BRPI0823167B1

BRPI0823167B1 - Dispositivo de recepção de energia sem contato e veículo incluindo o mesmo

Info

Publication number: BRPI0823167B1
Application number: BRPI0823167-2A
Authority: BR
Inventors: Shinji Ichikawa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2019-04-16
Also published as: EP2346142A1; US20180043879A1; US11312248B2; JP5287863B2; CN102177637B; EP2346142B1; CN102177637A; EP2346142A4; WO2010041318A1; KR20110065569A; JPWO2010041318A1; BRPI0823167A2; EP3127742A1; US9827976B2; EP3127742B1; US20110181123A1; KR101171024B1

Abstract

dispositivo de recepção de energia sem contato e veículo incluindo o mesmo a presente invenção refere-se a um dispositivo de recepção de energia sem contato que inclui uma carga, tal como um dispositivo de armazenamento de energia (150) identificado como um objeto de uma alimentação de energia, e uma bobina autorressonante secundária (11 o) que recebe energia elétrica a ser suprida para a referida carga a partir de uma bobina autorressonante primária externa (240). a bobina autorressonante secundária (11 o) é configurada de modo a ser comutável entre um primeiro estado e um segundo estado. o primeiro estado é selecionado em um modo de recepção de energia, no qual a bobina autorressonante secundária está magneticamente acoplada à bobina autorressonante primária (240) através da ressonância de um campo magnético. o segundo estado é selecionado em um modo não de recepção de energia, no qual o acoplamento magnético da bobina autorressonante secundária com a bobina autorressonante primária através de ressonância é mais fraco do que no primeiro estado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE RECEPÇÃO DE ENERGIA SEM CONTATO E VEÍCULO INCLUINDO O MESMO.

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a um dispositivo de recepção de energia sem contato e um veículo incluindo o mesmo, particularmente, à técnica de suprimento de energia elétrica para um veículo de uma maneira sem contato a partir de uma fonte de energia externa ao veículo. ANTECEDENTE DA TÉCNICA

Uma grande atenção está concentrada sobre os veículos acionados eletricamente, tal como um veículo elétrico e um veículo híbrido como veículos amigáveis para o meio ambiente. Estes veículos incorporam um motor elétrico para a geração de uma força de acionamento para funcionamento, e um dispositivo de armazenamento de energia recarregável para o armazenamento de energia elétrica a ser suprida para o motor elétrico. Um veículo híbrido refere-se a um veículo que incorpora um motor de combustão interna como uma fonte de energia, além de um motor elétrico, ou um veículo que ainda incorpora uma célula de combustível além de um dispositivo de armazenamento de energia como a fonte de energia de corrente contínua para o acionamento do veículo.

Dentre os veículos híbridos, é conhecido um veículo que permite mudar o dispositivo de armazenamento de energia montado em veículo de uma fonte de energia externa para o veículo, da mesma forma com um veículo elétrico. Por exemplo, o assim denominado veículo híbrido de ligar na tomada é conhecido, que permite que o dispositivo de armazenamento de energia seja carregado a partir de um suprimento de energia doméstico geral pelo estabelecimento de uma conexão entre o soquete de tomada localizado no estabelecimento e a entrada de carregamento provida no veículo através de um cabo de carregamento.

Como um método para transferência de energia, a atenção se concentrou recentemente em uma transmissão de energia elétrica sem fio sem o uso de fios de suprimento de energia e/ou cabos para transmissão

2/29 elétrica. Três abordagens promissoras desta técnica de transferência de energia sem fio são conhecidas, isto é, uma transferência de energia usandose indução eletromagnética, uma transferência de energia usando ondas eletromagnéticas e uma transferência de energia através do método de ressonância.

O método de ressonância da mesma é uma abordagem de transferência de energia sem contato que transfere energia por meio de um campo eletromagnético ao se causar uma ressonância em um par de ressonadores (por exemplo, um par de bobinas autorressonantes) no campo eletromagnético (campo próximo), permitindo que uma energia elétrica tão alta quanto de vários kW seja transferida por uma distância relativamente longa (por exemplo, vários metros) (faça uma referência ao Documento Não de Patente 1).

Documento de Patente 1: WO 2007/008646

Documento Não Patente 1: Andre Kurs e outros, Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances, [online], 6 de julho de 2007, SCIENCE, Volume 317, pp.83 - 86, [Pesquisado em 12 de setembro de 2007], Internet <URL; http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/ 5834/83.pdf>.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

PROBLEMAS A SEREM RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO

No método de ressonância, a energia elétrica é transferida quando a condição para a ressonância entre um ressonador do lado de transmissão de energia e um ressonador do lado de recepção de energia é encontrada. Contudo, há um caso em que o lado de recepção de energia não deseja a recepção de energia elétrica, tal como quando o dispositivo de armazenamento de energia está em um estado pleno ou similar.

No caso em que a técnica de transferência de energia sem fio mostrada em 'Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances mencionado acima é aplicada a um sistema de alimentação de energia para um veículo, como a recepção de energia é para ser interrompida quando a recepção de energia no veículo não é requerida é um proble3/29 ma. Os documentos mencionados anteriormente não ensinam particularmente sobre uma configuração específica ou uma abordagem de controle para interromper a recepção de energia.

Um objetivo da presente invenção é prover um dispositivo de recepção de energia sem contato e um veículo que possam interromper a recepção de energia de forma confiável em uma alimentação de energia usando um método de ressonância.

MEIOS PARAA RESOLUÇÃO DOS PROBLEMAS

Um dispositivo de recepção de energia sem contato de acordo com a presente invenção inclui uma carga identificada como um objeto de alimentação de energia, e uma bobina autorressonante secundária recebendo energia elétrica a ser suprida para a carga a partir de uma bobina autorressonante primária externa ao veículo. A bobina autorressonante secundária é configurada para ser comutável entre um primeiro estado e um segundo estado. O primeiro estado é selecionado em um modo de recepção de energia no qual a bobina autorressonante secundária é magneticamente acoplada à bobina autorressonante primária através da ressonância de um campo magnético. O segundo estado é selecionado em um modo não de recepção de energia no qual o acoplamento magnético da bobina autorressonante secundária com a bobina autorressonante primária é mais fraco do que no primeiro estado.

Preferencialmente, a bobina autorressonante secundária tem uma impedância que difere entre o primeiro estado e o segundo estado.

Mais preferencialmente, a bobina autorressonante secundária inclui um corpo de bobina e um modificador de indutância que modifica a indutância do corpo de bobina.

Mais preferencialmente, o corpo de bobina é dividido em uma região central em uma primeira porção e uma segunda porção. O modificador de indutância inclui um relé provido na região central do corpo de bobina, conectando a primeira porção e a segunda porção em um modo de recepção de energia, e desconectando a primeira porção da segunda porção em um modo não de recepção de energia.

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Preferencialmente, a bobina autorressonante secundária inclui um corpo de bobina e um modificador de capacitância modificando a capacitância do corpo de bobina.

Mais preferencialmente, o modificador de capacitância inclui uma linha de entrada conectada a uma extremidade do corpo de bobina, um relé conectado à linha de entrada, e um capacitor conectado ao corpo de bobina através da linha de entrada pelo relé em um modo de recepção de energia, e desconectado do corpo de bobina pelo relé em um modo não de recepção de energia.

Mais preferencialmente, o dispositivo de recepção de energia sem contato inclui um resistor de descarregamento para a regulagem do capacitor em um estado de descarregamento em um modo não de recepção de energia.

Mais preferencialmente, é incluído um outro relé que desconecta o resistor de descarregamento do capacitor em um modo de recepção de energia, e que conecta o resistor de descarregamento ao capacitor em um modo não de recepção de energia.

Mais preferencialmente, o relé desconecta o resistor de descarregamento do capacitor em um modo de recepção de energia, e conecta o resistor de descarregamento ao capacitor em um modo não de recepção de energia.

Preferencialmente, o dispositivo de recepção de energia sem contato ainda inclui um conversor de tensão que converte a tensão de uma tensão de entrada para suprimento para uma carga, e um retificador que retifica uma tensão CA e que fornece a tensão retificada para o conversor de tensão como uma tensão de entrada. A bobina autorressonante secundária recebe energia elétrica a partir da bobina autorressonante primária para causar a geração de uma tensão CA a ser suprida para o retificador.

Mais preferencialmente, o dispositivo de recepção de energia sem contato é montado em um veículo para o recebimento de energia elétrica a partir de um dispositivo de alimentação incluindo a bobina autorressonante primária externa ao veículo. O dispositivo de recepção de energia sem

5/29 contato ainda inclui uma unidade de controle que controla a comutação da bobina autorressonante secundária entre o primeiro estado e o segundo estado. A unidade de controle regula a bobina autorressonante secundária no primeiro estado e no segundo estado, quando o veículo encontrar e não encontrar, respectivamente, uma condição de recepção de energia.

Mais preferencialmente, o veículo inclui um dispositivo de armazenamento de energia que recebe energia elétrica de carga a partir do dispositivo de recepção de energia sem contato como a carga. A condição de recepção de energia inclui a condição em que o estado de carga do dispositivo de armazenamento de energia é menor do que um valor de limite.

Mais preferencialmente, a condição de recepção de energia inclui a condição em que uma falha predeterminada não está ocorrendo no veículo.

De acordo com um outro aspecto da presente invenção, um veículo inclui um dispositivo de recepção de energia sem contato que recebe energia elétrica transferida de uma maneira sem contato a partir do exterior do veículo. O dispositivo de recepção de energia sem contato inclui uma carga identificada como o objeto de alimentação de energia, e uma bobina autorressonante secundária que recebe energia elétrica a ser suprida para a carga a partir de uma bobina autorressonante primária externa. A bobina autorressonante secundária é configurada de modo a ser comutável entre um primeiro estado e um segundo estado. O primeiro estado é selecionado em um modo de recepção de energia no qual a bobina autorressonante secundária está magneticamente acoplada à bobina autorressonante primária através da ressonância de um campo magnético. O segundo estado é selecionado em um modo não de recepção de energia no qual o acoplamento magnético da bobina autorressonante secundária à bobina autorressonante primária através de ressonância é mais fraco do que no primeiro estado.

Preferencialmente, a bobina autorressonante secundária tem uma impedância diferente entre o primeiro estado e o segundo estado.

I

EFEITOS DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, uma recepção de energia

6/29 pode ser interrompida de forma confiável, quando uma recepção de energia elétrica não for desejada em uma alimentação de energia usando um método de ressonância.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 representa uma configuração inteira de um sistema de alimentação de energia de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção.

A figura 2 é um diagrama para descrição do mecanismo de transmissão de energia por um método de ressonância.

A figura 3 representa a relação entre a distância a partir de uma fonte de corrente (fonte de corrente magnética) e a intensidade do campo eletromagnético.

A figura 4 é um diagrama de blocos que representa uma configuração de trem de energia de um veículo acionado eletricamente 100 mostrado na figura 1.

A figura 5 é um diagrama de circuito de um conversor CC / CC 140 mostrado na figura 1.

A figura 6 representa uma configuração detalhada de uma bobina autorressonante secundária 110 das figura 1 a 4.

A figura 7 é um fluxograma para a descrição de um processo de começo de carga executado por uma ECU de veículo 180.

A figura 8 é um fluxograma de um processo no caso de terminação normal durante uma recepção de energia.

A figura 9 é um fluxograma de um processo no caso de uma terminação forçada devido à ocorrência de um erro durante uma recepção de energia.

A figura 10 é um diagrama de circuito de uma configuração de uma bobina autorressonante secundária 110A empregada em um dispositivo de recepção de energia sem contato de uma segunda modalidade.

A figura 11 é um diagrama de circuito de uma configuração de uma bobina autorressonante secundária 110A1 que é uma modificação da bobina autorressonante secundária 110A.

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A figura 12 é um diagrama de circuito de uma configuração de uma bobina autorressonante secundária 110B que é uma modificação de uma bobina autorressonante secundária 110A.

A figura 13 é um diagrama de circuito de uma configuração de uma bobina autorressonante secundária 110C que é uma outra modificação de uma bobina autorressonante secundária 110A.

LISTAGEM DE REFERÊNCIA

100 veículo acionado eletricamente; 110, 110A, 110A1, 110B, 110C, 340 linha de irrigação; 111 corpo de bobina; 112 relé; 113 primeira porção; 114 segunda porção; 115 modificador de indutância; 125, 350 bobina secundária; 130 retificador; 140 conversor; 142 unidade de conversão CC/CA; 144 unidade de transformador; 146 unidade de retificador; 150 dispositivo de armazenamento de energia; 162 conversor intensificador; 164, 166 inversor; 170 motor; 172, 174 gerador de motor; 176 motor; 177 dispositivo de divisão de energia; 178 roda motriz; 190 dispositivo de comunicação; 191, 192 sensor de tensão; 194 sensor de corrente; 200 dispositivo de alimentação de energia; 210 fonte de energia CA; 220 acionador de energia de frequência alta; 230, 320 bobina primária; 240, 330 bobina autorressonante primária; 250 dispositivo de comunicação; 310 fonte de energia de frequência alta; 311 corpo de bobina; 312A, 312A1, 312B, 312C modificador de capacitância; 313 capacitor; 314 resistor de descarga; 315, 316, 317 relé; 321, 322 linha de entrada; 360 carga; 180 ECU de veículo; PL2 linha positiva; SMR1, SMR2 relé de sistema principal.

MELHORES MODOS PARA A REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

As modalidades da presente invenção serão descritas a partir deste ponto em detalhes, com referência aos desenhos. Os mesmos elementos ou correspondentes nos desenhos têm os mesmos caracteres de referência alocados, e uma descrição dos mesmos não será repetida. [Primeira modalidade]

A figura 1 representa uma configuração inteira de um sistema de alimentação de energia de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. Com referência à figura 1, o sistema de alimentação de energia

8/29 inclui um veículo acionado eletricamente 100, e um dispositivo de alimentação de energia 200. O veículo acionado eletricamente 100 inclui uma bobina autorressonante secundária 110, uma bobina secundária 120, um retificador 130, um conversor CC / CC 140, e um dispositivo de armazenamento de energia 150. O veículo acionado eletricamente 100 ainda inclui uma unidade de controle de energia (a partir deste ponto, também referida como PCU) 160, um motor 170, uma ECU (unidade de controle eletrônico) de veículo 180 e um dispositivo de comunicação 190.

Embora a bobina autorressonante secundária 110 seja disposta na porção inferior da carroceria de veículo, ela pode ser disposta na porção superior da carroceria de veículo, se um dispositivo de alimentação de energia 200 for disposto acima do veículo. A bobina autorressonante secundária 110 é uma bobina ressonante LC que tem ambas as extremidades abertas (não conectadas), e recebe a energia elétrica a partir do dispositivo de alimentação de energia 200 pela ressonância com uma bobina autorressonante primária 240 de dispositivo de alimentação de energia 200 (descrita mais tarde) através de um campo eletromagnético. Embora o componente de capacitar da bobina autorressonante secundária 110 corresponda à capacitância flutuante da bobina aqui, um capacitar pode ser provido através das extremidades da bobina.

A bobina autorressonante secundária 110 tem seu número de enrolamentos regulados apropriadamente, de modo que o valor Q representando a intensidade de ressonância entre a bobina autorressonante primária 240 e a bobina autorressonante secundária 110 (por exemplo, Q > 100), o valor k que representa o grau de acoplamento do mesmo e similares se tornam mais alto com base na distância a partir da bobina autorressonante primária 240 do dispositivo de alimentação de energia 200, na frequência de ressonância da bobina autorressonante primária 240 e da bobina autorressonante secundária 110, e similares.

A bobina secundária 120 é disposta coaxial com a bobina autorressonante secundária 110, e pode ser acoplada magneticamente com a bobina autorressonante secundária 110 por indução eletromagnética. A bo9/29 bina secundária 120 extrai a energia elétrica recebida pela bobina autorressonante secundária 110 através de indução eletromagnética para extração para o retificador 130. O retificador 130 retifica a energia CA extraída pela bobina secundária 120.

O conversor CC / CC 140 responde a um sinal de controle a partir da ECU de veículo 180 para converter a energia elétrica retificada pelo retificador 130 para o nível de tensão de dispositivo de armazenamento de energia 150 para extração para ele. No caso em que a energia é recebida a partir do dispositivo de alimentação de energia 200 durante uma operação de funcionamento do veículo (neste caso, o dispositivo de alimentação de energia 200 pode ser disposto, por exemplo, na porção superior ou na porção lateral do veículo), o conversor CC / CC 140 pode converter a energia elétrica retificada pelo retificador 130 em uma tensão de sistema para suprimento direto para a PCU 160. O conversor CC / CC 140 não é necessariamente requerido, e uma configuração pode ser empregada, na qual a energia elétrica CA extraída pela bobina secundária 120 é retificada pelo retificador 130 e, então, diretamente aplicada ao dispositivo de armazenamento de energia 150.

O dispositivo de armazenamento de energia 150 é uma fonte de energia CC recarregável, e inclui uma bateria secundária, tal como de íon de lítio ou de hidreto de níquel - metal. O dispositivo de armazenamento de energia 150 armazena a energia elétrica suprida a partir do conversor CC / CC 140, bem como a energia elétrica regenerativa gerada pelo motor 170. O dispositivo de armazenamento de energia 150 supre a energia elétrica armazenada para a PCU 160. Um capacitor de grande capacitância pode ser empregado como o dispositivo de armazenamento de energia 150. Qualquer armazenador temporário de energia é aplicável, desde que possa armazenar temporariamente a energia elétrica suprida a partir do dispositivo de alimentação de energia 200 e/ou a energia elétrica regenerativa do motor 170 e suprir a energia elétrica armazenada para a 160 e suprir a energia elétrica armazenada para a PCU 160.

A PCU 160 aciona o motor 170 pela energia elétrica extraída a

10/29 partir do dispositivo de armazenamento de energia 150 ou pela energia elétrica suprida diretamente a partir do conversor CC / CC 140. A PCU 160 retifica a energia elétrica regenerativa gerada pelo motor 170 para extração para o dispositivo de armazenamento de energia 150, por meio do que o dispositivo de armazenamento de energia 150 é carregado. O motor 170 é acionado pela PCU 160 para a geração de energia de acionamento de veículo, a qual é provida para as rodas motoras. O motor 170 gera energia elétrica usando a energia cinética recebida a partir das rodas de acionamento e de um motor não mostrado, e extrai a energia elétrica regenerativa gerada para a PCU 160.

Em um modo de funcionamento de veículo, a ECU de veículo 180 controla a PCU 160, com base no estado de funcionamento de veículo e/ou no estado de carga (a partir deste ponto, também referido como SOC) do dispositivo de armazenamento de energia 150. O dispositivo de comunicação 190 funciona como uma interface de comunicação para comunicação sem fio com o dispositivo de alimentação de energia 200 externo ao veículo.

O dispositivo de alimentação de energia 200 inclui uma fonte de energia CA 210, um acionador de energia de frequência alta 220, uma bobina primária 230, uma bobina autorressonante primária 240, um dispositivo de comunicação 250 e uma ECU 260.

A fonte de energia CA 210 é externa ao veículo, e é uma fonte de energia de sistema, por exemplo. O acionador de energia de frequência alta 220 converte a energia elétrica recebida a partir da fonte de energia CA 210 em uma energia elétrica de alta frequência. A energia elétrica de frequência alta convertida é suprida para a bobina primária 230. A frequência da energia elétrica de frequência alta gerada pelo acionador de energia de frequência alta 220 é de 1 M a dez e vários MHz, por exemplo.

A bobina primária 230 é disposta coaxial com a bobina autorressonante primária 240, e pode ser acoplada magneticamente com a bobina autorressonante primária 240 por indução eletromagnética. A bobina primária 230 alimenta a energia elétrica de frequência alta suprida a partir do acionador de energia de frequência alta 220 para a bobina autorressonante

11/29 primária 240 por indução eletromagnética.

Embora a bobina autorressonante primária 240 seja disposta nas proximidades do solo, ela pode ser disposta acima ou na lateral do veículo, no caso em que a energia é alimentada para o veículo acionado eletricamente 100 a partir de acima do veículo. A bobina autorressonante primária 240 de modo similar é uma bobina ressonante LC que tem ambas as extremidades abertas (sem contato), e transfere energia elétrica para o veículo acionado eletricamente 100 pela ressonância com a bobina autorressonante secundária 110 de veículo acionado eletricamente 100 através de um campo eletromagnético. Embora o componente de capacitor da bobina autorressonante primária 240 de modo similar corresponda à capacitância flutuante da bobina, um capacitor pode ser conectado através das extremidades da bobina.

A bobina autorressonante primária 240 tem seu número de enrolamentos regulado apropriadamente de modo que o valor Q (por exemplo, Q > 100), o grau de acoplamento k e similar se tornam mais altos com base na distância a partir da bobina autorressonante secundária 110 do veículo acionado eletricamente 100, na frequência de ressonância de bobina autorressonante primária 240 e na bobina autorressonante secundária 110, e similares.

O dispositivo de comunicação 250 funciona como uma interface de comunicação para se efetuar uma comunicação sem fio com o veículo acionado eletricamente 100 que é o destino de alimentação de energia. A ECU 260 controla o acionador de energia de frequência alta 220 de modo que a recepção de energia elétrica no veículo acionado eletricamente 100 atinja um valor alvo. Especificamente, a ECU 260 obtém a partir do veículo acionado eletricamente 100 a energia elétrica de recepção e seu valor alvo de veículo acionado eletricamente 100 através do dispositivo de comunicação 250 e controla a saída do acionador de energia de frequência alta 220, de modo que a energia elétrica de recepção no veículo acionado eletricamente 100 combine com o valor alvo. A ECU 260 pode transmitir o valor de impedância de dispositivo de alimentação de energia 200 para o veículo a12/29 cionado eletricamente 100.

A figura 2 é um diagrama para a descrição do mecanismo de transmissão de energia pelo método de ressonância. Pela ressonância de duas bobinas ressonantes LC tendo a mesma frequência natural no campo eletromagnético (campo próximo), a energia elétrica é transferida a partir de uma bobina para a outra bobina através do campo eletromagnético.

Especificamente, a bobina primária 320 é conectada à fonte de energia de frequência alta 310, e a energia elétrica de uma frequência tão alta quanto 1 M a dez e vários MHz é suprida para a bobina autorressonante primária 330 que é magneticamente acoplada à bobina primária 320 por indução eletromagnética. A bobina autorressonante primária 330 é um ressonador LC com base na indutância de bobina e na capacitância flutuante, ressonando com bobina autorressonante secundária 340 que tem a mesma frequência de ressonância que a bobina autorressonante primária 330 através de um campo eletromagnético (campo próximo). Assim sendo, a energia (energia elétrica) é transferida a partir da bobina autorressonante primária 330 para a bobina autorressonante secundária 340 através do campo eletromagnético. A energia (energia elétrica) transferida para a bobina autorressonante secundária 340 é extraída pela mistura 350 magneticamente acoplada à bobina autorressonante secundária 340 através de indução eletromagnética a ser provida para uma carga 360.

A relação correspondente com os elementos na figura 1 será descrita a partir deste ponto. A fonte de energia CA 210 e o acionador de energia de frequência alta 220 da figura 1 correspondem à fonte de energia de frequência alta 310 da figura 2. A bobina primária 230 e a bobina autorressonante primária 240 da figura 1 correspondem à bobina primária 320 e à bobina autorressonante primária 330, respectivamente, da figura 2. A bobina autorressonante secundária 110 e a bobina secundária 120 da figura 1 correspondem à bobina autorressonante secundária 340 e à bobina secundária 350, respectivamente, da figura 2. Os elementos do retificador 130 e et. seq. da figura 1 são geralmente representados como a carga 360.

A figura 3 representa a relação entre a distância a partir de uma

13/29 fonte de corrente (fonte de corrente magnética) e a intensidade de campo eletromagnético. Com referência à figura 3, o campo eletromagnético inclui três componentes. A curva k1 representa uma componente inversamente proporcional à distância a partir da fonte de onda, e é referida como campo eletromagnético de radiação. A curva k2 representa uma componente inversamente proporcional ao quadrado da distância a partir da fonte de onda, e é referida como campo eletromagnético de indução. A curva k3 representa uma componente inversamente proporcional ao cubo da distância a partir da fonte de onda, e é referida como campo eletromagnético eletrostático.

Há uma região dos mesmos em que a intensidade da onda eletromagnética diminui drasticamente, de acordo com a distância a partir da fonte de onda. No método de ressonância, a energia (energia elétrica) é transmitida tirando-se vantagem do campo próximo (campo evanescente). Especificamente, ao se fazer com que um par de ressonadores (por exemplo, o par de bobinas ressonantes LC) tendo a mesma frequência natural ressone tirando vantagem do campo próximo, a energia (energia elétrica) é transmitida a partir de um ressonador (bobina autorressonante primária) para o outro ressonador (bobina autorressonante secundária). Uma vez que este campo próximo não passa energia (energia elétrica) longe, o método de ressonância permite uma transmissão de energia com perda de energia mais baixa, se comparado com uma onda eletromagnética que transmite energia (energia elétrica) pelo campo eletromagnético de radiação que passa energia por uma distância grande.

A figura 4 é um diagrama de blocos que representa uma configuração de trem de energia de veículo acionado eletricamente 100 da figura 1. Com referência à figura 4, o veículo acionado eletricamente 100 inclui um dispositivo de armazenamento de energia 150, um relé principal de sistema SMR1, um conversor de intensificação 162, inversores 164, 166, geradores de motor 172, 174, um motor 176, um dispositivo de divisão de energia 177 e uma roda motora 178. Adicionalmente, o veículo acionado eletricamente 100 ainda inclui a bobina autorressonante secundária 110, a bobina secundária 120, o retificador 130, o conversor CC/CC 140, o relé de sistema prin14/29 cipal SMR2, a ECU de veículo 180, o dispositivo de comunicação 190, os sensores de tensão 191, 192 e o sensor de corrente 194.

O veículo acionado eletricamente 100 incorpora o motor 176 e o gerador de motor 174 como a fonte de acionamento. O motor 176 e os geradores de motor 172 e 174 são acoplados com o dispositivo de divisão de energia 177. O veículo acionado eletricamente 100 funciona pela energia de acionamento gerada por pelo menos um dentre o motor 176 e o gerador de motor 174. A energia gerada pelo motor 176 é dividida em dois percursos pelo dispositivo de divisão de energia 177. Especificamente, um percurso é dirigido à roda motora 178, e o outro percurso é dirigido ao gerador de motor 172.

O gerador de motor 172 é uma máquina elétrica rotativa CA formada, por exemplo, por um motor elétrico síncrono CA trifásico tendo um ímã permanente embutido em um rotor. O gerador de motor 172 gera energia elétrica usando a energia cinética do motor 176 dividida pelo dispositivo de divisão de energia 177. Por exemplo, quando o SOC de dispositivo de armazenamento de energia 150 se torna mais baixo do que um valor predeterminado, o motor 176 tem a partida dada, e a energia elétrica é gerada pelo gerador de motor 172, por meio do que o dispositivo de armazenamento de energia 150 é carregado.

O gerador de motor 174 também é uma máquina elétrica rotativa CA formada, por exemplo, por um motor elétrico síncrono CA trifásico que tem um ímã permanente embutido em um rotor, da mesma forma com o gerador de motor 172. O gerador de motor 174 gera energia de acionamento usando pelo menos uma dentre a energia elétrica armazenada no dispositivo de armazenamento de energia 150 e a energia elétrica gerada pelo gerador de motor 172. A energia de acionamento do gerador de motor 174 é transmitida para a roda motora 178.

Em um modo de frenagem do veículo ou em um modo de redução de aceleração em uma inclinação para baixo, a energia mecânica armazenada no veículo como uma energia cinética ou energia potencial é usada para o acionamento rotativo do gerador de motor 174 através da roda moto15/29 ra 178, por meio do que o gerador de motor 174 opera como um gerador de energia. Assim sendo, o gerador de motor 174 opera como um freio regenerativo convertendo a energia de funcionamento em energia elétrica para geração da força de frenagem. A energia elétrica gerada pelo gerador de motor 174 é armazenada em um dispositivo de armazenamento de energia 150. O gerador de motor 174 corresponde ao motor 170 mostrado na figura 1.

O dispositivo de divisão de energia 177 é formado por um conjunto de engrenagens planetárias incluindo uma engrenagem sol, uma engrenagem de pinhão, uma portadora e uma coroa. A engrenagem de pinhão se encaixa com a engrenagem sol e a coroa. A portadora suporta a engrenagem de pinhão, para permitir uma rotação em seu eixo geométrico, e é acoplada à árvore de manivelas do motor 176. A engrenagem sol é acoplada ao eixo rotativo de gerador de motor 172. A coroa é acoplada ao eixo rotativo do gerador de motor 174 e à roda motora 178.

O relé principal de sistema SMR1 é disposto entre o dispositivo de armazenamento de energia 150 e o conversor de intensificação 162. O relé principal de sistema SMR1 conecta eletricamente o dispositivo de armazenamento de energia 150 com o conversor de intensificação 162, quando um sinal SE1 a partir da ECU de veículo 180 for tornado ativo, e desconecta o percurso elétrico entre o dispositivo de armazenamento de energia 150 e o conversor de intensificação 162, quando o sinal SE1 for tornado inativo.

O conversor de intensificação 162 responde a um sinal PWC a partir da ECU de veículo 180 para intensificar a tensão a partir do dispositivo de armazenamento de energia 150 para extração para a linha positiva PL2. Este conversor de intensificação 162 inclui, por exemplo, um circuito talhador CC.

Os inversores 164 e 166 são providos correspondendo aos geradores de motor 172 e 174, respectivamente. O inversor 164 aciona o gerador de motor 172 com base em um sinal PWI1 da ECU de veículo 180. O inversor 166 aciona o gerador de motor 174 com base em um sinal PWI2 a partir da ECU de veículo 180. Cada um dos inversores 164 e 166 inclui um circuito de ponte trifásico, por exemplo.

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O conversor de intensificação 162 e os inversores 164 e 166 correspondem à PCU 160 da figura 1.

A bobina autorressonante secundária 110 é dividida em duas na região central onde um relé 112 é provido. Em um modo de recepção de energia, o relé 112 é controlado para atingir um estado conectado por um sinal de controle SE3 a partir da ECU de veículo. A impedância da bobina autorressonante secundária 110 é modificada para uma impedância (primeiro estado) que permite uma ressonância com a bobina autorressonante primária 240 da figura 1. Em um modo de interrupção de recepção de energia, o relé 112 é controlado para atingir um estado não conectado pelo sinal de controle SE3 a partir da ECU de veículo. A impedância da bobina autorressonante secundária 110 é modificada para uma impedância (segundo estado) que não permite uma ressonância com a bobina autorressonante primária 240 da figura 1.

A bobina secundária 120, o retificador 130 e o conversor CC/CC 140 são conforme descrito com referência à figura 1. Portanto, uma descrição dos mesmos não será repetida. O relé principal de sistema SMR2 é disposto entre o conversor CC/CC 140 e o dispositivo de armazenamento de energia 150. O relé principal de sistema SMR2 conecta eletricamente o dispositivo de armazenamento de energia 150 com o conversor CC/CC 140, quando um sinal SE2 a partir da ECU de veículo 180 for tornado ativo, e desconecta o percurso elétrico entre o dispositivo de armazenamento de energia 150 e o conversor CC/CC 140, quando o sinal SE2 for tornando inativo.

O sensor de tensão 191 detecta a tensão entre linhas V2 dos percursos de transmissão de energia entre o relé principal de sistema SMR2 e o conversor CC/CC 140, e provê o valor de detecção para a ECU de veículo 180. O sensor de tensão 192 detecta a tensão entre linhas VH dos percursos de transmissão de energia entre o retificador 130 e o conversor CC/CC 140, e provê o valor de detecção para a ECU de veículo 180. O sensor de corrente 194 detecta uma corrente 11 extraída a partir do retificador 130 e provê o valor de detecção para a ECU de veículo 180.

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A ECU de veículo 180 gera os sinais PWC, PWI1 e PWI2 para acionamento do conversor de intensificação 162, o gerador de motor 172 e o gerador de motor 174, respectivamente, com base na posição de pedal de acelerador, na velocidade de veículo e nos sinais a partir de vários sensores. Os sinais gerados PWC, PWI1 e PWI2 são extraídos para o conversor de intensificação 162, o inversor 164 e o inversor 166, respectivamente.

Em um modo de funcionamento de veículo, a ECU de veículo 180 torna o sinal SE1 ativo para ativar o relé principal de sistema SMR1, e torna o sinal SE2 inativo para desativar o relé principal de sistema SMR2. No caso em que a energia elétrica pode ser recebida a partir do dispositivo de alimentação de energia durante o modo de funcionamento do veículo, a ECU de veículo 180 pode tornar os sinais SE1 e SE2 ativos para ativar ambos os relés principais de sistema SMR1 e SMR2.

Em um modo de recebimento de energia a partir do dispositivo de alimentação de energia 200 externo ao veículo, a ECU de veículo 180 torna o sinal SE1 inativo para desativar o relé principal de sistema SMR1, e torna o SE2 ativo para ativar o relé principal de sistema SMR2.

A ECU de veículo 180 gera um sinal PWD para controle do conversor CC/CC 140 e provê o sinal gerado PWD para o conversor CC/CC 140. Além disso, a ECU de veículo 180 calcula a energia elétrica de recepção a partir do dispositivo de alimentação de energia 200, com base na tensão VH do sensor de tensão 192 e na corrente 11 a partir do sensor de corrente 194, e transmite o valor calculado para o dispositivo de alimentação de energia 200 através do dispositivo de comunicação 190 em conjunto com o valor alvo da energia elétrica de recepção.

A figura 5 é um diagrama de circuito do conversor CC/CC 140 mostrado na figura 4. Com referência à figura 5, o conversor CC/CC 140 inclui uma unidade de conversão CC/CA 142, uma unidade de transformador 144 e uma unidade de retificador 146. A unidade de conversão CC / CA 142 inclui um elemento de comutação acionado para ligado/desligado com base no sinal PWD a partir da ECU de veículo 180 para a conversão da energia CC suprida a partir do retificador 130 da figura 4 na energia elétrica CA para

18/29 extração para a unidade de transformador 144.

A unidade de transformador 144 isola a unidade de conversão CC/CA 142 da unidade de retificador 146 e realiza uma conversão de tensão de acordo com a relação de enrolamento de bobina. A unidade de retificador 146 retifica a saída de energia CA a partir da unidade de transformador 144 para a energia CC para extração para o dispositivo de armazenamento de energia 150 da figura 4.

A figura 6 representa uma configuração detalhada de bobina autorressonante secundária 110 das figura 1 e 4.

Com referência à figura 6, a bobina autorressonante secundária 110 é configurada de modo a ser comutável entre um primeiro estado e um segundo estado. O primeiro estado é selecionado em um modo de recepção de energia no qual a bobina autorressonante secundária 110 é acoplada magneticamente com a bobina autorressonante primária 240 da figura 1 através de ressonância. O segundo estado é selecionado em um modo não de recepção de energia no qual o acoplamento da bobina autorressonante secundária 110 com a bobina autorressonante primária 240 é mais fraco no primeiro estado.

Preferencialmente, a bobina autorressonante secundária 110 tem uma impedância que difere entre o primeiro estado e o segundo estado.

Especificamente, a bobina autorressonante secundária 110 inclui um corpo de bobina 111, e um modificador de impedância 115 que modifica a impedância do corpo de bobina 111.

O corpo de bobina 111 é dividido na região central em uma primeira porção 113 e uma segunda porção 114. O modificador de impedância 115 inclui um relé 112 provido na região central do corpo de bobina 111 para conexão e desconexão da primeira porção 113 com / da segunda porção 114 em um modo de recepção de energia e um modo não de recepção de energia, respectivamente.

A bobina autorressonante secundária 110 opera como uma antena em um modo de recepção de energia. A amplitude da tensão nas extremidades é aumentada, e a amplitude da tensão na região central se torna

19/29 substancialmente 0. Portanto, pelo arranjo do relé 112 na região central do corpo de bobina 111, apenas um pequeno relé tendo uma baixa tensão de ruptura será requerido, se comparado com o caso em que o relé é provido em outras regiões.

No caso em que a transmissão de energia elétrica é efetuada por meio do método de ressonância, o lado de energia de transmissão está provendo energia. Se a frequência de ressonância das bobinas ressonantes combinar com cada outra, a energia elétrica será recebida na bobina autorressonante secundária que é um componente montado no veículo, mesmo no caso em que a recepção de energia não é pretendida no lado de recepção de energia. Assim, é empregada uma configuração para se permitir uma modificação da impedância da bobina autorressonante secundária, conforme mostrado na figura 6. No caso em que não se pretende que o lado de recepção de energia receba energia, a impedância é modificada, de modo que a frequência de ressonância não combine com aquela do lado de transmissão de energia.

Isto é preferível para se evitar uma recepção de energia em um componente montado no veículo não requerendo uma recepção de energia.

A figura 7 é um fluxograma para a descrição de um processo de começo de carga executado na ECU de veículo 180. O processo mostrado neste fluxograma invocado a partir de uma rotina principal predeterminada a ser executada.

Com referência à figura 7, uma determinação é feita quanto a se há um comando de começo de carga ou não na etapa S1. Um comando de começo de carga pode ser dado por um passageiro pressionando um botão de começo de carga ou similar. Quando um comando de começo de carga é dado na etapa S1, o controle prossegue para a etapa S2. Quando um comando de começo de carga está ausente, o controle é transferido para a rotina principal na etapa S19.

Quando o controle prossegue para a etapa S2, a ECU de veículo 180 estabelece uma comunicação com o dispositivo de alimentação de energia 200 através do dispositivo de comunicação 190 da figura 1. Na etapa

20/29

S3, uma verificação de soldagem do relé principal de sistema SMR2 é executada.

Uma vez que o dispositivo de armazenamento de energia 150 é desconectado quando o relé principal de sistema SMR2 atinge um estado DESLIGADO, a tensão V2 detectada pelo sensor de tensão 191 da figura 4 deve ser reduzida. Pelo controle do relé principal de sistema SMR2 para atingir um estado DESLIGADO e pela confirmação que uma tensão V2 se tornou mais baixa do que o valor de limite predeterminado que é regulado mais baixo do que a tensão de dispositivo de armazenamento de energia 150, é reconhecido que o relé principal de sistema SMR2 é regulado DESLIGADO apropriadamente e não soldado. O resultado de verificação de soldagem na etapa S3 é determinado na etapa S4.

Quando uma determinação é feita que uma soldagem ocorreu em SMR2 na etapa S4, o controle prossegue para a etapa S12. O resultado de determinação de que uma soldagem ocorreu em SMR2 é avaliado e armazenado / notificado. Na etapa S14, a ECU de veículo 180 requisita que o dispositivo de alimentação de energia 200 através do dispositivo de comunicação 190 pare a transmissão de energia. Então, o processo termina na etapa S15.

Quando uma determinação é feita que uma soldagem não está ocorrendo em SMR2 na etapa S4, o controle prossegue para a etapa S5. Na etapa S5, a ECU de veículo 180 controla o relé 112 provido na bobina autorressonante secundária 110 para atingir um estado DESLIGADO. Então, a ECU de veículo 180 requisita que o dispositivo de alimentação de energia 200 através do dispositivo de comunicação 190 transmita energia.

Quando a energia é transmitida a partir do dispositivo de alimentação de energia 200, a bobina autorressonante primária 240 é controlada na frequência de ressonância. Se o relé 112 for soldado, a impedância da bobina autorressonante secundária 110 combinará com aquela da bobina autorressonante primária 240 com a frequência de ressonância correspondente, fazendo com que a bobina autorressonante secundária 110 ressone com a bobina autorressonante primária 240. Assim sendo, a energia elétrica

21/29 será transferida, de modo que a tensão VH aumente através da bobina secundária 120 e do retificador 130 da figura 4.

Portanto, pela verificação quanto a se a tensão VH é intensificada ou não na etapa S7, uma determinação de relé 112 sendo soldado pode ser feita. Quando uma intensificação de tensão VH é detectada na etapa S7, o controle prossegue para a etapa S16. Na etapa S16, a determinação de resultado de soldagem ocorrida no relé 112 é avaliada, e armazenada/notificada. Na etapa S17, a ECU de veículo 180 requisita que um dispositivo de alimentação de energia 200 através do dispositivo de comunicação 190 pare a transmissão de energia. Na etapa S18, o processo termina. A energia elétrica transferida para a finalidade de verificação de soldagem na etapa S6 é extremamente fraca, e menor do que a energia elétrica transferida após isso na etapa S11 para uma transmissão de energia real.

No caso em que uma intensificação de tensão VH não é detectada na etapa S7, o controle prossegue para a etapa S8. Na etapa S8, o relé 112 é tornado DESLIGADO normalmente, e uma determinação é feita de que uma soldagem não está ocorrendo. Na etapa S9, a ECU de veículo 180 requisita que o dispositivo de alimentação de energia 200 através do dispositivo de comunicação 190 pare temporariamente a transmissão de energia. Na etapa S10, a ECU de veículo 180 controla o relé 112 que está em um estado DESLIGADO e o relé principal de sistema SMR2 para ambos atingirem um estado LIGADO. Na etapa S11, a ECU de veículo 180 requisita que o dispositivo de alimentação de energia 200 através do dispositivo de comunicação 190 temporariamente pare a transmissão de energia. Na etapa S12, um processo de carregamento é iniciado. Então, o controle é transferido para a rotina principal na etapa S19.

Com referência à figura 8, se um gatilho de terminação normal é gerado ou não é monitorado na etapa S51, durante um modo de recepção de energia do dispositivo de recepção de energia sem contato do veículo. Um gatilho de terminação normal é gerado no caso em que o carregamento

22/29 progrediu de modo que o estado de carga (SOC) do dispositivo de armazenamento de energia 150 atinge o limite superior administrativo (o valor de carga plena), no caso em que o botão de fim de carga tiver sido pressionado, e no caso em que a temperatura de bateria ou a tensão de bateria está fora de uma faixa predeterminada adequada para carregamento.

O controle prossegue para a etapa S58, quando um gatilho de terminação normal como esse não é gerado, e o controle é transferido para a rotina principal. Neste caso, a condição de recepção de energia é encontrada, e a bobina autorressonante secundária 110 é controlada para atingir um estado capaz de receber energia. Então, a etapa S51 é executada de novo em um lapso de um período de tempo predeterminado.

Quando a geração de um gatilho de terminação normal é confirmada na etapa S51, o controle prossegue para a etapa S52. Na etapa S52, a ECU de veículo 180 requisita que o dispositivo de alimentação de energia 200 através do dispositivo de comunicação 190 pare a transmissão de energia. Assim sendo, a tensão VH detectada no sensor de tensão 192 da figura 4 começa a diminuir. Uma espera é conduzida na etapa S53, até a tensão VH se tornar tão baixa quanto um valor de limite Vth (por exemplo, 42 V) suficientemente mais baixa do que a tensão de suprimento de energia (por exemplo, de várias centenas de V) de dispositivo de armazenamento de energia 150.

Quando VH < Vth é estabelecido na etapa S53, o controle prossegue para a etapa S54. Na etapa S54, uma verificação de soldagem do relé principal de sistema SMR2 é executada. Esta verificação de soldagem pode ser feita pela desconexão do dispositivo de armazenamento de energia 150 do sensor de tensão 192 com o relé principal de sistema SMR2 em um estado DESLIGADO, e pela detecção da tensão V2 através do sensor de tensão 192 nesse estado.

Se a tensão V2 não for menor do que a tensão de limite regulada suficientemente mais baixa do que a tensão do dispositivo de armazenamento de energia 150 na etapa S55, uma determinação será feita que o dispositivo de armazenamento de energia 150 não está desconectado, e o relé

23/29 principal de sistema SMR2 estará soldado, por meio do que o controle prossegue para a etapa S59. Na etapa S59, um resultado de determinação de soldagem ocorrido no relé principal de sistema SMR2 é avaliado, e armazenado/notificado. Na etapa S60, o processo termina.

Quando a tensão V2 é menor do que ou igual ao valor de limite regulado suficientemente mais baixo do que a tensão do dispositivo de armazenamento de energia 150 na etapa S55, uma determinação é feita que o dispositivo de armazenamento de energia 150 está desconectado, e o relé principal de sistema SMR2 não está soldado. Neste caso, o controle prossegue para a etapa S56. Na etapa S56, a ECU de veículo 180 controla o relé 112 para a obtenção de um estado DESLIGADO, de modo que a bobina autorressonante secundária 110 não ressone com a bobina autorressonante primária 240. Na etapa S57, o processo termina.

A figura 9 é um fluxograma que representa um processo no caso de uma terminação forçada devido a um erro que ocorre durante uma recepção de energia.

Com referência à figura 9, se um gatilho de parada de emergência é gerado ou não é monitorado na etapa S101 durante um modo de recepção de energia do dispositivo de recepção de energia sem contato do veículo. Um gatilho de parada de emergência é gerado quando uma falha que requer uma execução de serviço do veículo ocorreu, tal como um dano no retificador 130 ou no conversor CC/CC 140.

Se um gatilho de parada de emergência como esse não for gerado, o controle prosseguirá para a etapa S106, e o controle será transferido para a rotina principal. Neste caso, a condição de recepção de energia é encontrada, e a bobina autorressonante secundária 110 é controlada para atingir um estado capaz de recepção de energia. Então, a etapa S101 é executada em um lapso de um período de tempo predeterminado.

Quando uma geração de um gatilho de parada de emergência é confirmada na etapa S101, o controle prossegue para a etapa S102. Na etapa S102, a ECU de veículo 180 requisita que o dispositivo de alimentação de energia 200 pare a transmissão de energia através do dispositivo de comu24/29 nicação 190, e regula o relé 112 em um estado DESLIGADO, de modo a evitar uma recepção de energia por ressonância com a bobina autorressonante secundária 110.

Assim sendo, a tensão VH detectada no sensor de tensão 192 da figura 4 começa a diminuir. Uma espera é conduzida na etapa S103, até a tensão VH se tornar tão baixa quanto um valor de limite Vth (por exemplo, 42 V) suficientemente mais baixa do que a tensão de suprimento de energia (por exemplo, de várias centenas de V) de dispositivo de armazenamento de energia 150.

Quando VH < Vth é estabelecido na etapa S103, o controle prossegue para a etapa S104. Na etapa S104, uma verificação de soldagem do relé principal de sistema SMR2 é executada. A verificação de soldagem é efetuada pela desconexão do dispositivo de armazenamento de energia 150 do sensor de tensão 191 com o relé principal de sistema SMR2 em um estado DESLIGADO, e pela detecção da tensão V2 através do sensor de tensão 191 nesse estado.

Quando a tensão V2 não é menor do que a tensão de limite regulada suficientemente mais baixa do que a tensão do dispositivo de armazenamento de energia 150 na etapa S105, uma determinação é feita que o dispositivo de armazenamento de energia 150 não está desconectado, e o relé principal de sistema SMR2 está soldado, por meio do que o controle prossegue para a etapa S107. Na etapa S107, um resultado de determinação de soldagem ocorrido no relé principal de sistema SMR2 é avaliado, e armazenado/notificado. Então, o processo termina na etapa S108.

Quando a tensão V2 é menor do que ou igual ao valor de limite regulado suficientemente mais baixo do que a tensão do dispositivo de armazenamento de energia 150, uma determinação é feita que o dispositivo de armazenamento de energia 150 está desconectado, e o relé principal de sistema SMR2 não está soldado na etapa S105. Neste caso, o controle prossegue para a etapa S109, para a obtenção de um estado de interrupção de carga.

Conforme descrito acima, o dispositivo de recepção de energia

25/29 sem contato da primeira modalidade assume uma configuração na qual a impedância é modificada, de modo que a bobina autorressonante secundária 110 não ressone quando uma recepção de energia não for desejada no veículo. A modificação é efetuada pela modificação da indutância pela divisão do comprimento da bobina com um relé. Assim sendo, a geração de uma tensão alta indesejada pode ser evitada, uma vez que não há porção para o recebimento da energia elétrica no veículo, mesmo se a transmissão de energia for continuada no lado de dispositivo de alimentação de energia. [Segunda Modalidade]

A segunda modalidade é uma modificação da configuração da bobina autorressonante secundária 110 mostrada nas figura 4 e 6 da primeira modalidade. Uma vez que a configuração dos elementos remanescentes é similar àquela da primeira modalidade, uma descrição dos mesmos não será repetida.

A figura 10 é um diagrama de circuito de uma configuração dé bobina autorressonante secundária 110A empregada no dispositivo de recepção de energia sem contato da segunda modalidade.

Com referência à figura 10, a bobina autorressonante secundária 110A é configurada de modo a ser comutável entre um primeiro estado e um segundo estado. O primeiro estado é selecionado em um modo de recepção de energia no qual a bobina autorressonante secundária 110A é magneticamente acoplada à bobina autorressonante primária 240 da figura 1 através de ressonância. O segundo estado é selecionado em um modo não de recepção de energia no qual o acoplamento da bobina autorressonante secundária 110A com a bobina autorressonante primária 240 é mais fraco do que no primeiro estado.

A bobina autorressonante secundária 110A tem uma impedância diferente entre o primeiro estado e o segundo estado. Especificamente, a bobina autorressonante secundária 110A inclui um corpo de bobina 311, e um modificador de capacitância 312A modificando a capacitância de corpo de bobina 311.

O modificador de capacitância 312A inclui uma linha condutora

26/29

321 conectado a uma extremidade do corpo de bobina, um relé 315 conectado à linha de entrada 321, e um capacitor 313 conectado ao corpo de bobina 311 através da linha de entrada 321 por um relé 315 em um modo de recepção de energia, e desconectado do corpo de bobina 311 pelo relé 315 em um modo não de recepção de energia.

A bobina autorressonante secundária 110A ainda inclui um resistor de descarregamento 314 para regulagem do capacitor 313 em um estado de descarga em um modo não de recepção de energia. O resistor de descarregamento 314 é conectado através dos dois eletrodos do capacitor 313. O capacitor 313 é conectado entre uma linha de entrada 322 conectada à outra extremidade do corpo de bobina 311 e o relé 315.

Afigura 11 é um diagrama de circuito que representa uma configuração de bobina autorressonante secundária 110A1 que é uma modificação da bobina autorressonante secundária 110A.

Com referência às figura 10 e 11, a bobina autorressonante secundária 110A1 inclui um modificador de capacitância 312A1 ao invés do modificador de capacitância 312A, na configuração da bobina autorressonante secundária 110A. O modificador de capacitância 312A1 é uma versão do modificador de capacitância 312 da figura 10 tendo o resistor de descarregamento 314 removido. A configuração dos elementos remanescentes é similar àquela do modificador de capacitância 312, de modo que a descrição não será repetida.

Afigura 12 é um diagrama de circuito de uma configuração de uma bobina autorressonante secundária 110B que é uma modificação da bobina autorressonante secundária 110A.

Com referência às figura 10 e 12, a bobina autorressonante secundária 110B inclui um modificador de capacitância 312B, ao invés do modificador de capacitância 312A, na configuração da bobina autorressonante secundária 110A.

O modificador de capacitância 312B inclui uma linha de entrada 321 conectada a uma extremidade do corpo de bobina, um relé 315 conectado à linha de entrada 321, e um capacitor 313 conectado com o corpo de

27/29 bobina 311 através da linha de entrada 321 pelo relé 315 em um modo de recepção de energia, e desconectado do corpo de bobina 311 pelo relé 315 em um modo não de recepção de energia.

A bobina autorressonante secundária 110B ainda inclui um resistor de descarregamento 314 para a regulagem do capacitor 313 em um estado de descarga em um modo não de recepção de energia.

A bobina autorressonante secundária 110B ainda inclui um outro relé 316 desconectando o resistor de descarregamento 314 do capacitor 313 em um modo de recepção de energia e conectando o resistor de descarregamento a partir do capacitor em um modo não de recepção de energia.

O resistor de descarregamento 314 e o outro relé 316 são conectados em série entre os dois eletrodos do capacitor 313. O capacitor 313 é conectado entre uma linha de entrada 322 conectada à outra extremidade do corpo de bobina 311 e o relé 315.

A ECU de veículo 180 da figura 4 controla o relé 315 para atingir um estado LIGADO e o relé 316 para atingir um estado DESLIGADO em um modo de recepção de energia, e controla o relé 315 para atingir um estado LIGADO e o relé 316 para obter um estado DESLIGADO em um modo não de recepção de energia.

A figura 13 é um diagrama de circuito de uma configuração de uma bobina autorressonante secundária 110C que é uma outra modificação da bobina autorressonante secundária 110A.

Com referência às figura 10 e 13, a bobina autorressonante secundária 110C inclui um modificador de capacitância 312C ao invés do modificador de capacitância 312A, na bobina autorressonante secundária 110A.

O modificador de capacitância 312C inclui uma linha de entrada 321 conectada a uma extremidade do corpo de bobina, um relé 317 conectado à linha de entrada 321 e um capacitor 313 conectado ao corpo de bobina 311 através da linha de entrada 321 pelo relé 317 em um modo de recepção de energia, e desconectado do corpo de bobina 311 pelo relé em um modo não de recepção.

A bobina autorressonante secundária 110C ainda inclui um resis28/29 tor de descarregamento 314 para regulagem do capacitor 313 em um estado de descarga em um modo não de recepção de energia.

O relé 317 desconecta o resistor de descarregamento 314 do capacitor 313 em um modo de recepção de energia, e conecta o resistor de descarregamento 314 com o capacitor 313 em um modo não de recepção de energia.

A ECU de veículo 180 controla o relé 317 de modo que a extremidade de corpo de bobina 311 esteja conectada em uma extremidade do capacitor, e o resistor de descarregamento 314 esteja desconectado daquela extremidade em um modo de recepção de energia. A ECU de veículo 180 controla o relé 317 de modo que uma extremidade do corpo de bobina 311 esteja desconectada de uma extremidade do capacitor, e que uma extremidade do capacitor esteja conectada com o resistor de descarregamento 314 em um modo não de recepção de energia.

Conforme descrito acima, mesmo se a energia fosse transmitida a partir do dispositivo de alimentação de energia, a região em que uma recepção de energia por ressonância é efetuada pode ser eliminada do veículo na presente modalidade, quando uma recepção de energia não for requerida.

Embora cada uma das modalidades seja descrita com base em um veículo híbrido do tipo em série / paralelo, no qual a energia de acionamento de motor 176 é dividida pelo dispositivo de divisão de energia 177 para ser transmitida para a roda motora 178 e o gerador de motor 172 como um veículo acionado eletricamente mostrado na figura 4, a presente invenção também é aplicável ao assim denominado veículo híbrido do tipo em série usando-se o motor 176 apenas para acionamento do gerador de motor 172 e a energia de acionamento do veículo sendo gerada pelo gerador de motor 174 apenas, um veículo híbrido tendo apenas a energia regenerativa dentre a energia cinética gerada pelo motor 176 coletada como energia elétrica, um veículo híbrido do tipo com assistência de motor usando o motor como a energia motora principal e assistido pelo motor conforme necessário, e similares.

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Ainda, a presente invenção é aplicável a um veículo elétrico que funcione apenas por energia elétrica, carecendo de um motor 176, ou um veículo à célula de combustível ainda incluindo uma bateria de combustível além do dispositivo de armazenamento de energia 150 como a fonte de e5 nergia CC. Mais ainda, a presente invenção também é aplicável a um veículo acionado eletricamente 100 carecendo de um conversor de intensificação 162.

Deve ser entendido que as modalidades mostradas aqui são ilustrativas e não restritivas em todos os aspectos. O escopo da presente invenção é definido pelos termos das reivindicações, ao invés de pela descrição das modalidades estabelecidas acima, e é pretendido que inclua quaisquer modificações no escopo e no significado equivalentes aos termos das reivindicações.

Claims

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REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de recepção de energia sem contato, que compreende:

uma carga (150) identificada como um objeto de alimentação de

5 energia, e uma bobina autorressonante secundária (110; 110A a 110C) que recebe energia elétrica a ser suprida para a referida carga a partir de uma bobina autorressonante primária externa (240), caracterizado pelo fato de que

10 a referida bobina autorressonante secundária é configurada para ser comutável entre um primeiro estado e um segundo estado, o referido primeiro estado sendo selecionado em um modo de recepção de energia, no qual a referida bobina autorressonante secundária é magneticamente acoplada à referida bobina autorressonante primária através da ressonância de

15 um campo magnético, e o referido segundo estado sendo selecionado em um modo não de recepção de energia, no qual um acoplamento magnético da referida bobina autorressonante secundária com a referida bobina autorressonante primária através de ressonância é mais fraco do que no referido primeiro estado.

20 2. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida bobina autorressonante secundária (110; 110A a 110C) tem uma impedância que difere entre o referido primeiro estado e o referido segundo estado.

3. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo

25 com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a referida bobina autorressonante secundária (110) inclui:

um corpo de bobina (111), e um modificador de indutância (115) que modifica uma indutância do referido corpo de bobina.

30 4. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que:

o referido corpo de bobina (111) é dividido em uma região central

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2/5 em uma primeira porção (113) e uma segunda porção (114), o referido modificador de indutância (115) inclui um relé (112) provido na região central do referido corpo de bobina, que conecta e desconecta a referida primeira porção e a referida segunda porção em um modo

5 de recepção de energia e um modo não de recepção de energia, respectivamente.

5. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida bobina autorressonante secundária (110A a 110C) inclui:

10 um corpo de bobina 311, e um modificador de capacitância (312A a 312C) que modifica a capacitância do referido corpo de bobina.

6. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que:

15 o referido modificador de capacitância inclui:

uma linha de entrada (321) conectada a uma extremidade do referido corpo de bobina, um relé (315; 317) conectado à referida linha de entrada, e um capacitor (313) conectado ao referido corpo de bobina 311

20 através da referida linha de entrada (321) pelo referido relé (315; 317) em um modo de recepção de energia, e desconectado do referido corpo de bobina pelo referido relé em um modo não de recepção de energia.

7. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que que ainda compre25 ende um resistor de descarregamento (314) para a regulagem do referido capacitor (313) em um estado de descarregamento em um modo não de recepção de energia.

8. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ainda compreende

30 um outro relé (316) desconectando o referido resistor de descarregamento (314) do referido capacitor (313) em um modo de recepção de energia, e conectando o referido resistor de descarregamento com o referido capacitor

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3/5 em um modo não de recepção de energia.

9. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o referido relé (317) desconecta o referido resistor de descarregamento (314) do referido capaci5 tor (313) em um modo de recepção de energia, e conecta o referido resistor de descarregamento ao referido capacitor em um modo não de recepção de energia.

10. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que

10 ainda compreende:

um conversor de tensão (140) que converte a tensão de uma tensão de entrada para suprimento para a referida carga, e um retificador (130) que retifica uma tensão CA e que provê a tensão retificada para o referido conversor de tensão como a referida tensão

15 de entrada, onde a referida bobina autorressonante secundária (110; 110A a 110C) recebe energia elétrica a partir da referida bobina autorressonante primária (240), e gera a referida tensão CA a ser suprida para o referido retificador.

20 11. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido dispositivo de recepção de energia sem contato é montado em um veículo (100), e recebe energia elétrica a partir de um dispositivo de alimentação de energia (200) que inclui a referida bobina autorressonante primária externa ao referi25 do veículo, o referido dispositivo de recepção de energia sem contato ainda compreendendo uma unidade de controle (180) que realiza um controle para comutação da referida bobina autorressonante secundária entre o referido primeiro estado e o referido segundo estado,

30 onde a referida unidade de controle regula a referida bobina autorressonante secundária no referido primeiro estado e no referido segundo estado, quando o referido veículo se adequar e não se adequar a uma conPetição 870190009882, de 30/01/2019, pág. 6/12

4/5 dição de recepção de energia, respectivamente.

12. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido veículo inclui um dispositivo de armazenamento de energia (150) que recebe ener5 gia elétrica de carga a partir do referido dispositivo de recepção de energia sem contato como a referida carga, a referida condição de recepção de energia inclui a condição em que um estado de carga do referido dispositivo de armazenamento de energia é menor do que um valor de limite.

10 13. Dispositivo de recepção de energia sem contato, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a referida condição de recepção de carga inclui a condição em que uma falha predeterminada não está ocorrendo no referido veículo.

14. Veículo, que compreende:

15 um dispositivo de recepção de energia sem contato que recebe uma energia elétrica transferida de uma maneira sem contato a partir do exterior do referido veículo, em que:

o referido dispositivo de recepção de energia sem contato inclui: uma carga identificada como um objeto de alimentação de ener20 gia, e uma bobina autorressonante secundária que recebe uma energia elétrica a ser suprida para a referida carga a partir de uma bobina autorressonante primária externa, caracterizado pelo fato de que

25 a referida bobina autorressonante secundária é configurada de modo a ser comutável entre um primeiro estado e um segundo estado, o referido primeiro estado sendo selecionado em um modo de recepção de energia, no qual a referida bobina autorressonante secundária é magneticamente acoplada à referida bobina autorressonante primária através da res30 sonância de um campo magnético, e o referido segundo estado sendo selecionado em um modo não de recepção de energia, no qual um acoplamento magnético da referida bobina autorressonante secundária com a referida

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5/5 bobina autorressonante primária através de ressonância é mais fraco do que no referido primeiro estado.

15. Veículo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a referida bobina autorressonante secundária tem uma im5 pedância que difere entre o referido primeiro estado e o referido segundo estado.