Беспроводная система подачи электрической мощности и устройство передачи электрической мощности

Авторы патента:


Беспроводная система подачи электрической мощности и устройство передачи электрической мощности
Беспроводная система подачи электрической мощности и устройство передачи электрической мощности
Беспроводная система подачи электрической мощности и устройство передачи электрической мощности
Беспроводная система подачи электрической мощности и устройство передачи электрической мощности
Беспроводная система подачи электрической мощности и устройство передачи электрической мощности
Беспроводная система подачи электрической мощности и устройство передачи электрической мощности
Беспроводная система подачи электрической мощности и устройство передачи электрической мощности

 

H02J50/10 - Схемы или системы питания электросетей и распределения электрической энергии; системы накопления электрической энергии (схемы источников питания для устройств для измерения рентгеновского излучения, гамма-излучения, корпускулярного или космического излучения G01T 1/175; схемы электропитания, специально предназначенные для использования в электронных часах без движущихся частей G04G 19/00; для цифровых вычислительных машин G06F 1/18; для разрядных приборов H01J 37/248; схемы или устройства для преобразования электрической энергии, устройства для управления или регулирования таких схем или устройств H02M; взаимосвязанное управление несколькими электродвигателями, управление первичными двигатель-генераторными агрегатами H02P; управление высокочастотной энергией H03L;

Владельцы патента RU 2635349:

НИССАН МОТОР КО., ЛТД. (JP)

Использование: в области электротехники. Технический результат: обеспечение надежной передачи энергии при возникновении ситуационных изменений. Беспроводная система подачи электрической мощности включает в себя устройство передачи электрической мощности (10), предусмотренное на стороне земли, и устройство приема электрической мощности (20), установленное на транспортное средство, устройство передачи электрической мощности (10) передает устройству приема электрической мощности (20) через беспроводное соединение электроэнергию, управляемую посредством схемы (12) инвертора, при этом устройство приема электрической мощности (20) передает управляющий сигнал подачи электрической мощности устройству передачи электрической мощности (10) в первом цикле с помощью радиосигнала. Устройство передачи электрической мощности (10) включает в себя средство определения тока катушки передачи электрической мощности для определения тока катушки передачи электрической мощности, протекающего через катушку передачи электрической мощности (13), и управляет выходным напряжением схемы (12) инвертора на основе командного сигнала подачи электрической мощности и тока катушки передачи электрической мощности, определенного средством определения тока катушки передачи электрической мощности, во втором цикле, более коротком, чем первый цикл. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к беспроводной системе подачи электрической мощности и к устройству передачи электрической мощности для подачи через беспроводное соединение электроэнергии, переданной со стороны земли, к устройству приема электрической мощности, установленному в транспортном средстве.

Уровень техники

[0002] Известны беспроводные системы подачи электрической мощности для подачи электроэнергии и заряда аккумуляторов, установленных в электрических транспортных средствах, через беспроводное соединение без использования штепсельных разъемов для подачи электрической мощности. Беспроводная система подачи электрической мощности включает в себя катушку передачи электрической мощности, предусмотренную в устройстве передачи электрической мощности на стороне земли, и катушку приема электрической мощности, предусмотренную в устройстве приема электрической мощности, установленном в транспортном средстве, и обращенную к катушке передачи электрической мощности так, чтобы подавать электроэнергию от катушки передачи электрической мощности к катушке приема электрической мощности через беспроводное соединение. Беспроводная система подачи электрической мощности требуется, чтобы регулировать вывод электроэнергии из катушки передачи электрической мощности в зависимости от состояния заряда аккумулятора, установленного в устройстве приема электрической мощности. Патентная литература 1 описывает такую систему, сконфигурированную, чтобы передавать сигнал команды подачи электрической мощности от устройства приема электрической мощности к устройству передачи электрической мощности и выбирать одно из устройств подачи электрической мощности на основе переданного сигнала.

Список библиографических ссылок

Патентные документы

[0005] Патентный документ 1. Японский патент № 5116904.

Сущность изобретения

[0004] Патентный документ 1 описывает беспроводную связь между устройством передачи электрической мощности и устройством приема электрической мощности, выполняемую в длительном цикле для того, чтобы стабилизировать связь между ними. Однако связь длительного цикла может вызывать избыток или нехватку передаваемой электрической мощности к устройству приема электрической мощности, поскольку управляющий сигнал, передаваемый посредством связи длительного цикла, не может иметь дело с ситуационным изменением в системе, таким как внезапное изменение в относительном импедансе, вызванное изменением зазора между катушкой передачи электрической мощности и катушкой приема электрической мощности.

[0005] Настоящее изобретение было выполнено, принимая во внимание традиционную проблему, описанную выше. Целью настоящего изобретения является предоставление беспроводной системы подачи электрической мощности и устройства передачи электрической мощности, способного передавать электроэнергию с высокой точностью, в то же время обрабатывая внезапно вызванное ситуационное изменение.

[0006] Беспроводная система подачи электрической мощности согласно аспекту настоящего изобретения включает в себя устройство передачи электрической мощности, предусмотренное на стороне земли и имеющее катушку передачи электрической мощности, и устройство приема электрической мощности, установленное на транспортном средстве и имеющее катушку приема электрической мощности, устройство передачи электрической мощности передает устройству приема электрической мощности через беспроводное соединение электроэнергию, управляемую посредством инвертора, предусмотренного в устройстве передачи электрической мощности, устройство приема электрической мощности передает командный сигнал подачи электрической мощности устройству передачи электрической мощности в первом цикле с помощью радиосигнала, а устройство передачи электрической мощности включает в себя средство определения тока катушки передачи электрической мощности для определения тока катушки передачи электрической мощности, протекающего через катушку передачи электрической мощности, и управляет выходным напряжением инвертора на основе командного сигнала подачи электрической мощности и тока катушки передачи электрической мощности, определенного средством определения тока катушки передачи электрической мощности, во втором цикле, более коротком, чем первый цикл.

