Система беспроводной подачи мощности и устройство передачи мощности

Система беспроводной подачи мощности и устройство передачи мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к системе беспроводной подачи мощности и устройству передачи мощности для подачи электрической мощности через беспроводное соединение с транспортным средством, к примеру, с электрическим транспортным средством, оснащенным аккумулятором.

Уровень техники

[0002] Предложены системы беспроводной подачи мощности, которые подают электрическую мощность в электрические нагрузки, смонтированные на транспортных средствах, через беспроводное соединение между устройствами передачи мощности, предоставленными на стороне земли, и устройствами приема мощности, предоставленными на стороне транспортного средства. Транспортное средство, использующее такую систему беспроводной подачи мощности и паркующееся в позиции подачи мощности, может перемещаться из позиции подачи мощности в ходе подачи мощности. Система должна сразу обнаруживать позиционное смещение между катушкой для передачи мощности и катушкой для приема мощности вследствие перемещения транспортного средства, с тем чтобы прекращать подачу мощности.

[0003] Например, патентный документ 1 раскрывает систему, в которой устройство передачи мощности и устройство приема мощности обмениваются данными между собой с тем, чтобы управлять надлежащей подачей напряжения. Патентный документ 1 раскрывает то, что связь между устройством передачи мощности и устройством приема мощности реализуется для второго цикла, и устройство передачи мощности управляется таким образом, чтобы надлежащим образом передавать электрическую мощность для первого цикла, короче второго цикла.

Список библиографических ссылок

Патентные документы

[0004] Патентный документ 1. Международная публикация WO 2013/046391

Сущность изобретения

[0005] Патентный документ 1 не раскрывает то, что передача мощности регулируется, когда позиции катушки для передачи мощности и катушки для приема мощности смещаются относительно друг друга в ходе беспроводной подачи мощности.

[0006] Настоящее изобретение осуществлено с учетом традиционной проблемы, описанной выше. Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять систему беспроводной подачи мощности и устройство передачи мощности, выполненные с возможностью регулирования передачи мощности, когда позиции катушки для передачи мощности и катушки для приема мощности смещены относительно другу друга.

[0007] Система беспроводной подачи мощности согласно аспекту настоящего изобретения включает в себя устройство передачи мощности, имеющее катушку для передачи мощности, и устройство приема мощности, имеющее катушку для приема мощности, и катушка для передачи мощности передает электрическую мощность в катушку для приема мощности через беспроводное соединение, с тем чтобы подавать электрическую мощность в электрическую нагрузку, установленную в устройстве приема мощности. Устройство передачи мощности включает в себя контроллер мощности, выполненный с возможностью управлять электрической мощностью, подаваемой в катушку для передачи мощности, согласно значению команды управления мощностью передачи, и устройство передачи мощности или устройство приема мощности включает в себя модуль вычисления эффективности, выполненный с возможностью вычислять эффективность передачи мощности. Устройство приема мощности включает в себя модуль переключения, выполненный с возможностью переключаться между подачей и прекращением подачи электрической мощности относительно электрической нагрузки, и переключающий контроллер, выполненный с возможностью отсекать модуль переключения, чтобы прекращать подачу электрической мощности, когда эффективность передачи мощности падает до пороговой эффективности или ниже. Контроллер мощности регулирует электрическую мощность, подаваемую в катушку для передачи мощности, когда ток, протекающий через катушку для передачи мощности, превышает пороговый ток.

[0008] Устройство передачи мощности согласно аспекту настоящего изобретения имеет катушку для передачи мощности и подает электрическую мощность через беспроводное соединение в электрическую нагрузку, установленную в устройстве приема мощности, имеющем катушку для приема мощности. Устройство передачи мощности включает в себя контроллер мощности, выполненный с возможностью управлять электрической мощностью, подаваемой в катушку для передачи мощности, согласно значению команды управления мощностью передачи, и детектор перегрузки по току, выполненный с возможностью обнаруживать перегрузку по току, получающуюся в результате тока, подаваемого в катушку для передачи мощности. Контроллер мощности регулирует электрическую мощность, подаваемую в катушку для передачи мощности, когда детектор перегрузки по току обнаруживает перегрузку по току.

Краткое описание чертежей

[0009] Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы беспроводной подачи мощности согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы беспроводной подачи мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера передачи мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера приема мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 является блок-схемой, показывающей модуль вычисления величин управления в системе беспроводной подачи мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы беспроводной подачи мощности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера передачи мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера приема мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы беспроводной подачи мощности согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера передачи мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера приема мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 12 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы беспроводной подачи мощности согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 13 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера передачи мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 14 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера приема мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 15 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы беспроводной подачи мощности согласно модифицированному примеру четвертого варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 16 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера передачи мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно модифицированному примеру четвертого варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 17 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки контроллера приема мощности в системе беспроводной подачи мощности согласно модифицированному примеру четвертого варианта осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

[0010] Далее поясняются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Фиг. 1 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы беспроводной подачи мощности согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 1, транспортное средство 200 включает в себя устройство 40 приема мощности. Устройство 10 передачи мощности для подачи электрической мощности в транспортное средство 200 предоставляется на стороне земли в месте для парковки, в котором паркуется транспортное средство 200. Устройство 10 передачи мощности включает в себя преобразователь 11 переменного тока в постоянный ток для выпрямления переменного напряжения, подаваемого из источника 91 питания переменного тока, инверторную схему 12, резонансную схему 13 и катушку 14 для передачи мощности. Устройство 10 передачи мощности дополнительно включает в себя контроллер 30 передачи мощности.

[0011] Катушка 40 для приема мощности включает в себя катушку 41 для приема мощности, резонансную схему 42, выпрямляюще-сглаживающую схему 43, реле 47 и аккумулятор 44. Катушка 40 для приема мощности дополнительно включает в себя контроллер 50 приема мощности, инвертор 51 для преобразования постоянного напряжения, выводимого из аккумулятора 44, в переменное напряжение, и мотор 16, приводимый в действие посредством подачи переменного напряжения, выводимого из инвертора 51.

[0012] Первый вариант осуществления

Фиг. 2 является блок-схемой, показывающей конфигурацию системы беспроводной подачи мощности согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 2, система 100 беспроводной подачи мощности включает в себя устройство 10 передачи мощности, предоставленное на стороне земли, чтобы передавать электрическую мощность, и устройство 40 приема мощности, которое принимает мощность, передаваемую из устройства 10 передачи мощности, чтобы подавать электрическую мощность в аккумулятор 44 (электрическую нагрузку). Хотя настоящий вариант осуществления примерно иллюстрирует аккумулятор 44 в качестве электрической нагрузки, настоящее изобретение не ограничено этим и может использовать другие электрические нагрузки, к примеру, мотор.

[0013] Устройство 10 передачи мощности включает в себя преобразователь 11 переменного тока в постоянный ток, который преобразует переменное напряжение, подаваемое из источника 91 питания переменного тока, в постоянное напряжение, и инверторную схему 12, которая преобразует постоянное напряжение, преобразованное посредством преобразователя 11 переменного тока в постоянный ток, в переменное напряжение, имеющее предпочтительную частоту и амплитуду. Устройство 10 передачи мощности также включает в себя резонансную схему 13, которая обеспечивает резонирование электрической мощности, выводимой из инверторной схемы 12, катушку 14 для передачи мощности, которая передает мощность после резонирования, и контроллер 30 передачи мощности.

[0014] Устройство 10 передачи мощности включает в себя амперметр 21, который определяет переменный ток Iac, и вольтметр 22, который определяет переменное напряжение Vac, причем переменный ток Iac и переменное напряжение Vac подаются в преобразователь 11 переменного тока в постоянный ток. Устройство 10 передачи мощности включает в себя амперметр 23, который определяет постоянный ток Idc, и вольтметр 24, который определяет постоянное напряжение Vdc, причем постоянный ток Idc и постоянное напряжение Vdc вводятся в инверторную схему 12, и дополнительно включает в себя амперметр 25, который определяет переменный ток I1, и вольтметр 26, который определяет переменное напряжение V1, причем переменный ток I1 и переменное напряжение V1 выводятся из инверторной схемы 12. Преобразователь 11 переменного тока в постоянный ток управляет продолжительностью включения при преобразовании переменного напряжения, подаваемого из источника 91 питания переменного тока, согласно управляющему сигналу, выводимому из PFC-контроллера 39, описанного ниже, с тем чтобы формировать постоянное напряжение, имеющее предпочтительную амплитуду.

[0015] Инверторная схема 12 включает в себя множество полупроводниковых переключателей (к примеру, IGBT), имеющих верхние и нижние плечи, и включает/отключает соответствующие полупроводниковые переключатели согласно управляющему сигналу, выводимому из контроллера 32 инвертора, описанного ниже, с тем чтобы формировать переменное напряжение, имеющее предпочтительную частоту и амплитуду.

[0016] Резонансная схема 13 включает в себя конденсатор и такой элемент, как сопротивление, и обеспечивает резонирование мощности переменного тока, выводимой из инверторной схемы 12, между резонансной схемой 13 и катушкой 14 для передачи мощности. А именно, резонансная частота катушки 14 для передачи мощности и конденсатора выполнена с возможностью приблизительно совпадать с выходной частотой инверторной схемы 12.

[0017] Катушка 14 для передачи мощности представляет собой, например, спиральную катушку, дискообразную катушку, круглую катушку или соленоидную катушку, предоставленную на земле в месте для парковки. Как показано на фиг. 1, катушка 14 для передачи мощности позиционируется таким образом, что она располагается напротив катушки 41 для приема мощности, когда транспортное средство 200 паркуется в предварительно определенной позиции в месте для парковки (см. фиг. 1).

[0018] Контроллер 30 передачи мощности включает в себя модуль 31 вычисления коэффициентов мощности, контроллер 32 инвертора и модуль 29 вычисления величин управления (контроллер мощности). Контроллер 30 передачи мощности дополнительно включает в себя модуль 34 беспроводной связи (модуль связи на стороне передачи мощности), который обменивается данными с контроллером 50 приема мощности, монитор 33 связи, который отслеживает условия связи модуля 34 беспроводной связи, и запоминающее устройство 35, которое сохраняет значение Pbat* команды управления мощностью, принимаемое через беспроводную связь. "Значение Pbat* команды управления мощностью" при использовании в данном документе является значением команды управления электрической мощностью, подаваемой из катушки 14 для передачи мощности, и передается из устройства 40 приема мощности.

[0019] Модуль 31 вычисления коэффициентов мощности получает, для предварительно определенного цикла вычисления (первого цикла), постоянное напряжение Vdc и постоянный ток Idc, подаваемые в инверторную схему 12, и переменное напряжение V1 и переменный ток I1, выводимые из инверторной схемы 12. Модуль 31 вычисления коэффициентов мощности вычисляет коэффициент мощности cosθ (вторую эффективность) электрической мощности, выводимой из инвертора 12, на основе этих Vdc, Idc, V1 и I1. Более конкретно, модуль 31 вычисления коэффициентов мощности вычисляет коэффициент мощности cosθ согласно следующей формуле (1).

cosθ=(Vdc x Idc)/(V1 x I1) (1)

[0020] Коэффициент мощности cosθ, используемый в текущем цикле вычисления, может получаться посредством использования Vdc, Idc, V1 и I1, полученных в предыдущем цикле вычисления. Способ вычисления коэффициента мощности cosθ не ограничен формулой (1) и может представлять собой любой способ, к примеру, способ измерения разности θ фаз между напряжением V1 и током I1, чтобы получать коэффициент мощности cosθ на основе измеренной разности θ фаз.

[0021] Контроллер 32 инвертора управляет инверторной схемой 12 таким образом, чтобы передавать электрическую мощность, соответствующую значению Pbat* команды управления мощностью на основе коэффициента мощности cosθ, вычисленного посредством модуля 31 вычисления коэффициентов мощности.

[0022] Модуль 34 беспроводной связи реализует, например, различные виды обмена данных с контроллером 50 приема мощности через локальную вычислительную сеть (LAN). Модуль 34 беспроводной связи принимает значение Pbat* команды управления мощностью, передаваемое из контроллера 50 приема мощности. Модуль 34 беспроводной связи также принимает сигнал команды регулирования мощности заряда, передаваемой из контроллера 50 приема мощности. Модуль 34 беспроводной связи реализует обмен данными данных для второго цикла, большего первого цикла, который представляет собой цикл вычисления коэффициента мощности cosθ, вычисленного посредством модуля 31 вычисления коэффициентов мощности, как описано выше. Модуль 34 беспроводной связи за счет этого принимает значение Pbat* команды управления мощностью, передаваемое из контроллера 50 приема мощности для второго цикла, когда связь работает надлежащим образом.

[0023] Монитор 33 связи отслеживает условия связи модуля 34 беспроводной связи. Запоминающее устройство 35 сохраняет значение Pbat* команды управления мощностью, принимаемое посредством модуля 34 беспроводной связи, и выводит сохраненное значение Pbat* команды управления мощностью в модуль 29 вычисления величин управления.

[0024] Модуль 29 вычисления величин управления включает в себя контроллер 36 мощности заряда, модуль 37 вычисления тока на первичной стороне, контроллер 38 тока на первичной стороне и PFC-контроллер 39. Контроллер 36 мощности заряда получает значение Pbat* команды управления мощностью, сохраненное в запоминающем устройстве 35, и коэффициент мощности cosθ, вычисленный посредством модуля 31 вычисления коэффициентов мощности, с тем чтобы корректировать значение Pbat* команды управления мощностью посредством использования коэффициента мощности cosθ. Контроллер 36 мощности заряда выводит скорректированное значение Pbat*' команды управления мощностью. В частности, контроллер 36 мощности заряда вычисляет скорректированное значение Pbat*' команды управления мощностью согласно следующей формуле (3).

Pbat*'=Pbat*/cosθ (3)

[0025] Модуль 37 вычисления тока на первичной стороне вычисляет значение Idc* команды управления выходным током преобразователя 11 переменного тока в постоянный ток согласно скорректированному значению Pbat*' команды управления мощностью и постоянному напряжению Vdc, выводимым из преобразователя 11 переменного тока в постоянный ток в предыдущем цикле вычисления.

[0026] Контроллер 38 тока на первичной стороне вычисляет значение Vdc* команды управления выходным напряжением преобразователя 11 переменного тока в постоянный ток согласно значению Idc* команды управления выходным током, вычисленному посредством модуля 37 вычисления тока на первичной стороне, и постоянному току Idc, выводимому из преобразователя 11 переменного тока в постоянный ток в предыдущем цикле вычисления.

[0027] PFC-контроллер 39 определяет продолжительность преобразования в переменном напряжении, преобразованном и управляемом посредством преобразователя 11 переменного тока в постоянный ток, согласно постоянному напряжению Vdc, определенному посредством вольтметра 24 в предыдущем цикле вычисления, и значению Vdc* команды управления выходным напряжением, выводимому из контроллера 38 тока на первичной стороне. PFC-контроллер 39 получает ток Iac, определенный посредством амперметра 21 (ток, выводимый из источника 91 тока) в предыдущем цикле, и напряжение Vac, определенное посредством вольтметра 24 (напряжение, выводимое из источника 91 тока), и изменяет значение команды управления продолжительностью включения надлежащим образом, так что ток Iac и напряжение Vac имеют идентичную фазу. Значение команды управления продолжительностью включения выводится в преобразователь 11 переменного тока в постоянный ток. Преобразователь 11 переменного тока в постоянный ток за счет этого управляет выходным напряжением Vdc таким образом, что мощность, соответствующая значению Pbat* команды управления мощностью, передается из катушки 14 для передачи мощности.

[0028] Устройство 40 приема мощности включает в себя катушку 41 для приема мощности, которая принимает мощность, передаваемую из катушки 14 для передачи мощности через беспроводное соединение, резонансную схему 42, которая обеспечивает резонирование мощности, принимаемой посредством катушки 41 для приема мощности, и выпрямляюще-сглаживающую схему 43, которая преобразует переменное напряжение, выводимое из резонансной схемы 42, в постоянное напряжение и сглаживает преобразованное постоянное напряжение. Устройство 40 приема мощности также включает в себя аккумулятор 44, который накапливает электрическую мощность, передаваемую из устройства 10 передачи мощности, реле 47 (модуль переключения), которое переключает соединение и разъединение между выпрямляюще-сглаживающей схемой 43 и аккумулятором 44, и контроллер 50 приема мощности. Устройство 40 приема мощности дополнительно включает в себя амперметр 45, который определяет ток Ibat, и вольтметр 46, который определяет напряжение Vbat, причем ток Ibat и напряжение Vbat выводятся из выпрямляюще-сглаживающей схемы 43.

[0029] Катушка 41 для приема мощности представляет собой, например, спиральную катушку, дискообразную катушку, круглую катушку или соленоидную катушку, смонтированную на днище транспортного средства. Катушка 41 для приема мощности позиционируется таким образом, что она располагается напротив катушки 14 для передачи мощности, предоставленной на земле в предварительно определенной позиции заряда в месте для парковки, когда транспортное средство паркуется в позиции заряда.

[0030] Резонансная схема 42 включает в себя конденсатор и такой элемент, как сопротивление, и обеспечивает резонирование мощности переменного тока, принимаемой посредством катушки 41 для приема мощности. А именно, резонансная частота схемы, включающей в себя катушку 41 для приема мощности и конденсатор, выполнена с возможностью приблизительно совпадать с частотой мощности переменного тока, передаваемой из катушки 14 для передачи мощности.

[0031] Выпрямляюще-сглаживающая схема 43 включает в себя выпрямительную схему, такую как диодная мостовая схема, и сглаживающую схему, включающую в себя конденсатор. Выпрямляюще-сглаживающая схема 43 выпрямляет переменное напряжение, выводимое из резонансной схемы 42, и дополнительно сглаживает и подает переменное напряжение в аккумулятор 44.

[0032] Реле 47 подает мощность, принимаемую посредством катушки 41 для приема мощности, в аккумулятор 44 (электрическую нагрузку) после соединения и прекращает подачу мощности в аккумулятор 44 после разъединения. Реле 47 в силу этого служит в качестве модуля переключения для переключения между операцией подачи мощности, принимаемой посредством катушки 41 для приема мощности, в электрическую нагрузку (аккумулятор 44), и операцией прекращения подачи в электрическую нагрузку.

[0033] Контроллер 50 приема мощности включает в себя модуль 51 беспроводной связи (модуль связи на стороне приема мощности), который обменивается данными с модулем 34 беспроводной связи, предоставленным в контроллере 30 передачи мощности, беспроводным способом, таким как LAN-связь, монитор 52 связи, который отслеживает условия связи модуля 51 беспроводной связи, модуль 53 CAN-связи, модуль 55 вычисления эффективности и релейный контроллер 54 (переключающий контроллер).

[0034] Модуль 53 CAN-связи соединяется с различными типами контроллеров, такими как контроллер 56 аккумулятора и контроллер 57 транспортного средства, через линию 58 шины, чтобы реализовывать обмен данными между ними через контроллерную сеть (CAN). Контроллер 56 аккумулятора формирует значение Pbat* команды управления мощностью и выводит его в модуль 53 CAN-связи через линию 58 шины.

[0035] Модуль 55 вычисления эффективности получает значение Pbat* команды управления мощностью, передаваемое через модуль 53 CAN-связи, и дополнительно получает ток Ibat, определенный посредством амперметра 45, и напряжение Vbat, определенное посредством вольтметра 46, с тем чтобы вычислять эффективность η передачи мощности (первую эффективность) электрической мощности, передаваемой между устройством 10 передачи мощности и устройством 40 приема мощности, согласно полученным данным. В частности, модуль 55 вычисления эффективности вычисляет передаваемую мощность Pbat посредством умножения тока Ibat и напряжения Vbat между собой, с тем чтобы получать эффективность η передачи мощности согласно следующей формуле (2).

η=Pbat/Pbat*=(Ibat x Vbat)/Pbat* (2)

[0036] Когда эффективность η передачи мощности, вычисленная согласно формуле (2), падает до предварительно определенной пороговой эффективности ηth или меньше, модуль 55 вычисления эффективности выводит сигнал команды отсечки в релейный контроллер 54. Модуль 55 вычисления эффективности дополнительно выводит сигнал команды регулирования мощности заряда. Сигнал команды регулирования передается в устройство 10 передачи мощности через модуль 51 беспроводной связи.

[0037] Когда релейный контроллер 54 принимает сигнал команды отсечки, подаваемый из модуля 55 вычисления эффективности, релейный контроллер 54 отсекает реле 47 и прекращает подачу мощности в аккумулятор 44. Более конкретно, когда эффективность η передачи мощности, вычисленная посредством модуля 55 вычисления эффективности, падает до пороговой эффективности ηth или меньше, релейный контроллер 54 определяет то, что вызывается проблема между катушкой 14 для передачи мощности и катушкой 41 для приема мощности по какой-либо причине, и прекращает подачу мощности в аккумулятор 44.

[0038] В системе 100 беспроводной подачи мощности согласно первому варианту осуществления, когда коэффициент мощности cosθ, вычисленный посредством модуля 31 вычисления коэффициентов мощности, опускается ниже предварительно определенного порогового коэффициента мощности, регулируется скорректированное значение Pbat*' команды управления мощностью, вычисленное посредством контроллера 36 мощности заряда, так что регулируется мощность, передаваемая из устройства 10 передачи мощности в устройство 40 приема мощности. При использовании в данном документе, термин "регулировать" включает в себя смысловые значения "уменьшать" и "уменьшать до нуля".

[0039] Поскольку реле 47 отсекается, когда эффективность η передачи мощности, вычисленная посредством модуля 55 вычисления эффективности, падает до пороговой эффективности ηth или меньше, схема на стороне устройства 40 приема мощности, включающая в себя катушку 41 для приема мощности и аккумулятор 44, является разомкнутой при просмотре со стороны катушки 14 для передачи мощности. Как результат, увеличивается импеданс всей схемы, включающей в себя катушку 14 для передачи мощности, катушку 41 для приема мощности и аккумулятор 44, и увеличивается разность фаз между током I1 и напряжением V1, выводимыми из инверторной схемы 12. Соответственно, передаваемая мощность регулируется, поскольку коэффициент мощности cosθ уменьшается. Дополнительно, сигнал команды регулирования мощности заряда передается в контроллер 30 передачи мощности через модуль 51 беспроводной связи, когда эффективность η передачи мощности падает до пороговой эффективности ηth или меньше, и выходная мощность регулируется соответствующим образом.

[0040] Далее описывается работа системы 100 беспроводной подачи мощности согласно первому варианту осуществления со ссылкой на блок-схемы последовательности операций способа, показанные на фиг. 3 и фиг. 4. Фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций способа, показывающей процедуру обработки, реализованную посредством контроллера 30 передачи мощности. На фиг. 3, обработка от этапа S11 до этапа S15 выполняется в цикле вычисления в первом процессе после того, как начинается вычисление, и следующая обработка от этапа S16 выполняется в цикле вычисления во втором процессе и повторяется в последующих циклах.

[0041] Во-первых, на этапе S11, модуль 34 беспроводной связи обменивается данными с модулем 51 беспроводной связи контроллера 50 приема мощности беспроводным способом, таким как LAN-связь. Беспроводная связь выполняется для второго цикла, как описано выше. На этапе S12, модуль 34 беспроводной связи принимает значение Pbat* команды управления мощностью, передаваемое из контроллера 50 приема мощности. В частности, значение Pbat* команды управления мощностью, выводимое из контроллера 56 аккумулятора, показанного на фиг. 2, передается из модуля 51 беспроводной связи и принимается посредством модуля 34 беспроводной связи.

[0042] На этапе S13, модуль 29 вычисления величин управления реализует начальную настройку, чтобы задавать значение Vdc* команды управления выходным напряжением таким образом, что выходное напряжение Vdc, выводимое из преобразователя 11 переменного тока в постоянный ток, имеет минимальное значение.

[0043] На этапе S14, контроллер 32 инвертора задает частоту возбуждения и продолжительность включения инверторной схемы 12 равными предварительно определенному постоянному значению для того, чтобы возбуждать инверторную схему 12. На этапе S15 катушка 14 для передачи мощности начинает возбуждение. А именно, переменный ток прикладывается к катушке 14 для передачи мощности, с тем чтобы формировать магнитный поток.

[0044] На этапе S16 вольтметр 22, амперметр 21, вольтметр 24, амперметр 23, вольтметр 26 и амперметр 25 определяют напряжение Vac, ток Iac, напряжение Vdc, ток Idc, напряжение V1 и ток I1, соответственно. Напряжение Vac и ток Iac подаются в модуль 29 вычисления величин управления, напряжение Vdc и ток Idc подаются в модуль 29 вычисления величин управления и модуль 31 вычисления коэффициентов мощности, и напряжение V1 и ток I1 подаются в модуль 31 вычисления коэффициентов мощности.

[0045] На этапе S17, модуль 31 вычисления коэффициентов мощности вычисляет коэффициент мощности cosθ для мощности, выводимой из инверторной схемы 12, согласно следующей формуле (1).

cosθ=(Vdc x Idc)/(V1 x I1) (1)

[0046] На этапе S18, модуль 29 вычисления величин управления корректирует значение Pbat* команды управления мощностью. Модуль 29 вычисления величин управления получает скорректированное значение Pbat*' команды управления мощностью согласно следующей формуле (3).

Pbat*'=Pbat*/cosθ (3)

[0047] На этапе S19, модуль 29 вычисления величин управления вычисляет величину управления по напряжению Vdc* согласно блок-схеме, показанной на фиг. 5. Как показано на фиг. 5, контроллер 36 мощности заряда корректирует значение Pbat* команды управления мощностью на основе коэффициента мощности cosθ, чтобы формировать скорректированное значение Pbat*' команды управления мощностью. Модуль 37 вычисления тока на первичной стороне, показанный на фиг. 5, вычисляет значение Idc* команды управления током посредством деления скорректированного значения Pbat*' команды управления мощностью на напряжение Vdc, определенное в предыдущем цикле вычисления.

[0048] Модуль 18 вычитания вычитает ток Idc, определенный в предыдущем цикле вычисления, из значения Idc* команды управления током. Контроллер 38 тока на первичной стороне затем получает значение Vdc* команды управления напряжением посредством PI-управления на основе результата вычитания. Контроллер 38 тока на первичной стороне выводит полученное значение Vdc* команды управления напряжением в PFC-контроллер 39. PFC-контроллер 39 управляет продолжительностью включения таким образом, что выходное напряжение преобразователя 11 переменного тока в постоянный ток соответствует значению Vdc* команды управления напряжением. Соответственно, мощность, соответствующая скорректированному значению Pbat*' команды управления мощностью, передается из катушки 14 для передачи мощности в катушку 41 для приема мощности. На этапе S20, показанном на фиг. 3, значение Vdc* команды управления напряжением вычисляется, как описано выше. Мощность, управляемая согласно коэффициенту мощности cosθ, в силу этого передается из устройства 10 передачи мощности в устройство 40 приема мощности.

[0049] На этапе S21, модуль 29 вычисления величин управления определяет то, превышает или нет коэффициент мощности cosθ, вычисленный посредством модуля 31 вычисления коэффициентов мощности, пороговый коэффициент мощности. Когда коэффициент мощности cosθ превышает пороговый коэффициент мощности ("Да" на этапе S21), процесс переходит к этапу S22. Когда коэффициент мощности cosθ меньше или равен пороговому коэффициенту мощности ("Нет" на этапе S21), процесс переходит к этапу S23.

[0050] На этапе S22, модуль 29 вычисления величин управления определяет то, передается или нет команда регулирования передачи мощности из контроллера 50 приема мощности. Процесс переходит к этапу S23, когда команда регулирования передачи мощности передается ("Да" на этапе S22), и процесс возвращается к этапу S16, когда команда регулирования передачи мощности еще не передана ("Нет" на этапе S22).

[0051] На этапе S23, модуль 29 вычисления величин управления регулирует мощность, предоставляемую в аккумулятор 44. В частности, модуль 29 вычисления величин управления регулирует напряжение Vdc, выводимое из преобразователя 11 переменного тока в постоянный ток. Когда коэффициент мощности cosθ падает до порогового коэффициента мощности или меньше, либо когда команда регулирования передачи мощности принимается, регулируется мощность, передаваемая из катушки 14 для передачи мощности. Процесс на этапе S21 переходит к этапу S23, когда коэффициент мощности cosθ составляет пороговый коэффициент мощности или меньше, как описано выше. Тем не менее, передача мощности иногда не стабилизируется, когда коэффициент мощности cosθ ближе к максимальному значению 1. Коэффициенту мощности cosθ в силу этого может назначаться верхний предел, так что процесс на этапе S21 переходит к этапу S23 также тогда, когда коэффициент мощности cosθ превышает верхний предел.

[0052] Далее описывается процедура обработки, реализованная посредством контроллера 50 приема мощности, со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа, показанную на фиг. 4. Обработка на этапе S31 и этапе S32 выполняется в цикле вычисления в первом процессе после того, как начинается вычисление, и следующая обработка от этапа S33 выполняется в цикле вычисления во втором процессе и повторяется в последующих циклах.

[0053] Во-первых, на этапе S31, модуль 51 беспроводной связи обменивается данными с модулем 34 беспроводной связи контроллера 30 передачи мощности беспроводным способом, таким как LAN-связь. Беспроводная связь выполняется для второго цикла, как описано выше. На этапе S32, модуль 51 беспроводной связи передает значение Pbat* команды управления мощностью, выводимое из контроллера 56 аккумулятора, в контроллер 30 передачи мощности через беспроводную связь.

[0054] На этапе S33, модуль 55 вычисления эффективности получает напряжение Vbat, определенное посредством вольтметра 46, и ток Ibat, определенный посредством амперметра 45. На этапе S34, модуль 55 вычисления эффективности вычисляет мощность Pbat, подаваемую в аккумулятор 44, посредством умножения напряжения Vbat и тока Ibat между собой. Модуль 55 вычисления эффективности дополнительно вычисляет эффективность η передачи мощности для мощности согласно следующей формуле (2), на основе мощности Pbat и значения Pbat* команды управления мощностью.

η=Pbat/Pbat*=(Ibat x Vbat)/Pbat* (2)

[0055] На этапе S35, модуль 55 вычисления эффективности определяет то, превышает или нет эффективность η, вычисленная согласно формуле (2), предварительно определенную пороговую эффективность ηth. Когда эффективность η превышает предварительно определенную пороговую эффективность ηth, т.е. η>ηth ("Да" на этапе S35), процесс возвращается к этапу S33. Когда эффективность η меньше или равна предварительно определенной пороговой эффективности ηth, т.е. η≤ηth ("Нет" на этапе S35), модуль 55 вычисления эффективности выводит сигнал команды отсечки в релейный контроллер 54 на этапе S36. Релейный контроллер 54 затем отсекает реле 47. Передаваемая мощность в силу этого регулируется, как только реле 47 отсекается, поскольку разность фаз между напряжением V1 и током I1, выводимыми из инверторной схемы 12 увеличивается, и коэффициент мощности cosθ уменьшается.

[0056] Модуль 51 беспроводной связи обменивается данными с модулем 34 беспроводной связи контроллера 30 передачи мощности на этапе S37 и передает команд