CN109643911B - 充电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电设备(10)、尤其感应式蓄电池充电设备、尤其用于手持式工具机(12)的充电设备，具有至少一个用于对至少一个能量存储器(16)进行无线充电的充电单元(14)，和具有至少一个计算单元(18)，所述计算单元设置为用于至少借助将至少一个充电特征参量与至少一个正常值范围(20)比较来在充电时识别至少一个干扰因素。本发明提出，所述计算单元(18)设置为用于借助至少一个来自所述能量存储器(16)的信息确定所述正常值范围(20)。

Description

充电设备

技术领域

背景技术

已经提出一种用于手持式工具机的感应式蓄电池充电设备，具有至少一个用于对能量存储器进行无线充电的充电单元，和具有计算单元，该计算单元设置为用于借助将充电特征参量与正常值范围比较来在充电时识别干扰因素。

发明内容

本发明从一种尤其用于手持式工具机的充电设备、尤其感应式蓄电池充电设备出发，具有至少一个用于对至少一个能量存储器进行无线充电的充电单元，和具有至少一个计算单元，该计算单元设置为用于至少借助将至少一个充电特征参量与至少一个正常值范围比较来识别在充电时的至少一个干扰因素。

提出，计算单元设置为用于至少借助至少一个来自能量存储器的信息来确定正常值范围。

充电设备在上下文中尤其应理解为，尤其无线的和/或感应式的充电器的优选功能良好的组成部分、尤其是子组件和/或结构零部件和/或功能零部件。充电设备尤其可以包括整个充电器。有利地，能量存储器具有至少一个电池、尤其有利地至少一个可重复充电的电池，例如蓄电池组。特别有利地，能量存储器构造为蓄电池组。也可以考虑，能量存储器包括至少一个超级电容器和/或至少一个电容器和/或包括至少一个电解装置和燃料电池的至少一个组合并且有利地包括相应的箱，该箱用于反应气体和/或反应液体，例如氢气、甲烷、甲醇等。优选地，便携式手持式工具机具有至少一个接口，该接口设置为用于尤其无需工具地和/或通过操作者与能量存储器尤其机械地和/或电地连接。能量存储器优选设置为用于以36V的运行电压运用。然而也可以考虑，能量存储器设置为用于以9V或18V或24V或本领域技术人员看起来有意义的其它运行电压运用。优选地，能量存储器构造为能够无需工具地更换。特别优选地，能量存储器设置为用作手持式工具机的能量源。“手持式工具机”在上下文中尤其应理解为一种加工工件的机器，然而有利地是电钻、锤钻和/或电镐、锤凿、锯、刨、起子机、铣削机、打磨机、角磨机、园艺器具、蓄电池起子机和/或多功能工具机。

有利地，充电单元具有至少一个充电电路，该充电电路具有至少一个充电振荡电路。尤其，充电振荡电路包括至少一个充电线圈。优选地，充电单元至少部分地构成充电设备的表面。特别有利地，能量存储器具有至少一个接收器电路，该接收器电路具有至少一个接收器振荡电路。该接收器振荡电路尤其包括至少一个接收器线圈。在充电时，优选在充电单元和能量存储器之间发生感应式能量传递，首选在充电线圈和接收器线圈之间发生感应式能量传递。特别优选地，在充电时，传递给能量存储器的能量存储在能量存储器的能量存储单元，例如电池或超级电容器中。

“计算单元”尤其应理解为一种具有信息输入、信息处理和信息输出的单元。有利地，计算单元具有至少一个处理器、存储器，输入和输出器件、另外的电子构件、运行程序、调节例程、控制例程和/或计算例程。优选地，计算单元的构件布置在共同的电路板上和/或有利地布置在共同的壳体中。“干扰因素”在上下文中尤其应理解为，至少一个在充电时出现的状况和/或事实，所述状况和/或事实使充电过程与理想化的和/或理想的、尤其低干扰或无干扰的充电过程有区别。

