DE10104020A1

DE10104020A1 - System for contactless transmission of electric energy between stationary car part and linearly moving car part

Info

Publication number: DE10104020A1
Application number: DE2001104020
Authority: DE
Inventors: Harald Kazmierczak
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-09-19
Anticipated expiration: 2021-02-01
Also published as: DE10104020B4

Abstract

The transmission takes place between at least one circuit unit and one or more circuit units in a slidable car seat. At least one transformer has its primary and secondary coils in separate shell cores (4), with the first shell core located in the surface of stationary car part.The second shell core is located on the mobile car part. The two shell cores form a closed circuit for the magnetic flux between the coils. There is at least one cover plate (7) for the first shell core, which encloses the coils and firmly connects them to the surface of the stationary car part.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum kontaktlosen Übertragen von elektri scher Energie zwischen einem feststehenden Fahrzeugteil und einem demgegen über linear bewegbaren Fahrzeugteil - vorzugsweise zwischen mindestens einer ersten Schaltungseinheit, die an der Fahrzeugkarosserie installiert ist, und min destens einer zweiten Schaltungseinheit, die sich in einem verschiebbar gelager ten Fahrzeugsitz befindet. Eine solche Anordnung umfasst mindestens einen Übertrager, dessen Wicklungen - Primärwicklung und Sekundärwicklung - in ge trennten Schalenkernen liegen. Der erste Schalenkern ist in der Oberfläche des feststehenden Fahrzeugteils angeordnet, und der zweite Schalenkern ist am be wegbaren Fahrzeugteil angeordnet, so dass die beiden Schalenkerne zusammen einen geschlossenen Kreis für den magnetischen Fluss zwischen den Wicklungen bilden.The invention relates to an arrangement for contactless transmission of electri sher energy between a fixed vehicle part and a counterpart via linearly movable vehicle part - preferably between at least one first circuit unit that is installed on the vehicle body, and min least a second circuit unit, which is mounted in a displaceable ten vehicle seat. Such an arrangement comprises at least one Transformer, whose windings - primary winding and secondary winding - in ge separated cup cores. The first shell core is in the surface of the stationary vehicle part arranged, and the second shell core is on be movable vehicle part arranged so that the two shell cores together a closed circuit for the magnetic flux between the windings form.

Als Anwendungsbeispiel für eine derartige Anordnungen sei hier die Übertragung von Datensignalen und ggf. auch elektrischer Leistung beim Auslösen von Rück haltemitteln genannt, 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 Auslösen der Rückhaltemittel wird mit Hilfe eines Airbagsteuergeräts gesteuert, das zum Auslö sen mit einer ersten Schaltungseinheit kommuniziert. Sowohl das Airbagsteuerge rät als auch diese erste Schaltungseinheit sind in der Regel an der Fahrzeugka rosserie angeordnet. Zum Auslösen der Rückhaltemittel kommuniziert die erste Schaltungseinheit mit einer zweiten Schaltungseinheit, die zusammen mit den Rückhaltemitteln im Fahrzeugsitz angeordnet ist. Dabei kann neben einer Daten übertragung zwischen den beiden Schaltungseinheiten auch eine Leistungsüber tragung stattfinden, wenn mindestens zwei entsprechend ausgelegte Übertrager vorgesehen sind. Die Datenübertragung erfolgt in der Regel bidirektional im Halb- oder Vollduplexbetrieb, während die Leistungsübertragung meist nur in eine Richtung von der ersten zur zweiten Schaltungseinheit erfolgt.Transmission is an example of such an arrangement of data signals and possibly also electrical power when triggering back called holding means, which are mounted in a slidably mounted on rails Vehicle seat. The restraint devices can be, for example act a sidebag and / or pyrotechnic belt tensioner. Triggering the Restraint means is controlled with the aid of an airbag control unit which is triggered communicates with a first circuit unit. Both the airbag control unit advises as well as this first circuit unit are usually on the Fahrzeugka body arranged. The first communicates to trigger the restraint Circuit unit with a second circuit unit, which together with the Restraint means is arranged in the vehicle seat. In addition to a data transmission between the two circuit units also a power transfer take place if at least two appropriately designed transmitters are provided. The data transmission is usually bidirectional in half or full duplex operation, while the power transmission is usually only in one Direction from the first to the second circuit unit.

