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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung, das aus einer Leistungsübertragungsvorrichtung und einer Leistungsempfangsvorrichtung gebildet ist.
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Technischer Hintergrund
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Das Patentdokument 1 veranschaulicht ein Leistungsübertragungssystem, in dem eine Leistungsübertragungsvorrichtung einen Wechselstromwandler, der eine Wechselstromumwandlung von zuzuführender Wechselstromleistung oder Gleichstromleistung durchführt, eine leistungsübertragungsseitige Resonanzspule, die Wechselstromleistung drahtlos überträgt, und eine leistungsübertragungsseitige Steuervorrichtung aufweist, und eine Leistungsempfangsvorrichtung eine leistungsempfangsseitige Resonanzspule, einen Gleichrichter, einen Gleichstromwandler und eine leistungsempfangsseitige Steuervorrichtung aufweist. Ferner misst die leistungsempfangsseitige Steuervorrichtung, nachdem sie durch Empfangen einer Eingabe einer Steuerleistungsversorgungsspannung aktiviert wird, die Ausgangsspannung des Gleichrichters und überträgt sie an die leistungsübertragungsseitige Steuervorrichtung und basierend auf einem Messergebnis der Ausgangsspannung des Gleichrichters steuert die leistungsübertragungsseitige Steuervorrichtung den Wechselstromwandler in einer solchen Weise, dass die Ausgangsspannung des Gleichrichters einen geeigneten Wert als die Eingangsspannung des Gleichstromwandlers aufweist.
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Im Allgemeinen ist es in Systemen zur drahtlosen Leistungsübertragung notwendig, die Fähigkeit des Steuerns der übertragenen Leistung zu besitzen, um die Empfangsleistung gemäß der Übertragungsdistanz oder der Änderung des Zustands eines Leistungszufuhrziels (Last) im Zeitverlauf einzustellen. Insbesondere bei Anwendungen und Systemen, die eine große Menge an Leistung handhaben, ist es im Hinblick auf die Sicherheit von Vorrichtungen und die Steuerung der Temperatur gegen Wärmeerzeugung aufgrund von Leistungsverlust erstrebenswert, eine Leistungsverwaltung aufzuweisen, welche die Fähigkeit besitzt, die Übertragungsleistung mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu steuern.
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Liste der Anführungen
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Patentdokument
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Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-215065 Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Als Reaktion auf einen Leistungsbedarf von der Leistungsempfangsvorrichtung verwendet eine digitale Steuereinheit (Mikrocomputer oder dergleichen) der Leistungsübertragungsvorrichtung eine Technik, welche die übertragene Leistung steuert, indem sie ein Signal zur Steuerung der übertragenen Leistung erzeugt und die Eingangsspannung oder eine Schwingungsperiode einstellt.
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Bei Technologien aus dem Stand der Technik zur Steuerung der Übertragungsleistung weist ein Steuersignal einen digitalen Wert auf und dabei handelt es sich um diskrete Werte. Um die Übertragungsleistung als Reaktion auf den Leistungsbedarf von der Leistungsempfangsvorrichtung zu steuern, ist ein kontinuierlicher Wert oder eine hochgenaue Auflösung erforderlich. Das Inkrement von Einstellwerten hängt jedoch von der Auflösung der DA-Wandlung oder dergleichen ab und somit ist es schwierig, die Steuerung mit einer hochgenauen Auflösung durchzuführen. Bei den Technologien aus dem Stand der Technik ist es sehr schwierig, die Steuerung von Übertragungsleistung mit einem hohen Grad an Genauigkeit durchzuführen, und es ist schwierig, qualitativ hochwertige Leistung zu übertragen.
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Ferner kann bei der Steuerung von Übertragungsleistung die Empfangsleistung nicht beibehalten oder aufrechterhalten werden, wenn eine Schwingungsstoppperiode bei einer intermittierenden Schwingungseinstellung verlängert wird. Somit ist der Einstellbereich begrenzt. Andererseits ist selbst bei der Einstellung, bei welcher der Einstellbereich der Eingangsspannung erweitert wird, der Einstellbereich aufgrund von Spannungsfestigkeitsspezifikationen von Schaltungskomponenten und dergleichen ebenso begrenzt. Aufgrund solcher oben beschriebenen Sachverhalte ist es bei den Technologien aus dem Stand der Technik sehr schwierig, den Bereich der Steuerung von Übertragungsleistung zu erweitern und eine qualitativ hochwertige Leistung zu übertragen, indem lediglich die intermittierende Schwingung eingestellt wird oder lediglich die Eingangsspannung eingestellt wird.
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Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Systems zur drahtlosen Leistungsübertragung, in dem basierend auf einem durch eine Leistungsempfangsvorrichtung angegebenen Leistungsbedarfs eine Leistungsübertragungsvorrichtung eine Übertragungsleistung durch Erkennen des Leistungsbedarfs einstellt und die Steuerung von Übertragungsleistung mit hoher Qualität und hoher Genauigkeit über einen weiten Einstellbereich durchführt.
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Lösung des Problems
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Ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung, das als Beispiel der vorliegenden Offenbarung dient, ist ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung, das aus einer Leistungsübertragungsvorrichtung und einer Leistungsempfangsvorrichtung gebildet ist, wobei die Leistungsempfangsvorrichtung eine Leistungsempfangsspule aufweist, die drahtlos magnetisch mit einer in der Leistungsübertragungsvorrichtung enthaltenen Leistungsübertragungsspule koppelt, wobei die Leistungsübertragungsvorrichtung einen Schaltkreis, in dem ein Schaltelement einen Schaltvorgang durchführt, eine Eingangsspannungs-Einstellschaltung, die mit dem Schaltkreis elektrisch verbunden ist und eine Eingangsspannung einstellt, und eine digitale Steuerschaltung aufweist und die digitale Steuerschaltung eine Steuerfähigkeit besitzt, eine Steuerung der Eingangsspannungs-Einstellschaltung und eine Steuerung einer intermittierenden Schwingung des Schaltkreises gemäß einem durch die Leistungsempfangsvorrichtung angegebenen Leistungsbedarf durchzuführen und eine Einstellung der Eingangsspannung in einer solchen Weise durchzuführen, dass eine Schwingungsstoppperiode der intermittierenden Schwingung eine vorbestimmte Stoppperiode nicht überschreitet. Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es möglich, ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung bereitzustellen, in dem basierend auf einem durch eine Leistungsempfangsvorrichtung angegebenen Leistungsbedarf eine Leistungsübertragungsvorrichtung eine Übertragungsleistung durch Erkennen des Leistungsbedarfs einstellt und die Steuerung von Übertragungsleistung mit hoher Qualität und hoher Genauigkeit über einen weiten Einstellbereich durchführt. Ferner wird es möglich, ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung bereitzustellen, in dem eine Leistungsübertragungsvorrichtung oder eine Leistungsempfangsvorrichtung nicht notwendigerweise eine Kommunikationsvorrichtung aufweist und die Leistungsübertragungsvorrichtung Leistung mit hoher Qualität und hoher Genauigkeit gemäß einem durch die Leistungsempfangsvorrichtung angegebenen Leistungsbedarf überträgt.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration eines Systems zur drahtlosen Leistungsübertragung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- [2] 2 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Konfiguration einer Eingangsspannungs-Einstellschaltung 24 und einer MPU 30, die in 1 veranschaulicht sind.
- [3] 3 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Innenkonfiguration der MPU 30, die sich auf eine Steuerung einer intermittierenden Schwingung eines Schaltkreises bezieht.
- [4] 4 ist ein Wellenformdiagramm eines Schaltsignals für einen Schaltkreis 26, das von einem in 3 veranschaulichten Treiber 25 ausgegeben wird.
- [5] 5 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Beispiels der Festlegung einer drahtlosen Übertragungsleistung.
- [6] 6 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung eines weiteren Beispiels der Festlegung der drahtlosen Übertragungsleistung.
- [7] 7 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung einer anderen Konfiguration der Eingangsspannungs-Einstellschaltung 24 und der MPU 30, die in 1 veranschaulicht sind.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 ist ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung einer Konfiguration eines Systems zur drahtlosen Leistungsübertragung 101 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses System zur drahtlosen Leistungsübertragung 101 ist aus einer Leistungsübertragungsvorrichtung 10 und einer Leistungsempfangsvorrichtung 40 gebildet, die eine Leistungsempfangsspule Ls aufweist, die drahtlos magnetisch mit einer in der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 enthaltenen Leistungsübertragungsspule Lp koppelt.
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Die Leistungsübertragungsvorrichtung 10 weist eine Leistungsübertragungsschaltung 11, eine Spannungswandlerschaltung 12 und die Leistungsübertragungsspule Lp auf. Die Leistungsübertragungsschaltung 11 weist einen Schaltkreis 26, in dem Schaltelemente Q1 und Q2 Schaltvorgänge durchführen, eine Eingangsspannungs-Einstellschaltung 24, die mit dem Schaltkreis 26 elektrisch verbunden ist und eine Eingangsspannung einstellt, und eine MPU 30 auf. Diese MPU 30 entspricht einer „digitalen Steuerschaltung“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die Leistungsempfangsvorrichtung 40 weist die Leistungsempfangsspule Ls und eine Leistungsempfangsschaltung 41 auf. Eine Last ist mit einem Ausgang der Leistungsempfangsschaltung 41 verbunden.
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Die Spannungswandlerschaltung 12 der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 wandelt eine Gleichstromeingangsleistungs-Versorgungsspannung in eine vorbestimmte Spannung um und gibt die vorbestimmte Spannung in die Leistungsübertragungsschaltung 11 ein. Die MPU 30 in der Leistungsübertragungsschaltung 11 ist eine digitale Steuerschaltung, die jeweilige Teile der Leistungsübertragungsschaltung 11 steuert. Ein Eingangsfilter 21 in der Leistungsübertragungsschaltung 11 entfernt eine Restwelligkeitskomponente und eine Rauschkomponente. Eine Stromdetektionsschaltung 22 detektiert einen durch eine Leitung fließenden Strom, um ein von der Leistungsempfangsvorrichtung 40 gesendetes Signal zu detektieren. Eine Demodulationsschaltung 23 demoduliert ein Signal aus einer durch die Stromdetektionsschaltung 22 detektierten Stromänderung und gibt das demodulierte Signal in die MPU 30 ein. Die Eingangsspannungs-Einstellschaltung 24 stellt die in den Schaltkreis 26 einzugebende Spannung unter Verwendung eines von der MPU 30 ausgegebenen Steuersignals ein. Ein Treiber 25 ermöglicht es den Schaltelementen Q1 und Q2, unter Verwendung des Steuersignals von der MPU 30 ein Umschalten durchzuführen.
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Der Schaltkreis 26 weist das High-Side-Schaltelement Q1 und das Low-Side-Schaltelement Q2 auf und schaltet als Reaktion auf ein Gate-Signal von dem Treiber 25 AN/AUS. Ein EMI-Filter 27 unterdrückt eine Rauschkomponente, die elektromagnetische Störungen verursacht. Eine Resonanzeinstellschaltung 28 weist einen Leistungsübertragungs-Resonanzkondensator auf, bildet zusammen mit der Leistungsübertragungsspule Lp einen Resonanzkreis und stellt eine Resonanzfrequenz davon ein.
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Eine Spannungsreglerschaltung 31 führt der MPU 30 eine Leistungsversorgungsspannung zu. Ein Oszillator 32 stellt der MPU 30 ein Taktsignal bereit.
