EP2601749A1 - Induktives kontaktloses energie- und datenübertragungssystem - Google Patents

Induktives kontaktloses energie- und datenübertragungssystem

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Publication number
EP2601749A1
EP2601749A1 EP12715638.8A EP12715638A EP2601749A1 EP 2601749 A1 EP2601749 A1 EP 2601749A1 EP 12715638 A EP12715638 A EP 12715638A EP 2601749 A1 EP2601749 A1 EP 2601749A1
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EP
European Patent Office
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coil
data transmission
primary
energy
coils
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12715638.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Faical Turki
Benedikt SCHMÜLLING
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Paul Vahle GmbH and Co KG
Original Assignee
Paul Vahle GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Paul Vahle GmbH and Co KG filed Critical Paul Vahle GmbH and Co KG
Publication of EP2601749A1 publication Critical patent/EP2601749A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H04B5/263—Multiple coils at either side
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication

Definitions

  • the present invention relates to an inductive contactless energy and data transmission system comprising a primary-side coil arrangement and a secondary-side coil arrangement, wherein each of the primary-side and secondary-side coil arrangement has at least one coil for energy transmission and at least one coil for data transmission.
  • Primary coil and multiple secondary coils use.
  • the secondary-side coils are arranged spaced from each other.
  • the magnetic field of the primary coil induces depending on the positioning of the
  • the object of the present invention is to provide an inductive contactless energy and data transmission system in which the data transmission is not influenced by the energy transmission.
  • the system according to the invention is a further development of already existing systems for inductive contactless energy transmission, each of which has a primary and a secondary coil for energy transmission.
  • Energy transmission coils arranged. So they can together with the power transmission coil in a housing or in a
  • Data transmission may involve the transmission of simple signals, e.g. On, off signal, exhaust. However, it is also possible to transmit more complex signals. It is also possible to transmit data bidirectionally.
  • the coil assemblies are preferably formed as flat coils, so as to give the best possible coupling factor.
  • the primary-side and secondary-side coil arrangements can be identical in the simplest case.
  • the invention is based on the idea that an influencing of the data transmission by the magnetic field of the energy transfer is advantageously prevented if the data transmission coils have a plurality of coil fields and that the voltages induced by the field of the energy transmission into the coil fields of the data transmission coils are compensated.
  • the coils forming the coil fields can be individual coils which are connected to each other in series and / or are connected in parallel. It is only necessary to ensure that the coils are connected together so that the induced
  • Windungssinn be used. It is also possible to form or wind all the coil fields by means of a continuous conductor, wherein it should then be ensured that a first number of coil fields with a first and the same number of coil fields with the opposite sense of winding are present. When using a continuous conductor to form the
  • Data transmission coil arrangement has the advantage that no coils must be interconnected, and that the
  • Coil arrangement has only two leads.
  • the individual coil fields can be formed by coils with mutually different numbers of turns and / or coil cross-sectional areas. In the simplest case, however, the coil cross sections and number of turns of the coils forming the coil fields are the same
  • a preferred arrangement is characterized in that the energy transfer coils are coils with a single winding sense, and that the data transfer coils are coils having a number of 2 times N coil fields, where N is an integer greater than one, and in each case N coil fields have a first winding sense and N coil fields have an opposite sense of winding, wherein the primary-side and secondary-side data transmission coils are at least the same design with respect to the arrangement of the coil fields.
  • Such a coil arrangement can advantageously be formed or wound by means of a continuous conductor.
  • Data transmission coil arrangements in particular on the pallet and the pickup, are advantageously the same or similar, in order to maximize their potential good coupling and good signal quality too
  • the energy transmission coils should be designed for better coupling as flat coils. Of course you can also as
  • Cylinder coil be formed.
  • Coil assemblies are then positioned accurately to each other when the primary-side or secondary-side power transmission coil generates a magnetic flux that passes through all the coil fields of the primary and / or secondary-side data transmission coils simultaneously with the same direction.
  • the correct positioning on the one hand, achieves the best coupling factor for the energy transmission, while at the same time not influencing the data transmission by the
  • Energy transfer by means of energy transfer coils and data via the data transmission coil arrangements are transmitted without causing disturbing influences.
