DE112019005539T5 - Kontaktlose energieversorgungsvorrichtung - Google Patents

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Goro Nakao
Yusuke Kawai
Kenichi Tabata
Atsushi Nomura
Takahiro Takeyama
Masanobu Nakajo
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Omron Corp
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Abstract

Eine Energiesendevorrichtung 2 einer kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung 1 hat: eine Steuerschaltung 18, die konfiguriert ist, um mindestens eine von einer Schaltfrequenz oder einer Spannung von Wechselstromenergie zu steuern, die von einer Energieversorgungsschaltung 10 einer Sendespule 14 zugeführt wird, auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung einer Stärke eines Magnetfeldes, das von einem Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfasst wird, das konfiguriert ist, um eine Stärke eines Magnetfeldes zu erfassen, das von der Sendespule 14 der Energiesendevorrichtung 2 erzeugt wird. Eine Energieempfangsvorrichtung 3 hingegen hat einen Schwingkreis 20 mit einer Empfangsspule 21, die so konfiguriert ist, dass sie elektrische Energie von der Energiesendevorrichtung 2 empfängt, und einer Resonanzunterdrückungsspule 30, die so angeordnet ist, dass sie elektromagnetisch mit der Empfangsspule 21 gekoppelt werden kann.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung.
  • STAND DER TECHNIK
  • Im Allgemeinen gibt es Studien zu so genannten kontaktlosen Energieversorgungstechnologien (auch drahtlose Energieversorgungstechnologien genannt), bei denen elektrische Energie ohne Verwendung von Metallkontaktpunkten oder Ähnliches durch den Raum übertragen wird.
  • Bei einer Energieversorgungsvorrichtung, die die kontaktlose Energieversorgungstechnologie ausnutzt (im Folgenden einfach als kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung bezeichnet), ändert sich, wenn eine Positionsbeziehung zwischen einer Spule auf einer Primärseite (Energiesenderseite) und einer Spule auf einer Sekundärseite (Energieempfängerseite) schwankt, ein Kopplungsgrad zwischen den beiden Spulen entsprechend. Infolgedessen schwankt auch eine von einer Einrichtung der Energieempfängerseite zu einem Lastkreis ausgegebene Ausgangsspannung. Daher wurde eine Technik zum Konstanthalten der Ausgangsspannung vorgeschlagen (siehe z. B. Patentdokumente 1 und 2).
  • Das Patentdokument 1 schlägt beispielsweise vor, durch eine Energieempfangsvorrichtung an eine Energiesendevorrichtung durch Kommunikation ein Signal zu übertragen, das eine Bestimmungsinformation enthält, die anzeigt, ob ein gemessener Wert einer Ausgangsspannung eines Schwingkreises innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs liegt oder nicht, und durch die Energiesendevorrichtung auf die Bestimmungsinformation Bezug zu nehmen, um eine Schaltfrequenz und eine Spannung der einer Sendespule zugeführten Wechselstromenergie zu steuern. Zudem schlägt das Patentdokument 2 vor, eine Resonanzunterdrückungsschaltung, die eine Steuerspule enthält, die magnetisch mit einer auf einer Energieempfangsseite vorhandenen Energieempfangs-Resonanzspule gekoppelt ist, bereitzustellen, und eine Ausgangsspannung zu überwachen, um einen Resonanzbetrieb durch ein Verfahren des Kurzschließens und Öffnens der Steuerspule mit einem Schalter zu unterdrücken, um die Ausgangsspannung auf einem eingestellten Wert oder weniger zu halten.
  • DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENTE
    • Patentdokument 1: Japanisches Patent Nr. 6390808
    • Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2015-65724
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Bei der im Patentdokument 1 offenbarten Technik kann jedoch in einem Fall, in dem die Kommunikation zwischen der Energiesendevorrichtung und der Energieempfangsvorrichtung aus irgendeinem Grund nicht durchgeführt werden kann, die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung möglicherweise nicht in der Lage sein, die Ausgangsspannung des Schwingkreises der Energieempfangsvorrichtung innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten. Ferner sind bei der in Patentdokument 2 offenbarten Technik die Frequenz und die Spannung der der Spule auf der Energiesendesseite zugeführten Wechselstromenergie konstant. Daher kann je nach Kopplungsgrad zwischen einer Spule auf der Energiesendeseite und einer Spule auf der Energieempfangsseite ein Leistungsfaktor bei der Frequenz der Wechselstromenergie, die der Spule auf der Energiesendeseite zugeführt wird, abnehmen. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Energieübertragung vermindert und werden die mit der Energieübertragung verbundenen Energieverluste erhöht.
  • Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Ausgangsspannung eines Schwingkreises einer Energieempfangsvorrichtung innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten, ohne eine Kommunikation zwischen einer Energiesendevorrichtung und der Energieempfangsvorrichtung zu nutzen.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
  • Als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung vorgesehen, die eine Energiesendevorrichtung und eine Energieempfangsvorrichtung aufweist, zu der elektrische Energie von der Energiesendevorrichtung kontaktlos übertragen wird. In dieser kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung hat die Energiesendevorrichtung: eine Sendespule, die so konfiguriert ist, dass sie der Energieempfangsvorrichtung elektrische Energie zuführt; eine Energieversorgungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie der Sendespule Wechselstromenergie zuführt und mindestens eine Schaltfrequenz oder eine Spannung der der Sendespule zugeführten Wechselstromenergie einstellt; ein Magnetfeld-Erfassungselement, das so konfiguriert ist, dass es eine Stärke eines von der Sendespule erzeugten Magnetfelds detektiert; und eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie mindestens eine Schaltfrequenz oder eine Spannung der von der Energieversorgungsschaltung der Sendespule zugeführten Wechselstromenergie auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung einer Stärke des von dem Magnetfeld-Erfassungselement detektierten Magnetfelds steuert. Die Energieempfangsvorrichtung hat: einen Schwingkreis mit einer Empfangsspule, die so konfiguriert ist, dass sie elektrische Energie von der Energiesendevorrichtung empfängt, und einem Resonanzkondensator, der mit der Empfangsspule in Reihe geschaltet ist; eine Gleichrichterschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie über den Schwingkreis empfangene elektrische Energie gleichrichtet; und eine Resonanzunterdrückungsspule, die so angeordnet ist, dass sie elektromagnetisch mit der Empfangsspule gekoppelt werden kann.
  • Durch eine solche Konfiguration kann die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ausgangsspannung aus dem Schwingkreis der Energieempfangsvorrichtung innerhalb eines bestimmten Bereichs halten, ohne dass eine Kommunikation zwischen der Energiesendevorrichtung und der Energieempfangsvorrichtung erforderlich ist.
  • Bei dieser kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung ist das Magnetfeld-Erfassungselement der Energiesendevorrichtung vorzugsweise innerhalb eines Wickeldrahtes auf einer Ebene orthogonal zu einer Wickelachse des Wickeldrahtes der Sendespule vorgesehen.
  • Dadurch kann das Magnetfeld-Erfassungselement eine Änderung einer Stärke eines Magnetfelds gemäß einer Änderung eines Resonanzzustandes des Schwingkreises der Energieempfangsvorrichtung genau erfassen.
  • In diesem Fall weist die Energieempfangsvorrichtung der kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung vorzugsweise weiterhin auf: eine Schalterschaltung, die mit der Resonanzunterdrückungsspule verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie zwischen Kurzschließen und Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule umschaltet; eine Spannungserfassungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Ausgangsspannung der von der Gleichrichterschaltung ausgegebenen elektrischen Energie misst, um einen Messwert der Ausgangsspannung zu erhalten; und eine Bestimmungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie die Schalterschaltung steuert, um die Resonanzunterdrückungsspule kurzzuschließen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder größer als ein erster oberer Schwellenwert wird, und die Schalterschaltung steuert, um die Resonanzunterdrückungsspule zu öffnen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder kleiner als ein erster unterer Schwellenwert wird, der kleiner als der erste obere Schwellenwert ist.
  • Dadurch kann die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung einen übermäßigen Anstieg der Ausgangsspannung aufgrund einer Schwankung des Kopplungsgrads zwischen der Sendespule und der Empfangsspule unterdrücken und einen Ausfall der Energieempfangsvorrichtung und des mit der Energieempfangsvorrichtung verbundenen Lastkreises verhindern.
  • Alternativ weist die Gleichrichterschaltung der Energieempfangsvorrichtung der kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung vorzugsweise einen Glättungskondensator auf, der zum Glätten einer von der Gleichrichterschaltung ausgegebenen Spannung konfiguriert ist. Weiterhin hat die Energieempfangsvorrichtung vorzugsweise: eine zweite Gleichrichterschaltung, die zwischen die Resonanzunterdrückungsspule und den Glättungskondensator geschaltet ist und so konfiguriert ist, dass sie elektrische Energie entsprechend einer in der Resonanzunterdrückungsspule erzeugten Spannung an den Glättungskondensator ausgibt, wenn eine Spannung, die durch Gleichrichten einer in der Resonanzunterdrückungsspule erzeugten Spannung erhalten wird, höher ist als eine Spannung zwischen beiden Anschlüssen des Glättungskondensators.
  • Dadurch kann die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung einen übermäßigen Anstieg einer im Schwingkreis der Energieempfangsvorrichtung erzeugten Spannung unterdrücken.
  • Darüber hinaus steuert die Steuerschaltung der Energiesendevorrichtung der kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung vorzugsweise eine Spannung der von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule gelieferten Wechselstromenergie, um einen Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfelds, das von dem Magnetfeld-Erfassungselement erfasst wird, zu verlängern.
  • Dadurch kann die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung den Wirkungsgrad der Energieübertragung verbessern, da es möglich ist, eine Zeitspanne zu verkürzen, in der ein Resonanzzustand des Schwingkreises einen Zustand darstellt, der den Wirkungsgrad der Energieübertragung verringert.
  • In diesem Fall sucht die Steuerschaltung der Energiesendevorrichtung vorzugsweise nach einer Schaltfrequenz der von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule gelieferten Wechselstromenergie, bei der ein Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfeldes minimal wird. Des Weiteren steuert die Steuerschaltung vorzugsweise eine Spannung der von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule gelieferten Wechselstromenergie um einen Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfelds zu verlängern, wenn Wechselstromenergie mit einer Schaltfrequenz, bei der ein Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfelds minimal wird, an die Sendespule geliefert wird.
  • Dies ermöglicht es der kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung, den Energieübertragungswirkungsgrad weiter zu verbessern, da es möglich ist, in einem Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfelds einen Anteil einer Zeitspanne zu reduzieren, während der der Resonanzzustand des Schwingkreises ein Zustand ist, der den Energieübertragungswirkungsgrad senkt, wie z. B. dass die Resonanzunterdrückungsspule kurzgeschlossen ist.
  • Alternativ steuert die Steuerschaltung der Energiesendevorrichtung der kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung vorzugsweise eine Schaltfrequenz der von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule gelieferten Wechselstromenergie, um einen Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfelds, das von dem Magnetfeld-Erfassungselement erfasst wird, zu verlängern.
  • Dadurch kann die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung den Wirkungsgrad der Energieübertragung verbessern, da es möglich ist, eine Zeitspanne zu verkürzen, in der ein Resonanzzustand des Schwingkreises einen Zustand darstellt, der den Wirkungsgrad der Energieübertragung verringert.
  • Weiterhin, wenn die Energieversorgung von der Energiesendevorrichtung zur Energieempfangsvorrichtung gestartet wird, oder in einem Fall, in dem eine Länge einer Zeitspanne, während der die Resonanzunterdrückungsspule geöffnet ist, länger als eine vorbestimmte Zeitspanne ist, steuert die Bestimmungsschaltung der Energieempfangsvorrichtung der kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung vorzugsweise die Schalterschaltung, um die Resonanzunterdrückungsspule kurzzuschließen, wenn ein gemessener Wert einer Ausgangsspannung gleich oder größer als ein zweiter oberer Schwellenwert wird, der niedriger als der erste obere Schwellenwert ist, und steuert die Bestimmungsschaltung die Schalterschaltung, um die Resonanzunterdrückungsspule zu öffnen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder niedriger als ein zweiter unterer Schwellenwert wird, der niedriger als der zweite obere Schwellenwert ist.
  • Das ermöglicht der kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung, die Resonanzunterdrückungsspule auch bei niedriger Ausgangsspannung kurzzuschließen und eine Schaltfrequenz und eine Spannung zu suchen, bei der die Sendespule effizient elektrische Energie übertragen kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2A ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Montageposition eines Magnetfeld-Erfassungselements zeigt.
    • 2B ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Montageposition des Magnetfeld-Erfassungselements zeigt.
    • 3A ist ein Diagramm, das ein Simulationsergebnis zeigt, das eine Beziehung zwischen einer Montageposition des Magnetfeld-Erfassungselements und einer Stärke eines detektierten Magnetfelds darstellt, wenn eine Empfangsspule einer Energieempfangsvorrichtung geöffnet ist.
    • 3B ist ein Diagramm, das ein Simulationsergebnis zeigt, das eine Beziehung zwischen einer Montageposition des Magnetfeld-Erfassungselements und einer Stärke eines detektierten Magnetfelds darstellt, wenn die Empfangsspule der Energieempfangsvorrichtung kurzgeschlossen ist.
    • 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel für einen Zusammenhang eines Magnetfeldschwankungszyklus zeigt.
    • 5 ist ein Betriebsablaufdiagramm eines Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozesses einer Wechselstromenergie, die einer Sendespule zugeführt wird.
    • 6 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Energieempfangsvorrichtung gemäß einem modifizierten Beispiel.
    • 7 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Energiesendevorrichtung gemäß einem anderen modifizierten Beispiel.
  • ART UND WEISE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden wird eine kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In dieser kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung hat eine Vorrichtung auf einer Energieempfangsseite (im Folgenden einfach als Energieempfangsvorrichtung bezeichnet): eine Empfangsspule für den Energieempfang; und eine Spule zur Resonanzunterdrückung (im Folgenden einfach als Resonanzunterdrückungsspule bezeichnet), die so vorgesehen ist, dass sie elektromagnetisch mit der Empfangsspule gekoppelt werden kann. Wenn dann eine Ausgangsspannung von einem Schwingkreis, der die Empfangsspule enthält, gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert wird, schließt die Energieempfangsvorrichtung die Resonanzunterdrückungsspule kurz und ändert einen Resonanzzustand des Schwingkreises. Hingegen weist eine Vorrichtung auf einer Energiesendeseite (im Folgenden einfach als Energiesendevorrichtung bezeichnet) ein Magnetfeld-Erfassungselement auf, das so konfiguriert ist, dass es eine Stärke eines Magnetfeldes entsprechend einem Strom detektiert, der durch eine Sendespule fließt, die elektromagnetisch mit der Empfangsspule gekoppelt ist, um elektrische Energie an die Energieempfangsvorrichtung zu übertragen, und die Energiesendevorrichtung schätzt einen Zeitpunkt, zu dem die Resonanzunterdrückungsspule kurzgeschlossen oder geöffnet wurde, auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung einer Stärke des Magnetfeldes, die durch das Magnetfeld-Erfassungselement detektiert wurde. Dann steuert die Energiesendevorrichtung eine Frequenz und eine Spannung der der Sendespule zugeführten Wechselstromenergie, um einen Zyklus vom Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule bis zum Kurzschließen der Resonanzunterdrückungsspule und anschließendem erneuten Öffnen zu verkürzen und um ein Verhältnis einer Zeitspanne, während der die Resonanzunterdrückungsspule in diesem Zyklus geöffnet ist, zu erhöhen. Dadurch kann die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung den Wirkungsgrad der Energieübertragung verbessern und gleichzeitig die Ausgangsspannung des Schwingkreises der Energieempfangsvorrichtung innerhalb eines bestimmten Bereichs halten, ohne dass eine Kommunikation zwischen der Energiesendevorrichtung und der Energieempfangsvorrichtung erforderlich ist.
  • 1 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet eine kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung 1 eine Energiesendevorrichtung 2 und eine Energieempfangsvorrichtung 3, zu welcher Energie von der Energiesendevorrichtung 2 in kontaktloser Weise über den Raum übertragen wird. Die Energiesendevorrichtung 2 weist eine Energieversorgungsschaltung 10, eine Sendespule 14, einen Kondensator 15, Gate-Treiber 16-1 und 16-2, ein Magnetfeld-Erfassungselement 17 und eine Steuerschaltung 18 auf. Dagegen enthält die Energieempfangsvorrichtung 3 einen Schwingkreis 20 mit einer Empfangsspule 21 und einem Resonanzkondensator 22, eine Gleichrichter-/ Glättungsschaltung 23, einen Lastkreis 26, eine Spannungserfassungsschaltung 27, ein Schaltelement 28, eine Bestimmungsschaltung 29, eine Resonanz-Unterdrückungsspule 30, und einen Schaltkreis 31. Die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung 1 nutzt keine Resonanz auf der Energiesendeseite, sondern kann einen Betrieb mit konstanter Ausgangsspannung durchführen, da die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung 1 eine Konfiguration ähnlich der eines so genannten Primär-Serien-Sekundär-Serien-Kondensatorsystems (im Folgenden als SS-System bezeichnet) aufweist.
  • Zuerst wird die Energiesendevorrichtung 2 beschrieben.
  • Der Energieversorgungsschaltung 10 versorgt die Sendespule 14 mit Wechselstromenergie aufweisend eine einstellbare Schaltfrequenz und eine einstellbare Spannung. Zu diesem Zweck beinhaltet die Energieversorgungsschaltung 10 eine Energiequelle 11, eine Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 und vier Schaltelemente 13-1 bis 13-4.
  • Die Energiequelle 11 liefert elektrische Energie mit einer vorgegebenen pulsierenden Spannung. Zu diesem Zweck wird die Energiequelle 11 an eine handelsübliche Wechselstromenergiequelle angeschlossen und verfügt über eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung zur Gleichrichtung der von der Wechselstromenergiequelle gelieferten Wechselstromenergie.
  • Die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 wandelt eine von der Energiequelle 11 ausgegebene elektrische Spannung der elektrischen Energie entsprechend der Steuerung durch die Steuerschaltung 18 in eine Spannung um, und gibt die Spannung aus. Zu diesem Zweck beinhaltet die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 beispielsweise: eine Spule L und eine Diode D, die von einem Anschluss auf der Seite der positiven Elektrode der Energiequelle 11 aus in Reihe geschaltet sind; ein Schaltelement SW, das ein n-Kanal-MOSFET ist, bei dem ein Drain-Anschluss zwischen die Spule L und die Diode D angeschlossen ist und ein Source-Anschluss mit einem Anschluss auf der Seite der negativen Elektrode der Energiequelle 11 angeschlossen ist; und einen Glättungskondensator C, der parallel zu dem Schaltelement SW geschaltet ist, wobei die Diode D dazwischen angeordnet ist. Zudem ist der Gate-Anschluss des Schaltelements SW mit dem Gate-Treiber 16-1 verbunden. Außerdem hat die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 zwei Widerstände R1 und R2, die in Reihe zwischen dem positiven elektrodenseitigen Anschluss und dem negativen elektrodenseitigen Anschluss der Energiequelle 11 geschaltet sind. Die Widerstände R1 und R2 sind parallel zum Glättungskondensator C zwischen der Diode D und dem Glättungskondensator C angeschlossen. Eine Spannung zwischen dem Widerständen R1 und dem Widerstand R2 wird von der Steuerschaltung 18 als Repräsentant einer Ausgangsspannung der Diode D gemessen.
  • Indem der Gate-Treiber 16-1 das Ein-/Ausschalten des Schaltelements SW in Übereinstimmung mit einem von der Steuerschaltung 18 angewiesenen Tastverhältnis so steuert, dass eine Ortskurve einer von der Diode D ausgegebenen Stromwellenform mit einer Ortskurve einer von der Energiequelle 11 gelieferten Spannung übereinstimmt, führt die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 einen Leistungsfaktor-Verbesserungsbetrieb aus. Dann, je höher das Tastverhältnis ist, mit dem das Umschaltelement SW eingeschaltet wird, desto höher wird die von der Diode D ausgegebene Spannung.
  • Die von der Diode D ausgegebene Spannung wird durch den Glättungskondensator C geglättet, und der Sendespule 14 über vier Schaltelemente 13-1 bis 13-4 zugeführt.
  • Man beachte, dass die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 nicht auf die obige Konfiguration beschränkt ist und eine andere Konfiguration aufweisen kann, in der die Ausgangsspannung durch Steuerung von der Steuerschaltung 18 eingestellt werden kann.
  • Die vier Schaltelemente 13-1 bis 13-4 können zum Beispiel n-Kanal-MOSFETs sein. Dann, sind aus den vier Schaltelementen 13-1 bis 13-4 das Schaltelement 13-1 und das Schaltelement 13-2 zwischen dem Anschluss der positiven Elektrode und dem Anschluss der negativen Elektrode der Energiequelle 11 über die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 in Reihe geschaltet. Zudem ist in der vorliegenden Ausführungsform das Schaltelement 13-1 mit der Seite der positiven Elektrode der Energiequelle 11 verbunden, während das Schaltelement 13-2 mit der Seite der negativen Elektrode der Energiequelle 11 verbunden ist. Dann ist ein Drain-Anschluss des Schaltelements 13-1 mit dem Anschluss der positiven Elektrode der Energiequelle 11 über die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 verbunden, und ein Source-Anschluss des Schaltelements 13-1 ist mit dem Drain-Anschluss des Schaltelements 13-2 verbunden. Zudem ist ein Source-Anschluss des Schaltelements 13-2 mit dem Anschluss der negativen Elektrode der Energiequelle 11 über die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 verbunden. Des Weiteren sind der Source-Anschluss des Schaltelements 13-1 und der Drain-Anschluss des Schaltelements 13-2 mit einem Ende der Sendespule 14 verbunden, und ein Source-Anschluss des Schaltelements 13-2 ist mit dem anderen Ende der Sendespule 14 über das Schaltelement 13-4 verbunden.
  • Ähnlich sind aus den vier Schaltelementen 13-1 bis 13-4 das Schaltelement 13-3 und das Schaltelement 13-4 mit dem Schaltelement 13-1 und dem Schaltelement 13-2 parallel geschaltet und zwischen dem Anschluss der positiven Elektrode und dem Anschluss der negativen Elektrode der Energiequelle 11 über die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 in Reihe geschaltet. Zudem ist das Schaltelement 13-3 mit der Seite der positiven Elektrode der Energiequelle 11 verbunden, während das Schaltelement 13-4 mit der Seite der negativen Elektrode der Energiequelle 11 verbunden ist. Dann ist ein Drain-Anschluss des Schaltelements 13-3 mit dem Anschluss der positiven Elektrode der Energiequelle 11 über die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 verbunden, und ein Source-Anschluss des Schaltelements 13-3 ist mit dem Drain-Anschluss des Schaltelements 13-4 verbunden. Zudem ist ein Source-Anschluss des Schaltelements 13-4 mit dem Anschluss der negativen Elektrode der Energiequelle 11 über die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 verbunden. Des Weiteren sind der Source-Anschluss des Schaltelements 13-3 und der Drain-Anschluss des Schaltelements 13-4 mit dem anderen Ende der Sendespule 14 verbunden.
  • Weiterhin ist der Gate-Anschluss jedes der Schaltelemente 13-1 bis 13-4 über den Gate-Treiber 16-2 mit der Steuerschaltung 18 verbunden. Außerdem kann jeder Gate-Anschluss jedes der Schaltelemente 13-1 bis 13-4 über einen Widerstand mit einem Source-Anschluss desselben eigenen Schaltelements verbunden sein, um sicherzustellen, dass das Schaltelement eingeschaltet wird, wenn eine einschaltende Spannung angelegt wird. Dann wird jedes der Schaltelemente 13-1 bis 13-4 mit einer einstellbaren Schaltfrequenz in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der Steuerschaltung 18 ein-/ausgeschaltet. In der Ausführungsform wird ein Satz aus dem Schaltelement 13-1 und dem Schaltelement 13-4 und ein Satz aus dem Schaltelement 13-2 und dem Schaltelement 13-3 abwechselnd ein-/ausgeschaltet, so, dass das Schaltelement 13-2 und das Schaltelement 13-3 ausgeschaltet sind, während das Schaltelement 13-1 und das Schaltelement 13-4 eingeschaltet sind, und umgekehrt dass das Schaltelement 13-1 und das Schaltelement 13-4 ausgeschaltet sind, während das Schaltelement 13-2 und das Schaltelement 13-3 eingeschaltet sind. Dadurch wird die von der Energiequelle 11 über die Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 gelieferte Gleichspannung in eine Wechselstromenergie mit einer Schaltfrequenz der einzelnen Schaltelemente umgewandelt und der Sendespule 14 zugeführt.
  • Die Sendespule 14 hat z.B. einen vorstehenden Kern, einen Schalenkern oder einen flächigen Kern, an dem das Magnetfeld-Erfassungselement 17 befestigt ist, und einen um einen solchen Kern gewickelten Wickeldraht. Die Sendespule 14 überträgt die Wechselstromenergie, welche von der Energieversorgungsschaltung 10 zugeführt wird, an den Schwingkreis 20 der Energieempfangsvorrichtung 3 durch den Raum.
  • Der Kondensator 15 ist in Reihe mit der Sendespule 14 geschaltet und schneidet einen durch die Sendespule 14 fließenden Gleichstrom ab. Man beachte, dass eine Kapazität des Kondensators 15 vorzugsweise so eingestellt ist, dass eine Resonanzfrequenz des durch die Sendespule 14 und den Kondensator 15 gebildeten Schwingkreises sich von einer Frequenz unterscheidet, die in einem Einstellbereich einer Schaltfrequenz der Wechselstromenergie enthalten ist, die von der Energieversorgungsschaltung 10 an die Sendespule 14 geliefert wird, d.h. der durch die Sendespule 14 und den Kondensator 15 gebildete Schwingkreis schwingt nicht mit der Wechselstromenergie, die von der Energieversorgungsschaltung 10 an die Sendespule 14 geliefert wird. Außerdem kann der Kondensator 15 weggelassen werden.
  • Der Gate-Treiber 16-1 erhält von der Steuerschaltung 18 ein Steuersignal, um das Schaltelement SW der Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 ein-/auszuschalten, und ändert eine an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW anzulegende Spannung entsprechend dem Steuersignal. Das heißt, wenn der Gate-Treiber 16-1 ein Steuersignal zum Einschalten des Schaltelements SW empfängt, legt der Gate-Treiber 16-1 eine relativ hohe Spannung zum Einschalten des Schaltelements SW an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW an. Wenn der Gate-Treiber 16-1 hingegen ein Steuersignal zum Ausschalten des Schaltelements SW empfängt, legt der Gate-Treiber 16-1 eine relativ niedrige Spannung zum Ausschalten des Schaltelements SW an den Gate-Anschluss des Schaltelements SW an. Dadurch wird der Gate-Treiber 16-1 veranlasst, das Schaltelement SW der Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 zu einem von der Steuerschaltung 18 angewiesenen Zeitpunkt ein-/auszuschalten.
  • Der Gate-Treiber 16-2 erhält von der Steuerschaltung 18 ein Steuersignal, um jedes der Schaltelemente 13-1 bis 13-4 ein-/auszuschalten, und ändert eine an den Gate-Anschluss jedes der Schaltelemente 13-1 bis 13-4 anzulegende Spannung entsprechend dem Steuersignal. Das heißt, wenn der Gate-Treiber 16-2 ein Steuersignal zum Einschalten des Schaltelements 13-1 und des Schaltelements 13-4 empfängt, legt der Gate-Treiber 16-2 eine relativ hohe Spannung zum Einschalten des Schaltelements 13-1 und des Schaltelements 13-4 an den Gate-Anschluss des Schaltelements 13-1 und den Gate-Anschluss des Schaltelements 13-4 an. Dadurch fließt ein Strom von der Energiequelle 11 durch das Schaltelement 13-1, die Sendespule 14 und das Schaltelement 13-4. Wenn der Gate-Treiber 16-2 ein Steuersignal zum Ausschalten des Schaltelements 13-1 und des Schaltelements 13-4 empfängt, legt der Gate-Treiber 16-2 eine relativ niedrige Spannung an den Gate-Anschluss des Schaltelements 13-1 und den Gate-Anschluss des Schaltelements 13-4 an, so dass das Schaltelement 13-1 und das Schaltelement 13-4 ausgeschaltet werden und ein Strom von der Energiequelle 11 nicht länger durch das Schaltelement 13-1 und das Schaltelement 13-4 fließt. Der Gate-Treiber 16-2 steuert in ähnlicher Weise eine an den Gate-Anschluss angelegte Spannung für das Schaltelement 13-2 und das Schaltelement 13-3. Daher fließt der Strom, wenn das Schaltelement 13-1 und das Schaltelement 13-4 ausgeschaltet sind und das Schaltelement 13-2 und das Schaltelement 13-3 eingeschaltet sind, von der Energiequelle 11 durch das Schaltelement 13-3, die Sendespule 14 und das Schaltelement 13-2.
  • Das Magnetfeld-Erfassungselement 17 ist z.B. ein Hall-Element oder ein Hall-IC und detektiert ein Magnetfeld, das durch einen durch die Sendespule 14 fließenden Strom erzeugt wird. Dann gibt das Magnetfeld-Erfassungselement 17 ein Signal, das die Stärke des erfassten Magnetfelds anzeigt, an die Steuerschaltung 18 aus.
  • 2A und 2B sind Ansichten, die jeweils ein Beispiel für eine Montageposition des Magnetfeld-Erfassungselements 17 zeigen. In dem in 2A gezeigten Beispiel ist ein Wickeldraht 14a der Sendespule 14 um einen vorstehenden Kern 14b gewickelt. Dann wird das Magnetfeld-Erfassungselement 17 innerhalb des Wickeldrahtes 14a, d. h. an einem zentralen, vorstehenden Abschnitt des vorstehenden Kerns 14b, um den der Wickeldraht 14a gewickelt ist, auf einer der Empfangsspule 21 zugewandten Fläche angebracht.
  • Hingegen ist bei dem in 2B gezeigten Beispiel der Wickeldraht 14a der Sendespule 14 um einen Schalenkern 14c gewickelt. Auch in diesem Fall ist das Magnetfeld-Erfassungselement 17 im Inneren des Wickeldrahtes 14a, d.h. an einem zentralen, vorstehenden Abschnitt des Schalenkerns 14c, um den der Wickeldraht 14a gewickelt ist, auf einer der Empfangsspule 21 zugewandten Fläche angebracht.
  • Eine Montageposition des Magnetfeld-Erfassungselements 17 muss nur innerhalb des Wickeldrahts 14a liegen und kann von einer Mittelposition des vorstehenden Abschnitts des Kerns abweichen. Durch die Anbringung des Magnetfeld-Erfassungselements 17 in dieser Weise kann die Steuerschaltung 18 auf einfache Weise eine Änderung des Magnetfelds aufgrund von Kurzschließen oder Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule der Energieempfangsvorrichtung 3 auf der Grundlage einer Stärke des vom Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds detektieren.
