DE19901983A1 - Steuervorrichtung für einen induktiven Akkulader - Google Patents
Steuervorrichtung für einen induktiven AkkuladerInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Akkulader (CU), der induktiv elektrische Leistung zum Laden eines Akkumulators (A) in einem mobilen Gerät (MU) überträgt. Der Akkulader (CU) enthält einen selbstschwingenden Leistungsoszillator (OSZ) mit mindestens einem separaten Resonanzkreis (W1, C1, C3 und W2, C2, C4) im Ausgangskreis. Das mobile Gerät (MU) enthält mindestens einen Resonanzkreis im induktiven Kopplerteil. Gemäß der Erfindung verringert die Steuervorrichtung zum Erkennen des angekoppelten mobilen Geräts (MU) periodisch jeweils für eine kurze Testdauer (T2) die Schwingfrequenz (f¶osz¶) des Oszillators (OSZ) und vergleicht eine dabei entstehende Änderung des Oszillator-Betriebsstroms (I¶osz¶) mit dem ursprünglichen Ausgangswert außerhalb der Testdauer (T2) in Bezug auf Höhe und Richtung, um den Akkulader (CU) auf volle Leistungsabgabe zu schalten.
Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen induktiven Akkulader für den Akku
mulator in einem mobilen elektrischen Gerät, wie beispielsweise einem Mobiltelefon, einem
schnurlosen Telefon oder ähnliches. Dabei wird Energie vom Akkulader zum mobilen Gerät
mit einem magnetischen Wechselfeld induktiv übertragen. Die Steuerung des Akkuladers
erkennt ein angekoppeltes mobiles Gerät, welches eine Einrichtung zum induktiven
Aufnehmen von Leistung ausweist und Wirkleistung zum Laden aufnimmt. Die Erfindung
ermöglicht ein intelligentes Steuern der induktiv übertragenen Leistung zum Verhindern von
langen Leerlaufzeiten und zum Vermeiden von Schäden durch unzulässige induktive
Erwärmung.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung für kompakte und leichte Funktelefone anwendbar, die
einen Akkumulator mit hoher Energiedichte aufweisen und innerhalb weniger Stunden wieder
voll nachgeladen werden.
Zum Laden eines solchen Akkumulators wird elektrische Leistung in der Größenordnung von
mehreren Watt induktiv übertragen. Damit bilden Energieverluste, die nicht zum Laden eines
Akkumulators wirksam werden, ein an sich bekanntes Problem für die Betriebssicherheit. Der
Akkulader benötigt auch im Leerlauf, also wenn eine Ladesteuerung im mobilen Gerät den
Ladevorgang beendet hat bzw. wenn das mobile Gerät entfernt wurde, eine beachtliche
Menge an Leistung, so daß im Dauerbetrieb zusätzliche Maßnahmen für eine kontinuierliche
sichere Leistungsabfuhr nötig sind. Darüber hinaus können zufällig in das Wechselfeld
gelangte Fremdkörper mit elektrischer und/oder magnetischer Leitfähigkeit, wie beispiels
weise Münzen, metallische Gegenstände u. ä., dem Wechselfeld des Akkuladers Energie ent
ziehen, sich durch induktiv generierte Kurzschlußströme und Wirbelströme stark erhitzen und
für die Umgebung eine Gefahr darstellen. Auch ein fremdes mobiles Gerät ohne induktiven
Kopplerteil, kann versehentlich in den Bereich des Wechselfeldes gelangen und möglicher
Weise infolge einer lang anhaltenden induktiven Erwärmung sogar Schaden nehmen.
Andererseits können Fremdkörper durch Verlagerung der Resonanzbedingung den
Eigenverbrauch des Akkuladers erheblich steigern, so daß dieser bei mangelnder
Wärmeabfuhr zerstört wird.
In der Druckschrift DE 197 41 279, die am Anmeldetag dieser Patentanmeldung noch nicht
veröffentlicht war, ist ein Akkulader beschrieben, der im Falle des Leerlaufs oder, wenn ein
Fremdkörper das magnetische Wechselfeld beeinflußt, in einen leistungsarmen Wartebetrieb
zurückschaltet. Der Akkulader enthält einen selbstschwingenden Gegentaktoszillator. Den
primären induktiven Kopplerteil zum Erzeugen des magnetischen Wechselfeldes bildet ein
U-förmiger Ferritkern mit zwei räumlich getrennten Primärwicklungen, die in jedem Gegentakt
zweig des Oszillators zu einem separaten Resonanzkreis ergänzt sind. Beim Laden liegen den
Primärwicklungen zwei entsprechende Sekundärwicklungen im mobilen Gerät gegenüber, die
ebenfalls Teil mindestens eines Resonanzkreises sind. Nach einer besonderen Ausführungs
form gemäß der Zusatzpatentanmeldung DE- 198 36 401 sind die Sekundärwicklungen im
mobilen Gerät jeweils mit einer eigenen Kreiskapazität verbunden und ebenfalls als separate
Resonanzkreise ausgeführt. Die Resonanzfrequenz beider Kreise liegt jeweils zumindest nahe
der Schwingfrequenz des Gegentaktoszillators. Jeder Resonanzkreis ist über einen eigenen
Ladegleichrichter entkoppelt.
Der Lösung liegt der Gedanke zu Grunde, dass nur ein angekoppeltes mobiles Gerät mit
entsprechenden Sekundärwicklungen beim Laden des Akkus die Primärwicklungen des
selbstschwingenden Gegentaktoszillators gleichmäßig belastet. Fremdkörper im Bereich des
magnetischen Feldes verursachen dagegen Ungleichheiten bei den elektrischen
Betriebswerten der Gegentaktzweige.
Im Akkulader erkennt eine Steuervorrichtung das angekoppelte mobile Gerät also an der
Übereinstimmung von elektrischen Betriebswerten in den Gegentaktzweigen des
Gegentaktoszillators. Zum Erfassen des Leerlaufs werden die Betriebsströme in beiden
Gegentaktzweigen ausgewertet, welche im Leerlauf ein Minimum aufweisen. An
Impedanzen, die in jedem Gegentaktzweig angeordnet sind, werden Messwerte abgegriffen
und ein Mittelwert gebildet. Ein Komparator vergleicht den Mittelwert mit einer
Referenzspannung und erzeugt eine Ausgangsspannung, die den Gegentaktoszillator in den
leistungsarmen Wartebetrieb schaltet, wenn die Betriebsströme infolge eines Leerlaufs oder
einer geringen Last unter einem Mindestwert liegen. In periodischen Zeitabständen T1 wird
geprüft, ob zwischenzeitlich eine gleichmäßige Belastung der Primärwicklungen erfolgt.
Praktische Ausführungen der Lösung haben jedoch gezeigt, daß eine präzise Fertigung der
Wicklungen infolge der wenigen Windungen und der kleinen U-Kerne schwierig ist. Folglich
treten trotz gleicher Belastungen in den Gegentaktzweigen verschiedene Spannungs- und
Stromwerte auf, so daß die vorgeschlagene Lösung ohne ein Einstellen der Symmetrie
unbefriedigend arbeitet und ein angekoppeltes Gerät nicht zuverlässig erkennt.
Auch in der ebenfalls nicht veröffentlichten Druckschrift DE 198 37 675.8 wird eine
Steuerung für einen Akkulader vorgeschlagen, die ein angekoppeltes mobiles Gerät an einer
von ihm verursachten Wechsellast erkennt. Der Steuerung liegt der Gedanke zu Grunde, dass
bei einem selbstschwingenden Gegentaktoszillator die Schwingfrequenz stark von der
Belastung des induktiven Kopplers mit dem Akkuladestrom abhängt. Deshalb befindet sich
im mobilen Gerät zwischen den Ladegleichrichtern und dem Akku ein Schaltregler, der den
Akkuladestrom im Rhythmus einer Pulsfrequenz schaltet. Dabei wird dem Akkulader die
Leistung in Form von Schwingungspaketen entnommen. Die Steuervorrichtung identifiziert
die Schwingungspakete als Wechselspannung und benutzt diese, um den Akkulader vom
Wartebetrieb auf einen Ladebetrieb mit voller Leistungsabgabe umzuschalten.
Die beschriebene Lösung hat jedoch den Nachteil, dass der Schaltregler für ein Funktelefon
insbesondere bei fortgeschrittenem kompakten Aufbau einen unerwünschten Mehraufwand an
Raumkapazität und Material darstellt.
Ausgehend von den dargestellten Mängeln ist es Aufgabe der Erfindung, eine Steuer
vorrichtung für einen Akkulader zu schaffen, die ohne Mehraufwand im mobilen Gerät zu
erfordern, sehr zuverlässig das angekoppelte mobile Gerät und den Zustand des Akkumulators
erkennt, um den Akkulader von einem Wartebetrieb mit reduzierter Leistungsabgabe in einen
Ladebetrieb mit voller Leistungsübertragung umzuschalten.
Die Lösung dieser Aufgabe basiert ebenfalls auf einer Steuervorrichtung, die im Akkulader
einen selbstschwingenden Leistungsoszillator mit mindestens einem Resonanzkreis im
Ausgangskreis steuert und bei der das mobile Gerät mindestens einem Resonanzkreis im
induktivem Kopplerteil aufweist. Ein solcher selbstschwingender Leistungsoszillator ist
beispielsweise in der Druckschrift DE 197 41 279 beschrieben, die am Anmeldetag dieser
Patentanmeldung noch nicht veröffentlicht war. Der Gegenstand der genannten Anmeldung
wird deshalb zum Bestandteil der vorliegenden Anmeldung erklärt.
Die Steuervorrichtung hält den Oszillator außerhalb der Zeit, zu der die Ladeeinheit den Akku
des angekoppelten mobilen Geräts lädt, in einem gepulsten Wartebetrieb mit stark reduzierter
Leistungsabgabe.
Zum Lösen der Aufgabe gemäß der Erfindung ändert die Steuervorrichtung periodisch jeweils
für eine kurze Testdauer die Schwingfrequenz des Oszillators von einem ersten auf einen
zweiten Wert und vergleicht eine dabei entstehende Änderung des Oszillator-Betriebsstroms
mit dem ursprünglichen Wert bei der ersten Schwingfrequenz in Bezug Höhe und Richtung
der Änderung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass sich der Oszillator-Betriebsstrom bei
einem Akkulader, der mit einem mobilen Gerät gekoppelt ist, welches Ladestrom aufnimmt,
während eines Wechsels der Schwingfrequenz, insbesondere bei einem Absenken, in eine
andere Richtung ändert als dann, wenn sich ein Fremdkörper im Einflussbereich des
magnetischen Wechselfeldes befindet. Fließt im angekoppelten mobilen Gerät ein Ladestrom,
so verringert sich beispielsweise beim Absenken der Schwingfrequenz der Oszillator-
Betriebsstrom gegenüber seinem Ausgangswert wesentlich, so dass eine
Erkennungselektronik eindeutig auf diese Änderung ansprechen kann. Unterbricht jedoch die
Steuerelektronik im mobilen Gerät die Zufuhr von Ladestrom wegen einer Sättigung des
Akkus, so verändert sich der Oszillator-Betriebsstrom während der Testdauer nicht oder nur
unbedeutend. Eine solche Änderung kann in der Erkennungsschaltung mit einfachen Mitteln
unterdrückt werden.
Im Gegensatz dazu bleibt der Oszillator-Betriebsstrom beim Absenken der Schwingfrequenz
gleich oder steigt sogar zumindest geringfügig an, wenn sich an Stelle des mobilen Gerätes
ein metallischer Fremdkörper im Bereich des magnetischen Wechselfeldes befindet.
Das genannte Verhalten in Bezug auf den Oszillator-Betriebsstrom gilt nur für eine
Oszillatorschaltung, welche unabhängig von der Schwingfrequenz an den Primärwicklungen
eine konstante Spannungsamplitude erzeugt, und kann für die verschiedenen Belastungen wie
folgt erklärt werden:
Da mit dem Absenken der Schwingfrequenz bei gleicher Spannungsamplitude der Strom in
den Primärwicklungen infolge der sinkenden Wicklungsimpedanz steigt, erhöht sich im
magnetischen Kreis des Kopplerteils die magnetische Induktionsdichte. Ein metallischer
Fremdkörper im magnetischen Wechselfeld ist somit beim Absenken der Schwingfrequenz
einer grösseren Induktionsdichte ausgesetzt, diese bewirkt ein Anwachsen der
Wirbelstromverluste im Fremdkörper und damit eine höhere Aufnahme an Wirkleistung
durch den Oszillator. Der Oszillator-Betriebsstrom muss deshalb während der Testdauer
steigen.
Ist jedoch der primäre induktive Kopplerteil mit dem sekundären Kopplerteil eines mobilen
Gerätes gekoppelt, so wird nur dann eine maximale Leistungsübertragung realisiert, wenn
sich die primären und die sekundären Kreise miteinander in Resonanz befinden. Bei einem
Absenken der Schwingfrequenz des Oszillators wird diese Resonanzbedingung gestört und
wesentlich weniger Leistung zum sekundären Kopplerteil getragen. Dieser Effekt ist bis zu
einer bestimmten Größe der Last im mobilen Gerät nutzbar. Wird dieser Wert überschritten,
beispielsweise durch einen Kurzschluss des Akkus, dann befindet sich der primäre
Kopplerteil bei keinem der beiden Werte der Schwingfrequenz in Resonanz und in beiden
Fällen erhält der sekundäre Kopplerteil nur eine begrenzte Leistung, deren Höhe außerdem
mit dem Absenken der Frequenz wieder ansteigt.
Der Oszillator-Betriebsstrom sinkt während der Testdauer also nur dann deutlich erkennbar,
wenn der Akkulader mit einem mobilen Gerät gekoppelt ist, dass einen ladbaren Akku
enthält.
Dem ist zu entnehmen, dass der beschriebene Effekt zusätzlich auch eine Methode zum
Erkennen des Akkuzustandes ermöglicht, womit der Akkulader auch dann in den
Wartebetrieb mit reduzierter Leistungsabgabe bleibt bzw. zurückschaltet, wenn der Akku im
mobilen Gerät bereits geladen oder kurzgeschlossen ist.
Gemäß der Erfindung enthält die Steuervorrichtung für den Akkulader Mittel zum Messen des
aktuellen Oszillator-Betriebsstroms, eine Speichereinrichtung, welche die verschiedenen
zeitlich aufeinanderfolgenden Werte des Oszillator-Betriebsstroms zeitlich parallel bereithält
und eine Vergleichsschaltung, welche die Werte der Oszillator-Betriebsströme bei den
verschiedenen Schwingfrequenzen vergleicht und durch Ausgeben einer Steuerspannung ein
mit dem Akkulader gekoppeltes mobiles Gerät anzeigt, dass einen ladbaren Akku enthält.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die
entsprechenden Figuren zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Akkuladers CU mit den entsprechenden Elementen
der Steuervorrichtung
Fig. 2 eine detaillierte Darstellung des in Fig. 1 abgebildeten selbstschwingenden
Oszillators mit Mitteln zum Wechseln der Schwingfrequenz.
Fig. 1 zeigt eine mögliche Lösung für die Steuervorrichtung mit den übrigen Bauelementen
des Akkuladers CU und einem angekoppelten mobilen Gerät, im vorliegenden Fall ein
Mobiltelefon MU, bei dem nur Funktionselemente gezeigt werden, die zum Laden des Akkus
A nötigt sind.
Für die Anwendung der Erfindung wird davon ausgegangen, daß der Akkulader ständig mit
einer Spannungsquelle, wie dem örtlichen Energienetz oder dem Bordnetz eines Kraftfahr
zeuges verbunden ist. Die Spannungsquelle stellt für einen Leistungsoszillator OSZ mit
mindestens einer primären Wicklung WPRI, welche als primärer Teil eines induktiven
Kopplers dient, ständig eine Eingangsgleichspannung UIN bereit. Die Zufuhr des
Oszillatorstroms IOSZ zum Leistungsoszillator OSZ kann von einer primären Schalteinheit SU
durch ein Schaltsignal SC unterbrochen werden. Hat das Steuersignal SC die primäre
Schalteinheit SU eingeschaltet, so schwingt der Leistungsoszillator OSZ mit einer
Schwingfrequenz fOSZ 1, welche beispielsweise im Bereich von 500 bis 2000 kHz liegt, und
der primäre Teil des induktiven Kopplers generiert ein magnetisches Wechselfeld.
Dieses Wechselfeld gelangt zum sekundären Teil des induktiven Kopplers im Mobiltelefon
MU, der von einer sekundären Wicklung WSEC dargestellt wird. In Serie zum sekundären Teil
liegt ein Ladegleichrichter D1. Das magnetische Wechselfeld erzeugt in der sekundären
Wicklung WSEC einen Induktionsstrom. An der Kapazität CP entsteht eine Wechselspannung
USEC mit der aktuellen Schwingfrequenz und ein gleichgerichteter Ladestrom ICHA steht zum
Laden des Akkus A zur Verfügung. Um sicher zu stellen, dass der Leistungsoszillator OSZ
nur dann auf volle Leistungsabgabe geschaltet ist, wenn am Akkulader CU ein Mobiltelefon
MU mit einem ladbaren Akku angekoppelt ist, weist die Steuervorrichtung einen
Pegelgenerator PG1 auf. Dieser schließt durch ein extrem niederfrequentes Pulssignal SC1
über eine ODER-Schaltung OR die Schalteinheit SU in periodischen Zeitabständen in der
Größenordnung von wenigen Sekunden jeweils für eine Dauer TS ein. Das EIN/AUS-
Verhältnis des Pegelgenerators PG1 ist so gewählt, dass die Schalteinheit SU den
Leistungsoszillator OSZ immer nur zum Erzeugen von Schwingungspaketen einschaltet, die
wesentlich kürzer sind als die Ausschaltzeit des Leistungsoszillators OSZ. Auf diese Weise ist
die Leistungsabgabe im Wartebetrieb gegenüber der bei voller Leistungsabgabe stark
reduziert.
Im Gegensatz zum Pegelgenerator PG1 betätigt der Pegelgenerator PG2 mit seinem
Pulssignal SC2 im Leistungsoszillator OSZ Schalter Q3, Q4 (Fig. 2), die für eine Testdauer
T2 ein Absenken der Schwingfrequenz fOSZ 1 auf eine Schwingfrequenz fOSZ 2 bewirken.
Vorteilhaft ist die Schwingfrequenz fOSZ 2 um etwa 10% niedriger als die erste. Da während
der Testdauer T2 nur vermindert Leistung zum Laden des Akkus übertragen wird, ist diese
ebenfalls viel kürzer, als die Dauer T1, in welcher der Leistungsoszillator OSZ mit der
Schwingfrequenz fOSZ 1 arbeitet.
In der Stromzufuhr zum Leistungsoszillator OSZ liegt ein Sensorwiderstand RS. Dieser bildet
gemeinsam mit den Wertespeichern M1 und M2, den Komparatoren COMP1 und COMP2
und der UND-Schaltung & den Teil der Steuervorrichtung, welche das Mobiltelefon MU
erkennt. Den Sensorwiderstand RS durchfließt ein von der Leistungsabgabe des
Leistungsoszillators OSZ abhängiger Oszillator-Betriebsstrom (IOSZ), so dass hinter dem
Sensorwiderstand Rs eine Messspannung UM entsteht. Die Wertespeicher M1 und M2, welche
im einfachsten Fall einfache R/C-Schaltungen sind, weisen verschiedene Zeitkonstanten auf,
so dass sie verschiedene Momentanwerte der Messspannung UM speichern. Der
Wertespeicher M1 weist sowohl eine kurze Ladezeitkonstante als auch eine kurze
Entladezeitkonstante auf. Beide sind so bemessen, dass der Speicher M1 selbst beim Wechsel
von der hohen zur niedrigen Schwingfrequenz fOSZ 2 innerhalb weniger Schwingungen, also
problemlos innerhalb der Testdauer T2, auch die aktuelle Messspannung UM T2 speichert. Der
Wertespeicher M1 mittelt also im Prinzip nur Änderungen der Messspanung UM über wenige
Schwingungen der Schwingfrequenz fOSZ 1, fOSZ 2 um Fehler, beispielsweise durch Rauschen,
zu unterdrücken. Im Gegensatz dazu weist der Wertespeicher M1 sowohl eine große
Ladezeitkonstante als auch eine große Entladezeitkonstante auf, so dass dieser während der
Testzeit T2 nie auf einen veränderten Wert der Meßspannung UM T2 umgeladen wird. Im
Wesentlichen folgt der Ausgang des Wertespeichers M1 Änderungen der Messspannung,
wogegen der Ausgang des Wertespeichers M2 den über eine Vielzahl von Schwingungen
gemittelten Wert bei der hohen der Schwingfrequenz fOSZ 1 zeigt. An den Ausgängen der
Wertespeicher M1 und M2 liegen also die verschiedenen zeitlich aufeinanderfolgenden Werte
des Oszillator-Betriebsstroms (IOSZ), zeitlich parallel bereit.
Der Komparator COMP2 reagiert somit auf alle Änderungen des Oszillator-Betriebsstroms
(IOSZ), infolge des Absenken der Schwingfrequenz fOS01 durch Generieren einer
Schaltspannung US1. Diese wird bei steigendem Oszillator-Betriebsstrom (Iosz) negativ und
bei fallendem positiv. Da eine Schaltspannung US1 benötigt wird, die eindeutig ein
Mobiltelefon MU identifizieren soll und, wie ausgeführt, nur dieses während der Zeit T2
weniger Leistung benötigt, sorgt eine Diode D2 dafür, dass nur die positive Schaltspannung
US1 zur UND-Schaltung & gelangt.
Parallel zum Komparator COMP2 liegt ein Komparator COMP1. Dieser vergleicht den
Ausgang des Wertespeichers M1 mit einer Referenzspannung UREF. Der Komparator COMP1
erzeugt deshalb nur eine Schaltspannung US2, wenn der Absolutwert des Oszillator-
Betriebsstrom (IOSZ) einen Mindestwert überschreitet. Auf diese Weise wird auch im Falle
eines geladenen Akkus der Akkulader in den Wartebetrieb zurück geschaltet. Die UND-
Schaltung & gibt also nur dann ein Signal weiter, wenn Komparator COMP1 einen
bestimmten absoluten Mindestwert für den Oszillator-Betriebsstrom (IOSZ) und Komparator
COMP2 während der Dauer T2 ein Verringern des Oszillator-Betriebsstroms (IOSZ) fest stellt.
Da diese Bedingung nur während der Dauer T2 erfüllt ist, würde die Schalteinheit SU infolge
der zeitlich begrenzten Pulsdauer des Pulssignals SC1 keinen Dauerbetrieb einnehmen. Um
dieses zu erreichen, ist zwischen der ODER-Schaltung OR und der UND-Schaltung & ein
Zeitglied TS geschaltet. Dieses wird vom Ausgangssignal der UND-Schaltung & gesetzt und
hält die Schalteinheit SU für eine Dauer, die etwas länger ist als die Zeit T0 = T1 + T2,
geschlossen. Während der folgenden Testdauer T2 wird das Zeitglied TS neu gesetzt, so dass
der Leistungsoszillator OSZ Dauerbetrieb ausführt.
Um die Funktion der Erkennung während der Testdauer T2 zu gewähren, muß der
Pegelgenerator 1 den Leistungsoszillator OSZ jeweils für eine Dauer TS einschalten, die
länger als die Zeit T0 ist, so dass mit Sicherheit beide Messspannungswerte vorliegen.
Die Fig. 2 zeigt eine detaillierte Darstellung des in Fig. 1 abgebildeten Oszillators OSZ.
Dieser ist als selbstschwingender Gegentaktoszillator mit den Schaltern Q1 und Q2
ausgeführt. Ein U-förmiger Ferritkern F1 mit zwei räumlich getrennten Primärwicklungen W1
und W2 bildet den primären induktiven Kopplerteil zum Erzeugen des magnetischen
Wechselfeldes. Die Primärwicklungen W1 und W2 werden in jedem Gegentaktzweig des
Oszillators durch Kapazitäten C1 bis C4 zu einem separaten Resonanzkreis ergänzt. Beim
Laden liegen den Primärwicklungen W1 und W2 zwei entsprechende Sekundärwicklungen
W3 und W4 im mobilen Gerät gegenüber, die mit separaten Kreiskapazitäten C5 und C6
verbunden sind. Die Resonanzfrequenz beider Sekundärkreise liegt jeweils zumindest nahe
der Schwingfrequenz fOSZ 1 des Gegentaktoszillators. Jeder Resonanzkreis ist über einen
eigenen Ladegleichrichter entkoppelt.
Zum Absenken der Schwingfrequenz fOSZ schalten die elektronischen Schalter Q3 und Q4 den
primären Schwingkreiskapazitäten C1 bis C4 Parallelkapazitäten 8 und 9 hinzu.
Claims (4)
1. Steuervorrichtung für einen Akkulader (CU), welcher einen selbstschwingenden
Leistungsoszillator (OSZ) mit mindestens einem separaten Resonanzkreis (W1, C1, C3
und W2, C2, C4) im Ausgangskreis enthält, zum induktiven Übertragen von elektrischer
Leistung zum Laden eines Akkumulators (A) in einem mobilen Gerät (MU), welches
ebenfalls mindestens einen Resonanzkreis im induktiven Kopplerteil aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung zum Erkennen des angekoppelten mobilen
Geräts (MU) periodisch jeweils für ein kurze Testdauer (T2) die Schwingfrequenz (fOSZ)
des Oszillators verringert und eine dabei entstehende Änderung des Oszillator-
Betriebsstroms (IOSZ) mit dem ursprünglichen Ausgangswert außerhalb der Testdauer (T2)
in Bezug auf Höhe und Richtung vergleicht, um den Akkulader (CU) auf volle
Leistungsabgabe zu schalten.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch:
Mittel (RS) zum Messen des aktuellen Oszillator-Betriebsstroms (IOSZ), Speichermittel (M1, M2), welche die verschiedenen zeitlich aufeinanderfolgenden Werte des Oszillator-Betriebsstroms (IOSZ) zeitlich parallel halten und eine erste Vergleichsschaltung (COMP2), welche die Werte der Oszillator- Betriebsströme bei den verschiedenen Schwingfrequenzen vergleicht und durch Ausgeben einer Steuerspannung ein mit dem Akkulader gekoppeltes mobiles Gerät anzeigt, dass einen ladbaren Akku enthält.
Mittel (RS) zum Messen des aktuellen Oszillator-Betriebsstroms (IOSZ), Speichermittel (M1, M2), welche die verschiedenen zeitlich aufeinanderfolgenden Werte des Oszillator-Betriebsstroms (IOSZ) zeitlich parallel halten und eine erste Vergleichsschaltung (COMP2), welche die Werte der Oszillator- Betriebsströme bei den verschiedenen Schwingfrequenzen vergleicht und durch Ausgeben einer Steuerspannung ein mit dem Akkulader gekoppeltes mobiles Gerät anzeigt, dass einen ladbaren Akku enthält.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuervorrichtung die Schwingfrequenz (fOSZ) des Oszillators durch Hinzuschalten
zusätzlicher Kapazitäten (C8, C9) zu den Kreiskapazitäten (C1, C2, C3, C4,) der
primären Resonanzkreise absenkt.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite
Vergleichsschaltung (COMP1), welche den absoluten Wert des Oszillator-Betriebsstroms
ermittelt und einer UND-Schaltung (&), die nur dann ein Schaltsignal weitergibt, wenn
die erste Vergleichsschaltung (COMP2) während der Testdauer (T2) einen Rückgang des
Oszillator-Betriebsstroms (IOSZ) und die zweite Vergleichsschaltung (COMP1) einen
Mindestwert für den Oszillator-Betriebsstrom (IOSZ) festgestellt hat.
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