  • the system according to the invention can be designed such that the primary-side and secondary-side coil arrangements for
  • Coil arrangements for data transmission are. So it is advantageous if the coil arrangements for data transmission the
  • Data transmission can also be used for relative positioning of the primary side and secondary side. So it is possible that the
  • Primary side is adjustable by means of a drive, such that z. B. the primary-side coil assembly consisting of energy transmission coil and data transmission coil assembly, relative to a pickup bearing, z. B. in a garage, stationary vehicle is moved until an optimal coupling results.
  • a data processing device based on the in the individual
  • Direction indication can be acoustically and / or visually.
  • the display may e.g. be arranged in the vehicle itself or the garage.
  • the secondary-side coil arrangements for energy transmission and data transmission can be cast one above the other, in particular together in a housing or together in a mass or
  • the primary-side coil assembly for data transmission is advantageously separated by a transformer galvanically isolated from the power supply.
  • Fig. 1 Top view of the primary-side coil assembly consisting of a power transmission coil and a
  • FIG. 3 primary-side coil arrangement for the data transmission with four coil fields with the same winding sense
  • FIG. 4 primary-side coil arrangement for data transmission with four coil fields with different winding sense
  • Fig. 5 coil arrangement for the data transmission with four
  • Coil fields with different Windungssinn wherein coils are wound by means of a continuous conductor.
  • FIG. 1 shows a plan view of the primary-side coil arrangement consisting of a power transmission coil 3 and a
  • Data transmission coil arrangement 4 with four coil fields 4a to 4d.
  • Data transmission coil arrangement 4 are arranged on the carrier 2. You can also by means of a casting compound, not shown
  • the secondary-side coil arrangement may be identical or very similar.
  • FIG. 2 shows a side view of an inventive device
  • Power transmission coil 3, 7 is slightly smaller in size, so that the data transmission coil assemblies 4, 6 protrude laterally when the primary side and secondary side
  • Coil assemblies are positioned correctly to each other.
  • the coil arrangement for data transmission with four coil fields 4a to 4d can be designed either with the same winding sense (FIG. 3) or with different winding sense (FIG. 4).
  • FIGS. 3 and 4 the coil arrangement for data transmission with four coil fields 4a to 4d can be designed either with the same winding sense (FIG. 3) or with different winding sense (FIG. 4).
  • FIGS. 3 and 4 the relative shown in Figure 2
  • Coil fields 4a to 4d forming coils in the in Figures 3 and 4 shown arrangement can be connected in series and / or parallel to each other. However, it must always be ensured that the induced voltage induced by the magnetic field of the energy transfer coil at the terminals of the
  • Data transmission coil arrangement is zero.
  • the coils forming the coils must be on the primary side and on the
  • FIG. 5 shows a coil arrangement for the data transmission with four coil fields 4a to 4d with different winding sense WS, wherein the coils forming the coil fields 4a to 4d are formed by individual turns by means of a continuous conductor.
  • the arrows indicate the direction of the electric current at a certain time.
  • Data transmission coil is zero. The lying through the below the data transmission coils 4
  • Energy transmission coil 3 generated magnetic flux causes in the individual turns of the data transmission coil 4 each have an induced voltage of the same amount. However, the signs of this induced voltage are alternately positive and negative in the adjacent coils, so that the total sum of the induced voltage is zero.
  • the windings forming the coil fields 4a to 4d have a different shape and, for example, have rounded corners or are of circular design. It is also possible that the individual coil fields 4a to 4d have different sizes and / or numbers of turns.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1), eine primärseitige Spulenanordnung und eine sekundärseitige Spulenanordnung aufweisend, wobei jeweils die primärseitige und sekundärseitige Spulenanordnung jeweils mindestens eine Spule (3, 7) zur Energieübertragung und mindestens eine Spule (4, 6) zur Datenübertragung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die primär- und sekundärseitigen Spulen zur Energieübertragung Spulen (3, 7) mit jeweils einem einzigen Wicklungssinn ausgebildet sind, und dass die Spulen (4, 6) zur Datenübertragung Spulenanordnungen sind, die jeweils mindestens zwei Spulenfelder (4a, 4b, 4c, 4d) aufweisen.

Description

Induktives kontaktloses Energie- und Daten Übertrag ungssystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem, eine primärseitige Spulenanordnung und eine sekundärseitige Spulenanordnung aufweisend, wobei jeweils die primärseitige und sekundärseitige Spulenanordnung jeweils mindestens eine Spule zur Energieübertragung und mindestens eine Spule zur Datenübertragung aufweist.
Aus der US 2010/0201315 ist ein System bekannt, bei der eine
Primärspule und mehrere Sekundärspulen Verwendung finden. Die sekundärseitigen Spulen sind zueinander beabstandet angeordnet. Das Magnetfeld der Primärspule induziert je nach Positionierung der
Sekundärspulen in diesen unterschiedlich große Spannungen. Durch Auswertung der Spannungen kann die Position der Sekundärspulen relativ zu der Primärspule ausgewertet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem bereitzustellen, bei dem die Datenübertragung durch die Energieübertragung nicht beeinflusst wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Systems nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der
Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße System ist eine Weiterentwicklung bereits existierender Systeme zur induktiven kontaktlosen Energieübertragung, die jeweils eine Primär- und eine Sekundärspule zur Energieübertragung aufweisen. Bei dem erfindungsgemäßen System sind zusätzliche primärseitige und sekundärseitige Spulenanordnungen für die
Datenübertragung angeordnet. Diese sind im Bereich der
Energieübertragungsspulen angeordnet. So können sie zusammen mit der Energieübertragungsspule in einem Gehäuse oder in einer
Vergussmasse angeordnet sein.
Die Datenübertragung kann sich in der Übermittlung von einfachen Signalen, wie z.B. Ein-, Aus-Signal, erschöpfen. Es ist jedoch auch möglich, komplexere Signale zu übertragen. Ebenso ist es möglich, Daten bidirektional zu übertragen.
Sofern von der Sekundärseite gesprochen wird, so wird darunter auch ein Pickup verstanden, welche in der Regel an frei beweglichen Fahrzeugen oder an schienengebundenen Fahrzeugen und Stromabnehmern angeordnet ist. Bei einem derartigen System sind die Spulenanordnungen vorzugsweise als Flachspulen ausgebildet, damit sich ein möglichst guter Kopplungsfaktor ergibt.
Die primärseitigen und sekundärseitigen Spulenanordnungen können im einfachsten Fall identisch ausgebildet sein. Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, dass eine Beeinflussung der Datenübertragung durch das magnetische Feld der Energieübertragung vorteilhaft dann unterbunden wird, wenn die Datenübertragungsspulen mehrere Spulenfelder aufweisen und dass sich die durch das Feld der Energieübertragung in die Spulenfelder der Datenübertragungsspulen induzierten Spannungen kompensieren. Die die Spulenfelder bildenden Spulen können Einzelspulen sein, die zueinander in Reihe und/oder parallel geschaltet sind. Hierbei ist lediglich darauf zu achten, dass die Spulen so zusammengeschaltet sind, dass sich die induzierten
Spannungen kompensieren. Dabei können auch Spulen mit
unterschiedlichem Windungssinn verwendet werden. Ebenso ist es möglich alle Spulenfelder mittels eines durchgehenden Leiters auszubilden bzw. zu wickeln, wobei dann darauf zu achten ist, dass eine erste Anzahl von Spulenfeldern mit einem ersten und dieselbe Anzahl von Spulenfeldern mit dem entgegengesetzten Wicklungssinn vorhanden sind. Bei der Verwendung eines durchgehenden Leiters zur Bildung der
Datenübertragungsspulenanordnung ergibt sich der Vorteil, dass keine Spulen zusammengeschaltet werden müssen, und dass die
Spulenanordnung lediglich zwei Anschlussleitungen aufweist.
Auch können die einzelnen Spulenfelder durch Spulen mit zueinander verschiedenen Windungszahlen und/oder Spulenquerschnittsflächen gebildet sein. Im einfachsten Fall sind jedoch die Spulenquerschnitte und Windungszahlen der die Spulenfelder bildenden Spulen gleich
auszubilden.
Eine bevorzugte Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Spulen zur Energieübertragung Spulen mit einem einzigen Wicklungssinn sind, und dass die Spulen zur Datenübertragung Spulen sind, die eine Anzahl von 2 mal N Spulenfeldern aufweisen, wobei N eine ganze Zahl größer gleich eins ist, und jeweils N Spulenfelder einen ersten Wicklungssinn und N Spulenfelder einen entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen, wobei die primärseitigen und sekundärseitigen Datenübertragungsspulen zumindest hinsichtlich der Anordnung der Spulenfelder zueinander gleich ausgebildet sind. Eine derartige Spulenanordnung kann vorteilhaft mittels eines durchgehenden Leiters gebildet bzw. gewickelt sein.
Die Ausbildung und Anordnung der primär- und sekundärseitigen
Datenübertragungsspulenanordnungen, insbesondere auf der Ladeplatte und der Pickup, sind vorteilhaft gleich oder ähnlich, um eine möglichst gute Kopplung zu erreichen und eine gute Signalqualität zu
gewährleisten.
Vorteilhaft weisen die primär- und sekundärseitigen Spulen zur
Energieübertragung jeweils nur einen einzigen Wicklungssinn auf. Die Energieübertragungsspulen sollten zur besseren Kopplung als Flachspulen ausgebildet sein. Sie können selbstverständlich jedoch auch als
Zylinderspule ausgebildet sein.
Bei dem erfindungsgemäßen induktiven und kontaktlosen Energie- und Datenübertragungssystem sind die primär- und sekundärseitigen
Spulenanordnungen dann genau richtig zueinander positioniert, wenn die primärseitige oder sekundärseitige Energieübertragungsspule einen magnetischen Fluss erzeugt, der alle Spulenfelder der primär- und/oder sekundärseitigen Datenübertragungsspulen gleichzeitig mit der gleichen Richtung durchtritt. Bei der richtigen Positionierung wird zum einen der beste Kopplungsfaktor für die Energieübertragung erzielt, wobei gleichzeitig keine Beeinflussung der Datenübertragung durch die
Energieübertragung erfolgt. Somit kann gleichzeitig neben der
Energieübertragung mittels der Energieübertragungsspulen auch Daten über die Datenübertragungsspulenanordnungen übertragen werden, ohne dass es zu störenden Beeinflussungen kommt.
Das erfindungsgemäße System kann derart ausgebildet sein, dass die primärseitigen und sekundärseitigen Spulenanordnungen zur
Energieübertragung kleiner, gleich oder größer als die
Spulenanordnungen zur Datenübertragung sind. So ist es von Vorteil, wenn die Spulenanordnungen zur Datenübertragung die
Spulenanordnungen zur Energieübertragung vollständig überdecken. Mit einer derartigen Ausbildung kann die Spulenanordnung für die
Datenübertragung auch noch zur relativen Positionierung von Primärseite und Sekundärseite verwendet werden. So ist es möglich, dass die
Primärseite mittels eines Antriebs verstellbar ist, derart, dass z. B. die primärseitige Spulenanordnung, bestehend aus Energieübertragungsspule und Datenübertragungsspulenanordnung, relativ zu einem die Pickup tragenden, z. B. in einer Garage, stehenden Fahrzeugs verfahren wird, solange, bis sich eine optimale Kopplung ergibt. Ebenso kann eine Datenverarbeitungseinrichtung anhand der in den einzelnen
Spulenfeldern oder der Spulenanordnung induzierten Spannungen bzw. Spannung ein Fahrzeug positionieren oder entsprechende
Richtungsangaben für die richtige Positionierung generieren. Die
Richtungsanzeige kann dabei akustisch und/oder visuell erfolgen. Die Anzeige kann z.B. in dem Fahrzeug selbst oder der Garage angeordnet sein. Die sekundärseitigen Spulenanordnungen zur Energieübertragung und Datenübertragung können übereinander, insbesondere zusammen in einem Gehäuse oder zusammen in eine Masse eingegossen bzw.
