СИСТЕМА БЕСПРОВОДНОЙ ПОДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ
WIRELESS POWER SUPPLY SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к системе беспроводной подачи электрической мощности, которая выполняет беспроводную подачу электрической мощности между передающей электрическую мощность катушкой, установленной на парковочном месте, и принимающей электрическую мощность катушкой, установленной на транспортном средстве.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] До настоящего времени патентная литература 1 описывала систему помощи при парковке для беспроводной подачи электрической мощности. Система помощи при парковке, описанная в патентной литературе 1, направляет транспортное средство, отображая изображение, снятое задней камерой, в то время как транспортное средство движется задним ходом, чтобы припарковаться. Затем, когда подающий электрическую мощность блок скрывается под кузовом транспортного средства и уже не может быть снят камерой, система помощи при парковке подает слабую мощность от подающего электрическую мощность блока к принимающему электрическую мощность блоку и вычисляет расстояние между подающим электрическую мощность блоком и принимающим электрическую мощность блоком согласно напряжению принятой электрической мощности, измеренному в принимающем электрическую мощность блоке, таким образом, оценивая положение транспортного средства.
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК
Патентная литература
[0003] Патентная литература 1: Публикация японской патентной заявки № 2011-15549.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема
[0004] В традиционной системе помощи при парковке, описанной выше, однако, напряжение принятой электрической мощности в принимающем электрическую мощность блоке не увеличивается монотонно, в некоторых случаях, даже когда расстояние между принимающим электрическую мощность блоком и подающим электрическую мощность блоком становится короче и короче. Чтобы справляться с таким случаем, система помощи при парковке требует дополнительное устройство и должна выполнять усложненное управление, что ставит проблему того, что оценка положения транспортного средства не может быть выполнена с низкими затратами.
[0005] Следовательно, настоящее изобретение было реализовано, принимая во внимание вышеупомянутые обстоятельства, и имеет целью предоставление системы беспроводной подачи электрической мощности для оценки положения транспортного средства с низкими затратами без необходимости в дополнительном устройстве и выполнении усложненного управления.
[0006] Для того чтобы решать вышеупомянутые проблемы, система беспроводной подачи электрической мощности согласно одному аспекту настоящего изобретения передает оценочную мощность для оценки положения парковки от передающей электрическую мощность катушки к принимающей электрическую мощность катушке в операции парковки транспортного средства на парковочном месте и задает частоту возбуждения этой оценочной мощности равной частоте ниже точки синфазного резонанса или выше точки противофазного резонанса.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0007] Фиг. 1 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - диаграмма, представляющая частотные характеристики напряжения принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки в системе беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 - схемы для пояснения точки синфазного резонанса и точки противофазного резонанса в системе беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 - схема для пояснения точки синфазного резонанса и точки противофазного резонанса в системе беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 - схема для пояснения точки синфазного резонанса и точки противофазного резонанса в системе беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6 - схема для пояснения точки синфазного резонанса и точки противофазного резонанса в системе беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 7 - диаграмма, представляющая соотношение между напряжением принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки и коэффициентом связности в системе беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 8 - диаграмма, представляющая соотношение между напряжением принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки и коэффициентом связности в системе беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 - диаграмма, представляющая частотные характеристики тока возбуждения передающей электрическую мощность катушки и частотные характеристики напряжения принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки в системе беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения сравнительным образом.
Фиг. 10 - диаграмма, представляющая частотные характеристики напряжения принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки и частотные характеристики полного переходного сопротивления в системе беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения сравнительным образом.
Фиг. 11 - блок-схема последовательности операций, представляющая процедуру обработки для обработки оценки положения парковки посредством системы беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 12 - блок-схема последовательности операций, представляющая процедуру обработки для обработки оценки положения парковки посредством системы беспроводной подачи электрической мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] Далее в данном документе будет описан вариант осуществления, к которому применяется настоящее изобретение, со ссылкой на сопровождающие чертежи.
[0009] [Конфигурация системы беспроводной подачи электрической мощности]
Фиг. 1 - это блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию системы беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления. Как иллюстрировано на фиг. 1, система 1 беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления включает в себя подающее электрическую мощность устройство 100, являющееся блоком на наземной стороне, и принимающее электрическую мощность устройство 200, являющееся блоком на стороне транспортного средства. Эта система 1 беспроводной подачи электрической мощности бесконтактным образом подает электрическую мощность от подающего электрическую мощность устройства 100, установленного на стенде подачи электрической мощности или т.п., к принимающему электрическую мощность устройству 200, установленному на транспортном средстве 10, таком как электрический автомобиль или гибридный автомобиль, и, тем самым, заряжает аккумулятор в транспортном средстве.