Bei vielen Fahrzeugtypen ist zumindest ein Teil der Fahrzeugsitze herausnehm bar, um den Laderaum des Fahrzeugs zu vergrößern. Die durch das Entfernen der Fahrzeugsitze entstehende Ladefläche sollte eben sein und keine überstehenden Teile aufweisen. Dieses Erfordernis erweist sich bei der Realisierung der hier in Rede stehenden Anordnung als problematisch, da der primäre und sekundäre Teil des Übertragers zur Optimierung des Wirkungsgrads möglichst ohne Luftspalt ge koppelt werden sollten.In many types of vehicles, at least part of the vehicle seats are removed bar to increase the load space of the vehicle. The by removing the The loading area created by vehicle seats should be level and not protruding Have parts. This requirement proves itself in the realization of the here in The arrangement in question is problematic since the primary and secondary part of the transformer to optimize efficiency, if possible without an air gap should be coupled.

Advantages of the invention

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung zum kontaktlosen Übertragen von elektrischer Energie zwischen einem feststehenden Fahrzeugteil und einem demgegenüber linear bewegbaren Fahrzeugteil vorgeschlagen, die eine gute Kopplung zwischen dem primären Teil und dem sekundären Teil des induktiven Übertragers gewährleistet, während sich gleichzeitig ein bündiger Abschluss mit der Oberfläche des feststehenden Fahrzeugteils realisieren lässt.The present invention provides an arrangement for contactless transmission of electrical energy between a fixed vehicle part and a in contrast, proposed linearly movable vehicle part, which is a good one Coupling between the primary part and the secondary part of the inductive Transmitter guaranteed while at the same time having a flush conclusion the surface of the fixed vehicle part can be realized.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass mindestens eine Abdeckplatte für den ersten Schalenkern vorgesehen ist, die den ersten Schalenkern mit der/den dort angeordneten Wicklungen deckend aufnimmt und bündig mit der Oberfläche des feststehenden Fahrzeugteils abschließt.This is achieved according to the invention in that at least one cover plate is provided for the first shell core, which the first shell core with which takes up the windings arranged there and covers them flush with the Completes the surface of the stationary vehicle part.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich eine mechanische Abdeckung des primären oder sekundären Teils eines induktiven Übertragers nicht zwangsläufig negativ auf die magnetische Kopplung dieser beiden Teile auswirken muss, wenn gleichzeitig eine gute Kontaktierung dieser beiden Teile gewährleistet werden kann. Die erfindungsgemäße Anordnung einer Abdeckplatte zwischen den beiden Teilen eines induktiven Übertragers und das bündige Einpassen dieser Abdeck platte in die Oberfläche des feststehenden Fahrzeugteils dient nicht nur dem Zweck, diese Oberfläche möglichst hindernisfrei zu halten, so dass sie beispielsweise als Ladefläche genutzt werden kann. Vielmehr wird der abgedeckte Teil des Übertragers durch das erfindungsgemäße Anordnen einer Abdeckplatte auch vor unerwünschten mechanischen Einwirkungen geschützt.According to the invention, it has been recognized that a mechanical cover of the primary or secondary part of an inductive transformer not necessarily must adversely affect the magnetic coupling of these two parts, if good contact between these two parts can be guaranteed at the same time can. The arrangement according to the invention of a cover plate between the two Share an inductive transmitter and fit this cover flush plate in the surface of the fixed vehicle part not only serves Purpose to keep this surface as unobstructed as possible, so that for example can be used as a loading area. Rather, the covered part of the transformer by arranging a cover plate according to the invention protected against unwanted mechanical influences.

Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung der erfin dungsgemäßen Anordnung und insbesondere die Kontaktierung der beiden Schalenkerne und die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abdeckplatte.There are basically different ways of realizing inventions arrangement according to the invention and in particular the contacting of the two Shell cores and the design of the cover plate according to the invention.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Abdeckplatte mit Ausnehmungen versehen, über die die beiden Schalenkerne miteinander in Kontakt stehen. Dementsprechend ist der erste Schalenkern auf der der Abdeckplatte zugewandten Seite so ausgebildet, dass er in den Bereichen der Ausnehmungen bündig mit der Abdeckplatte und mit der Oberfläche des fest stehenden Fahrzeugteils abschließt. Auf diese Weise bildet der erste Schalenkern mit seiner Wicklung bzw. seinen Wicklungen kein überstehendes Teil oder Hin dernis sondern ist vollständig in die Oberfläche des feststehenden Fahrzeugteils integriert.In an advantageous embodiment of the arrangement according to the invention Cover plate with recesses over which the two shell cores to be in contact with each other. Accordingly, the first shell core is open the side facing the cover plate so that it is in the areas of the recesses flush with the cover plate and with the surface of the fixed stationary vehicle part. In this way, the first shell core forms with its winding or its windings no protruding part or Hin dernis is completely in the surface of the fixed vehicle part integrated.

Die Schalenkerne können in vorteilhafter Weise als aneinander entlang gleitende Schienen mit jeweils mindestens einem H-Profil realisiert sein. In diesem Fall sind die Wicklungen des Übertragers jeweils an einem Querschenkel eines H-Profils angeordnet. In einer konstruktiv einfachen und daher vorteilhaften Variante sind die Längsschenkel des H-Profils des ersten Schalenkerns auf der der Abdeck platte zugewandten Seite kammförmig ausgebildet, so dass die Längsschenkel in ein entsprechendes Raster von Ausnehmungen in der Abdeckplatte eingreifen.The shell cores can advantageously as sliding along each other Rails can be realized with at least one H-profile. In this case the windings of the transformer each on a cross leg of an H-profile arranged. Are in a structurally simple and therefore advantageous variant the longitudinal legs of the H-profile of the first shell core on which the cover plate facing side comb-shaped, so that the longitudinal legs in engage a corresponding grid of recesses in the cover plate.

Die Abdeckplatte ist vorteilhafter Weise aus einem elektrisch isolierenden und nicht ferromagnetischen Material, vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt, damit sie die elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen den beiden Teilen des Übertragers nicht beeinträchtigt.The cover plate is advantageously made of an electrically insulating and non-ferromagnetic material, preferably made of plastic, so they the electromagnetic interactions between the two parts of the Transformer is not affected.

drawing

Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubil den. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patent ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung zweier Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen verwiesen.As discussed above, there are various teaching options the present invention in an advantageous manner to design and continue the. For this purpose, on the one hand, the patent subordinate to claim 1 claims and on the other hand to the following description of two versions tion examples of the invention with reference to the drawings.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer aus der Praxis bekannten Anordnung zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie zwischen einem feststehenden Fahrzeugteil und einem demgegenüber linear bewegbaren Fahrzeugteil, Fig. 1 is a sectional view showing an arrangement known from practice, for contactless transfer of electrical energy between a stationary vehicle part and a comparatively linearly movable vehicle part,

Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des ersten Schalenkerns und der Abdeck platte einer ersten erfindungsgemäßen Anordnung an einem feststehenden Fahr zeugteil, Fig. 2 shows an exploded view of the first shell core and the covering plate of a first arrangement according to the invention to a fixed driving generating part,

Die Fig. 3a bis 3c zeigen eine Draufsicht und zwei Schnittdarstellungen des ersten Schalenkerns und der Abdeckplatte einer zweiten erfindungsgemäßen An ordnung an einem feststehenden Fahrzeugteil und FIGS. 3a to 3c show a plan view and two sectional views of the first pot core and the cover plate to a second order according to the invention to a fixed vehicle part, and

die Fig. 4a bis 4c zeigen eine Draufsicht und zwei Schnittdarstellungen des ersten Schalenkerns und der Abdeckplatte einer dritten erfindungsgemäßen An ordnung an einem feststehenden Fahrzeugteil. FIGS. 4a to 4c show a plan view and two sectional views of the first pot core and the cover plate of a third An inventive order to a fixed vehicle part.

