用于探测用于感应式能量传输的系统中的干扰体的设备和方法以及用于感应式能量传输的系统与流程

本发明涉及用于探测用于感应式能量传输的系统中的干扰体的设备和方法以及用于感应式能量传输的系统。

背景技术：

越来越多地建立从道路侧到车辆的例如用于给电驱动车辆的车辆电池充电的感应式能量传输作为用于插接连接的设置的替代，借助该感应式能量传输将静态产生的且经引导的电能向电驱动的车辆传输，以便引起车辆储能器的充电运行。这样的系统通常具有初级线圈单元，该初级线圈单元可以布置在道路侧。初级线圈单元例如可以集成到车道中或者安装在车道上的充电块中。此外，所述系统具有次级线圈单元，该次级线圈单元布置在车辆侧，尤其布置在车辆的下侧。

(典型地静态的)初级线圈单元与车辆侧单元之间的电感式耦合在感应式能量传输时在实际日常运行中恰好是有利的，并且具有相应高的可接受性；不仅在有线支持的能量传输时的附加的处理耗费和操作耗费，而且潜在的过渡电阻和机械负荷(直至可能的损耗)是基于线圈的感应式耦合的无线传输技术的急剧的(akut)或潜在的优点。

当前发展指出：超出可感应式传输典型地大约3kW或更大的轿车情况，无接触感应式能量传输的电功率已经达到20kW或更大。因此，这扇门对载重车辆或公共的人员短途交通车辆是敞开的，其中，直至95％甚至更高的高效率在能量传输时起补充的、促进可接受性的作用。

但是，两位数的千瓦范围中的无接触感应式能量传输需要大的线圈并且相应地需要大的作用面用于感应式能量传输，使得不仅存在如下要求：适当地将设有(接收侧的)线圈单元的车辆为了电感式耦合置于具有(静态的)初级线圈单元的电磁干涉上或中；也要保护具有分配给其的作用面的初级线圈单元免于环境影响、使用错误和操纵错误以及蓄意破坏，这些可能对正常的功率传输运行产生不利的影响。

这种问题提出金属的或能传导电磁的干扰体或者呈现电磁地有效地与所述初级侧的作用面相邻。通过初级线圈单元的按规定的激活，可能在不希望地放置的或电磁耦合的干扰体中通过涡流感应产生热量。

所述热量可以对用于感应式能量传输的系统产生不利的影响。干扰体例如可以通过所述热量具有不可预见的运动性能或者对于用户在接触时呈现不希望的热源。

相应地，不同的方案已经假定为由现有技术已知的，这种异物尤其在用于将能量传输到车辆上的初级线圈单元的干涉面或作用面上可靠地被识别，并且例如作为对这样的识别的反应要么要禁止能量传输要么要触发至少一个警报信号，该警报信号触发自动的或手动的干扰体移除。

通常的且假定为已知的解决路径在于：借助光学机构(例如通过在其他情况下已知的在可视光谱中的图像检测系统、替代地例如也可以通过红外光学的图像检测系统)探测相关的干扰体，通过这种干扰体探测器的合适的分析处理单元将无干扰的图像与干扰体状态进行比较并且在相应的偏差的情况下进行探测。分析处理中的仪器的和数据的简单性是这种方案的优点，同时，这种基于图像的探测器技术仅仅有限地适合于通用方案和变化的环境条件，因为一方面例如相关的(例如金属的)干扰体与另一方面不重要的干扰体或人工制品之间的区分在成像方法中不总是简单的。示例性地例如可能在外部运行中参照以关于感应式能量传输事实上不重要的片或这类环境影响加载作用面，在基于图像的干扰体探测器中然而经常可能导致警报状态。

用于实现干扰体探测器机构的替代的、同样假定由现有技术已知的方案在于：检测金属的或传导电磁的干扰体对于初级线圈单元与车辆侧的线圈单元之间的用于感应式能量传输且因此已经现存的经耦合的场的影响并且作为潜在的干扰状态分析处理。即相对于初级线圈单元与车辆侧的线圈之间的不受干扰的经耦合的能量传输运行，金属的干扰体会导致电磁场影响，该电磁场影响又会在检测和分析处理耦合状态时作为信号偏差是可探测的。

然而，这种方案还具有缺点或改善潜力：一方面，也因为作为相关的干扰体由其尺寸来说相对于初级线圈单元的所涉及的作用面是典型地小的，指向基于探测和分析处理所描述的耦合的探测的信噪比通常是微小的。换言之，这种探测技术要求干扰体有效的最小尺寸，以便能够实现可靠的探测，并且在此情况下附加地且潜在地不利地考虑：(具有几何指向的)干扰体的不是以必须的方式每个指向或位置都引起探测器信号。

用于根据检测初级线圈单元与车辆侧的线圈单元之间的耦合状态(或耦合状态的变化)来探测干扰体的假定为已知的且潜在地构成背景技术的磁场探测器技术的第二缺点在于：器技术的第二缺点在于：为了检测干扰体，初级侧的线圈单元必须是激活的，即例如为了引起感应式能量传输运行必须通电。然而，这例如关于与车辆的直接耦合之外的运行在能量上是低效的；另一方面，在激活仅仅在所述单元的具体的感应式干涉位置(并且那里已经有干扰体)时的假定为已知的探测时，电能加载直接触发本来应避免的错误功能。

因此，初级线圈单元与车辆侧的线圈单元之间的已经用于感应式能量传输现存的耦合的使用也表明为潜在地微小适合于在能量上高效地且以高的运行安全性确保在作用面上的干扰体的可靠探测。

GB 1222712.0(还没公布)揭示一种用于向车辆电感式传输能量的系统的安全系统。所述安全系统包括感应传感器系统，该感应式传感器系统包括多个探测绕组。还揭示所述感应式传感器系统包括至少一个励磁绕组。所述安全系统用于探测外来对象，所述外来对象布置在用于感应式能量传输的系统的初级绕组结构附近。

