DE10103280B4

DE10103280B4 - Anordnung zum kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zwischen gegeneinander linear bewegbaren Fahrzeugteilen

Info

Publication number: DE10103280B4
Application number: DE2001103280
Authority: DE
Inventors: Harald Kazmierczak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-01-25
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2021-01-26
Also published as: DE10103280A1

Abstract

Anordnung zum kontaktlosen Übertragen von elektrischer Energie zwischen einem feststehenden Fahrzeugteil und einem demgegenüber linear bewegbaren Fahrzeugteil mit mindestens einem Übertrager (1, 2), dessen Wicklungen (3 bis 6) – Primärwicklung und Sekundärwicklung – in getrennten Schalenkernen (11, 12) liegen, wobei ein Schalenkern (11) am feststehenden Fahrzeugteil angeordnet ist und der andere Schalenkern (12) am bewegbaren Fahrzeugteil angeordnet ist und wobei die Schalenkerne (11, 12) als aneinander entlang gleitende Schienen realisiert sind, deren Profile so ausgebildet sind, dass sie zusammen einen geschlossenen Kreis für den magnetischen Fluss zwischen den Wicklungen (3 bis 6) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Übertrager (1) zur Datenübertragung vorhanden ist und dass mindestens ein zweiter Übertrager (2) zur Leistungsübertragung vorhanden ist und dass jeweils eine Wicklung (3, 4) des ersten Übertragers (1) und eine Wicklung (5, 6) des zweiten Übertragers (2) in einem gemeinsamen Schalenkern (11, 12) liegen, der für jede Wicklung (3 bis...

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum kontaktlosen Übertragen von elektrischer Energie zwischen einem feststehenden Fahrzeugteil und einem demgegenüber linear bewegbaren Fahrzeugteil – vorzugsweise zwischen mindestens einer ersten Schaltungseinheit, die an der Fahrzeugkarosserie installiert ist, und mindestens einer zweiten Schaltungseinheit, die sich in einem auf Schienen verschiebbar gelagerten Fahrzeugsitz befindet. Diese Anordnung umfasst mindestens einen Übertrager, dessen Wicklungen – Primärwicklung und Sekundärwicklung – in getrennten Schalenkernen liegen, wobei ein Schalenkern am feststehenden Fahrzeugteil angeordnet ist und der andere Schalenkern am bewegbaren Fahrzeugteil angeordnet ist. Die Schalenkerne sind als aneinander entlang gleitende Schienen realisiert, deren Profile so ausgebildet sind, dass sie zusammen einen geschlossenen Kreis für den magnetischen Fluss zwischen den Wicklungen bilden.
Desweiteren betrifft die Erfindung die Verwendung einer solchen Anordnung zum Auslösen von Rückhaltemitteln, die sich in einem auf Schienen verschiebbar gelagerten Fahrzeugsitz befinden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 195 45 220 sind verschiedene Ausführungsformen einer derartigen Anordnung zum kontaktlosen Übertragen von Signalen bekannt: Da die Übertrager hier ausschließlich der Datenübertragung dienen, ist bei allen in dieser Druckschrift beschriebenen Varianten jeweils nur eine Wicklung – Primärwicklung oder Sekundärwicklung – in einem Schalenkern angeordnet. Eine Leistungsübertragung ist hier nicht vorgesehen.

Aus der Patentschrift DE 195 38 528 C2 ist eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie und von Daten bekannt. Dabei werden mehrere voneinander getrennte induktive Stromkreise verwendet, wobei jeder Stromkreis ein stationäres primäres und ein mit dem Lenkrad verbundenes sekundäres Stromübertragungselement aufweist.

Vorteile der Erfindung

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die einen Datentransfer bei gleichzeitiger Leistungsübertragung in linearen Transformatorsystemen ermöglicht.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Anordnung mindestens zwei Übertrager umfasst, wobei ein erster Übertrager zur Datenübertragung und ein zweiter Übertrager zur Leistungsübertragung genutzt wird. Die Datenübertragung kann bidirektional im Halb- oder Vollduplexbetrieb erfolgen, während die Leistungsübertragung in der Regel nur in eine Richtung erfolgt.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass bei vielen Anwendungen, insbesondere auch in einem Kraftfahrzeug, neben einer kontaktlosen Signalübertragung auch eine Leistungsübertragung erforderlich oder sinnvoll ist. Ferner ist erkannt worden, dass die aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung zwar grundsätzlich auch zur Leistungsübertragung geeignet ist, dass aber für eine gleichzeitige Übertragung von Daten und Leistung zwei separate Übertrager erforderlich sind.

In einer vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Anordnung werden für die beiden Übertrager dieselben Schalenkerne verwendet, indem jeweils eine Wicklung des ersten Übertragers und eine Wicklung des zweiten Übertragers in einem gemeinsamen Schalenkern liegen. Um ein Übersprechen zwischen Daten und Leistung zu minimieren, ist jeder Schalenkern mit zwei Kammern ausgestattet, so dass für jede Wicklung eine eigene Kammer vorgesehen ist.

Grundsätzlich gibt es im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung von Schalenkernen und die Anordnung der Wicklungen der beiden Übertrager an den Schalenkernen. In einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung ist die eine der beiden Schalenkernschienen in Form einer ersten Profilschiene mit zwei nebeneinander angeordneten H-Profilen mit gemeinsamem Längsschenkel realisiert, während die andere Schalenkernschiene in Form einer zweiten Profilschiene mit zwei nebeneinander angeordneten H-Profilen realisiert ist, deren nebeneinander angeordnete Längsschenkel so miteinander verbunden sind, dass jeweils ein H-Profil der zweiten Profilschiene in ein H-Profil der ersten Profilschiene eintaucht. Dabei bildet jedes H-Profil der ersten und zweiten Profilschiene eine separate Kammer für eine Wicklung eines der beiden Übertrager, wobei die Wicklungen jeweils auf den Querschenkel des entsprechenden H-Profils gewickelt sind.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Übertrager der erfindungsgemäßen Anordnung in einer Gleitschiene für einen Fahrzeugsitz installierbar sind. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Anordnung nämlich zum Auslösen von Rückhaltemitteln verwendet werden, die sich in einem auf Schienen verschiebbar gelagerten Fahrzeugsitz befinden. Ein von einem Steuergerät erzeugtes Auslösesignal kann dann mit Hilfe des ersten Übertragers zu einer im Fahrzeugsitz befindlichen Auslöseschaltung für die Rückhaltemittel übertragen werden, während parallel dazu mit Hilfe des zweiten Übertragers die Leistung eines Treibers, der durch das Auslösesignal aktiviert wird, zu der Auslöseschaltung übertragen werden kann. Besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist es, wenn der zweite Übertrager neben seiner Funktion als Leistungsübertrager auch als Redundanzpfad für das Auslösen der Rückhaltemittel genutzt wird. Auf diese Weise kann ein fehlerhaftes Auslösen der Rückhaltemittel wirkungsvoll vermieden werden, indem die Rückhaltemittel tatsächlich nur dann ausgelöst werden, wenn neben dem Auslösesignal auch das für das Auslösen erforderliche Freigabesignal über den Redundanzpfad „Leistungsübertrager" an der Auslöseschaltung anliegt.