[0010] Подающее электрическую мощность устройство 100 включает в себя передающую электрическую мощность катушку 12, установленную на парковочном месте 2 рядом со стендом подачи электрической мощности. С другой стороны, принимающее электрическую мощность устройство 200 включает в себя принимающую электрическую мощность катушку 22, установленную на поверхности днища транспортного средства 10. Эта принимающая электрическую мощность катушка 22 размещается так, чтобы быть обращенной к передающей электрическую мощность катушке 12, когда транспортное средство 10 останавливается в предварительно определенном положении парковочного места 2.
[0011] Передающая электрическую мощность катушка 12 формируется из первичной катушки, изготовленной из токопроводящего провода, и передает электрическую мощность принимающей электрическую мощность катушке 22. Кроме того, принимающая электрическую мощность катушка 22 аналогично формируется из вторичной катушки, изготовленной из токопроводящего провода, и принимает электрическую мощность от передающей электрическую мощность катушки 12. Беспроводная подача электрической мощности от передающей электрическую мощность катушки 12 к принимающей электрическую мощность катушке 22 осуществляется посредством эффекта электромагнитной индукции, формируемого между двумя катушками.
[0012] Подающее электрическую мощность устройство 100 на наземной стороне включает в себя блок 11 управления мощностью, передающую электрическую мощность катушку 12, блок 13 беспроводной связи и блок 14 управления.
[0013] Блок 11 управления мощностью является схемой, сконфигурированной, чтобы преобразовывать AC-мощность, передаваемую от источника 110 AC-мощности, в высокочастотную AC-мощность и передавать высокочастотную AC-мощность передающей электрическую мощность катушке 12. Затем, блок 11 управления мощностью включает в себя выпрямитель 111, PFC-схему 112 и инвертор 113.
[0014] Выпрямитель 111 является схемой, электрически соединенной с источником 110 AC-мощности, и сконфигурирован, чтобы выпрямлять AC-мощность, выводимую от источника 110 AC-мощности. PFC (корректировка коэффициента мощности) схема 112 является схемой, сконфигурированной, чтобы улучшать коэффициент мощности посредством регулировки формы волны сигнала, выводимого из выпрямителя 111, и подключается между выпрямителем 111 и инвертором 113. Инвертор 113 включает в себя схему PWM-управления (широтно-импульсная модуляция), сформированную из переключающего элемента, такого как IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), и конфигурируется, чтобы преобразовывать DC-мощность в AC-мощность на основе сигнала управления переключением, и подает AC-мощность передающей электрическую мощность катушке 12.
[0015] Блок 13 беспроводной связи выполняет двухстороннюю связь с блоком 23 беспроводной связи, предусмотренным для транспортного средства 10.
[0016] Блок 14 управления является секцией, которая управляет всем подающим электрическую мощность устройством 100, и включает в себя контроллер 141 инвертора, PFC-контроллер 142 и контроллер 143 последовательности. Блок 14 управления выполняет обработку оценки положения парковки в операции парковки транспортного средства 10 на парковочном месте 2. В этой обработке PFC-контроллер 142 формирует команду напряжения возбуждения для оценочной мощности, а контроллер 141 инвертора формирует команду частоты и режим работы для оценочной мощности, таким образом, управляя инвертором 113. Таким образом, блок 14 управления передает оценочную мощность для оценки положения парковки от передающей электрическую мощность катушки 12 к принимающей электрическую мощность катушке 22. Оценочная мощность будет описана подробно позже. Между тем, контроллер 143 последовательности обменивается информацией о последовательности с принимающим электрическую мощность устройством 200 через блок 13 беспроводной связи.
[0017] С другой стороны, принимающее электрическую мощность устройство 200, установленное на транспортное средство 10, включает в себя принимающую электрическую мощность катушку 22, блок 23 беспроводной связи, зарядный контроллер 24, выпрямитель 25, реле 26, аккумулятор 27, инвертор 28, двигатель 29 и блок 30 оповещения.
[0018] Принимающая электрическую мощность катушка 22 размещается в таком положении, что принимающая электрическую мощность катушка 22 может быть обращена к передающей электрическую мощность катушке 12 прямо сверху на расстоянии, равном предварительно определенному значению, от передающей электрическую мощность катушки 12, когда транспортное средство 10 припарковано в предварительно определенном положении остановки на парковочном месте 2.
[0019] Блок 23 беспроводной связи выполняет двухстороннюю связь с блоком 13 беспроводной связи, предусмотренным для подающего электрическую мощность устройства 100.
[0020] Зарядный контроллер 24 является контроллером для управления зарядкой аккумулятора 27 и включает в себя блок 241 определения напряжения. В операции парковки транспортного средства 10 на парковочном месте 2, в частности, зарядный контроллер 24 выполняет обработку оценки положения парковки. В этой обработке блок 241 определения напряжения наблюдает за состоянием приема электрической мощности для оценочной мощности в принимающей электрическую мощность катушке 22. Обработка оценки положения парковки будет описана подробно позже. Зарядный контроллер 24 управляет блоком 23 беспроводной связи, блоком 30 оповещения, реле 26 и т.п. и передает сигнал, указывающий начало зарядки, блоку 14 управления подающего электрическую мощность устройства 100 через блок 23 беспроводной связи.
[0021] Выпрямитель 25 формируется из схемы выпрямителя, соединенной с принимающей электрическую мощность катушкой 22, и конфигурируется, чтобы выпрямлять AC-мощность, принимаемую в принимающей электрическую мощность катушке 22, в DC-ток.
[0022] Реле 26 включает в себя релейный переключатель, который приспособлен переключаться между включенным и выключенным положением согласно управлению зарядного контроллера 24. Кроме того, посредством выключения релейного переключателя реле 26 отсоединяет систему главной цепи, включающую в себя аккумулятор 27, от принимающей электрическую мощность катушки 22 и выпрямителя 25, составляющих секцию цепи заряда.
[0023] Аккумулятор 27 включает в себя множество аккумуляторных элементов, соединенных друг с другом, и служит в качестве источника электрической мощности для транспортного средства 10.
[0024] Инвертор 28 включает в себя схему PWM-управления, сформированную из переключающего элемента, такого как IGBT, и преобразует DC-мощность, выводимую от аккумулятора 27, в AC-мощность на основе сигнала управления переключением, чтобы подавать AC-мощность двигателю 29.
[0025] Двигатель 29 формируется, например, из трехфазного AC-двигателя и служит в качестве источника привода для приведения в движение транспортного средства 10.
[0026] Блок 30 оповещения формируется из сигнальной лампы, дисплея навигационной системы, динамика или т.п. и выводит свет, изображение, звук или т.п. пользователю на основе управления зарядного контроллера 24.
[0027] С конфигурацией, описанной выше, система 1 беспроводной подачи электрической мощности предоставляет возможность бесконтактной передачи и получения высокочастотной электрической мощности посредством эффекта электромагнитной индукции, формируемого между передающей электрическую мощность катушкой 12 и принимающей электрическую мощность катушкой 22. В частности, когда напряжение прикладывается к передающей электрическую мощность катушке 12, возникает магнитная связь между передающей электрическую мощность катушкой 12 и принимающей электрическую мощность катушкой 22, и электрическая мощность подается от передающей электрическую мощность катушки 12 к принимающей электрическую мощность катушке 22.
[0028] [Способ задания частоты возбуждения для оценочной мощности]
Система 1 беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления выполняет обработку оценки положения парковки для оценки положения парковки в операции парковки транспортного средства 10 на парковочном месте 2. В этой обработке оценки положения парковки оценочная мощность для оценки положения парковки транспортного средства 10 передается от передающей электрическую мощность катушки 12 к принимающей электрическую мощность катушке 22, и напряжение принятой электрической мощности в принимающей электрическую мощность катушке 22 наблюдается, чтобы оценивать положение парковки транспортного средства 10. Оценочная мощность, передаваемая в этой обработке оценки положения парковки, является электрической мощностью, передаваемой при таких настройках, что электрическая мощность слабее обычной мощности зарядки, и что напряжение возбуждения и частота возбуждения передающей электрическую мощность катушки 12 являются фиксированными.
[0029] Здесь напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 задается монотонно увеличивающимся, когда расстояние между передающей электрическую мощность катушкой 12 и принимающей электрическую мощность катушкой 22 становится короче. Таким образом, когда напряжение принятой электрической мощности превышает предварительно определенное пороговое значение, передающая электрическую мощность катушка 12 и принимающая электрическую мощность катушка 22 могут считаться находящимися достаточно близко друг к другу.
[0030] Должно быть отмечено, что частота возбуждения оценочной мощности должна быть задана ниже точки синфазного резонанса или выше точки противофазного резонанса для того, чтобы задавать напряжение принятой электрической мощности в принимающей электрическую мощность катушке 22 монотонно увеличивающимся согласно расстоянию между передающей электрическую мощность катушкой 12 и принимающей электрическую мощность катушкой 22. Далее в данном документе будет предоставлено подробное описание для способа настройки частоты возбуждения оценочной мощности.
[0031] Прежде всего, со ссылкой на фиг. 2, будет предоставлено описание частотных характеристик напряжения принятой электрической мощности для оценочной мощности, принимаемой в принимающей электрическую мощность катушке 22, когда оценочная мощность передается от передающей электрическую мощность катушки 12 к принимающей электрическую мощность катушке 22. Фиг. 2 представляет соотношение между напряжением принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 и частотой возбуждения оценочной мощности. Частотные характеристики напряжения принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 представляются посредством множества кривых линий в зависимости от коэффициентов K связности, как представлено на фиг. 2, и представлены 8 кривых линий для K=0,03 по 0,17 на фиг. 2. Эти кривые линии представлены в форме, имеющей два пика для группы точек синфазного резонанса, включающей в себя точки синфазного резонанса, собранные вместе, и группы точек противофазного резонанса, включающей в себя точки противофазного резонанса, собранные вместе.
L
[0032] Здесь будет предоставлено описание для принципа, на основе которого точка синфазного резонанса и точка противофазного резонанса возникают в частотных характеристиках напряжения принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22. Фиг. 3(a) является схематичной принципиальной схемой катушек круглого типа и иллюстрирует передающую электрическую мощность катушку 12 и ее резонансный контур, а также принимающую электрическую мощность катушку 22 и ее резонансный контур. Нагрузка обозначается как R, а токи катушек для передающей электрическую мощность катушки 12 и принимающей электрическую мощность катушки 22 обозначаются как I1 и I2, соответственно, и определяются как протекающие в иллюстрированных направлениях. Когда ток I1 протекает в передающей электрическую мощность катушке 12, магнитный поток Ф1 формируется в передающей электрическую мощность катушке 12 согласно правилу буравчика Ампера. Аналогично, когда ток I2 протекает в принимающей электрическую мощность катушке 22, магнитный поток Ф2 формируется в принимающей электрическую мощность катушке 22.
[0033] В настоящем варианте осуществления синфазная мода определяется как диапазон, в котором сдвиг θ фаз между Ф1 и Ф2 равен от -90° до 90°, и противофазная мода определяется как диапазон, в которой сдвиг θ фаз между Ф1 и Ф2 равен от -180° до -90° или от 90° до 180°. В синфазной моде оба магнитных потока Ф1 и Ф2 усиливают друг друга, чтобы увеличивать суммарный магнитный поток и, таким образом, улучшать дальнее магнитное поле, как представлено на фиг. 3(b). С другой стороны, в противофазной моде, магнитные потоки Ф1 и Ф2 переворачиваются и нейтрализуют друг друга, чтобы уменьшать суммарный магнитный поток, как представлено на фиг. 3(c).
[0034] Фиг. 4 иллюстрирует эквивалентную схему T-типа на фиг. 3(a), на которой L1 является самоиндукцией передающей электрическую мощность катушки 11, L2 является самоиндукцией принимающей электрическую мощность катушки 22, M является взаимоиндукцией, а C1 и C2 являются их соответствующими емкостными сопротивлениями. Направления тока для I1 и I2 являются одинаковыми, как определено на фиг. 3. Когда токи протекают в иллюстрированных направлениях, схема входит в синфазную моду, в которой дальние магнитные потоки усиливают друг друга.
[0035] В случае когда частоты возбуждения в схеме на фиг. 4 являются очень низкими, реактивное сопротивление для C1: -1/ωC1 доминирует в реактивном сопротивлении линии, сформированной для C1 и L1-M. Между тем, реактивное сопротивление для C2: -1/ωС2 доминирует в реактивном сопротивлении линии, сформированной для C2 и L2-M. Когда частоты постепенно увеличиваются от вышеописанного состояния, схема входит в состояние резонанса. При резонансе этой схемы резонанс для C1, C2 и взаимоиндукции M является доминирующим, и магнитные потоки усиливают друг друга, как иллюстрировано на фиг. 5. Это состояние является синфазной модой.
[0036] С другой стороны, в случае, когда частоты в схеме на фиг. 4 являются очень высокими, реактивное сопротивление для L1-M: ω(L1-M) является доминирующим в реактивном сопротивлении линии, сформированной для C1 и L1-M. Между тем, реактивное сопротивление для L2-M: ω(L2-M) является доминирующим в реактивном сопротивлении линии, сформированной для C2 и L2-M. Когда частоты постепенно уменьшаются от вышеописанного состояния, схема входит в состояние резонанса, в котором резонанс последовательного резонансного контура, сформированного из L1-M, L2-M, C1 и C2, как иллюстрировано на фиг. 6, является доминирующим. Это состояние является противофазной модой.
[0037] Здесь система беспроводной подачи электрической мощности для автомобиля имеет относительно небольшой коэффициент связности. Соответственно взаимоиндукция M меньше индукций L1-M и L2-M утечек, и L1-M и L2-M доминируют в этом состоянии. Это является принципом для возникновения точки синфазного резонанса и точки противофазного резонанса. Согласно этому принципу возникновения, точка синфазного резонанса является частотой ниже точки противофазного резонанса.
[0038] В целом, точка синфазного резонанса является частотой, при которой магнитный поток, формируемый в передающей электрическую мощность катушке 12, и магнитный поток, формируемый в принимающей электрическую мощность катушке 22, резонируют друг с другом, в то же время усиливая друг друга. Между тем, точка противофазного резонанса является частотой, при которой магнитный поток, формируемый в передающей электрическую мощность катушке 12, и магнитный поток, формируемый в принимающей электрическую мощность катушке 22, резонируют друг с другом, в то же время нейтрализуя друг друга.
[0039] Далее будет предоставлено описание для принципа, на основе которого точка резонанса сдвигается, когда коэффициент связности изменяется. В случае, когда коэффициент связности увеличивается, взаимоиндукция M увеличивается. Здесь резонансная частота f для резонанса последовательного LC-контура представляется как 1/(2π√LC) в общем случае. Таким образом, резонансная частота уменьшается, когда L или C увеличивается. Согласно этому принципу, точка резонанса в синфазной моде сдвигается в сторону низкой частоты, когда взаимоиндукция M увеличивается.
[0040] Между тем, в противофазной моде, последовательный резонансный контур, сформированный из L1-M, L2-M, C1 и C2, является доминирующим. Таким образом, индукции L1-M и L2-M уменьшаются, когда взаимоиндукция M увеличивается. По этой причине, в противофазной моде, точка резонанса сдвигается в сторону высокой частоты. Это является принципом сдвига частоты точки резонанса вместе с увеличением коэффициента связности. Согласно этому принципу, как иллюстрировано на фиг. 2, точки синфазного резонанса формируются на стороне низкой частоты, а точки противофазного резонанса формируются на стороне высокой частоты. Кроме того, когда коэффициент связности увеличивается, разница между частотами точки синфазного резонанса и точки противофазного резонанса увеличивается.
[0041] Между тем, когда амплитуда тока в точке резонанса увеличивается, напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 аналогично увеличивается. Соответственно точки резонанса катушек являются аналогичными, как они есть, характеристикам напряжения принимающей электрическую мощность катушки 22. Затем, в случае, когда схема, такая как схема внешнего фильтра, имеющая резонансную частоту, подключается помимо резонансной частоты катушки для беспроводной подачи электрической мощности, резонансная частота схемы внешнего фильтра не изменяется, даже если коэффициент связности изменяется. По этой причине, описание в данном документе направлено на систему, в которой резонансная частота изменяется при использовании для беспроводной зарядки автомобилей с переменным коэффициентом связности.
[0042] Далее будет предоставлено описание для причины того, что частота возбуждения оценочной мощности задается ниже точки синфазного резонанса или выше точки противофазного резонанса для того, чтобы увеличивать напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 монотонно, когда расстояние между передающей электрическую мощность катушкой 12 и принимающей электрическую мощность катушкой 22 становится короче.
[0043] Если частота возбуждения оценочной мощности задается в 85 кГц в частотных характеристиках напряжения принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22, иллюстрированной на фиг. 2, соотношение между напряжением принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 и коэффициентом связности является соотношением, иллюстрированным на фиг. 7. На фиг. 7 напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 резко увеличивается вместе с увеличением коэффициента K связности от 0,03 до 0,05 и достигает своего пика около коэффициента связности K=0,05 и затем значительно уменьшается. Другими словами, демонстрируется, что напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 не увеличивается монотонно, даже когда коэффициент связности увеличивается (расстояние между передающей электрическую мощность катушкой 12 и принимающей электрическую мощность катушкой 22 становится короче). Кроме того, ток возбуждения наземной катушки 12 изменяется аналогичным образом. По этой причине, вышеописанный случай имеет проблему того, что требуется усложненная логика, чтобы оценивать, становятся ли принимающая электрическую мощность катушка 22 и передающая электрическую мощность катушка 12 ближе друг к другу.
[0044] В отличие от этого, если частота возбуждения оценочной мощности задается в 80 кГц, которая является частотой, более низкой, чем для группы точек синфазного резонанса, соотношение между напряжением принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 и коэффициентом связности является соотношением, иллюстрированным на фиг. 8. На фиг. 8 напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 монотонно увеличивается вместе с увеличением коэффициента связности (расстояние между передающей электрическую мощность катушкой 12 и принимающей электрическую мощность катушкой 22 становится короче). В таком случае, ток возбуждения наземной катушки 12 изменяется аналогичным образом. Аналогичные характеристики также проявляются в случае, когда частота возбуждения оценочной мощности задается равной частоте, более высокой, чем для группы точек противофазного резонанса.
[0045] Таким образом, частота возбуждения оценочной мощности должна быть задана ниже точки синфазного резонанса или выше точки противофазного резонанса для того, чтобы увеличивать напряжение принимаемой мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 монотонно, когда расстояние между передающей электрическую мощность катушкой 12 и принимающей электрическую мощность катушкой 22 становится короче. В конкретном способе настройки частота возбуждения может быть задана ниже точки синфазного резонанса для кривой линии, имеющей наибольший коэффициент связности, или выше точки противофазного резонанса кривой линии, имеющей наибольший коэффициент связности. На фиг. 2, например, частота возбуждения может быть задана ниже точки синфазного резонанса кривой линии для K=0,17, который является наибольшим коэффициентом связности, или выше точки противофазного резонанса кривой линии для K=0,17, или, более конкретно, может быть задана ниже 81,2 кГц или выше 95,6 кГц.
