CN111279580A - 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 PDFInfo
- Publication number
- CN111279580A CN111279580A CN201880070303.7A CN201880070303A CN111279580A CN 111279580 A CN111279580 A CN 111279580A CN 201880070303 A CN201880070303 A CN 201880070303A CN 111279580 A CN111279580 A CN 111279580A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy transmission
- transmission device
- wireless energy
- foreign object
- foreign
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 208
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 206010070245 Foreign body Diseases 0.000 claims description 93
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 22
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 59
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000010413 gardening Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
- G01V3/10—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices using induction coils
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
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。根据本发明设置，执行至少两种不同类型的异物识别。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(14)。
Description
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能量传输的方法，所述无线的能量传输尤其是感应的能量传输，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决定。
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，执行至少两种不同类型的异物识别。由此可以以特别有利的方式实现高效且尽可能快的无线能量传输与安全且可靠的异物识别的组合。此外，创建一个冗余(redundant)系统，使得在其中一个异物识别失败的情况下分别可以动用另一异物识别。
“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。
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。
在根据本发明的方法的另一构型中设置，第一异物识别基于谐振频率的确定和对于该谐振频率特征性的实际品质的确定。这种异物识别提供如下优点：结合优化的无线能量传输来非常准确地识别尤其金属异物。为了谐振频率和实际品质的检测尽可能精确地工作，在此期间不能传输能量。因此，作为第一异物识别的补充，还有至少一个第二异物识别按照功率损耗方法工作，该功率损耗方法基于能量发送设备所发送的传输功率与用电器所接收的传输功率的比较。即功率损耗方法以能量传输为前提，因此不会导致能量传输的中断。但是，功率损耗方法与基于谐振频率的确定和对于谐振频率特征性的实际品质的确定的异物识别相比不太准确，因为传输功率的波动不一定归因于异物的存在，反之亦然，小的异物有时只会稍微影响传输功率。因此特别有利地，在中断期间和/或在无线能量传输之前执行第一异物识别，而在无线能量传输期间进行所述至少一个第二异物识别和/或另外的异物识别。
替代地或补充地，所述第二异物识别和/或另外的异物识别也可以按照多线圈通量感测方法(英语Multicoil-Flux-Sensing-Methode)来工作。这是特别有意义的——如果在能量发送设备中使用一个发送线圈阵列或多个发送线圈来进行能量传输，与次级侧的一个或多个接收线圈的磁通量相比，所述发送线圈的不同的磁通量使得可以推断出异物的存在。如同功率损耗方法一样，多线圈通量感测方法以同时的能量传输为前提。由于其不同类型的作用方式，将多线圈通量感测方法作为功率损耗方法的替代或者补充(例如变换地)执行是完全有意义的。
补充地或替代地，在不同类型的异物识别之间的变换可以基于能量传输特征参量。“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。例如可以考虑如下参量作为能量传输特征参量：在能量发送设备和用电器之间传输的电功率或功率梯度、温度或温度梯度、用电器的所需能量需求、构造为可再充电的能量存储器的用电器的充电状态、所检测的实际品质的梯度、在用电器中所测量的振动或振动梯度、关于用电器对于无线能量传输的资格的认证信息等。
此外可以设想，将单个或所有类型的异物识别和/或在不同类型的异物识别之间的变换通过使用者远程控制(尤其通过App)地可激活或可停用地构型。在此，本领域技术人员已知必须如何构型在能量发送设备与远程控制装置或安装有App的移动设备之间的通信。在此仅作为示例提及通过蓝牙、WLAN等的无线电传输，而不限制本发明。
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。
特别有利地，无线能量发送设备与构型为远程控制和/或安装在智能手机、平板电脑、PC等上的App的外部控制装置进行通信，以激活、停用和/或变换不同类型的异物识别。
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10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中具有初级侧的电子部件单元24，该电子部件单元就其而言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fres与所属的实际品质Qact(fres)。此外，控制和调节单元26将实际品质Qact与跟谐振频率fres相关的期望品质Qtar(fres)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fres包含具有多个期望品质Qtar(fres)的期望品质范围qtar(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Tcycle(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fres与所属的实际品质Qact(fres)，并且随后将实际品质Qact(fres)与跟谐振频率fres相关的期望品质Qtar(fres)进行比较。最后，根据所限定的期望品质范围qtar做出关于无线能量传输系统10或能量发送设备14的运行状态的决定。
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Qact(fres)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qtar，其中谐振频率fres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qtar。如果实际品质Qact(fres)处在第一区域34的上极限qtar_up与下极限qtar_lo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qtar。如果实际品质Qact(fres)处在第二区域36的上极限qtar_up与下极限qtar_lo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，错误可能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qtar_lo以下，而第二部分区域38b布置在第二区域36的下极限qtar_lo以下。如果实际品质Qact(fres)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Qact(fres)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Qact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fres上升，而且实际品质Qact(fres)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表面，或者——如在可充电的车辆的情况下的那样——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的位置和/或至少一个次级侧的接收线圈的位置。此外，在将用电器18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fres＝fstdby、Qact,n(fres)＝0以及Tcycle＝Tmin来初始化后续方法步骤中的谐振频率fres、实际品质Qact(fres)以及周期持续时间Tcycle，其中，fstdby描述待机模式中允许的谐振频率(参阅图2)，而Tmin描述最小周期持续时间(例如10ms)。替代地，同样可以将Tcycle初始地设置为Tmin＝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Qact,n+1(fres)，并且随后在第四步骤48中将该实际品质Qact,n+1(fres)与经初始化的实际品质Qact,n(fres)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。在该方法的上下文中，“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。
为了求取谐振频率fres，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Qact,n+1(fres)；谐振超高的位置相应于所求取的谐振频率fres。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qtar(步骤52，也参见图2)进行比较。
如果实际品质Qact,n+1(fres)处在根据图2的第一区域34的上极限qtar_up与下极限qtar_lo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、56.4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中决定根据第八步骤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Qact,n+1(fres)处在根据图2的第二区域36的上极限qtar_up与下极限qtar_lo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Qact,n+1(fres)与期望品质Qtar(fres)之间比较得出实际品质Qact,n+1(fres)处在期望品质范围qtar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)出发决定，所调节的周期时间Tcycle是否已经超过最大周期时间Tmax(例如1秒)。Tcycle定义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，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Tcycle在第九步骤60中还没有超过最大周期时间Tmax，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中进行的决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的能量传输的或待机运行的中断，直到Tcycle已经超过最大周期时间Tmax。此后，在步骤62b中决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中将目前存储的实际品质Qact,n(fres)设置为过去的周期的当前的实际品质Qact,n+1(fres)的值，并且将周期时间Tcycle设置为最小值Tmin。然后，方法以第三步骤46开始并且重新测量新的实际品质Qact,n+1(fres)，其中，如果目前存储的实际品质与新的实际品质由于Qact,n+1(fres)＝Qact,n(fres)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中已经决定不重复周期，则借助最后的步骤66结束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Qact,n+1(fres)在部分步骤54.1中处在根据图2的第二区域36的上极限qtar_up与下极限qtar_lo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Qact,n+1(fres)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Qact,n+1(fres)是否处在根据图2的第一区域34的上极限qtar_up与下极限qtar_lo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Qact,n+1(fres)相应于第一区域34的期望品质Qtar(fres)，则在后续的部分过程56中建立至用电器18的通信。
此外，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Qact,n+1(fres)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Tmax和/或时间长度。
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。
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中决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/或决定是否维持了在步骤56.6中确定的对于能量传输过程所需的谐振频率fres和实际品质Qact,n+1(fres)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中决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决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Tcycle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Tmax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中决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Tmax。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。
现在根据本发明设置，执行至少两种不同类型的异物识别。在此，根据以上阐述，第一异物识别基于谐振频率的确定和对于该谐振频率特征性的实际品质的确定，其中，然而对谐振频率和实际品质的检测的前提在于在此期间不传输能量。因此，作为第一异物识别的补充，本发明设置至少一个第二异物识别根据功率损耗方法工作，该功率损耗方法基于能量发送设备所发送的传输功率与用电器所接收的传输功率的比较。即功率损耗方法以能量传输为前提，因此不会导致能量传输的中断。然而，功率损耗方法与基于谐振频率的确定和对于谐振频率特征性的实际品质的确定的异物识别相比不太准确，因为传输功率的波动不一定归因于异物的存在，反之亦然，小的异物有时只会稍微影响传输功率。因此，在中断期间和/或在无线能量传输之前执行第一异物识别，而在无线能量传输期间进行第二异物识别。
替代地或补充地，所述第二异物识别和/或另外的异物识别也可以按照多线圈通量感测方法来工作。这是特别有意义的——如果在能量发送设备中使用一个发送线圈阵列或多个发送线圈来进行能量传输，与一个或多个次级侧的接收线圈的磁通量相比，所述发送线圈的不同的磁通量使得可以推断出异物的存在。如同功率损耗方法一样，多线圈通量感测方法也以同时的能量传输为前提。由于其不同类型的作用方式，将多线圈通量感测方法作为功率损耗方法的替代或者补充(例如变换地)执行是完全有意义的。
补充地或替代的，在不同类型的异物识别之间的变换可以基于能量传输特征参量。因此可以设想，如果在能量发送设备中仅激活或存在一个发送线圈并且所传输的电功率或功率梯度超过上极限值，则优选地使用功率损失方法。如果所测量的温度或温度梯度和/或所测量的振动或振动梯度超过上极限值，则可以基于谐振频率检测和实际品质检测来切换异物识别。相应地适用于已达到构造为可再充电的存储器的用电器的特定充电状态的情况。相应地，在所检测的实际品质的梯度超过上极限值的情况下，可以关于定义的时间段和/或定义的周期数地切换到功率损耗方法，或者，在使用发送线圈阵列的情况下，可以切换到多线圈通量感测方法。
此外可以设想，将单个或所有类型的异物识别和/或在不同类型的异物识别之间的变换通过使用者(尤其通过App)远程控制地可激活或可停用地构型。在此，根据需求概况和周围环境情况，也可以通过使用者将与先前描述的情况完全不同或相反的情况优先。能量发送设备如此构型，使得使用者借助以远程操作和/或安装在智能手机、平板电脑、PC等上的App来激活、停用和/或变换不同类型的异物识别。
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 (12)
1.一种用于从能量发送设备(14)至用电器(18)的无线的能量传输的方法，所述无线的能量传输尤其是感应的能量传输，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，执行至少两种不同类型的所述异物识别。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一异物识别基于谐振频率(fres)的确定和对于所述谐振频率特征性的实际品质(Qact,n+1(fres))的确定。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个第二异物识别根据功率损耗方法工作。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述功率损耗方法的异物识别基于所述能量发送设备(14)所发送的传输功率与所述用电器(18)所接收的传输功率的比较。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个第二异物识别和/或另外的异物识别根据多线圈通量感测方法工作。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在中断期间和/或在所述无线能量传输之前执行所述第一异物识别，而在所述无线能量传输期间执行所述至少一个第二异物识别和/或所述另外的异物识别。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述不同类型的异物识别之间的变换基于能量传输特征参量。
8.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，单个或所有类型的异物识别和/或在所述不同类型的异物识别之间的所述变换能够被使用者远程控制地、尤其通过App激活或停用。
9.一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7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。
10.一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7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。
11.一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7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。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的无线的能量发送设备(14)，其特征在于，通过远程操作和/或App对所述类型的异物识别进行外部控制。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017214962.0 | 2017-08-28 | ||
| DE102017214962.0A DE102017214962A1 (de) | 2017-08-28 | 2017-08-28 | Verfahren zur drahtlosen Energieübertragung von einer Energiesendevorrichtung zu einem Verbraucher sowie drahtlose Energiesendevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| PCT/EP2018/067344 WO2019042626A1 (de) | 2017-08-28 | 2018-06-28 | Verfahren zur drahtlosen energieübertragung von einer energiesendevorrichtung zu einem verbraucher sowie drahtlose energiesendevorrichtung zur durchführung des verfahrens |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111279580A true CN111279580A (zh) | 2020-06-12 |
Family
ID=62837891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201880070303.7A Pending CN111279580A (zh) | 2017-08-28 | 2018-06-28 | 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 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3676938B1 (zh) |
| CN (1) | CN111279580A (zh) |
| DE (1) | DE102017214962A1 (zh) |
| WO (1) | WO2019042626A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102019214049A1 (de) * | 2019-09-16 | 2021-03-18 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zu einem kabellosen Übertragen von elektrischer Energie an ein Energieempfängergerät, Energieübertragungsgerät und System aus Energieempfängergerät und Energieübertragungsgerät |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120119576A1 (en) * | 2008-09-27 | 2012-05-17 | Kesler Morris P | Safety systems for wireless energy transfer in vehicle applications |
| WO2013190809A1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | Sony Corporation | Processing device, processing method, and program |
| US20140111019A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Witricity Corporation | Foreign object detection in wireless energy transfer systems |
| EP2779359A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | Hanrim Postech Co. Ltd | Apparatus and method for detecting foreign object in wireless power transmitting system |
| DE102013212588A1 (de) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Fremdobjekterkennung bei einer Induktionsladevorrichtung |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102012205693A1 (de) | 2012-04-05 | 2013-10-10 | Robert Bosch Gmbh | Drahtlose Energieübertragung |
| WO2015121934A1 (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-20 | 株式会社 東芝 | 非接触送電装置、非接触受電装置、及び非接触送受電システム |
| EP3121932B1 (en) * | 2014-03-18 | 2020-10-28 | IHI Corporation | Power supply device and non-contact power supply system |
-
2017
- 2017-08-28 DE DE102017214962.0A patent/DE102017214962A1/de not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-06-28 CN CN201880070303.7A patent/CN111279580A/zh active Pending
- 2018-06-28 WO PCT/EP2018/067344 patent/WO2019042626A1/de unknown
- 2018-06-28 EP EP18737543.1A patent/EP3676938B1/de active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120119576A1 (en) * | 2008-09-27 | 2012-05-17 | Kesler Morris P | Safety systems for wireless energy transfer in vehicle applications |
| WO2013190809A1 (en) * | 2012-06-22 | 2013-12-27 | Sony Corporation | Processing device, processing method, and program |
| CN106100155A (zh) * | 2012-06-22 | 2016-11-09 | 索尼公司 | 检测设备、检测系统和传输电力的方法 |
| US20140111019A1 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Witricity Corporation | Foreign object detection in wireless energy transfer systems |
| EP2779359A2 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-17 | Hanrim Postech Co. Ltd | Apparatus and method for detecting foreign object in wireless power transmitting system |
| DE102013212588A1 (de) * | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Fremdobjekterkennung bei einer Induktionsladevorrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102017214962A1 (de) | 2019-02-28 |
| WO2019042626A1 (de) | 2019-03-07 |
| EP3676938B1 (de) | 2023-05-03 |
| EP3676938A1 (de) | 2020-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110391697B (zh) | 执行异物检测的方法和装置 | |
| EP3731371B1 (en) | Apparatus and method for detecting foreign object in wireless power transmitting system | |
| US20200021143A1 (en) | Method for wireless energy transmission from an energy transmission device to a consumer and wireless energy transmission device for carrying out the method | |
| US20120313579A1 (en) | Contactless power supply device and contactless charging system | |
| CN102782984A (zh) | 非接触送电装置、非接触受电装置以及非接触充电系统 | |
| EP2919357B1 (en) | Wireless power transmisson apparatus and wireless power transmisson method | |
| US11894700B2 (en) | Dynamic inferred coupling estimation | |
| EP4062543A1 (en) | Digital ping lockout in a multi-coil wireless charging device | |
| US11626762B2 (en) | Method and apparatus for controlling wireless power transmission | |
| CN106716180B (zh) | 用于感应充电设备的异物识别的方法以及感应充电设备 | |
| US20220393519A1 (en) | Wireless charging device, a receiver device, and an associated method thereof | |
| EP3198701B1 (en) | Methods and systems for contactless battery discharging | |
| US20150380945A1 (en) | Inductive energy transfer apparatus and method for position detection and/or presence detection by way of an inductive energy transfer apparatus | |
| CN111279580A (zh) | 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 | |
| CN111279581B (zh) | 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 | |
| CN111937267A (zh) | 用于电动车辆的功率传输系统及其控制方法 | |
| US11641134B2 (en) | Wireless charging device and a method for detecting a receiver device | |
| CN104205550B (zh) | 无线能量传输系统 | |
| CN111279578B (zh) | 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 | |
| US11750037B2 (en) | Dynamic operation adjustment in wireless power transfer system | |
| WO2014176860A1 (zh) | 识别有效负载的方法与装置 | |
| CN111937268A (zh) | 用于电动车辆的功率传输系统及其控制方法 | |
| CN112105792A (zh) | 井下充电系统和方法 | |
| WO2022020581A1 (en) | Low cost communications demodulation for wireless power transfer system | |
| EP4360190A1 (en) | Dynamic operation adjustment in wireless power transfer system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200612 |