BRPI0924655B1

BRPI0924655B1 - equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato e sistema de suprimento de energia elétrica sem contato

Info

Publication number: BRPI0924655B1
Application number: BRPI0924655A
Authority: BR
Inventors: Sakakibara Hiroyuki; Ichikawa Shinji; Inoue Takumi
Original assignee: Toyota Motor Co Ltd
Priority date: 2009-04-13
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2019-10-22
Also published as: US20120098348A1; JP2010252446A; JP4865001B2; BRPI0924655A2; CN102396131A; EP2421121A1; KR20110137392A; KR101317293B1; US8310108B2; CN102396131B; RU2486651C1; KR20130096321A; BRPI0924655A8; EP2421121B1; EP2421121A4; WO2010119577A1; RU2011146047A

Abstract

equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato e sistema de suprimento de energia elétrica sem contato a presente invenção refere-se a um equipamento de suprimento de energia elétrica (1) e um dispositivo de recepção de energia elétrica (2) que incluem uma bobina autorressonante primária (30) e uma bobina autorressonante secundária (60), respectivamente, que ressonam através de um campo elétrico magnético para permitir que o equipamento de suprimento de energia elétrica (1) supra o dispositivo de recepção de energia elétrica (2) com energia elétrica em um modo sem contato. um dispositivo de controle (40) controla um dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência (10) para controlar o suprimento de energia elétrica da bobina autorressonante primária (30) para a bobina autorressonante secundária (60). o dispositivo de controle (40) estima uma distância entre a bobina autorressonante primária (30) e a bobina autorressonante secundária (60) de um parâmetro s s11 que varia com a distância entre a bobina autorressonante primária (30) e a bobina autorressonante secundária (60), e controla o suprimento de energia elétrica, com base naquela distância estimada.

Description

CAMPO DA TÉCNICA [001] A presente invenção refere-se geralmente a um equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato, dispositivos de recepção de energia elétrica sem contato, e sistemas de suprimento de energia elétrica sem contato, e especificamente a um equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato, dispositivos de recepção de energia elétrica sem contato, e sistemas de suprimento de energia elétrica sem contato que têm um equipamento de suprimento de energia elétrica e um dispositivo de recepção de energia elétrica que recebe energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica, provido com ressonadores, respectivamente, feitos ressonar através de um campo eletromagnético para suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica em um modo sem contato.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA [002] Os veículos elétricos, os veículos híbridos e outros veículos motorizados elétricos estão ganhando uma grande atenção como veículos ecologicamente amigáveis. Estes veículos têm montados nos mesmos um motor elétrico que gera uma força para acionar e assim fazer com que o veículo se desloque, e um dispositivo de armazenamento de energia recarregável que armazena no mesmo a energia elétrica suprida para o motor elétrico. Note que os veículos híbridos incluem um veículo que tem montado no mesmo um motor elétrico e, além disso, um motor de combustão interna juntamente com este como fontes de energia, e um veículo que tem montado no mesmo um dispositivo de armazenamento de energia e, além disso, uma célula de

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2/35 combustível juntamente com este como suprimentos de energia de corrente contínua para acionar o veículo.

[003] Um veículo híbrido é também conhecido que, assim como um veículo elétrico, permite que fonte de alimentação externa ao veículo carregue um dispositivo de armazenamento de energia montado no veículo. Por exemplo, um veículo híbrido de plugar é conhecido. Este veículo permite que o dispositivo de armazenamento de energia seja carregado de uma fonte de alimentação residencial geral através de um cabo de carregamento que conecta um receptáculo de uma fonte de alimentação provida nas dependências e uma porta de carregamento do veículo.

[004] Por outro lado, um método de transferência de energia elétrica sem utilizar um fio de suprimento de energia ou um cabo de transferência de energia elétrica, isto é uma transferência de energia sem fio, está ganhando atenção em anos recentes. Existem três técnicas de transferência de energia elétrica sem fio conhecidas como sendo promissoras, as quais são a transferência de energia através de indução eletromagnética, a transferência de energia por micro-ondas, e a transferência de energia através de ressonância.

[005] Destas três técnicas, a transferência de energia através de ressonância faz com que um par de ressonadores (por exemplo, um par de bobinas autorressonantes) ressoe dentro de um campo eletromagnético (um campo próximo) para transferir a energia elétrica através do campo eletromagnético em um modo sem contato, e pode transferir uma grande energia elétrica de diversos kW sobre uma distância relativamente grande (por exemplo, de diversos metros (ver Documento de Patente 1 e Documento Não Patente 1, por exemplo). LISTA DE CITAÇÕES

LITERATURA DE PATENTE

PTL 1: WO2007/008646

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LITERATURA NÃO PATENTE [006] NPL 1: Andre Kurs et al., Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances, [online], 06 de Julho de 2007, Science, volume 317, pp. 83-86, [pesquisado em 17 de Agosto de 2007], I nternet <URL:http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/83.pdf> SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO [007] Quando um suprimento de energia elétrica em um modo sem contato através de ressonância é aplicado a um sistema real de um veículo motorizado elétrico ou similar, a simplificação de um sistema de controle é um problema a ser tratado. Por exemplo, se um dispositivo de recepção de energia elétrica (por exemplo, um veículo que recebe energia elétrica de um equipamento de suprimento de energia elétrica) estiver presente ou quanta distância o equipamento de suprimento de energia elétrica tem para o dispositivo de recepção de energia elétrica pode ser determinado no equipamento de suprimento de energia elétrica sem a necessidade de ter o equipamento de suprimento de energia elétrica e o dispositivo de recepção de energia elétrica comunicando um com o outro, controlá-los para comunicarem um com o outro pode ser dispensado. Os documentos acima, no entanto, não discutem especificamente tal problema.

[008] A presente invenção, portanto, contempla um equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato, um dispositivo de recepção de energia elétrica sem contato e um sistema de suprimento de energia elétrica sem contato que permitem que um sistema de controle seja simplificado.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [009] A presente invenção provê um equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato que inclui um ressonador de transferência de energia elétrica, um dispositivo de suprimento de energia, e

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4/35 um dispositivo de controle. O ressonador de transferência de energia elétrica transfere energia elétrica para um dispositivo de recepção de energia elétrica em um modo sem contato ressonando com um ressonador de recepção de energia elétrica do dispositivo de recepção de energia elétrica através de um campo eletromagnético. O dispositivo de suprimento de energia está conectado no ressonador de transferência de energia elétrica e gera uma tensão de alta frequência predeterminada. O dispositivo de controle controla o dispositivo de suprimento de energia para controlar o suprimento de energia elétrica do ressonador de transferência de energia elétrica para o ressonador de recepção de energia elétrica. O dispositivo de controle controla o suprimento de energia elétrica com base em uma característica em frequência de uma impedância, como vista em uma unidade de entrada do ressonador de transferência de energia elétrica na direção do ressonador de recepção de energia elétrica, variando com uma distância entre o ressonador de transferência de energia elétrica e o ressonador de recepção de energia elétrica. Note que a impedância pode ser convertida para um parâmetro S S11 pela seguinte expressão:

S11 = (Z1-Z0)/(Z1+Z0) ...(1), em que Z1 indica uma impedância como vista na unidade de entrada do ressonador de transferência de energia elétrica na direção do ressonador de recepção de energia elétrica e Z0 indica uma impedância como vista na unidade de entrada na direção do dispositivo de suprimento de energia, e mais ainda, Z1 é representado pela seguinte expressão utilizando uma entrada de tensão V1 para o ressonador de transferência de energia elétrica e uma corrente I1 para o ressonador de transferência de energia elétrica:

Z1 = V1/I1 -.(2), e consequentemente, a seguinte descrição será dada com o parâmetro S S11, em vez de impedância, utilizado no controle de suprimento

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5/35 de energia elétrica.

[0010] De preferência, o dispositivo de controle estima a distância entre o ressonador de transferência de energia elétrica e o ressonador de recepção de energia elétrica do parâmetro S S11, e controla o suprimento de energia elétrica, com base naquela distância estimada.

[0011] De preferência, o dispositivo de controle executa o suprimento do dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica quando a distância estimada do parâmetro S S11 é igual a ou menor do que um valor predeterminado.

[0012] De preferência, o dispositivo de controle estima a distância entre o ressonador de transferência de energia elétrica e o ressonador de recepção de energia elétrica de uma característica em amplitude do parâmetro S S11 que varia com a distância entre o ressonador de transferência de energia elétrica e o ressonador de recepção de energia elétrica.

[0013] Mais ainda, de preferência, o dispositivo de controle estima a distância entre o ressonador de transferência de energia elétrica e o ressonador de recepção de energia elétrica de uma característica de uma fase do parâmetro S S11 que varia com a distância entre o ressonador de transferência de energia elétrica e o ressonador de recepção de energia elétrica.

[0014] De preferência, o dispositivo de controle determina do parâmetro S S11 se o dispositivo de recepção de energia elétrica necessita receber energia elétrica e se o suprimento do dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica pode ser feito, e se o dispositivo de controle determinar que o suprimento do dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica pode ser feito, o dispositivo de controle controla o dispositivo de suprimento de energia para gerar uma tensão que tem uma frequência ressonante determinada de um ponto singular do parâmetro S S11.

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6/35 [0015] De preferência, o equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato ainda inclui um meio de medição de corrente e um meio de medição de tensão. O meio de medição de corrente detecta uma entrada de corrente para o ressonador de transferência de energia elétrica. O meio de medição de tensão detecta uma entrada de tensão para o ressonador de transferência de energia elétrica. O dispositivo de controle controla o dispositivo de suprimento de energia para emitir uma pequena energia elétrica predeterminada para o dispositivo de recepção de energia elétrica em uma pluralidade de frequências em uma banda de frequência predeterminada, e calcula o parâmetro S S11 da tensão detectada pelo meio de medição de tensão e da corrente detectada pelo meio de medição de corrente.

[0016] De preferência, o ressonador de transferência de energia elétrica inclui uma bobina primária e uma bobina autorressonante primária. A bobina primária está conectada no dispositivo de suprimento de energia. A bobina autorressonante primária é alimentada com energia elétrica da bobina primária através de indução eletromagnética que gera o campo eletromagnético.

[0017] Mais ainda, a presente invenção provê um dispositivo de recepção de energia elétrica sem contato que inclui um ressonador de recepção de energia elétrica e um dispositivo de variação de impedância. O ressonador de recepção de energia elétrica recebe energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica em um modo sem contato ressoando com um ressonador de transferência de energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica através de um campo eletromagnético. O dispositivo de variação de impedância varia uma impedância, dependendo se receber a energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica é necessário, de modo que se receber a energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica é necessário pode ser determinado no equipamen

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7/35 to de suprimento de energia elétrica de uma característica em frequência da impedância.

[0018] De preferência, quando a recepção de energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica termina, o dispositivo de variação de impedância varia uma impedância de entrada de modo que os finais de recebimento de energia elétrica possam ser detectados no equipamento de suprimento de energia elétrica do parâmetro S S11.

[0019] Mais ainda, a presente invenção provê um sistema de suprimento de energia elétrica sem contato que inclui: um equipamento de suprimento de energia elétrica capaz de emitir uma energia elétrica de alta frequência predeterminada; e um dispositivo de recepção de energia elétrica capaz de receber a energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica em um modo sem contato. O equipamento de suprimento de energia elétrica inclui um dispositivo de suprimento de energia, um ressonador de transferência de energia elétrica, e um dispositivo de controle. O dispositivo de suprimento de energia gera uma tensão de alta frequência predeterminada. O ressonador de transferência de energia elétrica está conectado no dispositivo de suprimento de energia, e recebe a energia elétrica do dispositivo de suprimento de energia e gera um campo eletromagnético. O dispositivo de controle controla o dispositivo de suprimento de energia para controlar o suprimento de energia elétrica do ressonador de transferência de energia elétrica para o dispositivo de recepção de energia elétrica. O dispositivo de recepção de energia elétrica inclui um ressonador de recepção de energia elétrica para receber a energia elétrica do ressonador de transferência de energia elétrica em um modo sem contato ressonando com o ressonador de transferência de energia elétrica através do campo eletromagnético. O dispositivo de controle controla o suprimento de energia elétrica, com base em um parâmetro S

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S11 que varia com uma distância entre o ressonador de transferência de energia elétrica e o ressonador de recepção de energia elétrica.

[0020] De preferência, o dispositivo de controle estima a distância entre o ressonador de transferência de energia elétrica e o ressonador de recepção de energia elétrica do parâmetro S S11, e controla o suprimento de energia elétrica, com base naquela distância estimada.

[0021] De preferência, o dispositivo de controle executa o suprimento do dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica quando a distância estimada do parâmetro S S11 é igual a ou menor do que um valor predeterminado.

[0022] De preferência, o dispositivo de recepção de energia elétrica ainda inclui um dispositivo de variação de impedância configurado para ser capaz de variar uma impedância do dispositivo de recepção de energia elétrica quando o recebimento de energia elétrica do equipamento do suprimento de energia elétrica termina. O dispositivo de controle utiliza uma característica previamente obtida do parâmetro S S11 provida quando o dispositivo de variação de impedância varia a impedância no dispositivo de recepção de energia elétrica, para detectar do parâmetro S S11 que o dispositivo de recepção de energia elétrica variou de impedância quando o recebimento de energia elétrica termina, e com base naquele resultado detectado o dispositivo de controle para de suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica.

[0023] De preferência, o ressonador de transferência de energia elétrica inclui uma bobina primária e uma bobina autorressonante primária. A bobina primária está conectada no dispositivo de suprimento de energia. A bobina autorressonante primária é alimentada com energia elétrica da bobina primária através de indução eletromagnética e gera o campo eletromagnético. O ressonador de recepção de energia elétrica inclui uma bobina autorressonante secundária e uma bobi

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9/35 na secundária. A bobina autorressonante secundária recebe energia elétrica da bobina autorressonante primária ressonando com a bobina autorressonante primária através do campo eletromagnético. A bobina secundária extrai através de indução eletromagnética a energia elétrica recebida pela bobina autorressonante secundária.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [0024] A presente invenção permite que a energia elétrica seja alimentada, como controlada com base em um parâmetro S S11 que varia com uma distância entre um ressonador de transferência de energia elétrica e um ressonador de recepção de energia elétrica. Se um dispositivo de recepção de energia elétrica está presente ou quanta distância o equipamento de suprimento de energia elétrica tem para o dispositivo de recepção de energia elétrica pode ser determinado no equipamento de suprimento de energia elétrica sem ter o equipamento de suprimento de energia elétrica e o dispositivo de recepção de energia elétrica comunicando um com o outro. A presente invenção pode assim eliminar a necessidade de controlar o equipamento de suprimento de energia elétrica e o dispositivo de recepção de energia elétrica de comunicarem um com o outro. Isto permite que o sistema de controle seja simplificado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0025] Figura 1 mostra geralmente em configuração um sistema de suprimento de energia elétrica sem contato de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0026] Figura 2 é um diagrama de circuito equivalente de uma porção envolvida na transferência de energia elétrica através de ressonância.

[0027] Figura 3 representa uma característica de uma amplitude de um parâmetro S S11 do circuito mostrado na figura 2.

[0028] Figura 4 representa uma correlação entre uma diferença

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10/35 em frequência entre pontos mínimos locais providos conforme uma distância entre uma bobina autorressonante primária e uma bobina autorressonante secundária varia, e a distância entre a bobina autorressonante primária e a bobina autorressonante secundária.

[0029] Figura 5 representa uma correlação entre uma amplitude de parâmetro S S11 em magnitude provida quando a bobina autorressonante primária e a bobina autorressonante secundária têm entre estas uma distância maior do que uma distância que permite que pontos mínimos locais sejam unidos para prover um único ponto mínimo local, e a distância entre a bobina autorressonante primária e a bobina autorressonante secundária.

[0030] Figura 6 representa as características de fase do parâmetro

S S11 do circuito da figura 2.

[0031] Figura 7 representa uma correlação entre uma faixa de variação de um valor mínimo para um valor máximo de uma característica de uma fase dentro de uma faixa em frequência escaneada no cálculo do parâmetro S S11, e a distância entre a bobina autorressonante primária e a bobina autorressonante secundária.

[0032] Figura 8 representa as características de fase do parâmetro

S S11 provido quando uma unidade de variação de impedância mostrada na figura 1 abre uma linha entre uma bobina secundária e uma carga.

[0033] Figura 9 é um fluxograma de um procedimento de um processo executado pelo dispositivo de controle da figura 1 para controlar o suprimento de energia elétrica.

[0034] Figura 10 é um fluxograma de um procedimento de um processo de cálculo de parâmetro S S11 executado pelo dispositivo de controle.

[0035] Figura 11 mostra em configuração um veículo híbrido indicado como um exemplo de um veículo motorizado elétrico que tem

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11/35 montado no mesmo um dispositivo de recepção de energia elétrica mostrado na figura 1.

DESCRIÇÃO DE MODALIDADES [0036] Daqui em diante referência será feita aos desenhos para descrever a presente invenção em modalidades. Nas figuras, os componentes idênticos ou correspondentes estão identicamente denotados e não serão descritos repetidamente em detalhes.

[0037] A figura 1 mostra geralmente em configuração um sistema de suprimento de energia elétrica sem contato de acordo com uma modalidade da presente invenção. Com referência à figura 1, o sistema de suprimento de energia elétrica sem contato inclui um equipamento de suprimento de energia elétrica 1 um dispositivo de recepção de energia elétrica 2. O equipamento de suprimento de energia elétrica 1 inclui um dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10, uma bobina primária 20, uma bobina autorressonante primária 30, um dispositivo de controle 40, um meio de medição de corrente 50, e um meio de medição de tensão 55.

[0038] O dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 está conectado na bobina primária 20 e operativo em resposta a um sinal de acionamento recebido do dispositivo de controle 40 para gerar uma tensão de alta frequência predeterminada (por exemplo, de aproximadamente diversos MHz a menos de 20 MHz). O dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 está constituído, por exemplo, de um circuito inversor de onda senoidal e controlado pelo dispositivo de controle 40.

[0039] A bobina primária 20 está provida geralmente coaxialmente com a bobina autorressonante primária 30 e configurada para ser capaz de ser magneticamente acoplada com a bobina autorressonante primária 30 através de indução eletromagnética, e recebe a energia elétrica de alta frequência do dispositivo de suprimento de energia elé

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12/35 trica de alta frequência 10 e supre-a para a bobina autorressonante primária 30 através de indução eletromagnética.

[0040] A bobina autorressonante primária 30 é uma bobina ressonante de LC que tem as extremidades opostas abertas (ou não conectadas) e ressoa com uma bobina autorressonante secundária 60, a qual será daqui em diante descrita, do dispositivo de recepção de energia elétrica 2 através de um campo eletromagnético para transferir a energia elétrica para o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 em um modo sem contato. Note que apesar de C1 denotar a capacitância parasítica da bobina autorressonante primária 30, um capacitor real pode alternativamente ser provido.

[0041] O meio de medição de corrente 50 detecta uma corrente I inserida na bobina primária 20 e emite o valor detectado para o dispositivo de controle 40. O meio de medição de tensão 55 detecta uma entrada de tensão V para a bobina primária 20 e emite o valor detectado para o dispositivo de controle 40. O meio de medição de corrente 50 é, por exemplo, um sensor de corrente e o meio de medição de tensão 55 é, por exemplo, um sensor de tensão.

[0042] O dispositivo de controle 40 gera um sinal de acionamento para controlar o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 e emite o sinal de acionamento gerado para o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 para controlar o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 para controlar o suprimento de energia elétrica da bobina autorressonante primária 30 para uma bobina autorressonante secundária 60 do dispositivo de recepção de energia elétrica 2.

[0043] Note que o dispositivo de controle 40 estima uma distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 de um parâmetro S S11, como visto em uma interface 100 na direção da bobina primária 20 variando com a distância en

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13/35 tre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 (daqui em diante referido como dito parâmetro S S11), e o dispositivo de controle 40 controla o suprimento de energia elétrica, com base na distância estimada. Mais especificamente, quando a distância estimada do dito parâmetro S S11 é igual a ou menor do que um valor predeterminado, o dispositivo de controle 40 exerce um controle para fazer o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica, e quando a distância estimada do dito parâmetro S S11 é maior do que o valor predeterminado, o dispositivo de controle 40 não exerce um controle para fazer o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica.

[0044] Note que o dito parâmetro S S11 é um coeficiente de reflexão em uma porta de entrada do circuito formado de bobina primária 20, bobina autorressonante primária 30, e a bobina autorressonante secundária 60 do dispositivo de recepção de energia elétrica 2 e a bobina secundária 70 (ou uma entrada da bobina primária 20), e é também calculado quando o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 começa a suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica, e periodicamente com uma frequência predeterminada enquanto o equipamento de energia de energia elétrica 1 supre o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica. Note que o parâmetro S S11 do circuito acima tem uma característica, como será daqui em diante descrito mais especificamente.

[0045] Mais ainda, como será posteriormente descrito, quando o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 termina de receber a energia elétrica, o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 está consequentemente variado em impedância, e o dispositivo de controle 40 detecta do parâmetro S S11 que o dispositivo de recepção de

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14/35 energia elétrica 2 varia em impedância, e de acordo com a detecção, o dispositivo de controle 40 para o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 de suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica. Como o dispositivo de controle 40 está configurado em função será também daqui em diante descrito mais especificamente.

[0046] O dispositivo de recepção de energia elétrica 2 inclui a bobina autorressonante secundária 60, a bobina secundária 70 e uma unidade de variação de impedância 80.

[0047] Assim como a bobina autorressonante primária 30, a bobina autorressonante secundária 60 é também uma bobina ressonante de LC que tem as extremidades opostas abertas (ou não conectadas) e ressoa com a bobina autorressonante primária 30, do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 através de um campo eletromagnético para receber a energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 em um modo sem contato. Note que apesar de C2 denotar a capacitância parasítica da bobina autorressonante secundária 60, um capacitor real pode alternativamente ser provido.

[0048] A bobina secundária 70 está provida geralmente coaxialmente com a bobina autorressonante secundária 60 e configurada para ser capaz de ser magneticamente acoplada com a bobina autorressonante secundária 60 através de indução eletromagnética, e a bobina secundária 70 extrai a energia elétrica que é recebida pela bobina autorressonante secundária 60 através de indução eletromagnética, e emite a energia elétrica extraída para uma carga 3 através da unidade de variação de impedância 80.

[0049] A unidade de variação de impedância 80 está provida entre a bobina secundária 70 e a carga 3 e ajusta a sua própria impedância de entrada para ser constante quando a carga 3 varia em impedância. Como um exemplo, a unidade de variação de impedância 80 é um

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15/35 conversor capaz de ajustar uma impedância de entrada.

[0050] Mais ainda, a unidade de variação de impedância 80 varia uma impedância de entrada para um valor predeterminado em resposta a um sinal STP que indica que o recebimento de energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 termina. Em outras palavras, quando aquele término de recebimento de energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 é indicado, a unidade de variação de impedância 80 varia uma impedância do dispositivo de recepção de energia elétrica 2 para um valor predeterminado. A variação em impedância do dispositivo de recepção de energia elétrica 2 conforme o recebimento de energia elétrica termina é detectada pelo dispositivo de controle 40 do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 do parâmetro S S11.

[0051] Note que se a carga 3 não variar em impedância, um comutador capaz de desconectar um percurso elétrico, um dispositivo de impedância variável ou similar, pode configurar a unidade de variação de impedância 80.

[0052] A figura 2 é um diagrama de circuito equivalente de uma porção envolvida na transferência de energia elétrica através de ressonância. Com referência à figura 2, a transferência de energia através de ressonância permite que duas bobinas ressonantes de LC que têm a mesma frequência natural ressonem, como dois diapasões fazem, em um campo eletromagnético (um campo próximo) para transferir a energia elétrica de uma bobina para a outra bobina através do campo elétrico magnético.

[0053] Mais especificamente, o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 está conectado na bobina primária 20 e supre energia elétrica de alta frequência de aproximadamente diversos MHz a menos de 20 MHz para a bobina autorressonante primária 30 magneticamente acoplada com a bobina primária 20 através de in

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16/35 dução eletromagnética. A bobina autorressonante primária 30 é um ressonador de LC provido pela indutância da própria bobina e a capacitância parasítica C1 e ressoa com a bobina autorressonante secundária 60 que tem a mesma frequência ressonante que a bobina autorressonante primária 30 através de um campo eletromagnético (um campo próximo). Isto passa a energia da bobina autorressonante primária 30 para a bobina autorressonante secundária 60 através do campo eletromagnético. A energia (energia elétrica) passada para a bobina autorressonante secundária 60 é extraída pela bobina secundária 70 magneticamente acoplada com a bobina autorressonante secundária 60 através de indução eletromagnética e é suprida para a carga 3.

[0054] Note que o parâmetro S S11 acima corresponde a uma razão de energia elétrica refletida em uma porta P1 para a entrada de energia elétrica para a porta P1 (isto é, a energia elétrica emitida do dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10), isto é, o coeficiente de reflexão da porta P1, para o circuito formado entre a portas P1 e P2 e constituído da bobina primária 20, da bobina autorressonante primária 30, da bobina autorressonante secundária 60 e da bobina secundária 70.

[0055] A figura 3 representa uma característica em amplitude do parâmetro S S11 do circuito da figura 2. Com referência à figura 3 o eixo geométrico de ordenadas representa o parâmetro S S11 em amplitude e o eixo geométrico de abscissas representa em frequência a energia elétrica de alta frequência suprida do dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 para o circuito. Uma curva k11 representa uma característica em amplitude do parâmetro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D1 entre as mesmas e uma curva k12 representa uma característica em amplitude do parâ

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17/35 metro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D2 entre as mesmas, em que D2 > D1. Mais ainda, uma curva k13 representa uma característica em amplitude do parâmetro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D3 entre as mesmas, em que D3 > D2, e uma curva k14 representa uma característica em amplitude do parâmetro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D4 entre as mesmas em que D4 > D3.

[0056] Note que as curvas k11, k12, k13 indicam os casos nos quais a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm pequenas distâncias (D1, D2, D3) entre as mesmas e consequentemente, o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 pode suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com uma energia elétrica suficiente, enquanto que a curva k14 indica um caso no qual a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância muito grande (D4) entre as mesmas e consequentemente, o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 não pode suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com uma energia elétrica suficiente.

[0057] Como mostrado na figura 3, o circuito da figura 2 que utiliza a ressonância para transferir a energia elétrica tem um parâmetro S S11 com uma característica em amplitude que provê dois pontos mínimos locais (ou pontos singulares) quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 se aproximam uma da outra, e espaçando as frequências de pontos mínimos locais (f11, f12) mais distante conforme as bobinas se aproximam uma da outra. Mais ainda, conforme as bobinas se afastam mais uma da outra, as frequências de pontos mínimos locais (F11, F12) se aproximam

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18/35 uma da outra, e quando as bobinas têm uma distância Db entre as mesmas, os dois pontos mínimos locais estão unidos como um único ponto mínimo local. Mais ainda, conforme as bobinas têm entre as mesmas uma distância mais afastada da distância Db que permite que os pontos mínimos locais sejam unidos para prover um único ponto mínimo local, o parâmetro S S11 aumenta em amplitude. Consequentemente, na presente modalidade antes do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 começar a suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica uma correlação é previamente obtida entre uma diferença em frequência entre os pontos mínimos locais providos conforme a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 varia, e a distância entre as bobinas, como mostrado na figura 4, e com referência à correlação da figura 4, quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm entre as mesmas uma distância menor do que a distância Db que permite que os pontos mínimos locais sejam unidos para prover um único ponto mínimo local, o parâmetro S S11 do circuito da figura 2 é calculado, o qual tem uma amplitude que indica os pontos mínimos locais com uma diferença em frequência, e desta a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 pode ser estimada. Alternativamente, uma correlação é previamente obtida entre a amplitude do parâmetro S S11 em magnitude provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm entre as mesmas uma distância maior do que a distância Db permitindo que os pontos mínimos locais sejam unidos para prover um único ponto mínimo local, e a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60, como mostrado na figura 5, e com referência à correlação da figura 5, quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60

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19/35 têm entre as mesmas uma distância maior do que a distância Db que permite que os pontos mínimos locais sejam unidos para prover um único ponto mínimo local, o parâmetro S S11 do circuito da figura 2 é calculado, o qual tem uma amplitude que tem uma magnitude, e desta a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 pode ser estimada. Se a distância estimada for igual a ou menor do que um valor predeterminado, o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 começa a suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica.

[0058] Note que no lugar da característica do parâmetro S S11 em amplitude, a sua característica de fase pode ser utilizada para estimar uma distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60.

[0059] A figura 6 representa as características de fases do parâmetro S S11 do circuito da figura 2. Com referência à figura 6, o eixo geométrico de ordenadas representa as fases do parâmetro S S11 e o eixo geométrico de abscissas representa em frequência a energia elétrica de alta frequência suprida do dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 para o circuito. Uma curva k21 representa uma característica de uma fase do parâmetro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D1 entre as mesmas, e uma curva k22 representa uma característica de uma fase do parâmetro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D2 entre as mesmas, em que D2 > D1. Mais ainda, uma curva k23 representa uma característica de uma fase do parâmetro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D3, entre as mesmas, em que D3 > D2, e uma curva k24 representa uma característica de uma fase do parâmetro S S11

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20/35 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D4 entre as mesmas em que D4 > D3.

[0060] Note que as curvas k21, k22, k23 indicam os casos nos quais a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm pequenas distâncias (D1, D2, D3) entre as mesmas e consequentemente, o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 pode suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com uma energia elétrica suficiente, enquanto que a curva k24 indica um caso no qual a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância muito grande (D4) entre as mesmas e consequentemente, o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 não pode suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com uma energia elétrica suficiente.

[0061] Como mostrado na figura 6, o circuito da figura 2 que utiliza a ressonância para transferir a energia elétrica tem um parâmetro S S11 que tem uma fase com uma característica que provê dois pontos mínimos locais e dois pontos máximos locais quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 se aproximam uma da outra, e espaçando as frequências (f21, f22) destes pontos cada uma entre um ponto mínimo local e um ponto máxima local que cai dentro de uma faixa predeterminada em frequência na qual a fase tem uma característica que tem uma variação com um gradiente máximo (ou os pontos singulares) mais distante conforme as bobinas se aproximam uma da outra. Mais ainda, conforme as bobinas se afastam mais uma da outra, as frequências (F21, F22) destes pontos cada uma entre um ponto mínimo local e um ponto máxima local que cai dentro da faixa predeterminada em frequência na qual a fase tem uma característica que tem uma variação com um gradiente máximo (ou os pontos singulares) se aproximam uma da outra, e quando

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21/35 as bobinas têm uma distância Db entre as mesmas, os dois pontos mínimos locais e os dois pontos máximos locais estão unidos para prover um único ponto mínimo local e um único ponto máximo local. Mais ainda, conforme as bobinas têm uma distância mais afastada da distância Db que permite que os pontos mínimos locais e os pontos máximos locais sejam unidos para prover um único ponto mínimo local e um único ponto máximo local quando uma distância Dc é atingida, os pontos mínimos e máximos locais desaparecem, e a fase tem uma característica que indica uma função monotônica. Dentro de uma faixa em frequência escaneada calculando o parâmetro S S11, uma fase tem uma característica que tem um valor mínimo e um valor máximo com uma faixa de variação ΔΘ entre os mesmos, o que caracteristicamente aumenta conforme as bobinas se afastam mais uma da outra.

[0062] Consequentemente, antes do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 começar a suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica, uma correlação é previamente obtida entre uma diferença em frequência entre estes pontos cada uma entre um ponto mínimo local e um ponto máximo local que cai dentro de uma faixa predeterminada em frequência na qual a fase tem uma característica que tem uma variação com um gradiente máximo, e a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60, como mostrado na figura 4, e com referência à correlação da figura 4, quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm entre as mesmas uma distância menor do que a distância Db que permite que os pontos mínimos locais e os pontos máximos locais sejam unidos para prover um único ponto mínimo local e um único ponto máximo local, o parâmetro S S11 do circuito da figura 2 é calculado, o qual tem uma fase que indica uma diferença em frequência entre estes pontos cada um entre um único ponto mínimo local e um único ponto máximo

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22/35 local que cai dentro de uma faixa predeterminada em frequência na qual a fase tem uma característica que tem uma variação com um gradiente máximo, e desta a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 pode ser estimada. Alternativamente, uma correlação é previamente obtida entre a faixa de variação ΔΘ de um valor mínimo para um valor máximo da característica da fase dentro de uma faixa em frequência escaneada no cálculo do parâmetro S S11 e a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60, como mostrado na figura 7, e com referência à correlação da figura 7, quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm entre as mesmas uma distância menor do que a distância Db que permite que os pontos mínimos locais e os pontos máximos locais sejam unidos para prover um único ponto mínimo local e um único ponto máximo local, o parâmetro S S11 do circuito da figura 2 é calculado, o qual tem uma fase que indica uma a faixa de variação ΔΘ de um valor mínimo para um valor máximo da característica da fase dentro da faixa em frequência escaneada no cálculo do parâmetro S S11, e do mesmo a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 pode ser estimada.

[0063] A figura 8 representa as características de fase do parâmetro S S11 provido quando uma unidade de variação de impedância 80 mostrada na figura 1 abre uma linha entre a bobina secundária 70 e a carga 3. Com referência à figura 8, o eixo geométrico de ordenadas representa as fases do parâmetro S S11 e o eixo geométrico de abscissas representa em frequência a energia elétrica de alta frequência suprida do dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 para o circuito. Uma curva 31 representa uma característica de uma fase do parâmetro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm

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23/35 uma distância D1 entre as mesmas, e uma curva 32 representa uma característica de uma fase do parâmetro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D2 entre as mesmas, em que D2 > D1. Uma curva 33 representa uma característica de uma fase do parâmetro S S11 provida quando a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm uma distância D3, entre as mesmas, em que D3 > D2. Como mostrado na figura 8 o circuito da figura 2 que utiliza a ressonância para transferir energia elétrica tem um parâmetro S S11 que tem uma fase com uma característica caracteristicamente representada por uma função monótona independentemente da distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60.

[0064] Quando o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 (ver figura 1) termina de receber a energia elétrica, o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 consequentemente tem a sua impedância variada para um valor predeterminado, e a fase do parâmetro S S11 consequentemente tem uma característica que varia como mostrado na figura 8. Consequentemente, na presente modalidade, quando o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 termina de receber a energia elétrica, o parâmetro S S11 do circuito da figura 2 é calculado, e se o parâmetro S S11 calculado tiver uma fase que tem uma característica que indica uma função monótona, o fato de que o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 varia em impedância, isto é, o fato de que receber energia elétrica termina, pode ser detectado no equipamento de suprimento de energia elétrica 1.

[0065] A figura 9 é um fluxograma de um procedimento de um processo executado pelo dispositivo de controle 40 da figura 1 para controlar o suprimento de energia elétrica. Note que este processo é chamado de uma rotina principal e executado sempre que um período de

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24/35 tempo predeterminado decorre ou uma condição predeterminada é estabelecida.

[0066] Com referência à figura 9, o dispositivo de controle 40 utiliza um parâmetro S S11 obtido através de um processo de cálculo de parâmetro S S11, como será daqui em diante descrito, para uma frequência escaneada fl-fm para calcular uma distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 em que m é um número natural igual a ou maior do que 2 (etapa S10). Por exemplo, como foi descrito com referência às figuras 3 e 6, a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 pode ser estimada de uma característica de uma amplitude ou fase do parâmetro S S11.

[0067] O dispositivo de controle 40 então determina do parâmetro

S S11 para a frequência escaneada fl-fm se o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 (ver figura 1) precisa receber energia elétrica (etapa S20). Por exemplo, como foi descrito com referência à figura 8, uma característica de uma fase do parâmetro S S11 calculado é comparada com aquela da fase da figura 8, e de um resultado obtido desta se o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 necessita receber energia elétrica é determinado.

[0068] O dispositivo de controle 40 então determina se o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 pode emitir uma grande energia elétrica (ou regularmente suprir energia elétrica) para o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 (etapa S30). Mais especificamente, se o dispositivo de controle 40 determinar na etapa S10 que a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 têm entre as mesmas uma distância é igual a ou menor do que um valor predeterminado e o dispositivo de controle 40 também determinar na etapa S20 que o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 requer receber energia elétrica, o dispositivo de controle 40 de

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25/35 termina que o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 pode emitir uma grande energia elétrica para o dispositivo de recepção de energia elétrica 2. Note que o valor predeterminado é ajustado com um valor que permite o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 suprir o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica.

[0069] Uma vez que o dispositivo de controle 40 determinou na etapa S30 que o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 pode emitir uma grande energia elétrica para o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 (SIM na etapa S30), o dispositivo de controle 40 determina uma frequência ressonante f0 com base no parâmetro S S11 calculado (etapa S40). A frequência ressonante f0 é uma frequência que corresponde a um ponto mínimo local que aparece em uma característica de uma amplitude do parâmetro S S11 ou aquele ponto que aparece em uma característica de uma fase do parâmetro S S11 entre um ponto mínimo local e um ponto máximo local que cai dentro de uma faixa em frequência predeterminada na qual a fase tem uma característica que tem uma variação com um gradiente máximo.

[0070] O dispositivo de controle 40 então gera um sinal de acionamento para controlar o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 e emite o sinal de acionamento para o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 para fazer com que o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 emita para o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 uma grande energia elétrica que uma frequência ressonante f0 como determinado (ou supre regularmente o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 com energia elétrica) (etapa S50).

[0071] Se o dispositivo de controle 40 determinar na etapa S30 que o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 não pode emitir uma grande energia elétrica para o dispositivo de recepção de

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26/35 energia elétrica 2 (NÃO na etapa S30), a emissão de uma grande energia elétrica é parada (etapa S60). Note que quando o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 correntemente não emite uma grande energia elétrica para o dispositivo de recepção de energia elétrica 2, a emissão de uma grande energia elétrica é proibida.

[0072] A figura 10 é um fluxograma do procedimento do processo de cálculo de parâmetro S S11 executado pelo dispositivo de controle 40. Um parâmetro S S11 é obtido pelo escaneamento de uma banda de frequência predeterminada em intervalos predeterminados. Mais especificamente, uma faixa em frequência, tal como mostrado nas figuras 6 e 8, é ajustada como a banda de frequência predeterminada, e um parâmetro S S11 é calculado para cada uma de m frequências escaneadas na banda de frequência ajustada e sequencialmente variando em intervalos predeterminados. Note que o processo da figura 10 interrompe o processo de controle de suprimento de energia elétrica da figura 9 em círculos como predeterminado e é executado em um período suficientemente mais curto do que aquele do processo da figura 9.

[0073] Com referência à figura 10, o dispositivo de controle 40 inicialmente ajusta um valor de contagem n em 1 (etapa S110). O dispositivo de controle 40 então gera um sinal de acionamento para controlar o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 e emite o sinal de acionamento para o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 para fazer com que o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 emita para o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 uma pequena energia elétrica que tem uma frequência escaneada fn (isto é, uma energia elétrica menor do que aquela regularmente alimentada) (etapa S120).

[0074] O dispositivo de controle 40 então obtém um valor detectado pelo meio de medição de corrente 50 e que indica a corrente I inse

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27/35 rida na bobina primária 20 e um valor detectado pelo meio de medição de tensão 55 e que indica a tensão V inserida na bobina primária 20, e também obtém uma diferença de fase (etapa S130). O dispositivo de controle 40 então utiliza as informações obtidas para calcular um parâmetro S S11 para a frequência escaneada fn pela seguinte expressão (etapa S140):

S11 = ((V/I) - Z0)/((V/I) + Z0) ...(3) [0075] em que Z0 representa uma impedância como vista na unidade de entrada de energia elétrica da bobina primária 20 na direção do dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10. Uma vez que um parâmetro S S11 foi calculado para a frequência escaneada fn, o dispositivo de controle 40 determina se o valor de contagem n é menor do que m (etapa S150). Se afirmativo (SIM na etapa S150), o dispositivo de controle 40 ajusta o valor de contagem n em (n + 1) (etapa S160), e prossegue para etapa S120. De outro modo (NÃO na etapa S150), o dispositivo de controle 40 prossegue para a etapa S170 e uma série de etapas assim termina.

[0076] Note que o controle acima pode similarmente ser implementado com uma técnica que emprega um acoplador direcional, tal como um analisador de rede, para calcular um parâmetro S S11. Mais ainda, o controle acima pode similarmente ser implementado com um parâmetro S substituído por um parâmetro Z, um parâmetro Y, ou similares.

[0077] A figura 11 mostra em configuração um veículo híbrido indicado como um exemplo de um veículo motorizado elétrico que tem montado no mesmo o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 mostrado na figura 1. Com referência à figura 11, um veículo híbrido 200 inclui um dispositivo de armazenamento de energia 210, um relé principal de sistema SMR1, um conversor de reforço 220, inversores 230, 232, motores geradores 240, 242, um motor 250, um dispositivo

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28/35 de divisão de energia 260, e uma roda de tração 270. Mais ainda, o veículo híbrido 200 também inclui uma bobina autorressonante secundária 60, uma bobina secundária 70, uma unidade de variação de impedância 80, um retificador 280, um relé principal de sistema SMR2, e uma ECU veicular 290.

[0078] O veículo híbrido 200 tem um motor 250 e um motor gerador 242 montados no mesmo como fontes de energia. O motor 250 e os motores geradores 240, 242 estão acoplados com o dispositivo de divisão de energia 260. O veículo híbrido 200 se desloca sobre uma força de acionamento gerada por pelo menos um do motor 250 e do motor gerador 242. A energia gerada pelo motor 250 é dividida pelo dispositivo de divisão de energia 260 em dois percursos: um é um percurso que transmite a energia para a roda de tração 270 e o outro é um percurso que transmite a energia para o motor gerador 240.

[0079] O motor gerador 240 é uma máquina elétrica rotativa de corrente alternada e é, por exemplo, um motor elétrico síncrono de corrente alternada trifásico que tem um rotor com um imã permanente embutido no mesmo. O motor gerador 240 utiliza a energia cinética do motor 250 através do dispositivo de divisão de energia 260 para gerar energia elétrica. Por exemplo, quando o dispositivo de armazenamento de energia 210 tem um estado de carga (SOC) menor do que um valor predeterminado, o motor 250 é ligado e o motor gerador 240 gera energia elétrica para carregar o dispositivo de armazenamento de energia 210.

[0080] O motor gerador 242 é também uma máquina elétrica rotativa de corrente alternada e é, assim como o motor gerador 240, por exemplo, um motor elétrico síncrono de corrente alternada trifásico que tem um rotor com um imã permanente embutido no mesmo. O motor gerador 242 utiliza pelo menos uma da energia elétrica armazenada no dispositivo de armazenamento de energia 210 e da energia

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29/35 elétrica gerada pelo motor gerador 240 para gerar a força de acionamento a qual é por sua vez transmitida para a roda de tração 270.

[0081] Mais ainda, quando o veículo é freado ou se desloca em uma descida e a sua aceleração é reduzida ou similar, a energia mecânica armazenada no veículo como energia cinética, energia potencial, e similares é utilizada através da roda de tração 270 para acionar o motor gerador 242 para girar o motor gerador 242 para permitir que o motor gerador 242 opere como um gerador de energia elétrica. O motor gerador 242 assim opera como um freio regenerativo que converte a energia de deslocamento para energia elétrica e gera uma força de frenagem. A energia elétrica gerada pelo motor gerador 242 é armazenada no dispositivo de armazenamento de energia 210.

[0082] O dispositivo de divisão de energia 260 está constituído de uma engrenagem planetária que inclui uma engrenagem solar, uma engrenagem de pinhão, um suporte, e uma engrenagem de anel. A engrenagem de pinhão acopla com a engrenagem solar e a engrenagem de anel. O suporte suporta a engrenagem de pinhão para ser capaz de girar e está também acoplado com um eixo de manivelas do motor 250. A engrenagem solar está acoplada com um eixo de rotação do motor gerador 240. A engrenagem de anel está acoplada com um eixo de rotação do motor gerador 242 e a roda de tração 270.

[0083] O relé principal de sistema SMR1 está provido entre o dispositivo de armazenamento de energia 210 e o conversor de reforço 220 e opera em resposta a um sinal recebido da ECU veicular 290 para conectar eletricamente o dispositivo de armazenamento de energia 210 no conversor de reforço 220. O conversor de reforço 220 reforça a tensão em uma linha de eletrodo positivo PL2 para uma tensão igual a ou maior do que aquela emitida do dispositivo de armazenamento de energia 210. Note que o conversor de reforço 220 está constituído, por exemplo, de um circuito pulsador de corrente contínua. Os inversores

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230, 232 acionam os motores geradores 240, 242, respectivamente. Note que o inversor 230, 232 está constituído, por exemplo, de um circuito de ponte trifásico.

[0084] A bobina autorressonante secundária 60, a bobina secundária 70 e a unidade de variação de impedância 80 estão providas como foi descrito com referência à figura 1. O retificador 280 retifica a energia elétrica de corrente alternada extraída pela bobina secundária

70. O relé principal de sistema SMR2 está provido entre o retificador 280 e o dispositivo de armazenamento de energia 210 e opera em resposta a um sinal recebido da ECU veicular 290 para conectar eletricamente o retificador 280 no dispositivo de armazenamento de energia 210.

[0085] A ECU veicular 290 em um modo de deslocamento liga e desliga os relés principais de sistema SMR1 e SMR2, respectivamente, e quando o veículo se desloca, a ECU veicular 290 opera de acordo com a posição de um pedal de acelerador, a velocidade do veículo e outros sinais recebidos de uma variedade de sensores para gerar um sinal para acionar o conversor de reforço 220 e os motores geradores 240, 242 e emitir o sinal gerado para o conversor de reforço 220 e os inversores 230, 232.

[0086] Mais ainda, quando o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 (ver figura 1) supre o veículo híbrido 200 com energia elétrica, a ECU veicular 290 liga o relé principal de sistema SMR2. Isto permite que a energia elétrica que é recebida pela bobina autorressonante secundária 60 seja suprida para o dispositivo de armazenamento de energia 210. Quando o dispositivo de armazenamento de energia 210 atinge um SOC que excede um valor limite superior, a ECU veicular 290 emite uma instrução para a unidade de variação de impedância 80 para variar a impedância. Note que o fato de que a unidade de variação de impedância 80 variou a impedância é detectado no equipa

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31/35 mento de suprimento de energia elétrica 1 do parâmetro S S11, e o suprimento de energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 para o veículo híbrido 200 é parado.

[0087] Note que os relés principais de sistema SMR1 e SMR2 podem também ambos serem ligados para receber a energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 enquanto o veículo se desloca.

[0088] Note que se a unidade de variação de impedância 80 for um comutador de relé, o relé principal de sistema SMR2 pode ser dispensado. Mais ainda, um conversor CC/CC pode estar provido entre o retificador 280 e o dispositivo de armazenamento de energia 210 para converter a energia elétrica de corrente contínua retificada pelo retificador 280 no nível em tensão do dispositivo de armazenamento de energia 210.

[0089] Assim na presente modalidade um parâmetro S S11 que varia com uma distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 é utilizado para estimar a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60, e o suprimento de energia elétrica é controlado com base na distância assim estimada.

[0090] Se o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 está presente ou quanta distância o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 tem para o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 pode ser determinado no equipamento de suprimento de energia elétrica 1 sem a necessidade de ter o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 e o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 comunicando um com o outro. Mais ainda, na presente modalidade, quando o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 termina de receber a energia elétrica, o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 é variado em impedância, e a variação em impedância é detectada no equi

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32/35 pamento de suprimento de energia elétrica 1 de um parâmetro S S11. O fato de que o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 termina de receber a energia elétrica pode assim ser detectado no equipamento de suprimento de energia elétrica 1 sem a necessidade de ter o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 e o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 comunicando um com o outro. A presente modalidade pode assim eliminar a necessidade de controlar o equipamento de suprimento de energia elétrica 1 e o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 para comunicarem um com o outro. Como um resultado, um sistema de controle simplificado pode ser conseguido.

[0091] Note que apesar de na modalidade acima um parâmetro S

S11 ser utilizado para estimar uma distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 e o suprimento de energia elétrica ser controlado com base na distância estimada, a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 pode não ser estimada e o parâmetro S S11 pode diretamente ser utilizado para controlar o suprimento de energia elétrica. Por exemplo, se o suprimento de energia elétrica puder ser determinado com referência ao valor limite do parâmetro S S11 predeterminado com base na distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 para eliminar a necessidade de estimar a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 e assim utilizar o parâmetro S S11 para controlar o suprimento de energia elétrica.

[0092] Mais ainda na modalidade acima a unidade de variação de impedância 80 está adaptada para ajustar a sua impedância de entrada para ter um valor fixo quando a impedância de carga 3 varia. Esta função, no entanto, não é essencial. Quando a impedância de carga 3

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33/35 varia, a frequência ressonante variaria, e um erro é introduzido na distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 estimada do parâmetro S S11. Se este erro puder ser tolerado, no entanto, então uma função que ajusta uma impedância de entrada para ter um valor fixo conforme a impedância de carga 3 varia é desnecessária, e a unidade de variação de impedância 80 é somente requerida ter uma função que opera em resposta ao sinal STP que indica que o recebimento de energia elétrica do equipamento de suprimento de energia elétrica 1 termina para variar uma impedância de entrada para um valor predeterminado. Mais ainda, se a impedância de carga 3 inerentemente não variar, a distância entre a bobina autorressonante primária 30 e a bobina autorressonante secundária 60 pode ser estimada com precisão apesar da unidade de variação de impedância 80 não incluir a função que ajusta a impedância de entrada para ter um valor fixo conforme a impedância de carga 3 varia com o recebimento de energia elétrica.

[0093] Mais ainda na modalidade acima a bobina primária 20 é utilizada para suprir a bobina autorressonante primária 30 com energia elétrica através de indução eletromagnética e a bobina secundária 70 é utilizada para extrair a energia elétrica da bobina autorressonante secundária 60 através de indução eletromagnética. Alternativamente, a bobina primária 20 pode ser dispensada e o dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência 10 pode suprir diretamente a bobina autorressonante primária 30 com energia elétrica, e a bobina secundária 70 pode ser dispensada e a bobina autorressonante secundária 60 pode ter a energia elétrica extraída diretamente da mesma.

[0094] Mais ainda na descrição acima um par de bobinas autorressonantes é ressonado para transferir a energia elétrica. Alternativamente, os ressonadores na forma do par de bobinas autorressonantes podem ser substituídos por aqueles na forma de um par de discos

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34/35 altamente dielétricos. Cada disco está formado de um material de uma alta constante dielétrica, tal como TiO2, BaTi4O9, LiTaO3, ou similares. [0095] Mais ainda, apesar de na descrição acima um veículo motorizado elétrico que tem o dispositivo de recepção de energia elétrica 2 montado no mesmo ter sido descrito como exemplo como um veículo híbrido do tipo em série / paralelo que emprega o dispositivo de divisão de energia 260 para dividir e assim transmitir a energia do motor 250 para a roda de tração 270 e o motor gerador 240, a presente invenção é também aplicável a diferentes tipos de veículos híbridos. Mais especificamente, a presente invenção é aplicável, por exemplo, a: um assim denominado veículo híbrido do tipo em série que emprega o motor 250 somente para acionar o motor gerador 240 e gera a força somente pelo motor gerador 242 para acionar o veículo; um veículo híbrido que recupera somente a energia regenerada de energia cinética que é gerada pelo motor 250 como energia elétrica; e um veículo híbrido auxiliado por motor que tem um motor como uma fonte de energia principal e um motor como um assistente conforme requerido. Mais ainda, a presente invenção é também aplicável a um veículo elétrico que exclui o motor 250 e se desloca somente com energia elétrica e um veículo de célula de combustível que inclui um suprimento de energia de corrente contínua implementado como o dispositivo de armazenamento de energia 210 e além deste uma célula de combustível.

[0096] Note que na descrição acima a bobina autorressonante primária 30 e a bobina primária 20 correspondem na presente invenção a uma modalidade de um ressonador de transferência de energia elétrica e a bobina autorressonante secundária 60 e a bobina secundária 70 correspondem na presente invenção a uma modalidade de um ressonador de recepção de energia elétrica. Mais ainda, a unidade de variação de impedância 80 corresponde na presente invenção a uma modalidade de um dispositivo de variação de impedância.

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35/35 [0097] Deve ser compreendido que as modalidades aqui descritas são ilustrativas e não restritivas em nenhum aspecto. O escopo da presente invenção é definido pelos termos das reivindicações, em vez da descrição acima, e pretende incluir quaisquer modificações dentro do escopo e significado equivalente dos termos das reivindicações. LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA

1: equipamento de suprimento de energia elétrica, 2: dispositivo de recepção de energia elétrica, 3: carga, 10: dispositivo de suprimento de energia elétrica de alta frequência, 20: bobina primária, 30: bobina autorressonante primária, 40: dispositivo de controle, 50: meio de medição de corrente, 55: meio de medição de tensão, 60: bobina autorressonante secundária, 70: bobina secundária, 80: unidade de variação de impedância, 200: veículo híbrido, 210: dispositivo de armazenamento de energia, 220: conversor de reforço, 230, 232: inversor, 240, 242: motor gerador, 250: motor, 260: dispositivo de divisão de energia, 270: roda de tração, 280: retificador, 290: ECU veicular, C1, C2: capacitância parasítica, SMR1, SMR2: relé principal de sistema, PL1, PL2: linha de eletrodo positivo, NL: linha de eletrodo negativo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato que compreende:

um ressonador de transferência de energia elétrica (20, 30) para transferir energia elétrica para um dispositivo de recepção de energia elétrica (2) em um modo sem contato ressonando com um ressonador de recepção de energia elétrica (60, 70) do dito dispositivo de recepção de energia elétrica através de um campo eletromagnético;

um dispositivo de suprimento de energia (10) conectado no dito ressonador de transferência de energia elétrica e que gera uma tensão de alta frequência predeterminada; e um dispositivo de controle (40) para controlar o dito dispositivo de suprimento de energia para controlar o suprimento de energia elétrica do dito ressonador de transferência de energia elétrica para o dito ressonador de recepção de energia elétrica, o dito dispositivo de controle controlando o suprimento de energia elétrica com base em uma característica em frequência de uma impedância que varia com uma distância entre o dito ressonador de transferência de energia elétrica e o dito ressonador de recepção de energia elétrica;

caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de controle estima a distância entre o dito ressonador de transferência de energia elétrica e o dito ressonador de recepção de energia elétrica da dita característica em frequência da impedância, e controla o suprimento de energia elétrica, com base naquela distância estimada;

em que o dito dispositivo de controle executa o suprimento do dito dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica quando a distância estimada da dita característica em frequência da impedância é igual a ou menor do que um valor predeterminado;
2. Equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que

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2/5 o dito dispositivo de controle estima a distância entre o dito ressonador de transferência de energia elétrica e o dito ressonador de recepção de energia elétrica de uma característica em amplitude da dita característica em frequência da impedância que varia com a distância entre o dito ressonador de transferência de energia elétrica e o dito ressonador de recepção de energia elétrica.
3. Equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de controle estima a distância entre o dito ressonador de transferência de energia elétrica e o dito ressonador de recepção de energia elétrica de uma característica de uma fase da dita característica em frequência da impedância que varia com a distância entre o dito ressonador de transferência de energia elétrica e o dito ressonador de recepção de energia elétrica.
4. Equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de controle determina da dita característica em frequência da impedância se o dito dispositivo de recepção de energia elétrica necessita receber energia elétrica e se o suprimento do dito dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica pode ser feito, e se o dito dispositivo de controle determinar que o suprimento do dito dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica pode ser feito, o dito dispositivo de controle controla o dito dispositivo de suprimento de energia para gerar uma tensão que tem uma frequência ressonante determinada de um ponto singular da dita característica em frequência da impedância.
5. Equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender:

um meio de medição de corrente (50) para detectar uma

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3/5 entrada de corrente para o dito ressonador de transferência de energia elétrica; e um meio de medição de tensão (55) para detectar uma entrada de tensão para o dito ressonador de transferência de energia elétrica, em que o dito dispositivo de controle controla o dito dispositivo de suprimento de energia para emitir uma pequena energia elétrica predeterminada para o dito dispositivo de recepção de energia elétrica em uma pluralidade de frequências em uma banda de frequência predeterminada, e calcula a dita característica em frequência da impedância da tensão detectada pelo dito meio de medição de tensão e a corrente detectada pelo dito meio de medição de corrente.
6. Equipamento de suprimento de energia elétrica sem contato, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito ressonador de transferência de energia elétrica inclui:

uma bobina primária (20) conectada no dito dispositivo de suprimento de energia; e uma bobina autorressonante primária (30) alimentada com energia elétrica da dita bobina primária através de indução eletromagnética e que gera o dito campo eletromagnético.
7. Sistema de suprimento de energia elétrica sem contato que compreende:

um equipamento de suprimento de energia elétrica (1) capaz de emitir uma energia elétrica de alta frequência predeterminada; e um dispositivo de recepção de energia elétrica (2) capaz de receber a energia elétrica do dito equipamento de suprimento de energia elétrica em um modo sem contato, em que o dito equipamento de suprimento de energia elétrica inclui:

um dispositivo de suprimento de energia (10) , para gerar uma tensão de alta frequência predeterminada;

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4/5 um ressonador de transferência de energia elétrica (20, 30) conectado no dito dispositivo de suprimento de energia, e que recebe a energia elétrica do dito dispositivo de suprimento de energia e gera um campo eletromagnético; e um dispositivo de controle (40) para controlar o dito dispositivo de suprimento de energia para controlar o suprimento de energia elétrica do dito ressonador de transferência de energia elétrica para o dito dispositivo de recepção de energia elétrica, o dito dispositivo de recepção de energia elétrica incluindo:

um ressonador de recepção de energia elétrica (60, 70) para receber a energia elétrica do dito ressonador de transferência de energia elétrica em um modo sem contato ressonando com o dito ressonador de transferência de energia elétrica através do dito campo eletromagnético, o dito dispositivo de controle controlando o suprimento de energia elétrica, com base em uma característica em frequência de uma impedância que varia com uma distância entre o dito ressonador de transferência de energia elétrica e o dito ressonador de recepção de energia elétrica;

caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de controle estima a distância entre o dito ressonador de transferência de energia elétrica e o dito ressonador de recepção de energia elétrica da dita característica em frequência de uma impedância, e controla o suprimento de energia elétrica, com base naquela distância estimada;

em que o dito dispositivo de controle executa o suprimento do dito dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica quando a distância estimada da dita característica em frequência da impedância é igual a ou menor do que um valor predeterminado.
8. Sistema de suprimento de energia elétrica sem contato, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que:

o dito dispositivo de recepção de energia elétrica ainda in

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5/5 clui um dispositivo de variação de impedância (80) configurado para ser capaz de variar uma impedância do dispositivo de recepção de energia elétrica quando o recebimento de energia elétrica do dito equipamento do suprimento de energia elétrica termina; e o dito dispositivo de controle utiliza uma característica em frequência da impedância previamente obtida provida quando o dito dispositivo de variação de impedância varia a impedância no dito dispositivo de recepção de energia elétrica, para detectar da dita característica em frequência da impedância que o dito dispositivo de recepção de energia elétrica variou de impedância quando o recebimento de energia elétrica termina, e com base naquele resultado detectado o dito dispositivo de controle para de suprir o dito dispositivo de recepção de energia elétrica com energia elétrica.
9. Sistema de suprimento de energia elétrica sem contato, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que:

o dito ressonador de transferência de energia elétrica inclui uma bobina primária (20) conectada no dito dispositivo de suprimento de energia, e uma bobina autorressonante primária (30) alimentada com energia elétrica da dita bobina primária através de indução eletromagnética e gera o dito campo eletromagnético; e o dito ressonador de recepção de energia elétrica inclui uma bobina autorressonante secundária (60) para receber energia elétrica da dita bobina autorressonante primária ressonando com a dita bobina autorressonante primária através do dito campo eletromagnético, e uma bobina secundária (70) para extrair através de indução eletromagnética a energia elétrica recebida pela dita bobina autorressonante secundária.