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

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству бесконтактной подачи электрической энергии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известна такая зарядная система, как описано ниже. А именно, эта зарядная система включает в себя: средство передачи энергии; средство приема энергии для приема электрической энергии из средства передачи энергии бесконтактным способом; средство определения эффективности для определения эффективности передачи между средством передачи энергии и средством приема энергии; средство определения для определения того, равна ли или превышает ли определенная эффективность передачи предписанное значение; и средство управления для определения того, что нормальная подача энергии затрудняется посредством помехи и т.п., в случае, если эффективность передачи ниже предписанного значения, для временного прекращения передачи энергии посредством средства передачи энергии и для повторного начала передачи энергии посредством незначительной электрической энергии после предписанного времени (патентный документ 1).

[0003] Тем не менее, поскольку, в вышеописанном патентном документе 1, эффективность передачи вычисляется из принимаемой электрической энергии средства приема энергии, эффективность передачи не может быть вычислена в случае, если электрический ток средства приема энергии не может быть измерен.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ОПУБЛИКОВАННЫЕ ДОКУМЕНТЫ

[0004] Патентный документ 1. Первая публикация заявки на патент (Япония) № 2010-119246.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять устройство бесконтактной подачи энергии, которое допускает оценку эффективности передачи энергии из катушки для передачи энергии в катушку для приема энергии даже в состоянии, в котором схема приема энергии, включающая в себя катушку для приема энергии, не находится в состоянии электрической проводимости.

[0006] Согласно настоящему изобретению, на основе определенного значения датчика, измеряющего ток, принудительно протекающий через схему передачи энергии, или напряжение, приложенное к схеме передачи энергии, оценивается эффективность передачи энергии из первой катушки во вторую катушку.

[0007] Согласно настоящему изобретению, эффективность передачи энергии имеет корреляцию с расстоянием между первой катушкой и второй катушкой, и определенное значение датчика варьируется в соответствии с расстоянием. Следовательно, эффективность передачи энергии может быть оценена из выходного значения датчика на стороне передачи энергии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Фиг. 1 является блок-схемой бесконтактной зарядной системы, связанной с предпочтительным вариантом осуществления согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 является блок-схемой источника энергии переменного тока, схемы передачи энергии, секции управления, схемы приема энергии, релейной секции, секции управления зарядкой и аккумулятора, включенных в бесконтактную зарядную систему, показанную на фиг. 1.

Фиг. 3 является графиком, представляющим соответствие эффективности передачи энергии и входной электрической энергии, включенной в бесконтактную зарядную систему, показанную на фиг. 1.

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, представляющей процедуру управления устройства бесконтактной подачи энергии, включенного в бесконтактную зарядную систему, показанную на фиг. 1.

Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа, представляющей процедуру управления для управления на основе удаленной связи на фиг. 4.

Фиг. 6 является блок-схемой последовательности операций способа, представляющей процедуру управления для управления определением эффективности передачи энергии на фиг. 4.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] В дальнейшем в этом документе описываются предпочтительные варианты осуществления согласно настоящему изобретению на основе чертежей.

[0010] Фиг. 1 показывает блок-схему бесконтактной зарядной системы, в которую включены транспортное средство 200 и устройство 100 подачи энергии, включающее в себя устройство бесконтактной подачи энергии в предпочтительном варианте осуществления согласно настоящему изобретению. Следует отметить, что модуль на стороне транспортного средства устройства бесконтактной подачи энергии устанавливается в электрическом автомобильном транспортном средстве, но может устанавливаться в другом транспортном средстве, таком как гибридное транспортное средство и т.п.

[0011] Как показано на фиг. 1, бесконтактная зарядная система в этом варианте осуществления является системой, включающей в себя транспортное средство 200, имеющее модуль на стороне транспортного средств, и устройство 100 подачи энергии, которое является модулем на стороне земли, и из устройства 100 подачи энергии, установленного на станции технического обслуживания и заряда и т.п., электрическая энергия подается бесконтактным способом, чтобы заряжать аккумулятор 28, установленный в транспортном средстве 200.

[0012] Устройство 100 подачи энергии включает в себя: секцию 11 управления электрической энергией; катушку 12 для передачи энергии; секцию 14 беспроводной связи; и секцию 15 управления. Устройство 100 подачи энергии располагается в месте для парковки, в котором паркуется транспортное средство 200, и является модулем на стороне земли, который подает электрическую энергию посредством бесконтактной подачи энергии между катушками, когда транспортное средство 200 паркуется в предварительно определенной позиции для парковки.

[0013] Секция 11 управления электрической энергией является схемой для преобразования электрической энергии переменного тока, поданной из источника 300 электрической энергии переменного тока, в другую электрическую энергию переменного тока высокой частоты и подачи преобразованной электрической энергии переменного тока в катушку 12 для передачи энергии, и управления электрической энергией для вывода электрической энергии, заданной посредством секции 15 управления, в катушку 12 для передачи энергии. Конкретная конструкция секции 11 управления электрической энергией описывается ниже.

Катушка 12 для передачи энергии является катушкой для подачи электрической энергии бесконтактным способом в катушку 22 для приема энергии, установленную на стороне 200 транспортного средства, и катушка 12 для передачи энергии подключается к секции 11 управления электрической энергией и устанавливается в месте для парковки, в котором в этом варианте осуществления располагается устройство бесконтактной подачи энергии.

[0014] Когда транспортное средство 200 паркуется в предварительно определенной позиции для парковки, катушка 12 для передачи энергии размещается в нижней части катушки 22 для приема энергии с поддерживаемым расстоянием до катушки 22 для приема энергии. Катушка 12 для передачи энергии является катушкой круглой формы, параллельной поверхности места для парковки.

[0015] Секция 14 беспроводной связи устанавливается в устройстве 100 подачи энергии, которое находится на стороне земли, чтобы выполнять двунаправленную связь с секцией 24 беспроводной связи, расположенной на стороне транспортного средства 200.

Частота связи, превышающая частоту, используемую в передвижном периферийном оборудовании, к примеру, в «умном» ключе, задается для связи между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи. Следовательно, даже если выполняется связь между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи, передвижному периферийному оборудованию затруднительно принимать помехи, обусловленные связью. Для связи между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи, например, использованы различные типы систем на основе беспроводной LAN, и использован способ связи, подходящий для удаленного расстояния.

[0016] Секция 15 управления представляет собой часть, управляющую всем устройством 100 подачи энергии, и включает в себя: секцию 151 оценки эффективности передачи энергии; секцию 152 определения позиции; и секцию 153 управления последовательностью, и управляет секцией 11 управления электрической энергией, катушкой 12 для передачи энергии и секцией 14 беспроводной связи.

Секция 15 управления передает сигнал управления в отношении того, что подача электрической энергии из устройства 100 подачи энергии должна быть начата на сторону транспортного средства 200, и принимает сигнал управления в отношении того, что со стороны транспортного средства 200 запрашивается прием электрической энергии от устройства 100 подачи энергии.

[0017] Транспортное средство 200 включает в себя: катушку 22 для приема энергии; секцию 24 беспроводной связи; секцию 25 управления зарядкой; выпрямительную секцию 26; релейную секцию 27; аккумулятор 28; инвертор 29; двигатель 30; и секцию 31 информирования. Катушка 22 для приема энергии размещается между задними ходовыми колесами через нижнюю поверхность (ходовую часть) транспортного средства 200. Затем, когда транспортное средство 200 паркуется в предварительно определенной позиции для парковки, катушка 22 для приема энергии размещается в верхней части катушки 12 для передачи энергии и поддерживает расстояние до катушки 12 для передачи энергии. Катушка 22 для приема энергии является круглой катушкой, которая является параллельной поверхности места для парковки.

[0018] Выпрямительная секция 26 подключается к катушке 22 для приема энергии и сконструирована посредством выпрямительной схемы, которая выпрямляет электрическую энергию переменного тока, принимаемую посредством катушки 22 для приема энергии, в подачу энергии постоянного тока. Релейная секция 27 включает в себя релейный переключатель, который включается или выключается согласно управлению из секции 25 управления зарядкой. Релейная секция 27 подключается с возможностью выполнять электрическое отделение между (последовательной или системной) схемой цепи приведения в движение, сформированной посредством аккумулятора 28, инвертора 29 и двигателя 30, и схемой зарядной системы, сформированной посредством катушки 22 для приема энергии и выпрямительной секции 26. Поскольку схема цепи приведения в движение является схемой системы с высоким уровнем энергии, требуется высокий уровень безопасности, когда она устанавливается в транспортном средстве 200. С другой стороны, катушка 26 для приема энергии, включенная в схему зарядной системы, устанавливается снаружи транспортного средства 200, чтобы поддерживать бесконтактное состояние на стороне земли. Следовательно, релейная секция 27 устанавливается между схемой системы с высоким уровнем энергии и схемой системы с низким уровнем энергии, и когда транспортное средство перемещается, релейная секция 27 выключается, так что безопасность электрической системы в транспортном средстве 200 повышается.

[0019] Аккумулятор 28 сконструирован посредством множества вторичных элементов, чтобы предоставлять источник электрической энергии транспортного средства 200. Инвертор 29 является схемой управления, такой как схема PWM-управления и т.п., имеющая переключающие элементы, к примеру, IGBT и т.п., и инвертирует электрическую энергию постоянного тока, выводимую из аккумулятора 28, в электрическую энергию переменного тока на основе переключающих сигналов управления и питает двигатель 30.

Двигатель 30 сконструирован, например, посредством двигателя трехфазного переменного тока и предоставляет источник приведения в движение для приведения в движение транспортного средства 200.

[0020] Секция 31 информирования представляет собой устройство для того, чтобы сообщать информацию через звук, свет, видеоизображение и т.п. пользователю, и сконструирована посредством громкоговорителя, светодиодного индикатора, дисплея навигационной системы и т.д.

[0021] Секция 25 управления зарядкой является контроллером для того, чтобы управлять зарядкой аккумулятора 28, и управляет секцией 24 беспроводной связи, релейной секцией 27 и секцией 31 информирования. Секция 25 управления зарядкой передает сигнал в отношении того, что зарядка должен быть начата, в секцию 15 управления через связь между секцией 24 беспроводной связи и секцией 14 беспроводной связи. Помимо этого, секция 25 управления зарядкой подключается к контроллеру, который управляет всем транспортным средством 200 через сеть CAN-связи (не показана). Этот контроллер осуществляет управление переключением инвертора 28 и состоянием заряда (SOC) аккумулятора 22. Секция 15 управления зарядкой передает сигнал в отношении того, что зарядка завершается, в секцию 15 управления в случае, если контроллер определяет то, что аккумулятор 28 достигает состояния полного заряда, на основе SOC аккумулятора 28.

[0022] В устройстве бесконтактной подачи энергии в этом варианте осуществления, передача и прием энергии для электрической энергии высокочастотной волны бесконтактным способом выполняются посредством действия электромагнитной индукции. Другими словами, когда напряжение прикладывается к катушке 12 для передачи энергии, формируется магнитная связь между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии, и электрическая энергия подается из катушки 12 для передачи энергии в катушку 22 для приема энергии.

[0023] Далее описывается конкретная конструкция, связанная с устройством бесконтактной подачи энергии, с использованием фиг. 2.

Схема 101 передачи энергии включает в себя: секцию 11 управления электрической энергией; и катушку 12 для передачи энергии и подключается к источнику 300 электрической энергии переменного тока.

Зарядная схема 201 включает в себя: катушку 22 для приема энергии и выпрямительную секцию 26 и подключается к аккумулятору 28 через релейную секцию 27. Следует отметить, что не выполняется подключение между схемой 101 передачи энергии и зарядной схемой 201 для того, чтобы подавать электрическую энергию бесконтактным способом между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии.

[0024] Секция 11 управления электрической энергией включает в себя: выпрямительную секцию 111 на первичной стороне; схему 112 PFC (коррекции коэффициента мощности); сглаживающую секцию 113; инвертор 114; датчики 115a-115c тока; датчики 116a, 116b напряжения; секцию 117 PFC-возбуждения; и секцию 118 возбуждения инвертора.

Выпрямительная секция 111 на первичной стороне является схемой для выпрямления электрической энергии переменного тока, введенной из источника 300 энергии переменного тока, и формируется, например, посредством диодной мостовой схемы.

PFC-схема 112 является схемой для повышения коэффициента мощности посредством выпрямления формы выходного сигнала из выпрямительной секции 111 на первичной стороне, подключается между выпрямительной секцией 111 и сглаживающей секцией 113 и приводится в действие на основе возбуждающего сигнала секции 117 PFC-возбуждения.

Сглаживающая секция 113, например, сконструирована посредством сглаживающего конденсатора и подключается между PFC-схемой 112 и инвертором 114.

[0025] Инвертор 114 является схемой преобразования электрической энергии, включающей в себя схему PWM-управления и т.п., имеющую переключающие элементы, к примеру, IGBT и т.п., и преобразует высокочастотную электрическую энергию переменного тока посредством включения и выключения переключающих элементов на основе возбуждающего сигнала секции 118 возбуждения инвертора и подает электрическую энергию переменного тока в катушку 12 для передачи энергии.

[0026] Датчик 115a тока и датчик 116a напряжения подключаются между источником 300 энергии переменного тока и выпрямительной секцией 111 на первичной стороне, чтобы определять ток и напряжение, введенное из источника 300 электрической энергии переменного тока.

Датчик 115b тока и датчик 116b напряжения подключаются между PFC-схемой 112 и сглаживающей схемой 113, чтобы определять электрический ток, протекающий между PFC-схемой 112 и сглаживающей схемой 113, и напряжение между PFC-схемой 112 и сглаживающей секцией 113, соответственно. Датчик 115c тока подключается к выходной стороне инвертора 114, чтобы определять переменный электрический ток, подаваемый из инвертора 115 в передающую катушку 12.

Таким образом, датчики 115a-115c тока определяют ток, протекающий в схему 110 передачи энергии, и датчики 116a, 116b напряжения определяют напряжение, приложенное к схеме 110 передачи энергии.

[0027] Секция 15 управления управляет секцией 117 PFC-возбуждения и выполняет управление переключением для секции 118 возбуждения инвертора на основе определенных токов датчиков 115a, 115c тока и определенного напряжения датчика 116a напряжения.

Помимо этого, секция 117 PFC-возбуждения управляет PFC-схемой 112 на основе определенного тока датчика 115b тока и определенного напряжения датчика 116b напряжения.

[0028] Выпрямительная схема 26 включает в себя: выпрямительную секцию 261 на вторичной стороне; сглаживающую секцию 262; датчик 263 тока; и датчик 264 напряжения и является схемой для выпрямления электрической энергии переменного тока, принимаемой посредством катушки 22 для приема энергии, в электрическую энергию постоянного тока.

Выпрямительная секция 261 на вторичной стороне является схемой для выпрямления электрической энергии переменного тока, выводимой из приемной катушки 22, и сглаживающая схема 262 является схемой для того, чтобы дополнительно исключать переменные компоненты тока, включенные в выходной сигнал выпрямительной секции 261 на вторичной стороне. Датчик 263 тока определяет электрический ток, выводимый из сглаживающей секции 262 в релейную секцию 27. Датчик 264 напряжения определяет выходное напряжение сглаживающей секции 26.

Таким образом, датчик 263 тока определяет ток, протекающий через зарядную схему 201, и датчик 264 напряжения определяет напряжение, приложенное к зарядной схеме 201.

[0029] Далее описывается содержимое управления посредством секции 15 управления и секции 25 управления зарядкой с использованием фиг. 1 и 2.

[0030] Секция 15 управления выполняет проверку системы, чтобы диагностировать, работает ли каждая система в устройстве 100 подачи энергии нормально, в качестве управления инициализацией.

Секция 25 управления зарядкой выполняет проверку системы, чтобы диагностировать, работает ли зарядная система транспортного средства 200 нормально, в качестве управления инициализацией аналогично тому, как описано выше. Как результат проверок системы, если транспортное средство 200 определяет, что возникает неисправность системы, о неисправности сообщается пользователю транспортного средства 200, а если зарядное устройство 100 определяет, что возникает неисправность системы, о неисправности сообщается в центр и т.п., который управляет зарядным устройством 100.

