本發(fā)明涉及一種無線能量傳輸。本發(fā)明尤其涉及一種在發(fā)送器和接收器之間的無線能量傳輸，以便向接收器饋給電能。

背景技術(shù)：
例如為了給小型電設(shè)備的電池進(jìn)行充電而不為此使用通向充電設(shè)備的有線接口，已知將作為發(fā)送器的充電設(shè)備和作為接收器的小型電設(shè)備感應(yīng)地相互耦合，從而能夠電磁地傳輸電能。在此，發(fā)送器包括用于產(chǎn)生電磁交變場(chǎng)的發(fā)送線圈，并且接收器包括用于將電磁交變場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電流的接收線圈。用于電能量傳輸?shù)某Ｓ冒l(fā)送器無法識(shí)別接收器是否位于電磁影響范圍中。發(fā)送器不顧及所述情況地產(chǎn)生交變場(chǎng)，由此可能產(chǎn)生不必要的能量消耗。能夠?qū)щ姷幕蚩纱呕奈矬w可以在存在接收器或者不存在接收器的情況下位于發(fā)送器的電磁影響范圍中，所述物體可以通過交變場(chǎng)加熱并且因此危害運(yùn)行安全。已經(jīng)建議，由發(fā)送器通過交換消息來實(shí)現(xiàn)接收器的識(shí)別，然而這種解決方案的開銷是可觀的。US4,942,352示出一種無線能量傳輸系統(tǒng)，其中設(shè)有磁開關(guān)，所述磁開關(guān)的狀態(tài)將接收器的存在通知給發(fā)送器，從而發(fā)送器僅僅在存在接收器的情況下提供電磁交變場(chǎng)。US5,536,979示出一種用于可重復(fù)充電的小型電設(shè)備的充電設(shè)備，其中充電設(shè)備的發(fā)送線圈與小型設(shè)備的接收線圈借助于銜鐵磁耦合，其中所述銜鐵的一部分保留在小型設(shè)備中，從而其可以和小型設(shè)備一起遠(yuǎn)離充電設(shè)備。如果小型設(shè)備不位于發(fā)送線圈的電磁影響范圍中，則通過遠(yuǎn)離可以減小由充電設(shè)備提供的交變場(chǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明基于以下任務(wù)：提出用于無線能量傳輸?shù)陌l(fā)送器和系統(tǒng)，所述發(fā)送器和所述系統(tǒng)允許當(dāng)沒有接收器位于發(fā)送器的電磁影響范圍中時(shí)簡(jiǎn)單地減小由發(fā)送器提供的電磁交變場(chǎng)。本發(fā)明的另一任務(wù)在于提出用于控制用于無線能量傳輸?shù)陌l(fā)送器的相應(yīng)方法。本發(fā)明借助于具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的發(fā)送器、系統(tǒng)和方法來解決這些任務(wù)。從屬權(quán)利要求又給出優(yōu)選實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明的用于無線能量傳輸?shù)陌l(fā)送器包括諧振回路，所述諧振回路包括用于提供電磁交變場(chǎng)的發(fā)送線圈和用于提供流過發(fā)送線圈的振蕩電流的觸發(fā)裝置和用于根據(jù)發(fā)送線圈的電感的改變來控制所述振蕩電流的振幅的控制設(shè)備?？梢栽陔娐芳夹g(shù)上容易地并且以較大可靠性確定發(fā)送線圈的電感或者所述電感的改變。不需要實(shí)現(xiàn)用于在發(fā)送器和接收器之間交換消息的主動(dòng)系統(tǒng)。由此例如可以通過發(fā)送器向以下接收器饋電：所述接收器包括電池，所述電池如此深地放電，使得無法實(shí)現(xiàn)與發(fā)送器的通信。由所確定的電感或者其改變可以推斷出在發(fā)送線圈的影響范圍中存在接收器，從而可以在不存在接收器的情況下減小通過發(fā)送線圈轉(zhuǎn)換為電磁交變場(chǎng)的電功率。