УСТРОЙСТВО БЕСКОНТАКТНОЙ ПОДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА Российский патент 2015 года по МПК H01F38/14 H02J17/00 H02J7/14 

Область техники

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству бесконтактной подачи электричества.

Уровень техники

[0002] Известна система подачи электричества, которая включает в себя: средство подачи энергии; средство получения энергии для бесконтактного получения энергии от средства подачи энергии; средство восприятия эффективности для восприятия эффективности передачи между средством подачи энергии и средством получения энергии; средство определения для определения того, превосходит или нет воспринятая эффективность передачи предписанное значение; и средство управления для определения того, что нормальной подаче электричества препятствует помеха и т.д., в ответ на условие, что воспринятая эффективность передачи ниже предписанного значения, и временного прекращения подачи энергии от средства подачи энергии и повторного начала подачи энергии малой мощностью в течение предписанного периода времени после прекращения (см. патентный документ 1).

[0003] Однако, поскольку эффективность передачи может быть снижена, когда подающая энергию катушка и принимающая энергию катушка отклонены по положению друг от друга, невозможно точно обнаруживать на основе изменения в эффективности передачи посторонний объект, попадающий между подающей энергию катушкой и принимающей энергию катушкой.

Документ предшествующего уровня техники

Патентный документ

[0004] Патентный документ 1: JP 2010-119246 A

Сущность изобретения

[0005] Целью настоящего изобретения является предоставление устройства бесконтактной подачи электричества, которое способно обнаруживать присутствие постороннего объекта между подающей энергию катушкой и принимающей энергию катушкой.

Средства решения проблем(ы)

[0006] Согласно настоящему изобретению устройство бесконтактной подачи электричества содержит третью катушку, предусмотренную на поверхности второй катушки, при этом поверхность обращена к первой катушке, и средство обнаружения постороннего объекта, которое обнаруживает посторонний объект между первой катушкой и второй катушкой на основе индуцированного напряжения, возникающего в третьей катушке.

[0007] Согласно настоящему изобретению возможно обнаруживать посторонний объект путем восприятия индуцированного напряжения третьей катушки, поскольку посторонний объект вызывает изменение в магнитном потоке, проходящем через третью катушку, когда посторонний объект присутствует между первой катушкой и второй катушкой.

Краткое описание чертежей

[0008] Фиг.1 - блок-схема системы бесконтактной подачи электричества согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - блок-схема части системы бесконтактной подачи электричества по фиг.1, которая включает в себя устройство подачи электричества, принимающую энергию катушку, выпрямитель и аккумуляторную батарею.

Фиг.3 - схема для иллюстрации индуцированного напряжения, возникающего в катушке для обнаружения постороннего объекта в системе бесконтактной подачи электричества по Фиг.1.

Фиг.4 - вид сверху блока подачи энергии, включенного в систему бесконтактной подачи электричества по Фиг.1.

Фиг.5 - вид в поперечном сечении по линии V-V на Фиг.4.

Фиг.6 - вид в поперечном сечении по линии VI-VI на Фиг.4.

Фиг.7 - вид сверху блока подачи энергии, включенного в систему бесконтактной подачи электричества по Фиг.1.

Фиг.8 - вид сверху блока подачи энергии, включенного в систему бесконтактной подачи электричества по Фиг.1.

Фиг.9 - вид сверху блока подачи энергии, включенного в систему бесконтактной подачи электричества согласно модификации настоящего изобретения.

Фиг.10 - вид сверху блока подачи энергии, включенного в систему бесконтактной подачи электричества согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 - вид сверху блока подачи энергии, включенного в систему бесконтактной подачи электричества согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 - схема для иллюстрации индуцированного тока, протекающего через катушку для обнаружения постороннего объекта по Фиг.11.

Фиг.13 - график, показывающий временную характеристику индуцированного напряжения, возникающего в катушке для обнаружения постороннего объекта.

Оптимальный режим осуществления изобретения

[0009] Последующее описывает варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи.

[0010] <Первый вариант осуществления>

Фиг.1 - это блок-схема системы бесконтактной подачи электричества, включающей в себя транспортное средство 200 и устройство 100 подачи электричества, которое включает в себя устройство бесконтактной подачи электричества согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Блок устройства бесконтактной подачи электричества на стороне транспортного средства установлен в электрическом транспортном средстве, но может быть установлен в гибридном электрическом транспортном средстве или т.п.

[0011] Как показано на Фиг.1, система бесконтактной подачи электричества этого варианта осуществления включает в себя транспортное средство 200 и устройство 100 подачи электричества, при этом транспортное средство 200 включает в себя блок со стороны транспортного средства, а устройство 100 подачи электричества является блоком со стороны земли. В этой системе энергия подается бесконтактным образом от устройства 100 подачи электричества, которое предусмотрено на станции электроснабжения или т.п., чтобы заряжать аккумуляторную батарею 28, которая предусмотрена в транспортном средстве 200.

[0012] Устройство 100 подачи электричества включает в себя секцию 11 управления мощностью, подающую энергию катушку 12, катушку 13 для обнаружения постороннего объекта, секцию 14 беспроводной связи и секцию 15 управления. Устройство 100 подачи электричества является блоком со стороны земли, который предусмотрен на парковочном месте, где транспортное средство 200 припарковано, и подает энергию посредством бесконтактной подачи электричества между катушками, когда транспортное средство 200 припарковано в точно указанном положении при парковке.

[0013] Секция 11 управления мощностью - это схема для выполнения преобразования из мощности переменного тока, передаваемой из источника 300 энергии переменного тока, в мощность переменного тока высокой частоты и передачи ее к подающей энергию катушке 12. Секция 11 управления мощностью включает в себя секцию 111 выпрямления, PFC (компенсация коэффициента мощности) схему 112, инвертор 113 и датчик 114. Секция 111 выпрямления - это схема, которая электрически соединена с источником 300 энергии переменного тока и выпрямляет мощность переменного тока, выводимую из источника 300 энергии переменного тока. PFC-схема 112 является схемой для улучшения коэффициента мощности посредством формирования колебания, выводимого из секции 111 выпрямления, и подключена между секцией 111 выпрямления и инвертором 113. Инвертор 113 - это схема преобразования мощности, которая включает в себя сглаживающий конденсатор и переключающий элемент, такой как IGBT. Инвертор 113 преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока высокой частоты на основе сигнала управления переключением от секции 15 управления и подает ее к подающей энергию катушке 12. Датчик 114 подключен между PFC-схемой 112 и инвертором 113 и воспринимает ток и напряжение. Подающая энергию катушка 12 - это катушка для подачи энергии бесконтактным образом к принимающей энергию катушке 22, которая предусмотрена в транспортном средстве 200. Подающая энергию катушка 12 предусмотрена на парковочном месте, где предусмотрено устройство бесконтактной подачи электричества этого варианта осуществления.

[0014] Когда транспортное средство 200 припарковано в точно указанном положении для парковки, подающая энергию катушка 12 располагается под принимающей энергию катушкой 22 на некотором расстоянии от принимающей энергию катушки 22. Подающая энергию катушка 12 является круговой катушкой, которая параллельна поверхности парковочного места.

[0015] Катушка 13 для обнаружения постороннего объекта является катушкой для обнаружения постороннего объекта, присутствующего между подающей энергию катушкой 12 и принимающей энергию катушкой 22. Катушка 13 для обнаружения постороннего объекта управляется посредством секции 15 управления. Блок 101 подачи энергии включает в себя подающую энергию катушку 12 и катушку 13 для обнаружения постороннего объекта и предусмотрен на земле точно указанного парковочного места. Когда транспортное средство 200 припарковано в точно указанном парковочном месте, положение которого подходит для заряда посредством устройства бесконтактной подачи электричества этого варианта осуществления, блок 101 подачи энергии располагается между задними колесами транспортного средства 200. Характерная конструкция блока 101 подачи энергии описана ниже.

[0016] Секция 14 беспроводной связи осуществляет двустороннюю связь с секцией 24 беспроводной связи, которая предусмотрена в транспортном средстве 200. Секция 14 беспроводной связи предусмотрена в устройстве 100 подачи электричества со стороны земли. Частота связи между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи установлена более высокой, чем частота, используемая для связи между секцией приема сигнала и секцией передачи сигнала, а также выше, чем частота, используемая периферийным устройством транспортного средства, таким как интеллектуальный ключ. Соответственно, маловероятно, что периферийное устройство транспортного средства будет подвержено помехам из-за связи между секцией 14 беспроводной связи и секций 24 беспроводной связи. Связь между секцией 14 беспроводной связи и секций 24 беспроводной связи реализуется посредством системы беспроводной LAN или т.п.

[0017] Секция 15 управления - это секция для управления всем устройством 100 подачи электричества. Секция 15 управления включает в себя секцию 151 для обнаружения постороннего объекта и управляет секцией 11 управления мощностью, подающей энергию катушкой 12, катушкой 13 для обнаружения постороннего объекта и секцией 14 беспроводной связи. Секция 15 управления отправляет транспортному средству 200 управляющий сигнал, указывающий начало подачи энергии от устройства 100 подачи электричества, и принимает от транспортного средства 200 управляющий сигнал, указывающий запрос получения энергии от устройства 100 подачи электричества, посредством связи между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи. Секция 15 управления выполняет управление переключением инвертора 113 и, тем самым, управляет подачей энергии от подающей энергию катушки 12 в зависимости от тока, воспринятого датчиком 114.

[0018] Транспортное средство 200 включает в себя принимающую энергию катушку 22, секцию 24 беспроводной связи, секцию 25 управления зарядом, секцию 26 выпрямления, секцию 27 реле, аккумуляторную батарею 28, инвертор 29, электромотор 30 и секцию 32 уведомления. Принимающая энергию катушка 22 предусмотрена на нижней поверхности (шасси) или т.п. транспортного средства 200 и между задними колесами транспортного средства 200. Когда транспортное средство 200 припарковано в точно установленном положении для парковки, принимающая энергию катушка 22 располагается над подающей энергию катушкой 12 на некотором расстоянии от подающей энергию катушки 12. Принимающая энергию катушка 22 является круговой катушкой, которая параллельна поверхности парковочного места.

[0019] Секция 26 выпрямления соединена с принимающей энергию катушкой 22 и состоит из схемы выпрямления для выпрямления в постоянный ток переменного тока, полученного в принимающей энергию катушке 22. Секция 27 реле включает в себя релейный переключатель, который включается и выключается под управлением секции 25 управления зарядом. Когда релейный переключатель выключен, секция 27 реле отсоединяет верхнюю энергетическую систему, включающую в себя аккумуляторную батарею 28, от нижней энергетической системы, включающей в себя принимающую энергию катушку 22 и секцию 26 выпрямления, которая составляет схему секции для заряда.

[0020] Аккумуляторная батарея 28 состоит из множества аккумуляторов, соединенных друг с другом, и служит в качестве источника энергии транспортного средства 200. Инвертор 29 - это схема управления, такая как схема PWM-управления, включающая в себя переключающий элемент, такой как IGBT. Инвертор 29 преобразует в мощность переменного тока мощность постоянного тока, выведенную из аккумуляторной батареи 28, и подает ее к электромотору 30 в зависимости от сигнала управления переключением. Электромотор 30 является электромотором трехфазного переменного тока или т.п. и выступает в качестве источника привода для приведения в движение транспортного средства 200.

[0021] Секция 32 уведомления состоит из предупреждающей лампы и дисплея или динамика навигационной системы и выводит свет, изображение или звук и т.д. пользователю под управлением секции 25 управления зарядом.

[0022] Секция 25 управления зарядом является контроллером для управления зарядом аккумуляторной батареи 28. Секция 25 управления зарядом управляет секцией отправки сигнала, секцией 24 беспроводной связи, катушкой 13 для обнаружения постороннего объекта и секцией 32 уведомления и включает в себя секцию измерения мощности. Секция 25 управления зарядом отправляет управляющей секции 15 сигнал, указывающий начало заряда, посредством связи между секцией 24 беспроводной связи и секцией 14 беспроводной связи. Секция 25 управления зарядом соединяется через сеть CAN-связи с контроллером (не показан), который управляет всем транспортным средством 200. Этот контроллер организует управление переключением инвертора 29 и состоянием заряда (SOC) аккумуляторной батареи 28. Секция 25 управления зарядом отправляет управляющей секции 15 сигнал, указывающий завершение заряда, в зависимости от SOC аккумуляторной батареи 28, когда полный заряд достигнут.

[0023] В устройстве бесконтактной подачи электричества этого варианта осуществления подача энергии и прием энергии для высокочастотной энергии осуществляется посредством электромагнитной индукции между подающей энергию катушкой 12 и принимающей энергию катушкой 22, которые не находятся в контакте друг с другом. Другими словами, когда напряжение прикладывается к подающей энергию катушке 12, то возникает магнитная связь между подающей энергию катушкой 12 и принимающей энергию катушкой 22, так что энергия подается от подающей энергию катушки 12 к принимающей энергию катушке 22.

[0024] Последующее описывает конфигурацию, относящуюся к обнаружению постороннего объекта между подающей энергию катушкой 12 и принимающей энергию катушкой 22 со ссылкой на Фиг.2. Фиг.2 - это блок-схема части устройства бесконтактной подачи электричества этого варианта осуществления, которое включает в себя устройство 100 подачи электричества, принимающую энергию катушку 22, секцию 26 выпрямления и аккумуляторную батарею 28.

[0025] Как показано на Фиг.2, катушка 13 для обнаружения постороннего объекта включает в себя множество катушек 13 для обнаружения постороннего объекта. Катушка 13 для обнаружения постороннего объекта расположена между подающей энергию катушкой 12 и принимающей энергию катушкой 22 и на поверхности подающей энергию катушки 12. Другими словами, плоскость катушки подающей энергию катушки 12, плоскость катушки для принимающей энергию катушки 22 и плоскость катушки для катушки 13 для обнаружения постороннего объекта размещены параллельно друг другу, и плоскость катушки для катушки 13 для обнаружения постороннего объекта включена в плоскость катушки подающей энергию катушки 12.

[0026] Секция 151 для обнаружения постороннего объекта включает в себя секцию 1511 восприятия напряжения и секцию 1512 идентификации постороннего объекта. Секция 1511 восприятия напряжения соединена с катушкой 13 для обнаружения постороннего объекта и воспринимает индуцированное напряжение, возникающее в катушке 13 для обнаружения постороннего объекта. Секция 1511 восприятия напряжения посылает воспринятое напряжение в секцию 1512 идентификации постороннего объекта. Секция 1512 идентификации постороннего объекта сравнивает воспринятое напряжение с пороговым значением напряжения и, таким образом, определяет, присутствует или нет посторонний объект между подающей энергию катушкой 12 и принимающей энергию катушкой 22, и отправляет результат определения в секцию 11 управления мощностью и секцию 14 беспроводной связи. Когда определяется посредством секции 1512 идентификации постороннего объекта, что посторонний объект присутствует, секция 15 управления управляет секцией 11 управления мощностью на основе управляющего сигнала, содержащего результат определения, чтобы прекратить подачу электричества от подающей энергию катушки 12. Если подача электричества выполняется, когда посторонний объект присутствует между подающей энергию катушкой 12 и принимающей энергию катушкой 22, возможно, что магнитный поток, проходящий сквозь посторонний объект, вызывает протекание вихревого тока через посторонний объект и, тем самым, нагревает посторонний объект. Соответственно, в настоящем варианте осуществления, подача электричества управляется так, чтобы прекращаться в ответ на обнаружение постороннего объекта.

[0027] Кроме того, в ответ на обнаружение постороннего объекта секция 15 управления отправляет посредством секции 14 беспроводной связи транспортному средству 200 сигнал, указывающий, что обнаружен посторонний объект. Секция 25 управления зарядом уведомляет пользователя о присутствии постороннего объекта посредством управления секцией 32 уведомления на основе сигнала, принятого секцией 24 беспроводной связи. Это позволяет пользователю распознавать присутствие постороннего объекта посредством уведомления от секции 32 уведомления.

[0028] Последующее описывает принцип обнаружения постороннего объекта согласно настоящему варианту осуществления со ссылкой на Фиг.2 и 3. Фиг.3 - это схема для иллюстрации индуцированного напряжения, созданного магнитным потоком, проходящим через катушку 13 для обнаружения постороннего объекта.

[0029] Когда энергия подается от источника 300 энергии переменного тока к подающей энергию катушке 12 через секцию 11 управления мощностью, то энергия подается от подающей энергию катушки 12 к принимающей энергию катушке 22 посредством магнитной связи между подающей энергию катушкой 12 и принимающей энергию катушкой 22. Во время подачи электричества, магнитный поток, проходящий через плоскость катушки подающей энергию катушки 12 и плоскость катушки принимающей энергию катушки 22, также проходит через плоскость катушки 13 для обнаружения постороннего объекта. Когда посторонний объект 40 отсутствует на катушке 13 для обнаружения постороннего объекта, индуцированное напряжение, соответствующее магнитному потоку, получающемуся в результате подачи электричества, выводится в качестве выходного напряжения катушки 13 для обнаружения постороннего объекта, как показано на Фиг.3A. С другой стороны, когда посторонний объект 40 присутствует на катушке 13 для обнаружения постороннего объекта, посторонний объект 40 ведет себя как сердечник, что увеличивает магнитный поток по сравнению с магнитным потоком, получающимся в результате подачи электричества, и, тем самым, повышает индуцированное напряжение, как показано на Фиг.3B.

[0030] Пороговое значение напряжения для определения, присутствует или нет посторонний объект 40, устанавливается в секции 1512 идентификации постороннего объекта. Пороговое значение напряжения устанавливается более высоким или равным индуцированному напряжению, возникающему в катушке 13 для обнаружения постороннего объекта, когда посторонний объект 40 отсутствует. Пороговое значение напряжения может быть установлено в зависимости от постороннего объекта 40 как цели обнаружения, поскольку индуцированное напряжение, возникающее, когда посторонний объект 40 присутствует, заранее устанавливается во время этапа проектирования, после того как посторонний объект 40 идентифицирован как цель обнаружения заранее.

[0031] Секция 1512 идентификации постороннего объекта определяет, что посторонний объект 40 присутствует, в ответ на условие, что воспринятое напряжение, полученное посредством секции 1511 восприятия напряжения, выше, чем пороговое значение напряжения, и определяет, что посторонний объект 40 отсутствует, в ответ на условие, что воспринятое напряжение, полученное посредством секции 1511 восприятия напряжения, ниже, чем пороговое значение напряжения.

[0032] Последующее описывает характерную конфигурацию блока 101 подачи энергии со ссылкой на Фиг. 4-8. Фиг.4 - это вид сверху блока 101 подачи энергии. Фиг.5 - вид в поперечном сечении по линии V-V на Фиг.4. Фиг.6 - вид в поперечном сечении по линии VI-VI на Фиг.4. Фиг.7 - это вид сверху блока 101 подачи энергии, где катушка 13 для обнаружения постороннего объекта частично исключена. Фиг.8 - это вид сверху блока 101 подачи энергии при условии, что катушка 13 для обнаружения постороннего объекта частично исключена. На Фиг. 4, 7 и 8 защитный элемент 101c исключен.

[0033] Блок 101 подачи энергии включает в себя подающую энергию катушку 12, катушку 13 для обнаружения постороннего объекта, ферритовый сердечник 101a, пластину 101b магнитного экранирования и защитный элемент 101c. Подающая энергию катушка 12 состоит из высокочастотного обмоточного провода, чтобы через него проходила энергия высокой частоты, и размещена так, что плоскость катушки подающей энергию катушки 12 параллельна земле. Когда транспортное средство 200 припарковано в точно определенном парковочном месте, принимающая энергию катушка 22 находится в положении, обращенном к подающей энергию катушке 12, так что подающая энергию катушка 12 и принимающая энергию катушка 22 обращены лицевой стороной друг к другу. Другими словами, верхняя поверхность подающей энергию катушки 12 является поверхностью, обращенной к принимающей энергию катушке 22, тогда как нижняя поверхность принимающей энергию катушки 22 является поверхностью, обращенной к подающей энергию катушке 12.

[0034] Ферритовый сердечник 101a состоит из множества магнитных элементов, каждый из которых имеет форму прямоугольного параллелепипеда. Ферритовый сердечник 101a размещен на нижней поверхности подающей энергию катушки 12. Каждый магнитный элемент расположен, чтобы проходить радиально от центральной точки подающей энергию катушки 12 в направлении, перпендикулярном центральной оси подающей энергию катушки 12. Пластина 101b магнитного экранирования предусмотрена параллельно поверхности земли и расположена на стороне обращенной вниз поверхности ферритового сердечника 101a и служит в качестве нижней поверхности блока 101 подачи энергии. Пластина 101b магнитного экранирования является элементом для экранирования утечки магнитного потока из бесконтактной подачи электричества между подающей энергию катушкой 12 и принимающей энергию катушкой 22 и предотвращения утечки магнитного потока наружу. Пластина 101b магнитного экранирования сделана из алюминиевой пластины или т.п.

[0035] Защитный элемент 101c является оболочкой для огораживания подающей энергию катушки 12, ферритового сердечника 101a, катушки 13 для обнаружения постороннего объекта и сформирован из плоской верхней пластины и боковой стенки, протягивающейся от краев верхней пластины в направлении, перпендикулярном верхней пластине. Защитный элемент 101c сделан из термопластичной смолы, такой как полипропилен или полиамид.

[0036] Катушка 13 для обнаружения постороннего объекта предусмотрена на поверхности подающей энергию катушки 12, которая обращена к принимающей энергию катушке 22, и размещена между поверхностью подающей энергию катушки 12 и защитным элементом 101c. Катушка 13 для обнаружения постороннего объекта состоит из множества катушек, каждая из которых сформирована, чтобы иметь форму сектора, который проходит радиально от центральной точки подающей энергию катушки 12 в плоскости катушки.

[0037] Катушка 13 для обнаружения постороннего объекта сформирована посредством складывания провода катушки в плоскости, параллельной плоскости катушки подающей энергию катушки 12. Как показано на Фиг.7, сначала провод катушки укладывается, чтобы продолжаться из центральной точки (указанной символом O на Фиг.7), которая соответствует центральной точке подающей энергию катушки 12, по направлению к периферии подающей энергию катушки 12 (как указано стрелкой "a" на Фиг.7). Затем, провод катушки сворачивается на периферии подающей энергию катушки 12, чтобы проходить вдоль части периферии подающей энергию катушки 12 в направлении по часовой стрелке (как указано стрелкой "b" на Фиг.7).

Затем, провод катушки сворачивается в направлении центральной точки O, чтобы проходить от периферии подающей энергию катушки 12 к центральной точке O (как указано стрелкой "c" на Фиг.7).

Этот процесс формирует первую катушку, имеющую форму сектора. Затем, тот же провод катушки укладывается, чтобы проходить от центральной точки O в направлении периферии подающей энергию катушки 12 (как указано стрелкой "d" на Фиг.7). Затем, провод катушки сворачивается на периферии подающей энергию катушки 12, чтобы проходить вдоль части периферии подающей энергию катушки 12 в направлении по часовой стрелке (как указано стрелкой "e" на Фиг.7). Затем, провод катушки сворачивается в направлении центральной точки O, чтобы проходить от периферии подающей энергию катушки 12 к центральной точке O (как указано стрелкой "f" на Фиг.7). Этот процесс формирует вторую катушку, имеющую форму сектора. Первая катушка и вторая катушка имеют одинаковую площадь катушки, где пространство определено между первой катушкой и второй катушкой, причем это пространство имеет ту же форму сектора, что и первая катушка. Аналогично, в направлении по часовой стрелке сформированы третья или более катушек, и провод катушки укладывается, чтобы проходить от периферии подающей энергию катушки 12 к центральной точке O, таким образом, формируя восьмую катушку. Этот процесс формирует половину из множества катушек катушки 13 для обнаружения постороннего объекта.

[0038] Оставшаяся половина катушек формируется с помощью того же провода катушки, показанного на Фиг.7, как показано на Фиг.8. А именно, провод катушки укладывается, чтобы проходить от центральной точки к периферии подающей энергию катушки 12 (как показано стрелкой "a" на Фиг.8). Затем провод катушки сворачивается на периферии подающей энергию катушки 12, чтобы проходить вдоль части периферии подающей энергию катушки 12 в направлении против часовой стрелки (как указано стрелкой "b" на Фиг.8). Затем провод катушки сворачивается в направлении центральной точки O, чтобы проходить от периферии подающей энергию катушки 12 к центральной точке O (как указано стрелкой "c" на Фиг.8). Этот процесс формирует первую катушку, имеющую форму сектора. Затем тот же провод катушки укладывается, чтобы проходить от центральной точки O в направлении периферии подающей энергию катушки 12 (как указано стрелкой "d" на Фиг.8). Затем провод катушки сворачивается на периферии подающей энергию катушки 12, чтобы проходить вдоль части периферии подающей энергию катушки 12 в направлении против часовой стрелки (как указано стрелкой "e" на Фиг.8). Затем провод катушки сворачивается в направлении центральной точки O, чтобы протягиваться от периферии подающей энергию катушки 12 к центральной точке O (как указано стрелкой "f" на Фиг.8). Этот процесс формирует вторую катушку, имеющую форму сектора. Первая катушка и вторая катушка имеют одинаковую площадь катушки, где одна из множества катушек, показанных на Фиг.7, размещена между первой катушкой и второй катушкой.

[0039] Таким образом, катушка 13 для обнаружения постороннего объекта состоит из множества катушек, которые соединены друг с другом посредством одного провода катушки, при этом каждая катушка имеет одинаковую площадь катушки. Плоскость катушки подающей энергию катушки 12 покрыта плоскостями катушек множества катушек, составляющих катушку 13 для обнаружения постороннего объекта.

[0040] Первый и второй концы катушки 13 для обнаружения постороннего объекта соединены с клеммами (не показаны) и соединены через клеммы со схемной платой (не показана) в блоке 101 подачи энергии.

[0041] Последующее описывает управление, выполняемое посредством секции управления 15 и секции 25 управления зарядом.

[0042] Секция 15 управления выполняет проверку системы в качестве управления инициализацией, определяющего, работают ли нормально или нет системы устройства 100 подачи электричества. Аналогично, секция 25 управления зарядом выполняет проверку системы в качестве управления инициализацией, определяющего, работает ли нормально или нет зарядная система транспортного средства 200. Когда результат проверки системы указывает, что неисправность системы имеет место в транспортном средстве 200, секция 15 управления информирует пользователя. Когда результат проверки системы указывает, что неисправность системы имеет место в устройстве 100 подачи электричества, секция 15 управления уведомляет центр или т.п., который управляет устройством 100 подачи электричества. С другой стороны, когда проверка системы завершается нормально, секция 15 управления запускает секцию 14 беспроводной связи и, таким образом, устанавливает состояние, когда сигнал может быть принят. Например, проверка системы для устройства 100 подачи электричества выполняется с интервалами определенного периода, тогда как проверка системы для транспортного средства 200 выполняется, когда включается главный переключатель, при этом главный переключатель служит для запуска транспортного средств 200.

[0043] Секция 15 управления и секция 25 управления зарядом управляют секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи соответственно, следуя удаленному управлению связью. Сначала секция 25 управления зарядом получает информацию о текущем положении транспортного средства 200 посредством GPS-функции, предусмотренной в транспортном средстве 200, и определяет, находится или нет текущее положение транспортного средства 200 в пределах предварительно определенного места заряда. Место заряда устанавливается индивидуально для устройства 100 подачи электричества и является, например, областью, которая отображается на карте как круг, имеющий центр в положении устройства 100 подачи электричества. Состояние, когда транспортное средство 200 находится в пределах места заряда, означает, что заряд аккумуляторной батареи 28 будет осуществляться посредством устройства 100 подачи электричества, соответствующего месту заряда.

[0044] Когда текущее положение транспортного средства 200 находится в пределах места заряда, секция 25 управления зарядом запускает секцию 24 беспроводной связи и, таким образом, предоставляет возможность связи между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи. Когда связь разрешена между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи, тогда секция 25 управления зарядом отправляет из секции 24 беспроводной связи в секцию 14 беспроводной связи сигнал для установления канала передачи данных. Затем секция 15 управления отправляет обратно из секции 14 беспроводной связи в секцию 24 беспроводной связи сигнал, который указывает, что секция 15 управления приняла сигнал. Этот процесс устанавливает канал передачи данных между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи.

[0045] Более того, секция 25 управления зарядом отправляет ID транспортного средства 200 в секцию 15 управления посредством связи между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи. Секция 15 управления выполняет аутентификацию ID, определяя, совпадает или нет ID, отправленный из транспортного средства 200, с одним из зарегистрированных ID. В этой системе бесконтактной подачи электричества заряжаемые транспортные средства 200 заранее зарегистрированы посредством ID в каждом устройстве 100 подачи электричества. Соответственно, транспортное средство 200 может снабжаться электричеством, когда аутентификация ID указывает, что ID транспортного средства 200 совпадает с зарегистрированным ID.

[0046] Когда транспортное средство 200 припарковано в точно определенном месте для парковки, принимающая энергию катушка 22 располагается в положении, обращенном к подающей энергию катушке 12. Когда пользователь выполняет операцию заряда аккумуляторной батареи 28, то секция 25 управления зарядом отправляет из секции 24 беспроводной связи в устройство 100 подачи электричества сигнал, указывающий начало подачи электричества. Когда секция 15 управления приняла сигнал от секции 14 беспроводной связи, секция 15 управления управляет секцией 11 управления мощностью, чтобы начинать подачу электричества от подающей энергию катушки 12 к принимающей энергию катушке 22.

[0047] Секция 15 управления выполняет пробную подачу электричества перед нормальной подачей электричества для заряда аккумуляторной батареи 28. Мощность для подачи электричества при пробной подаче электричества ниже, чем при нормальной подаче электричества. Секция 151 обнаружения постороннего объекта воспринимает выходное напряжение катушки 13 для обнаружения постороннего объекта посредством секции 1511 восприятия напряжения и сравнивает воспринятое напряжение с пороговым значением напряжения, чтобы определять, присутствует или нет посторонний объект, посредством секции 1512 идентификации постороннего объекта. Когда присутствие постороннего объекта обнаружено во время пробной подачи электричества, секция 15 управления отправляет из секции 14 беспроводной связи в транспортное средство 200 сигнал, указывающий обнаружение присутствия постороннего объекта, без выполнения нормальной подачи электричества. В ответ на сигнал секция 25 управления зарядом управляет секцией 32 уведомления, чтобы выполнять уведомление о том, что посторонний объект присутствует между катушками. Этот процесс позволяет обнаруживать присутствие постороннего объекта перед нормальной подачей электричества и пресекает нагрев постороннего объекта.

[0048] С другой стороны, когда присутствие постороннего объекта не обнаружено во время пробной подачи электричества, секция 15 управления управляет секцией 11 управления мощностью, чтобы выполнять нормальную подачу электричества. Секция 25 управления зарядом заряжает аккумуляторную батарею 28, подавая к аккумуляторной батарее 28 энергию, полученную в принимающей энергию катушке 22 во время нормальной подачи электричества.

[0049] Секция 151 обнаружения постороннего объекта воспринимает выходное напряжение катушки 13 для обнаружения постороннего объекта посредством секции 1511 восприятия напряжения и определяет посредством секции 1512 идентификации постороннего объекта, присутствует или нет посторонний объект также во время нормальной подачи электричества. Когда присутствие постороннего объекта обнаруживается во время нормальной подачи электричества, секция 15 управления прекращает нормальную подачу электричества и отправляет транспортному средству 200 сигнал, указывающий, что присутствует посторонний объект. В ответ на сигнал секция 25 управления зарядом прекращает заряд аккумуляторной батареи 28 и управляет секцией 32 уведомления, чтобы формировать уведомление о том, что захвачен посторонний объект. Этот процесс позволяет обнаруживать присутствие постороннего объекта также во время нормальной подачи электричества и пресекает нагрев постороннего объекта.

[0050] Как описано выше, в настоящем варианте осуществления, катушка 13 для обнаружения постороннего объекта предусмотрена на поверхности подающей энергию катушки 12, обращенной к принимающей энергию катушке 22, и секция 151 обнаружения постороннего объекта обнаруживает посторонний объект между подающей энергию катушкой 12 и катушкой 13 для обнаружения постороннего объекта на основе индуцированного напряжения, возникающего в катушке 13 для обнаружения постороннего объекта. Когда посторонний объект является малым, трудно обнаружить посторонний объект на основе эффективности подачи электричества, поскольку величина изменения эффективности подачи электричества мала. Однако, поскольку обнаружение постороннего объекта основано на индуцированном напряжении в этом варианте осуществления, возможно обнаруживать посторонний объект, даже когда посторонний объект мал, и возможно улучшать точность обнаружения по сравнению с обнаружением постороннего объекта на основе эффективности подачи электричества.

[0051] В настоящем варианте осуществления катушка 13 для обнаружения постороннего объекта состоит из множества катушек. Это обуславливает то, что доля постороннего объекта в области катушки для каждой из множества катушек относительно большая, и изменение в индуцированном напряжении относительно изменения магнитного потока относительно большое и, таким образом, позволяет улучшать точность обнаружения постороннего объекта.

[0052] Более того, плоскость катушки подающей энергию катушки 12 разделена множеством катушек катушки 13 для обнаружения постороннего объекта. Это дает в результате сегментирование области, соответствующей плоскости катушки подающей энергию катушки 12 (области, где подаче электричества может препятствовать присутствие постороннего объекта), на единичные площади для обнаружения постороннего объекта, и, таким образом, изменение индуцированного напряжения относительно изменения магнитного потока и, таким образом, позволяет улучшать точность обнаружения постороннего объекта.

[0053] Более того, катушка 13 для обнаружения постороннего объекта соединена посредством одного провода катушки. Соответственно, достаточно предусматривать только одну входную/выходную клемму, соединенную с катушкой 13 для обнаружения постороннего объекта.

[0054] В этом варианте осуществления катушка 13 для обнаружения постороннего объекта состоит из множества катушек, каждая из которых имеет форму сектора. Однако не обязательно использовать форму сектора, а опционально можно использовать круговую катушку, параллельную плоскости катушки подающей энергию катушки 12, как показано на Фиг.9. Фиг.9 - это вид сверху устройства 100 подачи электричества для устройства бесконтактной подачи электричества согласно модификации.

[0055] Более того, не требуется, чтобы катушка 13 для обнаружения постороннего объекта охватывала плоскость катушки подающей энергию катушки 12, но достаточно, чтобы, по меньшей мере, часть плоскости катушки подающей энергию катушки 12 перекрывалась с частью катушки 13 для обнаружения постороннего объекта. Не требуется, чтобы катушка 13 для обнаружения постороннего объекта предоставлялась на поверхности подающей энергию катушки 12, обращенной к принимающей энергию катушке 22, но катушка 13 для обнаружения постороннего объекта может быть предусмотрена на поверхности принимающей энергию катушки 22, обращенной к подающей энергию катушке 12, или может быть предусмотрена в транспортном средстве 200. Хотя секция 151 для обнаружения постороннего объекта предусмотрена в секции 15 управления, секция 151 обнаружения постороннего объекта может быть предусмотрена в секции 25 управления зарядом.

[0056] Одна из подающей энергию катушки 12 и принимающей энергию катушки 22 соответствует первой катушке настоящего изобретения, а другая катушка соответствует второй катушке настоящего изобретения, а катушка 13 для обнаружения постороннего объекта соответствует третьей катушке настоящего изобретения, и секция 151 обнаружения постороннего объекта соответствует средству обнаружения постороннего объекта настоящего изобретения.

[0057] <Второй вариант осуществления>

Последующее описывает устройство бесконтактной подачи электричества согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения со ссылкой на Фиг.10. Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления, описанного выше, тем, что катушка 13 для обнаружения постороннего объекта состоит из множества независимых катушек. Что касается той же части остальной конфигурации, что и в первом варианте осуществления, описание для первого варианта осуществления применяется при необходимости. Фиг.10 - это вид сверху блока 101 подачи энергии, включенного в устройство бесконтактной подачи энергии этого варианта осуществления. На Фиг.10 защитный элемент 101c исключен.

