感應(yīng)充電裝置制造方法
【專利摘要】根據(jù)本發(fā)明涉及一種感應(yīng)充電裝置、特別是初級感應(yīng)充電裝置，其具有至少一個充電電子單元(12)，所述充電電子單元具有設(shè)置在至少兩個直流支路(14，16)之間的至少一個頻率單元(18)、連接在所述至少一個頻率單元(18)的電壓抽頭(20)上的至少一個充電線圈(22)和至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元(24)，所述控制和/或調(diào)節(jié)單元在至少一個第一運(yùn)行狀態(tài)(b1)中設(shè)置用于，使所述至少一個頻率單元(18)以一個頻率運(yùn)行。本發(fā)明建議，所述至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元(24)設(shè)置用于，通過所述第一運(yùn)行狀態(tài)(b1)的脈沖持續(xù)時間(tb1)相對于運(yùn)行周期(p)的脈寬調(diào)制來控制和/或調(diào)節(jié)功率輸出。
【專利說明】感應(yīng)充電裝置

【背景技術(shù)】
[0001]已經(jīng)建議一種感應(yīng)充電裝置，其具有至少一個充電電子單元，該充電電子單元具有設(shè)置在至少兩個直流支路之間的至少一個頻率單元、連接在所述至少一個頻率單元的電壓抽頭上的至少一個充電線圈和至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元，所述控制和/或調(diào)節(jié)單元在至少一個第一運(yùn)行狀態(tài)中設(shè)置用于，使所述至少一個頻率單元以一個頻率運(yùn)行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]本發(fā)明涉及一種感應(yīng)充電裝置、特別是初級感應(yīng)充電裝置，其具有至少一個充電電子單元，該充電電子單元具有設(shè)置在至少兩個直流支路之間的至少一個頻率單元、連接在所述至少一個頻率單元的電壓抽頭上的至少一個充電線圈和至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元，所述控制和/或調(diào)節(jié)單元在至少一個第一運(yùn)行狀態(tài)中設(shè)置用于，使所述至少一個頻率單元以一個頻率運(yùn)行。
[0003]本發(fā)明建議，所述至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元設(shè)置用于，通過所述第一運(yùn)行狀態(tài)的脈沖持續(xù)時間相對于運(yùn)行周期的脈寬調(diào)制來控制和/或調(diào)節(jié)功率輸出。這尤其意味著，在脈寬調(diào)制時整個第一運(yùn)行狀態(tài)理解為脈沖。特別地，通過脈寬調(diào)制來控制和/或調(diào)節(jié)所述第一運(yùn)行狀態(tài)與運(yùn)行周期之比。優(yōu)選的是，所述至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元設(shè)置用于，通過疊加的脈寬調(diào)制來控制和/或調(diào)節(jié)功率輸出。優(yōu)選地，所述感應(yīng)充電裝置由手工工具感應(yīng)充電裝置形成。此外，控制和/或調(diào)節(jié)單元優(yōu)選地設(shè)置用于，使頻率單元以諧振頻率(特別是充電線圈的振蕩回路的諧振頻率)運(yùn)行。原則上，控制和/或調(diào)節(jié)單元可以由至少兩個相互分開的分單元形成，這些分單元中的至少一個分單元在至少一個第一運(yùn)行狀態(tài)中設(shè)置用于，使所述至少一個頻率單元以一個頻率運(yùn)行，并且這些分單元中的另一個分單元設(shè)置用于，通過第一運(yùn)行狀態(tài)的脈沖持續(xù)時間相對于運(yùn)行周期的脈寬調(diào)制來控制和/或調(diào)節(jié)功率輸出?！案袘?yīng)充電裝置”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為用于對感應(yīng)蓄電池裝置進(jìn)行感應(yīng)充電的裝置。優(yōu)選地，所述裝置具有至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元，該控制和/或調(diào)節(jié)單元設(shè)置用于控制和/或調(diào)節(jié)充電過程。此外，“手工工具感應(yīng)充電裝置”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為用于手工工具機(jī)的感應(yīng)充電裝置。在此，“手工工具機(jī)”尤其應(yīng)理解為加工工件的機(jī)器，但有利的是鉆機(jī)、錘鉆和/或沖擊錘、鋸機(jī)、刨機(jī)、起子機(jī)、銑機(jī)、磨削機(jī)、角磨機(jī)、園藝設(shè)備、多功能工具和/或測量設(shè)備?！俺跫壐袘?yīng)充電裝置”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種感應(yīng)充電裝置，該感應(yīng)充電裝置在充電過程期間形成充電系統(tǒng)的初級側(cè)。優(yōu)選的是，所述初級感應(yīng)充電裝置應(yīng)理解為一種感應(yīng)充電裝置，該感應(yīng)充電裝置設(shè)置用于將電能轉(zhuǎn)換成磁場，該磁場特別是可以從次級側(cè)又轉(zhuǎn)換成電能。另外，“充電電子單元”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種電子單元，該電子單元設(shè)置用于影響至少一個充電參數(shù)(如特別是充電電壓和/或充電電流)。在此，“電子單元”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種單元，該單元影響氣體中、導(dǎo)體中、真空中和/或優(yōu)選半導(dǎo)體中的至少一個電流。優(yōu)選地，該電子單元具有至少一個電子構(gòu)件?？梢韵氲綄τ诩夹g(shù)人員顯得有意義的其它電子構(gòu)件、例如電容器、電阻、線圈和/或二極管?！爸绷髦贰甭?lián)系上下文尤其應(yīng)理解為電流回路的一個部分、優(yōu)選一個路徑，在該電流回路中電流按相同的正負(fù)號流動?！邦l率單元”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種電單元，該電單元優(yōu)選針對振蕩回路電路和/或特別是針對充電線圈來產(chǎn)生具有至少1kHz、優(yōu)選至少10kHz、特別優(yōu)選至少20kHz的頻率(特別是可變頻率)的振蕩電信號。頻率單元特別是包括至少一個逆變器，該逆變器優(yōu)選具有至少兩個優(yōu)選串聯(lián)的雙向單極開關(guān)，這些開關(guān)特別是由晶體管和并聯(lián)的二極管形成。特別優(yōu)選地，逆變器還至少相應(yīng)具有并聯(lián)于所述雙向單極開關(guān)的阻尼電容器，該阻尼電容器尤其由至少一個電容器形成。由此可以提供振蕩回路電路和/或特別是充電線圈的高頻能量供應(yīng)。頻率單元的電壓抽頭尤其設(shè)置在兩個雙向單極開關(guān)的共同接觸部位上。此外，“充電線圈”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種元件，該元件至少部分地包括電導(dǎo)體(特別是纏繞的電導(dǎo)體)，該電導(dǎo)體至少部分地以圓盤形式設(shè)置。優(yōu)選地，在施加磁場時在電導(dǎo)體中感應(yīng)出電壓?！翱刂坪?或調(diào)節(jié)單元”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種具有至少一個控制電子器件的單元?！翱刂齐娮悠骷庇绕鋺?yīng)理解為一種單元，該單元具有處理器單元和存儲器單元以及存儲在該存儲器單元中的運(yùn)行程序。此外，“設(shè)置”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為專門編程、設(shè)計和/或配置?！耙粚ο笤O(shè)置用于特定的功能”應(yīng)特別理解為，所述對象在至少一個應(yīng)用狀態(tài)和/或運(yùn)行狀態(tài)中滿足和/或?qū)嵤┻@種功能。此外，“功率輸出”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為感應(yīng)充電裝置的能量隨著時間輸出至蓄電池和/或環(huán)境。此外，“脈沖持續(xù)時間”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為脈沖(特別是電流和/或電壓脈沖)的持續(xù)時間?！斑\(yùn)行周期”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種最小的時間間隔，運(yùn)行狀態(tài)(特別是第一運(yùn)行狀態(tài))或者復(fù)數(shù)個運(yùn)行狀態(tài)(例如特別是第一運(yùn)行狀態(tài)和第二運(yùn)行狀態(tài))的順序在該最小的時間間隔之后完全重復(fù)。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的設(shè)計可以實現(xiàn)有利的高效率。