Title:
Maschenwerk und Vorrichtung zur Objekterkennung in einem Magnetfeld, Verfahren zur Herstellung des Maschenwerks und induktive Ladeeinheit
Kind Code:
A1


Abstract:

Es wird ein Maschenwerk (20) zur Objekterkennung in einem Magnetfeld angegeben, das eine Mehrzahl an Sensorleitungen (1150) umfasst. Die Sensorleitungen (1150) sind in einer ersten Richtung (X) parallel zueinander, aneinander gereiht angeordnet. In einer zu der ersten Richtung (X) quer verlaufenden zweiten Richtung (Y) spannen die Sensorleitungen (1150) mehrere Maschen (21) auf. Die Maschen (21) benachbarter Sensorleitungen (1150) sind jeweils miteinander gekoppelt, so dass die Sensorleitungen (1150) das Maschenwerk (20) bilden. Es werden ferner eine Vorrichtung (115) zur Objekterkennung in einem Magnetfeld, ein Verfahren zur Herstellung des Maschenwerks (20) und eine induktive Ladeeinheit (100, 200) angegeben.




Inventors:
Krammer, Josef, Dr. (83607, Holzkirchen, DE)
Application Number:
DE102016219484A
Publication Date:
04/12/2018
Filing Date:
10/07/2016
Assignee:
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft, 80809 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102015212947A1N/A2017-01-12
DE102014207253A1N/A2015-10-15
DE10025582C1N/A2001-12-06



Foreign References:
201401110192014-04-24
201602387312016-08-18
201602825002016-09-29
55482181996-08-20
Claims:
1. Maschenwerk (20) zur Objekterkennung in einem Magnetfeld, umfassend eine Mehrzahl an Sensorleitungen (1150), wobei
– die Sensorleitungen (1150) in einer ersten Richtung (X) parallel zueinander, aneinander gereiht angeordnet sind,
– die Sensorleitungen (1150) in einer zu der ersten Richtung (X) quer verlaufenden zweiten Richtung (Y) mehrere Maschen (21) aufspannen, und
– die Maschen (21) benachbarter Sensorleitungen (1150) jeweils miteinander gekoppelt sind, so dass die Sensorleitungen (1150) das Maschenwerk (20) bilden.

2. Maschenwerk (20) nach Anspruch 1, bei dem die Maschen (21) benachbarter Sensorleitungen (1150) jeweils ineinander greifen, so dass das Maschenwerk (20) verkettet ausgebildet ist.

3. Maschenwerk (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 oder 2, umfassend Kopplungselemente (26), bei dem die Maschen (21) benachbarter Sensorleitungen (1150) jeweils mittels eines Kopplungselements (26) miteinander gekoppelt sind.

4. Maschenwerk (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Sensorleitungen (1150) jeweils einen in der zweiten Richtung (Y) verlaufenden ersten Abschnitt sowie einen entgegen der zweiten Richtung (Y) verlaufenden zweiten Abschnitt aufweisen, wobei jede der Maschen (21) aus dem ersten und dem zweiten Abschnitt gebildet ist, und die Sensorleitung (1150) derart ausgebildet ist, dass der zweite Abschnitt an einem Anfang jeder Masche (21) bezüglich der zweiten Richtung (Y) und/oder an einem Ende jeder Masche (21) bezüglich der zweiten Richtung (Y) den ersten Abschnitt überkreuzt.

5. Maschenwerk (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, umfassend Kopplungselemente (26), bei dem die Sensorleitungen (1150) jeweils einen in der zweiten Richtung (Y) verlaufenden ersten Abschnitt sowie einen entgegen der zweiten Richtung (Y) verlaufenden zweiten Abschnitt aufweisen, wobei jede Masche (21) aus dem ersten und dem zweiten Abschnitt gebildet ist, und der zweite Abschnitt an einem Anfang jeder Masche (21) bezüglich der zweiten Richtung (Y) und/oder an einem Ende jeder Masche (21) bezüglich der zweiten Richtung (Y) jeweils mittels eines Kopplungselements (26) mit dem ersten Abschnitt gekoppelt ist.

6. Maschenwerk (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Maschen (21) jeweils eine Fläche einschließen, deren Größe derart variiert, dass ein Größenverhältnis der Flächen zueinander zwischen 0,5 und 2 beträgt.

7. Vorrichtung (115) zur Objekterkennung in einem Magnetfeld, umfassend ein erstes Maschenwerk (20) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, und eine Auswerteelektronik (119) zur Objekterkennung, die mit den Sensorleitungen (1150) des ersten Maschenwerks (20) signaltechnisch gekoppelt ist.

8. Vorrichtung (115) nach Anspruch 7, umfassend ein weiteres Maschenwerk (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei das weitere Maschenwerk (30) parallel zu dem ersten Maschenwerk (20) in einer zu der ersten und zweiten Richtung (X, Y) quer verlaufenden dritten Richtung (Z) beabstandet von dem ersten Maschenwerk (20) angeordnet ist und die Sensorleitungen (1150) des weiteren Maschenwerks (30) mit der Auswertelektronik (119) signaltechnisch gekoppelt sind.

9. Vorrichtung (115) nach Anspruch 8, bei dem die Maschen (21) des ersten Maschenwerks (20) jeweils eine erste Fläche einschließen, und die Maschen (31) des weiteren Maschenwerks (30) jeweils eine weitere Fläche einschließen, wobei ein Größenverhältnis der ersten Fläche zu der weiteren Fläche zwischen 0,5 und 2 beträgt.

