CN103269951A - 无接触能量传输系统、无接触能量传输系统的使用以及具有在第一交通工具部件和第二交通工具部件之间的无接触能量传输系统的交通工具 - Google Patents

Abstract

一种无接触能量传输系统(2)，包括具有初级绕组(10)和次级绕组(14)的转换器，该转换器被设计成因电容器(12，16)而谐振。根据本发明，通过测量和比较初级侧上和次级侧上的电学状态变量，来确定从初级侧到次级侧的电能传输的效率，以及通过改变转换器(4)的谐振频率或者被施加到初级绕组(10)的初级电压的频率，谐振频率和初级电压频率彼此相协调。

Description

无接触能量传输系统、无接触能量传输系统的使用以及具有在第一交通工具部件和第二交通工具部件之间的无接触能量传输系统的交通工具

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年12月22日提交的申请号为102010055696.3的德国专利申请和2010年12月22日提交的申请号为61/426,132的美国临时专利申请的申请日的权益，这些申请的全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种无接触能量传输系统、无接触能量传输系统的使用以及具有在第一交通工具部件和第二交通工具部件之间的无接触能量传输系统的交通工具。

背景技术

作为电压源和耗电装置之间的线束缚连接的替换，已经熟知用于许多技术领域的无接触能量传输系统，该系统被应用在家用电器和工厂两者中。这种系统的使用在物理的、线束缚连接不合乎需要或者不实际或者涉及潜在危险的那些应用中是尤其有益的。

根据DE102008024217A1和US20090295223A1，已经熟知用于两个交通工具部件之间的无接触能量传输和数据传输的系统，该系统代替了交通工具客舱中的乘客座位和机载电压源之间的传统布线以及机载的数据网络等。为此，使用具有一对绕组形式的转换器，其中绕组对包括具有初级芯件的、能够连接到电压源的初级绕组，并且包括具有次级芯件的、能够连接到耗电装置的次级绕组。借助于调制解调器装置，数据流能够被转换为包括比被施加到初级绕组的初级电压所具有的频率明显更高的频率的交流电压。通过将这个更高频率的电压调制为初级电压上的谐振荡并且随后通过将这个谐振荡解调到次级绕组内，耗电装置中的数据流能够被恢复。由以上可知，这种系统允许例如在模块化乘坐概念中灵活地重构交通工具的客舱，在所述模块化乘坐概念中乘客座位可以被附接在不同位置处或者乘客座位涉及分别可定位的“乘客服务单元(passenger serviceunit，PSU)”，因为，在将许多客舱中的初级绕组和对应于耗电装置的次级绕组集成的过程中，乘客座位中的装置和PSU都不再需要用线缆连接，并且可以以可变的方式快速和灵活地布置。

发明内容

已知的无线感应能量和数据传输系统能够以这样的方式设计：为了实现谐振振荡特性，具有初级和次级绕组的转换器还包括电容。在初级电压包括与转换器的谐振频率一致的频率时，能够保证通过转换器的以可能最优的方式传输电能。由于制造容差、不同的设计系统结构和老化效应，则转换器的谐振频率无法以足够的精确度进行调整或者不能在这种系统的每个实施中预先确定，因此最优操作点只可能碰巧找到。

因此建立无线能量传输系统是有利的，该系统减少或者完全地消除上述缺点。因此本发明的目的在于提出一种无线能量传输系统，该系统具有特别高的传输效率、可靠性以及特别长的使用寿命，同时需要最少的人力来实现这些性能。

在此，应该指出的是，以下所提出的无接触能量传输系统当然还能够被设计来用于数据传输。这些可以通过使用调制解调器装置来进行，调制解调器装置在下文中被几次提及并且详细描述在上述文献DE102008024217A1和US20090295223A1中。

通过具有独立权利要求1的特征的无接触能量传输系统来实现该目的。在从属权利要求中叙述了有益的改进。

实现该目的的一个方法涉及谐振转换器，其具有在初级芯件中的初级绕组、在未与初级芯件机械地连接的次级芯件中的次级绕组以及至少一个电容器。通过将具有初级绕组和/或次级绕组的形式的电感与具有电容器的形式的电容连接，来产生具有通过所述电感和所述电容明确地确定的谐振频率的振荡电路。优选地，初级绕组可以连接到初级电容器，并且次级绕组可以连接到次级电容器。

初级绕组和次级绕组能够利用可能与它们有关的任何电容器来形成各种配置。包括初级芯件中的初级绕组和初级电容器的初级电路例如可以是基于包括初级绕组和初级电容器的串联连接，或者作为替换可以是基于并联连接。另一方面，包括次级芯件中的次级绕组和次级电容器的次级电路也可以是基于串联连接或者并联连接，因此对于具有两个电容器的转换器，可以产生总共四种不同形式的连接。考虑到各种边际条件，例如出现在不同频率处的损耗、部件的可能的紧凑度以及电容器直接布置在相关的绕组上或者电容器从外部布置在连接到绕组的控制单元中，在所有情况下，可以选择互连的最合适的类型。本发明既不限于互连的特定类型，也不限于一个或者几个电容器关于相关绕组的位置。

电能的传输通过施加具有交流电压形式的初级电压、利用初级绕组来生成电磁场进而在次级绕组内感应出相关的电压来发生。由此，电能被传输。初级绕组例如可以在交通工具的客舱地板或者天花板吊顶等内以压缩的初级元件的形式来布置，以便可以利用相应的次级元件，根据客舱的期望的变形，向乘客座位和/或PSU提供无线能量传输。

根据本发明的系统还包括初级控制单元、次级控制单元以及连接到次级绕组和次级控制单元以获取次级绕组中的电学状态变量的测量装置。初级控制单元能够以与各个初级元件隔开的方式来布置并且可以控制多个初级元件以便节省根据本发明的系统的部件。次级控制单元优选布置在耗电装置中或者直接布置在耗电装置上，通过包括初级绕组和次级绕组的转换器将电能供给耗电装置。

测量装置例如能够以电压和/或电流测量装置的形式来设计，该电压和/或电流测量装置能够测量在次级绕组内感应出的电压或者由此得到的并且由用户所引起的电流强度，并且例如能够将上述电压或者电流强度传输到次级控制单元的专用测量输入端。

对于次级控制单元和初级控制单元之间的数据传输，根据本发明的系统包括调制解调器装置。对于每个调制解调器装置的连接，初级控制单元和次级控制单元可以都包括数据接口。作为这个的替换，调制解调器装置还可以直接集成在各个初级控制单元或者次级控制单元中。

根据本发明，交流电压被施加到初级绕组，其中交流电压导致在次级绕组中感应出交流电压。为了将交流电压施加到初级绕组，提供具有可变频率的初级逆变器。这个初级逆变器例如可以由引入的直流电压来生成交流电压。要被施加到初级绕组的电压的频率可以被调节为转换器的谐振频率，以便以这种方式来实现电能从初级绕组到次级绕组的特别有效的传输并且在这种情况下实现相当低的损耗。

此外，例如通过结合初级控制单元上的控制输出和初级逆变器上的控制输入，初级控制单元以控制方式来连接到初级逆变器。初级控制单元被设计为在它接收频率变化信号时改变初级逆变器的频率。在这个配置中，频率变化信号可以通过次级控制单元，根据电学状态变量中的变化，借助于调制解调器装置来传送到初级控制单元。

因此，在本发明的核心是，利用在初级绕组上出现的初级电压的频率的同步变化并且测量次级侧上的电学状态变量来找到达到最低损耗并且转换器的谐振频率和初级电压的频率相同的最佳操作点。初级电压的频率例如可以是从预定最小频率到预定最大频率遍历，使得转换器的实际存在的谐振频率（该谐振频率具有容差）可靠地被覆盖，例如通过次级侧上的更高的电压和更高的电流强度可以表明谐振频率接近初级电压的频率则表明。从谐振频率中进一步除去的初级电压的频率可以通过可以从次级绕组取得的电力的更高损耗来检测出。这提供了用于找到从初级侧到二次侧的交流电压的最大传输效率的工作点的基础。

这能够以特别有益的方式用于重复法的应用中，在该应用中由初级逆变器提供的初级电压的频率逐步地或者递增地改变。在这些递增变化的每一个中，电学状态变量可以在次级绕组上被确定，该状态变量例如包括感应的电压。可以通过对初级侧上的一系列递增变化所确定的全部电压值的比较，来确定操作点，或者可以根据容许的重复步骤的数量，插值，来确定操作点，在该操作点处给出二次侧上的最可能的感应电压。在遍历理论上可能的最小工作频率和理论上可能的最大工作频率之间的一系列递增变化后，这个操作点可以被保留在次级控制单元中，以便转换器的进一步操作。

优选地，在所有情况下，由次级控制单元传输到初级控制单元的频率变化信号包括与初级逆变器所要求的频率有关的具体值。由此，可以建立初级电压的频率和次级绕组上的电学状态变量之间的直接关系。

根据本发明的一个有益的实施例，初级逆变器包括频率发生器并且被设计为产生具有跟随由频率发生器所产生的波形的波形的交流电压。由此，可以使用频率发生器来控制逆变器，其中所述频率发生器的电能消耗比逆变器的电能消耗显著较低，例如只有几毫瓦。因此，尽管逆变器具有大的灵活性，但是逆变器的结构可以非常经济。在这种情况下，初级控制单元可以被设计为直接通过控制输出来控制频率发生器。此外，频率发生器还可以是初级逆变器的一个集成元件，或者可以设计为连接到初级逆变器的外部元件。

本发明的一个有益的实施例还包括被设计为分别将几个初级逆变器选择性地连接到一组初级绕组中的一部分的耦接装置。这提供了很大优势，因为例如在交通工具的客舱中，不需要为每个现有的初级绕组提供具有可调节频率的初级逆变器，但是替换地，通过将各个初级逆变器选择性地连接到由乘客座位配置所预定的初级绕组，可以选择由旅客座位的数目等所预定的、同时激活的初级绕组的最大值。此外，在这种情况下，初级控制单元优选地能够以控制方式连接到几个初级逆变器，以便将组合仅仅几个初级逆变器的优点与将初级控制单元的数量的减少的优点相结合。

优选地，耦接装置被设计为使所有可获得的初级绕组在预定的持续时间内经受交流电压并且测量各个初级绕组中产生的电流强度。这可以选择性地、连贯地或者成群地出现。由此，耦接装置可以确定具有相邻的次级绕组的初级绕组，以形成转换器。以这种方式，该耦接装置知晓要建立哪种连接并且可以在初级绕组和初级逆变器之间自动地形成正确的电连接。

本发明的一个有益的实施例包括用于确定在初级绕组中给出的电学状态变量的初级测量装置。由此，可以获得几个优点。首先，如上所述，初级控制单元可以仅仅通过测量初级绕组中出现的电流强度来确定具有次级绕组的转换器的存在。

其次，因此，还可以通过初级控制单元并利用所测量的电学状态变量来将初级绕组的电学振荡特性与参考振荡特性相比较。以这种方式，此外，可以确定初级绕组是否与次级绕组一起形成转换器，进而确定具有与初级绕组本身的谐振频率明显不同的谐振频率。优选地，这可以借助于施加到初级绕组的电压的几个不同频率来执行。对于初级芯件或者初级绕组和次级芯件或者次级绕组的合适的几何设计，通过这种方法，还可以执行次级绕组相对于初级绕组的位置确定。通过这种检测方法，可以降低电能的消耗，因为没有被使用的任何初级绕组（其不是转换器的一部分）被断开。

此外，为了改善在次级绕组上确定的电学状态变量的分析，在初级绕组中给出的电学状态变量借助于调制解调器装置被传送到次级控制单元，使得能够实现所传送的电能与由初级绕组所消耗的电能的直接比较。

本发明的有益的实施例包括连接到次级绕组并且被设计为向耗电装置提供预定频率的电压的次级逆变器。由此，可以提供与初级电压的频率无关的、适合于使正常耗电装置工作的交流电压。

本发明的有益的实施例包括被布置在初级逆变器的上游的初级整流器。由此，在操作初级逆变器前，具有能够以足够精度确定的特征的、尽可能相似的直流可以作为提供相似交流电压的基础来提供。

在本发明的有益实施例中，初级测量装置连接到初级整流器，在将初级控制单元和初级测量装置调整为使它们与初级元件分开的情况下尤其有意义。

在本发明的有益实施例中，初级控制单元被设计为将所确定的电学状态变量的值传输到次级控制单元。由此，在次级控制单元中，不但知晓能够由次级绕组提供的电压和电流强度，而且知晓最初供给到转换器的状态变量的值。由此，传输损耗可以作为用于找到理想操作点的测量来计算。

该目的通过谐振转换器来实现，该谐振转换器包括在初级芯件中的初级绕组、在未与初级芯件机械地连接的次级芯件中的次级绕组以及具有可变电容的至少一个电容器。根据本发明的系统还包括以控制的方式连接至电容器的次级控制装置以及次级测量装置，该次级测量装置以控制方式连接到次级控制单元并且连接到次级控制单元以便获取次级绕组中的电学状态变量。

在这个实施例中，以与实现该目的上述方法不同的方式，来设计次级控制单元以根据电学状态变量的变化来改变电容器的电容。

例如，通过次级控制单元上的控制输出和电容器上的控制输入的结合，次级控制单元能够以控制方式与电容器连接。通过将具有预定值的电压施加到控制输出，电容器的电容以及由此产生的转换器的谐振频率可以被设置。

根据这个本发明变型的系统的初级绕组连接到被设计为向初级绕组提供交流电压的初级电压源。这个初级电压源优选地提供固定频率的交流电压。然而，这不是强制性的。

初级电压的频率以及谐振频率的调节因此与上面给出的解决方案相反地进行。这意味着在关于一系列初级元件的频率以固定的方式被预定情况下，仅仅具有次级绕组和可变电容器的次级电路需要被校准。这在针对多个初级元件和各种频率分别提供一系列可操作的逆变器时节省了一些精力，因为所有初级绕组可以受到相同的交流电压。

在本发明的有益实施例中，为了找到最优操作点，还可以使用电容器的压敏电容从预定的最小值变化到预定的最大值的重复法，其中在各种电容值之间进行变换的期间，在次级绕组中给出的电压以及由耗电装置所引起的电流可以通过测量装置来记录。对于可变电容器的相应的选择，转换器的谐振频率可以覆盖初级电压的频率。

在次级绕组与初级绕组对准的情况下，即使在初级电压的频率和转换器的谐振频率之间存在不利关系时，电能仍可以被传输，其未考虑可能更高的损耗，但是至少对于校准谐振频率是足够的。

此外，本目的通过重复法来被满足，该方法包括以上在根据本发明的系统的背景下所示出的共同采用的如下步骤：将具有某一频率的来自初级逆变器的初级电压施加到初级绕组；通过获取电学状态变量来获取次级绕组中的状态点，在次级绕组内通过初级绕组来感应出电压。随后分析用于重复优化的状态点，并且在偏离最佳操作点的情况下，将信号传输到被连接到初级绕组和初级逆变器的初级控制单元，以便改变所施加的初级电压的频率。通过初级控制单元来改变初级电压的频率。

在根据本发明的替换方法中，使用初级电压的恒定频率。重复法包括以下步骤：确定电学状态变量，通过调节连接到转换器的电容器来分别反复地并且递增地/逐步改变包括初级绕组和次级绕组的转换器的谐振频率，以及分析所确定的状态点。

此外，本目的通过一种交通工具来被实现，该交通工具包括被附接到所述交通工具的第一交通工具部件，以及相对于被附接到所述交通工具的第一交通工具部件可移动的第二交通工具部件，其中第一交通工具部件包括至少一个初级元件，并且第二交通工具部件包括次级元件。

附图说明

本发明的进一步特征、优点以及应用选项被公开在示例性实施例和附图的以下说明中。所有描述的和/或示出的特征本身并且以任何组合来形成本发明的主题，而不管在各个权利要求中的这些特征的构成或者它们的相互关系。此外，附图中的相同或者相似的部件具有相同的附图标记。

图1示出了根据本发明的系统的第一变型例的示意图；

图2示出了根据本发明的系统的第二变型例的示意图；

图3示出了根据本发明的系统的第三变型例的示意图；

图4示出了第一变型例的部分方面的示意图；

图5a和5b示出了根据本发明的方法的两个基于示意性模块的视图；

图6示出了包括根据本发明的系统的飞机。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的系统2的示例性实施例，它的中心件形成具有初级元件6和次级元件8的转换器4，这些元件包括初级芯件中的初级绕组10以及没有机械地连接到初级芯件的次级芯件中的次级绕组14。初级绕组10以串联连接或者并联连接的方式被连接到初级电容器12，同样地，次级绕组14以串联连接或者并联连接的方式被连接到次级电容器16。将电容器12和16直接布置在绕组10和14上不是强制性的；也可以通过相应的输电线，远离绕组10和14来连接它们。例如，有益地，将初级电容器12直接连到初级绕组10同时次级电容器16可以与次级绕组14分离地布置。

通过以具有一个或者几个电容器的转换器4的形式的方式而配备初级元件6和次级元件8，来形成允许在次级元件8的次级绕组14内有效地感应出交流电压的谐振元件，尤其是如果初级元件6的初级绕组10中给出的交流电压与通过转换器4的绕组10和14的电感以及电容器12和16的电容而有效地确定的谐振频率相匹配。由于各种线缆长度、部件容差、部件老化以及理论上不能精确地预定的其它因素，谐振频率总是经受某一容差。被供给到初级绕组10的交流电压的最优校准通过根据本发明的系统2来自动地执行。

这借助于初级逆变器18来实现，初级逆变器18优选被设计为电压控制的逆变器并且包括或者连接到频率发生器20。频率发生器20被设计为向初级逆变器18馈给波形w，并且该初级逆变器18产生以相应的频率跟随这个预定波形w的交流电压。在初级逆变器18上给出的初级电压相应地被变换，然后被供给到初级绕组10。

通过改变波形w的频率，初级逆变器18中产生的交流电压的频率可以被调节为转换器4的谐振频率。这需要记录至次级元件8的电能的输送效率，以便随后可以确定具有最优效率的操作点。这个可以被实现，因为在次级元件8的输出处给出的电压和通过耗电装置所产生的电流经由次级测量装置24由次级控制单元22记录。

为了找到尤其有效的操作点，可以从预定的最小交流电压频率到预定的最大交流电压频率来操作初级逆变器18，使得在任何情况下，经过转换器4的谐振频率，所述谐振频率至少大致在理论上被知晓。

可以通过逐渐地增加初级逆变器18中的频率，利用次级控制单元22和次级测量装置24来逐渐地确定电压值和电流值，其中在这个过程中，根据初级电压的当前的频率，电压梯度和电流梯度被给出，所述梯度被记录在次级侧上，可以根据该梯度来选择最大值和相关的频率。

为了对具有所测量的电压值和电流值的被确定状态点的分析以及初级电压的频率的分析进行汇编，必须具有关于初级电压的实际给出频率的信息。尤其适合于这个的是调制解调器装置26，其用于通过从初级元件6延伸到初级控制单元28或者从次级元件8延伸到次级控制单元22的数据线d来将数据从初级元件6传输到次级元件8的或者反之亦然。因此对于初级电压的各个变化的和当前给出的频率来说，初级控制单元28可以将相应的数据包传输到次级控制单元22，以便可以在那个位置中生成频率和所传输的电压或者流过的电流之间的关系。

优选地，次级元件8连接到次级逆变器30，该次级逆变器30可选地可包括上游整流器，从而在某一位置处向耗电装置提供具有限定的频率以及尽可能具有正弦波形的电压。因此初级电压的频率的变化不会导致必须向耗电装置供应不适合于它们的交流电压的情况。

次级控制单元22还可通过调制解调器装置26并利用数据连接来设计为将频率变化信号传输到初级控制单元28，其中该初级控制单元28使可控制的频率发生器20改变波形w的频率。

同时，有利地，如果初级控制单元28通过测量装置25来获取初级元件6的电流供应的电学状态变量并且通过数据连接将它们传输到次级控制单元22。由此，根据转换器4的次级侧上和初级侧上的电学状态变量之间的直接比较，通过确定任何出现的损耗，可以有效地改进重复法。

图2示出了具有根据本发明的系统32的形式的替换的视图，所述系统32遵循稍有不同的概念。在这个实施例中，不需要向转换器4供应来自初级逆变器18的可变交流电压；相反地，对于所有初级元件6，施加具有共享频率的共享初级电压。从而系统32的校准不可以通过调节初级电压来被实现。

相反，为了校准，次级元件8连接到可以通过次级控制单元22控制的压敏次级电容器34。由此，转换器4的谐振频率可以直接地由次级控制单元影响，并且不需要改变初级电压的频率。

在根据本发明的系统32已经被接通后，次级控制单元22可以使可调节的次级电容器34通过从理论上预定的最小电容累进增加到理论上预定的最大电容来变化，按照这样的方式使转换器4的谐振频率从理论上的最大值到理论上的最小值来遍历。根据图1示出的系统2的原理，随后，通过分析次级侧上所确定的状态点，根据次级元件8中所传输的电压或者根据所传输的电能，转换器4的谐振频率可以反复地被调节为当前的初级电压的频率。在接通阶段中,一旦次级元件8被布置在初级元件6上方，则将电压供应给次级控制单元22，使得对于这种校准不需要外部电压供应连接。

尽管不需要传送所测量的状态变量，但是初级控制单元28和初级元件6之间以及次级控制单元22和次级元件8之间的数据线d可以用于专门向耗电装置供应数据。

同样地，图3示出了初级元件6包括可以在初级侧配置以调节谐振频率的压敏初级电容器36的类似变型例。

图4示出了根据本发明的系统2，该系统包括可以通过耦接装置38耦接到多个初级元件6中的一部分的多个初级逆变器18。因此，例如在交通工具的客舱中，对于每个初级元件6，不需要总是配备初级逆变器来执行校准。

耦接装置38优选能够检测相互对准的初级元件6和次级元件8的出现。这个能够实现，因为任何初级测量装置25将它们测量的状态变量传送到耦接装置38，并且以这种方式来确定初级元件的电流需求是否超过初级绕组10的正常损耗电流。

同时对于耦接装置38，也可以通过改变初级电压频率并同时测量状态变量来确定存在谐振的初级电压频率。通过最后的测试，可以确定当前的谐振频率是否对应于转换器4的谐振频率或者是否对应于具有初级芯件而不具有相邻的次级元件8的空闲初级绕组10的谐振频率。

图5a以示例性的方式示出了用于校准无线能量传输和数据传输的系统的可能方法。

就此，要强调的是，根据本发明的方法能够被执行，直到通过重复逼近已经达到具有预定的容差的操作点为止，在该操作点，次级绕组中的电学状态变量可以确定已经达到最大可能的电能传输。

在第一步骤中，来自初级逆变器的初级电压被施加40到初级绕组10。上述可以具有任何频率，例如处于预定的频率范围的下限或者上限。因此，生成电磁场，这导致在次级绕组14中感应出电压。

随后在次级电路中通过次级测量装置24来获取42电学状态变量，由此确定瞬时状态点。

通过分析44瞬时状态点,次级控制单元22可以确定状态点是否已经足够地最佳或者是否需要进一步的重复。可以根据通常使用的重复法的基本原理来执行分析处理。通常，通过与初级电压中的频率变化有关的预定第一增量宽度，第一状态点可以引出第二状态点，其中这两个状态点在最常用的重复处理的情况下应该适用于生成第三状态点和任何其他的状态点，并且由此收敛到最佳操作点。

随后，通过次级控制单元22，信号被传输到以控制方式连接到初级绕组10和初级逆变器18的初级控制单元28，以便改变所施加的初级电压的频率(46)。信号例如可以包括与初级电压的特定频率有关的具体值。

当收到这个信号时，初级控制单元28改变48初级电压的频率,因为必要时初级逆变器18例如通过对控制初级逆变器18的频率发生器20进行相应的设置来改变初级电压的频率。随后，变化的电磁交变场在初级元件6中生成，并且上述交变场导致在次级绕组14中具有不同特征的感应交流电压，而且导致测量不同的电学状态变量。

在这个配置中，电学状态变量例如可以与次级绕组14中的感应电压的水平有关，并且包括由所连接的耗电装置产生的电流强度。如果实际的耗电装置没有持续地连接到次级绕组14，为了校准，可以使用盲耗电装置（blind consumer），例如欧姆电阻器。根据电流强度和电压的乘积，来得到所传输的电能作为可获取来直接比较各种状态点可访问的参数。最佳操作点可以出现在与所传输的电能有关的最高值处。

优选地，根据本发明的方法总是在根据本发明的系统被接通时被执行。按照这样的方式，总是可以确保执行最佳电力输送，即使在元件逐渐老化的情况下也如此。

图5b作为这个实例的替换，使用初级电压的恒定频率，以便在次级绕组14上确定(50)电学状态变量，并且通过改变连接到次级绕组14的次级电容器34的电容来逐步地改变(50)转换器4的谐振频率。从而，能够经过转换器4的不同的谐振频率并且能够确定在各个谐振频率下可以被传输的电能。在这个示例性实施例中，此外，通过分析所确定的状态点(54)，次级控制单元22可以确定状态点是否已经足够地最优或者重复操作是否与如上所述的过程中的情况一样必须。

最后，图6示出了包括具有几个基本元件6的客舱58的飞机56的侧面的局部剖视图。仅仅作为一个示例，客舱58的地板60包括具有初级绕组10和初级芯件且优选地布置成彼此等间距的基本元件6，并且基本元件6连接到一个或者几个初级控制单元28。特别优选的是，如图4所示出的，基本元件6成群地连接到共享的初级控制单元28和/或通过耦接装置38被连接到初级逆变器18，因为例如顺次排列的几个基本元件6只能被单个的次级元件8覆盖，并且在所有情况下是只有空间上最接近的初级元件6需要被控制。

具有次级绕组14和次级芯件的次级元件8例如可以位于位置可沿着地板60变化的乘客座位62中。因为它们在客舱58的纵向上的空间延伸，各个乘客座位62覆盖全部的初级元件8系列，使得这可以确定可能的互连组的大小。

此外，在客舱58中，面板作为一个示例被示出，该面板不仅位于侧面上而且位于天花板上，并且包括在纵向上延伸的吊挂箱64。在这个实施例中，可以提供管状的接收装置66，PSU68可以被插入该管状接收装置66内，所述PSU68在所有情况下均包括次级元件8，可以在所有情况下使该次级元件8与在管状接收装置66中的初级元件6连接。在这里，此外，各个PSU68的纵向延伸范围可以确定能够共同连接到初级控制单元28的初级元件6的数量。

此外，应该指出的是，“包括”不排除其他的元件或者步骤，并且“一”或者“一个”不排除多个数量。此外，应该指出的是，已经参考上述示例性实施例中的一个描述的特征或者步骤还可以与如上所述的其它示例性实施例的其它特征或者步骤结合来使用。权利要求中的附图标记不解释为限制。

附图标记的目录

2-根据本发明的系统；

4-转换器；

6-初级元件；

8-次级元件；

10初级绕组；

12-初级电容器；

14-次级绕组；

16-次级电容器；

18-初级逆变器-；

20-频率发生器；

22-次级控制单元；

24-次级测量装置；

25-初级测量装置-；

26-调制解调器装置；

28-初级控制单元；

30-次级逆变器；

32-根据本发明的系统；

34-压敏次级电容器；

36-压敏初级电容器；

38-耦接装置；

40-施加初级电压；

42-获取状态点；

44-分析该状态点；

46-传输到初级控制单元；

48-改变初级电压的频率；

50-确定电学状态变量；

52-改变谐振频率；

54-分析该状态点；

56-飞机；

58-客舱；

60-地板；

62-座位；

64-帽架；

66-管状接收装置；

68-PSU。

Claims (16)

1.一种无接触能量传输系统(2，32)，包括：

谐振转换器(4)，所述谐振转换器(4)具有在初级芯件中的初级绕组(10)、在未与初级芯件机械地连接的次级芯件中的次级绕组(14)以及至少一个电容器(12，16)，

初级控制单元(28)，

次级控制单元(22)，

测量装置，所述测量装置连接到所述次级绕组(14)并且连接到所述次级控制单元(22)，以获取所述次级绕组(14)中的电学状态变量，

具有可变频率的初级逆变器(18)，所述初级逆变器(18)连接到所述初级绕组(10)，以及

调制解调器装置(26)，所述调制解调器装置(26)用于通过所述转换器(4)在所述初级控制单元(28)和所述次级控制单元(22)之间传输数据，

其中，

所述初级控制单元(28)以控制的方式连接到所述初级逆变器(18)，并且所述初级控制单元被设计为在它接收到频率变化信号时改变所述初级逆变器(18)的频率，以及

所述次级控制单元(22)被设计为根据电学状态变量中的改变来将所述初级逆变器(18)中的用于频率变化的信号传输到所述初级控制单元(28)。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述初级逆变器(18)包括频率发生器(20)，并且所述初级逆变器（18）被设计为生成具有跟随由所述频率发生器(20)生成的波形的波形的交流电压。

3.如权利要求1或者2所述的系统(2，32)，还包括耦接装置（38），被设计为分别将几个初级逆变器(18)选择性地连接到一组初级绕组(10)的一部分，

其中所述初级控制单元(28)能够以可控制的方式连接到几个初级逆变器(18)。

4.如权利要求3所述的系统(2，32)，其中所述耦接装置(38)被设计为在预定的持续时间内使所有可用的初级绕组(10)经受交流电压并且测量各个初级绕组(10)中所得到的电流强度。

5.如前述权利要求中的任一项所述的系统(2，32)，还包括用于确定在所述初级绕组(10)中出现的电学状态变量的初级测量装置（25）。

6.如前述权利要求中的任一项所述的系统(2，32)，还包括次级逆变器(30)，所述次级逆变器(30)连接到所述次级绕组(14)并且被设计为向耗电装置提供预定频率的电压。

7.如前述权利要求中的任一项所述的系统(2，32)，还包括布置在所述初级逆变器(18)的上游的初级整流器。

8.如权利要求7所述的系统(2，32)，其中所述初级测量装置(25)连接到所述初级整流器。

9.如权利要求7或者8所述的系统(2，32)，其中所述初级控制单元(28)被设计为将所确定的电学状态变量的值传输到所述次级控制单元(22)。

10.一种无接触能量传输系统(33)，包括

谐振转换器(4)，所述谐振转换器(4)具有在初级芯件中的初级绕组(10)、在未与初级芯件机械地连接的次级芯件中的次级绕组(14)以及具有可变电容的至少一个电容器(34，36)，

以控制的方式连接到所述电容器(34，36)的次级控制单元(22)，以及

次级测量装置(24)，所述测量装置(24)连接到所述次级绕组(14)并且连接到所述次级控制单元(22)，以获取所述次级绕组(14)中的电学状态变量，

其中所述次级控制单元(22)被设计为根据电学状态变量中的变化来提供用于所述电容器(34,36)中的电容变化的信号。

11.一种用于校准无接触能量传输系统的方法，包括以下步骤：

将来自初级逆变器(18)的初级电压施加(40)到初级绕组(10)，

通过测量次级绕组(14)中的电学状态变量来获取(42)所述次级绕组(14)中的状态点，其中通过所述初级绕组(10)来在所述次级绕组(14)内感应出电压，

分析(44)用于重复优化的状态点，

在偏离最佳操作点的情况下，将信号传输（46）到被连接到所述初级绕组(10)的初级控制单元(28)并且传输到所述初级逆变器(18)，以便改变(48)所施加的所述初级电压的频率。

12.一种用于校准无接触能量传输系统的方法，包括以下步骤：

确定(50)电学状态变量，

通过对连接到包括初级绕组(10)和次级绕组(14)的转换器(4)的电容器(34，36)进行调节来重复地改变(52)所述转换器（4）的谐振频率，并且分析(54)所确定的状态点。

13.一种交通工具(56)，包括权利要求1或者10所述的无接触能量传输系统(2，32，33)。

14.如权利要求13所述的交通工具(56)，包括被附接到所述交通工具的第一交通工具部件(60)以及能够相对于被附接到所述交通工具的第一交通工具部件(60)移动的第二交通工具部件(62，68)，其中所述第一交通工具部件(60)包括至少一个初级元件(6)，并且所述第二交通工具部件(62，68)包括次级元件(8)。

15.如权利要求13或者14所述的交通工具，其中所述第一交通工具部件(60)是地板60)，并且第二交通工具部件(62，68)是乘客座位(62)。

16.如权利要求13或者14所述的交通工具，其中所述第一交通工具部件(60)是覆层元件，并且第二交通工具部件(62，68)是PSU(68)。

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