“充电特征参量”在上下文中尤其应理解为，至少一个优选可量化的和/或一维或多维的参数，所述参数至少部分地表征充电。有利地，充电特征参量的特定值能够配属于在充电时的特定状况和/或特定的外部情况。特别有利地，由充电特征参量的特定值能够求取出现特定状况和/或特定的外部情况的至少一个概率。“正常值范围”在上下文中尤其应理解为，充电特征参量的表征正常充电状态、尤其没有干扰因素的正常充电状态的全部可能值。优选地，所述信息存储在能量存储器中和/或尤其能够重复地从能量存储器调用。

优选地，充电设备具有至少一个传感器单元，该传感器单元设置为用于感测至少一个充电参数。特别优选地，传感器单元设置为用于将至少一个包括充电参数的传感器信号传递给计算单元。有利地，计算单元设置为用于至少根据充电参数求取充电特征参量。替代地或附加地可以考虑，计算单元设置为用于根据充电单元的至少一个运行参数，例如充电单元的充电电压的频率和/或幅值和/或相位和/或功率输出和/或功率消耗，求取充电特征参量。

有利地，计算单元设置为用于基于出现充电特征参量的位于正常值范围外的值而识别到干扰因素，尤其是如果该值出现超过特定的时间段，例如超过0.01秒或超过0.1秒或超过1秒或超过10秒和/或在特定的时间段内重复地出现。

通过充电设备的根据本发明的构型可以实现在可靠和/或无误的充电方面的有利特性。有利地，可以避免错误的充电过程。此外，可以使得能够有利地识别异物，所述异物阻碍充电过程或使充电过程变得不可能。尤其可使得能够快速和/或可靠和/或精确地识别异物。此外，可以识别到待充电的能量存储器的错误定位和/或损坏。此外，即使存在制造偏差和/或变换的周围环境参数但仍可以可靠地识别和/或适配充电参数。有利地，不同的能量存储装置可以用同一充电设备充电和/或被同一充电设备识别。尤其可对于充电设备和能量存储器的不同组合，使得能够实现可靠的异物识别。

在本发明的一个有利构型中提出，干扰因素是存在异物、尤其在充电单元的附近区域中存在物体。“附近区域”在上下文中尤其应理解为，具有与充电单元的间距小于约10cm、有利地小于约5cm并且特别有利地小于约2cm的点的区域。干扰因素例如可以是在充电时和/或在尝试充电时在充电单元和能量存储器之间存在异物、尤其物体。替代地或附加地，干扰因素可以是在所述附近区域中、例如在充电设备上和/或旁和/或下存在尤其感应的和/或磁性的和/或铁磁性的物体。有利地，计算单元设置为用于在识别到干扰因素的情况下向使用者生成至少一个通知，例如呈警告音和/或光信号和/或在充电设备的显示器上的文本和/或图像和/或符号消息的形式。

在本发明的一个特别有利的构型中提出，所述信息包括至少一个校准曲线、尤其能量存储器的校准曲线，该校准曲线位于正常值范围内。计算单元优选由校准曲线求取正常值范围，尤其作为围绕校准曲线的多维、优选二维区域。特别优选地，计算单元求取出正常值范围，作为从校准曲线的点出发的偏差间隔的总体。有利地，计算单元设置为用于借助至少一个内插、例如借助线性内插或多项式内插求取位于校准曲线的点之间的中间点。由此可以有利地基于待充电的能量存储器的特性识别到在按规定充电。

在本发明的一个优选构型中提出，正常值范围和尤其校准曲线具有与在充电时能量存储器和充电单元之间的间距的相关性。尤其，正常值范围包括相应于在0至20毫米之间、有利地在0至10毫米之间并且特别有利地在0至6毫米之间的间距的点。由此可以有利地识别能量存储器在充电时的正确定位。

在本发明的一个特别优选的构型中提出，正常值范围包括尤其具有充电设备和能量存储器的系统的特定谐振频率和特定品质因数的点。尤其，校准曲线包括一定数量的点，所述点的特征分别在于品质因数的特定值和谐振频率的特定值。尤其，校准曲线的每个点能够配属于能量存储器和充电单元之间的特定间距。有利地，尤其针对充电单元和能量存储器之间的不同间距，正常值范围包括具有特定谐振频率和特定品质因数的点，所述点在能量存储器充电时通常会在不存在干扰因素和/或仅存在微不足道的干扰因素时出现。由此，可以有利地考虑可测量和/或可量化的特征参量用于识别在无线充电时的干扰因素。

此外提出，充电设备具有存储单元，在该存储单元中储存有充电单元的用于零电位特征参量的至少一个基本值范围。尤其，基本值范围是充电单元的个体化(各个体所特有)的基本值范围。“零电位特征参量”在上下文中尤其应理解为至少一个优选可定量的和/或尤其一维或多维的参数，所述参数至少部分地表征充电单元的在不存在能量存储器时、例如在待机模式中的状态。有利地，零电位特征参量的特定值能够配属于特定的状况和/或特定的外部情况，例如充电单元的在特定周围环境参数的情况下的待机模式，所述特定周围环境参数例如是特定的室温和/或特定的空气压力和/或特定的空气湿度和/或在充电单元的较远周围环境中、尤其在充电单元的所述附近区域之外是否存在特定物体。“基本值范围”在上下文中尤其应理解为零电位特征参量的全部以下可能值，所述可能值表征充电单元的在不存在能量储存器、例如待机模式时的正常状态、尤其无干扰状态。由此，可以有利地储存、尤其以调用就绪的方式储存充电设备的特定于产品的信息，用于精确和/或可靠的状态监控。

替代地或附加地可以考虑，充电设备具有存储器单元，在该存储单元中存储有充电单元的用于零电位特征参量的至少一个基本值。在这种情况下，计算单元有利地设置为用于从基本值确定出充电单元的用于零电位特征参量的基本值范围，尤其是作为围绕基本值的区域。

此外提出，计算单元设置为用于借助将零电位特征参量与基本值范围比较来识别充电单元的零电位状态。优选地，计算单元设置为用于类似于充电特征参量求取零电位特征参量。尤其，零电位特征参量相应于在不存在能量存储器时和/或在充电单元的待机模式中的充电特征参量。由此可使得能够有利地自动地识别待机状态。

借助包括至少一个根据本发明的充电设备和至少一个能量存储器的系统可以实现在可靠和/或无误充电方面的有利特性。

在本发明的一个有利构型中提出，能量存储器具有至少一个数据存储单元，在该数据存储单元中储存有信息。优选地，数据存储单元具有至少一个永久的和/或半永久的、尤其电子的和/或磁的和/或光学的数据存储器，所述数据存储器设置为用于有利地不依赖电流供给地存储至少一个信息。由此可以有利地在充电时和/或为了充电而将参数适配于各个能量存储器。

在本发明的一个特别有利的构型中提出，正常值范围是能量存储器的个体化的正常值范围。尤其，正常值范围包括能量存储器的至少一个尤其在制成能量存储器之后即刻就能求取的个体化校准曲线。由此可使得能够有利地将充电设备适配于各能量存储器并且特别有利地适配于各能量存储器的特性。

此外提出，能量存储器设置为用于将信息尤其无线地传递给充电设备。有利地，能量存储器向充电设备提供用于读取的信息。然而也可以考虑，能量存储器具有至少一个数据传递单元，该数据传递单元设置为用于将信息尤其发送给充电设备。由此可以有利地将能量存储器的个体化信息转发给充电设备。

此外，本发明包括用于对根据本发明的系统进行初始校准的方法，其中，在至少一个校准步骤中，优选地在制成能量存储器之后并且特别优选地在交付和/或销售和/或发送能量存储器之前，确定出用于能量存储器的校准曲线。有利地，校准曲线表征在能量存储器充电时的至少一种行为。由此可使得能够有利地将充电过程适配于不同的能量存储器和/或由制造引起的偏差。

