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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsempfangsvorrichtung, ein Fahrzeug und ein Erfassungsverfahren, die eine berührungslose Leistungsübertragungstechnologie verwenden.
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Die Industrie hat sich auf die berührungslose Leistungsübertragungstechnologie konzentriert, die die Gebrauchstauglichkeit beim Laden als eine Technologie zum Laden einer Batterie, die in einem Fahrzeug, wie etwa einem Hybridelektrofahrzeug oder einem Elektrofahrzeug, das von einem Elektromotor angetrieben wird, installiert ist, berücksichtigt.
JP-A-2015-65720 beschreibt ein Fahrzeug, das eine Leistungsempfangsvorrichtung umfasst, welche die berührungslose Leistungsübertragungstechnologie verwendet. Diese Leistungsempfangsvorrichtung hat einen Aufbau, in dem eine Spulen- und Kerneinheit durch ein Harzelement abgedichtet sind und von der Spulen- und der Kerneinheit erzeugte Wärme durch das Harzelement nach außen abgestrahlt werden kann.
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Die Leistungsempfangsvorrichtung der vorstehend beschriebenen Patentliteratur 1 ist an einem Bodenblech, das eine untere Oberfläche einer Fahrzeugkarosserie bildet, mit Bolzen befestigt, und daher besteht eine Gefahr, dass das Harzelement, das die Spule und die Kerneinheit darin abdichtet, einem Stoß von einem äußeren Abschnitt ausgesetzt wird, um beschädigt zu werden. Die Beschädigung des Harzelements ist unerwünscht, da es möglicherweise ein Problem auslöst, dass in Verbindung mit einer Änderung der Impedanz die Wärmeabstrahlungsleistung verringert wird oder der Empfangswirkungsgrad verringert wird. In der Leistungsempfangsvorrichtung der Patentliteratur 1 wird jedoch keine Einrichtung zum Erfassen der Beschädigung des Harzelements offenbart oder impliziert.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Leistungsempfangsvorrichtung, ein Fahrzeug und ein Erfassungsverfahren bereitzustellen, die fähig sind, das Kühlen einer Sekundärspule und eine Erfassung einer an dem Gehäuse erzeugten Beschädigung unter Verwendung eines einfachen und leichten Aufbaus zu realisieren.
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird gemäß dem Aspekt 1 der vorliegenden Erfindung eine Leistungsempfangsvorrichtung bereitgestellt, die umfasst:
eine Sekundärspule (zum Beispiel eine Sekundärspule 31), die in einem berührungslosen Zustand Leistung von einer Leistungsübertragungsvorrichtung (zum Beispiel eine Leistungsübertragungsvorrichtung T) mit einer Primärspule (zum Beispiel eine Primärspule L) empfängt, während sie gegenüber der Leistungsübertragungsvorrichtung angeordnet ist;
ein Gehäuse (zum Beispiel ein Gehäuse 32), das die Sekundärspule aufnimmt, um einen Raum (zum Beispiel einen Raum S) zwischen der Sekundärspule und dem Gehäuse zu bilden;
ein Isolierfluid (zum Beispiel ein Isolierfluid F), das in den Raum gefüllt ist;
eine Messeinheit (zum Beispiel eine Messeinheit 34), die den Wirkungsgrad einer berührungslosen Leistungsübertragung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule misst; und
eine Erfassungseinheit (zum Beispiel eine Erfassungseinheit 37), die eine an dem Gehäuse erzeugte Beschädigung basierend auf einer Änderung des Wirkungsgrads während der berührungslosen Übertragung erfasst.
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Gemäß dem Aspekt 2 der vorliegenden Erfindung wird eine Leistungsempfangsvorrichtung bereitgestellt, die umfasst:
eine Sekundärspule (zum Beispiel die Sekundärspule 31), die in einem berührungslosen Zustand Leistung von einer Leistungsübertragungsvorrichtung (zum Beispiel die Leistungsübertragungsvorrichtung T) mit einer Primärspule (zum Beispiel die Primärspule L) empfängt, während sie gegenüber der Leistungsübertragungsvorrichtung angeordnet ist;
ein Gehäuse (zum Beispiel das Gehäuse 32), das die Sekundärspule aufnimmt, um einen Raum (zum Beispiel der Raum S) zwischen der Sekundärspule und dem Gehäuse zu bilden;
ein Isolierfluid (zum Beispiel das Isolierfluid F), das in den Raum gefüllt ist;
eine Messeinheit (zum Beispiel die Messeinheit 34), die einen Kopplungskoeffizienten zwischen der Primärspule und der Sekundärspule misst; und
eine Erfassungseinheit (zum Beispiel die Erfassungseinheit 37), die eine an dem Gehäuse erzeugte Beschädigung basierend auf einer Änderung des Kopplungskoeffizienten zwischen einer ersten Zeit und einer zweiten Zeit, die seit der ersten Zeit vergangen ist, erfasst.
