JP7399941B2 - 無線送電システムにおける安全動作 - Google Patents
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Description
● ハーフブリッジモード、
● フルブリッジモード、
● エネルギー貯蔵回路34にわたる電圧がエネルギー貯蔵回路34にわたる電圧の極性の反転を伴わずに可動側整流器32の入力側に切り替えられる極性反転を伴わないDCモード、
● エネルギー貯蔵回路34にわたる電圧がエネルギー貯蔵回路34にわたる電圧の極性の反転を伴って可動側整流器32の入力側に切り替えられる極性反転を伴うDCモード、
● 例えば、可動側共振回路26を流れる電流が負極性を有するときエネルギー貯蔵回路34にわたる電圧を電圧極性を維持しつつ可動側整流器の入力側にマッピングすることによっておよび可動側共振回路26を流れる電流が正極性を有するときエネルギー貯蔵回路34にわたる電圧を電圧極性を反転させつつ可動側整流器の入力側にマッピングすることによって、可動側整流器32の入力電圧および入力電流が所定の移相範囲に従って互いに関して移相される逆相モード、
から成る群から選択される1つの動作モードに変更することを可能にする。
12 固定側回路
14 固定側DC/ACコンバータ
16 固定側コントローラ
18 固定側共振回路
20 固定側コンデンサ
22 送信用コイル
24 可動側回路
26 可動側共振回路
28 受信用コイル
30 可動側コンデンサ
32 可動側整流器
34 エネルギー貯蔵回路
36 スイッチ
38 負荷
40 可動側コントローラ
42 可動側故障検出器
44 無線通信リンク
46 可動側通信インタフェース
48 固定側通信インタフェース
50 第1の整流素子
52 第2の整流素子
54 第1の出力端子
56 第2の出力端子
58 第1の入力端子
60 第3の整流素子
62 第4の整流素子
64 第2の入力端子
66 第1のスイッチング素子
68 第1のハーフブリッジ回路
70 第2のスイッチング素子
72 第2のハーフブリッジ回路
74 第3のスイッチング素子
76 第3のハーフブリッジ回路
78 第4のスイッチング素子
80 第4のハーフブリッジ回路
82 スイッチング素子
84 スイッチング素子
86 スイッチング素子
88 スイッチング素子
90 スイッチング素子
92 スイッチング素子
94 スイッチング素子
96 スイッチング素子
98 第1の整流素子
100 第2の整流素子
102 第1の出力端子
104 第2の出力端子
106 第1の入力端子
108 第2の入力端子
110 スイッチング素子
Claims (11)
- 無線送電システムの固定側共振回路(18)に誘導結合される可動側共振回路(26)と、
可動側回路の故障のない動作中に、フルブリッジ整流モードである第1の動作モードで動作するように適合された可動側整流器(32)であって、前記可動側整流器(32)は、フルブリッジ整流器であり、前記フルブリッジ整流器の第1の出力端子(54)と第2の出力端子(56)の間に直列に接続された第1の整流素子(50)および第2の整流素子(52)と、前記フルブリッジ整流器の第1の入力端子(58)に接続された共通接続端子と、前記フルブリッジ整流器の前記第1の出力端子(54)と前記第2の出力端子(56)との間に直列に接続された第3の整流素子(60)および第4の整流素子(62)と、前記フルブリッジ整流器の第2の入力端子(64)に接続された共通接続端子とを備え、これにより、可動側整流器(32)の前記第1の入力端子(58)と前記第2の入力端子(64)が前記可動側共振回路(26)に接続される、可動側整流器(32)と、
前記可動側整流器(32)の出力端子と並列に接続され、前記可動側整流器(32)の出力を平滑化するように適合されるエネルギー貯蔵回路(34)と
を備えた無線送電システムの可動側回路であって、
前記可動側整流器(32)は、前記第1の整流素子(50)に対して並列に接続された第1のスイッチング素子(82)と、前記第4の整流素子(62)に対して並列に接続された第2のスイッチング素子(84)とを備え、
可動側制御回路(53)は、前記可動側回路(24)における故障状態の発生時に、前記第1のスイッチング素子(82)と前記第2のスイッチング素子(84)とを同時に閉じることにより、前記第1の動作モードから、前記エネルギー貯蔵回路(34)を横切る直流電圧が、極性反転することなく、かつ前記可動側共振回路(26)を短絡することなく、前記可動側整流器(32)の前記第1の入力端子(58)と前記第2の入力端子(64)とにマッピングされる第2の動作モードに、動作を変更するように適合されており、または
前記可動側整流器(32)は、前記第2の整流素子(52)に並列に接続された第3のスイッチング素子(86)と、前記第3の整流素子(60)に並列に接続された第4のスイッチング素子(88)とを備え、
前記可動側制御回路(40)は、前記可動側回路(32)における故障状態の発生時に、前記第3のスイッチング素子(86)と前記第4のスイッチング素子(88)とを同時に閉じるかまたは開くことにより、前記第1の動作モードから、前記エネルギー貯蔵回路(34)を横切る直流電圧が、極性反転して、かつ前記可動側共振回路(26)を短絡することなく、前記可動側整流器(32)の前記第1の入力端子(58)と前記第2の入力端子(64)とにマッピングされる第3の動作モードに、動作を変更するように適合されている、
ことを特徴とする、可動側回路。 - 無線送電システムの固定側共振回路(18)に誘導結合される可動側共振回路(26)と、
可動側回路の故障のない動作中に、フルブリッジ整流モードである第1の動作モードで動作するように適合された可動側整流器(32)であって、前記可動側整流器(32)は、フルブリッジ整流器であり、前記フルブリッジ整流器の第1の出力端子(54)と第2の出力端子(56)の間に直列に接続された第1の整流素子(50)および第2の整流素子(52)と、前記フルブリッジ整流器の第1の入力端子(58)に接続された共通接続端子と、前記フルブリッジ整流器の前記第1の出力端子(54)と前記第2の出力端子(56)との間に直列に接続された第3の整流素子(60)および第4の整流素子(62)と、前記フルブリッジ整流器の第2の入力端子(64)に接続された共通接続端子とを備え、これにより、可動側整流器(32)の前記第1の入力端子(58)と前記第2の入力端子(64)が前記可動側共振回路(26)に接続される、可動側整流器(32)と、
前記可動側整流器(32)の出力端子と並列に接続され、前記可動側整流器(32)の出力を平滑化するように適合されるエネルギー貯蔵回路(34)と
を備えた、無線送電システムの可動側回路であって、
前記第1の整流素子(50)と並列に接続される第1のスイッチング素子(90)と、
前記第2の整流素子(52)と並列に接続される第2のスイッチング素子(92)と、
前記第3の整流素子(60)と並列に接続される第3のスイッチング素子(94)と、
前記第4の整流素子(62)と並列に接続される第4のスイッチング素子(96)と、
前記可動側回路(32)の故障状態の発生時に、前記可動側整流器(32)の前記第1の動作モードを逆相モードに変更するように前記第1から第4のスイッチング素子(90、92、94、96)を制御するように適合された可動側制御回路(40)と
を備え、
前記逆相モードは、
前記可動側整流器(32)の入力電圧および入力電流が、所定の位相シフト範囲に従って互いに対して位相シフトされ、かつ
エネルギーが、
前記可動側共振回路(26)からの前記電流の負のサイクルの間に、同時に、前記第1のスイッチング素子(90)と前記第4のスイッチング素子(96)とを閉じるとともに、前記第2のスイッチング素子(92)と前記第3のスイッチング素子(94)とを開くこと、および
前記可動側共振回路(26)からの前記電流の正のサイクルの間に、同時に、前記第2のスイッチング素子(92)と前記第3のスイッチング素子(94)とを閉じるとともに、前記第1のスイッチング素子(90)と前記第4のスイッチング素子(96)とを開くこと、
によって、ワイヤレス電力伝送システムの固定側に送り返される、
ことを特徴とする可動側回路。 - 前記可動側制御回路(40)が、前記無線送電システムの前記可動側回路(24)から固定側回路(12)への電力の逆伝送のために前記可動側整流器(32)への入力電圧が前記可動側整流器(32)への入力電流に関して180°±30°または90°±30°の範囲の移相を有するように第2の動作モードを前記逆相モードに変更するように適合される、請求項2に記載の可動側回路。
- 前記可動側回路(24)での故障状態の発生を検出するように適合される可動側検出器(42)を備え、前記可動側制御回路(40)が、前記可動側検出器(42)が前記可動側回路(24)での故障状態の発生を検出すると前記エネルギー貯蔵回路(34)を可動側負荷(38)に接続するスイッチ(36)を開くように適合される、請求項1から3のいずれか一項に記載の可動側回路。
- 前記無線送電システムの固定側制御回路(16)に前記可動側回路(24)での故障状態の発生を示すように適合される可動側通信インタフェース(46)を備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の可動側回路。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の少なくとも1つの可動側回路(24)と、
前記少なくとも1つの可動側回路(24)への無線送電のために固定側共振回路(18)を励起するように適合される固定側励起ユニット(14)と、
前記固定側励起ユニット(14)の動作を制御し、
前記少なくとも1つの可動側回路(24)への電力伝達を監視し、
前記少なくとも1つの可動側回路(24)に送信される電力量の変化が所定の閾値を超えると無線送電を遮断する
ように適合される固定側制御回路(16)と
を備えることを特徴とする、無線送電システム。 - 前記固定側制御回路(16)が、前記少なくとも1つの可動側回路(24)に送信される電力量が5%以上変動すると前記可動側回路(24)への無線送電を遮断するように適合される、請求項6に記載の無線送電システム。
- 前記少なくとも1つの可動側回路(24)での故障の発生の通知を受信するように適合される固定側通信インタフェース(48)を備え、前記固定側制御回路(16)が、前記少なくとも1つの可動側回路(24)での故障の発生の前記通知の受信に応じて無線送電を遮断するように適合される、請求項6または7に記載の無線送電システム。
- 請求項1に記載の無線送電システムの可動側回路を動作させる方法であって、
前記可動側回路の無故障動作の間、可動側整流器(32)をフルブリッジ整流モードである第1の動作モードで動作させるステップ(S14)と、
前記可動側回路(24)における故障状態の発生時に、前記第1のスイッチング素子(82)と前記第2のスイッチング素子(84)とを同時に閉じるかまたは開くことにより、前記動作モードを、前記エネルギー貯蔵回路(34)を横切る直流電圧が、極性反転することなく、かつ前記可動側共振回路(26)を短絡することなく、前記可動側整流器(32)の前記第1の入力端子(58)と前記第2の入力端子(64)とにマッピングされる第2の動作モードに、変更するステップと、または
前記可動側回路(32)における故障状態の発生時に、前記第3のスイッチング素子(86)と前記第4のスイッチング素子(88)とを同時に閉じるかまたは開くことにより、前記第1の動作モードから、前記エネルギー貯蔵回路(34)を横切る直流電圧が、極性反転して、かつ前記可動側共振回路(26)を短絡することなく、前記可動側整流器(32)の前記第1の入力端子(58)と前記第2の入力端子(64)とにマッピングされる第3の動作モードに、変更するステップと、
を具備する、方法。 - 請求項2に記載の無線送電システムの可動側回路を動作させる方法であって、
前記可動側回路の無故障動作の間、可動側整流器(32)をフルブリッジ整流モードである第1の動作モードで動作させるステップ(S14)と、
前記可動側回路(32)の故障状態の発生時に、前記可動側整流器(32)の前記第1の動作モードを逆相モードに変更するように前記第1から第4のスイッチング素子(90、92、94、96)を制御するステップであって、前記逆相モードは、
前記可動側整流器(32)の入力電圧および入力電流が、所定の位相シフト範囲に従って互いに対して位相シフトされ、かつ
エネルギーが、
前記可動側共振回路(26)からの前記電流の負のサイクルの間に、同時に、前記第1のスイッチング素子(90)と前記第4のスイッチング素子(96)とを閉じるとともに、前記第2のスイッチング素子(92)と前記第3のスイッチング素子(94)とを開くこと、および
前記可動側共振回路(26)からの前記電流の正のサイクルの間に、同時に、前記第2のスイッチング素子(92)と前記第3のスイッチング素子(94)とを閉じるとともに、前記第1のスイッチング素子(90)と前記第4のスイッチング素子(96)とを開くこと、
によって、ワイヤレス電力伝送システムの固定側に送り返される、
ステップと、
を具備する、方法。 - 前記可動側回路(24)への電力伝達を監視するステップ(S26、S28)と、
前記可動側回路(24)に送信される電力量の変化が所定の閾値を超えると無線送電を遮断するステップ(S30)と
を含む、請求項9または10に記載の方法。
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