[发明专利]用于感应式能量传送的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的用于感应式能量传送的装置及根据权利要求4的用于运行这种装置的方法。

背景技术

用于感应式能量传送的装置及方法已由现有技术公知。这种装置用于对小型电装置的蓄电池充电。在此情况下使用一个磁场在一个发送单元（充电站）与一个接收单元（蓄电池组）之间传送能量。

公知的用于感应式能量传送的装置通常被构造为谐振转换器，谐振转换器基本上由一个谐振电容及一个谐振电感组成，它们构成一个谐振变压器。谐振变压器的谐振频率由谐振电容器及谐振电感来确定。为了使能量可由充电站向接收单元传送，在充电站的谐振电感与接收单元的一个线圈之间需要一个感应式耦合。该感应式耦合通常存在于数毫米至几厘米的短距离上。在谐振感应耦合的情况下发送单元与接收单元之间的距离在保持相对高的效率的条件下可以加大。

其中通过谐振的感应式耦合能以足够好的效率进行能量传送的、几何形状确定的及空间上有限的区域被称为接口。在感应式充电时不能排除外来物在接口的区域中来到发送单元与接收单元之间。视在用于能量传送的交变磁场内的外来物的材料、几何形状及位置而定外来物可被很强地加热。基于外来物中取决于物理特性的感应电压将产生出涡流损耗及–主要在铁磁材料中–产生出反复磁化的损耗及磁滞损耗。

已经公知了：在发送单元与接收单元之间的接口在几何结构上这样地构成，以致使外来物的无意进入变得困难。此外由DE 10 2005 045 360 A1公知了，在存在外来物的情况下这样地提高发送单元的电源电压的频率，以致虽有外来物发送单元的发送振荡回路中的振荡幅值仍取得一个最大值。然而其中外来物在一定情况下被加热到一个高的温度，这可导致外来物、发送单元和或接收单元的损坏。并且对于在其周围中的人员有受伤危险的威胁。

发明内容

因此本发明的任务在于提出一种改进的用于感应式能量传送的装置。该任务将通过具有权利要求1的特征的装置来解决。本发明的另一任务在于给出一种用于运行这种用于感应式能量传送的装置的方法。该任务将通过具有权利要求4的特征的方法来解决。在从属权利要求中给出了优选的进一步构型。

根据本发明的用于感应式能量传送的装置包括：一个具有一个电感及一个电容的振荡回路；一个用于在振荡回路中激励电振荡的功率组件，及一个用于确定功率组件的输入电流的确定单元。此外该装置还包括一个装置单元，该装置单元被构成来改变振荡回路的谐振频率。该装置以有利的方式构成，即使在接口区域中存在很小的外来物也能可靠地被识别。为此本发明利用了：外来物中吸收的功率及由此功率损耗随着交变磁场的上升而增大。因此当对于外来物的识别使用一个频率，该频率明显地高于为传送能量所使用的频率时，能可靠地检测外来物的存在。

在该装置的一个优选的实施形式中装置单元被构成来改变振荡回路的电容。振荡回路电容的改变可有利地用很小的电路技术成本通过一个附加电容的串联或并联来实现。

在该装置的另一优选的实施形式中装置单元被构成来改变振荡回路的电感。有利地振荡回路的电感的改变仅需要很小的电路技术成本。

根据本发明的用于运行感应式能量传送装置的方法具有以下步骤：改变该装置的振荡回路的谐振频率；确定该装置的功率组件的输入电流；将该输入电流与一个阈值相比较，以便推断出在该装置与一个能量接收器之间存在一个外来物。该方法有利地允许即使对小的外来物也能可靠地检测。由此有利地提高了用于感应式能量传送的装置的安全性及可靠性。

在该方法的一个实施形式中，当输入电流超过阈值时，则推断出在该装置与能量接收器之间存在一个外来物。有利地功率组件的一个超过阈值的输入电流是对由在该装置与能量接收器之间的外来物吸收的能量的一个可靠指示。

合乎要求的是，谐振频率被改变到250kHz与1MHz之间的一个值上。有利地该频率范围明显地远离用于能量传送的在25kHz与150kHz之间的频率范围及通过试验已证实其适合于识别小的外来物。

在该方法的一个实施形式中，谐振频率通过振荡回路的电容的改变来改变。有利地振荡回路的电容的改变可用小的电路技术成本来实现。

在该方法的另一实施形式中，谐振频率通过振荡回路的电感的改变来改变。有利地振荡回路的电感的改变也可用小的电路技术成本来实现。

在该方法一个优选的实施形式中，在该装置开始对能量接收器传送能量前实施该方法。由此将有利地保证：一个可能在该装置与能量接收器之间的外来物不会通过能量传送而被加热。