CN110536810A - 从能量发送设备至用电器的无线能量传输的方法以及执行该方法的无线能量发送设备 - Google Patents

从能量发送设备至用电器的无线能量传输的方法以及执行该方法的无线能量发送设备 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种用于从能量发送设备(14)至用电器(18)的无线的——尤其感应的——能量传输的方法，其中，在至少一个方法步骤中，与异物识别相关联地中断从所述能量发送设备(14)至所述用电器(18)的所述能量传输。根据本发明的方法的特征在于，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，根据所述无线的能量传输的能量传输特征参量来匹配所述方法的周期时间(T周期)和/或所述异物识别的持续时间和/或频度。

Description

从能量发送设备至用电器的无线能量传输的方法以及执行该 方法的无线能量发送设备
技术领域
本发明涉及一种用于从能量发送设备至用电器的无线的——尤其感应的——能量传输的方法，其中，在至少一个方法步骤中，与异物识别相关联(in Verbindung mit)地中断从能量发送设备至用电器的能量传输。此外，本发明涉及一种用于执行根据本发明的方法的无线的能量发送设备——尤其感应的充电设备。
背景技术
已知向蓄电池驱动的手持式设备(例如牙刷、移动无线电设备或计算机)以及电驱动的手持式工具、测量设备、园艺设备等无线地供给能量。在未来，也给电驱动的车辆(例如电动自行车、电动滑板车或轿车、公共汽车、卡车等)的能量存储器无线地充电。无线能量传输的另一应用情况是如下设备：该设备未配备有其他的能量存储器或仅配备有小型能量存储器(例如以电容器的形式)并且该设备直接地消耗无线传输的能量。可直接在电磁炉上运行的厨房器具(例如搅拌器、锅等)属于这种设备，笔记本电脑、灯、通风装置等也越来越多地属于这种设备。通常借助从初级侧的供电装置至次级侧的用电器的电磁场进行无线能量传输，其中，初级侧和次级侧分别具有至少一个线圈，所述至少一个线圈可以以小的间距彼此定位并且因此共同地基本上构成变压器。
然而，如果能导电的异物进入线圈的电磁场区域中，则可能形成加热异物的涡流。如果异物是可磁化的，则也可能通过反复磁化损耗或磁滞损耗来加热该异物。加热可能是显著的，从而不再能够保证无线能量传输系统的运行可靠性。此外，异物可以从电磁场中提取能量，使得至用电器的能量传输受到干扰。
由DE 10 2012 205 693 A1已知一种如下的感应充电系统：该感应充电系统具有用于给蓄电池设备进行无线能量传输的感应充电设备，其中，具有充电线圈的感应充电设备的谐振变压器产生电磁交变场。为了根据谐振变压器处的电参数来检测充电线圈的区域中的对象，设有一种确定装置。此外，感应充电设备包括用于改变谐振变压器的品质因子的控制和调节单元，以便允许在低品质因子的情况下进行能量传输以及在高品质因子的情况下进行对象检测。
此外，由DE 10 2013 212 588已知一种用于对感应充电设备进行异物识别的方法，在该方法的情况下检测感应充电设备的振荡回路电路的谐振频率以及相关的实际品质，并且接下来将该实际品质与跟谐振频率相关的期望品质进行比较。然后，根据限定的期望品质范围做出关于异物的存在的判定。
发明内容
本发明的任务是进一步改善由现有技术已知的用于对无线能量传输设备进行异物识别的方法以及相应的无线能量传输设备，并且进一步优化能量传输。
本发明的优点
根据本发明设置如下：在至少一个方法步骤中，根据无线能量传输的能量传输特征参量来匹配方法的周期时间和/或异物识别的持续时间和/或频度。有利地，由此可以使由于所需的异物识别引起的无线能量传输的中断保持得少。此外，可以以特别有利的方式实现长的周期，这导致总体上缩短的能量传输持续时间。有利地，在执行异物识别时可以考虑无线的能量传输设备、尤其无线的能量发送设备的损坏风险。
“无线的能量发送设备”尤其应理解为用于将能量无线地——尤其感应地——传输到次级侧的用电器(尤其可再充电的能量存储器)的初级侧的设备。无线能量传输的示例是用于手持式工具机的蓄电池组的感应充电系统。然而，本发明也可以应用于不同类型的无线能量传输以及能量发送与接收设备，其中，异物识别是有意义的或是必要的。这也可以包括基于光学、声学、电容或空气流动等的无线能量传输。
异物识别的“频度”尤其应理解为在无线能量传输期间或在能量发送设备的待机运行期间实施异物识别的频率。
优选地，能量发送设备具有至少一个控制或调节单元，该控制或调节单元至少设置用于控制或调节无线能量传输。在此，“用电器”尤其应理解为用于暂时存储和/或消耗电能的设备(例如蓄电池)或直接供给无线传输的电能的设备(例如收音机、灯具、搅拌器等)。可以设想不同的、本领域技术人员认为有意义的可再充电的能量存储器；然而“可再充电的能量存储器”尤其应理解为锂离子蓄电池。
此外，“控制或调节单元”尤其应理解为具有至少一个控制电子部件的单元。“控制电子部件”尤其应理解为如下的单元：该单元具有处理器单元和存储器单元以及存储在存储器单元中的运行程序。“对象设置用于确定的功能”尤其应理解如下：对象在至少一个应用状态和/或运行状态中实现和/或实施该确定的功能。
“异物识别”尤其应理解为尤其在无线能量发送设备和/或用电器的周围环境中识别和/或检查异物的存在。尤其优选地，“异物识别”应理解为识别和/或检查如下异物的存在：该异物布置在无线能量发送设备与用电器之间的接通区域(Kontaktbereich)中并且在无线能量传输期间可能导致妨碍该无线能量传输。在此，“异物”尤其应理解为金属的和/或磁性的构件、部件或其他的对象。
“能量传输特征参量”尤其应理解为如下特征参量：该特征参量在无线能量传输期间优选定量地表征在能量发送设备与用电器之间的能量流、在感应能量传输的情况下尤其电磁能量流。
此外提出，在至少一个方法步骤中根据无线能量传输的能量传输特征参量来匹配精度特征参量、尤其无线能量传输的离散频率点的数量和/或无线能量传输的频率遍历周期(Frequenzdurchlauf-Zyklen)的数量。有利地，由此可以简化地实施异物识别。此外有利地，可以使由于优化的异物识别引起的无线能量传输的中断保持得少。“精度特征参量”尤其应理解为至少部分地表征异物识别的精度的特征参量。
在根据本发明的方法的上下文中，“频率遍历”应理解为如下过程：在该过程的情况下根据在限定的频率范围内的谐振频率来寻找无线能量传输的所检测到或所测量到的实际品质的局部最大值。如果已经找到这种局部最大值，则通常结束频率循环，从而不需要遍历所有频率点。
在根据本发明的方法的一种有利的构型中设置，在至少一个方法步骤中根据离散频率点的数量和/或频率遍历周期的数量来区分标准异物识别(尤其具有1秒至10秒的周期时间)与快速异物识别(尤其具有少于10毫秒的周期时间)。在此，标准异物识别提供如下优点：识别以垫圈、钥匙、硬币等的尺寸的金属异物，这些金属异物处在能量发送设备上或在能量发送设备与用电器之间并且具有较长的加热时间，而快速异物识别能够识别突然的变化——例如识别用电器相对于能量发送设备滑动(Verrutschen)，并且能够例如对用电器中的过电压、过热等更快地做出响应。与标准异物识别相比，快速异物识别反之导致总体上时间更长的能量传输，因为能量传输需由异物识别更频繁地中断。
在至少一个方法步骤中，异物识别至少能够区分无线能量传输的待机模式与能量传输模式，并且可以在从待机模式变换到能量传输模式的情况下或在从能量传输模式变换到待机模式的情况下执行标准异物识别。有利地，由此可以使异物识别的实施次数保持得少。
如果能量传输特征参量从该方法的一个周期到下一个周期仅略微变化——优选地少于10％、特别优选地少于5％、完全特别优选地少于1％，则尤其有利地执行快速异物识别。由此，无线能量传输能够在总体上加速，而不必面临关于存在异物的风险升高。此外，可以实现无线能量发送设备的低损坏风险。
在至少一个方法步骤中，异物识别配属有能量发送设备与用电器之间的后续通信。有利地，以这种方式可以考虑将用电器的信息用于后续的异物识别。
此外提出，根据能量传输特征参量的值低于极限值、尤其下极限值，对于限定的时间段中断异物识别，直至发生变化或者直至能量传输结束。以这种方式，可以实现例如无线的快速能量传输模式。原则上，由此可以实现具有更长的能量传输周期的更短的能量传输持续时间。
替代快速能量传输模式或对快速能量传输模式进行补充地可以设置如下：根据能量传输特征参量的值超过极限值、尤其上极限值，继续执行异物识别和/或缩短周期时间。因此确保，异物识别可以对突然的变化、错误和/或异物尽可能快速且可靠地做出响应。基本上，这导致具有更短的能量传输周期的更长的能量传输持续时间。
尤其有利地，能量传输特征参量是在能量发送设备与用电器之间传输的电功率或功率梯度，其中，在至少一个方法步骤中，随着幅度或梯度上升而降低周期时间和/或随着幅度或梯度上升而提高异物识别的频率。在以中等传输功率(例如在5W和10W之间)进行能量传输期间的频度尤其可以相对于在以高传输功率(例如超过10W)进行能量传输期间的频度而降低。在以低传输功率进行无线能量传输的情况下，可以完全地停止实施具有先前提及的优点的异物识别。
替代地或补充地，能量传输特征参量可以是在能量发送设备和/或用电器中所测量到的温度或温度梯度，其中，在至少一个方法步骤中，随着幅度或梯度上升而降低周期时间和/或随着幅度或梯度上升而提高异物识别的持续时间和/或频度。
也可以设想，能量传输特征参量是用电器所需的能量需求中的一个，其中，在至少一个方法步骤中，随着能量需求上升而降低周期时间和/或随着能量需求上升而提高异物识别的持续时间和/或频度。
同样地，能量传输特征参量可以是构造为可再充电的能量存储器的用电器的充电状态，其中，在至少一个方法步骤中，随着充电状态上升而提高周期时间和/或随着充电状态上升而降低异物识别的持续时间和/或频度。
此外，能量传输特征参量可以是所检测到的实际品质的梯度，其中，在至少一个方法步骤中，随着梯度上升而降低周期时间和/或随着梯度上升而提高异物识别的持续时间和/或频度。
此外，在能量发送设备和/或用电器中所测量到的振动或振动梯度可以用作能量传输特征参量，其中，在至少一个方法步骤中，随着幅度或梯度上升而降低周期时间和/或随着幅度或梯度上升而提高异物识别的持续时间和/或频度。
如先前已经提及的那样，不同地构型的能量传输特征参量可以将异物识别和与该异物识别相关联的能量传输周期非常灵活的匹配于在能量发送设备与用电器之间存在的各个传输情况。
在根据本发明的方法的一种有利构型中设置如下：借助能量发送设备的初级侧的发送线圈的激励电压(小于10V、优选地在2.5V与5V之间)执行异物识别。由此，可以以可忽略的传输功率进行异物识别，从而可以避免至用电器的能量传输并且可以防止对实际品质的由此导致的错误测量。以这种方式，用电器不提供“错误的”数据值“Rx数据”——例如待充电的蓄电池的不正确的充电状态，所述“错误的”数据值可能会使后续的异物识别出错。以有利的方式如此选择激励电压，使得尽管不再向用电器进行无线能量传输，但是可以与用电器进行通信。还有如下值得提及的优点：遵循对于待机运行中的充电设备的静态电流要求以及次级侧的“开路”接收线圈的可能性，其中系统电感主要仅受屏蔽的影响。
本发明还涉及一种用于对在5W的功率下极限与30W、尤其15W的功率上极限以内的待无线传输的能量的功率范围执行根据本发明的方法的无线能量发送设备。作为对于相应的能量发送设备的示例，在此代表性地列举笔记本电脑、平板电脑、智能手机，而且列举收音机、灯、较小的测量设备和手持式工具设备等。
同样地，本发明也可以设计用于对在30W的功率下极限与200W、尤其65W的功率上极限以内的待无线传输能量的功率范围的无线能量发送设备。对于这种功率范围代表性地列举多种由电机驱动的设备，例如手持式电动工具机(例如钻机、研磨设备、锯、刨床、研磨机等)或者厨房器具(例如搅拌机、厨房多用机)以及电动车辆(例如电动自行车、踏板车等)。
本发明还适用于具有在200W、尤其2000W的功率下极限以上的待无线传输的能量的功率范围的无线的能量发送设备，例如电驱动的轿车、卡车、公共汽车、叉车等，以及厨房器具(例如电烤架、烹饪锅等)，以及固定运行的电动工具机和工业设备。
对于手持式工具机、厨房器具或电动车辆执行根据本发明的方法。
本发明的其它优点通过在从属权利要求中所说明的特征以及由附图和以下描述得出。
附图说明
接下来根据图1至4示例性地阐述本发明，其中，附图中相同的附图标记表示具有相同作用方式的相同组件。附图示出：
图1以示意图示出具有初级的能量发送设备与次级侧的用电器的无线能量传输系统；
图2示出无线能量传输设备的不同运行区域的示意图；
图3以示意图示出根据本发明的用于无线能量传输的方法的程序流程图；
图4以示意图示出根据本发明的用于无线能量传输的方法的补充的程序流程图。
具体实施方式
图1示出以感应充电系统的形式的无线能量传输系统10，该无线能量传输系统具有构造为充电设备12的初级的能量发送设备14以及构造为蓄电池组16的用于手持式工具机(未示出)的次级侧的用电器18。但是用电器18同样也可以是固定地集成在手持式工具机中的蓄电池。然而如在开头所提及的那样，本发明不限于用于手持式工具机及其蓄电池或蓄电池组的感应充电系统。而是本发明可以应用于不同类型的无线能量传输以及能量发送与接收设备，其中异物识别是有意义的或必要的。这还可以包括基于光学、声学、电容式的或基于空气流动等的无线能量传输。
图1示出定位在无线的充电设备12的壳体20的上侧上的蓄电池组16。该蓄电池组通过无线能量传输系统的集成在充电设备12中的至少一个初级侧的发送线圈22以及集成在蓄电池组16中的次级侧的接收线圈(未示出)进行充电。为此，无线能量传输系统10在充电设备12中具有初级侧电子部件单元24，该电子部件单元在其侧包括控制和调节单元26以及具有发送线圈22的振荡回路电路28。
无线能量传输系统10的控制和调节单元26设置用于确定谐振频率f谐振与所属的实际品质Q实际(f谐振)。此外，控制和调节单元26将实际品质Q实际(f谐振)与跟谐振频率f谐振相关的期望品质Q期望(f谐振)进行比较。为此目的，控制和调节单元26具有存储器30，该存储器对于所求取的谐振频率f谐振包含具有多个期望品质Q期望(f谐振)的期望品质范围q期望(对此也参照对图2和图3的以下实施)。
在无线能量传输期间，以限定的时间间距T周期(例如每秒)进行异物识别，在异物识别时检查是否一个或多个异物32处在能量发送设备14与用电器18之间或者简单地仅处在能量发送设备14上，所述一个或多个异物可能影响能量传输和/或是安全风险。异物识别基本上如此工作，使得首先确定谐振频率f谐振与所属的实际品质Q实际(f谐振)，并且随后将实际品质Q实际(f谐振)与跟谐振频率f谐振相关的期望品质Q期望(f谐振)进行比较。最后，根据所限定的期望品质范围q期望做出关于无线能量传输系统10或能量发送设备14的运行状态的判定。
借助能量发送设备14的初级侧的发送线圈22的激励电压(小于10V、优选地在2.5V与5V之间)来执行异物识别。由此，可以借助可忽略的传输功率进行异物识别，从而可以避免至用电器的能量传输并且可以防止对实际品质Q实际(f谐振)的由此导致的错误测量。用电器以这种方式不发送“错误的”数据值(例如待充电的蓄电池的不正确的充电状态)给能量发送设备14，所述“错误的”数据值可能会使后续的异物识别出错。
图2以示意图的形式示出存储在控制和调节单元26的存储器30中的期望品质范围q期望，其中谐振频率f谐振标注在横坐标上并且品质Q标注在纵坐标上。图划分为三个区域34、36、38(38a、38b)。第一区域34定义对于以用电器18运行的期望品质范围q期望。如果实际品质Q实际(f谐振)处在第一区域34的上极限q期望_上与下极限q期望_下之间，则可以这样认为：没有影响能量传输的异物32处在无线能量发送设备14上。此外，在该区域中认为从能量发送设备14至用电器18的无线能量传输。第二区域36定义对于在没有放置用电器18的情况下待机运行的期望品质范围q期望。如果实际品质Q实际(f谐振)处在第二区域36的上极限q期望_上与下极限q期望_下之间，则可以这样认为：既没有异物32、也没有用电器18处在无线能量发送设备14上。
具有两个部分区域38a、38b的第三区域38由错误区域构成。原则上，错误不仅处在无线能量发送系统10中、处在能量发送设备14中、处在用电器18中，而且处在能量传输系统10的周围环境中。第一部分区域38a在品质Q的方面布置在第一区域34的下极限q期望_下以下，而第二部分区域38b布置在第二区域36的下极限q期望_下以下。如果实际品质Q实际(f谐振)处在第一部分区域38a内，则可以这样认为：在能量传输期间，至少一个异物32处在能量发送设备14上的影响能量传输的区域中或者处在能量发送设备14与用电器18之间。也可以这样认为：存在任意的错误，或者用电器如此不利地定位在无线的能量发送设备14上，使得能量传输不能够实现或者仅能够非常有限地实现。如果实际品质Q实际(f谐振)处在第二部分区域38b内，则可以这样认为：在待机运行期间，至少一个异物32处在无线的能量发送设备14上。
接下来在图2中可识别的非线性关系适用于实际品质Q实际的变化过程。如果用电器18与能量发送设备14之间的间距增大，则不仅谐振频率f谐振上升，而且实际品质Q实际(f谐振)也上升。如果将用电器18与朝向能量发送设备14的表面的方向不相关地移位或定位在用电器的最佳位置(至少一个初级侧的发送线圈22的中心)以外，则可以观察到相应的情况。这两种情况描述绝对频繁出现的场景。因此，必须允许用电器18向能量发送设备14的横向偏移，因为使用者通常不能够将用电器18的次级侧的接收线圈总是精确地居中地定位在能量发送设备14的至少一个发送线圈22上。这尤其是如下情况：能量发送设备14具有没有用于用电器18的机械式引导辅助装置的平坦的上表面，或者——如在可充电的车辆的情况下——不准确地知道或不能准确地看到至少一个初级侧的发送线圈22和/或至少一个次级侧的接收线圈的位置。此外，在将用电器直接放置到能量发送设备14上的情况下，尤其也可以设想由于在用电器18与能量发送设备14之间的异物32而引起的竖直倾斜。
图3示出根据本发明的用于无线能量传输的方法的程序流程图。在开始40后，在第一步骤42中执行能量发送设备14的所谓的上电自检(POST)。开始40可以随着将用电器18放置到能量发送设备14上而自动地进行，或者通过操纵在能量发送设备14和/或用电器18上的未示出的键而手动地进行。如果在步骤42中已成功遍历POST，则能量发送设备14的控制和调节单元26在第二步骤44中借助f谐振＝f待机、Q实际，n(f谐振)＝0以及T周期＝T最小来初始化后续方法步骤中的谐振频率f谐振、实际品质Q实际(f谐振)以及周期持续时间T周期，其中，f待机描述待机模式中允许的谐振频率(参阅图2)，而T最小描述最小周期持续时间(例如10ms)。替代地，同样可以将T周期初始地设置为T最小＝0。
在下一步骤46中，首先对于经初始化的谐振频率来测量实际品质Q实际，n+1(f谐振)，并且随后在第四步骤48中将该实际品质Q实际，n+1(f谐振)与经初始化的实际品质Q实际，n(f谐振)进行比较。因为紧接着在用于无线能量传输的方法的开始后经初始化的实际品质与所测量到的实际品质之间不一致，所以借助第五步骤50如此进行由控制和调节单元26执行的以频率遍历构型的部分过程，使得控制和调节单元26对初级侧的电子部件单元24的未示出的频率单元进行操控，其中，频率单元连接在振荡回路电路28的前面。本领域技术人员基本上已知用于执行频率遍历的这种振荡回路电路的操控。因此，在此不应更详细地讨论。
为了求取谐振频率f谐振，在第五步骤50中在频率遍历期间检测初级侧的发送线圈22处的谐振超高然后，可以以已知的方式由在谐振超高的位置求取的振幅来计算实际品质Q实际，n+1(f谐振)；谐振超高的位置相应于所求取的谐振频率f谐振。现在在第七步骤54中将这两个值与存储在控制和调节单元26的存储器30中的期望品质范围q期望(步骤52，也参见图2)进行比较。
如果实际品质Q实际，n+1(f谐振)处在根据图2的第一区域34的上极限q期望_上与下极限q期望_下之间，则可以这样认为：对于有待进行的无线能量传输，没有影响无线能量传输的异物32处在无线的能量发送设备14上，使得用于无线能量传输的方法遍历后续的由四个部分步骤56.1、56.2、56.3、56.7组成的部分过程56，在该部分过程56中建立并检查能量发送设备14与用电器18之间的通信。在第一部分步骤56.1中，由能量发送设备14的控制和调节单元26产生同步脉冲，并且优选地将该同步脉冲通过初级侧的发送线圈22和次级侧的接收线圈发送到用电器18。替代地，对于能量发送设备14与用电器18之间的通信也可以设想——例如通过蓝牙、光学、声学等的——另外的无线数据传输。如果在同步脉冲后，在第二部分步骤56.2中通过能量发送设备14的初级侧的电子部件单元24接收到用电器18的必要的接收数据“Rx数据”，则可以在第三部分步骤56.3中检查能量发送设备14与用电器18之间的耦合。如果对耦合和接收数据的检查是成功的，则在第四部分步骤56.4中判定根据第八步骤58a开始至用电器18的无线能量传输。反之，如果所述检查是不成功的，则在替代的第八步骤58c中认为错误和/或异物32。
如果实际品质Q实际，n+1(f谐振)处在根据图2的第二区域36的上极限q期望_上与下极限q期望_下之间，则可以这样认为：无线能量传输系统10处在待机运行中并且没有异物32处在无线能量发送设备14上。因此，用于无线能量传输的方法从第六步骤52出发直接跳到另一替代的第八步骤58b。
如果在第六步骤52中实际品质Q实际，n+1(f谐振)与期望品质Q期望(f谐振)之间比较得出实际品质Q实际，n+1(f谐振)处在期望品质范围q期望以外，则根据关于图2的上述实施在步骤58c中认为错误和/或存在异物32。
在第九方法步骤60中，从三种可能的第八步骤58a(用于无线能量传输的运行)、58b(待机运行)、58c(识别到错误或异物)出发判定，所调节的周期时间T周期是否已经超过最大周期时间T最大(例如1秒)。T周期定义根据本发明的用于无线能量传输的方法的两次彼此相继的遍历之间的周期持续时间。反之，根据本发明的用于无线能量传输的方法的步骤46至58通常仅持续几毫秒，并且决定性地取决于初级侧的控制和调节单元26的计算性能。只要周期时间T周期在第九步骤60中还没有超过最大周期时间T最大，则在第十步骤62a中将该周期时间逐渐地或一次性地提高到确定值。在遍历步骤60和62a期间，根据步骤46至58的用于运行类型识别和/或错误识别或异物识别的实际方法已经结束，从而根据在第六步骤54中进行的判定如此长时间地进行根据步骤58a的无线能量传输、根据步骤58b的待机运行或者根据步骤58c的能量传输的中断或待机运行的中断，直到T周期已经超过最大周期时间T最大。此后，在步骤62b中判定应该重复还是结束该方法。在重复的情况下，在第十一步骤64中将先前存储的实际品质Q实际，n(f谐振)设置为过去的周期的当前的实际品质Q实际，n+1(f谐振)的值，并且将周期时间T周期设置为最小值T最小。然后，方法以第三步骤46开始并且重新测量新的实际品质Q实际，n+1(f谐振)，其中，如果目前存储的实际品质与新的实际品质由于Q实际，n+1(f谐振)＝Q实际，n(f谐振)而没有区别，则省去根据步骤50的后续的频率遍历。
如果在第一步骤42中在POST期间已经确定错误或者在第十一步骤64中已经判定不重复周期，则借助最后的步骤66结束根据本发明的用于无线能量传输的方法。
根据图4，在部分过程56的第二部分步骤56.2中所接收的数据“Rx数据”对于根据本发明的用于无线能量传输的方法有特别的意义。在此，在图4中所示的流程图仅示出在图3中所示的程序流程图的一部分，其中，相同的方法步骤分别设有相同的附图标记，并且将第七方法步骤54分为两个部分步骤54.1和54.2。
如果实际品质Q实际，n+1(f谐振)处在根据图2的第二区域36的上极限q期望_上与下极限q期望_下之间，则相应于图3可以这样认为：无线能量传输系统10处于待机运行中，并且没有异物32处在无线能量发送设备14上。因此，用于无线能量传输的方法从第六步骤52出发直接跳到第八步骤58b。反之，如果部分步骤54.1中的实际品质Q实际，n+1(f谐振)处在第二区域36外，则在随后的部分步骤54.2中检查，实际品质Q实际，n+1(f谐振)是否处在根据图2的第一区域34的上极限q期望_上与下极限q期望_下之间。如果不是这种情况，则在步骤58c中认为错误和/或异物32。反之，如果实际品质Q实际，n+1(f谐振)相应于第一区域34的期望品质Q期望(f谐振)，则在后续的部分过程56中建立至用电器18的通信。
根据本发明，现在在相对于图3附加的部分步骤56.5和56.6中设置如下：为了后续的异物识别而考虑如下的能量传输特征参量，所述能量传输特征参量可以由用电器18的接收数据“Rx数据”和/或在能量发送设备14中感测的数据推导出。能量传输特征参量尤其是如下特征参量：在无线能量传输期间，该特征参量优选地定量地表征在能量发送设备14与用电器18之间的能量流、在感应能量传输的情况下尤其电磁能量流。因此，能量传输特征参量可以是在能量发送设备14与用电器18之间传输的电功率或功率梯度、温度或温度梯度、用电器18所需的能量需求、构造为可再充电的能量存储器的用电器18的充电状态、所检测到的实际品质Q实际，n+1(f谐振)的梯度、在用电器中所测量到的振动或振动梯度和/或关于用电器18对于无线能量传输的资格的认证信息。
替代地或补充地，能量发送设备14的电子部件单元24还可以具有与控制和调节单元26连接的传感器单元68，用以连续或近似连续地检测能量传输特征参量。在此，不仅可以在异物识别期间进行检测，而且可以在无线能量传输期间、在待机运行期间或在由于识别到的错误和/异物导致的能量传输的中断期间进行检测。附加地或替代地，在用电器18中也可能需要相应的传感器单元70用以产生上述的接收数据“Rx数据”(参阅图1)。传感器设备可以由不同的传感器(例如分流电阻、温度传感器、加速度传感器、转速传感器)以及气压计、湿度计等构成。因为相应的传感器对于本领域技术人员是充分已知的，因此不应对此继续讨论。因此，所感测的能量传输特征参量可以是发送线圈22中的电流或电流梯度、施加在发送线圈22上的电压或电压梯度、发送线圈22的温度或温度梯度、能量发送设备14的电源的消耗功率或功率梯度、能量发送设备14的电源的供电电压或供电电压梯度等。也可以考虑能量发送设备14的振动或振动梯度作为能量传输特征参量。
同样地可以设想，根据能量发送设备14的安装位置(例如在工厂中固定地或者在车辆中移动地)来构型能量传输特征参量。例如可以根据能量发送设备14的所测量到的振动或所测量到的振动梯度来确定该安装位置。为此，同样也可以考虑车辆的现有的速度数据和/或GPS数据等。
为了优化异物识别，可以借助控制和/或调节单元26由能量传输特征参量确定用于调节异物识别的不同参数。在至少一个部分步骤56.6中，根据至少一个能量传输特征参量确定至少一个精度特征参量，例如异物识别的离散频率点的数量和/或异物识别的频率遍历周期的数量(参阅图3中的步骤50)。此外，可以根据至少一个能量传输特征参量来确定在无线能量传输期间实施异物识别的持续时间和/或频度、尤其频率。因此，在以中等传输功率(例如在5W与10W之间的传输功率)进行无线能量传输期间的频度可以相对于在以高传输功率(例如超过10W的传输功率)进行无线能量传输期间的频度而减小。在以低传输功率进行无线能量传输的情况下，可以完全地停止实施异物识别。此外，在部分步骤56.6中，可以根据至少一个能量传输特征参量来确定在步骤50中要执行的频率遍历的最大周期时间T最大和/或时间长度。
根据在部分步骤56.6中确定的措施，在最后的部分步骤56.7中判定是否可以对于限定的时间间隔或对于剩余的能量传输停用异物识别，和/或判定是否维持了在步骤56.6中确定的对于能量传输过程已知的谐振频率f谐振和实际品质Q实际，n+1(f谐振)的极限值。如果是这种情况并且已经无错误地遍历异物识别，则可以在步骤58a中将能量从能量发送设备14无线地传输到用电器18。反之，如果在部分步骤56.7中判定了已经超过极限值或者不允许中断异物识别，则根据步骤58c推断出错误或存在异物32，从而直至在步骤62b中做出关于重复周期的判定不再进行能量传输。
通过能量发送设备14的控制和/或调节单元26根据周期时间T周期对于能量传输连续地检查不规则性。如果控制和/或调节单元26识别到能量传输特征参量的时间上的变化(尤其波动幅度和/或梯度)，则中断能量传输并且根据在图3中所示的步骤60至64发起重新的异物识别。
根据能量传输特征参量的值低于极限值、尤其下极限值，对于限定的时间段或直至能量传输通过在部分步骤56.6中相应地提高最大周期时间T最大而中断在部分步骤56.7中的异物识别。根据能量传输特征参量的值超过极限值、尤其上极限值，在部分步骤56.7中判定继续执行异物识别和/或在部分步骤56.6中降低最大周期时间T最大。在低于传输功率的下极限值的情况下(例如在传输功率下降到低于5W的值的情况下)，尤其中断异物识别的执行。在超过传输功率的确定极限值的情况下，再次使用异物识别。
最后还应指出，所示的实施例既不限于图1至4，也不限于所提及的功率和电压值。本发明尤其也可以在以显著超过10W的传输功率进行无线能量传输的情况下(例如对于在厨房器具或电动车辆中的应用)投入使用。

Claims (20)

1.一种用于从能量发送设备(14)至用电器(18)的无线的——尤其感应的——能量传输的方法，其中，在至少一个方法步骤中，与异物识别相关联地中断从所述能量发送设备(14)至所述用电器(18)的所述能量传输，其特征在于，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，根据所述无线的能量传输的能量传输特征参量来匹配所述方法的周期时间(T周期)和/或所述异物识别的持续时间和/或频度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤(56，56.7)中，根据所述无线的能量传输的能量传输特征参量来匹配精度特征参量——尤其所述异物识别的离散频率点的数量和/或所述异物识别的频率遍历周期的数量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述离散频率点的数量和/或所述频率遍历周期的数量来区分标准异物识别与快速异物识别，所述标准异物识别尤其具有1秒至10秒的周期时间(T周期)，所述快速异物识别尤其具有少于10毫秒的周期时间(T周期)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述异物识别在至少一个方法步骤(54；54.1，54.2)中至少能够区分所述无线的能量传输的待机模式(58b)与能量传输模式(58a)，并且在从所述待机模式(58b)变换到所述能量传输模式(58a)的情况下或者在从所述能量传输模式(58a)变换到所述待机模式(58b)的情况下执行标准异物识别。
5.根据以上权利要求3或4中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述能量传输特征参量从所述方法的一个周期到下一个周期仅略微变化——优选地少于10％、特别优选地少于5％、完全特别优选地少于1％，那么执行快速异物识别。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤(56，56.1，56.2)中，所述异物识别配属有所述能量发送设备(14)与所述用电器(18)之间的后续通信。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述能量传输特征参量的值低于极限值、尤其下极限值，对于限定的时间段中断所述异物识别，直至发生变化或者直至所述能量传输(66)结束。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述能量传输特征参量的值超过极限值、尤其上极限值，继续执行所述异物识别和/或缩短(56，56.6，62a)所述周期时间(T周期)。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量传输特征参量是在所述能量发送设备(14)与所述用电器(18)之间传输的电功率或功率梯度(56，56.5)，其中，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，随着幅度或梯度上升而降低所述周期时间(T周期)和/或随着幅度或梯度上升而提高所述异物识别的所述持续时间和/或频度。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量传输特征参量是在所述能量发送设备(14)和/或所述用电器(18)中所测量到的温度或温度梯度(56，56.5)，其中，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，随着幅度或梯度上升而降低所述周期时间(T周期)和/或随着幅度或梯度上升而提高所述异物识别的所述持续时间和/或频度。
11.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量传输特征参量是所述用电器(18)所需的能量需求(56，56.5)，其中，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，随着能量需求上升而降低所述周期时间(T周期)和/或随着能量需求上升而提高所述异物识别的所述持续时间和/或频度。
12.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量传输特征参量是构造为可再充电的能量存储器的用电器(18)的充电状态(56，56.5)，其中，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，随着充电状态上升而提高所述周期时间(T周期)和/或随着充电状态上升而降低所述异物识别的所述持续时间和/或频度。
13.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量传输特征参量是所检测到的实际品质(Q实际，n+1(f谐振))的梯度(56，56.5)，其中，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，随着梯度上升而降低所述周期时间(T周期)和/或随着梯度上升而提高所述异物识别的所述持续时间和/或频度。
14.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量传输特征参量是在所述能量发送设备(14)和/或所述用电器(18)中所测量到的振动或振动梯度(56，56.5)，其中，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，随着幅度或梯度上升而降低所述周期时间(T周期)和/或随着幅度或梯度上升而提高所述异物识别的所述持续时间和/或频度。
15.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量传输特征参量是在所述能量发送设备(14)的发送线圈(22)中的电流或电流梯度、施加在所述发送线圈(22)上的电压或电压梯度和/或所述发送线圈(22)的温度或温度梯度(56，56.5)，其中，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，随着幅度或梯度上升而降低所述周期时间(T周期)和/或随着幅度或梯度上升而提高所述异物识别的所述持续时间和/或频度。
16.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述能量传输特征参量是所述能量发送设备(14)的电源的消耗功率或功率梯度和/或所述能量发送设备(14)的电源的供电电压或供电电压梯度(56，56.5)，其中，在至少一个方法步骤(56，56.6)中，随着幅度或梯度上升而降低所述周期时间(T周期)和/或随着幅度或梯度上升而提高所述异物识别的所述持续时间和/或频度。
17.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助所述能量发送设备(14)的初级侧的发送线圈(22)的激励电压来执行所述异物识别，所述激励电压小于10V、优选地在2.5V与5V之间。
18.一种无线的能量发送设备(14)，所述无线的能量发送设备用于执行根据以上权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述无线的能量发送设备(14)设计用于在5W的功率下极限与30W、尤其15W的功率上极限以内的待无线传输的能量的功率范围。
19.一种无线的能量发送设备(14)，所述无线的能量发送设备用于执行根据以上权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述无线的能量发送设备(14)设计用于在30W的功率下极限与200W、尤其65W的功率上极限以内的待无线传输的能量的功率范围。
20.一种无线的能量发送设备(14)，所述无线的能量发送设备用于执行根据以上权利要求1至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述无线的能量发送设备(14)设计用于在200W、尤其2000W的功率下极限以上的待无线传输的能量的功率范围。
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