WO2018015244A1 - Vehicle component assembly with inductive transmission - Google Patents
Vehicle component assembly with inductive transmission Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018015244A1 WO2018015244A1 PCT/EP2017/067530 EP2017067530W WO2018015244A1 WO 2018015244 A1 WO2018015244 A1 WO 2018015244A1 EP 2017067530 W EP2017067530 W EP 2017067530W WO 2018015244 A1 WO2018015244 A1 WO 2018015244A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- coil
- vehicle component
- coils
- body part
- attachment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
- B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
- B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
- B60R16/027—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems between relatively movable parts of the vehicle, e.g. between steering wheel and column
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
- B60J1/00—Windows; Windscreens; Accessories therefor
- B60J1/08—Windows; Windscreens; Accessories therefor arranged at vehicle sides
- B60J1/12—Windows; Windscreens; Accessories therefor arranged at vehicle sides adjustable
- B60J1/16—Windows; Windscreens; Accessories therefor arranged at vehicle sides adjustable slidable
- B60J1/17—Windows; Windscreens; Accessories therefor arranged at vehicle sides adjustable slidable vertically
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60J—WINDOWS, WINDSCREENS, NON-FIXED ROOFS, DOORS, OR SIMILAR DEVICES FOR VEHICLES; REMOVABLE EXTERNAL PROTECTIVE COVERINGS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES
- B60J7/00—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs
- B60J7/02—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of sliding type, e.g. comprising guide shoes
- B60J7/04—Non-fixed roofs; Roofs with movable panels, e.g. rotary sunroofs of sliding type, e.g. comprising guide shoes with rigid plate-like element or elements, e.g. open roofs with harmonica-type folding rigid panels
- B60J7/057—Driving or actuating arrangements e.g. manually operated levers or knobs
- B60J7/0573—Driving or actuating arrangements e.g. manually operated levers or knobs power driven arrangements, e.g. electrical
Definitions
- the present invention relates to affykomponen ⁇ tenanssen with a body part, an attachment that is movable relative to the body part, and a transmission device for transmitting energy and / or data from the body part to the attachment or vice versa.
- a vehicle Apart from drive components, a vehicle generally has a multiplicity of vehicle components which are movable relative to one another and require energy or data.
- Typical movable vehicle components are doors, flaps, seats, blinds, roofs, but also glass panes and the like.
- the side windows of the vehicle which can be moved up and down for closing and opening, for darkening or displaying information to be supplied with energy or data.
- ⁇ represents the so-called "structure” of the vehicle.
- parts of this body are generally equipped with rigidly to the vehicle.
- ATTACHMENTS moving parts as attachments be ⁇ stands. in the specific case of a movable glass pane on a door and the door as a body part and the glass can be seen as attachment.
- the energy transfer into so-called “smart glasses” Smart glass
- an electrically operated function eg sunroofs, side windows with switchable tinting foils
- towing cables eg sunroofs, side windows with switchable tinting foils
- the object of the present invention is thus to enable a less complex energy and data transmission between mobile vehicle components.
- Vehicle component assembly with a body part and an attachment, which is movable relative to the body part provided.
- the body part is usually firmly connected to the chassis and the attachment is movably mounted on the body part.
- a transmission device for transmitting energy and / or data from the body part to the attachment or vice versa is provided.
- the transmission of energy or data should be done inductively here.
- the transmission device therefore has a first and a second coil device for the inductive transmission of energy and / or data between the two coil devices.
- the first coil means is fixedly arranged in or on the body part or fixed about it and the second coil means fixed in or on the attachment or there.
- the two coil devices are mutually displaceable and yet an electrical coupling is guaranteed.
- the first or second coil means a tracking unit, in particular a lever spring, a Füh ⁇ approximately scenery or a motor having a coil of the respective coil means is disposed at the distal end thereof which is held by the tracking unit at the other of the two coil means or against she is pressed.
- the tracking unit has a deflectable lever, at the distal end of which a coil of the respective coil device is arranged, which is pressed by spring force against the other of the two coil devices.
- Spool axes move relative to each other, but at least in a component of movement also parallel to their coil axes.
- the tracking unit may also have a passive guide slot, with which the one
- Coil means along the other coil means can be performed.
- this lever has two rotary joints ⁇ , namely one on the respective coil means and one on the body part or attachment.
- the coils of the two coil devices can be held flat on each other at least for two degrees of freedom of movement.
- the first and / or the second coil device each have a plurality of individual coils in the direction of mobility of the attachment relative to the body part immediately adjacent to each other. In this way, for example, a single-layer arrangement of coils can be realized.
- the first and / or the second coil device in each case a plurality of individual coils in Has direction of mobility of the attachment relative to the Ka ⁇ rosserieteil overlapping.
- Such an overlapping arrangement of coils can be made possible by a multilayer construction.
- the overlaps have the advantage that the coupling factor in the direction of displacement does not vary as much as with coils arranged side by side.
- the first and second coil means each comprises a plurality of individual coils which are each assigned a separate resonant circuit and equal ⁇ judge each coil.
- Such a separate evaluation of the coils has the advantage that they can be evaluated completely independently of each other.
- the first or second coil means comprises a single coil associated with a series resonant circuit and a MOSFET controller is used for a bridge rectifier and for voltage regulation or power regulation. In this way, a simple evaluation circuit can be achieved and that
- MOSFET control has multiple functionality in terms of rectification and regulation.
- the attachment comprises a glass pane.
- This can be, for example, a so-called "smart glass” or an intelligent glass pane, which has an active foil which can be controlled by the transmitted energy or the transmitted data, in particular, for example, from the body part to the glass pane transmitted energy, the transmissivity of this glass or film are changed.
- the attachment is a roller blind, a sunroof, a vehicle seat, a vehicle door or a vehicle door. This list is not exhaustive. Rather, other mounting parts that move relative to the body and a Ka ⁇ rosserieteil of the vehicle, power and data ent ⁇ speaking the present invention can be transmitted inductively.
- Fig. 1 is a single-layer coil field with adjacent
- Fig. 2 shows a two-layer coil field with partially
- Fig. 3 shows an arrangement of a receiver between the glasses of a disk
- Fig. 4 shows an arrangement of the receiver on the surface of one of the lenses of the disc
- 5 shows a body part with lever for inductive picking of an attachment.
- Fig. 6 is a block diagram of an energy transmitter with two
- FIG. 7 is a block diagram of a power receiver with receiver coil array
- FIG. 8 shows a coupling factor as a function of the position of a single transmitting coil with three receiving coils
- FIG. 10 shows a coupling factor as a function of the position of the two semi-overlapping transmitting coils to three receiving coils of FIG. 9; and
- FIG. 11 shows a transmitted power in an arrangement with two half-overlapping transmission coils according to FIG. 9, depending on the position x.
- movable components are, on the one hand, a body part and, on the other hand, an attachment mounted movably thereon.
- a solid body frame as a body part and the vehicle door can be seen as a movable attachment.
- the vehicle body part may be the vehicle floor, and a vehicle seat, which can be moved relative to the vehicle floor, is understood as an attachment.
- an attachment is understood as an attachment.
- roller blinds, sliding roofs and the like is understood as a vehicle door.
- a vehicle door can also be seen as a body part, for example. In that case, the glass pane would again be the attachment, which can be moved opposite the door.
- body parts and attachments are also summarized as
- energy transfer occurs from a transmitter attached to a first vehicle component to a receiver attached to a second vehicle component.
- this energy transfer is made inductively. Accordingly, a non-contact transmission from a body part to an attachment or from an attachment to a body part comes about.
- the transmitter for example, on the first vehicle component can either be immovably connected to this or via a tracking unit, eg with a deflectable lever, movable.
- the receiver on the second vehicle component either immobile or via a tracking unit, for example, with a deflectable lever, be movably coupled thereto.
- the lever may press it by a spring for example, the transmitter or the receiver against the surface of the respective other vehicle ⁇ component.
- the second vehicle component can execute a movement in at least one direction relative to the first vehicle component, during which the energy transmission takes place uniformly without interruption.
- the transmission of energy is accomplished by inductive coupling by coupling the alternating magnetic field generated by the transmitting coil to the receiver coil.
- the medium used to transmit the energy can then also be used for information exchange between transmitter and receiver, for example in the form that an amplitude modulation of the carrier wave generated by the transmitter is used in data transmission from the transmitter to the receiver, and in data transmission from the receiver to the transmitter of the receiver to the carrier wave generated by the transmitter
- a single coil can in principle be used on the receiver side, a large number of coils is advantageous if a larger range of motion is desired between the vehicle components.
- a plurality of coils 1 are formed as a single-layer field with adjoining coils 1.
- the plurality of coils 1 can be realized as a multilayer field according to FIG. 2 with overlapping coils 1. In both cases, the coils are arranged along the direction of movement. If this coil arrangement is the secondary side, and the recipient, the primary side or the transmitter can be performed as a single coil or as few overlapping coils from ⁇ . As a result, an always sufficiently good magnetic coupling or energy transfer can be achieved for each position.
- the coil 1 may be designed as discrete coils or as printed ⁇ ten-coils.
- both the transmitter side and the receiver side rectangular coils can be arranged directly adjacent to each other or overlapping.
- a ferrite foil or a ferrite plate can be used behind the receiving coil (s) for increasing the coupling factor.
- the ferrite foil can be glued to the circuit board, wherein at the locations of any mounted on the circuit board components, the ferrite is recessed.
- the receiver has a multiplicity of receiver coils
- a series resonant circuit and a rectifier can be provided for each of the receiver coils (see FIG. 7).
- the rectifier outputs can be used for the large number of Catching coils on a common rail parallel rockge ⁇ be switched (see also Fig. 7).
- a series resonant circuit and a controlled MOSFET can be used as a "smart" bridge rectifier
- MOSFET control phase angle used for voltage or power ⁇ control. While the above aspects have referred to the receiver, the following aspects relate to the coils of the transmitter.
- a single transmitter coil can be used on the transmitter side. This application is suitable for using a coil field on the receiver side. The dimension of this single coil can be designed so that, when the transmitter coil is displaced relative to the field of the receiver coil, the Kop ⁇ pelmine has the lowest possible variance.
- two or three transmitting coils may be provided, which are arranged overlapping.
- the form factor of each of the transmitting coils is equal to or as close as possible to that of the individual receiving coils of the field.
- only one of the two or three transmitting coils is always in operation, which offers the largest coupling factor with the receiving coils.
- a multiplicity of transmitting coils can be designed as a single-layer field with adjacent coils (see FIG.
- This application is suitable for a single coil on the receiver side. It is then preferably only one transmitting coil in operation, which offers the largest coupling factor with the receiving coil.
- an application of a plurality of transmitting coils as a multilayer field with overlapping coils can also be used here take place (see Fig. 2).
- This application in turn is suitable for a single coil on the receiver side. Again, preferably only one transmitting coil is in operation, which offers the largest coupling factor with the receiving coil.
- a ferrite foil or a ferrite plate can also be used behind the transmitting coil (s).
- the select MOSFET should be placed directly near the coil to reduce the lines that need to carry a high current.
- the control electronics are arranged directly on the transmitting coils in a plurality of transmitting coils.
- the attachment or the motor vehicle component to which an energy receiver is fastened is a glass pane. This glass pane can have two laminated glasses.
- the energy receiver including a coil 2 or coil arrangement and an electronic unit 3 can be arranged between the two glasses 4 and 5.
- a ferrite foil 6 or ferrite plate can be arranged between the coil 2 and the electronics 3. Between the glasses 4 and 5 of the disc can also be an active film 7, which is controlled by the electronics 3.
- Glass panes 4, 5 may have a reduced thickness at the location where the receiving coil 2 of the electronics 3 sits in order to make room for these components. In this case, both discs can be pulled through to the edge and connected to each other at the edge, so that the electronics 3 is completely enclosed. Any voids between glasses 4, 5 and electronics 3 can be filled with potting compound. The potting compound contributes to heat distribution and mechanical stability. According to an alternative variant according to FIG. 4, an arrangement of the energy receiver takes place at the edge of one of the two glasses 4, 5, here the glass 5. The (in the case of a glass sunroof) underlying (pointing to the passenger compartment) Disk 5 is then, for example, not pulled to the edge by ⁇ , but ends z. B.
- the receiver coil (s) and electronics are housed as approximately 30 mm wide strip, so that the coils down (to the passenger compartment) and the electronics 3 are directed upward.
- Coils 2 and electronics 3 are preferably coated with a potting compound 8.
- the potting compound 8 ensures the mechanical connection of the coils / electronics to the pane and also contributes to the distribution of the heat.
- the geometric design should be such that as little heat as possible goes into the glass.
- a first vehicle component z. B. body part 9, relative to another vehicle component, for. B. attachment 10 two-dimensional be ⁇ movable.
- An energy transfer is to take place from a transmitter 14 (first coil device) connected to the body part 9, for example via a deflectable lever 11 loaded with a spring 12, to a receiver 15 (second coil device) which is connected to the body part 9 in two directions X and Y.
- movable attachment 10 is mounted.
- the receiver 15 has a single-layer field of adjacent receiving coils.
- the transmitter 14 has two semi-overlapping arranged transmitter coils.
- the spring 12 presses the transmitter 14 via the lever 11 always in the direction of the receiver 15, regardless of whether the attachment 10 moves relative to the body part 9 in the horizontal direction X or in the vertical direction Y.
- the surface of the transmitter 14 always parallel to the surface of the fixture 10 applies (regardless of the defined by X and Y position of the fixture 10 relative to the body part 9)
- an electric motor ie a corresponding motor system, can also be used for tracking purposes.
- Electric motor possibly with gearbox adjusts the angle of the lever in order to keep the distance between transmitter 14 and receiver 15 preferably at an equal value.
- One of the two hinges can be active (moved by the electric motor) and the other passive.
- the second rotary joint 13 can also be moved by a further electric motor.
- a distance sensor may be arranged on the transmitter 14 or the receiver 15. His signal is from a
- Control device used to drive the one or more electric motors.
- the tracking unit can also be a linear actuator axis with rotary drive and corresponding
- the first coil device or the transmitter 14 can be guided on or along the second coil device or the receiver 15 by means of a guide link, which is part of the tracking unit.
- the guide slot may have a groove along which a spring element slides.
- the energy transmitter has, for example, two semi-bridges HB1 and HB2 designed in semiconductor technology, which together form a full bridge and which has a filter F and a likewise z.
- AS semiconductor technology selector switch
- the two transmitter coils may overlap one another halfway.
- the two half bridges HB1 and HB2 are controlled by a microcontroller uC by PWM signals PWM1 and PWM2 z.
- PWM1 and PWM2 z B. controlled at a fixed frequency f.
- the energy transmitter is supplied with operating voltage via a vehicle interface FSS and can communicate with other systems in the vehicle (eg CAN or LIN).
- the microcontroller uC can control the transmission power both via the operating voltage of the half bridges HB1 and HB2 and via the duty cycle of the rectangular signals at the outputs PWM1 and PWM2.
- the energy transmitter has a setting unit EE, with which the operating voltage of the transmitter driver stages from the microcontroller uC is adjustable. From the vehicle interface, a voltage supply of the setting unit EE and a power supply unit SV for the microcontroller uC and a demodulator DM.
- the microcontroller ⁇ C can transmit data to the energy receiver by, for example, applying an amplitude modulation to the carrier. For this purpose, a small modulation depth can be used. The modulation is performed by varying the duty cycle of the signals at the outputs PWM1 and PWM2.
- a demodulator DM of a data transmission from the power receiver back to the power transmitter for example, a synchronous demodulator such as the PCF7991 can be used.
- its demodulator input RX is connected via a resistor R to the series resonant circuit of the transmitter (LI or L2 and C).
- the demodulator DM is supplied by the microcontroller uC with a clock clk of, for example, the frequency 32 * f.
- the microcontroller uC and the demodulator DM can exchange control data ctr and RX data via a control line.
- an energy receiver will now be described in more detail. It has a receiver coil field with n coils LI to Ln, which are arranged lying next to one another in a plane or overlapping in two planes.
- Each coil LI to Ln is part of a series resonant circuit having a respective capacitor C.
- a rectifier which may be either a bridge rectifier (as shown in Fig. 7) or a full wave rectifier.
- the rectifier outputs are combined on a buffer capacitor C_buffer for smoothing the DC voltage obtained.
- the DC voltage feeds two power supplies SV1 and SV2.
- the first power supply SV1 supplies the resources of the power receiving device (in particular the microcontroller uC) and the second power supply SV2 is used by the application itself.
- the microcontroller uC controls the power supply by means of the second power supply SV2 as well as the application.
- Amplitude modulation of the carrier to the energy receiver of FIG. 7 transmits, for example, the energy receiver uses a consisting of the components diode Dl, capacitor Cl, resistor Rl and amplifier VI envelope detector. This transforms the modulation of the energy transmitter into a digital pattern, which can be evaluated in the microcontroller uC.
- the energy receiver uses impedance modulation by switching, for example via a semiconductor switch or modulator M, a load resistor R_mod in time with the transmit data TXdata in parallel with the rectifier outputs.
- the modulated impedance is formed on the side of the transmitter on the carrier signal as amplitude and / or phase change, which can be converted back into the data signal by the local demodulator.
- the protocol may be byte-oriented using, for example, a sync byte, a header byte, n data bytes, and a checksum byte, each byte having, for example, a start bit, eight data bits, a parity bit and a stop bit
- Data content can be a) power control on the receiver side and b) control and diagnostics of the application.
- the control of the received power / voltage may be necessary if, for example, by the movement of the receiver relative to the transmitter, the coupling factor varies so much that the supply voltage or power for the application does not remain stable. Similarly, the control may be required if the power consumption of the application itself varies greatly.
- An example of a communication concept can be designed as follows: The energy receiver periodically transmits the energy requirement to the energy transmitter.
- the power transmitter receives the periodic messages and adjusts the transmission energy (Trä ⁇ geramplitude) accordingly.
- the energy transmitter has the opportunity to send a message to the energy receiver. If this happens, the energy receiver notices the beginning of a data reception from the energy transmitter and, as long as this reception does not take place, the periodic transmission of the energy demand does not take place.
- FIG. 8 shows the coupling factors K_L1, K_L2 and K_L3 in percent as a function of the position x of a transmitting coil to three adjacent receiving coils LI, L2 and L3. It can be seen in FIG. 8 that the coupling factor for the three receiving coils depends on the position x. Each coil has a primary maximum and two secondary maxima on either side of the primary maximum, each with a zero between the primary and secondary maximums. The secondary maxima do not matter.
- the variation of the coupling factor and the envelope can be reduced by various measures: a) the individual transmitting coil relative to the individual receiving coils ⁇ is made very long.
- the individual receiving coils are not arranged one-layered next to each other, but two-layered half-overlapping.
- a solution c) with two half-overlapping transmission coils L_Top and L_Bot is shown with reference to FIGS. 9 and 10.
- a ferrite foil 6 is located above the transmitting coils L_Top and L_Bot.
- gieempftuler has, for example, three receiving coils LI, L2 and L3. Below this, facing away from the transmitter, again a ferrite film 6.
- Transmitter and receiver are, for example, spaced by the value y.
- the maximum variance of the coupling factor envelope is now only in the range of 57% to 44% (with a transmitting coil it ranged from 52% to 24%). Furthermore, it can be seen that the maxima of the two transmitter coils differ.
- the L_Bot coil always has a larger coupling factor K than the L_Top coil. This is caused by the different distance of the two transmitter coils to the receiver coils.
- the transmitter uses the energy demand (communication) periodically transmitted by the receiver as a data packet.
- the data packet may contain further information (information 1) indicating whether the application of the receiver has a higher energy requirement.
- the transmitter can receive additional information (information 2) via a further interface (vehicle interface FSS, see Fig. 6), indicating whether the receiver is being moved relative to the transmitter.
- Information 1 and 2 allow the sender to determine if any increased energy demand is caused by the application alone, or by the motion of the receiver, or both. If it is determined that there is an increased energy requirement due to the participation of the movement, then it switches to the other coil and checks whether the subsequent energy requirement of the receiver is lower has become.
- Fig. 11 the transmitted power P_Top and P_Bot of each of the two transmitting coils to the receiver are shown depending on the position x. It can be seen that with appropriate switching of the transmitter coils the power is uniformly available.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung description
Fahrzeugkomponentenanordnung mit induktiver Übertragung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugkomponen¬ tenanordnung mit einem Karosserieteil, einem Anbauteil, das gegenüber dem Karosserieteil beweglich ist, und einer Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Energie und/oder Daten von dem Karosserieteil zu dem Anbauteil oder umgekehrt. The present invention relates to a Fahrzeugkomponen ¬ tenanordnung with a body part, an attachment that is movable relative to the body part, and a transmission device for transmitting energy and / or data from the body part to the attachment or vice versa.
Ein Fahrzeug besitzt abgesehen von Antriebskomponenten in der Regel eine Vielzahl an Fahrzeugkomponenten, die zueinander beweglich sind und Energie bzw. Daten benötigen. Typische bewegliche Fahrzeugkomponenten sind Türen, Klappen, Sitze, Rollos, Dächer, aber auch Glasscheiben und dergleichen . So können beispielsweise die Seitenscheiben des Fahrzeugs, die zum Schließen und Öffnen auf- bzw. abbewegbar sind, zum Abdunkeln oder zum Anzeigen von Informationen mit Energie bzw. Daten zu versorgen sein. Apart from drive components, a vehicle generally has a multiplicity of vehicle components which are movable relative to one another and require energy or data. Typical movable vehicle components are doors, flaps, seats, blinds, roofs, but also glass panes and the like. Thus, for example, the side windows of the vehicle, which can be moved up and down for closing and opening, for darkening or displaying information to be supplied with energy or data.