10. Verfahren zur Herstellung eines Maschenwerks (20) zur Objekterkennung in einem Magnetfeld, bei dem
– eine Mehrzahl an Sensorleitungen (1150) bereitgestellt wird,
– die Sensorleitungen (1150) in einer ersten Richtung (X) parallel zueinander, aneinander gereiht angeordnet werden, derart, dass die Sensorleitungen (1150) in einer zu der ersten Richtung quer verlaufenden zweiten Richtung (Y) jeweils mehrere Maschen (21) aufspannen, und die Maschen (21) benachbarter Sensorleitungen (1150) jeweils miteinander gekoppelt werden, so dass die Sensorleitungen (1150) das Maschenwerk (20) bilden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, aufweisend die Schritte:
a) Bereitstellen einer ersten Sensorleitung der Mehrzahl an Sensorleitungen (1150), welche mehrere erste Maschen bildet,
b) Bereitstellen einer weiteren Sensorleitung der Mehrzahl an Sensorleitungen (1150) mit einem ersten und zweiten Abschnitt,
c) Anordnen der Sensorleitungen (1150) in der ersten Richtung (X) parallel zueinander, aneinander gereiht derart, dass die Sensorleitungen (1150) in der zu der ersten Richtung (X) quer verlaufenden zweiten Richtung (Y) jeweils mehrere Maschen (21) aufspannen, und Koppeln der Maschen (21) benachbarter Sensorleitungen (1150) jeweils miteinander, so dass die Sensorleitungen (1150) das Maschenwerk (20) bilden, indem folgende Schritte durchgeführt werden:
c1) Durchführen der weiteren Sensorleitung in der zweiten Richtung (Y) durch die ersten Maschen derart, dass die weitere Sensorleitung mit ihrem ersten Abschnitt an einem Anfang jeder ersten Masche bezüglich der zweiten Richtung (Y) und an einem Ende jeder ersten Masche bezüglich der zweiten Richtung (Y) die erste Sensorleitung überkreuzt,
c2) Ziehen des ersten Abschnitts der weiteren Sensorleitung mittels eines ersten Kamms (24) jeweils zwischen Überkreuzungspunkten (22) der ersten und weiteren Sensorleitung in die erste Richtung (X), so dass zwischen dem ersten Abschnitt der weiteren Sensorleitung und den ersten Maschen jeweils ein Flächenstück eingeschlossen wird,
c3) Durchführen des zweiten Abschnitts der weiteren Sensorleitung entgegen der zweiten Richtung (Y) durch die Flächenstücke, derart, dass die weitere Sensorleitung mit ihrem zweiten Abschnitt an einem Ende jeder ersten Masche bezüglich der zweiten Richtung (Y) und an einem Anfang jeder ersten Masche bezüglich der zweiten Richtung (Y) den ersten Abschnitt der weiteren Sensorleitung überkreuzt, und
c4) Ziehen des zweiten Abschnitts der weiteren Sensorleitung mittels eines zweiten Kamms (25) jeweils zwischen Überkreuzungspunkten (22) des ersten und zweiten Abschnitts der weiteren Sensorleitung in die erste Richtung (X), so dass durch den ersten und zweiten Abschnitt der weiteren Sensorleitung jeweils weitere Maschen (21) gebildet werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem
– ein entgegen der zweiten Richtung (Y) aus dem Maschenwerk (20) herausgeführtes Ende des zweiten Abschnitts als weitere Sensorleitung mit einem jeweiligen ersten und zweiten Abschnitt dient, und
– die Schritte c1) bis c4) erneut durchgeführt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Maschenwerk (20) durch eines aus Sticken, Weben oder Verklipsen der Sensorleitungen (1150) hergestellt wird.

14. Induktive Ladeeinheit (100) für ein Fahrzeug, umfassend
– eine Primärspule (103) zur induktiven Kopplung mit einer dem Fahrzeug zugeordneten Sekundärspule (203), und
– eine Vorrichtung (115) zur Objekterkennung nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9.

15. Induktive Ladeeinheit (200) für ein Fahrzeug, umfassend
– eine Sekundärspule (203) zur induktiven Kopplung mit einer einer Bodeneinheit zugeordneten Primärspule (103), und
– eine Vorrichtung (215) zur Objekterkennung nach einem der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9.

16. Ladeeinheit (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche 14 oder 15, wobei die Vorrichtung (115, 215) derart angeordnet ist, dass sich im Betrieb der Ladeeinheit (100, 200) durch ein Magnetfeld der Primärspule (103) in den Maschen (21) induzierte Spannungen jeweils kompensieren.

17. Ladeeinheit (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche 14 bis 16, umfassend ein Gehäuse (101) mit Halteelementen (1155), wobei das Maschenwerk (20) mittels der Halteelemente (1155) in dem Gehäuse (101) fixierend aufgespannt ist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Maschenwerk zur Objekterkennung in einem Magnetfeld. Ferner betrifft die Erfindung eine korrespondierende Vorrichtung zur Objekterkennung in einem Magnetfeld sowie ein Verfahren zur Herstellung des Maschenwerks. Schließlich betrifft die Erfindung eine korrespondierende induktive Ladeeinheit.

Fremdkörper sind in einem Magnetfeld einer induktiven Ladeeinheit unerwünscht, sie können die Effizienz des Ladens mindern. An Vorrichtungen zur Fremdkörperdetektion sind hohe Anforderungen gestellt, die zu einer komplexen und kostenintensiven Herstellung der Ladeeinheiten führen.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Maschenwerk und eine korrespondierende Vorrichtung zur Objekterkennung in einem Magnetfeld, ein Verfahren zur Herstellung des Maschenwerks sowie eine korrespondierende induktive Ladeeinheit zu schaffen, die beitragen, Komplexität und Kosten bei Herstellung der Ladeeinheit gering zu halten.

Die Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Maschenwerk zur Objekterkennung in einem Magnetfeld. Das Maschenwerk umfasst eine Mehrzahl an Sensorleitungen, die in einer ersten Richtung parallel zueinander, aneinander gereiht angeordnet sind. Die Sensorleitungen spannen in einer zu der ersten Richtung quer verlaufenden zweiten Richtung mehrere Maschen auf. Die Maschen benachbarter Sensorleitungen sind jeweils miteinander gekoppelt, so dass die Sensorleitungen das Maschenwerk bilden.

In vorteilhafter Weise ermöglicht das Maschenwerk eine zuverlässige Detektion von Fremdkörpern in dem Magnetfeld. Hierfür ist jedoch keine Platine erforderlich, so dass ein Materialaufwand, Gewicht, Bauraumvolumen und Kosten einer Vorrichtung zur Objekterkennung in einem Magnetfeld gering gehalten werden können. Insbesondere ermöglicht das Maschenwerk eine hohe Flexibilität bei der Anpassung einer solchen Vorrichtung an die Fläche einer Energieübertragungsspule einer induktiven Ladeeinheit im Hinblick auf eine standardisierte Leiterplattenfertigung und –größe. Mit Vorteil wird eine Leiterplatte vermieden, vielmehr erstezt das Maschenwerk die Leiterplatte mit Spulen von Leiterbahnen. Das Maschenwerk kann mit Vorteil unter Nutzung etablierter Konzepte und Maschinen einfach und kostengünstig hergestellt werden. Hierbei kann insbesondere eine Windungszahl und Maschengröße der Aufgabenstellung einfach angepasst werden.

