WO2018145991A1

WO2018145991A1 - Ladevorrichtung und verfahren zum betrieb einer ladevorrichtung

Info

Publication number: WO2018145991A1
Application number: PCT/EP2018/052520
Authority: WO
Inventors: Bernd Eckert
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2018-08-16
Also published as: CN110506378A; US20200006976A1; DE102017202158A1; EP3580829A1; US11502537B2

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Ladevorrichtung (10a; 10b), insbesondere für Werkzeugmaschinen, mit einer Ladeeinheit (12a; 12b), welche in zumindest einem Betriebszustand zu einem kontaktlosen Laden wenigstens einer Akkueinheit (14a, 16a) vorgesehen ist und welche zumindest einen ersten Lade-Betriebsmodus zu einer Übertragung von elektrischer Energie umfasst. Es wird vorgeschlagen, dass die Ladeeinheit (12a; 12b) zumindest einen zweiten Lade-Betriebsmodus zu einer Übertragung von elektrischer Energie umfasst, welcher sich von dem ersten Lade-Betriebsmodus in zumindest einem Ladeparameter unterscheidet.

Description

Beschreibung

Ladevorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung

Stand der Technik

Aus dem Stand der Technik sind drahtlose Ladegeräte bekannt, welche eine Induktivladeeinheit aufweisen, welche zu einem induktiven Laden einer Akkueinheit vorgesehen ist. Die drahtlosen Ladegeräte sind dabei jedoch auf einen Lade- Betriebsmodus beschränkt. Dabei sind die drahtlosen Ladegräte einerseits auf eine definierte Leistungsklasse, wie beispielsweise 5 W oder 3 kW, festgelegt und können andererseits entweder kontinuierlich oder intermittierend elektrische Energie übertragen.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Ladevorrichtung, insbesondere für Werkzeugmaschinen und vorteilhaft für Handwerkzeugmaschinen, mit einer Ladeeinheit, welche in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere bei einem Ladevorgang, zu einem kontaktlosen Laden wenigstens einer Akkueinheit vorgesehen ist und welche zumindest einen, vorteilhaft vordefinierten, ersten Lade- Betriebsmodus zu einer, insbesondere kontaktlosen, Übertragung von elektrischer Energie umfasst.

Es wird vorgeschlagen, dass die Ladeeinheit zumindest einen, vorteilhaft vordefinierten, zweiten Lade-Betriebsmodus zu einer, vorzugsweise kontaktlosen, Übertragung von elektrischer Energie umfasst, welcher sich von dem ersten Lade- Betriebsmodus in zumindest einem Ladeparameter unterscheidet. Durch diese Ausgestaltung der Ladevorrichtung kann eine vorteilhaft hohe Flexibilität erreicht werden. Zudem kann eine vorteilhafte Interoperabilität erreicht werden. Darüber hinaus kann die Ladevorrichtung und/oder eine Ladedauer vorteilhaft an unterschiedliche Benutzerbedürfnisse angepasst werden und/oder eine vorteilhaft universell verwendbare Ladevorrichtung bereitgestellt werden. Darüber hinaus kön- nen vorteilhaft Kosten gesenkt und/oder eine Betriebssicherheit verbessert werden.

Unter einer„Ladevorrichtung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere zumindest ein Teil und/oder eine Unterbaugruppe eines Systems, insbesondere eines Energieübertragungssystems und vorteilhaft eines Induktivladesystems, verstanden werden. Vorzugsweise ist die Ladevorrichtung dabei von einer Fahrzeugladevorrichtung zum kontaktlosen Laden eines Fahrzeugs verschieden. Das System umfasst dabei insbesondere die Ladevorrichtung und wenigstens eine Akkueinheit, vorzugsweise für eine Werkzeugmaschine und besonders bevorzugt für eine Handwerkzeugmaschine, und ist in zumindest einem Betriebszustand zumindest zu einer Übertragung von Energie, insbesondere elektrischer Energie, insbesondere von der Ladevorrichtung an die zumindest eine Akkueinheit, vorgesehen. Insbesondere ist das System dabei zu einer kontaktlosen, vorteilhaft induktiven, Übertragung der Energie vorgesehen. Die Energieübertragung kann dabei insbesondere über Distanzen von wenigen Millimetern, insbesondere weniger als 0,1 mm, bis zu mehreren Zentimetern, insbesondere mehr als 10 cm, erfolgen. Besonders vorteilhaft kann das System eine Vielzahl verschieden ausgebildeter Akkueinheiten umfassen, welche zu einer Verwendung mit der Ladevorrichtung vorgesehen sind. Unter„verschieden ausgebildeten Akkueinheiten" sollen in diesem Zusammenhang insbesondere Akkueinheiten verstanden werden, die sich insbesondere in ihrer Funktionsweise, ihrer typischen Anwendung, ihrem inneren Aufbau und/oder ihren Maßen zumindest teilweise unterscheiden. Die Akkueinheiten könnten dabei zur Verwendung mit unterschiedlichen Werkzeugmaschinen, beispielsweise unterschiedlicher Hersteller und/oder unter- schiedlicher Leistung, vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich könnte zumindest eine der Akkueinheiten zur Verwendung mit einer Werkzeugmaschine vorgesehen sein, während eine weitere der Akkueinheiten zur Verwendung mit einem Notebook und/oder Smartphone vorgesehen sein könnte. Unter„vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden wer- den. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Ferner soll unter einer„Ladeeinheit" insbesondere eine, vorteilhaft mobile und/oder portable, Einheit verstanden werden, welche zu einer Bereitstellung von elektrischer Energie vorgesehen ist, insbesondere zum kontaktlosen Laden der zumindest einen Akkueinheit. Bevorzugt ist die Ladeeinheit dabei als Induktivladeeinheit ausgebildet und umfasst insbesondere zumindest eine, vorteilhaft als elektrischer Schwingkreis ausgebildete, Energieübertragungseinheit, vorteilhaft

Induktivladespule, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, Energie, insbesondere beim kontaktlosen Laden, an die Akkueinheit zu übertragen. Die Ladeeinheit kann dabei beispielsweise als Ladegerät, als Ladeschale, als Ladeplatte und/oder als Ladematte und/oder als Teil eines Ladegeräts, als Teil einer Lade- schale, als Teil einer Ladeplatte und/oder als Teil einer Ladematte ausgebildet sein. Unter einem„Lade-Betriebsmodus" soll ferner ein Betriebsmodus verstanden werden, welcher wenigstens einen, insbesondere auswählbaren und/oder einstellbaren, Ladeparameter umfasst und zu einer, insbesondere kontaktlosen, Übertragung von elektrischer Energie an eine Akkueinheit dient. Insbesondere ist der erste Lade-Betriebsmodus einem ersten Ladevorgang und der zweite Lade-

Betriebsmodus einem, vorteilhaft zeitlich zu dem ersten Ladevorgang versetzten, zweiten Ladevorgang zugeordnet. Vorteilhaft erfolgen der erste Ladevorgang und der zweite Ladevorgang somit nacheinander und insbesondere nicht gleichzeitig. Zudem könnten der erste Lade-Betriebsmodus und der zweite Lade- Betriebsmodus insbesondere zu einer, vorteilhaft kontaktlosen und insbesondere zeitlich versetzten, Übertragung von elektrischer Energie an dieselbe Akkueinheit vorgesehen sein. In diesem Fall könnte der erste Lade-Betriebsmodus beispielsweise als ein Schonlademodus und/oder ein besonders effizienter Lademodus ausgebildet sein, während der zweite Lade-Betriebsmodus als Schnelllademodus ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der erste Lade-Betriebsmodus jedoch zu einer, vorteilhaft kontaktlosen, Übertragung von elektrischer Energie an eine erste Akkueinheit und der zweite Lade-Betriebsmodus zu einer, vorteilhaft kontaktlosen, Übertragung von elektrischer Energie an eine von der ersten Akkueinheit verschieden ausgebildete zweite Akkueinheit vorgesehen. Ferner soll unter einem „Ladeparameter" insbesondere ein mit dem Lade-Betriebsmodus und Vorzugs- weise mit einer zu ladenden Akkueinheit korrelierter, vorteilhaft einstellbarer und/oder anpassbarer Parameter verstanden werden, wie beispielsweise eine Energieübertragungsart, eine Ladeleistung, eine Ladedauer und/oder eine maximale Temperatur der Ladeeinheit und/oder der Akkueinheit.

Darüber hinaus kann die Ladevorrichtung und vorteilhaft die Ladeeinheit zumindest eine Steuerelektronik, insbesondere zur Steuerung eines Betriebs der Ladeeinheit, insbesondere zu einer Ansteuerung der Energieübertragungseinheit, und/oder zur Einstellung der Lade-Betriebsmodi, umfassen. Unter einer„Steuer- elektronik" soll insbesondere eine elektrische und/oder elektronische Einheit verstanden werden, welche insbesondere einen Informationseingang, eine Informationsverarbeitung und eine Informationsausgabe aufweist. Vorteilhaft weist die Steuerelektronik zumindest einen Prozessor, einen Speicher, ein Betriebsprogramm, Regelroutinen, Steuerroutinen und/oder Berechnungsroutinen auf.

Ferner wird vorgeschlagen, dass der Ladeparameter eine Energieübertragungsart, insbesondere eine kontinuierliche Energieübertragung und/oder eine intermittierende Energieübertragung, ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Ladevorrichtung bereitgestellt werden, welche an verschiedene Akkueinheiten anpassbar ist und vorteilhaft sowohl kontinuierlich als auch intermittierend arbeiten kann. Insbesondere ist in diesem Fall die Ladeeinheit in einem Lade-Betriebsmodus zu einer kontinuierlichen Übertragung von elektrischer Energie und in einem weiteren Lade-Betriebsmodus zu einer intermittierenden Übertragung von elektrischer Energie vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann die Ladeeinheit auch in zumin- dest einem Lade-Betriebszustand zu einer gepulsten Übertragung von elektrischer Energie vorgesehen sein. Vorteilhaft ist die Steuerelektronik dazu vorgesehen, die Energieübertragungseinheit in dem Lade-Betriebsmodus derart anzusteuern, dass die Energieübertragungseinheit zu einer kontinuierlichen Übertragung von elektrischer Energie vorgesehen ist. Ferner ist die Steuerelektronik vorteilhaft dazu vorgesehen, die Energieübertragungseinheit in dem weiteren

Lade-Betriebsmodus derart anzusteuern, dass die Energieübertragungseinheit zu einer intermittierenden Übertragung von elektrischer Energie vorgesehen ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ladeparameter eine Ladeleistung ist. Hierdurch kann vorteilhaft eine Ladevorrich- tung bereitgestellt werden, welche an unterschiedliche Leistungsklassen anpassbar ist. Vorzugsweise ist der Ladeparameter in diesem Fall zumindest in einem Leistungsintervall zwischen 1 mW und 150 kW, vorzugsweise zwischen 100 mW und 3 kW und besonders bevorzugt zwischen 1 W und 1 kW frei einstellbar. Insbesondere ist in diesem Fall die Ladeeinheit in einem Lade-Betriebsmodus zu einer Übertragung von elektrischer Energie mit einer ersten Leistung und in einem weiteren Lade-Betriebsmodus zu einer Übertragung von elektrischer Energie mit einer von der ersten Leistung verschiedenen zweiten Leistung vorgesehen.

Die Ladeeinheit könnte beispielsweise zumindest zwei separate Energieübertragungseinheiten, vorteilhaft Induktivladespulen, umfassen, welche jeweils dazu vorgesehen sind, genau eine Ladeleistung bereitzustellen. Eine vorteilhaft kompakte und/oder flexible Ladevorrichtung kann jedoch insbesondere erreicht werden, wenn die Ladeeinheit zumindest eine, vorteilhaft genau eine, Energieübertragungseinheit, insbesondere die bereits zuvor genannte Energieübertragungseinheit, umfasst, welche dazu vorgesehen ist, zumindest zwei, vorzugsweise zumindest vier, vorteilhaft zumindest acht und besonders vorteilhaft zumindest sechzehn, verschiedene Ladeleistungen, besonders vorteilhaft zwischen 1 W und 1 kW, bereitzustellen.

Vorzugsweise umfasst die Energieübertragungseinheit, insbesondere zur Bereitstellung von zumindest zwei, vorzugsweise von zumindest vier, vorteilhaft von zumindest acht und besonders vorteilhaft von zumindest sechzehn, verschiede- nen Ladeleistungen, wenigstens eine als Breitbandspule ausgebildete Spuleneinheit und/oder mehrere, insbesondere zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei und besonders bevorzugt zumindest vier, bevorzugt individuell, zusam- menschaltbare Spulenelemente. Hierdurch kann insbesondere ein vorteilhaft breites Leistungsspektrum abgedeckt werden. Insbesondere kann die Ladevor- richtung in letzterem Fall ferner eine, insbesondere mit der Steuerelektronik in

Wirkverbindung stehende, Schalteinheit umfassen, welche abhängig von einer Ansteuerung der Steuerelektronik zu einer Verschaltung der Spulenelemente vorgesehen ist, insbesondere abhängig von einer eingestellten und/oder angeforderten Ladeleistung. Besonders vorteilhaft wird vorgeschlagen, dass die Ladeeinheit wenigstens vier, vorzugsweise wenigstens sechs und besonders vorteilhaft wenigstens acht, verschiedene Lade-Betriebsmodi umfasst, welche sich insbesondere in zumindest einem Ladeparameter, vorzugsweise einer Energieübertragungsart und einer Ladeleistung, unterscheiden, wodurch insbesondere eine besonders hohe Vielseitigkeit der Ladevorrichtung erreicht werden kann.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Ladeeinheit eine Steuerelektronik, insbesondere die bereits zuvor genannte Steuerelektronik, umfasst, welche an- hand wenigstens einer Akkukenngröße zu einer, vorteilhaft automatischen, Einstellung eines der Lade-Betriebsmodi vorgesehen ist. Unter einer„Akkukenngröße" soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, welche insbesondere mit der Akkueinheit korreliert ist und/oder von der Akkueinheit bereitgestellt wird. Vorteilhaft kann die Steuerelektronik wenigstens anhand der Akkukenngröße auf eine Art der Akkueinheit schließen und/oder die Art der Akkueinheit ermitteln.

Vorteilhaft entspricht die Akkukenngröße dabei zumindest einer Identifizierungsinformation der Akkueinheit, wie beispielsweise einem Gewicht der Akkueinheit, einer Form der Akkueinheit, einem, beispielsweise durch einen RFID-Chip erzeugten, Identifizierungssignal der Akkueinheit und/oder einem Identifizierungs- code der Akkueinheit, insbesondere in Form einer Seriennummer, einer Identifikationsnummer, einer Typnummer, eines Strichcodes und/oder eines QR-Codes. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft einfache Anpassung eines Lade- Betriebsmodus an eine zu ladende Akkueinheit erreicht werden. Die Ladeeinheit könnte insbesondere eine manuell bedienbare Eingabeeinheit, wie beispielsweise wenigstens einen Schalter, wenigstens einen Druckknopf und/oder ein Touch-Display, umfassen, welche insbesondere zu einer Eingabe der Akkukenngröße und/oder zu einer manuellen Einstellung und/oder Auswahl eines der Lade-Betriebsmodi vorgesehen ist. Alternativ oder zusätzlich wird je- doch vorgeschlagen, dass die Ladevorrichtung eine Erfassungseinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, wenigstens eine Akkukenngröße einer zu ladenden Akkueinheit, insbesondere die bereits zuvor genannte Akkukenngröße, insbesondere automatisch, zu erfassen und insbesondere zur Einstellung des Lade- Betriebsmodus an die Steuerelektronik zu übermitteln. Hierdurch kann insbeson- dere eine Betriebssicherheit erhöht und/oder ein Bedienkomfort verbessert wer- den. In diesem Zusammenhang soll unter einer„Erfassungseinhei insbesondere eine, vorzugsweise mit der Ladeeinheit in Wirkverbindung stehende und vorteilhaft zumindest teilweise und vorzugsweise zu wenigstens einem Großteil innerhalb der Ladeeinheit angeordnete und/oder in die Ladeeinheit integrierte, Einheit verstanden werden, welche insbesondere zumindest zur Erfassung der Akkukenngröße und/oder der Akkueinheit vorgesehen ist. Insbesondere umfasst die Erfassungseinheit dazu wenigstens ein, bevorzugt mechanisches, kapazitives, resistives, haptisches, elektrisches, elektromagnetisches, akustisches und/oder bevorzugt optisches, Erfassungselement, welches vorteilhaft als passiver und/oder aktiver Sensor ausgebildet sein kann. Bevorzugt ist das Erfassungselement als Laserscanner, als CCD-Sensor und/oder als Kamera ausgebildet. Unter dem Ausdruck„zu wenigstens einem Großteil" sollen dabei insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 65 %, vorzugsweise zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % verstanden werden.

Ferner betrifft die Erfindung ein System, insbesondere ein Energieübertragungssystem, mit der zuvor genannten Ladevorrichtung und wenigstens einer Akkueinheit, welche zu einem kontaktlosen Laden mittels der Ladeeinheit vorgesehen ist. Vorzugsweise umfasst das System ferner zumindest eine von der Akkueinheit verschieden ausgebildete, weitere Akkueinheit, welche zu einem kontaktlosen Laden mittels der Ladeeinheit vorgesehen ist. Insbesondere ist die Ladeeinheit dabei in dem ersten Lade-Betriebsmodus zu einem kontaktlosen Laden der Akkueinheit und in dem zweiten Lade-Betriebsmodus zu einem kontaktlosen Laden der weiteren Akkueinheit vorgesehen. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft hohe Flexibilität erreicht werden. Zudem kann eine vorteilhafte Interoperabilität erreicht werden. Darüber hinaus kann die Ladevorrichtung vorteilhaft an unterschiedliche Benutzerbedürfnisse angepasst werden und/oder eine vorteilhaft universell verwendbare Ladevorrichtung bereitgestellt werden. Darüber hinaus können vorteilhaft Kosten gesenkt und/oder eine Betriebssicherheit verbessert werden.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der zuvor genannten Ladevorrichtung, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt anhand wenigstens einer Akkukenngröße der Akkueinheit einer der Lade-Betriebsmodi eingestellt und/oder ausgewählt wird und in zumindest einem, insbesondere auf den Verfahrensschritt folgenden, weiteren Verfahrensschritt die Akkueinheit mittels der Ladeeinheit kontaktlos geladen wird. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft hohe Flexibilität erreicht werden. Zudem kann eine vorteilhafte Interoperabilität erreicht werden. Darüber hinaus kann die Ladevorrichtung und/oder eine Ladedauer vorteilhaft an unterschiedliche Benutzerbedürfnisse angepasst werden und/oder eine vorteilhaft universell verwendbare Ladevorrichtung bereitgestellt werden. Darüber hinaus können vorteilhaft Kosten gesenkt und/oder eine Betriebssicherheit verbessert werden.

Die Ladevorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Ladevorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein System mit einer Ladevorrichtung und zwei schematisch dargestellten, verschieden ausgebildeten Akkueinheiten in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines inneren Aufbaus der Ladevorrichtung und einer der Akkueinheiten,

Fig. 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Ladevorrichtung und Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Ladevorrichtung in einer schematischen Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt ein beispielhaftes als Energieübertragungssystem ausgebildetes System 30a in einer perspektivischen Darstellung. Das System 30a ist im vorliegenden Fall als Induktivladesystem, insbesondere für Elektrowerkzeuge, ausgebildet und zu einer kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie vorgesehen. Das System 30a umfasst eine Ladevorrichtung 10a. Zudem umfasst das System 30a im vorliegenden Fall beispielhaft zwei Akkueinheiten 14a, 16a, welche zu einer Verwendung mit der Ladevorrichtung 10a vorgesehen sind. Alternativ könnte ein System jedoch auch genau eine Akkueinheit und/oder eine Vielzahl von Akkueinheiten umfassen, wie beispielsweise zumindest vier, zumindest sechs, zumindest acht und/oder zumindest zehn Akkueinheiten.

Die Ladevorrichtung 10a umfasst eine Ladeeinheit 12a. Die Ladeeinheit 12a ist separat von den Akkueinheiten 14a, 16a ausgebildet. Die Ladeeinheit 12a ist als Ladeplatte ausgebildet. Die Ladeeinheit 12a ist als Induktivladeeinheit ausgebildet.

Die Ladeeinheit 12a umfasst ein Ladegehäuse 32a. Das Ladegehäuse 32a ist als Außengehäuse ausgebildet. Das Ladegehäuse 32a weist eine zumindest im Wesentlichen ebene Aufnahmefläche 34a, insbesondere zum Aufstellen und/oder Auflegen der Akkueinheiten 14a, 16a auf, insbesondere bei einem Ladevorgang.

Die Ladeeinheit 12a umfasst ferner eine Steuerelektronik 26a (vgl. Figur 2). Die Steuerelektronik 26a ist in das Ladegehäuse 32a integriert. Die Steuerelektronik 26a dient zur Steuerung eines Betriebs der Ladeeinheit 12a. Dazu umfasst die Steuerelektronik 26a eine Speichereinheit mit einem darin gespeicherten Betriebsprogramm und eine Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Betriebsprogramm auszuführen. Die Ladeeinheit 12a ist zu einem kontaktlosen Laden der Akkueinheiten 14a, 16a vorgesehen. Im vorliegenden Fall ist die Ladeeinheit 12a dazu vorgesehen, die Akkueinheiten 14a, 16a mittels einer, vorteilhaft resonanten, induktiven Kopplung zu laden.

Dazu umfasst die Ladeeinheit 12a eine Leistungselektronik 36a (vgl. Figur 2). Die Leistungselektronik 36a ist innerhalb des Ladegehäuses 32a angeordnet. Die Leistungselektronik 36a ist im vorliegenden Fall als Wechselrichter ausgebildet und dazu vorgesehen, eine gleichgerichtete Spannung einer Energiequelle in einen hochfrequenten Strom umzuwandeln und an einem Ausgang der Leistungselektronik 36a bereitzustellen.

Zudem umfasst die Ladeeinheit 12a eine Energieübertragungseinheit 18a. Die Energieübertragungseinheit 18a ist in einem oberen Bereich der Ladeeinheit 12a und/oder auf einer der Aufnahmefläche 34a zugewandten Seite der Ladeeinheit

12a angeordnet. Die Energieübertragungseinheit 18a weist eine elektrische Verbindung mit der Leistungselektronik 36a, insbesondere dem Ausgang der Leistungselektronik 36a, auf. Die Energieübertragungseinheit 18a ist als elektrischer Schwingkreis ausgebildet. Die Energieübertragungseinheit 18a umfasst eine Spuleneinheit 20a. Die Spuleneinheit 20a ist im vorliegenden Fall als Breitbandspule ausgebildet. Zudem umfasst die Energieübertragungseinheit 18a einen, insbesondere mit der Spuleneinheit 20a in Reihe geschalteten, Kondensator 38a. Die Energieübertragungseinheit 18a ist zur Bereitstellung von elektrischer Energie vorgesehen, insbesondere zum kontaktlosen Laden der Akkueinheiten 14a, 16a. Im vorliegenden Fall ist die Energieübertragungseinheit 18a, insbesondere mittels der Spuleneinheit 20a, dazu vorgesehen, mehrere verschiedene Ladeleistungen, im vorliegenden Fall insbesondere in einem Leistungsintervall zwischen 1 W und 1 kW, bereitzustellen. Alternativ könnte eine Energieübertragungseinheit auch mehrere Spuleneinheiten, Spulenelemente, Kondensatoren und/oder weite- re Bauteile umfassen. Ferner könnte eine Energieübertragungseinheit dazu vorgesehen sein, Ladeleistungen zwischen 1 mW und 150 kW bereitzustellen. Zudem könnte eine Energieübertragungseinheit, insbesondere mittels einer Spuleneinheit, prinzipiell auch dazu vorgesehen sein, genau eine Ladeleistung oder zumindest vier, zumindest acht und/oder zumindest sechzehn verschiedene La- deleistungen bereitzustellen. Die Akkueinheiten 14a, 16a sind zu einem kontaktlosen Laden mittels der Ladeeinheit 12a vorgesehen. Die Akkueinheiten 14a, 16a sind verschieden ausgebildet und unterscheiden sich in zumindest einem Merkmal, im vorliegenden Fall beispielhaft einer maximalen Ladeleistung und einer benötigten Energieübertragungsart, voneinander. Eine Akkueinheit 14a der Akkueinheiten 14a, 16a ist im vorliegenden Fall beispielhaft zur Verwendung mit einer Werkzeugmaschine, insbesondere Handwerkzeugmaschine, vorgesehen, während eine weitere Akkueinheit 16a der Akkueinheiten 14a, 16a zur Verwendung mit einem Notebook vorgesehen ist. Alternativ könnten jedoch auch sämtliche Akkueinheiten zur Verwendung mit Werkzeugmaschinen vorgesehen sein. Zudem könnten sich verschieden ausgebildete Akkueinheiten lediglich in einer Ladeleistung oder einer benötigten Energieübertragungsart voneinander unterscheiden.

Die Akkueinheiten 14a, 16a weisen einen zumindest im Wesentlichen identischen inneren Aufbau auf. Aus diesem Grund beschränkt sich die folgende Beschreibung, den inneren Aufbau der Akkueinheiten 14a, 16a betreffend, auf die Akkueinheit 14a, wobei die folgende Beschreibung jedoch auch auf die weitere Akkueinheit 16a übernommen werden kann.

Figur 2 zeigt den inneren Aufbau der Akkueinheit 14a. Die Akkueinheit 14a ist separat von der Ladevorrichtung 10a ausgebildet. Die Akkueinheit 14a ist als Akkupack ausgebildet. Die Akkueinheit 14a ist als induktiv aufladbare Akkueinheit ausgebildet.

Die Akkueinheit 14a umfasst ein Akkugehäuse 40a. Das Akkugehäuse 40 ist als Außengehäuse ausgebildet. Das Akkugehäuse 40 ist zu einem Aufstellen und/oder Auflegen auf die Aufnahmefläche 34a vorgesehen, insbesondere bei einem Ladevorgang.

Die Akkueinheit 14a umfasst ferner eine weitere Steuerelektronik 42a. Die weitere Steuerelektronik 42a ist in das Akkugehäuse 40a integriert. Die weitere Steuerelektronik 42a dient zur Steuerung eines Betriebs der Akkueinheit 14a. Dazu umfasst die weitere Steuerelektronik 42a eine weitere Speichereinheit mit einem darin gespeicherten weiteren Betriebsprogramm und eine weitere Recheneinheit, welche dazu vorgesehen ist, das weitere Betriebsprogramm auszuführen. Die Akkueinheit 14a umfasst ferner einen Energiespeicher 44a. Der Energiespeicher 44a ist innerhalb des Akkugehäuses 40a angeordnet. Der Energiespeicher 44a ist wiederaufladbar. Der Energiespeicher 44a umfasst Akkuzellen. Der Energiespeicher 44a ist dazu vorgesehen, elektrische Energie zu speichern und ins- besondere einem mit der Akkueinheit 14a koppelbaren elektrischen und/oder elektronischen Gerät zur Verfügung zu stellen.

Zudem umfasst die Akkueinheit 14a eine Energieempfängereinheit 46a. Die Energieempfängereinheit 46a ist innerhalb des Akkugehäuses 40a angeordnet. Die Energieempfängereinheit 46a ist in einem unteren Bereich der Akkueinheit

14a und/oder auf einer der Aufnahmefläche 34a zugewandten Seite der Akkueinheit 14a angeordnet. Die Energieempfängereinheit 46a weist eine elektrische Verbindung mit dem Energiespeicher 44a auf. Die Energieempfängereinheit 46a ist als elektrischer Schwingkreis ausgebildet. Die Energieempfängereinheit 46a umfasst eine weitere Spuleneinheit 48a und einen, insbesondere mit der weiteren

Spuleneinheit 48a in Reihe geschalteten, weiteren Kondensator 50a. Die Energieempfängereinheit 46a ist dazu vorgesehen, elektrische Energie von der Ladeeinheit 12a, insbesondere der Energieübertragungseinheit 18a, zu empfangen und an den Energiespeicher 44a zu übertragen. Alternativ könnte eine Energie- empfängereinheit auch mehrere weitere Spuleneinheiten, Spulenelemente, Kondensatoren und/oder weitere Bauteile umfassen.

Insbesondere zum kontaktlosen Laden der Akkueinheiten 14a, 16a mit derselben Ladevorrichtung 10a, umfasst die Ladeeinheit 12a mehrere verschiedene Lade- Betriebsmodi. Jeder der Lade-Betriebsmodi dient dabei zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie an eine der Akkueinheiten 14a, 16a. Die Lade- Betriebsmodi unterscheiden sich jeweils in zumindest einem Ladeparameter voneinander. Im vorliegenden Fall umfasst die Ladeeinheit 12a beispielhaft vier unterschiedliche Lade-Betriebsmodi, welche sich in zwei verschiedenen Ladepa- rametern voneinander unterscheiden. Ein erster Ladeparameter der Ladeparameter ist eine Energieübertragungsart, insbesondere eine kontinuierliche Energieübertragung und/oder eine intermittierende Energieübertragung. Ein zweiter Ladeparameter der Ladeparameter ist eine Ladeleistung. Die Ladeleistung ist dabei mittels der Energieübertragungseinheit 18a, insbesondere der Spulenein- heit 20a, variierbar, im vorliegenden Fall insbesondere in einem Leistungsinter- vall zwischen 1 W und 1 kW. Die Ladevorrichtung 10a kann im vorliegenden Fall somit sowohl kontinuierlich mit variierenden Ladeleistungen als auch intermittierend mit variierenden Ladeleistungen arbeiten. Alternativ könnte eine Ladeinheit auch genau zwei unterschiedliche Lade-Betriebsmodi oder zumindest zehn unterschiedliche Lade-Betriebsmodi umfassen. Zudem könnten sich Lade- Betriebsmodi lediglich in einer Ladeleistung oder einer Energieübertragungsart voneinander unterscheiden. Ferner könnten Ladeleistungen auch zwischen 1 mW und 150 kW variierbar sein.

Im vorliegenden Fall ist ein erster Lade-Betriebsmodus der Lade-Betriebsmodi zu einer kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie an die Akkueinheit 14a vorgesehen. Dabei ist die Steuerelektronik 26a dazu vorgesehen, die Energieübertragungseinheit 18a derart, insbesondere getaktet, anzusteuern, dass die Energieübertragungseinheit 18a zu einer intermittierenden Übertragung von elektrischer Energie mit einer Ladeleistung von etwa 54 W vorgesehen ist.

Ferner ist ein zweiter Lade-Betriebsmodus der Lade-Betriebsmodi zu einer kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie an die, insbesondere von der Akkueinheit 14a verschieden ausgebildete, weitere Akkueinheit 16a vorgesehen. Dabei ist die Steuerelektronik 26a dazu vorgesehen, die Energieübertragungseinheit 18a derart anzusteuern, dass die Energieübertragungseinheit 18a zu einer kontinuierlichen Übertragung von elektrischer Energie mit einer Ladeleistung von etwa 36 W vorgesehen ist.

Ferner ist jede der Akkueinheiten 14a, 16a dazu vorgesehen, zumindest eine Akkukenngröße bereitzustellen. Die Akkukenngröße entspricht im vorliegenden Fall beispielhaft einem an dem Akkugehäuse 40a angebrachten QR-Code. Die Steuerelektronik 26a ist dazu vorgesehen, anhand der Akkukenngröße der entsprechenden Akkueinheit 14a, 16a den entsprechenden Lade-Betriebsmodi, im vorliegenden Fall also insbesondere den ersten Lade-Betriebsmodus oder den zweiten Lade-Betriebsmodus, automatisch einzustellen.

Dazu umfasst die Ladevorrichtung 10a eine Erfassungseinheit 28a. Die Erfassungseinheit 28a weist eine Wirkverbindung mit der Ladeeinheit 12a auf. Im vorliegenden Fall ist die Erfassungseinheit 28a zu wenigstens einem Großteil in die Ladeeinheit 12a, insbesondere das Ladegehäuse 32a, integriert. Zudem weist die Erfassungseinheit 28a eine Wirkverbindung mit der Steuerelektronik 26a auf. Die Erfassungseinheit 28a ist im vorliegenden Fall beispielhaft als Laserscanner ausgebildet. Die Erfassungseinheit 28a ist zu einer Erfassung der jeweiligen Ak- kukenngröße, im vorliegenden Fall insbesondere des QR-Codes, vorgesehen.

Zudem ist die Erfassungseinheit 28a dazu vorgesehen, eine erfasste Akkukenngröße zur automatischen Einstellung des entsprechenden Lade-Betriebsmodus an die Steuerelektronik 26a zu übermitteln, wodurch insbesondere eine Betriebssicherheit erhöht und ein Bedienkomfort verbessert werden kann.

Alternativ könnte eine Akkukenngröße jedoch auch als beliebige von einem QR- Code abweichende Akkukenngröße ausgebildet sein, wie beispielsweise einem von einem RFID-Chip bereitgestellten Identifizierungssignal. Zudem könnte eine Erfassungseinheit und/oder wenigstens ein Erfassungselement einer Erfas- sungseinheit auch außerhalb eines Ladegehäuses angeordnet und insbesondere separat von einer Ladeeinheit ausgebildet sein. In diesem Fall ist beispielsweise denkbar, die Erfassungseinheit und/oder das Erfassungselement in ein Smartphone zu integrieren und/oder ein Smartphone als Erfassungseinheit und/oder als Erfassungselement zu verwenden. Ferner ist denkbar, auf eine Erfassungs- einheit vollständig zu verzichten. In diesem Fall ist beispielsweise denkbar, eine zusätzliche, manuell bedienbare Eingabeeinheit, wie beispielsweise ein Touch- Display, zu verwenden, welche vorteilhaft in eine Ladeeinheit und/oder ein Smartphone integriert sein kann und welche insbesondere zu einer Eingabe einer Akkukenngröße und/oder zu einer manuellen Einstellung und/oder Auswahl eines Lade-Betriebsmodus dienen kann.

Figur 3 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Ladevorrichtung 10a. Im vorliegenden Fall wird in einem ersten Verfahrensschritt 60a die Akkukenngröße einer zu ladenden Akkueinheit 14a, 16a ermittelt.

In einem Verfahrensschritt 62a wird anhand der Akkukenngröße einer der Lade- Betriebsmodi, insbesondere ein der zu ladenden Akkueinheit 14a, 16a zugeordneter Lade-Betriebsmodus, eingestellt. In einem Verfahrensschritt 64a wird die entsprechende Akkueinheit 14a, 16a mittels der Ladeeinheit 12a kontaktlos geladen.

In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der Figuren 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der

Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 3 nachgestellt. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.

Das weitere Ausführungsbeispiel der Figur 4 unterscheidet sich von dem vorherigen Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen durch eine Ausgestaltung einer Ladeeinheit 12b einer Ladevorrichtung 10b.

In diesem Fall umfasst eine Energieübertragungseinheit 18b der Ladeeinheit 12b mehrere zusammenschaltbare Spulenelemente 22b, 24b. Die Spulenelemente 22b, 24b sind dabei als schaltbare Windungen ausgebildet.

Zudem umfasst die Ladevorrichtung 10b eine Schalteinheit 54b. Die Schalteinheit 54b umfasst dabei beispielhaft zwei Schaltelemente 56b, 58b und ist zu einer individuellen Verschaltung der Spulenelemente 22b, 24b vorgesehen.

Die Energieübertragungseinheit 18b ist in diesem Fall, insbesondere mittels der schaltbaren Spulenelemente 22b, 24b, dazu vorgesehen, zumindest zwei verschiedene Ladeleistungen bereitzustellen.

Claims

Ansprüche

1. Ladevorrichtung (10a; 10b), insbesondere für Werkzeugmaschinen, mit einer Ladeeinheit (12a; 12b), welche in zumindest einem Betriebszustand zu einem kontaktlosen Laden wenigstens einer Akkueinheit (14a, 16a) vorgesehen ist und welche zumindest einen ersten Lade-Betriebsmodus zu einer Übertragung von elektrischer Energie umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinheit (12a; 12b) zumindest einen zweiten Lade- Betriebsmodus zu einer Übertragung von elektrischer Energie umfasst, welcher sich von dem ersten Lade-Betriebsmodus in zumindest einem Ladeparameter unterscheidet.

2. Ladevorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeparameter eine Energieübertragungsart, insbesondere eine kontinuierliche Energieübertragung und/oder eine intermittierende Energieübertragung, ist.

3. Ladevorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeparameter eine Ladeleistung ist.

4. Ladevorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinheit (12a; 12b) zumindest eine Energieübertragungseinheit (18a; 18b) umfasst, welche dazu vorgesehen ist, zumindest zwei verschiedene Ladeleistungen bereitzustellen.

5. Ladevorrichtung (10a; 10b) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungseinheit (18a; 18b) wenigstens eine als Breitbandspule ausgebildete Spuleneinheit (20a) und/oder mehrere zusammen- schaltbare Spulenelemente (22b, 24b) umfasst. Ladevorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinheit (12a; 12b) wenigstens vier verschiedene Lade-Betriebsmodi umfasst.

Ladevorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinheit (12a; 12b) eine Steuerelektronik (26a) umfasst, welche anhand wenigstens einer Akkukenngröße zu einer Einstellung eines der Lade-Betriebsmodi vorgesehen ist.

Ladevorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Erfassungseinheit (28a), welche dazu vorgesehen ist, wenigstens eine Akkukenngröße einer zu ladenden Akkueinheit (14a, 16a) zu erfassen.

System (30a) mit einer Ladevorrichtung (10a; 10b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einer Akkueinheit (14a, 16a), welche zu einem kontaktlosen Laden mittels der Ladeeinheit (12a; 12b) vorgesehen ist.

System (30a) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch zumindest eine von der Akkueinheit (14a, 16a) verschieden ausgebildete, weitere Akkueinheit (14a, 16a), welche zu einem kontaktlosen Laden mittels der Ladeeinheit (12a; 12b) vorgesehen ist.

Verfahren zum Betrieb einer Ladevorrichtung (10a; 10b) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt (62a) anhand wenigstens einer Akkukenngröße der Akkueinheit (14a, 16a) einer der Lade-Betriebsmodi eingestellt wird und in zumindest einem weiteren Verfahrensschritt (64a) die Akkueinheit (14a, 16a) mittels der Ladeeinheit (12a; 12b) kontaktlos geladen wird.