(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリー装置（１２）を誘導充電するための少なくとも１つの充電コイル（１８）を有する発振回路（２４）を備えた誘導充電装置（１０）用の異物検知方法であって、
前記誘導充電装置（１０）の充電作動の間に、前記充電コイル（１８）と前記バッテリー装置（１２）との位置関係に応じて変動する、前記発振回路（２４）の共振周波数（ｆＲ）と前記発振回路（２４）の実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））とを実際に検知し、次に、該共振周波数（ｆＲ）と、該実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））又は該実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））を修正した数値と、の組み合わせが、該共振周波数（ｆＲ）を含む最小許容共振周波数（ｆＲｍｉｎ）と最大許容共振周波数（ｆＲｍａｘ）との間の領域として定義される共振周波数領域に対して上限（ｑＳｏ）および下限（ｑＳｕ）が規定される目標クオリティ範囲（ｑＳ）内にある場合に、異物（１１）がないと判定するようにした前記異物検知方法において、
前記目標クオリティ範囲（ｑＳ）の、前記共振周波数（ｆＲ）の推移に対する前記上限（ｑＳｏ）および／または前記下限（ｑＳｕ）の推移の関係は、前記異物（１１）のない充電作動で検知されるべき、前記共振周波数（ｆＲ）の推移に対する前記実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））の推移の非線形関係に整合している
ことを特徴とする異物検知方法。
【請求項２】
前記目標クオリティ範囲（ｑＳ）の、前記共振周波数（ｆＲ）の推移に対する前記上限（ｑＳｏ）および／または前記下限（ｑＳｕ）の推移は、非線形関係である
ことを特徴とする、請求項１に記載の異物検知方法。
【請求項３】
前記目標クオリティ範囲（ｑＳ）の、前記共振周波数（ｆＲ）の推移に対する前記上限（ｑＳｏ）および／または前記下限（ｑＳｕ）の推移は、線形関係である、または、前記目標クオリティ範囲（ｑＳ）の前記上限（ｑＳｏ）および／または前記下限（ｑＳｕ）の推移は、一定である
ことを特徴とする、請求項１に記載の異物検知方法。
【請求項４】
前記目標クオリティ範囲（ｑＳ）の前記上限（ｑＳｏ）および前記下限（ｑＳｕ）の間隔の推移は、一定である
ことを特徴とする、請求項３に記載の異物検知方法。
【請求項５】
前記目標クオリティ範囲（ｑＳ）内にあるか否かの判定に、前記誘導充電装置（１０）の充電作動の間に実際に検知される、前記共振周波数（ｆＲ）と、前記実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））に修正係数（Ｋ）を乗じた前記数値と、の組み合わせが用いられる
ことを特徴とする、請求項３または４に記載の異物検知方法。
【請求項６】
前記修正係数（Ｋ）が、前記異物（１１）がない充電作動で検知されるべき前記実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））のうちの、前記誘導充電装置（１０）の充電作動の間に実際に検知される前記共振周波数（ｆＲ）とともに検知されるべき前記実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））の逆数（Ｑ０／ＱＩ（ｆＲ））として定義されている
ことを特徴とする、請求項５に記載の異物検知方法。
【請求項７】
前記誘導充電装置（１０）は、手持ち工作機械のための誘導充電装置である
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の異物検知方法。
【請求項８】
バッテリー装置（１２）を誘導充電するための少なくとも１つの充電コイル（１８）を有する発振回路（２４）とコントロールユニット（２２）とを備えた誘導充電装置（１０）であって、
前記コントロールユニット（２２）が、前記誘導充電装置（１０）の充電作動の間に、前記充電コイル（１８）と前記バッテリー装置（１２）との位置関係に応じて変動する、前記発振回路（２４）の共振周波数（ｆＲ）と前記発振回路（２４）の実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））とを実際に検知し、次に、該共振周波数（ｆＲ）と、該実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））又は該実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））を修正した数値と、の組み合わせが、該共振周波数（ｆＲ）を含む最小許容共振周波数（ｆＲｍｉｎ）と最大許容共振周波数（ｆＲｍａｘ）との間の領域として定義される共振周波数領域に対して上限（ｑＳｏ）および下限（ｑＳｕ）が規定される目標クオリティ範囲（ｑＳ）内にある場合に、異物（１１）がないと判定するようにした前記誘導充電装置（１０）において、
前記目標クオリティ範囲（ｑＳ）の、前記共振周波数（ｆＲ）の推移に対する前記上限（ｑＳｏ）および／または前記下限（ｑＳｕ）の推移の関係は、前記異物（１１）のない充電作動で検知されるべき、前記共振周波数（ｆＲ）の推移に対する前記実クオリティ（ＱＩ（ｆＲ））の推移の非線形関係に整合している
ことを特徴とする誘導充電装置。
【請求項９】
手持ち工作機械のための誘導充電装置である
ことを特徴とする請求項８に記載の誘導充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項に記載の種類の誘導充電装置のための異物検知方法および誘導充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯ブラシ、モバイルトランシーバーのようなバッテリーで作動する手持ち機器、電気で作動する手持ち工作機械等をワイヤレスで充電することは知られている。このため、手持ち機器の誘導充電装置からバッテリー装置へ誘導エネルギー伝送するために電磁場が利用され、この場合誘導充電装置およびバッテリー装置または手持ち機器はそれぞれコイルを有しており、これらのコイルは互いにわずかな間隔で位置決め可能であり、したがって協働して実質的に１つの変圧器を形成している。
【０００３】
電磁場の領域に導電性の異物が入り込むと、異物を加熱する渦電流が形成されることがある。異物が磁化可能であれば、磁気ヒステリシス損失またはヒステリシス損失によっても異物が加熱される。加熱は相当のものであり、その結果誘導充電システムの作動安定性をもはや保証できない。さらに、異物は電磁場からエネルギーを引き出し、その結果バッテリー装置へのエネルギー伝送が損なわれる。
【０００４】
特許文献１から、バッテリー装置へワイヤレスでエネルギーを伝送するための誘導充電装置を備えた誘導式充電システムが知られている。この場合、充電コイルを備えた誘導充電装置の共振変圧器が交番電磁界を発生させる。電気パラメータに依存して充電コイルの領域で物体を検知するために、共振変圧器に特定機構が設けられている。さらに、誘導充電装置は共振変圧器のクオリティ係数を変化させるためのコントロールユニットを含み、低クオリティ係数時のエネルギー伝送と、高クオリティ係数時の物体の検知とを可能にしている。
【０００５】
さらに、まだ公開されていない特許文献２からは、誘導充電装置のための異物検知方法が知られている。この方法では、誘導充電装置の発振回路の共振周波数とこれに属する実クオリティとが検知され、次にこの実クオリティが共振周波数に依存する目標クオリティと比較される。その後、所定の目標クオリティ範囲を用いて、異物があるかないかの判定が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１２２０５６９３号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１３２１２５８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、技術水準から知られている誘導充電装置用異物検知方法および対応する誘導充電装置をさらに改善して、異物の検知精度を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、誘導充電装置のための異物検知方法は、目標クオリティ範囲の上限および／または下限と実クオリティの推移とを互いに整合させる。このようにして、誘導性充電システムの正確な充電作動を保証する目標クオリティ範囲を縮小させることができ、このことは、異物によるエラーケースの検知精度および検知感度を向上させる。
【０００９】
有利な構成では、目標クオリティ範囲の上限および／または下限を、それらの推移が実クオリティの推移に十分対応するように、最大目標クオリティと最小目標クオリティとの内側で変化させることが設けられている。これにより、実クオリティと上限または下限との間の間隔が実質的に一定である状態で、有効目標クオリティ範囲が縮小される。結果として、特に共振周波数および実クオリティが比較的大きい値を持つ誘導装置、すなわち最大許容共振周波数付近での誘導装置の少なくとも１つの充電コイルに対するバッテリー装置の位置決めエラーが大きいケースでの異物検知精度を向上させることができる。
【００１０】
これとは択一的な構成では、実クオリティを、その推移が直線的および／または一定であるように、修正係数を用いて修正することが設けられている。修正係数は、たとえば実クオリティの逆数として定義されている。しかし、修正係数は固定修正曲線として誘導充電装置のメモリ内にファイルされていてよい。有利な態様では、実クオリティと上限または下限との間隔が実質的に一定である場合、目標クオリティ範囲の最大目標クオリティを低減させることができ、目標クオリティ範囲の最小目標クオリティを増大させることができ、このことは目標クオリティ範囲を縮小させる。加えて、さらに、目標クオリティ範囲の上限および／または下限も修正係数を乗じることができ、これによって目標クオリティ範囲は実質的に長方形の面を得る。したがって、異物検知のための非常に簡単な比較と、共振周波数とは独立の異物検知の一定の精度とが可能である。
【００１１】
さらに、本発明は、特に手持ち工作機械のための、発振回路とコントロールユニットとを備えた、本発明による異物検知方法を実施するための誘導充電装置に関し、コントロールユニットが目標クオリティ範囲の上限および／または下限と実クオリティの推移とを互いに整合させる。
【００１２】
本発明の他の利点は、従属請求項に記載された構成および図面並びに以下の説明から明らかである。
【００１３】
次に、本発明を、図１ないし図４を用いて例を挙げて説明する。なお、図中の同じ参照符号は同じ機能を備えた同じ構成部材を示唆している。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による異物検知方法を実施するための誘導充電装置と、充電すべきバッテリー装置との図である。
【図２】技術水準による誘導充電装置のコントロールユニットの関係テーブルをグラフの形態で示したものである。
【図３】誘導充電装置のコントロールユニットの本発明による関係テーブルの第１の実施形態をグラフで示したものである。
【図４】誘導充電装置のコントロールユニットの本発明による関係テーブルの第２の実施形態をグラフで示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、異物１１を検知するための本発明による方法を実施する誘導充電装置１０を示している。図１は、さらに、示していない手持ち工作機械を充電するバッテリー装置１２を示している。誘導充電装置１０は、充電システム１４の一次側を形成し、手持ち工具バッテリーまたはバッテリーを組み込んだ手持ち工作機械として形成されたバッテリー装置１２を充電するために設けられている。しかしながら、基本的には、誘導充電装置１０を用いて、当業者にとって有意味と思われる他のバッテリー装置を充電することも考えられる。
【００１６】
