DE102022107568A1

DE102022107568A1 - Induktive Ladeeinrichtung für ein Fahrzeugladesystem

Info

Publication number: DE102022107568A1
Application number: DE102022107568.0A
Authority: DE
Inventors: Mike Böttigheimer
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2023-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine induktive Ladeeinrichtung für ein Fahrzeugladesystem. mit einer Energieübertragungswicklung und mindestens einem Flussführungselement und mit mindestens einer ersten Sensorwicklung und einer zweiten Sensorwicklung. Das Flussführungselement ist geeignet, während einer Energieübertragung, welche zwischen einer weiteren induktiven Ladeeinrichtung und der Energieübertragungswicklung stattfindet, ein Magnetfeld zu führen und die erste Sensorwicklung und die zweite Sensorwicklung sind um mindestens eins des mindestens einen Flussführungselements angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine induktive Ladeeinrichtung für ein Fahrzeugladesystem nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs.
Aus der DE 10 2014 202 747 A1 ist ein Doppelwicklungssytem bekannt, welches dazu dient, eine Lageabweichung zwischen einer Primärspule und einer Sekundärspule eines induktiven Ladesystems zu bestimmen. Die beiden Wicklungen des Doppelwicklungssystem sind um einen bestimmten Winkel zueinander versetzt und um ein gemeinsames Ferritelement gewickelt. Das Magnetfeld der Primärspule induziert eine Spannung in den beiden Wicklungen. Die beiden Spannungen werden durch eine Auswerteeinheit ausgewertet, und es wird eine Lageabweichung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule daraus berechnet. Hierbei muss mit dem Doppelwicklungssystem ein weiteres Bauteil mit eigenem Ferritelement verbaut werden. Ferner ist es nicht möglich, dass Doppelwicklungssystem so zu positionieren, dass während des Ladevorgangs keine oder nur sehr geringe Spannungen induziert werden.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für eine induktive Ladeeinrichtung der eingangs genannten Art verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsformen anzugeben, insbesondere solche welche die Komplexität reduzieren und die Langlebigkeit der verwendeten Bauteile erhöhen.
Fahrzeuge induktiv laden zu können bietet eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber eines konventionellen konduktiven Ladevorgangs. Allen voran sei hier der Komfortgewinn erwähnt, da so das Hantieren mit teilweise sehr schweren Ladekabeln und Steckern entfällt. Allerdings ist es für den induktiven Ladevorgang wichtig, dass die induktive Ladeeinrichtung des Fahrzeugs möglichst genau zu der stationären, beispielsweise bodenseitigen induktiven Ladeeinrichtung positioniert wird. Dies ist durch ein rein manuelles Positionieren des Fahrzeugs über der stationären induktiven Ladeeinrichtung schwierig und der Fahrer benötigt hierbei Unterstützung von einem Assistenzsystem, welches ihm entweder Informationen über eine Lageabweichung zwischen der mobilen induktiven Ladeeinrichtung im Fahrzeug und der stationären induktiven Ladeeinrichtung liefert oder aber von einem automatisierten Positionierungssystem, welches direkt den Einparkvorgang automatisiert übernimmt. Es wird eine Sensorik benötigt, die eine entsprechende Lageabweichung detektieren kann. Hierbei ist es von Vorteil, wenn keine initiale Kalibrierung zwischen der stationären induktiven Ladeeinrichtung und der mobilen induktiven Ladeeinrichtung im Fahrzeug notwendig ist. Für das Positionierungssystem ist darüber hinaus eine möglichst große Reichweite vorteilhaft. Das heißt, das Positionierungssystem soll schon bei einer möglichst großen Entfernung zwischen einer stationären induktiven Ladeeinrichtung und einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung im Fahrzeug eine Lageabweichung präzise bestimmen können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass Sensorwicklungen in die induktive Ladeeinrichtung integriert werden, kein zusätzlicher Magnetkern bzw. kein zusätzliches Flussführungselement nötig ist und durch die erfindungsgemäße Anordnung der Sensorwicklungen, die während des Ladevorgangs in die Sensorwicklungen induzierten Spannungen auf ein Minimum reduziert werden können. Des Weiteren ermöglicht die vorgeschlagene Anordnung, ein Unterbringen auch der Sensorwicklungen in der induktiven Ladeeinrichtung im Fahrzeug, die meist durch ein Gehäuse begrenzt ist. Es sind keine zusätzlichen Verkabelungen notwendig, wie dies der Fall bei einer Anordnung außerhalb der induktiven Ladeeinrichtung im Fahrzeug der Fall wäre.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Es wird vorliegend eine induktive Ladeeinrichtung für ein Fahrzeugladesystem vorgeschlagen mit einer Energieübertragungswicklung und mindestens einem Flussführungselement und mindestens einer ersten Sensorwicklung und einer zweiten Sensorwicklung, mit folgenden Merkmalen: das Flussführungselement ist geeignet, während einer Energieübertragung, welche zwischen einer weiteren induktiven Ladeeinrichtung und der Energieübertragungswicklung stattfindet, ein Magnetfeld zu führen, die erste Sensorwicklung ist um mindestens eins der mindestens einen Flussführungselemente angeordnet, und die zweite Sensorwicklung ist um mindestens eins der mindestens einen Flussführungselemente angeordnet.
Beim induktiven Laden wird Energie in Form eines magnetischen Feldes zwischen zwei induktiven Ladeeinrichtungen, zumeist zwischen einer stationären Ladeeinrichtung und einer mobilen induktiven Ladeeinrichtung, übertragen.
Der Begriff „induktive Ladeeinrichtung“ bezeichnet hier somit nur einen von zumindest zwei Teilen, die für einen Induktionsladevorgang zur Energieübertragung nötig sind. Beim Induktionsladevorgang erzeugt eine Energieübertragungswicklung in einer induktiven Ladeeinrichtung ein magnetisches Wechselfeld. Dieses magnetische Wechselfeld induziert eine Spannung in einer weiteren Energieübertragungswicklung einer weiteren induktiven Ladeeinrichtung. Diese weitere induktive Ladeeinrichtung dient somit für diesen spezifischen Ladevorgang als Gegenstück. Die Energie wird drahtlos übertragen und durch Induktion einer Spannung aufgenommen.
Induktive Ladeeinrichtungen können zum induktiven Laden von Fahrzeugen verwendet werden. Im Prinzip kann eine erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung für jede Sorte von Land-, Wasser- oder Luftfahrzeug eingesetzt werden, die über einen elektrischen oder einen Hybridantrieb verfügen. Insbesondere seien hierbei Personenkraftwagen, Busse und Lastkraftwagen genannt.
Ein Fahrzeugladesystem umfasst zumindest eine mobile induktive Ladeeinrichtung und eine weitere, meist stationäre induktive Ladeeinrichtung. Eine mobile induktive Ladeeinrichtung kann beispielsweise an und/oder in einem Fahrzeug montiert sein.
Eine induktive Ladeeinrichtung an und/oder im Fahrzeug ist daher geeignet, das magnetische Feld aufzunehmen und elektrische Energie eines Energiespeichers des Fahrzeuges beispielsweise einer Batterie bzw. eines Akkumulators im Fahrzeug zur Verfügung zu stellen.
Prinzipiell kann ein Fahrzeugladesystem auch zum bidirektionalen Laden eingesetzt werden. Hierbei kann das Fahrzeug zeitweise auch Energie aus dem Energiespeicher über das Fahrzeugladesystem ins Stromnetz einspeisen.
Eine induktive Ladeeinrichtung weist eine Energieübertragungswicklung auf, die während des Ladevorgangs ein Magnetfeld, von einer weiteren Energieübertragungswicklung in effizienter Weise empfangen kann und/oder ein Magnetfeld aussenden kann. Hierbei können vorzugsweise Leistungen von 3 kW bis 500 kW besonders bevorzugt von 3 kW bis 50 kW übertragen werden.
Ganz allgemein wird eine Spule hier definiert als ein Bauteil zur Erzeugung oder zum Empfang eines magnetischen Feldes. Eine Spule kann aus einer Wicklung und optional weiteren Elementen wie einem Magnetkern und einem Spulenträger bestehen. Eine Wicklung ist hierbei eine gewickelte Anordnung eines Stromleiters. Eine Wicklung kann aus einer oder mehreren Windungen bestehen, wobei eine Windung einen vollen Umlauf eines Leiters bezeichnet. Ganz allgemein kann eine Wicklung aber auch nur aus weniger als einer Windung, also beispielsweise 0,5 Windungen bestehen. Natürlich ist auch eine nichtvollständige Anzahl an Windungen, wie beispielsweise 2,5 Windungen möglich.
Eine Energieübertragungswicklung kann in verschiedenen Formen ausgeführt sein und beispielsweise aus einer Hochfrequenzlitze mit einem Durchmesser zwischen 0,5 mm und 10 mm bevorzugt aus Kupfer bestehen.
Die Sensorwicklungen werden für den Positioniervorgang benötigt. Befindet sich das Fahrzeug noch in einiger Entfernung beispielsweise zwischen 5 und 10 m von der stationären induktiven Ladeeinrichtung, so kann von der stationären induktiven Ladeeinrichtung ein Signal, bevorzugt ein Magnetfeld ausgesendet werden, dass in den Sensorwicklungen eine Spannung induziert. Durch den Vergleich der Spannungen und eine entsprechende Auswertung kann eine Lageabweichung zwischen dem Fahrzeug und der stationären induktiven Ladeeinrichtung bestimmt werden. Es ist prinzipiell auch möglich, dass die mobile induktive Ladeeinrichtung das Signal aussendet und die stationäre induktive Ladeeinrichtung es empfängt. Eine erfindungsgemäße Sensorwicklung kann in unterschiedlichen Formen ausgeführt sein und hierbei eine halbe, eine oder bevorzugt mehrere Windungen aufweisen. Natürlich ist auch eine nichtvollständige Anzahl an Windungen, wie beispielsweise 2,5 Windungen möglich. Ein Leiter einer solchen Sensorwicklung kann hierbei beispielsweise eine Querschnittsfläche zwischen 0,01 und 2 mm² aufweisen. Ein Leiter kann hier als Litze, als Einzelleiter oder in einer anderen Form beispielsweise in Form einer Platine ausgeführt sein. Bei einer auf einer Platine realisierten Leiterstruktur können die Leiterbahnen Querschnitte von beispielsweise in der Größenordnung von 0,8 µm auf 35 µm aufweisen.
Ein Flussführungselement ist dazu geeignet, ein Magnetfeld in vorgegebener Art zu führen. Es besitzt eine hohe magnetische Permeabilität mit µ_r>1, bevorzugt µ_r>50, besonders bevorzugt µ_r>100. Das Flussführungselement stellt einen Magnetkern für die Energieübertragungswicklung dar. Insbesondere wird hierbei das Magnetfeld durch die hohe Permeabilität so beeinflusst, dass ein möglichst großer magnetischer Fluss an die Energieübertragungswicklung übertragen wird. Mit einem Flussführungselement nimmt die Energieübertragungswicklung bei ansonsten gleichen Parametern einen größeren magnetischen Fluss auf als ohne ein Flussführungselement. Ein Flussführungselement kann aus einem ferromagnetischem oder bevorzugt aus einem ferrimagnetischen Material, besonders bevorzugt aus einem Ferrit sein. Ein Flussführungselement kann bevorzugt plattenartig - in Form eines Planarkerns - ausgeführt sein und in der induktiven Ladeeinrichtung auf der Seite der Energieübertragungswicklung, welche von der Gegenseite, also der weiteren induktiven Ladeeinrichtung abgewandt ist, angeordnet sein.
Durch die Anordnung der ersten Sensorwicklung und der zweiten Sensorwicklung um mindestens eins der mindestens einen Flussführungselemente übernimmt das mindestens eine der mindestens einen Flussführungselemente hier eine Doppelfunktion. Es fungiert als Magnetkern sowohl für die erste Sensorwicklung und/oder die zweite Sensorwicklung als auch als Magnetkern bzw. Flussführungselement für die Energieübertragungswicklung. Somit ist kein separates Flussführungselement für die Sensorwicklung nötig, was zu einer vereinfachten Herstellung führt.
Die Anordnung einer Sensorwicklung um ein Flussführungselement bedeutet hier, dass zumindest ein Teil des Flussführungselements von einer Sensorwicklung umschlossen wird. Die erste Sensorwicklung und die zweite Sensorwicklung können um dasselbe Flussführungselement oder um zwei verschiedene Flussführungselemente angeordnet werden oder auch jeweils um mehrere Flussführungselemente angeordnet werden.
Die beiden Sensorwicklung können entweder nur um ein oder mehrere Flussführungselemente herum angeordnet sein oder aber auch noch weitere Elemente, wie beispielsweise um die Energieübertragungswicklung und/oder um eine Kühl- und/oder um eine Abschirmvorrichtung.
Bevorzugt handelt es sich bei einer erfindungsgemäßen induktiven Ladeeinrichtung um eine mobile induktive Ladeeinrichtung, welche an und/oder in einem Fahrzeug angeordnet ist oder um eine stationäre induktive Ladeeinrichtung.
Eine stationäre induktive Ladeeinrichtung ist der nicht mobile Teil eines Fahrzeugladesystems, also der Teil, der sich nicht mit dem Fahrzeug mit fortbewegt.
Eine stationäre induktive Ladeeinrichtung kann sich bevorzugt auf, an oder in einem Boden befinden. Hierbei kann es sich um eine auf dem Untergrund aufgebrachte induktive Ladeeinrichtung oder um eine in einem Untergrund oder in einem Boden versenkte induktive Ladeeinrichtung handeln. Bei einem Boden kann es sich um eine Fahrbahn, eine Parkplatzoberfläche, einen Garagenboden, einem Boden in einem Parkhaus oder einem sonstigen Gebäude handeln. Eine stationäre induktive Ladeeinrichtung kann sich aber alternativ auch an Wänden oder dergleichen befinden.
Es ist auch möglich, dass es sich um eine stationäre induktive Ladeeinrichtung für einen dynamischen induktiven Ladevorgang handelt. Bei einem dynamischen induktiven Ladevorgang kann ein Energiespeicher eines Fahrzeugs geladen werden während sich dieses fortbewegt. Beispielsweise kann in diesem Fall die stationäre induktive Ladeeinrichtung sich entlang der Fahrbahn unter, in oder auf der Fahrbahnoberfläche erstrecken.
Eine mobile induktive Ladeeinrichtung kann an und/oder in einem Fahrzeug angeordnet. Ganz allgemein wird hierunter der Teil eines Fahrzeugladesystems verstanden, der sich mit dem Fahrzeug mit fortbewegt.
Bevorzugt ist, dass die erste Sensorwicklung eine erste radiale Längsrichtung aufweist und die zweite Sensorwicklung eine zweite radiale Längsrichtung aufweist und die erste radiale Längsrichtung und die zweite radiale Längsrichtung jeweils in einem Winkel von 45° +/- 10°, bevorzugt in einem Winkel von 45°, zur Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind und sich die erste radiale Längsrichtung und die zweite radiale Längsrichtung in einem Winkel von 70°-110°; bevorzugt senkrecht, kreuzen.
Im Allgemeinen erstreckt sich eine Wicklung in zumindest zwei Dimensionen um eine Achse. Die Haupterstreckungsrichtung senkrecht zur Wicklungsachse wird hier als radiale Längsrichtung bezeichnet. Die Hauptstreckungsrichtung verläuft also bei einer Wicklung mit rechteckigem nicht quadratischem Querschnitt entlang bzw. parallel der längeren Seite des Rechtecks. Bei einer Wicklung mit einem elliptischen Querschnitt verläuft die radiale Längsrichtung entlang bzw. parallel zur Hauptachse der Ellipse. Die radiale Längsrichtung einer erfindungsgemäßen Sensorwicklung kann vorzugsweise in einer Ebene liegen, die sich parallel zum Untergrund erstreckt
Eine entsprechende Anordnung der Winkel der radialen Längsrichtungen ist vorteilhaft für eine möglichst hohe Empfindlichkeit bei der Detektion und eine möglichst einfache Berechnung der Lageabweichung zwischen Fahrzeug und stationärer induktiver Ladeeinrichtung.
Sind die beiden Winkel zwischen der jeweiligen radialen Längsrichtung der Sensorwicklungen und der Längsrichtung des Fahrzeugs annähernd gleich groß, so bedeutet dies, dass die Sensorwicklungen zur Fahrtrichtung symmetrisch angeordnet sind.
Wird der Ausdruck „Längsrichtung des Fahrzeugs“ in Bezug auf eine stationäre induktive Ladeeinrichtung verwendet so bezieht er sich auf die zu erzielende „Längsrichtung des Fahrzeugs“, wenn der Positionierungsvorgang erfolgreich beendet ist, also die „Längsrichtung des Fahrzeugs“ wie es während des Energieübertragungsvorgangs positioniert ist.
Dies ist besonders vorteilhaft, da die Funktion der Sensorwicklungen insbesondere auch das Detektieren einer Rechts-links-Lageabweichung zwischen der induktiven Ladeeinrichtung im Fahrzeug und der stationären induktiven Ladeeinrichtung ist. Durch die symmetrische Anordnung der Sensorwicklungen in Bezug auf die Fahrtrichtung sind, bei gleich großen Lageabweichungen nach rechts oder links, auch die entsprechend in den Sensorwicklungen induzierten Spannungen symmetrisch und somit ist eine verhältnismäßig einfache Berechnung der Lageabweichungen aus den induzierten Spannungen möglich. Betragen die beiden Winkel 45° so stehen die beiden Sensorwicklungen im 90°-Winkel zueinander, dies ist für eine optimale Auswertung der Sensorsignale ideal.
