CN115603399A - 方法、设备和充电设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种方法，其中，设备(2)与充电设备(4)连接，并且在充电状态下进行无线充电，方式是，利用充电设备的发射模块以无线方式向设备的接收模块传输能量，其中，设备具有放电状态，在放电状态下消耗能量，其中，设备具有充电接头，为了进行充电，在充电接头上施加充电电压，能够利用充电设备对充电电压进行调节，其中，设备具有开关接头，用于接通和关闭设备，其中，设备具有开关，开关与开关接头连接，并且能够利用充电电压进行开关，方式是，将充电电压调节为中间电压，其中，充电设备将充电电压调节为中间电压，从而对开关进行开关，并且设备切换为关闭状态，在关闭状态下设备关闭。此外，描述了对应的设备(2)以及充电设备(4)。

Description

方法、设备和充电设备

技术领域

本发明涉及一种方法、设备和充电设备。

背景技术

在此，“设备”应当理解为移动设备，因此，设备一般是便携式的，并且具有自己的能量存储器，用于进行能量供应。设备通常与单个用户相关联，并且在需要时甚至单独与用户调谐。能量存储器通常是二次电池单元(例如锂电池)，二次电池单元通过将移动设备与充电设备连接而可充电。为此，以基于接触的方式或者以无线方式将设备与充电设备连接，以将能量从充电设备传输到设备，然后利用这些能量对设备、更准确地说对设备的能量存储器进行充电。

设备的一个具体示例是听力设备，听力设备用于供应具有听力缺陷的用户。为此，听力设备具有麦克风，其接收来自环境的声音并且产生电输入信号。将电输入信号馈送到听力设备的信号处理装置，以进行修改。特别是根据用户个人的听力图(Audiogramm)来进行修改，从而对用户个人的听力缺陷进行补偿。信号处理装置作为结果输出电输出信号，然后又经由听力设备的听筒将电输出信号转换为声音，并且向用户输出。代替麦克风和听筒，根据听力设备类型，也可以使用其它输入和/或输出转换器。听力设备被构造为是双耳或者单耳的，即，用于在用户的头部两侧或者仅在用户的头部一侧使用。

设备的其它示例是头戴式耳机、耳机、可穿戴设备、智能电话和类似的设备。

设备在充电期间处于充电状态。在充电之后，虽然设备仍然与充电设备连接，但是一般将设备接通，并且设备切换为放电状态，或者充电设备继续传输能量，以防止切换到放电状态。在这两种情况下都不利地消耗能量。

发明内容

在这种背景下，本发明要解决的技术问题是，减少充电之后的能量消耗。为此，要给出一种合适的方法、设备以及充电设备。

根据本发明，上述技术问题通过具有根据本发明的特征的方法、具有根据本发明的特征的设备以及具有根据本发明的特征的充电设备来解决。有利的设计方案、扩展方案和变形方案是下面的描述的主题。关于方法的描述同样也适用于设备和充电设备，反之亦然。如果下面描述方法的步骤，则相应地通过将设备和充电设备构造为执行这些步骤中的一个或多个，特别是借助设备或充电设备中的相应的控制单元来执行，而得到设备和充电设备的有利的设计方案。

在所述方法中，设备与充电设备连接，并且在充电状态下进行无线充电，方式是，利用充电设备的发射模块以无线方式向设备的接收模块传输能量。在进行充电时，设备是关闭的并且处于充电状态。设备具有充电接头，为了进行充电，对充电接头施加充电电压V_cc，可以利用充电设备对充电电压V_cc进行调节。此外，设备具有开关接头，用于接通以及关闭设备。充电接头和开关接头优选是设备的能量管理模块(也称为PMIC)的接头。能量管理模块接受充电电压，由此对设备的能量存储器、例如锂电池进行充电。

设备还具有放电状态，在放电状态下消耗能量，即由设备的一个或多个用电设备消耗能量。在放电状态下，能量管理模块对从设备的能量储存器对用电设备的能量的提供进行控制。因此，在充电状态下，设备从充电设备接收能量，在放电状态下，设备消耗能量。在充电状态下，设备必须与充电设备连接，在放电状态下，设备或者与充电设备断开，或者与充电设备连接。“设备接通”应当理解为特别是借助能量管理模块对用电设备供应能量，“设备关闭”于是应当理解为不对用电设备供应能量，虽然如此，能量管理模块可能继续消耗能量。在放电状态下，设备原则上也接通。如果下面描述将设备“关闭”，这应当理解为，首先，如果设备接通，则将设备“关闭”，其次，如果设备已经关闭，则使设备“保持关闭”。

此外，设备具有开关，开关与开关接头连接，并且可以利用充电电压对开关进行开关，方式是，将充电电压设置为中间电压。开关特别地是设备的关闭电路的一部分。充电设备将充电电压设置为中间电压，从而对开关进行开关，并且设备切换为关闭状态，在关闭状态下，设备关闭。这特别是应当理解为：借助充电设备将设备关闭(即关闭或者保持关闭)，方式是，充电设备将充电电压设置为中间电压，从而对开关进行开关，并且设备切换为关闭状态。这、即设置中间电压以及随后切换为关闭状态，特别是在充电结束或者中断时进行，但是原则上也可以一般地在错误情况下进行，例如在能量存储器出现过热或者过电压/过电流时。由此，利用充电设备，实现一旦不再向设备传输能量，则自动关闭。由此，由充电设备开始将设备切换为关闭状态，在关闭状态下，设备(与在放电状态下不同)于是不再消耗能量。在此，充电设备利用以可变的方式设置充电电压的可能性。由此，通过自动关闭，在进行充电之后，有利地节省能量，因为将设备关闭，由此尤其是设备不切换为放电状态。

设备是移动设备，因此一般是便携式的。设备通常与单个用户相关联，并且在需要时甚至单独与用户调谐。能量存储器通常是二次电池单元(例如锂电池)，二次电池单元通过将设备与充电设备连接而可充电。

优选设备是听力设备，听力设备用于供应具有听力缺陷的用户。为此，听力设备具有麦克风，其接收来自环境的声音并且产生电输入信号。将电输入信号馈送到听力设备的信号处理装置，以进行修改。特别是根据用户个人的听力图(Audiogramm)来进行修改，从而对用户个人的听力缺陷进行补偿。信号处理装置作为结果输出电输出信号，然后又经由听力设备的听筒将电输出信号转换为声音，并且向用户输出。代替麦克风和听筒，根据听力设备类型，也可以使用其它输入和/或输出转换器。听力设备被构造为是双耳或者单耳的，即，用于在用户的头部两侧或者仅在用户的头部一侧使用。输入转换器(例如麦克风)、输出转换器(例如听筒)、信号处理装置是设备的用电设备。

替换地，设备是头戴式耳机、耳机、可穿戴设备、智能电话等。

为了进行充电，将设备与充电设备连接，为此，以合适的方式将设备嵌入、插入充电设备中或者将设备放置在充电设备上。例如，充电设备被构造为充电座，充电座具有凹槽，可以将设备插入凹槽中。可选地，充电设备具有盖子，用于封闭充电设备，在此用于覆盖凹槽，从而将设备整体上封闭在充电设备内部。凹槽以适宜的方式被成形，使得设备相对于充电座以尽可能定义的布置被保持在其中。

根据能量存储器具有多少电量，即能量存储器被充电为多满，能量存储器为一个或多个用电设备提供电压V_bat，在需要时事先还例如在能量管理模块中利用变换单元对电压V_bat进行变换，从而能量管理模块于是向用电设备输出电压V_out。电量越大，该电压一般越大。充电设备以充电电压V_cc(即“charging input voltage(充电输入电压)”)对设备充电，其中，充电电压是为了对能量存储器充电而存在于设备中的电压。然后，对能量存储器进行充电，直到达到期望的电量或者电压为止。为此，以合适的方式预先给定充电阈值电压V_chg,thres(即“charging threshold voltage”)，将充电阈值电压与充电电压进行比较，以确定何时进行充电以及何时不充电。优选当充电电压低于充电阈值电压时结束充电。充电阈值电压例如是固定地预先给定的电压。

为了关闭设备(即关闭设备或者保持设备关闭)，在设备完全充电之后，自动关闭(即“automatic switch-off”)是有利的。在此，虽然自动关闭由设备本身执行，但是不由设备本身开始，而是由充电设备开始，从而更准确地说，自动关闭是“外部启动的自动关闭”。充电设备确定何时要关闭设备，然后向设备发送关闭信号，从而关闭设备。在此，关闭信号使得在设备中存在中间电压。在不进行自动关闭的情况下，在充电之后，设备也将持续接通并且消耗能量，特别是至少能量管理模块使得设备运行。即使在此使用的电流一般非常小，设备也仍然消耗能量。该能量在需要时也继续从充电设备汲取，同时充电设备在实际充电之后仍然与设备连接。尤其是在具有自己的能量存储器的便携式充电设备的情况下，该能量存储器将持续从设备放电，特别是以便防止设备借此接通并且切换到放电状态。此外，通常存在确保设备与其它设备兼容的规范。这种规范例如是“Made for iPhone/iPod/iPad(专为iPhone/iPod/iPad打造)”，缩写为MFi。例如，规范要求设备的BLE功能(BLE＝Bluetooth Low Energy(蓝牙低功耗))关闭，因此只要设备与充电设备连接，并且只要未进行用于接通BLE功能的明确的用户输入，则设备不在耦合模式或提供模式下运行。关于耦合模式，规范相应地要求在设备与充电设备连接期间，设备应当不能与另一个设备耦合。关于提供模式，规范于是要求在设备与充电设备连接期间，设备应当不向其它设备发出(用于指示自己准备好进行耦合的)就绪信号。

然而，一些场景可能导致在充电之后、但是仍然在该设备与充电设备连接期间将设备接通或者设备接通，因此设备在放电状态下运行，在放电状态下，于是与规范相反，BLE功能也接通。第一个这种场景是电力故障，在发生电力故障的情况下，充电设备的能量供应中断。第二个场景是拔掉充电设备的电源线缆，其中，充电设备的线缆例如经由家用插座与电网连接。第二个场景与第一个场景基本上类似。第三个场景是便携式充电设备的能量存储器完全放电，从而充电设备不再能够提供能量，用于为设备充电。在所有这些场景中，不再向设备传输能量，因此设备一般被置于放电状态。其结果是，设备接通，而不是关闭。对应地，于是消耗能量的功能、例如BLE功能也接通。

一般来说，然而尤其是由于如所描述的规范，因此希望在充电之后，只要设备仍然与充电设备连接，则关闭设备。设备要在充电状态结束时尽可能不被置于放电状态并且不被接通，而是要将设备关闭。

为了符合规范，有利的是，使用设备的能量管理模块的充电接头来实现自动关闭，由此在充电之后关闭设备。充电接头是电触点、例如是触针，经由其设备与用于充电的充电设备连接，由此在进行基于接触的充电时，也电流地(galvanisch)耦合。在充电接头上施加充电电压，充电接头因此一般是电源触点。开关接头例如也被构造为触针。特别是，利用上拉电阻将开关接头上拉。为了手动关闭设备，在开关接头与地之间以适宜的方式连接有能够手动操作的开关。然后，为了借助充电设备自动关闭，设备与其独立地具有已经提到的具有开关的关闭电路，关闭电路使用充电接头和开关接头。开关优选是具有栅极、源极和漏极、即具有对应的接头的晶体管。这里和下面使用术语栅极、漏极和源极来称谓晶体管的三个接头。然而，这些描述一般完全适用于具有在功能上与晶体管的栅极、源极和漏极等价的三个接头的任意的开关。利用充电接头并且利用关闭电路的电阻将晶体管的栅极上拉到充电电压。电阻将栅极与源极并且与地连接。晶体管的漏极和源极与开关接头或者与地连接。

一般地并且具体地借助如上所述的关闭电路，利用自动关闭有利地实现设备的附加的运行状态，即关闭状态，在该关闭状态下，虽然设备与充电设备连接，但是在此设备关闭，因此既本身不消耗能量，而且也不从充电设备接收能量。与此相对，在充电状态下，设备关闭，但是在此仍然接收能量(特别是用于使能量管理模块运行)，并且在放电状态下，设备接通并且消耗能量。为了在充电状态和放电状态之间(在两个方向上)进行切换，设备特别是还附加地具有等待状态(即“idle state(空闲状态)”)，从而总体上可以实现四个运行状态，其特别是也是互斥的。

优选当充电电压至少对应于充电阈值电压时，设备从放电状态、从关闭状态或者从等待状态切换为充电状态。只要充电电压至少对应于充电阈值电压，则充电状态保持激活。当充电电压小于充电阈值电压时，设备从充电状态切换为等待状态。当充电电压小于复位电压V_rst时，并且附加地特别是当也经过比放电时间t_disc长的时间时，设备从等待状态切换为放电状态。复位电压例如是固定地预先给定的电压，并且特别地是能量管理模块的参数。复位电压特别是用于使能量管理模块停止运行，并且将能量管理模块初始化为预先定义的默认状态，方式是，在能量管理模块上施加至少对应于复位电压的电压。这种初始化于是使得随后能够实现正确的运行。在此，特别是也使用复位电压来确定何时将等待状态切换为放电状态。放电时间例如是固定地预先给定的几秒钟的时间。相反，当充电电压小于充电阈值电压，并且大于复位电压时，设备从放电状态切换为等待状态，并且当充电电压至少对应于充电阈值电压时，设备从等待状态切换为充电状态。只要充电电压小于充电阈值电压，则保持等待状态激活。

现在，通过如下方式来实现自动关闭、即切换到关闭状态，即，将充电接头上的充电电压设置为中间电压，该中间电压是晶体管的栅-源阈值电压V_gs-thres，并且以适宜的方式处于复位电压和最小栅-源阈值电压、即栅-源阈值电压的最小值之间。栅-源阈值电压是如下的电压，即，开关(特别是接通)晶体管需要该电压，并且该电压特别是处于最小栅-源阈值电压(开关晶体管至少需要的电压)和最大栅-源阈值电压(可以开关晶体管的最大电压)之间的范围内。复位电压特别是大于实际使用的栅-源阈值电压，然而，最大栅-源阈值电压可以大于复位电压。晶体管适宜具有尽可能大的最小栅-源阈值电压和最大栅-源阈值电压之间的差。最大栅-源阈值电压例如为20V。

通过一方面最小栅-源阈值电压以及另一方面复位电压，现在，对于中间电压，跨越了用于切换为关闭状态的电压范围。当充电电压小于复位电压时，设备切换为放电状态。原则上，首先，如果充电电压小于最小栅-源阈值电压，则放电状态一直激活。当充电电压小于复位电压并且大于充电阈值电压时，并且附加地特别是当也经过了比开关接头激活时间t_sca长的时间(在该时间期间保持中间电压)时，设备切换为关闭状态。对应地，于是一旦在晶体管的栅极上达到中间电压，则对晶体管进行开关，并且将开关接头拉到地。设备短暂地切换为放电状态，并且从那里开始切换为关闭状态，特别是在开关接头激活时间之后。开关接头激活时间例如是固定地预先给定的例如几秒钟的时间。优选仅能够从放电状态出发切换为关闭状态。

首先，可以经由充电状态接通设备，具体来说，从关闭状态切换为放电状态。在一个合适的设计方案中，当充电电压至少对应于充电阈值电压时，设备从关闭状态切换为充电状态。替换地或者附加地，可以通过由用户手动接通设备来从关闭状态开始进行切换。为此，设备特别是具有开关、例如按钮、按键、滑动开关等。

所描述的用于自动关闭设备的解决方案可以很容易地通过基于接触的充电来实现，因为在此存在电流(galvanische)连接，经由该电流连接可以以简单的方式来调节中间电压。因为直接由充电设备提供充电电压，因此对应地可以以简单的方式来调节中间电压。然而，在以无线方式进行充电的充电设备的情况下，这无法容易地实现，因为充电电压不直接由充电设备提供，而是仅由充电设备借助发射模块在设备中感生充电电压，因此在充电设备本身中不一定存在充电电压。然而，在不进行自动关闭的情况下，充电设备必须持续向设备传输能量，以防止放电状态激活，并且在能量馈送中断时，设备通常将自动被置于放电状态，如上面所述，在需要时在其之间激活等待状态。现在，本发明的出发点特别地是，如所描述的，尤其是针对用于进行无线充电的充电设备实现关闭状态，即尤其是不是以基于接触的方式，而是以无线方式。迄今为止的描述不仅适用于基于接触的充电，而且适用于无线充电。在用于进行无线充电的充电设备中，借助充电设备中的发射模块和设备中的接收模块来进行从充电设备到设备的能量传送。

在进行充电时，优选借助磁场来进行能量传输，利用发射模块的发射线圈产生磁场，并且利用接收模块的接收线圈来接收磁场。然后，为了在无线充电设备中将充电电压设置为中间电压，对应地控制发射模块，使得在设备中感生中间电压。本发明的一个重要的优点特别地是，利用充电设备以无线方式关闭设备。为此，利用充电设备的磁场将充电电压调节为中间电压，使得设备切换为关闭状态。由此，借助磁场来实现无线的自动关闭。因此，在其它情况下用于进行充电的磁场在对应的控制下同时是关闭信号，由充电设备向设备发送该关闭信号。为此，对应地以适当的方式构造设备和充电设备。特别是，在充电设备中改变一般在设备中感生充电电压的磁场，使得产生中间电压。特别是当设备完全充电，或者充电设备不再提供能量(参见上面描述的各种场景)时，自动激活关闭状态，使得设备于是关闭并且不消耗能量。无线的自动关闭是进一步有利的，因为由此与基于接触的自动关闭相比，可以实现设备和充电设备相对于彼此的更自由的空间布置，至少在仍然可以为了进行充电而进行能量传输的界限内。

用于进行无线充电的充电设备和设备一起形成无线充电系统。除了能量管理模块和能量存储器之外，设备特别是还具有已经提到的接收模块以及一个或多个用电设备。在放电状态下，利用来自能量存储器的能量使用电设备运行。用电设备的示例是提供BLE功能的BLE模块、信号处理单元或者电声用电设备、例如听筒或者麦克风。接收模块提供充电电压，并且向能量管理模块输出充电电压。接收模块被构造为用于从充电设备接收能量，充电设备对应地为了发射能量而具有已经提到的发射模块。发射模块以合适的方式为了发射能量而具有发射线圈，并且接收模块类似地为了接收能量而具有接收线圈。发射线圈一般利用充电设备的电源来运行。接收模块以适宜的方式具有用于接收线圈的接线，用于产生充电电压。该接线例如具有调谐电容器、平滑电容器和肖特基二极管。

充电电压V_cc一般与多个参数有关，特别是与到发射线圈的电流I_tx、发射线圈L_tx和接收线圈L_rx各自的电感、用于借助磁场来传输能量的传输频率f以及耦合因子k有关。耦合因子特别是又与发射线圈和接收线圈之间的距离和倾角有关，即一般地说，与充电时的充电设备和设备的空间布置有关。距离越小并且倾角越小，则耦合因子越大。对于充电电压，一般适用：V_cc∝2π·f·k·√(L_tx·L_rx)·I_tx。由此，尤其是很明显，实际存在于设备中的充电电压与充电设备的一些参数(传输频率、发射线圈的电感、用于使发射线圈运行的电流)有关，并且对应地可以由充电设备来操控。

原则上，像用于基于接触的自动关闭的关闭电路一样来构造用于无线的自动关闭的关闭电路。换句话说：关闭电路具有开关、优选晶体管，通过中间电压来开关(特别是接通)晶体管。关闭电路的晶体管优选是MOSFET。连接晶体管的栅极和源极的电阻以合适的方式具有大的值、例如100kΩ，一般优选在10kΩ和1MΩ之间。接收模块将栅极上拉到充电电压。漏极与能量管理模块的开关接头连接，源极与地连接。以这种方式，使得能够实现已经描述的四个运行状态，尤其是关闭状态。

为了进行无线能量传送，充电设备以合适的方式还具有变换器(Umwandler)和振荡器。振荡器产生用于使发射线圈运行的电流，因此是电源。发射线圈和振荡器于是形成发射模块。振荡器例如是逆变器(Wechselrichter)或者功率放大器，并且一般产生电流(即交流电流)，用于利用发射线圈产生磁场。相反，变换器产生变换器电压，用于使振荡器运行。因此，变换器影响用来使发射线圈运行的电流。因此，借助变换器电压来调节充电电压，因此尤其是也调节中间电压。优选变换器是降压转换器(也称为“buck converter”)，其被构造为用于将输入电压转换为与此相对降低的输出电压、即变换器电压。变换器特别是与充电设备的能量源连接或者可连接，例如与充电设备的能量存储器或者与充电设备外部的电网连接或者可连接。

对于发射线圈和接收线圈的电感以及传输频率的固定的值，充电电压特别是相应地一方面随着耦合因子的增大而线性地增大，以及另一方面随着到发射线圈的电流的增大而增大。在此，有利地利用这两者的关系，即一方面充电电压和耦合因子之间、另一方面充电电压和电流之间的关系，来在已知耦合因子的情况下在充电设备中借助到发射线圈的电流来控制设备中的充电电压，由此针对性地激活关闭状态。充电设备中的变换器的变换器电压控制振荡器，振荡器又控制到发射线圈的电流。因此，首先，可以利用变换器和其变换器电压来调节到发射线圈的电流，最终于是也可以调节设备中的充电电压，以这种方式也可以将充电电压设置为中间电压。于是，通过适当地控制变换器并且调节其变换器电压，由充电设备从外部激活设备的关闭状态。如上面所述，变换器电压V_dd和充电电压V_cc之间的关系通过V_cc∝2π·f·k·√(L_tx·L_rx)·I_tx来描述，其中，如所描述的，电流I_tx是变换器电压V_dd的函数，并且电流以合适的方式与变换器电压成比例。

如上面所描述的，为了产生特定的充电电压、特别是中间电压而可以设置的变换器电压与发射模块和接收模块之间的耦合因子有关，原则上可以改变。相反，电感和传输频率对于给定的充电系统原则上是已知的。传输频率优选处于3MHz和30MHz之间，例如为13.56MHz。因此，在一个优选的设计方案中，为了产生中间电压，设置变换器电压，因此也设置电流，方式是，首先确定耦合因子，然后利用其确定产生中间电压所需要的变换器电压。这根据充电电压和变换器电压之间的关系、即V_cc∝2π·f·k·√(L_tx·L_rx)·l_tx(V_dd)来进行。然后，为了进行自动关闭，调节以这种方式确定的变换器电压，使得于是在设备中感生中间电压，并且设备切换为关闭状态。

同样以合适的方式经由充电电压和电流/变换器电压之间的关系来确定耦合因子，但是现在利用充电电压V_cc和电流I_tx的已知的值对。因为充电电压对于充电设备来说不是已知的，因此为了确定耦合因子，于是在充电设备和设备之间进行通信是有利的。在充电结束时，即当不再向设备传输能量时，设备向充电设备发送在充电期间最后仍然施加的充电电压(更准确地说：其值)。也将该最后仍然施加的充电电压称为“最终充电电压”。最终充电电压特别是大于复位电压和栅-源阈值电压。此外，充电设备存储如下的电流(更准确地说：其值)，该电流在最终充电电压的时间点用于使发射线圈运行，即在充电期间最后仍然施加的电流，类似地也将该电流称为最终电流。经由数据连接在设备和充电设备之间发送最终充电电压。为此，设备和充电设备分别具有通信单元，例如天线和用于天线的合适的电路，用于发送和/或接收数据、尤其是最终充电电压。充电设备接收最终充电电压，随后于是结合最终电流确定耦合因子，特别是经由所提到的关系。

然后，利用希望的中间电压和耦合因子确定变换器的变换器电压。因为中间电压处于复位电压和最小栅-源阈值电压之间的电压范围内，于是对于变换器电压也对应地得到合适的电压范围，然后从该电压范围中选择变换器电压，例如简单地选择该电压范围的平均值。

总而言之，设置变换器电压因此优选包括以下四个步骤：在第一步骤中，确定最终电流和最终充电电压。随后，在第二步骤中，根据最终电流和最终充电电压确定耦合因子。随后，在第三步骤中，利用耦合因子和希望的中间电压确定为此所需的变换器电压。最后，在第四步骤中设置该变换器电压。

确定耦合因子和变换器电压相应地使用的关系例如作为函数或者作为表格存储在充电设备的存储器中。为此，以适宜的方式相应地作为参数化的函数包来存储关系V_cc∝2π·f·k·√(Lt_x·L_rx)·l_tx(V_dd)。为了确定耦合因子，充电电压特别是作为耦合因子的函数来进行存储，并且与电流一起参数化，从而得到对应的函数包。为了确定变换器电压，充电电压特别是作为变换器电压的函数来进行存储，并且与耦合因子一起参数化，从而得到对应的函数包。

下面描述典型的数值示例，以进行说明，然而，这些数值示例不应当理解为是限制性的，而是在任意情况下给出合适的数量级。

最终充电电压例如为7.6V，相关联的最终电流例如为0.5A。根据这些值，结合电感和传输频率，示例性地将耦合因子确定为k＝0.07。复位电压例如为2V，并且最小栅-源阈值电压例如为1V，于是对于希望的中间电压得到1V和2V之间的电压范围。然后，对于该中间电压，利用耦合因子k＝0.07，示例性地确定0.125V和0.275V的范围内的变换器电压。然后，例如将变换器电压设置为0.2V，从而在设备中得到对应的中间电压，并且设备切换为关闭状态，这以无线方式由充电设备发起。

相应的晶体管特别是仅当其栅-源阈值电压至少局部地(bereichsweise)小于复位电压时是合适的，相反，其它晶体管不适合用于关闭电路。对于上面示例性地提到的2V的复位电压，于是得到合适的晶体管具有小于2V的最小栅-源阈值电压、例如具有1.4V或者0.7V的最小栅-源阈值电压。

复位电压针对所有距离特别是定义变换器电压的上限，因为变换器电压不允许超过如下的值，该值在设备中导致超过复位电压(为了简单起见，这里称为距离，然而，这些描述一般地适用于耦合常数)。在示例性地提到的2V的复位电压的情况下，变换器电压的上限例如为0.69V。如果这不能遵守，则对于一些距离，在某些情况下无法进行自动关闭。为了进行充电，发射线圈和接收线圈之间的距离以合适的方式在1mm和10mm之间。为了使得能够针对所有距离实现自动关闭，在任意距离下，充电电压都必须在栅-源阈值电压以上。对于不满足该条件的距离，无法实现自动关闭。由此很明显，具有尽可能小的最小栅-源阈值电压的晶体管使得对于距离的明显更大的范围能够实现自动关闭。因此，在上面提到的晶体管具有0.685V的最小栅-源阈值电压的示例中，为了针对所有距离产生用于进行自动关闭的合适的中间电压，对于变换器电压能够使用的电压范围仅仅为0.005V。然后，更小的变换器电压可能不再足以在5mm或者更大的距离处进行自动关闭。利用最小栅-源阈值电压为0.5V的另一个晶体管，为了针对所有距离产生用于进行自动关闭的合适的中间电压，对于变换器电压能够使用的电压范围大约为0.2V。因此，于是可以在1mm至10mm的总体范围内没有问题地进行自动关闭。此外，也为了补偿可能的公差，变换器电压的尽可能宽的电压范围是有利的。

在一个示例性的应用情况下，发射线圈到接收线圈的距离为4mm。设备首先切换为充电状态并且对设备充电。然后，为了自动关闭，将变换器的变换器电压设置为0.6V。因此，将设备中的充电电压设置为1.5V的中间电压。设备首先切换为放电状态，并且在几秒钟之后开始消耗能量，为此能量管理模块向用电设备提供例如1.3V的电压。然后，设备切换为关闭状态。然后，在几秒钟(例如≥6s)之后，将变换器电压设置为0V，以关闭变换器。现在可以整体上关闭充电设备，并且将充电设备与设备断开，其中，设备于是继续处于关闭状态，而不切换回放电状态，虽然充电电压然后为0V。

通过为了使设备自动关闭而以适宜的方式确定耦合因子，还自动考虑设备和充电设备的实际空间布置，使得关闭有利地在很大程度上与该布置无关。因此，可以在不影响自动关闭功能的情况下在进行布置时实现高的自由度。自动关闭由充电设备借助其磁场发起。与基于接触(即利用设备和充电设备的电流连接)的自动关闭不同，无线(即设备和充电设备没有电流连接)的自动关闭首先更复杂，因为不能简单地由充电设备设置中间电压，因为中间电压仅间接地经由磁场产生，并且还与耦合常数有关。对应地从设备向充电设备传输合适的数据、即最终充电电压。因此，特别是这里描述的用于进行无线的自动关闭的解决方案与用于进行基于接触的自动关闭的解决方案的不同之处，一方面是充电设备的设计方案，尤其是一般地说其硬件，具体来说其变换器和通信单元，另一方面是设备的设计方案，尤其是其关闭电路的开关。

一般地说，在硬件方面，充电设备首先被构造为用于以无线方式进行充电，并且优选不被构造为用于以基于接触的方式来进行充电。不需要并且优选没有用于传输能量的与对应的电触点、例如触针或者弹簧针(Pogo-Pin)的接触模块。然而，如所描述的，充电设备具有用于进行能量传送的发射模块，并且还具有用于与设备进行数据交换的通信单元。通信单元的天线例如是螺旋形和/或蜗形的，并且被构造为导线或导体轨迹。

因此，优选设备和充电设备分别具有通信单元，用于交换数据。充电设备的通信单元与设备的通信单元一起形成通信系统，以便进行数据交换。在此，该通信系统特别是至少用于将特别是与设备的充电电压相关的数据传输到充电设备。对应地，该通信系统可以被构造为是双向的，或者仅仅被构造为是从设备到充电设备单向的。该通信系统优选是无线的并且使用对应的通信协议，例如使用MHz范围内的通信频带中的磁感应，来传输数据。数据的传输例如借助幅值调制在通信频带内(即“in-band”)进行，或者例如借助频率调制或者相移键控(即“phase-shift keying”)在通信频带外(即“out-of-band”)进行。对应地，特别是设备对数据进行调制，以进行传输(也称为“负载调制(load modulation)”)。从设备向充电设备传输的数据特别地是关于设备的能量存储器的数据、优选关于其充电状态(SOC＝“state of charge”)、当前电压、当前充电电流、温度、已经描述的充电电压或者其组合的数据。充电设备接收数据，并且特别是对数据进行解调(也称为“负载解调(loaddemodulation)”)。为了进行解调，充电设备以合适的方式具有解调器电路。在一个有利的设计方案中，还利用解调器电路来确定发射模块中的电流，更准确地说通过发射线圈的电流，为此，发射线圈集成在解调器电路中。为此，解调器电路以合适的方式具有电容器，在该电容器处，作为发射线圈的传输频率下的解调器电路的最大对象识别电压和其阻抗的比而得到电流。

在基于接触的自动关闭的情况下，变换器以合适的方式是低压降调节器(LDO＝“low dropout regulator”)或者降压转换器，并且输出复位电压和最小栅-源阈值电压之间的电压作为变换器电压，以便关闭设备。然而，在无线的自动关闭的情况下，变换器电压的该电压范围不一定可以应用，因为在这种情况下，为了进行关闭，一般需要更小的变换器电压。在无线的自动关闭的情况下，变换器的变换器电压是振荡器的输入电压。振荡器特别地是功率放大器。变换器电压以合适的方式是直流电压，然后振荡器将变换器电压转换为交流电压，以便对应地作为交流电流产生用于发射线圈的电流。振荡器特别是还对变换器的变换器电压进行放大，从而在设备中最终得到对应地更大的充电电压，特别是当接收线圈具有比发射线圈多的匝数时。当充电电压过高时，特别是高于复位电压时，设备于是切换为充电状态或者等待状态，但是不切换为关闭状态，现在不再能够达到关闭状态。因此，在无线的自动关闭的情况下，变换器的变换器电压比在基于接触的自动关闭的情况下明显更小，并且以合适的方式处于毫伏范围内，即特别是至少1mV，并且在任意情况下小于0.6V。尤其是在作为降压转换器的设计方案中，变换器一般不能产生关于变换器的内部反馈参考电压(“feedback reference voltage”)以下的变换器电压，反馈参考电压通常至少为0.6V。因此，在一个优选的设计方案中，除了变换器之外，放电设备还具有参考电压电路，用于总体上产生变换器的反馈参考电压以下的变换器电压。为此，参考电压电路具有关于变换器的外部参考电压，该参考电压连接到变换器的反馈接头。外部参考电压大于内部反馈参考电压。参考电压电路于是被构造为并且与变换器连接，使得作为一方面内部反馈参考电压V_fb与另一方面如下的差的差来得到变换器电压V_dd，即，该差是利用两个电阻的合适的电阻比R1/R2进行了加权的外部参考电压V_ref和内部反馈参考电压V_fb的差。换句话说：V_dd＝V_fb-R1·(V_ref-V_fb)/R2。这两个电阻特别是形成分压器，其具有两个端点，一方面变换器的输出端连接到这两个端点，另一方面外部参考电压连接到这两个端点，并且具有这两个电阻之间的中点，反馈接头连接到该中点。

如上面所描述的，设备的关闭电路的开关优选是晶体管、尤其是MOSFET。晶体管在涉及的电压方面优选如下面所描述的来构造。最大栅-源阈值电压以适宜的方式尽可能大，以避免在充电电压无意地或者在故障情况下过高的情况下损坏。例如，充电电压在开始充电时可能波动并且尚未稳定，或者充电电压可能由于外部干扰而过冲。最大栅-源阈值电压以合适的方式至少对应于可能的最大充电电压。此外，重要的是特别是也称为接通电压的栅-源阈值电压。栅-源阈值电压以适宜的方式小于复位电压，从而设备可以切换为放电状态，并且从那里开始切换为关闭状态。最小栅-源阈值电压和复位电压之间的电压范围越大，对于越不同的设备和充电设备相对于彼此的空间布置(距离和倾角)可以进行自动关闭。因此，尽可能小的栅-源阈值电压是优选的。为了进行自动关闭，充电电压必须降至最小栅-源阈值电压和复位电压之间的电压范围内的中间电压。最小栅-源阈值电压和复位电压之间的电压范围优选具有至少1V的宽度。因此，总而言之优选适用：1)最小栅-源阈值电压V_gs-thres<充电电压V_cc<复位电压V_rst，以及2)复位电压V_rst–最大栅-源阈值电压V_{gs,max_thres}≥1V。

充电设备以合适的方式具有控制单元，通信单元和变换器连接到该控制单元。借助控制单元来设置变换器，即基于借助通信单元接收的数据来设置变换器。

充电设备以适宜的方式具有紧急能量存储器，用于在对充电设备的能量供应中断时(参见上面描述的场景)仍然设置中间电压，并且特别是为此产生关闭信号，由此仍然促使设备切换到关闭状态。在对充电设备的能量供应中断时，自发地不再提供能量用于使充电设备运行，从而充电设备也不再能够针对设备产生关闭信号。但是通过紧急能量存储器，除了常规的通过线缆或者能量存储器的能量供应之外，还存在一种能量源，该能量源至少在短时间内仍然提供足够的能量，用于产生关闭信号。紧急能量存储器特别是被构造为与在需要时存在于用于对设备充电的充电设备中的能量存储器分开。紧急能量存储器的尺寸对应地被设计为小。紧急能量存储器以合适的方式是电池或者超级电容器。

总体上，通过关闭电路结合通信系统实现了一种有利的方法，在该方法中以由充电设备发起的方式进行设备的无线的自动关闭，特别是尤其是在设备的能量存储器的充电结束时，一般地说，在从充电设备到设备的能量传输中断时。为此，该方法优选具有以下步骤中的一个或多个，优选按照所提到的顺序。在第一步骤中，设备优选反复向充电设备发送数据。在第二步骤中，例如由控制单元对数据进行分析。如果数据经过了调制，则事先在第二步骤中例如利用所描述的调制器电路对数据进行解调。在第三步骤中，特别是由控制单元基于数据来设置变换器。控制单元例如利用DAC信号(DAC＝“digital analog converter(数字-模拟转换器)”)或者PWM信号(PWM＝“pulse width modulation(脉冲宽度调制)”)来设置变换器。在第四步骤中，变换器随后向振荡器输出变换器电压并且由此控制振荡器。同样在第四步骤中，振荡器输出于是用来使发射线圈运行的电流。因此，在第四步骤中间接地由变换器设置电流。在第五步骤中，发射线圈依据电流产生磁场。在第六步骤中，由接收线圈接收磁场，接收线圈据此在设备中产生充电电压，从而总体上充电设备在设备中感生充电电压。然后，在第七步骤中，如果充电电压处于复位电压和最小栅-源阈值电压之间的电压范围内，也就是说，如果充电电压是如上所述的中间电压，则关闭设备。因此，在存在中间电压时，在第七步骤中，设备切换为关闭状态，于是关闭。在第七步骤中，优选当如所描述的，还附加地经过了比开关接头激活时间长的时间时，设备才切换为关闭状态。最终，依据设备向充电设备发送的数据进行自动关闭。最后，在适宜的第八步骤中，还关闭变换器，优选在设备切换为关闭状态之后特定的时间、例如10s之后关闭变换器。由此防止变换器继续消耗能量。

迄今为止描述了当充电结束时关闭设备。数据于是至少包含最终充电电压，最终充电电压结合最终电流来确定，并且也结合最终电流特别是由控制单元用来确定合适的变换器电压，然后与上面的描述对应地设置变换器。然而，原则上作为充电的结束的其它事件同样也适合用于发起自动关闭，例如当能量存储器的温度超过极限温度(过热)时，当能量存储器上的电压或者电流超过对应的极限值(过电压/过电流)时，一般地说，在能量存储器发生故障的情况下(故障情况)，或者类似的事件。然后，当控制单元对数据进行了分析时，控制单元推断出这些事件中的一个或多个，然后对应地对变换器进行控制，以发起自动关闭。

附图说明

下面，根据附图详细说明本发明的实施例。其中：

图1相应地示意性地示出了设备和充电设备，

图2相应地示意性地示出了图1中的设备和充电设备的等效电路图，

图3相应地示意性地示出了图1中的设备和充电设备的另一个图示，

图4相应地示意性地示出了图1中的设备的另一个图示，

图5相应地示意性地示出了图1中的设备的四个运行状态，

图6相应地示意性地示出了图1中的充电设备的另一个图示，

图7相应地示意性地示出了作为耦合因子的函数的充电电压，

图8相应地示意性地示出了作为变换器电压的函数的充电电压，

图9相应地示意性地示出了方法的四个步骤，

图10相应地示意性地示出了针对两个不同的晶体管的作为变换器电压的函数的充电电压，

图11相应地示意性地示出了设备的用电设备的电压和充电电压，

图12相应地示意性地示出了与此相对稍后的时间的图11中的电压，

图13相应地示意性地示出了图1中的充电设备的解调器电路，

图14相应地示意性地示出了图1中的充电设备的参考电压电路，

图15相应地示意性地示出了方法的八个步骤。

具体实施方式

在图1中示出了设备2和充电设备4，其适合用于执行这里描述的方法。设备2与充电设备4连接，并且在充电状态LZ下进行无线充电，方式是，利用充电设备4的发射模块6以无线方式向设备2的接收模块8传输能量。在图1中，设备2示例性地是具有两个单设备的双耳听力设备，从而对应地存在两个接收模块8，由充电设备的发射模块6对这两个接收模块8供电。在图2中示出了设备2和充电设备4的等效电路图，然后，在图3中再一次示出了设备2和充电设备4的另一个图示。在图4中仅示出了设备2。图2、3和4相对于图1进行了简化，使得仅示出了一个接收模块8和一个发射模块6，即仅示出了单设备中的一个。然而，下面的描述一般地与发射模块6和接收模块8的数量无关地适用，即，根据设备2和充电设备4的设计方案，可能存在一个或多个接收模块8，并且与此独立，也可能存在一个或多个发射模块6。

在进行充电时，设备2是关闭的并且处于充电状态LZ。设备2具有充电接头10，为了进行充电，对充电接头10施加充电电压V_cc，可以利用充电设备4对充电电压V_cc进行调节。此外，设备2具有开关接头12，用于进行接通以及关闭。这里，充电接头10和开关接头12是能量管理模块14(也称为PMIC)的接头，能量管理模块14接受充电电压V_cc，由此对设备2的能量存储器16进行充电。

设备2还具有放电状态EZ，在放电状态EZ下消耗能量，即由一个或多个用电设备18消耗能量。在放电状态EZ下，能量管理模块14对从能量储存器16对用电设备18的能量的提供进行控制。因此，在充电状态LZ下，设备2从充电设备4接收能量，在放电状态EZ下，设备2消耗能量。

“设备2接通”应当理解为借助能量管理模块14对用电设备18供应能量，“设备2关闭”于是应当理解为不对用电设备18供应能量，虽然如此，能量管理模块14可能继续消耗能量。在放电状态EZ下，设备2原则上也接通。如果下面描述将设备2“关闭”，则这应当理解为，首先，如果设备2接通，则将设备2“关闭”，其次，如果设备2已经关闭，则使设备2“保持关闭”。

此外，设备2具有开关20，开关20与开关接头12连接，并且可以利用充电电压V_cc对开关20进行开关，方式是，将充电电压V_cc设置为中间电压。开关20是关闭电路22的一部分。现在，借助充电设备4将设备2关闭，方式是，充电设备4将充电电压V_cc设置为中间电压，从而对开关20进行开关，并且设备2切换为关闭状态AZ。也就是说，充电设备4设置中间电压，随后设备2切换为关闭状态AZ。这例如在充电结束或者中断时进行，但是原则上也可以一般在错误情况下进行，例如在能量存储器16出现过热或者过电压/过电流时。由此，利用充电设备4，一旦不再向设备2传输能量，则实现自动关闭。由此，充电设备4开始将设备2切换为关闭状态AZ，在关闭状态AZ下，设备2(与在放电状态EZ下不同)于是不再消耗能量。在此，充电设备4利用以可变的方式设置充电电压V_cc的可能性。

这里示例性地示出的设备2是听力设备，听力设备用于供应具有听力缺陷的用户。为此，听力设备具有麦克风24(这里为每个单设备两个麦克风24)，其接收来自环境的声音并且产生电输入信号。将电输入信号馈送到未明确示出的信号处理装置，以进行修改，信号处理装置作为结果输出电输出信号，然后又经由听力设备的听筒26将电输出信号转换为声音，并且向用户输出。代替麦克风24和听筒26，根据听力设备类型，也可以使用其它输入和/或输出转换器。这里，听力设备被构造为是双耳的，替换地被构造为是单耳的。麦克风24、听筒26、信号处理装置相应地是设备2的用电设备18。替换地，设备2是头戴式耳机、耳机、可穿戴设备、智能电话等。

为了进行充电，将设备2与充电设备4连接，为此，例如如图1所示，将设备2插入充电设备4中。为此，这里示出的充电设备4被构造为充电座，充电座具有凹槽28，可以将设备2插入凹槽28中。可选地，充电设备4具有盖子30。凹槽以适宜的方式被成形，使得设备相对于充电座以尽可能定义的布置被保持在其中。

根据能量存储器16具有多少电量，能量存储器16为用电设备18提供电压V_bat，在需要时事先还利用变换单元32对电压V_bat进行变换。电量越大，该电压V_bat一般越大。充电设备4以充电电压V_cc对设备2充电，充电电压V_cc是为了对能量存储器16充电而存在于设备2中的电压。然后，对能量存储器16进行充电，直到达到期望的电量或者电压V_bat为止。为此，预先给定充电阈值电压V_chg,thres，将充电阈值电压V_chg,thres与充电电压V_cc进行比较，以确定何时进行充电以及何时不充电。在此，当充电电压V_cc低于充电阈值电压V_chg,thres时结束充电。充电阈值电压V_chg,thres例如是固定地预先给定的电压。

在此，自动关闭虽然由设备2本身执行，但是不由设备2本身发起，而是由充电设备4发起，充电设备4确定要何时关闭设备2，然后向设备2发送关闭信号，从而将设备2关闭。关闭信号使得在设备2中存在中间电压。

一般来说，希望在充电之后，只要设备2仍然与充电设备4连接，则关闭设备2。设备2要在充电状态LZ结束时尽可能不被置于放电状态EZ，因此不保持接通，而是要将设备2关闭。

为了实现自动关闭，由此在充电之后关闭设备2，使用能量管理模块14的充电接头10。在充电接头10上施加充电电压V_cc。在一个未明确示出的设计方案中，利用上拉电阻将开关接头12上拉，并且为了手动关闭设备2，在开关接头与地34之间连接有能够手动操作的开关。与此独立地或者以适当的方式与此结合，为了借助充电设备4自动关闭，设备2具有已经提到的具有开关20的关闭电路22，关闭电路22以类似的方式使用充电接头10和开关接头12。这里，开关20是具有栅极36、源极38和漏极40、即具有对应的接头的晶体管，具体地为MOSFET。利用充电接头10并且利用电阻42将栅极36上拉到充电电压V_cc。电阻42将栅极36与源极38并且与地34连接。晶体管的漏极40和源极38与开关接头12或者与地34连接。

在现在实现的关闭状态AZ下，虽然设备2与充电设备4连接，但是在此设备2关闭，因此既本身不消耗能量，而且也不从充电设备4接收能量。与此相对，在充电状态LZ下，设备2关闭，但是在此仍然接收能量，用于使能量管理模块14运行，并且在放电状态EZ下，设备2接通并且对应地消耗能量。为了在充电状态LZ和放电状态EZ之间(在两个方向上)进行切换，在所示出的实施例中，设备2还具有等待状态WZ，从而总体上可以实现四个运行状态AZ、EZ、LZ、WZ，其也是互斥的。

在图5中示出了运行状态AZ、EZ、LZ、WZ的示例性的相关性。当充电电压V_cc至少对应于充电阈值电压V_chg,thres时，设备2从放电状态EZ、从关闭状态AZ或者从等待状态WZ切换为充电状态LZ。只要充电电压V_cc至少对应于充电阈值电压V_chg,thres，则充电状态LZ保持激活。当充电电压V_cc小于充电阈值电压V_chg,thres时，设备2从充电状态LZ切换为等待状态WZ。当充电电压V_cc小于复位电压V_rst时，并且这里附加地还当也经过比放电时间t_disc长的时间时，设备2从等待状态WZ切换为放电状态EZ。这里，复位电压V_rst是固定地预先给定的电压，并且是能量管理模块14的参数，并且用于使能量管理模块14停止运行，并且将能量管理模块14初始化为预先定义的默认状态。在此，还使用复位电压V_rst来确定何时将等待状态WZ切换为放电状态EZ。放电时间t_disc例如是固定地预先给定的几秒钟的时间。相反，当充电电压V_cc小于充电阈值电压V_chg,thres，并且大于复位电压V_rst时，设备2从放电状态EZ切换为等待状态WZ，并且当充电电压V_cc至少对应于充电阈值电压V_chg,thres时，设备2从等待状态WZ切换为充电状态LZ。只要充电电压V_cc小于充电阈值电压V_chg,thres，则保持等待状态WZ激活。

通过如下方式来实现自动关闭、即切换到关闭状态AZ，即，将充电接头10上的充电电压V_cc设置为中间电压，该中间电压是晶体管的栅-源阈值电压V_gs-thres，并且处于复位电压V_rst和最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min、即栅-源阈值电压V_gs-thres的最小值之间。栅-源阈值电压V_chg,thres是如下的电压，即，开关晶体管需要该电压，并且该电压特别是处于最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min和最大栅-源阈值电压V_gs-thres,max之间的范围内。复位电压V_rst大于实际使用的栅-源阈值电压V_gs-thres，然而，最大栅-源阈值电压V_gs-thres,max可以大于复位电压V_rst。

通过一方面最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min以及另一方面复位电压V_rst，现在，对于中间电压，跨越了用于切换为关闭状态AZ的电压范围。当充电电压V_cc小于复位电压V_rst时，设备2切换为放电状态EZ。原则上，首先，如果充电电压V_cc小于最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min，则放电状态EZ一直激活。当充电电压V_cc小于复位电压V_rst并且大于充电阈值电压V_chg,thres时，并且这里还附加地当也经过了比开关接头激活时间t_sca长的时间(在该时间期间保持中间电压)时，设备2切换为关闭状态AZ。对应地，于是一旦在栅极36上达到中间电压，则对晶体管进行开关，并且将开关接头12拉到地34。设备2短暂地切换为放电状态EZ，并且从那里开始，在开关接头激活时间t_sca之后，切换为关闭状态AZ。开关接头激活时间t_sca例如是固定地预先给定的例如几秒钟的时间。在此，仅能够从放电状态EZ出发切换为关闭状态AZ。

首先，可以经由充电状态LZ接通设备2，具体来说，从关闭状态AZ切换为放电状态EZ。在这里示出的设计方案中，当充电电压V_cc至少对应于充电阈值电压V_chg,thres时，设备2从关闭状态AZ切换为充电状态LZ。替换地或者附加地，可以通过由用户手动接通设备2来从关闭状态AZ开始进行切换。为此，设备2具有未明确示出的开关(例如如上面已经描述的)。

所描述的用于自动关闭设备2的解决方案可以很容易地通过基于接触的充电来实现，因为在此存在电流(galvanische)连接，经由该电流连接可以以简单的方式来调节中间电压。然而，在如这里所描述的以无线方式进行充电的充电设备4的情况下，这无法容易地实现，因为充电电压V_cc不直接由充电设备4提供，而是仅由充电设备4借助发射模块6在设备2中感生充电电压V_cc，因此在充电设备4本身中不一定存在充电电压。

如在图2中可以看到的，在进行充电时，优选借助磁场M来进行能量传输，磁场M利用发射模块6的发射线圈44产生，并且利用接收模块8的接收线圈46来接收磁场M。然后，为了在无线充电设备4中将充电电压V_cc设置为中间电压，对应地控制发射模块6，使得在设备2中感生中间电压。因此，在其它情况下用于进行充电的磁场M在对应的控制下同时是关闭信号，由充电设备4向设备2发送该关闭信号。

用于进行无线充电的充电设备4和设备2一起形成无线充电系统。接收模块8提供充电电压V_cc，并且向能量管理模块14输出充电电压V_cc。发射模块6中的发射线圈44一般利用充电设备4的电源来运行。这里，接收模块8还具有用于接收线圈46的接线，用于产生充电电压V_cc。这里，该接线具有调谐电容器48、平滑电容器50和肖特基二极管52。

充电电压V_cc与多个参数有关，特别是与到发射线圈44的电流I_tx、发射线圈L_tx和接收线圈L_rx各自的电感、用于借助磁场M来传输能量的传输频率f以及耦合因子k有关。耦合因子k特别是又与发射线圈44和接收线圈46之间的距离A和倾角有关，即一般地说，与充电时的充电设备4和设备2的空间布置有关。距离A越小并且倾角越小，则耦合因子k越大。对于充电电压V_cc，一般适用：V_cc∝2π·f·k·√(L_tx·L_rx)·l_tx。

为了进行无线能量传送，充电设备4还具有变换器54和振荡器56。这在图6中详细示出。振荡器56产生用于使发射线圈44运行的电流I_tx，因此是电源。发射线圈44和振荡器56于是形成发射模块6。变换器54产生变换器电压V_dd，用于使振荡器56运行。因此，变换器54影响用来使发射线圈44运行的电流I_tx。因此，借助变换器电压V_dd来调节充电电压V_cc，因此也调节中间电压。

对于发射线圈44和接收线圈46的电感L_tx、L_rx以及传输频率f的固定的值，充电电压V_cc随着耦合因子k的增大而增大，以及另一方面随着到发射线圈44的电流I_tx的增大而增大。在此，利用这两者的关系，即一方面充电电压V_cc和耦合因子k之间、另一方面充电电压V_cc和电流I_tx之间的关系，以便在已知耦合因子k的情况下借助电流I_tx来控制充电电压V_cc，由此针对性地激活关闭状态AZ。于是，通过适当地控制变换器54并且调节其变换器电压V_dd，由充电设备4从外部激活设备2的关闭状态AZ。如上面所述，变换器电压V_dd和充电电压V_cc之间的关系通过V_cc∝2π·f·k·√(L_tx·L_rx)·I_tx来描述，其中，如所描述的，电流I_tx是变换器电压V_dd的函数。

为了产生特定的充电电压V_cc以及中间电压而可以设置的变换器电压V_dd与耦合因子k有关，因此原则上可以改变。相反，电感L_tx、L_rx和传输频率f对于设备2和充电设备4的给定的组合是已知的。在此，现在，为了产生中间电压，设置变换器电压V_dd，因此也设置电流I_tx，方式是，首先确定耦合因子k，然后利用其确定产生中间电压所需要的变换器电压V_dd。这在图7和图8中示出，并且这根据充电电压V_cc和变换器电压V_dd之间的关系、即V_cc∝2π·f·k·√(L_tx·L_rx)·l_tx(V_dd)来进行。

如图7所示，经由充电电压V_cc和电流I_tx/变换器电压V_dd之间的关系来确定耦合因子k，更确切地说，利用充电电压V_cc和电流I_tx的已知的值对。因为充电电压V_cc对于充电设备4来说不是已知的，因此为了确定耦合因子k，在充电设备4和设备2之间进行通信。在充电结束时，设备2向充电设备4发送在充电期间最后仍然施加的充电电压V_cc(更准确地说：其值)。也将该最后仍然施加的充电电压V_cc称为“最终充电电压”V_cc。此外，充电设备4存储如下的电流I_tx(更准确地说：其值)，该电流I_tx在最终充电电压V_cc的时间点用于使发射线圈44运行，即在充电期间最后仍然施加的电流I_tx，类似地也将该电流称为最终电流I_tx。经由数据连接在设备2和充电设备4之间发送最终充电电压V_cc。为此，设备2和充电设备4分别具有通信单元58、60，例如天线和用于天线的合适的电路，用于发送和/或接收数据、尤其是最终充电电压V_cc。充电设备4接收最终充电电压V_cc，随后于是结合最终电流I_tx确定耦合因子k，即经由例如如图7所示的、所提到的关系。

然后，利用希望的中间电压和耦合因子k来确定变换器54的变换器电压V_dd。因为中间电压处于复位电压V_rst和最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min之间的电压范围内，因此如图8所示，对于变换器电压V_dd也对应地得到合适的电压范围62，然后从该电压范围62中选择变换器电压V_dd，例如简单地选择该电压范围62的平均值。

总而言之，这里描述的设置变换器电压V_dd因此包括如图9所示的四个步骤S101至S104：在第一步骤S101中，确定最终电流I_tx和最终充电电压V_cc。随后，在第二步骤S102中，根据最终电流I_st和最终充电电压V_cc确定耦合因子k。随后，在第三步骤S103中，利用耦合因子k和希望的中间电压确定为此所需的变换器电压V_dd，最后，在第四步骤S104中设置该变换器电压V_dd。

例如如图7和图8所示，相应地作为参数化的函数包来存储确定耦合因子k和变换器电压V_dd相应地使用的关系。为了确定耦合因子k，例如如图7所示，作为耦合因子k的函数来存储充电电压V_cc，并且将充电电压V_cc与电流一起参数化，从而得到对应的函数包。为了确定变换器电压V_dd，例如如图8所示，作为变换器电压V_dd的函数来存储充电电压V_cc，并且将充电电压V_cc与耦合因子k一起参数化，从而得到对应的函数包。

在图7的示例中，最终充电电压V_cc为7.6V，相关联的最终电流I_tx为0.5A。根据这些值，结合电感L_tx、L_rx和传输频率f，将耦合因子k确定为k＝0.07。复位电压V_rst为2V，并且最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min为1V，于是对于希望的中间电压得到1V und和2V之间的电压范围。然后，根据图8中的示例，对于该中间电压，利用耦合因子k＝0.07，确定0.125V und和0.275V的范围内的变换器电压V_dd。然后，例如将变换器电压V_dd设置为0.2V，从而在设备2中得到对应的中间电压，并且设备2切换为关闭状态AZ。

栅-源阈值电压V_gs-thres必须至少局部地(bereichsweise)小于复位电压V_rst。对于所提到的2V的复位电压V_rst，于是得到合适的晶体管具有小于2V的最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min、例如具有1.4V或者0.7V的最小栅-源阈值电压。

复位电压V_rst针对所有距离A定义变换器电压V_dd的上限(为了简单起见，这里称为距离A，然而，这些描述一般地适用于耦合常数k)。在所提到的2V的复位电压V_rst的情况下，变换器电压V_dd的上限例如为0.69V。如果这不能遵守，则对于一些距离A，在某些情况下无法进行自动关闭。这在图10中示出。为了进行充电，距离A例如在1mm和10mm之间(在图10中，以1mm为步长针对从1mm到7mm的不同的距离A，作为变换器电压V_dd的函数示出了充电电压V_cc)。为了使得能够针对所有距离A实现自动关闭，在任意距离A下，充电电压V_cc都必须在栅-源阈值电压V_gs-thres以上。对于不满足该条件的距离A，无法实现自动关闭。由此很明显，具有尽可能小的最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min的晶体管使得对于距离A的明显更大的范围能够实现自动关闭。因此，在上面提到的晶体管具有0.685V的最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min的示例中，为了针对所有距离A产生用于进行自动关闭的合适的中间电压，对于变换器电压V_dd能够使用的电压范围64仅仅为0.005V。然后，更小的变换器电压V_dd可能不再足以在5mm或者更大的距离A处进行自动关闭。利用最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min为0.5V的另一个晶体管，为了针对所有距离A产生用于进行自动关闭的合适的中间电压，对于变换器电压V_dd能够使用的电压范围66大约为0.2V。因此，于是可以在1mm至10mm的总体范围内没有问题地进行自动关闭。

图11和图12分别示出了一个示例性的应用情况下的振荡器测量值。在此，作为时间的函数t的函数分别示出了充电电压V_cc和由能量管理模块14向用电设备18输出的电压V_out。这里，发射线圈44到接收线圈46的距离A为4mm。设备2首先切换为充电状态LZ并且对设备2充电。然后，为了自动关闭，如图11所示，将变换器54的变换器电压设置V_dd为0.6V。因此，将设备2中的充电电压V_cc设置为1.5V的中间电压。设备2首先切换为放电状态EZ，并且在几秒钟之后开始消耗能量，为此能量管理模块14向用电设备18提供例如1.3V的电压V_out。然后，设备2切换为关闭状态AZ，关闭状态AZ于是在图12中是激活的。然后，在几秒钟(例如≥6s)之后，将变换器电压V_dd设置为0V，以关闭变换器54，从而于是也如图12所示出的，充电电压V_cc为0V。现在可以整体上关闭充电设备4，并且将充电设备4与设备2断开，其中，设备2于是继续处于关闭状态AZ，而不切换回放电状态EZ，虽然充电电压V_cc然后为0V。

如已经描述的，设备2和充电设备4分别具有通信单元58、60，用于交换数据。充电设备4的通信单元60与设备2的通信单元58一起形成通信系统，以便进行数据交换。在此，该通信系统用于将与设备2的充电电压V_cc相关的数据传输到充电设备4。对应地，该通信系统可以被构造为是双向的，或者仅仅被构造为是从设备2到充电设备4单向的。这里，该通信系统是无线的并且使用对应的通信协议，例如使用磁感应，来传输数据。在此，设备2对数据进行调制，以进行传输。传输的数据例如是充电状态(SOC＝“state of charge”)、当前电压、当前充电电流、温度、已经描述的能量存储器16的充电电压V_cc或者其组合。充电设备4接收数据，并且对数据进行解调。为此，充电设备4具有解调器电路68，例如如图13所示。还利用在那里示出的解调器电路68来确定发射模块6中的电流I_tx，更准确地说通过发射线圈44的电流I_tx，为此，发射线圈44集成在解调器电路68中。为此，解调器电路68具有电容器70，在该电容器70处，作为发射线圈44的传输频率f下的解调器电路68的最大对象识别电压V_OD和其阻抗的比而得到电流I_tx。

在基于接触的自动关闭的情况下，变换器54输出复位电压V_rst和最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min之间的电压作为变换器电压V_dd，以便关闭设备2。然而，在无线的自动关闭的情况下，变换器电压V_dd的该电压范围不一定可以应用，因为在这种情况下，为了进行关闭，一般需要更小的变换器电压V_dd。在无线的自动关闭的情况下，变换器54的变换器电压V_dd是振荡器56的输入电压，振荡器56对变换器电压V_dd进行放大，从而在设备2中最终得到对应地更大的充电电压V_cc，特别是当接收线圈46具有比发射线圈44多的匝数时。因此，在无线的自动关闭的情况下，变换器电压V_dd比在基于接触的自动关闭的情况下明显更小，并且例如处于毫伏范围内。变换器54一般不能产生关于变换器54的内部反馈参考电压V_fb以下的变换器电压V_dd，反馈参考电压V_fb通常至少为0.6V。因此，除了变换器54之外，这里示出的放电设备4还具有参考电压电路72，用于总体上产生变换器54的反馈参考电压V_fb以下的变换器电压V_dd。在图14中示出了这种参考电压电路72的一个实施例，参考电压电路72具有关于变换器54的外部参考电压V_ref，该参考电压V_ref连接到变换器54的反馈接头74。外部参考电压V_ref大于内部反馈参考电压V_fb。参考电压电路72于是被构造为并且与变换器54连接，使得作为一方面内部反馈参考电压V_fb与另一方面如下的差的差来得到变换器电压V_dd，即，该差是利用两个电阻76、78的合适的电阻比R1/R2进行了加权的外部参考电压V_ref和内部反馈参考电压V_fb的差，即，V_dd＝V_fb-R1·(V_ref-V_fb)/R2。这两个电阻76、78形成分压器，其具有两个端点80，一方面变换器54的输出端82连接到这两个端点80，另一方面外部参考电压V_ref连接到这两个端点80，并且具有这两个电阻76、78之间的中点84，反馈接头74连接到该中点84。

充电设备4还具有控制单元86，通信单元58和变换器54连接到该控制单元86。借助控制单元86来设置变换器54，即基于借助通信单元58接收的数据来设置变换器54。可选地，充电设备4还具有紧急能量存储器88，用于在对充电设备4的能量供应中断时仍然设置中间电压，并且为此产生关闭信号。

在一个设计方案中，控制单元86被构造为用于执行这里描述的方法的步骤中的一个或多个。设备2还具有控制单元90，在一个设计方案中，控制单元90被构造为用于执行这里描述的方法的步骤中的一个或多个。

