WO2019209140A1 - Contactless electrical energy transmission system for vehicle doors - Google Patents
Contactless electrical energy transmission system for vehicle doors Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019209140A1 WO2019209140A1 PCT/RU2019/000230 RU2019000230W WO2019209140A1 WO 2019209140 A1 WO2019209140 A1 WO 2019209140A1 RU 2019000230 W RU2019000230 W RU 2019000230W WO 2019209140 A1 WO2019209140 A1 WO 2019209140A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- unit
- coils
- receiver unit
- transmitter unit
- oscillatory circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
Definitions
- the invention relates to a non-contact and wireless method for transmitting electric energy to movable body elements (door leaves, doors, hoods, covers) of public land transport, as well as transferring energy to sliding doors of cars, vans, minivans, etc., with the possibility of accumulation this energy in batteries, capacitor, supercapacitor and other elements capable of receiving, storing and giving energy to provide power for all kinds of electrical, electromechanical and electron devices and components.
- the wired method of transmitting electricity to moving body elements is most often used. This is necessary to provide power, for example, to the sensitive edge (resistive sensor) of the door, which is one of the main elements of the passenger anti-pressure system, as well as, for example, an information board or display, or backlight.
- the wire is laid from the energy consumer located on the movable body element (eg door leaf) to the controller block located on the fixed part of the vehicle (doorway, driver’s workstation, etc.).
- the wired method is widely used by means of the so-called loop. But due to the large number of cycles of opening and closing, as well as temperature operating conditions, wear and tear of the loop occurs over time.
- An alternative to the above methods may be powering the consumers from an energy storage device, for example, a battery that is mounted on movable body elements (door leaves, doors, hoods, covers, etc.).
- an energy storage device for example, a battery that is mounted on movable body elements (door leaves, doors, hoods, covers, etc.).
- this option for providing energy to consumers has a drawback for public land transport and cars. Namely, the battery, capacitor or supercapacitor must be periodically changed or recharged.
- the distance between the ends of the cores of the transmitting and receiving coils should be within 4-10 mm. It is indicated that the maximum energy transfer efficiency occurs at a distance of up to 8mm.
- the task was to increase the distance of energy transfer to at least 20 mm.
- a system of contactless transmission of electricity for the doors of the vehicle containing at least one frame and at least at least one leaf associated with at least one frame of at least one transmitter unit containing a power source and an oscillating circuit, and associated with at least one leaf of at least one receiver unit associated with a working system unit and including an oscillating circuit, in which, according to the proposal, the oscillatory circuit of the transmitter unit and the oscillatory circuit of the receiver unit are configured to operate in resonant mode, while the transmitter unit contains a rectangular pulse generator, an auto-tuning unit frequency frequency, which automatically compensates for frequency deviations from the resonance of the coordinated transmitting and receiving circuits caused by temperature changes in system components, in particular semiconductor, due to operation in a wide temperature range (from -40 ° ⁇ to + 60 ° ⁇ ), and a power amplifier made with the ability to change the gain without changing the parameters of the coils; the receiver unit is connected to the working system unit through a diode bridge and is additionally connected to an energy storage device.
- the problem is also solved by uniform distribution of the electromagnetic field between the coordinated circuits, which is achieved by using flat inductor coils (transmitting and receiving) or coil coils on cup cores made of ferromagnetic material and selecting their optimal quality factor and inductance.
- This allows you to achieve the most efficient energy transfer at a distance of up to 30 mm, namely to provide several amperes with power to any device with a large current consumption (for example, a bulletin board, displays, motorized locks) or to quickly charge an energy storage device, for example, a rechargeable battery, a supercapacitor capacitor or a combination thereof.
- the claimed invention allows the transfer of electrical energy with negligible losses at a distance of up to 60 mm between the transmitting and receiving coils.
- planar coils or coils on cup cores made of a ferromagnet allows the transmitter and receiver coils to be located not in a strict mutual arrangement. For efficient transmission It is enough energy to locate the receiving coil in the operating range of the transmitting coil, without reference to the transmitting center line. That gives an obvious design plus when installed on moving body parts of vehicles.
- a transmitter on a cup core is made of ferrite, and a receiver is flat on a litzendrat.
- movable body elements door leaves, doors, hoods, covers
- body frame (bearing) parts of public land transport and cars are made of various metal alloys.
- This material being in the range of the transmitting and receiving coils, changes their inductance, which leads to a mismatch of the transmitting and receiving circuits, which results in an extremely inefficient transmission of electricity.
- This problem is especially noticeable in the case of using flat coils and can be solved by shielding the reverse planes of the transmitting and receiving coils with ferromagnet material.
- ferromagnet material For example, it may be film ferrite. This solution allows you to place both the receiving and transmitting flat coils in the immediate vicinity of the metal, while maintaining maximum efficiency in the transmission of electrical energy over a long distance.
- the frequency of the transmitted alternating current lies in the range from 70 kHz to ZOOkHz. In this frequency range, the excitation of audible and annoying mechanical vibrations is largely prevented, while the power loss is still limited to an acceptable level. Most electronic, electrical, and electromechanical devices (operating system unit) require DC power for proper operation. For this, a diode bridge is installed in the circuit after the receiving oscillating circuit, which converts the induced alternating current into direct current.
- a drive in the form of a supercapacitor (ionistor). This prevents power interruption when opening the door leaf and / or door. It is advisable to use a supercapacitor of at least 5 Farads (25 mW / h). Compared to a battery, a supercapacitor is able to receive and deliver stored energy faster. As for the maximum possible charge-discharge cycles, the life of the supercapacitor is also significantly longer than the life of the rechargeable battery. It is also worth mentioning that most batteries are not suitable for the temperature regime of operation, in this case we are talking about sub-zero temperatures (up to -40 ° C).
- FIG. 1 shows, by way of example, a general view of the swing doors of a vehicle.
- FIG. 2 shows, by way of example, a general view of the sliding doors of a vehicle.
- FIG. 3 shows a block diagram of a transmitter.
- FIG. 4 shows a block diagram of the receiver.
- FIG. 5, 6, 7 show, enlarged, the relative position of the transmitter unit and the receiver unit with different types of coils.
- the receiving inductor is flat or on a cup ferrite core.
- the housing of the transmitting coil is made of plastic.
- the housing of the receiving coil is made of plastic.
- a transmitting coil 7 is fixed in a place suitable from the point of view of technological attachment.
- the parts of the transmitter unit that create alternating current for the transmitting coil 7 can be installed remotely from the coil 7 itself, for example, in the technological hatch located on top of the doorway (Fig. 1).
- the receiving coil 12 is mounted on a movable body element - the door leaf 16 (or door, hood, cover) of public ground transport and / or on the sliding door of a car (minivan, minibus) opposite the transmitting coil 7 in a parallel plane.
- parts of the receiver unit can also be mounted remotely from the receiving coil 12.
- a supercapacitor 19 is installed in the charge receiving unit, which is capable of storing energy. Also receiver block has the ability to self-test through the use of a microcontroller and a radio module (not shown).
- the power source 1 has a capacity sufficient to ensure operability with the necessary parameters of all functional blocks and nodes.
- the rectangular pulse generator 2 creates a signal consisting of a sequence of pulses of the same length and the same amplitude. At this stage, there are no requirements for high power of the generated pulses, since in the future they will be amplified to the level necessary for energy transfer. The stability of the pulse repetition period, that is, their frequency, is ensured by the automatic frequency adjustment module 3.
- the functioning module of the frequency adjustment 3 p Allows you to receive pulses at the output of the block with a strictly specified period necessary for wireless contactless energy transfer.
- a power amplifier 5 is necessary to raise the voltage and current of rectangular pulses to a level that will provide sufficient electromagnetic field 4 for the energy transfer generated by the device.
- the electromagnetic field 4 itself is created by the oscillating circuit 6, shown in detail in figure 2, consisting of an inductor 7, a capacitor 8, which provides a resonant mode of operation together with the coil, and a ferrite screen 9, isolating the electromagnetic power lines created by the coil 7 from external metal objects, which allows you to effectively and without significant distortion and loss to transmit energy in a wireless non-contact way to the door leaf 16 (including sliding).
- the receiver unit (Fig. 3), the contactless electric power transmission system consists of an oscillating circuit 11, which receives the electromagnetic signal of the transmitter unit in resonant mode.
- the oscillatory circuit 11 of the receiver unit consists of an inductor 12 and a capacitor 13, which ensures the resonant operation of circuit 1 1.
- the electromagnetic field 4 created by the energy transmitter unit creates a current in the oscillatory circuit 11 of the receiver unit, which is amplified due to the resonant operation mode.
- the alternating current arising in this way is supplied to the diode bridge 14, which rectifies it.
- the resulting constant voltage is used to power the unit of the working system 20 (control device, controller, sensors 15, indicating devices or other consumers of electric energy), as well as to accumulate charge in the supercapacitor 19.
- the accumulated charge can be used to provide power to the working system 20 in those periods when there is no energy transfer, for example, when the receiving coil 12 is mounted on a movable element (sash 16), is shifted and out of the range of the electromagnetic field created by the transmitting coil 7 or when the transmitter unit is disconnected from the power source 1. As soon as the initial conditions b FLS recovered (reception coil 12 reaches the region of action of the electromagnetic field transmitting kagushki 4 7, the wireless contactless power transmission resumes.
- the coordination of the transmitting 6 and receiving 1 1 circuits at the operating frequency of the energy transfer specified by the generator 2 is ensured by the selection of a capacitor 8 in the circuit of the transmitting inductor 7 and a capacitor 13 in the circuit of the receiving inductor 12.
- the system is from a square-wave generator of a given frequency 2, an automatic module frequency adjustment 3, the oscillatory circuit 6 of the transmitter unit and the oscillatory circuit 11 of the receiver unit forms a matched resonant system that creates an electromagnetic field at the resonance frequency, performs the transfer of energy from the transmitting to the receiving part.
- the lines of force of the electromagnetic field are distributed evenly in the section of the plane of the transmitting coil over its area, and its tension decreases with increasing distance between the transmitting 6 and receiving 11 oscillatory circuit. This allows you to place the receiving coil 12 in any place of the projection of the transmitting coil 7 on a plane parallel to the receiving coil.
- a prototype of the inventive contactless transmission of electrical energy was installed on the movable leaf of the door of the bus LiAZ 5292, to provide power to the sensitive edge of the leaf (protection against jamming).
- the design of the flaps and the opening allows you to set the transmitting and receiving units in the upper part of the opening at a distance of about 25-30 mm between the transmitting and receiving coils (as in Fig. 1).
- the charge unit was mounted in the technological hatch, and the transmitting coil 7 - on the doorway above the unit 12 receiving the charge installed in the upper part of the sash.
- the round transmitting coil has a diameter 43 mm, is two-layer and has an inductance of 24 ⁇ H, and the receiving one has a rectangular shape with dimensions of 40 x 30 mm and has an inductance of 13 ⁇ H.
- the resonant frequencies of the transmitting and receiving loops are consistent with a frequency of 200 kHz. This is ensured by capacitors in the oscillatory circuits of the transmitter and receiver with a capacity of 33 nF and 47nF, respectively.
- the charge unit is powered by an on-board network of 24 Volts and consumes about 3 Amps. In this case, a current is induced in the receiving unit, which makes it possible to provide a working system with power of about 10 watts.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Abstract
Description
НАЗВАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: СИСТЕМА БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ ДВЕРЕЙ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА TITLE OF THE INVENTION: NON-CONTACT ELECTRIC POWER TRANSMISSION SYSTEM FOR VEHICLE DOORS
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к бесконтактному и беспроводному способу передачи электрической энергии на подвижные кузовные элементы (створки дверей, двери, капоты, крышки) общественного наземного транспорта, а так же передаче энергии на сдвижные двери автомобилей, микроавтобусов, минивэнов и т.д., с возможностью накопления этой энергии в аккумуляторных батареях, конденсатора, суперконденсатора и иных элементах способных принимать, хранить и отдавать энергию для обеспечения питанием всевозможных электрических, электромеханических и электронных устройств и компонентов. The invention relates to a non-contact and wireless method for transmitting electric energy to movable body elements (door leaves, doors, hoods, covers) of public land transport, as well as transferring energy to sliding doors of cars, vans, minivans, etc., with the possibility of accumulation this energy in batteries, capacitor, supercapacitor and other elements capable of receiving, storing and giving energy to provide power for all kinds of electrical, electromechanical and electron devices and components.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND OF THE INVENTION
На сегодняшний день в общественном наземном транспорте и на сдвижных дверях автомобилей чаще всего применяется проводной способ передачи электроэнергии на подвижные кузовные элементы. Это необходимо для обеспечения питанием, например, чувствительной кромки (резистивного сенсора) двери, являющимся одним из основных элементов системы противозажатия пассажиров, а также, например, информационного табло или дисплея, подсветки. В данном случае провод прокладывается от потребителя энергии расположенного на подвижном кузовом элементе (напр. створка двери) к блоку- контроллеру расположенному на неподвижной части транспорта (дверной проём, рабочее место водителя й т.д.). Там где створки дверей или сами двери имеют кинематику движения открытия-закрытия параллельно корпусу (например микроавтобус, минивэн) или внутрь корпуса (метро), широко применяется проводной способ по средством так называемого шлейфа. Но из-за большого кол-ва циклов открытия-закрытия, а также температурных условий эксплуатации со временем происходит износ и обрыв шлейфа. Если же кинематика открытия-закрытия двери, створок дверей представляет из себя движение сразу в нескольких плоскостях, как например на большинстве городских автобусов средней и большой вместительность, то прокладка провода становится затруднительной и не технологичной, а в некоторых случаях противоречащей требованиям технического регламента "ГОСТ Р41.36-2004 (Правила ЕЭК ООН N36) Единообразные предписания, касающиеся сертификации пассажирских транспортных средств большой вместимости в отношении общей конструкции", а именно "5.5.6.4. Все провода должны быть надёжно защищены и прочно прикреплены, чтобы исключалась возможность их обрыва, перетирания или износа." При прокладывании провода его защищают при помощи металлической гофрированной оболочки, но как уже указывалось выше, принимая во внимание все факторы, а именно сложные условия эксплуатации (кол- во циклов открытия/закрытия, температурный диапазон), конструктивные особенности (кинематика движения открытия/закрытии) амплитуду и диапазон изгиба провода во время движения створок и/или дверей, становится понятно что это ненадежный способ, так как вследствие постоянных изгибающих нагрузок и вибраций происходит износ провода и выход его из строя. To date, in public land transport and on the sliding doors of cars, the wired method of transmitting electricity to moving body elements is most often used. This is necessary to provide power, for example, to the sensitive edge (resistive sensor) of the door, which is one of the main elements of the passenger anti-pressure system, as well as, for example, an information board or display, or backlight. In this case, the wire is laid from the energy consumer located on the movable body element (eg door leaf) to the controller block located on the fixed part of the vehicle (doorway, driver’s workstation, etc.). Where the door leaves or the doors themselves have the kinematics of the open-close movement parallel to the body (for example, a minibus, minivan) or inside the body (subway), the wired method is widely used by means of the so-called loop. But due to the large number of cycles of opening and closing, as well as temperature operating conditions, wear and tear of the loop occurs over time. If the kinematics of opening and closing the door, door leaf is movement in several planes at once, such as medium and large capacity on most city buses, then laying the wire becomes difficult and not technological, and in some cases contradicts the requirements of the technical regulation "GOST R41 .36-2004 (UNECE Regulation N36) Uniform provisions concerning the certification of high-capacity passenger vehicles with regard to the general construction ", namely" 5.5.6.4. All the wires must be well protected and firmly attached so that they cannot be broken, frayed or worn. "When laying the wires, they are protected with a corrugated metal sheath, but as mentioned above, taking into account all factors, namely difficult operating conditions (count - in cycles of opening / closing, temperature range), design features (kinematics of the movement of opening / closing) the amplitude and range of the bending of the wire during the movement of the leaves and / or doors, it becomes clear that this o unreliable method, since due to constant bending loads and vibrations, wire wear and its failure occurs.
Возможно применение бесконтактного способа передачи электроэнергии методом электромагнитной индукции описанного в патентах RU2561456C2, Е102004017341 и ЕР3061895А1. Хотя все указанные технические решения имеют в своем описании бесконтактную передачу энергии, фактически таковыми не являются, так как представляют из себя ни что иное, как трансформатор и имеют между передающей и приемной катушками металлический сердечник, то есть механическую связь, что существенно ограничивает возможности и виды техники на которой данный способ может быть применён. Наиболее подходящим он может быть в тех случаях, когда дверь или створки двери имеют кинематику движения открытия/закрытия строго относительно одной оси или петли на которой она закреплена. Например, двери распашного типа. It is possible to use a non-contact method for transmitting electricity by electromagnetic induction described in patents RU2561456C2, E102004017341 and EP3061895A1. Although all the indicated technical solutions in their description have non-contact energy transfer, in fact they are not, as they are nothing more than a transformer and have a metal core between the transmitting and receiving coils, that is, a mechanical connection, which significantly limits the possibilities and types techniques on which this method can be applied. It can be most suitable in cases where the door or door leaves have the kinematics of the movement of opening / closing strictly relative to one axis or loop on which it is fixed. For example, swing type doors.
Альтернативой выше упомянутых способов может являться питание электропотребителей от накопителя энергии, например аккумулятора, который устанавливается на подвижные кузовные элементы (створки дверей, двери, капоты, крышки и т.д.). Но и данный вариант обеспечения электропотребителей энергией имеет недостаток для общественного наземного транспорта и автомобилей. А именно, аккумулятор, конденсатор или суперконденсатор необходимо периодически менять либо перезаряжать. An alternative to the above methods may be powering the consumers from an energy storage device, for example, a battery that is mounted on movable body elements (door leaves, doors, hoods, covers, etc.). But this option for providing energy to consumers has a drawback for public land transport and cars. Namely, the battery, capacitor or supercapacitor must be periodically changed or recharged.
Чтобы решить задачу с передачей электрической энергии на подвижные кузовные элементы (створки дверей, двери, капоты, крышки и т.д.), а также сдвижные двери автомобилей создается, в буквальном смысле, бесконтактная передача электрической энергии на расстоянии, основанная на принципе индукции. Подобная технология в основном применяется в области бытовой электроники, например, для зарядки смартфонов и подобных устройств, где для этих целей используется так называемый стандарт Qi. В стандарте Qi передача электроэнергии обычно происходит между двумя катушками, которые находятся в фиксированной связи друг с другом в нерезонансных условиях и большое значение для эффективности передачи энергии имеет расстояние и взаимное расположение катушек. Данная технология передачи энергии фактически не реализуема на подвижных кузовных элементах (створки дверей, двери) общественного наземного транспорта и сдвижных дверях автомобилей, так как учитывая конструктивные особенности подвижных кузовных элементов и условия эксплуатации, невозможно обеспечить точное взаимное расположение катушек и расстояние менее 5мм между ними. In order to solve the problem of transferring electric energy to moving body elements (door leaves, doors, hoods, covers, etc.), as well as sliding doors of automobiles, a contactless transmission of electric energy from a distance is created, literally, based on the principle of induction. This technology is mainly used in the field of consumer electronics, for example, for charging smartphones and similar devices, where the so-called Qi standard is used for these purposes. In the Qi standard, power transmission usually occurs between two coils that are in fixed communication with each other under non-resonant conditions and the distance and mutual arrangement of coils. This technology of energy transfer is practically not feasible on moving body elements (door leaves, doors) of public land transport and sliding doors of cars, since taking into account the design features of moving body elements and operating conditions, it is impossible to ensure the exact mutual arrangement of coils and a distance of less than 5 mm between them.
В техническом решении, описанном в заявке ЕР3059359(А1) и принятом за прототип, основные проблемы заключаются в следующем. Для повышения эффективности передачи энергии используются сердечники в виде (Е)-профиля и/или (U)- профиля выполненные из спеченного феррита. То есть электромагнитное поле концентрируется в сердечнике передающей катушки и через его торцы передается в торцы сердечника принимающей катушки. В данном случае, необходимо отметить, что крайне важно четкое позиционирование торцов сердечника относительно друг друга, так как при незначительном осевом смещении торцов сердечника друг относительно друга происходит значительное снижение эффективности передачи энергии. Так же, как следует из заявки ЕР3059359(А1), расстояние между торцами сердечников передающей и принимающей катушек должно быть в пределах 4- 10мм. При этом указано что максимальная эффективность передачи энергии происходит на расстоянии до 8мм. Учитывая конструктивные особенности крепления подвижных кузовных элементов (створок дверей), условия эксплуатации, а также тот факт, что судя по описанию, изобретение предназначено в основном для использования в рамах дверей и окон, которые, как правило, выполнены из пластика или из дерева, тогда как общественный наземный транспорт и автомобили сделаны из разнообразных металлических сплавов (как минимум их каркасные (несущие) части), нельзя применить указанное техническое решение на общественном наземном транспорте. Также в заявке ЕР3059359(А1) указано, что при изменении расстояния, для сохранения эффективности передачи энергии, необходимо увеличение мощности передающего контура, что достигается за счёт увеличения количества витков передающей и принимающей катушек и заменой задающего частоту конденсатора, который подбирается опытным путём. In the technical solution described in the application EP3059359 (A1) and adopted as a prototype, the main problems are as follows. To increase the efficiency of energy transfer, cores are used in the form of an (E) -profile and / or (U) -profile made of sintered ferrite. That is, the electromagnetic field is concentrated in the core of the transmitting coil and transmitted through its ends to the ends of the core of the receiving coil. In this case, it should be noted that a clear positioning of the ends of the core relative to each other is extremely important, since with a slight axial displacement of the ends of the core relative to each other, a significant decrease in the efficiency of energy transfer occurs. As follows from the application EP3059359 (A1), the distance between the ends of the cores of the transmitting and receiving coils should be within 4-10 mm. It is indicated that the maximum energy transfer efficiency occurs at a distance of up to 8mm. Given the design features of the fastening of movable body elements (door leaves), operating conditions, as well as the fact that, judging by the description, the invention is intended mainly for use in door and window frames, which are usually made of plastic or wood, then As public land transport and cars are made of a variety of metal alloys (at least their frame (bearing) parts), it is impossible to apply the indicated technical solution on public ground transport. Also, in the application EP3059359 (A1) it is indicated that when changing the distance, in order to maintain the efficiency of energy transfer, it is necessary to increase the power of the transmitting circuit, which is achieved by increasing the number of turns of the transmitting and receiving coils and replacing the frequency-setting capacitor, which is selected experimentally.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION
Принимая во внимание конструктивные и эксплуатационные особенности подвижных кузовных элементов общественного наземного транспорта стояла задача увеличения расстояния передачи энергии как минимум до 20 мм. Taking into account the design and operational features of the moving body elements of public ground transport, the task was to increase the distance of energy transfer to at least 20 mm.
Указанная задача достигается системой бесконтактной передачи электроэнергии для дверей транспортного средства, содержащей по меньшей мере одну раму и по меньшей мере одну створку, связанный с по меньшей мере одной рамой по меньшей мере один блок передатчика, содержащий источник питания и колебательный контур, и связанный с по меньшей мере одной створкой по меньшей мере один блок приемника, связанный с блоком рабочей системы и включающий колебательный контур, в которой, согласно предложению, колебательный контур блока передатчика и колебательный контур блока приемника настроены на работу в резонансном режиме, при этом блок передатчика содержит генератор прямоугольных импульсов, блок автоподстройки частоты, который автоматически компенсирует отклонения частоты от резонанса согласованных передающего и принимающего контуров, вызванных температурным изменениями компонентов системы, в частности полупроводниковых, вследствие_работы в широком диапазоне температур (от -40°С до +60°С), и усилитель мощности, выполненный с возможностью изменения коэффициента усиления без изменения параметров катушек; блок приёмника связан с блоком рабочей системы через диодный мост и дополнительно связан с накопителем энергии. This task is achieved by a system of contactless transmission of electricity for the doors of the vehicle, containing at least one frame and at least at least one leaf associated with at least one frame of at least one transmitter unit containing a power source and an oscillating circuit, and associated with at least one leaf of at least one receiver unit associated with a working system unit and including an oscillating circuit, in which, according to the proposal, the oscillatory circuit of the transmitter unit and the oscillatory circuit of the receiver unit are configured to operate in resonant mode, while the transmitter unit contains a rectangular pulse generator, an auto-tuning unit frequency frequency, which automatically compensates for frequency deviations from the resonance of the coordinated transmitting and receiving circuits caused by temperature changes in system components, in particular semiconductor, due to operation in a wide temperature range (from -40 ° С to + 60 ° С), and a power amplifier made with the ability to change the gain without changing the parameters of the coils; the receiver unit is connected to the working system unit through a diode bridge and is additionally connected to an energy storage device.
Задача решается также равномерным распределением электромагнитного поля между согласованным контурами, что достигается путём применения плоских катушек индуктивности (передающей и принимающей) или катушек на чашечных сердечниках из ферромагнитного материала и подбором их оптимальной добротности и индуктивности. Это позволяет достичь максимально эффективной передачи энергии на расстоянии до 30 мм, а именно обеспечить питанием в несколько ампер какое-либо устройство с большим потреблением тока (например, информационное табло, дисплеи, моторизированные замки) или быстро зарядить накопитель энергии, например перезаряжаемую батарею, суперконденсатор, конденсатор или их сочетание. Заявляемое изобретение позволяет осуществлять передачу электрической энергии с незначительными потерями на расстоянии до 60мм между передающей и принимающей катушками. Для повышения эффективности передачи энергии на расстоянии свыше 25 мм возможно применять для намотки плоских катушек провод "литцендрат" (см., например: http://bourabai.ru/toe/litzendraht.htm). Это проводник особой конструкции, который состоит из большого числа тонких жил, изолированных одна от другой. Жилы переплетены так, что каждая проходит по поверхности и в любом месте поперечного сечения на всём протяжении провода. В таком проводнике ток течёт по поверхности каждой жилы, в результате рабочая площадь поперечного сечения проводника значительно увеличивается. The problem is also solved by uniform distribution of the electromagnetic field between the coordinated circuits, which is achieved by using flat inductor coils (transmitting and receiving) or coil coils on cup cores made of ferromagnetic material and selecting their optimal quality factor and inductance. This allows you to achieve the most efficient energy transfer at a distance of up to 30 mm, namely to provide several amperes with power to any device with a large current consumption (for example, a bulletin board, displays, motorized locks) or to quickly charge an energy storage device, for example, a rechargeable battery, a supercapacitor capacitor or a combination thereof. The claimed invention allows the transfer of electrical energy with negligible losses at a distance of up to 60 mm between the transmitting and receiving coils. To increase the efficiency of energy transfer at a distance of more than 25 mm, it is possible to use the wire "littsendrat" for winding flat coils (see, for example: http://bourabai.ru/toe/litzendraht.htm). This is a conductor of a special design, which consists of a large number of thin veins, isolated from one another. The cores are interlaced so that each runs along the surface and anywhere in the cross section throughout the length of the wire. In such a conductor, current flows along the surface of each core, as a result, the working cross-sectional area of the conductor increases significantly.
Необходимо отметить, что применение плоскостных катушек или катушек на чашечных сердечниках из ферромагнетика позволяет располагать передающую и приемную катушки не в строгом взаимном расположении. Для эффективной передачи энергии достаточно располагать приемную катушку в зоне действия передающей катушки, без привязки к осевой линии передающей. Что дает очевидный конструктивный плюс при установке на подвижных кузовных элементах автотранспорта. It should be noted that the use of planar coils or coils on cup cores made of a ferromagnet allows the transmitter and receiver coils to be located not in a strict mutual arrangement. For efficient transmission It is enough energy to locate the receiving coil in the operating range of the transmitting coil, without reference to the transmitting center line. That gives an obvious design plus when installed on moving body parts of vehicles.
Также необходимо отметить, что возможно использование различных комбинаций типов и материалов катушек. Например, передающая на чашечном сердечнике из феррита, а принимающая плоская из литцендрата. It should also be noted that it is possible to use various combinations of types and materials of coils. For example, a transmitter on a cup core is made of ferrite, and a receiver is flat on a litzendrat.
Как уже упоминалось выше, в большинстве случаев подвижные кузовные элементы (створки дверей, двери, капоты, крышки), а тем более кузовные каркасные (несущие) части общественного наземного транспорта и автомобилей выполнены из разнообразных металлических сплавов. Данный материал находясь в зоне действия передающей и принимающей катушек меняет их индуктивность, что приводит к рассогласованию передающего и приемного контуров, следствием этого становится крайне малоэффективная передача электроэнергии. Особенно заметно эта проблема проявляется в случае использования плоских катушек и может быть решена экранированием обратных плоскостей передающей и принимающей катушек материалом из ферромагнетика. Например, это может быть плёночный феррит. Такое решение позволяет разместить как приемную так и передающую плоские катушки в непосредственной близости от металла, сохраняя при этом максимальную эффективность передачи электрической энергии на большом расстоянии. Если же используются катушки на чашечных сердечниках из ферромагнетика, то дополнительное экранирование не требуется вне зависимости от близости металла. Нельзя не отметить, что процесс передачи энергии возможен и в том случае, если между передающей и приемной катушками будет находиться любой радиопрозрачный и не электропроводящий материал. Например, уплотнитель створок дверей и/или сдвижной двери автомобиля. As already mentioned above, in most cases, movable body elements (door leaves, doors, hoods, covers), and even more so body frame (bearing) parts of public land transport and cars, are made of various metal alloys. This material, being in the range of the transmitting and receiving coils, changes their inductance, which leads to a mismatch of the transmitting and receiving circuits, which results in an extremely inefficient transmission of electricity. This problem is especially noticeable in the case of using flat coils and can be solved by shielding the reverse planes of the transmitting and receiving coils with ferromagnet material. For example, it may be film ferrite. This solution allows you to place both the receiving and transmitting flat coils in the immediate vicinity of the metal, while maintaining maximum efficiency in the transmission of electrical energy over a long distance. If coils on cup cores made of a ferromagnet are used, then additional shielding is not required regardless of the proximity of the metal. It should be noted that the process of energy transfer is also possible if there is any radio-transparent and non-conductive material between the transmitting and receiving coils. For example, door leaf and / or car door gasket.
Частота передаваемого переменного тока лежит в диапазоне от 70кГц до ЗООкГц. В этом частотном диапазоне возбуждение слышимых и раздражающих механических колебаний во многом предотвращается, в то время как потери мощности по-прежнему ограничены приемлемым уровнем. Для большинства электронных, электрических и электромеханических устройств (блок рабочей системы) требуется питание постоянного тока для правильной работы. Для этого в схеме после приемного колебательного контура установлен диодный мост, преобразующий индуцированный переменный ток в постоянный. The frequency of the transmitted alternating current lies in the range from 70 kHz to ZOOkHz. In this frequency range, the excitation of audible and annoying mechanical vibrations is largely prevented, while the power loss is still limited to an acceptable level. Most electronic, electrical, and electromechanical devices (operating system unit) require DC power for proper operation. For this, a diode bridge is installed in the circuit after the receiving oscillating circuit, which converts the induced alternating current into direct current.
Чтобы обеспечить бесперебойное питание, например, резистивного сенсора, предпочтительно использовать накопитель в виде суперконденсатора (ионистора). Это предотвращает прерывание питания при открытии створки двери и/или двери. Целесообразно использовать суперконденсатор не менее 5 Фарад (25 мВт/ч). По сравнению с аккумулятором, суперконденсатор способен быстрее принимать и отдавать накопленную энергию. Что касается максимально возможных циклов заряда-разряда, срок службы суперконденсатора также значительно превышает срок службы перезаряжаемой батареи. Также стоит упомянуть, что большинство аккумуляторов не подходят по температурном режиму эксплуатации, в данном случае речь идет о минусовых температурах (до -40°С). To ensure uninterrupted power, for example, of a resistive sensor, it is preferable to use a drive in the form of a supercapacitor (ionistor). This prevents power interruption when opening the door leaf and / or door. It is advisable to use a supercapacitor of at least 5 Farads (25 mW / h). Compared to a battery, a supercapacitor is able to receive and deliver stored energy faster. As for the maximum possible charge-discharge cycles, the life of the supercapacitor is also significantly longer than the life of the rechargeable battery. It is also worth mentioning that most batteries are not suitable for the temperature regime of operation, in this case we are talking about sub-zero temperatures (up to -40 ° C).
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Заявляемое изобретение поясняется чертежами. The claimed invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 показан, в качестве примера, общий вид на распашные двери транспортного средства. In FIG. 1 shows, by way of example, a general view of the swing doors of a vehicle.
На фиг. 2 показан, в качестве примера, общий вид на раздвижные двери транспортного средства. In FIG. 2 shows, by way of example, a general view of the sliding doors of a vehicle.
На фиг. 3 показана схема блока передатчика. In FIG. 3 shows a block diagram of a transmitter.
На фиг. 4 показана схема блока приёмника. In FIG. 4 shows a block diagram of the receiver.
На фиг. 5, 6, 7 показано, укрупнённо, взаимное положение блока передатчика и блока приёмника с разными видами катушек. In FIG. 5, 6, 7 show, enlarged, the relative position of the transmitter unit and the receiver unit with different types of coils.
На чертежах указаны следующие позиции: The following items are indicated in the drawings:
1. Источник питания. 1. The power source.
2. Генератор прямоугольных импульсов. 2. Rectangular pulse generator.
3. Блок автоподстройки частоты. 3. Block of automatic frequency control.
4. Магнитное (электромагнитное) поле. 4. Magnetic (electromagnetic) field.
5. Усилитель мощности. 5. Power amplifier.
6. Колебательный контур блока передатчика. 6. The oscillatory circuit of the transmitter unit.
7. Передающая катушка индуктивности плоская или на чашечном ферритовом 7. Transmitting inductor flat or cup-shaped ferrite
сердечнике. core.
8. Конденсатор колебательного контура блока передатчика. 8. The capacitor of the oscillatory circuit of the transmitter unit.
9. Плёночный феррит. 9. Film ferrite.
10. Дверной проём. 10. The doorway.
11. Колебательный контур блока приёмника. 11. The oscillatory circuit of the receiver unit.
12. Принимающая катушка индуктивности плоская или на чашечном ферритовом сердечнике. 12. The receiving inductor is flat or on a cup ferrite core.
13. Конденсатор колебательного контура блока приёмника. 13. The capacitor of the oscillatory circuit of the receiver unit.
14. Диодный мост. 15. Резистивный сенсор. 14. The diode bridge. 15. Resistive sensor.
16. Створка двери. 16. Door leaf.
17. Корпус передающей катушки из пластика. 17. The housing of the transmitting coil is made of plastic.
18. Корпус принимающей катушки из пластика. 18. The housing of the receiving coil is made of plastic.
19. Суперконденсатор (ионистор). 19. The supercapacitor (ionistor).
20. Блок рабочей системы. 20. The block of the working system.
На дверном проёме 10 общественного наземного транспорта и/или автомобиля (микроавтобуса, минивэна) закрепляется передающая катушка 7 в подходящем с точки зрения технологичности крепления месте. При этом части блок передатчика, создающие переменный ток для передающей катушки 7, могут устанавливаться удаленно от самой катушки 7, например, в технологическом люке находящимся сверху дверного проема (фиг.1). Принимающая катушка 12 крепится на подвижном кузовом элементе - створке двери 16 (или двери, капоте, крышке) общественного наземного транспорта и/или на сдвижной двери автомобиля (минивэна, микроавтобуса) напротив передающей катушки 7 в параллельной плоскости. При этом, части блока приёмника могут также крепиться удаленно от принимающей катушки 12. On the doorway 10 of public land transport and / or a car (minibus, minivan), a transmitting coil 7 is fixed in a place suitable from the point of view of technological attachment. In this case, the parts of the transmitter unit that create alternating current for the transmitting coil 7 can be installed remotely from the coil 7 itself, for example, in the technological hatch located on top of the doorway (Fig. 1). The receiving coil 12 is mounted on a movable body element - the door leaf 16 (or door, hood, cover) of public ground transport and / or on the sliding door of a car (minivan, minibus) opposite the transmitting coil 7 in a parallel plane. At the same time, parts of the receiver unit can also be mounted remotely from the receiving coil 12.
При подаче напряжения от источника питания 1 на передающей катушке 7 генерируется электромагнитное поле, которое в свою очередь индуцирует переменный ток в принимающей катушке 12. When applying voltage from the power source 1 to the transmitting coil 7, an electromagnetic field is generated, which in turn induces an alternating current in the receiving coil 12.
В силу конструктивных особенностей крепления створок дверей общественного наземного транспорта и условий эксплуатации створки двери 16 при закрытии не всегда занимают одинаковое положение полного закрытия. Это означает что взаимное позиционирование передающей и принимающей катушек 7 и 12, а также расстояние между ними может меняться, вследствие_чего может меняться эффективность передачи мощности. Чтобы уменьшить эти потери, в блоках приёмника и передатчика применяются плоские катушки (фиг. 5, 6) или катушки на чашечных сердечниках из ферромагнетика (фиг. 6, 7), имеющие достаточно равномерное распределение электромагнитного поля. Для компенсации отклонения частоты от резонанса согласованных контуров, вызванных температурными изменениями компонентов системы, в частности полупроводниковых, в жаркое или холодное время года эксплуатации транспортного средства, используется блок автоподстройки частоты 3. Due to the design features of fastening the door leaves of public land transport and the operating conditions of the door leaf 16 when closing do not always occupy the same position of complete closure. This means that the mutual positioning of the transmitting and receiving coils 7 and 12, as well as the distance between them, can vary, due to which the power transmission efficiency may change. To reduce these losses, flat coils (Fig. 5, 6) or cup coils of a ferromagnet (Fig. 6, 7) with a fairly uniform distribution of the electromagnetic field are used in the receiver and transmitter blocks. To compensate for the deviation of the frequency from the resonance of the coordinated circuits caused by temperature changes in the system components, in particular semiconductor, in the hot or cold season of the vehicle, an automatic frequency control unit 3 is used.
Для обеспечения бесперебойного и автономного питания электропотребителей (блок рабочей системы 20), находящихся на створке двери 16, в блоке приема заряда установлен суперконденсатор 19, который способен накапливать энергию. Также_блок приемника имеет возможность самодиагностики благодаря применению микроконтроллера и радиомодуля (не показаны). To ensure uninterrupted and autonomous power supply to electrical consumers (working system unit 20) located on the door leaf 16, a supercapacitor 19 is installed in the charge receiving unit, which is capable of storing energy. Also receiver block has the ability to self-test through the use of a microcontroller and a radio module (not shown).
Источник питания 1 имеет мощность, достаточную для обеспечения работоспособности с необходимыми параметрами всех функциональных блоков и узлов. Генератор прямоугольных импульсов 2 создаёт сигнал, состоящий из последовательности импульсов одинаковой длины и одинаковой амплитуды. На данном этапе требований к высокой мощности генерируемых импульсов нет, так как в дальнейшем они будут усилены до уровня, необходимого для передачи энергии. Стабильность периода следования импульсов, то есть их частоты, обеспечивается модулем автоматической подстройки частоты 3. Таким образом, даже при неточных параметрах элементов схемы генератора, изменения номиналов вследствие температурного воздействия или температурного дрейфа, а также из-за воздействия внешних электромагнитных полей или мощных источников электромагнитных сигналов, либо вследствие каких-либо иных внешних воздействий, вызывающих отклонение параметров схемы генератора 2, функционирующий модуль подстройки частоты 3 позволит получить на выходе блока импульсы со строго заданным, необходимым для беспроводной бесконтактной передачи энергии, периодом. Усилитель мощности 5 необходим для поднятия напряжения и тока прямоугольных импульсов до уровня, который обеспечит достаточную для передачи энергии напряжённость электромагнитного поля 4, создаваемого устройством. Само электромагнитное поле 4 создаётся колебательным контуром 6, подробно изображенным на фиг.2, состоящим из катушки индуктивности 7, конденсатора 8, обеспечивающего в паре с катушкой резонансный режим работы, и ферритового экрана 9, изолирующего силовые электромагнитные линии, создаваемые катушкой 7, от внешних металлических объектов, что позволяет эффективно и без существенных искажений и потерь передавать энергию беспроводным бесконтактным способом на створки двери 16 (в том числе сдвижные). The power source 1 has a capacity sufficient to ensure operability with the necessary parameters of all functional blocks and nodes. The rectangular pulse generator 2 creates a signal consisting of a sequence of pulses of the same length and the same amplitude. At this stage, there are no requirements for high power of the generated pulses, since in the future they will be amplified to the level necessary for energy transfer. The stability of the pulse repetition period, that is, their frequency, is ensured by the automatic frequency adjustment module 3. Thus, even with inaccurate parameters of the generator circuit elements, the nominal values change due to temperature effects or temperature drift, as well as due to the action of external electromagnetic fields or powerful electromagnetic sources signals, or due to any other external influences causing the deviation of the parameters of the generator circuit 2, the functioning module of the frequency adjustment 3 p Allows you to receive pulses at the output of the block with a strictly specified period necessary for wireless contactless energy transfer. A power amplifier 5 is necessary to raise the voltage and current of rectangular pulses to a level that will provide sufficient electromagnetic field 4 for the energy transfer generated by the device. The electromagnetic field 4 itself is created by the oscillating circuit 6, shown in detail in figure 2, consisting of an inductor 7, a capacitor 8, which provides a resonant mode of operation together with the coil, and a ferrite screen 9, isolating the electromagnetic power lines created by the coil 7 from external metal objects, which allows you to effectively and without significant distortion and loss to transmit energy in a wireless non-contact way to the door leaf 16 (including sliding).
Блок приёмника (фиг. 3) система бесконтактной передачи электроэнергии состоит из колебательного контура 11, осуществляющего приём электромагнитного сигнала блока передатчика в резонансном режиме. Колебательный контур 11 блока приёмника состоит из катушки индуктивности 12 и конденсатора 13, обеспечивающего резонансный режим работы контура 1 1. Электромагнитное поле 4, создаваемое блоком передатчика энергии, создаёт в колебательном контуре 11 блока приёмника ток, который усиливается за счёт резонансного режима работы. Возникающий таким образом переменный ток поступает на диодный мост 14, который выпрямляет его. Образующееся постоянное напряжение используется для питания блока рабочей системы 20 (управляющего устройства, контроллера, сенсоров 15, устройств индикации или иных потребителей электроэнергии), а также для накопления заряда в суперконденсаторе 19. Накопленный заряд может использоваться для обеспечения питанием рабочей системы 20 в те периоды, когда отсутствует передача энергии, например когда приёмная катушка 12, закреплённая на подвижном элементе (створке 16), смещается и выходит из области действия электромагнитного поля, создаваемого передающей катушкой 7 или когда блок передатчик отключен от источника питания 1. Как только изначальные условия будут восстановлены (приёмная катушка 12 попадает в область действия электромагнитного поля 4 передающей кагушки 7, беспроводная бесконтактная передача энергии возобновится. The receiver unit (Fig. 3), the contactless electric power transmission system consists of an oscillating circuit 11, which receives the electromagnetic signal of the transmitter unit in resonant mode. The oscillatory circuit 11 of the receiver unit consists of an inductor 12 and a capacitor 13, which ensures the resonant operation of circuit 1 1. The electromagnetic field 4 created by the energy transmitter unit creates a current in the oscillatory circuit 11 of the receiver unit, which is amplified due to the resonant operation mode. The alternating current arising in this way is supplied to the diode bridge 14, which rectifies it. The resulting constant voltage is used to power the unit of the working system 20 (control device, controller, sensors 15, indicating devices or other consumers of electric energy), as well as to accumulate charge in the supercapacitor 19. The accumulated charge can be used to provide power to the working system 20 in those periods when there is no energy transfer, for example, when the receiving coil 12 is mounted on a movable element (sash 16), is shifted and out of the range of the electromagnetic field created by the transmitting coil 7 or when the transmitter unit is disconnected from the power source 1. As soon as the initial conditions b FLS recovered (reception coil 12 reaches the region of action of the electromagnetic field transmitting kagushki 4 7, the wireless contactless power transmission resumes.
Согласованность передающего 6 и принимающего 1 1 контуров на рабочей частоте передачи энергии, задаваемой генератором 2, обеспечивается подбором конденсатора 8 в цепи передающей катушки индуктивности 7 и конденсатора 13 в цепи принимающей катушки индуктивности 12. Вместе система из генератора прямоугольных импульсов заданной частоты 2, модуля автоматической подстройки частоты 3, колебательного контура 6 блока передатчика и колебательного контура 11 блока приёмника образует согласованную резонансную систему, создающую электромагнитное поле на частоте резонанса, осуществляющее перенос энергии от передающей части к приёмной. За счёт использования плоских катушек 7, 12 и ферритового экранирования (фиг. 5) или катушек 7, 12 на чашечном сердечнике из ферромагнитного материала (фиг. 6, 7), силовые линии электромагнитного поля распределены равномерно в сечении плоскости передающей катушки по её площади, а его напряжённость убывает с ростом расстояния между передающим 6 и принимающим 11 колебательным контуром. Это позволяет размещать приёмную катушку 12 в любом месте проекции передающей катушки 7 на плоскость, параллельную приёмной катушке. The coordination of the transmitting 6 and receiving 1 1 circuits at the operating frequency of the energy transfer specified by the generator 2 is ensured by the selection of a capacitor 8 in the circuit of the transmitting inductor 7 and a capacitor 13 in the circuit of the receiving inductor 12. Together, the system is from a square-wave generator of a given frequency 2, an automatic module frequency adjustment 3, the oscillatory circuit 6 of the transmitter unit and the oscillatory circuit 11 of the receiver unit forms a matched resonant system that creates an electromagnetic field at the resonance frequency, performs the transfer of energy from the transmitting to the receiving part. Due to the use of flat coils 7, 12 and ferrite shielding (Fig. 5) or coils 7, 12 on a cup core made of ferromagnetic material (Fig. 6, 7), the lines of force of the electromagnetic field are distributed evenly in the section of the plane of the transmitting coil over its area, and its tension decreases with increasing distance between the transmitting 6 and receiving 11 oscillatory circuit. This allows you to place the receiving coil 12 in any place of the projection of the transmitting coil 7 on a plane parallel to the receiving coil.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ INDUSTRIAL APPLICABILITY
Опытный образец заявляемой системы бесконтактной передачи электрической энергии устанавливался на подвижные створки дверей автобуса ЛиАЗ 5292, для обеспечения питанием чувствительной кромки створки (защита от зажатия). В данном случае конструктив створок и проёма позволяют установить передающей и принимающей блоки в верхней части проёма на расстоянии около 25-30 мм между передающей и принимающей катушками (как на фиг. 1). Блок заряда монтировался в технологическом люке, а передающая катушка 7 - на дверном проёме над блоком 12 принимающим заряд установленным в верхней части створки. В данном случае использовались плоские катушки с ферритовой подложкой, при этом передающая катушка круглая имеет диаметр 43мм, является двухслойной и имеет индуктивность 24 мкГн, а принимающая имеет прямоугольную форму с размерами 40х30 мм и обладает индуктивностью в 13 мкГн. Резонансные частоты передающего и принимающего контуров согласованны с частотой 200 кГц. Это обеспечивают конденсаторы в колебательных контурах передатчика и приёмника емкостью 33 нФ и 47нФ соответственно. Блок заряда питается от бортовой сети 24 Вольта и потребляет около 3-х Ампер. В приемном блоке в таком случае индуцируется ток позволяющий обеспечить рабочую систему питанием мощностью около 10 Ватт. A prototype of the inventive contactless transmission of electrical energy was installed on the movable leaf of the door of the bus LiAZ 5292, to provide power to the sensitive edge of the leaf (protection against jamming). In this case, the design of the flaps and the opening allows you to set the transmitting and receiving units in the upper part of the opening at a distance of about 25-30 mm between the transmitting and receiving coils (as in Fig. 1). The charge unit was mounted in the technological hatch, and the transmitting coil 7 - on the doorway above the unit 12 receiving the charge installed in the upper part of the sash. In this case, flat coils with a ferrite substrate were used, while the round transmitting coil has a diameter 43 mm, is two-layer and has an inductance of 24 μH, and the receiving one has a rectangular shape with dimensions of 40 x 30 mm and has an inductance of 13 μH. The resonant frequencies of the transmitting and receiving loops are consistent with a frequency of 200 kHz. This is ensured by capacitors in the oscillatory circuits of the transmitter and receiver with a capacity of 33 nF and 47nF, respectively. The charge unit is powered by an on-board network of 24 Volts and consumes about 3 Amps. In this case, a current is induced in the receiving unit, which makes it possible to provide a working system with power of about 10 watts.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018114978 | 2018-04-23 | ||
| RU2018114978A RU2691528C1 (en) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | Contactless power transmission system for vehicle doors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2019209140A1 true WO2019209140A1 (en) | 2019-10-31 |
Family
ID=66947840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2019/000230 Ceased WO2019209140A1 (en) | 2018-04-23 | 2019-04-10 | Contactless electrical energy transmission system for vehicle doors |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2691528C1 (en) |
| WO (1) | WO2019209140A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2587634A (en) * | 2019-10-02 | 2021-04-07 | Univ Of West Bohemia | Wireless power supply |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023091041A1 (en) * | 2021-11-16 | 2023-05-25 | Акционерное Общество "Абрис" (Ао "Абрис") | Device for wirelessly transmitting electrical energy with movable inductors |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09266643A (en) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Harness Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk | Device for transmitting signal power between automobile body and door |
| US20020117897A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-08-29 | Yazaki Corporation | Feeder system |
| CN203039440U (en) * | 2012-12-30 | 2013-07-03 | 南京邮电大学 | Wireless electric energy transmission apparatus with controllable transmission power |
| RU2510558C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-03-27 | Александр Викторович Атаманов | Wireless charging system for low-power consumers of electrical energy |
| EP3059359A1 (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-24 | Wilh. Schlechtendahl & Söhne GmbH & Co. KG | Contactless energy and/or data transfer system |
-
2018
- 2018-04-23 RU RU2018114978A patent/RU2691528C1/en active
-
2019
- 2019-04-10 WO PCT/RU2019/000230 patent/WO2019209140A1/en not_active Ceased
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09266643A (en) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Harness Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk | Device for transmitting signal power between automobile body and door |
| US20020117897A1 (en) * | 2001-02-27 | 2002-08-29 | Yazaki Corporation | Feeder system |
| RU2510558C1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-03-27 | Александр Викторович Атаманов | Wireless charging system for low-power consumers of electrical energy |
| CN203039440U (en) * | 2012-12-30 | 2013-07-03 | 南京邮电大学 | Wireless electric energy transmission apparatus with controllable transmission power |
| EP3059359A1 (en) * | 2015-02-17 | 2016-08-24 | Wilh. Schlechtendahl & Söhne GmbH & Co. KG | Contactless energy and/or data transfer system |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2587634A (en) * | 2019-10-02 | 2021-04-07 | Univ Of West Bohemia | Wireless power supply |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2691528C1 (en) | 2019-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230163632A1 (en) | System and Method for Inductive Charging of Portable Devices | |
| US9126490B2 (en) | Wireless energy transfer via coupled parasitic resonators | |
| KR101760632B1 (en) | Adaptive wireless energy transfer system | |
| JP5682712B2 (en) | Power receiving device, power transmitting device, and power transmission system | |
| EP2569869B1 (en) | Resonance detection and control within a wireless power system | |
| US8629654B2 (en) | System and method for inductive charging of portable devices | |
| KR20200108479A (en) | Wireless power transmission system with integrated impedance matching and method of using the same | |
| KR20130106840A (en) | Wireless energy transfer device and wireless energy transfer system | |
| KR20140036188A (en) | Wireless power transmitter tuning | |
| CN101777697B (en) | Antenna apparatus and signal transmission system | |
| KR20190137897A (en) | Remote power supply, position sensor and wireless communication device for extendable door handles | |
| WO2019209140A1 (en) | Contactless electrical energy transmission system for vehicle doors | |
| JP6004320B2 (en) | Electric lock system | |
| US10651657B2 (en) | Dynamic adjustment of power for wireless power transmission | |
| KR20190137898A (en) | Remote power supplies, position sensors and wireless communication devices for doors with extendable handles in automobiles | |
| TWI417910B (en) | Electromagnetic apparatus using shared flux in a multi-load parallel magnetic circuit and method of operation | |
| KR20150006883A (en) | Charging device for a portable device in a motor vehicle | |
| CN107871600B (en) | Coil module and wireless power transmission device using the same | |
| US10305330B2 (en) | Power transmission device | |
| US20210062546A1 (en) | Wirelessly powered, electronic door locking system | |
| JP6195214B2 (en) | Electric lock system | |
| EP3800764A1 (en) | Wireless power supply | |
| CN107078557B (en) | System for the inductive transmission of electrical power | |
| ITTO950973A1 (en) | POWER SUPPLY FOR REMOTE CONTROL. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19792887 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19792887 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |