DE102016222530A1

DE102016222530A1 - Protection device for an inductive energy transmission system and inductive energy transmission system

Info

Publication number: DE102016222530A1
Application number: DE102016222530.8A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Mader; Oliver Blum
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2016-11-16
Publication date: 2018-05-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Schutzvorrichtung für ein induktives Energieübertragungssystem. Zwischen der Primärspule und der Sekundärspule einer induktiven Energieübertragung ist eine Abschirmung vorgesehen, welche zwar für die Magnetfelder der induktiven Energieübertragung durchlässig ist, jedoch auftretende elektrische Felder zuverlässig abschirmt. Hierzu kann insbesondere eine geeignete Leiterbahnstruktur vorgesehen sein, in welcher sich keine Wirbelströme ausbilden.The present invention provides a protection device for an inductive power transmission system. Between the primary coil and the secondary coil of an inductive energy transmission, a shield is provided, which is indeed permeable to the magnetic fields of the inductive energy transmission, but reliably shields occurring electric fields. For this purpose, in particular a suitable conductor track structure may be provided, in which no eddy currents form.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für ein induktives Energieübertragungssystem mit einer Primärspule und einer Sekundärspule sowie ein induktives Energieübertragungssystem mit einer solchen Schutzeinrichtung.The present invention relates to a protective device for an inductive power transmission system having a primary coil and a secondary coil and an inductive power transmission system with such a protective device.

Stand der TechnikState of the art

Die Druckschrift DE 10 2011 010 049 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Laden einer Batterie eines Fahrzeugs, bei welcher die elektrische Energie zum Laden der Batterie zwischen einer Spule im Fahrzeug und einer Spule in der Ladestation induktiv übertragen wird.The publication DE 10 2011 010 049 A1 discloses an apparatus for charging a battery of a vehicle in which the electrical energy for charging the battery between a coil in the vehicle and a coil in the charging station is transmitted inductively.

Induktive Energieübertragungssysteme benötigen Magnetfelder zur Energieübertragung. Insbesondere bei resonanten induktiven Energieübertragungssystemen entstehen bei der Erzeugung der Magnetfelder in den Übertragungsspulen auch hohe hochfrequente Wechselspannungen. Metallflächen in der Nähe der Übertragungsspulen bilden mit diesen Übertragungsspulen einen Kondensator. Auf diese Weise sind die Metallflächen in der Nähe der Übertragungsspulen für einen Wechselstrom an das Bezugspotential der Übertragungsspulen angekoppelt. Um bei einer Berührung der Metallflächen einen elektrischen Stromfluss zu verhindern, können die Metallflächen beispielsweise elektrisch mit dem Bezugspotential verbunden werden, oder die Übertragungsspulen können elektrisch isoliert angeordnet werden.Inductive energy transfer systems require magnetic fields for energy transfer. In particular, in the case of resonant inductive energy transmission systems, high high-frequency alternating voltages also occur in the generation of the magnetic fields in the transmission coils. Metal surfaces in the vicinity of the transmission coils form a capacitor with these transmission coils. In this way, the metal surfaces in the vicinity of the transmission coils for an alternating current are coupled to the reference potential of the transmission coils. For example, to prevent electrical current flow upon contact of the metal surfaces, the metal surfaces may be electrically connected to the reference potential, or the transmission coils may be electrically isolated.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Schutzvorrichtung für ein induktives Energieübertragungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein induktives Energieübertragungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The present invention discloses a protective device for an inductive power transmission system having the features of claim 1 and an inductive power transmission system having the features of claim 9.

Demgemäß ist vorgesehen:Accordingly, it is provided:

Eine Schutzvorrichtung für ein induktives Energieübertragungssystem mit einer Primärspule und einer Sekundärspule. Die Schutzvorrichtung umfasst eine Schirmeinrichtung. Die Schirmeinrichtung ist zwischen der Primärspule und der Sekundärspule angeordnet. Ferner ist die Schutzeinrichtung dazu ausgelegt, ein elektrisches Feld der Primärspule abzuschirmen.A protection device for an inductive power transmission system having a primary coil and a secondary coil. The protection device comprises a shielding device. The shielding means is disposed between the primary coil and the secondary coil. Furthermore, the protection device is designed to shield an electric field of the primary coil.

Weiterhin ist vorgesehen:Furthermore, it is provided:

Ein induktives Energieübertragungssystem mit einer Primärspule, die dazu ausgelegt ist, orginär ein magnetisches Wechselfeld bereitzustellen und einer erfindungsgemäßen Schirmeinrichtung. Die Schirmeinrichtung schirmt hierbei ein parasitäres elektrisches Wechselfeld der Primärspule ab.An inductive power transmission system having a primary coil adapted to orgatively provide an alternating magnetic field and a shielding device according to the invention. The screen device shields a parasitic alternating electrical field of the primary coil.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer induktiven Energieübertragung, insbesondere bei einer induktiven Energieübertragung mit resonanten Systemen unter anderem auch hohe hochfrequente Wechselspannungen entstehen. Metallflächen in der Nähe der Übertragungsspulen eines induktiven Energieübertragungssystems bilden hierbei einen Kondensator. Werden diese Metallflächen in der Nähe der Übertragungsspule während der induktiven Energieübertragung berührt, so kann ein signifikanter elektrischer Wechselstrom fließen.The present invention is based on the finding that, among other things, high high-frequency alternating voltages also occur during inductive energy transmission, in particular during inductive energy transmission with resonant systems. Metal surfaces in the vicinity of the transmission coils of an inductive energy transmission system in this case form a capacitor. If these metal surfaces are touched in the vicinity of the transmission coil during the inductive energy transmission, then a significant alternating electrical current can flow.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Schutzvorrichtung für eine induktive Energieübertragung vorzusehen, welche einen unerwünschten kapazitiven Stromfluss bei einer Berührung von Metallflächen in der Nähe der Übertragungsspulen bei der induktiven Energieübertragung verhindern oder zumindest signifikant minimieren kann.The present invention is therefore based on the idea to take this knowledge into account and to provide a protective device for an inductive energy transfer, which can prevent or at least significantly minimize unwanted capacitive current flow on contact of metal surfaces in the vicinity of the transmission coils in the inductive energy transmission.

Hierzu ist es vorgesehen, das elektrische Wechselfeld, welches bei der induktiven Energieübertragung entsteht, mittels einer geeigneten Schirmeinrichtung abzuschirmen. Wird das elektrische Feld während der induktiven Energieübertragung abgeschirmt, so kann auch über in der Umgebung befindliche Metallflächen selbst bei einer Berührung durch eine Person kein oder nur ein ungefährlich geringer elektrischer Strom fließen. Auf diese Weise kann sehr einfach ein zuverlässiger Schutz vor gefährlichen Ableitströmen bei einer Berührung realisiert werden.For this purpose, it is provided to shield the alternating electric field, which arises during the inductive energy transmission, by means of a suitable shielding device. If the electric field is shielded during the inductive energy transfer, no metal or even a harmlessly low electric current can flow even via metal surfaces located in the environment, even when touched by a person. In this way, a reliable protection against dangerous leakage currents can be easily realized at a touch.

