DE112020005181T5 - Leistungsübertrager - Google Patents

Leistungsübertrager Download PDF

Info

Publication number
DE112020005181T5
DE112020005181T5 DE112020005181.1T DE112020005181T DE112020005181T5 DE 112020005181 T5 DE112020005181 T5 DE 112020005181T5 DE 112020005181 T DE112020005181 T DE 112020005181T DE 112020005181 T5 DE112020005181 T5 DE 112020005181T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power
frequency
electric power
control
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE112020005181.1T
Other languages
English (en)
Inventor
Shiro Nagaoka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Publication of DE112020005181T5 publication Critical patent/DE112020005181T5/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Ein Leistungsübertrager ist eine Vorrichtung zum Zuführen von elektrischer Leistung an einen mit einer Last verbundenen Leistungsempfänger und umfasst: eine erste Spule, die die elektrische Leistung drahtlos an eine zweite Spule des Leistungsempfängers überträgt; einen Wandler, umfassend einen DC/AC-Wandler, der elektrische Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung wandelt und die elektrische Wechselstromleistung an die erste Spule zuführt; und eine Steuereinrichtung, die durch Frequenzsteuerung des Änderns einer Frequenz der elektrischen Wechselstromspannung einen Leistungswert einer elektrischen Zielleistung an einen Leistungsbefehlswert nahe bringt bzw. heranführt. Die elektrische Zielleistung ist die elektrische Gleichstromleistung oder die elektrische Wechselstromleistung. Die Steuereinrichtung führt, wenn die Frequenz, auf der der Leistungswert den Leistungsbefehlswert erreicht, in einem verwendeten Frequenzband umfasst ist, das durch eine andere Vorrichtung verwendet wird, einen Frequenzänderungsprozess des Änderns der Frequenz durch, sodass die Frequenz zu einer Frequenz wird, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, während eine Konstantleistungssteuerung des Beibehaltens eines Zustands durchgeführt wird, in dem der Leistungswerts mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Leistungsübertrager bzw. -sender.
  • Hintergrundtechnik
  • Es ist ein drahtloses Leistungsübertragungssystem bekannt, das elektrische Leistung drahtlos überträgt. Das drahtlose Leistungsübertragungssystem umfasst einen Leistungsübertrager bzw. -sender mit einer Leistungsübertragungsspule und einen Leistungsempfänger mit einer Leistungsempfangsspule und verwirklicht eine Leistungsübertragung in drahtloser Art und Weise durch Nutzung elektromagnetischer Induktion oder magnetischer Resonanz zwischen diesen Spulen. Wenn eine zur Leistungsübertragung verwendete Frequenz (Schaltfrequenz eines Inverters bzw. Um-/Wechselrichters) mit einer durch eine andere Vorrichtung verwendeten Frequenz interferiert, kann Rauschen oder dergleichen die andere Vorrichtung aufgrund einer Leistungsübertragung beeinträchtigen.
  • In der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung, die in Patentdruckschrift 1 beschrieben ist, wird, wenn eine Inverterfrequenz, die einem Ausgabebefehlswert (Leistungsbefehlswert) entspricht, mit einem verwendeten Frequenzband überlappt, das durch eine andere Vorrichtung verwendet wird, die Inverterfrequenz korrigiert, sodass sie nicht mit dem verwendeten Frequenzband überlappt, und wird eine Leistungsfaktorkorrektur-(PFC-)Ausgabe (PFC: „Power Factor Correction“) angepasst, um einen dem Leistungsbefehlswert entsprechenden Ausgabeleistungswert zu erhalten.
  • Literaturverzeichnis
  • Patentliteratur
  • Patentdruckschrift 1: WO 2014/118972 A
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In der drahtlosen Leistungsübertragungsvorrichtung, die in Patentdruckschrift 1 beschrieben ist, wird, nachdem bewirkt ist, dass die Inverterfrequenz mit einer dem Leistungsbefehlswert entsprechenden Frequenz übereinstimmt bzw. zusammenpasst, wenn die Inverterfrequenz mit dem verwendeten Frequenzband überlappt, die Inverterfrequenz korrigiert, sodass sie nicht mit dem verwendeten Frequenzband überlappt. Dann wird die PFC-Ausgabe um den Betrag einer Verringerung der elektrischen Ausgabeleistung aufgrund der Änderung der Inverterfrequenz erhöht, und wird bewirkt, dass der Ausgabeleistungswert mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst. Daher kann es eine lange Zeit brauchen, damit der Ausgabeleistungswert mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt einen Leistungsübertrager bzw. -sender dar, der imstande ist, die Zeit zu reduzieren, die erforderlich, ist, damit der Leistungswert einer elektrischen Zielleistung mit einem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst, während eine Interferenz mit anderen Vorrichtungen unterbunden wird.
  • Problemlösung
  • Ein Leistungsübertrager bzw. -sender gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Vorrichtung zum Zuführen bzw. Liefern elektrischer Leistung an einen mit einer Last verbundenen Leistungsempfänger. Der Leistungsübertrager bzw. -sender umfasst: eine erste Spule, die die elektrische Leistung drahtlos an eine zweite Spule des Leistungsempfängers überträgt; einen Wandler, umfassend einen DC/AC-Wandler, der elektrische Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung wandelt und die elektrische Wechselstromleistung an die erste Spule zuführt bzw. liefert; und eine Steuereinrichtung, die durch Frequenzsteuerung des Änderns einer Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung einen Leistungswert einer elektrischen Zielleistung an einen Leistungsbefehlswert nahe bringt bzw. heranführt. Die elektrische Zielleistung ist die elektrische Gleichstromleistung oder die elektrische Wechselstromleistung. Die Steuereinrichtung führt, wenn die Frequenz, auf der der Leistungswert den Leistungsbefehlswert erreicht, in einem verwendeten Frequenzband umfasst ist, das durch eine andere Vorrichtung verwendet wird, einen Frequenzänderungsprozess des Änderns der Frequenz durch, sodass die Frequenz zu einer Frequenz wird, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, während eine Konstantleistungssteuerung des Beibehaltens eines Zustands durchgeführt wird, in dem der Leistungswert mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die erforderlich ist, damit der Leistungswert der elektrischen Zielleistung mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt, während eine Interferenz mit anderen Vorrichtungen unterbunden wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Darstellung, die ein Anwendungsbeispiel eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems mit einem Leistungsübertrager gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
    • 2 ist ein Schaltungsblockschaltbild des drahtlosen Leistungsübertragungssystems von 1.
    • 3 ist eine Darstellung, die eine Frequenzcharakteristik einer elektrischen Lastleistung zeigt.
    • 4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel einer Schaltungskonfiguration eines DC/AC-Wandlers zeigt.
    • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Aufeinanderfolge von Prozessen einer Leistungssteuerung zeigt, die durch die in 2 gezeigte erste Steuereinrichtung durchgeführt wird.
    • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Frequenzänderungsprozesses von 5 im Detail zeigt.
    • 7 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Leistungssteuerung von 5.
    • 8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel des Frequenzänderungsprozesses von 5 im Detail zeigt.
    • 9 ist eine Darstellung zur Beschreibung einer Leistungssteuerung umfassend den Frequenzänderungsprozess von 8.
    • 10 ist ein Schaltungsblockschaltbild eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems mit einem Leistungsübertrager gemäß einer Abwandlung.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • [1] Kurzdarstellung von Ausführungsbeispielen
  • Ein Leistungsübertrager bzw. -sender gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Vorrichtung zum Zuführen bzw. Liefern von elektrischer Leistung an einen mit einer Last verbundenen Leistungsempfänger. Der Leistungsübertrager bzw. -sender umfasst: eine erste Spule, die die elektrische Leistung drahtlos an eine zweite Spule des Leistungsempfängers überträgt; einen Wandler, umfassend einen DC/AC-Wandler, der elektrische Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung wandelt und die elektrische Wechselstromleistung an die erste Spule zuführt bzw. liefert; und eine Steuereinrichtung, die durch Frequenzsteuerung des Änderns einer Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung einen Leistungswert einer elektrischen Zielleistung an einen Leistungsbefehlswert nahe bringt bzw. heranführt. Die elektrische Zielleistung ist die elektrische Gleichstromleistung oder die elektrische Wechselstromleistung. Die Steuereinrichtung führt, wenn die Frequenz, auf der der Leistungswert den Leistungsbefehlswert erreicht, in einem verwendeten Frequenzband umfasst ist, das durch eine andere Vorrichtung verwendet wird, einen Frequenzänderungsprozess des Änderns der Frequenz durch, sodass die Frequenz zu einer Frequenz wird, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, während eine Konstantleistungssteuerung des Beibehaltens eines Zustands durchgeführt wird, in dem der Leistungswert mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst.
  • Bei dem Leistungsübertrager bzw. -sender wird der Frequenzänderungsprozess in einem Fall durchgeführt, in dem die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung, wenn der Leistungswert der elektrischen Zielleistung den Leistungsbefehlswert erreicht, in dem verwendeten Frequenzband umfasst ist, das durch eine andere Vorrichtung verwendet wird. In dem Frequenzänderungsprozess wird die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung geändert, sodass die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung zu einer Frequenz wird, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, während eine Konstantleistungssteuerung des Beibehaltens eines Zustands durchgeführt wird, in dem der Leistungswert der elektrischen Zielleistung mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst. Auf diese Art und Weise wird, sobald der Leistungswert der elektrischen Zielleistung den Leistungsbefehlswert erreicht, der Zustand beibehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Zielleistung mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst. Selbst wenn die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung geändert wird, nachdem der Leistungswert der elektrischen Zielleistung den Leistungsbefehlswert erreicht, stimmt bzw. passt daher der Leistungswert der elektrischen Zielleistung mit dem Leistungsbefehlswert überein bzw. zusammen. Als Folge hiervon ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, die erforderlich ist, damit der Leistungswert der elektrischen Zielleistung mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst, während eine Interferenz mit anderen Vorrichtungen unterbunden wird.
  • Die Steuereinrichtung kann den Frequenzänderungsprozess durchführen, indem zumindest eine einer Spannungsteuerung des Änderns einer Spannung der elektrischen Gleichstromleistung, einer Phasenverschiebungsteuerung des DC/AC-Wandlers und einer Impedanzsteuerung des Steuerns einer Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler und der ersten Spule zusammen mit der Frequenzsteuerung durchgeführt wird. Wenn die Spannung der elektrischen Gleichstromleistung, der Phasenverschiebungsbetrag des DC/AC-Wandlers oder die Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler und der ersten Spule geändert wird, wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Zielleistung geändert. Daher wird die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung geändert, um einen Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Zielleistung mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst. Dies macht es möglich, die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung auf eine Frequenz einzustellen, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist.
  • Die Steuereinrichtung kann den Frequenzänderungsprozess durchführen, indem die Spannungssteuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchgeführt wird. Wenn die Spannung der elektrischen Gleichstromleistung geändert wird, wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Zielleistung geändert. Daher wird die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung geändert, um einen Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Zielleistung mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst. Dies macht es möglich, die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung auf eine Frequenz einzustellen, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist.
  • Die Steuereinrichtung kann die Spannungssteuerung durchführen, indem die Spannung erhöht wird. In diesem Fall ist es möglich, die Spannung der elektrischen Gleichstromleistung zu senken bzw. zu verringern, wenn die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung auf eine Frequenz geändert wird, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, da die Spannung der elektrischen Gleichstromleistung ausgehend von einer niedrigeren Spannung angepasst wird. Als Folge hiervon kann die Leistungsübertragungseffizienz zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule verbessert werden.
  • Die Steuereinrichtung kann den Frequenzänderungsprozess durchführen, indem die Phasenverschiebungsteuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchgeführt wird. Wenn der Phasenverschiebungsbetrag des DC/AC-Wandlers geändert wird, wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Zielleistung geändert. Daher wird die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung geändert, um einen Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Zielleistung mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst. Dies macht es möglich, die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung auf eine Frequenz einzustellen, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist.
  • Die Steuereinrichtung kann den Frequenzänderungsprozess durchführen, indem die Impedanzsteuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchgeführt wird. Wenn die Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler und der ersten Spule geändert wird, wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Zielleistung geändert. Daher wird die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung geändert, um einen Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Zielleistung mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt bzw. zusammenpasst. Dies macht es möglich, die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung auf eine Frequenz einzustellen, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist.
  • Die Steuereinrichtung kann den Wandler steuern, um die Spannung konstant zu halten. In diesem Fall kann der Frequenzänderungsprozess ohne Erhöhung der Stehspannung bzw. Spannungsfestigkeit des DC/AC-Wandlers durchgeführt werden, da die Spannung der elektrischen Gleichstromleistung konstant ist. Als Folge hiervon ist es möglich, eine Interferenz mit anderen Vorrichtungen zu unterbinden, ohne die Größe des DC/AC-Wandlers zu erhöhen.
  • Die Steuereinrichtung kann eine der Spannungssteuerung und der Phasenverschiebungsteuerung gemäß der Frequenz auswählen, wenn der Leistungswert den Leistungsbefehlswert erreicht, und kann den Frequenzänderungsprozess durchführen, indem die ausgewählte Steuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchgeführt wird. In diesem Fall ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, bis die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung auf eine Frequenz eingestellt wird/ist, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. Da der Anpassungsbereich der Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung durch Verwendung der Spannungssteuerung und der Phasenverschiebungsteuerung erweitert bzw. ausgeweitet/-gedehnt werden kann, ist es möglich, die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung zuverlässiger auf eine Frequenz einzustellen, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist.
  • Die Steuereinrichtung kann eine der Spannungssteuerung und Impedanzsteuerung gemäß der Frequenz auswählen, wenn der Spannungswert den Leistungsbefehlswert erreicht, und kann den Frequenzänderungsprozess durchführen, indem die ausgewählte Steuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchgeführt wird. In diesem Fall ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, bis die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung auf eine Frequenz eingestellt wird/ist, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. Da der Anpassungsbereich der Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung durch Verwendung der Spannungssteuerung und der Impedanzsteuerung erweitert bzw. ausgeweitet/-gedehnt werden kann, ist es möglich, die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung zuverlässiger auf eine Frequenz einzustellen, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist.
  • Die Steuereinrichtung kann den Leistungsbefehlswert senken bzw. verringern, wenn die Steuereinrichtung die Frequenz nicht auf irgendeine Frequenz ändern kann, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. In diesem Fall kann die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung auf eine Frequenz geändert werden, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, indem der Leistungsbefehlswert gesenkt bzw. verringert wird. Daher ist es möglich, eine Interferenz mit anderen Vorrichtungen zuverlässiger zu unterbinden.
  • [2] Beispiele von Ausführungsbeispielen
  • Nachstehend werden hierin Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen sind die gleichen Elemente durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und wird eine redundante Erläuterung ausgelassen.
  • 1 ist eine Darstellung, die ein Anwendungsbeispiel eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems mit einem Leistungsübertrager gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst ein drahtloses Leistungsübertragungssystem 1 einen Leistungsübertrager 2 und einen Leistungsempfänger 3, und ist es ein System zum Zuführen bzw. Liefern von elektrischer Leistung von dem Leistungsübertrager 2 an den Leistungsempfänger 3. Der Leistungsübertrager 2 und der Leistungsempfänger 3 sind zum Beispiel in einer vertikalen Richtung voneinander getrennt. Der Leistungsübertrager 2 ist zum Beispiel in einem Parkplatz oder dergleichen installiert. Der Leistungsempfänger 3 ist zum Beispiel an einem Elektrofahrzeug EV eingerichtet. Das drahtlose Leistungsübertragungssystem 1 ist konfiguriert zum Zuführen bzw. Liefern von elektrischer Leistung an das Elektrofahrzeug EV, das an dem Parkplatz oder dergleichen ankommt, unter Verwendung einer Zwischenspulen-Magnetkopplung wie etwa einer Methode magnetischer Feldresonanz und einer Methode elektromagnetischer Induktion. Das drahtlose Leistungsübertragungssystem ist nicht auf eine Methode beschränkt, die die magnetische Kopplung nutzt, sondern kann zum Beispiel eine Methode elektrischer Feldresonanz sein.
  • Der Leistungsübertrager 2 ist eine Vorrichtung, die elektrische Leistung zur drahtlosen Leistungsübertragung zuführt bzw. liefert. Der Leistungsübertrager 2 erzeugt eine gewünschte elektrische Wechselstromleistung aus einer durch eine Leistungsquelle PS (siehe 2) zugeführten bzw. gelieferten elektrischen Leistung und überträgt die erzeugte elektrische Wechselstromleistung an den Leistungsempfänger 3. Der Leistungsübertrager 2 ist an/auf einer Fahrbahnoberfläche R wie etwa einem Parkplatz installiert. Der Leistungsübertrager 2 umfasst eine erste Spuleneinrichtung 4 (Leistungsübertragungsspuleneinrichtung), die so bereitgestellt ist, dass sie von der Fahrbahnoberfläche R wie etwa dem Parkplatz nach oben vorspringt/-steht bzw. hervor-/herausragt. Die erste Spuleneinrichtung 4 umfasst eine erste Spule 21 (siehe 2) und hat zum Beispiel eine Form eines flachen Kegel- bzw. Pyramidenstumpfes oder eine Form eines rechteckigen Parallelepipeds. Der Leistungsübertrager 2 erzeugt die gewünschte elektrische Wechselstromleistung aus der Leistungsquelle PS. Die erzeugte elektrische Wechselstromleistung wird an die erste Spuleneinrichtung 4 übertragen, sodass die erste Spuleneinrichtung 4 einen magnetischen Fluss erzeugt.
  • Der Leistungsempfänger 3 ist eine Vorrichtung, die elektrische Leistung von dem Leistungsübertrager 2 empfängt bzw. erhält und elektrische Leistung an eine Last L (siehe 2) zuführt bzw. liefert. Der Leistungsempfänger 3 ist zum Beispiel an dem Elektrofahrzeug EV eingerichtet. Der Leistungsempfänger 3 umfasst zum Beispiel eine zweite Spuleneinrichtung 5 (Leistungsempfangsspuleneinrichtung), die an einer Bodenfläche eines Fahrzeugkörpers (Chassis oder dergleichen) des Elektrofahrzeugs EV angebracht ist. Die zweite Spuleneinrichtung 5 umfasst eine zweite Spule 31 (siehe 2) und ist der ersten Spuleneinrichtung 4 zugewandt bzw. gegenüberliegend, während diese voneinander in einer vertikalen Richtung beabstandet sind, wenn elektrische Leistung zugeführt bzw. geliefert wird. Die zweite Spuleneinrichtung 5 hat zum Beispiel eine Form eines flachen Kegel- bzw. Pyramidenstumpfes oder eine Form eines rechteckigen Parallelepipeds. Der in der ersten Spuleneinrichtung 4 erzeugte magnetische Fluss kommt mit der zweiten Spuleneinrichtung 5 in Verbindung bzw. Kopplung, sodass die zweite Spuleneinrichtung 5 einen induzierten elektrischen Strom erzeugt. Dadurch empfängt die zweite Spuleneinrichtung 5 elektrische Leistung von der ersten Spuleneinrichtung 4 in einer drahtlosen Art und Weise. Die durch die zweite Spuleneinrichtung 5 empfangene elektrische Leistung wird an die Last L zugeführt bzw. geliefert.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Schaltungskonfiguration des drahtlosen Leistungsübertragungssystems 1 im Detail beschrieben. 2 ist ein Schaltungsblockschaltbild des drahtlosen Leistungsübertragungssystems von 1. Wie es in 2 gezeigt ist, ist das drahtlose Leistungsübertragungssystem 1 ein System zum Empfangen von elektrischer Wechselstromleistung Pac1 von der Leistungsquelle PS und Zuführen von elektrischer Lastleistung Pout an die Last L. Die Leistungsquelle PS kann eine Quelle einer elektrischen Wechselstromleistung wie etwa eine Netzstromversorgung sein und liefert die elektrische Wechselstromleistung Pac1 an den Leistungsübertrager 2. Eine Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung Pac1 ist zum Beispiel 50 Hz oder 60 Hz. Die Last L kann eine Gleichstrom- bzw. Gleichspannungslast wie etwa eine Batterie oder eine Wechselstrom- bzw. Wechselspannungslast wie etwa ein Elektromotor sein.
  • Der Leistungsübertrager 2 wird mit der elektrischen Wechselstromleistung Pac1 von der Leistungsquelle PS versorgt. Der Leistungsübertrager 2 umfasst die erste Spule 21, einen ersten Wandler 22 (Wandler), einen ersten Detektor 23, eine erste Kommunikationseinrichtung 24, eine erste Steuereinrichtung 25 (Steuereinrichtung) und einen Verwendete-Frequenz-Detektor 28.
  • Der erste Wandler 22 ist eine Schaltung, die die elektrische Wechselstromleistung Pac1, die von der Leistungsquelle PS zugeführt wird, in eine gewünschte elektrische Wechselstromleistung Pac2 wandelt und die elektrische Wechselstromleistung Pac2 an die erste Spule 21 zuführt. Der erste Wandler 22 kann eine Größe (einen Leistungswert) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und eine Größe (einen Leistungswert) der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 zum Beispiel durch eine Frequenzsteuerung, eine Phasenverschiebungsteuerung und eine Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc ändern, was nachstehend beschrieben wird. Der erste Wandler 22 umfasst einen Leistungswandler 26 und einen DC/AC-Wandler 27.
  • Der Leistungswandler 26 ist ein AC/DC-Wandler, der die elektrische Wechselstromleistung Pac1, die von der Leistungsquelle PS zugeführt wird, in die elektrische Gleichstromleistung Pdc wandelt. Der Leistungswandler 26 ist zum Beispiel eine Gleichrichterschaltung. Die Gleichrichterschaltung kann durch ein Gleichrichtungselement wie etwa eine Diode gebildet sein oder kann durch ein Schaltelement wie etwa einen Transistor gebildet sein. Der Leistungswandler 26 kann ferner eine Leistungsfaktorkorrektur-(PFC-)Funktion und eine Hochsetz-/ Tiefsetzfunktion umfassen. Der erste Wandler 22 kann ferner einen DC/DC-Wandler umfassen, der an einem Ausgang des Leistungswandlers 26 bereitgestellt ist. Der Leistungswandler 26 wird durch die erste Steuereinrichtung 25 gesteuert, um eine Größe einer Spannung Vdc der elektrischen Gleichstromleistung Pdc zu ändern. Der Leistungswandler 26 ändert die Größe der Spannung Vdc der elektrischen Gleichstromleistung Pdc zum Beispiel durch Pulsbreitenmodulation. Der Leistungswandler 26 liefert die elektrische Gleichstromleistung Pdc an den DC/AC-Wandler 27.
  • Der DC/AC-Wandler 27 wandelt die elektrische Gleichstromleistung Pdc, die von dem Leistungswandler 26 zugeführt wird, in die elektrische Wechselstromleistung Pac2. Eine Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 ist zum Beispiel 81,38 kHz bis 90 kHz. Der DC/AC-Wandler 27 umfasst zum Beispiel eine Inverter- bzw. Um-/Wechselrichterschaltung. Der erste Wandler 22 kann ferner einen Transformator umfassen, der an dem Ausgang des DC/AC-Wandlers 27 bereitgestellt ist. Der DC/AC-Wandler 27 wird durch die erste Steuereinrichtung 25 gesteuert, um die Größen der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 zu ändern. Der DC/AC-Wandler 27 liefert die elektrische Wechselstromleistung Pac2 an die erste Spule 21.
  • Die erste Spule 21 ist eine Spule zum drahtlosen Übertragen von elektrischer Leistung an den Leistungsempfänger 3 (die zweite Spule 31 von diesem). Die erste Spule 21 erzeugt einen magnetischen Fluss durch Zufuhr der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 von dem ersten Wandler 22 an die erste Spule 21. Ein Kondensator und ein Induktor (zum Beispiel eine Drossel-/Spule) kann zwischen der ersten Spule 21 und dem ersten Wandler 22 verbunden sein.