angeordnet sein. Gleiches gilt für die primärseitigen Spulen zur Daten- und Energieübertragung. Um den Einfluss parasitärer Kapazitäten, insbesondere Leiter-Erd-
Kapazitäten, gering zu halten, ist die primärseitige Spulenanordnung für die Datenübertragung vorteilhaft durch einen Übertrager galvanisch vom Versorgungsnetz getrennt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von verschiedenen
Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 : Draufsicht auf die primärseitige Spulenanordnung bestehend aus einer Energieübertragungsspule sowie einer
Datenübertragungsspulenanordnung mit vier Spulenfeldern; Fig. 2 : Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes
Energieübertragungssystem bestehend aus der primärseitigen und sekundärseitigen Spulenanordnung;
Fig. 3 : primärseitige Spulenanordnung für die Datenübertragung mit vier Spulenfeldern mit gleichem Windungssinn; Fig. 4: primärseitige Spulenanordnung für die Datenübertragung mit vier Spulenfeldern mit unterschiedlichem Windungssinn;
Fig. 5 : Spulenanordnung für die Datenübertragung mit vier
Spulenfeldern mit unterschiedlichem Windungssinn, wobei Spulen mittels eines durchgehenden Leiters gewickelt sind.
Die Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf die primärseitige Spulenanordnung bestehend aus einer Energieübertragungsspule 3 sowie einer
Datenübertragungsspulenanordnung 4 mit vier Spulenfeldern 4a bis 4d. Die Energieübertragungsspule 3 sowie die
Datenübertragungsspulenanordnung 4 sind auf dem Träger 2 angeordnet. Sie können auch mittels einer nicht dargestellten Vergussmasse
umgössen sein. Die sekundärseitige Spulenanordnung kann identisch oder sehr ähnlich aufgebaut sein.
Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes
Energieübertragungssystem 1 bestehend aus der primärseitigen und sekundärseitigen Spulenanordnung, bestehend aus der
Energieübertragungsspule 3, 7 und den
Datenübertragungsspulenanordnungen 4, 6. Die
Energieübertragungsspule 3, 7 ist etwas kleiner von ihren Abmessungen, so dass die Datenübertragungsspulenanordnungen 4, 6 diese seitlich überragen, wenn die primärseitigen und sekundärseitigen
Spulenanordnungen richtig zueinander positioniert sind.
Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, können die Spulenanordnung für die Datenübertragung mit vier Spulenfeldern 4a bis 4d entweder mit gleichem Windungssinn (Fig. 3) oder mit unterschiedlichem Windungssinn (Fig. 4) ausgebildet sein. Bei der in Figur 2 dargestellten relativen
Positionierung der primär- und sekundärseitigen Spulenanordnungen muss stets gewährleistet sein, dass die durch das Magnetfeld der energieübertragungsspule induzierte resultierende Spannung in den Spulenanordnungen 4a bis 4d gleich Null ist. Die die einzelnen
Spulenfelder 4a bis 4d bildenden Spulen bei den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Anordnung können dabei in Reihe und/oder parallel zueinander geschaltet werden. Dabei ist jedoch stets darauf zu achten, dass die durch das Magnetfeld der Energieübertragungsspule induzierte resultierende Spannung an den Klemmen der
Datenübertragungsspulenanordnung gleich Null ist. Die die Spulenfelder bildenden Spulen müssen dabei auf der Primärseite und auf der
Sekundärseite identisch verschaltet sein, damit jeweils eine resultierende Spannung durch das Magnetfeld einer Spulenanordnung 4, 7 in der jeweils anderen Spulenanordnung 7 bzw. 4 induziert werden kann und somit eine Datenübertragung möglich ist.
Die Figur 5 zeigt eine Spulenanordnung für die Datenübertragung mit vier Spulenfeldern 4a bis 4d mit unterschiedlichem Windungssinn WS, wobei die die Spulenfelder 4a bis 4d bildenden Spulen durch Einzelwindungen mittels eines durchgehenden Leiters gebildet sind. Die Pfeile geben die Richtung des elektrischen Stroms zu einem bestimmten Zeitpunkt an. Der mit den nebeneinander liegenden Windungen jeweils verkettete, durch die Spule selbst erzeugte Fluss fließt jeweils in entgegengesetzte Richtungen, sodass der Fluss über der Gesamtfläche der
Datenübertragungsspule gleich Null ist. Der durch die unterhalb der Datenübertragungsspulen 4 liegende
Energieübertragungsspule 3 erzeugte magnetische Fluss verursacht in den einzelnen Windungen der Datenübertragungsspule 4 jeweils eine induzierte Spannung mit gleichem Betrag. Die Vorzeichen dieser induzierten Spannung sind jedoch in den nebeneinander liegenden Spulen abwechselnd positiv und negativ, so dass die Gesamtsumme der induzierten Spannung gleich Null ist.
