DE202014010660U1 - Wireless battery charging system for a device with rechargeable battery and with foreign body detection - Google Patents

Wireless battery charging system for a device with rechargeable battery and with foreign body detection Download PDF

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Abstract

Ladevorrichtung (20) zur induktiven Energieübertragung an eine mit Energie zu versorgende Einrichtung (300) mit einer aufladbaren Batterie (326), die Ladevorrichtung (20) aufweisend: einen Wechselstrom- oder Wechselspannungsgenerator (28), der dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Wechselstrom oder eine elektrische Wechselspannung mit einer in einem vorbestimmten Frequenzbereich (502, 602) zeitvariablen Frequenz (500, 600) und einer der zeitvariablen Frequenz zugeordneten, vorbestimmten Strom- oder Spannungsamplitude zu erzeugen und einem eine Sendespule (46) enthaltenden Senderesonanzkreis (64) zu beaufschlagen, die Sendespule (46), durch die hindurch ein Wechselstrom führbar oder an der eine Wechselspannung anlegbar ist und die dazu ausgebildet ist, ein unter Wirkung des hindurchgeführten Wechselstroms oder eines von der angelegten Wechselspannung getriebenen Wechselstroms erzeugtes, magnetisches Wechselfeld, dessen Feldstärke mit der zeitvariablen Frequenz (500, 600) variiert, in ein vorbestimmtes Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) abzustrahlen, gekennzeichnet durch eine Strom- und/oder eine Spannungsmesseinrichtung (74, 66), die dazu ausgebildet ist, als Mess-Frequenzkennlinie (510–512, 608–616) eine Abhängigkeit einer Amplitude (504, 604) eines durch die Sendespule (46) fließenden Mess-Wechselstroms und/oder einer an der Sendespule (46) anliegenden Mess-Wechselspannung von der zeitvariablen Frequenz (500, 600) zu messen, und eine Auswerteeinrichtung (82), die dazu ausgebildet ist, (a) eine Mess-Frequenzkennlinie (510–512, 608–616) hinsichtlich eines oder mehrerer, aus den folgenden ausgewählten, charakteristischen Merkmale auszuwerten: (i) eine Gesamtinduktivität des Senderesonanzkreises (64), (ii) eine Resonanzfrequenz (402, 520) des Senderesonanzkreises (64), (iii) eine Strom- oder Spannungsamplitude (404) des gemessenen Wechselstroms oder der gemessenen Wechselspannung bei der Resonanzfrequenz (402), (iv) eine Strom- oder Spannungsamplitude (504, 604) des gemessenen Wechselstroms oder der gemessenen Wechselspannung bei einer vorbestimmten, in dem Frequenzbereich (502, 502) enthaltenen Messfrequenz (500, 600), (v) eine aus der Mess-Frequenzkennlinie (510–512, 608–616) bestimmte Güte (522) des Senderesonanzkreises, (vi) eine parametrisierbare Form einer Mess-Frequenzkennlinie (510–512, 608–616) in dem vorbestimmten Frequenzbereich (502, 602) und (vii) eine Korrelation der Mess-Frequenzkennlinie (510–512, 608–616) mit einer Referenz-Frequenzkennlinie (506, 606), die eine Abhängigkeit eines durch die Sendespule (46) fließenden Referenz-Wechselstroms und/oder einer an der Sendespule anliegenden Referenz-Wechselspannung von der zeitvariablen Frequenz darstellt, wobei die Referenz-Frequenzkennlinie (506, 606) unter einer Bedingung gemessen worden ist, dass das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) im Wesentlichen frei von einem Gegenstand ist, und (b) basierend auf einer Auswertung von mindestens einem der charakteristischen Merkmale (i) bis (vii) auf ein Vorhandensein eines ein Metall enthaltenden Gegenstands (26) in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) zu schließen, wobei die Auswerteeinrichtung (82) dazu ausgebildet ist, zu detektieren und/oder zu unterscheiden, ob in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) eine mit Energie zu versorgende Einrichtung (300) einer vorbestimmten Art, beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Smartphone oder ein Audio-Wiedergabegerät, wie etwa ein MP3-Player, oder ein andersartiger, ein Metall enthaltender Fremdkörper (26), wie etwa eine Münze, eine Metallfolie, ein Metallring und/oder eine Büroklammer, vorhanden ist.Charging device (20) for inductive power transmission to an energy supply device (300) with a rechargeable battery (326), the charging device (20) comprising: an AC or AC voltage generator (28), which is adapted to an AC electrical power or generate an electrical alternating voltage having a predetermined variable frequency range (502, 602) time-variable frequency (500, 600) and one of the time-variable frequency associated predetermined current or voltage amplitude and to apply a transmitter coil (46) containing transmitter resonant circuit (64), the transmitting coil (46), through which an alternating current is feasible or to which an alternating voltage can be applied, and which is designed to generate a magnetic alternating field, whose field strength varies with the time-variable frequency, under the action of the alternating current or alternating current driven by the alternating voltage applied (500, 600) varies to emit in a predetermined magnetic field irradiation space area (22), characterized by a current and / or a voltage measuring device (74, 66), which is designed as a measurement frequency characteristic (510-512, 608-616) a dependence of an amplitude (504, 604) of a measuring alternating current flowing through the transmitting coil (46) and / or a measuring alternating voltage applied to the transmitting coil (46) of the time-variable frequency (500, 600), and an evaluation device (82) adapted to (a) evaluate a measurement frequency characteristic (510-512, 608-616) with respect to one or more of the following selected characteristic features: (i) a total inductance of the transmitter resonant circuit (64), (ii) a resonant frequency (402, 520) of the transmitter resonant circuit (64), (iii) a current or voltage amplitude (404) of the measured alternating current or AC voltage at the resonant frequency (402), (iv) a current or voltage amplitude itude (504, 604) of the measured alternating current or of the measured alternating voltage at a predetermined measuring frequency (500, 600) contained in the frequency range (502, 502), (v) one of the measuring frequency characteristic (510-512, 608-616 (vi) a parameterizable form of a measurement-frequency characteristic (510-512, 608-616) in the predetermined frequency range (502, 602) and (vii) a correlation of the measurement-frequency characteristic (510-516). 512, 608-616) having a reference frequency characteristic (506, 606) representing a dependence of a reference alternating current flowing through the transmitting coil (46) and / or a reference alternating voltage applied to the transmitting coil of the time-variable frequency, wherein the Reference frequency characteristic (506, 606) has been measured under a condition that the magnetic field irradiation space region (22) is substantially free of an object, and (b) based on an evaluation of at least one of characteristic features (i) to (vii) for the presence of a metal-containing object (26) in the magnetic field irradiation space region (22), wherein the evaluation device (82) is adapted to detect and / or discriminate whether in the magnetic field irradiation room area (22), a device (300) of a predetermined type to be supplied with power, for example a mobile telephone, a smartphone or an audio player, such as an MP3 player, or another type of metal containing foreign body (26 ), such as a coin, a metal foil, a metal ring and / or a paper clip.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet eines drahtlosen, insbesondere induktiven, Batterieladesystems mit einer Ladevorrichtung zum Aufladen einer Batterie einer batteriebetriebenen elektrischen Einrichtung.The present invention relates to the technical field of a wireless, in particular inductive, battery charging system with a charging device for charging a battery of a battery-powered electrical device.

Ein herkömmliches Batterieladesystem, das eine Ladevorrichtung und ein mit Energie zu versorgendes, insbesondere batteriebetriebenes, Gerät mit einer aufladbaren Batterie, das ohne eine Drahtverbindung zwischen der Ladevorrichtung und dem Gerät auskommt, kann auf induktiver, kapazitiver oder elektromagnetischer Energieübertragung beruhen oder einen Laserstrahl, Schall, Druckluft, einen Flüssigkeitsstrahl oder eine Hydraulikanordnung zur Energieübertragung verwenden.A conventional battery charging system, which includes a charging device and an energy-supplied, in particular battery-operated, device with a rechargeable battery, which does not require a wire connection between the charging device and the device, can be based on inductive, capacitive or electromagnetic energy transmission or a laser beam, sound, Use compressed air, a liquid jet or a hydraulic system for energy transfer.

Der Bereich der drahtlosen Energieübertragung bzw. der drahtlosen Aufladung (wireless power charging) der Batterien von Geräten, wie beispielsweise Mobiltelefonen, Smartphones oder auch Elektrofahrzeugen, ist ein innovatives Aufgabengebiet, in dem derzeit intensiv an technologischer Aus- und Weiterentwicklung gearbeitet und geforscht wird. Als Beispiel für derartige Forschung und Entwicklung sei auf die Arbeit des am 17. Dezember 2008 gegründeten, internationalen Firmenkonsortiums „Wireless Power Consortium” (WPC) verwiesen, in dessen Rahmen ein globaler Industriestand mit dem Namen Qi (chinesisches Wort für „Lebensenergie”) für die Aufladung von elektronischen Produkten entwickelt und eingeführt worden ist.The field of wireless power charging or the wireless charging of the batteries of devices such as mobile phones, smart phones or electric vehicles, is an innovative area of activity, in which intensive work is currently being carried out and researched on technological development and further development. As an example of such research and development, reference is made to the work of the Wireless Power Consortium (WPC), an international consortium of companies founded on December 17, 2008, under which a global industrial estate named Qi (Chinese word for "life energy") for the charging of electronic products has been developed and introduced.

Eine Energieübertragung, die auf einer induktiven Kopplung zwischen der Ladevorrichtung und dem mit Energie zu versorgenden Gerät basiert, erfolgt über eine transformatorische bzw. induktive Kopplung zwischen einer in der Ladevorrichtung angeordneten Lade- bzw. Sendespule und einer in dem mit Energie zu versorgenden Gerät angeordneten Empfangsspule. Dabei wird die Sendespule mit einem Wechselstrom beaufschlagt, so dass sie ein magnetisches Wechselfeld aussendet, von dem die Empfangsspule einen Teil des magnetischen Wechselflusses „einfängt”, der in der Empfangsspule eine Wechselspannung induziert, mit der ein Versorgungs- bzw. Ladestrom zum Versorgen des Geräts mit Energie bzw. zum Aufladen von deren Batterie getrieben wird.An energy transfer, which is based on an inductive coupling between the charging device and the device to be supplied with energy, takes place via a transformer or inductive coupling between a charging coil arranged in the charging coil and a receiving coil arranged in the device to be supplied with energy , In this case, the transmitting coil is subjected to an alternating current, so that it emits an alternating magnetic field, of which the receiving coil "captures" a part of the magnetic alternating current, which induces an alternating voltage in the receiving coil, with a supply or charging current for supplying the device is powered by energy or to charge their battery.

Die induktive Kopplung ist besonders effizient, wenn in der Ladevorrichtung ein die Sendespule enthaltender Senderesonanzkreis mit einer Senderesonanzfrequenz ausgebildet ist und wenn in dem Gerät ein die Empfangsspule enthaltender Empfangsresonanzkreis mit einer Empfangsresonanzfrequenz ausgebildet ist, wobei die Empfangsresonanzfrequenz auf die Senderesonanzfrequenz abgestimmt ist. Wenn jedoch in einem derartig effizienzoptimierten Batterieladesystem während der Energieübertragung bzw. des Ladevorgangs örtlich in der Nähe, d. h. im Magnetfeld-Aussenderaumgebiet der Sendespule, Fremdkörper, die einen elektrisch leitenden Stoff, wie etwa ein Metall, enthalten, angeordnet sind, werden in einem derartigen Fremdkörper elektrische Wirbelströme induziert. Derartige Wirbelströme führen hinsichtlich der zu übertragenden Energie zu Wirbelstromverlusten in diesen Fremdkörpern und können auch eine Erwärmung dieser Fremdkörper bewirken. Die Wärme kann auf die Ladevorrichtung, etwa auf ein Gehäuse oder Gehäuseteile der Ladevorrichtung, übertragen werden und in extremen Fällen zu Beschädigungen führen. Des Weiteren stehen die durch Wirbelstromverluste und Wärme entzogenen Energieanteile dem zu versorgenden Gerät nicht mehr zur Verfügung, so dass sich ein Ladevorgang verlängert.The inductive coupling is particularly efficient when formed in the charging device, the transmitter coil containing a transmitter resonant circuit with a transmitter resonance frequency and when the receiving coil containing a receiving resonant circuit is formed with a receiving resonant frequency, wherein the receiving resonant frequency is tuned to the transmitter resonant frequency. However, if in such an efficiency-optimized battery charging system during the power transmission or charging locally in the vicinity, d. H. In the magnetic field emitting space area of the transmitting coil, foreign matter containing an electrically conductive substance such as a metal, eddy currents are induced in such a foreign body. With regard to the energy to be transmitted, such eddy currents lead to eddy current losses in these foreign bodies and can also cause heating of these foreign bodies. The heat can be transferred to the charging device, for instance to a housing or housing parts of the charging device, and in extreme cases can lead to damage. Furthermore, the energy components removed by eddy current losses and heat are no longer available to the device to be supplied, so that a charging process is prolonged.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auf induktiver Kopplung zwischen einer Ladevorrichtung und einem mit Energie zu versorgenden Gerät basierendes Batterieladesystem zu schaffen, bei dem ein Vorhandensein von Fremdkörpern mit metallischen Anteilen im Magnetfeld-Aussenderaumgebiet der Sendespule detektiert werden kann.The object of the present invention is to provide a battery charging system based on inductive coupling between a charging device and a device to be powered, in which the presence of foreign bodies with metallic components can be detected in the magnetic field transmission area of the transmitting coil.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung und wie beansprucht wird eine Ladevorrichtung bereitgestellt, die zur induktiven Energieübertragung an eine mit Energie zu versorgende Einrichtung mit einer aufladbaren Batterie dient. Die Ladevorrichtung weist folgendes auf:
einen Wechselstrom- oder Wechselspannungsgenerator, der dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Wechselstrom oder eine elektrische Wechselspannung mit einer in einem vorbestimmten Frequenzbereich zeitvariablen Frequenz und einer der zeitvariablen Frequenz zugeordneten, vorbestimmten Strom- oder Spannungsamplitude zu erzeugen und einem eine Sendespule enthaltenden Senderesonanzkreis zu beaufschlagen,
die Sendespule, durch die hindurch ein Wechselstrom führbar oder an der eine Wechselspannung anlegbar ist und die dazu ausgebildet ist, ein unter Wirkung des hindurchgeführten Wechselstroms oder eines von der angelegten Wechselspannung getriebenen Wechselstroms erzeugtes, magnetisches Wechselfeld, dessen Feldstärke mit der zeitvariablen Frequenz variiert, in ein vorbestimmtes Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet abzustrahlen.
According to a first aspect of the invention and as claimed, there is provided a charging device for inductive power transmission to an energy-to-power device having a rechargeable battery. The loading device has the following:
an AC or AC generator configured to generate an AC electrical or AC electrical voltage having a predetermined time and frequency in a predetermined frequency range associated with a predetermined current or voltage amplitude and to apply a transmitter coil containing a transmitter resonant circuit,
the transmitting coil, through which an alternating current can be conducted or to which an alternating voltage can be applied, and which is designed to generate an alternating current, or one of the alternating current, under the effect of the alternating current AC alternating magnetic field generated alternating current field whose field strength varies with the time variable frequency to radiate in a predetermined magnetic field irradiation space area.

Erfindungsgemäß umfasst die Ladevorrichtung ferner
eine Strom- und/oder eine Spannungsmesseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, als Mess-Frequenzkennlinie eine Abhängigkeit einer Amplitude eines durch die Sendespule fließenden Mess-Wechselstroms und/oder einer an der Sendespule anliegenden Mess-Wechselspannung von der zeitvariablen Frequenz zu messen, und
eine Auswerteeinrichtung, die dazu ausgebildet ist,

  • (a) eine Mess-Frequenzkennlinie hinsichtlich eines oder mehrerer, aus den folgenden ausgewählter, charakteristischer Merkmale auszuwerten:
  • (i) eine Gesamtinduktivität des Senderesonanzkreises,
  • (ii) eine Resonanzfrequenz des Senderesonanzkreises,
  • (iii) eine Strom- oder Spannungsamplitude des gemessenen Wechselstroms oder der gemessenen Wechselspannung bei der Resonanzfrequenz,
  • (iv) eine Strom- oder Spannungsamplitude des gemessenen Wechselstroms oder der gemessenen Wechselspannung bei einer vorbestimmten, in dem Frequenzbereich enthaltenen Messfrequenz,
  • (v) eine aus der Mess-Frequenzkennlinie bestimmte Güte des Senderesonanzkreises,
  • (vi) eine parametrisierbare Form einer Mess-Frequenzkennlinie in dem vorbestimmten Frequenzbereich, und
  • (vii) eine Korrelation der Mess-Frequenzkennlinie mit einer Referenz-Frequenzkennlinie, die eine Abhängigkeit eines durch die Sendespule fließenden Referenz-Wechselstroms und/oder einer an der Sendespule anliegenden Referenz-Wechselspannung von der zeitvariablen Frequenz darstellt, wobei die Referenz-Frequenzkennlinie unter einer Bedingung gemessen worden ist, dass das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet im Wesentlichen frei von einem Gegenstand ist, und
  • (b) basierend auf einer Auswertung von mindestens einem der charakteristischen Merkmale (i) bis (vii) auf ein Vorhandensein eines ein Metall enthaltenden Gegenstands in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet zu schließen.
According to the invention, the charging device further comprises
a current and / or a voltage measuring device, which is designed to measure as a measuring frequency characteristic a dependence of an amplitude of a current flowing through the transmitting coil measuring alternating current and / or applied to the transmitting coil measuring alternating voltage from the time-variable frequency, and
an evaluation device which is designed
  • (a) evaluate a measurement-frequency characteristic with respect to one or more of the following selected characteristic features:
  • (i) a total inductance of the transmitter resonant circuit,
  • (ii) a resonant frequency of the transmitter resonant circuit,
  • (iii) a current or voltage amplitude of the measured alternating current or the measured alternating voltage at the resonant frequency,
  • (iv) a current or voltage amplitude of the measured alternating current or of the measured alternating voltage at a predetermined measuring frequency contained in the frequency range,
  • (v) a quality of the transmitter resonant circuit determined from the measurement frequency characteristic,
  • (vi) a parameterizable form of a measurement frequency characteristic in the predetermined frequency range, and
  • (vii) a correlation of the measurement frequency characteristic with a reference frequency characteristic representing a dependence of a reference alternating current flowing through the transmitting coil and / or a reference alternating voltage applied to the transmitting coil on the time-variable frequency, wherein the reference frequency characteristic below a Condition that the magnetic field irradiation space region is substantially free of an object, and
  • (b) to conclude, based on an evaluation of at least one of the characteristic features (i) to (vii), the presence of a metal-containing article in the magnetic field irradiation space region.

