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DE102024001072A1 - Arrangement and method for compensating an initial magnetic field in a vehicle - Google Patents

Arrangement and method for compensating an initial magnetic field in a vehicle

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Publication number
DE102024001072A1
DE102024001072A1 DE102024001072.6A DE102024001072A DE102024001072A1 DE 102024001072 A1 DE102024001072 A1 DE 102024001072A1 DE 102024001072 A DE102024001072 A DE 102024001072A DE 102024001072 A1 DE102024001072 A1 DE 102024001072A1
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DE
Germany
Prior art keywords
seat
magnetic field
current
initial magnetic
seat structure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102024001072.6A
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German (de)
Inventor
Tobias Kut
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
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 Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
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Publication of DE102024001072A1 publication Critical patent/DE102024001072A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug mit mindestens einem Sitz, wobei der mindestens eine Sitz mindestens eine elektrisch leitfähige, metallische Sitzstruktur (1) aufweist, wobei eine Spannungsquelle, insbesondere eine Batterie (3), zur Bereitstellung eines Stroms durch die metallische Sitzstruktur (1) zur Erzeugung eines Gegenfelds zur Überlagerung des initialen Magnetfelds angeordnet ist, wobei mindestens ein Steuergerät (5.1, 5.2, 5.3) angeordnet und zur Steuerung und/oder Regelung des Stroms in Abhängigkeit von einer Stärke und/oder Verortung des initialen Magnetfelds konfiguriert ist, um das initiale Magnetfeld zumindest partiell auszulöschen.The invention relates to an arrangement for compensating an initial magnetic field in a vehicle having at least one seat, wherein the at least one seat has at least one electrically conductive, metallic seat structure (1), wherein a voltage source, in particular a battery (3), is arranged to provide a current through the metallic seat structure (1) to generate a counter field for superimposing the initial magnetic field, wherein at least one control unit (5.1, 5.2, 5.3) is arranged and configured to control and/or regulate the current as a function of a strength and/or location of the initial magnetic field in order to at least partially cancel out the initial magnetic field.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention relates to an arrangement for compensating an initial magnetic field in a vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for compensating an initial magnetic field in a vehicle according to the preamble of claim 10.

Die fortschreitende Transformation von Verbrennerfahrzeugen hin zu Elektrofahrzeugen führt für die Insassen zu erhöhten sowie ungewollten Emissionsbelastungen und somit notwendigerweise Schutzmaßnahmen bezüglich der Einwirkung von magnetischen Feldern auf exponierte Personengruppen (Kinder, passive/aktive Implantat-Träger, usw.).The ongoing transformation from combustion engine vehicles to electric vehicles leads to increased and unwanted emission loads for the occupants and thus necessary protective measures regarding the effects of magnetic fields on exposed groups of people (children, passive/active implant wearers, etc.).

In Elektrofahrzeugen sind zahlreiche Hochvolt-Komponenten (unter anderem Batterie, Inverter) untereinander oftmals mit geschirmten Hochvolt-Leitungen verbunden. Die Leitungen und die Hochvolt-Komponenten können abhängig von ihrer Anordnung in Bezug zu den Insassen und infolge stetig steigender Stromanforderungen (beim Laden und/oder Fahren) zu einer magnetischen Störquelle für die Insassen werden. Diese Emissionen können prinzipbedingt nicht vermieden, sondern nur durch Schutzmaßnahmen und/oder durch geschicktes Komponenten- und Leitungssatzpackage (unter anderem Pareto-Optimierung) minimiert werden.In electric vehicles, numerous high-voltage components (including batteries and inverters) are often interconnected with shielded high-voltage cables. Depending on their arrangement relative to the occupants and due to constantly increasing power requirements (during charging and/or driving), these cables and high-voltage components can become a source of magnetic interference for the occupants. These emissions cannot be avoided in principle; they can only be minimized through protective measures and/or clever component and wiring harness packaging (including Pareto optimization).

Die genannten Maßnahmen können jedoch zu erheblichen Bauraum- und Gewichtsnachteilen sowie zu komplexen und teuren Sonderlösungen aufgrund der multikriteriellen Optimierung (Pareto) führen.However, the measures mentioned can lead to significant space and weight disadvantages as well as to complex and expensive special solutions due to multi-criteria optimization (Pareto).

