BR112016006569B1

BR112016006569B1 - Sistema de suprimento de potência sem fio e dispositivo de transmissão de potência

Info

Publication number: BR112016006569B1
Application number: BR112016006569-7A
Authority: BR
Inventors: Tomofumi OKAMOTO
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2022-02-08
Also published as: EP3051663B1; BR112016006569A2; MX346611B; JPWO2015045058A1; WO2015045058A1; CN105594097B; RU2635349C2; US9776522B2; CN105594097A; JP6103070B2; US20160214488A1; EP3051663A1; KR20160045816A; RU2016113695A; EP3051663A4; MX2016003765A

Abstract

sistema de suprimento de potência sem fio e dispositivo de transmissão de potência. sistema de suprimento de potência sem fio inclui um dispositivo de trans-missão de potência (10) fornecido em um lado de solo e um dispositivo de recepção de potência (20) montado em um veículo, o dispositivo de transmissão de potência (10) transmitindo, para o dispositivo de recepção de potência (20) por meio de uma conexão sem fio, potência elétrica controlada por um circuito inversor (12), em que o dispositivo de recepção de potência (20) transmite um sinal de comando de suprimento de potência para o dispositivo de transmissão de potência (10) em um primeiro ciclo pelo uso de um sinal de rádio. o dispositivo de transmissão de potência (10) inclui um meio de detecção de corrente de bobina de transmissão de potência para detectar uma corrente de bobina de transmissão de potência que flui através de uma bobina de transmissão de potência (13) e controla uma tensão de saída do circuito inversor (12) com base no sinal de comando de suprimento de potência e na corrente de bobina de transmissão de potência detectada pelo meio de detecção de corrente de bobina de transmissão de potência em um segundo ciclo mais curto que o primeiro ciclo.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001]A presente invenção se refere a um sistema de suprimento de potência sem fio e a um dispositivo de transmissão de potência para suprir, por meio de uma conexão sem fio, potência elétrica transmitida a partir de um lado de solo para um dispositivo de recepção de potência montado em um veículo.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Existem sistemas sem fio de suprimento de potência conhecidos para suprir potência elétrica e carregar baterias montadas em veículos elétricos por meio de uma conexão sem fio sem uso de tomadas para suprimento de potência. Um sis-tema de suprimento de potência sem fio inclui uma bobina de transmissão de potên-cia fornecida em um dispositivo de transmissão de potência em um lado de solo e uma bobina de recepção de potência fornecida em um dispositivo de recepção de potência montado em um veículo e voltada para a bobina de transmissão de potência de modo a suprir potência elétrica da bobina de transmissão de potência para a bo-bina de recepção de potência por meio de uma conexão sem fio. O sistema de su-primento de potência sem fio é exigido para regular a potência elétrica emitida a partir do dispositivo de transmissão de potência dependendo de um estado de carga de uma bateria instalada no dispositivo de recepção de potência. A Literatura de Patente 1 descreve um sistema como esse configurado para transmitir um sinal de um co-mando de suprimento de potência de um dispositivo de recepção de potência para um dispositivo de transmissão de potência e selecionar um dentre os dispositivos de suprimento de potência com base no sinal transmitido.

LISTA DE CITAÇÃO Literatura de Patente Literatura de Patente 1: Patente JP 5116904 SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003]A Literatura de Patente 1 descreve a comunicação sem fio entre o dis-positivo de transmissão de potência e o dispositivo de recepção de potência realizada em um ciclo longo para estabilizar a comunicação entre os mesmos. Entretanto, a comunicação de ciclo longo pode causar um excesso ou deficiência de transmissão de potência na direção do dispositivo de recepção de potência porque o sinal de controle transmitido por meio da comunicação de ciclo longo não pode lidar com uma mudança de situação no sistema tal como uma mudança repentina na impedância relativa causada por uma mudança de um vão entre uma bobina de transmissão de potência e uma bobina de recepção de potência.

[004]A presente invenção foi feita em vista do problema convencional descrito acima. Um objetivo da presente invenção é fornecer um sistema de suprimento de potência sem fio e um dispositivo de transmissão de potência com a capacidade de transmitir potência elétrica com alta precisão ao mesmo tempo em que lida com uma mudança de situação causada repentinamente.

[005] Um sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com um as-pecto da presente invenção inclui um dispositivo de transmissão de potência forne-cido em um lado de solo e tendo uma bobina de transmissão de potência e um dis-positivo de recepção de potência montados em um veículo e tendo uma bobina de recepção de potência, o dispositivo de transmissão de potência transmitindo, para o dispositivo de recepção de potência por meio de uma conexão sem fio, potência elé-trica controlada por um inversor fornecido no dispositivo de transmissão de potência, o dispositivo de recepção de potência transmite um sinal de comando de suprimento de potência para o dispositivo de transmissão de potência em um primeiro ciclo pelo uso de um sinal de rádio, e o dispositivo de transmissão de potência inclui um meio de detecção de corrente de bobina de transmissão de potência para detectar uma corrente de bobina de transmissão de potência que flui através da bobina de trans- missão de potência, e controla uma tensão de saída do inversor com base no sinal de comando de suprimento de potência e a corrente de bobina de transmissão de po-tência detectada pelo meio de detecção de corrente de bobina de transmissão de potência em um segundo ciclo mais curto que o primeiro ciclo.

[006] Um dispositivo de transmissão de potência de acordo com um aspecto da presente invenção é fornecido em um lado de solo e tendo uma bobina de trans-missão de potência para transmitir, por meio de uma conexão sem fio, potência elé-trica controlada por um inversor para um dispositivo de recepção de potência forne-cido em um veículo e tendo uma bobina de recepção de potência, e inclui um meio de detecção de corrente de bobina de transmissão de potência para detectar uma cor-rente de bobina de transmissão de potência que flui através da bobina de transmis-são de potência, receber um sinal de comando de suprimento de potência transmitido a partir do dispositivo de recepção de potência em um primeiro ciclo, e controlar uma tensão de saída do inversor com base no sinal de comando de suprimento de potên-cia e na corrente de bobina de transmissão de potência detectada pelo meio de de-tecção de corrente de bobina de transmissão de potência em um segundo ciclo mais curto que o primeiro ciclo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007]A Figura 1 é um diagrama de circuito que mostra uma configuração de um sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[008]A Figura 2 é um diagrama de blocos que mostra configurações especí-ficas de um controlador de transmissão de potência e de um controlador de recepção de potência no sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com a modali-dade da presente invenção.

[009]A Figura 3 é um fluxograma que mostra uma operação de processa-mento do sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção.

[010]A Figura 4 é um quadro de temporização que mostra a comunicação de dados de um primeiro laço e de um segundo laço no sistema de suprimento de po-tência sem fio de acordo com a modalidade da presente invenção.

[011]A Figura 5 é um fluxograma que mostra uma operação de processa-mento do sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção.

[012]A Figura 6 é um diagrama de característica que mostra uma relação entre um SOC e um período de intervalo no sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com a modalidade da presente invenção.

[013]A Figura 7 é um diagrama de característica que mostra uma relação entre um valor de comando de suprimento de potência e um lapso de tempo após um período de intervalo no sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com a segunda modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES

[014]Doravante, modalidades da presente invenção serão explicadas com referência aos desenhos. Primeira modalidade

[015]A Figura 1 é um diagrama de circuito que mostra uma configuração de um sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com uma primeira modali-dade da presente invenção. Conforme mostrado na Figura 1, o sistema de supri-mento de potência sem fio 100 de acordo com a presente modalidade é configurado para suprir potência elétrica por meio de uma conexão sem fio para uma bateria montada em um veículo de modo a carregar a bateria com a mesma, e inclui um dispositivo de transmissão de potência 10 fornecido no lado de solo e um dispositivo de recepção de potência 20 fornecido no veículo.

[016]O dispositivo de transmissão de potência 10 inclui uma fonte de potên- cia CC 11 para emitir tensão CC obtida de maneira a controlar uma fonte de potência (não mostrada no desenho) por suavização e por um aumento/diminuição na tensão, um circuito inversor 12 para converter a tensão CC emitida a partir da fonte de potência CC 11 em tensão CA, e uma bobina de transmissão de potência 13 conectada ao circuito inversor 12 no lado da saída. Um resistor R1 e um capacitor C1 para remoção de ruído são fornecidos entre o circuito inversor 12 e a bobina de transmissão de potência 13. Um resistor de derivação Rs (sensor de corrente) para medir corrente suprida para o circuito inversor 12 é fornecido entre a fonte de potência CC 11 e o circuito inversor 12. O dispositivo de transmissão de potência 10 inclui adicionalmente um controlador de transmissão de potência 14 para controlar a operação do dispositivo de transmissão de potência 10.

[017]A fonte de potência CC 11 inclui, por exemplo, um conversor CC/CC com uma capacidade de variar a tensão de saída de acordo com um sinal de controle emitido a parir do controlador de transmissão de potência 14. O circuito inversor 12 inclui quatro comutadores semicondutores tais como IGBTs. O circuito inversor 12 converte a tensão CC emitida a partir da fonte de potência CC 11 na tensão CA de maneira tal a ligar/desligar os respectivos comutadores semicondutores a uma fre-quência constante em uma razão de trabalho constante de acordo com um sinal de acionamento emitido a partir do controlador de transmissão de potência 14.

[018]O dispositivo de recepção de potência 20 inclui uma bobina de recepção de potência 21, e um capacitor C2 e um resistor R2 para remoção de ruído conec-tados à bobina de recepção de potência 21. O dispositivo de recepção de potência 20 inclui adicionalmente um circuito retificador de ponte 22 para converter a tensão CA recebida pela bobina de recepção de potência 21 em tensão CC, um capacitor C3 para suavizar a tensão CC obtida por retificação, e uma bobina L1 e um capacitor C4 para suprimir corrente. O dispositivo de recepção de potência 20 inclui adicionalmente uma bateria 23 carregada com potência elétrica e um controlador de recepção de potência 24 para controlar a operação do dispositivo de recepção de potência 20.

[019] Diversos tipos de comunicação de dados podem ser realizados entre o controlador de transmissão de potência 14 e o controlador de recepção de potência 24 pelo uso de sinais de rádio. Ao receber um valor de comando de suprimento de potência P* (sinal de comando de suprimento de potência) transmitido a partir do controlador de recepção de potência 24, o controlador de transmissão de potência 14 regula a transmissão da potência elétrica com base no valor de comando de supri-mento de potência P*. Em particular, o controlador de transmissão de potência 14 controla a tensão de saída Vdc da fonte de potência CC 11 e ajusta a tensão CA V1 (tensão de saída de inversor) emitida a partir do circuito inversor 12 de modo a re-gular a potência elétrica transmitida pela bobina de transmissão de potência 13. Nesse caso, como a tensão de saída Vdc da fonte de potência CC 11 é proporcional à tensão CA V1, a tensão Vdc pode ser usada como a tensão de saída de inversor.

