[發明專利]無線能量傳輸系統

有效

• 申請號: 201380018905.5
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN104205550B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: J·馬克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02J50/12
• 分類號: H02J50/12
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 曾立

技術領域

本發明涉及一種無線能量傳輸。本發明尤其涉及一種在發送器與接收器之間的感應式能量傳輸。

背景技術

小型電設備(例如手電筒或者蓄電池起子器)可以包括電池，以便與地點無關地運行。如果電池要再次充電，則可以應用無線能量傳輸，在該無線能量傳輸中，例如電源包括發送器，并且小型電設備包括接收器。所述發送器包括發送線圈，并且所述接收器包括接收線圈。所述兩個線圈為了能量傳輸而相互感應地耦合，其方式是：小型電設備如此設置在電源上，使得所述接收線圈平放在所述發送線圈的電磁影響區域內。所述發送線圈被置于電振蕩，從而在所述發送線圈的影響區域內形成了電磁交變場，由該電磁交變場借助于接收線圈可以獲得電流。所獲得的電流被處理并且應用于對小型設備充電。

電源通常基于諧振變壓器構造，該諧振變壓器借助于橋式電路來激勵，并且除了發送線圈之外還包括諧振電容器。通過周期性的激勵形成了電振蕩，該電振蕩理想地相應于諧振變壓器的諧振頻率。此外，然而所述諧振頻率與接收線圈關于發送線圈的相對布置有關。如果小型設備經歷了關于電源的運動(例如以通過使用或者通過行駛的機動車上的外界振動所造成的偶然的位置變化的形式)，則諧振頻率也發生變化。如果橋式電路設置用于使所述諧振變壓器盡可能以該諧振變壓器自身的諧振頻率被激勵，則可以要求激勵頻率的頻繁地變化。

如果這種變化足夠頻繁地實現，則該變化(特別是當該變化具有較大的數值時)可能會導致電源設備的部件的過載。激勵的調節可能變得不穩定，并且在持續負載的情況下可能甚至在電源上或接收器上產生物理損害。如果設置了保險電路以限制頻繁的或劇烈的調節影響，則可能會過早觸發該調節影響并且使能量傳輸在電池還未實現完全充電的時間點上結束。

發明內容

根據本發明的任務是：提出一種用于無線能量傳輸的技術，該技術對于接收器關于發送器的位置變化不敏感。

本發明借助于具有獨立權利要求所述特征的一種發送器、一種系統和一種方法解決所述任務。從屬權利要求給出優選的實施方式。

根據本發明的一種用于無線能量傳輸的發送器包括：諧振變壓器，其具有發送線圈和諧振電容器；以及橋式電路，用于激勵所述諧振變壓器。此外，所述發送器包括一種反饋，該反饋用于根據接收器關于發送線圈的幾何布置的變化來控制所述橋式電路。

根據本發明能夠以改善的方式使所述發送線圈的控制的頻繁且尤其周期性的變化降低或在該變化對于發送器的單個組成部件的作用方面消弱。因此，特別是能夠允許將發送器應用于移動的環境、例如機動車上。

優選的是，所述反饋設置用于：基于所述諧振變壓器(即所述發送線圈或者所述諧振電容器)的電運行參數來控制所述橋式電路。優選的是，所述電運行參數特別是可以包括電流或電壓。所述電運行參數能夠輕易地獲取并且能夠表明所述諧振變壓器的諧振頻率。特別的是，當頻率確定的、對諧振變壓器的其它影響(例如負載、頻率和激勵)恒定時，接收器關于發送線圈的布置或該布置的變化可以由運行參數確定。以這種方式能夠使諧振變壓器自身作為傳感器應用，而無需設置附加的傳感器。因此，所描述的經改善的位置獨立性能夠僅以較少的額外耗費可實現。

在一個特別優選的實施方式中，所述反饋包括：解調器，用于提供運行參數的平均值；微分器，用于確定所述運行參數的平均值的變化。所述解調器能夠確定所述電運行參數的包絡線，而同時所述微分器將該包絡線對時間求導，以便產生表明所述布置變化的信號。

有利的是，所述解調器能夠提供負的輸出信號，而所述微分器是反相式。反相式微分器能夠在電路技術上被更簡易地操作。所述解調器能夠在一個實施方式中僅相應地分析處理所述運行參數的負的半波，從而自動地形成負的輸出信號。通過所描述的布置能夠在不丟失重要信息的情況下實現簡易化地提供表明幾何布置的變化的信號。

所述發送器可以包括控制裝置，以便以控制頻率來控制所述橋式電路，其中，控制裝置設置用于使控制頻率適配于所述幾何布置，并且所述控制頻率的適配頻次與所述幾何布置的變化相關。在諧振變壓器的諧振頻率的調節中的干擾(正如該干擾可能是由于接收器關于發送線圈的變化的布置所導致的)能夠通過這樣的方法來實現頻次更少、強度更弱或者速度更慢。特別的是，因此能夠保護發送器的構件以免過載。如果接收器關于發送器的相對位置強烈或頻繁地變化，則用于控制所述諧振頻率的調節電路的調節范圍也能夠因此被保持。

優選的是，適配頻次與線圈相互幾何布置的變化成正比。在此，為了確定所述變化，可替代地能夠提出變化頻次、變化速度或者變化的量。