到功率被增大 到可接受的范围。应当指出的是，正增量值3匕可以大于、小于或等于负增量值δ f2。
[0159] 可替代地，使用频率调整的其它功率调节方法可以被使用。例如，电负载的工作参 数可被监视且它们的值可经由通信通道120被传输到功率出口。然后功率出口中的处理器 可直接计算所需的传输频率。
[0160] 上面描述的方法，指位于线性区域8内（图2)的比谐振峰2更高的非谐振传输频 率。然而，应当理解的是，在替代的实施方案中，当传输频率位于谐振曲线的下部线性区域 时，频率控制的功率调节可以被实现。然而，对于某些实施方案，传输频率在较高线性8的 选择可能是优选的，特别地，其中如上面描述的峰值检测是所需的。
[0161] 返回参考图1，各种发射器122和接收器124可以被用于通信通道120。其中，如感 应系统的通常情况下，初级和次级线圈220、320被电位隔离，例如，可以被使用光耦合器。 发光二极管用作发射器且在短距离发送编码光信号到用作接收器的光电晶体管。然而，光 耦合器通常需要被对准，使得在发射器和接收器之间有瞄准线。在系统中发射器和接收器 之间的对准可能很难实现，光耦合可能是不恰当的，且替代的系统可以是优选的，例如通过 压电元件或无线电信号传输的超声波信号，如蓝牙、WiFi等。可替代地，初级和次级线圈 220、320本身可作为发射器122和接收器124。
[0162] 在某些实施方案中，光发射器，如发光二极管（LED)的示例，被并入次级单元300 内，且被配置和可操作以传输一类强度能够穿透次级单元300和功率出口 200的外壳的电 磁辐射。光接收器，如光电二极管、光电晶体管、光敏电阻等，被并入功率出口 200内，用于 接收电磁辐射。
[0163] 参考图6的框图，本发明的某些实施方案的特定特征是感应通信通道2120被并入 感应功率传送系统2100,用于在感应功率出口 2200和远程次级单元2300之间传送信号。 当输入信号Sin由次级单元2300提供而不中断从出口 2200到次级单元2300的感应功率传 送时，通信通道2120被配置以在功率出口 2200中产生输出信号S。#。
[0164] 感应功率出口 2200包括经由驱动器2230有线连接到电源2240的初级感应线圈 2220。驱动器2230被配置以通常在比系统的谐振频率fR高的电压传输频率f ,上，提供振 荡驱动电压到初级感应线圈2220。
[0165] 次级单元2300包括有线连接到电负载2340的次级感应线圈2320,其感应耦合到 初级感应线圈2220。电负载2340从电源2240汲取功率。其中电负载2340需要直流供应， 例如用于电化学电池等的充电设备，整流器2330可被提供以整流在次级线圈2320中引起 的交变电流信号。
[0166] 感应通信通道2120被提供用于从次级感应线圈2320到初级感应线圈2220传送 信号，同时伴随从初级感应线圈2220到次级感应线圈2320的不间断的感应功率传送。通 信通道2120可提供反馈信号给驱动器2230。
[0167] 感应通信通道2120包括传输电路2122和接收电路2124。传输电路21