ES2852348T3 - Dispositivo de transferencia de energía y procedimiento de transferencia de energía - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de transferencia de energía (1, 10) para la transferencia sin contacto de energía eléctrica, con una pluralidad de bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) y una pluralidad de bobinas receptoras (4, 5, 14, 15), y con un dispositivo de control (6, 16) que está configurado para activar secuencialmente un número predeterminado de bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) en un modo de transferencia de energía, caracterizado por que el dispositivo de control (6, 16) está configurado, durante la activación secuencial de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32), para activar en cada caso aquella siguiente bobina emisora (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) que presente la mayor distancia respecto a la última bobina emisora (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) activada.
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de transferencia de energía y procedimiento de transferencia de energía
La presente invención se refiere a un dispositivo de transferencia de energía para la transferencia sin contacto de energía eléctrica y a un procedimiento de transferencia de energía correspondiente.
Estado de la técnica
La presente invención se describe a continuación principalmente en relación con la carga de aparatos electrónicos portátiles, tales como teléfonos móviles o tabletas. Sin embargo, la presente invención no se limita en modo alguno a esta aplicación y se puede utilizar en cualquier lugar donde se deba transferir energía eléctrica, por ejemplo, en la carga de vehículos eléctricos.
Los aparatos electrónicos, tales como los teléfonos móviles, suelen disponer de baterías que proporcionan la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento del aparato. Si las baterías están vacías, deben cargarse. Un sistema para la transferencia de energía se conoce por el documento WO 2016/024869 A1.
Habitualmente se utilizan cargadores por cable, que se conectan al aparato electrónico a través de un cable y proporcionan la tensión de carga para cargar las baterías. Dado que los cables no son prácticos, se utilizan cada vez más procedimientos de carga inalámbricos, en particular inductivos. El documento US 2016/079798 A1 se refiere, así, a un cargador sin cables.
En los procedimientos de carga inductivos, la energía eléctrica para cargar la batería es transferida desde una bobina emisora, o también lado primario, a una bobina receptora, o también lado secundario. Cuando se usan en cada caso una bobina en el lado primario y una bobina en el lado secundario, estas deben posicionarse exactamente entre sí. Por lo tanto, el posicionamiento libre no es posible. Para permitir un posicionamiento libre se pueden usar varias bobinas en el lado primario y/o secundario y se puede usar el par de bobinas con el mayor factor de acoplamiento para la transferencia de energía.
A este respecto ha de tenerse en cuenta que los objetos metálicos que se encuentren entre las bobinas pueden calentarse.
Por lo tanto, se pueden utilizar sistemas de reconocimiento de objetos metálicos que reconocen objetos metálicos e impiden una carga si se ha reconocido tal objeto.
Divulgación de la invención
La presente invención divulga un dispositivo de transferencia de energía con las características de la reivindicación 1 y un procedimiento de transferencia de energía con las características de la reivindicación 6.
Por consiguiente está previsto:
Un dispositivo de transferencia de energía para la transferencia sin contacto de energía eléctrica, con una pluralidad de bobinas emisoras y una pluralidad de bobinas receptoras, y con un dispositivo de control que está configurado, en un modo de transferencia de energía, para activar secuencialmente un número predeterminado de bobinas emisoras. Está previsto además:
Un procedimiento de transferencia de energía para la transferencia sin contacto de energía eléctrica, que presenta proporcionar una pluralidad de bobinas emisoras y una pluralidad de bobinas receptoras, y, en un modo de transferencia de energía, activar secuencialmente un número predeterminado de bobinas emisoras.
Ventajas de la invención
El dispositivo de transferencia de energía de acuerdo con la presente invención puede utilizarse, por ejemplo, para cargar aparatos móviles, como por ejemplo teléfonos móviles, tabletas o similares. Sin embargo, el dispositivo de transferencia de energía también se puede utilizar, por ejemplo, para la carga inductiva de vehículos o similares. En el caso del dispositivo de transferencia de energía, por bobinas emisoras se entienden aquellas bobinas que están dispuestas en el lado primario o en el lado de la fuente de energía, es decir, por ejemplo, la red de suministro eléctrico o un enchufe. En el caso del dispositivo de transferencia de energía, las bobinas receptoras designan aquellas bobinas que están dispuestas en el lado del receptor, es decir, el lado secundario. En consecuencia, las bobinas emisoras envían energía eléctrica, por ejemplo, en forma de campos electromagnéticos. Las bobinas receptoras absorben esta energía eléctrica y la transmiten al respectivo aparato.
