DE102008024217A1 - System zur kontaktlosen Daten- und Energieübertragung - Google Patents

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Abstract

System zur kontaktlosen Daten- und Energieübertragung zwischen einem ersten Fahrzeugteil und einem zweiten Fahrzeugteil, aufweisend mindestens eine erste Steuereinheit mit einem Spannungseingang, einem Dateneingang und einem Signalausgang, mindestens eine zweite Steuereinheit mit einem Signaleingang, einem Datenausgang und einem Spannungsausgang und mindestens einen Übertrager mit einer Primärwickng in einem zweiten Kern, wobei sich die Primärwicklung mit dem Signalausgang der ersten Steuereinheit verbinden lässt und die Sekundärwicklung mit dem Signaleingang der zweiten Steuereinheit verbinden lässt, die erste Steuereinheit dazu eingerichtet ist, aus einer am Spannungseingang anliegenden elektrischen Spannung eine Wechselspannung am Signalausgang zu erzeugen, deren Frequenz in Abhängigkeit von den am Dateneingang eingehenden Daten moduliert wird und die zweite Steuereinheit dazu eingerichtet ist, aus der am Signaleingang anliegenden frequenzmodulierten Wechselspannung die Daten zu demodulieren und am Datenausgang bereitzustellen und eine zur Verwendung in einem elektrischen Verbraucher aufbereitete Spannung am Spannungsausgang bereitzustellen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur kontaktlosen Daten- und Energieübertragung zwischen einem ersten Fahrzeugteil und einem zweiten Fahrzeugteil.
  • Zum Bereitstellen einer möglichst flexiblen Umkonfigurierbarkeit einer Kabine eines Fahrzeugs, die sich beispielsweise durch ein modulares Sitzkonzept mit an unterschiedlichen Positionen anbringbaren Sitzen äußert, ist es erforderlich, die in den Sitzen üblicherweise befindlichen elektrischen und elektronischen Geräte in allen vorgesehenen Sitzpositionen in der Kabine elektrisch mit feststehenden Fahrzeugteilen koppeln zu können. Beispielsweise ist es in einer Passagierkabine eines modernen Verkehrsflugzeugs notwendig, eine sehr große Anzahl von Passagiersitzen bzw. Passagiersitzgruppen mit elektrischem Strom und Daten zu versorgen, so dass zahlreiche Komfortfunktionen, wie etwa das Bereitstellen von Audiounterhaltungsprogrammen und Beleuchtung etc. ermöglicht werden. Der Einsatz einer kabelgebundenen Verbindungslösung zwischen den einzelnen Passagiersitzen und dem Kabinenfußboden, die etwa über zwei oder mehr getrennte Kabel für Elektrizität und Daten realisiert ist, werden üblicherweise relativ große und schwere Steckverbinder verwendet, da diese leichter wartbar, installierbar und relativ ausfallsicher sind. Weiterhin muss für jedes Verbindungskabel ein Durchführungsweg und Bauraum gefunden werden, in welchem das Kabel sicher und für den Passagier unsichtbar verlegt werden kann. Weiterhin sind Kabelzuführungen zum Sitz durch die Bodenplatte des Kabinenfußboden mittels Ausschnitten oder Bohrungen infolge von Dichtigkeitsanforderungen an den Passagierraum zum Frachtraum nur mit erhöhtem Konstruktionsaufwand und Gewicht realisierbar. Verdeckte Kabelzuführungen über Kabelkanäle auf dem Boden sind zwar möglich, haben aber den Nachteil, dass jeder Kabelkanal eine kleine Unebenheit bildet, wodurch der Komfort für Passagiere mitunter in erheblichem Maße eingeschränkt wird. Laufflächen innerhalb einer Passagierkabine sind bevorzugt generell ohne Unebenheiten auszuführen. Für kabelgebundene, variabel einbaubare Sitze müssen zudem ausreichende und in den Sitzen oder Kabelkanälen verstaubare Kabellängen vorgehalten werden, um Sitzabstandsveränderungen zu Anschlusspunkten oder Durchführungsbereichen im Fußboden zu ermöglichen. Dies ist ebenfalls mit einem erhöhten Gewicht verbunden.
  • Generell beschränkt sich dieses Problem betreffend der flexiblen Umkonfigurierbarkeit nicht auf die variable Verkabelung von Passagiersitzen in einem Flugzeug, sondern erstreckt sich auf alle denkbaren Fahrzeugteile. Bei dem Sonderfall der Passagierkabine eines Flugzeugs würde dies beispielsweise auch die sogenannten „Passenger Service Units (PSU)” betreffen, die über den Sitzen bzw. den Sitzgruppen Beleuchtung, Signalanzeigen – wie etwa Anschnallzeichen und Rauchverbotszeichen – und dergleichen bereitstellen.
  • In der EP 0 862 524 wird eine Anordnung zum kontaktlosen Übertragen von Signalen zwischen gegeneinander linear bewegbaren Fahrzeugteilen vorgeschlagen. Es wird ein schienenartiger Übertrager gezeigt, bei dem Signale zwischen einem feststehenden und einem demgegenüber linear bewegbaren Fahrzeugteil übertragen werden können. Dies wird durch Primär- und Sekundärwicklungen in voneinander getrennten Schalenkernen realisiert, die bevorzugt als aneinander entlanggleitende Schienen ausgebildet sind, welche Profile besitzen, die zum Bilden eines geschlossenen Magnetkreises zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung dienen. Prinzipiell ist diese Anordnung dazu geeignet, verschiedene elektrische Einrichtungen, etwa eine Sitzheizung oder eine elektrische Sitzverstellungseinrichtung eines Fahrzeugsitzes mit elektrischer Energie zu versorgen oder Signale – wie beispielsweise für eine Sitzbelegungserkennung – zu übertragen. Nachteilig bei einer derartig ausgeführten Anordnung ist jedoch, dass sämtliche Versorgungssignale und die elektrische Energie getrennt voneinander übertragen werden müssen. So sind mehrere der schienenartigen Übertrager vorzusehen, falls mehrere elektrische Einrichtungen im Fahrzeugsitz mit elektrischer Energie oder mit Steuersignalen versorgt werden. Dies ist insbesondere dann aus Gewichts- und Kostengründen unvorteilhaft, wenn eine sehr große Anzahl von Passagiersitzen oder anderen Fahrzeugteilen mit solchen Anordnungen zum kontaktlosen Übertragen von Signalen auszustatten ist.
  • In US 4,833,337 wird ein System zum Übertragen von elektrischer Energie von einem feststehenden Fahrzeugteil zu einem bewegbaren Fahrzeugteil vorgeschlagen, bei dem ein U-förmiger Kern mit Wicklungen in einem Kern mit Aufnahmevertiefungen verläuft. Durch eine Unterteilung der fahrzeugfesten Wicklungen in mehrere Segmente kann das magnetische Streufeld reduziert werden, da nicht alle Segmente gleichzeitig mit elektrischer Energie versorgt werden müssen. Es ist auch bei diesem vorgeschlagenen System keine Kopplung zwischen der Übertragung von elektrischer Energie und von Daten vorgesehen. Es kann die Übertragung nur getrennt voneinander erfolgen.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist daher, die vorgenannten Nachteile zu verringern oder gänzlich zu eliminieren. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, ein System zum kontaktlosen Übertragen von elektrischer Energie und Daten vorzuschlagen, das möglichst einfach aufgebaut ist, möglichst nur einen magnetischen Kreis zum Übertragen elektrischer Energie und beliebiger Daten gleichzeitig, dazu robust ist und ein geringes Gewicht aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein System gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Es wird ein System zur kontaktlosen Daten- und Energieübertragung zwischen einem ersten Fahrzeugteil und einem zweiten Fahrzeugteil vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße System weist mindestens eine erste Steuereinheit mit einem Spannungseingang, einem Dateneingang und einem Signalausgang auf, mindestens eine zweite Steuereinheit mit einem Signaleingang, einem Datenausgang und einem Spannungsausgang sowie mindestens einen Übertrager mit einer Primärwicklung in einem ersten Kern und einer Sekundärwicklung in einem zweiten Kern. Erfindungsgemäß lässt sich die Primärwicklung mit dem Signalausgang der ersten Steuereinheit verbinden und die Sekundärwicklung mit dem Signaleingang der zweiten Steuereinheit. Die erste Steuereinheit ist dazu eingerichtet, aus einer am Spannungseingang anliegenden elektrischen Spannung eine Wechselspannung am Signalausgang zu erzeugen, deren Frequenz in Abhängigkeit von den am Dateneingang eingehenden Daten moduliert wird. Die zweite Steuereinheit ist gemäß der vorliegenden Erfindung dazu eingerichtet, aus der am Signaleingang anliegenden frequenzmodulierten Wechselspannung, welche über die Sekundärwicklung in den Signaleingang übertragen wird, die Daten zu demodulieren und am Datenausgang bereitzustellen. Weiterhin ist die zweite Steuereinheit dazu eingerichtet, eine zur weiteren Verwendung in einem elektrischen Verbraucher aufbereitete Spannung am Spannungsausgang bereitzustellen.
  • Demnach wird in der ersten Steuereinheit eine Wechselspannung erzeugt, auf der die zu übertragenden Daten in Form einer Frequenzänderung aufmoduliert werden. Die so gebildete frequenzmodulierte Wechselspannung wird an die Primärwicklung gegeben, welche mit einer Sekundärwicklung zum Zwecke der Übertragung einen magnetischen Kreis bildet. Die Sekundärwicklung gibt ihrerseits die aus dem magnetischen Kreis induzierte frequenzmodulierte Wechselspannung an eine zweite Steuereinheit weiter, die aus der Frequenzmodulation die übertragenen Daten wieder demodulieren kann. Weiterhin kann die in der zweiten Steuereinheit vorliegende induzierte Wechselspannung so aufbereitet werden, dass sie beispielsweise mit einer konstanten vorbestimmten Frequenz oder als Gleichspannung vorliegt, so dass sie zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern weiter verwendet werden kann. Demgemäß kann über eine einzige Kombination aus Primärwicklung und Sekundärwicklung eine gleichzeitige vollständige Übertragung von elektrischer Energie und von Daten erreicht werden, ohne dass eine Mehrzahl von elektromagnetischen Übertragern eingesetzt werden muss, so dass sich die vorgeschlagene Ausgestaltung positiv auf das Gewicht und die Kosten niederschlägt. Systeme zur Modulation und Demodulation von Daten bzw. beliebigen Signalen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, so dass hinreichend robuste und kostengünstige Steuereinheiten zur Modulation und Demodulation realistisch sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Besonders hervorzuheben hierbei sind einige erfindungsgemäße Merkmale, die eine Reihe von Vorteilen gegenüber Vorrichtungen aus dem Stand der Technik aufweisen. So ist es beispielsweise vorteilhaft, mehrere voneinander getrennte Spulen aus Primärwicklungen in jeweils einem Kern unterzubringen und diese Spulen als Primärelemente in vorbestimmten Positionen fahrzeugfest unterzubringen. Die Primärwicklungen bzw. Primärelemente könnten dann an oder in dem ersten Fahrzeugteil verteilt angeordnet sein. Diese Anordnung könnte als lineare, gekrümmte, kreisbogenförmige oder beliebige andere Verteilung ausgeführt sein. Die Verteilung hängt prinzipiell davon ab, wo an dem ersten Fahrzeugteil eine Datenübertragung gewünscht sein könnte. Mit den Primärelementen können analog dazu ausgestaltete Sekundärelemente gekoppelt werden. Beispielsweise könnte ein Fahrzeugteil mit einem oder mehreren Sekundärelementen ausgestattet werden, so dass in den bevorzugten Positionen des Fahrzeugteils jeweils ein Sekundärelement direkt benachbart (oberhalb, daneben oder dergleichen) ist. Dieses Sekundärelement könnte dann einen magnetischen Kreis mit dem benachbarten Primärelement bilden, so dass zwischen dem Sekundärelement und dem korrespondierenden Primärelement eine Energie- und Datenübertragung stattfinden kann. Ist ein Raster zur Positionierung von Fahrzeugteilen fest vorgegeben, muss ermöglicht werden, dass innerhalb dieses Rasters jeweils ein Sekundärelement direkt über einem Primärelement positioniert werden kann.
  • Weiterhin sind bevorzugt die Primärelemente in fahrzeugfesten Einbauten, wie etwa einem Fußboden einer Kabine, integriert, so dass sie von außen unsichtbar bleiben, keine aufwändigen Abdeckungen für offene Magnetschienen geschaffen werden müssen und eine gleichmäßige Oberfläche innerhalb der gesamten Kabine bereitgestellt wird. Bevorzugt sind die Primärelemente möglichst dicht an einer Oberfläche des Fußbodens positioniert, die zu den Sitzen gerichtet ist. Bei Verwendung von magnetisch durchlässigen Fußbodenplatten – etwa mit einer Wabenkernstruktur aus glasfaserverstärktem Kunststoff – könnten die Primärelemente auch gänzlich unterhalb der Fußbodenplatten angeordnet werden.
  • Weiterhin ist bevorzugt mindestens ein Sekundärelement in einem Fahrzeugsitz angeordnet, wobei das Sekundärelement möglichst an der Unterseite des Fahrzeugsitzes zum Eingehen eines magnetischen Kreises mit einem im Kabinenfußboden befindlichen Primärelement positioniert werden kann. Zur Berücksichtigung eines fest vorgegebenen Rasters innerhalb der Kabine, in dem die Passagiersitze befestigt werden können, ist in einer weiter bevorzugten Ausführungsform das Sekundärelement beweglich und arretierbar gelagert, so dass eine geringere Anzahl von Primärelementen fahrzeugfest vorgesehen werden muss und Sekundärelemente in Fahrzeugsitzen innerhalb gewisser Grenzen direkt oberhalb eines Primärelements verschoben werden können.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden längliche Primärelemente vorgesehen, die jeweils für sich einen gewissen fahrzeugfesten Bereich abdecken und dazu geeignet sind, einen magnetischen Kreis mit einem Sekundärelement aufzubauen.
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Systems anhand von Figuren näher beschrieben. In den Figuren stehen gleiche Bezugszeichen für gleiche Objekte. Es zeigen:
  • 1: eine schematische Übersicht über das erfindungsgemäße System;
  • 2a eine dreidimensionale Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels;
  • 2b: eine dreidimensionale Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels;
  • 3a: eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Systems;
  • 3b: eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems;
  • 4a: eine seitliche Schnittansicht eines in einen Boden integrierten Primärelements; und
  • 4b: eine seitliche Schnittansicht eines unter einem Boden angeordneten Primärelements.
  • In 1 wird die schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Systems 2 gezeigt. In einem ersten Fahrzeugteil 4 sind beispielhaft drei Primärelemente 6 an einer Oberfläche 8 angeordnet, über der ein zweites Fahrzeugteil 10 mit einem Sekundärelement 12 positionierbar ist. Zum Herstellen einer Verbindung zum Übertragen von elektrischer Energie und Daten ist es erforderlich, dass sich zwischen dem Sekundärelement 12 und einem der Primärelemente 6 ein magnetischer Kreis bildet, wie beispielsweise mit dem mittleren der drei Primärelemente 6, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet.
  • Die Primärelemente 6 und das Sekundärelement 12 weisen jeweils einen Kern auf, der mit Wicklungen versehen ist. Die Wicklung eines Primärelements 6 wird als „Primärwicklung” bezeichnet, die Wicklung eines Sekundärelements 12 als „Sekundärwicklung”. Die Primärwicklungen der Primärelemente 6 werden mit der Leitung 14 verbunden, welche wiederum mit einem Signalausgang 16 einer ersten Steuereinheit 18 verbunden ist. Hierbei ist zu bemerken, dass eine räumliche Nähe zwischen der ersten Steuereinheit 18 und dem Fahrzeugteil 4 nicht erforderlich ist. Die erste Steuereinheit könnte auch deutlich abseits des Fahrzeugteils 4 betrieben werden. Die erste Steuereinheit 18 (auch mit „Rail Control” zu bezeichnen) weist ferner einen Dateneingang 20 und einen Spannungseingang 22 auf. Der Dateneingang 20 kann beispielsweise mit einer bereits vorhandenen Datenleitung oder einem Datenbus in dem betreffenden Fahrzeug verbunden werden, der Spannungseingang 22 mit einer Bordspannungsversorgung. Die Sekundärwicklung des Sekundärelements 12 ist mit einem Signaleingang 24 einer zweiten Steuereinheit 26 verbunden, welche einen Spannungsausgang 28 und einen Datenausgang 30 aufweist. An dem Spannungsausgang 28 kann eine entsprechend aufbereitete Versorgungsspannung abgegriffen werden, die zum Betrieb von Geräten innerhalb des zweiten Fahrzeugteils 10 genutzt werden kann.
  • Die Daten aus dem Datenausgang 30 können für eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungen genutzt werden, bei denen Daten oder Gerätezustände mit fahrzeugzentralen Geräten kommuniziert werden müssen. Die erste Steuereinheit 18 weist zum Bereitstellen eines geeigneten Ausgangssignals am Signalausgang 16 einen Modulator 32 auf, der die Frequenz der elektrischen Spannung am Spannungseingang 22 in Abhängigkeit von den eingehenden Daten am Dateneingang 20 moduliert. Bevorzugt weist die erste Steuereinheit 18 bzw. der Modulator 32 hierfür zunächst einen nicht dargestellten Gleichrichter auf, der aus der eingehenden Spannung am Spannungseingang 22 eine Gleichspannung herstellt. Durch einen sogenannten „Zerhacker” ist es möglich, aus der gleichgerichteten Spannung eine Wechselspannung mit einer Trägerfrequenz zu erzeugen. Schließlich moduliert der Modulator 32 die Frequenz der Wechselspannung um die Trägerfrequenz herum und stellt sie am Signalausgang 16 bereit.
  • Zur Auswahl einer entsprechenden Trägerfrequenz, die zum Weiterleiten hoher Datenströme geeignet ist, muss berücksichtigt werden, dass bei ansteigender Trägerfrequenz eine geringere Menge an Ferriten zum Herstellen eines geeigneten Spulenkerns für die Wicklungen benötigt wird, jedoch auch die magnetischen Verluste mit ansteigender Trägerfrequenz steigen. Exemplarisch könnte etwa eine Trägerfrequenz von ungefähr 100 kHz verwendet werden, mit der Datenübertragungsraten im Bereich von 115 kbit/s oder mehr erreicht werden könnten. Diese Werte sind jedoch explizit nicht als Beschränkung der Erfindung aufzufassen, sondern sollen vielmehr dazu dienen, das erfindungsgemäße System anhand beispielhafter verwendbarer Parameter plastischer zu beschreiben. Je nach Anforderungen von Daten konsumierenden Geräten oder dergleichen können andere Frequenzen und andere Bitraten sinnvoll und bevorzugt sein.
  • In der zweiten Steuereinheit 26 befindet sich analog zur ersten Steuereinheit 18 ein Demodulator 34, der aus den regelmäßigen Frequenzabweichungen des Signals am Signaleingang 24 die entsprechenden Daten demoduliert und am Datenausgang 30 bereitstellt. Die anliegende Wechselspannung mit der modulierten Frequenz kann nach Demodulation wieder in gängige Größen umgewandelt werden, so dass beispielsweise eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 400 Hz in Flugzeugumgebung, mit 50 Hz oder als Gleichspannung ausgegeben werden könnte. Dadurch können elektrische Verbraucher am Spannungsausgang 28 betrieben werden.
  • Zum Reduzieren der Anzahl notwendiger erster Steuereinheiten 18 ist es denkbar, mehrere Primärwicklungen zu einem Segment zusammenzufassen, die von einer gemeinsamen ersten Steuereinheit 18 angesteuert werden.