  • Der erste Detektor 23 umfasst eine Schaltung zum Erfassen bzw. Erlangen bzw. Gewinnen eines Messwerts in Bezug auf die elektrische Gleichstromleistung Pdc. Die Schaltung zum Erfassen bzw. Erlangen bzw. Gewinnen des Messwerts in Bezug auf die elektrische Gleichstromleistung Pdc ist zum Beispiel ein Spannungssensor, ein Stromsensor oder eine Kombination von diesen. Der erste Detektor 23 misst die elektrische Gleichstromleistung Pdc, die Spannung Vdc der elektrischen Gleichstromleistung Pdc oder einen elektrischen Strom Idc der elektrischen Gleichstromleistung Pdc. Der erste Detektor 23 misst die elektrische Wechselstromleistung Pac2, eine Spannung Vac2 der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 und einen elektrischen Strom Iac2 der elektrischen Wechselstromleistung Pac2. Der erste Detektor 23 gibt den erfassten bzw. erlangten bzw. gewonnenen Messwert an die Steuereinrichtung 25 aus.
  • Die erste Kommunikationseinrichtung 24 ist eine Schaltung zum drahtlosen Kommunizieren mit einer zweiten Kommunikationseinrichtung 34 des nachstehend zu beschreibenden Leistungsempfängers 3. Die erste Kommunikationseinrichtung 24 umfasst zum Beispiel eine Antenne für ein Kommunikationssystem unter Verwendung von Funkwellen oder ein lichtemittierendes Element und ein lichtempfangendes Element für ein Kommunikationssystem unter Verwendung eines optischen Signals. Die erste Kommunikationseinrichtung 24 gibt die von dem Leistungsempfänger 3 empfangenen Informationen an die erste Steuereinrichtung 25 aus.
  • Die erste Steuereinrichtung 25 ist eine Verarbeitungseinrichtung wie etwa eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) und ein Digitalsignalprozessor (DSP). Die erste Steuereinrichtung 25 kann einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), eine mit jedem Teil bzw. jeder Einheit des Leistungsübertragers 2 verbundene Schnittstellenschaltung und dergleichen umfassen.
  • Die erste Steuereinrichtung 25 führt eine Konstantleistungssteuerung durch, um den Leistungswert der elektrischen Zielleistung nahe an den ersten Leistungsbefehlswert (Leistungsbefehlswert) zu bringen. Als die elektrische Zielleistung kann die elektrische Gleichstromleistung Pdc oder die elektrische Wechselstromleistung Pac2 verwendet werden. Die erste Steuereinrichtung 25 berechnet den ersten Leistungsmesswert basierend auf dem Messwert des elektrischen Stroms Idc, der durch den ersten Detektor 23 detektiert wird. Wenn die elektrische Zielleistung die elektrische Gleichstromleistung Pdc ist, ist der erste Leistungsmesswert ein Messwert, der einen Verlust des DC/AC-Wandlers 27, einen Verlust der ersten Spule 21 und dergleichen und die von dem DC/AC-Wandler 27 an die erste Spule 21 zugeführte elektrische Wechselstromleistung Pac2 umfasst. Die erste Steuereinrichtung 25 berechnet den ersten Leistungsbefehlswert, der ein Sollwert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc ist, basierend auf einem zweiten Leistungsbefehlswert, der von dem Leistungsempfänger 3 über die erste Kommunikationseinrichtung 24 empfangen wird. Als die Konstantleistungssteuerung führt die erste Steuereinrichtung 25 die Leistungssteuerung durch, die den ersten Wandler 22 basierend auf dem ersten Leistungsmesswert und dem ersten Leistungsbefehlswert steuert, sodass sich der erste Leistungsmesswert (elektrische Gleichstromleistung Pdc) dem ersten Leistungsbefehlswert nähert.
  • Wenn die elektrische Zielleistung die elektrische Wechselstromleistung Pac2 ist, ist der erste Leistungsbefehlswert ein Sollwert der elektrischen Wechselstromleistung Pac2, und wird/ist er gemäß der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 eingestellt. Das heißt, dass die erste Steuereinrichtung 25 als die Konstantleistungssteuerung den ersten Wandler 22 steuert, sodass sich die elektrische Wechselstromleistung Pac2 dem ersten Leistungsbefehlswert nähert, der der Sollwert der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 ist. Nachstehend wird hierin ein Fall beschrieben, in dem die elektrische Zielleistung die elektrische Gleichstromleistung Pdc ist.
  • Die erste Steuereinrichtung 25 kann eine Befehlswertkorrektursteuerung zum Korrigieren des ersten Leistungsbefehlswerts durchführen. Als die Befehlswertkorrektursteuerung führt die erste Steuereinrichtung 25 die Leistungssteuerung durch, die den ersten Wandler 22 basierend auf dem (nachstehend beschriebenen) zweiten Leistungsmesswert und dem (nachstehend beschriebenen) zweiten Leistungsbefehlswert, die von dem Leistungsempfänger 3 über die erste Kommunikationseinrichtung 24 empfangen werden, steuert, sodass sich der zweite Leistungsmesswert (elektrische Lastleistung Pout) dem zweiten Leistungsbefehlswert nähert. Im Speziellen korrigiert die erste Steuereinrichtung 25 den ersten Leistungsbefehlswert, sodass sich der zweite Leistungsmesswert dem zweiten Leistungsbefehlswert nähert.
  • Als die Leistungssteuerung steuert die erste Steuereinrichtung 25 die Größe (Leistungswert) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und die Größe (Leistungswert) der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 durch Steuerung des ersten Wandlers 22, und steuert sie die Größe der an die Last L zugeführten elektrischen Lastleistung Pout. Die Leistungssteuerung wird unter Verwendung von zumindest einer der Frequenzsteuerung, der Phasenverschiebungssteuerung und der Spannungsteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc durchgeführt. In jeder Steuerung wird ein Leistungssteuerparameter zum Steuern der Größen der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 geändert.
  • Hier wird die Frequenzsteuerung unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist eine Darstellung, die die Frequenzcharakteristik einer elektrischen Lastleistung zeigt. Eine horizontale Achse eines Graphen in 3 bezeichnet die Ansteuerfrequenz f, und eine vertikale Achse von diesem bezeichnet die elektrische Lastleistung Pout (die Größe von dieser). Die Ansteuerfrequenz f ist die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung Pac2. Die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 bezieht sich auf eine Frequenz des elektrischen Wechselstroms oder der Wechselspannung, der oder die von dem ersten Wandler 22 ausgegeben wird. Nachstehend kann hierin die Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 als „Ansteuerfrequenz f“ bezeichnet werden. Wie es in 3 gezeigt ist, werden die Größen der elektrischen Gleichstromleistung Pdc, der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 und der elektrischen Lastleistung Pout mit der Ansteuerfrequenz f geändert. Als die Ansteuerfrequenz f ist zum Beispiel 81,38 kHz bis 90 kHz verfügbar. Wenn die Ansteuerfrequenz f geändert wird, wird eine Impedanz eines Reaktanz- bzw. Blindwiderstandselements wie etwa der Spule und des Kondensators geändert, wodurch die Größen der elektrischen Gleichstromleistung Pdc, der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 und der elektrischen Lastleistung Pout geändert werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nehmen hierin nachstehend die Größen der elektrischen Gleichstromleistung Pdc, der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 und der elektrischen Lastleistung Pout ab, wenn die Ansteuerfrequenz f zunimmt. Die erste Steuereinrichtung 25 führt die Frequenzsteuerung durch, die die Größen (Leistungswerte) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc, der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 und der elektrischen Lastleistung Pout durch Änderung der Ansteuerfrequenz f ändert. In der Frequenzsteuerung ist der vorstehend beschriebene Leistungssteuerparameter die Ansteuerfrequenz f des DC/AC-Wandlers 27 (Inverterschaltung).
  • Zum Beispiel wird angenommen, dass die Ansteuerfrequenz f anfänglich eine Frequenz fb ist. Die elektrische Lastleistung Pout zu dieser Zeit ist eine elektrische Leistung Pb. Hier wird zum Beispiel die Ansteuerfrequenz f von der Frequenz fb auf eine Frequenz fa reduziert. Dann wird die elektrische Lastleistung Pout zu einer elektrischen Leistung Pa, die der Ansteuerfrequenz f = fa entspricht. Daher nimmt die elektrische Lastleistung Pout von der elektrischen Leistung Pb auf die elektrische Leistung Pa zu. Andererseits wird die Ansteuerfrequenz f von der Frequenz fb auf eine Frequenz fc erhöht. Dann wird die elektrische Lastleistung Pout zu einer elektrischen Leistung Pc, die der Ansteuerfrequenz f = fc entspricht. Daher nimmt die elektrische Lastleistung Pout von der elektrischen Leistung Pb auf die elektrische Leistung Pc ab.
  • Die erste Steuereinrichtung 25 bringt die elektrische Lastleistung Pout näher an eine gewünschte elektrische Leistung, indem sie die Ansteuerfrequenz f ändert, wie es vorstehend beschrieben ist. In der Steuerung, die die Ansteuerfrequenz f tatsächlich ändert (erhöht und verringert) kann die Ansteuerfrequenz f in/mit Schritten bzw. Stufen geändert werden. Die Größe eines Schritts bzw. einer Stufe zum Ändern der Ansteuerfrequenz f ist nicht besonders beschränkt und kann zum Beispiel ungefähr mehrere Hertz bis mehrere Zehn Hertz oder mehrere Zehn Hertz bis mehrere Hundert Hertz sein. Die Schritte bzw. Stufen können zum Beispiel durch eine Taktauflösung von der CPU, die die erste Steuereinrichtung 25 ist, bestimmt werden/sein.
  • Ein spezifischer Vorgang der Frequenzsteuerung ist nicht beschränkt. Zum Beispiel passt die erste Steuereinrichtung 25 in einem Fall, in dem der DC/AC-Wandler 27 eine Inverterschaltung ist, die Schaltfrequenz von jedem Schaltelement unter Verwendung des Ansteuersignals an, das an jedes der Schaltelemente zugeführt wird, die in der Inverterschaltung umfasst sind, um die Ansteuerfrequenz f zu ändern. Als das Schaltelement werden zum Beispiel ein Feldeffekttransistor (FET) und ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) verwendet. In diesem Fall wird das Ansteuersignal an ein Gate des Schaltelements angelegt.
  • Als Nächstes wird die Phasenverschiebungsteuerung beschrieben. Die erste Steuereinrichtung 25 führt die Phasenverschiebungsteuerung durch, die die Größen (Leistungswerte) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc, der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 und der elektrischen Lastleistung Pout ändert, indem der Phasenverschiebungsbetrag des DC/AC-Wandlers 27 (Inverterschaltung) geändert wird. Zum Beispiel passt die erste Steuereinrichtung 25 in einem Fall, in dem der DC/AC-Wandler 27 eine Inverterschaltung ist, wie es in 4 gezeigt ist, die Zufuhrzeiten der Ansteuersignale Sa bis Sd an die Schaltelemente SWa bis SWd an, die in der Inverterschaltung umfasst sind, um die Zeit anzupassen, in/zu der jedes der Schaltelemente SWa bis SWd eingeschaltet wird/ist.
  • Wenn eine Ansteuerzeit des Schaltelements SWa und eine Ansteuerzeit des Schaltelements SWd gleich sind und eine Ansteuerzeit des Schaltelements SWb und eine Ansteuerzeit des Schaltelements SWc gleich sind, ist eine Erregungs- bzw. Einschaltperiode (EIN-Periode) der Inverterschaltung am längsten. Die EIN-Periode der Inverterschaltung wird kürzer, wenn die Ansteuerzeit des Schaltelements SWa und die Ansteuerzeit des Schaltelements SWd verschoben werden (die Ansteuerzeit des Schaltelements SWb und die Ansteuerzeit des Schaltelements SWc verschoben werden). Wenn die EIN-Periode der Inverterschaltung kürzer wird, werden die elektrische Gleichstromleistung Pdc und die elektrische Wechselstromleistung Pac2 kleiner. Der vorgenannte Leistungssteuerparameter in der Phasenverschiebungsteuerung ist ein Phasenverschiebungsbetrag. Der Phasenverschiebungsbetrag ist ein Verschiebungsbetrag zwischen der Ansteuerzeit des Schaltelements SWa und der Ansteuerzeit des Schaltelements SWd (oder ein Verschiebungsbetrag zwischen der Ansteuerzeit des Schaltelements SWb und der Ansteuertzeit des Schaltelements SWc). Mit anderen Worten ist der vorgenannte Leistungssteuerparameter in der Phasenverschiebungsteuerung die EIN-Periode der Inverterschaltung.
  • Um ein weiches Um-/Schalten der Inverterschaltung zu verwirklichen, ist es notwendig, dass die Phase der Ausgangsspannung (der Spannung Vac2 der elektrischen Wechselstromleistung Pac2) von der Inverterschaltung gleich der Phase des elektrischen Ausgangsstroms (des elektrischen Stroms Iac2 der elektrischen Wechselstromleistung Pac2) ist oder dieser vorauseilt (die Impedanz der Gesamtlast aus Sicht der Inverterschaltung induktiv ist). Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist hier die Impedanz der Gesamtlast aus Sicht der Inverterschaltung (DC/AC-Wandler 27) die Summe der Impedanzen der ersten Spule 21, der zweiten Spule 31, eines zweiten Wandlers 32 und der Last L. Wenn die Phasendifferenz zwischen der Spannung und dem elektrischen Strom gleich gehalten wird, wird die Impedanz der Gesamtlast aus Sicht der Inverterschaltung aufgrund von Rauschen, Steuerfehler und dergleichen kapazitiv. Wenn die Phase des elektrischen Ausgangsstroms (des elektrischen Stroms Iac2 der elektrischen Wechselstromleistung Pac2) von der Inverterschaltung der Phase der Ausgangsspannung (der Spannung Vac2 der elektrischen Wechselstromleistung Pac2) vorauseilt, ist die Impedanz der Gesamtlast aus Sicht der Inverterschaltung kapazitiv. Daher eilt die Phase der Spannung der Phase des elektrischen Stroms voraus, sodass die Phasendifferenz nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert wird, um Betriebs-/Sicherheit zu gewährleisten. Dieser vorbestimmte Wert wird als Phasenreserve bzw. -rand bezeichnet.
  • Zum Beispiel kann der Phasenverschiebungsbetrag in einem Prozentsatz/-anteil ausgedrückt werden, in dem eine Dauer von einem Zyklus der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 (nämlich 360 Grad) 100% ist. In diesem Fall ist der Phasenverschiebungsbetrag in einem Zustand 0%, in dem keine Phasenverschiebung durchgeführt wird. In der Phasenverschiebungsteuerung, wenn der Phasenverschiebungsbetrag 0% ist, werden/sind die elektrische Gleichstromleistung Pdc und die elektrische Wechselstromleistung Pac2 maximiert und wird/ist die elektrische Lastleistung Pout auch maximiert. Der Maximalwert des Phasenverschiebungsbetrags variiert abhängig von den Schaltungseigenschaften der ersten Spule 21 (zum Beispiel Eigenschaften einer Resonanzschaltung, die die erste Spule 21 und einen (nicht gezeigten) Kondensator umfasst), aber ist zum Beispiel ungefähr 50%. Das heißt, dass in einem Aspekt der untere Grenzwert des Phasenverschiebungsbetrags auf 0% eingestellt werden/sein kann. Der obere Grenzwert des Phasenverschiebungsbetrags kann auf 50% eingestellt werden/sein.
  • Als Nächstes wird die Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc beschrieben. Die erste Steuereinrichtung 25 führt die Spannungssteuerung durch, die die Größen (Leistungswerte) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc, der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 und der elektrischen Lastleistung Pout ändert, indem die Größe der Spannung Vdc der elektrischen Gleichstromleistung Pdc geändert wird. Die Spannung Vdc der elektrischen Wechselstromleistung Pdc wird zum Beispiel durch Verwendung einer Hochsetz-/ Tiefsetzfunktion des vorstehend beschriebenen Leistungswandlers 26 geändert. Zum Beispiel nehmen, wenn die Spannung Vdc der elektrischen Gleichstromleistung Pdc zunimmt, auch die elektrische Gleichstromleistung Pdc und die elektrische Wechselstromleistung Pac2 zu, und nehmen, wenn die Spannung Vdc der elektrischen Gleichstromleistung Pdc abnimmt, auch die elektrische Gleichstromleistung Pdc und die elektrische Wechselstromleistung Pac2 ab. Daher ist der vorgenannte Leistungssteuerparameter in der Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc die Größe der Spannung Vdc der elektrischen Gleichstromleistung Pdc. Die Hochsetz-/ Tiefsetzfunktion kann zum Beispiel durch eine Chopper- bzw. Zerhackerschaltung verwirklicht werden.
  • Der Verwendete-Frequenz-Detektor 28 ist Schaltung, die ein verwendetes Frequenzband detektiert, das ein Frequenzband ist, das durch eine andere Vorrichtung verwendet wird, die von dem drahtlosen Leistungsübertragungssystem 1 verschieden ist. Der Verwendete-Frequenz-Detektor 28 detektiert ein verwendetes Frequenzband zum Beispiel durch ein automatisches Absuchen bzw. Abtasten in der gleichen Art und Weise wie ein automatisches Tuning eines Radios bzw. Funkelements. Der Verwendete-Frequenz-Detektor 28 kann Positionsinformationen des Leistungsübertragers 2 unter Verwendung eines Globalpositionierungssystems (GPS) oder dergleichen erfassen bzw. erlangen bzw. gewinnen und, als das verwendete Frequenzband, ein zugewiesenes Frequenzband detektieren, das einer anderen Vorrichtung in einem Bereich zugewiesen ist, der die durch die Positionsinformationen bezeichnete Position umfasst. Das zugewiesene Frequenzband für jeden Bereich wird/ist im Voraus in einem (nicht gezeigten) Speicher eingestellt. Der Verwendete-Frequenz-Detektor 28 kann eine harmonische Komponente bzw. Oberschwingung des detektierten Frequenzbands als das verwendete Frequenzband verwenden. Der Verwendete-Frequenz-Detektor 28 gibt Verwendete-Frequenzband-Informationen, die ein verwendetes Frequenzband bezeichnen, an die erste Steuereinrichtung 25 aus. Alternativ kann der Benutzer verwendete Frequenzen in der ersten Steuereinrichtung 25 einstellen. In diesem Fall kann der Leistungsübertrager 2 den Verwendete-Frequenz-Detektor 28 nicht umfassen.
  • Der Leistungsempfänger 3 umfasst die zweite Spule 31, den zweiten Wandler 32, einen zweiten Detektor 33, die zweite Kommunikationseinrichtung 34 und eine zweite Steuereinrichtung 35.
  • Die zweite Spule 31 ist eine Spule zum Empfangen von elektrischer Leistung, die von dem Leistungsübertrager 2 drahtlos zugeführt wird. Der durch die erste Spule 21 erzeugte magnetische Fluss kommt mit der zweiten Spule 31 in Verbindung bzw. Kopplung, sodass elektrische Wechselstromleistung Pac3 in der zweiten Spule 31 erzeugt wird. Die zweite Spule 31 führt die elektrische Wechselstromleistung Pac3 an den zweiten Wandler 32 zu. Ein Kondensator und ein Induktor (zum Beispiel eine Drossel-/Spule) können zwischen der zweiten Spule 31 und dem zweiten Wandler 32 verbunden sein.
  • Der zweite Wandler 32 ist eine Schaltung, die die elektrische Wechselstromleistung Pac3, die von der zweiten Spule 31 zugeführt wird, in die gewünschte elektrische Lastleistung Pout für die Last L wandelt. Wenn die Last L eine Gleichstrom- bzw. Gleichspannungslast ist, ist der zweite Wandler 32 ein AC/DC-Wandler (Gleichrichterschaltung), der die elektrische Wechselstromleistung Pac3 in die elektrische Gleichstromlastleistung Pout wandelt. In diesem Fall kann der zweite Wandler 32 eine Hochsetz-/ Tiefsetzfunktion zum Ausgeben der gewünschten elektrischen Lastleistung Pout für die Last L umfassen. Die Hochsetz-/Tiefsetzfunktion kann zum Beispiel durch eine Chopper- bzw. Zerhackerschaltung oder einen Transformator verwirklicht werden. Der zweite Wandler 32 kann ferner einen Transformator umfassen, der an dem Eingang des AC/DC-Wandlers bereitgestellt ist.
  • Wenn die Last L eine Wechselstrom- bzw. Wechselspannungslast ist, umfasst der zweite Wandler 32 ferner einen DC/AC-Wandler (Inverterschaltung) zusätzlich zu einem AC/DC-Wandler, der die elektrische Wechselstromleistung Pac3 in elektrische Gleichstromleistung wandelt. Der DC/AC-Wandler wandelt die elektrische Gleichstromleistung, die durch den AC/DC-Wandler erzeugt wird, in elektrische Wechselstromlastleistung Pout. Der zweite Wandler 32 kann ferner einen Transformator umfassen, der an dem Eingang des AC/DC-Wandlers bereitgestellt ist. Wenn die elektrische Wechselstromleistung Pac3, die von der zweiten Spule 31 zugeführt wird, die gewünschte elektrische Wechselstromleistung für die Last L ist, kann der zweite Wandler 32 entfallen.
  • Der zweite Detektor 33 ist Schaltung zum Erfassen bzw. Erlangen bzw. Gewinnen eines Messwertes in Bezug auf die elektrische Lastleistung Pout, die an die Last L zugeführt wird. Der zweite Detektor 33 misst eine Lastspannung Vout, einen elektrischen Laststrom Iout oder die elektrische Lastleistung Pout, die an die Last L zugeführt werden. Der zweite Detektor 33 ist zum Beispiel ein Spannungssensor, ein Stromsensor oder eine Kombination von diesen. Der zweite Detektor 33 gibt den erfassten bzw. erlangten bzw. gewonnenen Messwert an die zweite Steuereinrichtung 35 aus. Die Last L gibt den zweiten Leistungsbefehlswert an die zweite Steuereinrichtung 35 aus. Der zweite Leistungsbefehlswert bezeichnet die Größe der gewünschten elektrischen Leistung, die an die Last L zuzuführen ist. Zum Beispiel, wenn die Last L eine Speicherbatterie bzw. ein Akkumulator ist, kann der zweite Leistungsbefehlswert ein Befehlswert eines elektrischen Stroms, einer Spannung oder einer elektrischen Leistung sein, der gemäß einem Ladezustand (SOC: „State Of Charge“) der Last L eingestellt wird/ist.
  • Die zweite Kommunikationseinrichtung 34 ist eine Schaltung zum drahtlosen Kommunizieren mit der ersten Kommunikationseinrichtung 24 des Leistungsübertragers 2. Der Leistungsempfänger 3 kann mit dem Leistungsübertrager 2 durch die zweite Kommunikationseinrichtung 34 kommunizieren. Die zweite Kommunikationseinrichtung 34 umfasst zum Beispiel eine Antenne für ein Kommunikationssystem unter Verwendung von Funkwellen oder ein lichtemittierendes Element und ein lichtempfangendes Element für ein Kommunikationssystem unter Verwendung eines optischen Signals. Die zweite Kommunikationseinrichtung 34 überträgt die von der zweiten Steuereinrichtung 35 empfangenen Informationen an den Leistungsübertrager 2.
  • Die zweite Steuereinrichtung 35 ist eine Verarbeitungseinrichtung wie etwa eine CPU und ein DSP. Die zweite Steuereinrichtung 35 kann einen ROM, einen RAM, eine mit jedem Teil bzw. jeder Einheit des Leistungsempfängers 3 verbundene Schnittstellenschaltung und dergleichen umfassen. Die zweite Steuereinrichtung 35 berechnet den zweiten Leistungsmesswert basierend auf dem Messwert, der von dem zweiten Detektor 33 empfangen wird. Die zweite Steuereinrichtung 35 überträgt den zweiten Leistungsmesswert und den zweiten Leistungsbefehlswert, der von der Last L empfangen wird, über die zweite Kommunikationseinrichtung 34 an den Leistungsübertrager 2.
  • Zum Beispiel, wenn eine Speicherbatterie bzw. ein Akkumulator eines Elektrofahrzeugs mit dem Leistungsübertrager 2 anstelle der Leistungsquelle PS verbunden ist, und die Leistungsquelle PS mit dem Leistungsempfänger 3 anstelle der Last L verbunden ist, kann elektrische Leistung von dem Leistungsempfänger 3 an den Leistungsübertrager 2 übertragen werden.
  • Als Nächstes wird die Leistungssteuerung unter Bezugnahme auf 5 bis 7 ausführlich beschrieben. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Aufeinanderfolge von Prozessen einer Leistungssteuerung zeigt, die durch die in 2 gezeigte erste Steuereinrichtung durchgeführt wird. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des Frequenzänderungsprozesses von 5 im Detail zeigt. 7 ist eine Darstellung zur Beschreibung der Leistungssteuerung von 5. Die Aufeinanderfolge von Prozessen, die in 5 gezeigt ist, wird gestartet, wenn die erste Steuereinrichtung 25 den zweiten Leistungsbefehlswert von dem Leistungsempfänger 3 empfängt.
  • Zunächst berechnet die erste Steuereinrichtung 25 den ersten Leistungsbefehlswert basierend auf dem von dem Leistungsempfänger 3 empfangenen zweiten Leistungsbefehlswert (Schritt S1). Wenn der Leistungsempfänger 3 den zweiten Leistungsmesswert zusammen mit dem zweiten Leistungsbefehlswert an den Leistungsübertrager 2 überträgt, kann die erste Steuereinrichtung 25 den ersten Leistungsbefehlswert korrigieren, sodass sich der zweite Leistungsmesswert dem zweiten Leistungsbefehlswert nähert. Hier wird ein Fall beschrieben, in dem der erste Leistungsmesswert (elektrische Gleichstromleistung Pdc) kleiner als der erste Leistungsbefehlswert ist, aber das gleiche gilt für einen Fall, in dem der erste Leistungsmesswert größer als der erste Leistungsbefehlswert ist. Wenn der erste Leistungsmesswert gleich dem ersten Leistungsbefehlswert ist, werden die nachfolgenden Prozesse nicht durchgeführt, und endet die Leistungssteuerung.
  • Nachfolgend stellt die erste Steuereinrichtung 25 die Spannung Vdc ein (Schritt S2). Zum Beispiel, wenn der Leistungsübertrager 2 aktiviert wird, steuert die erste Steuereinrichtung 25 den Leistungswandler 26, sodass die Spannung Vdc zu der Minimalspannung in dem Spannungsbereich der Spannung Vdc wird, der durch den Leistungswandler 26 ausgegeben werden kann. Die erste Steuereinrichtung 25 kann den Leistungswandler 26 steuern, sodass die Spannung Vdc zu einer vorbestimmten Spannung (zum Beispiel 420 V) wird.
  • Wenn der Leistungsübertrager 2 arbeitet, kann die erste Steuereinrichtung 25 die Spannung Vdc, die durch den Leistungswandler 26 ausgegeben wird, festlegen.
  • Hier wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem die Spannung Vdc auf die Minimalspannung in dem Spannungsbereich eingestellt wird, der durch den Leistungswandler 26 ausgegeben werden kann. Bei dieser Spannung Vdc hat die elektrische Gleichstromleistung Pdc eine in 7 gezeigte Charakteristik C1. Die in 7 gezeigten Charakteristiken C1 bis C4 sind Frequenzcharakteristiken der elektrischen Gleichstromleistung Pdc bei unterschiedlichen Spannungen Vdc. Wenn die Spannung Vdc zunimmt, wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc in der Reihenfolge der Charakteristik C1, der Charakteristik C2, der Charakteristik C3 und der Charakteristik C4 geändert. Mit anderen Worten nimmt die Ansteuerfrequenz f zum Erhalten der gleichen elektrischen Gleichstromleistung Pdc zu, wenn die Spannung Vdc zunimmt.
  • Nachfolgend führt die erste Steuereinrichtung 25 die Frequenzsteuerung durch (Schritt S3), um den ersten Leistungsmesswert nahe an den ersten Leistungsbefehlswert zu bringen. Hier ändert sich der erste Leistungsmesswert (der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc) entlang der Charakteristik C1, wenn die Ansteuerfrequenz f geändert wird. Wenn der Leistungsübertrager 2 aktiviert wird, wird die Ansteuerfrequenz f, bevor die Frequenzsteuerung durchgeführt wird, auf eine Frequenz (zum Beispiel 90 kHz) eingestellt, auf der die elektrische Gleichstromleistung Pdc am kleinsten wird. Wenn der Leistungsübertrager 2 in Betrieb ist, kann die Ansteuerfrequenz f, die bis unmittelbar davor verwendet wird, wie sie ist verwendet werden. Die erste Steuereinrichtung 25 bringt den ersten Leistungsmesswert sukzessive dem ersten Leistungsbefehlswert nahe, zum Beispiel durch schritt- bzw. stufenweises Ändern der Ansteuerfrequenz f. Die erste Steuereinrichtung 25 kann den Änderungsbetrag der Ansteuerfrequenz f pro Schritt bzw. Stufe in einem Frequenzband erhöhen, indem der Änderungsbetrag der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit Bezug auf den Änderungsbetrag der Ansteuerfrequenz f klein ist.
  • Wie es in 7 gezeigt ist, kann in dem Prozess des Bewirkens, dass der erste Leistungsmesswert mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, die Ansteuerfrequenz f vorübergehend in dem verwendeten Frequenzband (in diesem Beispiel dem verwendeten Frequenzband FB2) umfasst sein. Da die Ansteuerfrequenz f für eine relativ kurze Zeit in dem verwendeten Frequenzband FB2 umfasst ist, ist jedoch der Einfluss auf andere Vorrichtungen begrenzt.
  • Dann bestimmt die erste Steuereinrichtung 25, ob der erste Leistungsmesswert den ersten Leistungsbefehlswert erreicht hat (mit diesem übereinstimmt) oder nicht (Schritt S4). Wenn bestimmt wird, dass der erste Leistungsmesswert den ersten Leistungsbefehlswert wird nicht erreicht hat (nicht mit diesem übereinstimmt) (Schritt S4: NEIN), fährt die erste Steuereinrichtung 25 damit fort, die Frequenzsteuerung des Schritts S3 durchzuführen. Andererseits, wenn bestimmt wird, dass der erste Leistungsmesswert den ersten Leistungsbefehlswert erreicht hat (mit diesem übereinstimmt) (Schritt S4: JA), liest die erste Steuereinrichtung 25 die Verwendete-Frequenzband-Informationen von dem (nicht gezeigten) Speicher, und bestimmt sie, ob die Frequenz f0 der Ansteuerfrequenz f in irgendeinem der verwendeten Frequenzbänder umfasst ist oder nicht (Schritt S5). Die Frequenz f0 ist eine Ansteuerfrequenz f, wenn der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc den ersten Leistungsbefehlswert in der Charakteristik C1 erreicht.
  • Wenn bestimmt wird, dass die Frequenz f0 nicht in irgendeinem der verwendeten Frequenzbänder umfasst ist (Schritt S5: NEIN), endet eine Aufeinanderfolge von Prozessen der Leistungssteuerung. Andererseits, wenn in Schritt S5 bestimmt wird, dass die Frequenz f0 in irgendeinem der verwendeten Frequenzbänder umfasst ist (Schritt S5: JA), führt die erste Steuereinrichtung 25 einen Frequenzänderungsprozess (Schritt S6) zum Einstellen der Ansteuerfrequenz f durch, sodass sie außerhalb des verwendeten Frequenzbands liegt. Der Frequenzänderungsprozess ist ein Prozess des Änderns der Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, während die Konstantleistungssteuerung durch die Frequenzsteuerung durchgeführt wird.
  • In dem Frequenzänderungsprozess von Schritt S6, wie es in 6 gezeigt ist, führt die erste Steuereinrichtung 25 zunächst die Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc durch, während die Konstantleistungssteuerung durch die Frequenzsteuerung durchgeführt wird (Schritt S11). Genauer gesagt steuert die erste Steuereinrichtung 25 den Leistungswandler 26, um die Größe der Spannung Vdc zu ändern. Wenn die Spannung Vdc in Schritt S2 auf die Minimalspannung in dem Spannungsbereich der Spannung Vdc, der durch den Leistungswandler 26 ausgegeben werden kann, eingestellt wird/ist, steuert die erste Steuereinrichtung 25 den Leistungswandler 26, um die Spannung Vdc zu erhöhen. Die erste Steuereinrichtung 25 ändert die Spannung Vdc sukzessive zum Beispiel schritt- bzw. stufenweise.
  • Zu dieser Zeit ändert sich die Frequenzcharakteristik gemäß der Größe der Spannung Vdc. Wenn die Ansteuerfrequenz f auf der Frequenz f0 gehalten wird, wird daher der Leistungswert (erster Leistungsmesswert) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc zu einem Wert, der von dem ersten Leistungsbefehlswert verschieden ist. Da die erste Steuereinrichtung 25 jedoch die Konstantleistungssteuerung unter Verwendung der Frequenzsteuerung durchführt, steuert die erste Steuereinrichtung 25 den Leistungswandler 26, um die Größe der Spannung Vdc zu ändern, und behält sie einen Zustand bei, in dem der erste Leistungsmesswert mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, indem die Ansteuerfrequenz f geändert wird.
  • Nachfolgend bestimmt die erste Steuereinrichtung 25, ob die Ansteuerfrequenz f zu einer Frequenz außerhalb des verwendeten Frequenzbands wird oder nicht (Schritt S12). Wenn bestimmt wird, dass die Ansteuerfrequenz f keine Frequenz außerhalb des verwendeten Frequenzbands ist, das heißt, wenn die Ansteuerfrequenz f in dem verwendeten Frequenzband umfasst ist (Schritt S12: NEIN), bestimmt die erste Steuereinrichtung 25, ob die Spannung Vdc geändert werden kann oder nicht (Schritt S13). Zum Beispiel, wie es in 7 gezeigt ist, kann, wenn die Spannung Vdc ausgehend von der Minimalspannung in dem Spannungsbereich der Spannung Vdc, der durch den Leistungswandler 26 ausgegeben werden kann, erhöht wird, die Spannung Vdc weiter erhöht werden, wenn die Spannung Vdc nicht die Maximalspannung in dem Spannungsbereich erreicht. In einem solchen Fall bestimmt die erste Steuereinrichtung 25, dass die Spannung Vdc geändert werden kann (Schritt S13: JA), und führt sie dann den Prozess von Schritt S11 erneut durch.
  • In dem Beispiel von 7 wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc durch Erhöhen der Spannung Vdc auf die Charakteristik C2 geändert. Jedoch ist in der Charakteristik C2 die Ansteuerfrequenz f, wenn der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, in dem verwendeten Frequenzband FB1 umfasst. Daher wird die Spannung Vdc weiter erhöht.
  • Andererseits kann in dem vorstehend beschriebenen Fall, wenn die Spannung Vdc die Maximalspannung in dem Spannungsbereich erreicht, die Spannung Vdc nicht weiter erhöht werden. In einem solchen Fall bestimmt die erste Steuereinrichtung 25, dass die Spannung Vdc nicht geändert werden kann (Schritt S13: NEIN), ändert sie den ersten Leistungsbefehlswert (Schritt S14), und führt sie dann den Prozess von Schritt S11 erneut durch. Zum Beispiel ändert (senkt) die erste Steuereinrichtung 25 den ersten Leistungsbefehlswert, sodass die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz außerhalb des verwendeten Frequenzbands eingestellt wird/ist, in einem Bereich, in dem die Spannung Vdc geändert werden kann.
  • Andererseits, wenn in Schritt S12 bestimmt wird, dass die Ansteuerfrequenz f zu einer Frequenz außerhalb des verwendeten Frequenzbands wird (Schritt S12: JA), endet eine Aufeinanderfolge von Prozessen der Leistungssteuerung. In dem Beispiel von 7 wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc durch Erhöhen der Spannung Vdc auf die Charakteristik C4 geändert. In der Charakteristik C4 liegt die Ansteuerfrequenz f (Frequenz f1), wenn der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, außerhalb des verwendeten Frequenzbands FB1.
  • Zum Beispiel nimmt in dem Fall, in dem die Last L eine Batterie ist, die Batteriespannung (Lastspannung Vout) zu, wenn das Laden der Batterie voranschreitet. In diesem Fall ändert sich die Ansteuerfrequenz f, da die Konstantleistungssteuerung durch die Frequenzsteuerung durchgeführt wird, obwohl sich die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc ändert. Zu dieser Zeit wird gemäß der Konfiguration der Resonanzschaltung oder dergleichen bestimmt, ob die Ansteuerfrequenz f zunimmt oder abnimmt. Wenn die Ansteuerfrequenz f zunimmt, bewegt sich die Ansteuerfrequenz f von dem verwendeten Frequenzband FB1 weg. In diesem Fall kann, wenn der erste Leistungsbefehlswert in Schritt S14 verringert wird/ist, die erste Steuereinrichtung 25 den ersten Leistungsbefehlswert schritt- bzw. stufenweise auf den ursprünglichen Wert erhöhen. Wenn die Ansteuerfrequenz f abnimmt, nähert sich die Ansteuerfrequenz f dem verwendeten Frequenzband FB1. Daher kann die erste Steuereinrichtung 25 den ersten Leistungsbefehlswert weiter verringern, sodass die Ansteuerfrequenz f nicht in dem verwendeten Frequenzband FB1 umfasst ist. Wenn die Ansteuerfrequenz f in einem gewissen Maße abnimmt, kann der erste Leistungsbefehlswert kleiner als die untere Grenzfrequenz des verwendeten Frequenzbands FB1 sein, selbst wenn der erste Leistungsbefehlswert der ursprüngliche Wert ist. Daher kann die erste Steuereinrichtung 25 den ersten Leistungsbefehlswert auf den ursprünglichen Wert zurückbringen, wenn der Abnahmebetrag der Ansteuerfrequenz f einen voreingestellten Schwellenwert überschreitet.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, wird bei dem Leistungsübertrager 2 der Frequenzänderungsprozess durchgeführt, wenn die Ansteuerfrequenz f (Frequenz f0) der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 zu der Zeit, zu der der Leistungswert (erster Leistungsmesswert) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc den ersten Leistungsbefehlswert erreicht, in dem verwendeten Frequenzband umfasst ist, das durch eine andere Vorrichtung verwendet wird. In dem Frequenzänderungsprozess wird die Ansteuerfrequenz f geändert, sodass die Ansteuerfrequenz f zu einer Frequenz wird, die von dem verwendeten Frequenzbereich verschieden ist, während die Konstantleistungssteuerung zum Beibehalten eines Zustands durchgeführt wird, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt. Wie es vorstehend beschrieben ist, wird der Zustand, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, beibehalten, sobald der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc den ersten Leistungsbefehlswert erreicht. Selbst wenn die Ansteuerfrequenz f geändert wird, nachdem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc den ersten Leistungsbefehlswert erreicht, stimmt daher der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert überein. Als Folge hiervon ist es möglich, die Antwort- bzw. Ansprechzeit von einem Zeitpunkt, zu dem der zweite Leistungsbefehlswert empfangen wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, zu verkürzen, während eine Interferenz mit anderen Vorrichtungen unterbunden wird.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel führt die erste Steuereinrichtung 25 den Frequenzänderungsprozess durch, indem sie die Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt. Wenn die Spannung Vdc der elektrischen Gleichstromleistung Pdc geändert wird, wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc geändert. Daher wird die Ansteuerfrequenz f geändert, um einen Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt. Somit kann die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz eingestellt werden, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel stellt die erste Steuereinrichtung 25 die Spannung Vdc auf die Minimalspannung in dem Spannungsbereich ein, der durch den Leistungswandler 26 ausgegeben werden kann. Daher führt die erste Steuereinrichtung 25 die Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc durch Erhöhen der Spannung Vdc in dem Frequenzänderungsprozess durch. In diesem Fall ist es möglich, die Spannung Vdc zu senken, wenn die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz geändert wird, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, da die Spannung Vdc ausgehend von einer niedrigeren Spannung erhöht wird. Je niedriger die Spannung Vdc ist, desto höher ist die Leistungsübertragungseffizienz zwischen der ersten Spule 21 und der zweiten Spule 31. Daher kann die Leistungsübertragungseffizienz zwischen der ersten Spule 21 und der zweiten Spule 31 verbessert werden. Durch Senken der Spannung Vdc kann die Möglichkeit bzw. Wahrscheinlichkeit eines Zusammenbruchs bzw. Ausfalls des Leistungsübertragers 2 reduziert werden.
  • Wenn die erste Steuereinrichtung 25 die Ansteuerfrequenz f nicht auf irgendeine Frequenz ändern kann, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, senkt die erste Steuereinrichtung 25 den ersten Leistungsbefehlswert, und führt sie dann einen Frequenzänderungsprozess durch. Somit kann die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz geändert werden, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. Daher ist es möglich, eine Interferenz mit anderen Vorrichtungen zuverlässiger zu unterbinden.
  • Wenn die Lücke bzw. der Abstand zwischen der ersten Spule 21 und der zweiten Spule 31 variiert, kann die elektrische Lastleistung Pout variieren. In dem Fall, in dem die Last L eine Batterie ist, kann auch die elektrische Lastleistung Pout variieren, wenn die Lastspannung Vout gemäß dem SOC der Batterie variiert. Andererseits ist es möglich, dem Einschwing-/Anfangs- bzw. Übergangsverhalten zu folgen, wie es vorstehend beschrieben ist, da die erste Steuereinrichtung 25 die Konstantleistungssteuerung durchführt, nachdem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc den ersten Leistungsbefehlswert erreicht.
  • Obwohl die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Zum Beispiel kann das drahtlose Leistungsübertragungssystem 1 nicht nur auf das Elektrofahrzeug EV angewandt werden, sondern auch auf einen beweglichen Körper wie etwa ein Plug-in-Hybridfahrzeug oder ein Unterwasserfahrzeug, oder kann es auf eine andere Vorrichtung als einen beweglichen Körper angewandt werden.
  • Die erste Steuereinrichtung 25 kann den Frequenzänderungsprozess durchführen, indem sie die Phasenverschiebungsteuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung anstelle der Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc durchführt. Die Leistungssteuerung einer Abwandlung wird unter Bezugnahme auf 5, 8 und 9 beschrieben. 8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein weiteres Beispiel des Frequenzänderungsprozesses von 5 im Detail zeigt. 9 ist eine Darstellung zur Beschreibung einer Leistungssteuerung umfassend den Frequenzänderungsprozess von 8. Der Anfangswert des Phasenverschiebungsbetrags des DC/AC-Wandlers 27 ist auf 0 eingestellt.
  • In der Leistungssteuerung der Abwandlung sind Schritte S1 bis S5 gleich Schritten S1 bis S5 der Leistungssteuerung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. In dieser Abwandlung wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem die Spannung Vdc auf die Minimalspannung in dem Spannungsbereich, der durch den Leistungswandler 26 ausgegeben werden kann, eingestellt (festgelegt) wird/ist.
  • Nachfolgend führt die erste Steuereinrichtung 25 den Frequenzänderungsprozess durch (Schritt S6). In dem Frequenzänderungsprozess in Schritt S6, wie es in 8 gezeigt ist, führt die erste Steuereinrichtung 25 zunächst die Phasenverschiebungssteuerung des DC/AC-Wandlers 27 durch, während die Konstantleistungssteuerung durch die Frequenzsteuerung durchgeführt wird (Schritt S21). Genauer gesagt ändert die erste Steuereinrichtung 25 den Phasenverschiebungsbetrag durch Anpassen der Zufuhrzeit der Ansteuersignale Sa bis Sd (siehe 4). Da der Anfangswert des Phasenverschiebungsbetrags auf 0 eingestellt ist, erhöht die erste Steuereinrichtung 25 den Phasenverschiebungsbetrag. Zum Beispiel ändert die erste Steuereinrichtung 25 den Phasenverschiebungsbetrag sukzessive schritt- bzw. stufenweise.
  • Zu dieser Zeit ändert sich die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc gemäß dem Phasenverschiebungsbetrag. Daher wird, wenn die Ansteuerfrequenz f auf der Frequenz f0 gehalten wird, der Leistungswert (erster Leistungsmesswert) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc zu einem Wert, der von dem ersten Leistungsbefehlswert verschieden ist. Zum Beispiel, wenn der Phasenverschiebungsbetrag erhöht wird, nimmt der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc ab, selbst wenn der DC/AC-Wandler 27 auf der gleichen Ansteuerfrequenz f angesteuert bzw. betrieben wird. Da die erste Steuereinrichtung 25 die Konstantleistungssteuerung unter Verwendung der Frequenzsteuerung durchführt, behält die erste Steuereinrichtung 25 jedoch einen Zustand bei, in dem der erste Leistungsmesswert mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, indem die Ansteuerfrequenz f geändert (verringert) wird, während der Phasenverschiebungsbetrag geändert wird.
  • Nachfolgend bestimmt die erste Steuereinrichtung 25, ob die Ansteuerfrequenz f zu einer Frequenz außerhalb des verwendeten Frequenzbands wird oder nicht (Schritt S22). Wenn bestimmt wird, dass die Ansteuerfrequenz f keine Frequenz außerhalb des verwendeten Frequenzbands ist, das heißt, wenn die Ansteuerfrequenz f in dem verwendeten Frequenzband umfasst ist (Schritt S22: NEIN), bestimmt die erste Steuereinrichtung 25, ob der Phasenverschiebungsbetrag geändert (erhöht) werden kann oder nicht (Schritt S23). Wenn der Phasenverschiebungsbetrag nicht den Maximalwert erreicht hat, kann der Phasenverschiebungsbetrag weiter erhöht werden. In einem solchen Fall bestimmt die erste Steuereinrichtung 25, dass der Phasenverschiebungsbetrag geändert werden kann (Schritt S23: JA), und führt sie dann den Prozess von Schritt S21 erneut durch.
  • Andererseits, wenn der Phasenverschiebungsbetrag den Maximalwert erreicht, kann der Phasenverschiebungsbetrag nicht weiter erhöht werden. In einem solchen Fall bestimmt die erste Steuereinrichtung 25, dass der Phasenverschiebungsbetrag nicht geändert werden kann (Schritt S23: NEIN), ändert sie den ersten Leistungsbefehlswert (Schritt S24), und führt sie dann den Prozess von Schritt S21 erneut durch. Zum Beispiel senkt die erste Steuereinrichtung 25 den ersten Leistungsbefehlswert, sodass die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz außerhalb des verwendeten Frequenzbands eingestellt wird, innerhalb eines Bereichs, in dem der Phasenverschiebungsbetrag geändert werden kann.
  • Andererseits, wenn in Schritt S22 bestimmt wird, dass die Ansteuerfrequenz f zu einer Frequenz außerhalb des verwendeten Frequenzbands wird (Schritt S22: JA), endet eine Aufeinanderfolge von Prozessen der Leistungssteuerung. In dem Beispiel von 9 wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc durch Erhöhen des Phasenverschiebungsbetrags geändert. Die Ansteuerfrequenz f (Frequenz f2) in dem Fall, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc in dieser Charakteristik mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, ist kleiner als die Ansteuerfrequenz f (Frequenz f0) in dem Fall, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc in der Charakteristik C1 mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, und liegt außerhalb des verwendeten Frequenzbands FB1.
  • Zum Beispiel nimmt in dem Fall, in dem die Last L eine Batterie ist, die Batteriespannung (Lastspannung Vout) zu, wenn das Laden der Batterie voranschreitet. In diesem Fall ändert sich die Ansteuerfrequenz f, da die Konstantleistungssteuerung durch die Frequenzsteuerung durchgeführt wird, obwohl sich die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc ändert. Wenn die Ansteuerfrequenz f abnimmt, bewegt sich die Ansteuerfrequenz f von den verwendeten Frequenzband FB1 weg. In diesem Fall kann die erste Steuereinrichtung 25 den Phasenverschiebungsbetrag schritt- bzw. stufenweise reduzieren. Andererseits, wenn die Ansteuerfrequenz f zunimmt, nähert sich die Ansteuerfrequenz f dem verwendeten Frequenzband FB1. Daher kann die erste Steuereinrichtung 25 den Phasenverschiebungsbetrag weiter erhöhen, sodass die Ansteuerfrequenz f nicht in dem verwendeten Frequenzband FB1 umfasst ist. Ein Prozess ähnlich zu demjenigen des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels kann als ein Prozess in einem Fall durchgeführt werden, in dem sich die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc geändert hat.
  • In dieser Abwandlung wird, wenn der Phasenverschiebungsbetrag des DC/AC-Wandlers 27 geändert wird, die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc geändert. Daher wird die Ansteuerfrequenz f geändert, um einen Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt. Somit kann die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz eingestellt werden, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. Wie es vorstehend beschrieben ist, werden auch bei dem Leistungsübertrager 2 der Abwandlung die gleichen Wirkungen wie diejenigen des Leistungsübertragers 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel erzielt.
  • In der vorstehend dargelegten Abwandlung steuert die erste Steuereinrichtung 25 den Leistungswandler 26, um die Spannung Vdc konstant zu halten. Im Speziellen wird die Spannung Vdc auf eine niedrige Spannung wie etwa die Minimalspannung in dem Spannungsbereich eingestellt, der durch den Leistungswandler 26 ausgegeben werden kann. Gemäß dieser Konfiguration kann der Frequenzänderungsprozess durchgeführt werden, ohne die Stehspannung bzw. Spannungsfestigkeit des DC/AC-Wandlers 27 zu erhöhen. Als Folge hiervon ist es möglich, eine Interferenz mit anderen Vorrichtungen zu unterbinden, ohne die Größe des DC/AC-Wandlers 27 zu erhöhen. Da eine Komponente mit einer niedrigen Stehspannung bzw. Spannungsfestigkeit für den DC/AC-Wandler 27 verwendet werden kann, können die Kosten des Leistungsübertragers 2 reduziert werden.
  • Wenn ein Schaltelement mit einer hohen Stehspannung bzw. Spannungsfestigkeit als das Schaltelement des DC/AC-Wandlers 27 verwendet wird, nimmt der Ein- bzw. Durchlasswiderstand des Schaltelements zu, und daher nimmt der Verlust in dem DC/AC-Wandler 27 zu. Daher ist es durch Verwendung eines Schaltelements mit einer niedrigen Stehspannung bzw. Spannungsfestigkeit möglich, eine Verringerung der Leistungseffizienz des Leistungsübertragers 2 zu reduzieren.
  • Ferner ist es in der vorstehend dargelegten Abwandlung möglich, einem Einschwing-/Anfangs- bzw. Übergangsverhalten wie etwa einer Lücken- bzw. Abstandsveränderung zu folgen, da die Spannung Vdc nicht geändert wird.
  • Je niedriger die Spannung Vdc ist, desto höher ist die Leistungsübertragungseffizienz zwischen der ersten Spule 21 und der zweiten Spule 31. Daher kann die Leistungsübertragungseffizienz zwischen der ersten Spule 21 und der zweiten Spule 31 durch Senken der Spannung Vdc verbessert werden. Durch Senken der Spannung Vdc kann die Möglichkeit bzw. Wahrscheinlichkeit eines Zusammenbruchs bzw. Ausfalls des Leistungsübertragers 2 reduziert werden.
  • Obwohl die Spannung Vdc durch Senken der Spannung Vac1 der elektrischen Wechselstromleistung Pac1 weiter gesenkt werden kann, wird der Spannungsbereich der Spannung Vac1 geschmälert bzw. verengt. Andererseits kann der Leistungswandler 26 die Spannung Vdc ohne Schmälerung bzw. Verengung des Spannungsbereichs der Spannung Vac1 weiter senken, indem er zusätzlich einen Abwärtswandlung- bzw. Tiefsetzsteller-DC/DC-Wandler in der Stufe nach der PFC-Schaltung umfasst. Wenn die Spannung Vdc innerhalb des Spannungsbereichs eingestellt wird, der von der PFC-Schaltung ausgegeben werden kann, kann der Abwärtswandlung- bzw. Tiefsetzsteller-DC/DC-Wandler entfallen. Daher können die Kosten des Leistungsübertragers 2 reduziert werden. In der vorstehend dargelegten Abwandlung kann die Spannung Vdc um ungefähr mehrere Volt geändert werden.
  • Die erste Steuereinrichtung 25 kann den Frequenzänderungsprozess durchführen, indem sie eine Impedanzsteuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt. Unter Bezugnahme auf 10 wird ein drahtloses Leistungsübertragungssystem 1 mit einem Leistungsübertrager 2 einer weiteren Abwandlung beschrieben. 10 ist ein Schaltungsblockschaltbild eines drahtlosen Leistungsübertragungssystems mit einem Leistungsübertrager gemäß der weiteren Abwandlung. Wie es in 10 gezeigt ist, unterscheidet sich das drahtlose Leistungsübertragungssystem 1 gemäß der weiteren Abwandlung hauptsächlich von dem drahtlosen Leistungsübertragungssystem 1 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels darin, dass der erste Wandler 22 des Leistungsübertragers 2 zusätzlich einen Impedanzwandler 29 umfasst.
  • Der Impedanzwandler 29 ist zwischen dem DC/AC-Wandler 27 und der ersten Spule 21 bereitgestellt. Der Impedanzwandler 29 ist eine Vorrichtung zum Ändern der Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler 27 und der ersten Spule 21 (Impedanz aus Sicht des DC/AC-Wandlers 27). Der Impedanzwandler 29 kann zum Beispiel ein abstimmbares Anpassungsnetzwerk (TMN: „Tunable Matching Network“) sein. Da das TMN bekannt ist (siehe US-Patentanmeldungsoffenlegungsschrift 2019/0006836, US-Patentanmeldungsoffenlegungsschrift 2019/0006885 und dergleichen), wird eine Beschreibung von diesem ausgelassen.
  • Der erste Wandler 22 kann die Größen (Leistungswerte) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 durch die Impedanzsteuerung zusätzlich zu der Frequenzsteuerung, der Phasenverschiebungssteuerung und der Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc ändern. Das heißt, dass die durch die erste Steuereinrichtung 25 durchgeführte Leistungssteuerung durchgeführt wird, indem zumindest eine der Frequenzsteuerung, der Phasenverschiebungsteuerung, der Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und der Impedanzsteuerung durchgeführt wird.
  • Als Nächstes wird die Impedanzsteuerung beschrieben. Die erste Steuereinrichtung 25 führt die Impedanzsteuerung des Änderns der Größen (Leistungswerte) der elektrischen Gleichstromleistung Pdc, der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 und der elektrischen Lastleistung Pout durch, indem sie die Größe der Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler 27 der ersten Spule 21 ändert. Die elektrische Gleichstromleistung Pdc und die elektrische Wechselstromleistung Pac2 nehmen ab, wenn die Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler 27 und der ersten Spule 21 zunimmt, und die elektrische Gleichstromleistung Pdc und die elektrische Wechselstromleistung Pac2 nehmen zu, wenn die Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler 27 und der ersten Spule 21 abnimmt. Daher ist der vorgenannte Leistungssteuerparameter in der Impedanzsteuerung die Größe der Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler 27 und der ersten Spule 21.
  • Die Leistungssteuerung einer weiteren Abwandlung unterscheidet sich von der Leistungssteuerung der vorstehend beschriebenen Abwandlung darin, dass die Impedanzsteuerung anstelle der Phasenverschiebungsteuerung verwendet wird. Daher wird eine ausführliche Beschreibung davon ausgelassen.
  • In dieser Abwandlung wird, wenn die Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler 27 und der ersten Spule 21 geändert wird, die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc geändert. Daher wird die Ansteuerfrequenz f geändert, um einen Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt. Somit kann die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz eingestellt werden, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. Wie es vorstehend beschrieben ist, können auch bei dem Leistungsübertrager 2 der weiteren Abwandlung die gleichen Wirkungen wie diejenigen des Leistungsübertragers 2 gemäß der vorstehend beschriebenen Abwandlung erzielt werden. Der Impedanzwandler 29 kann zwischen der zweiten Spule 31 und dem zweiten Wandler 32 bereitgestellt sein.
  • Die erste Steuereinrichtung 25 kann eine der Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und der Phasenverschiebungsteuerung gemäß der Ansteuerfrequenz f (Frequenz f0) auswählen, wenn der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc den ersten Leistungsbefehlswert erreicht, und kann den Frequenzänderungsprozess durch Durchführen der ausgewählten Steuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführen. Zum Beispiel wird angenommen, dass die Spannung Vdc auf die Minimalspannung in dem Spannungsbereich eingestellt wird/ist, der durch den Leistungswandler 26 ausgegeben werden kann, und der Phasenverschiebungsbetrag auf 0 eingestellt wird/ist, bevor der Frequenzänderungsprozess durchgeführt wird. In diesem Fall kann, um den Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, die Ansteuerfrequenz f in dem Frequenzänderungsprozess durch die Leistungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und die Frequenzsteuerung nur erhöht werden, und kann die Ansteuerfrequenz f in dem Frequenzänderungsprozess durch die Phasenverschiebungssteuerung und die Frequenzsteuerung nur verringert werden.
  • Zum Beispiel wählt die erste Steuereinrichtung 25 eine der Leistungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und der Phasenverschiebungssteuerung des DC/AC-Wandlers 27 unter Berücksichtigung von Kriterien aus, wie etwa, ob bewirkt werden kann, dass der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, ob die Impedanz der Gesamtlast aus Sicht des DC/AC-Wandlers 27 (Inverterschaltung) durch die Phasenverschiebungssteuerung kapazitiv (C-Last) wird, ob der Einfluss von Rauschen wie etwa elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und Störung bzw. Fehlfunktion durch die Phasenverschiebungsteuerung besteht, und ob die Ansteuerfrequenz f zunimmt oder abnimmt, wenn sich die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc aufgrund eines Voranschreitens einer Leistungsübertragung ändert. Hier ist in der vorliegenden Abwandlung die Impedanz der Gesamtlast aus Sicht des DC/AC-Wandlers 27 (Inverterschaltung) die Summe der Impedanzen des Impedanzwandlers 29, der ersten Spule 21, der zweiten Spule 31, des zweiten Wandlers 32 und der Last L. Zum Beispiel wählt die erste Steuereinrichtung 25 die Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc aus, wenn die Impedanz der Gesamtlast aus Sicht des DC/AC-Wandlers 27 (Inverterschaltung) kapazitiv ist. Wenn ein Einfluss von Rauschen besteht, wählt die erste Steuereinrichtung 25 die Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc aus. Alternativ wählt die erste Steuereinrichtung 25 eine Steuerung aus, in der sich die Ansteuerfrequenz f von dem verwendeten Frequenzband wegbewegt, wenn sich die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc ändert.
  • Dies macht es möglich, die Zeit zu verkürzen, bis die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz eingestellt wird/ist, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. Da der Anpassungsbereich der Ansteuerfrequenz f durch Verwendung der Spannungssteuerung und der Phasenverschiebungsteuerung erweitert bzw. ausgeweitet/-gedehnt werden kann, ist es möglich, die Ansteuerfrequenz f zuverlässiger auf eine Frequenz einzustellen, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. Außerdem ist es möglich, eine Ladesteuerung zu stabilisieren, während der Einfluss von Rauschen reduziert wird, ohne eine Steuerung zum Unterbinden von Rauschen durchzuführen.
  • Gleichermaßen kann die erste Steuereinrichtung 25 eine der Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und der Impedanzsteuerung gemäß der Ansteuerfrequenz f (Frequenz f0) auswählen, wenn der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc den ersten Leistungsbefehlswert erreicht, und kann sie den Frequenzänderungsprozess durchführen, indem sie die ausgewählte Steuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt. Zum Beispiel wird angenommen, dass die Spannung Vdc auf die Minimalspannung in dem Spannungsbereich eingestellt wird/ist, der durch den Leistungswandler 26 ausgegeben werden kann, und die Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler 27 und der ersten Spule 21 auf das Minimum eingestellt wird/ist, bevor der Frequenzänderungsprozess durchgeführt wird. In diesem Fall kann, um den Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt, die Ansteuerfrequenz f in dem Frequenzänderungsprozess durch die Leistungssteuerung und die Frequenzsteuerung nur erhöht werden, und kann die Ansteuerfrequenz f in dem Frequenzänderungsprozess durch die Impedanzsteuerung und die Frequenzsteuerung nur verringert werden.
  • Das Kriterium zum Auswählen von einer der Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und der Impedanzsteuerung ist gleich dem Kriterium zum Auswählen von einer der Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc und der Phasenverschiebungssteuerung. Dies macht es möglich, die Zeit zu verkürzen, bis die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz eingestellt wird/ist, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. Da der Anpassungsbereich der Ansteuerfrequenz f durch Verwendung der Spannungsteuerung und der Impedanzsteuerung erweitert bzw. ausgeweitet/ -gedehnt werden kann, ist es möglich, die Ansteuerfrequenz f zuverlässiger auf eine Frequenz einzustellen, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist. Außerdem ist es möglich, eine Ladesteuerung zu stabilisieren, während der Einfluss von Rauschen reduziert wird, ohne eine Steuerung zum Unterdrücken von Rauschen durchzuführen.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, führt die erste Steuereinrichtung 25 den Frequenzänderungsprozess durch, indem sie zumindest eine der Spannungssteuerung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc, der Phasenverschiebungsteuerung des DC/AC-Wandlers 27 und der Impedanzsteuerung zwischen dem DC/AC-Wandler 27 und der ersten Spule 21 zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt. Wenn die Spannung Vdc, der Verschiebungsbetrag des DC/AC-Wandlers 27 oder die Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler 27 und der ersten Spule 21 geändert wird, wird die Frequenzcharakteristik der elektrischen Gleichstromleistung Pdc geändert. Daher wird die Ansteuerfrequenz f geändert, um einen Zustand beizubehalten, in dem der Leistungswert der elektrischen Gleichstromleistung Pdc mit dem ersten Leistungsbefehlswert übereinstimmt. Somit kann die Ansteuerfrequenz f auf eine Frequenz eingestellt werden, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, kann die erste Steuereinrichtung 25, als die Konstantleistungssteuerung, den ersten Wandler 22 steuern, sodass sich die elektrische Wechselstromleistung Pac2 dem ersten Leistungsbefehlswert nähert, der der Sollwert der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 ist. Die elektrische Wechselstromleistung Pac2 hat die gleiche Frequenzcharakteristik wie diejenige der elektrischen Gleichstromleistung Pdc. Die Leistungssteuerung unter Verwendung der elektrischen Wechselstromleistung Pac2 ist gleich der Leistungssteuerung unter Verwendung der elektrischen Gleichstromleistung Pdc.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    drahtloses bzw. Drahtlos-Leistungsübertragungssystem
    2
    Leistungsübertrager
    3
    Leistungsempfänger
    4
    erste Spuleneinrichtung
    5
    zweite Spuleneinrichtung
    21
    erste Spule
    22
    erster Wandler (Wandler)
    23
    erster Detektor
    24
    erste Kommunikationseinrichtung
    25
    erste Steuereinrichtung (Steuereinrichtung)
    26
    Leistungswandler
    27
    DC/AC-Wandler
    28
    Verwendete-Frequenz-Detektor
    29
    Impedanzwandler
    31
    zweite Spule
    32
    zweiter Wandler
    33
    zweiter Detektor
    34
    zweite Kommunikationseinrichtung
    35
    zweite Steuereinrichtung
    SWa
    Schaltelement
    SWb
    Schaltelement
    SWc
    Schaltelement
    SWd
    Schaltelement
    EV
    Elektrofahrzeug
    FB1
    verwendetes Frequenzband
    FB2
    verwendetes Frequenzband
    Idc
    elektrischer Strom
    Iout
    elektrischer Laststrom
    L
    Last
    Pac1
    elektrische Wechselstromleistung
    Pac2
    elektrische Wechselstromleistung
    Pac3
    elektrische Wechselstromleistung
    Pdc
    elektrische Gleichstromleistung
    Pout
    elektrische Lastleistung
    PS
    Leistungsquelle
    R
    Fahrbahnoberfläche
    Sa
    Ansteuersignal
    Sb
    Ansteuersignal
    Sc
    Ansteuersignal
    Sd
    Ansteuersignal
    Vdc
    Spannung
    Vout
    Lastspannung
  • 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
    • WO 2014/118972 A [0004]

Claims (10)

  1. Leistungsübertrager zum Zuführen von elektrischer Leistung an einen mit einer Last verbundenen Leistungsempfänger, wobei der Leistungsübertrager aufweist: eine erste Spule, die konfiguriert ist zum drahtlosen Übertragen der elektrischen Leistung an eine zweite Spule des Leistungsempfängers; einen Wandler, umfassend einen DC/AC-Wandler, der konfiguriert ist zum Wandeln von elektrischer Gleichstromleistung in elektrische Wechselstromleistung und Zuführen der elektrischen Wechselstromleistung an die erste Spule; und eine Steuereinrichtung, die konfiguriert ist zum Bringen eines Leistungswerts einer elektrischen Zielleistung nahe an einen Leistungsbefehlswert durch Frequenzsteuerung des Änderns einer Frequenz der elektrischen Wechselstromleistung, wobei die elektrische Zielleistung die elektrische Gleichstromleistung oder die elektrische Wechselstromleistung ist, und wobei die Steuereinrichtung, wenn die Frequenz, auf der der Leistungswert den Leistungsbefehlswert erreicht, in einem verwendeten Frequenzband umfasst ist, das durch eine andere Vorrichtung verwendet wird, einen Frequenzänderungsprozess das Änderns der Frequenz durchführt, sodass die Frequenz zu einer Frequenz wird, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist, während eine Konstantleistungssteuerung des Beibehaltens eines Zustands durchgeführt wird, in dem der Leistungswerts mit dem Leistungsbefehlswert übereinstimmt.
  2. Leistungsübertrager gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung den Frequenzänderungsprozess durchführt, indem sie zumindest eine einer Spannungssteuerung des Änderns einer Spannung der elektrischen Gleichstromleistung, einer Phasenverschiebungsteuerung des DC/AC-Wandlers und einer Impedanzsteuerung des Steuerns einer Impedanz zwischen dem DC/AC-Wandler und der ersten Spule zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt.
  3. Leistungsübertrager gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung den Frequenzänderungsprozess durchführt, indem sie die Spannungssteuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt.
  4. Leistungsübertrager gemäß Anspruch 3, wobei die Steuereinrichtung die Spannungssteuerung durch Erhöhen der Spannung durchführt.
  5. Leistungsübertrager gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung den Frequenzänderungsprozess durchführt, indem sie die Phasenverschiebungsteuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt.
  6. Leistungsübertrager gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung den Frequenzänderungsprozess durchführt, indem sie die Impedanzsteuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt.
  7. Leistungsübertrager gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuereinrichtung den Wandler steuert, um die Spannung konstant zu halten.
  8. Leistungsübertrager gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung eine der Spannungssteuerung und der Phasenverschiebungsteuerung gemäß der Frequenz auswählt, wenn der Leistungswert den Leistungsbefehlswert erreicht, und den Frequenzveränderungsprozess durchführt, indem sie die ausgewählte Steuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt.
  9. Leistungsübertrager gemäß Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung eine der Spannungsteuerung und der Impedanzsteuerung gemäß der Frequenz auswählt, wenn der Leistungswert den Leistungsbefehlswert erreicht, und den Frequenzänderungsprozess durchführt, indem sie die ausgewählte Steuerung zusammen mit der Frequenzsteuerung durchführt.
  10. Leistungsübertrager gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Steuereinrichtung den Leistungsbefehlswert verringert, wenn die Steuereinrichtung die Frequenz nicht auf irgendeine Frequenz ändern kann, die von dem verwendeten Frequenzband verschieden ist.
DE112020005181.1T 2020-02-18 2020-11-26 Leistungsübertrager Pending DE112020005181T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020025538 2020-02-18
JP2020-025538 2020-02-18
PCT/JP2020/044032 WO2021166356A1 (ja) 2020-02-18 2020-11-26 送電装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112020005181T5 true DE112020005181T5 (de) 2022-09-22

Family

ID=77391749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112020005181.1T Pending DE112020005181T5 (de) 2020-02-18 2020-11-26 Leistungsübertrager

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240079907A1 (de)
JP (1) JP7332025B2 (de)
DE (1) DE112020005181T5 (de)
WO (1) WO2021166356A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014118972A1 (ja) 2013-02-01 2014-08-07 パイオニア株式会社 非接触給電装置、非接触給電方法及びコンピュータプログラム

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9379780B2 (en) * 2010-12-16 2016-06-28 Qualcomm Incorporated Wireless energy transfer and continuous radio station signal coexistence
US8928182B2 (en) * 2011-12-16 2015-01-06 Tdk Corporation Wireless power feeder and wireless power transmission system
JP5504307B2 (ja) * 2012-07-04 2014-05-28 本田技研工業株式会社 車両用電力伝送装置
EP4243240A3 (de) * 2015-09-17 2024-01-03 IHI Corporation Stromübertragungsvorrichtung und kontaktloses stromversorgungssystem

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014118972A1 (ja) 2013-02-01 2014-08-07 パイオニア株式会社 非接触給電装置、非接触給電方法及びコンピュータプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
US20240079907A1 (en) 2024-03-07
JP7332025B2 (ja) 2023-08-23
JPWO2021166356A1 (de) 2021-08-26
WO2021166356A1 (ja) 2021-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2765701B1 (de) Drahtlose resonanzgekoppelte elektrische energieübertragung
DE102012007477B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines LLC-Resonanzwandlers für ein Leuchtmittel, Wandler und LED-Konverter
DE112015001844T5 (de) Ladevorrichtung für Elektrofahrzeuge
DE112016006432B4 (de) Leistungssender
DE102017106029A1 (de) Drahtlos-Stromübertragungssystem
EP3451490B1 (de) Kopplungsoptimierte drahtlose elektrische energieübertragung
DE102016123268B3 (de) Ladegerät und verfahren zum induktiven laden eines mobilen gerätes innerhalb eines kraftfahrzeuges
DE102013217816A1 (de) Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung und Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung
EP3126159A1 (de) Anordnung, system und verfahren zum induktiven übertragen von energie für das laden mindestens eines energiespeichers eines schienenfahrzeugs
DE102014207854A1 (de) Übertragungssystem, Verfahren und Fahrzeuganordnung
DE102017128073A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Spannungswandlers und entsprechende Steuervorrichtung
WO2016071029A1 (de) Übertragungssystem, verfahren und fahrzeuganordnung
WO2016055180A1 (de) Verfahren und system zum berührungslosen laden eines batteriebetriebenen objekts
DE102019112959A1 (de) Verbund-Wandler-Vorrichtung und Betriebsverfahren davon
EP3536535B1 (de) Ladeeinrichtung für ein kraftfahrzeug
DE102015221065A1 (de) Abgleichbarer Resonator für induktives Laden
DE102014012703B4 (de) Empfangseinheit, induktives Energieübertragungssystem, Verfahren zur induktiven Energieübertragung und Verwendung
DE112020005181T5 (de) Leistungsübertrager
DE102016202047A1 (de) Schaltbare Induktivitäten für induktives Laden
WO2017211557A1 (de) Übertragungssystem zum kontaktlosen übertragen von energie
DE102018207047B4 (de) Verfahren zum frühzeitigen erfassen eines harten schaltens und zum schützen für eine induktive stromübertragung
DE102013217877A1 (de) Vorrichtung zur induktiven Energieübertragung und Verfahren zur induktiven Energieübertragung
DE102011077085A1 (de) Steuerung einer kontaktlosen Energieübertragung mittels einer Kennlinie eines Schwingkreises
WO2020002224A1 (de) Signalanpassungsvorrichtung in einem system für induktive leistungsübertragung
DE10141884B4 (de) Einspeiseschaltung eines ein Magnetfeld erzeugenden Resonanzkreises sowie Steuer/Regeleinrichtung hierzu

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed