[发明专利]无线能量传输

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线能量传输。本发明尤其涉及一种在发送器和接收器之间的无线能量传输，以便向接收器馈给电能。

背景技术

例如为了给小型电设备的电池进行充电而不为此使用通向充电设备的有线接口，已知将作为发送器的充电设备和作为接收器的小型电设备感应地相互耦合，从而能够电磁地传输电能。在此，发送器包括用于产生电磁交变场的发送线圈，并且接收器包括用于将电磁交变场转换为电流的接收线圈。

用于电能量传输的常用发送器无法识别接收器是否位于电磁影响范围中。发送器不顾及所述情况地产生交变场，由此可能产生不必要的能量消耗。能够导电的或可磁化的物体可以在存在接收器或者不存在接收器的情况下位于发送器的电磁影响范围中，所述物体可以通过交变场加热并且因此危害运行安全。已经建议，由发送器通过交换消息来实现接收器的识别，然而这种解决方案的开销是可观的。

US4,942,352示出一种无线能量传输系统，其中设有磁开关，所述磁开关的状态将接收器的存在通知给发送器，从而发送器仅仅在存在接收器的情况下提供电磁交变场。

US5,536,979示出一种用于可重复充电的小型电设备的充电设备，其中充电设备的发送线圈与小型设备的接收线圈借助于衔铁磁耦合，其中所述衔铁的一部分保留在小型设备中，从而其可以和小型设备一起远离充电设备。如果小型设备不位于发送线圈的电磁影响范围中，则通过远离可以减小由充电设备提供的交变场。

发明内容

本发明基于以下任务：提出用于无线能量传输的发送器和系统，所述发送器和所述系统允许当没有接收器位于发送器的电磁影响范围中时简单地减小由发送器提供的电磁交变场。本发明的另一任务在于提出用于控制用于无线能量传输的发送器的相应方法。

本发明借助于具有独立权利要求的特征的发送器、系统和方法来解决这些任务。从属权利要求又给出优选实施方式。

根据本发明的用于无线能量传输的发送器包括谐振回路，所述谐振回路包括用于提供电磁交变场的发送线圈和用于提供流过发送线圈的振荡电流的触发装置和用于根据发送线圈的电感的改变来控制所述振荡电流的振幅的控制设备。

可以在电路技术上容易地并且以较大可靠性确定发送线圈的电感或者所述电感的改变。不需要实现用于在发送器和接收器之间交换消息的主动系统。由此例如可以通过发送器向以下接收器馈电：所述接收器包括电池，所述电池如此深地放电，使得无法实现与发送器的通信。

由所确定的电感或者其改变可以推断出在发送线圈的影响范围中存在接收器，从而可以在不存在接收器的情况下减小通过发送线圈转换为电磁交变场的电功率。有利地，可以将发送器与商业上常用的用于无线能量传输的接收器相组合，而无需接收器方面的改变。既不需要用于检测发送器的存在的机械元件，也不需要用于发送器和接收器之间的消息交换的设备。可以在不存在接收器的情况下降低发送器的能量消耗，并且可以降低由在存在或不存在接收器的情况下位于发送线圈的电磁影响范围中的可磁化的或能够导电的物体的发热引起的危险。此外，所述确定可以是稳健的并且相对于另一个源的电磁干扰而言是抗干扰的。

优选地，谐振回路还包括谐振电容并且控制设备包括用于跨接谐振电容的设备，以便减小振荡电流的振幅。这种电路可以将流过发送线圈的振荡电流的振幅简单地降低到接近零的值。由此，可以在不存在接收器的情况下使发送器过渡到节能模式中，所述接收器可以通过打开跨接设备容易地从所述节能模式又过渡到正常运行中。

在一种特别优选的实施方式中，控制设备设置用于：如果所确定的电感或所确定的电感改变指示在发送线圈的电磁影响范围中不存在用于无线能量传输的接收器，则跨接谐振电容。

在一种实施方式中，控制设备设置用于基于振荡电流的频率的改变来确定发送线圈的电感的改变。为此，可以确定频率并且将其与预先确定的阈值进行比较。

在另一种实施方式中，控制设备设置用于基于发送线圈的阻尼的改变来确定发送线圈的电感的改变。可以根据电参数来确定阻尼并且将所确定的值与一个阈值进行比较。在其他实施方式中，也可以确定发送线圈处的其他电参数并且将其单独地或者在关联之后与一个阈值进行比较，以便确定应如何控制振荡电流的振幅。在此，优选力求二元的决定，从而控制设备或者不限制振荡电流或者将振荡电流限制到最小值。

在另一种实施方式中，发送器包括用于在谐振电容器跨接期间将谐振回路与外部电路电分离的分离设备。由此，谐振回路可以在跨接时间期间更少地电负载，从而其振荡能力未受损害或者在不存在接收器的情况下也能够实现流过发送线圈的振荡电流的进一步减小。