非接觸電力傳送裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供非接觸電力傳送裝置。非接觸電力傳送裝置具備交流電源、初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈、次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈、電氣部件以及功率因數(shù)計(jì)算部。初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈從交流電源接受交流電力的供給。次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈能夠從初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈接受交流電力。電氣部件接受由次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈接受的交流電力的供給。功率因數(shù)計(jì)算部計(jì)算針對(duì)從交流電源的輸出部到電氣部件的負(fù)載的功率因數(shù)以及針對(duì)從次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈的輸出部到電氣部件的負(fù)載的功率因數(shù)的至少一方。
【專(zhuān)利說(shuō)明】非接觸電力傳送裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及非接觸電力傳送裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為不使用電源線(xiàn)或者送電電纜的非接觸電力傳送裝置，已知有例如使用磁場(chǎng)共振的裝置。例如專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，在供電設(shè)備設(shè)有交流電源、以及從交流電源供給交流電力的初級(jí)側(cè)共振線(xiàn)圈，在車(chē)輛設(shè)有能夠與初級(jí)側(cè)共振線(xiàn)圈進(jìn)行磁場(chǎng)共振的次級(jí)側(cè)共振線(xiàn)圈、以及車(chē)輛用電池。而且，通過(guò)共振線(xiàn)圈彼此進(jìn)行磁場(chǎng)共振，交流電力被傳送至次級(jí)側(cè)共振線(xiàn)圈，通過(guò)設(shè)于車(chē)輛的整流器對(duì)該交流電力進(jìn)行整流，輸入至車(chē)輛用電池。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-106136號(hào)公報(bào)
[0004]這里，存在若電力傳送路徑的負(fù)載根據(jù)初級(jí)側(cè)共振線(xiàn)圈和次級(jí)側(cè)共振線(xiàn)圈的距離、車(chē)輛用電池的蓄電狀態(tài)變化，則未適當(dāng)?shù)貙⒔涣麟娏斎胫霖?fù)載的情況。該情況下，在非接觸的電力傳送中可能產(chǎn)生傳送效率下降等故障。此外，這樣的問(wèn)題不僅在磁場(chǎng)共振，在通過(guò)電磁感應(yīng)進(jìn)行電力傳送的情況下同樣也可能發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供通過(guò)適當(dāng)?shù)卣莆諏?duì)負(fù)載的交流電力的輸入方式，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行電力傳送的非接觸電力傳送裝置。
[0006]為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方式，非接觸電力傳送裝置具備:交流電源、初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈、次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈、電氣部件、以及功率因數(shù)計(jì)算部。上述初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈從上述交流電源接受交流電力的供給。上述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈能夠從上述初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈接受上述交流電力。上述電氣部件接受由上述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈接受的交流電力的供給。上述功率因數(shù)計(jì)算部計(jì)算針對(duì)從上述交流電源的輸出部到上述電氣部件的負(fù)載的功率因數(shù)以及針對(duì)從上述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈的輸出部到上述電氣部件的負(fù)載的功率因數(shù)的至少一方。
[0007]根據(jù)上述構(gòu)成，通過(guò)計(jì)算針對(duì)從交流電源的輸出部到電氣部件的負(fù)載的功率因數(shù)以及針對(duì)從次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈的輸出部到電氣部件的負(fù)載的功率因數(shù)的至少一方，能夠直接地掌握從交流電源供給的交流電力有多少有效地被輸入至負(fù)載。另外，在因初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈和次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈間的距離的變化等而引起負(fù)載變化，由此對(duì)負(fù)載有效輸入的交流電力變化了的情況下，能夠直接地掌握該變化。而且，通過(guò)基于該功率因數(shù)進(jìn)行電力傳送的控制，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行電力傳送。
[0008]優(yōu)選非接觸電力傳送裝置還具備控制部，該控制部基于上述功率因數(shù)計(jì)算部的計(jì)算結(jié)果來(lái)控制上述交流電源。
[0009]根據(jù)上述構(gòu)成，通過(guò)采用交流電源的控制作為與功率因數(shù)的變化對(duì)應(yīng)的控制，能夠與功率因數(shù)的變化靈活地對(duì)應(yīng)。例如，為了抑制由功率因數(shù)下降而引起的電力損失的增大化，由電力損失而引起的發(fā)熱等，能夠以交流電力變小或者交流電力的供給停止的方式控制交流電源，或者不管功率因數(shù)的變化，以能夠進(jìn)行穩(wěn)定的電力傳送的方式控制交流電源。
[0010]優(yōu)選上述控制部基于上述功率因數(shù)計(jì)算部的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行使上述交流電源停止上述交流電力的供給的停止控制。
[0011]優(yōu)選非接觸電力傳送裝置還具備功率因數(shù)改善部，該功率因數(shù)改善部以改善由上述功率因數(shù)計(jì)算部計(jì)算出的功率因數(shù)的方式動(dòng)作。
[0012]根據(jù)上述構(gòu)成，即使在負(fù)載根據(jù)初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈和次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈間的距離變化等而變化的情況下，也能夠維持較高的功率因數(shù)。由此，能夠不管上述那樣的負(fù)載的變化，維持傳送效率較高的狀態(tài)。
[0013]優(yōu)選非接觸電力傳送裝置還具備比較部。該比較部在開(kāi)始上述初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈和上述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈間的電力傳送時(shí)，比較由上述功率因數(shù)計(jì)算部計(jì)算出的開(kāi)始功率因數(shù)和預(yù)先決定的初始功率因數(shù)，并且，在進(jìn)行上述初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈和上述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈間的電力傳送時(shí)，比較由上述功率因數(shù)計(jì)算部計(jì)算出的功率因數(shù)和上述開(kāi)始功率因數(shù)。
[0014]優(yōu)選上述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈以及上述電氣部件被設(shè)置在車(chē)輛上。上述交流電源以及上述初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈被設(shè)置于地上。上述電氣部件包括車(chē)輛用電池。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的非接觸電力傳送裝置的電構(gòu)成的框圖。
[0016]圖2是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的非接觸電力傳送裝置的電構(gòu)成的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017](第I實(shí)施方式)
[0018]以下，使用圖1對(duì)本發(fā)明的非接觸電力傳送裝置的第I實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，非接觸電力傳送裝置10由設(shè)于地上的地上側(cè)設(shè)備11和安裝于車(chē)輛的車(chē)輛側(cè)設(shè)備21構(gòu)成。地上側(cè)設(shè)備11與初級(jí)側(cè)(供電側(cè))的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)，車(chē)輛側(cè)設(shè)備21與次級(jí)側(cè)(受電側(cè))的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)。
[0020]地上側(cè)設(shè)備11具備能夠供給規(guī)定的頻率(例如IOkHz?IOMHz)的交流電力的交流電源12和送電器13。送電器13與交流電源12電連接，交流電力從交流電源12供給至送電器13。車(chē)輛側(cè)設(shè)備21具備車(chē)輛用電池22以及能夠從送電器13接受交流電力的受電器23。
[0021]送電器13以及受電器23以能夠磁場(chǎng)共振的方式構(gòu)成。具體而言，送電器13通過(guò)由并聯(lián)連接的初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈13a以及初級(jí)側(cè)電容器13b構(gòu)成的諧振電路構(gòu)成。受電器23通過(guò)由并聯(lián)連接的次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈23a以及次級(jí)側(cè)電容器23b構(gòu)成的諧振電路構(gòu)成。兩者的諧振頻率設(shè)定為相同。
[0022]在車(chē)輛側(cè)設(shè)備21設(shè)有將由受電器23接受的交流電力整流成直流電力的整流器24。車(chē)輛用電池22經(jīng)由整流器24而與受電器23電連接。通過(guò)整流器24整流出的直流電力被供給至車(chē)輛用電池22。整流器24以及車(chē)輛用電池22與電氣部件對(duì)應(yīng)。
[0023]在地上側(cè)設(shè)備11設(shè)有與交流電源12電連接的作為控制部的電源側(cè)控制器14。電源側(cè)控制器14進(jìn)行交流電源12的控制等。在車(chē)輛側(cè)設(shè)備21設(shè)有與車(chē)輛用電池22電連接的車(chē)輛側(cè)控制器25。車(chē)輛側(cè)控制器25構(gòu)成為能夠檢測(cè)車(chē)輛用電池22的蓄電狀態(tài)。另外，控制器14、25以能夠相互進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信的方式構(gòu)成。由此，能夠在地上側(cè)設(shè)備11和車(chē)輛側(cè)設(shè)備21間進(jìn)行信息的交換。
[0024]在車(chē)輛被配置于可充電的位置，詳細(xì)而言送電器13以及受電器23相互能夠進(jìn)行磁場(chǎng)共振的位置的情況下，車(chē)輛側(cè)控制器25對(duì)電源側(cè)控制器14發(fā)送可充電信號(hào)。電源側(cè)控制器14在接收到可充電信號(hào)的情況下，控制交流電源12供給交流電力。于是，送電器13 (初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈13a)以及受電器23 (次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈23a)進(jìn)行磁場(chǎng)共振，受電器23 (次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈23a)接受交流電力。其接受的交流電力被整流器24整流，并供給至車(chē)輛用電池22。由此，不使用電源電纜等地進(jìn)行通過(guò)非接觸的車(chē)輛用電池22的充電。
[0025]在車(chē)輛用電池22的充電完成(結(jié)束)的情況下，車(chē)輛側(cè)控制器25對(duì)電源側(cè)控制器14發(fā)送充電完成信號(hào)(充電結(jié)束信號(hào))。電源側(cè)控制器14在接收到充電完成信號(hào)的情況下，控制交流電源12停止交流電力的供給。
[0026]非接觸電力傳送裝置10具備用于計(jì)算針對(duì)從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載的功率因數(shù)的構(gòu)成。對(duì)這些構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
[0027]在地上側(cè)設(shè)備11設(shè)有測(cè)定對(duì)從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載輸入的視在功率以及有效功率的測(cè)定器15。測(cè)定器15與交流電源12的輸出連接，通過(guò)測(cè)定對(duì)上述負(fù)載輸入的電壓波形以及電流波形，來(lái)測(cè)定視在功率以及有效功率。
[0028]這里，所謂從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載，是從交流電源12的輸出部觀察車(chē)輛用電池22的情況下的整體的負(fù)載(輸入阻抗)。該負(fù)載包括有初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈13a以及次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈23a的互感、車(chē)輛用電池22的負(fù)載、以及連接受電器23和整流器24的布線(xiàn)的負(fù)載等。換句話(huà)說(shuō)，可以說(shuō)測(cè)定器15測(cè)定將從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22作為一個(gè)負(fù)載的情況下的針對(duì)該負(fù)載的有效功率。
[0029]測(cè)定器15與電源側(cè)控制器14電連接。測(cè)定器15根據(jù)來(lái)自電源側(cè)控制器14的請(qǐng)求，將用于確定測(cè)定出的視在功率以及有效功率的信息發(fā)送至電源側(cè)控制器14。電源側(cè)控制器14基于這些信息計(jì)算功率因數(shù)。此外，測(cè)定器15以及電源側(cè)控制器14與功率因數(shù)計(jì)算部對(duì)應(yīng)。
[0030]接下來(lái)，對(duì)使用功率因數(shù)的控制所涉及的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
[0031]電源側(cè)控制器14在開(kāi)始車(chē)輛用電池22的充電的情況下，計(jì)算該開(kāi)始狀態(tài)中的功率因數(shù)亦即開(kāi)始功率因數(shù)。具體而言，電源側(cè)控制器14基于從交流電源12供給交流電力的情況，對(duì)測(cè)定器15請(qǐng)求視在功率以及有效功率的信息。然后，根據(jù)從測(cè)定器15接收到的信息計(jì)算開(kāi)始功率因數(shù)。其后，判定該計(jì)算出的開(kāi)始功率因數(shù)是否比預(yù)先決定的初始功率因數(shù)低。
[0032]在開(kāi)始功率因數(shù)比初始功率因數(shù)低的情況下，電源側(cè)控制器14使來(lái)自交流電源12的交流電力的供給停止。另一方面，在開(kāi)始功率因數(shù)比初始功率因數(shù)高的情況下，繼續(xù)交流電力的供給，并且將開(kāi)始功率因數(shù)存儲(chǔ)到設(shè)于電源側(cè)控制器14的RAM等存儲(chǔ)部(省略圖示)O
[0033]另外，電源側(cè)控制器14在進(jìn)行充電的期間，以規(guī)定的周期計(jì)算功率因數(shù)，并比較該計(jì)算出的功率因數(shù)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部中的開(kāi)始功率因數(shù)。具體而言，判定計(jì)算出的功率因數(shù)和開(kāi)始功率因數(shù)的差是否比預(yù)先決定的允許變動(dòng)值小。在該差比允許變動(dòng)值小的情況下，仍保持不變地繼續(xù)交流電力的供給，另一方面，在上述差比允許變動(dòng)值大的情況下，停止交流電力的供給。
[0034]接下來(lái)，以下對(duì)非接觸電力傳送裝置10的作用進(jìn)行說(shuō)明。
[0035]在開(kāi)始充電的情況下，進(jìn)行開(kāi)始功率因數(shù)和初始功率因數(shù)的比較，在開(kāi)始功率因數(shù)比初始功率因數(shù)低的情況下，停止交流電力的供給。由此，避免在開(kāi)始功率因數(shù)低的狀況下進(jìn)行充電。
[0036]另外，在充電中定期地計(jì)算功率因數(shù)，并比較計(jì)算出的功率因數(shù)和開(kāi)始功率因數(shù)。而且，在計(jì)算出的功率因數(shù)和開(kāi)始功率因數(shù)的差比允許變動(dòng)值大的情況下，停止交流電力的供給。由此，在充電中產(chǎn)生異常從而功率因數(shù)下降的情況下，避免在該狀態(tài)下繼續(xù)充電。
[0037]這里，若線(xiàn)圈13a、23a間(送電器13與受電器23間)的距離變化，則線(xiàn)圈13a、23a間的互感變化，從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載變化。因此，開(kāi)始功率因數(shù)能夠根據(jù)線(xiàn)圈13a、23a間的距離而變化。該點(diǎn)，通過(guò)如上述那樣在充電中構(gòu)成為基于根據(jù)開(kāi)始功率因數(shù)的變動(dòng)幅度(差)來(lái)進(jìn)行交流電力的控制，從而根據(jù)使交流電力的供給停止的判定基準(zhǔn)，排除基于線(xiàn)圈13a、23a間的距離的變化導(dǎo)致的開(kāi)始功率因數(shù)的偏差的要素。
[0038]以上詳述的本實(shí)施方式具有以下的出色的優(yōu)點(diǎn)。
[0039](I)設(shè)置了測(cè)定對(duì)從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載輸入的視在功率以及有效功率的測(cè)定器15。而且，電源側(cè)控制器14為基于視在功率以及有效功率，計(jì)算針對(duì)從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載的功率因數(shù)的構(gòu)成。由此，能夠直接地掌握從交流電源12供給的交流電力有多少有效輸入到由送電器13、受電器23、整流器24、車(chē)輛用電池22以及將它們電連接的路徑形成的負(fù)載。另外，在由線(xiàn)圈13a、23a間的距離的變化、車(chē)輛用電池22的負(fù)載的變化引起從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載變化，從而使對(duì)該負(fù)載輸入的交流電力(有效功率)變化的情況下，能夠直接地掌握該變化。
[0040]這里，也考慮計(jì)算傳送效率的構(gòu)成。然而，傳送效率是由包括了功率因數(shù)的各種重要因素決定的。換句話(huà)說(shuō)，傳送效率是包括多個(gè)重要因素的間接的參數(shù)，在基于傳送效率來(lái)掌握電力傳送的方式的構(gòu)成中，不能直接掌握哪個(gè)重要因素有異常。
[0041]對(duì)于此，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)為計(jì)算功率因數(shù)的構(gòu)成，能夠直接地掌握傳送效率下降的一個(gè)重要因素亦即針對(duì)負(fù)載的交流電力的輸入方式，詳細(xì)而言，交流電力有多少被有效使用。由此，能夠直接地掌握功率因數(shù)是否存在問(wèn)題，并且通過(guò)基于該掌握結(jié)果進(jìn)行各種控制，從而能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行電力傳送。
[0042]特別是在例如IOkHz?IOOkHz這樣的比較低的頻率區(qū)域進(jìn)行基于磁場(chǎng)共振的電力傳送的情況下，表示對(duì)負(fù)載適當(dāng)?shù)剌斎胗卸嗌俳涣麟娏Φ墓β室驍?shù)為決定傳送效率的重要的參數(shù)。該點(diǎn)，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)為直接掌握功率因數(shù)的構(gòu)成，能夠適當(dāng)?shù)卣莆毡容^低的頻率區(qū)域中的針對(duì)負(fù)載的交流電力的輸入方式。
[0043]另外，在功率因數(shù)不是“I”的情況下，換句話(huà)說(shuō)存在無(wú)效功率的情況下，該無(wú)效功率成為熱損失而發(fā)熱。因此，若在功率因數(shù)低的狀態(tài)下進(jìn)行充電，則可能有因諧振頻率的變化等的發(fā)熱而造成的負(fù)面影響。對(duì)于此，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)直接掌握功率因數(shù)，能夠掌握熱損失情況，能夠避免因發(fā)熱而造成的不良。
[0044](2)計(jì)算開(kāi)始充電的情況下的功率因數(shù)亦即開(kāi)始功率因數(shù)，判定該開(kāi)始功率因數(shù)是否比初始功率因數(shù)低，在開(kāi)始功率因數(shù)比初始功率因數(shù)低的情況下，停止交流電源12的交流電力的供給。由此，能夠抑制在功率因數(shù)低的狀況下繼續(xù)充電。
[0045]并且，在線(xiàn)圈13a、23a(送電器13以及受電器14)未配置在能夠相互進(jìn)行磁場(chǎng)共振的位置的情況下，開(kāi)始功率因數(shù)變小。另外，即使在線(xiàn)圈13a、23a配置于能夠相互進(jìn)行磁場(chǎng)共振的位置的情況下，當(dāng)線(xiàn)圈13a、23a間的距離是適于諧振的范圍外時(shí)，開(kāi)始功率因數(shù)也變小。另外，在線(xiàn)圈13a、23a間存在金屬等異物的情況下、在送電器13的諧振頻率和受電器23的諧振頻率不同的情況下、或者在設(shè)備11、21的至少一方產(chǎn)生了異常的情況下，開(kāi)始功率因數(shù)也變小。
[0046]該點(diǎn)，根據(jù)本實(shí)施方式，在產(chǎn)生上述那樣的異常的情況下，不繼續(xù)充電。由此，能夠避免在上述那樣的不適于充電的狀況下的充電。
[0047](3)構(gòu)成為在充電中定期地計(jì)算功率因數(shù)，并基于計(jì)算出的功率因數(shù)和開(kāi)始功率因數(shù)的比較結(jié)果來(lái)控制交流電力。詳細(xì)而言，構(gòu)成為在計(jì)算出的功率因數(shù)和開(kāi)始功率因數(shù)的差比允許變動(dòng)值大的情況下，停止交流電力的供給。由此，在由于線(xiàn)圈13a、23a間的距離變化而使開(kāi)始功率因數(shù)存在偏差的構(gòu)成中，能夠高精度地檢測(cè)充電中的功率因數(shù)的變化。
[0048]另外，作為充電中功率因數(shù)變化的重要因素，考慮有例如在線(xiàn)圈13a、23a間插入金屬等異物的情況、車(chē)輛移動(dòng)而使線(xiàn)圈13a、23a間的距離變化的情況、設(shè)備11、21中產(chǎn)生了異常的情況等。
[0049](4)非接觸電力傳送裝置10對(duì)設(shè)于車(chē)輛側(cè)設(shè)備21的車(chē)輛用電池22進(jìn)行充電。這里，車(chē)輛用電池22與便攜電話(huà)等設(shè)備的電池比較，需要較大的蓄電容量。因此，在非接觸電力傳送裝置10中，使用非常大的電力。因此，若在功率因數(shù)低的狀態(tài)下進(jìn)行充電，則產(chǎn)生較大的無(wú)效功率，并且產(chǎn)生熱。這些無(wú)效功率以及熱是在便攜電話(huà)等設(shè)備中能夠忽略的程度，但在使用大功率的非接觸電力傳送裝置10中，不能忽略。
[0050]對(duì)于此，根據(jù)本實(shí)施方式，在為了對(duì)車(chē)輛用電池22進(jìn)行充電而使用大功率的非接觸電力傳送裝置10中，能夠通過(guò)避免在功率因數(shù)低的狀態(tài)下的充電，來(lái)抑制不能忽略的充電所涉及的消耗電力的增大化以及發(fā)熱。
[0051](第2實(shí)施方式)
[0052]如圖2所示，在本實(shí)施方式的非接觸電力傳送裝置100中，在初級(jí)側(cè)(地上側(cè))以及次級(jí)側(cè)(車(chē)輛側(cè))雙方中設(shè)置計(jì)算功率因數(shù)的構(gòu)成，并且設(shè)置了改善各功率因數(shù)的構(gòu)成之處與第I實(shí)施方式的非接觸電力傳送裝置10不同。以下對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。此外，對(duì)于與第I實(shí)施方式相同的構(gòu)成賦予相同的符號(hào)，省略其說(shuō)明。
[0053]在車(chē)輛側(cè)設(shè)備121設(shè)有測(cè)定器122，該測(cè)定器122測(cè)定對(duì)從受電器23 (次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈23a)的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載輸入的視在功率以及有效功率。此外，為了與地上側(cè)設(shè)備111的測(cè)定器(第I實(shí)施方式的測(cè)定器15)區(qū)別，在以下的說(shuō)明中，將設(shè)于地上側(cè)設(shè)備111的測(cè)定器15稱(chēng)為初級(jí)側(cè)測(cè)定器15，將設(shè)于車(chē)輛側(cè)設(shè)備121的測(cè)定器122稱(chēng)為次級(jí)側(cè)測(cè)定器122。
[0054]次級(jí)側(cè)測(cè)定器122與車(chē)輛側(cè)控制器25電連接，根據(jù)來(lái)自車(chē)輛側(cè)控制器25的請(qǐng)求，將用于確定視在功率以及有效功率的信息發(fā)送至車(chē)輛側(cè)控制器25。車(chē)輛側(cè)控制器25基于來(lái)自次級(jí)側(cè)測(cè)定器122的信息計(jì)算針對(duì)從受電器23的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載的功率因數(shù)。
[0055]此外，以下的說(shuō)明中，將由電源側(cè)控制器14計(jì)算出的功率因數(shù)，換句話(huà)說(shuō)將針對(duì)從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載的功率因數(shù)稱(chēng)為第I功率因數(shù)，將由車(chē)輛側(cè)控制器25計(jì)算出的功率因數(shù)，換句話(huà)說(shuō)將針對(duì)從受電器23的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載的功率因數(shù)稱(chēng)為第2功率因數(shù)。
[0056]接下來(lái)，若對(duì)改善功率因數(shù)的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明，則在地上側(cè)設(shè)備111中，在交流電源12和送電器13之間設(shè)有初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112，在車(chē)輛側(cè)設(shè)備121中，在受電器23和整流器24之間設(shè)有次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123。各功率因數(shù)改善單元112、123與功率因數(shù)改善部對(duì)應(yīng)。
[0057]各功率因數(shù)改善單元112、123以能夠使電容變化的方式構(gòu)成，詳細(xì)而言，通過(guò)由可變電容器和線(xiàn)圈構(gòu)成的LC電路構(gòu)成。功率因數(shù)改善單元112、123分別與計(jì)算成為改善對(duì)象的功率因數(shù)的控制器電連接。詳細(xì)而言，初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112與電源側(cè)控制器14電連接，次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123與車(chē)輛側(cè)控制器25電連接。
[0058]電源側(cè)控制器14在充電開(kāi)始時(shí)，基于初級(jí)側(cè)測(cè)定器15的測(cè)定結(jié)果計(jì)算第I功率因數(shù)，進(jìn)行對(duì)初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112的電容進(jìn)行可變控制的反饋控制，以使得該計(jì)算出的第I功率因數(shù)接近“I”。另外，電源側(cè)控制器14在充電中也以規(guī)定的頻度(周期)進(jìn)行上述反饋控制。換句話(huà)說(shuō)，初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112以改善由電源側(cè)控制器14計(jì)算出的第I功率因數(shù)(接近“I”)的方式動(dòng)作。
[0059]與電源側(cè)控制器14相同，車(chē)輛側(cè)控制器25在充電開(kāi)始時(shí)以及充電中，基于次級(jí)側(cè)測(cè)定器122的測(cè)定結(jié)果計(jì)算第2功率因數(shù)，進(jìn)行對(duì)次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123的電容進(jìn)行可變控制的反饋控制，以使得該第2功率因數(shù)接近“I”。
[0060]另外，電源側(cè)控制器14通過(guò)在充電開(kāi)始時(shí)進(jìn)行反饋控制從而進(jìn)行接近“I”的第I功率因數(shù)和初始功率因數(shù)的比較。而且，在第I功率因數(shù)比初始功率因數(shù)低的情況下，作為通過(guò)初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112產(chǎn)生改善困難的異常，停止交流電力的供給。
[0061]接下來(lái)，對(duì)本實(shí)施方式的非接觸電力傳送裝置100的作用進(jìn)行說(shuō)明。
[0062]充電開(kāi)始后，初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112動(dòng)作，以使得第I功率因數(shù)接近“I”。由此，不管線(xiàn)圈13a、23a間的距離的變化，以第I功率因數(shù)接近“I”的狀態(tài)進(jìn)行充電。另外，即使在充電中產(chǎn)生了第I功率因數(shù)下降的現(xiàn)象的情況下，例如在伴隨車(chē)輛用電池22的蓄電狀態(tài)的變化，車(chē)輛用電池22的負(fù)載變化從而使第I功率因數(shù)下降的情況下，也進(jìn)行反饋控制以使第I功率因數(shù)接近“I”。由此，第I功率因數(shù)始終維持在較高的狀態(tài)。
[0063]另外，在充電開(kāi)始時(shí)以及充電中，次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123動(dòng)作，以使第2功率因數(shù)接近“I”。由此，不管伴隨車(chē)輛用電池22的蓄電狀態(tài)的變化的負(fù)載的變化，而維持較高的第2功率因數(shù)。
[0064]以上詳述的第2實(shí)施方式除了具有在第I實(shí)施方式中說(shuō)明的⑴?⑷的優(yōu)點(diǎn)之外還具有以下的優(yōu)點(diǎn)。
[0065](5)在地上側(cè)設(shè)備111設(shè)置了以改善由電源側(cè)控制器14計(jì)算出的第I功率因數(shù)的方式進(jìn)行動(dòng)作的初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112。由此，即使在從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載根據(jù)線(xiàn)圈13a、23a間的距離的變化等而變化的情況下，或者在充電中產(chǎn)生了負(fù)載變化的現(xiàn)象的情況下，第I功率因數(shù)也被維持在較高的狀態(tài)。因此，能夠維持傳送效率較高的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的電力傳送。
[0066](6)在車(chē)輛側(cè)設(shè)備121設(shè)置次級(jí)側(cè)測(cè)定器122，計(jì)算針對(duì)從受電器23 (次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈23a)的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載的第2功率因數(shù)，還設(shè)置了以改善該計(jì)算出的第2功率因數(shù)的方式進(jìn)行動(dòng)作的次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123。由此，通過(guò)提高第2功率因數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳送效率的進(jìn)一步提高。另外，不管伴隨車(chē)輛用電池22的蓄電狀態(tài)的變化的負(fù)載變化，能夠成為使第2功率因數(shù)較高的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的電力傳送。
[0067]此外，上述各實(shí)施方式也可以如以下那樣變更。
[0068]第2實(shí)施方式中，也可以以在充電開(kāi)始時(shí)，使第2功率因數(shù)改善后，使第I功率因數(shù)改善的方式構(gòu)成非接觸電力傳送裝置100。換言之，初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112也可以構(gòu)成為在次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123動(dòng)作后動(dòng)作。由此，能夠避免由伴隨第2功率因數(shù)的改善的負(fù)載變化引起第I功率因數(shù)下降的情況。
[0069]詳細(xì)而言，若為了使第2功率因數(shù)改善而使次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123動(dòng)作(進(jìn)行電容的可變控制)，則初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112的改善對(duì)象所涉及的負(fù)載變化。因此，存在若改善第I功率因數(shù)后使第2功率因數(shù)改善，則第I功率因數(shù)下降的情況。若為再次改善第I功率因數(shù)的構(gòu)成，則可能使控制復(fù)雜化。
[0070]對(duì)于此，通過(guò)進(jìn)行第2功率因數(shù)的改善后進(jìn)行第I功率因數(shù)的改善，能夠避免上述那樣的由伴隨第2功率因數(shù)的改善的負(fù)載變化而引起的第I功率因數(shù)的下降。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)各功率因數(shù)的改善，并且實(shí)現(xiàn)控制的簡(jiǎn)單化。
[0071]另外，作為如上述那樣設(shè)定功率因數(shù)改善的順序的具體的構(gòu)成，例如考慮有以下的構(gòu)成。首先，車(chē)輛側(cè)控制器25在送電器13以及受電器23配置于能夠相互進(jìn)行磁場(chǎng)共振的位置的情況下，進(jìn)行使第2功率因數(shù)改善的反饋控制。然后，車(chē)輛側(cè)控制器25在第2功率因數(shù)的改善完成(結(jié)束)了的情況下，輸出可充電信號(hào)。電源側(cè)控制器14在接收到該可充電信號(hào)的情況下，進(jìn)行使第I功率因數(shù)改善的反饋控制。
[0072]此外，功率因數(shù)改善的順序并不局限于如上述那樣在第2功率因數(shù)改善后進(jìn)行第I功率因數(shù)的改善的構(gòu)成，是任意的。例如，可以將順序反轉(zhuǎn)，也可以同時(shí)進(jìn)行各功率因數(shù)的改善。其中，如果著眼于能夠?qū)崿F(xiàn)控制的簡(jiǎn)單化這一點(diǎn)，則優(yōu)選在第2功率因數(shù)的改善后進(jìn)行第I功率因數(shù)的改善的方式。
[0073]第2實(shí)施方式中，在充電中次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123的電容被更新(變更)的情況下，也可以伴隨該更新來(lái)更新初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112的電容。由此，初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112能夠追隨與第2功率因數(shù)的改善相伴的負(fù)載變化。
[0074]第2實(shí)施方式中，車(chē)輛側(cè)控制器25也可以利用無(wú)線(xiàn)通信對(duì)電源側(cè)控制器14發(fā)送第2功率因數(shù)的信息。由此，能夠利用電源側(cè)控制器14進(jìn)行基于第2功率因數(shù)的控制。
[0075]此外，作為發(fā)送的第2功率因數(shù)，既可以是進(jìn)行反饋控制前的第2功率因數(shù)，也可以是進(jìn)行反饋控制后的第2功率因數(shù)。另外，作為接收到第2功率因數(shù)的情況下的電源側(cè)控制器14的具體的控制方式，考慮有構(gòu)成為，例如判定第2功率因數(shù)是否比初始功率因數(shù)或者與初始功率因數(shù)不同的閾值低，在第2功率因數(shù)比初始功率因數(shù)等低的情況下，停止交流電力的供給，或者增大交流電力。
[0076]第2實(shí)施方式中，計(jì)算出第I功率因數(shù)以及第2功率因數(shù)雙方，但是并不局限于此，計(jì)算第I功率因數(shù)以及第2功率因數(shù)的至少一方即可。此外，在僅計(jì)算第2功率因數(shù)的情況下，按照上述，將計(jì)算出的第2功率因數(shù)發(fā)送至電源側(cè)控制器14，電源側(cè)控制器14基于接收到的第2功率因數(shù)進(jìn)行交流電力的控制即可。[0077]另外，例如在僅計(jì)算第2功率因數(shù)的構(gòu)成中，初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112(以及次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123)也可以基于該第2功率因數(shù)動(dòng)作。另外，例如在僅計(jì)算第I功率因數(shù)的構(gòu)成中，次級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元123(以及初級(jí)側(cè)功率因數(shù)改善單元112)也可以基于該第I功率因數(shù)動(dòng)作。換句話(huà)說(shuō)，可以基于地上側(cè)設(shè)備111(初級(jí)側(cè))以及車(chē)輛側(cè)設(shè)備121 (次級(jí)側(cè))中的一方計(jì)算的功率因數(shù)而使設(shè)于另一方的功率因數(shù)改善單元?jiǎng)幼鳎部梢曰谟梢环接?jì)算的功率因數(shù)而使功率因數(shù)改善單元112、123的雙方動(dòng)作。
[0078]也可以在送電器13另外設(shè)置利用電磁感應(yīng)而與由初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈13a以及初級(jí)側(cè)電容器13b構(gòu)成的諧振電路結(jié)合的初級(jí)側(cè)結(jié)合線(xiàn)圈。該情況下，連接初級(jí)側(cè)結(jié)合線(xiàn)圈和交流電源12,上述諧振電路構(gòu)成為從上述初級(jí)側(cè)結(jié)合線(xiàn)圈通過(guò)電磁感應(yīng)來(lái)接受交流電力的供給。相同地，也可以構(gòu)成為在受電器23設(shè)置利用電磁感應(yīng)而與由次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈23a以及次級(jí)側(cè)電容器23b構(gòu)成的諧振電路結(jié)合的次級(jí)側(cè)結(jié)合線(xiàn)圈，并使用該次級(jí)側(cè)結(jié)合線(xiàn)圈從諧振電路取出交流電力。該情況下，成為第I功率因數(shù)的對(duì)象的負(fù)載為包括各結(jié)合線(xiàn)圈的負(fù)載，成為第2功率因數(shù)的對(duì)象的負(fù)載為從次級(jí)側(cè)結(jié)合線(xiàn)圈的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載。
[0079]此外，上述構(gòu)成中，也可以設(shè)置計(jì)算針對(duì)從初級(jí)側(cè)結(jié)合線(xiàn)圈的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載的功率因數(shù)的構(gòu)成、以及計(jì)算針對(duì)從次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈23a的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載的功率因數(shù)的構(gòu)成的至少一方。而且，也可以另外設(shè)置改善這些功率因數(shù)的構(gòu)成。該情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)傳送效率的進(jìn)一步提聞。
[0080]各實(shí)施方式中，作為充電中停止交流電源12的交流電力的供給的執(zhí)行契機(jī)，設(shè)定了計(jì)算出的功率因數(shù)與開(kāi)始功率因數(shù)的差比允許變動(dòng)值大的情況，但并不局限于此。例如，作為上述執(zhí)行契機(jī)，也可以設(shè)定計(jì)算出的功率因數(shù)比初始功率因數(shù)(或者與初始功率因數(shù)不同的閾值)低的情況。
[0081]另外，也可以比較上次計(jì)算出的功率因數(shù)和這次計(jì)算出的功率因數(shù)，將其差比允許變動(dòng)值大的情況作為執(zhí)行契機(jī)。并且，也可以設(shè)置檢測(cè)線(xiàn)圈13a、23a間的距離的檢測(cè)部，當(dāng)在進(jìn)行對(duì)車(chē)輛用電池22的充電的狀況中使車(chē)輛移動(dòng)的情況下，每次車(chē)輛移動(dòng)，即每次線(xiàn)圈13a、23a間的距離變化，則計(jì)算功率因數(shù)，并且將計(jì)算的功率因數(shù)更新為比較對(duì)象。
[0082]在開(kāi)始對(duì)車(chē)輛用電池22的充電的前階段，也可以控制交流電源12輸出比充電的交流電力小的檢查用的交流電力。該情況下，能夠在開(kāi)始充電的前階段進(jìn)行功率因數(shù)的調(diào)整等，所以能夠在預(yù)先調(diào)整了功率因數(shù)的狀態(tài)下開(kāi)始充電，能夠更適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行對(duì)車(chē)輛用電池22的充電。
[0083]第I實(shí)施方式中，在開(kāi)始功率因數(shù)比初始功率因數(shù)低的情況下等，停止了交流電力的供給，但是并不局限于此，也可以根據(jù)開(kāi)始功率因數(shù)調(diào)整交流電力的輸出。例如，也可以根據(jù)開(kāi)始功率因數(shù)調(diào)整交流電力，以使得對(duì)從交流電源12的輸出部到車(chē)輛用電池22的負(fù)載輸入的有效功率成為固定。由此，不管功率因數(shù)的變化，都能夠?qū)ω?fù)載輸入固定的有效功率。
[0084]第2實(shí)施方式中，各功率因數(shù)改善單元112、123以能夠使電容變化的方式構(gòu)成，但是并不局限于此，以能夠使電感以及電容的至少一方變化的方式構(gòu)成即可。另外，用于此的構(gòu)成并不局限于LC電路，是任意的。
[0085]測(cè)定器15測(cè)定視在功率以及有效功率，并將該測(cè)定結(jié)果發(fā)送至電源側(cè)控制器14，但并不局限于此。例如，測(cè)定器15也可以計(jì)算功率因數(shù)，并發(fā)送該計(jì)算結(jié)果。另外，測(cè)定器15也可以將電壓波形以及電流波形所涉及的信息發(fā)送至電源側(cè)控制器14，電源側(cè)控制器14計(jì)算視在功率、有效功率以及功率因數(shù)。
[0086]從交流電源12供給的交流電壓的波形例如是脈沖波形、正弦波等任意波形。
[0087]各實(shí)施方式中，是將由受電器23接受的交流電力用于車(chē)輛用電池22的充電的構(gòu)成，但怎樣使用所接受的交流電力是任意的。
[0088]各實(shí)施方式中，為了進(jìn)行磁場(chǎng)共振而設(shè)置電容器13b、23b，但也可以省略它們。該情況下，可以使用各線(xiàn)圈13a、23a的寄生電容來(lái)使磁場(chǎng)共振。
[0089]各實(shí)施方式中，為了實(shí)現(xiàn)利用非接觸的電力傳送而使用了磁場(chǎng)共振，但是并不局限于此，也可以使用電磁感應(yīng)。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸電力傳送裝置，其中，具備: 交流電源； 初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈，其從所述交流電源接受交流電力的供給； 次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈，其能夠從所述初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈接受所述交流電力； 電氣部件，其接受由所述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈接受的交流電力的供給；以及功率因數(shù)計(jì)算部，其計(jì)算針對(duì)從所述交流電源的輸出部到所述電氣部件的負(fù)載的功率因數(shù)和針對(duì)從所述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈的輸出部到所述電氣部件的負(fù)載的功率因數(shù)的至少一方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸電力傳送裝置，其中， 還具備控制部，該控制部基于所述功率因數(shù)計(jì)算部的計(jì)算結(jié)果來(lái)控制所述交流電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非接觸電力傳送裝置，其中， 所述控制部基于所述功率因數(shù)計(jì)算部的計(jì)算結(jié)果來(lái)進(jìn)行使所述交流電源停止所述交流電力的供給的停止控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的非接觸電力傳送裝置，其中， 還具備功率因數(shù)改善部，該功率因數(shù)改善部以改善由所述功率因數(shù)計(jì)算部計(jì)算出的功率因數(shù)的方式工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的非接觸電力傳送裝置，其中， 還具備比較部， 該比較部在開(kāi)始所述初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈和所述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈間的電力傳送時(shí)，比較由所述功率因數(shù)計(jì)算部計(jì)算出的開(kāi)始功率因數(shù)和預(yù)先決定的初始功率因數(shù)，并且，在進(jìn)行所述初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈和所述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈間的電力傳送時(shí)，比較由所述功率因數(shù)計(jì)算部計(jì)算出的功率因數(shù)和所述開(kāi)始功率因數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的非接觸電力傳送裝置，其中， 所述次級(jí)側(cè)線(xiàn)圈以及所述電氣部件被設(shè)置在車(chē)輛上， 所述交流電源以及所述初級(jí)側(cè)線(xiàn)圈被設(shè)置在地上， 所述電氣部件包括車(chē)輛用電池。
【文檔編號(hào)】H02J17/00GK103988392SQ201280059508
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月9日
【發(fā)明者】松倉(cāng)啟介, 近藤直 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)