Die Sensorleitungen sind in der ersten Richtung im Wesentlichen parallel angeordnet. Die zweite Richtung ist insbesondere senkrecht zu der ersten Richtung. Die gekoppelten Maschen spannen ein Maschenwerk auf, das sich in die erste und zweite Richtung erstreckt. Die Maschen bilden insbesondere Sensorspulen einer Vorrichtung zur Objekterkennung in einem Magnetfeld. Die Sensorleitung ist bevorzugt aus einem Lackdraht ausgebildet. Einzelne Sensorspulen können hierbei in Reihe geschaltet sein. Insbesondere können die in Reihe geschalteten Sensorspulen gleichsinnig gewickelt sein. Jede Masche kann insbesondere mehrere Drahtschleifen aufweisen oder aus diesen bestehen, wobei eine Drahtschleife jeweils eine Windung der jeweiligen Sensorspule bildet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt greifen die Maschen benachbarter Sensorleitungen jeweils ineinander, so dass das Maschenwerk verkettet ausgebildet ist.

In vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine mechanisch robuste sowie flexible Ausbildung des Maschenwerks.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst das Maschenwerk Kopplungselemente. Die Maschen benachbarter Sensorleitungen sind jeweils mittels eines Kopplungselements miteinander gekoppelt.

Als Kopplungselemente kommen beispielsweise Halter oder Klipse in Betracht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weisen die Sensorleitungen jeweils einen in der zweiten Richtung verlaufenden ersten Abschnitt sowie einen entgegen der zweiten Richtung verlaufenden zweiten Abschnitt auf. Jede der Maschen ist dabei aus dem ersten und dem zweiten Abschnitt gebildet. Die Sensorleitung ist ferner derart ausgebildet, dass der zweite Abschnitt an einem Anfang jeder Masche bezüglich der zweiten Richtung und/oder an einem Ende jeder Masche bezüglich der zweiten Richtung den ersten Abschnitt überkreuzt.

In vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine mechanisch robuste sowie flexible Ausbildung des Maschenwerks. Zusätzlich können beispielsweise die Maschen benachbarter Sensorleitungen jeweils ineinandergreifen, so dass ein besonders mechanisch robustes und flexibles Maschenwerk nach Art eines Maschendrahts entsteht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst das Maschenwerk Kopplungselemente. Die Sensorleitungen weisen jeweils einen in der zweiten Richtung verlaufenden ersten Abschnitt sowie einen entgegen der zweiten Richtung verlaufenden zweiten Abschnitt auf. Jede Masche ist dabei aus dem ersten und dem zweiten Abschnitt gebildet. Der zweite Abschnitt ist ferner an einem Anfang jeder Masche bezüglich der zweiten Richtung und/oder an einem Ende jeder Masche bezüglich der zweiten Richtung jeweils mittels eines Kopplungselements mit dem ersten Abschnitt gekoppelt.

In vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine flexible Formgebung der Maschen. Zusätzlich können beispielsweise die Maschen benachbarter Sensorleitungen jeweils mittels eines Kopplungselements miteinander gekoppelt sein, so dass eine flexible Formgebung eines Musters des Maschenwerks ermöglicht wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt schließen die Maschen jeweils eine Fläche ein, deren Größe variiert. Die Größe variiert dabei derart, dass ein Größenverhältnis der Flächen zueinander zwischen 0,5 und 2 beträgt.

In vorteilhafter Weise können so Inhomogenitäten des Magnetfelds berücksichtigt werden. Beispielsweise ist in einem Bereich mit betragsmäßig vergleichsweise hoher Feldstärke eine Gefährdung durch Fremdobjekte besonders hoch, so dass dort eine genauere Detektion erwünscht ist. Die Größe der dort angeordneten Maschen kann dann beispielhaft kleiner gewählt werden als in Bereichen betragsmäßig niedrigerer Feldstärke.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Objekterkennung in einem Magnetfeld. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Maschenwerk gemäß dem ersten Aspekt und eine Auswerteelektronik zur Objekterkennung. Die Auswerteelektronik ist mit den Sensorleitungen des ersten Maschenwerks signaltechnisch gekoppelt.

In vorteilhafter Weise ist eine derartige Vorrichtung frei von einer Platine der Sensorelektronik. Durch die das Maschenwerk aufspannenden Sensorleitungen kann gleichzeitig eine Anschlussleitung zur Auswerteelektronik realisiert werden, sodass zusätzliche Steckverbindungen vermieden werden können. Beispielhaft werden hierzu die einzelnen Sensorleitungen bis zu einer Länge an einen Stecker herausgeführt, der direkt an eine Platine der Auswerteelektronik herangeführt werden kann.

Mit Vorteil weist die Vorrichtung somit einen vergleichsweise kleinen, empfindlichen Anteil auf, welcher aufgrund des flexiblen Anschlusses mittels der Sensorleitungen variabel angeordnet werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt umfasst die Vorrichtung ein weiteres Maschenwerk gemäß dem ersten Aspekt. Das weitere Maschenwerk ist dabei parallel zu dem ersten Maschenwerk in einer zu der ersten und zweiten Richtung quer verlaufenden dritten Richtung beabstandet von dem ersten Maschenwerk angeordnet. Die Sensorleitungen des weiteren Maschenwerks sind ebenfalls mit der Auswertelektronik signaltechnisch gekoppelt.

In vorteilhafter Weise kann hierdurch eine Windungszahl der durch die Maschen gebildeten Sensorspulen erhöht werden und so zu einer Detektionsempfindlichkeit der Vorrichtung beigetragen werden. Alternativ oder zusätzlich können durch das weitere Maschenwerk Lücken in dem ersten Maschenwerk geschlossen werden. Alternativ oder zusätzlich können mittels des weiteren Maschenwerks ferner Inhomogenitäten des Magnetfelds berücksichtigt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem zweiten Aspekt schließen die Maschen des ersten Maschenwerks jeweils eine erste Fläche ein. Darüber hinaus schließen die Maschen des weiteren Maschenwerks jeweils eine weitere Fläche ein. Ein Größenverhältnis der ersten Fläche zu der weiteren Fläche beträgt hierbei zwischen 0,5 und 2.

In vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine Berücksichtigung von Imhomogenitäten des Magnetfelds. Insbesondere kann hierbei eine Detektionsempfindlichkeit und/oder ein Detailgrad der Detektion erhöht werden.

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Maschenwerks zur Objekterkennung in einem Magnetfeld. Bei dem Verfahren wird eine Mehrzahl an Sensorleitungen bereitgestellt. Anschließend werden die Sensorleitungen in einer ersten Richtung parallel zueinander, aneinander gereiht angeordnet. Die Sensorleitungen werden dabei derart angeordnet, dass sie in einer zu der ersten Richtung quer verlaufenden zweiten Richtung jeweils mehrere Maschen aufspannen. Die Maschen benachbarter Sensorleitungen werden hierbei jeweils miteinander gekoppelt, so dass die Sensorleitungen das Maschenwerk bilden.