Ein Fahrzeug besitzt neben dem Fahrgestell und dem Antrieb eine Karosserie, die den sogenannten „Aufbau" des Fahrzeugs dar¬ stellt. Teile dieser Karosserie (nachfolgend auch Karosse¬ rieteile genannt) sind in der Regel starr am Fahrzeug verbaut. Daran befestigte bewegliche Teile werden als Anbauteile be¬ zeichnet. Im speziellen Fall einer bewegbaren Glasscheibe an einer Tür kann auch die Tür als Karosserieteil und die Glasscheibe als Anbauteil gesehen werden. Die Energieübertragung in sogenannte „intelligente Gläser" (Smart Glass) , in die eine elektrisch betriebene Funktion integriert ist (z. B. Schiebedächer, Seitenscheiben mit schaltbaren Tönungsfolien) , findet derzeit leitungsgebunden über sogenannte Schleppkabel statt. Diese ermöglichen die Energieübertragung in jedweder Position z. B. des Schiebedachs gegenüber der Fahrzeugkarosserie. Aufgrund der Bewegung des elektrisch versorgten Anbauteils gegenüber dem Karosserieteil kommt es nicht selten zu einem Leitungsbruch am Übergang zu dem Anbauteil (z. B. der Scheibe) durch Verschleiß. Mechanische Zugentlastungen des Kabels auf Seiten der Scheibe sind in der Regel aufwendig und problematisch. Außerdem ist ein entsprechender Bauraum für die Bewegung des Schleppkabels während des Betriebs vorzusehen. Zum Teil entsteht ein beträchtliches Gefährdungspotenzial durch Hochvolt-Technik für schaltbare Tönungsfolien, falls es zu einer Beschädigung der Kabelisolierung kommt. Next to the chassis and the drive a vehicle has a body which is ¬ represents the so-called "structure" of the vehicle. (Hereinafter also called chassis ¬ advised rush) parts of this body are generally equipped with rigidly to the vehicle. ATTACHMENTS moving parts as attachments be ¬ stands. in the specific case of a movable glass pane on a door and the door as a body part and the glass can be seen as attachment. the energy transfer into so-called "smart glasses" (Smart glass), in which an electrically operated function is integrated ( eg sunroofs, side windows with switchable tinting foils), currently takes place via so-called towing cables. These allow the transmission of energy in any position z. B. the sunroof opposite the vehicle body. Due to the movement of the electrically supplied attachment relative to the body part, it is not uncommon for a cable break at the transition to the attachment (eg the disc) due to wear. Mechanical strain relief of the cable on the side of the disc are usually complex and problematic. In addition, a corresponding space for the movement of the trailing cable during operation is provided. In some cases, there is a considerable hazard potential due to high-voltage technology for switchable tinting foils if the cable insulation is damaged.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine weniger komplexe Energie- und Datenübertragung zwischen beweglichen Fahrzeugkomponenten zu ermöglichen. The object of the present invention is thus to enable a less complex energy and data transmission between mobile vehicle components.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Fahrzeugkompo¬ nentenanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach eineAccording to the invention this object is achieved by a Fahrzeugkompo ¬ nentenanordnung according to Claim. 1 Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims. According to the present invention is therefore a
Fahrzeugkomponentenanordnung mit einem Karosserieteil und einem Anbauteil, das gegenüber dem Karosserieteil beweglich ist, bereitgestellt. Das Karosserieteil ist üblicherweise fest mit dem Fahrgestell verbunden und das Anbauteil ist beweglich an dem Karosserieteil gelagert. Um nun elektrische Energie und/oder Daten auf das Anbauteil übertragen zu können (oder umgekehrt) ist eine Übertragungseinrichtung zur Übertragung von Energie und/oder Daten von dem Karosserieteil zu dem Anbauteil bzw. umgekehrt vorgesehen. Die Übertragung von Energie bzw. Daten soll hier induktiv erfolgen. Daher besitzt die Übertragungseinrichtung eine erste und eine zweite Spuleneinrichtung zur induktiven Übertragung von Energie und/oder Daten zwischen beiden Spuleneinrichtungen. Die erste Spuleneinrichtung ist fest in oder an dem Karosserieteil angeordnet bzw. darum befestigt und die zweite Spuleneinrichtung fest in oder an dem Anbauteil bzw. dort befestigt. Damit sind die beiden Spuleneinrichtungen gegeneinander verschiebbar und trotzdem ist eine elektrische Kopplung gewährleistet. Die erste oder zweite Spuleneinrichtung kann eine Nachführeinheit, insbesondere einen Hebel mit Feder, eine Füh¬ rungskulisse oder eine Motorik, aufweisen, an deren distalem Ende eine Spule der jeweiligen Spuleneinrichtung angeordnet ist, die durch die Nachführeinheit an der anderen der beiden Spuleneinrichtungen gehalten oder gegen sie gedrückt wird. In einer Variante weist die Nachführeinheit einen auslenkbaren Hebel auf, an dessen distalem Ende eine Spule der jeweiligen Spulenein- richtung angeordnet ist, die durch Federkraft an die andere der beiden Spuleneinrichtungen gedrückt wird. Damit können die Spulen der beiden Spuleneinrichtungen möglichst nahe aneinander angeordnet bleiben, auch wenn sich die Spulen relativ zueinander bewegen. Durch den Hebel kann diese Nähe auch dann gewährleistet werden, wenn sich die Spulen nicht nur senkrecht zu ihrenVehicle component assembly with a body part and an attachment, which is movable relative to the body part provided. The body part is usually firmly connected to the chassis and the attachment is movably mounted on the body part. In order to be able to transmit electrical energy and / or data to the attachment (or vice versa), a transmission device for transmitting energy and / or data from the body part to the attachment or vice versa is provided. The transmission of energy or data should be done inductively here. The transmission device therefore has a first and a second coil device for the inductive transmission of energy and / or data between the two coil devices. The first coil means is fixedly arranged in or on the body part or fixed about it and the second coil means fixed in or on the attachment or there. Thus, the two coil devices are mutually displaceable and yet an electrical coupling is guaranteed. The first or second coil means, a tracking unit, in particular a lever spring, a Füh ¬ approximately scenery or a motor having a coil of the respective coil means is disposed at the distal end thereof which is held by the tracking unit at the other of the two coil means or against she is pressed. In a variant, the tracking unit has a deflectable lever, at the distal end of which a coil of the respective coil device is arranged, which is pressed by spring force against the other of the two coil devices. Thus, the coils of the two coil means can remain as close to each other as possible, even if the coils move relative to each other. By the lever, this proximity can be ensured even if the coils are not only perpendicular to their
Spulenachsen gegenüber einander bewegen, sondern zumindest in einer Bewegungskomponente auch parallel zu ihren Spulenachsen. Anstelle der Feder kann auch ein Stellmotor den Hebel entsprechend nachführen. Alternativ kann die Nachführeinheit auch eine passive Führungskulisse aufweisen, mit der die eineSpool axes move relative to each other, but at least in a component of movement also parallel to their coil axes. Instead of the spring and a servomotor can track the lever accordingly. Alternatively, the tracking unit may also have a passive guide slot, with which the one
Spuleneinrichtung entlang der anderen Spuleneinrichtung geführt werden kann. Coil means along the other coil means can be performed.
Bei der Ausgestaltung der Fahrzeugkomponentenanordnung mit dem Hebel ist es besonders günstig, wenn dieser Hebel zwei Dreh¬ gelenke aufweist, nämlich eines an der jeweiligen Spuleneinrichtung und eines an dem Karosserieteil oder Anbauteil. Dadurch können die Spulen der beiden Spuleneinrichtungen zumindest bei zwei Bewegungsfreiheitsgraden plan aufeinander gehalten werden. In the embodiment of the vehicle component assembly with the lever, it is particularly advantageous if this lever has two rotary joints ¬ , namely one on the respective coil means and one on the body part or attachment. As a result, the coils of the two coil devices can be held flat on each other at least for two degrees of freedom of movement.
In einer Ausführungsvariante weist die erste und/oder die zweite Spuleneinrichtung jeweils mehrere einzelne Spulen in Richtung der Bewegbarkeit des Anbauteils gegenüber dem Karosserieteil unmittelbar nebeneinander auf. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine einlagige Anordnung an Spulen realisieren. In one embodiment, the first and / or the second coil device each have a plurality of individual coils in the direction of mobility of the attachment relative to the body part immediately adjacent to each other. In this way, for example, a single-layer arrangement of coils can be realized.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die erste und/oder die zweite Spuleneinrichtung jeweils mehrere einzelne Spulen sich in Richtung der Bewegbarkeit des Anbauteils gegenüber dem Ka¬ rosserieteil überlappend aufweist. Eine derartige überlappende Anordnung an Spulen lässt sich durch einen mehrlagigen Aufbau ermöglichen. Die Überlappungen haben den Vorteil, dass der Kopplungsfaktor in Verschieberichtung nicht so stark schwankt wie bei rein nebeneinander angeordneten Spulen. Furthermore, it can be provided that the first and / or the second coil device in each case a plurality of individual coils in Has direction of mobility of the attachment relative to the Ka ¬ rosserieteil overlapping. Such an overlapping arrangement of coils can be made possible by a multilayer construction. The overlaps have the advantage that the coupling factor in the direction of displacement does not vary as much as with coils arranged side by side.
In einer speziellen Ausgestaltung weist die erste oder die zweite Spuleneinrichtung jeweils mehrere einzelne Spulen auf, wovon jede Spule jeweils einem separaten Schwingkreis und Gleich¬ richter zugeordnet ist. Eine derart getrennte Auswertung der Spulen hat den Vorteil, dass diese vollkommen unabhängig voneinander ausgewertet werden können. Bei einer Weiterentwicklung werden die Ausgänge aller In a specific embodiment, the first and second coil means each comprises a plurality of individual coils which are each assigned a separate resonant circuit and equal ¬ judge each coil. Such a separate evaluation of the coils has the advantage that they can be evaluated completely independently of each other. In a further development, the outputs of all
Gleichrichter parallel zusammengeschaltet. Dies hat den Vorteil, dass die einzelnen Spulen zwar separat ausgewertet werden, aber anschließend eine gemeinsame Weiterverarbeitung erfolgen kann. In einer alternativen Ausführungsform weist die erste oder die zweite Spuleneinrichtung eine einzige Spule auf, die einem Serienschwingkreis zugeordnet ist, und ein MOSFET-Steuerelement ist für einen Brückengleichrichter und zur Spannungsregelung oder Leistungsregelung eingesetzt. Auf diese Weise ist eine einfache Auswerteschaltung erreichbar und das Rectifier connected in parallel. This has the advantage that the individual coils are indeed evaluated separately, but then a common further processing can take place. In an alternative embodiment, the first or second coil means comprises a single coil associated with a series resonant circuit and a MOSFET controller is used for a bridge rectifier and for voltage regulation or power regulation. In this way, a simple evaluation circuit can be achieved and that
MOSFET-Steuerelement besitzt eine mehrfache Funktionalität hinsichtlich Gleichrichtung und Regelung. MOSFET control has multiple functionality in terms of rectification and regulation.
Bei den alternativen Ausführungsformen, wenn die ersten oder die zweiten Spuleneinrichtungen mehrere Spulen aufweisen, ist zu jedem Zeitpunkt immer nur genau eine der Spulen für die induktive Übertragung in Betrieb. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser genau einen Spule um diejenige, die den größten Koppelfaktor mit einer Spule der anderen Spuleneinrichtung besitzt. Damit kann stets mit einem hohen Übertragungswirkungsgrad und einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis gearbeitet werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Fahrzeugkomponentenanordnung umfasst das Anbauteil eine Glasscheibe. Dabei kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes „Smart Glass" bzw. eine intelligente Glasscheibe handeln. Diese besitzt eine aktive Folie, die durch die übertragene Energie oder die übertragenen Daten gesteuert werden kann. Insbesondere kann so beispielsweise mit der von dem Karosserieteil zu der Glasscheibe übertragenen Energie die Transmissivität dieser Glasscheibe bzw. Folie verändert werden. In the alternative embodiments, when the first or the second coil means comprise a plurality of coils, only one of the coils for the inductive transmission is always in operation at any time. Preferably, this exactly one coil is the one having the largest coupling factor with a coil of the other coil device. This can always work with a high transmission efficiency and a high signal-to-noise ratio. In a particularly preferred embodiment of the vehicle component arrangement, the attachment comprises a glass pane. This can be, for example, a so-called "smart glass" or an intelligent glass pane, which has an active foil which can be controlled by the transmitted energy or the transmitted data, in particular, for example, from the body part to the glass pane transmitted energy, the transmissivity of this glass or film are changed.
Bei alternativen Ausgestaltungen der Fahrzeugkomponentenanordnung ist das Anbauteil ein Rollo, ein Schiebedach, ein Fahrzeugsitz, eine Fahrzeugtür oder eine Fahrzeugklappe. Diese Aufzählung ist nicht abschließend. Vielmehr kann auch auf andere Anbauteile, die sich gegenüber der Karosserie bzw. einem Ka¬ rosserieteil des Fahrzeugs bewegen, Energie und Daten ent¬ sprechend der vorliegenden Erfindung induktiv übertragen werden. In alternative embodiments of the vehicle component assembly, the attachment is a roller blind, a sunroof, a vehicle seat, a vehicle door or a vehicle door. This list is not exhaustive. Rather, other mounting parts that move relative to the body and a Ka ¬ rosserieteil of the vehicle, power and data ent ¬ speaking the present invention can be transmitted inductively.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen: The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 ein einlagiges Spulenfeld mit nebeneinanderliegenden Fig. 1 is a single-layer coil field with adjacent
Spulen; Do the washing up;
Fig. 2 ein zweilagiges Spulenfeld mit sich teilweise Fig. 2 shows a two-layer coil field with partially
überlappenden Spulen; overlapping coils;
Fig. 3 eine Anordnung eines Empfängers zwischen den Gläsern einer Scheibe; Fig. 3 shows an arrangement of a receiver between the glasses of a disk;
Fig. 4 eine Anordnung des Empfängers auf der Oberfläche eines der Gläser der Scheibe; Fig. 4 shows an arrangement of the receiver on the surface of one of the lenses of the disc;
Fig. 5 ein Karosserieteil mit Hebel zum induktiven Abgreifen eines Anbauteils; 5 shows a body part with lever for inductive picking of an attachment.
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Energiesenders mit zwei Fig. 6 is a block diagram of an energy transmitter with two
Senderspulen; Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Energieempfängers mit Empfängerspulenfeld; Transmitter coils; Fig. 7 is a block diagram of a power receiver with receiver coil array;
Fig. 8 einen Koppelfaktor in Abhängigkeit von der Position einer einzelnen Sendespule zu drei Empfangsspulen; FIG. 8 shows a coupling factor as a function of the position of a single transmitting coil with three receiving coils; FIG.
Fig. 9 eine Anordnung mit zwei halbüberlappenden Sendespulen und drei nebeneinanderliegenden Empfangsspulen; 9 shows an arrangement with two half-overlapping transmitting coils and three adjacent receiving coils;
Fig. 10 einen Koppelfaktor in Abhängigkeit von der Position der zwei halbüberlappenden Sendespulen zu drei Empfangsspulen von Fig. 9; und Fig. 11 eine übertragene Leistung in einer Anordnung mit zwei halbüberlappenden Sendespulen nach Fig. 9 abhängig von der Position x. 10 shows a coupling factor as a function of the position of the two semi-overlapping transmitting coils to three receiving coils of FIG. 9; and FIG. 11 shows a transmitted power in an arrangement with two half-overlapping transmission coils according to FIG. 9, depending on the position x.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen Merkmale nicht nur in den geschilderten Merkmalskombinationen, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen technisch sinnvollen Merkmalskombinationen realisiert werden können. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention. It should be noted that the individual features can be realized not only in the described feature combinations, but also in isolation or in other technically meaningful combinations of features.
Es wird eine komfortable Energieübertragung zwischen zueinander beweglichen Bauteilen in der Kraftfahrzeugtechnik bereitgestellt. Bei diesen beweglichen Bauteilen handelt es sich einerseits um ein Karosserieteil und andererseits um ein daran beweglich gelagertes Anbauteil. Beispielsweise kann ein fester Karosserierahmen als Karosserieteil und die Fahrzeugtür als bewegliches Anbauteil gesehen werden. Auch kann beispielsweise das Fahrzeugkarosserieteil der Fahrzeugboden sein, und ein Fahrzeugsitz, der sich relativ zu dem Fahrzeugboden verschieben lässt, wird als Anbauteil verstanden. Ähnliches gilt für Rollos, Schiebedächer und dergleichen. Im weitesten Sinne kann aber auch beispielsweise eine Fahrzeugtür als Karosserieteil gesehen werden. In dem Fall wäre die Glasscheibe wiederum das Anbauteil, welches sich gegenüber der Tür bewegen lässt. Im Folgenden werden Karosserieteile und Anbauteile auch zusammengefasst als There is provided a comfortable energy transfer between mutually movable components in automotive engineering. These movable components are, on the one hand, a body part and, on the other hand, an attachment mounted movably thereon. For example, a solid body frame as a body part and the vehicle door can be seen as a movable attachment. Also, for example, the vehicle body part may be the vehicle floor, and a vehicle seat, which can be moved relative to the vehicle floor, is understood as an attachment. The same applies to roller blinds, sliding roofs and the like. In the broadest sense, however, a vehicle door can also be seen as a body part, for example. In that case, the glass pane would again be the attachment, which can be moved opposite the door. In the following, body parts and attachments are also summarized as
Fahrzeugkomponenten bezeichnet. In einem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Energieübertragung von einem Sender, der an einer ersten Fahrzeugkomponente befestigt ist, zu einem Empfänger, der an einer zweiten Fahrzeugkomponente befestigt ist. Insbesondere erfolgt diese Energieübertragung induktiv. Demnach kommt eine berührungslose Übertragung von einem Karosserieteil zu einem Anbauteil oder von einem Anbauteil zu einem Karosserieteil zustande. Vehicle components referred. In one embodiment, energy transfer occurs from a transmitter attached to a first vehicle component to a receiver attached to a second vehicle component. In particular, this energy transfer is made inductively. Accordingly, a non-contact transmission from a body part to an attachment or from an attachment to a body part comes about.
Der Sender beispielsweise an der ersten Fahrzeugkomponente kann entweder unbeweglich mit dieser verbunden sein oder über eine Nachführeinheit, z.B. mit einem auslenkbaren Hebel, beweglich. Ebenso kann der Empfänger an der zweiten Fahrzeugkomponente entweder unbeweglich oder über eine Nachführeinheit, z.B. auch mit einem auslenkbaren Hebel, beweglich mit dieser gekoppelt sein. Im Fall des Hebels (im Zusammenhang mit Fig. 5 näher erläutert) kann dieser durch z.B. eine Feder den Sender oder den Empfänger gegen die Oberfläche der jeweils anderen Fahrzeug¬ komponente drücken. Dadurch kann die zweite Fahrzeugkomponente gegenüber der ersten Fahrzeugkomponente eine Bewegung in mindestens einer Richtung ausführen, währenddessen die Ener- gieübertragung ohne Unterbrechung gleichförmig stattfindet. The transmitter, for example, on the first vehicle component can either be immovably connected to this or via a tracking unit, eg with a deflectable lever, movable. Likewise, the receiver on the second vehicle component either immobile or via a tracking unit, for example, with a deflectable lever, be movably coupled thereto. In the case of the lever (explained in connection with FIG. 5 in detail) may press it by a spring for example, the transmitter or the receiver against the surface of the respective other vehicle ¬ component. As a result, the second vehicle component can execute a movement in at least one direction relative to the first vehicle component, during which the energy transmission takes place uniformly without interruption.
Die Übertragung der Energie erfolgt durch induktive Kopplung, indem das von der Sendespule erzeugte magnetische Wechselfeld zur Empfängerspule gekoppelt wird. Das zum Übertragen der Energie verwendete Medium kann dann ebenso zum Informationsaustausch zwischen Sender und Empfänger genutzt werden, beispielsweise in der Form, dass bei Datenübertragung vom Sender zum Empfänger eine Amplitudenmodulation der vom Sender erzeugten Trägerwelle angewandt wird, und bei Datenübertragung vom Empfänger zum Sender der Empfänger auf die vom Sender erzeugte Trägerwelle eineThe transmission of energy is accomplished by inductive coupling by coupling the alternating magnetic field generated by the transmitting coil to the receiver coil. The medium used to transmit the energy can then also be used for information exchange between transmitter and receiver, for example in the form that an amplitude modulation of the carrier wave generated by the transmitter is used in data transmission from the transmitter to the receiver, and in data transmission from the receiver to the transmitter of the receiver to the carrier wave generated by the transmitter
Lastmodulation anwendet. Der Modulation auf der einen Seite steht eine Demodulation auf der anderen Seite gegenüber, um Dateninhalte zurückzugewinnen. Auf Seiten des Empfängers kann zwar prinzipiell eine einzelne Spule verwendet werden, aber eine Vielzahl an Spulen ist vorteilhaft, wenn ein größerer Bewegungsbereich zwischen den Fahrzeugkomponenten gewünscht ist. So kann beispielsweise gemäß Fig. 1 eine Vielzahl von Spulen 1 als einlagiges Feld mit nebeneinander angrenzenden Spulen 1 gebildet werden. Alternativ hierzu kann auch die Vielzahl von Spulen 1 als mehrlagiges Feld gemäß Fig. 2 mit sich überlappenden Spulen 1 realisiert werden. In beiden Fällen sind die Spulen entlang der Bewegungsrichtung angeordnet. Falls diese Spulenanordnung die Sekundärseite bzw. den Empfänger darstellt, kann die Primärseite bzw. der Sender als Einzelspule oder als einige wenige überlappende Spulen aus¬ geführt werden. Dadurch kann eine stets ausreichend gute magnetische Kopplung bzw. Energieübertragung für jede Position erreicht werden. Applies load modulation. The modulation on the one hand faces demodulation on the other to recover data content. Although a single coil can in principle be used on the receiver side, a large number of coils is advantageous if a larger range of motion is desired between the vehicle components. Thus, for example, as shown in FIG. 1, a plurality of coils 1 are formed as a single-layer field with adjoining coils 1. Alternatively, the plurality of coils 1 can be realized as a multilayer field according to FIG. 2 with overlapping coils 1. In both cases, the coils are arranged along the direction of movement. If this coil arrangement is the secondary side, and the recipient, the primary side or the transmitter can be performed as a single coil or as few overlapping coils from ¬. As a result, an always sufficiently good magnetic coupling or energy transfer can be achieved for each position.
Die Spulen 1 können als diskrete Spulen oder als Leiterplat¬ ten-Spulen ausgelegt werden. Gegebenenfalls wird die Dimen- sionierung der Spulengeometrien in Abhängigkeit von dem zurThe coil 1 may be designed as discrete coils or as printed ¬ ten-coils. Optionally, the dimensioning of the coil geometries depending on the
Verfügung stehenden Bauraum optimiert. So können beispielsweise sowohl senderseitig als auch empfängerseitig Rechteckspulen unmittelbar aneinandergrenzend oder überlappend angeordnet werden . Optimized available space. Thus, for example, both the transmitter side and the receiver side rectangular coils can be arranged directly adjacent to each other or overlapping.
Optional kann in einem Ausführungsbeispiel eine Ferritfolie oder eine Ferritplatte hinter der bzw. den Empfangsspulen zur Erhöhung des Koppelfaktors Anwendung finden. Für den Fall, dass Lei¬ terplatten-Spulen eingesetzt werden, kann die Ferritfolie auf der Leiterplatte aufgeklebt werden, wobei an den Stellen etwaiger auf der Leiterplatte angebrachter Bauteile die Ferritfolie ausgespart wird. Optionally, in one exemplary embodiment, a ferrite foil or a ferrite plate can be used behind the receiving coil (s) for increasing the coupling factor. In the event that Lei ¬ terplatten coils are used, the ferrite foil can be glued to the circuit board, wherein at the locations of any mounted on the circuit board components, the ferrite is recessed.
Besitzt der Empfänger eine Vielzahl von Empfangsspulen, so kann für jede der Empfangsspulen jeweils ein Serienschwingkreis und ein Gleichrichter vorgesehen sein (vgl. Fig. 7) . Darüber hinaus können die Gleichrichterausgänge für die Vielzahl von Emp- fangsspulen auf eine gemeinsame Schiene parallel zusammenge¬ schaltet werden (vgl. ebenfalls Fig. 7) . If the receiver has a multiplicity of receiver coils, a series resonant circuit and a rectifier can be provided for each of the receiver coils (see FIG. 7). In addition, the rectifier outputs can be used for the large number of Catching coils on a common rail parallel zusammenge ¬ be switched (see also Fig. 7).
Im Falle einer einzelnen Empfangsspule kann ein Serien- Schwingkreis und ein gesteuerter MOSFET als „intelligenter" Brückengleichrichter angewandt werden. Dabei wird die In the case of a single receiver coil, a series resonant circuit and a controlled MOSFET can be used as a "smart" bridge rectifier
MOSFET-Steuerung (Phasenwinkel) zur Spannungs- bzw. Leis¬ tungsregelung verwendet. Während sich obige Aspekte auf den Empfänger bezogen haben, beziehen sich die folgenden Aspekte auf die Spulen des Senders. So kann beispielsweise senderseitig eine einzelne Senderspule eingesetzt werden. Diese Anwendung ist geeignet für den Einsatz eines Spulenfeldes auf der Empfängerseite. Die Abmessung dieser Einzelspule kann so ausgelegt sein, dass bei Verschiebung der Sendespule relativ zu dem Feld der Empfängerspule der Kop¬ pelfaktor die geringstmögliche Varianz aufweist. MOSFET control (phase angle) used for voltage or power ¬ control. While the above aspects have referred to the receiver, the following aspects relate to the coils of the transmitter. For example, a single transmitter coil can be used on the transmitter side. This application is suitable for using a coil field on the receiver side. The dimension of this single coil can be designed so that, when the transmitter coil is displaced relative to the field of the receiver coil, the Kop ¬ pelfaktor has the lowest possible variance.
In einer konkreten Anwendung können zwei oder drei Sendespulen vorgesehen sein, die überlappend angeordnet sind. Um einen größtmöglichen Koppelfaktor zu erreichen, ist der Formfaktor jeder der Sendespulen gleich oder möglichst nahe dem der einzelnen Empfangsspulen des Feldes. Vorzugsweise ist nur immer die eine der zwei oder drei Sendespulen im Betrieb, die den größten Koppelfaktor mit den Empfangsspulen bietet. Bei einer Verschiebung der Sendespulen relativ zu den Empfangsspulen sollte bei einer Verringerung des Koppelfaktors auf die nächste benachbarte Sendespule umgeschaltet werden (vgl. hierzu auch die Ausführungen zu Fig. 6 und Fig. 10) . In a specific application, two or three transmitting coils may be provided, which are arranged overlapping. In order to achieve the highest possible coupling factor, the form factor of each of the transmitting coils is equal to or as close as possible to that of the individual receiving coils of the field. Preferably, only one of the two or three transmitting coils is always in operation, which offers the largest coupling factor with the receiving coils. When the transmitting coils are displaced relative to the receiving coils, the next adjacent transmitting coil should be switched over when the coupling factor is reduced (compare also the comments on FIGS. 6 and 10).
Wie bei den Empfangsspulen auch kann eine Vielzahl von Sendespulen als einlagiges Feld mit nebeneinander angrenzenden Spulen (vgl. Fig. 1) gestaltet werden. Diese Anwendung ist bei einer einzelnen Spule auf der Empfängerseite geeignet. Es ist dann vorzugsweise immer nur die eine Sendespule in Betrieb, die den größten Koppelfaktor mit der Empfangsspule bietet. Alternativ kann auch hier eine Anwendung einer Vielzahl von Sendespulen als mehrlagiges Feld mit sich überlappenden Spulen erfolgen (vgl. Fig. 2) . Diese Anwendung wiederum ist bei einer einzelnen Spule auf der Empfängerseite geeignet. Auch hier ist vorzugsweise nur immer die eine Sendespule in Betrieb, die den größten Koppelfaktor mit der Empfangsspule bietet. As with the receiving coils, a multiplicity of transmitting coils can be designed as a single-layer field with adjacent coils (see FIG. This application is suitable for a single coil on the receiver side. It is then preferably only one transmitting coil in operation, which offers the largest coupling factor with the receiving coil. Alternatively, an application of a plurality of transmitting coils as a multilayer field with overlapping coils can also be used here take place (see Fig. 2). This application in turn is suitable for a single coil on the receiver side. Again, preferably only one transmitting coil is in operation, which offers the largest coupling factor with the receiving coil.
Zur Erhöhung des Koppelfaktors kann hinter der bzw. den Sendespulen auch hier eine Ferritfolie oder eine Ferritplatte eingesetzt werden. Bei Anwendung einer Vielzahl von Sendspulen sollte der Auswahl-MOSFET direkt in Spulennähe angeordnet werden, um die Leitungen zu reduzieren, die einen hohen Strom führen müssen. Eine weitere Optimierung kann darin bestehen, dass bei einer Vielzahl von Sendespulen die Steuerelektronik direkt an den Sendespulen angeordnet wird. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist das Anbauteil bzw. die Kraftfahrzeugkomponente, an der ein Energieempfänger be¬ festigt ist, eine Glasscheibe. Diese Glasscheibe kann zwei laminierte Gläser aufweisen. In einer Variante gemäß Fig. 3 kann der Energieempfänger einschließlich einer Spule 2 bzw. Spu- lenanordnung und einer Elektronik 3 zwischen den zwei Gläsern 4 und 5 angeordnet sein. Für die Erhöhung des Koppelfaktors kann zwischen der Spule 2 und der Elektronik 3 eine Ferritfolie 6 bzw. Ferritplatte angeordnet sein. Zwischen den Gläsern 4 und 5 der Scheibe kann sich außerdem eine aktive Folie 7 befinden, die mittels der Elektronik 3 ansteuerbar ist. Eine oder beideTo increase the coupling factor, a ferrite foil or a ferrite plate can also be used behind the transmitting coil (s). When using a plurality of transmit coils, the select MOSFET should be placed directly near the coil to reduce the lines that need to carry a high current. A further optimization may be that the control electronics are arranged directly on the transmitting coils in a plurality of transmitting coils. In a specific exemplary embodiment, the attachment or the motor vehicle component to which an energy receiver is fastened is a glass pane. This glass pane can have two laminated glasses. In a variant according to FIG. 3, the energy receiver including a coil 2 or coil arrangement and an electronic unit 3 can be arranged between the two glasses 4 and 5. To increase the coupling factor, a ferrite foil 6 or ferrite plate can be arranged between the coil 2 and the electronics 3. Between the glasses 4 and 5 of the disc can also be an active film 7, which is controlled by the electronics 3. One or both
Glasscheiben 4, 5 können an der Stelle, wo die Empfangsspule 2 der Elektronik 3 sitzt, eine reduzierte Dicke aufweisen, um Platz für diese Komponenten zu schaffen. In diesem Fall können beide Scheiben bis zum Rand durchgezogen und am Rand miteinander verbunden sein, sodass die Elektronik 3 komplett eingeschlossen ist. Etwaige Hohlräume zwischen Gläsern 4, 5 und Elektronik 3 lassen sich mit Vergussmasse ausfüllen. Die Vergussmasse trägt zur Wärmeverteilung und zur mechanischen Stabilität bei. Entsprechend einer alternativen Variante gemäß Fig. 4 erfolgt eine Anordnung des Energieempfängers am Rand einer der beiden Gläser 4, 5, hier des Glases 5. Die (im Fall eines gläsernen Schiebedachs) untenliegende (zum Fahrgastinnenraum zeigende) Scheibe 5 ist dann beispielsweise nicht bis zum Rand durch¬ gezogen, sondern endet z. B. etwa 30 mm davor, sodass ein Rand mit nur dem einen Glas 4 (der obenliegenden nach außen zeigenden Scheibe) entsteht. Auf diesem Rand sind die Empfangsspule (n) und die Elektronik als ca. 30 mm breiter Streifen untergebracht, sodass die Spulen nach unten (zum Fahrgastinnenraum hin) und die Elektronik 3 nach oben gerichtet sind. Spulen 2 und Elektronik 3 sind vorzugsweise mit einer Vergussmasse 8 überzogen. Die Vergussmasse 8 sorgt für die mechanische Anbindung der Spu- len/Elektronik an die Scheibe und trägt auch zur Verteilung der Wärme bei. Dabei sollte die geometrische Ausgestaltung derart sein, dass möglichst wenig Wärme ins Glas hineingeht. Glass panes 4, 5 may have a reduced thickness at the location where the receiving coil 2 of the electronics 3 sits in order to make room for these components. In this case, both discs can be pulled through to the edge and connected to each other at the edge, so that the electronics 3 is completely enclosed. Any voids between glasses 4, 5 and electronics 3 can be filled with potting compound. The potting compound contributes to heat distribution and mechanical stability. According to an alternative variant according to FIG. 4, an arrangement of the energy receiver takes place at the edge of one of the two glasses 4, 5, here the glass 5. The (in the case of a glass sunroof) underlying (pointing to the passenger compartment) Disk 5 is then, for example, not pulled to the edge by ¬ , but ends z. B. about 30 mm in front, so that an edge with only one glass 4 (the top facing outward disc) is formed. On this edge, the receiver coil (s) and electronics are housed as approximately 30 mm wide strip, so that the coils down (to the passenger compartment) and the electronics 3 are directed upward. Coils 2 and electronics 3 are preferably coated with a potting compound 8. The potting compound 8 ensures the mechanical connection of the coils / electronics to the pane and also contributes to the distribution of the heat. The geometric design should be such that as little heat as possible goes into the glass.
In einem konkreten Beispiel einer erfindungsgemäßen Fahr- zeugkomponentenanordnung gemäß Fig. 5 ist eine erste Fahrzeugkomponente z. B. Karosserieteil 9, relativ zu einer weiteren Fahrzeugkomponente, z. B. Anbauteil 10, zweidimensional be¬ weglich. Eine Energieübertragung soll von einem z.B. über einen mit einer Feder 12 belasteten auslenkbaren Hebel 11 mit dem Karosserieteil 9 verbundenen Sender 14 (erste Spuleneinrichtung) zu einem Empfänger 15 (zweite Spuleneinrichtung) erfolgen, der an dem gegenüber dem Karosserieteil 9 in zwei Richtungen X und Y beweglichen Anbauteil 10 angebracht ist. Der Empfänger 15 weist in diesem Beispiel ein einlagiges Feld von nebeneinanderlie- genden Empfangsspulen auf. Der Sender 14 besitzt zwei halbüberlappend angeordnete Senderspulen. In a concrete example of a vehicle component arrangement according to the invention according to FIG. 5, a first vehicle component z. B. body part 9, relative to another vehicle component, for. B. attachment 10, two-dimensional be ¬ movable. An energy transfer is to take place from a transmitter 14 (first coil device) connected to the body part 9, for example via a deflectable lever 11 loaded with a spring 12, to a receiver 15 (second coil device) which is connected to the body part 9 in two directions X and Y. movable attachment 10 is mounted. In this example, the receiver 15 has a single-layer field of adjacent receiving coils. The transmitter 14 has two semi-overlapping arranged transmitter coils.
