-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Signalübertragung und Energieübertragung zwischen zumindest einer Sensoreinheit und zumindest einem Trägerelement.
-
Aus dem Stand der Technik sind Leiterplatten mit Sensormodulen bekannt, wobei die Sensormodule direkt mit einem Steuergerät mittels einer elektrischen Verbindung gekoppelt sind. Die Kopplung an ein Steuergerät erfolgt beispielsweise durch eine Flexfolie, Stanzgitter und/oder durch Kabelverbindungen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Anordnung zur Signalübertragung und Energieübertragung und ein Verfahren zum Betrieb einer Anordnung anzugeben.
-
Hinsichtlich der Anordnung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.
-
Eine Anordnung zur Signalübertragung und Energieübertragung zwischen mindestens einer Sensoreinheit und mindestens einem Trägerelement, insbesondere einem Schaltungsträger, beispielsweise einer Leiterplatte, umfasst zumindest eine Übertragungseinheit, die eingerichtet ist, die Signalübertragung und Energieübertragung zwischen Sensoreinheit und Trägerelement drahtlos auszuführen. Insbesondere sind die Sensoreinheit und das Trägerelement drahtlos miteinander gekoppelt.
-
Mittels der Übertragungseinheit zur drahtlosen Signalübertragung und Energieübertragung ist eine Reduzierung von Bauteil- und Montagekosten sowie Montageaufwand ermöglicht. Zum Beispiel entfallen Komponenten wie herkömmlich genutzte Flexfolien oder Kabel- bzw. Drahtverbindungen zur Verbindung einer Sensoreinheit und einem Trägerelement.
-
Des Weiteren ist ein aufwändiger Kontaktierungsprozess zumindest verringert oder gar vermieden. Dabei ist mittels der Übertragungseinheit eine drahtlose Kopplung zwischen der Sensoreinheit und dem Trägerelement ermöglicht, sodass Toleranzen, wie zum Beispiel Fertigungs- und Montagetoleranzen, zur Positionierung und Montage der Sensoreinheit in Bezug auf das Trägerelement kompensiert werden können. Insbesondere sind die Sensoreinheit und das Trägerelement räumlich voneinander trennbar.
-
Mit anderen Worten: Die erfindungsgemäße Anordnung ist im Wesentlichen weniger komplex ausgebildet und herstellbar. Insbesondere ist eine Kontaktierung bzw. Kopplung der Sensoreinheit und des Trägerelements im Wesentlichen vereinfacht. Zudem sind Freiheitsgrade zur Ausgestaltung der Anordnung im Hinblick auf Geometrie, Lage und Reihenfolge eines Zusammenbaus der Sensoreinheit, des Trägerelements und der Übertragungseinheit erhöht.
-
Beispielsweise ist die Anordnung Teil einer elektronischen Komponente. Zum Beispiel ist die Anordnung zur Verwendung in Fahrzeugen, beispielsweise in Steuergeräten, insbesondere Getriebesteuergeräten oder anderen Steuereinheiten, vorgesehen. Es sind jedoch auch vielfältige andere Einsatzmöglichkeiten denkbar. Weiterhin ist die Anordnung außerhalb eines Getriebes, beispielsweise eines Fahrzeugs, einsetzbar. Beispielsweise ist ein Austausch von herkömmlichen Anordnungen mit Sensoren, die auf einem Trägerelement angeordnet sind und mittels einer Steuereinheit betreibbar sind, durch die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht. Zum Beispiel findet die Anordnung Verwendung in so genannten Getriebesensorclustern oder Sensorclustern.
-
Durch die Ausbildung als drahtlose Übertragungseinheit kann die Anordnung in einer Umgebung mit Getriebeöl und aggressiven äußeren Einflüssen eingesetzt werden. Die Anordnung ist weiterhin in Umgebungen mit vergleichsweise hohen Temperaturen einsetzbar. Im Vergleich mit herkömmlichen Flexfolienverbindungen, Stanzgitterverbindungen und/oder Kabelverbindungen ist die drahtlose Übertragungseinheit gegenüber äußeren Einflüssen beständiger ausgebildet.
-
Darüber hinaus ist die Anordnung in einfacher Weise demontierbar, beispielsweise zum Austausch, Reparatur oder Wartung.
-
In einer Weiterbildung sind die Sensoreinheit und das Trägerelement beabstandet zueinander angeordnet. Beispielsweise sind die Sensoreinheit und das Trägerelement durch ein Gehäuse, beispielsweise zum Schutz vor äußeren Einflüssen, voneinander getrennt angeordnet. Insbesondere ist mittels der drahtlosen Übertragungseinheit auch die Signalübertragung und Energieübertragung durch nicht elektrisch leitfähige Gehäuseteile, beispielsweise aus Kunststoff, ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Trennung von Medien oder Räumen erzielbar ist. Weiterhin entfallen Kabeldurchführungen, wodurch zumindest Herstellungskosten reduziert sind und ein Aufwand zur Abdichtung der Kabeldurchführungen vermieden wird. Die Signalübertragung und Energieübertragung erfolgen insbesondere kontaktlos zwischen Sensoreinheit und Trägerelement.
-
In einer weiteren Ausgestaltung können die Sensoreinheit und das Trägerelement relativ zueinander bewegbar angeordnet sein. Durch eine mechanische Trennung von Sensoreinheit und Trägerelement sind Relativbewegungen und Schwingungen in Richtung unterschiedlicher Raumachsen kompensierbar. Des Weiteren ist die Anordnung unempfindlicher gegenüber kleinen Versätzen bei der Montage und im Betrieb. Dies ermöglicht eine Verwendung von erhöhten Lagetoleranzen.
-
In einer Ausführungsform ist die Übertragungseinheit zur induktiven und/oder kapazitiven Signalübertragung und/oder Energieübertragung ausgebildet. Insbesondere sind die Sensoreinheit und das Trägerelement mittels der Übertragungseinheit induktiv und/oder kapazitiv miteinander koppelbar. D. h., die Übertragungseinheit ist eine induktive und/oder kapazitive Übertragungseinheit. Beispielsweise ist die Versorgungsenergie und Sensorsignale drahtlos sowie induktiv oder kapazitiv zwischen der Sensoreinheit und dem Trägerelement übertragbar, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Insbesondere ist eine im Wesentlichen verschleißfreie drahtlose Signalübertragung und Energieübertragung in unterschiedlichen Einsatzumgebungen ermöglicht.
-
Zum Beispiel ist das Trägerelement mit einem Bordnetz und/oder mit einer Steuereinheit, beispielsweise einer so genannten TCU (kurz für: Transmission Control Unit), kontaktiert. Von dort werden ein elektrischer Strom und zu übertragende Signalinformationen generiert. Die Energie und Signalinformationen sind drahtlos auf die Sensoreinheit übertragbar. Die Sensoreinheit nimmt ein Teil modulierter Signalinformationen auf. Beispielsweise umfasst die Sensoreinheit zumindest einen Sensorchip, zum Beispiel ein Sensortreiberchip, welcher einen bestimmten Leistungsbedarf aufweist.
-
Die an die Sensoreinheit übertragene Energie wird zum einen verwendet, um den Sensorchip zu versorgen und zum anderen, um über Modulation die Signalinformationen der Steuereinheit zum Sensorchip zu übertragen. Der Sensorchip nimmt zu ermittelnde Sensorinformationen auf und prägt diese in einen elektrischen Signalfluss ein. Die Sensorinformationen wirken auf die Übertragungseinheit zurück und sind drahtlos an die Steuereinheit über das Trägerelement, insbesondere in Form einer Leiterplatte ausgebildet, übermittelbar. Die über das Trägerelement übermittelten Sensorinformationen sind anschließend von der Steuereinheit und/oder einer Auswerteeinheit auswertbar.
-
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Übertragungseinheit zumindest ein an der Sensoreinheit angeordnetes induktives Kopplungselement und zumindest ein an dem Trägerelement angeordnetes induktives Kopplungselement umfasst. Insbesondere erfolgen die induktive Signalübertragung und die induktive Energieübertragung mittels eines erzeugbaren Magnetfelds.
