(57)【要約】  本発明は、供給ラインを経て電力が供給されるコンシューマを備えたシステム又は装置に係る。本発明によれば、供給ラインを経て電気エネルギー及びデータを送信することができ、更に、そのエネルギー信号及びデータ信号が交互に送信される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給ラインを経て供給されるコンシューマを備え、前記供給ラインを経て電力及びデータを送信でき、更に、電力信号及びデータ信号を交互に送信できるようにしたシステム又は装置。
【請求項２】
電源、特に、電源システム又は電源ユニットと、供給ラインを経て供給される１つ以上のコンシューマとを備え、該コンシューマは、前記供給ラインを経て通信するための手段を含み、更に、前記供給ラインを前記電源から切断するためのスイッチングユニットが設けられる、システム又は装置。
【請求項３】
前記コンシューマは、各々、前記供給ラインから供給できるエネルギーバッファを、特に、周波数コンバータの中間回路の形態で有する、請求項１又は２のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項４】
前記エネルギーバッファのサイズは、電力信号の周期的な切断時間中に下流のコンシューマの供給が確保されるような大きさとされる、請求項１ないし３のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項５】
前記スイッチングユニットは、特に、前記供給ラインにおける電流強度及び／又は電圧の時間特性、又はそれらの時間平均を確認することにより、及び／又は電力消費を、前記コンシューマにより遂行されるプロセスステップ及び／又はアクションに基づいて計算することにより、前記電源により前記コンシューマへ送信される電力をその瞬間に又は時間ウインドウ内の平均的な時間に検出するための手段を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項６】
前記スイッチングユニットは、中央通信ユニット、特に、マスターに接続され、該中央通信ユニットは、前記供給ラインを経て前記コンシューマと通信するための手段を有する、請求項１ないし５のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項７】
前記コンシューマは、１つ以上の供給ラインにより誘導的に供給され、前記コンシューマは、この目的で二次コイルを含み、これは、少なくとも１つの供給ライン、特に、中間周波数の電流が注入される供給ラインに誘導的に結合される、請求項１ないし６のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項８】
二次側キャパシタが二次コイルに対して直列及び／又は並列に位置され、それに関連する共振周波数が電力信号の周波数と合致される、請求項１ないし７のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項９】
電力信号は、前記供給ラインにおける電圧、電流強度、又は電力の時間特性により決定される、請求項１ないし８のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１０】
前記コンシューマの通信手段が前記二次コイルに各々接続される、請求項１ないし９のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１１】
電力信号をスイッチオフし、特に、間欠的にスイッチオフするためのスイッチが設けられ、データ信号は、電力信号をスイッチオフした後に供給ラインに変調される、請求項１ないし１０のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１２】
データ信号は、消滅する電力信号の場合にも、又は電力信号の振幅がスレッシュホールド値より小さい時間セグメントにおいても、送信することができる、請求項１ないし１１のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１３】
前記スレッシュホールド値は、前記供給ラインの電力信号のピーク値の半分より小さい、請求項１ないし１２のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１４】
有用なデータをフィルタリングするための手段は、振幅を比較し及び／又は周波数を比較する手段を含む、請求項１ないし１３のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１５】
データは、ＡＳＩ方法に基づいて送信できる、請求項１ないし１４のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１６】