  • In 2a wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Anordnung von Primärelementen 6 und Sekundärelementen 12 dargestellt. Exemplarisch befinden sich die Primärelemente 6 in oder an einem Fahrzeugfußboden, der der Übersichtlichkeit halber in der Darstellung aus 2A ausgeblendet ist. Aufgrund der Tatsache, dass sich zwischen den Primärelementen 6 und den Sekundärelementen 12 ein Fußboden befindet, sind die einzelnen Paarungen aus Sekundärelement 12 und Primärelement 6 voneinander beabstandet. Mit Kenntnis des vorgegebenen Abstands zwischen diesen beiden Elementen 6 und 12 müssen die Wicklungen und die Ferritkerne in den Elementen 6 und 12 abgestimmt werden, so dass eine optimale Übertragung gewährleistet wird.
  • Weiterhin charakteristisch für das erste Ausführungsbeispiel ist die Tatsache, dass die Primärelemente 6 als runde, dosenförmige Körper ausgeführt sind, die sich in bevorzugt äquidistanter Weise über den Fahrzeugfußboden in Längsrichtung erstrecken. Ein Fahrzeugsitz 36 weist an seiner Unterseite 38 eine Mehrzahl von Sekundärelementen 12 auf, die ebenfalls als runde und dosenförmige Körper ausgeführt sind. Der Abstand zwischen den Sekundärelementen 12 ist in gezeigtem Falle geringer als der Abstand zwischen den Primärelementen 6. Dies folgt aus der Tatsache, dass beispielsweise in einer Flugzeugkabine eine Sitzrasterung von einem Zoll vorgegeben ist. Mit der dargestellten Anordnung aus 2a ist es möglich, für jede Sitzstellung, die sich um einen Zoll von einer anderen Sitzstellung unterscheidet, zwei direkt übereinander angeordnete Elemente 6 und 12 zu realisieren. In dem dargestellten Fall würde das vordere Primärelement 6 direkt unterhalb des vorderen Sekundärelements 12 angeordnet sein. Würde der Sitz um einen Zoll weiter nach vorne geschoben werden, so würde sich das mittlere Sekundärelement 12 über dem zweiten Primärelement 6 befinden. Bei einer weiteren Verschiebung des Sitzes 36 um einen weiteren Zoll würde das letzte Sekundärelement 12 über dem dritten Primärelement von vorne angeordnet sein und mit diesem ein gekoppeltes Übertragungssystem bilden.
  • Die 2b zeigt, dass nicht nur relativ kleine und kompakte Primärelemente 6 und Sekundärelemente 12 möglich sind, sondern auch längliche, die sich im Wesentlichen parallel zu einer Sitzbefestigungsschiene 40 erstrecken. So wird in 2b ein längliches Sekundärelement 42 dargestellt, welches sich über die gesamte Länge des Gehäuses 38 des Sitzes 36 erstreckt. Unterhalb des Sekundärelements 42 sind zwei längliche Primärelemente 44 angeordnet, von denen eins oder beide gemeinsam mit dem Sekundärelement 42 ein gekoppeltes Übertragungssystem bilden könnten.
  • Bei der Anordnung von Primärelementen 6 und Sekundärelementen 12 ist es bevorzugt, dass nur das Primärelement 6 aktiv bleibt, über dem ein Sekundärelement 12 angeordnet ist. So zeigt 3a ein aktives Primärelement 46, über dem genau ein Sekundärelement 48 positioniert ist. Diese Kombination aus Sekundärelement 48 und Primärelement 46 ist energetisch optimal, da der Abstand zwischen den beiden Elementen 46 und 48 geringstmöglich ist. Die übrigen Primärelemente 50 und Sekundärelemente 52 weisen keine so energetisch optimale Anordnung auf, so dass die verbleibenden Primärelemente 50 in Bezug auf den Sitz 36 deaktiviert werden, um die elektromagnetischen Interferenzeffekte (EMI) der Systemanordnung zu reduzieren. Dies kann dadurch erfolgen, dass durch eine Messung in der Wicklung des betreffenden Primärelements 50 festgestellt werden kann, dass sich Strom- und Spannungswerte eingestellt haben, die als Indiz dafür anzusehen sind, dass sich kein Sekundärelement 52 in einem Magnetkreis befindet.
  • In 3b wird eine Möglichkeit gezeigt, Primärelemente 54 einzusparen. Dazu ist an dem Sitz 36 lediglich ein einzelnes Sekundärelement 56 angeordnet, welches jedoch entlang der Längsrichtung der Flugzeugkabine verschiebbar gelagert ist. Gleichzeitig ist das Sekundärelement 56 über ein Verbindungselement 58 an der zweiten Steuereinheit angekoppelt. Hiermit ist es möglich, lediglich ein einzelnes Sekundärelement 56 zu verbauen und dies möglichst optimal über einem Primärelement 54 zu positionieren. Dadurch kann die Anzahl der Primärelemente 54 reduziert werden, denn die Justiermöglichkeit des Sekundärelements 56 erstreckt sich über den gesamten unteren Bereich des Sitzes 36, so dass wie in 3b dargestellt, zwei Primärelemente 54 für eine Sitzbreite ausreichen würden.
  • Schließlich zeigen die 4a und 4b Möglichkeiten, ein Primärelement 60 in einen Fußboden 62 einer Kabine eines Fahrzeugs zu integrieren. In 4a ist das Primärelement 60 so in einer Fußbodenplatte 64 angeordnet, dass die Oberseite des Primärelements 60 bündig mit der Oberseite der Bodenplatte 64 verläuft. In 4b befindet sich das Primärelement direkt unterhalb der Fußbodenplatte 64. Bei Verwendung einer Bodenplatte 64 aus einem magnetisch nicht leitenden Material, wie etwa einem Wabenkernmaterial aus glasfaserverstärktem Kunststoff ist es aus Sicht der magnetischen Kopplung (magnetischer Wirkungsgrad) unbedenklich, das Primärelement 60 unterhalb der Bodenplatte 64 anzuordnen. Wird eine Bodenplatte 64 verwendet, die den magnetischen Fluss zwischen Primärelement 60 und einem darüber angeordneten Sekundärelement stört, müsse das Primärelement 60 wie in 4a dargestellt, in die Bodenplatte 64 integriert werden. Dies würde die Kosten erhöhen, da insbesondere bei Leichtbau-Bodenplatten Einfassungen herzustellen für Primärelemente 60 aufwändig sein könnte. Schließlich ist zu berücksichtigen, dass der Abstand zwischen dem Primärelement 60 und einem darüber angeordneten Sekundärelement nicht beliebig groß gewählt werden kann, sondern dass immer ein möglichst geringer Abstand gewählt werden sollte. Es ist jedoch denkbar und auch bevorzugt, einen Abstand zwischen 15 und 20 mm zwischen Primärelement 60 und einem Sekundärelement vorzusehen. Dies hat den Vorteil, dass die Bodenplatte an ihrer Oberseite eben ist und keine unstetigen Stellen aufweist, so dass der Verwendung eines herkömmlichen Fußbodenbelags ohne zusätzliche Ausschnitte oder dergleichen im Wege steht. Dies führt dazu, dass die Qualität des Fußbodens sichtlich verbessert wird im Vergleich zu anderen kontaktlosen Daten- oder Energieübertragungssystemen oder dem herkömmlichen kabelgebundenen System.
  • 2
    erfindungsgemäßes System
    4
    erstes Fahrzeugteil
    6
    Primärwicklung
    8
    Oberfläche des ersten Fahrzeugteils
    10
    zweites Fahrzeugteil
    12
    Sekundärwicklung
    14
    Signalleitung
    16
    Signalausgang der ersten Steuereinheit
    18
    erste Steuereinheit
    20
    Dateneingang
    22
    Spannungseingang
    24
    Signaleingang der zweiten Steuereinheit
    26
    zweite Steuereinheit
    28
    Spannungsausgang
    30
    Datenausgang
    32
    Modulator
    34
    Demodulator
    36
    Sitz
    38
    Gehäuse für Sekundärelemente
    40
    Sitzbefestigungsschiene
    42
    längliches Sekundärelement
    44
    längliches Primärelement
    46
    aktives Primärelement
    48
    aktives Sekundärelement
    50
    inaktive Primärelemente
    52
    inaktive Sekundärelemente
    54
    Primärelement
    56
    verschiebbares Sekundärelement
    58
    Verbindungselement
    60
    Primärelement
    62
    Fußboden
    64
    Fußbodenplatte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - EP 0862524 [0004]
    • - US 4833337 [0005]

Claims (14)

  1. System (2) zur kontaktlosen Daten- und Energieübertragung zwischen einem ersten Fahrzeugteil (4) und einem zweiten Fahrzeugteil (10), aufweisend – mindestens eine erste Steuereinheit (18) mit einem Spannungseingang (22), einem Dateneingang (20) und einem Signalausgang (16), – mindestens eine zweite Steuereinheit (26) mit einem Signaleingang (24), einem Datenausgang (30) und einem Spannungsausgang (28) und – mindestens einen Übertrager mit einer Primärwicklung (6) in einem ersten Kern und einer Sekundärwicklung (12) in einem zweiten Kern, wobei – sich die Primärwicklung (6) mit dem Signalausgang (16) der ersten Steuereinheit (18) verbinden lässt und die Sekundärwicklung (12) mit dem Signaleingang (24) der zweiten Steuereinheit (26) verbinden lässt, – die erste Steuereinheit (18) dazu eingerichtet ist, aus einer am Spannungseingang (22) anliegenden elektrischen Spannung eine Wechselspannung am Signalausgang (16) zu erzeugen, deren Frequenz in Abhängigkeit von den am Dateneingang (20) eingehenden Daten moduliert wird und – die zweite Steuereinheit (26) dazu eingerichtet ist, aus der am Signaleingang (24) anliegenden frequenzmodulierten Wechselspannung die Daten zu demodulieren und am Datenausgang (30) bereitzustellen und eine zur Verwendung in einem elektrischen Verbraucher aufbereitete Spannung am Spannungsausgang (28) bereitzustellen.
  2. System (2) nach Anspruch 1, wobei die Primärwicklung (6) und/oder die Sekundärwicklung (12) in einem Gehäuse gekapselt ist.
  3. System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Fahrzeugteil (4) fahrzeugfest ist und sich das zweite Fahrzeugteil (10) in unterschiedlichen Positionen relativ zum ersten Fahrzeugteil (4) positionieren lasst.
  4. System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Mehrzahl von Primärwicklungen (6) an oder in dem ersten Fahrzeugteil (4) verteilt.
  5. System (2) nach Anspruch 4, bei dem die Primärwicklungen (6) im Wesentlichen äquidistant angeordnet sind.
  6. System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Fahrzeugteil (10) mindestens eine Sekundärwicklung (12) aufweist.
  7. System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Fahrzeugteil (10) ein Sitz (36) ist.
  8. System (2) nach Anspruch 7, wobei sich der Sitz (36) relativ zum ersten Fahrzeugteil (4) so positionieren lasst, dass mindestens eine im Sitz angeordnete Sekundärwicklung (12) benachbart zu mindestens einer Primärwicklung (6) zum Bilden eines magnetischen Kreises angeordnet ist.
  9. System (2) nach einem der Ansprüche 6–8, wobei das erste Fahrzeugteil (4) fußbodenseitig angeordnet ist und sich zwischen der Sekundärwicklung (12) und den Primärwicklungen (6) ein Fußboden (62) der Kabine befindet.
  10. System (2) nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das zweite Fahrzeugteil (10) eine Versorgungseinheit für Passagiere (PSU) ist.
  11. System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Primärwicklungen (6) zu einem Segment zusammengefasst sind, die von einer gemeinsamen ersten Steuereinheit (18) angesteuert werden.
  12. System (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich Primwärwicklungen (6), die nicht benachbart zu Sekundärwicklungen (12) angeordnet sind, deaktivieren lassen.
  13. Verwendung eines Systems (2) nach einem der Ansprüche 1–12 in einem Flugzeug.
  14. Flugzeug mit mindestens einem System (2) nach einem der Ansprüche 1–12.
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