С другой стороны, в случае, если определяется то, что результаты проверок системы являются нормальными, секция 15 управления активирует секцию 14 беспроводной связи, так что она готова принимать сигналы. Следует отметить, что проверки системы на стороне устройства 100 подачи энергии выполняются, например, периодически в предварительно определенный частотный период, и проверка системы на стороне транспортного средства 200 выполняется, когда, например, включается главный переключатель, чтобы приводить в движение транспортное средство 200.

[0031] Секция 15 управления и секция 25 управления зарядкой управляют секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи, соответственно, и выполняют следующее управление на основе удаленной связи.

Во-первых, секция 25 управления зарядкой получает информацию относительно текущей позиции транспортного средства 200 из GPS-функции, установленной в транспортном средстве 200, чтобы определять, попадает ли текущая позиция транспортного средства в предварительно установленную область действия зарядной станции.

Следует отметить, что область действия зарядной станции представляет собой диапазон, заданный в соответствии с каждым из устройств 100 подачи энергии, и представляет собой, например, диапазон, представленный посредством круга с позицией устройства 100 подачи энергии в качестве центра на карте. Тот факт, что транспортное средство 200 находится в области действия зарядной станции, указывает то, что когда зарядка выполняется для аккумулятора 28, зарядка выполняется в одном из зарядных устройств 100, соответствующих области действия зарядной станции.

[0032] В случае, если текущая позиция транспортного средства 200 находится в области действия зарядной станции, секция управления зарядкой активирует секцию 24 беспроводной связи таким образом, что секция 14 беспроводной связи находится в состоянии возможности связи с секцией 24 беспроводной связи. Если секции 14 и 24 беспроводной связи поддерживают взаимный обмен данными, секция 25 управления зарядкой передает сигнал, чтобы устанавливать линию связи, из секции 24 беспроводной связи в секцию 14 беспроводной связи. В ответ на это, секция 15 управления возвращает сигнал в отношении того, что этот сигнал принимается из секции 14 беспроводной связи, в секцию 24 беспроводной связи. Таким образом, линия связи устанавливается между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи.

[0033] Помимо этого, секция 25 управления зарядкой передает идентификатор транспортного средства 200 в секцию 15 управления через связь между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи.

Секция 15 управления выполняет аутентификацию по идентификатору посредством определения того, совпадает или нет идентификатор, передаваемый со стороны транспортного средства 200, с идентификатором, ранее зарегистрированным в секции 15 управления. В этой бесконтактной зарядной системе транспортное средство 200, которое является допустимым для источника питания, регистрируется посредством идентификатора для каждого из устройств 100 подачи энергии. Следовательно, подача энергии для одного из транспортных средств 200, которое совпадает с зарегистрированным идентификатором, может выполняться через вышеописанную аутентификацию по идентификатору.

[0034] После завершения установления линии связи и аутентификации по идентификатору, секция 25 управления зарядкой передает сигнал из секции 24 беспроводной связи в секцию 14 беспроводной связи в предварительно определенный частотный период, в то время как транспортное средство 200 приближается к устройству 100 подачи энергии, соответствующему области действия зарядной станции, и секция 15 управления измеряет расстояние между транспортным средством 200 и устройством 100 подачи энергии. Секция 14 беспроводной связи принимает сигнал, периодически передаваемый из секции 24 беспроводной связи. Секция 151 измерения расстояния измеряет расстояние между транспортным средством 200 и устройством 100 подачи энергии из интенсивности электрического поля сигнала касательно принимаемого сигнала.

[0035] Секция 15 управления предварительно устанавливает пороговое значение, чтобы указывать то, что расстояние между транспортным средством 200 и устройством 100 подачи энергии уменьшается, и расстояние между катушками в направлении плоскости катушки 12 для передачи энергии и катушки 22 для приема энергии сокращается, в качестве порогового значения приближения транспортного средства.

Поскольку интенсивность принимаемого сигнала имеет корреляцию с расстоянием между транспортным средством 200 и устройством 100 подачи энергии, в этом варианте осуществления, пороговое значение приближения транспортного средства предписывается из интенсивности сигнала.

[0036] Секция 15 управления сравнивает интенсивность электрического поля принимаемого сигнала с пороговым значением приближения транспортного средства, чтобы определять, меньше или нет расстояние между транспортным средством 200 и устройством 100 подачи энергии, чем предварительно определенное расстояние. Затем, если расстояние между транспортным средством 200 и устройством 100 подачи энергии становится меньше предварительно определенного расстояния, секция 15 управления оценивает эффективность передачи энергии на стороне передачи энергии в ходе движения транспортного средства в следующей процедуре.

[0037] Далее, с использованием фиг. 1, 3 и 4, ниже описывается управление определением эффективности передачи энергии посредством секции 15 управления.

Следует отметить, что поскольку секция 15 управления выполняет управление определением эффективности передачи энергии в ходе движения транспортного средства, управление продолжается с выключенной релейной секцией 27.

[0038] Во-первых, секция 15 управления управляет секцией 101 управления электрической энергией, чтобы передавать электрическую энергию посредством незначительной электрической энергии, чтобы выполнять пробную подачу энергии. Незначительная электрическая энергия является электрической энергией со значением ниже передачи энергии в ходе нормальной (обычной) подачи энергии и ниже электрической энергии, требуемой для того, чтобы заряжать аккумулятор 28.

