DE102017220201A1 - Coil unit for an inductive charging system - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Spuleneinheit (110, 120) für ein induktives Ladesystem beschrieben. Die Spuleneinheit (110, 120) umfasst eine Spulenwicklung (210), die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Spulenstrom ein Magnetfeld (250) zu erzeugen, oder die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Magnetfeld (250) einen Spulenstrom zu erzeugen. Die Spulenwicklung (210) umfasst einen Leiter (211), der in einer Wickelrichtung (331) um eine Spulenachse (332) der Spulenwicklung (210) verläuft. Außerdem umfasst die Spuleneinheit (110, 120) einen elektrisch leitenden Schirm (300), der die Spulenwicklung (210) zumindest teilweise umschließt. Dabei ist der Schirm (300) ausgebildet, einen Strom (311, 312) innerhalb des Schirms (300), der die Spulenachse (332) entlang der Wickelrichtung (331) umläuft, zu unterbinden.A coil unit (110, 120) for an inductive charging system is described. The coil unit (110, 120) includes a coil winding (210) configured to generate a magnetic field (250) in response to a coil current or configured to generate a coil current in response to a magnetic field (250). The coil winding (210) comprises a conductor (211) extending in a winding direction (331) about a coil axis (332) of the coil winding (210). In addition, the coil unit (110, 120) comprises an electrically conductive screen (300) which at least partially surrounds the coil winding (210). In this case, the screen (300) is designed to prevent a current (311, 312) within the screen (300), which rotates the coil axis (332) along the winding direction (331).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spuleneinheit, insbesondere eine Primäreinheit und/oder eine Sekundäreinheit, für ein induktives Ladesystem.The invention relates to a coil unit, in particular a primary unit and / or a secondary unit, for an inductive charging system.

Fahrzeuge mit Elektroantrieb verfügen typischerweise über eine Batterie (d.h. über einen elektrischen Energiespeicher), in der elektrische Energie zum Betrieb einer elektrischen Antriebsmaschine des Fahrzeugs gespeichert werden kann. Die Batterie des Fahrzeugs kann mit elektrischer Energie aus einem Stromversorgungsnetz aufgeladen werden. Zu diesem Zweck wird die Batterie mit dem Stromversorgungsnetz gekoppelt, um die elektrische Energie aus dem Stromversorgungsnetz in die Batterie des Fahrzeugs zu übertragen. Die Kopplung kann drahtgebunden (über ein Ladekabel) und/oder drahtlos (anhand einer induktiven Kopplung zwischen einer Ladestation und dem Fahrzeug) erfolgen.Electric vehicles typically have a battery (i.e., an electrical energy store) in which electrical energy can be stored to operate an electric drive machine of the vehicle. The battery of the vehicle can be charged with electrical energy from a power grid. For this purpose, the battery is coupled to the power grid to transfer the electrical energy from the power grid into the battery of the vehicle. The coupling can be wired (via a charging cable) and / or wireless (based on an inductive coupling between a charging station and the vehicle).

Ein Ansatz zum automatischen, kabellosen, induktiven Laden der Batterie des Fahrzeugs besteht darin, dass vom Boden zum Unterboden des Fahrzeugs über magnetische Induktion über die Unterbodenfreiheit elektrische Energie zu der Batterie übertragen wird. Dies ist beispielhaft in 1 dargestellt. Insbesondere zeigt 1 ein Fahrzeug 100 mit einem Energiespeicher 103 für elektrische Energie (z.B. mit einer aufladbaren Batterie 103). Das Fahrzeug 100 umfasst eine Sekundärspule 121 im Fahrzeug-Unterboden, wobei die Sekundärspule 121 über einen Gleichrichter mit dem Speicher 103 für elektrische Energie verbunden ist. Der Gleichrichter ist Teil einer Sekundärelektronik 123. Die Sekundärspule 121 und die Sekundärelektronik 123 sind typischerweise über zumindest eine (Wechselstrom-) Leitung 122 elektrisch leitend miteinander verbunden und bilden zusammen eine sogenannte „Wireless Power Transfer“ (WPT) Fahrzeugeinheit 120 bzw. Sekundäreinheit 120.One approach to automatically, wirelessly, inductively charging the battery of the vehicle is to transmit electrical energy to the battery from the floor to the underbody of the vehicle via magnetic induction via the underbody clearance. This is exemplary in 1 shown. In particular shows 1 a vehicle 100 with an energy storage 103 for electrical energy (eg with a rechargeable battery 103 ). The vehicle 100 includes a secondary coil 121 in the vehicle underbody, with the secondary coil 121 via a rectifier with the memory 103 connected to electrical energy. The rectifier is part of a secondary electronics 123 , The secondary coil 121 and the secondary electronics 123 are typically over at least one (AC) line 122 electrically connected to each other and together form a so-called "Wireless Power Transfer" (WPT) vehicle unit 120 or secondary unit 120 ,

Die Sekundärspule 121 der Sekundäreinheit 120 kann über einer Primärspule 111 positioniert werden, wobei die Primärspule 111 z.B. auf dem Boden einer Garage angebracht ist. Die Primärspule 111 ist typischerweise Teil einer sogenannten WPT-Bodeneinheit 110 bzw. Primäreinheit 110. Die Primärspule 111 ist über eine (Wechselstrom-) Leitung 112 mit einer Primärelektronik 113 und weiter mit einer Stromversorgung verbunden. Die Primärelektronik 113 kann einen RadioFrequenz-Generator bzw. Wechselrichter umfassen, der einen AC (Alternating Current) Strom in der Primärspule 111 der WPT-Bodeneinheit 110 erzeugt, wodurch ein Magnetfeld (insbesondere ein magnetisches Ladefeld) induziert wird. Das magnetische Ladefeld kann eine Frequenz aus einem vordefinierten Ladefeld-Frequenzbereich aufweisen. Die Ladefeldfrequenz des elektromagnetischen Ladefelds kann im Bereich von 80-90kHz (insbesondere bei 85kHz) liegen.The secondary coil 121 the secondary unit 120 can over a primary coil 111 be positioned, the primary coil 111 eg on the floor of a garage. The primary coil 111 is typically part of a so-called WPT ground unit 110 or primary unit 110 , The primary coil 111 is via an (AC) line 112 with a primary electronics 113 and continue to be connected to a power supply. The primary electronics 113 may include a radio frequency generator that provides alternating current (AC) in the primary coil 111 the WPT ground unit 110 generated, whereby a magnetic field (in particular a magnetic charging field) is induced. The magnetic charging field may have a frequency from a predefined charging field frequency range. The charging field frequency of the electromagnetic charging field can be in the range of 80-90 kHz (in particular at 85 kHz).

Bei ausreichender magnetischer Kopplung zwischen Primärspule 111 der Primäreinheit 110 und Sekundärspule 121 der Sekundäreinheit 120 (d.h. bei einem ausreichend hohen Kopplungsfaktor bzw. Kopplungsgrad) über die Unterbodenfreiheit 130 wird durch das Magnetfeld eine entsprechende Spannung und damit auch ein Strom in der Sekundärspule 121 induziert. Der induzierte Strom in der Sekundärspule 121 der Sekundäreinheit 120 wird durch den Gleichrichter der Sekundärelektronik 123 gleichgerichtet und im Energiespeicher 103 gespeichert. So kann elektrische Energie kabellos von einer Stromversorgung zum Energiespeicher 103 des Fahrzeugs 100 übertragen werden. Der Ladevorgang kann im Fahrzeug 100 durch ein Lade-Steuergerät der Sekundärelektronik 123 gesteuert werden. Das Lade-Steuergerät kann zu diesem Zweck eingerichtet sein, z.B. drahtlos (etwa über WLAN), mit der Primäreinheit 110 zu kommunizieren.With sufficient magnetic coupling between primary coil 111 the primary unit 110 and secondary coil 121 the secondary unit 120 (ie with a sufficiently high coupling factor or degree of coupling) on the underside 130 is due to the magnetic field, a corresponding voltage and thus a current in the secondary coil 121 induced. The induced current in the secondary coil 121 the secondary unit 120 is through the rectifier of the secondary electronics 123 rectified and in energy storage 103 saved. Thus, electrical energy can wirelessly from a power supply to the energy storage 103 of the vehicle 100 be transmitted. The charging process can be in the vehicle 100 by a charging controller of the secondary electronics 123 being controlled. The charging control unit can be set up for this purpose, eg wirelessly (for example via WLAN), with the primary unit 110 to communicate.

Die Spule 111, 121 einer Spuleneinheit 110, 120, insbesondere einer Primäreinheit 110 bzw. einer Sekundäreinheit 120, ist typischerweise relativ hohen magnetischen Flussdichten ausgesetzt. Als Folge daraus werden typischerweise für eine Spule 111, 121 Litzen mit relativ dünnen Einzeldrähten verwendet, was zu relativ hohen Kosten führt. Des Weiteren werden durch eine Spule 111, 121 elektromagnetische Felder erzeugt, die andere Komponenten eines Fahrzeugs 100 beeinträchtigen können. Ferner können Defekte an einer Spule 111, 121 typischerweise nicht zuverlässig erkannt werden.The sink 111 . 121 a coil unit 110 . 120 , in particular a primary unit 110 or a secondary unit 120 , is typically exposed to relatively high magnetic flux densities. As a result, typically for a coil 111 . 121 Strands used with relatively thin individual wires, resulting in relatively high costs. Furthermore, by a coil 111 . 121 generates electromagnetic fields that are other components of a vehicle 100 can affect. Furthermore, defects can occur on a coil 111 . 121 typically not reliably detected.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine kosteneffiziente Spuleneinheit für ein induktives Ladesystem bereitzustellen, die eine reduzierte Beeinflussung von benachbarten (elektrischen und/oder elektronischen) Komponenten aufweist und/oder die eine zuverlässige Erkennung von Defekten ermöglicht.The present document addresses the technical problem of providing a cost effective coil unit for an inductive charging system which has a reduced effect on adjacent (electrical and / or electronic) components and / or which allows reliable detection of defects.

Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.The object is solved by the independent claim. Advantageous embodiments are described, inter alia, in the dependent claims. It should be noted that additional features of a claim dependent on an independent claim without the features of the independent claim or only in combination with a subset of the features of the independent claim may form a separate invention independent of the combination of all features of the independent claim, the subject of an independent claim, a divisional application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the specification, which is one of the Characteristics of the independent claims can form independent invention.

