無線能量傳輸的製作方法

2024-02-05 10:56:15 1

無線能量傳輸的製作方法
【專利摘要】一種用於無線能量傳輸的發送器包括：用於產生交變磁場的發送裝置；用於提供信號的確定裝置，所述信號表明位於所述發送裝置區域內的對象；控制裝置，用於基於所述信號將所述交變場的強度限制成至少三個不同的級。
【專利說明】無線能量傳輸

【背景技術】
[0001]無線能量傳輸可以被用來將能量從第一設備感應地傳輸到第二設備上。所述第一設備特別可以包括電源，並且所述第二設備可以包括具有待充電的電池或蓄電池的小型電設備。為了給蓄電池充電，小型電設備被置入到電源的磁影響區域中並且能量傳輸開始。
[0002]為了能量傳輸，電源和小型設備可以分別包括線圈，這些線圈相互電磁耦合。所述電源藉助於發送線圈來產生交變磁場，該交變磁場從接收器方面藉助於所述接收器的接收線圈轉換回電流。於是，所述電流可以通過充電調節器供給至蓄電池。
[0003]也可能會發生的是，可磁化的或者導電的對象進入到發送線圈的磁影響區域中並且在該交變磁場內由於渦流或者交變磁化或磁滯損耗而被加熱。所述加熱可能相當顯著，從而可能認為對象降低發生事故危險。
[0004]所述對象可以被檢測，其方式是:例如探測所述發送線圈上的電參數並且與預定的臨界值相比較。如果探測到的值超過臨界值，則推測出存在對象並且結束該無線能量傳輸。為了能夠可靠地檢測到小型對象，必須與小誤差進行比較。然而存在這樣的危險:對所述電參數其它方面的影響(例如老化效果、電源電壓波動或者僅短暫地出現對象)導致了能量傳輸的結束。特別是無操作者的能量傳輸(如所述能量傳輸可以應用於蓄電池充電)可能會因此未實現該能量傳輸原本的目的。


【發明內容】

[0005]因此本發明的任務是，提供一種裝置和一種方法，所述裝置和所述方法降低了通過對象在無線能量傳輸路段的區域內的事故危險並且同時確保了可靠的能量傳輸。
[0006]所述任務藉助於具有權利要求1所述特徵的裝置和具有權利要求7所述特徵的方法來解決。附加地，權利要求9給出了一種相應的電腦程式產品。從屬權利要求描述了優選的實施方式。
[0007]根據本發明的用於無線能量傳輸的發送器包括:用於產生交變磁場的發送裝置；用於提供信號的確定裝置，所述信號表明了位於發送裝置區域內的對象；控制裝置，所述控制裝置基於該信號將交變場的強度限制成至少三個不同的級。
[0008]不同於已知的用於無線能量傳輸的發送器的是，交變場的強度能夠適配於所述信號進而適配於已確定對象的大小或者磁敏性。因此，對象的完全加熱能夠在預定的框架內維持。因此能夠防止能量傳輸的提前結束。雖然能量傳輸過程可能由於經降低的磁場強度而持續更長時間，然而預定的能量的傳輸的目的也能夠在對象存在的情況下實現。
[0009]所述級之一可以對應於交變場的強度零。優選的是，如果檢測到的對象對於發送器的安全運行而言過大，則交變場僅被控制到該級中。在對象較小的情況下，經降低的能量傳輸可以被控制。在此，例如當對象對該能量傳輸的影響可能發生變化時(例如因為該對象在某個時間之後從磁影響區域遠離)，在將磁場的強度降低到不為零的值之後不僅可以繼續能量傳輸而且之後還可以對對象重新評估。在所述情況下，交變場也可以又在一個更強的級中被控制。
[0010]在一個優選的實施方式中，所述信號表明了通過對象所接收的能量。特別的是，所述信號可以基於發送裝置上的電參數來確定。特別地，所述電參數可以是流經發送裝置的電流。所述發送裝置可以包括發送線圈。
[0011]在另一實施方式(該實施方式可以與上述的實施方式組合)中，發送裝置可以包括諧振變壓器並且所述信號可以表明諧振變壓器的品質因數。所述諧振變壓器可以由發送線圈與諧振電容構成串聯或者並聯電路來形成。所述品質因數可以依據諧振變壓器上的電參數來確定。
[0012]可以設置存儲裝置，所述存儲裝置設置用於接收信號參量和對應於所述信號參量的交變場強度。因此可以簡化交變場多個不同的強度的設置。特別的是，通過存儲裝置可以簡化信號的大小與交變場的強度之間的非線性布置。在另一實施方式中，交變場的強度可以基於信號的大小也另外地(特別是參數化地)確定。同樣的是，所述參數化地確定可以存儲在存儲裝置中。在所述兩種情況下，多個級可以被支持，其中，在一個實施方式中該數量如此大，使得能夠涉及到非離散(類似)的對應關係。
[0013]在一個實施方式中，交變場的強度通過磁感應來確定。特別的是，所述磁感應可以通過流經發送裝置的電流來確定。因此，通過對象所接收的能量可以被有利地確定。在另一實施方式中，所述控制裝置設置用於，限制發送裝置的電功率。特別的是，不同強度的交變場可以對應於不同強度的電功率。預定的電功率可以通過發送裝置的電流或電壓的控制以較小的耗費來影響。
[0014]根據本發明的用於無線能量傳輸的方法包括以下步驟:確定信號，所述信號表明用於產生交變磁場的發送裝置的區域內的對象；基於所述信號將交變場的強度限制成至少三個不同程度的級。
[0015]在一個優選的實施方式中也可以包括以下步驟:確定所述信號在預定的時間間隔內的最大值；根據所述信號的最大值推導出所述信號對於所述級的臨界值。因此，通過所述發送器可以執行自行校準，所述校準可以考慮對於信號緩慢的或者長期的影響。特別的是，用於無線能量傳輸的發送器的構件的老化效應因此能夠被補償。因此，也可以提供一種用於無線能量傳輸的自學式或自行校準式發送器。
[0016]根據本發明的電腦程式產品包括這樣的程序代碼器件:該程序代碼器件用於當所述電腦程式產品在處理裝置上運行或在計算機可讀的數據載體上被存儲時執行上述方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]現在參考所屬附圖更詳細說明本發明，其中:
[0018]圖1用於無線能量傳輸的系統的不意圖；
[0019]圖2信號參量與圖1的發送器上的交變場的強度之間的示例性對應關係圖；和
[0020]圖3用於控制圖1的發送器的方法流程圖。

【具體實施方式】
[0021]圖1示出用於無線能量傳輸的系統100的示意圖。系統100包括發送器105和接收器110。所述發送器尤其可以包括:電源和接收器110 ;小型電設備(例如無線纜的工具，如蓄電池起子器)。在優選的實施方式中，接收器110包括接收裝置和用電器，其中，所述用電器包括蓄電池並且必要時可包括充電調節器。
[0022]發送器105包括發送裝置115、確定裝置120、控制裝置125以及可選地包括顯示器130。發送器105設置用於從供能器135饋電，該供能器135例如可以與供電網連接。
[0023]發送裝置115尤其可以包括諧振變壓器140，該諧振變壓器包括發送線圈145和諧振電容150，所述發送線圈和所述諧振電容相互串聯或者並聯。發送裝置115還可以包括控制器，用於將諧振變壓器140激勵成振蕩並且供給能量。確定裝置120設置用於，基於發送裝置115(特別是諧振變壓器140)的電參數來確定一信號，該信號表明一對象155，該對象可能位於發送裝置115的磁影響區域內。
[0024]在此，已確定的信號的強度優選與通過對象155所接收的功率相關。所述信號可以例如基於發送裝置115 (特別是諧振變壓器140)上的電流或電壓來確定。替代地，所述信號能夠基於諧振變壓器140的品質因數可確定。如果設置了顯示器130，則通過確定裝置120所提供的信號可以在顯示器130上顯示。
[0025]控制裝置125設置用於，基於通過確定裝置120所確定的信號的大小以多個級進行控制所述發送裝置115。在此，通過發送裝置115所提供的磁場的強度根據信號強度以至少三個級變化，在所述三個級中一個級可以對應於一個強度為零的磁場。在顯示器130上可以顯示通過發送裝置115所提供的功率。在另一個實施方式中，顯示器130也包括聲學輸出可能性，例如當發送裝置115被控制用於減少所提供的交變磁場時，通過該聲學輸出可能性可以使控制裝置125輸出聲學信號。
[0026]控制裝置125可以執行對信號的分析處理並且尤其將經掃描的信號強度對應於發送裝置115的磁場的預定的強度。為了該目標，控制裝置125可以包括存儲裝置160，在該存儲裝置中絕對地(以預定的範圍的形式)或者參數化地存儲有所述對應關係或者所述對應關係的系列。不同的信號也可以在模糊邏輯模塊(Fuzzy-Logic-Block)中處理。
[0027]圖2示出了:信號參量與圖1的發送器105上的交變場的強度之間的對應關係。所示出的對應關係尤其可以存儲在圖1中的發送器105的控制裝置125的存儲裝置160內。示出了第一對應關係205和第二對應關係210。所述兩個對應關係205和210分別表示為水平地示出的信號S與豎直地示出的、發送器105上的交變場的強度之間的關係。
[0028]第一對應關係205是離散的，其中，該第一對應關係中已知從Pl至P5的五個不同的級。如果信號S小於第一臨界值SI，則磁場強度P不被限制或通過發送裝置115的結構類型來確定為最大值P1。如果信號S處於臨界值SI與S2之間，則強度P被限制為值P2。所述限制例如可以通過諧振變壓器140上的信號走勢的控制或者通過諧振變壓器140上的電流或電壓的控制來實現。強度P2為最大強度，從而接收器110隻能從已提供的交變磁場中獲取如此多的功率，使得達不到強度P2。
[0029]以相應的方式，如果信號S處於臨界值S2與S3之間，則可以使所述磁場被限制為強度P3 ;或者如果所述信號處於臨界值S3與S4之間，則可以使所述磁場被限制為強度P4。如果信號S大於臨界值S4，則磁場可以被完全關斷，這相當於限制為強度P5 = O。
[0030]所示出的第一對應關係205包括五個級，其中，所述級與所對應的信號強度之間的對應關係平均是非線性的。也可以使用更多或者更少的級。如果所述級P之一對應於零值，那麼至少還應設置兩個另外的、不同地大的級P。
