Energieautarke Sensorik im Kraftfahrzeug gespeist aus einem elektromagnetischen Vibrationswandler

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Energieautarke Sensorik im Kraftfahrzeug gespeist aus einem elektromagnetischen Vibrationswandler

Spreemann, Dirk / Becker, Philipp

Die Optimierungsschritte zur Auslegung eines induktiven Vibrationswandlers, der im Kraftfahrzeug installiert ist und im Fahrbetrieb aus den Motorvibrationen die Versorgungsspannung für drahtlos arbeitende Sensoren (z.B. Monitoring der Fahrzeugfunktionen) gewinnt, werden beschrieben. Dabei wird die Optimierung von Konstruktionsparametern auf Basis von Simulationsrechnungen durchgeführt. Die spezielle Aufgabe besteht im vorliegenden Fall darin, die Komponenten des inneren Aufbaus des Generators, der im wesentlichen aus Permanentmagnet, Induktionsspule sowie Elektronik zur Gleichrichtung und Pegelanpassung der erzeugten Wechselspannungen besteht, im Hinblick auf die abgegebene Spannung zu optimieren. Der zugrunde liegende Workflow beinhaltet die Berechnung des magnetischen Flusses, der von dem mechanischen Schwinger (semi-analytisches Elementarstrom-Modell oder FEM-Modell) ausgeht, den mathematisch/physikalischen Formalismus zur Beschreibung des Kopplungseffektes sowie das P-SPICE-Modell einer Gleichrichterschaltung. Diese besteht aus einer Kombination von NMOS/PMOS-Transistoren, welche sich durch vernachlässigbare Verluste auszeichnet. Simulationsergebnisse und Messergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung.