專利名稱：系統(tǒng)、設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)、設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
已知可按照ASI方法傳輸數(shù)據(jù)的總線系統(tǒng)。其中設(shè)置有僅用于數(shù)據(jù)傳 輸?shù)碾娋€來傳輸數(shù)據(jù)。
已知將較高頻率的交變電流調(diào)制到電功率供電線路上，使得功率信號 和數(shù)據(jù)信號彼此獨(dú)立地傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，減小在數(shù)據(jù)傳輸中的出錯率/故障率。
根據(jù)本發(fā)明，所述目的由根據(jù)權(quán)利要求1所述特征的系統(tǒng)和根據(jù)權(quán)利 要求10所述特征的方法來實(shí)現(xiàn)。
在系統(tǒng)方面，本發(fā)明的重要特征在于，該系統(tǒng)或設(shè)備包括經(jīng)由供電線 路供電的負(fù)載，其中經(jīng)由所述供電線路可傳輸電功率和數(shù)據(jù)，其中可交替 地傳輸功率信號和數(shù)據(jù)信號。其優(yōu)點(diǎn)在于，在傳輸數(shù)據(jù)信號期間不存在對 功率信號的干擾。因此在數(shù)據(jù)傳輸中很少出現(xiàn)錯誤。
本發(fā)明系統(tǒng)的重要特征還在于，包括功率供給裝置/電力供應(yīng)裝置，特 別是功率供給系統(tǒng)或功率供給單元，以及一個或多個經(jīng)由供電線路供電的 負(fù)載，其中所述負(fù)載包括用于通過供電線路通信的裝置，以及設(shè)有開關(guān)單 元來斷開供電線路與功率供給裝置。其優(yōu)點(diǎn)在于，由功率供給裝置發(fā)出的
功率信號可被中斷，以便能將供電線路用于數(shù)據(jù)傳輸。
在一有利的改進(jìn)方案中，所述負(fù)載分別具有由所述供電線路供電的能
量緩沖器，特別是變頻器中間電路/級間耦合電路形式的能量緩沖器。這樣 便可在不影響負(fù)載工作的情況下中斷功率供給。在這里，負(fù)載是指變頻器， 因此可有利地使用平滑(濾波)電容器或緩沖電容器作為能量緩沖器，如
在逆變器(Umrichter)的中間電路中所使用的那樣。
在一有利的改進(jìn)方案中，能量緩沖器的大小設(shè)計(jì)成，使得在按時間段 斷開功率信號的時間上確保對下游負(fù)載的供電。這樣^使功率信號中斷這樣
長的時間段，使得為數(shù)據(jù)傳輸提供足夠的時間。
在一有利的改進(jìn)方案中，所述開關(guān)單元包括用于檢測由功率供給裝置 瞬時或在一時間窗內(nèi)時間上平均地傳輸給負(fù)載的功率的裝置，特別是通過 確定供電線路中的電流強(qiáng)度和/或電壓的時間歷程(Verlauf)或者其時間均 值，和/或通過根據(jù)由負(fù)載進(jìn)行的工作步驟和/或動作來計(jì)算功率消耗。這樣， 可使供電線路盡最大可能地用于數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)例如負(fù)載是驅(qū)動無人駕駛的 運(yùn)輸系統(tǒng)或獨(dú)軌懸掛式軌道的逆變器電機(jī)時，則在起動時刻需要很大的功 率，只能夠傳輸必不可少的數(shù)據(jù)，而在勻速運(yùn)動的時間段內(nèi)卻僅需要小的 功率，可傳輸復(fù)雜的或大量的數(shù)據(jù)量，如參數(shù)組或軟件變化。
在一有利的改進(jìn)方案中，所述開關(guān)單元與中央通信單元特別是與一主 機(jī)(Master)相連接，其中該中央通信單元具有用于經(jīng)由供電線路與負(fù)載 通信的裝置。其優(yōu)點(diǎn)在于，主機(jī)可以在考慮關(guān)于功率信號中斷的信息的情 況下控制與從機(jī)(Slave)的通信。因此，傳輸大的信息量可由主機(jī)安排并 可分布到寬的中斷空隙上。
在一有利的改進(jìn)方案中，負(fù)載與供電線路電連接，特別是電流連接。 這樣，本發(fā)明便可應(yīng)用于其中通過饋線給負(fù)載供電的常規(guī)系統(tǒng)特別是工業(yè) 制造系統(tǒng)中。其優(yōu)點(diǎn)還在于，可設(shè)置可被供給三相電流的負(fù)載或單相負(fù)載。
在一有利的改進(jìn)方案中，供電線路設(shè)計(jì)成三相的，其中各負(fù)載與各相 相連接以進(jìn)行通信。這樣各相可在不同時刻由開關(guān)元件斷開，負(fù)載不必在 通過一相傳輸數(shù)據(jù)期間完全地與功率供給裝置斷開。通過在(各)相之間 轉(zhuǎn)換，可因此實(shí)現(xiàn)連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸或者至少在數(shù)據(jù)包之間時間空隙短的數(shù) 據(jù)傳輸。