Во время начала пробной подачи энергии, расстояние между транспортным средством 200 и устройством 100 подачи энергии меньше предварительно определенного расстояния, как описано выше. Тем не менее, расстояние между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии становится большим по сравнению с расстоянием, при котором катушке 12 для передачи энергии обеспечивается возможность передавать электрическую энергию в катушку 22 для приема энергии, и катушка 12 для передачи энергии не находится во взаимно противоположной позиции относительно катушки 22 для приема энергии.

Следовательно, импеданс между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии указывает высокий уровень, так что входная электрическая энергия схемы 101 передачи энергии для электрической энергии, заданной при пробной подаче энергии посредством секции 15 управления, становится меньше. В это время, поскольку в зарядной схеме 262, которая является стороной приема энергии, релейная секция 27 выключается, так что ток не определяется посредством датчика 263 тока, и принимаемая электрическая энергия не может измеряться.

[0039] Затем, по мере того, как расстояние между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии становится небольшим вследствие движения транспортного средства 200, импеданс между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии снижается. Следовательно, входная электрическая мощность в катушке 101 для передачи энергии становится высокой.

[0040] Фиг. 3 показывает график, представляющий характеристику эффективности передачи энергии для входной мощности схемы 101 передачи энергии. На фиг. 3, K обозначает коэффициент связи между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии. Эффективность передачи энергии указывает эффективность электрической энергии, чтобы передавать электрическую энергию из катушки 12 для передачи энергии в катушку 22 для приема энергии.

[0041] Как показано на фиг. 3, корреляция между входной электрической мощностью и эффективностью передачи энергии предоставляется таким образом, что в случае, если входная электрическая мощность в схеме 101 передачи энергии является высокой, эффективность передачи энергии может оцениваться как высокая.

Помимо этого, если расстояние между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии сокращается, коэффициент (K) связи становится высоким, и эффективность передачи энергии становится высокой.

Следовательно, расстояние между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии может быть оценено из входной электрической мощности, и, другими словами, может быть оценена относительная позиция катушки 22 для приема энергии касательно позиции катушки 12 для передачи энергии.

[0042] В этом варианте осуществления, в течение времени, в которое выполняется пробная подача энергии, источник 300 энергии переменного тока вводит электрическую энергию в схему 101 передачи энергии на постоянной частоте и при неизменяющемся напряжении. Следовательно, секция 15 управления измеряет входную электрическую мощность схемы 101 передачи энергии из определенного электрического тока датчика 115a тока и оценивает эффективность передачи энергии из измеренной входной электрической мощности посредством секции 151 оценки эффективности передачи энергии.

Датчик 115a тока определяет электрический ток в предварительно определенный период дискретизации во время пробной подачи энергии и в ходе движения транспортного средства 200 и выводит результат определения в секцию 15 управления.

Электрическая мощность передачи энергии схемы 101 передачи энергии может измеряться с использованием тока определения датчика 115b тока, хотя не обязательно с использованием тока определения датчика 115a тока. Тем не менее, поскольку частота тока, введенного в выпрямительную секцию 111 на первичной стороне, является наименьшей в схеме 101 передачи энергии.

Следовательно, в этом варианте осуществления, входная электрическая мощность измеряется с использованием тока определения датчика 115b тока.

Затем, секция 151 оценки эффективности передачи энергии оценивает более высокую эффективность передачи энергии по мере того, как измеренная входная электрическая мощность становится более высокой.

[0043] Помимо этого, секция 15 управления определяет то, попадает или нет позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии в диапазон, в котором аккумулятор 28 может заряжаться, на основе тока определения датчика 115a тока.

Секция 152 определения позиции задает пороговый ток, заряжаемый в аккумулятор 28 и соответствующий допустимому диапазону позиционного отклонения между катушками.

Как описано выше, поскольку в ходе пробной подачи энергии напряжение, введенное в схему 101 передачи энергии, является постоянным, абсолютная величина определенного тока соответствует абсолютной величине измеренной входной электрической мощности. Затем, поскольку абсолютная величина входной электрической мощности коррелируется с абсолютной величиной позиционного отклонения между катушками, по мере того, как ток определения становится большим, позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии становится меньшим.

[0044] В случае, если позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии является большим, коэффициент связи между катушками является низким, и эффективность передачи энергии является, соответственно, низкой. Следовательно, на стороне приема энергии, электрическая энергия, заряжаемая в аккумулятор 28, не может быть принята. Следовательно, в этом варианте осуществления, позиционное отклонение между катушками, при котором аккумулятор 28 может заряжаться, предварительно установлено, и значение тока, соответствующее предварительно установленному позиционному отклонению, задается в качестве порогового тока.

[0045] Секция 152 определения позиции определяет то, что в случае, если определенный ток выше порогового тока на основе определенного тока датчика 115a тока, выводимого в предварительно определенный период дискретизации в ходе движения транспортного средства 200, позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии определяется как попадающее в диапазон, в котором аккумулятор 28 может заряжаться, и определяется как находящееся за пределами диапазона, в котором аккумулятор 28 может заряжаться, в случае, если определенный ток ниже порогового тока.