Gemäß einem Aspekt wird eine Spuleneinheit (z.B. eine Primäreinheit oder eine Sekundäreinheit) für ein induktives Ladesystem beschrieben. Das induktive Ladesystem kann dafür ausgebildet sein, den Energiespeicher eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, insbesondere eines Straßenkraftfahrzeugs, zu laden.In one aspect, a coil unit (e.g., a primary unit or a secondary unit) for an inductive charging system is described. The inductive charging system can be designed to charge the energy store of an at least partially electrically driven vehicle, in particular a road motor vehicle.

Die Spuleneinheit umfasst eine Spulenwicklung, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Spulenstrom ein Magnetfeld zu erzeugen (im Falle einer Primäreinheit), oder die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Magnetfeld einen Spulenstrom zu erzeugen (im Falle einer Sekundäreinheit). Dabei umfasst die Spulenwicklung zumindest einen Leiter, der in einer Wickelrichtung um eine Spulenachse der Spulenwicklung verläuft. Die Spulenwicklung kann z.B. eine Zirkularspule oder eine Doppel D Spule bilden. Die Spulenachse kann sich entlang einer Übertragungsstrecke der Energieübertragung von der Primärspule zu der Sekundärspule eines induktiven Ladesystems erstrecken. Der zumindest eine Leiter (z.B. eine Litze aus einer Vielzahl von Einzeldrähten) kann mehrmals in Wickelrichtung um die Spulenachse gewickelt sein.The coil unit comprises a coil winding which is adapted to generate a magnetic field (in the case of a primary unit) in response to a coil current, or which is adapted to generate a coil current in response to a magnetic field (in the case of a secondary unit). In this case, the coil winding comprises at least one conductor which extends in a winding direction about a coil axis of the coil winding. The coil winding may e.g. forming a circular coil or a double D coil. The coil axis may extend along a transmission path of energy transfer from the primary coil to the secondary coil of an inductive charging system. The at least one conductor (e.g., a strand of a plurality of individual wires) may be wound several times in the winding direction about the spool axis.

Außerdem umfasst die Spuleneinheit einen elektrisch leitenden Schirm (z.B. einen Schirm aus Metall), der die Spulenwicklung zumindest teilweise umschließt. Insbesondere kann der Schirm die Spulenwicklung nahezu vollständig umschließen. Dabei kann der Schirm auf der Vorderseite der Spulenwicklung angeordnet sein (wobei die Vorderseite der Übertragungsstrecke des induktiven Ladesystems zugewandt ist). Des Weiteren kann der Schirm auf der Rückseite der Spulenwicklung angeordnet sein (wobei die Rückseite von der Übertragungsstrecke des induktiven Ladesystems abgewandt ist). Ferner kann der Schirm seitlich zwischen der Vorderseite und der Rückseite verlaufen, sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite der Spulenwicklung. Folglich kann der Schirm eine Hülle um die Spulenwicklung bilden.In addition, the coil unit includes an electrically conductive shield (e.g., a metal shield) that at least partially encloses the coil winding. In particular, the shield can almost completely surround the coil winding. In this case, the screen can be arranged on the front side of the coil winding (the front side facing the transmission path of the inductive charging system). Furthermore, the screen can be arranged on the rear side of the coil winding (the rear side facing away from the transmission path of the inductive charging system). Further, the screen may extend laterally between the front and the back, both on the inside and on the outside of the coil winding. Thus, the screen can form a wrap around the coil winding.

Dabei ist der Schirm jedoch ausgebildet, einen Strom und/oder einen geschlossenen Strompfad innerhalb des Schirms, der die Spulenachse entlang der Wickelrichtung umläuft, zu unterbinden. Insbesondere kann der Schirm derart ausgebildet sein, dass der Summenstrom im Schirm, der die Spulenachse entlang der Wickelrichtung vollständig umläuft, null ist. Dabei können dennoch in unterschiedlichen Bereichen des Schirms Ströme in Wickelrichtung auftreten. Diese Ströme in den unterschiedlichen Bereichen heben sich jedoch in Summe auf. Mit anderen Worten, der Schirm ist derart ausgebildet, dass kein Strom vollständig um die Spulenachse herum durch den Schirm fließen kann (und somit der Schirm selbst eine Spulenwicklung bilden würde). Insbesondere kann der Schirm zumindest eine elektrisch isolierende Unterbrechung bzw. Trennstelle umfassen, die den Schirm quer zu der Wickelrichtung unterbricht. Die zumindest eine Unterbrechung kann dabei z.B. jeweils durch einen Spalt gebildet werden, der den Schirm entlang einer Fläche bzw. Ebene, die z.B. senkrecht zu der Wickelrichtung verläuft, auftrennt. Beispielsweise kann ein Schirm aus einer Vielzahl von elektrisch leitenden Drähten aufgebaut sein (z.B. 5, 10, 20, 50, 100, 500, 1000 oder mehr Drähte), die jeweils senkrecht zur Wickelrichtung verlaufen und die jeweils gegeneinander elektrisch isoliert sind. Die Drähte können dabei jeweils die Spulenwicklung senkrecht zur Wickelrichtung vollständig umlaufen. So kann eine rein elektrische Schirmung bereitgestellt werden, da durch das Magnetfeld in einem, aus senkrecht zur Wickelrichtung verlaufenden Drähten zusammengesetzten, Schirm keine (signifikanten) Schirmströme induziert werden. Durch die Verwendung einer Vielzahl von Drähten kann ein besonders energieeffizienter Schirm bereitgestellt werden.In this case, however, the screen is designed to prevent a current and / or a closed current path within the screen, which rotates around the coil axis along the winding direction. In particular, the screen can be designed such that the sum current in the screen, which completely circumscribes the coil axis along the winding direction, is zero. Nevertheless, currents in the winding direction can occur in different areas of the screen. However, these currents in the different areas cancel each other out. In other words, the screen is designed such that no current can flow completely through the screen around the coil axis (and thus the screen itself would form a coil winding). In particular, the screen may comprise at least one electrically insulating break or separation point which interrupts the screen transversely to the winding direction. The at least one interruption may be e.g. are each formed by a gap separating the screen along a plane, e.g. perpendicular to the winding direction, separates. For example, a screen may be constructed of a plurality of electrically conductive wires (e.g., 5, 10, 20, 50, 100, 500, 1000 or more wires) each perpendicular to the winding direction and electrically insulated from each other. The wires can completely circulate the coil winding perpendicular to the winding direction. Thus, a purely electrical shielding can be provided, since no (significant) shielding currents are induced by the magnetic field in a screen composed of wires extending perpendicular to the winding direction. By using a plurality of wires, a particularly energy efficient screen can be provided.

Durch die Bereitstellung eines Schirms kann die maximale magnetische Flussdichte des Magnetfelds an dem Leiter der Spulenwicklung reduziert werden, ohne das Magnetfeld an der jeweils anderen Spuleneinheit des induktiven Ladesystems wesentlich zu beeinflussen. Folglich können die Anforderungen an den für die Spulenwicklung verwendeten Leiter reduziert werden. Insbesondere können ggf. Einzeldrähte mit größeren Durchmessern verwendet werden. Somit können die Kosten einer Spuleneinheit reduziert werden. Des Weiteren kann der Schirm zur Schirmung von elektrischen Feldern verwendet werden, so dass Anforderungen an EMV Filter der Spuleneinheit reduziert werden. Ferner ermöglicht die Verwendung eines Schirms die Erkennung eines Defekts der Spulenwicklung.By providing a shield, the maximum magnetic flux density of the magnetic field at the conductor of the coil winding can be reduced without substantially influencing the magnetic field at the respective other coil unit of the inductive charging system. As a result, the requirements for the conductors used for the coil winding can be reduced. In particular, individual wires with larger diameters may possibly be used. Thus, the cost of a coil unit can be reduced. Furthermore, the screen can be used for shielding electric fields, thus reducing requirements for EMC filters of the coil unit. Further, the use of a screen enables detection of a coil winding defect.

Der Schirm weist typischerweise ein erstes Ende auf einer ersten Seite der Unterbrechung und ein zweites Ende auf einer zweiten Seite der Unterbrechung auf. Die beiden Enden können durch einen Spalt räumlich voneinander getrennt sein. Der Spalt kann z.B. 2%, 1% oder weniger des Windungsumfangs der Spulenwicklung breit sein.The shield typically has a first end on a first side of the break and a second end on a second side of the break. The two ends can be spatially separated by a gap. The gap may e.g. 2%, 1% or less of the Windungsumfangs the coil winding be wide.

Die Unterbrechung kann derart sein, dass Strom nicht direkt über die Unterbrechung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende fließen kann. Des Weiteren kann die Unterbrechung derart sein, dass Strom, der auf der ersten Seite der Unterbrechung auf das erste Ende zufließt, an dem ersten Ende seine Flussrichtung umkehrt und wieder auf der ersten Seite der Unterbrechung von dem ersten Ende wegfließt. In entsprechender Weise kann auch am zweiten Ende eine Umkehr der Flussrichtung des Stroms innerhalb des Schirms erfolgen. Es kann somit zuverlässig ein die Spulenachse umlaufender Strom vermieden werden.The interruption may be such that current can not flow directly across the interruption between the first end and the second end. Further, the interruption may be such that current flowing on the first side of the interruption to the first end reverses its direction of flow at the first end and flows away again on the first side of the interruption from the first end. In a corresponding manner, a reversal of the Flow direction of the current within the screen done. It can thus reliably avoid the coil axis circulating current.

Der auf das erste Ende zufließende Strom kann in einem Umkehrbereich am ersten Ende in einen von dem ersten Ende wegfließenden Strom umgekehrt werden. Die Spulenwicklung kann einen bestimmten Windungsumfang aufweisen, wobei der Windungsumfang z.B. der (ggf. mittleren) Länge des Leiters einer Windung der Spulenwicklung entspricht. Der Umkehrbereich an einem Ende des Schirms kann sich über 5% oder weniger des Windungsumfangs erstrecken.The current flowing to the first end may be reversed in a reverse region at the first end into a current flowing away from the first end. The coil winding may have a certain winding circumference, the winding circumference being e.g. the (possibly middle) length of the conductor corresponds to one turn of the coil winding. The reverse area at one end of the screen may extend over 5% or less of the winding circumference.

Der Umkehrbereich kann eine Vielzahl von elektrisch isolierten Umkehrleitern umfassen, in denen der Strom von einer auf das erste Ende zufließenden Flussrichtung in eine von dem ersten Ende wegfließenden Flussrichtung umgelenkt wird. Die Umkehrleiter können z.B. aus der Fläche bzw. aus dem Blech des Schirms herausgestanzt werden.The reverse region may include a plurality of electrically isolated reversing conductors in which the flow is deflected from a direction of flow to the first end into a direction of flow away from the first end. The reversing conductors may be e.g. be punched out of the surface or from the sheet of the screen.