此外，由此特別簡單且低成本地調(diào)節(jié)功率輸出的控制和/或調(diào)節(jié)。此外，通過脈寬調(diào)制可以在控制時實現(xiàn)有利的高動態(tài)。此外，由此可以特別是實現(xiàn)與負(fù)荷有關(guān)的高穩(wěn)定性。優(yōu)選地，由此還可以較少地保持構(gòu)件數(shù)量。特別是不需要其它構(gòu)件用于例如直接控制和/或調(diào)節(jié)電壓。由此可以節(jié)省特別是用于附加構(gòu)件的成本和結(jié)構(gòu)空間。通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計可以在直流支路處特別是施加恒定的中間回路電壓。由此可以在頻率單元之前取消電壓的調(diào)制。
[0005]此外，至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元設(shè)置用于，通過第一運(yùn)行狀態(tài)的脈沖持續(xù)時間相對于恒定的運(yùn)行周期的脈寬調(diào)制來控制和/或調(diào)節(jié)功率輸出。“恒定的運(yùn)行周期”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種具有恒定的周期持續(xù)時間的運(yùn)行周期。由此可以實現(xiàn)有利的高效率。特別的是，由此可以特別簡單且低成本地調(diào)節(jié)功率輸出的控制和/或調(diào)節(jié)。通過恒定的運(yùn)行周期可以尤其實現(xiàn)有利簡單的可設(shè)置性。
[0006]此外建議了，直流支路處的電壓是恒定的。由此可以特別是實現(xiàn)有利的控制和/或調(diào)節(jié)。
[0007]此外建議了，所述運(yùn)行周期包括形成脈沖的第一運(yùn)行狀態(tài)和由零電壓運(yùn)行狀態(tài)形成的第二運(yùn)行狀態(tài)。這特別是意味著，該裝置在兩個至少部分理想的狀態(tài)中工作。所述兩個狀態(tài)為:這樣的一個狀態(tài)，在該狀態(tài)中充電線圈以一個頻率(優(yōu)選為諧振頻率)被激勵；和這樣的一個狀態(tài)，在該狀態(tài)中激勵被中斷或沒有發(fā)生激勵。通過所述僅兩個運(yùn)行狀態(tài)可以實現(xiàn)系統(tǒng)特別簡單的設(shè)置。此外，通過所述僅兩個運(yùn)行狀態(tài)可以實現(xiàn)關(guān)于整個功率范圍特別平坦的效率變化曲線。
[0008]此外建議了，運(yùn)行周期的周期持續(xù)時間至少為1ms。優(yōu)選地，運(yùn)行周期的持續(xù)時間為至少5ms。優(yōu)選地，該運(yùn)行周期的持續(xù)時間至少為10ms。特別優(yōu)選地實現(xiàn)了具有比諧振頻率小得多的頻率的脈寬調(diào)制?！靶〉枚唷痹诖擞绕鋺?yīng)理解為至少100倍、優(yōu)選至少500倍、特別優(yōu)選至少1000倍地小。由此可以有利地將控制和/或調(diào)節(jié)單元的反應(yīng)時間保持很小，由此又可以將用于控制和/或調(diào)節(jié)單元的成本保持很低。此外，可以通過脈寬調(diào)制的頻率與諧振頻率之間大的差值來有利地精調(diào)占空比。由此又可以控制或傳遞特別小的能量。
[0009]此外建議了，控制和/或調(diào)節(jié)單元的脈寬調(diào)制的最小脈沖持續(xù)時間低于起振持續(xù)時間的值?！白钚∶}沖持續(xù)時間”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為，在脈寬調(diào)制期間第一運(yùn)行狀態(tài)在一個運(yùn)行周期中通過控制和/或調(diào)節(jié)單元可切換的最短持續(xù)時間。此外，“起振持續(xù)時間”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為電流回路(特別是振蕩回路)在以諧振頻率激勵時直至形成起振狀態(tài)所需的持續(xù)時間。由此，特別是可以實現(xiàn)脈沖模式(Burst-Modus)。優(yōu)選地，由此可以尤其實現(xiàn)準(zhǔn)備模式(Stand-By-Modus)，其中，功率消耗可以有利地保持很低。此外，由此可以給接收端和/或輔助電壓源供應(yīng)有利的低能量。
[0010]此外建議了，所述至少一個頻率單元形成半橋的至少一部分。由此可以特別是提供了一種有利的感應(yīng)充電裝置。特別的是，由此可以理解為用于感應(yīng)充電裝置的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件和標(biāo)準(zhǔn)電路。
