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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bereitstellung einer induktiven Ladeverbindung.
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Für das kontaktlose Laden eines Elektrofahrzeugs wird ein Spulensystem verwendet, das aus einer stationären Primärspule auf dem Boden und einer Sekundärspule am Elektrofahrzeug besteht. Hierbei erzeugt das Spulensystem ein magnetisches Wechselfeld, welches Energie zum Elektrofahrzeug überträgt. Zwischen beiden Spulen verbleibt in der Regel ein Luftspalt im Bereich von ca. 70–150 cm, der überwacht werden muss. Der Ladevorgang kann im Stand oder auch während der Fahrt erfolgen; in letzterem Fall wird eine Vielzahl stationärer Primärspulen in den Straßenbelag eingebettet.
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Aus der
DE 20 2009 009 689 U1 ist eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie bekannt. Zur induktiven Ladung eines Akkumulators in einem Elektrofahrzeug wird zwischen einer stationären Primärspule und einer fahrzeugseitigen Sekundärspule ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, welches in der Sekundärspule Strom induziert. Zur Überwachung von Fremdkörpern im Zwischenraum werden Ultraschall-, Radar-, Infrarot- oder Kamerasensoren eingesetzt, die vor Beginn der induktiven Energieübertragung aktiviert werden.
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Aus der
WO 2009081115 A1 ist bekannt, Fremdkörper zu erkennen, indem elektrische Eigenschaften der Primärspule während dem laufenden Betrieb untersucht werden.
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Aus der
US 2011/0074346 A1 ist bekannt, die Primärspule als Metalldetektor zu verwenden. Außerdem wird dort ebenfalls vorgeschlagen, elektrische Eigenschaften der Primärspule oder der Sekundärspule während dem laufenden Betrieb zu untersuchen, um Fremdkörper zu erkennen. Eine solche Erkennung kann beispielsweise auf einer Reduktion der Energieübertragung oder einer auffälligen Änderung der Spannung, der Stromstärke, des Magnetfelds, der Reaktanz oder des Phasenverhältnisses beruhen.
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Durch die vorliegende Erfindung soll eine Anordnung zur Bereitstellung einer induktiven Ladeverbindung geschaffen werden, welche eine Alternative zu den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung gelöst, welche eine erste Spule umfasst, welche geeignet ist, eine induktive Ladeverbindung im kHz-Bereich mit einer zweiten Spule herzustellen, wobei die zweite Spule nicht notwendigerweise von der Anordnung umfasst ist, und wobei die erste Spule insbesondere einen Ferrit umschließt.
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Die Anordnung ist gekennzeichnet durch eine frequenzselektive Schirmung für die erste Spule, welche Frequenzen im MHz-Bereich und/oder im GHz-Bereich abschirmt, ohne Frequenzen im kHz-Bereich zu beeinträchtigen.
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Beispiele für den kHz-Bereich sind 1–999 kHz, sowie beliebige Ausschnitte in dem Bereich von 1–999 kHz, etwa 20–50 kHz, 20–100kHz. Beispiele für den MHz-Bereich sind 1–999 MHz, sowie beliebige Ausschnitte in dem Bereich von 1–999 MHz, etwa 20–50 MHz, 20–100MHz. Beispiele für den GHz-Bereich sind 1–999 GHz, sowie beliebige Ausschnitte in dem Bereich von 1–999 GHz, etwa 76–77 GHz, 50–100 GHz, 20–100GHz.
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Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.
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In den Spulen induktiver Ladesysteme werden in der Regel Ferrite eingesetzt. Die frequenzselektive Schirmung der Anordnung ermöglicht es, diese Ferrite für hohe Frequenzen (MHz- und/oder GHz-Bereich) abzuschirmen, ohne die induktive Ladefunktionalität im niedrigen Frequenzbereich (kHz-Bereich) zu stören. Die Anordnung erlaubt damit erstmals auch dann den Einsatz von Radarverfahren, welche mit Frequenzen im MHz-GHz-Bereich arbeiten, wenn die induktive Ladeverbindung mit voller Leistung arbeitet. Die frequenzselektive Schirmung verhindert, dass die Empfindlichkeit der Detektionsantennen bei hohen Frequenzen durch die Ferrite in der Primär- wie auch in der Sekundärspule heruntergesetzt wird. Dadurch ist mit diesen Antennen eine Detektion von Gegenständen im Luftspalt selbst dann noch möglich, wenn die induktive Ladeverbindung mit voller Leistung arbeitet.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Spule eine stationäre Primärspule, die zweite Spule eine fahrzeugseitige Sekundärspule in einem Elektrofahrzeug und die frequenzselektive Schirmung eine stationäre Schirmung für die stationäre Primärspule. Alternativ ist die erste Spule eine fahrzeugseitige Sekundärspule in einem Elektrofahrzeug, die zweite Spule eine stationäre Primärspule und die frequenzselektive Schirmung eine fahrzeugseitige Schirmung für die fahrzeugseitige Sekundärspule.
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In einer Weiterbildung ist ein Detektionsmittel zur Überwachung eines Zwischenraums zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule vorgesehen, welches für Frequenzen im MHz-Bereich und/oder im GHz-Bereich eingerichtet und außerhalb der frequenzselektiven Schirmung angeordnet ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Detektionsmittel ein Radar, insbesondere ein Doppler-Radar oder ein FMCW-Radar.
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In einer Weiterbildung beinhaltet das Detektionsmittel eine Patchantenne oder eine Dipolantenne.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die frequenzselektive Schirmung zumindest ein Substrat, wobei auf zumindest einer Seite des zumindest einen Substrats eine Metallstruktur angeordnet ist, wobei die Metallstruktur mehrere nicht zusammenhängende Teilbereiche umfasst, und wobei die Teilbereiche der Metallstruktur zumindest teilweise kapazitiv miteinander verbunden sind.
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Die erzeugte kapazitive Kopplung stellt für hohe Frequenzen einen Kurzschluss und für niedrige Frequenzen einen Leerlauf dar. Somit ergibt sich eine frequenzselektive Oberfläche, die eine Tiefpasscharakteristik aufweist.
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Die Ausführungsform hat den Vorteil, dass durch das Substrat und die Strukturierung der Metalloberfläche eine frequenzselektive Oberfläche erzielt werden kann, die hochfrequente Störfrequenzen abschirmt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die frequenzselektive Schirmung durch strukturierte Metalloberfläche (z.B. eine Schlitzung) für Frequenzen im kHz-Bereich durchlässig wird. Zusätzlich können diskrete Kapazitäten eingesetzt werden, um Teile der Metallstruktur zu verbinden. Gerade durch die Kombination der Ansätze ergibt sich eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Bauform der abschirmenden Struktur sowie der Frequenzen, die abgeschirmt werden sollen.
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Somit wird erreicht, dass die Abschirmung für die erste Spule bzw. ihren Ferrit im MHz- und/oder GHz-Bereich möglichst hoch und im kHz-Bereich möglichst transparent ist.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Schirmung zumindest ein Substrat, wobei auf zumindest einer Seite des zumindest einen Substrats eine Metallstruktur angeordnet ist. Diese Metallstruktur umfasst mehrere nicht zusammenhängende Teilbereiche, wobei benachbarte Teilbereiche, welche auf der gleichen Seite des Substrats angeordnet sind, über eine mäanderförmig verlaufende Grenzlinie voneinander beabstandet sind. Das heißt, benachbarte Kanten der Teilbereiche verlaufen mäanderförmig, wodurch eine mäanderförmige Beabstandung ohne Metall zwischen den Kanten gebildet wird. Über die mäanderförmig verlaufende Grenzlinie sind die benachbarten Teilbereiche kapazitiv miteinander gekoppelt.
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Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Grenzlinie aufgrund ihrer mäanderförmigen Form besonders lang wird und damit eine hohe Kapazität zwischen den Teilbereichen erzeugt wird, so dass ohne den Einsatz von diskreten Bauelementen eine kapazitive Kopplung erreicht werden kann, welche für hohe Frequenzen einen Kurzschluss und für niedrige Frequenzen einen Leerlauf darstellt. Hierdurch wird auf einfache Weise eine frequenzselektive Oberfläche geschaffen, die eine Tiefpasscharakteristik aufweist. Das heißt, die erfindungsgemäße Schirmung gewährleistet eine gute Abschirmung für hohe Frequenzen und insbesondere die MR-Frequenz, wohingegen niedrige Frequenzen und insbesondere die Frequenz des MR-Gradientenfelds durchgelassen werden, wodurch die störende Induktion von Wirbelströmen vermieden wird.
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Das in der Schirmung verwendete Substrat umfasst vorzugsweise ein dielektrisches (nicht-leitfähiges) Material. Insbesondere handelt es sich dabei um ein hochfrequenztaugliches Substrat, z.B. mit einer über den gewünschten Frequenzbereich weitgehend homogenen Dielektrizitätskonstanten. Weitere mögliche Materialien für das Substrat sind Keramik, z.B. Aluminiumoxid, Polymer, z.B. Teflon, bzw. eine Glasfaserstruktur, wie z.B. FR4, oder Prepreg.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Metall für die Metallstruktur ein nicht-ferromagnetisches Material verwendet. Bevorzugte Metalle für die Metallstruktur sind Gold, Silber, Kupfer oder Aluminium bzw. Kombinationen dieser Metalle.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Schirmung verläuft die mäanderförmige Grenzlinie rechtwinklig und/oder in Kurven.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet die Metallstruktur ein Muster aus einer Mehrzahl von identischen strukturierten Flächenelementen, welche derart ausgestaltet und nebeneinander angeordnet sind, dass hierdurch die nicht zusammenhängenden Teilbereiche gebildet werden. Auf diese Weise wird eine fraktale Strukturierung durch sich wiederholende Flächenelemente erreicht, welche auf einfache Weise z.B. mit bekannten Leiterplattenprozessen hergestellt werden kann. Vorzugsweise ist dabei ein jeweiliges strukturiertes Flächenelement rechteckig und besonders bevorzugt quadratisch ausgebildet.
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In einer Weiterbildung der Schirmung laufen an den jeweiligen Kanten eines jeweiligen strukturierten Flächenelements eine oder mehrere Abschnitte der Grenzlinie in das strukturierte Flächenelement hinein, wobei sich ein jeweiliger Abschnitt der Grenzlinie von einer Position an der entsprechenden Kante zu einer anderen Position der entsprechenden Kante erstreckt. Die Kante ist dabei als virtuelle Kante zu verstehen, welche die einzelnen Flächenelemente voneinander abgrenzt. Im Gegensatz zur Grenzlinie ist diese Kante nicht tatsächlich in der Metallstruktur ausgebildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird durch einen jeweiligen Abschnitt der Grenzlinie ein sich in die entsprechende Kante erstreckender Finger gebildet, wobei die Finger an der gleichen Kante vorzugsweise unterschiedlich lang sind. Durch entsprechende Festlegung verschiedener Längen der Finger kann die Schirmung dabei flexibel an verschiedene Einsatzzwecke über die Variation der Kapazität zwischen den Teilbereichen angepasst werden.
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Eine besonders gute Dämpfungswirkung wird in der Schirmung dadurch erreicht, dass auf beiden Seiten des zumindest einen Substrats eine jeweilige Metallstruktur angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich mittels des Substrats für in Draufsicht auf das Substrat überlappende Teilbereiche eine kapazitive Kopplung. Die Dämpfungswirkung kann ferner dadurch verbessert werden, dass die Schirmung eine Mehrzahl von übereinander liegenden Substraten umfasst, wobei zwischen benachbarten Seiten von zumindest einem Paar und insbesondere von allen Paaren von benachbarten Substraten eine jeweilige Metallstruktur angeordnet ist. Vorzugsweise ist auch auf der Oberseite des obersten Substrats und/oder auf der Unterseite des untersten Substrats der Mehrzahl von übereinander liegenden Substraten eine jeweilige Metallstruktur angeordnet.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwei benachbarte Metallstrukturen, welche über ein Substrat voneinander getrennt sind, derart ausgestaltet, dass die Teilbereiche der benachbarten Metallstrukturen in Draufsicht auf die Ebene des Substrats zueinander versetzt sind. Hierdurch kann die kapazitive Kopplung zwischen Teilbereichen benachbarter Metallstrukturen erhöht werden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Metallstruktur mit einer Masse einer elektrischen oder elektronischen Schaltung, in welche die erste Spule eingebunden ist, verbunden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Schirmung derart angeordnet, dass sie die erste Spule zumindest teilweise verdeckt und damit abschirmt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben
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Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer einen Störer (z.B. in Form einer elektronischen Baugruppe) abschirmenden Struktur;
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2 eine vergrößerte Darstellung der in 1 gezeigten fraktalen Flächenelemente;
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3 eine zweite Ausführungsform einer Schirmung;
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4 eine perspektivische Darstellung, aus der die Anordnung der fraktalen Flächenelemente in der Schirmung gemäß 3 ersichtlich wird; und
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5 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anordnung.
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1 zeigt in Schnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer frequenzselektiven Schirmung 1 in der Form einer rechteckigen Box, mit der ein Störer 5 in der Form einer elektronischen Schaltung gegenüber Bauteilen außerhalb der Schirmung abgeschirmt wird. Wie im Kontext der 5 weiter unten noch erläutert werden wird, handelt es sich bei dem Störer 5 beispielsweise um den Ferrit einer Primärspule oder einer Sekundärspule zur Herstellung einer induktiven Ladeverbindung eines Elektrofahrzeugs.
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Durch die Verwendung der frequenzselektiven Schirmung 1 kann ein Luftspalt, welchen die induktive Ladeverbindung überbrückt, durch beliebige Antennen für höhere Frequenzen (MHz-GHz-Bereich) abgetastet werden, ohne dass die Ferrite in der Primär- bzw. Sekundärspule diese beeinflussen. Ferner wird durch diese Schirmung die Energieübertragung auf der niedrigen Frequenz (kHz-Bereich) nicht gestört.
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Damit der Ferrit sowohl in der Primär- als auch in der Sekundärspule für höhere Frequenzen im MHz-GHz-Bereich abgeschirmt werden kann, muss eine Schirmung aus Metall oder einem mit Metall beschichteten Material verwendet werden. Eine solche Schirmplatte führt zu Problemen in der Übertragung des niederfrequenten Signals, da in der Platte Wirbelströme induziert würden, welche auch zu einem Aufheizen der Platte und hohen Leistungsverlusten führen.
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Die frequenzselektive Schirmung 1 kann hingegen so ausgelegt werden, dass sie die niedrigen Frequenzen ohne große Beeinflussung durchlässt (d.h. sie stellt einen Leerlauf für diese Frequenzen dar) und für die höheren Frequenzen wie eine Metallplatte wirkt (d.h. sie stellt einen Kurzschluss dar). Hierfür werden im Folgenden unterschiedliche Ausführungsbeispiele beschrieben.
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In der Ausführungsform der 1 umfasst die frequenzselektive Schirmung 1 ein dielektrisches Substrat 2, welches aus einem Glasfaserverbundwerkstoff und insbesondere aus FR4 besteht. Auf der Oberseite des Substrats 2 ist eine metallische Struktur 3 vorgesehen, welche aus einem nicht-ferromagnetischen Metall (vorzugsweise Kupfer) gebildet ist. Die Metallstruktur ist dabei derart ausgestaltet, dass auf der Oberseite des Substrats 2 nicht zusammenhängende Teilbereiche gebildet werden, welche über mäanderförmig verlaufende Grenzlinien 4 voneinander getrennt werden. Die Grenzlinien stellen somit Beabstandungen zwischen benachbarten Teilbereichen dar, an denen sich kein Metall der Metallstruktur befindet. Die nicht zusammenhängenden Teilbereiche werden über eine Struktur aus einer Vielzahl von aneinander angrenzenden fraktalen Flächenelementen 301 gebildet, wobei zur Strukturierung an sich bekannte Leiterplattenprozesse, wie z.B. Ätzen, Photolithographie und dergleichen, verwendet werden können.
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1 zeigt ferner eine Detailansicht D, welche einen quadratischen Ausschnitt der Metallstruktur 3 in Draufsicht wiedergibt. Gemäß dieser Detailansicht sind dunkle Bereiche durch das entsprechende Metall der Metallstruktur gebildet, wohingegen die hellen Bereiche die entsprechenden Grenzlinien 4 darstellen. Wie man erkennt, verlaufen in dem dargestellten Ausschnitt der Detailansicht vier Grenzlinien an jeder Kante des Ausschnitts mäanderförmig nach innen zu einem Mittelpunkt P. Die Struktur setzt sich dabei an jeder Kante des Ausschnitts durch Wiederholung des dargestellten Quadrats fort, so dass Teilbereiche ausgebildet werden, welche an jeder Kante eine mäanderförmige Grenzlinie aufweisen. Die Fläche der Metallstruktur 3 kann basierend auf entsprechenden fraktalen Flächenelementen 301 beschrieben werden, wobei in der Detailansicht D eines der Flächenelemente durch eine Umrandung im linken oberen Eck des quadratischen Ausschnitts hervorgehoben ist. Insgesamt enthält der quadratische Ausschnitt der Metallstruktur vier dieser Flächenelemente 301. Diese Struktur der Flächenelemente wiederholt sich in der gesamten Fläche der Metallstruktur, wobei die Flächenelemente an ihren Kanten immer so zusammengesetzt werden, dass sich die mäanderförmig verlaufenden Grenzlinien 4 ausbilden.
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2 zeigt in vergrößerter Ansicht nochmals den Ausschnitt der Metallstruktur aus 1. Dabei ist ein einzelnes Flächenelement 301 nochmals größer dargestellt. Man erkennt, dass dieses Flächenelement quadratisch ausgestaltet ist, wobei eine der Kanten des Quadrats mit dem Bezugszeichen K bezeichnet ist. Je nach Ausgestaltung kann dieses Quadrat unterschiedliche Größen aufweisen. Vorzugsweise liegt die Länge der Kante des Quadrats zwischen 5 mm und 5 cm. Demgegenüber weist die Grenzlinie vorzugsweise eine Breite zwischen 1 mm und 1 cm auf.
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Wie man aus 2 erkennt, ist ein Flächenelement 301 derart strukturiert, dass sich an jeder Kante des Flächenelements eine Mehrzahl von Abschnitten der mäanderförmigen Grenzlinie in das Flächenelement hinein und wieder hinaus erstrecken, wodurch an jeder Kante jeweils fünf Finger F gebildet werden (nur teilweise mit Bezugszeichen versehen). Die Finger von aneinander angrenzenden Kanten benachbarter Flächenelemente sind dabei versetzt zueinander angeordnet, um hierdurch die mäanderförmige Grenzlinie auszubilden. Durch die Grenzlinien 4 wird erreicht, dass die Kapazität zwischen den einzelnen Teilbereichen stark erhöht wird, so dass ohne Einsatz von diskreten kapazitiven Bauelementen zwischen den Teilbereichen eine ausreichende Dämpfung für den MHz-Bereich und/oder den GHz-Bereich gewährleistet wird. Es müssen somit keine zusätzlichen Bauelemente für die Schirmung vorgesehen werden, wodurch der Bestückungsaufwand erheblich reduziert wird. Ferner wird gleichzeitig erreicht, dass die Schirmung für die niederfrequenten Felder zur induktiven Energieübertragung durchlässig ist.
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3 zeigt in Schnittansicht einen Ausschnitt aus einer zweiten Ausführungsform einer Schirmung. Im Unterschied zur Ausführungsform der 1 umfasst diese Schirmung zwei übereinander liegende Substrate 2, die wiederum aus dielektrischem Material bestehen. Auf der Oberseite des oberen Substrats, auf der Unterseite des unteren Substrats sowie zwischen den beiden Substraten sind entsprechende Metallstrukturen 3 ausgebildet, deren Aufbau der Metallstruktur 3 aus 1 entspricht. Das heißt, jede der Metallstrukturen ist aus einer Vielzahl von Teilbereichen gebildet, welche durch mäanderförmige Grenzlinien voneinander getrennt sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in 3 nur einige der Grenzlinien mit Bezugszeichen 4 bezeichnet. Gemäß der Ausführungsform der 3 sind nicht nur benachbarte Teilbereiche innerhalb einer Metallstruktur kapazitiv gekoppelt, sondern es bestehen auch kapazitive Kopplungen zwischen Teilbereichen von benachbarten, über ein Substrat beabstandeter Metallstrukturen, welche in Draufsicht auf das Substrat miteinander überlappen.
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Die einzelnen Metallstrukturen 3 der 3 sind versetzt zueinander angeordnet, wie anhand der perspektivischen Ansicht der 4 ersichtlich wird. Diese Figur zeigt einen Ausschnitt der übereinander liegenden drei Metallstrukturen, wobei durch die Punkte P’ die relativen Positionen der Metallstrukturen zueinander verdeutlicht sind. Wenn die Punkte P’ von verschiedenen Metallstrukturen in Draufsicht auf das Substrat übereinander liegen, überlappen die Metallstrukturen exakt miteinander. Ansonsten sind sie zueinander versetzt. Wie man aus 4 erkennt, sind zueinander benachbarte Metallstrukturen immer versetzt zueinander angeordnet, d.h. die unterste Metallstruktur ist versetzt zur mittleren Metallstruktur und die mittlere Metallstruktur versetzt zur oberen Metallstruktur positioniert. Die unterste und die oberste Metallstruktur sind wiederum nicht versetzt zueinander angeordnet. Mit dieser versetzten Positionierung benachbarter Metallstrukturen kann eine besonders hohe Kapazität zwischen den einzelnen Teilbereichen und damit eine sehr gute Dämpfung für hochfrequente Felder erreicht werden.
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Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Schirmung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird durch die spezielle fraktale Strukturierung der Metallstruktur eine Schirmwirkung bis in den unteren MHz-Frequenzbereich erreicht, ohne dass zusätzlich kapazitive Bauteile vorgesehen werden müssen. Gleichzeitig wird gewährleistet, dass die metallische Struktur für niedrige Frequenzen transparent ist, wodurch Wirbelströme in der Metallstruktur vermieden werden. Durch einen mehrschichtigen Aufbau der Schirmung kann diese für unterschiedliche Einsatzbereiche flexibel angepasst werden. Ferner wird hierdurch die Schirmwirkung für hochfrequente Frequenzanteile verbessert.
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Aus dem Stand der Technik sind weitere Ausführungsbeispiele für die Ausgestaltung der Schirmung bekannt, welche anstelle der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet werden können.
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So zeigt die Druckschrift
WO 2008/051915 A1 eine geeignete frequenzselektive Schirmung einer elektronischen Schaltung, bei der auf beiden Seiten eines Substrats Metallstrukturen ausgebildet sind, welche jeweils nicht zusammenhängende Teilbereiche mit dazwischen liegenden Schlitzen umfassen.
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Aus der
DE 10 2011 084 071 A1 ist eine ebenfalls als Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geeignete frequenzselektive Schirmung bekannt, welche eine Metallstruktur aus mehreren nicht zusammenhängenden Teilbereichen auf einem Substrat vorsieht, wobei die Teilbereiche zumindest teilweise kapazitiv miteinander verbunden sind. Dies wird erreicht, indem die Teilbereiche auf beiden Seiten des Substrats Überlappungen aufweisen und/oder indem die Teilbereiche mittels Kondensatoren miteinander verbunden sind. Die erzeugte kapazitive Kopplung stellt für hohe Frequenzen einen Kurzschluss und für niedrige Frequenzen einen Leerlauf dar. Somit ergibt sich eine frequenzselektive Oberfläche. Als Ausführung wird eine ein- bzw. mehrlagige Patchstruktur beschrieben, wobei sich bei mehreren Lagen die Patches wechselseitig überlappen. Als Alternative wird ein ein- bzw. mehrlagiger Streifenschirm beschrieben, wobei sich bei mehreren Lagen diese wechselseitig überlappen. In beiden Varianten können diskrete Kondensatoren zum Abgleich der Schirmung über die Schlitze aufgelötet werden.
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5 zeigt ein Elektrofahrzeug 10, welches mit einer Anordnung zum induktiven Laden ausgerüstet ist. Eine fahrzeugseitige Sekundärspule 12 wird durch eine fahrzeugseitige Schirmung 11 gegenüber einem Detektionsmittel 15 abgeschirmt. Das Gegenstück zur induktiven Ladeverbindung wird durch eine stationäre Primärspule 14 gebildet, welche ihrerseits durch eine stationäre Schirmung 13 gegenüber dem Detektionsmittel 15 abgeschirmt wird.
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Das Detektionsmittel 15 arbeitet beispielsweise im GHz-Bereich, etwa mit 76–77 GHz, als Doppler-Radar zur Erkennung von Objektbewegungen oder als FMCW-Radar. Es beinhaltet hierzu eine Patchantenne oder eine Dipolantenne. Die fahrzeugseitige Schirmung 11 und die stationäre Schirmung 13 schirmen hierbei Ferrite als Störer im GHz-Bereich innerhalb der fahrzeugseitigen Sekundärspule 12 und der stationären Primärspule 14 ab. Gleichzeitig lassen diese Schirmungen aufgrund ihrer besonderen im Kontext der 1 bis 4 beschriebenen Eigenschaften Frequenzen im kHz-Bereich, beispielsweise 20–100kHz, welche die induktive Ladeverbindung bereitstellen, ungehindert passieren.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbildungen können ferner frei miteinander kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009009689 U1 [0003]
- WO 2009081115 A1 [0004]
- US 2011/0074346 A1 [0005]
- WO 2008/051915 A1 [0051]
- DE 102011084071 A1 [0052]
