Spulenanordnung insbesondere für ein Fahrzeug-Zugangs ^¬ und/oder-Fahrzeug-Start-und/oder-Schlüssel-Positions- bestimmungs-System

Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung insbesondere für einen Fahrzeugschlüssel und/oder ein Fahrzeug-Zugangs-und/oder-Fahrzeug-Start-und/oder-Schlüssel -Posit ionsbestimmungs-System und ein Verfahren.

Eine Spulenanordnung mit drei Spulen für ein Fahrzeug-Zugangs-System ist z.B. in DE 19718423 AI beschrieben. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spulenanordnung insbesondere für ein Fahrzeug-Zugangs-und/oder-Startsystem zu optimieren. Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Einige besonders vorteilhafte Ausge ^¬ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegeben. Ausgestaltungen der Erfindung können die räumliche Ausgestaltung und/oder Herstellung einer Spulenanordnung optimieren, insbesondere indem ein Wirbelstrom genutzt wird, um die Hauptempfindlichkeitsachsen von drei Spulen aus der Ebene der Längsachsen der Spulen zu kippen, wodurch dann aus drei z.B. identischen Spulen, welche in einer geometrischen Ebene (auf einer Leiterplatte) platziert sind, eine räumliche und z.B. zumindest grob angenähert orthogonale Empfindlichkeit der Spulenanordnung für den Empfang eines Felds erzeugbar ist.

Weitere Merkmale und Vorteile einiger vorteilhafter Ausge- staltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden

Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung. Dabei zeigt zur Veranschaulichung von einigen möglichen Ausgestaltungen der Erfindung, jeweils vereinfachend schematisch : Fig. 1 in Draufsicht eine Spulenanordnung mit einer Platine und drei in derselben Ebene angeordneten Spulen zur dreidimensionalen Erfassung eines Felds,

Fig. 2 in (Längs- ) Seitenansicht eine Spulenanordnung mit einer Platine und drei in derselben Ebene angeordneten

Spulen zur dreidimensionalen Erfassung eines Felds,

Fig. 3 perspektivisch von einer (Längs- ) Seite und in

Draufsicht Feldempfindlichkeits-Hauptachsen von drei Spulen einer Spulenanordnung,

Fig. 4 in ( Stirn- ) Seitenansicht eine Spulenanordnung mit einer Platine und in einer Ebene angeordneten Spulen zur dreidimensionalen Erfassung eines Felds,

Fig. 5 eine Addition von Feldempfindlichkeiten auf den

Feldempfindlichkeits-Hauptachsen von drei Spulen zu einer dreidimensionalen Gesamt-Feldempfindlichkeit der Spulenanordnung,

Fig. 6 in Draufsicht eine Spulenanordnung mit einer Platine und drei in einer Ebene angeordneten Spulen zur dreidimensionalen Erfassung eines Felds und mit einer etwa ovalen, die drei Spulen jeweils kreuzenden

Kurzschlussschleife,

Fig. 7 in Draufsicht eine Spulenanordnung mit einer Platine und drei in einer Ebene angeordneten Spulen zur dreidimensionalen Erfassung eines Felds und mit einer etwa rechteckigen, die drei Spulen jeweils kreuzenden

Kurzschlussschleife,

Fig. 8 in Draufsicht eine Spulenanordnung mit einer Platine und drei in einer Ebene angeordneten Spulen zur dreidimensionalen Erfassung eines Felds und mit einer die drei Spulen jeweils kreuzenden und jeweils an beiden Spulenenden teilweise umlaufenden Kurzschlussschleife, in Seitenansicht eine Spulenanordnung mit einer Metallfläche (zur Leitung von Wirbelströmen) außerhalb der Platine z.B. in einem Gehäuse, ein Fahrzeug-Zugangs-und/oder-Startsystem mit einem kraftfahrzeugseitigen Transceiver und einem Trans- ponder-Schlüssel .

Fig. 10 zeigt vereinfachend ein Kraftfahrzeug Kfz, mit einer Treiberschaltung Tre, die mit einem Transponder Transp (z.B. einem Schlüssel mit einer Spulenanordnung SpAn, für ein Zugangs-und/oder-Start-und/oder-Positionsbestimmungs-System des Kraftfahrzeugs) über eine Kopplung und/oder ein Feld kO per Funk kommuniziert . Nach zumindest intern bekanntem Stand der Technik soll bei

Schlüsseln, welche durch ein „Low frequency" Feld (LF) (aus einem z.B. Energie sparenden Modus) aufgeweckt werden können und/oder deren Position durch z.B. ein LF Feld bestimmt werden kann, zum Empfang eine Spulenanordnung aus drei orthogonalen Spulen vorliegen; die Spulen sind z.B. auf einer Ebene auf eine

Leiterplatte bestückt und die Anordnung erfordert eine gewisse Fläche für die Achse, welche senkrecht auf der Leiterplatte steht; unter der Leiterplatte oder in der Leiterplatte kann zudem eine Massefläche vorhanden sein, welche dieses Feld schwächt oder welches hinreichend groß um die Anordnung oder die Einzel-Spulen ausgeschnitten sein muss, so dass keine zu großen Wirbel ^¬ stromverluste entstehen. Nach zumindest intern bekanntem Stand der Technik wurden bisher z.B. entweder zwei Stabspulen, d.h. bewickelte Ferritstäbe, und eine flache Spule mit oder ohne Ferritkern liegend auf der Leiterplatte bestückt, so dass jede Spule eine der drei Hauptachsen empfängt. Oder es wurde ein Ferritkern mit drei Spulen bewickelt, welche jeweils eine der Hauptachsen (im Raum x, y, z) abdecken. Für die Achse senkrecht zur Leiterplatte wird eine Spule eher relativ großer Fläche verwendet, da diese sehr kurz ist. Bei allen Spulen wird eine durchgehende Massefläche vermieden, da diese Wirbelstromver ^¬ luste verursachen könnte. Fig. 1-9 zeigen einige mögliche Details von einigen Ausge ^¬ staltungen der Erfindung.

Fig. 1 zeigt als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Draufsicht eine Spulenanordnung SpAn (z.B. in einem Schlüssel Transp) mit einer Platine Plt (die z.B. ganz oder teilweise mit einem Schirmblech bedeckt sein kann) ,

mit (als Wirbelstromleitungskomponente) einer Massefläche auf und/oder in und/oder unter der Platine Plt, in welcher Wirbelströme I (insbesondere unter und/oder über den Spulen Spl, Sp2, Sp3) fließen können (z.B. wenn ein Transceiver Tre eines Kraftfahrzeugs Kfz ein elektrisches Feld kO aussendet) , und mit drei in einer ihnen gemeinsamen Ebene (Ebe) parallel zur einer Oberfläche der Platine Plt und unter/in/über der Platine in einem Winkel von z.B. je einhundertzwanzig Grad (120°) zueinander angeordneten Spulen Spl, Sp2, Sp3.

Gemäß Ausgestaltungen der Erfindung wird z.B. bewusst ein Wirbelstrom I in einer Fläche und/oder (Kurzschluss- ) Schleife (auf, unter, in, oder über einer Platine Plt) verursacht und Spulen (z.B. Stabspulen) Spl, Sp2, Sp3, welche in der Ebene Ebe in (in Fig. 1 gezeigten) Winkeln von 120 Grad zueinander liegen, werden so auf der Fläche O platziert, dass das induzierte Feld aus dem Wirbelstrom I (in einer Wirbelstromleitungskomponente wie z.B. Massefläche (n) und/oder Kurzschluss-Schleife (n) KUR) die Feldempfindlichkeits-Hauptachsen FE-Spl, FE-Sp2, FE-Sp3 der Spulen Spl, Sp2. Sp3 um z.B. (in Fig. 2, Fig. 3 gezeigte) Winkel von insbesondere ca. (also z.B.= +- 10 Grad) fünfunddreißig Grad (35°) aus der Ebene Ebe heraus kippt. Die Feldempfindlichkeits-Hauptachsen FE-Spl, FE-Sp2, FE-Sp3 der Spulen Spl, Sp2. Sp3 jeder einzelnen Spule liegen dann - wie bei einer o.g. zumindest intern bekannten 3D-empfindlichen Anordnung gewünscht - jeweils ca. (also z.B.= +- 10 oder 20 Grad oder genau) neunzig Grad (90°)) zueinander.

Fig. 2 deutet vereinfachend (und perspektivisch nicht unbedingt exakt) an, dass Feldempfindlichkeits-Hauptachsen FE-Spl, FE-Sp2, FE-Sp3 der Spulen Spl, Sp2. Sp3 um z.B. Winkel von insbesondere ca. fünfunddreißig Grad (35°) aus der Ebene Ebe (durch Wirbelströme I) heraus gekippt vorliegen (die räumlich fünfunddreißig Grad sind in der Projektion in Fig. 2 als andere Winkel sichtbar, darum sind die 35° jeweils mit einem Pfeil („->") vor der Zahlenangabe „35°" symbolisiert).

Fig. 3 oben verdeutlicht als perspektivische Ansicht auf die Längsseite einer Platine, wie räumlich Feldempfindlichkeits-Hauptachsen FE-Spl , FE-Sp2, FE-Sp3 der Spulen Spl, Sp2. Sp3 relativ zueinander liegen können mit Winkeln zueinander im Raum von insbesondere ca. (also z.B.= +- 10 oder +-20 Grad oder genau) neunzig Grad (90°).

Fig. 3 unten verdeutlicht als perspektivische Ansicht von oben (in Richtung auf eine Oberfläche 0 einer Platine) wie

räumlich Feldempfindlichkeits-Hauptachsen FE-Spl, FE-Sp2,

FE-Sp3 der Spulen Spl, Sp2. Sp3 relativ zueinander liegen können mit Winkeln zueinander im Raum von insbesondere ca. (also z.B.= +- 10 oder 20 Grad oder genau) neunzig Grad (90°) . Fig. 4 verdeutlicht beispielhaft als Ansicht von seitens einer Stirnseite einer Platine mögliche Lagen von Spulen Spl, Sp2 (nicht sichtbar hier weil dahinter ist Sp3) auf einer Platine Plt und parallel zu einer zu den (beiden großen bzw. flächigen) Oberflächen der Platine Plt verlaufenden Ebene Ebe. Fig. 5 zeigt beispielhaft, wie sich aus Feldempfindlichkeiten (grob vereinfachend etwa in Form von verzerrten Kugeln auf den Feldempfindlichkeits-Hauptachsen FE-Spl, FE-Sp2, FE-Sp3 der Spulen Spl, Sp2, Sp3, links oben, rechts oben, links unten) zu grob vereinfachend etwa z.B. im geometrischen Mittel einer Kugel (rechts unten) addieren können.

Also kann mit drei (oder mehr) z.B. relativ flachen, z.B. stabförmigen oder geschlitzten Spulen Spl, Sp2, Sp3 eine gesamte Feldempfindlichkeit (z.B. eines Schlüssels Transp) in allen drei Raumrichtungen x, y, z erreicht werden.

Z.B. könnte unabhängig von einer räumlichen Ausrichtung oder Haltung eines Schlüssels Transp ein Signal kO eines Kfz-seitigen Transceivers Tre etc. hinreichend gut empfangen werden, um es zu auszuwerten und/oder zum Laden zu verwenden.

Eine Ausgestaltung ist am Beispiel eines "ARA-Moduls" mit den Abmessungen 20*40mm"2 und 6.8mm langen Stabspulen und einer Massefläche in der Leiterplatte simuliert worden. Die Simulation ist durch einen Laborversuch, bei dem die Leiterplatte zudem in einer Aluminiumwanne lag, bestätigt worden.

Eine geometrische Überlagerung der Einzelempfindlichkeiten ist in Fig. 5 unten rechts dargestellt, wobei die Achse senkrecht zur Leiterplatte etwas unempfindlicher sein könnte als die anderen Achsen; dies kann vorzugsweise durch eine gewollte Konzentration der Wirbelströme unmittelbar unter/über den Spulen (z.B. mit Kurzschlusswindung (en) unterhalb/in/oberhalb der Massefläche und/oder Ausschnitte der Massefläche in diesem Bereich oder durch entsprechende Stege in der Massefläche) verbessert werden.

Feldempfindlichkeits-Hauptachsen FE-Spl, FE-Sp2, FE-Sp3 der Spulen Spl, Sp2. Sp3 können z.B. Achsen sein, entlang ungefähr (s. z.B. etwa kugelförmige Bereiche in Fig. 5) derer ausge ^¬ richtete Felder (kO) relativ gut und/oder hinreichend gut etc. empfangbar sind. Eine Feldempfindlichkeit kann z.B. ausdrücken, wie gut ein Feld (kO) empfangbar und/oder detektierbar ist und/oder wie viel Strom und/oder Spannung es in einer Spule erzeugen kann etc.

Fig. 6-8 zeigen jeweils beispielhaft, wie ein induziertes Feld generierbar ist aus Wirbelstrom I (erzeugt von z.B. kO von Tre) in (mindestens) einer Wirbelstromleitungskomponente. Eine

Wirbelstromleitungskomponente einer Spulenanordnung SpAn kann z.B. eine oder mehrere Massefläche (n) Mas und/oder Metallfläche (n) Met und/oder (zur Verstärkung eines Wirbelstroms I) eine oder mehrere (z.B. die Spulen Spl, Sp2, Sp3 z.B. jeweils einmal oder mehrmals kreuzende und/oder einmal oder mehrmals teilweise umlaufende) Kurzschluss-Schleife (n) KUR aufweisen.

Fig. 6 zeigt, dass bei einer Ausgestaltung einer Wirbelstromleitungskomponente mit mindestens einer Kurz- schluss-Schleife KUR eine Kurzschluss-Schleife KUR etwa oval sein kann,

und/oder mindestens eine Kurzschluss-Schleife KUR die Längs ^¬ achsen A-A, B-B, C-C der (z.B. stabförmigen) Spulen Spl, Sp2, Sp3 z.B. jeweils einmal (in einer Ebene näher an der Platine oder weiter weg von der Platine als die Ebene der Spulen Spl, Sp2, Sp3) kreuzen (im Bereich KrB) kann.

Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die Wirbelströme nicht oder nicht nur in der Leitplatte sondern - wie teilweise in dem Versuch schon nachgestellt - darüber oder darunter fließen . Dazu kann (z.B. im Falle eines ÄRA Moduls ) etwas in der Umgebung der Leiterplatte aus z.B. Aluminium sein.

Z.B. im Falle eines sehr flachen Schlüssels ("Card Key") können die (z.B. etwa Stab-förmigen) Spulen (anstatt auf einer Lei- ₀

terplatte) in Einfräsungen in einer Leiterplatte platziert sein (wobei dann z.B. im Gehäuse der Platine über oder unter den Spulen ein Wirbelstrom eingebracht werden kann) . Fig. 7 zeigt, dass bei einer Ausgestaltung einer Wirbelstromleitungskomponente mit mindestens einer Kurz- schluss-Schleife KUR eine Kurzschluss-Schleife KUR etwa rechteckig mit abgerundeten Kanten sein kann,

und/oder mindestens eine Kurzschluss-Schleife KUR die Längs- achsen A-A, B-B, C-C der (z.B. stabförmigen) Spulen Spl, Sp2, Sp3 z.B. jeweils einmal (in einer Ebene näher an der Platine oder weiter weg von der Platine als die Spulen Spl, Sp2, Sp3) kreuzen (im Bereich KrB) kann.

Fig. 8 zeigt, dass bei einer Ausgestaltung einer Wirbelstromleitungskomponente mit mindestens einer Kurz ^¬ schluss-Schleife KUR diese KUR die Längsachsen A-A, B-B, C-C der (z.B. stabförmigen) Spulen Spl, Sp2, Sp3 z.B. jeweils einmal (z.B. in einer Ebene zwischen der Platine und den Spulen Spl, Sp2, Sp3 oder oberhalb Spulen und Platine oder auf der den Spulen gegenüberliegenden Seite der Platine) kreuzen (in Bereichen KrB) kann,

und/oder dass (in Gegenläufigkeits-Bereichen Gegl, Geg2) eine Kurzschluss-Schleife KUR z.B. jeweils zweimal (teilweise) um (Enden der) Spulen Spl, Sp2, Sp3 herum (um einen Winkel von z.B. jeweils mehr als 150 Grad oder mehr als 180 Grad oder mehr als 270 Grad) verlaufen kann.

Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung können z.B. folgende sein:

a) Eine Spulenanordnung SpAn kann z.B. auf Masseflächen MAs und/oder über anderen Metallflächen Met stehen, ohne dass die Wirbelströme I notwendigerweise zu Verlusten gerechnet werden müssen . b) Es können z.B. drei identische und z.B. einfach aufgebaute Spulen Spl, Sp2, Sp3 verwendet werden; es muss keine Sonderlösung für die senkrechte Achse oder spezielle 3D Spule erforderlich sein .

c) Eine Spulenanordnung SpAn kann sehr niedrig ausgeführt werden (z.B. im Vergleich zu einer 3D-Spule) .

d) Eine Spulenanordnung SpAn kann weniger Spulen-Fläche erfordern, insbesondere wenn eine Massefläche Mas mit in den Empfang einbezogen wird.

e) Eine Spulenanordnung kann z.B. verwendet werden zum Start eines Kraftfahrzeugs und/oder zum Öffnen eines Kraftfahrzeugs und/oder um (mit einem Transceiver in einem Kraftfahrzeug) die Position der Spulenanordnung relativ zum Kraftfahrzeug zu bestimmen .