Dabei kann ein Umkehrleiter einen Eingang umfassen, in den auf das erste Ende zufließender Strom in den Umkehrleiter fließt. Des Weiteren kann ein Umkehrleiter einen Ausgang umfassen, aus dem von dem ersten Ende wegfließender Strom aus dem Umkehrleiter fließt. Ein Umkehrleiter kann dann zwischen dem Eingang und dem Ausgang seine Erstreckungsrichtung um mehr als 90° (insbesondere um ca. 180°) verändern. Beispielsweise kann ein Umkehrleiter zwischen dem Eingang und dem Ausgang U- oder halbkreis-förmig verlaufen. Der Strom in dem Schirm kann somit durch die Umkehrleiter umgelenkt werden.In this case, a reversing conductor may comprise an input into which current flowing to the first end flows into the reversing conductor. Furthermore, a reversing conductor may include an output from which current flowing away from the first end flows out of the reversing conductor. A reversing conductor can then change its direction of extension between the input and the output by more than 90 ° (in particular by approximately 180 °). For example, a reversing conductor between the input and the output U- or semicircle-shaped. The current in the screen can thus be redirected by the reversing conductors.

Die Umkehrleiter können nebeneinander angeordnet sein, wobei jeweils zwei direkt benachbarte Umkehrleiter durch einen Isolationsbereich voneinander elektrisch isoliert sind. Dabei kann die Vielzahl von Umkehrleitern einen inneren Umkehrleiter umfassen, der im Vergleich zu den (insbesondere im Vergleich zu allen) anderen Umkehrleitern die kürzeste Länge aufweist. Des Weiteren kann die Vielzahl von Umkehrleitern einen äußeren Umkehrleiter umfassen, der im Vergleich zu den (insbesondere im Vergleich zu allen) anderen Umkehrleitern die längste Länge aufweist.The reversing conductors can be arranged next to one another, with two directly adjacent reversing conductors being electrically insulated from each other by an insulating region. In this case, the plurality of reversing conductors may comprise an inner reversing conductor, which has the shortest length compared to the (especially in comparison to all) other reversing conductors. Furthermore, the plurality of reversing conductors may comprise an outer reversing conductor which has the longest length compared to the other reversing conductors (in particular in comparison to all).

Durch die Bereitstellung von einzelnen Umkehrleitern kann der Stromfluss im Umkehrbereich möglichst gleichmäßig verteilt werden. Insbesondere kann so vermieden werden, dass am ersten Ende des Schirms relativ hohe Stromdichten und relativ hohe ohmsche Verluste auftreten. Das zweite Ende des Schirms kann in entsprechender Weise eine Vielzahl von Umkehrleitern aufweisen.By providing individual reversing conductors, the current flow in the reversing region can be distributed as evenly as possible. In particular, it can thus be avoided that relatively high current densities and relatively high ohmic losses occur at the first end of the screen. The second end of the screen may similarly comprise a plurality of reversing conductors.

Folglich können das erste Ende des Schirms und das zweite Ende des Schirms jeweils einen Umkehrbereich umfassen, in dem sich die Flussrichtung des Stroms umkehrt. Dabei können der Umkehrbereich des ersten Endes und der Umkehrbereich des zweiten Endes aufeinanderliegen und durch eine Isolationsschicht voneinander elektrisch isoliert sein. Insbesondere können der Umkehrbereich des ersten Endes und der Umkehrbereich des zweiten Endes derart aufeinanderliegen, dass die Ströme in den Umkehrbereichen auf beiden Seiten der Isolationsschicht die gleiche Flussrichtung aufweisen. Die aufeinanderliegenden Umkehrbereiche können sich dabei entlang der Spulenachse erstrecken oder die aufeinanderliegenden Umkehrbereiche können gebogen sein, so dass sich die aufeinanderliegenden Umkehrbereiche zumindest bereichsweise parallel zu der Spulenwicklung erstrecken. Durch das Aufeinanderlegen der Umkehrbereiche können die Stromdichten an den Enden des Schirms weiter reduziert werden.Thus, the first end of the screen and the second end of the screen may each comprise a reversal region in which the direction of flow of the stream reverses. In this case, the reversal region of the first end and the reversal region of the second end may lie on one another and be electrically insulated from one another by an insulating layer. In particular, the reversal region of the first end and the reversal region of the second end may lie on one another such that the currents in the reversal regions on both sides of the insulating layer have the same direction of flow. The superposed reversal areas may extend along the coil axis or the superposed reversal areas may be bent, so that the superimposed reversal areas at least partially extend parallel to the coil winding. By stacking the reversal areas, the current densities at the ends of the screen can be further reduced.

Der Schirm kann geerdet und/oder mit Masse gekoppelt sein, insbesondere um eine elektrische Abschirmung und/oder eine Fehlerdiagnose zu ermöglichen bzw. zu verbessern.The shield may be grounded and / or grounded, in particular to facilitate or enhance electrical shielding and / or fault diagnosis.

Der Schirm kann mehrere Schirmlagen umfassen, die elektrisch voneinander isoliert sind. Die Schirmlagen können dabei im Wesentlichen parallel zu der Vorderseite, der Innenseite, der Rückseite und/oder der Außenseite der Spulenwicklung verlaufen. Durch die Bereitstellung von mehreren (relativ dünnen) Schirmlagen können die Schirmverluste weiter reduziert werden.The shield may include a plurality of shield layers that are electrically isolated from each other. The shield layers can run substantially parallel to the front side, the inside, the back side and / or the outside of the coil winding. By providing several (relatively thin) shield layers, the shielding losses can be further reduced.

Das Magnetfeld ohne Schirm kann eine magnetische Feldlinie mit einem Feldverlauf quer zu der Wickelrichtung aufweisen, der zumindest teilweise um die Spulenwicklung verläuft. In entsprechender Weise kann der Schirm einen Schirmverlauf quer zu der Wickelrichtung aufweisen, der zumindest teilweise um die Spulenwicklung verläuft. Der Schirmverlauf stellt dabei einen Querschnitt des Schirms quer zu der Wickelrichtung dar. Der Schirmverlauf kann oberhalb der Spulenwicklung bzw. auf der Vorderseite der Spulenwicklung eine geringere Krümmung aufweisen als der Feldverlauf. So kann eine Reduzierung der maximalen Flussdichte an dem Leider der Spulenwicklung bewirkt werden.The magnetic field without a shield can have a magnetic field line with a field profile transverse to the winding direction, which extends at least partially around the coil winding. In a corresponding manner, the screen may have a screen course transversely to the winding direction, which runs at least partially around the coil winding. In this case, the screen course represents a cross section of the screen transversely to the winding direction. The screen course can have a smaller curvature above the coil winding or on the front side of the coil winding than the field profile. Thus, a reduction of the maximum flux density can be effected on the coil winding unfortunate.

Das Magnetfeld ohne Schirm kann in unmittelbarer Nähe zu der Spulenwicklung (insbesondere am Leiter der Spulenwicklung) eine erste maximale Flussdichte und in einem bestimmten Abstand von der Spulenwicklung (z.B. an der jeweils anderen Spuleneinheit des induktiven Ladesystems) eine zweite mittlere Flussdichte aufweisen. Der Schirm kann derart ausgebildet sein, dass das Magnetfeld in unmittelbarer Nähe zu der Spulenwicklung eine gegenüber der ersten maximalen Flussdichte reduzierte maximale Flussdichte aufweist, und dass das Magnetfeld in dem bestimmten Abstand eine mittlere Flussdichte aufweist, die im Wesentlichen der zweiten mittleren Flussdichte entspricht. Zur Bereitstellung eines derartigen Schirms können im Rahmen einer Simulation ein oder mehrere Parameter des Schirms (insbesondere eine Form bzw. ein Querschnitt des Schirms, ein Material des Schirms und/oder eine Dicke des Schirms) angepasst werden.The magnetic field without a shield may have a first maximum flux density in the immediate vicinity of the coil winding (in particular on the conductor of the coil winding) and a second average flux density at a specific distance from the coil winding (eg at the respective other coil unit of the inductive charging system). The screen may be formed such that the magnetic field in the immediate vicinity of the coil winding opposite the first maximum flux density has reduced maximum flux density, and that the magnetic field in the specific distance has an average flux density which substantially corresponds to the second average flux density. To provide such a screen, one or more parameters of the screen (in particular a shape or a cross-section of the screen, a material of the screen and / or a thickness of the screen) can be adapted within the scope of a simulation.

Die Spuleneinheit kann Elektronik (z.B. mit einem Wechselrichter oder mit einem Gleichrichter) umfassen, die eingerichtet ist, den Spulenstrom für die Spulenwicklung bereitzustellen (z.B. mittels eines Wechselrichters) oder den Spulenstrom aus der Spulenwicklung gleichzurichten (z.B. mittels eines Gleichrichters). Die Elektronik kann eine Schirmung umfassen, die mit dem Schirm elektrisch leitend gekoppelt ist. So kann eine zuverlässige elektrische Abschirmung der gesamten Spuleneinheit bewirkt werden.The coil unit may include electronics (e.g., an inverter or a rectifier) configured to provide the coil current to the coil winding (e.g., by means of an inverter) or to rectify the coil current from the coil winding (e.g., by means of a rectifier). The electronics may include a shield electrically coupled to the shield. Thus, a reliable electrical shielding of the entire coil unit can be effected.

Die Spuleneinheit kann einen Isolationswächter umfassen, der eingerichtet ist, Information in Bezug auf einen Übergangswiderstand zwischen der Spulenwicklung und dem Schirm zu erfassen. Auf Basis des Übergangswiderstands kann dann zuverlässig ein Defekt der Spulenwicklung (z.B. infolge einer mechanischen Einwirkung) detektiert werden.The coil unit may include an isolation monitor configured to acquire information regarding a contact resistance between the coil winding and the screen. Based on the contact resistance, it is then possible to reliably detect a defect of the coil winding (due to, for example, a mechanical action).

