(57)【要約】      （修正有）【課題】より安価で、かつ、より小さい容積である、電気エネルギ変換システム並びに関連する誘導再充電アセンブリを提供する。【解決手段】一次モジュール２０及び二次モジュール２２を備える。一次モジュールは、電流を受け取る２つの入力端子３４と、一次巻線Ｌ１と、一次巻線及び入力端子に接続される一次キャパシタＣ１とを含む。二次モジュールは、２つの出力端子３８と、二次巻線Ｌ２と、二次巻線及び出力端子に接続される二次キャパシタＣ２とを含む。一次巻線及び二次巻線が磁気的に結合され、入力端子間で受け取られる電流が一次巻線を流れるとき、電流Ｉ２が、二次巻線に誘導される。【選択図】図２
2015092814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次モジュール（２０）および二次モジュール（２２）を備える電気エネルギ変換システム（１８）であって、
前記一次モジュール（２０）は、電流を受け取ることができる２つの入力端子（３４）と、一次巻線（Ｌ１）と、前記一次巻線（Ｌ１）および前記入力端子（３４）に接続される一次キャパシタ（Ｃ１）とを含み、
前記二次モジュール（２２）は、２つの出力端子（３８）と、二次巻線（Ｌ２）と、前記二次巻線（Ｌ２）および前記出力端子（３８）に接続される二次キャパシタ（Ｃ２）とを含み、
前記一次巻線（Ｌ１）および前記二次巻線（Ｌ２）が磁気的に結合され、前記入力端子（３４）間で受け取られる前記電流が前記一次巻線（Ｌ１）を流れるとき、電流（Ｉ２）が、前記二次巻線（Ｌ２）に誘導されることが可能である、電気エネルギ変換システム（１８）において、
前記二次モジュール（２２）が、前記二次キャパシタ（Ｃ２）および前記二次巻線（Ｌ２）に電気的に接続される二次スイッチ（ＳＷ２）と、前記二次スイッチ（ＳＷ２）を制御するための手段とをさらに備え、前記二次スイッチ（ＳＷ２）が、前記二次巻線（Ｌ２）に誘導される前記電流（Ｉ２）が前記出力端子（３８）にまで流れることができる第１の構成と、誘導される前記電流（Ｉ２）が、前記出力端子（３８）に供給されることなく前記第２の巻線（Ｌ２）および前記二次キャパシタ（Ｃ２）を通って閉ループを流れることができる第２の構成との間で可逆的に切り替わることができることを特徴とする、電気エネルギ変換システム（１８）。
【請求項２】
前記二次スイッチ（ＳＷ２）は、一方では直列に接続される前記二次巻線（Ｌ２）および前記二次キャパシタ（Ｃ２）と並列に接続され、もう一方では前記出力端子（３８）と並列に接続される、請求項１に記載の変換システム（１８）。
【請求項３】
前記二次スイッチ（ＳＷ２）は、前記出力端子（３８）の１つと前記二次巻線（Ｌ２）の１つの端部との間で直列に接続され、前記二次キャパシタ（Ｃ２）は、一方では前記二次巻線（Ｌ２）と並列に接続され、もう一方では前記出力端子（３８）と並列に接続される、請求項１に記載の変換システム（１８）。
【請求項４】
前記変換システム（１８）は、可逆的であり、前記一次巻線（Ｌ１）および前記二次巻線（Ｌ２）が磁気的に結合され、前記出力端子（３８）間で受け取られる電流が前記二次巻線（Ｌ２）を流れるとき、電流（Ｉ１）が、前記一次巻線（Ｌ１）に誘導されることが可能であり、
前記一次モジュール（２０）は、前記一次キャパシタ（Ｃ１）および前記一次巻線（Ｌ１）に電気的に接続される一次スイッチ（ＳＷ１）と、前記一次スイッチ（ＳＷ１）を制御するための手段とをさらに備え、前記一次スイッチ（ＳＷ１）は、前記一次巻線（Ｌ１）に誘導される前記電流（Ｉ１）が前記入力端子（３４）にまで流れることができる第３の構成と、前記誘導電流（Ｉ１）が、前記入力端子（３４）に供給されることなく前記一次巻線（Ｌ１）および前記一次キャパシタ（Ｃ１）を通って閉ループを流れることができる第４の構成との間で可逆的に切り替わることができる、請求項１から３のいずれか一項に記載の変換システム（１８）。
【請求項５】
前記一次スイッチ（ＳＷ１）は、一方では直列に接続される前記一次巻線（Ｌ１）および前記一次キャパシタ（Ｃ１）と並列に接続され、もう一方では前記入力端子（３４）と並列に接続される、請求項４に記載の変換システム（１８）。
【請求項６】
前記一次スイッチ（ＳＷ１）は、前記入力端子（３４）の１つと前記一次巻線（Ｌ１）の１つの端部との間で直列に接続され、前記一次キャパシタ（Ｃ１）は、一方では前記一次巻線（Ｌ１）と並列に接続され、もう一方では前記入力端子（３４）と並列に接続される、請求項４に記載の変換システム（１８）。
【請求項７】
前記変換システム（１８）は、１つの直流エネルギを別の直流エネルギに変換することができ、
前記一次モジュール（２０）は、前記入力端子（３４）と前記一次巻線（Ｌ１）との間に接続されるインバータ（３６）を含み、
前記二次モジュール（２２）は、前記二次巻線（Ｌ２）と前記出力端子（３８）との間に接続される整流器（４０）を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の変換システム（１８）。
【請求項８】
電池（１２）のための誘導再充電アセンブリ（１０）であって、前記アセンブリ（１０）は、誘導により再充電するための装置（１４）および電気自動車（１６）を備え、前記電気自動車（１６）は、前記電池（１２）を含む、誘導再充電アセンブリ（１０）において、
前記誘導再充電アセンブリ（１０）が、請求項１から７のいずれか一項に記載のエネルギ変換システム（１８）と、前記一次モジュール（２０）を含む前記誘導再充電装置（１４）と、前記二次モジュール（２２）を含む前記電気自動車（１６）と、電力源（３２）に接続されることが可能である前記入力端子（３４）と、前記電池（１２）に接続されることが可能である前記出力端子（３８）とを備えることを特徴とする、誘導再充電アセンブリ（１０）。
【請求項９】
電池（１２）のための誘導再充電アセンブリ（１０）内で、送信モジュール（２２、２０）を介して受信モジュール（２０、２２）にデータを送信するための方法であって、前記アセンブリ（１０）は、請求項８に記載のものである、方法において、
前記方法が、前記一次モジュール（２０）および前記二次モジュール（２２）の中から選択される前記送信モジュール（２２、２０）によって実行される次のステップ、
−  前記二次スイッチおよび前記一次スイッチ（ＳＷ２、ＳＷ１）の中の前記受信モジュールの前記スイッチを、前記第２の構成および前記第４の構成の中の対応する構成で制御するステップ（１００）と、
−  前記受信モジュール（２０、２２）の前記端子（３４、３８）間での少なくとも１つの電気パルスの発生ステップ（１１０）に続いて、前記送信モジュール（２２、２０）の前記巻線（Ｌ２、Ｌ１）に誘導される電気信号（Ｉ２、Ｉ１）を検出するステップ（１２０）であって、前記受信モジュール（２０、２２）が、前記一次モジュール（２０）および前記二次モジュール（２２）の中のもう一方のモジュールに対応し、前記誘導信号（Ｉ２、Ｉ１）が、前記送信モジュール（２２、２０）の前記巻線（Ｌ２、Ｌ１）および前記キャパシタ（Ｃ２、Ｃ１）を通って閉ループを流れる、ステップとを備えることを特徴とする、方法。
【請求項１０】
電池（１２）のための誘導再充電アセンブリ（１０）内で、受信モジュール（２０、２２）が送信モジュール（２２、２０）からデータを受信するための方法であって、前記アセンブリ（１０）は、請求項８に記載のものである、方法において、
前記方法が、前記一次モジュール（２０）および前記二次モジュール（２２）の中から選択される前記受信モジュール（２０、２２）によって実行される次のステップ、
−  前記受信モジュール（２０、２２）の前記端子（３４、３８）間に少なくとも１つの電気パルスを発生させるステップ（１１０）と、
−  前記送信モジュールの前記二次スイッチおよび前記一次スイッチ（ＳＷ２、ＳＷ１）の中の前記スイッチの構成を決定するために、前記受信モジュール（２０、２２）の前記端子（３４、３８）間に発生された前記パルスに続いて、前記受信モジュール（２０、２２）の前記巻線（Ｌ１、Ｌ２）を流れる電気信号（Ｉ１、Ｉ２）の周波数分析を行うステップ（１３０）であって、前記送信モジュール（２２、２０）は、前記一次モジュール（２０）および前記二次モジュール（２２）の中のもう一方のモジュールに対応する、ステップとを備えることを特徴する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次モジュールおよび二次モジュールを備える電気エネルギ変換システムに関する。一次モジュールは、電流を受け取ることができる２つの入力端子と、一次巻線と、一次巻線および入力端子に接続される一次キャパシタとを含む。二次モジュールは、２つの出力端子と、二次巻線と、二次巻線および出力端子に接続される二次キャパシタとを含む。一次巻線および二次巻線が磁気的に結合され、入力端子間で受け取られる電流が一次巻線を流れるとき、電流が、二次巻線に誘導されることが可能である。
【０００２】
本発明はまた、電池のための誘導による再充電アセンブリにも関し、アセンブリは、再充電装置および電気自動車を備え、電気自動車は、電池を含む。再充電アセンブリは、そのようなエネルギ変換システムと、一次モジュールを含む再充電装置と、二次モジュールを含む電気自動車と、電力源に接続されることが可能である入力端子と、電池に接続されることが可能である出力端子とを備える。
【０００３】
本発明はまた、電池のためのそのような誘導再充電アセンブリ内でデータを送信するための方法およびデータを受信するための方法にも関する。
【背景技術】
【０００４】
文書米国特許出願公開第２０１０／０１９０４３６（Ａ１）号から知られているのは、前述の型の電気エネルギ変換システムおよび再充電アセンブリである。一次モジュールは、配電網に接続され、二次モジュールは、電池に接続される。電池は、一次巻線および二次巻線が磁気的に結合されるとき、例えば一次モジュールが車道に組み込まれ、二次モジュールを含む電気自動車が一次巻線の上に位置付けられるとき、再充電されることが可能である。電池の再充電を始める前に、一次モジュールを二次モジュールと対にすること、すなわち一次モジュールが二次モジュールの存在を検出することを可能にし、逆に二次モジュールが一次モジュールの存在を検出することを可能にすることもまた、必要である。その対形成は、互いに通信する能力がある２つの追加の無線通信モジュールを使用して行われ、第１の追加のモジュールは、一次モジュールに接続され、第２の追加のモジュールは、二次モジュールに接続される。
【０００５】
しかしながら、そのような追加の無線通信モジュールは、高価であり、またそのような誘導再充電アセンブリの容積を増加させもする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１９０４３６（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、より安価でかつより小さい容積である、電気エネルギ変換システムならびに関連する誘導再充電アセンブリを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そのために、本発明は、前述の型の電気エネルギ変換システムに関し、そのシステムでは二次モジュールは、二次キャパシタおよび二次巻線に電気的に接続される二次スイッチと、二次スイッチを制御するための手段とをさらに備え、二次スイッチは、二次巻線に誘導される電流が出力端子にまで流れることができる第１の構成と、前記誘導電流が、出力端子に供給されることなく第２の巻線および第２のキャパシタを通って閉ループを流れることができる第２の構成との間で可逆的に切り替わることができる。
【０００９】
二次巻線に誘導される電流が出力端子にまで流れることができる第１の構成と、前記誘導電流が、出力端子に供給されることなく二次巻線および二次キャパシタを通って閉ループを流れることができる第２の構成との間で可逆的に切り替わることができる、本発明による二次スイッチの追加によって、一次モジュールを二次モジュールと対にすることが、追加の無線通信モジュールなしに可能である。実際、以下でより詳細に述べられることになるように、第２の構成は、その対形成を行うことを可能にし、一方第１の構成は、電池の再充電を可能にする。
【００１０】
本発明の他の有利な態様によると、電気エネルギ変換システムは、単独でまたは任意の技術的に可能な組合せに従って考えられる次の特徴、
−  二次スイッチは、一方では直列に接続される二次巻線および二次キャパシタと並列に接続され、もう一方では出力端子と並列に接続されるという特徴と、
−  二次スイッチは、出力端子の１つと二次巻線の１つの端部との間で直列に接続され、二次キャパシタは、一方では二次巻線と並列に接続され、もう一方では出力端子と並列に接続されるという特徴と、
−  変換システムは、可逆的であり、一次巻線および二次巻線が磁気的に結合され、出力端子間で受け取られる電流が二次巻線を流れるとき、電流が、一次巻線に誘導されることが可能であり、一次モジュールは、一次キャパシタおよび一次巻線に電気的に接続される一次スイッチと、一次スイッチを制御するための手段とをさらに備え、一次スイッチは、一次巻線に誘導される電流が入力端子にまで流れることができる第３の構成と、前記誘導電流が、入力端子に供給されることなく、一次巻線および一次キャパシタを通って閉ループを流れることができる第４の構成との間で可逆的に切り替わることができるという特徴と、
−  一次スイッチは、一方では直列に接続される一次巻線および一次キャパシタと並列に接続され、もう一方では入力端子と並列に接続されるという特徴と、
−  一次スイッチは、入力端子の１つと一次巻線の１つの端部との間で直列に接続され、一次キャパシタは、一方では一次巻線と並列に接続され、もう一方では入力端子と並列に接続されるという特徴と、
−  変換システムは、１つの直流エネルギを別の直流エネルギに変換することができ、一次モジュールは、入力端子と一次巻線との間に接続されるインバータを含み、二次モジュールは、二次巻線と出力端子との間に接続される整流器を含むという特徴とのうちの１つまたは複数を備える。
【００１１】
本発明はまた、電池のための誘導再充電アセンブリにも関し、アセンブリは、誘導により電気自動車を再充電するための装置を備え、電気自動車は、電池を含み、その場合アセンブリは、上で規定されたようなエネルギ変換システムと、一次モジュールを含む誘導再充電装置と、二次モジュールを含む電気自動車と、電力源に接続されることが可能である入力端子と、電池に接続されることが可能である出力端子とを備える。
【００１２】
本発明はまた、電池のための誘導再充電アセンブリ内で、送信モジュールを介して受信モジュールにデータを送信するための方法にも関し、アセンブリは、上で規定された通りであり、本方法は、一次モジュールおよび二次モジュールの中から選択される送信モジュールによって実行される次のステップ、
−  二次スイッチおよび一次スイッチの中の受信モジュールのスイッチを、第２の構成および第４の構成の中の対応する構成で制御するステップと、
−  受信モジュールの端子間での少なくとも１つの電気パルスの発生に続いて、送信モジュールの巻線に誘導される電気信号を検出するステップであって、受信モジュールは、一次モジュールおよび二次モジュールの中のもう一方のモジュールに対応し、前記誘導信号は、送信モジュールの巻線およびキャパシタを通って閉ループを流れる、ステップとを備える。
【００１３】
本発明はまた、電池のための誘導再充電アセンブリ内で、受信モジュールが送信モジュールからデータを受信するための方法にも関し、アセンブリは、上で規定された通りであり、本方法は、一次モジュールおよび二次モジュールの中から選択される受信モジュールによって実行される次のステップ、
−  受信モジュールの端子間に少なくとも１つの電気パルスを発生させるステップと、
−  送信モジュールの二次スイッチおよび一次スイッチの中のスイッチの構成を決定するために、受信モジュールの端子間に発生されるパルスに続いて受信モジュールの巻線を流れる電気信号の周波数分析を行うステップであって、送信モジュールは、一次モジュールおよび二次モジュールの中のもう一方のモジュールに対応する、ステップとを備える。
【００１４】
本発明のこれらの特徴および利点は、限定されない例としてだけ提供され、添付の図面を参照してなされる次の説明を読むことで明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電池を再充電するためのアセンブリの概略図であり、アセンブリは、再充電装置、電気自動車および電気エネルギ変換システムを備え、電気自動車は、電池を含むことを示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による、図１の電気エネルギ変換システムの電気回路図であり、変換システムは、一次モジュールおよび二次モジュールを備え、二次モジュールは、二次巻線に誘導される電流が変換システムの出力端子にまで流れることができる第１の構成と、誘導電流が、出力端子に供給されることなく二次巻線および二次キャパシタを通って閉ループを流れることができる第２の構成との間で可逆的に切り替わることができる二次スイッチを含むことを示す概略図である。
【図３】図２の変換システムのより詳細な電気回路図である。
【図４】本発明によるデータ送信および受信方法の流れ図である。
【図５】図２の二次スイッチがその第１の構成であるとき、一次モジュールを流れる電流の強さおよび関連するスペクトル密度を示す一組の曲線である。
【図６】図２の二次スイッチがその第２の構成であるとき、一次モジュールを流れる電流の強さおよび関連するスペクトル密度、ならびに二次モジュールを流れる電流の強さおよび関連するスペクトル密度を示す一組の曲線である。
【図７】二次モジュールから一次モジュールへのデータ送信の間に、一次モジュールを流れる電流の電力、強さおよび位相、ならびに二次スイッチのための制御信号を示す一組の曲線である。
【図８】二次モジュールからの要請に基づく電池の再充電の緊急停止の間に、一次モジュールを流れる電流の電力、強さおよび位相、二次モジュールを流れる電流の電力および強さ、ならびに二次スイッチの制御信号を示す一組の曲線である。
【図９】本発明の第２の実施形態による、図２と同様の図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による、図２と同様の図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態による、図２と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の説明で、表現「実質的に等しい」は、プラスまたはマイナス５％内で等しいという関係と理解されるべきである。
【００１７】
図１では、電池１２のための誘導再充電アセンブリ１０は、誘導再充電装置１４および電気自動車１６を備える。
【００１８】
誘導再充電アセンブリ１０は、一次モジュール２０および二次モジュール２２を含む電気エネルギ変換システム１８を備え、一次モジュール２０は、誘導再充電装置１４に備えられ、二次モジュール２２は、電気自動車１６に備えられる。
【００１９】
電池１２は、それ自体知られている。電池１２は、例えばリチウム電池、好ましくはリチウム・イオン電池である。別法として、電池１２は、ＺＥＢＲＡ（排出ゼロ電池研究活動、Ｚｅｒｏ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ）型のニッケル−塩化ナトリウム電池である。
【００２０】
誘導再充電装置１４は好ましくは、車道２４に配置されるように設計される。再充電装置１４は、一次モジュール２０および一次モジュール２０がその内部に配置される保護筐体２６を備える。保護筐体２６は、一次モジュール２０を配電網３２に接続する電気的接続部３０の通過のためのオリフィス２８を含む。
【００２１】
電気自動車１６は、それ自体知られており、電池１２および二次モジュール２２を備え、二次モジュール２２は、電池１２に電気的に接続される。電気自動車１６は、図１で示されるように、電池１２を再充電するために再充電装置１４の上に位置決めされるように設計される。
【００２２】
電気エネルギ変換システム１８は、１つの電気エネルギを別の電気エネルギに変換することができる。それは、一方では配電網３２に接続され、もう一方では電池１２に接続されてもよい。
【００２３】
変換システム１８はその時、配電網３２からの電気エネルギを、電池１２に供給される別の電気エネルギに変換する、または可逆的に、電池１２からの電気エネルギを、配電網３２に提供される別の電気エネルギに変換するのに適している。
【００２４】
変換システム１８は好ましくは、１つの直流エネルギを別の直流エネルギに変換することができ、ネットワーク３２はその時、直流ネットワークである。
【００２５】
一次モジュール２０は、図２で示されるように、電流を受け取ることができる２つの入力端子３４と、一次巻線Ｌ１と、一次巻線Ｌ１および入力端子３４に接続される一次キャパシタＣ１とを備える。
【００２６】
変換システム１８が、入力端子３４間に直流エネルギを受け取るのに適しているとき、一次モジュール２０は、入力端子３４と一次巻線Ｌ１との間に接続されるインバータ３６を含む。
【００２７】
相補的な仕方で、一次モジュール２０はさらに、一次キャパシタＣ１および一次巻線Ｌ１に電気的に接続される一次スイッチＳＷ１と、一次スイッチＳＷ１に命令するための手段（図示されず）とを備える。一次スイッチＳＷ１は、それ自体知られている制御可能なスイッチである。一次スイッチＳＷ１は例えば、ＭＯＳＦＥＴトランジスタ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）またはＩＧＢＴトランジスタ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）などの、少なくとも１つのトランジスタから作られる。別法として、一次スイッチＳＷ１は、少なくとも１つのサイリスタによって形成される。
【００２８】
二次モジュール２２は、２つの出力端子３８と、二次巻線Ｌ２と、二次巻線Ｌ２および出力端子３８に接続される二次キャパシタＣ２とを備える。
【００２９】
変換システム１８が、出力端子３８間に直流エネルギを供給するのに適しているとき、二次モジュール２２は、二次巻線Ｌ２と出力端子３８との間に接続される整流器４０を含む。
【００３０】
一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２が、磁気的に結合され、例えば電気自動車１６が、再充電装置１４の上に位置決めされ、入力端子３４間に受け取られる電流が、一次巻線Ｌ１を流れるとき、電流Ｉ２が、二次巻線Ｌ２に誘導されることが可能である。
【００３１】
本発明によると、二次モジュール２２は、二次キャパシタＣ２および二次巻線Ｌ２に電気的に接続される二次スイッチＳＷ２と、二次スイッチＳＷ２を制御するための手段（図示されず）とをさらに備える。二次スイッチＳＷ２は、それ自体知られている制御可能なスイッチである。二次スイッチＳＷ２は例えば、ＭＯＳＦＥＴトランジスタまたはＩＧＢＴトランジスタなどの、少なくとも１つのトランジスタから作られる。別法として、二次スイッチＳＷ２は、少なくとも１つのサイリスタから形成される。
【００３２】
二次スイッチＳＷ２は、二次巻線Ｌ２に誘導される電流Ｉ２が出力端子３８のところまで流れることができる第１の構成と、前記誘導電流Ｉ２が、出力端子３８に供給されることなく、二次巻線Ｌ２および二次キャパシタＣ２を通って閉ループを流れることができる第２の構成との間で可逆的に切り替わることができる。
【００３３】
相補的な仕方で、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２が磁気的に結合され、出力端子３８間に受け取られる電流が二次巻線Ｌ２を流れるとき、電流Ｉ１が、一次巻線Ｌ１に誘導されることが可能である。
【００３４】
一次スイッチＳＷ１はその時、一次巻線Ｌ１に誘導される電流Ｉ１が入力端子３４にまで流れることができる第３の構成と、前記誘導電流Ｉ１が、入力端子３４に供給されることなく、一次巻線Ｌ１および一次キャパシタＣ１を通って閉ループを流れることができる第４の構成との間で可逆的に切り替わることができる。
【００３５】
入力端子３４は、配電網３２などの電力源に接続されてもよく、出力端子３８は、電池１２に接続されてもよい。
【００３６】
配電網３２が電圧源を形成する図２の例となる実施形態では、一次スイッチＳＷ１は、一方では直列に接続される一次巻線Ｌ１および一次キャパシタＣ１と並列に接続され、もう一方では入力端子３４と並列に接続される。
【００３７】
配電網３２が、Ｕｄｃと表される直流電圧を供給することができる直流電圧源を形成するとき、一次スイッチＳＷ１は、入力端子３４に接続される側と反対のインバータの側でインバータ３６と並列に接続される。
【００３８】
充電、すなわち電池１２が電圧を供給される図２の例となる実施形態では、二次スイッチＳＷ２は、一方では直列に接続される二次巻線Ｌ２および二次キャパシタＣ２と並列に接続され、もう一方では出力端子３８と並列に接続される。
【００３９】
充電が、直流電圧を供給されるとき、二次スイッチＳＷ２は、出力端子３８に接続される側と反対の整流器の側で整流器４０と並列に接続される。
【００４０】
図２の例となる実施形態では、第１の構成は、二次スイッチＳＷ２の開放位置に対応し、第２の構成は、二次スイッチＳＷ２の閉鎖位置に対応する。
【００４１】
図２の例となる実施形態では、第３の構成は、一次スイッチＳＷ１の開放位置に対応し、第４の構成は、一次スイッチＳＷ１の閉鎖位置に対応する。
【００４２】
この第１の実施形態によると、変換システム１８は、直列−直列と呼ばれる配置を有し、一次キャパシタＣ１および二次キャパシタＣ２は、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２とそれぞれ直列に接続される。
【００４３】
図２の配置と同一の直列−直列配置で、変換システム１８の詳細な電気回路図を示す図３では、インバータ３６および整流器４０はそれぞれ、それ自体知られているようなＨブリッジを含む。
【００４４】
インバータ３６は、互いに並列にかつ入力端子３４間に接続される第１のスイッチング分岐４２および第２のスイッチング分岐４４を含み、第１のスイッチング分岐４２は、入力端子３４間で直列に接続されかつ第１の中間点５０によって互いに接続される第１のスイッチ４６および第２のスイッチ４８を含み、第２のスイッチング分岐４４は、入力端子３４間で直列に接続されかつ第２の中間点５６によって互いに接続される第３のスイッチ５２および第４のスイッチ５４を含む。
【００４５】
一次キャパシタＣ１および一次巻線Ｌ１はその時、第１の中間点５０と第２の中間点５６との間で直列に接続される。
【００４６】
整流器４０は、互いに並列にかつ出力端子３８間に接続される第３のスイッチング分岐５８および第４のスイッチング分岐６０を含み、第３のスイッチング分岐５８は、出力端子３８間で直列に接続されかつ第３の中間点６６によって互いに接続される第５のスイッチ６２および第６のスイッチ６４を含み、第４のスイッチング分岐６０は、出力端子３８間で直列に接続されかつ第４の中間点７２によって互いに接続される第７のスイッチ６８および第８のスイッチ７０を含む。
【００４７】
二次キャパシタＣ２および二次巻線Ｌ２はその時、第３の中間点６６と第４の中間点７２との間で直列に接続される。
【００４８】
第１のスイッチ４６、第２のスイッチ４８、第３のスイッチ５２、第４のスイッチ５４、第５のスイッチ６２、第６のスイッチ６４、第７のスイッチ６８および第８のスイッチ７０は、例えばトランジスタＴｉおよびトランジスタＴｉと逆並列に接続されるダイオードＤｉによってそれぞれ形成され、ただしｉは、１と８との間に備えられかつそれぞれのスイッチの番号に対応する整数指標である。
【００４９】
図３の例となる実施形態では、一次スイッチＳＷ１は、インバータ３６のスイッチ４６、４８、５２、５４によって形成され、一次スイッチＳＷ１の閉鎖は、第２および第４のスイッチ４８、５４を閉じることによってかつ／または第１および第３のスイッチ４６、５２を閉じることによって得られる。一次スイッチＳＷ１の開放は、インバータ３６のスイッチ４６、４８、５２、５４のすべてを開くことによって得られる。
【００５０】
同様に、図３の例となる実施形態では、二次スイッチＳＷ２は、整流器４０のスイッチ６２、６４、６８、７０によって形成される。二次スイッチＳＷ２の閉鎖は、第６および第８のスイッチ６４、７０を閉じることによってかつ／または第５および第７のスイッチ６２、６８を閉じることによって得られる。二次スイッチＳＷ２の開放は、整流器４０のスイッチ６２、６４、６８、７０のすべてを開くことによって得られる。
【００５１】
図３の例となる実施形態で述べられるようなインバータ３６および／または整流器４０は、一次モジュール２０および／または二次モジュール２２での電流の流れに可逆性をもたらすことを可能にし、一方では構成要素を節約して、一次スイッチＳＷ１および／または二次スイッチＳＷ２は、インバータ３６および／または整流器４０のスイッチによって形成され、追加のスイッチング構成要素を必要としない。
【００５２】
本発明による誘導再充電アセンブリ１０、より詳しくはエネルギ変換システム１８の動作を、図４の流れ図および図５から図８で示される異なる曲線を使用して、以下に説明する。
【００５３】
本発明による変換システム１８が、二次スイッチＳＷ２だけを備え、一次モジュール２０が、一次キャパシタＣ１および一次巻線Ｌ１に接続される一次スイッチを含まないとき、変換システム１８は、一次モジュール２０が二次モジュール２２の有無を検出することを可能にし、二次モジュール２２がデータを一次モジュール２０に送信することを可能にする。二次モジュール２２はその時、送信モジュールと呼ばれ、一次モジュール２０は、受信モジュールと呼ばれる。
【００５４】
相補的な仕方で、本発明による変換システム１８が、一次スイッチＳＷ１および二次スイッチＳＷ２を両方とも備えるとき、変換システム１８は、各モジュール２０、２２がもう一方のモジュール２２、２０の有無を検出することを可能にする。より一般的には、変換システム１８は、一次モジュール２０および二次モジュール２２の中から選択される送信モジュール、ならびに一次モジュール２０および二次モジュール２０の中のもう一方のモジュールに対応する受信モジュールによってデータの送信を可能にする。言い換えれば、変換システム１８は、一次モジュール２０から二次モジュール２２への第１の方向での、または二次モジュール２２から一次モジュール２０への、第１の方向と反対の第２の方向でのデータの交換を可能にする。
【００５５】
図４において示される最初のステップ１００の間に、送信モジュールは、二次スイッチＳＷ２および一次スイッチＳＷ１の中のスイッチに、第２の構成および第４の構成の中の対応する構成となるように命令し、その結果、送信モジュールの二次巻線Ｌ２および一次巻線Ｌ１の中の巻線に誘導される信号が、送信モジュールの前記巻線およびキャパシタを通って閉ループを流れることになる。
【００５６】
次のステップ１１０の間に、受信モジュールは、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２の中のその巻線を通る電気パルスを発生させ、その電気パルスは、次いで、送信モジュールの巻線に誘導される電気信号を生じさせる。
【００５７】
送信モジュールは次いで、ステップ１２０の間にその巻線に誘導される電気信号を検出し、前記誘導信号は、二次スイッチＳＷ２および一次スイッチＳＷ１の中の送信モジュールのスイッチを、第２の構成および第４の構成の中の対応する構成に位置決めすることを通じて、送信モジュールの巻線およびキャパシタを通って閉ループを流れる。
【００５８】
ステップ１３０の間に、受信モジュールは次いで、二次スイッチＳＷ２および一次スイッチＳＷ１の中の送信モジュールのスイッチの構成を決定するために、その巻線を流れる電気信号の周波数分析を行う。受信モジュールは次いで、その巻線を流れる電気信号のスペクトル密度に基づいて、送信モジュールによって送信されるデータを決定する。
【００５９】
図５において、曲線２００は、二次モジュール２２などの送信モジュールが、受信モジュールと磁気的に結合されない、または二次スイッチＳＷ２および一次スイッチＳＷ１の中の送信モジュールのスイッチが、第１の構成および第３の構成の中の対応する構成であるときに、一次モジュール２０の一次巻線Ｌ１などの、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２の中の受信モジュールの巻線を通って流れる電流の強さを示し、曲線２１０は、その強さのスペクトル密度を示す。曲線２００はその時、受信モジュールの巻線を流れる電流の強さが時間とともに減少することを示し、その電流は、曲線２１０によって示されるように、８５ｋＨｚに実質的に等しい単一共振周波数を有する。
【００６０】
図６において、曲線２３０は、送信モジュールが、受信モジュールと磁気的に結合され、送信モジュールのスイッチが、第２の構成および第４の構成の中の対応する構成であるときに、受信モジュールの巻線を流れる電流の強さを示し、曲線２４０は、その強さのスペクトル密度を示す。曲線２５０は、送信モジュールの巻線を流れる電流の強さを示し、曲線２６０は、その強さのスペクトル密度を示す。曲線２３０および２５０は、これらの電流の振幅が時間とともにより振動することを示し、これらの電流はそれぞれ、曲線２４０および２６０によってそれぞれ示されるように、７８ｋＨｚおよび９５ｋＨｚに実質的に等しい２つの共振周波数を有する。
【００６１】
それ故に、送信モジュールが、二次スイッチＳＷ２および一次スイッチＳＷ１の中のそのスイッチを、第２の構成および第４の構成の中の適した構成で位置決めしているとき、共振周波数の数に関連するその差は、受信モジュールがその受信モジュールに磁気的に結合される送信モジュールの存在を検出することを可能にする。
【００６２】
図７において、曲線３００、３１０および３２０はそれぞれ、送信モジュールから受信モジュールへのデータ送信の間に、受信モジュールを流れる電流の電力、強さおよび位相を示し、曲線３４０は、二次スイッチＳＷ２および一次スイッチＳＷ１の中の送信モジュールのスイッチの制御信号を示す。スイッチの制御信号は、送信モジュールのスイッチに対し、第２の構成および第４の構成の中の対応する構成となるように命令するために１に等しいレベルを有し、前記スイッチに対し第１の構成および第３の構成の中の対応する構成となるように命令するために０に等しいレベルを有する。
【００６３】
データを受信モジュールに送信するために、送信モジュールのスイッチの制御信号はその時、０から１に変わるパルスを有し、そのパルスは、曲線３４０上に見ることができる２つのパルスのそれぞれの後に曲線３００、３１０および３２０について図７において示されるように、受信モジュールの巻線を流れる電流の電力、振幅および位相の短期間の混乱を生じさせるので、受信モジュールによって容易に検出可能である。
【００６４】
本発明による変換システム１８はその時、図７の曲線３００、３１０および３２０によって示されるように、二次スイッチＳＷ２および一次スイッチＳＷ１の中の対応するスイッチを含む送信モジュールから、受信モジュールに電池１２の充電を混乱させることなくデータを送ることを可能にする。
【００６５】
図８において、曲線４００、４１０および４２０はそれぞれ、受信モジュールを流れる電流の電力、強さおよび位相を示し、曲線４３０および４４０はそれぞれ、送信モジュールを流れる電流の電力および強さを示す。最後に、曲線４５０は、送信モジュールから受信モジュールへのデータの送信中において、特に電池１２に接続される二次モジュール２２からの緊急停止の要請中における、二次スイッチＳＷ２などの、送信モジュールのスイッチの制御信号を示す。緊急停止要請については、スイッチの制御信号は、０から１に変化し、次いで再び０になるパルスを含まず、いったん緊急停止が要請されると、送信モジュールのスイッチに対し、第２の構成などの、第２の構成および第４の構成の中の対応する構成となるように命令するために、１に等しい平坦域を有する。
【００６６】
緊急停止要請はそれ故に、受信モジュールを対象としたデータの特定の送信であり、送信モジュールのスイッチの制御信号はその時、１での平坦域を有し、その平坦域は、曲線４５０上に示される１での平坦域の開始後に、曲線４１０および４２０について図８で示されるように、強さの降下および位相での著しい混乱を生じさせるので、受信モジュールによって容易に検出可能である。
【００６７】
本発明による変換システム１８はその時、電池１２に接続される二次モジュール２２が、一次モジュール２０からの電池１２の充電の緊急停止を要請することを可能にする。
【００６８】
図９は、前に述べられた第１の実施形態と同一の要素が、同一の参照記号を使用して識別される、本発明の第２の実施形態を例示する。
【００６９】
この第２の実施形態によると、一次モジュール２０は、電流源によって電力を供給され、配電網３２は、直流電流Ｉｄｃなどの電流を供給することができ、充電もまた、電流を供給され、電気コイルＬｃは、電池１２と直列に接続される。
【００７０】
この第２の実施形態によると、変換システム１８はその時、並列−並列と呼ばれる配置を有し、一次キャパシタＣ１および二次キャパシタＣ２は、一次巻線Ｌ１および二次巻線Ｌ２と並列に接続される。
【００７１】
二次スイッチＳＷ２はその時、出力端子３８の１つと二次巻線Ｌ２の１つの端部との間で直列に接続され、二次キャパシタＣ２は、一方では二次巻線Ｌ２およびもう一方では出力端子３８と並列に接続される。
【００７２】
相補的な仕方で、一次スイッチＳＷ１は、端子３４の１つと一次巻線Ｌ１の１つの端部との間で直列に接続され、一次キャパシタＣ１は、一方では一次巻線Ｌ１と並列で動作することで機能し、もう一方では入力端子３４と並列で動作することで機能する。
【００７３】
第２の実施形態の動作は、前に述べられた第１の実施形態の動作と同一であり、繰り返して記載せず、第２の実施形態の並列−並列配置の入力端子３４間に印加される電流校正は、第１の実施形態の直列−直列配置の入力端子３４間に印加される電圧校正と同等である。
【００７４】
第２の実施形態の利点は、前に述べられた第１の実施形態の利点と同一であり、繰り返して記載されない。
【００７５】
図１０は、前に述べられた第１の実施形態と同一の要素が、同一の参照記号を使用して識別される、本発明の第３の実施形態を例示する。
【００７６】
この第３の実施形態によると、一次モジュール２０は、電圧源によって供給され、充電は、電流を供給され、電磁コイルＬｃは、電池１２と直列に接続される。
【００７７】
この第３の実施形態によると、変換システム１８はその時、いわゆる直列−並列配置を有し、一次キャパシタＣ１は、一次巻線Ｌ１と直列に接続され、二次キャパシタＣ２は、二次巻線Ｌ２と並列に接続される。
【００７８】
二次スイッチＳＷ２はその時、出力端子３８の１つと二次巻線Ｌ２の１つの端部との間で直列に接続され、二次キャパシタＣ２は、一方では二次巻線Ｌ２およびもう一方では出力端子３８と並列に接続される。
【００７９】
相補的な仕方で、一次スイッチＳＷ１は、一方では直列に接続される一次巻線Ｌ１および一次キャパシタＣ１と並列に接続され、もう一方では入力端子３４と並列に接続される。
【００８０】
この第３の実施形態の動作は、前に述べられた第１の実施形態の動作と同一であり、繰り返して記載されない。
【００８１】
この第３の実施形態の利点は、前に述べられた第１の実施形態の利点と同一であり、繰り返して記載されない。
【００８２】
図１１は、前に述べられた第１の実施形態と同一の要素が、同一の参照記号を使用して識別される、本発明の第４の実施形態を例示する。
【００８３】
第４の実施形態によると、一次モジュール２０は、電流源によって供給され、充電は、電圧を供給される。
【００８４】
第４の実施形態によると、変換システム１８はその時、いわゆる並列−直列配置を有し、一次キャパシタＣ１は、一次巻線Ｌ１と並列に接続され、二次キャパシタＣ２は、二次巻線Ｌ２と直列に接続される。
【００８５】
二次スイッチＳＷ２は、一方では直列に接続される二次巻線Ｌ２および二次キャパシタＣ２と並列に接続され、もう一方では出力端子３８と並列に接続される。
【００８６】
相補的な仕方で、一次スイッチＳＷ１は、入力端子３４の１つと一次巻線Ｌ１の１つの端部との間で直列に接続され、一次キャパシタＣ１は、一方では一次巻線Ｌ１と並列に接続され、もう一方では入力端子３４と並列に接続される。
【００８７】
この第４の実施形態の動作は、前に述べられた第１の実施形態の動作と同一であり、従って繰り返して記載されない。
【００８８】
第４の実施形態の利点は、前に述べられた第１の実施形態の利点と同一であり、繰り返して記載されない。
【００８９】
それ故に、本発明によるエネルギ変換システム１８、ならびに誘導により再充電するための関連するアセンブリ１０は、追加の無線モジュールを必要とすることなく、一次モジュール２０を二次モジュール２２と対にし、より一般的には一次モジュール２０と二次モジュール２２との間でデータを交換することを可能にするので、最新技術のエネルギ変換システムおよび再充電アセンブリよりもより安価でかつより小さい容積であることが分かる。
【符号の説明】
【００９０】
１０  誘導再充電アセンブリ
１２  電池
１４  誘導再充電装置
１６  電気自動車
１８  電気エネルギ変換システム
２０  一次モジュール
２２  二次モジュール
２４  車道
２６  保護筐体
２８  オリフィス
３０  電気的接続部
３２  配電網
３４  入力端子
３６  インバータ
３８  出力端子
４０  整流器
４２  第１のスイッチング分岐
４４  第２のスイッチング分岐
４６  第１のスイッチ
４８  第２のスイッチ
５０  第１の中間点
５２  第３のスイッチ
５４  第４のスイッチ
５６  第２の中間点
５８  第３のスイッチング分岐
６０  第４のスイッチング分岐
６２  第５のスイッチ
６４  第６のスイッチ
６６  第３の中間点
６８  第７のスイッチ
７０  第８のスイッチ
７２  第４の中間点
１００  スイッチ制御ステップ
１１０  電気パルス発生ステップ
１２０  送信モジュールでの誘導信号検出ステップ
１３０  受信モジュールでの巻線の信号の周波数分析ステップ
２００  受信モジュールの電流の強さを示す曲線
２１０  受信モジュールの電流の強さのスペクトル密度を示す曲線
２３０  受信モジュールの電流の強さを示す曲線
２４０  受信モジュールの電流の強さのスペクトル密度を示す曲線
２５０  送信モジュールの電流の強さを示す曲線
２６０  送信モジュールの電流の強さのスペクトル密度を示す曲線
３００  受信モジュールの電流の電力を示す曲線
３１０  受信モジュールの電流の強さを示す曲線
３２０  受信モジュールの電流の位相を示す曲線
３４０  送信モジュールのスイッチの制御信号を示す曲線
４００  受信モジュールの電流の電力を示す曲線
４１０  受信モジュールの電流の強さを示す曲線
４２０  受信モジュールの電流の位相を示す曲線
４３０  送信モジュールの電流の電力を示す曲線
４４０  送信モジュールの電流の強さを示す曲線
４５０  送信モジュールのスイッチの制御信号を示す曲線
Ｄｉ  ダイオード（ｉ＝１〜８）
Ｃ１  一次キャパシタ
Ｃ２  二次キャパシタ
Ｌ１  一次巻線
Ｌ２  二次巻線
Ｌｃ  電気コイル、電磁コイル
ＳＷ１  一次スイッチ
ＳＷ２  二次スイッチ
Ｔｉ  トランジスタ（ｉ＝１〜８）
【図１】
2015092814.tif 000003
【図２】
2015092814.tif 000004
【図３】
2015092814.tif 000005
【図４】
2015092814.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2015092814.tif 000009
【図８】
2015092814.tif 000010
【図９】
2015092814.tif 000011
【図１０】
2015092814.tif 000012
【図１１】
2015092814.tif 000013
【外国語明細書】
2015092814000001.pdf