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Gemäß dem Aspekt 3 der vorliegenden Erfindung
umfasst die Leistungsempfangsvorrichtung einen Sensor (zum Beispiel einen Beschleunigungssensor 38), der einen Stoß gegen die Leistungsempfangsvorrichtung erfasst, und
erfasst die Erfassungseinheit eine an dem Gehäuse erzeugte Beschädigung in einem Fall, dass der Sensor während der berührungslosen Leistungsübertragung keinen Stoß erfasst und eine Änderung des Wirkungsgrads oder eine Änderung des Kopplungskoeffizienten während der berührungslosen Leistungsübertragung eine Verringerung mit einem vorgegeben Wert oder höher ist.
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Gemäß dem Aspekt 4 der vorliegenden Erfindung
umfasst die Leistungsempfangsvorrichtung eine Beschaffungseinheit (zum Beispiel eine Kommunikationseinheit 33), die Informationen bezüglich einer Leistungsänderung eines externen Leistungssystems, mit dem die Primärspule verbunden ist, beschafft, und
erfasst die Erfassungseinheit eine an dem Gehäuse erzeugte Beschädigung in einem Fall, dass die Informationen während der berührungslosen Leistungsübertragung keine Leistungsänderung des Leistungssystems anzeigen und eine Änderung des Wirkungsgrads oder eine Änderung des Kopplungskoeffizienten während der berührungslosen Leistungsübertragung eine Verringerung mit einem vorgegeben Wert oder höher ist.
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Gemäß dem Aspekt 5 der vorliegenden Erfindung
umfasst die Leistungsempfangsvorrichtung:
einen Sensor (zum Beispiel der Beschleunigungssensor 38), der einen Stoß gegen die Leistungsempfangsvorrichtung erfasst; und
eine Beschaffungseinheit (zum Beispiel die Kommunikationseinheit 33), die Informationen bezüglich einer Leistungsänderung eines externen Leistungssystems, mit dem die Primärspule verbunden ist, beschafft, und
die Erfassungseinheit, die eine an dem Gehäuse erzeugte Beschädigung in einem Fall, dass der Sensor während der berührungslosen Leistungsübertragung keinen Stoß erfasst,
die Informationen während der berührungslosen Leistungsübertragung keine Leistungsänderung des Leistungssystems anzeigen und eine Änderung des Wirkungsgrads oder eine Änderung des Kopplungskoeffizienten während der berührungslosen Leistungsübertragung eine Verringerung mit einem vorgegeben Wert oder höher ist.
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Gemäß dem Aspekt 6 der der vorliegenden Erfindung
umfasst das Gehäuse einen Halteabschnitt (zum Beispiel eine Grundplatte 32a), welcher die Sekundärspule hält, und
hat der Halteabschnitt eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die der Sekundärspule.
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Gemäß dem Aspekt 7 der vorliegenden Erfindung
hat der Halteabschnitt eine höhere Wärmeleitfähigkeit als die des Isolierfluids.
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Gemäß dem Aspekt 8 der vorliegenden Erfindung
umfasst die Leistungsempfangsvorrichtung eine Übertragungseinheit (zum Beispiel die Kommunikationseinheit 33), die in einem Fall, dass die Erfassungseinheit eine an dem Gehäuse erzeugte Beschädigung erfasst, einen Befehl für das Beenden der Leistungsübertragung an die Sekundärspule überträgt.
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Gemäß dem Aspekt 9 der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit der vorstehenden Leistungsempfangsvorrichtung bereitgestellt.
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Gemäß dem Aspekt 10 der vorliegenden Erfindung wird ein Erfassungsverfahren bereitgestellt, das von einer Leistungsempfangsvorrichtung ausgeführt wird, die umfasst:
eine Sekundärspule (zum Beispiel eine Sekundärspule 31), die in einem berührungslosen Zustand Leistung von einer Leistungsübertragungsvorrichtung (zum Beispiel eine Leistungsübertragungsvorrichtung T) mit einer Primärspule (zum Beispiel eine Primärspule L) empfängt, während sie gegenüber der Leistungsübertragungsvorrichtung angeordnet ist;
ein Gehäuse (zum Beispiel ein Gehäuse 32), das die Sekundärspule aufnimmt, um einen Raum (zum Beispiel einen Raum S) zwischen der Sekundärspule und dem Gehäuse zu bilden; und
ein Isolierfluid (zum Beispiel ein Isolierfluid F), das in den Raum gefüllt ist;
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Messen des Wirkungsgrads einer berührungslosen Leistungsübertragung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule; und
Erfassen einer an dem Gehäuse erzeugten Beschädigung basierend auf einer Änderung des Wirkungsgrads während der berührungslosen Übertragung.
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Gemäß dem Aspekt 11 der vorliegenden Erfindung wird ein Erfassungsverfahren bereitgestellt, das von einer Leistungsempfangsvorrichtung ausgeführt wird, die umfasst:
eine Sekundärspule (zum Beispiel die Sekundärspule 31), die in einem berührungslosen Zustand Leistung von einer Leistungsübertragungsvorrichtung (zum Beispiel die Leistungsübertragungsvorrichtung T) mit einer Primärspule (zum Beispiel die Primärspule L) empfängt, während sie gegenüber der Leistungsübertragungsvorrichtung angeordnet ist;
ein Gehäuse (zum Beispiel das Gehäuse 32), das die Sekundärspule aufnimmt, um einen Raum (zum Beispiel der Raum S) zwischen der Sekundärspule und dem Gehäuse zu bilden; und
ein Isolierfluid (zum Beispiel das Isolierfluid F), das in den Raum gefüllt ist;
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Messen eines Kopplungskoeffizienten zwischen der Primärspule und der Sekundärspule; und
Erfassen einer an dem Gehäuse erzeugten Beschädigung basierend auf einer Änderung des Kopplungskoeffizienten zwischen einer ersten Zeit und einer zweiten Zeit, die seit der ersten Zeit vergangen ist.
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Da gemäß den Aspekten 1, 9 und 10 der vorliegenden Erfindung das Isolierfluid in den Raum in dem Gehäuse gefüllt ist, in dem die Sekundärspule aufgenommen ist, kann die Sekundärspule durch Konvektion des Isolierfluids gekühlt werden. Da das Isolierfluid, wenn das Gehäuse beschädigt ist, aus dem beschädigten Abschnitt leckt oder von dem beschädigten Abschnitt Luftblasen in eine Inneres des Raums eintreten, ändert sich eine magnetische Permeabilität um die Sekundärspule herum, um den Wirkungsgrad der berührungslosen Leistungsübertragung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule zu ändern. Gemäß der Messeinheit oder dem Messschritt zum Messen des Wirkungsgrads ist es möglich, eine Beschädigung an dem Gehäuse aus einer Änderung des Wirkungsgrads zu erfassen. Auf diese Weise können gemäß den Aspekten 1, 9 und 10 der vorliegenden Erfindung die Kühlung der Sekundärspule und die Erfassung einer an dem Gehäuse erzeugten Beschädigung durch den einfachen und leichten Aufbau zu geringen Kosten realisiert werden.
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Da gemäß den Aspekten 2, 9 und 11 der vorliegenden Erfindung das Isolierfluid in den Raum in dem Gehäuse, in dem die Sekundärspule aufgenommen ist, gefüllt ist, kann die Sekundärspule durch Konvektion des Isolierfluids gekühlt werden. Da das Isolierfluid, wenn das Gehäuse beschädigt ist, aus einem beschädigten Abschnitt leckt oder von dem beschädigten Abschnitt Luftblasen in eine Inneres des Raums eintreten, ändert sich eine magnetische Permeabilität um die Sekundärspule herum. Als ein Ergebnis ändert sich der Kopplungskoeffizient zwischen der Primärspule und der Sekundärspule. Gemäß der Messeinheit oder dem Messschritt zum Messen des Kopplungskoeffizienten ist es möglich, eine Beschädigung an dem Gehäuse aus einer Änderung des Kopplungskoeffizienten zu erfassen. Auf diese Weise können gemäß den Aspekten 2, 9 und 11 der vorliegenden Erfindung die Kühlung der Sekundärspule und die Erfassung einer an dem Gehäuse erzeugten Beschädigung durch den einfachen und leichten Aufbau zu geringen Kosten realisiert werden.
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Selbst wenn gemäß dem Aspekt 3 der vorliegenden Erfindung aufgrund eines Stoßes, der auf die Leistungsempfangsvorrichtung angewendet wird, eine Änderung des Wirkungsgrads der berührungslosen Leistungsübertragung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule oder eine Änderung des Kopplungskoeffizienten zwischen der Primärspule und der Sekundärspule auftreten, ist es möglich, die Genauigkeit, mit der die Beschädigung des Gehäuses erfasst wird, zu verbessern, da keine fehlerhafte Erfassung einer an dem Gehäuse erzeugten Beschädigung bewirkt wird.
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Selbst wenn gemäß dem Aspekt 4 der vorliegenden Erfindung aufgrund einer Leistungsänderung des Leistungssystems während der berührungslosen Leistungsübertragung eine Änderung des Wirkungsgrads der berührungslosen Leistungsübertragung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule oder eine Änderung des Kopplungskoeffizienten zwischen der Primärspule und der Sekundärspule auftreten, ist es möglich, die Genauigkeit, mit der die Beschädigung des Gehäuses erfasst wird, zu verbessern, da keine fehlerhafte Erfassung einer an dem Gehäuse erzeugten Beschädigung bewirkt wird. Die Leistungsänderung des Leistungssystems umfasst zum Beispiel eine Frequenzänderung und einen Spannungsabfall und sowohl die Frequenzänderung als auch der Spannungsabfall verschlechtern die Impedanzanpassung oder verringern die Leistungsübertragungsmenge, wodurch der Wirkungsgrad der berührungslosen Leistungsübertragung schädlich beeinflusst wird.
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Obwohl es gemäß dem Aspekt 5 der vorliegenden Erfindung einen Einfluss gibt, der durch eine Änderung des Wirkungsgrads der berührungslosen Leistungsübertragung zwischen der Primärspule und der Sekundärspule oder eine Änderung des Kopplungskoeffizienten zwischen der Primärspule und der Sekundärspule aufgrund eines Stoßes gegen die Leistungsempfangsvorrichtung oder einer Leistungsänderung des Leistungsübertragungssystems während der berührungslosen Leistungsübertragung auferlegt wird, ist es möglich, die Genauigkeit, mit der die Beschädigung des Gehäuses erfasst wird, zu verbessern, da keine fehlerhafte Erfassung einer an dem Gehäuse erzeugten Beschädigung bewirkt wird
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Gemäß dem Aspekt 6 der vorliegenden Erfindung kann von der Sekundärspule erzeugte Wärme an einen äußeren Abschnitt des Halteabschnitts abgestrahlt werden.
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Gemäß dem Aspekt 7 der vorliegenden Erfindung kann Wärme von der Sekundärspule, die das Isolierfluid erreicht hat, mittels des Halteabschnitts an einen äußeren Abschnitt abgestrahlt werden.
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Da gemäß dem Aspekt 8 der vorliegenden Erfindung die Übertragung von Leistung an die Sekundärspule gestoppt wird, wenn eine Beschädigung an dem Gehäuse erfasst wird, ist es möglich, die Sicherheit zu verbessern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs, auf das die Leistungsversorgungsvorrichtung montiert ist, die eine Leistungsempfangsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst.
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2 ist eine Schnittansicht der Leistungsempfangsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung von einer ihrer Seiten gesehen.
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3 ist ein Blockdiagramm, das Innenaufbauten einer Leistungsübertragunsvorrichtung und der Leistungsempfangsvorrichtung zeigt.
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4 ist eine Schnittansicht der Leistungsempfangsvorrichtung von ihrer Seite gesehen, die einen Zustand zeigt, in dem eine Harzabdeckung beschädigt ist, wodurch ein Fluidpegel verringert ist.
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5 ist eine Schnittansicht der Leistungsempfangsvorrichtung von ihrer Seite gesehen, die einen Zustand zeigt, in dem in der Harzabdeckung ein Riss erzeugt ist, wodurch ein Fluidpegel erhöht ist.
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6 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb einer Erfassungseinheit zeigt.
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7 ist eine schematische Ansicht, die einen Wärmeleitungsweg in der Leistungsempfangsvorrichtung zeigt.
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Hier nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen sollten in einer Richtung betrachtet werden, in der gegebene Bezugszahlen normal aussehen. In der folgenden Beschreibung bezeichnen Vorn, Hinten, Links, Rechts, Oben und Unten jeweils derartige Richtungen wie sie von einem Fahrer eines Fahrzeugs gesehen werden, und Vorder-, Rück-, Links-, Rechts-, Ober- und Unterseiten des Fahrzeugs sind jeweils durch Vorn, Hinten, Links, Rechts, Oben und Unten bezeichnet.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst eine Leistungsversorgungsvorrichtung 10 eine Batterieeinheit 20, die mehrere Batteriemodule 21 darin aufnimmt, eine Leistungsempfangsvorrichtung 30 zum Empfangen von Wechselstromleistung in einem berührungslosen Zustand von einer Leistungsübertragungsvorrichtung T und einen (nicht gezeigten) Gleichrichter zum Umwandeln von Wechselstromleistung, die von der Leistungsempfangsvorrichtung 30 empfangen wird, in einen Gleichstrom und ist auf einem Fahrzeug V, wie etwa einem Hybridelektrofahrzeug, einem Elektrofahrzug und einem Brennstoffzellenfahrzeug, installiert. Das Fahrzeug V umfasst ein Bodenblech 3, das eine Bodenoberfläche eines Fahrgastraums 2 bildet, und die Leistungsversorgungsvorrichtung 10 ist unterhalb des Bodenblechs 3, das heißt an einem Bodenabschnitt des Fahrzeugs V, angeordnet.
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Die Batterieeinheit 20 umfasst hauptsächlich die mehreren Batteriemodule 21, einen Anschlusskasten 27 und ein Batteriegehäuse 50 zum Aufnehmen der Batteriemodule 21 und des Anschlusskastens 27.
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Das Batteriegehäuse 50 besteht aus einer Bodenplatte 51, auf der die mehreren Batteriemodule 21 und der Anschlusskasten 27 montiert sind, und einer Abdeckung 52 zum Abdecken der Batteriemodule 21 und des Anschlusskastens 21 von oben. Wenigstens die Bodenplatte 51 des Batteriegehäuses 50 ist aus einem Material mit Wärmeleitungseigenschaften und Magnetabschirmungseigenschaften ausgebildet. Außerdem ist das Batteriegehäuse 50 derart befestigt, dass die Batterieeinheit 20 durch mehrere (nicht gezeigte) Halterungen, die sich in einer Links-Rechtsrichtung erstrecken, die an (nicht gezeigten) Bodenrahmen befestigt sind, die auf beiden Seiten des Fahrzeugs V bereitgestellt sind, unterhalb des Bodenblechs 3 aufgehängt ist.
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Der Anschlusskasten 27 ist ein Kastenkörper zum Aufnehmen mehrerer Anschlüsse, die verwendet werden, um Leiter und Sicherheitsvorrichtungen, wie etwa elektrische Sicherungen und Schaltungsunterbrecher, zu verbinden, zu trennen und auszulösen.
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Die Leistungsempfangsvorrichtung 30 ist an einem unteren Abschnitt der Leistungsversorgungsvorrichtung 10 und einem unteren Abschnitt des Fahrzeugs V angeordnet und empfängt unter Verwendung berührungsloser Leistungsübertragungstechnologie Wechselstromleistung, die mittels einer Primärspule der Leistungsübertragungsvorrichtung T geschickt wird, die mit einem externen Leistungssystem verbunden ist. Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst die Leistungsempfangsvorrichtung 30 eine Sekundärspule 31, ein Gehäuse 32 zum Aufnehmen der Sekundärspule 31 darin, um einen Raum S zwischen der Sekundärspule 31 und dem Gehäuse 32 auszubilden, eine Kommunikationseinheit 33, eine Messeinheit 34, einen Spannungssensor 35, einen Stromsensor 36 und eine Erfassungseinheit 37, und ein Isolierfluid F ist in den Raum S gefüllt.
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Die Sekundärspule 31 ist eine Spule zum Empfangen von Leistung von der Leistungsübertragungsvorrichtung T in einem berührungslosen Zustand. Wenn die Primärspule L mit einem Wechselstrom angeregt wird, wobei die Leistungsempfangsvorrichtung 30 entgegengesetzt zu der Leistungsübertragungsvorrichtung T angeordnet ist, fließt mittels der elektromagnetischen Induktionswirkung ein Wechselstrom durch die Sekundärspule 31.
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Das Gehäuse 32 besteht aus einer Grundplatte 32a, welche die Sekundärspule 31 hält, und einer Harzabdeckung 32b, welche die Sekundärspule 31 von unten bedeckt. Die Grundplatte 32a ist unter Verwendung eines Materials mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als der der Sekundärspule 31 oder des Isolierfluids F, wie etwa Aluminium, ausgebildet.
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Die Kommunikationseinheit 33 empfängt ein Funksignal, das Informationen enthält, von der Leistungsübertragungsvorrichtung T und überträgt ein Funksignal, das eine Anforderung oder eine Anweisung angibt, von der Empfangseinheit 30 an die Leistungsübertragungsvorrichtung T.
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Die Messeinheit 34 misst den Wirkungsgrad einer berührungslosen Leistungsübertragung (auf den hier nachstehend als ein „Übertragungswirkungsgrad” Bezug genommen wird) zwischen der Primärspule L der Leistungsübertragungsvorrichtung T und der Sekundärspule 31. Der Übertragungswirkungsgrad wird durch ein Verhältnis (= P2/P1) einer Leistung P2, die durch Multiplizieren einer Spannung V2 der Sekundärspule 31, die in der Sekundärspule 31 der Leistungsempfangsvorrichtung 30 erzeugt wird, mit einem Strom I2, der während einer berührungslosen Leistungsübertragung durch die Sekundärspule 31 fließt, erhalten wird, zu einer Leistung P1 der Primärspule L, die durch Multiplizieren einer Spannung V1, die an die Primärspule L der Leistungsübertragungsvorrichtung T angelegt wird, mit einem Strom I1, der während der berührungslosen Leistungsübertragung durch die Primärspule L fließt, gemessen oder erhalten. Folglich beschafft die Messeinheit 34 mittels der Kommunikationseinheit 33 Informationen über die Leistung P1 der Primärspule L der Leistungsübertragungsvorrichtung T während der berührungslosen Leistungsübertragung und beschafft dann den Spannungswert V2, der durch den Spannungssensor 35 der Leistungsempfangsvorrichtung 30 erfasst wird, und den Stromwert I2, der von dem Stromsensor 36 erfasst wird, für die Berechnung eines Übertragungswirkungsgrads.
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Die Messeinheit 34 kann einen Kopplungskoeffizienten zwischen der Primärspule L und der Sekundärspule 31 anstelle des berührungslosen Leistungsübertragungswirkungsgrads messen. Beim Messen des Kopplungskoeffizienten misst die Messeinheit 34 zuerst eine Selbstinduktivität Lopen(t0) einer (zum Beispiel der Sekundärspule 31) der Primärspule L und der Sekundärspule 31 zu einer Zeit t0, wenn beide Spulen offen sind. Als nächstes weist die Messeinheit 34 die Leistungsübertragungsvorrichtung T mittels der Kommunikationseinheit 33 an, die andere Spule (zum Beispiel die Primärspule L) kurzzuschließen, und misst dann eine Streuinduktivität Lsc(t1) der Spule (der Sekundärspule 31) zu einer Zeit t1, wobei die andere Spule kurzgeschlossen bleibt. Als nächstes berechnet die Messeinheit 34 einen Kopplungskoeffizienten k zwischen der Primärspule L und der Sekundärspule 31 aus einer nachstehenden mathematischen Gleichung (1).
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Die Erfassungseinheit 37 erfasst eine Beschädigung, die insbesondere an der Harzabdeckung 32b des Gehäuses 32 erzeugt wurde, gemäß den Ergebnissen der Messung durch die Messeinheit 34. Da die Leistungsempfangsvorrichtung 30 in dem unteren Abschnitt des Fahrzeugs V angeordnet ist, besteht eine Gefahr, dass die Harzabdeckung 32b durch seine Kollision mit einem vorstehenden Gegenstand, der auf einer Straßenoberfläche vorgehalten ist, beschädigt wird. Wenn die Harzabdeckung 32b beschädigt ist, leckt das Isolierfluid F, das in den Raum S gefüllt ist, aus einem beschädigten Abschnitt, was zu einem Fall führt, in dem ein Fluidpegel, wie durch Pfeile, die durch gestrichelte Linien in 4 gezeigt sind, angezeigt, verringert wird. In dem Fall, in dem die an der Harzabdeckung 32b erzeugte Beschädigung etwas wie ein Riss ist, treten, wenngleich aufgrund seiner Viskosität kein Isolierfluid F leckt, von dem beschädigten Abschnitt Luftblasen in das Innere des Raums S ein, was zu einem Fall führt, in dem der Fluidpegel, wie durch Pfeile, die durch gestrichelte Linien in 5 gezeigt sind, angezeigt, erhöht wird. Wenn sich der Fluidpegel des Isolierfluids F ändert, ändert sich eine magnetische Permeabilität um die Sekundärspule 31 herum, wodurch der Leistungsübertragungswirkungsgrad und der Kopplungskoeffizient zwischen der Primärspule L und der Sekundärspule 31 verringert werden. Folglich bestimmt die Erfassungseinheit 37, ob die Harzabdeckung 32b des Gehäuses 32 beschädigt ist oder nicht, indem sie einem in 6 gezeigten Flussdiagramm folgt.
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Der Betrieb der Erfassungseinheit 37, der dem in 6 gezeigten Flussdiagramm folgt, wird beschrieben. Die Erfassungseinheit 37 bestimmt, ob eine berührungslose Leistungsübertragung von der Leistungsübertragungsvorrichtung T an die Leistungsempfangsvorrichtung 30 gestartet wird oder nicht (Schritt S101), und wenn die Erfassungseinheit 37 bestimmt, dass die berührungslose Leistungsübertragung gestartet werden soll, geht der Betriebsfluss weiter zu Schritt S103. In Schritt S103 weist die Erfassungseinheit 37 die Messeinheit 34 an, den Leistungsübertragungswirkungsgrad oder den Kopplungskoeffizienten, die vorstehend beschrieben sind, zu messen und beschafft einen Messwert. Als nächstes führt die Erfassungseinheit 37 die berührungslose Leistungsübertragung aus (Schritt S105).
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Als nächstes bestimmt die Erfassungseinheit 37, ob während der berührungslosen Leistungsübertragung eine Erscheinung, die Rauschen des Leistungsübertragungswirkungsgrads oder des Kopplungskoeffizienten bildet (worauf hier als ein „Rauschphänomen” Bezug genommen wird), auftritt oder nicht (Schritt S107). Das Rauschphänomen ist zum Beispiel ein Stoß an der Leistungsempfangsvorrichtung 30, der ihr verliehen wird, wenn eine Tür des Fahrzeugs V geöffnet oder geschlossen wird, und eine Leistungsänderung eines externen Leistungssystems, mit dem die Primärspule L der Leistungsübertragungsvorrichtung T verbunden ist. Wenn ein Beschleunigungssensor 38, der auf der Leistungsempfangsvorrichtung 30 bereitgestellt ist, einen Stoß an der Leistungsempfangsvorrichtung 30 erfasst, bestimmt die Erfassungseinheit 37, dass das Rauschphänomen aufgetreten ist. Wenn außerdem von der Leistungsübertragungsvorrichtung T mittels der Kommunikationseinheit 33 eine Mitteilung, dass eine Leistungsänderung in dem externen Leistungssystem erzeugt wird, gesendet wird, bestimmt die Erfassungseinheit 37, dass das Rauschphänomen aufgetreten ist. Die Leistungsänderung des externen Systems umfasst zum Beispiel eine Frequenzänderung und einen Spannungsabfall, und wenn sie tatsächlich bewirkt werden, wird die Impedanzanpassung verschlechtert und die Menge der übertragenen Leistung wird verringert, wodurch der Wirkungsgrad der berührungslosen Leistungsübertragung stark beeinträchtigt wird.
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Wenn in Schritt S017 bestimmt wird, dass das Rauschphänomen aufgetreten ist, beendet die Erfassungseinheit die Betriebsabfolge, während, der Betriebsfluss weiter zu Schritt S109 geht, wenn bestimmt wird, dass kein Rauschphänomen aufgetreten ist. In Schritt S109 weist die Erfassungseinheit 37 die Messeinheit 34 wie in Schritt S103 an, einen Leistungsübertragungswirkungsgrad oder einen Kopplungskoeffizienten zu messen, und beschafft dann einen Messwert. Als nächstes bestimmt die Erfassungseinheit 37, ob eine Differenz zwischen dem in Schritt S103 beschafften Messwert und dem in Schritt S109 beschafften Messwert größer oder gleich einem Schwellwert ist oder nicht (Schritt S111). Wenn die Erfassungseinheit 37 bestimmt, dass die Differenz größer oder gleich dem Schwellwert ist, geht der Betriebsfluss weiter zu Schritt S113, während die Erfassungseinheit 37 die Betriebsfolge beendet, wenn die Differenz kleiner als der Schwellwert ist. In Schritt S113 bestimmt die Erfassungseinheit 37, dass die Harzabdeckung 32b des Gehäuses 32 beschädigt ist.
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Wenn die Erfassungseinheit 37 die Beschädigung der Harzabdeckung 32b des Gehäuses 32 erfasst, sendet die Erfassungseinheit 37 mittels der Kommunikationseinheit 33 einen Befehl an die Leistungsübertragungsvorrichtung T, um die Leistungsübertragung an die Sekundärspule 31 zu stoppen. Nach dem Empfang des Befehls stoppt die Leistungsübertragungsvorrichtung T die Wechselstromanregung der Primärspule L, um die Sicherheit sicherzustellen.
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Die Leistungsempfangsvorrichtung 30 ist auf einer unteren Oberflächenseite der Bodenplatte 51 des Batteriegehäuses 50 angeordnet. Eine Wärmeabstrahlungsschicht 39 ist auf einer oberen Oberfläche des Gehäuses 32 der Leistungsempfangsvorrichtung 30 angeordnet. Wärme, die in der Sekundärspule 31, welche die Hauptwärmequelle der Leistungsempfangsvorrichtung 30 bildet, erzeugt wird, wird direkt zu der Grundplatte 32a geleitet, deren Wärmeleitfähigkeit erheblich höher als die der Sekundärspule 31 und des Isolierfuids F ist, oder wird, wie in 7 gezeigt, mittels des Isolierfluids F, das in dem Raum S umläuft und Wärme leitet, zu der Grundplatte 32a geleitet. Die zu der Grundplatte 32a geleitete Wärme wird zu der Bodenplatte 51 geleitet, deren Wärmekapazität mittels der Wärmeabstrahlungsschicht 39 höher als die der Leistungsempfangsvorrichtung 30 ist.
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Der Gleichrichter umfasst eine Gleichrichtungsschaltung, die einen eingespeisten Wechselstrom für die Ausgabe in einen Gleichstrom umwandelt, und eine Eingangsseite des Gleichrichters ist mit der Leistungsempfangsvorrichtung 30 verbunden, und seine Ausgangsseite ist mit dem Anschlusskasten 27 verbunden. Dadurch wird von der Leistungsempfangsvorrichtung 30 empfangene Leistung in den Gleichrichter eingespeist, wo der Wechselstrom in einen Gleichstrom umgewandelt wird, und danach werden die Batteriemodule 21 über den Anschlusskasten 27 mit dem umgewandelten Gleichstrom aufgeladen.
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Da gemäß dieser Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben wurde, das Isolierfluid F in den Raum S im Inneren des Gehäuses 32, wo die Sekundärspule 31 aufgenommen ist, gefüllt ist, kann die Sekundärspule 31 somit durch das Isolierfluid F, das umläuft und Wärme leitet, gekühlt werden. Wenn die Harzabdeckung 32b des Gehäuses 32 beschädigt ist, leckt das Isolierfluid F aus dem beschädigten Abschnitt oder Luftblasen treten von dem beschädigten Abschnitt in das Innere des Raums S ein, wodurch die magnetische Permeabilität um die Sekundärspule 31 herum sich ändert, um dadurch den Wirkungsgrad der berührungslosen Leistungsübertragung oder den Kopplungskoeffizienten zwischen der Primärspule L und der Sekundärspule 31 zu ändern. Da die Leistungsempfangsvorrichtung 30 dieser Ausführungsform die Messeinheit 34 zum Messen des Leistungsübertragungswirkungsgrads oder des Kopplungskoeffizienten hat, ist es möglich, eine Beschädigung der Harzabdeckung 32b des Gehäuses 32 aus einer Änderung des Leistungsübertragungswirkungsgrads oder des Kopplungskoeffizienten zu erfassen. Auf diese Weise können die Kühlung der Sekundärspule 31 und die Erfassung der Beschädigung des Gehäuses 32 durch den einfachen und leichten Aufbau zu geringen Kosten realisiert werden.
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Außerdem wird in einem Fall, dass die Leistungsempfangsvorrichtung 30 während der berührungslosen Leistungsübertragung einen Stoß erfährt oder es eine Leistungsänderung des Leistungssystems gibt, die Erfassung der Beschädigung des Gehäuses 32 nicht ausgeführt. Selbst wenn es daher als eine Folge eines Stoßes, den die Leistungsempfangsvorrichtung erfährt, oder einer Leistungsänderung des Leistungssystems eine Änderung des Leistungsübertragungswirkungsgrad oder des Kopplungskoeffizienten gibt, kann die Genauigkeit, mit der die Beschädigung des Gehäuses erfasst wird, verbessert werden, da die Beschädigung des Gehäuses nicht fehlerhaft erfasst wird.
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Da außerdem die Wärmeleitfähigkeit der Grundplatte 32a, welche die Sekundärspule 31 hält, höher als die der Sekundärspule 31 ist, kann Wärme der Sekundärspule 31 mittels der Grundplatte 32a an einen äußeren Abschnitt abgestrahlt werden. Da ferner die Wärmeleitfähigkeit der Grundplatte 32a höher als die des Isolierfluids F ist, kann Wärme, die von der Sekundärspule 31 zu dem Isolierfluid F geleitet wird, mittels der Grundplatte 32a zu einem äußeren Abschnitt abgestrahlt werden.
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Wenn eine Beschädigung an dem Gehäuse 32 erfasst wird, wird die Leistungsübertragungsvorrichtung T angewiesen, die Übertragung von Leistung an die Sekundärspul 31 zu stoppen, wodurch es ermöglicht wird, die Sicherheit der Leistungsempfangsvorrichtung 30 zu verbessern.
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Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform, die hier bisher beschrieben wurde, beschränkt und kann folglich nach Bedarf modifiziert oder verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Fahrgastraum
- 3
- Bodenblech
- 10
- Leistungsversorgungsvorrichtung
- 20
- Batterieeinheit
- 21
- Batteriemodul
- 27
- Anschlusskasten
- 30
- Leistungsempfangsvorrichtung
- 31
- Sekundärspule
- 32
- Gehäuse
- 32a
- Grundplatte
- 32b
- Harzabdeckung
- 33
- Kommunikationseinheit
- 34
- Messeinheit
- 35
- Spannungssensor
- 36
- Stromsensor
- 37
- Erfassungseinheit
- 38
- Beschleunigungssensor
- 39
- Wärmeabstrahlungsschicht
- 50
- Batteriegehäuse
- 51
- Bodenplatte
- 52
- Abdeckung
- F
- Isolierfluid
- L
- Primärspule
- S
- Raum
- T
- Leistungsübertragungsvorrichtung
- V
- Fahrzeug
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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