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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für ein induktives Ladesystem sowie ein induktives Ladesystem. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Überwachungsvorrichtung für ein induktives Ladesystem für ein Fahrzeug und insbesondere ein induktive Ladesystem zum Laden einer Betriebsvorrichtung und insbesondere eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie mittels induktiver Kopplung.
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Beim Laden von Akkumulatoren und dergleichen werden zur Vermeidung von Steckkontakten und deren Nachteilen vermehrt induktive Ladesysteme verwendet, dies betrifft insbesondere den Bereich der Hybrid- und Elektrofahrzeuge.
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Problematisch ist dabei, dass beim induktiven Laden verwendete hochfrequente magnetische Wechselfelder im Ladebereich befindliche metallische Gegenstände beeinflussen können, indem sie sie gefährlich aufheizen. Es ist daher notwendig, vor einem Laden mittels eines induktiven Ladesystems durch entsprechende Überwachungsvorrichtungen sicherzustellen, dass sich im Ladebereich oder in dessen Nähe keine metallischen Objekte befinden.
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Nachteilig ist dabei, dass übliche Überwachungskonzepte auf der Grundlage von Bewegungsmeldern, Infrarotkameras, kapazitiver Kopplungen oder auch induktiver Kopplungen keine ausreichende Zuverlässigkeit besitzen. Insbesondere entstehen bei herkömmlichen induktiven Kopplungen Überwachungslücken.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine lückenlose Überwachung einer vorgegebenen Detektionsfläche durch die Ausgestaltung der Sendespulenanordnung und/oder der Empfangsspulenanordnung erreicht wird. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 dadurch erreicht, indem eine Überwachungsvorrichtung für ein induktives Ladesystem und insbesondere für ein Fahrzeug geschaffen wird mit (i) einer Sendespulenanordnung zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes und (ii) einer Empfangsspulenanordnung zum mittelbaren oder unmittelbaren Empfangen des von der Sendespulenanordnung ausgesandten magnetischen Feldes, bei welcher die Sendespulenanordnung und/oder die Empfangsspulenanordnung eine Mehrzahl von Einzelspulen aufweist, die voneinander getrennt, aber dicht zueinander benachbart sind und deren Spulenquerschnittsflächen sich nicht überlappen und eine vorgegebene Detektionsfläche überdecken, und die Mehrzahl der Einzelspulen gebildet wird von mindestens zwei unterschiedlichen Spulenarten. Auf Grund des Vorsehens mindestens zweier unterschiedlicher Spulenarten wird die strikte Symmetrie der Sendespulenanordnung und/oder der Empfangsspulenanordnung, die beim Verwenden identischer Einzelspulen aufträte, gebrochen. Dadurch wird insbesondere vermieden, dass im engen Bereich direkt zueinander benachbart angeordnete Einzelspulen Detektionslücken insbesondere dadurch auftreten, dass sich dort auf Grund des hohen Grades an Symmetrie bei Verwendung gleichartiger Einzelspulen die magnetischen Flüsse aufheben und somit ein dort etwaig vorgesehenes detektierbares Objekt keine messbare Feldänderung, die mit der Empfangsspulenanordnung gemessen werden könnte, erzeugt.
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Es ist auch möglich, dass einzelne Spulen sowohl Sende- als auch Empfangsfunktionen übernehmen.
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Herkömmlicherweise lassen sich bei nur einer Spulenform nur sehr begrenzte Detektionsmuster mit dem magnetischen Feld erzeugen, wodurch die Detektionsgenauigkeit stark einschränkt wird. Die Erfindung vermeidet dieses Problem. Durch verschiedene Spulengeometrien wird insbesondere die abbildbare Formenvielfalt des magnetischen Flussbildes erhöht.
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Eine vorteilhafte Ausprägung kann besteht aus der Kombination von Spulenformen in der Form von Rechtecken bzw. Kreisen mit Dreiecken bestehen, wodurch bei geeigneter Bestromung die Auslöschung des Magnetfeldes an den Kanten der Spulenelemente minimiert wird.
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Bei der Anwendung kann das Fahrzeug mindestens ein Rad aufweisen. Es kann sich also um ein Fahrrad, einen PKW, einen Lastkraftwagen oder Bus, ein Quad oder um ein mehrachsiges Fahrzeug, z.B. um ein Schienenfahrzeug handeln.
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Eine jeweilige Spulenanordnung, die auch als Spulenarray bezeichnet wird, kann sowohl Sende- als auch Empfangsfunktionen übernehmen, insbesondere abhängig von einer Bestromung. Das Array kann sowohl an oder bei einer Bodenspulen, als auch auf einer Fahrzeugseite eingesetzt werden und kann elektrisch unabhängig sein von der Energieübertragung.
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Sende- und Empfangsspule können ganz oder teilweise zusammenfallen.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Je nach Anwendung können die Einzelspulen der Sendespulenanordnung und/oder der Empfangsspulenanordnung hinsichtlich ihrer Eigenschaften auf sehr vielfältige Weise voneinander unterscheidbar ausgebildet werden, so dass auch bei gleichförmiger Detektionsfläche, die es zu überdecken gilt, keine hochgradige Symmetrie der zu Grunde liegenden Spulenanordnung vorliegt.
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So ist es bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Überwachungsvorrichtung vorgesehen, dass sich die Spulenarten hinsichtlich mindestens einer der Eigenschaften (i) Wert der Spulenquerschnittsfläche, (ii) Form der Spulenquerschnittsfläche und (iii) Eigeninduktivität, insbesondere Wicklungszahl unterscheiden.
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Detektionslücken lassen sich besonders zuverlässig vermeiden, wenn gerade direkt zueinander benachbarte Einzelspulen von unterschiedlichen Spulenarten gebildet werden.
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Um eine besonders gute Überdeckung der zu überwachenden Detektionsfläche zu erreichen, ist es bei einer andere Fortbildung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung vorgesehen, dass die Detektionsfläche von den Einzelspulen und/oder von Gruppen von Einzelspulen flächig und/oder schachbrettartig überdeckt wird.
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Besonders wirkungsvoll gestaltet sich das Detektionsprinzip der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung dann, wenn die von den Einzelspulen erzeugten Magnetfelder im Wesentlichen auf die Detektionsfläche, die es zu überwachen gilt, konzentrieren.
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Daher ist es bei einer anderen Fortbildung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung vorgesehen, dass die Einzelspulen mit ihren Spulenquerschnittsflächen in einer zur Detektionsfläche parallelen Ebene liegen.
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Die Detektionsfläche kann gebogen und/oder gewölbt sein.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung werden gerade bei der Ausgestaltung des auszusendenden magnetischen Wechselfeldes oder bei dessen Detektion besondere Maßnahmen ergriffen, um eine zuverlässige und genaue Objekterkennung zu gewährleisten.
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So ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung vorgesehen, dass diese eine Steuer- und Auswerteeinheit aufweist. Diese kann verschiedene Aufgaben übernehmen.
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Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Steuer- und Auswerteeinheit jeweils eingerichtet ist (i) zum Bewerten des empfangenen magnetischen Feldes und/oder zum Erzeugen eines Objektdetektionssignales, welches repräsentativ ist für die Anwesenheit oder Abwesenheit eines metallischen Objektes (50) im Bereich der Detektionsfläche, (ii) zur beliebig verschalteten Beaufschlagung von Einzelspulen mit elektrischem Strom, um ein vorgegebenes Feldmuster zu generieren, insbesondere mit einer umlaufenden Flusskontur zu einem von den verschaltet beaufschlagten Einzelspulen überdeckten einfach zusammenhängenden Gebiet der Detektionsfläche und/oder (ii) zur beliebig verschalteten Auslesung der Einzelspulen, um ein vorgegebenes Flächenmuster der Detektionsfläche abzutasten, insbesondere eines von den auszulesenden Einzelspulen überdeckten einfach zusammenhängenden Gebietes der Detektionsfläche.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Steuer- und Auswerteeinheit auch eingerichtet sein, das Überwachungsergebnis, zum Beispiel in Form eines Objektdetektionssignals nutzbringend beim Betrieb eines zu Grunde liegenden induktiven Ladesystems einzusetzen.
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So ist es bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung vorgesehen, dass die Steuer- und Auswerteeinheit eingerichtet ist, den Betrieb eines zu Grunde liegenden induktives Ladesystem, insbesondere für ein Fahrzeug, auf der Grundlage des Objektdetektionssignales zu steuern und insbesondere ein Laden zu unterbinden, falls das Objektdetektionssignal anzeigt, dass im Bereich der Detektionsfläche ein metallisches Objekt vorliegt.
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Es können eine Sendespulenanordnung und eine Empfangsspulenanordnung – mit oder ohne Energieübertragung – zunächst voneinander unabhängige und insbesondere von einander separat ausgebildete Komponenten.
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Besonders platzsparend und mit besonders geringem materiellem Aufwand lässt sich die Überwachungsvorrichtung jedoch dann realisieren, wenn das Prinzip der induktiven Wechselwirkung oder Selbstinduktionswechselwirkung verwendet wird. So ist es bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung vorgesehen, dass die Sendespulenanordnung und die Empfangsspulenanordnung teilweise oder vollständig übereinstimmen, und insbesondere das Empfangen des magnetischen Feldes durch gemeinsam genutzte Einzelspulen nach dem Prinzip der induktiven Wechselwirkung oder Selbstinduktionswechselwirkung und/oder über eine Veränderung der Induktions- oder Induktivitätskennwerte erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung wird vorteilhafterweise bei einem induktiven Ladesystem eingesetzt.
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Dabei kann es jedoch sinnvoll sein, beim induktiven Ladesystem ohnehin bestehende Komponenten auch im Zusammenhang mit der Überwachungsfunktionalität einzusetzen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung ist es daher vorgesehen, dass die Sendespulenanordnung teilweise oder vollständig übereinstimmt mit einer Energiesendespulenanordnung oder mit einem Teil davon und/oder dass die Empfangsspulenanordnung teilweise oder vollständig übereinstimmt mit einer Energieempfangsspulenanordnung oder mit einem Teil davon, und zwar eines jeweils zu Grunde liegenden induktiven Ladesystems.
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Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein induktives Ladesystem zum Laden einer Betriebsvorrichtung und insbesondere eines Mobilitätsträgers oder Fahrzeuges mit elektrischer Energie mittels induktiver Kopplung, mit (i) einer Energiesendespulenanordnung zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes und mit (ii) einer Energieempfangsspulenanordnung zum Empfangen des von der Sendespulenanordnung ausgesandten magnetischen Feldes und zum Wandeln des empfangenen magnetischen Feldes in elektrische Energie mittels Induktion sowie mit (iii) einer Energiespeichereinrichtung zum Speichern der erzeugten elektrischen Energie, welche eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung aufweist.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen induktiven Ladesystems wird eine besonders kompakte Bauweise dadurch erreicht, dass die Sendespulenanordnung teilweise oder vollständig übereinstimmend mit der Energiesendespulenanordnung und/oder die Empfangsspulenanordnung teilweise oder vollständig übereinstimmend mit der Energieempfangsspulenanordnung des induktiven Ladesystems ausgebildet ist.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
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1 zeigt nach Art eines Blockdiagramms in schematischer Art und Weise eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladesystems im Zusammenhang mit einem Fahrzeug.
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2 und 3 zeigen in schematischer Draufsicht Spulenanordnungen, die bei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung zum Einsatz kommen können.
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4 und 5 zeigen in schematischer Draufsicht unterschiedliche Anwendungsformen einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überwachungsvorrichtung gemäß 3.
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6 und 7 zeigen in schematischer Draufsicht Spulenanordnungen, die bei herkömmlichen Überwachungsvorrichtungen zum Einsatz kommen können.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.
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Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form von einander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.
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Bevor im Detail auf die erfindungsgemäßen Konzepte eingegangen wird, soll anhand der 6 und 7 das herkömmliche Vorgehen unter Verwendung vollständig symmetrischer Spulenanordnungen und dessen Nachteile erläutert werden.
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Die 6 und 7 zeigen in schematischer Draufsicht herkömmliche Spulenanordnungen 20', 30', die eine vorgegebene Detektionsfläche 40 mit hier identischen Einzelspulen 21 ein und derselben Art überdecken. Jede der Einzelspulen 21 besteht aus einer Spulenwicklung 22 mit einer oder mehreren Windungen. Die Spulenwicklung fasst im Spulenquerschnitt senkrecht zur Spulenachse eine Spulenquerschnittsfläche 23 ein.
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Bei der Ausführungsform nach 6 sind noch die angelegten Wechselspannungen 26 und deren Ausrichtung in Bezug auf die Spulengeometrie gezeigt und mit V11 bis V32 bezeichnet.
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Bei der Ausführungsform gemäß 7 sind noch mit Pfeilen 27 die Richtungen der aufgeprägten elektrischen Ströme dargestellt.
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Bei beiden herkömmlichen Ausführungsformen gemäß den 6 und 7 treten auf Grund der Symmetrie der Spulenanordnungen 20', 30', hervorgerufen durch die Verwendung ein und derselben Spulenform für sämtliche Einzelspulen 21, Detektionslücken 25 im Nachbarschaftsbereich zwischen direkt benachbarten Einzelspulen 21 auf.
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Diese Detektionslücken 25 können bei einer Verwendung der herkömmlichen Spulenanordnungen 20' und 30' in einer Überwachungsvorrichtung für ein induktives Ladesystem zu Fehlfunktionen und Betriebsproblemen führen. Ziel der Erfindung ist, diese Problematik mit möglichst einfachen und zuverlässigen Maßnahmen zu vermeiden.
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1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladesystems 100 in Verwendung mit einem Fahrzeug 1.
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Das Fahrzeug 1 weist ein Chassis 2, Räder 3 und ein Antriebssystem auf, welches zumindest teilweise von einer Batterie als Energiespeicher 4 gespeist wird. Zum Laden des Energiespeichers 4 mit elektrischer Energie ist das induktive Ladesystem 100 gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
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Die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladesystems 100 gemäß 1 umfasst einen Anschluss 102 zum Anschließen der Vorrichtung 100 an eine Energiequelle 101. Über Leitungen 105, 106 und 107 wird die Primärenergie, z.B. elektrischer Strom mit einer Frequenz von 50 Hz, einer Spannung von 220 V in Sinusform zunächst gleichgerichtet unter Verwendung eines Gleichrichters 103. Die gleichgerichtete Spannung wird dann einem Wechselrichter 104 zugeführt, um eine Wechselspannung auszubilden, die dann über die Leitung 107 der Energiesendespulenanordnung 120 zugeführt wird, die ihrerseits ein magnetisches Wechselfeld 125 erzeugt.
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Das magnetische Wechselfeld 125 wird dann von der Energieempfangsspulenanordnung 130 empfangen und über Induktion in eine entsprechende Wechselspannung mit einem Wechselstrom gewandelt, welche über die Leitung 6 an einen Gleichrichter 5 übergeben und nach Gleichrichtung über die Leitung 7 in die Batterie als Energiespeicher 4 eingespeist werden.
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Bei der Ausführungsform gemäß 1 bildet zumindest ein Teil der Energiesendespulenanordnung 120 eine Sendespulenanordnung 20 für die Überwachungsvorrichtung 10. Die Energieempfangsspulenanordnung 130 kann ihrerseits teilweise oder vollständig die Empfangsspulenanordnung 30 der Überwachungsvorrichtung 10 bilden.
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Alternativ zu diesem Vorgehen können die Sendespulenanordnung 20 und die Empfangsspulenanordnung 30 der Überwachungsvorrichtung 10 auch als separate Komponenten, die von der Energiesendespule 120 und der Energieempfangsspule 130 vollständig entkoppelt sind, vorgesehen sein.
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Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist ein Teil der Empfangsspulenanordnung 30 als separate Komponente im hinteren Fahrzeugbereich angeordnet. Diese Ausführungsform ist jedoch nicht zwingend.
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Im Betrieb wird vor dem eigentlichen Ladevorgang zunächst geprüft, ob sich im Bereich zwischen Energiesendespulenanordnung 120 und Energieempfangsspulenanordnung 130, also in der Realität zwischen dem Boden und der Bodenspule einerseits und dem Fahrzeug 1 andererseits metallische Gegenstände befindet. Werden kritische metallische Gegenstände durch die Überwachungsvorrichtung 10 detektiert, so wird der Betrieb des Ladesystems 100 nicht begonnen, ein Ladeprozess findet nicht statt, vielmehr erfolgt z.B. eine Warnung an den Betreiber.
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Liegt dagegen keine Gefahrensituation vor, weil sich kein kritisches metallisches Objekt im Bereich der Detektionsfläche 40 zwischen der Energiesendespulenanordnung 120 und der Energieempfangsspulenanordnung 130 befindet, so kann das magnetische Wechselfeld zur Energieübertragung zwischen den Spulenanordnungen 120 und 130 erzeugt und damit Energie von der Energiequelle 101 zum Energiespeicher 4 übertragen werden.
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Die 2 und 3 zeigen in schematischer Draufsicht Ausführungsformen von Sendespulenanordnungen 20 bzw. Empfangsspulenanordnungen 30 mit Einzelspulen 21, die jeweils eine Detektionsfläche 40 überdecken.
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Dabei kommen als Einzelspulen 21 eine erste Art 21-1 in Form quadratischer Spulen mit größerer Dimension und eine zweite Art 21-2 ebenfalls mit quadratischer Form aber nur einem Viertel der Querschnittsfläche 23 zum Einsatz. Die Einzelspulen 21 der ersten Art 21-2 und Gruppen von je vier Einzelspulen 21 der zweiten Art 21-2 überdecken die Detektionsfläche 40 in etwa schachbrettartig.
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Ebenso ist auch das Prinzip mit runden oder gleichartigen vieleckigen Spulen anzuwenden
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Jede der Einzelspulen 21, seien diese nach der ersten Art 21-1 oder der zweiten Art 21-2 ausgebildet, bestehen aus einer Wicklung 22 und besitzen eine Querschnittsfläche 23 senkrecht zur Spulenachse, wobei die Mehrzahl der Querschnittsflächen 23 der Spulenanordnungen 20, 30 in etwa in einer Ebene parallel zur Detektionsfläche 40 liegen.
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Durch den Stromfluss 27, der mittels entsprechender Pfeile in den Figuren gekennzeichnet ist, entsteht das magnetische Feld mit der magnetischen Flussdichte mit einem räumlich-zeitlichen Verlauf gemäß den Maxwellschen Gleichungen.
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Die Ausführungsform der Spulenanordnungen 20, 30 gemäß 3 ist ähnlich aufgebaut zu der Ausführungsform gemäß 2.
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Die Spulenanordnungen 20, 30 sind ebenfalls einerseits aus quadratischen Einzelspulen 21 der ersten Art 21-1 zusammengesetzt, besitzen jedoch nunmehr dreieckige Einzelspulen 21 einer dritten Art 21-3 mit kleinerer Querschnittsfläche 23, wobei wieder die quadratischen Einzelspulen 21 der ersten Art 21-1 mit Gruppen von dreieckigen Einzelspulen 21 der dritten Art 21-3 zu vieren die Detektionsfläche 40 schachbrettartig überdecken.
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Bei beiden Ausführungsformen gemäß den 2 und 3 wird erfindungsgemäß durch den Einsatz zueinander unterschiedlicher Arten 21-1, 21-2 bzw. 21-3 von Einzelspulen 21 erreicht, dass der hohe Grad an Symmetrie, der herkömmlicherweise gemäß den 6 und 7 zum Einsatz kommt, aufgebrochen wird, so dass bei den hier beschriebenen Ausführungsformen der 2 und 3 keine Detektionslücken 25 auftreten.
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Die 4 und 5 zeigen Anwendungsfälle der Ausführungsform der Spulenanordnungen 20 und 30 aus der 3 mit metallischen Objekten 45, die ein erstes Flächenmuster 41 bzw. ein zweites Flächenmuster 42 auf der jeweiligen Detektionsfläche 40 überdecken.
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Zunächst können erfindungsgemäß metallische Objekte 45 und deren Präsenz überhaupt ganz allgemein ohne Detektionslücke 25 detektiert werden.
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Aber es kann erfindungsgemäß durch eine entsprechend selektive Beschaltung noch genau das Flächenmuster 41, 42, d.h. also die Form oder Kontur des Flächenmusters 41, 42 ermittelt werden, welches durch ein jeweiliges Objekt 45 auf der Detektionsfläche 40 überdeckt wird, um zum Beispiel die Muster 41 und 42 von der Form her und/oder von der Größe her zu unterscheiden.
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Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:
Beim induktiven Laden von Akkus werden häufig hochfrequente Magnetfelder eingesetzt. Der Vorteil dieser Technik ist der Verzicht auf einen Steckkontakt. Dies lässt sich z.B. bei Werkzeug-Akkus, Elektrofahrrädern oder Elektro-/Hybrid-Autos anwenden.
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Doch muss das magnetische Feld überwacht werden, wenn metallische Fremdkörper sich darin gefährlich aufheizen können.
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Es gibt verschiedene Überwachungssysteme, diese Metallobjekte zu detektieren, diese umfassen Bewegungsmelder, IR-Kameras, Kapazitive Kopplungen, Induktive Kopplungen.
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Bekannte System zur Metallobjekterkennung arbeiten mit einem symmetrischen Array 20‘, 30‘ von gleichartigen Spulen 21, z.B. zirkular oder rechteckig, wie dies in den 6 und 7 gezeigt ist.
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Dabei können die gleichartigen Spulen 21 einzeln angesteuert werden, um ein Muster 41, 42 mit dem Array 20, 30 zu erzeugen. Dabei kann es lokal, zwischen den Spulen 21 zur Auslöschung der magnetischen Flussdichte kommen.
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Die 6 und 7 zeigen Detektionsschwächen im Sinne von Detektionslücken 25 im Zentrum von herkömmlichen symmetrischen Arrays 20‘, 30‘.
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Erfindungsgemäß wird eine neue Spulenanordnung 20, 30 geschaffen, die von mindestens zwei unterschiedlichen Spulenformen 21-1, 21-2, 21-3 für Einzelspulen 21 gebildet wird und die in geeigneter Weise mögliche Muster 41, 42 oder Flächenmuster der Detektionsfläche 40 entstehen lässt, die eine Detektionsschwäche im Sinne von Detektionslücken 25 minimieren.
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Dazu werden z.B. Einzelspulen 21 in der Form von Dreiecken, Quadraten und/oder Rechtecken in einer Weise kombiniert, dass sich der magnetische Fluss in Nachbarschaftsbereichen benachbarter Einzelspulen 21 nicht mehr aufhebt oder aufheben muss.
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Die 2 und 3 zeigen erfindungsgemäß eingesetzte Spulenarrays 20, 30 mit zwei Einzelzellenspulensorten 21-1, 21-2 bzw. 21-1, 21-3.
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Die Windungszahl eines einzelnen Spulenelementes oder einer Einzelspule 21 kann variieren und wird nach Funktionsaspekten und Kostengesichtspunkten optimiert. Im Extremfall besteht eine Einzelspule 21 nur aus einer Leiterbahnschleife.
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Die Kombination aus verschiedenen Spulengeometrien 21-1, 21-2, 21-3 erlaubt die Auswertung von ganz neuartigen Mustern 41, 42 im Detektionsbereich 40, die in ihrer spezifischen Kopplung noch mehr Informationen über mögliche Fremdkörper erlaubt.
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Dabei können die einzelnen Zellen zu Formen kombiniert werden. Bei geeigneter Beschaltung kann die Form als Ganzes wirken und die Felder im Inneren sich weitgehendes aufheben. Es entsteht quasi ein magnetischer Buchstabe, der durch eine durchgängige Flussrichtung an der Kontur begrenzt wird.
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Dabei sind Muster mit gleichen „Buchstaben“ möglich, wie dies in 4 gezeigt ist, wo ein Spulenarray 20, 30 mit zwei Einzelzellenspulensorten 21-1, 21-3 und gleiche Auswertemustern 41 eingesetzt ist.
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Ebenso können unterschiedliche „Buchstaben“ verwendet werden, wie dies in 5 dargestellt ist, wo dieselben zwei Einzelzellenspulensorten 21-1, 21-3 mit unterschiedlichem Auswertemustern 41, 42 eingesetzt sind.
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Ebenso kann ein Mechanismus des Einlernens genutzt werden, um die Auswertesignale zu eichen.
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So kann vor Ladebeginn der Nutzer das Ladepad als „frei von Fremdobjekten“ klassifizieren. Damit kann die Systemantwort auch von komplexen Formen eingelernt werden und jede Änderung während des Ladevorganges einen Prüfungsvorgang auf mögliche Fremdobjekte auslösen.
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Ein ähnlicher Effekt kann ausgelöst werden, wenn Einzelspulen 21 der gleichen Grundform, aber mit unterschiedlicher Größe kombiniert werden. 3 zeigt ein Spulenarray 20, 30 mit zwei Einzelzellenspulensorten 21-1, 21-2 gleicher Form unterschiedlicher Größe.