  • 3A ist ein Diagramm, das ein Simulationsergebnis zeigt, das eine Beziehung zwischen einer Montageposition des Magnetfeld-Erfassungselements 17 und einer Stärke eines detektierten Magnetfelds darstellt, wenn die Empfangsspule 21 der Energieempfangsvorrichtung 3 geöffnet ist (d.h. entsprechend, wenn die Resonanzunterdrückungsspule 30 geöffnet ist). 3B ist ein Diagramm, das ein Simulationsergebnis zeigt, das eine Beziehung zwischen einer Montageposition des Magnetfeld-Erfassungselements 17 und einer Stärke des detektierten Magnetfelds darstellt, wenn die Empfangsspule 21 der Energieempfangsvorrichtung 3 kurzgeschlossen ist (d.h. entsprechend, wenn die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen ist). In dieser Simulation wurden die Anzahl der Windungen der Sendespule 14 und die Anzahl der Windungen der Empfangsspule 21 individuell auf 32 gesetzt, und die Sendespule 14 und die Empfangsspule 21 wurden so angeordnet, dass die Positionen 30 mm voneinander entfernt sind und die Zentren der Wicklungsdrähte koaxial zueinander sind. Dann wurde für jede aus der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 eine Dicke von 2 mm und ein Durchmesser von 80 mm in einer Bodenfläche des Kerns festgelegt, d.h. einer Fläche des Kerns, die einer Fläche des Kerns gegenüberliegt, auf der die Sendespule 14 und die Empfangsspule 21 einander zugewandt sind. Im vorstehenden Abschnitt des Kerns, um den der Wickeldraht gewickelt wird, wurde eine Dicke von 16 mm und ein Durchmesser von 60 mm eingestellt. Das heißt, der Abstand von der Mitte des vorstehenden Abschnitts des Kerns zum Wickeldraht wurde auf 30 mm eingestellt. Außerdem wurde die Kapazität des Resonanzkondensators 22 auf 17,14 nF und der Widerstandswert des Lastkreises 26 auf 6,5 Ω eingestellt. Außerdem wurden eine Frequenz und eine Spannung der an die Sendespule 14 gelieferten Wechselstromenergie auf solche Werte eingestellt, dass der Lastkreis 26 200 W verbraucht. Dann ist das Magnetfeld-Erfassungselement 17 an einer Position angeordnet, die 1 mm von einer Oberfläche des vorstehenden Abschnitts des Kerns der Sendespule 14 in Richtung der Empfangsspule 21 entfernt ist.
  • In den 3A und 3B stellt eine horizontale Achse einen Abstand von der Mitte des vorstehenden Abschnitts des Kerns entlang der Oberfläche des vorstehenden Abschnitts des Kerns dar, und eine vertikale Achse stellt eine Stärke eines Magnetfelds (eine magnetische Flussdichte) dar. Die in 3A gezeigte Wellenform 301 stellt eine Beziehung zwischen einem Abstand von der Mitte des vorstehenden Abschnitts des Kerns und einer Stärke des detektierten Magnetfelds dar, wenn die Empfangsspule 21 geöffnet ist. Eine in 3B gezeigte Wellenform 302 hingegen zeigt eine Beziehung zwischen einem Abstand von der Mitte des vorstehenden Abschnitts des Kerns und einer Stärke des erfassten Magnetfelds, wenn die Empfangsspule 21 kurzgeschlossen ist. Wie in den Wellenformen 301 und 302 gezeigt, unterscheidet sich die Stärke des Magnetfeldes, das im Inneren des Wicklungsdrahtes der Sendespule 14 erfasst wird, je nachdem, ob die Empfangsspule 21 geöffnet oder kurzgeschlossen ist. Außerdem wird die Differenz zwischen der Stärke des Magnetfeldes, das bei kurzgeschlossener Empfangsspule 21 erfasst wird, und der Stärke des Magnetfeldes, das bei geöffneter Empfangsspule 21 erfasst wird, größer, je näher man sich der Mitte des vorstehenden Abschnitts des Kerns nähert. Dies zeigt, dass die Montageposition des Magnetfeld-Erfassungselements 17 nur innerhalb des Wicklungsdrahtes auf einer Ebene orthogonal zu einer Achsenrichtung (d.h. einer Wickelachse) des Kerns, um den der Wicklungsdraht der Übertragungsspule 14 gewickelt ist, liegen muss, und dass die Montageposition ganz vorzugsweise näher an der Mitte des vorstehenden Abschnitts des Kerns, d.h. näher an der Wickelachse, liegt.
  • Die Steuerschaltung 18 umfasst z. B. eine nichtflüchtige Speicherschaltung, eine flüchtige Speicherschaltung, eine Arithmetikschaltung und eine Schnittstellenschaltung zur Verbindung mit einer anderen Schaltung. Dann steuert die Steuerschaltung 18 eine Schaltfrequenz und eine Spannung der Wechselstromenergie, die von der Energieversorgungsschaltung 10 an die Sendespule 14 geliefert wird, auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung einer Stärke des Magnetfelds, das von dem Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfasst wird.
  • Zu diesem Zweck steuert die Steuerschaltung 18 in der Ausführungsform jedes der Schaltelemente 13-1 bis 13-4 so, dass der Satz aus dem Schaltelement 13-1 und dem Schaltelement 13-4 und der Satz aus dem Schaltelement 13-2 und dem Schaltelement 13-3 abwechselnd eingeschaltet werden, und eine Zeitspanne, während der der Satz aus dem Schaltelement 13-1 und dem Schaltelement 13-4 innerhalb eines einzigen Zyklus, der der Schaltfrequenz entspricht, eingeschaltet ist, gleich einer Zeitspanne ist, während der der Satz aus dem Schaltelement 13-2 und dem Schaltelement 13-3 eingeschaltet ist. Man beachte, dass die Steuerschaltung 18 beim Ein-/Ausschalten des Satzes des Schaltelements 13-1 und des Schaltelements 13-4 und des Satzes des Schaltelements 13-2 und des Schaltelements 13-3 eine Totzeit haben kann, in der beide Sätze der Schaltelemente ausgeschaltet sind, um einen Kurzschluss der Energiequelle 11 aufgrund des gleichzeitigen Einschaltens des Satzes des Schaltelements 13-1 und des Schaltelements 13-4 und des Satzes des Schaltelements 13-2 und des Schaltelements 13-3 zu verhindern.
  • Zusätzlich bestimmt die Steuerschaltung 18 in Übereinstimmung mit einem Tastverhältnis, das eine Ein-/Aussteuerung des Schaltelements SW der Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 ist und einer an die Sendespule 14 angelegten Spannung entspricht, und in Übereinstimmung mit einer Änderung einer Ausgangsspannung von der Diode D der Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung 12 ein Timing für das Ein- und Ausschalten des Schaltelements SW und gibt ein Steuersignal, das das Timing anzeigt, an den Gate-Treiber 16-1 aus.
  • Man beachte, dass Einzelheiten der Steuerung der Schaltfrequenz und der durch die Steuerschaltung 18 an die Sendespule 14 angelegten Spannung später beschrieben werden.
  • Als Nächstes wird die Energieempfangsvorrichtung 3 beschrieben.
  • Der Schwingkreis 20 ist ein LC-Schwingkreis, in dem die Empfangsspule 21 und der Resonanzkondensator 22 zueinander in Reihe geschaltet sind. Dann wird ein Ende der Empfangsspule 21 des Schwingkreises 20 über den Resonanzkondensator 22 mit einem Eingangsanschluss der Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 verbunden. Weiterhin ist ein anderes Ende der Empfangsspule 21 mit einem anderen Eingangsanschluss der Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 verbunden.
  • Die Empfangsspule 21 empfängt elektrische Energie von der Sendespule 14, indem sie mit einem Wechselstrom, der durch die Sendespule 14 der Energiesendevorrichtung 2 fließt, zusammen mit dem Resonanzkondensator 22 in Resonanz tritt. Dann gibt die Empfangsspule 21 die empfangene elektrische Energie über den Resonanzkondensator 22 an die Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 ab. Man beachte, dass die Anzahl der Windungen der Empfangsspule 21 und die Anzahl der Windungen der Sendespule 14 der Energiesendevorrichtung 2 gleich oder unterschiedlich sein können.
  • Der Resonanzkondensator 22 ist in Reihe mit der Empfangsspule 21 geschaltet. Das heißt, der Resonanzkondensator 22 ist an einem Ende mit einem Ende der Empfangsspule 21 und an einem anderen Ende mit der Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 verbunden. Dann tritt der Resonanzkondensator 22 in Resonanz mit der Empfangsspule 21, um die empfangene elektrische Energie an die Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 abzugeben.
  • Die Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 ist ein Beispiel für eine Gleichrichterschaltung und hat einen Glättungskondensator 25 und eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung 24 mit vier in Brücke geschalteten Dioden. Außerdem gleichrichtet und glättet die Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 die durch und vom Schwingkreis 20 empfangene elektrische Energie, um sie in Gleichstrom umzuwandeln. Anschließend gibt die Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 die Gleichstrom-Energie an die Lastschaltung 26 aus.
  • Die Spannungserfassungsschaltung 27 misst eine Ausgangsspannung zwischen beiden Anschlüssen der Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 für jeden vorgegebenen Zyklus. Da die Ausgangsspannung zwischen den beiden Anschlüssen der Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 einer Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 eins zu eins entspricht, ist ein Messwert der Ausgangsspannung zwischen den beiden Anschlüssen der Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 indirekt ein Messwert der Ausgangsspannung des Schwingkreises 20. Die Spannungserfassungsschaltung 27 kann z. B. eine beliebige der verschiedenen bekannten Spannungserfassungsschaltungen sein, die eine Gleichspannung erkennen können. Dann gibt die Spannungserfassungsschaltung 27 ein Spannungserfassungssignal, welches einen gemessenen Wert der Ausgangsspannung repräsentiert, an die Bestimmungsschaltung 29 aus.
  • Das Schaltelement 28 ist z.B. ein MOSFET und ist in Reihe mit einem Widerstand RL mit der Gleichrichter-Glättungsschaltung 23, parallel zum Lastkreis 26 geschaltet, verbunden. Wenn das Schaltelement 28 eingeschaltet ist, fließt ein von der Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 ausgegebener Strom durch den Widerstand RL. Wenn hingegen das Schaltelement 28 ausgeschaltet ist, fließt ein von der Gleichrichter-Glättungsschaltung 23 ausgegebener Strom nicht durch den Widerstand RL, sondern durch den Lastkreis 26.
  • Die Bestimmungsschaltung 29 bestimmt, ob der gemessene Wert einer von der Spannungserfassungsschaltung 27 empfangenen Ausgangsspannung gleich oder größer als ein vorgegebener oberer Schwellenwert ist. Wenn dann der gemessene Wert gleich oder größer als der obere Schwellenwert ist, wird der Schaltkreis 31 so gesteuert, dass die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen wird. Dadurch kann die Bestimmungsschaltung 29 sofort eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 ändern, um die zwischen der Energiesendevorrichtung 2 und der Energieempfangsvorrichtung 3 übertragene elektrische Energie zu reduzieren, wenn der gemessene Wert der AusgangsSpannung den oberen Schwellenwert erreicht, und um folglich eine Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 zu reduzieren. Man beachte, dass der obere Schwellenwert ein oberer Grenzwert einer Spannung sein kann, bei der weder der Lastkreis 26 noch die Energieempfangsvorrichtung 3 ausfällt, oder ein Wert sein kann, der durch Subtraktion eines vorbestimmten Offset-Wertes vom oberen Grenzwert erhalten wird.
