DE102012112953A1

DE102012112953A1 - Induktionsladevorrichtung

Info

Publication number: DE102012112953A1
Application number: DE201210112953
Authority: DE
Inventors: Dragan Krupezevic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-26

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Induktionsladevorrichtung, insbesondere einer Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung, mit zumindest einer Fremdobjekterkennungseinheit (12) und mit einer Induktionsladeeinheit (14), die eine Ladeelektronikeinheit (16), mit zumindest einer Schwingkreisschaltung (18) zur direkten Energieübertragung, aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (12) zumindest ein Korrekturmittel (20), zur Korrektur zumindest einer Sollgüte Qs, aufweist und zur Fremdobjekterkennung dazu vorgesehen ist, die Sollgüte Qs mit einer Istgüte Qi der Schwingkreisschaltung (18) zu vergleichen.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Induktionsladevorrichtung, insbesondere eine Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung, mit zumindest einer Fremdobjekterkennungseinheit und mit einer Induktionsladeeinheit, die eine Ladeelektronikeinheit, mit zumindest einer Schwingkreisschaltung zur direkten Energieübertragung, aufweist, vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsladevorrichtung, insbesondere einer Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung, mit zumindest einer Fremdobjekterkennungseinheit und mit einer Induktionsladeeinheit, die eine Ladeelektronikeinheit, mit zumindest einer Schwingkreisschaltung zur direkten Energieübertragung, aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit zumindest ein Korrekturmittel, zur Korrektur zumindest einer Sollgüte, aufweist und zur Fremdobjekterkennung dazu vorgesehen ist, die Sollgüte mit einer Istgüte der Schwingkreisschaltung zu vergleichen. Unter einer „Induktionsladevorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung zum Laden von Akkuvorrichtungen, insbesondere von Akkumulatoren, verstanden werden. Vorzugsweise weist die Vorrichtung zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit auf, die dazu vorgesehen ist, einen Ladevorgang zu steuern und/oder zu regeln. Besonders bevorzugt soll darunter insbesondere eine Ladevorrichtung verstanden werden, die in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen ist, induktiv eine Ladeenergie auf zumindest eine Akkuvorrichtung zu übertragen. Dabei soll unter einem „Ladebetrieb“ insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, bei welchem die Akkuvorrichtung extern mit Energie versorgt wird. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, bei welchem die Akkuvorrichtung extern zugeführte Energie temporär speichert. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Handwerkzeugakkuladevorrichtung“ insbesondere eine Ladevorrichtung verstanden werden, die zum Laden einer Handwerkzeugakkuvorrichtung vorgesehen ist. Dabei soll unter einer „Handwerkzeugakkuvorrichtung“ insbesondere eine Akkuvorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine verstanden werden. Unter einer „Akkuvorrichtung“ soll dabei insbesondere eine Vorrichtung zum temporären Speichern elektrischer Energie, insbesondere ein Akkumulator, verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein wiederaufladbarer Speicher verstanden werden. Es sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Akkuvorrichtungen denkbar, insbesondere soll darunter jedoch ein Lithium-Ionen-Akkumulator verstanden werden. Ferner soll dabei unter einer „Handwerkzeugmaschine“ insbesondere eine werkstückbearbeitende Maschine, vorteilhaft jedoch eine Bohrmaschine, ein Bohr- und/oder Schlaghammer, eine Säge, ein Hobel, ein Schrauber, eine Fräse, ein Schleifer, ein Winkelschleifer, ein Gartengerät und/oder ein Multifunktionswerkzeug verstanden werden. Des Weiteren soll unter einer „Fremdobjekterkennungseinheit“ in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Fremdobjekte, insbesondere in einer Umgebung der Induktionsladevorrichtung und/oder der Akkuvorrichtung, zu detektieren. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Fremdobjekte zu detektieren, die in einem Kontaktbereich zwischen der Induktionsladevorrichtung und der Akkuvorrichtung angeordnet sind und in einem Ladebetrieb einen Ladevorgang beeinträchtigen können. Unter „Fremdobjekten“ sollen dabei insbesondere metallische und/oder magnetische Bauteile, Teilstücke oder andere Objekte verstanden werden. Unter einer „Induktionsladeeinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in ein magnetisches Feld oder ein magnetisches Feld in elektrische Energie umzuwandeln. Vorzugsweise soll darunter ein Teil einer Induktionsladevorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Energie, insbesondere zumindest teilweise kontaktlos, durch Induktion von einer Ladevorrichtung auf eine Akkuvorrichtung zu übertragen. Besonders bevorzugt weist die Induktionsladeeinheit zumindest eine Ladespule auf. Dabei soll unter einer „Ladespule“ insbesondere ein Element verstanden werden, das zumindest teilweise aus einem elektrischen Leiter, insbesondere einem gewickelten elektrischen Leiter, besteht, der zumindest teilweise in Form einer Kreisscheibe angeordnet ist. Vorzugsweise wird in dem elektrischen Leiter bei Anliegen eines magnetischen Feldes eine Spannung induziert. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Ladeelektronikeinheit“ insbesondere eine Elektronikeinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Ladekenngröße, wie insbesondere eine Ladespannung und/oder ein Ladestrom, zu beeinflussen. Dabei soll unter einer „Elektronikeinheit“ insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest einen elektrischen Strom in einem Gas, in einem Leiter, in einem Vakuum und/oder vorteilhaft in einem Halbleiter beeinflusst. Vorzugsweise weist die Elektronikeinheit zumindest ein elektronisches Bauteil auf. Es sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende elektronische Bauteile denkbar, wie beispielsweise ein Kondensator, ein Widerstand und/oder eine Diode. Unter einer „Schwingkreisschaltung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine resonanzfähige Schaltung verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Schaltung mit zumindest einer Spule und zumindest einem Kondensator verstanden werden. Dabei soll unter einer „Schaltung“ insbesondere eine elektronische Schaltung verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Zusammenschluss von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen verstanden werden. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter „zur direkten Energieübertragung“ insbesondere verstanden werden, dass zumindest ein Teil der Schwingkreisschaltung dazu vorgesehen ist, induktiv eine Ladeenergie direkt auf die Akkuvorrichtung zu übertragen. Vorzugsweise soll darunter insbesondere verstanden werden, dass zumindest ein Teil der Schwingkreisschaltung direkt dazu vorgesehen ist, eine elektrische Ladeenergie, zur Übertragung auf die Akkuvorrichtung, in eine Übergangsenergieform, insbesondere in ein magnetisches Feld, umzuwandeln. Des Weiteren soll unter einem „Korrekturmittel“ in diesen Zusammenhang insbesondere ein Element und/oder zumindest ein Teil einer Recheneinheit mit einem Betriebssystem und/oder zumindest einer Rechenroutine, verstanden werden, das/die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Kenngröße dynamisch anzupassen bzw. zu korrigieren. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Element und/oder ein Teil einer Recheneinheit verstanden werden, das/die dazu vorgesehen ist, eine Kenngröße gegenüber Störeinflüssen zu korrigieren. Unter einer „Sollgüte“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine theorische, optimale Güte der Schwingkreisschaltung in einem Ladebetrieb verstanden werden, wie sie theoretisch bei einer optimalen Positionierung der Akkuvorrichtung auf der Induktionsladevorrichtung und/oder frei von Fremdobjekten auftritt. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Istgüte“ insbesondere eine aktuelle Güte der Schwingkreisschaltung während eines Ladebetriebs verstanden werden. Dabei soll unter einer „Güte der Schwingkreisschaltung“ insbesondere ein Faktor verstanden werden, der eine Dämpfung der schwingungsfähigen Schwingkreisschaltung beschreibt. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Verhältnis zwischen einer in der Schwingkreisschaltung gespeicherten Energie und einer Verlustenergie verstanden werden. Unter „vorgesehen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Induktionsladevorrichtung kann eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung bereitgestellt werden. Ferner kann insbesondere eine Fremdobjekterkennung mittels einer korrigierten Sollgüte erfolgen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Induktionsladeeinheit von einer Primärinduktionsladeeinheit gebildet ist. Unter einer „Primärinduktionsladeeinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Induktionsladeeinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in ein magnetisches Feld umzuwandeln, welches insbesondere von einer Sekundärinduktionsladeeinheit wieder in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Induktionsladevorrichtung, insbesondere in Bezug auf eine Fremdobjekterkennung, bereitgestellt werden. Ferner kann insbesondere an einer Primärseite vorteilhaft eine Fremdobjekterkennung durchgeführt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Korrekturmittel dazu vorgesehen ist, die Sollgüte abhängig von einer Messkenngröße der Schwingkreisschaltung zu korrigieren. Unter einer „Messkenngröße“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine sensierte und/oder eine erfasste und/oder eine errechnete Kenngröße der Schwingkreisschaltung verstanden werden, die direkt oder indirekt messbar ist. Dadurch kann insbesondere eine besonders vorteilhaft genaue Korrektur der Sollgüte erreicht werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Korrekturmittel dazu vorgesehen ist, die Sollgüte abhängig von einer Resonanzfrequenz der Schwingkreisschaltung zu korrigieren. Unter einer „Resonanzfrequenz“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Frequenz eines schwingungsfähigen Systems verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Frequenz verstanden werden, die zwischen zwei verschiedenartigen Energiespeichern in einem System auftritt. Besonders bevorzugt soll darunter insbesondere eine Frequenz eines elektrischen Schwingkreises, insbesondere einer Schwingkreisschaltung, mit zumindest einem Kondensator und zumindest einer Spule verstanden werden. Die Resonanzfrequenz der Schwingkreisschaltung wird mit zunehmendem Abstand der Primärinduktionsladeeinheit zu einer Sekundärinduktionsladeeinheit größer. Dabei ist die Resonanzfrequenz unanfällig gegen Störeinflüsse, insbesondere gegen Fremdobjekte. Eine Istgröße der Schwingkreisschaltung wird mit zunehmendem Abstand der Primärinduktionsladeeinheit zu einer Sekundärinduktionsladeeinheit ebenfalls größer. Dadurch kann insbesondere eine besonders zuverlässige Korrektur der Sollgüte erreicht werden. Durch eine Korrektur, abhängig von der Resonanzfrequenz, kann insbesondere eine besonders einfache Korrektur erreicht werden, da die Resonanzfrequenz von Fremdobjekten nicht beeinflusst wird.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Korrekturmittel zu einer automatischen Korrektur der Sollgüte vorgesehen ist. Dadurch kann insbesondere ohne Zutun eine Korrektur der Sollgüte durchgeführt werden, wenn Sie benötigt wird, insbesondere unmittelbar vor einer Suche nach Fremdobjekten durch die Fremdobjekterkennungseinheit.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Korrekturmittel in einem Kalibrierzustand zur Kalibrierung der Resonanzfrequenz dazu vorgesehen ist, eine Referenzresonanzfrequenz zu messen. Unter einem „Kalibrierzustand“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Zustand verstanden werden, der zur Erfassung eines Grundzustands zumindest einer Kenngröße vorgesehen ist. Vorzugsweise soll darunter ein Zustand verstanden werden, der dazu dient, einen Grundwert der Resonanzfrequenz, insbesondere einen Maximalwert der Resonanzfrequenz, zu erfassen. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Referenzresonanzfrequenz“ insbesondere ein Grundwert der Resonanzfrequenz verstanden werden, der als Referenz dient. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Eigenresonanzfrequenz der Schwingkreisschaltung, ohne die Einflüsse einer Akkuvorrichtung verstanden werden. Besonders bevorzugt soll demnach darunter insbesondere ein Maximalwert der Resonanzfrequenz der Schwingkreisschaltung verstanden werden, von dem aus für weitere Messungen ausgegangen werden kann. Dadurch kann insbesondere eine besonders hohe Erfassungsqualität der Resonanzfrequenz gewährleistet werden, wodurch eine Korrektur der Sollgüte besonders genau ausgeführt werden kann. Ferner kann dadurch insbesondere eine Verschiebung einer Resonanzfrequenz ausgeglichen werden und es kann eine vorteilhafte Interpretation einzelner Resonanzfrequenzwerte erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Korrekturmittel zumindest ein Bedienelement zur Auslösung einer Kalibrierung aufweist. Unter einem „Bedienelement“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, dass dazu vorgesehen ist, bei einem Bedienvorgang eine Eingabegröße von einem Bediener aufzunehmen und insbesondere unmittelbar von einem Bediener kontaktiert zu werden, wobei ein Berühren des Bedienelements sensiert und/oder eine auf das Bedienelement ausgeübte Betätigungskraft sensiert und/oder mechanisch zur Betätigung einer Einheit weitergeleitet wird. Dadurch kann vorteilhaft ein Kalibriervorgang von einem Bediener eingeleitet werden. Dadurch ist es für einen Bediener möglich, einen Zeitpunkt eines Kalibriervorgangs frei zu wählen. Grundsätzlich wäre es denkbar, dass ein Bediener zusätzlich durch eine Ausgabeeinheit auf einen nötigen Kalibriervorgang hingewiesen wird.
Ferner wird ein Verfahren zur Erkennung von Fremdobjekten durch die Fremdobjekterkennungseinheit der Ladevorrichtung vorgeschlagen, bei dem eine Gütedifferenz zwischen einer Sollgüte und einer Istgüte einer Schwingkreisschaltung erfasst und diese mit einer zulässigen Gütedifferenz verglichen wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung von Fremdobjekten durch die Fremdobjekterkennungseinheit der Ladevorrichtung kann eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung bereitgestellt werden, bei der insbesondere zuverlässig Fremdobjekte detektiert werden können und insbesondere dabei eine Betriebszeit berücksichtigt werden kann. Insbesondere kann dabei eine Alterung von Bauteilen berücksichtigt werden.
Die erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung sowie das erfindungsgemäße System sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung sowie das erfindungsgemäße System zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung mit einer Induktionsladeeinheit und mit einer Fremdobjekterkennungseinheit und eine Akkuvorrichtung in einem Ladebetrieb in einer schematischen Darstellung,
2 einen Teilausschnitt der erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung und der Akkuvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie II,
3 ein vereinfachtes Schaltbild einer Schwingkreisschaltung einer Ladeelektronikeinheit der Induktionsladeeinheit und der Akkuvorrichtung in einem Ladebetrieb und
4 ein Programmablaufplan der Fremdobjekterkennungseinheit der Induktionsladevorrichtung in einer schematischen Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung 10 mit einer Induktionsladeeinheit 14 und mit einer Fremdobjekterkennungseinheit 12 und eine Akkuvorrichtung 26 in einem Ladebetrieb. Die Induktionsladevorrichtung 10 ist von einer Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung gebildet. Die Induktionsladevorrichtung 10 ist in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen, induktiv eine Ladeenergie auf zumindest eine Akkuvorrichtung 26 zu übertragen. Die Induktionsladevorrichtung 10 weist die Induktionsladeeinheit 14 auf. Die Induktionsladeeinheit 14 ist von einer Primärinduktionsladeeinheit gebildet. Die Induktionsladeeinheit 14 ist zur drahtlosen Energieübertragung von der Induktionsladevorrichtung 10 auf die Akkuvorrichtung 26 vorgesehen. Die Induktionsladeeinheit 14 ist dazu vorgesehen, elektrische Energie in ein magnetisches Feld zu wandeln, das von einer Sekundärinduktionsladeeinheit 28 der Akkuvorrichtung 26 wieder in elektrische Energie gewandelt werden kann. Die Induktionsladeeinheit 14 weist eine Ladeelektronikeinheit 16 auf. Ferner weist die Induktionsladeeinheit 14 eine Ladespule 30 und eine Kerneinheit 32 auf. Die Ladespule 30 ist ringförmig ausgebildet. Die Ladespule 30 besteht aus mehreren elektrischen Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um eine Wicklungsachse 34 gewickelt. Die Kerneinheit 32 ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material. Die Induktionsladevorrichtung 10 weist ferner eine Gehäuseeinheit 36 auf. Die Induktionsladeeinheit 14 und die Fremdobjekterkennungseinheit 12 sind vollständig in der Gehäuseeinheit 36 angeordnet. Die Akkuvorrichtung 26 wird in einem Ladebetrieb auf einer Ladefläche 38 der Induktionsladevorrichtung 10 aufgestellt. Die Ladefläche 38 bildet einen Teil der Gehäuseeinheit 36 der Induktionsladevorrichtung 10. Die Ladefläche 38 erstreckt sich in einem vorgesehenen Stand parallel zu einem Untergrund und ist von einem Untergrund abgewandt. Die Ladefläche 38 ist dazu vorgesehen, die Akkuvorrichtung 26 für einen Ladevorgang aufzunehmen. Ausgehend von der Ladefläche 38 der Gehäuseeinheit 36 in Richtung einer Mitte der Induktionsladevorrichtung 10 folgt zunächst die Ladespule 30 der Induktionsladeeinheit 14, die Kerneinheit 32 der Induktionsladeeinheit 14, eine Schirmungseinheit 40 und die Ladeelektronikeinheit 16 der Induktionsladeeinheit 14. Die Schirmungseinheit 40 ist dazu vorgesehen, die Ladeelektronikeinheit 16 vor Störeinflüssen der Ladespule 30 und umgekehrt zu schützen. Die Ladeelektronikeinheit 16 ist nicht weiter sichtbar mit einem Kabel 42 zur Energiezufuhr verbunden.
Die Ladeelektronikeinheit 16 der Induktionsladeeinheit 14 weist eine Schwingkreisschaltung 18 zur direkten Energieübertragung auf. Die Schwingkreisschaltung 18 ist zur direkten Energieübertragung auf die Akkuvorrichtung 26 vorgesehen. Die Ladespule 30 der Induktionsladeeinheit 14 bildet einen Teil der Schwingkreisschaltung 18.
Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 ist zur Fremdobjekterkennung dazu vorgesehen, eine Sollgüte Q_s mit einer Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung 18 zu vergleichen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 ist zur Fremdobjekterkennung dazu vorgesehen, eine Gütedifferenz ΔQ_i zwischen der Sollgüte Q_s und der Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung 18 zu erfassen und mit einer zulässigen Gütedifferenz ΔQ_s zu vergleichen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 ist zur Fremdobjekterkennung dazu vorgesehen, eine korrigierte Sollgüte Q_sk mit der Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung 18 zu vergleichen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 ist zur Fremdobjekterkennung dazu vorgesehen, die Gütedifferenz ΔQ_i zwischen der korrigierten Sollgüte Q_sk und der Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung 18 zu erfassen und mit einer zulässigen Gütedifferenz ΔQ_s zu vergleichen.
Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 weist ein Korrekturmittel 20 auf. Das Korrekturmittel 20 ist zur Korrektur der Sollgüte Q_s vorgesehen. Das Korrekturmittel 20 ist dazu vorgesehen, die Sollgüte Q_s abhängig von einer Messkenngröße der Schwingkreisschaltung 18 zu korrigieren. Das Korrekturmittel 20 ist dazu vorgesehen, die Sollgüte Q_s abhängig von einer Resonanzfrequenz f_i der Schwingkreisschaltung 18 zu korrigieren. Das Korrekturmittel 20 ist zu einer automatischen Korrektur der Sollgüte Q_s vorgesehen. Während eines Ladebetriebs bzw. während einer Fremdobjekterkennung der Fremdobjekterkennungseinheit 12 wird die Sollgüte Q_s automatisch korrigiert. Eine Korrektur der Sollgüte Q_s erfolgt, um von einem Fremdobjekt 24 differierende Einflüsse auf die Sollgüte Q_s bei einer Fremdobjekterkennung zu berücksichtigen, und dadurch Messfehler bzw. Erkennungsfehler zu vermeiden. Durch die Korrektur kann vorwiegend ein Einfluss einer Entfernung der Akkuvorrichtung 26 zu der Induktionsladevorrichtung 10 berücksichtigt werden, wie er beispielsweise durch dicke Fremdobjekte 24 oder aber auch durch nicht störende Objekte oder anderes entsteht.
Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 weist eine Recheneinheit 44 auf. Das Korrekturmittel 20 der Fremdobjekterkennungseinheit 12 bildet einen Teil der Recheneinheit 44. Das Korrekturmittel 20 bildet eine Rechenroutine der Recheneinheit 44.
Das Korrekturmittel 20 weist ein Bedienelement 22 auf. Das Bedienelement 22 ist von einem Tastenfeld gebildet. Das Bedienelement 22 ist unter anderem zur Auslösung einer Kalibrierung vorgesehen. Ferner wird das Bedienelement 22 für weitere Einstellungen der Fremdobjekterkennungseinheit 12 genutzt. In einem Kalibrierzustand ist das Korrekturmittel 20 zur Kalibrierung der Resonanzfrequenz f_i der Schwingkreis schaltung 18 vorgesehen. Dazu wird eine Referenzresonanzfrequenz f_R der Schwing kreisschaltung 18 gemessen. Eine Referenzresonanzfrequenz f_R wird bei einer Kalibrierung ohne eine aufgestellte Akkuvorrichtung 26 gemessen. Demnach stellt die Referenzresonanzfrequenz f_R eine maximale Resonanzfrequenz der Schwingkreisschaltung 18 dar.
Des Weiteren weist die Fremdobjekterkennungseinheit 12 ein Ausgabeelement 46 auf. Das Ausgabeelement 46 ist von einem Display gebildet. Über das Ausgabeelement 46 können Informationen der Fremdobjekterkennungseinheit 12 an einen Bediener ausgegeben werden. Das Ausgabeelement 46 ragt durch eine Öffnung der Gehäuseeinheit 36 der Induktionsladevorrichtung 10 nach außen.
Die Akkuvorrichtung 26 ist von einer Handwerkzeugakkuvorrichtung gebildet. Die Akkuvorrichtung 26 weist eine Gehäuseeinheit 48 auf. Ferner weist die Akkuvorrichtung 26 eine Zelleneinheit 50 und die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 auf. Die Zelleneinheit 50 ist zur Speicherung von Energie vorgesehen. Ferner ist die Zelleneinheit 50 dazu vorgesehen, eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine mit Energie zu versorgen. Die Zelleneinheit 50 ist in der Gehäuseeinheit 48 angeordnet. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 der Akkuvorrichtung 26 ist zum Laden der Zelleneinheit 50 vorgesehen. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 ist zur drahtlosen Energieübertragung für einen Ladevorgang der Zelleneinheit 50 vorgesehen. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 weist eine Ladespule 52 und eine Kerneinheit 54 auf. Die Ladespule 52 ist ringförmig ausgebildet. Die Ladespule 52 besteht aus mehreren elektrischen Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um die Wicklungsachse 34 gewickelt (2). Die Kerneinheit 54 ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 ist zwischen der Zelleneinheit 50 und einer Gehäusewand 56 der Gehäuseeinheit 48 angeordnet. Ausgehend von der Gehäusewand 56 in Richtung der Zelleneinheit 50 folgt zunächst die Ladespule 52 der Sekundärinduktionsladeeinheit 28, die Kerneinheit 54 der Sekundärinduktionsladeeinheit 28, eine Schirmungseinheit 58 und eine Elektronikeinheit 60 der Sekundärinduktionsladeeinheit 28. Die Schirmungseinheit 58 ist dazu vorgesehen, die Elektronikeinheit 60 vor Störeinflüssen der Ladespule 52 und umgekehrt zu schützen. Die Elektronikeinheit 60 bildet eine Ladeelektronik und ist über eine Leitung mit der Ladespule 52 und über eine Leitung mit der Zelleneinheit 50 verbunden (2).
Zwischen der Akkuvorrichtung 26 und der Induktionsladevorrichtung 10 ist das Fremdobjekt 24 angeordnet. Das Fremdobjekt 24 ist in einem Bereich zwischen der Gehäusewand 56 der Akkuvorrichtung 26 und der Ladefläche 38 der Induktionsladevorrichtung 10 angeordnet. In einen Ladebetrieb wird das Fremdobjekt 24 ohne die Fremdobjekterkennungseinheit 12 durch die von der Induktionsladeeinheit 14 auf die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 übertragene Energie stark erhitzt, so dass es zu einer Beschädigung der Akkuvorrichtung 26 oder der Induktionsladevorrichtung 10 und/oder zu einer Gefährdung eines Bedieners kommen kann.
Die Akkuvorrichtung 26 und die Induktionsladevorrichtung 10 bilden ein System 62.
3 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der Schwingkreisschaltung 18 der Ladeelektronikeinheit 16 der Induktionsladeeinheit 14 und der Akkuvorrichtung 26 in einem Ladebetrieb. Das Schaltbild der Schwingkreisschaltung 18 der Ladeelektronikeinheit 16 der Induktionsladeeinheit 14 der Induktionsladevorrichtung 10 weist die Ladespule 30 einen Kondensator 64, einen Widerstand 66 und eine Wechselspannungsquelle 68 auf. Die Ladespule 30 ist zu der Wechselspannungsquelle 68 in Reihe geschalten. Zu der Ladespule 30 und der Wechselspannungsquelle 68 sind der Kondensator 64 und der Widerstand 66 in Reihe geschalten, wobei der Kondensator 64 und der Widerstand 66 parallel zueinander geschalten sind. Die Wechselspannungsquelle 68 ist indirekt von dem Kabel 42 gebildet. Die Ladespule 30 und der Kondensator 64 bilden einen Schwingkreis.
Das Schaltbild der Akkuvorrichtung 26 weist die Ladespule 52, die Elektronikeinheit 60 und die Zelleneinheit 50 auf. Die Elektronikeinheit 60 der Akkuvorrichtung 26 weist einen Gleichrichter 70 auf. Der Gleichrichter 70 ist von einem Brückengleichrichter gebildet. Der Gleichrichter 70 ist direkt mit der Ladespule 52 verbunden und schält eine an der Ladespule 52 eingehende Spannung gleich. Eine Ausgangsseite des Gleichrichters 70 ist mit der Zelleneinheit 50 verbunden. Der Gleichrichter 70 ist in der Art mit der Zelleneinheit 50 verbunden, so dass ein Aufladen der Zelleneinheit 50 über den Gleichrichter 70 möglich ist, ein Entladen jedoch nicht. Zwischen dem Gleichrichter 70 und der Zelleneinheit 50 ist ein Schalter 74 angeordnet. Zu der Zelleneinheit 50 sind Anschlüsse 72 für eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine parallel geschalten.
Die Ladespule 30 der Induktionsladevorrichtung 10 ist berührungslos gegenüber der Ladespule 52 der Akkuvorrichtung 26 angeordnet.
Der Schalter 74 der Akkuvorrichtung 26 kann über eine nicht weiter sichtbare Kommunikationseinheit von der Recheneinheit 44 der Fremdobjekterkennungseinheit 12 der Induktionsladevorrichtung 10 angesteuert werden. Der Schalter 74 ist dazu vorgesehen, während eines Ladebetriebs einen Ladevorgang für eine Fremdobjekterkennung der Fremdobjekterkennungseinheit 12 zu unterbrechen. Während eines Ladebetriebs wird der Schalter 74 in regelmäßigen Abständen für eine Fremdobjekterkennung geöffnet. Ist die eine Fremdobjekterkennung abgeschlossen, ohne dass das Fremdobjekt 24 detektiert wurde, wird der Schalter 74 wieder geschlossen. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass die Akkuvorrichtung 26 den Schalter 74 ohne Signal der Fremdobjekterkennungseinheit 12 in regelmäßigen Abständen öffnet. Durch die sinkende Energieabnahme durch die Akkuvorrichtung 26 könnte dies durch die Fremdobjekterkennungseinheit 12 detektiert werden, wodurch eine Fremdobjekterkennung eingeleitet werden könnte.
4 zeigt ein Programmablaufplan der Fremdobjekterkennungseinheit 12 der Induktionsladevorrichtung 10. 4 zeigt einen schematischen Programmablauf einer Fremdobjekterkennung durch die Recheneinheit 44 der Fremdobjekterkennungseinheit 12. Der Programmablauf wird von der Recheneinheit 44 der Fremdobjekterkennungseinheit 12 in regelmäßigen Abständen während eines Ladebetriebs ausgeführt, um mögliche Fremdobjekte 24 zu erkennen. Der Programmablaufplan beginnt mit einem Start 76. Nach dem Start 76 wird in einer ersten Operation 78 über die nicht weiter sichtbare Kommunikationseinheit ein Signal an die Akkuvorrichtung 26 zum Öffnen des Schalters 74 ausgegeben, um einen Ladevorgang zu unterbrechen. Nach der Operation 78 wird in einer zweiten Operation 80 die Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung 18 erfasst. Anschließend wird in einer weiteren, auf die Operation 80 folgenden Operation 82 die aktuelle Resonanzfrequenz f_i der Schwingkreisschaltung 18 erfasst. Ferner wird parallel dazu in einer Operation 86 die Sollgüte Q_s aus einem nicht weiter sichtbaren Speicherelement der Recheneinheit 44 ausgelesen. Die Sollgüte Q_s ist von einer ursprünglichen Sollgüte gebildet, die direkt insbesondere in einem Neuzustand der Induktionsladevorrichtung 10 gilt. Die Sollgüte Q_s wird in einer weiteren Operation 84 abhängig von der Resonanzfrequenz f_i korrigiert. Dabei wird die Resonanzfrequenz f_i mit der Sollgüte Q_s multipliziert und durch eine Sollresonanzfrequenz f_s dividiert, woraus sich die korrigierte Sollgüte Q_sk ergibt. Die Sollresonanzfrequenz f_s errechnet sich aus der Referenzresonanzfrequenz f_R minus einer Korrekturkonstante k, die eine Differenz zwischen der Sollresonanzfrequenz f_s und der Referenzresonanzfrequenz f_R beschreibt. Aus der Istgüte Q_i und der korrigierten Sollgüte Q_sk wird in einer Operation 88 die Gütedifferenz ΔQ_i berechnet. Die Gütedifferenz ΔQ_i berechnet sich aus einer Differenz zwischen der Istgüte Q_i und der korrigierten Sollgüte Q_sk. Nach der Operation 88 wird in einer Verzweigung 92 überprüft, ob die berechnete Gütedifferenz ΔQ_i größer ist, als die zulässige Gütedifferenz ΔQ_s. Die zulässige Gütedifferenz ΔQ_s wird dafür in einer Operation 90 aus dem nicht weiter sichtbaren Speicherelement der Recheneinheit 44 ausgelesen. Ist die Gütedifferenz ΔQ_i nicht größer als die zulässige Gütedifferenz ΔQ_s, wird in einer nachfolgenden Operation 112 über die nicht weiter sichtbare Kommunikationseinheit ein Signal an die Akkuvorrichtung 26 zum Schließen des Schalters 74 ausgegeben, um einen Ladevorgang fortzusetzen. Nach der Operation 112 wird der Programmablauf durch ein Stopp 114 beendet und der Ladevorgang wird regulär fortgesetzt. Ist die Gütedifferenz ΔQ_i größer als die zulässige Gütedifferenz ΔQ_s, wird in einer nachfolgenden Operation 94 eine Energieübertragung auf die Akkuvorrichtung 26 kurzzeitig unterbrochen und ein Bediener muss über das Bedienelement 22 eine Eingabe 96 machen, ob sich das Fremdobjekt 24 zwischen der Akkuvorrichtung 26 und der Induktionsladevorrichtung 10 befindet. Anschließend wird in einer Verzweigung 98 die Eingabe 96 des Bedieners überprüft. Befindet sich das Fremdobjekt 24 zwischen der Akkuvorrichtung 26 und der Induktionsladevorrichtung 10, wird ein Bediener über das Ausgabeelement 46 in einer nachfolgenden Operation 100 aufgefordert, das Fremdobjekt 24 zu entfernen. Anschließend wird der Programmablauf erneut bei der Operation 80 gestartet. Befindet sich kein Fremdobjekt 24 zwischen der Akkuvorrichtung 26 und der Induktionsladevorrichtung 10, wird ein Bediener in einer nachfolgenden Operation 102 über das Ausgabeelement 46 aufgefordert, die Akkuvorrichtung 26 von der Induktionsladevorrichtung 10 zu entfernen. Ist dies erfolgt, muss ein Bediener eine Eingabe 104 zum Start einer Kalibrierung machen. Damit wird in einer nachfolgenden Operation 106 eine Kalibrierung durchgeführt. Dabei wird eine neue Referenzresonanzfrequenz f_R gemessen und in einer nächsten Operation 108 wird die bisherige Referenzresonanzfrequenz f_R auf dem nicht weiter sichtbaren Speicherelement der Recheneinheit 44 durch die neu gemessene Referenzresonanzfrequenz f_R ersetzt. Anschließend wird der Bediener in einer Operation 110 über das Ausgabeelement 46 aufgefordert, die Akkuvorrichtung 26 wieder auszustellen und der Programmablauf wird erneut bei der Operation 80 gestartet.

Claims

Induktionsladevorrichtung, insbesondere Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung, mit zumindest einer Fremdobjekterkennungseinheit (12) und mit einer Induktionsladeeinheit (14), die eine Ladeelektronikeinheit (16), mit zumindest einer Schwingkreisschaltung (18) zur direkten Energieübertragung, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (12) zumindest ein Korrekturmittel (20), zur Korrektur zumindest einer Sollgüte Q_s, aufweist und zur Fremdobjekterkennung dazu vorgesehen ist, die Sollgüte Q_s mit einer Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung (18) zu vergleichen.
Induktionsladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsladeeinheit (14) von einer Primärinduktionsladeeinheit gebildet ist.
Induktionsladevorrichtung zumindest nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturmittel (20) dazu vorgesehen ist, die Sollgüte Q_s abhängig von einer Messkenngröße der Schwingkreisschaltung (18) zu korrigieren.
Induktionsladevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturmittel (20) dazu vorgesehen ist, die Sollgüte Q_s abhängig von einer Resonanzfrequenz f_i der Schwingkreisschaltung (18) zu korrigieren.
Induktionsladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturmittel (20) zu einer automatischen Korrektur der Sollgüte Q_s vorgesehen ist.
Induktionsladevorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturmittel (20) in einem Kalibrierzustand zur Kalibrierung der Resonanzfrequenz f_i dazu vorgesehen ist, eine Referenzresonanzfrequenz f_R zu messen.
Induktionsladevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturmittel (20) zumindest ein Bedienelement (22) zur Auslösung einer Kalibrierung aufweist.
Verfahren zur Kalibrierung einer Induktionsladevorrichtung (10) nach Anspruch 6 oder 7.
Verfahren zur Erkennung von Fremdobjekten (24) durch eine Fremdobjekterkennungseinheit (12) einer Induktionsladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gütedifferenz ΔQ_i zwischen einer Sollgüte Q_s und einer Istgüte Q_i einer Schwingkreisschaltung (18) erfasst und diese mit einer zulässigen Gütedifferenz ΔQ_s verglichen wird.
System mit einer Akkuvorrichtung (26) und mit einer Induktionsladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.