Видео — Как организовать беспроводную передачу электроэнергии/похитителя джоулей

В следующем видео я покажу шаг за шагом, как сделать этот беспроводной система передачи электроэнергии.

Как работает беспроводная передача энергии?

Опубликовано 10 августа 2021 г.

Беспроводная передача энергии — это передача электроэнергии от источника питания к электрической нагрузке без проводов в качестве физической связи. Обычно он управляется двумя интегральными схемами (ИС): одна передает мощность (передатчик), а другая принимает передаваемую мощность (приемник). Магнитная индукция между плоскими катушками приемника и передатчика облегчает беспроводную передачу энергии. Катушка приемника расположена над катушкой передатчика, и магнитная связь возникает, когда катушка передатчика приводится в действие. Приемная катушка получает энергию от электромагнитного поля и преобразует ее в электрическую энергию. Затем вторичное напряжение выпрямляется и передается по беспроводной связи на нагрузку.

Беспроводные энергосистемы обычно состоят из «передатчика» и одного или нескольких «приемников». Передатчик подключен к источнику питания, который преобразует мощность в колеблющееся электромагнитное поле. В передатчике входная мощность преобразуется в колеблющееся электромагнитное поле с помощью антенного устройства. Тип электромагнитной энергии зависит от типа антенны; катушка провода, создающая магнитное поле, металлическая пластина, создающая электрическое поле, антенна, излучающая радиоволны, или лазер, излучающий свет, среди прочего. Резонаторы с одинаковой частотой в катушках источника и приемника обеспечивают магнитную связь двух систем, что обеспечивает более высокую эффективность передачи энергии. Это означает, что передача энергии происходит без металлического или другого материала, пока передатчик и приемная катушка резонируют на одной частоте. Приемник (приемники) извлекает мощность и преобразует ее обратно в постоянный или переменный электрический ток для использования электрической нагрузкой. Антенна или соединительное устройство на приемнике преобразует электромагнитную энергию в электрический ток. Электромагнитное поле, излучаемое антенной, приобретает характеристики, зависящие от расстояния до излучающего элемента. Можно выделить две области методов беспроводного питания: ближняя зона и дальняя зона.

При беспроводной передаче энергии в ближнем поле энергия передается на короткие расстояния магнитными полями за счет индуктивной связи (электромагнитной индукции) между витками провода или электрическими полями за счет емкостной связи (электростатической индукции) между металлическими электродами. Первый каскад представляет собой инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный ток соответствующей частоты. После инвертора находится цепь согласования импеданса, которая регулирует импеданс, видимый передающей катушкой, в соответствии с нагрузкой. Следующий этап состоит из передающей и приемной катушек, связанных для создания магнитного поля и его перехвата. Вторая сеть согласования импеданса обеспечивает соответствие нагрузки соответствующему импедансу. Наконец, выпрямитель преобразует переменный ток в стабильный постоянный ток через регулятор напряжения. Один из наших друзей CircuitBread, OMRON Electronic Components, сделал демонстрационное видео, в котором вы можете наблюдать за работой WPT ближнего поля с электронными устройствами, вы можете посмотреть демонстрационное видео здесь.

Индуктивная связь является наиболее широко используемой беспроводной технологией; его приложения включают зарядку портативных устройств, таких как телефоны и смарт-часы, радиочастотные идентификационные метки, индукционную кулинарию, электромобили и непрерывную беспроводную передачу энергии в имплантированных медицинских устройствах, таких как искусственные кардиостимуляторы.

При беспроводной передаче энергии в дальней зоне мощность передается с помощью лучей электромагнитного излучения (энергия), таких как микроволны или лазерные лучи. Энергия 9.0422 излучающий , что означает, что он покидает антенну независимо от того, есть ли приемник для его поглощения. Часть энергии, которая не достигает приемной антенны, рассеивается и теряется в системе. Следовательно, эти методы могут передавать энергию на большие расстояния, но должны быть достаточно эффективными, чтобы значительное количество энергии было направлено на приемник. Это развивающаяся область исследований в области передачи энергии, которая, как ожидается, проложит путь к обеспечению электроэнергией всех уголков мира. Другими предлагаемыми приложениями методов дальнего поля являются спутники на солнечной энергии и беспилотные летательные аппараты с беспроводным питанием.

Беспроводная передача энергии может исключить использование материалов, подверженных повреждениям и коррозии, таких как провода и батареи, что повышает мобильность, удобство и безопасность электронного устройства для всех пользователей. Технология БПЭ особенно полезна для управления электрическими устройствами, где соединительные провода неудобны, опасны или физически невозможны. Устранение проводов уступает место компактным и водонепроницаемым устройствам, что повышает безопасность и разнообразие использования, например, в глубоководных приложениях. Важной проблемой безопасности, связанной с беспроводными энергосистемами, является ограничение воздействия на людей и других живых существ потенциально опасных электромагнитных полей. Несмотря на потенциальные риски электромагнитной безопасности или кибербезопасности, технология WPT удобна, гибка и способна работать в полностью автоматическом режиме. Ожидается, что он будет продолжать развиваться для более новаторских приложений, в то время как мы также продолжаем понимать его потенциальные уязвимости (особенно для мощных WPT), а также соответствующие методологии реагирования и восстановления.

Беспроводная цепь передачи энергии: основная концепция

О беспроводной цепи передачи энергии，Несомненно, некоторые из нас сталкивались с потерями мощности при передаче электроэнергии. Потери, которые иногда составляют около 24% (по данным Института мировых ресурсов), происходят из-за сопротивления проводов сетки. Концепция системы беспроводной передачи энергии (WPT) (представленная Николой Теслой) направлена ​​на передачу электроэнергии с помощью метода электромагнитной индукции. При этом вы боретесь с потерями электроэнергии и достигаете эффективной передачи энергии.

В технологии БПЭ используются три системы, а именно резонанс, солнечные элементы и микроволновая передача энергии.

Беспроводная передача энергии/беспроводная передача энергии относится к передаче электрической энергии от источника питания к электрической нагрузке или приемному устройству без использования соединительных проводов или физической связи. Он не только быстрый и надежный, но вы также можете использовать его для передачи на короткие или большие расстояния.

Технология беспроводной передачи энергии рекомендуется для зарядки таких устройств, как беспроводные устройства, например ноутбуки, поскольку она имеет гальваническую развязку. Таким образом, снижается риск поражения электрическим током.

Системы беспроводной передачи энергии состоят из передатчика, носителя и приемника, работающих по принципу передачи энергии с индуктивной связью.

(система беспроводной передачи энергии)

Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/

Передатчик; В основном мы применяем электрическую энергию (в форме электромагнитной энергии волн, света или изменяющегося магнитного поля). Затем передатчик преобразует электрическую энергию в другую форму энергии, в результате чего получается подходящий уровень электрической мощности.

Средний; Во-вторых, у нас есть среда, через которую проходит передаваемая энергия. Это может быть вакуум, воздух или твердая форма. Пожалуйста, не используйте металлическую среду, потому что она не пропускает электрическую энергию для выработки тепла.

Приемник; Наконец, приемник получает передаваемую энергию и преобразует ее в электричество. И вот, ваше беспроводное устройство питания готово к использованию.

Цепь беспроводной передачи энергии

• 20-30 электромагнитная линия (медный провод)

Вы можете сформировать электромагнитную катушку (с медными проводами), намотав проводник на сердечник. Часто он функционирует за счет использования магнитной связи для передачи энергии в электрических цепях. Кроме того, вы можете найти несколько электрических катушек, таких как катушка Максвелла, Тесла, Дроссель и Баркер, которые соответствуют рекомендуемым параметрам схемы.

• Аккумулятор -1,5 В
• Транзистор (2N2222)
• Светодиод
• Резисторы – 1,2 кОм
• Макеты

Несколько советов по проектированию схемы беспроводной передачи питания;

Прежде всего, при работе с передатчиком у вас должна быть 17-витковая обмотка провода, петля для подключения центрального отвода, затем еще 17 витков намотки провода. Напротив, приемник должен иметь только 34 витка обмотки катушки, но без центрального отвода.

Приведенная ниже простая схема состоит из двух частей; приемник и передатчик.

Цепь передатчика

Источник переменного тока — это источник питания, который приводит в действие катушку передатчика для создания вокруг нее электромагнитного поля. Позже, когда медная катушка коснется центра, обе стороны начнут иметь некоторый заряд. На схеме видно, что одна сторона медной катушки соединена с выводом коллектора NPN-транзистора, а другая — с резистором.

Когда система заряжается, базовый резистор начинает проводить ток, а затем включает транзистор. Впоследствии транзистор разряжает катушку индуктивности при соединении эмиттера с землей.

Одновременная зарядка и разрядка генерируют высокочастотный сигнал переменного тока/колебаний, что приводит к передаче магнитного поля.

Цепь приемника

Катушка приемника исследует высокочастотное магнитное поле от передатчика. После этого он начинает генерировать напряжение ЭДС, которое в конечном итоге зажигает светодиодную лампочку. Закон индукции Фарадея регулирует работу приемной катушки.

Что касается эффективности, то БПЭ оценивается в 10% или меньше. Формула для расчета эффективности:

Эффективность = (Выходная мощность / Входная мощность) x 100%

Мощность = Вольт x Ток

Огромная потеря эффективности объясняет, почему легко применять схемы беспроводной передачи энергии в устройствах с низким энергопотреблением, таких как электрическая зубная щетка, и не в машинах большой мощности, вроде электромобилей. Кроме того, беспроводные технологические устройства не являются экологически чистыми, если ими постоянно пользуется большая аудитория. Вам потребуется подать в 10 раз больше энергии, чтобы запустить электрическое устройство. Следовательно, производство электроэнергии увеличится, а затем станет опасным для планеты и человеческого организма.

К счастью, все типы беспроводной передачи энергии имеют правила, благоприятствующие использованию людьми.

Преимущества беспроводной передачи энергии:

• Во-первых, это экономично.
• Затем вы можете легко спроектировать схему, так как это простой процесс.
• Кроме того, ток рабочей частоты у него низкий.
• Кроме того, WPT позволяет создавать водонепроницаемые изделия, поскольку для зарядки устройства не требуется порт питания.
• Опять же, вы можете увеличить срок службы вашего продукта с помощью WPT. Это потому, что вы избежите любого прямого физического повреждения продуктов из-за вставки зарядного устройства в порты или разъемы.
• Наконец, его схемотехника подходит для коротких расстояний (коммуникация ближнего поля).

Как и у любой технологической концепции, у БПЭ также есть недостатки. Они включают;

• К сожалению, это неэффективно на больших расстояниях. Однако, чтобы устранить проблему расстояния, вы можете увеличить количество витков катушки.
• Он также имеет низкую эффективность, которую можно решить, используя лучшие интегральные схемы драйвера беспроводной передачи. В качестве альтернативы вы можете использовать полевые МОП-транзисторы или транзисторы для создания двухтактных топологий.
• Кроме того, вы столкнетесь с большими потерями мощности/энергии, что небезопасно для окружающей среды.
• Наконец, его особенности — ненаправленность/нелинейность времени четности.

Схема беспроводной передачи энергии имеет широкий спектр применения. Они включают следующее;

• Моделирование,
• Транспортная отрасль, например, электромобили,
• Промышленное проектирование,
• Медицинские устройства/биомедицинские имплантаты,
• Ретинальные протезы,
• Бытовая электроника и
• 0
• 0Сектор отопления и вентиляции.

(беспроводная индуктивная зарядка мобильного телефона).

В заключение сегодняшняя статья посвящена основам беспроводной передачи энергии, а также нескольким ее проблемам, приложениям и преимуществам. Вы можете использовать WPT в различных технологических системах, таких как зарядка электромобилей, портативных устройств и мобильных устройств, таких как сотовые телефоны.

Более того, эффективная и надежная беспроводная передача энергии возможна благодаря энергоэффективному импульсному усилителю. Усилитель имеет токочувствительную обратную связь с мощной симметрией времени четности. Следовательно, это помогает в решении ненаправленности.

Нужна техническая помощь по WPT? Свяжитесь с нами, и мы свяжемся с вами как можно скорее.

ДИНАМИЧЕСКАЯ ИНДУКТИВНАЯ БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАТЧИКА ЭНЕРГИИ С МОДУЛЕМ ПЕРЕДАТЧИКА ЭНЕРГИИ

Эта заявка на патент связана с непредварительной заявкой США Сер. № 15/711,667, поданной 21 сентября 2017 г. и озаглавленной «ДИНАМИЧЕСКАЯ ИНДУКТИВНАЯ БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕДАТЧИКА ЭНЕРГИИ С МОДУЛЕМ ПЕРЕДАТЧИКА ЭНЕРГИИ», которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки.

Настоящее раскрытие относится к беспроводной передаче энергии на стационарное или движущееся транспортное средство.

Электрическая энергия может передаваться на транспортное средство по беспроводной сети.

Настоящее раскрытие в аспектах и ​​вариантах осуществления направлено на эти различные потребности и проблемы путем предоставления системы динамического индуктивного беспроводного передатчика энергии и модуля передатчика энергии.

Чтобы преимущества изобретения были легко понятны, более подробное описание изобретения, кратко описанное выше, будет представлено со ссылкой на конкретные варианты осуществления, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. Принимая во внимание, что эти чертежи изображают только типичные варианты осуществления изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, изобретение будет описано и объяснено с дополнительной конкретностью и подробностями посредством использования прилагаемых чертежей, на которых:

РИС. 1 иллюстрирует топологическую схему варианта осуществления системы динамического индуктивного беспроводного передатчика мощности («DIPT»).

РИС. 2 иллюстрирует примерную физическую схему системы DIPT;

РИС. 3 иллюстрирует другую схему топологии системы ДИПТ;

РИС. 4 иллюстрирует пример бетонного модуля, содержащего модуль передатчика мощности;

РИС. 5 иллюстрирует другую схему топологии системы DIPT;

РИС. 6, 7 и 8 иллюстрируют различные способы обеспечения систем DIPT;

РИС. 9А и 9В иллюстрируют варианты осуществления модулей передатчика мощности;

РИС. 10А иллюстрирует другой вариант осуществления модуля передатчика мощности;

РИС. 10B иллюстрирует пример синхронизации состояния однонаправленных переключателей в варианте осуществления модуля передатчика энергии;

РИС. 11А, 11В и 11С иллюстрируют три примерные топологии для однонаправленных переключателей;

РИС. 12А, 12В, 13А, 13В, 14А, 14В и 14С иллюстрируют различные варианты осуществления модулей передатчика мощности;

РИС. 15А и 15В иллюстрируют два примерных варианта осуществления физической компоновки вариантов осуществления модуля передатчика мощности;

РИС. 16 иллюстрирует топологию варианта осуществления двух модулей передатчика мощности, соединенных последовательно; и

РИС. 17 иллюстрирует способ обеспечения индуктивной беспроводной передачи энергии через один или несколько модулей передатчика энергии.

Настоящее раскрытие охватывает устройства и связанные с ними способы для системы динамического индуктивного беспроводного передатчика энергии и силового модуля. В нижеследующем описании приведены многочисленные конкретные детали для полного понимания конкретных предпочтительных вариантов осуществления. Однако варианты осуществления могут быть реализованы без одной или нескольких конкретных деталей или с другими методами, компонентами, материалами и т. д. В некоторых случаях хорошо известные структуры, материалы или операции не показаны или подробно описаны во избежание затемнение аспектов предпочтительных вариантов осуществления. Кроме того, описанные признаки, структуры или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом во множестве альтернативных вариантов осуществления. Таким образом, следующее более подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, как показано в некоторых аспектах на чертежах, не предназначено для ограничения объема изобретения, а просто представляет различные варианты осуществления изобретения.

В этом описании и в последующей формуле изобретения формы единственного числа, такие как «a», «an» и «the», включают формы множественного числа, если содержание явно не требует иного. Все раскрытые здесь диапазоны включают, если не указано иное, все конечные точки и промежуточные значения. Кроме того, «необязательно» или «необязательно» или «или» относятся, например, к случаям, в которых впоследствии описанное обстоятельство может иметь место, а может и не иметь места, и включают случаи, в которых данное обстоятельство имеет место, и случаи, в которых данное обстоятельство не возникает. Термины «один или несколько» и «по меньшей мере один» относятся, например, к случаям, в которых имеет место одно из описанных впоследствии обстоятельств, и к случаям, в которых возникает более одного из описанных впоследствии обстоятельств.

Кроме того, описанные функции, преимущества и характеристики вариантов осуществления могут быть объединены любым подходящим образом. Варианты осуществления могут применяться на практике без одной или нескольких специфических особенностей или преимуществ конкретного варианта осуществления. В других случаях в некоторых вариантах осуществления могут быть признаны дополнительные признаки и преимущества, которые могут присутствовать не во всех вариантах осуществления.

Эти особенности и преимущества вариантов осуществления станут более очевидными из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения или могут быть изучены на практике вариантов осуществления, изложенных ниже. Аспекты настоящего изобретения могут быть воплощены в виде системы, способа и/или компьютерного программного продукта. Соответственно, аспекты настоящего изобретения могут принимать форму варианта осуществления, сочетающего программные и аппаратные аспекты, которые в целом могут упоминаться здесь как «схема», «модуль» или «система». Кроме того, аспекты настоящего изобретения могут принимать форму компьютерного программного продукта, воплощенного в одном или нескольких машиночитаемых носителях, на которых воплощен машиночитаемый программный код.

Многие функциональные блоки, описанные в этой спецификации, обозначены как модули, чтобы более конкретно подчеркнуть их независимость от реализации. Например, модуль может быть реализован в виде аппаратной схемы, включающей заказные схемы СБИС или матрицы вентилей, готовые полупроводники, такие как логические микросхемы, транзисторы или другие дискретные компоненты. Модуль также может быть реализован в программируемых аппаратных устройствах, таких как программируемые вентильные матрицы, программируемые логические матрицы, программируемые логические устройства и т.п.

Модули также могут быть реализованы в программном обеспечении для выполнения различными типами процессоров. Идентифицированный модуль машиночитаемого программного кода может, например, содержать один или несколько физических или логических блоков компьютерных инструкций, которые могут быть, например, организованы как объект, процедура или функция. Тем не менее, исполняемые файлы идентифицированного модуля не обязательно должны быть физически расположены вместе, но могут содержать разрозненные инструкции, хранящиеся в разных местах, которые при логическом соединении вместе образуют модуль и достигают заявленной цели для модуля.

Действительно, модуль машиночитаемого программного кода может представлять собой одну инструкцию или множество инструкций и даже может быть распределен по нескольким различным сегментам кода, среди разных программ и на нескольких запоминающих устройствах. Точно так же рабочие данные могут быть идентифицированы и проиллюстрированы здесь в модулях и могут быть реализованы в любой подходящей форме и организованы в структуре данных любого подходящего типа. Операционные данные могут быть собраны как единый набор данных или могут быть распределены по разным местам, в том числе по разным устройствам хранения, и могут существовать, по крайней мере частично, просто как электронные сигналы в системе или сети. Если модуль или части модуля реализованы в программном обеспечении, машиночитаемый программный код может храниться и/или распространяться на одном или нескольких машиночитаемых носителях.

Машиночитаемый носитель может быть материальным машиночитаемым носителем данных, на котором хранится машиночитаемый программный код. Машиночитаемый носитель данных может быть, например, но не ограничиваясь этим, электронной, магнитной, оптической, электромагнитной, инфракрасной, голографической, микромеханической или полупроводниковой системой, аппаратом или устройством или любой подходящей комбинацией вышеперечисленного.

Более конкретные примеры машиночитаемых носителей данных могут включать, но не ограничиваться портативной компьютерной дискетой, жестким диском, оперативной памятью (ОЗУ), постоянной памятью (ПЗУ), стираемой программируемой постоянной памятью память (СППЗУ или флэш-память), портативный компакт-диск постоянного запоминающего устройства (CD-ROM), универсальный цифровой диск (DVD), оптическое запоминающее устройство, магнитное запоминающее устройство, голографический носитель информации, микромеханическое запоминающее устройство, или любая подходящая комбинация вышеперечисленного. В контексте этого документа машиночитаемый носитель данных может быть любым материальным носителем, который может содержать и/или хранить машиночитаемый программный код для использования и/или в связи с системой, устройством или устройством выполнения команд.

В одном варианте осуществления машиночитаемый носитель может содержать комбинацию одного или нескольких машиночитаемых носителей данных и одного или нескольких машиночитаемых носителей сигналов. Например, машиночитаемый программный код может передаваться как электромагнитный сигнал по оптоволоконному кабелю для выполнения процессором и храниться в запоминающем устройстве RAM для выполнения процессором.

Машиночитаемый программный код для выполнения операций по аспектам настоящего изобретения может быть написан в любой комбинации одного или нескольких языков программирования, включая объектно-ориентированный язык программирования, такой как Java, Smalltalk, C++, PHP или тому подобное, и обычный языки процедурного программирования, такие как язык программирования «C» или подобные языки программирования.

Кроме того, описанные особенности, структуры или характеристики вариантов осуществления могут быть объединены любым подходящим образом. В последующем описании представлены многочисленные конкретные детали, такие как примеры программирования, программные модули, выбор пользователя, сетевые транзакции, запросы к базе данных, структуры базы данных, аппаратные модули, аппаратные схемы, аппаратные микросхемы и т. д., чтобы обеспечить полное понимание варианты. Однако специалисту в соответствующей области техники будет понятно, что варианты осуществления могут быть осуществлены без одной или нескольких конкретных деталей или с другими способами, компонентами, материалами и т.д. В других случаях хорошо известные конструкции, материалы или операции не показаны и не описаны подробно, чтобы не затенять аспекты варианта осуществления.

Аспекты вариантов осуществления описаны ниже со ссылкой на схематические блок-схемы и/или схематические блок-схемы способов, устройств, систем и компьютерных программных продуктов в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Следует понимать, что каждый блок схематических блок-схем и/или схематических блок-схем, а также комбинации блоков в схематических блок-схемах и/или схематических блок-схемах могут быть реализованы с помощью машиночитаемого программного кода. Машиночитаемый программный код может быть предоставлен процессору компьютера общего назначения, компьютера специального назначения, секвенсору или другому программируемому устройству обработки данных для создания машины, так что инструкции, которые выполняются через процессор компьютера или другое программируемое устройство обработки данных, создают средства для реализации функций/действий, указанных в схематических блок-схемах и/или схематических блок-схемах блока или блоков.

Машиночитаемый программный код может также храниться на машиночитаемом носителе, который может указывать компьютеру, другому программируемому устройству обработки данных или другим устройствам функционировать определенным образом, так что инструкции, хранящиеся на машиночитаемом носителе, создают изделие производства, включая инструкции, которые реализуют функцию/действие, указанное в схематических блок-схемах и/или блок-схемах блок-схем или блоках.

Машиночитаемый программный код также может быть загружен в компьютер, другое программируемое устройство обработки данных или другие устройства для обеспечения выполнения ряда рабочих шагов на компьютере, другом программируемом устройстве или других устройствах для создания реализуемого компьютером процесса так что программный код, который выполняется на компьютере или другом программируемом устройстве, обеспечивает процессы для реализации функций/действий, указанных в блок-схеме и/или блок-схеме или блоках.

Схематические блок-схемы и/или схематические блок-схемы на чертежах иллюстрируют архитектуру, функциональные возможности и работу возможных реализаций устройств, систем, способов и компьютерных программных продуктов в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. В связи с этим каждый блок в схематических блок-схемах и/или схематических блок-схемах может представлять модуль, сегмент или часть кода, который содержит одну или несколько исполняемых инструкций программного кода для реализации заданной(ых) логической(ых) функции(й).

Следует также отметить, что в некоторых альтернативных реализациях функции, указанные в блоке, могут выполняться не в порядке, указанном на рисунках. Например, два последовательно показанных блока фактически могут выполняться по существу одновременно, или иногда блоки могут выполняться в обратном порядке, в зависимости от задействованной функциональности. Могут быть задуманы другие этапы и способы, эквивалентные по функциям, логике или эффекту одному или нескольким блокам или их частям, показанным на чертежах.

Хотя в блок-схемах и/или блок-схемах могут использоваться различные типы стрелок и линий, следует понимать, что они не ограничивают объем соответствующих вариантов осуществления. Действительно, некоторые стрелки или другие соединительные элементы могут использоваться только для указания логической последовательности показанного варианта осуществления. Например, стрелка может указывать период ожидания или контроля неопределенной продолжительности между перечисленными этапами изображенного варианта осуществления. Следует также отметить, что каждый блок блок-схем и/или блок-схем и комбинации блоков в блок-схемах и/или блок-схемах могут быть реализованы аппаратными системами специального назначения, которые выполняют указанные функции или действия, или комбинации аппаратного обеспечения специального назначения и машиночитаемого программного кода.

Описание элементов на каждом рисунке может относиться к элементам предшествующих рисунков. Одинаковые номера относятся к одинаковым элементам на всех фигурах, включая альтернативные варианты осуществления подобных элементов.

Настоящее раскрытие охватывает системы и способы для системы динамического индуктивного беспроводного передатчика энергии и модулей передатчика энергии.

РИС. 1 и 2 иллюстрируют систему 100 DIPT. В вариантах осуществления система DIPT 100 включает преобразователь 9 мощности переменного тока в постоянный (AC/DC).0854 30 . Преобразователь 30 мощности переменного тока в постоянный сконфигурирован для получения трехфазной мощности 20 от общего источника переменного тока (не показан) и обеспечения регулируемого выходного тока 39 постоянного тока через выход 34 преобразователя мощности переменного тока в постоянный.

В вариантах осуществления преобразователь мощности переменного тока в постоянный включает транзисторный переключатель 36 преобразователя мощности переменного тока в постоянный, сконфигурированный для управления потоком регулируемого выходного постоянного тока 39 .

Система ДИПТ 100 дополнительно включает магистральный кабель 40 , электрически подключенный к преобразователю мощности переменного/постоянного тока 30 и несколько 50 модулей преобразователя мощности 50 n , электрически подключенных к магистральному кабелю 50 40 40 другое в сериале. В вариантах осуществления модули 50 n передатчика мощности соединены соединителями 44 . Каждый из нескольких модулей преобразователя мощности 50 и выполнены с возможностью передачи индуктивной беспроводной энергии 95 (показанной на фиг. 2) через воздушный зазор 98 от системы DIPT 100 к транспортному средству, содержащему приемную катушку 90 .

Система DIPT 100 дополнительно включает системный контроллер 28 , сконфигурированный для обнаружения транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 , идентификации транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 , и подтверждения наличия транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 должен получать индуктивное беспроводное питание 95 от системы ДИПТ 100 .

В вариантах осуществления и как показано на РИС. 1, системный контроллер 28 осуществляет связь с несколькими модулями 50 n передатчика мощности 50 , как описано ниже.

Системный контроллер 28 дополнительно сконфигурирован для связи с преобразователем мощности переменного/постоянного тока 30 и обеспечивает подачу регулируемого выходного постоянного тока 39 от преобразователя мощности переменного/постоянного тока 30 таким образом, чтобы индуктивная беспроводная энергия 95 передавалась на транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 , через один из нескольких модулей передатчика мощности 50 n , когда транспортное средство содержащий приемную катушку 90 , может принимать индуктивную беспроводную энергию 95 от системы DIPT 100 .

Например, на РИС. 2 также иллюстрирует транспортное средство без приемной катушки 9.0854 94 и другой автомобиль с приемной катушкой 92 , который не должен получать питание от системы ДИПТ 100 . Каждое из транспортных средств на фиг. 2 находятся в движении и могут двигаться со скоростью шоссе, которая в Соединенных Штатах может достигать 85 миль в час или выше. Транспортные средства 90 , 92 и 94 могут двигаться или не двигаться на предписанных безопасных расстояниях друг от друга. ИНЖИР. 2 иллюстрирует автомобили 90 , 92 и 94 над одним из передающих модулей 50 n , способных передавать индуктивную беспроводную мощность 95 через воздушный зазор 98 . На фиг. 2, и в вариантах осуществления транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 , находится в состоянии принимать индуктивную беспроводную энергию 95 от системы DIPT 100 , поскольку она находится над одним из нескольких модулей передатчика энергии и совмещена с ним. 50 .

На РИС. 2, другое транспортное средство с приемной катушкой 92 , которое не должно получать питание от системы DIPT 100 , также показано как находящееся над одним из нескольких модулей передатчика мощности 50 n и совмещенное с ним, но это не получает индуктивное беспроводное питание 95 от системы DIPT 100 . Другой автомобиль с приемной катушкой 92 , который не должен получать питание (и не получает питание) от системы ДИПТ 100 может не получать питание по нескольким причинам. Например, транспортное средство 92 может не подписаться на получение электроэнергии от коммунального предприятия, обеспечивающего электроэнергию через систему 100 DIPT. В качестве альтернативы транспортное средство 92 может не нуждаться в питании в то время, когда оно завершается и выравнивается с одним из нескольких модулей передатчика энергии 50 , потому что его батареи или другие средства хранения энергии могут быть почти полностью заряжены или по иным причинам неспособны получая в это время дополнительную мощность.

РИС. 2 иллюстрирует транспортные средства 90 , 92 и 94 в качестве пассажирских транспортных средств. Транспортные средства 90 , 92 и 94 могут быть транспортными средствами любого типа, которые передвигаются по проезжей части 96 , например: грузовые автомобили, тракторные прицепы, автобусы, фургоны, личные транспортные средства и т. д. Проезжая часть 96 может быть любой тип дороги или пути для бездорожья, например, железнодорожная колея, монорельс, заводской цех, конвейерная лента или любой другой путь, по которому может двигаться транспортное средство. Как проезжая часть 96 может быть любым типом пути, транспортными средствами 90 , 92 и 94 может быть любым типом транспортного средства, которое движется по бездорожью или по другим типам путей, например: локомотивы или поезда, служебные автомобили такие как вилочные погрузчики или грузовые автомобили, или любое устройство, настроенное на получение индуктивной беспроводной электроэнергии во время движения или в неподвижном состоянии.

РИС. 3 показан другой вариант осуществления системы DIPT 102 . Система ДИПТ 102 дополнительно включает дополнительный источник питания 24 электрически соединен с преобразователем переменного/постоянного тока 30 . Источником питания 24 может быть аккумуляторная батарея, конденсаторная батарея, фотогальваническая солнечная батарея или ветряная турбина.

РИС. 3 также иллюстрирует систему 102 DIPT с сегментом 58 обновления. Сегмент модернизации 58 может подключаться к дополнительным силовым преобразователям переменного/постоянного тока, таким как силовой преобразователь переменного/постоянного тока 30 , или дополнительным многомодульным преобразователям мощности 50 .

В других вариантах осуществления системный контроллер 28 может быть дополнительно сконфигурирован для беспроводной связи с транспортным средством, содержащим приемную катушку 90 , и использовать связь для определения того, является ли транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 (показано на фиг. 2) должен получить индуктивную беспроводную мощность 95 от системы DIPT 100 или 102 , а затем активировать один или несколько из нескольких модулей передатчика мощности 50 50 n таким образом, чтобы один или несколько модулей 50 передатчика мощности 50 n передавали индуктивную беспроводную мощность 95 на транспортное средство, содержащее приемную катушку 5 95 9087.

Еще в других вариантах осуществления системный контроллер 28 может быть сконфигурирован для беспроводной связи с транспортным средством, содержащим приемную катушку 92 (показана на фиг. 2), которая не должна получать питание от системы 9 DIPT.0854 100 или 102 . Контроллер системы 28 может использовать связь, чтобы определить, что транспортное средство, содержащее приемную катушку 92 , не должно получать индуктивную беспроводную мощность 95 от системы DIPT 100 или 102 . Системный контроллер 28 может дополнительно поддерживать в неактивном состоянии один или несколько из нескольких модулей 50 n передатчика мощности 50 , так что один или несколько из нескольких 50 Модули передатчика мощности 50 n не передает индуктивное беспроводное питание 95 на транспортное средство, содержащее приемную катушку 92 , которая не должна получать питание от системы DIPT 100 или 105 854 8.

В другом варианте осуществления беспроводная связь с транспортным средством, содержащим приемную катушку (например, 90 , 92 ), может быть защищенным кодом, при этом безопасный код получается из информации, отправленной ранее от системного контроллера. 28 на автомобиль с приемной катушкой 92 .

Системный контроллер 28 может быть дополнительно настроен для обнаружения прибытия и выравнивания транспортного средства, содержащего приемную катушку (например, транспортных средств 90 , 92 ) и активации одного или нескольких из множества 50 питания передающие модули 50 n на основе сигнала, полученного от транспортного средства, содержащего приемную катушку (например, транспортные средства 90 , 92 ). Системный контроллер 28 также может обнаруживать выезд транспортного средства, содержащего приемную катушку (например, транспортных средств 90 , 92 ) и деактивировать один или несколько из нескольких 50 модулей передатчика мощности 50 n на основе измерения индуктивной беспроводной мощности 95 , передаваемой одним или несколькими модулями передатчика мощности 50 50 n.

РИС. 4 показан один из нескольких модулей 50 n передатчика мощности 50 , встроенных в сборный железобетонный модуль 48 . Сборный железобетонный модуль может содержать один из нескольких модулей передатчика мощности 50 50 n , сегмент кабеля и соединитель 31 , схему обнаружения транспортного средства 29 или другие компоненты модуля проезжей части, как будет описано ниже. в дальнейшем. Схема обнаружения транспортных средств 29 может обнаруживать скорость, выравнивание, положение или другое положение или атрибут движения транспортного средства (например, транспортного средства 90 , 92 или 94 ), движущегося по проезжей части.

В других вариантах реализации системы DIPT 100 или 102 каждый из нескольких модулей 50 передатчика мощности 50 n встроен в сборный железобетонный модуль последовательно 5 58 48 и сконфигурирован для соединения друг друга. В качестве альтернативы, по крайней мере, один из множества 50 модули передатчика мощности 50 n и часть магистрального кабеля 40 встроены в сборный железобетонный модуль 48 и сконфигурированы для подключения к другому из нескольких 50 модулей передатчика мощности 50 и последовательно.

РИС. 1, 3 и 4 дополнительно иллюстрируют конфигурацию проводки магистрального кабеля 40 . В вариантах осуществления магистральный кабель 40 имеет исходящий путь тока от одного из нескольких модулей 9 передатчика мощности.0854 50 n и путь обратного тока к преобразователю переменного/постоянного тока 30 . Кроме того, один из нескольких модулей передачи мощности 50 n встроен в сборный железобетонный модуль 48 , и только выходной путь тока подключен и передается через сборный железобетонный модуль 48 и обратный путь ( показана как линия между магистральными кабелями 40 ) проложена снаружи модуля из сборного железобетона 48 . В вариантах осуществления прокладка обратного пути за пределы модуля из сборного железобетона повышает модульность системы DIPT 100 или 102 . В вариантах осуществления обратный путь может представлять собой один кабель, идущий от конца ряда модулей 50 n передатчика мощности 50 обратно к преобразователю мощности переменного/постоянного тока 30 , в отличие от пути отходящего тока, который может иметь много коротких сегментов, соединяющих несколько модулей передачи питания 50 50 n последовательно. Таким образом, путем прокладки обратного пути вне сборного железобетонного модуля 48 можно снизить стоимость и сложность строительства, а также повысить модульность системы.

РИС. 5 дополнительно иллюстрирует другую систему DIPT , 104, . В вариантах осуществления магистральный кабель 40 сконфигурирован для электрического соединения со вторым (или дополнительным) преобразователем мощности переменного тока в постоянный ток 30 a , вторым преобразователем мощности переменного тока в постоянный ток 9. 0854 30 сконфигурирован для увеличения мощности системы DIPT 104 . В других вариантах осуществления магистральный кабель 40 может быть сконфигурирован для электрического соединения с дополнительными несколькими преобразователями мощности переменного тока в постоянный (не показаны).

РИС. 5 также иллюстрирует добавление схемы 29 обнаружения транспортного средства в систему 104 DIPT. В вариантах осуществления система DIPT , 104, дополнительно включает в себя схему обнаружения транспортных средств , 29 сконфигурирован для указания, когда транспортное средство или транспортные средства, содержащие приемную катушку 90 , 92 , прибывают и выравниваются с одним из нескольких модулей 50 передатчика мощности 50 n.

РИС. 5 дополнительно показан приемник 25 связи транспортного средства, который сконфигурирован для указания, когда транспортное средство (или транспортные средства), содержащее приемную катушку (например, 90 , 92 ), прибывает и выравнивается с одним из множества модулей передатчика энергии. 50 n . В вариантах осуществления приемник 25 связи транспортного средства предоставляет информацию о транспортном средстве системному контроллеру 28 .

Возвращаясь к фиг. 1, 2, 3 и 5, в вариантах осуществления несколько транспортных средств, содержащих приемную катушку (например, транспортные средства 90 , 92 ), все могут быть способны принимать индуктивную беспроводную мощность 95 . В вариантах осуществления несколько 50 из нескольких модулей 9 передатчика мощности0854 50 n физически расположены рядом друг с другом и сконфигурированы для одновременной активации и подачи индуктивной беспроводной энергии 95 одновременно на несколько транспортных средств, содержащих приемную катушку (например, транспортные средства 90 , 92 ).

В качестве другого примера, некоторые транспортные средства, содержащие приемную катушку (например, транспортные средства 90 , 92 ), такие как автобус, тягач с прицепом или поезд, могут быть достаточно длинными, чтобы вместить и содержать несколько приемных катушек. Система DIPT (например, система DIPT 100 , 102 или 104 ) может быть сконфигурирован для активации нескольких 50 нескольких модулей передатчика мощности 50 n для одновременного получения 5 индуктивных беспроводных катушек 5 5 5 одновременно

Системный контроллер 28 может быть дополнительно сконфигурирован для внесения в каталог транспортных средств с приемной катушкой 90 , 92 , определения состояния транспортного средства с приемной катушкой 90 , 92 , запишите время проезда транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 , 92 , и/или измерьте количество индуктивной беспроводной мощности 95 , переданной (или не переданной) на транспортное средство с приемной катушкой 90 , 92 . Кроме того, системный контроллер 38 может быть дополнительно сконфигурирован для связи с транспортным средством, содержащим приемную катушку 90 , 92 , и оценки количества индуктивной беспроводной мощности 95 автомобиль с приемной катушкой 90 , 92 получает от системы ДИПТ 100 , 102 или 104 .

Настоящее раскрытие описывает способы обеспечения DIPT. ИНЖИР. 6 иллюстрирует способ , 200, для обеспечения DIPT. В вариантах осуществления способ 200 включает предоставление 230 преобразователя мощности переменного тока в постоянный 30 . Преобразователь мощности переменного/постоянного тока 30 (показан на фиг. 1, 2, 3 и 5) включает вход 9 трехфазного преобразователя мощности переменного/постоянного тока.0854 32 настроен на получение трехфазного питания 20 от источника переменного тока. Преобразователь мощности переменного/постоянного тока 30 дополнительно включает в себя выход преобразователя мощности переменного/постоянного тока 34 , сконфигурированный для обеспечения регулируемого выходного тока постоянного тока, контроллер преобразователя мощности переменного/постоянного тока 38 , сконфигурированный для управления состоянием источника питания переменного/постоянного тока. Транзисторный переключатель преобразователя 36 таким образом, чтобы состояние транзисторного переключателя преобразователя мощности переменного/постоянного тока 36 регулировало регулируемый выходной постоянный ток 39 (показано на последующих рисунках).

Способ 200 дополнительно включает электрическое соединение 240 магистрального кабеля 40 с выходом преобразователя мощности переменного/постоянного тока 34 , электрическое соединение 250 нескольких модулей передатчика мощности 5 с магистральным кабелем 50 50 и друг к другу последовательно. Несколько модулей передатчика мощности 50 сконфигурированы для передачи индуктивной беспроводной энергии 95 (показан на фиг. 2) над воздушным зазором 98 (также показан на фиг. 2).

Способ 200 дополнительно включает предоставление 228 системного контроллера 28 , сконфигурированного для обнаружения транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 или 92 , идентификацию транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 или , 54 90 90 90 , и подтвердите, должно ли транспортное средство, имеющее приемную катушку 90 или 92 , получать индуктивную беспроводную мощность от нескольких модулей передатчика мощности 50 .

Метод 200 дополнительно включает настройку 228 a системного контроллера 28 для связи с преобразователем мощности переменного/постоянного тока 30 для включения регулируемого выходного постоянного тока от преобразователя мощности переменного/постоянного тока и передавать индуктивную беспроводную мощность 95 на транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 или 92 , через несколько модулей передатчика мощности 50 , когда транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 или 92 , должно получать индуктивную беспроводную мощность 95 от нескольких модулей передатчика мощности 50 .

РИС. 7 иллюстрирует другие этапы, которые могут быть добавлены к способу обеспечения DIPT. В другом варианте осуществления способ 202 включает в себя электрическое подключение 224 дополнительного источника питания 24 к преобразователю 30 мощности переменного/постоянного тока. Источник питания 24 может быть аккумуляторной батареей, конденсаторной батареей, фотоэлектрической солнечной батареей или ветряной турбиной.

В вариантах осуществления этап настройки 228 a системного контроллера 28 может дополнительно включать настройку системного контроллера 28 для беспроводной связи с транспортным средством, содержащим приемную катушку 90 . Системный контроллер 28 может использовать связь, чтобы определить, является ли транспортное средство, содержащее приемную катушку 9,0854 90 должен получать индуктивную беспроводную мощность 95 и активировать один или несколько из нескольких модулей передатчика мощности 50 50 n таким образом, чтобы один или несколько модулей передатчика мощности 50 передает индуктивную беспроводную мощность 95 на транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 .

В альтернативном варианте или дополнительно шаг настройки 228 a , системный контроллер 28 может дополнительно включать настройку системного контроллера 28 для беспроводной передачи кода безопасности 99 с транспортным средством, содержащим приемную катушку 90 , при этом код безопасности 99 получен из информация, отправленная ранее от системного контроллера 28 на транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 .

Аналогично, в другом варианте способ 204 может включать в себя этап предоставления 229 датчика обнаружения транспортного средства 29 и этап настройки 228 a системного контроллера 28 , который может дополнительно включать настройку системного контроллера 5 для обнаружения 2 прибытия и выравнивание транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 , и активировать один или несколько из нескольких 50 модулей передатчика мощности 50 n на основе сигнала, полученного от транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 . Кроме того, системный контроллер 28 может быть сконфигурирован для обнаружения выезда транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 , и деактивации одного или нескольких модулей 50 передатчика мощности 50 n на основе мера мощности, выдаваемой одним или несколькими модулями передатчика мощности 50 50 n.

В вариантах осуществления шаг электрического соединения 250 несколько модулей 50 передатчиков мощности могут дополнительно содержать несколько модулей 50 передатчиков мощности, встроенных в сборный железобетонный модуль 48 , и последовательное электрическое соединение нескольких модулей 50 передатчиков мощности друг с другом.

Настоящее раскрытие в аспектах и ​​вариантах осуществления иллюстрирует и описывает модуль передатчика мощности, обозначенный на различных фигурах как 50 n , 70 или 500 . ИНЖИР. 9А показан модуль , 500, передатчика мощности. В вариантах осуществления модуль 500 передатчика мощности включает в себя входной фильтр 53 модуля LC, сконфигурированный для приема регулируемого выходного постоянного тока 39 и уменьшения пульсаций напряжения в модуле 500 передатчика энергии.

В некоторых вариантах преобразователь мощности переменного тока в постоянный 30 подает регулируемый или постоянный постоянный ток 39 на модуль передатчика мощности 500 . Регулируемый (или постоянный) постоянный ток 39 — это источник постоянного постоянного тока, величина которого постоянна в пределах +/−10 % от номинального тока, например, 1000 ампер.

Пульсации напряжения в модуле передатчика мощности 500 возникают из-за переключения транзистора в цепи передатчика модуля 60 и изменения нагрузки, протекающей через модуль передатчика мощности 500 и подаваемой на транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 . Входной дроссель входного LC-фильтра 53 применяется для поддержания регулируемого или постоянного тока 39 в цепи передатчика модуля 60 .

Модуль передатчика мощности 500 дополнительно включает схему модуля передатчика 60 или H-мост, сконфигурированный для приема регулируемого постоянного тока от входного фильтра LC модуля 53 и генерирования высокочастотного переменного тока. Кроме того, модуль передатчика мощности 500 имеет катушку передатчика модуля и схему компенсации 70 , содержащий передающую катушку 71 и первый конденсатор 72 , включенный параллельно с передающей катушкой 71 . Катушка передатчика модуля и компенсационная схема 70 сконфигурированы для приема высокочастотного переменного тока от схемы 60 передатчика модуля и создания изменяющегося во времени магнитного поля (показанного как индуктивная беспроводная мощность 95 на фиг. 2). ) излучается катушкой передатчика 71 .

Модуль 500 передатчика энергии также включает в себя контроллер 80 модуля, сконфигурированный для приема входного сигнала 82 передачи энергии. Контроллер 80 модуля сконфигурирован для управления состоянием схемы 60 передатчика модуля на основании входного сигнала 82 передачи энергии.

Состояние цепи передатчика модуля 60 возможно замыкание на короткое замыкание или протекание тока байпаса вокруг катушки передатчика модуля и цепи компенсации 70 . В закрытом состоянии через катушку передатчика 71 не будет протекать ток.

Входной сигнал передачи энергии 82 может исходить из различных источников. В вариантах осуществления входной сигнал 82 передачи энергии исходит от системного контроллера 28 . В качестве альтернативы, входной сигнал передачи энергии , 82, может исходить непосредственно от схемы обнаружения транспортного средства , 29, или приемника 9 связи транспортного средства.0854 25 . Входной сигнал , 82, передачи энергии может указывать модулю , 500, передатчика энергии, должен ли встречный автомобиль, содержащий приемную катушку , 92, , получать индуктивную беспроводную энергию , 95, от модуля , 500 передатчика энергии через катушка передатчика 71 .

В другом варианте контроллер модуля 80 может быть дополнительно сконфигурирован для подачи питания на цепь передатчика модуля 60 на основе входного сигнала передачи энергии 82 .

РИС. 9B показан другой модуль , 502, передатчика мощности. Модуль 502 передатчика мощности дополнительно включает в себя второй конденсатор 73 как часть катушки передатчика модуля и схемы 70 компенсации. Второй конденсатор 73 включен последовательно с передающей катушкой 71 и сконфигурирован для компенсации собственной индуктивности передающей катушки 9.0854 71 .

РИС. 10A иллюстрирует вариант осуществления другого модуля , 504, передатчика мощности. Модуль 504 передатчика мощности включает в себя схему 60 передатчика модуля, которая сама включает в себя первый 62 a и второй 62 b однонаправленные переключатели тока, расположенные параллельно друг другу. Схема модуля передатчика 60 включает также третий 62 c и четвертый 62 d Токовые однонаправленные выключатели, расположенные параллельно друг другу. Первые 62 a и третьи 62 c токовые однонаправленные переключатели расположены последовательно друг к другу, а вторые 62 b и четвертые 62 токовые однонаправленные 7d друг другу.

Когда цепь передатчика модуля 60 находится под напряжением, первый 62 a и второй 62 b токовые однонаправленные выключатели каждый работают с коэффициентом заполнения примерно 50% с перекрытием в закрытом состоянии и третий 62 c и четвертый 62 d каждый токовый однонаправленный выключатели работают при коэффициенте заполнения примерно 50% с перекрытием в закрытом состоянии. ИНЖИР. 10B иллюстрирует один пример вышеупомянутых однонаправленных переключателей , 62, , a — d синхронизации состояний. Как показано на фиг. 10В, передний фронт однонаправленного переключателя 62 c запаздывает от переднего фронта однонаправленного переключателя 62 a на время a, что в данном случае составляет 50%. Аналогично однонаправленные переключатели 62 b и 62 d перекрываются в закрытом состоянии, также на 50%. Кроме того, как показано на фиг. 10В, замкнутое состояние однонаправленных переключателей 62 a и 62 b также немного перекрывается, как и замкнутое состояние однонаправленных переключателей 9.0854 62 c и 62 d . Как показано, выход схемы 60 передатчика модуля представляет собой прямоугольную форму тока со сдвигом по фазе. Прямоугольная форма волны тока может использоваться для управления компенсационной цепью, которая включает в себя компенсационный конденсатор и собственную индуктивность катушки передатчика в катушке передатчика модуля и цепи компенсации 70 .

Перекрытие замкнутых состояний однонаправленных выключателей 62 a и 62 d позволяет регулируемому постоянному току 39 протекать через катушку передатчика модуля и схему компенсации 70 в положительном направлении, перекрытие замкнутых состояний однонаправленных переключателей 52 b и 62 c позволяет регулируемому постоянному выходному току 39 протекать через передающую катушку модуля и схему компенсации 70 в отрицательном направлении, а также перекрытие замкнутых состояний однонаправленных переключателей 62 A и 62 C или 62 B и 62 D . Катушка передатчика модуля и схема компенсации 70 .

Существует несколько рабочих вариантов схемы передатчика модуля 60 . В одном рабочем варианте осуществления частота переключения выше резонансной частоты, так что для однонаправленных переключателей 9 может быть достигнуто переключение при нулевом токе (ZCS). 0854 62 a , 62 b , 62 c и 62 d . В другом рабочем варианте осуществления частота переключения ниже резонансной частоты, так что переключение при нулевом напряжении (ZVS) может быть достигнуто для однонаправленных переключателей 62 a , 62 b , 62 c и 62 d.

В другом рабочем варианте, если однонаправленные переключатели 62 a , 62 b , 62 c и 62 d не зависят от рабочего сопротивления при резонансе. Кроме того, если однонаправленные переключатели 62 a , 62 b , 62 c и 62 d 9088 ток в катушке передатчика работает вдали от резонансной0854 71 может быть независимым от нагрузки в диапазоне нагрузки от 0 до полной нагрузки. В обоих случаях переменный ток в катушке передатчика 71 является синусоидальным и может регулироваться сдвигом фаз между однонаправленными переключателями 62 a и 62 b и однонаправленными переключателями 67 и c 62 д.

РИС. 11А, 11В и 11С показаны три примерные топологии однонаправленных коммутаторов 9.0854 62 a , 62 b , 62 c и 62 d . В вариантах осуществления однонаправленные переключатели 62 A и 62 B и однонаправленные переключатели 62 C и 62 C и 62 C и 62 C и 62 C и 62 . диод (как показано на фиг. 11A), IGBT последовательно с диодом (как показано на фиг. 11B) или два полевых МОП-транзистора, соединенных последовательно с противоположной полярностью (как показано на фиг. 11C).

В вариантах осуществления схема передатчика модуля 60 имеет частоту переключения от 10 кГц до 100 МГц. Кроме того, схема передатчика модуля 60 может быть сконфигурирована для передачи пиковой мощности в диапазоне от нуля ватт до нескольких сотен киловатт.

В других вариантах осуществления контроллер модуля 80 может быть сконфигурирован для управления схемой передатчика модуля 60 с использованием фазовой модуляции, при этом фазовая модуляция представляет собой временную задержку между первыми 62 a и третий 62 c токовые однонаправленные переключатели, или временная задержка между вторыми 62 b и четвертым 62 d однонаправленными переключателями. В вариантах осуществления фазовая модуляция может обеспечивать переменный ток на выходе схемы 60 передатчика модуля.

РИС. 12А показан другой вариант осуществления модуля , 506, передатчика мощности. Модуль передатчика мощности 506 включает в себя нормально замкнутый выключатель короткого замыкания модуля 52 , сконфигурированный для обхода регулируемого выходного постоянного тока 39 вокруг входного LC-фильтра модуля 53 . Состояние нормально замкнутого короткозамыкающего переключателя 52 модуля может управляться контроллером 80 модуля на основе входного сигнала 82 передачи энергии. В нормально замкнутом состоянии нормально замкнутый модуль короткого замыкания 52 обходит регулируемый выходной постоянный ток 39 вокруг входного LC-фильтра модуля 53 , цепь передатчика модуля 60 . В другом варианте осуществления модульный контроллер 80 может быть сконфигурирован для размыкания нормально замкнутого короткозамыкающего переключателя 52 модуля, когда активируется модуль 506 передатчика мощности, для пропускания тока через входной LC-фильтр модуля 53 и схема передатчика модуля 60 .

РИС. 12B иллюстрирует другую топологию модуля , 508, передатчика мощности. В этом варианте осуществления модуль 508 передатчика мощности включает в себя нормально замкнутый переключатель 52 короткого замыкания модуля, который сконфигурирован для обхода регулируемого выходного постоянного тока 39 вокруг цепи 60 передатчика модуля. Состояние нормально замкнутого выключателя короткого замыкания модуля 52 может контролироваться контроллером модуля 80 на основе входного сигнала передачи энергии 82 . В другом варианте осуществления модульный контроллер 80 может быть сконфигурирован для размыкания нормально замкнутого короткозамыкающего переключателя 52 модуля, когда активируется модуль 508 передатчика мощности, для протекания тока через схему 60 передатчика модуля.

РИС. 13A иллюстрирует другую топологию модуля , 510, передатчика мощности. В этом варианте модуль 9 передатчика мощности0854 510 включает схему измерения напряжения 54 . В вариантах осуществления схема 54 измерения напряжения может измерять входное напряжение модуля 510 передатчика мощности. Измеренное входное напряжение может использоваться для расчета входной мощности модуля 510 передатчика мощности, а также может использоваться для защиты. Модуль , 510, передатчика мощности дополнительно включает в себя первую схему измерения тока , 55, , и , сконфигурированную для измерения тока, протекающего через модуль 9 передатчика мощности.0854 510 и вторую схему измерения тока 55 b , сконфигурированную для измерения тока, протекающего через катушку передатчика модуля и схему компенсации 70 .

Модуль передатчика мощности 510 также включает модуль вспомогательного источника питания постоянного тока 84 , который сконфигурирован для получения питания от регулируемого выходного постоянного тока 39 или внешнего источника питания (не показан) и подачи питания на другие цепи и переключатели в модуле передатчика мощности 510 . Например, вспомогательный источник питания постоянного тока модуля 84 может подавать питание на нормально замкнутый выключатель короткого замыкания модуля 52 , схему измерения напряжения 54 , первую или вторую схемы измерения тока 55 a или . 55 b , схема передатчика модуля 60 или контроллер модуля 80 .

РИС. 13B иллюстрирует другую топологию модуля 9 передатчика мощности.0854 512 . В дополнение к компонентам, показанным и описанным для модуля передатчика мощности , 510, на фиг. 13А, модуль передатчика мощности , 512, на ФИГ. 13B дополнительно включает в себя схему 57 беспроводной связи модуля и схему 59 обнаружения транспортного средства модуля, обе сконфигурированные для связи с контроллером 80 модуля. В качестве альтернативы модуль беспроводной связи 57 и схема 9 обнаружения транспортных средств0854 59 может быть частью контроллера модуля 80 .

Все дополнительные компоненты, показанные вместе с модулями передатчика мощности 510 и 512 (показаны на фиг. 13A и 13B), а также другие варианты реализации модуля передатчика мощности, проиллюстрированные и описанные повсюду, могут быть включены в любой модуль передатчика мощности для улучшения характеристик и функциональности модуля передатчика мощности. Кроме того, модуль передатчика мощности, такой как модули 9 передатчика мощности0854 510 или 512 , могут быть встроены в сборный железобетонный модуль 48 (показан на рис. 4) и сконфигурированы для последовательного соединения с другим модулем передатчика мощности, например, с модулями передатчика мощности 510 или 512 , который также может быть встроен в сборный железобетонный модуль 48 .

В вариантах осуществления модульный контроллер 80 может быть сконфигурирован для обнаружения с помощью модульной схемы обнаружения транспортного средства 59 или других средств транспортного средства, содержащего приемную катушку 9. 0854 90 (показан на фиг. 2) и генерируют входной сигнал 82 передачи энергии. Входной сигнал , 82, передачи энергии может быть сгенерирован внутри (как показано на фиг. 13B) для контроллера модуля на основе входных данных от модульной схемы , 59, обнаружения транспортного средства. В качестве альтернативы или в дополнение контроллер модуля 80 может быть сконфигурирован для беспроводной связи с использованием схемы беспроводной связи модуля 57 или других средств с транспортным средством, содержащим приемную катушку 9.0854 90 (показан на фиг. 2) и генерируют входной сигнал 82 передачи энергии. Входной сигнал , 82, передачи энергии может генерироваться внутри (как показано на фиг. 13B) для контроллера модуля на основе входных данных от схемы , 57, беспроводной связи модуля.

В других вариантах осуществления контроллер модуля 80 может быть дополнительно сконфигурирован для приема кода безопасности 99 от транспортного средства, содержащего приемную катушку, при этом код безопасности 99 получен из информации, отправленной ранее от контроллера модуля 80 на транспортное средство, содержащее приемную катушку. В вариантах осуществления схема 57 беспроводной связи модуля может использоваться для передачи кода безопасности 99 и любой другой предшествующей связи с транспортным средством, содержащим приемную катушку.

В другом варианте осуществления контроллер модуля 80 , такой как контроллер модуля 80 в модуле 9 передатчика мощности0854 512 , может быть дополнительно сконфигурирован для обнаружения прибытия и выравнивания транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 (показана на фиг. 2), и активации схемы 60 передатчика модуля на основе сигнала, например, сигнала 99 , полученный от автомобиля с катушкой приемника 90 . В качестве альтернативы или в дополнение контроллер модуля 80 может быть дополнительно настроен для обнаружения отправления транспортного средства, содержащего приемную катушку 90 (показан на фиг. 2) и деактивировать схему 60 передатчика модуля на основании измерения мощности, подаваемой схемой 60 передатчика модуля.

РИС. 14A иллюстрирует другой вариант осуществления или альтернативную топологию модуля , 514, передатчика энергии и показывает модульность или расширяемость вариантов осуществления модуля передатчика энергии, проиллюстрированных и описанных в настоящем раскрытии. Модуль передатчика мощности 514 включает многомодульную катушку передатчика и схемы компенсации, в данном случае показанные как 70 a , 70 b и/или 70 n , соединенные последовательно относительно друг друга. Возможны два или более модульных катушек передатчика и компенсационных цепей, как представлено 70 n , где «n» указывает любое целое число модульных катушек передатчика и компенсационных цепей. В этом варианте осуществления каждая из многомодульной передающей катушки и компенсационных цепей включает в себя нормально разомкнутую модульную передающую катушку и компенсационный короткозамыкающий переключатель: 74 A , 74 B , 74 N , и т. Д. Каждый из нормально открытых модульных передач и компенсационной короткометражной цирку. и 74 n настроены на обход высокочастотного переменного тока вокруг соответствующей катушки передатчика и цепи компенсации, в данном случае катушки передатчика и схемы компенсации 70 a , 70 б и 70 н . Кроме того, каждая многомодульная передающая катушка и компенсационные схемы 70 a , 70 b и 70 n сконфигурированы для работы независимо на основе входного сигнала 508 82 50858 82 50858 82 передачи энергии.

Модуль преобразователя мощности 514 иллюстрирует другие альтернативные компоненты, описанные ранее, включая входной фильтр модуля LC 53 , цепь измерения напряжения 54 , цепи измерения тока 55 a и 55 b , схема модуля передатчика 60 59 8 5 вспомогательный источник питания постоянного тока

РИС. 14B иллюстрирует другой вариант осуществления или топологию модуля передатчика мощности , 516, и показывает другой способ расширения модуля передатчика энергии. Модуль передатчика мощности 516 также включает многомодульную катушку передатчика и цепи компенсации, показанные как 9.0854 70 a , 70 b и/или 70 n , соединенные последовательно относительно друг друга. Как и в модуле 514 передатчика мощности, возможны две или более катушек передатчика модуля и компенсационных цепей, что представлено 70 n , где «n» указывает любое целое число катушек передатчика модуля и цепей компенсации.

В этом варианте осуществления, в отличие от модуля передатчика мощности 514 , каждая из многомодульных катушек передатчика и компенсационных цепей 70 A , 70 B и/или 70 N , имеет соответствующий нормально закрытый модульный переключатель. 52 n и т. д. Каждый из нормально замкнутых выключателей короткого замыкания модуля 52 a , 52 b и 52 n регулируемый выходной ток настроен на обход постоянного тока 0854 39 вокруг катушки передатчика модуля и цепей компенсации 70 a , 70 b и 70 n . Кроме того, каждая многомодульная катушка передатчика и схемы компенсации 70 a , 70 b и/или 70 n имеют соответствующую модульную схему передатчика 5 60 8 60 б и/или 60 н . Каждая из цепей передатчика модуля 60 a , 60 b и/или 60 n электрически связана с одной из многомодульных катушек передатчика и управляет высокочастотным переменным током. схемы компенсации 70 a , 70 b и/или 70 n . Кроме того, каждая из многомодульных катушек передатчика и компенсационных цепей 70 a , 70 b и 70 n сконфигурированы для работы независимо на основе входного сигнала передачи энергии 82 .

РИС. 14C показан другой вариант осуществления или топология модуля , 518, передатчика мощности. В этом варианте осуществления один модульный короткозамыкатель 52 может использоваться для короткого замыкания потока регулируемого выходного постоянного тока 39 через несколько передающих цепей 9 модуля.0854 60 и многомодульная катушка передатчика и цепи компенсации 70 .

Топология модулей 514 передатчика мощности, 516 и 518 может использоваться для беспроводной передачи энергии, как показано на ФИГ. 15А и 15В соответственно. Например, фиг. 15A и 15B иллюстрируют транспортное средство, содержащее приемную катушку , 90, , транспортное средство без приемной катушки , 94, , и другое транспортное средство с приемной катушкой , 9.2 , которые не должны получать питание от модулей передатчиков мощности 514 , 516 и 518 . ФИГ. 15a и 15b иллюстрируют транспортные средства 90 , 92 и 94 выше одной из катушек для передатчика модуля и , , 9085, 9085, 9088, 9085, 9088, 9088, 9088, 9088, 9085, 9085, 9088, 9088, 9088, 9088, 9088, 9088, , 9085, 9088, 9088, , 9085, , , , , , , , , , , , , , , , , , . способный передавать индуктивную беспроводную мощность 95 через воздушный зазор 98 . На фиг. 15А и 15В, и в вариантах осуществления транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 находится в состоянии получать индуктивную беспроводную мощность 95 от модулей передатчика мощности 514 , 516 или 518 , потому что он находится над и совмещен с одной из катушек модуля и компенсационных цепей 70 а.

На фиг. 15A и 15B, другой автомобиль с приемной катушкой 92 , который не должен получать питание от модулей передатчика мощности 514 , 516 или 518 также показан как находящийся над одной из катушек передатчика модуля и компенсационных цепей 70 n и совмещенный с ней, но он не получает индуктивную беспроводную мощность 95 от модулей передатчика мощности 514 или 516 . Другое транспортное средство с приемной катушкой 92 , которая не должна получать питание (и не получает питание) от модулей передатчика энергии 514 , 516 или 518 может не получать питание по нескольким причинам. Например, транспортное средство 92 может не подписаться на получение энергии от коммунального предприятия, обеспечивающего питание модулей 514 передатчика энергии, 516 или 518 передатчика энергии. В качестве альтернативы транспортному средству 92 может не потребоваться питание в то время, когда оно закончилось и выровнено с одной из катушек передатчика модуля и компенсационных цепей 70 n , потому что его батареи или другие средства накопления энергии могут быть почти полностью разряжены. полностью или иным образом неспособным получить дополнительную мощность в это время.

В обоих вариантах осуществления модулей передатчика мощности 514 , 516 или 518 , как показано на ФИГ. 14A, 14B, 14C, 15A и 15B, каждая многомодульная передающая катушка и компенсационные цепи 70 a , 70 b и 70 n сконфигурированы для независимой работы на основе входной сигнал передачи энергии 82 . Как и в других вариантах осуществления, входной сигнал 9 передачи мощности0854 82 может поступать извне от контроллера модуля 80 или может генерироваться внутри контроллера модуля 80 на основе логики или сигналов, полученных от других компонентов, например, схемы измерения напряжения 54 , схемы измерения тока 55 a и 55 b или другие схемы, не показанные (система беспроводной связи 26 , схема обнаружения транспортных средств 29 или другие). Это позволяет модулям передатчика мощности 514 , 516 или 518 для передачи индуктивного беспроводного питания 95 для каждой машины в зависимости от того, какие автомобили должны получать индуктивное беспроводное питание 95 , а какие нет.

Как показано на ФИГ. 14A, 14B и 14C, в вариантах осуществления сигналы синхронизации 86 распределяются по схеме 60 передатчика модуля или однонаправленным переключателям 62 a , 62 b , 6 c и 62 d , так что вдоль дороги 96 вдоль электрифицированного проезжей части создаются синхронизированные магнитные поля.

Still in other embodiments, the module transmitter coil and compensation circuits 70 , 70 a , 70 b , or 70 n in power transmitter modules 500 — 518 может быть настроен для передачи индуктивной беспроводной мощности 95 на транспортное средство, содержащее приемную катушку 90 , движущееся со скоростью в диапазоне от нуля миль в час до полной скорости шоссе.

РИС. 16 показан другой вариант осуществления двух модулей передатчика мощности , 518, , соединенных последовательно. В этом варианте осуществления каждый модуль передатчика мощности включает в себя входной LC-фильтр 53 модуля, схему 60 передатчика модуля и катушку передатчика модуля и схему 70 компенсации. Другие потенциальные компоненты модуля передатчика мощности 518 также показаны.

Настоящее раскрытие описывает способы обеспечения индуктивной беспроводной передачи энергии через один или несколько модулей передатчика энергии. ИНЖИР. 17 иллюстрирует способ , 200, для обеспечения DIPT. В вариантах осуществления способ 700 включает предоставление 730 входного LC-фильтра модуля, сконфигурированного для приема регулируемого постоянного тока и уменьшения пульсаций напряжения в модуле интегрированного передатчика проезжей части. Метод 700 дополнительно включает предоставление 740 схемы передатчика модуля, сконфигурированной для приема регулируемого постоянного тока от входного LC-фильтра модуля и генерирования высокочастотного переменного тока. Кроме того, способ 700 включает предоставление 750 катушки передатчика модуля и схемы компенсации, содержащей катушку передатчика и первый конденсатор, включенный параллельно с катушкой передатчика, катушку передатчика модуля и схему компенсации, сконфигурированные для приема высокочастотного переменного тока. ток от цепи передатчика модуля и генерируют изменяющееся во времени магнитное поле от катушки передатчика. Наконец, способ 9.0854 700 включает предоставление 760 контроллера модуля, сконфигурированного для приема входного сигнала передачи энергии, причем контроллер модуля сконфигурирован для управления состоянием схемы передатчика модуля на основе входного сигнала передачи энергии.

В другом варианте осуществления этап предоставления модульной передающей катушки и схемы компенсации дополнительно включает установку второго конденсатора последовательно с передающей катушкой. На этом этапе второй конденсатор конфигурируется для компенсации собственной индуктивности катушки передатчика.

В качестве альтернативы или в дополнение этап обеспечения схемы передатчика модуля дополнительно включает обеспечение в схеме передатчика модуля: первого и второго токовых однонаправленных переключателей, расположенных параллельно друг другу; третий и четвертый однонаправленные выключатели тока расположены параллельно друг другу, первый и третий однонаправленные выключатели тока расположены последовательно друг к другу, а второй и четвертый однонаправленные выключатели тока расположены последовательно друг к другу. В этом варианте осуществления, когда цепь передатчика модуля находится под напряжением, каждый из первого и второго однонаправленных переключателей тока работает с коэффициентом заполнения приблизительно 50% с перекрытием в их замкнутом состоянии, а каждый из третьего и четвертого однонаправленных переключателей тока работает с коэффициентом заполнения приблизительно 50%. с перекрытием в закрытом состоянии.

В другом варианте осуществления шаг предоставления первого, второго, третьего и четвертого однонаправленных переключателей включает обеспечение первого, второго, третьего и четвертого однонаправленных переключателей в конфигурации, выбранной из группы, состоящей из: МОП-транзистора, последовательно соединенного с диод; IGBT последовательно с диодом; или два полевых МОП-транзистора, соединенных последовательно с противоположной полярностью.

В другом варианте осуществления этап предоставления контроллера модуля включает в себя настройку контроллера модуля для подачи питания на схему передатчика модуля на основе входного сигнала передачи энергии. Аналогично, в другом варианте осуществления способ 700 может дополнительно включать в себя нормально замкнутый переключатель короткого замыкания модуля, сконфигурированный для обхода регулируемого постоянного тока вокруг входного LC-фильтра модуля.

Способ 700 может дополнительно включать в себя настройку контроллера модуля для размыкания нормально замкнутого короткозамыкающего переключателя модуля при активации модуля передатчика энергии. Кроме того, способ , 700, может дополнительно включать обеспечение нормально замкнутого короткозамыкающего переключателя модуля, сконфигурированного для обхода регулируемого постоянного тока вокруг цепи передатчика модуля.

В другом варианте осуществления способ 700 может дополнительно включать: обеспечение схемы измерения напряжения; предоставление первой схемы измерения тока, сконфигурированной для измерения тока, протекающего через модуль передатчика мощности; обеспечение второй схемы измерения тока, сконфигурированной для измерения тока, протекающего через катушку передатчика; и обеспечение вспомогательного источника питания постоянного тока, сконфигурированного для получения энергии от регулируемого постоянного тока или внешнего источника питания. Вспомогательный источник питания постоянного тока может обеспечивать питание: нормально замкнутого короткозамыкающего переключателя модуля; схема измерения напряжения; первую схему измерения тока; вторую схему измерения тока; схема передатчика модуля; или контроллер модуля.

В другом варианте осуществления способ 700 может дополнительно включать в себя настройку схемы передатчика модуля для работы с частотой переключения от 10 кГц до одного МГц и для передачи пиковой мощности в диапазоне от нуля ватт до нескольких сотен киловатт. Кроме того, способ 700 . В другом варианте осуществления способ 700 может дополнительно включать в себя настройку катушки передатчика модуля и схемы компенсации для передачи индуктивной беспроводной энергии на приближающееся транспортное средство, содержащее катушку приемника, движущегося со скоростью в диапазоне от 0 миль до в час до полной скорости шоссе.

В другом варианте осуществления способ 700 может дополнительно включать в себя настройку контроллера передатчика модуля для управления схемой передатчика модуля с использованием фазовой модуляции, при этом фазовая модуляция представляет собой временную задержку между первым и третьим текущими однонаправленными переключателями, или временная задержка между вторым и четвертым токовыми однонаправленными переключателями.

В другом варианте осуществления способ 700 может дополнительно включать в себя настройку контроллера модуля для обнаружения транспортного средства, содержащего приемную катушку, и генерирования входного сигнала передачи энергии.

В другом варианте осуществления способ 700 может дополнительно включать настройку контроллера модуля для беспроводной связи с транспортным средством, содержащим приемную катушку, и генерирования входного сигнала передачи энергии. Кроме того, способ 700 может также включать в себя настройку контроллера модуля для получения защитного кода от транспортного средства, содержащего приемную катушку. В этом варианте осуществления защитный код получается из информации, отправленной ранее от контроллера модуля на транспортное средство, содержащее приемную катушку. Кроме того, метод 700 может дополнительно включать настройку контроллера модуля для обнаружения прибытия и выравнивания транспортного средства, содержащего приемную катушку, и активации схемы передатчика модуля на основе сигнала, полученного от транспортного средства, содержащего приемную катушку, а также для обнаружения отправления транспортного средства. содержащую приемную катушку, и отключить цепь передатчика модуля на основе измерения мощности, подаваемой схемой передатчика модуля.

В другом варианте осуществления метод 700 может дополнительно включать предоставление модуля передатчика мощности, встроенного в сборный железобетонный модуль, и настройку модуля передатчика мощности для последовательного соединения с другим модулем передатчика энергии.

Еще в другом варианте осуществления, способ 700 может включать в себя предоставление модульной передающей катушки и схемы компенсации, которая имеет несколько модульных передающих катушек и компенсационных схем, при этом каждая из многомодульных передающих катушек и компенсационных схем дополнительно содержит нормально разомкнутую модульную передающую катушку. и компенсационный короткозамыкающий переключатель, выполненный с возможностью обхода высокочастотного переменного тока вокруг соответствующей катушки передатчика и схемы компенсации. Кроме того, каждая из многомодульных передающих катушек и компенсационных схем выполнена с возможностью независимой работы в зависимости от входного сигнала передачи энергии.