-
Alternativ oder zusätzlich umfasst die Übertragungseinheit zumindest ein an der Sensoreinheit angeordnetes kapazitives Kopplungselement und zumindest an dem Trägerelement angeordnetes kapazitives Kopplungselement. Beispielsweise sind die Signalübertragung und die Energieübertragung aufgrund einer erzeugten elektrischen Kapazität zwischen der Sensoreinheit und dem Trägerelement ausführbar.
-
Das Kopplungselement der Sensoreinheit und das Kopplungselement des Trägerelements sind zueinander derart ausgerichtet, dass die Signalübertragung und die Energieübertragung auch im Fall eines räumlichen Versatzes sichergestellt sind. Zum Beispiel sind die jeweiligen Kopplungselemente zueinander parallel ausgerichtet.
-
Zum Beispiel ist das Trägerelement, in Form einer Trägerplatte und/oder einer Leiterplatte, mit dem induktiven oder kapazitiven Kopplungselement versehen. Die Sensoreinheit ist ebenfalls mit einem mit dem Kopplungselement des Trägerelements korrespondierenden induktiven oder kapazitiven Kopplungselement versehen. Induktive oder kapazitive Kopplungselemente sind insbesondere kostengünstig erwerbbar und/oder herstellbar. Die induktive oder kapazitive Signal- und Energieübertragung ist auch bei kleinen Versätzen bei der Montage und im Betrieb hergestellt, soweit sich die Anordnung im ausgelegten Luftspaltbereich befindet.
-
Gemäß einer möglichen Ausführungsform ist das jeweilige induktive Kopplungselement zumindest eine Spule oder ein Flussleitelement, insbesondere Flussleitstück oder Flussleitkonzentrator. Beispielsweise umfassen die Sensoreinheit und das Trägerelement jeweils eine herkömmliche Spule, eine Planarspule und/oder eine Schwingspule bzw. Tauchspule. Auch können andere Spulen eingesetzt werden. Des Weiteren können die induktiven Kopplungselemente in Form von Spulen ausgebildet sein, die ineinandergreifen. Weiterhin ist die drahtlose Kopplung der Sensoreinheit und des Trägerelements über magnetische Flussleitelemente mit einem definierten Luftspalt möglich, ähnlich eines Transformators.
-
Zur kapazitiven Signal- und Energieübertragung ist das jeweilige kapazitive Kopplungselement beispielsweise eine Metallplatte.
-
Gemäß einer Ausgestaltungsform ist die Übertragungseinheit zur unidirektionalen und/oder bidirektionalen Signalübertragung ausgebildet. Beispielsweise sind von der Steuereinheit generierte Signalinformationen an die Sensoreinheit übermittelbar. Umgekehrt sind von der Sensoreinheit ermittelte Werte, Daten und Informationen an die Steuereinheit übermittelbar. Die Anordnung ermöglicht also eine bidirektionale Übertragung von Diagnoseinformationen sowie Parametrierungen, Konfigurationen und Lerninformationen.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist die Übertragungseinheit zur unidirektionalen Energieübertragung ausgebildet. Insbesondere ist die unidirektionale Energieübertragung von dem Trägerelement an die Sensoreinheit gerichtet. Beispielsweise ist über eine drahtlose Strecke zwischen den beiden Kopplungselementen der Sensoreinheit und des Trägerelements unidirektional von der Steuereinheit generierte Versorgungsenergie an die Sensoreinheit übertragbar.
