Транспортное средство с электроприводом и устройство подачи энергии для транспортного средства

Транспортное средство с электроприводом и устройство подачи энергии для транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к транспортному средству с электроприводом и устройству подачи энергии для транспортного средства. В частности, настоящее изобретение относится к способу зарядки устройства накопления энергии, установленного в транспортном средстве с электроприводом, беспроводным образом от источника энергии, внешнего по отношению к транспортному средству.

Предшествующий уровень техники

Большое внимание сфокусировано на транспортных средствах с электроприводами, таких как электромобиль и гибридное транспортное средство, как дружественных к окружающей среде транспортных средствах. Эти транспортные средства объединяют в себе электродвигатель для создания движущей силы для движения и перезаряжаемое устройство накопления энергии для накопления электрической энергии, которая должна подаваться к электродвигателю. Гибридное транспортное средство представляет собой 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 транспортного средства. Гибридное транспортное средство, объединяющее в себе двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель в качестве источника энергии, уже воплощено в жизнь.

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. Известно так называемое "включаемое в сеть гибридное транспортное средство", которое позволяет устройству накопления энергии заряжаться от обычного бытового источника электропитания посредством соединения штепсельной розетки, расположенной в доме, с зарядным входом, предусмотренным в транспортном средстве.

В качестве способа передачи энергии внимание в последние годы сфокусировано на беспроводной передаче электрической энергии без использования шнуров и/или кабелей электропитания для электропередачи. Известны три перспективных подхода этой технологии беспроводной передачи энергии, т.е. передача энергии с помощью электромагнитной индукции, передача энергии с помощью радиоволн и передача энергии посредством резонансного способа.

Резонансный способ передачи направлен на передачу энергии, использующую преимущество резонанса электромагнитного поля, позволяющую достаточной высокой величине электрической энергии в несколько кВт передаваться на относительно протяженное расстояние (например, несколько метров) (ссылка на непатентный документ 1).

Патентный документ 1: Японский патент № 2001-8380

Патентный документ 2: Японский патент № 8-126106

Непатентный документ 1: Андре Курс и др., "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances" [онлайн], 6 июля 2007 г., Наука, т. 317, сс. 83-86, [найден 12 сентября 2007 г.], Интернет <URL:http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/83.pdf>

Вышеупомянутый документ "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances" умалчивает о конкретных мерах в случае, когда применяется подход беспроводной передачи энергии посредством резонансного способа для того, чтобы заряжать установленное в транспортном средстве устройство накопления энергии от источника энергии, внешнего по отношению к транспортному средству.

Краткое изложение существа изобретения

Следовательно, задачей настоящего изобретения является создание транспортного средства с электроприводом, получающего энергию заряда беспроводным образом от источника энергии, внешнего по отношению к транспортному средству, посредством резонансного способа, и позволяющего зарядку установленного в транспортном средстве устройства накопления энергии.

Другой задачей настоящего изобретения является создание устройства подачи энергии для транспортного средства для беспроводной передачи энергии заряда транспортному средству с электроприводом посредством резонансного способа.

Поставленная задача решена следующим образом. Транспортное средство с электроприводом настоящего изобретения включает в себя вторичную работающую на собственной резонансной частоте катушку, вторичную катушку, выпрямитель, устройство накопления энергии и электродвигатель.

Вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка сконфигурирована так, чтобы магнитным образом связываться с первичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой, расположенной вне транспортного средства, посредством резонанса магнитного поля, допуская получение электрической энергии от первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки. Вторичная катушка сконфигурирована так, чтобы допускать получение электрической энергии от вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки посредством электромагнитной индукции. Выпрямитель выпрямляет электрическую энергию, полученную во вторичной катушке. Устройство накопления энергии сохраняет электрическую энергию, выпрямленную посредством выпрямителя. Электродвигатель принимает подаваемую электрическую энергию от устройства накопления энергии, чтобы формировать движущую силу для транспортного средства.

Предпочтительно, число витков вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки задается на основе напряжения устройства накопления энергии, расстояния между первичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой и вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой и резонансной частоты первичной и вторичной работающих на собственной резонансной частоте катушек.

Предпочтительно, транспортное средство с электроприводом дополнительно включает в себя отражающее средство. Отражающее средство сформировано с задней стороны вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки и вторичной катушки относительно направления приема энергии от первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки и отражает магнитный поток, выводимый из первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки по направлению во вторичную работающую на собственной резонансной частоте катушку.

Предпочтительно, транспортное средство с электроприводом дополнительно включает в себя устройство регулирования. Устройство регулирования сконфигурировано так, чтобы допускать регулирование резонансной частоты вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки посредством модификации, по меньшей мере, одного из емкости и индуктивности вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки.

Более предпочтительно, транспортное средство с электроприводом дополнительно включает в себя устройство детектирования электрической энергии и устройство управления. Устройство детектирования электрической энергии обнаруживает электрическую энергию, полученную посредством вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки и вторичной катушки. Устройство управления управляет устройством регулирования так, что электрическая энергия, обнаруженная устройством детектирования электрической энергии, находится на максимальном уровне.

Предпочтительно, транспортное средство с электроприводом дополнительно включает в себя устройство детектирования электрической энергии и устройство связи. Устройство детектирования электрической энергии обнаруживает электрическую энергию, полученную посредством вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки и вторичной катушки. Устройство связи сконфигурировано, чтобы допускать передачу значения детектирования электрической энергии, обнаруженной устройством детектирования электрической энергии, устройству подачи энергии, внешнему по отношению к транспортному средству, включающему в себя первичную работающую на собственной резонансной частоте катушку.

Вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка предпочтительно размещена в нижней части кузова транспортного средства.

Кроме того, вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка предпочтительно расположена в полой шине колеса.

Предпочтительно, предусмотрены множество наборов из вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки и вторичной катушки. Множество вторичных катушек соединены с выпрямителем, параллельно друг другу.

Предпочтительно, транспортное средство с электроприводом дополнительно включает в себя преобразователь напряжения. Преобразователь напряжения расположен между вторичной катушкой и устройством накопления энергии, чтобы выполнять операцию повышения напряжения или операцию понижающего преобразования на основе напряжения устройства накопления энергии.

Предпочтительно, транспортное средство с электроприводом дополнительно включает в себя первое и второе реле. Первое реле размещено между устройством накопления энергии и электродвигателем. Второе реле размещено между устройством накопления энергии и вторичной катушкой. Когда первое реле включается, и электродвигатель возбуждается электрической энергией устройства накопления энергии, второе реле также включается вместе с первым реле.

Согласно настоящему изобретению устройство подачи энергии для транспортного средства включает в себя формирователь высокочастотной энергии, первичную катушку и первичную работающую на собственной резонансной частоте катушку. Формирователь высокочастотной энергии сконфигурирован так, чтобы допускать преобразование электрической энергии, принятой от источника энергии, в высокочастотную энергию, которая может получать резонанс магнитного поля для передачи транспортному средству. Первичная катушка получает высокочастотную энергию от формирователя высокочастотной энергии. Первичная работающая на собственной резонансной частоте катушка сконфигурирована так, чтобы быть магнитно связанной со вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой, установленной в транспортном средстве, посредством резонанса магнитного поля, и допускать передачу высокочастотной энергии, полученной от первичной катушки посредством электромагнитной индукции, вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушке. Предпочтительно, устройство подачи энергии для транспортного средства дополнительно включает в себя отражающее средство. Отражающее средство сформировано с задней стороны первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки и первичной катушки относительно направления передачи энергии от первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки для отражения магнитного потока, выводимого из первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки, в направлении передачи энергии.

Предпочтительно, устройство подачи энергии для транспортного средства дополнительно включает в себя устройство связи и устройство управления. Устройство связи сконфигурировано так, чтобы допускать прием значения детектирования принимаемой энергии, переданной от транспортного средства, получающего электропитание от устройства подачи энергии для транспортного средства. Устройство управления регулирует частоту высокочастотной энергии, управляя формирователем высокочастотной энергии, так что принимаемая энергия находится на максимальном уровне, на основе значения детектирования принимаемой энергии, принятого устройством связи.