図１は、誘導充電装置１０と充電すべきバッテリー装置１２とを１つの充電作動で示している。この場合、バッテリー装置１２は誘導充電装置１０のハウジング１６の上面に載置されており、誘導充電装置１０の少なくとも１つの充電コイル１８を介してワイヤレスで充電される。誘導充電装置１０は充電電子ユニット２０を有し、該充電電子ユニットは、コントロールユニット２２と、少なくとも１つの充電コイル１８を備えた発振回路２４とを含んでいる。
【００１７】
誘導充電装置１０のコントロールユニット２２は、共振周波数ｆＲとこれに属する実クオリティＱＩ（ｆＲ）とを特定するために設けられている。さらに、コントロールユニット２２は、実クオリティＱＩ（ｆＲ）を、共振周波数ｆＲに依存する目標クオリティＱＳ（ｆＲ）と比較するために設けられている。この目的のため、コントロールユニット２２はメモリ２６を有し、該メモリ内には、検出された共振周波数ｆＲに対して、複数の目標クオリティＱＳ（ｆＲ）を備えた目標クオリティ範囲ｑＳを含んでいる関係テーブルがファイルされている（これに対しては、図２に対する以下の説明も参照）。
【００１８】
誘導充電装置１０の充電作動の間、規則的な間隔で異物検知を実施する。異物検知の際には、充電作動を損なわせるような１つまたは複数の異物１１が誘導充電装置１０とバッテリー装置１２との間、または、単純には誘導充電装置１０の上だけにあるかどうか、および／または、操作者または誘導充電装置１０に危険をもたらすかどうかをチェックする。異物検知は、まだ公開されていないＤＥ１０２０１３２１２５８８号に記載されている方法に従って行い、すなわちまず共振周波数ｆＲとこれに属する実クオリティＱＩ（ｆＲ）とを特定するように行う。次に実クオリティＱＩ（ｆＲ）を、共振周波数ｆＲに依存する目標クオリティＱＳ（ｆＲ）と比較することで、定義された目標クオリティ範囲ｑＳに基づいて、少なくとも１つの異物１１が存在しているかどうかを最終的に判定する。
【００１９】
図２は、メモリ２６内にファイルされているコントロールユニット２２の関係テーブルをグラフの形態で示したもので、横軸に共振周波数ｆＲが、縦軸にクオリティＱがプロットされている。グラフは３つの範囲３０，３２，３４に分けられている。第１の範囲３０は、バッテリー装置１２を用いた作動に対する目標クオリティ範囲ｑｓによって形成されている。実クオリティＱＩ（ｆＲ）が範囲３０の上限ｑＳｏと下限ｑＳｕとの内側にあれば、誘導充電装置１０とバッテリー装置１２との間の領域に異物１１がないと前提する。さらに、バッテリー装置１２が誘導充電装置１０の上に載置されて充電をされるべきものと前提する。第２の範囲３２は、バッテリー装置１２なしの作動に対する目標クオリティ範囲ｑＳによって形成されている。実クオリティＱＩ（ｆＲ）が範囲３２の上限ｑＳｏと下限ｑＳｕとの内側にあれば、誘導充電装置１０の上に異物１１がないと前提する。さらに、バッテリー装置１２は誘導充電装置１０の上にないと前提する。
【００２０】
第１の範囲３０と第２の範囲３２とを取り囲んでいる第３の範囲３４は、誤差範囲によって形成されている。実クオリティＱＩ（ｆＲ）がこの範囲３４にあれば、任意の誤差が存在するか、或いは、誘導充電装置１０に対するバッテリー装置１２の位置決めが悪く、バッテリー装置１２の充電が可能でないか、または、非常に制限的にのみ可能であると前提する。なお誤差は誘導充電装置１０内、バッテリー装置１２内、および充電システム１４の周囲にも存在しうる。第３の範囲３４は２つの部分範囲３４’，３４”を有している。第３の範囲３４の第１の部分範囲３４’は、クオリティＱに関し、第１の範囲３０の下限ｑＳｕの下側に配置されている。実クオリティＱＩ（ｆＲ）がこの第１の部分範囲３４’の内側にあれば、少なくとも１つの異物１１が誘導充電装置１０とバッテリー装置１２との間の領域にあると前提する。第３の範囲３４の第２の部分範囲３４”は、クオリティＱに関し、第２の範囲３２の下限ｑＳｕの下側に配置されている。実クオリティＱＩ（ｆＲ）がこの第２の部分範囲３４”の内側にあれば、少なくとも１つの異物１１が誘導充電装置１０の上にあると前提する。
【００２１】
実クオリティＱＩ（ｆＲ）の推移には、図２に認められる次のような非線形関係がある。この非線形関係は目標クオリティ範囲ｑＳの内側での確実な異物検知を困難にさせる。バッテリー装置１２と誘導充電装置１０との間隔が大きくなると、共振周波数ｆＲも実クオリティＱＩ（ｆＲ）も上昇する。これに対応することは、バッテリー装置１２が、誘導充電装置１０の上面方向とは関係なく、その最適な位置（少なくとも１つの充電コイル１８の中心）の外側へ変位または位置決めしたときに認められる。これら２つのケースは極めて頻繁に生じる状況である。したがって、誘導充電装置１０上でのバッテリー装置１２の横方向への移動が可能でなければならない。なぜなら、通常利用者はバッテリー装置１２を誘導充電装置１０の少なくとも１つの充電コイル１８上で正確に中心に降下させないからである。これは、特に、誘導充電装置１０がバッテリー装置１２のための機械的な案内補助手段のない平らな上面を有しているケースである。さらに、バッテリー装置１２と誘導充電装置１０との間に異物１１があるために生じる鉛直方向のずれもありうる。
【００２２】
本発明によれば、目標クオリティ範囲ｑＳの上限ｑＳｏおよび／または下限ｑＳｕと実クオリティＱＩ（ｆＲ）の推移とを互いに整合させることが設けられている。次の図３および図４はこの点を第１の範囲３０に対して示している。
【００２３】
図３では、目標クオリティ範囲ｑＳの上限ｑＳｏと下限ｑＳｕとは、最大目標クオリティＱＳｍａｘと最小目標クオリティＱＳｍｉｎとの内側で、その推移が実クオリティＱＩ（ｆＲ）の推移に十分対応するように変化されている。これにより、実クオリティＱＩ（ｆＲ）と上限ｑＳｏまたは下限ｑＳｕとの間隔が実質的に一定である状態で、エラーのない充電作動を可能にする有効目標クオリティ範囲ｑＳが縮小される。結果として、特に共振周波数ｆＲおよび実クオリティＱＩ（ｆＲ）が比較的大きい値を持つ誘導装置１０の、すなわち最大許容共振周波数ｆＲｍａｘ付近での誘導装置１０の少なくとも１つの充電コイル１８に対するバッテリー装置１２の位置決めエラーが大きいケースでの異物検知精度が向上する。
【００２４】
図４でも、有効目標クオリティ範囲ｑＳが図３に比べて著しく縮小されている。しかしながら、図３と異なり、実クオリティＱＩ（ｆＲ）はその推移が直線および／または一定であるように修正され、その結果実クオリティＱＩ（ｆＲ）と上限ｑＳｏまたは下限ｑＳｕとの間隔が実質的に一定である状態で、最大目標クオリティＱＳｍａｘを減少させ、最小目標クオリティＱＳｍｉｎを増大させることができる。この場合、実クオリティＱＩ（ｆＲ）の記述はその逆数Ｋ＝Ｑ０／ＱＩ（ｆＲ）を乗じることにより、または、あらかじめメモリ２６にファイルされている適当な修正係数Ｋを乗じることで行い、ここでＱ０はあらかじめ定義された参照クオリティを表している。ＱＩ（ｆＲ）を線形化した結果、目標クオリティ範囲ｑＳは実質的に長方形の面を得る。このことは、異物検知のための非常に簡単な比較を可能にする。加えて、この整合は、共振周波数ｆＲとは独立に異物検知の一定の精度を生じさせる。これとは択一的に、または、これに加えて、目標クオリティ範囲ｑＳの上限ｑＳｏおよび／または下限ｑＳｕに修正係数Ｋを乗じて、その推移を線形化することができる。
【００２５】
最後に指摘しておくが、示した本発明の実施形態は図面に示した曲線推移にも、図１による誘導性充電システムの構成にも限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２６】
１０  誘導充電装置
１１  異物
２２  コントロールユニット
２４  発振回路
ｆＲ  共振周波数
Ｋ  修正係数
ＱＩ（ｆＲ）  実クオリティ
Ｑ０／ＱＩ（ｆＲ）  実クオリティの逆数
ＱＳ（ｆＲ）  目標クオリティ
ｑＳ  目標クオリティ範囲
ｑＳｏ  目標クオリティ範囲の上限
ｑＳｕ  目標クオリティ範囲の下限
【図１】
0006533287.tif 000002
【図２】
0006533287.tif 000003
【図３】
0006533287.tif 000004
【図４】
0006533287.tif 000005