非接觸受電裝置、具備該非接觸受電裝置的車輛、非接觸送電裝置以及非接觸電力傳送系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種非接觸受電裝置、具備該非接觸受電裝置的車輛、非接觸送電裝置以及非接觸電力傳送系統(tǒng)。從送電裝置（100）的共振線圈（140）向受電裝置（200）的共振線圈（210）傳送送電頻率（f1）的交流電力。另外，在送電裝置的通信裝置（170）與受電裝置的通信裝置（290）之間通過通信頻率（f2）的無線電波進行通信。在此，送電頻率（f1）和通信頻率（f2）被確定為使得送電頻率（f1）和通信頻率（f2）的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
【專利說明】非接觸受電裝置、具備該非接觸受電裝置的車輛、非接觸送電裝置以及非接觸電力傳送系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非接觸受電裝置、具備該非接觸受電裝置的車輛、非接觸送電裝置以及非接觸電力傳送系統(tǒng)，尤其涉及用于以無線方式進行電力傳送的非接觸受電裝置、具備該非接觸受電裝置的車輛、非接觸送電裝置以及非接觸電力傳送系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]日本特開2002 - 209343號公報(專利文獻I)公開了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠以非接觸方式從詢問器(interrogator )向應答器(Transponder )傳送電力，對應答器的蓄電器進行充電。在該系統(tǒng)中，通過第一頻率的電磁波在應答器與詢問器之間進行數(shù)據(jù)通信。另外，使分別設置于應答器和詢問器上的充電用天線進行電磁耦合，從詢問器輸出比第一頻率低的第二頻率的電磁波，由此應答器的蓄電器能夠被充電(參照專利文獻I)。
[0003]在先技術(shù)文獻
[0004]專利文獻1:日本特開2002 - 209343號公報
[0005]專利文獻2:日本特開2010 — 148174號公報
[0006]專利文獻3:日本特開2010 — 141966號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的問題
[0008]在上述日本特開2002 - 209343號公報所公開的系統(tǒng)中，當數(shù)據(jù)通信用的第一頻率的電磁波與充電用的第二頻率的電磁波產(chǎn)生干涉時，會導致通信速率的降低和/或充電效率的降低。在上述的系統(tǒng)中，設計成使得第二頻率低于第一頻率，但是當?shù)诙l率的高次諧波與第一頻率重疊時，會在數(shù)據(jù)通信用的電磁波中附著噪聲，會產(chǎn)生通信速率下降等通信故障。
[0009]因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠抑制電力傳送與數(shù)據(jù)通信之間的干涉的非接觸受電裝置、具備該非接觸受電裝置的車輛、非接觸送電裝置、以及非接觸電力傳送系統(tǒng)。
[0010]用于解決問題的手段
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明，非接觸受電裝置是以非接觸方式接受從送電裝置送出的電力的非接觸受電裝置，具備受電單元和通信裝置。受電單元用于以非接觸方式接受從送電裝置以第一頻率送出的交流電力。通信裝置用于使用第二頻率的電波與送電裝置進行無線通信。并且，第一頻率和第二頻率被確定為使得第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0012]優(yōu)選受電單元通過經(jīng)由電磁場與送電裝置的送電單元進行共振來以非接觸方式從送電單元接受交流電力。
[0013]優(yōu)選第二頻率被確定為比第一頻率高的頻率。
[0014]優(yōu)選第一頻率基于交流電力的傳送狀況來確定，第二頻率被確定為使得所確定的第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0015]另外，優(yōu)選第二頻率基于與送電裝置的通信狀況來確定，第一頻率在所確定的第二頻率和第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的范圍內(nèi)基于交流電力的傳送狀況來確定。
[0016]優(yōu)選非接觸受電裝置還具備變更部，該變更部用于變更第二頻率以使得第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0017]另外，優(yōu)選還具備變更部，該變更部用于變更第一頻率以使得第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0018]優(yōu)選通信裝置能夠選擇多個通信頻率中的一個頻率而與送電裝置進行無線通信，該通信裝置選擇多個通信頻率中的與第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的通信頻率來作為第二頻率而與送電裝置進行無線通信。
[0019]另外，根據(jù)本發(fā)明，車輛具備上述的任一非接觸受電裝置。
[0020]另外，根據(jù)本發(fā)明，非接觸送電裝置是以非接觸方式向受電裝置送出電力的非接觸送電裝置，具備電源部、送電單元以及通信裝置。電源部用于生成第一頻率的交流電力。送電單元用于將通過電源部生成的交流電力以非接觸方式向受電裝置送出。通信裝置用于使用第二頻率的電波與受電裝置進行無線通信。第一頻率和第二頻率被確定為使得第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0021 ] 優(yōu)選送電單元通過經(jīng)由電磁場與受電裝置的受電單元進行共振來以非接觸方式向受電單元送出交流電力。
[0022]優(yōu)選第二頻率被確定為比第一頻率高的頻率。
[0023]優(yōu)選第一頻率基于交流電力的傳送狀況來確定，第二頻率被確定為使得所確定的第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0024]另外，優(yōu)選第二頻率基于與受電裝置的通信狀況來確定，第一頻率在所確定的第二頻率和第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的范圍內(nèi)基于交流電力的傳送狀況來確定。
[0025]優(yōu)選非接觸送電裝置還具備變更部，該變更部用于變更第二頻率使得第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0026]另外，優(yōu)選非接觸送電裝置還具備變更部，該變更部用于變更第一頻率使得第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0027]優(yōu)選通信裝置能夠選擇多個通信頻率中的一個頻率而與受電裝置進行無線通信，該通信裝置選擇多個通信頻率中的與第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的通信頻率來作為第二頻率而與受電裝置進行無線通信。
[0028]另外，根據(jù)本發(fā)明，非接觸電力傳送系統(tǒng)是以非接觸方式從送電裝置向受電裝置傳送電力的非接觸電力傳送系統(tǒng)。送電裝置具備電源部、送電單元以及第一通信裝置。電源部用于生成第一頻率的交流電力。送電單元用于將通過電源部生成的交流電力以非接觸方式向受電裝置送出。第一通信裝置用于使用第二頻率的電波與受電裝置進行無線通信。受電裝置受電單元和第二通信裝置。受電單元用于以非接觸方式從送電單元接受交流電力。第二通信裝置用于使用第二頻率的電波與送電裝置進行無線通信。并且，第一頻率和第二頻率被確定為使得第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0029]優(yōu)選送電單元通過經(jīng)由電磁場與受電單元進行共振來以非接觸方式向受電單元送出交流電力。受電單元通過經(jīng)由電磁場與送電單元進行共振來以非接觸方式從送電單元接受交流電力。
[0030]優(yōu)選第二頻率被確定為比第一頻率高的頻率。
[0031 ] 優(yōu)選非接觸電力傳送系統(tǒng)還具備控制部?？刂撇炕诮涣麟娏Φ膫魉蜖顩r來調(diào)整所述第一頻率，并變更第二頻率以使得所調(diào)整后的第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0032]另外，優(yōu)選非接觸電力傳送系統(tǒng)還具備控制部。控制部基于與送電裝置的通信狀況來確定第二頻率，并在確定了第二頻率之后在第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的范圍內(nèi)基于交流電力的傳送狀況來調(diào)整第一頻率。
[0033]優(yōu)選第一通信裝置和第二通信裝置能夠選擇多個通信頻率中的一個頻率而相互進行無線通信，第一通信裝置和第二通信裝置選擇多個通信頻率中的與第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的通信頻率來作為第二頻率而相互進行無線通信。
[0034]發(fā)明的效果
[0035]在本發(fā)明中，第一頻率的交流電力以非接觸方式從送電裝置被傳送到受電裝置。另外，在送電裝置與受電裝置之間，使用第二頻率的電波進行無線通信。并且，第一頻率和第二頻率被確定為使得第一頻率和第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍，因此，交流電力的高次諧波不會與無線通信的電波重疊，無線通信的電波的高次諧波也不會與交流電力重疊。因而，按照本發(fā)明，能夠抑制電力傳送與數(shù)據(jù)通信的干涉。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1是本發(fā)明的實施方式I涉及的非接觸電力傳送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖2是用于說明基于共振法的電力傳送的原理的圖。
[0038]圖3是示出了從送電裝置向車輛傳送的交流電力的頻率與傳送效率的關(guān)系的圖。
[0039]圖4是用于說明實施方式2的送電頻率和通信頻率的確定方法的想法的圖。
[0040]圖5是用于說明實施方式2的送電頻率和通信頻率的確定順序的流程圖。
[0041]圖6是用于說明實施方式3的送電頻率和通信頻率的確定方法的想法的圖。
[0042]圖7是用于說明實施方式3的送電頻率和通信頻率的確定順序的流程圖。
[0043]圖8是示出了從送電裝置向車輛傳送的交流電力的頻率與反射電力的關(guān)系的圖。
[0044]標號說明
[0045]100:送電裝置
[0046]110:電源部
[0047]115:電力傳感器
[0048]120:阻抗匹配器
[0049]130、230:電磁感應線圈
[0050]140、210:共振線圈
[0051]150、220:電容器
[0052]160、280:ECU
[0053]170、170A、290、290A:通信裝置
[0054]200:車輛
[0055]240:整流器[0056]250:蓄電裝置
[0057]260:動力輸出裝置
[0058]350:負載
【具體實施方式】
[0059]以下，一邊參照附圖，一邊對本發(fā)明的實施方式詳細地進行說明。對于附圖中相同或相當部分標記同一標號，不會重復進行其說明。
[0060][實施方式I]
[0061]圖1是本發(fā)明的實施方式I涉及的非接觸電力傳送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。參照圖1，該非接觸電力傳送系統(tǒng)具備送電裝置100和作為受電裝置的車輛200。
[0062]送電裝置100包括電源部110、電力傳感器115、阻抗匹配器120、電磁感應線圈130、共振線圈140、電容器150、電子控制單元(以下稱作“EOT”)160以及通信裝置170。
[0063]電源部110生成預定的頻率fl的交流電力。例如，電源部110從未圖示的系統(tǒng)電源接受電力來生成頻率fl的交流電力。頻率fI例如IMHz?十幾MHz左右。電源部110依照來自ECU160的指令來控制上述交流電力的生成和停止、以及輸出電力。
[0064]電力傳感器115檢測電源部110的反射電力，將該檢測值輸出到E⑶160。反射電力是指從電源部110輸出的電力進行反射后向電源部110返回的電力。對于電力傳感器115，可以使用能檢測電源部110的反射電力的各種公知的傳感器。電力傳感器115也可以是能夠進一步檢測行波電力的傳感器。
[0065]阻抗匹配器120被設置在電源部110與電磁感應線圈130之間，構(gòu)成為能變更內(nèi)部的阻抗。阻抗匹配器120通過依照來自ECU160的指令來變更阻抗，使包含電磁感應線圈130、共振線圈140及電容器150、和車輛200的共振線圈210、電容器220及電磁感應線圈230 (后述)的共振系統(tǒng)的輸入阻抗與電源部110的輸出阻抗進行匹配。阻抗匹配器120例如由可變電容器和線圈構(gòu)成。
[0066]電磁感應線圈130能通過電磁感應耦合與共振線圈140進行磁耦合，將從電源部110輸出的交流電力供給到共振線圈140。共振線圈140從電磁感應線圈130接受電力，通過經(jīng)由電磁場與裝載在車輛200中的共振線圈210 (后述)進行共振，以非接觸方式向車輛200的共振線圈210進行送電。在共振線圈140上設有電容器150。電容器150例如被連接在共振線圈140的兩端部之間。
[0067]共振線圈140根據(jù)與車輛200的共振線圈210的距離、送電頻率等來適當?shù)卦O定線圈直徑和/或匝數(shù)，使得Q值變大(例如Q> 100)且耦合度K變小。此外，通過該共振進行的電力傳送是與設計成使得Q值變小且耦合度K變大的電磁感應不同的電力傳送技術(shù)。
[0068]此外，電磁感應線圈130是為了從電源部110向共振線圈140容易進行供電而設置的部件，也可以不設置電磁感應線圈130而將電源部110直接連接在共振線圈140上。另夕卜，也可以做成利用共振線圈140的寄生電容而不設置電容器150的結(jié)構(gòu)。
[0069]EQJ160通過由使用未圖示的CPU (Central Processing Unit)執(zhí)行預先存儲的程序而進行的軟件處理和/或由專用的電子電路進行的硬件處理來控制從送電裝置100向車輛200進行的送電。另外，E⑶160為了與車輛200交換從送電裝置100向車輛200送電所需的信息，控制使用了通信裝置170的與車輛200的通信。
[0070]通信裝置170是用于與車輛200進行無線通信的通信接口。通信裝置170使用頻率f2的無線電波與車輛200的通信裝置290 (后述)進行通信(以下，將該頻率f2也稱作“通信頻率f2”，與此相對，將從送電裝置100向車輛200送電的交流電力的頻率fl也稱作“送電頻率fl”或者“共振頻率Π”)。通信頻率f2例如是幾GHz左右。在此，通信頻率f2和送電頻率Π被設定為使得H、f2的關(guān)系成為非整數(shù)倍。對于這一點，在后面詳細地說明。此外，通過通信裝置170與車輛200進行通信的信息例如是送電開始指令或送電停止指令、車輛200的受電效率、受電電力或受電電壓等。
[0071]另一方面，作為受電裝置的車輛200包括共振線圈210、電容器220、電磁感應線圈230、整流器240、蓄電裝置250、動力輸出裝置260、檢測部270、ECU280以及通信裝置290。
[0072]共振線圈210通過經(jīng)由電磁場與送電裝置100的共振線圈140進行共振而以非接觸方式從共振線圈140進行受電(接受電力)。在共振線圈210上也設置電容器220，電容器220例如被連接在共振線圈210的兩端部之間。共振線圈210也根據(jù)與送電裝置100的共振線圈140的距離或送電頻率等來適當?shù)卦O定線圈直徑和/或匝數(shù)，使得Q值變大且耦合度K變小。
[0073]電磁感應線圈230能夠通過電磁感應耦合與共振線圈210進行磁耦合，通過電磁感應取出通過共振線圈210所接受的電力并輸出到整流器240。此外，電磁感應線圈230是為了從共振線圈210容易取出電力而設置的部件，也可以不設置電磁感應線圈230而將整流器240直接連接在共振線圈210上。另外，也可以做成利用共振線圈210的寄生電容而不設置電容器220的結(jié)構(gòu)。
[0074]整流器240對通過電磁感應線圈230所取出的交流電力進行整流并輸出到蓄電裝置250。蓄電裝置250是可再充電的直流電源，例如由鋰離子或鎳氫等的二次電池構(gòu)成。蓄電裝置250除了儲存從整流器240輸出的電力之外，還儲存通過動力輸出裝置260進行發(fā)電產(chǎn)生的電力。并且，蓄電裝置250將該儲存的電力供給到動力輸出裝置260。此外，作為蓄電裝置250，也可以夠采用大容量的電容。
[0075]動力輸出裝置260使用蓄電裝置250所儲存的電力來產(chǎn)生車輛200的行車驅(qū)動力。雖然沒有特別圖示，但動力輸出裝置260例如包括從蓄電裝置250接受電力的變換器(inverter)、通過變換器進行驅(qū)動的電動機(馬達)、通過電動機進行驅(qū)動的驅(qū)動輪等。此夕卜，動力輸出裝置260也可以包括用于對蓄電裝置250進行充電的發(fā)電機和可驅(qū)動發(fā)電機的發(fā)動機。
[0076]檢測部270是用于檢測從送電裝置100的受電狀況的部件。作為一個例子，檢測部270由電壓傳感器和電流傳感器構(gòu)成，檢測從整流器240輸出的直流電力的電壓V和電流I并輸出到E⑶280。
[0077]E⑶280通過由未圖示的CPU執(zhí)行預先存儲的程序而進行的軟件處理和/或由專用的電子電路進行的硬件處理來控制從送電裝置100的受電。另外，ECU280為了與送電裝置100交換從送電裝置100的受電所需的信息，控制使用了通信裝置290的與送電裝置100的通信。
[0078]通信裝置290是用于與送電裝置100進行無線通信的通信接口。通信裝置290使用通信頻率f2的無線電波與送電裝置100的通信裝置170進行通信。如上述這樣，通信頻率f2和送電頻率Π被設定為使得H、f2的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
[0079]圖2是用于說明基于共振法的電力傳送的原理的圖。參照圖2，在該共振法中，與2個音叉進行共振同樣地，通過具有相同固有頻率的2個LC諧振線圈(共振線圈140、210)在電磁場(接近場)中進行共振，經(jīng)由電磁場從一方共振線圈向另一方共振線圈傳送電力。
[0080]具體來說，使用連接于電源部110的電磁感應線圈130，對共振線圈140供給IMHz?十幾MHz的高頻電力。共振線圈140與電容器150 —起形成LC諧振器，經(jīng)由電磁場(近場)同具有與共振線圈140相同的諧振頻率的共振線圈210進行共振。于是，能量(電力)從共振線圈140經(jīng)由電磁場向共振線圈210移動。移動到共振線圈210的能量(電力)使用電磁感應線圈230而被取出，被供給到整流器240 (圖1)之后的負載350。
[0081]再次參照圖1，在該非接觸電力傳送系統(tǒng)中，從送電裝置100的共振線圈140向車輛200的共振線圈210傳送的交流電力的頻率即送電頻率fl、在通信裝置170、290間進行通信的電波的頻率即通信頻率f2被設定為使得H、f2的關(guān)系成為非整數(shù)倍的關(guān)系。在本實施方式I中，送電頻率fl和通信頻率f2被設定為使得通信頻率f2比送電頻率fl高且通信頻率f2成為送電頻率fI的非整數(shù)倍。由此，從共振線圈140向共振線圈210傳送的交流電力的高次諧波與在通信裝置170、290間進行無線通信的電波不會發(fā)生重疊，能夠抑制通信速率下降等的通信故障。
[0082]此外，也可以以使通信頻率f2比送電頻率fl低且送電頻率fl成為通信頻率f2的非整數(shù)倍的方式來設定送電頻率fl和通信頻率f2。但是，通信頻率f2越高，通信裝置170,290間的通信速率越高，另外，送電頻率fl越低,越能實現(xiàn)共振系統(tǒng)的低成本化,因此，如上述這樣，在本實施方式I中，送電頻率fl和通信頻率f2被設定為使得通信頻率f2比送電頻率fl高且通信頻率f2成為送電頻率fl的非整數(shù)倍。例如，以使得通信頻率f2比送電頻率fl的100倍高的方式設定送電頻率fl和通信頻率f2是優(yōu)選的。
[0083]如以上這樣，在本實施方式I中，送電頻率f I的交流電力以非接觸方式從送電裝置100向車輛200傳送。另外，在送電裝置100與車輛200之間使用通信頻率f2的電波來進行無線通信。并且，送電頻率Π和通信頻率f2被設定為使得兩者的關(guān)系成為非整數(shù)倍，因此，交流電力的高次諧波不會與無線通信的電波重疊，而且無線通信的電波的高次諧波也不會與交流電力重疊。因而，根據(jù)本實施方式1，能夠抑制從共振線圈140向共振線圈210的電力傳送與通信裝置170、290間的無線通信的干涉(干擾)。
[0084][實施方式2]
[0085]在本實施方式2中，構(gòu)成為能夠在送電裝置100和/或車輛200中變更送電頻率Π和通信頻率f2，該送電頻率fl是從送電裝置100的共振線圈140向車輛200的共振線圈210進行傳送的交流電力的頻率，該通信頻率f2是在通信裝置170、290間進行通信的無線電波的頻率。在此，送電頻率fl對從送電裝置100的共振線圈140向車輛200的共振線圈210的送電的傳送效率有影響。
