用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場的線圈組件和用于確定識別傳感器的位置的定位系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]不同的實(shí)施形式涉及一種用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的電磁場的線圈組件以及用于確定識別傳感器(Identifikat1nsgeber)的位置的定位系統(tǒng)。這樣的定位系統(tǒng)可包括根據(jù)本發(fā)明的線圈組件。
【背景技術(shù)】
[0002]已知允許例如由識別傳感器定位、也就是說確定位置的技術(shù)。識別傳感器的示例例如是用于機(jī)動車的鑰匙:由此已知允許在機(jī)動車的周圍環(huán)境中確定鑰匙的位置以實(shí)現(xiàn)對機(jī)動車的接近控制(Zugangskontrolle)的技術(shù)。在此，傳統(tǒng)的技術(shù)典型地基于測量由中央發(fā)射器發(fā)出的電磁場的場強(qiáng)。由于隨著與發(fā)射器的距離增加場強(qiáng)減小(場強(qiáng)的減弱或衰減)，可由通過在鑰匙中的接收器天線測量場強(qiáng)來推出相對于發(fā)射器的位置。
[0003]然而，例如由于在測量場強(qiáng)時受限制的精度，這樣的技術(shù)可能具有識別傳感器的位置確定的受限制的精度。在已知的系統(tǒng)中，位置確定的精度例如為20cm-大約2m。此外，可能出現(xiàn)系統(tǒng)性失真:尤其例如由于磁性物體(諸如車輛車身等)可能干擾電磁場的場強(qiáng)的減小，使得識別傳感器的位置確定可能伴隨有一定的系統(tǒng)性誤差。這樣的情況可能需要在機(jī)動車中和圍繞機(jī)動車執(zhí)行場強(qiáng)的衰減的單次手動測量以校正位置確定。這樣的手動測量可能很耗費(fèi)時間且可能產(chǎn)生相應(yīng)的成本。校正本身也可能引起誤差源。此外，不能或僅受限制地能還在機(jī)動車內(nèi)執(zhí)行位置確定。這可能是該情況，因?yàn)樵跈C(jī)動車的內(nèi)部空間中可由于最不同的構(gòu)極強(qiáng)地干擾場強(qiáng)的衰減。
[0004]以上關(guān)于位置確定技術(shù)本身闡述了現(xiàn)有技術(shù)的不利效果。但是，在相應(yīng)的裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面也可能出現(xiàn)不利效果，如接下來所解釋的那樣。由此，預(yù)先已知的用于位置確定的定位系統(tǒng)典型地具有中央控制器，其借助于供電線路與發(fā)出電磁場的各個發(fā)射器相連接。然而，預(yù)留至多個發(fā)射器、典型地三至五個發(fā)射器的這些供電線路可能要求在機(jī)動車中的結(jié)構(gòu)空間并且需要耗費(fèi)時間地且昂貴地以例如兩芯或四芯的線路布線。此外，這樣的系統(tǒng)常常僅具有較小的調(diào)制度，因?yàn)椴荒苋菀椎剡\(yùn)行還功能可靠地帶有或多或少數(shù)量的發(fā)射器的系統(tǒng)，因此不能或者僅受限制地能提供不同的配備方案。此外，相應(yīng)的系統(tǒng)可能相對易受干擾，因?yàn)橹醒肟刂破鞯氖Щ蚋蓴_常常可造成系統(tǒng)的完全失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]出于上述原因，存在對用于確定接收器的位置的改善的技術(shù)的需求。尤其存在對于定位系統(tǒng)的需求，其使在機(jī)動車之內(nèi)和之外特別精確的位置確定成為可能并且同時具有帶有簡單的且成本有利的系統(tǒng)體系的較小的易干擾性。
[0006]該目的通過獨(dú)立權(quán)利要求所述的特征來實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求限定實(shí)施形式。
[0007]根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場的線圈組件，其中，該線圈組件包括至少三個線圈，其分別具有至少一個所屬的線圈繞組。該線圈組件此外包括鐵磁的線圈軛，該線圈軛建立至少三個線圈的磁性聯(lián)結(jié)。
[0008]該至少一個線圈繞組自身可包括能導(dǎo)電的線或?qū)w電路的多個卷圈。線圈可包括一個或多個線圈繞組，換言之，在線圈的多個線圈繞組中其可分離地電接觸或截取。
[0009]磁性聯(lián)結(jié)特征在于一定的磁通，其例如具有一定的大小。磁通例如可通過線圈軛的連續(xù)的連接來產(chǎn)生。線圈組件尤其可設(shè)立成磁通在線圈組件的中心具有一定的值，例如大約或剛好為O。例如，線圈軛可以是連續(xù)的，即沒有或僅帶有較少的和/或非常小的或短的中斷或氣隙。其可由鐵磁材料制成，例如鐵、鉻、鎳、這些材料的氧化物如鐵氧體、由鐵、鉻、鎳構(gòu)成的合金等。磁性聯(lián)結(jié)可表示鐵磁性的交互作用，其構(gòu)造在線圈軛的整個范圍上。
[0010]可能的是該至少三個線圈布置在一線圈平面中并且鄰近的線圈在線圈平面之內(nèi)以大約120°的角度來布置。例如，鄰近的線圈可以以120° ±10°、優(yōu)選地±5°、特別優(yōu)選地±0.5°的角度來布置。那么可能利用線圈的比較簡單的操控(例如以相移120°的交變電壓)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁(em)場。但是通常鄰近的線圈在線圈平面內(nèi)相互包圍其它角度也是可能的。如果線圈布置在該線圈平面之內(nèi)，這可意味著，線圈(或其中心軸線)不與展開線圈平面的矢量包圍角度或與其僅包圍很小的角度，例如±10°、優(yōu)選地±5°、特別優(yōu)選地± I °。
[0011]可能在鄰近的線圈在線圈平面之內(nèi)的角度不同時將用于操控不同線圈的交變電壓的相移相應(yīng)地匹配不同的角度，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電磁場，其具有恒定的角速度。
[0012]當(dāng)然也可能例如使用四個或六個或更多個線圈，其在線圈平面中相對于鄰近的線圈以規(guī)定的角度布置。純示例性地而非限制性地，四個(六個)線圈可以以90° (60° )的角度來布置。另外的相應(yīng)的對稱的構(gòu)造也是可能的，在其中鄰近的線圈彼此總是具有相同的角度。
[0013]以上描述了這樣的實(shí)施形式，在其中所有線圈處于一線圈平面內(nèi)。這樣的線圈平面可確定旋轉(zhuǎn)em場的旋轉(zhuǎn)平面。但是這樣的實(shí)施形式也是可能的，在其中單個或多個線圈處于由至少兩個線圈所限定的線圈平面之外。換言之，單個或多個線圈可相對于線圈平面翻傾。在這樣的情況中也可能線圈平面限定旋轉(zhuǎn)平面。
[0014]例如可能的是，該至少三個線圈中的第三線圈與由該至少三個線圈中的第一和第二線圈展開的線圈平面包圍角度。例如，第三線圈與線圈平面包圍的角度可在1° -45°的范圍中、優(yōu)選地在20° -30°的范圍中。在單個線圈相對于線圈平面翻傾的情況中，可實(shí)現(xiàn)線圈組件在線圈平面之內(nèi)更小的尺寸。這在這樣的情況中具有優(yōu)點(diǎn)，即，線圈組件應(yīng)定位在例如機(jī)動車的這樣的區(qū)域中，即，在這些區(qū)域中提供受限的空間，例如在機(jī)動車的B或C柱中。然而，應(yīng)理解的是，即使一個或多個線圈相對于線圈平面翻傾，由這些線圈產(chǎn)生的電磁場的一個分量還是位于線圈平面中并且因此可能的是，發(fā)射與所有線圈位于一個線圈平面中的情況相似的旋轉(zhuǎn)電磁場。尤其，如此發(fā)出旋轉(zhuǎn)電磁場，即，其具有在旋轉(zhuǎn)平面之內(nèi)恒定的角速度?？赡艿氖?，旋轉(zhuǎn)em場具有場強(qiáng)與角度的相關(guān)性。
[0015]可能的是鐵磁的線圈軛連續(xù)地布置在該至少三個線圈之內(nèi)，并且線圈組件此外包括至少三個電容器(其分別與該至少三個線圈中的一個串聯(lián))和帶有外部的電觸點(diǎn)和機(jī)械支架的殼體。換言之，每個線圈可與電容器串聯(lián)(串接)。那么以對于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方式，線圈的電感和電容器的電容的值可確定相應(yīng)產(chǎn)生的em場的頻率。該頻率例如可在10kHz至10MHz、優(yōu)選地至IMHz的范圍中，特別有利地為125kHz或1MHz。
[0016]殼體可具有用于固定該至少三個線圈和線圈軛的支架。殼體可容納線圈組件的所有部件并且保護(hù)免于外部影響、灰塵和沉積物、濕氣和振動。殼體可由這樣的材料制成，即，其僅僅引起電磁場的相對小的減弱。優(yōu)選地，殼體可由塑料材料制成。電氣觸點(diǎn)可建立與電路板的電連接并且由此使線圈組件的操控和供給成為可能。
[0017]可能的是，鐵磁的線圈軛具有徑向地從中心延伸的臂，并且該至少三個線圈的線圈繞組中的每個分別具有一定數(shù)目的圍繞臂中的一個的卷圈。
[0018]臂例如可以是柱形的且例如可具有圓形的橫截面。其它橫截面形狀(矩形的、正方形的、橢圓形的等)也是可能的。在以上具有三個以120°的線圈的實(shí)施形式中，臂的定向可如下:0°、120°、240° (分別為相對于中心的方位角)。臂的長度例如可為幾厘米，優(yōu)選地在l-20cm的范圍中，尤其優(yōu)選地在2-6cm的范圍中。臂可在中心匯聚。通過這樣的構(gòu)造所說明的線圈組件的形式可被稱為“星形”。
[0019]在這樣的構(gòu)造中，線圈組件可具有垂直于線圈平面的延伸，因?yàn)榫€圈繞組以一定直徑圍繞線圈軛延伸。但是也可能的是，以集成的方式制造線圈組件，例如通過在電路板上的導(dǎo)體電路。這樣的集成的實(shí)施形式也可被稱為橫向的或平面的結(jié)構(gòu)。
[0020]可能的是，線圈繞組中的每個設(shè)計(jì)成在電路板上的形成圈的平面的導(dǎo)體電路，并且電路板具有用于鐵磁的線圈軛的凹部，并且鐵磁的線圈軛布置在電路板之上和之下。在這樣的實(shí)施形式中可能的是，電路板平行于或者大致平行于線圈平面。導(dǎo)體電路可具有與以上實(shí)施形式相比很小的垂直于線圈平面的延伸，例如幾十微米或小于1mm。這例如在結(jié)構(gòu)空間有限時具有優(yōu)點(diǎn)。鐵磁的線圈軛可通過凹部來固定。
[0021]可能的是對于每個線圈分別存在兩個或更多個分別帶有一定數(shù)目的卷圈的線圈繞組，其可共同地或分離地被操控，并且線圈組件此外包括至少三個另外的電容器，其分別與每個線圈的兩個或更多個線圈繞組中的一個并聯(lián)。這樣可實(shí)現(xiàn)在一線圈中預(yù)留多個可分離地電接觸的線圈繞組且因此預(yù)留不同的電感。因此，可提供帶有不同諧振頻率的多個振蕩回路。因此，線圈組件可發(fā)出具有不同頻率的em場。此外，通過另外的電容器分別與線圈繞組并聯(lián)，可獲得帶有類似的尤其為了與電容器串聯(lián)較小的功率消耗的線圈組件的運(yùn)行。這尤其可在僅可提供有限的能量儲備的應(yīng)用中是有利的。
[0022]通?？赡艿氖窃撝辽偃齻€線圈的至少一個線圈繞組分別具有相同的幾何結(jié)構(gòu)和/或卷圈。換言之，該至少三個線圈可以是相同形式和相同類型。因此可能借助于特別簡單的通電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的em場，其有利地具有恒定的旋轉(zhuǎn)角速度。
[0023]以上主要參考了具有至少三個線圈的線圈組件。可能以組合的方式作為用于接收器的定位系統(tǒng)運(yùn)行多個這樣的線圈組件。
[0024]根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種用于確定用于機(jī)動車的識別傳感器的位置的定位系統(tǒng)，其中，該定位系統(tǒng)包括至少兩個線圈，這兩個線圈位置固定地裝配在機(jī)動車的不同地點(diǎn)處并且設(shè)立成分別作為用于至少兩個電磁場的發(fā)射器來運(yùn)行，其中，至少兩個線圈中的每個與供電線路相聯(lián)結(jié)。此外，定位系統(tǒng)包括帶有接收線圈的識別傳感器，其中，識別傳感器設(shè)立成作為用于至少兩個電磁場的接收器運(yùn)行，并且定位系統(tǒng)包括控制器，該控制器設(shè)立成通過計(jì)算單元通過總線系統(tǒng)以規(guī)定的順序操控至少兩個線圈以產(chǎn)生相應(yīng)的電磁場。
[0025]這樣的定位系統(tǒng)可具有特別簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的效果；例如可能的是，至少兩個線圈的計(jì)算單元聯(lián)接到無論如何在機(jī)動車中存在的供電線路上或者無論如何存在的總線系統(tǒng)上。線圈的操控可通過多個計(jì)算單元實(shí)現(xiàn)，其可布置在線圈附近并且可與總線系統(tǒng)和供電線路以及相應(yīng)的線圈相聯(lián)結(jié)。線圈組件可包括交變電壓源，其與供電線路、例如12V直流電網(wǎng)相連接。尤其，不需要設(shè)置用于中央控制器的線圈的供電線路。根據(jù)目前討論的方面的定位系統(tǒng)的電磁場可為傳統(tǒng)的非旋轉(zhuǎn)場。
[0026]通常，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說根據(jù)當(dāng)前討論的方面的定位系統(tǒng)的運(yùn)行是已知的，在此不必再闡述細(xì)節(jié)。應(yīng)理解的是，相對于以上定位系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明，通過獨(dú)立地預(yù)留總線系統(tǒng)和供電線路、例如機(jī)動車的直流電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)特別簡單的操控和控制的效果。
[0027]根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及一種用于確定用于機(jī)動車的識別傳感器的位置的定位系統(tǒng)，其中，該定位系統(tǒng)根據(jù)本發(fā)明的另一方面包括至少兩個線圈組件