Title:
Vorrichtung zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeugs und Verfahren zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern in einer solchen Vorrichtung
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeugs (17), umfassend eine Primärspule (11) zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes (10) und ein Sensorspulensystem (30) zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern, das mindestens eine Sensorspule aufweist. Die Sensorspulen sind derart relativ zu der Primärspule (11) angeordnet und verschaltet, dass bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern in dem Sensorspulensystem (30) keine Spannung durch das Hauptmagnetfeld (10) induziert wird, und dass bei Anwesenheit eines durch einen Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldes in dem Sensorspulensystem (30) eine Spannung durch das Hauptmagnetfeld (10) induziert wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei mittels der Primärspule (11) ein Hauptmagnetfeld (10) erzeugt wird, und wobei eine in dem Sensorspulensystem (30) durch das Hauptmagnetfeld (10) induzierte Spannung gemessen wird, und ein elektrisch leitfähiger Fremdkörper detektiert wird, wenn die gemessene Spannung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. embedded image




Inventors:
Krein, Gabriel (74865, Neckarzimmern, DE)
Braeuchle, Moritz (72555, Metzingen, DE)
Schumann, Philipp (70469, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102016222554A
Publication Date:
05/17/2018
Filing Date:
11/16/2016
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102013223794A1N/A2015-05-21
DE102013219678A1N/A2015-04-02



Claims:
Vorrichtung zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeugs (17), umfassend
eine Primärspule (11) zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes (10) und ein Sensorspulensystem (30) zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern, das mindestens eine Sensorspule (31, 32, 33) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Sensorspulen (31, 32, 33) derart relativ zu der Primärspule (11) angeordnet und verschaltet sind, dass
bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern in dem Sensorspulensystem (30) keine Spannung durch das Hauptmagnetfeld (10) induziert wird, und dass
bei Anwesenheit eines durch einen Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldes
in dem Sensorspulensystem (30) eine Spannung durch das Hauptmagnetfeld (10) induziert wird.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorspulensystem (30) eine Sensorspule (31) aufweist, welche derart angeordnet ist, dass
bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern die Sensorspule (31) von zwei Teilfeldern (21, 22) des Hauptmagnetfelds (10) gleicher Feldstärke und entgegengesetzter Richtung durchflossen wird.

Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Sensorspulensystem (30) mindestens zwei Sensorspulen (31, 32) aufweist, welche derart angeordnet sind, dass bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern die mindestens zwei Sensorspulen (31, 32) von dem gleichen Teilfeld (21, 22) des Hauptmagnetfelds (10) durchflossen werden.

Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
das Sensorspulensystem (30) mindestens zwei Sensorspulen (31, 32) aufweist, welche derart angeordnet sind, dass bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern die mindestens zwei Sensorspulen (31, 32) von zwei Teilfeldern (21, 22) des Hauptmagnetfelds (10) gleicher Feldstärke und entgegengesetzter Richtung durchflossen werden.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
das Sensorspulensystem (30) genau zwei Sensorspulen (31, 32) aufweist, welche gleichartig ausgestaltet sind.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
das Sensorspulensystem (30) mindestens zwei Sensorspulen (31, 32) aufweist, welche verschiedenartig ausgestaltet sind.

Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
Mittel zur Erzeugung eines Sensormagnetfelds mittels des Sensorspulensystems (30) sowie
Mittel zur Bestimmung von Eigenschaften des Sensorspulensystems (30) vorgesehen sind.

Verfahren zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern in einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mittels der Primärspule (11) ein Hauptmagnetfeld (10) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
eine in dem Sensorspulensystem (30) durch das Hauptmagnetfeld (10) induzierte Spannung gemessen wird, und dass
ein elektrisch leitfähiger Fremdkörper detektiert wird, wenn die gemessene Spannung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Sensorspulensystems (30) ein Sensormagnetfeld erzeugt wird, und dass Eigenschaften des Sensorspulensystems (30) bestimmt werden.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Impedanz, eine Induktivität, ein Widerstand und/oder eine Güte des Sensorspulensystems (30) bestimmt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
das Sensormagnetfeld eine Sensorfrequenz aufweist, welche von der Hauptfrequenz des Hauptmagnetfelds (10) abweicht.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeugs, umfassend eine Primärspule zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes und ein Sensorspulensystem zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern, das mindestens eine Sensorspule aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Stand der Technik

Elektrofahrzeuge weisen üblicherweise einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise eine Traktions-Batterie auf, welche elektrische Energie für den Antrieb speichern kann. Ist dieser elektrische Energiespeicher ganz oder teilweise entladen, so kann dieser an einer entsprechenden Ladestation wieder aufgeladen werden. Hierzu sind Ladestationen bekannt, bei welchen die elektrische Energie mittels eines Ladekabels zu dem elektrischen Energiespeicher übertragen wird.

Es sind auch Ladestationen bekannt, bei welchen die elektrische Energie induktiv mittels eines Magnetfelds, also kabellos, zu dem elektrischen Energiespeicher des Elektrofahrzeugs übertragen wird. Eine solche Ladestation umfasst eine Primärspule, welche beispielsweise als eine auf den Boden gesetzte Ladeplatte ausgeführt ist. Das Elektrofahrzeug weist eine Sekundärspule auf, welche an einem Unterboden des Elektrofahrzeugs montiert ist. Zwischen der Primärspule und der Sekundärspule befindet sich ein Luftspalt. Zur Energieübertragung wird mittels der Primärspule ein Magnetfeld erzeugt, welches die Sekundärspule durchdringt und dort einen entsprechenden Strom induziert. Das Magnetfeld wird dabei mit einer Frequenz von mehreren kHz erzeugt.

Wenn sich in dem Luftspalt zwischen der Primärspule und der Sekundärspule metallische Fremdkörper befinden können elektrische Wirbelströme in diesen Fremdkörpern induziert werden. Hierdurch können sich die Fremdkörper erheblich erhitzen. Dies verursacht einerseits eine Verlustleistung beim Laden des elektrischen Energiespeichers und stellt ferner eine Gefahr für Mensch und Umwelt dar. Daher ist es für einen sicheren Betrieb der Ladestation notwendig, metallische Fremdkörper zu erkennen.

Aus der DE 10 2013 223 794 A1 ist ein induktives Energieübertragungssystem und ein Verfahren zur Erkennung von Fremdobjekten in dem induktiven Energieübertragungssystem bekannt. Das Energieübertragungssystem umfasst dazu einen Metalldetektor, welcher mittels zusätzlicher Probespulen metallische Fremdobjekte detektieren kann.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln eines Fremdobjekts sind auch aus der DE 10 2013 219 678 A1 bekannt. Dabei wird ein Kapazitätselement mit einer Spule verbunden und es wird ein Magnetfeld erzeugt. Dabei wird die Frequenz des Magnetfelds variiert und eine aufgenommene Messkurve wird mit einem Referenzprofil verglichen.

Offenbarung der Erfindung

Es wird eine Vorrichtung zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeugs vorgeschlagen, welche eine Primärspule zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes und ein Sensorspulensystem zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern umfasst. Das Sensorspulensystem weist dabei mindestens eine Sensorspule auf.

Die Primärspule wird von einem Wechselstrom mit einer Hauptfrequenz durchflossen und das Hauptmagnetfeld ist somit ein alternierendes Magnetfeld mit der gleichen Hauptfrequenz. Die Primärspule ist beispielsweise zirkular ausgebildet und erzeugt ein Hauptmagnetfeld, welches in eine Sekundärspule eindringt, die an einem Unterboden des Elektrofahrzeugs angebracht ist.

Erfindungsgemäß sind die Sensorspulen des Sensorspulensystems derart relativ zu der Primärspule angeordnet und verschaltet, dass bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern in dem Sensorspulensystem keine Spannung durch das Hauptmagnetfeld induziert wird, und dass bei Anwesenheit eines durch einen Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldes in dem Sensorspulensystem eine Spannung durch das Hauptmagnetfeld induziert wird.

Das Sensorspulensystem ist derart angeordnet, dass von Teilfeldern des Hauptmagnetfelds gegebenenfalls Teilspannungen in den einzelnen Sensorspulen induziert werden. Die Sensorspulen sind jedoch derart ausgebildet und verschaltet, dass bei Abwesenheit von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern die durch die Teilfelder des Hauptmagnetfelds induzierten Teilspannungen sich gegenseitig aufheben. An dem Sensorspulensystem ist somit theoretisch keine Spannung messbar. In der Praxis kann eine verhältnismäßig geringe Spannung messbar sein, welche unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegt.

