KR20050039737A - 전력 및/또는 데이터를 유도적으로 전송하기 위한 장치 - Google Patents

전력 및/또는 데이터를 유도적으로 전송하기 위한 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20050039737A
KR20050039737A KR1020047006976A KR20047006976A KR20050039737A KR 20050039737 A KR20050039737 A KR 20050039737A KR 1020047006976 A KR1020047006976 A KR 1020047006976A KR 20047006976 A KR20047006976 A KR 20047006976A KR 20050039737 A KR20050039737 A KR 20050039737A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit
secondary circuit
data
leakage
power
Prior art date
Application number
KR1020047006976A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100983961B1 (ko
Inventor
헤르베르트 침머
Original Assignee
지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지멘스 악티엔게젤샤프트 filed Critical 지멘스 악티엔게젤샤프트
Publication of KR20050039737A publication Critical patent/KR20050039737A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100983961B1 publication Critical patent/KR100983961B1/ko

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/041Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel
    • B60C23/0413Wireless charging of active radio frequency circuits
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/0008General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10158Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves methods and means used by the interrogation device for reliably powering the wireless record carriers using an electromagnetic interrogation field
    • G06K7/10178Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves methods and means used by the interrogation device for reliably powering the wireless record carriers using an electromagnetic interrogation field including auxiliary means for focusing, repeating or boosting the electromagnetic interrogation field

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 중간회로(2)를 통해서 이차회로(3)로 전력 또는 데이터를 유도적으로 전송하는 일차회로(1)를 갖는다. 상기 중간회로(2)는 낮은 양호도를 갖는다. 전력 또는 데이터를 가급적 효율적으로 일차회로(1)로부터 이차회로(3)로 전송하기 위해서, 추가의 누설 인덕턴스(LS)를 삽입함으로써 상기 중간회로(2)와 이차회로(3)간의 유도성 결합이 감소된다. 이러한 방식으로 이차회로(3)에 대한 중간회로(2)의 댐핑작용이 약화된다.

Description

전력 및/또는 데이터를 유도적으로 전송하기 위한 장치{DEVICE FOR THE INDUCTIVE TRANSMISSION OF POWER AND/OR DATA}
본 발명은 전력 및/또는 데이터를 일차회로에서 중간회로를 통해 이차회로로 유도적으로 전송하기 위한 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 장치는 예컨대 특허공보 US 5,491,483 A호에 공지되어 있다. 이러한 장치는 기지국(base station)(일차회로)을 가지는데, 상기 기지국은 안테나를 통해서 조회 신호(query signal)를 송신하고 응답 신호(response signal)를 수신할 수 있다. 수신된 조회 신호에 대하여 자동으로 응답 신호를 전송하는 트랜스폰더(transponder)는 그것의 안테나를 형성하는 중간회로를 갖는다. 상기 안테나는 임피던스 변환기(impedance transformer)에 의해서 동조회로(tuned circuit)(이차회로)와 접속된다. 상기 임피던스 변환기는 안테나의 낮은 임피던스를 동조회로의 높은 임피던스에 맞추기 위해서 사용된다. 이러한 장치는 전력을 트랜스폰더로 송신하고 트랜스폰더의 전력저장장치 내에 상기 전력을 일시적으로 저장시킨 후에, 이러한 전력을 이용하여 응답신호를 기지국으로 재전송한다.
전력저장장치가 가급적 잘 충전되도록 하기 위해서는 조회 신호를 수신할 때 트랜스폰더의 입력 전압은 최대한 높아야만 한다. 그러나 중간회로(링 안테나)의 낮은 양호도(quality factor)가 유도 결합에 의해서 이차회로에 대해 강한 댐핑작용을 가하기 때문에, 종래에는 회로 접속을 개선시킴으로써 전송을 강화시키는 것에 주력했었다. 이를 위해 예컨대 저저항 안테나 또는 다중 권선을 갖는 안테나 코일이 사용될 수 있다.
특허공보 US 5,479,171호에도 전력 또는 데이터를 일차회로에서 중간회로를 통해 이차회로로 유도적으로 전송하기 위한 장치가 공지되어 있다. 상기 공보에서는 데이터 및 전력을 최대한 효율적으로 기지국으로부터 트랜스폰더로 전송하거나 재전송할 수 있도록 하기 위해서 중간회로 및 이차회로가 최대한 높은 양호도를 갖도록 설계된 회로를 구현하고자 한다. 이러한 접근방식으로 이차회로의 디튜닝(detuning) 또는 댐핑(damping)이 트랜스폰더의 판독영역에 불리한 작용을 한다는 사실을 알 수 있다.
중간회로는 접속을 개선시키기 위해서 유도성 결합(conductive coupling)에 의해서 안테나와 연결된 안테나 결합 코일(antenna coupling coil)을 갖는다.
도 1은 전력 및/또는 데이터를 유도적으로 전송하기 위한 본 발명에 따른 장치를 불록선도로 나타낸 것이고,
도 2A 및 도 2B는 도 1에 따른 장치의 이차회로에 대한 실시예를 나타낸 것이며,
도 3A 내지 도 3C는 도 2A 및 도 2B에 따른 일차회로의 성능을 나타낸 것이고,
도 4는 자동차의 타이어 압력 측정 시스템 내에서 사용된 장치의 한 예를 나타낸 것이며,
도 5는 자동차의 타이어 내에 배치된 장치의 배열상태를 나타낸 것이고,
도 6은 상기 장치의 기지국(일차회로)을 블록선도로 나타낸 것이다.
본 발명의 목적은 전력 및/또는 데이터를 가급적 효율적으로 일차회로에서 중간회로를 통해 이차코일로 유도적으로 전송하기 위한, 그리고 상기 전력 및/또는 데이터를 일차회로로 유도적으로 재전송하기 위한 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적은 청구항 1항에 따른 특징들을 갖는 장치에 의해서 달성된다. 본 발명은 중간회로의 양호도를 높이는 것 보다는 두 회로간의 유도성 결합을 감소시켜서 회로 중 하나의 댐핑(damping)을 약화시키는 것에 주력한다. 이 경우에 중간회로와 이차회로간의 유도성 결합(inductive coupling)은 이차코일 내에 삽입된 추가의 누설 인덕터(leakage inductor)에 의해서 감소된다. 상기 누설 인덕터는 이차회로로부터 유도적으로 분리된다. 이차회로에 대한 유도성 결합은 특수하게 형성된 결합 부재(coupling element)에 의해서 감소될 수도 있다. 이를 위해서 결합 부재는 누설 브랜치(leakage branch)를 가지는데, 상기 누설 브랜치의 자속(magnetic flux)은 이차회로와 중간회로에 동시에 해당되는 자속이 아니다.
이는 일차회로에서 이차회로로의 전체 전송효율이 개선된다는 장점을 제공한다. 특히 이러한 방식으로 입력전압이 일정할 때 중간회로와 이차회로간의 유도성 결합이 감소됨에도 불구하고 이차회로의 출력부에 있는 전압은 더 커진다. 유도성 결합이 감소된다는 말은, 온도와 같은 외부 작용들에 의해 유발된 변화들이 양호도 또는 이차코일 내 인덕턴스의 변화에 덜 영향을 미친다는 것을 의미한다. 따라서 허용공차의 변화율이 비교적 큰 경우에도 데이터 또는 전력의 전송이 확실히 실행될 수 있다.
본 발명의 바람직한 개선예는 종속항에 제시된다. 따라서 결합 부재가 적어도 하나의 연결 브랜치 및 누설 브랜치를 갖는 누설 전송 코어(leakage transfer core)로 형성될 수 있는데, 이때 누설 브랜치의 자속이 이차회로 및 중간회로에 동시에 유도적으로 결합되는 것은 아니다.
중간회로와 이차회로간의 유도성 결합의 감소는 투과성(permeable) 재료, 특히 높은 투자율(permeability)을 갖는 재료로 제조된 결합 부재에 의해 잘 이루어질 수 있다.
횡단면 및 재료 투자율의 구조적 형태에 의해서 누설 인덕턴스의 레벨이 조정됨으로써 결합의 유도적 매칭이 정확하게 제어될 수 있다.
그러므로 중간회로와 이차회로간의 유도성 결합은 더 나빠지지만, 일차회로에서 이차회로로의 전체 전송특성은 개선된다.
이러한 타입의 장치는 바람직하게는 자동차의 타이어 압력 측정 시스템을 위해 사용된다. 이 경우에 일차회로는 차측에서 개별 타이어에 가깝게 배치된다. 중간회로 및 이차회로는 타이어 내에 배치된다. 타이어 관련 식별명, 타이어의 압력값 또는 온도값, 그리고 그 밖의 다른 데이터가 전력 및/또는 데이터의 유도적인 전송에 의해 타이어 내 트랜스폰더에 의해서 조회될 수 있다.