Die Feder 12 drückt den Sender 14 über den Hebel 11 stets in Richtung des Empfängers 15 unabhängig davon, ob das Anbauteil 10 sich gegenüber dem Karosserieteil 9 in horizontaler Richtung X oder in vertikaler Richtung Y verschiebt. Damit sich die Oberfläche des Senders 14 stets parallel an die Oberfläche des Anbauteils 10 anlegt (unabhängig von der durch X und Y definierten Position des Anbauteils 10 gegenüber dem Karosserieteil 9) , ist der Hebel 11 über Drehgelenke 13 sowohl mit der einen Fahrzeugkomponente, nämlich dem Karosserieteil 9, als auch mit dem Sender 14 verbunden. Anstelle der Feder kann zum Nachführen auch ein Elektromotor, d.h. eine entsprechende Motorik, verwendet werden. Der The spring 12 presses the transmitter 14 via the lever 11 always in the direction of the receiver 15, regardless of whether the attachment 10 moves relative to the body part 9 in the horizontal direction X or in the vertical direction Y. Thus, the surface of the transmitter 14 always parallel to the surface of the fixture 10 applies (regardless of the defined by X and Y position of the fixture 10 relative to the body part 9), the lever 11 via hinges 13 both with a vehicle component, namely the Body part 9, and also connected to the transmitter 14. Instead of the spring, an electric motor, ie a corresponding motor system, can also be used for tracking purposes. Of the
Elektromotor ggf. mit Getriebe stellt den Winkel des Hebels ein, um den Abstand zwischen Sender 14 und Empfänger 15 vorzugsweise auf einem gleichen Wert zu halten. Dabei kann eines der beiden Drehgelenke aktiv sein (vom Elektromotor bewegt) und das andere passiv. Optional kann auch das zweite Drehgelenk 13 von einem weiteren Elektromotor bewegt werden. Zur Steuerung bzw. Regelung des Hebels 11 kann ein Abstandssensor an dem Sender 14 oder dem Empfänger 15 angeordnet sein. Sein Signal wird von einerElectric motor possibly with gearbox adjusts the angle of the lever in order to keep the distance between transmitter 14 and receiver 15 preferably at an equal value. One of the two hinges can be active (moved by the electric motor) and the other passive. Optionally, the second rotary joint 13 can also be moved by a further electric motor. For controlling or regulating the lever 11, a distance sensor may be arranged on the transmitter 14 or the receiver 15. His signal is from a
Steuereinrichtung zum Ansteuern des oder der Elektromotoren verwendet . Control device used to drive the one or more electric motors.
Anstatt des schwenkbaren Hebels kann die Nachführeinheit auch eine lineare Stellachse mit Drehantrieb und entsprechendemInstead of the pivoting lever, the tracking unit can also be a linear actuator axis with rotary drive and corresponding
Getriebe zur Umsetzung in eine Linearbewegung oder einen Linearmotor aufweisen. Beispielsweise kann die lineare Bewegung senkrecht zu dem Karosserieteil 9 erfolgen. Mit einem Drehgelenk 13 (aktiv oder passiv) lässt sich dann wieder der Sender und der Empfänger parallel halten. Have gear for implementation in a linear motion or a linear motor. For example, the linear movement can take place perpendicular to the body part 9. With a swivel joint 13 (active or passive), the transmitter and the receiver can then be held parallel again.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann die erste Spuleneinrichtung bzw. der Sender 14 an bzw. entlang der zweiten Spuleneinrichtung bzw. dem Empfänger 15 mittels einer Füh- rungskulisse, die Teil der Nachführeinheit ist, geführt werden. Ein Hebel 11 wie in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 5 führt über die zwei Drehgelenke die erste Spuleneinrichtung 14 und die Führungskulisse hält die erste Spuleneinrichtung 14 an der zweiten Spuleneinrichtung 15. Die Führungskulisse kann eine Nut aufweisen, entlang der ein Federelement gleitet. In a further alternative embodiment, the first coil device or the transmitter 14 can be guided on or along the second coil device or the receiver 15 by means of a guide link, which is part of the tracking unit. A lever 11 as in the embodiment of Fig. 5 via the two hinges, the first coil means 14 and the guide slot holds the first coil means 14 on the second coil means 15. The guide slot may have a groove along which a spring element slides.
Im Zusammenhang mit Fig. 6 wird nun ein Energiesender, wie er für die erfindungsgemäße Fahrzeugkomponentenanordnung Verwendung finden kann, näher vorgestellt. Der Energiesender weist bei- spielsweise zwei in Halbleitertechnik ausgeführte Halbbrücken HBl und HB2 auf, die zusammen eine Vollbrücke bilden und die über einen Filter F und einen ebenso z. B. in Halbleitertechnik ausgeführten Auswahlschalter AS (hier zwei Halbleitereinzel- Schalter) einen Serienschwingkreis mit einer Senderspule LI oder L2 und einem Resonanzkondensator C treiben. Die beiden Senderspulen können sich beispielsweise halb überlappen. Zur Erzeugung des energietragenden magnetischen Wechselfeld-Trägers werden die beiden Halbbrücken HB1 und HB2 von einem Mikro- controller uC durch PWM-Signale PWM1 und PWM2 z. B. mit einer festen Frequenz f gesteuert. Über eine Fahrzeugschnittstelle FSS wird der Energiesender mit Betriebsspannung versorgt und kann mit anderen Systemen im Fahrzeug kommunizieren (z. B. CAN oder LIN) . In connection with FIG. 6, an energy transmitter, as can be used for the vehicle component arrangement according to the invention, will now be presented in more detail. The energy transmitter has, for example, two semi-bridges HB1 and HB2 designed in semiconductor technology, which together form a full bridge and which has a filter F and a likewise z. B. executed in semiconductor technology selector switch AS (here two Halbleiterszel- Switch) drive a series resonant circuit with a transmitter coil LI or L2 and a resonant capacitor C. For example, the two transmitter coils may overlap one another halfway. To generate the energy-carrying alternating magnetic field carrier, the two half bridges HB1 and HB2 are controlled by a microcontroller uC by PWM signals PWM1 and PWM2 z. B. controlled at a fixed frequency f. The energy transmitter is supplied with operating voltage via a vehicle interface FSS and can communicate with other systems in the vehicle (eg CAN or LIN).
Der MikroController uC kann die Sendeleistung sowohl über die Betriebsspannung der Halbbrücken HB1 und HB2 als auch über das Tastverhältnis der rechteckförmigen Signale an den Ausgängen PWM1 und PWM2 steuern. Dazu besitzt der Energiesender eine Einstelleinheit EE, mit der die Betriebsspannung der Sender-Treiberstufen vom MikroController uC einstellbar ist. Von der Fahrzeugschnittstelle aus erfolgt eine Spannungsversorgung der Einstelleinheit EE und einer Spannungsversorgungseinheit SV für den MikroController uC und einen Demodulator DM. The microcontroller uC can control the transmission power both via the operating voltage of the half bridges HB1 and HB2 and via the duty cycle of the rectangular signals at the outputs PWM1 and PWM2. For this purpose, the energy transmitter has a setting unit EE, with which the operating voltage of the transmitter driver stages from the microcontroller uC is adjustable. From the vehicle interface, a voltage supply of the setting unit EE and a power supply unit SV for the microcontroller uC and a demodulator DM.
Außerdem besteht zwischen der Fahrzeugschnittstelle FSS und dem MikroController uC eine Datenverbindung DV. Der MikroController uC kann darüber hinaus Daten zum Energieempfänger übertragen, indem er beispielsweise eine Amplitudenmodulation auf den Träger anwendet. Dazu kann eine geringe Modulationstiefe benutzt werden. Die Modulation wird durch eine Variation des Tastverhältnisses der Signale an den Ausgängen PWM1 und PWM2 ausgeführt. Als Demodulator DM einer Datenübertragung vom Energieempfänger zurück zum Energiesender kann zum Beispiel ein Synchrondemodulator wie der PCF7991 benutzt werden. Zu diesem Zweck ist sein Demodulatoreingang RX über einen Widerstand R mit dem Serienschwingkreis des Senders (LI oder L2 und C) verbunden. Der Demodulator DM wird von dem MikroController uC mit einem Takt clk von beispielsweise der Frequenz 32*f gespeist. Über eine Steuerleitung können der MikroController uC und der Demodulator DM Steuerdaten ctr und RX-Daten austauschen. Im Zusammenhang mit Fig. 7 wird nun ein Energieempfänger näher dargestellt. Er besitzt ein Empfängerspulenfeld mit n Spulen LI bis Ln, die in einer Ebene nebeneinanderliegend oder in zwei Ebenen überlappend liegend angeordnet sind. Jede Spule LI bis Ln ist Teil eines Serienresonanzschwingkreises mit einem jeweiligen Kondensator C. Für jede Spule gibt es einen Gleichrichter, der entweder ein Brückengleichrichter (wie in Fig. 7 gezeichnet) oder ein Zweiweggleichrichter sein kann. Die Gleichrichterausgänge sind zusammengeführt auf einen Pufferkondensator C_buffer zur Glättung der gewonnenen Gleichspannung. Die Gleichspannung speist zwei Spannungsversorgungen SV1 und SV2. Die erste Spannungsversorgung SV1 versorgt die Hilfsmittel der Energieempfangsvorrichtung (insbesondere den MikroController uC) und die zweite Spannungsversorgung SV2 dient der Anwendung selbst. Der MikroController uC steuert die Versorgung mittels der zweiten Spannungsversorgung SV2 ebenso wie die Anwendung. In addition, there is a data connection DV between the vehicle interface FSS and the microcontroller uC. In addition, the microcontroller μC can transmit data to the energy receiver by, for example, applying an amplitude modulation to the carrier. For this purpose, a small modulation depth can be used. The modulation is performed by varying the duty cycle of the signals at the outputs PWM1 and PWM2. As a demodulator DM of a data transmission from the power receiver back to the power transmitter, for example, a synchronous demodulator such as the PCF7991 can be used. For this purpose, its demodulator input RX is connected via a resistor R to the series resonant circuit of the transmitter (LI or L2 and C). The demodulator DM is supplied by the microcontroller uC with a clock clk of, for example, the frequency 32 * f. The microcontroller uC and the demodulator DM can exchange control data ctr and RX data via a control line. In connection with FIG. 7, an energy receiver will now be described in more detail. It has a receiver coil field with n coils LI to Ln, which are arranged lying next to one another in a plane or overlapping in two planes. Each coil LI to Ln is part of a series resonant circuit having a respective capacitor C. For each coil there is a rectifier which may be either a bridge rectifier (as shown in Fig. 7) or a full wave rectifier. The rectifier outputs are combined on a buffer capacitor C_buffer for smoothing the DC voltage obtained. The DC voltage feeds two power supplies SV1 and SV2. The first power supply SV1 supplies the resources of the power receiving device (in particular the microcontroller uC) and the second power supply SV2 is used by the application itself. The microcontroller uC controls the power supply by means of the second power supply SV2 as well as the application.
Zum Empfang von Daten, die der Energiesender mittels To receive data that the energy sender uses
Amplitudenmodulation des Trägers zum Energieempfänger gemäß Fig. 7 überträgt, verwendet der Energieempfänger zum Beispiel einen aus den Bauteilen Diode Dl, Kondensator Cl, Widerstand Rl und Verstärker VI bestehenden Hüllkurvendemodulator . Dieser verwandelt die Modulation des Energiesenders in ein digitales Muster, das im MikroController uC ausgewertet werden kann. Amplitude modulation of the carrier to the energy receiver of FIG. 7 transmits, for example, the energy receiver uses a consisting of the components diode Dl, capacitor Cl, resistor Rl and amplifier VI envelope detector. This transforms the modulation of the energy transmitter into a digital pattern, which can be evaluated in the microcontroller uC.
Zum Senden von Daten zum Energiesender verwendet der Energieempfänger beispielsweise eine Impedanzmodulation, indem er zum Beispiel über einen Halbleiterschalter bzw. Modulator M einen Lastwiderstand R_mod im Takt der Sendedaten TXdata parallel zu den Gleichrichterausgängen schaltet. Die modulierte Impedanz bildet sich auf der Seite des Senders auf dem Trägersignal als Amplituden- und/oder Phasenveränderung ab, die durch den dortigen Demodulator wieder in das Datensignal zurückgewandelt werden kann. For example, to send data to the energy transmitter, the energy receiver uses impedance modulation by switching, for example via a semiconductor switch or modulator M, a load resistor R_mod in time with the transmit data TXdata in parallel with the rectifier outputs. The modulated impedance is formed on the side of the transmitter on the carrier signal as amplitude and / or phase change, which can be converted back into the data signal by the local demodulator.
Hinsichtlich der Datenkommunikation kann das gleiche physikalische Medium wie für die Energieübertragung verwendet werden. In einem Beispiel wird als Kommunikationstyp das sogenannte „Halb-Duplex" verwendet. Das Protokoll kann byte-orientiert sein, wobei z. B. ein Synchronisations-Byte, ein Header-Byte, n Daten-Bytes und ein PrüfSummenbyte verwendet wird. Jedes Byte besitzt beispielsweise ein Startbit, acht Datenbits, ein Pa- ritätsbit und ein Stoppbit. Für Redundanzzwecke kann eineWith regard to the data communication, the same physical medium as for the energy transmission can be used. In one example, the so-called communication type is The protocol may be byte-oriented using, for example, a sync byte, a header byte, n data bytes, and a checksum byte, each byte having, for example, a start bit, eight data bits, a parity bit and a stop bit
Prüfsumme für jedes Paket und ein Paritätsbit für jedes Byte vorgesehen sein. Dateninhalte können a) eine Regelung der Spannung bzw. Leistung auf der Empfängerseite und b) eine Steuerung und Diagnostizierung der Anwendung sein. Checksum for each packet and a parity bit for each byte. Data content can be a) power control on the receiver side and b) control and diagnostics of the application.
Die Regelung der empfangenen Leistung/Spannung kann notwendig sein, wenn zum Beispiel durch die Bewegung des Empfängers bezogen zum Sender der Koppelfaktor so stark variiert, dass die Versorgungsspannung bzw. -leistung für die Anwendung nicht stabil bleibt. Ebenso kann die Regelung erforderlich sein, wenn die Leistungsaufnahme der Anwendung selbst stark variiert. Ein Beispiel eines Kommunikationskonzepts kann wie folgt gestaltet sein: Der Energieempfänger überträgt periodisch den Energiebedarf zum Energiesender. Das Paket dabei kann beispielsweise vier Bytes bzw. 44 Bits besitzen. Wenn eine Bitrate von 4 kbps verwendet wird, entspricht das einer zeitlichen Länge von t=ll,26 ms für jedes Paket. Der Leistungssender empfängt die periodischen Botschaften und passt die Sendeenergie (Trä¬ geramplitude) entsprechend an. Die Zykluszeit der periodischen Botschaften beträgt t=20 ms. In den Lücken mit t=8,74 ms hat der Energiesender seinerseits die Gelegenheit, eine Botschaft zum Energieempfänger zu senden. Falls das stattfindet, bemerkt der Energieempfänger den Beginn eines Datenempfangs vom Energiesender und führt solange dieser Empfang stattfindet die pe- riodische Sendung des Energiebedarfs nicht aus. The control of the received power / voltage may be necessary if, for example, by the movement of the receiver relative to the transmitter, the coupling factor varies so much that the supply voltage or power for the application does not remain stable. Similarly, the control may be required if the power consumption of the application itself varies greatly. An example of a communication concept can be designed as follows: The energy receiver periodically transmits the energy requirement to the energy transmitter. The packet can have, for example, four bytes or 44 bits. If a bitrate of 4 kbps is used, this corresponds to a time length of t = ll, 26 ms for each packet. The power transmitter receives the periodic messages and adjusts the transmission energy (Trä ¬ geramplitude) accordingly. The cycle time of the periodic messages is t = 20 ms. In the gaps with t = 8.74 ms the energy transmitter has the opportunity to send a message to the energy receiver. If this happens, the energy receiver notices the beginning of a data reception from the energy transmitter and, as long as this reception does not take place, the periodic transmission of the energy demand does not take place.
Eine Energieübertragung während der Bewegung des Energieempfängers bezogen auf den Energiesender wird nun anhand von Fig. 8 dargestellt. Bei einer Ausführung der Energieübertragung mit einer Senderspule und einem Feld aus nebeneinanderliegendenAn energy transfer during movement of the energy receiver relative to the energy transmitter will now be illustrated with reference to FIG. In one embodiment, the energy transfer with a transmitter coil and a field of adjacent
Empfangsspulen ändert sich der Koppelfaktor zwischen Senderspule und den einzelnen Empfangsspulen, wenn sich die Senderspule bezüglich der Empfangsspulen bewegt, weil sich die Abstände zwischen der Sendespule und den einzelnen Empfangsspulen durch die Bewegung verändert. In Fig. 8 sind die Koppelfaktoren K_L1, K_L2 und K_L3 in Prozent in Abhängigkeit von der Position x einer Sendespule zu drei nebeneinanderliegenden Empfangsspulen LI, L2 und L3 dargestellt. Man erkennt in Fig. 8, dass der Koppelfaktor für die drei Empfangsspulen von der Position x abhängt. Jede Spule hat ein primäres Maximum und zwei sekundäre Maxima beiderseits des primären Maximums mit je einer Nullstelle zwischen dem primären und dem sekundären Maximum. Die sekundären Maxima spielen keine Rolle. Durch die Geometrie der Empfangsspulen und der Sendespule (Lage und die Abmessungen der Empfangsspulen, Abmessung der Sendespule) ergibt sich eine Überlappung der drei Koppelfaktorkurven . Entscheidend für die Energieübertragung ist der jeweils größere verfügbare Koppelfaktor, also die Hüllkurve der drei Koppelfaktoren . Reception coils, the coupling factor between the transmitter coil and the individual receiving coils changes when the transmitter coil moves relative to the receiving coil, because the distances changed by the movement between the transmitting coil and the individual receiving coils. FIG. 8 shows the coupling factors K_L1, K_L2 and K_L3 in percent as a function of the position x of a transmitting coil to three adjacent receiving coils LI, L2 and L3. It can be seen in FIG. 8 that the coupling factor for the three receiving coils depends on the position x. Each coil has a primary maximum and two secondary maxima on either side of the primary maximum, each with a zero between the primary and secondary maximums. The secondary maxima do not matter. Due to the geometry of the receiving coil and the transmitting coil (position and dimensions of the receiving coils, dimension of the transmitting coil) results in an overlap of the three coupling factor curves. Decisive for the energy transfer is the larger available coupling factor, ie the envelope of the three coupling factors.
Betrachtet man die Hüllkurve der drei Koppelfaktoren K_L1, K_L2 und K_L3, variiert diese Hüllkurve zwischen 52 % und 24 %. Diese Variation von mehr als Faktor 2 zwischen Minimum und Maximum ist sehr groß. Damit kann es schwierig werden, die notwendige Energie für jede Position x auf die Empfängerseite zu übertragen. If one considers the envelope of the three coupling factors K_L1, K_L2 and K_L3, this envelope varies between 52% and 24%. This variation of more than a factor of 2 between minimum and maximum is very large. This can make it difficult to transfer the necessary energy for each position x to the receiver side.
Die Variation des Koppelfaktors bzw. der Hüllkurve kann durch verschiedene Maßnahmen reduziert werden: a) Die einzelne Sendespule gegenüber den einzelnen Empfangs¬ spulen wird sehr lang gemacht. The variation of the coupling factor and the envelope can be reduced by various measures: a) the individual transmitting coil relative to the individual receiving coils ¬ is made very long.
b) Die einzelnen Empfangsspulen werden nicht einlagig nebeneinanderliegend angeordnet, sondern zweilagig halbüberlappend. c) Anstelle einer einzelnen Sendespule werden zwei oder mehr teilweise überlappende Senderspulen verwendet. b) The individual receiving coils are not arranged one-layered next to each other, but two-layered half-overlapping. c) Instead of a single transmitter coil, two or more partially overlapping transmitter coils are used.
Die Lösung a) führt zwar zu einer geringeren Varianz des Koppelfaktors , jedoch auch dazu, dass er generell niedriger ist. Daher sind die Lösung b) und c) vorzuziehen. Anhand der Fig. 9 und 10 wird eine Lösung c) mit zwei halbüberlappenden Sendespulen L_Top und L_Bot gezeigt. Über den Sendespulen L_Top und L_Bot befindet sich beispielsweise eine Ferritfolie 6. Der Ener- gieempfänger besitzt beispielsweise drei Empfangsspulen LI, L2 und L3. Darunter befindet sich, vom Sender abgewandt, wiederum eine Ferritfolie 6. Sender und Empfänger sind beispielsweise um den Wert y beabstandet. The solution a) leads to a lower variance of the coupling factor, but also that it is generally lower. Therefore, the solution b) and c) are preferable. A solution c) with two half-overlapping transmission coils L_Top and L_Bot is shown with reference to FIGS. 9 and 10. For example, a ferrite foil 6 is located above the transmitting coils L_Top and L_Bot. gieempfänger has, for example, three receiving coils LI, L2 and L3. Below this, facing away from the transmitter, again a ferrite film 6. Transmitter and receiver are, for example, spaced by the value y.
Fig. 10 zeigt den Verlauf der Koppelfaktoren von jeder der zwei Senderspulen L_Top und L_Bot zu den drei Empfangsspulen LI, L2 und L3. Entsprechend ergeben sich die Kopplungsfaktoren 10 shows the course of the coupling factors of each of the two transmitter coils L_Top and L_Bot to the three receiver coils LI, L2 and L3. The coupling factors result accordingly
K_Ll_Bot, K_Ll_Top, K_L2_Bot, K_L2_Top, K_L3_Bot und K_L3_Top. K_Ll_Bot, K_Ll_Top, K_L2_Bot, K_L2_Top, K_L3_Bot and K_L3_Top.
Wie Fig. 10 zu entnehmen ist, ist die maximale Varianz der Koppelfaktor-Hüllkurve jetzt nur noch im Bereich von 57 % zu 44 % (mit einer Sendespule reichte sie von 52 % zu 24 %) . Des Weiteren ist erkennbar, dass die Maxima der beiden Senderspulen dif- ferieren. Die L_Bot-Spule hat immer einen größeren Koppelfaktor K als die L_Top-Spule. Dies wird durch den unterschiedlichen Abstand der beiden Senderspulen zu den Empfängerspulen verursacht . As can be seen from FIG. 10, the maximum variance of the coupling factor envelope is now only in the range of 57% to 44% (with a transmitting coil it ranged from 52% to 24%). Furthermore, it can be seen that the maxima of the two transmitter coils differ. The L_Bot coil always has a larger coupling factor K than the L_Top coil. This is caused by the different distance of the two transmitter coils to the receiver coils.
Um den Bereich 44 % bis 57 % tatsächlich abzudecken, ist es erforderlich, dass der Sender stets nur die Sendespule verwendet, die den höheren Koppelfaktor bietet. Dazu verwendet der Sender den vom Empfänger als Datenpaket periodisch übertragenen Energiebedarf (Kommunikation) . Das Datenpaket kann neben dem Energiebedarf eine weitere Information (Information 1) beinhalten, die angibt, ob die Anwendung des Empfängers einen höheren Energiebedarf hat. Ebenso kann der Sender über eine weitere Schnittstelle (Fahrzeugschnittstelle FSS; vgl. Fig. 6) eine zusätzliche Information (Information 2) erhalten, die angibt, ob der Empfänger bezogen auf den Sender bewegt wird. To actually cover the range 44% to 57%, it is necessary for the transmitter to always use only the transmit coil that provides the higher coupling factor. To do this, the sender uses the energy demand (communication) periodically transmitted by the receiver as a data packet. In addition to the energy requirement, the data packet may contain further information (information 1) indicating whether the application of the receiver has a higher energy requirement. Likewise, the transmitter can receive additional information (information 2) via a further interface (vehicle interface FSS, see Fig. 6), indicating whether the receiver is being moved relative to the transmitter.
Die Informationen 1 und 2 ermöglichen es dem Sender, festzustellen, ob ein etwaiger erhöhter Energiebedarf durch die Anwendung allein oder durch die Bewegung des Empfängers oder durch beides verursacht wird. Wird ermittelt, dass ein erhöhter Energiebedarf durch Beteiligung der Bewegung zustande kommt, dann wird auf die jeweils andere Spule umgeschaltet und geprüft, ob der darauf folgende Energiebedarf des Empfängers geringer geworden ist. In Fig. 11 ist die übertragene Leistung P_Top und P_Bot einer jeden der zwei Sendespulen zum Empfänger abhängig von der Position x dargestellt. Man erkennt, dass bei entsprechendem Umschalten der Senderspulen die Leistung gleichförmig verfügbar ist . Information 1 and 2 allow the sender to determine if any increased energy demand is caused by the application alone, or by the motion of the receiver, or both. If it is determined that there is an increased energy requirement due to the participation of the movement, then it switches to the other coil and checks whether the subsequent energy requirement of the receiver is lower has become. In Fig. 11, the transmitted power P_Top and P_Bot of each of the two transmitting coils to the receiver are shown depending on the position x. It can be seen that with appropriate switching of the transmitter coils the power is uniformly available.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
1 Spule 1 coil
2 Spule 2 coil
3 Elektronik 3 electronics
4 Glas 4 glass
5 Glas 5 glass
6 Ferritfolie 6 ferrite foil
7 aktive Folie 7 active foil
8 Vergussmasse 8 potting compound
9 Karosserieteil 9 body part
10 Anbauteil 10 attachment
11 Hebel 11 lever
12 Feder 12 spring
13 Drehgelenk 13 swivel joint
14 Sender 14 stations
15 Empfänger 15 recipients
AS Auswahlschalter C ResonanzkondensatorAS Selector switch C Resonance capacitor
Cl Kondensator Cl capacitor
C_Buffer Pufferkondensator clk Takt C_Buffer Buffer capacitor clk clock
ctr Steuerdaten ctr control data
Dl Diode DI diode
DM Demodulator DM demodulator
DV Datenverbindung DV data connection
EE Einstelleinheit EE adjustment unit
F Filter F filter
f feste Frequenz f fixed frequency
FSS Fahrzeugschnittstelle FSS vehicle interface
HB1 Halbbrücke HB1 half bridge
HB2 Halbbrücke HB2 half bridge
K_L1 Koppelfaktor K_L1 coupling factor
K_L2 Koppelfaktor K_L2 coupling factor
K_L3 Koppelfaktor K_L3 coupling factor
LI Senderspule LI transmitter coil
L2 Senderspule Ln Senderspule L2 transmitter coil Ln transmitter coil
L_Bot Sendespule L_Bot transmission coil
L_Top Sendespule L_Top transmitting coil
M Modulator M modulator
P_Bot Leistung P_Bot performance
P_Top Leistung P_Top performance
PWM1 Ausgang PWM1 output
PWM2 Ausgang PWM2 output
R Widerstand R resistance
Rl Widerstand Rl resistance
R_mod Lastwiderstand R_mod load resistor
RX Demodulatoreingang RX demodulator input
SV Spannungsversorgungseinheit SV power supply unit
SV1 Spannungsversorgung SV1 power supply
SV2 Spannungsversorgung SV2 power supply
TXdata Sendedaten TXdata transmission data
uC MikroController μC microcontroller
VI Verstärker VI amplifier
x Position x position
X Richtung X direction
Y Richtung Y direction
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016213482.5 | 2016-07-22 | ||
| DE102016213482.5A DE102016213482B4 (en) | 2016-07-22 | 2016-07-22 | Vehicle component assembly with inductive transmission |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018015244A1 true WO2018015244A1 (en) | 2018-01-25 |
Family
ID=59579595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2017/067530 Ceased WO2018015244A1 (en) | 2016-07-22 | 2017-07-12 | Vehicle component assembly with inductive transmission |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102016213482B4 (en) |
| WO (1) | WO2018015244A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12023996B2 (en) | 2018-10-01 | 2024-07-02 | Brose Fahrzeugteile Se & Co. Kommanditgesellschaft | Door assembly with transmitter and receiver units for the wireless transmission of energy and/or data |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19832911A1 (en) * | 1998-07-22 | 2000-02-10 | Bosch Gmbh Robert | Device for signal transmission in a vehicle |
| US20020056233A1 (en) * | 2000-11-16 | 2002-05-16 | Yazaki Corporation | Vehicle slide door power supply apparatus and method of supplying power to vehicle slide door |
| DE10149331A1 (en) * | 2001-10-06 | 2003-04-30 | Bosch Gmbh Robert | Arrangement for data and/or energy transfer between vehicle body and seat, has inductive transfer mechanism with surfaces on body and seat with coils for inductive data/energy transfer |
| DE102004018207A1 (en) * | 2004-04-15 | 2005-11-10 | Robert Bosch Gmbh | Transmission device for contactless energy and data transfer, especially in vehicle, takes place between first transmission unit and second transmission unit through high-frequency transmission path |
| US20070070951A1 (en) * | 2005-09-28 | 2007-03-29 | Tom Ocket | Circuit and method for contact-less transmission |
| FR2989319A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-18 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Glazing i.e. laminated glazing, for windscreen of vehicle, has electricity supply source connected to obscuration unit, where source is wave receiving device to generate electric current from received waves |
| DE202013104821U1 (en) * | 2013-10-16 | 2013-11-26 | Coremate Technical Co., Ltd. | Electronic, intelligent sunscreen |
| EP2760108A1 (en) * | 2011-09-21 | 2014-07-30 | Panasonic Corporation | Non-contact power supply system |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4019241A1 (en) * | 1990-06-15 | 1991-12-19 | Telefunken Electronic Gmbh | ENERGY AND SIGNAL TRANSMISSION SYSTEM |
| DE19946934B4 (en) * | 1999-09-30 | 2011-09-29 | Ramsle Technology Group Gmbh, Llc | Module with angle sensors, non-contact energy transmission and contactless information transmission |
| KR20110042403A (en) * | 2009-10-19 | 2011-04-27 | 김현민 | Wireless charging system for electric car and charging method therefor |
| DE102010025088A1 (en) * | 2010-06-25 | 2011-02-10 | Daimler Ag | Apparatus for operating electrical load in motor vehicle i.e. car, has energy source whose outlet coil is connected with load, where outlet coil and load are arranged on movable vehicle part and outlet coil is arranged within magnetic field |
| DE102010055696A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Airbus Operations Gmbh | A system for contactless energy transfer, use of a system for contactless energy transfer and vehicle with a system for contactless energy transfer between a first vehicle part and a second vehicle part |
| DE102013217816A1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Robert Bosch Gmbh | Device for inductive energy transmission and method for operating a device for inductive energy transmission |
| GB2541728A (en) * | 2015-08-28 | 2017-03-01 | Bombardier Transp Gmbh | Inductive power transfer pad and method of operating an inductive power transfer pad |
-
2016
- 2016-07-22 DE DE102016213482.5A patent/DE102016213482B4/en active Active
-
2017
- 2017-07-12 WO PCT/EP2017/067530 patent/WO2018015244A1/en not_active Ceased
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19832911A1 (en) * | 1998-07-22 | 2000-02-10 | Bosch Gmbh Robert | Device for signal transmission in a vehicle |
| US20020056233A1 (en) * | 2000-11-16 | 2002-05-16 | Yazaki Corporation | Vehicle slide door power supply apparatus and method of supplying power to vehicle slide door |
| DE10149331A1 (en) * | 2001-10-06 | 2003-04-30 | Bosch Gmbh Robert | Arrangement for data and/or energy transfer between vehicle body and seat, has inductive transfer mechanism with surfaces on body and seat with coils for inductive data/energy transfer |
| DE102004018207A1 (en) * | 2004-04-15 | 2005-11-10 | Robert Bosch Gmbh | Transmission device for contactless energy and data transfer, especially in vehicle, takes place between first transmission unit and second transmission unit through high-frequency transmission path |
| US20070070951A1 (en) * | 2005-09-28 | 2007-03-29 | Tom Ocket | Circuit and method for contact-less transmission |
| EP2760108A1 (en) * | 2011-09-21 | 2014-07-30 | Panasonic Corporation | Non-contact power supply system |
| FR2989319A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-18 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Glazing i.e. laminated glazing, for windscreen of vehicle, has electricity supply source connected to obscuration unit, where source is wave receiving device to generate electric current from received waves |
| DE202013104821U1 (en) * | 2013-10-16 | 2013-11-26 | Coremate Technical Co., Ltd. | Electronic, intelligent sunscreen |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12023996B2 (en) | 2018-10-01 | 2024-07-02 | Brose Fahrzeugteile Se & Co. Kommanditgesellschaft | Door assembly with transmitter and receiver units for the wireless transmission of energy and/or data |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102016213482A1 (en) | 2018-01-25 |
| DE102016213482B4 (en) | 2022-08-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE112018000052T5 (en) | Wireless power transmission device for a seat | |
| EP0466949B1 (en) | Device for contactless transfer of data and energy and its use | |
| WO2001018405A1 (en) | Method and device for supplying electrical power to electrical consumers in or on a pneumatic device | |
| DE102009014130A1 (en) | Control system for a partition wall system | |
| CH667929A5 (en) | DRIVE AND STEERING CONTROL DEVICE FOR DRIVERLESS TRANSPORT UNITS. | |
| EP0316691A1 (en) | Device for checking the closed state of a closing element | |
| EP2324179A1 (en) | Drive system for a door | |
| DE102018220068A1 (en) | WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM FOR VEHICLE DOOR GLASS | |
| WO2016135007A1 (en) | Drive arrangement for a closure element of a motor vehicle | |
| WO2012034877A2 (en) | Arrangement for transferring data from and/or to a route element of track-bound traffic and method for transferring data | |
| WO2001018763A2 (en) | Method and device for transmitting control and/or sensor signals | |
| WO2012107490A2 (en) | Apparatus for power transmission and for inductive communication | |
| EP3983629B1 (en) | Door handle electronics with two communication means | |
| DE102016213482B4 (en) | Vehicle component assembly with inductive transmission | |
| DE102015210825A1 (en) | Transformer arrangement with compensation for a low coupling inductance | |
| DE102010001484A1 (en) | Transmission device for use as e.g. data transmitter for contactless bidirectional transmission of data with sensor in transmission system, has compensating coil compensating influence of energy field provided on data coil | |
| DE69102806T2 (en) | Multiple transmission method and system for one vehicle. | |
| EP4136748B1 (en) | Planar drive system and method for operating same | |
| EP1623365B1 (en) | Card receiving device | |
| EP2475497B1 (en) | Rotary indexing table | |
| DE102008049673A1 (en) | Circuit arrangement with a power semiconductor module and a control circuit arranged outside thereof | |
| EP4385113A1 (en) | Energy transfer in a linear transport system | |
| EP0908594A2 (en) | Device for monitoring a door opening region | |
| WO2020249436A1 (en) | Arrangement | |
| EP4332336B1 (en) | Gate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17751024 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17751024 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |