DE102016212459A1

DE102016212459A1 - Drahtlose Übertragungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016212459A1
Application number: DE102016212459.5A
Authority: DE
Inventors: Antony Wambugu Ngahu
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2017-01-19
Also published as: JP2017028780A; US20170018968A1; US10153662B2

Abstract

Eine drahtlose Übertragungsvorrichtung enthält eine Spule, die ein Magnetfeld erzeugt, und ein Resonanz-Energiespeicherelementmodul, das elektrisch mit einer Spule gekoppelt ist, elektrische Energie speichern kann und eine Resonanzschaltung in Entsprechung zu einer Energieübertragungsfrequenz zusammen mit der Spule bildet, wenn elektrische Energie über die Spule übertragen wird. Das Resonanz-Energiespeicherelementmodul wird gebildet, indem eine Vielzahl von Energiespeicherelementen parallel verbunden werden, um eine parallele Gruppe zu bilden, eine Vielzahl von derartigen parallelen Gruppen seriell verbunden werden, um eine parallel-serielle Gruppe zu bilden, und eine Vielzahl von derartigen parallel-seriellen Gruppen parallel verbunden werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-142624 vom 17. Juli 2015 und schließt diese hier vollständig unter Bezugnahme ein.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsfeld
Die vorliegende Erfindung betrifft eine drahtlose Übertragungsvorrichtung.
2. Stand der Technik
Als ein herkömmliches drahtloses Energiezuführsystem gibt die offen gelegte japanische Patentanmeldung Nr. 9-182324 eine Energiezuführvorrichtung für elektronische Zubehöreinrichtungen in einem Fahrzeug an. Die Energiezuführvorrichtung umfasst eine Energiequelle, die an einem Fahrzeugkörper vorgesehen ist, eine Energiezuführeinheit, die an einem Paneel des Fahrzeugkörpers vorgesehen ist und mit der Energiequelle gekoppelt ist, eine Energieempfangseinheit, die elektrische Energie von der Energiezuführeinheit empfängt, und eine elektronische Zubehöreinrichtung, die mit der elektrischen Energie von der Energieempfangseinheit betrieben wird. In der Energiezuführvorrichtung enthält die Energieführeinheit eine Wandlungseinheit, die die elektrische Energie von der Energiequelle zu einer Hochfrequenz wandelt, und eine primäre Spule, zu der die Hochfrequenz von der Wandlungseinheit zugeführt wird. Die Energieempfangseinheit enthält eine sekundäre Spule, die die Hochfrequenz von der primären Spule empfängt. Die elektronische Zubehöreinrichtung ist derart vorgesehen, dass ihre Energiequelle betrieben werden kann, indem die elektrische Energie durch die Hochfrequenz der sekundären Spule empfangen wird.
Die in der oben genannten offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-182324 angegebene Energiezuführvorrichtung kann zum Beispiel eine Gruppe von Resonanzkondensatoren enthalten, die zusammen mit einer Spule eine Resonanzschaltung bilden. Was jedoch das Erfassen eines Kurzschlusses eines Kondensatorelements betrifft, besteht Bedarf für eine Verbesserung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung nimmt auf die oben beschriebenen Umstände Bezug, wobei es eine Aufgabe der Erfindung ist, eine drahtlose Übertragungsvorrichtung anzugeben, die einen Kurzschluss korrekt erkennen kann und eine Wärmeerzeugung des Elements unterdrücken kann.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, enthält eine drahtlose Übertragungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Spule, die ein Magnetfeld erzeugt, sowie ein Resonanz-Energiespeicherelementmodul, das elektrisch mit der Spule gekoppelt ist, elektrische Energie speichern kann und eine Resonanzschaltung in Entsprechung zu einer Energieübertragungsfrequenz zusammen mit der Spule bildet, wenn elektrische Energie über die Spule übertragen wird. Dabei wird das Resonanz-Energiespeicherelementmodul gebildet, indem eine Vielzahl von Energiespeicherelementen parallel verbunden werden, um eine parallele Gruppe zu bilden, eine Vielzahl von derartigen parallelen Gruppen seriell verbunden werden, um eine parallel-serielle Gruppe zu bilden, und eine Vielzahl von derartigen parallel-seriellen Gruppen parallel verbunden werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die drahtlose Übertragungsvorrichtung derart konfiguriert, dass ein Kurzschluss eines der Energiespeicherelemente basierend auf Änderungen in der Reaktanz der Resonanzschaltung erfasst wird.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines drahtlosen Energiezuführsystems gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Resonanzkondensatormoduls des drahtlosen Energiezuführsystems der Ausführungsform zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Resonanzkondensatormoduls eines drahtlosen Energiezuführsystems gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
4 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Resonanzkondensatormoduls eines drahtlosen Energiezuführsystems gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Folgenden wird eine beispielhafte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die hier beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die Komponenten der Ausführungsform können durch den Fachmann durch äquivalente Komponenten ersetzt werden.
Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines drahtlosen Energiezuführsystems gemäß einer Ausführungsform zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines Resonanzkondensatormoduls des drahtlosen Energiezuführsystems der Ausführungsform zeigt.
Ein in 1 gezeigtes drahtloses Energiezuführsystem 1 der Ausführungsform ist ein kontaktloses Energiezuführsystem, in dem, wenn elektrische Energie von einer Energiequelle 21 zu einer elektrischen Last 35 verschiedener Typen übertragen wird, wenigstens ein Teil davon drahtlos übertragen wird. Das drahtlose Energiezuführsystem 1 der Ausführungsform ist in einem Fahrzeug oder ähnlichem installiert und stellt eine elektrische Verbindung mit der elektrischen Last 35 verschiedener Typen, die in der Kabine des Fahrzeugs angeordnet ist, zum Beispiel drahtlos mittels einer kontaktlosen Übertragung elektrischer Energie her.
Insbesondere enthält das drahtlose Energiezuführsystem 1 eine Energiesendevorrichtung 2 als eine drahtlose Übertragungsvorrichtung und eine Energieempfangsvorrichtung 3 als eine drahtlose Übertragungsvorrichtung.
Die Energiesendevorrichtung 2 enthält eine Energiequelle 21, ein Resonanzkondensatormodul 22 als ein Resonanz-Energiespeichermodul, eine Energiesendespule 25 und ein Wattmeter 26. Die Energiequelle 21 erzeugt elektrische Energie mit einer hohen Frequenz, wobei sie eine an dem Fahrzeug montierte Batterie als Energiequelle verwendet, und führt die elektrische Energie mit der hohen Frequenz zum Beispiel zu dem Resonanzkondensatormodul 22 und der Energiesendespule 25 zu. Das Resonanzkondensatormodul 22 und die Energiesendespule 25 sind elektrisch seriell mit der Energiequelle 21 gekoppelt. Ein Anschluss des Resonanzkondensatormoduls 22 ist elektrisch mit der Anode (+) der Energiequelle 21 gekoppelt, und der andere Anschluss ist elektrisch mit einem Anschluss der Energiesendespule 25 gekoppelt. Es ist zu beachten, dass die Widerstände 23 und 24 schematisch Widerstandskomponenten der Schaltung (zum Beispiel die Widerstandskomponenten in der Energiesendespule 25) wiedergeben, wobei gewöhnlich der Widerstand 23 eine Gleichstrom-Widerstandskomponente (Rdc) ist und der Widerstand 24 eine Widerstandskomponente mit Hochfrequenz (Rac) ist. Der andere Anschluss der Energiesendespule 25 ist elektrisch mit der Kathode (–) der Energiequelle 21 gekoppelt. Die Kathode (–) der Energiequelle 21 ist geerdet. Die Energiesendespule 25 erzeugt ein Magnetfeld. Das Resonanzkondensatormodul 22 ist elektrisch mit der Energiesendespule 25 gekoppelt und kann elektrische Energie speichern. Das Resonanzkondensatormodul 22 bildet eine Resonanzschaltung (LC-Resonanzschaltung) 27 in Entsprechung zu einer vorbestimmten Energieübertragungsfrequenz (Resonanzfrequenz) zusammen mit der Energiesendespule 25, wenn die elektrische Energie über die Energiesendespule 25 übertragen wird. Die Resonanzschaltung 27 kann die mit der Energieübertragungsfrequenz oszillierende elektrische Energie speichern. Das Resonanzkondensatormodul 22 ist in einer Reihenverbindung mit der Energiesendespule 25 gekoppelt, wobei das Resonanzkondensatormodul 22 aber auch in einer Parallelverbindung mit der Energiesendespule 25 gekoppelt sein kann. Das Wattmeter 26 ist elektrisch mit dem Resonanzkondensatormodul 22 und der Energiesendespule 25 in einer Reihenverbindung und in einer Parallelverbindung gekoppelt und misst die elektrische Energie (Strom und Spannung) der Resonanzschaltung 27. Die Konfiguration des Resonanzkondensatormoduls 22 wird weiter unten beschrieben.
Die Energieempfangsvorrichtung 3 enthält eine Energieempfangsspule 31, ein Resonanzkondensatormodul 34 als ein Resonanz-Energiespeicherelementmodul, die elektrische Last 35 und ein Wattmeter 36. Die Energieempfangsspule 31, das Resonanzkondensatormodul 34 und die elektrische Last 35 sind elektrisch seriell gekoppelt. Ein Anschluss der Energieempfangsspule 31 ist elektrisch mit einem Anschluss des Resonanzkondensatormoduls 34 gekoppelt. Es ist zu beachten, dass die Widerstände 32 und 33 schematisch die Widerstandskomponenten der Schaltung (zum Beispiel die Widerstandskomponenten in der Energieempfangsspule 31) wiedergeben, wobei gewöhnlich der Widerstand 32 eine Gleichstrom-Widerstandskomponente (Rdc) ist und der Widerstand 33 eine Widerstandskomponente mit Hochfrequenz (Rac) ist. Der andere Anschluss des Resonanzkondensatormoduls 34 ist elektrisch mit einem Anschluss der elektrischen Last 35 gekoppelt. Der andere Anschluss der elektrischen Last 35 ist elektrisch mit dem anderen Anschluss der Energieempfangsspule 31 gekoppelt. Die elektrische Last 35 ist eine Varietät der elektrischen Einrichtungen, die durch das Verbrauchen der von dem drahtlosen Energiezuführsystem 1 zugeführten elektrischen Energie betrieben werden, wobei eine Vielzahl von elektrischen Einrichtungen seriell oder parallel gekoppelt sein können. Der andere Anschluss der Energieempfangsspule 31 ist geerdet. Die Energieempfangsspule 31 erzeugt ein Magnetfeld. Das Resonanzkondensatormodul 34 ist elektrisch mit der Energieempfangsspule 31 gekoppelt und kann elektrische Energie speichern. Das Resonanzkondensatormodul 34 bildet eine Resonanzschaltung (LC-Resonanzschaltung) 37 in Entsprechung zu der vorbestimmten Energieübertragungsfrequenz (Resonanzfrequenz) zusammen mit der Energieempfangsspule 31, wenn die elektrische Energie über die Energieempfangsspule 31 übertragen wird. Die Resonanzschaltung 37 kann die elektrische Energie, die mit der Energieübertragungsfrequenz oszilliert, speichern. Das Resonanzkondensatormodul 34 ist hier in einer Reihenverbindung mit der Energieempfangsspule 31 gekoppelt, wobei das Resonanzkondensatormodul 34 aber auch in einer parallelen Verbindung mit der Energieempfangsspule 31 gekoppelt sein kann. Das Wattmeter 36 ist seriell und parallel elektrisch mit der Energieempfangsspule 31 und dem Resonanzkondensatormodul 34 gekoppelt und misst die elektrische Leistung (Strom und Spannung) der Resonanzschaltung 37. Im Folgenden wird die Konfiguration des Resonanzkondensatormoduls 34 beschrieben.
Die Energiesendespule 25 der Energiesendevorrichtung 2 sendet an die Energieempfangsspule 31 die elektrische Energie, die von der Energiequelle 21 zugeführt wird. Die Energieempfangsspule 31 der Energieempfangsvorrichtung 3 empfängt die elektrische Energie kontaktlos von der Energiesendespule 25. Die Energiesendespule 25 und die Energieempfangsspule 31 werden jeweils durch eine spiralförmig gewickelte Leiterspule gebildet und sind in der Axialrichtung einander zugewandt, um zum Beispiel einen Satz eines kontaktlosen Energiezuführ-Transformators 4 zu bilden. Der kontaktlose Energiezuführ-Transformator 4 kann elektrische Energie kontaktlos von der Energiesendespule 25 zu der Energieempfangsspule 31 unter Verwendung von zum Beispiel einem Elektromagnetisches-Feld-Resonanzsystem (Magnetfeld-Kopplungssystem) übertragen. Das Elektromagnetische-Feld-Resonanzsystem ist ein System, das veranlasst, dass die Energiesendespule 25 und die Energieempfangsspule 31 mit einer spezifischen Energieübertragungsfrequenz resonieren, indem es einen Wechselstrom durch die Energiesendespule 25 fließen lässt, und elektrische Energie von der Energiesendespule 25 zu der Energieempfangsspule 31 unter Verwendung einer Resonanzerscheinung des elektromagnetischen Felds überträgt.
Insbesondere wenn in dem kontaktlosen Energiezuführ-Transformator 4 elektrische Energie von der Energiesendespule 25 zu der Energieempfangsspule 31 übertragen wird, wird ein Wechselstrom mit einer hohen Frequenz in Entsprechung zu der Energieübertragungsfrequenz von der Energiequelle 21 zu der Energiesendespule 25 in einem Zustand zugeführt, in dem die Energiesendespule 25 und die Energieempfangsspule 31 einander zugewandt sind, wobei dazwischen ein Zwischenraum in der Axialrichtung gelassen wird. Wenn in dem kontaktlosen Energiezuführ-Transformator 4 der Wechselstrom zu der Energiesendespule 25 zugeführt wird, sind die Energiesendespule 25 und die Energieempfangsspule 31 elektromagnetisch gekoppelt und wird die elektrische Energie kontaktlos von der Energiesendespule 25 durch die Energieempfangsspule 31 mittels der elektromagnetischen Resonanz empfangen. Die elektrische Energie, die die Energieempfangsspule 31 empfangen hat, wird durch die elektrische Last 35 genutzt. In dem drahtlosen Energiezuführsystem 1 können eine Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung und ähnliches zwischen der Energieempfangsspule 31 und der elektrischen Last 35 angeordnet sein.
In den Resonanzkondensatormodulen 22 und 34 der Ausführungsform sind wie in 2 gezeigt eine Vielzahl von Kondensatorelementen C als Energiespeicherelemente der Resonarzkondensatormodule 22 und 34 elektrisch in einer vorbestimmten Anordnung gekoppelt. Dadurch wird eine Konfiguration vorgesehen, in welcher ein Kurzschluss korrekt erfasst werden kann und eine Wärmeerzeugung der Elemente unterdrückt werden kann. Die Resonanzkondensatormodule 22 und 34 in der Ausführungsform werden implementiert, indem eine Elementanordnung gebildet wird, in der eine Vielzahl von seriell und parallel gekoppelten Kondensatorelementen C miteinander verbunden sind, um einem großen Strom und einer großen Spannung standzuhalten.
Das Resonanzkondensatormodul 22 und das Resonanzkondensatormodul 34 können sich hinsichtlich der Anzahl von Kondensatorelementen C und der Kapazität derselben unterscheiden. Die Konfigurationen des Resonanzkondensatormoduls 22 und des Resonanzkondensatormoduls 34 sind jedoch im Wesentlichen gleich und werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Wenn in der folgenden Beschreibung nicht zwischen dem Resonanzkondensatormodul 22 und dem Resonanzkondensatormodul 34 unterschieden werden muss, werden diese einfach als Resonanzkondensatormodul 5 bezeichnet.
Das Resonanzkondensatormodul 5 der Ausführungsform wird gebildet, indem eine Vielzahl von Kondensatorelementen C parallel zu einer parallelen Gruppe 51 verbunden werden, eine Vielzahl von parallelen Gruppen 51 seriell verbunden werden, um eine parallel-serielle Gruppe 52 zu bilden, und eine Vielzahl von parallel-seriellen Gruppen 52 parallel verbunden werden. Das Resonanzkondensatormodul 5 enthält insgesamt 20 Kondensatorelemente Cs1 bis Cs20 als eine Vielzahl von Kondensatorelementen C, wobei die Elementanordnung aus den Kondensatorelementen Cs1 bis Cs20 gebildet wird. Wenn in der folgenden Beschreibung nicht zwischen den Kondensatorelementen Cs1 bis Cs20 unterschieden werden muss, werden diese einfach als Kondensatorelement C bezeichnet.
Insbesondere sind in dem Resonanzkondensatormodul 5 das Kondensatorelement Cs1 und das Kondensatorelement Cs10 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 51a zu bilden, sind das Kondensatorelement Cs2 und das Kondensatorelement Cs9 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 51b zu bilden, sind das Kondensatorelement Cs3 und das Kondensatorelement Cs8 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 51c zu bilden, sind das Kondensatorelement Cs4 und das Kondensatorelement Cs7 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 51d zu bilden, sind das Kondensatorelement Cs5 und das Kondensatorelement Cs6 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 51e zu bilden, sind das Kondensatorelement Cs11 und das Kondensatorelement Cs20 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 51f zu bilden, sind das Kondensatorelement Cs12 und das Kondensatorelement Cs19 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 51g zu bilden, sind das Kondensatorelement Cs13 und das Kondensatorelement Cs18 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 51h zu bilden, sind das Kondensatorelement Cs14 und das Kondensatorelement Cs17 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 511 zu bilden, und sind das Kondensatorelement Cs15 und das Kondensatorelement Cs16 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 51j zu bilden.
Dann werden in dem Resonanzkondensatormodul 5 die parallele Gruppe 51a, die parallele Gruppe 51b, die parallele Gruppe 51c, die parallele Gruppe 51d und die parallele Gruppe 51e seriell verbunden, um eine parallel-serielle Gruppe 52a zu bilden, und werden die parallele Gruppe 51f, die parallele Gruppe 51g, die parallele Gruppe 51h, die parallele Gruppe 51i und die parallele Gruppe 51j seriell verbunden, um eine parallel-serielle Gruppe 52b zu bilden.
In dem Resonanzkondensatormodul 5 wird die Elementanordnung gebildet, indem die derart gebildeten parallel-seriellen Gruppen 52a und 52b parallel miteinander verbunden werden.
Die Konfiguration des wie vorstehend beschrieben gebildeten Resonanzkondensatormoduls 5 ermöglicht, dass das Resonanzkondensatormodul 5 einen Kurzschluss korrekt erfasst und eine Wärmeerzeugung der Elemente unterdrückt.
3 und 4 sind Blockdiagramme, die schematisch die Konfigurationen der Resonanzkondensatormodule gemäß Vergleichsbeispielen zeigen.
Ein Resonanzkondensatormodul 205 gemäß einem in 3 gezeigten Vergleichsbeispiel wird gebildet, indem eine Vielzahl von Kondensatorelementen C seriell verbunden werden, um eine serielle Gruppe 251 zu bilden, und eine Vielzahl von seriellen Gruppen 251 parallel verbunden werden. In dem Resonanzkondensatormodul 205 werden die Kondensatorelemente Cs1 bis Cs5 seriell verbunden, um eine serielle Gruppe 251a zu bilden, werden die Kondensatorelemente Cs10 bis Cs6 seriell verbunden, um eine serielle Gruppe 251b zu bilden, werden die Kondensatorelemente Cs11 bis Cs15 seriell verbunden, um eine serielle Gruppe 251c zu bilden, und werden die Kondensatorelemente Cs20 bis Cs16 seriell verbunden, um eine serielle Gruppe 251d zu bilden. Dann wird in dem Resonanzkondensatormodul 205 die Elementanordnung gebildet, indem die serielle Gruppe 251a, die serielle Gruppe 251b, die serielle Gruppe 251c und die serielle Gruppe 251d parallel verbunden werden.
Ein Resonanzkondensatormodul 305 gemäß einem in 4 gezeigten Vergleichsbeispiel wird gebildet, indem eine Vielzahl von Kondensatorelementen C parallel verbunden werden, um eine parallele Gruppe 351 zu bilden, und eine Vielzahl von parallelen Gruppen 351 seriell verbunden werden. In dem Resonanzkondensatormodul 305 werden das Kondensatorelement Cs1, das Kondensatorelement Cs10, das Kondensatorelement Cs11 und das Kondensatorelement Cs20 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 351a zu bilden, werden das Kondensatorelement Cs2, das Kondensatorelement Cs9, das Kondensatorelement Cs12 und das Kondensatorelement Cs19 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 351b zu bilden, werden das Kondensatorelement Cs3, das Kondensatorelement Cs8, das Kondensatorelement Cs13 und das Kondensatorelement Cs18 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 351c zu bilden, werden das Kondensatorelement Cs4, das Kondensatorelement Cs7, das Kondensatorelement Cs14 und das Kondensatorelement Cs17 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 351d zu bilden, und werden das Kondensatorelement Cs5, das Kondensatorelement Cs6, das Kondensatorelement Cs15 und das Kondensatorelement Cs16 parallel verbunden, um eine parallele Gruppe 351e zu bilden. Dann wird in dem Resonanzkondensatormodul 305 die Elementanordnung gebildet, indem die parallele Gruppe 351a, die parallele Gruppe 351b, die parallele Gruppe 351c, die parallele Gruppe 351d und die parallele Gruppe 351e seriell verbunden werden.
Im Folgenden wird als ein Beispiel der Unterschied im Betrieb, wenn das Kondensatorelement Cs20 aus der Vielzahl von Kondensatorelementen C kurzgeschlossen wird, beschrieben.
Wenn in dem Resonanzkondensatormodul 205 des Vergleichsbeispiels das Kondensatorelement Cs20 kurzgeschlossen wird, lässt sich der Kurzschluss des Kondensatorelements Cs20 schwer erfassen, weil die Änderungen in den elektrischen Eigenschaften (Kapazität, Strom und Spannung) relativ klein sind. Wenn dagegen in dem Resonanzkondensatormodul 305 des Vergleichsbeispiels das Kondensatorelement Cs20 kurzgeschlossen wird, lässt sich der Kurzschluss des Kondensatorelements Cs20 einfach erfassen, weil die Änderungen in den elektrischen Eigenschaften (Kapazität, Strom und Spannung) relativ groß sind. Jedoch wird der elektrische Strom, der durch das ausgefallene Kondensatorelement Cs20 fließt, relativ groß, sodass die an dem Kondensatorelement Cs20 erzeugte Wärmemenge relativ groß wird.
Wenn dagegen in dem Resonanzkondensatormodul 5 der Ausführungsform das Kondensatorelement Cs20 kurzgeschlossen wird, können die Änderungen in den elektrischen Eigenschaften (Kapazität, Strom und Spannung) ausreichend groß im Vergleich zu dem Resonanzkondensatormodul 205 usw. vorgesehen werden, sodass der Kurzschluss des Kondensatorelements Cs20 zuverlässig erfasst werden kann. Zum Beispiel wird in dem Resonanzkondensatormodul 5 der Kurzschluss des Kondensatorelements C basierend auf den Änderungen in der Reaktanz der Resonanzschaltungen 27 und 37 erfasst. Zum Beispiel werden in dem Resonanzkondensatormodul 5 die Messungen der Wattmeter 26 und 36 durch eine nicht gezeigte Steuereinrichtung überwacht, wobei der Kurzschluss des Kondensatorelements C basierend auf den Messungen der Wattmeter 26 und 36 erfasst wird. Wenn in dem drahtlosen Energiezuführsystem 1 der Kurzschluss des Kondensatorelements C erfasst wird, wird zum Beispiel die Übertragung der elektrischen Energie durch die nicht gezeigte Steuereinrichtung gestoppt. Und wenn in dem Resonanzkondensatormodul 5 das Kondensatorelement Cs20 kurzgeschlossen wird, kann die an dem Kondensatorelement Cs20 erzeugte Wärmemenge unterdrückt werden, weil der elektrische Strom, der durch das ausgefallene Kondensatorelement Cs20 fließt, relativ klein im Vergleich zu dem Resonanzkondensatormodul 305 usw. vorgesehen werden kann. In dem Resonanzkondensatormodul 5 sind vorzugweise die Anzahl von parallel-seriellen Gruppen 52, die das Resonanzkondensatormodul 5 bilden, die Anzahl von parallelen Gruppen 51, die jede parallel-serielle Gruppe 52 bilden, die Anzahl von Kondensatorelementen C, die jede parallele Gruppe 51 bilden, und die Kapazität jedes Kondensatorelements C derart definiert, dass der elektrische Strom, der durch ein einzelnes Kondensatorelement C fließt, niemals einen zulässigen Strom überschreitet, wenn eines aus einer Vielzahl von Kondensatorelementen C kurzgeschlossen wird.
In der Energiesendevorrichtung 2 und der Energieempfangsvorrichtung 3, die oben beschrieben wurden, sind enthalten: die Energiesendespule 25 und die Energieempfangsspule 31, die Magnetfelder erzeugen; und die Resonanzkondensatormodule 22 und 34, die elektrisch mit der Energiesendespule 25 und der Energieempfangsspule 31 gekoppelt sind, elektrische Energie speichern können und die Resonanzschaltungen 27 und 37 in Entsprechung zu der Energieübertragungsfrequenz zusammen mit der Energiesendespule 25 und der Energieempfangsspule 31 bilden, wenn elektrische Energie über die Energiesendespule 25 und die Energieempfangsspule 31 übertragen wird. Die Resonanzkondensatormodule 22 und 34 werden gebildet, indem eine Vielzahl von Kondensatorelementen C parallel verbunden werden, um die parallele Gruppe 51 zu bilden, eine Vielzahl von parallelen Gruppen 51 seriell verbunden werden, um die parallel-serielle Gruppe 52 zu bilden, und eine Vielzahl von parallel-seriellen Gruppen 52 parallel verbunden werden.
Wenn also in der Energiesendevorrichtung 2 und der Energieempfangsvorrichtung 3 eines aus der Vielzahl von Kondensatorelementen C der Resonanzkondensatormodule 22 und 34 kurzgeschlossen wird, können die Änderungen in den elektrischen Eigenschaften (Kapazität, Strom und Spannung) an dem System ausreichend groß vorgesehen werden und kann dementsprechend ein Kurzschluss des Kondensatorelements C zuverlässig erfasst werden. Die an dem Kondensatorelement C erzeugte Wärmemenge kann unterdrückt werden, weil der elektrische Strom, der durch das kurzgeschlossene Kondensatorelement C fließt, relativ klein vorgesehen werden kann. Daraus resultiert, dass das Resonanzkondensatormodul 5 einen Kurzschluss korrekt erfassen kann und die Wärmeerzeugung des Elements unterdrücken kann, sodass zum Beispiel ein Kurzschluss innerhalb des Bereichs des zulässigen Stroms des Elements korrekt erfasst werden kann.
Weiterhin wird in der Energiesendevorrichtung 2 und der Energieempfangsvorrichtung 3, die oben beschrieben wurden, ein Kurzschluss des Kondensatorelements C basierend auf den Änderungen in der Reaktanz der Resonanzschaltungen 27 und 37 erfasst. Wenn also eines aus einer Vielzahl von Kondensatorelementen C kurzgeschlossen wird, kann der Kurzschluss frühzeitig in einer einfachen Konfiguration erfasst werden und kann eine Maßnahme wie zum Bespiel das Stoppen der Übertragung der elektrischen Energie zuverlässig durchgeführt werden.
Das drahtlose Energiezuführsystem der Erfindung ist nicht auf dasjenige der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt, an der verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Das drahtlose Energiezuführsystem 1 mit der oben beschriebenen drahtlosen Übertragungsvorrichtung wurde als in einem Fahrzeug installiert beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist.
In den oben beschriebenen Resonanzkondensatormodulen (Resonanz-Energiespeicherelementmodul) 5, 22 und 34 sind die Anzahl von parallel-seriellen Gruppen 52 der Resonanzkondensatormodule 5, 22 und 34, die Anzahl von parallelen Gruppen 51 jeder parallel-seriellen Gruppe 52 und die Anzahl von Kondensatorelementen C jeder parallelen Gruppe 51 nicht auf die oben beschriebenen Anzahlen beschränkt. In den parallelen Gruppen 51 können die Anzahl von Kondensatorelementen C, die jede parallele Gruppe 51 bilden, verschieden voneinander sein. Entsprechend können in den parallel-seriellen Gruppen 52 die Anzahl von parallelen Gruppen 51, die jede parallel-serielle Gruppe 52 bilden, verschieden voneinander sein. Es ist nicht erforderlich, dass die Kapazitäten jedes Kondensatorelements C gleich sind.
In den vorstehenden Erläuterungen ist das Resonanzkondensatormodul 5 mit der oben beschriebenen Anordnung sowohl auf die Energiesendevorrichtung 2 als auch auf die Energieempfangsvorrichtung 3 angewendet. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und kann auch nur auf eine derselben angewendet werden.
Wenn in der drahtlosen Übertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung eines aus einer Vielzahl von Energiespeicherelementen eines Resonanz-Energiespeicherelementmoduls kurzgeschlossen wird, kann ein Kurzschluss des Energiespeicherelements zuverlässig erfasst werden, weil die Änderungen in den elektrischen Eigenschaften an dem System ausreichend groß vorgesehen werden können. Weiterhin kann die an dem Energiespeicherelement erzeugte Wärme unterdrückt werden, weil der elektrische Strom, der durch das kurzgeschlossene Energiespeicherelement fließt, relativ klein vorgesehen werden kann. Folglich bietet die drahtlose Übertragungsvorrichtung den vorteilhaften Effekt, dass sie einen Kurzschluss korrekt erfassen und die Wärmeerzeugung des Elements unterdrücken kann.
Die Erfindung wurde anhand von spezifischen Ausführungsformen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf diese beschränkt ist und der Fachmann verschiedene Modifikationen und Alternativen an diesen vornehmen kann, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-142624 [0001]
JP 9-182324 [0003, 0004]

Claims

Drahtlose Übertragungsvorrichtung, umfassend: eine Spule, die ein Magnetfeld erzeugt, und ein Resonanz-Energiespeicherelementmodul, das elektrisch mit der Spule gekoppelt ist, elektrische Energie speichern kann und eine Resonanzschaltung in Entsprechung zu einer Energieübertragungsfrequenz zusammen mit der Spule bildet, wenn elektrische Energie über die Spule übertragen wird, wobei das Resonanz-Energiespeicherelementmodul gebildet wird, indem eine Vielzahl von Energiespeicherelementen parallel verbunden werden, um eine parallele Gruppe zu bilden, eine Vielzahl von derartigen parallelen Gruppen seriell verbunden werden, um eine parallel-serielle Gruppe zu bilden, und eine Vielzahl von derartigen parallel-seriellen Gruppen parallel verbunden werden.
Drahtlose Übertragungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: ein Kurzschluss eines der Energiespeicherelemente basierend auf Änderungen in der Reaktanz der Resonanzschaltung erfasst wird.