前記コンシューマは、電気的に、特にガルバニックに、前記供給ラインに接続される、請求項１ないし１５のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１７】
前記供給ラインは、三相設計を有し、各コンシューマは、通信のために各相に接続される、請求項１ないし１６のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１８】
結合素子として、中断なくデータを送信することのできる位相マルチプレクサ及び／又は位相デマルチプレクサが設けられる、請求項１ないし１７のいずれかに記載のシステム又は装置。
【請求項１９】
システム内でデータ送信する方法において、電力信号及びデータ信号を、物理的な媒体、特に、供給ラインを経て交互に送信するようにした方法。
【請求項２０】
データ信号を送信するために電力信号を周期的にスイッチオフする、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
電力信号及びデータ信号は、電力信号だけが送信されるか又はデータ信号だけが送信されるように同期される、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
電力信号の電流強度の最大値は、データ信号の電流強度の最大値の倍数、特に、１０倍以上である、請求項１９ないし２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
前記電力信号は、定電流源から供給される、請求項１９ないし２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
コンシューマにより供給ラインを経て引き出される電力、特に、その瞬間に引き出される電力又は時間ウインドウ内の平均、が決定される、請求項１９ないし２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
データ信号に対する時間セグメントの長さ、及び／又はデータ信号に対する時間セグメント間のインターバルは、コンシューマにより現在引き出されている電力により決定される、請求項１９ないし２４のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
時間セグメントの長さは、コンシューマの電力要求がスレッシュホールド値より高い場合には最小であり、そして時間セグメントの長さは、電力要求がスレッシュホールド値より低い場合には最小値より大きく、該最小値は、マスターがコンシューマとの全通信サイクルを処理できるところの時間スパンによって決定される、請求項１９ないし２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
データ信号のための時間セグメントと、それに続く電力信号のための各時間セグメントとの間の規則的な時間的インターバルには、特に、無接触電源を有するシステムにおいてアークを消弧するためにデータ信号も電力信号も与えられない時間セグメントが各々設けられる、請求項１９ないし２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
データ信号のための時間セグメントは、供給ラインにおけるパルスでマークされる、請求項１９ないし２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
データ信号のための時間セグメントをマークするためのパルスは、特に、最小値の倍数を指定することにより、そのマークされた時間セグメントの時間巾に関する情報を含む、請求項１９ないし２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
供給ラインは、複数の相を含み、これらの相は、データ信号のための各時間セグメントが互いに時間的に続いて連続通信チャンネルを形成するように、各々異なる時間に電源から切断される、請求項１９ないし２９のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
三相電源ライン、特に、交流ラインでは、３つの相の電力信号が互いに１２０°シフトされ、各電力信号は、各ゼロ交差の領域で、ある時間インターバル中スイッチオフされる、請求項１９ないし３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
時間インターバルは、特に、非中断データ送信を許すために６０°である、請求項１９ないし３１のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
データ信号は、ＡＳインターフェイスプロトコル又はＣＡＮプロトコルに基づいて又はＯＦＤＭ方法で送信される、請求項１９ないし３２のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、システム、装置及び方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
ＡＳＩ方法に基づいてデータを送信できるバスシステムが知られている。この場合は、データ送信のための電気的ラインが設けられ、データ送信のみに使用される。
【０００３】
電力信号とデータ信号が互いに独立して送信されるように電力供給ラインに高周波数の交流を変調することが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、データ送信におけるエラーレートを減少するという目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の特徴によるシステム、及び請求項１０に記載の特徴による方法において達成される。
【０００６】
システムにおける本発明の重要な特徴は、システム又は装置が、供給ラインを経て供給されるコンシューマを備え、この供給ラインを経て電力及びデータを送信でき、又、電力信号及びデータ信号を交互に送信できることである。この点に関する効果は、データ信号の送信周期中に電力信号からの干渉が存在しないことである。従って、データ送信におけるエラーが少ない。
【０００７】
更に、システムについての本発明の重要な特徴は、電源、特に、電源システム又は電源ユニットが含まれ、１つ以上のコンシューマが供給ラインを経て供給され、コンシューマは、供給ラインを経て通信するための手段を備え、そして供給ラインを電源から切断するスイッチングユニットが設けられることである。この点に関する効果は、電源により送信される電力信号を中断して、供給ラインをデータ送信に使用できることである。
【０００８】
効果的な改善において、各コンシューマは、供給ラインから供給されるエネルギーバッファを、特に、周波数コンバータの中間回路の形態で有している。従って、コンシューマの動作を損なうことなく電源を中断することができる。コンシューマが周波数コンバータである場合には、平滑キャパシタ又はバッファキャパシタを、エネルギーバッファとしてコンバータの中間回路に使用するのが効果的である。
【０００９】
効果的な改善において、エネルギーバッファのサイズは、電力信号の周期的な切断時間中に下流のコンシューマの供給が確保されるような大きさとされる。従って、データ送信に充分な時間がとられるような長い周期中に電力信号を中断することができる。
【００１０】
効果的な改善において、スイッチングユニットは、特に、供給ラインにおける電流強度及び／又は電圧の時間特性、又はそれらの時間平均を確認することにより、及び／又は電力消費を、コンシューマにより遂行されるプロセスステップ及び／又はアクションに基づいて計算することにより、電源によりコンシューマへ送信される電力をその瞬間に又は時間ウインドウ内の平均的な時間に検出する手段を備えている。従って、供給ラインは、データを送信するために、考えられる最適な仕方で利用される。コンシューマが、例えば、ドライバのいない搬送システム又はモノレール懸架コンベアを駆動するコンバータモータである場合には、休止状態からスタートする瞬間に相当の電力を必要とし、必要不可欠なデータしか送信できないが、対照的に、均一移動の周期中には、減少した電力しか要求されず、より複雑な又はより広範囲な量のデータ、例えば、パラメータレコード又はソフトウェア変更を送信することができる。
【００１１】
効果的な改善において、スイッチングユニットは、中央通信ユニット、特に、マスターに接続され、中央通信ユニットは、供給ラインを経てコンシューマと通信するための手段を有する。この点に関する効果は、マスターが、電力信号の中断に関する情報を考慮することにより、スレーブとの通信を制御できることである。従って、マスターは、大量のデータの送信を計画できると共に、利用可能な中断インターバルにわたって送信を配布することができる。
【００１２】
効果的な改善において、コンシューマは、電気的に、特にガルバニックに、供給ラインに接続される。従って、本発明は、コンシューマが供給ラインを経て供給される従来のシステム、特に、工業用製造設備に使用することができる。この点に関する更に別の効果は、コンシューマに交流を供給できるか、又は単相コンシューマにできることである。
【００１３】
効果的な改善において、供給ラインは、三相設計を有し、各コンシューマは、通信のために各相に接続される。従って、スイッチング素子は、異なる時間に個々の相を切断することができ、そしてコンシューマは、ある相を経てデータ送信される間に電源から完全に切断されなくてもよい。従って、相間の切り換えにより、連続的なデータ送信を実現でき、又は少なくとも、データパケット間に短い時間インターバルのあるデータ送信を実現することができる。
