專利名稱：非接觸電力傳送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸電力傳送裝置。
背景技術(shù)：
例如，在非專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)1中，公開了一種如圖11所示的以相互分離的狀態(tài)配置2個銅線線圈51、52(諧振線圈)，通過電磁場諧振從一方銅線線圈51向另一方銅線線圈52傳送電力的技術(shù)。具體而言，在與交流電源53連接的初級線圈54中產(chǎn)生的磁場， 通過銅線線圈51、52的磁場諧振被增強(qiáng)。被增強(qiáng)后的磁場在銅線線圈52的附近，由次級線圈55利用電磁感應(yīng)作為電力被取得，并向負(fù)載56供給。而且，經(jīng)過確認(rèn)，在把半徑30cm的銅線線圈51、52離開2m配置的情況下，可以點(diǎn)亮作為負(fù)載56的60W的點(diǎn)燈。另外，非專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)1還記載了關(guān)于對機(jī)器人的供電。非專利文獻(xiàn)1 =NIKKEI ELECTRONICS 2007. 12. 3117 頁 128 頁專利文獻(xiàn)1 國際公開專利W0/2007/008646 A2在該非接觸電力傳送裝置中，為了高效率向負(fù)載供給交流電源的電力，需要把來自交流電源的電力高效率供給到諧振系統(tǒng)。但是，在非專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)1中，只記載了非接觸電力傳送裝置的概要。因此，沒有關(guān)于具體如何可以實(shí)現(xiàn)能夠高效率地進(jìn)行電力供給的非接觸電力傳送裝置的記載。而且，諧振系統(tǒng)的輸入阻抗會因諧振線圈間的距離和負(fù)載電阻而變化。因此，為了進(jìn)行高效率的非接觸電力傳送，需要從交流電源53以與發(fā)送側(cè)(送電側(cè))的銅線線圈51與接收側(cè)(受電側(cè))的銅線線圈52的距離對應(yīng)的最佳頻率向初級線圈54供給電流。在是送電側(cè)的銅線線圈51和受電側(cè)的銅線線圈52都被固定配置在規(guī)定的位置來使用的非接觸電力傳送裝置的情況下，最初只需要測量銅線線圈51、52之間的距離，以與該距離相適應(yīng)的頻率，向初級線圈54供給電流即可。但是，在例如對被配置在移動體上的負(fù)載非接觸地進(jìn)行電力傳送的情況下，需要在配置了負(fù)載的移動體中配置受電側(cè)的銅線線圈52。在這種情況下，在移動體停止在從送電側(cè)的銅線線圈51接受電力的位置時，需要測量銅線線圈51、 52之間的距離。如果為了測量銅線線圈51、52之間的距離而設(shè)置了專用的傳感器，則在制造中增加了制造該傳感器的工序，并使得裝置大型化。而且，在對被配置在移動體中的二次電池進(jìn)行充電的情況下，希望把握該二次電池的充電狀態(tài)進(jìn)行充電。但是，如果為了檢測充電狀態(tài)而設(shè)置專用的傳感器，則在制造中增加了制造該傳感器的工序，并使得裝置大型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種通過分析諧振系統(tǒng)的輸入阻抗，能夠以最佳的條件進(jìn)行電力傳送的非接觸電力傳送裝置。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的非接觸電力傳送裝置具有交流電源、諧振系統(tǒng)、負(fù)載、阻抗測量部和分析部。上述諧振系統(tǒng)具有與上述交流電源連接的初級線圈、初級側(cè)諧振線圈、次級側(cè)諧振線圈及次級線圈。上述負(fù)載與上述次級線圈連接。上述阻抗測量部能夠測量上述諧振系統(tǒng)的輸入阻抗。上述分析部分析上述阻抗測量部的測量結(jié)果。


圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施方式的非接觸電力傳送裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示充電裝置與移動體的關(guān)系的示意圖。圖3 (a) (e)是使諧振線圈間的距離固定，使負(fù)載電阻變化時的諧振系統(tǒng)相對于頻率的輸入阻抗和輸出電壓的關(guān)系的曲線圖。圖4(a) (e)是使諧振線圈間的距離固定，使負(fù)載電阻變化時的諧振系統(tǒng)對頻率的輸入阻抗和電力傳送效率的關(guān)系的曲線圖。圖5是表示最大輸出電壓和最大電力傳送效率相對于負(fù)載電阻的關(guān)系 的曲線圖。圖6是表示在負(fù)載電阻變化時的輸入阻抗和頻率的關(guān)系的曲線圖。圖7 (a) (e)是使負(fù)載電阻固定，使諧振線圈間的距離變化時的諧振系統(tǒng)相對于頻率的輸入阻抗與電力傳送效率的關(guān)系的曲線圖。圖8(a) (e)是使負(fù)載電阻固定，使諧振線圈間的距離變化時的諧振系統(tǒng)相對于頻率的輸入阻抗和輸出電壓的關(guān)系的曲線圖。圖9是表示最大輸出電壓和最大電力傳送效率相對于諧振線圈間的距離的關(guān)系的曲線圖。圖10是表示在輸入阻抗值的極大點(diǎn)和極小點(diǎn)的頻率差與諧振線圈間的距離之間的關(guān)系的曲線圖。圖11是表示現(xiàn)有的非接觸電力傳送裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)圖1 圖10，對具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個實(shí)施方式進(jìn)行說明。如圖1所示，非接觸電力傳送裝置10具有把從交流電源11供給的電力以非接觸方式傳送的諧振系統(tǒng)12。諧振系統(tǒng)12具有與交流電源11連接的初級線圈13、初級側(cè)諧振線圈14、次級側(cè)諧振線圈15和次級線圈16。次級線圈16與負(fù)載17連接。在本實(shí)施方式中，非接觸電力傳送裝置10被應(yīng)用在對搭載于移動體(例如，車輛)18中的二次電池19進(jìn)行非接觸充電的系統(tǒng)中。而且，如圖2所示，在移動體18中配置有次級側(cè)諧振線圈15和次級線圈16。次級線圈16通過整流電路30與作為負(fù)載17的二次電池19連接。另外，交流電源11、初級線圈13和初級側(cè)諧振線圈14被配置在以非接觸狀態(tài)對二次電池19進(jìn)行充電的充電裝置20中。非接觸電力傳送裝置10通過從交流電源11向初級線圈13施加交流電壓，使初級線圈13中產(chǎn)生磁場。該磁場借助初級側(cè)諧振線圈14和次級側(cè)諧振線圈15的磁場諧振被增強(qiáng)。被增強(qiáng)后的磁場在次級側(cè)諧振線圈15的附近由次級線圈16利用電磁感應(yīng)作為電力 (電能)被取得，并被供給負(fù)載17。初級線圈13、初級側(cè)諧振線圈14、次級側(cè)諧振線圈15 和次級線圈16由電線形成。線圈的直徑和匝數(shù)，對應(yīng)要傳送的電力的大小等適宜地設(shè)定。 在本實(shí)施方式中，初級線圈13、初級側(cè)諧振線圈14、次級側(cè)諧振線圈15和次級線圈16具有相同的直徑。交流電源11是輸出交流電壓的電源。交流電源11的輸出交流電壓的頻率可自由變化。因此，被施加在諧振系統(tǒng)12的交流電壓的頻率可自由變化。充電裝置20具有可測量諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗的阻抗測量部22和作為控制部的控制裝置23。所謂“諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗”，是指在初級線圈13的兩端測量出的諧振系統(tǒng)12整體的阻抗。控制裝置23具有CPU24和存儲器25，在存儲器25中存儲有分析阻抗測量部22的測量結(jié)果的分析程序。CPU24構(gòu)成分析阻抗測量部22的測量結(jié)果的分析部。
分析程序包括根據(jù)阻抗測量部22的測量結(jié)果，計算出初級側(cè)諧振線圈14與次級側(cè)諧振線圈15之間的距離(諧振線圈間的距離)的距離計算程序、和計算出與次級線圈 16連接的負(fù)載17( 二次電池19)的阻抗的負(fù)載計算程序。在存儲器25中，存儲有表示諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗值的極大點(diǎn)和極小點(diǎn)的交流電源11的頻率差與諧振線圈間的距離的關(guān)系的距離計算用映射表。在輸入阻抗的值的極大點(diǎn)和極小點(diǎn)分別出現(xiàn)在2處的情況下， 存儲有頻率低的一側(cè)的極大點(diǎn)的頻率、與頻率高的一側(cè)的極小點(diǎn)的頻率之差。另外，在存儲器25中，存儲有表示諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗、頻率、負(fù)載的阻抗的關(guān)系的負(fù)載阻抗計算用映射表。距離計算程序在求出了輸入阻抗值的極大點(diǎn)的頻率與極小點(diǎn)的頻率之差后，使用距離計算用映射表求出與該頻率差的值對應(yīng)的諧振線圈間的距離。然后，控制裝置23在進(jìn)行非接觸電力傳送裝置10的驅(qū)動時，控制交流電源11，以便向初級線圈13供給與至移動體 18的距離對應(yīng)的適當(dāng)頻率的交流電流。這里，所謂適當(dāng)?shù)念l率是指與初級側(cè)諧振線圈14和次級側(cè)諧振線圈15之間的距離(諧振線圈間的距離)對應(yīng)的頻率，在把諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗值與頻率的關(guān)系用曲線表示的情況下，表示在輸入阻抗值的極大點(diǎn)的頻率與極小點(diǎn)的頻率之間的頻率。另外，把諧振系統(tǒng)12中的電力傳送效率最高的頻率作為諧振頻率。負(fù)載計算程序根據(jù)阻抗測量部22的測量結(jié)果，使用負(fù)載阻抗計算用映射表，計算出負(fù)載17的阻抗。然后，控制裝置23在進(jìn)行充電時，根據(jù)二次電池19的阻抗的狀態(tài)，把握從點(diǎn)電池19的充電狀態(tài)，進(jìn)行充電控制。上述映射表，是根據(jù)在把諧振線圈間的距離，即初級側(cè)諧振線圈14與次級側(cè)諧振線圈15之間的距離固定改變與次級線圈16連接的負(fù)載的電阻(負(fù)載電阻)的情況下、和在把負(fù)載電阻固定改變諧振線圈間的距離的情況下，根據(jù)諧振系統(tǒng)12相對于頻率的輸入阻抗、電力傳送效率和輸出電壓的關(guān)系的變化而做成的。以下例舉了以如下的規(guī)格形成初級線圈13、初級側(cè)諧振線圈14、次級側(cè)諧振線圈 15和次級線圈16，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的情況的結(jié)果。作為各個線圈13、14、15、16的電線，使用尺寸為0. 5sq(平方mm)的汽車用薄皮乙烯樹脂絕緣低壓電線(AVS線)。初級線圈13和次級線圈16 匝數(shù)為2匝、直徑為150mm，密繞兩諧振線圈14、15 阻數(shù)為45匝、直徑為150mm，密繞，在線圈的兩端形成開路。[測量條件]輸入電壓20Vpp (振幅為10V)的正弦波2MHz 5MHz諧振線圈間的距離200mm負(fù)載電阻10Ω、20Ω、30Ω、50Ω、100Ω。圖3表示諧振系統(tǒng)12相對于頻率的輸入阻抗和輸出電壓的關(guān)系，圖4表示相對頻率的諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗和電力傳送效率電壓的關(guān)系。而且，圖5表示最大輸出電壓和最大電力傳送效率相對于負(fù)載電阻的關(guān)系，圖6表示輸入阻抗與頻率的關(guān)系。另外，圖5中的數(shù)字表示輸出電壓和電力傳送效率η成為最大時的頻率值(MHz)。而且，按照以下的算式求出電力傳送效率n。電力傳送效率η =(負(fù)載的消耗電力/向初級線圈輸入的輸入電力)Χ100[%]從圖3 圖5中，可得出如下的結(jié)論。最大輸出電壓隨負(fù)載電阻的增加而單調(diào)地增加。在負(fù)載電阻為50 Ω時效率最高。在正向電阻中，基于負(fù)載電阻的變化而引起的諧振頻率的變動小。負(fù)載電阻的變化在諧振頻率附近對輸入阻抗產(chǎn)生影響。如果知道諧振線圈間的距離，則可根據(jù)預(yù)先設(shè)定的頻率中的諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗求出負(fù)載電阻。而且，在本實(shí)施方式中，作為負(fù)載阻抗計算用映射表，在存儲器25中存儲有表示與圖6所示那樣的各種諧振線圈間的距離對應(yīng)的輸入阻抗與頻率的關(guān)系的多個曲線。另外，舉例說明，構(gòu)成諧振系統(tǒng)12的各個線圈的規(guī)格相同，把負(fù)載電阻固定為 50 Ω，如下述那樣變更諧振線圈間的距離，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。[測量條件]輸入電壓20Vpp (振幅為10V)的正弦波2MHz 5MHz負(fù)載電阻50 Ω諧振線圈間的距離50mm、100mm、200mm、300mm、400mm圖7表示諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗和電力傳送效率與頻率的關(guān)系，圖8表示輸入阻抗和輸出電壓與頻率的關(guān)系。而且，圖9表示在改變了諧振線圈間的距離時的最大輸出電壓與最大電力傳送效率的關(guān)系。另外，圖9中的數(shù)字表示輸出電壓和電力傳送效率η成為最大時的頻率值(MHz)。從圖7 圖9中，可得出如下的結(jié)論。在諧振線圈間的距離增大到一定程度以上時，最大電力傳送效率下降。輸出電壓成為最大時的頻率與電力傳送效率成為最大時的頻率不同。如果縮短諧振線圈間的距離，則存在2個諧振點(diǎn)。這可以認(rèn)為是由于諧振線圈的相互電感的影響變強(qiáng)的緣故。在存在2個諧振點(diǎn)的距離中，以較寬頻段(范圍)存在高效率的諧振線圈間的距罔。根據(jù)諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗值的極大點(diǎn)的頻率與極小點(diǎn)的頻率之差(在輸入阻抗值的極大點(diǎn)和極小點(diǎn)分別出現(xiàn)在2處的情況下，是頻率低的一側(cè)的極大點(diǎn)的頻率與頻率高的一側(cè)的極小點(diǎn)的頻率之差)，可求出諧振線圈間的距離。圖10是表示諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗值的極大點(diǎn)的頻率與極小點(diǎn)的頻率之差與諧振線圈間的距離的關(guān)系的曲線圖。而且，在本實(shí)施方式中，作為距離計算用映射表，在存儲器25中存儲有負(fù)載電阻不同的多種圖10所示那樣的曲線圖。下面，對如上述那樣構(gòu)成的非接觸電力傳送裝置10的作用進(jìn)行說明。在被配置在移動體18中的二次電池19成為需要充電的狀態(tài)時，移動體18為了使用充電裝置20進(jìn)行二次電池19的充電，停止在與充電裝置20對應(yīng)的位置。另外，在移動體18中裝備有檢測二次電池19的負(fù)載電阻的傳感器，當(dāng)二次電池19的負(fù)載電阻達(dá)到預(yù)定的值時進(jìn)行充電。當(dāng)在充電裝置20中配備的未圖示的傳感器檢測到移動體18停止在充電位置時， 阻抗測量部22在預(yù)定的頻率范圍，例如2MHz 5MHz的范圍內(nèi)，測量諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗。CPU24根據(jù)阻抗測量部22的測量結(jié)果，分析諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗與頻率的關(guān)系，首先，計算出初級側(cè)諧振線圈14與次級側(cè)諧振線圈15的距離(諧振線圈間的距離)。具體而言，計算出在諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗的值與頻率的關(guān)系在曲線上的情況下的，輸入阻抗的值的極大點(diǎn)的頻率與極小點(diǎn)的頻率之差。然后，使用距離計算用映射表，求出與該頻率差對應(yīng)的諧振線圈間的距離。然后，控制裝置23以與該諧振線圈間的距離，即，充電裝置20與移動體18的距離對應(yīng)的適當(dāng)頻率，向初級線圈13供給交流電壓。即，根據(jù)來自控制裝置23的指令，從交流電源11向初級線圈13以諧振系統(tǒng)12的諧振頻率，施加交流電壓，在初級線圈13中產(chǎn)生磁場。該磁場借助初級側(cè)諧振線圈14和次級側(cè)諧振線圈15的磁場諧振而被增強(qiáng)。被增強(qiáng)后的磁場從次級側(cè)諧振線圈15附近由次級線圈16作為電力被取得，通過整流電路30被供給到二次電池19，對二次電池19進(jìn)行充電。在充電開始后，CPU24根據(jù)阻抗測量部22的測量結(jié)果，計算出諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗，使用負(fù)載阻抗計算用映射表，計算出負(fù)載17，即，二次電池19的阻抗(負(fù)載電阻)。二次電池19的負(fù)載電阻隨充電狀態(tài)而就變化，在滿充電的狀態(tài)、和未到達(dá)滿充電的狀態(tài)下， 其值不同。在存儲器23中，存儲有二次電池19的滿充電狀態(tài)的負(fù)載電阻的值，控制裝置23 在二次電池19的負(fù)載電阻的值達(dá)到了滿充電狀態(tài)的值，并經(jīng)過規(guī)定的時間后，停止充電。本實(shí)施方式具有下述的優(yōu)點(diǎn)。(1)非接觸電力傳送裝置10具有交流電源11 ；具有與交流電源11連接的初級線圈13、初級側(cè)諧振線圈14、次級側(cè)諧振線圈15和次級線圈16的諧振系統(tǒng)12 ；以及與次級線圈16連接的負(fù)載17。并且，非接觸電力傳送裝置10具備可測量諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗的阻抗測量部22、和分析阻抗測量部22的測量結(jié)果的分析部(CPU24)。因此，根據(jù)諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗的分析結(jié)果，能夠以適宜的條件分析電力傳送。(2) CPU24至少根據(jù)阻抗測量部22的測量結(jié)果，能夠計算出初級側(cè)諧振線圈14與次級側(cè)諧振線圈15的距離(諧振線圈間的距離)，并且計算出負(fù)載17的阻抗。因此，不需要設(shè)置專用的距離傳感器，即可求出諧振線圈間的距離，而且還能夠確定與次級線圈16連接的負(fù)載17的阻抗。(3)CPU24根據(jù)輸入阻抗在低頻率側(cè)為極大值時的頻率值、與輸入阻抗在高頻率側(cè)為極小值時的頻率值之差(頻率差)，使用映射表計算出初級側(cè)諧振線圈14與次級側(cè)諧振線圈15的距離。因此，不需要設(shè)置專用的距離傳感器，即可求出諧振線圈間的距離。(4)非接觸電力傳送裝置10被應(yīng)用在對被配置在移動體18中的二次電池19進(jìn)行非接觸充電的系統(tǒng)中。次級側(cè)諧振線圈15和次級線圈16被配置在移動體18中。次級線圈16與作為負(fù)載的二次電池19連接，交流電源11、初級線圈13和初級側(cè)諧振線圈14被配置在對二次電池19以非接觸狀態(tài)進(jìn)行充電的充電裝置20中。而且，充電裝置20借助具有分析部(CPU24)的控制裝置23，向初級線圈13供給與和移動體18之間的距離對應(yīng)的適當(dāng)頻率的電流。因此，在進(jìn)行充電時，由于以對應(yīng)于與移動體18之間的距離的適當(dāng)?shù)念l率向初級線圈13供給電流，所以可進(jìn)行高效率的充電。
(5)次級側(cè)諧振線圈15和次級線圈16被配置在移動體18中。次級線圈16與作為負(fù)載的二次電池19連接，交流電源11、初級線圈13和初級側(cè)諧振線圈14被配置在對二次電池19以非接觸狀態(tài)進(jìn)行充電的充電裝置20中。而且，充電裝置20由具備了 CPU24的控制裝置23，把握二次電池19的充電狀態(tài)來進(jìn)行充電控制。因此，在進(jìn)行充電時，可避免充電不足和過充電。(6)CPU24根據(jù)阻抗測量部22的測量結(jié)果，計算出與次級線圈16連接的二次電池 19的阻抗。因此，不需要設(shè)置專用的傳感器來把握二次電池19的充電狀態(tài)。而且，利用送電側(cè)的阻抗測量部22，可測量受電側(cè)的負(fù)載的阻抗。本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，例如，也可以進(jìn)行如下的具體實(shí)施。初級線圈13、初級側(cè)諧振線圈14、次級側(cè)諧振線圈15和次級線圈16的匝數(shù)、直徑，不限于上述實(shí)施方式的值。移動體18不限于車輛用，也可以是具備了二次電池的自行式機(jī)器人、或便攜式電子設(shè)備。移動體18不限于具備了二次電池的移動體，也可以是由傳送帶等移送部移動到規(guī)定的作業(yè)位置，并且具備利用電力驅(qū)動的電動機(jī)的裝置。在這種情況下，電動機(jī)構(gòu)成負(fù)載 17，在移動體18中，設(shè)置次級側(cè)諧振線圈15和次級線圈16。而且，在每個作業(yè)位置設(shè)置交流電源11、初級線圈13、初級側(cè)諧振線圈14和控制裝置23。而且，在移動體18被移動到作業(yè)位置的狀態(tài)下，從交流電源11向裝置供給電力。非接觸電力傳送裝置10也可以構(gòu)成為初級側(cè)諧振線圈14和次級側(cè)諧振線圈15 被固定在規(guī)定的位置來使用的結(jié)構(gòu)。例如，在初級側(cè)諧振線圈14被設(shè)置在屋頂，次級側(cè)諧振線圈15被設(shè)置在地面上的結(jié)構(gòu)的情況下，在通過把初級側(cè)諧振線圈14和次級側(cè)諧振線圈15配置成與預(yù)先設(shè)定的諧振頻率對應(yīng)的諧振線圈間的距離，進(jìn)行裝置的高精度位置設(shè)置中，為了把初級側(cè)諧振線圈14和次級側(cè)諧振線圈15設(shè)置成目標(biāo)距離，需要繁瑣的操作。 但是，根據(jù)測量諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗的阻抗測量部22的測量結(jié)果，可計算出初級側(cè)諧振線圈14與次級側(cè)諧振線圈15的距離。因此，只要以設(shè)置的位置的諧振頻率從送電側(cè)進(jìn)行電力傳送，即使未高精度設(shè)置裝置的位置，也能夠高效率地進(jìn)行非接觸電力傳送。非接觸電力傳送裝置10只要具有能夠測量諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗的阻抗測量部 22和分析阻抗測量部22的測量結(jié)果的分析部即可。例如，分析部(CPU24)可以根據(jù)阻抗測量部22的測量結(jié)果，能夠計算出初級側(cè)諧振線圈14與次級側(cè)諧振線圈15的距離，但不能計算出與次級線圈16連接的負(fù)載17的阻抗。而且，在進(jìn)行二次電池19的充電時，不在送電側(cè)(控制裝置23)中判斷二次電池19的充電狀態(tài)，而是從充電開始經(jīng)過規(guī)定的時間后結(jié)束充電，或者，在受電側(cè)設(shè)置監(jiān)測二次電池19的充電狀態(tài)的檢測部，根據(jù)來自受電側(cè)的滿充電信號，結(jié)束充電。分析部(CPU24)也可以根據(jù)阻抗測量部22的測量結(jié)果，計算出與次級線圈16連接的負(fù)載17的阻抗，也可以不計算出初級側(cè)諧振線圈14與次級側(cè)諧振線圈15的距離。例如，也可以在對移動體18的二次電池19進(jìn)行充電時，設(shè)置專用傳感器，該專用傳感器用于檢測出初級側(cè)諧振線圈14與次級側(cè)諧振線圈15的距離所對應(yīng)的移動體18與充電裝置20 的距離，根據(jù)該傳感器測量到的諧振線圈間的距離，確定諧振頻率，由控制裝置23進(jìn)行充電控制。
作為距離計算用映射表，也可以取代表示輸入阻抗的極大點(diǎn)的頻率與極小點(diǎn)的頻率之差與諧振線圈間的距離的關(guān)系的映射表，而使用表示初級線圈13的電壓在最大點(diǎn)時的頻率與最小點(diǎn)時的頻率之差與諧振線圈間的距離的關(guān)系的映射表。也可以取代距離計算用映射表，而使用表示輸入阻抗在極大點(diǎn)的頻率與極小點(diǎn)的頻率之差與諧振線圈間的距離的關(guān)系的關(guān)系式，或者把表示初級線圈13的電壓的最大點(diǎn)的頻率與最小點(diǎn)的頻率之差與諧振線圈間的距離的關(guān)系的關(guān)系式預(yù)先存儲在存儲器25 中，在諧振線圈間的距離的計算中使用該關(guān)系式。也可以取代負(fù)載阻抗計算用映射表，而把表示諧振系統(tǒng)12的輸入阻抗、頻率、負(fù)載的阻抗之間的關(guān)系的關(guān)系式預(yù)先存儲在存儲器25中，在負(fù)載阻抗的計算中使用該關(guān)系式。在通過纏繞電線來形成線圈的情況下，線圈不限于圓筒狀。例如，也可以形成為三角筒狀、四邊筒狀、六邊筒狀等多邊筒狀、或橢圓筒狀等單純的形狀，或者形成為非對稱圖形的其它異型剖面的筒狀。初級側(cè)諧振線圈14和次級側(cè)諧振線圈15不限于把電線纏繞成筒狀的線圈，例如， 也可以是把電線以在一個平面上圓周彎曲，并且順序改變圓周彎曲部的長度的方式卷繞的形狀。線圈既可以是以使電線的相鄰纏繞部彼此接觸的方式密繞電線的結(jié)構(gòu)，也可以是纏繞部彼此不接觸的留出了纏繞部間隔的結(jié)構(gòu)。初級線圈13、初級側(cè)諧振線圈14、次級側(cè)諧振線圈15和次級線圈16沒有必要全部形成相同的直徑。例如，也可以是初級側(cè)諧振線圈14和次級側(cè)諧振線圈15為相同直徑， 初級線圈13和次級線圈16為不同直徑。
權(quán)利要求
1.一種非接觸電力傳送裝置，具有 交流電源；具有與上述交流電源連接的初級線圈、初級側(cè)諧振線圈、次級側(cè)諧振線圈和次級線圈的諧振系統(tǒng)；與上述次級線圈連接的負(fù)載；能夠測量上述諧振系統(tǒng)的輸入阻抗的阻抗測量部；和分析上述阻抗測量部的測量結(jié)果的分析部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸電力傳送裝置，其特征在于，上述分析部，至少根據(jù)上述阻抗測量部的測量結(jié)果，計算上述初級側(cè)諧振線圈與上述次級側(cè)諧振線圈之間的距離，并且能夠計算出上述負(fù)載的阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸電力傳送裝置，其特征在于，上述分析部，至少根據(jù)上述阻抗測量部的測量結(jié)果，計算上述負(fù)載的阻抗，并且能夠計算上述初級側(cè)諧振線圈與上述次級側(cè)諧振線圈之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的非接觸電力傳送裝置，其特征在于，上述次級側(cè)諧振線圈和上述次級線圈被配置在移動體中，并且，上述次級線圈與作為負(fù)載的二次電池連接，上述交流電源、上述初級線圈和上述初級側(cè)諧振線圈被設(shè)置在對上述二次電池以非接觸狀態(tài)進(jìn)行充電的充電裝置中，上述充電裝置借助具有上述分析部的控制部以與和上述移動體的距離對應(yīng)的適當(dāng)?shù)念l率向上述初級線圈供給電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任意一項(xiàng)所述的非接觸電力傳送裝置，其特征在于，上述次級側(cè)諧振線圈和上述次級線圈被配置在移動體中，并且，上述次級線圈與作為負(fù)載的二次電池連接，上述交流電源、上述初級線圈和上述初級側(cè)諧振線圈被設(shè)置在對上述二次電池以非接觸狀態(tài)進(jìn)行充電的充電裝置中，上述充電裝置借助具有上述分析部的控制部把握上述二次電池的充電狀態(tài)來進(jìn)行充電控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任意一項(xiàng)所述的非接觸電力傳送裝置，其特征在于， 上述分析部根據(jù)上述輸入阻抗在低頻率側(cè)為極大值時的頻率的值與上述輸入阻抗在高頻率側(cè)為極小值時的頻率的值的差，來計算上述初級側(cè)諧振線圈與上述次級側(cè)諧振線圈之間的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求2 5中任意一項(xiàng)所述的非接觸電力傳送裝置，其特征在于， 上述分析部根據(jù)預(yù)先設(shè)定的頻率下的上述輸入阻抗的值來計算出上述負(fù)載的阻抗。
全文摘要
非接觸電力傳送裝置具有交流電源；諧振系統(tǒng)、負(fù)載、阻抗測量部和分析部。諧振系統(tǒng)具有與交流電源連接的初級線圈、初級側(cè)諧振線圈、次級側(cè)諧振線圈和次級線圈。負(fù)載與次級線圈連接。阻抗測量部能夠測量諧振系統(tǒng)的輸入阻抗。分析部分析阻抗測量部的測量結(jié)果。
文檔編號B60L5/00GK102301564SQ20108000595
公開日2011年12月28日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)明者中田健一, 山本幸宏, 市川真士, 石川哲浩, 迫田慎平, 鈴木定典, 高田和良 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社豐田自動織機(jī)