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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Batteriepacks, und betrifft insbesondere ein Batteriepack, das elektrische Energiezufuhr durch drahtlose Energieübertragung erlaubt.
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Beschreibung der verwandten Technik
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Herkömmlich enthalten Arbeitsmaschinen wie etwa Rasenmäher einen Elektromotor als mechanische Antriebsquelle, sowie eine Batterie, die dem Elektromotor elektrische Energie zuführt, und sind Systeme verwendet worden, worin die Batterie durch Verbinden der Arbeitsmaschine mit einer spezifischen Station geladen wird.
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Da jedoch diese Art von System eine Konstruktion anwendet, in der ein Anschluss der Batterie und ein Ladeanschluss eines externen Ladegeräts mechanisch verbunden sind, tritt ein Einschaltstrom auf, wenn die Batterie montiert oder demontiert wird, oder eine plötzliche Unterbrechung (Ausfall) in dem Verbindungsteil verursacht eine Bogenbildung, die ein Schmelzen oder Aufrauen des Anschlusses verursachen kann, was es im schlechtesten Fall unmöglich machen könnte, das Batteriepack anzubringen.
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Wenn darüber hinaus der mit der Station zu verbindende Anschluss der Batterie freiliegt, könnte er Korrosion ausgesetzt sein, was eine schlechte Leitfähigkeit verursachen könnte.
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Ferner besteht, wenn der Anschluss der Batterie freiliegt, Bedarf nach einer Wasserabdichtung des Anschlusses, und es bestand ein Beschädigungsrisiko an dem Anschluss.
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Daher sind herkömmliche Techniken offenbart worden, worin zum Beispiel eine Energieübertragungsvorrichtung in einer Station installiert ist, eine Energieempfangsvorrichtung in einem beweglichen Körper installiert ist, der relativ zur Station bewegbar ist, ein Schalter an der Energieübertragungsseite, der Energieempfangsseite oder an beiden Energieübertragungs- und Energieempfangsseiten vorgesehen ist, wobei der Schalter eingeschaltet wird, wenn sich der bewegliche Körper in einem Bereich befindet, wo die Energieübertragung von der Station zum beweglichen Körper möglich ist, wobei detektiert wird, dass keine Fremdobjekte, die gleich oder größer als eine vorbestimmte Größe sind, sich zwischen der Station und dem beweglichen Körper befinden, bevor die drahtlose Energieübertragung durchgeführt wird (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1).
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Zitatliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP 2017-135898 A -
Obwohl jedoch herkömmliche Techniken eine drahtlose Energieübertragung zu einer Batterie erlauben, ist es, da Energie zu der Arbeitsmaschine unter Verwendung der Batterie zugeführt werden muss, nicht möglich, den Anschluss der Batterie vollständig zu eliminieren. Daher bestand ein Risiko einer Beschädigung oder Korrosion des Anschlussabschnitts.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf den obigen Punkt gemacht, und hat zur Aufgabe, ein Batteriepack anzugeben, in dem kein Anschluss der Batterie erforderlich ist, und das die Energiezufuhr zu der Arbeitsmaschine von einem externen Ladegerät durch drahtlose Energieübertragung erlaubt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Um die obige Aufgabe zu lösen, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie ein in einer Arbeitsmaschine zu installierendes Batteriepack zum Zuführen von Energie zu der Arbeitsmaschine durch drahtlose Energiezufuhr enthält, und sie enthält: eine Batterie; eine Energieübertragungs-/empfangswicklung; und eine Steuerschaltung, die zwischen einem Energieübertragungsmodus, in dem elektrischer Strom der Batterie zu einer an der Arbeitsmaschine vorgesehenen Energieempfangswicklung übertragen wird, und einem Energieempfangsmodus, in dem von einer an einem externen Ladegerät vorgesehenen Energieübertragungswicklung übertragene Energie die Batterie lädt, umschaltet.
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Die obige Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Speichereinheit enthält, die elektrische Charakteristiken der Energieempfangswicklung der Arbeitsmaschine und der Energieübertragungswicklung des externen Ladegeräts speichert, wobei die Steuerschaltung eine Testenergieübertragung von der Energieübertragungs-/empfangswicklung zu der Energieempfangswicklung oder der Energieübertragungswicklung zuführt, um elektrische Charakteristiken einer Energieempfangsseite zu erhalten, die elektrischen Charakteristiken mit den in der Speichereinheit gespeicherten elektrischen Charakteristiken vergleicht, um zu bestimmen, ob die elektrischen Charakteristiken jene einer Energieübertragung zu der Energieempfangswicklung oder jene einer Energieübertragung zu der Energieübertragungswicklung sind, und eine Steuerung durchführt, um zu dem Energieübertragungsmodus in Bezug auf die Energieempfangswicklung oder zu dem Energieempfangsmodus in Bezug auf die Energieübertragungswicklung umzuschalten.
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Die obige Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung, wenn sie eine Instruktion von einem Eingabemittel empfangen hat, eine Steuerung in einem Testmodus durchführt, um zu bestimmen, ob von dem externen Ladegerät der Energieübertragungs-/empfangswicklung Energie zugeführt worden ist oder nicht, und wobei in einem Fall, in dem innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne Energie von dem externen Ladegerät der Energieübertragungs-/empfangswicklung zugeführt worden ist, die Steuerschaltung zu dem Energieempfangsmodus umschaltet, und in einem Fall, in dem innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne keine Energie von dem externen Ladegerät zugeführt worden ist, die Steuerschaltung eine Testenergieübertragung durchführt, und zu einem Sendemodus umschaltet, wenn bestimmt wird, dass die Energieempfangswicklung vorhanden ist.
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Die obige Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Kommunikationseinheit aufweist, die jeweils mit einer an der Arbeitsmaschine vorgesehenen Kommunikationseinheit und einer an dem externen Ladegerät vorgesehenen Kommunikationseinheit zur Kommunikation verbindbar ist, wobei die Steuerschaltung zu dem Energieempfangsmodus umschaltet, falls die Kommunikationseinheit mit der Kommunikationseinheit des externen Ladegeräts verbunden ist, und zu dem Energieübertragungsmodus umschaltet, falls die Kommunikationseinheit mit der Kommunikationseinheit der Arbeitsmaschine verbunden ist.
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Die obige Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine eine Konstruktion zur mechanischen Verbindung mit dem externen Ladegerät hat, und wobei das Eingabemittel einen Eingabebetrieb durchführt, wenn die Arbeitsmaschine mit dem externen Ladegerät verbunden ist.
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Die obige Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungs-/empfangswicklung eine Form hat, die zu der Energieempfangswicklung oder der Energieübertragungswicklung passt.
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Die obige Konfiguration ist dadurch gekennzeichnet, dass das Batteriepack an der Arbeitsmaschine mittels einer Schraube an einer vorbestimmten Position gesichert ist.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Steuerschaltung ein Umschalten zwischen dem Energieübertragungsmodus, in dem ein Strom der Batterie zu der in der Arbeitsmaschine vorgesehenen Energieempfangswicklung übertragen wird, und einem Energieempfangsmodus, in dem die Batterie mit Energie geladen wird, die von der in dem externen Ladegerät vorgesehenen Energieübertragungswicklung übertragen wird, was die drahtlose Durchführung der Energiezufuhr von dem Batteriepack zu der Arbeitsmaschine und der Energiezufuhr von dem externen Ladegerät erlaubt. Im Ergebnis besteht kein Bedarf nach irgendeinem externen Anschluss des Batteriepacks, was verhindert, dass Beschädigung, Korrosion etc. in dem Anschlussabschnitt auftritt, und eine glattgängige Durchführung der Energiezufuhr durch das Batteriepack und das Laden des Batteriepacks erlaubt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Ansicht, die eine erste Ausführung zeigt, worin ein Batteriepack gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine Arbeitsmaschine angewendet wird;
- 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der ersten Ausführung zeigt;
- 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der ersten Ausführung zeigt;
- 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb einer zweiten Ausführung zeigt;
- 5 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer dritten Ausführung zeigt; und
- 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb der dritten Ausführung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
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Die Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Ansicht einer Arbeitsmaschine, die mit einem Batteriepack gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist. In der vorliegenden Ausführung wird ein Beispiel beschrieben, in dem ein elektrischer Rasenmäher als die Arbeitsmaschine angewendet wird.
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Wie in 1 gezeigt, enthält ein elektrischer Rasenmäher 1 ein Gehäuse 10, das ein Hauptkörpergehäuse darstellt, Vorderräder 11, die jeweils links und rechts vorne an dem Gehäuse 10 vorgesehen sind, Hinterräder 12, die jeweils links und rechts hinten an dem Gehäuse 10 vorgesehen sind, sowie eine Arbeitseinheit 13, die unten in der Mitte des Gehäuses 10 vorgesehen ist. Die Arbeitseinheit 13 hat eine Mähmesserscheibe 14, die mit einem Mähmesser zum Mähen von Gras versehen ist.
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Der elektrische Rasenmäher 1 hat einen Fahrmotor 15, der die linken und rechten Hinterräder 12 einzeln antreibt, einen Arbeitsmotor 16, der die Mähmesserscheibe 14 der Arbeitseinheit 13 antreibt, eine Energieempfangseinheit 20, eine Arbeitsmaschinen-seitige Steuerschaltung 21 sowie ein Batteriepack 30, die in dem Gehäuse 10 aufgenommen sind. Obwohl hier nicht gezeigt, ist das Batteriepack 30 an dem Gehäuse 10 des elektrischen Rasenmähers 1 an einer vorbestimmten Position mittels Schrauben oder dergleichen gesichert. Dies erlaubt, dass eine Verlagerung des Batteriepacks 30 verhindert wird.
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Die Arbeitsmaschinen-seitige Steuerschaltung 21 steuert jedes Teil des elektrischen Rasenmähers 1, und enthält einen Prozessor wie etwa eine CPU oder MPU, sowie eine Speichereinheit wie etwa ein RAM oder ROM. Indem der Prozessor ein in der Speichereinheit gespeichertes Programm ausführt, fungiert die Arbeitsmaschinen-seitige Steuereinheit 21 verschiedene Steuerungsmittel wie etwa autonome Fahrsteuerung, in der der Fahrmotor 15 zur autonomen Fahrt gesteuert wird, und Mähbetrieb-Steuerung, in der der Arbeitsmotor 16 zur Durchführung eines Mähbetriebs gesteuert wird.
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Die Energieempfangseinheit 20 enthält eine Energieempfangswicklung 22 und eine Energieempfangsschaltung (nicht gezeigt).
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Die Energieempfangswicklung 22 ist eine Abnahmewicklung, die mit einer später beschriebenen Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 des Batteriepacks 30 magnetisch gekoppelt ist, die durch einen Wechselstrom ein Wechselmagnetfeld erzeugt, und Energie durch Erzeugen einer elektromotorischen Kraft durch elektromagnetische Induktion empfängt.
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Die Energieempfangsschaltung erzeugt Energie aus der elektromotorischen Kraft, die in der Energieempfangswicklung 22 auftritt. Die Energieempfangsschaltung ist eine Schaltung, die eine Resonanzschwingung der Energieempfangswicklung 22 mit dem magnetischen Wechselfeld (Wechselstrom) der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 hervorruft, um einen Sinusstrom in der Energieempfangswicklung 22 zu erzeugen, den Strom zum Erzeugen einer Gleichstromspannung gleichrichtet, die Gleichstromspannung in eine Gleichstromspannung mit einem vorbestimmten Spannungswert umwandelt, und den Teilen des elektrischen Rasenmähers 1, wie etwa dem Fahrmotor 15 und dem Arbeitsmotor 16, Energie zuführt.
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Nun wird das Batteriepack 30 im weiteren Detail in Bezug auf 2 beschrieben.
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2 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration des Batteriepacks zeigt.
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Wie in 2 gezeigt, enthält, das Batteriepack 30 eine Batterie 32, die Energie speichert, eine Energieübertragungs-/empfangseinheit 33, eine batterieseitige Steuerschaltung 34 als die Steuerschaltung der vorliegenden Erfindung, eine Ladesteuerschaltung 35, eine Batterieüberwachungsschaltung 36 sowie eine Steuerenergiezufuhrschaltung 37.
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Die Energieübertragungs-/empfangseinheit 33 enthält eine Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 und eine Energieübertragungs-/empfangsschaltung 38.
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Die Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 liefert Energie, wenn sie drahtlose Energiezufuhr mit der Energieempfangswicklung 22 durchführt, und empfängt, wenn die drahtlose Energiezufuhr mit der Energieübertragungswicklung 45 durchführt, Energie in der gleichen Weise wie die oben beschriebene Energieempfangswicklung 22.
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Die Energieübertragungs-/empfangsschaltung 38 gibt Energie von der Batterie 32 an die Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 aus, wenn sie drahtlose Energiezufuhr mit der Energieempfangswicklung 22 durchführt, und empfängt, wenn sie drahtlose Energiezufuhr mit der später beschriebenen Energieübertragungswicklung 45 durchführt, Strom von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 in der gleichen Weise wie die oben beschriebene Energieempfangsschaltung, und führt die Energie der Batterie 32 zu, um die Batterie 32 zu laden.
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Die batterieseitige Steuerschaltung 34 enthält einen Prozessor wie etwa eine CPU oder MPU sowie eine Speichereinheit wie etwa ein RAM oder ROM. Die batterieseitige Steuerschaltung 34 fungiert als Steuermittel für die Teile des Batteriepacks 30, indem der Prozessor ein in der Speichereinheit gespeichertes Programm ausführt.
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Die Batterie 32 ist zum Beispiel eine Lithiumionenbatterie und ist aus mehreren Zellen zusammengesetzt.
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Die Ladesteuerschaltung 35 ist eine Schaltung zum Steuern des Ladens der Batterie 32, wenn die Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 drahtlose Energiezufuhr von der Energieübertragungswicklung 45 durchführt, und führt zum Beispiel eine CC/CV-Ladesteuerung durch.
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Die Batterieüberwachungsschaltung 36 ist eine Schaltung zum Überwachen des Zustands der Batterie 32 wie etwa der Spannung, des Stroms und der Temperatur jeder Zelle der Batterie 32.
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Die Steuerenergiezufuhrschaltung 37 ist eine Energiezufuhrschaltung zum Steuern jeder der oben beschriebenen Schaltungen des Batteriepacks 30.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein externes Ladegerät 14 vorgesehen, um die Batterie 32 des elektrischen Rasenmähers 1 zu laden.
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Das externe Ladegerät 40 enthält eine Energieübertragungseinheit 41, eine Ladegerät-seitige Steuerschaltung 42 sowie eine Gleichstromenergieversorgung 44, die mit einer kommerziellen Energieversorgung 33 elektrisch verbunden ist.
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Die Energieübertragungseinheit 41 enthält eine Energieübertragungswicklung 45 und eine Energieübertragungsschaltung (nicht gezeigt).
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Die Energieübertragungswicklung 45 führt der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 des Batteriepacks 30 Energie zu.
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Die Gleichstromenergieversorgung 44 wandelt Energie von der kommerziellen Energieversorgung 43 in Gleichstromenergie zur Energieübertragung um.
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Die Energieübertragungsschaltung ist eine Schaltung, die Energie von der Gleichstromenergieversorgung 44 an die Energieübertragungswicklung 45 ausgibt, wenn sie drahtlose Energiezufuhr mit der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 durchführt.
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Die Ladegerät-seitige Steuerschaltung 42 enthält einen Prozessor wie etwa eine CPU oder MPU sowie eine Speichereinheit wie etwa ein RAM oder ROM. Die Ladegerät-seitige Steuerschaltung 42 fungiert als Steuermittel für die Teile des externen Ladegeräts 40, indem der Prozessor ein in der Speichereinheit gespeichertes Programm ausführt.
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Die elektrischen Charakteristiken, wenn Energie der Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 1 zugeführt wird, und die elektrischen Charakteristiken, wenn Energie von der Energieübertragungswicklung 45 dem externen Ladegerät 40 zugeführt wird, unterscheiden sich im Hinblick auf die Charakteristiken wie etwa Impedanz oder Resonanzfrequenz.
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Wenn daher in der vorliegenden Ausführung zum Beispiel das Batteriepack 30 erstmals in dem elektrischen Rasenmäher 1 installiert wird, führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 vorab eine Testenergieübertragung von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zu der Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers und der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 durch, um die elektrischen Charakteristiken zu erhalten, wenn Energie der Energieempfangswicklung 22 zugeführt wird, sowie die elektrischen Charakteristiken, wenn Energie der Energieübertragungswicklung 45 übertragen wird, und speichert diese elektrischen Charakteristiken in der Speichereinheit.
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Wenn dann der elektrische Rasenmäher 1 benutzt wird, führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Testenergieübertragung von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 durch, um die elektrischen Charakteristiken der Energieempfangsseite zu erhalten, und die batterieseitige Steuerschaltung 34 vergleicht die erhaltenen elektrischen Charakteristiken mit den in der Speichereinheit gespeicherten elektrischen Charakteristiken. Die batterieseitige Steuerschaltung 34 bestimmt, ob die elektrischen Charakteristiken jene der Energieempfangswicklung 22 oder jene der Energieübertragungswicklung 45 sind, und führt eine Steuerung durch, um zum Energieübertragungsmodus umzuschalten, wenn bestimmt worden ist, dass die elektrischen Charakteristiken jene elektrischen Charakteristiken einer Energieübertragung zu der Energieempfangswicklung 22 sind, oder zu dem Energieempfangsmodus, wenn bestimmt worden ist, dass die elektrischen Charakteristiken jene elektrischen Charakteristiken einer Energieübertragung zu der Energieübertragungswicklung 45 sind.
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Die Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 kann eine Form haben, die zu der Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 1 oder der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 passt. Dies erlaubt, dass eine gegenseitige Verlagerung verhindert wird.
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Nun wird ein Betrieb gemäß der vorliegenden Ausführung in Bezug auf das in 3 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
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3 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb gemäß der vorliegenden Ausführung zeigt.
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Zuerst führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Testenergieübertragung von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zu der Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 1 und der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 durch (ST1).
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Dann erhält die batterieseitige Steuerschaltung 34 elektrische Charakteristiken, wenn Energie zu der Energieempfangswicklung 22 übertragen wird, und elektrische Charakteristiken, wenn Energie zu der Energieübertragungswicklung 45 übertragen wird, und speichert diese elektrischen Charakteristiken in der Speichereinheit (ST2).
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Es sollte angemerkt werden, dass, anstatt zuerst eine Testenergieübertragung durchzuführen, um die elektrischen Charakteristiken zu erhalten, wie in ST1 und ST2 gezeigt, jeweilige elektrischen Charakteristiken der Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 1 und der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts, die vorab während ihrer Herstellung erhalten werden, in der Speichereinheit gespeichert werden können. In diesem Fall ist der anfängliche Testenergieübertragungsvorgang unnötig.
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Dann führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Testenergieübertragung von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 durch (ST3), und falls diese Testenergieübertragung darin resultiert, elektrische Charakteristiken der Energieempfangsseite zu erhalten (ST4: JA), vergleicht die batterieseitige Steuerschaltung 34 die erhaltenen elektrischen Charakteristiken mit den in der Speichereinheit gespeicherten elektrischen Charakteristiken (ST5).
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Falls die batterieseitige Steuerschaltung 34, durch Vergleich der erhaltenen elektrischen Charakteristiken mit den in der Speichereinheit gespeicherten elektrischen Charakteristiken, bestimmt, dass die erhaltenen elektrischen Charakteristiken jene elektrischen Charakteristiken einer Energieübertragung zu der Energieempfangswicklung 22 sind (ST6: JA), schaltet die batterieseitige Steuerschaltung 34 zu einem Energieübertragungsmodus, in dem Energie zu der Energieempfangswicklung 22 übertragen wird (ST9).
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In diesem Zustand ist es möglich, drahtlose Energiezufuhr von der Batterie 32 des Batteriepacks 30 zu der Energieempfangswicklung 22 über die Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 durchzuführen, so dass der elektrische Rasenmäher 1 mit der Energie der Batterie 32 angetrieben werden kann.
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Falls andererseits die batterieseitige Steuerschaltung 34 bestimmt, dass die erhaltenen elektrischen Charakteristiken nicht jene elektrischen Charakteristiken der Energieübertragung zu der Energieempfangswicklung 22 sind (ST6: NEIN), aber bestimmt, dass die erhaltenen elektrischen Charakteristiken jene elektrischen Charakteristiken einer Energieübertragung zu der Energieübertragungswicklung 45 sind (ST7: JA), schaltet die batterieseitige Steuerschaltung 34 zu einem Energieempfangsmodus, in dem Energie von der Energieübertragungswicklung 45 empfangen wird (ST8).
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In diesem Zustand ist es möglich, drahtlose Energiezufuhr der Energie des externen Ladegeräts 40 der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 über die Energieübertragungswicklung 45 durchzuführen, so dass die Energie des externen Ladegeräts 40 die Batterie 32 des Batteriepacks 30 laden kann.
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Wie oben erwähnt, enthält die vorliegende Ausführung eine Batterie 32, eine Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 sowie eine batterieseitige Steuerschaltung 34 (Steuerschaltung), die umschaltet zwischen einem Energieübertragungsmodus, in dem elektrischer Strom der Batterie 32 zu der am elektrischen Rasenmäher 1 (Arbeitsmaschine) vorgesehenen Energieempfangswicklung 22 übertragen wird, und einem Energieempfangsmodus, in dem die Batterie 32 mit Energie lädt, die von der am externen Ladegerät 40 vorgesehen Energieübertragungswicklung 45 übertragen wird. Zusätzlich enthält die vorliegende Ausführung eine Speichereinheit, die elektrischen Charakteristiken der Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 1 sowie elektrische Charakteristiken der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 speichert, führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Testenergieübertragung von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zu der Energieempfangswicklung 22 oder der Energieübertragungswicklung 45 durch, um elektrische Charakteristiken der Energieempfangsseite zu erhalten, vergleicht die erhaltenen elektrischen Charakteristiken mit den in der Speichereinheit gespeicherten elektrischen Charakteristiken, um zu bestimmen, ob die Energieübertragung zu der Energieempfangswicklung 22 oder zu der Energieübertragungswicklung 45 erfolgt, und führt eine Steuerung durch, um zu dem Energieübertragungsmodus in Bezug auf die Energieempfangswicklung 22 oder zu dem Energieempfangsmodus in Bezug auf die Energieübertragungswicklung 45 umzuschalten.
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Die batterieseitige Steuerschaltung 34 bestimmt somit basierend auf den in der Speichereinheit gespeicherten elektrischen Charakteristiken, ob die Energieübertragungswicklung 45 in einem Zustand drahtloser Energiezufuhr mit der Energieempfangswicklung 22 ist, oder in einem Zustand drahtloser Energiezufuhr mit einer Sendewicklung, was das Umschalten zwischen dem Energieempfangsmodus und dem Energieübertragungsmodus erlaubt, was eine drahtlose Energiezufuhr von dem Batteriepack 30 zu dem elektrischen Rasenmäher 1 und eine drahtlose Energiezufuhr von dem externen Ladegerät 40 möglich macht. Im Ergebnis besteht kein Bedarf nach irgendeinem externen Anschluss des Batteriepacks 30, was das Auftreten von Beschädigung, Korrosion, etc. in dem Anschlussabschnitt verhindert und eine glattgängige Durchführung der Energiezufuhr von dem Batteriepack 30 und des Ladens des Batteriepacks 30 erlaubt.
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Nun wird eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Da die Konfigurationen des Batteriepacks, des elektrischen Rasenmähers 1 und des externen Ladegeräts 40 gemäß der zweiten Ausführung die gleichen sind wie in der ersten Ausführung, werden sie in Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
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In der vorliegenden Ausführung unterscheidet sich der Steuerbetrieb von jenem der ersten Ausführung.
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Wenn sie eine Instruktion von einem Eingabemittel empfangen hat, führt in der vorliegenden Ausführung die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Steuerung in einem Testmodus durch, um zu bestimmen, ob Energie von dem externen Ladegerät 40 der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zugeführt worden ist oder nicht.
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Das Eingabemittel kann zum Beispiel eine Schalterbedienung durch einen Benutzer sein, wenn er das Batteriepack 30 in dem elektrischen Rasenmäher 1 anbringt. In diesem Fall führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Steuerung in dem Testmodus durch, wenn die Schalterbedienung ausgeführt worden ist.
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Ferner wird zum Beispiel eine Konstruktion verwendet, in der der elektrische Rasenmäher 1 mit dem externen Ladegerät 40 mechanisch verbunden wird, wenn das Batteriepack 30 geladen wird, und ist das Eingabemittel durch einen Schalter oder Sensor etc. aufgebaut, der eine Verbindung des elektrischen Rasenmähers 1 mit dem externen Ladegerät 40 detektiert. In diesem Fall führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Steuerung im Testmodus aus, wenn der elektrische Rasenmäher 1 mit dem externen Ladegerät 40 verbunden worden ist.
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Der Testmodus der batterieseitigen Steuerschaltung 34 wird durchgeführt durch Bestimmung, ob Energie von der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zugeführt worden ist oder nicht. Falls Energie von der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne zugeführt worden ist, schaltet die batterieseitige Steuerschaltung 34 zum Energieempfangsmodus. Wenn andererseits innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne keine Energie von der Energieempfangswicklung 22 Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 zu der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zugeführt worden ist, führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Testenergieübertragung von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 durch und schaltet zu einem Sendemodus, wenn die Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 11 detektiert wird.
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Nun wird ein Betrieb der zweiten Ausführung in Bezug auf das in 4 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
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4 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb gemäß der zweiten Ausführung zeigt.
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In der vorliegenden Ausführung bestimmt die batterieseitige Steuerschaltung 34 zunächst, ob in dem Eingabemittel eine Testmoduseingabe durchgeführt worden ist oder nicht (ST 11).
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Falls dann bestimmt wird, dass eine Testmoduseingabe von dem Eingabemittel durchgeführt worden ist (ST11: JA), bestimmt die batterieseitige Steuerschaltung 34, ob von der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 zu der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 Energie zugeführt worden ist oder nicht (ST12). Falls bestimmt wird, dass von der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 zu der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 Energie zugeführt worden ist (ST13: JA), führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Steuerung durch, um zu dem Energieempfangsmodus umzuschalten, in dem Energie von der Energieübertragungswicklung 45 empfangen wird (ST17).
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Falls andererseits bestimmt wird, dass von der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 zu der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 keine Energie zugeführt worden ist (ST13: NEIN), führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Testenergieübertragung von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 durch (ST14), um zu bestimmen, ob die Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 1 vorhanden ist oder nicht (ST15).
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Falls bestimmt worden ist, dass die Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 1 vorhanden ist (ST15: JA), führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Steuerung durch, um zu dem Energieübertragungsmodus zu schalten, in dem Energie zu der Energieempfangswicklung 22 übertragen wird (ST16).
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Wenn wie oben erwähnt in der vorliegenden Ausführung von dem Eingabemittel eine Instruktion empfangen worden ist, führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 (Steuerschaltung) eine Steuerung in einem Testmodus durch, um zu bestimmen, ob von dem externen Ladegerät 40 zu der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 Energie zugeführt worden ist oder nicht. Falls von dem externen Ladegerät 40 zu der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne Energie zugeführt worden ist, schaltet die batterieseitige Steuerschaltung 34 zu dem Energieempfangsmodus, und falls innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne keine Energie von dem externen Ladegerät 40 der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zugeführt worden ist, führt die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Testenergieübertragung durch, und falls bestimmt wird, dass die Energieempfangswicklung 22 vorhanden ist, schaltet sie zu einem Sendemodus.
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Die batterieseitige Steuerschaltung 34 führt somit basierend auf der Instruktion von dem Eingabemittel den Testmodus durch, wobei die batterieseitige Steuerschaltung 34 bestimmt, ob die Energieübertragungswicklung 45 in einem Zustand drahtloser Energiezufuhr mit der Energieempfangswicklung 22 oder in einem Zustand drahtloser Energiezufuhr mit einer Sendewicklung ist, was das Umschalten zwischen dem Energieempfangsmodus und dem Energieübertragungsmodus erlaubt, was eine drahtlose Energiezufuhr von dem Batteriepack 30 zu dem elektrischen Rasenmäher 1 und eine drahtlose Energiezufuhr von dem externen Ladegerät 40 möglich macht. Im Ergebnis besteht kein Bedarf nach irgendeinem externen Anschluss des Batteriepacks 30, was das Auftreten von Beschädigung, Korrosion, etc., in dem Anschlussabschnitt verhindert und eine glattgängige Durchführung der Energiezufuhr von dem Batteriepack 30 und des Ladens des Batteriepacks 30 erlaubt.
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Nun wird eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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5 ist ein Blockdiagramm, das die dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie in 5 gezeigt, ist in der vorliegenden Ausführung das Batteriepack 30 mit einer batterieseitigen Kommunikationseinheit 39 versehen.
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Zusätzlich ist der elektrische Rasenmäher 1 mit einer Arbeitsmaschinen-seitigen Kommunikationseinheit 23 versehen, die mit der batterieseitigen Kommunikationseinheit 39 zur Kommunikation verbindbar ist, und ist das externe Ladegerät 40 mit einer Ladegerät-seitigen Kommunikationseinheit 46 versehen, die mit der batterieseitigen Kommunikationseinheit 39 zur Kommunikation verbindbar ist.
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Die batterieseitige Kommunikationseinheit 39, die Arbeitsmaschinen-seitige Kommunikationseinheit 23 und die Ladegerät-seitige Kommunikationseinheit 46 können mittels Nahbereich-Kommunikation kommunizieren, wie zum Beispiel Bluetooth®.
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Die batterieseitige Steuerschaltung 34 bestimmt, ob die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Arbeitsmaschinen-seitigen Kommunikationseinheit 23 verbunden ist oder nicht, oder ob die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Ladegerät-seitigen Kommunikationseinheit 46 verbunden ist oder nicht.
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Falls die batterieseitige Steuerschaltung 34 bestimmt hat, dass die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Arbeitsmaschinen-seitigen Kommunikationseinheit 23 verbunden ist, schaltet die batterieseitige Steuerschaltung 34 zu einem Energieübertragungsmodus, in dem Energie von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zu der Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 1 übertragen wird.
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Falls andererseits die batterieseitige Steuerschaltung 34 bestimmt hat, dass die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Ladegerät-seitigen Kommunikationseinheit 46 verbunden ist, schaltet die batterieseitige Steuerschaltung 34 zu einem Energieempfangsmodus, in dem die Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 Energie von der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 empfängt.
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Nun wird ein Betrieb der vorliegenden Ausführung in Bezug auf das in 6 gezeigte Flussdiagramm beschrieben.
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6 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der dritten Ausführung zeigt.
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Wie in 6 gezeigt, bestimmt die batterieseitige Steuerschaltung 34, ob die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Arbeitsmaschinen-seitigen Kommunikationseinheit 23 verbunden ist oder nicht, oder ob die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Ladegerät-seitigen Kommunikationseinheit 46 verbunden ist oder nicht (ST21).
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Falls bestimmt worden ist, dass die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Ladegerät-seitigen Kommunikationseinheit 46 verbunden ist (ST22: JA), schaltet die batterieseitige Steuerschaltung 34 zu dem Energieempfangsmodus, in dem die Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 Energie von der Energieübertragungswicklung 45 des externen Ladegeräts 40 empfängt (ST25).
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Falls andererseits bestimmt worden ist, dass die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 nicht mit der Ladegerät-seitigen Kommunikationseinheit 46 verbunden ist (ST22: NEIN), aber dass die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Arbeitsmaschinen-seitigen Kommunikationseinheit 23 verbunden ist (ST23: JA), schaltet die batterieseitige Steuerschaltung 34 zu dem Energieübertragungsmodus, in dem Energie von der Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zu der Energieempfangswicklung 22 des elektrischen Rasenmähers 1 übertragen wird (ST24).
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Wie oben erwähnt, enthält die vorliegende Ausführung eine batterieseitige Kommunikationseinheit 39, die jeweils mit einer am elektrischen Rasenmäher 1 (Arbeitsmaschine) vorgesehenen Arbeitsmaschinen-seitigen Kommunikationseinheit 23 (Kommunikationseinheit) und einer am externen Ladegerät 40 vorgesehenen Ladegerät-seitigen Kommunikationseinheit 46 (Kommunikationseinheit) zur Kommunikation verbindbar ist, und die batterieseitige Steuerschaltung 34 schaltet zu einem Energieempfangsmodus um, falls die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Ladegerät-seitigen Kommunikationseinheit 46 des externen Ladegeräts 40 verbunden ist, und schaltet zu einem Energieübertragungsmodus um, falls die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Arbeitsmaschinen-seitigen Kommunikationseinheit 23 des elektrischen Rasenmähers 1 verbunden ist.
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Die batterieseitige Steuerschaltung 34 (Steuerschaltung) bestimmt somit, ob die batterieseitige Kommunikationseinheit 39 mit der Ladegerät-seitigen Kommunikationseinheit 46 oder mit der Arbeitsmaschinen-seitigen Kommunikationseinheit 23 verbunden ist, wobei die batterieseitige Steuerschaltung 34 bestimmt, ob die Energieübertragungswicklung 45 in einem Zustand drahtloser Energiezufuhr mit der Energieempfangswicklung 22 oder in einem Zustand drahtloser Energiezufuhr mit einer Sendewicklung ist, was das Umschalten zwischen dem Energieempfangsmodus und dem Energieübertragungsmodus erlaubt, was die drahtlose Energiezufuhr von dem Batteriepack 30 zu dem elektrischen Rasenmäher 1 und die drahtlose Energiezufuhr von dem externen Ladegerät 40 möglich macht. Im Ergebnis besteht kein Bedarf nach irgendeinem externen Anschluss des Batteriepacks 30, was das Auftreten einer Beschädigung, Korrosion etc. in dem Anschlussabschnitt verhindert und eine glattgängige Durchführung der Energiezufuhr von dem Batteriepack 30 und des Ladens des Batteriepacks 30 erlaubt.
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Die oben beschriebenen Ausführungen sind lediglich Beispiele eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, und es können Varianten und Anwendungen vorgenommen werden, die nicht von der Idee oder dem Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den in den Ausführungen beschriebenen elektrischen Rasenmähroboter 1 beschränkt, sondern kann auch auf eine beliebige Arbeitsmaschine angewendet werden, in der das Batteriepack 30 installiert ist, zum Beispiel ein Rasenmäher zum Hinterhergehen, ein Schneegebläse, eine Fräse, ein motorbetriebenes Fahrzeug, etc.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrischer Rasenmäher
- 10
- Gehäuse
- 15
- Fahrmotor
- 16
- Arbeitsmotor
- 20
- Energieempfangseinheit
- 21
- Arbeitsmaschinen-seitige Steuerschaltung
- 22
- Energieempfangswicklung
- 23
- Arbeitsmaschinen-seitigen Kommunikationseinheit
- 30
- Batteriepack
- 31
- Energieübertragungs-/empfangswicklung
- 32
- Batterie
- 33
- Energieübertragungs-/empfangseinheit
- 34
- batterieseitige Steuerschaltung
- 39
- batterieseitige Kommunikationseinheit
- 40
- externes Ladegerät
- 41
- Energieübertragungseinheit
- 42
- Ladegerät-seitige Steuerschaltung
- 43
- kommerzielle Energieversorgung
- 45
- Energieübertragungswicklung
- 46
- Ladegerät-seitige Kommunikationseinheit
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Technisches Problem: Zur Angabe eines Batteriepacks, in dem kein Bedarf nach einem Anschluss einer Batterie besteht, und das Energiezufuhr zu der Arbeitsmaschine von einem externen Ladegerät durch drahtlose Energiezufuhr erlaubt.
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Mittel zur Lösung des Problems: Die Erfindung enthält eine Speichereinheit, die elektrische Charakteristiken einer Energieempfangswicklung 22 eines elektrischen Rasenmähers 1 und einer Energieübertragungswicklung 45 eines externen Ladegeräts 40 speichert, wobei die batterieseitige Steuerschaltung 34 eine Testenergieübertragung von einer Energieübertragungs-/empfangswicklung 31 zu der Energieempfangswicklung 22 oder der Energieübertragungswicklung 45 durchführt, um elektrische Charakteristiken einer Energieempfangsseite zu erhalten, die elektrischen Charakteristiken mit in der Speichereinheit gespeicherten elektrischen Charakteristiken vergleicht, um zu bestimmen, ob die elektrischen Charakteristiken jene einer Energieübertragung zu der Energieempfangswicklung 22 oder jene einer Energieübertragung zu der Energieübertragungswicklung 45 sind, und eine Steuerung durchführt, um zu einem Energieübertragungsmodus in Bezug auf die Energieempfangswicklung 22 oder zu einem Energieempfangsmodus in Bezug auf die Energieübertragungswicklung 45 umzuschalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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