Бесконтактное устройство приема энергии и транспортное средство с ним
Бесконтактное устройство приема энергии содержит энергоприемную катушку индуктивности (112), принимающую посредством электромагнитного резонанса электрическую энергию, передаваемую от энергопередающей катушки индуктивности; выпрямитель (140), выпрямляющий электрическую энергию, принятую энергоприемной катушкой индуктивности (112); нагрузку, принимающую электрическую энергию, выпрямленную выпрямителем (140); резистор (144) и переключатель соединения (146), предусмотренные в паре линий электропередачи, предназначенных для передачи электрической энергии от энергоприемной катушки индуктивности (112) через выпрямитель (140) на нагрузку. Причем резистор и переключатель соединения подключены последовательно между парой линий электропередачи. Устройство управления переводит переключатель соединения в проводящее состояние при определении местоположения энергоприемной катушки индуктивности и переводит переключатель соединения в непроводящее состояние, когда электрическая энергия передается от энергоприемной катушки индуктивности (112) через выпрямитель (140) на нагрузку. Технический результат заключается в упрощении устройства бесконтактного приема электроэнергии и обеспечении точности парковки транспортного средства с бесконтактным устройством приема энергии. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 14 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к бесконтактному устройству приема энергии и транспортному средству с ним, а именно к бесконтактному устройству приема энергии с энергоприемной катушкой индуктивности, выполненной для приема электрической энергии посредством электромагнитного резонанса, которая передается от энергопередающей катушки индуктивности, и к транспортному средству с указанным бесконтактным устройством приема энергии.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В выложенной японской патентной заявке №2006345588 (патентный документ 1) раскрыта бесконтактная система подачи энергии с использованием электромагнитной индукции, включающая средство позиционирования, предназначенное для перемещения положения первичной катушки индуктивности таким образом, чтобы максимизировать эффективность подачи энергии, обеспечиваемую с помощью средства обеспечения эффективности подачи энергии.
ДОКУМЕНТЫ-АНАЛОГИ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Патентный документ 1: выложенная японская патентная заявка №2006345588
Патентный документ 2: выложенная японская патентная заявка №09182212
Патентный документ 3: описание международной публикации №2007008646
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ, РЕШАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
Бесконтактные методы передачи энергии, предназначенные для передачи электрической энергии бесконтактным способом без использования шнура электропитания и кабеля передачи энергии, включают три известных метода, в число которых входят метод передачи энергии, осуществляемый посредством использования электромагнитной индукции, метод передачи энергии, осуществляемый посредством использования микроволн, и метод передачи энергии, осуществляемый резонансным способом. Среди указанных методов резонансный способ представляет собой бесконтактный метод передачи энергии, посредством которого пара резонаторов (пара самонастраивающихся катушек индуктивности) резонирует в электромагнитном поле (ближнем поле) для передачи электроэнергии через электромагнитное поле. Кроме того, указанный метод позволяет передавать электрическую энергию большой величины в несколько киловатт на сравнительно большое расстояние (например несколько метров).
Бесконтактное устройство подачи энергии, раскрытое в упомянутой выше выложенной японской патентной заявке №2006345588, требует наличия средства позиционирования для подвижной опоры первичной катушки индуктивности, обеспечиваемой на станции энергоснабжения, что ведет к увеличению размеров устройства. Чтобы расширить применение указанного устройства для обычного транспортного средства, желательно, чтобы конструкция системы была более простой. Кроме того, что касается резонансного способа, то для него необходимо разработать упрощенный способ определения положения.
Целью настоящего изобретения является обеспечение бесконтактного устройства приема энергии, имеющего упрощенную конструкцию при обеспечении точности парковки транспортного средства на станции энергоснабжения, и транспортного средства, имеющего бесконтактное устройство приема энергии.
СРЕДСТВО РЕШЕНИЯ УКАЗАННЫХ ПРОБЛЕМ
В кратком изложении настоящее изобретение обеспечивает бесконтактное устройство приема энергии, принимающее электрическую энергию от энергопередающей катушки индуктивности, предназначенной для передачи электрической энергии, принятой от источника электропитания. Бесконтактное устройство приема энергии включает энергоприемную катушку индуктивности, выполненную для приема посредством электромагнитного резонанса электрической энергии, передаваемой от энергопередающей катушки индуктивности; выпрямитель, выполненный для выпрямления электрической энергии, принятой энергоприемной катушкой индуктивности; нагрузку, предназначенную для приема электрической энергии, выпрямленной выпрямителем; резистор и переключатель соединения, предусмотренные в паре линий электропередачи, предназначенных для передачи электрической энергии от энергоприемной катушки индуктивности через выпрямитель на нагрузку, причем резистор и переключатель соединения подключены последовательно между указанной парой линий электропередачи; и устройство управления, предназначенное для управления переключателем соединения, чтобы определить, находится ли энергоприемная катушка индуктивности в таком положении по отношению к энергопередающей катушке индуктивности, что энергоприемная катушка индуктивности может принимать электрическую энергию. Устройство управления переводит переключатель в проводящее состояние при определении, где находится энергоприемная катушка индуктивности, и переводит переключатель в непроводящее состояние, когда электрическая энергия передается от энергоприемной катушки индуктивности через выпрямитель на нагрузку.
Предпочтительно бесконтактное устройство приема энергии дополнительно включает мотор для приведения транспортного средства в движение и накопитель энергии для накопления электрической энергии, подаваемой на мотор. Нагрузка включает зарядное устройство для зарядки накопителя энергии. Резистор и переключатель расположены в той части пары линий электропередачи, где выпрямитель и накопитель энергии соединены друг с другом.
Предпочтительно бесконтактное устройство приема энергии дополнительно включает мотор для приведения транспортного средства в движение, накопитель энергии для накопления электрической энергии, подаваемой на мотор, и вторичную катушку индуктивности, способную принимать электрическую энергию от энергоприемной катушки индуктивности. Нагрузка включает зарядное устройство для зарядки накопителя энергии. Резистор и переключатель соединения расположены в той части пары линий электропередачи, где выпрямитель и вторичная катушка индуктивности соединены друг с другом.
Кроме того, предпочтительно бесконтактное устройство приема энергии дополнительно включает датчик напряжения для обнаружения пика переменного тока, предназначенный для обнаружения повышения напряжения на резисторе. Устройство управления определяет, где находится энергоприемная катушка индуктивности, на основании результата обнаружения датчиком напряжения.
Предпочтительно источник электропитания и энергопередающая катушка индуктивности предусмотрены в устройстве энергоснабжения, внешнем по отношению к транспортному средству. При приеме команды от водителя транспортного средства на подачу электрической энергии устройство управления переводит переключатель в проводящее состояние, чтобы начать пробную передачу электрической энергии устройству энергоснабжения, и на основании величины повышения напряжения на резисторе определяет, расположена ли энергоприемная катушка индуктивности относительно энергопередающей катушки индуктивности так, что энергоприемная катушка индуктивности может принимать электрическую энергию.
Также предпочтительно устройство управления определяет направление, в котором должно перемещаться транспортное средство, чтобы расположить энергоприемную катушку индуктивности по отношению к энергопередающей катушке индуктивности так, что энергоприемная катушка индуктивности может принимать электрическую энергию, и при этом периодически определяет, расположена ли энергоприемная катушка индуктивности по отношению к энергопередающей катушке индуктивности так, что энергоприемная катушка индуктивности может принимать электрическую энергию.
Предпочтительно импеданс резистора согласован с импедансом источника электропитания.
В другом аспекте настоящее изобретение обеспечивает транспортное средство, снабженное каким-либо бесконтактным устройством приема энергии, описанным выше.
ЭФФЕКТЫ, ОБЕСПЕЧИВАЕМЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
В соответствии с настоящим изобретением в случае использования резонансного метода в простой конструкции можно определить, соответствующее ли положение занимает транспортное средство.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлена схема общей структуры системы подачи энергии на транспортное средство в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
На фиг.2 представлена схема, иллюстрирующая принцип передачи энергии резонансным способом.
На фиг.3 представлен график, показывающий зависимость между расстоянием от источника тока (магнитного источника тока) и напряженностью электромагнитного поля.
На фиг.4 представлена схема структуры, показывающая детали транспортного средства 100, показанного на фиг.1.
На фиг.5 представлена принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая более подробно энергоприемный модуль 110, принадлежащий транспортному средству, и энергопередающий модуль 220, принадлежащий устройству подачи энергии.
На фиг.6 представлена функциональная блок-схема устройства управления 180, показанного на фиг.4.
На фиг.7 представлена последовательность действий, иллюстрирующая управление, осуществляемое на этапе, когда положение транспортного средства регулируется в процессе бесконтактной подачи энергии.
На фиг.8 представлен график, показывающий зависимость между напряжением на первичной стороне и расстоянием L.
На фиг.9 представлен график, показывающий зависимость между напряжением на вторичной стороне и расстоянием L.
На фиг.10 представлен график, показывающий зависимость между током на первичной стороне и расстоянием L.
На фиг.11 представлен график, показывающий состояние, в котором значение дифференциала расстояния L достигает нуля.
На фиг.12 представлена схема форм волн в процессе работы, иллюстрирующая процесс зарядки в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
На фиг.13 представлена схема, показывающая местоположение резистора для обнаружения пробного сигнала, во втором примере осуществления.
На фиг.14 представлена схема, показывающая пример структуры датчика напряжения 190А.
ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее будут подробно описаны примеры осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых одни и те же или соответствующие компоненты обозначены одними и теми же номерами позиций, и описание их уже не будет повторяться.
[Первый пример осуществления настоящего изобретения]
На фиг.1 представлена схема общей структуры системы подачи энергии на транспортное средство в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.1, система 10 подачи энергии на транспортное средство включает транспортное средство 100 и устройство подачи энергии 200. Транспортное средство 100 включает энергоприемный модуль 110, видеокамеру 120 и модуль связи 130.
Энергоприемный модуль 110 установлен на полу кузова транспортного средства и выполнен для приема электрической энергии бесконтактным способом от энергопередающего модуля 220 устройства подачи энергии 200. А именно, энергоприемный модуль 110 включает описанную ниже самонастраивающуюся катушку индуктивности, которая резонирует с самонастраивающейся катушкой индуктивности, предусмотренной в энергопередающем модуле 220, через электромагнитное поле, чтобы получить бесконтактным способом электрическую энергию от энергопередающего модуля 220. Видеокамера 120 предназначена для распознавания взаимного положения энергоприемного модуля 110 и энергопередающего модуля 220 и прикреплена, например, к кузову транспортного средства так, чтобы видеокамера 120 захватывала изображение сцены позади транспортного средства. Модуль связи 130 служит в качестве интерфейса связи для установления связи между транспортным средством 100 и устройством подачи энергии 200.
Устройство подачи энергии 200 включает высокочастотный источник электропитания 210, энергопередающий модуль 220, светоизлучатель 230 и модуль связи 240. Например, высокочастотный источник электропитания 210 преобразует коммерческую энергию переменного тока, подаваемую от источника электропитания системы, в высокочастотную электрическую энергию и выдает ее энергопередающему модулю 220. Следует отметить, что частота высокочастотной электрической энергии, генерируемой высокочастотным источником питания 210, составляет, например, от 1 МГц до нескольких десятков мегагерц.
Энергопередающий модуль 220 закреплен на полу парковочного пространства и выполнен так, что высокочастотная электрическая энергия, подаваемая от высокочастотного источника электропитания 210, передается энергоприемному модулю 110 транспортного средства 100 бесконтактным способом. А именно, энергопередающий модуль 220 включает самонастраивающуюся катушку индуктивности, которая резонирует с самонастраивающейся катушкой индуктивности, включенной в энергоприемный модуль 110, через электромагнитное поле, чтобы передать электрическую энергию энергоприемному модулю 110 бесконтактным способом. На энергопередающем модуле 220 предусмотрено множество светоизлучателей 230, предназначенных для демонстрации положения энергопередающего модуля 220. Светоизлучатель 230 включает, например, светоизлучающий диод и т.п. Модуль связи 240 служит в качестве интерфейса связи для установления связи между устройством подачи энергии 200 и транспортным средством 100.
В описанной выше системе подачи энергии на транспортное средство 10, высокочастотная электрическая энергия подается от энергопередающего модуля 220 устройства подачи электрической энергии 200, а самонастраивающаяся катушка индуктивности, включенная в энергоприемный модуль 110 транспортного средства 100, и самонастраивающаяся катушка индуктивности, включенная в энергопередающий модуль 220, резонируют друг с другом через электромагнитное, вследствие чего устройство подачи электрической энергии 200 подает электрическую энергию транспортному средству 100.
Когда устройство подачи энергии 200 подает электрическую энергию транспортному средству 100, необходимо направить транспортное средство 100 к устройству подачи энергии 200 и отрегулировать положения энергоприемного модуля 110 транспортного средства 100 и энергопередающего модуля 220 устройства подачи энергии 200.
При регулировке положений, на первом этапе, взаимное положение энергоприемного модуля 110 транспортного средства 100 и энергопередающего модуля 220 устройства подачи энергии 200 опознается на основе изображения, захватываемого видеокамерой 120. На основе полученного результата опознавания транспортное средство управляется таким образом, что оно направляется к энергопередающему модулю 220. Более конкретно, видеокамера 120 захватывает изображения светоизлучателей 230, предусмотренных на энергопередающем модуле 220, после чего происходит распознавание положения и направления каждого из светоизлучателей 230. На основании результатов распознавания изображения распознается положение и направление энергопередающего модуля 22 и транспортного средства. Затем, на основании результатов указанного распознавания, транспортное средство направляется к энергопередающему модулю 220.
Поскольку площадь энергопередающего модуля 220, обращенная к энергоприемному модулю 110, меньше площади пола кузова транспортного средства, видеокамера 120 не может захватить изображение энергопередающего модуля 220, когда энергопередающий модуль 220 перемещают в положении ниже кузова транспортного средства. В этом случае первый этап переключают на второй. На втором этапе энергопередающий модуль 220 подает электрическую энергию на энергоприемный модуль 110, и на основании условий подачи энергии определяется расстояние между энергопередающим модулем 220 и энергоприемным модулем 110. Затем на основании информации о расстоянии транспортное средство управляется так, что регулируются положения энергопередающего модуля 220 и энергоприемного модуля 110.
Электрическая энергия, передаваемая в виде пробного сигнала от энергопередающего модуля 220 на вышеупомянутом втором этапе, устанавливается по величине меньше, чем величина электрической энергии для зарядки, подаваемой от энергопередающего модуля 220 энергоприемному модулю 110 после завершения регулировки взаимного положения энергопередающего модуля 220 и энергоприемного модуля 110. Причина, по которой электрическая энергия передается от энергопередающего модуля 220 на вышеупомянутом втором этапе, заключается в определении расстояния между энергопередающим модулем 220 и энергоприемным модулем 110, и в том, что не требуется электрической энергии большой величины, которая необходима для практической подачи энергии.
Далее будет описан бесконтактный способ подачи энергии, используемый в системе подачи энергии 10 транспортному средству в соответствии с настоящим примером осуществления. В системе подачи энергии 10 транспортному средству в соответствии с настоящим примером осуществления для подачи электрической энергии от устройства подачи энергии 200 транспортному средству 100 используется резонансный способ.
На фиг.2 представлена схема, иллюстрирующая принцип передачи энергии резонансным способом.
Как показано на фиг.2, в соответствии с резонансным способом, как и в случае, когда два камертона резонируют друг с другом, две резонансные LC-катушки индуктивности, имеющие одинаковую собственную частоту, резонируют друг с другом в электромагнитном поле (ближнем поле), что вызывает передачу электрической энергии от одной из указанных катушек к другой из указанных катушек через электромагнитное поле.
А именно, первичная катушка индуктивности 320 подключена к высокочастотному источнику электропитания 310 для подачи электрической энергии с высокой частотой от 1 МГц до нескольких десятков мегагерц на первичную самонастраивающуюся катушку индуктивности 330, имеющую магнитную связь с первичной катушкой индуктивности 320 посредством электромагнитной индукции. Первичная самонастраивающаяся катушка индуктивности 330 представляет собой LC-резонатор, состоящий из индуктивности самой катушки индуктивности и паразитной емкости, и резонирует через электромагнитное поле (ближнее поле) с вторичной самонастраивающейся катушкой индуктивности 340, имеющей такую же резонансную частоту, что и первичная самонастраивающаяся катушка индуктивности 330. Это приводит к тому, что энергия (электрическая энергия) передается от первичной самонастраивающейся катушки индуктивности 330 через электромагнитное поле на вторичную самонастраивающуюся катушку индуктивности 340. Мощность (электрическая энергия), передаваемая на вторичную самонастраивающуюся катушку индуктивности 340, отбирается вторичной катушкой индуктивности 350, имеющей магнитную связь с вторичной самонастраивающейся катушкой индуктивности 340 посредством электромагнитной индукции индуктивности, и подается на нагрузку 360. Следует отметить, что передача энергии резонансным способом осуществляется, когда значение Q, отражающее интенсивность резонанса между первичной самонастраивающейся катушкой индуктивности 330 и вторичной самонастраивающейся катушкой индуктивности 340, выше, например, 100.
Если сравнивать с фиг.1, то вторичная самонастраивающаяся катушка индуктивности 340 и вторичная катушка индуктивности 350 соответствуют энергоприемному модулю 110 на фиг.1, а первичная катушка индуктивности 320 и первичная самонастраивающаяся катушка индуктивности 330 соответствуют энергопередающему модулю 220 на фиг.1.
На фиг.3 представлен график, показывающий зависимость между расстоянием от источника тока (магнитного источника тока) и напряженностью электромагнитного поля.
Как показано на фиг.3, электромагнитное поле включает три компонента. Кривая k1 представляет компонент, обратно пропорциональный расстоянию от источника волн и называемый "радиационным электромагнитным полем". Кривая k2 представляет компонент, обратно пропорциональный квадрату расстояния от источника волн и называемый "индукционным электромагнитным полем". Кривая k3 представляет компонент, обратно пропорциональный кубу расстояния от источника волн и называемый "электростатическим магнитным полем".
Среди прочих имеется область, где интенсивность электромагнитных волн резко снижается в соответствии с расстоянием от источника волн. В резонансном способе это ближнее поле (затухающее поле) используется для передачи энергии (электрической энергии). Другими словами, ближнее поле используется, чтобы вызвать резонанс между парой резонаторов (например, парой резонансных LC-катушек), имеющих одну и ту же собственную частоту, чтобы тем самым передать энергию (электрическую энергию) от одного из указанных резонаторов (первичной самонастраивающейся катушки индуктивности) другому из указанных резонаторов (вторичной самонастраивающейся катушке индуктивности). Это ближнее поле не позволяет энергии (электрической энергии) распространяться на большое расстояние. Соответственно, при сравнении с электромагнитными волнами, переносящими энергию (электрическую энергию) посредством "радиационного электромагнитного поля", обеспечивающего распространение энергии на большое расстояние, резонансный способ обеспечивает передачу энергии с меньшими ее потерями.
На фиг.4 представлена схема структуры, показывающей детали транспортного средства 100, показанного на фиг.1.
Как показано на фиг.4, транспортное средство 100 включает накопитель энергии 150, главное реле системы ГРС1, повышающий преобразователь 162, инверторы 164, 166, моторы-генераторы 172, 174, двигатель 176, делитель мощности 177 и ведущее колесо 178.
Транспортное средство 100 дополнительно включает вторичную самонастраивающуюся катушку индуктивности 112, вторичную катушку индуктивности 114, выпрямитель 140, преобразователь 142 постоянного тока в постоянный ток, главное реле системы ГРС2 и датчик напряжения 190.
Транспортное средство 100 дополнительно включает зарядное устройство 191 и вход 192 для зарядки через штепсельное соединение с целью получения электрической энергии от источника электропитания 194, внешнего по отношению к транспортному средству. Транспортное средство 100 дополнительно включает устройство управления 180, видеокамеру 120, модуль связи 130 и кнопку подачи энергии 122.
Транспортное средство 100 оснащено двигателем 176 и мотором-генератором 174 в качестве источника мощности. Двигатель 176 и моторы-генераторы 172 и 174 подключены к делителю мощности 177. Транспортное средство 100 приводится в действие приводной мощностью, создаваемой по меньшей мере двигателем 176 или мотором-генератором 174. Мощность, создаваемая двигателем 176, разделяется делителем мощности 177 по двум цепям, включая цепь, через которую мощность передается ведущему колесу 178, и цепь, через которую мощность передается мотору-генератору 172.
Мотор-генератор 172 является вращающейся электрической машиной переменного тока, включающей, например, трехфазный синхронный электродвигатель переменного тока, снабженный ротором, в который встроен постоянный магнит. Мотор-генератор 172, используя кинетическую энергию двигателя 176, генерирует электрическую энергию, разделяемую делителем мощности 177. Например, когда уровень заряда, также обозначаемый как УЗ, накопителя энергии 150 опускается ниже заданного значения, двигатель 176 запускается, и мотор-генератор 172 генерирует электрическую энергию для зарядки накопителя электрической энергии 150.
Мотор-генератор 174 также является вращающейся электрической машиной переменного тока, включающей, например, трехфазный синхронный электродвигатель переменного тока, снабженный ротором, в который встроен постоянный магнит, как и мотор-генератор 172. Мотор-генератор 174 генерирует движущую силу, используя по меньшей мере электрическую энергию, накопленную в накопителе энергии 150, и электрическую энергию, генерируемую мотором-генератором 172. Затем движущая сила передается от мотора-генератора 174 ведущему колесу 178.
Кроме того, в процессе торможения транспортного средства и в процессе уменьшения ускорения на направленной вниз наклонной поверхности динамическая энергия, накопленная в транспортном средстве в виде кинетической энергии и потенциальной энергии, используется для привода во вращение мотора-генератора 174 через ведущее колесо 178, заставляя мотор-генератор 174 работать в качестве генератора мощности. Следовательно, мотор-генератор 174 работает как рекуперативный тормоз для преобразования приводной мощности в электрическую энергию для создания силы торможения. Затем электрическая энергия, генерируемая мотором-генератором 174, накапливается в накопителе энергии 150.
В делителе мощности 177 может использоваться планетарная передача, содержащая солнечную шестерню, сателлит, водило и кольцевую шестерню. Сателлит находится в зацеплении с солнечной шестерней и кольцевой шестерней. Водило соединено с коленчатым валом двигателя 176 и в то же время служит вращающейся опорой для сателлита. Солнечная шестерня соединена с вращающимся валом мотора-генератора 172. Кольцевая шестерня соединена с вращающимся валом мотора-генератора 174 и ведущим колесом 178.
Накопитель энергии 150 служит в качестве перезаряжаемого источника питания постоянного тока, включающего, например, вторичную батарею, такую как литий-ионную или никелевую металлогидридную вторичную батарею. Накопитель энергии 150 накапливает электрическую энергию, подаваемую от преобразователя 142 постоянного тока в постоянный ток, а также накапливает регенеративную электрическую энергию, генерируемую моторами-генераторами 172 и 174. Затем накопитель энергии 150 подает накопленную электрическую энергию на повышающий преобразователь 162. Следует отметить, что конденсатор большой емкости также может использоваться в качестве накопителя электрической энергии 150 и может использоваться любой вспомогательный накопитель энергии, который способен временно сохранять электрическую энергию, полученную от устройства подачи энергии 200 (фиг.1), и регенеративную электрическую энергию от моторов-генераторов 172 и 174 с целью подачи сохраненной электрической энергии на повышающий преобразователь 162.
Главное реле системы ГРС1 расположено между накопителем энергии 150 и повышающим преобразователем 162. Главное реле системы ГРС1 электрически соединяет накопитель энергии 150 с повышающим преобразователем 162, когда активируется сигнал SE1 от устройства управления 180, и разрывает электрическую цепь между накопителем энергии 150 и повышающим преобразователем 162, когда сигнал SE1 дезактивируется. На основании сигнала PWC от устройства управления 180 повышающий преобразователь 162 повышает напряжение в цепи положительного электрода ЦПЭ2 до напряжения выше или равного напряжению на выходе накопителя энергии 150. Следует отметить, что повышающий преобразователь 162 включает, например, схему прерывателя постоянного тока.
Инверторы 164 и 166 предусмотрены соответственно для моторов-генераторов 172 и 174. Инвертор 164 запускает мотор-генератор 172 на основании сигнала PWI1 от устройства управления 180, а инвертор 166 запускает мотор-генератор 174 на основании сигнала PWI2 от устройства управления 180. Следует отметить, что инверторы 164 и 166 включают, например, трехфазную мостиковую схему.
Вторичная самонастраивающаяся катушка индуктивности 112 имеет оба вывода, подключенные к конденсатору 111 через переключатель (реле 113) и резонирует с первичной резонансной катушкой индуктивности устройства подачи энергии 200 через электромагнитное поле, когда переключатель (реле 113) переводится в проводящее состояние. Этот резонанс вынуждает устройство подачи энергии 200 подавать электрическую энергию. Хотя на фиг.4 показан пример, в котором предусмотрен конденсатор 111, регулировку в отношении первичной самонастраивающейся катушки индуктивности можно осуществить так, чтобы достичь резонанса, используя ее паразитную емкость вместо конденсатора.
Что касается вторичной самонастраивающейся катушки индуктивности 112, то число ее витков целесообразно устанавливается таким, чтобы увеличить расстояние до первичной самонастраивающейся катушки индуктивности устройства подачи энергии 200, значение Q (например, Q>100), характеризующее интенсивность резонанса между первичной самонастраивающейся катушкой индуктивности и вторичной самонастраивающейся катушкой индуктивности 112, и коэффициент «к», характеризующий степень связи между ними.
Вторичная катушка индуктивности 114 расположена соосно на вторичной самонастраивающейся катушке индуктивности 112 и может иметь магнитную связь с вторичной самонастраивающейся катушкой индуктивности 112 посредством электромагнитной индукции. Эта вторичная катушка индуктивности 114 посредством электромагнитной индукции отбирает электрическую энергию, полученную от вторичной самонастраивающейся катушки индуктивности 112, и выдает электрическую энергию на выпрямитель 140. Следует отметить, что вторичная самонастраивающаяся катушка индуктивности 112 и вторичная катушка индуктивности 114 образуют энергоприемный модуль 110, показанный на фиг.1.
Выпрямитель 140 выпрямляет переменный ток мощности, отобранной вторичной катушкой индуктивности 114. На основании сигнала PWD от устройства управления 180 преобразователь 142 постоянного тока в постоянный ток преобразует напряжение электрического тока, выпрямленного выпрямителем 140, в уровень напряжения накопителя энергии 150 и выдает результирующее напряжение в накопитель энергии 150.
Главное реле системы ГРС2 расположено между преобразователем 142 постоянного тока в постоянный ток и накопителем энергии 150. Главное реле системы ГРС2 электрически соединяет накопитель энергии 150 с преобразователем 142 постоянного тока в постоянный ток, когда активируется сигнал SE2 от устройства управления 180. Когда сигнал SE2 дезактивируется, главное реле системы ГРС2 разрывает электрическую цепь между накопителем энергии 150 и преобразователем 142 постоянного тока в постоянный ток. Датчик напряжения 190 обнаруживает напряжение VR между выпрямителем 140 и преобразователем 142 постоянного тока в постоянный ток и выдает обнаруженное значение устройству управления 180.
Между выпрямителем 140 и преобразователем 142 постоянного тока в постоянный ток предусмотрены резистор 144 и реле 146, подключенные последовательно. Реле 146 управляется устройством управления 180 так, что оно переводится в проводящее состояние, когда положение транспортного средства 100 отрегулировано для процесса бесконтактной подачи электроэнергии, как описывается ниже.
На основании положения педали акселератора, скорости транспортного средства и сигналов от различных датчиков устройство управления 180 генерирует сигналы PWC, PWI1 и PWI2 для запуска соответственно повышающего преобразователя 162, моторов-генераторов 172 и 174. Устройство управления 180 выдает сгенерированные сигналы PWC, PWI1 и PWI2 соответственно на повышающий преобразователь 162, инверторы 164 и 166. Во время движения транспортного средства устройство управления 180 активирует сигнал SE1, чтобы включить главное реле системы ГРС1, и деактивирует сигнал SE2, чтобы выключить главное реле системы ГРС2.
Кроме того, когда устройство подачи энергии 200 (фиг.1) подает электрическую энергию на транспортное средство 100, устройство управления 180 принимает изображение, захваченное и переданное видеокамерой 120. К тому же устройство управления 180 принимает от устройства подачи энергии 200 через модуль связи 130 информацию об электрической энергии (напряжение и ток), которые передаются от устройства подачи энергии 200, а также принимает от датчика напряжения 190 обнаруженное значение напряжения VR, которое обнаруживается датчиком напряжения 190. На основе этих данных устройство управления 180 управляет транспортным средством, паркующимся способом, описанным ниже, так, что транспортное средство направляется к энергопередающему модулю 220 устройства подачи энергии 200 (фиг.1).
Когда управление парковкой к энергопередающему модулю 220 завершено, устройство управления 180 передает устройству подачи энергии 200 команду на подачу энергии через модуль связи 130 и также активирует сигнал SE2, чтобы включить главное реле системы ГРС2. Затем устройство управления 180 генерирует сигнал PWD для запуска преобразователя 142 постоянного тока в постоянный ток и выдает сгенерированный сигнал PWD на преобразователь 142 постоянного тока в постоянный ток.
На фиг.5 представлена принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая более подробно энергоприемный модуль 110 на стороне транспортного средства и энергопередающий модуль 220 на стороне устройства подачи энергии.
Как показано на фиг.5, высокочастотный источник электропитания 210 представлен в виде высокочастотного источника электропитания 213 переменного тока и резистора 211, который характеризует импеданс источника электропитания.
Энергопередающий модуль 220 включает первичную катушку индуктивности 232, подключенную к высокочастотному источнику электропитания 210, первичную самонастраивающуюся катушку индуктивности 234, имеющую магнитную связь с первичной катушкой индуктивности 232 посредством электромагнитной индукции, и конденсатор 242, подключенный к обоим выводам первичной самонастраивающейся катушки индуктивности 234.
Энергоприемный модуль 110 включает вторичную самонастраивающуюся катушку индуктивности 112, резонирующей с первичной самонастраивающейся катушкой индуктивности 234 через электромагнитное поле, конденсатор 111 и реле 113, подключенные последовательно к обоим выводам вторичной самонастраивающейся катушки индуктивности 112. При приеме электрической энергии реле 113 управляется таким образом, что оно переводится в проводящее состояние.
Энергоприемный модуль 110 дополнительно включает вторичную катушку индуктивности 114, имеющую магнитную связь со вторичной самонастраивающейся катушкой индуктивности 112. Выпрямитель 140 выпрямляет переменный ток мощности, полученной вторичной катушкой индуктивности 114. Конденсатор С1 подключен к выходу выпрямителя 140. Реле 146 и резистор 144, используемые для регулировки положения транспортного средства относительно станции энергоснабжения, подключены между обкладками конденсатора С1. Зарядное устройство 142 (преобразователь постоянного тока в постоянный ток) дополнительно подключен к выходу выпрямителя 140 для преобразования напряжения в соответствующее напряжение зарядки. Преобразованное напряжение зарядки подается на аккумуляторную батарею (накопитель энергии 150).
Для резистора 144 устанавливается импеданс, например 50 Ом. Это значение регулируется так, чтобы оно было согласовано с импедансом, представленным резистором 211 высокочастотного источника электропитания 210.
Когда парковочное положение транспортного средства регулируется для процесса бесконтактной подачи энергии на транспортное средство, датчик напряжения 190 выявляет напряжение на резисторе 144 и выдает выявленное значение VR устройству управления 180.
Когда регулировка положения транспортного средства завершена и транспортное средство заряжается от внешнего источника электропитания посредством бесконтактной подачи электроэнергии, датчик напряжения 190 выявляет напряжение на входе зарядного устройства 142 как выявленное значение VR.
На фиг.6 представлена функциональная блок-схема устройства управления 180, показанного на фиг.4.
Как показано на фиг.6, устройство управления 180 включает электронный блок управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП) 410, электроусилитель руля (ЭУР) 420, электронный блок управления моторами-генераторами (ЭБУМГ) 430, тормозное устройство с электронным управлением (ТУЭП) 440, электрический стояночный тормоз (ЭСТ) 450, электронный блок управления резонансом (ЭБУР) 460 и электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470.
Когда транспортное работает в режиме зарядки, система электронный блок управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП) 410 осуществляет управление направлением перемещения с целью направления транспортного средства к энергопередающему модулю 220 устройства подачи энергии 200 (фиг.1) на основании данных изображения, полученных от видеокамеры 120 (первое управление направлением перемещения).
А именно, электронный блок управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП) 410 распознает энергопередающий модуль 220 на основании данных изображения, полученных от видеокамеры 120. В этом случае в энергопередающем модуле 220 предусмотрены светоизлучатели 230 для показа положения и направления энергопередающего модуля 220. На основании изображений светоизлучателей 230, захваченных видеокамерой 120, электронный блок управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП) 410 распознает положение (приблизительное расстояние и направление) относительно энергопередающего модуля 220. На основании результатов распознавания электронный блок управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП) 410 выдает команду электроусилителю руля (ЭУР) 420 направить транспортное средство к энергопередающему модулю 220 в соответствующем направлении.
Кроме того, транспортное средство приближается к энергопередающему модулю 220 так, энергопередающий модуль 220 был расположен ниже кузова транспортного средства, что не дает возможности видеокамере 120 захватить изображение энергопередающего модуля 220. Затем электронный блок управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП) 410 уведомляет электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 о завершении управления направлением перемещения (первого управления направлением перемещения) на основании данных изображения от видеокамеры 120. Во время первого управления направлением перемещения система электроусилитель руля (ЭУР) 420 автоматически управляет рулевым управлением на основании команды электронного блока управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП) 410.
На основании команды электронного блока управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 электронный блок управления моторами-генераторами (ЭБУМГ) 430 управляет моторами-генераторами 172, 174 и повышающим преобразователем 162. А именно, электронный блок управления моторами-генераторами (ЭБУМГ) 430 генерирует сигналы для приведения в действие соответственно моторов-генераторов 172, 174 и повышающего преобразователя 162 и выдает сигналы соответственно на инверторы 164, 166 и повышающий преобразователь 162.
Тормозное устройство с электронным управлением (ТУЭП) 440 управляет торможением транспортного средства на основании команды электронного блока управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470. А именно, на основании команды электронного блока управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 тормозное устройство с электронным управлением (ТУЭП) 440 с помощью мотора-генератора 174 управляет гидравлическим тормозом и регенеративным тормозом, чтобы они работали совместно друг с другом. Электрический стояночный тормоз (ЭСТ) 450 управляет стояночным тормозом с электроприводом на основе команды электронного блока управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470.
Электронный блок управления резонансом (ЭБУР) 460 получает от устройства подачи энергии 200 через модуль связи 130 информацию об электрической энергии, передаваемой от устройства подачи энергии 200 (фиг.1). Кроме того, электронный блок управления резонансом (ЭБУР) 460 получает от датчика напряжения 190 (фиг.4) обнаруженное значение напряжения VR, показывающее напряжение приема энергии в транспортном средстве. Затем электронный блок управления резонансом (ЭБУР) 460 определяет расстояние между энергопередающим модулем 220 устройства подачи энергии 200 и энергопринимающим модулем 110 транспортного средства, например, путем сравнения напряжения VR с напряжением передачи энергии от устройства подачи энергии 200.
На фиг.7 представлена последовательность действий, иллюстрирующая управление, осуществляемое на этапе, когда положение транспортного средства регулируется в процессе бесконтактной подачи энергии. На левой половине фиг.7 показана процедура управления, выполняемая на стороне транспортного средства, а на правой половине показана процедура управления, выполняемая на стороне устройства подачи энергии.
Как показано на фиг.1 и 7, сначала на стороне транспортного средства на шаге S1 осуществляется процесс приведения транспортного средства к останову. Затем на шаге S2 определяют, находится ли кнопка подачи энергии 122 во включенном положении. В случае, когда кнопка подачи энергии не находится во включенном положении, устройство управления 180 ждет, пока кнопка подачи энергии установится во включенное положении. В случае, если на шаге S2 обнаруживается, что кнопка подачи энергии находится во включенном положении, процесс переходит к шагу S3. На шаге S3 устройство управления 180 использует модуль связи 130, чтобы начать обмен информацией с устройством подачи энергии 200.
На стороне устройства подачи энергии, когда процесс начинается на шаге S51, устройство подачи энергии ждет на шаге S52 до тех пор, пока не получит сообщение со стороны транспортного средства. В случае, когда выдается запрос на начало обмена информацией, обмен информацией начинается на шаге S53. Затем на шаге S54 устройство подачи энергии ждет, что запрос на передачу пробного сигнала приводится во включенное положение.
На стороне транспортного средства после процесса начала обмена информацией на шаге S3 выполняется (на шаге S4) процесс управления с целью установки реле 113 во включенное положение. На шаге S5 начинается управление парковкой. Управление парковкой осуществляется с использованием интеллектуальной системы помощи при парковке, в которой на первом этапе используется видеокамера.
Когда транспортное средство приблизится на некоторое расстояние к положению подачи энергии, в устройстве управления 180 устанавливается во включенное положение запрос на определение расстояния. Затем процесс осуществляется с шага S6 до шага S7, и устройство управления 180 устанавливает реле 146 во включенное положение. На шаге S8 устройство управления 180 уведомляет сторону устройства подачи энергии, что запрос на передачу пробного сигнала установлен во включенное положение. Затем на шаге S54 устройство подачи энергии определяет, что запрос на передачу пробного сигнала установлен во включенное положение и переходит к шагу S55, чтобы передать пробный сигнал транспортному средству. Что касается этого пробного сигнала, хотя может передаваться электрическая энергия, сходная с переданной после начала зарядки, предпочтительнее сделать пробный сигнал слабее, чем передаваемый в процессе практической передачи энергии.
Этот пробный сигнал используется для обнаружения того, что транспортное средство достигло расстояния, на котором может подаваться электрическая энергия, на основании того, что напряжение, возникающее на резисторе 144, достигает определенного значения.
На фиг.8 представлен график, показывающий зависимость между напряжением на первичной стороне и расстоянием L.
На фиг.9 представлен график, показывающий зависимость между напряжением на вторичной стороне и расстоянием L.
А именно, по сравнению с фиксированным напряжением на первичной стороне (выходным напряжением устройства подачи энергии 200), как показано на фиг.8, напряжение на вторичной стороне (напряжение приема энергии на транспортном средстве 100) меняется, как показано на фиг.9, в соответствии с расстоянием L между энергопередающим модулем 220 устройства подачи энергии 200 и энергоприемным модулем 110 транспортного средства 100. Таким образом, взаимосвязь между напряжением на первичной стороне и напряжением на вторичной стороне, показанная на фиг.8 и 9 соответственно, измеряется заранее, чтобы создать карту или что-то подобное, за счет чего обеспечивается возможность определения расстояния между энергопередающим модулем 220 и энергоприемным модулем 110 на основании обнаруженного напряжения VR, которое показывает напряжение на вторичной стороне.
Следует отметить, что это расстояние также можно определить по току на первичной стороне.
На фиг.10 представлен график, показывающий зависимость между током на первичной стороне и расстоянием L.
Как показано на фиг.10, ток на первичной стороне (ток на выходе устройства подачи энергии 200) также меняется в соответствии с расстоянием L между энергопередающим модулем 220 и энергоприемным модулем 110. При использовании данной зависимости расстояние между энергопередающим модулем 220 и энергоприемным модулем 110 можно определить на основании выявленного значения тока на выходе устройства подачи электроэнергии 200.
Как показано на вышерассмотренной фиг.6, когда электронный блок управления резонансом (ЭБУР) 460 определяет расстояние энергопередающим модулем 220 и энергоприемным модулем 110, он выдает данные о расстоянии в электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470. Кроме того, если электронный блок управления резонансом (ЭБУР) 460 получает команду на начало зарядки от электронного блока управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470, он активирует выдачу сигнала SE2 главному реле системы ГРС2 для включения этого реле. Затем электронный блок управления резонансом (ЭБУР) 460 генерирует сигнал для запуска преобразователя 142 постоянного тока в постоянный ток и выдает сигнал преобразователю 142 постоянного тока в постоянный ток.
Когда транспортное средство находится в режиме движения, электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 выдает команду управления электронному блоку управления моторами-генераторами (ЭБУМГ) 430 и тормозному устройству с электронным управлением (ТУЭП) 440 в соответствии с положением педали акселератора и/или педали тормоза, режимом движения транспортного средства и т.п. Кроме того, когда водитель управляет переключателем стояночного тормоза и тому подобным с целью обеспечения команды приведения в действие стояночного тормоза, электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 выдает рабочую команду электрическому стояночному тормозу (ЭСТ) 450.
С другой стороны, когда транспортное средство находится в режиме зарядки, электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 устанавливает связь с устройством подачи энергии 200 (фиг.1) через модуль связи 130 и выдает команду активации устройству подачи энергии 200 через модуль связи 130, чтобы привести в действие устройство подачи энергии 200. Когда устройство подачи энергии 200 приведено в действие, электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 выдает команду устройству подачи энергии 200 через модуль связи 130 на включение светоизлучателей 230, предусмотренных на энергопередающем модуле 220 устройства подачи энергии 200, чтобы светоизлучатели 230 зажглись. Когда светоизлучатели 230 включены, электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 выдает через модуль связи 130 устройству подачи энергии 200 сигнал управления направлением перемещения, показывающий, что осуществляется управление направлением перемещения для направления транспортного средства 100 к энергопередающему модулю 220, и, кроме того, выдает команду электронному блоку управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП) 410, предписывающую осуществить управление направлением перемещения (первое управление направлением перемещения) на основании данных изображения, полученных от видеокамеры 120.
Кроме того, когда электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 получает уведомление от электронного блока управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП) 410 о том, что первое управление направлением перемещения завершено, он осуществляет управление направлением перемещения на основании информации о расстоянии между энергопередающим модулем 220 и энергопринимающим модулем 110 (второе управление направлением перемещения). А именно, электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 получает информацию о расстоянии между энергопередающим модулем 220 устройства подачи энергии и энергоприемным модулем 110 транспортного средства от электронный блок управления резонансом (ЭБУР) 460. На основании информации о расстоянии электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 выдает команду электронному блоку управления моторами-генераторами (ЭБУМГ) 430 и тормозному устройству с электронным управлением (ТУЭП) 440, управляющим соответственно движением и торможением транспортного средства так, чтобы минимизировать расстояние между энергопередающим модулем 220 и энергоприемным модулем 110.
Определяют, минимизировано ли расстояние между энергопередающим модулем 220 и энергоприемным модулем 110, например, на основании времени, за которое значение дифференциала расстояния L между энергопередающим модулем 220 и энергоприемным модулем 110, полученное от электронного блока управления резонансом (ЭБУР) 460, достигает нуля.
На фиг.11 представлен график, показывающий состояние, в котором значение дифференциала расстояния L достигает нуля. Транспортное средство должно быть остановлено только тогда, когда dL/Dt=0, как показано на фиг.11. Когда регулировки взаимного положения энергопередающего модуля 220 и энергоприемного модуля 110 завершена, электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 выдает рабочую команду электрическому стояночному тормозу (ЭСТ) 450.
Как показано на вышерассмотренной фиг.7, на шаге S10, пока периодически определяют, расположена ли катушка индуктивности приема энергии (вторичная самонастраивающаяся катушка индуктивности 112) относительно катушки индуктивности передачи энергии (первичная самонастраивающаяся катушка индуктивности 234) так, что катушка индуктивности приема энергии может принимать электрическую энергию, устройство управления 180 определяет направление, в котором следует двигаться транспортному средству, чтобы расположить катушку индуктивности для приема энергии по отношению к катушке индуктивности для передачи энергии так, чтобы катушка индуктивности для приема энергии могла принимать электрическую энергию.
Когда на шаге S10 определяют, что парковочное положение достигнуто и парковка завершена, процесс переходит от шага S10 к шагу S11. После этого устройство управления 180 в транспортном средстве устанавливает запрос на передачу пробного сигнала в выключенное положение. Когда устройство подачи энергии уведомляется по связи о такой установке, на шаге S56 определяют, что запрос на передачу пробного сигнала переключен в выключенное положение, и затем прекращают передачу пробного сигнала.
На стороне устройства подачи энергии затем на шаге S57 определяют, переключен ли запрос на подачу энергии во включенное положение.
На стороне транспортного средства на шаге S11 запрос на передачу пробного сигнала устанавливают в выключенное положение. Затем на шаге S12 определяют, снизилось ли напряжение VR ниже заданного значения. На шаге S12 ожидают до тех пор, пока напряжение VR не снизится ниже заданного значения. Затем процесс переходит от шага S12 к шагу S13.
На шаге S13 реле 146 управляется так, что оно переводится из включенного положения в выключенное положение. Затем электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 выдает команду подачи электроэнергии через модуль связи 130 устройству подачи энергии 200, чтобы устройство подачи энергии 200 подавало электрическую энергию, а также выдает команду на начало зарядки электронному блоку управления резонансом (ЭБУР) 460. Затем на шаге S14 электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС) 470 связывается с устройством подачи энергии, чтобы уведомить, что запрос на подачу энергии установлен во включенное положение.
На шаге S57 на стороне устройства подачи энергии определяют, что запрос на подачу энергии установлен во включенное положение. На шаге S58 начинается подача энергии. Соответственно на стороне транспортного средства на шаге S15 начинается прием энергии.
На фиг.12 представлена схема форм волн в процессе работы, иллюстрирующая процесс зарядки в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг.12, источник питания устройства подачи энергии активируется из выключенного положения во включенное положение в момент времени t1, что приводит также к активированию электронного блока управления устройства подачи энергии из выключенного положения во включенное положение.
Переключатель активирования транспортного средства задействуется в момент времени t2. Затем в момент времени t3 модуль связи запускает связь, которая переключается из выключенного положения во включенное положение.
Затем в момент времени t4, когда кнопка зарядки (кнопка подачи энергии 122 на фиг.4) устанавливается из выключенного положения во включенное положение, определяют, имеется или нет на входе сигнал «Соединение», показывающий, осуществляется ли зарядка через штепсельное соединение с использованием входа 192. Если сигнал «Соединение» находится во включенном положении, то осуществляется зарядка от внешнего источника электропитания 194 через штепсельное соединение. Если сигнал «Соединение» находится в выключенном положении, то осуществляется бесконтактная зарядка без использования зарядки через штепсельное соединение. Такая операция определения выполняется с привязкой по времени, когда кнопку зарядки устанавливают из выключенного положения во включенное положение. Затем, в случае, показанном на фиг.12, пока в момент времени t4 сигнал «Соединение» находится в выключенном положении, режим определяют как режим бесконтактной зарядки. Реле 113 переключается из выключенного положения во включенное положение с целью обеспечения бесконтактной зарядки. Это приводит к согласованию импеданса вторичной самонастраивающейся катушки индуктивности 112 с импедансом первичной самонастраивающейся катушки индуктивности 234, что обеспечивает передачу энергии резонансным способом.
Затем в моменты времени t5-t6 регулируют парковочное положение при осуществлении определения расстояния. Сначала запрос на определение расстояния переключают из выключенного положения во включенное положение, после чего реле 146 переключают из выключенного положения во включенное положение и затем запрос на пробный сигнал переключают из выключенного положения во включенное положение. Соответственно устройство подачи энергии начинает пробную передачу электрической энергии для определения расстояния. Соответственно изменяется напряжение VR. На стороне транспортного средства устройство управления 180 определяет расстояние между энергоподающим модулем и энергоприемным модулем с учетом зависимости, показанной на фиг.9. Когда обнаруживается, что модули расположены на приемлемом расстоянии друг от друга (операция определения расстояния переключается из включенного положения в выключенное положение), запрос пробного сигнала также переключается из включенного положения в выключенное положение, и реле 146 также переключается из включенного положения в выключенное положение с тем результатом, что зарядное устройство 142 теперь может принимать электрическую энергию.
Когда в момент времени t6 обнаруживают действие смещения, т.е. смещение, изменившее парковочное положение, главным реле системы ГРС2 на фиг.4 управляют так, что его переводят в проводящее состояние. Затем транспортное средство выдает устройству подачи энергии запрос на зарядку и, кроме того, по связи подает команду с величиной энергии. После чего на зарядное устройство 142 подают напряжение VR, чтобы начать зарядку, которая вызывает постепенное повышение уровня заряженности (УЗ) аккумуляторной батареи.
В момент времени t8, когда уровень заряженности (УЗ) достигает порогового значения, при котором процесс зарядки должен прекратиться, запрос на подачу энергии от транспортного средства устройству подачи энергии переключается в выключенное положение, в то время как команда с величиной энергии также изменяется до 0 (нуля). В ответ на это устройство подачи энергии устанавливает выходную мощность обратно на 0, чтобы прекратить передачу энергии. Затем после ожидания, которое длится до тех пор, пока не разрядятся электрические заряды конденсатора С1 на фиг.5, главным реле системы ГРС2 на фиг.4 управляют так, чтобы для завершения процесса зарядки установить его из включенного положения в выключенное положение.
Как описано выше, в первом примере осуществления резистор 144, согласованный по импедансу с источником электропитания устройства подачи энергии, подключается к выпрямителю 140 и зарядному устройству 142, чтобы определить расстояние путем использования результатов пробной передачи электрической энергии. Это позволяет простым способом точно определять расстояние при малой электрической мощности.
[Второй пример осуществления]
В первом примере осуществления резистор 144, предназначенный для обнаружения пробного сигнала передачи, расположен между выпрямителем 140 и зарядным устройством 142, как показано на фиг.5. Однако резистор 144 может располагаться и в другом месте.
На фиг.13 представлена схема, показывающая местоположение резистора для обнаружения пробного сигнала, во втором примере осуществления.
На фиг.13 резистор 144А и реле 146А подключены последовательно между выводами вторичной катушки индуктивности 114. Аналогичным образом конденсатор С2 подключен между выводами вторичной катушки индуктивности 114.
Реле 146А управляется так, чтобы оно было переведено в проводящее состояние, когда определяется парковочное положение при измерении расстояния, и управляется так, чтобы оно было в выключенном положении, когда аккумуляторная батарея (накопитель энергии 150) заряжается через зарядное устройство 142. Вторичная катушка индуктивности 114 выдает сигнал переменного тока. Соответственно для использования в качестве датчика напряжения с целью обнаружения пикового переменного тока необходим датчик напряжения 190А. Поскольку этот переменный ток имеет частоту в мегагерцевом диапазоне, используется такой датчик напряжения как включающий аналого-цифровой преобразователь (АЦП), частота дискретизации которого установлена на более высокое значение.
На фиг.14 представлена схема, показывающая пример структуры датчика напряжения 190А.
Как показано на фиг.14, датчик напряжения 190А содержит выводы В1, В2, которые подключены соответственно к вторичной катушке индуктивности 114, резисторам 512, 516, соединенным последовательно для деления напряжения VR, приложенного к выводам В1 и В2, конденсатор 510, подключенный параллельно резистору 512, и конденсатор 514, подключенный параллельно резистору 516.
Разделенное напряжение отбирается с узла соединения резисторов 512 и 516. Величина сопротивления резисторов 512 и 516 для определения соотношения разделенных напряжений устанавливается в соответствии с зависимостью между входным напряжением VR и входным диапазоном впалого-цифрового преобразователя (АЦП).
Датчик напряжения 190А включает катушку индуктивности 506 и конденсатор 508, образующие фильтр для устранения шумов от разделенного напряжения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 504, принимающий выходной сигнал от фильтра, образованного катушкой индуктивности 506 и конденсатором 508, и центральный процессор (ЦП) 502, в который передается измеренное значение, преобразованное аналого-цифровым преобразователем (АЦП) в цифровой вид. Центральный процессор (ЦП) 502 выдает значение напряжения VR, предназначенное для управления устройством 180 на фиг.4.
Даже в случае когда резистор, предназначенный для определения расстояния, подключен в месте, показанном во втором примере осуществления, определение расстояния можно выполнить точно и при низкой электрической мощности, используя простой способ, как в первом примере осуществления.
Следует иметь в виду, что раскрытые здесь примеры осуществления являются иллюстративными и ни в каком аспекте не являются ограничительными. Объем настоящего изобретения определяется границами формулы изобретения, а не описанием, приведенным выше, и предназначен для включения любых модификаций в пределах указанного объема и смысловых эквивалентов границ формулы изобретения.
ОПИСАНИЕ ПОЗИЦИЙ
10 - система подачи энергии на транспортное средство, 100 - транспортное средство, 110 - энергоприемный модуль, 111, 113, 242, C1, C2 - конденсатор, 112, 340 - вторичная самонастраивающаяся катушка индуктивности, 114, 350 - вторичная катушка индуктивности, 120 - видеокамера, 122 - кнопка подачи энергии, 130 - модуль связи, 140 - выпрямитель, 142, 191 - зарядное устройство, 144, 144А, 211, 512, 516 - резистор, 146, 146А - реле, 150 - накопитель энергии, 162 - повышающий преобразователь, 164, 166 - инвертор, 172, 174 - мотор-генератор, 176 - двигатель, 177 - делитель мощности, 178 - ведущее колесо, 180 - устройство управления, 190, 190А - датчик напряжения, 192 - вход, 194 - внешний источник электропитания, 200 - устройство подачи энергии, 210 - высокочастотный источник электропитания, 213 - высокочастотный источник электропитания переменного тока, 220 - энергопередающий модуль, 230 - светоизлучатель, 232, 320 - первичная катушка индуктивности, 234, 330 - первичная самонастраивающаяся катушка индуктивности, 240 - модуль связи, 310 - высокочастотный источник электропитания, 360 - нагрузка, 410 - электронный блок управления интеллектуальной системой помощи при парковке (ЭБУИСПП), 420 - электроусилитель руля (ЭУР), 430 - электронный блок управления моторами-генераторами (ЭБУМГ), 440 - тормозное устройство с электронным управлением (ТУЭП), 450 - электрический стояночный тормоз (ЭСТ), 460 - электронный блок управления резонансом (ЭБУР), 470 - электронный блок управления гибридным транспортным средством (ЭБУГТС), 502 - центральный процессор (ЦП), 504 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП), 506 - катушка индуктивности, 508, 510, 514 - конденсатор, ЛПЭ2 - линия положительного электрода, ГРС1, ГРС2 - главное реле системы, В1 - вывод.
1. Бесконтактное устройство приема энергии, принимающее электрическую энергию от энергопередающей катушки индуктивности для передачи электрической энергии, принятой от источника электропитания, содержащее: энергоприемную катушку индуктивности (112), выполненную для приема электрической энергии, передаваемой от указанной энергопередающей катушки индуктивности, посредством бесконтактной подачи; выпрямитель (140), выполненный для выпрямления электрической энергии, принятой указанной энергоприемной катушкой (112); нагрузку, предназначенную для приема электрической энергии, выпрямленной указанным выпрямителем (140); резистор (144) и переключатель соединения (146), предусмотренные в паре линий электропередачи для передачи электрической энергии от указанной энергоприемной катушки индуктивности (112) на указанную нагрузку, причем указанный резистор и указанный переключатель соединения подключены последовательно между указанной парой линий электропередачи; и устройство управления, предназначенное для управления указанным переключателем соединения.
2. Бесконтактное устройство приема энергии по п.1, в котором указанное устройство управления переводит указанный переключатель соединения в проводящее состояние при определении местоположения указанной энергоприемной катушки индуктивности и переводит указанный переключатель соединения в непроводящее состояние, когда электрическая энергия передается от указанной энергоприемной катушки индуктивности (112) через выпрямитель (140) на указанную нагрузку.
3. Бесконтактное устройство приема энергии по п.1, дополнительно содержащее: мотор (174) для приведения транспортного средства в движение; и накопитель энергии (150) для накопления электрической энергии, подаваемой на указанный мотор, при этом указанная нагрузка включает зарядное устройство (142) для зарядки указанного накопителя энергии, и указанный резистор и указанный переключатель соединения расположены в той части указанной пары линий электропередачи, где указанный выпрямитель и указанный накопитель энергии соединены друг с другом.
4. Бесконтактное устройство приема энергии по п.1, дополнительно содержащее: мотор (174) для приведения транспортного средства в движение; накопитель энергии (150) для накопления электрической энергии, подаваемой на указанный мотор; и вторичную катушку индуктивности (114), способную принимать электрическую энергию от указанной энергоприемной катушки индуктивности, при этом указанная нагрузка включает зарядное устройство (142) для зарядки указанного накопителя энергии, и указанный резистор и указанный переключатель соединения расположены в той части указанной пары линий электропередачи, где указанный выпрямитель и указанная вторичная катушка индуктивности соединены друг с другом.
5. Бесконтактное устройство приема энергии по п.4, дополнительно содержащее датчик напряжения (190 А) для обнаружения пика переменного тока, предназначенный для обнаружения повышения напряжения на указанном резисторе, при этом указанное устройство управления определяет, где находится указанная энергоприемная катушка индуктивности, на основании результата обнаружения датчиком напряжения.
6. Бесконтактное устройство приема энергии по п.1, в котором указанный источник электропитания и указанная энергопередающая катушка индуктивности предусмотрены в устройстве энергоснабжения, внешнем по отношению к транспортному средству, и при приеме команды от водителя транспортного средства на подачу электрической энергии указанное устройство управления переводит указанный переключатель соединения в проводящее состояние, чтобы начать пробную передачу электрической энергии указанному устройству энергоснабжения, и на основании величины повышения напряжения на указанном резисторе определяет, расположена ли указанная энергоприемная катушка индуктивности относительно указанной энергопередающей катушки индуктивности так, что указанная энергоприемная катушка индуктивности может принимать электрическую энергию.
7. Бесконтактное устройство приема энергии по п.6, в котором указанное устройство управления определяет направление, в котором должно перемещаться транспортное средство, чтобы расположить энергоприемную катушку индуктивности по отношению к указанной энергопередающей катушке индуктивности так, что указанная энергоприемная катушка индуктивности может принимать электрическую энергию, и при этом периодически определяет, расположена ли указанная энергоприемная катушка индуктивности по отношению к указанной энергопередающей катушке индуктивности так, что указанная энергоприемная катушка индуктивности может принимать электрическую энергию.
8. Бесконтактное устройство приема энергии по п.1, в котором импеданс указанного резистора согласован с импедансом указанного источника электропитания.
9. Транспортное средство, оснащенное бесконтактным устройством приема энергии по любому из пп.1-8.
