非接觸電力傳輸系統的制作方法

文檔序號:24728945發布日期:2021-04-16 23:32
非接觸電力傳輸系統的制作方法

1.本公開涉及以非接觸方式向受電裝置傳輸電力的送電裝置的控制裝置。本公開還涉及具備這種控制裝置的送電裝置,并且還涉及包括這種送電裝置的非接觸電力傳輸系統。


背景技術:

2.已知有以非接觸方式從送電裝置向受電裝置傳輸電力的非接觸電力傳輸系統。當以非接觸方式從送電裝置向受電裝置傳輸電力時,受電裝置相對于送電裝置未必總是配置于所確定的位置。因此,送電裝置的送電線圈與受電裝置的受電線圈之間的距離會發生變化,送電線圈與受電線圈的耦合率有可能變化。當送電線圈與受電線圈的耦合率發生了變化時,從受電裝置向負載裝置供給的電壓和/或電流也會發生變化。
3.為了從受電裝置向負載裝置供給負載裝置的期望電壓,例如考慮向送電裝置反饋受電裝置的輸出電壓值和/或輸出電流值,以控制施加在送電線圈上的電壓。此外,為了從受電裝置向負載裝置供給負載裝置的期望電壓,例如考慮在受電裝置中設置dc/dc轉換器。
4.例如,專利文獻1公開了一種非接觸供電系統,其將向車輛的電池提供的輸出電壓值及輸出電流值從車輛反饋到供電裝置,通過控制供電裝置的輸出電壓及驅動頻率,從而向電池供給期望的輸出電壓及輸出電流。
5.現有技術文獻
6.專利文獻
7.專利文獻1:專利第6201388號公報


技術實現要素:

8.本發明要解決的技術問題
9.在將受電裝置的輸出電壓值和/或輸出電流值反饋給送電裝置的情況下,會產生某種程度的延遲,難以追隨受電裝置的負載值(流過負載裝置的電流的大小)的快速變化。此外,在受電裝置中設置dc/dc轉換器的情況下,受電裝置的尺寸、重量以及成本增大。因此,要求控制送電裝置,使得向負載裝置供給其期望的電壓,而不依賴于從受電裝置到送電裝置的反饋,且不需要在受電裝置設置額外的電路(dc/dc轉換器等)。
10.本公開的目的在于提供送電裝置的控制裝置,其能夠僅基于可通過送電裝置獲取的信息來僅控制送電裝置,以向負載裝置供給其期望的電壓。
11.本公開的目的還在于提供具備這種控制裝置的送電裝置,并且提供包括這種送電裝置的非接觸電力傳輸系統。
12.用于解決技術問題的技術方案
13.為了解決上述技術問題,本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置、送電裝置和非接觸電力傳輸系統具有以下結構。
14.本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置,所述送電裝置以非接觸方式向具備
受電線圈的受電裝置傳輸電力,所述送電裝置具備:送電線圈;輔助線圈,與所述送電線圈電磁耦合;以及電源電路,產生具有可變的電壓和可變的頻率的送電電力并供給至所述送電線圈,所述控制裝置具備:檢測電路,檢測在所述送電線圈中流過的電流的值和在所述輔助線圈中產生的電流或電壓的值中的至少一方;以及控制電路,基于由所述檢測電路檢測出的值,確定所述受電裝置的輸出電壓對所述受電裝置的負載值的依賴性至少局部地被最小化的送電頻率,并確定在產生具有所確定的所述送電頻率的送電電力時使所述受電裝置的輸出電壓成為預定的目標電壓的所述送電電力的電壓,所述控制電路控制所述電源電路以產生具有所確定的所述送電頻率和所述電壓的送電電力。
15.根據本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置,通過具備該結構,僅基于可通過送電裝置獲取的信息來僅控制送電裝置,從而能夠實質上不依賴于受電裝置的負載值(負載裝置中流過的電流的大小)地向負載裝置供給其期望的電壓。
16.在本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置中,所述受電裝置具有:第一負載裝置,具有可變的負載值;第二負載裝置,具有預定的負載值;以及開關電路,將所述受電裝置的輸出電壓選擇性地供給至所述第一負載裝置和所述第二負載裝置中的一方,所述控制裝置還具備以能夠通信的方式與所述受電裝置連接的通信裝置,所述控制電路在進行正常的送電時,使用所述通信裝置向所述受電裝置發送切換所述開關電路以將所述受電裝置的輸出電壓供給至所述第一負載裝置的信號,所述控制電路在確定所述送電頻率時,使用所述通信裝置向所述受電裝置發送切換所述開關電路以將所述受電裝置的輸出電壓供給至所述第二負載裝置的信號,并基于由所述檢測電路檢測出的值來確定所述送電頻率。
17.根據本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置,通過具備該結構,即使在負載裝置具有可變的負載值的情況下,也能夠正確地判斷在送電線圈與受電線圈之間是否存在異物。
18.在本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置中,還具備耦合率估計器,所述耦合率估計器基于由所述檢測電路檢測出的值來估計所述送電線圈與所述受電線圈的耦合率,并基于所述耦合率來確定所述送電頻率。
19.根據本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置,通過具備該結構,僅基于可通過送電裝置獲取的信息來僅控制送電裝置,從而能夠實質上不依賴于受電裝置的負載值地向負載裝置供給其期望的電壓。
20.在本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置中,所述檢測電路具備:第一檢測器,檢測在所述輔助線圈中產生的電流或電壓的值;以及第二檢測器,檢測在所述送電線圈中流過的電流,所述耦合率估計器基于在所述輔助線圈中產生的電流或電壓的值來估計所述送電線圈與所述受電線圈之間的第一耦合率,并基于在所述送電線圈中流過的電流的值來估計所述送電線圈與所述受電線圈之間的第二耦合率,當所述第一耦合率與所述第二耦合率之差在預定的閾值以下時,所述控制電路控制所述電源電路以產生具有所確定的所述頻率和所述電壓的送電電力。
21.根據本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置,通過具備該結構,能夠無誤且可靠地判斷在送電線圈與受電線圈之間是否存在異物,并在不存在異物的情況下繼續送電。
22.在本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置中,當所述第一耦合率與所述第二
耦合率之差超過預定的閾值時,所述控制電路控制所述電源電路以停止向所述受電裝置傳輸電力。
23.根據本公開的一方面涉及的送電裝置的控制裝置,通過具備該結構,能夠無誤且可靠地判斷在送電線圈與受電線圈之間是否存在異物,并在存在異物的情況下停止送電。
24.本公開的一方面涉及的送電裝置具備:送電線圈;輔助線圈,與所述送電線圈電磁耦合;電源電路,產生具有可變的電壓和可變的頻率的送電電力并供給至所述送電線圈;以及所述送電裝置的控制裝置。
25.根據本公開的一方面涉及的送電裝置,通過具備該結構,僅基于可通過送電裝置獲取的信息來僅控制送電裝置,從而能夠實質上不依賴于受電裝置的負載值地向負載裝置供給其期望的電壓。
26.本公開的一方面涉及的送電裝置還具備電容器,所述電容器與所述送電線圈連接以構成lc諧振電路。
27.根據本公開的一方面涉及的送電裝置,通過具備該結構,能夠或調節受電裝置的輸出電壓的增益,或提高電力傳輸的效率。
28.本公開的一方面涉及的送電裝置還具備磁性體芯,所述磁性體芯纏繞有所述送電線圈和所述輔助線圈,所述輔助線圈配置成包圍所述送電線圈。
29.根據本公開的一方面涉及的送電裝置,通過具備該結構,能夠增大送電線圈的磁通密度,并且能夠減少漏磁通。
30.本公開的一方面涉及的非接觸電力傳輸系統包括所述送電裝置和具備受電線圈的受電裝置。
31.根據本公開的一方面涉及的非接觸電力傳輸系統,通過具備該結構,僅基于可通過送電裝置獲取的信息來僅控制送電裝置,從而能夠實質上不依賴于受電裝置的負載值地向負載裝置供給其期望的電壓。
32.發明效果
33.根據本公開,由于僅基于可通過送電裝置獲取的信息來僅控制送電裝置,從而能夠實質上不依賴于受電裝置的負載值地向負載裝置供給其期望的電壓。
附圖說明
34.圖1是表示第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統的結構的一個例子的框圖。
35.圖2是表示圖1的磁性體芯f1、f2的結構的一個例子的立體圖。
36.圖3是表示圖1的非接觸電力傳輸系統的應用例的圖。
37.圖4是表示由圖1的檢測器13檢測出的在輔助線圈l3中產生的電流i3的大小變化的一個例子的曲線圖。
38.圖5是表示由圖1的檢測器14檢測出的在送電線圈l1中流過的電流i1的大小變化的一個例子的曲線圖。
39.圖6是表示針對圖1的送電線圈l1中流過的電流i1和輔助線圈l3中產生的電流i3所計算的送電線圈l1和受電線圈l2的耦合率k12的一個例子的表格。
40.圖7是表示由圖1的控制電路16執行的第一送電處理的流程圖。
41.圖8是表示由第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統的控制電路16執行的第二
送電處理的流程圖。
42.圖9是說明圖1的受電裝置20的輸出電壓依賴于送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12以及送電裝置10的電壓v0而變化的例示性曲線圖。
43.圖10是說明圖1的受電裝置20的輸出電壓依賴于送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12以及負載裝置22的負載值而變化的例示性曲線圖。
44.圖11是表示由第二實施方式的第一變形例涉及的非接觸電力傳輸系統的控制電路16執行的第三送電處理的流程圖。
45.圖12是表示由第二實施方式的第二變形例涉及的非接觸電力傳輸系統的控制電路16執行的第四送電處理的流程圖。
具體實施方式
46.以下,基于附圖說明本公開的一方面涉及的實施方式(在下文中也表述為“本實施方式”)。在各圖中,相同的附圖標記表示相同的結構要素。
47.[第一實施方式]
[0048]
參照圖1~圖7,對第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統進行說明。
[0049]
[第一實施方式的應用例]
[0050]
在以非接觸方式從送電裝置向受電裝置傳輸電力的非接觸電力傳輸系統中,要求檢測夾在送電裝置與受電裝置之間的異物。為了檢測夾在送電裝置與受電裝置之間的異物,例如考慮受電裝置計算由受電裝置實際接收到的電流大小相對于從送電裝置通知的電流值的比率,在該比率小于指定值的情況下,要求送電裝置中止電力的傳輸。然而,在這種情況下,由于從受電裝置向送電裝置進行反饋,因而會產生某種程度的延遲。因此,難以在異物發熱之前檢測出異物并停止電力的傳輸。作為代替,考慮使用照相機來檢測異物,或者使用溫度傳感器來檢測由異物引起的溫度上升。然而,在這種情況下,送電裝置和/或受電裝置的尺寸、重量以及成本增大。此外,在打算僅基于送電裝置的一個電路參數的變化來檢測異物的情況下,難以區分是由于異物的影響而產生的變化,還是由于送電線圈與受電線圈之間的距離變化而耦合率變化所產生的變化。因此,也存在無法檢測出異物,如果就那樣供電,則異物發熱的可能性。因此,要求不依賴于從受電裝置向送電裝置的反饋,而以不包括照相機、溫度傳感器等的簡單的結構來可靠地檢測異物。
[0051]
在第一實施方式中,對能夠不依賴于從受電裝置向送電裝置的反饋而以簡單的結構可靠地檢測異物的非接觸電力傳輸系統進行說明。
[0052]
圖1是表示第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統的結構的一個例子的框圖。圖1的非接觸電力傳輸系統包括送電裝置10和受電裝置20,送電裝置10以非接觸方式向受電裝置20傳輸電力。
[0053]
送電裝置10至少具備:ac/dc轉換器11、逆變器12、檢測器13、14、耦合率估計器15、控制電路16、送電線圈l1以及輔助線圈l3。
[0054]
ac/dc轉換器11將從交流電源1輸入的交流電壓轉換為具有指定大小的直流的電壓v0。逆變器12以指定的開關頻率fsw進行工作,將從ac/dc轉換器11輸入的直流的電壓v0轉換為交流的電壓v1。電壓v1施加到送電線圈l1。在此,電壓v1的振幅等于電壓v0的大小。
[0055]
在本說明書中,也將ac/dc轉換器11以及逆變器12統稱為“電源電路”。換言之,電
源電路產生具有指定的電壓和頻率的送電電力并供給至送電線圈l1。
[0056]
當從送電裝置10向受電裝置20傳輸電力時,送電線圈l1與受電裝置20的受電線圈l2(稍后描述)電磁耦合。另外,輔助線圈l3與送電線圈l1電磁耦合。
[0057]
檢測器13檢測在輔助線圈l3中產生的電流i3或電壓v3的值。檢測器14檢測在送電線圈l1中流過的電流i1的值。由檢測器13、14檢測出的值通知給控制電路16。
[0058]
在本說明書中,也將檢測器13稱為“第一檢測器”,將檢測器14稱為“第二檢測器”。另外,在本說明書中,也將檢測器13、14統稱為“檢測電路”。
[0059]
耦合率估計器15基于在輔助線圈l3中產生的電流i3或電壓v3的值來估計送電線圈l1與受電線圈l2之間的第一耦合率k12a。耦合率估計器15基于在送電線圈l1中流過的電流i1的值來估計送電線圈l1與受電線圈l2之間的第二耦合率k12b。
[0060]
控制電路16控制ac/dc轉換器11以及逆變器12開始及停止產生送電電力。
[0061]
受電裝置20至少具備受電線圈l2。在受電裝置20的內部或外部設置負載裝置22。負載裝置22例如包括電池、電機、電路和/或電子電路等。經由受電線圈l2從送電裝置10接收到的電力供給到負載裝置22。
[0062]
在本說明書中,施加至負載裝置22的電壓v4也稱為受電裝置20的“輸出電壓”。
[0063]
送電裝置10的控制電路16在第一耦合率k12a與第二耦合率k12b之差為預定的閾值以下時,控制ac/dc轉換器11以及逆變器12以向受電裝置20傳輸電力??刂齐娐?6在第一耦合率k12a與第二耦合率k12b之差大于閾值時,控制ac/dc轉換器11以及逆變器12以停止向受電裝置20傳輸電力。在此,閾值的大小設定為能夠視為第一耦合率k12a以及第二耦合率k12b實質上一致。
[0064]
在第一實施方式中,將檢測器13、14、耦合率估計器15以及控制電路16也統稱為送電裝置10的“控制裝置”。
[0065]
送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12根據送電線圈l1與受電線圈l2之間的距離而變化。距離變近時,耦合率k12增大,距離變遠時,耦合率k12降低。此外,在送電線圈l1中流過的電流i1根據送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12以指定的特性變化。在輔助線圈l3中產生的電流i3(和/或電壓v3)根據送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12以與電流i1不同的特性變化。耦合率估計器15預先存儲有表示電流i1與耦合率k12的關系以及電流i3(或電壓v3)與耦合率k12的關系的表或計算式。耦合率估計器15通過參照該表或計算式,能夠基于電流i1、i3(或者電流i1和電壓v3)的值來分別估計耦合率k12a、耦合率k12b。希望如果送電線圈l1與受電線圈l2之間不存在異物,則所估計的耦合率k12a、k12b彼此一致。另一方面,當送電線圈l1與受電線圈l2之間存在異物時,電流i1、i3受到來自異物的互不相同的影響,其結果,所估計的耦合率k12a、k12b相互不一致。
[0066]
