KR20230055970A - Ki 시스템의 동작 방법 - Google Patents

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KR20230055970A
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electrical consumer
load impedance
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electrical
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크리슈티안 에겐터
막스-펠릭스 뮐러
마티아스 벨름
울리히 베흐터
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에.게.오. 에렉트로-게래테바우 게엠베하
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Abstract

전기 소비재 (200), 및 유도 결합에 의해 전기 소비재 (200) 로의 에너지의 무선 송신을 위한 디바이스 (100) 를 갖는 시스템의 동작 방법으로서,
- 디바이스 (100) 는:
- 라인 전압 (U_N) 으로부터 DC 전압 (U_S) 을 생성하기 위한 정류기 (108),
- DC 전압 (U_S) 으로부터 공급되고 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 를 생성하도록 설계되는 인버터 (102),
- 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 에 의해 활성화되고, 에너지를 송신하기 위해 교류 자기장이 생성될 수 있는 전력 코일 (101),
- 전기 소비재 (200) 와 양방향으로 데이터를 교환하도록 설계된 통신 디바이스 (111), 및
- 인버터 (102) 에 의해 출력된 전력을 미리결정된 설정값으로 조절하도록 설계된 레귤레이터 (116) 를 갖고, 그리고
- 전기 소비재 (200) 는:
- 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스를 변화시키기 위한 스위칭 디바이스 (203), 및
- 디바이스 (100) 와 양방향으로 데이터를 교환하도록 설계된 통신 디바이스 (206) 를 가지며,
방법은:
- 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스의 변화 동안, 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 의 천이 주파수 및/또는 천이 듀티 사이클이, 전기 소비재 (200) 에 유도된 전압들 (U_1) 및/또는 전류들이 특정된 임계값들을 초과 및/또는 하회하지 않도록 설정되는 방식으로 디바이스 (100) 의 동작 및 전기 소비재 (200) 의 동작을 동기화하는 단계를 포함한다.

Description

Ki 시스템의 동작 방법{Method for operating a Ki system}
본 발명의 목적은 특히 전기 소비재 (electrical consumer) 의 부하 임피던스가 변화하는 경우, 시스템의 가장 신뢰성 있는 동작을 가능하게 하는, 전기 소비재 및 대응하는 시스템을 갖고, 유도 결합에 의해 전기 소비재로의 에너지의 무선 송신을 위한 디바이스를 갖는 시스템의 동작 방법을 제공하는 것이다.
방법은 전기 소비재, 및 무선 전력 전송 (Wireless Power Transfer; WPT) 으로 또한 알려진 유도 결합에 의해 전기 소비재로의 에너지의 무선 송신을 위한 디바이스를 갖는 시스템을 동작하는데 사용된다. WPT 의 기초에 관해서는, 관련 기술 문헌을 또한 참조한다. 시스템은 바람직하게는 WPC (Wireless Power Consortium) Ki (Cordless Kitchen) 방법에 따라 동작된다. 유도 결합에 의해 전기 소비재로의 에너지의 무선 송신을 위한 디바이스는 송신기로 또한 지칭될 수 있고 전기 소비재는 수신기로 지칭될 수 있다.
디바이스는, 특히 사인곡선 라인 전압으로부터 DC 전압을 생성하기 위한 종래의 단상 또는 다상 정류기를 갖는다.
디바이스는 DC 전압으로부터 공급되는 인버터를 갖는다. 인버터는, 예를 들어, 하프-브리지 인버터 또는 풀-브리지 인버터일 수 있다. 인버터는 조정가능한 주파수 및/또는 듀티 사이클을 갖는 펄스 폭 변조된 활성화 신호를 생성하도록 설계된다.
디바이스는 인버터에 의해 제어되고 에너지를 송신하기 위해 교류 자기장을 생성하도록 설계된 종래의 전력 코일 또는 송신기 코일을 갖는다. 이를 위해, 인버터는 특히 활성화 전압의 형태로, 활성화 신호, 특히 주기적 활성화 신호를 생성하고, 활성화 신호는 전력 코일 또는 전력 코일을 포함하는 발진기 회로를 활성화하거나 또는 그에 인가된다. 활성화 신호는 통상적으로 전력 설정값에 의존하거나 또는 전력 설정값에 매칭하는 동작점을 갖는다. 여기서 동작점은 특히 활성화 신호의 하나 이상의 특성들, 예를 들어, 활성화 신호의 진폭, 듀티 사이클 및/또는 주파수를 지칭한다.
디바이스는 전기 소비재와 양방향으로 데이터를 교환하도록 설계된 통신 디바이스를 갖는다.
디바이스는 또한, 인버터로부터 출력된 전력을 미리결정된 (전력) 설정값으로 조절하도록 설계된 레귤레이터 (regulator) 를 갖는다. 예를 들어, 활성화 신호의 주파수 및/또는 듀티 사이클은 레귤레이터 또는 조절 시스템의 조작된 변수들로서 사용될 수 있다.
전기 소비재는 전기 소비재의 부하 임피던스를 변화시키기 위한 스위칭 디바이스를 갖는다. 전기 소비재의 부하 임피던스는 스위치 온/오프될 수 있는 전기 소비재의 전기 부하들로 인해 매우 빠르게 변화할 수 있다. 그러한 스위칭가능한 전기 부하들은 예를 들어, 직접 유도된 AC 전압으로 및/또는 정류기 뒤에서 동작될 수 있다.
전기 소비재는 디바이스와 양방향으로 데이터를 교환하도록 설계된 통신 디바이스를 갖는다.
본 발명에 따르면, 디바이스의 동작 및 전기 소비재의 동작은, 전기 소비재의 부하 임피던스의 변화 전에 또는 동안, 펄스 폭 변조된 활성화 신호의 천이 주파수 및/또는 천이 듀티 사이클이, 전기 소비재에 유도된 전압들 및/또는 전류들이 특정된 임계값들을 초과 및/또는 하회 (fall below) 하지 않도록 설정되는 방식으로 서로 동기화된다.
일 실시형태에서, 레귤레이터는 전기 소비재의 부하 임피던스가 변화되는 동안 디스에이블된다.
일 실시형태에서, 천이 주파수 및/또는 천이 듀티 사이클은, 전기 소비재의 부하 임피던스에 관계없이, 전기 소비재에 유도된 전압이 전기 소비재의 공칭 전압 이하로 유지되도록 설정된다. 예를 들어, 공칭 전압은 230 V 또는 110 V 일 수 있다.
일 실시형태에서, 천이 주파수는 디바이스와 전기 소비재 사이의 결합 계수들 (coupling factors) 이 ≤ 0.45 인 경우 ≥ 40 kHz 로 설정되고, 천이 주파수는 디바이스와 전기 소비재 사이의 결합 계수들이 > 0.45 내지 0.8 인 경우 ≥ 50 kHz 로 설정된다. 선택적으로, 듀티 사이클은 모든 경우에, 심지어 특별한 경우들에도, 정격 전압보다 낮은 전압을 유도하기 위해, 예를 들어, 50% 에서 더 낮은 값들로 감소될 수 있다. 결합 계수들의 정의에 관해서는, 관련 기술 문헌을 또한 참조해야 한다.
대안적으로, 천이 주파수는 0 Hz 로 설정되고, 즉 인버터는 일시적으로 디스에이블되거나 또는 스위치 오프된다.
일 실시형태에서, 방법은: a) 전기 소비재로부터 디바이스로, 전기 소비재가 그의 전기 부하 임피던스를 변화시키길 원함/변화시킬 계획임을 나타내는 데이터를 송신하는 단계, b) 그 후, 디바이스로부터 전기 소비재로, 전기 소비재로부터의 데이터가 디바이스에 의해 수신되었음을 나타내는 데이터를 송신하고, 레귤레이터를 디스에이블하고 천이 주파수 및/또는 천이 듀티 사이클을 조정하는 단계, c) 그 후, 전기 소비재의 부하 임피던스를 변화시키고, 전기 소비재로부터 디바이스로, 전기 소비재가 그의 부하 임피던스를 변화시켰음을 나타내는 데이터를 송신하는 단계, 및 d) 그 후, 레귤레이터를 활성화하고 인버터에 의해 출력된 전력을 고정 설정값으로 조절하는 단계를 포함한다.
일 실시형태에서, 단계 a) 에서 전기 소비재로부터 디바이스로 송신된 데이터는 추가적으로 원하는 설정값을 포함하고, 단계 d) 에서, 고정 설정값은 원하는 설정값에 의존하여 설정되고, 특히 원하는 설정값과 동일하다.
일 실시형태에서, 단계 a) 에서 전기 소비재로부터 디바이스로 송신된 데이터는 부하 변화 후에 부하 임피던스를 식별하는 추가 정보 또는 값을 포함한다. 이 값은 예를 들어, 저항 또는 부하 임피던스를, 원하는 설정값과 독립적으로, 예를 들어, 수신기 품질 (Q_PRx) 로서 설명한다.
일 실시형태에서, 데이터는 라인 전압의 제로 크로싱 주위의 시간 범위에서 전기 소비재와 디바이스 사이에서 송신된다.
본 발명에 따른 시스템은 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 설계되는, 상기 설명된 디바이스 및 상기 설명된 전기 소비재를 갖는다.
다음의 설명에서, 유도 결합에 의해 전기 소비재로의 에너지의 무선 송신을 위한 디바이스는 송신기로 또한 지칭될 수 있고 전기 소비재는 수신기로 지칭될 수 있다.
본 발명은 특히 Ki 표준에 부합하는 주방 기기들 (kitchen appliances) 의 형태의 무선 수신기들에 에너지를 공급하는데 사용된다. 본 발명은 반대 측으로부터의 개별의 확인들로 인한 과전압들을 신뢰성 있게 회피하면서, 수신기의 유도된 부하 전압에 거의 영향을 주지 않고 수신기의 부하 임피던스 및 송신기의 전력의 빠르고 동기화된 스위칭을 가능하게 한다. 보통은, 라인 전압의 반파 (one half-wave) 에 대해서만 전력 공급을 중단 또는 제한할 필요가 있다.
Ki 사양은 하나 또는 2 개의 스위칭가능한 가열 저항기들 및 에어프라이어가 작동하는 동안 계속적으로 공기를 순환시키도록 설계되는 팬을 갖는 소위 에어프라이어들과 같은, 다중의 부하 엘리먼트들을 갖는 디바이스들을 지원하도록 의도된다.
부하 엘리먼트가 스위치 온 또는 오프되는 것으로 인해 부하 임피던스
Figure pat00001
가 변화하면, 이것은 전력 송신에 영향을 미치고 송신 함수 (transmission function) (P(f)) 가 변화한다.
송신기가 주파수 (f_op_1) 를 갖고 부하 전압 (U_Last_1r) 과 공칭 전력 (P_soll_1) 을 매칭시키는 듀티 사이클 (DC_op_1) 을 갖는 동작점에서 작동하면, 매우 많은 경우들에서, 수신기에 유도된 전압은 부하 임피던스가 부분 부하 임피던스를 스위치 오프함으로써 증가될 때 갑자기 더 높은 또는 임계 전압 값들로 증가한다. 수신기의 전압 증가들은 특히 과전압이 매우 높고 플래시오버들이 발생하면, 특히 중요하다. 반면에, 부하 임피던스가 부분 부하 임피던스를 스위치 온함으로써 감소될 때, 수신기에 유도된 전압은 붕괴된다.
수신기의 부하 임피던스는 또한, 예를 들어, 모터의 경우에, 예를 들어, 식품들을 절단한 결과로서, 요구된 토크가 변화하면, 랜덤으로 또는 계획되지 않은 방식으로 변화할 수 있다. 부하 임피던스의 이러한 변화들은 본 발명의 목적이 아니며, 그 이유는 수신기가 원칙적으로 언제 그리고 어떤 방식으로 그러한 변화가 발생하는지를 알 수 없기 때문이다. 그러나, 이러한 변화들은 통상적으로 느리게 발생하고, 따라서 부하 임피던스의 갑작스런 스위칭보다 덜 중요하다.
수신기의 상이한 부하들의 계획된 스위칭이 발생할 때, 수신기는 부하 임피던스의 임박한 변화에 관해 미리 송신기에 알릴 수 있다. 부하 임피던스의 변화는 송신기의 전력 송신의 동작점에 적절한 영향을 미칠 수 있다.
예를 들어, 부하들 중 하나가 모터이고, 그 속도가 보통 사용자에 의해 음향적으로 인지되면, 병렬로 연결된 부하(들)의 전압이 스위칭 동안 가능한 한 적게 변화하는 것을 보장하기 위한 노력이 행해진다.
가능한 플래시오버들은 또한 안전 위험을 제기할 수 있기 때문에, 수신기에 과전압을 유도하는 것은 반드시 회피되어야 한다.
라인 전압의 미리 결정된 수의 라인 반파들에서, 예를 들어, 공지된 데이터 송신 후의 4 번째 라인 반파에서 부하 변화 또는 부하 임피던스의 변화의 본 발명에 따른 사전 공지로 인해, 송신기는 부하 임피던스가 수신기에 의해 스위칭될 때 라인 반파까지 그의 이전 전력 설정값을 일정하게 유지할 수 있다. 공지된 스위칭 동작을 갖는 라인 반파에서, 예를 들어, 송신기에서의 조절이 중단되고, 활성화 신호의 동작 주파수가 고주파수로 스위칭되고, 및/또는 활성화 신호의 듀티 사이클이 낮은 값으로 스위칭되고, 및/또는 전력 공급이 중단된다.
예를 들어, 부하 변화가 미리공지되면, 수신기는 그의 미래 부하, 예를 들어, Q_PRx, 및 송신기 레귤레이터에 대한 미래 전력 설정값을 나타내는 특성 값을 전송한다. 송신기는 다음 데이터 송신 시간 간격 또는 다음 데이터 송신 간격들 중 하나에서 공지를 수신했고 미리결정된 후속 전력 전달 시간 간격에서 조절을 중단할 것임을 확인할 것이다. 송신기에 의한 확인으로, 수신기는 이제 그의 부하 변화를 준비할 수 있다. 부하를 스위칭하기 위해 수신기에서 저가의 릴레이들이 사용되는 경우, 작동 및 해제 지연들 뿐만 아니라 그들의 공차들이 허용되어야 하며, 이는 스위칭이 바람직하게는 50 또는 60 Hz 동작을 위한 다음 그러나 하나의 전력 전달 시간 간격에서 일어나야 하는 이유이다. 수신기는 송신기로부터의 확인 없이 부하 변화를 수행해서는 안된다. 수신기는, 그의 부하를 성공적으로 스위칭한 후에, 송신기에 스위치의 구현을 확인한다. 부하의 스위칭을 확인한 후에, 송신기는 새로운 설정값으로 조절할 수 있다.
수신기 품질 (Q_PRx) 은, 수신기의 공진 주파수와 함께, 송신기의 관점에서 전력 송신을 위한 유효 부하 임피던스 (R_L) 를 충분히 특성화하며:
Figure pat00002
여기서 수신기 공진 주파수는 fs, 수신기 인덕턴스는 L_s 및 부하 저항 또는 부하 임피던스는 R_L 이다.
본 발명의 본질적인 특징은 수신기의 부하 (임피던스) 의 동기화된 스위칭이며, 이는 송신기에서의 조절의 조정으로, 적절한 방식으로 전달 함수 및 따라서 동작점이 변화하게 하며, 여기서 갑작스런 부하 변화는 수신기에 의해 공지된다. 갑작스런 부하 변화는 공지 후에 수개, 예를 들어, 4 개의 라인 반파들에서 수행될 수 있다. 송신기는 데이터 송신 시간 간격, 예를 들어, 공지 후에 다음 데이터 송신 시간 간격, 즉 2 개의 라인 반파들에서 부하 변화를 확인할 수 있다. 송신기 확인을 수신한 후에, 수신기는 바람직하게는, 다음 그러나 하나의 라인 반파에서, 부하를 스위치 온 또는 오프할 수 있다. 그 다음, 수신기는 송신기가 새로운 동작점으로 그의 조절을 계속할 수 있도록 바람직하게는 다음 라인 반파에서 성공적인 스위칭을 확인할 수 있다.
부하 변화 직전의 라인 반파까지, 송신기는 제 1 부하의 설정값들로 동작하고, 스위치오버 라인 반파에서 또는 수신기로부터의 확인까지, 송신기는, 전력 송신이 부하의 성공적인 스위칭의 확인 후에 조정된 조절 파라미터들을 사용한 설정값에 대한 조절로 재개될 수 있기 전에, 조절 없이 미리정의된, 비-임계 동작점으로, 예를 들어, 높은 동작 주파수 및/또는 낮은 듀티 사이클 또는 중단된 전력 송신을 갖는 동작점에서 동작한다.
본 발명은 도면들을 참조하여 이하에 상세히 설명된다. 도면들에서:
도 1 은 에너지의 무선 송신을 위한 디바이스 및 관련 전기 소비재를 갖는 시스템의 블록 회로도를 도시하고,
도 2 는 도 1 에 도시된 전기 소비재의 부하 임피던스를 변화시키기 위한 스위칭 디바이스의 매우 개략적인 회로도를 도시하고, 그리고
도 3 은 본 발명에 따른 방법의 시간적 시퀀스를 도시한다.
도 1 은 유도 결합에 의해 전기 소비재 (200) 로의 에너지의 무선 송신을 위한 디바이스 (100), 및 디바이스 (100) 에 의해 공급되는 전기 소비재 (200) 를 갖는 시스템의 블록 회로도를 도시한다.
디바이스 (100) 는 AC 전압 네트워크 (300) 의 종래의 단상 라인 전압 (U_N) 으로부터 DC 전압 (U_S) 을 생성하기 위한 정류기 (108) 를 갖는다.
디바이스 (100) 는 또한, DC 전압 (U_S) 으로부터 공급되고 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 를 생성하도록 설계되는, 스위칭 수단 (109 및 110) 을 갖는 인버터 (102) 를 갖는다.
디바이스 (100) 는 또한, 정류기 (108) 의 출력 단자들 또는 공급 전압 (U_S) 사이에 직렬로 루프되는 커패시터들 (104, 105) 을 갖는다.
디바이스 (100) 는 또한, 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 에 의해 활성화된 전력 코일 (101) 을 가지며, 여기서 커패시터들 (104, 105) 및 전력 코일 (101) 은 이들이 발진기 회로 (103) 를 형성하는 방식으로 상호연결된다. 이를 위해, 전력 코일 (101) 의 일단은 인버터 (102) 의 반도체 스위칭 수단 (109, 110) 의 연결 노드에 전기적으로 연결되고, 전력 코일 (101) 의 타단은 커패시터들 (104, 105) 의 연결 노드에 전기적으로 연결된다.
도시된 인버터 및 발진기 회로 토폴로지는 단지 예일 뿐임은 말할 필요도 없다. 본 발명의 맥락에서, 예를 들어, 풀 브리지를 갖는 인버터가 사용될 수 있고, 다른 방식으로 상호연결된 직렬 또는 병렬 발진기 회로들이 사용될 수 있는 등이다.
에너지를 송신하기 위해 전력 코일 (101) 에 의해 교류 자기장이 생성된다.
디바이스 (100) 는 또한, 통신 코일 (112) 에 결합되는 통신 디바이스 (111) 를 갖는다. 통신 디바이스 (111) 는 통신 코일 (112) 과 함께 전기 소비재 (200) 와의 양방향 데이터 교환을 위해 사용된다.
디바이스 (100) 는 또한, 인버터 (102) 에 의해 출력된 전력을 미리결정된 설정값으로 조절하도록 설계되는 레귤레이터 (116) 를 가지며, 여기서 활성화 신호 (A_S) 의 주파수 및/또는 듀티 사이클은 조작된 변수로서 사용된다.
전기 소비재 (200) 는 전력 코일 (201) 및 다운스트림 수동 LC 공진 회로 (202) 를 갖는다.
전기 소비재 (200) 는 또한, 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스를 변화시키기 위한 스위칭 디바이스 (203) 를 갖는다. 스위치 온 또는 오프될 수 있는 부하들의 예들로서 엘리먼트들 (204 및 205) 이 도시된다.
도 2 는 스위칭 디바이스 (203) 및 그 주변 디바이스들의 매우 개략적인 회로도를 도시한다. 스위칭 디바이스 (203) 는 부하 임피던스를 변화시키기 위해 로직 유닛 (215) 에 의해 활성화되는 스위칭 수단 (211, 212, 213 및 214) 을 갖는다. 스위칭 수단 (211 및 212) 은 LC 공진 회로 (202) 로부터 고주파수 전압을 직접 공급받는 저항성 부하들 (204a 또는 204b) 을 스위칭한다. 스위칭 수단 (213) 은 유도성 부하 (205b) 를 스위칭하고, 스위칭 수단 (214) 은 전기 모터 (205a) 를 스위칭한다. 다운스트림 커패시터 (210) 를 갖는 선택적 정류기 (209) 는 LC 공진 회로 (202) 의 고주파수 출력 전압을 정류하고, 여기서 그렇게 정류된 전압은 전기 모터 (205a) 및 유도성 부하 (205b) 에 공급하는데 사용된다.
전기 소비재 (200) 는 또한, 통신 코일 (207) 에 결합되는 통신 디바이스 (206) 를 갖는다. 통신 디바이스 (206) 는 통신 코일 (207) 과 함께 디바이스 (100) 와의 양방향 데이터 교환을 위해 사용된다.
전기 소비재 (200) 는 또한, 전기 소비재 (200) 의 동작을 제어하는 제어 디바이스 (208) 를 갖는다. 제어 디바이스 (208) 는 스위칭 디바이스 (203) 및 통신 디바이스 (206) 에 대한 데이터 연결 (data connection) 을 갖는다. 제어 디바이스 (208) 는 무엇보다도, 스위칭 디바이스 (203) 의 적합한 활성화 및 디바이스 (100) 와의 통신에 의해 부하 임피던스의 동기화된 변화를 제어한다.
본 발명에 따르면, 디바이스 (100) 의 동작 및 전기 소비재 (200) 의 동작은, 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스의 변화 동안, 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 의 천이 주파수 및/또는 천이 듀티 사이클이, 전기 소비재 (200) 에 생성 또는 유도된 전압 (U_1) 이 600 V 의 특정된 임계값을 초과하지 않도록 설정되는 방식으로 동기화된다.
본 발명에 따른 시스템 동작은 도 3 을 참조하여 이하에 상세히 설명된다.
도 3 은 먼저 정류된 라인 반파들의 시퀀스로서 공급 전압 (U_S) 의 "A" 로서 라벨링된 시간적 파형을 도시한다. 도 3 은 또한, "B" 로서 라벨링된 부하 임피던스의 시간적 파형을 도시한다. 도 3 은 또한, "C" 로서 라벨링된 부하 전압 (U_1) 의 RMS 값을 도시한다. 마지막으로, 도 3 은 인버터 (102) 에 의해 출력될 전력을 설명하는, 레귤레이터 (116) 의 설정값의 "D" 로서 라벨링된 시간적 파형을 도시한다.
처음 3 개의 라인 반파들 동안, 전력 송신 시간 간격들 (LZI) 동안의 전력 설정값은 1500 와트이다. 230 V 의 부하 전압 (U_1) 의 RMS 값이 획득된다. 필요한 경우, 데이터 송신은 라인 전압 (U_N) 의 제로 크로싱 주위의 데이터 송신 시간 간격들 (DZI) 동안 일어난다.
시간 (t1) 에서, 전기 소비재 (200) 는 디바이스 (100) 로 데이터를 전송하고, 여기서 데이터는 전기 소비재 (200) 가 그의 전기 부하 임피던스를 변화시킬 계획임을 나타낸다.
시간 (t2) 에서, 디바이스 (100) 는 전기 소비재 (200) 로 데이터를 전송하고, 여기서 데이터는 전기 소비재 (200) 로부터의 데이터가 디바이스 (100) 에 의해 수신되었고 디바이스 (100) 가 의도한 대로 부하 임피던스의 변화를 지원할 것임을 나타낸다
라인 반파 후에 시간 (t3) 에서, 디바이스 (100) 는 그의 레귤레이터 (116) 를 비활성화하고 전압 (U_1) 의 RMS 값이 부하 임피던스에 관계없이, 항상 230 V 의 임계값 미만이 되도록 천이 주파수 및/또는 천이 듀티 사이클을 조정한다.
시간 (t4) 에서, 전기 소비재 (200) 는 그의 부하 임피던스를 변화시킨다.
시간 (t5) 에서, 전기 소비재 (200) 는 데이터 (100) 에 데이터를 송신하고, 여기서 데이터는 전기 소비재 (200) 가 그의 부하 임피던스를 변화시켰음을 나타낸다.
시간 (t6) 으로부터, 디바이스 (100) 는 50 와트의 전력 설정값에 기초하여 그의 레귤레이터 (116) 를 활성화하고, 이는 부하 임피던스 변화를 완료한다.

Claims (10)

  1. 전기 소비재 (200), 및 유도 결합에 의해 상기 전기 소비재 (200) 로의 에너지의 무선 송신을 위한 디바이스 (100) 를 갖는 시스템의 동작 방법으로서,
    - 상기 디바이스 (100) 는:
    - 라인 전압 (U_N) 으로부터 DC 전압 (U_S) 을 생성하기 위한 정류기 (108),
    - 상기 DC 전압 (U_S) 으로부터 공급되고 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 를 생성하도록 설계되는 인버터 (102),
    - 상기 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 에 의해 활성화되고, 상기 에너지를 송신하기 위해 교류 자기장이 생성될 수 있는 전력 코일 (101),
    - 상기 전기 소비재 (200) 와 양방향으로 데이터를 교환하도록 설계된 통신 디바이스 (111), 및
    - 상기 인버터 (102) 에 의해 출력된 전력을 미리결정된 설정값으로 조절하도록 설계된 레귤레이터 (116) 를 갖고, 그리고
    - 상기 전기 소비재 (200) 는:
    - 상기 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스를 변화시키기 위한 스위칭 디바이스 (203), 및
    - 상기 디바이스 (100) 와 양방향으로 데이터를 교환하도록 설계된 통신 디바이스 (206) 를 가지며,
    상기 방법은:
    - 상기 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스의 변화 동안, 상기 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 의 천이 주파수 및/또는 천이 듀티 사이클이, 상기 전기 소비재 (200) 에 유도된 전압들 (U_1) 및/또는 전류들이 특정된 임계값들을 초과 및/또는 하회하지 않도록 설정되는 방식으로 상기 디바이스 (100) 의 동작 및 상기 전기 소비재 (200) 의 동작을 동기화하는 단계를 포함하는, 시스템의 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    - 상기 레귤레이터 (116) 는 상기 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스가 변화되는 동안 디스에이블되는 것을 특징으로 하는 시스템의 동작 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    - 상기 천이 주파수 및/또는 상기 천이 듀티 사이클은, 상기 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스에 관계없이, 상기 전기 소비재 (200) 에 유도된 전압 (U1) 이 상기 전기 소비재 (200) 의 공칭 전압 이하로 유지되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 시스템의 동작 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 디바이스 (100) 와 상기 전기 소비재 (200) 사이의 결합 계수들 (coupling factors) 이 ≤ 0.45 인 경우, 상기 천이 주파수는 ≥ 40 kHz 로 설정되고, 그리고
    - 상기 디바이스 (100) 와 상기 전기 소비재 (200) 사이의 결합 계수들이 > 0.45 인 경우, 상기 천이 주파수는 ≥ 50 kHz 로 설정되는 것을 특징으로 하는 시스템의 동작 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 천이 주파수는 0 Hz 인 것을 특징으로 하는 시스템의 동작 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 상기 전기 소비재 (200) 로부터 상기 디바이스 (100) 로, 상기 전기 소비재 (200) 가 그의 전기 부하 임피던스를 변화시킬 계획임을 나타내는 데이터를 송신하는 단계,
    b) 그 후, 상기 디바이스 (100) 로부터 상기 전기 소비재 (100) 로, 상기 전기 소비재 (200) 의 데이터가 상기 디바이스 (100) 에 의해 수신되었음을 나타내는 데이터를 송신하고, 상기 천이 주파수 및/또는 상기 천이 듀티 사이클을 조정하는 단계,
    c) 그 후, 상기 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스를 변화시키고, 상기 전기 소비재 (200) 로부터 상기 디바이스 (100) 로, 상기 전기 소비재 (200) 가 그의 부하 임피던스를 변화시켰음을 나타내는 데이터를 송신하는 단계, 및
    d) 그 후, 상기 인버터 (102) 에 의해 출력된 전력을 고정 설정값으로 조절하는 단계를 특징으로 하는 시스템의 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    - 단계 a) 에서, 상기 전기 소비재 (200) 로부터 상기 디바이스 (100) 로 송신된 데이터는 추가적으로 원하는 설정값을 포함하고, 단계 d) 에서, 상기 고정 설정값은 상기 원하는 설정값에 의존하여 설정되고, 특히 상기 원하는 설정값과 동일한 것을 특징으로 하는 시스템의 동작 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    - 단계 a) 에서, 상기 전기 소비재 (200) 로부터 상기 디바이스 (100) 로 송신된 데이터는 미래 부하 임피던스를 식별하는 추가 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템의 동작 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 데이터는 상기 라인 전압의 제로 크로싱 주위의 시간 범위에서 상기 전기 소비재 (200) 와 상기 디바이스 (100) 사이에서 송신되는 것을 특징으로 하는 시스템의 동작 방법.
  10. 시스템 (1) 으로서,
    - 유도 결합에 의해 전기 소비재 (200) 로의 에너지의 무선 송신을 위한 디바이스 (100), 및
    - 전기 소비재 (200) 를 포함하고,
    - 상기 디바이스 (100) 는:
    - 라인 전압 (U_N) 으로부터 DC 전압 (U_S) 을 생성하기 위한 정류기 (108),
    - 상기 DC 전압 (U_S) 으로부터 공급되고 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 를 생성하도록 설계되는 인버터 (102),
    - 상기 펄스 폭 변조된 활성화 신호 (A_S) 에 의해 활성화되고, 상기 에너지를 송신하기 위해 교류 자기장이 생성될 수 있는 전력 코일 (101),
    - 상기 전기 소비재 (200) 와 양방향으로 데이터를 교환하도록 설계된 통신 디바이스 (111), 및
    - 상기 인버터 (102) 에 의해 출력된 전력을 미리결정된 설정값으로 조절하도록 설계된 레귤레이터 (116) 를 갖고, 그리고
    상기 전기 소비재 (200) 는:
    - 상기 전기 소비재 (200) 의 부하 임피던스를 변화시키기 위한 스위칭 디바이스 (203), 및
    - 상기 디바이스 (100) 와 양방향으로 데이터를 교환하도록 설계된 통신 디바이스 (206) 를 가지며,
    - 상기 디바이스 (100) 및 상기 전기 소비재는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 시스템의 동작 방법을 수행하도록 설계되는, 시스템 (1).
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