[0046] [Полное переходное сопротивление]
В системе 1 беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления магнитное поле утечки от передающей электрическую мощность катушки 12 должно сохраняться небольшим во время передачи оценочной мощности. Для этого, плотность магнитного потока поверхностной утечки передающей электрическую мощность катушки 12 должна находиться в диапазоне, не превышающем стандартное значение, заданное для передающей электрическую мощность катушки 12, и, соответственно, ток возбуждения передающей электрическую мощность катушки 12 должен быть задан ниже 1 А, например. Как представлено частотными характеристиками тока возбуждения на фиг. 9(b), частота возбуждения оценочной мощности должна быть задана в областях X, где токи возбуждения для всех коэффициентов связности ниже 1 А. На фиг. 9(b) частота возбуждения задается в диапазоне ниже 80,9 кГц или выше 95,8 кГц.
[0047] Между тем, напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 должно быть задано в диапазоне выше, по меньшей мере, минимального разрешения датчика напряжения (не иллюстрирован), который измеряет напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22. По этой причине, если минимальное разрешение равно 2 В, частота возбуждения оценочной мощности должна быть задана в области Y, где напряжение принятой электрической мощности кривой линии для K=0,15, с которым оценка положения парковки, как предполагается, должна быть возможной, выше 2 В, как представлено в частотных характеристиках напряжения принятой электрической мощности на фиг. 9(a). На фиг. 9(a) частота возбуждения задается в диапазоне выше 79,9 кГц или ниже 96,4 кГц. Таким образом, диапазоны частоты возбуждения, удовлетворяющей оба требования, являются областями Z. На фиг. 9 области Z являются диапазоном выше 79,9 кГц и ниже 80,9 кГц и диапазоном выше 95,8 кГц и ниже 96,4 кГц.
[0048] Однако, этот способ настройки частоты возбуждения для оценочной мощности с требованиями тока возбуждения и напряжения принятой электрической мощности, индивидуально принимаемыми во внимание, влечет за собой очень жесткие требования. Чтобы избегать этого, настоящий вариант осуществления вводит показатель, называемый взаимным полным сопротивлением, так что частота возбуждения может быть легко выбрана.
[0049] Полное переходное сопротивление представляет отношение напряжения принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 к току возбуждения передающей электрическую мощность катушки 12 и выражается следующей формулой.
[0050] Полное переходное сопротивление=напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22/ток возбуждения передающей электрическую мощность катушки 12.
В случае, когда желательно задавать напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 в напряжение выше 2 В, а ток возбуждения передающей электрическую мощность катушки 12 в ток ниже 1 А, например, частота возбуждения для оценочной мощности может быть задана лишь в диапазоне, где полное переходное сопротивление выше 2. Настройка полного переходного сопротивления, как определено выше, делает возможным выяснение области, где напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 является высоким, в то время как ток возбуждения передающей электрическую мощность катушки 12 является низким. Описание этого будет, в частности, предоставлено со ссылкой на частотные характеристики полного переходного сопротивления на фиг. 10(b). Полные переходные сопротивления представляются множеством кривых линий в зависимости от коэффициентов связности, как представлено на фиг. 10(b), и представляются 8 кривыми линиями для K=0,03 до 0,17 на фиг. 10(b). Среди них кривая линия для коэффициента связности K=0,15 служит в качестве порогового значения для оценки того, что положение парковки является допустимым, в оценке положения парковки. Таким образом, частота возбуждения для оценочной мощности может быть задана в области U, где полное переходное сопротивление кривой линии коэффициента связности K=0,15 выше 2. Область U является диапазоном выше 52,8 кГц и ниже 151,6 кГц на фиг. 10(b).
[0051] Кроме того, частота возбуждения для оценочной мощности должна быть задана ниже точки синфазного резонанса и выше точки противофазного резонанса, как пояснено с помощью фиг. 2, и по этой причине задается в одной из двух областей V, как представлено на фиг. 10(a). Области V являются диапазоном ниже 81,2 кГц и диапазоном выше 95,6 кГц.
[0052] Следовательно, когда частота возбуждения для оценочной мощности задается в частотном диапазоне области W, удовлетворяющем как области U, так и одной из двух областей V, частота возбуждения может быть задана так, что напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 монотонно увеличивается, в то время как полное переходное сопротивление удовлетворяет требованию. Другими словами, частота возбуждения может быть задана так, что магнитное поле утечки может быть сохранено небольшим, в то время как напряжение принятой электрической мощности может быть сделано высоким. Такие области W являются диапазоном выше 52,8 кГц и ниже 81,2 кГц и диапазоном выше 95,6 кГц и ниже 151,6 кГц. Кроме того, как пояснено с помощью фиг. 9, когда частота возбуждения оценочной мощности задается с требованиями и для тока возбуждения, и для напряжения принятой электрической мощности, принимаемыми во внимание, частота возбуждения для оценочной мощности может быть задана в области Z, где оба требования удовлетворяются более строго. Таким образом, если полное переходное сопротивление задается, как пояснено выше, и частота возбуждения для оценочной мощности задается равной частоте, при которой полное переходное сопротивление равно или выше заданного значения, частота возбуждения может быть задана так, что магнитное поле утечки может быть сохранено небольшим, в то время как напряжение принятой электрической мощности может быть сделано выше минимального разрешения датчика напряжения.
[0053] [Процедура обработки оценки положения парковки]
Далее, со ссылкой на блок-схему последовательности операций на фиг. 11, будет предоставлено описание для процедуры обработки оценки положения парковки посредством системы 1 беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления.
[0054] Как представлено на фиг. 11, сначала, когда транспортное средство 10 приближается к парковочному месту 2 на этапе S10, зарядный контроллер 24 принимающего электрическую мощность устройства 200 отправляет оповещение о том, что транспортное средство 10 приближается к парковочному месту 2, подающему электрическую мощность устройству 100 на наземной стороне через блок 23 беспроводной связи на этапе S20.
[0055] На этапе S30 блок 14 управления подающего электрическую мощность устройства 100 принимает оповещение от принимающего электрическую мощность устройства 200 через блок 13 беспроводной связи и распознает, что транспортное средство 10 приближается.
[0056] На этапе S40 блок 14 управления начинает передачу оценочной мощности от передающей электрическую мощность катушки 12 посредством управления инвертором 113 и отправляет оповещение о начале передачи оценочной мощности принимающему электрическую мощность устройству 200 через блок 13 беспроводной связи.
[0057] На этапе S50 зарядный контроллер 24 принимает оповещение от подающего электрическую мощность устройства 100 через блок 23 беспроводной связи, предоставляет возможность транспортному средству 10 начинать операцию парковки на парковочном месте 2 и наблюдает за состоянием приема электрической мощности для оценочной мощности в принимающей электрическую мощность катушке 22.
[0058] Затем, когда водитель или система автономного вождения начинает операцию парковки транспортного средства 10, блок 241 определения напряжения зарядного контроллера 24 оценивает, выше ли напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 заданного порогового напряжения Vth, на этапе S60. Затем, если напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 равно или ниже порогового напряжения Vth, зарядный контроллер 24 переходит обратно к этапу S50 и продолжает наблюдать за состоянием приема электрической мощности для оценочной мощности. С другой стороны, если напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 выше порогового напряжения Vth, зарядный контроллер 24 переходит вперед к этапу S70.
[0059] На этапе S70 зарядный контроллер 24 решает, что принимающая электрическую мощность катушка 22 и передающая электрическую мощность катушка 12 стали достаточно близки друг к другу, и положение парковки является адекватным, и оповещает водителя о том, что результат оценки положения парковки является положительным, посредством блока 30 оповещения.
[0060] На этапе S80 водитель останавливает транспортное средство 10 и завершает операцию парковки, обработка оценки положения парковки заканчивается. После этого зарядный контроллер 24 переключается на последовательность зарядки.
[0061] В вышеупомянутой обработке оценки положения парковки на фиг. 11 оценочная мощность передается во время операции парковки транспортного средства 10. Однако, альтернативно, оценочная мощность может быть передана, после того как транспортное средство 10 останавливается. Далее в данном документе, со ссылкой на фиг. 12, будет предоставлено описание для процедуры обработки оценки положения парковки для случая, когда оценочная мощность передается, после того как транспортное средство 10 останавливается.
[0062] Как иллюстрировано на фиг. 12, сначала, когда транспортное средство 10 приближается к парковочному месту 2 на этапе S110, водитель или система автоматического вождения начинает операцию парковки транспортного средства 10 на парковочном месте 2 на этапе S120.
[0063] Затем, когда транспортное средство 10 останавливается на этапе S130, зарядный контроллер 24 принимающего электрическую мощность устройства 200 отправляет оповещение об остановке транспортного средства 10 подающему электрическую мощность устройству 100 на наземной стороне через блок 23 беспроводной связи на этапе S140.
[0064] На этапе S150 блок 14 управления подающего электрическую мощность устройства 100 принимает оповещение от принимающего электрическую мощность устройства 200 через блок 13 беспроводной связи и распознает, что транспортное средство 10 останавливается.
[0065] На этапе S160 блок 14 управления начинает передачу оценочной мощности от передающей электрическую мощность катушки 12 посредством управления инвертором 113 и затем отправляет оповещение о начале передачи оценочной мощности принимающему электрическую мощность устройству 200 через блок 13 беспроводной связи.
[0066] На этапе S170 зарядный контроллер 24 принимает оповещение от подающего электрическую мощность устройства 100 через блок 23 беспроводной связи и наблюдает за состоянием приема электрической мощности для оценочной мощности в принимающей электрическую мощность катушке 22. На этом этапе блок 241 определения напряжения оценивает, выше ли напряжение принятой электрической мощности принимающей электрической мощности катушки 22 заданного порогового напряжения Vth. Затем, если напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 равно или ниже порогового напряжения Vth, зарядный контроллер 24 переходит назад к этапу S120 и инструктирует водителю начинать операцию парковки транспортного средства 10 снова, посредством блока 30 оповещения. С другой стороны, если напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 выше порогового напряжения Vth, зарядный контроллер 24 переходит вперед к этапу S180.
[0067] На этапе S180 зарядный контроллер 24 решает, что принимающая электрическую мощность катушка 22 и передающая электрическую мощность катушка 12 стали достаточно близки друг к другу, и положение парковки является адекватным, и оповещает водителя о том, что результат оценки положения парковки является правильным, посредством блока 30 оповещения. Таким образом, операция парковки транспортного средства 10 завершается, и обработка оценки положения парковки заканчивается. После этого зарядный контроллер 24 переключается на последовательность зарядки.
[0068] [Результаты варианта осуществления]
Как описано выше подробно, система 1 беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления передает оценочную мощность для оценки положения парковки от передающей электрическую мощность катушки 12 к принимающей электрическую мощность катушке 22, в то время как частота возбуждения для этой оценочной мощности задается ниже точки синфазного резонанса или выше точки противофазного резонанса. Это вынуждает напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 увеличиваться монотонно, когда расстояние между передающей электрическую мощность катушкой 12 и принимающей электрическую мощность катушкой 22 становится короче, и, следовательно, делает возможным оценивать положение транспортного средства с низкими затратами без необходимости в дополнительном устройстве или выполнении усложненного управления.
[0069] Кроме того, в системе 1 беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления, точка синфазного резонанса определяется как частота, при которой магнитный поток, формируемый в передающей электрическую мощность катушке 12, и магнитный поток, формируемый в принимающей электрическую мощность катушке 22, резонируют друг с другом, в то же время усиливая друг друга. Между тем, точка противофазного резонанса задается как частота, при которой магнитный поток, формируемый в передающей электрическую мощность катушке 12, и магнитный поток, формируемый в принимающей электрическую мощность катушке 22, резонируют друг с другом, в то же время нейтрализуя друг друга. Таким образом, частоты, при каждой из которых напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 имеет пик, могут быть выяснены, и диапазон необходимой частоты возбуждения может быть задан.
[0070] Кроме того, в системе 1 беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления отношение напряжения принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 к току возбуждения передающей электрическую мощность катушки 12 задается в качестве полного переходного сопротивления, и частота возбуждения для оценочной мощности задается равной частоте, при которой полное переходное сопротивление равно или выше заданного значения. Таким образом, частота возбуждения может быть задана так, что магнитное поле утечки передающей электрическую мощность катушки 12 может быть сохранено небольшим посредством задания небольшого тока возбуждения передающей электрическую мощность катушки 12, в то время как напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 может быть сделано выше минимального разрешения датчика напряжения.
[0071] Кроме того, в системе 1 беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления, напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 задается в диапазоне выше минимального разрешения датчика напряжения. Это предоставляет возможность датчику напряжения надежно измерять напряжение принятой электрической мощности принимающей электрическую мощность катушки 22 и, таким образом, предоставляет возможность устойчивой оценки положения парковки.
[0072] Кроме того, в системе 1 беспроводной подачи электрической мощности согласно настоящему варианту осуществления, ток возбуждения передающей электрическую мощность катушки 12 задается в диапазоне, в котором плотность магнитного потока поверхностной утечки передающей электрическую мощность катушки 12 равна или ниже стандартного значения. Это устраняет необходимость дополнительно предусматривать защитный экран для передающей электрическую мощность катушки 12 и, таким образом, предоставляет возможность снижения стоимости.
[0073] Должно быть отмечено, что вышеописанный вариант осуществления является лишь одним примером настоящего изобретения. Следовательно, настоящее изобретение не должно ограничиваться вышеописанным вариантом осуществления, но, как само собой разумеющееся, может быть изменен в различных режимах, отличных от вышеописанного варианта осуществления, в зависимости от таких факторов, как конструкция, без отступления от технической сущности настоящего изобретения.
Список ссылочных позиций
[0074] 1 система беспроводной подачи электрической мощности
2 парковочное место
10 транспортное средство
11 блок управления мощностью
12 передающая электрическую мощность катушка
13 блок беспроводной связи
14 блок управления
22 принимающая электрическую мощность катушка
23 блок беспроводной связи
24 зарядный контроллер
25 выпрямитель
26 реле
27 аккумулятор
28 инвертор
29 двигатель
30 блок оповещения
100 подающее электрическую мощность устройство
110 источник AC-мощности
111 выпрямитель
112 PFC-схема
113 инвертор
141 контроллер инвертора
142 PFC-контроллер
143 контроллер последовательности
200 принимающее электрическую мощность устройство
241 блок определения напряжения