Zeichnungen
Wie bereits voranstehend erwähnt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 5 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnungen verwiesen.
Die 1a und 1b zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem Datenübertrager und einem Leistungsübertrager im Querschnitt (1a) und perspektivisch (1b).
2 zeigt ein Blockschaltbild für eine induktive, berührungslose Daten- und Leistungsübertragung mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Anordnung, wie sie beispielsweise in den 1a und 1b dargestellt ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in den 1a und 1b dargestellte Anordnung umfasst zwei Übertrager 1 und 2. Der Übertrager 1 dient zum kontaktlosen Übertragen von Daten zwischen einer ersten Schaltungseinheit, die an der Fahrzeugkarosserie installiert ist, und einer zweiten Schaltungseinheit, die sich in einem auf Schienen verschiebbar gelagerten Fahrzeugsitz befindet. Der Übertrager 2 dient zum kontaktlosen Übertragen von Leistung zwischen diesen beiden Schaltungseinheiten. Eine Anwendungsmöglichkeit für eine derartige Anordnung wird in Verbindung mit 2 näher erläutert.
Die Primärwicklungen 3 und 5 der beiden Übertrager 1 und 2 liegen in zwei voneinander getrennten Kammern 7 und 9 in einem ersten Schalenkern 11, während die Sekundärwicklungen 4 und 6 der beiden Übertrager 1 und 2 in zwei getrennten Kammern 8 und 10 eines zweiten Schalenkerns 12 liegen. Der Schalenkern 11 ist an der Fahrzeugkarosserie angeordnet, und der Schalenkern 12 ist am verschiebbaren Fahrzeugsitz angeordnet.
Die Schalenkerne 11 und 12 sind in Form von aneinander entlang gleitenden Schienen realisiert, deren Profile so ausgebildet sind, dass sie zusammen einen geschlossenen Kreis für den magnetischen Fluss zwischen den Primärwicklungen 3 und 5 und den entsprechenden Sekundärwicklungen 4 und 6 der beiden Übertrager 1 und 2 bilden. Im vorliegenden Fall ist die Schalenkernschiene 11 als Profilschiene mit zwei nebeneinander angeordneten H-Profilen 13 und 15 mit gemeinsamem Längsschenkel 17 realisiert. Die andere Schalenkernschiene 12 ist eben falls in Form einer Profilschiene mit zwei nebeneinander angeordneten H-Profilen 14 und 16 realisiert, wobei hier allerdings die nebeneinander angeordnete Längsschenkel 18 und 19 der beiden H-Profile 14 und 16 so miteinander verbunden sind, dass jeweils ein H-Profil 14 bzw. 16 des Schalenkerns 12 in ein H-Profil 13 bzw. 15 des Schalenkerns 11 eintaucht. Dabei bildet jedes H-Profil 13, 15 und 14, 16 der beiden Schalenkerne 11 und 12 eine eigene Kammer 7 bis 10 für eine Wicklung, Primärwicklung 3 bzw. 5 oder Sekundärwicklung 4 bzw. 6, eines der beiden Übertrager 1 oder 2. Diese Wicklungen 3 bis 6 sind jeweils auf den Querschenkel des entsprechenden H-Profils 13 bis 16 gewickelt.
In 2 ist mit 20 ein Airbagsteuergerät bezeichnet, das unter anderem das Auslösen von Rückhaltemitteln steuert, die sich in einem auf Schienen verschiebbar gelagerten Fahrzeugsitz befinden. Bei den Rückhaltemitteln kann es sich beispielsweise um einen Sidebag und/oder pyrotechnische Gurtstraffer handeln. Das Airbagsteuergerät 20 kommuniziert mit einer Schaltungseinheit 21, die an der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Diese Schaltungseinheit 21 kommuniziert mit einer weiteren Schaltungseinheit 22, die zusammen mit den Rückhaltemitteln im Fahrzeugsitz angeordnet ist. Die Schaltungseinheit 21 verfügt über eine eigene Spannungsversorgung 40. Zwischen den beiden Schaltungseinheiten 21 und 22 findet sowohl eine Datenübertragung als auch eine Leistungsübertragung statt. Dazu ist eine Anordnung mit zwei Übertragern 1 und 2 vorgesehen, wie sie in Verbindung mit den 1a und 1b voranstehend beschrieben worden ist. Die Datenübertragung erfolgt hier bidirektional im Halb- oder Vollduplexbetrieb, während die Leistungsübertragung hier nur in eine Richtung von der Schaltungseinheit 21 zur Schaltungseinheit 22 erfolgt.
Die Schaltungseinheit 22 umfasst zwei sogenannte Squibs 31, 32. Dabei handelt es sich um Zündpillen für pyrotechnische Rückhaltemittel, im vorliegenden Fall einen Sidebag und einen Gurtstraffer.
Mit Hilfe des Airbagsteuergeräts 20 kann der Squib-Status überprüft werden. Dabei wird geprüft, ob bei einem der beiden Squibs 31, 32 ein Kurzschluß nach Masse oder + vorliegt, ob eine Leitungsunterbrechung vorliegt und ob der Widerstand im Bereich von 1,5Ω bis 6Ω liegt. Zum Abrufen der Prüfdaten sendet das Airbagsteuergerät 20 einen entsprechenden Prüfimpuls über einen CAN-Bus 23 an einen μC 41 der Schaltungseinheit 21, der die Funktion eines Controllers für den Datenaustausch auch mit weiteren Komponenten, wie Bedienelementen, der Tastenbeleuchtung und verschiedenen Sensoren 42, hat. Über eine sogenannte Daten physical layer 43 der Schaltungseinheit 21 und den induktiven Datenübertrager 1 wird der Prüfimpuls dann zu einer entsprechende Daten physical layer 33 der Schaltungseinheit 22 übertragen und an einen μC 34 weitergeleitet, der ebenfalls die Funktion eines Controllers hat und mit weiteren Komponenten, wie Bedienelementen, der Tastenbeleuchtung und verschiedenen Sensoren 35 in Verbindung steht. Der μC 34 kommuniziert mit einem AC-/DC-FLIC 36, an dem die Prüfdaten zur Verfügung stehen. Aufgrund des Prüfimpulses werden die Prüfdaten nun auf demselben Weg an das Airbagsteuergerät 20 übertragen. Wird im Rahmen dieser Überprüfung festgestellt, dass die Squibs 31, 32 nicht voll funktionsfähig sind, so werden die entsprechenden Prüfdaten als Diagnosedaten im Airbagsteuergerät 20 abgespeichert. Der CAN-Bus 23 wird hier also auch zu Diagnosezwecken eingesetzt.
Zum Auslösen der Rückhaltemittel mit Hilfe der Squibs 31, 32 sendet das Airbagsteuergerät 20 ein Zündsignal an einen Zündimpulsgeber 44 der Schaltungseinheit 21, wozu eine eigene Leitung 24 zur Verfügung steht. Der vom Zündimpulsgeber 44 dann erzeugte Zündimpuls wird einem Treiber 45 zugeführt, dessen Frequenz daraufhin erhöht wird. Die Energie des Treibers 45 wird induktiv über den Übertrager 2 an einen 5W-Supply 37 der Schaltungseinheit 22 übertragen und von dort einem Zündindikator 38 zugeführt, der den AC-/DC-FLIC 36 dann über ein sogenanntes Enable-Signal 39 zum Zünden der Squibs 31, 32 befähigt.
Parallel dazu wird das Zündsignal des Airbagsteuergeräts 20 dem μC 41 der Schaltungseinheit 21 zugeführt. Von hier wird das Zündsignal auf demselben Weg wie der Prüfimpuls zum AC-/DC-FLIC 36 der Schaltungseinheit 22 übertragen. Sowohl der μC 41 der Schaltungseinheit 21 als auch der μC 34 der Schaltungseinheit 22 können die Zündinformationen überprüfen und ggf. beeinflussen. Ein Zünden der Squibs 31, 32 erfolgt nur, wenn der AC-/DC-FLIC 36 die Zündinformationen sowohl auf dem Datenweg erhält als auch eine entsprechende Leistungsübertragung stattfindet.
Der Leistungsübertrager 2 dient hier also zusätzlich als Redundanzpfad für das Auslösen der Rückhaltemittel.

Claims

Anordnung zum kontaktlosen Übertragen von elektrischer Energie zwischen einem feststehenden Fahrzeugteil und einem demgegenüber linear bewegbaren Fahrzeugteil mit mindestens einem Übertrager (1, 2), dessen Wicklungen (3 bis 6) – Primärwicklung und Sekundärwicklung – in getrennten Schalenkernen (11, 12) liegen, wobei ein Schalenkern (11) am feststehenden Fahrzeugteil angeordnet ist und der andere Schalenkern (12) am bewegbaren Fahrzeugteil angeordnet ist und wobei die Schalenkerne (11, 12) als aneinander entlang gleitende Schienen realisiert sind, deren Profile so ausgebildet sind, dass sie zusammen einen geschlossenen Kreis für den magnetischen Fluss zwischen den Wicklungen (3 bis 6) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Übertrager (1) zur Datenübertragung vorhanden ist und dass mindestens ein zweiter Übertrager (2) zur Leistungsübertragung vorhanden ist und dass jeweils eine Wicklung (3, 4) des ersten Übertragers (1) und eine Wicklung (5, 6) des zweiten Übertragers (2) in einem gemeinsamen Schalenkern (11, 12) liegen, der für jede Wicklung (3 bis 6) eine eigene Kammer (7 bis 10) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der beiden Schalenkernschienen (11) in Form einer ersten Profilschiene mit zwei nebeneinander angeordneten H-Profilen (13, 15) mit gemeinsamem Längsschenkel (17) realisiert ist und dass die andere Schalenkernschiene (12) in Form einer zweiten Profilschiene mit zwei nebeneinander angeordneten H-Profilen (14, 16) realisiert ist, deren nebeneinander angeordnete Längsschenkel (18, 19) so miteinander verbunden sind, dass jeweils ein H-Profil (14, 16) der zweiten Profilschiene in ein H-Profil (13, 15) der ersten Profilschiene eintaucht, wobei jedes H-Profil (13 bis 16) der ersten und zweiten Profilschiene eine separate Kammer (7 bis 10) für eine Wicklung (3 bis 6) eines der beiden Übertrager (1, 2) bildet und diese Wicklungen (3 bis 6) jeweils auf den Querschenkel des entsprechenden H-Profils (13 bis 16) gewickelt sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertrager (1, 2) in einer Gleitschiene für einen Fahrzeugsitz installierbar sind.
Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zum Auslösen von Rückhaltemitteln, die sich in einem auf Schienen verschiebbar gelagerten Fahrzeugsitz befinden, wobei ein von einem Steuergerät (20) erzeugtes Auslösesignal mit Hilfe des ersten Übertragers (1) zu einer im Fahrzeugsitz befindlichen Auslöseschaltung (22) für die Rückhaltemittel übertragen wird und wobei parallel dazu mit Hilfe des zweiten Übertragers (2) die Leistung eines Treibers (45), der durch das Auslösesignal aktiviert wird, zu der Auslöseschaltung (22) übertragen wird.
Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Übertrager (2) neben seiner Funktion als Leistungsübertrager auch als Redundanzpfad für das Auslösen der Rückhaltemittel genutzt wird.