JP7289939B2 - ワイヤレス電力伝送システムを保護するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Description
の電力伝送システムにおいて、プラグ、ソケットコネクタ、および電線などの構成部品が、電池を充電するために物理的に電池に結合される。しかし、環境影響により、そのようなコネクタおよび電線は、損傷したりまたは腐食したりすることがある。また、高電流および高電圧が電池を充電するのに使用される。したがって、電源と車両内の電池との間に物理的接続を確立させることにより、厄介な安全対策が関与することがある。また、この電力伝送システムは、非接触電力伝送システムに比較してかさばり、重くなることがある。
方法は、電気負荷の両端間の第2のDC電圧が第1の閾値よりも大きい場合、スイッチングユニットによって、第2の変換ユニットを非接触電力伝送ユニットから減結合するステップを含む。
ためのスイッチングユニット130を含む。特に、スイッチングユニット130は、非接触電力伝送ユニット108および第2の変換ユニット110に電気的に結合される。スイッチングユニット130は、第2のDC電圧118が第1の閾値(VoMax)よりも大きい場合、第2の変換ユニット110を非接触電力伝送ユニット108から減結合するように構成される。第1の閾値(VoMax)は、臨界値よりも小さくてよい。一実施形態において、第1の閾値(VoMax)は、約350Vから約450Vまでの範囲にあることができる。
する入力電力は、第1の変換ユニット204から非接触電力伝送ユニット208に送信される。
送受信機216は、第1の変換ユニット204または電源202に近接して位置決めすることができる。第2の送受信機216は、第1の送受信機214によって送信された電圧信号(Vo)246を受信するように構成される。さらに、第2の送受信機216は、受信した電圧信号(Vo)246を制御ユニット206に送信するように構成される。
、制御器254の出力端子において第2の制御信号を発生させるためにフリップフロップユニット260をトリガするように構成される。
信し、それらの信号は制御ユニット206にさらに送信される。
スを有する。スイッチングパルスは、負荷232の両端間の第2のDC電圧238を調節または制御するためにスイッチ252に送信される。
品が、負荷の両端間の第2のDC電圧の増加から保護される。
102 電源
104 第1の変換ユニット(インバータ)
106 制御ユニット
108 非接触電力伝送ユニット
110 第2の変換ユニット(整流器)
112 第1のDC電圧
114 第1のAC電圧
116 コイル
118 第2のDC電圧
120 センサ
122 第1の送受信機
124 第2の送受信機
126 帰還ループ
128 電圧信号(Vo)
130 スイッチングユニット
132 電気負荷
200 ワイヤレス電力伝送システム
202 電源
204 第1の変換ユニット、第1の電力変換ユニット
206 制御ユニット
208 非接触電力伝送ユニット
210 第2の変換ユニット
212 スイッチングユニット
214 第1の送受信機
216 第2の送受信機
218 第1のDC電圧
220 スイッチ
222 ダイオード
224 第1のAC電圧
226 ゲート信号
228 一次コイル
230 二次コイル
232 電気負荷
234 磁界収束コイル
236 補償コイル
238 第2のDC電圧(出力電圧)
240 ダイオード、MOSFET、またはIGBT
242 帰還ループ
244 センサ
246 電圧信号(Vo)
248 アンテナ
250 アンテナ
252 スイッチ
254 制御器
256 第1の比較器
258 第2の比較器
260 フリップフロップユニット
262 リセット信号
300 ワイヤレス電力伝送システム
302 制御器
304 制御信号
400 方法
402、404、406、408、410 ステップ
500 方法
502、504、506、508、510、512、514、516、518、520、522 ステップ
600 方法
602、604、606、608、610 ステップ
Claims (23)
- ワイヤレス電力を受信するための装置であって、
非接触電力伝送ユニットの一次コイルからAC電圧を有する誘導電力をワイヤレスで受信するよう構成された二次コイルと、
変換ユニットであって、
前記二次コイルから前記誘導電力を受信し、
前記AC電圧を有する前記誘導電力を出力DC電圧を有する出力電力に変換し、
前記出力DC電圧を有する前記出力電力を電気負荷に供給する、
よう構成された変換ユニット、
前記電気負荷に電気的に結合され、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を決定するように構成されたセンサ、
電圧信号を前記非接触電力伝送ユニットの対応する送受信機に通信するように構成された送受信機であって、前記電圧信号は、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を表し、前記電圧信号は、前記非接触電力伝送ユニットに、前記誘導電力の前記AC電圧を調整させるように通信される、送受信機、
前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧および前記電気負荷に関連する電圧基準値に基づいて、前記電気負荷に供給される前記出力電力を調整するように構成されたスイッチングユニットであって、前記変換ユニットの少なくとも1つのダイオードと電気的に結合された少なくとも1つのスイッチを含む、スイッチングユニット、および
前記センサおよび前記スイッチングユニットに電気的に結合された制御器であって、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧に少なくとも部分的に基づいて前記スイッチングユニットを制御するように構成された制御器、を含む、装置。 - 前記スイッチングユニットは、前記変換ユニットを前記非接触電力伝送ユニットから減結合して、前記装置の1つまたは複数の構成要素を保護するように構成される、請求項1記載の装置。
- 前記送受信機は、前記非接触電力伝送ユニットの前記対応する送受信機からリセット信号を受信するようにさらに構成され、前記リセット信号は、前記制御器に、前記リセット信号の処理に応答して、前記変換ユニットを介して前記電気負荷に出力電力を供給することを可能にさせる、請求項1記載の装置。
- 前記制御器は、
前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧に基づいて制御信号のデューティサイクルを決定し、
前記制御信号を生成して前記スイッチングユニットのスイッチに供給する
ように構成される、請求項1記載の装置。 - 前記デューティサイクルは、前記スイッチングユニットに、前記電気負荷に供給される前記出力電力を調整させる、請求項4記載の装置。
- 前記制御器は、異なる出力DC電圧に対応する前記デューティサイクルを示すルックアップテーブルを使用して前記制御信号の前記デューティサイクルを決定するように構成される、請求項4記載の装置。
- 前記送受信機によって通信される前記電圧信号は、前記非接触電力伝送ユニットに、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を表す前記電圧信号に基づいて、前記非接触電力伝送ユニットの送信機側変換ユニットのスイッチング周波数を調整させるように通信される、請求項1記載の装置。
- 前記送信機側変換ユニットの前記スイッチング周波数は、前記一次コイルから受信した前記AC電圧を有する前記誘導電力を制御する、請求項7記載の装置。
- 前記送受信機によって通信される前記電圧信号は、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を調整するために通信される、請求項8記載の装置。
- 前記装置の前記スイッチングユニットは、前記電圧信号に基づいて送信機側変換ユニットを調整することができるよりも速く前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を調整するように動作可能である、請求項9記載の装置。
- 前記電気負荷が車両のバッテリを含む、請求項1記載の装置。
- ワイヤレス電力伝送システムの装置によって実行される方法であって、
非接触電力伝送ユニットの一次コイルからAC電圧を有する誘導電力を二次コイルを介して受信し、
前記AC電圧を有する前記誘導電力を変換ユニットに供給し、
前記変換ユニットによって、前記AC電圧を有する前記誘導電力を、出力DC電圧を有する出力電力に変換し、前記出力DC電圧を有する前記出力電力が電気負荷に供給され、
前記電気負荷に電気的に結合されたセンサによって、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を決定し、
第1の送受信機によって、前記非接触電力伝送ユニットの第2の送受信機に電圧信号を通信し、前記電圧信号は、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を表し、前記電圧信号は、制御ユニットに、前記誘導電力の前記AC電圧を調整させるように通信され、
前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧に少なくとも部分的に基づいて、前記変換ユニットに結合されたスイッチングユニットを制御し、前記スイッチングユニットは、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧と、前記電気負荷に関連する電圧基準値とに基づいて、前記電気負荷に供給される前記出力電力を調整するように構成され、前記スイッチングユニットは、前記変換ユニットの少なくとも1つのダイオードに電気的に結合された少なくとも1つのスイッチを含むことを含む、方法。 - 前記変換ユニットを前記非接触電力伝送ユニットから減結合して、前記装置の1つまたは複数の構成要素を保護することをさらに含む、請求項12記載の方法。
- 前記第1の送受信機が、前記非接触電力伝送ユニットの前記第2の送受信機から、前記スイッチングユニットを非活性化するためのリセット信号を受信し、
前記リセット信号に基づいて、前記変換ユニットを介した前記電気負荷への出力電力の前記供給を可能とすることをさらに含む、請求項12記載の方法。 - 前記スイッチングユニットを制御することは、
前記決定された出力DC電圧に基づいて制御信号のデューティサイクルを決定し、
前記制御信号を生成して前記スイッチングユニットのスイッチに供給することを含む、請求項12記載の方法。 - 前記制御信号の前記デューティサイクルは、前記スイッチングユニットに前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を調整させるように構成される、請求項15記載の方法。
- 前記制御信号の前記デューティサイクルを決定することは、異なる出力DC電圧に対応する前記デューティサイクルを示すルックアップテーブルを参照することを含む、請求項15記載の方法。
- 前記第1の送受信機によって通信される前記電圧信号は、前記非接触電力伝送ユニットに、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を表す前記電圧信号に基づいて、前記非接触電力伝送ユニットの送信機側変換ユニットのスイッチング周波数を調整させるように通信される、請求項12記載の方法。
- 前記送信機側変換ユニットの前記スイッチング周波数は、前記一次コイルから受信した前記AC電圧を有する前記誘導電力を制御する、請求項18記載の方法。
- 前記第1又は第2の送受信機によって通信される前記電圧信号は、前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を調整するために通信される、請求項19記載の方法。
- 前記装置の前記スイッチングユニットは、前記電圧信号に基づいて送信機側変換ユニットを調整することができるよりも速く前記電気負荷にわたる前記出力DC電圧を調整するように動作可能である、請求項20記載の方法。
- 基づかれる前記電気負荷に供給される前記出力電力にわたる前記出力DC電圧は、第1の閾値と第2の閾値との間にある、請求項1記載の装置。
- 基づかれる前記電気負荷に供給される前記出力電力にわたる前記出力DC電圧は、第1の閾値と第2の閾値との間にある、請求項12記載の方法。
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