CN103081275B - 用于无接触电力传输的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在交通工具的客舱中在第一交通工具部件与至少一个收集器（10）之间进行感应无接触电力传输的系统，至少一个收集器（10）可以相对于第一交通工具部件可变地放置，该系统包括初级绕组（P1-PN），初级绕组（P1-PN）可以与第二交通工具部件（8）或收集器（10）上的次级绕组（S1,S2）形成换能器。取决于交通工具的操作模式切换，禁止收集器（10）的操作，其中该收集器（10）被带入交通工具中以提供用于操作外部清洁或维修装置的电力。由于现有的无接触电力和数据传输系统的功能的扩展，该系统是特别成本高效且灵活的，并且此外具有非常轻量的设计。

Description

用于无接触电力传输的系统

对相关申请的引用

本申请要求2010年9月1日提交的德国专利申请第102010036061.9号和2010年9月1日提交的美国临时专利申请第61/378,991号的提交日期的优先权，这两个申请的公开内容在此通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于在第一交通工具部件与可以相对于第一交通工具部件可变地放置的至少一个收集器之间进行无接触电力传输的系统；涉及一种用于在交通工具的客舱中在第一交通工具部件与可以相对于第一交通工具部件可变地放置的至少一个收集器之间传输电力的方法；以及涉及包括可以执行所述方法的这种系统的飞机。

背景技术

根据现有技术已知用于交通工具部件与可移动收集器之间的电力传输的系统。特别地，为了以可能的最灵活方式提供飞机中的机舱的重新可配置性，通常座椅间布线用于将乘客座椅中的装置连接到当前网络或数据网络；并且作为替选，还将线从交通工具地板连接到布置在所述交通工具地板上的乘客座椅、厨房（galley）或其它标石（monument）。

当清洁较大交通工具（例如，商用飞机）的舱时，可以使用需要在交通工具上被供电的真空吸尘器、蒸汽清洁器、地毯清洗设施和其它清洁设施。为了该效果，电插座可以设置在客舱中，这些电插座牢固地连接到传统的交通工具布线，并且在着陆后的商用飞机的情况下，当交通工具位于地面上时，仅当激活服务开关时才为各个设施供电，该服务开关专门为此而设置并且位于前门的入口区域中。特殊的保护机构（例如，故障电流断路器）在故障的情况下保护用户免受伤害或死亡。由于增加的重量，因此这样的传统布线是不利的，特别是在飞机的情况下。

印刷公布DE102008024217A1公开了一种用于借助于由初级绕组和次级绕组形成的换能器在第一交通工具部件与第二交通工具部件之间对数据和电力进行无接触感应传输的系统，该系统涉及向乘客座椅或其它第二交通工具部件中的装置和装备供电，同时还使得可以传输在现有交流电压上高频调制的数据流。向其供应电力和数据的第二交通工具部件可以布置在客舱内的各个位置，而不需要对精细的座椅间布线的修改。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种用于交通工具的客舱中的电力传输的系统，该系统尽可能为轻量的，但是不需要对现有的系统进行昂贵的修改工作，该系统为带到交通工具上的装置（特别地，为清洁设施和维修装备）提供稳定的供电。

该目的是通过一种用于在交通工具的客舱中在第一交通工具部件与至少一个收集器之间进行无接触电力传输的系统来实现的，至少一个收集器能够相对于第一交通工具部件可变地放置，该系统包括：第一控制单元，具有电压输入和至少一个初级电压输出；多个初级绕组，可以放置在第一交通工具部件上，这些初级绕组可以连接到第一控制单元的初级电压输出；第二控制单元，具有次级电压输入和电压输出；以及次级绕组，布置在收集器上，该次级绕组可以连接到第二控制单元的次级电压输入。收集器可以在次级绕组与初级绕组之间形成换能器的方式而相对于初级绕组放置，该换能器用于将电压从初级绕组感应到次级绕组，从而将电力从第一控制单元传输到第二控制单元。

根据本发明，收集器是具有用于为外部电负载供电的连接的电压提供单元，并且第一控制单元连接到操作模式切换装置，该操作模式切换装置被配备成在交通工具的操作模式下中断这些初级绕组与第一控制单元之间的连接，这些初级绕组与电压提供单元的次级绕组形成换能器。

根据本发明的系统的基本方面因此包括借助于初级绕组和次级绕组以位置可变方式形成换能器，该换能器能够通过感应以无接触方式将电力从初级绕组传输到次级绕组。一般来说，根据在介绍中提及的印刷公布DE102008024217A1已知基本设计。根据本发明的系统因此可以被设计为第二交通工具部件可以布置在第一交通工具部件上的电力传输和数据传输系统，其中，在相应的初级绕组与次级绕组之间，它们形成用于传输电力和数据的换能器。第二交通工具部件可以例如是布置次级绕组的乘客座椅。第一控制单元可以包括允许在要感应的电压上对数据流进行高频调制的调制装置，其中，同时在第二交通工具部件中可以布置第二控制单元，该第二控制单元借助于相应的解调装置而将在所感应的电压上调制的数据转换回可用数据流。根据本发明，为此目的，此外，另外的收集器也可以放置在第一交通工具部件上，这些收集器被设计为使得可以操作用于清洁或维修的装置的电压提供单元，这些装置在交通工具上使用，其中，通过操作模式切换装置实现了安全功能，该安全功能防止了在预定的操作模式期间（即，特别是在乘客运输期间）的不利操作。

电压提供单元优选地是紧凑的、轻量的、易携带设计单元，其在维修或清洁期间可以被带入交通工具舱中，该电压提供单元可以根据需要而相对于第一交通工具部件放置在机舱中。作为上述的替选，所述设计单元也可以在常规的飞机操作期间被锁定到第一交通工具部件。因此，电压提供单元可以被认为是可以包括具有锁定单元的安装框架的“移动电插座”，并且可以可变地在舱内完全固定或者相对于第一交通工具部件可变地完全固定、并且实际上可以被固定到包括初级绕组的任意位置，从而为电负载提供连接，该锁定单元使得可以实现例如在具有一英寸间距的常用座椅横档上的锁定。

根据本发明的系统包括形式为操作模式切换装置的安全装置，该安全装置防止了对电压提供单元的不利激活。这尤其在如下情况下是有利的：交通工具上进行清洁或维修之后电压提供单元被忘记，并且其次级绕组甚至在常规的乘客运送操作期间也与初级绕组形成换能器。借助于中断到该初级绕组的供电，可以防止电力系统的潜在故障源或错误源或者对乘客的伤害。

操作模式切换装置的类型可以以多种方式来实现，例如，以可以从第一控制单元断开被提供用于操作电压提供单元的预定初级绕组的机械开关的形式来实现。作为该形式的替选，还可想到以信号通知乘客运送操作模式切断相应的初级电压输出的电子单元。

在有利实施例中，第一控制单元包括第一初级电压输出组和第二初级电压输出组，其中，操作模式切换装置包括操作模式信号输入并且被设计成将第二初级电压输出组连接到初级绕组或者断开这些连接。通过将初级电压输出划分为与存在于操作模式信号输入处的信号的评估相组合的两个不同的组，可以通过操作或者断开第二初级电压输出组来切换两种状态，并且以此方式，可以考虑由操作模式信号输入处的信号预先确定的两种操作模式。第一初级电压输出组可以例如连接到如下初级绕组：该初级绕组与第二交通工具部件的次级绕组形成连接到乘客座椅或其它第二交通工具部件的第二控制单元的换能器。第二初级电压输出组可以连接到与电压提供单元的操作有关的初级绕组。因此，由于服务开关或来自交通工具的控制计算机的相应信号指示乘客运送操作，因此在交通工具的常规乘客运送操作中可以防止第二初级电压输出的激活。应指出，第二初级电压输出组的操作不一定导致第一初级电压输出组的并行断开。相反，可想到，特别是在交通工具中没有乘客的情况下短暂停留以清洁交通工具期间，不切断安装在第二交通工具部件中的装置，这些装置由第一初级电压输出组来供电并且可选地还由其供应数据。