In vorteilhafter Weise kann das Maschenwerk besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Zur Herstellung des Maschenwerks können insbesondere Methoden der Maschendrahtherstellung und/oder zusätzliche Abwandlungen hiervon eingesetzt werden. Auch ein Verklipsen oder weitere Methoden wie aus der Textilherstellung können hierbei zum Einsatz kommen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt weist das Verfahren folgende Schritte auf:

  • a) Bereitstellen einer ersten Sensorleitung der Mehrzahl an Sensorleitungen, welche mehrere erste Maschen bildet,
  • b) Bereitstellen einer weiteren Sensorleitung der Mehrzahl an Sensorleitungen mit einem ersten und zweiten Abschnitt,
  • c) Anordnen der Sensorleitungen in der ersten Richtung parallel zueinander, aneinander gereiht derart, dass die Sensorleitungen in der zu der ersten Richtung quer verlaufenden zweiten Richtung jeweils mehrere Maschen aufspannen, und Koppeln der Maschen benachbarter Sensorleitungen jeweils miteinander, so dass die Sensorleitungen das Maschenwerk bilden, indem folgende Schritte durchgeführt werden:
  • c1) Durchführen der weiteren Sensorleitung in der zweiten Richtung durch die ersten Maschen derart, dass die weitere Sensorleitung mit ihrem ersten Abschnitt an einem Anfang jeder ersten Masche bezüglich der zweiten Richtung und an einem Ende jeder ersten Masche bezüglich der zweiten Richtung die erste Sensorleitung überkreuzt,
  • c2) Ziehen des ersten Abschnitts der weiteren Sensorleitung mittels eines ersten Kamms jeweils zwischen Überkreuzungspunkten der ersten und weiteren Sensorleitung in die erste Richtung, so dass zwischen dem ersten Abschnitt der weiteren Sensorleitung und den ersten Maschen jeweils ein Flächenstück eingeschlossen wird,
  • c3) Durchführen des zweiten Abschnitts der weiteren Sensorleitung entgegen der zweiten Richtung durch die Flächenstücke, derart, dass die weitere Sensorleitung mit ihrem zweiten Abschnitt an einem Ende jeder ersten Masche bezüglich der zweiten Richtung und an einem Anfang jeder ersten Masche bezüglich der zweiten Richtung den ersten Abschnitt der weiteren Sensorleitung überkreuzt, und
  • c4) Ziehen des zweiten Abschnitts der weiteren Sensorleitung mittels eines zweiten Kamms jeweils zwischen Überkreuzungspunkten des ersten und zweiten Abschnitts der weiteren Sensorleitung in die erste Richtung, so dass durch den ersten und zweiten Abschnitt der weiteren Sensorleitung jeweils weitere Maschen gebildet werden.

Das beschriebene Verfahren ermöglicht eine besonders einfache, kostengünstige Herstellung des Maschenwerks.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt dient ein entgegen der zweiten Richtung aus dem Maschenwerk herausgeführtes Ende des zweiten Abschnitts als weitere Sensorleitung mit einem jeweiligen ersten und zweiten Abschnitt. Die Schritte c1) bis c4) werden mit dem herausgeführten Ende des zweiten Abschnitts als weitere Sensorleitung erneut durchgeführt.

In vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine Erhöhung der Windungszahl der durch die Maschen gebildeten Sensorspulen, sodass zu einer Detektionsempfindlichkeit beigetragen werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem dritten Aspekt wird das Maschenwerk durch eines aus Sticken, Weben oder Verklipsen der Sensorleitungen hergestellt.

Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung eine induktive Ladeeinheit für ein Fahrzeug. Die Ladeeinheit umfasst eine Primärspule zur induktiven Kopplung mit einer dem Fahrzeug zugeordneten Sekundärspule und eine Vorrichtung zur Objekterkennung gemäß dem zweiten Aspekt.

In vorteilhafter Weise kann die Vorrichtung aufgrund des flexiblen Maschenwerks einfach in ein Gehäuse der Ladeeinheit integriert werden. Beispielhaft wird das Maschenwerk hierzu einlaminiert in einen Glasfaserkunststoff des Gehäuses. Die Auswerteelektronik kann aufgrund der flexiblen Anschlussleitung hingegeben in einem geschützten Bereich des Gehäuses angeordnet sein. Mit Vorteil wird so ein Beitrag zu einer mechanischen Robustheit der Ladeeinheit geleistet.

Gemäß einem fünften Aspekt betrifft die Erfindung eine induktive Ladeeinheit für ein Fahrzeug. Die Ladeeinheit umfasst eine Sekundärspule zur induktiven Kopplung mit einer einer Bodeneinheit zugeordneten Primärspule und eine Vorrichtung zur Objekterkennung gemäß dem zweiten Aspekt. Die Ladeeinheit gemäß dem fünften Aspekt kann insbesondere analog zu der Ladeeinheit gemäß dem vierten Aspekt ausgebildet sein und ähnliche Vorteile aufweisen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem vierten oder fünften Aspekt ist die Vorrichtung derart angeordnet, dass sich im Betrieb der Ladeeinheit durch ein Magnetfeld der Primärspule in den Maschen induzierte Spannungen jeweils kompensieren.

In vorteilhafter Weise können die durch die Maschen des Maschenwerks gebildeten Sensorspulen dann gegensinnig oder gleichsinnig gewickelt sein. Mit Vorteil kann somit ein Maschenwerk gemäß dem ersten oder dritten Aspekt in der Ladeeinheit eingesetzt werden.

Insbesondere bei einer Anordnung der Vorrichtung beziehungsweise des Maschenwerks symmetrisch zu der jeweiligen Spule können sich die in den Maschen induzierten Spannungen jeweils kompensieren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem vierten oder fünften Aspekt umfasst die Ladeeinheit ein Gehäuse mit Halteelementen. Das Maschenwerk ist mittels der Halteelemente in dem Gehäuse fixierend aufgespannt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

1 Aufbau eines induktiven Ladesystems in Schnittansicht,

2 eine induktive Ladeeinheit in Draufsicht,

3 die induktive Ladeeinheit in Detailansicht,

4 das induktive Ladesystem in perspektivischer Schrägansicht,

5 das induktive Ladesystem in Schnittansicht mit exemplarisch dargestellten Magnetfeldlinien,

5 bis 8 ein Fremdkörper im Magnetfeld,

9A bis 9D Methoden zur Fremdkörperdetektion,

10 bis 12 eine beispielhafte Vorrichtung zur Objekterkennung im Magnetfeld in Draufsicht sowie eine Spulenreihe hiervon,

13 bis 15 eine beispielhafte Vorrichtung zur Objekterkennung im Magnetfeld in Draufsicht sowie eine Spulenreihe hiervon,

16 bis 19 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Maschenwerks zur Objekterkennung im Magnetfeld,

20 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Maschenwerks zur Objekterkennung im Magnetfeld,

21 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Maschenwerks zur Objekterkennung im Magnetfeld,

22 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Maschenwerks zur Objekterkennung im Magnetfeld,

23 Spulenreihen des Maschenwerks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

24 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Maschenwerks zur Objekterkennung im Magnetfeld,

25A bis 25E ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des Maschenwerks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

26 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Maschenwerks zur Objekterkennung im Magnetfeld,

27 ein siebtes Ausführungsbeispiel eines Maschenwerks zur Objekterkennung im Magnetfeld, und

28 und 29 ein Ausführungsbeispiel einer induktiven Ladeeinheit.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

1 zeigt einen Aufbau eines induktiven Ladesystems, umfassend eine erste Ladeeinheit 100, die beispielsweise am Boden angeordnet ist und auch als Bodeneinheit bezeichnet werden kann, sowie eine zweite Ladeeinheit 200, die beispielsweise einem Fahrzeug zugeordnet und an dessen Unterboden angeordnet ist.

Die erste Ladeeinheit 100 weist ein Gehäuse 101, eine im Gehäuse 101 angeordnete Primärspule 103 sowie einen Ferrit 105 auf. Analog hierzu weist die zweite Ladeeinheit 200 ebenfalls ein Gehäuse 201, eine Sekundärspule 203 sowie einen Ferrit 205 auf.

Zum induktiven Laden des Fahrzeugs werden die zwei Ladeeinheiten 100, 200 in einem vorgegebenen Abstand d übereinander angeordnet. Eine Energieübertragung erfolgt über magnetische Kopplung der Primär- und Sekundärspule 103, 203. Aufgrund des großen Luftspalts zwischen den Ladeeinheiten 100, 200 sind die Spulen 103, 203 nur lose verkoppelt.

Die zweite Ladeeinheit 200 kann neben der Sekundärspule 203 zur Impedanzanpassung einen Kondensator aufweisen. Überdies sind dem Fahrzeug in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Gleichrichtung, fahrzeugseitige Steuerelektronik, eine WLAN-Schnittstelle sowie ein Hochvolt-Energiespeicher zugeordnet.

2 zeigt beispielhaft einen Aufbau der ersten Ladeeinheit 100 in Draufsicht. Die zweite Ladeeinheit 200 weist prinzipiell einen gleichen, jedoch vertikal gespiegelten Aufbau wie die erste Ladeeinheit 100 auf.

3 zeigt die erste Ladeeinheit 100 nochmals in schematischer Detailansicht mit Impedanzanpassung und zusätzlichen Funktionskomponenten. Neben der Primärspule 103 und dem Ferrit 105 (hier nicht näher dargestellt) weist die erste Ladeeinheit 100 beispielsweise einen Resonanzkondensator 111 auf, der mit der Primärspule 103 gekoppelt ist. Ferner umfasst die erste Ladeeinheit 100 beispielsweise eine Positionierungseinheit 113 zur Führung und/oder Positionierung des Fahrzeugs mit der zweiten Ladeeinheit 200 über der ersten Ladeeinheit 100, beispielhaft aufweisend sechs Sensorspulen, eine FOD-einheit 115, („Foreign Object Detection“, FOD) zur Detektion von Fremdkörpern im Magnetfeld der ersten Ladeeinheit 100, beispielhaft aufweisend sechzig Sensorspulen, einen Temperatursensor 117 sowie eine Steuereinheit 119 zur Signalauswertung. Zum Schutz der beiden Ladeeinheiten 100, 200 kann im Falle, dass die FOD-einheit 115 einen metallischen Fremdkörper detektiert, die Primärspule 103 abgeschaltet werden.

Darüber hinaus verfügt die erste Ladeeinheit 100 über einen Versorgungseingang 121, beispielsweise eine HF-Litze, über den die erste Ladeeinheit 100 mit elektrischer Energie versorgt wird, beispielhaft mit einer Frequenz von 85 kHz. Weiterhin verfügt die erste Ladeeinheit 100 über einen Schutzleitereingang 123 sowie über Kommunikationseingänge 125, 127 und 129. Beispielhaft sind die Kommunikationseingänge 125 zur Kommunikation mittels CAN-Protokoll ausgebildet während an dem Eingang 127 eine Spannung von 12V und an dem Eingang 129 ein Bezugspotential anliegt. Optional kann ein Teil der Elektronik oder die gesamte Elektronik der ersten Ladeeinheit 100 beispielsweise auch extern in einer Wandeinheit 120 (sogenannte „Wallbox“) angeordnet und über die Eingänge 121129 mit der ersten Ladeeinheit 100 gekoppelt sein. Die Wandeinheit 120 kann beispielsweise eine Stromversorgung, beispielhaft mit 230V AC mit Wechselrichter, Leistungsregelung, WLAN-Schnittstelle sowie Internetanbindung aufweisen.

4 zeigt das Ladesystem nochmals in perspektivischer Schrägansicht. Die zwei Ladeeinheiten 100, 200 erstrecken sich parallel zueinander in eine erste Richtung X und eine zweite Richtung Y, beabstandet voneinander in einer dritten Richtung Z. Ein Raum zwischen den zwei Ladeeinheiten 100, 200 zur Energieübertragung ist in deren Betrieb mit magnetischer Flussdichte „durchflutet“. Sind dort metallische oder leitende Fremdkörper 10 (5) vorhanden, würden diese erwärmt. Um dies grundsätzlich oder zumindest übermäßiges Erhitzen zu verhindern wird der Raum mit einer FOD-einheit 115 überwacht. Bei Anwesenheit von metallischen Objekten 10 kann die Energieübertragung beziehungsweise das Magnetfeld abgeschaltet werden. Optional kann eine Warnung an einen Nutzer übermittelt werden.

In 5 sind einige wenige Magnetfeldlinien B exemplarisch dargestellt. Die Flussdichte des Magnetfelds im Betrieb der zwei Ladeeinheiten 100, 200 ist dabei betraglich hoch in den Ferriten 105, 205. Nahe den Windungen der Spulen 103, 203 ist die Flussdichte betraglich bereits geringer, und nimmt innerhalb des Luftspalts zwischen den zwei Ladeeinheiten 100, 200 weiter ab. Außerhalb des Luftspalts ist die Flussdichte betraglich sehr gering. Das in 5 dargestellte elektrisch leitende und/oder ferromagnetische Objekt 10 befindet sich im Bereich hoher Feldstärke.

Bei dem Objekt 10 handelt es sich beispielsweise um eine flache Scheibe wie eine Münze (6). In dem Objekt 10 wird nach dem Induktionsgesetz eine Spannung im Umfang des Objekts 10 induziert, die einer Änderung des magnetischen Flusses durch seine Fläche entspricht. Der Effekt wird demnach also kleiner, wenn die Scheibe nicht senkrecht zu den Magnetfeldlinien B steht (weniger Fluss durch die Scheibe) und verschwindet nahezu vollständig, wenn die Scheibe parallel zu den Magnetfeldlinien B orientiert ist.

Wie in 7 dargestellt, führt dies zu einem Stromfluss I am Rand des Objekts 10 bis zu einer Eindringtiefe T aufgrund des Skin-Effekts. Im Inneren des Objekts 10 verbleibt ein feldfreier Bereich 11. Der Stromfluss I erzeugt wiederum ein gegengerichtetes Magnetfeld, das sich mit den Magnetfeldlinien B überlagert, so dass ein feldfreier Bereich um das Objekt 10 entsteht, siehe 8. Durch ohmsche Verluste am Widerstand des durch den Skin-Effekt eingeschnürten Stromflusses I am Umfang des Objektes 10 ergeben sich Verluste.

Zur Detektion des Objekts 10 können beispielsweise Sensorspulen-Arrays als FOD-einheit 115 eingesetzt werden, die ähnlich einem konventionellen Metall-Detektor funktionieren wie anhand der 9A9D dargestellt. Insbesondere sind dabei verschiedene Messmethoden denkbar:

9A zeigt (von links nach rechts) eine Sensorspule 1151, einen Erregungspuls sowie ein Ersatzschaltbild bei Pulsmessung; als typische Kenngröße kommt hier eine Abklingzeitkonstante in Betracht.

9B zeigt (von links nach rechts) zwei gekoppelte Sensorspulen 1151 sowie ein Ersatzschaltbild bei Messung mittels Wechselstromerregung; als typische Kenngröße kommen hier Induktionsspannung und Phase in Betracht.

9C zeigt (von links nach rechts) eine Sensorspule 1151 sowie ein Ersatzschaltbild bei Resonanzmessung unter Wechselstromerregung; als typische Kenngröße kommt hier eine Resonanzfrequenz in Betracht.

9D zeigt schließlich mehrere Sensorspule 1151 sowie eine Primärspule 103 (alternativ kann auch eine Sekundärspule 203 eingesetzt werden) bei Analyse des Magnetfelds der Energieübertragung; als typische Kenngröße kommen hier Induktionsspannung und Phase in Betracht.

Wie bereits in 5 dargestellt kann die FOD-einheit 115 in einer Ebene unmittelbar oberhalb der Primärspule 103 innerhalb des Gehäuses 101 angeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich kann analog hierzu auch eine FOD-einheit 215 in einer Ebene unmittelbar unterhalb der Sekundärspule 203 innerhalb des Gehäuses 201 angeordnet werden. Ein Aufbau dieser FOD-einheiten 115, 215 kann beispielhaft mittels einer Leiterplatte erfolgen, die eine gesamte Fläche über beziehungsweise unter der Spule 103, 203 abdeckt. Mittels entsprechend ausgeformter Leiterbahnen werden Sensorspulen 1151 zur Detektion des Objekts 10 mittels der anhand 9A9D beschrieben Messmethoden realisiert. Mit der großen, zur Energieübertragung genutzten Fläche über beziehungsweise unter der Spule 103, 203 wird der Bereich betraglich hoher magnetischer Flussdichte überwacht. Für die Leiterplatte ist mindestens eine Zweilagigkeit gefordert, um Überkreuzungen darstellen zu können. Bauelemente müssen abgesehen von der Kontaktierung nicht bestückt werden.

Um alle relevanten Fremdkörper 10 in allen möglichen Lagen erkennen zu können, können beispielsweise sehr viele Sensorspulen 1151 auf der Leiterplatte realisiert werden. Hierbei ist zu beachten, dass kleine Sensorspulen 1151 zwar empfindlich gegenüber kleinen Objekten 10, jedoch insensitiv gegenüber Objekten 10 sind, die weit von den Sensorspulen 1151 entfernt sind. Weiterhin können große Sensorspulen 1151 schlecht kleine Objekte 10 detektieren. Einheitliche Sensorspulen 1151 berücksichtigen keine Inhomogenität des Magnetfeldes im Betrieb der Ladeeinheiten 100, 200. Eine Vielzahl von Spulengrößen und –formen der Sensorspulen 1151 erfordert aufgrund der unterschiedlichen Empfindlichkeiten wiederum einen hohen Applikationsaufwand. Schließlich beeinflussen die Objekte 10 im Luftspalt je nach Lage und Größe eine Vielzahl von Sensorspulen 1151 gleichzeitig.

10 zeigt eine beispielhafte FOD-einheit 115 in Draufsicht mit sechsunddreißig Sensorspulen 1151, welcher entsprechend der Anzahl der Sensorspulen 1151 sechsunddreißig verschiedene Messwerte für die in 9A9D angegebenen Kenngrößen liefert.

Um die Anzahl von Auswerteschaltungen und –Vorgängen nicht über die Maßen ansteigen zu lassen, können die Sensorspulen 1151 daher in Reihe geschaltet werden. In 11 wurden die sechsunddreißig Sensorspulen 1151 zu zehn Spulenreihen 1153 zusammengefasst. Wie anhand der Pfeile schematisch dargestellt sind hierbei jeweils abwechselnd gegensinnig gewickelte Sensorspulen 1151 zu einer Spulenreihe 1153 zusammengefasst.

12 zeigt eine Spulenreihe 1153 mit gegensinnig gewickelten Sensorspulen 1151. Die Spulenreihe 1153 ist beispielsweise durch eine Sensorleitung 1150 realisiert, die mit ihrem Anfang und Ende mit der Steuereinheit 119 Auswerteelektronik gekoppelt ist. Die Sensorleitung 1150 bildet exemplarisch fünf Maschen 21, wobei der gestrichelt dargestellte Teil der Sensorleitung 1150 jeweils einen im Hintergrund verlaufenden Teil der Sensorleitung 1150 symbolisiert. Jede Masche 21 weist vorliegend lediglich eine Windung auf. Abweichend hiervon können die Maschen 21 auch mehrere Windungen, verallgemeinert also n Windungen aufweisen (vgl. 12). Jede der Spulenreihen 1153 kann dabei so über der jeweiligen Spule 103, 203 angeordnet sein, dass sich die durch die Energieübertragung induzierten Spannungen gegenseitig nahezu vollständig kompensieren.

Aufgrund der Größe des zu überwachenden Bereiches sind sehr große Leiterplatten nutwendig, oder es müssen sogar mehrere verwendet werden. Dies führt zu hohen Kosten, da einerseits die Fläche der Leiterplatte(n) hohe Kosten verursacht. Bei mehreren Leiterplatten ist eine zusätzliche Verbindungstechnik notwendig. Zusätzlich ist aufgrund der Größe und Standard-Herstellungs-Abmessungen ein hoher Verschnitt zu Berücksichtigen. Darüber hinaus muss die Leiterplatte durch entsprechende Vorrichtungen im entsprechenden Gehäuse 101, 201 befestigt werden. Insbesondere müssen bei der ersten Ladeeinheit 100 eine Überfahrfestigkeit und bei der zweiten Ladeeinheit 200 Fahrzeugunterbodenanforderungen wie unproblematisches Aufsetzen auf Poller oder ähnlichem gewährleistet sein. Dies führt zu einer zusätzlichen mechanischen Komplexität der Ladeeinheiten 100, 200.

Es wird vorgeschlagen, an Stelle einer Platine ein Maschenwerk 20 aus Kupferlackdraht herzustellen (13 bis 27) und dieses Maschenwerk 20 in das Gehäuse 101, 201 der jeweiligen Spule 103, 203 zu integrieren (28 und 29).

Hierbei wird insbesondere folgende Erkenntnis genutzt: Deckt eine Spulenreihe 1153 beide Richtungen des Magnetfeldes im Betrieb der Ladeeinheiten 100, 200 ab, so kompensieren sich auch bei gleichsinnigen Wicklungen die induzierten Spannungen nahezu vollständig. Die Spulenreihe 1153 ist hierfür derart anzuordnen, dass die Summe der Flächenelemente der Sensorspulen 1151 der jeweiligen Spulenreihe 1153 multipliziert mit der Flussdichte senkrecht dazu annähernd Null ist. Dies ist beispielsweise bei Anordnung wie in 5 dargestellt der FOD-einheit 115 aus 13 bei Kopplung der Sensorspulen 1151 zu Spulenreihen 1153 nach 14 der Fall.

15 zeigt eine Spulenreihe 1153 mit gleichsinnig gewickelten Sensorspulen 1151 analog zu 12. Die Spulenreihe 1153 ist wiederum beispielsweise durch eine Sensorleitung 1150 realisiert, die mit ihrem Anfang und Ende mit der Steuereinheit 119 Auswerteelektronik gekoppelt ist. Die Sensorleitung 1150 bildet exemplarisch fünf Maschen 21. Jede Masche 21 weist vorliegend lediglich eine Windung auf. Abweichend hiervon können die Maschen 21 auch mehrere Windungen, verallgemeinert also n Windungen aufweisen (vgl. 15). Jede der Spulenreihen 1153 kann dabei so über der jeweiligen Spule 103, 203 angeordnet sein, dass sich die durch die Energieübertragung induzierten Spannungen gegenseitig nahezu vollständig kompensieren.

16 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Maschenwerks 20, exemplarisch bestehend aus fünfzig Sensorspulen 1151, zusammengefasst zu zehn Spulenreihen 1153 mit je fünf Sensorspulen 1151. Die Spulenreihen 1153 sind parallel zueinander in der ersten Richtung X aneinander gereiht angeordnet und erstrecken sich jeweils in die zweite Richtung Y.

Jede Spulenreihe 1153 weist hierbei analog zu 15 eine Sensorleitung 1150 mit gleichsinnig gewickelten Sensorspulen 1151 auf, die beispielsweise aus Kupferlackdraht ausgebildet ist. Im Gegensatz zu 15 kreuzt sich die Sensorleitung 1150 in einer ersten Ausführungsvariante (17) jedoch jeweils am Anfang beziehungsweise Ende jeder Masche 21 bezüglich der zweiten Richtung Y in einem Überkreuzungspunkt 22, so dass ein Geflecht analog zu einem Maschendrahtzaun entsteht.

Zusätzlich oder alternativ kann die Spulenreihe 1153 in einer zweiten Ausführungsvariante (18) jeweils am Anfang beziehungsweise Ende jeder Masche 21 bezüglich der zweiten Richtung Y einen Halter oder Klips 26 aufweisen, durch den die Maschen 21 zusammengehalten werden.

Wie anhand von 19 dargestellt kann ein derartiger Aufbau des Maschenwerks 20 durch einen Abstandshalter 27 ergänzt werden. Dadurch können beispielsweise weitere Flächenausprägungen erzeugt werden, wie in einem zweiten Ausführungsbeispiel (20) ein hexagonales Maschenwerk 20.

In einem dritten Ausführungsbeispiel (21) kann das Maschenwerk 20 alternativ auch mittels Stricken oder in einem vierten Ausführungsbeispiel (22) auch webe-ähnlich hergestellt werden. Bei Herstellung mittels Stricken können die Maschen 21 beispielsweise zusätzlich durch Halter oder Klipse 26 (vgl. 18 bis 20) in Form gehalten werden. Bei webe-ähnlicher Herstellung kommt ein Kettenfaden 28 und Schussfaden 29 zum Einsatz. Anders als beim Weben ist jedoch ein nicht sehr „weitmaschiges“ Erzeugnis gewünscht. Die Schussfäden 29 können zusammen mit einem Kamm 24, 25 (vgl. 25A25E) dazu verwendet werden, dass der Schussfaden 29 entsprechende Maschen 21 aufspannt.

23 zeigt zwei parallel angeordnete Spulenreihen 1153 gemäß der ersten Ausführungsvariante des ersten Ausführungsbeispiels, wobei analog zu der 12 wiederum der gestrichelt dargestellte Teil der Sensorleitung 1150 jeweils einen im Hintergrund verlaufenden Teil der Sensorleitung 1150 symbolisiert. Analog zu der Kreuzung der jeweiligen Sensorleitung 1150 zwischen den Maschen 21 der jeweiligen Spulenreihe 1153 sind hier auch die Sensorleitungen 1150 untereinander am Anfang beziehungsweise Ende jeder Masche 21 bezüglich der ersten Richtung X in einem Überkreuzungspunkt 22 verkettet.

Zusätzlich kann das Maschenwerk 20 am Rand Fixierpunkte 23 aufweisen, an denen es aufgespannt werden kann.

Ein freier Raum zwischen den zwei parallelen Spulenreihen 1153 kann beispielsweise durch in der ersten und zweiten Richtung X, Y versetztes Übereinanderlegen in der dritten Richtung Z einer zusätzlichen Spulenreihe 1153 eines weiteren Maschenwerks abgedeckt werden.

Alternativ kann wie anhand der 24 dargestellt in einem fünften Ausführungsbeispiel das Maschenwerk 20 der 23 zu einem komplexeren Maschenwerk 20 vervollständigt werden, in dem eine weitere Spulenreihe 1153 in die bestehenden Überkreuzungspunkte 22 eingeflochten wird.

Anhand der 25A bis 25E ist im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung des Maschenwerks 20 der 23 dargestellt.

In einem ersten Schritt (25A) wird eine Sensorleitung 1150 durch bestehendes Maschenwerk 20 in die zweite Richtung Y durchgeführt, wobei bestehende Maschen 21 auseinander gedrückt werden.

In einem darauffolgenden zweiten Schritt (25B) zieht ein erster Kamm 24 einen durchgeführten Abschnitt der Sensorleitung 1150 in die erste Richtung X.

In einem darauffolgenden dritten Schritt (25C) wird ein restlicher Abschnitt der Sensorleitung 1150 durch die durch den zweiten Schritt neu aufgespannten Maschen 21 entgegen der zweiten Richtung Y zurück gefädelt. Wie in dem ersten Schritt werden diese Maschen 21 dazu senkrecht zur Darstellungsebene auseinander gedrückt.

In einem darauffolgenden vierten Schritt (25D) zieht ein zweiter Kamm 25 nun den im dritten Schritt eingefädelten Abschnitt der Sensorleitung 1150 in die erste Richtung X herunter, so dass wiederum neue Maschen 21 aufgespannt werden.

Ein darauffolgender fünfter Schritt (25E) entspricht im Wesentlichen dem ersten Schritt. Der erste bis vierte Schritt wird zur Realisierung von mehreren Windungen wiederholt.

26 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Maschenwerks 20 in Draufsicht und Schnittansicht oberhalb der Primärspule 103. Zusätzlich zu den vorigen Ausführungsbeispielen weist das Maschenwerk 20 unterschiedlich große Maschen 21 auf. Insbesondere ist eine Fläche in einem Bereich 12 erhöhter Flussdichte über den Wicklungen der Primärspule 103 an die Flussdichte angepasst.

Alternativ oder zusätzlich können, wie bereits im Zusammenhang mit den 23, 24 erwähnt, überdies mehrere Maschenwerke übereinander angeordnet werden. In dem in 27 dargestellten siebten Ausführungsbeispiel sind zwei Maschenwerke 20, 30 unterschiedlicher Maschengrößen übereinandergelegt und leicht gegeneinander verschoben dargestellt. Die Maschen 21 des ersten Maschenwerks 20 sind in etwa doppelt so groß wie die Maschen 31 des zweiten Maschenwerks 30.

28 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer ersten induktiven Ladeeinheit 100. Die erste Ladeeinheit 100 weist ein Gehäuse 101 mit beispielhaft zwei Druckgussformteilen auf.

Die Deckfläche des Gehäuses 101, die bei Kopplung mit einer zweiten induktiven Ladeeinheit dieser zugewandt ist, ist insbesondere aus einem nicht-leitendem Material ausgebildet wie Kunstsoff oder Faserverbundwerkstoffen. Dies ermöglicht eine einfache Integration des Maschenwerks 20 in das Gehäuse 101. Insbesondere kann das Maschenwerk 20 mittels Einlaminieren in Kunststoff in das Gehäuse 101 integriert werden.

Beispielsweise weist das Maschenwerk 20 an seinen Ecken Halteelemente 1155 auf, die das Maschenwerk 20 in der richtigen Position aufspannen. Diese können beispielhaft mit eingegossen werden.

Wie in 29 dargestellt, können Sensorleitungen 1150 als flexible Verbindung 1157 von dem Maschenwerk 20 in entsprechender Länge z.B. auf einen Stecker 1191 geführt sein, der auf einer Platine 119 der Steuereinheit 119 angeordnet ist.

In vorteilhafter Weise ist das Maschenwerk 20 frei von einer Trägerplatine. Die Sensorspulen 1151 sind ferner nicht lediglich auf ein Gelege aufgestickt, vielmehr wird ein Gelege aus Spulenstrukturen erzeugt. Diese können direkt in Kunststoff eingegossen werden. Das Maschenwerk 20 ist also selbst das Gelege.

Einzelne Sensorspulen 1151 können hierbei in Reihe geschaltet sein. Das Maschenwerk 20 kann mit Vorteil einfach in vorhandene Gehäusebauteile integriert werden. Die das Maschenwerk 20 aufspannenden Sensorleitungen 1150 können gleichzeitig zur Ausbildung einer Anschlussleitung 1157 bis zur Steuereinheit 119 der Auswerteelektronik dienen. Zur Herstellung des Maschenwerks 20 können Methoden der Maschendrahtherstellung und/oder zusätzliche Abwandlungen hiervon eingesetzt werden. Auch weitere Methoden, wie aus der Textilherstellung, können hierbei zum Einsatz kommen. Durch Variation der Maschenflächen innerhalb eines Maschenwerks 20 können inhomogene Anforderungen innerhalb der Gesamtfläche einer FOD-einheit 115 berücksichtigt werden. Darüber hinaus kann eine einfache Anpassung der Geometrie der Maschen 21 durch Verwendung von zusätzlichen Haltern und Klipsen 26 erfolgen. Bei Verwendung mehrerer Maschenwerke 20 übereinander können in vorteilhafter Weise sehr dichte Netze mit unterschiedlichen Maschengrößen realisiert werden.

Bezugszeichenliste

X, Y, Z
Richtungen
10
Fremdkörper
11
feldfreier Bereich
12
Bereich erhöhter Flussdichte
20
Maschenwerk
21
Masche
22
Überkreuzungspunkt
23
Fixierpunkt
24
erster Kamm
25
zweiter Kamm
26
Klips
27
Abstandshalter
28
Kettenfaden
29
Schussfaden
30
Maschenwerk
31
Masche
100
erste Ladeeinheit
101
Gehäuse
103
Primärspule
105
Ferrit
111
Resonanzkondensator
113
Positionierungseinheit
115
FOD-einheit
1150
Sensorleitung
1151
Sensorspule
1153
Spulenreihe
1155
Halteelement
1157
Verbindung
117
Temperatursensor
119
Steuereinheit
1191
Stecker
1193
Platine
120
Wandeinheit
121–129
Eingang
200
zweite Ladeeinheit
201
Gehäuse
203
Sekundärspule
205
Ferrit
215
FOD-einheit
d
Abstand
B
Magnetfeldlinie
I
Stromfluss
T
Eindringtiefe