ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к транспортному средству и системе передачи/приема мощности и, в частности, к транспортному средству и системе передачи/приема мощности, передающей/принимающей мощность бесконтактным образом.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
На рынке внедряются транспортные средства, сконфигурированные таким образом, что установленное в транспортном средстве устройство накопления мощности может быть заряжено извне, к примеру, электромобили и гибридные транспортные средства со штепсельным соединением для заряда от внешнего источника. Также изучаются автоматический заряд и технологии для направления транспортного средства в позицию для парковки для автоматического заряда. Кроме того, имеется потребность подавать мощность в транспортном средстве в бортовое электрическое устройство, чтобы заряжать аккумулятор мобильного телефона и т.п.
Выложенный патент (Япония) № 2007-104868 (патентный документ 1) раскрывает зарядное устройство для заряда аккумулятора мобильного телефона в транспортном средстве посредством электромагнитной индукции.
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК
PTD 1. Выложенный патент (Япония) номер 2007-104868
PTD 2. Выложенный патент (Япония) номер 2005-110412
PTD 3. WO 2010/052785
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Имеется потребность заряжать или подавать мощность в аккумулятор транспортного средства и бортовое электрическое устройство бесконтактным образом, поскольку затруднительно устанавливать соединение с использованием кабелей и проводов в ходе заряда и подачи мощности. Выложенный патент (Япония) № 2007-104868, упомянутый выше, не описывает ни зарядку аккумулятора транспортного средства извне, не изучает подробно зарядку как мобильного телефона, так и аккумулятора транспортного средства бесконтактным образом.
В способе передачи мощности в бортовое электрическое устройство и способе приема мощности для заряда аккумулятора транспортного средства не может достигаться эффективная передача/прием мощности, если ее характеристики не принимаются во внимание. Например, при бесконтактной передаче/приеме мощности посредством резонанса электромагнитного поля, который изучается в последние годы, подача мощности или зарядка как бортового электрического устройства, так и аккумулятора транспортного средства посредством резонанса электромагнитного поля могут влиять на бортовое электрическое устройство малой мощности, приводя к повреждению устройства.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять транспортное средство, выполненное с возможностью приема мощности для движения транспортного средства снаружи бесконтактным образом, и систему передачи/приема мощности, выполненную с возможностью передачи мощности, подаваемой в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом.
В общих словах, в настоящем изобретении, транспортное средство включает в себя устройство приема мощности для приема электрической мощности для движения транспортного средства бесконтактным образом посредством резонанса электромагнитного поля и устройство передачи мощности для передачи электрической мощности, подаваемой в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом, посредством электромагнитной индукции.
Предпочтительно, электрическая мощность, принимаемая посредством устройства приема мощности от внешнего устройства передачи мощности, установленного за пределами транспортного средства, бесконтактным образом, превышает электрическую мощность, передаваемую от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом.
Предпочтительно, расстояние, на которое электрическая мощность передается от внешнего устройства передачи мощности, установленного за пределами транспортного средства, в устройство приема мощности бесконтактным образом, превышает расстояние, на которое электрическая мощность передается от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом.
Более предпочтительно, транспортное средство дополнительно включает в себя устройство приведения в движение для приведения в движение транспортного средства, главный аккумулятор для подачи электрической мощности в устройство приведения в движение и вспомогательный аккумулятор, предоставленный отдельно от главного аккумулятора. Вспомогательный аккумулятор имеет напряжение ниже напряжения главного аккумулятора. Устройство передачи мощности принимает электрическую мощность от вспомогательного аккумулятора и передает мощность в бортовое электрическое устройство.
Более предпочтительно, транспортное средство дополнительно включает в себя модуль управления для задания рабочего режима транспортного средства как состояния готовности к движению и состояния неготовности к движению в соответствии с операцией пассажира. В состоянии готовности к движению модуль управления разрешает заряд главного аккумулятора с помощью электрической мощности, принимаемой посредством устройства приема мощности, и разрешает подачу электрической мощности от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство. В состоянии неготовности к движению модуль управления разрешает заряд главного аккумулятора с помощью электрической мощности, принимаемой посредством устройства приема мощности, и запрещает подачу электрической мощности от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство.
Предпочтительно, позиционное регулирование между устройством приема мощности и внешним устройством передачи мощности, установленным за пределами транспортного средства, выполняется посредством перемещения транспортного средства. С другой стороны, позиционное регулирование между бортовым электрическим устройством и устройством передачи мощности выполняется посредством размещения пассажиром бортового электрического устройства в предварительно определенной позиции устройства передачи мощности.
Более предпочтительно, устройство передачи мощности включает в себя поверхность для размещения устройства, которая не находится в электрическом контакте с бортовым электрическим устройством и на которой размещается бортовое электрическое устройство.
В другом аспекте настоящего изобретения, система передачи/приема мощности включает в себя транспортное средство, устройство передачи мощности за пределами транспортного средства для передачи электрической мощности в транспортное средство бесконтактным образом посредством резонанса электромагнитного поля и бортовое электрическое устройство, используемое в транспортном средстве. Транспортное средство включает в себя устройство приема мощности для приема электрической мощности для движения транспортного средства от устройства передачи мощности за пределами транспортного средства бесконтактным образом посредством резонанса электромагнитного поля и устройство передачи мощности для передачи электрической мощности, подаваемой в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом, посредством электромагнитной индукции.
Согласно настоящему изобретению, бесконтактный прием электрической мощности для движения транспортного средства снаружи и бесконтактная передача электрической мощности, подаваемой в бортовое электрическое устройство, могут выполняться без влияния друг на друга.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 является схемой общей конфигурации системы подачи электрической мощности транспортного средства, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 является схемой для иллюстрации принципа передачи электрической мощности посредством способа резонанса.
Фиг. 3 является схемой, показывающей взаимосвязь между расстоянием от источника тока (источника магнитного тока) и интенсивностью электромагнитного поля.
Фиг. 4 является схемой для иллюстрации расстояния между модулем 110 приема мощности и модулем 220 передачи мощности.
Фиг. 5 является схемой, показывающей общую конфигурацию относительно передачи/приема электрической мощности между транспортным средством и устройством подачи мощности, проиллюстрированным в варианте осуществления.
Фиг. 6 является схемой конфигурации, показывающей подробности транспортного средства 100, показанного на фиг. 1 и 5.
Фиг. 7 является принципиальной схемой для более подробной иллюстрации модуля 110 приема мощности на стороне транспортного средства и модуля 220 передачи мощности на стороне устройства подачи мощности.
Фиг. 8 является принципиальной схемой, показывающей конфигурацию модуля 184 подачи мощности для устройства, показанного на фиг. 6, и модуля приема мощности бортового электрического устройства.
Фиг. 9 является схемой для иллюстрации примера компоновки модуля 184 подачи мощности для устройства в транспортном средстве.
Фиг. 10 является схемой для иллюстрации расстояния между катушкой бортового электрического устройства и катушкой модуля подачи мощности для устройства.
Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций способа для иллюстрации управления относительно разрешения передачи/приема мощности, выполняемой посредством устройства 180 управления, показанного на фиг. 6.
Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа для иллюстрации варьирования управления относительно разрешения передачи/приема мощности, выполняемой посредством устройства 180 управления, показанного на фиг. 6.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее подробно описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи, на которых идентичные или соответствующие части обозначаются посредством идентичных ссылок с номерами, и их описание не повторяется.
Фиг. 1 является схемой общей конфигурации системы подачи мощности транспортного средства, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Ссылаясь на фиг. 1, система 10 передачи/приема мощности включает в себя транспортное средство 100 и устройство 200 подачи мощности. Транспортное средство 100 включает в себя модуль 110 приема мощности и модуль 130 связи.
Модуль 110 приема мощности устанавливается на полу в кузове транспортного средства и выполнен с возможностью принимать электрическую мощность от модуля 220 передачи мощности устройства 200 подачи мощности бесконтактным образом. В частности, модуль 110 приема мощности включает в себя авторезонансную катушку, описанную ниже, которая резонирует с авторезонансной катушкой, предоставленной в модуле 220 передачи мощности, через электромагнитное поле для приема электрической мощности от модуля 220 передачи мощности бесконтактным образом. Модуль 130 связи служит в качестве интерфейса связи для установления связи между транспортным средством 100 и устройством 200 подачи мощности.
Устройство 200 подачи мощности включает в себя высокочастотное устройство 210 подачи мощности, модуль 220 передачи мощности и модуль 240 связи. Высокочастотное устройство 210 подачи мощности преобразует промышленную мощность переменного тока, поданную через разъем 212, например, в высокочастотную электрическую мощность и выводит мощность в модуль 220 передачи мощности. Следует отметить, что частота высокочастотной мощности, сформированной посредством высокочастотного устройства 210 подачи мощности, составляет, например, от 1 МГц до нескольких десятков МГц.
Модуль 220 передачи мощности устанавливается, например, на полу в месте для парковки и выполнен с возможностью передавать высокочастотную электрическую мощность, поданную из высокочастотного устройства 210 подачи мощности, в модуль 110 приема мощности транспортного средства 100 бесконтактным образом. В частности, модуль 220 передачи мощности включает в себя авторезонансную катушку, которая резонирует с авторезонансной катушкой, предоставленной в модуле 110 приема мощности, через электромагнитное поле для передачи мощности в модуль 110 приема мощности бесконтактным образом. Модуль 240 связи служит в качестве интерфейса связи для установления связи между устройством 200 подачи мощности и транспортным средством 100.
При подаче мощности от устройства 200 подачи мощности в транспортное средство 100, необходимо направлять транспортное средство 100 в устройство 200 подачи мощности и регулировать позиции модуля 110 приема мощности транспортного средства 100 и модуля 220 передачи мощности устройства 200 подачи мощности. Иными словами, в отличие от бортового электрического устройства, описанного ниже, непросто регулировать позицию транспортного средства 100. Пользователь может легко поднимать бортовое электрическое устройство вручную и размещать его в надлежащей позиции модуля подачи мощности, такого как зарядное устройство. Тем не менее, пользователь должен управлять и останавливать транспортное средство в надлежащей позиции и не может поднимать транспортное средство вручную и регулировать позицию транспортного средства.
Соответственно, при подаче мощности от устройства 200 подачи мощности в транспортное средство 100, желательно использовать способ, имеющий высокий допуск по несовпадению позиции. Считается, что способ электромагнитной индукции передает электрическую мощность на короткое расстояние и имеет низкий допуск по несовпадению позиции. Если способ электромагнитной индукции используется для того, чтобы подавать мощность в транспортное средство, от водителя могут требоваться навыки высокоточного вождения, устройство направления транспортного средства высокой точности, возможно, должно быть установлено в транспортном средстве, или может требоваться подвижный модуль для перемещения позиции катушки, так что может рассчитываться приблизительная позиция для парковки.
Считается, что резонансный способ через электромагнитное поле может передавать относительно большую электрическую мощность даже на расстояние передачи в несколько метров и, в общем, имеет более высокий допуск по несовпадению позиции, чем способ электромагнитной индукции. В связи с этим, в системе 10 передачи/приема мощности, согласно этому варианту осуществления, резонансный способ используется для того, чтобы подавать мощность от устройства 200 подачи мощности в транспортное средство 100.
Фиг. 2 является схемой для иллюстрации принципа передачи электрической мощности посредством резонансного способа.
Ссылаясь на фиг. 2, согласно этому резонансному способу, аналогично случаю, когда два камертона резонируют друг с другом, две резонансные LC-катушки, имеющие идентичную собственную частоту, резонируют друг с другом в электромагнитном поле (поле в ближней зоне), что вызывает передачу электрической мощности из одной из катушек в другую катушку через электромагнитное поле.
В частности, первичная катушка 320 подключается к высокочастотному источнику 310 подачи мощности, чтобы подавать электрическую мощность, имеющую высокую частоту в диапазоне от 1 МГц до нескольких десятков МГц, в первичную авторезонансную катушку 330, магнитно соединенную с первичной катушкой 320 посредством электромагнитной индукции. Первичная авторезонансная катушка 330 является LC-резонатором, состоящим из индуктивности самой катушки и паразитной емкости, и резонирует через электромагнитное поле (поле в ближней зоне) со вторичной авторезонансной катушкой 340, имеющей резонансную частоту, идентичную резонансной частоте первичной авторезонансной катушки 330. Это вызывает передачу энергии (электрической мощности) из первичной авторезонансной катушки 330 через электромагнитное поле во вторичную авторезонансную катушку 340. Энергия (электрическая мощность), передаваемая во вторичную авторезонансную катушку 340, извлекается посредством вторичной катушки 350, магнитно соединенной со вторичной авторезонансной катушкой 340, посредством электромагнитной индукции и подается в нагрузку 360. Следует отметить, что передача мощности посредством резонансного способа реализуется, когда Q-значение, демонстрирующее интенсивность резонанса между первичной авторезонансной катушкой 330 и вторичной авторезонансной катушкой 340, превышает, например, 100.
По сравнению с фиг. 1 вторичная авторезонансная катушка 340 и вторичная катушка 350 соответствуют модулю 110 приема электрической мощности на фиг. 1, а первичная катушка 320 и первичная авторезонансная катушка 330 соответствуют модулю 220 передачи электрической мощности на фиг. 1.
Фиг. 3 является схемой, показывающей взаимосвязь между расстоянием от источника тока (источника магнитного тока) и интенсивностью электромагнитного поля.
Ссылаясь на фиг. 3, электромагнитное поле включает в себя три компонента. Кривая k1 представляет компонент, обратно пропорциональный расстоянию от волнового источника, и упоминается в качестве "электромагнитного поля излучения". Кривая k2 представляет компонент, обратно пропорциональный квадрату расстояния от волнового источника, и упоминается в качестве "индукционного электромагнитного поля". Кривая k3 представляет компонент, обратно пропорциональный кубу расстояния от волнового источника, и упоминается в качестве "электростатического магнитного поля".
В числе прочего, существует область, в которой интенсивность электромагнитной волны резко снижается в соответствии с расстоянием от волнового источника. В резонансном способе это поле в ближней зоне (исчезающее поле) используется для того, чтобы передавать энергию (электрическую мощность). Другими словами, поле в ближней зоне используется для того, чтобы вызывать резонанс между парой резонаторов (например, парой резонансных LC-катушек), имеющих идентичную собственную частоту, чтобы за счет этого передавать энергию (электрическую мощность) от одного из резонаторов (первичной авторезонансной катушки) в другой резонатор (вторичную авторезонансную катушку). Это поле в ближней зоне не дает возможность распространения энергии (электрической мощности) на большом расстоянии. Соответственно, по сравнению с электромагнитной волной, переносящей энергию (электрическую мощность) посредством "электромагнитного поля излучения", предоставляющего возможность распространения энергии на большом расстоянии, резонансный способ дает возможность передачи электрической мощности с уменьшенными потерями энергии.
Фиг. 4 является схемой для иллюстрации расстояния между модулем 110 приема мощности и модулем 220 передачи мощности.
Ссылаясь на фиг. 4, расстояние D1 между модулем 110 приема мощности и модулем 220 передачи мощности представляет собой расстояние, превышающее расстояние передачи посредством способа электромагнитной индукции. Расстояние D1 также является расстоянием, на которое электрическая мощность может быть передана посредством резонансного способа. Следует отметить, что расстояние D1 может варьироваться посредством варьирования форм и размеров авторезонансных катушек модуля 220 передачи мощности и модуля 110 приема мощности.
Фиг. 5 является схемой, показывающей общую конфигурацию относительно передачи/приема мощности между транспортным средством и устройством подачи мощности, описанным в этом варианте осуществления.
Ссылаясь на фиг. 5, устройство 200 подачи мощности включает в себя модуль 220 передачи мощности, высокочастотное устройство 210 подачи мощности и модуль 240 связи. Транспортное средство 100 включает в себя модуль 130 связи, модуль 110 приема мощности, выпрямитель 140, реле 146, сопротивление 144, модуль 190 измерения напряжения приема мощности (датчик напряжения) и зарядное устройство (преобразователь 142 постоянного тока) для заряда непоказанного устройства накопления мощности.
Модуль 240 связи и модуль 130 связи обмениваются в беспроводном режиме друг с другом так, чтобы обмениваться информацией для проведения позиционного регулирования между модулем 110 приема мощности и модулем 220 передачи мощности. Посредством временного подключения сопротивления 144 через реле 146 к выходу модуля передачи мощности информация напряжения, которая указывает то, удовлетворяется или нет условие приема электрической мощности, может быть получена из вывода из датчика 190 напряжения. Запрос на передачу мощности для малого уровня электрической мощности для получения этой информации напряжения передается из транспортного средства 100 в устройство 200 подачи мощности через модули 130 и 240 связи.
Фиг. 6 является схемой конфигурации, показывающей подробности транспортного средства 100, показанного на фиг. 1 и 5.
Ссылаясь на фиг. 6, транспортное средство 100 включает в себя главный аккумулятор 150, главное системное реле SMR1, повышающий преобразователь 162, инверторы 164 и 166, двигатель-генераторы 172 и 174, двигатель 176, устройство 177 деления мощности и ведущее колесо 178.
Транспортное средство 100 дополнительно включает в себя вторичную авторезонансную катушку 112, вторичную катушку 114, выпрямитель 140, преобразователь 142 постоянного тока, главное системное реле SMR2 и датчик 190 напряжения.
Транспортное средство 100 дополнительно включает в себя устройство 180 управления, кнопку 120 активации транспортного средства, модуль 130 связи и кнопку 122 подачи мощности.
Транспортное средство 100 оснащается двигателем 176 и двигатель-генератором 174 в качестве источника электрической мощности. Двигатель 176 и двигатель-генераторы 172 и 174 соединяются с устройством 177 деления мощности. Транспортное средство 100 движется за счет движущей силы, сгенерированной посредством, по меньшей мере, одного из двигателя 176 и двигатель-генератора 174. Мощность, сгенерированная посредством двигателя 176, разбивается посредством устройства 177 деления мощности на два тракта, включающие в себя тракт, через который мощность передается на ведущее колесо 178, и тракт, через который мощность передается в двигатель-генератор 172.
Двигатель-генератор 172 является вращающейся электрической машиной переменного тока, включающей в себя, например, синхронный двигатель трехфазного переменного тока, содержащий ротор, в который включается постоянный магнит. Двигатель-генератор 172 вырабатывает электрическую мощность с использованием кинетической энергии двигателя 176, деленной посредством устройства 177 деления мощности. Например, когда состояние заряда (также называемое "SOC") главного аккумулятора 150 уменьшается ниже предварительно определенного значения, двигатель 176 запускается, и двигатель-генератор 172 вырабатывает электрическую мощность для того, чтобы заряжать главный аккумулятор 150.
Двигатель-генератор 174 также является вращающейся электрической машиной переменного тока, включающей в себя, например, синхронный двигатель трехфазного переменного тока, содержащий ротор, в который включается постоянный магнит, аналогично двигатель-генератору 172. Двигатель-генератор 174 формирует движущую силу с использованием, по меньшей мере, одной из электрической мощности, накапливаемой в главном аккумуляторе 150, и электрической мощности, сформированной посредством двигатель-генератора 172. Движущая сила двигатель-генератора 174 затем передается на ведущее колесо 178.
Кроме того, в ходе торможения транспортного средства и в ходе уменьшения ускорения на поверхности с уклоном вниз, динамическая энергия, накопленная в транспортном средстве в качестве кинетической энергии и потенциальной энергии, используется для вращательного приведения в действие двигатель-генератора 174 через ведущее колесо 178, чтобы побуждать двигатель-генератор 174 работать в качестве генератора мощности. Следовательно, двигатель-генератор 174 работает в качестве рекуперативного тормоза для преобразования энергии движения в электрическую мощность, чтобы формировать тормозную силу. Электрическая мощность, сгенерированная посредством двигатель-генератора 174, затем накапливается в главном аккумуляторе 150.
Устройство 177 деления мощности может использовать шестерню планетарной передачи, включающую в себя солнечную шестерню, шестерни-сателлиты, водило и коронную шестерню. Шестерни-сателлиты зацепляются с солнечной шестерней и коронной шестерней. Водило соединяется с коленчатым валом двигателя 176 при поддержке с возможностью вращения шестерен-сателлитов. Солнечная шестерня соединяется с вращательным валом двигатель-генератора 172. Коронная шестерня соединяется с вращательным валом двигатель-генератора 174 и ведущего колеса 178.
Главный аккумулятор 150 служит в качестве перезаряжаемого источника электрической мощности постоянного тока, включающего в себя, например, аккумуляторную батарею, такую как литий-ионная или никель-металлогидридная аккумуляторная батарея. Главный аккумулятор 150 накапливает электрическую мощность, поданную из преобразователя 142 постоянного тока, и также накапливает электрическую мощность, сгенерированную посредством двигатель-генераторов 172 и 174. Главный аккумулятор 150 затем подает накопленную электрическую мощность в повышающий преобразователь 162. Следует отметить, что конденсатор с большой емкостью также может использоваться в качестве главного аккумулятора 150, и может быть использован любой буфер мощности, который может временно накапливать электрическую мощность, поданную от устройства 200 подачи мощности (фиг. 1), и рекуперированную электрическую мощность от двигатель-генераторов 172 и 174, чтобы подавать накопленную электрическую мощность в повышающий преобразователь 162.
Главное системное реле SMR1 располагается между главным аккумулятором 150 и повышающим преобразователем 162. Главное системное реле SMR1 электрически подключает главный аккумулятор 150 к повышающему преобразователю 162, когда сигнал SE1 из устройства 180 управления активируется, и прерывает электрический тракт между главным аккумулятором 150 и повышающим преобразователем 162, когда сигнал SE1 деактивируется. На основе сигнала PWC из устройства 180 управления, повышающий преобразователь 162 повышает напряжение на линии PL2 положительного электрода до напряжения, большего или равного выходному напряжению из главного аккумулятора 150. Следует отметить, что повышающий преобразователь 162 включает в себя, например, схему прерывателя постоянного тока.
Инверторы 164 и 166 предоставляются в соответствии с двигатель-генераторами 172 и 174, соответственно. Инвертор 164 возбуждает двигатель-генератор 172 на основе сигнала PWI1 из устройства 180 управления, а инвертор 166 возбуждает двигатель-генератор 174 на основе сигнала PWI2 из устройства 180 управления. Следует отметить, что инверторы 164 и 166 включают в себя, например, трехфазную мостовую схему.
Вторичная авторезонансная катушка 112 имеет оба конца, подключенные к конденсатору 111 через переключатель (реле 113), и резонирует с первичной резонансной катушкой устройства 200 подачи мощности через электромагнитное поле, когда переключатель (реле 113) становится проводящим. Этот резонанс приводит к тому, что устройство 200 подачи мощности на фиг. 1 и 5 подает электрическую мощность. Хотя фиг. 6 показывает пример, в котором предоставляется конденсатор 111, регулирование относительно первичной авторезонансной катушки может быть выполнено таким образом, чтобы достигать резонанса посредством паразитной емкости катушки вместо конденсатора.
Относительно вторичной авторезонансной катушки 112 число витков надлежащим образом задается таким образом, чтобы увеличивать расстояние до первичной авторезонансной катушки устройства 200 подачи мощности и Q-значение (например, Q>100), показывающее интенсивность резонанса между первичной авторезонансной катушкой и вторичной авторезонансной катушкой 112, и уменьшать κ, показывающий степень связи между ними.
Вторичная катушка 114 предоставляется коаксиально со вторичной авторезонансной катушкой 112 и может быть магнитно соединена со вторичной авторезонансной катушкой 112 посредством электромагнитной индукции. Вторичная катушка 114 извлекает, посредством электромагнитной индукции, электрическую мощность, поданную от вторичной авторезонансной катушки 112, и выводит электрическую мощность в выпрямитель 140. Следует отметить, что вторичная авторезонансная катушка 112 и вторичная катушка 114 формируют модуль 110 приема мощности, показанный на фиг. 1.
Выпрямитель 140 выпрямляет мощность переменного тока, извлеченную посредством вторичной катушки 114. На основе сигнала PWD из устройства 180 управления, преобразователь 142 постоянного тока преобразует электрическую мощность, выпрямленную посредством выпрямителя 140, до уровня напряжения главного аккумулятора 150 и выводит результат в главный аккумулятор 150.
Главное системное реле SMR2 располагается между преобразователем 142 постоянного тока и главным аккумулятором 150. Когда сигнал SE2 из устройства 180 управления активируется, главное системное реле SMR2 электрически подключает главный аккумулятор 150 к преобразователю 142 постоянного тока. Когда сигнал SE2 деактивируется, главное системное реле SMR2 прерывает электрический тракт между главным аккумулятором 150 и преобразователем 142 постоянного тока. Датчик 190 напряжения определяет напряжение VR между выпрямителем 140 и преобразователем 142 постоянного тока и выводит определенное значение в устройство 180 управления.
Сопротивление 144 и реле 146, которые подключены последовательно, предоставляются между выпрямителем 140 и преобразователем 142 постоянного тока. Реле 146 управляется посредством устройства 180 управления таким образом, что оно становится проводящим, когда позиция транспортного средства 100 регулируется в ходе бесконтактной подачи мощности.
На основе позиции педали акселератора, скорости транспортного средства и сигналов из различных датчиков, устройство 180 управления формирует сигналы PWC, PWI1 и PWI2 для возбуждения повышающего преобразователя 162 и двигатель-генераторов 172 и 174, соответственно. Устройство 180 управления выводит сформированные сигналы PWC, PWI1 и PWI2 в повышающий преобразователь 162 и инверторы 164 и 166, соответственно. В ходе движения транспортного средства устройство 180 управления активирует сигнал SE1, чтобы инструктировать включение главного системного реле SMR1, и деактивирует сигнал SE2, чтобы инструктировать выключение главного системного реле SMR2.
Малый уровень электрической мощности может быть передан для того, чтобы определять состояние приема мощности на основе напряжения VR. Соответственно, водитель или система направления транспортного средства регулируют позицию транспортного средства на основе напряжения VR.
Когда позиционное регулирование транспортного средства завершается, устройство 180 управления передает команду подачи мощности в устройство 200 подачи мощности через модуль 130 связи и активирует сигнал SE2, чтобы инструктировать включение главного системного реле SMR2. Затем, устройство 180 управления формирует сигнал PWD для возбуждения преобразователя 142 постоянного тока и выводит сформированный сигнал PWD в преобразователь 142 постоянного тока.
Транспортное средство 100 дополнительно включает в себя вспомогательный аккумулятор 182, преобразователь 181 постоянного тока, предоставленный между силовыми линиями PL1, NL питания и вспомогательным аккумулятором 182 для преобразования с понижением частоты напряжения главного аккумулятора 150 и подачи результата во вспомогательные нагрузки и вспомогательный аккумулятор 182, и модуль 184 подачи мощности для устройства.
Модуль 184 подачи мощности для устройства является одной из вспомогательных нагрузок и подает мощность в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом. В этом варианте осуществления, способ электромагнитной индукции используется в качестве способа подачи электрической мощности бесконтактным образом посредством модуля 184 подачи мощности для устройства. Типично, бортовое электрическое устройство является мобильным телефоном, и модуль подачи мощности для устройства является модулем для заряда аккумулятора мобильного телефона. Тем не менее, бортовое электрическое устройство не обязательно должно быть оснащено аккумулятором, и требуется только то, чтобы подача мощности выполнялась бесконтактным образом. Другие примеры бортового электрического устройства включают в себя персональный компьютер, музыкальное оборудование, цифровую камеру, видеокамеру, игровую машину и оборудование для беспроводной связи. Хотя не ограничено по сути, они зачастую являются мобильными и компактными.
Предпочтительно, электрическая мощность, принимаемая посредством модуля 110 приема мощности из внешнего устройства передачи мощности, установленного за пределами транспортного средства бесконтактным образом, превышает электрическую мощность, передаваемую из модуля 184 подачи мощности для устройства в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом. Помимо этого, главный аккумулятор 150 транспортного средства имеет емкость, намного превышающую емкость аккумулятора, включенного в бортовое электрическое устройство, такое как мобильный телефон.
Посредством использования резонансного способа при заряде главного аккумулятора 150 транспортного средства и использования электромагнитной индукции при подаче мощности в бортовое электрическое устройство, два типа бесконтактной передачи/приема мощности могут быть выполнены без влияния друг на друга. Если мощность подается как в бортовое электрическое устройство, так и в аккумулятор транспортного средства посредством резонансного способа с идентичной резонансной частотой, может оказываться влияние на бортовое электрическое устройство малой мощности. Следовательно, посредством использования различных способов заряда, а именно, резонансного способа при заряде главного аккумулятора 150 транспортного средства и электромагнитной индукции при заряде бортового электрического устройства, предотвращается влияние двух типов заряда друг на друга. Другими словами, посредством использования различных способов заряда, резонансная частота для использования в резонансном способе может свободно выбираться, а также может повышаться степень свободы для проектирования системы в резонансном способе.
Резонансная частота резонансного модуля (вторичной авторезонансной катушки 112 модуля 110 приема мощности) определяется посредством LC-компонента, который задается посредством индуктивности L модуля приема мощности, ассоциированной с диаметром катушки, и емкости C конденсатора, подключенного к катушке. Поскольку мобильное бортовое электрическое устройство меньше по размеру, транспортного средства, индуктивность L, слишком большая для включения в общее бортовое электрическое устройство, и может быть включена на стороне транспортного средства.
Фиг. 7 является принципиальной схемой для более подробной иллюстрации модуля 110 приема мощности на стороне транспортного средства и модуля 220 передачи мощности на стороне устройства подачи мощности.
Ссылаясь на фиг. 7, высокочастотное устройство 210 подачи мощности представляется посредством высокочастотного источника 213 мощности переменного тока и сопротивления 211, которое показывает импеданс источника электрической мощности.
Модуль 220 передачи мощности включает в себя первичную катушку 232, подключенную к высокочастотному устройству 210 подачи мощности, первичную авторезонансную катушку 234, магнитно соединенную с первичной катушкой 232 посредством электромагнитной индукции, и конденсатор 242, подключенный к обоим концам первичной авторезонансной катушки 234.
Модуль 110 приема мощности включает в себя вторичную авторезонансную катушку 112, резонирующую с первичной авторезонансной катушкой 234 через электромагнитное поле, и конденсатор 111 и реле 113, подключенные последовательно к обоим концам вторичной авторезонансной катушки 112. При приеме электрической мощности, реле 113 управляется таким образом, что оно становится проводящим.
Модуль 110 приема мощности дополнительно включает в себя вторичную катушку 114, магнитно соединенную со вторичной авторезонансной катушкой 112. Выпрямитель 140 выпрямляет мощность переменного тока, принимаемую посредством вторичной катушки 114. Конденсатор C1 подключается к выходу выпрямителя 140. Реле 146 и сопротивление 144, используемые для позиционного регулирования между транспортным средством и установкой для подачи электрической мощности, подключаются между электродами конденсатора C1. Зарядное устройство (преобразователь 142 постоянного тока) дополнительно подключается к выходу выпрямителя 140 для преобразования напряжения в надлежащее зарядное напряжение. Преобразованное зарядное напряжение подается в аккумулятор (главный аккумулятор 150).
Сопротивление 144 задается равным импедансу, например, в 50 Ом. Это значение регулируется таким образом, что оно согласуется с импедансом, представленным посредством сопротивления 211 высокочастотного устройства 210 подачи мощности.
Когда позиция для парковки транспортного средства регулируется в ходе бесконтактной подачи электрической мощности в транспортное средство, датчик 190 напряжения определяет напряжение через сопротивление 144 и выводит определенное значение VR в устройство 180 управления.
Когда регулирование позиции транспортного средства завершается, и транспортное средство заряжается посредством внешнего источника электрической мощности через бесконтактную подачу мощности, датчик 190 напряжения определяет входное напряжение в преобразователь 142 постоянного тока в качестве определенного значения VR.
Фиг. 8 является принципиальной схемой, показывающей конфигурацию модуля 184 подачи мощности для устройства, показанного на фиг. 6, и модуля приема мощности бортового электрического устройства.
Ссылаясь на фиг. 8, система передачи/приема мощности транспортного средства выполнена с возможностью включать в себя модуль 184 подачи мощности для устройства, включенный в транспортное средство для заряда электрического устройства, и модуль 186 приема мощности, включенный в бортовое электрическое устройство 400 для приема электрической мощности от модуля 184 подачи мощности для устройства.
Бортовое электрическое устройство 400 представляет собой, например, мобильный телефон, персональный компьютер, цифровую камеру, PDA, мобильный музыкальный проигрыватель или другие типы мобильных электрических устройств.
Модуль 184 подачи мощности для устройства включает в себя модуль 192 преобразования постоянного тока в переменный для приема электрической мощности постоянного тока из вспомогательного аккумулятора 182 и преобразования мощности постоянного тока в мощность переменного тока и катушку 194 на стороне подачи электрической мощности для приема электрической мощности переменного тока из модуля 192 преобразования постоянного тока в переменный.
Мощность заряда подается во вспомогательный аккумулятор 182 из главного аккумулятора 150 через преобразователь 181 постоянного тока.
Модуль 186 приема мощности включает в себя катушку 404 на стороне приема мощности, диод 406, конденсатор 408, стабилитрон 410, преобразователь 412 постоянного тока, диод 414 и аккумулятор 416.
Катушка 404 на стороне приема электрической мощности имеет один конец, подключенный к аноду диода 406. Диод 406 имеет катод, подключенный к одному концу конденсатора 408, катода стабилитрона 410 и преобразователя 412 постоянного тока. Катушка 404 на стороне приема электрической мощности имеет другой конец, подключенный к другому концу конденсатора 408, аноду стабилитрона 410 и преобразователю 412 постоянного тока.
Преобразователь 412 постоянного тока подключается через диод 414 к положительному контактному выводу аккумулятора 416 бортового электрического устройства 400, а также к отрицательному контактному выводу аккумулятора 416.
Когда электрическая мощность подается в преобразователь 412 постоянного тока из катушки 404 на стороне приема электрической мощности посредством электромагнитной индукции между катушкой 194 на стороне подачи электрической мощности и катушкой 404 на стороне приема электрической мощности, преобразователь 412 постоянного тока преобразует подаваемую мощность в мощность постоянного тока, имеющую предварительно определенное напряжение для заряда аккумулятора 416, и подает мощность в аккумулятор 416 через диод 414, чтобы заряжать аккумулятор 416.
Предпочтительно, в дополнение к преобразователю 412 постоянного тока, может предоставляться схема связи для запроса на подачу мощности из модуля 184 подачи мощности для устройства. В этом случае, когда выполняется запрос на подачу мощности, модуль 184 подачи мощности для устройства передает электрическую мощность посредством электромагнитной индукции.
Хотя этот вариант осуществления показывает пример, в котором аккумулятор 416 включается в бортовое электрическое устройство 400, аккумулятор 416 не обязательно требуется в бортовом электрическом устройстве 400. Аккумулятор 416 может не включаться в бортовое электрическое устройство 400 при условии, что бесконтактная подача мощности выполняется в бортовое электрическое устройство 400.
Фиг. 9 является схемой для иллюстрации примера компоновки модуля 184 подачи мощности для устройства на фиг. 8 в транспортном средстве.
Ссылаясь на фиг. 9, модуль 184 подачи мощности для устройства предпочтительно размещается в такой позиции в салоне транспортного средства, что он может использоваться с водительского сиденья 502, а также с пассажирского сиденья 504. Предпочтительно, модуль 184 подачи мощности для устройства может предоставляться на полке центральной консоли 506, в кармашке приборной панели и т.п.
Если модуль 184 подачи мощности для устройства размещается в такой позиции на большом расстоянии от модуля 110 приема мощности, показанного на фиг. 1, вероятность того, что подача мощности в бортовое электрическое устройство и прием электрической мощности посредством модуля 110 приема мощности оказывают влияние друг на друга, уменьшается. Только в качестве иллюстрации без ограничения, фиг. 9 показывает пример, в котором модуль 184 подачи мощности для устройства предоставляется в центральной консоли 506, при этом нижняя поверхность полки, на которой размещается бортовое электрическое устройство 400, указывается в качестве поверхности 191 для размещения устройства.
Фиг. 10 является схемой для иллюстрации расстояния между катушкой бортового электрического устройства и катушкой модуля подачи мощности для устройства.
Ссылаясь на фиг. 10, корпусы бортового электрического устройства 400 и модуля 184 подачи мощности для устройства сконструированы с возможностью иметь расстояние D2 между катушкой 404 на стороне приема электрической мощности, включенной в или установленной на бортовом электрическом устройстве 400, и катушкой 194 на стороне подачи электрической мощности в модуле 184 подачи мощности для устройства. Расстояние D2 является расстоянием, на которое электрическая мощность может быть передана посредством электромагнитной индукции, и меньше расстояния D1, показанного на фиг. 4.
Модуль 184 подачи мощности для устройства включает в себя поверхность 191 для размещения устройства, которая не находится в электрическом контакте с бортовым электрическим устройством 400 и на которой размещается бортовое электрическое устройство 400.
Хотя бортовое электрическое устройство 400 не находится в электрическом контакте с модулем 184 подачи мощности для устройства, их корпуса, в общем, физически контактируют друг с другом. Корпуса содержат выступы и пазы, магниты и т.п. в целях позиционного регулирования. Пользователь может поднимать бортовое электрическое устройство 400 вручную, размещать его на поверхности 191 для размещения устройства модуля 184 подачи мощности для устройства и проводить позиционное регулирование, чтобы легко достигать состояния без несовпадения позиции. Этот аспект существенно отличается от позиционного регулирования между модулем 220 передачи мощности и модулем 110 приема мощности, показанными на фиг. 1.
Таким образом, при подаче мощности в установленный в транспортном средстве аккумулятор и бортовое электрическое устройство с помощью резонансного способа и способа электромагнитной индукции, предпочтительно заряжать установленный в транспортном средстве аккумулятор с помощью резонансного способа и подавать мощность в бортовое электрическое устройство с помощью способа электромагнитной индукции.
Даже в способе электромагнитной индукции, требующем высокой точности для позиционного регулирования между модулями передачи и приема мощности, пользователь может проводить позиционное регулирование самостоятельно в транспортном средстве, в силу этого достигая бесконтактной подачи электрической мощности в бортовое электрическое устройство с высокой эффективностью. С другой стороны, при заряде установленного в транспортном средстве аккумулятора пользователю самому трудно проводить точное позиционное регулирование между передачей мощности, предоставленной на стороне земли, и модулем приема мощности, предоставленным на стороне транспортного средства. Следовательно, при заряде установленного в транспортном средстве аккумулятора бесконтактным образом, резонансный способ, требующий меньшей точности для позиционного регулирования, чем способ электромагнитной индукции, может использоваться для того, чтобы заряжать аккумулятор с высокой эффективностью, при том что сложность при позиционном регулировании для пользователя снижается.
Кроме того, посредством использования способа электромагнитной индукции для того, чтобы заряжать бортовое электрическое устройство, проектирование системы может упрощаться, и само зарядное устройство может быть сделано компактным и менее дорогим. Также повышается степень свободы для компоновки зарядного устройства.
Кроме того, посредством использования различных способов для бесконтактного заряда установленного в транспортном средстве аккумулятора и для бесконтактной подачи электрической мощности в бортовое электрическое устройство, различные резонансные частоты не должны обязательно использоваться по сравнению со случаем, в котором резонансный способ используется как для заряда, так и для подачи электрической мощности. Таким образом, резонансная частота устройства бесконтактного приема электрической мощности установленного в транспортном средстве аккумулятора может свободно выбираться.
Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций способа для иллюстрации управления относительно разрешения передачи/приема мощности, выполняемой посредством устройства 180 управления, показанного на фиг. 6. Процесс на этой блок-схеме последовательности операций способа вызывается из основной процедуры для управления транспортным средством и выполняется через равные интервалы времени или каждый раз, когда удовлетворяется предварительно определенное условие.
Ссылаясь на фиг. 6 и 11, когда процесс начинается, на этапе S1, устройство 180 управления определяет то, находится или нет транспортное средство в состоянии неготовности к движению транспортного средства.
Когда транспортное средство находится в состоянии неготовности к движению транспортного средства (состоянии неготовности), например, транспортное средство переходит в состояние готовности к движению (состояние готовности) посредством нажатия один раз кнопки 120 активации транспортного средства, и транспортное средство готово к началу движения посредством перевода диапазона переключения передач в диапазон движения и нажатия педали акселератора.
Когда транспортное средство находится в состоянии готовности к движению (состоянии готовности), транспортное средство переходит в состояние неготовности к движению транспортного средства (состояние неготовности) посредством нажатия снова кнопки 120 активации транспортного средства, и транспортное средство не начинает движение даже посредством нажатия педали акселератора.
В состоянии готовности к движению, главное системное реле SMR1 на фиг. 6 является проводящим, электрический ток может подаваться в двигатель-генераторы 172 и 174, и двигатель 176 может работать.
С другой стороны, в состоянии неготовности к движению главное системное реле SMR1 на фиг. 6 не является проводящим, подача электрического тока в двигатель-генераторы 172 и 174 запрещается, и работа двигателя 176 также запрещается.
Если транспортное средство находится в состоянии неготовности к движению (состоянии неготовности) на этапе S1, процесс переходит к этапу S2. Если транспортное средство находится в состоянии готовности к движению (состоянии готовности) на этапе S1, процесс переходит к этапу S7.
На этапе S2 устройство 180 управления определяет то, имеется или нет запрос на то, чтобы заряжать главный аккумулятор 150. Запрос на то, чтобы заряжать главный аккумулятор 150, может предоставляться, например, через устройство ввода (к примеру, кнопку 122 подачи мощности на фиг. 6), управляемое водителем, или может быть сформирован посредством самого устройства 180 управления на основе сигнала, указывающего завершение позиционного регулирования между модулем 220 передачи мощности и модулем 110 приема мощности на фиг. 1, и SOC (состояния заряда) главного аккумулятора 150.
Если имеется запрос на то, чтобы заряжать главный аккумулятор 150, на этапе S2, процесс переходит от этапа S2 к этапу S3. Если нет запроса на заряд на этапе S2, процесс переходит от этапа S2 к этапу S5.
На этапе S3 главное системное реле SMR2 управляется таким образом, что оно включается, в то время как главное системное реле SMR1 управляется таким образом, что оно выключается. Затем, на этапе S4, заряд главного аккумулятора 150 разрешается, в то время как подача мощности в бортовое электрическое устройство запрещается. Предполагается, что это состояние включает в себя состояние, в котором водитель находится на некотором расстоянии от транспортного средства, в то время как главный аккумулятор 150 заряжается.
На этапе S5 оба главных системных реле SMR1 и SMR2 управляются таким образом, что они выключаются. Затем, на этапе S6, как заряд главного аккумулятора 150, так и подача мощности в бортовое электрическое устройство запрещаются.
Если транспортное средство находится в состоянии готовности к движению (состоянии готовности) на этапе S1, и процесс переходит к этапу S7, главное системное реле SMR1 управляется таким образом, что оно включается, и электрический ток может подаваться в двигатель-генераторы 172 и 174 в транспортном средстве. В этом состоянии предполагается, что водитель остается в транспортном средстве, и может использоваться вспомогательное оборудование, к примеру, кондиционер и звуковое оборудование, которые не показаны. Затем, на этапе S8 определяется то, имеется или нет запрос на то, чтобы заряжать главный аккумулятор 150.
Если имеется запрос на то, чтобы заряжать главный аккумулятор 150, на этапе S8, процесс переходит к этапу S9. Если нет запроса на заряд на этапе S8, процесс переходит к этапу S11.
На этапе S9 оба главных системных реле SMR1 и SMR2 управляются таким образом, что они включаются. Затем, на этапе S10, как заряд главного аккумулятора 150, так и подача мощности в бортовое электрическое устройство разрешаются.
На этапе S11 главное системное реле SMR2 управляется таким образом, что оно выключается, в то время как главное системное реле SMR1 управляется таким образом, что оно включается. Затем, на этапе S12, заряд главного аккумулятора 150 запрещается, в то время как подача мощности в бортовое электрическое устройство разрешается.
Когда обработка на любом из этапов S4, S6, S10 и S12 завершается, на этапе S13 управление возвращается в основную процедуру.
Фиг. 12 является блок-схемой последовательности операций способа для иллюстрации варьирования управления относительно разрешения передачи/приема мощности, выполняемой посредством устройства 180 управления, показанного на фиг. 6. Процесс на этой блок-схеме последовательности операций способа вызывается из основной процедуры для управления транспортным средством и выполняется через равные интервалы времени или каждый раз, когда удовлетворяется предварительно определенное условие.
Ссылаясь на фиг. 6 и 12, когда процесс начинается, на этапе S21, устройство 180 управления определяет то, заряжается или нет главный аккумулятор 150. Если главный аккумулятор 150 не заряжается на этапе S21, процесс переходит к этапу S24. Если главный аккумулятор 150 заряжается на этапе S21, процесс переходит к этапу S22.
На этапе S22, определяется то, находится или нет транспортное средство в данный момент в состоянии неготовности к движению (состоянии неготовности). Если транспортное средство находится в состоянии неготовности к движению на этапе S22, процесс переходит к этапу S23. Если транспортное средство не находится в состоянии неготовности к движению на этапе S22, а именно, находится в состоянии готовности к движению (состоянии готовности), процесс переходит к этапу S24.
На этапе S23, устройство 180 управления управляет главными системными реле SMR1 и SMR2, преобразователем 142 постоянного тока и модулем 184 подачи мощности для устройства таким образом, что главный аккумулятор 150 может быть заряжен, и подача мощности в бортовое электрическое устройство запрещается.
На этапе S24, с другой стороны, устройство 180 управления управляет главными системными реле SMR1 и SMR2, преобразователем 142 постоянного тока и модулем 184 подачи мощности для устройства таким образом, что запрос на то, чтобы заряжать главный аккумулятор 150, может подтверждаться, и запрос на то, чтобы подавать мощность в бортовое электрическое устройство, может подтверждаться.
В общем, когда водитель выходит из транспортного средства в ходе заряда главного аккумулятора 150, водитель устанавливает транспортное средство в состояние неготовности к движению. В таком случае, подача мощности в бортовое электрическое устройство может быть запрещена, за счет этого не допуская возникновения неожиданной ситуации вследствие подачи мощности в бортовое электрическое устройство во время отсутствия пассажира, к примеру, водителя.
Также предполагается, что, в ходе заряда главного аккумулятора 150, водитель и т.п. ожидает в транспортном средстве и активирует функции кондиционера или аудиоустройство. Если предполагается, что пассажир находится в салоне транспортного средства таким образом, бесконтактная подача мощности в бортовое электрическое устройство также может быть разрешена, чтобы повышать удобство.
В завершение, этот вариант осуществления снова обобщенно поясняется со ссылкой на чертежи. Ссылаясь на фиг. 6, транспортное средство 100 включает в себя модуль 110 приема мощности для приема электрической мощности для движения транспортного средства 100 бесконтактным образом посредством резонанса электромагнитного поля и модуль 184 подачи мощности для устройства для передачи электрической мощности, подаваемой в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом, посредством электромагнитной индукции.
Предпочтительно, электрическая мощность, принимаемая посредством модуля 110 приема мощности от внешнего устройства передачи электрической мощности, установленного за пределами транспортного средства бесконтактным образом, превышает электрическую мощность, передаваемую от модуля 184 подачи мощности для устройства в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом. Помимо этого, главный аккумулятор 150 транспортного средства имеет емкость, намного превышающую емкость аккумулятора, включенного в бортовое электрическое устройство, такое как мобильный телефон.
Предпочтительно, расстояние D1 (от 1 см до нескольких метров), показанное на фиг. 4, на которое электрическая мощность передается от внешнего модуля 220 передачи мощности, установленного за пределами транспортного средства, в модуль 110 приема мощности бесконтактным образом, превышает расстояние D2 (<1 см), показанное на фиг. 10, на которое электрическая мощность передается из модуля 184 подачи мощности для устройства в бортовое электрическое устройство 400 бесконтактным образом.
Более предпочтительно, транспортное средство 100 дополнительно включает в себя двигатель-генераторы 172 и 174 для приведения в движение транспортного средства, главный аккумулятор 150 для подачи электрической мощности в двигатель-генераторы 172 и 174 и вспомогательный аккумулятор 182, предоставленный отдельно от главного аккумулятора 150. Вспомогательный аккумулятор 182 имеет напряжение, например, в 12-14 В, которое ниже напряжения, например, в 200 В, главного аккумулятора 150. Модуль 184 подачи мощности для устройства принимает электрическую мощность от вспомогательного аккумулятора 182 и передает мощность в бортовое электрическое устройство 400.
Дополнительно предпочтительно, транспортное средство дополнительно включает в себя устройство 180 управления для задания рабочего режима транспортного средства как состояния готовности к движению (состояния готовности) и состояния неготовности к движению (состояния неготовности) в соответствии с операцией с кнопкой 120 активации и т.п. пассажиром. Как показано на фиг. 12, в состоянии готовности к движению ("Нет" на этапе S22), устройство 180 управления разрешает заряд главного аккумулятора 150 с помощью электрической мощности, принимаемой посредством модуля 110 приема мощности, и разрешает подачу электрической мощности от модуля 184 подачи мощности для устройства в бортовое электрическое устройство 400. В состоянии неготовности к движению ("Да" на этапе S22), устройство 180 управления разрешает заряд главного аккумулятора 150 с помощью электрической мощности, принимаемой посредством модуля 110 приема мощности, и запрещает подачу электрической мощности от модуля 184 подачи мощности для устройства в бортовое электрическое устройство 400.
Предпочтительно, позиционное регулирование между модулем 110 приема мощности и модулем 220 передачи мощности, установленным за пределами транспортного средства, показанными на фиг. 1, выполняется посредством перемещения транспортного средства 100. С другой стороны, позиционное регулирование между бортовым электрическим устройством 400 и модулем 184 подачи мощности для устройства, показанными на фиг. 10, выполняется посредством размещения бортового электрического устройства 400 в предварительно определенной позиции (поверхности 191 для размещения устройства) модуля 184 подачи мощности для устройства пассажиром.
Более предпочтительно, как показано на фиг. 9 и 10, модуль 184 подачи мощности для устройства включает в себя поверхность 191 для размещения устройства, которая не находится в электрическом контакте с бортовым электрическим устройством 400 и на которой размещается бортовое электрическое устройство 400.
Хотя этот вариант осуществления показывает пример, в котором первичная авторезонансная катушка, первичная катушка, вторичная авторезонансная катушка и вторичная катушка включаются на фиг. 6, 7 и т.п., настоящее изобретение не ограничено такой компоновкой, и является применимым к компоновке, в которой передача мощности между вторичной авторезонансной катушкой 112 и вторичной катушкой 114 и передача мощности между первичной катушкой 232 и первичной авторезонансной катушкой 234 не выполняются посредством электромагнитной индукции. Иными словами, настоящее изобретение является применимым к случаю, в котором резонансный способ используется для приема электрической мощности посредством транспортного средства и передачи электрической мощности в транспортное средство, а также к случаю, в котором катушка, через которую выполняется передача/прием электрической мощности посредством электромагнитной индукции, не предоставляется в тракте для передачи/приема мощности посредством резонансного способа.
Следует понимать, что варианты осуществления, раскрытые в данном документе, являются иллюстративными, а не ограничивающими в каком-либо смысле. Объем настоящего изобретения задается посредством формулы изобретения, а не вышеприведенного описания, и имеет намерение включать в себя любые модификации в пределах объема и сущности, эквивалентные формуле изобретения.
СПИСОК НОМЕРОВ ССЫЛОК
10 - система передачи/приема мощности; 100 - транспортное средство; 110 - модуль приема мощности; 111, 242, 408, C1 - конденсатор; 112, 340 - вторичная авторезонансная катушка; 113, 146 - реле; 114, 350 - вторичная катушка; 120 - кнопка активации транспортного средства; 122 - кнопка подачи мощности; 130, 240 - модуль связи; 140 - выпрямитель; 142, 181, 412 - преобразователь постоянного тока; 144, 211 - сопротивление; 150 - главный аккумулятор; 162 - повышающий преобразователь; 164, 166 - инвертор; 172, 174 - двигатель-генератор; 176 - двигатель; 177 - устройство деления мощности; 178 - ведущее колесо; 180 - устройство управления; 182 - вспомогательный аккумулятор; 184 - модуль подачи мощности для устройства; 186 - модуль приема мощности; 190 - датчик напряжения; 191 - поверхность для размещения устройства; 192 - модуль преобразования постоянного тока в переменный; 194 - катушка на стороне подачи электрической мощности; 200 - устройство подачи мощности; 210 - высокочастотное устройство подачи мощности; 212 - разъем; 213 - высокочастотный источник подачи мощности переменного тока; 220 - модуль передачи мощности; 232, 320 - первичная катушка; 234, 330 - первичная авторезонансная катушка; 310 - высокочастотный источник подачи мощности; 316, 416 - аккумулятор; 360 - нагрузка; 400 - бортовое электрическое устройство; 404 - катушка на стороне приема электрической мощности; 406, 414 - диод; 410 - стабилитрон; SMR1, SMR2 - главное системное реле.
Изобретение относится к электрическим транспортным средствам. Транспортное средство содержит устройство приема и передачи электрической мощности бесконтактным образом; главный и вспомогательный аккумулятор. Устройство передачи мощности принимает мощность от вспомогательного аккумулятора и передает ее в бортовое устройство. Также транспортное средство содержит модуль управления для задания рабочего состояния транспортного средства как состояния готовности и неготовности к движению. В состоянии готовности модуль управления разрешает заряд главного аккумулятора и подачу мощности от устройства передачи в бортовое устройство. В состоянии неготовности разрешает заряд главного аккумулятора и запрещает подачу мощности от устройства передачи в бортовое устройство. В другом варианте транспортное средство содержит повышающий преобразователь, подключенный к главному аккумулятору; инвертор, подключенный к преобразователю и к аккумулятору; системное реле, подключенное между аккумулятором и преобразователем; системное реле, подключенное между аккумулятором и устройством приема мощности и модуль управления упомянутых реле. Снижается влияние приема и передачи мощности друг на друга. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Транспортное средство, содержащее:
устройство (110) приема мощности для приема электрической мощности для движения транспортного средства (100) бесконтактным образом посредством резонанса электромагнитного поля;
устройство (184) передачи мощности для передачи электрической мощности, подаваемой в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом, посредством электромагнитной индукции;
устройство (172, 174) приведения в движение для приведения в движение транспортного средства;
главный аккумулятор (150) для подачи электрической мощности в устройство приведения в движение; и
вспомогательный аккумулятор (182), предоставленный отдельно от главного аккумулятора, при этом:
вспомогательный аккумулятор имеет напряжение ниже напряжения главного аккумулятора, и
устройство передачи мощности принимает электрическую мощность от вспомогательного аккумулятора и передает мощность в бортовое электрическое устройство,
модуль (180) управления для задания рабочего состояния транспортного средства как состояния готовности к движению и состояния неготовности к движению в соответствии с операцией пассажира, при этом:
в состоянии готовности к движению модуль управления разрешает заряд главного аккумулятора электрической мощностью, принимаемой посредством устройства приема мощности, и разрешает подачу мощности от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство, в то время как в состоянии неготовности к движению модуль управления разрешает заряд главного аккумулятора электрической мощностью, принимаемой посредством устройства приема мощности, и запрещает подачу мощности от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство.
2. Транспортное средство по п. 1, в котором:
электрическая мощность, принимаемая посредством устройства приема мощности от внешнего устройства передачи мощности, установленного за пределами транспортного средства бесконтактным образом, превышает электрическую мощность, передаваемую от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом.
3. Транспортное средство по п. 2, в котором:
расстояние, на которое передается электрическая мощность от внешнего устройства передачи мощности, установленного за пределами транспортного средства, в устройство приема мощности бесконтактным образом, превышает расстояние, на которое электрическая мощность передается от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом.
4. Транспортное средство по п. 3, дополнительно содержащее:
вспомогательный аккумулятор (182), предоставленный отдельно от главного аккумулятора, при этом:
вспомогательный аккумулятор имеет напряжение ниже напряжения главного аккумулятора, и
устройство передачи мощности принимает электрическую мощность от вспомогательного аккумулятора и передает мощность в бортовое электрическое устройство.
5. Транспортное средство по п. 1, в котором:
позиционное регулирование между устройством приема мощности и внешним устройством передачи мощности, установленным за пределами транспортного средства, выполняется посредством перемещения транспортного средства, и
позиционное регулирование между бортовым электрическим устройством и устройством передачи мощности выполняется посредством размещения бортового электрического устройства в предварительно определенной позиции устройства передачи мощности пассажиром.
6. Транспортное средство по п. 5, в котором:
устройство передачи мощности включает в себя поверхность для размещения устройства, которая не находится в электрическом контакте с упомянутым бортовым электрическим устройством и на которой размещено бортовое электрическое устройство.
7. Система передачи/приема мощности, содержащая:
транспортное средство (100);
устройство (200) передачи мощности за пределами транспортного средства для передачи электрической мощности в упомянутое транспортное средство бесконтактным образом посредством резонанса электромагнитного поля;
устройство (172, 174) приведения в движение для приведения в движение транспортного средства;
главный аккумулятор (150) для подачи электрической мощности в устройство приведения в движение; и
вспомогательный аккумулятор (182), предоставленный отдельно от главного аккумулятора, при этом:
вспомогательный аккумулятор имеет напряжение ниже напряжения главного аккумулятора, и
устройство передачи мощности принимает электрическую мощность от вспомогательного аккумулятора и передает мощность в бортовое электрическое устройство,
модуль (180) управления для задания рабочего состояния транспортного средства как состояния готовности к движению и состояния неготовности к движению в соответствии с операцией пассажира, при этом:
в состоянии готовности к движению модуль управления разрешает заряд главного аккумулятора электрической мощностью, принимаемой посредством устройства приема мощности, и разрешает подачу мощности от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство, в то время как в состоянии неготовности к движению модуль управления разрешает заряд главного аккумулятора электрической мощностью, принимаемой посредством устройства приема мощности, и запрещает подачу мощности от устройства передачи мощности в бортовое электрическое устройство;
бортовое электрическое устройство (400), используемое в упомянутом транспортном средстве,
причем транспортное средство включает в себя:
устройство (110) приема мощности для приема электрической мощности для движения упомянутого транспортного средства от упомянутого устройства передачи мощности за пределами транспортного средства бесконтактным образом посредством резонанса электромагнитного поля; и
устройство (184) передачи мощности для передачи электрической мощности, подаваемой в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом, посредством электромагнитной индукции.
8. Транспортное средство, содержащее:
устройство (110) приема мощности для приема электрической мощности для движения транспортного средства (100) бесконтактным образом посредством резонанса электромагнитного поля;
устройство (184) передачи мощности для передачи электрической мощности, подаваемой в бортовое электрическое устройство бесконтактным образом, посредством электромагнитной индукции;
главный аккумулятор (150);
повышающий преобразователь (162), подключенный к главному аккумулятору (150);
инвертор (164, 166), подключенный к преобразователю (162) и к аккумулятору (150);
системное реле SMR1, подключенное между аккумулятором (150) и преобразователем (162);
системное реле SMR2, подключенное между аккумулятором (150) и устройством (110) приема мощности;
модуль (180) управления, обеспечивающий переключение ВКЛ/ВЫКЛ для реле SMR1 и реле SMR2,
при этом транспортное средство содержит
устройство (184) передачи мощности для передачи мощности к аккумулятору (150), и
модуль (180) управления выполнен с возможностью:
запрещать подачу мощности от устройства (184) передачи мощности в бортовое электрическое устройство, когда реле SMR1 находится в состоянии ВЫКЛ, реле SMR2 находится в состоянии ВКЛ и устройство (110) приема мощности находится в состоянии зарядки,
запрещать подачу мощности от устройства (184) передачи мощности в бортовое электрическое устройство, когда реле SMR1 находится в состоянии ВЫКЛ, реле SMR2 находится в состоянии ВКЛ и устройство (110) приема мощности не находится в состоянии зарядки, и
разрешать подачу мощности от устройства (184) передачи мощности в бортовое электрическое устройство, когда реле SMR1 находится в состоянии ВКЛ.
| JP 2010268660 A, 25.11.2010 | |||
| JP 2009296780 A, 17.12.2009 | |||
| US 7518337 B2, 14.04.2009 |