在本发明的一个有利构型中提出，在校准步骤中，针对能量存储器和校准充电单元之间的至少两个、例如三个或四个或五个或十个或20个或50个或100个或更多个或大量的不同间距，确定出包括能量存储器和校准充电单元的校准系统的谐振频率和品质因数。具有谐振频率的特定值和品质因数的特定值的点和/或适配于所述点的函数和/或位于所述点之间的内插曲线段构成校准曲线。优选地，校准充电单元至少基本上与充电单元相同地构造。特别优选地，校准充电单元是至少基本上与充电设备相同地构造的校准充电设备的一部分。“至少基本上相同的”对象在上下文中尤其应理解为，所述对象这样地设计，使得它们分别可以满足共同的功能并且在其结构上除制造公差外区别最多在于对于该共同的功能不重要的各元件。由此可以有利地为了在能量存储器的充电过程中识别干扰因素提供能够配属于各能量存储器的基础。

在本发明的一个特别有利的构型中提出，在至少一个储存步骤中，在能量存储器中优选永久地储存信息，所述信息包括校准曲线，该校准曲线尤其在校准步骤中被求取出。有利地，所述信息在储存步骤中被写入能量存储器的数据存储单元的数据存储器中和/或为了被充电设备读取而储存在能量储存器中、尤其能量储存器的数据存储单元中。

此外提出，在至少一个另外的校准步骤中，优选在制成充电单元之后和特别优选在交付和/或出售和/或发送充电设备之前，确定出在不存在能量存储器时充电单元的品质因数和谐振频率，用于确定出用于零电位特征参量的基本值范围和/或基本值。有利地，在至少一个另外的储存步骤中，在充电设备中、尤其在充电设备的存储单元中储存基本值范围和/或基本值。尤其可以有利地产生用于识别待机状态的信息并且将该信息与充电设备关联。

根据本发明的充电设备在此不应局限于上面所说明的应用和实施方式。尤其，为了满足在此所说明的工作方式，根据本发明的充电设备可以具有与在此提到的数量不同数量的各单个元件、构件和单元。

此外，对于本公开文本中给出的值范围，位于提到的边界内的值也应视为公开的并且能够任意使用。

附图说明

另外的优点由下面的附图说明得出。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求包含多个组合的特征。本领域技术人员也可符合目的地单独考虑所述特征并且将其总结成有意义的其他组合。在附图中示出了：

图1在立体视图中示出具有充电设备和能量存储器的系统，

图2在谐振频率-品质因数-曲线图中示出能量存储器的正常值范围和校准曲线，

图3示出用于系统的初始校准的方法的流程图。

具体实施方式

图1在立体视图中示出包括充电设备10和能量存储器16的系统34。能量存储器16构造为手持式工具机12的可更换的能量存储器。能量存储器16构造为蓄电池组。充电设备10构造为感应式蓄电池充电设备。充电设备10具有充电单元14，该充电单元设置为用于对能量存储器16进行无线充电，尤其借助有利的谐振感应耦合。充电设备10具有计算单元18，该计算单元设置为用于至少借助将至少一个充电特征参量与至少一个正常值范围20比较来在充电时识别至少一个干扰因素。此外，计算单元18设置为用于至少借助至少一个来自能量存储器16的信息确定正常值范围20。

充电设备10具有指示发光器件44，该指示发光器件在当前情况下构造为LED。在识别到干扰因素的情况下，计算单元18激活指示发光器件44，以便通知使用者存在干扰因素，例如借助指示发光器件44的闪烁。替代地或附加地，充电设备可以具有用于使用者信息的显示器和/或发声器。

为了对能量存储器16进行充电，可以将能量存储器16放置或搁置到充电设备10上。在充电时发生充电单元14和能量存储器16之间的感应式能量传递。

干扰因素是在充电单元14的附近区域22中存在异物。异物可以是与手持式工具机12、能量存储器16和充电设备10不同的任意物体、例如躺于或立于充电设备10的表面46上且尤其布置在充电设备10和能量存储器16之间的物体。

