本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(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際品質(zhì)因數(shù)，并且接下來將實際品質(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使期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的上邊界和/或下邊界與實際品質(zhì)因數(shù)的變化過程彼此匹配。以這種方式，可以減小期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域(在該品質(zhì)因數(shù)區(qū)域內(nèi)保證感應(yīng)式充電系統(tǒng)的無錯誤充電運行)，這導(dǎo)致對由于異物而產(chǎn)生的錯誤情況的識別的更高的精確度和敏感度。

在一種有利構(gòu)型中設(shè)置：如此在最大期望品質(zhì)因數(shù)與最小期望品質(zhì)因數(shù)內(nèi)改變期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的上邊界和/或下邊界，從而期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的上邊界和/或下邊界的變化過程很大程度上相應(yīng)于期望品質(zhì)因數(shù)的變化過程。由此，在實際品質(zhì)因數(shù)與上邊界或下邊界之間的間距基本上保持不變的情況下，減小有效的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域。結(jié)果是：可以尤其在蓄電池設(shè)備相對于感應(yīng)設(shè)備的至少一個充電線圈的更嚴(yán)重錯誤定位的情況下，以諧振頻率的更大的值和實際品質(zhì)因數(shù)的更大的值——也就是說在最大允許的諧振頻率附近——提高異物識別的準(zhǔn)確性。

在替代的構(gòu)型中設(shè)置：借助修正因數(shù)如此修正實際品質(zhì)因數(shù)，從而實際品質(zhì)因數(shù)的變化過程是線性的和/或恒定的。修正因數(shù)例如定義為實際品質(zhì)因數(shù)的反比例函數(shù)(Inverse)。但是，修正因數(shù)也可以作為固定的修正曲線存儲在感應(yīng)充電設(shè)備的存儲器中。在有利的方式中，在實際品質(zhì)因數(shù)與上邊界或下邊界之間的間距基本上保持不變的情況下，減小期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的最大期望品質(zhì)因數(shù)并且增大期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的最小期望品質(zhì)因數(shù)，這導(dǎo)致期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的減小。為此還設(shè)置：也將期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的上邊界和/或下邊界與修正因數(shù)相乘，由此，期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域獲得基本上矩形的區(qū)域。因此，能夠與諧振頻率無關(guān)地實現(xiàn)用于異物識別的非常簡單的比較以及異物識別的保持不變的準(zhǔn)確性。

另外，本發(fā)明涉及一種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，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，控制與調(diào)節(jié)單元使期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的上邊界和/或下邊界與實際品質(zhì)因數(shù)的變化過程彼此匹配。

本發(fā)明的其他優(yōu)點通過從屬權(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。

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以示意性曲線圖示出感應(yīng)充電設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)單元的根據(jù)本發(fā)明的關(guān)系表的第一實施例；

圖4以示意性曲線圖示出感應(yīng)充電設(shè)備的控制與調(diào)節(jié)單元的根據(jù)本發(fā)明的關(guān)系表的第二實施例。

具體實施方式

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。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以及具有至少一個充電線圈18的振蕩回路24。

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的以下實施方案)。

在感應(yīng)充電設(shè)備10的充電運行期間，以規(guī)律的間距執(zhí)行異物識別。在異物識別時檢查：可能妨害充電運行的一個或多個異物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際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)。接下來，將實際品質(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。曲線圖分成三個區(qū)域30、32、34。第一區(qū)域30由對于蓄電池設(shè)備12的運行的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S構(gòu)成。如果實際品質(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的運行的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S構(gòu)成。如果實際品質(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由錯誤區(qū)域構(gòu)成。如果實際品質(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：至少一個異物11位于感應(yīng)充電設(shè)備10上。

在此，以下在圖2中可識別的非線性關(guān)系適用于實際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)的變化過程，所述非線性關(guān)系妨礙期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S內(nèi)的可靠的異物識別。如果蓄電池設(shè)備12與感應(yīng)設(shè)備10之間的間距增大，那么不僅諧振頻率f_R而且實際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)升高。當(dāng)與方向無關(guān)地在感應(yīng)設(shè)備10的表面上在其最佳位置——至少一個充電線圈18的中心——以外移動或定位蓄電池設(shè)備12時，可以觀察到相應(yīng)的現(xiàn)象。這兩種情況完全描述經(jīng)常出現(xiàn)的情景。蓄電池設(shè)備12在感應(yīng)設(shè)備10上的橫向移動必須是允許的，因為使用者通常將蓄電池設(shè)備12不精確地放置在感應(yīng)設(shè)備10的至少一個充電線圈18的上方中心。這種情況尤其在以下出現(xiàn)：感應(yīng)設(shè)備10具有平的表面，該平的表面沒有用于蓄電池設(shè)備12的機械引導(dǎo)輔助。另外，也可能由于蓄電池設(shè)備12與感應(yīng)設(shè)備10之間的異物11而豎直地移動。

根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)在設(shè)置：使期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S的上邊界q_So和/或下邊界與所述實際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)的變化過程彼此匹配。以下的圖3和圖4示出對于第一區(qū)域30的這種情況。

在圖3中，期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S的上邊界q_So和/或下邊界如此在最大期望品質(zhì)因數(shù)Q_Smax與最小期望品質(zhì)因數(shù)Q_Smin內(nèi)改變，從而期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域的上邊界和/或下邊界的變化過程很大程度上相應(yīng)于實際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)的變化過程。由此，在實際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)與上邊界或下邊界q_So、之間的間距基本上保持不變的情況下，減小有效的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S(在所述有效的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域內(nèi)允許無錯誤的充電運行)。結(jié)果是：尤其在蓄電池設(shè)備12相對于感應(yīng)設(shè)備10的至少一個充電線圈18的更嚴(yán)重錯誤定位的情況下，以諧振頻率f_R的更大的值和實際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)的更大的值——也就是說在最大允許的諧振頻率f_Rmax的附近——提高異物識別的準(zhǔn)確性。

在圖4中，有效的期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S也相對于圖3明顯地減小。然而現(xiàn)在，與圖3不同的是，如此修正實際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)，從而其變化過程是線性的和/或恒定的，從而在實際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)與上邊界或下邊界q_So、之間的間距基本上保持不變的的情況下，減小最大期望品質(zhì)因數(shù)Q_Smax并且增大最小期望品質(zhì)因數(shù)Q_Smin。在此，實際品質(zhì)因數(shù)Q_I(f_R)的線性化通過與其反比例函數(shù)K＝Q₀/Q_I(f_R)或與提前在存儲器26中存儲的、相應(yīng)的修正因數(shù)K的相乘實現(xiàn)，其中，Q₀描述提前定義的參考品質(zhì)因數(shù)。由于Q_I(f_R)的線性化，期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S獲得基本上矩形的區(qū)域，這能夠?qū)崿F(xiàn)用于異物識別的非常簡單的比較。此外，所述匹配與諧振頻率f_R無關(guān)地實現(xiàn)異物識別的保持不變的準(zhǔn)確性。替代地或補充地，也可以將期望品質(zhì)因數(shù)區(qū)域q_S的上邊界和/或下邊界q_So、與修正因數(shù)K相乘，以便線性化其變化過程。

最后還指出：本發(fā)明的所示出的實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)式的充電系統(tǒng)的構(gòu)型。