Es ist selbstverständlich möglich, dass die die die Spulenfelder 4a bis 4d bildenden Windungen eine andere Form aufweisen und beispielsweise abgerundete Ecken aufweisen oder kreisförmig ausgebildet sind. Ebenso ist es möglich, dass die einzelnen Spulenfelder 4a bis 4d unterschiedliche Größen und/oder Windungszahlen aufweisen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1), eine primärseitige Spulenanordnung und eine sekundärseitige Spulenanordnung aufweisend, wobei jeweils die primärseitige und sekundärseitige Spulenanordnung jeweils mindestens eine Spule (3, 7) zur Energieübertragung und mindestens eine Spule (4, 6) zur Datenübertragung aufweist, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass die primär- und
sekundärseitigen Spulen zur Energieübertragung Spulen (3, 7) mit jeweils einem einzigen Wicklungssinn ausgebildet sind, und dass die Spulen (4, 6) zur Datenübertragung Spulenanordnungen sind, die jeweils mindestens zwei Spulenfelder (4a, 4b, 4c, 4d) aufweisen.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach Anspruch 1, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass sich die in den einzelnen Spulenfeldern (4a, 4b, 4c, 4d) der Spulenanordnungen durch das Magnetfeld der Energieübertragungsspulen (3, 7) induzierten
Spannungen zu Null kompensieren, sofern die primär- und
sekundärseitigen Spulenanordnungen richtig zueinander positioniert sind, derart dass alle Spulenfelder (4a, 4b, 4c, 4d) vom Magnetfeld der Energieübertragungsspule (3, 7), insbesondere gleichermaßen, durchsetzt sind.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass mindestens ein Spulenfeld (4a, 4b, 4c, 4d) durch eine Spule mit einem ersten Wicklungssinn (WS) und mindestens ein Spulenfeld (4a, 4b, 4c, 4d) durch eine Spule mit einem entgegengesetzten Wicklungssinn (WS) gebildet ist. Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spulen zur
Datenübertragung Spulen sind, die eine Anzahl von 2 * n
Spulenfeldern (4a, 4b, 4c, 4d) aufweisen, wobei n eine ganze Zahl größer gleich eins ist, und jeweils n Spulenfelder (4a, 4b, 4c, 4d) einen ersten Wicklungssinn (WS) und n Spulenfelder einen entgegengesetzten Wicklungssinn (WS) aufweisen, wobei die primärseitigen und sekundärseitigen Datenübertragungsspulen (4, 6) zumindest hinsichtlich der Anordnung der Spulenfelder (4a, 4b, 4c, 4d) zueinander gleich ausgebildet sind.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedes Spulenfeld (4a, 4b, 4c, 4d) der Datenübertragungsspulen (4, 6) mindestens eine Windung aufweist.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Datenübertragungsspulen (4, 6) mittels eines durchgehenden Leiters oder durch miteinander verbundene, insbesondere parallel oder in Reihe geschalteter, Einzelspulen, welche jeweils mindestens ein Spulenfeld (4a, 4b, 4c, 4d) bilden, gebildet sind.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spulenfelder (4a, 4b, 4c, 4d) der Datenübertragungsspulen (4, 6) durch Spulen mit unterschiedlichen Windungszahlen und/oder
Spulenquerschnittsflächen gebildet sind.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die primärseitige oder sekundärseitige Energieübertragungsspule (3, 7) einen
magnetischen Fluss erzeugt, der alle Spulenfelder (4a, 4b, 4c, 4d) der primär- und/oder sekundärseitigen Datenübertragungsspulen (4, 6) gleichzeitig mit der gleichen Richtung durchtritt, sofern die sekundärseitigen Spulenanordnungen zu den primärseitigen
Spulenanordnungen richtig positioniert sind.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Spulenanordnung zur Energieübertragung (3, 7) in der Spulenanordnung (4, 6) zur
Datenübertragung keine elektrische Spannung induziert, sofern die sekundärseitigen Spulenanordnungen zu den primärseitigen
Spulenanordnungen richtig positioniert sind.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die primärseitigen und sekundärseitigen Spulenanordnungen (3, 4, 6, 7) zur
Energieübertragung und zur Datenübertagung jeweils zwei
Anschlussleitungen aufweisen.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die primärseitigen und sekundärseitigen Spulenanordnungen (3, 7) zur Energieübertragung kleiner, gleich oder größer als die Spulenanordnungen (4, 6) zur Datenübertragung sind, insbesondere derart, dass die Spulenanordnungen zur Energieübertragung die Spulenanordnungen zur Datenübertragung vollständig überdecken oder die
Spulenanordnungen zur Datenübertragung die Spulenanordnungen zur Energieübertragung vollständig überdecken.
12. Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die primärseitige und die sekundärseitige Spulenanordnungen (3, 7) zur Energieübertragung jeweils durch eine zylindrischen Flachspule oder eine zylindrische Spule mit jeweils mehreren Windungen gebildet sind.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die primärseitigen
Spulenanordnungen (3, 4) zur Energieübertragung und
Datenübertragung übereinander, insbesondere zusammen in einem Gehäuse oder zusammen in eine Masse eingegossen, angeordnet sind.
14. Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die sekundärseitigen
Spulenanordnungen (6, 7) zur Energieübertragung und
Datenübertragung übereinander, insbesondere zusammen in einem Gehäuse oder zusammen in eine Masse eingegossen, angeordnet sind. 15. Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das System (1) die in den Spulenanordnungen (4, 6) zur Datenübertragung, insbesondere in den sekundärseitigen Spulenanordnungen (6), induzierte Spannung mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung auswertet und akustisch und/oder visuell anzeigt, wie die primärseitigen und sekundärseitigen Spulenanordnungen momentan zueinander angeordnet sind und/oder in welche Richtung die sekundärseitigen und/oder primärseitigen Spulenanordnungen zu bewegen sind, damit die primärseitigen und sekundärseitigen Spulenanordnungen richtig, d.h. mit dem besten Kopplungsfaktor, zueinander
positioniert sind. Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach Anspruch 13, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass die akustische und/oder visuelle Anzeige in einem Fahrzeug oder stationär in einem Raum, insbesondere in einer Garage, mittels einer Anzeigeeinrichtung und/oder einem Lautsprecher erfolgt.
Induktives kontaktloses Energie- und Datenübertragungssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mindestens eine primärseitige Datenübertragungsspule (4) durch einen Übertrager galvanisch vom Versorgungsnetz getrennt ist.
Verfahren zur Positionierung der sekundärseitigen
Spulenanordnungen relativ zu den primärseitigen
Spulenanordnungen eines induktiven kontaktlosen Energie- und Datenübertragungssystems (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Datenverarbeitungseinrichtung die in einer Spulenanordnung zur Datenübertragung induzierte elektrische Spannung oder
Spannungen ermittelt und diese zur Erzeugung von
Positionssignalen oder Richtungssignalen auswertet.
Verfahren nach Anspruch 18, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass entweder
- mittels der primärseitigen Spulenanordnung zur Datenübertragung ein Magnetfeld erzeugt wird, und dass dann die Änderung der in die
Spulenanordnung der sekundärseitigen Datenübertragungsspulen induzierten Spannung, insbesondere deren durch die Positionsänderung resultierende Änderung, zur Ermittlung der Relativstellung von Primär- zur Sekundärseite ausgewertet wird,
oder
- mittels der sekundärseitigen Spulenanordnung zur Datenübertragung ein Magnetfeld erzeugt wird, und dass dann die Änderung der
in die Spulenanordnung der primärseitigen Datenübertragungsspulen induzierten Spannung, insbesondere deren durch die Positionsänderung resultierende Änderung, zur Ermittlung der Relativ- Stellung von Primär- zur Sekundärseite ausgewertet wird.
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