CN103457363A - 带设备识别的感应电源 - Google Patents

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Abstract

一种使用唯一识别频率来识别远程设备（14）的感应电源系统（10）。该系统包括能够以不同频率向远程设备（14）感应性地提供功率的AIPS（12）和储能电路（48）以及用于在储能电路（48）处感测远程设备的反射阻抗的传感器（16）。该系统还包括多个不同的远程设备（14），每个具有唯一的谐振频率。在操作中，AIPS（12）能够通过以多个唯一识别频率向远程设备（14）施加功率直至远程设备（14）响应于识别频率之一而建立谐振来识别存在于感应场中的远程设备（14）的类型。AIPS（12）包括通过评估传感器数据来识别何时已建立谐振的控制器（40），所述传感器数据表示远程设备（14）的反射阻抗。一旦确定了远程设备的身份，则AIPS（12）可以从存储器（24）获得远程设备（14）的操作参数以保证高效的操作并帮助识别故障状态。

Description

带设备识别的感应电源
本申请是于2009年9月2日进入中国国家阶段的申请号为200780051967.0且发明名称为“带设备识别的感应电源”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及感应电源（inductive power supply）系统，更特别地涉及用于对多种替代性远程设备进行感应供电的装置和方法。
背景技术
对无线电源系统存在浓厚且不断提高的兴趣，特别是在诸如蜂窝电话、音乐播放器、个人数字助理及其它远程设备之类的消费和商务电子装置领域。无线电源系统与传统的有线连接相比提供多种益处。最显著的是，它们消除了对各种充电线的需要和对反复地插入和拔出电子设备以进行再充电的需要，从而降低了成本并且改善了使用的容易性和方便性。
许多年以来，已经可获得用于使用电磁感应的原理来提供无线功率的系统。由于对先前存在的感应技术的实际限制，传统的系统遭受有限的成功。例如，为了提供合理的高效操作，传统的感应系统常常要求初级线圈与次级线圈之间精密准确的对齐以及感应电源中的电子装置与远程设备中的电子装置之间的高度协调调谐（coordinated tuning）。这些问题由于不同的远程设备通常在不同的参数内操作这一事实而变得复杂。例如，一种蜂窝电话型号可能具有与不同的蜂窝电话型号不同的操作参数组，并且在诸如蜂窝电话与音乐播放器之类的不同类型的远程设备之间可能存在甚至更大的差异。
Kuennen等人的美国专利6,825,620公开了一种感应电源系统，该感应电源系统具有调整其操作以符合各种负载的操作参数的能力。通过引用而将kuennen等人的题为“Inductively Coupled Ballast Circuit”且在2004年11月30日发布的美国专利6,825,620结合到本文中。这种感应电源系统能够高效地为多种负载供电。虽然与先前存在的系统相比有明显改进，但在一些应用中期望与使用单个感应电源系统的大量产品相比有甚至更高的效率。在一些应用中，存在对单个感应电源的期望，该单个感应电源能够基于不同负载的各种操作参数而在那些负载之间进行区别。在其它应用中，还存在对单个感应电源系统的期望，该单个感应电源系统能够更容易地识别大量远程设备上的故障状态。
发明内容
本发明提供了一种感应电源系统及相关方法，其中，自适应感应电源（“adaptive inductive power supply，AIPS”）通过反射阻抗来识别远程设备，并且根据远程设备的身份控制操作。本发明还给AIPS提供通过识别次级电路何时在所识别的设备的正常操作条件（operating condition）之外操作来评估故障状态的能力。
在一个实施例中，本发明包括一种AIPS，该AIPS具有能够在各种频率下向次级电路供电（supply power）的控制器和能够直接或间接地感测储能电路中的电流的电流传感器。在本实施例中，每个远程设备或每种远程设备包括个别地或共同地提供为该设备或该种远程设备所独有的签名（signature）的一个或多个谐振频率。例如，识别频率（多个）可以唯一地识别特定型号的蜂窝电话或特定型号的个人数字助理。该系统还可以包括查找表或其它包含一个或多个可识别远程设备的操作信息的数据集合。此信息可以用来建立操作参数并识别故障状态。
在操作中，AIPS以唯一地与特定远程设备相关联的频率向次级电路施加短功率脉冲（pulse of power）。如果远程设备在该脉冲频率下具有谐振频率，则该远程设备将汲取（draw）一定材料量的电流，该电流将通过反射阻抗而被反射回到储能电路中。当来自电流传感器的输入显示增加的功率汲取时，控制器将识别远程设备的存在。这允许AIPS识别到存在特定的远程设备并从查找表获得其操作参数。一旦检索到操作参数，则AIPS可以使用所检索的参数来更高效地给设备供电并且在实际操作条件超出所检索的操作参数时识别已发生故障状态。
在一些应用中，远程设备可以固有地包括谐振频率（或多个谐振频率），该谐振频率足够独特而允许其充当识别频率。在此类应用中，当施加相应的识别频率时，远程设备将在谐振下操作，从而唯一地识别该远程设备。
在其它应用中，远程设备可能在将唯一地识别远程设备的频率下并不固有地具有谐振频率。在具有这种性质的远程设备的情况下，可以给远程设备提供识别电容器，该识别电容器被选择为向远程设备提供能使用识别ping（identification ping）来识别的唯一谐振频率（或频率模式）。在一些应用中，远程设备的主电路可以掩盖识别电容器。因此，在一些应用中，远程设备可以包括负载延迟电路，该负载延迟电路将远程设备的主电路与次级线圈和识别电容器隔离足够长的时间段以允许由识别电容器建立谐振并使该谐振被反射回到储能电路。
在其中潜在远程设备的数目很大的应用中，可以使用多个电容器来为远程设备提供多个谐振频率，所述多个谐振频率响应于不同频率下的ping而为每个远程设备提供唯一的谐振“签名”。例如，可以使用两个不同的电容器来提供三个单独的谐振频率－每个电容器分别使用一个且两个电容器的组合使用第三个。在一个实施例中，可以使用在选择频率下谐振的存在或不存在作为二进制码的位，其可以唯一地识别仅具有有限数目的频率的大量远程设备。
在一个实施例中，该方法一般包括如下步骤：在识别频率下向次级电路施加短功率脉冲，等待一段时间并感测储能电路中的电流以确定是否存在在短功率脉冲的频率下具有谐振频率的远程设备。如果存在，则识别远程设备并且可以从查找表或其它存储设备中获得（pull）操作参数。如果不存在，则AIPS可以移动到下一个识别频率并重复该过程。在一些应用中，可以在每个识别ping之间实行小的延迟以允许电路稳定下来，以便来自一个识别ping的残余能量不会影响远程设备对下一个识别ping的响应。该系统可以在所有可能的识别频率之中反复循环，直到确实地识别到远程设备。
在另一实施例中，向能够由感应电源供电的每个远程设备提供带有相同公共谐振频率的电容器。感应电源被编程为以该单个公共谐振频率发送短功率脉冲。如上所述，来自该设备的响应指示该设备能够接收来自电源的功率。
在另一实施例中，给能够由感应电源供电的每个设备装配带有公共谐振频率的电容器以及带有唯一的第二（secondary）和/或第三（tertiary）谐振频率的一个或多个附加电容器。根据本实施例，感应电源被编程为以单个公共谐振频率发送短功率脉冲。当电源感测该频率下的响应时，感应电源以不同的频率或在一个频率范围内发出附加短脉冲。根据各种频率下的响应，电源能够辨别设备的类型以及特定的设备型号。
一旦识别了远程设备，AIPS可以依照从存储器获得的操作参数而向该远程设备提供功率。另外，AIPS可以使用来自查找表的信息来帮助识别故障状态。例如，查找表可以包括最小和最大操作频率以及最小和最大电流利用率（current usage）。如果初级线圈上的电流汲取超过从查找表检索的最大电流，则AIPS将识别到故障状态并采取适当的动作，诸如使初级线圈断电。
本发明提供了一种简单且有效的用于识别远程设备的方法和装置。查找表允许AIPS检索关于远程设备的信息，诸如正常的操作参数。这允许AIPS更有效地向远程设备供电并且更容易地识别故障状态。在单个谐振频率未提供足够数目的唯一标识的应用中，可以为每个设备提供识别频率模式（pattern）。在远程设备固有地包括唯一识别谐振频率（或频率模式）的应用中，本发明不需要对远程设备进行修改。在远程设备不包括固有的唯一识别谐振频率的应用中，可以给远程设备提供一个或多个识别电容器，该识别电容器为远程设备提供识别频率或识别频率模式。在另一方面，本发明提供了一组标准，根据该组标准，可以由预定的识别频率来识别一类远程设备。这允许AIPS对在远程设备的预定类别之一内符合的基本无限数目的远程设备执行智能操作。
通过参考当前实施例的详细说明和附图，将容易理解并认识到本发明的这些及其它目的、优点、以及特征。
附图说明
图1是依照本发明的实施例的感应电源系统的示意图。
图2是一个实施例的感应电源系统的电路图。
图3A是具有识别电容器的替代性远程设备的电路图。
图3B是具有多个识别电容器的替代性远程设备的电路图。
图4是第二替代性远程设备的电路图。
图5是示出可从选择电容器组合中获得的各种电容器值及相关谐振频率的表格。
图6是示出用于识别远程设备的方法的一般步骤的流程图。
具体实施方式
在图1中示出依照本发明的实施例的感应电源系统。感应电源系统10一般包括自适应感应电源（“AIPS”）12和多个远程设备14之一。AIPS 12一般包括带有能够感应性地（inductively）发送功率的初级线圈18（参见图2）的储能电路48。AIPS还包括用于选择性地控制初级线圈18以其产生功率的频率的控制器20和能够感测来自远程设备14的反射阻抗的传感器16。AIPS 12被设计为与一个或多个远程设备14一起使用，每个远程设备14具有唯一的谐振频率或唯一的谐振频率模式。在操作中，AIPS 12在识别频率下向初级线圈18施加功率并随后使用电流传感器16来评估远程设备14的反射阻抗。如果远程设备14在该识别频率下具有谐振频率，则AIPS 12知道什么类型的远程设备被感应性地耦合到AIPS 12并且AIPS 12可以从查找表或其它存储设备恢复操作参数。恢复的信息可以被AIPS用来提供远程设备的高效操作并识别故障状态。
I. 自适应感应电源
本发明适合于与多种自适应感应电源一起使用。本文所使用的术语“自适应感应电源”意图广泛地包括能够在多个不同频率下提供功率的任何感应电源。为了公开的目的，结合特定的AIPS 12来描述本发明。所示的AIPS 12仅仅是示例性的，然而可以用能够在不同频率下提供感应功率（inductive power）的基本上任何AIPS来实现本发明。
在所示的实施例中，AIPS 12一般包括频率控制器20和储能电路48。在操作中，频率控制器20向储能电路48施加功率以产生电磁感应功率源。所示实施例的频率控制器20一般包括微控制器40、振荡器42、驱动器44和逆变器（inverter）46。微控制器40可以是诸如PIC18LF1320的微控制器或更通用的微处理器。振荡器42和驱动器44可以是分立部件，或者可以将它们结合到微控制器40中，例如在图2所示的实施例中，振荡器42是微控制器40内的模块。频率控制器20还可以包括用于对微处理器40和驱动器44供给低压电力的低压电源26。在本实施例中，频率控制器20的各种部件在由微控制器40指令的频率下共同地驱动储能电路48。更具体地说，微控制器40设置振荡器42的定时。在某些操作模式下，微处理器40可以根据来自电流传感器16的输入建立操作频率。振荡器42又在由微控制器40所建立的频率下操作驱动器44。驱动器44提供用以操作逆变器46内的开关47a-b所需的信号。结果，逆变器46从DC（直流）电源50向储能电路48提供AC（交流）电力。
在所示的实施例中，电流传感器16是电流变压器（current transformer），其初级线圈设置在储能电路48中而其次级线圈连接到微控制器40。AIPS可以包括用于在电流变压器输出被供给到微控制器40之前调节电流变压器输出的调节电路28。虽然所示的实施例包括用于感测远程设备的反射阻抗的电流变压器，但AIPS 12可以包括能够提供与来自远程设备14的反射阻抗有关的信息的基本上任何替代类型的传感器。此外，虽然所示实施例的电流传感器16位于储能电路中，但电流传感器（或其它反射阻抗传感器）可以位于能够提供表示远程设备中存在或不存在谐振的读数（reading）的基本任何位置。
在所示的实施例中，AIPS还包括查找表24或其它能够存储与多个远程设备14的操作参数有关的信息的存储设备。所存储的信息可以用来允许AIPS 12更高效地对远程设备14供电并且更容易地识别故障状态。在一些应用中，AIPS 12可能意在与特定组的远程设备14一起使用。在这些应用中，查找表24包括每个远程设备14的唯一谐振频率（或频率模式）以及相关信息的期望集合，诸如最大和最小操作频率与电流利用率。然而，查找表24可以包括在操作远程设备14时可能对AIPS 12有用的基本任何信息。例如，在期望建立与远程设备14的无线通信的应用中，查找表24可以包括关于远程设备14的无线通信协议的信息。
储能电路48一般包括初级线圈18和电容器52。可以将电容器52的电容选择为在预期的操作参数下平衡初级线圈18的阻抗。储能电路48可以是串联谐振储能电路（如所示）或并联谐振储能电路（未示出）。可以将本发明结合到美国专利6,825,620所示的AIPS中，该专利如上所述通过引用而结合到本文中。作为另一示例，可以将本发明结合到题为“Adapted Inductive Power Supply”并于2004年7月8日公开（于2003年10月20日提交的美国Serial No.10/689,499）的Baarman的美国专利申请公开US 2004/130916A1中所示的AIPS中，该专利申请也通过引用而结合到本文中。此外，可能期望与能够建立与远程设备的无线通信的AIPS相结合地使用本发明，该AIPS例如题为“Adapted Inductive Power Supply with Communication”并于2004年7月8日公开（于2003年10月20日提交的美国Serial No.10/689,148）的Baarman的美国专利申请公开US 2004/130915A1中所示的AIPS，该专利申请通过引用而结合到本文中。
II. 远程设备
本发明意图与不同设计和构造的多种远程设备一起使用。可以预期这些不同的远程设备将需要不同频率下的功率并将具有不同的电流要求。
在一些应用中，远程设备可以固有地包括唯一的谐振频率或谐振频率模式。例如，特定类型的远程设备可以包括195 kHz的谐振频率。如果由AIPS所识别的其它远程设备中没有一个包括195 kHz的谐振频率，则195 kHz可以充当这种类型的远程设备的识别频率。另一方面，如果远程设备不包括在可能需要被识别的一组远程设备之间独有的谐振频率，则可以使用唯一的谐振频率模式的存在来识别该远程设备。例如，远程设备可以具有195 kHz的一个谐振频率和215 kHz的另一谐振频率。即使其它远程设备具有195 kHz或215 kHz的谐振频率，但在单一类型的远程设备中两种谐振频率的组合也可以足够唯一地识别远程设备的类型。如果两种谐振频率不足以唯一地识别远程设备的类型，则可以考虑甚至更多的谐振频率，直到唯一的识别频率模式出现。
为了公开的目的，在图2中示出了具有固有识别频率的远程设备14的一个实施例。在图2的实施例中，远程设备14一般包括用于接收来自AIPS 12的电力的次级线圈22、电桥（bridge）30（或其它用于将AC电力转换为DC的整流器）、充电电路32、电池34和主电路36。在操作中，电桥30将次级线圈22中产生的AC电力转换成DC电力，在本实施例中需要DC电力来操作充电电路32。充电电路是众所周知的并广泛地与多种可再充电电子设备一起使用。如果需要，可以将充电电路32配置为对电池34充电和/或对远程设备14供电（如果远程设备14已通电）。能够对电子设备充电和/或供电的充电电路是众所周知的，因此将不会进行详细描述。在一些应用中，充电电路32将是主电路36的一部分。在其它应用中，充电电路32将是单独的电路，并且如果需要，甚至可以由AIPS 12来控制。术语“主电路”用来泛指远程设备14的操作电路。
虽然所示的实施例是结合电池供电的远程设备描述的，但本发明可以通过去除电池34和充电电路32并且例如经由可以包括变压器或整流器（诸如电桥30）的适当电力调节电路将次级线圈22连接到主电路36而可选地用来直接对远程设备供电。