Bevorzugt ist, dass die erste Sensorwicklung eine erste radiale Längsrichtung aufweist und die zweite Sensorwicklung eine zweite radiale Längsrichtung aufweist und sich die erste radiale Längsrichtung und die zweite radiale Längsrichtung im Bereich der von der Energieübertragungswicklung aufgespannten Fläche kreuzen.
Mit dem Bereich der von der Energieübertragungswicklung aufgespannten Fläche ist die Fläche gemeint, die von der Energieübertragungswicklung in der Ebene senkrecht zu ihrer Wicklungsachse aufgespannt wird. Also explizit auch der innere Bereich der Energieübertragungswicklung, in welchem keine Wicklung mehr vorhanden ist, jedoch nicht die Fläche, die sich außerhalb von der Energieübertragungswicklung befindet.
Wichtig ist hierbei, dass mit „Richtung“ wie beispielsweise in „radiale Längsrichtung“ stets eine Gerade gemeint ist und nicht eine Strecke, die durch Anfang und Ende des Bauteils beschränkt ist. Das sich die zwei radialen Längsrichtungen der Sensorwicklungen im Bereich der von der Energieübertragungswicklung aufgespannten Fläche kreuzen bedeuten nicht zwangsläufig, dass sich die Sensorwicklungen selbst kreuzen, es ist auch möglich, dass sie sich erst in der Verlängerung kreuzen würden.
Die beiden Sensorwicklungen so anzuordnen, dass sich die beiden radialen Längsrichtungen im Bereich der von der Energieübertragungswicklung aufgespannten Fläche kreuzen, bietet Vorteile für die Auswertung der beiden Sensorsignale. Bei einem Signal, dass zur Positionierung von Seiten der stationären induktiven Ladeeinrichtung ausgesendet wird, werden in den beiden Wicklungen jeweils eine Spannung induziert, wobei das Verhältnis der beiden Spannungen direkt Rückschlüsse auf die Lageabweichung zwischen Fahrzeug und stationärer induktiver Ladeeinrichtung zulässt. Insbesondere ist es hierbei vorteilhaft, wenn die beiden Sensorwicklungen symmetrisch bzgl. der Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind.
Besonders bevorzugt ist, dass sich die erste radiale Längsrichtung und die zweite radiale Längsrichtung zumindest annähernd im Zentrum der Energieübertragungswicklung kreuzen.
Mit dem Zentrum der Energieübertragungswicklung wird hier der Bereich wenige Zentimeter um das geometrische Zentrum der Energieübertragungswicklung in der Ebene senkrecht zur Wicklungsachse der Energieübertragungswicklung bezeichnet. „Zentrum“ bezieht sich hier lediglich auf die beiden Dimensionen, in welche sich die Energieübertragungswicklung hauptsächlich erstreckt, also Beispielsweise die Fahrtebene. Die Kreuzung muss nicht zentral in der Energieübertragungswicklung in der Richtung sein, in der die Energieübertragung stattfindet, also beispielsweise erfolgt eine zentrale Anordnung nicht in Bezug auf die Höhe des Fahrzeuges.
Dies ist vorteilhaft, da so die beiden radialen Längsrichtungen der beiden Sensorwicklungen zur Längsrichtung des Fahrzeugs um einen Winkel gekippt sind, der für eine optimale Detektion einer Lageabweichung zwischen dem Fahrzeug und der stationären induktiven Ladeeinrichtung vorteilhaft ist. Außerdem sind hierdurch die Sensorwicklungen im Verhältnis zur Energieübertragungswicklung so angeordnet, dass während des Energieübertragungsvorgangs möglichst geringe Spannungen in die Sensorwicklungen induziert werden.
In einer Ausführungsform kreuzen sich die beiden Sensorwicklungen zumindest annähernd im Zentrum der Energieübertragungswicklung. Dass sich lediglich die radialen Längsrichtungen der beiden Sensorwicklungen annähernd im Zentrum der Energieübertragungswicklung kreuzen ist eine schwächere Bedingung. Hierbei ist es auch möglich, dass die zwei Sensorwicklungen verhältnismäßig kurz sind und „V“-förmig angeordnet sind. Verlängert man diese beiden Sensorwicklungen gedanklich in ihrer radialen Längsrichtung, so kreuzen sich diese radialen Längsrichtungen, nicht aber die beiden Sensorwicklungen selbst. Dass sich die beiden Sensorwicklungen selbst kreuzen, ist eine engere Bedingung. Hierbei sind die Sensorwicklungen im Vergleich zu einer „V“-förmig Anordnung länger und kreuzen sich tatsächlich. Die Anordnung ist „X“-förmig. In dieser Ausführungsform weisen die Sensorwicklungen einen größeren Bereich, in den Spannung induziert wird, auf, als in Ausführungsformen, bei denen sich nur die radialen Längsrichtungen der Sensorwicklungen in der Verlängerung kreuzen und es kann mehr Spannung induziert werden. In diesem Fall findet ein tatsächliches Kreuzen der Sensorwicklungen statt und nicht mehr nur ein Kreuzen in der Verlängerung der Sensorwicklungen.
Vorteilhaft ist es, wenn in dieser Ausführungsform die beiden Sensorwicklungen punktsymmetrisch zum Zentrum der Energieübertragungswicklung angeordnet sind.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist die induktive Ladeeinrichtung mindestens vier Sensorwicklungen auf, wobei jeweils zwei an zueinander gegenüberliegenden Seiten des Zentrums der Energieübertragungswicklung angeordnet sind und alle radialen Längsrichtungen annähernd durch das Zentrum der Energieübertragungswicklung verlaufen und/oder die vier radialen Längsrichtungen der vier Sensorwicklungen jeweils mit der Längsrichtung des Fahrzeuges einen Winkel von 45° +/- 10° bevorzugt von 45° bilden.
Somit sind die vier Sensorwicklungen wie in einem Kreuz um das Zentrum der Energieübertragungswicklung angeordnet, wobei das Zentrum der Energieübertragungswicklung selbst frei von einer Sensorwicklung ist.
Bevorzugt können die vier Sensorwicklungen radial in gleichen Abständen um das Zentrum der Energieübertragungswicklung verteilt angeordnet sein und zueinander annähernd im gleichen Winkel stehen. Beispielsweise kann der Winkel zwischen der jeweiligen radialen Längsrichtung einer Sensorwicklung zur radialen Längsrichtung der jeweils benachbarten Sensorwicklung stets 45°+/- 10°, bevorzugt 45° betragen.
Diese Ausführungsform ist zum einen vorteilhaft gegenüber der Ausführungsform mit nur zwei Sensorwicklungen, da bei dieser Anordnung der Bauraum effizienter genutzt werden kann und so mehr Windungen je Sensorwicklungen realisiert werden können. Insgesamt wird daher mehr Spannung induziert. Gegenüber der Ausführungsform mit zwei sich kreuzenden Sensorwicklungen biete sie außerdem den Vorteil, dass weiterhin das Zentrum der Energieübertragungswicklung frei von einer Sensorwicklung bleibt und somit stabilisierende Elemente in diesem Bereich eingebracht werden können.
Die vier Sensorwicklungen können hierbei miteinander verschaltet, vorzugsweise seriell verschaltet werden. Besonders bevorzugt werden jeweils die zwei sich diagonal gegenüberliegenden Sensorwicklungen miteinander seriell verschaltet.
Vorteilhaft ist, dass die erste radiale Längsrichtung und die zweite radiale Längsrichtung zumindest annähernd parallel zur Hauptrichtung der Magnetfeldlinien, die sich während der Energieübertragung im Flussführungselement, in dem von der Sensorwicklung überdeckten Bereich ausbildet, sind.