Durante la activación en el modo de transferencia de energía, el dispositivo de control puede aplicar, por ejemplo, una corriente alterna o una tensión alterna a las bobinas emisoras de modo que estas formen los campos electromagnéticos deseados. En el lado del receptor, las bobinas receptoras individuales pueden estar acopladas, por ejemplo, a un rectificador, de modo que esté disponible una corriente rectificada o una tensión rectificada que se puede utilizar en el receptor, por ejemplo, para cargar baterías.
La pluralidad de bobinas emisoras y la pluralidad de bobinas receptoras forman en cada caso un denominado sistema de múltiples bobinas en el lado del transmisor y en el lado del receptor. Tales sistemas permiten posicionar las bobinas emisoras libremente en relación con las bobinas receptoras. Dependiendo de la posición del sistema de múltiples bobinas emisoras en relación con el sistema de múltiples bobinas receptoras se crean diferentes pares de bobinas.
En los sistemas conocidos, un solo par de bobinas, el que tiene el mayor factor de acoplamiento, se activa en un funcionamiento cuasicontinuo. Por tanto, las bobinas individuales funcionan a plena potencia durante un período de tiempo de habitualmente varios segundos. Si hay objetos metálicos entre las bobinas, estos pueden calentarse, como ya se explicó anteriormente.
En la presente invención, en cambio, las bobinas individuales no se activan en un funcionamiento cuasicontinuo. Más bien, se selecciona un número de pares de bobinas y estas se activan secuencialmente, es decir, alternativamente o una tras otra. Por lo tanto, cada bobina individual solo se activa durante un corto período de tiempo, pero en total, se transfiere energía eléctrica permanentemente entre las bobinas emisoras y las bobinas receptoras.
Sin embargo, dado que la energía eléctrica se transfiere siempre a través de pares de bobinas distintos y, por lo tanto, en diferentes ubicaciones, un objeto metálico solo se calienta ligeramente si se encuentra entre uno de los pares de bobinas.
En consecuencia, la presente invención hace posible proporcionar un dispositivo de transferencia de energía sin reconocimiento de objetos metálicos y al mismo tiempo permite posicionar las bobinas emisoras libremente con respecto a las bobinas receptoras.
Formas de realización y perfeccionamientos ventajosos se desprenden de las reivindicaciones dependientes así como de la descripción con referencia a las figuras.
En una forma de realización, el dispositivo de control puede estar configurado para identificar, en un modo de identificación, para cada una de las bobinas emisoras en cada caso el factor de acoplamiento con las bobinas receptoras individuales y, conforme al factor de acoplamiento, seleccionar las bobinas emisoras activadas en el modo de transferencia de energía partiendo del par de bobinas de bobina emisora y bobina receptora con el mayor factor de acoplamiento. Por lo tanto, no se seleccionan pares de bobinas arbitrarios para la transferencia de energía. Más bien se seleccionan los pares de bobinas con los mayores factores de acoplamiento para la transferencia de energía, por lo que se maximiza la eficiencia de la transferencia de energía.
De acuerdo con la invención, el dispositivo de control está configurado para activar, durante la activación secuencial de las bobinas emisoras, en cada caso aquella siguiente bobina emisora que presente la mayor distancia respecto a la última bobina emisora activada. A este respecto, por ejemplo, en cada ciclo se activan todas las bobinas emisoras seleccionadas exactamente una vez y luego se repite el ciclo. El orden en el que se activan las bobinas emisoras viene dado, a este respecto, por la distancia mencionada anteriormente. Si hay un objeto metálico entre las bobinas, se garantiza así que este se caliente localmente en puntos lo más alejados posible. Al cambiar entre las bobinas emisoras, es decir, debido a la activación secuencial, únicamente se genera un poco calor en el objeto.
Por supuesto, también se puede seleccionar un orden diferente durante la activación de las bobinas emisoras individuales. Por ejemplo, se puede maximizar la distancia media entre las bobinas emisoras. Para ello, por ejemplo, se pueden examinar todas las secuencias posibles para la activación de las bobinas emisoras.
