專利名稱：共振型非接觸充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及共振型非接觸充電裝置。
背景技術(shù)：
例如在專利文獻1中公開了一種共振方式的電力傳輸系統(tǒng)，該電力傳輸系統(tǒng)以無線方式從送電側(cè)的初級側(cè)共振線圈對相對于該初級側(cè)共振線圈分離配置受電側(cè)的次級側(cè)共振線圈傳輸電力。詳細而言，在該電力傳輸系統(tǒng)中，當通過來自高頻電源的交流電壓使初級側(cè)共振線圈產(chǎn)生交流電場時，在該初級側(cè)共振線圈的周邊產(chǎn)生振動磁場，然后通過共振現(xiàn)象電力從初級側(cè)共振線圈傳輸?shù)酱渭墏?cè)共振線圈。專利文獻1 國際公開特許W0/2007/008646號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在將該電力傳輸系統(tǒng)用于共振型非接觸充電裝置時，需要在送電側(cè)設(shè)置高頻電源和初級側(cè)共振線圈并且在受電側(cè)設(shè)置次級側(cè)共振線圈和充電器。由于該電力傳輸系統(tǒng)是高頻輸電方式，所以當使充電器先于高頻電源停止時，從初級側(cè)共振線圈向次級側(cè)共振線圈傳輸?shù)碾娏Φ囊徊糠只蛉肯蚋哳l電源反射，由此存在高頻電源受到破壞的風(fēng)險。此外，如果使充電器先于高頻電源停止，則向充電器的輸入電壓(共振系統(tǒng)的輸出電壓)急劇上升， 存在充電器受到破壞的風(fēng)險。本發(fā)明的目的在于提供能夠防止在充電停止時受到破壞的共振型非接觸充電裝置。用于解決課題的手段為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的共振型非接觸充電裝置包括高頻電源、初級側(cè)共振線圈、次級側(cè)共振線圈、充電器、二次電池、以及停止控制部。所述初級側(cè)共振線圈從所述高頻電源接受高頻電力的供給。所述次級側(cè)共振線圈與所述初級側(cè)共振線圈分離地以非接觸方式配置。所述次級側(cè)共振線圈通過所述初級側(cè)共振線圈與次級側(cè)共振線圈的磁場共振從初級側(cè)共振線圈接受電力。所述充電器從所述次級側(cè)共振線圈接受高頻電力的供給。所述二次電池連接于所述充電器。所述停止控制部在充電停止時使所述高頻電源先于所述充電器停止。


圖1是應(yīng)用了本發(fā)明實施方式的共振型非接觸充電裝置的汽車的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示圖1的共振型非接觸充電裝置的電氣結(jié)構(gòu)的電路結(jié)構(gòu)圖。圖3是用于說明圖1的共振型非接觸充電裝置的作用的時間圖。
具體實施方式
下面，根據(jù)圖1 圖3說明本發(fā)明一個實施方式的共振側(cè)非接觸充電裝置。本實施方式的共振側(cè)非接觸充電裝置適用于用于搭載于混合動力車的電池(二次電池)的充電系統(tǒng)、即用于對車載電池充電的充電裝置。如圖1所示，在汽車1中，在車輛的前面部例如前保險杠內(nèi)部安裝有次級側(cè)共振線圈21。次級側(cè)共振線圈21由卷繞成螺旋狀的銅線構(gòu)成。次級側(cè)共振線圈21以使該次級側(cè)共振線圈21的軸線(螺旋的中心軸) 與車輛的上下方向一致的方式配置在前保險杠的內(nèi)部。在對汽車1的電池25進行充電的充電站的地板上埋設(shè)有地上側(cè)設(shè)備10。地上側(cè)設(shè)備10具有初級側(cè)共振線圈11。初級側(cè)共振線圈11由卷繞成螺旋狀的銅線構(gòu)成。初級側(cè)共振線圈11以使該初級側(cè)共振線圈11的軸線(螺旋的中心軸)相對于地面正交的方式配置。而且，在充電站中對汽車1的電池25充電時，以使初級側(cè)共振線圈11的軸線(螺旋的中心軸)與次級側(cè)共振線圈21的軸線(螺旋的中心軸)一致或接近的方式在充電站中配置汽車1。圖2表示共振型非接觸充電裝置的整體結(jié)構(gòu)。地上側(cè)設(shè)備10具備初級側(cè)共振線圈11、初級線圈12、高頻電源(交流電源)13、以及作為初級側(cè)控制部的電源側(cè)控制器14。 在車輛上搭載有車載側(cè)設(shè)備20。車載側(cè)設(shè)備20具備次級側(cè)共振線圈21、次級線圈22、整流器23、充電器24、作為二次電池的電池25、作為次級側(cè)控制部的充電EC似6、以及作為次級側(cè)控制部的車輛側(cè)控制器27。高頻電源13例如輸出數(shù)MHz程度的高頻電力。在高頻電源13上連接有初級線圈 12。當高頻電源13向初級線圈12供給高頻電力時，初級側(cè)共振線圈11通過電磁感應(yīng)作用與初級線圈12耦合，其結(jié)果是電力從初級線圈12傳輸?shù)匠跫墏?cè)共振線圈11。這樣，初級側(cè)共振線圈11從高頻電源13經(jīng)由初級線圈12接受高頻電力的供給。即，高頻經(jīng)由初級線圈 12從高頻電源13供給到初級側(cè)共振線圈11。在初級側(cè)共振線圈11上連接有電容器C。在高頻電源13上連接有電源側(cè)控制器14。電源側(cè)控制器14向高頻電源13發(fā)送用于使該高頻電源開啟或關(guān)閉的電源開/關(guān)信號。電源側(cè)控制器14輸入充電開始/停止信號。該充電開始/停止信號是伴隨在地上側(cè)由人進行的充電開始/停止的開關(guān)操作的信號。次級側(cè)共振線圈21相對于初級側(cè)共振線圈11分離地以非接觸方式配置。次級側(cè)共振線圈21通過初級側(cè)和次級側(cè)共振線圈11、21的磁場共振從初級側(cè)共振線圈11接受高頻電力。次級線圈22通過電磁感應(yīng)作用與次級側(cè)共振線圈21耦合，其結(jié)果是電力從次級側(cè)共振線圈21傳輸?shù)酱渭壘€圈22。在次級線圈22上連接有整流器23。整流器23對由次級線圈22接受的電力進行整流。在次級側(cè)共振線圈21上連接有電容器C。在整流器23上連接有充電器對。充電器M將由整流器23整流后的電力進行升壓等。充電器M具備開關(guān)元件，通過對開關(guān)元件進行導(dǎo)通/斷開控制來調(diào)整來自充電器M 的輸出電壓和輸出電流。在充電器M上連接有電池25，來自充電器M的輸出電力被充電至電池25。在充電器M上連接有充電EOT^。在電池25充電時充電EOT^監(jiān)控來自充電器 M的輸出電壓和輸出電流并控制充電器M的開關(guān)元件。此外，從充電EC似6向充電器對發(fā)送充電開/關(guān)信號，根據(jù)該信號使充電器M開啟或關(guān)閉。此外，充電EC似6檢測電池電壓Vb。在充電EOT^上連接有車輛側(cè)控制器27。從充電EOT^向車輛側(cè)控制器27發(fā)送充電完成信號。向車輛側(cè)控制器27發(fā)送點火信號和充電開始/停止信號。點火信號是車輛的點火開關(guān)的操作信號。此外，充電開始/停止信號是伴隨乘車者進行的充電開始/停止的開關(guān)操作的信號。地上側(cè)設(shè)備10的電源側(cè)控制器14能夠與車載側(cè)設(shè)備20的車輛側(cè)控制器27以無
線方式相互通信。下面使用圖3的時間圖說明這樣構(gòu)成的共振型非接觸充電裝置的工作。在圖3中，地上側(cè)的人或乘車者在tl所示的定時對充電開始開關(guān)進行開啟操作。 然后，充電開始信號被發(fā)送到電源側(cè)控制器14或車輛側(cè)控制器27。電源側(cè)控制器14和車輛側(cè)控制器27通過無線通信共有充電開始開關(guān)的開啟操作信息。電源側(cè)控制器14向高頻電源13輸出高電平的電源開/關(guān)信號。即，電源側(cè)控制器14向高頻電源13輸出電源開啟指令。此外，車輛側(cè)控制器27向充電EC似6輸出充電開始指令。由此，充電EC似6向充電器M輸出高電平的充電開/關(guān)信號。即，充電ECU^向充電器M輸出充電開啟指令。這樣，充電器14開始充電，電池電壓Vb上升。當電池電壓Vb達到預(yù)先設(shè)定的閾值時(圖3的t2所示的定時)，充電EC似6開始經(jīng)時動作。然后，充電EC似6在從超過閾值起經(jīng)過預(yù)定的充電時間Tc時(圖3的t3所示的定時)，充電EC似6判斷為對電池25的充電完成，向車輛側(cè)控制器27輸出充電完成信號。車輛側(cè)控制器27在從充電EC似6輸入充電完成信號時，通過無線通信向電源側(cè)控制器14通知充電已完成。這樣，電源側(cè)控制器14馬上向高頻電源13輸出低電平的電源開 /關(guān)信號。即，電源側(cè)控制器14向高頻電源13輸出電源關(guān)閉指令。由此，高頻電源13關(guān)閉。此外，充電EOT^在從經(jīng)過了預(yù)定的充電時間Tc起(從圖3的t3所示的定時起) 經(jīng)過預(yù)先確定的延遲時間Td時(圖3的t4所示的定時)，向充電器M輸出低電平的充電開/關(guān)信號。即，充電EOT^向充電器M輸出充電關(guān)閉指令。由此充電器M關(guān)閉。這樣，電源側(cè)控制器14、車輛側(cè)控制器27和充電EOT^在停止充電時相互協(xié)同工作，使得在關(guān)閉作為初級側(cè)的裝置的高頻電源13之后關(guān)閉作為次級側(cè)的裝置的充電器24。 即，在充電EOT^判斷為充電已完成的情況下，先停止高頻電源13，然后停止充電器對。共振型非接觸充電裝置，由于是高頻輸電方式，所以當使充電器M先于高頻電源 13停止時，從初級側(cè)共振線圈向次級側(cè)共振線圈傳輸?shù)碾娏Φ囊徊糠只蛉肯蚋哳l電源反射，由此存在高頻電源13受到破壞的可能性。具體而言，向高頻電源13反射的電力轉(zhuǎn)換成熱而使高頻電源13過熱。此外，如果先于高頻電源13停止充電器M，則充電器M的輸入端子的電壓上升，充電器M受到破壞。與此相對，本實施方式中使作為初級側(cè)的裝置的高頻電源13先于作為次級側(cè)的裝置的充電器M停止。因此，能夠防止由于反射電力使高頻電源13受到破壞并且充電器M的輸入端子的電壓也不會上升。本實施方式具有如下優(yōu)點。(1)共振型非接觸充電裝置除了具有高頻電源13、初級側(cè)共振線圈11、次級側(cè)共振線圈21、以及充電器M之外，還具有停止控制部(電源側(cè)控制器14、車輛側(cè)控制器27、以及充電EC似6)。停止控制部在充電停止時使高頻電源13先于充電器M停止。由此，能夠防止在充電停止時由于反射電力使高頻電源13受到破壞并且能夠防止在充電停止時充電器24受到破壞。
(2)高頻電源13和初級側(cè)共振線圈11設(shè)置在地上側(cè)，次級側(cè)共振線圈21、充電器 24和電池25搭載于車輛，所以在實用上優(yōu)選。本發(fā)明不限于上述實施方式，例如可以如下所述進行具體化。在包括充電器M的充電系統(tǒng)和/或充電系統(tǒng)以外的車輛系統(tǒng)等異常時也同樣地可以先停止高頻電源13，然后停止充電器M。具體而言，在向圖2的車輛側(cè)控制器27輸入車輛異常信號等時即系統(tǒng)異常時，車輛側(cè)控制器27在使高頻電源13停止后使充電器M停止。車輛異常信號例如在電池過熱時、或車輛側(cè)控制器27或其他車載用控制器過熱或發(fā)生故障等異常時輸出。在點火開關(guān)、充電停止開關(guān)等操作時也同樣地可以先停止高頻電源13，然后停止充電器對。將共振型非接觸充電裝置適用于混合動力車，但也可以適用于混合動力車以外的車輛，此外可以適用于車輛以外所使用的充電裝置。初級側(cè)共振線圈11和次級側(cè)共振線圈21分別不限于電線卷繞成螺旋狀的形狀， 可以是在一平面上卷繞成為漩渦狀的形狀。此時，線圈的軸向長度變小，能夠減小在地上形成的孔的深度。初級側(cè)共振線圈11、初級線圈12、次級側(cè)共振線圈21、次級線圈22的外形不限于圓形，例如也可以是四邊形、六邊形、三角形等多邊形或橢圓形?？梢允÷苑謩e連接于初級側(cè)共振線圈11和次級側(cè)共振線圈21的電容器C。但是， 連接兩個電容器C的結(jié)構(gòu)與省略電容器C的情況相比，能夠降低共振頻率。此外，如果共振頻率相同，則與省略電容器C的情況相比，能夠使初級側(cè)共振線圈11和次級側(cè)共振線圈21 小型化。
權(quán)利要求
1.一種共振型非接觸充電裝置，包括高頻電源；初級側(cè)共振線圈，其從所述高頻電源接受高頻電力的供給；次級側(cè)共振線圈，其與所述初級側(cè)共振線圈分離地以非接觸方式配置，通過所述初級側(cè)共振線圈與次級側(cè)共振線圈的磁場共振從初級側(cè)共振線圈接受電力；充電器，其從所述次級側(cè)共振線圈接受高頻電力的供給；二次電池，其連接于所述充電器；以及停止控制部，其在充電停止時使所述高頻電源先于所述充電器而停止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共振型非接觸充電裝置，其中，所述高頻電源和所述初級側(cè)共振線圈設(shè)置于地上側(cè)，所述次級側(cè)共振線圈、所述充電器和所述二次電池搭載于車輛。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共振型非接觸充電裝置，其中，所述停止控制部包括使所述高頻電源啟動和停止的初級側(cè)控制部、和使所述充電器啟動和停止的次級側(cè)控制部，所述初級側(cè)控制部和所述次級側(cè)控制部互相協(xié)同工作以使得所述高頻電源先于所述充電器而停止。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的共振型非接觸充電裝置，其中，在充電停止時，所述次級側(cè)控制部向所述初級側(cè)控制部通知停止充電，并且在經(jīng)過預(yù)定的延遲時間后使所述充電器停止，所述初級側(cè)控制部在從所述次級側(cè)控制部接收到停止充電的通知時使所述高頻電源停止。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的共振型非接觸充電裝置，其中，所述初級側(cè)控制部和所述次級側(cè)控制部能夠以無線方式相互通信。
全文摘要
共振型非接觸充電裝置包括高頻電源、初級側(cè)共振線圈、次級側(cè)共振線圈、充電器、二次電池、以及停止控制部。初級側(cè)共振線圈從高頻電源接受高頻電力的供給。次級側(cè)共振線圈與初級側(cè)共振線圈分離地以非接觸方式配置。次級側(cè)共振線圈通過初級側(cè)共振線圈與次級側(cè)共振線圈的磁場共振從初級側(cè)共振線圈接受電力。充電器從次級側(cè)共振線圈接受高頻電力的供給。二次電池連接于充電器。停止控制部在充電停止時使高頻電源先于充電器停止。
文檔編號H02J7/00GK102265479SQ200980152299
公開日2011年11月30日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24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