[发明专利]控制电源和感应电能出口的连接的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及节能电能传输系统。更具体，本发明涉及用于控制对感应电能出口供电的系统的方法。

背景技术

可用能源的有效使用对于多个原因都是十分重要的。在全球范围内都更加关注温室气体的排放，例如从矿物燃料燃烧得到的二氧化碳可以引发全球变暖。此外，能源是有限的。与地理政治学因素共存的全球能源短缺驱动了能源成本的上升。由此能源的有效使用对于能源消耗者来说是更重要的预算考虑。

电能传输的能量损耗主要是由于承载电流的电线容易发生过热。在许多情况下，这是不可避免的，因为承载电流的电线对于对电子设备供电是必不可少的，并且承载电流的电线具有电阻。克服该电阻产生的工在电线中产生热。

在其他情况下，能量损耗是不必要的。例如，电子设备通常不必要地运行，并且用于对没有被使用的设备供电的能量被真正的浪费。已经提出了针对减小空闲设备浪费的能量数量的各种提议。例如，能量星是美国环境保护局和美国能源部的联合项目，其授予制造商权利在满足某个能耗标准的产品上显示可识别的标签。能量星试图通过更好的能量管理来减小能耗。

有效的能量管理减小了能量浪费。例如，笔记本电能，其依赖于携带的电池提供的有限量的能量，使用各种测量来保持能耗最低。由此，在计算机不再工作一段时间之后自动切断屏幕和硬盘驱动器，类似地，当计算机从总输电线或网络断开时禁止网卡。这样的能量管理策略可以用于增加设备由其携带的电池供电的时间长度。

然而，即使当连接至主输电线时，能量的有效使用也是重要的。许多通用的电子设备在低压DC上运行，并且通常使用具有AC-DC电源适配器的转换器，来控制对其提供的电能。能量星估计仅在美国使用了15亿这样的电源适配器，用于设备例如MP3播放器、个人数字助理（PDA）、摄像机、数码相机、应急灯、无绳和移动电话。根据能量星，这样的电源适配器每年抽取大约3000亿千瓦时能量，这近似是美国整个国家电费的11%。

感应电能传输系统是可以替换普通插头和插座电能连接的便利电源供应。感应电能传输允许不使用连接线将电能从感应电能出口传送到感应电能接收器。

在与感应电能出口相关次级电感上应用振荡电势或驱动电压。这在初级电感周围产生了变化的磁场。当感应接收器接近于感应插座时，在位于该变化的磁场中次级电感上生成次级电势差或输出电压。输出电压可以用于对与次级电感连线的电子设备充电或供电。

对于能量有效的感应电能传输，利用该技术的系统必须在操作过程中最小化能耗量。PCT专利申请公开号WO 2008/137996，Partovi的名为“System and Method for Inductive Charging of Portable Devices”描述了感应电压表面，其在柔性材料膜上具有平面的导电接头盘。如果其上附有磁铁的接收器线圈接近该盘，则该接头连接传输线圈的端口，使得电流可以流向恰当的线圈。Partovi的系统的柔性线圈接头是有利的，其用于监测恰当的线圈，不增加系统的能量效率。实际上，WO 2008/137996本身指出了（第00283段），设计系统以允许对单个设备供电，并且如果两个设备被放在垫子上时，这两个设备可能不能达到特定电能。

Hui的名称为“Inductive battery charger system with primary transformer windings formed in a multiplayer structure”的美国专利No.7,164,255中描述了另一个感应电能传输系统。Hui描述了另一个感应电能转换系统，其中提供了机械开关。当次级充电模块关闭开关时，开关激励高频AC电压源的初级绕组。然而，Hui的系统了移动部件，并且需要次级充电模块和机械开关之间的精确校准，并且由此损失了感应电能系统整体的许多优点。

由此，需要一种能量有效的感应电能转换系统。这里描述的实施例解决了这一需要。

发明内容

这里描述的系统涉及开关系统，用于控制电源和感应电能出口之间的连接。感应电能出口包括至少一个初级电感，配置为感应地耦合至与感应电能接收器相关联的次级电感，其中所述开关系统包括：断路器，配置为将感应电能出口与电源断开，以及触发器开关，配置为当感应电能接收器接近于感应电能出口时禁止断路器。

可选地，触发器开关包括磁性开关，用于检测与感应电能接收器相关联的磁性元件。磁性开关可以包括至少一个簧片开关。可选地或额外地，磁性开关包括至少一个霍耳效应开关。