[0086]圖3是示出了從送電裝置100向車輛200進行傳送的交流電力的頻率與傳送效率的關(guān)系的圖。參照圖3，傳送效率在某一頻率下為最大，在偏離該頻率的頻率下降低。
[0087]因此，在本實施方式2中，根據(jù)從送電裝置100對車輛200的傳送狀況(車輛200的受電效率等)，首先調(diào)整送電頻率H。具體來說，首先調(diào)整送電頻率fl以使得傳送效率變?yōu)樽畲?。然后，在送電頻率π的調(diào)整結(jié)束以后，通信頻率f2被確定為使得通信頻率f2成為送電頻率fl的非整數(shù)倍。具體來說，作為一個例子，預先準備互不相同的頻率的多個通信信道，選擇具有成為送電頻率fl的非整數(shù)倍的通信頻率f2的通信信道。
[0088]圖4是用于說明實施方式2的送電頻率fl和通信頻率f2的確定方法的想法的圖。參照圖4，在本實施方式2中，送電頻率fl被調(diào)整為使得從送電裝置100向車輛200的送電的傳送效率變?yōu)樽畲?，并先確定送電頻率H。
[0089]在確定送電頻率fl之后，確認通信頻率f2是否是送電頻率fl的整數(shù)倍。在通信頻率f2假定是f2_l且f2_l是送電頻率fl的整數(shù)倍時，即通信頻率f2與被送電的交流電力的高次諧波重疊時，通信頻率f2被變更為送電頻率fl的非整數(shù)倍即f2_2。
[0090]本實施方式2涉及的非接觸電力傳送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的實施方式I涉及的非接觸電力傳送系統(tǒng)相同。
[0091]圖5是用于說明實施方式2的送電頻率fl和通信頻率f2的確定順序的流程圖。參照圖5和圖1，首先在送電裝置100的通信裝置170與車輛200的通信裝置290之間確立通信(步驟S10)。通信頻率f2暫且設定為預定的初始值。接著，開始進行從送電裝置100向車輛200的送電，計算從送電裝置100向車輛200的送電的傳送效率(步驟S20)。作為一個例子，計算車輛200的受電效率(車輛200的受電電力相對于來自送電裝置100的送電電力的比)來作為傳送效率。該傳送效率的計算既可以在送電裝置100的E⑶160中進行，也可以在車輛200的E⑶280中進行。在送電裝置100的E⑶160中計算傳送效率的情況下，使用通信裝置170、290從車輛200向送電裝置100發(fā)送受電電力的檢測值。在車輛200的E⑶280中計算傳送效率的情況下，使用通信裝置170、290從送電裝置100向車輛200發(fā)送送電電力的值。
[0092]接著，根據(jù)在步驟S20中計算出的傳送效率來調(diào)整送電頻率fl (步驟S30)。SP，如圖3所示，送電頻率fl被調(diào)整為使得傳送效率變?yōu)樽畲?。送電頻率fl的調(diào)整通過利用ECU160控制電源部110來進行，該電源部110構(gòu)成為能夠根據(jù)來自ECU160的指令來變更交流電力的頻率。此外，也可以在車輛200的ECU280中根據(jù)傳送效率生成電源部110的頻率變更指令，經(jīng)由通信裝置290、170將該生成的指令發(fā)送到送電裝置100，由此在車輛200的E⑶280中實質(zhì)性地進行送電頻率fl的調(diào)整。
[0093]當送電頻率fl的調(diào)整結(jié)束時，判定通信頻率f2是否是送電頻率fl的整數(shù)倍(步驟S40)。此外，不必需要是完全的整數(shù)倍，在以不產(chǎn)生通信故障的程度使通信頻率f2具有一定寬度的頻帶中包含送電頻率fl的倍數(shù)值的情況下，判定為通信頻率f2是送電頻率fl的整數(shù)倍。送電頻率fl是通過送電裝置100的電源部110生成的交流電力的頻率，因此，步驟S40的判定處理設為在送電裝置100的E⑶160中進行，但也可以通過向車輛200發(fā)送送電頻率fl的值而在車輛200的E⑶280中進行上述的判定處理。
[0094]然后，當在步驟S40中判定為通信頻率f2是送電頻率fl的整數(shù)倍時(在步驟S40中為是)，通信頻率f2被變更為使得通信頻率f2成為送電頻率fl的非整數(shù)倍(步驟S50)。例如，通過E⑶160、280，通信裝置170、290間的通信信道被切換為與當前選擇中的通信信道不同的信道且使用頻率成為送電頻率fl的非整數(shù)倍的信道。
[0095]此外，在步驟S40中判定為通信頻率f2是送電頻率fl的非整數(shù)倍時(在步驟S40中為否)，不執(zhí)行步驟S50的處理，處理轉(zhuǎn)移到步驟S60。
[0096]如以上這樣，在本實施方式2中，根據(jù)送從電裝置100向車輛200的傳送狀況，首先調(diào)整送電頻率Π，在送電頻率fl的調(diào)整結(jié)束后選擇通信頻率f2，使得通信頻率f2成為送電頻率f I的非整數(shù)倍。因此，根據(jù)本實施方式2，能夠在從共振線圈140向共振線圈210的電力傳送中實現(xiàn)較高的傳送效率，并且能抑制電力傳送與通信裝置170、290間的無線通信的干涉。
[0097][實施方式3]
[0098]在實施方式2中，根據(jù)從送電裝置100向車輛200的傳送狀況，首先調(diào)整送電頻率Π，然后選定通信頻率f2使得通信頻率f2成為送電頻率fl的非整數(shù)倍。
[0099]另一方面，對于通信頻率f2，由于通信標準、無線電波的使用狀況，選定的自由度很大程度被制約。因此，在本實施方式3中，根據(jù)通信裝置170、290間的通信狀況來選定通信頻率f2，在確定通信頻率f2以后考慮送電的傳送狀況，并且調(diào)整送電頻率f I使得通信頻率f2成為送電頻率fl的非整數(shù)倍。
[0100]圖6是用于說明實施方式3的送電頻率fl和通信頻率f2的確定方法的想法的圖。參照圖6，在本實施方式3中，根據(jù)通信裝置170、290間的通信狀況來選定通信頻率f2，首先確定通信頻率f2。在此，設為通信頻率f2已確定為f2_2。
[0101]接著，調(diào)整送電頻率fl以使得從送電裝置100向車輛200的送電的傳送效率變?yōu)樽畲?。在此，即使送電頻率fl被調(diào)整為π_1，但在通信頻率f2 (f2_2)是送電頻率fl(f 1_1)的整數(shù)倍時，即通信頻率f 2與被送電的交流電力的高次諧波重疊時，送電頻率f I也從Π_1被變更為Π_2，使得通信頻率f2成為送電頻率fl的非整數(shù)倍。此外，送電頻率fl的變更量能夠被抑制到最小限度，使得傳送效率不會由于送電頻率fl的變更而大幅度下降。
[0102]本實施方式3涉及的非接觸電力傳送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)與圖1所示的實施方式I涉及的非接觸電力傳送系統(tǒng)相同。
[0103]圖7是用于說明實施方式3的送電頻率fl和通信頻率f2的確定順序的流程圖。參照圖1及圖7，首先在送電裝置100的通信裝置170與車輛200的通信裝置290之間確立通信(步驟S110)。接著，通過E⑶160和/或E⑶280，確認通信裝置170、290間的通信狀況(步驟S120)。例如，根據(jù)是否發(fā)生串線或者是否實現(xiàn)了預定的通信速率等來確認通信狀況的好壞。
[0104]在步驟S120中判定為通信狀況不良時(在步驟S120中為否)，變更通信頻率f2(步驟S130)。例如，通過E⑶160、280，通信裝置170、290間的通信信道被切換到與當前選擇中的通信信道不同的信道。然后，處理返回到步驟S120。
[0105]在步驟S120中判定為通信狀況良好時(在步驟S120中為是)，開始進行從送電裝置100向車輛200的送電，計算從送電裝置100向車輛200的送電的傳送效率(步驟S140)。然后，根據(jù)該計算出的傳送效率來調(diào)整送電頻率fl (步驟S150)。當送電頻率fl的調(diào)整結(jié)束時，判定通信頻率f2是否為送電頻率f I的整數(shù)倍(步驟S160)。該步驟S140、S150、S160的處理分別與圖5所示的步驟S20、S30、S40相同，因此，不重復進行說明。
[0106]然后，在步驟S160中判定為通信頻率f2是送電頻率fl的整數(shù)倍時(在步驟S160中為是)，考慮送電的傳送狀況而變更送電頻率fl,使得通信頻率f2成為送電頻率fl的非整數(shù)倍(步驟S170)。具體來說，將送電頻率Π的變更量抑制到最小限度，使得傳送效率不會由于送電頻率fl的變更而大幅度下降，并且送電頻率fI被變更為使得通信頻率f2成為送電頻率f I的非整數(shù)倍。此外，送電頻率f I的變更通過利用E⑶160控制電源部110來進行。此外，也可以在車輛200的E⑶280中生成電源部110的頻率變更指令并發(fā)送到送電裝置100，由此在車輛200的E⑶280中實質(zhì)性地進行送電頻率fl的變更。
[0107]此外，在步驟S160中判定為通信頻率f2是送電頻率f I的非整數(shù)倍時(在步驟S160中為否)，不執(zhí)行步驟S170的處理，處理轉(zhuǎn)移到步驟S180。
[0108]如以上這樣，在本實施方式3中，根據(jù)通信裝置170、290間的通信狀況來選定通信頻率f2，在確定通信頻率f2以后考慮送電的傳送狀況，并且調(diào)整送電頻率f I以使得通信頻率f2成為送電頻率fl的非整數(shù)倍。因此，根據(jù)本實施方式3，即使在通信頻率f2的選定的自由度很小的情況下，也能夠?qū)崿F(xiàn)較高的傳送效率，并且能夠抑制電力傳送與通信裝置170、290間的無線通信的干涉。
[0109][實施方式4]
[0110]再次參照圖1，本實施方式4涉及的非接觸電力傳送系統(tǒng)具備通信裝置170A、290A來分別替代通信裝置170、290。通信裝置170A、290A構(gòu)成為能夠選擇多個通信頻率中的一個頻率并互相通信。并且，通信裝置170A、290A選擇多個通信頻率中的與共振頻率Π的關(guān)系成為非整數(shù)倍的通信頻率作為通信頻率f2并相互進行通信。
[0111]此外，通信裝置170A的通信頻率的選擇也可以通過E⑶160根據(jù)共振頻率fl控制通信裝置170A來進行。另外，通信裝置290A的通信頻率的選擇也可以通過E⑶280根據(jù)共振頻率Π控制通信裝置290A來進行。
[0112]在本實施方式4中，也能夠抑制從共振線圈140向共振線圈210的電力傳送與通信裝置170A、290A間的無線通信的干涉。
[0113]在上述的實施方式2、3中，根據(jù)從送電裝置100向車輛200的送電的傳送效率來調(diào)整送電頻率Π，但用于送電頻率fl的調(diào)整的參數(shù)不限于該傳送效率。例如，也可以根據(jù)通過送電裝置100的電力傳感器115所檢測的反射電力來調(diào)整送電頻率fl。
[0114]圖8是示出了從送電裝置100向車輛200進行傳送的交流電力的頻率與反射電力的關(guān)系的圖。參照圖8，反射電力在某一頻率下變?yōu)樽钚?，在偏離該頻率的頻率下增加。因此，也可以調(diào)整送電頻率f I以使通過電力傳感器115所檢測的反射電力變?yōu)樽钚　?br> [0115]另外，在上述的各實施方式中，使用一對共振線圈140、210從送電裝置100向車輛200傳送電力，但是替代線圈形狀的各共振線圈140、210，既可以使用棒狀的天線、魚骨(Fishbone)形狀的天線，也可以使用由高介電常數(shù)材料形成的高電介質(zhì)盤。
[0116]另外，在上述實施方式中，通過在送電裝置100中設置阻抗匹配器120來調(diào)整共振系統(tǒng)的阻抗，但也可以在車輛200中的整流器240的后面設置DC/DC轉(zhuǎn)換器來替代阻抗匹配器120，通過控制DC/DC轉(zhuǎn)換器來調(diào)整共振系統(tǒng)的阻抗。
[0117]另外，在上述實施方式中，設計共振線圈140、210以使得共振線圈140、210的Q值變大且耦合度K變小，通過使共振線圈140、210進行共振，從共振線圈140向共振線圈210傳送電力，但是在通過電磁感應從送電裝置向車輛傳送電力的系統(tǒng)中也能夠應用本發(fā)明。即，在圖1所示的非接觸電力傳送系統(tǒng)中，用一個線圈構(gòu)成電磁感應線圈130和共振線圈140，且用一個線圈構(gòu)成共振線圈210和電磁感應線圈230，同時設計各線圈以使得Q值變小且耦合度K變大，由此通過電磁感應從送電裝置向車輛傳送電力。但是，通常，基于共振法的送電的送電頻率比基于電磁感應的送電的送電頻率高，送電頻率與通信頻率之差小，因此，送電頻率與通信頻率的干涉變得顯著。因而，本發(fā)明也能夠應用于基于電磁感應的送電，但最適合于基于共振法的送電。
[0118]在上述實施方式中，共振線圈140和電容器150形成本發(fā)明中的“送電單元”的一實施例，共振線圈210和電容器220形成本發(fā)明中的“受電單元”的一實施例。
[0119]此次公開的實施方式應被認為所有點僅為示例，不是限制性的內(nèi)容。本發(fā)明的范圍不是上述的實施方式的說明內(nèi)容，而是通過權(quán)利要求書來表示，意味著包含在與權(quán)利要求書等同的意思及范圍內(nèi)的所有變更。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸受電裝置，其以非接觸方式接受從送電裝置(100)送出的電力，所述非接觸受電裝置具備: 受電單元(210、220)，其用于以非接觸方式接受從所述送電裝置以第一頻率送出的交流電力；和 通信裝置(290)，其用于使用第二頻率的電波與所述送電裝置進行無線通信， 所述第一頻率和所述第二頻率被確定為使得所述第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸受電裝置，其特征在于， 所述受電單元通過經(jīng)由電磁場與所述送電裝置的送電單元(140、150)進行共振來以非接觸方式從所述送電單元接受所述交流電力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非接觸受電裝置，其特征在于， 所述第二頻率被確定為比所述第一頻率高的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非接觸受電裝置，其特征在于， 所述第一頻率基于所述交流電力的傳送狀況來確定，所述第二頻率被確定為使得所確定的第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 或2所述的非接觸受電裝置，其特征在于， 所述第二頻率基于與所述送電裝置的通信狀況來確定，所述第一頻率在所確定的第二頻率和所述第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的范圍內(nèi)基于所述交流電力的傳送狀況來確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非接觸受電裝置，其特征在于， 還具備變更部(280)，該變更部用于變更所述第二頻率以使得所述第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非接觸受電裝置，其特征在于， 還具備變更部(280)，該變更部用于變更所述第一頻率以使得所述第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非接觸受電裝置，其特征在于， 所述通信裝置(170A)能夠選擇多個通信頻率中的一個頻率而與所述送電裝置進行無線通信，該通信裝置選擇所述多個通信頻率中的與所述第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的通信頻率來作為所述第二頻率而與所述送電裝置進行無線通信。
9.一種車輛，其具備權(quán)利要求1或2所述的非接觸受電裝置。
10.一種非接觸送電裝置，其以非接觸方式向受電裝置(200)送出電力，所述非接觸送電裝置具備: 電源部(110)，其用于生成第一頻率的交流電力； 送電單元(140、150)，其用于將通過所述電源部生成的所述交流電力以非接觸方式向所述受電裝置送出；以及 通信裝置(170)，其用于使用第二頻率的電波與所述受電裝置進行無線通信， 所述第一頻率和所述第二頻率被確定為使得所述第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的非接觸送電裝置，其特征在于， 所述送電單元通過經(jīng)由電磁場與所述受電裝置的受電單元(210、220)進行共振來以非接觸方式向所述受電單元送出所述交流電力。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的非接觸送電裝置，其特征在于， 所述第二頻率被確定為比所述第一頻率高的頻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的非接觸送電裝置，其特征在于， 所述第一頻率基于所述交流電力的傳送狀況來確定，所述第二頻率被確定為使得所確定的第一頻率和所述第二頻率的關(guān) 系成為非整數(shù)倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的非接觸送電裝置，其特征在于， 所述第二頻率基于與所述受電裝置的通信狀況來確定，所述第一頻率在所確定的第二頻率和所述第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的范圍內(nèi)基于所述交流電力的傳送狀況來確定。
15.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的非接觸送電裝置，其特征在于， 還具備變更部(160)，該變更部用于變更所述第二頻率使得所述第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
16.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的非接觸送電裝置，其特征在于， 還具備變更部(160)，該變更部用于變更所述第一頻率使得所述第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
17.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的非接觸送電裝置，其特征在于， 所述通信裝置(290A)能夠選擇多個通信頻率中的一個頻率而與所述受電裝置進行無線通信，該通信裝置選擇所述多個通信頻率中的與所述第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的通信頻率來作為所述第二頻率而與所述受電裝置進行無線通信。
18.一種非接觸電力傳送系統(tǒng)，其以非接觸方式從送電裝置(100)向受電裝置(200)傳送電力， 所述送電裝置具備: 電源部(110)，其用于生成第一頻率的交流電力； 送電單元(140、150)，其用于將通過所述電源部生成的所述交流電力以非接觸方式向所述受電裝置送出；以及 第一通信裝置(170)，其用于使用第二頻率的電波與所述受電裝置進行無線通信， 所述受電裝置具備: 受電單元(210、220)，其用于以非接觸方式從所述送電單元接受所述交流電力；和第二通信裝置(290)，其用于使用所述第二頻率的電波與所述送電裝置進行無線通信，所述第一頻率和所述第二頻率被確定為使得所述第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的非接觸電力傳送系統(tǒng)，其特征在于， 所述送電單元通過經(jīng)由電磁場與所述受電單元進行共振來以非接觸方式向所述受電單元送出所述交流電力， 所述受電單元通過經(jīng)由電磁場與所述送電單元進行共振來以非接觸方式從所述送電單元接受所述交流電力。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的非接觸電力傳送系統(tǒng)，其特征在于， 所述第二頻率被確定為比所述第一頻率高的頻率。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的非接觸電力傳送系統(tǒng)，其特征在于，還具備控制部(160 ;280)，該控制部用于基于所述交流電力的傳送狀況來調(diào)整所述第一頻率，并變更所述第二頻率以使得所調(diào)整后的第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍。
22.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的非接觸電力傳送系統(tǒng)，其特征在于， 還具備控制部(160 ;280)，該控制部基于與所述送電裝置的通信狀況來確定所述第二頻率，并在確定了所述第二頻率之后在所述第一頻率和所述第二頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的范圍內(nèi)基于所述交流電力的傳送狀況來調(diào)整所述第一頻率。
23.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的非接觸電力傳送系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一通信裝置和所述第二通信裝置(170A、290A)能夠選擇多個通信頻率中的一個頻率而相互進行無線通信，所述第一通信裝置和所述第二通信裝置選擇所述多個通信頻率中的與所述第一頻率的關(guān)系成為非整數(shù)倍的通信頻率來作為所述第二頻率而相互進行無線通信。
【文檔編號】H02J17/00GK103563214SQ201180071354
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月3日
【發(fā)明者】市川真士 申請人:豐田自動車株式會社