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Eine Überspannungsschutzschaltung 33 detektiert, ob die dem Schaltkreis 26 zugeführte Spannung eine Überspannung ist oder nicht, und gibt ihr Ergebnis in die MPU 30 ein. Eine Überhitzungsschutzschaltung 34 detektiert, ob sich die Temperaturen der Schaltelemente Q1 und Q2 in einem Überhitzungszustand befinden oder nicht, und gibt ihr Ergebnis in die MPU 30 ein. Eine Überstromschutzschaltung 35 detektiert, ob der durch den Schaltkreis 26 fließende Strom ein Überstrom ist oder nicht, und gibt ihr Ergebnis in die MPU 30 ein. Eine Überleistungsschutzschaltung 36 detektiert, ob die Übertragungsleistung gemäß der an der Resonanzeinstellschaltung 28 erzeugten Spannung eine übermäßige Menge an Leistung ist oder nicht, und gibt ihr Ergebnis in die MPU 30 ein.
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Ein Kommunikationsanschluss 37 ist ein Kommunikationsanschluss, der mit einer Schaltung außerhalb der Leistungsübertragungsschaltung 11 zu verbinden ist, und die MPU 30 kommuniziert vermittels dieses Kommunikationsanschlusses 37 mit einer externen Vorrichtung.
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Eine MPU 50 in der Leistungsempfangsschaltung 41 steuert jeweilige Teile der Leistungsempfangsschaltung 41. Eine Leistungsempfangs-Resonanzeinstellschaltung 51 weist einen Leistungsempfangs-Resonanzkondensator auf, bildet zusammen mit der Leistungsempfangsspule Ls einen Resonanzkreis und stellt eine Resonanzfrequenz davon ein. Eine Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 führt eine Gleichrichtung und Glättung der Spannung durch, die an einem Leistungsempfangsresonanzkreis erzeugt wird, der aus der Leistungsempfangsspule Ls und der Leistungsempfangs-Resonanzeinstellschaltung 51 gebildet ist, und gibt die resultierende Spannung in eine Spannungswandlerschaltung 53 ein. Die Spannungswandlerschaltung 53 wandelt die Ausgangsspannung der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 in eine vorgeschriebene Spannung um und führt diese einer Last zu.
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Eine Überleistungsschutzschaltung 54 detektiert basierend auf dem Strom, der in die Spannungswandlerschaltung 53 eingegeben wird, ob die der Last zugeführte Leistung überlastet ist oder nicht, und gibt ihr Ergebnis in die MPU 50 ein. Ein Oszillator 55 stellt der MPU 50 ein Taktsignal bereit. Eine Spannungsreglerschaltung 56 führt der MPU 50 eine Leistungsversorgungsspannung zu. Eine Überspannungsschutzschaltung 57 detektiert, ob die Ausgangsspannung der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 eine Überspannung ist oder nicht, und gibt ihr Ergebnis in die MPU 50 ein. Eine Modulationsschaltung 58 moduliert eine Leistungsempfangs-Resonanzeinstellschaltung 51. Durch Modulieren der Leistungsempfangs-Resonanzeinstellschaltung 51 vermittels der Modulationsschaltung 58 sendet die MPU 50 ein vorbestimmtes Signal an die Leistungsübertragungsschaltung 11.
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Eine Leistungsempfangs-Spannungsdetektionsschaltung 61 detektiert die Ausgangsspannung der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 und gibt die detektierte Spannung in die MPU 50 ein. Eine Temperaturdetektionsschaltung 62 detektiert die Temperatur der Leistungsempfangsschaltung 41 und gibt die detektierte Temperatur in die MPU 50 ein.
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Die Leistungsempfangsvorrichtung 40 gibt der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 den Leistungsbedarf an, indem sie den Zustand des Leistungsempfangs unter Verwendung der vorgenannten Modulationsschaltung 58 ändert, welche die Leistungsempfangs-Resonanzeinstellschaltung 51 oder die Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 moduliert. Ferner erkennt die Leistungsübertragungsvorrichtung 10 den durch die Leistungsempfangsvorrichtung 40 angegebenen Leistungsbedarf, indem sie eine Steuerung durchführt, die den Strom unter Verwendung der Stromdetektionsschaltung 22 detektiert und eine detektierte Stromänderung unter Verwendung der Demodulationsschaltung 23 demoduliert. Wie oben beschrieben wird es möglich, ein System zur drahtlosen Leistungsübertragung bereitzustellen, in dem eine Leistungsübertragungsvorrichtung oder eine Leistungsempfangsvorrichtung nicht notwendigerweise eine Kommunikationsvorrichtung aufweist und die Leistungsübertragungsvorrichtung die Leistung mit hoher Qualität und hoher Genauigkeit gemäß einem durch die Leistungsempfangsvorrichtung angegebenen Leistungsbedarf überträgt.
