DE102012112959A1

DE102012112959A1 - Induktionsladevorrichtung

Info

Publication number: DE102012112959A1
Application number: DE102012112959.2A
Authority: DE
Inventors: Marcin Rejman; Guenter Lohr; Dragan Krupezevic; Juergen Mack
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-06-26
Also published as: US10126368B2; CN103887892A; US20140180612A1; CN103887892B

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Induktionsladevorrichtung, insbesondere einer Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung, mit zumindest einer Fremdobjekterkennungseinheit (12). Es wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (12) zumindest einen Betriebszeitzähler (14) und zumindest ein Ausgleichsmittel (16) aufweist, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine Fremdobjekterkennungskenngröße der Fremdobjekterkennungseinheit (12) abhängig von einer Betriebszeit t einzustellen und/oder anzupassen.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Induktionsladevorrichtung, insbesondere eine Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung, mit zumindest einer Fremdobjekterkennungseinheit, vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsladevorrichtung, insbesondere einer Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung, mit zumindest einer Fremdobjekterkennungseinheit.
Es wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit zumindest einen Betriebszeitzähler und zumindest ein Ausgleichsmittel aufweist, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine Fremdobjekterkennungskenngröße der Fremdobjekterkennungseinheit abhängig von einer Betriebszeit einzustellen und/oder anzupassen. Unter einer „Induktionsladevorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung zum Laden von Akkuvorrichtungen, insbesondere von Akkumulatoren, verstanden werden. Vorzugsweise weist die Vorrichtung zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit auf, die dazu vorgesehen ist, einen Ladevorgang zu steuern und/oder zu regeln. Besonders bevorzugt soll darunter insbesondere eine Ladevorrichtung verstanden werden, die in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen ist, induktiv eine Ladeenergie auf zumindest eine Akkuvorrichtung zu übertragen. Dabei soll unter einem „Ladebetrieb insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, bei welchem die Akkuvorrichtung extern mit Energie versorgt wird. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, bei welchem die Akkuvorrichtung extern zugeführte Energie temporär speichert. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Handwerkzeugakkuladevorrichtung“ insbesondere eine Ladevorrichtung verstanden werden, die zum Laden von einer Handwerkzeugakkuvorrichtung vorgesehen ist. Dabei soll unter einer „Handwerkzeugakkuvorrichtung“ insbesondere eine Akkuvorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine verstanden werden. Unter einer „Akkuvorrichtung“ soll dabei insbesondere eine Vorrichtung zum temporären Speichern elektrischer Energie, insbesondere ein Akkumulator, verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein wiederaufladbarer Speicher verstanden werden. Es sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Akkuvorrichtungen denkbar, insbesondere soll darunter jedoch ein Lithium-Ionen-Akkumulator verstanden werden. Ferner soll dabei unter einer „Handwerkzeugmaschine“ insbesondere eine werkstückbearbeitende Maschine, vorteilhaft jedoch eine Bohrmaschine, ein Bohr- und/oder Schlaghammer, eine Säge, ein Hobel, ein Schrauber, eine Fräse, ein Schleifer, ein Winkelschleifer, ein Gartengerät und/oder ein Multifunktionswerkzeug verstanden werden. Des Weiteren soll unter einer „Fremdobjekterkennungseinheit“ in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Fremdobjekte, insbesondere in einer Umgebung der Induktionsladevorrichtung und/oder der Akkuvorrichtung, zu detektieren. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Fremdobjekte zu detektieren, die in einem Kontaktbereich zwischen der Induktionsladevorrichtung und der Akkuvorrichtung angeordnet sind und in einem Ladebetrieb einen Ladevorgang beeinträchtigen können. Unter „Fremdobjekten“ sollen dabei insbesondere metallische und/oder magnetische Bauteile, Teilstücke oder andere Objekte verstanden werden. Unter einem „Betriebszeitzähler“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element und/oder ein Teil einer Recheneinheit verstanden werden, das/die dazu vorgesehen ist, eine aktuelle, gesamte bisherige Betriebszeit aufzuzeichnen. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einem „Ausgleichsmittel“ insbesondere ein Element und/oder zumindest ein Teil einer Recheneinheit mit einem Betriebssystem und/oder zumindest einer Rechenroutine verstanden werden, das/die dazu vorgesehen ist, eine Änderung einer Kenngröße durch Einstellung und/oder Anpassung einer weiteren Kenngröße oder der Kenngröße selbst auszugleichen. Unter „vorgesehen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Des Weiteren soll in diesem Zusammenhang unter einer „Fremdobjekterkennungskenngröße“ insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, die zumindest teilweise zur Detektierung eines Fremdobjekts genutzt und/oder ausgewertet wird. Vorzugsweise kann darunter insbesondere sowohl eine sensierte und/oder erfasste Kenngröße und/oder eine errechnete Zwischenkenngröße verstanden werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Induktionsladevorrichtung kann eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung bereitgestellt werden, bei der insbesondere eine Betriebszeit berücksichtigt wird. Insbesondere kann dadurch eine Alterung von Bauteilen berücksichtigt werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Induktionsladevorrichtung eine Primärinduktionsladeeinheit mit einer Ladeelektronikeinheit aufweist, die zumindest eine Schwingkreisschaltung zur direkten Energieübertragung aufweist. Unter einer „Primärinduktionsladeeinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Induktionsladeeinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in ein magnetisches Feld umzuwandeln, welches insbesondere von einer Sekundärinduktionsladeeinheit wieder in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Unter einer „Induktionsladeeinheit“ soll dabei insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in ein magnetisches Feld oder ein magnetisches Feld in elektrische Energie umzuwandeln. Vorzugsweise soll darunter ein Teil einer Induktionsladevorrichtung verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Energie, insbesondere zumindest teilweise kontaktlos, durch Induktion von einer Ladevorrichtung auf eine Akkuvorrichtung zu übertragen. Besonders bevorzugt weist die Induktionsladeeinheit zumindest eine Ladespule auf. Dabei soll unter einer „Ladespule“ insbesondere ein Element verstanden werden, das zumindest teilweise aus einem elektrischen Leiter, insbesondere einem gewickelten elektrischen Leiter, besteht, der zumindest teilweise in Form einer Kreisscheibe angeordnet ist. Vorzugsweise wird in dem elektrischen Leiter bei Anliegen eines magnetischen Feldes eine Spannung induziert. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Ladeelektronikeinheit“ insbesondere eine Elektronikeinheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zumindest eine Ladekenngröße, wie insbesondere eine Ladespannung und/oder ein Ladestrom, zu beeinflussen. Dabei soll unter einer „Elektronikeinheit“ insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest einen elektrischen Strom in einem Gas, in einem Leiter, in einem Vakuum und/oder vorteilhaft in einem Halbleiter beeinflusst. Vorzugsweise weist die Elektronikeinheit zumindest ein elektronisches Bauteil auf. Es sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende elektronische Bauteile denkbar, wie beispielsweise ein Kondensator, ein Widerstand und/oder eine Diode. Unter einer „Schwingkreisschaltung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine resonanzfähige Schaltung verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Schaltung mit zumindest einer Spule und zumindest einem Kondensator verstanden werden. Dabei soll unter einer „Schaltung“ insbesondere eine elektronische Schaltung verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Zusammenschluss von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen verstanden werden. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter „zur direkten Energieübertragung“ insbesondere verstanden werden, dass zumindest ein Teil der Schwingkreisschaltung dazu vorgesehen ist, induktiv eine Ladeenergie direkt auf die Akkuvorrichtung zu übertragen. Vorzugsweise soll darunter insbesondere verstanden werden, dass zumindest ein Teil der Schwingkreisschaltung direkt dazu vorgesehen ist, eine elektrische Ladeenergie zur Übertragung auf die Akkuvorrichtung in eine Übergangsenergieform, insbesondere in ein magnetisches Feld, umzuwandeln. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Induktionsladevorrichtung, insbesondere in Bezug auf eine Fremdobjekterkennung, bereitgestellt werden. Ferner kann durch die Schwingkreisschaltung insbesondere eine besonders vorteilhafte Energieübertragung erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit dazu vorgesehen ist, eine Sollgüte mit einer Istgüte der Schwingkreisschaltung zu vergleichen. Unter einer „Sollgüte“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine theoretische, optimale Güte der Schwingkreisschaltung in einem Ladebetrieb verstanden werden, wie sie theoretisch bei einer optimalen Positionierung der Akkuvorrichtung auf der Induktionsladevorrichtung und/oder frei von Fremdobjekten auftritt. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Istgüte“ insbesondere eine aktuelle Güte der Schwingkreisschaltung während eines Ladebetriebs verstanden werden. Dabei soll unter einer „Güte der Schwingkreisschaltung“ insbesondere ein Faktor verstanden werden, der eine Dämpfung der schwingungsfähigen Schwingkreisschaltung beschreibt. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Verhältnis zwischen einer in der Schwingkreisschaltung gespeicherten Energie und einer Verlustenergie verstanden werden. Dadurch kann besonders vorteilhaft eine Fremdobjekterkennung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit dazu vorgesehen ist, eine Gütedifferenz zwischen der Sollgüte und der Istgüte mit einer zulässigen Gütedifferenz zu vergleichen. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung erreicht werden. Ferner kann über eine Gütedifferenz eine besonders zuverlässige Fremdobjekterkennung bereitgestellt werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Ausgleichsmittel dazu vorgesehen ist, zumindest eine Gütekenngröße abhängig von einer Betriebszeit einzustellen und/oder anzupassen und/oder zu berechnen. Dadurch kann insbesondere eine dauerhaft zuverlässige Fremdobjekterkennung erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine sich über die Dauer verändernde Gütekenngröße ausgeglichen werden, wodurch eine Erfassungsgenauigkeit für Fremdkörper auf einem konstanten Niveau gehalten werden kann.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Ausgleichsmittel dazu vorgesehen ist, eine Sollgüte der Fremdobjekterkennungseinheit abhängig von einer Betriebszeit einzustellen und/oder anzupassen. Dadurch kann eine dauerhaft zuverlässige Fremdobjekterkennung erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine sich über die Dauer verändernde durchschnittliche Istgüte durch eine Einstellung und/oder eine Anpassung der Sollgüte ausgeglichen werden, wodurch eine Erfassungsgenauigkeit für Fremdkörper auf einem konstanten Niveau gehalten werden kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Ausgleichsmittel dazu vorgesehen ist, eine zulässige Gütedifferenz der Fremdobjekterkennungseinheit abhängig von einer Betriebszeit einzustellen und/oder anzupassen. Dadurch kann eine dauerhaft zuverlässige Fremdobjekterkennung erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine sich über die Dauer verändernde durchschnittliche Istgüte und eine sich damit verändernde Gütedifferenz durch eine Einstellung und/oder eine Anpassung der zulässigen Gütedifferenz ausgeglichen werden, wodurch eine Erfassungsgenauigkeit für Fremdkörper auf einem konstanten Niveau gehalten werden kann.
Ferner wird ein Verfahren zur Erkennung von Fremdobjekten durch die Fremdobjekterkennungseinheit der Induktionsladevorrichtung vorgeschlagen, bei dem eine Gütedifferenz zwischen einer Sollgüte und einer Istgüte einer Schwingkreisschaltung erfasst und diese mit einer zulässigen Gütedifferenz verglichen wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Erkennung von Fremdobjekten durch die Fremdobjekterkennungseinheit der Induktionsladevorrichtung kann eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung bereitgestellt werden, bei der insbesondere zuverlässig Fremdobjekte detektiert werden können und insbesondere dabei eine Betriebszeit berücksichtigt werden kann. Insbesondere kann dabei eine Alterung von Bauteilen berücksichtigt werden.
Die erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung sowie das erfindungsgemäße System sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung sowie das erfindungsgemäße System zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel 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:
1 eine erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung mit einer Primärinduktionsladeeinheit und mit einer Fremdobjekterkennungseinheit und eine Akkuvorrichtung in einem Ladebetrieb in einer schematischen Darstellung,
2 einen Teilausschnitt der erfindungsgemäßen Induktionsladevorrichtung und der Akkuvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie II,
3 ein vereinfachtes Schaltbild einer Schwingkreisschaltung einer Ladeelektronikeinheit der Primärinduktionsladeeinheit und der Akkuvorrichtung in einem Ladebetrieb und
4 ein Programmablaufplan der Fremdobjekterkennungseinheit der Induktionsladevorrichtung in einem Ladebetrieb in einer schematischen Darstellung.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine erfindungsgemäße Induktionsladevorrichtung 10 mit einer Primärinduktionsladeeinheit 18 und mit einer Fremdobjekterkennungseinheit 12 und eine Akkuvorrichtung 26 in einem Ladebetrieb. Die Induktionsladevorrichtung 10 ist von einer Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung gebildet. Die Induktionsladevorrichtung 10 ist in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen, induktiv eine Ladeenergie auf die Akkuvorrichtung 26 zu übertragen. Die Induktionsladevorrichtung 10 weist die Primärinduktionsladeeinheit 18 auf. Die Primärinduktionsladeeinheit 18 ist zur drahtlosen Energieübertragung von der Induktionsladevorrichtung 10 auf die Akkuvorrichtung 26 vorgesehen. Die Primärinduktionsladeeinheit 18 ist dazu vorgesehen, elektrische Energie in ein magnetisches Feld zu wandeln, das von einer Sekundärinduktionsladeeinheit 28 der Akkuvorrichtung 26 wieder in elektrische Energie gewandelt werden kann. Die Primärinduktionsladeeinheit 18 weist eine Ladeelektronikeinheit 20 auf. Ferner weist die Primärinduktionsladeeinheit 18 eine Ladespule 30 und eine Kerneinheit 32 auf. Die Ladespule 30 ist ringförmig ausgebildet. Die Ladespule 30 besteht aus mehreren elektrischen Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um eine Wicklungsachse 34 gewickelt. Die Kerneinheit 32 ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material. Die Induktionsladevorrichtung 10 weist ferner eine Gehäuseeinheit 36 auf. Die Primärinduktionsladeeinheit 18 und die Fremdobjekterkennungseinheit 12 sind vollständig in der Gehäuseeinheit 36 angeordnet.
Die Akkuvorrichtung 26 wird in einem Ladebetrieb auf einer Ladefläche 38 der Induktionsladevorrichtung 10 aufgestellt. Die Ladefläche 38 bildet einen Teil der Gehäuseeinheit 36 der Induktionsladevorrichtung 10. Die Ladefläche 38 erstreckt sich in einem vorgesehenen Stand parallel zu einem Untergrund und ist von einem Untergrund abgewandt. Die Ladefläche 38 ist dazu vorgesehen, die Akkuvorrichtung 26 für einen Ladevorgang aufzunehmen. Ausgehend von der Ladefläche 38 der Gehäuseeinheit 36 in Richtung einer Mitte der Induktionsladevorrichtung 10 folgt zunächst die Ladespule 30 der Primärinduktionsladeeinheit 18, die Kerneinheit 32 der Primärinduktionsladeeinheit 18, eine Schirmungseinheit 40 und die Ladeelektronikeinheit 20 der Primärinduktionsladeeinheit 18. Die Schirmungseinheit 40 ist dazu vorgesehen, die Ladeelektronikeinheit 20 vor Störeinflüssen der Ladespule 30 und umgekehrt zu schützen. Die Ladeelektronikeinheit 20 ist nicht weiter sichtbar mit einem Kabel 42 zur Energiezufuhr verbunden.
Die Ladeelektronikeinheit 20 der Primärinduktionsladeeinheit 18 weist eine Schwingkreisschaltung 22 zur direkten Energieübertragung auf. Die Schwingkreisschaltung 22 ist zur direkten Energieübertragung auf die Akkuvorrichtung 26 vorgesehen. Die Ladespule 30 der Primärinduktionsladeeinheit 18 bildet einen Teil der Schwingkreisschaltung 22.
Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 ist dazu vorgesehen, eine Sollgüte Q_s mit einer Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung 22 zu vergleichen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 ist dazu vorgesehen, eine Gütedifferenz ΔQ_i zwischen der Sollgüte Q_s und der Istgüte Q_i mit einer zulässigen Gütedifferenz ΔQ_s zu vergleichen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 ist zur Fremdobjekterkennung dazu vorgesehen, eine Gütedifferenz ΔQ_i zwischen der Sollgüte Q_s und der Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung 22 zu erfassen und mit der zulässigen Gütedifferenz ΔQ_s zu vergleichen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 weist einen Betriebszeitzähler 14 und ein Ausgleichsmittel 16 auf. Das Ausgleichsmittel 16 ist dazu vorgesehen, eine Fremdobjekterkennungskenngröße der Fremdobjekterkennungseinheit 12 abhängig von einer Betriebszeit t anzupassen. Das Ausgleichsmittel 16 ist dazu vorgesehen, eine Gütekenngröße abhängig von der Betriebszeit t anzupassen. Das Ausgleichsmittel 16 ist dazu vorgesehen, eine Gütekenngröße abhängig von einer durch den Betriebszeitzähler 14 aufgenommene Betriebszeit t anzupassen, um damit eine Alterung eines Schwingkreisbauteils 46 der Schwingkreisschaltung 22 bei einer Fremdobjekterkennung auszugleichen. Das Ausgleichsmittel 16 kann die Sollgüte Q_s der Fremdobjekterkennungseinheit 12 abhängig von der Betriebszeit t anpassen. Ferner kann das Ausgleichsmittel 16 die zulässige Gütedifferenz ΔQ_s der Fremdobjekterkennungseinheit 12 abhängig von der Betriebszeit t anpassen. Des Weiteren kann das Ausgleichsmittel 16 die errechnete Gütedifferenz ΔQ_i der Fremdobjekterkennungseinheit 12 abhängig von der Betriebszeit t anpassen.
Die Fremdobjekterkennungseinheit 12 weist eine Recheneinheit 44 auf. Das Ausgleichsmittel 16 der Fremdobjekterkennungseinheit 12 bildet einen Teil der Recheneinheit 44. Das Ausgleichsmittel 16 bildet eine Rechenroutine der Recheneinheit 44. Der Betriebszeitzähler 14 bildet ebenfalls einen Teil der Recheneinheit 44.
Des Weiteren weist die Fremdobjekterkennungseinheit 12 ein Ausgabeelement 96 auf. Das Ausgabeelement 96 ist von einer LED gebildet. Über das Ausgabeelement 96 können Informationen der Fremdobjekterkennungseinheit 12 an einen Bediener ausgegeben werden. Das Ausgabeelement 96 ragt durch eine Öffnung der Gehäuseeinheit 36 der Induktionsladevorrichtung 10 nach außen.
Die Akkuvorrichtung 26 ist von einer Handwerkzeugakkuvorrichtung gebildet. Die Akkuvorrichtung 26 weist eine Gehäuseeinheit 48 auf. Ferner weist die Akkuvorrichtung 26 eine Zelleneinheit 50 und die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 auf. Die Zelleneinheit 50 ist zur Speicherung von Energie vorgesehen. Ferner ist die Zelleneinheit 50 dazu vorgesehen, eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine mit Energie zu versorgen. Die Zelleneinheit 50 ist in der Gehäuseeinheit 48 angeordnet. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 der Akkuvorrichtung 26 ist zum Laden der Zelleneinheit 50 vorgesehen. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 ist zur drahtlosen Energieübertragung für einen Ladevorgang der Zelleneinheit 50 vorgesehen. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 weist eine Ladespule 52 und eine Kerneinheit 54 auf. Die Ladespule 52 ist ringförmig ausgebildet. Die Ladespule 52 besteht aus mehreren elektrischen Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um die Wicklungsachse 34 gewickelt (2). Die Kerneinheit 54 ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 ist zwischen der Zelleneinheit 50 und einer Gehäusewand 56 der Gehäuseeinheit 48 angeordnet. Ausgehend von der Gehäusewand 56 in Richtung der Zelleneinheit 50 folgt zunächst die Ladespule 52 der Sekundärinduktionsladeeinheit 28, die Kerneinheit 54 der Sekundärinduktionsladeeinheit 28, eine Schirmungseinheit 58 und eine Elektronikeinheit 60 der Sekundärinduktionsladeeinheit 28. Die Schirmungseinheit 58 ist dazu vorgesehen, die Elektronikeinheit 60 vor Störeinflüssen der Ladespule 52 und umgekehrt zu schützen. Die Elektronikeinheit 60 bildet eine Ladeelektronik und ist über eine Leitung mit der Ladespule 52 und über eine Leitung mit der Zelleneinheit 50 verbunden (2).
Zwischen der Akkuvorrichtung 26 und der Induktionsladevorrichtung 10 ist ein Fremdobjekt 24 angeordnet. Das Fremdobjekt 24 ist in einem Bereich zwischen der Gehäusewand 56 der Akkuvorrichtung 26 und der Ladefläche 38 der Induktionsladevorrichtung 10 angeordnet. In einen Ladebetrieb wird das Fremdobjekt 24 ohne die Fremdobjekterkennungseinheit 12 durch die von der Primärinduktionsladeeinheit 18 auf die Sekundärinduktionsladeeinheit 28 übertragene Energie stark erhitzt, so dass es zu einer Beschädigung der Akkuvorrichtung 26 oder der Induktionsladevorrichtung 10 und/oder zu einer Gefährdung eines Bedieners kommen kann.
Die Akkuvorrichtung 26 und die Induktionsladevorrichtung 10 bilden ein System 62.
3 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der Schwingkreisschaltung 22 der Ladeelektronikeinheit 20 der Primärinduktionsladeeinheit 18 und der Akkuvorrichtung 26 in einem Ladebetrieb. Das Schaltbild der Schwingkreisschaltung 22 der Ladeelektronikeinheit 20 der Primärinduktionsladeeinheit 18 der Induktionsladevorrichtung 10 weist die Ladespule 30, einen Kondensator 64, einen Widerstand 66 und eine Wechselspannungsquelle 68 auf. Der Kondensator 64 bildet das Schwingkreisbauteil 46 der Schwingkreisschaltung 22, wobei die Ladespule 30 ebenfalls ein Schwingkreisbauteil bildet. Die Ladespule 30 ist zu der Wechselspannungsquelle 68 in Reihe geschalten. Zu der Ladespule 30 und der Wechselspannungsquelle 68 sind der Kondensator 64 und der Widerstand 66 in Reihe geschalten, wobei der Kondensator 64 und der Widerstand 66 parallel zueinander geschalten sind. Die Wechselspannungsquelle 68 ist indirekt von dem Kabel 42 gebildet. Die Ladespule 30 und der Kondensator 64 bilden einen Schwingkreis.
Das Schaltbild der Akkuvorrichtung 26 weist die Ladespule 52, die Elektronikeinheit 60 und die Zelleneinheit 50 auf. Die Elektronikeinheit 60 der Akkuvorrichtung 26 weist einen Gleichrichter 70 auf. Der Gleichrichter 70 ist von einem Brückengleichrichter gebildet. Der Gleichrichter 70 ist direkt mit der Ladespule 52 verbunden und schält eine an der Ladespule 52 eingehende Spannung gleich. Eine Ausgangsseite des Gleichrichters 70 ist mit der Zelleneinheit 50 verbunden. Der Gleichrichter 70 ist in der Art mit der Zelleneinheit 50 verbunden, so dass ein Aufladen der Zelleneinheit 50 über den Gleichrichter 70 möglich ist, ein Entladen jedoch nicht. Zwischen dem Gleichrichter 70 und der Zelleneinheit 50 ist ein Schalter 98 angeordnet. Zu der Zelleneinheit 50 sind Anschlüsse 72 für eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine parallel geschalten.
Die Ladespule 30 der Induktionsladevorrichtung 10 ist berührungslos gegenüber der Ladespule 52 der Akkuvorrichtung 26 angeordnet.
Der Schalter 98 der Akkuvorrichtung 26 kann über eine nicht weiter sichtbare Kommunikationseinheit von der Recheneinheit 44 der Fremdobjekterkennungseinheit 12 der Induktionsladevorrichtung 10 angesteuert werden. Der Schalter 98 ist dazu vorgesehen, während eines Ladebetriebs einen Ladevorgang für eine Fremdobjekterkennung der Fremdobjekterkennungseinheit 12 zu unterbrechen. Während eines Ladebetriebs wird der Schalter 98 in regelmäßigen Abständen für eine Fremdobjekterkennung geöffnet. Ist die eine Fremdobjekterkennung abgeschlossen, ohne dass ein Fremdobjekt 24 detektiert wurde, wird der Schalter 98 wieder geschlossen. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass die Akkuvorrichtung 26 den Schalter 98 ohne Signal der Fremdobjekterkennungseinheit 12 in regelmäßigen Abständen öffnet. Durch die sinkende Energieabnahme durch die Akkuvorrichtung 26 könnte dies durch die Fremdobjekterkennungseinheit 12 detektiert werden, wodurch eine Fremdobjekterkennung eingeleitet werden könnte.
4 zeigt ein Programmablaufplan der Fremdobjekterkennungseinheit 12 der Induktionsladevorrichtung 10 in einem Ladebetrieb. 4 zeigt einen schematischen Programmablauf einer Fremdobjekterkennung durch die Recheneinheit 44 der Fremdobjekterkennungseinheit 12. Der Programmablauf wird von der Recheneinheit 44 der Fremdobjekterkennungseinheit 12 in regelmäßigen Abständen während eines Ladebetriebs ausgeführt, um mögliche Fremdobjekte 24 zu erkennen. Der Programmablaufplan beginnt mit einem Start 74. Nach dem Start 74 wird in einer ersten Operation 100 über die nicht weiter sichtbare Kommunikationseinheit ein Signal an die Akkuvorrichtung 26 zum Öffnen des Schalters 98 ausgegeben, um einen Ladevorgang zu unterbrechen. Nach der Operation 100 wird in einer zweiten Operation 76 eine Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung 22 erfasst. Anschließend wird in einer weiteren, auf die Operation 76 folgenden Operation 78 eine durch den Betriebszeitzähler 14 aufgezeichnete aktuelle Betriebszeit t erfasst. Ferner wird parallel dazu in einer Operation 80 eine Sollgüte Q_s aus einem nicht weiter sichtbaren Speicherelement der Recheneinheit 44 ausgelesen. Die Sollgüte Q_s ist von einer ursprünglichen Sollgüte gebildet, die direkt insbesondere in einem Neuzustand der Induktionsladevorrichtung 10 gilt. Aus der Istgüte Q_i, der Betriebszeit t und der Sollgüte Q_s wird in einer Operation 82 eine Gütedifferenz ΔQ_i berechnet. Die Betriebszeit t wird dazu mit einer Korrekturkonstante k multipliziert und anschließend zu einer Differenz der Istgüte Q_i und der Sollgüte Q_s addiert. Die Istgüte Q_i und die Sollgüte Q_s werden subtrahiert, wobei die Istgüte Q_i den Minuend bildet. Das zusätzliche einrechnen der Betriebszeit t mit der Korrekturkonstante k erfolgt durch das Ausgleichsmittel 16. Die Betriebszeit t mit der Korrekturkonstante k kann, wie durch einen gestrichelten Pfeil 92 angedeutet, auch vor der Operation 82 bereits mit der Sollgüte Q_s verrechnet werden. Ferner kann, wie durch einen gestrichelten Pfeil 94 angedeutet, die Betriebszeit t mit der Korrekturkonstante k auch erst nach der Operation 82 mit der zulässigen Gütedifferenz ΔQ_s verrechnet werden. Nach der Operation 82 wird in einer Verzweigung 86 überprüft, ob die berechnete Gütedifferenz ΔQ_i größer ist, als die zulässige Gütedifferenz ΔQ_s. Die zulässige Gütedifferenz ΔQ_s wird dafür in einer Operation 84 aus dem nicht weiter sichtbaren Speicherelement der Recheneinheit 44 ausgelesen. Ist die Gütedifferenz ΔQ_i nicht größer als die zulässige Gütedifferenz ΔQ_s, wird in einer nachfolgenden Operation 88 über die nicht weiter sichtbare Kommunikationseinheit ein Signal an die Akkuvorrichtung 26 zum Schließen des Schalters 98 ausgegeben, um einen Ladevorgang fortzusetzen. Nach der Operation 88 wird der Programmablauf durch ein Stopp 90 beendet und der Ladevorgang wird regulär fortgesetzt. Ist die Gütedifferenz ΔQ_i größer als die zulässige Gütedifferenz ΔQ_s, wird in einer nachfolgenden Operation 102 eine Energieübertragung auf die Akkuvorrichtung 26 kurzzeitig unterbrochen und ein Bediener wird in einer nachfolgenden Operation 104 über das Ausgabeelement 96 aufgefordert, das Fremdobjekt 24 zu entfernen. Anschließend wird der Programmablauf erneut bei der Operation 76 gestartet.
Mit zunehmender Betriebszeit t sinkt ein Durchschnittswert der Istgüte Q_i ab. Durch das Ausgleichsmittel 16 kann trotz allem eine zuverlässige Fremdobjekterkennung erreicht werden. Trotz des Ausgleichsmittels 16 steigt eine Empfindlichkeit der Fremdobjekterkennung langsam an, da der Durchschnittswert der Istgüte Q_i ebenfalls relativ zu der zulässigen Gütedifferenz ΔQ_s geringer wird. Erreicht der Durchschnittswert der Istgüte Q_i einen unteren Grenzwert, kann trotz des Ausgleichsmittels 16 keine zuverlässige Fremdobjekterkennung mehr gewährleistet werden. Wird dieser Punkt von der Fremdobjekterkennungseinheit 12 detektiert, wird dies einem Bediener über ein Leuchtsignal des Ausgabeelements 96 mitgeteilt.

Claims

Induktionsladevorrichtung, insbesondere Handwerkzeugakkuinduktionsladevorrichtung, mit zumindest einer Fremdobjekterkennungseinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (12) zumindest einen Betriebszeitzähler (14) und zumindest ein Ausgleichsmittel (16) aufweist, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine Fremdobjekterkennungskenngröße der Fremdobjekterkennungseinheit (12) abhängig von einer Betriebszeit t einzustellen und/oder anzupassen.
Induktionsladevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Primärinduktionsladeeinheit (18) mit einer Ladeelektronikeinheit (20), die zumindest eine Schwingkreisschaltung (22) zur direkten Energieübertragung aufweist.
Induktionsladevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (12) dazu vorgesehen ist, eine Sollgüte Q_s mit einer Istgüte Q_i der Schwingkreisschaltung (22) zu vergleichen.
Induktionsladevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (12) dazu vorgesehen ist, eine Gütedifferenz ΔQ_i zwischen der Sollgüte Q_s und der Istgüte Q_i mit einer zulässigen Gütedifferenz ΔQ_s zu vergleichen.
Induktionsladevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsmittel (16) dazu vorgesehen ist, zumindest eine Gütekenngröße abhängig von einer Betriebszeit t einzustellen und/oder anzupassen und/oder zu berechnen.
Induktionsladevorrichtung zumindest nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsmittel (16) dazu vorgesehen ist, eine Sollgüte Q_s der Fremdobjekterkennungseinheit (12) abhängig von einer Betriebszeit t einzustellen und/oder anzupassen.
Induktionsladevorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsmittel (16) dazu vorgesehen ist, eine zulässige Gütedifferenz ΔQ_s der Fremdobjekterkennungseinheit (12) abhängig von einer Betriebszeit t einzustellen und/oder anzupassen.
Verfahren zur Erkennung von Fremdobjekten (24) durch eine Fremdobjekterkennungseinheit (12) einer Induktionsladevorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gütedifferenz ΔQ_i zwischen einer Sollgüte Q_s und einer Istgüte Q_i einer Schwingkreisschaltung (22) erfasst und diese mit einer zulässigen Gütedifferenz ΔQ_s verglichen wird.
System mit einer Akkuvorrichtung (26) und mit einer Induktionsladevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.