DE102018200231B4

DE102018200231B4 - Charging device for inductive charging of a portable mobile terminal in a motor vehicle and system, their use and method

Info

Publication number: DE102018200231B4
Application number: DE102018200231.2A
Authority: DE
Inventors: Florian Sutor; Jürgen Kellner
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Aumovio Germany De GmbH
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2038-01-10
Also published as: WO2019137860A1; DE102018200231A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung (11) zum induktiven Laden eines portablen mobilen Endgeräts (12) in einem Kraftfahrzeug (10), aufweisend einen Ablagebereich (13) zum Ablegen des Endgeräts (12) für einen Ladevorgang, eine elektrische Primärspule (14), die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem elektrischen Versorgungsstrom (16) ein magnetisches Wechselfeld (15) im Ablagebereich (13) zu erzeugen, und eine Steuereinrichtung (17), die dazu eingerichtet ist, den Versorgungsstrom (16) für den Ladevorgang zu schalten. Die Erfindung sieht vor, dass die Ladevorrichtung (11) dazu eingerichtet ist, das Endgerät (12) zumindest zeitweise mittels einer von einer Magnetkraft des magnetischen Wechselfelds (15) verschiedenen, zusätzlichen Magnetkraft (25, 31) in dem Ablagebereich (13) in eine vorbestimmte Ladeposition (23) zu führen und/oder in der Ladeposition (23) zu halten.The invention relates to a charging device (11) for inductively charging a portable mobile terminal (12) in a motor vehicle (10), comprising a storage area (13) for depositing the terminal (12) for charging, an electric primary coil (14) is arranged to generate an alternating magnetic field (15) in the storage area (13) in dependence on an electrical supply current (16), and a control device (17) which is adapted to switch the supply current (16) for the charging process. The invention provides that the loading device (11) is adapted to the terminal (12) at least temporarily by means of one of a magnetic force of the alternating magnetic field (15) different, additional magnetic force (25, 31) in the storage area (13) in a to lead predetermined loading position (23) and / or to keep in the loading position (23).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines portablen mobilen Endgeräts in einem Kraftfahrzeug. Ein solches mobiles Endgerät kann beispielsweise ein Smartphone sein. In dem Kraftfahrzeug ist für das induktive Laden ein Ablagebereich zum Ablegen des Endgeräts vorgesehen. Zu der Erfindung gehören auch ein System mit der Ladevorrichtung und einem Endgerät, das mit der Ladevorrichtung zusammenwirken kann, sowie ein Kraftfahrzeug mit der Ladevorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Ladevorrichtung.The invention relates to a charging device for inductive charging of a portable mobile terminal in a motor vehicle. Such a mobile terminal may be, for example, a smartphone. In the motor vehicle, a storage area for storing the terminal is provided for the inductive charging. The invention also includes a system with the charging device and a terminal that can interact with the charging device, as well as a motor vehicle with the charging device and a method for operating the charging device.

Für einen kabellosen Ladevorgang eines mobilen Endgeräts, zum Beispiel eines Smartphones, kann in einem Kraftfahrzeug die Ladeenergie induktiv mittels einer so genannten Primärspule einer fahrzeugseitigen Ladevorrichtung mittels eines magnetischen Wechselfelds bereitgestellt werden, das in dem Endgerät mittels einer so genannten Sekundärspule durch magnetische Induktion in eine elektrische Ladespannung gewandelt werden kann. Eine solche Ladevorrichtung kann beispielsweise in einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs bereitgestellt sein. Dort kann ein Ablagebereich zum Ablegen des Endgeräts vorgesehen sein, wo sich dann das Endgerät in einer Ladeposition befinden muss, in welcher die Sekundärspule des Endgeräts derart bezüglich der Primärspule der Ladevorrichtung angeordnet ist, dass eine Kopplung der beiden Spulen maximal ist oder, anders herum ausgedrückt, Streuverluste minimiert sind. Es ist wichtig, das Endgerät in einer solchen korrekten Ladeposition zu platzieren, um die größte Effizienz bei der Übertragung von Energie während des Ladevorgangs zu erhalten.For a wireless charging of a mobile terminal, such as a smartphone, the charging power can be inductively provided in a motor vehicle by means of a so-called primary coil of a vehicle-side charging device by means of an alternating magnetic field in the terminal by means of a so-called secondary coil by magnetic induction in an electric Charging voltage can be converted. Such a charging device can be provided for example in a center console of the motor vehicle. There may be provided a storage area for storing the terminal, where then the terminal must be in a loading position in which the secondary coil of the terminal is arranged with respect to the primary coil of the charging device, that a coupling of the two coils is maximum or, in other words , Leakage losses are minimized. It is important to place the terminal in such a correct loading position in order to obtain the greatest efficiency in the transfer of energy during the charging process.

Hierzu muss zum einen der Benutzer die Ladeposition kennen oder in Erfahrung bringen können, damit er das Endgerät korrekt in der Ladeposition im Ablagebereich platziert. Während einer Fahrt kann es zudem dazu kommen, dass aufgrund beispielsweise einer Kurvenfahrt das Endgerät im Ablagebereich aus der Ladeposition rutscht. Denn der Ablagebereich kann oftmals nicht passgenau für ein Endgerät geformt sein, beispielsweise als eine Schale, da Endgeräte unterschiedlicher Größe für die Ladevorrichtung vorgesehen sein können. Zum Stand der Technik wird insbesondere die JP 2012-257381 A genanntFor this purpose, on the one hand, the user must know or can learn the loading position so that he correctly places the terminal in the loading position in the storage area. During a journey, it may also happen that due to, for example, a cornering the terminal in the storage area from the loading position slips. Because the storage area can often not be precisely shaped for a terminal, for example, as a shell, since terminals of different sizes can be provided for the charging device. The prior art is in particular the JP 2012-257381 A called

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer induktiven Ladevorrichtung eines Kraftfahrzeugs eine korrekte Ablage eines mobilen Endgeräts in der vorgesehenen Ladeposition sicherzustellen.The invention has for its object to ensure a correct storage of a mobile terminal in the intended loading position in an inductive charging device of a motor vehicle.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figur beschrieben.The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are described by the dependent claims, the following description and the figure.

Durch die Erfindung ist eine Ladevorrichtung zum induktiven Laden eines portablen mobilen Endgeräts in einem Kraftfahrzeug bereitgestellt. Bei dem mobilen Endgerät kann es sich zum Beispiel um eine Smartphone oder ein Tablet-PC oder eine Smartwatch handeln. Die induktive Ladevorrichtung sieht einen Ablagebereich zum Ablegen des Endgeräts für den Ladevorgang vor. Ein solcher Ablagebereich kann beispielsweise als eine Ablagefläche oder eine Ablageschale oder ein Ablagefach ausgestaltet sein. Eine elektrische Primärspule der Ladevorrichtung ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einem elektrischen Versorgungsstrom ein magnetisches Wechselfeld im Ablagebereich zu erzeugen. Mit Wechselfeld ist gemeint, dass sich ein magnetischer Fluss des Wechselfelds mit der Zeit verändert, beispielsweise periodisch um einen Mittelwert schwankt. Der Versorgungsstrom kann hierzu entsprechend zeitlich moduliert sein. Durch das Wechselfeld wird in der Sekundärspule des Endgeräts eine Ladespannung induziert, die zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers des Endgeräts verwendet werden kann. Bei der Ladevorrichtung ist schließlich eine Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Versorgungsstrom für den Ladevorgang zu schalten. Die Steuereinrichtung kann eine elektronische Schaltung aufweisen, mittels welcher der Versorgungsstrom für die Primärspule geschaltet oder gesteuert werden kann. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung hierzu eine H-Brücke zum Schalten einer Gleichspannung aufweisen, um hierdurch den Versorgungsstrom mit wechselnder oder zeitlich veränderlicher Amplitude zu erzeugen.The invention provides a charging device for inductively charging a portable mobile terminal in a motor vehicle. The mobile terminal may be, for example, a smartphone or a tablet PC or a smartwatch. The inductive charging device provides a storage area for storing the terminal for the charging process. Such a storage area can be configured, for example, as a storage area or a storage tray or a storage compartment. An electric primary coil of the charging device is configured to generate an alternating magnetic field in the storage area as a function of an electrical supply current. By alternating field is meant that a magnetic flux of the alternating field changes with time, for example periodically fluctuates around an average value. The supply current can be modulated for this purpose in terms of time. Through the alternating field, a charging voltage is induced in the secondary coil of the terminal, which can be used to charge an electrical energy storage device of the terminal. In the case of the charging device, a control device is finally set up to switch the supply current for the charging process. The control device may have an electronic circuit, by means of which the supply current for the primary coil can be switched or controlled. For example, the control device for this purpose have an H-bridge for switching a DC voltage, thereby to generate the supply current with changing or time-varying amplitude.

Um nun sicherzustellen, dass das Endgerät korrekt in einer vorbestimmten Ladeposition positioniert ist oder zumindest beim Ablegen dort positioniert wird, ist die Ladevorrichtung dazu eingerichtet, das mobile Endgerät zumindest zeitweise mittels einer von einer Magnetkraft des beschriebenen magnetischen Wechselfelds verschiedenen, zusätzlichen Magnetkraft in dem Ablagebereich in die vorbestimmte Ladeposition zu führen und/oder in der Ladeposition zu halten. Mit anderen Worten kann beim Ablegen des Endgeräts mittels der zusätzlichen Magnetkraft dafür gesorgt werden, dass das Endgerät in die Ladeposition gleitet oder geführt wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann bei bereits in der Ladeposition abgelegtem Endgerät mittels der zusätzlichen Magnetkraft dafür gesorgt werden, dass das Endgerät in der Ladeposition gehalten wird, selbst wenn es z.B. zu einer Kurvenfahrt kommt.In order to ensure that the terminal is correctly positioned in a predetermined loading position or at least positioned there when depositing, the charging device is adapted to the mobile terminal at least temporarily by means of a different magnetic force of the magnetic field described, additional magnetic force in the storage area in to lead the predetermined loading position and / or to hold in the loading position. In other words, when placing the terminal by means of the additional magnetic force it can be ensured that the terminal slides or is guided into the loading position. Additionally or alternatively, in the case of a terminal already placed in the loading position, it can be ensured by means of the additional magnetic force that the terminal is held in the loading position, even if it is e.g. comes to a cornering.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass das Endgerät ohne mechanische Verankerung im Ablagebereich in die Ladeposition gebracht und/oder in der Ladeposition gehalten werden kann und somit der Ladevorgang mit optimaler Kopplung oder minimiertem Verlust zwischen der Primärspule der Ladevorrichtung und der Sekundärspule des Endgeräts durchgeführt werden kann. Die zusätzliche Magnetkraft kann mittels einer magnetischen Felderzeugungseinrichtung der Ladevorrichtung erzeugt werden. Die zusätzliche Magnetkraft kann mit einem Magnetelement, beispielsweise mittels zumindest eines Permanentmagneten, erzeugt werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die zusätzliche Magnetkraft beispielsweise mittels der Primärspule erzeugt werden, indem dem Versorgungsstrom ein zusätzlicher Haltestrom, beispielsweise ein Gleichstrom, überlagert wird. Das Magnetelement ist dann also die Primärspule.The invention provides the advantage that the terminal can be brought without mechanical anchoring in the storage area in the loading position and / or held in the loading position and Thus, the charging process with optimal coupling or minimized loss between the primary coil of the charging device and the secondary coil of the terminal can be performed. The additional magnetic force can be generated by means of a magnetic field generating device of the charging device. The additional magnetic force can be generated with a magnetic element, for example by means of at least one permanent magnet. Additionally or alternatively, the additional magnetic force can be generated for example by means of the primary coil by the supply current, an additional holding current, for example, a DC current is superimposed. The magnetic element is then the primary coil.

Eine Ausführungsform sieht allerdings vor, dass die Ladevorrichtung zum Erzeugen der Magnetkraft eine zusätzliche, von der Primärspule verschiedene elektrische Haltespule aufweist, die dazu eingerichtet ist, in dem Ablagebereich zum Bereitstellen der zusätzlichen Magnetkraft ein magnetisches Haltefeld in Abhängigkeit von einem Haltestrom zu erzeugen. Das besagte Magnetelement ist also durch eine Haltespule gebildet. Durch Bestromen der Haltespule mit dem Haltestrom wird das magnetische Haltefeld erzeugt, welches die zusätzliche Magnetkraft zum Führen und/oder Halten des Endgeräts hervorruft. Die Steuereinrichtung der Ladevorrichtung ist dazu eingerichtet, den Haltestrom in Abhängigkeit von zumindest einem vorbestimmten Auslösesignal zu erzeugen. Mit anderen Worten muss die Haltespule nicht durchgehend oder dauerhaft mit dem Haltestrom versorgt oder durchflossen sein. Vielmehr kann der Haltestrom durch die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von zumindest einem Auslösesignal geschaltet oder gesteuert sein. Die Steuereinrichtung kann hierzu eine elektronische Schaltung aufweisen, mittels welcher der Haltestrom für die Haltespule geschaltet oder gesteuert werden kann.An embodiment provides, however, that the charging device for generating the magnetic force has an additional, different from the primary coil electrical holding coil, which is adapted to generate in the storage area for providing the additional magnetic force, a magnetic holding field in response to a holding current. The said magnetic element is thus formed by a holding coil. By energizing the holding coil with the holding current, the magnetic holding field is generated, which causes the additional magnetic force for guiding and / or holding the terminal. The control device of the charging device is configured to generate the holding current as a function of at least one predetermined triggering signal. In other words, the holding coil need not be continuously or permanently supplied with the holding current or flowed through. Rather, the holding current may be switched or controlled by the control device in response to at least one trigger signal. The control device may for this purpose have an electronic circuit, by means of which the holding current for the holding coil can be switched or controlled.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Haltespule mehr Windungen als die Primärspule aufweist. Hierzu kann eine Feldstärke des Haltefelds größer eingestellt werden als eine Feldstärke des Wechselfelds.An embodiment provides that the holding coil has more turns than the primary coil. For this purpose, a field strength of the holding field can be set greater than a field strength of the alternating field.

Der Haltestrom ist gemäß einer Ausführungsform ein Gleichstrom und/oder weist eine geringere Frequenz als der Versorgungsstrom der Primärspule auf. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise die Induktion von Wirbelströmen in dem Endgerät vermieden oder gering gehalten.The holding current is according to one embodiment, a direct current and / or has a lower frequency than the supply current of the primary coil. As a result, the induction of eddy currents in the terminal is advantageously avoided or kept low.

Mehrere Ausführungsformen beschäftigen sich mit dem zumindest einen Auslösesignal für den Haltestrom.Several embodiments are concerned with the at least one trigger signal for the holding current.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Detektoreinrichtung dazu eingerichtet ist, das Endgerät zu detektieren und durch ein Auslösesignal zu signalisieren, falls sich das Endgerät näher als ein vorbestimmter Höchstabstand von dem Ablagebereich entfernt befindet. Ein mögliches Auslösesignal signalisiert also, falls sich das Endgerät näher als der Höchstabstand zu dem Ablagebereich entfernt befindet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise der Haltestrom nur dann eingeschaltet oder aktiviert, falls das Haltefeld das Endgerät überhaupt nur erreichen kann. Insbesondere wird dieses Auslösesignal erzeugt, während das Endgerät noch an die Ladeposition herangeführt wird und/oder die Ladeposition noch nicht erreicht hat. Ein Benutzer kann somit während des Ablegens des Endgeräts die Magnetkraft in seiner Hand spüren und sich daran orientieren, um die Ladeposition anzupeilen.An embodiment provides that a detector device is adapted to detect the terminal and to signal by a trigger signal if the terminal is closer than a predetermined maximum distance from the storage area. A possible trigger signal thus signals if the terminal is closer than the maximum distance to the storage area away. As a result, the holding current is switched on or activated in an advantageous manner only if the holding field can only reach the terminal at all. In particular, this trigger signal is generated while the terminal is still brought to the loading position and / or has not yet reached the loading position. Thus, a user may feel the magnetic force in his hand during the placement of the terminal and orient himself thereto to aim for the loading position.

Eine Ausführungsform hierzu sieht vor, dass die Detektoreinrichtung eine NFC-Kommunikationseinrichtung nutzt (NFC - near field communication). Die Detektoreinrichtung ist dabei dazu eingerichtet, mittels der NFC-Kommunikationseinrichtung das Endgerät auf der Grundlage einer NFC-Kommunikation zu detektieren. Durch eine NFC-Kommunikationseinrichtung ist eine Kommunikation nur innerhalb einer vorbestimmten Reichweite möglich, durch die dann beispielsweise auch der besagte Höchstabstand definiert ist. Kommt eine NFC-Kommunikation erfolgreich zustande, so bedeutet dies, dass sich das Endgerät innerhalb der Reichweite der NFC-Kommunikationseinrichtung befindet. Die Reichweite kann in einem Bereich von 5 Zentimeter bis 20 Zentimeter liegen. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise eine Kapazitätssensorik eine Gegenwart des Endgeräts erkennen und/oder eine Q-Faktor-Messung eines RF-Feldes, z.B. des Wechselfelds 15, die Ausrichtung der Sekundärspule bezüglich der Primärspule erkennen, wobei dann der Q-Faktor oder Gütefaktor der Kombination aus Primärspule und Sekundärspule gemessen werden kann. Diese Detektionsmechanismen sind vorteilhafte Beispiele. Es handelt sich aber nicht um eine abschließende Auflistung, sondern es ist auch ein anderer Detektionsmechanismus verwendbar.An embodiment for this provides that the detector device uses an NFC communication device (NFC - near field communication). In this case, the detector device is set up to detect the terminal on the basis of NFC communication by means of the NFC communication device. By means of an NFC communication device, communication is only possible within a predetermined range, by which then, for example, also the said maximum distance is defined. If an NFC communication is successful, this means that the terminal is within range of the NFC communication device. The range can range from 5 centimeters to 20 centimeters. Additionally or alternatively, for example, a capacitance sensor can detect a presence of the terminal and / or a Q-factor measurement of an RF field, for example the alternating field 15 , Recognize the orientation of the secondary coil with respect to the primary coil, in which case the Q-factor or quality factor of the combination of primary coil and secondary coil can be measured. These detection mechanisms are advantageous examples. It is not a final listing, but it is also another detection mechanism used.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuereinrichtung der Ladevorrichtung dazu eingerichtet ist, den Haltestrom für die Haltespule während des Ladevorgangs (Energieübertragung von der Primärspule zum Endgerät mittels des Wechselfelds) nur aufrecht zu erhalten, während zumindest eines von dem zumindest einen Auslösesignal vorliegt. Mit anderen Worten wird der Haltestrom durch die Steuereinrichtung abgeschaltet, es sei denn, es liegt zumindest ein Auslösesignal vor. Dies sorgt für einen effizienten Betrieb.An embodiment provides that the control device of the charging device is adapted to maintain the holding current for the holding coil during the charging process (energy transfer from the primary coil to the terminal by means of the alternating field) while at least one of the at least one trigger signal is present. In other words, the holding current is switched off by the control device, unless there is at least one trigger signal. This ensures efficient operation.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, als ein mögliches Auslösesignal zumindest ein Bewegungssignal zu empfangen und bei im Ablagebereich abgelegtem Endgerät anhand des Bewegungssignals eine auf das Endgerät wirkende vorbestimmte Beschleunigung oder Beschleunigungskraft oder Fliehkraft zu ermitteln. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Querbeschleunigung handeln, die parallel zu einer Auflagefläche des Auflagebereichs wirkt, auf welcher das Endgerät abgelegt sein kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass es sich bei der Beschleunigung um eine solche handelt, welche von der Ladeposition weggerichtet ist. Mit anderen Worten wirkt die Beschleunigung oder die Beschleunigungskraft oder Fliehkraft auf das Endgerät derart, dass es aus der Ladeposition bewegt werden kann. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, den Haltestrom zu aktivieren, falls die Beschleunigung oder die Beschleunigungskraft oder Fliehkraft größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Durch Aktivieren des Haltestroms wird dann die Haltespule bestromt und das zusätzliche Haltefeld erzeugt, wodurch die zusätzliche Magnetkraft wirkt und sie damit das Endgerät gegen die Beschleunigung oder die Beschleunigungskraft oder Fliehkraft in der Ladeposition hält oder das Endgerät am Verrutschen hindert. Dies wirkt natürlich nur so lange, bis die Beschleunigungskraft oder Fliehkraft größer als die zusätzliche Magnetkraft ist.One embodiment provides for the control device to be set up as at least one movement signal as a possible triggering signal to receive and determine at the stored in the storage area terminal based on the motion signal acting on the terminal predetermined acceleration or acceleration force or centrifugal force. This may be, for example, a transverse acceleration, which acts in parallel to a support surface of the support area on which the terminal may be stored. In particular, it is provided that the acceleration is one which is directed away from the loading position. In other words, the acceleration or the acceleration force or centrifugal force acts on the terminal such that it can be moved out of the loading position. The control device is configured to activate the holding current if the acceleration or the acceleration force or centrifugal force is greater than a predetermined threshold value. By activating the holding current, the holding coil is then energized and the additional holding field is generated, whereby the additional magnetic force acts and thus keeps the terminal against the acceleration or the acceleration force or centrifugal force in the loading position or prevents the terminal from slipping. Of course, this only works until the acceleration force or centrifugal force is greater than the additional magnetic force.

Eine Ausführungsform hierzu sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, von dem zumindest einen besagten Bewegungssignal zumindest eines aus dem Endgerät zu empfangen. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Beschleunigungssensor oder Bewegungssensor des Endgeräts zum Schalten des Haltestroms genutzt werden.An embodiment for this provides that the control device is adapted to receive at least one of the at least one movement signal from the terminal. As a result, an acceleration sensor or motion sensor of the terminal can advantageously be used to switch the holding current.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, von dem zumindest einen Bewegungssignal zumindest eines aus einem Beschleunigungssensor und/oder aus einem Gierratensensor des Kraftfahrzeugs zu empfangen. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine Sensorik des Kraftfahrzeugs genutzt, sodass die Ladevorrichtung keine eigene Sensorik zum Erzeugen eines Bewegungssignals aufweisen muss. Ein Bewegungssignal des Kraftfahrzeugs kann beispielsweise aus einem Datenbus des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem CAN-Bus (CAN - controller area network) abgegriffen oder ausgelesen werden.An embodiment provides that the control device is adapted to receive at least one of an acceleration sensor and / or a yaw rate sensor of the motor vehicle from the at least one movement signal. As a result, a sensor system of the motor vehicle is used in an advantageous manner, so that the charging device does not have to have its own sensor system for generating a movement signal. A movement signal of the motor vehicle can for example be tapped or read from a data bus of the motor vehicle, for example a CAN bus (CAN controller area network).

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, durch Umschalten zwischen der Primärspule und der Haltespule den Versorgungsstrom und den Haltestrom aus derselben Quelle bereitzustellen. Mit anderen Worten wird zum Bestromen der Haltespule mit dem Haltestrom zunächst der Ladevorgang unterbrochen, während dann der Haltestrom fließen kann. Anschließend kann nach Unterbrechen des Haltestroms und Einschalten des Versorgungsstroms der Ladevorgang weiter durchgeführt werden. Bei der Quelle kann es sich beispielsweise um ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeugs handeln. Die Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass dieselbe Schaltungselektronik zum Betreiben sowohl der Primärspule als auch der Haltespule genutzt werden kann. Es ist lediglich eine Umschalteinrichtung zusätzlich bereitzustellen.An embodiment provides that the control device is set up to provide the supply current and the holding current from the same source by switching between the primary coil and the holding coil. In other words, for charging the holding coil with the holding current, first the charging process is interrupted, while then the holding current can flow. Subsequently, after interrupting the holding current and switching on the supply current, the charging process can be continued. The source may be, for example, an electrical system of the motor vehicle. The embodiment has the advantage that the same circuit electronics can be used to operate both the primary coil and the holding coil. It is only a switching device in addition to provide.

Um die besagte Magnetkraft zum Führen und/oder Halten des Endgeräts wirksam werden zu lassen, muss das Endgerät magnetisierbar sein. Das magnetische Haltefeld kann beispielsweise auf ein weichmagnetisches Gehäuse des Endgeräts einwirken.In order for the said magnetic force to be effective for guiding and / or holding the terminal, the terminal must be magnetizable. The magnetic holding field can act, for example, on a soft magnetic housing of the terminal.

Für eine gezielte Erzeugung der Magnetkraft umfasst die Erfindung aber auch ein System, welches eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung und ein portables mobiles Endgerät umfasst. Das Endgerät weist ein weichmagnetisches Fixierelement auf, welches in dem Endgerät an einer Position angeordnet ist, die bei in einer vorbestimmten Ladeposition in dem Ablagebereich der Ladevorrichtung abgelegtem Endgerät einen minimalen Abstand zu dem eingangs beschriebenen Magnetelement der Ladevorrichtung, insbesondere der Haltespule, aufweist. Mit anderen Worten ist der Abstand des weichmagnetischen Fixierelements zu der Haltespule am geringsten, wenn das Endgerät korrekt in der Ladeposition angeordnet ist. Sodann ergibt sich der Effekt, dass durch Bewegen des Endgeräts aus der Ladeposition sich stets eine Magnetkraft ergibt, die auf das Fixierelement wirkt und das Endgerät in Richtung zur Ladeposition zurückzieht, also eine Rückstellkraft. Das weichmagnetische Fixierelement kann auch einem ferromagnetischen Material, beispielsweise Weicheisen, sein. Mit „weichmagnetisch“ ist gemeint, dass eine magnetische Koerzitivfeldstärke kleiner als 1000 A/m ist.However, for a purposeful generation of the magnetic force, the invention also includes a system which comprises an embodiment of the charging device according to the invention and a portable mobile terminal. The terminal has a soft-magnetic fixing element which is arranged in the terminal at a position which has a minimum distance to the initially described magnetic element of the charging device, in particular the holding coil, when the terminal is stored in a predetermined loading position in the storage area of the loading device. In other words, the distance of the soft magnetic fixing member to the holding coil is the lowest when the terminal is correctly located in the loading position. Then there is the effect that by moving the terminal from the loading position always results in a magnetic force acting on the fixing and the terminal retracts towards the loading position, ie a restoring force. The soft-magnetic fixing element can also be a ferromagnetic material, for example soft iron. By "soft magnetic" is meant that a magnetic coercivity is less than 1000 A / m.

Die Erfindung umfasst auch eine Verwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Systems in einem Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Kraftwagen sein, beispielsweise ein Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen. Das Kraftfahrzeug kann auch eine Landmaschine (landwirtschaftliches Nutzfahrzeug) sein.The invention also includes a use of an embodiment of the charging device according to the invention or of the system according to the invention in a motor vehicle. The motor vehicle may in particular be a motor vehicle, for example a passenger car or lorry. The motor vehicle may also be an agricultural machine (agricultural utility vehicle).

Die Erfindung umfasst schließlich auch ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Systems, um ein portables mobiles Endgerät in einem Kraftfahrzeug mittels eines induktiven Ladevorgangs zu laden. Mit Laden des Endgeräts ist gemeint, dass ein elektrischer Energiespeichers des Endgeräts mit Energie aufgeladen wird. Bei dem Verfahren schaltet eine Steuereinrichtung einen Versorgungsstrom in einer Primärspule für den Ladevorgang. Dies kann in an sich bekannter Weise vorgesehen oder durchgeführt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist zudem vorgesehen, dass die Ladevorrichtung das mobile Endgerät zumindest zeitweise (also entweder durchgängig oder nur für einzelne verschiedene, getrennte Zeitintervalle) mittels einer von einer Magnetkraft des magnetischen Wechselfelds der Primärspule der Ladevorrichtung verschiedenen Magnetkraft in dem Ablagebereich in eine vorbestimmte Ladeposition führt und/oder in der Ladeposition hält. Dies kann mittels einer magnetischen Felderzeugungseinrichtung durchgeführt werden. Das zeitweise Bereitstellen oder Aktivieren der Magnetkraft ergibt sich in der beschriebenen Weise beispielsweise immer dann, wenn in Abhängigkeit von dem Auslösesignal der Haltestrom für die Haltespule aktiviert wird. Das Führen in die Ladeposition ergibt sich, wenn das Endgerät beispielsweise von einem Benutzer in der Hand gehalten wird und in die Nähe der Ladeposition (Abstand kleiner als der Höchstabstand) gebracht wird und das Magnetfeld beispielsweise mittels eines Permanentmagneten oder der Primärspule oder der Haltespule erzeugt wird und hierdurch das Endgerät in die Ladeposition bezogen wird.Finally, the invention also encompasses a method for operating an embodiment of the charging device according to the invention and the system according to the invention in order to charge a portable mobile terminal in a motor vehicle by means of an inductive charging process. By charging the terminal is meant that an electrical energy storage device of the terminal is charged with energy. In the method, a controller switches a supply current in a primary coil for the charging process. This can be provided or carried out in a manner known per se. In which A method according to the invention additionally provides for the charging device to guide the mobile terminal into a predetermined charging position at least temporarily (ie either continuously or only for individual different, separate time intervals) in the storage area by means of a magnetic force different from a magnetic force of the alternating magnetic field of the primary coil of the charging device, and / or holds in the loading position. This can be done by means of a magnetic field generating device. The temporary provision or activation of the magnetic force results in the manner described, for example, whenever it is activated in response to the trigger signal, the holding current for the holding coil. Leading into the loading position results when, for example, the terminal is held in the hand by a user and brought close to the loading position (distance less than the maximum distance) and the magnetic field is generated, for example, by means of a permanent magnet or the primary coil or the holding coil and thereby the terminal is referred to the loading position.

Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Ladevorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.The invention also includes embodiments of the method according to the invention which have features as have already been described in connection with the developments of the charging device according to the invention. For this reason, the corresponding embodiments of the method according to the invention are not described again here.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the described embodiments.

Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aus Ladevorrichtung und mobilem Endgerät; und
2 ein Flussschaudiagramm zu einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In the following an embodiment of the invention is described. This shows:

1 a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention with an embodiment of the inventive system of charging device and mobile terminal; and
2 a Flußschaudiagramm to an embodiment of the method according to the invention.

Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also each independently further develop the invention and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference numerals.

1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, bei dem es sich um einen Kraftwagen, zum Beispiel einen Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder um eine Landmaschine handeln kann. Das Kraftfahrzeug 10 kann eine Ladevorrichtung 11 aufweisen, mittels welcher ein mobiles Endgerät 12, beispielsweise ein Smartphone, mittels eines induktiven Ladevorgangs aufgeladen werden kann. Die Ladevorrichtung 11 kann hierzu einen Ablagebereich 13 zum Ablegen des Endgeräts 12 für den Ladevorgang aufweisen. Der Ablagebereich 13 kann durch eine Ablageschale oder Vertiefung oder ein Ablagefach gebildet sein. 1 shows a motor vehicle 10 , which may be a motor vehicle, for example a passenger car or truck, or an agricultural machine. The car 10 can be a loader 11 have, by means of which a mobile terminal 12 For example, a smartphone, can be charged by means of an inductive charging. The loading device 11 this can be a storage area 13 for storing the terminal 12 for charging. The storage area 13 may be formed by a tray or recess or a storage compartment.

Des Weiteren kann eine elektrische Primärspule 14 zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds 15 vorgesehen sein, wobei das Wechselfeld 15 durch Schalten eines Versorgungsstroms 16 der Primärspule 16 in an sich bekannter Weise erzeugt werden kann. Der Versorgungsstrom 16 kann durch eine Steuereinrichtung 17 der Ladevorrichtung 11 geschaltet oder gesteuert werden. Die Ladevorrichtung 11 kann dabei an eine Quelle 18, beispielsweise ein elektrisches Bordnetz des Kraftfahrzeugs, angeschlossen sein, um elektrische Energie zum Erzeugen des Wechselfelds 15 zu empfangen.Furthermore, an electric primary coil 14 for generating an alternating magnetic field 15 be provided, wherein the alternating field 15 by switching a supply current 16 the primary coil 16 can be generated in a conventional manner. The supply current 16 can by a control device 17 the loader 11 be switched or controlled. The loading device 11 can do this to a source 18 , For example, an electrical system of the motor vehicle, be connected to electrical energy for generating the alternating field 15 to recieve.

Das Endgerät 12 kann eine elektrische Sekundärspule 19 zum Empfangen und Wandeln des Wechselfelds 15 aufweisen. Das gewandelte Wechselfeld 15 kann eine Ladespannung 20 erzeugen, die mittels einer Ladeelektronik 21 in an sich bekannter Weise in eine Gleichspannung zum Aufladen eines elektrischen Energiespeichers 22 des Endgeräts 12 umgewandelt werden kann. Der Energiespeicher 22 kann ein elektrischer Akkumulator sein.The terminal 12 can be an electrical secondary coil 19 for receiving and converting the alternating field 15 respectively. The converted alternating field 15 can be a charging voltage 20 generate, by means of a charging electronics 21 in a conventional manner in a DC voltage for charging an electrical energy storage 22 of the terminal 12 can be converted. The energy storage 22 can be an electrical accumulator.

Damit die Primärspule 14 und die Sekundärspule 19 magnetisch gekoppelt sind, muss das Endgerät 12 in dem Ablagebereich 13 in einer vorbestimmten Ladeposition 23 angeordnet werden. Hierfür kann ein Benutzer des Endgeräts 12 durch die Ladevorrichtung 11 unterstützt werden. Das Endgerät 12 kann ein weichmagnetisches Fixierelement 24 aufweisen, das beispielsweise ein Teil eines Gehäuses des Endgeräts 12 sein kann oder zusätzlich beispielsweise in Form einer Platte oder eines Kubus oder eines Quaders oder eines Zylinders in dem Endgerät 12 eingebaut sein kann. Die Ladevorrichtung 11 kann eine Magnetkraft 25 auf das Fixierelement 24 ausüben, durch welche das Endgerät 12 in die Ladeposition 23 geführt oder gezogen wird und/oder dort gehalten wird. Die Magnetkraft 25 kann mittels eines zusätzlichen magnetischen Haltefelds 26 erzeugt werden, dass in der Ladevorrichtung 11 durch eine von der Primärspule 14 verschiedene zusätzliche elektrische Haltespule 27 erzeugt werden kann.So that the primary coil 14 and the secondary coil 19 magnetically coupled, the terminal must 12 in the storage area 13 in a predetermined loading position 23 to be ordered. For this purpose, a user of the terminal 12 through the loader 11 get supported. The terminal 12 may be a soft magnetic fixing 24 comprising, for example, a part of a housing of the terminal 12 or additionally, for example, in the form of a plate or a cube or a cuboid or a cylinder in the terminal 12 can be installed. The loading device 11 can be a magnetic force 25 on the fixing element 24 exercise through which the terminal 12 in the loading position 23 is run or pulled and / or held there. The magnetic force 25 can by means of an additional magnetic holding field 26 are generated in the loader 11 through one of the primary coil 14 various additional electrical holding coil 27 can be generated.

Dargestellt ist eine Haltespule 27, die mehr Windungen als sie die Primärspule 14 aufweist. Es kann zusätzlich vorgesehen sein, dass ein weichmagnetischer Kern 28 zum Führen und/oder Konzentrieren des Haltefelds 26 vorgesehen ist. Ein Haltestrom 29, der durch die Haltespule 27 fließt, um das Haltefeld 26 zu erzeugen, kann durch die Steuereinrichtung 17 geschaltet sein. Falls sich das Endgerät 12 korrekt in der Ladeposition 23 befindet, kann ein Abstand 30 zwischen dem Fixierelement 24 und der Haltespule 27 am geringsten sein. Wird dann das Endgerät 12 bei aktiviertem Haltefeld 26 aus der Ladeposition 23 bewegt, beispielsweise seitlich oder lateral entlang des Auflagebereichs 13, so ergibt sich eine Rückstellkraft 31, welche das Endgerät 12 in der Ladeposition 23 hält oder es dorthin zurückzieht. Die Rückstellkraft 31 ist ebenfalls eine Magnetkraft. Shown is a holding coil 27 that make more turns than they do the primary coil 14 having. It may additionally be provided that a soft magnetic core 28 for guiding and / or concentrating the holding field 26 is provided. A holding current 29 passing through the holding coil 27 flows to the holding field 26 can be generated by the control device 17 be switched. If the terminal 12 correct in the loading position 23 can be a distance 30 between the fixing element 24 and the holding coil 27 to be the least. Will then the terminal 12 with activated holding field 26 from the loading position 23 moves, for example laterally or laterally along the support area 13 , so there is a restoring force 31 which the terminal 12 in the loading position 23 holds or withdraws there. The restoring force 31 is also a magnetic force.

Der Haltestrom 29 soll aber bevorzugt nicht dauerhaft fließen, sondern nur bei Bedarf eingeschaltet sein. Hierzu kann die Steuereinrichtung 17 vor Ablage oder Annäherung des Endgeräts 12 an den Ablagebereich 13 zunächst den Haltestrom 29 ausgeschaltet lassen und erst nach Detektieren des Endgeräts 12 innerhalb eines vorbestimmten Höchstabstands 32 den Haltestrom 29 aktivieren. Für das Detektieren kann eine Detektionseinrichtung 33 der Steuereinrichtung 17 beispielsweise eine NFC-Kommunikationseinrichtung 34 nutzen. Bei erfolgreicher NFC-Kommunikation 35 kann angenommen werden, dass sich das Endgerät 12 innerhalb des Höchstabstands 32 befindet und es kann der Haltestrom 29 aktiviert werden. Für die NFC-Kommunikation 35 kann die Kommunikationseinrichtung 34 mit einer NFC-Kommunikationseinheit 36 des Endgeräts 12 kommunizieren. Zusätzlich oder alternativ kann beispielsweise eine Kapazitätssensorik eine Gegenwart des Endgeräts 12 erkennen und/oder eine Q-Faktor-Messung eines RF-Feldes, z.B. des Wechselfelds 15, die Ausrichtung der Sekundärspule 19 bezüglich der Primärspule 14 erkennen, wobei der Q-Faktor Q des Systems aus Primärspule 14 und Sekundärspule 19 gemessen werden kann.The holding current 29 but should preferably not flow permanently, but only be turned on when needed. For this purpose, the control device 17 before storage or approach of the terminal 12 to the storage area 13 first the holding current 29 leave off and only after detecting the terminal 12 within a predetermined maximum distance 32 the holding current 29 activate. For detection, a detection device 33 the control device 17 for example, an NFC communication device 34 use. For successful NFC communication 35 can be assumed that the terminal 12 within the maximum distance 32 and it can hold the holding current 29 to be activated. For the NFC communication 35 can the communication device 34 with an NFC communication unit 36 of the terminal 12 communicate. Additionally or alternatively, for example, a capacitance sensor can detect a presence of the terminal 12 recognize and / or a Q-factor measurement of an RF field, such as the alternating field 15 , the orientation of the secondary coil 19 with respect to the primary coil 14 recognize, where the Q-factor Q of the system of primary coil 14 and secondary coil 19 can be measured.

Ist das Endgerät 12 dann in der Ladeposition 23 angeordnet, kann der Haltestrom 29 zunächst abgeschaltet werden. Ergibt sich dann während einer Fahrt des Kraftfahrzeugs 10 eine Fliehkraft oder Beschleunigung 37, beispielsweise aufgrund einer Kurvenfahrt, so kann der Haltestrom 29 durch die Steuereinrichtung 17 zeitweise aktiviert werden und hierdurch die Rückstellkraft 31 erzeugt werden, welche der Fliehkraft 37 entgegenwirken kann. Zum Detektieren dieser Situation mit wirkender Fliehkraft oder Beschleunigung 37, kann die Detektionseinrichtung 33 beispielsweise aus einem Beschleunigungssensor 38 des Endgeräts 12 als ein Auslösesignal 39 ein Bewegungssignal 40 des Beschleunigungssensors 38 empfangen und für den Fall, dass eine Fliehkraft oder Beschleunigung 37 größer als ein Schwellenwert 41 detektiert wird, der Haltestrom 29 aktiviert oder eingeschaltet werden. Das Bewegungssignal 39 kann beispielsweise mittels einer Bluetooth-Funkverbindung 42 von dem Endgerät 12 zur Ladevorrichtung 11 übertragen werden.Is the terminal 12 then in the loading position 23 arranged, the holding current can be 29 be turned off first. Then results during a journey of the motor vehicle 10 a centrifugal force or acceleration 37 , For example, due to cornering, so the holding current 29 by the control device 17 be temporarily activated and thereby the restoring force 31 be generated, which of the centrifugal force 37 can counteract. To detect this situation with acting centrifugal force or acceleration 37 , the detection device 33 for example, from an acceleration sensor 38 of the terminal 12 as a trigger signal 39 a motion signal 40 of the acceleration sensor 38 receive and in the event that a centrifugal force or acceleration 37 greater than a threshold 41 is detected, the holding current 29 activated or switched on. The motion signal 39 can for example by means of a Bluetooth radio link 42 from the terminal 12 to the charger 11 be transmitted.

Zusätzlich oder alternativ dazu kann ein Auslösesignal 39 in Form eines Bewegungssignals 43 aus einem Beschleunigungssensor und/oder Gierratensensor 44 des Kraftfahrzeugs 10 empfangen werden. Beispielsweise kann das Bewegungssignal 43 aus dem Beschleunigungssensor und/oder Gierratensensor 44 über einen Kommunikationsbus 45, zum Beispiel einen CAN-Bus, empfangen werden.Additionally or alternatively, a trigger signal 39 in the form of a motion signal 43 from an acceleration sensor and / or yaw rate sensor 44 of the motor vehicle 10 be received. For example, the motion signal 43 from the acceleration sensor and / or yaw rate sensor 44 via a communication bus 45 , for example a CAN bus.

Wird anhand der Auslösesignale 39 erkannt, dass keine Rückstellkraft 31 mehr benötigt wird, kann der Haltestrom 29 wieder abgeschaltet werden. Die Steuereinrichtung 17 kann zum Auswerten der Auslösesignale 39 einen Mikrocontroller 46 aufweisen. Die Detektionseinrichtung 33 kann dann zumindest teilweise auf der Grundlage eines Programmcodes für den Mikrocontroller 36 realisiert sein. Anstelle eines Mikrocontrollers 36 kann auch eine andere Prozessoreinrichtung oder eine Schaltlogik vorgesehen sein.Is based on the trigger signals 39 recognized that no restoring force 31 More is needed, the holding current 29 be switched off again. The control device 17 can evaluate the trip signals 39 a microcontroller 46 respectively. The detection device 33 can then be based, at least in part, on a program code for the microcontroller 36 be realized. Instead of a microcontroller 36 It is also possible to provide another processor device or a switching logic.

2 veranschaulicht nochmals, wie ein Ladevorgang in dem Kraftfahrzeug 10 von 1 durchgeführt werden kann. In einem Schritt S10 kann das Endgerät 12 mittels der Magnetkraft 25 in die Ladeposition 23 geführt werden. Ein Benutzer, der das Endgerät 12 in der Hand hält, spürt die Magnetkraft 25 und erkennt daran, in welcher Ladeposition 23 er das Endgerät 12 im Ablagebereich 13 ablegen muss. Nach dem Ablegen kann der Haltestrom 29 abgeschaltet werden. Das Ablegen kann z.B. mittels der Primärspule erkannt werden, indem deren Induktivitätswert in bekannter Weise überwacht wird. In einem Schritt S11 kann dann der Versorgungsstrom 16 aktiviert werden, sodass bei in der Ladeposition 23 angeordneten Endgerät 12 der Energiespeicher 22 des Endgeräts 12 durch den induktiven Ladevorgang geladen wird. Falls durch die Steuereinrichtung 17 erkannt wird, dass ein Auslösesignal 39 vorliegt, kann in einem Schritt S12 der abgeschaltete Haltestrom 29 eingeschaltet und hierdurch das Haltefeld 26 erzeugt werden. Dies erzeugt die Rückstellkraft 31, mit welcher der Fliehkraft oder Beschleunigung 37 entgegengewirkt werden kann. Es kann hierbei vorgesehen sein, zwischen der Primärspule 14 und der Haltespule 27 umzuschalten, das heißt es fließt entweder der Versorgungsstrom 16 oder der Haltestrom 29. Hierdurch kann die gleiche elektronische Schaltung zum Versorgen oder Betreiben sowohl der Primärspule 14 als auch der Haltespule 27 verwendet werden. 2 illustrates once again how a charging process in the motor vehicle 10 from 1 can be carried out. In one step S10 can the terminal 12 by means of magnetic force 25 in the loading position 23 be guided. A user who owns the terminal 12 holds in the hand, feels the magnetic force 25 and recognizes in which loading position 23 he the terminal 12 in the storage area 13 must drop. After dropping the holding current 29 be switched off. The depositing can be detected, for example, by means of the primary coil by the inductance value is monitored in a known manner. In one step S11 then can the supply current 16 be activated, so when in the loading position 23 arranged terminal 12 the energy store 22 of the terminal 12 is charged by the inductive charging process. If by the control device 17 it is detected that a trigger signal 39 can exist in one step S12 the disconnected holding current 29 switched on and thereby the holding field 26 be generated. This generates the restoring force 31 with which the centrifugal force or acceleration 37 can be counteracted. It can be provided here, between the primary coil 14 and the holding coil 27 switch, that is, it flows either the supply current 16 or the holding current 29 , This allows the same electronic circuit to supply or operate both the primary coil 14 as well as the holding coil 27 be used.

Es wird also zum Halten des Endgeräts 12 in der Ladeposition 23 eine Magnetkraft verwendet, die von der Ladevorrichtung 11 erzeugt wird. It is therefore to hold the terminal 12 in the loading position 23 a magnetic force used by the charging device 11 is produced.

Um diese gewünschte Magnetkraft zu erzeugen, kann eine zusätzliche elektrische Spule, die Haltespule 27, bereitgestellt werden. Natürlich kann auch mehr als eine einzelne Haltespule 27 vorgesehen sein. Die Haltespule 27 kann wie ein elektromechanisches Relais ausgestaltet sein, also einen Kern 28 aufweisen, der von der elektrischen Haltespule 27 umgeben ist. Die Anzahl der Windungen der Haltespule 27 ist größer als die Windungen der Primärspule 14, die für das eigentliche induktive Laden vorgesehen ist. Insbesondere ist die Anzahl der Windungen fünfmal größer, bevorzugt zehnmal größer. Dennoch kann die Haltespule 27 von derselben Treiberelektronik oder derselben Schaltung der Steuereinrichtung 17 betrieben werden wie die Primärspule 14, da das induktive Laden während der Zeit unterbrochen werden kann, wenn die Magnetkraft benötigt wird und der Haltestrom 29 bereitgestellt werden muss. Um eine ausreichend große Magnetkraft sicherzustellen, kann das Endgerät 12 ein ferromagnetisches Material, insbesondere das weichmagnetische Fixierelement 24, aufweisen.To generate this desired magnetic force, an additional electrical coil, the holding coil 27 , to be provided. Of course, more than a single holding coil 27 be provided. The holding coil 27 can be designed as an electromechanical relay, so a core 28 have, that of the electrical holding coil 27 is surrounded. The number of turns of the holding coil 27 is larger than the turns of the primary coil 14 , which is intended for the actual inductive charging. In particular, the number of turns is five times larger, preferably ten times larger. Nevertheless, the holding coil 27 from the same driver electronics or the same circuit of the controller 17 be operated as the primary coil 14 because the inductive charging can be interrupted during the time when the magnetic force is needed and the holding current 29 must be provided. To ensure a sufficiently large magnetic force, the terminal 12 a ferromagnetic material, in particular the soft magnetic fixing element 24 , respectively.

Zwei Funktionen können mit diesem Ansatz realisiert werden. Während des Ablegens des Endgeräts 12 auf dem Ablagebereich 13, kann das Haltefeld 26 derart definiert oder ausgelegt oder erzeugt werden, dass der Benutzer die korrekte Lageposition 23 erfühlen kann oder haptisch oder taktil erfährt, wo das Endgerät 12 abgelegt werden muss.Two functions can be realized with this approach. While placing the terminal 12 on the storage area 13 , the holding field can 26 be defined or designed or generated such that the user the correct position position 23 can feel or feel tactile or tactile, where the terminal 12 must be filed.

Während des Ladevorgangs kann ein Verrutschen des Endgeräts 12 aus der Ladeposition 23 verhindert werden. Ein Beschleunigungssensor des Endgeräts 12 und/oder ein Beschleunigungssensor und/oder Gierratensensor des Kraftfahrzeugs 10 kann hierfür verwendet werden. Falls eine Fliehkraft oder eine Beschleunigung einen vorbestimmten Schwellenwert 41 überschreitet, kann die Magnetkraft erzeugt werden, um das Endgerät 12 in der korrekten Ladeposition 23 zu halten.During the charging process may be a slippage of the terminal 12 from the loading position 23 be prevented. An acceleration sensor of the terminal 12 and / or an acceleration sensor and / or yaw rate sensor of the motor vehicle 10 can be used for this. If a centrifugal force or acceleration is a predetermined threshold 41 exceeds the magnetic force can be generated to the terminal 12 in the correct loading position 23 to keep.

Es ist keine optische Markierung der Ladeposition notwendig. Es ist auch keine mechanische Fixierung des Endgeräts 12 in der Ladeposition nötig. Dennoch kann sichergestellt werden, dass die optimale Ladeposition 23 von dem Endgerät 12 eingenommen wird.There is no optical marking of the loading position necessary. It is also no mechanical fixation of the terminal 12 needed in the loading position. Nevertheless, it can be ensured that the optimal loading position 23 from the terminal 12 is taken.

Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung ein mobiles Endgerät mittels einer magnetischen Kraft während eines kabellosen Ladevorgangs in einem Kraftfahrzeug fixiert werden kann.Overall, the example shows how can be fixed by a magnetic force during a wireless charging in a motor vehicle by the invention, a mobile terminal.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Kraftfahrzeugmotor vehicle
1111: Ladevorrichtungloader
1212: Mobiles EndgerätMobile terminal
1313: Ablagebereichstorage area
1414: Primärspuleprimary coil
1515: Magnetisches WechselfeldMagnetic alternating field
1616: Versorgungsstromsupply current
1717: Steuereinrichtungcontrol device
1818: Quellesource
1919: Sekundärspulesecondary coil
2020: Ladespannungcharging voltage
2121: Elektronikelectronics
2222: Energiespeicherenergy storage
2323: Ladepositionloading position
2424: Fixierelementfixing
2525: Magnetkraftmagnetic force
2626: Magnetisches HaltefeldMagnetic holding field
2727: Haltespuleholding coil
2828: Kerncore
2929: Haltestromholding current
3030: Abstanddistance
3131: RückstellkraftRestoring force
3232: Höchstabstandmaximum distance
3333: Detektionseinrichtungdetection device
3434: NFC-KommunikationseinrichtungNFC communication device
3535: NFC-KommunikationNFC communication
3636: NFC-KommunikationseinheitNFC communication unit
3737: Fliehkraftcentrifugal
3838: Beschleunigungssensoraccelerometer
3939: Auslösesignaltrigger signal
4040: Bewegungssignalmotion signal
4141: Schwellenwertthreshold
4242: Bluetooth-FunkverbindungBluetooth wireless connection
4343: Bewegungssignalmotion signal
4444: Beschleunigungs- und/oder GierratensensorAcceleration and / or yaw rate sensor
4545: Datenbusbus
S10S10: Verfahrensschrittstep
S11S11: Verfahrensschrittstep
S12S12: Verfahrensschrittstep

Claims

Charging device (11) for inductive charging of a portable mobile terminal (12) in a motor vehicle (10), comprising - a storage area (13) for storing the terminal (12) for charging, - an electric primary coil (14) arranged for this purpose is to generate an alternating magnetic field (15) in the storage area (13) in dependence on an electrical supply current (16), and - a control device (17) which is adapted to switch the supply current (16) for the charging process thereby characterized in that the loading device (11) is adapted to at least temporarily place the terminal (12) in a predetermined loading position by means of an additional magnetic force (25, 31) in the storage area (13) which is different from a magnetic force of the alternating magnetic field (15). 23) and / or to keep in the loading position (23), wherein the charging device for generating the magnetic force (25, 31) has an electrical holding coil (27) to the ei is arranged to generate in the storage area (13) for providing the additional magnetic force (25, 31) a magnetic holding field (26) in dependence on an electrical holding current (29), wherein the control device (17) is adapted to control the holding current ( 29) in response to at least one predetermined triggering signal (39), wherein the control device (17) is adapted to receive at least one motion signal (40, 41) as a triggering signal (39) and at the terminal device stored in the deposition area (13) (12) using the movement signal (40, 41) to determine a predetermined acceleration (37) acting on the terminal (12), which is directed away from the loading position (23), and to activate the holding current (29) if the acceleration ( 37) is greater than a predetermined threshold value (41), wherein the control device (17) is adapted to emit at least one motion signal (40) from an acceleration sensor (38) of the terminal (12) pfangen.

Loading device (11) after Claim 1 wherein the holding coil (27) has more turns than the primary coil (14).

Loading device (11) according to one of Claims 1 or 2 wherein the holding current (29) is a direct current and / or has a lower frequency than the supply current (16) of the primary coil (14).

Loading device (11) according to one of Claims 1 to 3 wherein a detector means (33) is adapted to detect the terminal (12) and to signal by a trigger signal, if this is closer than a predetermined maximum distance (32) from the storage area (13).

Loading device (11) after Claim 4 in which the detector device (33) is set up, by means of an NFC communication device (34), the terminal (12) on the basis of an NFC communication (35) and / or by means of a capacitance sensor system and / or by means of a Q-factor measurement to detect.

Loading device (11) according to one of Claims 1 to 5 wherein the control means (17) is adapted to maintain the holding current (29) during charging only while at least one of the at least one triggering signal (39) is present.

Loading device (11) after Claim 1 wherein the control device (17) is adapted to receive from the at least one motion signal (41) at least one of a yaw rate sensor (44) of the motor vehicle (10).

Loading device (11) according to one of Claims 1 to 7 wherein the control means (17) is arranged to provide the supply current (16) and the holding current (29) from the same source (18) by switching between the primary coil (14) and the holding coil (27).

System of a loading device (11) according to one of Claims 2 to 8th and a portable mobile terminal (12), wherein the terminal (12) comprises a soft magnetic fixing element (24) which is arranged in the terminal (12) at a position at a predetermined loading position (23) in a storage area (12). 13) of the loading device (11) stored terminal (12) has a minimum distance (30) to a holding coil (27) of the charging device (11). Use of a loading device (11) according to one of Claims 1 to 8th or a system Claim 9 in a motor vehicle.

Method for operating a charging device (11) according to one of Claims 1 to 8th or a system Claim 9 for inductively charging a portable mobile terminal (12) in a motor vehicle (10), wherein a control device (17) switches a supply current (16) in a primary coil (14) for a charging process, characterized in that the charging device (11) the terminal (12) at least temporarily by means of one of a magnetic force of an alternating magnetic field (15) of a primary coil (14) of the charging device (11) different magnetic force (25, 31) in a storage area (13) leads to a predetermined loading position (23) and / or in the loading position (23).