本发明涉及一种用于通过将一次侧线圈的能量传输给二次侧线圈来进行两个线圈之间的经优化的无线能量传输的方法。
背景技术：
1、通过在谐振频率下操作，显著提高了在从一次侧到二次侧的感应能量传输时的功率传输效率。达到最高能量传输效率的谐振频率由一次侧和二次侧的组件决定。还要考虑影响这些组件的因素，这些因素因此也影响该谐振频率并且不断发生变化，这些因素尤其是老化、温度、这些组件的质量以及由于灰尘或污垢而引起的磁导率或介电导率。
技术实现思路
1、本发明的任务是提出一种方法，在该方法中，动态地并且持续地确定和调整线圈的不断变化的谐振频率，以便总是实现从一次侧到二次侧的能量传输的最优效率。
2、按照本发明，该任务通过如下方式来解决：确定一次侧和二次侧的共同谐振频率，其方式是：
3、·测量二次侧的功耗；
4、·将二次侧的功耗的测量值传送给一次侧；
5、·基于传送给一次侧的该功耗的测量值，或者基于用于一次侧与二次侧之间的能量传输的当前最高效率或最高效率，确定并且移动在一次侧的谐振频率，以获得经改善的或经优化的共同谐振频率，
6、·其中，测量并且传送该功耗的测量值以及确定并且移动一次侧的谐振频率形成一个不断重复的过程，而且由此持续地调整和改善一次侧的谐振频率。
7、此外，按照本发明的任务还通过如下方式来解决：将二次侧自动调谐到一次侧，其方式是：
8、·测定并且确定一次侧的最佳谐振频率，其方式是：
9、·测量一次侧的在不同频率下的功耗，
10、·将一次侧的谐振频率移动到测量到最大负载或功耗的那个频率，
11、·其中，测定并且确定最佳谐振频率以及移动该谐振频率形成一个不断重复的过程，而且由此持续地调整和改善一次侧的谐振频率；
12、·测量二次侧的功耗；
13、·借助于二次侧调谐过程，将二次侧的谐振频率调谐到一次侧的谐振频率，其中，使二次侧谐振电路与一次侧的谐振频率适应或适配。
14、按照本发明的用于通过将一次侧线圈的能量传输给二次侧线圈来进行两个线圈之间的经优化的无线能量传输的方法包含以下步骤：为了实现在能量传输时的最优效率或尽可能高的效率，确定一次侧和二次侧的共同谐振频率。这通过如下方式来实现：优选地借助于电流测量和电压测量，测量一次侧和二次侧的在不同频率下的功耗。优选地，在功率测量时，检测功率平均值或功率有效值和/或功率峰值。
15、将二次侧的功耗的所检测到的测量值传送给一次侧。
16、在一次侧，基于所传送的在一次侧和二次侧的功耗的测量值或者所传送的二次侧的功耗的测量值，确定并且移动谐振频率，以获得经改善的共同谐振频率。优选地，这由mcu(微控制单元(micro control unit))来确定。
17、优选地，为了确定一次侧和二次侧的最佳的共同谐振频率，确定两个线圈之间的能量传输在哪个频率下最高效或者具有最高效率，这基于一次侧和二次侧的测量值来进行。
18、替代地，可以将一次侧的频率移动到与二次侧的功耗的测量相对应的频率，接着，该频率用作用于最佳能量传输的共同谐振频率。
19、测量并且传送功耗的测量值以及根据所传送的二次侧或者一次侧和二次侧的测量值来确定并且移动一次侧的谐振频率是一个重复的过程，由此，持续地调整和改善一次侧的谐振频率。
20、按照本发明的用于通过将一次侧线圈的能量传输给二次侧线圈来进行两个线圈之间的经优化的无线能量传输的方法包含以下步骤：通过测量一次侧的在不同频率下的功耗，测定并且确定一次侧的最佳谐振频率。然后，将一次侧的谐振频率移动到所测量的不同频率中的测量到最大负载的频率。其中，测定并且确定最佳谐振频率以及移动该谐振频率形成一个重复的过程，而且由此持续地调整和改善一次侧的谐振频率。此外，测量二次侧的与该频率相关的功耗。为了实现最优效率，借助于二次侧调谐过程，将二次侧的谐振频率调谐到一次侧的谐振频率。为此，基于一次侧的谐振频率，影响或调整二次侧谐振电路。
21、该方法的一个优选的实施方式在于：经由单独地独立于线圈的接口，将所传送的优选地二次侧的功耗的测量值非接触式地优选地传送给一次侧。有利的是：将二次侧的与该频率相关的功耗的测量值经由单独的独立的接口传送给一次侧。优选地，该单独的接口被设计用于双向数据传输。由此，也能够实现从一次侧到二次侧的数据传送，而且在需要时，同样可以交换测量值、设置、规格以及反馈。
22、已经表明有利的是：按照本发明的方法被用于线圈中的无线能量传输，以用于传感器、致动器和/或控制器的操作。由此，由于能够实现无线能量传输以及还有无线数据传输，所以例如可以将传感器简单地与探测头或传送器连接。在致动器和控制器领域，具有高效率的无线能量传输也一定很有价值。
23、有利的是：为了确定用于能量传输的最佳谐振频率，mcu(微控制单元(microcontrol unit))持续地切换到不同频率，并且确定与这些频率相关的负载。从中得出在哪个频率下能够实现最高负载或功耗。由于谐振频率可以持续发生变化，优选地同样连续进行或重复该确定。对谐振频率的确定可以在一次侧以及在二次侧进行。
24、有利的是：分别在一次侧布置有mcu并且在二次侧布置有另一mcu，并且分别对该侧进行控制和调节。
25、优选地，为了确定最佳谐振频率，mcu将持续地切换到至少三个不同频率，并且在每次遍历时这么做以确定共同谐振频率。接着，在这些频率中的每个频率下，确定线圈的功耗，由此能发现在哪个频率下发生最高功耗。
26、已经表明有利的是：将该频率移动到测量到最大负载或功耗的那个频率(谐振频率)。由此，确保了能量传输的高效率。
27、按照一个优选的实施方式，按照本发明的方法在至少三个不同频率之间切换，以确定最佳谐振频率。已经表明有利的是：这三个不同频率由当前频率、当前频率加上增量(德尔塔(delta))频率变化以及当前频率减去增量频率变化来形成。
28、有利的是：该增量频率变化的值对于每次确定都一样大，而且在当前频率的基础上一次被算成负值并且一次被算成正值。
29、优选地，动态地确定频率变化的增量。也就是说，如果具有对应于最小可能增量的第一频率的这三个频率在功耗上没有表现出差异，则增大该增量，并且执行对谐振频率的重新确定。在每次重新确定谐振频率时，将该增量重置为最小可能步长。以这种方式，将频率变化的范围与相应条件、在特定时间点的组件以及影响这些组件的因素动态地适配。降额也可能在不同时间点具有不同速度，这些速度例如在增量小时没有表现出功率变化或者在增量大时造成过于粗糙的调整。通过频率的范围选择的上述方式，总是从最小可能频率开始，由此可以避免频率的过于粗糙的调整。
30、已经表明有利的是：借助于通过mcu来控制的布置在二次侧的afe(模拟前端(analog frontend))来进行二次侧调谐过程。由此实现了：二次侧的谐振频率可以被调谐到一次侧的谐振频率。通过布置在afe中的由mcu控制和调节的元件，二次侧谐振电路被调整到一次侧的谐振频率。
31、优选地，mcu对布置在二次侧的afe的数字可调电阻、数字可调电容器和/或具有电阻和/或电容器的模拟开关进行调节。由此实现了：二次侧谐振电路处在所确定的一次侧的谐振频率的频率范围内。
32、所有设计方案选项都能彼此自由组合。
1.一种用于通过如下方式来进行两个线圈之间的经优化的无线能量传输的方法，
2.一种用于通过如下方式来进行两个线圈之间的经优化的无线能量传输的方法，
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经由单独地独立于线圈的接口，将所传送的所述功耗的测量值非接触式地传送给所述一次侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法被用于线圈中的无线能量传输，以用于传感器、致动器和/或控制器的操作。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述最佳谐振频率，mcu(微控制单元)持续地切换到不同频率并且确定负载。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定最佳谐振频率，mcu持续地切换到至少三个不同频率。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，将所述谐振频率移动到测量到最大负载或功耗的那个频率。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在至少三个不同频率之间进行切换，以确定所述最佳谐振频率，其中，这三个不同频率由当前频率、所述当前频率加上增量频率变化以及所述当前频率减去增量频率变化来形成。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，借助于通过mcu来控制的布置在二次侧的afe(模拟前端)来进行所述二次侧调谐过程。
10.根据权利要求2或9所述的方法，其特征在于，mcu对afe的数字可调电阻、数字可调电容器和/或具有电阻和/或电容器的模拟开关进行调节。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，分别一个mcu对所述一次侧进行控制和调节并且另一个mcu对所述二次侧进行控制和调节。