Если секция 152 определения позиции определяет то, что позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии попадает в диапазон, в котором аккумулятор 28 может заряжаться, секция 15 управления передает сигнал, указывающий то, что позиционное отклонение между катушками попадает в диапазон, в котором аккумулятор может заряжаться, через секцию 14 беспроводной связи, чтобы завершать пробную подачу энергии. Затем, секция 152 определения позиции сравнивает определенный ток датчика 115a тока и значение порогового тока, чтобы определять, выше ли эффективность передачи энергии, оцененная посредством секции 151 оценки эффективности передачи энергии, допустимого порогового значения электрической энергии, соответствующего пороговому току. Затем, если оцененная эффективность передачи энергии определяется как выше допустимого порогового значения электрической энергии, и позиционное отклонение между катушками определяется как попадающее в диапазон, в котором аккумулятор может заряжаться, секция 15 управления сообщает в отношении того, что зарядка разрешается, через беспроводную связь на сторону транспортного средства 200.

[0046] Затем, следующее управление зарядкой выполняется посредством секции 15 управления и секции 25 управления зарядкой после вышеописанного управления определением эффективности передачи энергии.

Когда секция 25 управления зарядкой принимает сигнал, указывающий то, что позиционное отклонение между катушками попадает в диапазон, в котором аккумулятор может заряжаться, через секцию 24 беспроводной связи, секция 25 управления зарядкой сообщает в отношении того, что заряд разрешается, пользователю через секцию 31 информирования.

Затем, пользователь, после подтверждения информации из секции 31 информирования, распознает, что катушка 22 для приема энергии размещается в надлежащей позиции относительно позиции катушки 12 для передачи энергии, и останавливает транспортное средство 200.

[0047] Когда пользователь выполняет операцию, чтобы начинать зарядку, секция 25 управления зарядкой включает релейную секцию 27 и передает сигнал в отношении того, что зарядка начинается, в устройство 100 подачи энергии.

Секция 15 управления задает электрическую энергию, заряжающую аккумулятор 28, управляет секцией 11 управления электрической энергией и начинает подачу энергии из катушки 12 для передачи энергии в катушку 22 для приема энергии, когда принимается сигнал, описанный выше.

Секция 25 управления зарядкой управляет состоянием заряда аккумулятора 28 (SOC) и передает сигнал в отношении того, что аккумулятор 28 полностью заряжен, в устройство 100 подачи энергии, когда аккумулятор 28 достигает полностью заряженного состояния. Затем, секция 25 управления зарядкой выключает релейную секцию 27, чтобы завершать управление зарядкой.

Секция 15 управления завершает подачу энергии на основе сигнала, указывающего конец заряда, передаваемого в секцию 25 управления зарядкой.

[0048] Далее описывается процедура управления бесконтактной зарядной системы в этом варианте осуществления с использованием фиг. 4-6. Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, представляющую процедуру управления бесконтактной зарядной системы в этом варианте осуществления, фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа, представляющую процедуру управления, представляющую управление на основе удаленной связи на фиг. 4, и фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа, представляющую процедуру управления для управления определением эффективности передачи энергии.

Следует отметить, что в последовательностях операций управления, операции управления, выполняемые посредством стороны секции 15 управления, выполняются под управлением секции 153 управления последовательностью. Следует отметить, что операции управления этапов S1-S3 выполняются в ходе движения транспортного средства 200, и, следовательно, в ходе этого управления, релейная секция 27 находится в отключенном состоянии.

[0049] На этапе S1, секция 15 управления и секция 25 управления зарядкой выполняют проверки системы в качестве управления инициализацией. На этапе S2, секция 15 управления и секция 25 управления зарядкой выполняют управление на основе удаленной связи.

[0050] Ниже описывается управление на основе удаленной связи на этапе S2. Как показано на фиг. 7, на этапе S21, секция 25 управления зарядкой получает текущую позицию транспортного средства 200 через GPS-функцию контроллера (не показан). На этапе S22, секция 25 управления зарядкой определяет, находится ли полученная текущая позиция в области действия зарядной станции какого-либо из устройств 100 подачи энергии.

Если полученная текущая позиция не находится в области действия зарядной станции, процедура возвращается к этапу S21. Если текущая позиция находится в области действия зарядной станции, процедура переходит к этапу S23. На этапе S23, секция 25 управления зарядкой активирует секцию 24 беспроводной связи.

[0051] На этапе S24, секция 15 управления и секция 25 управления зарядкой передают и принимают сигнал для того, чтобы устанавливать линию связи между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи, чтобы определять то, устанавливается или нет линия связи.

В случае, если линия связи не устанавливается, процедура возвращается к этапу S24, и сигнал передается и принимается между секцией 14 беспроводной связи и секцией 24 беспроводной связи.

Если линия связи устанавливается, процедура переходит к этапу S25, на котором секция 25 управления зарядкой передает идентификатор транспортного средства 200 в соответствующее устройство 100 подачи энергии. Секция 15 управления выполняет аутентификацию по идентификатору посредством сопоставления идентификатора, включенного в транспортное средство 200 для устройства 100 подачи энергии, с идентификатором, зарегистрированным в соответствующем устройстве 100 подачи энергии.

[0052] Если идентификатор не аутентифицируется, управление в этом варианте осуществления завершается. С другой стороны, в случае, если идентификатор аутентифицируется, на этапе S26, секция 25 управления зарядкой передает сигнал в предварительно определенный частотный период из секции 24 беспроводной связи. Секция 15 управления измеряет интенсивность электрического поля принимаемого сигнала в секции 14 беспроводной связи, чтобы измерять расстояние между транспортным средством 200 и соответствующим устройством 100 подачи энергии.

На этапе S27, секция 15 управления определяет, превышает ли интенсивность электрического поля принимаемого сигнала пороговое значение приближения транспортного средства. В случае, если напряжение электрического поля принимаемого сигнала равно или ниже порогового значения приближения транспортного средства, секция 15 управления определяет то, что транспортное средство 200 не приближается к устройству 100 подачи энергии, и процедура возвращается к этапу S26. С другой стороны, в случае, если напряжение электрического поля принимаемого сигнала превышает пороговое значение приближения транспортного средства, секция 15 управления определяет то, что транспортное средство 200 приближается к устройству 100 подачи энергии, и процедура возвращается к этапу S3, чтобы завершать управление на основе удаленной связи этапа S2.

[0053] Ниже описывается управление определением эффективности передачи энергии на этапе S3. Как показано на фиг. 6, на этапе S31, пробная подача энергии начинается посредством секции 15 управления в ходе движения транспортного средства 200.

На этапе S32, секция 151 оценки эффективности передачи энергии измеряет входную электрическую мощность и оценивает эффективность передачи энергии на основе определенного тока датчика 115a тока.

На этапе S33, секция 152 определения позиции сравнивает определенное напряжение датчика 115a тока с пороговым током, чтобы определять то, выше или нет оцененная эффективность передачи энергии допустимого порогового значения электрической энергии.

[0054] В случае, если оцененная эффективность передачи энергии равна или ниже допустимого порогового значения электрической энергии, процедура возвращается к этапу S32, и эффективность передачи энергии снова оценивается.

С другой стороны, в случае, если оцененная эффективность передачи энергии выше допустимого порогового значения электрической энергии, процедура переходит к этапу S34. Таким образом, в случае, если позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии находится за пределами диапазона, в котором аккумулятор может заряжаться, операции управления этапов S32 и S33 повторяются. Когда транспортное средство 200 дополнительно перемещается, расстояние между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии сокращается. Если позиционное отклонение находится в допустимом диапазоне, осуществляется выход из контура управления этапов S32 и S33.

[0055] На этапе S34, секция 15 управления передает сигнал, что зарядка разрешается, в транспортное средство 200, и секция 25 управления зарядкой сообщает о том, что зарядка разрешается, через секцию 31 информирования на основе сигнала. На этапе S35, секция 15 управления завершает пробную подачу энергии, и процедура возвращается к этапу S4.

[0056] Когда управление эффективностью передачи энергии завершается, пользователь останавливает транспортное средство 200, и секция 25 управления зарядкой включает релейную секцию 27 на основе операции, чтобы начинать заряд, через пользователя.

Секция 15 управления задает электрическую энергия для нормального заряда и выполняет подачу энергии из катушки 12 для передачи энергии в катушку 22 для приема энергии. Аккумулятор 28 заряжается через принимаемую электрическую энергию катушки 22 для приема энергии, и когда аккумулятор 28 находится в состоянии полного заряда, секция 25 управления зарядкой завершает заряд на основе сигнала в отношении того, что аккумулятор 28 находится в состоянии полного заряда.

[0057] Как описано выше, в этом варианте осуществления, эффективность передачи энергии из катушки 12 для передачи энергии в катушку 22 для приема энергии оценивается на основе определенного значения тока, протекающего в схему 101 передачи энергии, через датчик 115a тока. Таким образом, даже если схема на стороне приема энергии не находится в состоянии, в котором проводимость не возникает, эффективность передачи энергии может быть определена на стороне передачи энергии.

[0058] Помимо этого, в этом варианте осуществления, предоставляется релейная секция 27, и релейная секция 27 выключается в ходе движения транспортного средства. Таким образом, в ходе движения транспортного средства, даже если аккумулятор 28 и зарядная схема 201 прерываются (не находятся в состоянии электрического подключения друг к другу), эффективность передачи энергии может быть определена на стороне передачи энергии.

[0059] Помимо этого, в этом варианте осуществления, эффективность передачи энергии оценивается в ходе движения транспортного средства. Таким образом, даже если схемы на стороне приема энергии не находятся в состоянии электрической проводимости в ходе движения транспортного средства, эффективность передачи энергии определяется в ходе движения транспортного средства. Следовательно, коэффициент связи между катушками и расстояние между катушками могут выясняться в ходе движения транспортного средства, что имеет корреляцию с эффективностью передачи энергии.

[0060] Помимо этого, в этом варианте осуществления, в случае, если эффективность передачи энергии, оцененная посредством секции 151 оценки эффективности передачи энергии, выше допустимого порогового значения электрической энергии, секция 25 управления зарядкой определяет то, что позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии находится в диапазоне, в котором аккумулятор 28 может заряжаться. Таким образом, даже если схема на стороне приема энергии находится в состоянии отсутствия электрической проводимости, передающая сторона может определять позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии. Помимо этого, в ходе движения транспортного средства, позиционное отклонение может быть определено между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии.

Помимо этого, другой датчик для того, чтобы определять позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии, может опускаться.

[0061] Помимо этого, в этом варианте осуществления, результат определения посредством секции определения позиции 152 сообщается через секцию 31 информирования. Таким образом, то, находится или нет позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии в диапазоне, в котором аккумулятор 28 может заряжаться, может подтверждаться посредством информации через секцию 31 информирования. Таким образом, например, когда транспортное средство 200 паркуется в предварительно определенном месте для парковки, информация подтверждается, так что может выполняться подтверждение того, выполняется или нет позиционирование между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии в позиции, подходящей для зарядки аккумулятора 28.

