Система питания для транспортного средства, электрическое транспортное средство и устройство питания для транспортного средства

Система питания для транспортного средства, электрическое транспортное средство и устройство питания для транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе энергопитания для транспортного средства, электрически питаемому транспортному средству и устройству энергопитания для транспортного средства, а более точно к технологии для управления парковкой электрически питаемого транспортного средства, способного принимать энергию из устройства энергопитания, предусмотренного снаружи транспортного средства, бесконтактным образом по отношению к устройству энергопитания.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Выложенная патентная заявка Японии №9-215211 (патентный документ 1) раскрывает зарядную систему для электрического транспортного средства, способную к зарядке устройства накопления энергии электрического транспортного средства от источника питания вне транспортного средства бесконтактным образом, посредством электромагнитной связи первичной катушки, присоединенной к источнику питания вне транспортного средства, с вторичной катушкой, присоединенной к устройству накопления энергии транспортного средства. Эта зарядная система имеет вторичную катушку, установленную на нижней части кузова транспортного средства. Выемка сформирована в полу места парковки, с устройством перемещения катушки, подвижно поддерживающим первичную катушку, установленную в нем. Корпус устройства перемещения катушки снабжен тремя магнитными датчиками.

Для того чтобы заряжать устройство накопления энергии транспортного средства, транспортное средство паркуется над выемкой для возбуждения вторичной катушки. Следовательно, положение вторичной катушки детектируется магнитными датчиками. Затем устройство перемещения катушки приводится в действие на основании результата детектирования, чтобы наводить первичную катушку на положение, где обе катушки электромагнитно связаны друг с другом (см. патентный документ 1).

Передача энергии с использованием электромагнитной индукции, передача энергии с использованием микроволн и передача энергии посредством резонанса известны в качестве преобладающих технологий бесконтактной передачи энергии для передачи электрической энергии бесконтактным образом без использования шнура питания или кабеля передачи энергии.

Резонанс является технологией для побуждения пары резонаторов (например, пары саморезонансных катушек) резонировать друг с другом в электромагнитном поле (ближнем поле) для передачи электрической энергии бесконтактным образом через электромагнитное поле и может передавать большую электрическую мощность в несколько кВт на относительно длинном расстоянии (например, несколько метров) (см. непатентный документ 1).

Патентный документ 2: Выложенная патентная заявка Японии №11-1177.

Непатентный документ 1: Андре Курс и др. Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances [online], Jul. 6, 2007, Science, Vol. 317, pp. 83-86, [searched on Sep. 12, 2007], Интернет-ссылка URL:http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/83.pdf.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Зарядная система, раскрытая в выложенной патентной заявке Японии №9-215211, описанной выше, имеет крупногабаритное оборудование, поскольку устройству перемещения катушки, подвижно поддерживающему первичную катушку, необходимо быть установленным на месте парковки. Для расширения использования транспортного средства, способного к приему электрической энергии от устройства энергопитания вне транспортного средства, в будущем требуется более простая конструкция системы.

Поэтому настоящее изобретение было выполнено, чтобы решить такие проблемы.

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить систему энергопитания для транспортного средства, имеющую простую конструкцию наряду с обеспечением точности парковки по отношению к устройству энергопитания, а также электрически питаемое транспортное средство и устройство энергопитания для транспортного средства, используемые в системе.

Согласно настоящему изобретению система энергопитания для транспортного средства для подачи электрической энергии из блока передачи энергии устройства энергопитания, установленного вне транспортного средства, в блок приема энергии, заключенный в транспортном средстве, бесконтактным образом включает в себя первое, и второе средство считывания, и первое, и второе средство управления наведением. Первое средство считывания считывает взаимное расположение между блоком передачи энергии и блоком приема энергии. Первое средство управления наведением управляет транспортным средством таким образом, чтобы транспортное средство наводилось на блок передачи энергии, на основании считанного результата первым средством считывания. Второе средство считывания считывает расстояние между блоком передачи энергии и блоком приема энергии на основании условия подачи электрической энергии из блока передачи энергии в блок приема энергии. Второе средство управления наведением управляет транспортным средством таким образом, чтобы положение блока приема энергии настраивалось на положение блока передачи энергии на основании считанного результата вторым средством считывания, когда транспортное средство находится в пределах расстояния от блока передачи энергии, предписанного первым средством управления наведением.

Предпочтительно блок передачи энергии размещен на земле. Блок приема энергии размещен на нижней части кузова транспортного средства. Площадь, где блок передачи энергии и блок приема энергии обращены друг к другу, является меньшей, чем площадь нижней части кузова транспортного средства. Первое средство считывания включает в себя устройство захвата изображения и блок распознавания изображения. Устройство захвата изображения заключено в транспортном средстве для захвата изображения извне транспортного средства. Блок распознавания изображения распознает положение блока передачи энергии на основании изображения, захваченного устройством захвата изображения. Предписанное расстояние является расстоянием, которое не позволяет устройству захвата изображения захватить изображение блока передачи энергии, когда транспортное средство приближается к блоку передачи энергии, и блок передачи энергии находится под кузовом транспортного средства.

Предпочтительно предписанное расстояние является предварительно определенным расстоянием, которое предоставляет блоку приема энергии возможность принимать электрическую энергию из блока передачи энергии.

Предпочтительно система энергопитания для транспортного средства дополнительно включает в себя средство связи. Средство связи проводит связь между транспортным средством и устройством энергопитания. Первое средство считывания дополнительно включает в себя светоизлучающий блок, указывающий положение блока передачи энергии. Светоизлучающий блок излучает свет после того, как связь между транспортным средством и устройством энергопитания установлена средством связи.

Кроме того, еще предпочтительно светоизлучающий блок излучает свет в ответ на команду, принятую из транспортного средства через средство связи.

Предпочтительно система энергопитания для транспортного средства дополнительно включает в себя средство связи. Средство связи проводит связь между транспортным средством и устройством энергопитания. Устройство энергопитания активизируется в ответ на команду, принятую из транспортного средства через средство связи.

Предпочтительно блок передачи энергии включает в себя катушку передачи энергии для приема электрической энергии из источника питания. Блок приема энергии включает в себя катушку приема энергии для приема электрической энергии из катушки передачи энергии бесконтактным образом. Второе средство считывания включает в себя блок оценки расстояния. Блок оценки расстояния оценивает расстояние между блоком передачи энергии и блоком приема энергии на основании информации об электрической энергии, переданной с катушки передачи энергии на катушку приема энергии.

Предпочтительно электрическая энергия, подаваемая из блока передачи энергии в блок приема энергии во время настройки положения блока приема энергии на положение блока передачи энергии вторым средством управления наведением, является меньшей, чем электрическая энергия, подаваемая из блока передачи энергии в блок приема энергии после завершения настройки.

Предпочтительно первое средство управления наведением включает в себя первый блок управления. Первый блок управления осуществляет рулевое управление транспортного средства на основании считанного результата первым средством считывания. Второе средство управления наведением включает в себя второй блок управления. Второй блок управления управляет приведением в движение и торможением транспортного средства на основании считанного результата вторым средством считывания.

Согласно настоящему изобретению электрически питаемое транспортное средство, способное к перемещению электроприводом, посредством использования электрической энергии, подаваемой из блока передачи энергии устройства энергопитания, установленного вне транспортного средства, включает в себя блок приема энергии, первый и второй блоки считывания, и первый, и второй блоки управления наведением. Блок приема энергии сконфигурирован для приема электрической энергии, переданной из блока передачи энергии, бесконтактным образом. Первый блок считывания считывает положение блока передачи энергии. Первый блок управления наведением управляет транспортным средством, таким образом, чтобы транспортное средство наводилось на блок передачи энергии, на основании считанного результата первым блоком считывания. Второй блок считывания считывает расстояние между блоком передачи энергии и блоком приема энергии на основании условия подачи электрической энергии из блока передачи энергии в блок приема энергии. Второй блок управления наведением управляет транспортным средством таким образом, чтобы положение блока приема энергии настраивалось на положение блока передачи энергии, на основании считанного результата вторым блоком считывания, когда транспортное средство находится в пределах расстояния от блока передачи энергии, предписанного первым блоком управления наведением.

Предпочтительно блок передачи энергии размещен на земле. Блок приема энергии размещен на нижней части кузова транспортного средства. Площадь, где блок передачи энергии и блок приема энергии обращены друг к другу, является меньшей, чем площадь нижней части кузова транспортного средства. Первый блок считывания включает в себя устройство захвата изображения и блок распознавания изображения. Устройство захвата изображения захватывает изображение наружной части транспортного средства. Блок распознавания изображения распознает положение блока передачи энергии на основании изображения, захваченного устройством захвата изображения. Предписанное расстояние является расстоянием, которое не позволяет устройству захвата изображения захватывать изображение блока передачи энергии, когда транспортное средство приближается к блоку передачи энергии, и блок передачи энергии находится под кузовом транспортного средства.

Предпочтительно предписанное расстояние является предварительно определенным расстоянием, которое предоставляет блоку приема энергии возможность принимать электрическую энергию из блока передачи энергии.

Предпочтительно электрически питаемое транспортное средство дополнительно включает в себя блок связи. Блок связи проводит связь с устройством энергопитания. Устройство энергопитания включает в себя светоизлучающий блок, указывающий положение блока передачи энергии. Блок связи передает команду для излучения светоизлучающего блока к устройству энергопитания после того, как связь с устройством энергопитания установлена.

Предпочтительно электрически питаемое транспортное средство дополнительно включает в себя блок связи. Блок связи проводит связь с устройством энергопитания. Блок связи передает команду для активации устройства энергопитания в устройство энергопитания.

Предпочтительно блок передачи энергии включает в себя катушку передачи энергии для приема электрической энергии из источника питания. Блок приема энергии включает в себя катушку приема энергии для приема электрической энергии из катушки передачи энергии бесконтактным образом. Второй блок считывания включает в себя блок оценки расстояния. Блок оценки расстояния оценивает расстояние между блоком передачи энергии и блоком приема энергии на основании информации об электрической энергии, переданной с катушки передачи энергии на катушку приема энергии.

Предпочтительно электрическая энергия, подаваемая из блока передачи энергии в блок приема энергии во время настройки положения блока приема энергии на положение блока передачи энергии вторым блоком управления наведением, является меньшей, чем электрическая энергия, подаваемая из блока передачи энергии в блок приема энергии после завершения настройки положения блока приема энергии на положение блока передачи энергии.

Предпочтительно первый блок управления наведением включает в себя первый блок управления. Первый блок управления осуществляет рулевое управление транспортного средства на основании считанного результата первым блоком считывания. Второй блок управления наведением включает в себя второй блок управления. Второй блок управления управляет приведением в движение и торможением транспортного средства на основании считанного результата вторым блоком считывания.

Согласно настоящему изобретению устройство энергопитания для транспортного средства для подачи электрической энергии в блок приема энергии, заключенный в транспортном средстве, бесконтактным образом включает в себя блок передачи энергии, блок связи и блок управления питанием. Блок передачи энергии сконфигурирован для передачи электрической энергии, принятой из источника питания, в блок приема энергии бесконтактным образом. Блок связи проводит связь с транспортным средством. Блок управления питанием управляет электрической энергией, передаваемой из блока передачи энергии в блок приема энергии. Транспортное средство сконфигурировано для выполнения настройки положения блока приема энергии на положение блока передачи энергии на основании условия подачи электрической энергии из блока передачи энергии в блок приема энергии. Во время приема сигнала, указывающего, что настройка выполняется в транспортном средстве, из транспортного средства через блок связи, блок управления питанием управляет электрической энергией, чтобы она была меньшей, чем электрическая энергия, передаваемая из блока передачи энергии в блок приема энергии после завершения настройки.

Предпочтительно устройство энергопитания для транспортного средства дополнительно включает в себя светоизлучающий блок, указывающий положение блока передачи энергии. Светоизлучающий блок излучает свет после того, как связь с транспортным средством установлена блоком связи.

Кроме того, еще предпочтительно светоизлучающий блок излучает свет в ответ на команду, принятую из транспортного средства через блок связи.

Предпочтительно блок управления электропитанием активизируется в ответ на команду, принятую из транспортного средства через блок связи.

В настоящем изобретении управление парковкой транспортного средства выполняется в две стадии. На первой стадии взаимное расположение между блоком передачи энергии и блоком приема энергии считывается первым средством считывания, и транспортное средство управляется первым средством управления наведением таким образом, чтобы транспортное средство наводилось на блок передачи энергии, на основании считанного результата. На второй стадии расстояние между блоком передачи энергии и блоком приема энергии считывается вторым средством считывания на основании условий подачи электрической энергии из блока передачи энергии в блок приема энергии. Когда транспортное средство находится в пределах предписанного расстояния от блока передачи энергии благодаря первому средству управления наведением, транспортное средство управляется вторым средством управления наведением таким образом, чтобы положение блока приема энергии настраивалось на положение блока передачи энергии, на основании считанного результата вторым средством считывания. Соответственно настройка положения блока приема энергии, заключенного в транспортном средстве, на положение блока передачи энергии устройства энергопитания может выполняться без предоставления крупногабаритного оборудования.

Поэтому согласно настоящему изобретению система энергопитания для транспортного средства, имеющая простую конструкцию, может быть осуществлена наряду с обеспечением точности парковки по отношению к устройству энергопитания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1 изображает общую схему конструкции системы энергопитания для транспортного средства согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 изображает принципы передачи энергии посредством резонанса;

Фиг.3 изображает зависимость между расстоянием от источника тока (магнитного источника тока) и напряженностью электромагнитного поля;

Фиг.4 изображает принципиальную схему конструкции электрически питаемого транспортного средства, показанного на Фиг.1;

Фиг.5 изображает функциональную схему устройства управления, показанного на Фиг.4;

Фиг.6 изображает зависимость между расстоянием между блоком передачи энергии и блоком приема энергии и напряжением первичной стороны;

Фиг.7 изображает зависимость между расстоянием между блоком передачи энергии и блоком приема энергии и напряжением вторичной стороны;

Фиг.8 изображает зависимость между расстоянием между блоком передачи энергии и блоком приема энергии и током первичной стороны;

Фиг.9 изображает изменения расстояния между блоком передачи энергии и блоком приема энергии и его дифференциальное значение;

Фиг.10 изображает функциональную схему устройства энергопитания, показанного на Фиг.1;

Фиг.11 изображает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую управление наведением транспортного средства, выполняемое устройством управления электрически питаемого транспортного средства и электронным блоком управления (ECU) устройства энергопитания.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения в дальнейшем будут подробно описаны со ссылками на чертежи.

Фиг.1 изображает общую схему конструкции системы энергопитания для транспортного средства согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Со ссылкой на Фиг.1 система энергопитания для транспортного средства 10 включает в себя электрически питаемое транспортное средство 100 и устройство 200 энергопитания. Электрически питаемое транспортное средство 100 включает в себя блок 110 приема энергии, камеру 120 и блок 130 связи.

Блок 110 приема энергии прикреплен к нижней части кузова транспортного средства и сконфигурирован для приема электрической энергии, передаваемой из блока 220 передачи энергии (который будет описан позже) устройства 200 энергопитания бесконтактным образом. Более точно блок 110 приема энергии включает в себя саморезонансную катушку (которая будет описана позже) и принимает электрическую энергию из блока 220 передачи энергии бесконтактным образом, резонируя с саморезонансной катушкой, включенной в блок 220 передачи энергии, через электромагнитное поле. Камера 120 предусмотрена для считывания взаимного расположения между блоком 110 приема энергии и блоком 220 передачи энергии и прикреплена к кузову транспортного средства таким образом, чтобы она могла захватывать изображение позади транспортного средства. Блок 130 связи является интерфейсом связи для проведения связи между электрически питаемым транспортным средством 100 и устройством 200 энергопитания.

Устройство 200 энергопитания включает в себя устройство 210 блока питания, блок 220 передачи энергии, светоизлучающие блоки 230 и блок 240 связи. Устройство 210 блока питания преобразует энергию промышленного переменного тока (AC), подаваемую из источника питания системы, например, в высокочастотную электрическую энергию и выдает таковую в блок 220 передачи энергии. Высокочастотная электрическая энергия, вырабатываемая устройством 210 блока питания, например, имеет частоту от 1 до более чем десять МГц.

Блок 220 передачи энергии крепится к поверхности пола места парковки и сконфигурирован для передачи высокочастотной электрической энергии, подаваемой из устройства 210 блока питания в блок 110 приема энергии электрически питаемого транспортного средства 100 бесконтактным образом. Более точно блок 220 энергопитания включает в себя саморезонансную катушку (которая будет описана позже) и передает электрическую энергию в блок 110 приема энергии бесконтактным образом, резонируя с саморезонансной катушкой, включенной в блок 110 приема энергии, через электромагнитное поле. Множество светоизлучающих блоков 230 предусмотрено в блоке 220 передачи энергии для указания положения блока 220 передачи энергии. Каждый из светоизлучающих блоков 230, например, включает в себя СИД (светоизлучающий диод, LED). Блок 240 связи является интерфейсом связи для проведения связи между устройством 200 энергопитания и электрически питаемым транспортным средством 100.

В системе энергопитания для транспортного средства 10 блок 220 передачи энергии устройства 200 энергопитания передает высокочастотную электрическую энергию, а саморезонансная катушка, включенная в блок 110 приема энергии электрически питаемого транспортного средства 100, и саморезонансная катушка, включенная в блок 220 передачи энергии, резонируют друг с другом через электромагнитное поле, тем самым, подавая электрическую энергию из устройства 200 энергопитания на электрически питаемое транспортное средство 100. Для подачи электрической энергии из устройства 200 энергопитания на электрически питаемое транспортное средство 100, электрически питаемому транспортному средству 100 необходимо быть наведенным на устройство 200 энергопитания для настройки положения блока 110 приема энергии электрически питаемого транспортного средства 100 на положение блока 220 передачи энергии устройства 200 энергопитания. В настоящем варианте осуществления управление парковкой электрически питаемого транспортного средства 100 по отношению к устройству 200 энергопитания выполняется в две стадии.

А именно на первой стадии взаимное расположение между блоком 110 приема энергии электрически питаемого транспортного средства 100 и блоком 220 передачи энергии устройства 200 энергопитания считывается на основании изображения, снятого камерой 120, и транспортное средство управляется таким образом, чтобы оно наводилось на блок 220 передачи энергии на основании считанного результата. Более точно изображение множества светоизлучающих блоков 230, установленных на блоке 220 передачи энергии, снимается камерой 120, и положения и ориентации множества светоизлучающих блоков 230 распознаются посредством распознавания изображения. Затем положения и ориентации блока 220 передачи энергии и транспортного средства распознаются на основании результата распознавания изображения, и транспортное средство наводится на блок 220 передачи энергии на основании результата распознавания.

Площадь, где блок 110 приема энергии и блок 220 передачи энергии обращены друг к другу, является меньшей, чем площадь нижней части кузова транспортного средства. Когда блок 220 передачи энергии находится под кузовом транспортного средства, и камера 120 больше не может захватывать изображение блока 220 передачи энергии, управление парковкой переключается с первой стадии на вторую стадию. На второй стадии, электрическая энергия подается из блока 220 передачи энергии в блок 110 приема энергии, и расстояние между блоком 220 передачи энергии и блоком 110 приема энергии считывается на основании условий подачи электрической энергии. Затем транспортное средство управляется таким образом, чтобы положение блока 110 приема энергии настраивалось на положение блока 220 передачи энергии на основании информации о расстоянии.

Электрическая энергия, переданная из блока 220 передачи энергии на второй стадии, описанной выше, настраивается, чтобы быть меньшей, чем электрическая энергия, подаваемая из блока 220 передачи энергии в блок 110 приема энергии после завершения настройки положения блока 110 приема энергии на положение блока 220 передачи энергии. Это происходит потому, что передача электрической энергии из блока 220 передачи энергии на второй стадии, описанной выше, предназначена для считывания расстояния между блоком 220 передачи энергии и блоком 110 приема энергии, и не нужна большая электрическая энергия для действительной подачи электрической энергии.

Затем будет описан способ бесконтактного энергопитания, используемый в системе энергопитания для транспортного средства 10 согласно настоящему варианту осуществления. В системе энергопитания для транспортного средства 10 согласно настоящему варианту осуществления электрическая энергия подается из устройства 200 энергопитания на электрически питаемое транспортное средство 100 посредством резонанса.

Фиг.2 иллюстрирует принципы передачи энергии посредством резонанса. Со ссылкой на Фиг.2 этот резонанс таков, что, когда две катушки LC-резонанса, имеющие одинаковую собственную частоту, резонируют друг с другом в электромагнитном поле (в ближнем поле) таким же образом, что и два камертона резонируют друг с другом, электрическая энергия передается с одной из катушек на другую катушку через электромагнитное поле.

Более точно высокочастотный источник 310 питания присоединен к первичной катушке 320, и высокочастотная электрическая энергия от 1 до более чем десять МГц подается в первичную саморезонансную катушку 330, магнитно связанную с первичной катушкой 320, посредством электромагнитной индукции. Первичная саморезонансная катушка 330 является LC-резонатором, имеющим индуктивность самой катушки и паразитную емкость, и резонирует с вторичной саморезонансной катушкой 340, имеющей резонансную частоту, такую же, как у первичной саморезонансной катушки 330, через электромагнитное поле (ближнее поле). Следовательно, энергия (электрическая энергия) передается с первичной саморезонансной катушки 330 на вторичную саморезонансную катушку 340 через электромагнитное поле. Энергия (электрическая энергия), передаваемая во вторичную саморезонансную катушку 340, снимается вторичной катушкой 350, магнитно связанной с вторичной саморезонансной катушкой 340, посредством электромагнитной индукции, и выдается в нагрузку 360. Передача электрической энергии посредством резонанса реализуется, когда значение Q (добротности), указывающее силу резонанса первичной саморезонансной катушки 330 и вторичной саморезонансной катушки 340, например, является большим чем 100.

В показателях отношения соответствия с Фиг.1 вторичная саморезонансная катушка 340 и вторичная катушка 350 соответствуют блоку 110 приема энергии на Фиг.1, а первичная катушка 320 и первичная саморезонансная катушка 330 соответствуют блоку 220 передачи энергии на Фиг.1.

Фиг.3 показывает зависимость между расстоянием от источника тока (магнитного источника тока) и напряженностью электромагнитного поля. Со ссылкой на Фиг.3 электромагнитное поле содержит в себе три составляющих. Кривая k1 обозначает составляющую, обратно пропорциональную расстоянию от источника волны, и указывается ссылкой как «электромагнитное поле излучения». Кривая k2 обозначает составляющую, обратно пропорциональную квадрату расстояния от источника волны, и указывается ссылкой как «электромагнитное поле индукции». Кривая k3 обозначает составляющую, обратно пропорциональную кубу расстояния от источника волны, и указывается ссылкой как «статическое электромагнитное поле».

Эти электромагнитные поля включают в себя область, где интенсивность электромагнитной волны резко уменьшается с расстоянием от источника волны. Резонанс использует это ближнее поле (незначительное поле) для передачи энергии (электрической энергии). То есть посредством побуждения пары резонаторов (например, пары обмоток LC-резонанса), имеющих идентичную собственную частоту, резонировать друг с другом с использованием поля в ближней зоне, энергия (электрическая энергия) передается с одного из резонаторов (первичной саморезонансной катушки) на другой резонатор (вторичную саморезонансную катушку). Поскольку энергия (электрическая энергия) не распространяется на большое расстояние в поле в ближней зоне, резонанс может передавать электрическую энергию с меньшими энергетическими потерями, чем электромагнитная волна, которая переносит энергию (электрическую энергию) в «электромагнитном поле излучения», в котором энергия распространяется на большое расстояние.

Фиг.4 изображает детализированную схему конструкции электрически питаемого транспортного средства 100, показанного на Фиг.1. Со ссылкой на Фиг.4 электрически питаемое транспортное средство 100 включает в себя устройство 150 накопления энергии, главное реле SMR1 системы, преобразователь 162 с повышением напряжения, инверторы 164, 166, двигатель-генераторы 172, 174, двигатель 176, устройство 177 деления энергии и ведущее колесо 178. Электрически питаемое транспортное средство 100 также включает в себя вторичную саморезонансную катушку 112, вторичную катушку 114, выпрямитель 140, преобразователь 142 DC/DC, главное реле SMR2 системы и датчик 190 напряжения. Электрически питаемое транспортное средство 100 дополнительно включает в себя устройство 180 управления, камеру 120 и блок 130 связи.

Электрически питаемое транспортное средство 100 заключает в себе двигатель 176 и двигатель-генератор 174 в качестве источника привода. Двигатель 176 и двигатель-генераторы 172, 174 присоединены к устройству 177 деления энергии. Электрически питаемое транспортное средство 100 перемещается движущей силой, вырабатываемой по меньшей мере одним двигателем 176 и двигатель-генератором 174. Механическая энергия, вырабатываемая двигателем 176, разделяется на два тракта устройством 177 деления энергии. А именно один является трактом для передачи энергии на ведущее колесо, а другой является трактом для передачи энергии на двигатель-генератор 172.

Двигатель-генератор 172 является вращающейся электрической машиной переменного тока и, например, включает в себя трехфазный синхронный электропривод переменного тока, имеющий ротор, в котором заложен постоянный магнит. Двигатель-генератор 172 вырабатывает электрическую энергию, используя кинетическую энергию двигателя 176, которая была разделена устройством 177 деления энергии. Когда состояние заряда (также указываемое ссылкой как «SOC») устройства 150 накопления энергии становится более низким, чем предварительно определенное значение, например двигатель 176 запускается, и двигатель-генератор 172 вырабатывает электрическую энергию для зарядки устройства 150 накопления энергии.

Как и двигатель-генератор 172, двигатель-генератор 174 является вращающейся электрической машиной переменного тока и, например, включает в себя трехфазный синхронный электропривод переменного тока, имеющий ротор, в котором заложен постоянный магнит. Двигатель-генератор 174 вырабатывает движущую силу, используя по меньшей мере одну из электрической энергии, накопленной в устройстве 150 накопления энергии, и электрической энергии, вырабатываемой двигатель-генератором 172. Движущая сила из двигатель-генератора 174 передается на ведущее колесо 178.

Во время торможения транспортного средства или во время снижения ускорения на нисходящем склоне, механическая энергия, накопленная транспортным средством в виде кинетической энергии и потенциальной энергии, используется посредством ведущего колеса 178 для приведения двигатель-генератора 174 во вращение, так что двигатель-генератор 174 действует в качестве генератора энергии. Как результат, двигатель-генератор 174 действует в качестве рекуперативного тормоза для преобразования энергии движения в электрическую энергию, чтобы формировать тормозное усилие. Электрическая энергия, выработанная двигатель-генератором 174, накапливается в устройстве 150 накопления энергии.

Устройство 177 деления энергии включает в себя планетарную передачу, имеющую солнечную шестерню, ведущую шестерню, водило и коронную шестерню. Ведущая шестерня зацепляется с солнечной шестерней и коронной шестерней. Водило с возможностью вращения поддерживает ведущую шестерню и присоединено к коленчатому валу двигателя 176. Солнечная шестерня присоединена к валу вращения двигатель-генератора 172. Коронная шестерня присоединена к валу вращения двигатель-генератора 174 и ведущего колеса 178.

Устройство 150 накопления энергии является перезаряжаемым источником питания постоянного тока (DC) и включает в себя вторичную аккумуляторную батарею, такую как литий-ионная аккумуляторная батарея или никель-металлгидридная аккумуляторная батарея. Устройство 150 накопления энергии накапливает электрическую энергию, подаваемую из преобразователя 142 DC/DC, и к тому же накапливает рекуперативную электрическую энергию, вырабатываемую двигатель-генераторами 172, 174. Устройство 150 накопления энергии подает накопленную электрическую энергию на преобразователь 162 с повышением напряжения. Конденсатор, имеющий большую емкость, или любой промежуточный накопитель энергии, способный к временному хранению электрической энергии, подаваемой из устройства 200 энергопитания (Фиг.1) и рекуперативной электрической энергии из двигатель-генераторов 172, 174 и подаче накопленной электрической энергии в преобразователь 162 с повышением напряжения, может применяться в качестве устройства 150 накопления энергии.

Главное реле SMR1 системы предусмотрено между устройством 150 накопления энергии и преобразователем 162 с повышением напряжения. Главное реле SMR1 системы электрически присоединяет устройство 150 накопления энергии к преобразователю 162 с повышением напряжения, когда активизируется сигнал SE1 из устройства 180 управления, и прерывает электрический тракт между устройством 150 накопления энергии и преобразователем 162 с повышением напряжения, когда сигнал SE1 деактивизируется. Преобразователь 162 с повышением напряжения повышает напряжение линии PL2 положительного электрода, чтобы было равно или выше, чем напряжение, выдаваемое из устройства 150 накопления энергии, в ответ на сигнал PWC из устройства 180 управления. Преобразователь 162 с повышением напряжения, например, включает в себя схему прерывателя постоянного тока. Инверторы 164, 166 предусмотрены соответственно для двигатель-генераторов 172, 174 в указанном порядке. Инвертор 164 возбуждает двигатель-генератор 172 в ответ на сигнал PWI1 из устройства 180 управления, а инвертор 166 возбуждает двигатель-генератор 174 в ответ на сигнал PWI2 из устройства 180 управления. Каждый из инверторов 164, 166, например, включает в себя трехфазную мостовую схему.

Вторичная саморезонансная катушка 112 является катушкой LC-резонанса с разомкнутыми (несоединенными) противоположными концами и принимает электрическую энергию из устройства 200 энергопитания, резонируя с первичной саморезонансной катушкой (которая будет описана позже) устройства 200 энергопитания через электромагнитное поле. Емкостная составляющая вторичной саморезонансной катушки 112 является паразитной емкостью катушки, однако может быть предусмотрен конденсатор, присоединенный на обоих концах катушки. Витки вторичной саморезонансной катушки 112 настроены так, чтобы иметь большое значение Q (например, Q>100), указывающее силу резонанса первичной саморезонансной катушки и вторичной саморезонансной катушки 112, большое чем κ, указывающее степень их связи, и тому подобное на основании расстояния от первичной саморезонансной катушки устройства 200 энергопитания, резонансной частоты первичной саморезонансной катушки и вторичной саморезонансной катушки 112