用于能量传输和用于感应通信的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于能量传输和用于向或者与由轨迹或轨道引导的可移动对象感应通信的设备，其具有：沿所述对象的预设定的移动道路延伸的——特别是形式为可通过集电器接触的、用于给移动负载供电的滑接线的——能量传输线，对象在移动期间可从能量传输线获取电能；平行于能量传输线延伸的独立数据线；至少一个设置在对象上的可与数据线磁耦合的通信电感元件；与通信电感元件连接的通信装置，通信装置具有根据一种正交的频率复用方法以至少50Mbit/s的数据传输率工作的调制解调器。调制解调器经由放大器和/或变压器与通信电感元件连接。数据线的一个端部连接在一与中央控制单元连接的通信装置上，其包含与可移动对象的通信装置所具有的相同类型的调制解调器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于能量传输和用于感应通信的设备
本专利技术涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的用于能量传输和用于感应通信的设备。
技术介绍
由文献DE10216422A1已知一种用于给可移动的对象感应供能的设备，其还实现了在所述可移动的对象与一个中央控制单元之间的通信。为此与沿所述对象的预设定的移动道路敷设的导体回环——经由所述导体回环通过与一设置在所述对象上的集电器的感应耦合可将电能传输到所述对象——平行地敷设有数据线，经由所述数据线同样通过与另一设置在所述对象上的集电器的感应耦合可将数据信号传输到一设置在所述对象上的发送和接收装置或者可由该发送和接收装置传输。对于数据传输，在所述的文献中仅仅给出了在IMHz的范围中的频带以及在9600波特范围中的数据传输率，然而没有给出更精确的信息。文献W003/005380A2示出了一用于向可移动的负载感应地能量传输的导体回环与一数据线的组合(包括两者在一专用电缆中的集成在内)的细节。为进行数据信号的调制，在那儿提出频移键控(FSK)并且将10至150kBit/s称为传输速率所考虑的范围的参考值。相比于现有技术，对于在自动的运输车辆与一中央控制单元之间或者在这些车辆相互之间的通信，当今在数量级上对传输速率存在更高的要求。人们尝试着例如通过使用根据IEEE-802.11标准的无线局域网(WLAN)满足该要求。这里问题还在于车辆的移动区域的无缝的覆盖、在工业设备中通过不同类型的机器引起的电磁干扰级别以及通信相对于外部干扰或操纵的安全性。另一已知的应用是沿着车辆的预设定的移动道路敷设经开槽的微波空心导体，在所述车辆中各拉入与所述车辆连接的天线。与WLAN的应用相关联的问题虽然可以由此尽可能地避免，然而这却是以通信系统机械构造的相对较高的成本换取来的，因为微波空心导体具有刚体的形状并且天线必须被精确地在空心导体的槽缝中被引导。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于，对于能量传输和对于向一由轨迹或轨道引导的可移动的对象或者与一由轨迹或轨道引导的可移动的对象的感应通信，阐明一种低成本和有效率的解决方案。该目的按照本专利技术通过具有权利要求1的特征的设备以及通过根据权利要求17的应用来实现。本专利技术的有利的设计方案在各项从属权利要求中给出。按照本专利技术，在这种类型的用于能量传输并且用于向一由轨迹或轨道引导的可移动的对象感应通信或者与一由轨迹或轨道引导的可移动的对象感应通信的设备中，为进行通信应用一调制解调器，该调制解调器根据一种正交的频率复用方法以至少50Mbit/s的数据传输率工作。这种类型的调制解调器迄今为止被用于利用建筑物的供电网进行数据传输，其中数据信号通过插座耦合到电力线中并且由该电力线解耦。令人吃惊的是，这种类型的调制解调器也适用于经由一沿所述对象的移动道路敷设的数据线与可移动的对象感应通信，所述数据线与一设置在所述对象上的通信电感元件松弛地耦合。该应用在双重的方面显现出了目的异化，因为这种类型的调制解调器仅被构想用于在建筑物的供电网上的地点固定的运行以及用于共同使用电力线以进行数据传输。本专利技术不理会这两个先决条件。