DE102018206339A1 - Device and method for functional testing of an antenna system for detecting foreign metal - Google Patents

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Walter Schrod
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines Antennensystems, insbesondere zur Fremdmetallerkennung, die umfasst: ein Antennensystem mit einer Mehrzahl von Antenneneinheiten (AE0,..., AE15), wobei jede der eine Antenne (A0,..., A15) und zumindest einen Widerstand (R0,..., R15) umfassenden Antenneneinheiten (AE0,..., AE15) jeweils zwischen einem, mit einer Vorspannung (Vofst) beaufschlagten Knoten (K) und einem zugeordneten Eingang einer Selektionseinheit (SE) verschaltet ist; eine Recheneinheit (CU), die dazu ausgebildet ist, an einem ersten Ausgang (CUO1) ein Steuersignal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) für die Selektionseinheit (SE) bereitzustellen, wobei durch das Steuersignal festgelegt ist, welcher Eingang der Selektionseinheit (SE) mit einem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) zu verbinden ist, und an einem Eingang (CUI1) der Recheneinheit (CU) das an dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) anliegende Antennensignal zu empfangen; eine zwischen dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) und einem Diagnosespannungsanschluss verschaltete und durch die Recheneinheit (CU) ansteuerbare Diagnoseschaltung (DC), wobei an dem Diagnosespannungsanschluss eine Diagnosespannung (Vaux) anliegt. Die Recheneinheit (CU) ist dazu ausgebildet, aus dem Vergleich von bei aktivierter und nicht aktivierter Diagnoseschaltung ermittelten Antennensignalen an dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) auf einen Fehler des Antennensystems zu schließen.

Figure DE102018206339A1_0000
The invention relates to a device for functional testing of an antenna system, in particular for foreign metal detection, which comprises: an antenna system having a plurality of antenna units (AE0,..., AE15), wherein each of the one antenna (A0,..., A15) and at least an antenna unit (AE0, ..., AE15) comprising a resistor (R0, ..., R15) is in each case interconnected between a node (K) acted upon by a bias voltage (Vofst) and an assigned input of a selection unit (SE); a computation unit (CU), which is designed to provide a control signal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) for the selection unit (SE) at a first output (CUO1), wherein the control unit determines which input of the selection unit (SE) has an output (SEO) is to be connected to the selection unit (SE), and at an input (CUI1) of the arithmetic unit (CU) to receive the antenna signal present at the output (SEO) of the selection unit (SE); a diagnostic circuit (DC) connected between the output (SEO) of the selection unit (SE) and a diagnostic voltage connection and controllable by the arithmetic unit (CU), a diagnostic voltage (Vaux) being present at the diagnosis voltage connection. The arithmetic unit (CU) is designed to conclude from the comparison of detected when activated and not activated diagnostic circuit antenna signals at the output (SEO) of the selection unit (SE) on an error of the antenna system.
Figure DE102018206339A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Antennensystems, das insbesondere zur Fremdmetallerkennung dient.The invention relates to a device and a method for functional testing of an antenna system, which is used in particular for foreign metal detection.

Beim induktiven Laden wird Energie mittels des Transformatorprinzips über Strecken von wenigen Zentimetern bis zu ca. 20 cm übertragen. Dabei kann zwischen einer äußeren Bodenspule (sog. Primärspule) und einer fahrzeugseitigen Unterbodenspule (sog. Sekundärspule) je nach Abstand, Aufbau und Leistung ein großes magnetisches Feld entstehen. Je schlechter die beiden Spulen aufeinander ausgerichtet sind, desto größer kann das magnetische Streufeld (EMV) werden, desto größer kann die magnetische Belastung für Menschen werden und/oder desto weniger Leistung kann in die Batterie des Fahrzeugs übertragen werden. Darüber hinaus wird der Wirkungsgrad des Übertragungssystems schlechter.In inductive charging, energy is transmitted by means of the transformer principle over distances of a few centimeters to about 20 cm. Depending on the distance, structure and power, a large magnetic field can arise between an outer bottom coil (so-called primary coil) and a vehicle-side underbody coil (so-called secondary coil). The worse the two coils are aligned with each other, the larger the stray magnetic field (EMC) can become, the greater the magnetic load for humans and / or the less power can be transmitted to the battery of the vehicle. In addition, the efficiency of the transmission system deteriorates.

Das im Luftspalt bei der Energieübertragung entstehende magnetische Wechselfeld führt aufgrund der hohen Übertragungsleistung dazu, dass ein im Luftspalt befindlicher metallischer Körper, wie z.B. eine Münze, ein Nagel und dergleichen, erwärmt wird. Die dabei im metallischen Körper auftretenden Temperaturen können so hoch werden, dass das die äußere Bodenspule einhüllende Gehäuse, das üblicherweise aus einem Kunststoff besteht, beschädigt werden könnte. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass sich durch den heißen metallischen Körper in der Nähe befindliche brennbare Stoffe, wie z.B. Papier, entzünden können, wodurch die Gefahr der Entstehung eines größeren Brandes existiert. Versucht andererseits eine Person, den bereits erhitzten metallischen Gegenstand von der äußeren Bodenspule zu entfernen, so besteht die Gefahr einer Verbrennung.Due to the high transmission power, the alternating magnetic field which arises in the air gap in the energy transmission results in a metallic body in the air gap, such as e.g. a coin, a nail and the like, is heated. The temperatures which occur in the metallic body can become so high that the housing enveloping the outer bottom coil, which usually consists of a plastic, could be damaged. In addition, there is a risk that flammable substances, such as those in the vicinity of the hot metallic body, may be present. Paper, causing the danger of the emergence of a major fire. On the other hand, if a person tries to remove the already heated metallic object from the outer bottom coil, there is a danger of burning.

Es existiert daher bei induktiven Kraftfahrzeugladesystemen das Erfordernis einer sog. Fremdmetallerkennung, welche bei der Detektion eines metallischen Gegenstands im Bodenspalt die äußere Bodenspule deaktiviert und/oder eine Warnung ausgibt. Da auch eine solche Fremdmetallerkennung einen Defekt aufweisen kann, muss die dazu verwendete Sensorik regelmäßig auf ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden.Therefore, in inductive motor vehicle charging systems, there is the requirement of a so-called foreign metal detection, which deactivates the outer bottom coil and / or issues a warning when a metallic object is detected in the bottom gap. Since even such foreign metal detection can have a defect, the sensors used for this purpose must be checked regularly for their functionality.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines zur Fremdmetallerkennung genutzten Antennensystems eines induktiven Kraftfahrzeugladesystems anzugeben, welche einfach, kostengünstig und zuverlässig sind. Insbesondere soll eine Diagnose des Messpfades sowie der Empfangsantennen vor und während des Betriebs des induktiven Ladesystems ermöglicht werden.It is an object of the invention to provide an apparatus and a method for functional testing of a used for foreign metal detection antenna system of an inductive motor vehicle charging system, which are simple, inexpensive and reliable. In particular, a diagnosis of the measuring path and the receiving antennas before and during operation of the inductive charging system should be made possible.

Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.These objects are achieved by a device according to the features of patent claim 1 and a method according to the features of patent claim 11. Advantageous embodiments result from the dependent patent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines Antennensystems, insbesondere zur Fremdmetallerkennung, vorgeschlagen. Die Vorrichtung und das Antennensystem sind insbesondere Bestandteile eines induktiven Kraftfahrzeugladesystems. Die Vorrichtung umfasst ein Antennensystem mit einer Mehrzahl von Antenneneinheiten, wobei jede der eine Antenne und zumindest einen Widerstand umfassenden Antenneneinheiten jeweils zwischen einem, mit einer Vorspannung beaufschlagten Knoten und einem zugeordneten Eingang einer Selektionseinheit der Vorrichtung verschaltet ist. Eine Recheneinheit der Vorrichtung ist dazu ausgebildet, ein Steuersignal für die Selektionseinheit bereitzustellen, wobei durch das Steuersignal festgelegt ist, welcher Eingang der Selektionseinheit mit einem Ausgang der Selektionseinheit zu verbinden ist. Die Recheneinheit der Vorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, an einem Eingang der Recheneinheit das an dem Ausgang der Selektionseinheit anliegende Antennensignal zu empfangen. Die Vorrichtung umfasst ferner eine zwischen dem Ausgang der Selektionseinheit und einem Diagnosespannungsanschluss verschaltete und durch die Recheneinheit ansteuerbare Diagnoseschaltung, wobei an dem Diagnosespannungsanschluss eine Diagnosespannung anliegt. Die Recheneinheit ist ferner dazu ausgebildet, aus dem Vergleich von bei aktivierter und nicht aktivierter Diagnoseschaltung ermittelten Antennensignalen an dem Ausgang der Selektionseinheit auf einen Fehler des Antennensystems zu schließen.According to a first aspect, a device for functional testing of an antenna system, in particular for foreign metal detection, is proposed. The device and the antenna system are in particular components of an inductive motor vehicle charging system. The device comprises an antenna system with a plurality of antenna units, wherein each of the antenna units comprising an antenna and at least one resistor is interconnected in each case between a node subjected to a bias and an associated input of a selection unit of the device. An arithmetic unit of the device is designed to provide a control signal for the selection unit, wherein the control signal determines which input of the selection unit is to be connected to an output of the selection unit. The arithmetic unit of the device is further configured to receive the antenna signal applied to the output of the selection unit at an input of the arithmetic unit. The device further comprises a connected between the output of the selection unit and a diagnostic voltage terminal and can be controlled by the arithmetic unit diagnostic circuit, wherein applied to the diagnostic voltage terminal, a diagnostic voltage. The arithmetic unit is also designed to conclude from the comparison of detected when activated and non-activated diagnostic circuit antenna signals at the output of the selection unit to an error of the antenna system.