Mit der Hauptrichtung der Magnetfeldlinien ist am jeweiligen Ort die Richtung gemeint, in welcher die Magnetfeldlinien sich hauptsächlich im Flussführungselement erstrecken. Hierbei soll nicht der genaue Verlauf der Magnetfeldlinien durch die Sensorwicklung dargestellt werden, sondern die radialen Längsrichtungen sollen sich in ihrer Orientierung an dem Verlauf der Magnetfeldlinien im Bereich der Erstreckung der Sensorwicklung orientieren. Während der Energieübertragung von der stationären induktiven Ladeeinrichtung zur induktiven Ladeeinrichtung im Fahrzeug wird das Magnetfeld in einem oder mehreren Flussführungselementen geführt. Ist das eine oder sind die mehreren Flussführungselemente plattenförmig ausgebildet, so stellt sich während des Ladevorgangs in den Flussführungselementen ein Magnetfeld mit Magnetfeldlinien, die, in Bezug zur Energieübertragungswicklung, annähernd radial verlaufen, ein. In die Sensorwicklungen soll zwar während des Positioniervorgangs eine Spannung induziert werden, um daraus eine Lageabweichung zwischen Fahrzeug und stationärer induktiven Ladeeinrichtung zu berechnen, während des Ladevorgangs sind die Magnetfelder aber deutlich höher und es ist daher wichtig, dass dann möglichst wenig Spannung in die Sensorwicklungen induziert wird, damit diese oder benachbarte Bauteile nicht zerstört werden. Für die induzierte Spannung ist die Feldkomponente senkrecht zur radialen Längsrichtung der Sensorwicklungen relevant. Bei einer Anordnung einer Sensorwicklung, die sicherstellt, dass während des Ladevorgangs die radiale Längsrichtung der Sensorwicklung zumindest annähernd parallel zur Hauptrichtung der Magnetfeldlinien in den Flussführungselementen ist, wird daher keine bzw. nur eine geringe Spannung in die Sensorwicklung induziert.
Alternativ ist es auch möglich, dass sich die erste radiale Längsrichtung und die zweite radiale Längsrichtung außerhalb des Zentrums der Energieübertragungswicklung kreuzen.
Bevorzugt ist die Energieübertragungswicklung als eine Flachspule und/oder die erste Sensorwicklung und die zweite Sensorwicklung als Solenoid ausgebildet. Bei einer Flachspule kann es sich um eine Spiralflachspule, insbesondere um eine Kreisspiralflachspule oder um eine Reckteckspiralflachspule handeln. Eine Spiralflachspule kann in Form einer archimedischen Spirale gewickelt sein. Die Windungsform kann hierbei kreisähnlich (Kreisspiralflachspule) sein, aber auch andere Formen, wie beispielsweise quadratähnlich oder rechteckähnlich oder auch ähnlich einem Rechteck mit abgerundeten Ecken, sind möglich (Rechteckspiralflachspule). Die Spirale liegt dabei in einer Ebene. Eine Flachspule ist besonders geeignet, um eine möglichst hohe Leistung zwischen einer stationären induktiven Ladeeinrichtung und einer induktiven Ladeeinrichtung im Fahrzeug zu übertragen.
Ein Solenoid wird auch Zylinderspule bzw. Solenoid-Spule genannt. Ein Solenoid kann in Form einer Helix, bzw. einer zylindrischen Spirale gewickelt sein. Die Windungsform muss hierbei allerdings nicht kreisähnlich sein, sondern kann auch andere Formen, wie beispielsweise quadratähnlich oder rechteckähnlich oder auch ähnlich einem Rechteck mit abgerundeten Ecken, aufweisen. Der wichtige Unterschied zur Flachspule ist, dass sich die Windungen nicht in einer Ebene befinden, sondern entlang einer Achse erstrecken. Hierbei können aber durchaus auch zwei oder mehr Windungen parallel verlaufen und sich somit in derselben Ebene senkrecht zur Achse befinden.
Die Form des Solenoides ist hierbei gut geeignet, um während des Positioniervorgangs ein von der stationären induktiven Ladeeinrichtung gesendetes Signal zu detektieren.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind mehrere Flussführungselemente radial um das Zentrum der Energieübertragungswicklung angeordnet, wobei Spalte zwischen den Flussführungselementen ebenfalls radial verlaufen.
Herstellungstechnisch ist es nicht oder nur sehr schwer zu ermöglichen, ein großes Flussführungselement herzustellen, welches die ganze Fläche der Energieübertragungsspule abdeckt bzw. diese noch überragt. Daher müssen meist mehrere kleinere Flussführungselemente nebeneinander platziert werden. Hierbei ist es möglich, rechteckige Flussführungselemente zu verwenden. Diese sind einfacher herzustellen. Zwischen den Flussführungselementen sind dann stets kleinere Spalte vorhanden. Diese können die Führung des Magnetfeldes negativ beeinflussen. Bei rechteckigen Flussführungselementen werden die Spalte zwischen den Flussführungselementen stets auch teilweise senkrecht zu den Magnetfeldlinien verlaufen. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Spalte zwischen den Flussführungselementen ebenfalls radial verlaufen und somit die Führung des Magnetfeldes möglichst wenig beeinflussen.
Bevorzugt werden die erste Sensorwicklung und die zweite Sensorwicklung durch Leiterbahnen, welche auf mindestens einer Leiterplatte, bevorzugt auf mindestens zwei Leiterplatten, insbesondere auf mindestens einer oberen Leiterplatte und mindestens einer unteren Leiterplatte, aufgebracht sind, gebildet.
Hierbei werden die Windungen einer Sensorwicklung in Form von Leiterbahnen auf Leiterplatten realisiert.
Die Leiterbahnen können hierbei beispielsweise aus Kupfer sein.
Die Leiterbahnen können hierbei mehrlagig, bevorzugt zweilagig ausgeführt sein.
Der Querschnitt einer solchen Leiterbahn kann hierbei viel flexibler an die Rahmenbedingungen, die durch den beschränkten Bauraum vorgegeben werden, angepasst werden. Insbesondere ist es möglich, den Querschnitt der Leiterbahnen als Rechteck mit einer niedrigen Höhe auszuführen, wobei sich die Höhe hier in der Dimension senkrecht zum Untergrund befindet.
Die Realisierung einer Sensorwicklung mittels Leiterbahnen auf Leiterplatten ermöglicht es, die Höhe der Sensorwicklung im Vergleich zu herkömmlichen, beispielsweise auf Hochfrequenzlitzen basierenden Wicklungen signifikant zu reduzieren. Diese Form der Sensorwicklung benötigt daher weniger Bauraum insbesondere in der Dimension entlang der Wicklungsachse der Energieübertragungswicklung, die bezüglich des Bauraums am kritischsten ist. Auch das Herstellungsverfahren einer auf Leiterplatten basierenden Sensorwicklungen ist einfacher im Vergleich zu herkömmlichen Sensorwicklungen mit gewickelten Hochfrequenzlitzenleitern.
Bevorzugt ist, dass die Energieübertragungswicklung thermisch an eines der mindestens einen Flussführungselemente angebunden ist und dass das mindestens eine Flussführungselement thermisch an eine Kühleinrichtung, bevorzugt an eine Kühlplatte und/oder an eine metallische Abschirmung angebunden ist.
Darunter, dass eine Komponente an eine andere thermisch angebunden ist, wird verstanden, dass diese beiden Komponenten entweder direkt miteinander verbunden sind, sich also direkt berühren, oder über gut wärmeleitende Festkörper miteinander verbunden sind. Zwischen den beiden Komponenten können sich also ein oder mehrere Schichten oder sonstige Festkörper wie beispielsweise, wärmeleitende Zwischenschichten, ein Thermisches Interface Material (TIM), Metallkörper oder -bleche, gut wärmeleitende Klebstoffe etc. befinden. Insbesondere sollte die Wärmeleitung zwischen den beiden Komponenten bevorzugt im Bereich von 0,1 - 1,0 K/W liegen.
Um entstehende Abwärme von den verschiedenen Komponenten einer induktiven Ladeeinrichtung abzuführen, kann eine Kühleinrichtung, bevorzugt eine Kühlplatte verwendet werden. Eine solche Kühlplatte kann von einem Fluid durchströmt sein und aufgenommene Abwärme an dieses Fluid abgeben. Alternativ kann eine Kühlplatte massiv ausgeführt sein und die aufgenommene Abwärme auch an die Umgebungsluft, beispielsweise durch Kühlrippen und/oder einen Wärmeübertrager abgeben.
Die Kühlplatte kann aus Metall, insbesondere aus Aluminium ausgeführt sein.
Beim induktiven Laden entstehen starke magnetische und elektromagnetische Felder. Damit diese im Fahrzeug keine elektrischen Bauteile stören oder zerstören, oder durch Erwärmung schaden im Fahrzeug anrichten, müssen diese abgeschirmt. Hierfür kann eine metallische Abschirmung verwendet werden.
Als metallische Abschirmung kann ein metallisches Blech, beispielsweise ein Aluminiumblech verwendet werden. Es ist aber auch möglich die Abschirmung etwas dicker als Abschirmplatte auszuführen.
Die metallische Abschirmung kann gleichzeitig als Kühlplatte dienen. Hierfür ist die Version als etwas dickere Abschirmplatte besser geeignet.
Es ist wichtig, dass die zu kühlenden Komponenten thermisch gut an die Kühlplatte angebunden sind.
Thermisch angebunden bedeutet hierbei, dass die erwähnten Komponenten sich in thermischem Kontakt befinden, also ein thermischer Austausch zwischen ihnen über eine möglichst gut wärmeleitende Verbindung möglich ist.
Der thermische Pfad führt hierbei von der Energieübertragungswicklung über das mindestens eine Flussführungselement zur Kühlplatte. So können die Abwärme der Energieübertagungswicklung und des mindestens einen Flussführungselements an die Kühlplatte abgeführt werden. Da um das mindestens eine Flussführungselement bereichsweise die Sensorwicklungen angeordnet sein kann, ist es wichtig, dass diese Sensorwicklungen den thermischen Pfad möglichst wenig stören. Dafür ist insbesondere bei einer Ausführung der Sensorwicklung auf Leiterplatten darauf zu achten, dass die Fläche an thermisch isolierendem Leiterplattenmaterial möglichst geringgehalten wird.
Ganz allgemein muss die Kühleinrichtung nicht als Kühlplatte ausgeführt sein, sondern kann jeglicher Körper, der für eine aktive oder passive Kühlung verwendet wird, sein.
In einer bevorzugten Variante weist mindestens eine der mindestens einen Leiterplatten in einem Längsbereich der Leiterplatte eine geringere Breite auf als in einem Kontaktbereich der Leiterplatte.
Hier ist der Längsbereich einer Leiterplatte der Bereich, der entlang der radialen Längsrichtung der Sensorwicklung verläuft. Der Kontaktbereich der Leiterplatten befindet sich dabei an den beiden Enden des Längsbereichs der Leiterplatten. Hier ist es möglich, die Leiterbahnen von verschiedenen Leiterplatten miteinander zu kontaktieren.
Die Breite muss hierbei in dem Längsbereich nicht durchgehend verringert sein. Es kann auch sein, dass die Breite nur abschnittsweise verringert ist, oder dass lediglich entlang der Breite bestimmte Bereiche ausgespart sind. Entscheidend ist bei dieser Variante, dass Leiterplattenmaterial eingespart wird, indem die Leiterplatten nicht entlang des Längsbereich komplett in voller Breite aus Leiterplattenmaterial realisiert sind.
Durch diese Form wird das Material an isolierenden Leiterplatten auf ein Minimum beschränkt. Da das isolierende Leiterplattenmaterial auch thermisch schlecht leitfähig ist, kann mit dieser optimierten Form mehr Abwärme von den verschiedenen Komponenten der induktiven Ladeeinrichtung abgeführt werden.
Des Weiteren ist es möglich, dass nur einer der beiden Kontaktbereiche im Vergleich zum Längsbereich verbreitert ist und der andere Kontaktbereich in gleicher Breite wie der Längsbereich ausgeführt wird oder sogar zum Ende hin zuläuft.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die erste Sensorwicklung und die zweite Sensorwicklung aus oberen Leiterbahnen auf einer oberen Leiterplatte und aus unteren Leiterbahnen auf einer unteren Leiterplatte.
Die Leiterbahnen auf der oberen Leiterplatte können so mit den Leiterbahnen auf der unteren Leiterplatte verbunden werden, dass eine spiralförmige Wicklung entsteht.
Die obere Leiterbahn kann hierbei vorwiegend oberhalb eines oder mehrerer Flussführungselemente angeordnet sein und die untere Leiterbahn hauptsächlich unterhalb eines oder mehrerer Flussführungselemente angeordnet sein.
Die Begriffe „oberhalb“ und „unterhalb“ bzw. „obere“ und „untere“ beziehen sich auf die Anordnung einer induktiven Ladeeinrichtung, die sich hauptsächlich parallel zum Untergrund erstreckt. Sollte eine Ladeeinrichtung beispielsweise parallel zu einer Wand angeordnet sein, so sind die Begriffe weiterhin im Sinne von „auf der einen Seite der Flussführungselemente“ und „auf der anderen Seite der Flussführungselemente zu verstehen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
In einer Variante sind die oberen Leiterbahnen mit den unteren Leiterbahnen verlötet.
Bevorzugt sind die oberen Leiterbahnen mit den unteren Leiterbahnen über durchkontaktierte und/oder oberflächenverlötete Steckerleisten und Buchsenleisten verbunden.
Mit der Verwendung von Steckerleisten und Buchsenleisten ist es möglich, eine Verbindung ohne Verlöten der Leiterbahnen während des Zusammenbaus der induktiven Ladeeinrichtung herzustellen. Dies bietet erhebliche Vorteile bei der Herstellung.
Dies ist insbesondere bei der Variante mit den durchkontaktierten Stecker- und Buchsenleisten der Fall.
Die Verwendung von Steckerleisten und Buchsenleisten kann aber, bei Verwendung von oberflächenmontierten bzw. oberflächenverlöteten (surface mounted device, SMD) Steckerleisten und Buchsenleisten auch mit einem Lötprozess einhergehen, der jedoch deutlich einfacher ist als ein Lötprozess ohne entsprechende Steckvorrichtungen.
In einer alternativen bevorzugten Variante sind die oberen Leiterbahnen mit den unteren Leiterbahnen über flexible Leiterplatten verbunden.
Hierbei können die oberen Leiterplatten und die unteren Leiterplatten weiterhin als starre Leiterplatten ausgeführt sein. Die flexiblen Leiterplatten sorgen für die Verbindung über die senkrechten Stirnseiten und vervollständigen somit die Wicklung für die Spule um das mindestens eine Flussführungselement. Somit entsteht eine Kombination aus starren und flexiblen Leiterplatten. Diese Kombination wird auch als Starrflex-Leiterplatten bezeichnet. Auch das ist eine Variante, die eine einfachere und geeignetere Herstellung ermöglicht als das Verlöten vor Ort.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die oberen Leiterplatten miteinander verbunden. Bevorzugt sind hierbei die oberen Leiterplatten als eine gemeinsame obere Leiterplatte ausgebildet. Da die Leiterplatten selbst nur die nichtleitende Basis für die eigentlichen Leiterbahnen darstellen wird hierdurch keinerlei Verbindung zwischen den verschiedenen Sensorwicklungen hergestellt, welche die elektromagnetischen Eigenschaften dieser beeinflusst. Dadurch, dass die oberen Leiterplatten als eine gemeinsame Leiterplatte zusammengefasst sind, kann ein mechanisch deutlich stabileres Bauteil hergestellt werden und auch das Montieren von hier nur einem Bauteil statt einer oberen Leiterplatte je Sensorwicklung ist deutlich einfacher. Über eine solche gemeinsame obere Leiterplatte ist es auch einfacher die Sensorwicklungen elektrisch miteinander zu verschalten, beispielsweise sie in Reihe zueinander oder parallel zueinander zu verschalten. Dadurch müssen weniger Verbindungsleiter zu einer weiter entfernten Elektronikeinrichtung geführt werden. In dieser Variante kann der Bereich um das Zentrum der Sensorwicklung ausgespart werden, damit hier weiterhin Stützelemente angeordnet werden können. In diesem Fall ist dann die gemeinsame obere Leiterplatte in der Mitte ringförmig ausgebildet.
Eine weitere Möglichkeit ist, dass die oberen Leiterplatten an einem inneren Leiterplattenring geklipst werden und somit untereinander verbunden sind. Mit klipsen ist hierbei gemeint, dass eine lösbare Verbindung zwischen den oberen Leiterplatten und dem Leiterplattenring durch Einhaken bzw. Festklemmen bzw. Aufstecken geschaffen wird.
Die erste Sensorwicklung und/oder die zweite Sensorwicklung kann elektrisch mit einer Elektronikeinrichtung verbunden sein. Die Elektronikeinrichtung kann vorteilhaft an oder in der Nähe der Abschirmung und/oder der Kühlplatte angeordnet sein. Die Elektronikeinrichtung kann hierbei die Weiterverarbeitung und/oder die Auswertung der Sensorsignale aus den Sensorwicklungen übernehmen. Hierfür können die zur Verbindung der Sensorwicklung mit der Elektronikeinrichtung nötigen Verbindungsleitungen durch weitere Bauteile wie beispielsweise eine Abschirmung und/oder durch die Kühlplatte geführt werden. Dieser durchgeführte Teil der Verbindungsleitung kann analog zum Kontaktbereich der Sensorwicklung in Form von Stiftleisten oder in Form von flexiblen Leiterbahnen realisiert werden. Es kann vorteilhaft sein, die Anzahl der nötigen Durchführungen zu reduzieren. Dies kann erreicht werden, indem zwei oder mehrere der Sensorwicklungen in Reihe geschaltet werden. Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere Verbindungsleitungen gebündelt durch eine Durchführung geführt werden.
In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform sind die erste Sensorwicklung und die zweite Sensorwicklung als Litze, insbesondere als Hochfrequenzlitze oder als Draht ausgebildet.
Eine Hochfrequenzlitze besteht aus mehreren zueinander isolierten Drähten. Dies bietet Vorteile, da bei hohen Frequenzen der Strom hauptsächlich nahe der Oberfläche eines Leiters fließt und durch die Realisierung mit vielen Einzelleitern möglichst viel Leiteroberfläche zur Verfügung steht.
Als Draht wird hierbei die Realisierung als isolierter Einzeldraht, der dann ebenfalls in Form von einer Mehrzahl von Windungen gewickelt wird, bezeichnet. Ein Vorteil daran die Sensorwicklungen als Hochfrequenzlitze oder als Draht auszuführen, ist, eine bewährte und einfache Herstellungsweise.
Für diese Ausführungsform kann eine zusätzliche mechanische Stützstruktur verwendet werden, damit die Hochfrequenzlitze bzw. der Draht nicht auf dem Flussführungselement verrutscht.
Alternativ ist es möglich, die Hochfrequenzlitze oder den Draht mit dem mindestens einen Flussführungselement zu verkleben, um ein Verrutschen zu verhindern.
Es kann auch eine Abstandhalterstruktur verwendet werden, die einen definierten Abstand zwischen den einzelnen Windungen der Sensorwicklung sicherstellt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigt, jeweils schematisch

1 eine stark vereinfachte Darstellung eines Fahrzeugs mit einer induktiven Ladeeinrichtung,
2 eine Schnittdarstellung einer induktiven Ladeeinrichtung für ein Fahrzeugladesystem,
3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung,
4 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung bei einem anderen Ausführungsbeispiel,
5 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,
6 eine perspektivische Darstellung einer Sensorwicklung um ein Flussführungselement angeordnet,
7 eine perspektivische Darstellung einer alternativen Sensorwicklung um ein Flussführungselement angeordnet,
8 eine Schnittdarstellung der Sensorwicklung aus 7 entlang der Schnittlinie VIII,
9 eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer erfindungsgemäßen induktiven Ladeeinrichtung mit entsprechendem thermischem Pfad,
10 Draufsicht auf zwei Versionen von Leiterplatten für Sensorwicklungen,
11 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung bei einem alternativen Ausführungsbeispiel,
12 eine perspektivische Darstellung einer alternativen Sensorwicklung mit Stift- und Buchsenleisten um ein Flussführungselement angeordnet,
13 eine Draufsicht auf obere Leiterplatten für Sensorwicklungen für eine erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung bei einem weiteren Ausführungsbeispiel.
14 eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer erfindungsgemäßen induktiven Ladeeinrichtung mit einer Durchführung von Leitungen durch eine Abschirmung und/oder Kühlplatte
15 eine Schnittdarstellung durch einen Teil eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen induktiven Ladeeinrichtung.

Wird in den Figuren ein Teil mit durch Komma getrennten Bezugszeichen bezeichnet, so bedeutet dies, dass beide Beschreibungen auf den konkreten bezeichneten Teil zutreffen. In 1 bedeutet 1,1a beispielsweise: Hierbei handelt es sich um eine induktive Ladeeinrichtung und es handelt sich ebenso um eine mobile induktive Ladeeinrichtung.
1 zeigt eine mobile induktive Ladeeinrichtung 1a , die an einem Fahrzeug 2 mit einem Energiespeicher 3 angeordnet ist und über einer stationären induktiven Ladeeinrichtung 1b positioniert ist. Im Betrieb kann von der stationären induktiven Ladeeinrichtung 1b Energie an die mobile induktive Ladeeinrichtung 1a übertragen werden und der Energiespeicher des Fahrzeuges 3 hierdurch geladen werden.
Die mobile induktive Ladeeinrichtung 1a und die stationäre induktive Ladeeinrichtung 1b bilden zusammen bzw. sind Teil eines Fahrzeugladesystems 8. Prinzipiell ist es auch möglich, das Fahrzeugladesystem 8 bidirektional zu betreiben. Dabei kann zeitweise Energie von der mobilen induktiven Ladeeinrichtung 1a an die stationäre induktive Ladeeinrichtung 1b übertragen werden. Die in 1 auf dem Untergrund angeordnete stationäre induktive Ladeeinrichtung 1b kann alternativ auch in der Fahrbahn versenkt angeordnet sein (hier nicht gezeigt). Bei einer versenkten Anordnung kann die induktive Ladeeinrichtung 1b von bestimmten Schichten der Fahrbahn überdeckt werden oder aber bündig mit der Fahrbahnoberfläche abschließen.
2 zeigt einen seitlichen Schnitt durch eine induktive Ladeeinrichtung 1,1a die mehrere Flussführungselemente 5 sowie eine Energieübertragungswicklung 4,4a beinhaltet und an einem Fahrzeug 2 montiert ist.
Eine entsprechende Anordnung besteht für eine stationäre induktive Ladeeinrichtung 1b, nur das diese statt an einem Fahrzeug 2 auf einem Untergrund angeordnet ist (nicht gezeigt).
3 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung 1. Es kann sich hierbei um eine mobile induktive Ladeeinrichtung 1a oder eine stationäre induktive Ladeeinrichtung 1b handeln. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind acht Flussführungselemente 5 gezeigt, die radial um das Zentrum 7 der Energieübertragungswicklung 4 in der Ebene angeordnet sind. Zwischen den Flussführungselementen 5 sind schmale Spalte 27. Die Spalte verlaufen ebenfalls radial um das Zentrum 7, somit verlaufen die Spalte annäherungsweise in Hauptrichtung der Magnetfeldlinien (hier drei Magnetfeldlinien 14 symbolisch angedeutet), die sich bei einer Energieübertragung in den Flussführungselementen 5 einstellt. Die Energieübertragungswicklung 4, welche in der Draufsicht durch die Flussführungselemente 5 verdeckt wird, ist gestrichelt angedeutet. Die Energieübertragungswicklung 4 ist hier eine Flachspule 10. Um eines der Flussführungselemente 5 ist eine ersten Sensorwicklung 9,9a angeordnet und um ein anderes Flussführungselement 5 ist eine zweiten Sensorwicklung 9,9b angeordnet. Die Sensorwicklungen sind hier als Solenoid auch Zylinderspule genannt ausgebildet. Die erste Sensorwicklung 9a ist achsensymmetrisch zur zweiten Sensorwicklung 9b bzgl. der Längsrichtung des Fahrzeugs 6 angeordnet. Die erste Sensorwicklung 9a besitzt eine erste radiale Längsrichtung 11a und die zweite Sensorwicklung 9b besitzt eine zweite radiale Längsrichtung 11 b. Der Winkel 12 zwischen der ersten radialen Längsrichtung 11a und der Längsrichtung 6 des Fahrzeugs 2 ist zumindest annähernd gleich groß wie der Winkel 13 zwischen der zweiten radialen Längsrichtung 11b und der Längsrichtung des Fahrzeugs. Die erste radiale Längsrichtung 11a und die zweite radiale Längsrichtung 11b schneiden bzw. kreuzen sich zumindest annähernd im Zentrum 7 der Energieübertragungswicklung 4. Die erste radiale Längsrichtung 11a und die zweite radiale Längsrichtung 11b verlaufen radial vom Zentrum 7 der Energieübertragungswicklung 4 nach außen.
Beim Ladevorgang ist das Fahrzeug 2 über der stationären induktiven Ladeeinrichtung 1b positioniert und Energie wird an die induktive Ladeeinrichtung 1a übertragen. Die Flussführungselemente 5 übernehmen dabei die Funktion der Flussführung. In ihnen verlaufen im Ladezustand die Feldlinien des magnetischen Feldes annäherungsweise in radialer Richtung. In 3 sind symbolisch drei Magnetfeldlinien 14 angedeutet. Da die erste radiale Längsrichtung 11a und die zweite radiale Längsrichtung 11b hier ebenfalls radial und somit zumindest annähernd parallel zu den Magnetfeldlinien 14 ausgerichtet sind wird hier nur verhältnismäßig wenig bis gar keine Spannung in die ersten Sensorwicklung 9a und in die zweite Sensorwicklung 9b induziert. Dies ist wichtig, da es bei den hohen Leistungen der Energieübertragung und somit hohen Flussdichten sonst leicht zu einer Zerstörung der Sensorwicklungen kommen könnte. Ein Zusatzaufwand zur Verhinderung der Zerstörung der Anordnung ist damit auch nicht notwendig.
In 4 und 5 werden aus Übersichtlichkeitsgründen nicht alle bereits gezeigten Elemente bzw. Bauteile erneut mit Bezugszeichen bezeichnet. Die in diesen Figuren nicht mehr mit einem separaten Bezugszeichen bezeichneten Elemente bzw. Bauteile sind so zu verstehen, wie in den bisherigen Figuren beschriftet. 4 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen induktiven Ladeeinrichtung 1. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel aus 3 verläuft hier die erste Sensorwicklung 9a um zwei Flussführungselemente 5 die sich bzgl. des Zentrum 7 der Energieübertragungsspule 4 diagonal gegenüber liegen. Die zweite Sensorwicklung 9b ist entsprechend um zwei weitere Flussführungselemente 5, die sich ebenfalls bzgl. des Zentrums 7 diagonal gegenüberliegen, gewickelt. Hier kreuzen sich die erste Sensorwicklung 9a und die zweite Sensorwicklung 9b annähernd im Zentrum 7 der Energieübertragungsspule 4.
5 zeigt eine Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen induktiven Ladeeinrichtung 1. Hier sind vier Sensorwicklungen 9a, 9b, 9c und 9d mit vier radialen Längsrichtungen 11 a, 11b, 11c, 11d vorhanden. Jede Sensorwicklung ist um ein anderes Flussführungselement 5 angeordnet. Jeweils zwei der Flussführungselemente liegen sich bezüglich des Zentrums 7 der Energieübertragungsspule 4 diagonal gegenüber. Zusammen bilden die vier Sensorwicklungen 9a, 9b, 9c und 9d auch wieder eine kreuzförmige Anordnung. Ein Vorteil gegenüber der Anordnung aus 4 ist, dass hierbei der Bereich um das Zentrum 7 der Energieübertragungsspule 4 ohne Sensorwicklung 9 ausgeführt ist. So können hier weiterhin mechanisch notwendige Stützelemente (nicht gezeigt) angeordnet werden.
6 zeigt nun ein Flussführungselement 5. Um dieses Flussführungselement ist eine Sensorwicklung 9 angeordnet. Sie ist als Kupferlitze 15 ausgeführt.
7 zeigt in einer perspektivischen Ansicht und 8 in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie VIII aus 7 eine alternative Ausführungsform eines Flussführungselements 5 mit einer Sensorwicklung 9. Hierbei ist die Sensorwicklung 9 in Form einer Leiterplatte 16 mit Leiterbahnen 17 ausgeführt.
Die oberen Leiterbahnen 17a auf der oberen Leiterplatte 16a sind mit den unteren Leiterbahnen 17b auf der unteren Leiterplatte 16b in der Form verbunden, dass sie eine durchgehende Wicklung bilden.
In 9 ist die thermische Anbindung der verschiedenen Bauteile an eine Kühlplatte 18 und/oder eine metallische Abschirmung 26 gezeigt. Diese Kühlplatte 18 bzw. diese metallische Abschirmung 26 ist in allen bisherigen Ausführungsbeispielen aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigt worden, kann aber bei allen bisherigen und nachfolgenden Ausführungsbeispielen vorhanden sein. Die Kühlplatte 18 kann massiv ausgeführt, als dünnes Blech realisiert sein, oder fluiddurchströmt sein. Die Kühlplatte 18 kann zusätzlich die Funktion der metallischen Abschirmung 26 übernehmen oder als separates Bauteil ausgeführt sein. Es kann auch nur eine Kühlpatte 18 oder nur eine metallische Abschirmung 26 vorhanden sein. Die Energieübertragungswicklung 4 gibt ihre Wärme über die untere Leiterplatte 16b an das Flussführungselement 5 weiter. Hier wird die Wärme, zusammen mit der dort entstandenen Wärme über die obere Leiterplatte 16a zur Kühlplatte 18 bzw. zur metallischen Abschirmung 26 geführt. Da die Leiterplatten 16 keine sehr gute Wärmeleitfähigkeit haben, ist es wichtig, dass das Leiterplattenmaterial nur dort eingesetzt wird, wo es nötig ist.
Daher zeigt 10 zwei verschiedene Möglichkeiten einer optimierten Form einer Leiterplatte 16. Die Breite der Leiterplatte 19 ist im Längsbereich 20 der Leiterplatte deutlich geringer als im Kontaktbereich der Leiterplatte 21. Der Längsbereich 20 der Leiterplatte ist der Bereich, der entlang der Oberseite oder der Unterseite der Flussführungselemente 5 verläuft. Im rechten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich einer der beiden Kontaktbereiche 21 mit einem halbkreisförmigen, zulaufenden Ende ausgeführt.
Die bisherigen Ausführungsbeispiele zeigten stets Flussführungselemente 5, die keine Unterbrechungen entlang der Magnetfeldlinien, welche sich während des Ladevorgangs in radialer Richtung einstellen, aufwiesen. Die Lücken zwischen den Flussführungselementen wie in 3 bis 7 gezeigt verlaufen immer ebenfalls radial. Dies ist bezüglich der Führung des Magnetfeldes bevorzugt.
Aus herstellungstechnischen Gründen sind aber auch rechteckige Flussführungselemente 5, wie in 11 gezeigt denkbar. Hier verlaufen die Spalte 27 allerdings nicht parallel zur Richtung der sich in den Flussführungselementen 5 einstellenden Magnetfeldlinien. Auch hier ist ein Anordnen der Sensorwicklungen 9a und 9b um die Flussführungselemente 5 möglich, wobei sich auch hier die Sensorwicklungen 9a und 9b zumindest annähernd im Zentrum 7 der Energieübertragungswicklung kreuzen. In dieser Ausführungsform wird für beide Sensorwicklungen 9a und 9b dieselbe Leiterplatte verwendet. Die Leiterbahnen der jeweiligen Sensorwicklungen 9a und 9b befinden sich in verschiedenen „Layern“ der Leiterplatte und kreuzen sich daher auch hier, ohne einen Kurzschluss zu erzeugen. In 11 besitzt außerdem die Energieübertragungswicklung 4 eine rechteckähnliche Form.
12 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der Anordnung einer Sensorwicklung 9 um ein Flussführungselement 5. Auch hier wird die Sensorwicklung 9 aus Leiterbahnen 17 auf Leiterplatten 16 gebildet. Die Verbindung zwischen den oberen Leiterbahnen 17a auf der oberen Leiterplatte 16a und den unteren Leiterbahnen 17b auf der unteren Leiterplatte 16b erfolgt hierbei durch Stiftleisten 22 und Buchsenleisten 23.
13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hier sind lediglich die oberen Leiterplatten 16a für die Sensorwicklungen 9a, 9b, 9c und 9d für eine induktive Ladeeinrichtung 1 gezeigt. Hierbei sind vier obere Leiterplatten 16a für vier Sensorwicklungen 9a, 9b, 9c und 9d gezeigt. Hierbei sind jedoch die oberen Leiterplatten 16a im Bereich des Zentrums 7 der Energieübertragungswicklung 4 ringförmig miteinander verbunden. Dies hat herstellungstechnische Vorteile. Bei dieser Ausführungsform ist es außerdem weiterhin möglich, dass in der Mitte der Sensorwicklung mechanische Stützen angebracht werden.
14 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Teil einer erfindungsgemäßen induktiven Ladeeinrichtung mit einer Durchführung von Leitungen 24 durch eine Abschirmung 26 und/oder durch eine Kühlplatte 18 zu einer Elektronikeinrichtung 25. Es kann sich bei der Abschirmung 26 und der Kühlplatte 18 auch um dasselbe Bauteil handeln.
Die oberen Leiterbahnen 17a sind mit den unteren Leiterbahnen 17b in der Art um ein Flussführungselement 5 angeordnet und miteinander verbunden, dass sie eine Sensorwicklung 9 bilden. Diese Sensorwicklung 9 wird von einer Elektronikeinrichtung 25 über zwei elektrische Leitungen je Sensorwicklung zur Auswertung verbunden. Diese Leitungen sind auf der oberen Leiterplatte 16a mit den oberen Leiterbahnen 17a verbunden. Oberhalb der Sensorwicklung 9 ist eine metallische Abschirmung 26 und/oder eine Kühlplatte 18 angeordnet. Die Elektronikeinrichtung 25 befindet sich auf oder oberhalb der metallischen Abschirmung 26 und/oder der Kühlplatte 18. Daher ist hier eine Durchführung der Leitungen 24 durch die metallische Abschirmung 26 und/oder eine Kühlplatte 18 nötig. Hierfür ist im vorliegenden Beispiel eine Aussparung in der metallischen Abschirmung 26 und/oder der Kühlplatte 18 ausgeführt und die Leitungen können durch die Aussparung durch die metallische Abschirmung 26 und/oder die Kühlplatte 18 geführt und oberhalb der metallischen Abschirmung 26 und/oder der Kühlplatte 18 mit der Elektronikeinrichtung 25 verbunden werden.
Es muss nicht für jeden Sensorwicklung 9 eine separate Durchführung der Leitungen 24 durch die Abschirmung 26 und/oder die Kühlplatte 18 realisiert werden. Es können auch mehrere Sensorwicklungen 9 miteinander - seriell oder parallel oder in einer Kombination - verschaltet werden und dann für diese mehreren Sensorwicklungen 9 nur eine Durchführung der Leitungen 24 realisiert werden.
15 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine alternative erfindungsgemäße induktive Ladeeinrichtung. Auch hier ist eine Sensorwicklung 9 aus Leiterbahnen 17 auf Leiterplatten 16 realisiert und um ein Flussführungselement 5 angeordnet.
Hierfür sind die oberen Leiterbahnen 17a auf einer oberen Leiterplatte 16a elektrisch mit den unteren Leiterbahnen 17b auf einer unteren Leiterplatte 16b verbunden. Hierbei ist die obere Leiterplatte 16a nicht direkt oberhalb des Flussführungselements 5 angeordnet und die untere Leiterplatte 16b nicht direkt unterhalb des Flussführungselements 5 angeordnet. Die Sensorwicklung 9 in Form der beiden Leiterplatten 16 umschließt hier auch noch die Abschirmung 26 und/oder die Kühlplatte 18 sowie die Energieübertragungswicklung 4. Die obere Leiterplatte 16a ist hier oberhalb der Abschirmung 26 und/oder die Kühlplatte 18 angeordnet. Die untere Leiterplatte 16b ist hier unterhalb der Energieübertragungswicklung 4 angeordnet.
Referenzliste

1: induktive Ladeeinrichtung
1a: mobile induktive Ladeeinrichtung
1b: stationäre induktive Ladeeinrichtung
2: Fahrzeug
3: Energiespeicher des Fahrzeuges
4: Energieübertragungswicklung
4a: Energieübertragungswicklung in mobiler induktiver Ladeeinrichtung
4b: Energieübertragungswicklung in stationärer induktiver Ladeeinrichtung
5: Flussführungselement
6: Längsrichtung des Fahrzeuges
7: Zentrum der Energieübertragungswicklung
8: Fahrzeugladesystem
9: Sensorwicklung
9a: erste Sensorwicklung
9b: zweite Sensorwicklung
9c: dritte Sensorwicklung
9d: vierte Sensorwicklung
10: Flachspule
11: radiale Längsrichtung
11 a: erste radiale Längsrichtung
11b: zweite radiale Längsrichtung
11 c: dritte radiale Längsrichtung
11 d: vierte radiale Längsrichtung
12: erster Winkel
13: zweiter Winkel
14: Hauptrichtung der Magnetfeldlinien
15: Litze
16: Leiterplatte
16a: obere Leiterplatte
16b: untere Leiterplatte
17: Leiterbahnen
17a: obere Leiterbahnen
17b: untere Leiterbahnen
18: Kühlplatte
19: Breite der Leiterplatte
20: Längsbereich der Leiterplatte
21: Kontaktbereich der Leiterplatte
22: Stiftleiste
23: Buchsenleiste
24: Durchführung der Leitungen
25: Elektronikeinrichtung
26: metallische Abschirmung optional mit Kühlfunktion
27: Spalt zwischen Flussführungselementen

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 102014202747 A1 [0002]

Claims

Induktive Ladeeinrichtung (1) für ein Fahrzeugladesystem (8) mit einer Energieübertragungswicklung (4) und mindestens einem Flussführungselement (5) und mindestens einer ersten Sensorwicklung (9a) und einer zweiten Sensorwicklung (9b), mit folgenden Merkmalen: - das Flussführungselement (5) ist geeignet, während einer Energieübertragung, welche zwischen einer weiteren induktiven Ladeeinrichtung (1) und der Energieübertragungswicklung (4) stattfindet, ein Magnetfeld zu führen und - die erste Sensorwicklung (9a) und die zweite Sensorwicklung (9b) sind um mindestens eins des mindestens einen Flussführungselements (5) angeordnet.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - es sich bei der induktiven Ladeeinrichtung (1) um eine mobile induktive Ladeeinrichtung (1a), welche an und/oder in einem Fahrzeug (2) angeordnet ist, handelt oder, dass - es sich bei der induktiven Ladeeinrichtung (1) um eine stationäre induktive Ladeeinrichtung (1b) handelt.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Sensorwicklung (9a) eine erste radiale Längsrichtung (11a) aufweist, - die zweite Sensorwicklung (9b) eine zweite radiale Längsrichtung (11 b) aufweist, - die erste radiale Längsrichtung (11a) in einem Winkel von 45° +/- 10°, bevorzugt in einem Winkel von 45°, zur Längsrichtung des Fahrzeugs (6) angeordnet ist, - die zweite radiale Längsrichtung (11b) in einem Winkel von 45° +/-10°, bevorzugt in einem Winkel von 45° zur Längsrichtung des Fahrzeugs (6) angeordnet ist und - sich die erste radiale Längsrichtung (11a) und die zweite radiale Längsrichtung (11b) in einem Winkel von 70°-110°, bevorzugt senkrecht, kreuzen.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Sensorwicklung (9a) eine erste radiale Längsrichtung (11a) aufweist und - die zweite Sensorwicklung (9b) eine zweite radiale Längsrichtung (11b) aufweist und - sich die erste radiale Längsrichtung (11a) und die zweite radiale Längsrichtung (11b) im Bereich der von der Energieübertragungswicklung (4) aufgespannten Fläche kreuzen.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3-4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste radiale Längsrichtung (11a) und die zweite radiale Längsrichtung (11b) zumindest annähernd im Zentrum (7) der Energieübertragungswicklung (4) kreuzen.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Ladeeinrichtung (1) mindestens vier Sensorwicklungen (9) aufweist, wobei - jeweils zwei an zueinander gegenüberliegenden Seiten des Zentrums (7) der Energieübertragungswicklung (4) angeordnet sind und - die vier radialen Längsrichtungen (11a, 11b, 11c, 11d) der vier Sensorwicklungen annähernd durch das Zentrum (7) der Energieübertragungswicklung (4) verlaufen und/oder - die vier radialen Längsrichtungen (11a, 11b, 11c, 11d) der vier Sensorwicklungen (9a,9b,9c,9d) jeweils mit der Längsrichtung des Fahrzeuges (6) einen Winkel von 45° +/- 10°, bevorzugt von 45° bilden.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3-6 dadurch gekennzeichnet, dass die erste radiale Längsrichtung (11a) und die zweite radiale Längsrichtung (11b) zumindest annähernd parallel zur Hauptrichtung der Magnetfeldlinien (14), die sich während der Energieübertragung im Flussführungselement (5) in dem von der Sensorwicklung überdeckten Bereich ausbildet, sind.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste radiale Längsrichtung (11a) und die zweite radiale Längsrichtung (11b) außerhalb des Zentrums (7) der Energieübertragungswicklung (4) kreuzen.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieübertragungswicklung (4) als eine Flachspule (10) ausgebildet ist und/oder die erste Sensorwicklung (9a) und die zweite Sensorwicklung (9b) als Solenoid ausgebildet sind.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Flussführungselemente (5) radial um das Zentrum (7) der Energieübertragungswicklung (4) angeordnet sind, wobei Spalte (27) zwischen den Flussführungselementen (5) ebenfalls radial verlaufen.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorwicklung (9a) und/oder die zweite Sensorwicklung (9b) durch Leiterbahnen (17), welche auf mindestens einer Leiterplatte (16) bevorzugt auf mindestens zwei Leiterplatten (16a, 16b), insbesondere auf mindestens einer oberen Leiterplatte (16a) und mindestens einer unteren Leiterplatte (16b), aufgebracht sind gebildet werden.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Energieübertragungswicklung (4) thermisch an eines der mindestens einen Flussführungselemente (5) angebunden ist und - das mindestens eine Flussführungselement (5) thermisch an eine Kühleinrichtung, bevorzugt eine Kühlplatte (18) und/oder an eine metallische Abschirmung (26) angebunden ist.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens einen Leiterplatten (16) in einem Längsbereich der Leiterplatte (20) eine geringere Breite (19) aufweist als in einem Kontaktbereich der Leiterplatte (21).
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11-13, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorwicklung (9a) und die zweite Sensorwicklung (9b) aus oberen Leiterbahnen (17a) auf der mindestens einen oberen Leiterplatten (16a) und aus unteren Leiterbahnen (17b) auf der mindestens einen unteren Leiterplatte (16b) bestehen.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Leiterbahnen (17a) mit den unteren Leiterbahnen (17b) verlötet sind.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Leiterbahnen (17a) mit den unteren Leiterbahnen (17b) über durchkontaktierte und/oder oberflächenverlötete Steckerleisten und Buchsenleisten verbunden sind
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Leiterbahnen (17a) mit den unteren Leiterbahnen (17b) über flexible Leiterplatten verbunden sind.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14-17 dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Leiterplatten (16a) miteinander verbunden sind, insbesondere als eine gemeinsame obere Leiterplatte (16a) ausgebildet sind.
Induktive Ladeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensorwicklung (9a) und die zweite Sensorwicklung (9b) als Litze, insbesondere als Hochfrequenzlitze (15) oder als Draht ausgebildet sind.