在 一有利的改進(jìn)方案中，由一個或多個供電線路對負(fù)載感應(yīng)式地供電， 其中為此負(fù)載包括一次級線圏，該次級線圏與至少 一個供電線路特別是一 供應(yīng)中頻電流的供給線路感應(yīng)耦合。其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明可應(yīng)用在可自由 移動的負(fù)載中，其中可不使用下垂電纜或滑動觸頭。其優(yōu)點(diǎn)還在于，在用 于為負(fù)載特別是可移動地設(shè)置的負(fù)載非接觸式供電的系統(tǒng)中，從中央站向 各負(fù)載的數(shù)據(jù)傳輸可在在這一路徑即線路上沒有附加導(dǎo)線的情況下進(jìn)行，
此外還可減小出錯率。另外，可利用通常的現(xiàn)場總線協(xié)議，例如ASI。
在一有利的改進(jìn)方案中，在次級側(cè)一 電容與次級線圏這樣串聯(lián)或并聯(lián)， 使得所屬的諧振頻率與功率信號的頻率一致。其優(yōu)點(diǎn)在于，可通過弱耦合 來實(shí)現(xiàn)對負(fù)載的功率傳輸，從而可在以厘米計(jì)的范圍內(nèi)選擇初級導(dǎo)線 (Primarleiter)與次級線圏之間的空間距離。這樣^更可提供對可動負(fù)栽的 健壯的、不易被干擾的供電，其中可應(yīng)用本發(fā)明。
在一有利的改進(jìn)方案中，功率信號通過供電線路中的電壓、電流強(qiáng)度 或功率的時間歷程確定。
在一有利的實(shí)施形式中，設(shè)有用于切斷特別是按時間地切斷功率信號 的開關(guān)，其中在切斷后將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到供電線路上。其優(yōu)點(diǎn)在于，這兩 種信號可在唯——根電線上交替地，而不是同時地傳輸。當(dāng)使用多個供電 線路時，本發(fā)明也可包括完全同時的數(shù)據(jù)傳輸，其中在各導(dǎo)線中用于數(shù)據(jù) 傳輸?shù)臅r間間隔相互鄰接。這樣通過各相的數(shù)據(jù)流的共同傳導(dǎo)可連續(xù)地傳 輸總的數(shù)據(jù)流。
在一有利的改進(jìn)方案中，用于與負(fù)載通信的裝置分別連接在次級線圏 上。其優(yōu)點(diǎn)在于，可不使用另外的線圏，特別是用于接收數(shù)據(jù)信號的線圏。 通過使功率信號和數(shù)據(jù)信號在時間上分離，可不使用昂貴的分離裝置，如 濾波器。負(fù)載僅檢測初級導(dǎo)線中無電流流過的時間段，作為開始數(shù)據(jù)傳輸 的信號。數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)選以傳輸接地信號結(jié)束。因此，提供了用于從初級導(dǎo) 線選取功率和數(shù)據(jù)的緊湊的單元。
在一有利的實(shí)施形式中，在功率信號消失時或在功率信號的幅值小于 一閾值的時間段內(nèi)可傳輸數(shù)據(jù)信號。特別是所述閾值小于供電線路的功率
信號的峰值的一半。其優(yōu)點(diǎn)在于，由于與已知的方法相比信噪比更好，所 以出錯率低，在已知的方法中也在閾值之上調(diào)制從而來傳輸數(shù)據(jù)。
在一有利的實(shí)施形式中，用于對可用數(shù)據(jù)濾波的裝置包括用于幅值比 較和/或頻率比較的裝置。其優(yōu)點(diǎn)在于，已知的設(shè)備可用于實(shí)施本發(fā)明。
在一有利的實(shí)施形式中，數(shù)據(jù)可根據(jù)現(xiàn)場總線方法如ASI方法傳輸。 其優(yōu)點(diǎn)在于，可使用已知的方法，從而可快速而簡單地傳輸數(shù)據(jù)。因此制 造成本小。
在一有利的實(shí)施形式中，設(shè)置有相多工器和/或相解多工器作為耦合元 件，通過該耦合元件可進(jìn)行無中斷的數(shù)據(jù)傳輸。其優(yōu)點(diǎn)在于，可在多相系 統(tǒng)中進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。
在用于在系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的方法方面的重要特征在于，通過物理介質(zhì) 特別是供電線路來非同時地傳輸功率信號和數(shù)據(jù)信號。其優(yōu)點(diǎn)在于，在數(shù) 據(jù)傳輸中的干擾4艮小。