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2 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Konfiguration der Eingangsspannungs-Einstellschaltung 24 und der MPU 30, die in 1 veranschaulicht sind.
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Die Eingangsspannungs-Einstellschaltung 24 weist einen DC-DC-Wandler 241, einen D-A-Wandler 242 und eine LCR-Schaltung auf, die in 2 veranschaulicht sind.
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Der DC-DC-Wandler 241 wandelt eine in eine VIN-Klemme eingegebene Eingangsspannung um und gibt die umgewandelte Spannung von einer SW-Klemme vermittels einer Induktivität L1 an den Schaltkreis 26 aus. Der DC-DC-Wandler 241 gibt eine Spannung aus, die einer Rückkopplungsspannung einer Rückkopplungsklemme FB von der SW-Klemme zugeordnet ist. Eine Versorgungsspannung für den Schaltkreis 26 wird durch Widerstände R1, R2 und R3 geteilt und diese geteilte Spannung wird zu der Rückkopplungsklemme FB zurückgeführt. Aufgrund dessen wird die Ausgangsspannung des DC-DC-Wandlers 241 auf einer vorgeschriebenen Spannung stabilisiert.
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Der D-A-Wandler 242 wandelt ein von der MPU 30 bereitgestelltes Steuersignal in eine analoge Spannung um und legt die Spannung als Vorspannung für die vorgenannte resistive Spannungsteilungsschaltung an. Dementsprechend wird die Rückkopplungsspannung für die Rückkopplungsklemme FB des DC-DC-Wandlers 241 basierend auf der Ausgangsspannung des D-A-Wandlers 242 gesteuert.
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3 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung einer Innenkonfiguration der MPU 30, die sich auf eine Steuerung einer intermittierenden Schwingung des Schaltkreises 26 bezieht. Die MPU 30 weist eine Taktsignalerzeugungsschaltung 301, einen E/A-Anschluss 303, der sein Taktsignal an den Treiber 25 des Schaltkreises 26 ausgibt, und eine Zeitgeberschaltung 302 auf, die diesem E/A-Anschluss 303 ein Ausgangs-/Stopp-Steuersignal bereitstellt.
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4 ist ein Wellenformdiagramm eines Schaltsignals für den Schaltkreis 26, das von dem in 3 veranschaulichten Treiber 25 ausgegeben wird. In 4 ist die Eingangsspannung eine Spannung, die von dem in 2 veranschaulichten DC-DC-Wandler 241 in den Schaltkreis 26 einzugeben ist. Ferner ist die „Schwingungsperiode“ eine Ausgangsperiode des E/A-Anschlusses 303 und die „Schwingungsstoppperiode“ ist eine Stoppperiode des E/A-Anschlusses 303. Diese Schwingungsperiode und Schwingungsstoppperiode werden in einem intermittierenden Zyklus wiederholt. Die Schwingungsfrequenz der in 3 veranschaulichten Taktsignalerzeugungsschaltung 301 beträgt zum Beispiel 6,78 MHz.
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Die von der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 drahtlos übertragene Leistung ändert sich in Abhängigkeit von der vorgenannten Eingangsspannung und in Abhängigkeit von dem Verhältnis der Schwingungsperiode zu dem intermittierenden Zyklus. Die MPU 30 besitzt jedoch die Steuerfähigkeit, die Eingangsspannung in einer solchen Weise einzustellen, dass die Schwingungsstoppperiode der intermittierenden Schwingung eine vorbestimmte Stoppperiode nicht überschreitet.
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Durch Festlegen einer vorbestimmten Grenze für die vorgenannte Schwingungsstoppperiode der intermittierenden Schwingung wird es möglich, eine große Änderung der Leistungsempfangsspannung bei jedem vorgenannten intermittierenden Zyklus zu unterbinden, die dadurch verursacht wird, dass eine ungewöhnlich lange Schwingungsstoppperiode vorliegt.
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Insbesondere ist es bevorzugt, dass die vorgenannte vorbestimmte Schwingungsstoppperiode kürzer ist als eine Halteperiode der Leistungsempfangsspannung in der oben beschriebenen Leistungsempfangsvorrichtung. Dies kann ein Problem vermeiden, das darin besteht, dass die Leistungsempfangsspannung in Form von Gleichstrom aufgrund hoher Restwelligkeiten in der Ausgangsspannung der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 52 in der in 1 veranschaulichten Leistungsempfangsvorrichtung 40 nicht aufrechterhalten werden kann.
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Ferner legt die MPU 30 eine Obergrenze des intermittierenden Zyklus der intermittierenden Schwingung fest. Dies kann eine große Änderung der Leistungsempfangsspannung bei jedem vorgenannten intermittierenden Zyklus unterbinden, die dadurch verursacht wird, dass eine längere Schwingungsstoppperiode vorliegt, und kann die Empfangsleistung während der Schwingungsstoppperiode beibehalten oder aufrechterhalten. Ferner legt die MPU 30 eine Untergrenze des intermittierenden Zyklus der intermittierenden Schwingung fest. Dies kann ein Problem des Vorliegens einer übermäßig hohen Übertragungsleistung, ein Problem eines zunehmenden elektromagnetischen Rauschens oder dergleichen vermeiden, das verursacht wird, da der intermittierende Zyklus zu kurz ist.
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Basierend auf dem Leistungsbedarf von der Leistungsempfangsvorrichtung 40 steuert die in 1 veranschaulichte Leistungsübertragungsvorrichtung 10 die drahtlose Übertragungsleistung, indem sie die vorgenannte Eingangsspannung festlegt und das Verhältnis der Schwingungsperiode zu dem intermittierenden Zyklus festlegt.
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5 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung eines Beispiels der Festlegung einer drahtlosen Übertragungsleistung. Die horizontale Achse ist die Festlegung der Eingangsspannung und die vertikale Achse ist die Größe der Übertragungsleistung, die sich aus der vorgenannten Einstellung der Eingangsspannung und der vorgenannten Einstellung der Schwingungsperiode ergibt. In 5 kennzeichnet die dicke Linie die Übertragungsleistung in jeweiligen Zuständen, in denen die Eingangsspannung zwischen mehreren Stufen umgeschaltet wird. Der graue Bereich, der sich von der dicken Linie nach unten erstreckt, kennzeichnet den Bereich der Änderung der Übertragungsleistung, der sich aus der Einstellung der Schwingungsperiode ergibt.
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In diesem in 5 veranschaulichten Beispiel erfolgt eine schrittweise Grobeinstellung der Übertragungsleistung durch Umschalten der Eingangsspannung und eine Feineinstellung der Übertragungsleistung erfolgt durch Feineinstellen der Schwingungsperiode.
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Wie oben beschrieben wird es möglich, die Übertragungsleistung hochauflösend über einen weiten Bereich festzulegen, indem die Übertragungsleistung durch Umschalten der Eingangsspannung (von dem DC-DC-Wandler 241 in den Schaltkreis 26 einzugebende Spannung) grobeingestellt wird und die Übertragungsleistung durch Einstellen der Schwingungsperiode feineingestellt wird.
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6 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung eines weiteren Beispiels der Festlegung der drahtlosen Übertragungsleistung. Die horizontale Achse ist die Festlegung der Schwingungsperiode und die vertikale Achse ist die Größe der Übertragungsleistung, die sich aus der vorgenannten Einstellung der Eingangsspannung und der vorgenannten Einstellung der Schwingungsperiode ergibt. In 6 kennzeichnet die dicke Linie die Übertragungsleistung in jeweiligen Zuständen, in denen die Schwingungsperiode zwischen mehreren Stufen umgeschaltet wird. Der graue Bereich, der sich von der dicken Linie nach unten erstreckt, kennzeichnet den Bereich der Änderung der Übertragungsleistung, der sich aus der Einstellung der Eingangsspannung ergibt.
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In diesem in 6 veranschaulichten Beispiel erfolgt eine schrittweise Grobeinstellung der Übertragungsleistung durch Umschalten der Schwingungsperiode und eine Feineinstellung der Übertragungsleistung erfolgt durch Feineinstellen der Eingangsspannung.
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Wie oben beschrieben wird es möglich, die Übertragungsleistung hochauflösend über einen weiten Bereich festzulegen, indem die Übertragungsleistung durch Umschalten der Schwingungsperiode grobeingestellt wird und die Übertragungsleistung durch Einstellen der Eingangsspannung feineingestellt wird.
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Wie oben beschrieben kann von der Einstellung der Eingangsspannung und der Steuerung der intermittierenden Schwingung diejenige, die ein größeres Inkrement von Einstellwerten der Übertragungsleistung für die Leistungsempfangsvorrichtung 40 aufweist, verwendet werden, um die Übertragungsleistung für die Leistungsempfangsvorrichtung 40 grobeinzustellen, und diejenige, die ein kleineres Inkrement von Einstellwerten der Übertragungsleistung für die Leistungsempfangsvorrichtung 40 aufweist, kann verwendet werden, um die Übertragungsleistung für die Leistungsempfangsvorrichtung 40 feineinzustellen.
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Es sei angemerkt, dass in dem in 5 veranschaulichten Beispiel das Beispiel beschrieben ist, in dem die Übertragungsleistung in der abnehmenden Richtung eingestellt wird, indem die Schwingungsperiode in der Verkürzungsrichtung ausgehend von einem Bezugswert eingestellt wird. Analog dazu kann die Übertragungsleistung ebenso in der zunehmenden Richtung eingestellt werden, indem die Schwingungsperiode in der Verbreiterungsrichtung ausgehend von dem Bezugswert eingestellt wird.
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Ferner ist in dem in 6 veranschaulichten Beispiel das Beispiel beschrieben, in dem die Übertragungsleistung in der abnehmenden Richtung eingestellt wird, indem die Eingangsspannung in der Verkürzungsrichtung ausgehend von einem Bezugswert eingestellt wird. Analog dazu kann die Übertragungsleistung ebenso in der zunehmenden Richtung eingestellt werden, indem die Eingangsspannung in der zunehmenden Richtung ausgehend von dem Bezugswert eingestellt wird.
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7 ist ein Schaubild zur Veranschaulichung einer anderen Konfiguration der Eingangsspannungs-Einstellschaltung 24 und der MPU 30, die in 1 veranschaulicht sind.
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Die Eingangsspannungs-Einstellschaltung 24 weist den DC-DC-Wandler 241 und eine LCR-Schaltung auf, die in 7 veranschaulicht sind. Dieses Beispiel unterscheidet sich insofern von dem in 2 veranschaulichten Beispiel, als dass es ein digitales Potentiometer PM und keinen D-A-Wandler 242 aufweist.
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Der DC-DC-Wandler 241 wandelt die in die VIN-Klemme eingegebene Eingangsspannung um und gibt die Spannung von der SW-Klemme vermittels der Induktivität L1 in den Schaltkreis 26 ein. Der DC-DC-Wandler 241 gibt die der Rückkopplungsspannung der Rückkopplungsklemme FB zugeordnete Spannung von der SW-Klemme aus. Die Versorgungsspannung für den Schaltkreis 26 wird durch den Widerstand R1 und das digitale Potentiometer PM geteilt und die geteilte Spannung wird zu der Rückkopplungsklemme FB zurückgeführt. Dies stabilisiert die Ausgangsspannung des DC-DC-Wandlers 241 auf der vorgeschriebenen Spannung.
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Die MPU 30 gibt ein Steuersignal an das digitale Potentiometer PM aus. Das digitale Potentiometer PM weist einen Widerstandswert auf, der dem Steuersignal zugeordnet ist. Dementsprechend wird die Rückkopplungsspannung für die Rückkopplungsklemme FB des DC-DC-Wandlers 241 basierend auf dem von der MPU 30 ausgegebenen Steuersignal gesteuert.
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Wie oben beschrieben kann die Rückkopplungsspannung der Rückkopplungsklemme FB des DC-DC-Wandlers 241 unter Verwendung eines von der MPU 30 ausgegebenen digitalen Signals direkt gesteuert werden.
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Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform werden die folgenden Funktionsweisen und Wirkungen erzielt.
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- • Es wird möglich, eine hochgenaue Steuerung der Übertragungsleistung unter Verwendung einer einfachen Konfiguration durchzuführen, ohne dass hochauflösende Komponenten verwendet werden müssen.
- • Es wird möglich, durch Kombinieren der Einstellung der intermittierenden Schwingung und der Einstellung der Eingangsspannung den Einstellbereich der Übertragungsleistung zu erweitern, und ferner wird es möglich, durch Festlegen der vorbestimmten Stoppperiode die Ausgangsspannung in der Leistungsempfangsvorrichtung 40 beizubehalten.
- • Durch die Feineinstellungsfähigkeit für die Einstellung der Eingangsspannung und die Grobeinstellungsfähigkeit für die Einstellung der Schwingungsperiode wird eine hochgenaue Auflösung möglich, ohne von der Auflösung des D-A-Wandlers 242 und dergleichen abhängig zu sein. Ferner ermöglicht dies die hochauflösende Steuerung von Übertragungsleistung.
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Schließlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für den Fachmann sind ggfs. Modifikationen und Änderungen möglich. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche und nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben. Des Weiteren sind Variationen und Änderungen der Ausführungsformen, die in den Bereich fallen, der zu dem Umfang der Ansprüche äquivalent ist, im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
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Bezugszeichenliste
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- FB
- Rückkopplungsklemme
- L1
- Induktivität
- Lp
- Leistungsübertragungsspule
- Ls
- Leistungsempfangsspule
- PM
- Digitales Potentiometer
- Q1, Q2
- Schaltelement
- R1, R2, R3
- Widerstand
- 10
- Leistungsübertragungsvorrichtung
- 11
- Leistungsübertragungsschaltung
- 12
- Spannungswandlerschaltung
- 21
- Eingangsfilter
- 22
- Stromdetektionsschaltung
- 23
- Demodulationsschaltung
- 24
- Eingangsspannungs-Einstellschaltung
- 25
- Treiber
- 26
- Schaltkreis
- 27
- EMI-Filter
- 28
- Resonanzeinstellschaltung
- 30
- MPU (digitale Steuerschaltung)
- 31
- Spannungsreglerschaltung
- 32
- Oszillator
- 33
- Überspannungsschutzschaltung
- 34
- Überhitzungsschutzschaltung
- 35
- Überstromschutzschaltung
- 36
- Überleistungsschutzschaltung
- 37
- Kommunikationsanschluss
- 40
- Leistungsempfangsvorrichtung
- 41
- Leistungsempfangsschaltung
- 50
- MPU
- 51
- Leistungsempfangs-Resonanzeinstellschaltung
- 52
- Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung
- 53
- Spannungswandlerschaltung
- 54
- Überleistungsschutzschaltung
- 55
- Oszillator
- 56
- Spannungsreglerschaltung
- 57
- Überspannungsschutzschaltung
- 58
- Modulationsschaltung
- 61
- Leistungsempfangs-Spannungsdetektionsschaltung
- 62
- Temperaturdetektionsschaltung
- 101
- System zur drahtlosen Leistungsübertragung
- 241
- DC-DC-Wandler
- 242
- D-A-Wandler
- 301
- Taktsignalerzeugungsschaltung
- 302
- Zeitgeberschaltung
- 303
- E/A-Anschluss
