[发明专利]用于感应式能量传输到感应蓄电池设备的感应充电装置以及用于感应蓄电池设备的感应式充电的方法

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求类型的用于感应式能量传输到感应蓄电池设备的感应充电装置以及用于感应蓄电池设备的感应式充电的方法。

背景技术

由DE 102013212611 A1已知一种感应充电设备、尤其一种手持式工具感应充电设备，其具有用于感应蓄电池设备的感应式充电的感应充电装置。感应式能量传输在此通过感应充电装置中的初级振荡回路电路和感应蓄电池设备中的次级振荡回路来实现。振荡回路电路通过至少一个初级侧充电线圈和至少一个次级侧充电线圈感应式相互耦合，其中，振荡回路电路的谐振频率理想地近似相同。初级振荡回路电路的激励通过由半波形成的方波信号来实现，所述方波信号在感应充电装置中由逆变器产生。逆变器为此相应地由控制或调节单元控制，其中，进行激励的方波信号的频率典型地略微在振荡回路电路的谐振频率之上。这提供具有相应地小的EMV-干扰电平和能量损耗的所谓的准谐振运行的大的优点。

此外已知的是，进行激励的信号的、位于系统的谐振频率附近的谐波对显著的充电电流作出贡献。这是方波信号的基本振荡。

在DE 102010003703 A1中公开了一种用于对蓄电池、尤其锂离子蓄电池进行充电的所谓的IU充电方法或CCCV充电方法(Constant Current Constant Voltage：恒定电流恒定电压)。在该方法中，在第一阶段(I-充电)中在恒定的电流的情况下对蓄电池充电，而充电电压上升。电流在此通过充电装置的电流调节器限制。在蓄电池上达到所选择的充电结束电压之后，在第二阶段中由恒定电流调节转换到电压调节上(U充电)，在所述电压调节中，以恒定的电压和减小的充电电流对蓄电池继续充电。第二阶段也称作电流尾(current tail)。

为了使进行激励的电压在电流尾中不继续增加，在已知的感应充电装置中减小进行激励的信号的占空比。然而，因此失去准谐振运行的优点。

本发明的任务因此是，在电流尾(第二阶段)中，实现相对于I充电(第一阶段)的充电电流减小的充电电流，而不离开准谐振运行。

发明内容

本发明的优点

根据本发明设置，所述控制或调节单元在所述感应蓄电池设备达到充电结束电压之后如此控制所述逆变器电路以便降低充电电流，使得所述输出信号周期性地至少一个第一半波置于高值上并且紧接于此地奇数多个彼此相继的半波置于相对于所述高值降低的值上。因此，在电流尾中，在保持具有已知的优点的准谐振运行的情况下较小的充电电流是可能的。

逆变器电路尤其理解为具有高侧开关和低侧开关的半桥。但也可以考虑例如H桥形式的其他逆变器电路。作为高侧开关和/或低侧开关通常使用双极性场效应晶体管或MOS场效应晶体管或混合形式如IGBT。然而，本发明既不限于逆变器电路的精确构型也不限于在其中使用的开关。

逆变器电路的进行激励的输出信号通常是方波信号，但也可以采用其他的经脉冲宽度调制(PWM)的信号形式，其中，开关状态的值不同。在方波信号的情况下普遍的是，在高侧开关接通并且低侧开关阻断的情况下产生高值(Impuls：脉冲)，而相对于高值更低的值(间歇)通过高侧开关的阻断和低侧开关的导通来实现。通常，高值也以“高”表示，并且相对于高值更低的值以“低”表示。这样的PWM信号对于本领域技术人员是已知的，从而在此不要详细探讨。相应的适用于这样的信号的频率以及与此相关联的半波、周期持续时间、脉冲持续时间和间歇持续时间。部分地，也还在下面的描述中详细探讨这点。

根据本发明设置，周期性地，具有相对于高值降低的值的至少三个半波与具有高值的第一半波彼此相继。通过这种方式，可以在第二阶段中取得相对于第一阶段的充电电流低一半的充电电流。当在第二阶段中，周期性地，具有相对于高值降低的值的至少三个半波与奇数数目的具有高值的彼此相继的第一半波、尤其三个半波彼此相继的时候，可实现将充电电流进一步减小到第一阶段的充电电流的三分之一上。

关于准谐振运行特别有利地，控制或调节单元将逆变器电路的输出信号的激励频率在充电结束电压达到之后基本上保持恒定。但是，尤其与具有高值的奇数数目的彼此相继的半波和具有相对于高值降低的值的奇数数目的彼此相继的半波的组合结合地以便减小充电电流有利的是，通过进行激励的频率的失调来离开准谐振运行。该运行模式下面称作频率偏移。

此外，提出一种感应充电设备、尤其是手持式工具感应充电设备，其具有根据本发明的至少一个感应充电装置和待通过感应充电装置来充电的感应蓄电池设备。