[发明专利]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

说明书

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 service unit，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。