DE112014002229T5

DE112014002229T5 - Stromversorgungssystem und Resonanzschaltung

Info

Publication number: DE112014002229T5
Application number: DE112014002229.2T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Katou; Shingo Tanaka; Kazuyoshi Kagami; Hajime Terayama
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2016-03-10
Also published as: JP6178107B2; WO2014178345A1; US9800062B2; US20160049800A1; JP2014217245A

Abstract

Primäre und sekundäre Resonanzschaltungen (2) und (3) enthalten jeweils primäre und sekundäre Resonanzspulen (Co1) und (Co2) und primäre und sekundäre Kondensatoren (Ca1) und (Ca2). Eine kontaktlose Stromversorgung wird durch eine elektromagnetische Resonanz der primären und sekundären Resonanzschaltungen (2) und (3) durchgeführt. Eine Wechselschaltung (4) wechselt die Verbindung der sekundären Resonanzspule (Co2) und des sekundären Kondensators (Ca2) zu einer Reihenverbindung oder einer Parallelverbindung. Eine Erfassungsschaltung (5) erfasst die Impedanz auf einer Stromempfangsseite. Eine Wechselsteuerschaltung (6) steuert einen durch die Wechselschaltung (4) durchgeführten Wechsel in Abhängigkeit von der durch die Erfassungsschaltung (5) erfassten Impedanz.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Stromversorgungssystem. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Stromversorgungssystem und eine Resonanzschaltung, die ein Paar von Resonanzspulen, die konfiguriert sind, um eine kontaktlose Stromversorgung durch eine Magnetfeldresonanz durchzuführen, und einen Kondensator, der mit wenigstens einer Resonanzspule des Paars von Resonanzspulen verbunden ist, enthält.
Stand der Technik
In den letzten Jahren hat die drahtlose Stromversorgung ohne Stromversorgungsdraht bzw. Stromübertragungskabel als ein Stromversorgungssystem zum Zuführen von Strom zu einer in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug montierten Batterie Aufmerksamkeit erhalten. Als eine Technik für eine drahtlose Stromversorgung ist eine Technik des Resonanztyps bekant (Patentliteraturen 1 und 2).
Das Stromversorgungssystem des Resonanztyps enthält eine Resonanzschaltung auf einer Stromversorgungsseite und eine Resonanzschaltung auf einer Stromempfangsseite, die separat voneinander angeordnet sind. Die Resonanzschaltung auf der Stromversorgungsseite und die Resonanzschaltung auf der Stromempfangsseite enthalten jeweils eine Resonanzspule und einen mit der Resonanzspule verbundenen Kondensator. Es sind zwei Arten von Resonanzschaltungen bekannt, nämlich eine Reihenresonanzschaltung, die eine Resonanzspule und einen in Reihe damit verbundenen Kondensator enthält, und eine Parallelresonanzschaltung, die eine Resonanzspule und einen parallel damit verbundenen Kondensator enthält.
Die Resonanzfrequenz f der Resonanzschaltung auf der Stromversorgungsseite und die Resonanzschaltung auf der Stromempfangsseite werden durch die folgende Gleichung (1) wiedergegeben, wobei L die Induktivität der Resonanzspule ist und C die Kapazität des Kondensators ist. f = 1/(2π Quadratwurzel (LC)) (1) Die kontaktlose Übertragung von der Stromversorgungsseite zu der Stromempfangsseite wird implementiert, indem veranlasst wird, dass die Resonanzschaltung auf der Stromversorgungsseite und die Resonanzschaltung auf der Stromempfangsseite resonieren.
Referenzliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2011-217596 A
Patentliteratur 2: JP 2012-156281 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der oben genannten herkömmlichen Technik ist das Problem gegeben, dass die Stromübertragungseffizienz von der Stromversorgungsseite zu der Stromempfangsseite unzureichend ist.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stromversorgungssystem mit einer verbesserten Stromübertragungseffizienz und eine in dem Stromversorgungssystem verwendete Resonanzschaltung anzugeben.
Problemlösung
Durch umfangreiche Forschung haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass die Verbindung der Resonanzspule mit dem Kondensator (Reihenverbindung oder Parallelverbindung), bei welcher die Stromübertragungseffizienz hoch wird, in Abhängigkeit von den Impedanzen auf der Stromversorgungsseite und der Stromempfangsseite wechselt, was die Grundlage für die vorliegende Erfindung darstellt.
Die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt sieht ein Stromversorgungssystem vor, das ein Paar von Resonanzschaltungen enthält, wobei jede der Resonanzschaltungen eine Resonanzspule und einen mit der Resonanzspule verbundenen Kondensator enthält, wobei eine kontaktlose Stromversorgung durch eine elektromagnetische Resonanz in dem Paar von Resonanzschaltungen durchgeführt wird, wobei das Stromversorgungssystem eine Wechseleinheit enthält, die konfiguriert ist, um die Verbindung der Resonanzspule mit dem Kondensator zu einer Reihenverbindung oder einer Parallelverbindung zu wechseln.
Die Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt sieht ein Stromversorgungssystem gemäß dem ersten Aspekt vor, das weiterhin umfasst: einen Detektor, der konfiguriert ist, um die Impedanz auf einer Stromversorgungsseite oder einer Stromempfangsseite zu erfassen; und eine Wechselsteuereinrichtung, die konfiguriert ist, um einen Wechsel in der Wechseleinheit in Abhängigkeit von der durch den Detektor erfassten Impedanz zu steuern.
Die Erfindung gemäß einem dritten Aspekt sieht ein Stromversorgungssystem gemäß dem zweiten Aspekt vor, wobei der Detektor die Impedanz auf der Stromempfangsseite erfasst, indem er einen Ladezustand einer Batterie, die mit Strom von der Resonanzschaltung auf der Stromempfangsseite innerhalb des Paars von Resonanzschaltungen versorgt wird, erfasst.
Die Erfindung gemäß einem vierten Aspekt sieht ein Stromversorgungssystem gemäß dem zweiten oder dritten Aspekt vor, wobei, wenn die durch den Detektor erfasste Impedanz kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die Wechselsteuereinrichtung zu der Reihenverbindung wechselt, und wenn die durch den Detektor erfasste Impedanz wenigstens gleich dem vorbestimmten Wert ist, die Wechselsteuereinrichtung zu der Parallelverbindung wechselt.
Die Erfindung gemäß einem fünften Aspekt sieht eine Resonanzschaltung vor, die in einem Stromversorgungssystem verwendet wird, das eine kontaktlose Stromversorgung unter Verwendung einer Magnetfeldresonanz durchführt, wobei die Resonanzschaltung eine Resonanzspule und einen mit der Resonanzspule verbundenen Kondensator enthält, wobei die Resonanzschaltung eine Wechseleinheit enthält, die konfiguriert ist, um die Verbindung der Resonanzspule mit dem Kondensator zu einer Reihenverbindung oder einer Parallelverbindung zu wechseln.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Wie zuvor beschrieben, ist gemäß der Erfindung in den ersten und fünften Aspekten die Wechseleinheit konfiguriert, um die Verbindung der Resonanzspule mit dem Kondensator zwischen der Reihenverbindung und der Parallelverbindung zu wechseln. Es ist also möglich, einen Wechsel zu einer Verbindung mit einer hohen Stromübertragungseffizienz in Abhängigkeit von den Impedanzen auf der Stromversorgungsseite und der Stromempfangsseite durchzuführen. Daraus resultiert, dass die Stromübertragungseffizienz verbessert werden kann.
Gemäß der Erfindung in dem zweiten Aspekt steuert die Wechselsteuereinrichtung den Wechsel in der Wechseleinheit in Abhängigkeit von der durch den Detektor erfassten Impedanz. Also auch wenn die Impedanz auf der Stromversorgungsseite oder der Stromempfangsseite variiert, kann ein Wechsel zu einer Verbindung mit einer hohen Stromübertragungseffizienz in Abhängigkeit von der Impedanz, die variiert hat, durchgeführt werden. Dadurch kann die Stromübertragungseffizienz verbessert werden.
Gemäß der Erfindung in dem dritten Aspekt kann eine Variation der Impedanz auf der Stromempfangsseite in Abhängigkeit von einer Variation des Ladezustands der Batterie erfasst werden.
Gemäß der Erfindung in dem vierten Aspekt kann ein Wechsel zu einer Verbindung mit einer hohen Stromübertragungseffizienz in Abhängigkeit von den Impedanzen auf der Stromversorgungsseite und der Stromempfangsseite durchgeführt werden. Dadurch kann die Stromübertragungseffizienz verbessert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das verwendet wird, um Verbindungsmuster einer Resonanzschaltung auf einer Stromversorgungsseite und einer Resonanzschaltung auf einer Stromempfangsseite in einem herkömmlichen Stromversorgungssystem zu beschreiben.
2 ist ein Kurvendiagramm, das ein Ergebnis zeigt, das durch die Durchführung einer Simulation zu der Stromübertragungseffizienz als einer Funktion der Impedanz erhalten wird, wenn die Impedanzen auf einer primären Seite und auf einer sekundären Seite in Stromversorgungssystemen eines R/R-Typs, eines R/P-Typs, eines P/R-Typs und eines P/P-Typs variiert werden.
3 ist eine Kurve, die ein Ergebnis zeigt, das durch das Durchführen einer Simulation zu der Stromübertragungseffizienz als einer Funktion der Impedanz erhalten wird, wenn eine primäre Impedanz bei 10 Ω fixiert wird und eine sekundäre Impedanz in Stromversorgungssystemen eines R/R-Typs, eines R/P-Typs, eines P/R-Typs und eines P/P-Typs variiert wird.
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Ausführungsform eines Stromversorgungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Bevor ein Stromversorgungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, wird die Konfiguration eines herkömmlichen Stromversorgungssystems mit Bezug auf 1 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, enthält ein Stromversorgungssystem 1 eine primäre (auf der Stromempfangsseite gelegene) Resonanzschaltung 2 und eine sekundäre Resonanzschaltung 3. Die primäre Resonanzschaltung 2 ist am Boden oder ähnlichem von Stromversorgungseinrichtungen mit einer Wechselstrom(AC)-Stromversorgung V montiert. Die primäre Resonanzschaltung 2 führt Strom von der AC-Stromversorgung V kontaktlos zu. Die sekundäre Resonanzschaltung 3 ist an einem Fahrzeug montiert, um Strom von der primären Resonanzschaltung 2 kontaktlos zu empfangen und Strom zu einer Last L zuzuführen.
Die primäre Resonanzschaltung 2 enthält eine primäre Resonanzspule Co1 und einen mit der primären Resonanzspule Co1 verbundenen primären Kondensator Ca1. Die primäre Resonanzspule Co1 entspricht einer Resonanzspule in den Ansprüchen. Der primäre Kondensator Ca1 entspricht einem Kondensator in den Ansprüchen.
Die sekundäre Resonanzschaltung 3 enthält eine sekundäre Resonanzspule Co2 und einen mit der sekundären Resonanzspule Co2 verbundenen sekundären Kondensator Ca2. Die sekundäre Resonanzspule Co2 entspricht einer Resonanzspule in den Ansprüchen. Der sekundäre Kondensator Ca2 entspricht einem Kondensator in den Ansprüchen. Die primäre Resonanzschaltung 2 und die sekundäre Resonanzschaltung 3 sind mit gleichen Resonanzfrequenzen versehen.
Wenn gemäß dem oben beschriebenen Stromversorgungssystem 1 ein AC-Strom mit einer Resonanzfrequenz von der AC-Stromversorgung V zu der primären Resonanzschaltung 2 zugeführt wird, resonieren die primäre Resonanzspule Co1 und der primäre Kondensator Ca1. Deshalb führen die primäre Resonanzschaltung 2 und die sekundäre Resonanzschaltung 3 eine Magnetfeldresonanz durch. Strom wird drahtlos von der primären Resonanzschaltung 2 zu der sekundären Resonanzschaltung 3 übertragen. Strom wird zu einer Last L zugeführt, die mit der sekundären Resonanzschaltung 3 verbunden ist.
Als die oben genannten primären und sekundären Resonanzschaltungen 2 und 3 sind zwei Arten, d. h. eine Reihenresonanzschaltung und eine Parallelresonanzschaltung bekannt. In der Reihenresonanzschaltung sind die primäre Resonanzspule Co1 oder die sekundäre Resonanzspule Co2 und der primäre Kondensator Ca1 oder der sekundäre Kondensator Ca2 in Reihe verbunden. In der Parallelresonanzschaltung sind die primäre Resonanzspule Co1 oder die sekundäre Resonanzspule Co2 und der primäre Kondensator Ca1 oder der sekundäre Kondensator Ca2 parallel verbunden.
Im Folgenden wird ein System, in dem die primäre Resonanzschaltung 2 und die sekundäre Resonanzschaltung 3 Reihenresonanzschaltungen wie in 1 gezeigt sind, als ein R(Reihen)/R-Typ bezeichnet. Ein System, in dem die primäre Resonanzschaltung 2 eine Reihenresonanzschaltung ist, und die sekundäre Resonanzschaltung 3 eine Parallelresonanzschaltung ist, wird als ein R/P(Parallel)-Typ bezeichnet. Ein System, in dem die primäre Resonanzschaltung 2 eine Parallelresonanzschaltung ist und die sekundäre Resonanzschaltung 3 eine Reihenresonanzschaltung ist, wird als ein P/R-Typ bezeichnet. Ein System, in dem die primäre Resonanzschaltung 2 und die sekundäre Resonanzschaltung 3 beide Parallelresonanzschaltungen sind, wird als ein P/P-Typ bezeichnet.
Die vorliegenden Erfinder haben eine Simulation zu der Stromübertragungseffizienz als einer Funktion der Impedanz durchgeführt, wobei sie die Impedanzen auf der primären Seite und der sekundären Seite in dem Stromversorgungssystem 1 des oben beschriebenen R/R-Typs, R/P-Typs, P/R-Typs und P/P-Typs variiert haben. Dabei waren die Impedanzen auf der primären Seite und der sekundären Seite auf den gleichen Wert gesetzt. Das Ergebnis ist in 2 gezeigt.
Wie in 2 gezeigt, hält die Stromübertragungseffizienz in dem R/R-Typ einen hohen Wert von ungefähr 95% in einem niedrigen Impedanzbereich zwischen 10 und 25 Ω aufrecht. Wenn die Impedanz wenigstens 25 Ω wird, sinkt die Stromübertragungseffizienz mit ansteigender Impedanz. Die Stromübertragungseffizienz in dem R/P-Typ hält einen hohen Wert von mehr als 90% in einem hohen Impedanzbereich zwischen 60 und 200 Ω aufrecht. Wenn die Impedanz 60 Ω oder weniger wird, sinkt die Stromübertragungseffizienz mit absteigender Impedanz.
Die Stromübertragungseffizienz in dem P/R-Typ hält einen hohen Wert von ungefähr 95% in einem niedrigen Impedanzbereich zwischen 10 und 25 Ω aufrecht. Wenn die Impedanz wenigstens 25 Ω wird, sinkt die Stromübertragungseffizienz mit ansteigender Impedanz. Die Stromübertragungseffizienz in dem P/P-Typ hält einen hohen Wert von wenigstens 90% in einem hohen Impedanzbereich von 60 bis 200 Ω aufrecht. Wenn die Impedanz 60 Ω oder weniger wird, sinkt die Stromübertragungseffizienz mit absteigender Impedanz.
Wenn mit anderen Worten die Impedanz von 80 Ω als eine Grenze genommen wird, ergibt der R/R-Typ oder der P/R-Typ eine hohe Übertragungseffizienz bei einer niedrigen Impedanz, während der P/P-Typ oder der R/P-Typ eine hohe Übertragungseffizienz bei einer hohen Impedanz ergibt. Bei der Resonanzfrequenz geht die Impedanz bei einer Reihenresonanz zu null, während sie bei einer Parallelresonanz zu unendlich geht. Deshalb wird ein Impedanzabgleich in einer Reihenresonanzschaltung bei einer niedrigen Impedanz durchgeführt und wird ein Impedanzabgleich in einer Parallelresonanzschaltung bei einer hohen Impedanz durchgeführt.
Wenn man den R/R-Typ mit dem P/R-Typ vergleicht, ist der Unterschied geringfügig, wenn die Impedanz niedrig ist. Wenn die Impedanz jedoch hoch wird, sinkt die Effizienz in dem R/R-Typ. Wenn nämlich die Impedanz hoch ist, kann bei einer Parallelresonanz leicht eine unendliche Impedanz auftreten.
Wie weiter oben genannt, haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass die Verbindung (Reihenverbindung oder Parallelverbindung) der primären und sekundären Resonanzschaltungen 2 und 3, die eine hohe Stromübertragungseffizienz bietet, in Übereinstimmung mit den Impedanzen der primären Seite und der sekundären Seite wechselt.
Die vorliegenden Erfinder haben in dem oben beschriebenen Stromversorgungssystem 1 des R/R-Typs, R/P-Typs, P/R-Typs und P/P-Typs also nur die Impedanz der sekundären Seite verändert, während die Impedanz der primären Impedanz bei 0 Ω fixiert blieb. Das Ergebnis der Simulation der Stromübertragungseffizienz als einer Funktion der Variation der Impedanz ist in 3 gezeigt.
Im Gegensatz zu dem Fall von 2 hat sich herausgestellt, dass in dem Fall von 3 ein geringfügiger Unterschied zwischen dem R/R-Typ und dem P/R-Typ und zwischen dem R/P-Typ und dem P/P-Typ gegeben ist. Wenn also mit anderen Worten die sekundäre Impedanz ungefähr 80 Ω oder weniger ist, weisen der R/R-Typ und der P/R-Typ eine höhere Übertragungseffizienz auf als der R/P-Typ und der P/P-Typ. Wenn die sekundäre Impedanz wenigstens 80 Ω beträgt, weisen der R/P-Typ und der P/P-Typ eine höhere Übertragungseffizienz auf als der R/R-Typ und der P/R-Typ.
Aus den oben beschriebenen Ergebnissen wird deutlich, dass die Übertragungseffizienz verbessert werden kann, wenn zwischen vier verschiedenen Schaltungstypen in Übereinstimmung mit Variationswerten der primären und sekundären Impedanzen gewechselt werden kann. Insbesondere kann die Übertragungseffizienz verbessert werden, indem zu dem R/R-Typ oder dem P/R-Typ gewechselt wird, wenn das Stromversorgungssystem 1 in einer Anwendung mit einer niedrigen Impedanz vorgesehen ist. Die Übertragungseffizienz kann verbessert werden, indem zu dem R/P-Typ oder dem P/P-Typ gewechselt wird, wenn das Stromversorgungssystem 1 in einer Anwendung mit einer hohen Impedanz vorgesehen ist.
Wenn Strom zu einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug zugeführt wird, wird Strom zu einer Batterie wie etwa einer sekundären Batterie oder einem Doppelschichtkondensator zugeführt, wobei es sich zum Beispiel um eine Li-Ionen-Batterie handeln kann, die als eine Last L funktioniert. Die Impedanz der Batterie ändert sich in Abhängigkeit von ihrem Ladezustand (SOC) (wenn der SOC hoch ist, wird die Impedanz hoch; und wenn der SOC niedrig ist, wird die Impedanz niedrig).
Es hat sich herausgestellt, dass wenn zum Beispiel der SOC hoch ist und die Impedanz auf der sekundären Seite wenigstens 80 Ω beträgt, der R/P-Typ eine höhere Stromübertragungseffizienz bieten kann als der R/R-Typ. Es hat sich weiterhin herausgestellt, dass, wenn die Impedanz auf der sekundären Seite 80 Ω oder weniger beträgt, der R/R-Typ eine höhere Stromübertragungseffizienz bieten kann als der R/P-Typ.
Deshalb haben die vorliegenden Erfinder das Stromversorgungssystem 1 entwickelt, in dem ein Wechsel zwischen dem R/P-Typ und dem R/R-Typ in Abhängigkeit von der Impedanz auf der sekundären Seite durchgeführt wird. Im Folgenden wird das Stromversorgungssystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 4 beschrieben.
Wie in 4 gezeigt, enthält das Stromversorgungssystem 1 eine primäre Resonanzschaltung 2 und eine sekundäre Resonanzschaltung 3 in gleicher Weise wie das herkömmliche Stromversorgungssystem von 1. In der primären Resonanzschaltung 2 sind eine primäre Resonanzspule Co1 und ein primärer Kondensator Ca1 in Reihe verbunden, um eine Reihenresonanzschaltung zu bilden. Die sekundäre Resonanzschaltung 3 enthält eine sekundäre Resonanzspule Co2 und einen mit der sekundären Resonanzspule Co2 verbundenen sekundären Kondensator Ca2. Eine Last L, zu der Strom von der sekundären Resonanzschaltung 3 zugeführt wird, ist eine Batterie wie zum Beispiel eine Sekundärbatterie oder ein Kondensator.
Weiterhin enthält das Stromversorgungssystem 1: eine Wechselschaltung 4, die als eine Wechseleinheit funktioniert, die konfiguriert ist, um die Verbindung der sekundären Resonanzspule Co2 und des sekundären Kondensators Ca2 zu einer Reihenverbindung oder einer Parallelverbindung zu wechseln; eine Erfassungsschaltung 5, die als ein Detektor funktioniert, der konfiguriert ist, um die Impedanz auf der sekundären Seite aus einem Ladezustand der Last L, die die Batterie ist, zu erfassen; und eine Wechselsteuerschaltung 6, die als eine Wechselsteuereinrichtung funktioniert, die konfiguriert ist, um einen Wechsel in der Wechselschaltung 4 in Abhängigkeit von der durch die Erfassungsschaltung 5 erfassten Impedanz zu steuern.
In der sekundären Resonanzschaltung 3 sind die sekundäre Resonanzspule Co2 und der sekundäre Kondensator Ca2 in Reihe verbunden. Die Wechselschaltung 4 enthält einen Schalter SW1, der parallel mit dem sekundären Kondensator Ca2 verbunden ist, einen Schalter SW2, der zwischen dem sekundären Kondensator Ca2 und der Last L vorgesehen ist, und einen Schalter SW3, der in Reihe mit der last L verbunden ist.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die sekundäre Resonanzschaltung 3 eine Reihenresonanzschaltung, indem wie in der Tabelle 1 angegeben die Schalter SW1 und SW3 ausgeschaltet werden und der Schalter SW2 eingeschaltet wird. Die sekundäre Resonanzschaltung 3 wird eine parallele Resonanzschaltung, indem die Schalter SW1 und SW3 eingeschaltet werden und der Schalter SW2 ausgeschaltet wird. Die Schalter SW1 bis SW3 sind zum Beispiel Halbleiterschalter. [Tabelle 1]

SW1 SW2 SW3

R/R-Typ AUS EIN AUS

R/P-Typ EIN AUS EIN
Die Erfassungsschaltung 5 erfasst eine Spannung über die Batterie, die die Last L ist, um den Ladezustand zu erfassen. Die Induktivität der sekundären Resonanzspule Co2 und die Kapazität des sekundären Kondensators Ca2 sind bereits bekannt und variieren nicht. Wenn also der Ladezustand der Batterie erfasst werden kann, kann die Impedanz der gesamten sekundären Seite festgestellt werden.
Die Wechselsteuerschaltung 6 enthält zum Beispiel einen Mikrocomputer. Die Wechselsteuerschaltung 6 steuert die Schalter SW1 bis SW3 ein/aus in Abhängigkeit von der durch die Erfassungsschaltung 5 erfassten Impedanz.
Im Folgenden wird der Betrieb des Stromversorgungssystems 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration beschrieben. Wenn zum Beispiel eine Nähe des Fahrzeugs zu einer Stromversorgungseinrichtung oder eine Stromversorgung von der primären Resonanzschaltung 2 erfasst wird, steuert die Wechselsteuerschaltung 6 die Erfassungsschaltung 5, um zu veranlassen, dass die Erfassungsschaltung 5 den Ladezustand der Batterie erfasst, um die Impedanz der sekundären Seite zu erfassen. Wenn die erfasste Impedanz auf der Stromempfangsseite niedriger als zum Beispiel 80 Ω (vorbestimmter Wert) ist, schaltet die Wechselsteuerschaltung 6 die Schalter SW1 und SW3 ein und schaltet den Schalter SW2 aus, um die sekundäre Resonanzschaltung 3 zu einer Parallelresonanzschaltung zu schalten.
Wenn dagegen die erfasste Impedanz auf der Stromempfangsseite zum Beispiel wenigstens 80 Ω beträgt, schaltet die Wechselsteuerschaltung 6 die Schalter SW1 und SW3 aus und schaltet den Schalter SW2 ein, um die sekundäre Resonanzschaltung 3 zu einer Reihenresonanzschaltung zu schalten. In dieser Ausführungsformen ist der vorbestimmte Wert in den Ansprüchen auf 80 Ω gesetzt. In diesem Beispiel ist der vorbestimmte Wert in geeigneter Weise in Abhängigkeit von dem Stromversorgungssystem 1, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, gesetzt.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform steuert die Wechselsteuerschaltung 6 die Wechselschaltung 4, um die sekundäre Resonanzschaltung 3 zwischen einer Parallelresonanz und einer Reihenresonanz in Abhängigkeit von der durch die Erfassungsschaltung 5 erfassten Impedanz zu schalten. Also auch wenn die Impedanz auf der Stromempfangsseite aufgrund einer Variation des Ladezustands der Batterie variiert, kann ein Wechsel zu einer Verbindung mit einer hohen Stromübertragungseffizienz in Abhängigkeit von der Impedanz, die variiert hat, durchgeführt werden. Dadurch kann die Stromübertragungseffizienz verbessert werden.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform erfasst die Erfassungsschaltung 5 die Impedanz auf der sekundären Seite, indem sie den Ladezustand der Batterie, die von der sekundären Resonanzschaltung 3 mit Strom versorgt wird, erfasst. Deshalb kann eine Variation der Impedanz auf der Stromempfangsseite in Abhängigkeit von einer Variation des Ladezustands der Batterie erfasst werden.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Wechselschaltung 4 nur in der sekundären Resonanzschaltung 3 vorgesehen, um zwischen dem R/R-Typ und dem R/P-Typ zu wechseln. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Wechsel zwischen dem P/R-Typ und dem P/P-Typ durchgeführt werden. Weiterhin kann die Wechselschaltung 4 sowohl in der primären Resonanzschaltung 2 als auch in der sekundären Resonanzschaltung 3 vorgesehen sein, um zwischen dem R/R-Typ und dem P/P-Typ zu wechseln und um zwischen dem P/R-Typ und dem R/P-Typ zu wechseln.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform erfasst die Erfassungsschaltung 5 die Impedanz auf der Stromempfangsseite aus dem Ladezustand der Batterie. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Impedanz kann auch unter Verwendung eines anderen Verfahrens erfasst werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Wechselschaltung 4 in Abhängigkeit von der Impedanz auf der Stromempfangsseite geschaltet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wenn ein Element vorhanden ist, dessen Impedanz auf der Stromversorgungsseite variiert, kann die Wechselschaltung 4 in Abhängigkeit von der Impedanz auf der Stromversorgungsseite geschaltet werden.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Wechselschaltung 4 in Abhängigkeit von der erfassten Impedanz geschaltet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei einem Stromversorgungssystem 1 mit einer geringfügigen Variation der Impedanz kann die Wechselschaltung 4 gesteuert werden, um eine für die Impedanzen auf der primären Seite und der sekundären Seite geeignete Verbindung, die bei der Montage des Stromversorgungssystems 1 bestimmt wird, herzustellen, ohne die Impedanz zu erfassen.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wird die primäre Resonanzschaltung 2 direkt von der AC-Stromversorgung V mit Strom versorgt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Stromversorgung auch kontaktlos unter Verwendung einer elektromagnetischen Induktion erfolgen. Weiterhin wird die Last L direkt von der sekundären Resonanzschaltung 3 mit Strom versorgt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Stromversorgung kontaktlos unter Verwendung einer elektromagnetischen Induktion erfolgen.
Die oben beschriebene Ausführungsform ist lediglich eine repräsentative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt. Mit anderen Worten können verschiedene Modifikationen durchgeführt werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Bezugszeichenliste

1: Stromversorgungssystem
2: primäre Resonanzschaltung (Resonanzschaltung)
3: sekundäre Resonanzschaltung
4: Wechselschaltung (Wechseleinheit)
5: Erfassungsschaltung (Detektor)
6: Wechselsteuerschaltung (Wechselsteuereinrichtung)
Co1: primäre Resonanzspule (Resonanzspule)
Co2: sekundäre Resonanzspule (Resonanzspule)
Ca1: primärer Kondensator (Kondensator)
Ca2: sekundärer Kondensator (Kondensator)

Claims

Stromversorgungssystem, das ein Paar von Resonanzschaltungen enthält, wobei jede der Resonanzschaltungen eine Resonanzspule und einen mit der Resonanzspule verbundenen Kondensator enthält, wobei eine kontaktlose Stromversorgung durch eine elektromagnetische Resonanz in dem Paar von Resonanzschaltungen durchgeführt wird, wobei das Stromversorgungssystem umfasst: eine Wechseleinheit, die konfiguriert ist, um eine Verbindung der Resonanzspule und des Kondensators zu einer Reihenverbindung oder einer Parallelverbindung zu wechseln.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 1, das umfasst: einen Detektor, der konfiguriert ist, um eine Impedanz auf einer Stromversorgungsseite oder einer Stromempfangsseite zu erfassen, und eine Wechselsteuereinrichtung, die konfiguriert ist, um einen Wechsel in der Wechseleinheit in Abhängigkeit von der durch den Detektor erfassten Impedanz zu steuern.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 2, wobei der Detektor die Impedanz auf der Stromempfangsseite erfasst, indem er den Ladezustand einer Batterie, die mit dem Strom von der Resonanzschaltung auf der Stromempfangsseite innerhalb des Paars von Resonanzschaltungen versorgt wird, erfasst.
Stromversorgungssystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei: wenn die durch den Detektor erfasste Impedanz kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, die Wechselsteuereinrichtung zu der Reihenverbindung wechselt, und wenn die durch den Detektor erfasste Impedanz wenigstens gleich dem vorbestimmten Wert ist, die Wechselsteuereinrichtung zu der Parallelverbindung wechselt.
Resonanzschaltung, die in einem Stromversorgungssystem verwendet wird, das eine kontaktlose Stromversorgung unter Verwendung einer Magnetfeldresonanz durchführt, wobei die Resonanzschaltung eine Resonanzspule und einen mit der Resonanzspule verbundenen Kondensator enthält, wobei die Resonanzschaltung umfasst: eine Wechseleinheit, die konfiguriert ist, um die Verbindung der Resonanzspule mit dem Kondensator zu einer Reihenverbindung oder einer Parallelverbindung zu wechseln.