Bei Anwesenheit eines elektrisch leitfähigen Fremdkörpers erzeugt das Hauptmagnetfeld Wirbelströme in diesem Fremdkörper, welche ein Störmagnetfeld erzeugen. Der Fremdkörper erzeugt somit ein Störmagnetfeld, welches sich dem Hauptmagnetfeld überlagert und dem Hauptmagnetfeld entgegen gerichtet ist. Dadurch wird das Hauptmagnetfeld lokal abgeschwächt. In diesem Fall heben sich die in dem Sensorspulensystem induzierten Teilspannungen nicht mehr auf. An dem Sensorspulensystem ist somit eine Spannung messbar, welche oberhalb des vorgegebenen Schwellwerts liegt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Sensorspulensystem eine Sensorspule auf, welche derart angeordnet ist, dass bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern die Sensorspule von zwei Teilfeldern des Hauptmagnetfelds gleicher Feldstärke und entgegengesetzter Richtung durchflossen wird. Die zwei Teilfelder des Hauptmagnetfelds induzieren somit in der Sensorspule zwei Teilspannungen mit gleichem Betrag und entgegengesetzter Richtung, welche sich gegenseitig aufheben. An der Sensorspule des Sensorspulensystems ist somit theoretisch keine Spannung messbar.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Sensorspulensystem mindestens zwei Sensorspulen auf, welche derart angeordnet sind, dass bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern die mindestens zwei Sensorspulen von dem gleichen Teilfeld des Hauptmagnetfelds durchflossen werden. Das Teilfeld des Hauptmagnetfelds induziert somit in jeder Sensorspule die gleiche Teilspannung mit gleichem Betrag. Die Sensorspulen sind derart seriell verschaltet, dass die Teilspannungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen und sich gegenseitig aufheben. An dem Sensorspulensystem ist somit theoretisch keine Spannung messbar.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Sensorspulensystem mindestens zwei Sensorspulen auf, welche derart angeordnet sind, dass bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern die mindestens zwei Sensorspulen von zwei Teilfeldern des Hauptmagnetfelds gleicher Feldstärke und entgegengesetzter Richtung durchflossen werden. Die zwei Teilfelder des Hauptmagnetfelds induzieren somit in jeder Sensorspule die gleiche Teilspannung mit gleichem Betrag. Die Sensorspulen sind derart seriell verschaltet, dass die Teilspannungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen und sich gegenseitig aufheben. An dem Sensorspulensystem ist somit theoretisch keine Spannung messbar.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist das Sensorspulensystem genau zwei Sensorspulen auf, welche gleichartig ausgestaltet sind.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist das Sensorspulensystem mindestens zwei Sensorspulen auf, welche verschiedenartig ausgestaltet sind.

Bei der Ausgestaltung sowie bei der Dimensionierung der Sensorspulen existieren mehrere Freiheitsgrade. Insbesondere können die Anzahl von Windungen, der Wickelsinn und die Querschnittsfläche der einzelnen Sensorspulen variiert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind in der erfindungsgemäßen Vorrichtung Mittel zur Erzeugung eines Sensormagnetfelds mittels des Sensorspulensystems sowie Mittel zur Bestimmung von Eigenschaften des Sensorspulensystems vorgesehen. Die Mittel zur Erzeugung eines Sensormagnetfelds umfassen insbesondere eine Wechselstromquelle oder eine Wechselspannungsquelle. Die Mittel zur Bestimmung von Eigenschaften des Sensorspulensystems umfassen beispielsweise Messgeräte zur Messung von Strom und Spannung sowie einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung.

Es wird auch ein Verfahren zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen. Dabei wird in der Vorrichtung mittels der Primärspule ein Hauptmagnetfeld zur Übertragung von Energie zu der Sekundärspule an dem Unterboden des Elektrofahrzeugs erzeugt.

Erfindungsgemäß wird dabei eine in dem Sensorspulensystem durch das Hauptmagnetfeld induzierte Spannung gemessen. Dabei wird ein elektrisch leitfähiger Fremdkörper detektiert, wenn die gemessene Spannung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. In diesem Fall bei wird auf die Anwesenheit eines durch einen Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldes und damit auf die Anwesenheit eines elektrisch leitfähigen Fremdkörpers geschlossen.

Bei Abwesenheit von durch Fremdkörper erzeugten Störmagnetfeldern ist, wie bereits erwähnt, theoretisch keine Spannung an dem Sensorspulensystem messbar.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird mittels des Sensorspulensystems ein Sensormagnetfeld erzeugt und Eigenschaften des Sensorspulensystems werden bestimmt. Die Bestimmung von Eigenschaften des Sensorspulensystems stellt eine zusätzliche Möglichkeit zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern in der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, welche von dem Hauptmagnetfeld unabhängig ist.

Vorzugsweise werden dabei eine Impedanz, eine Induktivität, ein ohmscher Widerstand und/oder eine Güte des Sensorspulensystems bestimmt. Dabei werden beispielsweise Strom und Spannung sowie eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung des Sensorspulensystems gemessen. Die gewünschten Größen Impedanz, Induktivität, ohmscher Widerstand sowie Güte des Sensorspulensystems können rechnerisch aus den gemessenen Werten bestimmt werden.

Bevorzugt weist das Sensormagnetfeld dabei eine Sensorfrequenz auf, welche von der Hauptfrequenz des Hauptmagnetfelds abweicht. Dadurch ist die Bestimmung der Eigenschaften des Sensorspulensystems von dem Hauptmagnetfeld unabhängig.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum induktiven Laden eines Elektrofahrzeugs und das erfindungsgemäße Verfahren gestatten eine verhältnismäßig einfache Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern in der Vorrichtung. Insbesondere ist es nicht erforderlich, Kennfelder des Hauptmagnetfeldes für verschiedene Betriebsfälle aufzunehmen und eine an dem Sensorspulensystem anliegende Spannung mit den Kennfeldern abzugleichen. Somit ist während des induktiven Ladens des Elektrofahrzeugs eine passive Detektion von Fremdkörpern durch einfache Messung einer Spannung, die durch das Hauptmagnetfeld induziert wird, ermöglicht.

Zusätzlich ist eine aktive Detektion von Fremdkörpern durch Erzeugung eines Sensormagnetfelds mittels des Sensorspulensystems und Bestimmung von Eigenschaften des Sensorspulensystems ermöglicht. Besagte aktive Detektion ist dabei unabhängig von dem Hauptmagnetfeld und kann durchgeführt werden, bevor das Hauptmagnetfeld erzeugt wird, beispielsweise kurz vor Beginn eines Ladevorgangs. Die aktive Detektion kann auch parallel zum induktiven Laden des Elektrofahrzeugs erfolgen. Das Hauptmagnetfeld induziert keine Störspannungen, welche die Mittel zur Bestimmung von Eigenschaften des Sensorspulensystems beeinflussen. Insbesondere ist eine Entkopplung des Hauptmagnetfeldes und des Sensormagnetfeldes möglich, wenn beide Magnetfelder unterschiedliche Frequenzen aufweisen.

Auch ferritische Fremdkörper können mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie durch das erfindungsgemäße Verfahren detektiert werden. Ferritische Fremdkörper verursachen dabei eine lokale Verstärkung und eine lokale Abschwächung des Hauptmagnetfelds.

Figurenliste

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Elektrofahrzeugs und einer Vorrichtung zum induktiven Laden des Elektrofahrzeugs,
  • 2 eine schematische Draufsicht auf ein Hauptmagnetfeld einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 3 eine schematische Draufsicht auf ein Hauptmagnetfeld einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 4 eine schematische Draufsicht auf ein Hauptmagnetfeld einer Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
  • 5 eine schematische Draufsicht auf ein Hauptmagnetfeld einer Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform und
  • 6 eine schematische Draufsicht auf ein Hauptmagnetfeld einer Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform.

Ausführungsformen der Erfindung

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.

In 1 ist ein Elektrofahrzeug 17, welches über einer Vorrichtung zum induktiven Laden des Elektrofahrzeugs 17 abgestellt ist, schematisch dargestellt. Eine solche Vorrichtung wird auch als induktive Ladestation bezeichnet. Die Vorrichtung zum induktiven Laden des Elektrofahrzeugs 17 befindet sich auf einem Boden 15 unterhalb des Elektrofahrzeugs 17 und umfasst eine Primärspule 11 zur Erzeugung eines Hauptmagnetfeldes 10.

An einem Unterboden 16 des Elektrofahrzeugs 17 ist eine Sekundärspule 12 angebracht. Das Elektrofahrzeug 17 ist vorliegend derart abgestellt, dass die Sekundärspule 12 weitestgehend über der Primärspule 11 angeordnet ist. Das von der Primärspule 11 erzeugte Hauptmagnetfeld 10 durchdringt somit die Sekundärspule 12, wodurch Energie von der Primärspule 11 zu der Sekundärspule 12 des Elektrofahrzeugs 17 induktiv übertragen wird. Die Sekundärspule 12 nimmt die von der Primärspule 11 übertragene Energie auf und lädt eine Traktionsbatterie 18 des Elektrofahrzeugs 17.

Aufgrund der erforderlichen Bodenfreiheit des Elektrofahrzeugs 17 besteht zwischen dem Boden 15 und dem Unterboden 16 des Elektrofahrzeugs 17 ein Zwischenraum 14 mit einem Luftspalt, welcher mehrere Zentimeter beträgt. Der Zwischenraum 14 mit dem Luftspalt erstreckt sich auch zwischen der Primärspule 11 und der Sekundärspule 12. Die Primärspule 11 und die Sekundärspule 12 sind also beabstandet voneinander abgeordnet.

Die Vorrichtung zum induktiven Laden des Elektrofahrzeugs 17 umfasst auch ein Sensorspulensystem 30 zur Detektion von elektrisch leitfähigen Fremdkörpern, welche in dem Zwischenraum 14 zwischen der Primärspule 11 und der Sekundärspule 12 befinden können. Das Sensorspulensystem 30 weist dabei eine oder mehrere Sensorspulen 31, 32, 33 auf, welche vorliegend auf der Primärspule 11 und in dem Zwischenraum 14 angeordnet sind.

Die Primärspule 11 ist vorliegend annähernd als Ringspule oder Zirkularspule ausgebildet. In der hier gezeigten Darstellung ist das Hauptmagnetfeld 10 durch eingezeichnete Feldlinien abgebildet. Die Feldlinien des von der Primärspule 11 erzeugten Hauptmagnetfelds 10 durchdringen dabei die Primärspule 11 und die Sekundärspule 12 und schließen sich außerhalb der Primärspule 11 und der Sekundärspule 12 wieder.

Die Primärspule 11 wird von einem Wechselstrom mit einer Hauptfrequenz durchflossen und das Hauptmagnetfeld 10 ist somit ein alternierendes Magnetfeld mit der gleichen Hauptfrequenz von beispielsweise 85 kHz. In der gezeigten Darstellung ist das Hauptmagnetfeld 10 zu einem definierten Zeitpunkt, also statisch, gezeigt.

Dabei umfasst das Hauptmagnetfeld 10 ein erstes Teilfeld 21, in welchem die Feldlinien des Hauptmagnetfelds 10 annähernd senkrecht von dem Boden 15 zu dem Unterboden 16 des Elektrofahrzeugs 17, also nach oben, verlaufen. Ferner umfasst das Hauptmagnetfeld 10 ein zweites Teilfeld 22, in welchem die Feldlinien des Hauptmagnetfelds 10 annähernd senkrecht von dem Unterboden 16 des Elektrofahrzeugs 17 zu dem Boden 15, also nach unten, verlaufen. Unabhängig von der hier gezeigten Darstellung sind die beiden Teilfelder 21, 22 des Hauptmagnetfelds 10 zu jedem Zeitpunkt entgegengesetzt gerichtet und weise eine gleiche Feldstärke auf.

2 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Hauptmagnetfeld 10 einer Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Sensorspulensystem 30 weist eine erste Sensorspule 31 auf, welche derart angeordnet ist, dass die erste Sensorspule 31 gleichmäßig von dem ersten Teilfeld 21 und von dem zweiten Teilfeld 22 durchflossen wird.

Das erste Teilfeld 21 und das zweite Teilfeld 22 induzieren somit in der ersten Sensorspule 31 zwei Teilspannungen mit gleichem Betrag und entgegengesetzter Richtung, welche sich gegenseitig aufheben. An der ersten Sensorspule 31 des Sensorspulensystems 30 ist somit theoretisch keine Spannung messbar.

3 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Hauptmagnetfeld 10 einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Sensorspulensystem 30 weist eine erste Sensorspule 31 und eine zweite Sensorspule 32 auf, welche derart angeordnet sind, dass die erste Sensorspule 31 und die zweite Sensorspule 32 von dem zweiten Teilfeld 22 durchflossen werden. Die erste Sensorspule 31 und die zweite Sensorspule 32 sind gleichartig aufgebaut und weisen insbesondere die gleiche Anzahl von Windungen und die gleiche Querschnittsfläche auf.

Das zweite Teilfeld 22 induziert somit in der ersten Sensorspule 31 und in der zweiten Sensorspule 32 die gleiche Teilspannung mit gleichem Betrag. Die erste Sensorspule 31 und die zweite Sensorspule 32 sind derart seriell verschaltet, dass die Teilspannungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen und sich gegenseitig aufheben. An dem Sensorspulensystem 30 ist somit theoretisch keine Spannung messbar.

4 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Hauptmagnetfeld 10 einer Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Sensorspulensystem 30 weist eine erste Sensorspule 31 und eine zweite Sensorspule 32 auf, welche derart angeordnet sind, dass die erste Sensorspule 31 von dem ersten Teilfeld 21 durchflossen wird und die zweite Sensorspule 32 von dem zweiten Teilfeld 22 durchflossen wird. Die erste Sensorspule 31 und die zweite Sensorspule 32 sind gleichartig aufgebaut und weisen insbesondere die gleiche Anzahl von Windungen und die gleiche Querschnittsfläche auf.

Das erste Teilfeld 21 und das zweite Teilfeld 22 induzieren somit in der ersten Sensorspule 31 und in der zweiten Sensorspule 32 die gleiche Teilspannung mit gleichem Betrag. Die erste Sensorspule 31 und die zweite Sensorspule 32 sind derart seriell verschaltet, dass die Teilspannungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen und sich gegenseitig aufheben. An dem Sensorspulensystem 30 ist somit theoretisch keine Spannung messbar.

5 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Hauptmagnetfeld 10 einer Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform. Das Sensorspulensystem 30 weist eine erste Sensorspule 31, eine zweite Sensorspule 32 und eine dritte Sensorspule 33 auf, welche derart angeordnet sind, dass die erste Sensorspule 31 von dem ersten Teilfeld 21 durchflossen wird und die zweite Sensorspule 32 und die dritte Sensorspule 33 von dem zweiten Teilfeld 22 durchflossen werden. Die zweite Sensorspule 32 und dritte Sensorspule 33 sind gleichartig aufgebaut und weisen insbesondere die gleiche Anzahl von Windungen und die gleiche Querschnittsfläche auf. Die erste Sensorspule 31 ist davon verschieden aufgebaut und weist insbesondere die doppelte Anzahl von Windungen wie die zweite Sensorspule 32 und die dritte Sensorspule 33 auf.

Das erste Teilfeld 21 induziert dabei in der ersten Sensorspule 31 eine Teilspannung. Das zweite Teilfeld 22 induziert in der zweiten Sensorspule 32 und in der dritten Sensorspule 33, welche seriell verschaltet sind die gleiche Teilspannung mit gleichem Betrag. Die erste Sensorspule 31 ist mit der zweiten Sensorspule 32 und mit der dritten Sensorspule 33 derart seriell verschaltet, dass die Teilspannungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen und sich gegenseitig aufheben. An dem Sensorspulensystem 30 ist somit theoretisch keine Spannung messbar.

6 zeigt eine schematische Draufsicht auf das Hauptmagnetfeld 10 einer Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform. Das Sensorspulensystem 30 weist eine erste Sensorspule 31 und eine zweite Sensorspule 32 auf, welche derart angeordnet sind, dass die erste Sensorspule 31 und die zweite Sensorspule 32 von dem ersten Teilfeld 21 durchflossen werden. Die erste Sensorspule 31 und die zweite Sensorspule 32 sind dabei konzentrisch übereinander angeordnet. Die erste Sensorspule 31 und die zweite Sensorspule 32 sind gleichartig aufgebaut und weisen insbesondere die gleiche Anzahl von Windungen und die gleiche Querschnittsfläche auf. Die Windungen der ersten Sensorspule 31 und der zweiten Sensorspule 32 weisen jedoch unterschiedlichen Wickelsinn auf.

Das erste Teilfeld 21 induziert somit in der ersten Sensorspule 31 und in der zweiten Sensorspule 32 die gleiche Teilspannung mit gleichem Betrag. Die erste Sensorspule 31 und die zweite Sensorspule 32 sind derart seriell verschaltet, dass die Teilspannungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen und sich gegenseitig aufheben. An dem Sensorspulensystem 30 ist somit theoretisch keine Spannung messbar.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 102013223794 A1 [0005]
  • DE 102013219678 A1 [0006]