Предпочтительно, устройство подачи энергии для транспортного средства дополнительно включает в себя устройство связи и устройство управления. Устройство связи сконфигурировано так, чтобы допускать прием информации, переданной от транспортного средства, которому подается энергия от устройства подачи энергии для транспортного средства. Устройство управления управляет формирователем высокочастотной энергии, так что высокочастотная энергия генерируется согласно числу транспортных средств, получающих электропитание от устройства подачи энергии для транспортного средства, на основе информации, принятой устройством связи.

Кроме того, предпочтительно, устройство управления останавливает формирователь высокочастотной энергии при определении того, что транспортное средство не получает электропитание от устройства подачи энергии для транспортного средства.

Предпочтительно, устройство подачи энергии для транспортного средства дополнительно включает в себя устройство регулирования. Устройство регулирования сконфигурировано так, чтобы допускать регулирование резонансной частоты первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки посредством модификации, по меньшей мере, одного из емкости и индуктивности первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки.

Кроме того, предпочтительно, устройство подачи энергии для транспортного средства дополнительно включает в себя устройство связи и устройство управления. Устройство связи сконфигурировано, чтобы допускать прием значения детектирования принимаемой энергии, переданного от транспортного средства, которому подается энергия от устройства подачи энергии для транспортного средства. Устройство управления управляет устройством регулирования так, что принимаемая энергия находится на максимальном уровне, на основе значения детектирования принимаемой энергии, принятого устройством связи.

Предпочтительно, устройство подачи энергии для транспортного средства дополнительно включает в себя устройство связи и устройство выбора. Устройство связи сконфигурировано, чтобы допускать прием значения детектирования принимаемой энергии, принятого от транспортного средства, которому подается энергия от устройства подачи энергии для транспортного средства. Предусмотрены множество наборов из первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки и первичной катушки. Устройство выбора выбирает из множества первичных катушек первичную катушку, принимающую высокочастотную энергию от формирователя высокочастотной энергии, и соединяет выбранную первичную катушку с формирователем высокочастотной энергии, так что принимаемая энергия находится на максимальном уровне, на основе значения детектирования принимаемой энергии, принятого устройством связи.

Предпочтительно, предусмотрены множество наборов из первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки и первичной катушки. Множество первичных катушек соединены параллельно друг с другом относительно формирователя высокочастотной энергии.

Преимущества изобретения

В настоящем изобретении электрическая энергия от источника энергии преобразуется в высокочастотную энергию посредством формирователя высокочастотной энергии устройства подачи энергии для транспортного средства и прикладывается к первичной работающей на собственной резонансной частоте катушке посредством первичной катушки. Соответственно, первичная работающая на собственной резонансной частоте катушка и вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка транспортного средства с электроприводом магнитно связаны посредством резонанса магнитного поля, и электрическая энергия передается от первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки во вторичную работающую на собственной резонансной частоте катушку. Затем, электрическая энергия, полученная вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой, выпрямляется выпрямителем, чтобы накапливаться в устройстве накопления энергии транспортного средства с электроприводом.

Согласно настоящему изобретению энергия заряда передается беспроводным образом к транспортному средству с электроприводом от источника энергии, внешнего по отношению к транспортному средству, допуская зарядку устройства накопления энергии, установленного в транспортном средстве.

Краткое описание чертежей

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

Фиг. 1 изображает полную конфигурацию системы зарядки, к которой подается транспортное средство с электроприводом, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

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

Фиг. 3 - функциональную блок-схему, представляющую полную конфигурацию силовой цепи транспортного средства с электроприводом на фиг. 1;

Фиг. 4 - примерную структуру отражающей стенки;

Фиг. 5 - функциональную блок-схему, представляющую полную конфигурацию силовой цепи транспортного средства с электроприводом согласно второму варианту осуществления;

Фиг. 6 - примерную конфигурацию вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки на фиг. 5;