【００１４】
効果的な改善において、コンシューマは、１つ以上の供給ラインにより誘導的に供給され、コンシューマは、この目的で二次コイルを含み、これは、少なくとも１つの供給ライン、特に、中間周波数の電流が注入される供給ラインに誘導的に結合される。この点に関する効果は、本発明が自由に移動できるコンシューマに利用できることであり、尾を引くケーブルやスライディングコンタクトを省略することができる。更に別の効果は、コンシューマ、特に、移動可能な状態にあるコンシューマの無接触供給のためのシステムにおいて、データを、中央ステーションから各コンシューマへ、付加的なラインなしに、同じ経路即ちラインセクションを経て送信することができ、そして更に、エラーレートを減少できることである。更に、慣習的なフィールドバスプロトコル、例えば、ＡＳＩを使用することもできる。
【００１５】
効果的な改善において、二次側キャパシタが二次コイルに対して直列又は並列に位置され、それに関連する共振周波数が電力信号の周波数と合致される。この点に関する効果は、コンシューマへの電力送信が弱い結合を経て行われ、即ち一次導体と二次コイルとの間の空間的距離をｃｍ範囲内で選択できることである。従って、エラーに影響されない移動コンシューマへの健全な電力供給が本発明により提供される。
【００１６】
効果的な改善において、電力信号は、供給ラインにおける電圧、電流強度、又は電力の時間特性により決定される。
【００１７】
効果的な改善において、電力信号をスイッチオフし、特に、間欠的にスイッチオフするためのスイッチが設けられ、データ信号は、電力信号をスイッチオフした後に供給ラインに変調される。この点に関する効果は、２つの信号が単一の電気的ライン上に同時ではなく交互に送信されることである。しかしながら、本発明は、多数の供給ラインが使用される場合にはデータの同時送信も確かに含み、各ラインにおけるデータ送信のための時間インターバルは互いに隣接している。このように、個々の相のデータストリームを一緒にまとめることにより全データストリームを連続的に送信することができる。
【００１８】
効果的な改善において、コンシューマの通信手段が二次コイルに各々接続される。この点に関する効果は、特に、データ信号をピックアップするための付加的なコイルを省略できることである。電力信号とデータ信号の時間的な分離のために、例えば、フィルタによるコストのかかる分離を省略することができる。コンシューマは、データ送信の始まりの信号として、時間セグメントを検出するだけであり、一次導体に電流は流れない。データ送信は、送信終了信号で終わるのが好ましい。従って、電力を検索し、そして一次導体からデータを検索するためのコンパクトなユニットが設けられる。
【００１９】
効果的な改善において、データ信号は、消滅する電力信号の場合にも、又は電力信号の振幅がスレッシュホールド値より小さい時間セグメントにおいても、送信することができる。特に、スレッシュホールド値は、供給ラインの電力信号のピーク値の半分より小さい。この点に関する効果は、データ送信のための供給ライン上での変調がスレッシュホールド値より上でも行われる既知の方法より信号対雑音比が良好であるので、エラーレートが低いことである。
【００２０】
効果的な改善において、有用なデータをフィルタリングするための手段は、振幅を比較し及び／又は周波数を比較する手段を含む。この点に関する効果は、既知の装置を使用して本発明を実施できることである。
【００２１】
効果的な改善において、例えば、ＡＳＩ方法のようなフィールドバス送信方法に基づいてデータを送信することができる。この点に関する効果は、既知の方法を使用することができ、従って、データを素早く簡単に送信できることである。従って、製造経費は安い。
【００２２】
効果的な改善において、結合素子は、中断なくデータを送信することのできる位相マルチプレクサ及び／又は位相デマルチプレクサである。この点に関する効果は、多相システムにおいて連続的なデータ送信を実行できることである。
【００２３】
システムにおけるデータ送信方法の重要な特徴は、電力信号及びデータ信号が、物理的な媒体、特に、供給ラインを経て同時に送信されないことである。この点に関する効果は、データ送信に干渉があまり生じないことである。
【００２４】
効果的な改善において、データ信号を送信するために電力信号が周期的にスイッチオフされる。特に、電力信号及びデータ信号は、電力信号だけが送信されるか又はデータ信号だけが送信されるように同期される。これは、エラーレートを減少する効果を有する。
【００２５】