上述的初级电压输出组的解耦还可以隐含地表示可以在第一交通工具部件上设置特定的初级绕组，以在每种情况下用于专门与电压提供单元的次级绕组形成换能器的目的。因此，在该实施例中，客舱内的特定位置可以被选择在第一交通工具部件上，在该位置要布置电压提供单元。这在如下的这些区域中是可感测的：由于空间或结构限制，不能布置乘客座椅或标石，因而布置移动电插座显得特别实际。

在有利实施例中，第二控制单元包括标识装置，其中，第一控制单元连接到至少一个获取装置，该至少一个获取装置被设计成获取连接到次级绕组的第二控制单元的标识装置，该次级绕组与连接到第一控制单元的初级绕组一起形成换能器。标识装置优选地随时配备以传送允许与所关注的电负载有关的推导的标识，该电负载连接到第二控制单元。因此，借助于标识，可以确定在特定的初级绕组处是否存在通向电压提供单元或在正常交通工具操作期间所使用的某种其它装置的换能器。通过检测位于初级绕组附近的所有电负载的所有标识，根据本发明的系统可以智能地对各个电负载进行反应，并且在预定的操作模式下可以通过选择性地断开或连接第一控制单元的初级电压输出和各个初级绕组来仅操作所允许的装置。换言之，这意味着具有相应标识的电压提供单元导致对为其设置的或接近设置的初级绕组的影响，该初级绕组仅在存在操作模式“维修”或“清洁”的那些情况下具有初级电压。该实施例是非常灵活的，这是由于借助于此，电压提供单元实际上可以在客舱内的存在具有初级绕组的第一交通工具部件的任意位置进行操作。

特别优选的是，操作模式切换装置被配备成在转变预定的操作模式之后检测所有可用的标识装置，以便随后适应初级绕组的链接。因而不需要该处理的手动启动。

在优选实施例中，该标识装置是应答器，其中，相关联的获取装置是用于应答器的读取装置。特别地，公知的并且广泛使用的是所谓的RFID应答器，该RFID应答器由外部电压来激励，传送预定的数据记录，根据本发明，该预定的数据记录可以包括第二控制装置的标识数据、与装置类型有关的细节、允许的操作模式等。如果使用应答器，则优选的是，每个初级绕组均包括相应的读取装置或者被配备或适配成连接到中心读取装置。

在有利的实施例中，标识装置被适配成在初级绕组中引起可识别响应行为，并且第一控制单元被设计成测量该响应行为。换能器中的响应行为（即，关于时间的电流/电压曲线）的变型可以是基于楞次定律或者初级绕组上的互感行为，并且相应地修改的响应信号可以与其它响应行为区分开。因此，可想到，在清洁或维修的情况下，专门允许连接到次级绕组的这种第二控制装置的操作，该次级绕组以特定方式引起换能器中的修改的响应行为。

在有利实施例中，通过向次级绕组施加阻抗、电容和/或电阻，可以修改换能器的特定响应行为，该响应行为可以借助于测量装置来确定并且可以与其它响应行为区别开。

在根据本发明的系统的类似优选实施例中，第一控制单元被设计成借助于初级电压输出来检查是否在每个初级绕组处与次级绕组形成换能器。通过测量在电压脉冲等之后的响应行为，第一控制单元可以检测是否存在具有次级绕组的换能器，这可以例如通过与不存在次级绕组的情况下相比显著更高的可测量安培数的存在来确定。因而，在取决于当前操作模式的每种情况下，根据本发明的系统优选地仅将初级绕组永久地连接到第一控制单元的初级电压输出，这些初级绕组与次级绕组形成换能器。以此方式，可以消除由不需要的初级绕组导致的电力耗散，这导致所需的电力的总体优化。

在另外有利的实施例中，借助于换能器的初级绕组与次级绕组之间的调制后高频交流电压信号，可以建立半双工数据连接，利用该半双工数据连接，第一控制单元可以向第二控制单元发送标识查询，其中，在预定的等待时间内，可以以标识数据记录的形式发出来自第二控制单元的、对所述查询的响应。