本专利技术甚至利用了在通过供电网的数据传输过程中不期望的干扰效应、即经调制的数据信号的功率的一部分沿着电力线辐射到环境中，由此在导线末端上可接收的功率下降并且无线接收装置在环境中可能被干扰这一事实。按照本专利技术，与之相反，该辐射正好实现了另一用户对有效信号的感应接收。而且按照本专利技术的独立的数据线的提供尽管存在能量传输线/输电线但仍与经由同一导线的共同的能量和数据传输的基本概念相矛盾，所述类型的调制解调器根据该基本概念来设计。用于给可移动的负载如吊车、电动架空输送机或自动控制的陆地运输车辆供电的能量传输线(其能够被构造成用于感应式地取用能量的导体回环或者构造成用于通过集电器接触的滑接线)然而通常以比标准的电网电压更高的电压工作并在那儿流过更大的功率。在开关过程中出现附加的电压峰值。感应的能量传输线沿着所述线路以补偿电容布线，以便实现系统的谐振运行。在滑接线中汇流排出于安全原因设置在绝缘套/绝缘型材的内部中，该绝缘套应该使集电器以外的物体与之远离。用于给可移动的负载供电的能量传输线的所有这些特征对于其用于数据传输的共同使用是有害的并且必须在设计用于数据传输的构件时相应地被考虑。第一眼看起来不必要的、独立的数据线的提供克服了这些困难并且极大地简化了对用于数据通信的构件的要求。附加地，在所述类型的能量传输线中在出现安全相关的错误情况时导致紧急切断。在用于数据通信的共同使用中，数据通信在紧急切断的过程中在导线部段分开时同样被中断。而独立的数据线的应用在能量传输线紧急切断时也能实现继续数据通信。对于经由供电网的数据传输存在ITU G.9960和IEEE P1901类型的标准。这些标准(其中此外详细说明了正交的频率复用方法的特定于应用的细节)可由国际电信联盟或电气电子工程师协会获得并且由此作为本公开的组成部分。在经由供电网的数据传输的领域上的其他有关标准——其也称为电力线通信技术——是Hom印lug AV和G.hn标准。而且这些也作为本公开的组成部分。相应于这些标准之一的硬件的应用确保了其长期的可用性以及相应规范的可靠遵守。对于所述类型的调制解调器的按照本专利技术的应用有利的措施是提高发送功率和接收灵敏度。这涉及数据传输的有效距离，因为传输路径由于数据线的比较大的长度和其与通信电感元件的松散的耦合而比具有相应更短的导线长度和所有用户在电力线上的牢固的耦合的建筑物供电网带有更大的缓冲。需要的功能可以通过一放大器和/或通过一变压器实现。数据线的一个端部连接在一与中央控制单元连接的通信装置上，该与中央控制单元连接的通信装置包含与可移动对象的通信装置所具有的调制解调器相同类型的调制解调器。而且在此为了确保高的有效距离，宜中间连接有放大器和/或变压器。在按照本专利技术的解决方案上特别有利的是，所述类型的调制解调器作为消费品在市场上可低成本地获得并且具有根据IEEE802.3标准的标准LAN接口作为应用接口，从而不出现任何用于匹配应用接口的费用。配备有按照本专利技术的通信装置的可移动的对象的车载计算机可以直接连接到调制解调器的LAN接口。优选使用被构造成具有纵向中轴线的非扭绞的对称的双线导线作为数据线，而使用对称横截面形状的线圈作为所述通信电感元件，其中所述线圈有利地设计成多层的电路板并且各个线匝设置在所述电路板的不同的层上并且借助于各层之间的敷镀通孔相互串联连接。所述线匝的数量必须匹配于源于数据线的磁场的强度。也许唯一一个线匝也足够了，对于该线匝一个电路板的一个层足够了。但是当然也可以使用构造成线环或线圈式绕组的常规结构类型的线圈。为了实现通信的一定的最低质量，亦即具有超过50Mbit/s的速率的尽可能无错误的数据传输，应该在按照本专利技术的设备的设计中在导线长度和通信电感元件离数据线的距离方面遵守确定的条件，这些条件依赖于数据线和通信电感元件相对于彼此(平行或垂直)的定向。从电磁兼容性的观点来看特别有利的是，所述数据线由金属的屏蔽件包围，所述屏蔽件具有一沿其纵向方向延伸的缝隙，穿过所述缝隙所述通信电感元件可导入到所述屏蔽件的内部空间中的一个与所述数据线相邻的位置，在所述位置所述通信电感元件与所述数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.09 DE 102011010793.2;2011.02.09 DE 10201101.一种用于能量传输并且用于向由轨迹或轨道引导的可移动的对象(2)感应通信或者与由轨迹或轨道引导的可移动的对象感应通信的设备，该设备具有:一沿所述对象(2)的预设定的移动道路延伸的——特别是形式为能通过集电器(21)接触的、用于给可移动的负载供电的滑接线的——能量传输线，所述对象(2)在移动期间能从所述能量传输线获取电能；一平行于所述能量传输线延伸的独立的数据线(I);至少一个设置在所述对象(2)上的、能与所述数据线(I)磁耦合的通信电感元件(15);和一与所述通信电感元件(15)连接的通信装置(10)，其特征在于，所述通信装置(10)具有一调制解调器(11 )，该调制解调器根据一种正交的频率复用方法以至少50Mbit/s的数据传输率工作。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述调制解调器(11)的工作方式相应于通过供电网的数据传输的标准。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述调制解调器(11)的工作方式相应于ITU G.9960标准或IEEE P1901标准或Hom印IugAV标准或G.hn标准。4.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，所述调制解调器(11)经由放大器(12 )和/或变压器(13)与所述通信电感元件(15 )连接。5.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，所述数据线(I)的一个端部连接在一与中央控制单元(4)连接的通信装置(3)上，该与中央控制单元连接的通信装置包含与可移动的对象(2)的通信装置(10)所具有的调制解调器相同类型的调制解调器(6)。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述与中央控制单元(4)连接的通信装置(3 )的所述调制解调器(6 )经由一放大器(7 )和/或一变压器(8 )与所述数据线(I)连接。7.根据权利要求1至6之一所述的设备，其特征在于，所述通信装置(3)的所述调制解调器(6)和/或所述通信装置(10)的所述调制解调器(11)具有根据IEEE802.3标准的以太网LAN接口作为应用接口。8.根据权利要求1至7之一所述的设备，其特征在于，所述数据线(I)被构造成具有纵向中轴线的非扭绞的对称的双线导线，而所述通信电感元件(15)被构造成具有对称的横截面形状的线圈。9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述线圈被构造成多层的电路板，各个线匝设置在所述电路板的不同的层上并且借助于各层之间的敷镀通孔相互串联连接，或者所述线圈仅具有唯一的线匝并且设置在一电路板的一个层上。10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述线圈被构造成具有一个线匝的线环或构造成具有多个线匝的线圈式绕组。11.根据权利要求8至10之一所述的设备，其特征在于，所述线圈如此设置在可移动的对象(2)上，使得所述线圈的横截面在运行中平行于由所述数据线(I)的芯线限定的平面，并且所述数据线(I)的以米为单位的长度X、所述线圈的中轴线离所述数据线(I)的所述纵向中轴线的以毫米为单位的侧向距离y、一线圈末端面离由所述数据线(I)的芯线限定的平面的以毫米为单位的最短距离z以及使所述线圈与可移动的对象(2)的所述通信装置(10)相连接的引线(14)和使所`述与中央控制单元(4)连接通信装置(3)与所述数据线(I)相连接的引线(9)的长度的以米为单位的总和L至少近似地遵循以下条件: (100.ea'x).(b *y3+c.y2+d.y+1).(e.(z~10)3+f.(z_10)2+g.(z_10)+l).(h.L2+i.L+l)≤ 5其中对于参数a、b、C、d、e、f、g、h和i满足:-0.13 ≤ a ≤ -0.11-1.75.10_5...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·赖恩，A·格林，W·施努尔布施，
申请(专利权)人：康达提斯瓦普弗勒有限公司，
类型：
国别省市：