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公開番号2025014044
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-28
出願番号2024191254,2023090281
出願日2024-10-30,2017-01-30
発明の名称ワイヤレス電力伝送システムを保護するための方法およびシステム
出願人ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
代理人個人
主分類H02J 50/10 20160101AFI20250121BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ワイヤレス電力伝送システムを保護するためのシステムおよび方法を改善する。
【解決手段】ワイヤレス電力伝送システム100は、入力電力の第1のDC電圧を第1のAC電圧に変換する第1の変換ユニットと、第1のAC電圧を有する入力電力を第1の変換ユニットから受信し、入力電力を送信する非接触電力伝送ユニットと、入力電力を非接触電力伝送ユニットから受信し、入力電力の第1のAC電圧を第2のDC電圧に変換する第2の変換ユニットと、電気負荷の両端間の第2のDC電圧が電圧基準値よりも大きい場合、電気負荷の両端間の第2のDC電圧を調節するたスイッチングユニットと、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
入力電力の第１のＤＣ電圧（１１２、２１８）を第１のＡＣ電圧（１１４、２２４）に変換するように構成された第１の変換ユニット（１０４、２０４）と、
前記第１の変換ユニット（１０４、２０４）に通信可能に結合され、前記第１のＡＣ電圧（１１４、２２４）を有する前記入力電力を前記第１の変換ユニット（１０４、２０４）から受信し、前記入力電力を送信するように構成された非接触電力伝送ユニット（１０８、２０８）と、
前記非接触電力伝送ユニット（１０８、２０８）に通信可能に結合され、前記入力電力を前記非接触電力伝送ユニット（１０８、２０８）から受信し、前記入力電力の前記第１のＡＣ電圧（１１４、２２４）を第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）に変換するように構成された第２の変換ユニット（１１０、２１０）であって、前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）を有する前記入力電力が、電気負荷（１３２、２３２）に送信される、第２の変換ユニット（１１０、２１０）と、
前記非接触電力伝送ユニット（１０８、２０８）および前記第２の変換ユニット（１１０、２１０）に結合され、前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）が電圧基準値よりも大きい場合、前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）を調節するように構成されたスイッチングユニット（１３０、２１２）とを備える、ワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記スイッチングユニット（１３０、２１２）が、
前記第２の変換ユニット（１１０、２１０）の両端間に電気的に結合されたスイッチ（２２０、２５２）と、
前記電気負荷（１３２、２３２）に電気的に結合され、前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）を決定するように構成されたセンサ（１２０、２４４）と、
前記センサ（１２０、２４４）および前記スイッチ（２２０、２５２）に電気的に結合され、前記決定された第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）に基づいて前記スイッチ（２２０、２５２）を制御するように構成された制御信号（３０４）のデューティサイクルを決定するように構成された制御器（２５４、３０２）とを備える、請求項１記載のワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）。
【請求項３】
前記制御器（２５４、３０２）が、前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）を調節するために、前記決定されたデューティサイクルを有する前記制御信号（３０４）を発生させ、前記スイッチ（２２０、２５２）に供給するように構成される、請求項２記載のワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）。
【請求項４】
前記センサ（１２０、２４４）に電気的に結合され、前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）を表す電圧信号（１２８、２４６）を受信し、送信するように構成された第１の送受信機（１２２、２１４）をさらに備える、請求項２記載のワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）。
【請求項５】
前記第１の送受信機（１２２、２１４）に通信可能に結合され、前記電圧信号（１２８、２４６）を前記第１の送受信機（１２２、２１４）から受信するように構成された第２の送受信機（１２４、２１６）をさらに備える、請求項４記載のワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）。
【請求項６】
前記第２の送受信機（１２４、２１６）および前記第１の変換ユニット（１０４、２０４）に電気的に結合され、前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）を表す電圧信号（１２８、２４６）に基づいて前記第１の変換ユニット（１０４、２０４）のスイッチング周波数を調整するように構成された制御ユニット（１０６、２０６）をさらに備える、請求項５記載のワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）。
【請求項７】
前記制御ユニット（１０６、２０６）が、前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）を調節するために前記第１の変換ユニット（１０４、２０４）の前記スイッチング周波数を調整するように構成される、請求項６記載のワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）。
【請求項８】
前記制御ユニット（１０６、２０６）が、前記制御器（２５４、３０２）が前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）を調節した後、前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の前記第２のＤＣ電圧（１１８、２３８）を調節するように構成される、請求項７記載のワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）。
【請求項９】
前記入力電力を前記第１の変換ユニット（１０４、２０４）に提供するように構成された電源（１０２、２０２）をさらに備える、請求項１記載のワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）。
【請求項１０】
第１の変換ユニット（１０４、２０４）と、非接触電力伝送ユニット（１０８、２０８）と、第２の変換ユニット（１１０、２１０）とを備えるワイヤレス電力伝送システム（１００、２００、３００）を保護するためのスイッチングユニット（１３０、２１２）であって、
前記第２の変換ユニット（１１０、２１０）の両端間に電気的に結合されるように構成されたスイッチ（２２０、２５２）であって、前記第２の変換ユニット（１１０、２１０）が、電気負荷（１３２、２３２）に結合されるように構成される、スイッチ（２２０、２５２）と、
前記スイッチに電気的に結合され、前記電気負荷（１３２、２３２）の両端間の出力ＤＣ電圧を調節するために、決定されたデューティサイクルを有する制御信号（３０４）を発生させ、前記スイッチ（２２０、２５２）に供給するように構成された制御器（２５４、３０２）とを備える、スイッチングユニット（１３０、２１２）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、一般にワイヤレス電力伝送システムに関し、より詳しくはワイヤレス電力伝送システムを保護するためのシステムおよび方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
１つまたは複数の産業において、電気自動車またはハイブリッド車は、車両を駆動するために電力を供給する１つまたは複数の電池を含む。一例において、電池は、車両内の車軸を駆動するために電動機にエネルギーを供給し、次いでそれによって、車両が駆動される。電池は電力を供給するのに使用され、したがって、枯渇することがあり、外部電源から充電する必要がある。
【０００３】
概して、電力伝送システムは、例えば車両内の電池などの１つまたは複数の電気負荷に電源から電力を伝送するのに広く使用される。典型的には、電力伝送システムは、接触ベースの電力伝送システムであるかまたは非接触電力伝送システムであり得る。接触ベースの電力伝送システムにおいて、プラグ、ソケットコネクタ、および電線などの構成部品が、電池を充電するために物理的に電池に結合される。しかし、環境影響により、そのようなコネクタおよび電線は、損傷したりまたは腐食したりすることがある。また、高電流および高電圧が電池を充電するのに使用される。したがって、電源と車両内の電池との間に物理的接続を確立させることにより、厄介な安全対策が関与することがある。また、この電力伝送システムは、非接触電力伝送システムに比較してかさばり、重くなることがある。
【０００４】
非接触電力伝送システムにおいて、電力変換器が、入力電力を車両内の電池などの電気負荷にさらに送信される伝送可能な電力に変換するのに使用される。電力変換器は、入力電力を伝送可能な電力に変換するために特定のスイッチング周波数において動作されるスイッチを含む。典型的には、負荷に応じて、電力変換器のスイッチング周波数は、電力伝送システムの出力電圧を調節または制御するために変更される。しかし、電気負荷が切り離され、または変更された場合、電力伝送システムの出力電圧は、非常に短い時間に非常に高い値に達することがある。そのような出力電圧の突然の増加は、動作の障害をもたらすことがあり、電力伝送システム内の１つまたは複数の構成部品を損傷することもある。
【０００５】
したがって、電力伝送システムを保護するためのシステムおよび方法の改善が必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、ワイヤレス電力伝送システムが開示される。ワイヤレス電力伝送システムは、入力電力の第１のＤＣ電圧を第１のＡＣ電圧に変換するように構成された第１の変換ユニットを含む。さらに、ワイヤレス電力伝送システムは、第１の変換ユニットに通信可能に結合され、第１のＡＣ電圧を有する入力電力を第１の変換ユニットから受信し、入力電力を送信するように構成された非接触電力伝送ユニットを含む。また、ワイヤレス電力伝送システムは、非接触電力伝送ユニットに通信可能に結合され、非接触電力伝送ユニットから入力電力を受信し、入力電力の第１のＡＣ電圧を第２のＤＣ電圧に変換するように構成された第２の変換ユニットを含む。第２のＤＣ電圧を有する入力電力は、電気負荷に送信される。さらに、ワイヤレス電力伝送システムは、非接触電力伝送ユニットおよび第２の変換ユニットに結合され、電気負荷の両端間の第２のＤＣ電圧が電圧基準値よりも大きい場合、電気負荷の両端間の第２のＤＣ電圧を調節するように構成されたスイッチングユニットを含む。
【０００７】
本発明の別の実施形態によれば、ワイヤレス電力伝送システムを保護するためのスイッチングユニットが開示される。スイッチングユニットは、第２の変換ユニットの両端間に電気的に結合されるように構成されたスイッチを含む。第２の変換ユニットは、電気負荷に結合されるように構成される。また、スイッチングユニットは、スイッチに電気的に結
合され、電気負荷の両端間の出力ＤＣ電圧を調節するために、決定されたデューディサイクルを有する制御信号を発生させ、スイッチに供給するように構成された制御器を含む。
【０００８】
本発明の別の実施形態によれば、ワイヤレス電力伝送システムを保護するための方法が開示される。方法は、第１の変換ユニットによって、入力電力の第１のＤＣ電圧を第１のＡＣ電圧に変換するステップを含む。さらに、方法は、第１のＡＣ電圧を有する入力電力を第１の変換ユニットから受信するステップと、非接触電力伝送ユニットによって送信するステップとを含む。また、方法は、第２の変換ユニットによって、入力電力の第１のＡＣ電圧を第２のＤＣ電圧に変換するステップを含む。さらに、方法は、第２のＤＣ電圧を有する入力電力を第２の変換ユニットから電気負荷に送信するステップを含む。さらに、方法は、電気負荷の両端間の第２のＤＣ電圧が電圧基準値よりも大きい場合、スイッチングユニットによって、電気負荷の両端間の第２のＤＣ電圧を調節するステップを含む。
【０００９】
本開示のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明を、図面全体を通して同じ文字が同じ部分を表す添付の図面を参照して読むと、よりよく理解することになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施形態による、スイッチングユニットを有するワイヤレス電力伝送システムを表す構成図である。
本発明の実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムの回路図である。
本発明の別の実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムの回路図である。
本発明の実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムを保護するための方法を例示する流れ図である。
本発明の実施形態による、ワイヤレス電力伝送システム内の変換ユニットを減結合し、結合するための方法を例示する流れ図である。
本発明の実施形態による、ワイヤレス電力伝送システムの出力電圧を調節するための方法を例示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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