Фиг. 7 - примерную конфигурацию вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки согласно первой модификации второго варианта осуществления;

Фиг. 8 - примерную конфигурацию вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки согласно второй модификации второго варианта осуществления;

Фиг. 9 - вертикальный поперечный разрез колеса и его окружения транспортного средства с электроприводом согласно третьему варианту осуществления;

Фиг. 10 - конфигурацию вокруг области получения энергии транспортного средства с электроприводом согласно четвертому варианту осуществления;

Фиг. 11 - конфигурацию вокруг области получения энергии транспортного средства с электроприводом согласно первой модификации четвертого варианта осуществления;

Фиг. 12 - конфигурацию вокруг области получения энергии транспортного средства с электроприводом согласно второй модификации четвертого варианта осуществления;

Фиг. 13 - полную конфигурацию системы зарядки, к которой подается транспортное средство с электроприводом, согласно пятому варианту осуществления;

Фиг. 14 - функциональную блок-схему, представляющую полную конфигурацию силовой цепи транспортного средства с электроприводом на фиг. 13;

Фиг. 15 - функциональную блок-схему, представляющую конфигурацию устройства подачи энергии на фиг. 13;

Фиг. 16 - соотношение между частотой высокочастотной энергии и энергией заряда;

Фиг. 17 - полную конфигурацию системы зарядки согласно шестому варианту осуществления;

Фиг. 18 - функциональную блок-схему, представляющую конфигурацию устройства подачи энергии на фиг. 17;

Фиг. 19 - функциональную блок-схему, представляющую конфигурацию устройства подачи энергии согласно седьмому варианту осуществления;

Фиг. 20 - конфигурацию устройства подачи энергии согласно восьмому варианту осуществления;

Фиг. 21 - конфигурацию устройства подачи энергии согласно девятому варианту осуществления;

Фиг. 22 - конфигурацию устройства подачи энергии согласно десятому варианту осуществления;

Фиг. 23 - конфигурацию устройства подачи энергии согласно одиннадцатому варианту осуществления.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны далее в данном документе в деталях со ссылками на чертежи.

Первый вариант осуществления

На фиг. 1 представлена полная конфигурация системы зарядки, к которой подано транспортное средство с электроприводом, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Система зарядки включает в себя транспортное средство 100 с электроприводом и устройство 200 подачи энергии.

Транспортное средство 200 с электроприводом включает в себя вторичную работающую на собственной резонансной частоте катушку 110, вторичную катушку 120, выпрямитель 130 и устройство 140 накопления энергии. Транспортное средство 100 с электроприводом дополнительно включает в себя блок 150 управления энергией (далее в данном документе также называемый "PCU") и электродвигатель 160.

Вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 100 размещена в нижней части кузова транспортного средства. Вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 110 является LC-резонансной катушкой, имеющей оба конца свободными (несоединенными). Вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 110 сконфигурирована так, чтобы быть магнитно связанной с первичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 240 (описанной ниже) устройства 200 подачи энергии посредством резонанса магнитного поля, чтобы допускать получение электрической энергии от первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 240. Конкретно, вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 110 имеет число своих витков, заданное соответствующим образом так, что значение Q, представляющее интенсивность резонанса между первичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 240 и вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 110, значение k, представляющее степень их связи, и т.п., становятся больше на основе напряжения устройства 140 накопления энергии, расстояния между первичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 240 и вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 110, резонансной частоты первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 240 и вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 110 и т.п.

Вторичная катушка 120 сконфигурирована так, чтобы обеспечить получение электрической энергии от вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 110 посредством электромагнитной индукции, и предпочтительно выровнена по оси с вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 110. Вторичная катушка 120 выводит электрическую энергию, принятую от вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 110, к выпрямителю 130. Выпрямитель 130 выпрямляет AC-энергию (переменного тока) высокой частоты, полученную от вторичной катушки 120, для вывода в устройство 140 накопления энергии. В альтернативу выпрямителю 130 может применяться AC/DC-преобразователь, преобразующий AC-энергию высокой частоты от вторичной катушки 120 к уровню напряжения устройства 140 накопления энергии.

Устройство 140 накопления энергии является источником DC-энергии (постоянного тока), который может заряжаться и перезаряжаться, и сформирован из аккумуляторной батареи, такой как литий-ионная или никель-гидридная аккумуляторная батарея. Напряжение устройства 140 накопления энергии приблизительно равно 200 В. Устройство 140 накопления энергии накапливает электрическую энергию, поданную от выпрямителя 130, а также электрическую энергию, сгенерированную электродвигателем 160, как будет описано ниже. Устройство 140 накопления энергии подает накопленную электрическую энергию к PCU 150.

Конденсатор большой емкости может применяться в качестве устройства 140 накопления энергии. Любой буфер энергии является применимым, если он может временно накапливать электрическую энергию от выпрямителя 130 и/или электродвигателя 160 и подавать накопленную электрическую энергию в PCU 150.

PCU 150 преобразует электрическую энергию, поданную из устройства 140 накопления энергии, в AC-напряжение для вывода к электродвигателю 160, чтобы возбуждать (приводить в действие) электродвигатель 160. Дополнительно, PCU 150 выпрямляет электрическую энергию, сгенерированную электродвигателем 160, для вывода в устройство 140 накопления энергии, которое заряжается.

Электродвигатель 160 получает электрическую энергию, поданную от устройства 140 накопления энергии через PCU 150, чтобы формировать движущую силу транспортного средства, которая подается на колеса. Электродвигатель 160 получает кинетическую энергию от колеса или двигателя (не показан), чтобы генерировать электрическую энергию. Сгенерированная электрическая энергия предоставляется в PCU 150.

Устройство 200 подачи энергии включает в себя источник 210 AC-энергии, формирователь 220 высокочастотной энергии, первичную катушку 230 и первичную работающую на собственной резонансной частоте катушку 240.

Источник 210 AC-энергии является источником энергии, внешним по отношению к транспортному средству, например источником системы электроснабжения. Формирователь 220 высокочастотной энергии преобразует электрическую энергию, принятую от источника 210 AC-энергии, в высокочастотную энергию, которая может достигать резонанса магнитного поля для передачи от первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 240 во вторичную работающую на собственной резонансной частоте катушку 110 со стороны транспортного средства, и подает преобразованную высокочастотную энергию к первичной катушке 230.

Первичная катушка 230 сконфигурирована так, чтобы обеспечить передачу энергии первичной работающей на собственной резонансной частоте катушке 240 посредством электромагнитной индукции, и предпочтительно выровнена по оси с первичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 240. Первичная катушка 230 выводит электрическую энергию, полученную от формирователя 220 высокочастотной энергии, к первичной работающей на собственной резонансной частоте катушке 240.

Первичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 240 размещена поблизости от земли. Эта первичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 240 является LC-резонансной катушкой, имеющей оба конца свободными, и сконфигурирована так, чтобы быть магнитно связанной со вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 110 транспортного средства 100 с электроприводом посредством резонанса магнитного поля и допускать передачу энергии во вторичную работающую на собственной резонансной частоте катушку 110. Конкретно, витки первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 240 задаются соответствующим образом так, что значение Q, степень K связи и т.п. становятся больше на основе напряжения устройства 140 накопления энергии, заряжаемого электрической энергией, подаваемой от первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 240, расстояния между первичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 240 и вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 110, резонансной частоты между первичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 240 и вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 110 и т.п.

На фиг. 2 показана схема для описания механизма передачи энергии посредством резонансного способа. На фиг. 2 этот резонансный способ похож на резонанс двух камертонов. Посредством резонанса двух LC-резонансных катушек, имеющих одинаковую собственную частоту, через магнитное поле электрическая энергия передается беспроводным образом от одной катушки к другой катушке.

В ответ на поток высокочастотной энергии к первичной катушке 320 посредством источника 310 высокочастотной энергии в первичной катушке 320 создается магнитное поле, чтобы генерировать высокочастотную энергию в первичной работающей на собственной резонансной частоте катушке 330 посредством электромагнитной индукции. Первичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 330 функционирует как LC-резонатор на основе индуктивности катушки и плавающего емкостного сопротивления между токопроводящими линиями. Первичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 330 магнитным образом связывается посредством резонанса магнитного поля с вторичной резонирующей катушкой 340, похожим образом функционирующей как LC-резонатор, и имеющей резонансную частоту, идентичную частоте первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 330, чтобы передавать электрическую энергию во вторичную работающую на собственной резонансной частоте катушку 340.

Магнитное поле, созданное во вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушке 340 электрической энергией, полученной от первичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 330, вызывает генерирование высокочастотной энергии посредством электромагнитной индукции во вторичной катушке 350, которая подается к нагрузке 360.

Соответствующая взаимосвязь между элементами на фиг. 1 будет описана позже в данном документе. 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 работающая на собственной резонансной частоте катушка 240 на фиг. 1 соответствуют первичной катушке 320 и первичной работающей на собственной резонансной частоте катушке 330, соответственно, на фиг. 2. Вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 110 и вторичная катушка 120 на фиг. 1 соответствуют вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушке 340 и вторичной катушке 350, соответственно, на фиг. 2. Выпрямитель 130 и устройство 140 накопления энергии на фиг. 1 соответствуют нагрузке 360 на фиг. 2.

На фиг. 3 показана функциональная блок-схема, представляющая полную конфигурацию силовой цепи транспортного средства 100 с электроприводом на фиг. 1. На фиг. 3 транспортное средство 100 с электроприводом включает в себя устройство 140 накопления энергии, главное реле SMR1 системы, повышающий преобразователь 152, инверторы 154 и 156, сглаживающие конденсаторы C1, C2, мотор-генераторы 162 и 164, двигатель 170, устройство 172 деления мощности, ведущее колесо 174 и ЭБУ (электронный блок управления) 180 транспортного средства. Транспортное средство 100 с электроприводом также включает в себя вторичную работающую на собственной резонансной частоте катушку 110, вторичную катушку 120, выпрямитель 130 и главное реле SMR2 системы.

Это транспортное средство 100 с электроприводом является гибридным транспортным средством, объединяющим двигатель 170 и мотор-генератор 164 в качестве источника движения. Двигатель 170 и мотор-генераторы 162 и 164 связаны с устройством 172 деления мощности. Транспортное средство 100 с электроприводом двигается посредством движущей силы, созданной, по меньшей мере, одним из двигателя 170 и мотор-генератора 164. Движущая энергия, генерируемая двигателем 170, делится на два маршрута устройством 172 деления мощности. Один маршрут направлен к ведущему колесу 174, а другой маршрут направлен к мотор-генератору 162.

Мотор-генератор 162 является вращающейся электрической AC-машиной, сформированной, например, из 3-фазного AC-синхронного электродвигателя, имеющего постоянный магнит, встроенный в ротор. Мотор-генератор 162 генерирует электрическую энергию с помощью кинетической энергии двигателя 170, которая делится устройством 172 деления мощности. Например, когда состояние заряда (далее в данном документе также упоминаемое как SOC) устройства 140 накопления энергии становится ниже, чем предварительно определенное значение, двигатель 170 запускается, чтобы вызывать генерирование энергии мотор-генератором 162 для зарядки устройства 140 накопления энергии.

Мотор-генератор 164 также является вращающейся электрической AC-машиной, сформированной, например, из 3-фазного AC-синхронного электродвигателя, имеющего постоянный магнит, встроенный в ротор, подобно мотор-генератору 162. Мотор-генератор 164 создает движущую силу с помощью, по меньшей мере, одной из электрической энергии, накопленной в устройстве 140 накопления энергии, и электрической энергии, сгенерированной мотор-генератором 162. Движущая сила мотор-генератора 164 передается ведущему колесу 174.

В режиме торможения транспортного средства или в режиме снижения ускорения при спуске механическая энергия, накопленная в транспортном средстве в качестве кинетической энергии или энергии местоположения, используется для вращательного привода мотор-генератора 164 через ведущее колесо 174, посредством чего мотор-генератор 164 работает как генератор энергии. Соответственно, мотор-генератор 164 работает как рекуперативный тормоз, преобразующий энергию движения в электрическую энергию, чтобы формировать усилие торможения. Электрическая энергия, сгенерированная мотор-генератором 164, накапливается в устройстве 140 накопления энергии.

Мотор-генераторы 162 и 164 соответствуют электродвигателю 160, показанному на фиг. 1.

Устройство 172 деления мощности 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 170. Солнечная шестерня связана с вращающимся валом мотор-генератора 162. Коронная шестерня связана с вращающимся валом мотор-генератора 164 и ведущим колесом 174.

Главное реле SMR1 системы расположено между устройством 140 накопления энергии и повышающим преобразователем 152. Главное реле SMR1 системы электрически соединяет устройство 140 накопления энергии с повышающим преобразователем 152, когда сигнал SE1 от ЭБУ 180 транспортного средства становится активным, и разъединяет цепь между устройством 140 накопления энергии и повышающим преобразователем 152, когда сигнал SE1 становится неактивным.

Повышающий преобразователь 152 реагирует на сигнал PWC от ЭБУ 180 электродвигателя, чтобы повышать напряжение, выводимое из устройства 140 накопления энергии, для вывода на положительную линию PL2. Например, схема прерывателя постоянного тока содержит этот повышающий преобразователь 152.

Инверторы 154 и 156 предоставляются согласно мотор-генераторам 162 и 164, соответственно. Инвертор 154 возбуждает мотор-генератор 162 на основе сигнала PWI1 от ЭБУ 180 транспортного средства. Инвертор 156 возбуждает мотор-генератор 164 на основе сигнала PWI2 от ЭБУ 180 транспортного средства. Трехфазная мостовая схема, например, составляет инверторы 154 и 156.

Повышающий преобразователь 152 и инверторы 154 и 156 соответствуют PCU 150 на фиг. 1.

Вторичная работающая на собственной резонансной частоте катушка 110, вторичная катушка 120 и выпрямитель 130 являются такими, как описано со ссылкой на фиг. 1. Главное реле SMR2 системы расположено между выпрямителем 130 и устройством 140 накопления энергии. Главное реле SMR2 системы электрически соединяет устройство 140 накопления энергии с выпрямителем 130, когда сигнал SE2 от ЭБУ 180 транспортного средства становится активным, и разъединяет цепь между устройством 140 накопления энергии и выпрямителем 130, когда сигнал SE2 становится неактивным.

ЭБУ 180 транспортного средства формирует сигналы PWC, PWI1 и PWI2, чтобы возбуждать повышающий преобразователь 152, мотор-генератор 162 и мотор-генератор 164 соответственно на основе положения педали акселератора, скорости транспортного средства и сигналов от различных датчиков. Сформированные сигналы PWC, PWI1 и PWI2 выводятся к повышающему преобразователю 152, инвертору 154 и инвертору 156 соответственно.

В режиме движения транспортного средства, ЭБУ 180 транспортного средства выводит сигнал SE1 активным, чтобы включать главное реле SMR1 системы, и выводит сигнал SE2 неактивным, чтобы выключать главное реле SMR2 системы.

В режиме зарядки устройства 140 накопления энергии от источника 210 AC-энергии, внешнего по отношению к транспортному средству (фиг. 1), посредством вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушки 110, вторичной катушки 120 и выпрямителя 130 ЭБУ 180 транспортного средства выводит сигнал SE1 неактивным, чтобы выключать главное реле SMR1 системы, и выводит сигнал SE2 активным, чтобы включать главное реле SMR2 системы.

В транспортном средстве 100 с электроприводом главные реле SMR1 и SMR2 системы выключаются и включаются соответственно в режиме зарядки устройства 140 накопления энергии от внешнего источника 210 AC-энергии (фиг. 1). Энергия заряда высокой частоты, полученная вторичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 110, магнитно связанной с первичной работающей на собственной резонансной частоте катушкой 240 (фиг. 1) устройства 200 подачи энергии посредством резонанса магнитного поля, передается вторичной катушке 120 посредством электромагнитн