CN106796303B - 用于感应充电设备的异物识别的方法以及感应充电设备 - Google Patents
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Abstract
提出一种用于具有振荡回路(24)的感应充电设备(10)的异物识别的方法，该感应充电设备尤其用于手持式工具机，其中，检测所述振荡回路(24)的谐振频率(fR)和属于该谐振频率的实际品质因数(QI(fR))并且接下来将所述实际品质因数(QI(fR))与取决于所述谐振频率(fR)的期望品质因数(QS(fR))进行比较，并且根据定义的期望品质因数区域(qS)做出关于存在异物(11)的判断。根据本发明，所述方法设置：使所述期望品质因数区域(qS)的上边界(qSo)和/或下边界(
)与所述实际品质因数(QI(fR))的变化过程彼此匹配。另外，本发明涉及用于执行所述根据本发明的方法的具有振荡回路(24)和控制与调节单元(22)的感应充电设备(10)。
Description
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求分类的一种用于感应充电设备的异物识别的方法以及一种感应充电设备。
背景技术
已知的是：无线地给蓄电池驱动的手持式设备——例如牙刷、移动通信设备、电驱动的手持式工具等充电。对此，使用电磁场用于从感应充电设备至手持式设备的蓄电池设备的感应式能量传输，其中，感应充电设备和蓄电池设备或手持式设备分别具有线圈，这些线圈能够以小间距彼此定位并且一起基本上构成变压器。
在电磁场的范围中的设备和导电异物可以形成加热异物的涡流。如果异物是可磁化的，那么也可能通过重新磁化损耗或磁滞损耗加热异物。所述加热可能是显著的，从而感应式充电系统的运行的可靠性不再能够保证。除此之外，异物可以从电磁场中吸取能量，从而干扰了至蓄电池设备的能量传输。
从DE 10 2012 205 693 A1中已知感应式充电系统，该充电系统具有用于至蓄电池设备的无线能量传输的感应充电设备，其中，具有充电线圈的感应充电设备的谐振变压器产生交变电磁场。确定装置设置用于根据谐振变压器处的电参数检测充电线圈的区域中的对象。除此之外，感应充电设备包括用于改变谐振变压器的品质因数的控制与调节单元，以便允许低品质因数情况下的能量传输和高品质因数情况下的对象检测。
从还未公开的DE 10 2013 212 588中还已知用于感应充电设备的异物识别的方法，其中，检测感应充电设备的振荡回路的谐振频率和属于该谐振频率的实际品质因数，并且接下来将实际品质因数与取决于谐振频率的期望品质因数进行比较。然后根据所定义的期望品质因数区域，做出关于存在异物的判断。
发明内容
本发明的任务是：进一步改善从现有技术中已知的用于感应充电设备的异物识别的方法以及相应的感应充电设备并且提高异物的识别准确性。
根据本发明设置：用于感应充电设备的异物识别的方法使期望品质因数区域的上边界和/或下边界与实际品质因数的变化过程彼此匹配。以这种方式，可以减小期望品质因数区域(在该品质因数区域内保证感应式充电系统的无错误充电运行)，这导致对由于异物而产生的错误情况的识别的更高的精确度和敏感度。
在一种有利构型中设置：如此在最大期望品质因数与最小期望品质因数内改变期望品质因数区域的上边界和/或下边界，从而期望品质因数区域的上边界和/或下边界的变化过程很大程度上相应于期望品质因数的变化过程。由此，在实际品质因数与上边界或下边界之间的间距基本上保持不变的情况下，减小有效的期望品质因数区域。结果是：可以尤其在蓄电池设备相对于感应设备的至少一个充电线圈的更严重错误定位的情况下，以谐振频率的更大的值和实际品质因数的更大的值——也就是说在最大允许的谐振频率附近——提高异物识别的准确性。
