本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求分類的一種用于感應(yīng)充電設(shè)備的異物識別的方法以及一種感應(yīng)充電設(shè)備。

背景技術(shù)：

已知的是：無線地給蓄電池驅(qū)動的手持式設(shè)備——例如牙刷、移動通信設(shè)備、電驅(qū)動的手持式工具等充電。對此，使用電磁場用于從感應(yīng)充電設(shè)備至手持式設(shè)備的蓄電池設(shè)備的感應(yīng)式能量傳輸，其中，感應(yīng)充電設(shè)備和蓄電池設(shè)備或手持式設(shè)備分別具有線圈，這些線圈能夠以小間距彼此定位并且一起基本上構(gòu)成變壓器。

在電磁場的范圍中的設(shè)備和導(dǎo)電異物可以形成加熱異物的渦流。如果異物是可磁化的，那么也可能通過重新磁化損耗或磁滯損耗加熱異物。所述加熱可能是顯著的，從而感應(yīng)式充電系統(tǒng)的運(yùn)行的可靠性不再能夠保證。除此之外，異物可以從電磁場中吸取能量，從而干擾了至蓄電池設(shè)備的能量傳輸。

從DE 10 2012 205 693 A1中已知感應(yīng)式充電系統(tǒng)，該充電系統(tǒng)具有用于至蓄電池設(shè)備的無線能量傳輸?shù)母袘?yīng)充電設(shè)備，其中，具有充電線圈的感應(yīng)充電設(shè)備的諧振變壓器產(chǎn)生交變電磁場。確定裝置設(shè)置用于根據(jù)諧振變壓器處的電參數(shù)檢測充電線圈的區(qū)域中的對象。除此之外，感應(yīng)充電設(shè)備包括用于改變諧振變壓器的品質(zhì)因數(shù)的控制與調(diào)節(jié)單元，以便允許低品質(zhì)因數(shù)情況下的能量傳輸和高品質(zhì)因數(shù)情況下的對象檢測。

從還未公開的DE 10 2013 212 588中還已知用于感應(yīng)充電設(shè)備的異物識別的方法，其中，檢測感應(yīng)充電設(shè)備的振蕩回路的諧振頻率和屬于該諧振頻率的實(shí)際品質(zhì)因數(shù)，并且接下來將實(shí)際品質(zhì)因數(shù)與取決于諧振頻率的期望品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行比較。然后根據(jù)所定義的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域，做出關(guān)于存在異物的判斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是：進(jìn)一步改善從現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于感應(yīng)充電設(shè)備的異物識別的方法以及相應(yīng)的感應(yīng)充電設(shè)備并且提高異物的識別準(zhǔn)確性。

根據(jù)本發(fā)明設(shè)置：用于感應(yīng)充電設(shè)備的異物識別的方法尤其在無線能量傳輸期間檢測感應(yīng)充電設(shè)備的內(nèi)部溫度并且將實(shí)際品質(zhì)因數(shù)與基于內(nèi)部溫度的修正因數(shù)相乘。另外，本發(fā)明涉及具有振蕩回路和控制與調(diào)節(jié)單元的感應(yīng)充電設(shè)備，該感應(yīng)充電設(shè)備尤其用于手持式工具機(jī)，該感應(yīng)充電設(shè)備用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于異物識別的方法，其中，在感應(yīng)充電設(shè)備中集成的溫度傳感器檢測感應(yīng)充電設(shè)備的內(nèi)部溫度。以這種方式，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)健的異物識別，借助所述穩(wěn)健的異物識別也可以很大程度上與溫度影響無關(guān)地識別小的異物。

在一種有利構(gòu)型中，將期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的上邊界和/或下邊界與修正因數(shù)的倒數(shù)相乘。由此，可以獲得經(jīng)修正的實(shí)際品質(zhì)因數(shù)與期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的邊界之間的恒定間距，這能夠與諧振頻率無關(guān)地實(shí)現(xiàn)用于異物識別的簡化比較和很大程度上的保持不變的異物識別準(zhǔn)確性。