[0058] Катушка 13 для обнаружения постороннего объекта состоит из полукруглой катушки 13a и полукруглой катушки 13b на плоскости катушки подающей энергию катушки 12. Катушка 13a и катушка 13b сконфигурированы, чтобы быть независимыми друг от друга, и имеют одинаковую площадь катушки. Входные/выходные клеммы (не показаны), соединенные с концами катушки 13a, и входные/выходные клеммы (не показаны), соединенные с концами катушки 13b, предусмотрены независимо друг от друга, так что катушка 13a и катушка 13b соединены индивидуально с секцией 151 обнаружения постороннего объекта. Соответственно, секция 1511 восприятия напряжения воспринимает индивидуально выходное напряжение катушки 13a и выходное напряжение катушки 13b.

[0059] Когда посторонний объект присутствует на катушке 13a для обнаружения постороннего объекта, бесконтактная подача электричества вызывает превышение индуцированным напряжением катушки 13a порогового значения напряжения для определения и вызывает снижение индуцированного напряжения катушки 13b ниже, чем пороговое значение напряжения. Когда посторонний объект присутствует на катушке 13b для обнаружения постороннего объекта, бесконтактная подача электричества вызывает превышение индуцированным напряжением катушки 13b порогового значения напряжения и вызывает снижение индуцированного напряжения катушки 13a ниже, чем пороговое значение напряжения.

[0060] Секция 1512 идентификации постороннего объекта сравнивает выходное напряжение катушки 13a и выходное напряжение катушки 13b с пороговым значением напряжения и определяет, что посторонний объект присутствует в плоскости катушки одной из катушки 13a и катушки 13b, которая выводит более высокое выходное напряжение, чем пороговое значение напряжения.

[0061] В этом варианте осуществления признак того, что независимые катушка 13a и катушка 13b, а именно катушка 13a и катушка 13b, у которых входные/выходные клеммы независимы друг от друга, предусмотрены на подающей энергию катушке 12, служит для разделения плоскости катушки подающей энергию катушки 12 на множество областей и вызывает индуцированное напряжение, соответствующее каждой области, и позволяет обнаруживать место постороннего объекта, а именно обнаруживать, в какой области посторонний объект присутствует.

[0062] Хотя катушка 13a и катушка 13b сформированы, чтобы иметь полукруглую форму в этом варианте осуществления, необязательно применять полукруглую форму, и может быть применена другая форма.

[0063] <Третий вариант осуществления>

Последующее описывает устройство бесконтактной подачи электричества согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения со ссылкой на Фиг.11-13. Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления, описанного выше, тем, что катушка 13 для обнаружения постороннего объекта состоит из множества независимых катушек. Что касается той же части оставшейся конфигурации, что и в первом варианте осуществления, описание для первого варианта осуществления применяется при необходимости. Фиг.11 - это вид сверху блока 101 подачи энергии, включенного в устройство бесконтактной подачи энергии этого варианта осуществления. На Фиг.11 защитный элемент 101c исключен.

[0064] Катушка 13 для обнаружения постороннего объекта сформирована посредством складывания провода катушки в плоскости, параллельной плоскости катушки подающей энергию катушки 12. Как показано на Фиг.11, катушка 13 для обнаружения постороннего объекта сформирована посредством укладывания провода катушки, чтобы проходить вдоль диаметра подающей энергию катушки 12 от части (точка S на Фиг.11) периферии плоскости катушки подающей энергию катушки 12, проходя с левой стороны от центральной точки O (как показано стрелкой "a" на Фиг.11); сворачивания провода катушки на периферии подающей энергию катушки 12 и укладывания провода катушки, чтобы проходить вдоль полукруга периферии подающей энергию 12 катушки в направлении против часовой стрелки (как указано стрелкой "b" на Фиг.11); сворачивания провода катушки в части (точка S на Фиг.11) периферии плоскости катушки и укладывания провода катушки, чтобы проходить вдоль диаметра подающей энергию катушки 12, проходя с правой стороны от центральной точки O (как указано стрелкой "c" на Фиг.11); сворачивания провода катушки на периферии подающей энергию катушки 12 и направления провода катушки, чтобы проходить вдоль полукруга периферии подающей энергию катушки 12 в направлении по часовой стрелке (как указано стрелкой "d" на Фиг.11); и сворачивания провода катушки наружу от периферии подающей энергию катушки 12 в части (точка S на Фиг.11) окружности плоскости катушки.

[0065] А именно, катушка 13 для обнаружения постороннего объекта сформирована из одного провода катушки, включая катушку 13c левой стороны и катушку 13d правой стороны, соседние друг с другом и имеющие одинаковую форму. Катушка 13c левой стороны и катушка 13d правой стороны находятся в скрученном соотношении друг с другом и имеют одинаковую площадь катушки.

[0066] Последующее описывает индуцированный ток, протекающий через катушку 13c левой стороны, и индуцированный ток, протекающий через катушку 13d правой стороны, и индуцированное напряжение катушки 13 для обнаружения постороннего объекта со ссылкой на Фиг.12 и 13. Фиг.12 - это схема для иллюстрации результатов катушки 13 для обнаружения постороннего объекта этого варианта осуществления. Фиг.13 - это график, показывающий характеристики индуцированного напряжения относительно времени.

[0067] Когда бесконтактная подача электричества выполняется при условии, что посторонний объект не присутствует на плоскости катушки 13c левой стороны и плоскости катушки 13d правой стороны, возникает магнитный поток, который проходит через плоскость катушки 13c левой стороны и плоскость катушки 13d правой стороны в том же направлении, что и показанное на Фиг.12. Тогда индуцированное напряжение возникает в катушке 13c левой стороны и катушке 13d правой стороны, как если бы она препятствовала магнитному потоку. При таких условиях, индуцированный ток протекает через катушку 13c левой стороны в направлении по часовой стрелке, в то время как индуцированный ток протекает через катушку 13d правой стороны в направлении против часовой стрелки, поскольку катушка 13c левой стороны и катушка 13d правой стороны находятся в скрученном соотношении.

[0068] Поскольку площадь катушки 13c левой стороны равна площади катушки 13d правой стороны, индуцированный ток протекает через катушку 13c левой стороны и индуцированный ток протекает через катушку 13d правой стороны в направлениях, противоположных друг другу, так что они компенсируют друг друга, и ток, таким образом, становится равным нулю, и выходное напряжение катушки 13 для обнаружения постороннего объекта становится равным нулю, как указано посредством линии (a) на графике на Фиг.13.

