CN106961133B - 可动表面电力输送系统 - Google Patents

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Abstract

提供用于将电力从航空器电力系统输送到托盘桌(101)的系统和方法。该系统可包括与所述托盘桌(101)连接的可动组件。电缆经由所述可动组件可布线到各所述托盘桌(101)。电力被处理成对于安装在所述托盘桌(101)中的电子器件(603)的可用形式。所述托盘桌(101)可包括无线充电器，并且可获取来自使用者电子设备(603)的数据。所述托盘桌(101)还可将数据推送至使用者的电子设备(603)。所述系统可包括无线通信客户端，以充分利用许多运输平台机载的无线机上娱乐(IFE)系统。

Description

可动表面电力输送系统
本申请要求2015年9月11日所提交的美国临时申请号62/217,261的权益。
技术领域
本公开的主题一般地涉及充电系统，并且更具体地涉及在航空乘客托盘桌中的充电系统。
背景技术
内置于托盘桌中的无线充电器存在先有实例，然而，这些设计具有一些缺陷。特别是，它们未能提供将电力传递到托盘的有效装置。示例设计由美国专利号6,489,745、7,500,716、7,971,929、8,878,393、8,826,830和8,934,063公开。这些参考文献的每一篇描述了在座椅托盘中添加永久式安装的电子器件，而未能解决可升级性、有缺陷或受损的设备的维修的便易性、充电机制的多变性、针对系统的健全状态信息从托盘电子器件到其它系统的通信、从使用者所连接设备的元数据的收集、或用于通知的推送数据通信。
本公开的主题旨在克服或至少减少上述问题中的一个或多个的影响。
发明内容
本发明公开了一种系统和方法，其用于将电力从航空器电力系统输送到托盘桌、将此电力处理成对于安装在托盘桌中的电子设备的可用形式、并且与乘客提供的个人电子设备(PED)交互。本发明还公开了一种方法，其用于获取来自使用者的PED的数据、以及可选地使用无线接口从而推送数据至使用者的PED。另外，此系统可以包括无线通信客户端，以充分利用许多运输平台机载的无线机上娱乐(IFE)系统。
在一个实施例中，提供一种为使用者供给电力和数据接口的乘客座椅和托盘桌。使用者可以为PED在无线充电和有线充电之间进行选择，并且在PED与运输平台之间的双向数据通信可得以实现。此结构允许运输平台的拥有者收集例如来自使用者的人口统计材料数据以及推送广告给使用者。广告可出售，以帮助抵消所述系统的持有成本。
该系统可被实施成与传统的有线IFE系统、无线IFE系统相结合，或者甚至作为独立的系统。IFE系统是行业中熟知的，这种集成的实施方式对于本公开内容所属领域的技术人员将是显而易见的。
优选实施例包括座椅电源，以将航空器电力转换成对于保持在托盘中的电子设备的可用形式。布线到各托盘组件的电缆可经由托盘可动组件进行。托盘中的连接器组件具有用于在托盘中安装的电子设备的接收座(receptacle)。插装盒式(cartridge style)电子组件被安装在所述托盘内部或托盘的可动构件内。
座椅电子器件盒(SEB)将传入的电力转换成供托盘中安装的电子器件可用的形式。在优选实施例的情况中，115VAC 360-800Hz航空器电力被转换成28VDC电力。然后28VDC电力被分配到座椅托盘，在座椅托盘中该电力被进一步由托盘电子器件处理成本地控制的(locally-controlled)电压。这些本地控制的电压被用于给所述托盘内的电路卡上的电子器件提供电力，以及经由有线接口(例如USB2.0、USB-C等)或无线地提供充电电力至PED。来自托盘安装的电路卡的数据通信，可以经由适当的协议例如IEEE标准802.11无线通信，通过无线数据传输到另一个机载无线IFE系统来实现。
从SEB到托盘桌组件的电缆组件，可以是如在行业应用中熟知的标准布线配置。电压然后经由座椅托盘的通常两个可动构件中的一者或两者被载送到用于与可动充电组件连接的、在座椅托盘中的接收座。
在某些实施例中，将电缆穿过可动托盘支撑构件包括：利用带有扁平导体的弹性的柔性系列弯曲件和环形线圈。因此，托盘的运动不受阻碍，同时在SEB与托盘中的电路卡之间的连续性得以维持。
除了将电缆穿过托盘臂连接到托盘中的模块这种方法之外，托盘臂本身还可以可选地为连接到托盘电子器件卡的导体。在这样的设置中，一个臂载送充电器电压，另一个臂用作用于电流的返回路径。为缓解任一托盘臂直接地或经由乘客而与座椅结构进行接触的可能性，可以采用带有电流隔离措施的两个电压源来辨识并缓解无意的连接。
电力转换器输出可以是例如在28VDC的范围内而以虚拟接地点为中心。该虚拟地等同于座椅结构和交通工具的底架(chassis)。从28VDC和回路两者至底架的相等的高阻抗比如1兆欧姆，设定虚拟接地点高于回路14VDC并且比28VDC低14VDC。电压检测器监测各导体相对于该虚拟地的电压差，并且如果该检测器指出参照底架28VDC和28VDC回路中的差异，则“故障”状态已发生并且电源输出可被移除。
用于托盘电子器件的插装盒(cartridge)可使用铰链销作为导体来将该插装盒连接到座椅电源。这允许托盘电子器件的便易移除和更换，以更换故障的硬件或改变对比有线的无线功能和执行升级。
附图说明
本公开的前述概要、优选实施例和其它方面，将在结合附图阅读以下具体实施例的详细描述时得到最佳地理解，在附图中：
图1是座椅电子器件简图。此简图示出SEB与托盘桌电子器件的互连。
图2是托盘桌。此简图是托盘内的托盘电子器件卡、以及设置在托盘支撑臂中且连接到所述托盘电子器件卡的带状电缆的示例安装。
图3是座椅电子器件盒。这是SEB的主要功能块的内部简图。
图4是托盘电子器件卡。此简图描绘示例托盘电子器件和功能，包括：输入电力连接、电流监测器、带双侧充电的无线天线、USB传统(2.0)充电器连接、USB-C连接、无线通信、蓝牙/近场通信和微控制器。
图5是经由电流脉冲进行通信的示例。此图是一种通信方法的示例，该通信方法使用电流脉冲和/或电压脉冲在电力线上进行通信，以传送比如电源健康情况的基本数据用于数据采集。
图6是一个实施例的侧视图，其带有已安装用于充电的移动电话。
图7是图6的线框简图。
图8是示出包括托盘安装式充电器的三个座椅组的简图。
图9是示出处于放下位置的单个座椅托盘的简图。
图10是示出处于放下位置的单个座椅托盘的简图，其带有用于PED的无线充电。
图11是示出处于向上位置的单个座椅托盘的简图。
图12是示出在PED的无线充电期间处于向上位置的单个座椅托盘的简图。
图13是示出带有有线式充电器插装盒的单个座椅托盘的简图。
图14是示出带有关闭的移动电话支架的充电插装盒组件的简图。
图15是示出带有打开的移动电话支架的充电插装盒组件的简图。
各附图中相同的参考数字和标记指示相同的元件。
具体实施方式
公开一种在运输交通工具中附连到乘客托盘的用于各种充电器和功率模块的安装和连接的系统。设置了可动构件和可移除式充电插装盒，其能够实现对于使用者的PED的无线充电和可选的有线充电。集成的通信系统可接收来自使用者的PED的数据或元数据或者向PED提供推送的数据。托盘和充电插装盒允许便易地改变和更换充电机制、更换受损的或故障的系统、和升级以适应行业和顾客的变化。PED可以从托盘的后部滑入托盘的侧边、托盘的前边缘，或在某些实施例中，托盘的可动构件用来对兼容的PED保持、通信和充电。
图1描绘座椅电子器件的简图。托盘101经由第一可动构件102和第二可动构件103附连到座椅靠背。一个或多个SEB 105可以用来产生驻留在托盘内的任意多个托盘安装式电子器件卡104所需的电力。28VDC从SEB传递到托盘电子器件卡。电力从托盘电子器件卡经由与Qi或REZENCE充电标准兼容的无线充电器或其它适当的电磁无线发射器传递到使用者设备。另外，电力可以经由有线接口比如USB2.0或USB-C端口而传递到设备。可以设置一个以上的端口类型，以适应各种设备。所述第一可动构件102和所述第二可动构件103由被非导电材料包覆的导电材料形成。
图2描绘如通常安装在乘客座椅背后的托盘组件。这种设计的变化也对于中心铰接的托盘桌进行了设想，所述中心铰接的托盘桌用于乘客正前方无座椅靠背的情况中，比如用于经济舱和头等舱的第一排座椅，该处座椅之间的距离妨碍座椅靠背安装式托盘桌的便易使用。
参考图3，在系统的操作过程中，电力被施加到SEB 300，在该处电力被转换成托盘电子器件所需的电力形式，其优选是28VDC。电力经由连接器“电力输入”进入SEB。该电力可以可选地被传递到“电力输出”连接器，用于电力单元之间的菊花链连接。交流电压进入EMI滤波器301，在该处由功率因数校正(PFC)电路302和DC-DC转换器303产生的非期望的电磁干扰被过滤并且被阻断以免干扰输入电力源。EMI滤波器301提供电力输入到PFC电路302，在该处电力被整流、经过功率因数校正并且被升压到高压以在DC-DC转换器303中使用。在PFC电路302的输出处，能量存储设备304(比如电容器组)存储能量，以供如果有输入电力的间歇损失时使用。此保持电力允许转换器和附连的设备在短期电力中断期间工作而不干扰SEB的输出电压。
DC-DC转换器303将PFC电路302的高电压输出转换成托盘组件所使用的形式。DC-DC转换器303的输出被传递经过限流模块以及电流-数据转换器电路。该限流模块允许座椅电力盒将其输出电流限制到指定的范围(通常为1至6)以保护附连的布线和设备。其它电流水平也可以使用，只要所有的载流构件能够载送全故障电流。优选的水平是28-56瓦或在28VDC下1至2安培。除了限流设备外，还有电流-数据转换电路(图5)。电流-数据转换电路监测输出电流以得到由电流脉冲发送的编码信息。座椅托盘中附连的设备可以将其输入电流以脉冲代码配置进行调制，从而将数据传送到座椅电力盒。座椅托盘设备以每秒1KBIT(K比特)的可选比特率关断和接通电流吸收器(current sink)。座椅电力盒可以调制电压输出以便也按每秒1KBIT的速率发送数据到座椅托盘设备。座椅托盘设备通过调制其电流信号来发送INIT(初始化)字节从而发起数据传送。这使座椅电力盒获知托盘正在请求数据。座椅电力盒通过调制它的电压从而返回ACK(应答)字节到座椅托盘设备。电压的调制引起座椅托盘设备处输入电流的相应调制。数据传送然后由座椅托盘设备控制，而电源是从属设备。电流调制在100-200毫安的范围内，虽然依据其所附连的系统的标称电流可使用其他水平的电流。
微控制器305从作为DC-DC转换器一部分的内部电力转换器供电，并且包含用于SEB 300的操作软件。微控制器305监测单元的温度、附连的托盘电子组件的电流电平，并且控制用于表示使用者正在耗用电力的“使用中”LED。温度是通过使用热敏电阻、固态温度监测器、或其它合适的温度-电子转换方法而测定。一种合适的设备是I2C温度接口或其它等效电路。
电流传感电路306监测每个下游设备所使用的电流。电流监测器也将用于为下游充电器供电的环境电流(ambient current)和用于从托盘安装式充电器电路进行通信的电流数据脉冲之间进行区分。图5是用于在环境电流和通信电流之间进行区分的电路的简图。这些示例电路表示脉冲的检测和产生，所述脉冲用于产生和监测在托盘电子组件与主机电源之间的通信往来。
图4描绘托盘电子组件400的实施例。此组件实现在28VDC下对主机电源的通信以及附连到托盘的使用者设备的通信和电力管理。无线充电设置在铁氧体天线结构401的两侧，以允许经由托盘桌的正面或背面进行充电。如果托盘电子器件被安装在可动构件中，这是特别有利的。当托盘如其在用餐服务中的使用那样处于放下位置时，无线充电器的一侧将检测是否有设备在范围内并启动充电。当托盘处于直立和锁定位置时，安装在可动构件中的托盘电子器件允许该可动构件提供用于使用者的PED的支架以及铁素体天线结构的反面的第二天线402以允许经由该可动构件安装进行充电。另一种替代方法是：通过在设备中设置金属板以允许来自托盘的磁场将设备保持在位以及将设备对中以在无线天线上进行充电，来提供磁性接口以将器件保持在位。
托盘电子组件400还具有EMI滤波器403和电流调制器404以调节该组件中的电力。DC-DC转换器405转换该组件所接收到的电力用于内部电路使用。微控制器406控制USB控制器407的操作。蓝牙/NFC电路408和无线通信适配器409允许在PED和航空器的其它系统(比如IFE单元)的其中之一者或两者之间的无线通信。无线充电控制器410控制铁素体天线结构401的无线充电功能。
托盘电子器件卡被设置作为托盘可动构件的永久安装部分或作为插装盒式/可移除式组件。该组件的可移除和可更换能力，避免了当外部连接器(比如USB A型或USB C型)变得不可用时移除托盘组件的必要。另外，这允许运输工作者通过以另一个支持的附加功能取代该托盘插装盒，从而选择哪些功能得到支持。
附加通信接口可以被添加到托盘电子器件，以用于与使用者设备或机载无线通信系统通信。通信的使用可能是获取来自使用者设备的元数据、推送广告和/或当乘客的设备开始充电时以个性化的显示问候乘客。在某些实施方案中，乘客可以利用航空公司专用应用程序，经由托盘充电器通过在设备与航空器无线通信系统之间的有线或无线连接来访问航班信息、登机口信息、订餐等。单独的隐藏SSID可用来将托盘电子器件卡连接到无线通信系统，以保护数据传输和限制连接到SSID的设备。应用程序的使用允许乘客特定信息被直接加载到乘客的PED。对于头等舱乘客和常旅客，可以推送针对忠实客户而安排的特价等更新信息。其它信息可从这些乘客获取得到行程或酒店喜好等。
参考图6，托盘601具有充电卡组件602，其被配置成对PED 603进行无线充电。接收座604在该充电过程中保持PED 603在位。
图7是与图6所示相似的实施例的侧部的近距简图。
图8示出一组座椅，座椅801各具有带托盘充电组件803的托盘802，所述托盘充电组件803从公共的SEB 804接收电力。图9是具有这种托盘/充电组件配置的单个座椅的透视图。图10描绘PED在图9所示的充电组件上进行无线充电。
图11描绘图9的托盘/充电组件，其中托盘处于收起位置。如图12中可见，当托盘被收起时托盘桌向外朝向的一侧在其中形成用于接收PED的接收座，使得即使当托盘处于收起位置时PED可以被无线充电。
图13描绘一实施例，其具有有线充电端口1301和1302以适应根据乘客偏好的有线充电。
图14描绘用于某些实施例中的PED接收座。图15描述当附连的托盘处于收起位置时被展开以接收PED的图14的接收座。
虽然本公开的主题已就其实施例进行了说明和描述，但本领域技术人员应理解的是，所公开的实施例的特征可以组合、重新排列等以在本发明的范围内产生另外的实施例，并且各种其它的改变、省略和添加可以对其和在其中进行，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种充电组件(803)，包括：
乘客托盘桌(101)；
互连到所述乘客托盘桌(101)的第一可动构件(102)和第二可动构件(103)；
布置在所述托盘桌(101)内的托盘电子器件卡组件(602)；
包括无线充电设备，所述无线充电设备具有包括第一天线(401)和第二天线(402)的天线结构，被配置成当所述乘客托盘桌处于展开位置时对个人电子设备(PED)(603)进行无线充电；
所述托盘电子器件卡组件(602)为可移除地连接的托盘电子器件卡组件(602)；和
所述无线充电设备被配置成：当所述乘客托盘桌(101)处于收起位置时和当所述乘客托盘桌处于展开位置时均对所述个人电子设备(PED)(603)进行无线充电。
2.如权利要求1所述的充电组件，其特征在于，所述托盘电子器件卡组件(602)包括：微控制器(305)、电磁干扰(EMI)滤波器(301)、DC-DC转换器(405)、无线通信适配器(409)和蓝牙适配器(408)。
3.如权利要求1所述的充电组件，其特征在于，所述充电组件(803)还包括至少一个有线充电端口(1301)。
4.如权利要求1所述的充电组件，其特征在于，所述第一可动构件(102)是用于将电力从座椅电子器件盒(300)提供至所述托盘电子器件卡组件(602)的导体。
5.如权利要求4所述的充电组件，其特征在于，电压监测器被配置成通过监测所述第一可动构件(102)和所述第二可动构件(103)的每一者上相对于公共地的电压从而检测故障状态。
6.如权利要求4所述的充电组件，其特征在于，所述第一可动构件(102)和所述第二可动构件(103)由被非导电材料包覆的导电材料形成。
7.如权利要求1所述的充电组件，其特征在于，所述托盘电子器件卡组件(602)被配置成将数据发送到所述个人电子设备(PED)和接收来自所述个人电子设备(PED)的数据。
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