Устройство бесконтактного получения энергии и транспортное средство, содержащее такое устройство

Устройство бесконтактного получения энергии и транспортное средство, содержащее такое устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству бесконтактного получения электроэнергии и к транспортному средству, содержащему такое устройство, в частности к технологии подачи электрической энергии к транспортному средству бесконтактным образом от источника энергии, внешнего по отношению к транспортному средству.

Уровень техники

Большое внимание сфокусировано на транспортных средствах с электроприводом, таких как электрическое транспортное средство и гибридное транспортное средство, как дружественные к окружающей среде транспортные средства. Эти транспортные средства объединяют в себе электродвигатель для формирования движущей силы для движения и перезаряжаемое устройство накопления энергии для накопления электроэнергии, которая должна подаваться к электродвигателю. Гибридное транспортное средство ссылается на транспортное средство, объединяющее в себе двигатель внутреннего сгорания, в качестве источника энергии в дополнение к электродвигателю, или транспортное средство, дополнительно объединяющее в себе топливный элемент в дополнение к устройству накопления энергии, в качестве источника энергии постоянного тока для приведения в движение транспортное средство.

Среди гибридных транспортных средств известно транспортное средство, которое позволяет заряжать установленное в транспортном средстве устройство накопления энергии от источника энергии, внешнего по отношению к транспортному средству, так же как и в случае с электрическим транспортным средством. Например, известно так называемое "подключаемое к розетке гибридное транспортное средство", которое позволяет устройству накопления энергии заряжаться от обычного бытового источника электропитания посредством установления соединения между штепсельной розеткой, расположенной в доме, и зарядным входом, предусмотренным в транспортном средстве, через зарядный кабель.

В качестве способа передачи энергии внимание в последние годы сфокусировано на беспроводной передаче электроэнергии без использования шнуров и/или кабелей электропитания для электропередачи. Известны три многообещающих подхода этой технологии беспроводной передачи энергии, такие как передача энергии с помощью электромагнитной индукции, передача энергии с помощью электромагнитных волн и передача энергии посредством резонансного способа.

Резонансный способ передачи является способом бесконтактной передачи энергии, передающим энергию через электромагнитное поле, вызывая резонанс в паре резонаторов (например, паре саморезонирующих катушек) в электромагнитном поле (ближнем поле), позволяя электроэнергии до нескольких кВт передаваться на относительно длинное расстояние (например, несколько метров) (ссылка на Непатентный Документ 1).

Патентный Документ 1: WO 2007/008646

Непатентный Документ 1: Андре Курс и др. "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances" (он-лайн), 6 июля 2007 г., SCIENCE, т. 317, стр. 83-86 (найден 12 сентября 2007 г.), Интернет

<URL:http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/-86.pdf>

Проблемы, на решение которых направлено изобретение

В резонансном способе электрическая энергия передается, когда условие резонанса между резонатором со стороны передачи энергии и резонатором со стороны получения энергии удовлетворяется. Однако возможен случай, когда стороне получения энергии не требуется получение электрической энергии, как, например, когда устройство накопления энергии находится в полностью заряженном состоянии или т.п.

В случае когда технология беспроводной передачи энергии, раскрытая в вышеупомянутом документе "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances", применяется к системе подачи энергии для транспортного средства, способ, для того чтобы остановить получение энергии, когда получение энергии в транспортном средстве не требуется, является проблемой. Упомянутые документы отдельно не указывают конкретную конфигурацию или способ управления для остановки получения энергии.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для бесконтактного получения энергии и транспортного средства, которое легко может останавливать получение энергии при подаче энергии с помощью резонансного способа.

Средство для решения проблем

Устройство бесконтактного получения энергии согласно настоящему изобретению включает в себя нагрузку, идентифицированную как объект для подачи энергии, и вторичную саморезонирующую катушку, получающую электрическую энергию, которая должна подаваться на нагрузку, от первичной саморезонирующей катушки, внешней по отношению к транспортному средству. Вторичная саморезонирующая катушка выполнена с возможностью переключения между первым состоянием и вторым состоянием. Первое состояние выбирается в режиме получения энергии, в котором вторичная саморезонирующая катушка имеет магнитную связь с первичной саморезонирующей катушкой посредством резонанса магнитного поля. Второе состояние выбирается в режиме прекращения получения энергии, в котором магнитная связь вторичной саморезонирующей катушки с первичной саморезонирующей катушкой посредством резонанса является более слабой, чем в первом состоянии.

Предпочтительно вторичная саморезонирующая катушка имеет импеданс, различающийся между первым состоянием и вторым состоянием.

Более предпочтительно вторичная саморезонирующая катушка включает в себя основную часть катушки и модификатор индуктивности, модифицирующий индуктивность основной части катушки.

Дополнительно предпочтительно основная часть катушки разделяется в центральной области на первую часть и вторую часть. Модификатор индуктивности включает в себя реле, предусмотренное в центральной области основной части катушки, соединяющий первую часть и вторую часть в режиме получения энергии и отсоединяющий первую часть от второй части в режиме прекращения получения энергии.

Предпочтительно вторичная саморезонирующая катушка включает в себя основную часть катушки и модификатор емкости, модифицирующий емкость основной части катушки.

Дополнительно предпочтительно модификатор емкости включает в себя главную линию, подключенную к концу основной части катушки, реле, подключенное к главной линии, и конденсатор, подключаемый к основной части катушки через главную линию посредством реле в режиме получения энергии и отсоединяемый от основной части катушки посредством реле в режиме прекращения получения энергии.

Дополнительно предпочтительно устройство бесконтактного получения энергии дополнительно включает в себя разряжающий резистор для установки конденсатора в состояние разряда в режиме прекращения получения энергии.

Дополнительно предпочтительно в конструкцию включено другое реле, отсоединяющее разряжающий резистор от конденсатора в режиме получения энергии и соединяющее разряжающий резистор с конденсатором в режиме прекращения получения энергии.

Дополнительно предпочтительно реле отсоединяет разряжающий резистор от конденсатора в режиме получения энергии и соединяет разряжающий резистор с конденсатором в режиме прекращения получения энергии.

Предпочтительно устройство бесконтактного получения энергии дополнительно включает в себя преобразователь напряжения, преобразующий входное напряжение для подачи на нагрузку, и выпрямитель, выпрямляющий переменное напряжение и предоставляющий выпрямленное напряжение в преобразователь напряжения в качестве входного напряжения. Вторичная саморезонирующая катушка получает электрическую энергию от первичной саморезонирующей катушки, чтобы вызывать формирование переменное напряжения, которое должно подаваться в выпрямитель.

Дополнительно предпочтительно устройство бесконтактного получения энергии устанавливается в транспортное средство, чтобы получать электрическую энергию от подающего устройства, включающего в себя первичную саморезонирующую катушку, внешнюю по отношению к транспортному средству. Устройство бесконтактного получения энергии дополнительно включает в себя блок управления, управляющий переключением вторичной саморезонирующей катушки между первым состоянием и вторым состоянием. Блок управления устанавливает вторичную саморезонирующую катушку в первое состояние и второе состояние, когда транспортное средство удовлетворяет и не удовлетворяет, соответственно, условию получения энергии.

Дополнительно предпочтительно транспортное средство включает в себя устройство накопления энергии, получающее электрическую энергию заряда от устройства бесконтактного получения энергии в качестве нагрузки. Условие получения энергии включает в себя условие того, что состояние заряда устройства накопления энергии меньше, чем пороговое значение.

Более предпочтительно условие получения энергии включает в себя условие того, что предварительно определенный отказ не происходит в транспортном средстве.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения транспортное средство включает в себя устройство бесконтактного получения энергии, получающее электрическую энергию, передаваемую бесконтактным образом извне транспортного средства. Устройство бесконтактного получения энергии включает в себя нагрузку, идентифицированную как объект для подачи энергии, и вторичную саморезонирующую катушку, получающую электрическую энергию, которая должна подаваться на нагрузку, от внешней первичной саморезонирующей катушки. Вторичная саморезонирующая катушка выполнена с возможностью переключения между первым состоянием и вторым состоянием. Первое состояние выбирается в режиме получения энергии, в котором вторичная саморезонирующая катушка имеет магнитную связь с первичной саморезонирующей катушкой посредством резонанса магнитного поля. Второе состояние выбирается в режиме прекращения получения энергии, в котором магнитная связь вторичной саморезонирующей катушки с первичной саморезонирующей катушкой посредством резонанса является более слабой, чем в первом состоянии.

Предпочтительно вторичная саморезонирующая катушка имеет импеданс, различающийся между первым состоянием и вторым состоянием.

Преимущества изобретения

Согласно настоящему изобретению получение энергии может быть легко остановлено, когда получение электрической энергии нежелательно при подаче энергии с помощью резонансного способа.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - полная конфигурация системы подачи энергии согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - схема для описания механизма передачи энергии посредством резонансного способа.

Фиг.3 - соотношение между расстоянием от источника тока (магнитного источника тока) и интенсивностью электромагнитного поля.

Фиг.4 - блок-схема, представляющая конфигурацию силовой цепи транспортного средства 100 с электроприводом, показанного на фиг.1.

Фиг.5 - принципиальная схема DC/DC-преобразователя 140, показанного на фиг.1.

Фиг.6 - подробная конфигурация вторичной саморезонирующей катушки 110 с фиг.1 и 4.

Фиг.7 - блок-схема последовательности операций для описания процесса начала заряда, выполняемого посредством ЭБУ 180 транспортного средства.

Фиг.8 - блок-схема последовательности операций процесса в случае нормального завершения во время получения энергии.

Фиг.9 - блок-схема последовательности операций процесса в случае принудительного завершения вследствие возникновения ошибки во время получения энергии.

Фиг.10 - принципиальная схема конфигурации вторичной саморезонирующей катушки 110A, примененной в устройстве бесконтактного получения энергии второго варианта осуществления.

Фиг.11 - принципиальная схема конфигурации вторичной саморезонирующей катушки 110A1, которая является модификацией вторичной саморезонирующей катушки 110A.

Фиг.12 - принципиальная схема конфигурации вторичной саморезонирующей катушки 110B, которая является модификацией вторичной саморезонирующей катушки 110A; и

фиг.13 - принципиальная схема конфигурации вторичной саморезонирующей катушки 110C, которая является другой модификацией вторичной саморезонирующей катушки 110A.

Перечень ссылочных позиций

На чертежах ссылочной позицией 100 обозначено транспортное средство с электродвигателем; 110, 110A, 110A1, 110B, 110C, 340 - вторичная саморезонирующая катушка; 111 - основная часть катушки; 112 - реле, 113 - первая часть; 114 - вторая часть; 115 - модификатор индуктивности; 125, 350 - вторичная катушка; 130 - выпрямитель; 140 - преобразователь; 142 - блок DC/AC-преобразования; 144 - блок трансформатора; 146 - блок выпрямителя; 150 - устройство накопления энергии; 162 - повышающий преобразователь; 164, 166 - инвертер; 170 - электродвигатель; 172, 174 - электродвигатель-генератор; 176 - двигатель; 177 - устройство разделения энергии; 178 - ведущее колесо; 190 - устройство связи; 191, 192 - датчик напряжения; 194 - датчик тока; 200 - устройство подачи энергии; 210 - источник AC-энергии; 220 - формирователь высокочастотной энергии; 230, 320 - первичная катушка; 240, 330 - первичная саморезонирующая катушка; 250 - устройство связи; 310 - источник высокочастотной энергии; 311 - основная часть катушки; 312A, 312A1, 312B, 312C - модификатор емкости; 313 - конденсатор; 314 - разряжающий резистор; 315, 316, 317 - реле; 321, 322 - главная линия; 360 - нагрузка; 180 - ЭБУ транспортного средства; PL2 - положительная линия; SMR1, SMR2 - основное реле системы.

Наилучшие способы осуществления изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны далее более подробно со ссылками на чертежи. Одинаковые или соответствующие элементы на чертежах обозначены одинаковыми ссылочными позициями и их описание не будет повторяться.

Первый вариант осуществления изобретения

Фиг.1 представляет полную конфигурацию системы подачи энергии согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.1, система подачи энергии включает в себя транспортное средство 100 с электроприводом и систему 200 подачи энергии. Транспортное средство 100 с электроприводом включает в себя вторичную саморезонирующую катушку 110, вторичную катушку 120, выпрямитель 130, DC/DC-преобразователь 140 и устройство 150 накопления энергии. Транспортное средство 100 с электроприводом дополнительно включает в себя блок 160 управления энергией (далее в данном документе также называемый "PCU"), электродвигатель 170, ЭБУ (электронный блок управления) 180 транспортного средства и устройство 190 связи.

Хотя вторичная саморезонирующая катушка 110 размещена в нижней части кузова транспортного средства, она может быть размещена в верхней части кузова транспортного средства, если устройство 200 подачи энергии расположено над транспортным средством. Вторичная саморезонирующая катушка 110 является LC-резонирующей катушкой, имеющей оба конца открытыми (разъединенными) и получает электрическую энергию от устройства 200 подачи энергии, резонируя с первичной саморезонирующей катушкой 240 устройства 200 подачи энергии (описанного далее) через электромагнитное поле. Хотя емкостной компонент вторичной саморезонирующей катушки 110 здесь соответствует плавающей емкости катушки, конденсатор может быть предусмотрен на концах катушки.

Вторичная саморезонирующая катушка 110 имеет число своих витков, установленное соответственно так, что значение Q, представляющее интенсивность резонанса между первичной саморезонирующей катушкой 240 и вторичной саморезонирующей катушкой 110 (например, Q>100), значение K, представляющее степень их связывания, и т.п. становятся больше на основе расстояния от первичной саморезонирующей катушки 240 устройства 200 подачи энергии, резонансной частоты первичной саморезонирующей катушки 240 и вторичной саморезонирующей катушки 110 и т.п.

Вторичная катушка 120 размещается соосно с вторичной саморезонирующей катушкой 110 и может иметь магнитную связь с вторичной саморезонирующей катушкой 110 посредством электромагнитной индукции. Вторичная катушка 120 извлекает электрическую энергию, полученную вторичной саморезонирующей катушкой 110, посредством электромагнитной индукции для вывода на выпрямитель 130. Выпрямитель 130 выпрямляет AC-энергию, извлеченную посредством вторичной катушки 120.

DC/DC-преобразователь 140 реагирует на сигнал управления от ЭБУ 180 транспортного средства, чтобы преобразовывать электрическую энергию, выпрямленную посредством выпрямителя 130, до уровня напряжения устройства 150 накопления энергии для вывода в него. В случае когда энергия получается от устройства 200 подачи энергии во время операции движения транспортного средства (в этом случае устройство 200 подачи энергии может быть размещено, например, в верхней части или в боковой части транспортного средства), DC/DC-преобразователь 140 может преобразовывать электрическую энергию, выпрямленную посредством выпрямителя 130, в напряжение системы для непосредственной подачи в PCU 160. DC/DC-преобразователь 140 обязательно не требуется, и может быть применена конфигурация, в которой AC-электрическая энергия, извлеченная посредством вторичной катушки 120, выпрямляется посредством выпрямителя 130 и затем непосредственно прикладывается к устройству 150 накопления энергии.

Устройство 150 накопления энергии является перезаряжаемым источником DC-энергии и включает в себя аккумулятор, такой как литий-ионный или никель-металлогидридный аккумулятор. Устройство 150 накопления энергии накапливает электрическую энергию, подаваемую от DC/DC-преобразователя 140, так же как и рекуперативную электроэнергию, генерируемую электродвигателем 170. Устройство 150 накопления энергии подает накопленную электрическую энергию к PCU 160. Конденсатор большой емкости может применяться в качестве устройства 150 накопления энергии. Любой буфер энергии является применимым, пока он может временно накапливать электрическую энергию, подаваемую от устройства 200 подачи энергии, и/или рекуперативную электрическую энергию от электродвигателя 170 и подавать накопленную электрическую энергию к PCU 160.

PCU 160 приводит в действие электродвигатель 170 посредством электрической энергии, выводимой из устройства 150 накопления энергии, или электрической энергии, непосредственно подаваемой от DC/DC-преобразователя 140. PCU 160 выпрямляет рекуперативную электрическую энергию, сгенерированную электродвигателем 170, для вывода в устройство 150 накопления энергии таким образом, что устройство 150 накопления энергии заряжается. Электродвигатель 170 приводится в действие посредством PCU 160, чтобы формировать движущую энергию транспортного средства, которая предоставляется ведущим колесам. Электродвигатель 170 генерирует электрическую энергию с помощью кинетической энергии, получаемой от ведущих колес и двигателя (не показаны) и выводит сгенерированную рекуперативную электрическую энергию в PCU 160.

В режиме движения транспортного средства ЭБУ 180 транспортного средства управляет PCU 160 на основе состояния движения транспортного средства и/или состояния заряда (далее в данном документе также называемого "SOC") устройства 150 накопления энергии. Устройство 190 связи функционирует как интерфейс связи для связи с устройством 200 подачи энергии, внешним по отношению к транспортному средству.

Устройство 200 подачи энергии включает в себя источник 210 AC-энергии, высокочастотный усилитель 220 мощности, первичную катушку 230, первичную саморезонирующую катушку 240, устройство 250 связи и ЭБУ 260.

Источник 210 AC-энергии является внешним по отношению к транспортному средству и является источником питания системы, например. Формирователь 220 высокочастотной энергии преобразует электрическую энергию, полученную от источника 210 AC-энергии, в электрическую энергию высокой частоты. Преобразованная высокочастотная электрическая энергия подается на первичную катушку 230. Частота высокочастотной электрической энергии, сгенерированной формирователем 220 высокочастотной энергии, составляет, например, от 1 М до десятка и нескольких МГц.

Первичная катушка 230 размещается соосно с первичной саморезонирующей катушкой 240 и может иметь магнитную связь с первичной саморезонирующей катушкой 240 посредством электромагнитной индукции. Первичная катушка 230 подает электрическую энергию высокой частоты, поданную из формирователя 220 высокочастотной энергии, на первичную саморезонирующую катушку 240 посредством электромагнитной индукции.

Хотя первичная саморезонирующая катушка 240 размещается близко к земле, она может быть размещена над транспортным средством или сбоку от транспортного средства в случае, когда энергия подается транспортному средству 100 с электроприводом сверху транспортного средства. Первичная саморезонирующая катушка 240 аналогична LC-резонирующей катушке, имеющей оба конца открытыми (без контакта), и передает электрическую энергию транспортному средству 100 с электроприводом, резонируя с вторичной саморезонирующей катушкой 110 транспортного средства 100 с электроприводом через электромагнитное поле. Хотя емкостной компонент первичной саморезонирующей катушки 240 похожим образом соответствует плавающей емкости катушки, конденсатор может быть подключен на концах катушки.

Первичная саморезонирующая катушка 240 имеет число своих витков, заданное соответственно так, что значение Q (например, Q>100), степень K связывания и т.п. становятся больше на основе расстояния от вторичной саморезонирующей катушки 110 транспортного средства 100 с электроприводом, резонансной частоты первичной саморезонирующей катушки 240 и вторичной саморезонирующей катушки 110 и т.п.

Устройство 250 связи функционирует как интерфейс связи, чтобы осуществлять беспроводную связь с транспортным средством 100 с электроприводом, которое является получателем подаваемой энергии. ЭБУ 260 управляет формирователем 220 высокочастотной энергии так, что получаемая электрическая энергия в транспортном средстве 100 с электроприводом достигает целевого значения. В частности, ЭБУ 260 получает от транспортного средства 100 с электроприводом получаемую электрическую энергию и ее целевое значение для транспортного средства 100 с электроприводом через устройство 250 связи и управляет выходным сигналом формирователя 220 высокочастотной энергии так, что получаемая электрическая энергия в транспортном средстве 100 с электроприводом совпадает с целевым значением. ЭБУ 260 может передавать значение импеданса устройства 200 подачи энергии транспортному средству 100 с электроприводом.

Фиг.2 представляет собой схему для описания механизма передачи энергии посредством резонансного способа. Как показано на фиг.2, резонансный способ похож на резонанс двух камертонов. Посредством резонанса двух LC-резонирующих катушек, имеющих одинаковую нейтральную частоту в электромагнитном поле (ближнем поле), электрическая энергия передается от одной катушки к другой катушке через электромагнитное поле.

В частности, первичная катушка 320 соединяется с источником 310 высокочастотной энергии, и электрическая энергия с частотой от 1 М до десятка и нескольких МГц подается на первичную саморезонирующую катушку 330, которая имеет магнитную связь с первичной катушкой 320 посредством электромагнитной индукции. Первичная саморезонирующая катушка 330 является LC-резонатором на основе индуктивности и плавающей емкости катушки, резонирующим с вторичной саморезонирующей катушкой 340, имеющей ту же резонансную частоту, что и первичная саморезонирующая катушка 330, через электромагнитное поле (ближнее поле). Соответственно, энергия (электрическая энергия) передается от первичной саморезонирующей катушки 330 к вторичной саморезонирующей катушке 340 через электромагнитное поле. Энергия (электрическая энергия), переданная вторичной саморезонирующей катушке 340, извлекается вторичной катушкой 350, имеющей магнитную связь с вторичной саморезонирующей катушкой 340, посредством электромагнитной индукции, чтобы представляться нагрузке 360.

Соответствующая взаимосвязь между элементами на фиг.1 будет описана в данном документе далее. Источник 210 AC-энергии и формирователь 220 высокочастотной энергии на фиг.1 соответствуют источнику 310 высокочастотной энергии на фиг.2. Первичная катушка 230 и первичная саморезонирующая катушка 240 на фиг.1 соответствуют первичной катушке 320 и первичной саморезонирующей катушке 330 соответственно на фиг.2. Вторичная саморезонирующая катушка 110 и вторичная катушка 120 на фиг.1 соответствуют вторичной саморезонирующей катушке 340 и вторичной катушке 350 соответственно на фиг.2. Элементы выпрямителя 130 и т.д. на фиг.1, в целом, представлены как нагрузка 360.

Фиг.3 представляет соотношение между расстоянием от источника тока (магнитного источника тока) и интенсивностью электромагнитного поля. Обращаясь к фиг.3, электромагнитное поле включает в себя три компонента. Кривая k1 представляет компонент, обратно пропорциональный расстоянию от источника волн, и называется "электромагнитным полем излучения". Кривая k2 представляет компонент, обратно пропорциональный квадрату расстояния от источника волн, и называется "электромагнитным полем индукции". Кривая k3 представляет компонент, обратно пропорциональный кубу расстояния от источника волн, и называется "электростатическим электромагнитным полем".

Существует область, где интенсивность электромагнитной волны резко уменьшается согласно расстоянию от источника волны. В резонансном способе энергия (электрическая энергия) передается, пользуясь ближнем полем (рассеянным полем). В частности, заставляя пару резонаторов (например, пару LC-резонирующих катушек), имеющих одинаковую нейтральную частоту, резонировать, пользуясь преимуществом ближнего поля, энергия (электрическая энергия) передается от одного резонатора (первичной саморезонирующей катушки) к другому резонатору (вторичной саморезонирующей катушке). Поскольку это ближнее поле не передает энергию (электрическую энергию) далеко, резонансный способ позволяет передачу энергии с меньшей потерей энергии по сравнению с электромагнитной волной, которая передает энергию (электрическую энергию) посредством "электромагнитного поля излучения", которое передает энергию на большое расстояние.

Фиг.4 представляет собой блок-схему, представляющую конфигурацию силовой цепи транспортного средства 100 с электроприводом на фиг.1. Как показано на фиг.4, транспортное средство 100 с электроприводом включает в себя устройство 150 накопления энергии, основное реле SMR1 системы, повышающий преобразователь 162, инвертеры 164, 166, электродвигатели-генераторы (ЭДГ) 172, 174, двигатель 176, устройство 177 деления энергии и ведущее колесо 178. Дополнительно, транспортное средство 100 с электроприводом дополнительно включает в себя вторичную саморезонирующую катушку 110, вторичную катушку 120, выпрямитель 130, DC/DC-преобразователь 140, основное реле SMR2 системы, ЭБУ 180 транспортного средства, устройство 190 связи, датчики 191, 192 напряжения и датчик 194 тока.

Транспортное средство 100 с электроприводом объединяет двигатель 176 и электродвигатель-генератор 174 в качестве источника движения. Двигатель 176 и электродвигатели-генераторы 172 и 174 связаны с устройством 177 разделения энергии. Транспортное средство 100 с электроприводом двигается посредством движущей энергии, сформированной, по меньшей мере, одним из двигателя 176 и электродвигателя-генератора 174. Движущая энергия, сформированная двигателем 176, делится на два пути устройством 172 разделения энергии. Один путь направлен к ведущему колесу 178, а другой путь направлен к электродвигателю-генератору 162.

Электродвигатель-генератор 172 является вращающей электрической AC-машиной, сформированной, например, из 3-фазного AC-синхронного электродвигателя, имеющего постоянный магнит, встроенный в ротор. Электродвигатель-генератор 172 генерирует электрическую энергию с помощью кинетической энергии двигателя 176, которая делится устройством 177 разделения энергии. Например, когда SOC устройства 150 накопления энергии становится ниже предварительно определенного значения, двигатель 176 запускается, и электрическая энергия генерируется электродвигателем-генератором 172, посредством чего устройство 150 накопления энергии заряжается.

Электродвигатель-генератор 174 также является вращающей электрической AC-машиной, сформированной, например, из 3-фазного AC-синхронного электродвигателя, имеющего постоянный магнит, встроенный в ротор, аналогично электродвигателю-генератору 172. Электродвигатель-генератор 174 формирует движущую энергию с помощью, по меньшей мере, одной из электрической энергии, накопленной в устройстве 150 накопления энергии, и электрической энергии, сгенерированной электродвигателем-генератором 172. Движущая энергия электродвигателя-генератора 174 передается ведущему колесу 178.

В режиме торможения транспортного средства или в режиме снижения ускорения при спуске механическая энергия, накопленная в транспортном средстве в качестве кинетической энергии или потенциальной энергии, используется для вращательного приведения электродвигателя-генератора 174 через ведущее колесо 178, посредством чего электродвигатель-генератор 174 работает как генератор энергии. Соответственно, электродвигатель-генератор 174 работает как рекуперативный тормоз, преобразующий энергию движения в электрическую энергию, чтобы формировать усилие торможения. Электрическая энергия, сгенерированная электродвигателем-генератором 174, накапливается в устройстве 150 накопления энергии. Электродвигатель-генератор 174 соответствует электродвигателю 170, показанному на фиг.1.

Устройство 177 разделения энергии формируется из планетарной зубчатой передачи, включающей в себя солнечную шестерню, ведущую шестерню, водило и коронную шестерню. Ведущая шестерня зацепляется с солнечной шестерней и коронной шестерней. Водило поддерживает ведущую шестерню, чтобы допускать вращение по ее оси, и связано с коленчатым валом двигателя 176. Солнечная шестерня связана с вращающимся валом электродвигателя-генератора 172. Коронная шестерня связана с вращающимся валом электродвигателя-генератора 174 и ведущим колесом 178.

Основное реле SMR1 системы расположено между устройством 150 накопления энергии и повышающим преобразователем 162. Основное реле SMR1 системы электрически соединяет устройство 150 накопления энергии с повышающим преобразователем 162, когда сигнал SE1 от ЭБУ 180 транспортного средства становится активным, и разъединяет электрическую цепь между устройством 150 накопления энергии и повышающим преобразователем 162, когда сигнал SE1 становится неактивным.

Повышающий преобразователь 162 реагирует на сигнал PWC от ЭБУ 180 электродвигателя, чтобы повышать напряжение, выводимое из устройства 150 накопления энергии, для вывода на положительную линию PL2. Этот повышающий преобразователь 162 включает в себя, например, схему DC-прерывателя.

Инвертеры 164 и 166 предоставляются согласно электродвигателям-генераторам 172 и 174 соответственно. Инвертер 164 возбуждает электродвигатель-генератор 172 на основе сигнала PWI1 от ЭБУ 180 транспортного средства. Инвертер 166 возбуждает электродвигатель-генератор 174 на основе сигнала PWI2 от ЭБУ 180 транспортного средства. Каждый из инвертеров 164 и 166 включает в себя, например, 3-фазную мостовую схему.

Повышающий преобразователь 162 и инвертеры 164 и 166 соответствуют PCU 160 с фиг.1.

Вторичная саморезонирующая катушка 110 разделяется надвое в центральной области, где предусмотрено реле 112. В режиме получения энергии реле 112 управляется, чтобы достигать соединенного состояния, посредством управляющего сигнала SE3 от ЭБУ транспортного средства. Импеданс вторичной саморезонирующей катушки 110 модифицируется до импеданса (первое состояние), допускающего резонанс с первичной саморезонирующей катушкой 240 на фиг.1. В режиме прекращения получения энергии реле 112 управляется, чтобы достигать разъединенного состояния, посредством управляющего сигнала SE3 от ЭБУ транспортного средства. Импеданс вторичной саморезонирующей катушки 110 модифицируется до импеданса (второе состояние), не допускающего резонанс с первичной саморезонирующей катушкой 240 на фиг.1.

Вторичная катушка 120, выпрямитель 130 и DC/DC-преобразователь 140 являются такими же, как описанные со ссылкой на фиг.1. Поэтому их описание не будет повторяться. Основное реле SMR2 системы расположено между DC/DC-преобразователем 140 и устройством 150 накопления энергии. Основное реле SMR2 системы электрически соединяет устройство 150 накопления энергии с DC/DC-преобразователем 140, когда сигнал SE2 от ЭБУ 180 транспортного средства становится активным, и разъединяет электрическую цепь между устройством 150 накопления энергии и DC/DC-преобразователем 140, когда сигнал SE2 становится неактивным.

Датчик 191 напряжения обнаруживает напряжение V2 между линиями путей передачи энергии между основным реле SMR2 системы и DC/DC-преобразователем 140 и предоставляет обнаруженное значение в ЭБУ 180 транспортного средства. Датчик 192 напряжения обнаруживает напряжение VH между линиями путей передачи энергии между выпрямителем 130 и DC/DC-преобразователем 140 и предоставляет обнаруженное значение в ЭБУ 180 транспортного средства. Датчик 194 тока обнаруживает ток I1, выводимый из выпрямителя 130, и предоставляет обнаруженное значение в ЭБУ 180 транспортного средства.

ЭБУ 180 транспортного средства формирует сигналы PWC, PWI1 и PWI2, чтобы управлять повышающим преобразователем 162, электродвигателем-генератором 172 и электродвигателем-генератором 174 соответственно, на основе позиции педали акселератора, скорости транспортного средства и сигналов от различных датчиков. Сформированные сигналы PWC, PWI1 и PWI2 выводятся повышающему преобразователю 162, инвертеру 164 и инвертеру 166 соответственно.

В режиме движения транспортного средства ЭБУ 180 транспортного средства делает сигнал SE1 активным, чтобы включать основное реле SMR1 системы, и делает сигнал SE2 неактивным, чтобы выключать основное реле SMR2 системы. В случае когда электрическая энергия может быть получена от устройства подачи энергии во время режима движения транспортного средства, ЭБУ 180 транспортного средства может делать сигналы SE1 и SE2 активными, чтобы включать оба основных реле SMR1 и SMR2 системы.

В режиме получения энергии от устройства 200 подачи энергии, внешнего по отношению к транспортному средству, ЭБУ 180 транспортного средства делает сигнал SE1 неактивным, чтобы выключать основное реле SMR1 системы, и делает сигнал SE2 активным, чтобы включать основное реле SMR2 системы.

ЭБУ 180 транспортного средства формирует сигнал PWD, чтобы управлять DC/DC-преобразователем 140, и предоставляет сформированный сигнал PWD DC/DC-преобразователю 140. Кроме того, ЭБУ 180 транспортного средства вычисляет получаемую электрическую энергию от устройства 200 подачи энергии на основе напряжения VH от датчика 192 напряжения и тока I1 от датчика 194 тока и передает вычисленное значение устройству 200 подачи энергии через устройство 190 связи вместе с целевым значением получаемой электрической энергии.

Фиг.5 является принципиальной схемой DC/DC-преобразователя 140, показанного на фиг.4. Как показано на фиг.5, DC/DC-преобразователь 140 включает в себя блок 142 DC/AC-преобразования, блок 144 трансформатора и блок 146 выпрямителя. Блок 142 DC/AC-преобразования включает в себя переключающий элемент, включаемый/выключаемый на основе сигнала PWD от ЭБУ 180 транспортного средства, чтобы преобразовывать DC-энергию, подаваемую от выпрямителя 130 по фиг.4, в AC-энергию для вывода в блок 144 трансформатора.

Блок 144 трансформатора изолирует блок 142 DC/AC-преобразования от блока 146 выпрямителя и выполняет преобразование напряжения согласно коэффициенту катушечной обмотки. Блок 146 выпрямителя выпрямляет AC-энергию, выводимую из блока 144 трансформатора, в DC-энергию для вывода в устройство 150 накопления энергии на фиг.4.

Фиг.6 иллюстрирует подробную конфигурацию вторичной саморезонирующей катушки 110 на фиг.1 и 4.

Как показано на фиг.6, вторичная саморезонирующая катушка 110 выполнена с возможностью переключения между первым состоянием и вторым состоянием. Первое состояние выбирается в режиме получения энергии, в котором вторичная саморезонирующая катушка 110 имеет магнитную связь с первичной саморезонирующей катушкой 240 на фиг.1 посредством резонанса. Второе состояние выбирается в режиме прекращения получения энергии, в котором связь вторичной саморезонирующей катушки 110 с первичной самор