전력 및/또는 데이터의 유도적인 전송을 위한 장치는 전력 및/또는 데이터가 일차회로에서 중간회로를 통해 이차회로로 전송되는 모든 적용예에서 사용될 수 있다. 본 발명은 특히 중간회로 및 이차회로의 위치가 일차회로에 관련하여 변동될 수 있고 중간회로가 낮은 양호도를 갖게 되는 경우에 사용된다.
개략적인 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 장치는 전력 및/또는 데이터를 일차회로(1)(도 1)에서 중간회로(2)를 통해 이차회로(3)로 유도적으로 전송하기 위해서, 그리고 상기 데이터를 일차회로(1)로 재전송하기 위해서 사용된다. 여기서 데이터의 전송은 부호화(encoded)되거나 암호화(encrypted)되어서 실행될 수 있다. 이러한 전송은 바람직하게는 AF 범위 내에서, 예컨대 125kHz에서 이루어진다.
도 1에 따르면 일차회로(1)(기지국이라고도 함)는 안테나(4)를 가지는데, 상기 안테나(4)는 코어(5) 주변에 감겨진 코일(6)(일차코일이라고도 함)에 의해 형성된다. 기지국은 데이터 또는 전력을 변조하여서 유도적으로 송신하고 유도적으로 데이터를 수신한다.
전력 또는 데이터가 기지국으로부터 중간회로(2)를 통해 이차회로(3)로 유도적으로 전송된다. 이때 중간회로(2)는 단지 이차회로(3)를 위한 송/수신 안테나로서 사용된다. 중간회로(2)와 이차회로(3)간의 결합 부재는 두 개의 회로 사이에서 전력 또는 데이터를 전송하기 위한 매개체로서 사용된다. 도 1에서 결합 부재는 자기적 링 코어(magnetic toroidal core)(8)로서 형성된다.
이차회로(3)에 의해 수신된 신호들이 트랜스폰더(IC 7)로 전송된다. 상기 트랜스폰더가 데이터를 평가하고 상기 데이터를 재전송하기 전에 전처리(preprocessing)한다. 따라서 이차회로(3)와 중간회로(2)를 함께 묶어서 트랜스폰더라고 부르기도 한다.
중간회로(2)는 바람직하게 폐회로 코일(closed circuit coil)(16)(즉 단락된 권선을 단지 하나만 갖는 코일)로서 형성되고, 또한 기지국의 전력 및/또는 데이터를 송/수신하고 유도성 결합을 이용하여 전력 또는 데이터를 이차회로(3)로 전달하기 위한 안테나로서 사용된다.
중간회로(2)는 결합 부재에 의해서 이차회로(3)와 유도적으로 결합된다. 이를 위해서 바람직하게는 자기적 링 코어(8)가 사용되는데, 상기 자기적 링 코어(8)는 한편으로는 폐회로 코일(16)과 맞물려서 자계를 픽업한다. 다른 한편으로는 이차회로(3)의 일부를 형성하는 이차코일(9)이 링 코어(8) 주변에 감겨진다. 이차코일(9)은 커패시터(CT)와 함께 이차회로(3)의 동조회로를 형성한다. 링 코어(8)에 의해 중간회로(2)와 이차코일(9)간의 유도성 결합이 형성됨으로써 데이터 또는 전력의 전송이 이루어질 수 있다.
이차회로(3)는 트랜스폰더(IC 7)와 접속되는데, 상기 트랜스폰더에서 수신된 데이터 또는 전력이 평가되고 전송될 데이터가 전처리된다. 전력저장장치(여기서는 충전 커패시터(CL))가 수신된 전력에 의해 충전되거나 재충전되어서, 이러한 전력을 차후에 수신된 신호를 평가하고 데이터의 전처리 및 재전송하는데 이용한다. 그러므로 트랜스폰더는 전지(battery)와 같은 별도의 전력 공급원을 필요로 하지 않는다.
중간회로(2)는 예컨대 사용된 재료 때문에 매우 낮은 양호도 만을 갖는다. 결합 부재(링 코어(8))에 의한 중간회로(2)와 이차회로(3)의 유도성 결합에 의해서 이러한 낮은 양호도가 이차회로(3)로 전이된다. 이러한 양호도의 하강에 의해서 상기 두 회로간의 데이터 또는 전력 전송이 나빠진다.
본 발명에 따르면 일차회로(1)에서 이차회로(3)로의 전체 전송효율을 개선시키기 위해서는 중간회로(2)와 이차회로(3)간의 유도성 결합이 원하는 만큼 감소될 수 있다. 이를 더 정확하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 중간회로(2)와 이차회로(3)간의 결합을 감소시키는데 그 목적이 있다. 또한 데이터의 재전송을 위한 전력을 공급하기 위해 전력저장장치를 잘 충전시키기 위해서 최대한 높은 전압 전달을 달성하는데 그 목적이 있다. 또한 이차회로(3) 내에서의 동작 인덕턴스 및 동작 성능을 장치의 동작시에 관련 파라미터의 변동에 대해서 안정화시키는데 그 목적이 있다.
이러한 목적은 중간회로(2)와 이차회로(3)간의 유도성 결합은 감소시키지만 전송특성은 최적화시키는 누설 인덕터(LS)가 이차회로(3) 내에 삽입됨으로써 달성될 수 있다.
도 2A에 따르면 추가의 누설 인덕터(LS)가 이차코일(9)(인덕터(L2)를 포함함)로부터 분리된 누설 인덕터(LS)로 형성되는데, 상기 누설 인덕터는 이차코일(9)과 직렬로 배치된다. 상기 누설 인덕터(LS)는 링 코어(8)와 유도적으로 결합되지는 않지만, 유도성 결합을 간접적으로 감소시킨다. 그 이유는 상기 누설 인덕터(LS)가 이차코일(9)과 직렬로 배치됨으로써 동조회로의 전송특성에 영향을 미치기 때문이다.
누설 인덕터(LS)의 삽입유무와는 상관없이 결합 부재는 특수하게 형성된 누설 전송 코어(10)(도 2B)로서 형성될 수도 있다. 상기 누설 전송 코어(10)는 연결 브랜치(11) 및 누설 브랜치(12)(여기서는 중심 웨브(web)를 갖는 이중 홀 코어(two-hole core)로서 구현됨)를 갖는다. 누설 브랜치(12)를 통한 자속은 중간회로(2)와 이차회로(3)에 동시에 쇄교되지는 않는다. 그러므로 이러한 자속은 유도성 결합을 저하시키는 삽입된 누설 자속(leakage flux)을 나타낸다. 그 이유는 결합 회로를 통한 자속 만이 폐회로 코일(16) 및 이차 코일(9)과 쇄교되기 때문이다. 이때 누설 브랜치(12)는 쇄교되지 않는다. 이는 유도성 결합을 감소시키는 효과를 갖는다. 따라서 누설 브랜치(12)는 이차회로(3) 내에 추가로 삽입된 누설 인덕터를 나타낸다.
결합 자속과 누설 자속간의 비는 중간회로(2)와 이차회로(3)간의 자기성/유도성 결합의 감소를 나타내는 기준이다. 누설 자속의 소정의 수치 설정(dimensioning), 즉 누설 전송 코어(10)의 횡단면 또는 사용된 재료의 투자율(permeability)에 관련하여 전체 전송효율의 최적화를 달성하는 방식으로 유도성 결합이 감소될 수 있다.
이러한 방식으로 중간회로(2)와 이차회로(3)간의 유도성 결합이 감소된다. 그러나 중간회로(2)가 매우 낮은 양호도를 가지기 때문에, 유도성 결합의 감소가 이차회로(3)의 댐핑을 약화시키는 효과를 가지므로 전체 전송특성의 개선이 달성되는데, 이는 도 3A 내지 도 3B에 관련하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
누설 전송 코어(10) 및/또는 링 코어(8)는 바람직하게 높은 투자율을 지닌 재료로 만들어진다. 소정의 인덕턴스는 코어의 투자율 및 코어의 횡단면에 따라서 이에 상응하는 권선수로 달성될 수 있다.
도 2A 및 도 2B에 따른 두 개의 실시예는 누설 인덕터(LS) 뿐만 아니라 누설 전송 코어(10)도 제공되는 형태로 결합될 수 있으며, 상기 두 부품의 치수는 최대 전송특성이 달성될 정도로 유도성 결합이 감소되는 방식으로 설정된다.
도 3A 내지 도 3C는 트랜스폰더 회로 전체, 즉 중간회로(2)와 이차회로(3)의 성능을 보여준다. 도 3A는 이차회로(3)의 출력부에 존재하는 규정된 출력전압(Uan), 즉 유효 결합 상수(keff)에 따른 동조회로 커패시터(CT)에 대해 병렬로 작용하는 전압을 보여준다. 유효 결합 상수(keff)를 산출하면 다음과 같다:
,
이때 L2는 링 코어의 인덕턴스 계수(AL)와 폐회로 코일(16)(n=1) 또는 이차코일(n>1)의 제곱(n2)의 상응하는 권선수를 곱한 것이고 LS는 추가의 누설 인덕턴스이다.
keff=0%일 때 트랜스폰더 회로 전체는 0%의 규정된 출력 전압(Uan)을 갖는다. 이러한 경우에 규정된 이차 인덕턴스(L2)는 100%이다. keff=1(또는 100%)일 때 출력 전압은 대략 33%이다. keff 27.5%일 때 규정된 최대 출력전압(Uan=100%)이 달성된다.
본 발명은 전압 전송을 최대화하는데 그 목적이 있으므로, 누설 인덕터(및/또는 누설 전송 코어(10))는 대략 keff=27.5%의 유효 결합 상수가 달성되는 방식으로 구현된다.
도 3B에 따르면 트랜스폰더 회로의 규정된 성능(Qn)은 keff=0%일 때 최대값을 가지고 keff=100%일 때 최소값을 갖는다. keff 27.5%일 때 성능(Qn)은 여전히 50% 이상이므로, 동조회로 전체에 대해 충분한 양호도가 존재한다.
규정된 동작 인덕턴스(Ln)(도 3C)는 결합 상수가 0%일 때 최대가 되고(Ln=100%) 결합 상수(keff)가 증가하는 만큼 감소한다. 동작 인덕턴스(Ln )는 특히 옴저항(RL) 및 폐회로 코일(16)의 인덕턴스(L)에 따라 좌우된다. 동작 인덕턴스(Ln)와 폐회로 코일(16)의 저항(RL)간의 종속성은 도 3C에 도시된다. 저항값(RL)이 증가하면(저항값 RL=1Ω,2Ω,3Ω일 때의 곡선이 도시됨) 동작 인덕턱스(Ln)도 커진다. 그러나 동작 인덕턴스(Ln)는 keff=27.5% 이하로 거의 일정하다. 폐회로 코일(16)의 저항값(RL)은 실질적으로 사용된 재료 및 폐회로 코일(16)의 구조적 치수에 따라 좌우된다. 재료 선택은 실질적으로 폐회로 코일(16)이 사용되는 적용예의 특성에 의해 결정된다.
도 3C에서는 유효 결합 상수가 27.5%일 때, 폐회로 코일(16)의 저항값(RL)이 크게 변동될 경우라도 동작 인덕턴스는 거의 변동되지 않는다. 그 결과 제조에 관련한 허용공차의 변동 및 온도에 따른 저항값의 변동과 같은 외부 작용이 이러한 결합 상수를 갖는 시스템 전체에 영향을 미치는 일은 없다. 따라서 여기서는 27.5%의 유효 결합 상수(keff)가 최적의 결합 상수로 나타나는데, 동작 인덕턴스의 안정화 및 데이터 또는 전력의 전체 전송의 개선을 위해서 상기 최적의 결합 상수로부터 이에 상응하는 누설 인덕터(LS) 또는 누설 전송 코어가 산출될 수 있다.
자동차용 타이어 압력 측정 시스템에서 본 발명에 따른 장치가 사용되는 예가 도 4 내지 도 6에 의해서 자세히 설명된다. 도 4 내지 도 6에서 도 1 및 도 2에 있는 부분과 동일한 기능을 가진 부분들은 동일한 부호를 갖는다.
전력 신호는 기지국(일차회로(1))으로부터 각 휠(14)(도 4)에 인접한 각 안테나(4)를 통해서 타이어(15) 내에 있는 트랜스폰더로 전송된다. 각각의 트랜스폰더는, 타이어(15) 내 압력 또는 온도를 측정하고 이를 데이터 신호로서 기지국으로 재전송하기 위해서, 수신된 전력을 사용한다. 압력값은 각 휠 위치마다 운전자에게 표시될 수 있고 특히 타이어가 너무 높은 압력 손실(loss of pressure) 또는 너무 높은 압력이나 온도를 받게 될 때 운전자에게 경보 신호가 송신될 수 있다.
자동차 타이어(15) 각각의 고무 내부에는 폐회로 코일(16)이 송/수신 안테나로서 배치된다. 상기 폐회로 코일(16)은 링 코어(8)에 의해서 이차 회로(3)에 유도적으로 결합된다. 기지국의 안테나(4)는 최상의 전송을 위해서 공간적으로 폐회로 코일(16)에 배치된다. 일차회로(1)의 전력 및/또는 데이터를 폐회로 코일(16)로 효율적으로 공급하기 위해서, 안테나(4)는 폐회로 코일(16)의 높이에서 예컨대 맥퍼슨 스트럿트 유닛(MacPherson strut unit)(17)(도 5)에 부착된다. 이는 휠이 회전할 경우에도 각 안테나(4)가 폐회로 코일(16)에 대해 동일한 거리, 즉 최대한 짧은 거리에 배치된다는 것을 의미한다. 그러므로 자동차측 안테나(4)의 자계에 의해서 유도된 폐회로 코일(16)의 전압이 휠 회전과는 상관없이 항상 동일하므로, 각각의 휠 회전 각도에서 동일한 크기의 전류가 흐른다.
폐회로 코일(16)은 바람직하게는 강철(강철 링이라고도 함)로 만들어지는데, 상기 강철은 타이어의 굴곡에 의해 발생될 수 있는 극심한 부하에서도 파열되지 않을 만큼 강하다. 따라서 이러한 강철 링은 타이어(15) 측벽의 내부에, 또는 맥퍼슨 스트럿트 유닛(17)에 대향함으로써 기지국의 안테나(4) 쪽으로 향하게 되는 측면에 있는 타이어 재료 내에 부착된다.
전력 또는 데이터를 가급적 효과적으로 전송하기 위해서는 기지국의 안테나(4)가 코일로서 높은 투자율을 갖는 페라이트 코어(5) 위로 감겨진다. 상기 페라이트 코어(5)는 강철 링의 권선 표면에 대해 거의 평행하게 배치되기 때문에, 안테나(4)의 자계(도 5에서 필드라인이 점선으로 표시됨)가 폐회로 코일(16)에 효과적으로 작용한다.
도 6에는 기지국이 상세하게 도시된다. 상기 기지국은 개별 트랜스폰더에 의해 송신된 신호들을 휠에 할당된 다수의 안테나를 통해서 수신한다. 각각의 안테나(4)는 각각의 수신된 신호를 수신기를 통해서 마이크로프로세서(μP)로 공급한다. 신호로부터 복조된 데이터(타이어 압력, 타이어 내 온도 또는 타이어 식별)는 마이크로프로세서(μP)로 공급된다.
상기 마이크로프로세서(μP)는 데이터 메모리(E2PROM)와 접속된다. 이러한 메모리(E2PROM) 내에는 타이어 팽창 압력(허용된 압력의 최소값 및/또는 최대값)을 위한 목표값 또는 기준값, 기준 온도, 휠 위치의 식별을 위한 배열상태 등이 저장될 수 있다.
기지국은 자동차 데이터 버스(18), 예컨대 CAN 버스를 통해서 자동차 내의 다른 전자 유닛과 접속될 수 있다.
측정된 압력값은 타이어(15)를 떠나기 전에 목표값과 비교될 수 있다. 이러한 비교는 기지국에서 실행될 수 있는데, 이때 목표값 또는 기준값이 메모리(E2PROM) 내에 저장된다. 측정된 값이 목표값을 초과하거나 미달할 경우에는 메시지 또는 경보가 버스(18)를 통해 운전자에게 송신될 수 있으며, 이에 상응하는 정보가 디스플레이 유닛(19)에 의해 광학적으로 및/또는 음향적으로 표시된다.
측정된 값이 기준 압력값을 초과하거나 미달할 경우에는 경보 신호가 송신되는데, 상기 경보 신호를 통해서 운전자에게 개별 휠 위치가 전달되는데, 상기 휠 위치에서 타이어(15)는 낮은 압력 또는 높은 압력에 놓여있다.
상기 디스플레이 유닛(19)은 예컨대 계기판에서 바람직하게는 운전자의 시야 내에 배치된다.
기지국은 송신기(20) 및 수신기(21)를 가지며, 이들을 이용하여 데이터 또는 전력이 하나 이상의 안테나(4)를 통해서 타이어(15) 내의 개별 트랜스폰더로 송신되거나 거기로부터 수신될 수 있다. 송신 및 수신은 바람직하게는 개별 안테나(4)를 통해서 이루어지는데, 상기 안테나는 타이어(15)를 갖는 휠 위치 및 상기 타이어(15) 내에 배치된 트랜스폰더에 각각 배치된다.
이차회로(3) 내에 추가로 삽입된 개별 인덕터(임피던스)는 누설 인덕터로서 간주될 수 있는데, 상기 개별 인덕터에 의해서 중간회로(2)와 이차회로(3)간의 유도성 결합이 원하는 만큼 감소됨으로써 중간회로(2)의 낮은 양호도로 인한 이차회로(3)의 댐핑이 약화된다. 이로 인해 전체 전송특성이 개선된다.

Claims (4)

  1. 적어도 하나의 송/수신 안테나(4)를 갖는 일차회로(1)로부터 적어도 하나의 이차코일(9) 및 커패시터(CT)를 구비한 동조회로를 갖는 이차회로(3)로 전력 및/또는 데이터를 유도적으로 전송하고, 상기 일차회로(1)와 이차회로(3) 사이에는 안테나(16)를 구비한 유도성 중간회로(2)가 배치되며, 상기 안테나(16)는 결합 부재(8, 10)에 의해서 상기 일차회로(1) 및 이차회로(3)에 유도적으로 결합되는 장치에 있어서,
    상기 이차코일(9)로부터 유도적으로 분리된 추가의 누설 인덕터(LS)가 상기 이차회로(3) 내에 배치되고 및/또는 상기 결합 부재(8, 10)가 누설 브랜치(12)를 가지는데, 상기 누설 브랜치(12)의 자속은 상기 이차회로(3) 및 중간회로(2)에 동시에 해당되는 자속이 아니므로, 상기 중간회로(2) 및 이차회로(3)간의 유도성 결합은 감소되지만 상기 일차회로(1)로부터 이차회로(3)로의 전체 전송효율은 개선되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 결합 부재가 누설 전송 코어(10)로서 형성되고, 상기 누설 전송 코어(10)는 적어도 하나의 연결 브랜치(11) 및 누설 브랜치(12)를 가지며, 상기 누설 브랜치(12)의 자속은 상기 이차코일(9) 및 상기 안테나(16)에 동시에 유도적으로 결합되지 않음을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 누설 전송 코어(10)는 투과성 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 일차회로(1) 및 이차회로(3)는 자동차의 타이어 압력 측정 시스템에서 전력 또는 데이터를 유도적으로 전송하기 위해서 형성되고, 상기 일차회로(1)는 차측에 배치되고 상기 중간회로(2) 및 이차회로(3)는 타이어측에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020047006976A 2002-09-09 2003-08-20 에너지 및/또는 데이터를 유도적으로 전송하기 위한 장치 KR100983961B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02020185 2002-09-09
EP02020185.1 2002-09-09
PCT/EP2003/009237 WO2004025543A1 (de) 2002-09-09 2003-08-20 Vorrichtung zum induktiven übertragen von energie und/oder daten

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050039737A true KR20050039737A (ko) 2005-04-29
KR100983961B1 KR100983961B1 (ko) 2010-09-27

Family

ID=31985023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047006976A KR100983961B1 (ko) 2002-09-09 2003-08-20 에너지 및/또는 데이터를 유도적으로 전송하기 위한 장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7079013B2 (ko)
EP (1) EP1537515B1 (ko)
JP (1) JP4340234B2 (ko)
KR (1) KR100983961B1 (ko)
DE (1) DE50302768D1 (ko)
WO (1) WO2004025543A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070182530A1 (en) * 2004-03-01 2007-08-09 Ekkehard Pilz Power and data transmission device
DE102004032513B4 (de) * 2004-07-06 2013-04-04 Continental Teves Ag & Co. Ohg Schaltungsanordnung zum kontaktlosen Abgreifen von elektrischen Signalen von mindestens einer Signalleitung
EP1632368B1 (fr) * 2004-09-03 2007-11-14 Sokymat Automotive GmbH Agencement d'une bobine de couplage magnetique et d'un circuit transpondeur sur une roue d'un vehicule
DE502004009329D1 (de) * 2004-12-16 2009-05-20 Schweizerische Bundesbahnen Sb Induktives Identifikationssystem
JP2007096363A (ja) * 2005-08-31 2007-04-12 Tdk Corp モノポールアンテナ
JP4760448B2 (ja) * 2006-02-28 2011-08-31 沖電気工業株式会社 タイヤ状態検出システムおよびその誘導給電方法
DE102006036463A1 (de) * 2006-08-04 2007-08-02 Mahesh Chandra Dwivedi Vorrichtung zur Sammlung, zum Speichern und zur Abgabe von Energie
CA2719294C (en) * 2008-03-21 2016-08-23 Eldec Corporation Aircraft tire pressure loop link
JP5050223B2 (ja) * 2009-01-08 2012-10-17 スミダコーポレーション株式会社 送受信用アンテナ装置及び信号伝送システム
US8725330B2 (en) 2010-06-02 2014-05-13 Bryan Marc Failing Increasing vehicle security
DE102010034175B4 (de) * 2010-08-12 2020-12-10 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Vorrichtung zum berührungslosen Übertragen von Energie an ein Fahrzeug, Fahrzeug und Verwendung einer Felge eines Fahrzeuges
DE102013104116A1 (de) * 2013-04-24 2014-10-30 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Befestigungsvorrichtung für ein Bauteil an einem Kraftfahrzeug
KR101459922B1 (ko) * 2013-06-26 2014-11-07 현대자동차주식회사 무선전력 전송 기능을 가지는 차량 구동 시스템 및 그 방법
CA2959156C (en) * 2014-08-26 2023-02-21 Eldec Corporation Aircraft tire pressure sensor resonant loop link

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4035745A (en) * 1976-05-13 1977-07-12 Sachs-Systemtechnik Gmbh Circuit for the production of an open alternating magnetic field
US5517400A (en) * 1992-02-03 1996-05-14 Ulrich Schwan Method for synchronizing converters of an inductive element for reversible energy transmission
US5479171A (en) 1993-04-27 1995-12-26 Texas Instruments Deutschland Gmbh Extended range RF-ID transponder
US5491483A (en) 1994-01-05 1996-02-13 Texas Instruments Incorporated Single loop transponder system and method
AUPO055296A0 (en) 1996-06-19 1996-07-11 Integrated Silicon Design Pty Ltd Enhanced range transponder system
DE19703029A1 (de) * 1997-01-28 1998-07-30 Amatech Gmbh & Co Kg Übertragungsmodul für eine Transpondervorrichtung sowie Transpondervorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Transpondervorrichtung
ATE233888T1 (de) * 1997-02-21 2003-03-15 Dynamit Nobel Ag Induktives zündsystem, insbesondere für infanteriewaffen

Also Published As

Publication number Publication date
US20040201468A1 (en) 2004-10-14
JP2005538625A (ja) 2005-12-15
WO2004025543A1 (de) 2004-03-25
US7079013B2 (en) 2006-07-18
EP1537515B1 (de) 2006-03-22
DE50302768D1 (de) 2006-05-11
JP4340234B2 (ja) 2009-10-07
KR100983961B1 (ko) 2010-09-27
EP1537515A1 (de) 2005-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100983961B1 (ko) 에너지 및/또는 데이터를 유도적으로 전송하기 위한 장치
US9701211B2 (en) Wireless energy transfer antennas and energy charging systems
CN101828339B (zh) 使用耦合天线的无线能量转移
US6147659A (en) Tire with transponder and transponder for tire
CN101849342B (zh) 无线功率磁谐振器中的高效率和功率转移
US5703573A (en) Transmitter-receiver for non-contact IC card system
EP2584665B1 (en) Wireless high power transfer under regulatory constraints
AU2006293447B2 (en) Radio frequency identification device systems
US20130293024A1 (en) Antennas and their coupling characteristics for wireless power transfer via magnetic coupling
US9524823B2 (en) Coil unit and noncontact power transmission apparatus
CN105579278B (zh) 一种电动装置无线电能传输系统的控制方法及装置
WO2006018361A1 (de) Transceiver-transponder-system
CN101777697B (zh) 天线装置和信号传输系统
KR20160065841A (ko) 차량용 무선전력 전송장치 및 무선 충전 방법
US9148189B2 (en) Quality adjustment of a receiving circuit
US20170069957A1 (en) Reception device and control method therefor
JP5767469B2 (ja) 給電システム
JP3036224B2 (ja) 非接触伝送装置およびその媒体
JP2012015985A (ja) 通信エリア設定装置
JP5694901B2 (ja) 非接触充電器
KR102186037B1 (ko) 복수 개의 다중화된 수신기들을 지니는 무선 통신 시스템
CN103119783B (zh) 用于安装在弹性结构中的传输和/或接收装置
EP3644439B1 (en) Loop antenna and design method for loop antenna
CN116605070A (zh) 基于反向无线充电进行定位的电动汽车充电系统及方法
KR20200009572A (ko) 무선충전시스템의 충전 제어장치 및 그 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee