用于感应式功率传递的系统中的信号适配装置的制作方法

文档序号:25443419发布日期:2021-06-11 22:03阅读:123来源:国知局
用于感应式功率传递的系统中的信号适配装置的制作方法

本发明涉及感应式充电技术领域。尤其地,本发明涉及一种信号适配装置和一种用于对可适配滤波装置进行适配的方法。



背景技术:

为了对纯电动车辆(ev,electricvehicle)或用推进燃料和电能的组合来运行的混合动力车辆(phev,plug-inhybrid-electricvehicle)进行电性充电,当充电应当以无接触方式进行时,可以使用针对感应式能量传递的系统。在这种系统中,产生25...150khz频率范围内的磁性交变场。在此必须注意的是,在该频率带之外通过国际有效标准来确定针对排放电磁波的边界值。因为虽然原则上将磁场用于能量传递,但是基于磁场发生变化的事实固有地涉及到电磁波。但是,因为场强的缓慢改变,在感应式充电时使用的电磁波具有几公里的波长。

为了遵守针对排放的边界值所要注意的是,用于能量传递的磁性交变场以处在25...150khz范围内的基础振荡进行工作。因此可以使用尽可能去除了进行干扰的高次谐波的滤波器。此外,为了遵守国际有效标准和准则必须要关心的是,仅当通过相对彼此例如通过如文献ep3103674a1中所描述的定位系统进行了对耦接元件的确定取向而实现了相对彼此耦接的确定品质时,才进行能量传递。

文献ep2868516a1描述了一种用于调节一系统的两个谐振器之间为了无接触能量传递所传递的能量的方法。

作为针对能量传递的耦接元件,在固定侧上使用具有初级线圈的gpm(地面垫模块)并在车辆侧上使用具有次级线圈的cpm(车辆垫模块)。gpm和cpm针对耦接和能量传递形成一变压器。耦接元件相对彼此的物理性取向通过定位信号例如rks(远程无钥匙进入系统,英文:remotekeylessentrysystem)来测量和调整。针对能量传递和定位信号的传递可使用不同的传递路径和不同的传递技术。

通过在邻近环境中使用不同的系统并尤其是通过使用电磁波,这些系统可能彼此干扰。

本发明的任务可以被视为能够实现能量的有效传递。



技术实现要素:

与之相应地,提出一种切换装置、一种振荡回路和一种用于对该切换装置进行切换的方法。

本发明的主题由独立权利要求的特征来给出。本发明的实施例和另外的方面由从属权利要求和随后的描述来给出。

根据一个方面提出一种信号适配装置,其用于一用于评估电磁信号的评估电路,该电磁信号用于感应式能量传递系统中的运行。该信号适配装置具有用于连接一接收天线的天线接头和用于连接针对电磁信号的评估电路的评估接头。天线接头被设置用于接收电磁信号。信号传递装置被设置用于,使电磁信号的相位基本上不改变并将电磁信号的振幅与由评估电路可预设的特性进行适配。此外,评估接头被设置用于将电磁信号提供到评估电路上。可预设的特性可以影响信号适配装置的频率特性或影响初级谐振回路的谐振频率,例如用于设定传递系数。

根据本发明的另一方面描述了一种用于对信号适配装置的可适配滤波装置进行适配的方法,该方法具有:用激励脉冲、例如直流脉冲来激励可适配滤波装置;以及用感应式能量传递系统的相位测量装置来测量滤波器的相位;以及通过至少一个电容器和/或电容器阵列相对于滤波装置的接通和/或关断来对可适配滤波装置进行适配。

根据本发明的又一另外的方面提供了一种计算机可读存储介质,在该计算机可读存储介质上存储有程序编码,该程序编码当其由处理器所实施时实施用于对可适配滤波装置进行适配的方法。控制装置或控制器可以使用这种处理器。

可以将软盘、硬盘、usb(通用串行总线)存储设备、ram(随机存取存储器),rom(只读存储器)或eprom(可擦除可编程只读存储器)用作计算机可读存储介质。作为存储介质也可以使用asic(专用集成电路)或fpga(现场可编程门阵列)以及ssd(固态硬盘)或基于闪存的存储介质。同样地可以使用网络服务器或云端来作为存储介质。也可以将通信网络看作计算机可读存储介质,例如互联网,该互联网可以允许下载程序编码。可以使用基于无线电的网络技术和/或以缆线连接的网络技术。

根据本发明的又一另外的方面提供了一种程序元件,该程序元件当其由处理器所实施时实施用于对可适配滤波装置进行适配的方法。

根据本发明的又一另外的方面,信号适配装置具有超压保护装置,其中,超压保护装置与感应式能量传递系统的工作频率相适配,以便导出由感应式能量传递系统所产生的高压。

由此,例如可以将入射辐射导出到定位系统中,该定位系统在不同于能量传递系统的另一频率上工作,并且其中,入射辐射具有有害高压。

根据本发明的另一方面,信号传递装置还具有减弱装置,其中,减弱装置被设置用于,将电磁信号的振幅与由评估电路可预设的特性进行适配,并与超压保护装置形成一分压器。例如,减弱装置能够在电磁信号的近场特性和远场特性之间转切。在另一示例中,减弱装置具有电容式减弱元件。例如,电容式减弱元件与超压保护装置一起形成一电容式分压器和/或一电容式减弱元件。

根据本发明的另一方面,所述减弱装置被设置用于,将处于电磁信号的频率之上和/或之下的信号与处于电磁信号的频率的信号相比更强地减弱。

根据本发明的又一方面,信号传递装置还具有可适配滤波装置。可适配滤波装置能够被适配,使得电磁信号的相位基本上保持不改变,并且其中,可适配滤波装置被设置用于补偿参与滤波结构的结构元件的偏差。例如,可适配滤波装置为了适配相位和/或为了补偿结构元件的偏差而使用感应式能量传递系统的相位测量装置,例如过零测量装置。

根据本发明的另一方面,电磁信号是定位信号、例如无钥匙进入系统信号。

根据本发明的另一方面,评估电路被设置用于评估电磁信号的振幅和/或相位。

附图说明

下面参考附图来描述本发明的另外的示例性实施例。

图1示出了根据本发明一示例性实施例的感应式充电系统。

图2示出了根据本发明一示例性实施例的感应式充电系统的方块接线图。

图3在相对彼此不同的取向上根据本发明一示例性实施例示出了到cpm和gpm上的侧视图和俯视图。

图4示出了根据本发明一示例性实施例的定位系统的接收结构的示意性方块接线图。

图5示出了根据本发明一示例性实施例的针对超压保护装置的电路配置。

图6示出了根据本发明一示例性实施例的针对超压保护装置的替换电路配置。

图7示出了根据本发明一示例性实施例的在不接通减弱装置情况下的串联振荡回路。

图8示出了根据本发明一示例性实施例的具有接通的减弱装置的串联振荡回路。

图9示出了根据本发明一示例性实施例的不同减弱装置的频率特性。

图10示出了根据本发明一示例性实施例的针对用于对信号适配装置的可适配滤波装置进行适配的方法的流程图。

具体实施方式

附图中的图示是示意性且非按比例尺的。在图1至图10的下列描述中,相同的附图标记被用于相同或相应的元件。

在本文中,术语“电容器”和“电容”以及“线圈”或“扼流圈”和“电感”可以被相同意义地进行使用并且只要没有另外的记载不应被受限地进行解释。此外,术语“能量”和“功率”可以被等价地进行使用并且只要没有另外的记载不应被受限地进行解释。

图1示出了根据本发明一示例性实施例的感应式充电系统100或用于能量传递的系统100。在此情况下示出了针对用于电动车无接触充电的系统的侧视图。在车辆底盘102下方具有车辆垫模块(cpm)104,其被用于利用电流来供给车辆102。针对能量传递使用磁场106,该磁场感应式地提供固定装配在地面103上的地面垫模块(gpm)105的能量。针对充电所需的能量从主接头107取得,该主接头不仅可以是交流电(ac),也可以是直流电(dc)。为了cpm104和gpm105之间的通信而使用单独的连接装置101,该连接装置可以使用像wlan(无线lan)或nfc那样的无线协议。该连接装置可以被用作反馈通道101或用作通信通道101,cpm104和gpm105可以通过其交换信息。不仅用于能量传递的磁场106,而且无线信号101都是电磁波,但是它们具有不同的频率。

图2中示出了根据本发明一示例性实施例的感应式充电系统100的方块接线图。所关注的是一种针对感应式能量传递的系统,该系统可以被用于对电动车进行无接触的充电。在这种系统中,在例如25...150khz的频率范围内产生磁性交变场106。在此必须注意的是,在该频率带之外通过国际有效标准来确定针对排放电磁波的边界值。为了遵守该边界值而决定性的是,磁性交变场106以25...150khz范围内的基础振荡来工作并仅包含非常小的高次谐波。

但是另一方面,功率传递的效率应当尽可能高,并因此利用逆变器201内部的电子开关、例如借助于mosfets、igbts来产生具有磁性交变场的基础频率的方波信号,因为这样获得了非常小的损失。但是,方波信号包含可观的高次谐波。这些高次谐波可以非常良好地用滤波器200、例如lc滤波器200来滤除。滤波器200在此可以被不同地实施。例如,图2中示出了4阶滤波器200(filter4.ordnung),但是也可以是电容器和线圈的另外的布置方案。在滤波器200的输入端206上施加输入电流iin和输入电压uin。滤波器200具有两个并联的输入线圈la1和la2和滤波器输入电容器ca以及并联的输出线圈lb1和lb2和过滤器输出电容器cb。替代两个串联的输入线圈la1和la2也可以使用一唯一的输入线圈la。替代两个串联的输出线圈lb1和lb2也可以使用一唯一的输出线圈lb。

输入线圈la1和la2直接与逆变器201的输出端连接。在此情况下可以直接意味着,没有中间连接另外的结构元件。在此,串联的电容器不应将直接连接变成间接连接。术语“直接”尤其可以被用于表述相应部件的接头点落到了一起和/或具有同样的电势。处于滤波器200的输出端207上的输出线圈lb1和lb2直接与线圈la1和la2、以及与初级谐振回路202连接。用电压u1和电流i1或il来供给初级谐振回路202,该电流来源于由逆变器201所产生的交流电。基于滤波器200的滤波作用,初级电流i1和初级电压u1具有正弦形走向。

初级谐振回路202具有初级谐振线圈l1或初级线圈l1和初级谐振电容器c1221。初级谐振回路202将电流i1和电压u1转换为磁性交变场106。磁性交变场106以耦接系数k耦接到次级谐振回路203中并将来自初级回路的能量通过谐振式和感应式的能量传递传递到次级回路203上。

次级谐振回路203具有次级谐振线圈l2或次级线圈l2和次级谐振电容器c2222。因为次级谐振回路203被调整到初级谐振回路202的谐振频率上,所以次级谐振回路203通过磁场106被如下程度地激励至振荡,即得出次级电流i2和次级电压u2。它们被输送给整流装置204或整流器204,整流装置/整流器可以在其输出端220上被提供负载205的直流电压,例如电池205、中间回路205、牵引回路205或处在cpm104侧上的输出侧hv-dc205。

通过直流电压源107或输入侧hv-dc(高电压-直流电)或者说通过交流电压107来供给感应式充电系统100。

能量传递系统100、例如ics系统100具有基础工站105或gpm105、远程装置104或cpm104,其中,基础工站105和远程装置104可以通过感应式耦接和反馈通道101彼此松散耦接。在将cpm104相对于gpm105进行相应定位的情况下可以从松散耦接出发。

基础工站105或gpm105具有初级回路202并且远程装置104或cpm104具有次级回路203。初级回路202具有线圈l1并且次级回路具有线圈l2。如果线圈l1和l2彼此接近,由线圈产生的磁场106可以穿过分别另外的线圈l1、l2。磁场的穿过分别另外的线圈l1、l2的部分形成具有耦接系数k或耦合系数k的感应式耦接。该耦接形成松散耦接的变压器211。磁场106的处于分别另外的线圈l1、l2之外的部分形成一杂散电容。所形成的杂散电容的该部分越小,则耦接系数k越大。但是,因为gpm105和cpm104相对彼此的可运动性不能形成具有核芯的变压器,在该核芯的情况下耦接系数k基本上是恒定的,所以在松散耦接的变压器的情况下耦接系数是可变地并例如与gpm105和cpm104相对彼此的相对性位姿相关。

gpm105的功能部件基本上被综合在初级功能块105’中并且cpm104的功能部件基本上被综合在次级功能块104’中。

图3在相对彼此不同的取向上根据本发明一示例性实施例示出了到cpm104和gpm105上的侧视图和俯视图。两个传递元件104、105或gpm105和cpm104作为用于感应式能量传递的系统100的部件在相对彼此错开的位置104min'、14max’中和在刚好共轴的位置104min、14max中在不同的高度z上示出。传递元件105中的一个被配属给能量传递系统的初级部件并且例如在针对至少部分电性运行车辆的感应式充电组件中被定位在针对车辆的车库等的充电站的区域中的地面301上或中。当车辆处在充电位置中时,gpm105的初级线圈l1应当刚好同轴地处在被装配在待充电车辆(图1中未示出)上并为了馈入由cpm104max无线接收的能量而与其牵引电池连接的、用于接收的第二传递元件104、104max或cpm104、104max的典型地较小的次级线圈l2之下。在此,用于对车辆电池进行充电的能量磁性感应地由gpm105传递到cpm104、104max上,其中,线圈l1、l2彼此重叠定位得越准确,该传递大多情况下就越高效。

为了保证线圈l1相对于l2的尽可能同轴的位姿,能量传递系统100配备有定位系统302、302ax、302bx、302cx、302ay、302by、302cy、307或与其连接,该定位系统使用定位信号(pos)。定位系统被设置为,使得该定位系统可以使得占据一具有线圈l1、l2相对彼此良好取向的位置用以获得线圈l1、l2的良好耦接变得容易或甚至可以自行实现。

对于这类定位辅助的前提条件,与线圈l2、l2相对彼此的相对性位置被示出、被信号通知或必要时为了自动控制车辆到充电位置中而被评估无关,是对次级线圈l2在初级线圈l1中心之上的位置进行确定。充电系统100被设置用于,针对定位使用感应式方法,该方法被设置为使用充电系统100的如下部件,这些部件本身就存在用于形成用于能量传递的磁回路。为此,在定位过程中将次级绕组l2用大致130khz、尤其是125khz的频率来激励并因此作为针对定位系统302、302ax、302bx、302cx、302ay、302by、302cy、307的cpm104中的发送线圈起作用。

具有初级线圈l1的gpm105装备有总共6个“螺管线圈(solenoid-wicklungen)302ax、302bx、302cx、302ay、302by、302cy,它们被用作测量线圈或位置信号接收装置302ax、302bx、302cx、302ay、302by、302cy。它们绕gpm105的铁氧体构件303施加,尤其是绕铁氧体屏蔽件303,该铁氧体屏蔽件使初级部件的电子构件相对于初级线圈l1屏蔽。为了准确的位置确定,各3个测量线圈沿正交方向定向,其中,这些方向被表示为x和y方向。这3个测量线圈以经限定的间距x0和y0关于线圈l1的对称中心zl1对称布置。也可以考虑定位绕组的另外的数量和另外的布置方案。

视线圈l2相对于l1的位置而定,由次级绕组l2借助于定位系统302产生的场通过单个绕组302ax、302bx、302cx、302ay、302by、302cy造成不同的感应电压。通过gpm105中的定位系统的评估单元307或控制装置307可以通过相应铺设的电子装置从这些电压中确定cpm104相对于gpm105的x/y位置。gpm105处在车辆下方的地面301上并且cpm例如被装配在车辆下方。cpm104相对于gpm105的x/y位置可以与高度z无关地被确定,也就是说与线圈l1、l2垂直于其平面的竖直间距无关。方向x和y和高度z被表示为图1中的箭头。车辆行驶方向可以沿x方向延展,就像由箭头308示出那样。

充电站的或另外的初级部件的系统105通常经由无线连接装置101、例如经无线电、wlan或蓝牙与车辆的系统104通信。因此也可以将评估单元307中获知的信息经由能量传递线圈l1、l2相对彼此的相对性位置向车辆传输并在那里经由接口、例如区域总线、尤其是can总线(控制器局域网)被传递到显示器或类似的显示单元上并作成由驾驶员可接近。

测量磁场(未在图1中示出)替代地可以通过例如在车辆上安置的cpm104的次级线圈l2由独立的发送天线产生。这些独立的天线也可以被设置为对于自身产生测量磁场的cpm104的补充并被集成到该cpm104中。这些发送天线例如可以以棒状天线的形式构造或也可以被构造为螺管天线并且必要时也可以被安置在cpm104之外作为车辆上的外部发送天线。在某些情况下也可以考虑绕cpm104铁氧体元件的线圈作为发送天线。

在借助于定位系统确定位置时,借助于可以被集成到评估单元307中或可以前置联接给该评估单元的、与测量线圈302ax、302bx、302cx、302ay、302by、302cy连接的至少一个电压测量组件根据位置获知在绕组302ax、302bx、302cx、302ay、302by和302cy上出现的电压,尤其是根据cpm104和gpm105的线圈l1、l2的对称中心zl1和zl2或者说z’l2之间的侧向错开。测量磁场通过线圈l2产生。在cpm104和gpm105相对彼此距离大时可以通过外部天线来加强线圈l2的作用。在距离变得较小时可以借助于测量磁场来执行位置确定,该测量磁场通过线圈l2独自产生,而不使用外部天线。

由此,为了将电能从gpm105到cpm104感应式和/或无触碰地传递到车辆上,每个单元包含一主线圈l1、l2。处在提供能量的侧上的主线圈也被称作初级线圈l1,并且处在接收能量的侧上的主线圈被称作次级线圈l2。这两个主线圈通过谐振磁场106被耦接,该磁场由线圈电子装置产生。通过该磁场,一般从gpm105到cpm104传递能量。

除了用于定位的系统302、307pos之外,能量传递系统100还可以具有另外的系统和/或传感器。例如可以附加于测量线圈302ax、302bx、302cx、302ay、302by、302cy存在用于识别导电或磁性起作用的外来物质的fod系统的传感器或用于探测有机对象的lod系统的传感器。所有这些系统可以使用电磁波和/或场,以执行其功能。

由于即使是用于能量传递的谐振磁场基本上也涉及电磁波和/或电磁场,所以会出现结构元件的相互影响,因为用于电磁波的产生器可以自行在被动状态中表示出针对另外的电磁系统的干扰,其方式是,这些产生器通过从外部作用到其上的电磁波被激励至振荡并自行变成发送器,该发送器然而大多情况下作为针对真正的信号的干扰发送器起作用。

主线圈l1或能量传递线圈l1需要高优度。通过附加的电子结构元件、例如具有二极管线和电容器的逆变器可以产生高优度的振荡回路,这些振荡回路影响了系统lod、fod和pos、302、307的信号并由此可以导致系统lod、fod和pos、302、307的品质和性能受限。在定位系统302、307pos的情况下可以产生第二发送器,因为初级谐振回路202可以被激励至振荡。此外,在主线圈l1和定位系统302、307的测量或接收线圈302ax、302bx、302cx、302ay、302by、302cy之间可以出现磁性耦接。通过经由电磁感应法则的该磁性耦接可以通过感应测量电流或通过感应出的电流将传感器的信号在空间上传递另外的物理位置上。处在这些另外的物理位置上的传感器然后不再仅测量信号发送器的使用信号,而是附加地也测量该使用信号与如下信号的叠加,这些信号由另外的位置上的传感器引起。

因此,虽然这些频率彼此不同且不应出现系统彼此的干扰。但是,构件允差会引起出现单个回路的反应,尽管这些信号处在另外的频率范围内且完全不是针对这些频率范围而确定的。这点会导致构件被破坏,因为系统用非常不同的电压进行工作。然而,在pos、lod、fod用μv范围内的电压进行工作期间,能量传递系统用明显较高电压范围内的例如6000v进行工作并可能破坏另外的系统的电子装置。

图4示出了根据本发明一示例性实施例的定位系统302、307的接收结构401的示意性方块接线图。pos接收结构401基本上具有三个功能块302ax、400、402。

定位系统302、307基本上可以设置六个接收天线302ax、302bx、302cx、302ay、302by、302cy。从这些接收天线中,下面仅考虑天线302ax,因为另外的天线302bx、302cx、302ay、302by、302cy的结构基本上是相同的。

经由接收天线302ax,接收电磁信号、例如定位信号pos。虽然本说明书基本上仅探讨pos信号,但是本说明书适用于任何可能的电磁接收装置,该接收装置被运行在强磁性场106附近。

接收天线302ax与信号适配装置400的天线接头403连接。由接收天线302ax接收的信号应进一步被传输到具有信号评估电路402的控制装置307上或用于评估用于感应式能量传递系统中的运行的电磁信号的评估电路402上。评估电路402被联接在信号适配装置400的评估接头404上。评估电路402具有振幅评估装置405,其用于评估接收信号的振幅和/或定位信号中的数据,并具有用于评估接收信号相位的相位评估装置406。振幅的评估可以被用于数据评估和/或距离评估,相位可以被用于位置评估。

信号适配装置400的信号传递装置420还具有超压保护装置407、减弱装置408和可适配滤波装置409。可适配滤波装置409可以借助于激励装置410产生激励脉冲和/或测试脉冲、例如针对可适配滤波装置409的直流脉冲。

超压保护装置407与感应式能量传递系统100的工作频率、例如85khz适配,并被设置用于,导出由感应式能量传递系统所产生的高压,该高压可能被错误地耦入到天线302ax上。能量传递期间可以在pos天线302ax中感应出1000v或更高,因为pos天线302ax可以具有pos绕组,该pos绕组绕铁氧体303卷绕,并因此可以使得由主线圈l1所产生的场线完全贯穿绕组302ax并产生电压。但是,该感应出的电压对于评估电路的结构元件而言太高,使得该评估电路必须被保护以防止破坏。

信号传递装置420被设置用于,使电磁信号的相位基本上不改变。相位由评估电路402评估,以便执行位置确定。

此外,信号传递装置420被设置用于,将电磁信号的振幅与由评估电路402和/或评估单元307可预设的特性进行适配,以便例如可以考虑近场和/或远场的不同信号强度。

在评估接头404上可以将接收到的电磁信号、例如位置信号pos继续给出到评估电路402上。

图5示出了根据本发明一示例性实施例的针对超压保护装置407的电路配置。在此情况下,天线302ax与电容器c1’和减弱装置408的减弱机构503连接。用于减弱适配的减弱机构503与天线302ax连接。在减弱元件上,电压u_x下降。天线302ax接收电压u_ind。此外,第一二极管501使电容器c1’的接头与供给电压vcc连接并且第二二极管使电容器c1’的同一接头与参考电位连接。

图6示出了根据本发明一示例性实施例的针对超压保护装置407’的替换电路配置。来自图6的电路的结构基本上相应于来自图5的结构。但是,第一二极管501’和第二二极管502’反并联联接,使得第一二极管501’的阳极与减弱装置408的第一输入端504和电容器c1’的接头连接并使阴极与减弱装置408的第二输入端505连接。第二二极管502’的阳极与减弱装置408的第二输入端505连接并且阴极与减弱装置408的第一输入端504和电容器c1’的接头连接。二极管501’、502’中的任一个都不与供给电压或参考电位连接。

图5和6中示出了针对高压u_ind的路径夹钳(wegclampen)的两个实施例,该高压可以在天线302ax中产生。

根据图5,针对感应出的电压u_ind的高压保护电路407的电容器c1’形成一阻抗,该阻抗可以根据下列公式来计算:

z_纵向是纵向阻抗(串联阻抗)并且ω_磁场相应于干扰辐射的频率、例如85khz。

因为在其上施加电压u_x的减弱装置408的输入阻抗503是相对较高的,所以电容器c1’的纵向阻抗z_纵向形成具有减弱电路408的输入阻抗z_x503和后置的电路部件的分压器。只要减弱电路408的输入电压

超过馈给电压vcc加上二极管纵向电压(vcc+v纵向),那么在天线302ax中感应出的电流通过二极管501、502流出到馈给部vcc中。

现在,c1’、二极管和馈给部必须被设计为,使得流动的电流i_期间_充电=(u_ind-二极管纵向电压-vcc)/z_纵向,也就是说在充电期间流动的电流不引起故障。电流i_期间_充电由c1和感应出的电压u_ind所限定。

超压保护可能是需要的,因为在感应式充电系统100中在极其强的磁场106附近使用了定位系统302、307。因此,能量传递的磁场106可以破坏定位确定传感器302ax的敏感接收电路402,因为感应出高压u_ind。

替代从一定的信号强度表示了相对于灵敏测量电路-电路的低欧姆并联路径的钳位二极管,与用于限制电流的阻性阻抗、例如电阻、ptc、半导体结构元件等结合,超压保护装置407基本上没有设置阻性元件,而是设置电容式元件。由此可以避免,该阻性电流限制元件要么引起在感应式充电期间的多个瓦特的高损失,要么在车辆定位期间造成不希望的高的信号减弱。电容式元件也可以避免耗费的操控电路和成本,其在使用具有可变阻抗的阻性电流限制元件的情况下会是需要的,例如mosfet。

与之相应地设置将非阻性元件使用作为限制电流的元件,也就是说仅引起视在功率的元件。换句话说,作为限制电流的元件应当使用具有复合阻抗的元件,该复合阻抗的实数部分是零并且其虚数部分不等于零,也就是说实数{z}=0;虚数{z}≠0-通过省去高损失可以大大减少非抗性电流限制元件的、例如电容的阻抗,因此不会由于高压而破坏该元件并产生较少的损失功率。

通过例如在近场和远场情况下出现不同强度的信号,应将信号传递装置400设置为,使得接收敏感性可以被转切,以便将评估装置402的模拟-数字-转换器(adc)上的信号的动态范围限制到一值上,使得使用整个动态范围。但是,减弱的转切不应过量地放大滤波结构409的带宽,因为否则不再能够足够地抑制干扰。

应避免的是,lc振荡回路借助于阻性形式的可接通的电阻来减弱,以避免产生不希望的强的带宽放大。带宽放大尤其可以对相位走向具有负面影响,使得由定位信号不再能够获知位置或对其产生影响。

使用可接通的电容也应被避免,以便基于电容式分压器的原理实现信号水平的下降,因为由此可以出现滤波器409的谐振频率推移,该谐振频率推移又使得定位信号的品质下降并造成定位获知不准确。

信号适配装置400为了改变减弱而设置电容cd到串联振荡回路701上的接通和/或关断。在此可以必要时双重地使用已经在能量传递系统中和/或定位系统中存在的串联振荡回路。电容被布置在无论如何都存在的串联振荡回路701的特别确定的部位上。在适当设计参与构件时因此可以基本上在没有不希望的强的带宽放大和没有谐振频率推移的情况下实现减弱。

图7示出了根据本发明一示例性实施例的在不接通减弱装置情况下的串联振荡回路701。串联振荡回路701具有电容c1’、电阻r和线圈l并与具有电阻rp、线圈lp和电容器cp的并联振荡回路702连接。例如,减弱装置408包含这种串联振荡回路701。图7和8中的c1’相应于来自图6的c1’。串联振荡回路701在输入端504’上由图7中未示出的天线302ax接收信号。该信号经由并联振荡回路被引导并在输出端506’上朝评估装置402方向被继续引导。

图8示出了根据本发明一示例性实施例的具有接通的减弱装置801的串联振荡回路701。该串联振荡回路基本上相应于来自图7的振荡回路。但是,经由减弱转切装置801接通附加的电容器cd,该减弱转切装置具有开关和在图8的图示中作为电压源示出的操控源。减弱转切装置801如并联振荡回路702那样与参考电位连接。

图8中示出的切换方式中,减弱是激活的,以便例如考虑近场。

图9示出了根据本发明一示例性实施例的不同减弱装置的频率特性。在此情况下,以对数刻度在横坐标上示出频率。在纵坐标上示出单位为db的减弱。

c1’是非抗性电流限制元件。钳位二极管501、502、501’、502’在图7和8中未画出。它们对于频率特性分析扮演的是下级角色。曲线901示出了如下的走向,当线圈l和电阻r2都不被使用在串联振荡回路701中时,会获得该走向。曲线901的走向示出了,虽然在谐振频率125khz的情况下构成了希望的谐振910,该谐振被用于pos信号,例如无钥匙进入系统信号。但是,针对高于125khz的频率示出的是小的滤波作用,在那里,曲线901未下降且保持在大致相同的水平上。这点的原因在于,限制电流的电容器与振荡回路701的c1’一起形成电容式分压器,该分压器在高频下确定了最大减弱。

曲线902示出了如图7中那样的电路的频率特性,但是没有r2,在其情况下将电感l加入到信号路径中,以便更好地减弱高频干扰。虽然进行了较高频率的减弱,但是该电感形成具有限制电流的电容c1’的串联振荡回路,使得产生新的不希望的谐振部位911,在大致135khz。

曲线903示出了来自图7的电路的输出端506’上的频率特性。可以识别的是,借助于电阻r2与l和c1’的串联消除了不希望的谐振部位911。由此,该电路可以被用于远场减弱,如果定位信号pos很弱的话。

曲线904示出了如下这样的曲线,该曲线利用根据图8的可接通的电容cd获得。在此情况下,在能量传递系统100中无论如何存在的串联振荡回路701被双重使用,以便消除不希望的高带宽的问题。为此目的,开关801被定位为,使得该开关在电阻r2和电容器c1’之间切换电容器cd。因为替代阻性元件或电阻而使用电容器cd,所以电容器cd在合适选择该电容器的电容的情况下以希望的量减少了串联谐振回路701的谐振频率,使得所产生的减弱最小值912刚好降到例如125khz情况下的信号频率上。通过适当选择cd可以将减弱选择为,使得评估电路上的信号强度处在希望的范围内。

通过装入地点和相应尺寸的选择以及作为阻性元件的选择,又明显更好地(20db)抑制了高频干扰。同时如希望的那样减少了信号水平。由此,该电路可以被用于近场减弱,如果定位信号pos特别强的话。电阻r2也可以坐落或装入在另外的部位上。

曲线905示出了滤波结构的走向,其中,可接通电阻被装入在不同于cd的地点上,例如线圈l和并联振荡回路702之间。该可接通电阻虽然在需要的时候加大了信号减弱,如果例如应使用近场,就像在相对于910更深的峰值912上能够得出的那样。但是,电阻减少了并联振荡回路702的优度并由此提高了其带宽且不像曲线904那样那么强地减少至较高的频率。就像从走向905能够得出的那样,125khz情况下的信号减弱像希望的那样被提高,但是在例如500khz情况下被抑制的干扰信号因为其大带宽而仅很小地被提高。

因此,根据图7和8的布置方案造成峰值910和911之间的减弱转切,而没有过量的带宽放大或谐振频率推移。

为了能够滤出干扰,在滤波器409中设置带通滤波结构。这些带通滤波结构由于振幅评估装置405和相位评估装置406而经历构件散射,这导致振幅测量并尤其是相位测量的错误。在此,lc振荡回路的电容和/或电感被可调节地实施,例如通过电容的接通和关断。

但是,也存在过滤元件的温度相关性,使得生产线中的一次性调准是不足够的,也就是说能量传递系统100、尤其是其定位系统302、307、401应当自主地在需要时可以执行振荡回路调节,例如在每次车辆定位过程之前。

针对该调节,在定位系统中无论如何针对信号相位测量存在的信号过零探测器受到双重使用,在该双重使用中也使用该信号过零探测器,以便测量lc振荡回路701、702的固有谐振的振荡持续时间。

在该测量开始时,将lc振荡回路701、702足够地激励,例如通过接通和关断直流电源,该直流电源与lc振荡回路701、702连接并将lc振荡回路701、702带至振荡。以这种方式可以对滤波器进行适配或改进,以便补偿被确认的干扰。

滤波器的适配例如可以被用于接收滤波器,例如接收噪声滤波器。为了减少接收噪音或接收噪声,将滤波器、尤其是带通设置到评估电路402上。由此可以滤出干扰。滤波器应具有尽可能小的优度,因为否则信号不能逐渐消逝并使得定位信号的数据评估变得困难。数据评估405可以解码定位信号中的内容,以便出现数据并平行于振幅评估405进行工作。优度q应处在2和100之间。因为滤波结构包含经受散射的构件,所以必须对滤波器进行适配。

高优度的振荡回路具有谐振频率上的尖锐的相位阶跃。低优度的振荡回路相反具有较宽的相位阶跃。宽的相位阶跃可以引起,相位信息不再能够利用相位评估装置406被良好地重建,并由此不再能够可靠地确定位置。因此,因为优度出于敏感性原因针对相位信息应是高的,所以对于定位信号的正确相位测量而言需要的是,将滤波器409非常准确地调谐到例如125khz的定位信号工作频率上。

如果滤波器409未与工作频率适配,那么滤波器会改变评估电路402、406上的定位信号的相位,由此可能出现cpe104和gpe105的位姿确定的误解和误坐标。滤波器的谐振频率也可以被设置在定位信号的工作频率附近。在该情况下,相位不再与构件散射强烈相关,但是滤波器作用不再非常良好。

构件散射可以被补偿,其方式是,滤波器409利用脉冲通过激励装置410被激励至振荡并使用本来对于位置确定就需要的相位测量电路406,以便确定谐振频率,例如通过过零测量。滤波器409然后可以通过接通和/或关断电容进行适配,使得构件允差被补偿。

图10示出了根据本发明一示例性实施例的针对用于对信号适配装置的可适配滤波装置409进行适配的方法的流程图。

从闲置状态s1000出发,在状态s1001中进行利用激励脉冲、例如短直流脉冲激励可适配滤波装置409。在状态s1002中进行相位的测量,例如通过利用感应式能量传递系统的相位测量装置406来确定该滤波器409的周期持续时间和相位,该相位测量装置例如另外被用于评估定位信号。在状态s1003中,通过至少一个电容器和/或电感和/或电容器阵列朝滤波装置409的接通和/或关断来对可适配滤波装置409进行适配。在闲置状态s1004中结束该方法。

可接通部件也可以坐落或布置在评估单元405中,或被实施为离散地经由开关可接通的结构元件。这些结构元件例如可以与图7中的cp并联。

补充要指出的是,“包括”和“具有”不排除另外的元件或步骤并且“一”或“一个”不排除复数。此外要指出的是,参考上面实施例之一所述的特征或步骤也可以与另外的上面所描述的实施例的另外的特征或步骤组合使用。权利要求中的附图标记不被看作是限制。

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