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CN108781001A - 用于感应式能量传输的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明从一种用于感应式能量传输的方法出发，该方法尤其用于给储能器(10)充电，在所述方法中，感应单元(12)发送至少一个同步信号(14)。提出，在同步步骤中调整所述同步信号(14)的至少一个信号特征参量。

Description

用于感应式能量传输的方法
背景技术
已经提出一种用于感应式能量传输的方法，所述方法尤其用于给储能器充电，在该方法中，感应单元发送至少一个同步信号。
发明内容
本发明从一种用于感应式能量传输的方法出发，该方法尤其用于给储能器充电，在该方法中，感应单元发送至少一个同步信号。
提出，在至少一个同步步骤中调整同步信号的至少一个信号特征参量。
优选地，该方法设置用于给手持式工具机的至少一个储能器充电，该方法尤其设置用于给手持式工具机的多个储能器充电。“设置”尤其应理解为被专门编程、设计和/或配备。“对象设置用于确定的功能”尤其应理解为：该对象在至少一个应用状态和/或运行状态中满足和/或实施所述确定的功能。“手持式工具机”在此方面尤其应理解为加工工具的机器，然而有利地应理解为钻机、锤钻和/或电锤、锯、刨、螺丝刀、铣刀、磨床、角磨机、园艺工具和/或多功能工具。优选地，待充电的储能器具有至少一个蓄电池组。优选地，储能器具有小于50V、优选小于40V、特别优选小于20V的额定电压。优选地，待充电的储能器具有小于10.0安时、优选小于5.0安时并且特别优选小于4.0安时的存储容量。“感应单元”在这方面尤其应理解为电子发送单元，该电子发送单元尤其设置用于对尤其由能量源、尤其由供能网络提供的电能进行变换并且将其感应式发送；和/或“感应单元”应理解为电子接收单元，该电子接收单元尤其设置用于接收和/或至少临时存储感应式传输的电能。感应单元尤其具有至少一个振荡回路，该至少一个振荡回路尤其包括至少一个线圈以及至少一个谐振电容器，该至少一个线圈尤其设置用于产生交变磁场。
在此方面，“同步信号”尤其应理解为电学的数字信号或模拟信号，该“同步信号”尤其应理解为至少一个电压信号和/或电流信号。该同步信号尤其设置用于在开始感应式能量传输之前或开始感应式能量传输时，从睡眠模式和/或省电模式中唤醒接收单元，将该接收单元置于接收状态中和/或使该接收单元与发送单元同步。优选地，同步信号设置用于在中断感应式能量传输之后——尤其在出于异物识别的目的而中断之后，从睡眠模式和/或省电模式中唤醒接收单元，将该接收单元置于接收状态中和/或使该接收单元与发送单元同步。优选地，该同步信号以脉冲的形式构造，该脉冲尤其具有1ms至20ms之间的脉冲持续时间。优选地，该同步信号具有如下功率变化过程：该功率变化过程至少基本上构造成矩形脉冲。该同步信号的功率变化过程与矩形脉冲的偏差尤其小于20％、优选小于10％并且特别优选小于5％。在这方面，“信号特征参量”尤其应理解为同步信号的以下特征参量：该特征参量例如由信号功率、信号电压、信号电流、信号持续时间和/或信号频率构成。同步信号的信号特征参量尤其与感应单元的至少一个运行参数——例如电网输入电压、待充电的储能器的电压等级、发送单元与接收单元之间的距离和/或发送单元与接收单元之间的定向有关。该感应单元尤其具有控制和/或调节单元，该控制和/或调节单元设置用于调整同步信号的信号特征参量。“控制和/或调节单元”尤其应理解为具有至少一个控制电子装置的单元。“控制电子装置”尤其应理解为如下单元：该单元具有处理器单元、存储器单元以及存储在存储器单元中的运行程序。
通过这种构型可以提供一种根据这种类别的用于感应式能量传输的方法，该方法尤其在能量传输开始时在感应单元的同步方面——尤其发送单元与接收单元之间的同步方面具有有利特性。即使在运行参数变化的情况下，也尤其可以通过调整同步信号的信号特征参量来实现安全的和/或可靠的同步。