Die Spuleneinheit kann einen Spulenkern umfassen, der an einer Seite (insbesondere an der Rückseite) der Spulenwicklung angeordnet ist. Der Schirm kann dann auf der dem Spulenkern zugewandten Seite der Spulenwicklung (d.h. auf der Rückseite der Spulenwicklung) eine andere Form aufweisen als auf der dem Spulenkern abgewandten Seite der Spulenwicklung (d.h. auf der Vorderseite der Spulenwicklung). Insbesondere kann eine Anpassung an den Verlauf der Feldlinien des Magnetfelds auf den beiden Seiten der Spulenwicklung erfolgen. So kann die maximale magnetische Flussdichte an dem Leiter der Spulenwicklung weiter reduziert werden.The coil unit may comprise a coil core which is arranged on one side (in particular on the rear side) of the coil winding. The shield may then have a different shape on the coil core side (i.e., on the back side of the coil winding) than on the side of the coil winding (i.e. In particular, an adaptation to the course of the field lines of the magnetic field can take place on the two sides of the coil winding. Thus, the maximum magnetic flux density at the conductor of the coil winding can be further reduced.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein induktives Ladesystem zum Laden eines Energiespeichers beschrieben. Das Ladesystem umfasst eine Primäreinheit mit einer Primärspule, die eingerichtet ist, ein Magnetfeld zur Übertragung von Energie zu erzeugen. Außerdem umfasst das Ladesystem eine Sekundäreinheit mit einer Sekundärspule, die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Magnetfeld einen Strom zum Laden des Energiespeichers zu erzeugen. Die Primäreinheit und/oder die Sekundäreinheit können gemäß der in diesem Dokument beschrieben Spuleneinheit aufgebaut sein.According to a further aspect, an inductive charging system for charging an energy store is described. The charging system includes a primary unit having a primary coil configured to generate a magnetic field for transmitting energy. In addition, the charging system comprises a secondary unit with a secondary coil, which is set up to generate a current for charging the energy store in dependence on the magnetic field. The primary unit and / or the secondary unit may be constructed according to the coil unit described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Ladevorrichtung beschrieben (insbesondere zum Laden des Energiespeichers eines Fahrzeugs), die die in diesem Dokument beschriebene Primäreinheit umfasst.According to a further aspect, a charging device is described (in particular for charging the energy accumulator of a vehicle), which comprises the primary unit described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Straßenkraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Sekundäreinheit umfasst.In another aspect, a road vehicle (particularly a passenger car or a truck or a bus) is described that includes the secondary unit described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen

  • 1 beispielhafte Komponenten eines induktiven Ladesystems zum Laden des Energiespeichers eines Fahrzeugs;
  • 2a bis 2c beispielhafte Spulen für ein induktives Ladesystem;
  • 3a beispielhafte Feldlinien bei einer Spulenwicklung ohne Schirm;
  • 3b beispielhafte Feldlinien bei einer Spulenwicklung mit Schirm;
  • 3c ein beispielhaftes magnetisches Feld, das von den Wirbelströmen eines Schirms bewirkt wird;
  • 4a einen beispielhaften Schirm in einer Draufsicht (von der Übertragungsstrecke) auf eine Spulenwicklung;
  • 4b beispielhafte Ströme in dem Schirm einer Spulenwicklung;
  • 4c einen beispielhaften Umkehrbereich des Schirms einer Spulenwicklung;
  • 4d beispielhafte Umkehrbereiche eines Schirms;
  • 5a eine beispielhafte Schirmung einer Spuleneinheit; und
  • 5b eine beispielhafte Vorrichtung zur Erkennung eines Spulendefekts
Furthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show
  • 1 exemplary components of an inductive charging system for charging the energy storage of a vehicle;
  • 2a to 2c exemplary coils for an inductive charging system;
  • 3a exemplary field lines in a coil winding without screen;
  • 3b exemplary field lines in a coil winding with screen;
  • 3c an exemplary magnetic field caused by the eddy currents of a screen;
  • 4a an exemplary screen in a plan view (of the transmission path) on a coil winding;
  • 4b exemplary currents in the screen of a coil winding;
  • 4c an exemplary reverse region of the screen of a coil winding;
  • 4d exemplary reverse regions of a screen;
  • 5a an exemplary shield of a coil unit; and
  • 5b an exemplary device for detecting a coil defect

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Bereitstellung einer kosteneffizienten Primäreinheit 110 und/oder Sekundäreinheit 120 für ein induktives Ladesystem, durch die eine Beeinträchtigung von benachbarten (elektrischen und/oder elektronischen) Komponenten eines Fahrzeugs 100 reduziert werden können. In diesem Zusammenhang zeigt 2a eine beispielhafte Primärspule 111 und eine beispielhafte Sekundärspule 121, die jeweils einen Spulenkern 200, insbesondere ein Ferrit, aufweisen. Die Spulenkerne 200 sind jeweils flach ausgebildet, um eine möglichst geringe Ausdehnung der Primäreinheit 110 bzw. der Sekundäreinheit 120 in z-Richtung (d.h. entlang der Unterbodenfreiheit 130 bzw. entlang der magnetischen Übertragungsstrecke des induktiven Ladesystems) zu ermöglichen. Durch die Primärspule 111 wird ein Magnetfeld 250 (in diesem Dokument auch als Ladefeld bezeichnet) bewirkt, das in der Sekundärspule 121 einen Strom zum Laden eines Energiespeichers 103 bewirkt.As stated above, the present document is concerned with the provision of a cost effective primary unit 110 and / or secondary unit 120 for an inductive charging system, through the impairment of adjacent (electrical and / or electronic) components of a vehicle 100 can be reduced. In this context shows 2a an exemplary primary coil 111 and an exemplary secondary coil 121 , each one a coil core 200 , in particular a ferrite. The coil cores 200 are each formed flat to minimize the extent of the primary unit 110 or the secondary unit 120 in z-direction (ie along the underbody clearance 130 or along the magnetic transmission path of the inductive charging system). Through the primary coil 111 becomes a magnetic field 250 (also referred to in this document as charging field) causes that in the secondary coil 121 a power to charge an energy storage 103 causes.

2b zeigt eine Spulenwicklung 210 (z.B. der Primärspule 111 oder der Sekundärspule 121) in einer Seitenansicht. Der Spulenkern 200 ist typischerweise in Bezug auf die Übertragungsstrecke des induktiven Ladesystems auf der Rückseite der Spulenwicklung 210 angeordnet. Die Spulenwicklung 210 weist typischerweise eine Vielzahl von Windungen eines elektrisch leitenden Leiters 211 auf. Dabei kann der Leiter 211 als Litze mit einer Vielzahl von isolierten Einzeldrähten ausgebildet sein. Die Spule 111, 121 kann zur Unterbodenfreiheit 130 bzw. zur Übertragungsstrecke hin mit einer Abdeckung 220 abgedeckt werden. 2c zeigt eine Draufsicht der Spulenwicklung 210 und des Spulenkerns 200 aus Richtung der Übertragungsstrecke. 2 B shows a coil winding 210 (eg the primary coil 111 or the secondary coil 121 ) in a side view. The coil core 200 is typically in relation to the transmission path of the inductive charging system on the back of the coil winding 210 arranged. The coil winding 210 typically includes a plurality of turns of an electrically conductive conductor 211 on. In this case, the conductor 211 be designed as a strand with a plurality of insulated individual wires. The sink 111 . 121 can be used for underbody clearance 130 or to the transmission line out with a cover 220 be covered. 2c shows a plan view of the coil winding 210 and the spool core 200 from the direction of the transmission line.

Aufgrund der lokal auftretenden, relativ hohen Flussdichten des Magnetfelds 250 innerhalb des Leiters 211 der Spulenwicklung 210, werden als Leiter 211 typischerweise HF (Hochfrequenz) -Litzen mit relativ kleinen, untereinander isolierten Einzeldrähten verwendet, um die Verdrängungseffekte, wie den Skin-Effekt, den inneren Proximity-Effekt und den äußeren Proximity-Effekt in Kombination, zu berücksichtigen. Bei einer Übertragungsfrequenz von 85kHz werden typischerweise Einzeldrähte mit Durchmessern im Bereich zwischen 0,05 und 0,1mm verwendet. Diese Durchmesser sind deutlich geringer als dies aufgrund des Skin-Effekts mit einer Eindringtiefe >0,2mm (bei Kupfer) erforderlich wäre. Wenn nur der durch den Wechselstrom bewirkte Skin-Effekt berücksichtigt werden müsste, wären somit Drahtdurchmesser von >0,4mm für die isolierten Einzeldrähte möglich.Due to the locally occurring, relatively high flux densities of the magnetic field 250 within the conductor 211 the coil winding 210 , be as a leader 211 typically uses RF (Radio Frequency) strands with relatively small, mutually insulated strands to account for the displacement effects such as the skin effect, the internal proximity effect, and the external proximity effect in combination. At a transmission frequency of 85kHz, single wires with diameters in the range between 0.05 and 0.1mm are typically used. These diameters are significantly lower than would be required due to the skin effect with a penetration depth> 0.2 mm (for copper). If only the skin effect caused by the alternating current had to be considered, wire diameters of> 0.4 mm would be possible for the insulated individual wires.

Aufgrund der relativ hohen Flussdichten und dem dadurch bewirkten Proximity-Effekt sind jedoch Einzeldrähte mit 10-mal kleineren Durchmessern erforderlich. Um einen Leiter 211 mit einem bestimmten Querschnitt zu erzeugen, werden aufgrund der relativ hohen Flussdichten somit typischerweise ca. 100-mal mehr Einzeldrähte verwendet, als dies aufgrund des Skin-Effekts erforderlich wäre. Die Kosten der Einzeldrähte einer HF-Litze steigen typischerweise mit sinkendem Querschnitt. Darüber hinaus steigt die Anzahl der erforderlichen Einzeldrähte für einen gegebenen Querschnitt bzw. für eine gegebene Stromdichte. Folglich führen die relativ hohen Flussdichten zu relativ hohen Kosten für den Leiter 211 und die Spulenwicklung 210 einer Spuleneinheit 110, 120.However, due to the relatively high flux densities and the resulting proximity effect, single wires with 10 times smaller diameters are required. To a leader 211 Because of the relatively high flux densities, typically 100 times more single wires are used than would be required due to the skin effect. The cost of the individual wires of an HF strand typically increases with decreasing cross section. In addition, the number of required individual wires for a given cross-section or for a given current density increases. Consequently, the relatively high flux densities lead to relatively high costs for the conductor 211 and the coil winding 210 a coil unit 110 . 120 ,

Des Weiteren können die Spulen 111, 121 eines induktiven Ladesystems typischerweise nicht geschirmt werden und wirken daher als „Emissions-Element“ für elektromagnetische Felder. Insbesondere können an den Spulen 111, 121 keine elektrischen Felder über eine elektrisch leitende Schirmung gedämpft werden. Daher werden typischerweise aufwändige EMV-Filter in der Elektronik 113, 123 einer Spuleneinheit 110, 120 verwendet, um Störfrequenzen zurückzuhalten. Mögliche Quellen für Störfrequenzen sind die elektronischen Schaltungen in der Elektronik 113, 123 einer Spuleneinheit 110, 120 und/oder anderweitige Störungen, die über die Zuleitungen zur Elektronik 113, 123 in das induktive Ladesystem eingekoppelt werden.Furthermore, the coils can 111 . 121 an inductive charging system are typically not shielded and therefore act as an "emission element" for electromagnetic fields. In particular, on the coils 111 . 121 no electrical fields are attenuated via an electrically conductive shielding. Therefore, typically expensive EMC filters in electronics 113 . 123 a coil unit 110 . 120 used to restrain interfering frequencies. Possible sources of interference are electronic circuits in electronics 113 . 123 a coil unit 110 . 120 and / or other faults that occur via the leads to the electronics 113 . 123 be coupled into the inductive charging system.