  • Weiterhin bestimmt die Bestimmungsschaltung 29, ob ein gemessener Wert einer Ausgangsspannung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter unterer Schwellenwert ist oder nicht. Wenn dann der gemessene Wert gleich oder kleiner als der untere Schwellenwert ist, wird der Schaltkreis 31 so gesteuert, dass die Resonanzunterdrückungsspule 30 geöffnet wird. Dadurch kann die Bestimmungsschaltung 29 sofort eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 wiederherstellen, um die zwischen der Energiesendevorrichtung 2 und der Energieempfangsvorrichtung 3 übertragene elektrische Energie zu erhöhen, wenn der gemessene Wert der Ausgangsspannung auf den unteren Schwellenwert abfällt, und um folglich eine Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 zu erhöhen. Man beachte, dass der untere Schwellenwert ein Wert sein kann, der um einen vorgegebenen Wert niedriger ist als der obere Schwellenwert, z. B. ein Mindestwert einer Spannung, die den Betrieb des Lastkreises 26 ermöglicht und durch Spezifikationen des Lastkreises 26 bestimmt ist.
  • Weiterhin schaltet die Bestimmungsschaltung 29 das Schaltelement 28 ein, wenn eine Zeitspanne vom Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule 30 bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen und dann wieder geöffnet wird, länger als eine vorgegebene Zeitspanne wird. Infolgedessen kann die Energiesendevorrichtung 2 in einem Fall, in dem eine Schaltfrequenz und eine Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie nicht optimiert sind, die Schaltfrequenz und die Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie in einem Zustand optimieren, in dem der Widerstand RL mit dem Schwingkreis 20 verbunden ist.
  • Zu diesem Zweck verfügt die Bestimmungsschaltung 29 beispielsweise über: eine Speicherschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie den oberen und den unteren Schwellenwert speichert; eine Arithmetikschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen gemessenen Wert einer Ausgangsspannung mit jedem, dem oberen und unteren Schwellenwert, vergleicht; eine Zeitgeberschaltung; und eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie das Ein- und Ausschalten des Schaltelements 28 und der Schalterschaltung 31 steuert. Man beachte, dass die Bestimmungsschaltung 29 eine ähnliche Schaltung aufweisen kann wie eine Schaltung, die für die Ein/Aus-Steuerung der in Patentdokument 1 beschriebenen Steuerspule verwendet wird, als eine Schaltung, die konfiguriert ist, um einen gemessenen Wert einer Ausgangsspannung mit dem oberen und unteren Schwellenwert zu vergleichen, um das Schaltelement 28 und die Schalterschaltung 31 entsprechend dem Ergebnis ein- und auszuschalten.
  • Die Resonanzunterdrückungsspule 30 ist so vorgesehen, dass sie elektromagnetisch mit der Empfangsspule 21 des Schwingkreises 20 gekoppelt werden kann. Zum Beispiel sind die Resonanzunterdrückungsspule 30 und die Empfangsspule 21 um denselben Kern gewickelt. Außerdem sind beide Enden der Resonanzunterdrückungsspule 30 individuell mit der Schalterschaltung 31 verbunden. Wenn dann die Resonanzunterdrückungsspule 30 durch die Schalterschaltung 31 kurzgeschlossen wird, wird die Resonanzunterdrückungsspule 30 elektromagnetisch mit der Empfangsspule 21 gekoppelt, und eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 ändert sich. Daher wird, selbst wenn die Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 übermäßig ansteigt, die elektrische Energie, die von der Energiesendevorrichtung 2 zu einer Energieempfangsvorrichtung 3 übertragen wird, dadurch reduziert, dass die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen wird, so dass die Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 ebenfalls reduziert wird. Man beachte, dass die Anzahl der Windungen der Empfangsspule 21 und die Anzahl der Windungen der Resonanzunterdrückungsspule 30 gleich oder unterschiedlich sein können.
  • Wenn hingegen die Schalterschaltung 31 beide Enden der Resonanzunterdrückungsspule 30 öffnet, ist die Resonanzunterdrückungsspule 30 nicht mehr an der Resonanz zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 beteiligt und beeinflusst nicht mehr die Energieübertragung von der Energiesendevorrichtung 2 zu der Energieempfangsvorrichtung 3.
  • Die Schalterschaltung 31 hat z.B. ein Relais oder einen MOSFET und ist mit beiden Enden der Resonanzunterdrückungsspule 30 verbunden. Dann schaltet die Schalterschaltung 31 gemäß einem Steuersignal von der Bestimmungsschaltung 29 zwischen Kurzschließen und Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule 30. Das heißt, die Schalterschaltung 31 schließt die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurz, während sie von der Bestimmungsschaltung 29 ein Steuersignal zum Einschalten erhält. Die Schalterschaltung 31 hingegen öffnet beide Enden der Resonanzunterdrückungsspule 30, während sie von der Bestimmungsschaltung 29 ein Steuersignal zum Ausschalten erhält.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise der kontaktlosen Energieversorgungsvorrichtung 1 im Detail beschrieben.
  • In der Ausführungsform steuert die Steuerschaltung 18 der Energiesendevorrichtung 2 eine Schaltfrequenz und eine Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung einer Stärke eines Magnetfelds, die von dem Magnetfeld-Erfassungselement 17 gemessen wird.
  • Dabei hängt eine Frequenz, bei der der Schwingkreis 20 mit einem durch die Sendespule 14 fließenden Wechselstrom in Resonanz geht (im Folgenden einfach als Resonanzfrequenz bezeichnet), von einem Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 ab. Wenn sich also der Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 ändert, ändert sich auch die Resonanzfrequenz. Wenn sich dann eine Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie der Resonanzfrequenz nähert, steigt eine Ausgangsspannung des Schwingkreises 20. Daher wird eine Länge einer Zeitspanne vom Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule 30 bis zum Kurzschließen der Resonanzunterdrückungsspule 30 und dem erneuten Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule 30 kürzer, wenn sich die Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie der Resonanzfrequenz nähert.
  • Wenn die Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 ansteigt, wird außerdem ein Magnetfeld, das durch einen durch die Sendespule 14 fließenden Strom erzeugt wird, stärker, da ein Verschiebungsbetrag des durch die Sendespule 14 fließenden Stroms pro Zeiteinheit größer ist. Dann wird der Anstieg der elektrischen Ladungsmenge, die in den Glättungskondensator 25 geladen wird, langsamer in Übereinstimmung mit der verstrichenen Zeit ab dem Zeitpunkt, zu dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 geöffnet wird. Daher wird der Verschiebungsbetrag des Stroms, der pro Zeiteinheit durch die Sendespule 14 fließt, unmittelbar nach dem Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule 30 maximal. Daher entspricht in einer Zeitspanne vom Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule 30 bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen ist und dann die Resonanzunterdrückungsspule 30 wieder geöffnet wird, der Zeitpunkt, an dem eine Stärke des durch das Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds maximal wird, einem Zeitpunkt, an dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 geöffnet ist. Während die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen ist, ist die Energieübertragung von der Sendespule 14 zu der Empfangsspule 30 unterbrochen. Daher wird auch der Strom, der durch die Sendespule 14 fließt, konstant, und dementsprechend wird eine Stärke des Magnetfelds, das durch das Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfasst wird, ebenfalls konstant und kleiner als eine Stärke des Magnetfelds, wenn die Resonanzunterdrückungsspule 30 geöffnet ist. Daher entspricht in einer Zeitspanne vom Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule 30 bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen ist und dann die Resonanzunterdrückungsspule 30 wieder geöffnet wird, der Zeitpunkt, an dem eine Stärke des durch das Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds minimal wird, einem Zeitpunkt, an dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen ist. Daher muss die Steuerschaltung 18 nur den Zeitpunkt, an dem die Stärke des von dem Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds den Maximalwert erreicht, als den Zeitpunkt abschätzen, an dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 geöffnet wird, und den Zeitpunkt, an dem die Stärke des von dem Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds den Minimalwert erreicht, als den Zeitpunkt abschätzen, an dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen wird. Auf diese Weise entspricht die oben beschriebene Periode einem Zyklus einer Stärkenschwankung des vom Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds. Im Folgenden wird ein Zyklus der Stärkenschwankung des vom Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds der Einfachheit halber als Magnetfeld-Schwankungszyklus bezeichnet.
  • 4 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel des Magnetfeld-Schwankungszyklus zeigt. In 4 stellt die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse die Stärke des Magnetfeldes (magnetische Flussdichte) dar. Eine Wellenform 401 stellt eine Stärkenschwankung des Magnetfeldes dar, wenn eine Differenz zwischen einer Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie und einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 relativ groß ist. Des Weiteren stellt eine Wellenform 402 eine Stärkenschwankung des Magnetfelds dar, wenn eine Differenz zwischen einer Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie und einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 relativ klein ist. Und eine Periode T stellt einen Magnetfeld-Schwankungszyklus dar. Wie in der Wellenform 401 und der Wellenform 402 gezeigt, wird ein Magnetfeld-Schwankungszyklus T kürzer, je kleiner die Differenz zwischen der Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie und der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 ist. Dies liegt daran, dass in dem Magnetfeld-Schwankungszyklus T eine Länge einer Zeitspanne Ts1 von einem Zeitpunkt, an dem eine Stärke des Magnetfelds maximal wird (d.h. ein Zeitpunkt, an dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 geöffnet ist), bis zu einem Zeitpunkt, an dem eine Stärke des Magnetfelds minimal wird (d.h. ein Zeitpunkt, an dem die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen ist), kürzer wird, je kleiner die Differenz zwischen der Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie und der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 wird. Im Magnetfeld-Schwankungszyklus T wird hingegen eine Länge einer Zeitspanne Ts2, während der die Stärke des Magnetfelds minimal ist (d.h. eine Zeitspanne, in der die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzgeschlossen ist), durch die Kapazität des Glättungskondensators 25 und den Widerstandswert des Lastkreises 26 bestimmt. Daher hängt die Zeitspanne Ts2 nicht von der Differenz zwischen der Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie und der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 ab.
  • Außerdem wird der Magnetfeld-Schwankungszyklus T kürzer, je höher ein Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 ist, oder je höher eine Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie ist. Dies liegt daran, dass eine Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 ebenfalls höher wird, je höher der Kopplungsgrad oder die Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie wird.
  • 5 ist ein Betriebsablaufdiagramm eines durch die Steuerschaltung 18 durchgeführten Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozesses der Wechselstromenergie, die der Sendespule 14 zugeführt wird. Die Steuerschaltung 18 steuert eine Schaltfrequenz und eine Spannung der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie gemäß dem nachstehenden Betriebsablaufdiagramm bei Beginn der Energieversorgung der Energieempfangsvorrichtung 3 oder für jede bestimmte Periode, um eine Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten.
  • Die Steuerschaltung 18 sucht nach einer Schaltfrequenz, bei der der Magnetfeld-Schwankungszyklus T am kürzesten wird, und steuert gleichzeitig die Energieversorgungsschaltung 10, um eine Schaltfrequenz der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie zu ändern (Schritt S101). Zu diesem Zeitpunkt kann die Steuerschaltung 18 den Magnetfeld-Schwankungszyklus T erhalten, indem sie für jede Schaltfrequenz einfach Zeitpunkte erfasst, an denen eine Stärke des vom Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds maximal und minimal wird. Man beachte, dass ein Bereich zum Einstellen der Schaltfrequenz einfach im Voraus festgelegt werden kann, z. B. in Übereinstimmung mit einem Bereich möglicher Werte eines erwarteten Kopplungsgrads zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21. Weiterhin kann ein Anfangswert der Schaltfrequenz einfach eine beliebige Frequenz innerhalb des Einstellbereichs sein.
  • Wenn die Schaltfrequenz, bei der der Magnetfeld-Schwankungszyklus T am kürzesten wird, erkannt wird, steuert die Steuerschaltung 18 die Energieversorgungsschaltung 10, um die Wechselstromenergie mit der Schaltfrequenz an die Sendespule 14 zu liefern (Schritt S102). Dadurch kann die Steuerschaltung 18 die Energieversorgungsschaltung 10 veranlassen, der Sendespule 14 eine Wechselstromenergie mit einer Schaltfrequenz zuzuführen, die einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 entsprechend dem Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 entspricht.
  • Die Steuerschaltung 18 sucht als nächstes nach einer Spannung der Wechselstromenergie, bei der der Magnetfeld-Schwankungszyklus T am längsten wird, während sie gleichzeitig die Energieversorgungsschaltung 10 steuert, um die Spannung der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie zu ändern (Schritt S103). Auch in diesem Fall kann die Steuerschaltung 18 den Magnetfeld-Schwankungszyklus T erhalten, indem sie für jede Spannung der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie einfach Zeitpunkte erfasst, an denen eine Stärke des vom Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds maximal und minimal wird. Man beachte, dass ein Bereich zum Einstellen der Spannung im Voraus so eingestellt werden kann, dass ein gemessener Wert einer Ausgangsspannung in der Energieempfangsvorrichtung 3 gleich oder größer als der untere Schwellenwert für jede Schaltfrequenz wird, z. B. wenn Wechselstromenergie mit dieser Schaltfrequenz an die Sendespule 14 geliefert wird. Außerdem kann ein Anfangswert der Spannung eine beliebige Spannung innerhalb des Einstellbereichs sein.
  • Wenn die Spannung erkannt wird, bei der der Magnetfeld-Schwankungszyklus T am längsten wird, steuert die Steuerschaltung 18 die Energieversorgungsschaltung 10, um Wechselstromenergie mit dieser Spannung der Sendespule 14 zuzuführen (Schritt S104). Dadurch kann die Steuerschaltung 18 ein Verhältnis der Zeitspanne Ts1, während der die Resonanzunterdrückungsspule 30 im Magnetfeld-Schwankungszyklus T geöffnet ist, maximieren. Daher kann die Steuerschaltung 18 eine Verschlechterung des Energieübertragungswirkungsgrades, die aufgrund von Kurzschließen der Resonanzunterdrückungsspule 30 auftritt, unterdrücken.
  • Nach dem Schritt S104 werden die Schaltfrequenz und die Spannung der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie optimiert, so dass die Steuerschaltung 18 den Prozess der Schaltfrequenz- und Spannungssteuerung beendet.
  • Inzwischen ändert sich, wie oben beschrieben, der Magnetfeld-Schwankungszyklus T gemäß einem Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21, und gemäß einer Differenz zwischen einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 und einer Schaltfrequenz der der Sendespule 14 entsprechend dem Kopplungsgrad zugeführten Wechselstromenergie. Das heißt, wenn der Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 kleiner wird, nachdem die Schaltfrequenz und die Spannung der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie optimiert wurden, wird auch die Differenz zwischen der Resonanzfrequenz und der Schaltfrequenz der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie groß. Außerdem wird eine Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 niedriger, je geringer der Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 wird, und daher wird der Magnetfeld-Schwankungszyklus T länger. Wenn hingegen der Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 zunimmt, nachdem die Schaltfrequenz und die Spannung der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie optimiert wurden, kann sich eine Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 erhöhen, und der Magnetfeld-Schwankungszyklus T kann kürzer werden.
  • Daher ist es vorteilhaft, dass die Steuerschaltung 18 den Magnetfeld-Schwankungszyklus T kontinuierlich misst, selbst nachdem die Schaltfrequenz und die Spannung der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie optimiert wurden. Wenn dann der Magnetfeld-Schwankungszyklus T länger als ein erster Periodenschwellenwert oder kürzer als ein zweiter Periodenschwellenwert wird (wobei der erste Periodenschwellenwert > der zweite Periodenschwellenwert ist), kann die Steuerschaltung 18 den Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozess erneut gemäß dem in 5 dargestellten Betriebsablaufdiagramm ausführen. Daher kann die Steuerschaltung 18 im Ergebnis auch dann, wenn sich der Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 ändert, nachdem die Schaltfrequenz und die Spannung der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie optimiert wurden, die Schaltfrequenz und die Spannung der an die Sendespule 14 angelegten Wechselstromenergie entsprechend der Änderung des Kopplungsgrades optimieren. Man beachte, dass der erste Periodenschwellenwert beispielsweise auf einen Wert gesetzt werden kann, der ein Vielfaches des Magnetfeld-Schwankungszyklus T unmittelbar nach Ausführung des Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozesses beträgt, oder auf einen Wert, der erhalten wird, indem ein vorbestimmter Offsetwert zum Maximalwert des Magnetfeld-Schwankungszyklus T addiert wird, wenn die Schaltfrequenz in einem Bereich eines erwarteten Kopplungsgrades zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 optimiert wird. Ferner kann der zweite Periodenschwellenwert beispielsweise ein Wert sein, der sich aus der Multiplikation des Magnetfeld-Schwankungszyklus T unmittelbar nach der Ausführung des Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozesses mit einem Koeffizienten kleiner als 1 ergibt (beispielsweise 0,7 bis 0,9).
  • Wie oben beschrieben, ändert diese kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung eine Resonanzfrequenz des Schwingkreises und reduziert die übertragene elektrische Energie, indem die Resonanzunterdrückungsspule, die elektromagnetisch mit der Empfangsspule im Schwingkreis gekoppelt werden kann, kurzgeschlossen wird, wenn eine Ausgangsspannung vom Schwingkreis der Energieempfangsvorrichtung den oberen Schwellenwert übersteigt. Die Energiesendevorrichtung erhält hingegen einen Magnetfeld-Schwankungszyklus, indem sie die Zeitpunkte, zu denen die Resonanzunterdrückungsspule kurzgeschlossen und geöffnet wird, auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung einer Stärke des Magnetfelds, das aufgrund eines durch die Sendespule fließenden Stroms auftritt, erfasst, und steuert eine Schaltfrequenz und eine Spannung der der Sendespule zugeführten Wechselstromenergie gemäß der Änderung des Magnetfeld-Schwankungszyklus. Daher kann diese kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung verhindern, dass die Ausgangsspannung des Schwingkreises übermäßig ansteigt und einen Ausfall der Energieempfangsvorrichtung oder des Lastkreises verursacht, ohne dass eine Kommunikation zwischen der Energiesendevorrichtung und der Energieempfangsvorrichtung benutzt wird, und kann den Energieübertragungswirkungsgrad verbessern, während die Ausgangsspannung des Schwingkreises der Energieempfangsvorrichtung innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten wird.
  • Man beachte, dass in einem Fall, in dem eine an die Sendespule 14 gelieferte Wechselstromenergie zu niedrig ist, ein gemessener Wert einer Ausgangsspannung in der Energieempfangsvorrichtung 3 möglicherweise nicht den oberen Schwellenwert für das Kurzschließen der Resonanzunterdrückungsspule 30 erreicht. In einem solchen Fall soll die Resonanzunterdrückungsspule 30 nicht kurzgeschlossen werden, selbst wenn der Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozess gemäß dem in 5 gezeigten Betriebsablaufdiagramm ausgeführt wird. Daher kann der Magnetfeld-Schwankungszyklus T unendlich werden, und die Steuerschaltung 18 ist möglicherweise nicht in der Lage, die optimale Schaltfrequenz und Spannung zu erhalten.
  • Daher kann gemäß einem modifizierten Beispiel die Bestimmungsschaltung 29 der Energieempfangsvorrichtung 3 einen zweiten oberen Schwellenwert und einen zweiten unteren Schwellenwert speichern, die jeweils niedriger sind als die oben beschriebenen oberen und unteren Schwellenwerte. Dann, wenn die Energieübertragung gestartet wird oder wenn der Magnetfeld-Schwankungszyklus T länger wird als der erste Periodenschwellenwert und dann der Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozess erneut ausgeführt wird, d.h. wenn eine Länge einer Zeitspanne, während der die Resonanzunterdrückungsspule 30 geöffnet ist, gleich oder länger als eine vorbestimmte Länge ist, kann die Bestimmungsschaltung 29 den Schaltkreis 31 steuern, um die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzzuschließen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder größer als der zweite obere Schwellenwert wird, und den Schaltkreis 31 steuern, um die Resonanzunterdrückungsspule 30 zu öffnen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder kleiner als der zweite untere Schwellenwert wird. Weiterhin kann in diesem modifizierten Beispiel die Bestimmungsschaltung 29 das Schaltelement 28 einschalten, während der zweite obere Schwellenwert und der zweite untere Schwellenwert verwendet werden, d. h. nur während der Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozess gerade ausgeführt wird.
  • Darüber hinaus kann beispielsweise in einem Fall, in dem der zweite obere Schwellenwert und der zweite untere Schwellenwert verwendet werden, die Bestimmungsschaltung 29, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung einen Schaltschwellenwert überschreitet, der höher als der zweite obere Schwellenwert und niedriger als der obere Schwellenwert ist, den oberen und unteren Schwellenwert anstelle des zweiten oberen und unteren Schwellenwert verwenden. Das liegt daran, dass die elektrische Energie, die von der Energieempfangsvorrichtung 3 empfangen wird, groß wird und die Ausgangsspannung des Schwingkreises 20 hoch wird, wenn begonnen wird, Wechselstromenergie mit der optimalen Schaltfrequenz und Spannung an die Sendespule 14 zu liefern.
  • Alternativ kann die Bestimmungsschaltung 29 den oberen und unteren Schwellenwert anstelle des zweiten oberen und unteren Schwellenwerts verwenden, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne seit dem Beginn der Verwendung des zweiten oberen Schwellenwerts und des zweiten unteren Schwellenwerts verstrichen ist. In diesem Fall kann die vorgegebene Zeitspanne z. B. eine Zeitspanne sein, die gleich einem Maximalwert einer erwarteten benötigten Zeit für den Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozess ist.
  • In der obigen Ausführungsform oder dem modifizierten Beispiel können der Widerstand RL und das Schaltelement 28 weggelassen werden. Dadurch kann die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung den Lastkreis 26 selbst während der Ausführung des Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozesses weiterhin mit elektrischer Energie versorgen.
  • Gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel kann eine Resonanzunterdrückungsspule 30 über eine Gleichrichterschaltung mit einem Glättungskondensator 25 verbunden sein.
  • 6 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Energieempfangsvorrichtung gemäß diesem modifizierten Beispiel. Im Vergleich zu der in 1 gezeigten Energieempfangsvorrichtung 3 unterscheidet sich eine Energieempfangsvorrichtung 4 nach diesem modifizierten Beispiel dadurch, dass anstelle der Spannungserfassungsschaltung 27, des Schaltelements 28, der Bestimmungsschaltung 29 und der Schalterschaltung 31 eine Gleichrichterschaltung 41 vorgesehen ist. Daher werden im Folgenden die Gleichrichterschaltung 41 und die zugehörigen Teile beschrieben. Für andere Komponenten der Energieempfangsvorrichtung 4 siehe die Beschreibung der entsprechenden Komponenten in der obigen Ausführungsform.
  • Beide Enden der Resonanzunterdrückungsspule 30 sind mit zwei Eingangsanschlüssen der Gleichrichterschaltung 41 entsprechend verbunden. Weiterhin wird eine Windungszahl ns der Resonanzunterdrückungsspule 30 so eingestellt, dass die Windungszahl ns der Resonanzunterdrückungsspule 30 kleiner ist als eine Windungszahl nm einer Empfangsspule 21. Darüber hinaus wird ein Verhältnis (nm/ns) der Windungszahl nm der Empfangsspule 21 zur Windungszahl ns der Resonanzunterdrückungsspule 30 vorzugsweise so eingestellt, dass ein erwarteter Spannungsspitzen-Maximalwert der Resonanzunterdrückungsspule 30 gleich oder niedriger ist als eine Betriebsspannung eines Lastkreises 26, die gemäß den Spezifikationen des Lastkreises 26 eingestellt ist, d.h. gleich oder niedriger ist als eine Ausgangsspannung des Glättungskondensators 25, wenn der Lastkreis 26 in Betrieb ist. Im Ergebnis fließt beispielsweise selbst in einem Fall, in dem Wechselstromenergie mit einer Schaltfrequenz, die im Wesentlichen mit einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises 20 übereinstimmt, einer Sendespule 14 zugeführt wird, wenn eine kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung 1 mit der Energieübertragung beginnt, ein Teil der übertragenen elektrischen Energie von der Resonanzunterdrückungsspule 30 über die Gleichrichterschaltung 41 zu dem Glättungskondensator 25. Daher wird eine übermäßige Spannung, die an den Schwingkreis 20 angelegt wird, unterdrückt. Hingegen, in einem Fall, in dem eine Spannung der elektrischen Energie, die vom Schwingkreis 20 über eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung 24 und den Glättungskondensator 25 an den Lastkreis 26 abgegeben wird, eine bestimmte Größe annimmt, wird eine Spannung zwischen beiden Anschlüssen des Glättungskondensators 25 höher als eine Spannung zwischen den zwei Ausgangsanschlüssen der Gleichrichterschaltung 41, die einer Spannung, die zwischen beiden Anschlüssen der Resonanzunterdrückungsspule 30 anliegt, entspricht. Daher fließt kein Strom von der Resonanzunterdrückungsspule 30 zum Glättungskondensator 25, und die Resonanzunterdrückungsspule 30 hat keinen Einfluss auf die Resonanz des Schwingkreises 20, d.h. auf die Energieübertragung.
  • Die Gleichrichterschaltung 41 kann z.B. eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung mit vier in Brückenschaltung geschalteten Dioden sein. Man beachte, dass Gleichrichterschaltung 41 eine Gleichrichterschaltung anderen Typs sein kann. Einer von zwei Anschlüssen auf einer Eingangsseite der Gleichrichterschaltung 41 ist mit einem Ende der Resonanzunterdrückungsspule 30 verbunden, und ein anderer der beiden Anschlüsse ist mit einem anderen Ende der Resonanzunterdrückungsspule 30 verbunden. Weiterhin ist einer von zwei Anschlüssen auf einer Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung 41 mit einem Ende des Glättungskondensators 25 verbunden, und ein anderer der beiden Anschlüsse auf der Ausgangsseite ist mit einem anderen Ende des Glättungskondensators 25 verbunden. Wenn dann eine Spannung zwischen den beiden Anschlüssen auf der Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung 41, die einer zwischen beiden Anschlüssen der Resonanzunterdrückungsspule 30 angelegten Spannung entspricht, höher ist als eine Spannung zwischen beiden Anschlüssen des Glättungskondensators 25, gibt die Gleichrichterschaltung 41 die von der Resonanzunterdrückungsspule 30 ausgegebene elektrische Energie an den Glättungskondensator 25 ab.
  • In diesem modifizierten Beispiel entspricht eine Zeitspanne, während der elektrische Energie von der Resonanzunterdrückungsspule 30 an den Glättungskondensator 25 abgegeben wird, einer Zeitspanne, während der die Resonanzunterdrückungsspule 30 in der obigen Ausführungsform kurzgeschlossen ist. Während dieser Zeitspanne ist eine Stärke des Magnetfelds, das vom Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfasst wird, im Wesentlichen konstant. Wenn hingegen keine elektrische Energie mehr von der Resonanzunterdrückungsspule 30 an den Glättungskondensator 25 abgegeben wird, steigt eine Stärke des von dem Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfassten Magnetfelds schnell an, und die Stärke wird maximal, ähnlich wie beim Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule 30 in der obigen Ausführungsform. Daher kann, ähnlich wie bei der obigen Ausführungsform, eine Steuerschaltung 18 einer Energiesendevorrichtung 2 einfach den Schaltfrequenz- und Spannungssteuerungsprozess gemäß dem in 5 gezeigten Betriebsablaufdiagramm auf der Grundlage eines Magnetfeld-Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfelds, das durch das Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfasst wird, ausführen.
  • Gemäß diesem modifizierten Beispiel kann die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung verhindern, dass eine übermäßig hohe Spannung an den Schwingkreis angelegt wird, selbst in einem Fall, in dem keine elektrische Ladung in dem Glättungskondensator akkumuliert wird, und wird Wechselstromenergie mit einer Schaltfrequenz, die im Wesentlichen mit einer Resonanzfrequenz des Schwingkreises der Energieempfangsvorrichtung übereinstimmt, an die Sendespule geliefert.
  • Auch in dem in 6 gezeigten modifizierten Beispiel kann die Energieempfangsvorrichtung 4 eine Spannungserfassungsschaltung 27, eine Bestimmungsschaltung 29 und eine Schalterschaltung 31 aufweisen. Dann kann die Bestimmungsschaltung 29 die Schalterschaltung 31 einschalten, um die Resonanzunterdrückungsspule 30 kurzzuschließen, wenn ein von der Spannungserfassungsschaltung 27 gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder größer als der obere Schwellenwert wird, und die Schalterschaltung 31 ausschalten, um die Resonanzunterdrückungsspule 30 zu öffnen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder kleiner als der untere Schwellenwert wird.
  • Um den Wirkungsgrad der Energieübertragung zu verbessern, ist es ferner vorteilhaft, dass die Energieversorgungsschaltung 10 und die Sendespule 14 der Energiesendevorrichtung 2 kontinuierlich einen weichen Schaltvorgang (induktiv) durchführen. Damit die Energieversorgungsschaltung 10 und die Sendespule 14 den weichen Schaltvorgang durchführen können, ist es vorteilhaft, dass eine Phase eines durch die Sendespule 14 fließenden Stroms gegenüber einer Phase einer angelegten Spannung verzögert ist.
  • Gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel kann die Energiesendevorrichtung außerdem eine Phasensteuerungsschaltung aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie eine Phase eines durch die Sendespule 14 fließenden Stroms einstellt.
  • 7 ist eine schematische Konfigurationsansicht einer Energiesendevorrichtung gemäß diesem modifizierten Beispiel. Man beachte, dass der Einfachheit halber in 7 Details einer Energieversorgungsschaltung 10 sowie die Darstellung eines Magnetfeld-Erfassungselements 17 und jedes Gate-Treibers weggelassen wurden. Im Vergleich zu der in 1 gezeigten Energiesendevorrichtung 2 unterscheidet sich eine Energiesendevorrichtung 5 gemäß diesem modifizierten Beispiel dadurch, dass eine Phasensteuerungsschaltung 51 vorgesehen ist. Daher werden im Folgenden die Phasensteuerungsschaltung 51 und zugehörige Teile beschrieben. Für andere Komponenten der Energiesendevorrichtung 5 siehe die Beschreibung der entsprechenden Komponenten in der obigen Ausführungsform.
  • Die Phasensteuerungsschaltung 51 hat an beiden Enden einer Sendespule 14 jeweils LC-Serienschaltungen 51a und 51b, deren eines Ende mit der Sendespule 14 (oder einem Kondensator 15) verbunden ist und deren anderes Ende geerdet ist. Dadurch kann die Phasensteuerungsschaltung 51 die Phase des durch die Sendespule 14 fließenden Stroms in Bezug auf eine Phase einer an die Sendespule 14 angelegten Spannung verzögern. Daher kann die Energiesendevorrichtung 5 die Energieversorgungsschaltung 10 und die Sendespule 14 veranlassen, weich zu schalten.
  • Man beachte, dass für jede der LC-Reihenschaltungen 51a und 51 b die Phasensteuerungsschaltung 51 weiterhin n Kondensatoren (n ist eine ganze Zahl von 2 oder mehr), die parallel zueinander geschaltet sind, und ein Schaltelement, wie z. B. einen MOSFET, das in Reihe mit jedem der (n-1) Kondensatoren unter den n Kondensatoren geschaltet ist, aufweisen kann. Dann kann die Energiesendevorrichtung 5 weiterhin eine stromseitige Messschaltung aufweisen, die zur Messung eines durch die Sendespule 14 fließenden Stroms konfiguriert ist. In diesem Fall kann eine Steuerschaltung 18 durch Ein-/Ausschalten eines Schaltelements jeder der LC-Reihenschaltungen 51a und 51b, wenn ein Spitzenwert eines durch die Sendespule 14 fließenden Stroms, der von der stromseitigen Messschaltung gemessen wird, größer als ein vorgegebener Schwellenwert wird, einen Betrag der Phasenverzögerung des durch die Sendespule 14 fließenden Stroms in Bezug auf die Phase der an die Sendespule 14 angelegten Spannung steuern. Daher kann die Energiesendevorrichtung 5 den weichen Schaltbetrieb durch die Energieversorgungsschaltung 10 und die Sendespule 14 fortsetzen, selbst wenn sich ein Kopplungsgrad zwischen der Sendespule 14 und einer Empfangsspule 21 ändert und sich eine Schaltfrequenz und eine Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechseistromenergie entsprechend der Änderung ändern.
  • Ferner kann in der obigen Ausführungsform oder jedem modifizierten Beispiel die Steuerschaltung 18 der Energiesendevorrichtung auf der Grundlage einer zeitlichen Änderung einer Stärke des Magnetfelds, das von dem Magnetfeld-Erfassungselement 17 erfasst wird, nur eine Schaltfrequenz oder eine Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie steuern. Beispielsweise kann die Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie einfach auf eine Frequenz eingestellt werden, die für einen erwarteten Mindestwert eines Kopplungsgrades zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 optimiert ist. In diesem Fall, selbst wenn der Kopplungsgrad höher als der erwartete Minimalwert ist und folglich die Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie nicht optimal ist, kann die von der Sendespule 14 zur Empfangsspule 21 übertragene elektrische Energie größer sein als wenn der Kopplungsgrad minimal ist. Daher kann die Steuerschaltung 18 den Wirkungsgrad der Energieübertragung verbessern, indem sie die Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie so steuert, dass ein Magnetfeld-Schwankungszyklus T verlängert wird, ohne die Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie zu ändern. In ähnlicher Weise kann die Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie auf eine Spannung eingestellt werden, die mit einem beliebigen Wert innerhalb eines Bereichs eines erwarteten Kopplungsgrads zwischen der Sendespule 14 und der Empfangsspule 21 optimiert ist. In diesem Fall steuert die Steuerschaltung 18 die Schaltfrequenz der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie so, dass der Magnetfeld-Schwankungszyklus T verlängert wird, ohne die Spannung der der Sendespule 14 zugeführten Wechselstromenergie zu ändern. Dadurch kann, obwohl die Schaltfrequenz nicht die optimale Frequenz ist, ein Anteil einer Zeitspanne, während der die Resonanzunterdrückungsspule 30 im Magnetfeld-Schwankungszyklus T kurzgeschlossen ist, reduziert werden. Daher kann der Steuerschaltung 18 den Wirkungsgrad der Energieübertragung verbessern.
  • Gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel kann in einer Energiesendevorrichtung 2 eine Energieversorgungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Sendespule 14 mit Wechselstromenergie versorgt, eine Schaltungskonfiguration aufweisen, die sich von derjenigen der obigen Ausführungsform unterscheidet, solange die Schaltung eine Schaltfrequenz und eine an die Sendespule 14 angelegte Spannung variabel einstellen kann. Ferner kann, wie oben beschrieben, wenn nur eine Schaltfrequenz oder eine an die Sendespule 14 angelegte Spannung gesteuert wird, die Energieversorgungsschaltung eine Schaltung sein, die so konfiguriert ist, dass sie nur eine von beide variabel einstellt.
  • Weiterhin kann die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß der obigen Ausführungsform oder jedem modifizierten Beispiel in Übereinstimmung mit dem SS-System betrieben werden. Das heißt, der Schwingkreis, der die Sendespule 14 und den Kondensator 15 der Energiesendevorrichtung 2 enthält, kann eine Induktivität der Sendespule 14 und eine Kapazität des Kondensators 15 haben, die so eingestellt sind, dass sie bei einer beliebigen Frequenz innerhalb eines Einstellbereichs der Schaltfrequenz der Wechselstromenergie, die von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule 14 geliefert wird, schwingen.
  • Wie oben beschrieben, kann der Fachmann verschiedene Änderungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß der Ausführungsform vornehmen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung
    2, 5
    Energiesendevorrichtung
    10
    Energieversorgungsschaltung
    11
    Energiequelle
    12
    Leistungsfaktor-Verbesserungsschaltung
    13-1 ~ 13-4
    Schaltelement
    14
    Sendespule
    14a
    Wicklungsdraht
    14b
    vorstehender Kern
    14c
    Schalenkern
    15
    Kondensator
    16-1, 16-2
    Gate-Treiber
    17
    Magnetfeld-Erfassungselement
    18
    Steuerschaltung
    3, 4
    Energieempfangsvorrichtung
    20
    Schwingkreis
    21
    Empfangsspule
    22
    Kondensator
    23
    Gleichrichter-Glättungsschaltung
    24
    Vollwellen-Gleichrichterschaltung
    25
    Glättungskondensator
    26
    Lastschaltung
    27
    Spannungserfassungsschaltung
    28
    Umschaltelement
    29
    Bestimmungsschaltung
    30
    Resonanzunterdrückungsspule
    31
    Schalterschaltung
    41
    Gleichrichterschaltung
    51
    Phasensteuerungsschaltung
    51a, 51b
    LC-Serienschaltung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 6390808 [0004]

Claims (8)

  1. Eine kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung aufweisend eine Energiesendevorrichtung und eine Energieempfangsvorrichtung, zu der elektrische Energie von der Energiesendevorrichtung kontaktlos übertragen wird, wobei die Energiesendevorrichtung umfasst: eine Sendespule, die konfiguriert ist, elektrische Energie der Energieempfangsvorrichtung zuzuführen; eine Energieversorgungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie der Sendespule Wechselstromenergie zuführt, und eine Schaltfrequenz und/oder Spannung der der Sendespule zugeführten Wechselstromenergie einstellt, ein Magnetfeld-Erfassungselement, das so konfiguriert ist, dass es eine Stärke eines von der Sendespule erzeugten Magnetfeldes erfasst; und eine Steuerschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie eine Schaltfrequenz und/oder eine Spannung der Wechselstromenergie, die von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule geliefert wird, basierend auf einer zeitlichen Änderung einer Stärke des Magnetfelds, das durch das Magnetfeld-Erfassungselement erfasst wird, steuert, und die Energieempfangsvorrichtung umfasst: einen Schwingkreis mit einer Empfangsspule, die so konfiguriert ist, dass sie elektrische Energie von der Energiesendevorrichtung empfängt, und einem Resonanzkondensator, der in Reihe mit der Empfangsspule geschaltet ist; eine Gleichrichterschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie über den Schwingkreis empfangene elektrische Energie gleichrichtet; und eine Resonanzunterdrückungsspule, die so angeordnet ist, dass sie elektromagnetisch mit der Empfangsspule gekoppelt ist.
  2. Die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Magnetfeld-Erfassungselement innerhalb eines Wicklungsdrahtes in einer Ebene orthogonal zu einer Wicklungsachse des Wicklungsdrahtes der Sendespule vorgesehen ist.
  3. Die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Energieempfangsvorrichtung ferner umfasst: eine Schalterschaltung, der mit der Resonanzunterdrückungsspule verbunden und so konfiguriert ist, dass sie zwischen Kurzschließen und Öffnen der Resonanzunterdrückungsspule umschaltet; eine Spannungserfassungsschaltung, die konfiguriert ist, eine Ausgangsspannung einer von der Gleichrichterschaltung ausgegebenen elektrischen Energie zu messen, um einen gemessenen Wert der Ausgangsspannung zu erhalten; und eine Bestimmungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie die Schalterschaltung steuert, um die Resonanzunterdrückungsspule kurzzuschließen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder größer als ein erster oberer Schwellenwert wird, und die Schalterschaltung steuert, um die Resonanzunterdrückungsspule zu öffnen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder kleiner als ein erster unterer Schwellenwert wird, der kleiner als der erste obere Schwellenwert ist.
  4. Die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Gleichrichterschaltung der Energieempfangsvorrichtung einen Glättungskondensator umfasst, der zum Glätten einer von der Gleichrichterschaltung ausgegebenen Spannung konfiguriert ist, und die Energieempfangsvorrichtung ferner umfasst: eine zweite Gleichrichterschaltung, die zwischen die Resonanzunterdrückungsspule und den Glättungskondensator geschaltet ist und so konfiguriert ist, dass sie elektrische Energie entsprechend einer in der Resonanzunterdrückungsspule erzeugten Spannung an den Glättungskondensator ausgibt, wenn eine Spannung, die durch Gleichrichten einer in der Resonanzunterdrückungsspule erzeugten Spannung erhalten wird, höher ist als eine Spannung zwischen beiden Anschlüssen des Glättungskondensators.
  5. Die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Steuerschaltung der Energiesendevorrichtung eine Spannung von Wechselstromenergie, die von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule geliefert wird, steuert, um einen Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfelds zu verlängern.
  6. Die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Steuerschaltung der Energiesendevorrichtung nach einer Schaltfrequenz sucht, bei der ein Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfeldes minimal wird, wobei die Schaltfrequenz eine von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule gelieferte Wechselstromenergie ist, und die Steuerschaltung eine Spannung der von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule gelieferten Wechselstromenergie steuert, um einen Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfeldes zu verlängern, wenn Wechselstromenergie mit einer Schaltfrequenz, bei der ein Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfeldes minimal wird, an die Übertragungsspule geliefert wird.
  7. Die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Steuerschaltung der Energiesendevorrichtung eine Schaltfrequenz der von der Energieversorgungsschaltung an die Sendespule gelieferten Wechselstromenergie steuert, um einen Schwankungszyklus einer Stärke des Magnetfelds zu verlängern.
  8. Die kontaktlose Energieversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei, wenn die Energieversorgung von der Energiesendevorrichtung zur Energieempfangsvorrichtung gestartet wird, oder in einem Fall, in dem eine Länge einer Zeitspanne, während der die Resonanzunterdrückungsspule geöffnet ist, länger als eine vorbestimmte Zeitspanne ist, die Bestimmungsschaltung der Energieempfangsvorrichtung die Schalterschaltung steuert, um die Resonanzunterdrückungsspule kurzzuschließen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder größer als ein zweiter oberer Schwellenwert wird, der niedriger als der erste obere Schwellenwert ist, und die Bestimmungsschaltung die Schalterschaltung steuert, um die Resonanzunterdrückungsspule zu öffnen, wenn ein gemessener Wert der Ausgangsspannung gleich oder niedriger als ein zweiter unterer Schwellenwert wird, der niedriger als der zweite obere Schwellenwert ist.
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