DE102012112993A1

DE102012112993A1 - Induktionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012112993A1
Application number: DE201210112993
Authority: DE
Inventors: 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: FR3000226A1; CN103887893B; FR3000226B1; CN103887893A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Induktionsvorrichtung, insbesondere einer Induktionshandwerkzeugvorrichtung, mit einer Schwingkreisschaltung (12a; 12’b), die eine Induktionsspule (14a; 14’b) aufweist, und mit einer Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b), die dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb Fremdobjekte (18a; 18b) zu detektieren. Es wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b) dazu vorgesehen ist, eine eigene Funktionsfähigkeit zu überprüfen.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Induktionsvorrichtung, insbesondere eine Induktionshandwerkzeugvorrichtung, mit einer Schwingkreisschaltung, die eine Induktionsspule aufweist, und mit einer Fremdobjekterkennungseinheit, die dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb Fremdobjekte zu detektieren, vorgeschlagen worden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Induktionsvorrichtung, insbesondere von einer Induktionshandwerkzeugvorrichtung, mit einer Schwingkreisschaltung, die eine Induktionsspule aufweist, und mit einer Fremdobjekterkennungseinheit, die dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb Fremdobjekte zu detektieren.
Es wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit dazu vorgesehen ist, eine eigene Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Unter einer „Induktionsvorrichtung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die zumindest teilweise dazu vorgesehen ist, elektrische Energie in ein magnetisches Feld oder ein magnetisches Feld in elektrische Energie umzuwandeln. Vorzugsweise soll darunter ein Teil eines Induktionssystems mit einem Erzeuger und einem Empfänger verstanden werden. Der Erzeuger ist dabei dazu vorgesehen, elektrische Energie in ein magnetisches Feld umzuwandeln und der Empfänger ist dazu vorgesehen, ein magnetisches Feld in elektrische Energie umzuwandeln. Besonders bevorzugt soll darunter ein Teil eines Induktionsladesystems verstanden werden, mit einem als Ladevorrichtung ausgebildeten Erzeuger und mit einem als Akkuvorrichtung ausgebildeten Empfänger. Die Induktionsvorrichtung kann sowohl von dem Erzeuger, als auch von dem Empfänger gebildet sein. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Induktionshandwerkzeugvorrichtung“ insbesondere eine Induktionsvorrichtung für eine Handwerkzeugmaschine verstanden werden. Dabei soll 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. Unter einer „Schwingkreisschaltung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine resonanzfähige Schaltung verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Schaltung mit zumindest einem Teil eines Schwingkreises mit zumindest einer Spule und zumindest einem Kondensator verstanden werden. Besonders bevorzugt kann dabei die Schaltung sowohl lediglich von dem Schwingkreis, als auch von dem Schwingkreis und weiteren Bauteilen gebildet sein. 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 einer „Induktionsspule“ 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 und/oder der Leiter erzeugt bei Anliegen einer Spannung ein magnetisches Feld. Des Weiteren soll unter einer „Fremdobjekterkennungseinheit“ in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Fremdobjekte, insbesondere in einer Umgebung der Induktionsvorrichtung, 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 „Detektionsbetrieb“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, in welchem die Fremdobjekterkennungseinheit der Induktionsvorrichtung zumindest dazu vorgesehen ist, Fremdobjekte zu detektieren. Verzugsweise soll darunter insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, der vor und/oder während eines Ladebetriebs abläuft. Dabei soll unter einem „Ladebetrieb“ insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, bei welchem die Zelleneinheit der Akkuvorrichtung extern mit Energie versorgt wird. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Betriebszustand verstanden werden, bei welchem die Zelleneinheit der Akkuvorrichtung extern zugeführte Energie temporär speichert. Ferner soll unter einer „Überprüfung einer eigenen Funktionsfähigkeit“ in diesem Zusammenhang insbesondere eine Überprüfung der Fremdobjekterkennungseinheit durch die Fremdobjekterkennungseinheit selbst, in Bezug auf die Funktion der Fremdobjekterkennung, verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter eine Überprüfung der Zuverlässigkeit und/oder der allgemeinen Funktionstüchtigkeit der Fremdobjekterkennung der Fremdobjekterkennungseinheit verstanden werden. Besonders bevorzugt soll dabei insbesondere ein Ausfall der Funktion der Fremdobjekterkennung der Fremdobjekterkennungseinheit verstanden werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Induktionsvorrichtung kann besonders vorteilhaft eine Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennungseinheit überprüft werden. Ferner kann dadurch eine besonders zuverlässige Überprüfung der Funktionsfähigkeit mit der Fremdobjekterkennungseinheit selber erreicht werden. Dadurch werden insbesondere keine zusätzlichen Einheiten zu einer Überprüfung benötigt, wodurch eine Anzahl Bauteile gering gehalten werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit dazu vorgesehen ist, zumindest in einem Detektionsbetrieb eine eigene Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Dadurch kann eine Funktionsfähigkeit insbesondere während einem Detektionsbetrieb überprüft werden, wodurch die Funktionsfähigkeit mit einem geringen oder ohne einen Zeitverlust überprüft werden kann. Ferner kann dadurch insbesondere eine Fremdobjekterkennung und eine Überprüfung der Fremdobjekterkennung in einem Vorgang durchgeführt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit zumindest ein Spannungsmesselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb eine Spannungsänderung in der Schwingkreisschaltung zu erfassen. Vorzugsweise ist das Spannungsmesselement dazu vorgesehen, in einem Detektionsbetrieb eine zeitliche Spannungsänderung in der Schwingkreisschaltung zu erfassen. Unter einem „Spannungsmesselement“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, das zur Messung elektrischer Spannung vorgesehen ist. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Element mit zumindest einem Messwerk und/oder mit zumindest einer Messelektronik verstanden werden. Besonders bevorzugt soll darunter ein Spannungsmessgerät und/oder eine Spannungsmesseinrichtung verstanden werden. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung und/oder eine besonders vorteilhafte Überprüfung der eigenen Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennungseinheit erreicht werden. Ferner kann dadurch insbesondere vorteilhaft eine Spannung erfasst werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Spannungsmesselement dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb eine Spannungsabnahme in der Schwingkreisschaltung zu erfassen. Unter einer „Spannungsabnahme“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein zeitlicher Abfall der Spannung verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine zeitliche Veränderung der Spannung in Richtung null, insbesondere auf einen von null differierenden Wert, verstanden werden. Besonders bevorzugt soll darunter insbesondere ein zeitlicher Abfall eines absoluten Betrags der Spannung verstanden werden. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung und/oder eine besonders vorteilhafte Überprüfung der eigenen Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennungseinheit erreicht werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit zumindest ein Testmittel aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine Güte der Schwingkreisschaltung zu reduzieren und/oder die Schwingkreisschaltung aus einer Resonanz zu bringen. Unter einem „Testmittel“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bauteil und/oder ein Teil einer Recheneinheit mit einer Rechenroutine und/oder einem anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Mittel verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere ein Mittel verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zumindest eine Kenngröße der Schwingkreisschaltung zu Test- und/oder Messzwecken zu verändern. Bevorzugt ist das Mittel dazu vorgesehen, zumindest eine Kenngröße der Schwingkreisschaltung während des Detektionsbetriebs für eine Fremdobjekterkennung und/oder eine Überprüfung der Fremdobjekterkennung zu verändern. Ferner soll in diesem Zusammenhang unter einer „Güte der Schwingkreisschaltung“ insbesondere ein Faktor verstanden werden, der eine Dämpfung eines schwingungsfähigen Systems, insbesondere des Schwingkreises der Schwingkreisschaltung, beschreibt. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Mittelfrequenz bezogen auf eine Bandbreite verstanden werden. Die Bandbreite ist dabei insbesondere als Frequenzbereich definiert, an dessen Grenzen sich der Spannungspegel um den Faktor 3 dB geändert hat. Besonders bevorzugt soll unter der Güte der Schwingkreisschaltung insbesondere ein Verhältnis zwischen einer in dem schwingungsfähigen System gespeicherten Gesamtenergie zur Zeit t und einer Verlustenergie pro Periode zur Zeit t verstanden werden.
Unter einer „Resonanz der Schwingkreisschaltung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine erzeugte Eigenfrequenz zumindest annähernd einer Resonanzfrequenz der Schwingkreisschaltung entspricht. Unter einer „Resonanzfrequenz der Schwingkreisschaltung“ soll dabei insbesondere eine Eigenfrequenz eines schwingungsfähigen Systems, insbesondere des Schwingkreises der Schwingkreisschaltung, verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine Eigenfrequenz verstanden werden, die zwischen zwei verschiedenartigen Energiespeichern in einem System auftritt. Besonders bevorzugt soll darunter insbesondere eine Resonanzfrequenz eines elektrischen Schwingkreises mit zumindest einem Kondensator und zumindest einer Spule verstanden werden. Ferner soll dabei unter „zumindest annähernd“ insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5% und besonders bevorzugt weniger als 2% des vorgegebenen Werts beträgt. Des Weiteren soll in diesem Zusammenhang unter „aus einer Resonanz bringen“ insbesondere verstanden werden, dass aktiv durch Änderung, insbesondere zumindest einer Kenngröße, ein Zustand der Resonanz der Schwingkreisschaltung abgebrochen und/oder unterbrochen wird. Vorzugsweise soll darunter insbesondere verstanden werden, dass eine Eingangsfrequenz der Schwingkreisschaltung aktiv auf einen von der Resonanzfrequenz wesentlich differierenden Wert gebracht wird. Dabei soll unter einem wesentlich differierenden Wert insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung von einem Wert insbesondere zumindest 2%, vorzugsweise zumindest 5% und besonders bevorzugt zumindest 10% des Werts beträgt. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung und/oder eine besonders vorteilhafte Überprüfung der eigenen Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennungseinheit erreicht werden. Ferner kann dadurch insbesondere vorteilhaft ein Testzustand für zumindest eine Messung und/oder eine Überprüfung der Fremdobjekterkennungseinheit geschaffen werden.
Zudem geht die Erfindung aus von einem Verfahren mit der Schwingkreisschaltung, die die Induktionsspule aufweist, und mit der Fremdobjekterkennungseinheit, die in dem Detektionsbetrieb Fremdobjekte detektiert.
Es wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit eine eigene Funktionsfähigkeit überprüft. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders vorteilhaft eine Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennungseinheit überprüft werden. Ferner kann dadurch eine besonders zuverlässige Überprüfung der Funktionsfähigkeit mit der Fremdobjekterkennung selber erreicht werden. Dadurch kann insbesondere eine zusätzliche Einheit zu einer Überprüfung eingespart werden, wodurch eine Anzahl Bauteile gering gehalten werden kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in einem Detektionsbetrieb die Schwingkreisschaltung durch zumindest eine Frequenzänderung in Resonanz gebracht und anschließend eine erste Spannung an der Schwingkreisschaltung durch das Spannungsmesselement gemessen wird. Vorzugsweise wird in einem Detektionsbetrieb die Schwingkreisschaltung durch zumindest eine Änderung einer Eingangsfrequenz der Schwingkreisschaltung in Resonanz gebracht und anschließend eine erste Spannung an der Schwingkreisschaltung gemessen. Unter „in Resonanz bringen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass aktiv durch Änderung, insbesondere zumindest einer Kenngröße, ein Zustand der Resonanz der Schwingkreisschaltung herbeigeführt wird. Vorzugsweise soll darunter insbesondere verstanden werden, dass eine Eingangsfrequenz der Schwingkreisschaltung aktiv zumindest annähernd auf einen Wert der Resonanzfrequenz gebracht wird. Dabei soll unter „zumindest annähernd“ insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung von einem vorgegebenen Wert insbesondere weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5% und besonders bevorzugt weniger als 2% des vorgegebenen Werts beträgt. Dadurch wird besonders vorteilhaft eine Spannung für eine Fremdobjekterkennung und/oder eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennung gemessen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit das Testmittel aufweist, das in dem Detektionsbetrieb nach einer Messung der ersten Spannung eine Güte der Schwingkreisschaltung durch Zuschalten zumindest eines Bauteils reduziert und anschließend eine zweite Spannung an der Schwingkreisschaltung durch das Spannungsmesselement gemessen und eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung geprüft wird. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung und/oder eine besonders vorteilhafte Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennung erreicht. Durch die Prüfung einer Spannungsdifferenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung kann besonders vorteilhaft eine Fremdobjekterkennung mit einer gleichzeitigen Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennung erreicht werden. Ist beispielsweise eine Spannungsabnahme zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung zu gering, kann dadurch auf ein Fremdobjekt in einem Magnetfeld der Induktionsvorrichtung rückgeschlossen werden. Liegt keine Spannungsabnahme zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung vor, kann darauf geschlossen werden, dass die Fremdobjekterkennung der Fremdobjekterkennungseinheit ausgefallen ist. Ferner kann durch das Testmittel vorteilhaft eine Güte der Schwingkreisschaltung reduziert werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Fremdobjekterkennungseinheit das Testmittel aufweist, das in dem Detektionsbetrieb nach einer Messung der ersten Spannung die Schwingkreisschaltung durch zumindest eine Frequenzänderung aus der Resonanz bringt und anschließend die zweite Spannung an der Schwingkreisschaltung durch das Spannungsmesselement gemessen und eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung geprüft wird. Dadurch wird eine besonders vorteilhafte Fremdobjekterkennung und/oder eine besonders vorteilhafte Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennung erreicht. Durch die Prüfung einer Spannungsdifferenz zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung kann besonders vorteilhaft eine Fremdobjekterkennung mit einer gleichzeitigen Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Fremdobjekterkennung erreicht werden. Ist beispielsweise eine Spannungsabnahme zwischen einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung zu gering, kann dadurch auf ein Fremdobjekt in einem Magnetfeld der Induktionsvorrichtung rückgeschlossen werden. Liegt keine Spannungsabnahme zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung vor, kann darauf geschlossen werden, dass die Fremdobjekterkennung der Fremdobjekterkennungseinheit ausgefallen ist. Ferner kann durch das Testmittel vorteilhaft die Schwingkreisschaltung aus einer Resonanzfrequenz gebracht werden.
Die erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung, die Induktionsladevorrichtung, die Induktionsakkuvorrichtung, das System sowie das erfindungsgemäße Verfahren sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die erfindungsgemäße Induktionsvorrichtung, die Induktionsladevorrichtung, die Induktionsakkuvorrichtung, das System sowie das erfindungsgemäße Verfahren 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:
1 eine Induktionsladevorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung, die eine Schwingkreisschaltung und eine Fremdobjekterkennungseinheit aufweist, und eine Induktionsakkuvorrichtung in einem Detektionsbetrieb in einer schematischen Darstellung,
2 einen Teilausschnitt der Induktionsladevorrichtung mit der erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung und die Induktionsakkuvorrichtung in einem Detektionsbetrieb in einer schematischen Darstellung,
3 ein vereinfachtes Schaltbild der Induktionsladevorrichtung mit der erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung und der Induktionsakkuvorrichtung in einem Detektionsbetrieb,
4 eine Induktionsakkuvorrichtung mit einer alternativen, erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung, die eine Schwingkreisschaltung und eine Fremdobjekterkennungseinheit aufweist, und eine Induktionsladevorrichtung in einem Detektionsbetrieb in einer schematischen Darstellung,
5 einen Teilausschnitt der Induktionsladevorrichtung und die Induktionsakkuvorrichtung mit der alternativen, erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung in einem Detektionsbetrieb in einer schematischen Darstellung und
6 ein vereinfachtes Schaltbild der Induktionsakkuvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung und der Induktionsladevorrichtung in einem Detektionsbetrieb.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Induktionsladevorrichtung 24a mit einer erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung 10a und eine Induktionsakkuvorrichtung 26a in einem Detektionsbetrieb. Die Induktionsvorrichtung 10a ist von einer Induktionshandwerkzeugvorrichtung gebildet. Die Induktionsvorrichtung 10a ist von der Induktionsladevorrichtung 24a gebildet. Die Induktionsvorrichtung 10a weist eine Schwingkreisschaltung 12a und eine Fremdobjekterkennungseinheit 16a auf. Ferner ist die Induktionsvorrichtung 10a in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen, induktiv eine Ladeenergie auf die Induktionsakkuvorrichtung 26a zu übertragen. Die Induktionsvorrichtung 10a weist des Weiteren eine Primärinduktionsladeeinheit 32a auf. Die Primärinduktionsladeeinheit 32a ist in einem Ladebetrieb zu einer drahtlosen Energieübertragung von der Induktionsvorrichtung 10a auf die Induktionsakkuvorrichtung 26a vorgesehen. Die Primärinduktionsladeeinheit 32a ist dazu vorgesehen, elektrische Energie in ein magnetisches Feld zu wandeln, das von einer Sekundärinduktionsladeeinheit 34a der Induktionsakkuvorrichtung 26a wieder in elektrische Energie gewandelt werden kann. Die Primärinduktionsladeeinheit 32a weist eine Elektronikeinheit 36a und eine Kerneinheit 38a auf. Die Kerneinheit 38a ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material. Ferner weist die Induktionsvorrichtung 10a eine Gehäuseeinheit 44a auf.
Die Elektronikeinheit 36a der Primärinduktionsladeeinheit 32a weist die Schwingkreisschaltung 12a, die Fremdobjekterkennungseinheit 16a und eine Ladeelektronik 42a auf. Die Schwingkreisschaltung 12a weist eine Induktionsspule 14a auf. Die Induktionsspule 14a ist ringförmig ausgebildet. Die Induktionsspule 14a besteht aus mehreren elektrische Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um eine theoretische Wicklungsachse 40a gewickelt. Die Induktionsspule 14a weist eine Haupterstreckungsebene auf, die senkrecht zu der Wicklungsachse 40a ausgerichtet ist. Ferner weist die Induktionsspule 14a eine Haupterstreckungsrichtung in der Haupterstreckungsebene auf, die um ein Vielfaches größer ist, als eine Erstreckung der Induktionsspule 14a senkrecht zu der Haupterstreckungsebene. Die Induktionsspule 14a bildet einen Teil eines Schwingkreises der Schwingkreisschaltung 12a. Die Induktionsspule 14a ist dazu vorgesehen, aus elektrischer Energie für einen Ladebetrieb ein magnetisches Feld zu erzeugen, um die Induktionsakkuvorrichtung 26a zu laden. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16a ist dazu vorgesehen, in einem Detektionsbetrieb Fremdobjekte 18a zu detektieren. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16a ist dazu vorgesehen, in einem Detektionsbetrieb Fremdobjekte 18a in einem Kontaktbereich 46a zwischen der Induktionsvorrichtung 10a und der Induktionsakkuvorrichtung 26a zu detektieren, die einen Ladevorgang behindern und/oder eine Gefahr für einen Bediener, die Induktionsvorrichtung 10a und/oder die Induktionsakkuvorrichtung 26a während eines Ladevorgangs darstellen könnten. Gerade bei metallischen Fremdobjekten 18a führt das magnetische Feld in dem Kontaktbereich 46a während eines Ladevorgangs zu einer starken Erhitzung des Fremdobjekts 18a. Dabei geht auf der einen Seite ein Teil einer Ladeenergie verloren und durch die Erhitzung entsteht eine Gefahr für einen Bediener, die Induktionsvorrichtung 10a und/oder die Induktionsakkuvorrichtung 26a. Ferner ist die Fremdobjekterkennungseinheit 16a dazu vorgesehen, eine eigene Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16a ist dazu vorgesehen, in einem Detektionsbetrieb eine eigene Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16a überprüft während des Detektionsbetrieb, während einer Fremdobjekterkennung, ob eine Fremdobjekterkennung durch die Fremdobjekterkennungseinheit 16a funktioniert, oder ob die Fremdobjekterkennung ausgefallen ist. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16a weist ein Ausgabeelement 48a auf. Das Ausgabeelement 48a ist von einer mehrfarbigen LED gebildet. Über das Ausgabeelement 48a gibt die Fremdobjekterkennungseinheit 16a Informationen an einen Bediener aus. Befindet sich während eines Detektionsbetriebs kein Fremdobjekt 18a in dem Kontaktbereich 46a, leuchtet das Ausgabeelement 48a grün. Wird während eines Detektionsbetriebs das Fremdobjekt 18a detektiert, leuchtet das Ausgabeelement 48a gelb. Wird während eines Detektionsbetrieb durch die Fremdobjekterkennungseinheit 16a festgestellt, dass die Fremdobjekterkennung ausgefallen ist, leuchtet das Ausgabeelement 48a rot. Zusätzlich wäre denkbar, dass die Induktionsvorrichtung 10a bei der Feststellung eines Ausfalls der Fremdobjekterkennung deaktiviert wird. Ferner sind grundsätzlich auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgabeelemente und/oder Ausgabearten denkbar.
Die Fremdobjekterkennungseinheit 16a weist eine Recheneinheit 50a mit einem Speicherelement 52a auf. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16a weist ferner ein Spannungsmesselement 20a auf, das dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb eine Spannungsänderung in der Schwingkreisschaltung 12a zu erfassen. Das Spannungsmesselement 20a ist dazu vorgesehen, in einem Detektionsbetrieb eine Spannungsabnahme in der Schwingkreisschaltung 12a zu erfassen. Des Weiteren weist die Fremdobjekterkennungseinheit 16a ein Testmittel 22a auf, das dazu vorgesehen ist, eine Güte der Schwingkreisschaltung 12a zu reduzieren.
In einem Detektionsbetrieb wird die Schwingkreisschaltung 12a durch eine Frequenzänderung in Resonanz gebracht. Dabei wird eine Eingangsfrequenz durch ein Frequenzeinstellmittel 54a der Ladeelektronik 42a geändert. Anschließend wird eine erste Spannung U₁ an der Schwingkreisschaltung 12a durch das Spannungsmesselement 20a gemessen. Die gemessene erste Spannung U₁ der Schwingkreisschaltung 12a wird auf die Recheneinheit 50a der Fremdobjekterkennungseinheit 16a übertragen und dort auf dem Speicherelement 52a hinterlegt. In einem nächsten Schritt des Detektionsbetriebs wird das Testmittel 22a angesteuert. Das Testmittel 22a schält nach der Messung der ersten Spannung U₁ ein Bauteil 30a zu, zur Reduzierung einer Güte der Schwingkreisschaltung 12a. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass das Testmittel 22a eine Frequenzänderung durch das Frequenzeinstellmittel 54a, entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel, bewirkt, um die Schwingkreisschaltung 12a aus der Resonanz zu bringen. Anschließend wird eine zweite Spannung U₂ an der Schwingkreisschaltung 12a durch das Spannungsmesselement 20a gemessen. Die gemessene zweite Spannung U₂ der Schwingkreisschaltung 12a wird ebenfalls auf die Recheneinheit 50a der Fremdobjekterkennungseinheit 16a übertragen und dort auf dem Speicherelement 52a hinterlegt. Anschließend wird eine Spannungsdifferenz ∆U_i zwischen der ersten Spannung U₁ und der zweiten Spannung U₂ berechnet und geprüft. Entspricht die berechnete Spannungsdifferenz ∆U_i annähernd einer auf dem Speicherelement 52a hinterlegten Sollspannungsdifferenz ∆U_s, befindet sich kein Fremdobjekt 18a in dem Kontaktbereich 46a. Das Ausgabeelement 48a wird nun von der Recheneinheit 50a so angesteuert, dass es grün leuchtet und ein Ladebetrieb kann gestartet werden. Entspricht die berechnete Spannungsdifferenz ∆U_i nicht annähernd der auf dem Speicherelement 52a hinterlegten Sollspannungsdifferenz ∆U_s und ist die Spannungsdifferenz ∆U_i ungleich null, befindet sich das Fremdobjekt 18a in dem Kontaktbereich 46a. Das Ausgabeelement 48a wird nun von der Recheneinheit 50a so angesteuert, dass es gelb leuchtet. Dieser Messvorgang wird so lange wiederholt, bis das Fremdobjekt 18a von einem Bediener entfernt wird oder die Induktionsvorrichtung 10a von einem Bediener ausgeschalten wird. Beträgt die berechnete Spannungsdifferenz ∆U_i null, ist die Fremdobjekterkennung der Fremdobjekterkennungseinheit 16a ausgefallen. Das Ausgabeelement 48a wird nun von der Recheneinheit 50a so angesteuert, dass es rot leuchtet. Anschließend wird die Induktionsvorrichtung 10a automatisch deaktiviert.
Der Detektionsbetrieb wird automatisch vor jedem Ladebetrieb gestartet. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass der Ladebetrieb in regelmäßigen Abständen durch einen Detektionsbetrieb unterbrochen wird.
Die Induktionsakkuvorrichtung 26a wird für einen Ladebetrieb und für einen Detektionsbetrieb auf einer Ladefläche 56a der Gehäuseeinheit 44a der Induktionsvorrichtung 10a aufgestellt. Die Ladefläche 56a erstreckt sich in einem vorgesehenen Stand parallel zu einem Untergrund und ist von einem Untergrund abgewandt. Die Ladefläche 56a ist dazu vorgesehen, die Induktionsakkuvorrichtung 26a für einen Ladebetrieb und für einen Detektionsbetrieb aufzunehmen. Ausgehend von der Ladefläche 56a der Gehäuseeinheit 44a in Richtung einer Mitte der Induktionsvorrichtung 10a folgt in der Induktionsvorrichtung 10a zunächst die Induktionsspule 14a der Schwingkreisschaltung 12a, die Kerneinheit 38a der Primärinduktionsladeeinheit 32a, eine Schirmungseinheit 58a und die Elektronikeinheit 36a der Primärinduktionsladeeinheit 32a, abgesehen von der Induktionsspule 14a. Die Schirmungseinheit 58a ist dazu vorgesehen, den wesentlichen Teil der Elektronikeinheit 36a vor Störeinflüssen eines von der Induktionsspule 14a erzeugten magnetischen Felds und umgekehrt zu schützen. Die Elektronikeinheit 36a ist nicht weiter sichtbar mit einem Kabel 60a zur Energiezufuhr verbunden.
Die Induktionsakkuvorrichtung 26a ist von einer Induktionshandwerkzeugakkuvorrichtung gebildet. Die Induktionsakkuvorrichtung 26a weist eine Gehäuseeinheit 62a auf. Ferner weist die Induktionsakkuvorrichtung 26a eine Zelleneinheit 64a und die Sekundärinduktionsladeeinheit 34a auf. Die Zelleneinheit 64a ist zur Speicherung von Energie vorgesehen. Ferner ist die Zelleneinheit 64a dazu vorgesehen, eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine mit Energie zu versorgen. Die Zelleneinheit 64a ist in der Gehäuseeinheit 62a angeordnet. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 34a ist in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen, mit einer empfangenen Energie der Induktionsvorrichtung 10a die Zelleneinheit 64a zu laden. In einem Detektionsbetrieb ist die Sekundärinduktionsladeeinheit 34a über einen Schalter 66a von der Zelleneinheit 64a getrennt. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 34a weist eine Elektronikeinheit 68a und eine Kerneinheit 70a auf. Die Kerneinheit 70a ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material. Die Elektronikeinheit 68a weist eine Schwingkreisschaltung 72a und eine Ladeelektronik 74a auf. Die Schwingkreisschaltung 72a weist eine Induktionsspule 76a auf. Die Induktionsspule 76a ist ringförmig ausgebildet. Die Induktionsspule 76a besteht aus mehreren elektrischen Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um die theoretische Wicklungsachse 40a gewickelt. Die Induktionsspule 76a weist eine Haupterstreckungsebene auf, die senkrecht zu der Wicklungsachse 40a ausgerichtet ist. Ferner weist die Induktionsspule 76a eine Haupterstreckungsrichtung in der Haupterstreckungsebene auf, die um ein Vielfaches größer ist, als eine Erstreckung der Induktionsspule 76a senkrecht zu der Haupterstreckungsebene. Die Induktionsspule 76a bildet einen Teil eines Schwingkreises der Schwingkreisschaltung 72a. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 34a ist zwischen der Zelleneinheit 64a und einer Gehäusewand 78a der Gehäuseeinheit 62a angeordnet. Ausgehend von der Gehäusewand 78a in Richtung der Zelleneinheit 64a folgt zunächst die Induktionsspule 76a der Schwingkreisschaltung 72a, die Kerneinheit 70a der Sekundärinduktionsladeeinheit 34a, eine Schirmungseinheit 80a und die Elektronikeinheit 68a der Sekundärinduktionsladeeinheit 34a, abgesehen von der Induktionsspule 76a. Die Schirmungseinheit 80a ist dazu vorgesehen, den wesentlichen Teil der Elektronikeinheit 68a und die Zelleneinheit 64a vor Störeinflüssen der Induktionsspule 76a und umgekehrt zu schützen (2).
Zwischen der Induktionsakkuvorrichtung 26a und der Induktionsvorrichtung 10a ist das Fremdobjekt 18a in dem Kontaktbereich 46a angeordnet. Das Fremdobjekt 18a ist in einem Bereich zwischen der Gehäusewand 78a der Induktionsakkuvorrichtung 26a und der Ladefläche 56a der Induktionsvorrichtung 10a angeordnet. Das dargestellte Fremdobjekt 18a soll dabei insbesondere symbolisch für Fremdobjekte stehen.
Die Induktionsvorrichtung 10a und die Induktionsakkuvorrichtung 26a bilden ein System 28a.
3 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der Induktionsladevorrichtung 24a mit der erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung 10a und der Induktionsakkuvorrichtung 26a in einem Detektionsbetrieb. Die Induktionsladevorrichtung 24a bildet die Induktionsvorrichtung 10a. Das Schaltbild der Induktionsvorrichtung 10a weist die Schwingkreisschaltung 12a, die Ladeelektronik 42a und die Fremdobjekterkennungseinheit 16a auf. Die Schwingkreisschaltung 12a weist die Induktionsspule 14a und einen Kondensator 82a auf. Die Ladeelektronik 42a weist eine Wechselspannungsquelle 84a und das Frequenzeinstellmittel 54a auf. Ferner weist die Fremdobjekterkennungseinheit 16a das Spannungsmesselement 20a, das Testmittel 22a mit einem Schalter 96a und das Bauteil 30a auf. Ein alternatives Testmittel 22a entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel ist gestrichelt angedeutet. Die Wechselspannungsquelle 84a ist mit einer Eingangsseite des Frequenzeinstellmittels 54a verbunden. Auf einer Ausgangsseite des Frequenzeinstellmittels 54a ist die Induktionsspule 14a, der Kondensator 82a, das Spannungsmesselement 20a, der Schalter 96a des Testmittels 22a und das Bauteil 30a angeordnet. Der Schalter 96a des Testmittels 22a ist zu dem Bauteil 30a in Reihe geschalten. Der Schalter 96a des Testmittels 22a und das Bauteil 30a sind wiederum zu dem Kondensator 82a und zu dem Spannungsmesselement 20a parallel geschalten. Die Induktionsspule 14a ist zu dem Schalter 96a des Testmittels 22a, dem Bauteil 30a, dem Kondensator 82a und dem Spannungsmesselement 20a in Reihe geschalten. Das Bauteil 30a ist von einem Widerstand gebildet. Ist der Schalter 96a des Testmittels 22a geschlossen, ist das Bauteil 30a zugeschalten. Der Schalter 96a wird von dem Testmittel 22a angesteuert. In der in 3 dargestellten Stellung ist der Schalter 96a offen, das heißt es wird in dem dargestellten Zustand eine erste Spannung U₁ durch das Spannungsmesselement 20a gemessen. Die Induktionsspule 14a und der Kondensator 82a bilden den Schwingkreis der Schwingkreisschaltung 12a.
Das Schaltbild der Induktionsakkuvorrichtung 26a weist die Schwingkreisschaltung 72a, die Ladeelektronik 74a und die Zelleneinheit 64a auf. Die Schwingkreisschaltung 72a weist die Induktionsspule 76a auf. Die Ladeelektronik 74a weist eine Gleichrichterschaltung 86a auf. Die Gleichrichterschaltung 86a ist von einem Brückengleichrichter gebildet. Die Gleichrichterschaltung 86a ist auf einer Eingangsseite mit der Schwingkreisschaltung 72a verbunden und schält eine an der Induktionsspule 76a eingehende Spannung gleich. Eine Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung 86a ist mit der Zelleneinheit 64a verbunden. Die Gleichrichterschaltung 86a ist in der Art mit der Zelleneinheit 64a verbunden, so dass ein Aufladen der Zelleneinheit 64a über die Gleichrichterschaltung 86a möglich ist, ein Entladen jedoch nicht. Zwischen der Gleichrichterschaltung 86a und der Zelleneinheit 64a ist der Schalter 66a angeordnet. Zu der Zelleneinheit 64a sind Anschlüsse 88a für eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine parallel geschalten.
Die Induktionsspule 14a der Induktionsvorrichtung 10a ist berührungslos gegenüber der Induktionsspule 76a der Induktionsakkuvorrichtung 26a angeordnet.
Der Schalter 66a der Induktionsakkuvorrichtung 26a kann über eine nicht weiter sichtbare Kommunikationseinheit von der Recheneinheit 50a der Fremdobjekterkennungseinheit 16a der Induktionsvorrichtung 10a angesteuert werden. Der Schalter 66a ist dazu vorgesehen, zwischen einem Detektionsbetrieb und einem Ladebetrieb hin und her zu schalten.
In den 4 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 1 bis 3 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 3 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 4 bis 5 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 verwiesen werden.
4 zeigt eine Induktionsakkuvorrichtung 26b mit einer alternativen, erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung 10’b, die eine Schwingkreisschaltung 12’b und eine Fremdobjekterkennungseinheit 16’b aufweist, und eine Induktionsladevorrichtung 24b in einem Detektionsbetrieb. Die Induktionsvorrichtung 10’b ist von einer Induktionshandwerkzeugvorrichtung gebildet. Die Induktionsvorrichtung 10’b ist von der Induktionsakkuvorrichtung 26b gebildet. Die Induktionsvorrichtung 10’b weist die Schwingkreisschaltung 12’b und die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b auf. Die Induktionsvorrichtung 10’b weist eine Gehäuseeinheit 62b auf. Ferner weist die Induktionsvorrichtung 10’b eine Zelleneinheit 64b und eine Sekundärinduktionsladeeinheit 34b auf. Die Zelleneinheit 64b ist zur Speicherung von Energie vorgesehen. Ferner ist die Zelleneinheit 64b dazu vorgesehen, eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine mit Energie zu versorgen. Die Zelleneinheit 64b ist in der Gehäuseeinheit 62b angeordnet. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 34b ist in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen, mit einer empfangenen Energie der Induktionsladevorrichtung 24b die Zelleneinheit 64b zu laden. In einem Detektionsbetrieb ist die Sekundärinduktionsladeeinheit 34b über einen Schalter 66b von der Zelleneinheit 64b getrennt. Die Sekundärinduktionsladeeinheit 34b weist eine Elektronikeinheit 68b und eine Kerneinheit 70b auf. Die Kerneinheit 70b ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material.
Die Elektronikeinheit 68b der Sekundärinduktionsladeeinheit 34b weist die Schwingkreisschaltung 12’b, die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b und eine Ladeelektronik 74b auf. Die Schwingkreisschaltung 12’b weist eine Induktionsspule 14’b auf. Die Induktionsspule 14’b ist ringförmig ausgebildet. Die Induktionsspule 14’b besteht aus mehreren elektrischen Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um eine theoretische Wicklungsachse 40b gewickelt. Die Induktionsspule 14’b weist eine Haupterstreckungsebene auf, die senkrecht zu der Wicklungsachse 40b ausgerichtet ist. Ferner weist die Induktionsspule 14’b eine Haupterstreckungsrichtung in der Haupterstreckungsebene auf, die um ein Vielfaches größer ist, als eine Erstreckung der Induktionsspule 14’b senkrecht zu der Haupterstreckungsebene. Die Induktionsspule 14’b bildet einen Teil eines Schwingkreises der Schwingkreisschaltung 12’b. Die Induktionsspule 14’b ist dazu vorgesehen, aus einem magnetischen Feld für einen Ladebetrieb elektrische Energie zu erzeugen, um die Zelleneinheit 64b zu laden. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b ist dazu vorgesehen, in einem Detektionsbetrieb Fremdobjekte 18b zu detektieren. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b ist dazu vorgesehen, in einem Detektionsbetrieb Fremdobjekte 18b in einem Kontaktbereich 46b zwischen der Induktionsvorrichtung 10’b und der Induktionsladevorrichtung 24b zu detektieren, die einen Ladevorgang behindern und/oder eine Gefahr für einen Bediener, die Induktionsvorrichtung 10’b und/oder die Induktionsladevorrichtung 24b während eines Ladevorgangs darstellen könnten. Ferner ist die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b dazu vorgesehen, eine eigene Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b ist dazu vorgesehen, in einem Detektionsbetrieb eine eigene Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b überprüft während des Detektionsbetriebs, während einer Fremdobjekterkennung, ob eine Fremdobjekterkennung durch die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b funktioniert, oder ob die Fremdobjekterkennung ausgefallen ist. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b weist ein Ausgabeelement 48’b auf. Das Ausgabeelement 48’b ist von einer mehrfarbigen LED gebildet. Über das Ausgabeelement 48’b gibt die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b Informationen an einen Bediener aus. Befindet sich während eines Detektionsbetriebs kein Fremdobjekt 18b in dem Kontaktbereich 46b, leuchtet das Ausgabeelement 48’b grün. Wird während eines Detektionsbetriebs das Fremdobjekt 18b detektiert, leuchtet das Ausgabeelement 48’b gelb. Wird während eines Detektionsbetriebs durch die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b festgestellt, dass die Fremdobjekterkennung ausgefallen ist, leuchtet das Ausgabeelement 48’b rot.
Die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b weist eine Recheneinheit 50’b mit einem Speicherelement 52’b auf. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b weist ferner ein Spannungsmesselement 20’b auf, das dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb eine Spannungsänderung in der Schwingkreisschaltung 12’b zu erfassen. Das Spannungsmesselement 20’b ist dazu vorgesehen, in einem Detektionsbetrieb eine Spannungsabnahme in der Schwingkreisschaltung 12’b zu erfassen. Des Weiteren weist die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b ein Testmittel 22’b auf, das dazu vorgesehen ist, die Schwingkreisschaltung 12’b aus einer Resonanz zu bringen. Das Testmittel 22’b ist dazu vorgesehen, die Schwingkreisschaltung 12’b durch eine Frequenzänderung aus einer Resonanz zu bringen.
In einem Detektionsbetrieb wird die Schwingkreisschaltung 12’b durch eine Frequenzänderung in Resonanz gebracht. Dabei wird eine Eingangsfrequenz durch ein Frequenzeinstellmittel 54b einer Ladeelektronik 42b einer Elektronikeinheit 36b einer Primärinduktionsladeeinheit 32b der Induktionsladevorrichtung 24b geändert. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b steuert das Frequenzeinstellmittel 54b über eine nicht weiter sichtbare Kommunikationseinheit an. Anschließend wird eine erste Spannung U₁ an der Schwingkreisschaltung 12’b durch das Spannungsmesselement 20’b gemessen. Die gemessene erste Spannung U₁ der Schwingkreisschaltung 12’b wird auf die Recheneinheit 50’b der Fremdobjekterkennungseinheit 16’b übertragen und dort auf dem Speicherelement 52’b hinterlegt. In einem nächsten Schritt des Detektionsbetriebs wird das Testmittel 22’b angesteuert. Das Testmittel 22’b steuert nach einer Messung der ersten Spannung U₁ das Frequenzeinstellmittel 54b über die nicht weiter sichtbare Kommunikationseinheit an, um eine Frequenzänderung zu bewirken, welche die Schwingkreisschaltung 12’b aus der Resonanz bringt. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass das Testmittel 22’b ein Bauteil 30’b zur Reduzierung einer Güte der Schwingkreisschaltung 12’b, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, zuschält. Anschließend wird eine zweite Spannung U₂ an der Schwingkreisschaltung 12’b durch das Spannungsmesselement 20’b gemessen. Die gemessene zweite Spannung U₂ der Schwingkreisschaltung 12’b wird ebenfalls auf die Recheneinheit 50’b der Fremdobjekterkennungseinheit 16’b übertragen und dort auf dem Speicherelement 52’b hinterlegt. Anschließend wird eine Spannungsdifferenz ∆U_i zwischen der ersten Spannung U₁ und der zweiten Spannung U₂ berechnet und geprüft. Entspricht die berechnete Spannungsdifferenz ∆U_i annähernd einer auf dem Speicherelement 52’b hinterlegten Sollspannungsdifferenz ∆U_s, befindet sich kein Fremdobjekt 18b in dem Kontaktbereich 46b. Das Ausgabeelement 48’b wird nun von der Recheneinheit 50’b so angesteuert, dass es grün leuchtet und ein Ladebetrieb kann gestartet werden. Entspricht die berechnete Spannungsdifferenz ∆U_i nicht annähernd der auf dem Speicherelement 52’b hinterlegten Sollspannungsdifferenz ∆U_s und ist die Spannungsdifferenz ∆U_i ungleich null, befindet sich das Fremdobjekt 18b in dem Kontaktbereich 46b. Das Ausgabeelement 48’b wird nun von der Recheneinheit 50’b so angesteuert, dass es gelb leuchtet. Dieser Messvorgang wird so lange wiederholt, bis das Fremdobjekt 18b von einem Bediener entfernt wird oder die Induktionsvorrichtung 10’b von einem Bediener ausgeschalten wird. Beträgt die berechnete Spannungsdifferenz ∆U_i null, ist die Fremdobjekterkennung der Fremdobjekterkennungseinheit 16’b ausgefallen. Das Ausgabeelement 48’b wird nun von der Recheneinheit 50’b so angesteuert, dass es rot leuchtet. Anschließend wird die Induktionsvorrichtung 10’b automatisch deaktiviert.
Der Detektionsbetrieb wird automatisch vor jedem Ladebetrieb gestartet. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass der Ladebetrieb in regelmäßigen Abständen durch einen Detektionsbetrieb unterbrochen wird. Die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b kann über den Schalter 66b zwischen einem Ladebetrieb und einem Detektionsbetrieb hin und her schalten.
Die Sekundärinduktionsladeeinheit 34b ist zwischen der Zelleneinheit 64b und einer Gehäusewand 78b der Gehäuseeinheit 62b angeordnet. Ausgehend von der Gehäusewand 78b in Richtung der Zelleneinheit 64b folgt zunächst die Induktionsspule 14’b der Schwingkreisschaltung 12’b, die Kerneinheit 70b der Sekundärinduktionsladeeinheit 34b, eine Schirmungseinheit 80b und die Elektronikeinheit 68b der Sekundärinduktionsladeeinheit 34b, abgesehen von der Induktionsspule 14’b. Die Schirmungseinheit 80b ist dazu vorgesehen, den wesentlichen Teil der Elektronikeinheit 68b und die Zelleneinheit 64b vor Störeinflüssen der Induktionsspule 14’b und umgekehrt zu schützen (5).
Die Induktionsvorrichtung 10’b wird für einen Ladebetrieb und für einen Detektionsbetrieb auf einer Ladefläche 56b einer Gehäuseeinheit 44b der Induktionsladevorrichtung 24b aufgestellt. Die Ladefläche 56b erstreckt sich in einem vorgesehenen Stand parallel zu einem Untergrund und ist von einem Untergrund abgewandt. Die Ladefläche 56b ist dazu vorgesehen, die Induktionsvorrichtung 10’b für einen Ladebetrieb und für einen Detektionsbetrieb aufzunehmen.
Die Induktionsladevorrichtung 24b ist in einem Ladebetrieb dazu vorgesehen, induktiv eine Ladeenergie auf die Induktionsvorrichtung 10’b zu übertragen. Die Induktionsladevorrichtung 24b weist die Primärinduktionsladeeinheit 32b auf. Die Primärinduktionsladeeinheit 32b ist in einem Ladebetrieb zu einer drahtlosen Energieübertragung von der Induktionsladevorrichtung 24b auf die Induktionsvorrichtung 10’b vorgesehen. Die Primärinduktionsladeeinheit 32b ist dazu vorgesehen, elektrische Energie in ein magnetisches Feld zu wandeln, das von der Sekundärinduktionsladeeinheit 34b der Induktionsvorrichtung 10’b wieder in elektrische Energie gewandelt werden kann. Die Primärinduktionsladeeinheit 32b weist die Elektronikeinheit 36b und eine Kerneinheit 38b auf. Die Kerneinheit 38b ist plattenförmig ausgebildet und besteht aus einem magnetischen Material. Die Elektronikeinheit 36b weist eine Schwingkreisschaltung 90b und die Ladeelektronik 42b auf. Die Schwingkreisschaltung 90b weist eine Induktionsspule 92b auf. Die Induktionsspule 92b ist ringförmig ausgebildet. Die Induktionsspule 92b besteht aus mehreren elektrischen Leitern, die sich in Umfangsrichtung erstrecken. Die elektrischen Leiter sind in Umfangsrichtung um die theoretische Wicklungsachse 40b gewickelt. Die Induktionsspule 92b weist eine Haupterstreckungsebene auf, die senkrecht zu der Wicklungsachse 40b ausgerichtet ist. Ferner weist die Induktionsspule 92b eine Haupterstreckungsrichtung in der Haupterstreckungsebene auf, die um ein Vielfaches größer ist, als eine Erstreckung der Induktionsspule 92b senkrecht zu der Haupterstreckungsebene. Die Induktionsspule 92b bildet einen Teil eines Schwingkreises der Schwingkreisschaltung 90b. Die Induktionsspule 92b ist dazu vorgesehen, aus elektrischer Energie für einen Ladebetrieb ein magnetisches Feld zu erzeugen, um die Induktionsvorrichtung 10’b zu laden. Ausgehend von der Ladefläche 56b der Gehäuseeinheit 44b in Richtung einer Mitte der Induktionsladevorrichtung 24b folgt in der Induktionsladevorrichtung 24b zunächst die Induktionsspule 92b der Schwingkreisschaltung 90b, die Kerneinheit 38b der Primärinduktionsladeeinheit 32b, eine Schirmungseinheit 58b und die Elektronikeinheit 36b der Primärinduktionsladeeinheit 32b, abgesehen von der Induktionsspule 92b. Die Schirmungseinheit 58b ist dazu vorgesehen, den wesentlichen Teil der Elektronikeinheit 36b vor Störeinflüssen eines von der Induktionsspule 92b erzeugten magnetischen Felds und umgekehrt zu schützen (5). Die Elektronikeinheit 36b ist nicht weiter sichtbar mit einem Kabel 60b zur Energiezufuhr verbunden.
Zwischen der Induktionsvorrichtung 10’b und der Induktionsladevorrichtung 24b ist das Fremdobjekt 18b in dem Kontaktbereich 46b angeordnet. Das Fremdobjekt 18b ist in einem Bereich zwischen der Gehäusewand 78b der Induktionsvorrichtung 10’b und der Ladefläche 56b der Induktionsladevorrichtung 24b angeordnet. Das dargestellte Fremdobjekt 18b soll dabei insbesondere symbolisch für Fremdobjekte stehen (5).
Die Induktionsvorrichtung 10’b und die Induktionsladevorrichtung 24b bilden ein System 28b.
6 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild der Induktionsakkuvorrichtung 26b mit der erfindungsgemäßen Induktionsvorrichtung 10’b und der Induktionsladevorrichtung 24b in einem Detektionsbetrieb. Die Induktionsakkuvorrichtung 26b bildet die Induktionsvorrichtung 10’b. Das Schaltbild der Induktionsvorrichtung 10’b weist die Schwingkreisschaltung 12’b, die Ladeelektronik 74b, die Zelleneinheit 64b und die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b auf. Die Schwingkreisschaltung 12’b weist die Induktionsspule 14’b und einen Kondensator 94b auf. Ferner weist die Fremdobjekterkennungseinheit 16’b das Spannungsmesselement 20’b und das Testmittel 22’b auf. Ein alternatives Testmittel 22’b mit einem Bauteil 30’b und einem Schalter 96’b entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel ist gestrichelt angedeutet. Die Ladeelektronik 74b weist eine Gleichrichterschaltung 86b auf. Die Gleichrichterschaltung 86b ist von einem Brückengleichrichter gebildet. Die Gleichrichterschaltung 86b ist auf einer Eingangsseite mit der Schwingkreisschaltung 12’b verbunden und schält eine an der Induktionsspule 14’b eingehende Spannung gleich. Auf einer Eingangsseite der Gleichrichterschaltung 86b ist die Induktionsspule 14’b, der Kondensator 94b und das Spannungsmesselement 20’b angeordnet. Der Kondensator 94b und das Spannungsmesselement 20’b sind parallel zueinander geschalten. Die Induktionsspule 14’b ist zu dem Kondensator 94b und dem Spannungsmesselement 20’b in Reihe geschalten. Die Induktionsspule 14’b und der Kondensator 94b bilden den Schwingkreis der Schwingkreisschaltung 12’b. Eine Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung 86b ist mit der Zelleneinheit 64b verbunden. Die Gleichrichterschaltung 86b ist in der Art mit der Zelleneinheit 64b verbunden, so dass ein Aufladen der Zelleneinheit 64b über die Gleichrichterschaltung 86b möglich ist, ein Entladen jedoch nicht. Zwischen der Gleichrichterschaltung 86b und der Zelleneinheit 64b ist der Schalter 66b angeordnet. Der Schalter 66b kann von der Recheneinheit 50’b der Fremdobjekterkennungseinheit 16’b der Induktionsvorrichtung 10’b angesteuert werden. Zu der Zelleneinheit 64b sind Anschlüsse 88b für eine nicht weiter sichtbare Handwerkzeugmaschine parallel geschalten.
Die Induktionsspule 14’b der Induktionsvorrichtung 10’b ist berührungslos gegenüber der Induktionsspule 92b der Induktionsladevorrichtung 24b angeordnet.
Das Schaltbild der Induktionsladevorrichtung 24b weist die Schwingkreisschaltung 90b und die Ladeelektronik 42b auf. Die Schwingkreisschaltung 90b weist die Induktionsspule 92b und einen Kondensator 82b auf. Die Ladeelektronik 42b weist eine Wechselspannungsquelle 84b und das Frequenzeinstellmittel 54b auf. Die Wechselspannungsquelle 84b ist mit einer Eingangsseite des Frequenzeinstellmittels 54b verbunden. Auf einer Ausgangsseite des Frequenzeinstellmittels 54b ist die Induktionsspule 92b und der Kondensator 82b angeordnet. Die Induktionsspule 92b ist zu dem Kondensator 82b in Reihe geschalten. Die Induktionsspule 92b und der Kondensator 82b bilden den Schwingkreis der Schwingkreisschaltung 90b.

Claims

Induktionsvorrichtung, insbesondere Induktionshandwerkzeugvorrichtung, mit einer Schwingkreisschaltung (12a; 12’b), die eine Induktionsspule (14a; 14’b) aufweist, und mit einer Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b), die dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb Fremdobjekte (18a; 18b) zu detektieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b) dazu vorgesehen ist, eine eigene Funktionsfähigkeit zu überprüfen.
Induktionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b) dazu vorgesehen ist, zumindest in einem Detektionsbetrieb eine eigene Funktionsfähigkeit zu überprüfen.
Induktionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b) zumindest ein Spannungsmesselement (20a; 20’b) aufweist, das dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb eine Spannungsänderung in der Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) zu erfassen.
Induktionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsmesselement (20a; 20’b) dazu vorgesehen ist, in einem Detektionsbetrieb eine Spannungsabnahme in der Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) zu erfassen.
Induktionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b) zumindest ein Testmittel (22a; 22’b) aufweist, das dazu vorgesehen ist, eine Güte der Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) zu reduzieren und/oder die Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) aus einer Resonanz zu bringen.
Induktionsladevorrichtung mit einer Induktionsvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Induktionsakkuvorrichtung mit einer Induktionsvorrichtung (10’b) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
System mit einer Induktionsakkuvorrichtung (26a) und mit einer Induktionsladevorrichtung (24a) nach Anspruch 6.
System mit einer Induktionsladevorrichtung (24b) und mit einer Induktionsakkuvorrichtung (26b) nach Anspruch 7.
Verfahren mit einer Schwingkreisschaltung (12a; 12’b), die eine Induktionsspule (14a; 14’b) aufweist, und mit einer Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b), die in einem Detektionsbetrieb Fremdobjekte (18a; 18b) detektiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b) eine eigene Funktionsfähigkeit überprüft.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Detektionsbetrieb die Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) durch zumindest eine Frequenzänderung in Resonanz gebracht und anschließend eine erste Spannung U₁ an der Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) durch das Spannungsmesselement (20a; 20’b) gemessen wird.
Verfahren zumindest nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b) ein Testmittel (22a; 22’b) aufweist, das in dem Detektionsbetrieb nach einer Messung einer ersten Spannung U₁ eine Güte der Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) durch Zuschalten zumindest eines Bauteils (30a; 30’b) reduziert und anschließend eine zweite Spannung U₂ an der Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) durch das Spannungsmesselement (20a; 20’b) gemessen und eine Spannungsdifferenz ∆U_i zwischen der ersten Spannung U₁ und der zweiten Spannung U₂ geprüft wird.
Verfahren zumindest nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdobjekterkennungseinheit (16a; 16’b) ein Testmittel (22a; 22’b) aufweist, das in dem Detektionsbetrieb nach einer Messung einer ersten Spannung U₁ die Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) durch zumindest eine Frequenzänderung aus der Resonanz bringt und anschließend eine zweite Spannung U₂ an der Schwingkreisschaltung (12a; 12’b) durch das Spannungsmesselement (20a; 20’b) gemessen und eine Spannungsdifferenz ∆U_i zwischen der ersten Spannung U₁ und der zweiten Spannung U₂ geprüft wird.