Description of the embodiments

Die in Fig. 1 dargestellte, aus der Praxis bekannte Anordnung umfasst einen Übertrager 1, der zum kontaktlosen Übertragen von Daten zwischen einer ersten und einer zweiten Schaltungseinheit dient, wobei die erste Schaltungseinheit an der Fahrzeugkarosserie installiert ist, während sich die zweite Schaltungseinheit in einem auf Schienen verschiebbar gelagerten Fahrzeugsitz befindet. The arrangement shown in FIG. 1, known from practice, comprises a transmitter 1 , which is used for the contactless transmission of data between a first and a second circuit unit, the first circuit unit being installed on the vehicle body, while the second circuit unit is in one Slidably mounted vehicle seat rails.

Die Primärwicklung 3 des Übertragers 1 liegt in einem ersten Schalenkern 4, und die Sekundärwicklung 5 liegt in einem zweiten Schalenkern 6 des Übertragers 1. Der primärseitige Schalenkern 4 ist im Bereich des Bodenblechs 2 der Fahrzeug karosserie angeordnet, und der Schalenkern 6 ist am verschiebbaren Fahrzeug sitz angeordnet.The primary winding 3 of the transformer 1 lies in a first shell core 4 , and the secondary winding 5 lies in a second shell core 6 of the transformer 1 . The primary-side shell core 4 is arranged in the area of the floor panel 2 of the vehicle body, and the shell core 6 is arranged on the displaceable vehicle seat.

Die Schalenkerne 4 und 6 sind in Form von aneinander entlang gleitenden Schie nen - im vorliegenden Fall als H-Profilschienen - realisiert. Die Wicklungen - Pri märwicklung 3 und Sekundärwicklung 5 - sind jeweils auf den Querschenkel des entsprechenden H-Profils gewickelt. Die Längsschenkel des primärseitigen Scha lenkerns 4 sind mit in der Ebene des Bodenblechs 2 angeordneten Fortsätzen versehen, auf denen die Längsschenkel des sekundärseitigen Schalenkerns 6 entlang gleiten, so dass die Schalenkerne 4 und 6 zusammen einen geschlosse nen Kreis für den magnetischen Fluss zwischen der Primärwicklung 3 und der Se kundärwicklung 5 des Übertragers 1 bilden.The shell cores 4 and 6 are realized in the form of rails sliding along one another - in the present case as H-profile rails. The windings - primary winding 3 and secondary winding 5 - are each wound on the cross leg of the corresponding H-profile. The longitudinal legs of the primary-sided Scha lenkerns 4 are provided with projections arranged in the plane of the bottom plate 2 , on which the longitudinal legs of the secondary-sided shell core 6 slide along, so that the shell cores 4 and 6 together form a closed circuit for the magnetic flux between the primary winding 3 and the secondary winding 5 of the transformer 1 form.

Die Montage des primärseitigen Schalenkerns 4 im Bodenblech 2 erweist sich bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung häufig als problematisch, da im Bodenblech zwei exakt dimensionierte und positionierte Ausnehmungen für die Längsschenkel des primärseitigen Schalenkerns 4 vorgesehen sein müssen. Außerdem können sich hier je nach Material des Bodenblechs bei der Signalübertragung Störein flüsse bemerkbar machen.The assembly of the primary-side shell core 4 in the base plate 2 often proves to be problematic in the arrangement shown in FIG. 1, since two precisely dimensioned and positioned recesses for the longitudinal legs of the primary-side shell core 4 must be provided in the base plate. In addition, depending on the material of the floor panel, interference can be felt when transmitting signals.

Fig. 2 verdeutlicht das erfindungsgemäße Konzept, mit dem die voranstehend be schriebenen Nachteile ausgeräumt werden. Erfindungsgemäß ist eine Abdeck platte 7 für den primärseitigen Schalenkern 4 vorgesehen, die den primärseitigen Schalenkern 4 mit der dort angeordneten Primärwicklung - hier nicht dargestellt - deckend aufnimmt und bündig mit dem Bodenblech 2 abschließt. Dazu ist im Bo denblech 2 lediglich eine Durchgangsöffnung 8 für die Abdeckplatte 7 vorgesehen. Im Randbereich der Durchgangsöffnung 8 ist eine Auflage 9 für die Abdeckplatte 7 ausgebildet. Die Abdeckpatte 7 ist aus einem elektrisch isolierenden, nicht ferro magnetischen Material gefertigt, so dass sie den Schalenkern 4 und damit den gesamten Übertrager gegen das Bodenblech 2 isoliert. Fig. 2 illustrates the concept of the invention, with which the disadvantages described above be eliminated. According to the invention, a cover plate 7 is provided for the primary-side shell core 4 , which covers the primary-side shell core 4 with the primary winding arranged there - not shown here - in an opaque manner and ends flush with the base plate 2 . For this purpose, in the Bo denblech 2 only a through opening 8 is provided for the cover plate 7 . A support 9 for the cover plate 7 is formed in the edge region of the through opening 8 . The cover plate 7 is made of an electrically insulating, non-ferro-magnetic material, so that it insulates the shell core 4 and thus the entire transmitter from the floor panel 2 .

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abdeckplatte 7 mit in einem Raster bzw. in zwei Reihen angeordneten Ausnehmungen 10 versehen. Die Längsschenkel des H-Profils des primärseitigen Schalenkerns 4 sind dement sprechend auf der der Abdeckplatte 7 zugewandten Seite kammförmig ausgebil det. Bei der Montage der erfindungsgemäßen Anordnung greifen die kammförmig ausgebildeten Längsschenkel des Schalenkerns 4 in die Ausnehmungen 10 der Abdeckplatte 7 ein, so dass die Längsschenkel des Schalenkerns 4 in den Aus nehmungen 10 bündig mit der Abdeckplatte 7 abschließen.In the embodiment shown in FIG. 2, the cover plate 7 is provided with recesses 10 arranged in a grid or in two rows. The longitudinal legs of the H-profile of the primary-side shell core 4 are accordingly speaking comb-shaped on the side facing the cover plate 7 . When assembling the arrangement according to the invention, the comb-shaped longitudinal legs of the shell core 4 engage in the recesses 10 of the cover plate 7 , so that the longitudinal legs of the shell core 4 in the recesses 10 are flush with the cover plate 7 .

In Fig. 3a ist die Draufsicht auf die Primärseite eines Übertragers bzw. auf die Ab deckplatte 7 einer erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, die am Bodenblech 2 eines Kraftfahrzeugs installiert ist. In der Abdeckplatte sind zwei Reihen von Ausnehmungen 10 ausgebildet. Mit AA und BB sind zwei Schnittachsen bezeich net. Die entsprechenden Schnittdarstellungen sind in den Fig. 3b und 3c wie dergegeben. Fig. 3c zeigt einen Querschnitt entlang der Achse BB und verdeut licht, dass die Primärseite hier in Form eines Schalenkerns 4 mit H-Profil realisiert ist, wie er auch in Fig. 1 dargestellt ist und voranstehend in Verbindung mit dieser Figur beschrieben worden ist. Die Primärwicklung 3 ist am Querschenkel des H- Profils angeordnet, was in Fig. 3b gezeigt ist, die einen Längsschnitt entlang der Achse AA zeigt. Fig. 3b verdeutlicht außerdem das Eingreifen der kammförmig ausgebildeten Längsschenkel des Schalenkerns 4 in die entsprechend angeord neten Ausnehmungen 10 in der Abdeckplatte 7 und die Anordnung der Abdeck platte 7 in der Durchgangsöffnung 9 im Bodenblech 2, in deren Randbereich eine Auflage 10 für die Abdeckplatte 7 ausgebildet ist.In Fig. 3a, the top view of the primary side of a transmitter or on the cover plate 7 is shown from an arrangement according to the invention, which is installed on the floor panel 2 of a motor vehicle. Two rows of recesses 10 are formed in the cover plate. AA and BB are two cutting axes. The corresponding sectional views are shown in Figs. 3b and 3c. Fig. 3c shows a cross section along the axis BB and clearly shows that the primary side here is in the form of a shell core 4 with an H-profile, as is also shown in Fig. 1 and has been described above in connection with this figure. The primary winding 3 is arranged on the cross leg of the H-profile, which is shown in Fig. 3b, which shows a longitudinal section along the axis AA. Fig. 3b also illustrates the engagement of the comb-shaped longitudinal legs of the shell core 4 in the corresponding angeord Neten recesses 10 in the cover plate 7 and the arrangement of the cover plate 7 in the through hole 9 in the floor panel 2 , in the edge region of a support 10 for the cover plate 7th is trained.

Bei den Fig. 4a bis 4c handelt es sich um analoge Darstellungen einer erfin dungsgemäßen Anordnung zum kontaktlosen Übertragen von elektrischer Energie mit zwei Übertragern 11 und 12, wobei der eine Übertrager 11 für eine reine Da tenübertragung vorgesehen ist, während der andere Übertrager 12 ausschließlich der Leistungsübertragung dient.In FIGS. 4a to 4c, there are analog representations of an OF INVENTION to the invention arrangement for contactless transmission of electrical energy with two transformers 11 and 12, wherein the one transmitter is 11 Da tenübertragung provided for a pure, while the other transformer 12 excluding the Power transmission serves.

Claims

1. Arrangement for the contactless transmission of electrical energy between a stationary vehicle part and a vehicle part that is linearly movable relative thereto - preferably between at least one first circuit unit that is installed on the vehicle body and at least one second circuit unit that is located in a displaceably mounted vehicle seat, with at least one transformer ( 1 ; 11 , 12 ), whose windings ( 3 , 5 ) - primary winding ( 3 ) and secondary winding ( 5 ) - lie in separate shell cores ( 4 , 6 ), the first shell core ( 4 ) in the surface of the stationary driving tool part is arranged and the second shell core ( 5 ) is arranged on the movable driving tool part, so that the shell cores ( 4 , 5 ) together form a closed circuit for the magnetic flux between the windings ( 3 , 5 ), characterized in that at least one cover plate ( 7 ) is provided for the first shell core ( 4 ) that covers the first shell core ( 4 ) with the winding (s) ( 3 , 5 ) arranged there and covers it and is flush with the surface of the stationary vehicle part.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the cover plate ( 7 ) is provided with recesses ( 10 ) and the first shell core ( 4 ) on the cover plate ( 7 ) facing side is formed such that it extends in the loading the recesses ( 10 ) are flush with the cover plate ( 7 ) and with the surface of the stationary vehicle part.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the shells cores ( 4 , 6 ) are realized as rails sliding along each other, each with at least one H-profile, the windings ( 3 , 5 ) of the transformer ( 1 ; 11 , 12 ) are each arranged on a cross leg of an H-profile, that the longitudinal legs of the H-profile of the first shell core ( 4 ) on the cover plate ( 7 ) facing side are comb-shaped and that in the cover plate ( 7 ) from a corresponding grid of recesses ( 10 ) is formed.

4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cover plate ( 7 ) is made of an electrically insulating and non-ferromagnetic material, preferably made of plastic.