ИНДУКТИВНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ Российский патент 2015 года по МПК H02J7/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе индуктивной передачи энергии.

Предшествующий уровень техники

Как правило, системы индуктивной передачи энергии часто используются во многих приложениях. Они позволяют снабжать энергией устройства или заряжать аккумуляторные батареи (или конденсаторы) без электрического контакта.

Система индуктивной передачи энергии выполняется с помощью индуктивной связи, например, известной из WO 2008/050260. Такая система обычно содержит передатчик (также называемый "передающим устройством"), содержащий, по меньшей мере, одну передающую катушку (также называемую первичной катушкой), которая может быть запитана, генерируя, таким образом, переменное магнитное поле. Индуктивная энергетическая система дополнительно содержит приемник (также называемый "принимающим устройством"), который должен заряжаться или снабжаться энергией. Чтобы принимать энергию, приемник снабжен принимающей катушкой (также называемой вторичной катушкой), которая связана с передающей катушкой. Переменное магнитное поле, обеспеченное, по меньшей мере, одной передающей катушкой, индуцирует напряжение в принимающей катушке. Это напряжение может приводить в действие нагрузку приемника, например заряжать аккумуляторную батарею, или зажигать лампу, или питать мобильное устройство.

Как правило, чтобы сэкономить энергию, когда передатчик не передает энергию какому-либо приемнику, передатчик устанавливается в режим ожидания, который также известен как "спящий режим" или "неактивный режим". В режиме ожидания передатчик полностью выключен или, по меньшей мере, большинство из его компонентов выключено. Когда передатчик находится в режиме ожидания, для инициации передачи энергии, например, передатчик или блок детектирования передатчика может включаться периодически для детектирования наличия приемника, и при детектировании приемника передатчик активизируется для осуществления связи с приемником и проверки приемника. Если приемник является пригодным устройством, передатчик начинает передачу энергии. В противоположность "режиму ожидания", состояние, в котором передатчик включается для осуществления связи с приемником и/или передачи энергии приемнику называется "активизированным режимом".

Может возникать ситуация, при которой приемник располагается на передатчике в течение значительного периода времени без запроса энергии. Передатчик должен активизироваться периодически, для проверки того, нуждается ли приемник в энергии. Он может экономить энергию, используя длительные временные интервалы, например 5 минут или дольше, для проверки того, нуждается ли устройство в энергии. Это не удобно, если пользователь или приложение требует быстрой или мгновенной активизации беспроводного снабжения энергией. Пользователь, например, может желать, чтобы его мобильный телефон был полностью заряжен, пока он располагается на передатчике. Если поступает вызов, мобильный телефон начинает потреблять энергию от аккумуляторной батареи. Если включен режим «свободные руки», энергопотребление возрастает. В этом случае передатчик должен быть активизирован быстро, чтобы предотвратить частичную разрядку аккумуляторной батареи.

Другим примером является устройство, требующее непосредственного питания, которое совсем не имеет или имеет только небольшую аккумуляторную батарею или аналогичное устройство хранения энергии. Устройство может быть, например, лампой или аналогичным устройством, включаемым пользователем. В этом случае приемник должен активизироваться мгновенно.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является предложение способа и системы активизации передатчика, находящегося в режиме ожидания, в активизированный режим посредством приемника.

Для решения этой задачи в соответствии с первым аспектом предлагается способ индуктивной передачи энергии от передатчика к приемнику. В этом способе приемник содержит генератор сигналов и катушку, передающую сигналы, а передатчик содержит катушку, принимающую сигналы. Способ включает в себя этапы, на которых:

генерируют сигнал генератором сигналов, который запускается событием, отражающим намерение приемника принимать энергию от передатчика, причем сигнал предназначен для активизирования передатчика из режима ожидания в активизированный режим;

передают сигнал катушке, передающей сигналы;

детектируют посредством передатчика сигнал, принимаемый катушкой, принимающей сигналы, посредством индуцирования напряжения или тока в катушке;

активизируют передатчик из режима ожидания в активизированный режим при детектировании сигнала.

В сущности, изобретение предлагает решение, в котором используется катушка приемника, передающая сигналы, связанная с катушкой передатчика, принимающей сигналы, для достижения того, чтобы активизация (в контексте настоящего изобретения, термины "просыпается" и "активизируется" являются равноценными) передатчика инициировалась со стороны приемника. По сравнению с решением, где активизация передатчика инициируется самим передатчиком, например, путем детектирования наличия приемника, решение, в котором приемник инициирует пробуждение передатчика, в некоторых ситуациях является более удобным. Например:

a). Лампа с приемником - если лампа включается с использованием собственного переключателя, приемник пробуждает передатчик;

б). Мобильный телефон - входящий звонок пробуждает передатчик;

в). Будильник/радио/включение света - устройство пробуждается в определенное время;

г). Ноутбук - ноутбук включен или выведен из режима ожидания; изменение состояния ноутбука запускает пробуждение передатчика.

Когда вышеупомянутые мобильные устройства, оснащенные приемником, расположены на передатчике и не требуют снабжения энергией в течение достаточно длительного периода времени и передатчик переходит в режим ожидания для экономии энергии, упомянутые выше события могут использоваться для запуска пробуждения передатчика без необходимости каких-либо дополнительных действий со стороны пользователя.

Изобретение также предлагает систему, содержащую передатчик и приемник для инициации пробуждения передатчика приемником.

Для решения этой задачи предлагается передатчик, содержащий:

катушку, принимающую сигналы, предназначенную для приема сигнала для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим; и

детектор для детектирования сигнала, принимаемого катушкой, принимающей сигналы;

блок для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим при детектировании сигнала.

Предлагается приемник, содержащий:

генератор сигналов для генерации сигнала, когда приемник запускается событием, отражающим намерение приемника принимать энергию от передатчика, причем сигнал предназначен активизировать передатчик из режима ожидания в активизированный режим, и

катушку, передающую сигнал для передачи сигнала передатчику.

Преимущественно изобретение предлагает использовать первичную катушку передатчика в качестве катушки, принимающей сигналы, и вторичную катушку приемника в качестве катушки, передающей сигналы, таким образом, уменьшая количество компонентов, требующихся для передатчика и приемника.

Чтобы сгенерировать сигнал, приемник нуждается в электрической энергии. Изобретение дополнительно предлагает использовать аккумуляторную батарею или элемент с автономным источником питания, то есть преобразователь энергии для преобразования механической энергии в электрическую энергию.

Подробные пояснения и другие аспекты изобретения приведены ниже.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает блок-схему системы передачи в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

Фиг.2 изображает блок-схему последовательности операций способа активизации передатчика приемником в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

Фиг.3 изображает пример электрической схемы в передатчике для активизации передатчика;

Фиг.4 изображает пример системы для активизации передатчика приемником;

Фиг.5 изображает пример системы для активизации передатчика приемником;

Фиг.6 изображает пример системы для активизации передатчика приемником;

Фиг.7 изображает пример системы для активизации передатчика приемником;

Фиг.8 изображает пример схемы детектирования сигнала для активизации контроллера в передатчике.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Фиг.1 изображает блок-схему системы передачи в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Система содержит передатчик 11 и приемник 10. Для иллюстрации изобретения предполагается, что приемник 10 установлен на поверхности передатчика 11 и в течение некоторого времени не запрашивает энергии от передатчика 11, при этом передатчик 11 находится в режиме ожидания для экономии энергии.

Передатчик 11 содержит блок 116 передачи энергии для индуктивной передачи энергии приемнику 10. Когда передатчик 11 находится в режиме ожидания, блок 116 передачи энергии выключен.

Приемник 10 содержит блок 101 приема энергии для индуктивного приема электрической энергии от передатчика 11. Приемник 10, включенный в или подключенный к мобильному устройству, используется для беспроводного приема энергии от передатчика 11 и снабжения нагрузки мобильного устройства принятой энергией. Мобильным устройством может быть, например, аккумуляторная батарея, мобильный телефон, ноутбук, лампа и т.д.

Приемник 10 также содержит катушку 103, передающую сигналы, а передатчик 11 содержит катушку 112, принимающую сигналы. Катушка 103, передающая сигналы, связана с катушкой 112, принимающей сигналы, то есть две катушки находятся в непосредственной близости.

Если мобильное устройство нуждается в приемнике 10 для приема энергии от передатчика 11, сначала передатчик должен быть активизирован из режима ожидания, т.е. передатчик 11 должен быть "разбужен". Иными словами, состояние передатчика 11 должно измениться из режима ожидания в активизированный режим. Активизированный режим является противоположностью режиму ожидания. В активизированном режиме основные компоненты передатчика, например блок 116 передачи, запитаны, и передатчик 11 имеет возможность осуществлять связь и/или передавать энергию приемнику 10.

Чтобы инициировать активизацию передатчика 11 с помощью приемника, в соответствии с изобретением приемник 10 содержит генератор 102 сигналов и катушку 103, передающую сигналы.

Фиг.2 изображает блок-схему последовательности операций активизации передатчика 11 из режима ожидания в активизированный режим с помощью приемника 10. На этапе 201, запускаемом событием, которое отражает то, что приемник 10 запрашивает энергию, генератор 102 сигналов выполнен с возможностью генерации сигнала. Сигнал предназначен активизировать (пробуждать) передатчик 11 из режима ожидания в активизированный режим. Генерируемый сигнал обеспечивается катушке 103, передающей сигналы. На этапе 202 сигнал передается от приемника 10 передатчику 11 посредством индуктивной связи между катушкой 103, передающей сигналы, и катушкой 112, принимающей сигналы.

Событие, происходящее в приемнике 10, может быть любым из множества различных событий. Например, когда приемник 10 находится в мобильном телефоне, входящий вызов может стать событием, которое отражает запрос энергии. Когда приемник 10 располагается в ноутбуке, событием, отражающим запрос энергии, может являться изменение состояния ноутбука (например, переход из режима ожидания в режим пробуждения). Когда приемник 10 находится в лампе, событием, отражающим запрос энергии, может являться включение лампы. Таким образом, любое событие, отражающее потребность приемника в энергии, может быть использовано в качестве события для запуска генератора 102 сигналов, для генерации сигнала и обеспечения сгенерированного сигнала катушке 103, передающей сигналы.

Сигналом, который генерирует генератор 102 сигналов, может являться, например, импульс напряжения, серии импульсов напряжения, скачки напряжения или любые другие типы изменения напряжения; сигнал, подаваемый на катушку 103, передающую сигналы, генерирует магнитное поле в катушке 103, передающей сигналы.

Чтобы сгенерировать сигнал, этап 201 генерации содержит этап 211 обеспечения электрической энергии посредством источника 104 энергии. Сигнал, генерируемый приемником 10 для активизации передатчика 11, не должен быть сильным и длительным. Таким образом, электрическая энергия для генерации сигнала является очень малой.

Источником 104 энергии может являться, например, небольшая аккумуляторная батарея, служащая для подачи энергии на генератор 102 сигналов.

Альтернативно источником 104 энергии может также являться аккумуляторная батарея нагрузки мобильного устройства, в котором располагается приемник 10. Такая аккумуляторная батарея нагрузки используется для хранения энергии, принятой приемником от передатчика 11, и обычно в ней остается электрическая энергия, которая является достаточной для генерации сигнала. Когда аккумуляторная батарея нагрузки подключена к генератору сигналов, он должен быть отключен от блока 101 приема энергии приемника 10.

Альтернативно, источником 104 энергии может быть преобразователь энергии, предназначенный для преобразования механической энергии в электрическую энергию. Такой преобразователь энергии включает в себя, например, пьезоэлектрический элемент или магнитный элемент.

Пьезоэлектрический элемент использует пьезоэлектрический эффект для генерирования электрической энергии из механической энергии. Пьезоэлектрический эффект (пьезоэлектричество) представляет собой способность некоторых материалов (в частности, кристаллов, некоторых керамических материалов и биологических веществ, таких как кость, ДНК и различные белки) генерировать электрическое поле или электрический потенциал в ответ на приложенное механическое воздействие. Эффект тесно связан с изменением плотности поляризации в объеме материала. Если материал электрически не замкнут накоротко, приложенное воздействие вызывает появление электрического напряжения в материале.

Например, если приемник 10 находится в лампе, пьезоэлектрический элемент механически соединен с переключателем лампы или же переключатель содержит такой пьезоэлектрический элемент, так что при нажатии пользователем на переключатель (что означает, что пользователь хочет включить лампу) пьезоэлектрический элемент также является нажатым. В результате генерируется электрическая энергия. В этом примере нажатие переключателя пользователем является событием, которое отражает потребность приемника в энергии, после которого электрическая энергия преобразуется из механической энергии, и электрическая энергия перерабатывается в сигнал, то есть приемник генерирует сигнал при возникновении события.

Магнитный элемент обычно содержит катушку и магнит, которые перемещаются друг относительно друга. Например, магнит перемещается к катушке. Изменение магнитного поля индуцирует ток в катушке. В приведенном выше примере, если переключатель лампы содержит магнитный элемент, то есть магнит и катушку, и магнит прямо или косвенно соединен с кнопкой или ручкой управления переключателя, то, когда пользователь нажимает кнопку, магнит перемещается относительно катушки, тем самым вызывая генерирование электрической энергии.

В этих случаях переключатель лампы или аналогичный компонент для приема и преобразования механической энергии является также компонентом источника 104 энергии.

Электрическая энергия может непосредственно выводиться генератором 102 сигналов в виде сигнала для активизации передатчика, если она имеет требуемые характеристики сигнала. Характеристикой сигнала может быть, например, величина мощности, амплитуда тока или напряжения, частота импульсов напряжения и т.д.

Альтернативно, генератор 102 сигналов может содержать блок 105, то есть модулятор для модуляции (этап 221) электрической энергии, обеспечиваемой источником 104 энергии. Генерируемая энергия может модулироваться таким образом, чтобы генерировать подходящий сигнал. Модулятором 105 может быть, например, переключатель, управляемый контроллером. В зависимости от частоты включения-выключения переключателя электрическая энергия может модулироваться в импульсы напряжения или другие типы сигналов. При этом генератор 102 сигналов будет выдавать сигнал катушке 103, передающей сигналы.

Передатчик 11 содержит блок 116 передачи энергии для передачи энергии приемнику. Он может также содержать блок связи для осуществления связи с приемником. Когда передатчик 11 находится в режиме ожидания, блок 116 передачи энергии и блок связи не запитаны. Чтобы разбудить передатчик 11, блок связи и/или блок 116 передачи энергии должны быть запитаны (включены).

Как упоминалось выше, для приема сигнала, посылаемого приемником 10, передатчик 11 содержит катушку 112, принимающую сигналы. После приема сигнала, посылаемого приемником 10, передатчик 11 переходит из режима ожидания в активизированный режим.

Сигнал, генерируемый генератором 102, генерирует магнитное поле в катушке 103, передающей сигналы и, следовательно, сигнал индуцируется в катушке 112, принимающей сигналы, которая связана с катушкой 103, передающей сигналы. Индуцированный сигнал может, например, являться импульсом напряжения.

Передатчик 11 содержит детектор 114 для детектирования (этап 203) сигнала, который принимается катушкой 112, принимающей сигналы.

В приведенном выше примере, когда пользователь включает переключатель лампы, генератор 102 сигналов посылает сигнал на катушку 103, передающую сигнал, которая генерирует магнитное поле. Это магнитное поле индуцирует напряжение в катушке 112, принимающей сигналы. Детектор 114 способен детектировать это напряжение.

Передатчик 11 дополнительно содержит блок 115 пробуждения для активизации (этап 204) передатчика из режима ожидания в активизированный режим при детектировании сигнала. Другими словами, блок 115 пробуждения запускается детектированием сигнала в катушке 112, принимающей сигналы. Детектор 114 и блок 115 пробуждения могут быть реализованы с помощью переключателя, например FET (полевой транзистор), подключенного к катушке 112, принимающей сигналы. Сигнал, индуцированный (принятый) в катушке 112, принимающей сигналы, переключает полевой транзистор (ПТ), активизирующий передатчик 11. Детектор 114 также может быть выполнен с помощью любой схемы детектирования или датчика, а блок 115 пробуждения может быть реализован с помощью схемы с переключателями, управляемой программным обеспечением или микропроцессором.

На фиг.3 изображен пример блока 115 пробуждения для активизации передатчика. Как показано на фиг.3, источник 303 напряжения смещения, который часто играет решающую роль в рассеянии мощности в режиме ожидания, выключается с помощью переключателя Kl переменного тока (AC), когда передатчик находится в режиме ожидания. Во время данного состояния только контроллер 301 и схема 302 детектирования (детектор) снабжаются энергией, накопленной в конденсаторе Cl. Эта подсистема отделена от остальной электроники передатчика посредством переключателя К2, чтобы гарантировать, что только эти два компонента снабжаются энергией от накопительного конденсатора. Небольшая программа, запущенная на контроллере, периодически проверяет, по-прежнему ли его напряжение питания, то есть напряжение на конденсаторе, достаточно высоко. Если это не так, оба переключателя замыкаются на короткий период для перезарядки накопительного конденсатора Cl. Таким образом, в режиме ожидания контроллер 301 и схема 302 детектирования всегда снабжаются энергией, в то время как остальные компоненты не снабжаются энергией.

Использование нормально замкнутых переключателей снимает проблему холодного пуска, то есть, когда передатчик подключается к сети в первый раз, он будет полностью снабжаться энергией до тех пор, пока контроллер не примет решение о том, что система должна перейти в режим ожидания, когда ни одно устройство на поверхности передатчика не требует энергии или ни одно устройство не присутствует на поверхности передатчика.

Передатчик просыпается, когда сигнал S_WK возбуждения, например сигнал, подается на передатчик и детектируется схемой 302 детектирования, которая посылает сигнал на контроллер 301, указывая, что передатчик должен проснуться. Контроллер 301 затем замыкает оба переключателя Kl, K2 для снабжения энергией всей электроники передатчика.

Предпочтительно приложенный сигнал S_WK возбуждения в беспроводном передатчике энергии должен служить индикатором расположения приемника на поверхности передатчика.

Катушка 103, передающая сигналы, и катушка 112, принимающая сигналы, могут являться специальными катушками, предназначенными для передачи и приема сигнала.

Предпочтительно в то время, когда передатчик находится в режиме ожидания, и потому первичная катушка не используется для передачи энергии, первичная катушка может использоваться в качестве катушки, принимающей сигналы. Аналогично, поскольку приемник 10 не получает питание от передатчика 11 в то время, когда передатчик 11 находится в режиме ожидания, вторичная катушка приемника 10 может использоваться в качестве катушки 103, передающей сигналы. Другими словами, функции вторичной катушки приемника 10 и первичной катушки передатчика 11 меняются местами. Этот вариант осуществления имеет преимущество по экономии компонентов.

Если первичная катушка используется в качестве катушки, принимающей сигналы, и имеется более одной катушки передатчика, только одна катушка передатчика, находящаяся в непосредственной близости от приемника, будет принимать сигнал. Как правило, только одна катушка будут принимать это напряжение, так что индуцированное напряжение не только пробуждает передатчик 11, но и предоставляет информацию о местоположении приемника 10.

Если устройство передатчика состоит из более чем одной катушки передатчика, то может быть разбужена более, чем одна катушка передатчика. Существует несколько возможностей:

- все элементы, которые принимают сигнал пробуждения, становятся активными и вносят вклад в передачу энергии. Преимуществом является то, что этот способ прост в реализации. Тем не менее, может случиться, что активизируются катушки, неэкранированные от приемника, и, вследствие этого генерируется нежелательное магнитное излучение. Кроме того, энергетическая эффективность может быть довольно низкой, потому что некоторые катушки мало способствуют передаче энергии.

- Элемент, который принимает самый большой сигнал, становится активным.

- Элементы начинают осуществлять связь с приемником, и только после этого соответствующие элементы становятся активными.

На фиг.4 изображен пример системы, использующей раздельно первичную катушку передатчика и вторичную катушку приемника в качестве катушки, принимающей сигналы, и катушки, передающей сигналы.

На фиг. 4 изображена часть передатчика 41 и часть приемника 40. Изображение на фиг. 4 ограничивается только одной катушкой передатчика, но в передатчике может находиться большее число катушек. Катушка Lt передатчика нежестко связана с катушкой Lr приемника. Передатчик содержит конденсатор Ct для формирования резонансного контура с катушкой передатчика.

Приемник 40 содержит последовательный конденсатор Cr для формирования резонансного контура с целью повышения эффективности передачи энергии.

Передатчик 41 дополнительно содержит датчик А тока, который предназначен для нескольких целей. Он используется для измерения требуемой рабочей точки в контуре управления, чтобы приспособить передачу энергии к потребностям приемника. Дополнительно датчик используется для измерения изменений тока с целью детектирования приемником модуляции нагрузки для осуществления обмена данными.

Передатчик 41 дополнительно содержит полумост Sl, S2 для возбуждения резонансного контура Ct, Lt, и контроллер (не показан), который обеспечивает сигналы управления на полумост с целью задания рабочих параметров для передачи энергии.

Приемник 40 содержит выпрямитель, показанный как 4 диода и конденсатор C на фиг.4.

Приемник 40 дополнительно содержит элемент модуляции нагрузки, изображенный как Rl и S4 на фиг.4 и служащий для передачи управляющих данных передатчику. Переключатель S3 может быть подключен к целевой нагрузке мобильного устройства, которая может быть, например, аккумуляторной батареей B, блоком зарядки для аккумуляторной батареи (не показано), либо драйвером для одного или нескольких светодиодов (LED) (не показано).

Переключатели S5 и S6 добавлены с целью генерирования сигнала (сигнала пробуждения) для активизации передатчика 41.

Если переключатель S5 замкнут накоротко, пока переключатель S6 также замкнут, генерируется пробуждающий импульс тока, который запитывает резонансный контур приемника. Поскольку Lr и Lt связаны между собой, сигнал пробуждения передается в резонансный контур передатчика Lt, Ct. В результате через катушку Lt передатчика потечет ток, который детектируется датчиком тока A.

Предпочтительно, чтобы переключатель S2 для этого оставался замкнутым. Детектирование тока запустит схему пробуждения, как показано на фиг.3. В альтернативном случае индуцированное напряжение используется непосредственно для запуска схемы пробуждения. В этом случае переключатель S2 предпочтительно удерживается разомкнутым. На фиг.4 энергия для генерирования сигнала подается от аккумуляторной батареи B. Кроме того, вместо аккумуляторной батареи B можно использовать другой источник энергии, такой, как преобразователь энергии, упоминавшийся выше.

Сигнал может быть растянут до частоты импульсов, соответствующей резонансной частоте, определенной (связанной) резонансной схемой передатчика. Это позволяет увеличить уровень сигнала в передатчике. Кроме того, передатчик может содержать частотный фильтр, который предназначен для пропускания частоты сигнала и блокирования других частот. На фиг.5 изображен вариант осуществления с несимметричным выпрямителем. Нижняя половина диодов заменена переключателями (S6 и S7). Схема контроллера (не показана) управляет переключением этих переключателей с целью выпрямления. В данном варианте осуществления для генерации сигнала пробуждения необходим лишь один дополнительный переключатель. Переключатель S6 должен быть замкнутым, пока переключатель S5 замыкается на короткое время для генерации сигнала.

На фиг.6 изображен вариант осуществления симметричным выпрямителем. Все диоды заменены на переключатели (S5, S6, S7, S8). В дополнение к переключателю S6 переключатель S3 должен быть замкнут, пока переключатель S5 замыкается на короткое время для генерации импульса. В этом варианте осуществления для генерации сигнала не требуется никаких дополнительных компонентов.

На фиг.7 изображен другой вариант осуществления изобретения. Переключатель L_switch в этом случае индуктивный переключатель, например переключатель с пьезоэлектрическим элементом. Переключатель L_switch механически связан с электрическим выключателем S₁. Как правило, S₁ подключает нагрузку приемника, показанную как R_L, к схеме приемника, состоящей из катушки L_RX приемника и резонансного конденсатора С_RX, так, что нагрузка может принимать энергию. Переключатель L_switch отключен, так что он не потребляет энергии. Когда используется переключатель L_switch, S₁ также меняет свое состояние. Затем катушка приемника подключается к переключателю L_switch, но отключается от нагрузки. Таким образом, генерируемое напряжение передается на катушку L_Rx приемника, но это не оказывает влияния на нагрузку R_L.

Импульс напряжения генерирует магнитный импульс, который индуцирует напряжение в катушке L_TX передатчика_. В режиме ожидания переключатель S₂ является разомкнутым, и транзистор T_SW не имеет опорного напряжения и также разомкнут. Электрическая цепь не потребляет энергию. Кроме того, два переключателя генератора, представленные полевыми транзисторами (ПТ) T_H и T_L, разомкнуты. Импульс индуцированного напряжения проходит через C_TX и диод D₁ и заряжает конденсатор C₁ так, что напряжение превышает пороговое напряжение диода T_SW, в результате чего T_SW становится проводящим. Даже когда импульс индуцированного напряжения заканчивается, конденсатор С₁ продолжает некоторое время обеспечивать напряжение. Если T_SW является проводящим, переключатель S₂ замыкается, и схема передатчика снабжается энергией от напряжения V_grid сети. Вскоре, контроллер обеспечивает дополнительное напряжение на D₂, чтобы поддерживать T_SW проводящим. Затем контроллер начинает переключение силовых транзисторов T_H и T_L попеременно для генерации переменного тока в схеме передатчика и передачи энергии. В более продвинутых вариантах осуществления контроллер не начинает передавать энергию мгновенно, а сначала устанавливает связь с приемником для принятия решение о том, действительно ли должна быть подключена энергия.

Средство связи не показано на чертеже. Питание подключается только в том случае, если приемник может идентифицировать себя в качестве пригодного приемника, а обмен всеми дополнительными необходимыми параметрами произведен. Если приемник не может подтвердить свою пригодность, элемент передатчика снова переходит в состояние ожидания. В варианте осуществления, представленном на фиг.7, контроллер отключает напряжение на D₂. Вскоре C₁ разряжается и T_SW размыкается. После этого система находится в режиме ожидания.

На фиг. 8 изображен пример реализации детектора. Если отсутствует сигнал пробуждения, сигнал на контроллере равен напряжению V постоянного тока. Cлабый сигнал Swk пробуждения усиливается операционным усилителем А. Усиленный сигнал заряжает конденсатор С через диод D. Если напряжение на конденсаторе достигает порога, транзистор Т снижает напряжение до уровня «земли» и запускает контроллер для снабжения энергией (активизации) передатчика.

Следует отметить, что изобретение может быть реализовано в виде аппаратного обеспечения и/или программного обеспечения с использованием программируемых компонентов. Следует также иметь в виду, что в приведенном выше описании, для ясности, варианты осуществления изобретения описаны со ссылкой на различные компоненты, функциональные блоки и процессоры. Тем не менее очевидно, что любое подходящее распределение функций между различными функциональными блоками или процессорами могут быть использованы без отклонения от сути изобретения. Например, проиллюстрированные функции, которые должны выполняться отдельными блоками, процессорами или контроллерами, могут выполняться одним и тем же процессором или контроллером. Таким образом, ссылки на конкретные функциональные блоки могут рассматриваться только как ссылки на соответствующие средства для обеспечения описанной функциональности, а не как признаки строгой логической или физической структуры или организации.

Хотя настоящее изобретение было описано в связи с некоторыми вариантами осуществления, оно не должно быть ограничено конкретной формой, изложенной в данном описании.

Дополнительно, хотя может показаться, что признак описан в связи с конкретными вариантами осуществления, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что различные признаки описанных вариантов осуществления могут быть объединены в соответствии с изобретением. В формуле изобретения термин «содержащий» не исключает присутствия других элементов или этапов.

Более того, множество средств, элементов или этапов способа, хотя и перечисленных индивидуально, могут быть реализованы, например, в качестве единого блока или процессора. Дополнительно, хотя отдельные признаки могут быть включены в различные пункты формулы изобретения, возможно предпочтительнее комбинировать их вместе, и включение признаков в различные пункты формулы изобретения не означает, что сочетание признаков не представляется возможным и/или предпочтительным. Также включение признака в одну категорию пунктов формулы изобретения не означает ограничения этой категорией, а скорее означает, что функция в равной степени является применимой и к другим категориям пунктов формулы изобретения как соответствующая. Более того, порядок функций в формуле изобретения не означает какого-либо конкретного порядка, в котором признаки должны работать и, в частности, порядок отдельных этапов способа формулы изобретения не означает, что этапы должны быть выполнены в указанном порядке. Скорее всего, этапы могут быть выполнены в любом подходящем порядке. Кроме того, упоминание в единственном числе не исключает множества. Ссылочные обозначения в формуле изобретения, которые предоставляются только в качестве уточняющего примера, в любом случае не должны истолковываться как ограничивающие объем формулы изобретения.

Использование: в области индуктивной передачи энергии. Технический результат - обеспечение быстрой активизации передатчика, находящегося в режиме ожидания, посредством приемника. Осуществляется передача энергии от передатчика (11) к приемнику (10), причем приемник (10) содержит генератор сигналов для генерации сигнала, запускаемый событием, отражающим намерение приемника принимать энергию от передатчика. Сигнал предназначен для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим. Приемник также содержит катушку (103), передающую сигнал передатчику; передатчик (11) содержит катушку (112), принимающую сигнал; детектор (114) для детектирования сигнала, принимаемого катушкой; и блок (115) для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим при детектировании сигнала, причем передатчик не передает какой-либо энергии на приемник в режиме ожидания. 6 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Передатчик (1, 41, 51, 61, 71) для индуктивной передачи электрической энергии приемнику, содержащий:
катушку (112), принимающую сигналы, для приема сигнала от приемника для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим, и
детектор (114) для детектирования сигнала, принимаемого катушкой, принимающей сигналы;
блок (115) для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим при детектировании сигнала, причем передатчик не передает какой-либо энергии на приемник в режиме ожидания.

2. Передатчик по п. 1, содержащий первичную катушку для передачи энергии, в котором первичная катушка использована как катушка, принимающая сигналы.

3. Приемник (10, 40, 50, 60, 70) для индуктивного приема электрической энергии от передатчика, причем приемник, содержащий:
генератор (102) сигналов для генерации сигнала, запускаемый событием, отражающим намерение приемника принимать энергию от передатчика, при этом сигнал предназначен для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим, причем передатчик не передает какой-либо энергии на приемник в режиме ожидания, и
катушку (103), передающую сигналы, для передачи сигнала передатчику.

4. Приемник по п. 3, в котором генератор сигналов содержит, по меньшей мере, один из следующих источников (104) энергии для обеспечения электрической энергией:
аккумуляторную батарею;
преобразователь энергии для преобразования механической энергии в электрическую энергию.

5. Приемник по п. 4, в котором преобразователь энергии содержит пьезоэлектрический элемент или магнитный элемент.

6. Приемник по п. 4 или 5, в котором генератор сигналов дополнительно содержит блок (105) для модуляции электрической энергии для упомянутого сигнала.

7. Приемник по любому из пп. 3-5, содержащий вторичную катушку для приема энергии от передатчика, причем вторичная катушка использована в качестве катушки, передающей сигналы.

8. Система для индуктивной передачи энергии от передатчика к приемнику, причем приемник содержит:
генератор сигналов для генерации сигнала, запускаемый событием, отражающим намерение приемника принимать энергию от передатчика, при этом сигнал предназначен для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим, причем передатчик не передает какой-либо энергии на приемник в режиме ожидания, и
катушку (103), передающую сигналы, для передачи сигнала передатчику;
причем передатчик содержит:
катушку, принимающую сигналы, для приема сигнала от приемника для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим, и
детектор для детектирования сигнала, принимаемого катушкой, принимающей сигналы; и
блок для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим при детектировании сигнала.

9. Способ индуктивной передачи энергии от передатчика к приемнику, причем передатчик содержит катушку, принимающую сигналы, при этом способ содержит этапы, на которых:
детектируют (203) посредством передатчика сигнал, который принимается от приемника катушкой, принимающей сигналы;
активизируют (204) передатчик из режима ожидания в активизированный режим при детектировании сигнала, причем передатчик не передает какой-либо энергии на приемник в режиме ожидания.

10. Способ по п. 9, в котором передатчик содержит первичную катушку для передачи энергии, причем первичную катушку используют как катушку, принимающую сигналы.

11. Способ индуктивной передачи электрической энергии от передатчика к приемнику, причем приемник содержит катушку, передающую сигнал, и генератор сигналов; при этом способ содержит этапы, на которых:
генерируют (201) сигнал генератором сигналов, который запускается событием, отражающим намерение приемника принимать энергию от передатчика, при этом сигнал предназначен для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим, причем передатчик не передает какой-либо энергии на приемник в режиме ожидания;
передают (202) сигнал передатчику посредством катушки, передающей сигналы.

12. Способ по п. 11, в котором этап генерации дополнительно включает в себя этапы, на которых:
обеспечивают (211) электрическую энергию,
модулируют (221) электрическую энергию для создания сигнала.

13. Способ по п. 11 или 12, в котором приемник содержит вторичную катушку для приема электрической энергии от передатчика, при этом вторичную катушку используют в качестве катушки, передающей сигналы.

14. Способ индуктивной передачи электрической энергии от передатчика к приемнику, в котором приемник содержит катушку, передающую сигналы, и генератор сигналов, а передатчик содержит катушку, принимающую сигналы; причем способ содержит этапы, на которых:
генерируют (201) сигнал генератором сигналов, который запускается событием, отражающим намерение приемника принимать энергию от передатчика, при этом сигнал предназначен для активизации передатчика из режима ожидания в активизированный режим, причем передатчик не передает какой-либо энергии на приемник в режиме ожидания;
передают (202) сигнал передатчику с помощью катушки, передающей сигналы;
детектируют (203) передатчиком сигнал, принимаемый от приемника катушкой, принимающей сигналы;
активизируют (204) передатчик из режима ожидания в активизированный режим при детектировании сигнала.