可以由至少一個(gè)充電線圈的所測量的電阻導(dǎo)出修正因數(shù)或者替代地或補(bǔ)充地根據(jù)所檢測的內(nèi)部溫度計(jì)算修正因數(shù)，其中，將用于尤其25℃的平均室溫的修正因數(shù)歸一化到值1.0。以這種方式可以最小化或避免可能使溫度檢測錯(cuò)誤的異物影響。

為了進(jìn)一步改善異物識別的準(zhǔn)確性，使修正因數(shù)在較高的、尤其高于室溫的內(nèi)部溫度情況下的變化過程相對于實(shí)際檢測的溫度變得平緩。

以尤其有利的方式，至少一個(gè)溫度傳感器既不直接布置在振蕩回路的充電線圈處也不布置成緊鄰功率電路元件以及感應(yīng)充電設(shè)備的其他自生熱構(gòu)件。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)充電設(shè)備或振蕩回路的平均內(nèi)部溫度的準(zhǔn)確估計(jì)。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)通過從屬權(quán)利要求中說明的特征以及由附圖和以下描述得出。

附圖說明

以下根據(jù)圖1至5示例性地闡述本發(fā)明，其中，附圖中相同的參考標(biāo)記表明具有相同功能的相同組件。附圖示出：

圖1以示意圖示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于異物識別的方法的感應(yīng)充電設(shè)備以及待充電的蓄電池設(shè)備；

圖2以示意性曲線圖的形式示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)充電設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)單元的關(guān)系表；

圖3示出修正因數(shù)根據(jù)感應(yīng)充電設(shè)備的所檢測的內(nèi)部溫度T的變化過程的第一實(shí)施例的曲線圖；

圖4示出修正因數(shù)根據(jù)感應(yīng)充電設(shè)備的所檢測的內(nèi)部溫度T的變化過程的第二實(shí)施例的曲線圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的用于識別異物11的方法的感應(yīng)充電設(shè)備10。圖1還示出用于未示出的手持式工具機(jī)的待充電的蓄電池設(shè)備12。感應(yīng)充電設(shè)備10構(gòu)成充電系統(tǒng)14的初級側(cè)并且設(shè)置用于給蓄電池設(shè)備12充電，該蓄電池設(shè)備構(gòu)造為手持式工具蓄電池或具有配裝蓄電池的手持式工具機(jī)。然而原則上也可以設(shè)想，借助感應(yīng)充電設(shè)備10給對于本領(lǐng)域技術(shù)人員有意義的其他蓄電池設(shè)備來充電。

圖1示出在充電運(yùn)行中的感應(yīng)充電設(shè)備10和待充電的蓄電池設(shè)備12。在此，蓄電池設(shè)備12布置在感應(yīng)充電設(shè)備10的殼體16的上側(cè)上并且通過感應(yīng)充電設(shè)備10的至少一個(gè)充電線圈18無線地充電。感應(yīng)充電設(shè)備10具有充電電子單元20，該充電電子單元在其側(cè)包括控制與調(diào)節(jié)單元22和振蕩回路24，該振蕩回路具有至少一個(gè)充電線圈18并且具有至少一個(gè)電容器19，該至少一個(gè)電容器與至少一個(gè)充電線圈18電連接。

感應(yīng)充電設(shè)備10的控制與調(diào)節(jié)單元22設(shè)置用于確定諧振頻率f_R和屬于該諧振頻率的實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)。此外，控制與調(diào)節(jié)單元22設(shè)置用于將實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)與取決于諧振頻率f_R的期望品質(zhì)因數(shù)Q_S(f_R)進(jìn)行比較。為此目的，控制與調(diào)節(jié)單元22具有存儲器26，在該存儲器中存儲有關(guān)系表，該關(guān)系表對于所求取的諧振頻率f_R包含具有多個(gè)期望品質(zhì)因數(shù)Q_S(f_R)的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S(為此也參見關(guān)于圖2的以下實(shí)施方案)。