在一有利的實(shí)施形式中，按時間段地切斷功率信號以傳輸數(shù)據(jù)信號。 特別地使功率信號和數(shù)據(jù)信號這樣同步，使得僅傳輸功率信號或者數(shù)據(jù)信 號。其優(yōu)點(diǎn)在于，降低了出錯率。用于在系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的方法的重要特 征在于，通過物理介質(zhì)特別是供電線路來交替地傳輸功率信號和數(shù)據(jù)信號。
在一有利的改進(jìn)方案中，功率信號的電流強(qiáng)度最大值是數(shù)據(jù)信號的電 流強(qiáng)度最大值的多倍，特別是超過十倍。其優(yōu)點(diǎn)在于，可減小數(shù)據(jù)信號向 系統(tǒng)空間區(qū)域的輻射。特別地，用于數(shù)據(jù)信號的電子分析裝置可以以低的 成本實(shí)現(xiàn)，盡管放棄了用于分離功率信號的昂貴的濾波器。
在一有利的改進(jìn)方案中，由恒流源供給功率信號。其優(yōu)點(diǎn)在于，可借 助于振蕩組件控制(Schwingungspaketsteuerung )對輸入功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在一有利的改進(jìn)方案中，確定由負(fù)載經(jīng)由供電線路獲得的功率。其優(yōu) 點(diǎn)在于，可在不需要功率的時間段內(nèi)斷開功率供給(裝置)。因此，供電 線路可在這些時間內(nèi)用于傳輸數(shù)據(jù)，以及避免由于例如由同時存在的功率 信號引起的過載/過調(diào)制造成的數(shù)據(jù)信號失真。
在一有利的改進(jìn)方案中，用于數(shù)據(jù)信號的時間段的長度和/或在用于數(shù)
據(jù)信號的時間段之間的間隙通過負(fù)載瞬時獲得的功率確定。因此，供電線 路的可用信道容量可有利地用于數(shù)據(jù)傳輸。
在一有利的改進(jìn)方案中，當(dāng)負(fù)載的功率需求超過一閾值時，時間段的 長度取最小尺度，而當(dāng)負(fù)載的功率需求低于該閾值時，時間段的長度大于 該最小尺度，其中所述最小尺度由主機(jī)可與負(fù)載進(jìn)行一個完整的通信循環(huán) 的時間跨度確定。這樣便確保了，可無延遲地向負(fù)載或在負(fù)載之間傳遞絕 對必需的指令和/或數(shù)據(jù)，例如安全切斷、關(guān)于到達(dá)運(yùn)動終點(diǎn)的信息、移動 指令。
在一有利的改進(jìn)方案中，在用于數(shù)據(jù)信號的時間段與相應(yīng)緊接的用于 功率信號的時間段之間分別以規(guī)則的時間間隔設(shè)置一 時間段，在該時間段 內(nèi)既不設(shè)置數(shù)據(jù)信號也不設(shè)置功率信號，特別是用于消除具有非接觸式功 率供給裝置的系統(tǒng)中的電弧。其優(yōu)點(diǎn)在于，系統(tǒng)不會在線路意外中斷(例 如線路斷開)時出現(xiàn)電弧。
在一有利的改進(jìn)方案中，用于數(shù)據(jù)信號的時間段用供電線路上的脈沖 來表征。其優(yōu)點(diǎn)在于，負(fù)載能夠使其通信同步，以及用于數(shù)據(jù)信號的時間 段更易于識別。
在一有利的改進(jìn)方案中，用來表征用于數(shù)據(jù)信號的時間段的脈沖包含 關(guān)于所表征的時間段的持續(xù)時間的信息，該信息特別是通過最小尺度的多 倍表示。其優(yōu)點(diǎn)在于，負(fù)載可以計(jì)劃其通信，特別是待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在時間 段上的分配。
在一有利的改進(jìn)方案中，供電線路包含多個相，所述相分別在不同的 時刻與功率供給裝置斷開，使得用于數(shù)據(jù)信號的各時間段彼此在時間上相 接以形成連續(xù)的通信信道。這樣，可無延遲地特別是實(shí)時地進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。
在一有利的實(shí)施形式中，在三相供電線路特別是三相電線中，三個相
的功率信號相互移開120°，其中在每個過零區(qū)域中將相應(yīng)的功率信號切斷 一段時間間隔。其優(yōu)點(diǎn)在于，整個數(shù)據(jù)傳輸不是僅可在與一相相關(guān)的短的 時間間隔內(nèi)，而是可在較長時間上以低的出錯率來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
在一有利的實(shí)施形式中，所述時間間隔為60°,即功率信號周期的1/6，
特別是用于實(shí)現(xiàn)無中斷的數(shù)據(jù)傳輸。其優(yōu)點(diǎn)在于，可在適當(dāng)選擇間隔的情
況下進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸。所述60?？稍O(shè)置成例如圍繞零點(diǎn)對稱。或者， 所述60?？稍O(shè)置成在零點(diǎn)開始，由此可特別簡單地使用功率信號的相位控 制。
當(dāng)相數(shù)為其它數(shù)值時，須相應(yīng)地改變60。。特別是在n個相的情況下， 相之間的相移為360°/n而時間間隔為180°/n。
在一有利的改進(jìn)方案中，數(shù)據(jù)信號根據(jù)AS-interface協(xié)議或CAN協(xié)議 或以O(shè)FDM方法進(jìn)行傳輸。其優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明可應(yīng)用于使用標(biāo)準(zhǔn)方法或 協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)的寬泛的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中。
其它的優(yōu)點(diǎn)由從屬權(quán)利要求給出。本發(fā)明不限于權(quán)利要求的特征組合。 特別是由目的提出和/或通過與現(xiàn)有技術(shù)比較而提出的目的，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可得到權(quán)利要求和/或各權(quán)利要求特征和/或說明書的和/或附圖的特征的 其它有意義的組合可能性。
優(yōu)選地，在本說明書中的名稱功率信號和數(shù)據(jù)信號的閾值、峰值是指 電壓值或電流值。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)才艮據(jù)附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的原理。其中，功率信號在一時間段內(nèi)中斷。這 可用于借助于數(shù)據(jù)信號2傳輸數(shù)據(jù)。
用于傳輸數(shù)據(jù)的時間段是功率信號的周期的多倍，特別是整數(shù)倍、半 整數(shù)倍或大于10倍。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，其中電網(wǎng)相位L1、 L2、 L3連接在相開 關(guān)8上，該相開關(guān)8例如由晶閘管構(gòu)成。但在才艮據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例中 可使用其它的半導(dǎo)體開關(guān)，其中可分別斷開各相。
當(dāng)功率信號中斷時，借助于通過同步線圏11被同步的耦合元件9將數(shù) 據(jù)流高頻調(diào)制到由相開關(guān)8供電的線路6上。為此，開關(guān)8與高頻調(diào)制同 步工作。
在本實(shí)施例中，功率信號被中斷的時間段比功率信號的半波短。另外， 該時間段分別設(shè)置在功率信號的過零區(qū)域內(nèi)。
在圖3中示出了功率信號1和數(shù)據(jù)信號5。雖然這里涉及的是三相結(jié) 構(gòu)的供電段6。然而也可以用類似的方式裝備單相或多相系統(tǒng)。
在圖3中還圖示示出了三相的信號之間的120。相移。
在所述線路的端部，在負(fù)載之前或在負(fù)載中還設(shè)置有另 一個耦合元件 10，該耦合元件IO可對高頻調(diào)制的數(shù)據(jù)進(jìn)行解調(diào)。
負(fù)載作為耗電器7僅示意示出。例如，這里是逆變器或包括控制裝置 的其它電子儀器。
該控制裝置與耦合元件10相連接來交換數(shù)據(jù)。
負(fù)載構(gòu)造成逆變器并包括特別是整流器、中間電路以及逆變器的變流 器-功率級，其中整流器為中間電路供電，而該中間電路具有中間電路電容 器用以對^^皮整流的功率信號平滑濾波以及緩沖功率波動。因此，該中間電 路在為耗電器7供電時用作能量緩沖器。
在此，緩沖容量選擇成小到使得僅在半波的持續(xù)時間內(nèi)進(jìn)行緩沖的程 度，即可給下游的負(fù)載供電。
如果中間電路電壓值不為零，則在正弦功率信號情況下不是整個周期， 而是僅各半波的一部分可用于對中間電路充電。
在圖2示出對于功率信號的一個完整周期的所述部分。其中示出了功 率信號的電壓歷程。僅在功率信號7的瞬時電壓值超過中間電路中的瞬時 電壓值3時，才可經(jīng)由整流器對該中間電路充電。在功率信號的位于所述 段之外的時間段21可放棄用于為耗電器供電，因而可用于數(shù)據(jù)傳輸。
在改進(jìn)方案中，對于功率供給可放棄的(時間)段通過相位控制或相 位段控制來無功率地接通，特別是經(jīng)由相開關(guān)8。
在一改進(jìn)方案中，線路6為多個負(fù)載供電，這些負(fù)載能夠分別通過耦 合元件10與線路6交換數(shù)據(jù)信號。本發(fā)明的基本原理可在多個負(fù)載和各種 電網(wǎng)上進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)信號在線路6上的耦合可以例如通過電流、感應(yīng)、 電容或光學(xué)的方式實(shí)現(xiàn)。
在一可選實(shí)施例中，在相開關(guān)8上得出負(fù)載得到的功率，優(yōu)選通過振 蕩組件控制按時間地中斷功率信號，來為數(shù)據(jù)傳輸提供時間段。
特別有利的是，用于數(shù)據(jù)信號的時間段與下一個用于功率信號的時間 段的持續(xù)時間之和總是恒定的，這兩個時間段的相對比例根據(jù)功率需求而 變化。其中用于數(shù)據(jù)信號的時間段保持超過傳輸最小的信息量所必需的最 小持續(xù)時間。
例如，耗電器7設(shè)計(jì)成運(yùn)輸車或單軌懸掛式軌道的懸掛式車輛的驅(qū)動 裝置，該驅(qū)動裝置在起動時具有較高的功率需求而在勻速運(yùn)動時具有減小 的功率需求。在這種情況下，在功率需求增大期間在減小到最小的用于數(shù) 據(jù)信號的時間段內(nèi)可交換簡單的命令和/或信息，如用于定位，而在在勻速 運(yùn)動時則可交換附加的大量數(shù)據(jù)包如參數(shù)組和/或狀態(tài)信息。
在一改進(jìn)方案中，所述時間段的時刻和/或持續(xù)時間通過同步線圏10 傳遞到耦合元件9上，該耦合元件優(yōu)選設(shè)計(jì)成數(shù)據(jù)傳輸?shù)目偩€-主機(jī)，和/ 或通過線路6將關(guān)于所述時間段的時刻和/或持續(xù)時間的信息發(fā)送給負(fù)載， 特別是作為脈沖發(fā)送給耦合元件9和/或10。
為傳輸信息和/或數(shù)據(jù)，可使用所有由通信工程師已知的用于信號傳輸 的方法。特別是為傳輸數(shù)據(jù)對信號通過頻率調(diào)制和/或幅值調(diào)制和/或相位調(diào) 制和/或用OFDM方法進(jìn)行編碼。數(shù)據(jù)傳輸可才艮據(jù)AS-interface總線協(xié)i義 或CAN總線協(xié)議或其它總線協(xié)議來進(jìn)行。有利的是，為信號傳輸可使用 不明顯超過功率信號的頻率的頻率。特別是可使用低于300kHz，特別是 500kHz的頻率。因此，通過數(shù)據(jù)傳輸可避免通常的無線電通信的損害。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例。經(jīng)由供電線路、初級導(dǎo)線41 感應(yīng)式地為一個或多個負(fù)載供電。為此，功率供給裝置54具有恒流源53， 該恒流源53在初級導(dǎo)線41上施加幅值和頻率恒定的電流，稱之為功率信 號45。負(fù)載40通過次級線圏42與初級導(dǎo)線41弱感應(yīng)耦合。在本實(shí)施例 中還涉及一種具有非接觸式能量供給裝置的系統(tǒng)。其中在次級側(cè)即在次級 線圏42上這樣串聯(lián)或并聯(lián)一電容，使得確定一諧振頻率，該諧振頻率與供 給的初級導(dǎo)線電流的頻率即功率信號45相一致。有利地，使用電流強(qiáng)度為
10A或更大例如60A或100A、頻率為10 kHz到100 kHz如20 kHz或25 kHz的供給電流作為功率信號45。
由此，負(fù)載40可沿初級導(dǎo)線41移動。
負(fù)載40分別具有整流器裝置43和用于緩存電能的緩沖器44。緩沖器 44設(shè)計(jì)成電容器，其中電容的大小設(shè)計(jì)成，使得功率信號45在初級側(cè)的 中斷對于幾個半波是可補(bǔ)償?shù)摹?br> 有利的是，對于信號傳輸可使用不明顯超過功率信號45的頻率的頻 率。特別是可使用低于150kHz的頻率。因此數(shù)據(jù)信號47的傳播特性，特 別是阻尼率與功率信號基本相同。
通過開關(guān)元件51可使從功率供給裝置54流到初級導(dǎo)線41的電流中 斷。開關(guān)元件51為此包括晶閘管，以這些晶閘管實(shí)現(xiàn)了相位控制或振蕩組 件控制。
圖4示出在初級導(dǎo)線41上的信號的示例性時間歷程。功率信號45在 段46內(nèi)中斷。在該區(qū)域46內(nèi)可傳輸數(shù)據(jù)信號47。該數(shù)據(jù)信號在圖中僅示 意性示出，其4艮據(jù)AS-interface協(xié)議攜帶信息。也可應(yīng)用其它的協(xié)議或方 法，例如CAN總線協(xié)議、OFDM方法或其它總線協(xié)議或傳輸方法。
優(yōu)選地，在用于功率信號45的時間段與用于數(shù)據(jù)信號47的時間段之 間設(shè)有附加的時間空隙56,在該時間空隙56內(nèi)不傳輸信號。因此，在電 纜可能斷裂或初級導(dǎo)線41可能無意地?cái)嚅_時可靠地消除了形成的電弧。
或者，每n個(其中n表示自然數(shù))特別是每十個或每一百個用于數(shù) 據(jù)信號的時間段中的一個不被加載數(shù)據(jù)信號，或者用于數(shù)據(jù)信號的(多個) 時間段在另一個例如不規(guī)則的、偶然的式樣之后保持無信號。通過不規(guī)則 地設(shè)置段46，可有利地避免諧振。
在根據(jù)圖4的實(shí)施例中，功率信號45和數(shù)據(jù)信號47可通過一示意性 示出的共用的次級線圏42解耦。通過交替使用初級導(dǎo)線41能可靠地避免 由過載引起的數(shù)據(jù)傳輸錯誤，該過栽是由于功率信號45與數(shù)據(jù)信號47相 比過大而產(chǎn)生的。因此可放棄特別是在可動的負(fù)載40中用于分離功率信號 45和數(shù)據(jù)信號47的昂貴的濾波技術(shù)。
數(shù)據(jù)信號的耦合和解耦通過感應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)，即通過調(diào)節(jié)或檢測所屬 的電流強(qiáng)度。在可選的實(shí)施例中，耦合以電容方式通過調(diào)節(jié)屬于數(shù)據(jù)信號 的電壓來實(shí)現(xiàn)。
在根據(jù)圖4的實(shí)施例中，還設(shè)置有用于檢測負(fù)載40從功率供給裝置 54得到的功率的裝置。為此，電流測量元件55檢測初級導(dǎo)體中流動的電 流強(qiáng)度，在開關(guān)元件中集成有電壓測量元件。在開關(guān)元件51中優(yōu)選集成的 電子裝置由測量值得出獲得的功率的時間均值，優(yōu)選是關(guān)于選定的時間窗。
根據(jù)瞬時的、或在時間窗內(nèi)平均得到的功率， 一優(yōu)選設(shè)置在開關(guān)元件 51中的電子裝置計(jì)算，能夠中斷功率供給的頻率和每次的時長，而不會妨 礙對負(fù)載40的功率供給。因此，段46的時長及其時間頻率與負(fù)載40對初 級導(dǎo)線41的瞬時功率需求相匹配。
開關(guān)元件51經(jīng)由同步導(dǎo)線50與AS-interface總線系統(tǒng)的主機(jī)48相連 接。通過同步導(dǎo)線50，開關(guān)元件51中的電子裝置給出關(guān)于功率信號中斷 的下一個段46的時刻以及優(yōu)選關(guān)于其時長的信息。因此，主機(jī)48能夠計(jì) 劃與負(fù)載40上的從機(jī)52的通信，特別是其時間順序及其數(shù)據(jù)范圍。主機(jī) 48對耦合元件49加載數(shù)據(jù)信號，該數(shù)據(jù)信號被感應(yīng)式或電容式耦合到初 級導(dǎo)線上，以與負(fù)載40通信。
優(yōu)選地，功率信號中斷的段46由開關(guān)元件51的電子裝置確定，使得 在一段46內(nèi)主機(jī)48調(diào)用/訪問至少一個從機(jī)52，并且可從該從機(jī)52得到 回應(yīng)。因此，段46具有最小時間長度，該最小時間長度由總線系統(tǒng)的周期 得出。
緩沖容量與段46的最大允許持續(xù)時間相協(xié)調(diào)，使得僅在段46的最大 持續(xù)時間上緩沖功率中斷，即可為下游的負(fù)載40供電。
在其它數(shù)據(jù)傳輸方法的可選應(yīng)用中，段46的最小長度由其它框架條件 得出，例如在OFDM方法中通過符號持續(xù)時間(Symboldauer)或在CAN 協(xié)議中通過尋址/編址和有效數(shù)據(jù)傳輸。
在一有利的改進(jìn)方案中，開關(guān)元件51包括用于發(fā)送描述段46的開始 和/或下一段46的長度的信號特別是瞬時脈沖/突發(fā)的裝置。例如，通過多
個瞬時脈沖可標(biāo)記出，現(xiàn)接下去的段46具有由傳輸?shù)幕径螖?shù)量組合而成 的時長。
附圖標(biāo)記列表
1 功率信號
2 數(shù)據(jù)信號
3 電流歷程
4 中間電路電壓
5 數(shù)據(jù)信號
6 線路
7 耗電器
8 相開關(guān)
9 耦合元件
10 耦合元件
11 同步線圏 21 時間段
Ll、 L2、 L3 電網(wǎng)相位
40 負(fù)載
41 初級導(dǎo)線
42 次級線圏
43 用于整流的裝置
44 緩沖器，蓄電器
45 功率信號
46 功率信號中斷
47 數(shù)據(jù)信號
48 主機(jī)
49 耦合元件
50 同步導(dǎo)線
51 開關(guān)元件
52 從機(jī)
53 恒流源
54 功率供給裝置
55 電流測量裝置
56 空隙
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)或設(shè)備，包括經(jīng)由供電線路供電的負(fù)載，其中，經(jīng)由所述供電線路可傳輸電功率和數(shù)據(jù)，其特征在于，可交替地傳輸功率信號和數(shù)據(jù)信號。
2. —種系統(tǒng)或設(shè)備，包括功率供給裝置特別是功率供給系統(tǒng)或功率 供給單元，以及一個或多個經(jīng)由供電線路供電的負(fù)載，其中，所述負(fù)載包括用于經(jīng)由供電線路通信的裝置，以及設(shè)置有開關(guān) 單元來斷開供電線路與功率供給裝置。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 所述負(fù)載分別具有可由供電導(dǎo)線供電的能量緩沖器，特別是變頻器中間電路形式的能量緩沖器。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 所述能量緩沖器的大小設(shè)計(jì)成，使得在按時間段斷開功率信號的時間上確保對下游負(fù)載的供電。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 所述開關(guān)單元包括用于檢測由功率供給裝置瞬時或在一時間窗內(nèi)時間平均地傳輸給負(fù)載的功率的裝置，特別是通過確定供電線路中的電流強(qiáng)度 和/或電壓的時間歷程或者其時間均值，和/或通過根據(jù)由負(fù)載進(jìn)行的工作步 驟和/或動作計(jì)算出功率消耗。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 所述開關(guān)單元與中央通信單元特別是一主機(jī)相連接，其中，該中夾通信單元包括用于經(jīng)由供電線路與負(fù)載通信的裝置。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 由 一個或多個供電線路對負(fù)載感應(yīng)式供電，其中為此負(fù)載包括次級線圏，該次級線圏與至少一個供電線路特別是一供給中頻電流的供電線路感 應(yīng)耦合。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 在次級側(cè)， 一電容與次級線圏串聯(lián)或并聯(lián)，使得所屬的諧振頻率與功 率信號的頻率相一致。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 功率信號通過供電線路中的電壓、電流強(qiáng)度或功率的時間歷程確定。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 用于與負(fù)載通信的裝置分別連接在次級線圏上。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 設(shè)有用于切斷特別是按時間切斷功率信號的開關(guān)，其中在切斷之后將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到供電線路上。
12. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 在功率信號消失時或在功率信號的幅值小于一閾值的時間段內(nèi)可傳輸數(shù)據(jù)信號。
13. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 所述閾值小于供電線路的功率信號的峰值的一半。
14. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 用于對有效數(shù)據(jù)濾波的裝置包括用于幅值比較和/或頻率比較的裝置。
15. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 數(shù)據(jù)可根據(jù)ASI方法傳輸。
16. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 所迷負(fù)載與供電線路電連接，特別是電流連接。
17. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 供電線路設(shè)計(jì)成三相的，其中各負(fù)載與各相相連接以進(jìn)行通信。
18. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的系統(tǒng)或設(shè)備，其特征在于， 設(shè)置有相多工器和/或相解多工器作為耦合元件，借助于該耦合元件可進(jìn)行無中斷的數(shù)據(jù)傳輸。
19. 一種用于在系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的方法，其特征在于， 通過物理介質(zhì)特別是供電線路交替地傳輸功率信號和數(shù)據(jù)信號。
20. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 按時間段地切斷功率信號，以傳輸數(shù)據(jù)信號。
21. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 使功率信號和數(shù)據(jù)信號同步，使得僅傳輸功率信號或者數(shù)據(jù)信號。
22. 根據(jù)上迷權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 功率信號電流強(qiáng)度最大值是數(shù)據(jù)信號電流強(qiáng)度最大值的多倍，特別是超過十倍。
23. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 由恒流源供給功率信號。
24. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 確定負(fù)載經(jīng)由供電線路得到的功率，特別是瞬時或在一時間窗內(nèi)平均得到的功率。
25. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用于數(shù)據(jù)信號的時間段的長度和/或在用于數(shù)據(jù)信號的時間段之間的 間隙通過負(fù)載瞬時得到的功率確定。
26. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)負(fù)載的功率需求超過一閾值時，時間段的長度為最小尺度，而當(dāng)負(fù) 載的功率需求低于該閾值時，時間段的長度大于該最小尺度，其中所述最d、尺度由主機(jī)可與負(fù)載進(jìn)行一 完整的通信循環(huán)的時間跨度確定。
27. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在用于數(shù)據(jù)信號的時間段與相應(yīng)緊接的用于功率信號的時間段之間分 別以規(guī)則的時間間隔設(shè)置一既不設(shè)置數(shù)據(jù)信號也不設(shè)置功率信號的時間 段，特別是用于消除在具有非接觸式功率供給裝置的設(shè)備中的電弧。
28. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 用于數(shù)據(jù)信號的時間段用供電線路上的脈沖來表征。
29. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 所述用來表征用于數(shù)據(jù)信號的時間段的脈沖包含關(guān)于所表征的時間段的持續(xù)時間的信息，該信息特別是通過最小尺度的多倍表示。
30. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，供電線路包含多個相，所述相分別在不同的時刻與功率供給裝置斷開， 使得用于數(shù)據(jù)信號的各時間段彼此按時間相接以形成連續(xù)的通信信道。
31. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 在三相供電線路特別是三相電線中，三個相的功率信號彼此間移開120° ,其中在每個過零區(qū)域內(nèi)將相應(yīng)的功率信號切斷一時間間隔。
32. 根據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 所述時間間隔為60°，特別是用于實(shí)現(xiàn)無中斷的數(shù)據(jù)傳輸。
33. 才艮據(jù)上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 數(shù)據(jù)信號根據(jù)AS-interface協(xié)議或CAN協(xié)議或以O(shè)FDM方法進(jìn)行傳
全文摘要
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)或設(shè)備，所述系統(tǒng)或設(shè)備包括經(jīng)由供電線路被供電的負(fù)載，其中經(jīng)由所述供電線路可傳輸電功率和數(shù)據(jù)，其中可交替地傳輸功率信號和數(shù)據(jù)信號。
文檔編號H04J3/00GK101375518SQ200780003915
公開日2009年2月25日 申請日期2007年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月31日
發(fā)明者C·舍普費(fèi)爾, J·施密特, L·波德別爾斯基 申請人:索尤若驅(qū)動有限及兩合公司