當以非接觸方式從送電裝置向受電裝置傳輸電力時,受電裝置相對于送電裝置未必總是配置于所確定的位置。例如,考慮受電裝置是具備電池的電動車輛,送電裝置是用于車輛的充電座的情況。在該情況下,由于車輛從充電座的正面的位置偏離,并且,由于充電座與車輛之間的距離變化,每當車輛停止在充電座上時,有時會產生例如幾mm~幾十mm的偏離。因此,送電裝置的送電線圈與受電裝置的受電線圈之間的距離變化,送電線圈與受電線圈的耦合率有可能變化。在打算僅基于送電裝置的一個電路參數的變化來檢測異物的情況下,難以區分是由于異物的影響而產生的變化,還是由于送電線圈與受電線圈之間的距
離變化而耦合率變化所產生的變化。
[0067]
另一方面,根據第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,如上所述,對基于在輔助線圈l3中產生的電流i3或者電壓v3的值而估計出的第一耦合率k12a與基于在送電線圈l1中流過的電流i1的值而估計出的第二耦合率k12b進行比較。換言之,在第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統中,為了檢測異物,參照送電裝置10的兩個電路參數。由此,無論送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率如何變化,都能夠無誤且可靠地判斷送電線圈l1與受電線圈l2之間是否存在異物。這樣,根據第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,能夠不依賴于從受電裝置20向送電裝置10的反饋,而以不包括照相機、溫度傳感器等的簡單的結構可靠地檢測異物。由于不依賴于從受電裝置20向送電裝置10的反饋,所以容易在異物發熱之前檢測出異物并停止電力的傳輸。此外,由于不包括照相機、溫度傳感器等,因此能夠減少或者至少不易增大送電裝置10和受電裝置20的尺寸、重量和成本。
[0068]
根據第一實施方式,受電裝置20可以是具備電池的電子設備(例如筆記本型計算機、平板型計算機、移動電話等),送電裝置10可以是其充電器。另外,根據第一實施方式,受電裝置20可以是具備電池的電動車輛(例如電動汽車或無人搬運車(automated guided vehicle)),送電裝置10可以是其充電座。另外,根據第一實施方式,受電裝置20可以是在輸送時為了對貨物進行某些作業而需要電源的托盤,送電裝置10可以是能夠對這樣的托盤供給電力的輸送機等。此外,根據第一實施方式,也能夠有效應用于送電線圈l1與受電線圈l2之間的距離不發生變化的非接觸電力傳輸系統。在這種情況下,例如,送電裝置10和受電裝置20為了將電力供給到機械手臂的前端等處的驅動機構,可以設置在機械手臂的關節等處以代替滑環。
[0069]
[第一實施方式的結構例]
[0070]
如圖1所示,送電裝置10從交流電源1接收電力供給。交流電源1例如是商用電力。
[0071]
在圖1的例子中,送電裝置10具備:ac/dc轉換器11、逆變器12、檢測器13、14、耦合率估計器15、控制電路16、通信裝置17、電容器c1、磁性體芯f1、送電線圈l1、輔助線圈l3以及電流檢測電阻r1。
[0072]
如上所述,ac/dc轉換器11將從交流電源1輸入的交流電壓轉換為直流的電壓v0。ac/dc轉換器11也可以將從交流電源1輸入的交流電壓在控制電路16的控制下轉換為具有可變的大小的直流的電壓v0。ac/dc轉換器11也可以具備功率因數改善電路。如上所述,逆變器12將從ac/dc轉換器11輸入的直流的電壓v0轉換為交流的電壓v1。逆變器12例如產生具有開關頻率fsw的矩形波的交流的電壓v1。逆變器12也可以在控制電路16的控制下以可變的開關頻率fsw工作。
[0073]
送電裝置10也可以具備電容器c1。在這種情況下,電容器c1連接至送電線圈l1以構成lc諧振電路。通過具備電容器c1,能夠或調節受電裝置20的輸出電壓的增益,或提高電力傳輸的效率。
[0074]
送電裝置10也可以具備磁性體芯f1。在這種情況下,送電線圈l1和輔助線圈l3纏繞于磁性體芯f1。通過將送電線圈l1纏繞于磁性體芯f1,能夠增大送電線圈l1的磁通密度,并且能夠減少漏磁通。
[0075]
如上所述,檢測器13檢測在輔助線圈l3中產生的電流i3或電壓v3的值。檢測器14使用電流檢測電阻r1來檢測在送電線圈l1中流過的電流i1的值。
[0076]
如上所述,耦合率估計器15基于輔助線圈l3中產生的電流i3或電壓v3的值來估計送電線圈l1與受電線圈l2之間的第一耦合率k12a。此外,如上所述,耦合率估計器15基于在送電線圈l1中流過的電流i1的值來估計送電線圈l1與受電線圈l2之間的第二耦合率k12b。
[0077]
如上所述,控制電路16控制ac/dc轉換器11以及逆變器12開始及停止產生送電電力??刂齐娐?6在判斷為送電線圈l1與受電線圈l2之間不存在異物時,控制ac/dc轉換器11和逆變器12以向受電裝置20傳輸電力??刂齐娐?6在判斷為送電線圈l1與受電線圈l2之間存在異物時,停止ac/dc轉換器11和逆變器12??刂齐娐?6也可以控制從ac/dc轉換器11輸出的直流的電壓v0的大小和逆變器12的開關頻率fsw??刂齐娐?6包括cpu(central processing unit,中央處理單元)、ram(random access memory,隨機存取存儲器)、rom(read only memory,只讀存儲器)等,并執行稍后描述的第一送電處理。
[0078]
送電裝置10可以具備通信裝置17。在這種情況下,通信裝置17通過無線(例如紅外線)或有線而與受電裝置20的通信裝置24(稍后描述)以能夠通信的方式連接??刂齐娐?6可以經由通信裝置17從受電裝置20接收表示受電裝置20正請求電力傳輸的信號。此外,控制電路16也可以經由通信裝置17從受電裝置20接收表示應供給至負載裝置22的電壓和/或電流的值等的信號。此外,在受電裝置20具有正常模式和測試模式(稍后描述)的情況下,控制電路16也可以經由通信裝置17向受電裝置20發送請求轉變為測試模式或轉變為正常模式的信號。
[0079]
在圖1的例子中,受電裝置20具備:整流電路21、負載裝置22、控制電路23、通信裝置24、電容器c2、磁性體芯f2、受電線圈l2、負載元件r2以及開關電路sw。
[0080]
當從送電裝置10向受電裝置20傳輸電力時,通過受電線圈l2電磁耦合到送電線圈l1,由此在受電線圈l2中產生電流i2和電壓v2。
[0081]
受電裝置20也可以具備電容器c2。在這種情況下,電容器c2連接至受電線圈l2以構成lc諧振電路。通過具備電容器c2,能夠或調節受電裝置20的輸出電壓的增益,或提高電力傳輸的效率。
[0082]
受電裝置20也可以具備磁性體芯f2。在這種情況下,受電線圈l2纏繞于磁性體芯f2。通過將受電線圈l2纏繞于磁性體芯f2,能夠增大受電線圈l2的磁通密度,并且能夠減少漏磁通。
[0083]
整流電路21將從受電線圈l2輸入的交流的電壓v2轉換為直流的電壓v4。整流電路21也可以具備平滑化電路和/或功率因數改善電路。
[0084]
受電裝置20也可以具備:控制電路23、通信裝置24、負載元件r2以及開關電路sw。在這種情況下,從整流電路21輸出的電壓v4經由在控制電路23的控制下工作的開關電路sw選擇性地供給至負載裝置22或負載元件r2。例如,在負載裝置22為電池的情況下,負載裝置22具有根據電池的充電率而變動的可變的負載值。另一方面,負載元件r2具有預定的負載值。這里,負載值例如表示流過負載裝置22或負載元件r2的電流的大小。負載元件r2和開關電路sw例如具有比dc/dc轉換器更簡單的結構,并且構成為難以影響到向負載裝置22的電力傳輸的效率。負載元件r2也可以具有比負載裝置22的負載值小的負載值。受電裝置20具有將從整流電路21輸出的電壓v4供給至負載裝置22的正常模式以及將從整流電路21輸出的電壓v4供給至負載元件r2的測試模式。如上所述,通信裝置24通過無線(例如紅外線)或有線而與送電裝置10的通信裝置17以能夠通信的方式連接??刂齐娐?3經由通信裝置24從
送電裝置10接收請求轉變為測試模式或轉變為正常模式的信號。
[0085]
送電裝置10的控制電路16在進行正常送電時,使用通信裝置17向受電裝置20發送請求轉變為正常模式的信號(即,切換開關電路sw以將受電裝置20的輸出電壓供給至負載裝置22的信號)。
[0086]
在負載裝置22具有可變的負載值的情況下,即使送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12為一定,在送電線圈l1中流過的電流i1也會根據負載裝置22的負載值以指定的特性變化。同樣地,在輔助線圈l3中產生的電流i3(和/或電壓v3)也會根據負載裝置22的負載值以與電流i1不同的特性變化。因此,當負載裝置22的負載值發生了變化時,無法正確地估計送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12,無法正確地判斷送電線圈l1與受電線圈l2之間是否存在異物。因此,送電裝置10的控制電路16向受電裝置20發送請求轉變為測試模式的信號(即,切換開關電路sw以將受電裝置20的輸出電壓供給至負載元件r2的信號),并且基于受電裝置20處于測試模式時由檢測器13、14檢測出的值來分別估計耦合率k12a、k12b。由此,即使在負載裝置22具有可變的負載值的情況下,也能夠正確地判斷送電線圈l1與受電線圈l2之間是否存在異物。
[0087]
在本說明書中,負載裝置22也被稱為“第一負載裝置”,負載元件r2也被稱為“第二負載裝置”。
[0088]
受電裝置20的控制電路23也可以經由通信裝置24向送電裝置10發送表示受電裝置20正請求電力傳輸的信號。另外,控制電路23也可以經由通信裝置24向送電裝置10發送表示應供給至負載裝置22的電壓和/或電流的值等的信號。
[0089]
在受電裝置20中產生的電壓(從整流電路21輸出的電壓v4等)根據送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12而變化。當耦合率k12增大時電壓也增大,當耦合率k12降低時電壓也降低。送電裝置10以及受電裝置20的各電路參數被確定為,即使在送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12達到最大、且電壓v4達到最大值或極大值的頻率下工作時,在受電裝置20中也不會產生過電壓。
[0090]
圖2是表示圖1的磁性體芯f1、f2的結構的一個例子的立體圖。如上所述,送電線圈l1和輔助線圈l3也可以纏繞于磁性體芯f1,而受電線圈l2也可以纏繞于磁性體芯f2。通過從送電線圈l1產生的磁通的一部分與輔助線圈l3交鏈,由此在輔助線圈l3中產生電流i3和電壓v3。另外,如圖2所示,輔助線圈l3也可以配置成包圍送電線圈l1。通過這樣配置輔助線圈l3,由此能夠減少送電線圈l1的漏磁通。
[0091]
送電線圈l1和受電線圈l2以耦合率k12彼此電磁耦合,送電線圈l1和輔助線圈l3以耦合率k13彼此電磁耦合,受電線圈l2和輔助線圈l3以耦合率k23彼此電磁耦合。送電線圈l1、受電線圈l2和輔助線圈l3構成為使得耦合率k13、k23比耦合率k12小得多。送電線圈l1、受電線圈l2以及輔助線圈l3也可以構成為使得耦合率k23小于耦合率k13。
[0092]
[第一實施方式的工作例]
[0093]
圖3是表示圖1的非接觸電力傳輸系統的應用例的圖。圖3表示受電裝置20被裝在具備電池的電動的車輛32中、且送電裝置10以能夠對車輛32的受電裝置20送電的方式裝在路面31中的情況。在這種情況下,車輛32的電池是受電裝置20的負載裝置22。送電裝置10和受電裝置20具有距離d1,并且彼此相對。如圖3所示,有時在送電線圈l1與受電線圈l2之間夾有異物33。
[0094]
圖4是表示由圖1的檢測器13檢測出的在輔助線圈l3中產生的電流i3的大小變化的一個例子的曲線圖。圖5是表示由圖1的檢測器14檢測出的在送電線圈l1中流過的電流i1的大小變化的一個例子的曲線圖。如上所述,送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12根據送電線圈l1與受電線圈l2之間的距離d1而變化。因此,根據圖4和圖5所示的距離d1與電流i1、i3的關系,等效地可知耦合率k12與電流i1、i3的關系。另外,如上所述,當送電線圈l1與受電線圈l2之間存在異物33時,電流i1、i3受到來自異物33的相互不同的影響。在圖4和圖5的例子中,當存在異物33時,與不存在異物33的情況相比,電流i3減少,電流i1增大。
[0095]
圖6是表示針對圖1的送電線圈l1中流過的電流i1和輔助線圈l3中產生的電流i3計算的送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12的一個例子的表。圖6示出受電裝置20處于測試模式、且在送電線圈l1與受電線圈l2之間不存在異物33時的電流i1、i3以及耦合率k12。耦合率估計器15預先存儲有表示圖6所示那樣的電流i1、i3以及耦合率k12的關系的表。耦合率估計器15通過基于電流i3的值參照表來估計送電線圈l1與受電線圈l2之間的第一耦合率k12a。耦合率估計器15通過基于電流i1的值參照表來估計送電線圈l1與受電線圈l2之間的第二耦合率k12b。如果送電線圈l1與受電線圈l2之間不存在異物33,則預期基于電流i3的值估計出的耦合率k12a與基于電流i1的值估計出的耦合率k12b彼此一致。另一方面,當送電線圈l1與受電線圈l2之間存在異物33時,電流i1、i3受到來自異物33的互不相同的影響,其結果,基于電流i3的值估計出的耦合率k12a與基于電流i1的值估計出的耦合率k12b相互不一致。因此,能夠基于耦合率k12a、k12b是否彼此一致來判斷異物33是否存在于送電線圈l1與受電線圈l2之間。
[0096]
控制電路16也可以在所估計出的耦合率k12a、k12b彼此實質上一致時、即耦合率k12a、k12b之差為預定的閾值以下時,判斷為耦合率k12a、k12b彼此一致。
[0097]
耦合率估計器15也可以預先存儲表示電流i1、i3以及耦合率k12的關系的計算式來代替圖6所示那樣的表。例如,也可以基于在送電線圈l1中流過的電流i1如下式那樣估計耦合率k12a。
[0098]
k12a=e
i1
+a
[0099]
在此,右邊的“a”是常數。
[0100]
另外,電流i1與耦合率k12a也可以具有下式的關系。
[0101]
i1=1+k12a+(k12a)2+

+(k12a)
n
[0102]
也可以針對耦合率k12a求解該式來基于電流i1估計耦合率k12a。
[0103]
用于基于電流i1來估計耦合率k12a的計算式不限于以上例示的計算式。
[0104]
在基于輔助線圈l3中流過的電流i3來估計耦合率k12b的情況下,也可以與基于電流i1來估計耦合率k12a的情況同樣地使用某些計算式來進行估計。
[0105]
在圖4和圖6中,說明了檢測在輔助線圈l3中產生的電流i3的值的情況,但在檢測輔助線圈l3中產生的電壓v3的值的情況下,也是可以實質上同樣地估計送電線圈l1與受電線圈l2之間的耦合率k12b。
[0106]
圖7是表示由圖1的控制電路16執行的第一送電處理的流程圖。
[0107]
在步驟s1中,控制電路16經由通信裝置17從受電裝置20接收表示受電裝置20正請求電力傳輸的信號。
[0108]
在步驟s2中,控制電路16經由通信裝置17向受電裝置20發送請求轉變為測試模式
的信號。受電裝置20的控制電路23在經由通信裝置24從送電裝置10接收到請求轉變為測試模式的信號時,切換開關電路sw以將從整流電路21輸出的電壓v4供給至負載元件r2。在步驟s3中,控制電路16將從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0和逆變器12的開關頻率fsw設定為測試模式的規定值,開始測試模式的送電。如上所述,在受電裝置20中產生的電壓根據送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12而變化,但是耦合率k12在測試模式完成之前是未知的。因此,為了不在受電裝置20中產生過電壓,控制電路16將從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0設定為預定的非零的最小值,并將逆變器12的開關頻率fsw設定為最大值。電壓v0的最小值設定為在送電線圈l1和輔助線圈l3中產生能夠檢測耦合率k12a、k12b的電流i1、i3(或者電流i1和電壓v3)。將電壓v0的最小值和開關頻率fsw的最大值作為測試模式的規定值進行使用。
[0109]
在步驟s4中,控制電路16使用檢測器13檢測在輔助線圈l3中產生的電流i3或電壓v3的值。在步驟s5中,控制電路16使用耦合率估計器15,基于檢測出的電流i3或電壓v3的值,參照表或計算式,由此估計送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12a。
[0110]
在步驟s6中,控制電路16使用檢測器14檢測在送電線圈l1中流過的電流i1的值。在步驟s7中,控制電路16使用耦合率估計器15,基于檢測出的電流i1的值,參照表或計算式,由此估計送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12b。
[0111]
在步驟s8中,控制電路16判斷所估計的耦合率k12a、k12b是否實質上相互一致,在“是”時前進到步驟s9,在“否”時前進到步驟s12。
[0112]
在步驟s9中,控制電路16將從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0和逆變器12的開關頻率fsw設定為正常模式的規定值??刂齐娐?6將從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0設定為根據應供給至負載裝置22的電壓和/或電流的值確定的預定的值??刂齐娐?6將逆變器12的開關頻率fsw例如設定為如在第二實施方式中所說明的那樣受電裝置10的輸出電壓對受電裝置20的負載值的依賴性至少局部被最小化的送電頻率。將這樣的電壓v0以及開關頻率fsw的值作為正常模式的規定值進行使用。在步驟s10中,控制電路16經由通信裝置17向受電裝置20發送請求轉變為正常模式的信號。受電裝置20的控制電路23在經由通信裝置24從送電裝置10接收到請求轉變為正常模式的信號時,切換開關電路sw,以將從整流電路21輸出的電壓v4供給至負載裝置22。在步驟s11中,控制電路16開始正常模式的送電。
[0113]
在步驟s12中,控制電路16判斷為存在異物。在步驟s13中,控制電路16停止送電。
[0114]
[第一實施方式的效果]
[0115]
根據第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,能夠不依賴于從受電裝置20到送電裝置10的反饋而以不包括照相機、溫度傳感器等的簡單的結構來可靠地檢測異物。
[0116]
根據第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,通過檢測出異物并停止送電,能夠提高非接觸電力傳輸系統的安全性。
[0117]
根據第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,能夠在基于電流i3或電壓v3的值估計出的耦合率k12a與基于電流i1的值估計出的耦合率k12b相互一致的情況下正確地估計送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12。
[0118]
在基于一個電路參數來估計送電線圈與受電線圈的耦合率并將所估計出的耦合率與某個閾值進行比較的情況下,難以區分耦合率是由于異物的影響發生了變化,還是由于其它因素(送電線圈與受電線圈之間的距離變化等)發生了變化。另外,在這種情況下,只能判斷所估計的耦合率高于閾值還是低于閾值,不能考慮耦合率的強弱。與此相對,根據第
一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,通過判斷所估計的兩個耦合率k12a、k12b是否實質上相互一致,從而無論耦合率高的情況還是耦合率低的情況,都能夠可靠地檢測異物。
[0119]
[第二實施方式]
[0120]
參照圖8~圖12,對第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統進行說明。
[0121]
[第二實施方式的應用例]
[0122]
如上所述,當以非接觸方式從送電裝置向受電裝置傳輸電力時,受電裝置相對于送電裝置未必總是配置于所確定的位置。因此,送電裝置的送電線圈與受電裝置的受電線圈之間的距離會發生變化,送電線圈與受電線圈的耦合率有可能變化。當送電線圈與受電線圈的耦合率發生了變化時,從受電裝置向負載裝置供給的電壓和/或電流也會發生變化。
[0123]
為了從受電裝置向負載裝置供給負載裝置的期望電壓,例如考慮向送電裝置反饋受電裝置的輸出電壓值和/或輸出電流值,以控制施加在送電線圈上的電壓。但是,在該情況下,為了將受電裝置的輸出電壓值和/或輸出電流值反饋到送電裝置,會產生某種程度的延遲,難以追隨負載值的快速變化。此外,為了從受電裝置向負載裝置供給負載裝置的期望電壓,例如考慮在受電裝置中設置dc/dc轉換器。然而,在這種情況下,受電裝置的尺寸、重量以及成本增大。因此,要求控制送電裝置,使得向負載裝置供給其期望的電壓,而不依賴于從受電裝置到送電裝置的反饋,且不需要在受電裝置中設置額外的電路(dc/dc轉換器等)。
[0124]
在第二實施方式中,對為了向負載裝置供給其期望的電壓,而能夠僅基于可通過送電裝置獲取的信息來僅控制送電裝置的非接觸電力傳輸系統進行說明。
[0125]
與第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統實質上同樣地構成第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統。以下,參照圖1,對第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統進行說明。
[0126]
第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統包括送電裝置10和受電裝置20,送電裝置10以非接觸方式向受電裝置20傳輸電力。
[0127]
送電裝置10至少具備:ac/dc轉換器11、逆變器12、檢測器13、14、控制電路16、送電線圈l1以及輔助線圈l3。
[0128]
ac/dc轉換器11將從交流電源1輸入的交流電壓在控制電路16的控制下轉換為具有可變的大小的直流的電壓v0。逆變器12在控制電路16的控制下以可變的開關頻率fsw工作,將從ac/dc轉換器11輸入的直流的電壓v0轉換為交流的電壓v1。電壓v1施加到送電線圈l1。在此,電壓v1的振幅等于電壓v0的大小。換言之,ac/dc轉換器11以及逆變器12(電源電路)產生具有可變的電壓以及可變的頻率的送電電力并供給至送電線圈l1。
[0129]
分別與第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統的送電線圈l1和輔助線圈l3同樣地構成第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統的送電線圈l1和輔助線圈l3。
[0130]
檢測器13、14(檢測電路)檢測在送電線圈l1中流過的電流的值和在輔助線圈l3中產生的電流或電壓的值中的至少一方。由檢測器13、14檢測出的值通知給控制電路16。
[0131]
控制電路16控制從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0的大小和逆變器12的開關頻率fsw。
[0132]
與第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統的受電裝置20同樣地構成第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統的受電裝置20。
[0133]
送電裝置10的控制電路16基于由檢測器13、14(檢測電路)檢測出的值,確定受電裝置10的輸出電壓對受電裝置20的負載值的依賴性至少局部被最小化的送電頻率。在本說明書中,也將這種頻率稱為“不依賴于負載的送電頻率”??刂齐娐?6確定在產生具有所確定的頻率的送電電力時使受電裝置20的輸出電壓成為預定的目標電壓的送電電力的電壓??刂齐娐?6控制ac/dc轉換器11和逆變器12(電源電路)以產生具有所確定的頻率和電壓的送電電力。
[0134]
在第二實施方式中,將檢測器13、14以及控制電路16也統稱為送電裝置10的“控制裝置”。
[0135]
施加至負載裝置22的電壓v4(受電裝置20的輸出電壓)根據送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12而變化。施加至負載裝置22的電壓v4還根據負載裝置22的負載值而變化。當負載值增大時電壓v4降低,當負載值降低時電壓v4增大。即使在這樣的條件下,也要求控制送電裝置10,以向負載裝置22供給其期望的電壓。
[0136]
根據第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,如上所述,基于由檢測器13、14檢測出的值來確定受電裝置10的輸出電壓對受電裝置20的負載值的依賴性至少局部地被最小化的送電頻率。此外,根據第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,如上所述,確定在產生具有所確定的頻率的送電電力時使受電裝置20的輸出電壓成為預定的目標電壓(即,負載裝置22的期望電壓)的送電電力的電壓。在此,“送電電力的電壓”表示送電電力的振幅。此外,根據第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,如上所述,控制ac/dc轉換器11以及逆變器12以產生具有所確定的頻率以及電壓的送電電力。這樣,由于僅基于可通過送電裝置10獲取的信息來僅控制送電裝置10,從而能夠實質上不依賴于受電裝置20的負載值(負載裝置22中流過的電流的大小)地向負載裝置22供給其期望的電壓。由于不需要監控受電裝置20的負載值的變動,因此也不需要從受電裝置20向送電裝置10的反饋,因此,容易追隨負載值的快速變化。此外,由于不需要在受電裝置中設置額外的電路(dc/dc轉換器等),所以能夠減少或者至少不易增大受電裝置20的尺寸、重量和成本。
[0137]
根據第二實施方式,與第一實施方式同樣,受電裝置20可以是具備電池的電子設備,而送電裝置10可以是其充電器。此外,根據第二實施方式,與第一實施方式同樣,受電裝置20可以是具備電池的電動車輛,而送電裝置10可以是其充電座。另外,根據第二實施方式,與第一實施方式同樣,受電裝置20可以是需要電源的托盤,而送電裝置10可以是能夠向這樣的托盤供給電力的輸送機等。此外,根據第二實施方式,與第一實施方式同樣,送電裝置10和受電裝置20可以設置在機械手臂的關節等處以代替滑環。
[0138]
[第二實施方式的結構例]
[0139]
如上所述,與第一實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統實質上同樣地構成第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統。但是,送電裝置10的控制電路16構成為執行參照圖8而在稍后描述的第二送電處理以代替圖7的第一送電處理。因此,控制電路16預先存儲有如以下說明的表或計算式。
[0140]
控制電路16預先存儲表示送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12與不依賴于負載的送電頻率之間的關系的表或計算式。作為替代,也可以省略耦合率估計器15而將由檢測器13、14檢測出的值直接輸入到控制電路16。在這種情況下,控制電路16也可以預先存儲表示在送電線圈l1中流過的電流的值和在輔助線圈l3中產生的電流或電壓的值中的至少一
方與不依賴于負載的送電頻率之間的關系的表或計算式??刂齐娐?6通過參照該表或計算式,能夠確定受電裝置10的輸出電壓對受電裝置20的負載值的依賴性至少局部地被最小化的送電頻率(即,逆變器11的開關頻率fsw)。
[0141]
進而,控制電路16針對送電線圈l1與受電線圈l2的各種耦合率k12預先存儲有表示從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0與受電裝置20的輸出電壓之間的關系的表或計算式??刂齐娐?6通過參照該表或計算式,能夠確定使受電裝置20的輸出電壓為預定的目標電壓的送電電力的電壓。
[0142]
控制電路16參照這些表或計算式,執行稍后描述的第二送電處理(或者第三送電處理或第四送電處理)。
[0143]
此外,控制電路16也可以使用通信裝置17向受電裝置20發送請求轉變為測試模式的信號??刂齐娐?6也可以基于受電裝置20處于測試模式時由檢測器13、14檢測出的值,來確定不依賴于負載的送電頻率。由此,即使在負載裝置22具有可變的負載值的情況下,也能夠正確地確定不依賴于負載的送電頻率。之后,僅基于可通過送電裝置10獲取的信息來僅控制送電裝置10,從而能夠實質上不依賴于受電裝置20的負載值(負載裝置22中流過的電流的大小)地向負載裝置22供給其期望的電壓。
[0144]
控制電路16也可以基于由耦合率估計器15估計出的送電線圈l1與受電線圈l2之間的耦合率k12來確定不依賴于負載的送電頻率。
[0145]
耦合率估計器15也可以基于輔助線圈l3中產生的電流或電壓的值來估計送電線圈l1與受電線圈l2之間的第一耦合率k12a,并基于送電線圈l1中流過的電流的值來估計送電線圈l1與受電線圈l2之間的第二耦合率k12b??刂齐娐?6也可以在第一耦合率k12a與第二耦合率k12b實質上相互一致時控制ac/dc轉換器11和逆變器12以產生具有所確定的頻率和電壓的傳輸電力。另外,控制電路16也可以在第一耦合率k12a與第二耦合率k12b相互不一致時控制ac/dc轉換器11和逆變器12以停止向受電裝置20傳輸電力。由此,控制電路16能夠無誤且可靠地判斷在送電線圈l1與受電線圈l2之間是否存在異物,而不管送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率的變化如何。
[0146]
[第二實施方式的工作例]
[0147]
圖8是表示由第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統的控制電路16執行的第二送電處理的流程圖。在圖8的第二送電處理中,控制電路16執行步驟s21~s22,以代替圖7的步驟s9。
[0148]
在步驟s21中,控制電路16基于送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12(=k12a=k12b)來設定逆變器12的開關頻率fsw。在步驟s22中,控制電路16基于應施加到負載裝置22的電壓v4來設定從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0。
[0149]
圖9是說明圖1的受電裝置20的輸出電壓依賴于送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12以及送電裝置10的電壓v0而變化的例示性曲線圖。在送電線圈l1與受電線圈l2之間的距離d1大而耦合率k12小的情況下,當開關頻率fsw達到f1時電壓v4達到極大值。在送電線圈l1與受電線圈l2之間的距離d1小而耦合率k12大的情況下,當開關頻率fsw達到f2時電壓v4達到極大值。在此,距離d1以及耦合率k12的大小是指相對的大小??刂齐娐?6與不依賴于負載的送電頻率匹配地來設定逆變器12的開關頻率fsw。當施加到負載裝置22的電壓v4低于目標電壓時,控制電路16通過增大從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0,將電壓v4增大到
目標電壓。當施加到負載裝置22的電壓v4超過目標電壓時,控制電路16通過降低從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0,將電壓v4降低到目標電壓。
[0150]
圖10是說明圖1的受電裝置20的輸出電壓依賴于送電線圈l1與受電線圈l2的耦合率k12以及負載裝置22的負載值而變化的例示性曲線圖。圖10表示從ac/dc轉換器11輸出的電壓v0為一定的情況。例如,在負載裝置22為電池的情況下,負載裝置22具有根據電池的充電率而變動的可變的負載值。如上所述,施加到負載裝置22的電壓v4根據負載裝置22的負載值而變化。不過,如圖10所示,當在某開關頻率fsw進行送電時,電壓v4對負載值的依賴性至少局部地被最小化,電壓v4與負載裝置22的負載值無關而變得實質上一定。不依賴于負載的送電頻率也會與電壓v4被最大化的開關頻率fsw一致,也會不一致。因此,通過與這樣的不依賴于負載的送電頻率匹配地來設定逆變器12的開關頻率fsw,從而不需要根據負載裝置22的負載值來控制送電裝置10和/或受電裝置20。由此,不需要監控負載裝置22的負載值并從受電裝置20反饋到送電裝置10,此外,不需要為了向負載裝置22供給其期望的電壓,而在受電裝置20中設置額外的電路(dc/dc轉換器等)。
[0151]
[第二實施方式的第一變形例]
[0152]
圖11是表示由第二實施方式的第一變形例涉及的非接觸電力傳輸系統的控制電路16執行的第三送電處理的流程圖。在認為送電線圈l1與受電線圈l2之間不存在異物的情況下,也可以省略圖8的步驟s6~s8、s12~s13。在這種情況下,也可以省去圖1的電流檢測電阻r1和檢測器14。由此,與圖1和圖8的情況相比,能夠簡化送電裝置10的結構和工作。
[0153]
[第二實施方式的第二變形例]
[0154]
圖12是表示由第二實施方式的第二變形例涉及的非接觸電力傳輸系統的控制電路16執行的第四送電處理的流程圖。在認為送電線圈l1與受電線圈l2之間不存在異物的情況下,也可以省略圖8的步驟s4~s5、s8、s12~s13。在這種情況下,也可以省去圖1的輔助線圈l3和檢測器13。由此,與圖1和圖8的情況相比,能夠簡化送電裝置10的結構和工作。
[0155]
[第二實施方式的效果]
[0156]
根據第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,僅基于可通過送電裝置10獲取的信息來僅控制送電裝置10,從而能夠實質上不依賴于受電裝置20的負載值地向負載裝置22供給其期望的電壓。
[0157]
根據第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,還能夠不依賴于從受電裝置20到送電裝置10的反饋而以不包括照相機、溫度傳感器等的簡單的結構來可靠地檢測異物。
[0158]
根據第二實施方式涉及的非接觸電力傳輸系統,通過檢測出異物并停止送電,還能夠提高非接觸電力傳輸系統的安全性。
[0159]
[其它變形例]
[0160]
以上,雖然詳細說明了本公開的實施方式,但至上述為止的說明在所有方面僅是本公開的示例。當然可以在不脫離本公開的范圍的情況下進行各種改良或變形。例如,可以進行如下的變更。需要注意的是,以下,關于與上述實施方式同樣的構成要素使用同樣的附圖標記,關于與上述實施方式同樣的方面,適當省略說明。
[0161]
也可以任意地組合上述各實施方式及各變形例。
[0162]
本說明書中說明的實施方式在所有方面僅是本公開的示例。當然可以在不脫離本公開的范圍的情況下進行各種改良或變形。也就是說,在實施本公開時,也可以適當采用與
實施方式相應的具體結構。
[0163]
送電裝置也可以使用直流電源代替交流電源。在這種情況下,送電裝置也可以具備dc/dc轉換器來代替ac/dc轉換器。
[0164]
送電裝置也可以通過通信裝置以外的某傳感器或開關來檢測受電裝置。
[0165]
在圖1中示出了送電線圈l1和電容器c1彼此串聯連接、且受電線圈l2和電容器c2彼此串聯連接的情況,但也可以是它們中的至少一方彼此并聯連接。
[0166]
送電線圈、受電線圈和輔助線圈也可以具有圖2所示的環形形狀以外的其它形狀。
[0167]
為了檢測在送電線圈l1中流過的電流i1,例如也可以使用分流電阻、電流變壓器等來代替電流檢測電阻r1。
[0168]
負載裝置可以如圖1所示那樣一體化在受電裝置的內部,也可以與受電裝置的外部連接。
[0169]
負載裝置22也可以具有預定的負載值來代替可變的負載值。
[0170]
[總結]
[0171]
也可以如下表述本公開的各方面涉及的送電裝置的控制裝置、送電裝置和非接觸電力傳輸系統。
[0172]
本公開的第一方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置,所述送電裝置以非接觸方式向具備受電線圈(l2)的受電裝置(20)傳輸電力,所述送電裝置(10)具備:送電線圈(l1);輔助線圈(l3),與所述送電線圈(l1)電磁耦合;以及電源電路(11、12),產生具有指定的電壓和頻率的送電電力并供給至所述送電線圈(l1),所述控制裝置具備:第一檢測器(13),檢測在所述輔助線圈(l3)中產生的電流或電壓的值;第二檢測器(14),檢測在所述送電線圈(l1)中流過的電流的值;耦合率估計器(15),基于在所述輔助線圈(l3)中產生的電流或電壓的值來估計所述送電線圈(l1)與所述受電線圈(l2)之間的第一耦合率,并基于在所述送電線圈(l1)中流過的電流的值來估計所述送電線圈(l1)與所述受電線圈(l2)之間的第二耦合率;以及控制電路(16),控制所述電源電路(11、12),使得在所述第一耦合率與所述第二耦合率之差為預定的閾值以下時向所述受電裝置(20)傳輸電力,而在所述第一耦合率與所述第二耦合率之差比所述閾值大時停止向所述受電裝置(20)傳輸電力。
[0173]
本公開的第二方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置在第一方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置中,所述受電裝置(20)具有:第一負載裝置(22),具有可變的負載值;第二負載裝置(r2),具有預定的負載值;以及開關電路(sw),將所述受電裝置(20)的輸出電壓選擇性地供給至所述第一負載裝置(22)和所述第二負載裝置(r2)中的一方,所述控制裝置還具備以能夠通信的方式與所述受電裝置(20)連接的通信裝置(17),所述控制電路(16)在進行正常的送電時,使用所述通信裝置(17)向所述受電裝置(20)發送切換所述開關電路(sw)以將所述受電裝置(20)的輸出電壓供給至所述第一負載裝置(22)的信號,所述控制電路(16)在估計所述第一耦合率以及所述第二耦合率時,使用所述通信裝置(17)向所述受電裝置(20)發送切換所述開關電路(sw)以將所述受電裝置(20)的輸出電壓供給到所述第二負載裝置(r2)的信號,并基于由所述第一檢測器以及所述第二檢測器(13、14)檢測出的值來估計所述第一耦合率以及所述第二耦合率。
[0174]
本公開的第三方面涉及的送電裝置(10)具備:送電線圈(l1);輔助線圈(l3),與所述送電線圈(l1)電磁耦合;電源電路(11、12),產生具有指定的電壓和頻率的送電電力并供
給到所述送電線圈(l1);以及第一或第二方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置。
[0175]
本公開的第四方面涉及的送電裝置(10)在第三方面涉及的送電裝置(10)中,還具備與所述送電線圈(l1)連接以構成lc諧振電路的電容器(c1)。
[0176]
本公開的第五方面涉及的送電裝置(10)在第三或第四方面涉及的送電裝置(10)中,還具備纏繞有所述送電線圈(l1)和所述輔助線圈(l3)的磁性體芯(f1),所述輔助線圈(l3)配置成包圍所述送電線圈(l1)。
[0177]
本公開的第六方面涉及的非接觸電力傳輸系統包括:第三~第五方面中的一方面涉及的送電裝置(10);以及具備受電線圈(l2)的受電裝置(20)。
[0178]
本公開的第七方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置以非接觸方式向具備受電線圈(l2)的受電裝置(20)傳輸電力,所述送電裝置(10)具備:送電線圈(l1);輔助線圈(l3),與所述送電線圈(l1)電磁耦合;以及電源電路(11、12),產生具有可變的電壓和可變的頻率的送電電力并供給至所述送電線圈(l1),所述控制裝置具備:檢測電路(13、14),檢測在所述送電線圈(l1)中流過的電流的值和在所述輔助線圈(l3)中產生的電流或電壓的值中的至少一方;以及控制電路(16),基于由所述檢測電路(13、14)檢測出的值,確定所述受電裝置(20)的輸出電壓對所述受電裝置(20)的負載值的依賴性至少局部地被最小化的送電頻率,并確定在產生具有所確定的所述送電頻率的送電電力時使所述受電裝置(20)的輸出電壓成為預定的目標電壓的所述送電電力的電壓,所述控制電路(16)控制所述電源電路(11、12)以產生具有所確定的所述送電頻率和所述電壓的送電電力。
[0179]
本公開的第八方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置在第七方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置中,所述受電裝置(20)具有:第一負載裝置(22),具有可變的負載值;第二負載裝置(r2),具有預定的負載值;以及開關電路(sw),將所述受電裝置(20)的輸出電壓選擇性地供給至所述第一負載裝置(22)和所述第二負載裝置(r2)中的一方,所述控制裝置還具備以能夠通信的方式與所述受電裝置(20)連接的通信裝置(17),所述控制電路(16)在進行正常的送電時,使用所述通信裝置(17)向所述受電裝置(20)發送切換所述開關電路(sw)以將所述受電裝置(20)的輸出電壓供給至所述第一負載裝置(22)的信號,所述控制電路(16)在確定所述送電頻率時,使用所述通信裝置(17)向所述受電裝置(20)發送切換所述開關電路(sw)以將所述受電裝置(20)的輸出電壓供給至所述第二負載裝置(r2)的信號,并基于由所述檢測電路(13、14)檢測出的值來確定所述送電頻率。
[0180]
本公開的第九方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置在第七或第八方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置中,還具備耦合率估計器(15),其基于由所述檢測電路(13、14)檢測出的值來估計所述送電線圈(l1)與所述受電線圈(l2)的耦合率,并基于所述耦合率來確定所述送電頻率。
[0181]
本公開的第十方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置在第九方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置中,所述檢測電路(13、14)具備:第一檢測器(13),檢測在所述輔助線圈(l3)中產生的電流或電壓的值;以及第二檢測器(14),檢測在所述送電線圈(l1)中流過的電流,所述耦合率估計器(15)基于在所述輔助線圈(l3)中產生的電流或電壓的值來估計所述送電線圈(l1)與所述受電線圈(l2)之間的第一耦合率,并基于在所述送電線圈(l1)中流過的電流的值來估計所述送電線圈(l1)與所述受電線圈(l2)之間的第二耦合率,當所述第一耦合率與所述第二耦合率之差在預定的閾值以下時,所述控制電路(16)控制所述電源電
路(11,12)以產生具有所確定的所述頻率和所述電壓的送電電力。
[0182]
本公開的第十一方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置在第十方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置中,當所述第一耦合率與所述第二耦合率之差超過預定的閾值時,所述控制電路(16)控制所述電源電路(11、12)以停止向所述受電裝置(20)傳輸電力。
[0183]
本公開的第十二方面涉及的送電裝置(10)具備:送電線圈(l1);輔助線圈(l3),與所述送電線圈(l1)電磁耦合;電源電路(11、12),產生具有可變電壓和可變頻率的送電電力并供給到所述送電線圈(l1);以及第七~第十一方面中的一方面涉及的送電裝置(10)的控制裝置。
[0184]
本公開的第十三方面涉及的送電裝置(10)在第十二方面涉及的送電裝置(10)中,還具備與所述送電線圈(l1)連接以構成lc諧振電路的電容器(c1)。
[0185]
本公開的第十四方面涉及的送電裝置(10)在第十二或十三方面涉及的送電裝置(10)中,還具備纏繞有所述送電線圈(l1)和所述輔助線圈(l3)的磁性體芯(f1),所述輔助線圈(l3)配置成包圍所述送電線圈(l1)。
[0186]
本公開的第十五方面涉及的非接觸電力傳輸系統包括:第十二~第十四方面中的一方面涉及的送電裝置(10);以及具備受電線圈(l2)的受電裝置(20)。
[0187]
工業實用性
[0188]
本公開可應用于以磁場方式傳輸電力且送電線圈與受電線圈的耦合率有可能發生變化的非接觸電力傳輸系統。本公開也可應用于以磁場方式傳輸電力且送電線圈與受電線圈的耦合率不發生變化的非接觸電力傳輸系統。
[0189]
附圖標記說明
[0190]1…
交流電源,10

送電裝置,11

ac/dc轉換器,12

逆變器,13、14

檢測器,15

耦合率估計器,16

控制電路,17

通信裝置,20

受電裝置,21

整流電路,22

負載裝置,23

控制電路,24

通信裝置,31

路面,32

車輛,33

異物,c1、c2

電容器,f1、f2

磁性體芯,l1

送電線圈,l2

受電線圈,l3

輔助線圈,r1

電流檢測電阻,r2

負載元件,sw

開關電路。
再多了解一些
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