[0031]第二對應關係210是連續的(非離散的)並且例如可以通過線性的或者非線性的函數得出，所述函數表示為信號強度S與磁場強度P之間的關係。在另一實施方式中，例如也可以得出信號強度S與磁場強度P之間的多項式對應關係。
[0032]圖3示出了用於控制圖1的系統100中的發送器105的方法300的流程圖。在第一步驟305中，確定所述信號S的強度，該強度表明了這樣的功率:該功率由發送器105的發送裝置115的磁影響區域獲悉對象155。在下一步驟310中，對已確定的信號進行評估，其方式是:正如參考圖2所描述，或是參數化地或是通過與臨界值的比較將所述信號轉換為發送裝置115的磁場強度P。接著，在步驟315中，發送裝置115如此控制，使得所提供的磁場不超過預定的強度P。然後，方法300可以返回至第一步驟305並且重新執行。
[0033]在一個實施方式中，已確定的信號S在步驟320中被應用於:執行信號S的評估的校準或長時間匹配。對此，在步驟320中可以確定所述已確定的信號在預定的時間間隔內的最大值。在下一步驟325中，臨界值SI至S4可以由所確定的最大值來推導出。在對應於所述第二對應關係210進行參數化地分析處理中，可以基於所確定的最大值來匹配所述第二對應關係210的偏移或者定標。
[0034]於是，新確定的臨界值或信號強度S與磁場強度P之間經修正的參數的對應關係可以匯總到步驟310中。
【權利要求】
1.一種用於無線能量傳輸的發送器(105)，包括: 一發送裝置(115)，用於產生交變磁場； 一確定裝置(120)，用於提供信號(S)，所述信號表明位於所述發送裝置(115)區域內的對象(155)； 一控制裝置(125)，用於基於所述信號(S)控制所述交變場； 其特徵在於: 一所述控制裝置(125)設置用於，將所述交變場的強度(P)限制成至少三個不同的級。
2.根據權利要求1所述的發送器(105)，其中，所述信號(S)表明所述對象(155)接收到的功率。
3.根據權利要求1或2所述的發送器(105)，其中，所述發送裝置(115)包括一諧振變壓器並且所述信號(S)表明所述諧振變壓器的品質因數。
4.根據以上權利要求中任一項所述的發送器(105)，其還包括:與所述控制裝置(125)連接的存儲裝置(160)，用於存放信號參量和與該信號參量相對應的、所述交變場的強度⑵。
5.根據以上權利要求中任一項所述的發送器(105)，其中，所述交變場的強度(P)通過磁感應來確定。
6.根據以上權利要求中任一項所述的發送器(105)，其中，所述控制裝置(125)設置用於，限制所述發送裝置(115)的電功率。
7.一種用於無線地傳輸能量的方法(300)，其包括以下步驟: 一確定(305) —信號(S),所述信號表明位於用於產生交變磁場的發送裝置(115)區域內的對象(155);和 一基於所述信號(S)將所述交變場的強度(P)限制(315)成至少三個不同的級。
8.根據權利要求8所述的方法(300)，其還包括以下步驟: 一確定(320)所述信號(S)在預定的時間間隔內的最大值；和 一根據所述信號(S)的最大值來推導出(325)所述信號(S)針對所述級的臨界值。
9.一種電腦程式產品，其具有程序代碼器件，該程序代碼器件用於當所述電腦程式產品在處理裝置(125)上運行或在計算機可讀的數據載體上被存儲時執行根據權利要求7或8之一所述的方法(300)。
【文檔編號】H02J5/00GK104205551SQ201380018956
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月5日 優先權日:2012年4月5日
【發明者】M·雷伊曼, G·洛爾, J·馬克 申請人:羅伯特·博世有限公司