此外提出，在用于发送至少一个同步信号的至少一个方法步骤中将感应单元与恒压源连接，该恒压源构造成至少基本上独立于负载运行电压源。“负载运行电压源”尤其应理解为如下电压源：该电压源设置用于在感应式能量传输期间给感应单元提供电能。该负载运行电压源尤其是供能电网。“恒压源”在这方面尤其应理解为如下电压源：该电压源提供时间上至少基本上恒定的电压。由恒压源提供的电压至少基本上是所连接的负载上的电压。尤其在用于发送至少一个同步信号的方法步骤之前或期间、尤其在与恒压源连接之前，将感应单元与负载运行电压源分离。由此，尤其即使在负载运行电压源的输出电压波动的情况下，也可以有利地提供近似保持不变的电压用于发送同步信号。
此外提出，在至少一个另外的同步步骤中产生至少一个另外的同步信号，该至少一个另外的同步信号在接收单元中产生至少基本上与该同步信号相同的最大电压。该另一同步信号的最大电压与同步信号的最大电压尤其相差至多10％、优选至多5％以及特别优选至多2％。由此可以有利地实现可靠的、尤其周期性的同步。
此外提出，在至少一个方法步骤中调整同步信号的发送频率。优选地，将发送频率调整到如下值上：该值小于或大于谐振频率的值。尤其调整同步信号的激励频率。尤其根据感应单元的至少一个运行参数来调整发送频率。通过调整同步信号的发送频率，可以有利地实现同步信号的简单匹配。
此外提出，根据感应单元的负载运行电压源的电压来调整发送频率。为了调整发送频率，尤其在发送同步信号期间连续测量负载运行电压源的输出电压。尤其如此调整发送频率，使得该发送频率随着负载运行电压源的电压的减小向谐振频率的方向偏移。在负载运行电压源的电压增大时，尤其如此调整发送频率，使得发送频率远离谐振频率地偏移。通过根据负载运行电压源的电压来调整发送频率可以实现：即使在负载运行电压源的电压波动情况下，也在接收器上得到至少基本上保持不变的电压。
此外提出，在至少一个方法步骤中，根据接收单元的反应迭代地(iterativ)改变发送频率。优选地，使相应的发送频率迭代地接近谐振频率。尤其从在接收器侧相应于低谐振电压值的起始值出发，使发送频率逐步接近谐振频率，直至接收到接收单元的响应信号。替代地，可以将相应的发送频率调整到谐振频率上，并且随后使该发送频率迭代地远离该谐振频率。只要目前还能接收到接收单元的响应，就尤其可以从至少基本上相应于谐振频率的起始值出发，将发送频率逐步从谐振偏移出来。由此可以有利地实现发送单元与接收单元之间的可靠同步。
此外提出，调整同步信号的发送持续时间。优选地，根据感应单元的负载运行电压源的电压来调整发送持续时间。由此尤其可以在负载运行电压源的电压波动的情况下，有利地实现可靠同步。
此外提出，根据接收单元的类型来调整信号特征参量。感应单元尤其可以自动地借助编码来识别接收单元的类型。替代地或附加地，可以通过操作者直接在感应单元上调整接收单元的类型。由此，可以在接收器单元上借助不同运行参数来有利地调整信号特征参量。
此外，提出一种具有感应单元的感应充电设备，该感应单元用于执行根据本发明的方法。优选地，该感应充电设备设置用于给手持式工具机的至少一个储能器充电、尤其设置用于给手持式工具机的多个储能器充电。优选地，感应充电设备具有至少一个接收单元，该接收单元设置用于接收同步信号。通过这种构型可以提供一种感应充电设备，该感应充电设备在与接收单元的同步方面具有有利特性。
此外提出，该感应充电设备具有切换单元，该切换单元设置用于将感应单元交替地与负载运行电压源或与恒压源连接。该恒压源尤其至少基本上独立于负载运行电压源。切换单元尤其设置用于在发送同步信号期间将感应单元与恒压源连接。此外，切换单元尤其设置用于在发送同步信号之前和/或发送同步信号期间，将感应单元与负载运行电压源分离。由此，即使在负载运行电压源的输出电压波动的情况下，也可以有利地提供近似保持不变的电压用于发送同步信号。
根据本发明的方法在此不应局限于上述应用和实施方式。为了满足在此描述的功能，根据本发明的方法尤其可以具有与在此提到的各个元件、构件和单元的数量不同的数量。
附图说明
其他优点从以下附图描述中得出。在附图中示出本发明的一种实施例。附图、说明书和权利要求包含多个组合形式的特征。本领域技术人员也将适当地单独考虑这些特征并且将这些特征组合成有意义的其他组合。附图示出：
图1示出具有感应单元和接收单元的感应充电设备的立体视图；
图2示出充电过程的时间变化过程；
图3示出切换单元的示意图，该切换单元用于在负载运行电压源与恒压源之间进行切换；
图4在曲线图中针对多个激励电压示出随频率变化的谐振电压；
图5在曲线图中示出激励电压的频率的所需变化，该变化用于在激励电压的不同电压值下获得保持不变的谐振电压。
具体实施方式
图1示出感应充电设备32的立体视图，该感应充电设备具有感应单元12和接收单元24。接收单元24集成到储能器单元10中。感应充电设备32设置用于给储能器单元10感应式充电。储能器单元10构造成手持式工具机蓄电池。感应单元12设置用于在充电过程期间将电能传输到接收单元24上。为此，将储能器单元10置于感应充电设备32的感应单元12上。
在储能器单元10的充电期间，周期性中断感应单元12与接收单元24之间的能量传输。尤其为了执行异物识别而周期性中断感应单元12与接收单元24之间的能量传输。在充电过程期间中断能量传输是必要的，因为无法排除的是：在感应单元12与接收单元24之间的能量传输期间，异物——尤其由于充电过程期间存在的交变磁场而可能发热的异物进入到感应单元12与接收单元24之间。图2示出充电过程的时间变化过程。在充电过程的第一阶段38中，在感应单元12与接收单元24之间进行能量传输。在第二阶段40中，为了执行异物识别而中断能量传输。在第三阶段42中，由感应单元12将同步信号14发送到接收单元24上。同步信号14、20以脉冲44形式构造。脉冲44尤其具有1ms至20ms之间的脉冲持续时间。同步信号14具有如下功率变化过程和/或电压变化过程：该功率变化过程和/或电压变化过程至少基本上构造成矩形脉冲。同步信号14设置用于，在为了异物识别目的而中断能量传输之后，从睡眠模式和/或省电模式中唤醒接收单元24，将该接收单元置于接收状态中，和/或使接收单元24与感应单元12同步。接着同步信号14的是通信阶段46。通信阶段46例如用于确定感应单元12与接收单元24之间的传输功率。在通信阶段46之后，恢复感应单元12与接收单元24之间的能量传输。所述流程在充电过程期间周期性重复。由感应单元12产生的其他同步信号20在接收单元24中产生至少基本上与所产生的第一同步信号14相同的最大电压22。
在同步步骤中，调整同步信号14的至少一个信号特征参量。尤其调整同步信号14的一个信号特征参量，以便即使在电网电压波动情况下和/或在其他干扰影响情况下在同步信号14、20的传输期间在接收单元24中实现恒定的电压。在同步信号14、20的传输期间，接收单元24中的恒定电压是必要的，以便确保接收单元24的可靠的唤醒和/或同步。为了在同步信号14、20的传输期间实现接收单元24中的恒定电压，在发送同步信号14、20的方法步骤中，将感应单元12与恒压源16连接。恒压源16优选是稳定化的电压源。恒压源16构造成至少基本上独立于负载运行电压源18，感应单元12在能量传输期间与该负载运行电压源连接。感应充电设备32具有切换单元34，该切换单元设置用于将感应单元12交替地与负载运行电压源18或与恒压源16连接。图3示出切换单元34的示意图。切换单元34具有三个开关位置48、50、52。在第一开关位置48中，脉冲单元与负载运行电压源18连接，该负载运行电压源设置用于提供用于感应单元12与接收单元24之间的能量传输的电压28。在第二开关位置50中，感应单元12与恒压源16连接，该恒压源设置用于提供电压用于发送同步信号14、20。在第三开关位置52中，感应单元12与另一恒压源54连接，该另一恒压源设置用于提供用于通信阶段46的电压。
作为在负载运行电压源18与恒压源16之间进行切换的替代或附加，可以在至少一个方法步骤中调整同步信号14、20的发送频率26。可以根据感应单元12的负载运行电压源18的电压28来调整发送频率26。在图4中，在曲线图中针对多个激励电压60、62、64示出随频率52变化的谐振电压56。感应单元12与接收单元24之间的能量传输通常发生在接近谐振频率68的频率范围66内。原则上，在此形成接近最大谐振电压的谐振电压56。为了在同步信号14、20的传输中不将过高的电压和/或功率施加在接收单元24上，在发送同步信号14、20期间，借助发送频率26来激励感应单元12——尤其感应单元12的振荡回路，所述发送频率26处于远离谐振频率68的频率范围70、72内。图5针对同步信号14、20的固定预给定的电压值74示出：激励电压60、62、64的发送频率26必须如何变化，以便在预给定的激励电压60、62、64情况下补偿(ausgleichen)同步信号14、20的最大电压22的变化。替代地，可以根据接收单元24的反应迭代地改变发送频率26。优选地，使发送频率26迭代地接近谐振频率68。尤其从在接收器侧相应于低谐振电压值的起始值出发，使发送频率26逐步接近谐振频率68，直至接收到接收单元24的响应信号。替代地，可以将相应的发送频率26调整到谐振频率68上，并且随后使该发送频率迭代地远离谐振频率68。只要目前还能接收到接收单元24的响应，就尤其可以从至少基本上相应于谐振频率68的起始值出发，使发送频率26逐步从谐振偏移出来。
作为上述内容的替代或附加，可以在至少一个方法步骤中调整同步信号14、20的发送持续时间30。根据感应单元12的负载运行电压源18的电压28来调整发送持续时间30。此外，替代地或附加地能够设想的是，根据接收单元24的类型来调整信号特征参量。感应单元12尤其可以尤其自动地借助编码来识别接收单元24的类型。替代地或附加地，可以通过操作者直接在感应单元12上调整接收单元24的类型。

Claims (13)

1.一种用于感应式能量传输的方法，所述方法尤其用于给储能器(10)充电，在所述方法中，感应单元(12)发送至少一个同步信号(14)，其特征在于，在至少一个同步步骤中调整所述同步信号(14)的至少一个信号特征参量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在用于发送至少一个同步信号(14)的至少一个方法步骤中，将所述感应单元(12)与恒压源(16)连接，所述恒压源构造成至少基本上独立于负载运行电压源(18)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在至少一个另外的同步步骤中产生至少一个另外的同步信号(20)，所述至少一个另外的同步信号在接收单元(24)中产生至少基本上与所述同步信号(14)相同的最大电压(22)。
4.根据上述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中调整所述同步信号(14，20)的发送频率(26)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述感应单元(12)的负载运行电压源(18)的电压(28)来调整所述发送频率(26)。
6.至少根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，根据所述接收单元(24)的反应迭代地改变所述发送频率(26)。
7.根据上述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中调整所述同步信号(14，20)的发送持续时间(30)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述感应单元(12)的负载运行电压源(18)的电压(28)来调整所述发送持续时间(30)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据接收单元(24)的类型来调整所述信号特征参量。
10.一种感应单元，所述感应单元用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。
11.一种感应充电设备，所述感应充电设备具有至少一个根据权利要求10所述的感应单元(12)。
12.根据权利要求11所述的感应充电设备，其特征在于切换单元(34)，所述切换单元设置用于将所述感应单元(12)交替地与负载运行电压源(18)或与恒压源(16)连接。
13.至少根据权利要求12所述的感应充电设备，其特征在于至少一个接收单元(24)，所述至少一个接收单元设置用于接收所述同步信号(14，20)。
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