專利名稱：諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明涉及一種執(zhí)行從電力供應(yīng)設(shè)備到具有二次電池的可移動體設(shè)備的非接觸電力供應(yīng)的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
日本特許公開專利公開號2009-106136提出了一種充電系統(tǒng)，在該充電系統(tǒng)中，利用諧振方法，交通工具外部的電源通過無線接收充電電力而對交通工具中安裝的電存儲裝置進(jìn)行充電。具體地，上述文獻(xiàn)的充電系統(tǒng)包括電動交通工具和電力供應(yīng)裝置。電動交通工具具有作為次級側(cè)諧振線圈的次級自諧振線圈、次級線圈、整流器和電存儲裝置。該電力供應(yīng)裝置具有高頻電力驅(qū)動器、初級線圈以及作為初級側(cè)諧振線圈的初級自諧振線圈?；陔姶鎯ρb置的電壓、初級自諧振線圈與次級自諧振線圈之間的距離以及初級自諧振線圈和次級自諧振線圈的諧振頻率來確定次級自諧振線圈的匝數(shù)。電力供應(yīng)裝置與交通工具之間的距離根據(jù)交通工具的狀態(tài)(例如，裝載狀態(tài)和輪胎氣壓)而改變。電力供應(yīng)裝置的初級自諧振線圈與交通工具的次級自諧振線圈之間的距離的變化改變初級自諧振線圈和次級自諧振線圈的諧振頻率。因此，在上述文獻(xiàn)的電動交通工具中，在構(gòu)成次級自諧振線圈的線的端部之間連接有可變電容器。當(dāng)對電存儲裝置充電時(shí)，上述文獻(xiàn)的充電系統(tǒng)基于電壓傳感器和電流傳感器的檢測值計(jì)算電存儲裝置的充電電力。上述文獻(xiàn)公開了，充電系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)連接到次級自諧振線圈的可變電容器的電容來調(diào)節(jié)次級自諧振線圈的LC諧振頻率，使得充電電力最大化。如上所述，上述文獻(xiàn)中公開的電力供應(yīng)方法的目標(biāo)是，即使在初級自諧振線圈與次級自諧振線圈之間的距離依據(jù)交通工具的狀態(tài)(例如，裝載狀態(tài)和輪胎氣壓)而改變的情況下，也有效地從電力供應(yīng)部向電力接收部供應(yīng)電力。因此，當(dāng)對電子存儲設(shè)備充電時(shí)，該電力供應(yīng)方法調(diào)節(jié)次級自諧振線圈的可變電容器的電容，使得電存儲裝置的充電電力最大化。然而，這種電力供應(yīng)方法需要基于電壓傳感器和電流傳感器的檢測值計(jì)算電存儲裝置的充電電力并調(diào)節(jié)可變電容器的電容，直到充電電力最大化?；谝韵录僭O(shè)執(zhí)行該電力供應(yīng)方法交通工具停在適當(dāng)?shù)某潆娢恢茫灰迅鶕?jù)交通工具的狀態(tài)(例如，裝載狀態(tài)和輪胎氣壓)改變了初級自諧振線圈與次級自諧振線圈之間的距離。因此，上述文獻(xiàn)沒有公開用于檢測電力供應(yīng)部的諧振線圈與電力接收部的諧振線圈之間的距離以使得交通工具在預(yù)定的充電位置停止的任何配置。通過測量諧振系統(tǒng)的輸入阻抗，充電系統(tǒng)可檢測電力供應(yīng)部的諧振線圈與電力接收部的諧振線圈之間的距離。如果可以檢測到電力供應(yīng)部的諧振線圈與電力接收部的諧振線圈之間的距離，則通過微調(diào)匹配單元，充電系統(tǒng)可容易地實(shí)現(xiàn)從電力供應(yīng)部向電力接收部有效地供應(yīng)電力的狀態(tài)。引文列表專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特許專利公開號2009-10613
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題因此，本發(fā)明的目的是提供一種諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)，即使電力供應(yīng)部不包括匹配單元，該系統(tǒng)也能夠準(zhǔn)確地檢測電力供應(yīng)部的諧振線圈與電力供應(yīng)部的側(cè)面的電力接收部的諧振線圈之間的距離。問題的解決方案為了實(shí)現(xiàn)前述目標(biāo)，并根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)，包括電力供應(yīng)設(shè)備和可移動體設(shè)備。電力供應(yīng)設(shè)備包括交流電源和用于從該交流電源接收電力的初級側(cè)諧振線圈?？梢苿芋w設(shè)備包括用于從初級側(cè)諧振線圈接收電力的次級側(cè)諧振線圈、用于對次級側(cè)諧振線圈所接收的電力進(jìn)行整流的整流器，以及二次電池，通過整流器整流后的電力被供應(yīng)到二次電池。可移動體設(shè)備還包括位于交流電源與初級側(cè)諧振線圈之間的第一匹配單元，以及用于調(diào)節(jié)第一匹配單元的初級匹配單元調(diào)節(jié)部。初級匹配單元調(diào)節(jié)部被配置為僅在除檢測初級側(cè)諧振線圈與次級側(cè)諧振線圈之間的距離的時(shí)間以外的時(shí)間調(diào)節(jié)初級匹配單元。利用這種結(jié)構(gòu)，電力供應(yīng)設(shè)備可以檢測初級側(cè)諧振線圈與次級側(cè)諧振線圈之間的距離。在檢測距離期間，初級匹配單元調(diào)節(jié)部不調(diào)節(jié)初級匹配單元。為了有效地從電力供應(yīng)設(shè)備向可移動體設(shè)備供應(yīng)電力，初級側(cè)諧振線圈與次級側(cè)諧振線圈之間的距離需為適當(dāng)?shù)摹．?dāng)檢測初級側(cè)諧振線圈與次級側(cè)諧振線圈之間的距離時(shí)，電力供應(yīng)設(shè)備測量例如諧振系統(tǒng)的輸入阻抗，以檢測該距離?！爸C振系統(tǒng)的輸入阻抗”是指在輸入線圈的兩端測量到的整個(gè)諧振系統(tǒng)(包括初級線圈和次級線圈)的阻抗，當(dāng)檢測該距離時(shí)，向輸入線圈供應(yīng)交流電。如果在測量諧振系統(tǒng)的輸入阻抗時(shí)調(diào)節(jié)了初級匹配單元，則不能基于該阻抗值準(zhǔn)確地檢測距離。然而，根據(jù)本發(fā)明，在檢測該距離時(shí)不調(diào)節(jié)初級匹配單元。這使得能夠準(zhǔn)確地檢測該距離。可移動體設(shè)備優(yōu)選地還包括位于整流器和二次電池之間的充電器。可以向該充電器供應(yīng)由整流器整流后的電力，該充電器可連接到二次電池。根據(jù)結(jié)合附圖的、通過實(shí)例示出了本發(fā)明的原理的以下說明，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。在所附的權(quán)利要求中特別闡述了本發(fā)明的、被認(rèn)為是新穎的特征。最好參考當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例的以下說明和附圖來理解本發(fā)明連同其目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中


圖1是示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)的圖；圖2是示出了省略圖1的部分諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)的電路圖；圖3是示出了圖1的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)的操作的說明性流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)。該諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)對交通工具中安裝的電池充電。在圖1中，諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)包括電力供應(yīng)設(shè)備10和可移動體設(shè)備20。電力供應(yīng)設(shè)備10是設(shè)置在地面上的電力供應(yīng)設(shè)備(電力傳輸設(shè)備)。可移動體設(shè)備20是安裝在可移動體上的電力接收設(shè)備，在第一實(shí)施例中該可移動體設(shè)備是交通工具(汽車)。電力供應(yīng)設(shè)備10是電力供應(yīng)設(shè)備，包括用作交流電源的高頻電源11、初級匹配單元12、初級線圈裝置13以及電源控制器14。本實(shí)施例中為高頻電源11的交流電源從本實(shí)施例中為電源控制器14的電源側(cè)控制器接收電源接通/關(guān)斷信號，以便被接通或關(guān)斷。高頻電源11輸出其頻率等于諧振系統(tǒng)的預(yù)定諧振頻率的交流電，例如，幾兆赫茲(MHz)的高頻電力。如圖2所示，用作初級側(cè)線圈的初級線圈裝置13包括初級線圈13a和初級側(cè)諧振線圈13b。初級線圈13a經(jīng)由初級匹配單元12連接到高頻電源11。初級線圈13a和初級側(cè)諧振線圈13b被布置為同軸的。電容器C與初級側(cè)諧振線圈13b并聯(lián)連接。初級線圈13a通過電磁感應(yīng)與初級側(cè)諧振線圈13b f禹合。從高頻電源11供應(yīng)到初級線圈13a的交流電力通過電磁感應(yīng)被供應(yīng)給初級側(cè)諧振線圈13b。如圖2所示，初級匹配單元12包括兩個(gè)用作可變電抗的初級可變電容器15，16，以及初級電感器17。一個(gè)初級可變電容器15連接到高頻電源11。另一個(gè)初級可變電容器16并聯(lián)連接到初級線圈13a。電感器17被連接在初級可變電容器15，16之間。改變初級可變電容器15，16的電容可改變初級匹配單元12的阻抗。初級可變電容器15，16具有已知的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括由例如電動機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸(未示出)。當(dāng)根據(jù)來自電源控制器14的驅(qū)動信號來驅(qū)動電動機(jī)時(shí)，初級可變電容器15，16中的每一個(gè)的電容被改變。即，電源控制器14用作用于調(diào)節(jié)初級匹配單元12的初級匹配單元調(diào)節(jié)部(初級匹配單元調(diào)節(jié)部件)。用作輸入阻抗測量部(輸入阻抗測量部件)的電壓傳感器18并聯(lián)連接到初級線圈13a。電源控制器14包括CPU和存儲器。存儲器存儲如下數(shù)據(jù)作為映射或關(guān)系表達(dá)式該數(shù)據(jù)表示當(dāng)高頻電源11輸出預(yù)定頻率的交流電流時(shí)初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離關(guān)于諧振系統(tǒng)的輸入阻抗的關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)預(yù)先獲取了該數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測距離時(shí)，電源控制器14使用電壓傳感器18檢測作為輸入線圈的初級線圈13a的兩端的電壓，從而測量輸入阻抗。CPU基于檢測到的輸入阻抗以及該映射或該關(guān)系表達(dá)式，計(jì)算初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離。電源控制器14用作距離計(jì)算部(距離計(jì)算部件)。電源控制器14和電壓傳感器18構(gòu)成了距離檢測部。電源控制器14只在除檢測初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離的時(shí)間以外的時(shí)間調(diào)節(jié)初級匹配單元12。即，在檢測初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離期間，電源控制器14不調(diào)節(jié)初級匹配單元12。如圖1所示，可移動體設(shè)備20包括次級線圈裝置21、次級匹配單元22、整流器23、充電器24、二次電池25、交通工具控制器26和終端電阻器27。充電器24連接到整流器23、二次電池25和交通工具控制器26。次級匹配單元22在如下兩個(gè)狀態(tài)之間切換次級匹配單元22通過開關(guān)SWl連接到終端電阻器27的狀態(tài)；以及次級匹配單元22通過開關(guān)SWl連接到整流器23的狀態(tài)。如圖2所示，次級線圈裝置21是由次級線圈21a和次級側(cè)諧振線圈21b構(gòu)成的次級側(cè)線圈。次級線圈21a和次級側(cè)諧振線圈21b被布置為是同軸的。與連接到初級側(cè)諧振線圈13b的電容器不同的電容器C連接到次級側(cè)諧振線圈21b。次級線圈21a通過電磁感應(yīng)耦合到次級側(cè)諧振線圈21b。即，通過諧振從初級側(cè)諧振線圈13b供應(yīng)到次級側(cè)諧振線圈21b的交流電力通過電磁感應(yīng)被供應(yīng)到次級線圈21a。次級線圈21a連接到次級匹配單元22。如圖2所示，次級匹配單元22包括兩個(gè)用作可變電抗的次級可變電容器28，29，以及電感器30。一個(gè)次級可變電容器28并聯(lián)連接到次級線圈21a。另一次級可變電容器29通過開關(guān)SWl選擇性地連接到終端電阻器27和整流器23之一。改變次級可變電容器28，29的電容可改變次級匹配單元22的阻抗。次級可變電容器28，29具有已知的結(jié)構(gòu)，例如包括電動機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)軸(未示出)。當(dāng)根據(jù)來自交通工具控制器26的驅(qū)動信號驅(qū)動電動機(jī)時(shí)，次級可變電容器28，29中的每一個(gè)的電容被改變。圖1所示的充電器24包括直流/直流轉(zhuǎn)換器(未示出)，直流/直流轉(zhuǎn)換器將通過整流器23整流后的直流轉(zhuǎn)換為適于對二次電池25充電的電壓。當(dāng)進(jìn)行充電時(shí)，交通工具控制器26控制充電器24的直流/直流轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件。按照需要根據(jù)從電力供應(yīng)設(shè)備10供應(yīng)(傳送)到可移動體設(shè)備20的電力的幅度，設(shè)置初級線圈13a、初級側(cè)諧振線圈13b、次級側(cè)諧振線圈21b和次級線圈21a的繞組直徑和匝數(shù)。開關(guān)SWl代表繼電器的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。圖1和圖2示出了為觸點(diǎn)式繼電器的繼電器的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)。然而，例如，開關(guān)SWl的轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)可由使用半導(dǎo)體元件的非接觸式繼電器構(gòu)成。電源控制器14和交通工具控制器26通過未示出的無線通信裝置彼此通信。從交通工具停止(停泊)在電力供應(yīng)設(shè)備10的預(yù)定充電位置處起直到充電完成，電源控制器14和交通工具控制器26彼此傳輸和接收必要的信息。該交通工具具有指示裝置(未示出)。當(dāng)由電力供應(yīng)設(shè)備10檢測到的初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離等于允許電力供應(yīng)設(shè)備10不需要與之接觸而有效地供應(yīng)電力的適當(dāng)?shù)木嚯x時(shí)，指示裝置指示交通工具的駕駛員檢測到的距離已經(jīng)等于適當(dāng)?shù)木嚯x。指示裝置優(yōu)選具有顯示器，駕駛員可以視覺檢查該顯示器，并且該顯示器示出距與該適當(dāng)?shù)木嚯x的偏離的狀態(tài)。然而，指示裝置可以是產(chǎn)生可被駕駛員聽覺監(jiān)控的聲音的裝置。當(dāng)交通工具停泊在充電位置時(shí)，交通工具控制器26基于從電源控制器14發(fā)送的距離信息激活指示裝置。作為控制裝置的交通工具控制器26控制開關(guān)SWl。具體地，當(dāng)電力供應(yīng)設(shè)備10檢測初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離時(shí)，交通工具控制器26通過開關(guān)SW1，使得次級匹配單元22和終端電阻器27彼此連接。當(dāng)電源控制器14的距離檢測結(jié)束時(shí)，交通工具控制器26通過開關(guān)SWl使得次級匹配單元22和整流器23彼此連接。(操作)下面將闡述如上所述配置的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)的配置操作。當(dāng)電力供應(yīng)設(shè)備10對安裝在交通工具上的二次電池25充電時(shí)，交通工具需要停泊(停止)在充電位置，在該充電位置處，次級側(cè)諧振線圈21b與初級側(cè)諧振線圈13b之間的距離等于預(yù)定距離。因此，在從電力供應(yīng)設(shè)備10向可移動體設(shè)備20的充電器24供應(yīng)電力之前，電力供應(yīng)設(shè)備10使用電源控制器14檢測次級側(cè)諧振線圈21b與初級側(cè)諧振線圈13b之間的距離。所檢測到的距離信息被從電源控制器14發(fā)送到交通工具控制器26。在基于該距離信息將交通工具移動到停泊位置之后，開始對二次電池25充電。
S卩，如圖3所示，在步驟SI開始泊車。在步驟S2，交通工具控制器26切換開關(guān)Sffl,以使得次級匹配單元22和終端電阻器27彼此相連，并且向電源控制器14發(fā)送用于指示已切換開關(guān)SWl的信號。當(dāng)被通知終端電阻器27連接到次級匹配單元22時(shí)，在步驟S3，電源控制器14開始檢測初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離。當(dāng)高頻電源11輸出預(yù)定頻率的交流電力時(shí)，電源控制器14基于電壓傳感器18的檢測信號計(jì)算初級線圈13a的輸入阻抗，并且基于該輸入阻抗值和映射或關(guān)系表達(dá)式來檢測(計(jì)算)初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離。電源控制器14將檢測到的距離信息發(fā)送到交通工具控制器26。當(dāng)交通工具移動時(shí)，交通工具控制器26基于從電源控制器14發(fā)送的檢測距離的信息與用于從電力供應(yīng)設(shè)備10有效地接收非接觸電力供應(yīng)的適當(dāng)距離的比較來激活指示裝置。基于來自指示裝置的指示，當(dāng)交通工具到達(dá)用于從電力供應(yīng)設(shè)備10有效地接收非接觸電力供應(yīng)的位置時(shí)，交通工具的駕駛員停止該交通工具。即，在步驟S4，基于交通工具控制器26所接收到的距離信息將交通工具移動到預(yù)定的停泊位置。當(dāng)交通工具在步驟S5到達(dá)停泊位置時(shí)，電源控制器14終止距離檢測并且向交通工具控制器26發(fā)送指示終止距離檢測的信號。當(dāng)被通知由電源控制器14執(zhí)行的距離檢測已經(jīng)終止時(shí)，交通工具控制器26在步驟S6切換開關(guān)SWl，以使得次級匹配單元22和整流器23彼此相連，并且向電源控制器14發(fā)送指示開關(guān)SWl的切換的信號。從開始泊車直到完成步驟S6，初級匹配單元12和次級匹配單元22保持在停止?fàn)顟B(tài)，并且未被調(diào)節(jié)。接下來，在步驟S7，在充電之前執(zhí)行電力傳輸?shù)钠ヅ?。即，對于停泊在停泊位置的交通工具，電源控制?4和交通工具控制器26分別控制初級匹配單元12和次級匹配單元22，使得諧振系統(tǒng)的諧振狀態(tài)最優(yōu)化。此后，在步驟S8開始充電。然后，電力供應(yīng)設(shè) 備10的高頻電源11對初級線圈13a施加諧振頻率的交流電壓，使得電力通過非接觸諧振從初級側(cè)諧振線圈13b供應(yīng)到次級側(cè)諧振線圈21b。由次級側(cè)諧振線圈21b接收的電力通過次級匹配單元22和整流器23被供應(yīng)到充電器24。因此，連接到充電器24的二次電池25被充電。次級線圈裝置21的阻抗隨著充電開始之后二次電池25的充電狀態(tài)的改變而變化，并且諧振系統(tǒng)的阻抗了適當(dāng)值偏離。基于表示二次電池25的充電狀態(tài)和對應(yīng)于存儲在存儲器中的充電狀態(tài)的次級線圈裝置21的適當(dāng)阻抗之間的關(guān)系的映射或關(guān)系表達(dá)式，交通工具控制器26對次級匹配單元22進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得次級線圈裝置21的阻抗變得適于充電狀態(tài)。因此，在適當(dāng)狀態(tài)下對二次電池25充電。交通工具控制器26基于例如從二次電池25的電壓變得等于預(yù)定電壓使其經(jīng)過的時(shí)間，確定已完成了充電。當(dāng)完成了二次電池25的充電時(shí)，交通工具控制器26向電源控制器14傳輸充電完成信號。當(dāng)接收到該充電完成信號時(shí)，電源控制器4停止電力傳輸。本實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)。(I)諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)包括電力供應(yīng)設(shè)備10和可移動體設(shè)備20。電力供應(yīng)設(shè)備10包括交流電源，在第一實(shí)施例中，該交流電源是高頻電源11 ;和初級側(cè)諧振線圈13b，其接收來自交流電源的電力。可移動體設(shè)備20在不接觸的情況下從電力供應(yīng)設(shè)備10接收電力?？梢苿芋w設(shè)備20包括次級側(cè)諧振線圈21b，其接收來自初級側(cè)諧振線圈13b的電力；整流器23，其對供應(yīng)到次級側(cè)諧振線圈21b的電力進(jìn)行整流；充電器24，其接收已通過整流器23整流后的電力，以及連接到充電器24的二次電池25。電力供應(yīng)設(shè)備10包括設(shè)置在交流電源和初級側(cè)諧振線圈13b之間的初級匹配單元12，以及用于調(diào)節(jié)初級匹配單元的初級匹配單元調(diào)節(jié)部(電源控制器14)。初級匹配單元調(diào)節(jié)部(初級匹配單元調(diào)節(jié)部件)只在除檢測初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離的時(shí)間以外的時(shí)間調(diào)節(jié)初級匹配單元12。因此，在距離檢測期間不調(diào)節(jié)初級匹配單元12。這穩(wěn)定了諧振系統(tǒng)的輸入阻抗，并且因此允許執(zhí)行準(zhǔn)確的距離檢測。(2)可移動體設(shè)備20包括次級匹配單元22、開關(guān)SWl以及終端電阻器27，該終端電阻器27能夠通過開關(guān)SWl連接到次級匹配單元22。當(dāng)電力供應(yīng)設(shè)備10檢測初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離時(shí)，開關(guān)SWl被切換到如下狀態(tài)，在該狀態(tài)下，開關(guān)SWl將次級匹配單元22連接到終端電阻器27。因此，當(dāng)電力供應(yīng)設(shè)備10檢測該諧振系統(tǒng)的輸入阻抗以檢測距離時(shí)，改善了諧振系統(tǒng)的輸入阻抗的檢測準(zhǔn)確性。此外，減少了從交流電源供應(yīng)到諧振系統(tǒng)和可移動體設(shè)備20的電力的反射(reflection)。這改善了阻抗的檢測精度。

(3)當(dāng)停車以進(jìn)行充電時(shí)，基于電力供應(yīng)設(shè)備10檢測到的初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離的信息，將交通工具移動到預(yù)定的停泊位置。因此，在停泊交通工具后，可容易地調(diào)節(jié)初級匹配單元12和次級匹配單元22，以使諧振系統(tǒng)進(jìn)入開始充電的適當(dāng)狀態(tài)。(4)安裝有可移動體設(shè)備20的交通工具具有指示裝置。當(dāng)電力供應(yīng)設(shè)備10檢測到的初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離已經(jīng)變得等于適當(dāng)距離時(shí)，該指示裝置指示檢測到的距離成為適當(dāng)距離，其中，該適當(dāng)距離允許電力供應(yīng)設(shè)備10在不與其接觸的情況下有效地供應(yīng)電力。這允許交通工具容易地移動到充電位置并被停泊。本發(fā)明不限于示出的實(shí)施例，但是可根據(jù)以下的修改具體化。為了能夠在電力供應(yīng)設(shè)備10和可移動體設(shè)備20之間執(zhí)行非接觸電力供應(yīng)，諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)不必包括全部的初級線圈13a，初級側(cè)諧振線圈13b，次級線圈21a，以及次級側(cè)諧振線圈21b。電力供應(yīng)系統(tǒng)只需要至少具有初級側(cè)諧振線圈13b和次級側(cè)諧振線圈21b。即，代替由初級線圈13a和初級側(cè)諧振線圈13b構(gòu)成初級線圈裝置13，初級側(cè)諧振線圈能夠通過初級匹配單元12連接到高頻電源11。S卩,可省略初級線圈13a。此外，代替由次級線圈21a和次級側(cè)諧振線圈21b構(gòu)成次級線圈裝置21，次級側(cè)諧振線圈21b能夠通過次級匹配單元22連接到整流器23。即，可省略次級線圈21a。然而，即使初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b的距離非常大，具有全部的初級線圈13a、初級側(cè)諧振線圈13b、次級線圈21a以及次級側(cè)諧振線圈21b的配置也可容易地實(shí)現(xiàn)諧振狀態(tài)，并且容易保持諧振狀態(tài)。在省略初級線圈13a的情形下，構(gòu)成距離檢測部的電壓傳感器18測量用作輸入線圈的初級側(cè)諧振線圈13b的端部間的電壓。然后，根據(jù)表示所測量的電壓值和初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離的關(guān)系的映射或關(guān)系表達(dá)式，電源控制器14檢測初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離。可省略可移動體設(shè)備20的次級匹配單元22。然而，使用次級匹配單元22，可更細(xì)微地調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗，使得更有效率地從供應(yīng)側(cè)向接收側(cè)供應(yīng)電力。用作可移動體的交通工具不限于需要駕駛員的類型，而可以是無人載體?？梢苿芋w不限于交通工具，而可以是機(jī)器人。在可移動體是機(jī)器人的情形下，可移動體設(shè)備20具有控制裝置。當(dāng)機(jī)器人在預(yù)定的充電位置停止時(shí)，該控制裝置基于電力供應(yīng)設(shè)備所檢測的距離數(shù)據(jù)停止機(jī)器人，使得初級側(cè)諧振線圈13b與次級側(cè)諧振線圈21b之間的距離變得等于適當(dāng)距離，該適當(dāng)距離允許電力供應(yīng)設(shè)備10在不與其接觸的情況下有效地供應(yīng)電力。初級匹配單元12和次級匹配單元22不需要是pi類型，而可以是T類型或L類型匹配單元。初級匹配單元12和次級匹配單元22中的每一個(gè)不必包括電感器和兩個(gè)可變電容器。初級匹配單元12和次級匹配單元22中的每一個(gè)可以具有包括可變電感器作為電感器的結(jié)構(gòu)，或包括可變電感器和兩個(gè)不可變電容器的結(jié)構(gòu)?？梢耘渲酶哳l電源11，使得輸出交流電壓的頻率是可變的或不可變的。充電器24不必具有增壓電路。例如，充電器24可以被配置為使用次級線圈裝置21輸出的、被整流器23整流后的交流電對二次電池25充電?？梢苿芋w設(shè)備20可省略充電器24。在這種情形下，整流器23整流過的電力可被直接供應(yīng)給二次電池25。無論是否省略充電器24，電力供應(yīng)設(shè)備10可被配置為調(diào)節(jié)高頻電源11的輸出電力。初級線圈13a的直徑和次級線圈21a的直徑不限于分別等于初級側(cè)諧振線圈13b和次級側(cè)諧振線圈21b的直徑，而可小于或大于初級側(cè)諧振線圈13b和次級側(cè)諧振線圈21b的直徑。初級側(cè)諧振線圈13b和次級側(cè)諧振線圈21b不限于由纏繞成螺旋形狀的線構(gòu)成，而可以由在平面上纏繞成為螺線形狀的線構(gòu)成?？墒÷赃B接到初級側(cè)諧振線圈13b和次級側(cè)諧振線圈21b的電容器。然而，具有連接到初級側(cè)諧振線圈13b和次級側(cè)諧振線圈21b的電容器C的配置相比于沒有電容器C的配置降低了諧振頻率。如果諧振頻率相同，則相比于省略電容器C的情形，在電容器C連接到初級側(cè)諧振線圈13b和次級側(cè)諧振線圈21b的結(jié)構(gòu)中,可降低初級側(cè)諧振線圈13b和次級側(cè)諧振線圈21b的大小。
權(quán)利要求
1.一種諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)，包括 電力供應(yīng)設(shè)備，其包括交流電源和用于從所述交流電源接收電力的初級側(cè)諧振線圈；以及 可移動體設(shè)備，其包括用于從所述初級側(cè)諧振線圈接收電力的次級側(cè)諧振線圈、用于對所述次級側(cè)諧振線圈所接收的電力進(jìn)行整流的整流器，以及二次電池，通過所述整流器整流后的電力被供應(yīng)到所述二次電池，以及其中 所述電力供應(yīng)設(shè)備包括被設(shè)置在所述交流電源和所述初級側(cè)諧振線圈之間的初級匹配單元，以及用于調(diào)節(jié)所述初級匹配單元的初級匹配單元調(diào)節(jié)部，并且 所述初級匹配單元調(diào)節(jié)部被配置為只在除檢測所述初級側(cè)諧振線圈與所述次級側(cè)諧振線圈之間的距離的時(shí)間以外的時(shí)間調(diào)節(jié)所述初級匹配單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)，其中， 所述可移動體設(shè)備包括次級匹配單元、開關(guān)以及終端電阻器，所述終端電阻器能夠通過所述開關(guān)連接到所述次級匹配單元， 當(dāng)在所述電力供應(yīng)設(shè)備處檢測所述初級側(cè)諧振線圈與所述次級側(cè)諧振線圈之間的距離時(shí)，所述開關(guān)被切換到如下狀態(tài)在該狀態(tài)下，所述開關(guān)將所述次級匹配單元連接到所述終端電阻器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)，其中，所述電力供應(yīng)設(shè)備包括 輸入阻抗檢測部，當(dāng)從所述交流電源輸出交流電力時(shí)，所述輸入阻抗檢測部檢測諧振系統(tǒng)的輸入阻抗；以及 距離計(jì)算部，其基于所述初級側(cè)諧振線圈與所述次級側(cè)諧振線圈之間的距離關(guān)于所述諧振系統(tǒng)的輸入阻抗的關(guān)系，計(jì)算所述初級側(cè)諧振線圈與所述次級側(cè)諧振線圈之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)，其中，所述可移動體設(shè)備被安裝在交通工具上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)，其中， 所述交通工具具有指示裝置，并且 當(dāng)由所述電力供應(yīng)設(shè)備檢測到的距離變得等于如下適當(dāng)距離時(shí)，所述指示裝置指示所檢測到的距離已變得等于所述適當(dāng)距離，其中，所述適當(dāng)距離允許所述電力供應(yīng)設(shè)備在不與其接觸的情況下有效地供應(yīng)電力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項(xiàng)所述的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)，其中， 其中，所述可移動體具有控制裝置，并且 當(dāng)所述可移動體停在預(yù)定充電位置處時(shí)，所述控制裝置基于由所述電力供應(yīng)設(shè)備檢測到的距離的數(shù)據(jù)而停止所述可移動體，使得所述初級側(cè)諧振線圈與所述次級側(cè)諧振線圈之間的距離變?yōu)榈扔谶m當(dāng)距離，所述適當(dāng)距離允許所述電力供應(yīng)設(shè)備在不與其接觸的情況下有效地供應(yīng)電力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項(xiàng)所述的諧振型非接觸電力供應(yīng)系統(tǒng)，其中，所述可移動體設(shè)備還包括設(shè)置在所述整流器和所述二次電池之間的充電器，通過所述整流器整流后的電力被供應(yīng)到所述充電器`，并且所述二次電池連接到所述充電器。
全文摘要
一種電力供應(yīng)設(shè)備(10)，該電力供應(yīng)設(shè)備包括交流電源(11)和初級側(cè)諧振線圈(13b)?？梢苿芋w設(shè)備(20)包括次級側(cè)諧振線圈21(b)、整流器(23)和二次電池(25)，整流器(23)整流后的電力被提供到該二次電池(25)。電力供應(yīng)設(shè)備(10)還包括設(shè)置在交流電源(11)和初級側(cè)諧振線圈(13b)之間的初級匹配單元(12)，以及用于調(diào)節(jié)該初級匹配單元(12)的初級匹配單元調(diào)節(jié)部(14)。該初級匹配單元調(diào)節(jié)部(14)只在除檢測初級側(cè)諧振線圈(13b)與級側(cè)諧振線圈(21b)之間的距離的時(shí)間以外的時(shí)間調(diào)節(jié)初級匹配單元(12)。
文檔編號B60L11/18GK103068618SQ20118003639
公開日2013年4月24日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者高田和良, 迫田慎平, 鈴木定典, 山本幸宏, 市川真士, 中村達(dá) 申請人:株式會社豐田自動織機(jī), 豐田自動車株式會社