Sämtliche bekannten Elektrofahrzeugarchitekturen reduzieren die gesteigerte Magnetfeldemissionsbelastung entweder über erforderliche Schutzmaßnahmen, wie Schirmbleche, Lacke, Beschichtungen oder durch eine erhöhte räumliche Trennung (Magnetfeldabnahme proportional zum Abstand zwischen Quelle und Senke) zwischen Störquelle und Innenraum (Senke).All known electric vehicle architectures reduce the increased magnetic field emission load either through necessary protective measures such as shielding plates, paints, coatings or through increased spatial separation (magnetic field decrease proportional to the distance between source and sink) between the interference source and the interior (sink).

DE 2 120 159 B2 beschreibt eine Anordnung zur Kompensation von durch das Erdfeld hervor gerufenen magnetischen Eigenfeldern auf Fahrzeuge unter Einsatz von Messsonden zum Erfassen des Erdfeldes und Mitteln zur Kompensation der Fahrzeug-Eigenfelder in Abhängigkeit von der Lage und Lageänderung des Fahrzeuges im Erdfeld, wobei ein Differenzierglied vorgesehen ist, durch das Änderungen elektrischer Steuergrößen für die in Kompensationswicklungen fließenden Ströme zur Kompensation der induzierten Felder erfasst und auf elektrisch gut leitende Teile umfassende Kompensationswicklungen derart verstärkt gegeben werden, dass die in diesen Teilen erzeugten Wirbelströme hinsichtlich ihrer Magnetfelder kompensiert werden, wobei das Differenzierglied von einer elektrischen Steuergröße gespeist ist, die der Erdfeldänderung proportional ist. DE 2 120 159 B2 describes an arrangement for compensating for magnetic fields induced by the earth's field on vehicles using measuring probes for detecting the earth's field and means for compensating the vehicle's own fields as a function of the position and change in position of the vehicle in the earth's field, wherein a differentiating element is provided by which changes in electrical control variables for the currents flowing in compensation windings for compensating the induced fields are detected and amplified to compensation windings comprising electrically highly conductive parts in such a way that the eddy currents generated in these parts are compensated with regard to their magnetic fields, wherein the differentiating element is fed by an electrical control variable which is proportional to the change in the earth's field.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Anordnung sowie ein neuartiges Verfahren zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug anzugeben.The invention is based on the object of providing a novel arrangement and a novel method for compensating an initial magnetic field in a vehicle.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10.The object is achieved according to the invention by an arrangement for compensating an initial magnetic field in a vehicle having the features of claim 1 and by a method for compensating an initial magnetic field in a vehicle having the features of claim 10.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Es wird eine Anordnung zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug mit mindestens einem Sitz, insbesondere mehreren Sitzen, vorgeschlagen. Erfindungsgemäß weist der mindestens eine Sitz mindestens eine elektrisch leitfähige, metallische Sitzstruktur auf, wobei eine Spannungsquelle, insbesondere eine Batterie, zur Bereitstellung eines Stroms durch die metallische Sitzstruktur zur Erzeugung eines Gegenfelds zur Überlagerung des initialen Magnetfelds angeordnet ist. Ferner ist mindestens ein Steuergerät angeordnet und zur Steuerung und/oder Regelung des Stroms in Abhängigkeit von einer Stärke und/oder Verortung des initialen Magnetfelds konfiguriert, um das initiale Magnetfeld zumindest partiell auszulöschen.An arrangement for compensating an initial magnetic field in a vehicle having at least one seat, in particular a plurality of seats, is proposed. According to the invention, the at least one seat has at least one electrically conductive, metallic seat structure, wherein a voltage source, in particular a battery, is arranged to provide a current through the metallic seat structure to generate a counter-field for superimposing the initial magnetic field. Furthermore, at least one control unit is arranged and configured to control and/or regulate the current as a function of the strength and/or location of the initial magnetic field in order to at least partially cancel the initial magnetic field.

In einer Ausführungsform weist die metallische Sitzstruktur mindestens eine Magnetfeldantenne und/oder mindestens eine Sitzmatte und/oder mindestens eine Sitzheizung auf, durch die der Strom zur Erzeugung des Gegenfeldes fließen kann.In one embodiment, the metallic seat structure has at least one magnetic field antenna and/or at least one seat mat and/or at least one seat heater through which the current for generating the opposing field can flow.

In einer Ausführungsform ist mindestens ein Sensor zur Erkennung der Belegung mindestens eines Sitzes mit einer Person vorgesehen, wobei das mindestens eine Steuergerät dazu konfiguriert ist, einen Stromfluss nur durch die jeweilige Sitzstruktur mindestens eines mit einer Person belegten Sitzes zu veranlassen, um die dort sitzende Person vor einem zu starken Magnetfeld zu schützen. Für nicht belegte Sitze ist dies hingegen nicht erforderlich.In one embodiment, at least one sensor is provided to detect the occupancy of at least one seat by a person, wherein the at least one control unit is configured to initiate a current flow only through the respective seat structure of at least one seat occupied by a person in order to protect the person sitting there from an excessively strong magnetic field. However, this is not necessary for unoccupied seats.

In einer Ausführungsform ist der mindestens eine Sensor als ein Sitzsensor (beispielsweise ein Sitzbelegungssensor und/oder Gewichtssensor) und/oder als ein Gurtsensor zur Detektion eines angelegten Sicherheitsgurtes ausgebildet.In one embodiment, the at least one sensor is designed as a seat sensor (for example a seat occupancy sensor and/or weight sensor) and/or as a belt sensor for detecting a fastened seat belt.

In einer Ausführungsform ist das Steuergerät dazu konfiguriert, die Erzeugung des Gegenfeldes durch die Sitzstruktur des mindestens einen Sitzes zu beenden, wenn kein Strom aus der Spannungsquelle entnommen wird oder der jeweilige Sitz nicht mehr belegt ist. Das Steuergerät kann dies beispielsweise selbst oder durch Kommunikation mit weiteren Steuergeräten erkennen.In one embodiment, the control unit is configured to stop the generation of the opposing field by the seat structure of at least one seat when no current is drawn from the voltage source or the respective seat is no longer occupied. The control unit can detect this, for example, itself or through communication with other control units.

In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Steuergerät dazu konfiguriert zu ermitteln, wieviel Strom aus der Spannungsquelle aktuell abgerufen wird, beispielsweise zum Antrieb des Fahrzeugs, anhand der Höhe des abgerufenen Stroms auf die Stärke des initialen Magnetfelds zu schließen, anhand dessen zu bestimmen, wie stark das Gegenfeld sein muss, um das initiale Magnetfeld für die auf dem jeweiligen Sitz sitzende Person zumindest weitgehend oder annähernd auszulöschen, und den dafür benötigten Strom in der Sitzstruktur einzustellen.In one embodiment, the at least one control unit is configured to determine how much current is currently being drawn from the voltage source, for example to drive the vehicle, to use the level of the drawn current to infer the strength of the initial magnetic field, to use this to determine how strong the opposing field must be in order to at least largely or approximately cancel out the initial magnetic field for the person sitting on the respective seat, and to set the current required for this in the seat structure.

In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Steuergerät dazu konfiguriert, zyklisch zu ermitteln, ob und in welcher Höhe weiterhin Strom aus der Spannungsquelle abgerufen wird und den Strom durch die Sitzstruktur dementsprechend zu regeln.In one embodiment, the at least one control unit is configured to cyclically determine whether and to what extent current is still being drawn from the voltage source and to regulate the current through the seat structure accordingly.

In einer Ausführungsform weist die Spannungsquelle Schütze und Sicherungselemente auf, die zur Bereitstellung des Stroms durch die metallische Sitzstruktur konfiguriert sind.In one embodiment, the voltage source includes contactors and fuse elements configured to provide the current through the metallic seat structure.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer als Batterie (beispielsweise einer Hochvoltbatterie und/oder einer Niedervoltbatterie) ausgebildeten Spannungsquelle vorgeschlagen, wobei das Fahrzeug ferner eine Anordnung zur Kompensation eines initialen Magnetfelds wie oben beschrieben aufweist.According to one aspect of the present invention, a vehicle with an electric drive and a voltage source designed as a battery (for example a high-voltage battery and/or a low-voltage battery) is proposed, wherein the vehicle further comprises an arrangement for compensating an initial magnetic field as described above.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug mit mindestens einem Sitz, insbesondere mehreren Sitzen, vorgeschlagen. Der mindestens eine Sitz weist mindestens eine elektrisch leitfähige, metallische Sitzstruktur auf, wobei aus einer Spannungsquelle, insbesondere einer Batterie, ein Strom durch die metallische Sitzstruktur bereitgestellt wird, um ein Gegenfeld zur Überlagerung des initialen Magnetfelds zu erzeugen, wobei der Strom in Abhängigkeit von einer Stärke und/oder Verortung des initialen Magnetfelds gesteuert und/oder geregelt wird, um das initiale Magnetfeld zumindest partiell auszulöschen.According to one aspect of the present invention, a method for compensating an initial magnetic field in a vehicle having at least one seat, in particular a plurality of seats, is proposed. The at least one seat has at least one electrically conductive, metallic seat structure, wherein a current is provided from a voltage source, in particular a battery, through the metallic seat structure in order to generate a counter-field for superimposing the initial magnetic field. The current is controlled and/or regulated as a function of the strength and/or location of the initial magnetic field in order to at least partially cancel the initial magnetic field.

Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung kann mittels mindestens eines Sitzbelegungssensors und/oder Gewichtssensors und/oder einer Gurterkennung an mindestens einem Sitz, insbesondere mehreren oder allen Sitzen eines Fahrzeugs, insbesondere mit einem elektrischen Antrieb, detektiert werden, ob der zugeordnete Sitz belegt ist.According to the solution according to the invention, it can be detected by means of at least one seat occupancy sensor and/or weight sensor and/or a belt detection on at least one seat, in particular several or all seats of a vehicle, in particular with an electric drive, whether the assigned seat is occupied.

Mittels einer Magnetfeldantenne kann ein Gegenfeld in Korrelation zu einem initialen Magnetfeld, das beispielsweise durch eine Batterie oder eine Leitungsführung verursacht ist, erzeugt werden, um sich mit diesem zu überlagern und es nach Möglichkeit zumindest partiell auszulöschen.By means of a magnetic field antenna, a counter field can be generated in correlation to an initial magnetic field, which is caused, for example, by a battery or a cable, in order to overlap with it and, if possible, at least partially cancel it out.

Dabei wird insbesondere ein in Amplitude und Verortung geeignetes Gegenfeld erzeugt. Auf diese Weise können durch elektrische Komponenten verursachte initiale Magnetfelder für die mit Personen belegten Sitzpositionen minimiert und/oder eliminiert werden. Die Optimierung der Magnetfeldkompensation kann in Abhängigkeit von Fahrzeugrandbedingungen (beispielsweise Länderspezifika, Stromstärke, Bauraum, usw.) erfolgen.In particular, a counter-field with a suitable amplitude and location is generated. This allows initial magnetic fields caused by electrical components to be minimized and/or eliminated for the seat positions occupied by people. Magnetic field compensation can be optimized depending on vehicle constraints (e.g., country-specific requirements, current strength, installation space, etc.).

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Maßnahme zur Vermeidung von gesteigerten Magnetfeldemissionsbelastungen für Innenraumpassagiere mithilfe einer Gegenfelderzeugung zur Magnetfeldkompensation vor.The present invention proposes a measure for avoiding increased magnetic field emission loads for interior passengers by means of counter-field generation for magnetic field compensation.

Hiermit wird eine hochintegrierte sowie kosten- und bauraumoptimierte Lösung erzielt.This results in a highly integrated, cost- and space-optimized solution.

Die Lösung besteht darin, dass die prinzipbedingten Magnetfelder durch ein eigens erzeugtes Gegenmagnetfeld kompensiert werden. Die benötigte minimale Energiemenge kann direkt aus der Hochvolt-Batterie entnommen werden.The solution involves compensating for the inherent magnetic fields with a specially generated counter-magnetic field. The required minimum amount of energy can be drawn directly from the high-voltage battery.

Zuerst wird über die vorhandenen Sitz- und/oder Gewichtssensoren (unter anderem für die Gurtwarnung) detektiert, ob ein Sitz durch eine Person besetzt ist oder nicht. Für den entsprechenden Sitz wird nun unter Zuhilfenahme einer (metallischen) Rohbaukarosserie, einer vorhanden (metallischen) Sitzstrukturen und/oder einer ebenfalls oftmals serienmäßig verbauten Sitzheizung mit Drähten oder gar dünnen (metallisierten) Flächen ein Gegenmagnetfeld erzeugt. Durch diese Strukturen kann eine Magnetfeldantenne designt werden, sodass keine zusätzlichen Komponenten implementiert werden müssen. Bei dem metallischen Material kann es sich um einen magnetisch kompatiblen Werkstoff handeln, beispielsweise Stahl, Eisen oder derartige Legierungen zusammen mit Kobalt, Nickel und/oder Kupfer, Messing.First, the existing seat and/or weight sensors (for the seat belt warning, among other things) detect whether a seat is occupied or not. A counter magnetic field is then generated for the corresponding seat using a (metallic) body shell, an existing (metallic) seat structure, and/or a seat heater (also often fitted as standard) with wires or even thin (metallized) surfaces. These structures can be used to design a magnetic field antenna, eliminating the need for additional components. The metallic material can be a magnetically compatible material, such as steel, iron, or similar alloys together with cobalt, nickel, and/or copper, or brass.

Die vorhandenen Strukturen (Rohbau, Sitzträger, Heizdrähte) werden als Gegenmagnetfeldantenne in Korrelation zum Erzeugerfeld angepasst und hinsichtlich der Fahrzeugrandbedingungen (unter anderem Länderspezifika, Stromstärke, Bauraum, usw.) optimiert. Hierfür können vorhergehende Magnetfeldsimulationen durchgeführt werden. Mit diesen Ergebnissen können die Amplitude sowie die exakte Verortung und das Antennendesign insgesamt aufeinander abgestimmt werden. Die Ansteuerung und gegebenenfalls Regelung kann beispielsweise über vorhandene Sitzsteuergeräte (für Heizung, Lüftung und/oder Massage) erfolgen.The existing structures (body shell, seat supports, heating wires) are adapted as a counter magnetic field antenna in correlation to the generating field and with regard to the vehicle boundary conditions (including country-specific requirements, current strength, installation space, etc.). For this purpose, preliminary magnetic field simulations can be performed. These results can be used to coordinate the amplitude, precise positioning, and overall antenna design. Control and, if necessary, regulation can be achieved, for example, via existing seat control units (for heating, ventilation, and/or massage).

Mit dieser beschriebenen Gegenmagnetfelderzeugung kann das resultierende Gesamtmagnetfeld an der von Personen besetzten Sitzposition minimiert und/oder eliminiert werden.With this described counter magnetic field generation, the resulting total magnetic field at the seat position occupied by people can be minimized and/or eliminated.

Durch die minimierten und/oder eliminierten Magnetfelder können anderweitige Maßnahmen (beispielsweise Schirmbleche, Folien, Lacke, usw.) zum Schutz der Fahrzeuginnensassen reduziert werden. Hieraus resultieren zusätzliche Bauraum- und Kosteneinsparungen für zukünftige Fahrzeugarchitekturen. Des Weiteren ermöglichen sie weitere hochintegrierte Ansätze von Hochvolt-Batterien in Fahrzeugen, wenn entsprechende Magnetfeldkompensationsstrukturen berücksichtigt werden.By minimizing and/or eliminating magnetic fields, other measures (e.g., shielding plates, foils, paints, etc.) for protecting vehicle occupants can be reduced. This results in additional space and cost savings for future vehicle architectures. Furthermore, they enable further highly integrated approaches for high-voltage batteries in vehicles if appropriate magnetic field compensation structures are considered.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer Sitzstruktur eines Fahrzeugs, und
  • 2 schematische Ansichten beispielhafter Magnetfeldantennen.
Showing:
  • 1 a schematic view of a seat structure of a vehicle, and
  • 2 schematic views of exemplary magnetic field antennas.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in all figures.

1 ist eine schematische Ansicht einer Sitzstruktur 1 eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb. In dem Fahrzeug werden prinzipbedingt durch Hochvolt-Komponenten (unter anderem Batterie 3, Inverter) und Hochvolt-Leitungen initiale Magnetfelder erzeugt. 1 is a schematic view of a seat structure 1 of a vehicle, in particular a vehicle with an electric drive. In the vehicle, initial magnetic fields are generated by high-voltage components (including battery 3, inverter) and high-voltage lines.

An der Sitzstruktur 1 kann ein Sitzsensor 2 angeordnet sein.A seat sensor 2 can be arranged on the seat structure 1.

Zur Erzeugung eines magnetischen Gegenfelds werden metallische Sitzstrukturen 1 oder metallische Sitzmatten, beispielsweise eine Sitzheizung, mit Metalldrähten verwendet, die an eine Spannungsquelle, insbesondere eine Batterie 3 angeschlossen werden, beispielsweise eine Hochvolt-Batterie oder eine Niedervolt-Batterie mit beispielsweise 12V oder 48V, die über Zuleitungen 4 an die Sitzstruktur 1 angeschlossen ist. Die Erzeugung des Gegenfelds wird durch ein Steuergerät 5.1, 5.2, 5.3 gesteuert, beispielsweise ein Sitzheizungssteuergerät 5.1 oder ein Batterie-Steuergerät 5.3. Hierbei wird in Abhängigkeit von dem initialen Magnetfeld ein Stromfluss durch die Sitzstruktur 1 eingestellt. Dieser Stromfluss erzeugt durch die geometrische Sitzstruktur 1 ein Gegenfeld, dass sich mit dem initialen Magnetfeld überlagert und dieses möglichst zumindest annähernd auslöscht. Die beteiligten Steuergeräte 5.1 bis 5.3 können hierzu miteinander über ein Bussystem 6 kommunizieren, beispielsweise über CAN, LIN, usw. Zum Ein- und Ausschalten des Stromflusses für die Gegenfelderzeugung können (beispielsweise in oder an der Spannungsquelle 3) vorhandene Schütze und Sicherungselemente 7 verwendet werden.To generate a magnetic counterfield, metallic seat structures 1 or metallic seat mats, for example a seat heater, are used with metal wires that are connected to a voltage source, in particular a battery 3, for example a high-voltage battery or a low-voltage battery with, for example, 12V or 48V, which is connected to the seat structure 1 via supply lines 4. The generation of the counterfield is controlled by a control unit 5.1, 5.2, 5.3, for example a seat heater control unit 5.1 or a battery control unit 5.3. In this case, a current flow through the seat structure 1 is set depending on the initial magnetic field. This current flow generates a counterfield through the geometric seat structure 1 that overlaps with the initial magnetic field and, if possible, at least approximately cancels it out. For this purpose, the control units 5.1 to 5.3 involved can communicate with each other via a bus system 6, for example via CAN, LIN, etc. Existing contactors and fuse elements 7 (for example in or on the voltage source 3) can be used to switch the current flow for the counter field generation on and off.

Zur Initialisierung der Gegenfelderzeugung kann über einen jeweiligen, in einem Sitz, mehreren oder allen Sitzen des Fahrzeugs angeordneten Sitzsensor 2 (optional kombiniert mit der Detektion eines angelegten Sicherheitsgurtes) über mindestens ein dem Sitzsensor 2 zugeordnetes Steuergerät 5.2 abgefragt werden, ob die zugeordnete Sitzposition belegt ist. Nur in diesem Fall muss ein Gegenfeld zum Schutz der Personen erzeugt werden.To initialize the generation of the opposing field, a seat sensor 2 located in one, several, or all seats of the vehicle (optionally combined with the detection of a fastened seat belt) can be used to query whether the assigned seat position is occupied via at least one control unit 5.2 assigned to the seat sensor 2. Only in this case must an opposing field be generated to protect the occupants.

Anschließend können die beteiligten Steuergeräte 5.1, 5.2, 5.3 durch Kommunikation untereinander ermitteln, wieviel Strom aus der Batterie 3 zum gegenwärtigen Zeitpunkt abgerufen wird. Anhand der Höhe des abgerufenen Stroms kann auf die Stärke des initialen Magnetfelds geschlossen und somit bestimmt werden, wie stark das Gegenfeld sein muss und wieviel Strom dafür benötigt wird.The participating control units 5.1, 5.2, and 5.3 can then communicate with each other to determine how much current is currently being drawn from battery 3. Based on the level of the drawn current, the strength of the initial magnetic field can be determined, thus determining how strong the opposing field must be and how much current is required.

Anschließend erfolgt eine Freischaltung der Schütz- und Sicherungselemente 7 für einen Stromfluss durch die mindestens eine Sitzstruktur 1 durch das Batteriesteuergerät 5.3.Subsequently, the contactor and fuse elements 7 are released for a current flow through the at least one seat structure 1 by the battery control unit 5.3.

Hierdurch wird ein magnetisches Gegenfeld für den jeweiligen Sitzplatz induziert, das das initiale Magnetfeld überlagert und nach Möglichkeit zumindest weitgehend oder annähernd auslöscht.This induces a counter magnetic field for the respective seat, which overlays the initial magnetic field and, if possible, at least largely or almost completely cancels it out.

Es kann zyklisch eine Abfrage der Steuergeräte 5.1, 5.2, 5.3 untereinander stattfinden, um zu ermitteln, ob und in welcher Höhe weiterhin Strom abgerufen wird. Dementsprechend kann eine Nachregelung des Stromflusses innerhalb der Sitzstruktur 1 in Abhängigkeit von den Batterieströmen erfolgen.Control units 5.1, 5.2, and 5.3 can cyclically query each other to determine whether and to what extent power is still being drawn. Accordingly, the current flow within seat structure 1 can be adjusted depending on the battery currents.

Wenn das Batteriesystem inaktiv ist und/oder der Sitzsensor 2 detektiert, dass die zugeordnete Sitzposition nicht mehr belegt ist, dann können die Schütz- und Sicherungselemente 7 geöffnet werden, um die Erzeugung des Gegenfeldes zu beenden.If the battery system is inactive and/or the seat sensor 2 detects that the assigned seat position is no longer occupied, the contactor and fuse elements 7 can be opened to stop the generation of the opposing field.

2 ist zeigt beispielhafte schematische Ansichten von Magnetfeldantennen 8. 2 shows exemplary schematic views of magnetic field antennas 8.

Magnetfeldantennen 8 sind bezüglich ihrer geometrischen Auslegung recht einfach zu realisierende Antennenstrukturen. Sie bestehen im Prinzip aus einer oder mehreren sogenannten Magnetfeldschleifen (Loop), die untereinander verbunden sind und über Zuleitungen 4 mit der Batterie 3 verbunden sind. Die jeweilige Schleifenfläche generiert in Abhängigkeit von einem durchfließenden Strom ein magnetisches Gegenfeld, welches auf das initiale Magnetfeld abgestimmt wird. Diese Abstimmung kann im Rahmen einer konstruktiven Auslegung in der Vorentwicklung des Fahrzeugs erfolgen, das heißt die Strukturen des Initialfeldes (unter anderem Größe, Position, Fläche) werden herausgemessen (Modulaufbau, Zellverbinder, Hin- und Rückleiterstromschienen usw.) und auf die Gegenfeldantenne übertragen. Eine oder mehrere solcher Magnetfeldantennen 8 können innerhalb der Sitzstruktur 1 implementiert sein.Magnetic field antennas 8 are antenna structures that are quite simple to implement in terms of their geometric design. They essentially consist of one or more so-called magnetic field loops that are interconnected and connected to the battery 3 via supply lines 4. Depending on the current flowing through them, the respective loop surface generates a counter magnetic field that is tuned to the initial magnetic field. This tuning can be performed as part of a structural design during the pre-development of the vehicle, i.e., the structures of the initial field (including size, position, area) are measured (module structure, cell connectors, forward and return conductor busbars, etc.) and transferred to the counter field antenna. One or more such magnetic field antennas 8 can be implemented within the seat structure 1.

Die hierin in Bezug auf eine Anordnung zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug beschriebenen Merkmale und deren Vorteile können sich ebenso auf ein hierin beschriebenes Fahrzeug und Verfahren beziehen und umgekehrt.The features and advantages described herein with respect to an arrangement for compensating an initial magnetic field in a vehicle may also relate to a vehicle and method described herein and vice versa.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
SitzstrukturSeat structure
22
SitzsensorSeat sensor
33
Batteriebattery
44
Zuleitungsupply line
5.15.1
Steuergerät, SitzheizungssteuergerätControl unit, seat heating control unit
5.25.2
Steuergerätcontrol unit
5.35.3
Steuergerät, Batterie-SteuergerätControl unit, battery control unit
66
Bussystembus system
77
Schütze und SicherungselementeContactors and fuse elements
88
Magnetfeldantennemagnetic field antenna

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 2 120 159 B2 [0006]DE 2 120 159 B2 [0006]

Claims (10)

Anordnung zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug mit mindestens einem Sitz, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sitz mindestens eine elektrisch leitfähige, metallische Sitzstruktur (1) aufweist, wobei eine Spannungsquelle, insbesondere eine Batterie (3), zur Bereitstellung eines Stroms durch die metallische Sitzstruktur (1) zur Erzeugung eines Gegenfelds zur Überlagerung des initialen Magnetfelds angeordnet ist, wobei mindestens ein Steuergerät (5.1, 5.2, 5.3) angeordnet und zur Steuerung und/oder Regelung des Stroms in Abhängigkeit von einer Stärke und/oder Verortung des initialen Magnetfelds konfiguriert ist, um das initiale Magnetfeld zumindest partiell auszulöschen.Arrangement for compensating an initial magnetic field in a vehicle with at least one seat, characterized in that the at least one seat has at least one electrically conductive, metallic seat structure (1), wherein a voltage source, in particular a battery (3), is arranged to provide a current through the metallic seat structure (1) to generate a counter field for superimposing the initial magnetic field, wherein at least one control unit (5.1, 5.2, 5.3) is arranged and configured to control and/or regulate the current as a function of a strength and/or location of the initial magnetic field in order to at least partially cancel out the initial magnetic field. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Sitzstruktur (1) mindestens eine Magnetfeldantenne (8) und/oder mindestens eine Sitzmatte und/oder mindestens eine Sitzheizung aufweist.Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the metallic seat structure (1) has at least one magnetic field antenna (8) and/or at least one seat mat and/or at least one seat heater. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor zur Erkennung der Belegung mindestens eines Sitzes mit einer Person, wobei das Steuergerät (5.1, 5.2, 5.3) dazu konfiguriert ist, einen Stromfluss nur durch die jeweilige Sitzstruktur (1) mindestens eines mit einer Person belegten Sitzes zu veranlassen.Arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized by at least one sensor for detecting the occupancy of at least one seat by a person, wherein the control device (5.1, 5.2, 5.3) is configured to cause a current flow only through the respective seat structure (1) of at least one seat occupied by a person. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor als ein Sitzsensor (2) und/oder als ein Gurtsensor zur Detektion eines angelegten Sicherheitsgurtes ausgebildet ist.Arrangement according to Claim 1 , characterized in that the at least one sensor is designed as a seat sensor (2) and/or as a belt sensor for detecting a fastened seat belt. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (5.1, 5.2, 5.3) dazu konfiguriert ist, die Erzeugung des Gegenfeldes durch die Sitzstruktur (1) des mindestens einen Sitzes zu beenden, wenn kein Strom aus der Spannungsquelle entnommen wird oder der jeweilige Sitz nicht mehr belegt ist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (5.1, 5.2, 5.3) is configured to terminate the generation of the opposing field by the seat structure (1) of the at least one seat when no current is drawn from the voltage source or the respective seat is no longer occupied. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Steuergerät (5.1, 5.2, 5.3) dazu konfiguriert ist, zu ermitteln, wieviel Strom aus der Spannungsquelle aktuell abgerufen wird, anhand der Höhe des abgerufenen Stroms auf die Stärke des initialen Magnetfelds zu schließen, anhand dessen zu bestimmen, wie stark das Gegenfeld sein muss und den dafür benötigten Strom in der Sitzstruktur (1) einzustellen.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one control device (5.1, 5.2, 5.3) is configured to determine how much current is currently being drawn from the voltage source, to use the level of the drawn current to deduce the strength of the initial magnetic field, to determine how strong the opposing field must be and to set the current required for this in the seat structure (1). Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Steuergerät (5.1, 5.2, 5.3) dazu konfiguriert ist, zyklisch zu ermitteln, ob und in welcher Höhe weiterhin Strom aus der Spannungsquelle abgerufen wird und den Strom durch die Sitzstruktur (1) dementsprechend zu regeln.Arrangement according to Claim 6 , characterized in that the at least one control device (5.1, 5.2, 5.3) is configured to cyclically determine whether and to what extent current is still being drawn from the voltage source and to regulate the current through the seat structure (1) accordingly. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsquelle Schütze und Sicherungselemente (7) aufweist, die zur Bereitstellung des Stroms durch die metallische Sitzstruktur (1) konfiguriert sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the voltage source comprises contactors and fuse elements (7) configured to provide the current through the metallic seat structure (1). Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb und einer als Batterie (3) ausgebildeten Spannungsquelle, gekennzeichnet durch eine Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle with an electric drive and a voltage source designed as a battery (3), characterized by an arrangement according to one of the preceding claims. Verfahren zur Kompensation eines initialen Magnetfelds in einem Fahrzeug mit mindestens einem Sitz, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sitz mindestens eine elektrisch leitfähige, metallische Sitzstruktur (1) aufweist, wobei aus einer Spannungsquelle, insbesondere einer Batterie (3), ein Strom durch die metallische Sitzstruktur (1) bereitgestellt wird, um ein Gegenfeld zur Überlagerung des initialen Magnetfelds zu erzeugen, wobei der Strom in Abhängigkeit von einer Stärke und/oder Verortung des initialen Magnetfelds gesteuert und/oder geregelt wird, um das initiale Magnetfeld zumindest partiell auszulöschen.Method for compensating an initial magnetic field in a vehicle with at least one seat, characterized in that the at least one seat has at least one electrically conductive, metallic seat structure (1), wherein a current is provided from a voltage source, in particular a battery (3), through the metallic seat structure (1) in order to generate a counter field for superimposing the initial magnetic field, wherein the current is controlled and/or regulated as a function of a strength and/or location of the initial magnetic field in order to at least partially cancel out the initial magnetic field.
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