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Stand der Technik
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Es ist bereits eine Ladevorrichtung, insbesondere eine Handwerkzeugakkuladevorrichtung, die in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen ist, induktiv eine Ladeenergie auf zumindest eine Akkuvorrichtung zu übertragen, mit zumindest einer Primärinduktionsladeeinheit, die zumindest eine Ladeelektronikeinheit mit zumindest einer Schwingkreisschaltung zur direkten Energieübertragung aufweist, vorgeschlagen worden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Ladevorrichtung, insbesondere von einer Handwerkzeugakkuladevorrichtung, die in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen ist, induktiv eine Ladeenergie auf zumindest eine Akkuvorrichtung zu übertragen, mit zumindest einer Primärinduktionsladeeinheit, die zumindest eine Ladeelektronikeinheit mit zumindest einer Schwingkreisschaltung zur direkten Energieübertragung aufweist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Ladeelektronikeinheit zumindest ein Kompensationselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, einer Abweichung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung von einem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegenzuwirken. Unter einer „Ladevorrichtung“ 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 Induktionsladevorrichtung verstanden werden. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Handwerkzeugakkuladevorrichtung“ insbesondere eine Ladevorrichtung verstanden werden, die zum Laden von 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 in diesem Zusammenhang 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. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Primärinduktionsladeeinheit“ 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. Unter einer „Induktionsladeeinheit“ soll dabei 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 „Kompensationselement“ in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zumindest einem Einfluss, wie insbesondere zumindest einem Störeinfluss, entgegenzuwirken und/oder diesen zumindest zum Großteil oder vollständig aufzuheben. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Element verstanden werden, dass dazu vorgesehen ist, durch eine technische Ausgestaltung zumindest einen Störeinfluss zumindest teilweise oder vollständig auszugleichen. Es sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Störeinflüsse denkbar, wie beispielsweise Temperatur und/oder besonders bevorzugt Alterung. Unter einer „Eigengüte der Schwingkreisschaltung“ soll in diesem Zusammenhang 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. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einem „Ursprungswert“ insbesondere ein Wert verstanden werden, der die Eigengüte der Schwingkreisschaltung in einem Anfangszustand, insbesondere vor einem ersten Betrieb und/oder zu Beginn eines ersten Betriebs, wiedergibt. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein optimaler Wert verstanden werden, der insbesondere einen Wert eines Neuzustands zumindest annähernd wiedergibt.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ladevorrichtung kann eine besonders vorteilhafte, insbesondere eine besonders konstante Eigengüte der Schwingkreisschaltung, erreicht werden. Insbesondere können dadurch negative Störeinflüsse, welche eine Eigengüte der Schwingkreisschaltung beeinflussen, wie insbesondere eine Alterung und/oder Temperaturschwankungen, zumindest teilweise ausgeglichen werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Kompensationselement dazu vorgesehen ist, zumindest einer monotonen Änderungskomponente entgegenzuwirken, die eine Veränderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung über die Zeit bewirkt. Vorzugsweise ist das Kompensationselement dazu vorgesehen, einer alterungsbedingten Änderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung über die Zeit entgegenzuwirken. Unter einer „monotonen Änderungskomponente“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Komponente verstanden werden, welche die Eigengüte der Schwingkreisschaltung über die Zeit gegenüber einem Ursprungswert, zumindest über einen langen Zeitraum, monoton verändert. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Komponente der Veränderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung über die Zeit verstanden werden, die bei einer theoretischen Vernachlässigung weiterer Änderungskomponenten zu einer monotonen Entwicklung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung über die Zeit führt. Dabei soll unter einem „langen Zeitraum“ insbesondere ein Zeitraum von zumindest 2 Monaten, vorzugsweise von zumindest 6 Monaten und besonders bevorzugt von zumindest 12 Monaten verstanden werden. Es sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende monotone Änderungskomponenten denkbar, insbesondere soll darunter jedoch eine Alterung verstanden werden. Unter einer „Entwicklung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung über die Zeit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Entwicklung verstanden werden, die durch eine theoretische Funktion beschrieben werden kann, welche eine Veränderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung beschreibt. Vorzugsweise ist bei der Funktion auf einer y-Achse eine Eigengüte und auf der x-Achse eine Zeit abgetragen. Dadurch kann besonders einfach einer Veränderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegengewirkt werden. Ferner kann dadurch insbesondere besonders vorteilhaft einer monotonen Veränderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegengewirkt werden.
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Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Ladeelektronikeinheit zumindest eine Sensoreinheit aufweist und das Kompensationselement dazu vorgesehen ist, eine Eigengüte der Schwingkreisschaltung abhängig von zumindest einem Messparameter der zumindest einen Sensoreinheit zu beeinflussen. Vorzugsweise ist das Kompensationselement dazu vorgesehen, einer durch zumindest einen Parameter bedingten Veränderung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung abhängig von zumindest einem von dem zumindest einen Parameter abhängigen Messparameter der zumindest einen Sensoreinheit entgegenzuwirken. Bevorzugt ist ein Messparameter der Sensoreinheit dazu vorgesehen, zu einer Beeinflussung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung über das Kompensationselement genutzt zu werden. Vorzugsweise weist die Ladevorrichtung zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit auf, die dazu vorgesehen ist, abhängig von zumindest einem Messparameter der zumindest einen Sensoreinheit über das Kompensationselement eine Eigengüte der Schwingkreisschaltung zu beeinflussen. Besonders bevorzugt ist die zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, einen Widerstandswert des Kompensationselements entgegen einer von der Sensoreinheit gemessenen Temperaturänderung zu verändern. Unter einer „Sensoreinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Kenngröße und/oder eine physikalische Eigenschaft aufzunehmen, wobei die Aufnahme aktiv, wie insbesondere durch das Erzeugen und Aussenden eines elektrischen Messsignals, und/oder passiv, wie insbesondere durch eine Erfassung von Eigenschaftsänderungen eines Sensorbauteils, stattfinden kann. Es sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Sensoreinheiten denkbar. Dadurch kann besonders zuverlässig einer Veränderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegengewirkt werden. Insbesondere können dadurch messbare negative Störeinflüsse, welche eine Eigengüte der Schwingkreisschaltung beeinflussen zumindest teilweise ausgeglichen werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Kompensationselement dazu vorgesehen ist, eine Eigengüte der Schwingkreisschaltung zumindest über einen wesentlichen Zeitraum zumindest annähernd konstant zu halten. Unter „zumindest annähernd“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 25%, vorzugsweise weniger als 15% und besonders bevorzugt weniger als 5% des vorgegebenen Werts beträgt. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Ladevorrichtung kann eine besonders vorteilhafte, konstante Eigengüte der Schwingkreisschaltung erreicht werden.
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Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Schwingkreisschaltung das Kompensationselement aufweist. Dadurch kann besonders vorteilhaft und einfach einer Abweichung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung von einem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegengewirkt werden.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Kompensationselement parallel zu zumindest einem Schwingkreisbauteil der Schwingkreisschaltung geschalten ist. Unter einem „Schwingkreisbauteil“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bauteil der Schwingkreisschaltung verstanden werden, das zumindest teilweise, insbesondere in Kombination mit einem weiteren Schwingkreisbauteil, resonanzfähig ist. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein speicherfähiges Bauteil der Schwingkreisschaltung verstanden werden. Es sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Schwingkreisbauteile denkbar, insbesondere soll darunter jedoch eine Spule und/oder ein Kondensator verstanden werden. Dadurch kann besonders vorteilhaft einer Abweichung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung von dem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegengewirkt werden. Ferner kann dadurch insbesondere einer aus einer Alterung des Schwingkreisbauteils resultierenden Abweichung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung von dem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegengewirkt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Kompensationselement von einem veränderbaren Widerstand gebildet ist. Unter einem „veränderbaren Widerstand“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein elektrisches Bauelement und/oder eine elektrische Baueinheit verstanden werden, das/die zur Realisierung eines ohmschen Widerstand vorgesehen ist, wobei ein ohmscher Widerstand zumindest zwischen zwei Grenzwerten einstellbar ist. Dadurch kann besonders vorteilhaft einer Abweichung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung von dem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegengewirkt werden. Ferner kann dadurch einer Abweichung insbesondere besonders einfach entgegengewirkt werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Kompensationselement von einem Widerstandsarray gebildet ist. Unter einem „Widerstandarray“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektrische Baueinheit verstanden werden, die mehrere Widerstandselemente aufweist, die über zumindest einen Schalter variabel zu- und/oder abgeschalten werden können. Vorzugsweise ist der zumindest eine Schalter von einem Relais gebildet. Dadurch kann vorteilhaft ein besonders zuverlässiges Kompensationselement bereitgestellt werden. Ferner kann dadurch vorteilhaft ein veränderbarer Widerstand bereitgestellt werden.
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Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Kompensationselement von einem digitalen Potentiometer gebildet ist. Unter einem „digitalen Potentiometer“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektrische Baueinheit verstanden werden, die mehrere hintereinandergeschaltete Widerstandselemente aufweist, wobei zwischen den Widerstandselementen jeweils ein Schalter angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Schalter von Feldeffekttransistoren gebildet. Dadurch kann insbesondere ein besonders vorteilhaftes und zuverlässiges Kompensationselement bereitgestellt werden. Des Weiteren kann dadurch ein vorteilhaft veränderbarer Widerstand bereitgestellt werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Sensoreinheit wenigstens einen Temperatursensor aufweist. Unter einem „Temperatursensor“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Sensor verstanden werden, der zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement aufweist. Vorzugsweise ist das Bauelement in einem Betrieb insbesondere dazu vorgesehen, ein von einer Temperatur abhängiges, insbesondere elektrisches Signal auszugeben. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte Sensoreinheit bereitgestellt werden. Insbesondere kann so eine Eigengüte der Schwingkreisschaltung abhängig von einer Temperatur beeinflusst werden. Vorzugsweise können so temperaturabhängige Schwankungen der Eigengüte ausgeglichen werden. Insbesondere können dadurch betriebsbedingte Temperaturerhöhungen der Ladevorrichtung ausgeglichen werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass das Kompensationselement dazu vorgesehen ist, einer temperaturabhängigen Abweichung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung von einem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegenzuwirken. Dadurch können insbesondere temperaturabhängigen Schwankungen der Eigengüte ausgeglichen bzw. diesen entgegengewirkt werden. So kann insbesondere eine vorteilhafte Energieübertragung bei verschiedenen Temperaturen erreicht werden. Insbesondere können so sich stark verändernde Arbeitsgebiete bei einem Ladevorgang ausgeglichen werden. Zudem können dadurch insbesondere betriebsbedingte Temperaturerhöhungen der Ladevorrichtung ausgeglichen werden.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Ladeelektronikeinheit zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit mit einem Betriebszeitzähler aufweist, die dazu vorgesehen ist, das Kompensationselement zu steuern und/oder zu regeln. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest das Kompensationselement zu steuern und/oder zu regeln. Vorzugsweise umfasst die Steuer- und/oder Regeleinheit eine Recheneinheit und insbesondere zusätzlich zur Recheneinheit eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Steuer- und/oder Regelprogramm, das dazu vorgesehen ist, von der Recheneinheit ausgeführt zu werden. Dabei soll unter einer „Recheneinheit“ insbesondere eine Einheit mit einem Informationseingang, einer Informationsverarbeitung und einer Informationsausgabe verstanden werden. Vorteilhaft weist die Recheneinheit zumindest einen Prozessor, einen Speicher, Ein- und Ausgabemittel, weitere elektrische Bauteile, ein Betriebsprogramm, Regelroutinen, Steuerroutinen und/oder Berechnungsroutinen auf. Vorzugsweise sind die Bauteile der Recheneinheit auf einer gemeinsamen Platine angeordnet und/oder vorteilhaft in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einem „Betriebszeitzähler“ insbesondere ein Element und/oder ein Teil einer Recheneinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, eine aktuelle, gesamte bisherige Betriebszeit aufzuzeichnen. Dadurch kann besonders zuverlässig und genau einer Abweichung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung von einem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegengewirkt werden.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, mit steigender Betriebszeit einen Widerstandswert des Kompensationselements zu reduzieren. Dadurch kann insbesondere besonders einfach einer Abweichung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung von einem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegengewirkt werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Ladevorrichtung zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, einen Widerstandswert des Kompensationselements entgegen einer von der Sensoreinheit gemessenen Temperaturänderung zu verändern. Unter „entgegen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Änderung des Widerstandswerts durch die zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit ein gegenüber der Temperaturänderung, von welcher der Widerstandwert abhängig eingestellt wird, differierendes bzw. entgegengesetztes Vorzeichen aufweist. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte Steuerung und/oder Regelung des Kompensationselements, insbesondere in Abhängigkeit von einer Temperatur, erreicht werden.
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Die erfindungsgemäße Ladevorrichtung sowie das erfindungsgemäße System sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Ladevorrichtung 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.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele 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.
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Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung mit einer Primärinduktionsladeeinheit und eine Akkuvorrichtung in einem Ladebetrieb in einer schematischen Darstellung,
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2 einen Teilausschnitt der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und der Akkuvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie II,
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3 ein vereinfachtes Schaltbild einer Schwingkreisschaltung einer Ladeelektronikeinheit der Primärinduktionseinheit und der Akkuvorrichtung in einem Ladebetrieb,
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4 ein vereinfachtes Schaltbild einer Schwingkreisschaltung einer Ladeelektronikeinheit einer Primärinduktionseinheit einer alternativen erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und einer Akkuvorrichtung in einem Ladebetrieb und
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5 einen Teilausschnitt einer weiteren alternativen erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und einer Akkuvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Ladevorrichtung 10a mit einer Primärinduktionsladeeinheit 14a und eine Akkuvorrichtung 12a in einem Ladebetrieb. Die Ladevorrichtung 10a ist von einer Handwerkzeugakkuladevorrichtung gebildet. Die Ladevorrichtung 10a ist in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen, induktiv eine Ladeenergie auf zumindest eine Akkuvorrichtung 12a zu übertragen. Die Ladevorrichtung 10a weist die Primärinduktionsladeeinheit 14a auf. Die Primärinduktionsladeeinheit 14a ist zur drahtlosen Energieübertragung von der Ladevorrichtung 10a auf die Akkuvorrichtung 12a vorgesehen. Die Primärinduktionsladeeinheit 14a ist dazu vorgesehen, elektrische Energie in ein magnetisches Feld zu wandeln, das von einer Sekundärinduktionsladeeinheit 32a der Akkuvorrichtung 12a wieder in elektrische Energie gewandelt werden kann. Die Primärinduktionsladeeinheit 14a weist eine Ladeelektronikeinheit 16a auf. Ferner weist die Primärinduktionsladeeinheit 14a eine Ladespule 34a und eine Kerneinheit 36a auf. Die Ladespule 34a ist ringförmig ausgebildet. Die Ladespule 34a besteht aus mehreren elektrischen Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um eine Wicklungsachse 38a gewickelt. Die Kerneinheit 36a ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material. Die Ladevorrichtung 10a weist eine Gehäuseeinheit 40a auf. Die Primärinduktionsladeeinheit 14a ist vollständig in der Gehäuseeinheit 40a angeordnet.
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Die Akkuvorrichtung 12a wird in einem Ladebetrieb auf einer Ladefläche 42a der Ladevorrichtung 10a aufgestellt. Die Ladefläche 42a bildet einen Teil der Gehäuseeinheit 40a der Ladevorrichtung 10a. Die Ladefläche 42a erstreckt sich in einem vorgesehenen Stand parallel zu einem Untergrund und ist von einem Untergrund abgewandt. Die Ladefläche 42a ist dazu vorgesehen, die Akkuvorrichtung 12a für einen Ladevorgang aufzunehmen. Ausgehend von der Ladefläche 42a der Gehäuseeinheit 40a in Richtung einer Mitte der Ladevorrichtung 10a folgt zunächst die Ladespule 34a der Primärinduktionsladeeinheit 14a, die Kerneinheit 36a der Primärinduktionsladeeinheit 14a, eine Schirmungseinheit 44a und die Ladeelektronikeinheit 16a der Primärinduktionsladeeinheit 14a. Die Schirmungseinheit 44a ist dazu vorgesehen, die Ladeelektronikeinheit 16a vor Störeinflüssen der Ladespule 34a und umgekehrt zu schützen. Die Ladeelektronikeinheit 16a ist nicht weiter sichtbar mit einem Kabel 46a zur Energiezufuhr verbunden.
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Die Ladeelektronikeinheit 16a der Primärinduktionsladeeinheit 14a weist eine Schwingkreisschaltung 18a zur direkten Energieübertragung auf. Die Schwingkreisschaltung 18a ist zur direkten Energieübertragung auf die Akkuvorrichtung 12a vorgesehen. Die Ladespule 34a der Primärinduktionsladeeinheit 14a bildet einen Teil der Schwingkreisschaltung 18a. Die Ladeelektronikeinheit 16a weist ferner ein Kompensationselement 20a auf. Das Kompensationselement 20a ist dazu vorgesehen, einer Abweichung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18a von einem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18a entgegenzuwirken. Das Kompensationselement 20a ist dazu vorgesehen, einer monotonen Änderungskomponente entgegenzuwirken, die eine Veränderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18a über die Zeit bewirkt. Das Kompensationselement 20a ist dazu vorgesehen, einer alterungsbedingten Änderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18a über die Zeit entgegenzuwirken. Dabei soll die Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18a über einen wesentlichen Zeitraum annähernd konstant gehalten werden. Die Schwingkreisschaltung 18a weist das Kompensationselement 20a auf. Das Kompensationselement 20a bildet einen Teil der Schwingkreisschaltung 18a. Das Kompensationselement 20a ist von einem veränderbaren Widerstand 24a der Schwingkreisschaltung 18a gebildet.
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Die Ladeelektronikeinheit 16a weist eine Steuer- und Regeleinheit 26a auf. Die Steuer- und Regeleinheit 26a ist dazu vorgesehen, das Kompensationselement 20a zu steuern und zu regeln. Die Steuer- und Regeleinheit 26a weist einen Betriebszeitzähler 28a auf. Der Betriebszeitzähler 28a zeichnet eine Gesamtzeit auf, in welcher sich die Ladevorrichtung 10a insgesamt bereits in einem Ladebetrieb befunden hat. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass der Betriebszeitzähler 28a eine Gesamtzeit aufzeichnet, in welcher sich die Ladevorrichtung 10a seit einer ersten Inbetriebnahme oder falls möglich seit einer letzten Wartung bereits in einem Ladebetrieb befunden hat. Die Steuer- und Regeleinheit 26a ist dazu vorgesehen, mit steigender Betriebszeit einen Widerstandswert des Kompensationselements 20a zu reduzieren.
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Die Akkuvorrichtung 12a ist von einer Handwerkzeugakkuvorrichtung gebildet. Die Akkuvorrichtung 12a weist eine Gehäuseeinheit 48a auf. Ferner weist die Akkuvorrichtung 12a eine Zelleneinheit 50a und die Sekundärinduktionsladeeinheit 32a auf. Die Zelleneinheit 50a ist zur Speicherung von Energie vorgesehen. Ferner ist die Zelleneinheit 50a dazu vorgesehen, eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine mit Energie zu versorgen. Die Zelleneinheit 50a ist in der Gehäuseeinheit 48a angeordnet. Die Zelleneinheit 50a weist fünf Zellenelemente 52a auf. Die Zellenelemente 52a der Zelleneinheit 50a sind in Reihe geschalten (2). Des Weiteren sind die Zellenelemente 52a jeweils von Lithium-Ionen-Zellen gebildet. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 32a der Akkuvorrichtung 12a ist zum Laden der Zelleneinheit 50a vorgesehen. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 32a ist zur drahtlosen Energieübertragung für einen Ladevorgang der Zelleneinheit 50a vorgesehen. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 32a weist eine Ladespule 54a und eine Kerneinheit 56a auf. Die Ladespule 54a ist ringförmig ausgebildet. Die Ladespule 54a besteht aus mehreren elektrischen Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um die Wicklungsachse 38a gewickelt (2). Die Kerneinheit 56a ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 32a ist zwischen der Zelleneinheit 50a und einer Gehäusewand 58a der Gehäuseeinheit 48a angeordnet. Ausgehend von der Gehäusewand 58a in Richtung der Zelleneinheit 50a folgt zunächst die Ladespule 54a der Sekundärinduktionsladeeinheit 32a, die Kerneinheit 56a der Sekundärinduktionsladeeinheit 32a, eine Schirmungseinheit 60a und eine Elektronikeinheit 62a der Sekundärinduktionsladeeinheit 32a. Die Schirmungseinheit 60a ist dazu vorgesehen, die Elektronikeinheit 62a vor Störeinflüssen der Ladespule 54a und umgekehrt zu schützen. Die Elektronikeinheit 62a bildet eine Ladeelektronik und ist über eine Leitung mit der Ladespule 54a und über eine Leitung mit der Zelleneinheit 50a verbunden.
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Die Akkuvorrichtung 12a und die Ladevorrichtung 10a bilden ein System 30a. 3 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der Schwingkreisschaltung 18a der Ladeelektronikeinheit 16a der Primärinduktionsladeeinheit 14a und der Akkuvorrichtung 12a in einem Ladebetrieb. Das Schaltbild der Schwingkreisschaltung 18a der Ladeelektronikeinheit 16a der Primärinduktionsladeeinheit 14a der Ladevorrichtung 10a weist das Kompensationselement 20a, die Ladespule 34a, einen Kondensator 66a und eine Wechselspannungsquelle 64a auf. Das Kompensationselement 20a ist von dem veränderbaren Widerstand 24a gebildet. Das Kompensationselement 20a ist von einem Widerstandsarray gebildet. Die Ladespule 34a und der Kondensator 66a bilden jeweils ein Schwingkreisbauteil 22a, 68a der Schwingkreisschaltung 18a. Das Kompensationselement 20a ist parallel zu einem Schwingkreisbauteil 22a der Schwingkreisbauteile 22a, 68a der Schwingkreisschaltung 18a geschalten. Das Kompensationselement 20a ist parallel zu dem Kondensator 66a geschalten. Die Ladespule 34a ist zu der Wechselspannungsquelle 64a in Reihe geschalten. Zu der Ladespule 34a und der Wechselspannungsquelle 64a sind der Kondensator 66a und das Kompensationselement 20a in Reihe geschalten, wobei der Kondensator 66a und das Kompensationselement 20a parallel zueinander geschalten sind. Die Wechselspannungsquelle 64a ist indirekt von dem Kabel 46a gebildet. Die Ladespule 34a und der Kondensator 66a bilden einen Schwingkreis.
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Das Kompensationselement 20a ist dazu vorgesehen, einer alterungsbedingten Änderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18a über die Zeit, welche durch eine Alterung des Kondensators 66a hervorgerufen wird, entgegenzuwirken. Die Steuer- und Regeleinheit 26a ist dazu vorgesehen, mit steigender Betriebszeit einen Widerstandswert des Kompensationselements 20a zu reduzieren um damit den Auswirkungen einer altersbedingten Senkung der Kapazität des Kondensator 66a entgegenzuwirken.
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Das Schaltbild der Akkuvorrichtung 12a weist die Ladespule 54a, die Elektronikeinheit 62a und die Zelleneinheit 50a auf. Die Elektronikeinheit 62a der Akkuvorrichtung 12a weist einen Gleichrichter 70a auf. Der Gleichrichter 70a ist von einem Brückengleichrichter gebildet. Der Gleichrichter 70a ist direkt mit der Ladespule 54a verbunden und schält eine an der Ladespule 54a eingehende Spannung gleich. Eine Ausgangsseite des Gleichrichters 70a ist mit der Zelleneinheit 50a verbunden. Der Gleichrichter 70a ist in der Art mit der Zelleneinheit 50a verbunden, so dass ein Aufladen der Zelleneinheit 50a über den Gleichrichter 70a möglich ist, ein Entladen jedoch nicht. Zu der Zelleneinheit 50a sind Anschlüsse 72a für eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine parallel geschalten.
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Die Ladespule 34a der Ladevorrichtung 10a ist berührungslos gegenüber der Ladespule 54a der Akkuvorrichtung 12a angeordnet.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 4 und 5 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden.
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4 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild einer Schwingkreisschaltung 18b einer Ladeelektronikeinheit 16b einer Primärinduktionsladeeinheit 14b einer Ladevorrichtung 10b und einer Akkuvorrichtung 12b in einem Ladebetrieb. Das Schaltbild der Schwingkreisschaltung 18b der Ladeelektronikeinheit 16b der Primärinduktionsladeeinheit 14b der Ladevorrichtung 10b weist ein Kompensationselement 20b, eine Ladespule 34b, einen Kondensator 66b und eine Wechselspannungsquelle 64b auf. Das Kompensationselement 20b ist von einem veränderbaren Widerstand 24b gebildet. Das Kompensationselement 20b ist von einem digitalen Potentiometer gebildet. Die Ladespule 34b und der Kondensator 66b bilden jeweils ein Schwingkreisbauteil 22b, 68b der Schwingkreisschaltung 18b. Das Kompensationselement 20b ist parallel zu einem Schwingkreisbauteil 22b der Schwingkreisbauteile 22b, 68b der Schwingkreisschaltung 18b geschalten. Das Kompensationselement 20b ist parallel zu dem Kondensator 66b geschalten. Die Ladespule 34b ist zu der Wechselspannungsquelle 64b in Reihe geschalten. Zu der Ladespule 34b und der Wechselspannungsquelle 64b sind der Kondensator 66b und das Kompensationselement 20b in Reihe geschalten, wobei der Kondensator 66b und das Kompensationselement 20b parallel zueinander geschalten sind. Die Wechselspannungsquelle 64b ist indirekt von einem Kabel 46b gebildet. Die Ladespule 34b und der Kondensator 66b bilden einen Schwingkreis.
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5 zeigt eine weitere alternative erfindungsgemäße Ladevorrichtung 10c mit einer Primärinduktionsladeeinheit 14c und eine Akkuvorrichtung 12c in einem Ladebetrieb.
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Die Ladevorrichtung 10c ist von einer Handwerkzeugakkuladevorrichtung gebildet. Die Ladevorrichtung 10c ist in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen, induktiv eine Ladeenergie auf zumindest eine Akkuvorrichtung 12c zu übertragen. Die Ladevorrichtung 10c weist die Primärinduktionsladeeinheit 14c auf. Die Primärinduktionsladeeinheit 14c weist eine Ladeelektronikeinheit 16c auf. Ferner weist die Primärinduktionsladeeinheit 14c eine Ladespule 34c und eine Kerneinheit 36c auf.
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Die Ladeelektronikeinheit 16c der Primärinduktionsladeeinheit 14c weist eine Schwingkreisschaltung 18c zur direkten Energieübertragung auf. Die Schwingkreisschaltung 18c ist zur direkten Energieübertragung auf die Akkuvorrichtung 12c vorgesehen. Die Ladespule 34c der Primärinduktionsladeeinheit 14c bildet einen Teil der Schwingkreisschaltung 18c. Die Ladeelektronikeinheit 16c weist ferner ein Kompensationselement 20c auf. Das Kompensationselement 20c ist dazu vorgesehen, einer Abweichung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18c von einem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18c entgegenzuwirken. Das Kompensationselement 20c ist dazu vorgesehen, einer monotonen Änderungskomponente entgegenzuwirken, die eine Veränderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18c über die Zeit bewirkt. Das Kompensationselement 20c ist dazu vorgesehen, einer alterungsbedingten Änderung der Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18c über die Zeit entgegenzuwirken. Dabei soll die Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18c über einen wesentlichen Zeitraum annähernd konstant gehalten werden. Die Schwingkreisschaltung 18c weist das Kompensationselement 20c auf. Das Kompensationselement 20c bildet einen Teil der Schwingkreisschaltung 18c. Das Kompensationselement 20c ist von einem veränderbaren Widerstand 24c der Schwingkreisschaltung 18c gebildet.
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Ferner ist das Kompensationselement 20c dazu vorgesehen, einer temperaturabhängigen Abweichung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18c von einem Ursprungswert der Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18c entgegenzuwirken. Die Ladeelektronikeinheit 16c weist dazu eine Sensoreinheit 21c auf. Die Sensoreinheit 21c weist einen Temperatursensor auf. Die Sensoreinheit 21c ist von dem Temperatursensor gebildet. Die Sensoreinheit 21c ist an der Ladespule 34c angeordnet. Das Sensorelement 21c ist dazu vorgesehen, eine Temperatur der Ladespule 34c zu erfassen. Das Kompensationselement 20c ist dazu vorgesehen, eine Eigengüte der Schwingkreisschaltung 18c abhängig von einem Messparameter der Sensoreinheit 21c zu beeinflussen. Das Kompensationselement ist dazu vorgesehen, einer durch einen Parameter bedingten Veränderung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung abhängig von dem von dem Parameter abhängigen Messparameter der Sensoreinheit 21c entgegenzuwirken. Das Kompensationselement ist dazu vorgesehen, einer durch eine Temperatur bedingten Veränderung einer Eigengüte der Schwingkreisschaltung entgegenzuwirken. Grundsätzlich wäre auch denkbar, dass das Kompensationselement 20c dazu vorgesehen ist lediglich einer temperaturabhängigen Abweichung der Eigengüte von einem Ursprungswert entgegenzuwirken. Die zusätzliche Kompensation einer Alterung ist in diesem Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft zu verstehen.
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Die Ladeelektronikeinheit 16c weist ferner eine Steuer- und Regeleinheit 26c auf. Die Steuer- und Regeleinheit 26c ist dazu vorgesehen, das Kompensationselement 20c zu steuern und zu regeln. Die Steuer- und Regeleinheit 26c weist einen Betriebszeitzähler 28c auf. Ferner ist die Steuer- und Regeleinheit 26c nicht weiter sichtbar mit der Sensoreinheit 21c verbunden. Die Steuer- und Regeleinheit 26c ist dazu vorgesehen, mit steigender Betriebszeit einen Widerstandswert des Kompensationselements 20c zu reduzieren. Ferner ist die Steuer- und Regeleinheit 26c dazu vorgesehen, den Widerstandswert des Kompensationselements 20c abhängig von einer von der Sensoreinheit 21c gemessenen Temperatur an der Ladespule 34c anzupassen. Die Steuer- und Regeleinheit 26c ist dazu vorgesehen, einen Widerstandswert des Kompensationselements 20c entgegen einer von der Sensoreinheit 21c gemessenen Temperaturänderung an der Ladespule 34c zu verändern. Mit zunehmender Temperatur der Ladespule 34c wird zu einem Ausgleich des steigenden Widerstands der Ladespule 34c ein Widerstandswert des Kompensationselements 20c reduziert.