在另一实施例中，可以给远程设备提供一个或多个识别电容器，这些电容器提供期望识别频率下的谐振。虽然可与所有远程设备一起使用，但本实施例可能对不具有固有识别频率或固有识别频率模式的远程设备而言最有用。图3A示出了具有识别电容器38'的示例性远程设备14'的电路图。如图3A所示，跨越次级线圈22'而并联地连接识别电容器38'。识别电容器38的电容被选择为建立识别频率下的谐振。在本实施例中，充电电路32'和/或主电路36'可能会掩盖（mask）识别电容器38'，这使得AIPS 12难以或不可能识别所述识别电容器38'的存在。因此，在本实施例中，远程设备14'包括负载使能延迟电路（load enable delay circuit）54'，该负载使能延迟电路54'在足以使识别电容器38'建立谐振并且将该谐振通过反射阻抗传送到AIPS 12的时间段内防止充电电路32'和/或主电路36'接收电力。负载使能延迟电路54'可以包括只有在足够的时间段过完之后才将电桥30'连接到充电电路32'的简单定时开关电路。本实施例特别适合于将本发明结合到已包括充电电路的远程设备中。图4示出了意图主要用于将本发明结合到这样的远程设备中的替代性实施例，该远程设备尚未包括充电电路或包括具有带有使能输入端（enable input）的微处理器的充电电路。在本实施例中，将负载使能延迟54'''连接到充电电路32'''中的微处理器的“使能”输入端。在本实施例中，负载使能延迟54'''并不使能充电电路32'''，直到过去了足够的时间量以使AIPS 12识别到识别电容器38'''是否已建立谐振。
在图3A的实施例中，远程设备14'仅包括单个识别电容器38'。在图3B所示的实施例中，向远程设备14''提供并联连接到负载的三个识别电容器38a～c''，每个电容器提供不同频率下的谐振。以类似的方式，如果需要，可以提供附加识别电容器以建立甚至更多的附加谐振频率。例如，图5是示出可以使用四个电容器的不同组合来提供的谐振频率的表格。标为C1～C4的第一个四列列出四个不同电容器的电容（单位为微法）。在本示例中，电容器是8.2、6.8、3.3和2.2微法的电容器。此表格中所使用的电容器仅仅是示例性的并不意图限制本发明的范围。标为C1～C4的第二个四列识别包括在该特定组合中的电容器，使用“1”来表示电容器的存在，使用“0”来表示电容器的不存在。标为“电容（Capacitance）”的列提供该特定组合中的电容器的组合电容。标为“频率（Frequency）”的列提供当电感是如最后一列所指定的0.000000309时电容器组合的谐振频率。例如，第四行在C1和C2列中包括“1”以指示将8.2微法电容器和6.8微法电容器组合以提供3.7173微法的组合电容，该组合电容将具有大约148.5 kHz的谐振频率。除由两个电容器的组合电容所产生的谐振频率之外，识别电容器还将建立该组合中的每个电容器的单个电容下的谐振。因此，继续第4行的示例，组合电容器还将具有大约100 kHz（8.2微法电容器的共振频率）和大约109.9 kHz（6.8微法电容器的共振频率）的谐振频率。由此可见，8.2和6.8微法电容器的组合提供识别谐振模式，其中谐振为大约100 kHz、109.9 kHz和148.5 kHz。
上述特定远程设备仅仅是示例性的，因为本发明非常适合于与具有识别频率并能够感应性地接收AIPS限度内的电力的基本上任何远程设备一起使用。
III. 操作
结合图6来描述系统10的一般操作。在本实施例中，系统10被配置为识别多个远程设备之一。每个远程设备包括在远程设备之间独有的单个谐振频率。因此，AIPS 12可以通过在每个潜在的识别频率之间循环直至在潜在识别频率之一下建立谐振的远程设备出现来唯一地识别远程设备。
在所示的实施例中，向AIPS 12提供定义多个潜在识别频率的数据。例如，可以将潜在识别频率的列表或表格存储在微控制器40上的板载存储器中。识别过程从将识别频率设置100为列表中的第一频率开始。然后，AIPS 12以识别频率向储能电路48施加102功率。AIPS 12在延迟期104内继续向储能电路48施加功率。该延迟期（delay period）被选择为提供足以使远程设备14建立谐振并在储能电路48中产生足够反射阻抗的时间。延迟期可以是在识别过程中自始至终保持恒定的固定时间段。对于不同的应用，延迟期可以不同，但在所示的实施例中约为6微秒。在一些应用中，足够的延迟可以是系统中固有的，因此可能不需要实行单独的故意延迟步骤。如果远程设备14在该识别频率下包括谐振频率，则远程设备14将汲取电流，而电流汲取的该增加将被反射阻抗反射回到储能电路48。在延迟104结束之后，微处理器40获得106来自电流传感器16的输入。如上所述，可以使用调节电路28来调节电流传感器16的输出。微处理器40评估来自电流传感器16的输入以确定远程设备14在当前识别频率下是否具有谐振频率。在本实施例中，如果电流传感器读数在阈值之上，则微处理器40将断定存在谐振频率。通常，特定应用的阈值将是大于该应用的本底噪声（noise floor）加上额外静区（deadband）的值。对于不同的应用，静区量可以不同。
如果微处理器40确定远程设备14在当前识别频率下不包括谐振频率，则控制器20准备向储能电路48施加下一识别频率。更具体地说，微处理器40在相对较短的时间段内进入延迟114。延迟期被选择为提供足以使远程设备14稳定下来并使远程设备14中的能量充分消散的时间。该延迟期可以是在识别过程中自始至终保持恒定的固定时间段。对于不同的应用，稳定（settle）延迟期可以不同，但在所示的实施例中约为5毫秒。在一些应用中，足够的延迟可以是系统中固有的，因此可能不需要实行单独的故意稳定延迟步骤。延迟之后，微处理器40将识别频率设置为潜在识别频率列表中的下一频率。然后，该过程从以新的识别频率向储能电路48施加102功率的步骤开始重复。