Mit anderen Worten umfasst die Ladevorrichtung ferner eine Auswerteeinrichtung, die eine Mess-Frequenzkennlinie hinsichtlich zumindest einer Größe, die von Metall in einem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet beeinflusst wird, auswerten kann. Diese Größen sind insbesondere vorangehend genannt. Die Auswerteeinrichtung (82) ist ferner in der Lage, basierend auf dieser Auswertung auf ein Vorhandensein eines ein Metall enthaltenden Gegenstands in einem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet der Sendespule zu schließen.In other words, the charging device further comprises an evaluation device that can evaluate a measurement frequency characteristic with regard to at least one quantity that is influenced by metal in a magnetic field radiation space region. These quantities are mentioned in particular above. The evaluation device ( 82 Further, based on this evaluation, it is able to detect the presence of a metal-containing object in a magnetic field irradiation space region of the transmitting coil.

Die Auswerteeinrichtung ist ferner eingerichtet, zu unterscheiden, ob eine mit Energie zu versorgende Einrichtung oder ein anderes Metallobjekt in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet vorliegt. Dadurch kann bei der Erfassung einer mit Energie zu versorgenden Einrichtung mit der Energieübertragung (d. h. mit dem Ladeprozess) begonnen werden bzw. diese kann durch geführt werden, während bei der Erfassung eines anderen Objekts (d. h. keine mit Energie zu versorgenden Einrichtung, jedoch liegt Metall im Bestrahlungsraumgebiet vor) keine Energieübertragung (d. h. kein Ladeprozess) stattfindet.The evaluation device is further configured to distinguish whether a device to be supplied with energy or another metal object is present in the magnetic field irradiation space region. As a result, in the detection of a device to be powered with the energy transfer (ie with the charging process) can be started or this can be performed while in the detection of another object (ie no device to be supplied with energy, but metal im Irradiation space area before) no energy transfer (ie no charging process) takes place.

Ein etwaig in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet angeordneter Gegenstand, der ein Metall enthält, bewirkt eine Ausbildung eines charakteristischen Merkmals in der Mess-Frequenzkennlinie, einschließlich etwa einer Veränderung der Form der Frequenzkennlinie bzw. eine Frequenzverstimmung, d. h. eine Änderung der Resonanzfrequenz des Senderesonanzkreises, insbesondere im Vergleich mit einer Referenz-Frequenzkennlinie, die unter der Bedingung gemessen worden ist, dass das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet frei von einem Fremdkörper ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, bewirkt ein in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet angeordneter, ein Metall enthaltender Gegenstand, dass eine Mess-Frequenzkennlinie des Senderesonanzkreises eines oder mehrere der genannten charakteristischen Merkmale zeigt, das in einer Referenz-Frequenzkennlinie des Senderesonanzkreises bei der Bedingung, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet kein Gegenstand vorhanden ist, nicht enthalten ist.An article disposed in the magnetic field irradiation space region containing a metal causes formation of a characteristic feature in the measurement frequency characteristic including, for example, a change in the shape of the frequency characteristic, that is, a frequency detuning. H. a change in the resonant frequency of the transmitter resonant circuit, particularly in comparison with a reference frequency characteristic measured under the condition that the magnetic field irradiation room area is free of foreign matter. In other words, a metal-containing article disposed in the magnetic field irradiation space region causes a measurement frequency characteristic of the transmitter resonant circuit to exhibit one or more of the above characteristics in a reference frequency characteristic of the transmitter resonant circuit in the condition that Magnetic field irradiation space area no object is present, is not included.

Ein charakteristisches Merkmal kann durch Auswerten einer Mess-Frequenzkennlinie des Senderesonanzkreises bestimmt werden. Auf der Grundlage einer derartigen Bestimmung kann dann auf das Vorhandensein eines ein Metall enthaltenden Gegenstandes in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet geschlossen werden.A characteristic feature can be determined by evaluating a measurement frequency characteristic of the transmitter resonant circuit. On the basis of such determination, it may then be concluded that there is a metal-containing article in the magnetic field irradiation space region.

Ein Körper, in dem kein Wirbelstrom induziert wird, wie etwa ein Körper, der aus einem elektrisch nicht-leitenden Material besteht und der in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet angeordnet ist, kann mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Ladevorrichtung bzw. der erfindungsgemäßen Auswertung einer Frequenzkennlinie nicht sicher detektiert werden.A body in which no eddy current is induced, such as a body made of an electrically non-conductive material and disposed in the magnetic field irradiation space region, may be connected to the body Inventive charging device or the evaluation of a frequency characteristic according to the invention are not detected reliably.

Die Auswerteeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, zu detektieren und/oder zu unterscheiden, ob in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet eine mit Energie zu versorgende Einrichtung einer vorbestimmten Art, beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Smartphone oder ein Audio-Wiedergabegerät, wie etwa ein MP3-Player, oder ein andersartiger, ein Metall enthaltender Fremdkörper, wie etwa eine Münze, eine Metallfolie, ein Metallring und/oder eine Büroklammer, vorhanden ist.The evaluation device can be designed to detect and / or to distinguish whether in the magnetic field irradiation space area an energy-to-be-supplied device of a predetermined type, for example a mobile phone, a smartphone or an audio player, such as an MP3 player, or another type of metal-containing foreign substance such as a coin, a metal foil, a metal ring and / or a paper clip.

Die Auswerteeinrichtung kann auch dazu ausgebildet sein, basierend auf einer Auswertung der Änderung der Resonanzfrequenz und/oder der Güte zu detektieren und/oder zu unterscheiden, ob in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet eine mit Energie zu versorgende Einrichtung einer vorbestimmten Art oder ein andersartiger, ein Metall enthaltender Fremdkörper vorhanden ist.The evaluation device can also be designed to detect and / or to discriminate based on an evaluation of the change of the resonance frequency and / or the quality, whether in the magnetic field irradiation space area an energy-to-be-supplied device of a predetermined type or a different, a metal containing foreign body is present.

In einer in der Ladevorrichtung, beispielsweise in der Auswerteeinrichtung enthaltenen, Speichereinrichtung können ein erster und zweiter, vorbestimmter Resonanzfrequenzschwellwert sowie ein erster und zweiter, vorbestimmter Güteschwellwert gespeichert sein. Bei diesen Werten ist der zweite Resonanzfrequenzschwellwert größer als der erste Resonanzfrequenzschwellwert und der zweite Güteschwellwert größer als der erste Güteschwellwert. Diese Werte sind empirisch derart gewählt, dass ein Vergleich von Messwerten für die Resonanzfrequenz und die Güte des Senderesonanzkreises mit diesen Schwellwerten unterscheidend ist für das Vorhandensein einer mit Energie zu versorgenden Einrichtung, eines Fremdkörpers oder keines Fremdkörpers in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet.In a memory device contained in the charging device, for example in the evaluation device, a first and second, predetermined Resonanzfrequenzschwellwert and a first and second, predetermined Güteschwellwert be stored. At these values, the second resonant frequency threshold is greater than the first resonant frequency threshold and the second threshold value is greater than the first threshold value. These values are empirically chosen such that a comparison of resonant frequency and transient response measurements with these thresholds is different for the presence of an energized device, a foreign body, or no foreign matter in the magnetic field irradiation space region.

In einer, beispielsweise empirisch bestimmten, Ausgestaltung kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, wenn die Resonanzfrequenz größer als der zweite Resonanzfrequenzschwellwert und die Güte kleiner als der erste Güteschwellwert ist, zu detektieren, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet ein ein Metallenthaltender Fremdkörper, der von einer mit elektrischer Energie zu versorgenden Einrichtung von einer der vorbestimmten Arten verschieden ist, vorhanden ist.In one, for example, empirically determined embodiment, the evaluation device may be configured, if the resonance frequency is greater than the second resonance frequency threshold and the quality is less than the first Güteschwellwert to detect that in the magnetic field irradiation space area, a foreign metal containing a foreign body of a is supplied with electrical energy to be supplied device of one of the predetermined types, is present.

In einer anderen, beispielsweise ebenfalls empirisch bestimmten, Ausgestaltung kann die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet sein, wenn die Resonanzfrequenz größer als der erste und kleiner als der zweite Resonanzfrequenzschwellwert und die Güte größer als der zweite Güteschwellwert ist, zu detektieren, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet eine mit Energie zu versorgende Einrichtung von einer der vorbestimmten Arten vorhanden ist.In another, for example, also empirically determined embodiment, the evaluation can be designed to detect that in the magnetic field irradiation space area, if the resonance frequency is greater than the first and smaller than the second Resonanzfrequenzschwellwert and the quality is greater than the second Güteschwellwert energy-supplied device of one of the predetermined types is available.

In der Ladevorrichtung kann ferner eine Ausgabeeinrichtung vorgesehen sein. Diese kann operativ mit der Auswerteeinrichtung gekoppelt und dazu ausgebildet sein, dass sie, wenn die Auswerteeinrichtung detektiert hat, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet ein ein Metall enthaltender Fremdkörper, der von einer mit elektrischer Energie zu versorgenden Einrichtung von einer der vorbestimmten Arten verschieden ist, vorhanden ist, ein Hinweissignal ausgeben kann, das auf diesen detektierten Umstand hinweist. Das Ausgabesignal kann eine Ausgabe, etwa eine Schriftausgabe, auf einer Anzeigeeinrichtung, ein optisches Signal, oder auch ein akustisches Signal sein. Wenn ein Benutzer das Hinweissignal wahrnimmt, kann er den Fremdkörper aus dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet entfernen.In the loading device may further be provided an output device. This can be operatively coupled to the evaluation device and be configured such that, when the evaluation device has detected that in the magnetic field irradiation space region, a metal-containing foreign body which is different from a device to be supplied with electrical energy of one of the predetermined types, is present, can issue a warning signal indicative of this detected circumstance. The output signal may be an output, such as a font output, on a display device, an optical signal, or even an audible signal. When a user perceives the notification signal, he can remove the foreign substance from the magnetic field irradiation room area.

Das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet kann zumindest abschnittsweise mittels einer mechanischen Wandung begrenzt sein. Dabei kann die Wandung insbesondere eine Form eines Kugelabschnitts, eines Ellipsoidabschnitts, eines Konus, einer Schale oder auch einer im Wesentlichen planaren Fläche aufweisen. Die Form der Wandung kann an eine äußere Form eines zusammen mit der Ladevorrichtung zu betreibenden Geräts angepasst sein, beispielsweise derart, dass das Gerät von der Wandung getragen und/oder gestützt wird.The magnetic field irradiation space area can be limited at least in sections by means of a mechanical wall. In this case, the wall may in particular have a shape of a spherical section, an ellipsoidal section, a cone, a shell or else a substantially planar surface. The shape of the wall may be adapted to an outer shape of a device to be operated together with the loading device, for example, such that the device is supported and / or supported by the wall.

Die Ladevorrichtung kann ferner einen Kondensator mit einer Kapazität aufweisen. Der Kondensator kann mit der Sendespule in einer Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung geschaltet sein. Dadurch kann aus dem Kondensator und der Sendespule hin Senderesonanzkreis ausgebildet sein. Der Wert der Kapazität und der Wert der Induktivität können so aufeinander abgestimmt sein, dass diese Reihen- oder Parallelschaltung bzw. der Senderesonanzkreis eine vorbestimmte Resonanzfrequenz aufweist.The charging device may further include a capacitor having a capacitance. The capacitor may be connected to the transmit coil in series or parallel connection. This can be formed from the capacitor and the transmitting coil towards transmitter resonant circuit. The value of the capacitance and the value of the inductance can be matched to one another such that this series or parallel circuit or the transmitter resonant circuit has a predetermined resonant frequency.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung und wie ebenfalls beansprucht, wird eine mit Energie zu versorgende Einrichtung bereitgestellt, die eine aufladbare Batterie aufweist und die zur Verwendung in induktiver Kopplung mit einer Ladevorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.According to a second aspect of the invention, and as also claimed, there is provided an energized device having a rechargeable battery and adapted for use in inductive coupling with a charging device according to the first aspect of the invention.

Die Einrichtung kann ein Mobiltelefon, ein Smartphone oder ein Audiowiedergabegerät, wie etwa ein MP3-Player, sein. The device may be a mobile phone, a smartphone or an audio player, such as an MP3 player.

Alternativ dazu kann die Einrichtung ein Elektrofahrzeug sein, wobei die aufladbare Batterie eine Fahrbatterie des Elektrofahrzeugs ist.Alternatively, the device may be an electric vehicle, wherein the rechargeable battery is a driving battery of the electric vehicle.

Die Einrichtung kann einen Gleichrichter, der einen ersten und zweiten Wechselspannungseingang und einen ersten und zweiten Gleichspannungsausgang aufweist, und eine Empfangsspule, die in Reihe zwischen dem ersten und zweiten Wechselspannungseingang geschaltet ist, umfassen. Dabei kann die aufladbare Batterie in Reihe zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungsausgang schaltbar, insbesondere geschaltet, sein.The apparatus may include a rectifier having first and second AC input and first and second DC output and a receiving coil connected in series between the first and second AC input. In this case, the rechargeable battery in series between the first and second DC voltage output can be switched, in particular switched.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung und wie ebenfalls beansprucht, wird ein Batterieladesystem bereitgestellt, das eine Ladevorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und eine mit Energie zu versorgende Einrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst. Die Ladevorrichtung ist zur induktiven Übertragung von Energie zu der Einrichtung, insbesondere zum Aufladen von deren Batterie, ausgebildet.According to a third aspect of the invention, and as also claimed, there is provided a battery charging system comprising a charging device according to the first aspect of the invention and an energized device according to the second aspect of the invention. The charging device is designed for inductive transmission of energy to the device, in particular for charging its battery.

In dem Batterieladesystem kann die Ladevorrichtung einen Kondensator mit einer Kapazität, der mit der Sendespule in einer Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung geschaltet ist, aufweisen, wodurch ein Senderesonanzkreis ausgebildet wird und wobei der Wert der Kapazität und der Wert der Induktivität so aufeinander abgestimmt sind, dass diese Reihen- oder Parallelschaltung bzw. der Senderesonanzkreis eine vorbestimmte Resonanzfrequenz aufweist. Die mit Energie zu versorgende Einrichtung kann einen Empfangskreiskondensator umfassen, der mit der Empfangsspule in Reihe oder parallel geschaltet ist, wodurch ein Empfangsresonanzkreis ausgebildet wird. Dabei können eine Induktivität der Empfangsspule und eine Kapazität des Empfangskreiskondensators so aufeinander abgestimmt sein, dass eine Resonanzfrequenz der Reihen- oder Parallelschaltung der Empfangsspule und des Empfangskreiskondensators bzw. eine Resonanzfrequenz des Empfangsresonanzkreises im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz der Reihen- oder Parallelschaltung der Sendespule und des Kondensators bzw. des Senderesonanzkreises der Ladevorrichtung ist.In the battery charging system, the charging device may include a capacitor having a capacitance connected in series with the transmitting coil or a parallel circuit, thereby forming a transmitter resonant circuit, and wherein the value of the capacitance and the value of the inductor are matched to each other Series or parallel circuit or the transmitter resonant circuit has a predetermined resonant frequency. The device to be energized may include a receiving circuit capacitor connected in series or in parallel with the receiving coil, thereby forming a receiving resonant circuit. In this case, an inductance of the receiving coil and a capacitance of the receiving circuit capacitor can be coordinated so that a resonant frequency of the series or parallel connection of the receiving coil and the receiving circuit capacitor or a resonant frequency of the receiving resonant circuit substantially equal to the resonant frequency of the series or parallel connection of the transmitting coil and the capacitor or the transmitter resonant circuit of the charging device is.

Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.It should be noted that embodiments of the invention have been described with reference to different subject matters. However, it will be readily apparent to those skilled in the art upon reading this application that, unless explicitly stated otherwise, in addition to a combination of features belonging to a type of subject matter, any combination of features that may result in different types of features is also possible Subject matters belong.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen.Further advantages and features of the present invention will become apparent from the following exemplary description of presently preferred embodiments.

1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Batterieladesystems mit einer ersten Ausführungsform einer Ladevorrichtung und einer mit Energie zu versorgenden Einrichtung gemäß der Erfindung. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of a battery charging system with a first embodiment of a charging device and a device to be powered according to the invention.

2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Ladevorrichtung gemäß der Erfindung. 2 shows a schematic block diagram of a second embodiment of a charging device according to the invention.

3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform einer Ladevorrichtung gemäß der Erfindung. 3 shows a schematic block diagram of a third embodiment of a charging device according to the invention.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines experimentellen Aufbaus einer noch anderen Ausführungsform einer Ladevorrichtung gemäß der Erfindung, wobei ein Fremdkörper in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet der Sendespule angeordnet werden kann. 4 shows a schematic representation of an experimental structure of yet another embodiment of a charging device according to the invention, wherein a foreign body in the magnetic field irradiation space region of the transmitting coil can be arranged.

5 zeigt ein Balkendiagramm mit Messergebnissen, die mittels des Aufbaus aus der 4 für eine Mehrzahl unterschiedlicher, im Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet der Sendespule angeordneter Fremdkörper erhalten worden sind. 5 shows a bar graph with measurement results, by means of the construction of the 4 have been obtained for a plurality of different, arranged in the magnetic field irradiation space area of the transmitting coil foreign body.

6 zeigt eine schematische Darstellung einer Frequenzkennlinie eines eine Spule und einen Kondensator enthaltenden Resonanzkreises, zur Veranschaulichung der Bestimmung von Messwerten für die Resonanzfrequenz und der Güte. 6 shows a schematic representation of a frequency characteristic of a resonance circuit containing a coil and a capacitor, illustrating the determination of measured values for the resonance frequency and the quality.

7 zeigt eine Darstellung von einer Referenz-Frequenzkennlinie und von zwei Mess-Frequenzkennlinien, die mit zwei verschiedenartigen Körpern im Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet der Sendespule mittels des Aufbaus aus der 4 aufgenommen worden sind. 7 shows a representation of a reference frequency characteristic and two measuring frequency characteristics, with two different bodies in the magnetic field irradiation space region of the transmitting coil by means of the structure of the 4 been recorded.

8 zeigt eine Darstellung von einer Referenz-Frequenzkennlinie und von Mess-Frequenzkennlinien, die mit verschiedenartigen Körpern im Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet der Sendespule mittels des Aufbaus aus der 4 aufgenommen worden sind. 8th FIG. 10 is a diagram showing a reference frequency characteristic and measurement frequency characteristics of various bodies in the magnetic field irradiation space region of the transmitting coil by means of the structure of FIG 4 been recorded.

9 zeigt eine Darstellung von einer Referenz-Frequenzkennlinie und von Mess-Frequenzkennlinien, die mit einem Körper, der an verschiedenen Positionen im Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet der Sendespule mittels des Aufbaus aus der 4 aufgenommen worden sind. 9 FIG. 12 is a diagram showing a reference frequency characteristic and measurement frequency characteristics associated with a body located at different positions in the magnetic field irradiation space area of the transmitting coil by means of the structure of FIG 4 been recorded.

Es wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.It should be noted that the embodiments described below represent only a limited selection of possible embodiments of the invention. Thus, it is possible to suitably combine the features of individual embodiments with one another, so that for the person skilled in the art with the variants of embodiment that are explicit here, a multiplicity of different embodiments are to be regarded as obviously disclosed.

Das in 1 gezeigte, drahtlose Batterieladesystem 10 umfasst eine Ladevorrichtung 20 gemäß der Erfindung und eine mit Energie zu versorgende Einrichtung 300, die induktiv miteinander gekoppelt sind, so dass die Ladevorrichtung 20 über die induktive Kopplung 12 Energie an die Einrichtung 300 übertragen kann.This in 1 shown, wireless battery charging system 10 includes a charging device 20 according to the invention and a device to be supplied with energy 300 that are inductively coupled together so that the charging device 20 via the inductive coupling 12 Energy to the device 300 can transfer.

Die Ladevorrichtung 20 weist einen Wechselstrom- und Sweepgenerator 28, einen Verstärker 36, einen Senderesonanzkreis 64, der aus einer Sendespule 46 und einem Kondensator 52 ausgebildet ist, eine Spannungsmesseinrichtung 66, eine Strommesseinrichtung 74, eine Auswerteeinrichtung 82, einer Steuereinrichtung 84, eine Speichereinrichtung 86 und eine Ausgabeeinrichtung 88 auf. Der Wechselstrom- und Sweepgenerator 28 ist dazu ausgebildet, einen elektrischen Wechselstrom mit einer in einem vorbestimmten Frequenzbereich 502, 602 (siehe 7, 8 und 9) zeitvariablen Frequenz 400, 600 und einer der zeitvariablen Frequenz zugeordneten, vorbestimmten Stromamplitude zu erzeugen und über seinen ersten und zweiten Ausgangsanschluss 30 und 32 auszugeben. Der Generator 28 hat einen Generatorsteuereingang 34, über den ihm ein Generatorsteuersignal zugeführt werden kann. Das Generatorsteuersignal wird in der Steuereinrichtung 84 erzeugt und steuert die Zeitabhängig der Frequenz und die Amplitude des erzeugten elektrischen Wechselstroms.The loading device 20 has an AC and sweep generator 28 , an amplifier 36 , a transmitter resonant circuit 64 that's from a transmitting coil 46 and a capacitor 52 is formed, a voltage measuring device 66 , a current measuring device 74 , an evaluation device 82 , a control device 84 , a storage device 86 and an output device 88 on. The AC and sweep generator 28 is adapted to an alternating electrical current with a in a predetermined frequency range 502 . 602 (please refer 7 . 8th and 9 ) time-variable frequency 400 . 600 and to generate a predetermined current amplitude associated with the time-varying frequency and via its first and second output terminals 30 and 32 issue. The generator 28 has a generator control input 34 via which a generator control signal can be supplied to it. The generator control signal is in the control device 84 generates and controls the time-dependent frequency and the amplitude of the generated alternating electrical current.

Der Verstärker 36 bewirkt eine Leistungsverstärkung des von dem Wechselstrom- und Sweepgenerator 28 erzeugten Wechselstroms und gibt einen leistungsverstärkten Wechselstrom zum Betreiben der Sendespule 46 aus. Der Verstärker 36 hat einen ersten und einen zweiten Eingang 38 und 40, die an den ersten und zweiten Ausgangsanschluss 30 und 32 des Wechselstromgenerators 28, respektive, angeschlossen sind, und über die ihm das vom Generator 28 erzeugte Wechselstromsignal mit zeitabhängiger Frequenz zugeführt wird. Der Verstärker 36 hat ferner einen ersten und einen zweiten Ausgang 42 und 44, zwischen denen er den leistungsverstärkten Wechselstrom bereitstellt und in den Senderesonanzkreis 64 einspeist. Der Verstärker 36 hat ferner einen Verstärkersteuereingang 45, über den ihm ein Verstärkersteuerungssignal zugeführt werden kann. Das Verstärkersteuerungssignal wird ebenfalls in der Steuereinrichtung 84 erzeugt; es steuert die Verstärkung (Amplitudenverstärkung) des dem Verstärker 36 zugeführten Wechselstroms.The amplifier 36 causes a power amplification of that of the AC and sweep generator 28 generated AC power and is a power amplified AC to operate the transmitter coil 46 out. The amplifier 36 has a first and a second entrance 38 and 40 connected to the first and second output terminals 30 and 32 of the alternator 28 , respectively, are connected, and about him that from the generator 28 generated alternating current signal with time-dependent frequency is supplied. The amplifier 36 also has a first and a second output 42 and 44 between which it provides the power amplified alternating current and into the transmitter resonant circuit 64 feeds. The amplifier 36 also has an amplifier control input 45 via which an amplifier control signal can be supplied to it. The amplifier control signal is also in the controller 84 generated; it controls the gain (amplitude gain) of the amplifier 36 supplied alternating current.

Der Senderesonanzkreis 64 ist als eine Reihenschaltung des Kondensators 52 und der Sendespule 46 ausgeführt. In der Reihenschaltung ist ferner die Strommesseinrichtung 74 in Reihe mit der Sendespule 46 geschaltet. Zum Ausbilden Senderesonanzkreises 64 ist ein erster Anschluss 54 des Kondensators 52 mit dem ersten Ausgang 42 des Verstärkers 36, ein erster Anschluss 48 der Sendespule 46 mit dem zweiten Anschluss 56 des Kondensators 52, ein zweiter Anschluss 50 der Sendespule 46 mit einem ersten Anschluss 76 der Strommesseinrichtung 74 und ein zweiter Anschluss 78 der Strommesseinrichtung 74 mit dem zweiten Ausgang 44 des Verstärkers 36 elektrisch leitend verbunden. Durch die Einbindung der Strommesseinrichtung 74 in die Reihenschaltung des Kondensators 52 und der Sendespule 46 ist die Strommesseinrichtung 74 in der Lage, den durch die Sendespule 46 getriebenen Wechselstrom zu messen.The transmitter resonant circuit 64 is as a series connection of the capacitor 52 and the transmitting coil 46 executed. In the series circuit is also the current measuring device 74 in series with the transmitting coil 46 connected. For forming transmitter resonant circuit 64 is a first connection 54 of the capacitor 52 with the first exit 42 of the amplifier 36 , a first connection 48 the transmitting coil 46 with the second connection 56 of the capacitor 52 , a second connection 50 the transmitting coil 46 with a first connection 76 the current measuring device 74 and a second connection 78 the current measuring device 74 with the second exit 44 of the amplifier 36 electrically connected. By the integration of the current measuring device 74 in the series connection of the capacitor 52 and the transmitting coil 46 is the current measuring device 74 capable of passing through the transmitting coil 46 to measure driven alternating current.

Die Spannungsmesseinrichtung 66 ist parallel zu der Sendespule 46 geschaltet. Dazu ist ein erster Anschluss 68 der Spannungsmesseinrichtung 66 mit dem ersten Anschluss 48 der Sendespule 46 und ein zweiter Anschluss 70 der Spannungsmesseinrichtung 66 mit dem zweiten Anschluss 50 der Sendespule 46 elektrisch leitend verbunden. Durch diese Parallelschaltung der Spannungsmesseinrichtung 66 mit der Sendespule 46 ist die Spannungsmesseinrichtung 66 in der Lage, die an der Sendespule 46 beaufschlagte Wechselspannung zu messen.The tension measuring device 66 is parallel to the transmitting coil 46 connected. This is a first connection 68 the tension measuring device 66 with the first connection 48 the transmitting coil 46 and a second connection 70 the tension measuring device 66 with the second connection 50 the transmitting coil 46 electrically connected. Through this parallel connection of the voltage measuring device 66 with the transmitting coil 46 is the voltage measuring device 66 capable of acting on the transmitting coil 46 to measure applied AC voltage.

Alternativ könnte die Spannungsmesseinrichtung 66 auch parallel zu dem Kondensator 52 geschaltet werden, so dass sie in der Lage, die an dem Kondensator 52 beaufschlagte Wechselspannung zu messen. In diesem Fall ist die Auswertung von Parametern von am Kondensator 52 gemessenen Mess-Frequenzkennlinien geeignet anzupassen bzw. abzuändern gegenüber der Auswertung von Parametern von an der Sendespule 46 gemessenen Mess-Frequenzkennlinien.Alternatively, the voltage measuring device could 66 also parallel to the capacitor 52 be switched so that they are capable of connecting to the capacitor 52 to measure applied AC voltage. In this case, the evaluation of parameters of the capacitor 52 measured frequency characteristics adapted to adapt or modify compared to the evaluation of parameters of the transmitting coil 46 measured measurement frequency characteristics.

Der von dem Verstärker 36 bereitgestellte, leistungsverstärkte Wechselstrom wird durch die Sendespule 46 hindurch geführt. Somit ist die Sendespule 46 in der Lage, ein unter Wirkung dieses Wechselstroms erzeugtes, magnetisches Wechselfeld in ein vorbestimmtes Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 abzustrahlen. Die Feldstärke des von der Sendespule 46 erzeugten, magnetischen Wechselfelds variiert mit der zeitvariablen Frequenz 300, 400 (siehe 7, 8 und 9).The one from the amplifier 36 provided, power amplified alternating current is through the transmitting coil 46 passed through. Thus, the transmitting coil 46 capable of generating a magnetic alternating field generated under the action of said alternating current in a predetermined magnetic field irradiation space area 22 radiate. The field strength of the transmission coil 46 generated, alternating magnetic field varies with the time-variable frequency 300 . 400 (please refer 7 . 8th and 9 ).

Das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 ist abschnittsweise mittels einer mechanischen Wandung 24 definiert bzw. begrenzt. Die Wandung 24 hat in der gezeigten Ausführungsform eine Form einer Schale. Diese Form ist an die Form eines Gehäuseabschnitts der mit der Ladevorrichtung 20 induktiv zu koppelnden und so mit Energie zu versorgenden Einrichtung 100 angepasst, so dass die Einrichtung 100 durch von der schalenförmigen Wandung 24 aufgenommen und von dieser abgestützt wird.The magnetic field irradiation area 22 is in sections by means of a mechanical wall 24 defined or limited. The wall 24 has a shape of a shell in the embodiment shown. This shape is to the shape of a housing portion of the loading device 20 inductively coupled and so to be supplied with energy device 100 adjusted, so the device 100 through from the bowl-shaped wall 24 received and supported by this.

Die Strommesseinrichtung 74 ist dazu ausgebildet, als Mess-Frequenzkennlinie (siehe z. B. 510, 512 in 7 und 608 bis 616 in den 8 und 9) die Abhängigkeit der Amplitude 504, 604 des durch die Sendespule 46 fließenden Mess-Wechselstroms von der zeitvariablen Frequenz (siehe z. B. 500 in 7 und 600 in den 8 und 9) zu messen. Entsprechend ist die Spannungsmesseinrichtung 66 dazu ausgebildet, als alternative Mess-Frequenzkennlinie die Abhängigkeit der Amplitude der an der Sendespule 64 angelegten Mess-Wechselspannung von der zeitvariablen Frequenz zu messen.The current measuring device 74 is designed as a measuring frequency characteristic (see, for example, 510 . 512 in 7 and 608 to 616 in the 8th and 9 ) the dependence of the amplitude 504 . 604 by the transmitting coil 46 flowing alternating current of the time-variable frequency (see eg 500 in 7 and 600 in the 8th and 9 ) to eat. Accordingly, the voltage measuring device 66 designed as an alternative measuring frequency characteristic, the dependence of the amplitude of the transmitting coil 64 measured alternating current voltage to be measured by the time-variable frequency.

Die Steuereinrichtung 84 ist dazu ausgebildet, den Wechselstromgenerator 28 und den Verstärker 36 anzusteuern. Genauer gesagt ist die Steuereinrichtung 84 in der Lage, dem Wechselstromgenerator 28 über dessen Generatorsteuereingang 34 Steuersignale zuzuführen, die die Stromamplitude und die Frequenz, einschließlich der Zeitabhängigkeit der Frequenz, steuern, und ferner dem Verstärker 36 über dessen Verstärkersteuereingang 45 ein Steuersignal zuzuführen, dass den (Strom)-Verstärkungsfaktor des Verstärkers 36 steuert.The control device 84 is designed to be the alternator 28 and the amplifier 36 head for. More specifically, the controller is 84 capable of the alternator 28 via its generator control input 34 Supply control signals that control the current amplitude and frequency, including the time dependence of the frequency, and also the amplifier 36 via its amplifier control input 45 To supply a control signal that the (power) amplification factor of the amplifier 36 controls.

Die Zeitabhängigkeit der Frequenz des von dem Wechselstromgenerator 28 erzeugten Wechselstroms kann in geeigneter Weise einen sägezahnförmigen Zeitverlauf mit einer periodischen Abfolge, die eine zeitlineare Zunahme der Frequenz und einen schnelle, im Wesentlichen instantane Abnahme bzw. Zurückführung der Frequenz umfasst (nicht gezeigt), aufweisen. Eine derartige Zeitabhängigkeit der Frequenz wird auch Frequenzsweep genannt. Während der zeitlinearen Zunahme der Frequenz überstreicht der Frequenzsweep einen Frequenzbereich (siehe 502 in 7 und 602 in den 8 und 9), der durch eine minimale Frequenz und eine maximale Frequenz definiert ist.The time dependence of the frequency of the from the alternator 28 AC current generated may suitably have a sawtooth waveform with a periodic sequence including a time linear increase in frequency and a fast, substantially instantaneous frequency decrease (not shown). Such time-dependence of the frequency is also called frequency sweep. During the time-linear increase of the frequency, the frequency sweep covers a frequency range (see 502 in 7 and 602 in the 8th and 9 ) defined by a minimum frequency and a maximum frequency.

In den nachfolgend anhand der 4 bis 9 beschriebenen Messbeispielen ist die minimale Frequenz 40 kHz und die maximale Frequenz 240 kHz. In dem in 4 gezeigten Messaufbau wird als Sendespule 46 eine Spulenanordnung mit einem spiralförmig im Wesentlichen in einer Ebene angeordneten elektrischen Leiterdraht, eine sogenannte Litz-Wire Antenne 47, verwendet. Die Litz-Wire Antenne 47 ist in Reihe mit einem Kondensator 46 mit einer Kapazität von 94 nF (nano-Farad) geschaltet und bildet einen Senderesonanzkreis mit einer Resonanzfrequenz fres von nominal ca. 110 kHz, also ein Wert, der in dem Frequenzbereich 502, 602 von 40 kHz bis 240 kHz enthalten ist.In the following with reference to 4 to 9 described measuring examples is the minimum frequency 40 kHz and the maximum frequency 240 kHz. In the in 4 shown measuring structure is as a transmitting coil 46 a coil arrangement having a spiral conductor arranged substantially in a plane electrical conductor wire, a so-called Litz-wire antenna 47 , used. The Litz-Wire antenna 47 is in series with a capacitor 46 with a capacitance of 94 nF (nano Farad) and forms a transmitter resonant circuit with a resonant frequency f res of nominally about 110 kHz, ie a value in the frequency range 502 . 602 from 40 kHz to 240 kHz is included.

Die Auswerteeinrichtung 82 ist dazu ausgebildet, den von der Spannungsmesseinrichtung 66 gemessenen Wert der Amplitude der Wechselspannung, der ihr über die Spannungsmesssignalleitung 72 zugeführt wird, und die Zeitabhängigkeit der Amplitude der Wechselspannung aufzunehmen und in der Speichereinrichtung 86 für weitere Auswertungen zu speichern. Des Weiteren ist die Auswerteeinrichtung 82 dazu ausgebildet, auch den von der Strommesseinrichtung 72 gemessenen Wert der Amplitude des Wechselstroms, der ihr über die Strommesssignalleitung 80 zugeführt wird, und die Zeitabhängigkeit der Amplitude des Wechselstroms aufzunehmen und ebenfalls in der Speichereinrichtung 86 für weitere Auswertungen zu speichern.The evaluation device 82 is adapted to that of the tension measuring device 66 measured value of the amplitude of the AC voltage, you via the voltage measurement signal line 72 is supplied, and to receive the time dependence of the amplitude of the AC voltage and in the memory device 86 to save for further evaluations. Furthermore, the evaluation device 82 designed to, even those of the current measuring device 72 measured value of the amplitude of the alternating current, you through the current measurement signal line 80 is supplied, and to receive the time dependence of the amplitude of the alternating current and also in the memory device 86 to save for further evaluations.

Die Auswerteeinrichtung 82 ist ferner dazu ausgebildet, als Referenz-Frequenzkennlinie (siehe die Kurve 506 in 7 und die Kurve 606 in den 8 und 9) eine Abhängigkeit eines durch die Sendespule 46 fließenden Referenz-Wechselstroms und/oder einer an der Sendespule anliegenden Referenz-Wechselspannung von der zeitvariablen Frequenz in der Speichereinrichtung 86 zu speichern. Die Bezeichnung dieser Messung als „Referenz” bedeutet, dass die Referenz-Frequenzkennlinie 506, 606 unter einer Bedingung gemessen wird, bei der das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 der Sendespule 46 im Wesentlichen frei von einem Fremdkörper 26 ist. The evaluation device 82 is further configured as a reference frequency characteristic (see the curve 506 in 7 and the curve 606 in the 8th and 9 ) a dependency of one through the transmitting coil 46 flowing reference alternating current and / or a voltage applied to the transmitting coil reference AC voltage from the time-variable frequency in the memory device 86 save. The designation of this measurement as a "reference" means that the reference frequency characteristic 506 . 606 is measured under a condition where the magnetic field irradiation room area 22 the transmitting coil 46 essentially free of a foreign body 26 is.

Die Auswerteeinrichtung 82 ist ferner dazu ausgebildet, gemäß der im Patentanspruch 1 genannten Funktion (a), eine Mess-Frequenzkennlinie (siehe die Kurven 510 bis 512 in 7 und die Kurven 608 bis 616 in den 8 und 9) aufzunehmen, etwa unter einer Bedingung, dass ein Gegenstand, wie etwa ein Fremdkörper 26 oder eine mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 der Sendespule 46 angeordnet ist, die Mess-Frequenzkennlinie in der Speichereinrichtung 86 zu speichern, die Mess-Frequenzkennlinie auszuwerten im Hinblick auf das Auftreten von einem oder mehreren charakteristischen Merkmalen, die aus den folgenden ausgewählt sein können: (1) eine Gesamtinduktivität eines Senderesonanzkreises 64, (ii) eine Resonanzfrequenz 402 (siehe 6) bzw. 520 (siehe 5) eines Senderesonanzkreises 64, (iii) eine Strom- oder Spannungsamplitude des gemessenen Wechselstroms oder der gemessenen Wechselspannung bei der Resonanzfrequenz 402 bzw. 520, (iv) eine Strom- oder Spannungsamplitude 504, 604 des gemessenen Wechselstroms oder der gemessenen Wechselspannung bei einer vorbestimmten, in dem Frequenzbereich 502, 602 enthaltenen Messfrequenz 500, 600, (v) eine aus einer Frequenzkennlinie (siehe die Kurven 506 und 510 bis 512 in 7 und die Kurven 606 und 608 bis 616 in den 8 und 9) der der Mess-Frequenzkennlinie bestimmte Güte 522, (vi) eine parametrisierbare Form einer Mess-Frequenzkennlinie (oder auch einer Referenz-Frequenzkennlinie) in dem vorbestimmten Frequenzbereich 502, 602, und (vii) eine Korrelation der Mess-Frequenzkennlinie 510512, 608616 mit einer Referenz-Frequenzkennlinie 506, 606, die eine Abhängigkeit eines durch die Sendespule 46 fließenden Referenz-Wechselstroms und/oder einer an der Sendespule anliegenden Referenz-Wechselspannung von der zeitvariablen Frequenz darstellt, wobei die Referenz-Frequenzkennlinie 306, 406 unter einer Bedingung gemessen worden ist, dass das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 im Wesentlichen frei von einem Gegenstand ist.The evaluation device 82 is further adapted, according to the function (a) mentioned in claim 1, a measuring frequency characteristic (see the curves 510 to 512 in 7 and the curves 608 to 616 in the 8th and 9 ), for example, under a condition that an object such as a foreign object 26 or a device to be supplied with energy 300 in the magnetic field irradiation area 22 the transmitting coil 46 is arranged, the measurement frequency characteristic in the memory device 86 to evaluate the measurement frequency characteristic with respect to the occurrence of one or more characteristic features which may be selected from the following: (1) a total inductance of a transmitter resonant circuit 64 , (ii) a resonant frequency 402 (please refer 6 ) respectively. 520 (please refer 5 ) of a transmitter resonant circuit 64 , (iii) a current or voltage amplitude of the measured AC or measured AC voltage at the resonant frequency 402 respectively. 520 , (iv) a current or voltage amplitude 504 . 604 the measured alternating current or the measured alternating voltage at a predetermined, in the frequency range 502 . 602 contained measuring frequency 500 . 600 , (v) one of a frequency characteristic (see the curves 506 and 510 to 512 in 7 and the curves 606 and 608 to 616 in the 8th and 9 ) the quality of the measurement frequency characteristic 522 , (vi) a parameterizable form of a measurement frequency characteristic (or a reference frequency characteristic) in the predetermined frequency range 502 . 602 , and (vii) a correlation of the measurement frequency characteristic 510 - 512 . 608 - 616 with a reference frequency characteristic 506 . 606 that has a dependence of one through the transmitting coil 46 representing reference alternating current and / or a reference coil voltage applied to the transmitting coil of the time-variable frequency, wherein the reference frequency characteristic 306 . 406 has been measured under a condition that the magnetic field irradiation space area 22 is essentially free of an object.

Ferner ist die Auswerteeinrichtung 82 allgemein dazu ausgebildet, gemäß der im Patentanspruch 1 genannten Funktion (b), basierend auf einer Auswertung von mindestens einem der charakteristischen Merkmale (i) bis (vii) auf ein Vorhandensein eines Gegenstands, der ein Metall enthält, zu schließen.Furthermore, the evaluation device 82 generally adapted to close according to the function (b) mentioned in claim 1, based on an evaluation of at least one of the characteristic features (i) to (vii) for the presence of an object containing a metal.

Insbesondere und wie dies nachfolgend anhand von Messbeispielen gezeigt wird, ist die Auswerteeinrichtung 82 dazu ausgebildet, in einer Ausgestaltung der im Patentanspruch genannten Funktion (b), aus einer Auswertung von charakteristischen Merkmalen der Mess-Frequenzkennlinie bzw. eines Vergleichs der Eigenschaften der Mess-Frequenzkennlinie mit der Frequenz-Frequenzkennlinie zu detektieren und/oder zu unterscheiden, ob in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 eine mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 von einer vorbestimmten Art oder ein andersartiger, ein Metall enthaltender Fremdkörper 26, vorhanden ist.In particular, and as will be shown below with reference to measuring examples, the evaluation device 82 adapted to detect in an embodiment of the function mentioned in claim (b), from an evaluation of characteristic features of the measurement frequency characteristic or a comparison of the characteristics of the measurement frequency characteristic with the frequency-frequency characteristic and / or to distinguish whether in the magnetic field irradiation room area 22 a device to be supplied with energy 300 of a predetermined type or type of foreign metal containing a metal 26 , is available.

In einer Ausführungsform der Ladevorrichtung 20 kann die von der Ladevorrichtung 20 mit Energie zu versorgende Einrichtung 100 ein Mobiltelefon, ein Smartphone oder ein Audio-Wiedergabegerät, wie etwa ein MP3-Player, also ein tragbares oder mit einer Hand eines Benutzers tragbares bzw. mobiles Kleingerät sein. Dabei ist die Ladevorrichtung 20 für eine Verwendung unter Raumbedingungen, d. h. „indoor”, etwa in einer Büroumgebung, vorgesehen. Dabei kann der ein Metall enthaltende Fremdkörper 26 beispielsweise eine Münze, eine Metallfolie, ein Metallring und/oder eine Büroklammer sein.In one embodiment of the loading device 20 Can the loader 20 device to be supplied with energy 100 a mobile phone, a smartphone or an audio player, such as an MP3 player, so a portable or with a user's hand portable or mobile small device to be. Here is the loading device 20 for use under room conditions, ie "indoor", such as in an office environment. In this case, the foreign body containing a metal 26 For example, be a coin, a metal foil, a metal ring and / or a paper clip.

In einer anderen Ausführungsform kann die von der Ladevorrichtung 20 mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 ein Elektrofahrzeug sein, dessen Fahrbatterie aufgeladen werden soll. Dabei ist die Ladevorrichtung 20 für eine Verwendung im Freien, d. h. „outdoor”, vorgesehen. Dabei kann der ein Metall enthaltende Fremdkörper 26 ein Metallblech oder ein Karosserieteil des Fahrzeugs sein.In another embodiment, that of the loading device 20 device to be supplied with energy 300 be an electric vehicle whose traction battery is to be charged. Here is the loading device 20 intended for outdoor use, ie "outdoor". In this case, the foreign body containing a metal 26 a metal sheet or a body part of the vehicle.

Messbeispielemeasurement Examples

Die Erfindung wurde beispielhaft mit einem experimentellen Aufbau einer Ladevorrichtung 20, der in 4 schematisch gezeigt ist, ausgeführt. Inder in 4 gezeigten Ausgestaltung umfasste die „Ladevorrichtung” 20 als Wechselstromgenerator 28 einen Signalgenerator vom Typ Agilent 33220A, als diesem nachgeschalteten Verstärker 36 einen Halbbrücken-Power-Amplifier vom Typ APEX PA16 und einen von dem Verstärker 36 gespeisten Senderesonanzkreis, der in einer Ausführungsform einen Kondensator 52 mit einer Kapazität C von nominal C = 94 nF und in einer anderen Ausführungsform keinen Kondensator, und in jedem Fall eine Sendespule 46, die als eine spiralförmige Litz-Wire-Antenne 47 mit einem Durchmesser von ca. 4 cm ausgebildet war, umfasste. In dem Senderesonanzkreis war ein Wechselstrommessgerät mit der Sendespule 46 in Reihe geschaltet, wie dies in der 1 gezeigt ist. Ein Personalcomputer (nicht gezeigt) wurde verwendet, um die von dem Wechselstrommessgerät erzeugten Strommesswerte und die zugehörigen (zeitabhängigen) Frequenzen des von dem Signalgenerator erzeugten Wechselstroms einzulesen und somit Zeitabhängigkeiten der Amplitude des Wechselstroms aufzunehmen, und ferner die Zeitabhängigkeiten in Abhängigkeiten der Wechselstromamplitude von der Frequenz, d. h. Referenz- und Mess-Frequenzkennlinien, umzurechnen und in einer Speichereinrichtung (nicht gezeigt) des Personalcomputers abzuspeichern.The invention has been exemplified with an experimental setup of a charging device 20 who in 4 is shown schematically executed. Indian in 4 shown embodiment included the "loader" 20 as an alternator 28 a signal generator of the type Agilent 33220A, as this downstream amplifier 36 a half-bridge power amplifier type APEX PA16 and one of the amplifier 36 fed transmitter resonant circuit, which in one embodiment, a capacitor 52 with a capacitance C of nominal C = 94 nF and in another embodiment no capacitor, and in each Case a transmitting coil 46 acting as a helical stranded wire antenna 47 was formed with a diameter of about 4 cm included. In the transmitter resonant circuit was an AC meter with the transmitter coil 46 connected in series, as in the 1 is shown. A personal computer (not shown) has been used to read in the current measurements produced by the AC meter and the associated (time-dependent) frequencies of the AC generated by the signal generator, and thus to record time dependencies of the amplitude of the AC, and also the time dependencies in dependence of the AC amplitude on the frequency ie, reference and measurement frequency characteristics, to be converted and stored in a memory device (not shown) of the personal computer.

Erste Serie von MessungenFirst series of measurements

Mit der vorstehend beschriebenen und in 4 gezeigten „Ladevorrichtung”, in der Ausführungsform ohne Kondensator im Senderesonanzkreis, und in der vorbeschriebenen Weise wurden Frequenzkennlinien aufgenommen für folgende auf der Litz-Wire-Antenne 47, d. h. „im Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet der Antenne 47”, angeordnete Proben: 540 Probe #0: Referenzmessung, ohne aufgelegten Gegenstand 542 Probe #1: Smartphone vom Typ Google Nexus® 5 544 Probe #2: Smartphone vom Typ iPhone® 5 546 Probe #3: Smartphone vom Typ Samsung S3® mini (ohne WPC- bzw. Qi-Aufladefunktion) 548: Probe #4: Münze der Art 5 Euro-Cent 550: Probe #5: Münze der Art 1 Euro 552: Probe #6: Münze der Art 2 Euro 554: Probe #7: Münze der Art 50 Euro-Cent 556: Probe #8: Münze der Art 2 Euro (Probe #6) zusammen mit Smartphone Google Nexus 5 (Probe #1) With the above described and in 4 In the embodiment without capacitor in the transmitter resonant circuit and in the manner described above, frequency characteristics were recorded for the following on the Litz wire antenna 47 ie "in the magnetic field irradiation space area of the antenna 47 ", Arranged samples: 540 Sample # 0: Reference measurement, without launched object 542 Sample # 1: Google Nexus ® 5 smartphone 544 Sample # 2: Smartphone of the type iPhone ® 5 546 Sample # 3: Samsung S3 ® mini smartphone (without WPC or Qi charging function) 548 : Sample # 4: Coin of the kind 5 euro cents 550 : Sample # 5: Coin of the kind 1 euro 552 : Sample # 6: Coin of the type 2 Euro 554 : Sample # 7: Coin of the type 50 Euro cent 556 : Sample # 8: Coin of type 2 Euro (sample # 6) together with smartphone Google Nexus 5 (sample # 1)

7 zeigt als Referenz-Frequenzkennlinie 506 die Frequenzkennlinie der Referenzmessung 540, d. h. ohne einen auf der Spule 47 aufgelegten Gegenstand, und ferner beispielhaft als eine erste Mess-Frequenzkennlinie 510 die Frequenzkennlinie, die mit der Probe #2 (544) aufgenommen wurde, und als eine zweite Mess-Frequenzkennlinie 512 die Frequenzkennlinie, die mit der Probe #6 (552) aufgenommen wurde. Aus der Referenz-Frequenzkennlinie 506 ist abzulesen, dass die Resonanzfrequenz des Senderesonanzkreises in der „Ladevorrichtung” 20 aus 3 bei 121 kHz liegt und dass die Frequenzkennlinie einen ausgeprägten Peak mit einer relativ, d. h. im Vergleich zu den Kennlinien 510 und 512 geringen Breite aufweist. Aus einem Vergleich der ersten und zweiten Mess-Frequenzkennlinien 510 und 512 mit der Referenz-Frequenzkennlinie 506 ist abzulesen, dass beim Auflegen der jeweiligen Proben die Resonanzfrequenz anstieg und die Breite des Peaks der Kennlinie zunahm. 7 shows as reference frequency characteristic 506 the frequency characteristic of the reference measurement 540 ie without one on the coil 47 and further exemplified as a first measurement frequency characteristic 510 the frequency characteristic associated with sample # 2 ( 544 ) and as a second measurement frequency characteristic 512 the frequency characteristic associated with sample # 6 ( 552 ) has been recorded. From the reference frequency characteristic 506 can be read that the resonant frequency of the transmitter resonant circuit in the "charging device" 20 out 3 at 121 kHz and that the frequency characteristic has a pronounced peak with a relative, ie in comparison to the characteristics 510 and 512 having small width. From a comparison of the first and second measurement frequency characteristics 510 and 512 with the reference frequency characteristic 506 can be read that when placing the respective samples, the resonance frequency increased and the width of the peak of the characteristic increased.

Insgesamt wurde für jede der vorgenannten Proben eine Mess-Frequenzkennlinie der in 7 gezeigten Art aufgenommen. Dabei wurde von dem verwendeten Wechselstromgenerator eine feste und für alle Proben gleiche Frequenz von 110 kHz vorgegeben.Overall, for each of the aforementioned samples, a measurement frequency characteristic of the in 7 recorded kind. In the process, a fixed frequency of 110 kHz, which was the same for all samples, was specified by the alternating current generator used.

Die Mess-Frequenzkennlinien wurden ausgewertet hinsichtlich des Werts der Resonanzfrequenz fres und einer aus der Breite Δf = |f2 – f1| des Peaks der Kennlinie abgeleiteten Größe, nämlich der sogenannten Güte (Symbol Q) des Senderesonanzkreises. Diese Auswertungen sind in 6 anhand einer schematischen Frequenzkennlinie 400 dargestellt und nachfolgend erläutert. Die Güte Q eines Senderesonanzkreises ist allgemein definiert als der Quotient aus der im Maximum, d. h. am Niveau A0 (404) der Frequenzkennlinie abgelesenen Resonanzfrequenz fres (402) und der Breite Δf = |f2 – f1| des Peaks der Frequenzkennlinie: Q = fres/Δf = fres/|f2 – f1| (1) The measurement frequency characteristics were evaluated with regard to the value of the resonance frequency f res and one of the width Δf = | f 2 -f 1 | of the peak of the characteristic derived quantity, namely the so-called quality (symbol Q) of the transmitter resonant circuit. These evaluations are in 6 based on a schematic frequency characteristic 400 shown and explained below. The quality Q of a transmitter resonant circuit is generally defined as the quotient of the maximum, ie the level A 0 ( 404 ) of the frequency characteristic read resonant frequency f res ( 402 ) and the width Δf = | f 2 -f 1 | the peak of the frequency characteristic: Q = f res / Δf = f res / | f 2 -f 1 | (1)

Die Breite Δf = |f2 – f1| des Peaks der Frequenzkennlinie wird auf einem Niveau von anteilsmäßig 1/√2 = 0,707 des Maximalniveaus A0 (404) des Peaks abgelesen, d. h. auf einem Niveau 406 von A0/√2 = A0 × 0,707 (2) als Differenz der diesem Niveau 406 zugeordneten Frequenzen f1 (408) und f2 (410).The width Δf = | f 2 -f 1 | the peak of the frequency characteristic is at a level of proportional 1 / √2 = 0.707 of the maximum level A 0 ( 404 ) of the peak, ie at one level 406 from A 0 / √2 = A 0 × 0.707 (2) as the difference of this level 406 associated frequencies f 1 ( 408 ) and f 2 ( 410 ).

Für die Probe #0 wurde die Referenz-Frequenzkennlinie 506 und für jede der Proben #1 bis #8 eine Mess-Frequenzkennlinie aufgenommen. Des Weiteren wurden die (veränderte) Induktivität L der Sendespule ohne bzw. mit aufgelegter Probe und der Serienwiderstand R des Senderesonanzkreises gemessen. Aus den Frequenzkennlinien wurde die Güte bestimmt. Schließlich wurde für jede Probe aus der bekannten Beziehung zwischen der Resonanzfrequenz fres, der (veränderten) Induktivität L und der Kapazität C des Resonanzkreises, nämlich der Beziehung ω2 = 2πfres = 1/LC ⇔ fres = 1/(2π × √LC) (3) die (veränderte) Resonanzfrequenz fres des Senderesonanzkreises berechnet. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefasst. In dem Balkendiagramm der 5 sind für jede der Proben #0 bis #8 die aus der Tabelle 1 entnommene Güte Q und die Resonanzfrequenz fres des Senderesonanzkreises in grafischer Form dargestellt. Tabelle 1: Messwerte aus der ersten Serie von Messungen # Probe Position L [μH] R [mΩ] Q fres [kHz] 0 ohne 18,47 95 133 120,2 1 Nexus 5 mittig 21,38 283 51 111,7 2 iPhone mittig 16,04 185 59 128,9 3 Samsung S3 mini mittig 13,3 325 30 141,6 4 5 Cent mittig 14,6 838 12,1 135,1 5 1 Euro mittig 13,9 486 19,8 138,5 6 2 Euro mittig 13,4 720 12,9 141,1 7 50 Cent mittig 12,6 543 16,2 145,5 8 2 Euro + Nexus 5 mittig 12,3 989 8,79 147,2 For sample # 0, the reference frequency characteristic became 506 and for each of Samples # 1 to # 8, a measurement frequency characteristic is recorded. Furthermore, the (modified) inductance L of the transmitting coil without or with applied sample and the series resistance R of the transmitting resonant circuit were measured. The quality was determined from the frequency characteristics. Finally, for each sample, the known relationship between the resonant frequency f res , the (altered) inductance L and the capacitance C of the resonant circuit, namely the relationship ω 2 = 2πf res = 1 / LC ⇔ f res = 1 / (2π × √LC) (3) the (changed) resonance frequency f res of the transmission resonant circuit calculated. The results thus obtained are summarized in Table 1. In the bar chart of the 5 For each of the samples # 0 to # 8, the quality Q taken from Table 1 and the resonant frequency f res of the transmitter resonant circuit are shown graphically. Table 1: Measured values from the first series of measurements # sample position L [μH] R [mΩ] Q f res [kHz] 0 without 18.47 95 133 120.2 1 Nexus 5 center 21.38 283 51 111.7 2 iPhone center 16.04 185 59 128.9 3 Samsung S3 mini center 13.3 325 30 141.6 4 5 cents center 14.6 838 12.1 135.1 5 1 € center 13.9 486 19.8 138.5 6 2 euros center 13.4 720 12.9 141.1 7 50 cents center 12.6 543 16.2 145.5 8th 2 euros + Nexus 5 center 12.3 989 8.79 147.2

Es wird angemerkt, dass die Proben 1 und 2 Smartphones sind, die beispielhaft für eine mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 sind und eine zum drahtlosen Empfang von Energie (wireless power charging) geeignete Einrichtung gemäß dem eingangs genannten Qi-Standard des Firmenkonsortiums WPC aufweisen. Dementsprechend haben diese einen Empfangsresonanzkreis 314 (siehe 1) mit einer eingebauten Empfangsspule 302, die in ihrer geometrischen Form scheibenförmig und damit ähnlich wie die in der Messanordnung verwendete Litz-Wire-Antenne 47 geformt ist. Das „Anordnen der Einrichtung 300 im Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 der Sendespule 46” erfolgte durch Auflegen des jeweiligen Smartphones auf die Litz-Wire-Antenne 47, wobei die Empfangsspule 302 relativ nahe an die Sendespule 46 kam und parallel zu dieser angeordnet war (so wie dies in 3 rechts gezeigt ist), was zu einer effektiven induktiven Kopplung führt und einen besonders ausgeprägten Einfluss der Einrichtung 300 (Smartphone von den genannten Typen) auf die Frequenzkennlinie bewirkt. Im Gegensatz dazu enthielt das Smartphone (Typ Samsung S3 mini) der Probe 3 keine Drahtlos-Ladeeinrichtung, mithin keine eingebaute Empfangsspule 302 eines Empfangsresonanzkreis 314, wodurch für diese Probe 3 ein geringerer Einfluss auf die (Veränderung der) Frequenzkennlinie zu erwarten ist.It is noted that Samples 1 and 2 are smartphones exemplifying a device to be energized 300 are and have a wireless power charging device suitable according to the aforementioned Qi standard of the company consortium WPC. Accordingly, these have a reception resonant circuit 314 (please refer 1 ) with a built-in receiver coil 302 , which in their geometric shape disc-shaped and thus similar to the used in the measuring arrangement Litz wire antenna 47 is shaped. The "arranging the device 300 in the magnetic field irradiation area 22 the transmitting coil 46 "Was done by placing the respective smartphone on the Litz wire antenna 47 , wherein the receiving coil 302 relatively close to the transmitting coil 46 came and was arranged parallel to this (just like this in 3 right), resulting in effective inductive coupling and a particularly pronounced influence of the device 300 (Smartphone of the types mentioned) on the frequency characteristic causes. In contrast, the smartphone (type Samsung S3 mini) of Probe 3 did not include a wireless charger, so no built-in receiver coil 302 a reception resonant circuit 314 , whereby for this sample 3 a lesser influence on the (change of) the frequency characteristic is to be expected.

In einer Gesamtschau der in der Tabelle 1 gelisteten und in 5 dargestellten Ergebnisse lässt sich folgendes zusammenfassen.

  • (1) Wenn ein Gegenstand, der ein Metall bzw. metallisches Material enthält, im Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet der Sendespule 46 (hier: Litz-Wire-Antenne 47) angeordnet ist, dann verändert sich die Gesamtinduktivität L des Systems bestehend aus der Sendespule und dem in ihrem Bestrahlungsraumgebiet angeordneten Gegenstand, erhöht sich die Resonanzfrequenz fres des Senderesonanzkreises und verringert sich dessen Güte Q bzw. vergrößert sich die Breite des Resonanzpeaks der Frequenzkennlinie. Somit ist prinzipiell das Vorhandensein eines Fremdkörpers im Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet der Sendespule durch eine Auswertung bzw. Messung der Änderung der Gesamtinduktivität L, der Resonanzfrequenz fres oder der Güte Q möglich.
  • (2) Wenn der Gegenstand ein Smartphone ist (Proben #1 bis #3), nimmt die Güte Q zwar ab, jedoch weniger stark als wenn die Probe ein massives Metallstück (Münze) ist (Proben #4 bis #8). Somit kann durch Wählen von geeigneten Schwellwerten (erster Güteschwellwert 528 und zweiter Güteschwellwert 530) unterschieden werden, ob es sich bei dem Gegenstand um ein Smartphone (Proben #1 bis 443, als Beispiel eines mit Energie zu versorgenden Geräts 300) oder um eine Münze (Proben #4 bis #8, als Beispiel für einen massiv-metallischen Fremdkörper 26) handelt.
In an overview of those listed in Table 1 and in 5 The results summarized below can be summarized.
  • (1) When an article containing a metal or metallic material is in the magnetic field irradiation space region of the transmitting coil 46 (here: Litz wire antenna 47 ), then the total inductance L of the system consisting of the transmitting coil and the object arranged in its irradiation area changes, the resonant frequency f res of the transmitter resonant circuit increases and the quality Q thereof decreases or the width of the resonance peak of the frequency characteristic increases. Thus, in principle, the presence of a foreign body in the magnetic field irradiation space area of the transmitting coil is possible by evaluating or measuring the change in the total inductance L, the resonant frequency f res or the quality Q.
  • (2) If the item is a smartphone (Samples # 1 to # 3), Q will decrease but less so than if the sample is a solid piece of metal (coin # 4 to # 8). Thus, by choosing appropriate thresholds (first threshold value 528 and second quality threshold 530 ), whether the item is a smartphone (samples # 1 to 443 , as an example of a device to be powered 300 ) or a coin (Samples # 4 to # 8, as an example of a solid-metallic foreign body 26 ).

Aus Tabelle 1 und 5 ist abzulesen, dass für die erste Messreihe ein erster (niedrigerer) Güteschwellwert 528 von ca. 20 definiert werden kann, mit der Bedeutung, dass eine gemessene, verringerte Güte Q, die kleiner als der erste Güteschwellwert 528 ist, auf das Vorhandensein einer Münze (Proben #4 bis #8, als Beispiel für einen massiv-metallischen Fremdkörper 26) im Bestrahlungsraumgebiet der Sendespule schließen lässt.From Table 1 and 5 can be read, that for the first measurement series a first (lower) value threshold value 528 of about 20 can be defined, with the meaning that a measured, reduced quality Q, which is smaller than the first quality threshold 528 is for the presence of a coin (Samples # 4 to # 8, as an example of a solid-metallic foreign body 26 ) in the irradiation space area of the transmitting coil.

Aus Tabelle 1 und 5 ist ferner abzulesen, dass für die erste Messreihe ein zweiter (höherer) Güteschwellwert 330 von ca. 30 definiert werden kann, mit der Bedeutung, dass eine gemessene, gegenüber der Referenz verringerte Güte Q, die jedoch größer als der zweite Güteschwellwert 530 ist, auf das Vorhandensein eines Smartphones (Proben #1 bis #3, als Beispiel eines mit Energie zu versorgenden Geräts 300) im Bestrahlungsraumgebiet 22 der Sendespule schließen lässt.

  • (3) Wenn der Gegenstand ein massives Metallstück (Münze, Proben #4 bis #8) ist, dann steigt die Resonanzfrequenz fres an, und zwar stärker als wenn die Probe ein Smartphone mit einer Drahtlos-Ladeeinrichtung (Proben #1 und #2) ist. Somit kann durch Wählen von geeigneten Schwellwerten (erster Resonanzfrequenzschwellwert 524 und zweiter zweiter Resonanzfrequenzschwellwert 526) unterschieden werden, ob es sich bei dem Gegenstand um ein Smartphone mit einer Drahtlos-Ladeeinrichtung (als Beispiel eines mit Energie zu versorgenden Geräts 300) oder um eine Münze oder einen Gegenstand mit in der Form von Elektronik-Schaltkreisen eingeführtem Metall (als Beispiel für einen ein Metall enthaltenden Fremdkörper 26) handelt.
From Table 1 and 5 is also read that for the first measurement series, a second (higher) Güteschwellwert 330 30 can be defined with the meaning that a measured, compared to the reference reduced quality Q, but greater than the second Güteschwellwert 530 is for the presence of a smartphone (samples # 1 to # 3, as an example of a device to be powered 300 ) in the irradiation room area 22 close the transmitter coil.
  • (3) If the article is a solid piece of metal (coin, samples # 4 through # 8), then the resonant frequency f res increases more than if the sample is a smartphone with a wireless charger (samples # 1 and # 2 ). Thus, by choosing appropriate thresholds (first resonant frequency threshold 524 and second second resonant frequency threshold 526 ), whether the item is a smartphone with a wireless charger (as an example of a device to be powered 300 ) or a coin or an article having metal introduced in the form of electronic circuits (as an example of a metal-containing foreign body) 26 ).

Es lässt sich für die erste Messreihe ein erster (niedrigerer) Resonanzfrequenzschwellwert 524 von ca. 130 kHz definieren, mit der Bedeutung, dass eine gemessene Resonanzfrequenz, die zwar höher als die Referenz-Resonanzfrequenz, jedoch kleiner als der erste Resonanzfrequenzschwellwert 524 ist, auf das Vorhandensein eines Smartphone mit einer Drahtlos-Ladeeinrichtung (Proben #1 und #2, als Beispiel eines mit Energie zu versorgenden Geräts 300) im Bestrahlungsraumgebiet 22 der Sendespule schließen lässt.For the first measurement series, a first (lower) resonant frequency threshold value can be set 524 130 kHz, with the meaning that a measured resonant frequency, although higher than the reference resonant frequency, but smaller than the first Resonanzfrequenzschwellwert 524 is the presence of a smartphone with a wireless charger (samples # 1 and # 2, as an example of a device to be powered up 300 ) in the irradiation room area 22 close the transmitter coil.

Ferner lässt sich für die erste Messreihe ein zweiter (höherer) Resonanzfrequenzschwellwert 526 von ca. 135 kHz definieren, mit der Bedeutung, dass eine gemessene Resonanzfrequenz, die höher als der zweite Resonanzfrequenzschwellwert 526 ist, auf das Vorhandensein einer Münze oder eines Gegenstands mit in der Form von Elektronik-Schaltkreisen eingeführtem Metall (Proben #3 bis #8, als Beispiele für einen ein Metall enthaltende Fremdkörper 26) im Bestrahlungsraumgebiet 22 der Sendespule schließen lässt.Furthermore, a second (higher) resonance frequency threshold value can be set for the first measurement series 526 of about 135 kHz, with the meaning that a measured resonant frequency is higher than the second resonant frequency threshold 526 is for the presence of a coin or an object having metal introduced in the form of electronic circuits (Samples # 3 to # 8) as examples of a metal-containing foreign body 26 ) in the irradiation room area 22 close the transmitter coil.

Dem Fachmann ist klar, dass derartige Schwellwerte, wie der erste und zweite Resonanzfrequenzschwellwert 524 und 526 und der erste und zweite Güteschwellwert 528 und 530 von der Ausgestaltung (z. B. Form und Geometrie) der Sendespule, der Geometrie des Bestrahlungsraumgebiets, der möglichen Anordnungen (u. a. Abstand und Raumwinkelrichtung) von Gegenständen in dem Bestrahlungsraumgebiet bzw. in Bezug zur Sendespule und von der Art des Gegenstandes (u. a. Metallgehalt, Metallart) abhängen und daher für jede Ausführungsform einer Ladevorrichtung 20 hinsichtlich der Ausgestaltung der Sendespule 46 und des Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiets 22 empirisch bestimmt (vorbestimmt) werden müssen, um zumindest eine Detektion des Vorhandenseins eines (Fremd)-Körpers oder gar eine Unterscheidbarkeit der Art des im Bestrahlungsraumgebiet vorhandenen Gegenstands zu ermöglichen.Those skilled in the art will appreciate that such thresholds as the first and second resonant frequency thresholds 524 and 526 and the first and second threshold values 528 and 530 the design (eg shape and geometry) of the transmitting coil, the geometry of the irradiation room area, the possible arrangements (inter alia distance and solid angle direction) of objects in the irradiation space area or in relation to the transmitting coil and of the type of object (eg metal content, Metal type) and therefore for each embodiment of a charging device 20 in terms of the design of the transmitting coil 46 and the magnetic field irradiation room area 22 must be empirically determined (predetermined) in order to enable at least a detection of the presence of a (foreign) body or even a distinctness of the type of existing in the irradiation space area object.

Etwas allgemeiner ausgedrückt ist die Auswerteeinrichtung 82 dazu ausgebildet, basierend auf einer Auswertung der Änderung der Resonanzfrequenz 402 (siehe 6) bzw. 520 (siehe 5) und/oder der Güte 522 (siehe 5) zu detektieren und/oder zu unterscheiden, ob in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 eine mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 einer vorbestimmten Art oder ein andersartiger, ein Metall enthaltender Fremdkörper 26 vorhanden ist.More generally, the evaluation device is 82 configured based on an evaluation of the change in the resonant frequency 402 (please refer 6 ) respectively. 520 (please refer 5 ) and / or the goodness 522 (please refer 5 ) to detect and / or distinguish whether in the magnetic field irradiation space region 22 a device to be supplied with energy 300 a predetermined type or other type of metal containing foreign body 26 is available.

Zweite Serie von MessungenSecond series of measurements

Mit einer Ladevorrichtung 20 gemäß dem in der 4 gezeigten Schaltungsprinzip, wobei der Senderesonanzkreis 64 als Sendespule 46 die gleiche Litz-Wire-Antenne 47 wie in der ersten Serie von Messungen enthielt und ferner einen Kondensator 52 mit konstanter Kapazität von 94 nF wurden in einer zweiten Serie von Messungen noch andere Arten von Fremdkörpern in das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 der Litz-Wire-Antenne 47 angeordnet und jeweils eine zugeordnete Mess-Frequenzkennlinie aufgenommen. Die Ergebnisse, d. h. eine Referenz-Frequenzkennlinie 606 und die erste bis fünfte Mess-Frequenzkennlinien 606 bis 616, sind in den 8 und 9 gezeigt. Die zweite Serie von Messungen zielte darauf ab, zum einen Mess-Frequenzkennlinien von verschiedenen Metallsorten und andererseits Mess-Frequenzkennlinien für verschiedene Positionen eines selben Gegenstands in Bezug auf die Sendespule aufzunehmen und in den aufgenommenen Frequenzkennlinien Merkmale zu identifizieren, die eine Unterscheidbarkeit der Metallsorte oder der Position ermöglichen.With a charger 20 according to the in the 4 shown circuit principle, wherein the transmitter resonant circuit 64 as a transmitting coil 46 the same Litz wire antenna 47 as contained in the first series of measurements and also a capacitor 52 with constant capacity of 94 nF were in a second Series of measurements still other types of foreign bodies in the magnetic field irradiation space area 22 the Litz wire antenna 47 arranged and each recorded an associated measurement frequency characteristic. The results, ie a reference frequency characteristic 606 and the first to fifth measurement frequency characteristics 606 to 616 , are in the 8th and 9 shown. The second series of measurements was aimed at recording measurement frequency characteristics of different types of metal and measuring frequency characteristics for different positions of a same object with respect to the transmitter coil and for identifying characteristics in the recorded frequency characteristics that could discriminate the type of metal or metal Enable position.

Den in den 8 und 9 gezeigten Frequenzkennlinien 606 bis 616 sind folgende Gegenstände bzw. Proben zugeordnet: Frequenzkennlinie 606: Referenz-Frequenzkennlinie (ohne Gegenstand) Frequenzkennlinie 608: 1 EUR Münze, mittig auf Spule 47 Frequenzkennlinie 610: Google Nexus 5 mit Ladeempfangsspule Frequenzkennlinie 612: Aluminiumblech Frequenzkennlinie 614: 1 EUR Münze, mittig auf Spule 47 Frequenzkennlinie 616: 1 EUR Münze, am Rand der Spule 47 The in the 8th and 9 shown frequency characteristics 606 to 616 the following items or samples are assigned: Frequency characteristic 606 : Reference frequency characteristic (without object) Frequency characteristic 608 : 1 EUR coin, in the middle on spool 47 Frequency characteristic 610 : Google Nexus 5 with charge-receiving coil Frequency characteristic 612 : aluminum sheet Frequency characteristic 614 : 1 EUR coin, in the middle on spool 47 Frequency characteristic 616 : 1 EUR coin, on the edge of the coil 47

In der zweiten Serie von Messungen wurden insgesamt Mess-Frequenzkennlinien von den vorgenannten und noch weiteren Gegenständen aufgenommen. Zur Charakterisierung der Mess-Frequenzkennlinien wurden daraus die Parameter Resonanzfrequenz fres (siehe 402 in 6) und maximale Amplitude A0 (siehe 404 in 6) abgelesen. Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2: Messwerte aus der zweiten Serie von Messungen Probe-Nr Gegenstand Frequenz-kenn linie fres [kHz] A0 [dB] 0 Ohne (Referenz) 606 119 –19 1 1 EUR Münze mittig 614 139 –33 2 2 EUR Münze mittig 146 –29 3 50 EUR Cent mittig 143 –32 4 Google Nexus 5 mit Ladeempfangsspule 610 110 –36 5 Aluminiumblech 612 225 –34 6 Weißblech 150 –19 7 Kupferblech 173 –30 8 Aluminiumfolie 123 –25 0 Ohne (Referenz) 606 119 –19 9 1 EUR Münze mittig 614 139 –33 10 1 EUR Münze zwischen Mitte und Rand 135 –34 11 1 EUR Münze am Rand 616 128 –34 In the second series of measurements, a total of measurement-frequency characteristics of the aforementioned and still further objects were recorded. To characterize the measurement frequency characteristics, the parameters resonant frequency f res (see 402 in 6 ) and maximum amplitude A 0 (see 404 in 6 ) read. The results are summarized in Table 2 below. Table 2: Measured values from the second series of measurements Sample No. object Frequency characteristic line f res [kHz] A 0 [dB] 0 Without (reference) 606 119 -19 1 1 EUR coin in the middle 614 139 -33 2 2 EUR coin in the middle 146 -29 3 50 EUR Cent in the middle 143 -32 4 Google Nexus 5 with charge-receiving coil 610 110 -36 5 aluminum sheet 612 225 -34 6 tinplate 150 -19 7 copper sheet 173 -30 8th aluminum foil 123 -25 0 Without (reference) 606 119 -19 9 1 EUR coin in the middle 614 139 -33 10 1 EUR coin between center and edge 135 -34 11 1 EUR coin on the edge 616 128 -34

Aus einem Vergleich der Messergebnisse für die Proben Nr. 0 und 1 bis 8 ist zu erkennen, dass die Resonanzfrequenz des Senderesonanzkreises mit der durch das Vorhandensein des Proben-Gegenstandes im Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 der Litz-Wire-Antenne 47 veränderten Induktivität für jeden Gegenstand einen anderen Wert hat. Dies deutet an, dass es möglich sein sollte, auf der Grundlage einer Bestimmung der Resonanzfrequenz auf die Art des Gegenstandes und/oder die Metallsorten von in dem Gegenstand enthaltenem Metall zu schließen. From a comparison of the measurement results for the sample Nos. 0 and 1 to 8, it can be seen that the resonant frequency of the transmitter resonant circuit with that by the presence of the sample object in the magnetic field irradiation space area 22 the Litz wire antenna 47 changed inductance for each item has a different value. This implies that it should be possible to deduce, based on a determination of the resonant frequency, the type of article and / or the metal species of metal contained in the article.

Aus einem Vergleich der Messergebnisse für die Proben Nr. 0 und 9 bis 11 ist zu erkennen, dass der Einfluss des Gegenstandes auf die Frequenzkennlinie kontinuierlich mit dem Abstand des Gegenstandes von der Sendespule 46 abnimmt. Mitzunehmendem Abstand (Probe 9 → 10 → 11) nimmt die Resonanzfrequenz fres und ebenso auch die maximale Amplitude A0 kontinuierlich ab. Dies deutet an, dass es möglich sein sollte, auf der Grundlage einer Bestimmung von zumindest der hier untersuchten Parameter Resonanzfrequenz fres und maximale Amplitude A0 in kurzen zeitlichen Abständen bei einer einsetzenden kontinuierlichen Veränderung auf eine Annäherung eines ein Metall enthaltenden Gegenstand zu schließen.From a comparison of the measurement results for samples Nos. 0 and 9 to 11, it can be seen that the influence of the object on the frequency characteristic is continuous with the distance of the object from the transmitting coil 46 decreases. As the distance increases (sample 9 → 10 → 11), the resonance frequency f res and also the maximum amplitude A 0 decrease continuously. This implies that it should be possible, on the basis of a determination of at least the parameters resonant frequency f res and maximum amplitude A 0 investigated here, to conclude an approximation of a metal-containing object at short intervals in the event of continuous change.

Die die Auswerteeinrichtung 82 ist operativ mit der Ausgabeeinrichtung 88 gekoppelt. Die Ausgabeeinrichtung 88 ist dazu ausgebildet, wenn die Auswerteeinrichtung 82 detektiert hat, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 ein Gegenstand vorhanden ist, ein Hinweissignal 90 auszugeben, das auf diesen detektierten Umstand hinweist. Wenn eine Unterscheidbarkeit von Gegenständen möglich ist, etwa durch empirisch ausgetestete Auswertealgorithmen bzw. Auswertungskriterien, kann die Ausgabeeinrichtung 88 dazu ausgebildet sein, dass wenn die Auswerteeinrichtung 82 detektiert hat, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 ein Metall enthaltender Fremdkörper 26, der von einer mit Energie zu versorgenden Einrichtung 100 von einer der vorbestimmten Arten verschieden ist, vorhanden ist, ein anderes Hinweissignal 90 auszugeben, das auf diesen detektierten Umstand hinweist. Das Ausgabesignal kann eine Ausgabe (wie etwa eine Schriftausgabe) auf einer Anzeigeeinrichtung, ein optisches Signal oder auch ein akustisches Signal sein. Wenn ein Benutzer das Hinweissignal wahrnimmt, kann er den (erkannten) Fremdkörper 26 aus dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 der Sendespule 46 entfernen.The evaluation device 82 is operative with the output device 88 coupled. The output device 88 is designed to when the evaluation 82 has detected that in the magnetic field irradiation space area 22 an object is present, a warning signal 90 which indicates this detected circumstance. If a distinctness of objects is possible, for example through empirically tested evaluation algorithms or evaluation criteria, the output device can 88 be designed so that when the evaluation 82 has detected that in the magnetic field irradiation space area 22 a metal-containing foreign body 26 , of a device to be supplied with energy 100 is different from one of the predetermined types, there is another indication signal 90 which indicates this detected circumstance. The output signal may be an output (such as a font output) on a display device, an optical signal or even an acoustic signal. When a user perceives the alert signal, he or she may recognize the (recognized) foreign object 26 from the magnetic field irradiation room area 22 the transmitting coil 46 remove.

Die Referenz-Frequenzkennlinie 506, 606, der erste und zweite, vorbestimmte Resonanzfrequenzschwellwert 524 und 526, der erste und zweite, vorbestimmte Güteschwellwert 528 und 530 und gegebenenfalls andere für die Erkennung eines Gegenstands, die Erkennung eines Fremdkörpers und/oder die Unterscheidung von Gegenständen geeignete Größen oder Schwellwerte sind in der Speichereinrichtung 86 gespeichert. Der zweite Resonanzfrequenzschwellwert 526 jedenfalls ist größer als der erste Resonanzfrequenzschwellwert 524 und der zweite Güteschwellwert 530 größer als der erste Güteschwellwert 528, so dass Bandbreiten für die Resonanzfrequenz und/oder die Güte definiert und vorbestimmt sein können.The reference frequency characteristic 506 . 606 , the first and second predetermined resonant frequency thresholds 524 and 526 , the first and second predetermined threshold values 528 and 530 and, if appropriate, other suitable sizes or threshold values for the recognition of an object, the recognition of a foreign body and / or the differentiation of objects are in the storage device 86 saved. The second resonance frequency threshold 526 in any case, it is greater than the first resonance frequency threshold value 524 and the second quality threshold 530 greater than the first quality threshold 528 such that bandwidths for the resonant frequency and / or the quality can be defined and predetermined.

Anhand der ersten Messserie wurde beispielhaft gezeigt, dass die Auswerteeinrichtung 82 so ausgebildet werden kann, dass wenn die Resonanzfrequenz 520 größer als der zweite Resonanzfrequenzschwellwert 526 und die Güte 522 kleiner als der erste Güteschwellwert 528 ist, darauf zu schließen bzw. zu detektieren, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 ein ein Metall enthaltender Fremdkörper 26, der von einer mit Energie zu versorgenden Einrichtung 300 von einer der vorbestimmten Arten verschieden ist, vorhanden ist.Based on the first series of measurements, it was shown by way of example that the evaluation device 82 can be formed so that when the resonance frequency 520 greater than the second resonant frequency threshold 526 and the goodness 522 smaller than the first quality threshold 528 is to conclude that in the magnetic field irradiation room area 22 a metal-containing foreign body 26 , of a device to be supplied with energy 300 is different from one of the predetermined types is present.

Ebenfalls beispielhaft gezeigt wurde dass die Auswerteeinrichtung 82 dazu ausgebildet werden kann, wenn die Resonanzfrequenz 520 größer als der erste 524 und kleiner als der zweite 526 Resonanzfrequenzschwellwert und die Güte 522 größer als der zweite Güteschwellwert 530 ist, darauf zu schließen bzw. zu detektieren, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 eine mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 von einer der vorbestimmten Arten vorhanden ist.Also exemplified has been that the evaluation 82 can be formed when the resonant frequency 520 bigger than the first 524 and smaller than the second 526 Resonant frequency threshold and the quality 522 greater than the second quality threshold 530 is to conclude that in the magnetic field irradiation room area 22 a device to be supplied with energy 300 of one of the predetermined types is present.

Die mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 wird in induktive Kopplung 12 mit einer Ladevorrichtung 20, d. h. in das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 22 der Sendespule 64 der Ladevorrichtung 20 gebracht, wie in 1 angedeutet, um Energie über diese Kopplung zu übertragen. Typischerweise verwendet die Einrichtung 300 die übertragene Energie zum Aufladen einer in ihr enthaltenen, aufladbaren Batterie 126.The device to be supplied with energy 300 becomes inductive coupling 12 with a charger 20 ie, in the magnetic field irradiation room area 22 the transmitting coil 64 the loader 20 brought as in 1 indicated to transfer energy via this coupling. Typically, the device uses 300 the energy transferred to charge a rechargeable battery contained in it 126 ,

Das Prinzip der Fremdkörper-Erkennung gemäß der vorliegenden Erfindung kann für eine Ladevorrichtung 20 oder 120 (siehe 1 und 2) realisiert werden, die eine relativ kleine Leistung übertragen soll, wie etwa zu einer relativ kleinen, mobilen Einrichtung 300, die ein Mobiltelefon, ein Smartphone oder ein Audiowiedergabegerät, wie etwa ein MP3-Player, sein kann. Das erfindungsgemäße Prinzip kann auch in einer Ladevorrichtung 220 realisiert werden, die eine relativ große Leistung übertragen soll (siehe 3), beispielsweise wenn die Einrichtung 300 ein Elektrofahrzeug und die aufladbare Batterie 326 eine Fahrbatterie des Elektrofahrzeugs ist.The principle of foreign object recognition according to the present invention may be for a charging device 20 or 120 (please refer 1 and 2 ) which is to transmit a relatively small power, such as a relatively small mobile device 300 , which may be a mobile phone, a smartphone or an audio player such as an MP3 player. The inventive principle can also be used in a charging device 220 be realized, which is to transmit a relatively large power (see 3 ), for example, when the device 300 an electric vehicle and the rechargeable battery 326 is a driving battery of the electric vehicle.

Gemäß dem Prinzip der induktiven Kopplung umfasst die Einrichtung 300 eine Empfangsspule 302 zum „Einfangen” eines Teils des Flusses des von der Sendespule 64 der Ladevorrichtung 20 erzeugten und ausgesendeten, magnetischen Wechselfeldes. Weil die Empfangsspule 302 Energie in der Form einer durch das magnetische Wechselfeld induzierten, elektrischen Wechselspannung bereitstellt, ist es erforderlich, die in der Empfangsspule 302 erzeugte Wechselspannung in eine elektrische Gleichspannung umzuwandeln, so wie dies zum Aufladen einer Batterie 326 erforderlich ist. Dazu umfasst die Einrichtung 300 einen Gleichrichter 316. Der Gleichrichter 316 hat einen ersten und einen zweiten Wechselspannungseingang 318 und 320 sowie einen ersten und einen zweiten Gleichspannungsausgang 322 und 324. Die Empfangsspule 302 ist in Reihe zwischen dem ersten Wechselspannungseingang 318 und dem zweiten Wechselspannungseingang 320 geschaltet. Die aufladbare Batterie 326 ist in Reihe zwischen dem ersten Gleichspannungsausgang 322 und dem zweiten Gleichspannungsausgang 324 geschaltet.According to the principle of inductive coupling, the device comprises 300 a receiver coil 302 for "catching" part of the flow of the coil from the transmitter 64 the loader 20 generated and emitted, alternating magnetic field. Because the receiver coil 302 Providing energy in the form of an alternating electric field induced by the alternating magnetic field, it is necessary that in the receiving coil 302 to convert converted AC voltage into a DC electrical voltage, so like this to charge a battery 326 is required. This includes the device 300 a rectifier 316 , The rectifier 316 has a first and a second AC input 318 and 320 and a first and a second DC voltage output 322 and 324 , The receiver coil 302 is in series between the first AC input 318 and the second AC input 320 connected. The rechargeable battery 326 is in series between the first DC output 322 and the second DC voltage output 324 connected.

Ähnlich wie ein Senderesonanzkreis 64, der auf eine vorbestimmte Sendefrequenz abgestimmt ist, in der Ladevorrichtung 20 vorgesehen ist, hat auch die mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 einen Empfangsresonanzkreis 314, der die Empfangsspule 302 und einen Empfangskreiskondensator 308 umfasst. Der Empfangskreiskondensator 308 kann mit der Empfangsspule 302 in Reihe geschaltet sein, so wie dies in der 1 gezeigt ist, oder er kann parallel zu der Empfangsspule 302 geschaltet sein (nicht gezeigt), um den Empfangsresonanzkreis 314 auszubilden. Die Induktivität der Empfangsspule 302 und die Kapazität des Empfangskreiskondensators 308 werden so aufeinander abgestimmt, dass eine Resonanzfrequenz des Empfangsresonanzkreises 314 (Reihen- oder Parallelschaltung der Empfangsspule 302 und des Empfangskreiskondensators 308) im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz Senderesonanzkreises 64 der Ladevorrichtung 20 ist. Wenn die Empfangsfrequenz auf die Sendefrequenz abgestimmt ist, ist die induktive Kopplung besonderes effizient im Hinblick auf die von der Einrichtung 300 empfangbare Leistung.Similar to a transmitter tone circle 64 , which is tuned to a predetermined transmission frequency, in the charging device 20 is provided also has the device to be supplied with energy 300 a reception resonant circuit 314 , the receiver coil 302 and a receiving circuit capacitor 308 includes. The receiving circuit capacitor 308 can with the receiving coil 302 be connected in series, as in the 1 is shown, or it can be parallel to the receiving coil 302 be connected (not shown) to the receive resonant circuit 314 train. The inductance of the receiver coil 302 and the capacity of the receiving circuit capacitor 308 are coordinated so that a resonant frequency of the receiving resonant circuit 314 (Series or parallel connection of the receiver coil 302 and the receiving circuit capacitor 308 ) substantially equal to the resonant frequency transmitter resonant circuit 64 the loader 20 is. When the reception frequency is tuned to the transmission frequency, the inductive coupling is particularly efficient with respect to that of the device 300 receivable power.

In der in 3 gezeigten Ausführungsform eines Batterieladesystems sind sowohl die Sendespule 246 der Ladevorrichtung 220 (die weiter unten beschrieben wird) als auch die Empfangsspule 302 in der Form von Litz-Wire-Antennen ausgestaltet. Des Weiteren ist eine Form eines die Sendespule 297 umgebendes Gehäuseabschnitts der Ladevorrichtung 220 und die Form der das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 222 begrenzende Wandung 224 angepasst an eine Form eines Gehäuseabschnitts der Einrichtung 300, der zum Herstellen der induktiven Kopplung der Spulen 297 und 302 in das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet 222 eingebracht wird. Auf diese Weise kann die Litz-Wire-Antennen-förmige Empfangsspule 302 relativ nahe an die ebenso geformte Sendespule 297 herangebracht werden, wodurch eine effektive induktive Kopplung und Energieübertragung erzielt wird.In the in 3 shown embodiment of a battery charging system are both the transmitting coil 246 the loader 220 (which will be described below) as well as the receiving coil 302 designed in the form of Litz wire antennas. Furthermore, a shape of the transmitting coil 297 surrounding housing section of the loading device 220 and the shape of the magnetic field irradiation area 222 bounding wall 224 adapted to a shape of a housing portion of the device 300 which is for making the inductive coupling of the coils 297 and 302 in the magnetic field irradiation room area 222 is introduced. In this way, the Litz wire antenna-shaped receiving coil 302 relatively close to the similarly shaped transmitter coil 297 be brought, whereby an effective inductive coupling and energy transfer is achieved.

Typischerweise bilden eine Ladevorrichtung 20 und eine von dieser mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 mit einer aufladbaren Batterie 326 ein Batterieladesystem 10, bei dem sowohl mechanische Parameter, wie etwa die Form des Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiets 22 und die Form der dieses mit definierenden Wandung 24 an die Form eines Gehäuseabschnitts der Einrichtung 300, als auch elektrische Parameter, etwa die Empfangsfrequenz des Empfangsresonanzkreises 314 an die Sendefrequenz des Senderesonanzkreises 64, die Sendeleistung an die Empfangsleistung und die Wechselstromstärke in der Ladevorrichtung 20 an die induzierte Stromstärke in der Einrichtung 300, aneinander angepasst sind.Typically form a charging device 20 and a device to be powered by it 300 with a rechargeable battery 326 a battery charging system 10 in which both mechanical parameters, such as the shape of the magnetic field irradiation space region 22 and the shape of this with defining wall 24 to the shape of a housing portion of the device 300 , as well as electrical parameters, such as the reception frequency of the receiving resonant circuit 314 to the transmission frequency of the transmitter resonant circuit 64 , the transmission power to the reception power and the AC power in the charging device 20 to the induced current in the device 300 , are adapted to each other.

Nachdem anhand der 5 bis 9 Möglichkeiten der Auswertung von Parametern, die aus Mess-Frequenzkennlinien und/oder deren Änderung in Bezug auf eine Referenz-Frequenzkennlinie bestimmt werden können, beispielhaft beschrieben worden sind, werden nachfolgend noch anhand der 2 und 3 weitere Möglichkeiten der Ausgestaltung (Ausführungsformen) einer Ladevorrichtung 120 und 220, respektive, die sich von der Ladevorrichtung 20 aus der 1 unterscheiden, beschrieben.After using the 5 to 9 Possibilities of evaluating parameters that can be determined from measuring frequency characteristics and / or their change with respect to a reference frequency characteristic have been described by way of example, will be described below with reference to 2 and 3 Further possibilities of embodiment (embodiments) of a charging device 120 and 220 , respectively, different from the loader 20 from the 1 distinguish, described.

Die in der 2 gezeigte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 20 unterscheidet sich von der in der 1 gezeigten Ausführungsform in der Ausgestaltung des Wechselstromerzeugungs- und Frequenzsweepsystems einschließlich der zugehörigen Steuereinrichtung. Die bereits anhand der 1 beschriebene Funktionsweisen der Auswerteeinrichtung 82, der Speichereinrichtung 86 und der Ausgabeeinrichtung 88 sind in der Ausführungsform der 2 im Wesentlichen die gleichen, so dass die Auswerteeinrichtung 182, die Speichereinrichtung 186 und die Ausgabeeinrichtung 188 der Ladevorrichtungen 120 nicht näher beschrieben werden.The in the 2 shown second embodiment of a charging device according to the invention 20 is different from the one in the 1 embodiment shown in the embodiment of the AC power and Frequenzsweepsystems including the associated control device. The already on the basis of 1 described functions of the evaluation 82 , the storage device 86 and the output device 88 are in the embodiment of 2 essentially the same, so the evaluation device 182 , the storage device 186 and the output device 188 the charging devices 120 will not be described in detail.

In der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst das Wechselstromerzeugungs- und Frequenzsweepsystem einen Stromgenerator 128 mit einem Ausgangsanschluss 130, der einen Wechselstrom mit einer konstanten Frequenz erzeugt und an dem Ausgangsanschluss 130 bereitstellt, einen gesonderten Wechselstromgenerator mit Frequenzsweepfunktion (Sweep-Generator) 158, der einen Wechselstrom mit einer zeitvariablen Frequenz, die beispielsweise einen sägezahnförmigen Zeitverlauf der Frequenz aufweist, erzeugt und an dem Sweepgeneratorausgang 162 bereitstellt. Das System umfasst ferner eine Umschalteinrichtung 160, die zwei Eingänge und einen Ausgang hat und in der Lage ist, wahlweise und umschaltbar den einen oder den anderen Eingang „auf den Ausgang zu schalten” (d. h. mit dem Ausgang zu verbinden), wobei der eine Eingang mit dem Ausgangsanschluss 130 des Stromgenerators 128 und der andere Eingang mit dem Sweepgeneratorausgang 162 des Sweep-Generators 158 verbunden ist. Das System umfasst noch ferner einen Verstärker 136, der einen über seinen Eingang 138 zugeführten Wechselstrom verstärkt und zwischen seinem ersten und zweiten Ausgang 142 und 144 einen verstärkten Wechselstrom bereitstellt. Der Eingang 138 des Verstärkers 136 ist mit dem Ausgang der Umschalteinrichtung 160 verbunden, so dass dem Eingang 138 mittels der Umschalteinrichtung 160 wahlweise und umschaltbar entweder der vom Stromgenerator 128 bereitgestellte Wechselstrom mit konstanter Frequenz oder der vom Sweepgenerator 158 bereitgestellte Wechselstrom mit zweitvariabler Frequenz zugeführt werden kann.In the in 2 In the embodiment shown, the AC generating and frequency sweeping system includes a power generator 128 with an output terminal 130 which generates an alternating current at a constant frequency and at the output terminal 130 provides a separate AC generator with frequency sweep function (sweep generator) 158 which generates an alternating current with a time-variable frequency, for example having a sawtooth time characteristic of the frequency, and at the sweep generator output 162 provides. The system further includes a switching device 160 which has two inputs and one output and is capable of selectively and switchably switching one or the other input to the output (ie to connect to the output), one input to the output terminal 130 of the power generator 128 and the other entrance with the Sweep generator output 162 of the sweep generator 158 connected is. The system still further includes an amplifier 136 the one over his entrance 138 fed alternating current and between its first and second output 142 and 144 provides a boosted alternating current. The entrance 138 of the amplifier 136 is with the output of the switching device 160 connected, leaving the entrance 138 by means of the switching device 160 optionally and switchable either from the power generator 128 provided alternating current with constant frequency or the sweep generator 158 provided alternating current with a second variable frequency can be supplied.

Das System umfasst noch ferner einen Senderesonanzkreis 164, in den der verstärkte (und hinsichtlich der Zeitabhängigkeit der Frequenz umschaltbare) Wechselstrom einspeist wird. Der Aufbau des Senderesonanzkreises 164 der Ladevorrichtung 120 entspricht dem des Senderesonanzkreises 64 der Ladevorrichtung 20 aus der 1. Durch die Umschaltbarkeit kann jedoch der Senderesonanzkreis 164 in verschiedenen Modi betrieben werden. Wenn die Umschalteinrichtung 160 den Ausgang des Wechselstromgenerators 128, d. h. einen Wechselstrom mit zeitkonstanter Frequenz zum Verstärker 136 durchleitet, arbeitet der Senderesonanzkreis 164, um Energie an eine mit Energie zu versorgende Einrichtung (in 2 nicht gezeigt) zu übertragen. Wenn die Umschalteinrichtung 160 den Ausgang des Sweep-Generators 158, d. h. einen Wechselstrom mit zeitvariabler Frequenz zum Verstärker 136 durchleitet, arbeitet der Senderesonanzkreis 164 in einem Frequenzsweep-Modus, der für die erfindungsgemäße Gegenstandserkennung und/oder Fremdkörpererkennung durch Auswertung einer Mess-Frequenzkennlinie ermöglicht.The system still further includes a transmitter resonant circuit 164 into which the amplified (and with regard to the time dependence of the frequency switchable) alternating current is fed. The structure of the transmitter resonant circuit 164 the loader 120 corresponds to that of the transmitter resonant circuit 64 the loader 20 from the 1 , Due to the switchability, however, the transmitter resonant circuit 164 be operated in different modes. If the switching device 160 the output of the alternator 128 , ie an alternating current with time-constant frequency to the amplifier 136 passes, the transmitter resonant circuit operates 164 to supply energy to an energetic device (in 2 not shown). If the switching device 160 the output of the sweep generator 158 , ie an alternating current with time-variable frequency to the amplifier 136 passes, the transmitter resonant circuit operates 164 in a frequency sweep mode, which allows for object recognition according to the invention and / or foreign body detection by evaluation of a measurement frequency characteristic.

Die in der 3 gezeigte dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ladevorrichtung 220 unterscheidet sich ebenfalls von der in der 1 gezeigten Ausführungsform in der Ausgestaltung des Wechselstromerzeugungs- und Frequenzsweepsystems einschließlich der zugehörigen Steuereinrichtung. Die bereits anhand der 1 beschriebenen Funktionsweisen der Auswerteeinrichtung 82, der Speichereinrichtung 86 und der Ausgabeeinrichtung 88 sind in der Ausführungsform der 3 im Wesentlichen die gleichen, so dass die Auswerteeinrichtung 282, die Speichereinrichtung 286 und die Ausgabeeinrichtung 288 der Ladevorrichtungen 220 nicht näher beschrieben werden.The in the 3 shown third embodiment of a charging device according to the invention 220 is also different from the one in the 1 embodiment shown in the embodiment of the AC power and Frequenzsweepsystems including the associated control device. The already on the basis of 1 described functions of the evaluation 82 , the storage device 86 and the output device 88 are in the embodiment of 3 essentially the same, so the evaluation device 282 , the storage device 286 and the output device 288 the charging devices 220 will not be described in detail.

In der in 2 gezeigten Ausführungsform umfasst das Wechselstromerzeugungs- und Frequenzsweepsystem einen gesonderten Teil (Elemente 228, 236, 260, 274 und 246) für die Erzeugung eines Frequenzsweeps an einer gesonderten Sendespule 246, die zur Durchführung der erfindungsgemäßen Gegenstandserkennung und Fremdkörpererkennung verwendet wird, und einen Teil (Elemente 291, 293, 297 und 299) für die Erzeugung eines Leistungswechselstroms und zur Übertragung von Energie, insbesondere Energie mit hoher Leistung, zur Versorgung einer mit Energie zu versorgenden Einrichtung 300, insbesondere bei einer hohen Leistung, so wie dies beispielsweise im Falle eines Elektrofahrzeugs zur Aufladung von dessen Fahrbatterie erforderlich ist.In the in 2 In the embodiment shown, the alternating current generation and frequency sweeping system comprises a separate part (elements 228 . 236 . 260 . 274 and 246 ) for generating a frequency sweep on a separate transmit coil 246 , which is used for carrying out the object recognition and foreign body recognition according to the invention, and a part (elements 291 . 293 . 297 and 299 ) for the production of an alternating current power and for the transmission of energy, in particular energy with high power, for the supply of a device to be supplied with energy 300 , in particular at a high power, as is required, for example in the case of an electric vehicle for charging its traction battery.

Der gesonderte Teil für die Erzeugung eines Frequenzsweeps umfasst einen Stromgenerator 228 mit Frequenzsweepfunktion und mit einem Ausgangsanschluss 230, der einen Wechselstrom mit einer zeitvariablen Frequenz, die beispielsweise einen sägezahnförmigen Zeitverlauf der Frequenz aufweist, erzeugt und an dem Ausgangsanschluss 230 bereitstellt, einen Verstärker 236, der einen über seinen Eingang 238 zugeführten Wechselstrom verstärkt und zwischen seinem ersten und zweiten Ausgang 242 und 244 einen verstärkten Wechselstrom bereitstellt und in einen Senderesonanzkreis 264 einspeist. Dabei ist der Eingang 238 des Verstärkers 236 mit dem Ausgang 230 des Stromgenerators 228 verbunden. Der Aufbau des Senderesonanzkreises 264 der Ladevorrichtung 220 entspricht dem des Senderesonanzkreises 64 der Ladevorrichtung 20 aus der 1 mit Ausnahme der Ausgestaltung der Sendespule 264 zur Aussendung des magnetischen Wechselfeldes mit Frequenzsweep.The separate part for generating a frequency sweep includes a power generator 228 with frequency sweep function and with one output terminal 230 which generates an alternating current with a time-variable frequency, for example, having a sawtooth time characteristic of the frequency, and at the output terminal 230 providing an amplifier 236 the one over his entrance 238 fed alternating current and between its first and second output 242 and 244 provides a boosted alternating current and into a transmitter resonant circuit 264 feeds. Here is the entrance 238 of the amplifier 236 with the exit 230 of the power generator 228 connected. The structure of the transmitter resonant circuit 264 the loader 220 corresponds to that of the transmitter resonant circuit 64 the loader 20 from the 1 with the exception of the design of the transmitting coil 264 for the emission of the alternating magnetic field with frequency sweep.

In der in der 3 gezeigte Ausführungsform der Ladevorrichtung 220 ist die Sendespule 246 kreisringförmig ausgebildet. Dabei umringt die Sendespule 246 eine Leistungssendespule 297, die zu dem Teil für die Erzeugung eines Leistungswechselstroms und zur Übertragung von Energie mit hoher Leistung gehört. Im Übrigen entspricht der gesonderte Teil für die Erzeugung eines Frequenzsweeps in der 3 dem anhand der 1 beschriebenen Wechselstrom- und Sweepgeneratorsystem. Die Sendespule 246 dient dazu, das mit zeitvariabler Frequenz modulierte magnetische Wechselfeld zu erzeugen, dass für die erfindungsgemäße Gegenstands- und Fremdkörpererkennung erforderlich ist.In the in the 3 shown embodiment of the charging device 220 is the transmitter coil 246 formed annular. The transmitter coil surrounds 246 a power transmitting coil 297 which belongs to the part for the generation of a power alternating current and for the transmission of high power energy. Incidentally, the separate part corresponds to the generation of a frequency sweep in the 3 the basis of the 1 described AC and Sweepgeneratorsystem. The transmitting coil 246 serves to generate the time-variable frequency modulated magnetic alternating field, which is required for the inventive object and foreign body detection.

Der Teil für die Erzeugung eines Leistungswechselstroms und zur Übertragung von Energie, insbesondere Energie mit hoher Leistung umfasst Leistungsstromgenerator 291 mit einem Leistungsgeneratorausgang 292 und zur Erzeugung eines Wechselstrom, insbesondere einen mit hoher Leistung, einen Leistungsverstärker 293, dem der an dem Leistungsgeneratorausgang 292 bereitgestellte Wechselstrom zugeführt wird und der zur Verstärkung des von dem Leistungsstromgenerator 291 erzeugten Wechselstroms dient, um einen noch weiter verstärkten Wechselstrom mit noch höher Leistung zu erzeugen und zwischen seinem ersten und zweiten Ausgang 294 und 295 bereitzustellen. Der Teil zur Übertragung von Energie umfasst ferner einen Leistungssenderesonanzkreis 296, der eine Leitungssendespule 297 und einen Leistungskondensator 299 umfasst. Der Leitungssendespule 297 und der Leistungskondensator 299 sind in Reihe geschaltet und die Induktivität der Spule 297 und die Kapazität des Kondensators 299 sind so gewählt, dass der Leistungssenderesonanzkreis 296 auf eine Sendefrequenz abgestimmt ist, die der Empfangsfrequenz der zur induktiven Ankopplung vorgesehenen, mit Energie zu versorgenden Einrichtung 300 entspricht. Die Leitungssendespule 297 ist, beispielsweise gemäß dem bekannten und eingangs genannten Qi-Standard des WPC Firmenkonsortiums, als im Wesentlichen scheibenförmige und mit spiralförmig gewickeltem Leitungsdraht geformte Litz-Wire-Anordnung 298 ausgebildet. Die Die Leitungssendespule 297 dient dazu, ein magnetisches Wechselfeld mit zeitkonstanter Frequenz und mit hoher Energiedichte bzw. Leistung auszusenden an die mit Energie zu versorgende Einrichtung 300 in bekannter Weise zu übertragen.The part for the generation of an alternating current power and for the transmission of energy, in particular energy with high power comprises power generator 291 with a power generator output 292 and for generating an alternating current, in particular a high-power, a power amplifier 293 , that at the power generator output 292 supplied AC power is supplied and for amplifying that of the power generator 291 AC power used to produce an even further amplified AC power with even higher power and between its first and second output 294 and 295 provide. The part for transmitting energy further includes a power transmitter resonant circuit 296 , which is a wire sending coil 297 and a power capacitor 299 includes. The line transmitter coil 297 and the power capacitor 299 are connected in series and the inductance of the coil 297 and the capacitance of the capacitor 299 are chosen so that the power transmitter resonant circuit 296 is tuned to a transmission frequency, the receiving frequency provided for inductive coupling, to be supplied with energy device 300 equivalent. The cable transmitter coil 297 is, for example, according to the well-known and initially mentioned Qi standard of the WPC consortium, as a substantially disc-shaped and helically wound conductor wire shaped stranded wire arrangement 298 educated. The cable transmitter coil 297 serves to send out a magnetic alternating field with constant time frequency and with high energy density or power to the device to be supplied with energy 300 to transmit in a known manner.

In dem Senderesonanzkreis 64, 164, 264 einer Ladevorrichtung 20, 120, 220 kann der Kondensator mit der Sendespule 46, 146, 246 in einer Reihenschaltung geschaltet sein, so wie dies in den 1 bis 3 gezeigt ist. Alternativ kann der Kondensator mit der Sendespule auch in einer Parallelschaltung geschaltet sein (nicht gezeigt). In beiden Fällen können der Wert der Kapazität des Kondensators 52 und der Wert der Induktivität der Sendespule 64 so aufeinander abgestimmt werden, dass der Senderesonanzkreis (mit Reihen- oder Parallelschaltung von Sendespule und Kondensator) eine vorbestimmte Resonanzfrequenz (Sendefrequenz) aufweist, die auf die Empfangsfrequenz eines Empfangsresonanzkreises einer vorgesehenen, mit Energie zu versorgenden Einrichtung 300 abgestimmt ist.In the transmitter resonant circuit 64 . 164 . 264 a loader 20 . 120 . 220 can the capacitor with the transmitter coil 46 . 146 . 246 be connected in a series circuit, as in the 1 to 3 is shown. Alternatively, the capacitor may be connected to the transmitting coil in a parallel circuit (not shown). In both cases, the value of the capacitance of the capacitor 52 and the value of the inductance of the transmitting coil 64 be coordinated so that the transmitter resonant circuit (with series or parallel connection of transmitting coil and capacitor) has a predetermined resonant frequency (transmission frequency), which is the receiving frequency of a receiving resonant circuit of a proposed, to be supplied with energy device 300 is tuned.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
BatterieladesystemBattery charging system
1212
induktive Kopplunginductive coupling
2020
Ladevorrichtungloader
2222
Magnetfeld-BestrahlungsraumgebietMagnetic radiation room area
2424
Wandungwall
2626
Fremdkörperforeign body
2828
Wechselstrom- und SweepgeneratorAC and sweep generator
3030
erster Ausgangsanschlussfirst output terminal
3232
zweiter Ausgangsanschlusssecond output terminal
3434
GeneratorsteuereingangGenerator control input
3636
Verstärkeramplifier
3838
erster Eingangfirst entrance
4040
zweiter Eingangsecond entrance
4242
erster Ausgangfirst exit
4444
zweiter Ausgangsecond exit
4545
VerstärkersteuereingangAmplifier control input
4646
Sendespuletransmitting coil
4747
Litz-Wire-AnordnungLitz-wire arrangement
4848
erster Anschlussfirst connection
5050
zweiter Anschlusssecond connection
5252
Kondensatorcapacitor
5454
erster Anschlussfirst connection
5656
zweiter Anschlusssecond connection
6464
SenderesonanzkreisTransmitting resonant circuit
6666
SpannungsmesseinrichtungVoltage measuring device
6868
erster Anschlussfirst connection
7070
zweiter Anschlusssecond connection
7272
SpannungsmesssignalleitungVoltage measuring signal line
7474
StrommesseinrichtungCurrent measurement device
7676
erster Anschlussfirst connection
7878
zweiter Anschlusssecond connection
8080
StrommesssignalleitungCurrent sensing signal line
8282
Auswerteeinrichtungevaluation
8484
Steuereinrichtungcontrol device
8686
Speichereinrichtungmemory device
88 88
Ausgabeeinrichtungoutput device
9090
Ausgabesignaloutput signal
120120
Ladevorrichtungloader
128128
WechselstromgeneratorAlternator
130130
Ausgangsanschlussoutput port
134134
GeneratorsteuereingangGenerator control input
136136
Verstärkeramplifier
138138
Eingangentrance
142142
erster Ausgangfirst exit
144144
zweiter Ausgangsecond exit
145145
VerstärkersteuereingangAmplifier control input
146146
Sendespuletransmitting coil
147147
Litz-Wire-AnordnungLitz-wire arrangement
148148
erster Anschlussfirst connection
150150
zweiter Anschlusssecond connection
152152
Kondensatorcapacitor
154154
erster Anschlussfirst connection
156156
zweiter Anschlusssecond connection
158158
Sweep-GeneratorSweep Generator
160160
Umschalteinrichtungswitchover
162162
SweepgeneratorausgangSweep generator output
163163
Sweep-SteuereingangSweep control input
164164
SenderesonanzkreisTransmitting resonant circuit
166166
SpannungsmesseinrichtungVoltage measuring device
168168
erster Anschlussfirst connection
170170
zweiter Anschlusssecond connection
172172
SpannungsmesssignalleitungVoltage measuring signal line
174174
StrommesseinrichtungCurrent measurement device
180180
StrommesssignalleitungCurrent sensing signal line
182182
Auswerteeinrichtungevaluation
184184
Steuereinrichtungcontrol device
186186
Speichereinrichtungmemory device
188188
Ausgabeeinrichtungoutput device
190190
Ausgabesignaloutput signal
220220
Ladevorrichtungloader
222222
Magnetfeld-BestrahlungsraumgebietMagnetic radiation room area
224224
Wandungwall
228228
Wechselstrom- und SweepgeneratorAC and sweep generator
230230
Ausgangsanschlussoutput port
234234
GeneratorsteuereingangGenerator control input
236236
Verstärkeramplifier
238238
Eingangentrance
242242
erster Ausgangfirst exit
244244
zweiter Ausgangsecond exit
245245
VerstärkersteuereingangAmplifier control input
246246
Sendespuletransmitting coil
248248
erster Anschlussfirst connection
250250
zweiter Anschlusssecond connection
252252
Kondensatorcapacitor
254254
erster Anschlussfirst connection
256256
zweiter Anschlusssecond connection
264264
SenderesonanzkreisTransmitting resonant circuit
266266
SpannungsmesseinrichtungVoltage measuring device
268268
erster Anschlussfirst connection
270270
zweiter Anschlusssecond connection
272272
SpannungsmesssignalleitungVoltage measuring signal line
274274
StrommesseinrichtungCurrent measurement device
276276
erster Anschlussfirst connection
278278
zweiter Anschlusssecond connection
280280
StrommesssignalleitungCurrent sensing signal line
282 282
Auswerteeinrichtungevaluation
284284
Steuereinrichtungcontrol device
286286
Speichereinrichtungmemory device
288288
Ausgabeeinrichtungoutput device
290290
Ausgabesignaloutput signal
291291
LeistungsstromgeneratorPower Generator
292292
LeistungsgeneratorausgangPower generator output
293293
Leistungsverstärkerpower amplifier
294294
erster Ausgangfirst exit
295295
zweiter Ausgangsecond exit
296296
LeistungssenderesonanzkreisPower transmission resonant circuit
297297
LeitungssendespuleLine transmitter coil
298298
Litz-Wire-AnordnungLitz-wire arrangement
299299
Leistungskondensatorpower capacitor
300300
mit Energie zu versorgende Einrichtungdevice to be supplied with energy
302302
Empfangsspulereceiving coil
304304
erster Anschlussfirst connection
306306
zweiter Anschlusssecond connection
308308
EmpfangskreiskondensatorReception circuit capacitor
310310
erster Anschlussfirst connection
312312
zweiter Anschlusssecond connection
314314
EmpfangsresonanzkreisReceiving resonant circuit
316316
Gleichrichterrectifier
318318
erster Wechselspannungseingangfirst AC input
320320
zweiter Wechselspannungseingangsecond AC input
322322
erster Gleichspannungsausgangfirst DC voltage output
324324
zweiten Gleichspannungsausgangsecond DC voltage output
326326
Batteriebattery
328328
erster Anschlusspolfirst connection pole
330330
zweiter Anschlusspolsecond connection pole
400400
FrequenzkennlinieFrequency characteristic
402402
Resonanzfrequenzresonant frequency
404404
Amplitude bei ResonanzfrequenzAmplitude at resonance frequency
406406
Auswertungsniveauevaluation level
408408
erste Frequenzfirst frequency
410410
zweite Frequenzsecond frequency
500500
Messfrequenzmeasuring frequency
502502
Frequenzbereichfrequency range
504504
Amplitude bei MessfrequenzAmplitude at measuring frequency
506506
Referenz-FrequenzkennlinieReference frequency response
510510
erste Mess-Frequenzkennliniefirst measuring frequency characteristic
512512
zweite Mess-Frequenzkennliniesecond measuring frequency characteristic
520, fres 520, f res
ResonanzfrequenzmesswertResonant frequency measured value
522, Q522, Q
GütemesswertQuality measurement
524524
erster Resonanzfrequenzschwellwertfirst resonance frequency threshold
526526
zweiter Resonanzfrequenzschwellwertsecond resonant frequency threshold
528528
erster Güteschwellwertfirst quality threshold
530530
zweiter Güteschwellwertsecond quality threshold
540540
Probe 0 (Referenzmessung)Sample 0 (reference measurement)
542542
Probe 1Sample 1
544544
Probe 2Sample 2
546546
Probe 3Sample 3
548548
Probe 4Sample 4
550550
Probe 5Sample 5
552552
Probe 6Sample 6
554554
Probe 7Sample 7
556556
Probe 8Sample 8
600600
Messfrequenzmeasuring frequency
602602
Frequenzbereichfrequency range
604604
Amplitude bei MessfrequenzAmplitude at measuring frequency
606606
Referenz-FrequenzkennlinieReference frequency response
608608
erste Mess-Frequenzkennliniefirst measuring frequency characteristic
610610
zweite Mess-Frequenzkennliniesecond measuring frequency characteristic
612612
dritte Mess-Frequenzkennliniethird measuring frequency characteristic
614614
vierte Mess-Frequenzkennliniefourth measuring frequency characteristic
616616
fünfte Mess-Frequenzkennliniefifth measurement frequency characteristic

Claims (14)

Ladevorrichtung (20) zur induktiven Energieübertragung an eine mit Energie zu versorgende Einrichtung (300) mit einer aufladbaren Batterie (326), die Ladevorrichtung (20) aufweisend: einen Wechselstrom- oder Wechselspannungsgenerator (28), der dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Wechselstrom oder eine elektrische Wechselspannung mit einer in einem vorbestimmten Frequenzbereich (502, 602) zeitvariablen Frequenz (500, 600) und einer der zeitvariablen Frequenz zugeordneten, vorbestimmten Strom- oder Spannungsamplitude zu erzeugen und einem eine Sendespule (46) enthaltenden Senderesonanzkreis (64) zu beaufschlagen, die Sendespule (46), durch die hindurch ein Wechselstrom führbar oder an der eine Wechselspannung anlegbar ist und die dazu ausgebildet ist, ein unter Wirkung des hindurchgeführten Wechselstroms oder eines von der angelegten Wechselspannung getriebenen Wechselstroms erzeugtes, magnetisches Wechselfeld, dessen Feldstärke mit der zeitvariablen Frequenz (500, 600) variiert, in ein vorbestimmtes Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) abzustrahlen, gekennzeichnet durch eine Strom- und/oder eine Spannungsmesseinrichtung (74, 66), die dazu ausgebildet ist, als Mess-Frequenzkennlinie (510512, 608616) eine Abhängigkeit einer Amplitude (504, 604) eines durch die Sendespule (46) fließenden Mess-Wechselstroms und/oder einer an der Sendespule (46) anliegenden Mess-Wechselspannung von der zeitvariablen Frequenz (500, 600) zu messen, und eine Auswerteeinrichtung (82), die dazu ausgebildet ist, (a) eine Mess-Frequenzkennlinie (510512, 608616) hinsichtlich eines oder mehrerer, aus den folgenden ausgewählten, charakteristischen Merkmale auszuwerten: (i) eine Gesamtinduktivität des Senderesonanzkreises (64), (ii) eine Resonanzfrequenz (402, 520) des Senderesonanzkreises (64), (iii) eine Strom- oder Spannungsamplitude (404) des gemessenen Wechselstroms oder der gemessenen Wechselspannung bei der Resonanzfrequenz (402), (iv) eine Strom- oder Spannungsamplitude (504, 604) des gemessenen Wechselstroms oder der gemessenen Wechselspannung bei einer vorbestimmten, in dem Frequenzbereich (502, 502) enthaltenen Messfrequenz (500, 600), (v) eine aus der Mess-Frequenzkennlinie (510512, 608616) bestimmte Güte (522) des Senderesonanzkreises, (vi) eine parametrisierbare Form einer Mess-Frequenzkennlinie (510512, 608616) in dem vorbestimmten Frequenzbereich (502, 602) und (vii) eine Korrelation der Mess-Frequenzkennlinie (510512, 608616) mit einer Referenz-Frequenzkennlinie (506, 606), die eine Abhängigkeit eines durch die Sendespule (46) fließenden Referenz-Wechselstroms und/oder einer an der Sendespule anliegenden Referenz-Wechselspannung von der zeitvariablen Frequenz darstellt, wobei die Referenz-Frequenzkennlinie (506, 606) unter einer Bedingung gemessen worden ist, dass das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) im Wesentlichen frei von einem Gegenstand ist, und (b) basierend auf einer Auswertung von mindestens einem der charakteristischen Merkmale (i) bis (vii) auf ein Vorhandensein eines ein Metall enthaltenden Gegenstands (26) in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) zu schließen, wobei die Auswerteeinrichtung (82) dazu ausgebildet ist, zu detektieren und/oder zu unterscheiden, ob in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) eine mit Energie zu versorgende Einrichtung (300) einer vorbestimmten Art, beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Smartphone oder ein Audio-Wiedergabegerät, wie etwa ein MP3-Player, oder ein andersartiger, ein Metall enthaltender Fremdkörper (26), wie etwa eine Münze, eine Metallfolie, ein Metallring und/oder eine Büroklammer, vorhanden ist.Loading device ( 20 ) for inductive energy transmission to a device to be supplied with energy ( 300 ) with a rechargeable battery ( 326 ), the loading device ( 20 ) comprising: an AC or AC generator ( 28 ), which is designed to generate an alternating electrical current or an alternating electrical voltage with a voltage in a predetermined frequency range ( 502 . 602 ) time-variable frequency ( 500 . 600 ) and one of the time-variable frequency, to generate predetermined current or voltage amplitude and a transmitting coil ( 46 ) containing transmitter ( 64 ), the transmitting coil ( 46 ), through which an alternating current can be conducted or to which an alternating voltage can be applied and which is designed to generate a magnetic alternating field which is generated under the action of the alternating current or an alternating current driven by the applied alternating voltage whose field strength varies with the time-variable frequency ( 500 . 600 ) varies in a predetermined magnetic field radiation area ( 22 ), characterized by a current and / or a voltage measuring device ( 74 . 66 ), which is designed as a measuring frequency characteristic ( 510 - 512 . 608 - 616 ) a dependence of an amplitude ( 504 . 604 ) one through the transmitting coil ( 46 ) flowing measuring alternating current and / or one at the transmitting coil ( 46 ) applied measuring alternating voltage from the time-variable frequency ( 500 . 600 ), and an evaluation device ( 82 ), which is designed to (a) have a measuring frequency characteristic ( 510 - 512 . 608 - 616 ) with respect to one or more characteristic features selected from the following: (i) a total inductance of the transmitter resonant circuit ( 64 ), (ii) a resonant frequency ( 402 . 520 ) of the transmitter resonant circuit ( 64 ), (iii) a current or voltage amplitude ( 404 ) of the measured alternating current or the measured alternating voltage at the resonance frequency ( 402 ), (iv) a current or voltage amplitude ( 504 . 604 ) of the measured alternating current or the measured alternating voltage at a predetermined frequency range ( 502 . 502 ) contained measuring frequency ( 500 . 600 ), (v) one of the measuring frequency characteristic ( 510 - 512 . 608 - 616 ) certain quality ( 522 ) of the transmitter resonant circuit, (vi) a parameterizable form of a measurement-frequency characteristic ( 510 - 512 . 608 - 616 ) in the predetermined frequency range ( 502 . 602 ) and (vii) a correlation of the measurement frequency characteristic ( 510 - 512 . 608 - 616 ) with a reference frequency characteristic ( 506 . 606 ), which has a dependence of a through the transmitting coil ( 46 ) reference reference alternating current and / or a reference coil voltage applied to the transmitting coil of the time-variable frequency, wherein the reference frequency characteristic ( 506 . 606 ) has been measured under a condition that the magnetic field irradiation space area ( 22 ) is substantially free of an object, and (b) based on an evaluation of at least one of the characteristic features (i) to (vii) for the presence of a metal-containing object ( 26 ) in the magnetic field irradiation space region ( 22 ), the evaluation device ( 82 ) is adapted to detect and / or discriminate whether in the magnetic field irradiation space region ( 22 ) a device to be supplied with energy ( 300 ) of a predetermined type, for example a mobile telephone, a smartphone or an audio player, such as an MP3 player, or another type of metal-containing foreign body ( 26 ), such as a coin, a metal foil, a metal ring and / or a paper clip. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (82) dazu ausgebildet ist, basierend auf einer Auswertung der Änderung der Resonanzfrequenz (402, 520) und/oder der Güte (522) zu detektieren und/oder zu unterscheiden, ob in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) eine mit Energie zu versorgende Einrichtung (300) einer vorbestimmten Art oder ein andersartiger, ein Metall enthaltender Fremdkörper (26) vorhanden ist.Device according to claim 1, characterized in that the evaluation device ( 82 ) is adapted, based on an evaluation of the change in the resonant frequency ( 402 . 520 ) and / or the quality ( 522 ) and / or to distinguish whether in the magnetic field radiation area ( 22 ) a device to be supplied with energy ( 300 ) of a predetermined type or a different metal-containing foreign body ( 26 ) is available. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Speichereinrichtung (86) ein erster und zweiter, vorbestimmter Resonanzfrequenzschwellwert (524, 526) sowie ein erster und zweiter, vorbestimmter Güteschwellwert (528, 530) gespeichert sind, wobei der zweite Resonanzfrequenzschwellwert (526) größer als der erste Resonanzfrequenzschwellwert (524) und der zweite Güteschwellwert (530) größer als der erste Güteschwellwert (528) ist. Device according to claim 2, characterized in that in a memory device ( 86 ) a first and second, predetermined resonance frequency threshold ( 524 . 526 ) and a first and second, predetermined quality threshold value ( 528 . 530 ), the second resonant frequency threshold ( 526 ) greater than the first resonant frequency threshold ( 524 ) and the second quality threshold ( 530 ) greater than the first quality threshold ( 528 ). Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (82) dazu ausgebildet ist, wenn die Resonanzfrequenz (402, 520) größer als der zweite Resonanzfrequenzschwellwert (526) und die Güte (522) kleiner als der erste Güteschwellwert (528) ist, zu detektieren, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) ein ein Metall enthaltender Fremdkörper (26), der von einer mit Energie zu versorgenden Einrichtung (300) von einer der vorbestimmten Arten verschieden ist, vorhanden ist.Device according to claim 3, characterized in that the evaluation device ( 82 ) is designed, when the resonance frequency ( 402 . 520 ) greater than the second resonant frequency threshold ( 526 ) and the goodness ( 522 ) smaller than the first quality threshold ( 528 ) is to detect that in the magnetic field irradiation space area ( 22 ) a metal-containing foreign body ( 26 ) to be supplied by an energy-supplied facility ( 300 ) is different from one of the predetermined types. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (82) dazu ausgebildet ist, wenn die Resonanzfrequenz (402, 520) größer als der erste (524) und kleiner als der zweite (526) Resonanzfrequenzschwellwert und die Güte (522) größer als der zweite Güteschwellwert (530) ist, zu detektieren, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) eine mit Energie zu versorgende Einrichtung (300) von einer der vorbestimmten Arten vorhanden ist.Device according to claim 3, characterized in that the evaluation device ( 82 ) is designed, when the resonance frequency ( 402 . 520 ) larger than the first ( 524 ) and smaller than the second ( 526 ) Resonant frequency threshold and the quality ( 522 ) greater than the second quality threshold ( 530 ) is to detect that in the magnetic field irradiation space area ( 22 ) a device to be supplied with energy ( 300 ) of one of the predetermined types. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner gekennzeichnet durch eine Ausgabeeinrichtung (88), die operativ mit der Auswerteeinrichtung (82) gekoppelt und dazu ausgebildet ist, wenn die Auswerteeinrichtung (82) detektiert hat, dass in dem Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) ein ein Metall enthaltender Fremdkörper (26), der von einer mit Energie zu versorgenden Einrichtung (300) von einer der vorbestimmten Arten verschieden ist, vorhanden ist, ein Hinweissignal (90) auszugeben, das auf diesen detektierten Umstand hinweist.Device according to one of claims 1 to 5, further characterized by an output device ( 88 ) operatively connected to the evaluation device ( 82 ) and is designed for this purpose if the evaluation device ( 82 ) has detected that in the magnetic field irradiation space region ( 22 ) a metal-containing foreign body ( 26 ) to be supplied by an energy-supplied facility ( 300 ) is different from one of the predetermined types, an indication signal ( 90 ) indicative of this detected circumstance. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld-Bestrahlungsraumgebiet (22) zumindest abschnittsweise mittels einer mechanischen Wandung (24) begrenzt ist, wobei insbesondere die Wandung (24) eine Form eines Kugelabschnitts, eines Ellipsoidabschnitts, eines Konus, einer Schale oder einer planaren Fläche hat.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the magnetic field irradiation space area ( 22 ) at least in sections by means of a mechanical wall ( 24 ), in particular the wall ( 24 ) has a shape of a spherical section, an ellipsoidal section, a cone, a shell or a planar surface. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner gekennzeichnet durch einen Kondensator (52) mit einer Kapazität, der mit der Sendespule (46) in einer Reihenschaltung oder einer Parallelschaltung geschaltet ist und wobei der Wert der Kapazität und der Wert der Induktivität so aufeinander abgestimmt sind, dass diese Reihen- oder Parallelschaltung eine vorbestimmte Resonanzfrequenz aufweist.Device according to one of claims 1 to 7, further characterized by a capacitor ( 52 ) having a capacitance connected to the transmitting coil ( 46 ) is connected in a series circuit or a parallel circuit and wherein the value of the capacitance and the value of the inductance are coordinated with each other so that this series or parallel circuit has a predetermined resonant frequency. Mit Energie zu versorgende Einrichtung (300) mit einer aufladbaren Batterie (326), ausgebildet zur Verwendung in induktiver Kopplung mit einer Ladevorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.Energy-supplied device ( 300 ) with a rechargeable battery ( 326 ) adapted for use in inductive coupling with a charging device ( 20 ) according to one of claims 1 to 9. Einrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Mobiltelefon, ein Smartphone oder ein Audiowiedergabegerät, wie etwa ein MP3-Player, ist.Device according to claim 9, characterized in that it is a mobile phone, a smartphone or an audio player, such as an MP3 player. Einrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Elektrofahrzeug ist, wobei die aufladbare Batterie (326) eine Fahrbatterie des Elektrofahrzeugs ist.Device according to claim 9, characterized in that it is an electric vehicle, the rechargeable battery ( 326 ) is a driving battery of the electric vehicle. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch einen Gleichrichter (316), der einen ersten und zweiten Wechselspannungseingang (318, 320) und einen ersten und zweiten Gleichspannungsausgang (322, 324) aufweist, und eine Empfangsspule (302), die in Reihe zwischen dem ersten und zweiten Wechselspannungseingang (318, 320) geschaltet ist, aufweist, wobei die aufladbare Batterie (326) in Reihe zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungsausgang (322, 324) schaltbar ist.Device according to one of Claims 9 to 11, characterized by a rectifier ( 316 ) having a first and second AC input ( 318 . 320 ) and a first and second DC output ( 322 . 324 ), and a receiving coil ( 302 ) connected in series between the first and second AC input ( 318 . 320 ), wherein the rechargeable battery ( 326 ) in series between the first and second DC output ( 322 . 324 ) is switchable. Batterieladesystem (10), aufweisend eine Ladevorrichtung (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und eine mit Energie zu versorgende Einrichtung (300) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Ladevorrichtung (20) zur induktiven Übertragung von Energie zu der Einrichtung (300), insbesondere zum Aufladen von deren Batterie (326), ausgebildet ist.Battery charging system ( 10 ), comprising a charging device ( 20 ) according to one of claims 1 to 8 and a device to be supplied with energy ( 300 ) according to any one of claims 10 to 13, wherein the loading device ( 20 ) for inductive transmission of energy to the device ( 300 ), in particular for charging its battery ( 326 ), is trained. Batterieladesystem gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladevorrichtung (20) gemäß Anspruch 8 ausgebildet ist und dass die mit Energie zu versorgende Einrichtung (300) einen Empfangskreiskondensator (308) umfasst, der mit der Empfangsspule (302) in Reihe oder parallel geschaltet ist, wobei eine Induktivität der Empfangsspule (302) und eine Kapazität des Empfangskreiskondensators (308) so aufeinander abgestimmt sind, dass eine Resonanzfrequenz der Reihen- oder Parallelschaltung der Empfangsspule (302) und des Empfangskreiskondensators (308) im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz der Reihen- oder Parallelschaltung der Sendespule (46) und des Kondensators (52) der Ladevorrichtung (20) ist.Battery charging system according to claim 13, characterized in that the charging device ( 20 ) according to claim 8 and that the device to be supplied with energy ( 300 ) a receiving circuit capacitor ( 308 ) connected to the receiving coil ( 302 ) is connected in series or in parallel, wherein an inductance of the receiving coil ( 302 ) and a capacity of the receiving circuit capacitor ( 308 ) are matched to one another such that a resonance frequency of the series or parallel connection of the receiving coil ( 302 ) and the receiving circuit capacitor ( 308 ) substantially equal to the resonant frequency of the series or parallel connection of the transmitting coil ( 46 ) and the capacitor ( 52 ) of the charging device ( 20 ).
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