Por supuesto, también se puede seleccionar un orden diferente durante la activación de las bobinas emisoras individuales. Por ejemplo, se puede maximizar la distancia media entre las bobinas emisoras. Para ello, por ejemplo, se pueden examinar todas las secuencias posibles para la activación de las bobinas emisoras.
En una forma de realización, el dispositivo de control puede estar configurado para activar, durante la activación secuencial de las bobinas emisoras, cada una de las bobinas emisoras durante una duración de menos de un segundo, en particular de menos de 500 milisegundos, de menos de 250 milisegundos o de menos de 100 milisegundos. Cuanto más tiempo esté expuesto un objeto metálico (si lo hay) a los campos electromagnéticos de una de las bobinas emisoras, más se calentará. Además de la corriente en la bobina, la duración de la activación de cada bobina individual influye también en el calor que se genera en un objeto metálico localmente encima de la bobina emisora. Mediante los períodos de tiempo mencionados se puede seleccionar, en función de la aplicación, la rapidez con la que el dispositivo de control cambia entre las bobinas.
Adicional o alternativamente, el equipo informático también puede determinar la duración dinámicamente basándose en la distancia de las bobinas activadas sucesivamente, aumentando la duración cuando la separación es mayor.
En otra forma de realización adicional o alternativa, se puede especificar un valor máximo para la corriente con la que se hacen funcionar las bobinas emisoras individuales. La duración y el valor máxima de esta corriente se pueden seleccionar basándose en un valor límite para un aporte de energía máximo en un objeto metálico eventualmente situado por encima de la bobina emisora respectiva.
En el caso de una bobina con un factor de acoplamiento alto, se transfiere más energía eléctrica al lado secundario con la misma corriente que con una bobina con un factor de acoplamiento bajo. Por lo tanto, la corriente con la que funcionan las bobinas emisoras individuales se puede maximizar, por ejemplo, para cada bobina emisora según su factor de acoplamiento de tal manera que no se exceda el valor límite para el aporte máximo de energía. La duración de la activación de las bobinas emisoras individuales también se puede variar de modo que el aporte de energía promedio en un objeto metálico no exceda el valor límite predeterminado.
En una forma de realización, el dispositivo de transferencia de energía puede presentar una fuente de corriente alterna o de tensión alterna, que está configurada para generar una corriente alterna o una tensión alterna para activar las bobinas emisoras, y un conmutador que está diseñado para acoplar eléctricamente la fuente de corriente alterna o de tensión alterna de manera controlable a una de las bobinas. El dispositivo de control puede estar configurado para activar el conmutador a fin de activar en cada caso una de las bobinas emisoras. Por lo tanto, se puede activar una pluralidad de bobinas emisoras con una fuente. Por ejemplo, también pueden estar presentes dos fuentes o el conmutador puede acoplar simultáneamente la fuente de corriente alterna o de tensión alterna a dos de las bobinas emisoras. Si hay más de dos bobinas emisoras disponibles, también se pueden utilizar dos bobinas al mismo tiempo para transferir energía eléctrica. Antes de usar dos pares de bobinas, también se puede comprobar, por ejemplo, si la distancia entre los respectivos pares de bobinas es suficientemente grande (mayor que un valor umbral predeterminado).
En una forma de realización, el número predeterminado puede determinarse dinámicamente basándose en un valor límite para el factor de acoplamiento entre la respectiva bobina emisora con una de las bobinas receptoras. Por lo tanto, todos los pares de bobinas cuyos factores de acoplamiento superen el valor límite predeterminado se activan secuencialmente. En lugar de un número fijo de, por ejemplo, 2, 3, 4, 5, 6 o más bobinas emisoras, se determina por tanto dinámicamente cuántas bobinas emisoras se utilizan. Si, por ejemplo, hay 10 bobinas emisoras y 10 bobinas receptoras, y si están situadas en cada caso por parejas directamente una encima de otra, es decir, tienen un factor de acoplamiento alto, los 10 pares de bobinas también se pueden utilizar todos para la transferencia de energía.
Por supuesto, también se puede predeterminar un número mínimo de pares de bobinas que se utilizan al menos para la transferencia de energía. Por ejemplo, se puede predeterminar que siempre se deben utilizar al menos dos pares de bobinas para la transferencia de energía, incluso aunque su factor de acoplamiento se sitúe por debajo del valor límite.
En el caso de que no se encuentren dos bobinas con un factor de acoplamiento suficiente (por ejemplo, un factor de acoplamiento mínimo predeterminado), se puede indicar, por ejemplo, que las bobinas receptoras deben reposicionarse con respecto a las bobinas emisoras.
En una forma de realización, el dispositivo de control puede estar configurado para determinar el factor de acoplamiento en el lado emisor o lado primario para las bobinas emisoras individuales alimentando sucesivamente cada una de las bobinas emisoras con una corriente predeterminada, en particular una corriente alterna, y midiendo la corriente resultante en cada una de las bobinas receptoras. La corriente cuando se mide el factor de acoplamiento puede ser, en particular, menor que la corriente durante la transferencia de energía. A este respecto, no es necesario determinar con exactitud el factor de acoplamiento. Más bien, basta con determinar cualitativamente el factor de acoplamiento. Por lo tanto, basta con determinar en qué bobinas receptoras se mide en cada caso la mayor corriente. Si las bobinas emisoras y receptoras son idénticas, es decir, si presentan, en particular, la misma inductancia, el factor de acoplamiento puede calcularse, sin embargo, aproximadamente como la relación entre la corriente en la bobina receptora y la corriente en la bobina emisora. En caso de diferentes inductancias de las bobinas emisora y receptora, las diferentes inductancias también se pueden tener en cuenta en el cálculo.
En una forma de realización, el dispositivo de control puede estar configurado para determinar el factor de acoplamiento en el lado emisor o lado primario para las bobinas emisoras individuales midiendo la inductancia de las bobinas emisoras cuando las bobinas receptoras están abiertas y cuando las bobinas receptoras están en cortocircuito. Para ello, el dispositivo de control puede presentar un dispositivo de conmutación en el lado receptor o lado secundario, que está configurado para abrir las bobinas receptoras individual o simultáneamente, es decir, no acoplar sus contactos a otros elementos, y para poner las bobinas receptoras en cortocircuito. El factor de acoplamiento se puede determinar entonces como la raíz de uno menos la relación de las inductancias (cortocircuito / abierto) de la bobina emisora respectiva. A este respecto, la inductancia se puede determinar, por ejemplo, basándose en cada caso en una medición de la frecuencia de resonancia de un circuito oscilante con una capacitancia
conocida.
En una forma de realización, el dispositivo de control puede presentar dos equipos informáticos individuales, por ejemplo controladores. A este respecto, uno de los equipos informáticos puede estar dispuesto, por ejemplo, en el lado primario y el otro de los equipos informáticos en el lado secundario. Los equipos informáticos pueden estar en conexión de comunicación entre sí, por ejemplo, a través de una interfaz de comunicación inalámbrica. El equipo informático del lado secundario puede comunicar así al equipo informático del lado primario, por ejemplo, en qué bobina receptora y en qué momento se midió la corriente más grande y/o cómo de grande es la corriente medida. Además, el equipo informático del lado primario puede comunicar al equipo informático del lado secundario, por ejemplo, cuándo y qué bobinas receptoras deben abrirse o ponerse en cortocircuito y a través de qué pares de bobinas se lleva a cabo finalmente la transferencia de energía.
Las configuraciones y perfeccionamientos anteriores se pueden combinar entre sí según se desee, siempre que tenga sentido. Otras posibles configuraciones, perfeccionamientos e implementaciones de la invención también comprenden combinaciones no mencionadas explícitamente de características de la invención descritas anteriormente o que se describirán a continuación en relación con los ejemplos de realización. En particular, el experto en la materia también podrá añadir, a este respecto, aspectos individuales como mejoras o complementos a la forma básica respectiva de la presente invención.
Breve descripción de los dibujos
La presente invención se explica a continuación con más detalle con ayuda de los ejemplos de realización especificados en las figuras esquemáticas de los dibujos. A este respecto, muestran:
la Fig. 1 un diagrama de bloques de una forma de realización de un dispositivo de transferencia de energía de acuerdo con la invención;
la Fig. 2 un diagrama de bloques de otra forma de realización de un dispositivo de transferencia de energía de acuerdo con la invención;
la Fig. 3 un diagrama de flujo de una forma de realización de un procedimiento de transferencia de energía de acuerdo con la invención; y
la Fig. 4 un diagrama para ilustrar la activación de las bobinas emisoras de una forma de realización de un dispositivo de transferencia de energía de acuerdo con la invención.
En todas las figuras, los elementos y dispositivos idénticos o funcionalmente idénticos, a menos que se especifique lo contrario, llevan las mismas referencias.
Formas de realización de la invención
La figura 1 muestra un dispositivo de transferencia de energía 1 para la transferencia sin contacto de energía eléctrica, por ejemplo para cargar baterías en un aparato electrónico.
El dispositivo de transferencia de energía 1 presenta en el lado primario, es decir, en el lado emisor, 15 bobinas emisoras 2, 3. Únicamente la primera y la última bobina emisora 2, 3 están provistas de referencias para mayor claridad. Las bobinas emisoras están dispuestas en una matriz de 3x5, tres filas y cinco columnas, de bobinas emisoras 2, 3. Se entiende que esta disposición es únicamente a modo de ejemplo. Por supuesto, en función de la aplicación, se puede seleccionar un número diferente de bobinas emisoras 2 , 3 o una disposición diferente de las bobinas emisoras 2, 3. De manera análoga a la disposición de las bobinas emisoras 2, 3, hay representadas 15 bobinas receptoras 4, 5 en el lado receptor o secundario. También en este caso, para mayor claridad, únicamente la primera y la segunda bobina receptora 4, 5 están provistas de referencias.
Además, está representado un dispositivo de control 6, que está acoplado a las bobinas emisoras 2, 3 para activarlas o aplicar a las mismas una corriente alterna o una tensión alterna, en un modo de transferencia de energía. Sin embargo, el dispositivo de control 6 no activa todas las bobinas emisoras 2, 3 ni unas seleccionadas de forma aleatoria. Más bien, el dispositivo de control 6 activa un número predeterminado de bobinas emisoras 2, 3 secuencialmente, es decir, una tras otra. Esto hace que la energía eléctrica sea transferida de manera continua entre las bobinas emisoras 2, 3 y las bobinas receptoras 4, 5. Al mismo tiempo, el lugar en el que se transfiere la energía eléctrica cambia continuamente. Si un objeto metálico se encuentra entre las bobinas emisoras 2, 3 y las bobinas receptoras 4, 5, por lo tanto, solo se calienta localmente y durante un corto tiempo hasta que se activa la siguiente bobina emisora 2, 3.
En particular, en el caso de aparatos móviles, como teléfonos inteligentes, puede suceder que estos no estén colocados exactamente encima de las bobinas emisoras 2, 3 y, por lo tanto, las bobinas emisoras 2, 3 y las bobinas
receptoras 4, 5 no estén exactamente una encima de otra. Por tanto, puede darse el caso de que haya bobinas emisoras 2, 3 y bobinas receptoras 4, 5 fuertemente acopladas entre sí que no estén en el mismo lugar en la disposición geométrica matricial de las bobinas.
Para hacer la transferencia de energía lo más eficiente posible, el dispositivo de control 6 puede determinar, en un modo de identificación, un factor de acoplamiento con una de las bobinas receptoras 4, 5 para cada una de las bobinas emisoras 2, 3. El dispositivo de control 6 puede entonces utilizar las bobinas emisoras 2, 3 con el mayor factor de acoplamiento para la transferencia de energía. A este respecto, el número de bobinas emisoras 2, 3 que se van a utilizar puede estar predeterminado, por ejemplo. Por ejemplo, se puede predeterminar en una aplicación que las cuatro bobinas emisoras 2, 3 con los cuatro mayores factores de acoplamiento se utilicen para la transferencia de energía. Alternativamente, el número de bobinas emisoras 2, 3 que se utilizarán se puede determinar individualmente. Por ejemplo, se puede predeterminar que se utilicen todas las bobinas emisoras 2, 3 cuyo factor de acoplamiento se sitúe por encima de un valor umbral predeterminado. Cualquier variable que permita una afirmación cualitativa acerca del factor de acoplamiento real también se puede considerar como un factor de acoplamiento. Por ejemplo, una corriente medida en una bobina receptora 4, 5 puede señalarse como el factor de acoplamiento si se conoce la corriente en la bobina emisora 2, 3.
Para mantener el aporte de energía local en un objeto metálico y, por lo tanto, su calentamiento lo más bajo posible, el equipo de control 6, durante la activación secuencial de las bobinas emisoras 2, 3, puede activar en cada caso aquella siguiente bobina emisora 2, 3 que presente la mayor distancia respecto a la última bobina emisora 2, 3 activada. Se entiende que esto no significa alternar entre las dos bobinas emisoras 2, 3 más alejadas entre sí cuando hay más de dos bobinas emisoras 2, 3 disponibles para la transferencia de energía. Más bien, el equipo informático 6 puede determinar un orden para la activación de las bobinas emisoras 2, 3 de modo que las bobinas emisoras 2, 3 activadas directamente una tras otra estén lo más alejadas posible o se maximice la distancia promedio entre las bobinas emisoras 2, 3 activadas sucesivamente. A este respecto, el dispositivo de control 6 puede activar cada una de las bobinas emisoras 2, 3 durante un período de tiempo predeterminado, por ejemplo, menos de 1 s o 500 ms, menos de 250 ms o menos de 100 ms.
Alternativamente, el equipo informático 6 también puede determinar la duración dinámicamente basándose en la distancia de las bobinas activadas sucesivamente, aumentando la duración cuando la separación es mayor.
La figura 2 muestra un dispositivo 10 de transferencia de energía de acuerdo con la invención que se basa en el dispositivo de transferencia de energía 1. Además de las 15 bobinas emisoras, tres de las cuales están designadas con 11, 12, 13, y las bobinas receptoras 14, 15, el dispositivo de transferencia de energía 10 presenta una corriente alterna 19 y un conmutador 20. La fuente de corriente alterna 19 puede ser, por ejemplo, un inversor o convertidor. Sin embargo, la fuente de corriente alterna 19 también puede ser, por ejemplo, un transformador que transforma una tensión de red en la tensión necesaria y que presenta un regulador de corriente correspondiente.
Además, el dispositivo de control 16 está dividido en dos partes. A este respecto, un equipo informático 17 está dispuesto en el lado emisor o primario. Un segundo equipo informático 18 está dispuesto en el lado receptor o secundario. Los dos equipos informáticos 17 y 18 pueden comunicarse de manera inalámbrica entre sí. Para ello, por ejemplo, se puede modular la corriente alterna con la que se activan las bobinas emisoras 11, 12, 13. Alternativamente, puede estar prevista una interfaz de comunicación independiente, por ejemplo, NFC, Bluetooth, WLAN o similar.
El equipo informático 17 activa el conmutador 20 de modo que en cada caso la bobina emisora 11, 12, 13 deseada reciba energía eléctrica, en este caso, por tanto, la corriente alterna de la fuente 19. El conmutador 20 está acoplado, únicamente de manera esquemática, a tres de las bobinas emisoras 11, 12, 13. Se entiende que el conmutador 20 está configurado para activar todas las bobinas emisoras 11, 12, 13. Además, el conmutador 20 también puede estar configurado para activar varias bobinas emisoras 11, 12, 13 al mismo tiempo. Por ejemplo, las cuatro bobinas emisoras en las esquinas de la matriz podrían presentar un factor de acoplamiento alto. En tal caso, las dos bobinas emisoras en cada caso opuestas podrían activarse simultáneamente.
Los equipos informáticos 17 pueden determinar el factor de acoplamiento en el lado emisor o lado primario para las bobinas emisoras 11, 12, 13 individuales, por ejemplo, alimentando las bobinas emisoras 11, 12, 13 con una corriente predeterminada, en particular una corriente alterna. Al mismo tiempo, los equipos informáticos 18 pueden medir en cada caso la corriente en las bobinas receptoras 14, 15 individuales en el lado receptor o secundario y transmitir esta información al equipo informático 17. Sobre la base de la magnitud de la corriente, este puede identificar el par de bobinas o los pares de bobinas con el mayor acoplamiento. Alternativamente, el equipo informático 18 también puede transmitir únicamente la información sobre el valor del factor de acoplamiento para la respectiva bobina emisora 11 , 12, 13. Como se describió anteriormente, el factor de acoplamiento puede determinarse únicamente de manera cualitativa, por ejemplo, basándose en una medición de corriente en el lado secundario. Una determinación cualitativa de este tipo es suficiente para identificar las bobinas emisoras 11, 12, 13 que se han de utilizar para la transferencia de energía. En el caso de la determinación cualitativa, por ejemplo, la magnitud de corriente en las bobinas receptoras 14, 15 puede usarse como variable de comparación.
Los equipos informáticos 17 pueden determinar alternativamente el factor de acoplamiento en el lado emisor o lado primario para las bobinas emisoras 11, 12, 13 individuales, por ejemplo, midiendo la inductancia de las bobinas emisoras 11, 12, 13 con las bobinas receptoras 14, 15 abiertas y con las bobinas receptoras 14, 15 en cortocircuito. Para ello, los equipos informáticos 18 pueden presentar un dispositivo de conmutación en el lado receptor o secundario, que está configurado para abrir o poner en cortocircuito las bobinas receptoras 14, 15 de manera individual o simultánea. El factor de acoplamiento se puede determinar entonces como la raíz de uno menos la relación de las inductancias (cortocircuito / abierto) de la bobina emisora 11, 12, 13 respectiva. El equipo informático 17 puede determinar la inductancia, por ejemplo, en cada caso basándose en una medición de la frecuencia de resonancia de un circuito oscilante con una capacitancia conocida.
La figura 3 muestra un diagrama de flujo de un procedimiento de transferencia de energía para la transferencia sin contacto de energía eléctrica.
El procedimiento prevé proporcionar S1 una pluralidad de bobinas emisoras 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31,32 y una pluralidad de bobinas receptoras 4, 5, 14, 15. Además, en un modo de transferencia de energía, se activa secuencialmente S2 un número predeterminado de bobinas emisoras 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32.
Al activar las bobinas emisoras 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31,32 se puede generar una corriente alterna o una tensión alterna y proporcionarse cíclica o secuencialmente en cada caso a la correspondiente bobina emisora 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32. A este respecto, el número de bobinas emisoras 2 , 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32 que se han de activar puede determinarse, por ejemplo, dinámicamente basándose en un valor límite para el factor de acoplamiento entre las respectivas bobinas emisoras 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32 con una de las bobinas receptoras.
Para identificar las bobinas emisoras 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32 que se deberán utilizar para la transferencia de energía se puede identificar, en un modo de identificación, para cada una de las bobinas emisoras 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32 en cada caso su factor de acoplamiento con una de las bobinas receptoras 4, 5, 14, 15. En el modo de transferencia de energía, las bobinas emisoras 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32 que se han de activar pueden seleccionarse, conforme al factor de acoplamiento, partiendo de la bobina con el mayor factor de acoplamiento.
El aporte de energía local y, por lo tanto, el calentamiento local de un objeto metálico se puede minimizar si, durante la activación secuencial de las bobinas emisoras 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32, se activa en cada caso aquella siguiente bobina emisora 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32 que presente la mayor distancia respecto a la última bobina emisora 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32 activada. Al activar secuencialmente las bobinas emisoras 2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32, pueden activarse en cada caso durante una duración de menos de un segundo, en particular de menos de 500 milisegundos, de menos de 250 milisegundos o de menos de 100 milisegundos.
La figura 4 muestra un diagrama para ilustrar la activación de las bobinas emisoras 30, 31, 32. Las bobinas emisoras 30, 31, 32 están dispuestas en una matriz con 15 bobinas emisoras, tal como se muestra también en las figuras 1 y 2. Las bobinas emisoras 30, 31, 32 están representadas en líneas discontinuas e indican las tres bobinas emisoras 30, 31, 32 con el mayor factor de acoplamiento respecto a correspondientes bobinas receptoras.
El diagrama, junto a las bobinas emisoras 30, 31, 32 está representado cómo se activan las bobinas emisoras 30, 31, 32 individuales. Puede observarse que en cada caso solo una de las bobinas emisoras 30, 31, 32 se activa al mismo tiempo. Primero se activa la bobina emisora 30, a continuación la bobina emisora 31 y finalmente la bobina emisora 32, Esta secuencia se repite continuamente durante todo el proceso de carga.
Aunque la presente invención se ha descrito anteriormente con ayuda de ejemplos de realización preferidos, no está limitada a los mismos, sino que puede modificarse de diversas formas.
Claims (10)
1. Dispositivo de transferencia de energía (1, 10) para la transferencia sin contacto de energía eléctrica, con una pluralidad de bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) y una pluralidad de bobinas receptoras (4, 5, 14, 15), y
con un dispositivo de control (6, 16) que está configurado para activar secuencialmente un número predeterminado de bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) en un modo de transferencia de energía, caracterizado por que el dispositivo de control (6, 16) está configurado, durante la activación secuencial de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32), para activar en cada caso aquella siguiente bobina emisora (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) que presente la mayor distancia respecto a la última bobina emisora (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) activada.
2. Dispositivo de transferencia de energía (1, 10) según la reivindicación 1, en donde el dispositivo de control (6, 16) está configurado para identificar, en un modo de identificación, para cada una de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31,32) en cada caso el factor de acoplamiento con las bobinas receptoras (4, 5, 14, 15) individuales y, conforme al factor de acoplamiento, seleccionar las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) activadas en el modo de transferencia de energía partiendo del par de bobinas con el mayor factor de acoplamiento.
3. Dispositivo de transferencia de energía (1, 10) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo de control (6, 16) está configurado, durante la activación secuencial de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32), para activar cada una de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) durante una duración de menos de un segundo, en particular de menos de 500 milisegundos, de menos de 250 milisegundos o de menos de 100 milisegundos.
4. Dispositivo de transferencia de energía (1, 10) según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta una fuente de corriente alterna (19), que está configurada para generar una corriente alterna para activar las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32), y un conmutador (20), que está configurado para acoplar eléctricamente la fuente de corriente alterna (19) de manera controlable a una de las bobinas,
en donde el dispositivo de control (6, 16) está configurado para activar el conmutador (20) con el fin de activar en cada caso una de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32).
5. Dispositivo de transferencia de energía (1, 10) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo de control (6, 16) está configurado para determinar dinámicamente el número predeterminado basándose en un valor límite para el factor de acoplamiento entre las respectivas bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) con una de las bobinas receptoras, estando configurado el dispositivo de control (6, 16) para activar secuencialmente solo aquellos pares de bobinas cuyos factores de acoplamiento se sitúen por encima del valor límite predeterminado.
6. Procedimiento de transferencia de energía para la transferencia sin contacto de energía eléctrica, que presenta:
proporcionar (S1) una pluralidad de bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) y una pluralidad de bobinas receptoras (4, 5, 14, 15), y
en un modo de transferencia de energía, activar secuencialmente (S2) un número predeterminado de bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32),
caracterizado por que, durante la activación secuencial de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32), se activa en cada caso aquella siguiente bobina emisora (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) que presente la mayor distancia respecto a la última bobina emisora (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) activada.
7. Procedimiento de transferencia de energía según la reivindicación 6, en donde, en un modo de identificación, para cada una de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) se identifica en cada caso el factor de acoplamiento con las bobinas receptoras (4, 5, 14, 15) individuales, y
conforme al factor de acoplamiento, se seleccionan las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) activadas en el modo de transferencia de energía partiendo del par de bobinas con el mayor factor de acoplamiento.
8. Procedimiento de transferencia de energía según una de las reivindicaciones 6 o 7 anteriores, en donde, durante la activación secuencial de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32), se activan cada una de las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) durante una duración de menos de un segundo, en particular de menos de 500 milisegundos, de menos de 250 milisegundos o de menos de 100 milisegundos.
9. Procedimiento de transferencia de energía según una de las reivindicaciones 6 a 8 anteriores, que presenta generar una corriente alterna para activar las bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) y, en cada caso, acoplar eléctricamente la corriente alterna a las correspondientes bobinas emisoras (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32).
10. Procedimiento de transferencia de energía según una de las reivindicaciones 6 a 9 anteriores, en donde el número predeterminado se determina dinámicamente basándose en un valor límite para el factor de acoplamiento entre la respectiva bobina emisora (2, 3, 11, 12, 13, 30, 31, 32) con una de las bobinas receptoras, activándose
secuencialmente solamente aquellos pares de bobinas cuyos factores de acoplamiento se sitúen por encima del valor límite predeterminado.
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