[0011 ] 此外建議了，所述至少一個頻率單元具有至少兩個半導(dǎo)體開關(guān)。優(yōu)選地，頻率單元具有至少兩個半導(dǎo)體功率開關(guān)?！鞍雽?dǎo)體開關(guān)”聯(lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種開關(guān)元件，該開關(guān)元件由半導(dǎo)體構(gòu)造元件形成?？梢韵氲綄τ诩夹g(shù)人員顯得有意義的不同的半導(dǎo)體開關(guān)、如特別是IGBT和/或特別優(yōu)選是M0SFET。在此，“開關(guān)元件”尤其應(yīng)理解為一種電構(gòu)件，該電構(gòu)件具有至少兩個控制接觸部和至少兩個功率接觸部，其中，有利地使控制接觸部之一與功率接觸部之一在內(nèi)部至少導(dǎo)通地相互連接、優(yōu)選短路，其中，所述開關(guān)元件設(shè)置用于，根據(jù)控制接觸部之間的電信號來調(diào)節(jié)功率接觸部之間的傳導(dǎo)能力。由此可以提供了特別有利的頻率單元。特別地，由此可以提供有利可快速切換的頻率單元。此外，由此可以將損耗保持很低。此外，由此可以特別是接通高電流。
[0012]此外建議了，所述至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元具有至少一個接口，該接口在充電運(yùn)行期間設(shè)置用于，接收待充電的對象的充電狀態(tài)和/或能量需求的信息?！敖涌凇甭?lián)系上下文尤其應(yīng)理解為一種單元，該單元設(shè)置用于交換數(shù)據(jù)。特別地，接口具有至少一個信息輸入端和至少一個信息輸出端。優(yōu)選地，所述接口具有至少兩個信息輸入端和至少兩個信息輸出端，其中，至少一個信息輸入端和至少一個信息輸出端分別設(shè)置用于與物理系統(tǒng)連接。特別優(yōu)選的是，所述接口應(yīng)理解為至少兩個物理系統(tǒng)之間的、如特別是感應(yīng)充電裝置與至少一個待充電的對象(特別是蓄電池)之間的接口。可以想到對于技術(shù)人員顯得有意義的不同的接口。然而，所述接口應(yīng)特別是理解為無線式接口、例如藍(lán)牙接口、WLAN接口、UMTS接口、NFC接口和/或特別優(yōu)選是用于接收和/或用于產(chǎn)生返回信道的接口。替代地或附加地，所述接口應(yīng)特別是理解為這樣的接口:該接口至少部分地通過充電和接收線圈實現(xiàn)。在此，特別是可以通過在次級側(cè)上的負(fù)荷調(diào)制來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)選地，所述充電和接收線圈由充電線圈形成。由此，通過控制和/或調(diào)節(jié)單元來控制的功率輸出可以有利地適配于待充電的對象。
[0013]此外建議了，至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元設(shè)置用于，使脈寬調(diào)制的占空比適配于待充電的對象的充電狀態(tài)和/或能量需求。由此可以特別有利地使控制和/或調(diào)節(jié)單元來控制和/或調(diào)節(jié)的功率輸出有利地適配于待充電的對象。此外，由此可以實現(xiàn)特別有利簡單的適配。此外，在相應(yīng)的適配中電壓的振幅可以保持不變。在此，待轉(zhuǎn)移的能量可以通過第一運(yùn)行狀態(tài)的持續(xù)時間相對于運(yùn)行周期的改變來控制和/或調(diào)節(jié)。
[0014]在此，根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置不應(yīng)局限于上述應(yīng)用和實施方式。尤其地，根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置為了滿足在這里描述的工作原理可以具有與各個元件、構(gòu)件和單元在這提及的數(shù)量不同的數(shù)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]從以下【專利附圖】

【附圖說明】得出其它優(yōu)點。在附圖中示出本發(fā)明的實施例。附圖、說明書和權(quán)利要求包括大量組合特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員也適宜地單獨考慮這些特征并且組合成有意義的其它組合。其中:
[0016]圖1:示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的具有充電電子單元的感應(yīng)充電裝置和待充電的對象，所述充電電子單元具有控制和調(diào)節(jié)單元，
[0017]圖2:示出了根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元和待充電的對象的電路圖，
[0018]圖3:示出了根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元的、由相互跟隨的運(yùn)行周期組成的時間條，這些運(yùn)行周期分別具有第一運(yùn)行狀態(tài)和第二運(yùn)行狀態(tài)，
[0019]圖4:以示意性曲線圖示出了第一控制實例的、根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元的頻率單元的控制電壓的時間變化曲線以及根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元的充電線圈的電壓的時間變化曲線，
[0020]圖5:以示意性曲線圖示出了第二控制實例的、根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元的頻率單元的控制電壓的時間變化曲線以及根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元的充電線圈的電壓的時間變化曲線，
[0021]圖6:以示意性曲線圖示出了第三控制實例的、根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元的頻率單元的控制電壓的時間變化曲線以及根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元的充電線圈的電壓的時間變化曲線，和
[0022]圖7以示意性曲線圖示出了第四控制實例的、根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元的頻率單元的控制電壓的時間變化曲線以及根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置的充電電子單元的充電線圈的電壓的時間變化曲線。

【具體實施方式】
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)充電裝置10和待充電的對象34。感應(yīng)充電裝置10由初級感應(yīng)充電裝置形成。因此，感應(yīng)充電裝置10形成了充電系統(tǒng)36的初級側(cè)。此外，感應(yīng)充電裝置10由手工工具感應(yīng)充電裝置形成。感應(yīng)充電裝置10設(shè)置用于，給手工工具蓄電池或者具有內(nèi)置蓄電池的手工工具機(jī)充電。待充電的對象34由手工工具蓄電池形成。然而原則上也能想到的是，利用感應(yīng)充電裝置10給對于技術(shù)人員顯得有意義的其它蓄電池充電。圖1示出了處于充電運(yùn)行的感應(yīng)充電裝置10和待充電的對象34。在這里，待充電的對象34放置在感應(yīng)充電裝置10的殼體38的上側(cè)上并且通過感應(yīng)充電裝置10的充電線圈22無線地充電。
[0024]感應(yīng)充電裝置10具有充電電子單元12。充電電子單元12具有連接端40，用于連接交流電壓源42。連接端40由感應(yīng)充電裝置10的插塞連接器形成。連接端40直接與整流器44連接，該整流器將交流電壓源42的交流電壓變換為直流電壓。在整流器44的輸出端處施加有輸出電壓UAUS。在整流器44的輸出端處連接有中間回路電路46。在中間回路電路46處施加有中間回路電壓UZK。中間回路電壓UZK相應(yīng)于直流電壓隊?。此外，充電電子單元12具有設(shè)置在至少兩個直流支路14、16之間的頻率單元18。直流支路14、16形成了中間回路電路46的一部分。頻率單元18具有兩個半導(dǎo)體開關(guān)28、30和設(shè)置在這些半導(dǎo)體開關(guān)28、30之間的電壓抽頭20。充電電子單元12還具有連接到頻率單元18的電壓抽頭20上的充電線圈22。充電線圈22形成了振蕩回路電路48的一部分。振蕩回路電路48具有充電線圈22和電容器50。振蕩回路電路48與頻率單元18的半導(dǎo)體開關(guān)28、30中的半導(dǎo)體開關(guān)30并聯(lián)。頻率單元18形成了半橋26的一部分。頻率單元18和振蕩回路電路48形成了半橋26。半橋26設(shè)置在中間回路電路46的直流支路14、16之間。半橋26閉合中間回路電路46 (圖2)。
[0025]此外，充電電子單元12具有控制和調(diào)節(jié)單元24?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元24原則上也可以僅僅構(gòu)造成控制單元或者調(diào)節(jié)單元?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元24設(shè)置用于控制和切換所述頻率單元18的半導(dǎo)體開關(guān)28、30?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元24由輔助電壓供應(yīng)裝置52未進(jìn)一步示出地供給能量。輔助電壓供應(yīng)裝置52與中間回路電路46并聯(lián)。替代地或附加地可以想到的是，在中間回路電路46與輔助電壓供應(yīng)裝置52之間連接有DC/DC轉(zhuǎn)換器，該DC/DC轉(zhuǎn)換器使中間回路電壓UZK或直流電壓UEIN為了輔助電壓供應(yīng)裝置52向下轉(zhuǎn)化，以便使所述電壓適配于控制和調(diào)節(jié)單元24的需求?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元24還具有多個信息輸入端54、54’、54’ ’、54’ ’ ’、54’ ’ ’ ’，控制和調(diào)節(jié)單元24通過這些信息輸入端獲得用于針對控制進(jìn)行分析處理的信息?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元24具有第一信息輸入端54，通過該第一信息輸入端獲得中間回路電壓UZK。此外，控制和調(diào)節(jié)單元24具有第二信息輸入端54’，通過該第二信息輸入端獲得中間回路電流Ιζκ。此外，控制和調(diào)節(jié)單元24具有第三信息輸入端54’’，通過該第三信息輸入端獲得電容器50的電容器電壓Uc。此外，控制和調(diào)節(jié)單元24具有第四信息輸入端54’’’，通過該第四信息輸入端獲得充電線圈22的充電線圈電壓隊。此外，控制和調(diào)節(jié)單元24具有第五信息輸入端54’’’’，通過該第五信息輸入端獲得振蕩回路電路48的振蕩回路電流ISK。此外，控制和/或調(diào)節(jié)單元24具有接口 32，該接口在充電運(yùn)行期間設(shè)置用于接收所述待充電的對象34的充電狀態(tài)和能量需求的信息。接口 32由NFC接口形成。然而原則上也可以想到接口 32的對于技術(shù)人員顯得有意義的其它配置(圖2)。
[0026]控制和調(diào)節(jié)單元24在第一運(yùn)行狀態(tài)bl中設(shè)置用于，使頻率單元18以一個頻率運(yùn)行?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元24設(shè)置用于，控制所述頻率單元18以便在振蕩回路電路48中產(chǎn)生頻率?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元24設(shè)置用于，控制所述頻率單元18以便在振蕩回路電路48中產(chǎn)生諧振頻率。為此，控制和調(diào)節(jié)單元24控制所述頻率單元18的兩個半導(dǎo)體開關(guān)28、30。此外，控制和調(diào)節(jié)單元24以規(guī)則的間隔獲得諧振頻率，以便使頻率單元18以諧振頻率運(yùn)行。頻率單元18用作逆變器并且將經(jīng)整流的中間回路電壓UZK轉(zhuǎn)換為用于振蕩回路電路48的交流電壓。振蕩回路電路48通過交流電壓以諧振頻率來激勵用于振蕩。如果振蕩回路電路48振蕩，則通過充電線圈22產(chǎn)生交變磁場，該交變磁場用于將能量傳遞到待充電的對象34上(圖2)。
[0027]此外，控制和/或調(diào)節(jié)單元24設(shè)置用于，通過第一運(yùn)行狀態(tài)匕的脈沖持續(xù)時間tbl相對于運(yùn)行周期P的脈寬調(diào)制來調(diào)節(jié)功率輸出?？刂坪?或調(diào)節(jié)單元24設(shè)置用于，通過第一運(yùn)行狀態(tài)匕的脈沖持續(xù)時間tbl相對于恒定的運(yùn)行周期p的脈寬調(diào)制來調(diào)節(jié)所述充電線圈22到待充電的對象34上的功率輸出。在此，運(yùn)行周期p在時間上是恒定的。運(yùn)行周期p的周期持續(xù)時間T保持不變并且不通過脈寬調(diào)制來調(diào)制。運(yùn)行周期p的周期持續(xù)時間T為10ms。然而原則上也可以想到其他的周期持續(xù)時間T。然而尤其特別有利的是，運(yùn)行周期p的周期持續(xù)時間T為諧振頻率(特別是在常規(guī)運(yùn)行期間盡可能最大的諧振頻率)的周期持續(xù)時間的至少100倍、優(yōu)選至少為500倍。運(yùn)行周期p包括形成脈沖的第一運(yùn)行狀態(tài)h和由零電壓運(yùn)行狀態(tài)形成的第二運(yùn)行狀態(tài)b2。運(yùn)行周期p包括第一運(yùn)行狀態(tài)h和第二運(yùn)行狀態(tài)b2，該第二運(yùn)行狀態(tài)跟隨所述第一運(yùn)行狀態(tài)。第一運(yùn)行狀態(tài)匕的脈沖持續(xù)時間tbl和第二運(yùn)行狀態(tài)的持續(xù)時間tb2共同得出運(yùn)行周期p的周期持續(xù)時間T。在運(yùn)行期間，多個運(yùn)行周期P前后相繼地跟隨。這些運(yùn)行周期P可以在運(yùn)行期間被不斷調(diào)制。通過控制和調(diào)節(jié)單元24的脈寬調(diào)制來調(diào)制在運(yùn)行周期p期間第一運(yùn)行狀態(tài)匕與第二運(yùn)行狀態(tài)b2之間的比例關(guān)系。第二運(yùn)行狀態(tài)b2由零電壓運(yùn)行狀態(tài)形成，也就是這樣的運(yùn)行狀態(tài):在該運(yùn)行狀態(tài)中沒有電壓被傳遞到振蕩回路電路48上。在第二運(yùn)行狀態(tài)b2中，所述兩個半導(dǎo)體開關(guān)28、30斷開。然而原則上也可以想到的是，在第二運(yùn)行狀態(tài)匕中，半導(dǎo)體開關(guān)28斷開并且半導(dǎo)體開關(guān)30閉合。
[0028]通過脈寬調(diào)制可以產(chǎn)生第一運(yùn)行狀態(tài)h與第二運(yùn)行狀態(tài)b2之間不同的比例關(guān)系。在此，控制和調(diào)節(jié)單元24的脈寬調(diào)制的最小脈沖持續(xù)時間tbl低于起振持續(xù)時間的值。在此，控制和調(diào)節(jié)單元24的脈寬調(diào)制的最小脈沖持續(xù)時間tbl低于振蕩回路電路48的起振持續(xù)時間的值。振蕩回路電路48的起振持續(xù)時間為諧振頻率的大約十個周期。但原則上也可以想到對于技術(shù)人員顯得有意義的其它起振持續(xù)時間。約十個周期的起振持續(xù)時間在這里應(yīng)特別是理解為示例性。最小的脈沖持續(xù)時間tbl可以直至諧振頻率的一個周期。
[0029]控制和調(diào)節(jié)單元24設(shè)置用于，使脈寬調(diào)制的占空比適配于待充電的對象34的充電狀態(tài)和能量需求?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元24設(shè)置用于，使形成脈沖的第一運(yùn)行狀態(tài)h與運(yùn)行周期P之間的占空比適配于待充電的對象34的充電狀態(tài)和能量需求?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元24的接口 32在充電運(yùn)行期間接收所述待充電的對象34的充電狀態(tài)和能量需求的信息。這些信息由控制和調(diào)節(jié)單元24進(jìn)行處理。如果能量需求高，則設(shè)置高的占空比。如果能量需求低(例如在準(zhǔn)備模式中)或者所述待充電的對象34已被充電，則設(shè)置低的占空比。
[0030]圖3示出包括多個相互跟隨的運(yùn)行周期p的時間條，所述運(yùn)行周期分別具有第一運(yùn)行狀態(tài)匕和第二運(yùn)行狀態(tài)b2。在此圖3示出了，由控制和調(diào)節(jié)單元24以何種時間順序來控制具有何種運(yùn)行狀態(tài)的頻率單元18。圖3示出了具有示例性的占空比的運(yùn)行周期p。在運(yùn)行期間，運(yùn)行周期P在此相互不斷跟隨而沒有中斷。僅通過占空比的變化來針對所有跟隨的運(yùn)行周期P實現(xiàn)控制和調(diào)節(jié)。
[0031]圖4至圖7分別示出了振蕩回路電路48的激勵電壓和由此引起的、振蕩回路電路48的電容器電壓Uc的時間變化曲線。在此，這些曲線圖分別示出了運(yùn)行周期p的一部分，該部分包括第一運(yùn)行狀態(tài)h和第二運(yùn)行狀態(tài)匕的一部分。在這些曲線圖中分別在X-軸上表示時間并且在1軸上表示電壓。
[0032]在圖4的曲線圖中，第一運(yùn)行狀態(tài)匕保持諧振頻率的5個周期，之后跟隨第二運(yùn)行狀態(tài)b2。在這里，諧振頻率示例性為100kHz。由此得出，每個運(yùn)行周期p的第一運(yùn)行狀態(tài)b!的脈沖持續(xù)時間tbl為0.05ms。由此又得出在脈寬調(diào)制的頻率為100Hz的情況下脈寬調(diào)制的占空比為0.5%。
[0033]在圖5的曲線圖中，第一運(yùn)行狀態(tài)匕保持諧振頻率的9個周期，之后跟隨第二運(yùn)行狀態(tài)b2。在這里，諧振頻率又示例性為100kHz。由此得出，每個運(yùn)行周期p的第一運(yùn)行狀態(tài)h的脈沖持續(xù)時間tbl為0.09ms。由此又得出在脈寬調(diào)制的頻率為100Hz的情況下脈寬調(diào)制的占空比為0.9%。
[0034]在圖6的曲線圖中，第一運(yùn)行狀態(tài)匕保持諧振頻率的13個周期，之后跟隨第二運(yùn)行狀態(tài)b2。在這里，諧振頻率示例性為100kHz。由此得出，每個運(yùn)行周期p的第一運(yùn)行狀態(tài)b!的脈沖持續(xù)時間tbl為0.13ms。由此又得出在脈寬調(diào)制的頻率為100Hz的情況下脈寬調(diào)制的占空比為1.3%。