-
Zum Beispiel ist ein Abstand zwischen den Kopplungselementen, beispielsweise Spulen oder Metallplatten, vorgegeben. Insbesondere ist der Abstand im Wesentlichen gering gehalten, beispielsweise umfasst der Abstand wenige Millimeter. Dadurch sind mit wenig Verlust und wenig Energie die Versorgung der Sensoreinheit und die Übertragung der Signalinformationen sichergestellt. Es handelt sich um eine Nahfeldübertragung. Das Kopplungselement des Trägerelements überträgt elektrische Energie an die räumlich getrennte, aber im Nahfeld befindliche Sensoreinheit. Beispielsweise ist die Sensoreinheit als ein Sensordom ausgebildet oder umfasst zumindest einen Sensordom oder mehrere Sensoren. Beispielsweise ist das Kopplungselement an einer Stelle der Sensoreinheit bzw. des Sensordoms angebracht. Das Kopplungselement ist beispielsweise mit einem Sensorchip der Sensoreinheit verbunden. Generell ist denkbar, dass die drahtlose Übertragung an allen flexiblen elektrischen Verbindungen mit vergleichsweise geringer Signalleistung anwendbar ist, um beispielsweise flexible Leiterverbindungen im Nahbereich zu ersetzen.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung ist insbesondere vergleichsweise klein, kostengünstig und robust ausgebildet. Beispielsweise umfasst die Sensoreinheit eine elektrische Funktionalität, welche in zumindest einer elektronischen Schaltung mit integriertem Schaltkreis integriert ist. Beispielsweise ist die ganze elektrische Funktionalität in einem so genannten Sensor-ASIC (ASIC kurz für: Application-Specific Integrated Circuit) integriert. Zum Beispiel handelt es sich dabei um einen Ein-Chip-Sensor, der nur mit dem Kopplungselement, beispielsweise einer Übertragungsspule, verbunden sein muss. Funktionen in der Sensoreinheit sind von der elektronischen Schaltung, insbesondere vom Sensor-ASIC, durchführbar, wobei Funktionen auf einer Trägerseite, d. h. über das Trägerelement, von der vorhandenen Steuereinheit, insbesondere der so genannten TCU, durchführbar sind. Dadurch ist eine vergleichsweise sehr einfache Anordnung und System, bestehend aus einer schon vorhandenen Steuereinheit, einer Verbindung zum Kopplungselement des Trägerelements und dem Kopplungselement der Sensoreinheit, welches mit dem Sensorchip verbunden ist, vorhanden. Insbesondere ist eine Steuerung der Signalübertragung und Energieübertragung in die vorhandene Steuereinheit bzw. TCU einprogrammiert und ist beispielsweise ohne zusätzliche Datenverarbeitungseinheiten umsetzbar.
-
In einer Weiterbildung umfasst die Übertragungseinheit zumindest eine Beschaltung zur Abstimmung einer Spulendynamik. Insbesondere ist das Kopplungselement des Trägerelements mit der Beschaltung gekoppelt.
-
In einem Verfahren zum Betrieb einer Anordnung zur Signalübertragung und Energieübertragung zwischen zumindest einer Sensoreinheit und zumindest einem Trägerelement, insbesondere einer Leiterplatte, wird mittels zumindest einer Übertragungseinheit die Signalübertragung und Energieübertragung zwischen Sensoreinheit und Trägerelement drahtlos ausgeführt.
-
Weiterhin wird in einem Verfahren zur Ausbildung der Übertragungseinheit die Sensoreinheit mit einem ersten induktiven oder kapazitiven Kopplungselement versehen und das Trägerelement mit einem zweiten induktiven oder kapazitiven Kopplungselement versehen, wobei die miteinander korrespondierenden Kopplungselemente anschließend zueinander ausgerichtet werden. Insbesondere kann die Sensoreinheit getrennt und unabhängig von dem Trägerelement montiert werden. Auch das Trägerelement kann unabhängig und getrennt von der Sensoreinheit montiert werden. Die drahtlose Kopplung erfolgt erst beim Zusammenbau der Anordnung, beispielsweise eines Getriebes für ein Fahrzeug. Somit sind neue Freiheitsgrade bezüglich Sensorlage, Montagevorgang und Montagereihenfolge ermöglicht.
-
Das Trägerelement wird trägerseitig mit einem Bordnetz und/oder mit einer Steuereinheit, beispielsweise einer so genannten TCU, kontaktiert. Die Sensoreinheit wird in einem vorgegebenen Bauraum positioniert. Trägerseitig wird elektrischer Strom generiert und über die Übertragungseinheit drahtlos und unidirektional an die Sensoreinheit als Versorgungsenergie übertragen. Beispielsweise werden Signalinformationen bidirektional übermittelt, d. h. von der Steuereinheit bereitgestellte Signalinformationen werden an die Sensoreinheit übermittelt und umgekehrt werden mittels der Sensoreinheit ermittelte Werte an die Steuereinheit übermittelt. Die drahtlose Signal- und Energieübertragung ist insbesondere kontaktlos oder mit zumindest teilweisen mechanischem Kontakt zwischen den Kopplungselementen übertragbar.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
-
Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Ausführungsform eines Fahrzeugs mit einer elektronischen Komponente zum Betrieb des Fahrzeugs, und
- 2 schematisch eine Ausführungsform einer Anordnung zur Signalübertragung und/oder Energieübertragung der elektronischen Komponente.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einer elektronischen Komponente 2 zum Betrieb des Fahrzeugs 1.
-
Beispielsweise ist die elektronische Komponente 2 ein Steuergerät, insbesondere Getriebesteuergerät, und/oder eine andere Steuereinheit des Fahrzeugs 1.
-
Die elektronische Komponente 2 umfasst eine Anordnung 3 zur Signalübertragung S und Energieübertragung E im Fahrzeug 1. Darüber hinaus ist eine solche Anordnung 3 außerhalb eines Getriebes des Fahrzeugs 1 oder in anderen Maschinen, Anlagen und sonstige technische Prozesse anwendbar.
-
2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Anordnung 3 zur Signalübertragung S und Energieübertragung E zwischen zumindest einer Sensoreinheit 4 und einem Trägerelement 5.
-
Die Anordnung 3 umfasst die Sensoreinheit 4 und das mit der Sensoreinheit 4 gekoppelte Trägerelement 5. Insbesondere sind die Sensoreinheit 4 und das Trägerelement 5 drahtlos für eine Signalübertragung S und eine Energieübertragung E miteinander gekoppelt.
-
Des Weiteren sind die Sensoreinheit 4 und das Trägerelement 5 kontaktlos miteinander gekoppelt.
-
Insbesondere ist das Trägerelement 5 beispielsweise eine Leiterplatte. Zum Beispiel ist das Trägerelement 5 Teil einer Steuereinheit 6, insbesondere einer so genannten TCU (kurz für: Transmission Control Unit).
-
Zum Beispiel ist die Sensoreinheit 4 ein Sensordom. Die Sensoreinheit 4 ist insbesondere zur Ermittlung von beispielsweise fahrzeugspezifischen Sensorwerten vorgesehen. Die Sensoreinheit 4 ist beispielsweise mit einer weiteren Fahrzeugkomponente 1.1 zur Messung, Steuerung oder Überwachung gekoppelt.
-
In einer Weiterbildung umfasst die Sensoreinheit 4 mehrere Sensoren.
-
Beispielsweise umfasst die Sensoreinheit 4 eine Anzahl von Sensorchips und/oder ist durch einen Ein-Chip-Sensor gebildet. Ein solcher Ein-Chip-Sensor ist beispielsweise als ein so genanntes Sensor-ASIC ausgebildet.
-
Das Trägerelement 5 ist insbesondere eine Leiterplatte und/oder eine Trägerplatte, die mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen bestückt ist. In einer Weiterbildung ist das Trägerelement 5 ein Teil eines elektronischen Schaltkreises.
-
Die Steuereinheit 6 umfasst beispielsweise eine Datenverarbeitungseinheit zur Auswertung der Sensorwerte und zur Generierung von fahrzeugspezifischen Signalinformationen.
-
Weiterhin umfasst die Anordnung 3 eine Übertragungseinheit 7, die zur drahtlosen Signalübertragung S und Energieübertragung E zwischen der Sensoreinheit 4 und dem Trägerelement 5 ausgebildet ist. Mit anderen Worten: Die Übertragungseinheit 7 ist eingerichtet, um die Signalübertragung S und die Energieübertragung E drahtlos auszuführen.
-
Insbesondere ist die Übertragungseinheit 7 zwischen der Sensoreinheit 4 und dem Trägerelement 5 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Übertragungseinheit 7 an anderen Stellen positionierbar. Beispielsweise ist die Übertragungseinheit 7 in Abhängigkeit eines Bauraums und einer Bauform der Anordnung 3 anordbar. Zum Beispiel ist die Übertragungseinheit 7 an einem äußeren Umfangsbereich der Sensoreinheit 4 und des Trägerelements 5 anordbar.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Sensoreinheit 4 und das Trägerelement 5 voneinander beabstandet angeordnet. In einer Weiterbildung sind die Sensoreinheit 4 und das Trägerelement 5 in unmittelbarer Nähe zueinander anordbar. Beispielsweise ist die Sensoreinheit 4 von einem Gehäuse umgeben. Beispielsweise ist das Trägerelement 5 von einem Gehäuse umgeben, wobei sich Gehäuseteile der Sensoreinheit 4 und des Trägerelements 5 mechanisch kontaktieren können.
-
Mittels der Übertragungseinheit 7 zur drahtlosen Signalübertragung S und Energieübertragung E ist es möglich, dass die Sensoreinheit 4 und das Trägerelement 5 von Gehäuseteilen räumlich voneinander getrennt sind. Dabei können die Gehäuseteile ebenfalls einen Abstand zueinander aufweisen.
-
Mittels der Übertragungseinheit 7 sind die Signalübertragung S und die Energieübertragung E beispielsweise durch nicht elektrisch leitfähige Gehäuseteile durchführbar. Insbesondere ist die Übertragungseinheit 7 als Abstandsübertragungseinheit ausgebildet.
-
Insbesondere ist die Übertragungseinheit 7 zur induktiven Signalübertragung S und Energieübertragung E ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Übertragungseinheit 7 zur kapazitiven Signalübertragung S und Energieübertragung E ausgebildet.
-
Des Weiteren ist die Übertragungseinheit 7 zur unidirektionalen und/oder bidirektionalen Signalübertragung S ausgebildet.
-
Beispielsweise werden von der Steuereinheit 6 generierte Signalinformationen an die Sensoreinheit 4 mittels der Übertragungseinheit 7 drahtlos übertragen. Im Fall von mittels der Sensoreinheit 4 durchgeführter Erfassung von Sensorwerten und Sensorinformationen werden diese an die Steuereinheit 6, insbesondere über das Trägerelement 5, zur Auswertung übermittelt.
-
Weiterhin ist die Übertragungseinheit 7 zur unidirektionalen Energieübertragung E ausgebildet. Die unidirektionale Energieübertragung E ist von dem Trägerelement 5 an die Sensoreinheit 4 gerichtet. Beispielsweise wird Versorgungsenergie in der Steuereinheit 6 generiert und über die Übertragungseinheit 7 an die Sensoreinheit 4 drahtlos übertragen.
-
Beispielsweise ist die Übertragungseinheit 7 durch zwei aneinander ausgerichteten Kopplungselementen 7.1, 7.1' gebildet. Insbesondere sind die Kopplungselemente 7.1, 7.1' induktive oder kapazitive Übertragungselemente. Zum Beispiel sind die Kopplungselemente 7.1, 7.1' Spulen, wie Schwing-, Tauch- oder Planarspulen mit oder ohne magnetische Flussleitelemente. Alternativ sind die Kopplungselemente 7.1, 7.1' elektrische Leiterelemente, insbesondere Metallplatten.
-
Beispielsweise ermöglicht eine Verwendung von Spulen eine Bereitstellung induktiver Übertragungen zwischen der Sensoreinheit 4 und dem Trägerelement 5. Flussleitelemente, insbesondere Flussleitstücke oder Flusskonzentratoren, können beispielsweise zur Bereitstellung der induktiven Übertragung ausgebildet sein.
-
Des Weiteren können Metallplatten beispielsweise zur kapazitiven Übertragung zwischen der Sensoreinheit 4 und dem Trägerelement 5 vorgesehen sein.
-
In einer Weiterbildung ist es möglich, dass die Übertragungseinheit 7 mehrere miteinander korrespondierende Kopplungselemente 7.1, 7,1' umfasst. Beispielsweise umfasst die Übertragungseinheit 7 ein erstes induktiv betreibbares Kopplungspaar und ein zweites kapazitiv betreibbares Kopplungspaar. Beide Kopplungspaare können zur drahtlosen und kontaktlosen Signalübertragung S und Energieübertragung E ausgebildet sein. Zum Beispiel werden mehrere Kopplungspaare genutzt, wenn mehrere Sensoreinheiten 4 oder Sensoren mit dem Trägerelement 5 koppelbar sind.
-
Zum Beispiel sind jeweils ein Kopplungspaar zur induktiven Signalübertragung S und ein weiteres Kopplungspaar zur kapazitiven Energieübertragung E ausgebildet.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Übertragungseinheit 7 mit der Sensoreinheit 4 und dem Trägerelement 5 verbunden, wobei die Sensoreinheit 4 und das Trägerelement 5 räumlich im Wesentlichen voneinander getrennt sind.
-
Insbesondere umfasst die Übertragungseinheit 7 ein erstes Kopplungselement 7.1, welches mit der Sensoreinheit 4 verbunden ist. Beispielsweise ist das Kopplungselement 7.1 an einer dem Trägerelement 5 zugewandten Seite der Sensoreinheit 4 angeordnet. Weiterhin umfasst die Übertragungseinheit 7 ein zweites Kopplungselement 7.1', welches mit dem Trägerelement 5 verbunden ist. Insbesondere ist das Kopplungselement 7.1' auf einer der Sensoreinheit 4 zugewandten Seite des Trägerelements 5 angeordnet. Zum Beispiel sind die jeweiligen Kopplungselemente 7.1, 7.1' stoff-, kraft- und/oder formschlüssig angebracht.
-
Die Signalübertragung S und/oder die Energieübertragung E erfolgen beispielsweise kontaktlos über die Kopplungselemente 7.1 und 7.1'. Zum Beispiel sind die Kopplungselemente 7.1 und 7.1' in einem bestimmten, insbesondere im Wesentlichen geringen, Abstand zueinander angeordnet. Beispielsweise umfasst der Abstand wenige Millimeter.
-
Optional oder zusätzlich erfolgen die Signalübertragung S und die Energieübertragung E über einen mechanischen Kontakt zwischen den Kopplungselementen 7.1 und 7.1'. Beispielsweise sind die Kopplungselemente 7.1 und 7.1' ineinandergreifende Spulen.
-
Im Folgenden wird das Übertragungsverfahren näher beschrieben.
-
In der Steuereinheit 6 bzw. der TCU und/oder vom Bordnetz wird elektrischer Strom generiert. Der elektrische Strom wird in Form von Energie in die Sensoreinheit 4 eingespeist. Insbesondere werden trägerseitig erzeugte Energie und Signalinformationen über die Übertragungseinheit 7 drahtlos an die Sensoreinheit 4 übertragen. Die Signalübertragung S und die Energieübertragung E werden drahtlos mittels der induktiven oder kapazitiven Kopplungselemente 7.1, 7.1' durchgeführt. Die Sensoreinheit 4 nimmt ein Teil modulierter Signale auf. Zum Beispiel wird Energie hiervon verwendet, um beispielsweise den Sensorchip zu versorgen und über Modulation die Signalinformationen der Steuereinheit 6 zum Sensorchip zu übertragen.
-
Der Sensorchip nimmt die zu ermittelnden Sensorwerte und Sensorinformationen auf und prägt diese in den elektrischen Signalfluss ein. Diese Sensorwerte und Sensorinformationen werden anschließend über das sensorseitige Kopplungselement 7.1 und das trägerseitige Kopplungselement 7.1' an das Trägerelement 5 übertragen.
-
Die Sensorwerte und Sensorinformationen werden dann von der Steuereinheit 6 erfasst und ausgewertet. Dabei wird also über eine drahtlose Strecke zwischen den Kopplungselementen 7.1 und 7.1' unidirektional Versorgungsenergie an die Sensoreinheit 4 übertragen. Bidirektional werden von der Steuereinheit 6 generierte Signalinformationen an die Sensoreinheit 4 und umgekehrt die von der Sensoreinheit 4 ermittelte Sensorwerte und Sensorinformationen an die Steuereinheit 6 übertragen. Insbesondere ist die Übertragungseinheit 7 zur Nahfeldübertragung von Signalinformationen, Sensorwerten und Sensorinformationen sowie Versorgungsenergie ausgebildet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 1.1
- Fahrzeugkomponente
- 2
- elektronische Komponente
- 3
- Anordnung
- 4
- Sensoreinheit
- 5
- Trägerelement
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Übertragungseinheit
- 7.1, 7.1'
- Kopplungselement
- E
- Energieübertragung
- S
- Signalübertragung