在感應(yīng)充電設(shè)備10的充電運(yùn)行期間，以規(guī)律的間距執(zhí)行異物識別。在異物識別時(shí)檢查：可能妨害充電運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)異物11是否位于感應(yīng)充電設(shè)備10與蓄電池設(shè)備12之間或簡單地僅位于感應(yīng)充電設(shè)備10上和/或是否危害操作者或感應(yīng)充電設(shè)備10。異物識別如此根據(jù)在還未公開的DE 10 2013 212 588中描述的方法進(jìn)行，從而首先確定諧振頻率f_R和屬于該諧振頻率的實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)。接下來，將實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)與取決于諧振頻率f_R的期望品質(zhì)因數(shù)Q_S(f_R)進(jìn)行比較，以便最后根據(jù)所定義的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S做出關(guān)于以下問題的判斷：存在還是不存在至少一個(gè)異物11。

圖2以示意性曲線圖形式示出控制與調(diào)節(jié)單元22的在存儲器26中存儲的關(guān)系表，其中，諧振頻率f_R繪制在橫坐標(biāo)上并且品質(zhì)因數(shù)Q繪制在縱坐標(biāo)上。曲線圖分成三個(gè)區(qū)域30、32、34。第一區(qū)域30由對于蓄電池設(shè)備12的運(yùn)行的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S構(gòu)成。如果實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)處在區(qū)域30的上邊界q_So與下邊界之內(nèi)，則認(rèn)為：沒有異物11位于感應(yīng)充電設(shè)備10與蓄電池設(shè)備12之間的區(qū)域中。還認(rèn)為：蓄電池設(shè)備12放置在感應(yīng)充電設(shè)備10上并且應(yīng)該被充電。第二區(qū)域32由對于不帶蓄電池設(shè)備12的運(yùn)行的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S構(gòu)成。如果實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)處在區(qū)域32的上邊界q_So與下邊界之內(nèi)，則認(rèn)為：沒有異物11位于感應(yīng)充電設(shè)備10上。還認(rèn)為：沒有蓄電池設(shè)備12位于感應(yīng)充電設(shè)備10上。

包圍第一區(qū)域30和第二區(qū)域32的第三區(qū)域34由錯(cuò)誤區(qū)域構(gòu)成。如果實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)處在所述區(qū)域34中，則認(rèn)為：存在任意的錯(cuò)誤或者蓄電池設(shè)備12相對于感應(yīng)充電設(shè)備10如此差地定位，從而不能夠或僅能夠非常受限地給蓄電池設(shè)備12充電。在此，錯(cuò)誤既可以在感應(yīng)充電設(shè)備10中、在蓄電池設(shè)備12中又可以在充電系統(tǒng)14的周圍環(huán)境中。第三區(qū)域34具有兩個(gè)部分區(qū)域34'、34"。在此，第三區(qū)域34的第一部分區(qū)域34'在品質(zhì)因數(shù)Q方面布置在第一區(qū)域30的下邊界以下。如果實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)處在第一部分區(qū)域34'內(nèi)，則認(rèn)為：至少一個(gè)異物11位于感應(yīng)充電設(shè)備10與蓄電池設(shè)備12之間。第三區(qū)域34的第二部分區(qū)域34"在品質(zhì)因數(shù)Q方面布置在第二區(qū)域32的下邊界以下。如果實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)處在第二部分區(qū)域34"中，則認(rèn)為：至少一個(gè)異物11位于感應(yīng)充電設(shè)備10上。

然而，實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)的變化過程此外也取決于溫度影響。當(dāng)感應(yīng)充電設(shè)備10的內(nèi)部溫度T上升時(shí)，那么實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)降低。相反地，實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)隨著溫度值下降而升高。這主要因?yàn)椋撼潆娋€圈18的內(nèi)部電阻隨著溫度T上升而增大并且隨著溫度T下降而減小。但是，振蕩回路24的其他構(gòu)件——例如電容器——也能夠具有對實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)的相應(yīng)的溫度影響。溫度影響不利地影響異物識別的準(zhǔn)確性。因此，本發(fā)明的任務(wù)是：很大程度上與這種溫度影響無關(guān)地保持實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)。

根據(jù)本發(fā)明，感應(yīng)充電設(shè)備10具有溫度傳感器36(見圖1)，該溫度傳感器與控制與調(diào)節(jié)單元22連接并且檢測感應(yīng)充電設(shè)備10在至少一個(gè)充電線圈18附近的內(nèi)部溫度T。為了獲得感應(yīng)充電設(shè)備10或振蕩回路24的平均內(nèi)部溫度T的盡可能準(zhǔn)確的估計(jì)，溫度傳感器36優(yōu)選地既不直接布置在充電線圈18處也不布置成緊鄰功率電路元件以及感應(yīng)充電設(shè)備10的其他自生熱構(gòu)件。以這種方式，能夠在很大程度上最小化或避免構(gòu)件對溫度檢測產(chǎn)生錯(cuò)誤的溫度影響，從而可以主要考慮感應(yīng)充電設(shè)備10的通過至少一個(gè)充電線圈18產(chǎn)生的內(nèi)部溫度T——此外通過充電線圈18的接地(Masse)來穩(wěn)定該內(nèi)部溫度——的影響。

根據(jù)本發(fā)明的用于異物識別的方法現(xiàn)在設(shè)置：尤其在無線能量傳輸期間檢測感應(yīng)充電設(shè)備10的內(nèi)部溫度T，并且將所測量的實(shí)際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)與基于內(nèi)部溫度T的修正因數(shù)K相乘。補(bǔ)充地設(shè)置：將期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S的上邊界q_So和/或下邊界與修正因數(shù)K的倒數(shù)1/K相乘。可以由至少一個(gè)充電線圈18的所測量的電阻導(dǎo)出修正因數(shù)K，因?yàn)樵撾娮琛缟纤觥鶕?jù)內(nèi)部溫度T而變化。替代地或補(bǔ)充地可以根據(jù)借助溫度傳感器36檢測的內(nèi)部溫度T來計(jì)算修正因數(shù)K。

在圖3中示出修正因數(shù)K根據(jù)內(nèi)部溫度T的變化過程。修正因數(shù)K在通過溫度邊界T_min與T_max定義的工作區(qū)域內(nèi)隨著內(nèi)部溫度T上升而非線性地增大。例如25℃的平均室溫用T_R標(biāo)記，其中，修正因數(shù)K歸一化到值K＝1.0。但是，其他值——例如23℃或24.5℃——也可以作為室溫T_R存儲在控制與調(diào)節(jié)單元22的存儲器26內(nèi)。

在內(nèi)部溫度T的更高的值的情況下，可以通過修正因數(shù)K的根據(jù)圖4的匹配再進(jìn)一步改善異物識別的敏感度。在此，修正因數(shù)K直到室溫T_R以上稍微一點(diǎn)的變化過程相應(yīng)于圖3中的變化過程。然而，對于更高的溫度值，使修正因數(shù)K的曲線現(xiàn)在相對于原來的、虛線示出的至最大溫度值T_max的變化過程變得平緩，這雖然引起實(shí)際檢測的溫度影響的略微更小的補(bǔ)償，但是另一方面導(dǎo)致異物識別的更高的準(zhǔn)確性。

最后還應(yīng)指出：本發(fā)明的所示出的實(shí)施例既不受限于附圖中示出的曲線變化過程也不受限于根據(jù)圖1的感應(yīng)式充電系統(tǒng)的構(gòu)型。