[0007] Устройство передачи электрической мощности согласно аспекту настоящего изобретения предусматривается на стороне земли и имеет катушку передачи электрической мощности для передачи через беспроводное соединение электроэнергии, управляемой посредством инвертора, устройству приема электрической мощности, предусмотренному на транспортном средстве и имеющему катушку приема электрической мощности, и включает в себя средство определения тока катушки передачи электрической мощности для определения тока катушки передачи электрической мощности, протекающего через катушку передачи электрической мощности, приема командного сигнала подачи электрической мощности, передаваемого от устройства приема электрической мощности в первом цикле, и управления выходным напряжением инвертора на основе командного сигнала подачи электрической мощности и тока катушки передачи электрической мощности, определенного средством определения тока катушки передачи электрической мощности, во втором цикле, более коротком, чем первый цикл.

Краткое описание чертежей

[0008] Фиг. 1 - это принципиальная схема, показывающая конфигурацию беспроводной системы подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 - это блок-схема, показывающая конкретные конфигурации контроллера передачи электрической мощности и контроллера приема электрической мощности в беспроводной системе подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 - это блок-схема последовательности операций, показывающая операцию обработки беспроводной системы подачи электрической мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 - это временная диаграмма, показывающая передачу данных первого контура и второго контура в беспроводной системе подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 - это блок-схема последовательности операций, показывающая операцию обработки беспроводной системы подачи электрической мощности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 - это характеристическая диаграмма, показывающая соотношение между SOC и периодом тайм-аута в беспроводной системе подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 - это характеристическая диаграмма, показывающая соотношение между значением команды подачи электрической мощности и промежутком времени после периода тайм-аута в беспроводной системе подачи электрической мощности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

[0009] Далее в данном документе варианты осуществления настоящего изобретения будут объяснены со ссылкой на чертежи.

[0010] [Первый вариант осуществления]

Фиг. 1 - это принципиальная схема, показывающая конфигурацию беспроводной системы подачи электрической мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, беспроводная система 100 подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления конфигурируется, чтобы подавать электроэнергию через беспроводное соединение аккумулятору, установленному в транспортном средстве, так, чтобы заряжать аккумулятор с ее помощью, и включает в себя устройство 10 передачи электрической мощности, предусмотренное на стороне земли, и устройство 20 приема электрической мощности, предусмотренное в транспортном средстве.

[0011] Устройство 10 передачи электрической мощности включает в себя источник 11 электрической мощности постоянного тока для вывода постоянного напряжения, полученного таким образом, чтобы управлять источником электрической мощности (не показан на чертеже) посредством сглаживания и увеличения/уменьшения напряжения, схему 12 инвертора для преобразования постоянного напряжения, выводимого из источника 11 электрической мощности постоянного тока, в переменное напряжение, и катушку 13 передачи электрической мощности, соединенную со схемой 12 инвертора на выходной стороне. Резистор R1 и конденсатор C1 для устранения шума предусматриваются между схемой 12 инвертора и катушкой 13 передачи электрической мощности. Шунтирующий резистор Rs (датчик тока) для измерения тока, подаваемого к схеме 12 инвертора, предусматривается между источником 11 электрической мощности постоянного тока и схемой 12 инвертора. Устройство 10 передачи электрической мощности дополнительно включает в себя контроллер 14 передачи электрической мощности для управления работой устройства 10 передачи электрической мощности.

[0012] Источник 11 электрической мощности постоянного тока включает в себя, например, DC/DC-преобразователь, способный изменять выходное напряжение в соответствии с управляющим сигналом, выводимым из контроллера 14 передачи электрической мощности. Схема 12 инвертора включает в себя четыре полупроводниковых переключателя, таких как IGBT. Схема 12 инвертора преобразует постоянное напряжение, выводимое из источника 11 электрической мощности постоянного тока, в переменное напряжение таким образом, чтобы включать/выключать соответствующие полупроводниковые переключатели с постоянной частотой в постоянной продолжительности включения согласно возбуждающему сигналу, выводимому из контроллера 14 передачи электрической мощности.

[0013] Устройство 20 приема электрической мощности включает в себя катушку 21 приема электрической мощности и конденсатор C2 и резистор R2 для устранения шума, соединенные с катушкой 21 приема электрической мощности. Устройство 20 приема электрической мощности дополнительно включает в себя мостовую выпрямительную схему 22 для преобразования переменного напряжения, полученного катушкой 21 приема электрической мощности, в постоянное напряжение, конденсатор C3 для сглаживания постоянного напряжения, полученного посредством выпрямления, и катушку L1 и конденсатор C4 для сдерживания тока. Устройство 20 приема электрической мощности дополнительно включает в себя аккумулятор 23, заряжаемый с помощью электроэнергии, и контроллер 24 приема электрической мощности для управления работой устройства 20 приема электрической мощности.

[0014] Несколько видов передач данных могут выполняться между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности с помощью радиосигналов. При приеме командного значения P* подачи электрической мощности (командного сигнала подачи электрической мощности), передаваемого от контроллера 24 получения электрической мощности, контроллер 14 передачи электрической мощности регулирует передачу электроэнергии на основе командного значения P* подачи электрической мощности. В частности, контроллер 14 передачи электрической мощности управляет выходным значением Vds источника 11 электрической мощности постоянного тока и регулирует переменное напряжение V1 (выходное напряжение инвертора), выводимое из схемы 12 инвертора, так, чтобы регулировать электроэнергию, передаваемую посредством катушки 13 передачи электрической мощности. В этом случае, поскольку выходное напряжение Vdc источника 11 электрической мощности постоянного тока пропорционально переменному напряжению V1, напряжение Vdc может быть использовано в качестве выходного напряжения инвертора.

[0015] Как описано выше, поскольку контроллер 14 передачи электрической мощности и контроллер 24 приема электрической мощности связываются друг с другом в первом цикле T1, контроллер 14 передачи электрической мощности принимает новое командное значение P* подачи электрической мощности в каждом цикле T1 с тем, чтобы управлять выходным напряжением на основе принятого командного значения P* подачи электрической мощности. Контроллер 14 передачи электрической мощности включает в себя память 14a (секцию хранения) для хранения командного значения P* подачи электрической мощности, переданного от контроллера 24 приема электрической мощности.

[0016] Контроллер 14 передачи электрической мощности также определяет ток Idc, протекающий во входную сторону схемы 12 инвертора, а именно ток катушки передачи электрической мощности, с тем, чтобы управлять напряжением Vdc или V1 на основе обнаруженного тока Idc. Как описано ниже, напряжение Vdc или V1 управляется на основе тока Idc во втором цикле T2 (здесь, T2<T1).

[0017] Поскольку ток I1, протекающий через катушку передачи электрической мощности, пропорционален току Idc, протекающему во входную сторону схемы 12 инвертора, контроллер 14 передачи электрической мощности может определять ток I1, протекающий через схему катушки 13 передачи электрической мощности, как ток катушки передачи электрической мощности, вместо тока Idc, с тем, чтобы управлять напряжением Vdc или V1 на основе определенного тока I1.

[0018] Контроллер 24 приема электрической мощности получает напряжение Vbat заряда аккумулятора 23 и ток Ibat, протекающий в аккумулятор 23, формирует командное значение P* подачи электрической мощности на основе напряжения Vbat заряда и тока Ibat и передает командное значение P* подачи электрической мощности контроллеру 14 передачи электрической мощности через беспроводную связь. Контроллер 24 приема электрической мощности может также быть сконфигурирован, чтобы передавать напряжение Vbat заряда и ток Ibat контроллеру 14 передачи электрической мощности, так что командное значение P* подачи электрической мощности запрашивается контроллером 14 передачи электрической мощности на основе переданного напряжения Vbat заряда и тока Ibat.

[0019] В состоянии, когда устройство 10 передачи электрической мощности предусматривается на стороне земли, а устройство 20 приема электрической мощности предусматривается в транспортном средстве, водитель транспортного средства перемещает транспортное средство так, что катушка 21 приема электрической мощности находится напротив катушки 13 передачи электрической мощности. После того как электроэнергия подается к катушке 13 передачи электрической мощности в состоянии, когда катушка 21 приема электрической мощности обращена к катушке 13 передачи электрической мощности, электроэнергия передается к и принимается катушкой 21 приема электрической мощности, так что аккумулятор 23 заряжается с ее помощью. Таким образом, электроэнергия может быть передана от устройства 10 передачи электрической мощности к устройству 20 приема электрической мощности, чтобы заряжать аккумулятор 23 с помощью электроэнергии через беспроводное соединение.

[0020] Здесь контроллер 14 передачи электрической мощности и контроллер 24 приема электрической мощности могут быть сконфигурированы, например, как интегрированный компьютер, включающий в себя центральный процессор (CPU) и средство хранения, такое как RAM, ROM и жесткий диск.

[0021] Далее конкретные конфигурации контроллера 14 передачи электрической мощности и контроллера 24 приема электрической мощности объясняются ниже со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг. 2.

[0022] Как показано на фиг. 2, контроллер 14 передачи электрической мощности включает в себя блок 36 PI-управления, имеющий передаточную функцию C1(s), блок 38 управления, имеющий передаточную функцию 1/Vdc, блок 40 PI-управления, имеющий передаточную функцию C2(s), модель 41 управления схемы 12 инвертора, имеющую передаточную функцию P2(s), и модель 42 управления блока беспроводной передачи электрической мощности, включающего в себя катушку 13 передачи электрической мощности и катушку 21 приема электрической мощности и имеющего передаточную функцию P1(s).

[0023] Контроллер 24 приема электрической мощности включает в себя апериодические элементы 32, 33 первого порядка, предусмотренные на путях обратной связи напряжения Vbat и тока Ibat, выводимых из модели 42 управления в контроллер 14 передачи электрической мощности. Контроллер 24 приема электрической мощности дополнительно включает в себя апериодический элемент 31 первого порядка, предусмотренный на пути обратной связи командного значения P* подачи электрической мощности.

[0024] В частности, командное значение P* подачи электрической мощности, выводимое из контроллера 24 приема электрической мощности, подается в вычитатель 34, предусмотренный в контроллере 14 передачи электрической мощности, через апериодический элемент 31 первого порядка. Данные напряжения Vbat аккумулятора 23 (фиг. 1) подаются в умножитель 35 через запаздывание 33 первого порядка. Данные тока Ibat, протекающего через аккумулятор 23, подаются в умножитель 35 через апериодический элемент 32 первого порядка. Умножитель 35 умножает напряжение Vbat и ток Ibat вместе, чтобы получать значение P измерения электроэнергии. Значение P измерения электроэнергии подается в вычитатель 34 и сумматор 37. Вычитатель 34 вычитает значение P измерения электроэнергии из командного значения P* подачи электрической мощности, чтобы получать отклонение. Отклонение, полученное таким образом, умножается на передаточную функцию C1(s) в блоке 36 PI-управления, чтобы получать отклонение ΔP. Сумматор 37 прибавляет значение P измерения электроэнергии к отклонению ΔP, и значение, полученное сложением, умножается на 1/Vdc в блоке 38 управления. В результате получается командное значение Idc* тока. Здесь значение P измерения электроэнергии может быть получено контроллером 24 приема электрической мощности, и полученное значение P измерения электроэнергии может быть передано контроллеру 14 передачи электрической мощности по беспроводной связи.

[0025] Командное значение Idc* тока подается в вычитатель 39, и вычитатель 39 вычитает ток Idc, выводимый из модели 41 управления, из командного значения Idc* тока. Значение, полученное вычитанием, умножается на передаточную функцию C2(s) в блоке 40 PI-управления, чтобы получать командное значение Vdc* напряжения. Командное значение Vdc* напряжения умножается на передаточную функцию P2(s) в модели 41 управления, чтобы получать ток Idc с тем, чтобы выводить его в модель 42 управления. Ток Idc также сообщается по обратной связи вычитателю 39. Модель 42 управления умножает входной ток Idc на передаточную функцию P1(s) и выводит значение, полученное таким образом.

[0026] Как понятно из конфигураций, описанных выше, беспроводная система 100 подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления включает в себя два контура: первый контур, в котором Vbat и Ibat сообщаются по обратной связи от контроллера 24 приема электрической мощности контроллеру передачи электрической мощности, чтобы корректировать командное значение P* подачи электрической мощности в каждом первом цикле T1; и второй контур, в котором ток Idc, выводимый из модели 41 управления, сообщается по обратной связи с тем, чтобы корректировать напряжение Vdc. Цикл T2 выборки во втором контуре короче цикла T1 выборки в первом контуре.

[0027] Далее работа беспроводной системы 100 подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления объясняется со ссылкой на блок-схему последовательности операций, показанную на фиг. 3, и временную диаграмму, показанную на фиг. 4. Сначала, процесс начинает передачу электрической мощности от устройства 10 передачи электрической мощности к устройству 20 приема электрической мощности на этапе S1.

[0028] На этапе S2 устройство 10 передачи электрической мощности начинает связываться с устройством 20 приема электрической мощности, предусмотренным в транспортном средстве. На этапе S3 контроллер 14 передачи электрической мощности, предусмотренный в устройстве 10 передачи электрической мощности, определяет, прошел ли второй цикл T2, и выполняет управление с обратной связью второго контура на этапе S4, когда второй цикл T2 прошел. Как показано на фиг. 2, это управление с обратной связью выполняется на основе отклонения между током Idc, выводимым из модели 41 управления, и командным значением Idc* тока. Следовательно, управление с обратной связью выполняется только в устройстве 10 передачи электрической мощности с тем, чтобы регулировать напряжение V1 в соответствующее значение, подаваемое катушке 13 передачи электрической мощности.

[0029] На этапе S5 определяется, связываются ли контроллер 14 передачи электрической мощности и контроллер 24 приема электрической мощности друг с другом, и процесс переходит к этапу S6, когда связь подтверждается. Когда контроллер 14 передачи электрической мощности и контроллер 24 приема электрической мощности не связываются друг с другом, а именно когда связь между ними разъединена, процесс переходит к этапу S11.

[0030] На этапе S6 контроллер 14 передачи электрической мощности считывает командное значение P* подачи электрической мощности, переданное от контроллера 24 приема электрической мощности. Память 14a сохраняет считанное командное значение P* подачи электрической мощности. В то же время каждые данные из напряжения Vbat заряда аккумулятора 23 и тока Ibat, протекающего через аккумулятор 23, передаются контроллеру 14 передачи электрической мощности.

[0031] На этапе S7 период тайм-аута (обозначенный как t1), зависящий от SOC аккумулятора 23, определяется на основе командного значения P* подачи электрической мощности, сохраненного в памяти 14a. SOC может быть получено на основе напряжения Vbat заряда и тока Ibat аккумулятора 23. Период t1 тайм-аута представляет время, в течение которого подача электрической мощности от устройства 10 передачи электрической мощности к устройству 20 приема электрической мощности может продолжаться, после того как связь между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности была разъединена.

[0032] Период t1 тайм-аута определяется в зависимости от SOC аккумулятора 23, например, таким образом, чтобы сокращаться, когда уровень SOC является более высоким, как показано на фиг. 6. Период t1 тайм-аута является промежутком времени, после того как связь между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности разъединяется. Если передача электрической мощности продолжается в состоянии, когда уровень SOC является высоким, после того как связь разъединяется, аккумулятор 23 может быть перезаряжен вследствие того, что электроэнергия подается к аккумулятору 23 чрезмерным образом. Таким образом, период t1 тайм-аута сокращается, когда уровень SOC является высоким, с тем, чтобы предотвращать такую проблему. В частности, контроллер 24 приема электрической мощности передает данные измерений напряжения заряда аккумулятора 23 устройству 10 передачи электрической мощности в первом цикле T1, и контроллер 14 передачи электрической мощности сокращает период t1 тайм-аута, когда напряжение заряда аккумулятора является более высоким, на основе переданных данных измерений. Соотношение между SOC и периодом t1 тайм-аута не ограничивается соотношением, которое показано в графике на фиг. 6, и может быть сконфигурировано так, что период t1 тайм-аута сокращается непрерывно или постепенно в ассоциации с увеличением SOC.

[0033] Далее на этапе S8 на фиг. 3 контроллер 14 передачи электрической мощности определяет, прошел ли первый цикл T1. Когда первый цикл T1 прошел, контроллер 14 передачи электрической мощности выполняет управление с обратной связью первого контура на этапе S9. В частности, напряжение V1, подаваемое к катушке 13 передачи электрической мощности, получается на основе тока Idc, полученного с помощью шунтирующего резистора Rs и командного значения P* подачи электрической мощности таким образом, чтобы делить командное значение P* подачи электрической мощности на ток Idc. Затем, величина управления выходным напряжением источника 11 электрической мощности постоянного тока задается в напряжение V1, полученное таким образом. Таким образом, предпочтительная электроэнергия передается от катушки 13 передачи электрической мощности к катушке 21 приема электрической мощности. Соответственно, аккумулятор 23, предусмотренный в устройстве 20 приема электрической мощности, может заряжаться с предпочтительной электрической мощностью.

[0034] На этапе S10 определяется, введена ли операция завершения управления постоянной электрической мощностью, и настоящий процесс заканчивается, когда вводится операция остановки. В обработке с этапа S1 по этап S10 управление с обратной связью первого контура выполняется в первом цикле T1, а управление с обратной связью второго контура выполняется во втором цикле T2, более коротком, чем первый цикл T1, так, чтобы управлять электроэнергией, передаваемой от катушки 13 передачи электрической мощности.

[0035] В обработке на этапе S5, когда связь не подтверждается (Нет на этапе S5), контроллер 14 передачи электрической мощности определяет на этапе S11, истек ли период t1 тайм-аута, заданный в обработке на этапе S7. А именно определяется, достигает ли время, прошедшее, после того как связь между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности разъединилась, периода t1 тайм-аута.

[0036] Когда период t1 тайм-аута еще не истек (Нет на этапе S11), процесс возвращается к этапу S2. Поскольку память 14a сохраняет командное значение P* подачи электрической мощности, используемое в предыдущем управлении с обратной связью в первом контуре, управление с обратной связью второго контура на этапе S3 выполняется на основе ранее использованного командного значения P* подачи электрической мощности.

[0037] А именно когда командное значение P* подачи электрической мощности не может быть принято через текущую связь, выходная мощность схемы 12 инвертора управляется с помощью командного значения P* подачи электрической мощности, полученного через предыдущую связь и сохраненного в память 14a. Последующее является конкретным объяснением этого со ссылкой на фиг. 4.

[0038] Контроллер 24 приема электрической мощности передает командное значение P* подачи электрической мощности в первом цикле T1 (ссылка на фиг. 4(a)). Контроллер 14 передачи электрической мощности принимает командное значение P* подачи электрической мощности и управляет напряжением, подаваемым к катушке 13 передачи электрической мощности. Дополнительно, управление с обратной связью для тока I1 во втором контуре продолжается с момента, когда предыдущее командное значение P* подачи электрической мощности принимается, до момента, когда текущее командное значение P* подачи электрической мощности принимается, так, чтобы управлять напряжением, подаваемым к катушке 13 передачи электрической мощности (ссылка на фиг. 4(c)).

[0039] Таким образом, каждый раз, когда командное значение P* подачи электрической мощности, равное P1, P2, P3 и P4 в таком порядке, принимается в цикле T1, как показано на фиг. 4(a), командное значение P* подачи электрической мощности, сохраненное в памяти 14a, обновляется, и управление с обратной связью выполняется с ним.

[0040] В случае, когда командное значение P3 подачи электрической мощности отсутствует вследствие обрыва связи, как показано на фиг. 4(a), т.е. когда контроллер 14 передачи электрической мощности не может принимать командное значение P3 подачи электрической мощности, передаваемое от контроллера 24 приема электрической мощности, управление с обратной связью выполняется таким образом, чтобы непрерывно использовать ранее принятое командное значение P2 подачи электрической мощности. Когда определяется, что период t1 тайм-аута истек в процессе на этапе S11 на фиг. 3, контроллер 14 передачи электрической мощности находится в состоянии ожидания восстановления связи.

[0041] На этапе S13 контроллер 14 передачи электрической мощности определяет, восстанавливается ли связь с контроллером 24 приема электрической мощности. Когда определяется, что связь восстанавливается, тогда определяется снова на этапе S14, истек ли период t1 тайм-аута, и процесс возвращается к этапу S12, когда период t1 тайм-аута еще не истек. Когда период t1 тайм-аута истек, контроллер 14 передачи электрической мощности затем останавливает передачу электроэнергии на этапе S15. Т.е. когда контроллер 14 передачи электрической мощности не может принимать командное значение P* подачи электрической мощности, контроллер 14 передачи электрической мощности вычисляет промежуток времени, в течение которого командное значение P* подачи электрической мощности не было принято. Когда вычисленный промежуток времени достигает предварительно определенного периода t1 тайм-аута, передача электроэнергии прекращается.

[0042] Беспроводная система 100 подачи электрической мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения осуществляет беспроводную связь между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности, как описано выше. Контроллер 24 приема электрической мощности передает командное значение P* подачи электрической мощности контроллеру 14 передачи электрической мощности в первом цикле T1. Контроллер 14 передачи электрической мощности получает командное значение P* подачи электрической мощности и ток Idc, определенный в шунтирующем резисторе Rs во втором цикле T2, получает напряжение V1, подаваемое к катушке 13 передачи электрической мощности, на основе командного значения P* подачи электрической мощности и тока Idc и управляет выходным напряжением Vdc источника 11 электрической мощности постоянного тока, которое должно быть задано в напряжение V1, полученное таким образом, или управляет возбуждением схемы 12 инвертора.

[0043] Поскольку командное значение P* подачи электрической мощности передается в относительно длительном первом цикле T1, связь между контроллером 24 приема электрической мощности и контроллером 14 передачи электрической мощности может быть повторно выполнена множество раз, когда, например, связь между ними не находится в устойчивом состоянии, с тем, чтобы увеличивать устойчивость связи от контроллера 24 приема электрической мощности к контроллеру 14 передачи электрической мощности. Здесь, передача командного значения P* подачи электрической мощности в относительно длительном первом цикле T1 может не предоставлять возможность системе немедленно иметь дело с изменением в относительном импедансе между катушкой 13 передачи электрической мощности и катушкой 21 приема электрической мощности, вызванным в течение более короткого периода времени, чем первый цикл T1, чтобы сохранять постоянный уровень передаваемой электроэнергии. Таким образом, система согласно настоящему варианту осуществления конфигурируется так, что ток I1 или Idc, протекающий через катушку 13 передачи электрической мощности, определяется во втором цикле T2, более коротком, чем первый цикл T1, с тем, чтобы управлять выходным напряжением схемы 12 инвертора на основе командного значения P* подачи электрической мощности и тока I1 или Idc. Следовательно, система может поддерживать передаваемую электроэнергию на постоянном уровне, в то же время непосредственно имея дело с изменением относительного импеданса между катушкой 13 передачи электрической мощности и катушкой 21 приема электрической мощности, даже когда позиционное отношение между устройством 10 передачи электрической мощности и устройством 20 приема электрической мощности внезапно изменяется, и относительный импеданс изменяется в течение более короткого периода времени, чем первый цикл T1, в ассоциации с быстрым изменением позиционного отношения. Соответственно, аккумулятор 23, предусмотренный в устройстве 20 приема электрической мощности, может заряжаться с помощью соответствующей электроэнергии, передаваемой согласно напряжению и току аккумулятора 23.

[0044] Дополнительно, даже когда обрыв в связи между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности случается, и связь между ними, таким образом, разъединяется, контроллер 14 передачи электрической мощности выполняет управление с обратной связью для тока Idc на основе ранее переданного командного значения подачи электрической мощности, сохраненного в памяти 14a (секции хранения). В результате, система может быстро справляться с проблемой с аккумулятором 23, заряд которого прекращается, так, чтобы предотвращать неприятность в том, что аккумулятор 23 не был заряжен без помощи водителя транспортного средства, реализующего это.

[0045] Дополнительно, передача электроэнергии прекращается, когда предварительно определенный период t1 тайм-аута прошел, после того как связь между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности разъединилась, так, чтобы предотвращать продолжение передачи электрической мощности в течение длительного периода времени без подтверждения состояния заряда аккумулятора 23. Соответственно, можно более надежным образом предохранять аккумулятор 23 от перезаряда.

[0046] Дополнительно, поскольку период t1 тайм-аута сокращается, когда уровень SOC (напряжения заряда) аккумулятора 23 является более высоким, можно более надежным образом предохранять аккумулятор 23 от перезаряда. Когда связь между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности подтверждается, прежде чем период t1 тайм-аута истек, управление с обратной связью первого контура опять выполняется так, чтобы непрерывно заряжать аккумулятор 23 с помощью электроэнергии.

[0047] [Второй вариант осуществления]

Далее второй вариант осуществления настоящего изобретения объясняется ниже. Конфигурации устройств в настоящем варианте осуществления являются такими же, что и в первом варианте осуществления, и их объяснения не повторяются ниже. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления в обработке после этапа S11, показанного на фиг. 3. Далее в данном документе работа беспроводной системы подачи электрической мощности согласно второму варианту осуществления объясняется со ссылкой на блок-схему, показанную на фиг. 5. Отметим, что те же этапы в блок-схеме последовательности операций, показанной на фиг. 5, что и на фиг. 3, обозначаются теми же ссылочными знаками.

[0048] На этапе S5 на фиг. 5, когда контроллер 14 передачи электрической мощности и контроллер 24 приема электрической мощности не связываются друг с другом (Нет на этапе S5), контроллер 14 передачи электрической мощности определяет на этапе S11, истек ли период t1 тайм-аута, заданный в обработке на этапе S7. А именно определяется, достигает ли время, прошедшее, после того как связь между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности разъединилась, периода t1 тайм-аута.

[0049] Когда период t1 тайм-аута еще не истек (Нет на этапе S11), процесс возвращается к этапу S2. Поскольку память 14a сохраняет командное значение P* подачи электрической мощности, используемое в предыдущем управлении с обратной связью в первом контуре, управление с обратной связью второго контура на этапе S3 выполняется на основе ранее использованного командного значения P* подачи электрической мощности.

[0050] Когда определяется, что период t1 тайм-аута истек (Да на этапе S11), контроллер 14 передачи электрической мощности постепенно уменьшает командное значение P* подачи электрической мощности на этапе S11a. А именно когда контроллер 14 передачи электрической мощности не может принимать командное значение P* подачи электрической мощности, контроллер 14 передачи электрической мощности вычисляет промежуток времени, в течение которого командное значение P* подачи электрической мощности не принималось, и контроллер 14 передачи электрической мощности постепенно уменьшает величину передаваемой электроэнергии, когда вычисленное время достигает периода t1 тайм-аута. Соотношение между командным значением P* подачи электрической мощности и временем, посредством которого командное значение P* подачи электрической мощности постепенно уменьшается, чтобы достигать нуля (обозначено как "t2"), может быть определено, как показано на фиг. 7, например. А именно время t2 сокращается, когда командное значение P* подачи электрической мощности является более значительным.

[0051] На этапе S12 контроллер 14 передачи электрической мощности определяет, восстанавливается ли связь с контроллером 24 приема электрической мощности. Когда определяется, что связь восстанавливается, на этапе S13, тогда определяется снова на этапе S14, истек ли период t1 тайм-аута, и процесс возвращается к этапу S11, когда период t1 тайм-аута еще не истек. Когда период t1 тайм-аута истек, контроллер 14 передачи электрической мощности затем останавливает передачу электроэнергии на этапе S15.

[0052] В беспроводной системе подачи электрической мощности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, как описано выше, когда связь между контроллером 14 передачи электрической мощности и контроллером 24 приема электрической мощности разъединяется, управление с обратной связью второго контура выполняется только в течение предварительно определенного периода t1 тайм-аута, так, чтобы непрерывно заряжать аккумулятор 23. Когда период t1 тайм-аута истек, передача электрической мощности немедленно не прекращается, а продолжается, в то время как командное значение P* подачи электрической мощности постепенно уменьшается. Когда связь восстанавливается во время этого периода, система возвращается к нормальному управлению.

[0053] А именно после того как контроллер 14 передачи электрической мощности принимает командное значение P* подачи электрической мощности, в то же время постепенно уменьшая электрическую мощность, которая должна быть передана, контроллер 14 передачи электрической мощности повторно запускает регулярную передачу электроэнергии с помощью принятого командного значения P* подачи электрической мощности.

[0054] В результате представляется возможным предохранять аккумулятор 23 от ненужного прерывания заряда, даже когда период t1 тайм-аута истек. Дополнительно, поскольку командное значение P* подачи электрической мощности постепенно уменьшается, быстрое изменение тока, протекающего через катушку 13 передачи электрической мощности или катушку 21 приема электрической мощности, может быть пресечено, так, чтобы предотвращать импульсную помеху, вызванную быстрым изменением тока.

[0055] Дополнительно, поскольку время t2, в течение которого командное значение P* подачи электрической мощности достигает нуля, сокращается, когда командное значение P* подачи электрической мощности является более значительным, можно более надежным образом предохранять аккумулятор 23 от перезаряда.

[0056] Хотя беспроводная система подачи электрической мощности и устройство передачи электрической мощности согласно настоящему изобретению были описаны выше посредством вариантов осуществления, показанных на чертежах, настоящее изобретение не ограничивается их описаниями, и соответствующие конфигурации могут быть заменены необязательными конфигурациями, имеющими аналогичные функции.

Промышленная применимость

[0057] Настоящее изобретение может быть применимо к случаю, когда подача электрической мощности от устройства передачи электрической мощности к устройству приема электрической мощности может продолжаться, даже когда беспроводная связь между устройством передачи электрической мощности и устройством приема электрической мощности прекращается.

Перечень позиционных обозначений

[0058] 10 Устройство передачи электрической мощности

11 Источник электрической мощности постоянного тока

12 Схема инвертора

13 Катушка передачи электрической мощности

14 Контроллер передачи электрической мощности

14a Память

20 Устройство приема электрической мощности

21 Катушка приема электрической мощности

22 Выпрямляющая схема

23 Аккумулятор

24 Контроллер приема электрической мощности

34 Вычитатель

35 Умножитель

36 Блок PI-управления

37 Сумматор

38 Блок управления

39 Вычитатель

40 Блок PI-управления

41 Модель управления

42 Модель управления

100 Беспроводная система подачи электрической мощности

1. Беспроводная система подачи электрической мощности, содержащая устройство (10) передачи электрической мощности, предусмотренное на стороне земли и имеющее катушку (13) передачи электрической мощности, и устройство (20) приема электрической мощности, установленное на транспортном средстве и имеющее катушку (21) приема электрической мощности, причем устройство (10) передачи электрической мощности передает устройству (20) приема электрической мощности через беспроводное соединение электроэнергию, управляемую посредством инвертора (12), предусмотренного в устройстве передачи электрической мощности (10), причем

устройство (20) приема электрической мощности передает командный сигнал подачи электрической мощности устройству (10) передачи электрической мощности в первом цикле (T1) с помощью радиосигнала,

устройство (10) передачи электрической мощности включает в себя секцию (14a) хранения для хранения командного сигнала подачи электрической мощности, переданного от устройства (20) приема электрической мощности, и секцию определения тока катушки (13) передачи электрической мощности для определения тока катушки (13) передачи электрической мощности, протекающего через катушку (13) передачи электрической мощности,

при этом устройство (10) передачи электрической мощности управляет выходным напряжением инвертора (12) на основе командного сигнала подачи электрической мощности и тока катушки (13) передачи электрической мощности, определенного средством определения тока катушки (13) передачи электрической мощности, во втором цикле (T2), более коротком, чем первый цикл (T1), и

устройство (10) передачи электрической мощности управляет выходным напряжением инвертора (12) с помощью командного сигнала подачи электрической мощности, ранее переданного и сохраненного в секции (14a) хранения, когда устройство (10) передачи электрической мощности не может принимать другой командный сигнал подачи электрической мощности через текущую связь.

2. Беспроводная система подачи электрической мощности по п. 1, в которой, когда устройство (10) передачи электрической мощности не может принимать командный сигнал подачи электрической мощности, устройство (10) передачи электрической мощности вычисляет промежуток времени, в течение которого командный сигнал подачи электрической мощности не был принят, и прекращает передачу электроэнергии, когда промежуток времени достигает предварительно определенного периода (t1) тайм-аута.

3. Беспроводная система подачи электрической мощности по п. 2, в которой:

устройство (20) приема электрической мощности включает в себя аккумулятор (23), заряжаемый с помощью электроэнергии, передаваемой от устройства (10) передачи электрической мощности, и передает данные измерений напряжения заряда аккумулятора (23) устройству (10) передачи электрической мощности в первом цикле (T1); и

устройство (10) передачи электрической мощности сокращает период (t1) тайм-аута, когда напряжение заряда аккумулятора (23) является более высоким, на основе данных измерений.

4. Беспроводная система подачи электрической мощности по п. 1, в которой, когда устройство (10) передачи электрической мощности не может принимать командный сигнал подачи электрической мощности, устройство (10) передачи электрической мощности вычисляет промежуток времени, в течение которого командный сигнал подачи электрической мощности не был принят, и постепенно уменьшает величину передаваемой электроэнергии, когда промежуток времени достигает предварительно определенного периода (t1) тайм-аута.

5. Беспроводная система подачи электрической мощности по п. 4, в которой, когда устройство (10) передачи электрической мощности принимает командный сигнал подачи электрической мощности, в то же время постепенно уменьшая величину передаваемой электроэнергии, устройство (10) передачи электрической мощности повторно запускает регулярную передачу электроэнергии с помощью принятого командного сигнала подачи электрической мощности.

6. Устройство (10) передачи электрической мощности, предусмотренное на стороне земли и имеющее катушку (13) передачи электрической мощности для передачи через беспроводное соединение электроэнергии, управляемой посредством инвертора (12), устройству (20) приема электрической мощности, предусмотренному на транспортном средстве и имеющему катушку (21) приема электрической мощности, причем

устройство (10) передачи электрической мощности содержит секцию (14a) хранения для хранения командного сигнала подачи электрической мощности, переданного от устройства (20) приема электрической мощности, и секцию определения тока катушки (13) передачи электрической мощности для определения тока катушки (13) передачи электрической мощности, протекающего через катушку передачи электрической мощности (13),

при этом устройство (10) передачи электрической мощности принимает командный сигнал подачи электрической мощности, передаваемый от устройства (20) приема электрической мощности в первом цикле (T1), и управляет выходным напряжением инвертора (12) на основе командного сигнала подачи электрической мощности и тока катушки (13) передачи электрической мощности, определенного посредством секции определения тока катушки (13) передачи электрической мощности, во втором цикле (T2), более коротком, чем первый цикл (T1), и

устройство (10) передачи электрической мощности управляет выходным напряжением инвертора (12) с помощью командного сигнала подачи электрической мощности, ранее переданного и сохраненного в секции (14a) хранения, когда устройство (10) передачи электрической мощности не может принимать другой командный сигнал подачи электрической мощности через текущую связь.

7. Устройство (10) передачи электрической мощности по п. 6, при этом, когда устройство (10) передачи электрической мощности не может принимать командный сигнал подачи электрической мощности, устройство (10) передачи электрической мощности вычисляет промежуток времени, в течение которого командный сигнал подачи электрической мощности не был принят, и прекращает передачу электроэнергии, когда промежуток времени достигает предварительно определенного периода (t1) тайм-аута.

8. Устройство (10) передачи электрической мощности по п. 7, при этом устройство (10) передачи электрической мощности принимает данные напряжения заряда аккумулятора (23), предусмотренного в устройстве (20) приема электрической мощности, и сокращает период (t1) тайм-аута, когда напряжение заряда является более высоким.

9. Устройство (10) передачи электрической мощности по п. 6, при этом, когда устройство (10) передачи электрической мощности не может принимать командный сигнал подачи электрической мощности, устройство (10) передачи электрической мощности вычисляет промежуток времени, в течение которого командный сигнал подачи электрической мощности не был принят, и постепенно уменьшает величину передаваемой электроэнергии, когда промежуток времени достигает предварительно определенного периода (t1) тайм-аута.

10. Устройство (10) передачи электрической мощности по п. 9, при этом, когда устройство (10) передачи электрической мощности принимает командный сигнал подачи электрической мощности, в то же время постепенно уменьшая величину передаваемой электроэнергии, устройство (10) передачи электрической мощности повторно запускает регулярную передачу электроэнергии с помощью принятого командного сигнала подачи электрической мощности.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к беспроводной зарядке аккумулятора транспортных средств. Система беспроводной подачи энергии содержит устройство приема энергии, установленное в транспортном средстве, и устройство передачи энергии, установленное на земле.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение быстрой зарядки электронной сигареты без использования проводов и без необходимости отсоединения картриджа.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности передачи в системе беспроводной передачи энергии WPT за счет повышения гибкости позиционирования приемного (заряжаемого) устройства относительно зарядного устройства.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение производительности и улучшение обратной совместимости при беспроводной передаче мощности.

Представлен способ регулировки небезопасных термических условий в индуктивной беспроводной зарядной системе в транспортном средстве. Способ относится к процессу индуктивной зарядки заряжаемого устройства с использованием индуктивного зарядного устройства.

Изобретение относится к электротехнике, к трансформации и передаче электрической энергии. Технический результат состоит в уменьшении расхода материалов и повышении стабильности, безопасности и кпд за счет использования бессердечниковых трансформаторов с фазовой автоподстройкой частоты и контролем напряжения посредством обработки сигналов с трансформатора тока или антенны, размещенных в пучности тока на вторичной обмотке передающего трансформатора при осуществлении контроля температуры посредством датчиков температуры.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности передачи энергии.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности аутентификации заряжаемого транспортного средства.

Использование: в области электротехники. Технический результат – предотвращение протекания восстанавливающего тока и, как следствие, уменьшение вероятности возникновения нештатного нагревания или неисправности в устройстве передачи электрической энергии.

Использование: в области электротехники. Технический результат – снижение потери мощности.

Использование – в области электротехники. Технический результат – повышение КПД при бесконтактной передаче мощности. Согласно изобретению бесконтактное устройство (10) передачи электрической энергии включает в себя электронный блок (250) управления, приспособленный для выполнения: i) первого управления для доведения передаваемой электрической энергии до целевой электрической энергии путем корректировки режима выходного напряжения инвертора (220), ii) второго управления для управления током включения, представляющим собой выходной ток инвертора (220), путем корректировки задающей частоты, причем выходной ток представляет собой выходной ток в то время, когда выходное напряжение возрастает, и iii) корректировки режима и задающей частоты таким образом, что ток, подаваемый из инвертора (220) в блок (240) передачи электрической энергии, уменьшается в диапазоне, в котором ток включения равен предельной величине или меньше нее, в то время как осуществляется первое управление. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 14 ил.
Наверх