在充电时，能量存储器16和充电设备10、尤其充电设备10的充电单元14构成充电电路，该充电电路在充电时的特征在于特定的品质因数和特定的谐振频率，所述特定的品质因数和特定的谐振频率取决于周围环境参数和/或在充电单元14和能量存储器16之间的间距。在图2中示出具有谐振频率轴50和品质因数轴52的示例性的谐振频率-品质因数-曲线图48。充电通过充电特征参量表征，该充电特征参量在充电的每个时刻呈现相应于在曲线图48中的特定点的特定值。充电设备10设置为用于感测充电特征参量，例如借助适合的传感器。在曲线图48中绘制了能量存储器16的正常值范围20。该正常值范围20包括特定谐振频率和特定品质因数的点24,26,28。为了清楚起见，仅三个点24,26,28设有附图标记。实际上，正常值范围20当然包括连续分布的并且因此无限多个点，这些点位于表征正常值范围20的边界内。

所述信息包括至少一个位于正常值范围20内的校准曲线40。该校准曲线40是能量存储器16的个体化的校准曲线。能量存储器16具有数据存储单元36，在该数据存储单元中存储所述信息(参见图1)。在当前情况下，数据存储单元36具有永久的电子存储器。然而，也可以考虑替代的存储器，例如光学存储器或磁存储器。能量存储器16设置为用于将信息传递给充电设备10。在当前情况下，为了传递，数据存储单元36构造为可被充电设备10读取。然而，也可以考虑，能量存储器给充电设备发送信息。

正常值范围20是能量存储器16的个体化的正常值范围。计算单元18确定出正常值范围20作为围绕校准曲线40的区域，其方式是：从校准曲线40的任意点24,26,28——为了清楚起见，仅标明三个点——出发限定偏差间隔，该偏差间隔共同构成正常值范围20。替代地或附加地，可以考虑，计算单元根据校准曲线的斜率和/或积分和/或走势求取正常值范围和/或为了求取正常值范围，附加地参考用于品质因数和/或谐振频率的固定边界值。

正常值范围20具有与在充电时能量存储器16和充电单元14之间的间距的相关性。在当前情况下，校准曲线40的第一点24相应于约0毫米的间距，第二点26相应于约2毫米的间距，第三点28相应于约4毫米的间距。

充电设备10具有存储单元30，在该存储单元中储存有充电单元14的用于零电位特征参量的至少一个基本值范围32(参见图1)。在当前情况下，零电位特征参量相应于在不存在能量存储单元时、尤其在充电单元14的待机模式中的充电特征参量。基本值范围32包括基本值54，该基本值呈现在不存在干扰因素时在待机模式中的零电位特征参量。在当前情况下，充电设备10设置为用于类似于充电特征参量、尤其作为充电特征参量求取零电位特征参量。

如果计算单元18在将充电特征参量与正常值范围20比较时求出：充电特征参量位于正常值范围20内，则得出：不存在干扰因素和/或在无干扰地充电。如果计算单元18在将充电特征参量与基本值范围32比较时求出，充电特征参量处于基本值范围32内，则得出不存在干扰因素和/或无干扰的待机状态。

如果计算单元18在将充电特征参量与正常值范围20比较时求出：充电特征参量处于正常值范围20外并且尤其附加地处于基本值范围32外，则得出存在干扰因素。在当前情况下，计算单元18设置为用于除充电特征参量外还处理表征充电单元14的功率输出的消耗特征参量。例如，如果充电特征参量位于正常值范围20外并且消耗特征参量指示出能量存储器的充电和/或如果充电特征参量位于基本值范围32外并且消耗特征参量指示出充电单元的待机状态，则同样可以推导出存在干扰因素。

例如，在图2中示出了未示出的另一能量存储器的另一正常值范围60和另一校准曲线62。基于从另一校准曲线62中确定出另一正常值范围60，类似于能量存储器16的充电可以在所述另一能量存储器充电时执行可靠的异物识别，其方式是：计算单元18将相应的充电特征参量与所述另一正常值范围60比较。

图3示出用于系统34的初始校准的方法的示意性流程图。在校准步骤38中，确定出用于能量存储器16的校准曲线40。在校准步骤38中，针对能量存储器16和校准充电单元之间的至少两个不同间距，确定出包括能量存储器16和校准充电单元的校准系统(未示出)的谐振频率和品质因数。对于每个给定的间距，求取校准曲线40的一个点24,26,28(参见图2)。在当前情况下，校准充电单元是校准充电设备的一部分，该校准充电设备至少基本上与充电设备10相同地构造。在制成能量存储器16之后执行校准步骤38。

在至少一个储存步骤42中，将信息储存在能量存储器16中。该信息包括校准曲线40。该信息在储存在能量存储器16中之后能够被充电设备10调用。

在至少一个另一校准步骤58中，确定出在不存在能量存储器时充电单元14的品质因数和谐振频率，以确定用于零电位特征参量的基本值范围32。在当前情况下，在不存在能量存储器时确定出基本值54。根据基本值54，确定出基本值范围32。该基本值范围32是充电单元14的个体化的基本值范围。

在至少一个另一存储步骤56中，基本值范围32被储存在充电设备10的存储单元30中。

Claims (10)

1.一种感应式蓄电池充电设备，该充电设备用于手持式工具机(12)，该充电设备具有：

充电单元(14)，其用于对能量存储器(16)进行无线充电，和

计算单元(18)，所述计算单元设置为用于借助将充电特征参量与正常值范围(20)比较来在充电时识别干扰因素，

其中，所述计算单元(18)设置为用于借助来自所述能量存储器(16)的信息来确定所述正常值范围(20)，所述信息包括至少一个校准曲线(40)，所述校准曲线位于所述正常值范围(20)内并且包括点(24，26，28)，所述点表征针对充电单元和能量存储器之间的不同间距在不存在干扰因素或仅存在微不足道的干扰因素时的特定谐振频率和特定品质因数，其中，所述计算单元(18)限定偏差间隔，所述计算单元(18)由所述校准曲线(40)借助所述偏差间隔将所述正常值范围(20)求取为围绕所述校准曲线(40)的所述点的二维区域，所述二维区域是从所述校准曲线(40)的所述点出发的、偏差间隔的总体。

2.根据权利要求1所述的感应式蓄电池充电设备，其特征在于，所述干扰因素是在所述充电单元(14)的附近区域(22)中存在异物。

3.根据权利要求1或2所述的感应式蓄电池充电设备，其特征在于，设有存储单元(30)，在所述存储单元中存储有所述充电单元(14)的用于零电位特征参量的至少一个基本值范围(32)。

4.根据权利要求3所述的感应式蓄电池充电设备，其特征在于，所述计算单元(18)设置为用于借助将所述零电位特征参量与所述基本值范围(32)比较来识别所述充电单元(14)的零电位状态。

5.一种具有至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的感应式蓄电池充电设备和至少一个能量存储器(16)的系统。

6.根据权利要求5所述的系统(34)，其特征在于，所述能量存储器(16)具有至少一个数据存储单元(36)，在所述数据存储单元中储存所述信息。

7.根据权利要求5或6所述的系统(34)，其特征在于，所述正常值范围(20)是所述能量存储器(16)的个体化的正常值范围。

8.根据权利要求5或6所述的系统(34)，其特征在于，所述能量存储器(16)设置为用于将所述信息传递给所述感应式蓄电池充电设备。

9.一种用于初始校准根据权利要求5至8中任一项所述的系统(34)的方法，其特征在于，在至少一个校准步骤(38)中确定出用于所述能量存储器(16)的校准曲线(40)，其方式是，所述校准曲线(40)包括点(24，26，28)，所述点表征针对充电单元和能量存储器之间的不同间距在不存在干扰因素或仅存在微不足道的干扰因素时的特定谐振频率和特定品质因数，在至少一个储存步骤(42)中将包括所述校准曲线(40)的信息储存在所述能量存储器(16)中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在至少一个另外的校准步骤(58)中，确定出在不存在所述至少一个能量存储器时所述充电单元(14)的品质因数和谐振频率，用于确定出用于零电位特征参量的基本值范围(32)。

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