システムにおけるデータ送信方法の重要な特徴は、電力信号及びデータ信号が、物理的な媒体、特に、供給ラインを経て交互に送信されることである。
【００２６】
効果的な改善において、電力信号の電流強度の最大値は、データ信号の電流強度の最大値の倍数、特に、１０倍以上である。この点に関する効果は、システムの空間的領域へのデータ信号の放射を減少できることである。特に、電力信号を分離するためのコストのかかるフィルタが省略されても[sic;because]、データ信号の評価電子装置を低いコストで実施することができる。
【００２７】
効果的な改善において、電力信号が定電流源から供給される。この点に関する効果は、供給される電力をマルチサイクル制御により調整できることである。
【００２８】
効果的な改善において、コンシューマにより供給ラインを経て引き出される電力が決定される。この点に関する効果は、電力が要求されない時間セグメントにおいて電源を切断できることである。従って、これらの周期中に、供給ラインをデータ送信に使用することができ、そして例えば、同時に印加される電力信号により生じるような過負荷によるデータ信号の歪が回避される。
【００２９】
効果的な改善において、データ信号に対する時間セグメントの長さ、及び／又はデータ信号に対する時間セグメント間のインターバルは、コンシューマにより現在引き出されている電力により決定される。従って、供給ラインの利用可能な送信容量を、データ送信に効果的に使用することができる。
【００３０】
効果的な改善において、時間セグメントの長さは、コンシューマの電力要求がスレッシュホールド値より高い場合には最小であり、そして電力要求がスレッシュホールド値より低い場合には最小値より大きく、最小値は、マスターがコンシューマとの全通信サイクルを処理できるところの時間スパンによって決定される。これは、絶対的に必要なコマンド及び／又はデータ、例えば、安全シャットダウン、移動の最終点への接近に関する情報、移動コマンドを、コンシューマへ又はコンシューマ間で遅延なく送信できることを保証する。
【００３１】
効果的な改善において、データ信号のための時間セグメントと、それに続く電力信号のための各時間セグメントとの間の規則的な時間インターバルには、特に、無接触電源を有するシステムにおいてアークを消弧するためにデータ信号も電力信号も与えられない時間セグメントが各々与えられる。この点に関する効果は、予想されない停電、例えば、ラインの切断時のアークの形成に対してシステムが安全なことである。
【００３２】
効果的な改善において、データ信号のための時間セグメントは、供給ラインにおけるパルスでマークされる。この点に関する効果は、コンシューマがそれらの通信を同期させることができ、又、データ信号のための時間セグメントを容易に検出できないことである。
【００３３】
効果的な改善において、データ信号のための時間セグメントをマークするためのパルスは、特に、最小値の倍数を指示することにより、そのマークされた時間セグメントが延びるところの時間巾に関する情報を含む。この点に関する効果は、コンシューマが、それらの通信、特に、時間セグメントにわたり送信されるべきデータの配布を計画することができる。
【００３４】
効果的な改善において、供給ラインは、複数の相を含み、これらの相は、データ信号のための各時間セグメントが互いに時間的に続いて連続通信チャンネルを形成するように、電源から異なる時間に切断される。これは、遅延なく、特にリアルタイムで、データ送信を実施することができる。
【００３５】
効果的な改善において、三相電源ライン、特に、交流ラインでは、３つの相の電力信号が互いに１２０°シフトされており、各電力信号は、各ゼロ交差の領域で、ある時間インターバル中スイッチオフされる。この点に関する効果は、相に関係した短い時間インターバルだけではなく、長い周期にもわたって、全データ送信を低いエラーレートで実行できることである。
【００３６】
効果的な改善において、時間インターバルは、特に、非中断データ送信を許すために、６０°即ち電力信号の周期の１／６である。この点に関する効果は、インターバルが上手く選択されたときに連続的なデータ送信を実施できることである。６０°は、例えば、ゼロ点の周りで対称的に構成することができる。或いは又、６０°は、ゼロ点で始めて構成されてもよく、これは、電力信号の先縁位相制御の実施を特に簡単にする。
【００３７】
異なる相数の場合は、それに応じて６０°を変化させねばならない。特に、ｎ相では、相間の位相シフトが３６０°／ｎであり、時間インターバルが１８０°／ｎである。
【００３８】
効果的な改善において、データ信号は、ＡＳインターフェイスプロトコル又はＣＡＮプロトコルに基づいて又はＯＦＤＭ方法で送信される。この点に関する効果は、データを送信するための標準的な方法又はプロトコルを使用する広範囲な工業用途に本発明を利用できることである。
【００３９】
従属請求項は、付加的な効果を与える。本発明は、請求の範囲における特徴の組み合わせに限定されない。当業者であれば、請求の範囲及び／又は個々の請求項の特徴、及び／又は明細書及び／又は添付図面における特徴から、より詳細には、問題の定義、及び／又は関連技術との比較により生じる目的から、更に別の有用な組み合わせの可能性が導出されることが明らかであろう。
【００４０】
本書において、スレッシュホールド値、ピーク値、電力信号及びデータ信号という語は、主として、電圧値又は電流値を指す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
【００４２】
本発明による原理が図１に示されている。この場合に、電力信号は、１つの時間セグメントで中断される。これは、データ信号２によるデータ送信に使用される。
【００４３】
データ送信のための時間セグメントは、多数あり、特に、電力信号の周期の整数倍、又は半整数倍、或いは１０倍以上である。
【００４４】
図３は、ネットワークの相Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が、例えば、サイリスタで作られた相スイッチ８に接続された本発明の装置を示している。しかしながら、本発明による他の実施形態では、他の半導体スイッチを使用してもよく、各相を個々に切断することができる。
【００４５】
電力信号が中断されたときに、データストリームは、高い周波数において、同期パルス１１により同期される結合素子９を使用して相スイッチ８により供給されるライン区分６に変調される。このため、スイッチ８は、高周波数変調に対して同期して動作される。
【００４６】
ここに示す実施形態では、電力信号が中断される時間セグメントは、電力信号の半分より短い。更に、これら時間セグメントは、電力信号のゼロ交差の領域に各々位置される。
【００４７】
電力信号１及びデータ信号５が図３に示されている。図３は、確かに、電源のラインセグメント６の三相形態を示している。しかしながら、単相又は多相システムを同様に装備してもよい。
【００４８】
三相の信号間の１２０°位相シフトも、図３に示されている。
【００４９】
ライン区分の終りでコンシューマの前又はその中に、別の結合素子１０が位置され、これは、高い周波数で変調されたデータを復調できるようにする。
【００５０】
コンシューマは、負荷７として象徴的に示されているに過ぎない。これは、例えば、コンバータであるか、又は制御システムを含む別の電子装置である。
【００５１】
この制御システムは、データを交換する目的で結合素子１０に接続される。
【００５２】
コンシューマは、コンバータの形態をとり、特に、整流器、中間回路、及びコンバータのインバーター電力段を含み、整流器は、中間回路に供給し、そして中間回路は、整流された電力信号を平滑化すると共に、電力変動をバッファするための中間回路キャパシタを有する。それ故、中間回路は、負荷７に供給するエネルギーバッファとして使用される。
【００５３】
バッファの容量は、下流のコンシューマに供給できるように半波の周期中だけエネルギーをバッファするように、小さく選択される。
【００５４】
中間回路の電圧がゼロ以外の値を有する場合には、正弦波電力信号のケースにおいて、全周期ではなく、各半波の一部分のみを使用して、中間回路を充電する。
【００５５】
図２は、電力信号の全周期に対してこの部分を示す。この図は、電力信号の電圧特性を示す。電力信号７の瞬時電圧値が中間回路の瞬時電圧値３より高い場合だけ、整流器を経て中間回路を充電することができる。このセグメントの外側に存在する電力信号の時間セグメント２１は、負荷を供給する目的では省略でき、従って、データ送信に対して使用することができる。
【００５６】
この改善において、電力の供給に対して省略できるセグメントは、特に、相スイッチ８を経て先縁位相制御又は後縁位相制御を行うことにより、電力のない状態へ切り換えられる。
【００５７】
この改善において、多数のコンシューマがラインセグメント６を経て供給され、これらコンシューマは、各々、結合素子１０を経てラインセグメント６とデータ信号を交換することができる。本発明の基本的な原理は、多数のコンシューマ及び異なるネットワークへ移行することができる。ラインセグメント６へのデータ信号の注入は、例えば、ガルバニック的、誘導的、容量的又は光学的に行うことができる。
【００５８】
別の実施形態では、コンシューマ（１つ又は複数）により引き出された電力は、相スイッチ８で確かめられ、そして好ましくはマルチサイクル制御を経て、電力信号が一時的に中断され、データ送信のための時間セグメントを与える。
【００５９】
特に好都合なことに、データ信号に対する時間セグメントと、電力信号に対するその後の時間セグメントとの時間巾の和が各々一定であり、２つのセグメントの相対的な比率が電力要求に基づいて変えられる。このために、データ信号の時間セグメントは、最小量の情報を送信するのに必要な最小時間巾より高く保たれる。
【００６０】
例えば、負荷７は、輸送乗物の駆動部、又はモノレール懸架コンベヤに懸架された車の形態であり、これは、休止状態から始動するときに高い電力要求を有するが、均一に移動するときには電力要求が低い。このケースでは、例えば、位置を決定するための簡単なコマンド及び／又は情報を、最小値に減少されるデータ信号に対するセグメント内での高い電力要求中に交換することができる一方、均一な移動中には、パラメータレコード及び／又は状態情報のような付加的な量のデータパケットを交換することができる。
【００６１】
この改善において、これら時間セグメントの時間及び／又は時間巾が、好ましくはデータ送信のバスマスターの形態をとる結合素子９へ同期パルス１０を経て送信され、及び／又はこれら時間セグメントの時間及び／又は時間巾に関する情報が、ラインセグメント６を経てコンシューマへ送信され、特に、結合素子９及び／又は１０へのパルスとして送信される。
【００６２】
テレコミュニケーションのエンジニアに知られている全ての信号送信方法は、情報及び／又はデータを送信するのに使用できる特に、データを送信するための信号は、ＯＦＤＭ方法を使用して周波数変調され及び／又は振幅変調され及び／又は位相変調され及び／又はエンコードされる。データは、ＡＳインターフェイスバスプロトコル又はＣＡＮバスプロトコル又は別のバスプロトコルに基づいて送信することができる。好都合にも、電力信号の周波数より著しく高くない周波数を信号送信に使用できる。より詳細には、３００ｋＨｚより低い周波数、特に、１５０ｋＨｚを使用することができる。従って、データ送信により一般的な無線送信が損なわれることを回避できる。
【００６３】
図４は、本発明による別の実施形態を示す。コンシューマ（１つ又は複数）は、供給ライン、即ち一次導体４１を経て、個々に供給される。このため、電源５４は、定電流源５３を有し、これは、電源信号４５と称される一定振幅及び周波数の電流を一次導体４１に重畳する。二次コイル４２を経て、コンシューマ４０は、一次導体４１に個々に弱く結合される。従って、ここに示す実施形態は、無接触エネルギー供給源をもつシステムである。この点について、二次側即ち二次コイル４２側では、キャパシタが直列又は並列に接続され、注入された一次導体電流、即ち電力信号４５の周波数に一致する共振周波数が確立される。好都合なことに、電力信号４５として注入される電流は、電流強度が１０Ａ以上、例えば、６０Ａ又は１００Ａ、そして周波数が１０ｋＨｚないし１００ｋＨｚ、例えば、２０ｋＨｚ又は２５ｋＨｚのものが使用される。
【００６４】
従って、コンシューマ４０は、一次導体４１に沿って移動できる。
【００６５】
コンシューマ４０の各々は、整流手段４３と、電気的エネルギーを一時的に蓄積するためのバッファ４４とを有する。バッファ４４は、キャパシタの形態をとり、キャパシタは、幾つかの半波に対する電力信号４５の一次側の中断を補償できる大きさにされる。
【００６６】
好都合なことに、電力信号４５の周波数より著しく高くない信号送信のための周波数を使用できる。特に、１５０ｋＨｚより低い周波数を使用できる。従って、データ信号４７の伝播の振る舞い、特に、ダンピング率は、電力信号に本質的に等しい。
【００６７】
電源５４から一次導体４１への電流の流れは、スイッチング素子５１により中断することができる。このため、スイッチング素子５１は、先縁位相制御又はマルチサイクル制御を実施するのに使用されるサイリスタを含む。
【００６８】
図４は、一次導体４１における時間的信号特性を例示している。電源信号４５は、セグメント４６において中断される。このスパン４６において、データ信号４７を送信することができる。これらのデータ信号は、図中では概略的に示されているに過ぎず、ＡＳインターフェイスプロトコルに基づく情報を搬送する。別のプロトコル又は方法、例えば、ＣＡＮバスプロトコル、ＯＦＤＭ方法又は別のバスプロトコル或いは送信方法を使用してもよい。
【００６９】
電力信号４５の時間セグメントと、データ信号４７の時間セグメントとの間に、信号が全く送信されない付加的な時間的ギャップ５６が設けられるのが好ましい。従って、ケーブルの破断や、一次導体４１の意図されない分割をおそらく形成するアークが安全に消弧される。
【００７０】
或いは又、自然数をｎとすれば、ｎ番目ごとの、特に、１０番目又は１００番目ごとのデータ信号時間セグメントは、それに適用されるデータ信号がなく、或いはデータ信号の時間セグメントは、別の、例えば、不規則なランダムパターンに基づき信号のない状態に保たれる。セグメント４６の不規則な配列により共振を防止できるのが好都合である。