WO2013/189530 A1描述一种用于识别能量发送线圈范围中的导电异物的探测线圈构成单元，其中，所述探测线圈构成单元包括具有至少两个彼此反向的绕组的至少一个第一多极探测线圈。

DE 10 2012 205 283 A1描述一种用于感应式功率传输的设备，该设备包括具有初级线圈的初级单元和具有次级线圈的次级单元，并且在该设备中，初级线圈感应出初级单元与次级单元之间的传输区域中的传输磁场，并且该设备具有恰好数量的探测线圈元件，所述探测线圈元件成对地逆向缠绕并且构成探测器对。

技术实现要素：

提出如下技术问题：提出用于探测用于感应式能量传输的系统中的干扰体的设备和方法，该设备和方法改善探测，尤其提高探测速度、稳健性和探测可靠性。还提出如下技术问题：提出一种具有更高的运行安全性的用于感应式传输能量的系统。

在此，尤其提出一种改善的设备，该设备能被简单地搬运和分析处理，因此能够实现潜在地成本有利的适宜批量的制造并且附加地提出如下机会：以简单的方式改装或加装存在的设施。

所述技术问题的解决方案通过具有权利要求1、15和16的特征的主题得出。本发明的其他有利的构型由从属权利要求得出。

本发明能够实现用于不同种类汽车的所提出的主题的使用，所述汽车也包括公共车辆和其他电驱动车辆，例如也包括有轨车辆，也包括公共的人员短途交通以及用于货物运输目的和军事目的的车辆。

提出一种用于探测用于感应式能量传输——尤其向车辆感应式能量传输的系统中的至少一个干扰体的设备的设备。在此，所述干扰体可以称异物，尤其可以是金属的和/或传导电磁的干扰体。

所述用于感应式能量传输的系统包括用于产生功率传输电磁场的至少一部分的至少一个初级线圈单元，该初级线圈单元可以被称为初级绕组结构。

所述用于感应式能量传输的系统还可以包括用于接收由初级线圈单元产生的电磁场的至少一个次级线圈单元，该次级线圈单元也可以被称为次级绕组结构或车辆侧的线圈单元。

在此，功率传输场可以相应于由初级线圈单元产生的场或相应于由初级线圈单元产生的场与由次级线圈单元产生的场的叠加，该由次级线圈单元产生的场通过在接收由初级线圈单元产生的场时在次级线圈单元中所感应的电流来产生。

如以下还更详细阐述的那样，可以给初级线圈单元分配感应式作用面或感应式作用体积。初级线圈单元可以感应式地来与次级线圈单元耦合。所述设备还包括至少一个干扰体探测器机构，其中，所述至少一个干扰体探测器机构包括用于产生励磁场的至少一个励磁线圈机构和分配给该至少一个励磁线圈机构的至少一个探测器线圈机构。这可以意味着：探测器线圈机构这样构造和/或布置，使得励磁场的至少一部分能够通过探测器线圈机构接收。因此，探测器线圈机构取决于所接收的励磁场地例如可以产生输出电压。

在此，励磁线圈机构可以构造为单体线圈或者包括多个单体线圈。如果励磁线圈机构构造为单体线圈，则所述设备优选地包括多个这种励磁线圈机构。在此，探测器线圈机构也可以构造为单体线圈或者包括多个单体线圈。如果探测器线圈机构构造为单体线圈，则所述设备优选地包括多个这种探测器线圈机构。

干扰体探测器机构可以分配给初级线圈单元。干扰体探测器机构用于探测金属的和/或传导电磁的干扰体，尤其在作用面上或场有效地与作用面相邻，或者在作用体积中或场有效地与作用面相邻。干扰体探测器机构也可以分配给次级线圈单元。

干扰体探测器机构、尤其励磁线圈机构和探测器线圈机构与初级线圈单元分开地并且与次级线圈单元分开地构造。因此，干扰体探测器机构设有励磁线圈机构并且设有所分配的探测器线圈机构，所述励磁线圈机构和探测器线圈机构分开地并且因此附加地且独立于初级线圈单元地设置。

此外，励磁线圈机构和探测器线圈机构可以独立于初级线圈单元和/或次级线圈单元的激活状态，尤其独立于感应式传输运行地，可激活和/或可运行。因此，借助励磁线圈机构和探测器线圈机构实现的干扰体探测器机构可以独立于初级线圈单元与车辆侧线圈单元之间的感应式能量传输运行地可激活或可运行。这意味着：励磁线圈机构和所属的探测器线圈机构的(仅仅为了干扰体探测器目的设置且因此潜在地小功率的)运行例如可以持续地进行，即使在向车辆的功率传输的具体的能量传输运行(充电运行)之外也可以持续地进行。这积极地导致：干扰体探测可以在实际上任意时刻进行，因此，潜在地尤其也可以在车辆完全达到其用于与初级线圈单元感应式耦合的相对位置(＝充电位置)之前进行。相应地，可以借助本发明禁止潜在地充满危险的或充满干扰的功率激活状态，使得可以显著地改善感应式能量传输运行连同位于之前和位于之后的运行状态的运行安全性。

所述设备还包括至少一个分析处理机构，该分析处理机构用于检测所述至少一个励磁线圈机构与所述至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态和/或用于检测所述耦合状态的变化。所述分析处理机构例如可以分析处理所述至少一个探测器线圈机构的输出信号的至少一个特性——例如输出电压。

外来对象取决于耦合状态和/或耦合状态的变化地是可探测的。外来对象取决于输出信号的至少一个特性——尤其输出信号的时间变化过程地或输出信号的变化地例如是可探测的。

所述设备还包括至少一个补偿机构，该补偿机构用于考虑初级线圈单元和/或次级线圈单元对至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态——尤其电磁的或感应的耦合状态的电磁影响。在此，考虑意味着补偿。

这可以意味着：通过补偿机构，以上阐述的功率传输场对至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态的影响是可确定的和/或可降低的，尤其是可完全补偿的或可完全消除的。至少一个补偿机构可以是干扰体探测器机构的一部分。至少一个补偿机构尤其可以至少部分地通过分析处理机构来提供。

通过补偿机构，功率传输场的在由至少一个探测器线圈机构接收的场中的份额是可降低的，尤其是可完全补偿的或可完全消除的。替代地或累积地，通过补偿机构，由至少一个探测器线圈机构取决于所接收的功率传输场地产生的输出信号的份额是可降低的，尤其是可完全补偿的或可完全消除的。

替代地或累积地，通过补偿机构，功率传输场的在由至少一个探测器线圈机构所接收的场中的份额是可确定的。此外，替代地或累积地，通过补偿机构，由至少一个探测器线圈机构取决于所接收的功率传输场地产生的输出信号的份额是可确定的。

功率传输场的份额是可确定的或者探测器线圈机构的输出信号的份额——该份额由至少一个探测器线圈机构取决于所接收的功率传输场地产生——是可确定的可以意味着：进行份额的计算确定。尤其在所述情形下，补偿机构可以包括分析处理机构或者构造为用于计算确定的分析处理机构。

功率传输场的份额是可确定的或者探测器线圈机构的输出信号的份额——该份额由至少一个探测器线圈机构取决于所接收的功率传输场地产生——是可确定的一方面可以意味着：在计算确定所述份额后，所述份额是由相应的量——例如探测器线圈机构的输出信号可算出的或可滤出的。替代地，这可以意味着：在通过探测器线圈机构接收前或接收时——即在产生输出信号前尤其通过以上阐述的主动补偿降低功率传输场的份额。

可能的是：设置用于考虑初级线圈单元对至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态的电磁影响的第一补偿机构以及用于考虑次级线圈单元对至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态的电磁影响的其他补偿机构，其中，所述第一和其他补偿机构彼此独立地构造。

因此，本发明设置：为了干扰体探测的目的，所述分开的励磁线圈机构产生要通过探测器线圈机构检测的磁场，而为了初级线圈单元与次级线圈单元之间的感应式能量传输(功率传输)所产生的场在此不起作用。本发明有利地设置补偿机构，该补偿机构抑制所述无接触的功率传输场对根据本发明地探测至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态(或该耦合状态的变化)的可能的电磁影响。

如果产生功率传输场，则探测器线圈机构尤其附加于励磁场地也接收功率传输场。但是，功率传输场尤其基于探测器线圈机构的输出信号的变化可能给探测造成困难。因此，所提出的设备能够以有利的方式实现可靠的、快速的和稳健的干扰体探测。

在一种优选的实施方式中，所述至少一个补偿机构包括至少一个补偿线圈机构，其中，通过该补偿线圈机构能够产生补偿场，其中，通过该补偿场能够补偿由至少一个探测机构所接收的功率传输场的至少一部分。优选地，由至少一个探测机构所接收的功率传输场通过补偿场是可完全补偿的。

在此，励磁线圈机构可以构造为单体线圈或者包括多个单体线圈。如果探测器线圈机构构造为单体线圈，则所述设备优选地包括多个这种探测器线圈机构。

可补偿可以意味着：补偿场或补偿场的至少一部分份额被功率传输场叠加，其中，经叠加的补偿场具有相对于经叠加的功率传输场逆向的定向。优选地，经叠加的补偿场的强度与经叠加的功率传输场的强度没有偏差或者仅仅最大偏差一个预确定的量度。至少一个补偿机构尤其可以构造为补偿线圈单元。所述补偿线圈单元尤其可以这样布置和/或构造，使得通过补偿场，由至少一个探测机构所接收的功率传输场的至少一部分是可补偿的。补偿机构也可以独立于初级线圈单元和次级线圈单元地构造或者与初级线圈单元和次级线圈单元分开地构造。

例如可以这样运行初级线圈单元，使得产生功率传输场。在此，可以不运行所述至少一个励磁线圈机构，使得不产生励磁场(探测场)。基于功率传输场，至少一个探测器线圈机构将产生输出信号。则可以通过至少一个补偿机构这样产生补偿场，使得探测器线圈机构不再产生输出信号或者输出信号被降低到希望的程度。

通过由补偿线圈机构所产生的场的补偿也可以被称为主动补偿。

替代地或累积地，通过补偿线圈机构，功率传输场的至少一部分是可检测的。则取决于所检测的功率传输场地，补偿线圈机构可以产生输出信号——例如输出电压。则取决于所述输出信号地例如可以确定探测线圈机构的通过功率传输场所产生的输出信号的份额。则可以由探测线圈机构的输出信号计算出所述份额。由此，能够实现计算补偿。因此，受功率场限定的输出信号被存储并且随后被用于计算补偿。

由此，以有利的方式得出功率传输场对干扰体探测的影响的精确的且完全的补偿。

在另一种实施方式中，干扰体探测器机构的至少一部分、优选干扰体探测器机构整体、尤其至少一个励磁线圈机构和/或至少一个探测器线圈机构布置在初级线圈单元的作用面上或初级线圈单元的作用面处或者在初级线圈单元的作用体积中。至少一个探测器线圈机构也可以置在初级线圈单元的作用面上或初级线圈单元的作用面处或者在初级线圈单元的作用体积中。

在此，所述作用面可以表示道路表面的区段的面积或安装在道路表面上的充电块的面积，功率传输场的所有磁感线或确定的份额——例如80％、90％或95％的磁感线延伸穿过所述充电块。在此，作用体积可以表示如下体积：功率传输场的所有磁感线或确定的份额——例如80％、90％或95％的磁感线在该体积中走向。

优选地，干扰体探测器机构以优选扁平的的放置物形式和/或铺放物形式布置在作用面上和/或作用面处。扁平的可以意味着：干扰体探测器机构的高度在可以相应于功率传输场的主扩展方向的第一方向上上不超出确定的高度——例如1cm、2.5cm或5cm。在此，第一方向可以是垂直方向。优选地，干扰体探测器机构沿第一方向布置在初级线圈单元上方，其中，第一方向由初级线圈单元至次级线圈单元且因此由下向上定向。

在另一种实施方式中，干扰体探测器机构的至少一部分、优选干扰体探测器机构整体、尤其至少一个励磁线圈机构和/或至少一个探测器线圈机构布置在次级线圈单元的接收区域中。在此，延伸穿过接收区域的场由次级线圈单元接收。至少一个补偿机构也可以布置在次级线圈单元的接收区域中。

因此，干扰体探测器机构可以构造为移动式的。干扰体探测器机构尤其可以在次级线圈单元上布置在底侧，尤其在第一方向上在次级线圈下方。在所述情形下，干扰体探测器机构也可以以优选扁平的放置物形式和/或铺放物形式构造。

可以理解地也能够实现：第一干扰体探测器机构的至少一部分布置在初级线圈单元的作用面上或初级线圈单元的作用面处或者在初级线圈单元的作用体积中并且另一干扰体探测器机构的至少一部分布置在次级线圈单元的接收区域中。

干扰体探测器机构尤其这样布置：使得该干扰体探测器机构在初级线圈单元与次级线圈单元之间的确定地相对定位时尤其在后续还更详细阐述的充电位置中布置在这两个线圈单元之间。在预确定的定位中，初级线圈单元和次级线圈单元彼此这样具有相对姿态(Lage)和/或定位：使得能够实现所希望的感应式能量传输。

因此能够实现：不仅将根据本发明构型的干扰体探测器机构设置在初级线圈单元(或所属的作用面)处或初级线圈单元(或所属的作用面)上，而且将根据本发明构型的干扰体探测器机构安装在车辆侧，例如朝向静态耦合配对件方向安装在车辆侧的线圈单元下方。原则上甚至由本发明能够实现并且包括：在感应式耦合的两个配对件上都设置根据本发明的干扰体探测器机构。

在本发明的范畴内还存在，关于所希望的探测器性能地改变干扰体探测器机构的具体的物理安装位置。则在本发明的附加的扩展方案的范畴内有意义的是：将根据本发明构型的干扰体探测器机构例如在车辆侧并且在行驶方向上在(车辆侧的)线圈机构前这样设置，使得在通过达到彼此对准的相对位置发生用于功率传输的真正的感应式耦合前，发生根据本发明待引起的干扰体探测。以这种方式也进一步改善本发明的实现中的运行安全性。

在另一种实施方式中，至少一个励磁线圈机构和至少一个探测器线圈机构在构造为印制电路板的载体上以平面电感器形式实现。在另一种实施方式中，至少一个励磁线圈机构和至少一个探测器线圈机构在构造为印制电路板的载体上以平面电感器形式实现。所述载体可以优选地构造为共同的印制电路板，其中，所有线圈机构布置在该印制电路板上或该印制电路板中。

平面电感器例如可以通过一个或多个导体环(Leiterschleifen)构造，所述导线环基本上或精确地在一个平面中延伸。

因此，得到在制造技术上特别简单的且容易可重复生产的干扰体探测器机构构造，其中，励磁线圈机构以及探测器线圈机构构造在(在其他方面假定已知的)印制电路板上。为了所述目的，线圈或所属的绕组可以合适地作为平面绕组通过印制电路板的相应的图样(Bemusterung)构造。也因为以所述目的，可以将探测器线圈机构的优选的多个待设置的单体线圈合适地分开接通并且附加地也将励磁线圈机构为了初级线圈单元的待补偿的线圈场接通并且可以分开地分析处理，附加地扩展地提供：以双层印制电路板或多层印制电路板方式在印制电路板装置的不同的端面上或印制导线层上设置相应的平面绕组。补充地或替代地，可以借助在其他方面已知的敷镀通孔或类似措施进行复杂的接通。

因此，不同的平面绕组可以布置在印制电路板的不同的平面中——例如在表面上或内部印制导线层上。

在另一种实施方式中，所述至少一个励磁线圈机构和至少一个探测器线圈机构作为平面电感器构造在不同的导体层上和/或在所述共同的印制电路板的彼此对置的扁平侧上。

在另一种实施方式中，至少一个探测器线圈机构构造为多个彼此在印制电路板面上相邻的单体线圈。在此，探测器线圈机构可以通过单体线圈构造。在此，所述单体线圈可以以预确定的分组、尤其二维分组或预确定的矩阵布置彼此相邻地布置。相邻可以意味着：这些单体线圈不重叠。

替代地或累积地，至少一个探测器线圈机构构造为多个彼此至少部分地重叠布置的单体线圈。

至少一个探测器线圈机构构造为多个单体线圈也包括如下情形：设有分别构造为单体线圈的多个探测器线圈机构。

因此，探测器线圈机构的有利地多个的待设置的单体线圈可以以二维分组或以矩阵形式设置。所述根据本发明的补充地或替代地也可以设置彼此相邻的单体线圈的(部分的)重叠的扩展方案特别有利地适合于以定义的方式遮蔽或电磁地控制(beherrschen)面式的场。多个探测线圈的二维布置还有利地由一个或多个励磁线圈包围导致如下电磁耦合的磁场：该磁场相应于作用面的待探测的表面走向是平式的或者说面积上覆盖的。同时，以大规模的方式防止在作用面几何形状外的干扰场或发散场的不希望的产生。

在另一种实施方式中，至少一个励磁线圈机构构造为至少区段式地在边沿侧包围或包括探测器线圈机构的线圈，尤其构造为单体线圈或导体环。

可理解地也能够实现：励磁线圈机构构造为多个单体线圈。在此，励磁线圈机构可以通过单体线圈构造。至少一个励磁线圈机构构造为多个单体线圈也包括如下情形：设有分别构造为单体线圈的多个励磁线圈机构。

在此，包围可以意味着：在可以平行于由励磁线圈机构所包括的平面地定向的共同的投影平面中，探测器线圈机构布置在由励磁线圈机构——尤其在由单体线圈所包括的区域中。能够实现：励磁线圈机构完全或仅仅部分地包围或包括所有探测器线圈机构。

如果励磁线圈机构通过多个单体线圈——例如通过导线环构造的单体线圈构造，则单体线圈可以彼此相邻地布置。

单体线圈例如可以包括恰好一个探测器机构或恰好预确定数量的探测器线圈机构——尤其同样构造为单体线圈机构的探测器线圈机构。替代地，单体线圈包括一个预确定数量的探测器线圈机构的或任何预确定数量的探测器线圈机构的仅仅一个预确定的份额——例如一半或三分之一。

所有单体线圈还可以分别包围探测器线圈机构的相等的份额(对称包围)。替代地，所有或各个单体线圈可以包围探测器线圈机构的具有彼此不同大小的份额(非对称包围)。

因此能够实现：励磁线圈机构——尤其单体线圈完全不包围探测器线圈机构或者励磁线圈机构完全包围所选择的但不是所有的探测器线圈机构。

在另一种实施方式中，至少一个补偿机构布置在印制电路板上或印制电路板中。在此，补偿线圈机构可以构造为单体线圈或者包括多个单体线圈。在此，补偿线圈机构可以通过单体线圈构造。

补偿线圈机构尤其可以与励磁线圈机构和探测器线圈机构分开地构造。补偿线圈机构还可以分开地通过分析处理机构是可接通的。补偿线圈机构优选地这样布置，使得至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的电磁耦合状态不受补偿机构影响。

在另一种实施方式中，与励磁线圈机构在信号技术上连接的励磁信号产生机构产生具有1kHz至5MHz的频率范围中、尤其1kHz至500kHz频率范围中的一个或多个激励频率和或激励频率谱的励磁信号。励磁信号产生机构尤其可以连接在励磁线圈机构前。

可以进行处在作用面上或与作用面不希望地电磁耦合的干扰体的探测，其方式是：与探测器线圈机构在信号技术上连接的尤其连接在探测器线圈机构后的分析处理机构分析处理探测器线圈机构的输出信号。所述分析处理例如可以参照励磁线圈机构、尤其参照励磁信号进行。例如可以以(在其他方面假定已知的)差变换器方式进行确认：干扰体在多大程度上对励磁线圈机构与探测器线圈机构之间的耦合起作用。

在无干扰的理想情形下，所述线圈机构可以彼此不耦合或无耦合。在例如可以通过物理几何形状的合适构型和/或通过励磁线圈机构的和/或探测器线圈机构在线圈载体上的布置来实现。

补充地或替代地，所述无干扰耦合(或退耦合)的状态可以通过在分析处理中进行的信号处理合适的计算的或数字的求差发生。

探测也可以基于检测或分析处理励磁线圈机构与探测器线圈机构之间的通过干扰体引起的耦合性能变化。

通过设置在发送侧和接收侧的稳固的和专门仅仅为了探测目的所设置的线圈机构能够不仅实现探测敏感度(因此涉及适宜探测的信噪比)中的显著优点。也能够实现：实施相应的干扰体的种类、类型或尺寸的探测或分析处理。因此，干扰体例如是可表征的。干扰体的材料种类和/或尺寸例如尤其也可以是可确定的。

因此，本发明能够以有利的方式实现取决于相应的干扰体的种类和/尺寸地采取或引入反应措施。

这例如可以由如下方式进行：关于一个或多个信号参数来分析处理为了励磁线圈机构所产生的励磁信号与通过探测器线圈机构所产生的输出信号之间的在信号技术上的关系。

不同的干扰体尤其可以取决于尺寸和/或姿态和/或材料种类地影响在一个或多个频率上或在一个频率范围中的在信号技术上的关系。则可以有针对性地分析处理所述频率相关性。

在此，宽带的或针对多个在频谱方面不同的频率的信号分析处理是有利的。就此，也可以引起由初级线圈单元在其传输运行或充电运行中所产生的功率传输场中的有效的补偿。

尤其可以产生宽带的或频率选择性的励磁信号，其中，励磁信号的典型的频率谱处在大约10至500kHz范围中。但是，励磁信号尤其可以不具有预确定的激励频率范围中的频率，该激励频率范围包含初级线圈单元的激励信号的频率。但是，励磁信号尤其可以不具有预确定的激励频率范围中的频率，该激励频率范围包含初级线圈单元的激励信号的频率。因此例如能够实现：励磁信号包含激励频率范围的最低频率以下和/或激励频率范围的最高频率以上的一个或多个频率或一个或多个频率范围。激励频率范围尤其可以包含作为中间频率的初级线圈单元的激励频率并且具有预确定的最小量——例如20kHz。

所运行的初级线圈单元的关于探测而言可以产生干扰场的激励信号的在频谱方面的范围例如可以处在通常大约140kHz范围中，使得不仅通过这种(干扰)频谱以上的在频谱方面的分析处理而且通过这种(干扰)频谱以下的在频谱方面的分析处理能够实现用于干扰体探测器机构的输出信号的可靠的分析处理，而初级线圈单元的(功率强的)信号不使敏感的和高分辨率的干扰体探测变得困难。

就此而言所述探测的这种宽带的或频率选择性的实施通过补偿机构实现在感应式能量传输运行中现存的初级场的有效的隐没，使得在大约0.5qm至5qm的典型的作用面尺寸的情况下，硬币尺寸或更小的尺寸的干扰体是可探测的。

在另一种实施方式中，产生具有多个谱彼此间隔的激励频率的励磁信号。在此，最小和最大激励频率以最小100kHz，优选地以200kHz，进一步优选地以300kHz在频谱方面彼此间隔。各个激励信号的频率又可以以预确定的频率间距——例如10kHz、20kHz或50kHz彼此间隔。

替代地或累积地，产生在频谱方面至少100kHz宽的、优选在频谱方面至少200kHz宽的、进一步优选优选在频谱方面至少300kHz宽的激励频率范围。

在另一种实施方式中，这样构造分析处理机构用于检测和分析处理探测器线圈机构的输出信号，使得该输出信号谱在至少100kHz的频率范围上和/或对于多个彼此在频谱方面间隔的激励频率——例如对于以上阐述的激励频率是可分析处理的。在此，输出信号也可以被称为探测器信号。

在另一种实施方式中，至少一个分析处理机构构造用于检测和分析处理探测器线圈机构的输出信号的频率和/或相位和/或幅值。分析处理机构尤其构造用于检测和分析处理探测器线圈机构的输出信号的频率变化和/或相位变化和/或幅值变化。在此，频率变化和/或相位变化和/或幅值变化是随时间的变化。优选地，频率变化和/或相位变化和/或幅值变化是相对于参考信号的变化。

所述参考信号尤其是探测器线圈机构的如下输出信号：在不存在干扰体的情形下，在相同的励磁条件下、尤其在接收相同的励磁场的情况下产生该输出信号。替代地，参考信号可以是励磁信号。替代地或累积地，参考信号可以是另一探测器线圈机构的输出信号。

优选地，探测器信号的经组合的频率变化和/或相位变化和/或幅值变化是可分析处理的。

因此，例如可以分析处理励磁信号与输出信号之间的频率差和/或相位差和/或幅值差的出现，作为对干扰体的反应。频率和/或相位和/或幅值或其变化的确定也能够实现附加地以其材料特性、其在作用面上位置或定位和其可能的空间定向以及其尺寸来表征干扰体。

已经被证实的是：通过分析处理机构待分析处理的相位偏差和/或幅值变化能够实现干扰体的几何形状的确定。尤其差信号的频率或频率变化能够实现侵入深度的确定，由此，又可以确定干扰体的材料特性。

例如尤其可以以多个探测器线圈机构的以上所描述的布置来覆盖预确定的面——例如作用面或作用面的一部分或完全包含作用面的面。也可以覆盖次级线圈单元的接收区域中的预确定的面——例如接收面或接收面的一部分或完全包含接收面的面，其中，接收面可以是接收区域的在在朝上所阐述的第一方向的横截平面中的横截面。

在多个探测器线圈机构的情况下，多个输出信号(相应于相应的探测器单体线圈)是选择性地可分析处理的。因此产生的复杂的信号图案可以关于干扰体特性也关于其在作用面上或在作用面中的定位被分析处理。相应地还触发合适的补救反应，例如自动清洁作用面。

在另一种实施方式中，设置有至少一个补偿机构，该补偿机构构造用于考虑车辆对至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态的电磁影响。

在此，所述补偿机构相应于以上所阐述的补偿机构或者构造为附加的、例如专门的补偿机构。

优选地，补偿机构设置在设置用于励磁线圈机构和探测器线圈机构的印制电路板上或中。进一步优选地，补偿机构至少部分地通过分析处理机构实现。通过用于考虑车辆的电磁影响的补偿机构，车辆对至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态的电磁影响是可确定的和/或可降低的，尤其是可完全补偿的或可完全消除的。在此，以上实施针对主动补偿和计算补偿的接收相应地适用。

因此，本发明一方面能够考虑、尤其最小化功率传输场对至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态的影响。这包括考虑初级线圈单元和次级线圈单元的电磁影响。

这例如可以通过以上所阐述地产生宽带的和/或频率选择性的励磁信号以及通过对输出信号的相应分析处理来进行。在此，相应地可以通过分析处理机构的合适的构型实现补偿机构。

用于考虑电磁影响的尤其附加的补偿机构允许以有利的方式附加地考虑车辆自身的电磁影响(通过相应的电磁相关的车辆接地)。因此，这也可以被称为车辆补偿机构。

例如可以为了车辆的电磁影响的补充的或替代的补偿的目的设置一个或多个特定的附加线圈。该附加线圈可以与以上所阐述的补偿线圈机构分开地构成。但是附加线圈也可以通过以上所阐述的补偿线圈机构提供。

至少一个附加探测线圈可以几何地相邻地设置在具有励磁线圈机构和/或探测器线圈机构的线圈的共同的印制电路板上。替代地，然而至少一个附加探测线圈也可以以其他方式几何地、结构地和/或计算地来考虑。在此，相应的使用目的的框架条件给定尽可能起作用的补偿(或补偿需求)的预给定，其中，在本发明的范畴内则不仅仅初级线圈单元的影响的补偿是要确保的。

结果本发明以惊人简单的且有效的方式提出用于干扰体探测器机构的系统，该系统理想地以用于与功率配对件(也就是说初级线圈单元和/或车辆侧的线圈单元)中的一个连接的放置物方式或类似的模块将使用中的最高程度的灵活性与可维护性、可替换性和运行安全性结合在一起。相应地应期望：通过根据本发明的技术在解决开始时提出的问题的情况下，感应式能量传输的尤其也在功率范围中的使用方面和应用方面显著扩展并且附加的使用就此而言被提出。

还提出用于感应式能量传输的系统，其中，该系统包括用于产生电磁功率传输场的至少一部分的初级线圈单元以及用于接收由初级线圈单元所产生的电磁场的次级线圈单元。

根据本发明，所述系统包括用于以上所阐述的实施方式探测相应于外来对象的设备。

还给初级线圈单元分配感应式作用面和/或感应式作用体积，其中，所述用于探测的设备这样构造和/或布置，使得布置在作用面上或在作用体积中的外来对象或场有效地与作用面或作用体积相邻地布置的外来对象是可探测的。以上已经阐述过作用面和作用体积。以上所阐述的印制电路板尤其可以布置在作用面上或作用体积中。印制电路板尤其可以覆盖作用面的一部分或整个作用面。也能够实现：印制电路板覆盖完全包括作用面的面。