[020]Conforme descrito abaixo, como o controlador de transmissão de po-tência 14 e o controlador de recepção de potência 24 se comunicam um com o outro no primeiro ciclo T1, o controlador de transmissão de potência 14 recebe um novo valor de comando de suprimento de potência P* em cada ciclo T1 de modo a con-trolar a tensão de saída com base no valor recebido de comando de suprimento de potência P*. O controlador de transmissão de potência 14 inclui uma memória 14a (seção de armazenamento) para armazenar o valor de comando de suprimento de potência P* transmitido a partir do controlador de recepção de potência 24.

[021]O controlador de transmissão de potência 14 também detecta corrente Idc que flui para o lado de entrada do circuito inversor 12, a saber, corrente de bobina de transmissão de potência, de modo a controlar a tensão Vdc ou V1 com base na corrente Idc detectada. Conforme descrito abaixo, a tensão Vdc ou V1 é controlada com base na corrente Idc no segundo ciclo T2 (no presente documento, T2<T1).

[022]Como a corrente I1 que flui através da bobina de transmissão de potên- cia é proporcional à corrente Idc que flui para o interior do lado de entrada do circuito inversor 12, o controlador de transmissão de potência 14 pode detectar a corrente I1 que flui através do circuito da bobina de transmissão de potência 13 como a corrente de bobina de transmissão de potência, em vez da corrente Idc, de modo a controlar a tensão Vdc ou V1 com base na corrente detectada I1.

[023]O controlador de recepção de potência 24 obtém tensão de carga Vbat da bateria 23 e a corrente Ibat que flui para o interior da bateria 23, gera um valor de comando de suprimento de potência P* com base na tensão de carga Vbat e na corrente Ibat, e transmite o valor de comando de suprimento de potência P* para o controlador de transmissão de potência 14 por meio de comunicação sem fio. O controlador de recepção de potência 24 pode também ser configurado para transmitir a tensão de carga Vbat e a corrente Ibat para o controlador de transmissão de po-tência 14 de modo que o valor de comando de suprimento de potência P* seja soli-citado pelo controlador de transmissão de potência 14 com base na tensão de carga transmitida Vbat e na corrente Ibat.

[024] No estado onde o dispositivo de transmissão de potência 10 é fornecido no lado de solo e o dispositivo de recepção de potência 20 é fornecido no veículo, um motorista do veículo move o veículo de modo que a bobina de recepção de potência 21 seja oposta à bobina de transmissão de potência 13. Como a potência elétrica é suprida para a bobina de transmissão de potência 13 no estado onde a bobina de recepção de potência 21 está voltada para a bobina de transmissão de potência 13, a potência elétrica é transmitida para a bobina de recepção de potência 21 e recebida pela mesma de modo que a bateria 23 seja carregada com a mesma. Assim, a po-tência elétrica pode ser transmitida a partir do dispositivo de transmissão de potência 10 para o dispositivo de recepção de potência 20 para carregar a bateria 23 com a potência elétrica por meio de uma conexão sem fio.

[025] No presente documento, o controlador de transmissão de potência 14 e o controlador de recepção de potência 24 podem ser configurados, por exemplo, como um computador integrado incluindo uma unidade de processamento central (CPU) e um meio de armazenamento tal como uma RAM, uma ROM e um disco rígido.

[026]A seguir, as configurações específicas do controlador de transmissão de potência 14 e do controlador de recepção de potência 24 são explicadas abaixo com referência ao diagrama de blocos mostrado na Figura 2.

[027]Conforme mostrado na Figura 2, o controlador de transmissão de po-tência 14 inclui um bloco de controle PI 36 tendo uma função de transferir C1(s), um bloco de controle 38 tendo uma função de transferir 1/Vdc, um bloco de controle PI 40 tendo uma função de transferir C2(s), um modelo de controle 41 do circuito inversor 12 tendo uma função de transferir P2(s), e um modelo de controle 42 de uma unidade de transmissão de potência sem fio incluindo a bobina de transmissão de potência 13 e a bobina de recepção de potência 21 e tendo uma função de transferir P1(s).

[028]O controlador de recepção de potência 24 inclui elementos de retardo de primeira ordem 32, 33 fornecidos nas trajetórias de retroalimentação da tensão Vbat e a corrente Ibat emitida a partir do modelo de controle 42 para o controlador de transmissão de potência 14. O controlador de recepção de potência 24 inclui adicio-nalmente um elemento de retardo de primeira ordem 31 fornecido em uma trajetória de retroalimentação do valor de comando de suprimento de potência P*.

[029]Em particular, o valor de comando de suprimento de potência P* emitido a partir do controlador de recepção de potência 24 é suprido para um subtrator 34 fornecido no controlador de transmissão de potência 14 por meio do elemento de retardo de primeira ordem 31. Dados da tensão Vbat da bateria 23 (Figura 1) são supridos para um multiplicador 35 por meio do retardo de primeira ordem 33. Dados da corrente Ibat que flui através da bateria 23 são supridos para o multiplicador 35 por meio do elemento de retardo de primeira ordem 32. O multiplicador 35 multiplica a tensão Vbat e a corrente Ibat em conjunto para obter um valor de medição de potên-cia elétrica P. O valor de medição de potência elétrica P é suprido para o subtrator 34 e para um somador 37. O subtrator 34 subtrai o valor de medição de potência elétrica P do valor de comando de suprimento de potência P* para obter um desvio. O desvio assim obtido é multiplicado pela função de transferir C1(s) no bloco de controle PI 36 para que se obtenha um desvio P. O somador 37adiciona o valor de medição de potência elétrica P ao desvio P, e o valor obtido pela adição é multiplicado por 1/Vdc no bloco de controle 38. Como resultado, um valor de comando de corrente Idc* é obtido. No presente documento, o valor de medição de potência elétrica P pode ser obtido pelo controlador de recepção de potência 24, e o valor de medição de potência elétrica P obtido pode ser transmitido para o controlador de transmissão de potência 14 por meio de comunicação sem fio.

[030]O valor de comando de corrente Idc* é suprido para um subtrator 39, e o subtrator 39 subtrai uma corrente Idc emitida do modelo de controle 41 do valor de comando de corrente Idc*. O valor obtido pela subtração é multiplicado pela função de transferir C2(s) no bloco de controle PI 40 para obter um valor de comando de tensão Vdc*. O valor de comando de corrente Vdc* é multiplicado pela função de transferir P2(s) no modelo de controle 41 para obter a corrente Idc de modo a ser emitido para o modelo de controle 42. A corrente Idc é também retroalimentada para o subtrator 39. O modelo de controle 42 multiplica a corrente de entrada Idc pela função de transferir P1(s) e emite o valor assim obtido.

[031]Conforme entendido a partir das configurações descritas acima, o sis-tema de suprimento de potência sem fio 100 de acordo com a presente modalidade inclui dois laços: um primeiro laço no qual Vbat e Ibat são retroalimentados a partir do controlador de recepção de potência 24 para o controlador de transmissão de potên-cia para corrigir o valor de comando de suprimento de potência P* em cada primeiro ciclo T1; e um segundo laço no qual a corrente Idc emitida a partir do modelo de controle 41 é retroalimentada de modo a corrigir a tensão Vdc. O ciclo de amostra-gem T2 no segundo laço é mais curto que o ciclo de amostragem T1 no primeiro laço.

[032]A seguir, a operação do sistema de suprimento de potência sem fio 100 de acordo com a presente modalidade é explicada com referência ao fluxograma mostrado na Figura 3 e ao quadro de temporização mostrado na Figura 4. Primeiro, o processo começa transmissão de potência do dispositivo de transmissão de potência 10 para o dispositivo de recepção de potência 20 na etapa S1.

[033] Na etapa S2, o dispositivo de transmissão de potência 10 começa a se comunicar com o dispositivo de recepção de potência 20 fornecido no veículo. Na etapa S3, o controlador de transmissão de potência 14 fornecido no dispositivo de transmissão de potência 10 determina se o segundo ciclo T2 passou ou não, e exe-cuta o controle de retroalimentação do segundo laço na etapa S4 quando o segundo ciclo T2 tiver passado. Conforme mostrado na Figura 2, esse controle de re-troalimentação realizado é com base no desvio entre a corrente Idc emitida a partir do modelo de controle 41 e o valor de comando de corrente Idc*. Portanto, o controle de retroalimentação é executado apenas no dispositivo de transmissão de potência 10 de modo a ajustar a tensão V1 em um valor apropriado suprido à bobina de trans-missão de potência 13.

[034] Na etapa S5, é determinado se o controlador de transmissão de potên-cia 14 e o controlador de recepção de potência 24 estão ou não em comunicação um com o outro, e o processo prossegue para a etapa S6 quando a comunicação é con-firmada. Quando o controlador de transmissão de potência 14 e o controlador de recepção de potência 24 não estão em comunicação um com o outro, a saber, quando a comunicação entre os mesmos é cortada, o processo prossegue para a etapa S11.

[035] Na etapa S6, o controlador de transmissão de potência 14 lê o valor de comando de suprimento de potência P* transmitido a partir do controlador de recep- ção de potência 24. A memória 14a armazena o valor de comando de suprimento de potência de leitura P*. Ao mesmo tempo, cada um dos dados da tensão de carga Vbat da bateria 23 e da corrente Ibat que flui através da bateria 23 é transmitido para o controlador de transmissão de potência 14.

[036] Na etapa S7, um período de intervalo (indicado por t1) que depende de um SOC da bateria 23 é determinado com base no valor de comando de suprimento de potência P* armazenado na memória 14a. O SOC pode ser obtido com base na tensão de carga Vbat e na corrente Ibat da bateria 23. O período de intervalo t1 re-presenta um tempo pelo qual o suprimento de potência do dispositivo de transmissão de potência 10 para o dispositivo de recepção de potência 20 pode ser continuado após a comunicação entre o controlador de transmissão de potência 14 e o contro-lador de recepção de potência 24 ser cortada.

[037]O período de intervalo t1 é determinado dependendo do SOC da bateria 23, por exemplo, de maneira tal a encurtar à medida que o nível do SOC seja mais alto, conforme mostrado na Figura 6. O período de intervalo t1 é um lapso de tempo após a comunicação entre o controlador de transmissão de potência 14 e o contro-lador de recepção de potência 24 ser cortada. Se a transmissão de potência é con-tinuada em um estado onde o nível do SOC é alto após a comunicação ser cortada, a bateria 23 pode ser sobrecarregada porque a potência elétrica é suprida em excesso para a bateria 23. Assim, o período de intervalo t1 é encurtado quando o nível do SOC é alto de modo a impedir um problema como esse. Em particular, o controlador de recepção de potência 24 transmite dados de medição de tensão de carga da ba-teria 23 para o dispositivo de transmissão de potência 10 no primeiro ciclo T1, e o controlador de transmissão de potência 14 encurta o período de intervalo t1 à medida que a tensão de carga da bateria é mais alta com base nos dados de medição transmitidos. A relação entre o SOC e o período de intervalo t1 não é limitada àquela conforme mostrada no gráfico da Figura 6 e pode ser configurada de modo que o período de intervalo t1 seja encurtado continuamente ou gradualmente em associa-ção com um aumento do SOC.

[038]A seguir, na etapa S8 na Figura 3, o controlador de transmissão de po-tência 14 determina se o primeiro ciclo T1 passou. Quando o primeiro ciclo T1 tiver passado, o controlador de transmissão de potência 14 executa o controle de retroa-limentação do primeiro laço na etapa S9. Em particular, a tensão V1 suprida para a bobina de transmissão de potência 13 é obtida com base na corrente Idc obtida pelo uso do resistor de derivação Rs e no valor de comando de suprimento de potência P* de maneira tal a dividir o valor de comando de suprimento de potência P* pela cor-rente Idc. Então, a quantidade de controle da tensão de saída da fonte de potência CC 11 é definida na tensão V1 assim obtida. Assim, uma potência elétrica preferida é transmitida a partir da bobina de transmissão de potência 13 para a bobina de re-cepção de potência 21. Consequentemente, a bateria 23 fornecida no dispositivo de recepção de potência 20 pode ser carregada com a potência elétrica preferida.

[039] Na etapa S10, é determinado se uma operação de completar o controle de potência constante é alimentada, e o presente processo termina quando a ope-ração de parar é alimentada. No processamento da etapa S1 até S10, o controle de retroalimentação do primeiro laço é executado no primeiro ciclo T1, e o controle de retroalimentação do segundo laço é executado no segundo ciclo T2 mais curto que o primeiro ciclo T1 de modo a controlar a potência elétrica transmitida a partir da bobina de transmissão de potência 13.

[040] No processamento na etapa S5, quando a comunicação não é confir-mada (NÃO na etapa S5), o controlador de transmissão de potência 14 determina na etapa S11 se o período de intervalo t1 definido no processamento na etapa S7 de-correu ou não. A saber, é determinado se o tempo decorrido após a comunicação entre o controlador de transmissão de potência 14 e o controlador de recepção de potência 24 ser cortada atinge o período de intervalo t1.

[041]Quando o período de intervalo t1 ainda não decorreu (NÃO na etapa S11), o processo retorna para a etapa S2. Como a memória 14a armazena o valor de comando de suprimento de potência P* usado no controle anterior de retroalimenta-ção do primeiro laço, o controle de retroalimentação do segundo laço na etapa S3 é executado com base no valor anteriormente usado de comando de suprimento de potência P*.

[042]A saber, quando o valor de comando de suprimento de potência P* não pode ser recebido por meio da comunicação de corrente, a potência de saída do circuito inversor 12 é controlada pelo uso do valor de comando de suprimento de potência P* obtido por meio da comunicação anterior e armazenada na memória 14a. A seguir se encontra uma explicação específica do mesmo com referência à Figura 4.

[043]O controlador de recepção de potência 24 transmite o valor de comando de suprimento de potência P* no primeiro ciclo T1 (fazer referência à Figura 4(a)). O controlador de transmissão de potência 14 recebe o valor de comando de suprimento de potência P* e controla a tensão suprida para a bobina de transmissão de potência 13. Além disso, o controle de retroalimentação para a corrente I1 no segundo laço é continuado do ponto onde o valor anterior de comando de suprimento de potência P* é recebido até o ponto onde o valor corrente de comando de suprimento de potência P* é recebido, de modo a controlar a tensão suprida para a bobina de transmissão de potência 13 (fazer referência à Figura 4(c)).

[044]Assim, toda vez que o valor de comando de suprimento de potência P* de P1, P2, P3 e P4 nessa ordem é recebido no ciclo T1 conforme mostrado na Figura 4(a), o valor de comando de suprimento de potência P* armazenado na memória 14a é atualizado, e o controle de retroalimentação é executado com o mesmo.

[045] Em um caso onde falta o valor de comando de suprimento de potência P3 por causa de uma falha na comunicação, conforme mostrado na Figura 4(a), isto é, quando o controlador de transmissão de potência 14 não pode receber o valor de comando de suprimento de potência P3 transmitido a partir do controlador de re-cepção de potência 24, o controle de retroalimentação é executado de maneira tal a usar continuamente o valor anteriormente recebido de comando de suprimento de potência P2. Quando é determinado que o período de intervalo t1 decorreu no pro-cesso na etapa S11 na Figura 3, o controlador de transmissão de potência 14 está em um modo de espera para uma recuperação de comunicação.

[046] Na etapa S13, o controlador de transmissão de potência 14 determina se a comunicação com o controlador de recepção de potência 24 é recuperada. Quando é determinado que a comunicação é recuperada, é então determinado mais uma vez na etapa S14 se o período de intervalo t1 decorreu, e o processo retorna para a etapa S12 quando o período de intervalo t1 ainda não decorreu. Quando o período de intervalo t1 decorreu, o controlador de transmissão de potência 14 então para de transmitir a potência elétrica na etapa S15. Isto é, quando o controlador de transmissão de potência 14 não pode receber o valor de comando de suprimento de potência P*, o controlador de transmissão de potência 14 calcula o lapso de tempo pelo qual o valor de comando de suprimento de potência P* não foi recebido. Quando o lapso de tempo calculado atinge o período predeterminado de intervalo t1, a transmissão da potência elétrica é interrompida.

[047]O sistema de suprimento de potência sem fio 100 de acordo com a primeira modalidade da presente invenção realiza a comunicação sem fio entre o controlador de transmissão de potência 14 e o controlador de recepção de potência 24 conforme descrito acima. O controlador de recepção de potência 24 transmite o valor de comando de suprimento de potência P* para o controlador de transmissão de potência 14 no primeiro ciclo T1. O controlador de transmissão de potência 14 obtém o valor de comando de suprimento de potência P* e a corrente Idc detectada no resistor de derivação Rs no segundo ciclo T2, obtém a tensão V1 suprida para a bobina de transmissão de potência 13 com base no valor de comando de suprimento de potência P* e na corrente Idc, e controla a tensão de saída Vdc da fonte de po-tência CC 11 a ser definida para a tensão V1 assim obtida ou controla o acionamento do circuito inversor 12.

[048]Como o valor de comando de suprimento de potência P* é transmitido no relativamente longo primeiro ciclo T1, a comunicação entre o controlador de re-cepção de potência 24 e o controlador de transmissão de potência 14 pode ser ten-tada de novo muitas vezes quando, por exemplo, a comunicação entre os mesmos não está em um estado estável, de modo a aumentar a estabilidade da comunicação do controlador de recepção de potência 24 até o controlador de transmissão de po-tência 14. No presente documento, a transmissão do valor de comando de supri-mento de potência P* no relativamente longo primeiro ciclo T1 pode não permitir ao sistema lidar imediatamente com uma variação em impedância relativa entre a bobina de transmissão de potência 13 e a bobina de recepção de potência 21 causada por um período mais curto de tempo que o primeiro ciclo T1 para manter um nível constante da potência elétrica transmitida. Assim, o sistema de acordo com a pre-sente modalidade é configurado de modo que a corrente I1 ou Idc que flui através da bobina de transmissão de potência 13 seja detectada no segundo ciclo T2 mais curto que o primeiro ciclo T1 de modo a controlar a tensão de saída do circuito inversor 12 com base no valor de comando de suprimento de potência P* e na corrente I1 ou Idc. Portanto, o sistema pode manter a potência elétrica transmitida em um nível cons-tante ao mesmo tempo em que lida imediatamente com a variação da impedância relativa entre a bobina de transmissão de potência 13 e a bobina de recepção de potência 21 mesmo quando a relação posicional entre o dispositivo de transmissão de potência 10 e o dispositivo de recepção de potência 20 é repentinamente mudada e a impedância relativa varia por um período mais curto de tempo que o primeiro ciclo T1 em associação com a rápida mudança da relação posicional. Consequentemente, a bateria 23 fornecida no dispositivo de recepção de potência 20 pode ser carregada com uma potência elétrica apropriada transmitida que corresponde à tensão e à corrente da bateria 23.

[049]Além disso, mesmo quando uma falha na comunicação entre o contro-lador de transmissão de potência 14 e o controlador de recepção de potência 24 ocorre e a comunicação entre os mesmos é, deste modo, cortada, o controlador de transmissão de potência 14 executa o controle de retroalimentação para a corrente Idc com base no valor anteriormente transmitido de comando de suprimento de po-tência armazenada na memória 14a (seção de armazenamento). Como resultado, o sistema pode prontamente tratar de um problema com a bateria 23 cuja carga é in-terrompida de modo a impedir o problema de que a bateria 23 não tenha sido carre-gada sem que o motorista do veículo perceba.

[050]Além disso, a transmissão da potência elétrica é interrompida quando o período predeterminado de intervalo t1 decorreu após a comunicação entre o con-trolador de transmissão de potência 14 e o controlador de recepção de potência 24 ser cortada, de modo a impedir que a transmissão de potência seja continuada por um longo período de tempo sem o estado de carga da bateria 23 confirmado. Con-sequentemente, a bateria 23 pode ser impedida de ser sobrecarregada.

[051]Além disso, como o período de intervalo t1 é encurtado à medida que o nível do SOC (tensão de carga) da bateria 23 é mais alto, a bateria 23 pode ser im-pedida de ser sobrecarregada mais confiavelmente. Quando a comunicação entre o controlador de transmissão de potência 14 e o controlador de recepção de potência 24 é confirmada antes que o período de intervalo t1 tenha decorrido, o controle de retroalimentação do primeiro laço é mais uma vez efetuado de modo a carregar con-tinuamente a bateria 23 com a potência elétrica.

Segunda modalidade

[052]A seguir, uma segunda modalidade da presente invenção é explicada abaixo. As configurações dos dispositivos na presente modalidade são as mesmas daquelas na primeira modalidade, e explanações da mesma não são repetidas abaixo. A segunda modalidade difere da primeira modalidade no processamento após a etapa S11 mostrada na Figura 3. Doravante, uma operação do sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com a segunda modalidade é explicado com referência ao fluxograma mostrado na Figura 5. Observe-se que as mesmas etapas no fluxograma mostrado na Figura 5 que são aquelas na Figura 3 são indi-cadas pelas mesmas sinais de referências.

[053] Na etapa S5 na Figura 5, quando o controlador de transmissão de po-tência 14 e o controlador de recepção de potência 24 não estão em comunicação um com o outro (NÃO na etapa S5), o controlador de transmissão de potência 14 deter-mina na etapa S11 se o período de intervalo t1 definido no processamento na etapa S7 decorreu. A saber, é determinado se o tempo decorrido após a comunicação entre o controlador de transmissão de potência 14 e o controlador de recepção de potência 24 ser cortada atinge o período de intervalo t1.

[054]Quando o período de intervalo t1 ainda não decorreu (NÃO na etapa S11), o processo retorna à etapa S2. Como a memória 14a armazena o valor de comando de suprimento de potência P* usado no controle anterior de retroalimenta-ção do primeiro laço, o controle de retroalimentação do segundo laço na etapa S3 é executado com base no valor anteriormente usado de comando de suprimento de potência P*.

[055]Quando é determinado que o período de intervalo t1 decorreu (SIM na etapa S11), o controlador de transmissão de potência 14 diminui gradualmente o va-lor de comando de suprimento de potência P* na etapa S11a. A saber, quando o controlador de transmissão de potência 14 não pode receber o valor de comando de suprimento de potência P*, o controlador de transmissão de potência 14 calcula o lapso de tempo pelo qual o valor de comando de suprimento de potência P* não foi recebido, e o controlador de transmissão de potência 14 diminui gradualmente a quantidade de transmissão da potência elétrica quando o tempo calculado atinge o período de intervalo t1. Uma relação entre o valor de comando de suprimento de potência P* e o tempo pelo qual o valor de comando de suprimento de potência P* é gradualmente diminuído para atingir zero (indicado por “t2”) pode ser determinada conforme mostrado na Figura 7, por exemplo. A saber, o tempo t2 é encurtado à me-dida que o valor de comando de suprimento de potência P* é maior.

[056] Na etapa S12, o controlador de transmissão de potência 14 determina se a comunicação com o controlador de recepção de potência 24 é recuperada. Quando é determinado que a comunicação é recuperada na etapa S13, é então de-terminado mais uma vez na etapa S14 se o período de intervalo t1 decorreu, e o processo retorna para a etapa S11a quando o período de intervalo t1 ainda não de-correu. Quando o período de intervalo t1 tiver decorrido, o controlador de transmissão de potência 14 então para de transmitir a potência elétrica na etapa S15.

[057] No sistema de suprimento de potência sem fio de acordo com a se-gunda modalidade da presente invenção conforme descrito acima, quando a comu-nicação entre o controlador de transmissão de potência 14 e o controlador de re-cepção de potência 24 é cortada, o controle de retroalimentação do segundo laço é apenas executado pelo período predeterminado de intervalo t1 de modo a carregar continuamente a bateria 23. Quando o período de intervalo t1 tiver decorrido, a transmissão de potência não é imediatamente interrompida, mas continuada en-quanto o valor de comando de suprimento de potência P* é gradualmente diminuído. Quando a comunicação é recuperada durante esse período, o sistema retorna ao controle normal.

[058]A saber, como o controlador de transmissão de potência 14 recebe o valor de comando de suprimento de potência P* enquanto diminui gradualmente a potência elétrica a ser transmitida, o controlador de transmissão de potência 14 re-começa a transmissão regular da potência elétrica pelo uso do valor recebido de comando de suprimento de potência P*.

[059]Como resultado, pode ser impedida a interrupção desnecessária de carga da bateria 23 mesmo quando o período de intervalo t1 tiver decorrido. Além disso, como o valor de comando de suprimento de potência P* é gradualmente di-minuído, uma variação rápida da corrente que flui através da bobina de transmissão de potência 13 ou da bobina de recepção de potência 21 pode ser suprimida, de modo a impedir ruído de surto causado pela variação rápida da corrente.

[060]Além disso, como o tempo t2 em que o valor de comando de suprimento de potência P* atinge zero é encurtado à medida que o valor de comando de supri-mento de potência P* é maior, a sobrecarga da bateria 23 pode ser impedida mais confiavelmente.

[061] Embora o sistema de suprimento de potência sem fio e o dispositivo de transmissão de potência de acordo com a presente invenção tenham sido descritos acima por meio das modalidades mostradas nos desenhos, a presente invenção não é limitada às descrições dos mesmos, e as respectivas configurações podem ser substituídas com outras opcionais tendo funções similares.

APLICABILIDADE INDUSTRIAL

[062]A presente invenção pode ser aplicável ao caso onde o suprimento de potência de um dispositivo de transmissão de potência para um dispositivo de re-cepção de potência pode ser continuado mesmo quando a comunicação sem fio en-tre o dispositivo de transmissão de potência e o dispositivo de recepção de potência é interrompida. LISTA DE REFERÊNCIAS NUMÉRICAS 10DISPOSITIVO DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA 11FONTE DE POTÊNCIA CC 12CIRCUITO INVERSOR 13BOBINA DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA 14CONTROLADOR DE TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA 14aMEMÓRIA 20DISPOSITIVO DE RECEPÇÃO DE POTÊNCIA 21BOBINA DE RECEPÇÃO DE POTÊNCIA 22CIRCUITO RETIFICADOR 23BATERIA 24CONTROLADOR DE RECEPÇÃO DE POTÊNCIA 34SUBTRATOR 35MULTIPLICADOR 36BLOCO DE CONTROLE DE PI 37SOMADOR 38BLOCO DE CONTROLE 39SUBTRATOR 40BLOCO DE CONTROLE DE PI 41MODELO DE CONTROLE 42MODELO DE CONTROLE 100SISTEMA DE SUPRIMENTO DE POTÊNCIA SEM FIO

Claims

1. Sistema de suprimento de potência sem fio que compreende um dispositivo de transmissão de potência (10) fornecido em um lado de solo e tendo uma bobina de transmissão de potência (13) e um dispositivo de recepção de potência (20) montados em um veículo e tendo uma bobina de recepção de potência (21), o dispositivo de transmissão de potência (10) transmitindo, para o dispositivo de recepção de potência (20) por meio de uma conexão sem fio, potência elétrica controlada por um inversor (12) fornecido no dispositivo de transmissão de potência (10), o dispositivo de recepção de potência (20) transmitindo um sinal de comando de suprimento de potência para o dispositivo de transmissão de potência (10) em um primeiro ciclo (T1) pelo uso de um sinal de rádio, o dispositivo de transmissão de potência (10) incluindo uma seção de arma-zenamento (14a) para armazenar o sinal de comando de suprimento de potência transmitido a partir do dispositivo de recepção de potência (20) e uma seção de detecção de corrente de bobina de transmissão de potência (13) para detectar uma corrente de bobina de transmissão de potência que flui através da bobina de transmissão de potência (13), CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de transmissão de potência (10) controla uma tensão de saída do inversor (12) com base no sinal de comando de suprimento de potência e na corrente de bobina de transmissão de potência (13) detectada pela seção de detecção de corrente de bobina de transmissão de potência (13) em um segundo ciclo (T2) mais curto que o primeiro ciclo (T1), e o dispositivo de transmissão de potência (10) controla a tensão de saída do inversor (12) pelo uso do sinal de comando de suprimento de potência anteriormente transmitido e armazenado na seção de armazenamento (14a) quando o dispositivo de transmissão de potência (10) não pode receber outro sinal de comando de suprimento de potência por meio de comunicação de corrente, em que, quando o dispositivo de transmissão de potência (10) não pode receber o sinal de comando de suprimento de potência, o dispositivo de transmissão de potência (10) calcula um lapso de tempo pelo qual o sinal de comando de suprimento de potência não foi recebido, e para de transmitir a potência elétrica quando o lapso de tempo atinge um período de intervalo predeterminado (t1), em que o dispositivo de recepção de potência (20) inclui uma bateria (23) carregada com a potência elétrica transmitida a partir do dispositivo de transmissão de potência (10) e transmite dados de medição de uma tensão de carga da bateria (23) para o dispositivo de transmissão de potência (10) no primeiro ciclo (T1), e o dispositivo de transmissão de potência (10) encurta o período de intervalo (t1) à medida que a tensão de carga da bateria (23) é mais alta com base nos dados de medição.

2. Sistema de suprimento de potência sem fio, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, quando o dispositivo de transmissão de potência (10) não pode receber o sinal de comando de suprimento de potência, o dispositivo de transmissão de potência (10) calcula um lapso de tempo pelo qual o sinal de comando de suprimento de potência não foi recebido, e diminui gradualmente uma quantidade de transmissão da potência elétrica quando o lapso de tempo atinge um período de intervalo predeterminado (t1).

3. Sistema de suprimento de potência sem fio, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que, quando o dispositivo de transmissão de potência (10) recebe o sinal de comando de suprimento de potência enquanto diminui gradualmente a quantidade de transmissão da potência elétrica, o dispositivo de transmissão de potência (10) recomeça a transmissão regular da potência elétrica pelo uso do sinal de comando de suprimento de potência recebido.

4. Dispositivo de transmissão de potência (10), fornecido em um lado de solo e tendo uma bobina de transmissão de potência (13) para transmitir, por meio de uma conexão sem fio, potência elétrica controlada por um inversor (12) para um dispositivo de recepção de potência (20) fornecido em um veículo e tendo uma bobina de recepção de potência (21), o dispositivo de transmissão de potência (10) sendo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma seção de armazenamento (14a) para armazenar um sinal de comando de suprimento de potência transmitido a partir do dispositivo de recepção de potência (20) e uma seção de detecção de corrente de bobina de transmissão de potência (13) para detectar uma corrente de bobina de transmissão de potência (13) que flui através da bobina de transmissão de potência (13), em que o dispositivo de transmissão de potência (10) recebe o sinal de comando de suprimento de potência transmitido a partir do dispositivo de recepção de potência (20) em um primeiro ciclo (T1), e controla uma tensão de saída do inversor (12) com base no sinal de comando de suprimento de potência e na corrente de bobina de transmissão de potência (13) detectada pela seção de detecção de corrente de bobina de transmissão de potência (13) em um segundo ciclo (T2) mais curto que o primeiro ciclo (T1), e o dispositivo de transmissão de potência (10) controla a tensão de saída do inversor (12) pelo uso do sinal de comando de suprimento de potência anteriormente transmitido e armazenado na seção de armazenamento (14a) quando o dispositivo de transmissão de potência (10) não pode receber outro sinal de comando de suprimento de potência por meio de comunicação de corrente.

5. Dispositivo de transmissão de potência (10), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que, quando o dispositivo de transmissão de potência (10) não pode receber o sinal de comando de suprimento de potência, o dispositivo de transmissão de potência (10) calcula um lapso de tempo pelo qual o sinal de comando de suprimento de potência não foi recebido, e para de transmitir a potência elétrica quando o lapso de tempo atinge um período de intervalo predeter- minado (t1).

6. Dispositivo de transmissão de potência (10), de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de transmissão de potência (10) recebe dados de uma tensão de carga de uma bateria (23) fornecida no dispositivo de recepção de potência (20), e encurta o período de intervalo (t1) à medida que a tensão de carga é mais alta.

7. Dispositivo de transmissão de potência (10), de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que, quando o dispositivo de transmissão de potência (10) não pode receber o sinal de comando de suprimento de potência, o dispositivo de transmissão de potência (10) calcula um lapso de tempo pelo qual o sinal de comando de suprimento de potência não foi recebido, e diminui gradualmente uma quantidade de transmissão da potência elétrica quando o lapso de tempo atinge um período de intervalo predeterminado (t1).

8. Dispositivo de transmissão de potência (10), de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que, quando o dispositivo de transmissão de potência (10) recebe o sinal de comando de suprimento de potência enquanto diminui gradualmente a quantidade de transmissão da potência elétrica, o dispositivo de transmissão de potência (10) recomeça a transmissão regular da potência elétrica pelo uso do sinal de comando de suprimento de potência recebido.