[0062] Следует отметить, что в этом варианте осуществления, если напряжение, введенное в схему 101 передачи энергии, задано постоянным, эффективность передачи энергии оценивается из датчика 115a тока. Тем не менее, при измерении входной электрической мощности из определенных напряжений датчиков 116a, 116b напряжения может быть оценена эффективность передачи энергии. Помимо этого, входная электрическая мощность может измеряться из определенных токов датчиков 115a-115c тока и определенных напряжений датчиков 116a, 116b напряжения, если входной ток и входное напряжение схемы 101 передачи энергии не заданы неизменными, чтобы оценивать эффективность передачи энергии.

[0063] Помимо этого, в этом варианте осуществления, позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии определяется из эффективности передачи энергии, оцененной посредством секции 151 оценки эффективности передачи энергии. Тем не менее, другой датчик для того, чтобы определять позиционное отклонение между катушкой 12 для передачи энергии и катушкой 22 для приема энергии, дополнительно устанавливается, так что позиция каждой из катушек может быть определена из выходного сигнала этого датчика.

Затем, секция 152 определения позиции может определять позиционное отклонение между катушками из эффективности передачи энергии, оцененной посредством секции 151 оценки эффективности передачи энергии, в случае, если другой датчик, описанный выше, не может нормально определять позицию вследствие определенной причины.

[0064] Когда определяется позиционное отклонение между катушками, позиционное отклонение в направлении плоскости поверхности катушки для катушки 12 для передачи энергии или катушки 22 для приема энергии может быть определено посредством секции 152 определения позиции на основе оцененной эффективности передачи энергии, и позиционное отклонение в вертикальном направлении к поверхности катушки может быть определено посредством еще одного другого датчика определения позиционного отклонения.

Таким образом, может быть упрощена конструкция датчиков позиции, чтобы определять позиционное отклонение между катушками.

[0065] Следует отметить, что в этом варианте осуществления, секция 31 информирования устанавливается на стороне транспортного средства 200, но может быть установлена на стороне устройства 100 подачи энергии, которое находится на стороне земли.

[0066] Вышеописанная катушка 12 для передачи энергии соответствует первой катушке согласно настоящему изобретению, катушка 22 для приема энергии соответствует второй катушке, датчики 115a, 115b тока и датчики 116a, 116b напряжения соответствуют датчику согласно настоящему изобретению, секция 151 оценки эффективности передачи энергии соответствует средству оценки эффективности передачи энергии согласно настоящему изобретению, релейная секция 27 соответствует средству переключения согласно настоящему изобретению, секция 152 определения позиции соответствует средству определения согласно настоящему изобретению, и секция 31 информирования соответствует средству информирования согласно настоящему изобретению.

Изобретение относится к устройствам бесконтактной подачи энергии и предназначено для зарядки аккумулятора транспортного средства. Технический результат - повышение эффективности заряда. Устройство содержит: схему передачи электричества, содержащую катушку для передачи электричества; и зарядную схему, содержащую катушку для приема электричества. Энергия передается бесконтактно из катушки для передачи электричества в катушку для приема электричества. Когда транспортное средство приближается к устройству подачи энергии, выполняется пробная подача электричества, при которой передаются незначительные величины энергии, и на основе тока, протекающего через схему передачи электричества, оценивается эффективность передачи электричества из катушки для передачи электричества в катушку для приема электричества. Из эффективности передачи электричества определяется то, находится или нет катушка для приема электричества в заряжаемом диапазоне катушки для передачи электричества. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство бесконтактной подачи энергии для передачи электрической энергии из первой катушки во вторую катушку бесконтактным способом посредством, по меньшей мере, магнитной связи, содержащее:
- схему передачи энергии, включающую в себя первую катушку;
- датчик, выполненный с возможностью измерять ток, протекающий через схему передачи энергии, или измерять напряжение, приложенное к схеме передачи энергии;
- средство оценки эффективности передачи энергии для оценки эффективности передачи энергии из первой катушки во вторую катушку на основе определенного значения датчика;
- аккумулятор, предоставляющий источник энергии транспортного средства; и зарядную схему, включающую в себя вторую катушку и заряжающую аккумулятор;
- зарядную схему, включающую в себя вторую катушку и заряжающую аккумулятор; и
- средство определения для определения того, что позиционное отклонение между первой катушкой и второй катушкой попадает в диапазон, в котором аккумулятор может заряжаться, в случае, если эффективность передачи энергии, оцененная посредством средства оценки эффективности передачи энергии, выше предварительно определенного значения.

2. Устройство бесконтактной подачи энергии по п. 1, которое дополнительно содержит средство переключения, подключенное между аккумулятором и зарядной схемой, и средство переключения
находится в отключенном состоянии в ходе движения транспортного средства.

3. Устройство бесконтактной подачи энергии по п. 1, в котором средство оценки эффективности передачи энергии оценивает эффективность передачи энергии в ходе движения транспортного средства.

4. Устройство бесконтактной подачи энергии по п. 1, которое дополнительно содержит средство информирования, установленное в транспортном средстве для сообщения результата определения посредством средства определения.

5. Устройство бесконтактной подачи энергии по п. 1, в котором выполняется пробная подача энергии, при которой электрическая энергия подается посредством незначительной электрической энергии, и в то время когда выполняется пробная подача энергии, проводится оценка эффективности передачи энергии.

6. Устройство бесконтактной подачи энергии по п. 1, в котором когда расстояние между транспортным средством и первой катушкой становится меньше предварительно определенного расстояния, выполняется пробная подача энергии, при которой электрическая энергия подается посредством незначительной электрической энергии, и в то время когда выполняется пробная подача энергии, проводится оценка эффективности передачи энергии.