次级线圈单元可以是这样可安装到相对于作用面的相对位置中，使得初级线圈单元与次级线圈单元之间的感应式耦合可以引起功率传输，例如以便对车辆电池或牵引电池进行充电。所述相对位置也可以被称为充电位置。

在此，所述功率传输取决于干扰体探测器机构的运行和/或受干扰体探测器机构的运行影响。例如在已经探测到干扰体的情形下，可以防止功率传输和/或使功率传输无效。

干扰体探测器机构还可以这样设置在初级线圈单元与定位在充电位置中的次级线圈单元之间，使得能够实现在到达充电位置前通过车辆和/或在充电位置中尤其在作用面上探测干扰体。在此，所述充电位置表示能够实现初级线圈单元与次级线圈单元之间的具有预确定的特性的功率传输的相对位置和/或相对定位。

还提出用于探测用于感应式能量传输的系统中的至少一个干扰体的方法，其中，用于感应式能量传输的系统包括用于产生电磁功率传输场的至少一部分的至少一个初级线圈单元，其中，通过干扰体探测器机构的至少一个励磁线圈机构产生励磁场并且通过干扰体探测器机构的分配给至少一个励磁线圈机构的至少一个探测器线圈机构至少部分地接收该励磁场，其中，检测至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态和/或该耦合状态的变化，其中，取决于耦合状态和/或耦合状态的变化地探测外来对象。

还通过至少一个补偿机构考虑或补偿、尤其最小化、优选地完全补偿或消除初级线圈单元和/或次级线圈单元对至少一个励磁线圈机构与至少一个探测器线圈机构之间的耦合状态的电磁影响。

在此，本方法优选地通过根据以上所阐述的实施方式的或在本方法中所描述的实施方式的设备是可实施的。因此，也还描述借助根据以上实施方式的设备可实施的所有方法。

至少一个干扰体探测器机构尤其分开地由初级线圈单元构造。通过补偿机构降低功率传输场的在由至少一个探测器线圈机构所接收的场中的份额。替代地或累积地，通过补偿机构降低由至少一个探测器线圈机构取决于所接收的功率传输场地产生的输出信号的份额。

例如可以通过补偿机构产生以上所阐述的补偿场。也可以分析处理至少一个探测器线圈机构的输出信号的至少一个特性，尤其以上所阐述的幅值和/或频率和/或相位或幅值和/或频率和/或相位的同样以上所描述的变化。

还附加地确定异物的材料种类和/或异物的尺寸和/或异物相对于干扰体探测器机构的姿态。

在已经探测到干扰体的情形下，还可以防止功率传输和/或使功率传输无效和/或减弱功率传输。

附图说明

本发明的其他优点、特征和细节由优选的实施例的后续说明以及借助附图得出；附图示出：

图1示出根据本发明的具有根据本发明的优选实施方式的干扰体探测器机构的用于感应式能量传输的设备的示意性方框图；

图2示出用于共同设置在其上的励磁线圈机构和探测器线圈机构连同附加的补偿线圈机构的载体板的可能的线圈布局的示意性俯视图；并且

图3示出用于表明本发明在用于向车辆传递电能的示例性系统中的使用的示意视图。

具体实施方式

图1以示意性方框图示出主要的功能部件的结构和共同作用，所述功能部件在根据本发明的第一实施例的用于感应式能量传输的设备的范畴内实现根据本发明的干扰体探测器机构。

具体地，在构造为印制电路板的载体单元10上，励磁线圈机构12以两个大的环绕的导线环形式实现，就此而言在细节上参看根据图2的印制电路板的俯视图。

励磁线圈机构12包围四个作为探测器线圈机构14布置在2×2矩阵布置中的探测器线圈。因此，在一排中分别布置有两个探测器线圈机构14。在一排中，在一对探测器线圈机构14之间布置有用于补偿功率传输场的附加的构造为补偿线圈的补偿机构16。因此，用于能量传输的初级线圈单元18或次级线圈单元38的磁场影响或者车辆自身(图3中的附图标记20)的电磁材料的影响的磁场影响是可降低的，优选地是可消除的。

在此示出，第一励磁线圈机构12分别包括或覆盖第一排的探测器线圈机构14的仅仅一部分，尤其大约分别包括或覆盖第一排的探测器线圈机构14的一半。另一励磁线圈机构12分别包括第一排的探测器线圈机构14的剩余部分并且分别完全包括另一排的探测器线圈机构14或者覆盖该另一排的探测器线圈机构14。但是可理解地，其他布置也是可设想的。

如图2的印制电路板布局的示意性示图表示的那样，为了避免短路或相交()并且为了简化每个单个线圈或线圈绕组的可接通性，励磁线圈机构12布置在印制电路板10的扁平侧上，探测器线圈机构14或补偿线圈机构16布置在对置侧上并且相应地在边沿侧的接口区域22处是可接通的。

如图1的方框图表示的那样，借助信号产生单元24进行励磁线圈机构12的信号加载，该信号产生单元24构造用于产生大约10kHz至大约500kHz之间的频率范围中的宽带的励磁信号；在具体的实施例中，分别以最大100kHz在频谱中间隔地产生100kHz、120kHz、180kHz、200kHz、250kHz的频率上的单个频率信号。因此，产生相应的励磁场。

在接收侧，探测器线圈机构14及补偿线圈机构16与在电子分析处理机构25的范畴内所实现的信号检测和预处理单元26连接。所述功能部件以在其他方面已知的方式检测(同样宽带的)探测器线圈机构和补偿机构14、16中的通过励磁场所感应的信号，其中，所感应的信号也可以被称为输出信号。所述输出信号可以被适当地放大和数字化，以便在连接在后面的信号处理单元28中进一步处理。信号处理单元28为了分析和比较目的同样地与信号产生单元24在信号技术上连接，其中，信号产生单元的励磁信号也可向信号处理单元28传输。

在信号处理单元28中从现在起进行从信号检测和预处理单元26获得的(典型则地数字地存在的)——也就是说在合适的优选的实施方式的范畴内对于四个探测器线圈单元14中的每一个的——信号的比较或分析。就此而言构造有示意性地在信号处理单元28中示出的分析功能30i，i＝1至N＝4。

在信号分析中，在此不仅确认：这些探测器线圈14中的每一个的输出信号在频率(f)、幅值(A)和相位方面是否相对于信号产生单元24的可能被用作励磁线圈机构12的激发器信号的励磁信号具有偏差。

附加地进行与来自参考单元32的参考数据组的信号的比较，该参考单元32具有存储单元34的所存储的参考数据。所述参考数据是设备在限定的运行条件时——尤其在无干扰体的校准运行状态时的调节过程或校准过程的结果。

图3表示本发明的运行情况或使用情况。在示意性示出的车道表面36上可运动的车辆20在底部区域并且指向车道表面地具有次级线圈单元38，该次级线圈单元38以已知的方式构造用于无接触感应式地与静态的初级线圈单元18共同作用。从馈电单元40获得的电能被以在其他方面已知的方式借助操控功率单元42预处理，用于耦合到初级侧的线圈单元18中。

在车辆20的在图3中示出的充电位置中，次级线圈单元38以大约10至20cm之间的典型距离与初级线圈单元18对齐地对置。可以以在其他方面已知的方式引起无接触的电感应式能量传输。相应地电磁感应式耦合到次级线圈单元38中的能量被又通过合适的充电电子部件44预处理并且以在其他方面已知的方式为了充电目的供应给车辆储能单元46。

根据本发明设置的干扰体探测器机构以放置到初级侧线圈单元18上的放置物48的形式实现，其中，放置物48以模块或扁平箱形方式包括或包含用于所示出的线圈布置的在图2中详细示出的载体单元10。在所示出的方式中，放置物48可以尽可能整面积地掩盖初级线圈单元18的作用面。该作用面例如可以是初级线圈单元18的上表面。

在模块单元48后面连接有分析处理机构25(就此而言细节上见图1)，其中，分析处理机构25以所示出的方式不仅实施用于励磁线圈机构12的信号产生单元24，而且实施探测器侧的信号预处理和信号处理。

在分析处理机构25后面连接有反应或警报单元50，该反应或警报单元50作为对分析处理机构25的探测器信号的反应(即干扰体以待探测方式处在放置物48上)触发或促使技术上的反应，例如通过合适的信号或警报给定——补充地或替代地通过触发合适的移除或清洁措施。用于功率操控单元42的示意性示出的连接部52此外引起：在探测干扰体时禁止电功率输入到初级侧的线圈单元18中，使得则就此而言可以有效地避免危害。

借助图1和2所描述和在图3的环境中示出的设备的运行是如下的：

要通过单元18、38的感应式耦合而被供应以用于电池单元46的充电电流的车辆20被置于在图3中所示出的处于初级线圈单元18上方的充电位置中。在该经历之前已经通过干扰体探测器机构48、25、50的(理想地永久的)运行进行监控：在放置物48上并且就此而言也在作用面上方是否存在电磁相关的或潜在充满危险的干扰体。

这在技术上在单元10、25的运行中由以下方式发生：借助分析处理侧的单元26、28、30对在线圈机构12、14之间在操控状态中通过信号产生单元24所引起的电磁耦合进行检验，检验与耦合相关的输出信号的变化。

具体地，在所述情形中不仅可以关于频率幅值和相位的相对于励磁信号的变化而且可以关于相对于所存储的参考信号的变化进行探测器侧信号的比较。在超出就此而言描述干扰体状态的合适的阈值时，借助单元50使相应的干扰或警报状态信号化并且触发更大程度的措施。

本发明不受限于所示出的实施例。更确切地说，不仅具有相应的探测线圈结构的示例性所描述的载体单元10的构型，同样可变地并且自由地可匹配于任意使用环境，如分别待设置的单体线圈的数量和布置以及单体线圈的分析处理和它们在初级侧线圈单元上的布置。

在本发明的替代的实现方案的范畴内能够实现：仅仅部分面积地构型示例性地整面掩盖初级线圈单元18的线圈载体单元，替代地也在车辆侧——尤其在底侧全部面积或部分面积地掩盖次级线圈单元38地——布置所述线圈载体单元。

又替代地，线圈载体单元例如也可以沿行驶方向设置在次级线圈单元38之前，以便就此而言在用于功率传输的电磁相关的耦合状态和干涉状态完全发生前，就发生探测。

还存在分析处理侧的其他可能性，所述可能性扩展或改变本发明。则例如在本发明的范畴内扩展地已经被证实为有利的的是：所测量的或所比较的信号参数——包括通过干扰体导致的信号变化的频率、幅值和/或相位的改变，是对干扰体的种类或材料、尺寸、位置和类似的特征的表征。

相应地，在本发明的(在附图中未示出的)扩展方案的范畴内，在分析处理机构或信号分析机构30i中分配合适的干扰体表征机构或将合适的干扰体表征机构连接在后面，所述干扰体表征机构基于所探测的信号变化进行干扰体的表征并且基于所述表征(即例如确认，干扰体涉及膜形的干扰体)触发合适的移除措施。

结果，本发明以惊人简单且绝妙的方式达到：恰好也在感应式耦合的线圈配对件之间的大功率能量传输的技术领域中显著提高运行安全性；在此，本发明不仅构型现存的系统的容易的且在制造技术上有利的实现和加装，本发明而且实现关于电能消耗的有意义的效率改善，因为从现在起且与假定构成背景技术的现有技术不同可以在微小的电功率使用(即仅仅用于干扰体探测器机构和为此分开地设置的单元)情况下进行对干扰体的连续监控，而不必对功率线圈单元通电。