Da durch die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung die Gefahr von signifikanten und zum Teil gefährlichen elektrischen Wechselströmen im Falle einer Berührung durch die Schirmeinrichtung verhindert werden kann, sind keine weiteren aufwendigen zusätzlichen Schutzmaßnahmen erforderlich. Hierdurch kann das induktive Energieübertragungssystem vereinfacht werden. Insbesondere sinken die erforderlichen Kosten für ein sicheres induktives Energieübertragungssystem.Since the danger of significant and sometimes dangerous electrical alternating currents in the event of contact by the shield device can be prevented by the protective device according to the invention, no further complex additional protective measures are required. As a result, the inductive power transmission system can be simplified. In particular, the required costs for a safe inductive energy transmission system are reduced.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Schirmeinrichtung für ein von der Primärspule generiertes magnetisches Wechselfeld durchlässig. Die Schirmeinrichtung absorbiert somit ausschließlich das elektrische Wechselfeld, während das magnetische Wechselfeld weiterhin durch die Schirmeinrichtung ungehindert oder zumindest annähernd ungehindert hindurchdringen kann. According to one embodiment, the screening device is permeable to an alternating magnetic field generated by the primary coil. The shielding device thus absorbs only the alternating electric field, while the alternating magnetic field can continue to pass unhindered through the shielding device or at least approximately unhindered.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Schirmeinrichtung mit einem Bezugspotential der Primärspule elektrisch gekoppelt. Insbesondere kann die Schirmeinrichtung mit einem Bezugspotential elektrisch gekoppelt sein, welches dem Bezugspotential der Umgebung entspricht, an dem die Primärspule angeordnet ist. Auf diese Weise befinden sich die Schirmeinrichtung und Personen in der Umgebung des induktiven Energieübertragungssystems auf dem gleichen elektrischen Potential.According to one embodiment, the shielding device is electrically coupled to a reference potential of the primary coil. In particular, the shield device can be electrically coupled to a reference potential, which corresponds to the reference potential of the environment on which the primary coil is arranged. In this way, the screen device and persons in the vicinity of the inductive power transmission system are at the same electrical potential.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Schirmeinrichtung mehrere strahlenförmige Leiterbahnen. Der zentrale Punkt, an dem die Strahlen dieser strahlenförmigen Leiterbahnanordnung zusammentreffen, kann insbesondere mit einem Punkt auf einer Mittenachse der Primärspule zusammenfallen. Durch eine solche strahlenförmige Leiterbahnanordnung kann eine gute Absorption der elektrischen Wechselfelder bei gleichzeitig minimaler Absorption der magnetischen Wechselfelder erreicht werden.According to one embodiment, the screening device comprises a plurality of radial conductor tracks. In particular, the central point at which the beams of this radial track arrangement meet can coincide with a point on a center axis of the primary coil. By means of such a radial printed conductor arrangement, a good absorption of the alternating electrical fields can be achieved with at the same time minimal absorption of the alternating magnetic fields.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst die Schirmeinrichtung mehrere parallel angeordnete Leiterbahnen. Die Leiterbahnen sind hierbei elektrisch miteinander verbunden. Die Leiterbahnen können beispielsweise eine kammförmige oder eine meanderförmige Leiterbahnstruktur aufweisen. Durch eine derartige Leiterbahnanordnung mit mehreren parallel angeordneten Leiterbahnen kann ebenfalls eine gute Absorption der elektrischen Wechselfelder erreicht werden, ohne dass dabei das magnetische Wechselfeld signifikant gedämpft wird.According to an alternative embodiment, the shielding device comprises a plurality of parallel conductor tracks. The conductor tracks are electrically connected to each other here. The interconnects may, for example, have a comb-shaped or a meander-shaped interconnect structure. By means of such a printed conductor arrangement with a plurality of parallel conductor tracks, good absorption of the alternating electric fields can likewise be achieved without the magnetic alternating field being significantly damped.

Gemäß einer Ausführungsform weisen benachbarte Leiterbahnen einen maximalen Abstand von 1 mm auf. Insbesondere können benachbarte Leiterbahnen einen Abstand von weniger als 1 mm, beispielsweise 0,5 mm, 0,1 mm oder weniger aufweisen.According to one embodiment, adjacent conductor tracks have a maximum distance of 1 mm. In particular, adjacent conductor tracks may have a spacing of less than 1 mm, for example 0.5 mm, 0.1 mm or less.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Leiterbahnen der Schirmeinrichtung auf einem elektrisch isolierenden Trägersubstrat angeordnet. Beispielsweise kann es sich bei dem elektrisch isolierenden Trägersubstrat um eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie oder ähnliches handeln. Auf diese Weise kann eine effiziente und kostengünstige Schirmeinrichtung realisiert werden.According to one embodiment, the conductor tracks of the screen device are arranged on an electrically insulating carrier substrate. By way of example, the electrically insulating carrier substrate may be a foil, in particular a plastic foil or the like. In this way, an efficient and inexpensive screen device can be realized.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Leiterbahnen auf dem elektrisch isolierten Trägersubstrat aufgedruckt. Insbesondere durch das Drucken von elektrischen Leiterbahnstrukturen kann eine sehr flexible und kostengünstige Schirmeinrichtung realisiert werden.According to one embodiment, the conductor tracks are printed on the electrically insulated carrier substrate. In particular, by printing electrical conductor track structures, a very flexible and inexpensive screen device can be realized.

Gemäß einer Ausführungsform des induktiven Energieübertragungssystems ist die Schirmeinrichtung auf der Primärspule angeordnet. Insbesondere weist die Schirmeinrichtung eine Fläche auf, welche mindestens der Fläche der Primärspule entspricht.According to one embodiment of the inductive energy transmission system, the shielding device is arranged on the primary coil. In particular, the shield device has a surface which corresponds at least to the surface of the primary coil.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der vorliegenden Erfindung hinzufügen.The above embodiments and developments can, as far as appropriate, combine arbitrarily. Further refinements, further developments and implementations of the invention also include combinations of feature of the invention which have not been explicitly mentioned above or described below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic forms of the present invention.

Figurenlistelist of figures

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.The present invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings.

Dabei zeigen:

1: eine schematische Darstellung eines induktiven Energieübertragungssystems mit einer Schirmeinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
2-5: schematische Darstellungen von Schirmeinrichtungen gemäß mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Showing:

1 a schematic representation of an inductive power transmission system with a screen device according to an embodiment;
2 - 5 Fig. 3: Schematic representations of umbrella devices according to several embodiments of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung eines induktiven Energieübertragungssystems gemäß einer Ausführungsform. Das induktive Energieübertragungssystem umfasst eine Primärspule 2. Diese Primärspule 2 ist dazu ausgelegt, ein elektrisches Wechselfeld bereitzustellen. Hierzu kann mittels einer Einspeisevorrichtung 3 an der Primärspule 2 eine elektrische Wechselspannung bereitgestellt werden. Diese elektrische Wechselspannung verursacht in der Primärspule 2 einen elektrischen Wechselstrom, der wiederum durch die Primärspule 3 ein magnetisches Wechselfeld verursacht. Die Frequenz der elektrischen Wechselspannung und somit des magnetischen Wechselfelds kann dabei einer beliebigen vorgegebenen Frequenz entsprechen. Insbesondere sind beispielsweise Frequenzen zwischen 30 und 140 kHz, insbesondere Frequenzen im Bereich von 85 kHz möglich. 1 shows a schematic representation of an inductive power transmission system according to an embodiment. The inductive power transmission system includes a primary coil 2 , This primary coil 2 is designed to provide an alternating electric field. For this purpose, by means of a feed device 3 at the primary coil 2 an electrical AC voltage can be provided. This electrical AC voltage causes in the primary coil 2 an alternating electrical current, in turn, through the primary coil 3 causes a magnetic alternating field. The frequency of the alternating electrical voltage and thus of the alternating magnetic field can correspond to any given frequency. In particular, for example, frequencies between 30 and 140 kHz, in particular frequencies in the range of 85 kHz are possible.

Das von der Primärspule 2 erzeugte magnetische Wechselfeld koppelt in eine Sekundärspule 4 ein und induziert hierdurch in der Sekundärspule 4 einen elektrischen Wechselstrom. Dieser Wechselstrom kann beispielsweise einem Laderegler 5 bereitgestellt werden. Dieser Laderegler 5 kann daraufhin beispielsweise elektrische Energie an einem elektrischen Energiespeicher 6, beispielsweise einer Traktionsbatterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs bereitstellen. Auf diese Weise kann der elektrische Energiespeicher 6 aufgeladen werden, ohne dass zwischen dem elektrischen Energiespeicher 6 oder dem Laderegler 5 eine galvanische Verbindung zu einer Energiequelle hergestellt werden muss.That of the primary coil 2 generated alternating magnetic field couples into a secondary coil 4 and thereby induces in the secondary coil 4 an alternating electric current. This alternating current can, for example, a charge controller 5 to be provided. This charge controller 5 can then For example, electrical energy to an electrical energy storage 6 For example, provide a traction battery of an electric or hybrid vehicle. In this way, the electrical energy storage 6 be charged without being between the electrical energy storage 6 or the charge controller 5 a galvanic connection to an energy source has to be made.

Darüber hinaus ist zwischen der Primärspule 2 und der Sekundärspule 4 zusätzlich eine Schutzvorrichtung 1 angeordnet. Insbesondere kann diese Schutzvorrichtung 1 unmittelbar über der Primärspule 2 oder in einem vorgegebenen Abstand von der Primärspule 2 angeordnet sein. Diese Schutzvorrichtung 1 weist insbesondere eine Schirmeinrichtung auf, welche ein elektrisches Wechselfeld der Primärspule 2 in Richtung der Sekundärspule 4 abschirmt. Auf diese Weise können während der induktiven Energieübertragung auftretende hochfrequente Wechselspannungen an der Primärspule 2 nicht an weitere Metallteile im Bereich der Sekundärspule 4 einkoppeln.In addition, between the primary coil 2 and the secondary coil 4 in addition a protective device 1 arranged. In particular, this protection device 1 immediately above the primary coil 2 or at a predetermined distance from the primary coil 2 be arranged. This protection device 1 In particular, has a shielding device, which is an alternating electrical field of the primary coil 2 in the direction of the secondary coil 4 shields. In this way occurring during the inductive energy transmission high-frequency AC voltages to the primary coil 2 not to other metal parts in the area of the secondary coil 4 inject.

Die Schirmeinrichtung der Schutzvorrichtung 1 kann zum Beispiel mit einem Bezugspotential der Primärseite gekoppelt. Beispielsweise kann die Schirmeinrichtung der Schutzvorrichtung 1 mit dem Potential elektrisch gekoppelt werden, auf dem sich auch der Bereich um die Primärspule 1 befindet.The shielding device of the protection device 1 can for example be coupled to a reference potential of the primary side. For example, the shield device of the protection device 1 be electrically coupled with the potential on which also the area around the primary coil 1 located.

Um trotz der Abschirmung der elektrischen Felder durch die Schirmeinrichtung eine induktive Energieübertragung gewährleisten zu können, ist die Schirmeinrichtung der Schutzvorrichtung 1 für magnetische Felder, insbesondere für magnetische Wechselfelder durchlässig. Hierzu ist die Schirmeinrichtung derart ausgebildet, dass sich durch das Magnetfeld der Primärspule 2 möglichst keine oder zumindest nur sehr geringe Wirbelströme innerhalb der Schirmeinrichtung ausbilden. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass in der Schirmeinrichtung keine geschlossenen ringförmigen Leiterbahnstrukturen oder metallische Flächen vorhanden sind. Darüber hinaus kann die Schirmeinrichtung eine beliebige geeignete Struktur aufweisen, welche einerseits ein elektrisches Feld von der Primärspule 2 möglichst stark abschirmt und dabei für die von der Primärspule 2 generierten Magnetfelder durchlässig ist. Einige mögliche Ausführungsformen hierzu werden nachfolgend näher beschrieben.In order to be able to ensure an inductive energy transfer despite the shielding of the electric fields by the shield device, the shield device of the protective device 1 permeable to magnetic fields, in particular to alternating magnetic fields. For this purpose, the shield device is designed such that the magnetic field of the primary coil 2 if possible, do not form any or at least only very small eddy currents within the screen device. This can be achieved, in particular, by virtue of the fact that there are no closed ring-shaped conductor track structures or metallic surfaces in the shield device. In addition, the shield device may have any suitable structure, which on the one hand, an electric field from the primary coil 2 shields as much as possible while doing that from the primary coil 2 generated magnetic fields is permeable. Some possible embodiments of this will be described in more detail below.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Leiterbahnstruktur für die Schirmeinrichtung der Schutzvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform. Hierbei weist die Schirmeinrichtung mehrere parallel verlaufende Leiterbahnen 10 auf, welche an einem Ende miteinander elektrisch verbunden sind. Auf diese Weise entsteht eine Art kammförmige Leiterbahnstruktur. Diese Leiterbahnstruktur ist an einer Stelle mit einem Bezugspotential elektrisch gekoppelt. Für eine möglichst gute Abschirmung der elektrischen Felder betragen die Abstände zwischen den einzelnen benachbarten Leiterbahnen 10 jeweils 1 Millimeter oder weniger. Insbesondere können die Abstände zwischen den einzelnen Leiterbahnen 10 jeweils 0,5 Millimeter, 0,1 Millimeter oder weniger betragen. 2 shows a schematic representation of a conductor track structure for the shield device of the protective device 1 according to one embodiment. In this case, the shield device has a plurality of parallel conductor tracks 10 on which are electrically connected at one end. In this way, a kind of comb-shaped conductor track structure arises. This printed conductor structure is electrically coupled at one point to a reference potential. For the best possible shielding of the electric fields, the distances between the individual adjacent conductor tracks are 10 each 1 millimeter or less. In particular, the distances between the individual conductor tracks 10 each 0.5 millimeters, 0.1 millimeters or less.

Die Leiterbahnen 10 können in diesem Ausführungsbeispiel, wie auch in allen nachfolgenden beispielsweise auf einem elektrisch isolierenden Trägersubstrat (hier nicht dargestellt) angeordnet sein. Beispielsweise kann es sich bei diesem elektrisch isolierenden Trägersubstrat um eine Kunststofffolie oder ähnliches handeln. Auch können die einzelnen Leiterbahnen 10 beispielsweise zwischen zwei Kunststofffolien oder zwischen zwei elektrisch isolierenden Substraten angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein zuverlässiger Schutz der Schirmeinrichtung vor Beschädigungen erreicht werden.The tracks 10 can be arranged in this embodiment, as well as in all subsequent example, on an electrically insulating carrier substrate (not shown here). For example, this electrically insulating carrier substrate may be a plastic film or the like. Also, the individual tracks can 10 be arranged for example between two plastic films or between two electrically insulating substrates. In this way, a reliable protection of the shield device from damage can be achieved.

Zur Realisierung der gewünschten Leiterbahnstruktur kann die Leiterbahnstruktur beispielsweise auf dem Trägersubstrat aufgedruckt, aufgedampft oder in einem beliebigen anderen Verfahren auf das Trägersubstrat aufgebracht werden. In order to realize the desired printed conductor structure, the printed conductor structure can be printed on the carrier substrate, vapor-deposited or applied to the carrier substrate in any other method, for example.

Insbesondere kommen als Materialien für die Leiterbahnen 10 beispielsweise Metalle wie Silber, Kupfer, Aluminium oder auch weitere elektrisch leitfähige Substanzen wie zum Beispiel Graphit oder ähnliches in Frage.In particular, come as materials for the conductors 10 For example, metals such as silver, copper, aluminum or other electrically conductive substances such as graphite or the like in question.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Schirmeinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform. In dieser Ausführungsform umfasst die Schirmeinrichtung ebenfalls mehrere parallel angeordnete Leiterbahnen. Dabei sind die einzelnen Leiterbahnen 10 jedoch nicht alle gemeinsam auf einer Seite miteinander elektrisch verbunden, sondern die Leiterbahnstruktur weist eine meanderförmige Leiterbahnstruktur auf. Auch in diesem Fall ist die Leiterbahnstruktur an einer einzigen Stelle mit einem Bezugspotential elektrisch gekoppelt. 3 shows a schematic representation of a screen device according to another embodiment. In this embodiment, the shielding device also comprises a plurality of parallel conductor tracks. Here are the individual tracks 10 However, not all together on one side electrically connected to each other, but the wiring pattern has a meandering conductor track structure. Also in this case, the wiring pattern is electrically coupled to a reference potential at a single location.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform für eine Schirmeinrichtung der Schutzvorrichtung 1. In dieser Ausführungsform weisen die Leiterbahnen 10 eine sternförmige Struktur auf. Die einzelnen Leiterbahnen 10 sind dabei an einem zentralen Punkt, beispielsweise in der Mitte miteinander elektrisch verbunden. Von diesem Mittelpunkt ausgehend weist die Leiterbahnstruktur eine strahlenförmige Geometrie auf. Um hierbei beispielsweise im Außenbereich eine effizientere Abschirmung zu erreichen, können gegebenenfalls auch im Außenbereich zusätzliche Leiterbahnen vorgesehen sein, die in geeigneter Weise mit den Leiterbahnen verbunden sind, die im Mittelpunkt zusammenlaufen. Auch diese Leiterbahnstruktur ist an einem einzigen Punkt mit einem Bezugspotential verbunden. 4 shows a schematic representation of another embodiment of a shielding device of the protective device 1 , In this embodiment, the conductor tracks 10 a star-shaped structure. The individual tracks 10 are electrically connected to one another at a central point, for example in the middle. Starting from this center, the conductor track structure has a radial geometry. In order to achieve, for example, a more efficient shielding in the outdoor area, it is also possible, if appropriate, to provide additional strip conductors in the outer area which are connected in a suitable manner to the strip conductors which converge in the center. This track structure is also on a single point connected to a reference potential.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Schirmeinrichtung für eine Schutzvorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. In dieser Ausführungsform weist die Schirmeinrichtung eine meanderförmige Leiterbahnstruktur auf, wobei die meanderförmige Leiterbahnstruktur im Bereich eines Kreisrings angeordnet ist. Dieser Kreisring überdeckt hierbei beispielsweise den Bereich der darunter angeordneten Primärspule 2. Dabei ist auch diese Leiterbahnstruktur an einem Punkt mit einem Bezugspotential verbunden. 5 shows a schematic representation of a shielding device for a protective device 1 according to a further embodiment. In this embodiment, the shield device has a meander-shaped strip conductor structure, wherein the meander-shaped strip conductor structure is arranged in the region of a circular ring. This annulus covers, for example, the area of the primary coil arranged underneath 2 , In the process, this interconnect structure is also connected to a reference potential at one point.

Bei dieser Ausführungsform, wie auch bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist es dabei essentiell, dass keine geschlossenen ringförmigen Leiterbahnstrukturen gebildet werden. Daher muss die meanderförmige Leiterbahnstruktur in dem Kreisring an mindestens einer Stelle offen sein.In this embodiment, as well as in all the previously described embodiments, it is essential that no closed annular conductor track structures are formed. Therefore, the meandering track structure in the annulus must be open at at least one location.

Die Schirmeinrichtung kann in allen Ausführungsformen beispielsweise in den Bereichen der Primärspule 2 vorgesehen sein, an denen große Spannungen auftreten. Insbesondere kann beispielsweise eine Leiterbahnstruktur realisiert werden, die vorzugsweise oder ausschließlich Randbereiche der Primärspule 2 abschirmt. Ferner ist es auch möglich, dass die Schirmeinrichtung der Schutzvorrichtung 1 die Primärspule 2 vollflächig überdeckt und beispielsweise insbesondere an den Bereichen verstärkt wird, an denen große Spannungen auftreten.The shielding device can in all embodiments, for example in the areas of the primary coil 2 be provided, where large voltages occur. In particular, for example, a printed conductor structure can be realized, which preferably or exclusively edge regions of the primary coil 2 shields. Furthermore, it is also possible that the shield device of the protective device 1 the primary coil 2 covered over the entire surface and is reinforced, for example, especially at the areas where large voltages occur.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Schutzvorrichtung für ein induktives Energieübertragungssystem. Zwischen der Primärspule und der Sekundärspule einer induktiven Energieübertragung ist eine Abschirmung vorgesehen, welche zwar für die Magnetfelder der induktiven Energieübertragung durchlässig ist, jedoch auftretende elektrische Felder zuverlässig abschirmt. Hierzu kann insbesondere eine geeignete Leiterbahnstruktur vorgesehen sein, in welcher sich keine Wirbelströme ausbilden.In summary, the present invention relates to a protection device for an inductive power transmission system. Between the primary coil and the secondary coil of an inductive energy transmission, a shield is provided, which is indeed permeable to the magnetic fields of the inductive energy transmission, but reliably shields occurring electric fields. For this purpose, in particular a suitable conductor track structure may be provided, in which no eddy currents form.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011010049 A1 [0002]

Claims

Protective device (1) for an inductive power transmission system comprising a primary coil (2) and a secondary coil (4), comprising: a shielding means disposed between the primary coil (2) and the secondary coil (4) and adapted to shield an electric field of the primary coil (2).

Protective device (1) after Claim 1 wherein the shielding means is permeable to a magnetic field generated by the primary coil (2).

Protective device (1) after Claim 1 or 2 wherein the shielding means is electrically coupled to a reference potential of the primary coil (2).

Protective device (1) according to one of Claims 1 to 3 , wherein the screening device comprises a plurality of radial conductor tracks (10).

Protective device (1) according to one of Claims 1 to 3 , wherein the shielding device comprises a plurality of parallel conductor tracks (10).

Protective device (1) after Claim 5 , wherein adjacent conductor tracks (10) have a maximum distance of one millimeter.

Protective device (1) according to one of Claims 4 to 6 , wherein the conductor tracks (10) are arranged on an electrically insulating carrier substrate.

Protective device (1) after Claim 7 , wherein the conductor tracks (10) are printed on the electrically insulating carrier substrate.

An inductive power transmission system comprising: a primary coil (2) adapted to provide an alternating magnetic field; and a screening device (1) according to one of Claims 1 to 8th ,

Inductive energy transfer systems after Claim 9 , wherein the screening device is arranged on the primary coil (2).