TW201004086A - Inductive power supply system with battery type detection - Google Patents

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201004086 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於無線供電系統，更明確地說是關於用來偵測 遠端裝置電池特性並根據所測得特性無線地供應電源至該遠 端裝置的系統與方法。 【先前技術】 以感應式電源供應器為電池充電是已知的技術。用於電動 f 車或小型電子用品（例如牙刷）的感應式充電器，已獲致相當 的成功。由於感應式充電並不需要在電池與充電器之間有實際 連線，充電更加便利。不過，仍有改善空間。傳統感應式充電 器有一不方便之處，那就是他們只能為一種電池規格充電。也 就是說，傳統感應式充電器使用預先設定寫死的充電演算法， 並未調適於考慮到不同的電池規格。許多裝置接納多種規格的 電池，可是如果使用者並沒有採用適於特定感應式充電器的正 確電池，該電池不能有效率地充電，甚至根本不能充電。 有些接線的充電器採用多種充電演算法，以適應使用不同 / % 電池規格的裝置。舉例來說，某些手電筒可接受鎳氫電池或鹼 性電池。接線的電池充電器依靠直接的實體連接至電池以便判 定電池規格，這是傳統感應式充電系統不具備的特徵。舉例來 說，傳統的接線電池充電器可藉由在鑑定充電期間直接感測電 壓、電池或溫度，判定遠端裝置電池的規格。這些直接測量並 不能由傳統感應式充電器實施，如此使得判定遠端裝置電池規 格以及其他遠端裝置電池特性十分困難。 201004086 【發明内容】 本發明提供一種感應式電源供應系統與方法，用來偵測遠 端裝置電池特性並根據所測得特性無線地供應電源至該遠端 裝置。該系統與方法可接納具有不同電池特性之電池的一遠端 裝置，或可接納使用具有不同電池特性之電池操作的多種遠端 裝置。 本發明的一具體實施例包括一感應式電源供應器，其具有 初級線圈電路和初級線圈；以及一遠端裝置，其具有一次級線 圈、次級線圈電路和電池。初級線圈電路包括一控制器、一驅 動器、一切換器以及用來與次級線圈電路溝通的一通信裝置。 次級線圈電路包括一整流器、一或多個感測器、一控制器、用 來與初級線圈電路和一切換器溝通的一通信裝置。初級線圈和 次級線圈感應式耦合，以根據所選定的無線電源充電演算法無 線地由感應式電源供應器傳送電力至遠端裝置。該無線電源充 電演算法是依據電池的至少一特性所選擇，其中那些電池特性 是由次級線圈電路^貞測所得。退端裝置也可儲存並通信有關該 次級裝置的資料，例如像是電池數目、預期的電池單元類型、 參考電壓或校準資訊。 該方法的一具體實施例包括如下步驟：識別遠端裝置、鑑 定遠端裝置的電池、依據電池鑑定選擇一無線電源充電演算 法，以及使用所選擇的無線電源充電演算法無線式充電遠端裝 置。 本發明提供一種簡單且有效率的系統與方法，用於無線充 電一遠端裝置之已鑑定電池，不論由該裝置所運用的可充電電 池之特定類型。感應式電源供應系統能有效偵測不同電池特性 4 C:\@£un>» 2009^SPU CASE&J>U-065V>U-06S-0044\PU-065-0044-Spe-TtU€i.Doe 201004086 並運用適當無線電源充電演算法的能力，導致額外的彈性與使 用者透明性。 、參考本文之具體實施例的詳細描述以及圖示，將更容易理 解並領會本發明的這些和其他目標、優點及特徵。 【實施方式】 I.概要 玄圖一顯不依據本發明一具體實施例之感應式電源供應系 ( 統，一般是標示為（100)。感應式電源供應器（102)包括一初級 線圈笔路（1〇3)以及一初級線圈（1〇6)。遠端裝置（1〇4)包括一次 級線圈（107)、一次級線圈電路（105)以及一電池（1〇8)。次級線 圈，路（1G5)仙某些遠端裝置電池特性，統(1(H))使用所 測得特性判定電池是否夠格可以充電。若電池夠資格，選擇一 適當的無線式電源充電演算法並用來無線式充電該電池。雖然 本發明一般是以單個電池做描述，本技藝中具一般能力者應能 理解本發明可經修飾而操作擁有多個電池以及具有多個單元 之電池的遠端裝置。 i 卜 第七圖顯示合於本發明的一具體實施例，其係用來偵測遠 ^裝置電池特性並且依據所測得特性由感應式電源供應器施 加電力至遠端裝置的一種方法，一般是以（7〇〇)指稱。該方法 包括識別遠端裝置（702-708)，鏗定遠端裝置的電池是否合格， 包括依據電池鑑定結果選擇一無線電源充電演算法 (710-714)，並且使用所選擇無線電源充電演算法無線地為遠端 裝置充電（716-724)。可包括其他可選擇的步驟，例如像是測試 遠端裝置電池的容量（726-730)。 5 -065.004^.065.0044-5(^.¾^^ 201004086 感應式電源供應糸統（1 〇〇)可、 此記憶體能夠儲在益括記憶體（2〇迎7)， 不提，此!_能射_線㈣^別的 在一具體實施例中，此無線電源: = = = 與至少一種不同電池類型相關。在一〜為充電次异法疋 源供應器充電演算法是與至少一 、κ施例中，各無線電 步，記憶體(203/317)也可儲存電規格相關。進一 性。在-具體實施财，初類型之間的相關 ⑽），且次級線圈控制器⑽f包圈括==狗 具體實施例中’僅有一個控制器包二體(317)。在可替換的 制器之外，並可包括在感應式電；;;己=記憶體是在控 =體中的資訊可用來容許感應式電 中二存 ^供電料端裝置⑽）。能_別遠端裝置的錢式電源ί 應器之應用例中’記憶體可包括用於各個遠端I置（的獨 頻率】或頻率模式），還有所需的相關資訊滙整，例如 ，疋最南和最低操作頻率、電流使用、電池數目和電池 =:記憶體實質上可包括可能有助於感應式電源供應 ，端裝摩4)的任何資訊。舉例來說，記憶體可包括關 於运端裝置的無線通訊協定。 IL感應式電源供龐装 、本發明適用於基本上任何的感應式電源供應器。因此，感 應式電源供應器（102)並不在此詳述。在此只需指出，感應式 電源供應器（102)包括一初級線圈電路（1〇3)以及一初級線圈 (106)。電源供應電路（1〇3)產生交流電流並將之施加至初級線 圈（106) 〇由於電源供應電路（103)施加交流電所導致，初級線 圈（106)產生一電磁場。電源供應電路（103)基本上可以是能夠 以所需一個多個頻率供給交流電流至初級線圈（1〇6)的任何電 201004086 路。舉例來說’電源供應電路（1〇3)可以是美國專利第6,825,620 號所揭示之感應式電源供應系統的諧振搜尋電路，該專利標題 為《感應式耦合鎮疋器電路（Indectively Coupled Ballast Circuit)》’ 2004年11月30日頒給Kuennen等人；如美國 專利第7,212,414號所揭示的適應性感應式電路，該專利標題 為《適應性感應式電源供應器（Adaptive Indective Power Supply )》，2〇〇7年5月1日頒給Baarman ;揭示於美國專利 申請序號1〇/689，148的可通訊感應式電源供應器，其標題為 《可通訊的適應性感應式電源供應器（Adaptive Inductive 〆

Power Supply with Communication)》，2003 年 10 月 20 曰由

Baarman提出；美國專利申請序號11/855,710所揭示的用於充 電鋰子電池之感應式電源供應器，其標題為《用於為電池充電 的系統與方法（System and Method for Charging a Battery )》， 2007年9月14曰由Baarman提出；美國專利申請序號 11/965,085所揭示的具有裝置識別之感應式電源供應器，其標 題為《具有裝置識別的感應式電源供應器（Inductive Power Supply with Device Identification)》，2007 年 12 月 27 日由 (.Baarman等人提出；或是美國專利申請序號61/019,411，其標 題為《具有工作週期控制的感應式電源供應器（Inductive Power

Supply with Duty Cycle Control)》，係 2008 年 1 月 7 日由

Baarman所提出；以上文件均以其整體納入本文列為參考。 圖五顯示合於本發明之感應式電源供應系統的具體實施 例。該感應式電源供應系統顯示一感應式電源供應器（5〇4)以 及遠端裝置手電筒（502)。該感應式電源供應器（504)是包含在 一外殼(501)中’該外殼具有一表面（505)供遠端裝置手電筒 (502)放置。該外殼包含一電源插頭變壓器（506)，用來將一感 7 C:\^£u〇ice 2009^〇Ρϋ CASt^fiV-06S\PU-06S-0044lifiU-06S-0044-SpfTkmi.Doe 201004086 應式電源供應器插入牆上插座。外殼（501)以及表面（505)的尺 寸、形狀和配置可有所變化。舉例來說，表面（505)可能是平 坦的或曲線的（如圖中所示），或其形狀可經安排以接受一或 多個遠端裝置（502)。在一具體實施例中，外殼可納入美國專 利申請序號_____的發明原理中，該文件的標題是《用於感應 輕合的磁定位系統（Magnetic Positioning for Inductive Coupling)》，由Baarman提出申請，該案係與本申請案同時 提出。 第二圖顯示的是一感應式電源供應器（1〇2)之初級線圈電 路的一具體實施例’一般是以（200)指稱。所繪出具體實施例 的初級線圈電路(200)—般而言是包括一初級線圈控制器 (202)、一驅動器電路(204)以及一切換電路(206)。初級線圈電 路(200)也包括一通訊裝置以用於和遠端裝置通訊。所繪出的 具體實施例中，初級線圈電路(200)包括一無線紅外線接收器 (212)以及一電流感測器（21〇)。電流感測器（21〇)可用來感測由 遠端裝置而來的反射阻抗，可有效地容許透過感應式耦合通 訊。在某些具體實施例中，可用一峰值偵測器取代或與該電流 感測器（210)合併使用。在可替換的具體實施例中，接收器（212) 或電流感測器（210)可以省略》在其他可替換的具體實施例 中’無線通訊裝置可取代接收器（212)以及電流感測器（210)其 中之一或兩者，舉例來說，可在初級線圈電路(2〇〇)中實施 WIFI、紅外線、藍芽、行動電話、或射頻識別裝置其中任何一 項。操作時’如前所述，初級線圈控制器（2〇2)、驅動器電路(204) 和切換電路(206)施加交流電流至初級線圈（106广以便產生所 選取頻率的電磁場感應式電源。 8 ,2009»^ CASE^PU-065\n-06S-0044W»)6S-0044'Sp»-nu»i.Doc 201004086 f 所繪出具體實施例的初級線圈（106)是適用於產生一電磁 場的圓圈狀線圈。在某些應用例中，初級線圈（106)可能是一 李支線線圈。線圈的特性可依應用例而有所不同。舉例來說， 線圈之圈數、尺寸、形狀和構形可能有所不同。進一步，所用 電線的特性也可變化，例如其長度、間距及電線的種類。雖然 是以電線的線圈為例描述’初級線圈（106)另可為能夠產生合 適電磁場的基本上任何構造。在一具體實施例中，初級線圈 (106)(或次級線圈（1〇7))可用一印刻電路板線圈取代，像是 納入美國專利申請序號60/975,953號之發明原則的印刷電路 板線圈’其標題為《印刷電路板線圈（Printed Circuit Board Coil)》並且是由Baarman等人在2〇〇7年9月28日提出，且 此文件以其整體納入本文作為參考。在本發明的某些具體實施 例中丄^級線圈控制器（2〇2)包括智慧或程式設計以供用來依 據測得电池特性做決定。舉例來說，次級線圈電路（1〇5)可經 編程以練何測得的電池特性或—判定的電池類型通訊至初 級線圈控制器（2〇2)。—旦初級線圈控制器 或判j電ΐ類型，可由記憶體選擇適當的充電演算法 他。在其他的具體實施例中，初級線圈控制器（2〇2) 用來依據所測得電池特性做 器剛可經編程以調升電=1：： 1 舉例來說，初級線圈控制 它由次級線圈電路接可的情況下），直到 更少電力的指示。ϊγ線圈電路而來關於是否提供更多或 以傳送-特定的操作頻率特定的指令， 十次以特疋的方式調整其操作頻 以㈣物妳®嫩C, 201004086 率。在另一具體貝施例中，初級線圈控制器可由遠端裝置（1〇句 接收指令以重新配置初級線圈電路（1〇3)，以依據由次級線圈 電路（105)使用測彳于電池特性所做之判斷，改變共振頻率。又 一具體實施例中，初級線圈控制器可接收指令以改變輸入電 壓，以調整感應式電源輪出。 初級線圈控制器（202)可視需要地經過編程而具有額外特 徵。舉例來說，在一具體實施例中，初級線圈控制器（2〇2)係 經編程以使用美國專利申請序號11/965,〇85所描述之新穎原 ( 則識別遠端裝置，此文件已在之前納入本文列為參考。遠端裝 置識別碼可包括關於遠端裝置電池的資訊。或者，關於遠端裝 置電池的貧訊可用遠端裝置識別碼當做感應式電源供應器上 之查找表的索引而取得。舉例來說，該資訊可指示遠端裝置是 否位在感應式電源供應器的功率範圍内。或者，該資訊可包括 遠端裝置所接受電池的類型與尺寸。舉例來說，一特定的遠端 裝置可能由於造形的限制僅能接收兩AA電池。The 視需要地’感應式電源供應器可包括一發光二極體機制以 指示充電狀態。若發光二極體沒亮，並沒有裝置出現。若發光 i 二極體點亮，偵測到一遠端裝置。一閃爍的發光二極體指示電 池損壞或不夠格。偶爾閃爍的發光二極體指示遠端裝置目前正 在充電。發光二極體的顏色或亮度改變指示充電完成。本技藝 中具一般能力者應能理解，可實施額外或不同機制以指示充電 狀態告知使用者。 III. _遠端裝筈 本發明適於與不同設計以及構造的各式各樣遠端裝置配 合使用。本發明可適應接收多種電池類型的遠端裝置。電池類 201004086 型一般是用來依據一或多個電池特性來區辨電池。舉例來說， 具有不同電池類型的電池可具有不同電池規格、電池單元、電 池容量、電池尺寸、電池形狀、電池電壓特性、電池電流特性、 電池溫度特性、電池終端布局、周期、周期的範圍，或以上各 項的組合。電池類型一詞的範疇可依據具體實施例而不同。舉 例來說，在某些具體實施例中，電池可能是不同的電池類型， 即使他們僅有單獨一個電池特性不同。在其他的具體實施例 中，電池可能是相同電池類型，即使他們僅共有單一的電池特 性。電池一詞在本申請書中通篇均以單數使用，但本技藝中具 一般能力者應能理解電池可能是一電池組，且電池特性或電池 類型可能指的是電池組特性或電池組的類型。 本發明可容納個別地充電使用具有不同電池特性的多重 遠端裝置。在一可替換的具體實施例中，具有相似電池特性的 多個遠端裝置可同步充電。可想而知，這些不同遠端裝置將會 需要不同頻率並將具有不同電力需求。 如上述，遠端裝置（104)通常包括一次級線圈（107)、一次 級線圈電路（105)以及一電池（108)。遠端裝置（104)是在圖中舉 例繪出，不過基本上它可以是依據電池操作的任何裝置或組 件。舉例來說，一手電筒（如第五圖所示）、行動電話、個人 數位助理、數位媒體播放機，或能夠使用可充電電池的其他電 子裝置。 所繪具體實施例的次級線圈（1 〇 7)是一電線製成的圓圈線 圈，其適用於在可變電磁場出現時產生電力。如圖中所示，次 級線圈（10 7)可在尺寸和形狀方面對應於初級線圈（10 6)。舉例 來說，兩線圈（106)和（107)可具有實質上相等的直徑。在某些 應用例中，次級線圈（107)可能是一李支線線圈。如同初級線 11 C:\@Euntce 2009&<§f>U CASE^PU-06SWM06S-0044\PU-06S-00^4-Spe-Tstjei.C>oe 201004086 圈（106)，次級線圈（107)的特性可隨應用例而有所不同。舉例 來說，次級線圈（107)之圈數、尺寸、形狀和構形可能有所不 同。進-步，所用電線的特性也可變化，例如其長度、間距及 電線的種類。雖然是以電線製成的線圈為例描述，初級線圈 (107)另可為能夠回應所待電磁場而產生足夠電力的基本上任 何構造。 圖三顯示依據本發明一具體實施例之次級線圈電路，一般 是標示為（300)。所繪出的次級線圈電路(3〇〇)包括一次級線圈 f 控制器（316)、一整流器（304)、一切換器（3〇6)、一電流感測器 (310)、一溫度感測器（312)以及一電壓感測器（31句。初級線圈 電路(300)也包括一通訊裝置以用於和感應式電源供應器（1〇2) 通訊。所繪出的具體實施例包括一單獨的信號電阻器（318)用 以使用感應式麵合的反射阻抗通訊，以及一無線發射器 (320)。在一可替換的具體實施例中，信號電阻器（318)或無線 發射器（320)可被刪去。在一可替換的具體實施例中，其他無 線通信裝置可取代無線發射器（320)以及信號電阻器（318)其中 之一或其兩者。舉例來說’ WIFI、紅外線、藍芽、行動電話或 ί 射頻識別裝置其中任何一種可用來與感應式電源供應器（1〇2) 無線通訊。 操作時，所繪出的次級線圈電路(3〇〇)係經編程以偵測各 種電池特性’例如像是電池電壓、電池電流、電池溫度，或以 上的組合。次級線圈電路使用所測得特性決定電池是否夠資格 充電，而且若合格則由次級線圈控制器（316)選擇適當的充電 演算法。在可替換的具體實施例中，可跨初級線圈電路以及次 級線圈電路散布情報，如前所述。舉例來說，如上述，在一具 體實施例中’次級線圈電路(300)可將所測得電池特性通訊至 12 201004086 感應式電源供應器，以致可由初級線圈電路（103)選擇一適當 的充電演算法。 胃 為本說明書之目的，次級線圈電路(400)的一具體實施例 顯示於第四圖中。在第四圖所顯示的具體實施例中，次級線圈 電路(400)—般來說是包括一次級線圈控制器（428)、整流器 (414)(或用於轉換AC電源至DC的其他組件）、一低電墨電 源供應器（412)將接收到的電力調降以操作次級線圈控制器 (428)、調節電路(416, 426)以移除信號中的漣波、電流感測器 , (418)、電壓感測器（422)、溫度感測器（434(、切換器（420)、一 信號電阻器（432) ’以及一視需要而有的無線發射器（43〇)。操 作時，整流器（414)把次級線圈（107)中產生的AC電源轉換成 DC電源，此為供電給電池（1〇8)的典型需求。或者，可用多個 次級線圈接收不同相位的電力，以滅少漣波電壓。這可參考

Baarman等人2007年9月9曰提出的申請案60/976,137，標 題為《夕相位感應式電源供應系統》（Multiphase Inductive Power Supply System)，此文件納入本文參考。在此具體實施 例中’最好有多個初級線圈在不同相位發送電力。在可替換的 I 具體實施例中，可能並不需要整流器，且電源可經調節以 便用來供電給負載。 二欠級線圈電路包括-電池特性摘測系統，用來直接或間接 谓測或夕個電池單獨或合在一起的特性，作為該遠端裝置中 所女裝之f池類型的指示，或指示能夠為該電池充電的無線電 源充電次异法。-〜性應被視為電池特性的指示，即使也應考 慮到其他特性以辨識電池類型。進一步，一特性應被視為是電 池類型的‘不，即使該特性僅容許電池類型的範圍偈限在可能 的電池類型清單。在此具體實施例中，電池特性偵測系統包括 13 201004086 一電流感測器（418)、一電壓感測器（428)，以及一溫度感测器 (434)。電流感測器（418)偵測所接收電力的電流份量，並提供 該資訊給次級線圏控制器（428)。電壓感測器（422)偵測所接收 電力的電壓份量，並提供該資訊給次級線圈控制器（428)。溫 度感測器（434)偵測溫度，並提供該資訊給次級線圈控制器 (428)。雖然所繪出具體實施例包括一電壓感測器（422)、一電 流感測器（418)以及一溫度感測器（434)，可替換的具體實施例 並不需要包括所有這三項。取得、偵測或感應電池特性的一或 多個感應裔、偵測器，或其他裝置或系統，可取代或增補圖中 所繪出的電池特性偵測系統。在目前的具體實施例中，藉由感 測電池的電壓、電流和溫度，感應式電源供應系統（1〇〇)可判 定電池種類。 次級線圈控制器（428)基本上可為任何形式的微控制器。 在所繪出的具體實施例中，次級線圈控制器（428)是一 ATTINY2MV-10MU微控制器。：欠級線圈控制器（428) 一般而 言包括一類比至數位轉換器，且係經編程以處理電壓、電流和 溫度讀數，以便判定電池是否合格可充電。該微處理器也可包 I括與電池資格判定無關的其他程式碼。進一步，在遠端裝置中 具有-控制器或其他情報，容許區辨各種電池特性。舉例來 說，次級線圈可藉由追蹤周期、周期廣度以及承受充電的能 力’判疋电池類型以及電池壽命。這麼做也容許計算庫倫數， 這種方法是本技藝中已知用來確定能量使用以及消耗的計算 方法。可為幾乎任何電池類型設定用於電池壽命終結追縱的闕 值。 在一具體實施例中，信號電阻器（432)可用來傳送資訊至 初級線_卿⑽）。使用信號電阻以纽)提供由次級線圈 14 201004086 至初級線圈的通訊，在美國專利申請案序號11/855,710討論， 此文件已在之前納入本文列為參考。若切換至信號電阻器 (432)，會送出一通訊信號，以標示一過電流或過電壓狀況。 若切換至該電阻器，初級線圈電路中的尖峰偵測器能夠感測過 電流/過電壓狀況，並依情況做出反應。可有系統地切換至本 發明的信號電阻器（432)，以將額外的資料通信至該初級線圈 控制器（310)。舉例來說，資料串流可代表測得電流、測得電 壓、測得溫度、測得電池規格，或僅提供一指令至初級線圈電 路（1〇3)以調整感應式電源供應器。或者，信號電阻器可移除， 而可用完全不同的通訊裝置與初級線圈電路（1〇3)無線通訊。 無線發射器或收發器的使用已在先前描述於頒給 Baarman的美國專利申請公開案2〇〇4/13〇915Ai，此文件已在 之前納入本文列為參考。明確地說，之前已討論過使用wifi、 紅外線、藍芽、無線電話或射頻識別，做為一遠端裝置至一感 應式電源供應器之間無線通訊資料的方法。進一步，之前已呀 論過使用感應線圈和電源線通信協定的通訊方式。本發明^

資料的方法，以便把所需的資料由遠端裝置 傳达至感應式電源供應器。 所繪出的具體實施财，充電是由次 =電路:103)提供無線電源，並適度地回應由次級線圈電 而來的控制信號。在本具體實施例中，通信是在電力 持續的間隔進行。舉例來貌，通信可採跳脫點 或錯誤彳§號的型式進行。 圖=顯雜據本發明—具體實_之纽線圈電路，一般 j不為（600)。遠端裝置_)包括putz線 一 Dc/Dc 轉換器、-充電器控制器⑽6)一電池 15 201004086 驅動器（608)，以及一發光二極體組件（61〇)<>如以上關於初級 線圈的描述，初級線圈（602)與次級線圈（6〇4)其中之一戋兩者 可由一印刷電路板線圈取代，例如像是納入美國專利申請序號 60/975,953之發明原理的印刷電路板線圈，該文件的秩題是 《印刷電路板線圈（Printed Circuit Board Coil)》，已々 ^ 納入本文列為參考。進一步，線圈（602,6〇4)兩者之一可用標 準的李支線線圈取代，這在某些狀況下可得到額外的傳送能' 力。 f +電筒㈣二極體通常是在相對低隸的範圍運作，約為 3.6V。驅動器接收—個範圍_電壓，並輸出36v供發二 極體使用。第八圖顯示-示範的驅動器。舉例來說，兩^固 耗盡的AA電池可能各自提供〇.9V，或總共⑽。四個新 =電池可能各自提供L5V ’或總共6V。發光二極 =電壓都轉換成發光二極體所需的3 6v，而沒有顯著功 /卜進〜^DC轉換^周即電流量’這在感應式電源供應器較 i 應用例中特別有用。—感應式電源供_可供應 = 端裝^其先決條件是該等遠端裝置具有一機制 換^即接收到的電力份夏，例如像是藉由使用一 DC/DC轉 視需要地，遠端裳置可包括一發 充電狀態。若發光二極體沒亮，並沒有== 決若發光二極體點亮，遠端裝置接收電源。一預先 _極俨：極體閃動次數’指示電池損壞。偶爾閃爍的發光 前正在充電。發光二極體的顏色或亮度 丁兀本技藝中具一般能力者應能理解，可實 16 C:\@Eunlee 2009&<βΡυ CAS£^PU-06SVU-06S-0044WJ-065-0044-Sf>e-nu*i.Doe 201004086 施額外或不同機制以指示充電狀態告知使用去 、 進一步，在咸 應式電源供應器和遠端裝置其中之一或兩者均包括—、，％ 極體以及發光二極體機制，是視需要的選擇性作法。x 一― iv.撫作 感應式電源供應器（102)和遠端裝置（1〇4)的一般操作是配 合第七圖加以描述。更明確地說，第七圖顯示合於本發明^配^ 具體實施例，其係用來_遠端裝置電池特性並且依據所測得 特性由感應式電源供應器施加電力至遠端裝置的一種方法、，二 般是以（700)指稱。該方法包括視需要地識別遠端裝置 (702-708) ’鑑定遠端裝置的電池’包括依據電池鑑定結 (71〇-714〒擇-無線電源充電演算法，並且使用所選擇無線電 源充電演算法無線地為遠端裝置充電（716_724)。可包括並 選擇的步驟’❹像是職遠端裝置電池的容量(mo)/

選擇性的遠端裝置朗可絲本上任何方法實施。在一且 應Γ源供應器以一預先選定的時間，周期地 電“對齊，遠二的—遠端裝置並在識別充 遠:ΐ:; ms!道。在-可替換的具體實施例中’ 應式電源供應器掃皁=特;，率產 頻率在初級線圈控制器上的 ：：了：用-振 ==會全，因為金屬塊或其他外來裝置並不 =置識別是^擇：式電源供應器不會繼續提供電源。雖然遠 遠端裝置識=能運3’且本發㈣具體實施例並不需要包括 ^f^fiS-OO^h^t-Ttuei.OQc 17 201004086 電池鑑定或電池無線電源 賴電池特性、分析已知和剛得充電電^鼻法選擇⑽，包括 格充電，並直接依據已知和挪得 ^生以H池是否夠資 得電池特性選擇一適當的充電演算法寺據已知和測 分析，例如像是依據初步電池特二：可包括額外的 可略過此步驟’而偏好依據初步 ^ π體實施例中，鑑定主要是依賴電池規格。未= 念不充電（712·714)’而已知電池規袼是依據他們的電池規格充 ^12_716)。在—可㈣的_實施财，電池財包括把電 =類成為複數個總功料級其中之―，其各自與—不同的充 電演算法相關。雖然無線電源充電演算法的最終選擇可# 步電池特性反而是依據额外分析的結果，例如像：分類 池類型或功率種類，可想⑲這最㈣是依據電池特性 ϋ的選擇，不論是已知或測得的電池特性，或兩者皆有用到。

，作牯，次級線圈控制器（428)經編程以判定電池（1〇8)是 否，資格充電。可依據遠端裝置(1G4)的物理條件得知某些電 池資訊。舉例來說，裝人遠端|置之電池的類型和尺寸通二常是 ^製造時由遠端裝置的幾何配置所設定。此外，遠料置可包 _電池單元f訊’包括單元的數目。在某些應用例中，電池單 1數目和電池的數目可能彼此相關’兩個用語可互換使用。 如前文指出，資訊可直接或間接儲存在記憶體中。妹β =於特定遠端裝置的較資訊可被儲存在記憶體中，或=有一 二找表儲存在記憶體中，可用—遠端裝置出存取。此資訊可 =電池敎決定㈣素。舉例來說，大部分遠端裝置無法同 牧1.5V的ΑΑ電池和3.7V的鋰離子電池運作。 18 201004086 並非所有遠端裝置受體形限制，有些能夠接受不同形狀和 尺寸的電池。為將此列入考詹，4ά 』化狀和 w 人級線圈控制器（428)可經編 程以縮減可能的電池類型。舉例央〜、^ a ^ 可決定電池單元的數目，以及各^^’ ：欠級線圈控制器㈣） 數目電池單元的啟始電壓大於一心 电豎右用於該 、 頂疋的闊值，那麼該電池可飴 被辨識為一鋰離子電池。若用J ^ 用於該數目電池單元的啟始電壓小 f一：同的預：閥值，該電池可辨識為不能充電，因為有内部 短路或過度耗損。若啟始電壓H ^ 史在兩閥值之間，電池可被辨靖 「為非瓣子電池’例如像是鎳氫或驗性電池。 。 除了使】已知、預先決定的電池特性’可主動測量未 ^也特性。舉例來說，藉由㈣感應式電源 充電至該遠端裝置，可測量電壓的變化並用來決定電池特性， =充電可以是有助於識別電池特性的任何適合充電 體貫施例中，鑑定充電是一低電流，即預估電池容量的四百; 之一，也就是約20微蒡安拉 ,^ 池特性。舉例來說，可監步㈣助確定電 溫度改變。 回應鑑疋充電的電流、電壓和（或） 在本具體貫施例中，次級線圈電路(侧)監測回應鑑定充 電的電麼改變。。若電壓改變超過某一閥值，電池的内電阻太高 電池壞或不能再充電。若電壓改變低於某閥值電池 不視為損壞可歧因為内部短路。^電壓改變是在兩闊值 之間’電池被認為可充電，且感應式電源供應器進人全速充電。 當實施全速充電時，監剛電壓。以全速充電時，可監測愈 ，定充電期間相同的閥值。超過其中—個閥值，實質上指出電 /已近生命盡頭。進—步1池容量可藉由監測充 4速率和電 19 201004086 池電壓判定。若電池電壓超過一預定閥值，電池可被認為是損 壞或接近其壽命終點。 可由遠端裝置構造提供額外資訊，像是電池單元的數目， 以及不同電池的標準操作。舉例來說，各個電池類型曲線上的 對應點可儲存在次級裝置的記憶體中。本技藝中具一般能力者 應能理解這些曲線可用來做為識別電池類型、電池壽命、診斷 和其他的形態比較資訊。 一旦達成全速充電，可運用任何數目的電池規格充電曲 線。充電演算法中最為常見的差別於以鎳為主的電池（使用負 值的AV演算法）與鋰離子電池（達到電流下限後由固定電流 改變為固定電壓）之間。許多其他電池規格充電曲線為已知5 且可實施在本發明中。舉例來說，鹼性可充電電池可包括一特 殊的電池規格充電曲線，其係與以鎳為主的電池以及鋰離子電 池的充電曲線不同。在本具體實施例中，次級線圈電路可區分 驗性電池、錄氫電池、鎳錫電池、竣鋅電池以及链離子電池。 在一可替換的具體實施例中，次級線圈控制器可區辨額外、不 同或較少的電池規格。 電池容量可藉由監測充電速率和電池電壓判定。若電池電 壓超過一預定閥值，電池可被認為是損壞或接近其壽命終點。 以上係本發明的具體實施例之描述。可有各種變更和改 變，而不會偏離本發明的精神以及其較寬廣之觀點。 【圖式簡單說明】 第一圖是一感應式電源供應系統的方塊圖。 第二圖是一初級電路的方塊圖。 20 C:\S£unie« 2009^©Pt/ CASE(SW-06S\PL；-M5OD44\Pl/-065-(XM4-5«>r-7s(wi.Ooe 201004086 第三圖是一次級電路的方塊圖。 第四圖是一次級電路的電路圖。 第五圖是一感應式電源供應系統的圖示，包括一感應式電 源供應器以及一手電筒。 第六圖是一手電筒的方塊圖。 第七圖是一流程圖，顯示一方法用來偵測遠端裝置電特性 並依據所測得特性無線地供應電力至遠端裝置。 第八圖是一 LED驅動器的電路圖。 21 C:\@£tmice 2009&,@^ CASE^PU-06S\PU-06S-0044\f>U-0i5-0IU4-Spe-Tsuei.Doe 201004086 【主要元件符號說明】 100 inductive power supply system 感應式電源供應系統 102 inductive power supply 感應式電源供應器 103 primary circuit 初級線圈電路 104 remote device 遠端裝置 105 secondary circuit 次級線圈電路 106 primary coil 初級線圈 107 secondary coil 次級線圈 108 battery 電池 200 inductive power supply 感應式電源供應器 202 primary controller 初級線圈控制器 202 primary circuit 初級線圈控制器 203 memory 記憶體 203 secondary controller 次級線圈控制器 204 driver circuit 驅動器電路 206 switching circuit 切換電路 210 current sensor 電流感測器 212 IR receiver 紅外線接收器 300 secondary circuit 次級線圈電路 304 rectifier 整流器 306 switch 切換器 22 C:\i§euwce 2009i^iSPU CASE^>U-06S<JKI-06S-0044<fiU-06S-0044-SpfTstjei.Doc 201004086 310 current sensor 電流感測器 312 temperature sensor 溫度感測器 314 voltage sensor 電壓感測器 316 secondary controller 次級線圈控制器 317 memory 記憶體 318 signal resistor 信號電阻器 320 wireless 仕 ansmitter 無線發射器 400 secondary circuit 次級線圈電路 412 low voltage poser supply 低電壓電源供應器 414 rectifier 整流器 416 conditioning circuitry 調節電路 418 current sensor 電流感測器 420 switch 切換器 422 voltage sensor 電壓感測器 426 conditioning circuitry 調節電路 428 secondary controller 次級線圈控制器 428 secondary controller 次級線圈控制器 430 wireless transmitter 無線發射器 432 signal resistor 信號電阻器 434 temperature sensor 溫度感測器 500 inductive power supply system 感應式電源供應糸統 23 C:\igEunice 2009@K@PU ίΑίε&^υ·065\Ρυ-065·0044\Ρυ·065-0044·5ρ*·Τίυ9ί.0〇ί 201004086 501 housing 外殼 502 flashlight 手電筒 504 inductive power supply 感應式電源供應器 505 surface 表面 600 remote device 遠端裝置 602 Plitz coil Plitz線圈 606 charger controller 充電器控制器 608 LED driver 發光二極體驅動器 609 battery 電池 610 LED assembly 發光二極體組件 700 method 方法 702 step 步驟 704 step 步驟 706 step 步驟 708 step 步驟 710 step 步驟 712 step 步驟 714 step 步驟 716 step 步驟 718 step 步驟 720 step 步驟 24 C:(iSCunic« 2009&.@PU CAS£^PU-06Sl(PU-06S-0044\PU-06S-0044-Sp*-Tsvei.Dec 201004086 f \ f k 722 step 步驟 724 step 步驟 726 step 步驟 728 step 步驟 730 step 步驟 25 C:\S£unice 2009&&PU CASE&PU-065\PU-065-0044\PU-06S-0044-Spe-Tsutf.Dee

Claims (1)

1. 201004086 七、申請專利範圍： 1. 一種感應式電源供應系統，其包含： 一感應式電源供應器，其包含一初級線圈線路以及一初級 線圈用來無線傳送電力； 一遠端裝置與該感應式電源供應器分離，該遠端裝置包括 一次級線圈用於由該感應式電源供應器無線地接收電力，一電 池具有一電池類型，以及一次級線圈電路包括一電池特性偵測 系統’用於偵測指示該電池類型的該電池一特性； Γ 一記憶體，位於該感應式電源供應器以及該遠端裝置其中 至少一項之内’該記憶體包括複數個無線電源充電演算法； 通b系統’用於在該遠端裝置以及該感應式電源供應器 之間無線通信；

   一控制器，係調適於和該記憶體通信，該控制器位於該感 應式電源供應器以及該遠端裝置的至少其中一項之内，其中^ 控制器經編程以至少有部分依據指示該電池類型的該測得電 池特性，由該記憶體内的該等複數個無線電源充電 選擇-無線電源充電演算法；並且 -法之中 其中該初級線圈依據該所選無線電源充電演算法，由該感 ’、、式電源供應器無線傳送電力至該遠端裝置。 t如申請專利範圍第1項的感應式電源供應系 可用具有不同電池類型的不同電池取代。 〃中該電，也 it申請專利範圍第2項的感應式電源供應系統，其中該控制 性而ί有部分是依據該電池特性偵測系統測得—不同電池特 充電：不同電池類型’為該不同電池選擇一不同無線電源 26 'CAS£&fiV-〇tS\PU-06$.〇〇44\PU-0«S-〇0^-Spe-TiiMt.D〇c 201004086 申凊專利範圍第丨項的感應式電源供應系統，其中該記憶 =括複數個電池類型，其中各個該等電池類型是與-或多個 無線電源充電演算法相關聯。 ^申清專利範圍第1項的感應式電源供應系統，其中該感應 供應11依據以下兩者至少其中-項選擇該無線電源充 ^亡法·· 1)該測得電池特性，以及2)一決定的電池類型，係 ^运编裝置通彳5至該感應式電源供應器，該決定的電池類型 >'有部分是依據該測得電池特性由該控制器決定。 / 4專鄉圍第1項之感應式電源供應系統，其中該遠端 少有部分是依據以下兩者其中—項選擇該無線電源充 本^鼻法.丨）該測得電池特性；2)一已決定的電池類型，該已 定池類型至少有部分是依據朗得電池特性由該控制器所 7.如申請專利範圍 的該特性包括至少 容量、電池尺寸、 電池溫度特性、電 第1項的感應式電源供應系統，其中該電池 以下其中一項··電池化學、電池單元、電池 電池外形、電池電壓特性、電池電流特性、 池接頭布局、周期，以及周期間隔。

   系專利範圍第1項的感應式電源供應系統，其中該通信 信，JL遠端裝置通信系統，用於和該感應式電源供應器無線通 路〇括至夕一仏號電阻器以供使用該次級線圈以及一無線 發射器通信；以及 传，宜感應式電源供應器通信系統，用於和該遠端&置無線通 /、L括至V —電流感測器以供使用該初級 以及一 接收器通信。 9. 遠端裝置與一感應式電源供應器分開，該遠端裝置包含： 27 C:\igeuiUet 2009^en CASE&fiU-065\PU-06S'0044\PU-065-0044-Spe-Tsvei.Doe 201004086 一次級線圈，用於由該感應式電源供應器無線接收電力； 一電池，具有一電池類型； ’以指示該 一電池特性偵測系統’用於偵測該電池一特性 電池的該電池類型； 一通信系統，用於和該感應式電源供應器無線通信； 一控制器，係調適於和一記憶體通信，其包括複數個無線 電源充電演算法，該控制器經編程以執行下列至少其中一項動 作： /、 、 、〜1)選擇一無線電源充電演算法，至少有部分是依據該 ，得電池特性由該記憶體中的該等複數個無線電源充電演 算去選出，該電池特性是由該電池特性偵測系統所測得該 電池類型的指示；以及 2)通訊該測得電池特性至該感應式電源供應器，以供 用於選擇一無線電源充電演算法； 中該次級線圈依據該所選無線電源充電演算法，由該感 應式電源供應器無線地接收電力。 I 如申喷專利範圍第9項的遠端裝置，其中該電池有 不同電池類型的不同電池取代。 电1用八有 n申請專利範圍第1G項的遠端裝置，其中該控制器至少有 一刀疋依據該電池特性偵測系統測得一不同電池特性而指示 :不同電池類型，為該不同電池選擇一不同無線電源充電演算 專利範圍第9項的遠端裝置’其中該記憶體包括複 類型’其中各個該等電池類型是與—或多個無線電源 兄％凋鼻法相關聯。 28 C:\@€unie» 20O9S^epy CASE&fiU-0«5\PV-065>00**lfiU-〇iS-〇0*('s^'Ttu,，'i>〇e 201004086 13.如申請範圍第9項的 少其令-項通信淡該减鹿^φ裝置，其中該通信系統將以下至 2)-決定的電池類型供應器·· υ該測得電池特性； 部分依據該測得電池特性^的定電池類型係由該控制器至少有 項的遠端裝置，其中該㈣器至少有 ^ 、、疋、電池類型選擇該無線電源充電演算法。 15.如申凊專利範圍第9項 包括至少以下f &裝置’其令該電池的該特性 : 也尺十電池規格、電池單元、電池容量、電 特:電壓特性、電池電流特性、電池溫度 电也接頭布局、周期，以及周期間隔。 16.如申請專利範圍第9項 =源供應H無料料朗信括；和該感哭應 以供使用該次級線圈以及—無線發射器通信。。號電阻- 端裝置分開的感應式電源供應器，該感應式電 —初級線圈，用於無線傳送電力給該遠端裝置； L 示一 統’用於由該遠端裝置接收一測得電池特性以指 一圯憶體，包括複數個無線電源充電演算法； 一控制器，係調適於和該記憶體通信，該 由該等複數個鱗電源充電演算法❹—無線^ 法’至少有部分是依據朗得電池特性㈣示該電池類^ 其中該初級線圈依據該所選無線電源充電 應式電源供應器無線傳送電力至該遠端農置。、异法，由該感 f&&fv CASg^PU.〇65W/.MS-0O44\PU-O6S-0044-Sp«-Tsufi.C><)e 29 201004086 2二申if專利範圍第17項的感應式電源供應系統，其中該記 各個該等電池類型是與-或i 電池/皿度特性、電池接頭布局、周帛，以及周期間隔。 遠端如震申置1 專‘了： 式電源供應系統，用於^ p線圈以及-無線接收器U—電流感測器以供使用該初級 由—感應式電源供應器傳送電力至 =係調適於以複數個不_型的電池操作，裝二^^^ 特：==的-電池的特性，其中該電池的該 1.. 法’至少有部分是依據該测得電 應式==該得無線電源充電演算法’由該感 30