在替代的构型中设置：借助修正因数如此修正实际品质因数，从而实际品质因数的变化过程是线性的和/或恒定的。修正因数例如定义为实际品质因数的反比例函数(Inverse)。但是，修正因数也可以作为固定的修正曲线存储在感应充电设备的存储器中。在有利的方式中，在实际品质因数与上边界或下边界之间的间距基本上保持不变的情况下，减小期望品质因数区域的最大期望品质因数并且增大期望品质因数区域的最小期望品质因数，这导致期望品质因数区域的减小。为此还设置：也将期望品质因数区域的上边界和/或下边界与修正因数相乘，由此，期望品质因数区域获得基本上矩形的区域。因此，能够与谐振频率无关地实现用于异物识别的非常简单的比较以及异物识别的保持不变的准确性。
另外，本发明涉及一种具有振荡回路和控制与调节单元的感应充电设备，该感应充电设备尤其用于手持式工具机，该感应充电设备用于执行根据本发明的用于异物识别的方法，其中，控制与调节单元使期望品质因数区域的上边界和/或下边界与实际品质因数的变化过程彼此匹配。
本发明的其他优点通过从属权利要求中说明的特征以及由附图和以下描述得出。
附图说明
以下根据图1至5示例性地阐述本发明，其中，附图中相同的参考标记表明具有相同功能的相同组件。
图1以示意图示出用于执行根据本发明的用于异物识别的方法的感应充电设备以及待充电的蓄电池设备；
图2以示意性曲线图的形式示出根据现有技术的感应充电设备的控制与调节单元的关系表；
图3以示意性曲线图示出感应充电设备的控制与调节单元的根据本发明的关系表的第一实施例；
图4以示意性曲线图示出感应充电设备的控制与调节单元的根据本发明的关系表的第二实施例。
具体实施方式
图1示出用于执行根据本发明的用于识别异物11的方法的感应充电设备10。图1还示出用于未示出的手持式工具机的待充电的蓄电池设备12。感应充电设备10构成充电系统14的初级侧并且设置用于给蓄电池设备12充电，该蓄电池设备构造为手持式工具蓄电池或具有配装蓄电池的手持式工具机。然而原则上也可以设想，借助感应充电设备10给对于本领域技术人员有意义的其他蓄电池设备来充电。
图1示出在充电运行中的感应充电设备10和待充电的蓄电池设备12。在此，蓄电池设备12布置在感应充电设备10的壳体16的上侧上并且通过感应充电设备10的至少一个充电线圈18无线地充电。感应充电设备10具有充电电子单元20，该充电电子单元在其侧包括控制与调节单元22以及具有至少一个充电线圈18的振荡回路24。
感应充电设备10的控制与调节单元22设置用于确定谐振频率fR和属于该谐振频率的实际品质因数QI(fR)。此外，控制与调节单元22设置用于将实际品质因数QI(fR)与取决于谐振频率fR的期望品质因数QS(fR)进行比较。为此目的，控制与调节单元22具有存储器26，在该存储器中存储有关系表，该关系表对于所求取的谐振频率fR包含具有多个期望品质因数QS(fR)的期望品质因数区域qS(为此也参见关于图2的以下实施方案)。
在感应充电设备10的充电运行期间，以规律的间距执行异物识别。在异物识别时检查：可能妨害充电运行的一个或多个异物11是否位于感应充电设备10与蓄电池设备12之间或简单地仅位于感应充电设备10上和/或是否危害操作者或感应充电设备10。异物识别如此根据在还未公开的DE 10 2013 212 588中描述的方法进行，从而首先确定谐振频率fR和属于该谐振频率的实际品质因数QI(fR)。接下来，将实际品质因数QI(fR)与取决于谐振频率fR的期望品质因数QS(fR)进行比较，以便最后根据所定义的期望品质因数区域qS做出关于以下问题的判断：存在还是不存在至少一个异物11。
图2以示意性曲线图形式示出控制与调节单元22的在存储器26中存储的关系表，其中，谐振频率fR绘制在横坐标上并且品质因数Q绘制在纵坐标上。曲线图分成三个区域30、32、34。第一区域30由对于蓄电池设备12的运行的期望品质因数区域qS构成。如果实际品质因数QI(fR)处在区域30的上边界qSo与下边界
之内，则认为：没有异物11位于感应充电设备10与蓄电池设备12之间的区域中。还认为：蓄电池设备12放置在感应充电设备10上并且应该被充电。第二区域32由对于不带蓄电池设备12的运行的期望品质因数区域qS构成。如果实际品质因数QI(fR)处在区域32的上边界qSo与下边界
之内，则认为：没有异物11位于感应充电设备10上。还认为：没有蓄电池设备12位于感应充电设备10上。
包围第一区域30和第二区域32的第三区域34由错误区域构成。如果实际品质因数QI(fR)处在所述区域34中，则认为：存在任意的错误或者蓄电池设备12相对于感应充电设备10如此差地定位，从而不能够或仅能够非常受限地给蓄电池设备12充电。在此，错误既可以在感应充电设备10中、在蓄电池设备12中又可以在充电系统14的周围环境中。第三区域34具有两个部分区域34'、34"。在此，第三区域34的第一部分区域34'在品质因数Q方面布置在第一区域30的下边界
以下。如果实际品质因数QI(fR)处在第一部分区域34'内，则认为：至少一个异物11位于感应充电设备10与蓄电池设备12之间。第三区域34的第二部分区域34"在品质因数Q方面布置在第二区域32的下边界
以下。如果实际品质因数QI(fR)处在第二部分区域34"中，则认为：至少一个异物11位于感应充电设备10上。
在此，以下在图2中可识别的非线性关系适用于实际品质因数QI(fR)的变化过程，所述非线性关系妨碍期望品质因数区域qS内的可靠的异物识别。如果蓄电池设备12与感应设备10之间的间距增大，那么不仅谐振频率fR而且实际品质因数QI(fR)升高。当与方向无关地在感应设备10的表面上在其最佳位置——至少一个充电线圈18的中心——以外移动或定位蓄电池设备12时，可以观察到相应的现象。这两种情况完全描述经常出现的情景。蓄电池设备12在感应设备10上的横向移动必须是允许的，因为使用者通常将蓄电池设备12不精确地放置在感应设备10的至少一个充电线圈18的上方中心。这种情况尤其在以下出现：感应设备10具有平的表面，该平的表面没有用于蓄电池设备12的机械引导辅助。另外，也可能由于蓄电池设备12与感应设备10之间的异物11而竖直地移动。
根据本发明现在设置：使期望品质因数区域qS的上边界qSo和/或下边界
与所述实际品质因数QI(fR)的变化过程彼此匹配。以下的图3和图4示出对于第一区域30的这种情况。
在图3中，期望品质因数区域qS的上边界qSo和/或下边界
如此在最大期望品质因数QSmax与最小期望品质因数QSmin内改变，从而期望品质因数区域的上边界和/或下边界的变化过程很大程度上相应于实际品质因数QI(fR)的变化过程。由此，在实际品质因数QI(fR)与上边界或下边界qSo、
之间的间距基本上保持不变的情况下，减小有效的期望品质因数区域qS(在所述有效的期望品质因数区域内允许无错误的充电运行)。结果是：尤其在蓄电池设备12相对于感应设备10的至少一个充电线圈18的更严重错误定位的情况下，以谐振频率fR的更大的值和实际品质因数QI(fR)的更大的值——也就是说在最大允许的谐振频率fRmax的附近——提高异物识别的准确性。
在图4中，有效的期望品质因数区域qS也相对于图3明显地减小。然而现在，与图3不同的是，如此修正实际品质因数QI(fR)，从而其变化过程是线性的和/或恒定的，从而在实际品质因数QI(fR)与上边界或下边界qSo、
之间的间距基本上保持不变的的情况下，减小最大期望品质因数QSmax并且增大最小期望品质因数QSmin。在此，实际品质因数QI(fR)的线性化通过与其反比例函数K＝Q0/QI(fR)或与提前在存储器26中存储的、相应的修正因数K的相乘实现，其中，Q0描述提前定义的参考品质因数。由于QI(fR)的线性化，期望品质因数区域qS获得基本上矩形的区域，这能够实现用于异物识别的非常简单的比较。此外，所述匹配与谐振频率fR无关地实现异物识别的保持不变的准确性。替代地或补充地，也可以将期望品质因数区域qS的上边界和/或下边界qSo、
与修正因数K相乘，以便线性化其变化过程。
最后还指出：本发明的所示出的实施例既不受限于附图中示出的曲线变化过程也不受限于根据图1的感应式的充电系统的构型。
Claims (9)
1.一种用于具有振荡回路(24)的感应充电设备(10)的异物识别的方法，其中，检测所述振荡回路(24)的谐振频率(fR)和属于该谐振频率的实际品质因数(QI(fR))，并且接下来将所述实际品质因数(QI(fR))与取决于所述谐振频率(fR)的期望品质因数(QS(fR))进行比较，并且根据定义的期望品质因数区域(qS)做出关于存在异物(11)的判断，其特征在于，使所述期望品质因数区域(qS)的上边界(qSo)和/或下边界(qSu)与所述实际品质因数(QI(fR))的变化过程彼此匹配，使得实际品质因数与所述期望品质因数区域(qS)的上边界或下边界之间的间距基本上保持不变。
2.根据权利要求1所述的异物识别的方法，其特征在于，如此在最大期望品质因数(QSmax)与最小期望品质因数(QSmin)内改变所述期望品质因数区域(qS)的所述上边界(qSo)和/或所述下边界(qSu)，从而所述期望品质因数区域的上边界和/或下边界的变化过程相应于所述实际品质因数(QI(fR))的变化过程。
3.根据权利要求1所述的异物识别的方法，其特征在于，如此借助修正因数(K)修正所述实际品质因数(QI(fR))，从而所述实际品质因数是线性的和/或恒定的。
4.根据权利要求3所述的异物识别的方法，其特征在于，将所述期望品质因数区域(qS)的所述上边界(qSo)和/或所述下边界(qSu)相对于经修正的实际品质因数(QI(fR))的变化过程的间距保持基本上不变。
5.根据上述权利要求3或4中任一项所述的异物识别的方法，其特征在于，将所述期望品质因数区域(qS)的所述上边界(qSo)和/或所述下边界(qSu)与所述修正因数(K)相乘。
6.根据权利要求5所述的异物识别的方法，其特征在于，所述修正因数(K)定义为所述实际品质因数(QI(fR))的反比例函数。
7.根据权利要求1所述的异物识别的方法，其特征在于，该感应充电设备(10)用于手持式工具机。
8.一种感应充电设备(10)，该感应充电设备具有振荡回路(24)和控制与调节单元(22)，其中，所述控制与调节单元(22)检测所述振荡回路(24)的谐振频率(fR)和属于该谐振频率的实际品质因数(QI(fR))，并且接下来将所述实际品质因数(QI(fR))与取决于所述谐振频率(fR)的期望品质因数(QS(fR))进行比较，并且根据所定义的期望品质因数区域(qS)做出关于存在异物(11)的判断，其特征在于，所述控制与调节单元(22)使所述期望品质因数区域(qS)的上边界(qSo)和/或下边界(qSu)与所述实际品质因数(QI(fR))的变化过程彼此匹配，使得实际品质因数与所述期望品质因数区域(qS)的上边界或下边界之间的间距基本上保持不变。
9.根据权利要求8所述的感应充电设备(10)，其特征在于，该感应充电设备(10)用于手持式工具机。
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