如果微处理器40确定远程设备14在当前识别频率下包括谐振频率，则微处理器40将从查找表24检索110操作参数并将退出远程设备识别过程。然后，微处理器40可以使用从查找表24检索的操作参数来操作112远程设备14。查找表24可以包括预期的操作频率并且通过以取回的（recalled）操作频率向储能电路48施加功率来开始操作。微处理器40还可以使用从查找表获得的最大和最小电流汲取值来确定故障状态的存在。例如，如果在操作期间由电流传感器感测的实际电流汲取超过最大电流汲取或低于最小电流汲取，则微处理器40将断定存在故障状态。微处理器40可以被编程为如果遇到故障状态则采取补救措施。可选地，微处理器40可以重新开始识别过程以确定在初级线圈18附近是否已放置不同的远程设备40。
在上述实施例中，微处理器40在一列潜在识别频率之中循环以试图识别远程设备。作为在列表之中循环的替代方案，AIPS 12可以被编程为使用指定的步进值简单地在一个频率范围内循环。例如，通过以5 kHz为增量从100 kHz步进至300kHz。
另一方面，本发明提供了一种用于为远程设备建立使用频率识别的标准的机制。在本实施例中，可以对每种类型的远程设备和其它识别特征指定唯一的识别频率。例如，该标准可以对每种类型的设备（例如蜂窝电话、个人数字助理、可能的数字音乐播放器）和/或对每个制造商（例如公司名称）指定不同的识别频率。在为每个制造商分配唯一的识别频率的应用中，可以允许制造商添加附加识别频率以指定型号和产品类型。
在用于建立标准的替代方法中，可以按照远程设备的种类而不是特定型号类型来建立识别频率。例如，可以对在给定操作参数组内操作的所有设备分配相同的识别频率（或识别频率模式）。这种替代方法特别适合用于多个不同类型的远程设备能够根据查找表中的单个记录中所规定的操作参数进行操作的应用中。
根据另一实施例，向能够由感应电源感应性地供电或充电的每个设备提供至少一个公共谐振频率和至少一个唯一频率。例如，参照以上实施例和附图，向能够由AIPS 12充电的每个设备提供8.2微法电容器，这就为设备提供100kHz的主识别谐振频率。AIPS 12以约100kHz反复地发出脉冲。如果将谐振频率为100kHz的设备14放置在AIPS 12所产生的场内，则AIPS继续进行附加频率的扫描以识别设备14的类型。根据一个实施例，给每个个别电池类型的充电电路提供第二个唯一谐振频率或第二识别频率。例如，每个锂离子电池进一步包括可提供109.4 kHz的第二谐振频率的电容器或其它电路；每个镍镉电池被提供有可提供在148.5 kHz的第二谐振频率的电容器或其它电路。根据另一实施例，每个电池还可以配有可提供用于识别该电池的个别制造商或提供商的第三谐振频率的电容器或其它电路。例如，由供应商X制造或出售的每个感应性地充电锂离子电池被提供有可提供100 kHz的主识别谐振频率、109.4 kHz的第二识别谐振频率以及130 kHz的第三识别谐振频率的一个或多个电容器或其它电路。由供应商Y制造或出售的每个锂离子电池被提供有可提供100 kHz的主识别谐振频率、109.4 kHz的第二识别谐振频率以及140 kHz的第三识别谐振频率的一个或多个电容器或其它电路。根据另一实施例，可以添加附加识别谐振频率以区别例如由供应商X或供应商Y出售的不同类型的感应性地充电的锂离子电池。此类识别将允许AIPS不仅根据如上所讨论的各种负载类型的要求、而且根据那些负载类型的个别制造商或提供商的特定要求来调节充电或功率控制。显然，此类识别策略和协议不仅可以用来识别由可再充电电池供电的感应负载，而且可以用来识别被直接感应性地供电的那些负载。
以上讨论的标准依赖于识别频率范围的分配。根据在识别过程期间感测谐振存在的AIPS的分辨率，对于不同的应用，识别频率之间的间距可以不同。例如，具有足以准确地识别5 kHz频率差的分辨率的AIPS可以使用识别频率之间（例如250 kHz与255 kHz）5 kHz的间隔。具有较低分辨率的AIPS可能需要识别频率之间（例如250 kHz与260kHz）的更大间隔。
以上是对本发明的当前实施例的说明。在不脱离如随附权利要求书中限定的本发明的精神和更广泛方面的情况下，可以进行各种修改和变更，所述随附权利要求书应依照包括等同原则的专利法的原理来解释。例如使用冠词"一"、"一个"、"该"或"所述"对单数形式的权利要求元素的任何参考不应被理解为将该元素局限于单数。

Claims (84)

1.一种用于控制感应电源的方法，包括步骤：
将识别频率与远程设备相关联，该识别频率包括至少一个频率，在该至少一个频率下远程设备具有谐振频率；
以识别频率向远程设备施加感应场；
确定在施加的识别频率下远程设备是否基本上具有谐振频率；以及
基于所述确定步骤的结果来操作感应电源以给所述远程设备供应操作无线功率。
2.权利要求1的方法，其中，所述操作步骤还被定义为如下步骤：
如果远程设备在施加的识别频率下基本上具有谐振频率，则从与感应电源相关联的存储器中检索远程设备的至少一个参数；以及
在所述检索步骤之后，操作感应电源以依照所述参数向远程设备施加功率。
3.权利要求2的方法，还包括将与识别频率相关联的远程设备的至少一个参数存储在存储器中的步骤。
4.权利要求3的方法，其中，所述关联步骤还被定义为将多个不同的识别频率与多个不同的远程设备相关联；以及
其中，对不同识别频率中的每一个重复所述施加步骤和所述确定步骤，直到远程设备被确定为在施加的识别频率下基本具有谐振频率。
5.权利要求4的方法，其中，所述存储步骤还被定义为将多个不同远程设备中的每一个的至少一个参数存储在存储器中。
6.权利要求5的方法，还包括步骤：主动将多个远程设备中的每一个配置为在期望的唯一频率、包括谐振频率的识别频率下包括谐振频率，由此可以由相应的识别频率来唯一地识别所述多个远程设备中的每一个。
7.权利要求5的方法，还包括如下步骤：主动将多个远程设备中的每一个配置为包括多个谐振频率，与每个远程设备相关联的识别频率包括在该远程设备中包括的多个谐振频率，由此每个远程设备可以由所述多个谐振频率来唯一地识别。
8.权利要求6的方法，其中，所述主动地配置多个远程设备中的每一个的步骤包括将电容器结合到多个远程设备中的每一个中以提供对应于电容器值的谐振频率的步骤。
9.一种用于操作感应电源的方法，包括如下步骤：
将多个识别简档和与每个识别简档相关联的至少一个操作参数存储在与感应电源相关联的存储器中；
以一个或多个频率向远程设备施加感应功率以确定包含在感应场内的远程设备的识别简档；
将确定的简档与存储的识别简档相比较以确定远程设备的身份；
在确定远程设备的身份后从存储器检索操作参数；以及
依照所检索的操作参数来操作感应电源以给所述远程设备供应操作无线功率。
10.权利要求9的方法，还包括确定远程设备的固有谐振频率简档以确定该远程设备的识别简档的步骤。
11.权利要求9的方法，还包括为远程设备提供识别简档的步骤。
12.权利要求11的方法，其中，所述为远程设备提供识别简档的步骤包括将识别电容器结合到远程设备中的步骤。
13.权利要求11的方法，其中，所述为远程设备提供识别简档的步骤包括将多个识别电容器结合到远程设备中的步骤。
14.权利要求9的方法，其中，每个识别简档包括一个或多个谐振频率。
15.权利要求14的方法，其中，所述施加步骤包括如下步骤：
以与存储的简档相关联的一个或多个频率施加功率脉冲；以及
感测储能电路中的电流以确定远程设备在施加的一个或多个频率下是否具有谐振频率。
16.一种用于安全地控制感应电源的方法，包括如下步骤：
确定将由感应电源供电的远程设备的公共识别简档，该公共识别简档包括一个或多个谐振频率；
为将由感应电源供电的每个远程设备提供公共识别简档；
以公共识别简档的一个或多个谐振频率向远程设备施加感应场；
确定所述远程设备是否具有与公共识别简档相对应的谐振频率简档；以及
如果远程设备具有与公共识别简档相对应的谐振频率简档，则操作感应电源以向远程设备供应操作无线功率。
17.权利要求16的方法，还包括如下步骤：
为由感应电源供电的每个远程设备提供唯一识别简档；
将多个唯一识别简档和相关操作参数存储在与感应电源相关联的存储器中；
一旦确定远程设备具有与公共识别简档相对应的谐振频率简档，则以对应于一个或多个唯一识别简档的一个或多个谐振频率向远程设备施加感应场；
确定所述远程设备是否具有与唯一识别简档之一相对应的谐振频率简档；
在确定远程设备与唯一识别简档之一相对应后从存储器检索相关操作参数；以及
在所述检索步骤之后，依照所检索的操作参数来操作感应电源以便向远程设备供电。
18.一种感应电源，包括：
感应场发生电路；
频率控制电路，电连接到所述感应场发生电路，所述控制电路能够以多个不同频率操作所述感应场发生电路；
反射阻抗感测电路，用以感测感应电源中的功率的特性，所述特性表示远程设备的反射阻抗；
识别电路，用以根据所述反射阻抗感测电路的输出来确定远程设备的识别简档；以及
电源控制电路，用于根据远程设备的识别简档向远程设备供应操作无线功率。
19.权利要求18的感应电源，其中，所述感应场发生电路包括具有初级线圈的储能电路。
20.权利要求19的感应电源，其中，所述频率控制电路包括振荡器和驱动器。
21.权利要求20的感应电源，其中，所述反射阻抗感测电路包括耦合到所述储能电路的电流感测变压器。
22.权利要求21的感应电源，其中，所述识别电路包括微控制器和存储器，所述存储器存储不同远程设备的多个识别简档和多个操作参数，所述操作参数中的每一个与所述多个识别简档中的一个或多个相关联。
23.一种感应电源与远程设备组合，包括：
具有识别简档的远程设备，所述识别简档包括一个或多个谐振频率；以及
感应电源，具有：
     驱动器；
     具有初级线圈的储能电路；
     在所述储能电路中的传感器，适于感测所述储能电路中的功率特性，所述功率特性表示所述远程设备的反射阻抗；
     识别电路，用以根据所述传感器的输出确定所述远程设备的所述识别简档；以及
     控制电路，用于根据所述远程设备的所述识别简档来控制所述感应电源的操作以给所述远程设备供应操作无线功率。
24.权利要求23的组合，其中，所述感应电源包括用于存储至少一个识别简档和与所述识别简档相关联的至少一个操作参数的存储器。
25.权利要求23的组合，其中，所述远程设备包括识别电容器。
26.权利要求23的组合，其中，所述识别简档包括所述远程设备的固有谐振频率。
27. 一种用以向远程设备供应操作无线功率的感应电源，所述感应电源包括：
感应场发生电路；
频率控制电路，电连接到所述感应场发生电路，所述频率控制电路能够以操作频率操作所述感应场发生电路；
反射阻抗感测电路，用以感测所述感应电源中的功率特性，所述特性表示所述远程设备的反射阻抗；
识别电路，用以根据所述反射阻抗感测电路的所述感测的特性来确定所述远程设备的识别简档，所述识别简档包括一个或多个谐振频率；
存储器，存储多个已知的远程设备的公共识别简档，其中所述公共识别简档包括一个或多个谐振频率；以及
电源控制电路，用于在所述远程设备具有与所述公共识别简档对应的识别简档的情况下向所述远程设备供应操作无线功率。
28.权利要求27的感应电源，其中，所述感应场发生电路包括具有初级线圈的储能电路。
29.权利要求28的感应电源，其中，所述频率控制电路包括振荡器和驱动器。
30.权利要求29的感应电源，其中，所述反射阻抗感测电路包括耦合到所述储能电路的电流感测变压器。
31.权利要求27的感应电源，其中，所述频率控制电路能够根据所述反射阻抗感测电路的所述输出来控制所述感应场发生电路的操作频率。
32.权利要求27的感应电源，其中，所述电源控制电路管理向所述远程设备的所述操作无线功率的供应以便对包括在所述远程设备中的电池进行充电。
33.权利要求27的感应电源，其中，所述电源控制电路管理所述操作无线功率的供应以便直接向所述远程设备供电。
34.权利要求27的感应电源，其中，所述感应电源能够向多个所述远程设备供应操作无线功率，并且其中所述识别电路能够确定所述多个所述远程设备中的每一个的多个识别简档。
35.权利要求27的感应电源，其中，所述远程设备包括识别电容器以给所述远程设备提供与所述公共识别简档对应的识别简档。
36.一种用于控制感应电源以向远程设备供应操作无线功率的方法，包括如下步骤：
确定能够由感应电源供电的多个已知的远程设备的公共识别简档，该公共识别简档包括一个或多个谐振频率；
提供具有设备电路和被配置为接收操作无线功率的次级线圈的远程设备，其中所述操作无线功率用于操作所述设备电路；
以公共识别简档的一个或多个谐振频率向远程设备施加感应场；
确定所述远程设备是否具有与公共识别简档相对应的谐振频率简档；以及
如果远程设备具有与公共识别简档相对应的谐振频率简档，则操作感应电源以向远程设备供应操作无线功率。
37.权利要求36的方法，其中所述提供步骤包括给所述远程设备提供识别电容器以给远程设备提供对应于所述公共识别简档的谐振频率简档。
38.权利要求36的方法，进一步包括如下步骤：
为由感应电源供电的远程设备提供唯一识别简档；
将所述唯一识别简档和相关操作参数存储在与感应电源相关联的存储器中；
一旦确定远程设备具有与公共识别简档相对应的谐振频率简档，则以对应于一个或多个唯一识别简档的一个或多个谐振频率向远程设备施加感应场；
确定所述远程设备是否具有与唯一识别简档之一相对应的谐振频率简档；
在确定远程设备与唯一识别简档之一相对应后从存储器检索相关操作参数；以及
在所述检索步骤之后，依照所检索的操作参数来操作感应电源以便向远程设备供应操作无线功率。
39.一种用于操作感应电源以向远程设备供电的方法，包括如下步骤：
提供具有设备电路和被配置为接收操作无线功率的次级线圈的远程设备，其中所述操作无线功率用于操作所述设备电路；
将至少一个已知的识别简档存储在与所述感应电源相关的存储器中；
以一个或多个频率向远程设备施加感应功率以确定在感应场内包含的远程设备的识别简档；
将所确定的识别简档与至少一个所存储的已知识别简档进行比较以确定所确定的识别简档是否对应于所述至少一个所存储的识别简档中的一个或多个；以及
基于确定所述所确定的识别简档对应于所述至少一个所存储的识别简档中的一个或多个，来操作感应电源以向远程设备供应操作无线功率。
40.权利要求39的方法，还包括步骤：给所述远程设备提供识别电容器以给远程设备提供对应于所述至少一个所存储的识别简档中的一个或多个的识别简档。
41.权利要求39的方法，还包括步骤：
基于确定所述所确定的识别简档对应于所述至少一个所存储的识别简档中的一个或多个，来从存储器中检索用于所述感应电源的操作参数，其中所述操作参数包括与所述施加感应功率步骤的所述一个或多个频率不同的操作频率。
42.权利要求41的方法，其中所述远程设备具有识别电路，其连接到次级线圈，以便提供对应于在所述施加感应功率步骤中施加的一个或多个频率中的至少一个的至少一个谐振识别频率；以及
其中所述操作参数包括除了由所述识别电路提供的至少一个谐振识别频率之外的操作频率。
43.权利要求39的方法，其中所述所确定的识别简档包括至少部分地由远程设备的接收电路定义的所述远程设备的固有谐振频率，其中所述接收电路包括次级线圈。
44.权利要求39的方法，其中所述至少一个已知的识别简档中的每一个包括一个或多个谐振频率。
45.权利要求44的方法，其中所述施加步骤包括如下步骤：
以与所述已知识别简档相关的一个或多个谐振频率施加功率脉冲；以及
感测所述感应电源的储能电路中的电流以确定所述远程设备是否具有在所述一个或多个所施加的频率处的谐振频率。
46.一种用于向远程设备供应操作无线功率的感应电源，包括：
     驱动器；
     具有初级线圈的初级电路；
     在所述初级电路中的传感器，适于感测所述初级电路中的功率特性，所述功率特性表示所述远程设备的反射阻抗；
     识别电路，用以根据所述传感器的输出确定所述远程设备的识别简档；
存储器，存储至少一个已知识别简档；以及
     控制电路，用于在所述远程设备具有与至少一个已知识别简档对应的识别简档的情况下来控制所述感应电源的操作以给所述远程设备供应所述操作无线功率。
47.权利要求46的感应电源，其中存储器存储与所述已知识别简档相关的至少一个操作参数。
48.权利要求46的感应电源，其中所述控制电路依据根据所述远程设备的所述识别简档选择的操作参数来控制所述感应电源的操作以向所述远程设备供应操作无线功率。
49.权利要求46的感应电源，其中所述远程设备包括电池，其中所述操作无线功率用于对所述电池进行充电。
50.权利要求46的感应电源，其中所述识别简档包括所述远程设备的固有谐振频率。
51.权利要求46的感应电源，其中所述远程设备包括识别电容器。
52.权利要求46的感应电源，其中所述远程设备包括多个识别电容器。
53.一种用于从感应电源接收无线功率的远程设备，所述远程设备包括：
次级电路，具有次级线圈，用于从所述远程设备的感应电源接收操作无线功率；
