JP7419521B2 - ワイヤレス充電受電器、ワイヤレス充電システム及びワイヤレス充電制御方法 - Google Patents

Description

本出願は、2019年10月30日に中国国家知識産権局に出願され、名称が「WIRELESS CHARGING RECEIVER，SYSTEM，AND CONTROL METHOD」である中国特許出願第2019110470006号の優先権を主張し、本中国特許出願の全体が本参照によって本明細書に援用される。

本出願はワイヤレス充電技術の分野に関し、特に、ワイヤレス充電受電器、ワイヤレス充電システム及びワイヤレス充電制御方法に関する。

現代の社会におけるエネルギー不足の深刻化と環境汚染とにともない、新エネルギー移動体として、電気自動車が広く注目を集めている。電気自動車はエネルギーとして車載パワーバッテリーパックを用いて走行する。

現在、電気自動車の充電方式は接触充電とワイヤレス充電とを含む。扱いをし易くし、スパークさせず、感電の危険をなくすために、ワイヤレス充電が将来の電気自動車の開発目標になっている。

以下、図1を参照してワイヤレス充電システムの動作原理を説明する。

図1はワイヤレス充電システムの概略図である。

ワイヤレス充電システムはワイヤレス充電送電器（以下、単に送電器と称する）とワイヤレス充電受電器（以下、単に受電器と称する）とを含む。通常、送電器は地面に配置され、受電器は車両に配置される。

送電器はインバータH1、送電器補償回路網100及び送電器コイルLpを含む。

たとえば、インバータH1はフルブリッジインバータである。この場合、インバータH1は4つの制御可能なスイッチングチューブQ1～Q4を含むことができ、インバータH1は直流電源によって出力された直流を交流に逆変換する。

送電器補償回路網100はインバータH1によって出力された交流を補償した後、補償された交流を送電器コイルLpに渡す。

送電器コイルLpは送電器補償回路網100によって補償された交流を交番磁界の形態で伝送する。

受電器は受電器コイルLs、受電器補償回路網200及び整流器H2を含む。

受電器コイルLsは送電器コイルLpによって送電された電磁エネルギーを交番磁界の形態で受電する。

受電器補償回路網200は受電器コイルLsによって受電された交流を補償した後、補償された交流を整流器H2に渡す。

たとえば、整流器H2はフルブリッジ整流器である。この場合、整流器H2は4つの制御可能なスイッチングチューブ、すなわちS1～S4を含むことができる。整流器H2は受電された交流を整流して直流にして、負荷を充電する。電気自動車では、負荷は車載パワーバッテリーパックである。

送電器コントローラ101はインバータH1の制御可能なスイッチングチューブを制御する。受電器コントローラ201は整流器H2の制御可能なスイッチングチューブを制御する。通信受電器無線通信モジュール400は送電器無線通信モジュール300と無線通信する。無線通信の速度は送電器及び受電器のスイッチングチューブのスイッチング速度よりも遅い。したがって、受電器の整流器の制御可能なスイッチングチューブの制御手順に不具合があると、受電器が損傷したり負荷が損傷したりするおそれがある。

上記の技術的課題を解決するために、本出願では、ワイヤレス充電受電器、ワイヤレス充電システム及びワイヤレス充電制御方法を提供し、これにより、受電器をオン又はオフにする際に受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

第1の態様に係れば、本出願では、受電器コイル、補償回路網、整流器及びコントローラを含むワイヤレス充電受電器を提供する。受電器コイルは、送電器によって伝送された交番磁界を交流に変換し、交流を補償回路網に渡すように構成される。補償回路網は交流を補償した後、補償された交流を整流器に渡す。整流器は補償された交流を整流して直流にして、直流を負荷に供給する。補償回路網は電流源の性質を持つ補償回路であり、これにより、受電器コイルと補償回路網とが送電器と一体的に動作することで、整流器の入力終端部が定電流源になる。コントローラは、受電器をオンにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御する、又は受電器をオフにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するように構成される。

第1の態様に関して、第1の可能な実現例では、コントローラは、受電器をオンにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブ第1部分を制御し、受電器をオフにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブ第2部分を制御するように特に構成される。スイッチングチューブ第1部分は整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブであり、スイッチングチューブ第2部分は整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブである。

受電器をオンにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを受電器コントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。受電器をオフにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブをコントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れない。したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオフにする際に負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、整流器の他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、受電器をオフにする際に整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。

第1の態様又は上記の可能な実現例に関して、第2の可能な実現例では、整流器は2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。受電器をオンにする際、コントローラは、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器の上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラは、既定値まで徐々に増加するように2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、協働して導通状態になるように上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブと、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブとを制御し、その後、動作を開始するように受電器を制御する。

したがって、整流器がフルブリッジ整流器であり、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである場合、受電器をオンにする際に、受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能である。これによりワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

第1の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第3の可能な実現例では、整流器は2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。受電器をオフにする際、送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラは、負荷の迂回がなされるように、整流器の上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが閉じられるまで、又は下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に減少するように2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、その後、コントローラはオフ状態になるように受電器を制御する。

したがって、整流器がフルブリッジ整流器であり、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである場合、受電器をオフにする際に、受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能である。これによりワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

第1の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第4の可能な実現例では、整流器は2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブがダイオードであり、2つのブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。受電器をオンにする際、コントローラは閉じられるようにすべての制御可能なスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定値まで徐々に減少するように2つのブリッジアームの制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、動作を開始するように受電器を制御する。

したがって、オンの際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、送電器をオンにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これによりオンの際に整流器が保護される。受電器をオンにする際に受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

第1の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第5の可能な実現例では、整流器は2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブがダイオードであり、2つのブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。受電器をオフにする際、送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラは、すべての制御可能なスイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に増加するように2つのブリッジアームの制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御する。

したがって、受電器をオフにする際に、負荷の迂回がなされることが可能である。この場合、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオフにする際に負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、オフの際に整流器が保護される。

第1の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第6の可能な実現例では、整流器は上記とは異なり1つのブリッジアームを含んでもよく、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。受電器をオンにする際、コントローラは閉じられるように整流器の上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、協働して導通状態になるように上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブと、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブとを制御する。

したがって、受電器をオンにする際に、負荷と、閉じられていないもう一方のスイッチングチューブとの迂回がなされることが可能であり、これにより、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられる。

第1の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第7の可能な実現例では、整流器は上記とは異なり1つのブリッジアームを含んでもよく、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。受電器をオフにする際、送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラは、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器の下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御する。

したがって、受電器をオフにする際に、負荷と、閉じられていないもう一方のスイッチングチューブとの迂回がなされることが可能であり、これにより、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられる。

第1の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第8の可能な実現例では、整流器は1つのブリッジアームを含み、ブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブがダイオードである。受電器をオンにする際、コントローラは閉じられるように整流器の制御可能なスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定のデューティサイクルに基づいて制御可能なスイッチングチューブのスイッチ状態を制御する。

したがって、受電器をオンにする際に、負荷とダイオードとの迂回がなされることが可能であり、これにより、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられる。

第1の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第9の可能な実現例では、整流器は1つのブリッジアームを含み、ブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブがダイオードである。受電器をオフにする際、送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラは、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように制御可能なスイッチングチューブを制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御する。

したがって、受電器をオフにする際に、負荷とダイオードとの迂回がなされることが可能であり、これにより、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられる。

第2の態様に係れば、本出願ではワイヤレス充電システムをさらに提供する。システムは送電器と、上記の実現例のいずれか1つに係る受電器とを含む。送電器はインバータ、送電器補償回路網、送電器コイル及び送電器コントローラを含む。インバータは、直流を交流に逆変換して、交流を送電器補償回路網に渡すように構成される。送電器補償回路網は、交流を補償した後、補償された交流を送電器コイルに渡すように構成される。送電器コイルは補償された交流を交番磁界の形態で伝送する。送電器コントローラは、受電器によって必要とされる送電電流を送電器コイルが発生するようにインバータの制御可能なスイッチングチューブを閉じる制御を行ない、受電器のコントローラによって送信されたオン要求若しくはオフ要求を受信する、又はオン要求若しくはオフ要求を受電器のコントローラに送信するようにさらに構成される。

ワイヤレス充電システムは上記の実施形態で提供されているワイヤレス充電受電器を含むので、受電器をオン又はオフにする際に円滑な切換えが実施されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムのオン／オフプロセスの際に正常な制御手順が確保され、受電器及び負荷が損傷から保護され、ワイヤレス充電システムの安全性がさらに改善される。

第2の態様に関して、第1の可能な実現例では、送電器コントローラは、送電器コイルの電流を受電器のコントローラに送信するようにさらに構成される。

第3の態様に係れば、本出願では、ワイヤレス充電受電器に適用されるワイヤレス充電制御方法をさらに提供する。受電器は受電器コイル、補償回路網及び整流器を含む。補償回路網は電流源の性質を持つ補償回路であり、これにより、受電器コイルと補償回路網とが送電器と一体的に動作することで、整流器の入力終端部が定電流源になる。本方法は、
受電器をオンにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップ、
又は
受電器をオフにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップ
を含む。

本制御方法に係れば、受電器をオン又はオフにする際に円滑な切換えが実施されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムのオン／オフプロセスの際に正常な制御手順が確保され、受電器及び負荷が損傷から保護され、ワイヤレス充電システムの安全性がさらに改善される。

第3の態様に関して、第1の可能な実現例では、受電器をオンにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブ第1部分が制御され、受電器をオフにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブ第2部分が制御される。スイッチングチューブ第1部分は整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブであり、スイッチングチューブ第2部分は整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブである。

第3の態様又は上記の可能な実現例に関して、第2の可能な実現例では、整流器は2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップは、受電器をオンにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器の上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定値まで徐々に増加するように2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、協働して導通状態になるように上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブと、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブとを制御し、その後、動作を開始するように受電器を制御するステップを特に含む。

したがって、整流器がフルブリッジ整流器であり、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである場合、受電器をオンにする際に、受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能である。これによりワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

第3の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第3の可能な実現例では、整流器は2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップは、送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、負荷の迂回がなされるように、整流器の上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが閉じられるまで、又は下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に減少するように2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御するステップを特に含む。

したがって、整流器がフルブリッジ整流器であり、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである場合、受電器をオフにする際に、受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能である。これによりワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

第3の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第4の可能な実現例では、整流器は2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブがダイオードであり、2つのブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップは、閉じられるようにすべての制御可能なスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定値まで徐々に減少するように2つのブリッジアームの制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、動作を開始するように受電器を制御するステップを特に含む。

したがって、オンの際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、送電器をオンにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これによりオンの際に整流器が保護される。受電器をオンにする際に受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

第3の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第5の可能な実現例では、整流器が2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブがダイオードである場合、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップは、送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラによって、すべての制御可能なスイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に増加するように2つのブリッジアームの制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御するステップを特に含む。

したがって、受電器をオフにする際に、負荷の迂回がなされることが可能である。この場合、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオフにする際に負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、オフの際に整流器が保護される。

第3の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第6の可能な実現例では、整流器は1つのブリッジアームを含み、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器の、すべてのスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップは、閉じられるように整流器の下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、協働して導通状態になるように上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブと、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブとを制御し、その後、動作を開始するように受電器を制御するステップを特に含む。

したがって、受電器をオンにする際に、負荷と、閉じられていないもう一方のスイッチングチューブとの迂回がなされることが可能であり、これにより、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられる。

第3の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第7の可能な実現例では、整流器が1つのブリッジアームを含み、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである場合、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップは、送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器の下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御するステップを特に含む。

したがって、受電器をオフにする際に、負荷と、閉じられていないもう一方のスイッチングチューブとの迂回がなされることが可能であり、これにより、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられる。

第3の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第8の可能な実現例では、整流器は1つのブリッジアームを含み、ブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブがダイオードである。負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップは、閉じられるように整流器の制御可能なスイッチングチューブを制御し、送電器のコイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定のデューティサイクルに基づいて制御可能なスイッチングチューブのスイッチ状態を制御するステップを特に含む。

したがって、受電器をオンにする際に、負荷とダイオードとの迂回がなされることが可能であり、これにより、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられる。

第3の態様又は上記の可能な実現例のいずれか1つに関して、第9の可能な実現例では、整流器が1つのブリッジアームを含み、ブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブがダイオードである場合、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップは、送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラによって、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように制御可能なスイッチングチューブを制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御するステップを特に含む。

したがって、受電器をオフにする際に、負荷とダイオードとの迂回がなされることが可能であり、これにより、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられる。

本出願は少なくとも以下の効果を奏する。

本出願で提供されているワイヤレス充電受電器をオンにする際、ワイヤレス充電送電器、受電器コイル及び受電器の補償回路網が電流源と等価になり得るので、負荷が開路化されるときに、負荷の2つの終端部で極端に高い電圧が生じ、したがって、負荷と受電器とが損傷するおそれがある。したがって、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを受電器のコントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れないので、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、たとえば、整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブが閉じられるように制御されるとき、整流器の、下側にあるブリッジアーム片側の迂回がなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。

受電器をオフにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブをコントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷が開路化された状態にあるか否かにかかわらず、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオフにする際に負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。その後、オフ状態になるように受電器をコントローラが制御する。

まとめると、本出願で提供されているワイヤレス充電受電器を用いれば、受電器をオン又はオフにする際に受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

ワイヤレス充電システムの概略図である。 本出願に係る電気自動車のワイヤレス充電システムの概略図である。 図2に示されている電気自動車のワイヤレス充電システムの構成の概略図である。 本出願に係るLCC型補償回路網の概略図である。 本出願に係るLC型補償回路網の概略図である。 本出願に係るP型補償回路網の概略図である。 本出願に係るS型補償回路網の概略図である。 本出願に係る、出力が電流源型の出力であるワイヤレス充電システムの概略図である。 本出願の実施形態1に係るワイヤレス充電受電器に対応するワイヤレス充電システムの概略図である。 本出願の実施形態2に係る別のワイヤレス充電受電器に対応するワイヤレス充電システムの概略図である。 本出願の実施形態2に係る受電器のオンプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。 本出願の実施形態2に係る受電器のオフプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。 本出願の実施形態3に係るさらに別のワイヤレス充電受電器に対応するワイヤレス充電システムの概略図である。 本出願の実施形態3に係る受電器のオンプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。 本出願の実施形態3に係る受電器のオフプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。 本出願の実施形態4に係るさらに別のワイヤレス充電受電器に対応するワイヤレス充電システムの概略図である。 本出願の実施形態4に係る受電器のオンプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。 本出願の実施形態4に係る受電器のオフプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。 本出願の実施形態5に係る別のワイヤレス充電受電器に対応するワイヤレス充電システムの概略図である。 本出願の実施形態5に係る受電器のオンプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。 本出願の実施形態5に係る受電器のオフプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。 本出願の実施形態に係るワイヤレス充電システムの概略図である。 本出願の実施形態に係るワイヤレス充電受電器をオンにする方法のフローチャートである。 本出願の実施形態に係るワイヤレス充電受電器をオフにする方法のフローチャートである。

本出願の実施形態で提供されている技術的解決手段について当業者のより深い理解を得るために、以下まず、ワイヤレス充電伝送装置の適用場面を説明する。

本出願で提供されているワイヤレス充電受電器は有線を用いず、送電器によって送られた交番磁界を受電器コイルを用いて誘導し、交番磁界を直流に変換して負荷を充電する。ワイヤレス充電受電器とワイヤレス充電送電器とが電気自動車の分野に適用される場合、送電器は地面に配置されてもよく、受電器は電気自動車に配置されてもよく、受電器は電気自動車の車載パワーバッテリーパックを充電する。

図2は本出願に係る電気自動車のワイヤレス充電システムの概略図である。

ワイヤレス充電システムは少なくとも、電気自動車1000とワイヤレス充電ステーション1001とを含んでもよい。

ワイヤレス充電受電器1000aは電気自動車1000に配置され、ワイヤレス充電送電器1001aは地面にあるワイヤレス充電ステーション1001に配置される。

現在、ワイヤレス充電システムの充電プロセスは、ワイヤレス充電受電器1000aとワイヤレス充電送電器1001aとが有線を用いない方式で電気エネルギーの移動のすべてを実行してパワーバッテリーパックに充電するというものである。

ワイヤレス充電ステーション1001は特に常設ワイヤレス充電ステーション、常設ワイヤレス充電駐車場、ワイヤレス充電道路などであってもよい。ワイヤレス充電送電器1001aは地面の上に配置されてもよいし、地面の下に埋設されてもよい（図はワイヤレス充電送電器1001aが地面の下に埋設される例を示している）。

ワイヤレス充電受電器1000aは電気自動車1000の下部に組み込まれてもよい。電気自動車1000がワイヤレス充電送電器1001aのワイヤレス充電範囲に入ったときに、ワイヤレス充電方式で電気自動車1000を充電することができる。ワイヤレス充電受電器1000aの受電モジュールと整流回路とが統合されても分離されてもよい。本出願ではこれは特定のものに限定されない。受電モジュールと整流回路とが分離される場合、整流回路の整流器は通常車両に置かれる。

ワイヤレス充電送電器1001aの送電モジュールとインバータとが統合されても分離されてもよい。これに加えて、非接触充電が、ワイヤレス充電受電器1000aとワイヤレス充電送電器1001aとが電界結合又は磁界結合を通じてエネルギー伝送を実行するものであってもよく、これは特に電界誘導、磁気誘導、磁気共鳴や無線放射であってもよい。本出願の本実施形態ではこれは特定のものに限定されない。さらに、電気自動車1000とワイヤレス充電ステーション1001とが双方向充電を実行してもよい。具体的には、ワイヤレス充電ステーション1001が充電電源を用いて電気自動車1000を充電し、電気自動車1000から充電電源に放電することも行なってもよい。

図3は図2に示されている電気自動車のワイヤレス充電システムの構成の概略図である。

図に示されているワイヤレス充電送電器1001aは送電変換モジュール1001a1、送電アンテナ1001a2、送電制御モジュール1001a3、通信モジュール1001a4、認証管理モジュール1001a5及び記憶モジュール1001a6を含む。

ワイヤレス充電受電器1000aは受電モジュール1000a2、受電制御モジュール1000a3、受電変換モジュール1000a1、車両通信モジュール1000a4、エネルギー蓄積管理モジュール1000a5及びエネルギー蓄積モジュール1000a6を含む。さらに、受電変換モジュール1000a1はエネルギー蓄積管理モジュール1000a5を用いてエネルギー蓄積モジュール1000a6に接続されてもよく、受電されたエネルギーはエネルギー蓄積モジュール1000a6を充電するのに用いられ、電気自動車を走行させる。エネルギー蓄積管理モジュール1000a5及びエネルギー蓄積モジュール1000a6はワイヤレス充電受電器1000aの内部に配置されてもよいし、ワイヤレス充電受電器1000aの外部に配置されてもよい。本出願の本実施形態ではこれは特定のものに限定されない。受電モジュール1000a2は受電器コイルを含む。

送電変換モジュール1001a1は外部電源に接続されて、外部電源から取得された交流又は直流を高周波交流に変換してもよい。外部電源の入力が交流である場合には、送電変換モジュール1001a1は少なくとも、力率改善ユニットとインバータとを含む。外部電源の入力が直流である場合には、送電変換モジュール1001a1は少なくともインバータを含む。力率改善ユニットは、ワイヤレス充電システムの入力電流位相を配電網の電圧位相に一致させ、ワイヤレス充電システムの高調波を削減し、力率値を増大させることによって、ワイヤレス充電システムによって配電網にもたらされる害を抑え、信頼性を改善するように構成されている。力率改善ユニットはさらに、次の工程の要件に基づいて力率改善ユニットの出力電圧を増減させてもよい。インバータは力率改善ユニットによって出力された電圧を高周波交流電圧に変換した後、高周波交流電圧を送電モジュール1001a2に印加する。高周波交流電圧を用いることで、伝送効率を改善し、伝送距離を延ばすことができる。外部電源はワイヤレス充電送電器1001aの内部に配置されてもよいし、ワイヤレス充電送電器1001aの外部に配置されてもよい。

送電モジュール1001a2は送電変換モジュール1001a1によって出力された交流を交番磁界の形態で伝送するように構成されている。送電モジュール1001a2は送電器コイルを含む。

送電制御モジュール1001a3はワイヤレス充電の実際の伝送電力要件に基づいて送電変換モジュール1001a1の電圧、電流及び周波数の変換パラメータの調節量を制御して、送電モジュール1001a2の高周波交流の電圧及び電流の出力の調節量を制御してもよい。

通信モジュール1001a4と車両通信モジュール1000a4とがワイヤレス充電送電器1001aとワイヤレス充電受電器1000aとの無線通信を実施し、その通信内容は電力制御情報、障害保護情報、スイッチ情報、相互認証情報などを含む。ワイヤレス充電送電器1001aは、電気自動車の情報でありかつワイヤレス充電受電器1000aによって送信された属性情報、充電要求や相互認証情報などの情報を受信してもよい。これに加えて、ワイヤレス充電送電器1001aはさらに、ワイヤレス充電受電器1000aにワイヤレス充電送電制御情報、相互認証情報、過去のワイヤレス充電データ情報などを送信してもよい。特に、上記の無線通信の方式は、ブルートゥース（Bluetooth）、ワイヤレス・フィディリティ（WIreless－Fidelity，WiFi）、ジグビー（Zigbee）プロトコル、ラジオ・フリークエンシー・アイデンティフィケーション（Radio Frequency Identification，RFID）技術、ロングレンジ（Long Range，Lora）無線技術及び近距離無線通信（Near Field Communication，NFC）技術のいずれか1つ以上の組合せを含んでもよいが、これらに限定されない。さらに、通信モジュール1001a4は電気自動車を所有しているユーザのインテリジェント端末とさらに通信してもよく、電気自動車を所有しているユーザは通信機能を用いてリモート認証とユーザ情報の送信とを実施する。

認証管理モジュール1001a5はワイヤレス充電送電器1001aとワイヤレス充電システムの電気自動車との間の相互認証と承認管理とを実行するように構成されている。

記憶モジュール1001a6はワイヤレス充電送電器1001aの充電プロセスデータ、相互認証データ（たとえば相互認証情報）、承認管理データ（たとえば承認管理情報）などを記憶するように構成されている。相互認証データ及び承認管理データは工場出荷時に設定されてもよいし、ユーザによって設定されてもよい。本出願の本実施形態ではこれは特定のものに限定されない。

受電モジュール1000a2は送電モジュール1001a2によって送電された電磁エネルギーを交番磁界の形態で受電する。ワイヤレス充電システムの送電モジュール1001a2及び受電モジュール1000a2の補償回路の構成の組合せ形態はS－S型、P－P型、S－P型、P－S型、LCL－LCL型、LCL－P型、LCC－LCC型などを含む。本出願の本実施形態ではこれは特定のものに限定されない。ワイヤレス充電送電器1001aとワイヤレス充電受電器1000aとの機能を入れ替えてもよく、すなわち、ワイヤレス充電受電器1000aがワイヤレス充電送電器1001aを充電することも行なってもよい。

受電変換モジュール1000a1は受電モジュール1000a2によって受電された電磁エネルギーを、エネルギー蓄積モジュール1000a6を充電するための直流に変換する。受電変換モジュール1000a1は少なくとも、補償回路と整流器とを含み、整流器は受電モジュールによって受電された高周波共振電流及び電圧を直流に変換する。

受電制御モジュール1000a3はワイヤレス充電の実際の受電電力要件に基づいて受電変換モジュール1000a1の電圧、電流や周波数などのパラメータを調節することができる。

ワイヤレス充電システムの出力は電流源の性質又は電圧源の性質を持つことができ、これらは主に、送電器の補償回路網と受電器の補償回路網とによって、これらの連携を考慮して決まる。

詳細については、図4a～図4dに示されている様々な補償回路網の構成の概略図を参照する。

図4a～図4dに示されている送電器補償回路網は一例として用いられており、各図のLpは送電器コイルである。

図4aでは、L1、C1及びCpがLCC型補償回路網を形成する。

図4bでは、L1とC1とがLC型補償回路網を形成する。

図4cでは、C1とLpとが並列（Parallel）構成の要素であり、P型補償回路網を形成する。

図4dでは、CpとLpとが直列（Series）構成の要素であり、S型補償回路網を形成する。

受電器の補償回路網は送電器の補償回路網と同様である。通常、送電器の補償回路網と受電器の補償回路網とは対称性を持つ構成の回路網である。本記載では詳細は説明しない。ワイヤレス充電システムの出力に電流源の性質を持たせることができる、補償回路網と送電器及び受電器のコイルとの一般的な組合せはLCCL－LCCL、LCL－LCL、LCCL－LCL、LCL－LCCL、LCCL－P、LCL－P、S－Sなどを含む。一例としてLCCL－LCCLを挙げれば、第1のLCCLは送電器の補償回路網と送電器コイルとを組み合せたものであり、第2のLCCLは受電器の補償回路網と受電器コイルとを組み合せたものである。

図5は本出願に係る、出力が電流源型の出力であるワイヤレス充電システムの概略図である。

ワイヤレス充電送電器、受電器コイルLs及び受電器の補償回路網200が等価電流源と等価である。整流器H2と負荷とが電流源の等価負荷Rと等価である。図5にはワイヤレス充電システムの等価回路が示されている。

ワイヤレス充電システムの出力が電流源型の出力である場合、等価負荷Rの2つの終端部（end）の電圧は等価電流源の電流の大きさiのみに関係する。等価電流源の電流iが決まると、等価負荷の2つの終端部の電圧Uはi×Rに等しくなる。等価電流源の性質は、出力電流の大きさが負荷によって変化しないというものである。したがって、負荷が開路化される（open－circuited）ことがあり得ないことが必要である。これは、負荷が開路化されると、等価負荷Rがきわめて大きくなり、したがって、等価負荷の2つの終端部の電圧Uが正常値よりもはるかに大きくなり、これにより、負荷及び受電器が損傷し、受電器の破裂が起こるからである。

上記の技術的課題を解決するために、本出願ではワイヤレス充電受電器を提供する。受電器をオンにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを受電器のコントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷が開路化された状態にあるか否かにかかわらず、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、整流器の他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより整流器が保護される。その後、ワイヤレス充電の動作を開始するように受電器をコントローラが制御する。受電器をオフにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブをコントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷が開路化された状態にあるか否かにかかわらず、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオフにする際に負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、整流器コントローラが保護される。その後、受電器がオフ状態になるように制御される。

まとめると、本出願で提供されているワイヤレス充電受電器を用いれば、受電器をオン又はオフにする際に受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

本出願の技術的解決手段について当業者のより深い理解を得るために、以下、本出願の実施形態において添付の図面を参照して本出願の実施形態の技術的解決手段を明確に説明する。以下の実施形態における「第1」や「第2」などの語は説明と記載とを容易にするために用いられているのにすぎず、一方で本出願に対する限定を構成しないことが分かる。

受電器実施形態1
本出願の本実施形態ではワイヤレス充電受電器を提供する。以下、添付の図面を参照して具体的に説明する。

図6は本出願の本実施形態に係るワイヤレス充電受電器に対応するワイヤレス充電システムの概略図である。

ワイヤレス充電受電器は受電器コイルLs、受電器補償回路網200（以下、単に補償回路網200と称する）、整流器H2及び受電器コントローラ201を含む。

受電器コイルLsは送電器によって伝送された交番磁界を交流に変換し、交流を補償回路網200に渡す。

補償回路網200は交流を補償した後、補償された交流を整流器H2に渡す。

整流器H2は補償された交流を整流して直流にして、直流を負荷に供給する。

補償回路網は電流源の性質を持つ補償回路である。補償回路網200の電流源の性質から、整流器の入力電流が送電器のインバータの出力電圧に正比例することが確定する。補償回路網200の電流源の性質に起因して、受電器コイルLsと補償回路網200とが送電器と一体的に動作することで、整流器H2の入力終端部が定電流源になる。送電器補償回路網100及び受電器補償回路網200には上述の補償回路網が用いられてもよく、本出願の本実施形態の本記載では詳細は重ねて説明しない。整流器H2と負荷とが等価負荷を形成するので、整流器H2に入力される電流iは等価負荷のインピーダンスに依存しない。

ワイヤレス充電システムは「オフ状態」、「待機状態」及び「充電状態」という3つの状態を含む。「待機状態」又は「オフ状態」から「充電状態」に切り換わるのをオンプロセスと称する。「充電状態」から「待機状態」又は「オフ状態」に切り換わるプロセスを本出願の以下の説明ではオフプロセスと称する。実際に適用する際には、「オフ状態」から「充電状態」に切り換わるとき、まず受電器が「オフ状態」から「待機状態」に切り換わり、その後、「待機状態」から「充電状態」に切り換わることが分かる。

「充電状態」から「待機状態」に切り換わるのが通常のオフである。受電器の補助電源（図示せず）がオフにされると、補助電源はコントローラに電力を供給することができない。この場合、受電器は「充電状態」又は「待機状態」からオフ状態に切り換わる必要がある。

負荷が開路化されるときに負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くなることによって負荷及び受電器が損傷するのを防止するために、本出願では、受電器をオン又はオフにする際に受電器の負荷を迂回するように整流器のスイッチングチューブを受電器コントローラ201が制御する。以下、コントローラの動作原理を具体的に説明する。

受電器をオンにする際、閉じられるように整流器H2のスイッチングチューブを受電器コントローラ201が制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。制御されるスイッチングチューブは整流器H2の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は整流器H2の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブである。各スイッチングチューブを制御するために整流器H2の各スイッチングチューブに駆動信号としてPWM（Pulse width modulation，パルス幅変調）信号を受電器コントローラ201が送る。

整流器H2はフルブリッジ整流器であってもよいし、ハーフブリッジ整流器であってもよい。整流器H2がフルブリッジ整流器である場合には、整流器H2は2つのブリッジアームを含み、したがって、これに対応して、2つの上側にあるブリッジアーム片側と、2つの下側にあるブリッジアーム片側とを含む。整流器H2がハーフブリッジ整流器である場合には、整流器H2は1つのブリッジアームを含み、したがって、これに対応して、1つの上側にあるブリッジアーム片側と、1つの下側にあるブリッジアーム片側とを含む。

たとえば、図1に示されているように、整流器H2は4つの制御可能なスイッチングチューブS1～S4を含む。この場合、受電器コントローラ201が、閉じられるように上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS1及びS3を制御したり、閉じられるように下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS2及びS4を制御したりしてもよい。この場合、負荷の迂回がなされ、補償回路網200の出力終端部が短絡し、負荷に電流が流れない。したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷及び受電器が損傷から保護される。

受電器をオンにする際、整流器H2の、2つの上側にあるブリッジアーム片側の両方が、制御可能なスイッチングチューブを含む場合、同時に閉じられるように2つの上側にあるブリッジアーム片側の制御可能なスイッチングチューブを受電器コントローラ201が制御する必要がある。2つの制御可能なスイッチングチューブの駆動信号を同期させておけば、制御可能なスイッチングチューブが同時に閉じられることが可能である。同様に、整流器H2の、2つの下側にあるブリッジアーム片側の両方が、制御可能なスイッチングチューブを含む場合にも、同時に閉じられるように2つの下側にあるブリッジアーム片側の制御可能なスイッチングチューブを受電器コントローラ201が制御し、これは、2つの制御可能なスイッチングチューブの駆動信号を同期させておけば実施されることが可能である。

整流器H2の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブが閉じられていることを確認した後、動作を開始するように受電器を受電器コントローラ201が制御し、すなわち、正常な整流状態になるように整流器H2を制御し、負荷を充電する。

特に、受電器コントローラ201はさらに、ワイヤレス充電手順を開始するようにワイヤレス充電送電器に通知してもよい。実際に適用する際には、受電器コントローラ201は受電器の通信モジュールを用いて送電器の通信モジュールに充電要求を送信して、受電器がワイヤレス充電の準備作業を完了しており、送電器がワイヤレス充電手順を開始し得ることを通知してもよい。充電要求を受信すると、送電器の通信モジュールはワイヤレス充電手順を開始するように送電器コントローラ101に通知してもよい。

受電器をオフにする際、閉じられるように整流器H2のスイッチングチューブを受電器コントローラ201が制御し、これにより、負荷の迂回がなされ、その後、オフ状態になるように受電器を受電器コントローラ201が制御する。制御されるスイッチングチューブは整流器H2の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブである。

図1をさらに参照する。フルブリッジ整流器H2が、制御可能なスイッチングチューブS1～S4を含む場合、受電器をオフにする際、受電器コントローラ201が、閉じられるように上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS1及びS3を制御したり、閉じられるように下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS2及びS4を制御したりしてもよい。この場合、負荷の迂回がなされ、負荷に電流が流れない。したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷及び受電器が損傷から保護される。

受電器をオフにする際、ワイヤレス充電システムの安全性を改善するために、整流器H2の、2つの上側にあるブリッジアーム片側の両方が、制御可能なスイッチングチューブを含む場合には、同時に閉じられるように2つの上側にあるブリッジアーム片側の制御可能なスイッチングチューブを受電器コントローラ201が制御し、これは、2つの上側にあるブリッジアーム片側の制御可能なスイッチングチューブの駆動信号を同期させておけば実施されることが可能であり、整流器H2の、2つの下側にあるブリッジアーム片側の両方が、制御可能なスイッチングチューブを含む場合には、同時に閉じられるように2つの下側にあるブリッジアーム片側の制御可能なスイッチングチューブを受電器コントローラ201が制御し、これは、2つの制御可能なスイッチングチューブの駆動信号を同期させておけば実施されることが可能である。

本出願で提供されている受電器コントローラ201が図3の送電制御モジュール1000a3に配置されることが分かる。

制御可能なスイッチングチューブの種類はリレー、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET、以下、MOSトランジスタと略称）、SiC MOSFET（Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，炭化ケイ素金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）などのいずれか1つであってもよい。スイッチングチューブがMOSトランジスタである場合、スイッチングチューブは特にPMOSトランジスタやNMOSトランジスタであってもよい。本出願の本実施形態ではこれは特定のものに限定されない。

本出願の本実施形態で提供されているワイヤレス充電受電器では、受電器をオンにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを受電器コントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れないので、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、受電器をオンにする際に整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。その後、ワイヤレス充電の動作を開始するように受電器をコントローラが制御する。受電器をオフにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブをコントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れない。その後、オフ状態になるように受電器をコントローラが制御する。したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオフにする際に負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、整流器の他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、受電器をオフにする際に整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。

まとめると、本出願の本実施形態で提供されているワイヤレス充電受電器を用いれば、受電器をオン又はオフにする際に円滑な切換えが実施されることが可能であることで、受電器及び負荷が損傷から保護され、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

以下、整流器の具体的な構成を参照して、受電器コントローラが整流器のスイッチングチューブの動作を制御する制御原理を説明する。

受電器実施形態2
以下、整流器がフルブリッジ整流器であり、各ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである例を用いて説明を行なう。

図7は本出願の本実施形態に係る別のワイヤレス充電受電器に対応するワイヤレス充電システムの概略図である。

ワイヤレス充電送電器は電源、インバータH1、送電器補償回路網100、送電器コイルLp及び送電器コントローラ101を含む。

ワイヤレス充電受電器は受電器コイルLs、受電器補償回路網200、整流器H2、出力フィルタコンデンサCo、負荷及び受電器コントローラ201を含む。

送電器補償回路網100はL1、C1及びCpを含み、LCC型補償回路網であり、受電器補償回路網200はL2、C2及びCsを含み、受電器補償回路網200もLCC型補償回路網であり、これにより、ワイヤレス充電システムの出力は電流源の性質を持つ。

送電器及び受電器の補償回路網とコイルとの組合せがLCCL－LCCLである例を用いて本出願の本実施形態が説明されていることが分かる。実際に適用する際には、送電器及び受電器の補償回路網とコイルとの組合せは別の組合せ、たとえば、LCL－LCL、LCCL－LCL、LCL－LCCL、LCCL－P、LCL－PやS－Sであってもよい。上記の組合せのいずれかが適用される場合、受電器コントローラの制御原理は同様であり、本出願では詳細は説明しない。

ワイヤレス充電システムの送電器及び受電器は対応するコントローラをそれぞれ有する。受電器コントローラ201はシステムの出力電圧（又は出力電流又は出力電力）を制御し、送電器コイルの電流基準信号を生成することができ、これにより、整流器H2の制御可能なスイッチングチューブの導通とオフとを制御する。送電器コントローラ101はインバータH1の制御可能なスイッチングチューブの導通とオフとを制御することによって送電器コイルの電流を制御する。送電器コイルの電流の大きさに基づいて受電器が整流器H2の入力終端部で対応する電流を発生し、これにより、受電器が電流に基づいて位相同期（phase locking）を実行する。送電器コントローラ101と受電器コントローラ201とは無線通信を通じて制御信号を伝達する。実際に適用する際には、受電器が受電器の無線通信モジュールを用いて送電器の無線通信モジュールと通信してもよい。

受電器の整流器H2が2つのブリッジアームを含み、各ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。本図では、たとえば、S1とS2とが1つのブリッジアームに配置され、S3とS4とが1つのブリッジアームに配置され、S1とS3とが上側にあるブリッジアーム片側に配置され、S2とS4とが下側にあるブリッジアーム片側に配置されている。

以下、ワイヤレス充電システムが信頼性の高い動作を行なうことができることを保証するように、受電器のオンプロセス及びオフプロセスの際に受電器コントローラによって整流器H2の制御可能なスイッチングチューブを制御する手順を具体的に説明する。

まず、受電器をオンにする際の受電器コントローラの制御原理を説明する。

図8は本出願の実施形態2に係る受電器のオンプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。

受電器のオンは、受電器が「待機状態」又は「オフ状態」から「充電状態」に切り換わることを意味する。以下、受電器が「待機状態」から「充電状態」に切り換わる例を用いて説明を行なう。

ワイヤレス充電システムが「待機状態」にあるとき、受電器の補助電源が動作状態にあり、送電器の補助電源も動作状態にある。「待機状態」では、受電器が充電指示を受け付けると、受電器コントローラが受電器の無線通信モジュールを用いて送電器に充電要求を送信する。送電器コントローラは充電要求を受信して送電器の無線通信モジュールを用いて応答し、これにより、ワイヤレス充電システムが充電手順を開始する。

受電器コントローラが、閉じられるように整流器H2の、2つの上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS1及びS3の両方を制御するか、閉じられるように2つの下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS2及びS4の両方を制御するかし、これにより、負荷の迂回がなされる。

本出願の本実施形態では、整流器H2の制御可能なスイッチングチューブがMOSトランジスタであり、より具体的にはNMOSトランジスタであり、閉じられるように整流器H2の、2つの下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS2及びS4の両方を受電器コントローラ201が制御する例を用いて説明を行なう。制御可能なスイッチングチューブがNMOSトランジスタである場合、制御可能なスイッチングチューブの駆動信号がハイレベルの信号であるときに、制御可能なスイッチングチューブが導通状態にされ、制御可能なスイッチングチューブの駆動信号がローレベルの信号であるときに、制御可能なスイッチングチューブがオフになる。

閉じられるように整流器H2の、2つの下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS2及びS4の両方を受電器コントローラ201が制御することについて考えると、これは、図中の「受電器コイルの電流が正常」の矢印によって指し示されている破線の前で、S1及びS3の駆動信号がローレベルの信号であり、S2及びS4の駆動信号がハイレベルの信号であることに相当する。この場合、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。

受電器コントローラ201は送電器が起動するまで整流器H2のスイッチングチューブを制御し続ける。送電器コイルで第1の既定電流が発生すると、受電器コントローラが2つのブリッジアーム間の位相シフト角度θを徐々に増加させ、これにより、ワイヤレス充電システムは「充電状態」になり、負荷を充電し始める。このプロセスは、図中の「受電器コイルの電流が正常」の矢印によって指し示されている破線の後で、S1及びS3の駆動信号とS2及びS4の駆動信号とが特定のロジックにしたがってハイレベルとローレベルとの間で遷移し、各ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブと下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブとが協働して導通状態なり、すなわち、S1とS2とが協働して導通状態なり、S3とS4とが協働して導通状態になることに相当する。

実際に適用する際には、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流の値を超えると判断されると、受電器コントローラ201が、既定値まで徐々に増加するように整流器H2の、2つのブリッジアーム間の位相シフト角度θを制御し、協働して導通状態になるように上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブと下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブとを制御してもよい。第1の既定電流の値と位相シフト角度θの既定値とは実際の状況に基づいて設定されてもよい。本出願の本実施形態ではこれは特定のものに限定されない。

以下、受電器をオフにする際の受電器コントローラの制御原理を説明する。

図9は本出願の実施形態2に係る受電器のオフプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。

整流器H2の制御可能なスイッチングチューブがMOSトランジスタであり、より具体的にはNMOSトランジスタである例を引き続き説明に用いる。

「充電状態」の際に、オフ指示を受電器が受け付けたり、補助電源がオフにされることを示す障害アラームを受電器が受け付けたりすると、受電器コントローラ201が無線通信モジュールを用いて送電器コントローラ101にオフ指示を送信して、オフ手順を開始する。送電器は、電流が第2の既定電流よりも小さくかつ第1の既定電流よりも大きくなるまで送電器コイルの電流を徐々に減少させる。

送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超える値まで徐々に減少するとき、受電器コントローラ201が整流器H2の駆動信号を調節し始める。具体的には、受電器コントローラ201はθから0に徐々に減少するように整流器H2の、2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御して、S1及びS3の駆動信号を完全に同期させ、S2及びS4の駆動信号を完全に同期させ、S1の駆動信号とS2の駆動信号とが協働して導通状態になるようにする。これは、図中の「送電器が電磁波の伝送を停止」の矢印によって指し示されている破線の前のスイッチングチューブの駆動信号のレベルに相当する。

この場合、整流器H2の、2つの上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS1及びS3と、2つの下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS2及びS4とが協働して導通状態になるので、負荷の迂回がなされ、すなわち、負荷に電流が流れず、負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷及び受電器が損傷から保護される。

送電器が電磁波の伝送を停止するまで、すなわち、送電器が電磁波の出力を停止するまでスイッチングチューブに対する上記の制御を受電器コントローラ201が続ける。「送電器が電磁波の伝送を停止」の後、S2及びS4が導通状態に維持され、S1とS3とがオフにされ、待機状態になる。これは、図中の「送電器が電磁波の伝送を停止」の矢印によって指し示されている破線の後、S1及びS3の駆動信号がローレベルの信号になり、S2及びS4の駆動信号がハイレベルの信号になることに相当する。

前後のブリッジアーム間の位相シフト角度がゼロまで減少した後、2つの下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS2及びS4が長期間導通状態に維持され、2つの上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS1及びS3がオフにされる例を用いて上記の説明が提供されていることが分かる。これの代わりに、2つの上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS1及びS3が導通状態に維持され、2つの下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブS2及びS4がオフにされてもよい。本出願の本実施形態の本記載では詳細は説明しない。

本出願の本実施形態で提供されているワイヤレス充電受電器の整流器は2つのブリッジアームを含み、各ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の各々が1つの制御可能なスイッチングチューブを含む。受電器をオンにする際、ワイヤレス充電送電器、受電器コイル及び受電器の補償回路網が電流源と等価になり得るので、負荷が開路化されるときに、負荷の2つの終端部で極端に高い電圧が生じ、したがって、負荷と受電器とが損傷するおそれがある。したがって、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側の2つのスイッチングチューブの両方、又は下側にあるブリッジアーム片側の2つのスイッチングチューブの両方を受電器のコントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされ、すなわち、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、オンの際に整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。受電器をオフにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側の2つのスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側の2つのスイッチングチューブをコントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオフにする際に負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、オフの際に整流器が保護される。

まとめると、本出願で提供されているワイヤレス充電受電器を用いれば、受電器をオン又はオフにする際に受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

上記の実施形態は、整流器が2つのブリッジアームを含み、各ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の各々が1つの制御可能なスイッチングチューブを含む例を用いて説明されている。以下、添付の図面を参照して、整流器が2つのブリッジアームを含み、2つの上側にあるブリッジアーム片側が制御可能でないダイオードを含み、2つの下側にあるブリッジアーム片側が、制御可能なスイッチングチューブを含む場合の受電器コントローラの動作原理を説明する。

受電器実施形態3
図10は本出願の実施形態3に係るさらに別のワイヤレス充電受電器に対応するワイヤレス充電システムの概略図である。

ワイヤレス充電送電器は電源、インバータH1、送電器補償回路網100、送電器コイルLp及び送電器コントローラ101を含む。

ワイヤレス充電受電器は受電器コイルLs、受電器補償回路網200、整流器H2、出力フィルタコンデンサCo、負荷及び受電器コントローラ201を含む。

送電器補償回路網100及び受電器補償回路網200の説明については上記の実施形態を参照する。本出願の本実施形態の本記載では詳細は重ねて説明しない。

ワイヤレス充電システムの送電器及び受電器は対応するコントローラをそれぞれ有する。受電器コントローラ201はシステムの出力電圧（又は出力電流又は出力電力）を制御し、送電器コイルの電流基準信号を生成することができ、これにより、整流器H2の制御可能なスイッチングチューブの導通とオフとを制御する。送電器コントローラ101はインバータH1の制御可能なスイッチングチューブの導通とオフとを制御することによって送電器コイルの電流を制御する。送電器コイルの電流の大きさに基づいて受電器が整流器の入力終端部で対応する電流を発生し、これにより、受電器が電流に基づいて位相同期を実行する。送電器コントローラ101と受電器コントローラ201とは無線通信を通じて制御信号を伝達する。実際に適用する際には、受電器が受電器の無線通信モジュールを用いて送電器の無線通信モジュールと通信してもよい。

受電器の整流器H2が2つのブリッジアームを含み、各ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側が1つの制御可能でないダイオードを含み、各ブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側が1つの制御可能なスイッチングチューブを含む。本図では、たとえば、ダイオードD1とスイッチングチューブS2とが1つのブリッジアームに配置され、ダイオードD3とスイッチングチューブS4とが1つのブリッジアームに配置されている。

以下、ワイヤレス充電システムが信頼性の高い動作を行なうことができることを保証するように、受電器のオンプロセス及びオフプロセスの際に受電器コントローラによって整流器H2の制御可能なスイッチングチューブを制御する手順を具体的に説明する。

まず、受電器をオンにする際の受電器コントローラの制御原理を説明する。

図11は本出願の実施形態3に係る受電器のオンプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。

整流器H2の制御可能なスイッチングチューブがMOSトランジスタであり、より具体的にはNMOSトランジスタである例を説明に用いる。

受電器のオンは、受電器が「待機状態」又は「オフ状態」から「充電状態」に切り換わることを意味する。以下、受電器が「待機状態」から「充電状態」に切り換わる例を用いて説明を行なう。

「待機状態」で、受電器が充電指示を受け付けると、閉じられるように整流器H2の、2つの下側にあるブリッジアーム片側の制御可能なスイッチングチューブS2及びS4の両方を受電器コントローラ201が制御する。この場合、制御可能なスイッチングチューブS2及びS4に用いるコントローラの駆動信号のデューティサイクルは100％であり、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、上側にあるブリッジアーム片側のD1及びD3の迂回もなされ、これにより、上側にあるブリッジアーム片側に電流が流れない。送電器をオンにする際に上側にあるブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。

ワイヤレス充電システムが「待機状態」にあるとき、受電器の補助電源が動作状態にあり、送電器の補助電源も動作状態にある。受電器コントローラ201が受電器の無線通信モジュールを用いて送電器に充電要求を送信する。送電器コントローラ101が送電器の無線通信モジュールを用いて充電要求を受信し、これにより、ワイヤレス充電システムの送電器が充電手順を開始する。送電器が起動し、送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えるとき、受電器コントローラ201が2つのスイッチングチューブのデューティサイクルを既定値まで徐々に減少させ、これにより、ワイヤレス充電システムが「充電状態」になり、負荷を充電し始める。これは、図中の「受電器が充電を開始」の矢印によって指し示されている破線の後のS2及びS4の駆動信号の遷移に相当する。

第1の既定電流の値とデューティサイクルの既定値とは実際の状況に基づいて設定されてもよい。本出願の本実施形態ではこれは特定のものに限定されない。

以下、受電器をオフにする際の受電器コントローラの制御原理を説明する。

図12は本出願の実施形態3に係る受電器のオフプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。

整流器H2の制御可能なスイッチングチューブがMOSトランジスタであり、より具体的にはNMOSトランジスタである例を引き続き説明に用いる。

「充電状態」の際に、オフ指示を受電器が受け付けたり、補助電源がオフにされることを示す障害アラームを受電器が受け付けたりすると、受電器コントローラ201が無線通信モジュールを用いて送電器コントローラ101にオフ指示を送信して、オフ手順を開始する。送電器は、電流が第2の既定電流よりも小さくかつ第1の既定電流よりも大きくなるまで送電器コイルの電流を徐々に減少させる。

送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超える値まで徐々に減少するとき、受電器コントローラ201が整流器H2の駆動信号を調節し始める。具体的には、受電器コントローラ201が下側にあるブリッジアーム片側の2つのスイッチングチューブS2及びS4の駆動信号のデューティサイクルを100％まで徐々に増加させて、2つの下側にあるチューブを同時に導通状態に維持する。この場合、負荷の迂回がなされ、負荷に電流が流れない。したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器H2の、2つのダイオードD1及びD3の迂回もなされ、これにより、ダイオードに電流が流れない。送電器をオンにする際にダイオードの2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。

導通状態にされるようにS2及びS4を受電器コントローラ201が制御した後、送電器が電磁波の伝送を停止するまで、すなわち、電力の出力を停止するまで送電器が送電器コイルの電流を徐々に減少させる。これは、図中の「S2及びS4が導通状態を継続」の矢印によって指し示されている破線の後で、S2及びS4がハイレベル状態に留まることに相当する。

本出願の本実施形態で提供されている受電器の整流器は2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブの両方がダイオードであり、2つのブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブの両方が、制御可能なスイッチングチューブである。受電器をオンにする際、閉じられるように2つのスイッチングチューブの両方を受電器コントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れないので、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の2つのダイオードの迂回もなされ、これにより、ダイオードに電流が流れない。送電器をオンにする際にダイオードの2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、オンの際に整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。受電器をオフにする際、閉じられるように整流器の2つのスイッチングチューブの両方を受電器コントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオフにする際に負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の2つのダイオードの迂回もなされ、これにより、ダイオードに電流が流れない。送電器をオフにする際にダイオードの2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより整流器が保護される。

まとめると、本出願で提供されているワイヤレス充電受電器を用いれば、受電器をオン又はオフにする際に受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

上記の実施形態の整流器は2つのブリッジアームを含む。以下、添付の図面を参照して、整流器が1つのブリッジアームのみを含む場合の受電器コントローラの動作原理を具体的に説明する。

以下、まず、整流器が1つのブリッジアームのみを含み、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の各々が1つの制御可能なスイッチングチューブを含む場合の受電器コントローラの動作原理を説明する。

受電器実施形態4
図13は本出願の実施形態4に係るさらに別のワイヤレス充電受電器の概略図である。

ワイヤレス充電送電器は電源、インバータH1、送電器補償回路網100、送電器コイルLp及び送電器コントローラ101を含む。

ワイヤレス充電受電器は受電器コイルLs、受電器補償回路網200、整流器H2、出力フィルタコンデンサCo、負荷及び受電器コントローラ201を含む。

送電器補償回路網100及び受電器補償回路網200の説明については上記の実施形態を参照する。本出願の本実施形態の本記載では詳細は重ねて説明しない。

ワイヤレス充電システムの送電器及び受電器は対応するコントローラをそれぞれ有する。受電器コントローラ201はシステムの出力電圧（又は出力電流又は出力電力）を制御し、送電器コイルの電流基準信号を生成することができ、これにより、整流器H2の制御可能なスイッチングチューブの導通とオフとを制御する。送電器コントローラ101はインバータH1の制御可能なスイッチングチューブの導通とオフとを制御することによって送電器コイルの電流を制御する。送電器コイルの電流の大きさに基づいて受電器が整流器H2の入力終端部で対応する電流を発生し、これにより、受電器が電流に基づいて位相同期（phase locking）を実行する。送電器コントローラ101と受電器コントローラ201とは無線通信を通じて制御信号を伝達する。実際に適用する際には、受電器が受電器の無線通信モジュールを用いて送電器の無線通信モジュールと通信してもよい。

受電器の整流器H2は1つのブリッジアームを含み、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の各々が1つの制御可能なスイッチングチューブを含む。本図では、たとえば、上側にあるブリッジアーム片側がスイッチングチューブS1を含み、下側にあるブリッジアーム片側がスイッチングチューブS2を含む。

以下、ワイヤレス充電システムが信頼性の高い動作を行なうことができることを保証するように、受電器のオンプロセス及びオフプロセスの際に受電器コントローラによって整流器H2の制御可能なスイッチングチューブを制御する手順を具体的に説明する。

まず、受電器をオンにする際の受電器コントローラの制御原理を説明する。

図14は本出願の実施形態4に係る受電器のオンプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。

整流器H2の制御可能なスイッチングチューブがMOSトランジスタであり、より具体的にはNMOSトランジスタである例を説明に用いる。

受電器のオンは、受電器が「待機状態」又は「オフ状態」から「充電状態」に切り換わることを意味する。以下、受電器が「待機状態」から「充電状態」に切り換わる例を用いて説明を行なう。

「待機状態」では、受電器が充電指示を受け付けると、閉じられるように整流器H2の、下側にあるブリッジアーム片側の制御可能なスイッチングチューブS2を受電器コントローラ201が制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、制御可能なスイッチングチューブS2の駆動信号のデューティサイクルは100％である。負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、これは、図中の「送電器が起動」の矢印によって指し示されている破線の前で、S2の駆動信号がローレベルからハイレベルに変化し、待機時間内で、S2の駆動信号がハイレベル信号の状態を継続し、S1の駆動信号がローレベルの信号の状態を継続することに相当する。

送電器が起動し、送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えるとき、整流器H2の駆動信号を受電器コントローラ201が徐々に調節する。具体的には、2つのスイッチングチューブS1及びS2のデューティサイクルを既定値までコントローラが徐々に減少させ、これにより、ワイヤレス充電システムは「充電状態」になり、負荷を充電し始める。これは、図中の「送電器が起動」の矢印によって指し示されている破線の後のS2及びS1の駆動信号に相当する。

第1の既定電流の値とデューティサイクルの既定値とは実際の状況に基づいて設定されてもよい。本出願の本実施形態ではこれは特定のものに限定されない。

以下、受電器をオフにする際の受電器コントローラの制御原理を説明する。

図15は本出願の実施形態4に係る受電器のオフプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。

整流器H2の制御可能なスイッチングチューブがMOSトランジスタであり、より具体的にはNMOSトランジスタである例を引き続き説明に用いる。

「充電状態」の際に、オフ指示を受電器が受け付けたり、補助電源がオフにされることを示す障害アラームを受電器が受け付けたりすると、受電器コントローラ201が無線通信モジュールを用いて送電器コントローラにオフ指示を送信して、オフ手順を開始する。送電器は、電流が第2の既定電流よりも小さくかつ第1の既定電流よりも大きくなるまで送電器コイルの電流を徐々に減少させる。

送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超える値まで徐々に減少するとき、受電器コントローラ201が整流器H2の駆動信号を調節し始める。具体的には、受電器コントローラ201が、デューティサイクルが100％になるまで2つのスイッチングチューブS2及びS4の駆動信号のデューティサイクルを徐々に増加させ、S2の駆動信号をハイレベル信号に留めおき、S1の駆動信号をローレベル信号に留めおく。すなわち、S2は導通状態に留まり、S1はオフ状態に留まる。この場合、負荷の迂回がなされ、負荷に電流が流れない。したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器H2のスイッチングチューブS1の迂回もなされる。送電器をオフにする際にS1の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。

本出願の本実施形態で提供されている受電器の整流器は1つのブリッジアームのみを含み、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の各々が1つの制御可能なスイッチングチューブを含む。受電器をオンにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを受電器コントローラが制御し、これにより、負荷と、閉じられていないもう一方のスイッチングチューブとの迂回がなされる。したがって、受電器をオンにする際に、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられることが可能である。受電器をオフにする際、閉じられるように整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを受電器コントローラが制御し、これにより、負荷と、閉じられていないもう一方のスイッチングチューブとの迂回がなされる。したがって、受電器をオフにする際に、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられることが可能である。

まとめると、本出願で提供されているワイヤレス充電受電器を用いれば、受電器をオン又はオフにする際に受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

上記の実施形態では、整流器が1つのブリッジアームのみを含み、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の各々が1つの制御可能なスイッチングチューブを含む場合の受電器コントローラの動作原理を説明している。以下、整流器が1つのブリッジアームのみを含み、ブリッジアームが1つの制御可能なスイッチングチューブと1つのダイオードとを含む場合の受電器コントローラの動作原理を説明する。

受電器実施形態5
上側にあるブリッジアーム片側がダイオードを含み、下側にあるブリッジアーム片側が、制御可能なスイッチングチューブを含む例を用いて本出願の本実施形態を説明する。

図16は本出願の実施形態5に係る別のワイヤレス充電受電器に対応するワイヤレス充電システムの概略図である。

ワイヤレス充電送電器は電源、インバータH1、送電器補償回路網100、送電器コイルLp及び送電器コントローラ101を含む。

ワイヤレス充電受電器は受電器コイルLs、受電器補償回路網200、整流器H2、出力フィルタコンデンサCo、負荷及び受電器コントローラ201を含む。

送電器補償回路網100及び受電器補償回路網200の説明については上記の実施形態を参照する。本出願の本実施形態の本記載では詳細は重ねて説明しない。

ワイヤレス充電システムの送電器及び受電器は対応するコントローラをそれぞれ有する。受電器コントローラ201はシステムの出力電圧（又は出力電流又は出力電力）を制御し、送電器コイルの電流基準信号を生成することができ、これにより、整流器H2の制御可能なスイッチングチューブの導通とオフとを制御する。送電器コントローラ101はインバータH1の制御可能なスイッチングチューブの導通とオフとを制御することによって送電器コイルの電流を制御する。送電器コイルの電流の大きさに基づいて受電器が整流器の入力終端部で対応する電流を発生し、これにより、受電器が電流に基づいて位相同期を実行する。送電器コントローラ101と受電器コントローラ201とは無線通信を通じて制御信号を伝達する。実際に適用する際には、受電器が受電器の無線通信モジュールを用いて送電器の無線通信モジュールと通信してもよい。

受電器の整流器H2は1つのブリッジアームを含み、上側にあるブリッジアーム片側がダイオードD1を含み、下側にあるブリッジアーム片側が、制御可能なスイッチングチューブS2を含む。

以下、ワイヤレス充電システムが信頼性の高い動作を行なうことができることを保証するように、受電器のオンプロセス及びオフプロセスの際に受電器コントローラによって整流器H2の制御可能なスイッチングチューブを制御する手順を具体的に説明する。

まず、受電器をオンにする際の受電器コントローラの制御原理を説明する。

図17は本出願の実施形態5に係る受電器のオンプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。

整流器H2の制御可能なスイッチングチューブがMOSトランジスタであり、より具体的にはNMOSトランジスタである例を説明に用いる。

受電器のオンは、受電器が「待機状態」又は「オフ状態」から「充電状態」に切り換わることを意味する。以下、受電器が「待機状態」から「充電状態」に切り換わる例を用いて説明を行なう。

「待機状態」では、受電器が充電指示を受け付けると、閉じられるように整流器H2の、下側にあるブリッジアーム片側の制御可能なスイッチングチューブS2を受電器コントローラ201が制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、制御可能なスイッチングチューブS2の駆動信号のデューティサイクルは100％である。負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、上側にあるブリッジアーム片側のダイオードD1の迂回もなされ、これにより、上側にあるブリッジアーム片側に電流が流れない。送電器をオンにする際にダイオードD1の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。これは、図中の「送電器が起動」の矢印によって指し示されている破線の前で、S2の駆動信号がローレベルからハイレベルに変化し、待機時間内でS2の駆動信号がハイレベル信号の状態を継続することに相当する。

送電器が起動し、送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えるとき、整流器H2の駆動信号を受電器コントローラ201が徐々に調節する。具体的には、スイッチングチューブS1の駆動信号のデューティサイクルを既定値までコントローラが徐々に減少させ、これにより、ワイヤレス充電システムは「充電状態」になり、負荷を充電し始める。これは、図中の「送電器が起動」の矢印によって指し示されている破線の後のS2の駆動信号に相当する。

第1の既定電流の値とデューティサイクルの既定値とは実際の状況に基づいて設定されてもよい。本出願の本実施形態ではこれは特定のものに限定されない。

図18は本出願の実施形態5に係る受電器のオフプロセスの際の整流器及び制御可能なスイッチングチューブの制御手順の概略図である。

整流器H2の制御可能なスイッチングチューブがMOSトランジスタであり、より具体的にはNMOSトランジスタである例を引き続き説明に用いる。

「充電状態」の際に、オフ指示を受電器が受け付けたり、補助電源がオフにされることを示す障害アラームを受電器が受け付けたりすると、受電器コントローラ201が無線通信モジュールを用いて送電器コントローラ101にオフ指示を送信して、オフ手順を開始する。送電器は、電流が第2の既定電流よりも小さくかつ第1の既定電流よりも大きくなるまで送電器コイルの電流を徐々に減少させる。

送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超える値まで徐々に減少するとき、受電器コントローラ201が整流器H2の駆動信号を調節し始める。具体的には、デューティサイクルが100％になるまで、スイッチングチューブS2の駆動信号のデューティサイクルを受電器コントローラ201が徐々に増加させ、常時ハイレベルの信号になるようにS2の駆動信号を制御する。この場合、S2が導通状態に留まり、負荷の迂回がなされ、負荷に電流が流れない。したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器のダイオードD1の迂回もなされる。送電器をオフにする際にD1の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。

本出願の本実施形態で提供されている受電器の整流器は1つのブリッジアームのみを含み、ブリッジアームは1つの制御可能なスイッチングチューブと1つのダイオードとを含む。受電器をオンにする際、閉じられるように整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを受電器コントローラが制御し、これにより、負荷及びダイオードの迂回がなされる。したがって、受電器をオンにする際に、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられることが可能である。受電器をオフにする際、閉じられるように整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを受電器コントローラが制御し、これにより、負荷及びダイオードの迂回がなされる。したがって、受電器をオフにする際に、極端に高い電圧によって生じる負荷及び整流器に対する損傷が避けられることが可能である。

まとめると、本出願で提供されているワイヤレス充電受電器を用いれば、受電器をオン又はオフにする際に受電器と負荷とが損傷から保護されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムの安全性が改善される。

システム実施形態
上記の実施形態で提供されているワイヤレス充電受電器に基づいて、さらに本出願の実施形態ではワイヤレス充電システムを提供する。以下、添付の図面を参照して具体的に説明を行なう。

図19は本出願の実施形態に係るワイヤレス充電システムの概略図である。

ワイヤレス充電システム1900はワイヤレス充電受電器1000aとワイヤレス充電送電器1001aとを含む。

ワイヤレス充電送電器1001aは少なくとも、インバータH1、送電器コイルLp、送電器補償回路網100及び送電器コントローラ101を含む。

インバータH1は直流電源によって出力された直流を交流に変換する。

送電器補償回路網100は交流を補償した後、補償された交流を送電器コイルLpに渡す。

送電器コイルLpは補償された交流を交番磁界の形態で伝送する。

送電器コントローラ101はインバータH1の制御可能なスイッチングチューブを閉じる制御を行ない、これにより、受電器によって必要とされる送電電流を送電器コイルLpが発生し、また、送電器コントローラ101は、受電器コントローラ201によって送信されたオン要求やオフ要求を受信したり、オン要求やオフ要求を受電器コントローラ201に送信したりするようにさらに構成されている。

ワイヤレス充電受電器1000aは、ワイヤレス充電送電器1001aによって伝送された交番磁界を受け取り、交番磁界を直流に変換して直流を負荷に供給するように構成されている。ワイヤレス充電受電器1000aは受電器コイルLs、整流器H2及び受電器コントローラ201を含む。

受電器コイルLsは送電器コイルLpによって送電された電磁エネルギーを交番磁界の形態で受電する。

受電器補償回路網200は交流を補償した後、補償された交流を整流器H2に渡す。

整流器H2は受電器コイルLsによって出力された交流を整流して直流にし、直流を負荷に出力する。

補償回路網200は電流源の性質を持つ補償回路であり、これにより、受電器コイルLsと補償回路網200とが送電器と一体的に動作することで、整流器H2の入力終端部が定電流源になる。

オン及びオフの制御を実行するときに、受電器が送電器コイルの電流の大きさを監視する必要がある。したがって、送電器コイルLpの電流を送電器コントローラ101が受電器コントローラ201に送信する必要がある。送電器コントローラ101と受電器コントローラ201とが互いに無線通信することが分かる。本出願の本実施形態では特定の通信方式が特別に限定されることはない。

ワイヤレス充電受電器の整流器H2は、整流器が2つのブリッジアームを含み、各ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである例、又は整流器が2つのブリッジアームを含み、2つの上側にあるブリッジアーム片側が制御可能でないダイオードを含み、2つの下側にあるブリッジアーム片側が、制御可能なスイッチングチューブを含む例、又は整流器が1つのブリッジアームのみを含み、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の各々が1つの制御可能なスイッチングチューブを含む例、又は整流器が1つのブリッジアームのみを含み、ブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側が1つの制御可能なスイッチングチューブを含み、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側が1つのダイオードを含む例を含む上記の受電器実施形態で提供されているいずれかの整流器であってもよい。

ワイヤレス充電システムは図2に示されている場面に適用されてもよい。具体的には、ワイヤレス充電受電器の負荷が電気自動車であってもよく、ワイヤレス充電受電器が電気自動車に配置されてもよく、ワイヤレス充電送電器がワイヤレス充電ステーションに配置される。

本出願の本実施形態で提供されているワイヤレス充電システムは上記の実施形態で提供されているワイヤレス充電受電器を含む。受電器をオンにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを受電器コントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオンにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、オンの際に整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。受電器をオフにする際、閉じられるように整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブをコントローラが制御し、これにより、負荷の迂回がなされる。この場合、負荷に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオフにする際に負荷が損傷から保護される。これに加えて、整流器の他方のブリッジアーム片側の迂回もなされ、これにより、整流器の他方のブリッジアーム片側に電流が流れず、したがって、送電器をオフにする際に他方のブリッジアーム片側の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、オフの際に整流器が保護され、すなわち、受電器が保護される。その後、オフ状態になるように受電器をコントローラが制御する。

まとめると、本出願の本実施形態で提供されているワイヤレス充電システムを用いれば、受電器をオン又はオフにする際に円滑な切換えが実施されることが可能であり、これにより、ワイヤレス充電システムのオン／オフプロセスの際に正常な制御手順が確保され、受電器及び負荷が損傷から保護され、ワイヤレス充電システムの安全性がさらに改善される。

方法実施形態
上記の実施形態で提供されているワイヤレス充電受電器に基づいて、本出願の実施形態ではワイヤレス充電受電器を制御する方法をさらに提供する。以下、添付の図面を参照して具体的に説明を行なう。

本実施形態で提供されているワイヤレス充電制御方法はワイヤレス充電受電器に適用される。詳細については上記の受電器実施形態を参照する。本記載では詳細は重ねて説明しない。受電器は受電器コイル、補償回路網及び整流器を含む。本方法は、
受電器をオンにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップ、
又は
受電器をオフにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップ
を含む。

スイッチングチューブは整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブである。

以下、受電器をオンにする制御を行なう手順をまず説明する。

図20は本出願の実施形態に係るワイヤレス充電受電器をオンにする方法のフローチャートである。

S2001：受電器をオンにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御する。

負荷を迂回するのは、負荷に電流が流れるのを防止するためである。したがって、負荷が開路化される場合であっても、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオンにする際に負荷が損傷から保護される。

S2002：送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、正常に動作するように整流器を制御する。

正常に動作するように整流器を制御するとは、整流器が整流動作を行ない始めることを意味し、この場合、送電器が電力を正常に送電し、整流器が交流を整流して直流にして、負荷を充電する。

以下、受電器をオフにする制御を行なう手順を説明する。

図21は本出願の実施形態に係るワイヤレス充電受電器をオフにする方法のフローチャートである。

S2101：受電器をオフにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御する。

負荷を迂回するのは、負荷に電流が流れるのを防止するためである。したがって、負荷が開路化される場合であっても、送電器をオンにする際に負荷の2つの終端部の電圧が極端に高くならない。これにより、送電器をオンにする際に負荷が損傷から保護される。

S2102：送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、オフ状態になるように受電器を制御する。

整流器の様々な実現例が様々な特定のオン及びオフ手順に対応し、以下、これらを個別に説明する。

第1の実現例：
整流器が2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。

負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップは、
受電器をオンにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器の上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブ、又は下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定値まで徐々に増加するように2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、協働して導通状態になるように上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブと、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブとを制御し、その後、動作を開始するように受電器を制御するステップ
を特に含む。

負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップは、
送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、負荷の迂回がなされるように、整流器の上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが閉じられるまで、又は下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に減少するように2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御するステップ
を特に含む。

第2の実現例：
整流器は2つのブリッジアームを含み、2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブがダイオードであり、2つのブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。

負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップは、
閉じられるようにすべての制御可能なスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定値まで徐々に減少するように2つのブリッジアームの制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、動作を開始するように受電器を制御するステップ
を特に含む。

負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップは、
送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラによって、すべての制御可能なスイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に増加するように2つのブリッジアームの制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御するステップ
を特に含む。

第3の実現例：
整流器は1つのブリッジアームを含み、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブである。

負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップは、
閉じられるように整流器の下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを制御し、送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、協働して導通状態になるように上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブと、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブとを制御し、その後、動作を開始するように受電器を制御するステップ
を特に含む。

負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップは、
送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器の下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御するステップ
を特に含む。

第4の実現例：
整流器は1つのブリッジアームを含み、ブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブがダイオードである。

負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように受電器を制御するステップは、
閉じられるように整流器の制御可能なスイッチングチューブを制御し、送電器のコイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定のデューティサイクルに基づいて制御可能なスイッチングチューブのスイッチ状態を制御するステップ
を特に含む。

負荷の迂回がなされるように、閉じられるように整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように受電器を制御するステップは、
送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラによって、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように制御可能なスイッチングチューブを制御し、その後、オフ状態になるように受電器を制御するステップ
を特に含む。

本出願の上記の実施形態で提供されている、受電器をオンにする又はオフにする方法を適用することで、オンプロセス又はオフプロセスの際に負荷が開路化されるときに受電器を保護することができる。整流器の入力終端部は等価電流源であり、電流源の性質は、負荷が開路化されることがあり得ないというものである。したがって、本出願では、オン又はオフの際に、整流器の制御可能なスイッチングチューブを制御することによって負荷の迂回がなされ、受電器が保護される。

本出願では、「少なくとも1つ」が1つ以上を意味し、「複数の」が2つ以上を意味すると解するべきである。用語「及び／又は」は、関連する物を説明するための関連関係を説明するのに用いられ、3つの関係が存在してもよいことを示す。たとえば、「A及び／又はB」は、Aのみが存在、Bのみが存在、AとBとの両方が存在（A及びBの各々は単数であっても複数であってもよい）という3つの場合を意味するといえる。記号「／」は通常、関連する物の間の「又は」の関係を表わす。「記載事物の少なくとも1つ」又はその類似表現は、1つの事物又は複数の事物のあらゆる組合せを含む、当該事物のあらゆる組合せを意味する。たとえば、a、b及びcの少なくとも1つは、a、b、c、「a及びb」、「a及びc」、「b及びc」又は「a、b及びc」を表わすといえる（a、b及びcの各々は単数であっても複数であってもよい）。

上記で説明されているものは本出願の優れた実施形態である以上であることはなく、なんらかの仕方で本出願を限定することを意図していない。本出願の実施形態の例が上記で開示されているが、実施形態は本出願を限定することを意図していない。上記で開示されている方法と技術内容とを用いて、いかなる当業者も、本出願の技術的解決手段の保護範囲を逸脱しない限りにおいて、本出願の技術的解決手段に対する複数の可能な変形及び修正を行なったり、均等変形例を通じて同等の効果を奏する実施形態になるように本出願の技術的解決手段を改良したりすることができる。したがって、本出願の技術的解決手段の内容を逸脱しない限りにおいて本出願の必須の技術的特徴に応じて上記の実施形態になされる単純なあらゆる改良、均等変形例及び修正が本出願の技術的解決手段の保護範囲に含まれる。

100 送電器補償回路網
101 送電器コントローラ
200 受電器補償回路網
201 受電器コントローラ
300 送電器無線通信モジュール
400 通信受電器無線通信モジュール
1000 電気自動車
1001 ワイヤレス充電ステーション
1000a ワイヤレス充電受電器
1000a1 受電変換モジュール
1000a2 受電モジュール
1000a3 受電制御モジュール
1000a4 車両通信モジュール
1000a5 エネルギー蓄積管理モジュール
1000a6 エネルギー蓄積モジュール
1001 ワイヤレス充電ステーション
1001a ワイヤレス充電送電器
1001a1 送電変換モジュール
1001a2 送電モジュール
1001a3 送電制御モジュール
1001a4 通信モジュール
1001a5 認証管理モジュール
1001a6 記憶モジュール
1900 ワイヤレス充電システム

Claims (20)

1. 受電器コイル、補償回路網、整流器及びコントローラを備えるワイヤレス充電受電器であって、
   前記受電器コイルは、送電器によって伝送された交番磁界を交流に変換し、前記交流を前記補償回路網に渡すように構成され、
   前記補償回路網は、前記交流を補償した後、前記補償された交流を前記整流器に渡すように構成され、
   前記整流器は、前記補償された交流を整流して直流にして、前記直流を負荷に供給するように構成され、
   前記補償回路網は電流源の性質を持つ補償回路であり、これにより、前記受電器コイルと前記補償回路網とが前記送電器と一体的に動作することで、前記整流器の入力終端部が定電流源になり、
   前記コントローラは、前記受電器をオンにする際、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように前記受電器を制御する、又は前記受電器をオフにする際、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように前記受電器を制御するように構成され、
   前記コントローラは、前記受電器をオンにする際、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブ第1部分を制御し、前記受電器をオフにする際、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブ第2部分を制御し、前記スイッチングチューブ第1部分が前記整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は前記整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブであり、前記スイッチングチューブ第2部分が前記整流器の、前記上側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブ、又は前記整流器の、前記下側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブである、ように特に構成される、
   ワイヤレス充電受電器。
2. 前記整流器は2つのブリッジアームを備え、前記2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、
   前記受電器をオンにする際、前記コントローラは、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器の前記上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブ、又は前記下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブを制御し、前記送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記コントローラは、既定値まで徐々に増加するように前記2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、協働して導通状態になるように前記上側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブと、前記下側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブとを制御し、その後、動作を開始するように前記受電器を制御する、
   請求項1に記載の受電器。
3. 前記受電器をオフにする際、前記送電器の前記送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ前記第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記コントローラは、前記負荷の迂回がなされるように、前記整流器の前記上側にあるブリッジアーム片側の、すべての前記スイッチングチューブが閉じられるまで、又は前記下側にあるブリッジアーム片側の、すべての前記スイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に減少するように前記2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、その後、前記コントローラは前記オフ状態になるように前記受電器を制御する、請求項2に記載の受電器。
4. 前記整流器は2つのブリッジアームを備え、前記2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブがダイオードであり、前記2つのブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、
   前記受電器をオンにする際、前記コントローラは閉じられるようにすべての前記制御可能なスイッチングチューブを制御し、前記送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記コントローラは既定値まで徐々に減少するように前記2つのブリッジアームの前記制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、動作を開始するように前記受電器を制御する、
   請求項1に記載の受電器。
5. 前記受電器をオフにする際、前記送電器の前記送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ前記第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記コントローラは、すべての前記制御可能なスイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に増加するように前記2つのブリッジアームの前記制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、前記オフ状態になるように前記受電器を制御する、請求項4に記載の受電器。
6. 前記整流器は1つのブリッジアームを備え、前記ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、
   前記受電器をオンにする際、前記コントローラは閉じられるように前記整流器の前記上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は前記下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを制御し、前記送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記コントローラは協働して導通状態になるように前記上側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブと、前記下側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブとを制御する、
   請求項1に記載の受電器。
7. 前記受電器をオフにする際、前記送電器の前記送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ前記第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記コントローラは、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器の前記下側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブを制御し、その後、前記コントローラは前記オフ状態になるように前記受電器を制御する、請求項6に記載の受電器。
8. 前記整流器は1つのブリッジアームを備え、前記ブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、前記ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブがダイオードであり、
   前記受電器をオンにする際、前記コントローラは閉じられるように前記整流器の前記制御可能なスイッチングチューブを制御し、前記送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記コントローラは既定のデューティサイクルに基づいて前記制御可能なスイッチングチューブのスイッチ状態を制御する、
   請求項1に記載の受電器。
9. 前記受電器をオフにする際、前記送電器の前記送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ前記第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記コントローラは、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記制御可能なスイッチングチューブを制御し、その後、前記コントローラは前記オフ状態になるように前記受電器を制御する、請求項8に記載の受電器。
10. 送電器と、請求項1から9のいずれか一項に記載の受電器とを備えるワイヤレス充電システムであって、前記送電器はインバータ、送電器補償回路網、送電器コイル及び送電器コントローラを備え、
    前記インバータは、直流を交流に逆変換して、前記交流を前記送電器補償回路網に渡すように構成され、
    前記送電器補償回路網は、前記交流を補償した後、前記補償された交流を前記送電器コイルに渡すように構成され、
    前記送電器コイルは、前記補償された交流を交番磁界の形態で伝送するように構成され、
    前記送電器コントローラは、前記受電器によって必要とされる送電電流を前記送電器コイルが発生するように前記インバータの制御可能なスイッチングチューブを閉じる制御を行なうように構成され、前記送電器コントローラは、前記受電器のコントローラによって送信されたオン要求若しくはオフ要求を受信する、又はオン要求若しくはオフ要求を前記受電器のコントローラに送信するようにさらに構成される、
    ワイヤレス充電システム。
11. 前記送電器コントローラは、前記送電器コイルの電流を前記受電器の前記コントローラに送信するようにさらに構成される、請求項10に記載のシステム。
12. ワイヤレス充電受電器に適用されるワイヤレス充電制御方法であって、前記受電器は受電器コイル、補償回路網及び整流器を備え、前記補償回路網は電流源の性質を持つ補償回路であり、これにより、前記受電器コイルと前記補償回路網とが送電器と一体的に動作することで、前記整流器の入力終端部が定電流源になり、前記方法は、
    前記受電器をオンにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように前記受電器を制御するステップ、又は
    前記受電器をオフにする際、負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように前記受電器を制御するステップ
    を備え、
    前記受電器をオンにする際、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブ第1部分が制御され、前記受電器をオフにする際、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブ第2部分が制御され、前記スイッチングチューブ第1部分は前記整流器の、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブ、又は前記整流器の、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブであり、前記スイッチングチューブ第2部分は前記整流器の、前記上側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブ、又は前記整流器の、前記下側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブである、ワイヤレス充電制御方法。
13. 前記整流器は2つのブリッジアームを備え、前記2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、
    負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように前記受電器を制御する前記ステップは、
    前記受電器をオンにする際、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器の前記上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブ、又は前記下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブを制御し、前記送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定値まで徐々に増加するように前記2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、協働して導通状態になるように前記上側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブと、前記下側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブとを制御し、その後、動作を開始するように前記受電器を制御するステップ
    を特に備える、
    請求項12に記載の制御方法。
14. 負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように前記受電器を制御する前記ステップは、
    前記送電器の前記送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ前記第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記負荷の迂回がなされるように、前記整流器の前記上側にあるブリッジアーム片側の、すべての前記スイッチングチューブが閉じられるまで、又は前記下側にあるブリッジアーム片側の、すべての前記スイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に減少するように前記2つのブリッジアーム間の位相シフト角度を制御し、その後、前記オフ状態になるように前記受電器を制御するステップ
    を特に備える、請求項13に記載の制御方法。
15. 前記整流器は2つのブリッジアームを備え、前記2つのブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブがダイオードであり、前記2つのブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、
    負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように前記受電器を制御する前記ステップは、
    閉じられるようにすべての前記制御可能なスイッチングチューブを制御し、前記送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定値まで徐々に減少するように前記2つのブリッジアームの前記制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、動作を開始するように前記受電器を制御するステップ
    を特に備える、
    請求項12に記載の制御方法。
16. 負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように前記受電器を制御する前記ステップは、
    前記送電器の前記送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ前記第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラによって、すべての前記制御可能なスイッチングチューブが閉じられるまで、徐々に増加するように前記2つのブリッジアームの前記制御可能なスイッチングチューブの駆動信号のデューティサイクルを制御し、その後、前記オフ状態になるように前記受電器を制御するステップ
    を特に備える、請求項15に記載の制御方法。
17. 前記整流器は1つのブリッジアームを備え、前記ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側及び下側にあるブリッジアーム片側の、すべてのスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、
    負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器の、すべてのスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように前記受電器を制御する前記ステップは、
    閉じられるように前記整流器の前記下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブを制御し、前記送電器の送電器コイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、協働して導通状態になるように前記上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブと、前記下側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブとを制御し、その後、動作を開始するように前記受電器を制御するステップ
    を特に備える、
    請求項12に記載の制御方法。
18. 負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように前記受電器を制御する前記ステップは、
    前記送電器の前記送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ前記第1の既定電流を超えると判断される場合に、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器の前記下側にあるブリッジアーム片側の前記スイッチングチューブを制御し、その後、前記オフ状態になるように前記受電器を制御するステップ
    を特に備える、請求項17に記載の制御方法。
19. 前記整流器は1つのブリッジアームを備え、前記ブリッジアームの、下側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブが、制御可能なスイッチングチューブであり、前記ブリッジアームの、上側にあるブリッジアーム片側のスイッチングチューブがダイオードであり、
    負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、動作を開始するように前記受電器を制御する前記ステップは、
    閉じられるように前記整流器の前記制御可能なスイッチングチューブを制御し、前記送電器のコイルの電流が第1の既定電流を超えると判断される場合に、既定のデューティサイクルに基づいて前記制御可能なスイッチングチューブのスイッチ状態を制御するステップ
    を特に備える、
    請求項12に記載の制御方法。
20. 負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記整流器のスイッチングチューブを制御した後、オフ状態になるように前記受電器を制御する前記ステップは、
    前記送電器の送電器コイルの電流が第2の既定電流未満かつ前記第1の既定電流を超えると判断される場合に、コントローラによって、前記負荷の迂回がなされるように、閉じられるように前記制御可能なスイッチングチューブを制御し、その後、前記オフ状態になるように前記受電器を制御するステップ
    を特に備える、請求項19に記載の制御方法。

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