总体上，通过关闭电路22结合通信系统实现了一种方法，在该方法中以由充电设备4发起的方式进行设备2的无线的自动关闭，尤其是在设备2的能量存储器16的充电结束时，一般地说，在从充电设备4到设备2的能量传输中断时。为此，该方法例如具有图15所示的步骤中的一个或多个，优选按照所提到的顺序。在第一步骤S201中，设备2例如反复向充电设备4发送数据。在第二步骤S202中，例如由控制单元86对数据进行分析。如果数据经过了调制，则事先在第二步骤S202中例如利用所描述的调制器电路68对数据进行解调。在第三步骤S203中，例如由控制单元86基于数据来设置变换器54。控制单元86例如利用DAC信号或者PWM信号来设置变换器54。在第四步骤S204中，变换器54随后向振荡器56输出变换器电压V_dd并且由此控制振荡器56。同样在第四步骤S204中，振荡器56输出于是用来使发射线圈44运行的电流I_tx。因此，在第四步骤S204中间接地由变换器54设置电流I_tx。在第五步骤S205中，发射线圈44依据电流I_tx产生磁场M。在第六步骤S206中，由接收线圈46接收磁场M，接收线圈46据此在设备2中产生充电电压V_cc，从而总体上充电设备4在设备2中感生充电电压V_cc。然后，在第七步骤S207中，如果充电电压V_cc处于复位电压V_rst和最小栅-源阈值电压V_gs-thres,min之间的电压范围内，也就是说，如果充电电压V_cc是如上所述的中间电压，则关闭设备2。因此，在存在中间电压时，在第七步骤S207中，设备2切换为关闭状态AZ，于是关闭。在第七步骤S207中，可选地当如所描述的，还附加地经过了比开关接头激活时间t_sca长的时间t时，设备2才切换为关闭状态AZ。最终，依据设备2向充电设备4发送的数据进行自动关闭。最后，在可选的第八步骤S208中，还关闭变换器54，优选在设备2切换为关闭状态AZ之后特定的时间t、例如10s之后关闭变换器。

迄今为止描述了当充电结束时关闭设备2。数据于是至少包含最终充电电压V_cc，最终充电电压V_cc结合最终电流I_tx来确定，并且也结合最终电流I_tx特别是由控制单元88用来确定合适的变换器电压V_dd，并且设置变换器。然而，原则上作为充电的结束的其它事件同样也适合用于发起自动关闭，例如当能量存储器16的温度超过极限温度(过热)时，当能量存储器16上的电压或者电流超过对应的极限值(过电压/过电流)时，一般地说，在能量存储器16发生故障的情况下(故障情况)，或者类似的事件。然后，当控制单元86对数据进行了分析时，控制单元86推断出这些事件中的一个或多个，然后对应地对变换器54进行控制，以发起自动关闭。

附图标记列表

2 设备

4 充电设备

6 发射模块

8 接收模块

10 充电接头

12 开关接头

14 能量管理模块

16 能量存储器

18 用电设备

20 开关

22 关闭电路

24 麦克风

26 听筒

28 凹槽

30 盖子

32 变换单元

34 地

36 栅极

38 源极

40 漏极

42 电阻

44 发射线圈

46 接收线圈

48 调谐电容器

50 平滑电容器

52 肖特基二极管

54 变换器

56 振荡器

58 (设备的)通信单元

60 (充电设备的)通信单元

62 (变换器电压的)电压范围

64 电压范围

66 电压范围

68 解调器电路

70 电容器

72 参考电压电路

74 反馈接头

76 电阻

78 电阻

80 端点

82 输出端

84 中点

86 (充电设备的)控制单元

88 紧急能量存储器

90 (设备的)控制单元

A 距离

AZ 关闭状态

EZ 放电状态

I_tx 电流

k 耦合因子

L_rx 接收线圈的电感

L_tx 发射线圈的电感

LZ 充电状态

M 磁场

S101–S104 步骤

S201–S208 步骤

t_disc 放电时间

t_sca 开关接头激活时间

V_bat 电压

V_cc 充电电压

V_chg,thres 充电阈值电压

V_dd 变换器电压

V_fb 反馈参考电压

V_gs-thres 栅-源阈值电压

V_gs-thres,max 最大栅-源阈值电压

V_gs-thres,min 最小栅-源阈值电压

V_OD 对象识别电压

V_out (用电设备处的能量管理模块的)电压

V_ref 参考电压

V_rst 复位电压

WZ 等待状态

t 时间

Claims (15)

1.一种方法，

-其中，设备(2)与充电设备(4)连接，

-其中，所述设备具有充电状态(LZ)，在所述充电状态下进行无线充电，方式是，利用所述充电设备(4)的发射模块(6)以无线方式向所述设备(2)的接收模块(8)传输能量，

-其中，所述设备(2)具有放电状态(EZ)，在所述放电状态下消耗能量，

-其中，所述设备(2)具有充电接头(10)，为了进行充电，在所述充电接头上施加充电电压(V_cc)，能够利用所述充电设备(4)对所述充电电压进行调节，

-其中，所述设备(2)具有开关接头(12)，用于接通和关闭所述设备(2)，

-其中，所述设备(2)具有开关(20)，所述开关与所述开关接头(12)连接，并且能够利用所述充电电压(V_cc)进行开关，方式是，将所述充电电压(V_cc)调节为中间电压，

-其中，所述充电设备(4)将所述充电电压(V_cc)调节为所述中间电压，从而对所述开关(20)进行开关，并且所述设备(2)切换为关闭状态(AZ)，在所述关闭状态下所述设备(2)关闭。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，当所述充电电压(V_cc)低于充电阈值电压(V_chg,thres)时结束充电。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中，当所述充电电压(V_cc)至少对应于所述充电阈值电压(V_chg,thres)时，所述设备(2)从所述放电状态(EZ)或者从所述关闭状态(AZ)切换为所述充电状态(LZ)。

4.根据权利要求2或3所述的方法，

其中，当所述充电电压(V_cc)小于所述充电阈值电压(V_chg,thres)时，所述设备(2)从所述充电状态(LZ)切换为等待状态(WZ)，并且当所述充电电压(V_cc)小于复位电压(V_rst)时，所述设备(2)从所述等待状态(WZ)切换为所述放电状态(EZ)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，

其中，所述开关(20)是具有栅极(36)、源极(38)和漏极(40)的晶体管，

其中，所述栅极(36)与所述充电接头(10)连接，并且所述栅极(36)利用电阻(42)被上拉至所述充电电压(V_cc)，

其中，所述电阻(42)将所述栅极(36)与所述源极(38)并且与地(34)连接，

其中，所述漏极(40)与所述开关接头(12)连接并且将所述源极(38)与地(34)连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其中，在充电时借助磁场(M)进行能量传输，所述磁场利用所述发射模块(6)的发射线圈(44)产生并且利用所述接收模块(8)的接收线圈(46)来接收，其中，为了将所述充电电压(V_cc)设置为所述中间电压，控制所述发射模块(6)，使得在所述设备(2)中感生所述中间电压。

7.根据权利要求6所述的方法，

其中，所述充电设备(4)具有变换器(54)和振荡器(56)，

其中，所述振荡器(56)产生电流(I_tx)，用于利用所述发射模块(6)来产生所述磁场(M)，

其中，所述变换器(54)产生变换器电压(V_dd)，用于使所述振荡器(56)运行，

其中，借助所述变换器电压(V_dd)来设置所述充电电压(V_cc)。

8.根据权利要求7所述的方法，

其中，所述变换器电压(V_dd)与所述发射模块(6)和所述接收模块(8)之间的耦合因子(k)有关，

其中，为了产生所述中间电压，设置所述变换器电压(V_dd)，方式是，首先确定所述耦合因子(k)，然后利用所述耦合因子确定产生所述中间电压所需的变换器电压(V_dd)。

9.根据权利要求8所述的方法，

其中，所述设备(2)向所述充电设备(4)发送在充电期间最后仍然施加的充电电压(V_cc)作为最终充电电压(V_cc)，

其中，所述充电设备(4)存储在所述最终充电电压(V_cc)的时间点用于使所述发射线圈(44)运行的电流(I_tx)作为最终电流(I_tx)，

其中，所述充电设备(4)接收所述最终充电电压(V_cc)，随后与所述最终电流(I_tx)组合来确定所述耦合因子(k)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，

其中，所述设备(2)和所述充电设备(4)分别具有通信单元(58，60)，用于交换数据，

其中，所述设备(2)对数据进行调制，以进行传输，

其中，所述充电设备(4)接收数据并且对数据进行解调，

其中，为了进行解调，所述充电设备(4)具有解调器电路(69)，利用所述解调器电路(69)也在所述发射模块(6)中确定电流(I_tx)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，

其中，除了所述变换器(54)之外，所述充电设备(4)还具有参考电压电路(72)，用于总体上产生所述变换器(54)的反馈参考电压(V_fb)以下的变换器电压(V_dd)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，

其中，所述充电设备(4)具有紧急能量存储器(88)，用于在向所述充电设备(4)的能量供应中断时仍然能够设置所述中间电压。

13.一种设备(2)，所述设备被构造为用于执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。

14.根据权利要求13所述的设备(2)，

其中，所述设备(2)被构造为听力设备。

15.一种充电设备(4)，所述充电设备被构造为用于执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。

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