專利名稱：諧振式非接觸供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諧振式非接觸供電系統(tǒng)，更具體地，涉及適于在以非接觸方式對可移動本體的蓄電裝置充電時使用的諧振式非接觸供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
PTLl描述了車輛用充電系統(tǒng)。該充電系統(tǒng)使用諧振來以無線方式使用從位于車輛外部的電源接收的電力對安裝在車輛中的蓄電裝置充電。更具體地，以上文獻的充電系統(tǒng)包括電動車輛和供電裝置。該電動車輛包括:次級自諧振線圈(次級諧振線圈)、次級線圈、整流器和蓄電裝置。該供電裝置包括:高頻功率驅(qū)動器、初級線圈和初級自諧振線圈(初級諧振線圈)。次級自諧振線圈中的繞組的數(shù)量基于蓄電裝置的電壓、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與次級自諧振線圈的諧振頻率來確定。供電裝置與車輛之間的距離隨著車輛的狀況如車輛的重量和輪胎的氣壓而改變。供電裝置的初級自諧振線圈與車輛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與次級自諧振線圈的諧振頻率。因此，次級自諧振線圈的導(dǎo)線之間連接有可變電容器。當(dāng)對蓄電裝置充電時，充電系統(tǒng)基于電壓傳感器和電流傳感器的檢測來計算對蓄電裝置的充電功率，并且調(diào)節(jié)可變電容器的電容以使充電功率最大化。這調(diào)節(jié)了次級自諧振線圈的LC諧振頻率。引用列表專利文獻PTLl:日本公開特許公報 N0.2009-10613
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題PTLl公開了用于即使在車輛的狀況改變了初級自諧振線圈與次級自諧振線圈之間的距離的情況下從供電側(cè)向受電側(cè)有效地提供電力的方法。當(dāng)對蓄電裝置充電時，該方法針對次級自諧振線圈調(diào)節(jié)可變電容器的電容，以使對蓄電裝置的充電功率最大化。然而，在該方法中，對蓄電裝置的充電功率基于電壓傳感器和電流傳感器的檢測來計算，并且必須對可變電容器的電容進行調(diào)節(jié)直至使充電功率最大化。此外，在該方法中，假設(shè):在車輛停放在適當(dāng)?shù)某潆娢恢锰幍那闆r下，初級自諧振線圈與次級自諧振線圈之間的距離隨著車輛的狀況而改變。由于車輛停放在預(yù)定的充電位置處，所以沒有提及對提供電力的初級諧振線圈與接收電力的次級諧振線圈之間的距離的檢測。初級諧振線圈與次級諧振線圈之間的距離可以通過測量諧振系統(tǒng)的阻抗來檢測。只要能夠檢測初級諧振線圈與次級諧振線圈之間的距離，就可以使用匹配單元將供電系統(tǒng)精確地調(diào)節(jié)為從供電側(cè)向受電側(cè)有效地提供電力的狀態(tài)。然而，在距離檢測期間，當(dāng)匹配單元、充電器或者可再充電電池連接至諧振系統(tǒng)時，可再充電電池的充電狀態(tài)的變化妨礙了準(zhǔn)確的距離檢測。因此，不能從供電側(cè)向受電側(cè)有效地提供電力。
本發(fā)明的目的是提供一種諧振式非接觸供電系統(tǒng)，該諧振式非接觸供電系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地檢測提供電力的初級諧振線圈與安裝在可移動本體中的接收電力的次級諧振線圈之間的距離，以從供電初級諧振線圈向受電次級諧振線圈有效地提供電力。解決方案為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種通過初級諧振線圈和次級諧振線圈來提供電力的諧振式非接觸供電系統(tǒng)。該諧振式非接觸供電系統(tǒng)包括供電設(shè)備和可移動本體設(shè)備。供電設(shè)備包括-M電源、包括接收來自AC電源的電力的初級諧振線圈的初級線圈單元、以及檢測初級諧振線圈與次級諧振線圈之間的距離的距離檢測器?？梢苿颖倔w設(shè)備包括:包括接收來自初級諧振線圈的電力的次級諧振線圈的次級線圈單元、對由次級諧振線圈接收的電力進行整流的整流器、被提供以經(jīng)整流器整流的電力的蓄電裝置、開關(guān)、以及通過開關(guān)可連接至次級線圈單元的終端電阻器。