有利地，可以將發(fā)送器與商業(yè)上常用的用于無線能量傳輸?shù)慕邮掌飨嘟M合，而無需接收器方面的改變。既不需要用于檢測(cè)發(fā)送器的存在的機(jī)械元件，也不需要用于發(fā)送器和接收器之間的消息交換的設(shè)備?？梢栽诓淮嬖诮邮掌鞯那闆r下降低發(fā)送器的能量消耗，并且可以降低由在存在或不存在接收器的情況下位于發(fā)送線圈的電磁影響范圍中的可磁化的或能夠?qū)щ姷奈矬w的發(fā)熱引起的危險(xiǎn)。此外，所述確定可以是穩(wěn)健的并且相對(duì)于另一個(gè)源的電磁干擾而言是抗干擾的。優(yōu)選地，諧振回路還包括諧振電容并且控制設(shè)備包括用于跨接諧振電容的設(shè)備，以便減小振蕩電流的振幅。這種電路可以將流過發(fā)送線圈的振蕩電流的振幅簡(jiǎn)單地降低到接近零的值。由此，可以在不存在接收器的情況下使發(fā)送器過渡到節(jié)能模式中，所述接收器可以通過打開跨接設(shè)備容易地從所述節(jié)能模式又過渡到正常運(yùn)行中。在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，控制設(shè)備設(shè)置用于：如果所確定的電感或所確定的電感改變指示在發(fā)送線圈的電磁影響范圍中不存在用于無線能量傳輸?shù)慕邮掌?，則跨接諧振電容。在一種實(shí)施方式中，控制設(shè)備設(shè)置用于基于振蕩電流的頻率的改變來確定發(fā)送線圈的電感的改變。為此，可以確定頻率并且將其與預(yù)先確定的閾值進(jìn)行比較。在另一種實(shí)施方式中，控制設(shè)備設(shè)置用于基于發(fā)送線圈的阻尼的改變來確定發(fā)送線圈的電感的改變?？梢愿鶕?jù)電參數(shù)來確定阻尼并且將所確定的值與一個(gè)閾值進(jìn)行比較。在其他實(shí)施方式中，也可以確定發(fā)送線圈處的其他電參數(shù)并且將其單獨(dú)地或者在關(guān)聯(lián)之后與一個(gè)閾值進(jìn)行比較，以便確定應(yīng)如何控制振蕩電流的振幅。在此，優(yōu)選力求二元的決定，從而控制設(shè)備或者不限制振蕩電流或者將振蕩電流限制到最小值。在另一種實(shí)施方式中，發(fā)送器包括用于在諧振電容器跨接期間將諧振回路與外部電路電分離的分離設(shè)備。由此，諧振回路可以在跨接時(shí)間期間更少地電負(fù)載，從而其振蕩能力未受損害或者在不存在接收器的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)流過發(fā)送線圈的振蕩電流的進(jìn)一步減小。分離設(shè)備可以包括可控開關(guān)，所述可控開關(guān)優(yōu)選可以與以上所述的跨接設(shè)備被共同操作。替代地，分離設(shè)備可以包括二極管，所述二極管在導(dǎo)通方向上從外部電路引向諧振回路，從而當(dāng)外部電路上的電壓比諧振回路上的電壓足夠低時(shí)所述分離設(shè)備阻斷。由此可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的和自激活的分離設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的用于無線能量傳輸?shù)南到y(tǒng)包括所描述的發(fā)送器和用于將電磁交變場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電能的接收器，其中所述系統(tǒng)設(shè)置用于當(dāng)接收器位于所述發(fā)送器的電磁影響范圍中時(shí)將能量從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌魃稀８鶕?jù)本發(fā)明的用于控制用于無線能量傳輸?shù)陌l(fā)送器的方法包括檢測(cè)發(fā)送器的諧振回路的發(fā)送線圈的電感的改變以及根據(jù)所述改變控制流過發(fā)送線圈的振蕩電流的振幅的步驟。所述方法可以容易地在借助于常用的電子技術(shù)結(jié)構(gòu)元件的情況下實(shí)現(xiàn)。在一種變型方案中，所述方法也可以通過控制設(shè)備、尤其可編程的微處理控制的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。附圖說明現(xiàn)在參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖示出：圖1：用于無線能量傳輸?shù)南到y(tǒng)；圖2：在諧振電容器跨接的情況下圖1中的發(fā)送器的等效電路圖；圖3：用于控制圖1和圖2中的發(fā)送器的方法的流程圖。具體實(shí)施方式圖1示出用于無線能量傳輸?shù)南到y(tǒng)100。系統(tǒng)100包括發(fā)送器105和接收器110，所述發(fā)送器和所述接收器能夠感應(yīng)地相互耦合。發(fā)送器105包括諧振回路115，所述諧振回路由發(fā)送線圈120和觸發(fā)裝置125構(gòu)成。在所示示例性實(shí)施方式中，觸發(fā)裝置125包括兩個(gè)可控開關(guān)135和140，例如由晶體管構(gòu)成，所述兩個(gè)可控開關(guān)成對(duì)地配置有兩個(gè)二極管145和150。各一個(gè)開關(guān)135、140與一個(gè)二極管145、150并聯(lián)。此外，觸發(fā)裝置125包括控制裝置155，以便交替地閉合開關(guān)135和140。諧振回路115優(yōu)選還包括諧振電容器160。控制設(shè)備165設(shè)置用于控制流過發(fā)送線圈120的電流。在所示優(yōu)選實(shí)施方式中，控制設(shè)備165與可控開關(guān)170連接，所述可控開關(guān)與諧振電容器160并聯(lián)連接。諧振回路115由在可選的中間回路電容器175上施加的電壓饋電。借助開關(guān)180或替代地也借助二極管185，中間回路電容器175或者諧振回路115可以與外部的（未示出）電路連接或者與其分離。在此，當(dāng)開關(guān)170閉合時(shí)，開關(guān)180優(yōu)選打開。開關(guān)170、180例如可以由晶體管構(gòu)成。接收器110包括接收線圈190和用電器195，所述用電器在圖1的示圖中示例性地包括可充電的蓄電池和充電調(diào)節(jié)器。接收器110例如可以由小型電設(shè)備構(gòu)成，其蓄電池能夠無線地在發(fā)送器105處進(jìn)行充電，其方式是，接收線圈190被置于發(fā)送器105的發(fā)送線圈120的電磁影響范圍中。發(fā)送器105優(yōu)選是用于與電能饋給網(wǎng)絡(luò)連接的電源部件的一部分。諧振回路115優(yōu)選設(shè)置用于以固有頻率振蕩，所述固有頻率主要取決于發(fā)送線圈120的電感和諧振電容器160的電容。為了激勵(lì)振蕩，控制裝置155交替地閉合開關(guān)135或140。為此，控制裝置155能夠?qū)υ诎l(fā)送線圈120上施加的電壓進(jìn)行采樣并且將其與一個(gè)或兩個(gè)閾值進(jìn)行比較。通過交替閉合開關(guān)135或140，以在中間回路電容器175上施加的電能向諧振回路115饋電。諧振回路115產(chǎn)生流過發(fā)送線圈120的近乎正弦形的振蕩電流，并且發(fā)送線圈120在其附近環(huán)境中提供電磁交變場(chǎng)。所述附近環(huán)境在這里也稱為電磁影響范圍。如果接收器110的接收線圈190位于發(fā)送線圈120的電磁影響范圍中，則在接收線圈190中感應(yīng)出振蕩電流，所述振蕩電流能夠由用電器195消耗。提供所述電流所需的能量從發(fā)送線圈120的電磁交變場(chǎng)中獲取。發(fā)送線圈120的電感隨著接收線圈190與發(fā)送線圈120的距離而改變或者通過在電磁影響范圍中存在接收線圈190而改變。如果電感發(fā)生改變，則諧振回路115的諧振頻率也發(fā)生改變?？刂圃O(shè)備165設(shè)置用于當(dāng)接收線圈190不位于發(fā)送線圈120的電磁影響范圍中時(shí)在諧振頻率改變或者在諧振電容器110上施加的電壓的頻率改變的情況下減小流過發(fā)送線圈120的電流。為此，控制設(shè)備閉合開關(guān)170，從而諧振電容器160短路。這一方面導(dǎo)致以下效果：諧振回路115的諧振頻率偏移一個(gè)大的量值，并且另一方面發(fā)送線圈120上的電壓不再達(dá)到控制裝置155的一個(gè)或多個(gè)閾值，從而開關(guān)135和140永久打開。圖2示出當(dāng)接收器110位于發(fā)送線圈120的影響范圍以外并且諧振電容器160借助開關(guān)170跨接時(shí)圖1中的發(fā)送器105的等效電路圖。在這種情況下，開關(guān)180也是打開的或者二極管185是阻斷的，從而在示圖中省去這兩個(gè)元件和與其連接的部件。中間回路電容器175上的直流電壓通過電壓源205建模。省去了兩個(gè)開關(guān)135和140和控制它們的控制裝置155。保留具有寄生電容210和215的二極管145和150。同樣省去了中間回路電容器160、跨接中間回路電容器的開關(guān)170和控制設(shè)備165。發(fā)送線圈120具有寄生電容220。發(fā)送線圈120的電感可由接收線圈190與發(fā)送線圈120的距離影響，其中考慮：距離在所示情況中過大，以便對(duì)發(fā)送線圈的電感產(chǎn)生值得一提的影響。在圖2中示出的電路相應(yīng)于典型的電路電源部件。剩余的諧振回路115傾向于通過寄生電容210，215和220來振蕩。然而，所形成的振蕩由于與圖1中的諧振電容器160的電容相比較小的有效電容210至220具有高得多的諧振頻率，并且所導(dǎo)致的振蕩具有小得多的振幅。通過具有減小的激勵(lì)的諧振回路115的高頻振蕩，一方面流過發(fā)送線圈120的電流的振幅降低，另一方面諧振回路115優(yōu)選繼續(xù)處于振蕩中從而諧振回路115處的電特性——尤其是發(fā)送線圈120處的振蕩頻率或阻尼能夠用于電感120的確定。如果發(fā)送線圈120的電感通過接近接收器110的接收線圈190又發(fā)生改變，則能夠打開圖1中的開關(guān)170，以便在正常運(yùn)行中以激活的諧振電容器160重新運(yùn)行發(fā)送器105。圖3示出用于控制圖1和圖2中的發(fā)送器105的方法300的流程圖。方法300在步驟305或310之一中開始。在步驟305中確定發(fā)送器105的諧振回路115的頻率的改變，在步驟310中確定發(fā)送線圈120的阻尼的改變。兩個(gè)步驟都具有確定發(fā)送線圈120的電感的改變的目的。在替代的實(shí)施方式中，也可以基于另一電參數(shù)來進(jìn)行發(fā)送線圈120的電感的確定。在接下來的步驟315中檢驗(yàn)：改變是否超過預(yù)先確定的閾值。在一種替代實(shí)施方式中，可以在步驟305或310中也進(jìn)行指示發(fā)送線圈120的電感的參數(shù)的絕對(duì)確定，其中在步驟315中進(jìn)行所確定的值與預(yù)先確定的閾值的比較。根據(jù)比較結(jié)果，方法300或者以步驟320繼續(xù)或者以步驟325繼續(xù)，在步驟320中借助開關(guān)170跨接諧振電容器160并且可選地打開開關(guān)180，在步驟325中通過開關(guān)170釋放諧振電容器160并且可選地閉合開關(guān)180。隨后方法300返回到初始，并且能夠以步驟305或310之一開始新的流程。