[0035]在圖7的曲線圖中，第一運(yùn)行狀態(tài)匕保持諧振頻率的38個周期，之后跟隨第二運(yùn)行狀態(tài)b2。在這里，諧振頻率示例性為100kHz。由此得出，每個運(yùn)行周期p的第一運(yùn)行狀態(tài)h的脈沖持續(xù)時間tbl為0.38ms。由此又得出在脈寬調(diào)制的頻率為100Hz的情況下脈寬調(diào)制的占空比為3.8%。
【權(quán)利要求】
1.一種感應(yīng)充電裝置、特別是初級感應(yīng)充電裝置，其具有至少一個充電電子單元(12)，所述充電電子單元具有設(shè)置在至少兩個直流支路(14，16)之間的至少一個頻率單元(18)、連接在所述至少一個頻率單元(18)的電壓抽頭(20)上的至少一個充電線圈(22)和至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元(24)，所述控制和/或調(diào)節(jié)單元在至少一個第一運(yùn)行狀態(tài)(bj中設(shè)置用于，使所述至少一個頻率單元(18)以一個頻率運(yùn)行，其特征在于，所述至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元(24)設(shè)置用于，通過所述第一運(yùn)行狀態(tài)(Id1)的脈沖持續(xù)時間(tbl)相對于運(yùn)行周期(P)的脈寬調(diào)制來控制和/或調(diào)節(jié)功率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)充電裝置，其特征在于，所述至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元(24)設(shè)置用于，通過所述第一運(yùn)行狀態(tài)(Id1)的脈沖持續(xù)時間(tbl)相對于恒定的運(yùn)行周期(P)的脈寬調(diào)制來控制和/或調(diào)節(jié)功率輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)充電裝置，其特征在于，所述運(yùn)行周期(P)包括形成脈沖的第一運(yùn)行狀態(tài)(卜)和由零電壓運(yùn)行狀態(tài)形成的第二運(yùn)行狀態(tài)(b2)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的感應(yīng)充電裝置，其特征在于，所述運(yùn)行周期(P)的一個周期持續(xù)時間(T)至少為1ms。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的感應(yīng)充電裝置，其特征在于，所述控制和/或調(diào)節(jié)單元(24)的脈寬調(diào)制的最小脈沖持續(xù)時間(tbl)低于起振持續(xù)時間的值。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的感應(yīng)充電裝置，其特征在于，所述至少一個頻率單元(18)形成半橋(26)的至少一部分。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的感應(yīng)充電裝置，其特征在于，所述至少一個頻率單元(18)具有至少兩個半導(dǎo)體開關(guān)(28，30)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的感應(yīng)充電裝置，其特征在于，所述至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元(24)具有至少一個接口(32)，所述接口設(shè)置用于，在充電運(yùn)行期間接收待充電的對象(34)的充電狀態(tài)和/或能量需求的信息。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的感應(yīng)充電裝置，其特征在于，所述至少一個控制和/或調(diào)節(jié)單元(24)設(shè)置用于，使脈寬調(diào)制的占空比適配于待充電的對象(34)的充電狀態(tài)和/或能量需求。
10.一種用于調(diào)制和/或控制根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的感應(yīng)充電裝置(10)的能量傳遞的方法。
【文檔編號】H02J7/00GK104253467SQ201410290139
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】J·馬克 申請人:羅伯特·博世有限公司