(57)【要約】  電源システムが提供される。このシステムは、ピックアップコイルと、エネルギコンバータと、電力出力コイルとを備える。このシステムが利用されて、ＷＰＴシステムの電力束から電力補助システムに向けて電力を抽出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピックアップコイル（ＰＣ）と、
電力出力ポート（ＰＯＰ）を有するコンバータ（ＥＣ）と、
を含む電源システム（ＰＳＳ）であって、
前記電源システム（ＰＳＳ）は、一次コイル（ＰＫ）を有するＷＰＴシステム（ＷＰＴＳ）から電力を受け取るように設けられ、
前記電源システム（ＰＳＳ）は、前記ＷＰＴシステム（ＷＰＴＳ）の一次コイル（ＰＫ）から絶縁されていることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記コンバータ（ＥＣ）は、ＡＣ／ＤＣコンバータを含む、請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記コンバータ（ＥＣ）は、前記電力出力ポート（ＰＯＰ）を前記ピックアップコイル（ＰＣ）から切り離すためのスイッチを備える、請求項１又は２に記載の電源システム。
【請求項４】
エネルギ貯蔵装置（ＥＳ）をさらに含む、請求項１から３のいずれか一に記載の電源システム。
【請求項５】
前記ＷＰＴシステム（ＷＰＴＳ）は、二次コイル（ＳＫ）を有する、請求項１から４のいずれか一に記載の電源システム。
【請求項６】
前記二次コイル（ＳＫ）から絶縁されている、請求項５に記載の電源システム。
【請求項７】
制御システムまたは測定装置に電力を供給するように設けられている、請求項１から６のいずれか一に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記ＷＰＴシステム（ＷＰＴＳ）に電力を供給するように設けられている、請求項１から７のいずれか一に記載の電源システム。
【請求項９】
一次コイル（ＰＫ）と、
二次コイル（ＳＫ）と、
請求項１から８のいずれか一の電源システム（ＰＳＳ）と、
を有する、ＷＰＴシステム（ＷＰＴＳ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＷＰＴシステム用の電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＰＴシステム（ＷＰＴ＝ワイヤレス電力伝送）は、物理的接続を必要とせずに、電力を装置に向けて伝送するために利用することができる。例えば、モバイル通信装置などの携帯装置、又は自動車には、このようなシステムを介して電力を供給することができる。
【０００３】
そのために、ＷＰＴシステムは、一次コイルおよび二次コイルを有することができる。一次コイルは、電源端子に接続されてもよく、時間依存磁場の形態で電力を伝送するために利用されてもよい。二次コイルは、一次コイルによって放射された磁力を受け取る受電コイルであってもよい。二次コイルは、一次コイルの電源端子への直接的電気的接続が無い状態で、回路周辺に電力を供給することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、二次コイルは、直接的かつ永久的なエネルギ供給を有さない。しかしながら、二次コイルは電力を供給することができない一方で、特定の時刻に一次コイルの近傍の回路周辺が電力を必要とする可能性があり得る。
【０００５】
したがって、既知の電源からの依存性を低減する電源システムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのために、独立請求項１に係る電源システムおよびＷＰＴシステムが提供される。従属請求項は、好ましい実施形態を提供する。
【０００７】
電源システムは、ピックアップコイルと、電力出力ポートを有するコンバータとを備える。電源システムは、ＷＰＴシステムから電力を受け取るために設けられる。ＷＰＴシステムは一次コイルを有する。電源システムは、ＷＰＴシステムの一次コイルから絶縁されている。
【０００８】
ＷＰＴシステムは、１つまたは複数のさらなるコイルを有することができる。一次コイルは、電力を伝送するための送電コイルとすることができる。二次コイルは、受電コイルとすることができる。しかしながら、一次コイルが受電コイルであり、二次コイルが送電コイルとすることも可能である。
【０００９】