谐振频率签名电路，包括阻抗元件，其被选择为给所述远程设备提供识别所述远程设备、所述远程设备的类型、所述远程设备的种类以及远程设备的制造商中的至少一个的预定谐振频率签名；以及
从而所述谐振频率签名允许识别远程设备。
54.权利要求53的远程设备，其中所述预定谐振频率签名包括形成所述预定谐振频率签名的一个或多个预定谐振频率。
55.权利要求53的远程设备，包括充电电路，其用于采用操作无线功率来对所述远程设备中的电池进行充电。
56.权利要求53的远程设备，包括功率调节电路，其用于直接采用所述操作无线功率给所述远程设备供电。
57.权利要求53的远程设备，其中所述谐振频率签名电路包括与所述次级线圈并联连接的识别电容器。
58.权利要求53的远程设备，其中所述谐振频率签名电路包括与所述次级线圈并联连接的多个识别电容器，每个以不同频率提供谐振。
59. 权利要求53的远程设备，包括负载使能延迟电路，其用于将功率延迟一段时间，该一段时间足以供谐振频率签名电路建立谐振并使该谐振通过反射阻抗传递到所述感应电源。
60. 权利要求53的远程设备，其中所述预定谐振频率签名包括与没有所述谐振频率签名电路的所述远程设备的固有谐振频率不同的预定谐振频率。
61.一种制造从感应电源接收无线功率的远程设备的方法，所述方法包括：
提供次级电路，该次级电路包括用于从所述远程设备的感应电源接收操作无线功率的次级线圈；
将包括阻抗元件的谐振频率签名电路电连接到所述次级电路，其中所述谐振频率电路被选择为给所述远程设备提供识别所述远程设备、所述远程设备的类型、所述远程设备的种类以及远程设备的制造商中的至少一个的预定谐振频率签名；以及
从而所述谐振频率签名允许识别远程设备。
62.权利要求61的方法，其中所述谐振频率签名包括形成所述谐振频率签名的一个或多个谐振频率。
63.权利要求61的方法，包括将充电电路电连接到所述次级线圈以便采用操作无线功率来对所述远程设备中的电池进行充电。
64.权利要求61的方法，包括电连接功率调节电路，以便直接采用所述操作无线功率给所述远程设备供电。
65.权利要求61的方法，其中将谐振频率签名电连接到所述次级线圈包括将识别电容器并联地电连接到所述次级线圈。
66.权利要求61的方法，其中将谐振频率签名电连接到所述次级线圈包括将多个识别电容器电连接到所述次级线圈，每个以不同频率提供谐振。
67.一种用于从感应电源接收无线功率的远程设备，所述远程设备包括：
次级线圈，用于以操作频率从所述感应电源接收操作无线功率；
谐振频率签名电路，其提供形成谐振频率签名的一个或多个预定谐振频率，所述谐振频率签名识别所述远程设备、所述远程设备的类型、所述远程设备的种类以及远程设备的制造商中的至少一个，其中形成谐振频率签名的所述一个或多个预定谐振频率中的至少一个与所述操作频率不同；以及
从而所述谐振频率签名允许识别所述远程设备。
68.权利要求67的远程设备，包括充电电路，其用于采用操作无线功率来对所述远程设备中的电池进行充电。
69.权利要求67的远程设备，包括功率调节电路，其用于直接采用所述操作无线功率给所述远程设备的主电路供电。
70.权利要求67的远程设备，其中所述谐振频率签名电路包括与所述次级线圈并联连接的识别电容器。
71.权利要求67的远程设备，其中所述谐振频率签名电路包括与所述次级线圈并联连接的多个识别电容器，每个以不同频率提供谐振。
72. 权利要求67的远程设备，包括负载使能延迟电路，其用于将功率延迟一段时间，该一段时间足以供谐振频率签名电路建立谐振并使该谐振通过反射阻抗传递到所述感应电源。
73. 权利要求67的远程设备，其中所述谐振频率签名包括至少一个公共谐振频率和至少一个唯一谐振频率。
74. 权利要求67的远程设备，其中所述次级线圈有助于接近所述操作频率的所述远程设备的操作谐振频率。
75.一种用于从感应电源接收无线功率的远程设备，所述远程设备包括：
次级线圈，用于以操作频率接收无线功率，并且用于以预定识别频率接收无线功率，其中以所述操作频率接收的无线功率被作为操作无线功率使用，并且以所述预定识别频率接收的无线功率用于识别；
谐振频率签名电路，其识别所述远程设备、所述远程设备的类型、所述远程设备的种类以及远程设备的制造商中的至少一个，其中所述谐振频率签名包括在所述预定识别频率处的谐振频率，以及
其中响应于所述远程设备以所述预定识别频率接收无线功率，谐振在所述预定识别频率处得以建立并被通过反射阻抗加以传递。
76.权利要求75的远程设备，包括充电电路，其用于采用操作无线功率来对所述远程设备中的电池进行充电。
77.权利要求75的远程设备，包括功率调节电路，其用于直接采用所述操作无线功率给所述远程设备的主电路供电。
78.权利要求75的远程设备，其中所述谐振频率签名电路包括与所述次级线圈并联连接的识别电容器。
79.权利要求75的远程设备，其中所述谐振频率签名电路包括与所述次级线圈并联连接的多个识别电容器，每个以不同频率提供谐振。
80. 权利要求75的远程设备，包括负载使能延迟电路，其用于将功率延迟一段时间，该一段时间足以供谐振频率签名电路建立谐振并使该谐振通过反射阻抗传递到所述感应电源。
81. 权利要求75的远程设备，其中所述谐振频率签名包括至少一个预定公共谐振频率和至少一个预定唯一谐振频率。
82. 权利要求75的远程设备，其中所述次级线圈有助于接近所述操作频率的系统谐振频率。
83. 权利要求75的远程设备，其中所述预定识别频率与所述操作频率不同。
84. 权利要求75的远程设备，其中所述预定识别频率与没有所述谐振频率签名电路的所述远程设备的固有谐振频率不同。
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