JP2016535563A - 非接触変圧器の調整方法及びシステム - Google Patents

Abstract

非接触変圧器の調整方法及びシステムであって、送信端（１１）及び受信端（１２）を備える非接触変圧器と、検出装置（２）とを具備した調整システムに適用され、前記方法は、検出装置（２）で非接触変圧器の送信コイル（１１１）と受信コイル（１２１）との間の電力伝送パラメータ情報を検出し、送信端コントローラ（１１３）が電力伝送パラメータ情報に基づき電力送信端回路（１１２）の動作パラメータを調整することと、受信端コントローラ（１２３）が電力伝送パラメータ情報に基づき電力受信端回路（１２２）の動作パラメータを調整することと、を含む。非接触変圧器の動作状態で検出されたエアギャップパラメータとずれパラメータによって、電力回路の動作パラメータ設定を調整し、それによりシステムが好ましいパラメータ区間で動作するように制御し、伝送効率を効果的に向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は非接触変圧器の分野に関し、特に非接触変圧器の調整方法及びシステムに関する。

従来の電力伝送方式はプラグ−ソケットなどの電気コネクタにより電力伝送を実現する。この伝送方式は簡単で便利であるが、小電流伝送の場合にしか適用できない。大電流伝送の場合に、消弧方法と組み合わせて使用しなければならない以外、導体が露出して安全性が低い。複数回の挿し抜きによって機械的摩耗が発生して接触不良になり、効果的に電力を伝送することができなくなる。非接触変圧器は、一次端と二次端とを所定間隔だけ離間させ、磁気結合により電力伝送を実現する。無線充電システム技術は非接触変圧器の当該利点を利用して従来の導線直接接触給電の欠陥を解決する。

普通の変圧器は、一次端と二次端との間のエアギャップがゼロに近く、一次端から二次端に伝送される電力が一次端と二次端との巻数比により算出できる。非接触変圧器は、一次端と二次端との間のエアギャップが大きく、エアギャップによる非接触変圧器のパラメータへの影響が大きく、特に非接触変圧器の漏れインダクタンス及び結合システムへの影響が最も顕著であり、さらに非接触変圧器の電力伝送に影響をもたらす。エアギャップの大きさに応じて、非接触変圧器は異なるパラメータ設定を採用しなければならない。

同様に、無線充電システムにおいて、非接触変圧器の一次端コイルと二次端コイルとをきちんと位置合わせすることができない、即ちずれが発生すると、システムの伝送効率を損なってしまう。ずれの大きさに応じて、非接触変圧器は異なるパラメータ設定を採用しなければならない。

従って、非接触変圧器の電力伝送効率を向上させ、又は電力伝送を適応的に最適化するために、一次端と二次端との間のエアギャップ及びずれの大きさを検出しなければならない。

本発明の実施例が解決しようとする技術的問題は、電力伝送を最適化することができる非接触変圧器の調整方法及びシステムを提供することである。

上記問題を解決するために、本発明の実施例は非接触変圧器の調整方法を提供し、非接触変圧器と検出装置とを具備した調整システムに適用され、前記非接触変圧器は送信コイル、電力送信端回路及び送信端コントローラを有する送信端と、受信コイル、電力受信端回路及び受信端コントローラを有する受信端とを備え、前記方法は、
前記検出装置で前記非接触変圧器の前記送信コイルと前記受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報を検出し、前記電力伝送パラメータ情報が前記送信コイルと前記受信コイルとの間のエアギャップ及び／又はずれ情報を含むことと、
前記送信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の動作パラメータを調整し、及び／又は、前記受信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の動作パラメータを調整することと、を含む。

選択的に、
前記検出装置は信号送信端及び信号受信端を備え、前記信号送信端は前記非接触変圧器の送信端に取り付けられ、前記信号受信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられ、或いは、前記信号送信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられ、前記信号受信端は前記非接触変圧器の送信端に取り付けられ、
前記方法は、前記信号受信端が前記信号送信端の送信する信号に基づき、前記電力伝送パラメータ情報を検出することをさらに含む。

選択的に、
前記信号受信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられると、前記信号受信端は、検出した前記電力伝送パラメータ情報を前記受信端コントローラに送信し、さらに前記受信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報を前記送信端コントローラに転送し、或いは、
前記信号受信端は前記非接触変圧器の送信端に取り付けられると、前記信号受信端は、検出した前記電力伝送パラメータ情報を前記送信端コントローラに送信し、さらに前記送信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報を前記受信端コントローラに転送する。

選択的に、
前記送信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の動作パラメータを調整するステップは、
前記送信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することを含み、及び／或いは、
前記受信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の動作パラメータを調整するステップは、
前記受信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することを含む。

選択的に、
前記電力伝送パラメータ情報は、前記非接触変圧器の動作状態での送信コイルと受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報である。

本発明の実施例は、非接触変圧器の調整システムをさらに提供し、送信コイル、電力送信端回路及び送信端コントローラを有する送信端と、受信コイル、電力受信端回路及び受信端コントローラを有する受信端と、を備える非接触変圧器を具備し、前記調整システムが検出装置をさらに具備することを特徴とし、
前記検出装置は、前記非接触変圧器の前記送信コイルと前記受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報を検出し、前記電力伝送パラメータ情報が前記送信コイルと前記受信コイルとの間のエアギャップ及び／又はずれ情報を含むように設定され、
前記送信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の動作パラメータを調整するように設定され、
前記受信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の動作パラメータを調整するように設定される。

選択的に、
前記検出装置は信号送信端及び信号受信端を備え、前記信号送信端は前記非接触変圧器の送信端に取り付けられ、前記信号受信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられ、或いは、前記信号送信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられ、前記信号受信端は前記非接触変圧器の送信端に取り付けられ、
前記信号受信端は、前記信号送信端の送信する信号に基づき、前記電力伝送パラメータ情報を検出するように設定される。

選択的に、
前記信号受信端はさらに、
前記信号受信端が前記非接触変圧器の受信端に取り付けられると、前記信号受信端が、検出した前記電力伝送パラメータ情報を前記受信端コントローラに送信し、さらに前記受信端コントローラが、前記送信端コントローラに転送し、或いは、
前記信号受信端が前記非接触変圧器の送信端に取り付けられると、前記信号受信端が、検出した前記電力伝送パラメータ情報を前記送信端コントローラに送信し、さらに前記送信端コントローラが、前記受信端コントローラに転送するように設定される。

選択的に、
前記送信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することにより、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の動作パラメータを調整するように設定され、
前記受信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することにより、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の動作パラメータを調整するように設定される。

選択的に、
前記電力伝送パラメータ情報は、前記非接触変圧器の動作状態での送信コイルと受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報である。

上記技術案によれば、非接触変圧器の動作状態で検出されたエアギャップパラメータ及びずれパラメータに基づき、電力回路の動作パラメータ設定を調整し、それにより、システムが好ましいパラメータ区間で動作するように制御し、伝送効率を効果的に向上させる。

図１は本発明の実施例１に係る調整システムの構成模式図である。 図２は本発明の実施例１に係る調整方法のフローチャートである。 図３は本発明の実施例１のエアギャップ及びずれ情報の模式図である。 図４は本発明の実施例２に係る調整方法のフローチャートである。 図５は本発明の実施例２に係る調整システムの構成模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。なお、衝突しない場合、本願の実施例及び実施例の特徴を任意に組み合わせることができる。

実施例１
本実施例は、非接触変圧器の調整方法を提供し、非接触変圧器と検出装置２とを具備した調整システムに適用される。図１に示すように、本実施例の調整システムは、非接触変圧器と、検出装置２と、を具備する。

非接触変圧器は、送信コイル１１１、電力送信端回路１１２及び送信端コントローラ１１３を有する送信端１１と、受信コイル１２１、電力受信端回路１２２及び受信端コントローラ１２３を有する受信端１２と、を備え、送信端コントローラ１１３は電力伝送パラメータ情報に基づき電力送信端回路１１２の動作パラメータ、例えば周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することに用いられ、受信端コントローラ１２３は電力伝送パラメータ情報に基づき電力受信端回路１２２の動作パラメータ、例えば周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することに用いられる。

検出装置２は信号送信端２１及び信号受信端２２を備え、信号送信端２１は非接触変圧器の送信端１１又は受信端１２に取り付けられ、信号受信端２２は前記非接触変圧器の他端に取り付けられる。信号受信端２２は、信号送信端１１の送信する信号に基づき、非接触変圧器の送信コイル１１１と受信コイル１２１との間の電力伝送パラメータ情報を検出する。信号受信端２２は、検出した電力伝送パラメータ情報を受信端コントローラ１２３に送信し、さらに受信端コントローラ１２３は、送信端コントローラ１１３に転送する。電力伝送パラメータ情報は、送信コイル１１１と受信コイル１２１との間のエアギャップ及び／又はずれ情報を含む。

図１において、検出装置の信号送信端は非接触変圧器の送信端に取り付けられ、信号受信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられる。

図２に示すように、本実施例に係る非接触変圧器の調整方法は、以下のステップＳ１０１〜ステップＳ１０５を含む。

ステップＳ１０１、非接触変圧器が動作状態にあると、検出装置の信号送信端は信号受信端に信号を送信し、
信号送信端は赤外線又は電磁波により信号受信端に信号を送信することができる。

ステップＳ１０２、信号受信端は、信号送信端の送信する信号を受信し、該信号に基づき電力伝送パラメータ情報を検出し、且つ検出された電力伝送パラメータ情報を受信端コントローラに送信し、
電力伝送パラメータ情報は、非接触変圧器の動作状態での送信コイルと受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報である。他の実施例において、非動作状態で検出されたものであってもよい。

電力伝送パラメータ情報は、送信コイルと受信コイルとの間のエアギャップ及び／又はずれ情報を含む。エアギャップパラメータは非接触変圧器のエアギャップの大きさであってもよく、図３のｃに示される。ずれ情報は軸方向ずれの大きさ及び半径方向ずれの大きさを含み、図３のａ、ｂに示される。

ステップＳ１０３、受信端コントローラは、電力伝送パラメータ情報を受信した後、該電力伝送パラメータ情報を送信端コントローラに転送する。

ステップＳ１０４、受信端コントローラは、電力伝送パラメータ情報に基づき電力受信端回路の、周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを含む動作パラメータを調整する。

ステップＳ１０５、送信端コントローラは、電力伝送パラメータ情報に基づき電力送信端回路の、周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを含む動作パラメータを調整する。

なお、上記調整方法のステップＳ１０３、Ｓ１０４及びＳ１０５の順序は異なってもよい。

実施例２
本実施例において、検出装置の信号送信端は非接触変圧器の受信端に取り付けられ、信号受信端は非接触変圧器の送信端に取り付けられる。

図４に示すように、本実施例２に係る非接触変圧器の調整方法は、以下のステップＳ２０１〜ステップＳ２０５を含む。

ステップＳ２０１、非接触変圧器が動作状態にあると、検出装置の信号送信端は信号受信端に信号を送信する。

ステップＳ２０２、信号受信端は、信号送信端の送信する信号を受信し、該信号に基づき電力伝送パラメータ情報を検出し、且つ検出された電力伝送パラメータ情報を送信端コントローラに送信し、
電力伝送パラメータ情報は、非接触変圧器の動作状態での送信コイルと受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報であり、電力伝送パラメータ情報は、送信コイルと受信コイルとの間のエアギャップ及び／又はずれ情報を含む。

ステップＳ２０３、送信端コントローラは、電力伝送パラメータ情報を受信した後、該電力伝送パラメータ情報を受信端コントローラに転送する。

ステップＳ２０４、受信端コントローラは、電力伝送パラメータ情報に基づき電力受信端回路の、周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを含む動作パラメータを調整する。

ステップＳ２０５、送信端コントローラは、電力伝送パラメータ情報に基づき電力送信端回路の、周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを含む動作パラメータを調整する。

同様に、上記調整方法のステップＳ２０３、Ｓ２０４及びＳ２０５の順序は異なってもよい。

対応的に、図５に示すように、本実施例２は、非接触変圧器の調整システムを提供し、非接触変圧器と検出装置２とを具備し、非接触変圧器は、送信コイル１１１、電力送信端回路１１２及び送信端コントローラ１１３を有する送信端１１と、受信コイル１２１、電力受信端回路１２２及び受信端コントローラ１２３を有する受信端１２と、を備える。

選択的に、本実施例２に係る検出装置２は、
非接触変圧器の受信端１２に取り付けられる信号送信端２１、
非接触変圧器の送信端１１に取り付けられる信号受信端２２、を備える。

信号受信端２２は、信号送信端２１の送信する信号に基づき、電力伝送パラメータ情報を検出し、信号受信端２２は、検出された電力伝送パラメータ情報を送信端コントローラ１１３に送信し、さらに送信端コントローラ１１３は、受信端コントローラ１２３に転送する。

当業者は、上記方法のステップのすべて又は一部は、コンピュータ可読記憶媒体、例えば、読み取り専用メモリ、磁気ディスク又は光ディスクなどに記憶されてもよいプログラムによって関連ハードウェアに命令を出して実行可能であると理解できる。選択的に、上記実施例のステップのすべて又は一部は１つ又は複数の集積回路によって実現されてもよい。対応的に、上記実施例における各モジュール／ユニットはハードウェアの形態で実現されてもよく、ソフトウェア機能モジュールの形態で実現されてもよい。本発明はいずれの特定形式のハードウェアとソフトウェアの組み合わせに限定されない。

上記は本発明の好ましい実施例だけであり、本発明を限定するものではない。当業者にとって、本発明は様々な変更と変化を行うことができる。本発明の趣旨や原則を逸脱せずに行なったすべての変更、同等置換、改良などは本発明の保護範囲に属する。

上記技術案によれば、非接触変圧器の動作状態で検出されたエアギャップパラメータ及びずれパラメータに基づき、電力回路の動作パラメータ設定を調整し、それにより、システムが好ましいパラメータ区間で動作するように制御し、伝送効率を効果的に向上させるため、産業上の利用可能性が高い。

Claims (10)

1. 非接触変圧器と検出装置とを具備した調整システムに適用され、前記非接触変圧器は、送信コイル、電力送信端回路及び送信端コントローラを有する送信端と、受信コイル、電力受信端回路及び受信端コントローラを有する受信端と、を備え、
   前記検出装置が前記非接触変圧器の前記送信コイルと前記受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報を検出し、前記電力伝送パラメータ情報に前記送信コイルと前記受信コイルとの間のエアギャップ及び／又はずれ情報が含まれることと、
   前記送信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の動作パラメータを調整し、及び／又は、前記受信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の動作パラメータを調整することと、を含む非接触変圧器の調整方法。
2. 前記検出装置は信号送信端及び信号受信端を備え、前記信号送信端は前記非接触変圧器の送信端に取り付けられ、前記信号受信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられ、或いは、前記信号送信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられ、前記信号受信端は前記非接触変圧器の送信端に取り付けられ、
   前記方法はさらに、前記信号受信端が前記信号送信端の送信する信号に基づき、前記電力伝送パラメータ情報を検出することを含む、請求項１に記載の調整方法。
3. 前記信号受信端が前記非接触変圧器の受信端に取り付けられると、前記信号受信端が、検出した前記電力伝送パラメータ情報を前記受信端コントローラに送信し、また前記受信端コントローラによって前記電力伝送パラメータ情報を前記送信端コントローラに転送すること、或いは、
   前記信号受信端が前記非接触変圧器の送信端に取り付けられると、前記信号受信端が、検出した前記電力伝送パラメータ情報を前記送信端コントローラに送信し、また前記送信端コントローラによって前記電力伝送パラメータ情報を前記受信端コントローラに転送することをさらに含む請求項２に記載の調整方法。
4. 前記送信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の動作パラメータを調整するステップは、
   前記送信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することを含み、及び／或いは、
   前記受信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の動作パラメータを調整するステップは、
   前記受信端コントローラが前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することを含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の調整方法。
5. 前記電力伝送パラメータ情報は、前記非接触変圧器の動作状態での送信コイルと受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報である請求項１〜３のいずれか１つに記載の調整方法。
6. 非接触変圧器の調整システムであって、送信コイル、電力送信端回路及び送信端コントローラを有する送信端と、受信コイル、電力受信端回路及び受信端コントローラを有する受信端とを備える非接触変圧器を具備し、前記調整システムは検出装置をさらに具備し、
   前記検出装置は、前記非接触変圧器の前記送信コイルと前記受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報を検出し、前記電力伝送パラメータ情報に前記送信コイルと前記受信コイルとの間のエアギャップ及び／又はずれ情報が含まれるように設定され、
   前記送信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の動作パラメータを調整するように設定され、及び／或いは、
   前記受信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の動作パラメータを調整するように設定される非接触変圧器の調整システム。
7. 前記検出装置は信号送信端及び信号受信端を備え、前記信号送信端は前記非接触変圧器の送信端に取り付けられ、前記信号受信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられ、或いは前記信号送信端は前記非接触変圧器の受信端に取り付けられ、前記信号受信端は前記非接触変圧器の送信端に取り付けられ、
   前記信号受信端は、前記信号送信端の送信する信号に基づき、前記電力伝送パラメータ情報を検出するように設定される請求項６に記載の調整システム。
8. 前記信号受信端はさらに、
   前記信号受信端が前記非接触変圧器の受信端に取り付けられると、前記信号受信端が、検出した前記電力伝送パラメータ情報を前記受信端コントローラに送信し、また前記受信端コントローラによって前記送信端コントローラに転送し、或いは、
   前記信号受信端が前記非接触変圧器の送信端に取り付けられると、前記信号受信端が、検出した前記電力伝送パラメータ情報を前記送信端コントローラに送信し、また前記送信端コントローラによって前記受信端コントローラに転送するように設定される請求項７に記載の調整システム。
9. 前記送信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することにより、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力送信端回路の動作パラメータを調整するように設定され、及び／或いは、
   前記受信端コントローラは、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の周波数パラメータ及び／又は位相角パラメータを調整することにより、前記電力伝送パラメータ情報に基づき前記電力受信端回路の動作パラメータを調整するように設定される請求項６〜８のいずれか１つに記載の調整システム。
10. 前記電力伝送パラメータ情報は、前記非接触変圧器の動作状態での送信コイルと受信コイルとの間の電力伝送パラメータ情報である請求項６〜８のいずれか１つに記載の調整システム。

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