このように、本発明の電源システムは、さらに、二次コイルから絶縁されても良い。一般に、本発明の電源システムは、全体としてＷＰＴシステムから絶縁されても良い。
【００１０】
ＷＰＴシステムは、エネルギ提供エレメント（例えば、一次コイル）とエネルギ受取エレメント（例えば、二次コイル）との間の物理的接触が必要とされないという主要な効果を有する。さらに、提供エレメントおよび受取エレメントが互いに完全に整列されていない場合であっても、電力を伝送することが可能である。しかし、不整合が増加するにつれて、電力伝送レートおよび電力伝送効率が低下する。
【００１１】
電力伝送レートまたは電力伝送効率の低下に対抗するために、一次コイルの回路内の調整または二次コイル内の調整により電力伝送プロセスを制御することが可能である。しかし、一次コイルおよびその直接回路周辺には通常電気エネルギが供給されるが、二次コイルおよびその直接回路周辺には供給されない。これに対応して、二次コイル側で行われる行為で二次コイルへの電力伝送を改善するために、電力が利用できないという問題が生じる。
【００１２】
さらに、一次コイルの近傍に配置されると共に、一次または二次コイルからの電力を必要とする他の回路もあり得る。
【００１３】
このような回路に電力を供給するために、本発明の電源システムは、非常に適している。
【００１４】
ピックアップコイルへの電力伝送の依存性が、二次コイルへの電力伝送の依存性よりはあまり目立たないような位置や回路周辺で、ピックアップコイルが、そのような形状で設けられることができる。また、ピックアップコイルへの電力伝送のパワーレートは、高電力伝送効率に重点を置くことが整合状態である二次コイルへの電力転送のパワーレートよりも著しく低くすることができる。
【００１５】
このように、高い電力伝送効率がピックアップコイルの主たる目標でないかもしれないので、ある最小限のパワーレートをピックアップコイルに伝送する信頼性に重点を置くことができる。
【００１６】
係る電源システムでは、ＷＰＴシステムの制御システムに電力を供給して、その結果、ＷＰＴシステムの二次コイルへの電力効率および電力伝送レートを増大させることができる。
【００１７】
コンバータは、ＡＣ／ＤＣコンバータを含むことが可能である。
【００１８】
ピックアップコイルは、ＷＰＴシステムの動作周波数の範囲、例えば８１ｋＨｚと９０ｋＨｚとの間の周波数で受電する。ＡＣ／ＤＣ（ＡＣ＝交流／ＤＣ＝直流）コンバータは、交流の形態でピックアップコイルによって供給される電力を、直流の形態に変換する。
【００１９】
電源システムのコンバータは、電力出力ポートをピックアップコイルから切り離すスイッチを備える場合がある。
【００２０】
電源システムは、制御システム、通信システム、または同様のシステムに電力を供給しても良い。係るシステムの電力消費は、論理回路、半導体スイッチ、またはリレーのみに電力を供給すればよいので、二次コイルによって構成されるシステムよりも数桁小さいことがある。本発明の電源システムによって提供される回路は、１から５０Ｗまでの間の供給電力を必要とする場合があり、一方、ＷＰＴシステム（例えば、電動自動車の一次電池を充電するためのＷＰＴシステム内）の二次コイルは、１ｋＷから１０ｋＷまでの範囲内の電力を供給する必要がある場合がある。このように、例えば、電力伝送効率が最適化プロセス中に増加している場合、コンバータは、適切であれば、回路をピックアップコイルから切り離すことができる。
【００２１】
電源システムは、エネルギ貯蔵装置をさらに備えることができる。
【００２２】
このようなエネルギ貯蔵装置は、再充電可能なバッテリ、コンデンサ、コンデンサアレイ、又は同様の貯蔵装置、好ましくは電気エネルギ用のエネルギ貯蔵装置とすることができる。
【００２３】
次に、例えば、電気駆動自動車の一次バッテリを充電するシステムの場合、通信プロトコルと、例えば二次コイルの識別に関する照合とは、一次コイルが起動される前に行うことができる。その理由は、エネルギ貯蔵装置が受電側で必要なエネルギを提供するためである。また、好ましい電力レンジを一次コイルの側に伝送することができる。
【００２４】
ＷＰＴシステムは、二次コイルを有することが可能である。
【００２５】
そして、電源システムは、二次コイルから絶縁することも可能である。
【００２６】
ＷＰＴシステムの一次コイルは、上述の効果のプラスになるように、二次コイルに電力を伝送するために使用することができる。
【００２７】
電源システムは、制御システムまたは測定装置に電力を供給するために設けることが可能である。
【００２８】
この受電システムは、過電圧の可能性がない状態で電力供給されることができる適宜の検知可能なシステムとすることができる。
【００２９】
測定システムは、二次コイルへの電力伝送効率、二次コイル内の電流、二次コイルによって提供される電圧などを測定することができる。
【００３０】
それに応じて、本発明の電源システムは、ＷＰＴシステムに電力を供給するように設けられている。特に、本システムは、ＷＰＴシステムの受電側、例えば二次コイルの回路周辺に供給電力を供給するために利用することができる。
【００３１】
ＷＰＴシステムは、一次コイルと、二次コイルと、上述の電源システムとを備える。
【００３２】
このように、上述の電源システムは、例えば、電源投入プロセスを改善するために、ＷＰＴシステムの一部とすることができる。しかしながら、本発明の電源システムは、ＷＰＴシステムの受電側からは分離すると共に独立して使用することができる。次に、本発明の電源システムは、追加のシステムに電力を供給するために使用することができる。
【００３３】
ピックアップコイルは、一次コイルからその周辺、例えば二次コイルに伝送される電力から電力を抽出するために利用することができる。しかしながら、ピックアップコイルに送られる電力量は、好ましくは、二次コイルによって受け取られるべき電力と比較して小さい。このように、ピックアップコイルへの電力伝送は、二次コイルへの電力伝送を本質的に妨害すべきではない。
【００３４】
このように、システムは、ＷＰＴシステムの電力束から電力を抽出して、１つまたは複数の補助システムに給電するために利用することができる。
【００３５】
本発明の電源システムの動作原理および好ましい実施形態の詳細を添付の図面に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、電源システムＰＳＳとＷＰＴシステムＷＰＴＳとの関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
電源システムは、ピックアップコイルＰＣと、エネルギコンバータＥＣと、電力出力ポートＰＯＰとを有する。ピックアップコイルは、好ましくは、ＷＰＴシステムＷＰＴＳの一次コイルＰＫの近傍、すなわち有効範囲内に配置される。
【００３８】
図１は、一次コイルおよび二次コイルの対応する断面を示す。
【００３９】
コンバータＥＣは、ＡＣ／ＤＣコンバータとすることができ、またはＡＣ／ＤＣコンバータを含むことができる。ＡＣ／ＤＣコンバータの存在は任意である。
【００４０】
電源システムＰＳＳは、エネルギ貯蔵装置ＥＳを有することができる。エネルギ貯蔵装置の存在は任意である。
【００４１】
ＷＰＴシステムは、二次コイルＳＫを有することができる。ＷＰＴシステムの一部としての二次コイルの存在は、好ましいが任意である。
【００４２】
約８５ｋＨｚの動作周波数を有する交流磁界とすることができる磁界ＭＦが、使用されて、一次コイルＰＫから二次コイルＳＫに電力を伝送する。電力伝送レートまたは電力伝送効率を改善するために、適応を、二次コイルを有する受電側で適応を行うことができる。この目的のために、例えば、電力伝送レートが最初は低いため、受電側の制御回路等の回路は、電源システムＰＳＳによって給電されることができる。電源システムＰＳＳは、その電力出力ポートＰＯＰで電力を供給する。
【００４３】
エネルギ貯蔵装置ＥＳからのエネルギは、ピックアップコイルＰＣ自体が十分な電力を受け取る前であっても、回路に電力を供給するために利用することができる。
【００４４】
電源システムと、電源システムを含むＷＰＴシステムとは、記載された実施形態およびそれらの技術的な詳細、ならびに図に示される回路エレメントによって制限されない。電源システムは、例えば、センサ、コイル、及びコントロールロジックなどの更なる回路エレメントを有することができる。
【符号の説明】
【００４５】
ＥＣ    エネルギコンバータ
ＥＳ    エネルギ貯蔵装置
ＭＦ    磁場
ＰＣ    ピックアップコイル
ＰＫ    一次コイル
ＰＯＰ    電力出力ポート
ＰＳＳ    電源システム
ＳＫ    二次コイル
ＷＰＴＳ    ワイヤレス電力伝送システム
【図１】
2020510398.tif 000003
【国際調査報告】
2020510398.tif 000004
2020510398.tif 000005