當(dāng)距離檢測器對距離進行檢測時，開關(guān)將終端電阻器連接至次級線圈單元，并且將整流器和蓄電裝置從次級線圈單元斷開。當(dāng)可移動本體設(shè)備接收電力時，開關(guān)將整流器和蓄電裝置連接至次級線圈單元，并且將終端電阻器從次級線圈單元斷開。在此，通過開關(guān)連接至次級線圈單元的狀態(tài)包括:開關(guān)將終端電阻器直接連接至次級線圈的情況、以及開關(guān)將終端電阻器連接至具有布置在開關(guān)與次級線圈單元之間的電路元件(例如，次級匹配單元)的次級線圈單元的情況。此外，次級線圈單元是指當(dāng)可移動本體設(shè)備接收通過初級諧振線圈的電力時在次級側(cè)使用的線圈。次級線圈單元至少包括次級諧振線圈。此外，次級線圈單元僅由次級諧振線圈形成，或者由次級諧振線圈與通過電磁感應(yīng)耦合至次級諧振線圈的次級線圈的組合形成。在本發(fā)明中，供電設(shè)備檢測初級諧振線圈與次級諧振線圈之間的距離。當(dāng)供電設(shè)備檢測初級諧振線圈與次級諧振線圈之間的距離時，則例如測量諧振系統(tǒng)的輸入阻抗以檢測距離。諧振系統(tǒng)包括:初級諧振線圈、布置在AC電源與初級諧振線圈之間的電路元件(例如，匹配單元或者初級線圈)、次級諧振線圈以及電連接至次級諧振線圈的電路元件。也就是說，當(dāng)次級線圈單元連接至終端電阻器時，可移動本體設(shè)備中的諧振系統(tǒng)包括:次級線圈單元、終端電阻器以及布置在次級線圈單元與終端電阻器之間的電路部件(例如，匹配單元)。當(dāng)次級線圈單元連接至整流器和蓄電裝置時，可移動本體設(shè)備中的諧振系統(tǒng)包括:次級線圈單元、整流器、蓄電裝置以及布置在次級線圈單元與整流器之間的電路元件(例如，匹配單元)。諧振系統(tǒng)的輸入阻抗是指在距離檢測期間在接收交流電的初級線圈單元的兩個端子之間測量的整個諧振系統(tǒng)(初級線圈單元和次級線圈單元)的阻抗。當(dāng)執(zhí)行距離檢測時，布置在可移動本體設(shè)備中的終端電阻器通過開關(guān)連接至次級線圈單元。此外，整流器和蓄電裝置從次級線圈單元斷開。當(dāng)在整流器和蓄電裝置連接至次級線圈單元的情況下測量諧振系統(tǒng)的輸入阻抗時，如果蓄電裝置為可再充電電池，則由于可再充電電池的充電狀態(tài)的變化，不能準(zhǔn)確地檢測距離。因此，不能從供電側(cè)向受電側(cè)有效地提供電力。然而，在整流器和蓄電裝置從次級線圈單元斷開同時終端電阻器通過開關(guān)連接至次級線圈單元的情況下，測量諧振系統(tǒng)的輸入阻抗。這使得能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的距離檢測。因此，準(zhǔn)確地檢測了供電側(cè)的諧振線圈(即，初級諧振線圈)與受電側(cè)的安裝在可移動本體中的諧振線圈(即，次級諧振線圈)之間的距離，以從供電側(cè)向受電側(cè)有效地提供電力。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的諧振式非接觸供電系統(tǒng)的示意圖；圖2是示出了圖1的系統(tǒng)的一部分的電路圖；以及圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方式的諧振式非接觸供電系統(tǒng)的一部分的電路圖。
具體實施例方式現(xiàn)在，將參照圖1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的諧振式非接觸供電系統(tǒng)。參照圖1，諧振式非接觸供電系統(tǒng)包括:布置在地上的供電設(shè)備10 (輸電設(shè)備)、以及安裝在用作可移動本體的車輛中的可移動本體設(shè)備20。供電設(shè)備10包括:用作AC電源的高頻電源11、初級匹配單元12、初級線圈單元13和電源控制器14。電源控制器14向高頻電源11提供上電/斷電信號以激活和去激活高頻電源11。高頻電源11以與預(yù)先設(shè)定用于諧振系統(tǒng)的諧振頻率相同的頻率輸出AC電力。高頻電源11輸出具有例如幾兆赫茲的頻率的高頻電力。參照圖2，初級線圈單元13包括初級線圈13a和初級諧振線圈13b。初級匹配單元12將初級線圈13a連接至高頻電源11。初級線圈13a與初級諧振線圈13b同軸，并且電容器C并聯(lián)連接至初級諧振線圈13b。初級線圈13a通過電磁感應(yīng)稱合至初級諧振線圈13b。從高頻電源11提供給初級線圈13a的AC電力通過電磁感應(yīng)被進一步提供給初級諧振線圈13b。如圖2所示，初級匹配單元12包括形成可變電抗的感應(yīng)器17以及兩個可變電容器15和16。可變電容器15并聯(lián)連接至高頻電源11?？勺冸娙萜?6并聯(lián)連接至初級線圈13a。感應(yīng)器17連接在兩個可變電容器15和16之間。初級匹配單元12改變可變電容器15和16中的每個的電容以改變其阻抗?？勺冸娙萜?5和16為由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸(未不出)的公知的配置。電機根據(jù)來自電源控制器14的驅(qū)動信號而被驅(qū)動。用作輸入阻抗測量單元的電壓傳感器18并聯(lián)連接至初級線圈13a。電源控制器14包括CPU和存儲器。存儲器存儲根據(jù)如下數(shù)據(jù)獲得的映射或關(guān)系表達式:該數(shù)據(jù)示出了當(dāng)高頻電源11以預(yù)定的頻率輸出交流電時，初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離和諧振系統(tǒng)的輸入阻抗之間的關(guān)系。該數(shù)據(jù)是通過實驗預(yù)先獲得的。在距離檢測期間，電源控制器14使用電壓傳感器18檢測初級線圈13a的兩個端子之間的電壓，以測量輸入阻抗?；谒鶛z測的輸入阻抗以及映射或關(guān)系表達式，電源控制器14計算初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離。電源控制器14用作距離計算器。此外，電源控制器14和電壓傳感器18形成距離檢測器。如圖1所示，可移動本體設(shè)備20包括:次級線圈單元21、次級匹配單元22、整流器23、充電器24、連接至充電器24并且用作蓄電裝置的可再充電電池25、車輛控制器26以及終端電阻器27。開關(guān)SW將次級線圈單元21選擇性地連接至終端電阻器27或者次級匹配單元22。更具體地，開關(guān)SW在以下兩種狀態(tài)之間切換:終端電阻器27連接至次級線圈單元21同時次級匹配單元22、整流器23、充電器24和可再充電電池25從次級線圈單元21斷開的狀態(tài)；以及次級匹配單元22、整流器23、充電器24和可再充電電池25連接至次級線圈單元21同時終端電阻器27從次級線圈單元21斷開的狀態(tài)。如圖2所示,次級線圈單元21包括次級線圈21a和次級諧振線圈21b。次級線圈21a與次級諧振線圈21b同軸，并且電容器C連接至次級諧振線圈21b。次級線圈21a通過電磁感應(yīng)稱合至次級諧振線圈21b。從初級諧振線圈13b提供給次級諧振線圈21b的AC電力通過電磁感應(yīng)被進一步提供給次級線圈21a。開關(guān)SW將次級線圈21a選擇性地連接至終端電阻器27或者次級匹配單元22。如圖2所示，次級匹配單元22包括形成可變電抗的感應(yīng)器30以及兩個可變電容器28和29?？勺冸娙萜?8經(jīng)由開關(guān)SW并聯(lián)連接至次級線圈21a?？勺冸娙萜?9連接至整流器23。次級匹配單元22改變可變電容器28和29中的每個的電容以改變其阻抗。電機(未示出)根據(jù)來自車輛控制器26的驅(qū)動信號驅(qū)動可變電容器28和29。充電器24包括將經(jīng)整流器23整流的電流變換為適于對可再充電池25充電的電壓的DC/DC變換器(未示出)。車輛控制器26在充電期間控制充電器24的DC/DC變換器中的開關(guān)元件。初級線圈13a、初級諧振線圈13b、次級諧振線圈21b和次級線圈21a的繞組數(shù)量和繞組直徑根據(jù)從供電設(shè)備10提供(發(fā)送)給可移動本體設(shè)備20的電力來設(shè)置。開關(guān)SW是C型觸點繼電器。在圖1和圖2中，繼電器被示出為C型觸點或接觸類型。然而，繼電器可以是使用半導(dǎo)體元件的非接觸類型。電源控制器14和車輛控制器26通過無線通信設(shè)備彼此通信。電源控制器14和車輛控制器26在從車輛停放在供電設(shè)備10在此處執(zhí)行充電的預(yù)定的充電位置處起到充電結(jié)束的時間段內(nèi)交換必要的信息。車輛中布置有通知單元(未示出)，以向駕駛員通知以下內(nèi)容:車輛到供電設(shè)備10的距離適于供電設(shè)備10執(zhí)行有效的非接觸式供電。優(yōu)選的是，通知單元為使得駕駛員能夠在視覺上識別車輛在何時位于能夠獲得合適的距離的位置處的顯示裝置。通知單元也可以是使用語音來實現(xiàn)聽覺識別的裝置。當(dāng)將車輛停放在充電位置處時，車輛控制器26基于來自電源控制器14的距離信息來驅(qū)動通知單元。當(dāng)車輛控制器26使用供電設(shè)備10來檢測初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離時，開關(guān)SW連接次級線圈21a與終端電阻器27。當(dāng)距離檢測結(jié)束時，開關(guān)SW將次級線圈21a的連接切換至次級匹配單元22?，F(xiàn)在，將描述諧振式非接觸供電系統(tǒng)的工作。當(dāng)對安裝在車輛中的可再充電電池25充電時，車輛必須停放在次級諧振線圈21b和初級諧振線圈13b以預(yù)定的距離彼此分隔開的充電位置處。因此，在從供電設(shè)備10向可移動本體設(shè)備20的充電器24提供電力之前，供電設(shè)備10檢測次級諧振線圈21b與初級諧振線圈13b之間的距離。更具體地，車輛控制器26將開關(guān)SW切換至連接次級線圈單元21與終端電阻器27的狀態(tài)，并且將這樣的狀態(tài)通知給電源控制器14。當(dāng)電源控制器14識別出終端電阻器27已經(jīng)連接至次級線圈單元21時，電源控制器14開始檢測初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離。在高頻電源11以預(yù)定的頻率輸出AC電力的情況下，電源控制器14基于電壓傳感器18的檢測信號計算初級線圈13a的輸入阻抗。接著，基于輸入阻抗的值以及映射或關(guān)系表達式，電源控制器14檢測(計算)初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離。該距離信息被發(fā)送給車輛控制器26。
即使在諧振系統(tǒng)中存在次級匹配單元22、整流器23、充電器24和可再充電電池25的情況下，也可以執(zhí)行距離檢測。然而，這些元件影響諧振系統(tǒng)的阻抗。具體地，可再充電電池25的充電狀態(tài)的變化極大地影響諧振系統(tǒng)的阻抗。因此，在諧振系統(tǒng)中存在次級匹配單元22、整流器23、充電器24和可再充電電池25的情況下，距離檢測的準(zhǔn)確性降低。然而，在本實施方式中，諧振系統(tǒng)連接至與這些元件斷開的終端電阻器27。因此，這些元件不影響諧振系統(tǒng)的阻抗。這增加了距離檢測的準(zhǔn)確性，并且，對初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離的檢測變得準(zhǔn)確。車輛控制器26將來自電源控制器14的距離信息與適于待由供電設(shè)備10在充電期間執(zhí)行的有效的非接觸式供電的距離進行比較。接著，車輛控制器26驅(qū)動通知單元。車輛的駕駛員檢查通知單元，并且將車輛停在車輛能夠有效地經(jīng)歷由供電設(shè)備10執(zhí)行的非接觸式供電的位置處。當(dāng)車輛到達預(yù)定的停放位置時，電源控制器14結(jié)束距離檢測并且通知車輛控制器26距離檢測已經(jīng)結(jié)束。當(dāng)車輛控制器26識別出由電源控制器14執(zhí)行的距離檢測已經(jīng)結(jié)束時，車輛控制器26將開關(guān)SW切換至將次級線圈單元21連接至次級匹配單元22的狀態(tài)。接著，車輛控制器26將已切換的連接通知給電源控制器14。接下來，在執(zhí)行充電之前，執(zhí)行輸電匹配。也就是說，在車輛的停放位置處，根據(jù)需要調(diào)節(jié)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)變得符合要求。接著，開始充電。接著，供電設(shè)備10的高頻電源11向初級線圈13a施加具有諧振頻率的AC電壓，并且初級諧振線圈13b通過非接觸式諧振向次級諧振線圈21b提供電力。次級諧振線圈21b接收的電力經(jīng)由次級匹配單元22和整流器23提供給充電器24，以對連接至充電器24的可再充電電池25充電。當(dāng)充電開始時，可再充電電池25的充電狀態(tài)改變并且阻抗改變。這改變了諧振系統(tǒng)的阻抗的正常狀態(tài)?；诖鎯υ诖鎯ζ髦械摹⒈硎究稍俪潆婋姵?5的充電狀態(tài)與適于充電狀態(tài)的阻抗的關(guān)系的映射或關(guān)系表達式，車輛控制器26調(diào)節(jié)次級匹配單元22，使得阻抗與充電狀態(tài)相對應(yīng)。接著，在正常狀態(tài)下執(zhí)行充電。例如，當(dāng)自從可再充電電池25的電壓變?yōu)榈扔陬A(yù)定電壓以來已經(jīng)過去了預(yù)定時間時，車輛控制器26確定充電已經(jīng)完成。當(dāng)充電結(jié)束時，車輛控制器26向電源控制器14發(fā)送充電完成信號。當(dāng)接收到充電完成信號時，電源控制器14結(jié)束輸電。以上實施方式具有下述優(yōu)點。(I)諧振式非接觸供電系統(tǒng)設(shè)置有供電設(shè)備10和可移動本體設(shè)備20，供電設(shè)備10包括AC電源(高頻電源11)和被提供以來自AC電源的電力的初級諧振線圈13b，可移動本體設(shè)備20以非接觸方式被提供以來自供電設(shè)備10的電力?？梢苿颖倔w設(shè)備20包括:被提供以來自初級諧振線圈13b的電力的次級諧振線圈21b、對從次級諧振線圈21b接收的電力進行整流的整流器23、被提供以來自整流器23的經(jīng)整流的電力的充電器24、以及連接至充電器24的蓄電裝置(可再充電電池25)。供電設(shè)備10包括檢測初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離的距離檢測器?？梢苿颖倔w設(shè)備20包括通過開關(guān)SW可連接至次級線圈單元21的終端電阻器27。當(dāng)在供電設(shè)備10中對初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離進行檢測時，開關(guān)SW將終端電阻器27連接至次級線圈單元21，并且將整流器23、充電器24和蓄電裝置從次級線圈單元21斷開。當(dāng)可移動本體設(shè)備20接收電力時，開關(guān)SW將整流器23、充電器24和蓄電裝置連接至次級線圈單元21，并且將終端電阻器27從次級線圈單元21斷開。因此，供電側(cè)準(zhǔn)確地檢測位于供電側(cè)的初級諧振線圈13b與布置在可移動本體中的用作受電側(cè)的次級諧振線圈21b之間的距離。因此，從供電側(cè)向受電側(cè)有效地提供電力。(2)在距離檢測期間，開關(guān)SW將次級線圈單元21直接電連接至終端電阻器27。因此，與次級匹配單元22布置在次級線圈單元21與終端電阻器27之間的情況相比，在距離檢測期間，提高了對諧振系統(tǒng)的輸入阻抗進行測量的準(zhǔn)確性。(3)供電設(shè)備10包括初級匹配單元12，并且可移動本體設(shè)備20包括次級匹配單元22。因此，在初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離的檢測之后，當(dāng)從供電設(shè)備10向可移動本體設(shè)備20提供電力以對可再充電電池25充電時，根據(jù)需要調(diào)節(jié)初級匹配單元12和次級匹配單元22，以將諧振系統(tǒng)調(diào)節(jié)為符合要求的諧振狀態(tài)。(4)可移動本體設(shè)備20安裝在其中的車輛包括通知單元，通知單元通知駕駛員由供電設(shè)備10檢測的距離何時適于以非接觸方式有效地接收來自供電設(shè)備的電力。因此，駕駛員可以容易地移動車輛并將其停放在充電位置處。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯然的是:可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下用許多其他具體的形式來實施本發(fā)明。特別地，應(yīng)當(dāng)理解，可以用以下形式來實施本發(fā)明。在距離檢測期間，開關(guān)SW并非必須將次級線圈單元21直接電連接至終端電阻器27，次級匹配單元22可以布置在開關(guān)SW與次級線圈單元21之間。例如，如圖3所示，開關(guān)SW可以將次級匹配單元22切換至連接至終端電阻器27的狀態(tài)以及切換至連接至整流器23的狀態(tài)。在這種情況下，在距離檢測期間，在諧振系統(tǒng)中，次級匹配單元22和開關(guān)SW將終端電阻器27連接至次級線圈單元21。此外，整流器23、充電器24和可再充電電池25從諧振系統(tǒng)斷開。在這種情況下，在距離檢測期間，次級匹配單元22中的可變電容器28和29中的每個被調(diào)節(jié)為預(yù)設(shè)電容。然而，更優(yōu)選的是，次級線圈單元21在距離檢測期間直接連接至終端電阻器27。為了在供電設(shè)備10與可移動本體設(shè)備20之間執(zhí)行非接觸式供電，諧振式非接觸供電系統(tǒng)不一定需要所有的初級線圈13a、初級諧振線圈13b、次級線圈21a和次級諧振線圈21b。諧振式非接觸供電系統(tǒng)僅需要初級諧振線圈13b和次級諧振線圈21b。更具體地，代替用初級線圈13a和初級諧振線圈13b形成初級線圈單元13,可以將初級諧振線圈13b通過初級匹配單元12連接至高頻電源11。此外,代替用次級線圈21a和次級諧振線圈21b形成次級線圈單元21，可以將次級諧振線圈21b通過次級匹配單元22等連接至整流器23。然而，更優(yōu)選的是，諧振式非接觸供電系統(tǒng)包括所有的初級線圈13a、初級諧振線圈13b、次級線圈21a和次級諧振線圈21b。這即使在初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離增加的情況下仍然有利于諧振狀態(tài)的調(diào)節(jié)并且容易維持諧振狀態(tài)。當(dāng)省去初級線圈13a時，形成距離檢測器的電壓傳感器18測量初級諧振線圈13b的兩個端子之間的電壓。此外，根據(jù)表示所測量的電壓和初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離的關(guān)系的映射或關(guān)系表達式，電源控制器14檢測初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離。可以省去供電設(shè)備10的初級匹配單元12和可移動本體設(shè)備20的次級匹配單元22。然而，優(yōu)選的是，包括初級匹配單元12和次級匹配單元22，這是因為，可以在精確地調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗時從供電側(cè)向受電側(cè)有效地提供電力。用作可移動本體的車輛不限于需要駕駛員的車輛，也可以是自動車輛?？梢苿颖倔w不限于車輛，也可以是自動裝置。在這樣的情況下，自動裝置包括控制器，該控制器參照由供電設(shè)備10檢測的距離的數(shù)據(jù)。當(dāng)初級諧振線圈13b與次級諧振線圈21b之間的距離變?yōu)檫m于供電設(shè)備10有效地執(zhí)行非接觸式供電時，控制器停止自動裝置。初級匹配單元12和次級匹配單元22每個并非必須包括感應(yīng)器和兩個可變電容器。例如，匹配單元可以包括用作感應(yīng)器的可變感應(yīng)器?？商娲?，匹配單元可以包括可變感應(yīng)器和兩個非可變電容器。高頻電源11可以被形成為使得輸出AC電壓的頻率為可變的或者不可變的?？梢栽跊]有在充電器24中布置升壓電路的情況下對可再充電電池25充電。在這種情況下，僅通過使用整流器23對從次級線圈單元21輸出的AC電流進行整流來對可再充電電池25充電?？梢允÷钥梢苿颖倔w設(shè)備20中的充電器24。在這種情況下，經(jīng)整流器23整流的電力被直接提供給可再充電電池25。不論充電器24被省略與否，供電設(shè)備10都可以被配置成調(diào)節(jié)高頻電源11的輸出功率。初級線圈13a的直徑和次級線圈21a的直徑不必與初級諧振線圈13b的直徑和次級諧振線圈21b的直徑相同。初級線圈13a的直徑和次級線圈21a的直徑可以小于或者大于初級諧振線圈13b的直徑和次級諧振線圈21b的直徑。初級諧振線圈13b和次級諧振線圈21b中的每個并非必須是呈螺旋形(helically)的繞線，也可以是在平面上盤旋地(spirally)纏繞的導(dǎo)線。代替彼此獨立地布置整流器23和充電器24，可以將整流器23合并在充電器24中。蓄電裝置不限于可再充電電池25，只要其為可以被充電和放電的DC電源。例如，蓄電裝置可以是具有大的電容的電容器?？梢允∪ミB接至初級諧振線圈13b和次級諧振線圈21b的電容器C。然而，電容器C的連接使得能夠降低諧振頻率，而當(dāng)省去電容器C時，不能降低諧振頻率。此外，只要諧振頻率相同，電容器C的連接就使得能夠?qū)Τ跫壷C振線圈13b和次級諧振線圈21b進行小型化，而當(dāng)省去電容器C時，這樣的小型化會很難。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為當(dāng)前的示例和實施方式是說明性的而非限制性的，并且，本發(fā)明不限于本文中給出的細(xì)節(jié)，而是可以在所附權(quán)利要求的范圍和等同范圍內(nèi)修改。
權(quán)利要求
1.一種通過初級側(cè)諧振線圈和次級側(cè)諧振線圈來提供電力的諧振式非接觸供電系統(tǒng)，所述諧振式非接觸供電系統(tǒng)包括: 供電設(shè)備，所述供電設(shè)備包括AC電源、初級線圈單元以及距離檢測器，所述初級線圈單元包括所述初級諧振線圈，其中，所述初級諧振線圈接收來自所述AC電源的電力，并且所述距離檢測器檢測所述初級諧振線圈與所述次級諧振線圈之間的距離；以及 可移動本體設(shè)備，所述可移動本體設(shè)備包括次級線圈單元、整流器、蓄電裝置、開關(guān)以及終端電阻器，所述次級線圈單元包括所述次級諧振線圈，所述終端電阻器通過所述開關(guān)可連接至所述次級線圈單元， 其中，所述次級諧振線圈接收來自所述初級諧振線圈的電力，所述整流器對由所述次級諧振線圈接收的電力進行整流，并且所述蓄電裝置被提供以經(jīng)所述整流器整流的電力； 其中，當(dāng)所述距離檢測器對所述距離進行檢測時，所述開關(guān)將所述終端電阻器連接至所述次級線圈單元，并且將所述整流器和所述蓄電裝置從所述次級線圈單元斷開；以及 當(dāng)所述可移動本體設(shè)備接收電力時，所述開關(guān)將所述整流器和所述蓄電裝置連接至所述次級線圈單元，并且將所述終端電阻器從所述次級線圈單元斷開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的諧振式非接觸供電系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述AC電源輸出AC電力時，所述距離檢測器基于諧振系統(tǒng)的輸入阻抗檢測所述初級諧振線圈與所述次級諧振線圈之間的距離，并且所述諧振系統(tǒng)包括所述初級線圈單元和所述次級線圈單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的諧振式非接觸供電系統(tǒng)，其中，所述距離檢測器包括并聯(lián)連接至所述初級線圈單元的電壓傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的諧振式非接觸供電系統(tǒng)，其中，所述可移動本體設(shè)備安裝在車輛中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的諧振式非接觸供電系統(tǒng)，其中，所述車輛包括通知單元，所述通知單元通知駕駛員由所述距離檢測器檢測的所述距離適于有效地接收來自所述供電設(shè)備的電力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的諧振式非接觸供電系統(tǒng)，其中，所述可移動本體設(shè)備還包括設(shè)置在所述整流器與所述蓄電裝置之間的充電器，所述經(jīng)所述整流器整流的電力被提供給所述充電器，并且所述蓄電裝置連接至所述充電器。
全文摘要
一種通過初級諧振線圈和次級諧振線圈來提供電力的諧振式非接觸供電系統(tǒng)。該諧振式非接觸供電系統(tǒng)包括供電設(shè)備和可移動本體設(shè)備。供電設(shè)備包括設(shè)置有初級諧振線圈的初級線圈單元和檢測初級諧振線圈與次級諧振線圈之間的距離的距離檢測器。可移動本體設(shè)備包括開關(guān)和終端電阻器。當(dāng)距離檢測器對距離進行檢測時，開關(guān)將終端電阻器連接至次級線圈單元，并且將整流器和蓄電裝置從次級線圈單元斷開。當(dāng)可移動本體設(shè)備接收電力時，開關(guān)將整流器和蓄電裝置連接至次級線圈單元，并且將終端電阻器從次級線圈單元斷開。
文檔編號H02J7/02GK103108768SQ20118003617
公開日2013年5月15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)明者迫田慎平, 高田和良, 市川真士 申請人:株式會社豐田自動織機