Das der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugrunde liegende Prinzip beruht darauf, dass sich für jede Antenne des Antennensystems bei nicht aktivierter Diagnoseschaltung eine spezifische Sollspannung am Ausgang der Selektionseinheit ergibt. Kurzschlüsse nach Masse, offene Verbindungen und Kurzschlüsse zwischen zwei Antennen können durch die Detektion einer Abweichung von der spezifischen Sollspannung ermittelt werden. Durch einen Vergleich der am Ausgang der Selektionseinheit anliegenden Spannung mit und ohne aktivierter Diagnoseschaltung kann darüber hinaus automatisch der vollständige Messpfad der Vorrichtung überprüft werden.The principle underlying the device according to the invention is based on the fact that, for each antenna of the antenna system, when the diagnostic circuit is not activated, a specific setpoint voltage results at the output of the selection unit. Short circuits to ground, open connections and short circuits between two antennas can be detected by detecting a deviation from the specific setpoint voltage. Moreover, by comparing the voltage present at the output of the selection unit with and without activated diagnosis circuit, the complete measuring path of the device can be checked automatically.

Die Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Vorrichtung kann vor und während des Betriebs der eingangs erwähnten induktiven Ladevorrichtung genutzt werden.The check of the functionality of the device can be used before and during the operation of the above-mentioned inductive charging device.

Die Vorrichtung lässt sich auf einfache und kostengünstige Weise realisieren. Insbesondere sind gegenüber herkömmlichen Antennensystemen zur Fremdmetallerkennung nur wenige zusätzliche Bauelemente notwendig. Die Überprüfung der Funktionsfähigkeit kann unter Verwendung der vorhandenen Signal-Analysestrukturen durchgeführt werden. Eine Bewertung der Funktionsfähigkeit kann durch die Recheneinheit in Form von Software realisiert werden. The device can be realized in a simple and cost-effective manner. In particular, compared to conventional antenna systems for detecting foreign metals, only a few additional components are necessary. The functionality check can be performed using the existing signal analysis structures. An evaluation of the functionality can be realized by the computing unit in the form of software.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Diagnoseschaltung eine Serienschaltung aus einem durch die Recheneinheit steuerbaren Schaltelement und einem Diagnosewiderstand. Mit Hilfe der Diagnoseschaltung ist es möglich die am Ausgang der Selektionseinheit anliegende Spannung durch Aktivierung der Diagnoseschaltung gezielt zu verändern. Aufgrund des bekannten Werts des Diagnosewiderstands ergibt sich - bei korrekter Funktionsfähigkeit des Antennensystems - ein erwarteter Abweichungswert des Signals am Ausgang der Selektionsschaltung, welcher dann zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit des Antennensystems ausgewertet werden kann.According to an expedient embodiment, the diagnostic circuit comprises a series circuit of a controllable by the computing unit switching element and a diagnostic resistor. With the aid of the diagnostic circuit, it is possible to specifically change the voltage applied to the output of the selection unit by activating the diagnostic circuit. Due to the known value of the diagnostic resistance results - with the correct functioning of the antenna system - an expected deviation value of the signal at the output of the selection circuit, which can then be evaluated to assess the functionality of the antenna system.

Insbesondere ist das steuerbare Schaltelement durch ein an einem zweiten Ausgang der Recheneinheit anliegendes Steuersignal zur Aktivierung oder Deaktivierung der Diagnoseschaltung leitend oder sperrend schaltbar. Dadurch kann der Ausgang der Selektionsschaltung selektiv mit dem Diagnosespannungsanschluss, an dem die Diagnosespannung anliegt, verbunden oder von diesem entkoppelt werden.In particular, the controllable switching element can be switched on or off by a control signal applied to a second output of the arithmetic unit for activating or deactivating the diagnostic circuit. As a result, the output of the selection circuit can be selectively connected to or decoupled from the diagnostic voltage terminal to which the diagnostic voltage is applied.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Selektionseinheit eine Anzahl an Multiplexern aufweist. Insbesondere können die Multiplexer in einer Kaskadierung verschaltet sein. In Abhängigkeit der Anzahl der Multiplexer ergibt sich dann eine korrespondierende Anzahl an Antenneneinheiten, wobei eine jeweilige Antenneneinheit mit einem zugeordneten Eingang eines der Multiplexer verbunden ist.It is also expedient if the selection unit has a number of multiplexers. In particular, the multiplexers can be connected in a cascade. Depending on the number of multiplexers then results in a corresponding number of antenna units, wherein a respective antenna unit is connected to an associated input of one of the multiplexers.

Insbesondere umfasst jede Antenneneinheit einen ersten Widerstand, der in Serie zwischen der Antenne und den der Antenneneinheit zugeordneten Eingang der Selektionseinheit verschaltet ist. In Verbindung mit dem Diagnosewiderstand ergibt sich ein Spannungsteiler, wobei der Ausgang der Selektionseinheit den Knotenpunkt zwischen dem Diagnosewiderstand und dem ersten Widerstand der gerade betrachteten (aktiven) Antenneneinheit darstellt. Dies ermöglicht unterschiedliche Spannungspotentiale an dem Ausgang der Selektionseinheit, abhängig davon, ob die Diagnoseschaltung aktiviert ist oder nicht.In particular, each antenna unit comprises a first resistor, which is connected in series between the antenna and the input of the selection unit assigned to the antenna unit. In conjunction with the diagnostic resistor results in a voltage divider, wherein the output of the selection unit represents the node between the diagnostic resistor and the first resistor of the currently considered (active) antenna unit. This allows different voltage potentials at the output of the selection unit, depending on whether the diagnostic circuit is activated or not.

Jede Antenneneinheit kann darüber hinaus einen zweiten Widerstand umfassen, der parallel zu der Serienschaltung aus dem ersten Widerstand und der Antenne der betreffenden Antenneneinheit verschaltet ist. Durch das Vorsehen des zweiten Widerstands ergibt sich kein Floating, wenn die Antenne von dem mit einer Vorspannung beaufschlagten Knoten getrennt ist. Insbesondere erlaubt der zweite Widerstand auch die Prüfung der Funktionsfähigkeit der Selektionseinheit und deren Ansteuerung.Each antenna unit may further comprise a second resistor connected in parallel with the series circuit of the first resistor and the antenna of the respective antenna unit. By providing the second resistor, there is no floating when the antenna is disconnected from the biased node. In particular, the second resistor also allows the testing of the functionality of the selection unit and their control.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die ersten Widerstände der mit den Eingängen eines Multiplexers gekoppelten Antenneneinheiten zumindest zwei unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen. Durch eine geeignete Wahl, welche Antenne mit welchem ersten Widerstand (sog. Serienwiderstand) versehen ist, kann auch bei Selektionseinheiten, die eine Vielzahl an Multiplexern umfassen, die korrekte Funktion der Multiplexer überprüft werden. Die Wahl der Serienwiderstände erfolgt derart, dass jeder Multiplexer, der mit einer Antenneneinheit gekoppelt ist, an mindestens einem Eingang ein anderes Ergebnis liefert als die übrigen Eingänge. Dadurch kann ein Ansteuerfehler eindeutig erkannt werden. Die Wahl der Widerstandswerte erfolgt ferner derart, dass ein eindeutiges Ergebnispattern geliefert wird.It is also expedient if the first resistors of the antenna units coupled to the inputs of a multiplexer have at least two different resistance values. By a suitable choice, which antenna is provided with which first resistor (so-called series resistance), the correct function of the multiplexers can also be checked in selection units which comprise a multiplicity of multiplexers. The choice of series resistors is such that each multiplexer coupled to an antenna unit provides at least one input a different result than the other inputs. As a result, a drive error can be clearly detected. The selection of the resistance values is further carried out in such a way that a clear result pattern is delivered.

Die Recheneinheit ist zweckmäßigerweise dazu ausgebildet, für einen vollständigen Test des Antennensystems jede Antenneneinheit durch ein geeignetes Steuersignal für die Selektionseinheit mit deaktivierter Diagnoseschaltung mit dem Ausgang der Selektionseinheit zu verbinden und alle ermittelten Signale in einer ersten Ergebnistabelle zu erfassen. Die Recheneinheit ist ferner dazu ausgebildet, jede Antenneneinheit durch ein geeignetes Steuersignal für die Selektionseinheit mit aktivierter Diagnoseschaltung mit dem Ausgang der Selektionseinheit zu verbinden und alle ermittelten Signale in einer zweiten Ergebnistabelle zu erfassen. Aus einem Vergleich der ersten mit der zweiten Ergebnistabelle wird dann auf einen Fehler in dem Antennensystem geschlossen.The arithmetic unit is expediently designed, for a complete test of the antenna system, to connect each antenna unit to the output of the selection unit by means of a suitable control signal for the selection unit with deactivated diagnosis circuit and to record all the determined signals in a first result table. The arithmetic unit is furthermore designed to connect each antenna unit to the output of the selection unit by means of a suitable control signal for the selection unit with an activated diagnosis circuit and to record all detected signals in a second result table. From a comparison of the first with the second result table is then concluded that an error in the antenna system.

Aus dem Vergleich der ersten mit der zweiten Ergebnistabelle kann ferner auf den Ort eines Fehlers in dem Antennensystem geschlossen werden. Als Fehlerorte können die einer Antenneneinheit zugeordnete Antenne, die einer Antenneneinheit zugeordnete Antennenverbindung, die Selektionseinheit oder die Signalaufbereitungseinheit, die zwischen dem Ausgang der Selektionseinheit und dem Eingang der Recheneinheit verschaltet ist, unterschieden werden.From the comparison of the first and the second result table, it is further possible to deduce the location of a fault in the antenna system. As error locations, the antenna assigned to an antenna unit, the antenna connection assigned to an antenna unit, the selection unit or the signal conditioning unit which is interconnected between the output of the selection unit and the input of the arithmetic unit can be distinguished.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zur Funktionsprüfung eines Antennensystems, insbesondere zur Fremdmetallerkennung, vorgeschlagen. Das Antennensystem umfasst eine Mehrzahl von Antenneneinheiten, wobei jede der eine Antenne und zumindest einen Widerstand umfassenden Antenneneinheiten jeweils zwischen einem, mit einer Vorspannung beaufschlagten Knoten und einem zugeordneten Eingang einer Selektionseinheit verschaltet ist. Bei dem Verfahren wird durch eine Recheneinheit an einem ersten Ausgang ein Steuersignal für die Selektionseinheit bereitgestellt, wobei durch das Steuersignal festgelegt ist, welcher Eingang der Selektionseinheit mit einem Ausgang der Selektionseinheit zu verbinden ist, und an einem Eingang der Recheneinheit das an dem Ausgang der Selektionseinheit anliegende Antennensignal empfangen. Ferner wird eine Diagnoseschaltung selektiv angesteuert. Aus dem Vergleich von bei aktivierter und nicht aktivierter Diagnoseschaltung ermittelten Antennensignalen an dem Ausgang der Selektionseinheit wird dann auf einen Fehler des Antennensystems geschlossen.According to a second aspect, a method for functional testing of an antenna system, in particular for detecting foreign metal, is proposed. The antenna system comprises a plurality of antenna units, wherein each of the antenna units comprising an antenna and at least one resistor is connected between one, is connected to a bias applied node and an associated input of a selection unit. In the method, a control signal for the selection unit is provided by a computing unit at a first output, it being determined by the control signal which input of the selection unit is to be connected to an output of the selection unit, and at an input of the computing unit that at the output of the selection unit received antenna signal received. Furthermore, a diagnostic circuit is selectively controlled. From the comparison of detected at activated and not activated diagnostic circuit antenna signals at the output of the selection unit is then concluded that an error of the antenna system.

Die Erfindung weist die gleichen Vorteile auf, wie diese vorstehend in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden.The invention has the same advantages as described above in connection with the device according to the invention.

Zweckmäßigerweise wird für einen vollständigen Test des Antennensystems jede Antenneneinheit durch ein geeignetes Steuersignal für die Selektionseinheit mit deaktivierter Diagnoseschaltung mit dem Ausgang der Selektionseinheit verbunden und es werden alle ermittelten Signale in einer ersten Ergebnistabelle erfasst. Ferner wird jede Antenneneinheit durch ein geeignetes Steuersignal für die Selektionseinheit mit aktivierter Diagnoseschaltung mit dem Ausgang der Selektionseinheit verbunden und es werden alle ermittelten Signale in einer zweiten Ergebnistabelle erfasst. Aus einem Vergleich der ersten mit der zweiten Ergebnistabelle wird dann auf einen Fehler in dem Antennensystem geschlossen.Expediently, for a complete test of the antenna system, each antenna unit is connected to the output of the selection unit by a suitable control signal for the selection unit with a deactivated diagnosis circuit, and all detected signals are recorded in a first result table. Furthermore, each antenna unit is connected to the output of the selection unit by a suitable control signal for the selection unit with activated diagnosis circuit and all detected signals are detected in a second result table. From a comparison of the first with the second result table is then concluded that an error in the antenna system.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird aus dem Vergleich der ersten mit der zweiten Ergebnistabelle auf den Ort eines Fehlers in dem Antennensystem geschlossen. Der Fehler kann auf folgende Orte eingegrenzt werden: Die einer Antenneneinheit zugeordnete Antenne, die einer Antenneneinheit zugeordnete Antennenverbindung, die Selektionseinheit oder eine Signalaufbereitungseinheit, die zwischen dem Ausgang der Selektionseinheit und dem Eingang der Recheneinheit verschaltet ist.According to a further expedient embodiment, the location of a fault in the antenna system is concluded from the comparison of the first and the second result table. The error can be limited to the following locations: the antenna assigned to an antenna unit, the antenna connection assigned to an antenna unit, the selection unit or a signal conditioning unit which is interconnected between the output of the selection unit and the input of the arithmetic unit.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Ersatzschaltbildes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines Antennensystems zur Fremdmetallerkennung;
  • 2 eine vergrößerte Darstellung einer Selektionseinheit der Vorrichtung aus 1;
  • 3 eine Matrix, in der Ergebniswerte für die möglichen Ansteuersituationen der Selektionseinheit aus 2 dargestellt sind, wenn das Antennensystem keinen Funktionsfehler aufweist;
  • 4 eine Matrix, in der Ergebniszustände für einen Multiplexer der Selektionseinheit aus 2 beim Auftreten eines Fehlers dargestellt sind; und
  • 5 eine erweiterte Fehlermatrix beim Auftreten unterschiedlicher Fehlerzustände an der Selektionseinheit.
The invention will be described in more detail below with reference to an embodiment in the drawing. Show it:
  • 1 a schematic representation of an electrical equivalent circuit diagram of a device according to the invention for functional testing of an antenna system for foreign metal detection;
  • 2 an enlarged view of a selection unit of the device 1 ;
  • 3 a matrix in the result values for the possible drive situations of the selection unit 2 are shown when the antenna system has no malfunction;
  • 4 a matrix in the result states for a multiplexer of the selection unit 2 are shown when an error occurs; and
  • 5 an extended error matrix when different error states occur at the selection unit.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Ersatzschaltbildes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines Antennensystems. Das Antennensystem dient zur Fremdmetallerkennung, welche bei der Detektion eines metallischen Gegenstands, z.B. einer Münze, einer Schraube, eines Nagels und dergleichen, eine Warnung ausgibt und/oder ein mit der Vorrichtung verbundenes technisches System deaktiviert. Die Vorrichtung dient dazu, Defekte des Antennensystems sowie mit dem Antennensystem verbundener Signalverarbeitungskomponenten auf ihre Funktionsfähigkeit überprüfen zu können. 1 shows a schematic representation of an electrical equivalent circuit diagram of a device according to the invention for functional testing of an antenna system. The antenna system is used for foreign metal detection, which emits a warning in the detection of a metallic object, such as a coin, a screw, a nail and the like, and / or deactivates a connected with the device technical system. The device serves to be able to check for defects in the functionality of the antenna system as well as signal processing components connected to the antenna system.

Insbesondere ist die nachfolgend beschriebene Vorrichtung zum Einsatz bei einem induktiven Fahrzeug-Ladesystem vorgesehen, bei dem Energie mittels des Transformatorprinzips über Strecken von wenigen Zentimetern bis zu ca. 20 cm übertragen wird. Bei einem solchen Energieübertragungssystem entsteht zwischen einer äußeren Bodenspule und einer fahrzeugseitigen Unterbodenspule je nach Abstand, Aufbau und Leistung ein großes magnetisches Feld. Bei aktiver Bodenspule kann ein im Wirkbereich der Bodenspule befindlicher metallischer Körper erwärmt werden. Die dabei im metallischen Körper auftretenden Temperaturen können so hoch werden, dass das die äußere Bodenspule einhüllende Gehäuse, das typischerweise aus einem Kunststoff besteht, beschädigt werden kann. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass durch den heißen metallischen Körper in der Nähe befindliche brennbare Stoffe entzündet werden können. Ebenso besteht die Gefahr einer Verbrennung für Lebewesen, die mit dem bereits erhitzten metallischen Gegenstand in Kontakt kommt.In particular, the device described below is provided for use in an inductive vehicle charging system, in which energy is transmitted by means of the transformer principle over distances of a few centimeters to about 20 cm. In such a power transmission system is formed between an outer bottom coil and a vehicle-side underbody coil depending on the distance, structure and power a large magnetic field. When the bottom coil is active, a metallic body located in the effective region of the bottom coil can be heated. The temperatures which occur in the metallic body can become so high that the housing enveloping the outer bottom coil, which typically consists of a plastic, can be damaged. In addition, there is a danger that flammable substances located nearby may be ignited by the hot metallic body. There is also the danger of burning for living things, which comes into contact with the already heated metallic object.

Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung ermöglicht eine Funktionsprüfung des Antennensystems sowie der dem Antennensystem nachgeschalteten Ansteuer- und/oder Signalverarbeitungskomponenten im Hinblick auf Kurzschlüsse, offene Leitungen und dergleichen.The device described below enables a functional test of the antenna system and the control system and / or signal processing components connected downstream of the antenna system with regard to short circuits, open lines and the like.

Das zu prüfende Antennensystem umfasst eine Mehrzahl von Antenneneinheiten, im Beispiel AE0, ..., AE15. Jede der Antenneneinheiten AE0, ..., AE15 umfasst eine Antenne A0, ..., A15, einen zu der Antenne A0, ... A15 seriell verschalteten ersten Widerstand R0, ..., R15 (sog. Serienwiderstand) sowie einen lediglich optionalen, zweiten Widerstand RP0, ..., RP15, der parallel zu der Serienschaltung aus dem ersten Widerstand R0, ... R15 und der Antenne A0, ..., A15 verschaltet ist.The antenna system to be tested comprises a plurality of antenna units, in the example AE0 , ..., AE15 , Each of the antenna units AE0 , ..., AE15 includes an antenna A0 , ..., A15 , one to the antenna A0 , ... A15 serially interconnected first resistance R0 , ..., R15 (so-called series resistance) and a merely optional, second resistor RP0 , ..., RP15 , which is parallel to the series circuit of the first resistor R0 , ... R15 and the antenna A0 , ..., A15 is interconnected.

Jede der Antenneneinheiten AE0, ..., AE15 ist jeweils zwischen einem mit einer Vorspannung Vofst beaufschlagten Knoten K und einem, der jeweiligen Antenneneinheit AE0, ..., AE15 zugeordneten, Eingang einer Selektionseinheit SE verschaltet. Die Vorspannung kann, abhängig von der nicht gezeigten Spannungsversorgung, einen positiven oder einen negativen Wert (bei unipolarer Spannungsversorgung) aufweisen oder auf einem Massepotential liegen. Die Verschaltung ist dabei derart, dass ein jeweiliger Knotenpunkt aus Antenne A0, ..., A15 und Parallelwiderstand RP0, ..., RP15 mit dem Knoten K und ein Knotenpunkt aus dem Serienwiderstand R0, ..., R15 und dem Parallelwiderstand RP0, ..., RP15 einer jeweiligen Antenneneinheit mit einem jeweils eindeutig zugeordneten Eingang SEI0, ..., SEI15 der Selektionseinheit SE verschaltet ist.Each of the antenna units AE0 , ..., AE15 is in each case between a node K acted upon by a bias voltage Vofst and one of the respective antenna unit AE0 , ..., AE15 assigned, input of a selection unit SE interconnected. The bias voltage may have a positive or a negative value (in the case of a unipolar power supply) or may be at a ground potential, depending on the voltage supply (not shown). The interconnection is such that a respective node of antenna A0 , ..., A15 and parallel resistance RP0 , ..., RP15 with the node K and a node from the series resistor R0 , ..., R15 and the parallel resistor RP0 , ..., RP15 a respective antenna unit with a respective uniquely assigned input SEI0 , ..., SEI15 the selection unit SE is interconnected.

Die Selektionseinheit SE besteht im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Kaskade von Multiplexern MUX, MUXa, ..., MUXd. Dabei weist die Selektionseinheit lediglich beispielhaft zwei Kaskadenstufen MUX I und MUX II auf. Die Kaskadenstufe MUX II, die den Eingang der Selektionseinheit SE darstellt, weist dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielhaft vier Multiplexer MUXa, ..., MUXd auf. Die Kaskadenstufe MUX I, die den Ausgang der Selektionseinheit SE darstellt, weist den Multiplexer MUX auf. Dementsprechend sind die Ausgänge der Multiplexer MUXa, ..., MUXd der zweiten Kaskadenstufe MUX II mit den Eingängen des Multiplexers MUX der ersten Kaskadenstufe MUX I verbunden. Ein Ausgang des Multiplexers MUX stellt einen Ausgang SEO der Selektionseinheit SE dar.The selection unit SE exists in the 1 shown embodiment of a cascade of multiplexers MUX . MUXa , ..., MUXD , In this case, the selection unit has only two cascade stages, by way of example MUX I and MUX II on. The cascade level MUX II representing the input of the selection unit SE represents, in the present embodiment by way of example four multiplexers MUXa , ..., MUXD on. The cascade level MUX I representing the output of the selection unit SE represents the multiplexer MUX on. Accordingly, the outputs are the multiplexers MUXa , ..., MUXD the second cascade stage MUX II with the inputs of the multiplexer MUX the first cascade level MUX I connected. An output of the multiplexer MUX makes an exit SEO the selection unit SE represents.

Es versteht sich, dass die Selektionseinheit SE aus einer anderen Anzahl von Kaskadenstufen (eins, drei oder mehr) gebildet sein kann. Ebenso kann die Anzahl der Multiplexer ab der zweiten Kaskadenstufe MUX II anders als hier gewählt sein. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung ebenfalls deutlich werden wird, weist jeder Multiplexer MUXa, ..., MUXd, MUX vier Eingänge und einen Ausgang auf. Es versteht sich, dass auch dies lediglich beispielhaft ist.It is understood that the selection unit SE may be formed of a different number of cascade stages (one, three or more). Likewise, the number of multiplexers from the second cascade stage MUX II be chosen differently than here. As will also be apparent from the following description, each multiplexer has MUXa , ..., MUXD . MUX four inputs and one output. It is understood that this too is merely exemplary.

Der Ausgang SEO der Selektionseinheit SE ist über eine Signalverarbeitungseinheit SPU, welche beispielsweise einen Filter und einen Verstärker und dergleichen umfasst, mit einem Eingang CUI einer Recheneinheit CU verbunden. Die Recheneinheit CU ist dazu ausgebildet, an einem ersten Ausgang CUO1 ein Steuersignal für die Selektionseinheit SE bereitzustellen, wobei durch das Steuersignal festgelegt ist, welcher Eingang SEI0, ..., SEI15 der Selektionseinheit SE mit dem Ausgang SEO der Selektionseinheit SE zu verbinden ist. Dadurch kann die Recheneinheit bestimmen, welche Antenneneinheit AE0, ..., AE15 mit der Recheneinheit zur Auswertung eines Antennensignals verbunden ist.The exit SEO the selection unit SE is via a signal processing unit SPU , which for example comprises a filter and an amplifier and the like, with an input CUI a computing unit CU connected. The arithmetic unit CU is designed to be at a first exit CUO1 to provide a control signal for the selection unit SE, which is determined by the control signal, which input SEI0 , ..., SEI15 the selection unit SE with the exit SEO the selection unit SE to connect. As a result, the arithmetic unit can determine which antenna unit AE0 , ..., AE15 is connected to the arithmetic unit for evaluation of an antenna signal.

Aufgrund der mehrere Kaskadenstufen aufweisenden Selektionseinheit SE werden im vorliegenden Fall zwei Steuersignale CTRL_MUX_I und CTRL_MUX_II zur Steuerung des Multiplexer MUX der ersten Kaskadenstufe MUX I und der Multiplexer MUXa, ..., MUXd der zweiten Kaskadenstufe MUX II benötigt. In der Praxis bedeutet dies, dass die Recheneinheit CU hierzu vier erste Ausgänge bzw. Ausgangsklemmen umfasst, die vorliegend unter dem ersten Ausgang CUO1 zusammengefasst sind.Due to the several cascade stages having selection unit SE become in the present case two control signals CTRL_MUX_I and CTRL_MUX_II for controlling the multiplexer MUX the first cascade level MUX I and the multiplexer MUXa , ..., MUXD the second cascade stage MUX II needed. In practice, this means that the arithmetic unit CU this includes four first outputs or output terminals, in this case under the first output CUO1 are summarized.

Die Recheneinheit CU ist ferner dazu ausgebildet, an ihrem Eingang CUI1 das an dem Ausgang SEO der Selektionseinheit SE anliegende und durch die Signalverarbeitungseinheit SPU aufbereitete Antennensignal zu empfangen.The arithmetic unit CU is further adapted to its entrance CUI1 that at the exit SEO the selection unit SE to receive adjacent and processed by the signal processing unit SPU antenna signal.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine Diagnoseschaltung DC. Die Diagnoseschaltung DC umfasst eine Serienschaltung aus einem steuerbaren Schaltelement S1 und einen Diagnosewiderstand DR. Die Serienschaltung aus dem steuerbaren Schaltelement S1 und dem Diagnosewiderstand DR ist zwischen einem Diagnosespannungsanschluss K1 und dem Ausgang SEO der Selektionseinheit SE verschaltet. Die Steuerung des steuerbaren Schaltelements S1 erfolgt mit Hilfe eines Steuersignals CTRL_DIAG, das an einem zweiten Ausgang CUO2 durch die Recheneinheit CU ausgegeben wird. The device further comprises a diagnostic circuit DC , The diagnostic circuit DC comprises a series circuit of a controllable switching element S1 and a diagnostic resistor DR , The series connection of the controllable switching element S1 and the diagnostic resistor DR is between a diagnostic voltage connection K1 and the exit SEO the selection unit SE connected. The control of the controllable switching element S1 takes place with the aid of a control signal CTRL_DIAG at a second exit CuO2 through the arithmetic unit CU is issued.

Mit Hilfe des an dem zweiten Ausgang CUO2 der Recheneinheit CU ausgegebenen Steuersignals CTRL_DIAG kann durch die Recheneinheit CU bestimmt werden, ob das steuerbare Schaltelement S1 leitend oder sperrend geschaltet ist. In der nachfolgenden Beschreibung wird bei einem leitend geschalteten steuerbaren Schaltelement S1 die Diagnoseschaltung DC als aktiv oder aktiviert und bei einem sperrend geschaltetem steuerbaren Schaltelement S1 die Diagnoseschaltung DC als nicht aktiv oder deaktiviert bezeichnet.With the help of the second output CuO2 the arithmetic unit CU output control signal CTRL_DIAG can by the arithmetic unit CU determines whether the controllable switching element S1 is switched on or off. In the following description is in a conductive switched controllable switching element S1 the diagnostic circuit DC as active or activated and in a blocking switched controllable switching element S1 the diagnostic circuit DC is not active or deactivated.

Der Diagnosewiderstand DR bildet zusammen mit dem Serienwiderstand R0, ..., R15 der durch die Steuereinheit CU gerade ausgewählten Antenneneinheit AE0, ..., AE15 einen Spannungsteiler, wobei das am Ausgang SEO der Selektionseinheit SE anliegende Potential in Abhängigkeit der Aktivierung oder Deaktivierung der Diagnoseschaltung DC einen unterschiedlichen Spannungspegel ergibt. Aus dem Vergleich der bei aktivierter und nicht aktivierter Diagnoseschaltung DC ermittelten Antennensignale an dem Ausgang SEO der Selektionseinheit SE kann durch die Recheneinheit CU auf einen Fehler des Antennensystems sowie auf den Ort des Auftretens des Fehlers geschlossen werden.The diagnostic resistor DR make up together with the series resistor R0 , ..., R15 by the control unit CU currently selected antenna unit AE0 , ..., AE15 a voltage divider, with the output SEO the selection unit SE applied potential in response to the activation or deactivation of the diagnostic circuit DC gives a different voltage level. From the comparison of the activated and non-activated diagnostic circuit DC detected antenna signals at the output SEO the selection unit SE can through the arithmetic unit CU be concluded on an error of the antenna system and on the location of the error.

Da die Widerstandswerte des Diagnosewiderstands DR sowie die Widerstandswerte Ra, Rb der Serienwiderstände R0, ..., R15 der Antenneneinheiten AE0, ..., AE15 bekannt sind, ergibt sich für jede der Antenneneinheiten AE0, ..., AE15 bei bestimmungsgemäßer Funktion an dem Ausgang SEO der Selektionseinheit SE ein erwartbarer Spannungswert, sowohl bei aktivierter als auch bei deaktivierter Diagnoseschaltung DC. Beim Auftreten eines Fehlers, sei es aufgrund einer offenen Verbindung der Antenne, eines Kurzschlusses nach Masse oder eines Kurzschlusses zwischen zwei Antennen, ergibt sich am Ausgang SEO der Selektionseinheit SE für die betrachtete Antenneneinheit AE0, ..., AE15 hingegen ein vom Erwartungswert abweichender Spannungswert. Dies kann durch die Recheneinheit CU ausgewertet werden und in Abhängigkeit des Auswertungsergebnisses auf eine bestimmungsgemäße Funktion oder einen Fehler sowie dessen Ort geschlossen werden.Since the resistance values of the diagnosis resistor DR as well as the resistance values Ra . Rb the series resistors R0 , ..., R15 the antenna units AE0 , ..., AE15 are known results for each of the antenna units AE0 , ..., AE15 with intended function at the output SEO the selection unit SE an expected voltage value, both with activated and deactivated diagnosis circuit DC , If an error occurs, either due to an open connection of the antenna, a short circuit to ground or a short circuit between two antennas, this results in the output SEO the selection unit SE for the considered antenna unit AE0 , ..., AE15 however, a voltage value deviating from the expected value. This can be done by the arithmetic unit CU be evaluated and depending on the evaluation result on a proper function or an error and its location are closed.

Das Grundprinzip der Diagnose ist wie folgt:The basic principle of diagnosis is as follows:

Eine Diagnose der Antennen A0, ..., A15 bzw. der Verbindung zwischen einer jeweiligen Antennen A0, ..., A15 zur Recheneinheit CU kann durch die Kenntnis des jeder Antenne A0, ..., A15 bekannten und definierten Serienwiderstands der Größe Ra, Rb sowie der bekannten Größe des Diagnosewiderstands DR ermittelt werden. Für jede der Antennen A0, ..., A15 ergibt sich eine spezifische Sollspannung. Kurzschlüsse nach Masse, offene Steckverbindungen und Kurzschlüsse zwischen zwei Antennen A0, ..., A15 können auf diese Weise ermittelt werden. Ist die am Ausgang SEO gemessene Spannung Vsns = Vref (welche der sich aus den bekannten Größen des Serienwiderstands Ra, Rb und der Größe des Diagnosewiderstands DR ergibt), so liegt kein Fehler vor. Bei einem Kurzschluss nach Masse ist Vsns sehr viel kleiner als Vref. Bei einer offenen Leitung gilt: Vsns > Vref. Bei einem Kurzschluss zum benachbarten Antenne gilt: Vsns < Vref. Durch einen Vergleich von Vsns mit und ohne aktivierter Diagnoseschaltung DC wird automatisch auch der Messpfad der Signalverarbeitungseinheit SPU mit überprüft.A diagnosis of the antennas A0 , ..., A15 or the connection between a respective antenna A0 , ..., A15 to the computing unit CU can by the knowledge of each antenna A0 , ..., A15 known and defined series resistance of the size Ra . Rb and the known size of the diagnostic resistor DR be determined. For each of the antennas A0 , ..., A15 results in a specific target voltage. Short circuits to ground, open connections and short circuits between two antennas A0 , ..., A15 can be determined this way. Is that at the exit SEO measured voltage Vsns = Vref (which derives from the known quantities of series resistance Ra . Rb and the size of the diagnostic resistor DR results), so there is no error. In case of a short circuit to ground is Vsns much smaller than Vref , For an open line: Vsns> Vref. If there is a short circuit to the neighboring antenna: Vsns <Vref. By comparing Vsns with and without activated diagnostics circuit DC automatically becomes the measuring path of the signal processing unit SPU with checked.

Durch die Auswertung des Spannungswertes am Ausgang SEO der Selektionseinheit kann in Abhängigkeit der Höhe des Spannungswertes auf die folgenden Fehler geschlossen werden: Kein Fehler liegt vor, wenn der Spannungswert Va oder Vb beträgt, wenn die Diagnoseschaltung DC aktiviert ist. Bei einer offenen Leitung ergibt sich ein Spannungswert Vc. Bei einem Kurzschluss nach Masse ergibt sich ein Spannungswert Vd. Bei einem Kurzschluss zu einer benachbarten Antenne ergibt sich ein Spannungswert Ve, Vf oder Vg abhängig davon, ob die benachbarte Antenne den gleichen Serienwiderstandswert Ra oder Rb oder einen unterschiedlichen Serienwiderstandswert Ra bzw. Rb aufweist. Die Spannungswerte Va, Vb, Vc, Vd, Ve, Vf und Vg sind dabei unterschiedliche Spannungswerte, die sich aus den bekannten Größen des Serienwiderstands Ra, Rb und der Größe des Diagnosewiderstands DR und dem gerade auftretenden Fehler ergeben.By evaluating the voltage value at the output SEO The selection unit can be closed depending on the height of the voltage value on the following errors: No error is present when the voltage value Va or Vb is when the diagnostic circuit DC is activated. An open line results in a voltage value Vc , A short circuit to ground results in a voltage value vd , A short circuit to an adjacent antenna results in a voltage value Ve . Vf or Vg depending on whether the adjacent antenna has the same series resistance value Ra or Rb or a different series resistance value Ra respectively. Rb having. The voltage values Va . Vb . Vc . vd . Ve . Vf and Vg are different voltage values resulting from the known quantities of series resistance Ra . Rb and the size of the diagnostic resistor DR and the error just occurring.

Die Diagnose der Ansteuerung der Multiplexer MUX, MUXa, ..., MUXd erfolgt somit unter anderem durch die Verwendung von mindestens zwei unterschiedlich großen Serienwiderständen Ra, Rb pro Multiplexer MUXa, ..., MUXd. Durch eine geeignete Wahl, welche der Antennen A0, ..., A15 mit welchem Serienwiderstandswert Ra oder Rb versehen sind, können sämtliche Multiplexer-Ansteuerungen durch die Steuersignale CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II auf die korrekte Funktion überprüft werden. Voraussetzung hierfür ist, dass jeder Multiplexer MUXa, ..., MUXd der zweiten Kaskadenstufe MUX II ein sog. „Marker-Bit“ MB (Siehe 4 und 5) aufweist, d.h. jeder Eingang des aktuell betrachteten Multiplexers MUXa oder MUXb oder MUXc oder MUXd muss ein anderes Ergebnis liefern als dessen übrigen Eingänge. Hierdurch können Ansteuerfehler eindeutig erkannt werden. Darüber hinaus muss jeder Multiplexer MUXa, ..., MUXd der zweiten Kaskade MUX II ein eindeutiges Ergebnispattern liefern.The diagnosis of the control of the multiplexer MUX . MUXa , ..., MUXD This is done, inter alia, by the use of at least two different series resistances Ra, Rb per multiplexer MUXa , ..., MUXD , By a suitable choice, which of the antennas A0 , ..., A15 with which series resistance value Ra or Rb are provided, all the multiplexer drives can be controlled by the control signals CTRL_MUX_I . CTRL_MUX_II be checked for correct function. Prerequisite for this is that each multiplexer MUXa , ..., MUXD the second cascade stage MUX II a so-called "marker bit" MB (Please refer 4 and 5 ), ie each input of the currently considered multiplexer MUXa or MUXb or MUXC or MUXD must give a different result than its other inputs. As a result, drive errors can be clearly identified. In addition, every multiplexer must MUXa , ..., MUXD the second cascade MUX II provide a clear result pattern.

Dieses Vorgehen wird nachfolgend anhand der vergrößert dargestellten Selektionseinheit SE in 2 und der in den 3 bis 5 gezeigten Ergebnismatrizen erläutert.This procedure is described below with reference to the enlarged selection unit SE in FIG 2 and in the 3 to 5 illustrated result matrices explained.

Die Diagnose der hier beschrieben Art kann, wenn das Antennensystem in einem induktiven Ladesystem verbaut ist, vor Beginn des Ladevorgangs oder während des induktiven Ladevorgangs durchgeführt werden. Im zuletzt genannten Fall ist es zweckmäßig, die Ladung kurzzeitig zu unterbrechen und die Diagnose wie hierin beschrieben durchzuführen. Alternativ können die Antennen A0, ..., A15 auch derart ausgelegt werden, dass sich das Signal der Sendeantenne nicht vollständig zu Null kompensiert, wie dies bei herkömmlichen Metalldetektoren der Fall ist. Damit ist im Normalbetrieb ein gewisses minimales Signal durch die Recheneinheit messbar. Fällt dieses Signal für eine oder mehrere Antennen aus, kann unmittelbar auf einen Fehler geschlossen werden.The diagnosis of the type described here can, if the antenna system is installed in an inductive charging system, be carried out before starting the charging process or during the inductive charging process. In the latter case it is expedient to interrupt the charge for a short time and to carry out the diagnosis as described herein. Alternatively, the antennas A0 , ..., A15 be designed so that the signal of the transmitting antenna does not completely compensate for zero, as is the case with conventional metal detectors. Thus, in normal operation, a certain minimum signal can be measured by the arithmetic unit. If this signal fails for one or more antennas, an error can be immediately deduced.

2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Selektionseinheit SE aus 1 zur Erläuterung der in den Matrizen der 3 bis 5 verwendeten Ansteuersignale. Erkennbar sind die von der Recheneinheit CU zur Ansteuerung der Multiplexer MUX, MUXa, ..., MUXd genutzten Ansteuersignale CTRL_MUX_I und CTRL_MUX_II, wobei die Bitwerte für das Ansteuersignal CTRL_MUX_I mit yy und Bitwerte für das Ansteuersignal CTRL_MUX_II mit xx angegeben sind. Ferner sind die Eingänge SEI0, ..., SEI15 der Multiplexer MUXa, ..., MUXd ersichtlich. Es ist ohne weiteres erkennbar, dass der Multiplexer MUXa die Eingänge SEI0, ..., SEI3, der Multiplexer MUXb die Eingänge SEI4, ..., SEI7, der Multiplexer MUXc die Eingänge SEI8, ..., SEI11 und der Multiplexer MUXd die Eingänge SEI12, ..., SEI15 umfasst. 2 shows an enlarged view of the selection unit SE 1 to explain in the matrices of 3 to 5 used drive signals. Recognizable are those of the computing unit CU for controlling the multiplexer MUX . MUXa , ..., MUXD used drive signals CTRL_MUX_I and CTRL_MUX_II , wherein the bit values for the drive signal CTRL_MUX_I With yy and bit values for the drive signal CTRL_MUX_II With xx are indicated. Further, the entrances SEI0 , ..., SEI15 the multiplexer MUXa , ..., MUXD seen. It is readily apparent that the multiplexer MUXa the entrances SEI0 , ..., SEI3 , the multiplexer MUXb the entrances SEI4 , ..., SEI7 , the multiplexer MUXC the entrances SEI8 , ..., SEI11 and the multiplexer MUXD the entrances SEI12 , ..., SEI15 includes.

In 3 ist eine Matrix gezeigt, in der die Ergebniswerte für die möglichen Ansteuersituationen der Selektionseinheit SE dargestellt sind. Dabei sind in der Matrix die für das Steuersignal CTRL_MUX_I möglichen Signalwerte für yy in Spalten und die für das Steuersignal CTRL_MUX_II für die Werte xx in Zeilen angegeben. Die Matrixwerte Va und Vb kennzeichnen die Spannungswerte Vsns am Ausgang SEO der Selektionseinheit SEO. Die Spannungswerte Va und Vb ergeben sich in Abhängigkeit der dem jeweiligen Eingang SEI0, ..., SEI15 zugewiesenen Widerstandswerte Ra, Rb der Serienwiderstände R0, ..., R15. Aus dieser Matrix ist erkennbar, dass der Wert des Serienwiderstands R3 am Eingang SEI3 des Multiplexers MUXa den Wert Rb aufweist, während die Werte der Serienwiderstände der übrigen Eingänge SEI0, SEI1 und SEI2 des Multiplexers MUXa den Wert Ra aufweisen.In 3 a matrix is shown in which the result values for the possible triggering situations of the selection unit SE are shown. In the matrix, those are for the control signal CTRL_MUX_I possible signal values for yy in columns and those for the control signal CTRL_MUX_II for the values xx specified in lines. The grid values Va and Vb indicate the voltage values Vsns at the output SEO the selection unit SEO , The voltage values Va and Vb are a function of the respective input SEI0 , ..., SEI15 assigned resistance values Ra . Rb the series resistors R0 , ..., R15 , From this matrix it can be seen that the value of the series resistance R3 at the entrance SEI3 of the multiplexer MUXa the value Rb while the values of the series resistances of the other inputs SEI0 . SEI1 and SEI2 of the multiplexer MUXa the value Ra exhibit.

In entsprechender Weise ist der Wert des Serienwiderstands R6, der mit dem Eingang SEI6 des Multiplexers MUXb verbunden ist, Rb, während die Werte der anderen Serienwiderstände des Multiplexers MUXb Ra betragen. Für die Multiplexer MUXc und MUXd ist der Wert des Serienwiderstands R9 und der Wert des Serienwiderstands R12, die mit den Eingängen SEI9 des Multiplexers MUXc bzw. SEI12 des Multiplexers MUXd verbunden sind Rb, während alle anderen Werte der Serienwiderstände Ra betragen. Die Positionen, an denen sich aufgrund eines unterschiedlichen Spannungswerts Vsns am Ausgang SEO der Selektionseinheit SE der Spannungswert Vb ergibt, kann als Marker-Bit MB bezeichnet werden. Die Marken-Bits sind in der Matrix gemäß 3 durch eine Ellipse gekennzeichnet.Similarly, the value of the series resistance R6 that with the entrance SEI6 of the multiplexer MUXb Rb, while the values of the other series resistors of the multiplexer MUXb Ra be. For the multiplexers MUXC and MUXD is the value of the series resistance R9 and the value of the series resistance R12 that with the entrances SEI9 of the multiplexer MUXC respectively. SEI12 of the multiplexer MUXD Rb are connected while all other values of series resistances Ra be. The positions that are due to a different voltage value Vsns at the exit SEO the selection unit SE the voltage value Vb can, as a marker bit MB be designated. The tag bits are in the matrix according to 3 marked by an ellipse.

Beim Auftreten eines Fehlers und aktivierter Diagnoseschaltung ergeben sich abweichende Spannungswerte Vsns (nämlich Vc, Vd, Ve oder Vg, siehe oben) am Ausgang SEO der Selektionseinheit SE. Durch einen Vergleich der Ergebniswerte der Matrix für ein funktionsfähiges Antennensystem von einem Antennensystem, das einen Fehler aufweist, kann auf einen Fehler geschlossen werden.When an error occurs and the diagnostic circuit is activated, deviating voltage values Vsns (viz Vc . vd . Ve or Vg , see above) at the exit SEO the selection unit SE , By comparing the result values of the matrix for a functioning antenna system from an antenna system that has an error, an error can be concluded.

Die 4 zeigt eine weitere Ergebnismatrize, welche eine Eingrenzung von Fehlern beim Auftreten eines Ansteuerfehlers der Selektionseinheit SE (erste vier Spalten in 4, sog. „stuck at“-Fehler) und beim Auftreten eines Kurzschlusses in den Steuerleitungen zur Ansteuerung der Selektionseinheit SE (letzte vier Spalten, sog. „control lines shorted“-Fehler) . 4 zeigt dabei die Ergebnistabelle, wenn ein Steuerfehler der Leitung für den Multiplexer MUXb der zweiten Kaskadenstufe MUX II vorliegt.The 4 shows another result matrix, which is a limitation of errors in the occurrence of a drive error of the selection unit SE (first four columns in 4 , so-called "stuck at" error) and when a short circuit occurs in the control lines for controlling the selection unit SE (last four columns, so-called "control lines shorted" error). 4 shows the result table if a control error of the line for the multiplexer MUXb the second cascade stage MUX II is present.

5 zeigt demgegenüber eine erweiterte Fehlermatrix, wenn ein Fehler in der Ansteuerung der Selektionseinheit SE in Bezug auf das High- oder Low-Bit vorliegt für den Multiplexer MUX der ersten Kaskadenstufe MUX II vorliegt. 5 In contrast, shows an extended error matrix, if an error in the control of the selection unit SE in terms of high or low bit is present for the multiplexer MUX the first cascade level MUX II is present.

Claims (13)

Vorrichtung zur Funktionsprüfung eines Antennensystems, umfassend: - ein Antennensystem mit einer Mehrzahl von Antenneneinheiten (AE0,..., AE15), wobei jede der eine Antenne (A0,..., A15) und zumindest einen Widerstand (R0,..., R15) umfassenden Antenneneinheiten (AE0,..., AE15) jeweils zwischen einem, mit einer Vorspannung (Vofst) beaufschlagten Knoten (K) und einem zugeordneten Eingang einer Selektionseinheit (SE) verschaltet ist; - eine Recheneinheit (CU), die dazu ausgebildet ist, an einem ersten Ausgang (CUO1) ein Steuersignal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) für die Selektionseinheit (SE) bereitzustellen, wobei durch das Steuersignal festgelegt ist, welcher Eingang der Selektionseinheit (SE) mit einem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) zu verbinden ist, und an einem Eingang (CUI1) der Recheneinheit (CU) das an dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) anliegende Antennensignal zu empfangen; - eine zwischen dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) und einem Diagnosespannungsanschluss verschaltete und durch die Recheneinheit (CU) ansteuerbare Diagnoseschaltung (DC), wobei an dem Diagnosespannungsanschluss eine Diagnosespannung (Vaux) anliegt; - wobei die Recheneinheit (CU) dazu ausgebildet ist, aus dem Vergleich von bei aktivierter und nicht aktivierter Diagnoseschaltung ermittelten Antennensignalen an dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) auf einen Fehler des Antennensystems zu schließen.Device for functional testing of an antenna system, comprising: an antenna system having a plurality of antenna units (AE0,..., AE15), each of the antenna units (AE0, AE0) comprising an antenna (A0,..., A15) and at least one resistor (R0,..., R15) ..., AE15) in each case between a, with a bias voltage (Vofst) acted upon node (K) and an associated input of a selection unit (SE) is connected; a computing unit (CU) designed to at a first output (CUO1) to provide a control signal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) for the selection unit (SE), which is determined by the control signal which input of the selection unit (SE) to be connected to an output (SEO) of the selection unit (SE) , and at an input (CUI1) of the arithmetic unit (CU) to receive the antenna signal applied to the output (SEO) of the selection unit (SE); - Connected between the output (SEO) of the selection unit (SE) and a diagnostic voltage connection and by the arithmetic unit (CU) controllable diagnostic circuit (DC), wherein at the diagnostic voltage terminal a diagnostic voltage (Vaux) is applied; - Wherein the arithmetic unit (CU) is adapted to close from the comparison of detected when activated and non-activated diagnostic circuit antenna signals at the output (SEO) of the selection unit (SE) on an error of the antenna system. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnoseschaltung (DC) eine Serienschaltung aus einem durch die Recheneinheit (CU) steuerbaren Schaltelement (S1) und einem Diagnosewiderstand (DR) umfasst.Device after Claim 1 , characterized in that the diagnostic circuit (DC) comprises a series circuit of a by the computing unit (CU) controllable switching element (S1) and a diagnostic resistor (DR). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Schaltelement (S1) durch ein an einem zweiten Ausgang (CUO2) der Recheneinheit (CU) anliegende Steuersignal (CTRL_DIAG) zur Aktivierung oder Deaktivierung der Diagnoseschaltung (DC) leitend oder sperrend schaltbar ist.Device after Claim 2 , characterized in that the controllable switching element (S1) by a at a second output (CUO2) of the arithmetic unit (CU) applied control signal (CTRL_DIAG) for activating or deactivating the diagnostic circuit (DC) is conductive or blocking switchable. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Selektionseinheit (SE) eine Anzahl an Multiplexern umfasst. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the selection unit (SE) comprises a number of multiplexers. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Multiplexer in einer Kaskadierung verschaltet sind.Device after Claim 4 , characterized in that the multiplexers are connected in a cascade. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Antenneneinheit (AE0,..., AE15) einen ersten Widerstand umfasst, der in Serie zwischen der Antenne (A0,..., A15) und dem der Antenneneinheit (AE0,..., AE15) zugeordneten Eingang der Selektionseinheit verschaltet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that each antenna unit (AE0, ..., AE15) comprises a first resistor connected in series between the antenna (A0, ..., A15) and the antenna unit (AE0,. .., AE15) associated input of the selection unit is connected. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Antenneneinheit (AE0,..., AE15) einen zweiten Widerstand (RP0, .., RP15) umfasst, der parallel zu der Serienschaltung aus dem ersten Widerstand und der Antenne verschaltet ist.Device after Claim 6 , characterized in that each antenna unit (AE0, ..., AE15) comprises a second resistor (RP0, .., RP15) connected in parallel to the series circuit of the first resistor and the antenna. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Widerstände der mit den Eingängen eines Multiplexers (MUXa,..., MUXd) gekoppelten Antenneneinheiten (A0,..., A15) zumindest zwei unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen.Device after Claim 6 or 7 , characterized in that the first resistors of the antenna units (A0, ..., A15) coupled to the inputs of a multiplexer (MUXa, ..., MUXd) have at least two different resistance values. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (CU) dazu ausgebildet ist, für einen vollständigen Test des Antennensystems jede Antenneneinheit (AE0,..., AE15) durch ein geeignetes Steuersignal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) für die Selektionseinheit (SE) mit deaktivierter Diagnoseschaltung (DC) mit dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) zu verbinden und alle ermittelten Signale in einer ersten Ergebnistabelle zu erfassen, jede Antenneneinheit (AE0,..., AE15) durch ein geeignetes Steuersignal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) für die Selektionseinheit (SE) mit aktivierter Diagnoseschaltung (DC) mit dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) zu verbinden und alle ermittelten Signale in einer zweiten Ergebnistabelle zu erfassen, aus einem Vergleich der ersten mit der zweiten Ergebnistabelle auf einem Fehler in dem Antennensystem zu schließen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the arithmetic unit (CU) is designed for a complete test of the antenna system each antenna unit (AE0, ..., AE15) by a suitable control signal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) for the selection unit ( SE) with deactivated diagnostic circuit (DC) to the output (SEO) of the selection unit (SE) and to detect all detected signals in a first result table, each antenna unit (AE0, ..., AE15) by a suitable control signal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) for the selection unit (SE) with activated diagnostic circuit (DC) to the output (SEO) of the selection unit (SE) and to detect all detected signals in a second result table, from a comparison of the first with the second result table on an error close in the antenna system. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Vergleich der ersten mit der zweiten Ergebnistabelle auf den Ort eines Fehlers in dem Antennensystem zu schließen, wobei der Ort des Fehlers aus der Gruppe der einer Antenneneinheit (AE0,..., AE15) zugeordneten Antenne, der einer Antenneneinheit (AE0,..., AE15) zugeordneten Antennenverbindung, der Selektionseinheit (SE), einer Signalaufbereitungseinheit (SPU), die zwischen dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) und dem Eingang (CUI) der Recheneinheit (CU) verschaltet ist, ist.Device after Claim 9 , Characterized in that to close from the comparison of the first with the second result table at the location of a fault in the antenna system, wherein the location of the fault from the group of an antenna unit (AE0, ..., AE15) associated antenna, of a Antenna unit (AE0, ..., AE15) associated antenna connection, the selection unit (SE), a signal conditioning unit (SPU), which is connected between the output (SEO) of the selection unit (SE) and the input (CUI) of the arithmetic unit (CU) , is. Verfahren zur Funktionsprüfung eines Antennensystems, das eine Mehrzahl von Antenneneinheiten (AE0,..., AE15) umfasst, wobei jede der eine Antenne (A0,..., A15) und zumindest einen Widerstand (R0,..., R15) umfassenden Antenneneinheiten (AE0,..., AE15) jeweils zwischen einem, mit einer Vorspannung (Vofst) beaufschlagten Knoten (K) und einem zugeordneten Eingang einer Selektionseinheit (SE) verschaltet ist, bei dem - durch eine Recheneinheit (CU) an einem ersten Ausgang (CUO1) ein Steuersignal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) für die Selektionseinheit (SE) bereitgestellt wird, wobei durch das Steuersignal festgelegt ist, welcher Eingang der Selektionseinheit (SE) mit einem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) zu verbinden ist, und an einem Eingang (CUI1) der Recheneinheit (CU) das an dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) anliegende Antennensignal empfangen wird; - eine Diagnoseschaltung (DC)selektiv angesteuert wird; - aus dem Vergleich von bei aktivierter und nicht aktivierter Diagnoseschaltung ermittelten Antennensignalen an dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) auf einen Fehler des Antennensystems geschlossen wird.A method of functional testing of an antenna system comprising a plurality of antenna units (AE0, ..., AE15), each comprising an antenna (A0, ..., A15) and at least one resistor (R0, ..., R15) Antenna units (AE0, ..., AE15) in each case between a, with a bias voltage (Vofst) acted upon node (K) and an associated input of a selection unit (SE) is connected, in the by a computing unit (CU) at a first output (CUO1) a control signal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) for the selection unit (SE) is provided, which is determined by the control signal, which input of the selection unit (SE) with an output (SEO) of the selection unit (SE) to connect is and at an input (CUI1) of the arithmetic unit (CU) the antenna signal present at the output (SEO) of the selection unit (SE) is received; - a diagnostic circuit (DC) is selectively controlled; - Is concluded from the comparison of detected at activated and not activated diagnostic circuit antenna signals at the output (SEO) of the selection unit (SE) on an error of the antenna system. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für einen vollständigen Test des Antennensystems jede Antenneneinheit (AE0,..., AE15) durch ein geeignetes Steuersignal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) für die Selektionseinheit (SE) mit deaktivierter Diagnoseschaltung (DC) mit dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) verbunden wird und alle ermittelten Signale in einer ersten Ergebnistabelle erfasst werden, jede Antenneneinheit (AE0,..., AE15) durch ein geeignetes Steuersignal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) für die Selektionseinheit (SE) mit aktivierter Diagnoseschaltung (DC) mit dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) verbunden wird und alle ermittelten Signale in einer zweiten Ergebnistabelle erfasst werden, aus einem Vergleich der ersten mit der zweiten Ergebnistabelle auf einen Fehler in dem Antennensystem geschlossen wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for a complete test of the antenna system each antenna unit (AE0, ..., AE15) is connected to the output (SEO) of the selection unit (SE) by a suitable control signal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) for the selection unit (SE) with deactivated diagnostic circuit (DC) and all signals determined in be recorded in a first result table, each antenna unit (AE0,..., AE15) is connected to the output (SEO) of the selection unit (SE) by a suitable control signal (CTRL_MUX_I, CTRL_MUX_II) for the selection unit (SE) with activated diagnostic circuit (DC) and all signals determined in a second result table, is concluded from a comparison of the first and the second result table to an error in the antenna system. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem aus dem Vergleich der ersten mit der zweiten Ergebnistabelle auf den Ort eines Fehlers in dem Antennensystem geschlossen wird, wobei der Ort des Fehlers aus der Gruppe der einer Antenneneinheit (AE0,..., AE15) zugeordneten Antenne, der einer Antenneneinheit (AE0,..., AE15) zugeordneten Antennenverbindung, der Selektionseinheit (SE), einer Signalaufbereitungseinheit (SPU), die zwischen dem Ausgang (SEO) der Selektionseinheit (SE) und dem Eingang (CUI) der Recheneinheit (CU) verschaltet ist, ist.Method according to Claim 11 or 12 in which, from the comparison of the first with the second result table, the location of an error in the Antenna system is closed, wherein the location of the error from the group of an antenna unit (AE0, ..., AE15) associated antenna, the antenna unit (AE0, ..., AE15) associated antenna connection, the selection unit (SE), a signal conditioning unit (SPU), which is interconnected between the output (SEO) of the selection unit (SE) and the input (CUI) of the arithmetic unit (CU) is.
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