[发明专利]感应功率传输系统和用于同时传输数字消息的方法

说明书

技术领域

本发明的目的是提供高效节能的感应功率传送。更具体地，本发明涉及结合激活和终止机制的感应功率传送系统和方法。

背景技术

可用能源的高效利用是非常重要的有许多原因。在全球范围内，越来越多的关注，温室气体例如来自化石燃料燃烧的二氧化碳的排放可能加速了全球变暖。此外，能源资源是有限的。遵循地缘政治学因素的全球能源资源的稀缺驱动能源成本向上。因此，能源的有效利用对于能源消费国是越来越重要的预算考虑。

在功率传输中能量损耗主要是由于载流导线的偶然加热。在许多情况下，这是不可避免的，因为载流导线对电设备的供电是必不可少的且载流导线具有电阻。这是为了克服在电线中产生热量的这个电阻。

在其它情况下，能量损耗是不必要的。例如，电设备经常保持不必要地运行，并且用于未被使用的功率设备的能量是真正浪费的。旨在减少由空闲设备浪费的能量的量的各种措施已被提出。例如，能源之星是美国环境保护署和美国能源部的联合计划，其授予制造商权利以在满足一定的能源消耗标准的产品上展示识别标签。能源之星试图通过更好的能源管理减少能源消耗。

高效的能源管理减少能源浪费。例如，笔记本电脑，其依赖于由板载电源电池供给的有限量的能量，使用多种策略以保持功率消耗最少。因此，在计算机保持不活动显著长的时间之后，屏幕和硬盘驱动器自动关闭，类似地，当计算机从电源或从网络断开连接时，网卡可被禁用。这样的能源管理策略可用于增加设备可以通过其板载电池供电的时间长度。

即使当连接到电源，然而，能源的有效利用也是必要的。许多常见的电子设备在低电压DC上运行，且通常使用变压器与AC-DC的电源适配器来控制提供给它的电源。能源之星估计有15亿这样的电源适配器在美国被单独用于诸如MP3播放器、个人数字助理(PDA)、摄像机、数码相机、应急灯、无线和移动电话的设备。根据能源之星，这样的电源适配器每年汲取约3000亿千瓦时的能量，其约为美国国家电费的11％。

如果多个设备可以由单个电源适配器来运行，这将大大地减少使用的电源适配器的数量。然而，电通过单根电缆供给许多设备是不平凡的。越多的设备被连接到单个电源剥离由条带汲取的电流越大。因此，通过将电源板连接到电源的单根电缆供给的电流增加。

由于电缆热量的功率损耗根据电流的平方增加，其携带这样的来自电缆的能量损耗可能会抛物线地增加。此外，不存在有效的能源管理，如果太多的设备从单一的电缆汲取电流，那么提供的电流可能会超过允许的电平，从而切断断路器或吹保险丝。更为严重的是，过大的电流可能会导致电缆过热，其是火灾的常见原因。

能源的另一个不必要的用法是在有板载电源电池的设备供电。当具有可再充电电池的电子设备，如笔记本电脑、电动剃须刀等，被连接到电源时，功率被汲取来操作设备，且还来再充电电池。尽管电子电池需要周期性地再充电，但是即使部分充电的电池也足够给设备供电。因此没有必要连续充电板载电池。

另外，充电电子电池超出设备操作所必需的电平的不必要消耗的能量增加电费。特别令人关注的是，其中大量的这种设备被同时使用。例如，对于主持会议或者很多个人笔记本电脑被同时使用的讨论会的公司。

感应功率耦合允许能量从电源被传送到电负载，而没有线连接在其间。振荡电势被施加在初级电感器上。这在初级电感器的附近设置了振荡磁场。振荡磁场可在放置在靠近初级电感器的次级电感器中引起二次振荡电势。这样，功率可通过电磁感应而不是电感器之间的导电连接从初级电感器传输到次级电感器。

当功率从初级电感器传送到次级电感器时，电感器可以说被感应耦合。与这样的次级电感器串联有线连接的电负载可以从有线连接到初级电感器的电源汲取能量，当次级电感器感应耦合于此。

在次级电感器中感应电压的强度根据提供到初级电感器的电势的振荡频率变化。当振荡频率等于系统的谐振频率时，感应电压最强。谐振频率f_R取决于各种因素，诸如电感L和系统的电容C，根据等式fR≈12πLC.]]>