此外，根据优选实施例，第一控制单元连接到检查装置，该检查装置被设计成检查交通工具外部的电压供应是否可用。这使得根据本发明的系统尤其是第一控制单元可以停用用于向初级绕组供电的交通工具上的电压供应，以使得例如在完全切断交通工具的装备单元或引擎的情况下，连接到初级电压输出的初级绕组上的电压供应不会发生中断。另外，外部电压供应通常比交通工具上的电压供应便宜。

此外，本发明的目的通过具有另外的独立权利要求的特征的方法来实现。同样地，本发明还通过包括如下客舱的飞机来实现：客舱的地板上布置有可以与装备单元的次级绕组形成换能器的多个初级绕组，并且同时，设置有根据上述特性的至少一个电压提供单元以及具有操作模式切换装置的第一控制单元。

附图说明

在示例性实施例和附图的以下描述中公开了本发明的另外的特征、优点和应用选择。所有所描述的和/或所示出的特性本身并且以任意组合构成本发明的主题，而与其在各个权利要求中的组成或其相互关系无关。此外，附图中相同的或类似的组件具有相同的附图标记。

图1示出了其中布置有初级绕组的第一交通工具部件的等距视图。

图2示出了根据本发明的系统的图解图。

图3示出了第二控制单元的示例性实施例。

图4示出了包括舱和其中布置的系统的飞机。

图5示出了根据本发明的方法的图解方框图。

具体实施方式

图1示出了包括多个初级绕组4的第一交通工具部件2的等距视图，作为示例，多个初级绕组4被拉长并且被布置成距离彼此等距。在所示出的图示中，第一交通工具部件2被设计为交通工具的舱地板的一部分，该舱地板包括乘客就坐的、可以放置标石或其它装备单元的、优选地具有一英寸间距的座椅横档6。图1的图示应被解释为仅为示例；在原理上，座椅横档6本身还可以包括若干初级绕组4；作为其替选，也可以是舱内衬的靠近地板的壁表面或者安装在舱中的其它飞机部件。

图2图解地示出了标记为P1、P2、P3、P4、P5、P6和PN的一系列初级绕组4。在两个初级绕组P1和P2上，布置有乘客座椅的形式的第二交通工具部件8，在第二交通工具部件8的底部布置有次级绕组S1。次级绕组S1与初级绕组P1形成换能器，但是其不能完全覆盖相邻的初级绕组P2并且因此在该位置没有形成完整的换能器。在沿着地板隔开的两个初级绕组P5和P6上，布置有电压提供单元10的形式的收集器，在该收集器的底部包括与初级绕组P5形成换能器的次级绕组S2，但是其没有与相邻的初级绕组P6形成完整的换能器。电压提供单元10被设计为移动电插座的类型并且包括用于连接外部装置的连接12，利用由S2和P5形成的换能器来为这些外部装置提供电压。因此，期望将逆变器18连接到通向初级绕组P1和P5的初级电压输出16，其中，为了节约电力，其余的初级绕组P2至P4和PN不应该连接到初级电压输出16。此外，以下示出了电路布置的变型，该变型取决于操作模式。

此外，示出了第一控制单元14，第一控制单元14包括可以连接到各个初级绕组P1至PN的一系列初级电压输出16。初级电压输出16来源于逆变器18，逆变器18从输入的直流电压生成频率适合于传送到次级绕组S1或S2的交流电压。

为了操作第一控制单元14，设置内部电压供应单元20，该内部电压供应单元20从所谓的输入电路22提供适合于功能的电压。在所示出的示例中，输入电路22包括用于电压供应的两个连接24和26，在商用飞机中，这两个连接24和26可以连接到两条不同的电线网络，例如，连接到“正常电力总线”和“服务电力总线”。输入电路22优选地被设计成检查在给定时间外部电压供应是否可用以及外部电压供应是什么。“服务电力总线”例如在飞机上执行服务或维修工作时以及在切断飞行相关系统时使用。

除此之外，第一控制单元14包括操作模式信号输入28，例如，可以在操作模式信号输入28处获取服务开关30的切换状态。如果所述服务开关30在位置“1”或者“服务”，则操作模式切换装置32使得利用初级绕组P5为电压提供单元供应电力。与此相反，如果服务开关30在位置“0”或“正常操作”，则操作模式切换装置32使得各个初级电压输出16与初级元件P5之间的连接被中断。

第一控制单元14还包括连接到操作模式切换装置32的地面接触信号输入24，以例如在评估飞机的地面传感器布置的情况下，检查火车、汽车、渡船或某种其它交通工具的停放位置传感器以及服务开关30的相应位置，引擎或装备单元是否已被启动，根据本发明的系统是否已被设置回到正常操作状态或者是否可以借助于操作模式切换装置32来激活清洁和服务所需的操作模式。

在各种情况下，次级绕组S1和S2连接到第二控制单元36，第二控制单元36使得可以处理例如到乘客座椅8或电压提供单元10的、对于预期电负载的传递电力。同时，第二控制单元36可以包括标识装置38，标识装置38在请求时能够将标识数据记录传递到第一控制单元14。这可以通过利用例如由S1和P1或者S2和P5形成的换能器的数据传输来实现，其中，为了该目的，可以使用调制和解调单元（未详细示出）。另一方面，为了该目的，还可以使用换能器和相应的读取装置。

第一控制单元优选地被配备成通过利用初级电压输出16来施加短电压脉冲以及通过借助于测量装置40测量信号响应来检测在所有的初级绕组上次级绕组S1或S2是否与初级绕组P1至PN形成换能器。在所示出的情况下，该检测的结果将示出由P1和S1以及P5和S2形成的换能器。在各个初级绕组P1和P5处，优选地，由于获取装置41查询由标识装置38发送的标识数据而进行关于S1或S2上存在何种装置类型的随后检查，作为示例，获取装置41连接到操作模式切换装置32，作为示例，其借助于解调器来接收利用换能器或者某种其它数据传输装置发送的调制后标识数据。

在接收到各种信息之后，操作模式切换装置32处于基于由服务开关30表示的状态以及可选地基于地面接触信号输入34上的信号的位置，以启动或禁止P1和P5的操作。在所示出的情况下，服务开关30处于位置“1”，同时同样地，在地面接触信号输入34上存在“1”。这表示操作模式“服务”以及交通工具不是处于乘客运输模式，以使得可以利用来自相应的初级电压输出16的电压来为初级绕组P5供电。连接12因此提供用于操作外部装置的电压。同时，由于P1上存在换能器，因此启动了初级绕组P1的操作。因此，除了通向P1和P5的开关之外，在逆变器18上所示出的图中的开关断开。

为了将可能改变来自标识装置38的标识数据纳入考虑，可以使用包括更新后标识数据和相关联的操作模式的配置单元42。

同时，中心舱管理系统44可以与第一控制单元14建立连接，以便利用经由所谓的“舱服务员面板”的舱服务员输入、交通工具操作者输入或交通工具状态数据将当前状态传送到操作模式切换装置32。

图3作为示例示出了连接到二次绕组S2并且包括下游整流器42、中间电路44以及逆变器46的第二控制单元36，其中逆变器46将具有适当频率的电压馈送到用于操作电负载56的连接12。中间电路44可以连接到内部电压供应50，内部电压供应50为第二控制单元36内的中心控制装置52供应电压，除了上述之外，还包括用于存储和提供标识数据记录的装置54，以使得利用标识装置38，可以确实同样地标识电压提供单元10。

图4示出了包括其中安装有至少一个系统的客舱60的飞机58。

图5是示出根据本发明的方法的图解方框图，该方法开始于检查60哪些初级绕组与次级绕组形成换能器，并且取决于操作状态而断开62初级电压输出16与初级绕组P1至PN之间的连接，这些连接与次级绕组S1和S2一起形成换能器，次级绕组S1和S2连接到在随后存在的（present）操作模式下不必须操作的电负载。可选地，查询64标识装置38以便从电负载获得标识数据，该标识数据允许关于其类型的推导。在激活操作模式开关30之后或者在改变操作模式之后，可以再次实现该方法。

另外，应指出，“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除复数。此外，应指出，已参考以上示例性实施例之一描述的特性或步骤也可以与上述其它示例性实施例的其它特性或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不应被解释为限制。

Claims (13)

1.一种用于在交通工具的客舱中在第一交通工具部件(6)与至少一个收集器(10)之间进行无接触电力传输的系统，所述至少一个收集器(10)能够相对于所述第一交通工具部件可变地放置，所述系统包括：

-第一控制单元(14)，具有电压输入(24,26)和至少一个初级电压输出(16)，

-多个初级绕组(P1-PN)，能够放置在所述第一交通工具部件上，所述初级绕组能够连接到所述第一控制单元(14)的所述初级电压输出(16)，

-第二控制单元(36)，具有次级电压输入，

-次级绕组(S2)，布置在所述收集器(10)上，所述次级绕组(S2)能够连接到所述第二控制单元(36)的所述次级电压输入，

其中，所述收集器(10)能够以在所述次级绕组(S2)与初级绕组(P1-PN)之间形成换能器的方式而相对于所述初级绕组(P1-PN)来放置，所述换能器用于将电压从所述初级绕组(P1-PN)传输到所述次级绕组(S2)，

其特征在于，所述收集器(10)是具有用于为外部负载供电的连接(12)的电压提供单元，以及

所述第一控制单元(14)连接到操作模式切换装置(32)，所述操作模式切换装置(32)被配备成在所述交通工具的操作期间，中断与所述收集器(10)的次级绕组形成换能器的那些初级绕组(P1-PN)与所述初级电压输出(16)之间的连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一控制单元包括第一初级电压输出组和第二初级电压输出组，其中，所述操作模式切换装置包括操作模式信号输入，并且所述操作模式切换装置被设计成将所述第二初级电压输出组连接到所述初级绕组或者断开这些连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述第一初级电压输出组仅能够连接到第一组初级绕组，并且所述第二初级电压输出组仅能够连接到第二组初级绕组。

4.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，

所述第二控制单元包括标识装置，并且所述第一控制单元连接到至少一个获取装置，所述至少一个获取装置被设计成获取第二控制单元的所述标识装置，所述第二控制单元连接到次级绕组，所述次级绕组与连接到所述第一控制单元的初级绕组一起形成换能器。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述操作模式切换装置(32)被配备成通过调整预定操作模式来检测所有可用标识装置(38)以及更新所述初级绕组(P1-PN)与所述初级电压输出(16)之间的连接。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述标识装置(38)是应答器，并且所述获取装置(41)是用于应答器的读取装置。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述标识装置(38)被设计成在初级绕组(P1-PN)中引起可识别响应行为，并且所述第一控制单元(14)被设计成测量该响应行为。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于用于引起所述可识别响应行为的阻抗、电容或电阻。

9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述第一控制单元(14)被设计成检查在每个初级绕组(P1-PN)处是否与次级绕组(S1,S2)形成换能器。

10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述获取装置(41)连接到所述操作模式切换装置，并且所述操作模式切换装置被设计成在所获取的连接到次级绕组(S1,S2)的第二控制单元(36)的标识与随后存在的操作模式的预定标识不同时，断开到与所述次级绕组(S1,S2)形成换能器的初级绕组(P1-PN)的连接。

11.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，

所述第一控制单元(14)连接到检查装置(22)，所述检查装置(22)被设计成检查交通工具外部的电压供应是否可用。

12.一种在根据权利要求1所述的系统中的电力传输方法，所述电力传输方法包括以下步骤：

-检查(60)哪些初级绕组(P1-PN)与次级绕组(S1,S2)形成换能器，以及

-取决于操作状态经由连接到操作模式切换装置(32)的第一控制单元(14)断开(62)初级电压输出(16)与初级绕组(P1-PN)之间的连接。

13.根据权利要求12所述的电力传输方法，还包括以下步骤：

-查询(64)标识装置(38)。