Ferner kann typischerweise an einer Spule 111, 121, insbesondere an einer Spulenwicklung 210, kein Defekt detektiert werden, insbesondere da keine Isolationsverletzung zu einem (geerdeten) Gehäuse feststellbar ist.Further, typically on a coil 111 . 121 , in particular on a coil winding 210 , no defect can be detected, especially since no insulation injury to a (grounded) housing can be detected.

3a zeigt einen beispielhaften Verlauf der Feldlinien 350 eines Magnetfelds 250 um den Leiter 211 einer Spulenwicklung 210. Wie aus 3a ersichtlich, kreuzen die Feldlinien 350 die unterschiedlichen Windungen des Leiters 211. Des Weiteren zeigt 3b einen beispielhaften, unterbrochenen Schirm 300, der die Spulenwicklung 210 umgibt. Der Schirm 300 kann die Spulenwicklung 210 nahezu vollständig umschließen. Insbesondere kann der Schirm 300 eine nahezu geschlossene Hülle um die Spulenwicklung 210 bilden. Andererseits weist der Schirm 300 an zumindest einer Stelle eine Unterbrechung 301 auf, so dass ein Stromfluss innerhalb des Schirms 300 in Wickelrichtung 331 unterbunden wird. Die Wickelrichtung 331 verläuft dabei um die Spulenachse 332 der Spulenwicklung 210 herum. 3a shows an exemplary course of the field lines 350 a magnetic field 250 around the ladder 211 a coil winding 210 , How out 3a visible, cross the field lines 350 the different turns of the conductor 211 , Further shows 3b an exemplary, interrupted screen 300 , the coil winding 210 surrounds. The screen 300 can the coil winding 210 enclose almost completely. In particular, the umbrella can 300 a nearly closed shell around the coil winding 210 form. On the other hand, the screen has 300 in at least one place an interruption 301 on, allowing a flow of current within the screen 300 in the winding direction 331 is prevented. The winding direction 331 runs around the coil axis 332 the coil winding 210 around.

Ein derartiger Schirm 300 ermöglicht, dass weiterhin ein Magnetfeld 250 außerhalb des Schirms 300 existiert, dass aber die Feldlinien 350 des Magnetfelds 250 in unmittelbarer Nähe des Schirms 300 (sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite des Schirms 300) parallel zu der Oberfläche des Schirms 300 verlaufen. So kann, je nach Form des Schirms 300 bewirkt werden, dass die Feldlinien 350 des Magnetfelds 250 nicht den Leiter 211 kreuzen. Des Weiteren können so die Maxima der magnetischen Flussdichte reduziert werden, so dass die Kosten der Leiter 211 reduziert werden können.Such a screen 300 allows that continues to have a magnetic field 250 outside the screen 300 exists, but that the field lines 350 of the magnetic field 250 in the immediate vicinity of the screen 300 (both on the inside and on the outside of the screen 300 ) parallel to the surface of the screen 300 run. So, depending on the shape of the umbrella 300 causes the field lines 350 of the magnetic field 250 not the leader 211 cross. Furthermore, the maxima of the magnetic flux density can be reduced so that the cost of the conductors 211 can be reduced.

3c veranschaulicht die (Wirbel-) Ströme 311, 312, die in dem Schirm 300 bewirkt werden. Die Ströme 311, 312 fließen an unterschiedlichen Stellen des Schirms 300 in unterschiedliche Richtungen. Insbesondere kann der Strom 312 an den Seiten der Vorderseite bzw. der Rückseite der Spulenwicklung 210 in eine erste Richtung und der Strom 311 in einem Zentralbereich der Vorderseite bzw. der Rückseite der Spulenwicklung 210 in eine entgegengesetzte zweite Richtung fließen. Die Umkehr der Flussrichtung des Stroms, 311, 312 wird dabei durch die Unterbrechung 301 des Schirms 300 bewirkt. Durch die Ströme 311, 312 im Schirm 300 wird ein kompensierendes Magnetfeld 351 bewirkt, das sich mit dem Magnetfeld 250 der Spulenwicklung 210 überlagert, so dass sich ein effektives Magnetfeld mit den in 3b dargestellten Feldlinien 350 ergibt. 3c illustrates the (vortex) flows 311 . 312 that in the screen 300 be effected. The streams 311 . 312 flow in different places of the screen 300 in different directions. In particular, the electricity 312 on the sides of the front side or the back side of the coil winding 210 in a first direction and the current 311 in a central region of the front side or the rear side of the coil winding 210 to flow in an opposite second direction. The reversal of the flow direction of the flow, 311, 312 is thereby by the interruption 301 of the screen 300 causes. Through the streams 311 . 312 in the screen 300 becomes a compensating magnetic field 351 causes that to interfere with the magnetic field 250 the coil winding 210 superimposed, so that an effective magnetic field with the in 3b illustrated field lines 350 results.

4a zeigt eine Spulenwicklung 210 mit einem Schirm 300. Der Schirm 300 umschließt dabei die Spulenwicklung 210 nahezu vollständig. Dabei weist der Schirm 300 jedoch an zumindest einer Stelle eine Unterbrechung 301 auf, durch die ein Stromfluss entlang der Wickelrichtung 331 unterbrochen wird. Insbesondere kann kein Strom 311, 312 direkt von der ersten Seite der Unterbrechung 301 auf die zweite Seite der Unterbrechung 302 fließen. Durch die elektrische Unterbrechung 301 wird somit eine geschlossene Leiterschleife entlang der Wickelrichtung 311 vermieden. Als Folge der Unterbrechung 301 erfolgt an der Unterbrechung 301 eine Umkehr der Flussrichtung des Stroms 311, 312. 4a shows a coil winding 210 with a screen 300 , The screen 300 encloses the coil winding 210 almost complete. This shows the screen 300 but at least one place a break 301 on, by which a current flow along the winding direction 331 is interrupted. In particular, no electricity 311 . 312 directly from the first page of the interruption 301 on the second page of the interruption 302 flow. By the electrical interruption 301 thus becomes a closed conductor loop along the winding direction 311 avoided. As a result of the interruption 301 takes place at the interruption 301 a reversal of the flow direction of the stream 311 . 312 ,

4b veranschaulicht den „aufgeklappten“ bzw. „abgewickelten“ Schirm 300 mit der Unterbrechung 301. Wie in 3b dargestellte, umschließt der Schirm 300 sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite der Spulenwicklung 210. Der Schirm 300 weist somit eine Vorderseite 302 und eine Rückseite 303 auf, die in 4b nebeneinander dargestellt sind (die Bereiche des Schirms 300 für die Innenseite und die Außenseite der Spulenwicklung 210 wurden jeweils anteilig der Vorderseite 302 und der Rückseite 303 des Schirms 300 zugeordnet). Die Vorderseite 302 des Schirms 300 weist, wie in 3c dargestellt, zwei Segmente 321, 322 auf. In entsprechender Weise weist auch die Rückseite 303 des Schirms 300 zwei Segmente 323, 324 auf. In jedem Segment 321, 322, 323, 324 erfolgt jeweils ein Stromfluss in die erste Flussrichtung (dargestellt in 3c durch einen Punkt) und in die entgegengesetzte zweite Flussrichtung (dargestellt in 3c durch ein Kreuz). Die Umkehr der Flussrichtung des Stroms 311, 312 innerhalb eines Segments 321, 322, 323, 324 erfolgt dabei jeweils an der Unterbrechung 301 des Schirms 300. 4b illustrates the "unfolded" or "unfolded" screen 300 with the interruption 301 , As in 3b illustrated, the screen encloses 300 both the front and the back of the coil winding 210 , The screen 300 thus has a front side 302 and a back 303 on that in 4b are shown side by side (the areas of the screen 300 for the inside and the outside of the coil winding 210 were each proportionately the front 302 and the back 303 of the screen 300 assigned). The front 302 of the screen 300 points as in 3c shown, two segments 321 . 322 on. In the same way, also the back 303 of the screen 300 two segments 323 . 324 on. In every segment 321 . 322 . 323 . 324 In each case, a current flow in the first flow direction (shown in FIG 3c by a point) and in the opposite second flow direction (shown in FIG 3c through a cross). The reversal of the flow direction of the stream 311 . 312 within a segment 321 . 322 . 323 . 324 takes place at the interruption 301 of the screen 300 ,

Im Umkehrbereich 304 an der Unterbrechung 301 des Schirms 300 können relativ hohe Stromdichten auftreten, die wiederum zu relativ hohen ohmschen Verlusten führen können. 4c zeigt einen Umkehrbereich 304 der Rückseite 303 eines Schirms 300. Das Ende 307 des Schirms 300 vor der Unterbrechung 301 ist dabei in einzelne Umkehrleiter 305 aufgeteilt, die den Strom 312, 311 bei der Umkehr der Flussrichtung führen. Dabei sind die Umkehrleiter 305 derart ineinander verschachtelt, dass ein innenliegender erster Umkehrleiter 305 von einem längeren zweiten Umkehrleiter 305 umgeben ist, der wiederum von einem längeren dritten Umkehrleiter 305 umgehen ist, usw. bis ein äußerer Umkehrleiter 305 alle anderen Umkehrleiter 305 umgibt. Der äußere Umkehrleiter 305 grenzt dabei an die Unterbrechung 301 an. Der Abstand zur Unterbrechung 301 steigt kontinuierlich von dem äußeren Umkehrleiter 305 bis zu dem innenliegenden ersten Umkehrleiter 305 an. Wie aus den 4c und 4b ersichtlich, weisen sowohl die Rückseite 303 als auch die Vorderseite 302 jeweils zwei derartige Anordnungen von Umkehrleitern 305 auf.In the reversal area 304 at the break 301 of the screen 300 For example, relatively high current densities can occur, which in turn can lead to relatively high ohmic losses. 4c shows a reversal area 304 the back 303 a screen 300 , The end 307 of the screen 300 before the break 301 is in a single reversal ladder 305 split the electricity 312 . 311 when reversing the flow direction. Here are the reversal ladder 305 nested in such a way that an internal first reversing conductor 305 from a longer second reversing conductor 305 surrounded, in turn, by a longer third reversing conductor 305 handle, etc. until an external reversal conductor 305 all other reversal leaders 305 surrounds. The outer reversal conductor 305 borders on the interruption 301 on. The distance to the interruption 301 rising continuously from the outer reversing conductor 305 to the inner first reversing conductor 305 on. Like from the 4c and 4b Obviously, both have the back 303 as well as the front 302 two such arrangements of reversing conductors 305 on.

Als Folge einer derartigen Anordnung der Umkehrleiter 305 erfolgt eine Aufteilung des Stroms 311, 312 im Umkehrbereich 304 auf unterschiedliche Umkehrleiter 305, so dass die maximale Stromdichte an den Enden 307 des Schirms 300 nahe der Unterbrechung 301 reduziert werden kann.As a result of such an arrangement of the reversing conductors 305 there is a split of the electricity 311 . 312 in the reversal area 304 on different reversal conductors 305 , so the maximum current density at the ends 307 of the screen 300 near the break 301 can be reduced.

Die beiden Enden 307 des Schirms 300 an der Unterbrechung 301 können, wie in 4d dargestellt, aufeinanderliegen und durch eine Isolationsschicht 308 voneinander elektrisch isoliert sein. Dabei können die beiden Enden 307 senkrecht auf der Spulenwicklung 210 parallel zu der Spulenachse 332 stehen (wie auf der linken Seite von 4d dargestellt). Alternativ können die aufeinanderliegenden, elektrisch isolierten Enden 307 zu der Spulenwicklung 210 hin gebogen werden, um den Platzbedarf des Schirms 300 an der Unterbrechung 301 zu reduzieren (wie auf der rechten Seite von 4d dargestellt).The two ends 307 of the screen 300 at the break 301 can, as in 4d represented, one above the other and through an insulating layer 308 be electrically isolated from each other. It can be the two ends 307 perpendicular to the coil winding 210 parallel to the coil axis 332 stand (as on the left side of 4d shown). Alternatively, the superimposed, electrically isolated ends 307 to the coil winding 210 bent to the space required by the screen 300 at the break 301 to reduce (as on the right side of 4d shown).

Am Ende 307 der Schirmung 300 können somit an der Trennstelle bzw. der Unterbrechung 301 Einstanzungen vorgenommen werden, so dass einzelne Umkehrleiter bzw. Umkehrdrähte 305 entstehen, die die unterschiedlichen „Strompfade“ zu dem entsprechenden rückleitenden Strompfad führen. Die Umkehrleiter 305 können hochgebogen werden, so dass die Umkehrleiter 305 der beiden Enden 307 der Schirmung 300 an der Unterbrechung 301 elektrisch isoliert aufeinander angeordnet werden können. Der Schirm 300 kann somit mit einer Isolationsschicht 308 zusammengeschoben werden. Die stromführenden Umkehrleiter 305 der beiden Enden 307 liegen dann unmittelbar, elektrisch isoliert aneinander, wenn die Umkehrleiter 305 der beiden Enden 307 mit jeweils gespiegelter Symmetrie hergestellt (insbesondere gestanzt) werden.At the end 307 the shield 300 can thus at the separation point or the interruption 301 Stamping be made so that individual reversing conductors or reverse wires 305 arise, which lead the different "current paths" to the corresponding return current path. The reversal ladder 305 can be bent up, leaving the reversal ladder 305 the two ends 307 the shield 300 at the break 301 electrically isolated from each other can be arranged. The screen 300 can thus with an insulation layer 308 be pushed together. The current-carrying reversing conductors 305 the two ends 307 then lie directly, electrically isolated to each other when the reversing conductors 305 the two ends 307 each produced with mirrored symmetry (in particular punched) are.

Da die Stromflüsse in gegenüberliegenden Umkehrleitern 305 der beiden Enden 307 des Schirms 300 an der Unterbrechung 301 gegensinnig und gleich sind, wird der symmetrische Stromfluss unterstützt und die assoziierten Magnetfelder kompensieren sich lokal. Die gegenüber der Schirmung 300 aufstehenden Umkehrleiter 305 können auf eine oder jeweils paarweise auf unterschiedliche Seiten umgebogen werden, um einen flachen Aufbau der Spulenwicklung 210 beizubehalten. Because the current flows in opposite reverse conductors 305 the two ends 307 of the screen 300 at the break 301 Opposite and equal, the symmetrical current flow is supported and the associated magnetic fields compensate each other locally. The opposite the shielding 300 standing upside down conductor 305 can be bent on one or in pairs on different sides to a flat construction of the coil winding 210 maintain.

Die Spulenwicklung 210 einer Primärspule 111 und/oder einer Sekundärspule 121 kann somit mit einem geeignet ausgelegten, elektrisch leitenden (insbesondere metallischen) Schirm 300 umwickelt werden, wobei dieser Schirm 300 längs der Wickelrichtung 331 an zumindest einer Stelle unterbrochen ist und somit keine geschlossene Windung entlang der Wickelrichtung 331 der Spulenwicklung 210 ausbildet. Der Schirm 300 kann dabei derart gestaltet werden, dass sich ein reduziertes und homogenes Magnetfeld 250 im Bereich der Spulenwicklung 210 ergibt. Des Weiteren kann der Schirm 300 derart ausgebildet sein, dass im Schirm 300 möglichst kleine Stromdichten auftreten, die flächig verteilt sind, um ohmsche Verluste zu reduzieren. Die Form und/oder die Dicke des Schirms 300 und/oder der Abstand des Schirms 300 zu der Spulenwicklung 210 können derart angepasst werden, dass möglichst geringe Stromdichten und damit Verluste im Schirm 300 auftreten. Dies kann z.B. durch die Verwendung von möglichst großen Radien erreicht werden. Des Weiteren kann dies dadurch erreicht werden, dass der Schirm 300 möglichst parallel zum ursprünglichen Feldverlauf der Feldlinien 350 verläuft.The coil winding 210 a primary coil 111 and / or a secondary coil 121 can thus with a suitably designed, electrically conductive (especially metallic) screen 300 be wrapped, with this umbrella 300 along the winding direction 331 is interrupted at least at one point and thus no closed turn along the winding direction 331 the coil winding 210 formed. The screen 300 can be designed such that there is a reduced and homogeneous magnetic field 250 in the coil winding area 210 results. Furthermore, the umbrella 300 be formed such that in the screen 300 As small as possible current densities occur, which are distributed over the surface to reduce ohmic losses. The shape and / or thickness of the shade 300 and / or the distance of the screen 300 to the coil winding 210 can be adjusted so that the lowest possible current densities and thus losses in the screen 300 occur. This can be achieved, for example, by using the largest possible radii. Furthermore, this can be achieved by having the umbrella 300 as parallel as possible to the original field course of the field lines 350 runs.

Der Schirm 300 kann an zumindest einer Stelle geerdet werden, so dass der Schirm 300 als Abschirmung gegen die Emission von elektrischen Feldern verwendet werden kann. 5a zeigt einen geerdeten Schirm 300. Des Weiteren zeigt 5a eine Schirmung 502 für die Elektronik 113, 123 einer Spuleneinheit (z.B. einer Primäreinheit 110 bzw. einer Sekundäreinheit 120) sowie eine Schirmung 501 für eine Leitung 112, 122 zwischen einer Spule 111, 121 und der Elektronik 113, 123. Es kann somit in effizienter Weise eine vollständige Schirmung einer Spuleneinheit 110, 120 bereitgestellt werden.The screen 300 can be grounded at least one place, so that the screen 300 can be used as a shield against the emission of electric fields. 5a shows a grounded screen 300 , Further shows 5a a shield 502 for the electronics 113 . 123 a coil unit (eg a primary unit 110 or a secondary unit 120 ) as well as a shielding 501 for a line 112 . 122 between a coil 111 . 121 and the electronics 113 . 123 , It can thus efficiently complete a complete shielding of a coil unit 110 . 120 to be provided.

Durch einen doppel- oder mehrwandigen Schirm 300 kann der Strom 311, 312 zur Veränderung des Feldlinienverlaufs auf mehrere Schirmebenen bzw. Schirmlagen verteilt werden, um die resultierenden ohmschen Schirmverluste zu reduzieren. Insbesondere kann ein Schirm 300 mehrere Schirmebenen bzw. Schirmschichten bzw. Schirmlagen aufweisen, die voneinander elektrisch isoliert sind. Jede der Schirmschichten kann dabei die Spulenwicklung 210 umschließen. Ein Schirm 300 kann somit aus mehreren isolierten Schichten bzw. Lagen aufgebaut sein, um die ohmschen Schirmverluste zu reduzieren.Through a double or multi-walled screen 300 can the electricity 311 . 312 be distributed to a plurality of shield levels or shield layers to change the field line profile in order to reduce the resulting ohmic screen losses. In particular, a screen 300 a plurality of shielding planes or shield layers or shield layers have, which are electrically isolated from each other. Each of the shield layers can be the coil winding 210 enclose. A screen 300 can thus be made up of several isolated layers or layers in order to reduce the ohmic screen losses.

Des Weiteren kann ein Schirm 300 mit einer relativ geringen Gesamtdicke verwendet werden, um die Schirmverluste zu reduzieren. Insbesondere kann die Dicke des Schirms 300 1%, 0.5% oder weniger des Windungsumfangs der Spulenwicklung 210 sein.Furthermore, a screen 300 be used with a relatively low total thickness to reduce screen losses. In particular, the thickness of the umbrella 300 1%, 0.5% or less of the winding amount of the coil winding 210 his.

Die Trennstelle bzw. die Unterbrechung 301 des Schirms (längs zur Wickelrichtung 331) kann derart gestaltet werden, dass die „Stromumkehr“ unterstützt wird. Insbesondere können die Enden 307 des Schirms 300 an der Unterbrechung 301 in einzelne Umkehrleiter 305 unterteilt werden, um eine Umkehr der Flussrichtung des Stroms 311, 312 an der Unterbrechung 301 zu bewirken. Der ideale Stromfluss im Schirm 301 kann somit durch die Trennstelle bzw. die Unterbrechung 301 nur unwesentlich beeinträchtigt werden.The separation point or the interruption 301 of the screen (along the winding direction 331 ) can be designed to support "current reversal". In particular, the ends can 307 of the screen 300 at the break 301 into individual reversal conductors 305 be divided to a reversal of the flow direction of the stream 311 . 312 at the break 301 to effect. The ideal current flow in the screen 301 can thus by the separation point or the interruption 301 are only slightly affected.

Bei Verwendung eines Schirms 300 kann eine Isolationsüberwachung 510 zwischen der Spulenwicklung 210 und dem umgebenden Schirm 300 dazu verwendet werden, Beschädigungen der Isolation der Spulenwicklung 210 zu detektieren. Dies ist beispielhaft in 5b dargestellt. Insbesondere kann ein Isolationswächter 510 den Widerstand zwischen einer Spule 111, 121 und Masse messen (z.B. über Vorwiderstände 511). Ein durch einen Defekt bewirkter elektrisch leitender Kontakt zwischen der Spule 111, 121 und dem (geerdeten) Schirm 300 kann dann durch den Isolationswächter 510 detektiert werden. Insbesondere können Beschädigungen, z.B. durch Steinschlag am Unterboden oder durch Überfahrt der Primärspule 111, durch Erkennung eines Isolationsfehlers detektiert werden.When using a screen 300 can be an isolation monitor 510 between the coil winding 210 and the surrounding screen 300 used to damage the insulation of the coil winding 210 to detect. This is exemplary in 5b shown. In particular, an insulation monitor 510 the resistance between a coil 111 . 121 and measure ground (eg via series resistors 511 ). An electrically conductive contact between the coil caused by a defect 111 . 121 and the (grounded) screen 300 can then through the insulation guard 510 be detected. In particular, damage, eg by falling rocks on the subsoil or by crossing the primary coil 111 be detected by detecting an insulation fault.

Eine Spule 111, 121 weist typischerweise an einer Seite der Spulenwicklung 210 einen Spulenkern 200 auf. Die Form des Schirms 300 kann in Bezug auf den einseitig angebrachten Spulenkern 200 optimiert werden. Insbesondere kann der Biegeradius des Schirms 300 an Stellen mit relativ hohen Stromdichten reduziert werden. Bei mehrwandigen Schirmen 300 kann insbesondere die Form der ein oder mehreren äußeren Schirmlagen angepasst werden.A coil 111 . 121 typically has on one side of the coil winding 210 a coil core 200 on. The shape of the screen 300 can with regard to the unilaterally mounted coil core 200 be optimized. In particular, the bending radius of the screen 300 be reduced in places with relatively high current densities. For multi-walled umbrellas 300 In particular, the shape of the one or more outer shield layers can be adapted.

Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann die maximale magnetische Flussdichte insbesondere am Rand einer Spulenwicklung 210 reduziert werden. Dadurch wird der Proximity-Effekt in diesen Bereichen der Spulenwicklung 210 reduziert. Als Konsequenz daraus kann bei unveränderten Verlusten ein größerer Querschnitt der Einzeldrähte bzw. Drähte in der Litze 211 der Spulenwicklung 210 verwendet werden. Des Weiteren kann die Verteilung der Einzeldrähte einer Litze 211 vereinfacht werden, da durch die beschriebenen Maßnahmen der Feldverlauf der Feldlinien 350 im Bereich der Spulenwicklung 210 eine höhere Gleichmäßigkeit aufweist. Alternativ können bei gleichen Querschnitt der Einzeldrähte die Verluste einer Spuleneinheit 110, 120 reduziert werden. Es kann somit eine Optimierung in Bezug auf Kosten und Energieverluste erfolgen.By the measures described in this document, the maximum magnetic flux density, in particular at the edge of a coil winding 210 be reduced. This makes the proximity effect in these areas of the coil winding 210 reduced. As a consequence, with unchanged losses, a larger cross section of the individual wires or wires in the strand 211 the coil winding 210 be used. Furthermore, the distribution of the individual wires of a stranded wire 211 be simplified because of the measures described the field profile of the field lines 350 in the coil winding area 210 has a higher uniformity. Alternatively, with the same cross section of the individual wires, the losses of a coil unit 110 . 120 be reduced. It can thus be an optimization in terms of cost and energy losses.

Wenn eine Spule 111, 121 durch einen leitenden und geerdeten Schirm 300 umgeben wird, kann dieser Schirm 300 zur Unterdrückung von elektrischen Felder verwendet werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft zur Dämpfung von Störungen des induktiven Ladesystems durch andere Verbraucher (z.B. durch die Antriebselektronik eines Fahrzeugs 100). Die Störungen anderer Verbraucher können sich dabei durch die Sekundärelektronik 123 hindurch auf die Sekundärspule 121 aufprägen. Dies kann auch bei einem inaktiven induktiven Ladesystem während der Fahrt eines Fahrzeugs 100 erfolgen. Die beschriebene Ummantelung der Sekundärspule 121 kann dann andere Maßnahmen wie z.B. EMV-Filter und/oder Abschalteinrichtungen ersetzten oder zumindest reduzieren. Des Weiteren wird durch die Ummantelung der Sekundärspule 121 mit einem leitenden, geerdeten Schirm 300 die Emission von hochfrequenten elektrischen Störfeldern, die z.B. durch die Gleichrichterelektronik der Sekundäreinheit 120 erzeugt werden, reduziert.If a coil 111 . 121 through a conductive and grounded screen 300 This screen can 300 be used for suppression of electric fields. This is particularly advantageous for damping disturbances of the inductive charging system by other consumers (eg by the drive electronics of a vehicle 100 ). The interference of other consumers can be affected by the secondary electronics 123 through to the secondary coil 121 impress. This can also be an inactive inductive charging system while driving a vehicle 100 respectively. The described sheath of the secondary coil 121 can then replace or at least reduce other measures such as EMC filters and / or defeat devices. Furthermore, by the sheathing of the secondary coil 121 with a conductive, grounded screen 300 the emission of high-frequency electrical interference fields, eg by the rectifier electronics of the secondary unit 120 be generated, reduced.

Durch die Verwendung eines Schirms 300 wird die Impedanz der umwickelten Spule 111, 121 reduziert. Dabei kann der Schirm 300 derart ausgebildet sein, dass sich der magnetische Fluss in unmittelbarer Nähe der Spulenwicklung 210 reduziert, aber in weiterer Entfernung (insbesondere an der jeweils anderen Spule 111, 121) im Wesentlichen unverändert bleibt. Dies hat den positiven Effekt, dass sich die Induktivität der betrachteten Spule 111, 121 stärker reduziert, als die verkoppelte Induktivität (Koppelfaktor). So kann eine bestimmte Leistung mit einem reduzierten primären Spulenstrom übertragen werden. Dies führt zu reduzierten Blindleistungen und damit zu reduzierten Anforderungen an die Elektronik 113, 123 und an die Spulen 111, 121 einer Spuleneinheit 110, 120.By using a screen 300 becomes the impedance of the wrapped coil 111 . 121 reduced. In doing so, the umbrella can 300 be formed such that the magnetic flux in the immediate vicinity of the coil winding 210 reduced, but further away (especially at the other coil) 111 . 121 ) remains essentially unchanged. This has the positive effect of increasing the inductance of the considered coil 111 . 121 more reduced than the coupled inductance (coupling factor). Thus, a given power can be transmitted with a reduced primary coil current. This leads to reduced reactive power and thus to reduced demands on the electronics 113 . 123 and to the coils 111 . 121 a coil unit 110 . 120 ,

Des Weiteren ermöglichen es die beschriebenen Maßnahmen, in effizienter und zuverlässiger Weise eine Beschädigung einer Spule 111, 121 zu detektieren, da bei Beschädigung der Spule 111, 121 mit hoher Wahrscheinlichkeit über den Schirm 300 eine Verletzung des Isolationswiderstands bewirkt wird.Furthermore, the described measures make it possible to damage a coil in an efficient and reliable manner 111 . 121 to detect, as in case of damage to the coil 111 . 121 with high probability over the screen 300 a violation of the insulation resistance is effected.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Claims (18)

Spuleneinheit (110, 120) für ein induktives Ladesystem; wobei die Spuleneinheit (110, 120) umfasst, - eine Spulenwicklung (210), die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Spulenstrom ein Magnetfeld (250) zu erzeugen, oder die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von einem Magnetfeld (250) einen Spulenstrom zu erzeugen; wobei die Spulenwicklung (210) einen Leiter (211) umfasst, der in einer Wickelrichtung (331) um eine Spulenachse (332) der Spulenwicklung (210) verläuft; und - einen elektrisch leitenden Schirm (300), der die Spulenwicklung (210) zumindest teilweise umschließt; wobei der Schirm (300) ausgebildet ist, einen Strompfad innerhalb des Schirms (300), der die Spulenachse (332) entlang der Wickelrichtung (331) vollständig umläuft, zu unterbinden.Coil unit (110, 120) for an inductive charging system; the coil unit (110, 120) comprising a coil winding (210) arranged to generate a magnetic field (250) in response to a coil current, or adapted to generate a coil current in response to a magnetic field (250); wherein the coil winding (210) comprises a conductor (211) extending in a winding direction (331) about a coil axis (332) of the coil winding (210); and - An electrically conductive screen (300) which surrounds the coil winding (210) at least partially; wherein the screen (300) is adapted to inhibit a current path within the screen (300) completely circulating the coil axis (332) along the winding direction (331). Spuleneinheit (110, 120) gemäß Anspruch 1, wobei der Schirm (300) zumindest eine elektrisch isolierende Unterbrechung (301) umfasst, die den Schirm (300) quer zu der Wickelrichtung (331) unterbricht.Coil unit (110, 120) according to Claim 1 in that the screen (300) comprises at least one electrically insulating break (301) which interrupts the screen (300) transversely to the winding direction (331). Spuleneinheit (110, 120) gemäß Anspruch 2, wobei - der Schirm (300) ein erstes Ende (307) auf einer ersten Seite der Unterbrechung (301) und ein zweites Ende (307) auf einer zweiten Seite der Unterbrechung (301) umfasst; und - die Unterbrechung (301) derart ist, dass Strom (311, 312) nicht direkt über die Unterbrechung (301) zwischen dem ersten Ende (307) und dem zweiten Ende (307) fließen kann; und/oder - die Unterbrechung (301) derart ist, dass auf der ersten Seite der Unterbrechung (301) auf das erste Ende (307) zufließender Strom (312) an dem ersten Ende (307) seine Flussrichtung umkehrt und wieder auf der ersten Seite der Unterbrechung (301) von dem ersten Ende (307) wegfließt.Coil unit (110, 120) according to Claim 2 wherein: the screen (300) includes a first end (307) on a first side of the interruption (301) and a second end (307) on a second side of the interruption (301); and - the interruption (301) is such that current (311, 312) can not flow directly across the interrupt (301) between the first end (307) and the second end (307); and / or - the interruption (301) is such that on the first side of the interruption (301) stream (312) flowing to the first end (307) at the first end (307) reverses its direction of flow and again on the first side the interruption (301) flows away from the first end (307). Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei - die Unterbrechung (301) derart ausgebildet ist, dass ein auf das erste Ende (307) zufließender Strom (312) in einem Umkehrbereich (304) am ersten Ende (307) in einen von dem ersten Ende (307) wegfließenden Strom (311) umgekehrt wird; und - der Umkehrbereich (304) eine Vielzahl von elektrisch isolierten Umkehrleitern (305) umfasst, in denen der Strom (312, 311) von einer auf das erste Ende (307) zufließenden Flussrichtung in eine von dem ersten Ende (307) wegfließenden Flussrichtung umgelenkt wird.Coil unit (110, 120) according to one of Claims 2 to 3 in which - the interruption (301) is designed in such a way that a current (312) flowing to the first end (307) in a reversal region (304) at the first end (307) flows into a current flowing away from the first end (307) ( 311) is reversed; and - said inversion region (304) comprises a plurality of electrically isolated return conductors (305) in which said flow (312, 311) deflects from a flow direction flowing to said first end (307) in a flow direction away from said first end (307) becomes. Spuleneinheit (110, 120) gemäß Anspruch 4, wobei - ein Umkehrleiter (305) einen Eingang umfasst, in den auf das erste Ende (307) zufließender Strom (312) in den Umkehrleiter (305) fließt; und - ein Umkehrleiter (305) einen Ausgang umfasst, aus dem von dem ersten Ende (307) wegfließender Strom (312) aus dem Umkehrleiter (305) fließt; und - ein Umkehrleiter (305) zwischen dem Eingang und dem Ausgang seine Erstreckungsrichtung um mehr als 90° verändert; und/oder - ein Umkehrleiter (305) zwischen dem Eingang und dem Ausgang U- oder halbkreis-förmig verläuft. Coil unit (110, 120) according to Claim 4 in which - a reversing conductor (305) comprises an input into which current (312) flowing to the first end (307) flows into the reversing conductor (305); and - a reversing conductor (305) comprises an output from which current (312) flowing away from the first end (307) flows out of the reversing conductor (305); and - a reversing conductor (305) between the input and the output changes its direction of extension by more than 90 °; and / or - a reversing conductor (305) between the input and the output U- or semi-circular runs. Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, wobei - die Umkehrleiter (305) nebeneinander angeordnet sind; und/oder - die Vielzahl von Umkehrleitern (305) einen inneren Umkehrleiter (305) umfasst, der im Vergleich zu den anderen Umkehrleitern (305) die kürzeste Länge aufweist; und/oder - die Vielzahl von Umkehrleitern (305) einen äußeren Umkehrleiter (305) umfasst, der im Vergleich zu den anderen Umkehrleitern (305) die längste Länge aufweist; und/oder - zwei direkt benachbarte Umkehrleiter (305) durch einen Isolationsbereich voneinander elektrisch isoliert sind.Coil unit (110, 120) according to one of Claims 4 to 5 in which - the reversing conductors (305) are arranged side by side; and / or - the plurality of return conductors (305) comprise an inner reversing conductor (305) having the shortest length compared to the other inverting conductors (305); and / or - the plurality of return conductors (305) comprise an outer return conductor (305) having the longest length compared to the other reverse conductors (305); and / or - two directly adjacent reversing conductors (305) are electrically insulated from each other by an isolation region. Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Umkehrleiter (305) aus einer Fläche des Schirms (300) herausgestanzt wurden.Coil unit (110, 120) according to one of Claims 4 to 6 wherein the reversing conductors (305) have been punched out of a face of the screen (300). Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei - das erste Ende (307) des Schirms (300) und das zweite Ende (307) des Schirms (300) jeweils einen Umkehrbereich (304) umfassen, in dem sich eine Flussrichtung des Stroms (311, 312) umkehrt; und - der Umkehrbereich (304) des ersten Endes (307) und der Umkehrbereich (304) des zweiten Endes (307) aufeinanderliegen und durch eine Isolationsschicht (308) voneinander elektrisch isoliert sind.Coil unit (110, 120) according to one of Claims 3 to 7 wherein: - the first end (307) of the screen (300) and the second end (307) of the screen (300) each comprise a reversal region (304) in which a flow direction of the stream (311, 312) reverses; and - the reversal region (304) of the first end (307) and the reversal region (304) of the second end (307) are superposed and electrically insulated from each other by an insulating layer (308). Spuleneinheit (110, 120) gemäß Anspruch 8, wobei der Umkehrbereich (304) des ersten Endes (307) und der Umkehrbereich (304) des zweiten Endes (307) derart aufeinanderliegen, dass die Ströme (311, 312) in den Umkehrbereichen (204) auf beiden Seiten der Isolationsschicht (308) die gleiche Flussrichtung aufweisen.Coil unit (110, 120) according to Claim 8 wherein the reversal region (304) of the first end (307) and the reversal region (304) of the second end (307) are superimposed such that the streams (311, 312) in the reversal regions (204) on both sides of the insulating layer (308) have the same flow direction. Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei - die aufeinanderliegenden Umkehrbereiche (304) sich entlang der Spulenachse (332) erstrecken; oder - die aufeinanderliegenden Umkehrbereiche (304) gebogen sind, so dass sich die aufeinanderliegenden Umkehrbereiche (304) zumindest bereichsweise parallel zu der Spulenwicklung (210) erstrecken.Coil unit (110, 120) according to one of Claims 8 to 9 wherein: - the superposed reverse regions (304) extend along the spool axis (332); or - the mutually opposite turning regions (304) are bent, so that the mutually superposed return regions (304) extend at least partially parallel to the coil winding (210). Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schirm (300) geerdet ist.A coil unit (110, 120) according to any one of the preceding claims, wherein the screen (300) is grounded. Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schirm (300) mehrere Schirmlagen umfasst, die elektrisch voneinander isoliert sind.A coil unit (110, 120) according to any one of the preceding claims, wherein the screen (300) comprises a plurality of shield layers electrically isolated from each other. Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Magnetfeld (250) ohne Schirm (300) eine magnetische Feldlinie (350) mit einem Feldverlauf quer zu der Wickelrichtung (331) aufweist, der zumindest teilweise um die Spulenwicklung (210) verläuft; - der Schirm (300) einen Schirmverlauf quer zu der Wickelrichtung (331) aufweist, der zumindest teilweise um die Spulenwicklung (210) verläuft; und - der Schirmverlauf oberhalb der Spulenwicklung (210) eine geringere Krümmung aufweist als der Feldverlauf.Coil unit (110, 120) according to one of the preceding claims, wherein - The magnetic field (250) without screen (300) has a magnetic field line (350) with a field transverse to the winding direction (331) which extends at least partially around the coil winding (210); - The screen (300) has a Schirmverlauf transverse to the winding direction (331) which extends at least partially around the coil winding (210); and - The screen path above the coil winding (210) has a smaller curvature than the field profile. Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Magnetfeld (250) ohne Schirm (300) in unmittelbarer Nähe zu der Spulenwicklung (210) eine erste maximale Flussdichte und in einem bestimmten Abstand von der Spulenwicklung (210) eine zweite mittlere Flussdichte aufweist; und - der Schirm (300) derart ausgebildet ist, dass das Magnetfeld (250) in unmittelbarer Nähe zu der Spulenwicklung (210) eine gegenüber der ersten maximalen Flussdichte reduzierte Flussdichte aufweist, und dass das Magnetfeld (250) in dem bestimmten Abstand eine Flussdichte aufweist, die im Wesentlichen der zweiten mittleren Flussdichte entspricht.Coil unit (110, 120) according to one of the preceding claims, wherein - The magnetic field (250) without screen (300) in close proximity to the coil winding (210) has a first maximum flux density and at a certain distance from the coil winding (210) has a second average flux density; and - The screen (300) is formed such that the magnetic field (250) in the immediate vicinity of the coil winding (210) has a relation to the first maximum flux density reduced flux density, and that the magnetic field (250) at the predetermined distance has a flux density, which substantially corresponds to the second average flux density. Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Spuleneinheit (110, 120) Elektronik (113, 123) umfasst, die eingerichtet ist, den Spulenstrom für die Spulenwicklung (210) bereitzustellen oder den Spulenstrom (210) aus der Spulenwicklung (210) gleichzurichten; und - die Elektronik (113, 123) eine Schirmung (501, 502) umfasst, die mit dem Schirm (300) elektrisch leitend gekoppelt ist.Coil unit (110, 120) according to one of the preceding claims, wherein - the coil unit (110, 120) comprises electronics (113, 123) arranged to provide the coil current for the coil winding (210) or to rectify the coil current (210) from the coil winding (210); and - The electronics (113, 123) comprises a shield (501, 502) which is electrically conductively coupled to the screen (300). Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spuleneinheit (110, 120) einen Isolationswächter (510) umfasst, der eingerichtet ist, Information in Bezug auf einen Übergangswiderstand zwischen der Spulenwicklung (210) und dem Schirm (300) zu erfassen.Coil unit (110, 120) according to one of the preceding claims, wherein the coil unit (110, 120) comprises an isolation monitor (510) arranged to detect information regarding a contact resistance between the coil winding (210) and the screen (300). Spuleneinheit (110, 120) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Spuleneinheit (110, 120) einen Spulenkern (200) umfasst, der an einer Seite der Spulenwicklung (210) angeordnet ist; - der Schirm (300) auf der dem Spulenkern (200) zugewandten Seite der Spulenwicklung (210) eine andere Form aufweist als auf der dem Spulenkern (200) abgewandten Seite der Spulenwicklung (210).Coil unit (110, 120) according to one of the preceding claims, wherein - The coil unit (110, 120) comprises a coil core (200) which is arranged on one side of the coil winding (210); - The screen (300) on the coil core (200) facing side of the coil winding (210) has a different shape than on the side facing the bobbin (200) side of the coil winding (210). Induktives Ladesystem zum Laden eines Energiespeichers (103); wobei das Ladesystem umfasst, - eine Primäreinheit (110) mit einer Primärspule (111), die eingerichtet ist, ein Magnetfeld (250) zur Übertragung von Energie zu erzeugen; - eine Sekundäreinheit (120) mit einer Sekundärspule (121), die eingerichtet ist, in Abhängigkeit von dem Magnetfeld (250) einen Strom zum Laden des Energiespeichers (103) zu erzeugen; wobei die Primäreinheit (110) und/oder die Sekundäreinheit (120) gemäß der Spuleneinheit (110, 120) aus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaut sind.Inductive charging system for charging an energy store (103); wherein the charging system comprises, a primary unit (110) having a primary coil (111) arranged to generate a magnetic field (250) for transmitting energy; a secondary unit (120) having a secondary coil (121) arranged to generate a current for charging the energy store (103) in response to the magnetic field (250); wherein the primary unit (110) and / or the secondary unit (120) are constructed in accordance with the coil unit (110, 120) of one of the preceding claims.
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