【００７１】
図４に示す実施形態では、電力信号４５及びデータ信号４７は、概略的に示された共有二次コイル４２を経てアウト結合される。データ信号４７のバックグランドとしての非常に強力な電力信号４５による過負荷で生じるデータ送信エラーは、一次導体４１の交互の使用により確実に防止することができる。従って、データ信号４７と電力信号４５を分離するための、特に移動コンシューマ４０におけるコストのかかるフィルタ技術を省略することができる。
【００７２】
データ信号は、誘導的に、即ち関連電流強度を調整又は検出することにより、イン結合及びアウト結合される。別の実施形態では、データ信号は、データ信号に関連した電圧を調整することにより容量的にイン結合される。
【００７３】
図４に示す実施形態では、コンシューマ４０によって電源５４から引き出された電力を検出するための手段が更に設けられる。このため、電流測定手段５５は、一次導体に流れる電流の強度を検出し、そして電圧測定手段は、スイッチング素子に一体化される。好ましくはスイッチング素子に一体化される電子装置は、測定値から、引き出された電力の時間平均を、好ましくは確固として選択された時間ウインドウに対して確認する。
【００７４】
瞬間的に引き出される電力又は時間ウインドウ内の平均に基づいて、好ましくはスイッチング素子５１に位置する電子装置は、コンシューマ４０の電力供給を損なわずに電源をどれほど頻繁に且つどれほど長く中断できるか各々計算する。従って、セグメント４６の時間的長さ及びそれらの時間的周波数が、一次導体４１におけるコンシューマ４０の瞬時電力要求に適応される。
【００７５】
スイッチング素子５１は、同期ライン５０を経てＡＳインターフェイスバスシステムのマスター４８に接続される。同期ライン５０を経て、スイッチング素子５１の電子装置は、時間に関する情報、好ましくは、電力信号の中断の次のセグメント４６の長さに関する情報を送信する。従って、マスター４８は、コンシューマ４０におけるスレーブ５２との通信、特に、それらの時間的シーケンス及びデータ範囲を計画することができる。マスター４８は、結合素子４９へデータ信号を付与し、これらデータ信号は、コンシューマ４０と通信するために一次導体に誘導的に又は容量的に結合される。
【００７６】
好ましくは、電力信号の中断のセグメント４６は、スイッチング素子５１の電子装置により、セグメント４６内に、マスター４８が少なくとも１つのスレーブ５２をコールし、そしてそこから応答を受信できるように、確立される。従って、セグメント４６は、バスシステムのサイクルタイムから生じる最小の時間的長さを有する。
【００７７】
バッファの容量は、セグメント４６の最大時間巾についてのみ電力の中断がバッファされ、従って、下流のコンシューマ４０に供給することができるように、セグメント４６の最大許容時間巾と整合される。
【００７８】
他のデータ送信方法を別に使用するときには、セグメント４６の最小長さが他の境界条件から得られ、例えば、ＯＦＤＭ方法では記号の時間巾により又はＣＡＤプロトコルではアドレッシング及び有用なデータ送信により得られる。
【００７９】
効果的な改善においては、スイッチング素子５１は、セグメント４６の開始及び／又はその後のセグメント４６の長さを示す信号、特に、バーストを送信するための手段を含む。例えば、後続するセグメント４６が基本的セグメントの送信数で構成される時間的長さをもつことをバーストの数で表すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明による原理を示す。
【図２】電力信号の全周期に対して一部分を示す。
【図３】ネットワークの相が相スイッチに接続された本発明の装置を示す。
【図４】本発明による別の実施形態を示す。
【符号の説明】
【００８１】
１：電力信号
２：データ信号
３：電流特性
４：中間回路電圧
５：データ信号
６：ライン区分
７：負荷
８：相スイッチ
９：結合素子
１０：結合素子
１１：同期パルス
１２：時間セグメント
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３：ネットワークの相
４０：コンシューマ
４１：一次導体
４２：二次コイル
４３：整流手段
４４：バッファ、電気的エネルギー蓄積
４５：電力信号
４６：電力信号の中断
４７：データ信号
４８：マスター
４９：結合素子
５０：同期ライン
５１：スイッチング素子
５２：スレーブ
５３：定電流源
５４：電源
５５：電流測定手段
５６：ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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