[0069] С другой стороны, когда металлический посторонний объект присутствует на одной из плоскости катушки 13c левой стороны и плоскости катушки 13d правой стороны, магнитный поток, протекающий через одну из катушек, где посторонний объект присутствует, становится более интенсивным, так что индуцированный ток, протекающий через одну из катушек, где посторонний объект присутствует, становится больше, чем ток через одну из катушек, где посторонний объект не присутствует. Поскольку индуцированный ток катушки 13c левой стороны и индуцированный ток катушки 13d правой стороны не компенсируют друг друга до нуля, выходное напряжение катушки 13 для обнаружения постороннего объекта становится больше нуля, как указано линией (b) на графике на Фиг.13.

[0070] Как описано выше, в этом варианте осуществления, катушка 13 для обнаружения постороннего объекта состоит из множества катушек 13c, 13d, при этом катушки 13c, 13d, соседние друг с другом, размещены так, что когда постороннего объекта нет, индуцированные токи текут через катушки в направлениях, противоположных друг другу. Соответственно, катушка 13c левой стороны и катушка 13d правой стороны находятся в скрученном соотношении, так что индуцированные токи, протекающие через катушки, подавляют друг друга. Это упрощает обнаружение величины изменения индуцированного напряжения, когда посторонний объект присутствует, относительно индуцированного напряжения, когда постороннего объекта нет, таким образом, улучшая точность обнаружения.

[0071] В этом варианте осуществления площадь катушки 13c левой стороны и площадь катушки 13d правой стороны равны друг другу. Соответственно, когда постороннего объекта нет, индуцированные токи, возникающие в катушках, компенсируют друг друга до нуля, так что выходное напряжение катушки 13 для обнаружения постороннего объекта становится равным нулю. Когда посторонний объект присутствует, выходное напряжение катушки 13 для обнаружения постороннего объекта становится не равным нулю. Соответственно, для обнаружения постороннего объекта достаточно воспринимать величину изменения индуцированного напряжения от нуля. Это улучшает точность обнаружения.

[0072] В этом варианте осуществления скрученное соотношение в катушке 13 для обнаружения постороннего объекта может быть реализовано формированием катушки 13 для обнаружения постороннего объекта посредством множества независимых пар катушек, каждая из которых имеет форму сектора, как показано на Фиг.4, которые выполнены с возможностью проходить радиально от центральной точки подающей энергию катушки 12. В этой конфигурации каждая пара катушек сформирована в скрученном соотношении. Это является причиной того, что множество катушек катушки 13 для обнаружения постороннего объекта находятся в скрученном соотношении, так что, когда постороннего объекта нет, индуцированное напряжение становится равным нулю. Это улучшает точность обнаружения аналогично вышеописанной конфигурации.

[0073] Хотя скрученное соотношение реализуется посредством применения двух катушек в этом варианте осуществления, число катушек может быть отличным от двух, и катушка 13 для обнаружения постороннего объекта может быть сконфигурирована так, что скрученное соотношение формируется среди множества катушек.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении эффективности. Устройство бесконтактной подачи электричества бесконтактным образом выполняет заряд аккумуляторной батареи (28) транспортного средства, снабжено катушкой (12) для передачи электричества, расположенной на поверхности дороги, и катушкой (22) для приема электричества, расположенной в транспортном средстве. Катушка (13) для обнаружения постороннего объекта предусмотрена на верхней поверхности катушки (12) для передачи электричества, и на основе индуцированного напряжения, возникающего в катушке (13) для обнаружения постороннего объекта во время пробной подачи напряжения, обнаруживаются посторонние объекты между катушкой (12) для передачи электричества и катушкой (22) для приема электричества. 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство бесконтактной подачи электричества, содержащее:
первую катушку и вторую катушку, которые передают или принимают электричество бесконтактным образом, по меньшей мере, посредством магнитной связи между ними;
третью катушку, предусмотренную на поверхности второй катушки, при этом поверхность обращена к первой катушке; и
средство обнаружения постороннего объекта, которое обнаруживает посторонний объект между первой катушкой и второй катушкой на основе индуцированного напряжения, возникающего в третьей катушке.

2. Устройство бесконтактной подачи электричества по п.1, в котором третья катушка включает в себя множество катушек.

3. Устройство бесконтактной подачи электричества по п.2, в котором, по меньшей мере, две из множества катушек третьей катушки, соседние друг с другом, размещены так, что направление индуцированного тока, протекающего через одну из двух катушек, противоположно направлению тока через другую из двух катушек, когда посторонний объект отсутствует.

4. Устройство бесконтактной подачи электричества по п.3, в котором две катушки имеют площади катушек, равные друг другу.

5. Устройство бесконтактной подачи электричества по п.2, в котором:
третья катушка размещена параллельно поверхности второй катушки, обращенной к первой катушке; и
каждая из множества катушек третьей катушки имеет форму сектора и выполнена с возможностью проходить радиально от центральной точки второй катушки.

6. Устройство бесконтактной подачи электричества по п.2, в котором множество катушек третьей катушки соединены друг с другом одним проводом.

7. Устройство бесконтактной подачи электричества по п.1, в котором:
средство обнаружения постороннего объекта определяет, присутствует или нет посторонний объект, сравнивая индуцированное напряжение третьей катушки с пороговым значением напряжения для определения; и
пороговое значение напряжения для определения устанавливается более высоким, чем индуцированное напряжение третьей катушки, когда посторонний объект не присутствует.

8. Устройство бесконтактной подачи электричества по п.2, в котором:
множество катушек третьей катушки независимы друг от друга; и
средство обнаружения постороннего объекта определяет местонахождение постороннего объекта на основе индуцированных напряжений отдельных катушек.

9. Устройство бесконтактной подачи электричества по п.4, в котором средство обнаружения постороннего объекта определяет, что посторонний объект присутствует, в ответ на условие того, что индуцированное напряжение третьей катушки является ненулевым.

10. Устройство бесконтактной подачи электричества по п.1, в котором:
пробная подача электричества выполняется перед нормальной подачей электричества; и
обнаружение постороннего объекта выполняется во время пробной подачи электричества.