TY - THES A1 - Sanftl, Benedikt T1 - Kommunikationssystem für induktiv gekoppelte Leistungsübertragungssysteme T1 - Communication system for inductive power transfer systems N2 - Im Zuge der voranschreitenden drahtlosen Vernetzung von Systemen wie auch von Systemkomponenten im Bereich der Consumer-Elektronik als auch der Industrie wird die Leistungsversorgung von beweglichen Komponenten immer wichtiger. Die meisten dieser Komponenten sind batteriebetrieben und mit ihrer steigenden Anzahl erhöht sich auch die Nachfrage nach Konzepten für ihre kontaktlose Versorgung mit Energie. Dabei hat sich vor allem die induktive Leistungsübertragung (engl. inductive power transfer (IPT)) als leistungsstarke und weitverbreitete Technologie etabliert. Durch die magnetische Kopplung zweier in geringem Abstand angeordneter Spulen wird kontaktlos, aber höchst effizient Leistung übertragen. Zusätzlich zur Leistung sollen aber auch Informationen bzw. Steuerungsbefehle zwischen der stationären Ladestation und den mobilen Verbrauchern ausgetauscht werden. Lässt sich über die magnetisch gekoppelten Spulen bereits eine Wechselstromleistung in Form von HF-Signalen übertragen, muss dies auch für modulierte HF-Signale zur Informationsübertragung möglich sein. Diese Arbeit stellt ein Konzept vor, das ein Leistungsübertragungssystem mit induktiv gekoppeltem Spulenpaar um ein Kommunikationsmodul zur bidirektionalen, robusten Übertragung von digitalen Informationen erweitert. Zunächst werden in dieser Arbeit die Rahmenbedingungen der IPT und die Anforderungen an die Nachrichtenübertragung für ein kombiniertes Daten- und Leistungsübertragungssystem vorgestellt. Hierzu wird unter Nutzung ein und derselben Koppelspulen ein durch Frequenzmultiplexverfahren vom Leistungskanal getrennter Übertragungskanal realisiert. Über diesen Kanal lässt sich die induktive Datenübertragung realisieren. Ein weiterer Teil der Untersuchungen stellt dar, wie einzelne Nachrichtenpakete optimal an die Kanalverhältnisse angepasst und damit unter verbesserten Bedingungen übertragen werden können. Dabei kommen moderne Modulationsverfahren zum Einsatz, deren Grundlagen ebenfalls in dieser Arbeit erläutert werden. Ab- schließend wird die Technologie mit Hilfe eines Prototypen demonstriert und daran messtechnisch die Performanz des Systems belegt. Abgerundet wird die Arbeit mit einer Diskussion der Messergebnisse und einem Vergleich mit dem aktuellen Stand der Technik. Hierdurch kann die Frage beantwortet werden, ob die Technologie unter industriellen Betriebsbedingungen einsetzbar ist. N2 - In the trend of increasing wireless interconnection of systems (as well as system components) in consumer electronics and industry, the power supply of movable components is becoming more and more critical. Most of these components are battery-powered, and with their increasing number, the demand for contactless energy transfer is on the rise. In particular, inductive power transfer (IPT) has established itself as a powerful and widespread technology. The magnetic coupling of two coils arranged at a small distance enables contactless but highly efficient power transmission. In addition to power, it is intended to exchange information and control commands between the stationary charging station and mobile consumers. If AC power can already be transmitted in the form of RF signals via the magnetically coupled coils, it must also be feasible for modulated RF signals to transmit information. This dissertation presents a concept that extends an inductively coupled power transmission system with a communication module for bidirectional, robust transmission of digital information. Initially, this thesis presents the fundamental constraints of IPT and the requirements for communication in a combined data and power transmission system. Using frequency division multiplexing, a transmission channel separated from the power channel can be realized in the same coupled coils. Through this channel, inductive data transmission can be realized. An additional part of the research is how individual message packets can be optimally adapted to the channel conditions and thus transmitted under improved conditions. For this purpose, modern modulation techniques are used, the basics of which are explained in this paper. Subsequently, the technology is demonstrated with a prototype, and its performance is verified. The work is concluded with a discussion of the measurement results, and comparing them to the current state of the art. The question of whether this technology can be used under industrial operating conditions is addressed. KW - Induktive Leistungsübertragung KW - Kommunikation KW - Systemdesign KW - Inductive power transfer KW - Communication KW - System design KW - Drahtlose Energieübertragung KW - Kommunikationstechnik KW - Frequenzmultiplex KW - Prototyp Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52180 ER -