CN110537312A - 非接触式感应能量传输装置和操作该装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从初级部分(1)到次级部分(1’)的非接触式感应能量传输的装置，所述初级部分(1)和次级部分(1’)均包括至少一个线圈(10、10’)，所述线圈可以通过气隙(6)彼此感应耦合。所述装置的特征在于，初级部分(1)和/或次级部分(1’)包括状态监视装置(50、50’)，用于监视初级部分(1)和/或次级部分(1’)的至少一个状态参数。初级部分(1)的状态监视装置(50)耦合到初级部分(1)的数据传输装置(40)和/或次级部分(1’)的状态监视装置(50’)耦合到次级部分(1)的数据传输装置(40')。此外，所述至少一个状态监视装置(50、50)还包括参数设置单元，该参数设置单元可以用于调节和/或修改单个或多个状态参数。

Description

非接触式感应能量传输装置和操作该装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于从初级部分到次级部分的非接触式感应能量传输的装置，所述初级部分和次级部分均包括至少一个线圈，所述至少一个线圈可以通过气隙彼此感应耦合。本发明还涉及一种用于操作这种类型的装置的方法。

背景技术

与通过机械地连接和断开的接触元件来进行能量传输的插头连接器相比，用于非接触式能量传输的装置在由于多次插入循环或剧烈振动而磨损的方面具有优势。另外，防止了在电负载下插拔期间的触点烧毁。在用于能量传输的非接触式装置的情况下，在具有高电负载的情况下断开插头连接器期间也不存在形成电弧的风险。最后，利用非接触式能量传输，在初级部分和次级部分之间存在电流阻断，这可能是必需的，例如用于医疗领域。此外，避免机械啮合接触使得可以为装置提供尽可能光滑的表面，这使得它们理想地适合于对清洁/卫生要求较高的应用，例如在食品领域。

其高耐磨性也使非接触式感应能量传输在自动化领域引起关注，例如用于将能量传输到机器人的可互换工具。

文献WO 2013/087676A2描述了一种用于从初级部分到次级部分的非接触式感应能量传输的装置，所述装置可以代替用于能量传输到例如机器人的可互换工具的机械插头连接。初级部分和次级部分均包括至少一个线圈，所述至少一个线圈可以彼此感应耦合，并且每个线圈与铁氧体磁芯相互作用。铁氧体磁芯由于其磁导率而增大磁通量，使得即使在装置尺寸较小且传输表面较小的情况下，也可以传输大量电能。

在这种情况下，由于高的磁通量，当初级部分和次级部分(还)没有处于它们之间的距离最小的位置但是当它们之间存在间隙时，能量传递已经是可能的。类似地，在初级部分和次级部分进行一定的侧向(横向)位移且因此如果初级部分和次级部分的线圈不在同一轴线上的情况下也可以发生能量传输。

此外，关于现有技术应提及DE 10 2015 113 723A1；该专利也公开了根据权利要求1的前序部分的装置。

发明内容

本发明的目的是扩大这种用于非接触式能量传输的装置的机会，尤其是在自动化领域中。

该目的通过具有独立权利要求的各个特征的这种类型的装置和装置的操作方法来实现。

在从属权利要求中给出了装置和操作方法的有利的实施形式和改进方案。

根据权利要求1，创造了一种用于从初级部分到次级部分的非接触式感应能量传输的装置，所述初级部分和次级部分均包括至少一个线圈，该至少一个线圈可以通过气隙彼此感应耦合，其中，初级部分和/或次级部分包括状态监视装置，所述状态监视装置用于(重复地或优选地连续地)监视所述初级部分和/或所述次级部分的至少一个状态参数，其中，所述至少一个状态监视装置还包括参数设置单元，利用该参数设置单元，可以对至少其中一个状态参数进行调节和/或修改。

这样，实现了用于非接触式能量传输的装置的一个或优选地多个参数的单个或优选地重复的、持久的收集，这明显简化了该装置的控制和监督。优选地，利用评估单元执行对数据的评估，使得一旦装置的实际行为偏离预设的名义行为就可以生成警告信号。

有利地，不仅可以监视状态参数或与它们相关的数值中的至少一个，例如运行中的极限值，而且可以使用终端单元来调节或改变它们，即执行参数设置。为此目的，状态监视装置有利地通过增加设置功能或参数设置单元来扩展。

因此，本发明还涉及一种用于通过气隙从初级部分的线圈到次级部分的线圈的非接触式感应能量传输的装置的操作方法，该装置形成控制系统的一部分，其中在感应能量从初级部分传输到次级部分期间，至少一个状态参数的收集通过初级部分和/或次级部分的状态监视装置进行，尤其是通过传感器进行，其中，通过数据传输装置，以数据形式监视到状态参数传输到控制单元和/或终端单元，其中，至少一个状态监视装置具有参数设置单元，利用该参数设置单元可以对至少一个用于单个或多个状态参数的极限值或至少其中一个与之相关的数值进行设置或改变。

另外/替代地，显示至少一个状态参数或与至少一个状态参数相关的信息，尤其在终端单元的显示器上。

本发明还涉及一种控制系统，该控制系统具有至少一个终端单元、控制单元、至少一个现场单元和至少一个根据权利要求中的至少一项所述的装置。

根据优选的另一实施例，初级部分的状态监视装置与初级部分的数据传输装置耦合和/或次级部分的状态监视装置与次级部分的数据传输装置耦合，因此观察到的数据可以进一步在装置内部或在装置外部传输。

有利的是，初级部分的状态监视装置与至少一个用于监视初级部分，特别是初级线圈的至少一个状态参数的传感器耦合，和/或次级部分的状态监测装置与至少一个用于监视次级部分，尤其是次级线圈的至少一个状态参数的传感器耦合。

根据有利的实施例和进一步改进应用可能性的变型，初级部分的数据传输装置设计用于经由至少一个数据总线将数据传输到控制单元(网关)或直接传输到终端单元。此外，根据另一种变型，初级部分的数据传输装置也设计用于通过至少一个数据总线向次级部分的数据传输装置传输数据。有利地，控制单元与至少一个用于数据输入和/或数据输出，特别是数据显示的终端单元耦合，更优选地，至少一个终端单元具有视觉显示屏，所述视觉显示屏设计用于至少一个状态参数或与至少一个状态参数相关的信息的视觉显示和/或用于设置/改变至少其中一个状态参数，尤其是在极限值的意义上。

这提供了有利的选择。

例如，为了优化装置或系统的操作，对内部参数，尤其是诸如电流、电压、温度和/或效率等进行测量或确定。通过参数设置，用户可以对装置或方法进行参数设置，从而特别是确定和设置这些参数的各自的极限值。极限值可以通过对传感器数据的组合评估来确定。

如果超出了通过参数设置设置的此类型的极限值或达到了临界条件，则系统将发出初始警告(另请参见图6－警告标志)。如果系统或装置继续保持在临界状态，则可能会发出额外的警告，例如在预定时间之后。系统可能会关闭，而不是发出第三次警告。此过程为装置/系统提供了可观的保护。此外，对装置或系统进行监视(例如，气隙)，且另一方面，在监督内部参数的同时确保系统处于最佳运行状态。这意味着这将与安装所述系统的设备的可用性增加相关。

根据本发明的变型，可以执行独立的或受控的功能操作，带有或不带有参数设置的通知，例如关闭传输和/或降低功率等。

有利地，次级部分的数据传输装置设计用于通过至少一条数据总线或几条数据总线向至少一个现场单元传输数据。与现场单元进行数据交换的这一选择将反过来扩大用于使用该装置进行非接触式能量传输的可能性。

根据另一种变型，初级部分和次级部分均包括数据传输装置，用于穿过气隙传输数据。特别是当用于工业环境中的自动化领域时，除了供应电源电流之外，还经常需要数据连接，例如在机械手的可互换工具的情况下。电流和数据通过只有一个初级部分和一个次级部分的单个装置一起传输，简化了系统的设置和维护。在所述装置的有利的实施例中，数据的传输可选地通过气隙进行。在此，选择在任何情况下不干扰感应能量传输的数据传输通道。优选地，数据传输装置位于线圈的中央并且与线圈同心。以这种方式，可以利用位于线圈中心的空间，从而数据传输装置可以集成在初级或次级部分中，而与仅用于能量传输的系统相比不会增加其尺寸。在装置的另一有利的实施例中，数据传输装置分别具有至少一个发送元件和至少一个接收元件，所述至少一个接收元件居中地布置并且由多个接收元件包围。

附图说明

在下文中，将基于示例利用附图更详细地解释本发明。附图示出了：

图1用于非接触式能量传输的装置的第一图示的剖视图；

图2图1中所示的装置的另外的剖视图；

图3具有用于非接触式能量传输的装置的变型的控制系统的示意图；

图4图3的用于非接触式能量传输的装置的示意图；

图5用于图3的控制系统的用于非接触式能量传输的装置的示意图或第二变型；

图6用于显示图4或图5的装置的状态信息的第一屏幕表面的示意图；以及

图7用于显示图4或图5的装置的状态信息的屏幕表面的变型的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于从初级部分1到次级部分1’的非接触式能量传输的第一装置的示意截面图。在图2中，在沿图1所示的切割线A-A的截面中示出了初级部分1。

图中分配给初级部分1的元件(以下也称为初级侧元件)标注为没有撇号的附图标记。分配给次级部分1’的元件(以下也称为次级侧元件)标注为带有相应撇号的附图标记。

具有相同或相当功能的初级侧和次级侧元件具有相同数字的附图标记。在下文中，当不特别参照初级侧或次级侧时，使用不带撇号的附图标记，指代两侧。

初级部分1和次级部分1’都具有外壳2，所述外壳可以由通常用于插头外壳的材料制成，例如塑料、铝或不锈钢。外壳2制成半壳的形式，其中它们的前侧由前板3封闭。在背向前板3的后部区域中，在外壳2中设置有电缆穿通部4或用于连接电缆5的插头连接。优选地，连接电缆5是混合线，其具有用于能量供应(包括要传输的能量)的连接线和数据线。替代地，能量和数据也可以在单独的线路中传送。代替固定线，插头连接器也可以设置在外壳2上。

在前板3的正后方，在两个位置上都布置了缠绕在铁氧体磁芯11上或插入铁氧体磁芯11中的线圈体上的线圈10。线圈10可以用单个导体缠绕。但是，为了降低集肤效应，优选使用多导体高频绞合线。

在所示的实施例中，在初级侧和次级侧的铁氧体磁芯11为圆的杯形芯，其具有外边缘12和与之同心的内圆顶13。这种类型的芯也称为(圆柱对称)E型芯。这里，考虑到铁氧体磁芯11中的不同漏磁场，外边缘12和内圆顶13的横截面具有大约相同的尺寸以实现均匀的磁通密度。也可以使用具有不同几何形状的铁氧体磁芯。例如，可以使用具有圆形或方形或矩形铁氧体磁芯的方形或矩形芯。也可以使用没有线圈体的线圈，例如，导体结合在一起的线圈。铁氧体磁芯11朝着相应的前板3敞开，而在相对侧外边缘12和内圆顶13通过杯形底座连接在一起。在两种情况下，线圈10都放置在外边缘12和内圆顶13之间的环形沟槽中。在线圈10的外边缘和内边缘之间可能仍然存在任何间隙且铁氧体磁芯11用导热介质填充(热量可能散发到外壳中)。

在操作中，为了非接触式感应能量传输，将初级部分1和次级部分1’与其前板3、3’隔开一小段距离，彼此面对。形成气隙6的该距离在图1中示出为传输距离z0。

允许的传输距离z0的大小在0到几毫米或几厘米的范围内，取决于尤其是线圈10或铁氧体磁芯11的直径的大小。沿着初级侧线圈10的轴线的方向在下文中将被称为z方向，并且相应的轴线被称为z轴。x和y方向或轴在前板3的平面中垂直于此。

在操作中，交流电施加到也称为初级线圈10的初级侧线圈10上。优选地，在该过程中，由初级线圈10和谐振电容器形成谐振回路；频率介于几千赫兹(kHz)至几百kHz之间；几十kHz范围内的频率是特别优选的。施加到初级线圈10的交流电由功率逆变器提供。在该功率逆变器中，例如，可以使用脉冲宽度调制方法(PWM方法)来产生交流电。功率逆变器以及监视和控制阵列一起位于初级部分1的外壳2内部的电路板20上。在图中，电子部件21的示例示于电路板20上。

为了保护功率逆变器免受由所述谐振电容器和初级线圈10形成的谐振回路中的振幅的谐振放大，谐振回路以稍微超谐振模式运行，且因此以高于谐振频率的频率运行。

在能量传输过程中，初级线圈10和次级侧线圈10’(以下称为次级线圈10’)之间的磁耦合，由于存在铁氧体磁芯11和11’因此特别有效。在次级线圈10’中，感应出一电压，该电压之后整流、电压转换，并且如果有必要则进行电压稳定，该电压在连接电缆5’处的输出电压可用于输出所传输的能量。次级侧上的电子部件同样位于电路板20'上，其中在此再次以单个电子部件21'为示例。有利地，次级线圈可以具有中心抽头，从而可以使用同步整流器。

在所示的实施例中，没有设置互相啮合的引导件或定位元件，将初级部分1和次级部分1’相对于彼此横向对齐。由于没有这样的元件，初级部分1和次级部分1’也可以通过横向运动，即在x和/或y方向上的运动，而置于工作位置或彼此分开。特别是在自动化领域中这被证明是特别有利的，因为初级和次级部分1、1’相对于彼此的额外的轴向运动对于建立或断开连接不是必要的。然而，取决于预期用途，也可以在替代实施例中提供这种引导或定位元件。

铁氧体磁芯11、11’允许高的磁通密度，通过该磁通密度，即使在小线圈体积的情况下，也可以进行有效的能量传输。在该过程中，传输对于初级部分1和次级部分1’相对于彼此的横向位移是相对容许的。例如，这在自动化领域中是非常有利的，因为无需用于建立常规插头连接所需的高定位精度。

为了进行数据传输，该装置设置有数据传输装置50。它可以包括至少一个数据传输装置30、30’，以便通过至少一个数据接口与装置内的一条和/或多条数据总线传输数据和/或向装置外部的外部组件传输数据，或从这些组件接收数据。

图3示出了具有用于非接触式能量传输的装置110(在此称为传输系统)的变型的控制系统100的示意图。该装置110又具有初级部分1(初级侧1)和次级侧1’(次级侧)，该装置由在拐角区域倒圆角的矩形包围，仅用于说明功能上的一致性。

控制系统100具有多个总线。在这种连接中的总线是控制系统的子系统，该子系统在具有处理器，特别是CPU的控制系统中的各个单元之间，或在控制系统100中各个单元的其他组件之间单向或双向传输数据或能量。在这种意义上，用于非接触式能量传输的装置110是控制系统的其中一个单元。控制系统100的总线可以设计为并行的或位串行的。它们的架构可以是线性的和/或星形的。控制系统100也有外部总线。在本申请的含义内，这些都是用于非接触式能量传输的装置110外部的所有总线，这些总线将这些总线与装置110外部的控制系统100的单元连接起来。控制系统100也有内部总线。在本申请的含义内，这些总线在装置110内传输能量和/或数据或信号。装置110具有至少一个微控制器(在此不可见)或另一处理器，尤其是CPU。

控制系统100的单元也是至少一个控制单元120，尤其是网关；至少一个终端单元(终端通信单元130)、至少一个云140(在计算机设备的意义上，尤其是具有自己的CPU能力、可以通过互联网访问的存储设备)，以及至少一个现场单元150。具有显示单元170的控制箱160示出为选件。

箭头P-I用于示出通过内部能量总线在初级部分1和次级部分1’之间的非接触式内部能量传输。同样，为了说明借助于内部数据总线在初级部分1和次级部分1'之间的无电缆或非接触式内部数据传输，使用箭头D-I。为了实现该数据连接，初级部分1和次级部分1’各自具有数据传输装置30、30’，其形成装置100的数据传输装置的一部分(图1、3、4)。

此外，初级部分1通过至少一个外部能量总线P-E10和至少一个外部数据总线D-E-10并且优选地(但不是强制性地)通过用于电缆连接或无电缆数据传输的第二外部数据总线D-E-11与控制单元120(例如网关)相连接。控制单元120或网关又可以至少通过第一外部数据总线(图中的空心粗箭头)或不同设计的数据总线连接，例如可以使用另一种传输协议，具有至少一个终端单元130用于数据输出，尤其是显示，以及用于数据输入，以显示控制系统，尤其是用于非接触式能量传输的装置的控制系统的状态数据，和/或输入控制命令。

控制单元120也可以连接到多个终端单元130。这里，提供有两个单独的终端单元130。在这种情况下，其中一个终端单元130直接通过第一外部数据总线与控制单元120连接，另一个终端单元130间接地(在此通过云140)通过第一外部数据总线与控制单元120连接。为了将数据传输到至少一个外部数据总线D-E-10，可以使用多种具有不同物理和数据技术设计的系统，例如各种类型的现场总线系统，例如过程现场总线或以太网。在此，终端单元130与第二终端单元耦合，该第二终端单元设计为控制箱160(见图3)上的显示设备170。这样，可以直接在控制箱上或控制箱内提供显示。

次级部分1’还通过第二外部能量总线P-E-20与至少一个现场单元150连接，例如与至少一个驱动器、脉冲发生器或传感器等连接，以向它们供能。

此处相似，次级部分1’类似地通过第三外部数据总线D-E-30与至少一个现场单元150连接，以向它们发送控制数据或信号或从它们接收控制数据或信号。可以以与第一外部数据总线相同的方式设计第二外部数据总线D-E-30，尤其是其传输协议。

以这种方式，可以远程控制用于非接触式能量传输的数据总线110，以及还优选地远程控制连接到用于非接触式能量传输的装置110的次级部分1'的现场单元150。

此外，用于非接触式能量传输的装置110的远程监视和诊断也是可能的。优选地，还可以远程监视和诊断连接到该装置的次级部分1'的现场单元150。

图4示出了图1中的类型的用于非接触式能量传输的装置110的示意图。

还示出了能量传输通道或总线P-E-1、P-I和P-E-2以及数据传输通道或数据总线D-E-10、可选的第二数据总线D-E-20和可选的第三外部数据总线D-E-30。

为了进行能量传输，初级部分1包括前面所述的部件，尤其是初级线圈10。为了进行数据传输，此外至少初级部分1具有数据传输装置40。在此，该数据传输装置40连接到第一外部数据总线D-E-10。第一数据总线可以设计用于并行数据传输。它还与第二外部数据总线D-E-20连接。该第二外部数据总线D-E-20可以是用于串行数据传输的数据总线，例如RS 232或RS 485。

第二数据总线D-E-20是有利的选择，但不是进行实施所必须的。第二外部数据总线D-E-20优选地与控制单元120连接。

初级部分4包括状态监视装置50(状态监视)。至少一个传感器(传感器S1、S2、…、SN)连接到状态监视装置50。

以这种方式，状态监视装置50用于收集用于非接触式能量传输的装置，尤其是初级部分1的至少一个状态参数，尤其是在能量传输期间用于非接触式能量传输的装置110的操作中。

状态监视装置50与初级部分1的数据传输装置40耦合。这可以将由初级部分1的状态监视装置50收集的状态参数传递到一个数据总线，或者通过任何一条数据总线(在这种情况下为第二外部数据总线D-E-20)传递到控制单元120，可以例如通过互联网等经由数据总线从此处将信息传输到终端单元130或其中一个终端单元130。有利地，使用单独的数据总线(此处例如为串行数据总线)来传输收集的状态参数。但是，这不是绝对必要的。

可选地，根据有利的但不是强制性的进一步发展，次级部分1’具有数据传输装置40'。优选地，具有第一数据传输装置30’的数据传输装置40’用于经由内部总线D-I在初级部分1和次级部分1'之间进行内部数据传输。另外，数据传输装置40’可以设计用于在这种情况下通过第三外部总线D-E-30与现场单元150进行数据的传输和接收。这样，这些数据是可传输的，并且数据可以从现场单元150传输到初级部分1，再从此处传输到控制单元120，再通过第一外部数据总线传输回终端单元130。

可选地但不是必要地，次级部分1’还包括状态监视机构50'。在此，至少一个传感器(S1’、S2’、…、SN’)连接到状态监视装置50'以检测这种类型的状态参数。

因此，状态监视装置50'用于收集用于非接触式能量传输的装置，尤其是次级部分1'的至少一个状态参数。

状态监视装置50’与次级部分1’的数据传输装置40'耦合。这可以通过内部总线D-I将由次级部分1’的状态监视装置50’检测到的状态参数传递到初级部分1，再从那里传递给控制单元120，控制单元120可以从此处通过互联网等直接或间接地将信息传输到终端单元130。通过直接监视次级部分1'的状态的选择而有利地扩展了状态监视。

可以在初级部分1或次级部分1’中通过这种方式进行监视和监督的状态参数尤其是以下内容(此列表不完整)：电压和电流，尤其是输入电压；在初级部分1和/或次级部分1’处的(有效)输入电流和/或输出电流和(有效)输出电流。

可以通过这种方式监视和监督的其他状态参数为：初级部分1和/或次级部分1’的有效输入电流；状态；内部温度；外壳温度/表面；环境温度。

可以以此方式监视和/或监督的更多状态参数为漏磁场传感器技术的参数(电感中的电压)，初级部分1和次级部分1’之间的距离；初级部分1和次级部分1’之间的角度；输入电压的质量；输入功率；输出功率；效率；对象识别FOD(磁场变化)，远程模块的识别；工作点；次级侧或次级部分1’的主数据；初级侧或初级部分1的主数据。

这些参数是可检测的和/或可显示的，尤其是在终端单元130的显示器上。如果将PC或诸如蜂窝电话等的移动单元用作至少一个终端单元130，则可以例如以图6或7的方式设计屏幕表面，并且可以具有至少一个用于显示各个参数的显示区。

可选地，还有利的是，不仅在操作期间监视至少其中一个参数，而且还可以调节和/或改变它们，即确定它们的参数。以此方式，状态监视装置50、50’在功能上通过设置功能或参数设置单元而扩展。

优选地，通过在终端单元130的屏幕表面上输入参数来设置或改变参数，例如，当前设定值或极限值。这些输入从终端单元130例如经由互联网、控制单元120和用于非接触式能量传输的装置100的外部数据总线D-E-10作为设定值或设定参数进行通信。为此，在另一个实施例中，具有无线接口的移动设备，诸如蓝牙或NFC(近场通信)也可以用于参数设置以及用于识别。为此目的，有利的是，用于非接触式能量传输的装置110设置有优选地具有能够联网的识别地址，用于特别是经由互联网对控制系统中的设备进行识别和寻址。

根据图5，初级部分1和/或次级部分1’的状态监视装置50和/或50’分别具有几个部分50a、50b或50a’和50b’，这些部分可以通过内部数据总线CM、CM’连接。这可以在i²C标准中进行配置。

部分50a、50a’中的一个直接与相应的数据传输装置40、40’耦合，且另一部分50b、50b’直接分配给相应的初级线圈10或次级线圈10’，从而以便直接在这些组件上收集状态参数，并将它们通过相应的数据总线转发到控制单元120，再从那里转发到一个或多个终端单元130。数据和能量传输单元40和10或可能的40'和10'可以集成在外壳中并在本地整合，这简化了处理。但是，也可以考虑将它们彼此分开构造，并且如果需要，甚至将它们放置在不同的地方。然后，数据和能量传输单元可以各自具有自己的状态监视装置50a、50b；50a’、50b'(类似于图5)。

图6和7中示出了可视化检测到的参数的可能性。分别示出了在每种情况下参数输出到例如PC的终端单元的屏幕表面上，例如参数电压、线圈电流或温度(在此例如初级部分1的初级线圈10)。另外，也可以显示数据传输参数(传输速率等)以及其他参数，如在每种情况下使用的词汇从图6或图7中显而易见的。也可以想到链接多个参数并输出或显示链接的值。此外，可以想到设置阈值等，例如以指示达到或偏离，特别是在终端单元的显示器上。

因此，有利的是，在偏离规定数值或数值范围或规定数值特性的情况下(例如，在测量值偏离梯度的情况下)，输出错误代码(错误标志)。带有各种参数的通知也是可能的(例如，90％容量时/安全切断附近的温度/有标记的输入波动/始终在距离上限的警告标志)。装置110的内部数据总线D-I是非常有利的选择，并且为实现更广泛的控制和监督选择提供了可能。然而，在根据本发明的所有变型中，就本发明而言，内部数据总线D-I不是必不可少的选择。根据图1，装置的初级部分1和次级部分1’可选地都包括各自的集成数据传输装置30或30’，用于在数据传输装置40和40’中进行非接触式能量传输，它们在初级部分1和次级部分1’之间双向地传输(数字)数据。因此，例如，自动化部件或现场单元不仅可以经由用于非接触式能量传输的装置供应电流，而且还可以供应数据。因此，用于非接触式能量传输的装置提供了组合的非接触式重要接口，例如用于交互。数据传输装置30和30’优选地在设计上是相同的，使得数据可以在没有优选方向的情况下双向传输。

优选地，在两个数据传输装置30和30’中，利用至少一个发送元件和至少一个接收元件光学地执行传输。在所示的实施例中，数据传输装置30和30’都布置在中心(在x和y方向上)并且在盖板3、3'的平面中尽可能地具有光入射和出射表面。

双向传输可以在全双工模式下进行，例如对于两个传输方向使用不同波长的光。对于两个传输方向，即使在相同的波长下也可以执行全双工模式过程，例如，在两个传输方向上使用不同的调制信号。

可替代地，在半双工过程中双向传输也是可能的，例如通过使用时分复用方法，其中对于两个传输方向交替使用连续的时隙。

附图标记列表

1初级部分

1’次级部分

2、2’外壳

3、3'盖板

4、4’电缆穿通部或插头连接器

5、5'连接电缆

6气隙

10初级线圈

10'次级线圈

11、11'铁氧体磁芯

12、12’外边缘

13、13'内圆顶

20、20'电路板

21、21’电子部件

30、30'数据传输装置

40数据传输装置

50、50’状态监视装置

x、y、z直角坐标

z0距离

100控制系统

110非接触式能量传输装置

120控制单元

130终端单元

140云

150现场单元

160控制箱

170显示单元

D-I内部数据总线

P-I内部能量总线

P-E-10第一外部能量总线

P-E-20第二外部能量总线

D-E-10第一外部数据总线

D-E-10第二外部数据总线

S1、S2、…、SN传感器

S1’、S2’、…、SN'传感器

Claims (14)

1.一种用于从初级部分(1)到次级部分(1’)的非接触式感应能量传输的装置，所述初级部分(1)和次级部分(1’)均包括至少一个线圈(10、10’)，所述至少一个线圈(10、10’)通过气隙(6)彼此感应耦合，其特征在于，初级部分(1)和/或次级部分(1’)包括至少一个状态监视装置(50、50’)，用于监视初级部分(1)和/或次级部分(1’)的至少一个状态参数以及所述至少一个状态监视装置(50、50’)包括参数设置单元，通过该参数设置单元能够对至少一个单独的状态参数的至少一个极限值或与之相关的至少一个值进行设置和/或修改。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述初级部分(1)的状态监视装置(50)与所述初级部分(1)的数据传输装置(40)耦合和/或所述次级部分(1’)的状态监视装置(50’)与所述次级部分(1)的数据传输装置(40')耦合。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其特征在于，所述初级部分(1)的状态监视装置(50)与至少一个用于监视初级部分，尤其是具有初级线圈(10)的初级部分的至少一个状态参数的传感器(S1、S2、…、SN)耦合，和/或次级部分(1’)的状态监视装置(50’)与至少一个用于监视次级部分(1’)处，尤其是次级线圈(10’)处的至少一个状态参数的传感器(S1’、S2’、…、SN’)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述初级部分(1)的数据传输装置(40)设计用于通过至少一个数据总线或几个数据总线将数据传输到控制单元(网关120)或直接到终端单元(130)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述次级部分(1)的数据传输装置(40)还设计用于通过至少一个数据总线或几个数据总线将数据传输到次级部分(1’)的数据传输装置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述次级部分(1’)的数据传输装置(40)设计用于通过至少一个数据总线或几个数据总线将数据传输到至少一个现场单元(150)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置直接或通过所述控制单元(120)与至少一个用于数据输入和/或数据输出，尤其是数据显示的终端单元(130)耦合。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，其包括用于在控制系统中识别和寻址所述装置的识别地址。

9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述至少一个终端单元(130)包括屏幕表面，所述屏幕表面设计用于视觉显示至少一个状态参数或与所述至少一个状态参数相关联的信息和/或用于设置状态参数。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述初级部分(1)和/或所述次级部分(1’)的相应的数据传输装置(40、40’)设计用于通过专门用于传输这些值的单独的数据总线传输所获得的状态参数。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述数据传输装置(40、40’)设计用于通过气隙(6)传输数据，并且为此目的，初级部分(1)和次级部分(1’)作为数据接口或其中一个数据接口分别包括用于通过气隙(6)传输数据的数据传输单元(30、30')。

12.一种控制系统，具有至少一个终端单元(130)、控制单元(120)、至少一个现场单元(150)和至少一个根据前述权利要求之一所述的装置。

13.一种用于通过气隙(6)从初级部分(1)的线圈(10)到次级部分(1’)的线圈(10’)的非接触式感应能量传输的装置的操作方法，所述装置形成控制系统的一部分，其特征在于，在从初级部分(1)到次级部分(1’)的感应能量传输期间，利用初级部分和/或次级部分(1’)的状态监视装置(50、50’)监视至少一个状态参数，尤其是通过传感器(S1、S2、S3、...、SN)，以及，利用数据传输装置(40、40’)，将监视的数据形式的状态参数传输至控制单元(120)和/或终端单元(130)，其中，所述至少一个状态监视装置(50、50’)包括参数设置单元，利用所述参数设置单元，能够对尤其是对于单个或多个状态参数的至少一个极限值或者与这些状态参数相关联的至少一个值进行设置和/或修改。另外，在有或没有参数设置通知的情况下，可以独立地或在控制下执行诸如关闭传输或功率降低的功能操作。

14.根据权利要求13所述的操作方法，其特征在于，在所述终端单元(130)的显示器上显示至少一个状态参数或与所述至少一个状态参数相关联的信息。