專利名稱：電動車輛和車輛用供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動車輛和車輛用供電裝置，特別涉及用于從車輛外部的電源以無線 方式向搭載于電動車輛的蓄電裝置充電的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為考慮環(huán)境的車輛，電動汽車和混合動力車等電動車輛大受注目。這些車輛搭 載產(chǎn)生行駛驅(qū)動力的電動機和儲存向該電動機供給的電力的能夠充電的蓄電裝置。混合動 力車是作為動力源而除了搭載有電動機之外還搭載有內(nèi)燃機的車輛或作為車輛驅(qū)動用的 直流電源而除了搭載有蓄電裝置之外還搭載有燃料電池的車輛。而且，作為動力源而搭載 有內(nèi)燃機和電動機的混合動力車已經(jīng)被實用化。在這樣的混合動力車中，已知能夠與電動汽車同樣地從車輛外部的電源對車載的 蓄電裝置進行充電的車輛。例如，已知如下的所謂“插電式混合動力車”通過充電電纜連接 設(shè)置于屋內(nèi)的電源插座和設(shè)置于車輛的充電口，由此能夠從一般家庭的電源對蓄電裝置進 行充電。另一方面，作為輸電方法，近幾年來不使用電源線(cord)、輸電電纜的無線輸電受 到注目。作為該無線輸電技術(shù)，作為有效的方法，已知使用電磁感應的輸電、使用電波的輸 電以及基于共振法的輸電這三種技術(shù)。其中，共振法是利用電磁場的共振來進行輸電的方法，能夠?qū)?shù)kW(千瓦)的大電 力進行比較長距離(例如數(shù)m(米))的輸電(參照非專利文獻1)。專利文獻1 日本特開2001-8380號公報專利文獻2 日本特開平8-126106號公報非專利文獻 1 :Andre Kurs et al. , "Wireless Power Transfer viaStrongly Coupled Magnetic Resonances，，[online]、2007 年 7 月 6 日、Science、 第 317 卷、 p. 83-86、[2007 年9 月 12 日檢索]、因特網(wǎng) <URL :http://www. sciencemag. org/cgi/ reprint/317/5834/83. pdf>

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述的"Wireless Power Transfer via Strongly CoupledMagnetic Resonances”中，沒有公開在從車輛外部的電源對車載的蓄電裝置進行的充電中使用基于 共振法的無線輸電技術(shù)的情況下的具體方法。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠通過共振法從車輛外部的電源以無線方式 接受充電電力、對車載的蓄電裝置進行充電的電動車輛。此外，本發(fā)明的其他目的在于提供一種用于通過共振法以無線方式向電動車輛輸 送充電電力的車輛用供電裝置。根據(jù)本發(fā)明，電動車輛具備次級自諧振線圈、次級線圈、整流器、蓄電裝置、和電動 機。次級自諧振線圈被構(gòu)成為通過磁場的共振與車輛外部的初級自諧振線圈磁耦合，能夠從初級自諧振線圈接受電力。次級線圈被構(gòu)成為能夠通過電磁感應從次級自諧振線圈接受 電力。整流器對次級線圈接受到的電力進行整流。蓄電裝置儲存由整流器整流后的電力。 電動機從蓄電裝置接受電力的供給而產(chǎn)生車輛驅(qū)動力。優(yōu)選的是，次級自諧振線圈的匝數(shù)是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和次級自諧振線圈的共振頻率而設(shè)定的。優(yōu)選的是，電動車輛還具備反射單元。反射單元相對于從初級自諧振線圈接受電 力的方向而形成在次級自諧振線圈和次級線圈的背面?zhèn)?，向次級自諧振線圈反射從初級自 諧振線圈輸出的磁通。優(yōu)選的是，電動車輛還具備調(diào)整裝置。調(diào)整裝置被構(gòu)成為能夠通過改變次級自諧振線圈的電容和電感的至少一方來調(diào)整次級自諧振線圈的諧振頻率。進一步優(yōu)選的是，電動車輛還具備電力檢測裝置和控制裝置。電力檢測裝置對由 次級自諧振線圈和次級線圈接受到的電力進行檢測?？刂蒲b置控制調(diào)整裝置使得由電力檢 測裝置檢測出的電力變?yōu)樽畲?。?yōu)選的是，電動車輛還具備電力檢測裝置和通信裝置。電力檢測裝置對由次級自 諧振線圈和次級線圈接受到的電力進行檢測。通信裝置被構(gòu)成為能夠向包括初級自諧振線 圈的車輛外部的供電裝置發(fā)送由電力檢測裝置檢測出的電力的檢測值。優(yōu)選的是，次級自諧振線圈配設(shè)在車體下部。此外優(yōu)選的是，次級自諧振線圈配設(shè)在車輪的中空輪胎內(nèi)部。優(yōu)選的是，設(shè)置有多組次級自諧振線圈和次級線圈。多個次級線圈相互并聯(lián)地連 接于整流器。優(yōu)選的是，電動車輛還具備電壓變換器。電壓變換器配設(shè)在次級線圈和蓄電裝置 之間，基于蓄電裝置的電壓進行升壓動作或降壓動作。優(yōu)選的是，電動車輛還具備第一繼電器和第二繼電器。第一繼電器配設(shè)在蓄電裝 置和電動機之間。第二繼電器配設(shè)在蓄電裝置和次級線圈之間。而且，當?shù)谝焕^電器接通 而由蓄電裝置的電力驅(qū)動電動機時，第二繼電器也與第一繼電器一同接通。此外，根據(jù)本發(fā)明，車輛用供電裝置具備高頻電力驅(qū)動器、初級線圈、和初級自諧 振線圈。高頻電力驅(qū)動器被構(gòu)成為能夠?qū)碾娫唇邮艿碾娏ψ儞Q為能夠使磁場共振來向車 輛進行輸電的高頻電力。初級線圈從高頻電力驅(qū)動器接受高頻電力。初級自諧振線圈被構(gòu) 成為通過磁場的共振與搭載在車輛的次級自諧振線圈磁耦合，能夠向次級自諧振線圈輸送 通過電磁感應從初級線圈接受到的高頻電力。優(yōu)選的是，車輛用供電裝置還具備反射單元。反射單元相對于從初級自諧振線圈 輸電的輸電方向而形成在初級自諧振線圈和初級線圈的背面?zhèn)龋蜉旊姺较蚍瓷鋸某跫壸?諧振線圈輸出的磁通。優(yōu)選的是，車輛用供電裝置還具備通信裝置和控制裝置。通信裝置被構(gòu)成為能夠 接收從車輛發(fā)送來的接受電力的檢測值，所述車輛是從該車輛用供電裝置接受電力的供給 的車輛?？刂蒲b置基于由通信裝置接收到的接受電力的檢測值，通過控制高頻電力驅(qū)動器 來調(diào)整高頻電力的頻率，使得接受電力變?yōu)樽畲?。?yōu)選的是，車輛用供電裝置還具備通信裝置和控制裝置。通信裝置被構(gòu)成為能夠 接收從車輛發(fā)送來的信息，所述車輛是從該車輛用供電裝置接受電力的供給的車輛。控制裝置基于由通信裝置接收到的信息，控制高頻電力驅(qū)動器，使得產(chǎn)生與從該車輛用供電裝 置接受電力供給的車輛的臺數(shù)相應的高頻電力。進一步優(yōu)選的是，控制裝置在判斷為不存在從該車輛用供電裝置接受電力的供給 的車輛時，停止高頻電力驅(qū)動器。優(yōu)選的是，車輛用供電裝置還具備調(diào)整裝置。調(diào)整裝置被構(gòu)成為能夠通過改變初 級自諧振線圈的電容和電感的至少一方來調(diào)整初級自諧振線圈的諧振頻率。進一步優(yōu)選的是，車輛用供電裝置還具備通信裝置和控制裝置。通信裝置被構(gòu)成 為能夠接收從車輛發(fā)送來的接受電力的檢測值，所述車輛是從該車輛用供電裝置接受電力 的供給的車輛?？刂蒲b置基于由通信裝置接收到的接受電力的檢測值，控制調(diào)整裝置使得 接受電力變?yōu)樽畲?。?yōu)選的是，車輛用供電裝置還具備通信裝置和選擇裝置。通信裝置被構(gòu)成為能夠 接收從車輛發(fā)送來的接受電力的檢測值，所述車輛是從該車輛用供電裝置接受電力的供給 的車輛。設(shè)置有多組初級自諧振線圈和初級線圈。而且，選擇裝置基于由通信裝置接收到的 接受電力的檢測值，從多個初級線圈中選擇從高頻電力驅(qū)動器接受高頻電力的初級線圈， 將其連接于高頻電力驅(qū)動器，使 得接受電力變?yōu)樽畲?。此外?yōu)選的是，設(shè)置有多組初級自諧振線圈和初級線圈。多個初級線圈相對于高 頻電力驅(qū)動器而相互并聯(lián)連接。在本發(fā)明中，通過車輛用供電裝置的高頻電力驅(qū)動器將來自電源的電力轉(zhuǎn)換為高 頻電力，通過初級線圈提供給初級自諧振線圈。這樣，初級自諧振線圈和電動車輛的次級自 諧振線圈通過磁場的共振而磁耦合，從初級自諧振線圈向次級自諧振線圈輸送電力。而且， 由次級自諧振線圈接受到的電力通過整流器整流并儲存在電動車輛的蓄電裝置。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠從車輛外部的電源以無線方式向電動車輛輸送充電電力， 能夠?qū)Υ钶d于車輛的蓄電裝置進行充電。


圖1是本發(fā)明的實施方式1的電動車輛適用的充電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是用于說明基于共振法的輸電的原理的圖。圖3是表示圖1所示的電動車輛的動力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖4是表示反射壁的配置例的圖。圖5是表示實施方式2的電動車輛的動力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖6是表示圖5所示的次級自諧振線圈的結(jié)構(gòu)例的圖。圖7是表示實施方式2的變形例1的次級自諧振線圈的結(jié)構(gòu)例的圖。圖8是表示實施方式2的變形例2的次級自諧振線圈的結(jié)構(gòu)例的圖。圖9是實施方式3的電動車輛的車輪及其附近的垂直剖視圖。圖10是表示實施方式4的電動車輛的接受電力部附近的結(jié)構(gòu)的圖。圖11是表示實施方式4的變形例1的電動車輛的接受電力部附近的結(jié)構(gòu)的圖。圖12是表示實施方式4的變形例2的電動車輛的接受電力部附近的結(jié)構(gòu)的圖。圖13是實施方式5的電動車輛適用的充電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖14是表示圖13所示的電動車輛的動力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的功能框圖。
圖15是表示圖13所示的供電裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖16是表示高頻電力的頻率和充電電力的關(guān)系的圖。圖17是實施方式6的充電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖18是表示圖17所示的供電裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖19是表示實施方式7的供電裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖20是表示實施方式8的供電裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖21是表示實施方式9的供電裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖22是表示實施方式10的供電裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖23是表示實施方式11的供電裝置的結(jié)構(gòu)的圖。符號說明100、100A、100B、100B-l、100B-2 電動車輛；110U10A 110C、110-1、110-2、 110-3,340 次級自諧振線圈；112 可變電容器；114 可變電容二極管；116-1、116-2 自諧 振線圈；118 開關(guān)；120、120-1、120-2、120-3、350 次級線圈；130 整流器；140 蓄電裝置； 150 :PCU ；152 升壓轉(zhuǎn)換器；154,156 變換器；160 電機；162、164 電動發(fā)電機；170 發(fā)動 機；172 動力分配機構(gòu)；174 驅(qū)動輪；180U80AU80B 車輛ECU ；182 電壓傳感器；184 電 流傳感器；190、250 通信裝置；200、200A 200G 供電裝置；210 交流電源；220、220A、 220B,220-1,220-2,220-3 高頻電力驅(qū)動器；230、230_1、230-2、230_3、320 初級線圈； 240、240A 240C、240-l、240-2、240-3、330 初級自諧振線圈；260、260A、260B :ECU ；270 選擇裝置；310 高頻電源；360 負載；410,420 反射壁；510 中空輪胎；520 車體；SMR1、 SMR2 系統(tǒng)主繼電器；CUC2 平滑電容器；PLUPL2 正極線；NL 負極線。
具體實施例方式下面參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。圖中對相同或相當?shù)牟糠謽擞?相同的符號，不重復其說明。(實施方式1)圖1是本發(fā)明的實施方式1的電動車輛適用的充電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。參照圖1， 該充電系統(tǒng)具備電動車輛100和供電裝置200。電動車輛100包括次級自諧振線圈110、次級線圈120、整流器130、蓄電裝置140。 此外，電動車輛100還包括動力控制單元(以下也稱為“PCU (Power Control Unit) ”)150 和電機160。次級自諧振線圈110配設(shè)在車體下部。該次級自諧振線圈110是兩端為開路(非 連接)的LC諧振線圈，被構(gòu)成為通過磁場的共振與供電裝置200的初級自諧振線圈240 (后 述)磁耦合，能夠從初級自諧振線圈240接受電力。具體而言，基于蓄電裝置140的電壓、 初級自諧振線圈240和次級自諧振線圈110之間的距離、初級自諧振線圈240和次級自諧 振線圈110的共振頻率等，次級自諧振線圈110的匝數(shù)被適當設(shè)定，使得表示初級自諧振線 圈240和次級自諧振線圈110的共振強度的Q值及表示其耦合度的k等變大。次級線圈120被構(gòu)成為能夠通過電磁感應從次級自諧振線圈110接受電力，優(yōu)選 與次級自諧振線圈110配設(shè)在同軸上。而且，次級線圈120將從次級自諧振線圈110接受 到的電力向整流器130輸出。整流器130將從次級線圈120接受的高頻的交流電力整流并向蓄電裝置140輸出。需說明的是，可以代替整流器130而使用將從次級線圈120接受的 高頻的交流電力變換為蓄電裝置140的電壓電平的AC/DC轉(zhuǎn)換器(交流/直流轉(zhuǎn)換器)。蓄電裝置140是能夠充放電的直流電源，例如由鋰離子、鎳氫等的二次電池構(gòu)成。 蓄電裝置140的電壓例如為200V左右。蓄電裝置140除了儲存從整流器130供給的電力 之外，還如后述那樣儲存由電機160發(fā)電產(chǎn)生的電力。而且，蓄電裝置140向P⑶150供給 儲存的電力。需說明的是，作為蓄電裝置140，也能夠采用大容量的電容器，只要是能夠暫時儲 存來自整流器130和/或電機160的電力、且能夠向PCU150供給其儲存的電力的電力緩沖 器(buffer)，則可以是任意的。P⑶150將從蓄電裝置140供給的電力變換為交流電力并向電機160進行輸出，驅(qū) 動電機160。此外，P⑶150將由電機160發(fā)電得到的電力整流并向蓄電裝置140進行輸出， 對蓄電裝置140進行充電。電機160接受經(jīng)由P⑶150從蓄電裝置140供給的電力，產(chǎn)生車輛驅(qū)動力，向車輪 輸出其產(chǎn)生的驅(qū)動力。此外，電機160接受從車輪、未圖示的發(fā)動機接受的動能來進行發(fā) 電，向rcui50輸出其發(fā)電產(chǎn)生的電力。另一方面，供電裝置200包括交流電源210、高頻電力驅(qū)動器220、初級線圈230以 及初級自諧振線圈240。交流電源210是車輛外部的電源，例如是系統(tǒng)電源。高頻電力驅(qū)動器220將從交 流電源210接受的電力轉(zhuǎn)換為能夠使磁場共振來從初級自諧振線圈240向車輛側(cè)的次級自 諧振線圈110進行輸電的高頻的電力，并向初級線圈230供給其轉(zhuǎn)換的高頻電力。初級線圈230被構(gòu)成為能夠通過電磁感應向初級自諧振線圈240輸電，優(yōu)選與初 級自諧振線圈240配設(shè)在同軸上。而且，初級線圈230向初級自諧振線圈240輸出從高頻 電力驅(qū)動器220接受到的電力。初級自諧振線圈240配設(shè)在地面附近。該初級自諧振線圈240是兩端開路的LC 諧振線圈，被構(gòu)成為通過磁場的共振與電動車輛100的次級自諧振線圈110磁耦合，能夠向 次級自諧振線圈110輸送電力。具體而言，基于由從初級自諧振線圈240輸送的電力來充 電的蓄電裝置140的電壓、初級自諧振線圈240和次級自諧振線圈110之間的距離、初級自 諧振線圈240和次級自諧振線圈110的共振頻率等，初級自諧振線圈240的匝數(shù)被適當設(shè) 定，使得Q值及耦合度k等變大。圖2是用于說明基于共振法的輸電的原理的圖。參照圖2，該共振法與兩個音叉共 振相同地，通過具有相同固有振動頻率的兩個LC諧振線圈，經(jīng)由磁場共振，從一方的線圈 向另一方的線圈以無線方式傳送電力。當通過高頻電源310使高頻電力在初級線圈320中流動時，在初級線圈320產(chǎn)生 磁場，通過電磁感應在初級自諧振線圈330中產(chǎn)生高頻電力。初級自諧振線圈330作為由 線圈自身的電感和導線間的浮地電容(floatingcapacitance)實現(xiàn)的LC諧振器而發(fā)揮作 用，通過磁場共振與同樣地作為LC諧振器而發(fā)揮作用且具有與初級自諧振線圈330相同的 諧振頻率的次級自諧振線圈340磁耦合，由此向次級自諧振線圈340傳送電力。而且，利用通過從初級自諧振線圈330接受電力而在次級自諧振線圈340產(chǎn)生的 磁場，在次級線圈350中由電磁感應產(chǎn)生高頻電力，向負載360供給電力。
對與圖1的對應關(guān)系進行說明，圖1的交流電源210和高頻電力驅(qū)動器220相當 于圖2的高頻電源310。此外，圖1的初級線圈230和初級自諧振線圈240分別相當于圖2 的初級線圈320和初級自諧振線圈330，圖1的次級自諧振線圈110和次級線圈120分別相 當于圖2的次級自諧振線圈340和次級線圈350。而且，圖1的整流器13和蓄電裝置140 相當于圖2的負載360。圖3是表示圖1所示的電動車輛100的動力系統(tǒng)(power train)的整體結(jié)構(gòu)的功 能框圖。參照圖3，電動車輛100包括蓄電裝置140、系統(tǒng)主繼電器SMR1、升壓轉(zhuǎn)換器152、 變換器(inverter) 154、156、平滑電容器C1、C2、電動發(fā)電機162、164、發(fā)動機170、動力分配 機構(gòu)172、驅(qū)動輪174、車輛ECU (Electronic Control Unit,電子控制單元)180。此外，電 動車輛 100還包括次級自諧振線圈110、次級線圈120、整流器130、系統(tǒng)主繼電器SMR2。該電動車輛100是搭載有發(fā)動機170和電動發(fā)電機164來作為動力源的混合動力 車輛。發(fā)動機170和電動發(fā)電機162、164與動力分配機構(gòu)172連結(jié)。而且，電動車輛100 利用發(fā)動機170和電動發(fā)電機164的至少一方產(chǎn)生的驅(qū)動力來進行行駛。發(fā)動機170產(chǎn)生 的動力通過動力分配機構(gòu)172分配為兩條路徑。即，一方是向驅(qū)動輪174傳遞的路徑，另一 方是向電動發(fā)電機162傳遞的路徑。電動發(fā)電機162是交流旋轉(zhuǎn)電機，例如由在轉(zhuǎn)子中埋設(shè)有永磁體的三相交流同步 電動機構(gòu)成。電動發(fā)電機162使用由動力分配機構(gòu)172分配的發(fā)動機170的動能來發(fā)電。 例如，蓄電裝置140的充電狀態(tài)(以下也稱為“S0C(Sate Of Charge) ”)低于預先確定的值 時，發(fā)動機170啟動，由電動發(fā)電機162進行發(fā)電，對蓄電裝置140充電。電動發(fā)電機164也是交流旋轉(zhuǎn)電機，與電動發(fā)電機162同樣地例如由在轉(zhuǎn)子中埋 設(shè)有永磁體的三相交流同步電動機構(gòu)成。電動發(fā)電機164使用儲存在蓄電裝置140中的電 力和由電動發(fā)電機162發(fā)電產(chǎn)生的電力的至少一方來產(chǎn)生驅(qū)動力。而且，電動發(fā)電機164 的驅(qū)動力被傳遞至驅(qū)動輪174。此外，在車輛的制動時或下坡斜面的加速度降低時，作為動能和勢能儲存于車輛 的力學能量經(jīng)由驅(qū)動輪174而用于電動發(fā)電機164的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，電動發(fā)電機164作為發(fā)電 機工作。由此，電動發(fā)電機164作為將行駛能量變換為電力并產(chǎn)生制動力的再生制動器進 行工作。而且，由電動發(fā)電機164發(fā)電產(chǎn)生的電力被儲存至蓄電裝置140。需說明的是，電動發(fā)電機162、164相當于圖1中的電機160。動力分配機構(gòu)172由包括太陽輪、小齒輪、行星架、齒圈的行星齒輪構(gòu)成。小齒輪 與太陽輪和齒圈嚙合。行星架將小齒輪以能夠自轉(zhuǎn)的方式支承，并且連結(jié)于發(fā)動機170的 曲軸。太陽輪連結(jié)于電動發(fā)電機162的旋轉(zhuǎn)軸。齒圈連結(jié)于電動發(fā)電機164的旋轉(zhuǎn)軸和驅(qū) 動輪174。系統(tǒng)主繼電器SMR1配設(shè)在蓄電裝置140和升壓轉(zhuǎn)換器152之間。當來自車輛 E⑶180的信號SE1激活時，系統(tǒng)主繼電器SMR1使蓄電裝置140與升壓轉(zhuǎn)換器152電連接， 當信號SE1非激活時，切斷蓄電裝置140和升壓轉(zhuǎn)換器152之間的電路。升壓轉(zhuǎn)換器152基于來自車輛E⑶180的信號PWC，對從蓄電裝置140輸出的電壓 進行升壓并向正極線PL2輸出。該升壓轉(zhuǎn)換器152例如由直流斬波電路構(gòu)成。變換器154、156分別與電動發(fā)電機162、164對應設(shè)置。變換器154基于來自車輛 E⑶180的信號PWI1驅(qū)動電動發(fā)電機162，變換器156基于來自車輛E⑶180的信號PWI2驅(qū)動電動發(fā)電機164。變換器154、156例如由三相橋式電路構(gòu)成。需說明的是，升壓轉(zhuǎn)換器152和變換器154、156相當于圖1中的P⑶150。次級自諧振線圈110、次級線圈120以及整流器130與圖1中說明的一樣。系統(tǒng)主 繼電器SMR2配設(shè)在整流器130和蓄電裝置140之間。當來自車輛E⑶180的信號SE2激活 時，系統(tǒng)主繼電器SMR2將蓄電裝置140與整流器130電連接，當信號SE2非激活時，切斷蓄 電裝置140和整流器130之間的電路。車輛ECU180基于加速踏板開度、車輛速度、來自其他各傳感器的信號，生成用于 分別驅(qū)動升壓轉(zhuǎn)換器152和電動發(fā)電機162、164的信號PWC、PWI1、PWI2，將其生成的信號 PWC、PWI1、PWI2分別輸出給升壓轉(zhuǎn)換器152和變換器154、156。此外，車輛E⑶180在車輛行駛時將信號SE1激活而使系統(tǒng)主繼電器SMR1接通，并 且不激活信號SE2而使系統(tǒng)主繼電器SMR2斷開。另一方面，使用次級自諧振線圈110、次級線圈120以及整流器130從車輛外部的 交流電源210 (圖1)向蓄電裝置140充電時，車輛ECU180不激活信號SE1而使系統(tǒng)主繼電 器SMR1斷開，并且激活信號SE2使系統(tǒng)主繼電器SMR2接通。在該電動車輛100中，從車輛外部的交流電源210 (圖1)向蓄電裝置140充電時， 分別使系統(tǒng)主繼電器SMR1、SMR2斷開、接通。而且，通過磁場的共振而與供電裝置200的初 級自諧振線圈240 (圖1)磁耦合的次級自諧振線圈110所接受到的高頻的充電電力通過電 磁感應被傳送給次級線圈120，由整流器130整流而向蓄電裝置140供給。需說明的是，為了提高基于磁場的共振的輸電效率，可以在供電裝置200和電動 車輛100的至少一方設(shè)置用于反射磁通的反射壁。圖4是表示這樣的反射壁的配置例的圖。該圖4是將電動車輛100中的次級自諧 振線圈110和次級線圈120以及供電裝置200中的初級線圈230和初級自諧振線圈240的 附近放大表示的圖。參照圖4，在電動車輛100中，相對于從初級自諧振線圈240的接受電力方向，在次 級自諧振線圈110和次級線圈120的背面?zhèn)纫园鼑渭壸灾C振線圈110和次級線圈120的 方式設(shè)置低透磁率的反射壁410，形成為能夠向次級自諧振線圈110反射從初級自諧振線 圈240輸出的磁通。此外，在供電裝置200中，相對于從初級自諧振線圈240的接受電力方向，在初級 自諧振線圈240和初級線圈230的背面?zhèn)纫园鼑跫壸灾C振線圈240和初級線圈230的方 式設(shè)置低透磁率的反射壁420，形成為能夠向輸電方向反射從初級自諧振線圈240輸出的 磁通。需說明的是，車輛側(cè)的反射壁410也具有切斷向車室內(nèi)和車載電氣設(shè)備的漏磁的 效果。如上所述，在本該實施方式1中，通過供電裝置200的高頻電力驅(qū)動器220將來自 交流電源210的電力變換為高頻電力，由初級線圈230供給到初級自諧振線圈240。這樣， 初級自諧振線圈240和電動車輛100的次級自諧振線圈110通過磁場的共振磁耦合，從初 級自諧振線圈240向次級自諧振線圈110輸送電力。而且，由次級自諧振線圈110接受到 的電力由整流器130整流并儲存在電動車輛100的蓄電裝置140中。因此，根據(jù)本實施方 式1，能夠從車輛外部的交流電源210以無線方式向電動車輛100輸送充電電力，能夠?qū)Υ钶d于車輛的蓄電裝置140進行充電。此外，根據(jù)本實施方式1，通過設(shè)置由低透磁率材料形成的反射壁410、420，能夠 提高基于磁場的共振的輸電效率，此外，能夠由反射壁410切斷向車室內(nèi)和車載電氣設(shè)備 的漏磁。(實施方式2)供電裝置和車輛之間的距離根據(jù)車輛的狀況(裝載狀況、輪胎的空氣壓等)變化， 供電裝置的初級自諧振線圈和車輛的次級自諧振線圈之間的距離的變化給初級自諧振線 圈和次級自諧振線圈的共振頻率帶來變化。于是，在本實施方式2中，使車輛側(cè)的次級自諧 振線圈的諧振頻率可變。圖5是表示實施方式2的電動車輛100A的動力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的功能框圖。參 照圖5，該電動車輛100A在圖3所示的電動車輛100的結(jié)構(gòu)中，還包括電壓傳感器182和 電流傳感器184，代替次級自諧振線圈110和車輛ECU180而分別包括次級自諧振線圈IlOA 和車輛ECU180A。次級自諧振線圈IlOA被構(gòu)成為能夠基于來自車輛ECU180A的控制信號來改變該 線圈的電容。而且，次級自諧振線圈IlOA能夠通過改變電容來改變LC諧振頻率。圖6是表示圖5所示的次級自諧振線圈IlOA的結(jié)構(gòu)例的圖。參照圖6，該次 級自諧振線圈IlOA具有在導線間連接的可變電容器(一般也稱為“varicon(variable condenser)”) 112?？勺冸娙萜?12基于來自車輛ECU180A (圖5)的控制信號而容量可變， 通過改變其容量使次級自諧振線圈IlOA的電容可變。即，在沒有設(shè)置可變電容器112的情 況下，次級自諧振線圈的電容由導線間的浮地電容決定，在該次級自諧振線圈1IOA中，能 夠通過改變在導線間連接的可變電容器112的容量來改變次級自諧振線圈IlOA的電容。因 此，能夠通過改變可變電容器112的容量來改變次級自諧振線圈IlOA的LC諧振頻率。再次參照圖5，電壓傳感器182檢測蓄電裝置140的電壓Vs，將其檢測值輸出給車 輛E⑶180A。電流傳感器184檢測從整流器130流向蓄電裝置140的電流Is，將其檢測值 輸出給車輛E⑶180A。在從車輛外部的供電裝置200 (圖1)對蓄電裝置140充電時，車輛E⑶180A基于 來自電壓傳感器182和電流傳感器184的各檢測值算出蓄電裝置140的充電電力。而且， 車輛E⑶180A通過調(diào)整次級自諧振線圈IlOA的可變電容器112 (圖6)的容量來調(diào)整次級 自諧振線圈IlOA的LC諧振頻率，使得其充電電力變?yōu)樽畲?。如上所述，在該實施方?中，能夠通過可變電容器112調(diào)整次級自諧振線圈1IOA 的LC諧振頻率。而且，由車輛E⑶180A調(diào)整次級自諧振線圈IlOA的LC諧振頻率以使蓄電 裝置140的充電電力變?yōu)樽畲?。因此，根?jù)本實施方式2，即使車輛的狀況(裝載狀況、輪胎 的空氣壓等)變化，也能夠維持從供電裝置200向電動車輛100A的輸電效率。(實施方式2的變形例1)為了能夠調(diào)整次級自諧振線圈IlOA的LC諧振頻率，可以代替可變電容器112而
使用可變電容二極管。圖7是表示本實施方式2的變形例1的次級自諧振線圈的結(jié)構(gòu)例的圖。參照圖7， 該次級自諧振線圈IlOB具有在導線間連接的可變電容二極管114。可變電容二極管114基 于來自車輛E⑶180A(圖5)的控制信號而電容可變，與可變電容器112同樣地，通過改變其電容使次級自諧振線圈IlOB的電容可變。而且，車輛E⑶180A通過調(diào)整次級自諧振線圈IlOB的可變電容二極管114的電容 來調(diào)整次級自諧振線圈IlOB的LC諧振頻率，使得從車輛外部的供電裝置200(圖1)向蓄 電裝置140供給的充電電力變?yōu)樽畲蟆８鶕?jù)該變形例1，也能夠獲得與實施方式2同樣的效果。(實施方式2的變形例2)在實施方式2及其變形例1中，為了能夠調(diào)整次級自諧振線圈的諧振頻率，使次級 自諧振線圈的電容可變，但也可以使次級自諧振線圈的電感可變。圖8是表示本實施方式2的變形例2的次級自諧振線圈的結(jié)構(gòu)例的圖。參照圖8， 該次級自諧振線圈IlOC具有自諧振線圈116-1、116-2、連接在自諧振線圈116_1、116_2之 間的開關(guān)118。開關(guān)118基于來自車輛E⑶180A (圖5)的控制信號接通、斷開。當開關(guān)118接通時，自諧振線圈116-1、116-2連結(jié)，次級自諧振線圈IlOC的作為 整體的電感變大。因此，能夠通過開關(guān)118接通/斷開來改變次級自諧振線圈IlOC的LC 諧振頻率。而且，車輛E⑶180A基于從車輛外部的供電裝置200(圖1)對蓄電裝置140供給的 充電電力，通過使次級自諧振線圈Iioc的開關(guān)118接通或斷開，調(diào)整次級自諧振線圈IlOC 的LC諧振頻率。在上述中，次級自諧振線圈IlOC具有兩個自諧振線圈116-1、116-2和一個開關(guān) 118，但能夠通過設(shè)置更多的自諧振線圈和能夠連接/切斷它們的開關(guān)，從而更細微地調(diào)整 次級自諧振線圈IlOC的LC諧振頻率。根據(jù)該變形例2也能夠得到與實施方式2同樣的效果。(實施方式3)次級自諧振線圈110的兩端為開路(非連接)，另外，由障礙物對磁場的共振產(chǎn)生 的影響較小。于是，在本實施方式3中，次級自諧振線圈設(shè)置在車輪的中空輪胎內(nèi)部。圖9是實施方式3的電動車輛的車輪及其附近的垂直剖視圖。參照圖9，車輪包括 中空輪胎510。而且，在中空輪胎510的內(nèi)部設(shè)置有與車輪同軸的次級自諧振線圈110。次 級自諧振線圈110固定設(shè)置于車輪的輪(wheel)。而且，在車體520內(nèi)的車輪附近，配設(shè)有 能夠通過電磁感應從中空輪胎510內(nèi)設(shè)置的次級自諧振線圈110接受電力的次級線圈120。當車輛停車使得在中空輪胎510內(nèi)內(nèi)置有次級自諧振線圈110的車輪位于供電裝 置的初級自諧振線圈240的上部時，中空輪胎510內(nèi)的次級自諧振線圈110和初級自諧振 線圈240通過磁場的共振而磁耦合，從初級自諧振線圈240向中空輪胎510內(nèi)的次級自諧 振線圈110傳送電力。而且，由次級自諧振線圈110接受到的電力通過電磁感應被向配設(shè) 在車輪附近的次級線圈120傳送，向未圖示的蓄電裝置140供給。需說明的是，在本實施方式3中，次級自諧振線圈110和初級自諧振線圈240的軸 不一致、且不平行，但在由磁場的共振進行的輸電中，并不一定需要使次級自諧振線圈110 和初級自諧振線圈240的軸一致，另外也沒有必要平行。根據(jù)本實施方式3，作為次級自諧振線圈110的配置空間，能夠有效地利用中空輪 胎內(nèi)部。(實施方式4)
在本實施方式4中，在車輛側(cè)設(shè)置多組次級自諧振線圈和次級線圈。由此，即使車 輛的停車位置相對于規(guī)定位置錯開，也能夠可靠且充分地接受從供電裝置輸送來的電力。圖10是表示本實施方式4的電動車輛的接受電力部附近的結(jié)構(gòu)的圖。在圖10 中，作為一個例子示出設(shè)置有三組次級自諧振線圈和次級線圈的情況，但組數(shù)并不限定于
三組。參照圖10，該電動車輛包括次級自諧振線圈110-1、110-2、110-3,次級線圈 120-1、120-2、120-3以及整流器130。次級自諧振線圈110-1、110-2、110-3在車體下部與 車輛下面平行地配設(shè)。次級線圈120-1、120-2、120-3分別與次級自諧振線圈110_1、110_2、 110-3對應設(shè)置，相對于整流器130相互并聯(lián)連接。本實施方式4的電動車輛的其它結(jié)構(gòu)與實施方式1或2相同。根據(jù)本實施方式4，設(shè)置有多組次級自諧振線圈和次級線圈，所以即使車輛的停車 位置相對于規(guī)定位置錯開，也能夠可靠且充分地接受從供電裝置輸送來的電力。此外，根據(jù)本實施方式4，在以次級自諧振線圈110-2為主接受電力線圈而車輛停 止在規(guī)定位置的情況下，也能夠通過其它次級自諧振線圈接受在次級自諧振線圈110-2沒 有接受到的遺漏部分，所以能夠提高輸電效率。(實施方式4的變形例1)在上述中，設(shè)置有多組次級自諧振線圈和次級線圈，但僅將次級自諧振線圈設(shè)置 為多個，也能夠降低傳送電力的遺漏。圖11是表示實施方式4的變形例1的電動車輛的接受電力部附近的結(jié)構(gòu)的圖。在 該圖11中，作為一個例子示出設(shè)置有三個次級自諧振線圈的情況，但次級自諧振線圈的數(shù) 量并不限于三個。參照圖11，該電動車輛包括次級自諧振線圈110-1、110-2、110_3、次級線圈120以 及整流器130。次級自諧振線圈110-1、110-2、110-3在車體下部與車輛下面平行地配設(shè)。 次級線圈120與次級自諧振線圈110-2對應設(shè)置，連接于整流器130。本實施方式4的變形例1的電動車輛的其它結(jié)構(gòu)與實時方式1或2相同。根據(jù)本實施方式4的變形例1，也能夠通過其它次級自諧振線圈接受在次級自諧 振線圈110-2沒有接受到的遺漏部分，所以能夠提高傳送效率。(實施方式4的變形例2)在上述變形例1中，僅將次級自諧振線圈設(shè)置為多個，但通過僅將次級線圈設(shè)置 為多個，也能夠降低傳送電力的遺漏。圖12是表示實施方式4的變形例2的電動車輛的接受電力部附近的結(jié)構(gòu)的圖。在 該圖12中，作為一個例子示出設(shè)置有三個次級線圈的情況，但次級線圈的數(shù)量并不限于三 個。參照圖12，該電動車輛包括次級自諧振線圈110、次級線圈120-1、120-2、120-3以 及整流器130。次級線圈120-2與次級自諧振線圈110對應設(shè)置。而且，次級線圈120-1、 120-2、120-3與車輛下面平行地配設(shè)，相對于整流器130相互并聯(lián)連接。本實施方式4的變形例2的電動車輛的其它結(jié)構(gòu)與實施方式1或2相同。根據(jù)本實施方式4的變形例2，也能夠通過其它次級線圈接受在次級線圈120-2沒 有接受到的遺漏部分，所以能夠提高傳送效率。
(實施方式5)如上所述，供電裝置的初級自諧振線圈和車輛的次級自諧振線圈之間的距離的變 化給初級自諧振線圈和次級自諧振線圈的共振頻率帶來變化。于是，在本實施方式5中， 將電動車輛的接受電力狀況發(fā)送給供電裝置，在供電裝置中調(diào)整高頻電力的頻率即共振頻 率，使得電動車輛的接受電力變?yōu)樽畲蟆D13是本實施方式5的電動車輛適用的充電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。參照圖13，該充 電系統(tǒng)包括電動車輛100B和供電裝置200A。電動車輛100B在圖1所示的電動車輛100的結(jié)構(gòu)中還包括通信裝置190。通信裝 置190是用于與設(shè)置在供電裝置200的通信裝置250進行無線通信的通信接口。供電裝置200A在圖1所示的供電裝置200的結(jié)構(gòu)中還包括通信裝置250和 E⑶260，代替高頻電力驅(qū)動器220而包括高頻電力驅(qū)動器220A。通信裝置250是用于與設(shè) 置在電動車輛100B的通信裝置190進行無線通信的通信接口。E⑶260基于由通信裝置250 接收到的來自電動車輛100B的信息，控制高頻電力驅(qū)動器220A。圖14是表示圖13所示的電動車輛100B的動力系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的功能框圖。參 照圖14，電動車輛100B在圖3所示的電動車輛100的結(jié)構(gòu)中，還包括電壓傳感器182、電流 傳感器184、通信裝置190，代替車輛E⑶180而包括車輛E⑶180B。在從車輛外部的供電裝置200A(圖13)對蓄電裝置140充電時，車輛E⑶180B基 于來自電壓傳感器182和電流傳感器184的各檢測值算出蓄電裝置140的充電電力PWRjf 其算出的充電電力PWR向通信裝置190輸出。通信裝置190將從車輛E⑶180B接收的充電 電力PWR通過無線發(fā)送給車輛外部的供電裝置200A。電動車輛100B的其它結(jié)構(gòu)與圖3所示的電動車輛100相同。圖15是表示圖13所示的供電裝置200A的結(jié)構(gòu)的功能框圖。參照圖15，在從該供 電裝置200A向電動車輛100B (圖13)供電時，通信裝置250接收從電動車輛100B的通信 裝置190 (圖13)發(fā)送來的電動車輛100B的充電電力PWR，將其接收到的充電電力PWR輸出 給 ECU260。E⑶260能夠設(shè)定高頻電力驅(qū)動器220A產(chǎn)生的高頻電力的頻率fl，通過將該設(shè)定 頻率Π輸出給高頻電力驅(qū)動器220A，能夠調(diào)整高頻電力的頻率即共振頻率。而且，ECU260 基于從通信裝置250接收的電動車輛100B的充電電力PWR，調(diào)整高頻電力驅(qū)動器220A產(chǎn)生 的高頻電力的頻率f s，使得如圖16所示那樣該充電電力PWR變?yōu)樽畲?。高頻電力驅(qū)動器220A按照來自E⑶260的指令，將從交流電源210接受的電力變 換為頻率fs的高頻電力，將具有該頻率fs的高頻電力向初級線圈230輸出。如上所述，在本實施方式5中，通過通信裝置190將電動車輛100B的接受電力狀 況發(fā)送給供電裝置200A，由供電裝置200A的通信裝置250進行接收。而且，由E⑶260調(diào)整 高頻電力驅(qū)動器220A產(chǎn)生的高頻電力的頻率，使得電動車輛的充電電力PWR變?yōu)樽畲?。?此，根據(jù)本實施方式5，即使車輛的狀況(裝載狀況、輪胎的空氣壓等)變化，也能夠從供電 裝置200A高效地向電動車輛100B輸電。(實施方式6)在本實施方式6中，示出能夠根據(jù)從供電裝置接受電力供給的電動車輛的臺數(shù)來 調(diào)整從供電裝置供給的電力的結(jié)構(gòu)。
圖17是本實施方式6的充電系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。在該圖17中，示出從供電裝置 接受電力供給的電動車輛為兩臺的情況，但電動車輛的數(shù)量并不限于此。參照圖17，該充電系統(tǒng)包括電動車輛100Β-1、100Β-2、供電裝置200B。電動車輛 100Β-1、100Β-2各自包括與圖14所示的電動車輛100B同樣的結(jié)構(gòu)，被構(gòu)成為能夠由通信裝 置190 (圖14)與供電裝置200B進行通信。而且，各電動車輛100Β-1、100Β-2向供電裝置 200B發(fā)送旨在要求從供電裝置200B進行供電的通知。
供電裝置200B當從電動車輛100B-1、100B-2接收到供電要求時，同時地向電動車 輛100Β-1、100Β-2供給充電電力。圖18是表示圖17所示的供電裝置200B的結(jié)構(gòu)的功能框圖。參照圖18，供電裝置 200B包括交流電源210、高頻電力驅(qū)動器220B、初級線圈230、初級自諧振線圈240、通信裝 置 250 和 ECU260A。通信裝置250從電動車輛100Β-1、100Β-2接收供電要求。ECU260A基于由通信裝 置250接收到的信息，確定從該供電裝置200B接受電力供給的電動車輛。而且，E⑶260A向 高頻電力驅(qū)動器220B輸出電力指令PR，使得產(chǎn)生與從該供電裝置200B接受電力供給的電 動車輛的臺數(shù)相應的高頻電力。此外，E⑶260A當基于由通信裝置250接收到的信息而判斷為沒有從該供電裝置 200B接受電力供給的電動車輛時，生成用于停止高頻電力驅(qū)動器220B的停止(shut down) 指令SDWN，并向高頻電力驅(qū)動器220B輸出。高頻電力驅(qū)動器220B基于來自E⑶260A的電力指令冊，產(chǎn)生與從該供電裝置 200B接受電力供給的電動車輛的臺數(shù)相應的高頻電力，將其產(chǎn)生的高頻電力向初級線圈 230輸出。此外，高頻電力驅(qū)動器220B當從E⑶260A接受停止指令SDWN時，停止其動作。如上所述，根據(jù)本實施方式6，通過在供電裝置和電動車輛之間進行通信，確定從 供電裝置200B接受電力供給的電動車輛，從高頻電力驅(qū)動器220B產(chǎn)生與接受電力供給的 電動車輛的臺數(shù)相應的高頻電力，所以即使接受供電的電動車輛有多臺，也不會降低供電 能效。此外，在基于由通信裝置250接收到的信息，判斷為不存在從供電裝置200B接受 電力供給的電動車輛時，停止高頻電力驅(qū)動器220B，所以能夠防止不必要地從供電裝置輸 出電力。(實施方式7)在上述實施方式2中，使車輛側(cè)的次級自諧振線圈的諧振頻率可變，在上述實施 方式5中，使供電裝置的高頻電力驅(qū)動器產(chǎn)生的高頻電力的頻率可變。在本實施方式7中， 使供電裝置側(cè)的初級自諧振線圈的諧振頻率可變。圖19是表示本實施方式7的供電裝置的結(jié)構(gòu)的功能框圖。參照圖19，該供電裝置 200C包括交流電源210、高頻電力驅(qū)動器220、初級線圈230、初級自諧振線圈240A、通信裝 置 250 和 ECU260B。初級自諧振線圈240A被構(gòu)成為能夠基于來自ECU260B的控制信號來改變該線圈 的電容。而且，初級自諧振線圈240A能夠通過改變電容來改變LC諧振頻率。該初級自諧 振線圈240A的結(jié)構(gòu)與圖6所示的次級自諧振線圈IlOA相同。
在從該供電裝置200C向電動車輛100B (圖14)供電時，通信裝置250接收從電動 車輛100B的通信裝置190 (圖14)發(fā)送來的電動車輛100B的充電電力PWR，向E⑶260B輸 出其接收到的充電電力PWR。E⑶260B通過調(diào)整初級自諧振線圈240A的可變電容器112(圖6)的容量來調(diào)整初 級自諧振線圈240A的LC諧振頻率，使得電動車輛100B的充電電力PWR變?yōu)樽畲蟆?
需說明的是，與實施方式2的變形例1、2同樣地，可以代替初級自諧振線圈240A 而使用具有與圖7所示的次級自諧振線圈IlOB同樣的結(jié)構(gòu)的初級自諧振線圈240B或具有 與圖8所示的次級自諧振線圈IlOC同樣的結(jié)構(gòu)的初級自諧振線圈240C。如上所述，在本實施方式7中，能夠調(diào)整初級自諧振線圈240A(240B、240C)的LC 諧振頻率。而且，通過E⑶260B調(diào)整初級自諧振線圈240A (240B.240C)的LC諧振頻率，使 得從供電裝置200C接受電力供給的電動車輛的充電電力變得最大。因此，根據(jù)本實施方式 7，即使車輛的狀況(裝載狀況、輪胎的空氣壓等)變化，也能夠維持從供電裝置200C向電 動車輛的供電效率。(實施方式8)在本實施方式8中，在供電裝置側(cè)設(shè)置有多組初級自諧振線圈和初級線圈。圖20是表示本實施方式8的供電裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在該圖20中，作為一個例子 示出設(shè)置有三組初級自諧振線圈和初級線圈的情況，但組數(shù)并不限于三組。參照圖20，該供電裝置200D包括交流電源210、高頻電力驅(qū)動器220、初級線圈 230-1、230-2、230-3、初級自諧振線圈 240-1、240-2、240-3。 初級自諧振線圈240-1、240-2、240-3與地面平行地配設(shè)。初級線圈230_1、230-2、 230-3分別與初級自諧振線圈240-1、240-2、240-3對應設(shè)置，相對于高頻電力驅(qū)動器220相 互并聯(lián)連接。在本實施方式8中，來自高頻電力驅(qū)動器220的電流集中在與如下的初級自諧振 線圈對應的初級線圈的中流動，所述初級自諧振線圈是在與從該供電裝置200D接受電力 供給的電動車輛的次級自諧振線圈之間磁阻最低的初級自諧振線圈。因此，根據(jù)本實施方 式8，即使車輛的停車位置相對于規(guī)定位置錯開，也能夠從供電裝置向電動車輛可靠且充分 地傳送電力。(實施方式9)本實施方式9也與實施方式8同樣地，在供電裝置中設(shè)置有多組初級自諧振線圈 和初級線圈。而且，相對于在實施方式8中被動地選擇初級自諧振線圈和初級線圈，在本實 施方式9中，積極地選擇在從供電裝置接受電力供給的電動車輛中充電電力變?yōu)樽畲蟮某?級自諧振線圈和初級線圈。圖21是表示本實施方式9的供電裝置的結(jié)構(gòu)的圖。參照圖21，該供電裝置200E 在圖20所示的實施方式8的供電裝置200D的結(jié)構(gòu)中還包括通信裝置250和選擇裝置270。通信裝置250在從該供電裝置200E向電動車輛100B供電時，接收從電動車輛 100B的通信裝置190 (圖14)發(fā)送來的電動車輛100B的充電電力PWR。選擇裝置270連接在初級線圈230-1、230-2、230-3與高頻電力驅(qū)動器220之間， 被構(gòu)成為能夠選擇初級線圈230-1、230-2、230-3的任一個來將其電連接于高頻電力驅(qū)動 器220。而且，選擇裝置270基于從通信裝置250接收的電動車輛100B的充電電力PWR，選擇其充電電力PWR變?yōu)樽畲蟮某跫壸灾C振線圈和初級線圈的組合，將其選擇的初級線圈連接于高頻電力驅(qū)動器220。根據(jù)本實施方式9，也與實施方式8同樣地，即使車輛的停車位置相對于規(guī)定位置 錯開，也能夠從供電裝置向電動車輛可靠且充分地傳送電力。(實施方式10)在上述實施方式8中，設(shè)置有多組初級自諧振線圈和初級線圈，但也可以僅將初 級自諧振線圈設(shè)置為多個。圖22是表示實施方式10的供電裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在該圖22中，作為一個例子示 出設(shè)置有三個初級自諧振線圈的情況，但初級自諧振線圈的數(shù)量并不限于三個。參照圖22，該供電裝置200F包括交流電源210、高頻電力驅(qū)動器220、初級線圈 230、初級自諧振線圈 240-1、240-2、240-3。初級自諧振線圈240-1、240-2、240-3與地面平行地配設(shè)。初級線圈230與初級自 諧振線圈240-2對應設(shè)置，連接于高頻電力驅(qū)動器220。根據(jù)本實施方式10，能夠通過其它初級自諧振線圈輸送在初級自諧振線圈240-2 沒有輸送的電力的遺漏部分，所以能夠提高傳送效率。(實施方式11)在實施方式11中，設(shè)置有多個初級線圈。圖23是表示實施方式11的供電裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在該圖23中，作為一個例子示 出設(shè)置有三組初級線圈和高頻電力驅(qū)動器的情況，但組數(shù)并不限于三組。參照圖23，該供電裝置200G包括交流電源210、高頻電力驅(qū)動器220-1、220_2、 220-3、初級線圈230-1、230-2、230-3以及初級自諧振線圈240。初級線圈230-1、230-2、230_3與初級自諧振線圈240配設(shè)在同軸上，分別連接于 高頻電力驅(qū)動器220-1、220-2、220-3。高頻電力驅(qū)動器220-1、220-2、220_3并聯(lián)連接于交 流電源210，分別向初級線圈230-1、230-2、230-3輸出高頻電力。在本實施方式11中，通過多個高頻電力驅(qū)動器220-1、220-2、220_3和初級線圈 230-1、230-2、230-3，向初級自諧振線圈240提供大電力。因此，根據(jù)本實施方式11，能夠從 供電裝置200G向電動車輛傳送大電力。在上述各實施方式中，在整流器130和蓄電裝置140之間，可以設(shè)置基于蓄電裝置 140的電壓進行升壓動作或降壓動作的轉(zhuǎn)換器?；蛘?，可以在次級線圈120和整流器130之 間設(shè)置基于蓄電裝置140的電壓進行電壓變換的變壓器。或者，可以代替整流器130而設(shè) 置基于蓄電裝置140的電壓進行交流直流電壓變換的AC/DC轉(zhuǎn)換器。在上述各實施方式中，在車輛行駛時，激活信號SEl使系統(tǒng)主繼電器SMRl接通， 并且不激活信號SE2使系統(tǒng)主繼電器SMR2斷開，在從車輛外部的交流電源210對蓄電裝 置140充電時，使信號SEl非激活，使系統(tǒng)主繼電器SMRl斷開，并且激活信號SE2使系統(tǒng) 主繼電器SMR2接通，但也可以同時激活信號SEl、信號SE2來同時接通系統(tǒng)主繼電器SMRl、 SMR2。由此，例如也能夠在行駛期間從車輛外部的交流電源210對蓄電裝置140進行充電。此外，在上述各實施方式中，作為電動車輛，對能夠由動力分配機構(gòu)172分割發(fā)動 機170的動力而傳遞至驅(qū)動輪174和電動發(fā)電機162的串聯(lián)/并聯(lián)型混合動力車進行了說 明，但本發(fā)明也能夠適用于其他形式的混合動力車。即，例如本發(fā)明也能夠適用于僅為了驅(qū)動電動發(fā)電機162而使用發(fā)動機170、僅由電動發(fā)電機164產(chǎn)生車輛的驅(qū)動力的所謂串聯(lián) 型的混合動力車；在發(fā)動機170生成的動能中僅再生能量作為電能被回收的混合動力車； 將發(fā)動機作為主動力根據(jù)需要電機進行輔助的電機輔助型的混合動力車等。此外，本發(fā)明也能夠適用于不具備升壓轉(zhuǎn)換器152的混合動力車。此外，本發(fā)明也能夠適用于不具備發(fā)動機170而僅利用電力進行行駛的電動汽 車；作為直流電源除了蓄電裝置還具備燃料電池的燃料電池車。在上述中，電動發(fā)電機164對應于本發(fā)明的“電動機”的一個實施例，反射壁410、 420對應于本發(fā)明的“反射單元”的一個實施例。此外，可變電容器112、可變電容二極管114 以及開關(guān)118對應于本發(fā)明的“調(diào)整裝置”的一個實施例，電壓傳感器182、電流傳感器184 以及車輛E⑶180A形成本發(fā)明的“電力檢測裝置”的一個實施例。進一步，車輛E⑶180A對應于本發(fā)明的“控制調(diào)整裝置的控制裝置”的一個實施 例，系統(tǒng)主繼電器SMRl、SMR2分別對應于本發(fā)明的“第一繼電器”和“第二繼電器”的一個 實施例。此外，進一步，E⑶260A對應于本發(fā)明的“控制高頻電力驅(qū)動器的控制裝置”的一個 實施例，E⑶260B對應于本發(fā)明的“控制調(diào)整裝置的控制裝置”的一個實施例。需說明的是，此次公開的各實施方式也預定了適當組合來進行實施。而且，應該認 為，此次公開的實施方式在所有方面都是例示而并非限制性內(nèi)容。本發(fā)明的范圍并不是由 上述實施方式的說明而是由權(quán)利要求所表示，包括與權(quán)利要求同等的含義和范圍內(nèi)的所有 變更。
權(quán)利要求
一種電動車輛，具備次級自諧振線圈(110)，其被構(gòu)成為通過磁場的共振與車輛外部的初級自諧振線圈(240)磁耦合，能夠從所述初級自諧振線圈接受電力；次級線圈(120)，其被構(gòu)成為能夠通過電磁感應從所述次級自諧振線圈接受電力；整流器(130)，其對所述次級線圈接受到的電力進行整流；蓄電裝置(140)，其儲存由所述整流器整流后的電力；以及電動機(160)，其從所述蓄電裝置接受電力的供給而產(chǎn)生車輛驅(qū)動力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其中，所述次級自諧振線圈的匝數(shù)是基于所述蓄電裝置的電壓、所述初級自諧振線圈與所述 次級自諧振線圈之間的距離、以及所述初級自諧振線圈和所述次級自諧振線圈的共振頻率 而設(shè)定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其中，還具備反射單元(410)，該反射單元相對于從所述初級自諧振線圈接受電力的方向而 形成在所述次級自諧振線圈和所述次級線圈的背面?zhèn)?，能夠向所述次級自諧振線圈反射從 所述初級自諧振線圈輸出的磁通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其中，還具備調(diào)整裝置(112、114、118)，該調(diào)整裝置被構(gòu)成為能夠通過改變所述次級自諧振 線圈的電容和電感的至少一方來調(diào)整所述次級自諧振線圈的諧振頻率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動車輛，其中，還具備電力檢測裝置(182、184、180A)，其對由所述次級自諧振線圈和所述次級線圈接受到的 電力進行檢測；和控制裝置(180A)，其控制所述調(diào)整裝置使得由所述電力檢測裝置檢測出的電力變?yōu)樽畲蟆?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其中，還具備電力檢測裝置(182、184、180B)，其對由所述次級自諧振線圈和所述次級線圈接受到的 電力進行檢測；和通信裝置(190)，其被構(gòu)成為能夠向包括所述初級自諧振線圈的車輛外部的供電裝置 (200A)發(fā)送由所述電力檢測裝置檢測出的電力的檢測值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其中， 所述次級自諧振線圈配設(shè)在車體下部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其中，所述次級自諧振線圈配設(shè)在車輪的中空輪胎內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其中，設(shè)置有多組所述次級自諧振線圈和所述次級線圈， 所述多個次級線圈相互并聯(lián)地連接于所述整流器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其中，還具備電壓變換器，該電壓變換器配設(shè)在所述次級線圈和所述蓄電裝置之間，基于所 述蓄電裝置的電壓進行升壓動作或降壓動作。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動車輛，其中，還具備配設(shè)在所述蓄電裝置和所述電動機之間的第一繼電器(SMR1)；和 配設(shè)在所述蓄電裝置和所述次級線圈之間的第二繼電器(SMR2)， 當所述第一繼電器接通而由所述蓄電裝置的電力驅(qū)動所述電動機時，所述第二繼電器 也與所述第一繼電器一同接通。
12.—種車輛用供電裝置，具備高頻電力驅(qū)動器(220)，其被構(gòu)成為能夠?qū)碾娫?210)接受的電力變換為能夠使磁 場共振來向車輛進行輸電的高頻電力；初級線圈(230)，其從所述高頻電力驅(qū)動器接受所述高頻電力；以及 初級自諧振線圈(240)，其被構(gòu)成為通過磁場的共振與搭載在所述車輛的次級自諧振 線圈(110)磁耦合，能夠向所述次級自諧振線圈輸送通過電磁感應從所述初級線圈接受到 的所述高頻電力。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用供電裝置，其中，還具備反射單元(420)，該反射單元相對于從所述初級自諧振線圈輸電的輸電方向而 形成在所述初級自諧振線圈和所述初級線圈的背面?zhèn)?，能夠向所述輸電方向反射從所述?級自諧振線圈輸出的磁通。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用供電裝置，其中，還具備通信裝置(250)，其被構(gòu)成為能夠接收從車輛發(fā)送來的接受電力的檢測值，所述車輛是 從該車輛用供電裝置接受電力的供給的車輛；和控制裝置(260)，其基于由所述通信裝置接收到的所述接受電力的檢測值，通過控制所 述高頻電力驅(qū)動器來調(diào)整所述高頻電力的頻率，使得所述接受電力變?yōu)樽畲蟆?br> 15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用供電裝置，其中，還具備通信裝置(250)，其被構(gòu)成為能夠接收從車輛發(fā)送來的信息，所述車輛是從該車輛用供 電裝置接受電力的供給的車輛；和控制裝置(260A)，其基于由所述通信裝置接收到的所述信息，控制所述高頻電力驅(qū)動 器，使得產(chǎn)生與從該車輛用供電裝置接受電力供給的車輛的臺數(shù)相應的所述高頻電力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輛用供電裝置，其中，所述控制裝置，在判斷為不存在從該車輛用供電裝置接受電力的供給的車輛時，停止 所述高頻電力驅(qū)動器。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用供電裝置，其中，還具備調(diào)整裝置(112、114、118)，該調(diào)整裝置被構(gòu)成為能夠通過改變所述初級自諧振 線圈的電容和電感的至少一方來調(diào)整所述初級自諧振線圈的諧振頻率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的車輛用供電裝置，其中，還具備通信裝置(250)，其被構(gòu)成為能夠接收從車輛發(fā)送來的接受電力的檢測值，所述車輛是 從該車輛用供電裝置接受電力的供給的車輛；和控制裝置(260B)，其基于由所述通信裝置接收到的所述接受電力的檢測值，控制所述 調(diào)整裝置使得所述接受電力變?yōu)樽畲蟆?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用供電裝置，其中，還具備通信裝置(250)，其被構(gòu)成為能夠接收從車輛發(fā)送來的接受電力的檢測值，所述 車輛是從該車輛用供電裝置接受電力的供給的車輛，設(shè)置有多組所述初級自諧振線圈和所述初級線圈，還具備選擇裝置(270)，該選擇裝置基于由所述通信裝置接收到的所述接受電力的檢 測值，從所述多個初級線圈中選擇從所述高頻電力驅(qū)動器接受所述高頻電力的初級線圈， 將其連接于所述高頻電力驅(qū)動器，使得所述接受電力變?yōu)樽畲蟆?br> 20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用供電裝置，其中， 設(shè)置有多組所述初級自諧振線圈和所述初級線圈， 所述多個初級線圈相對于所述高頻電力驅(qū)動器而相互并聯(lián)連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動車輛(100)，其具備次級自諧振線圈(110)、次級線圈(120)、整流器(130)以及蓄電裝置(140)。次級自諧振線圈(110)被構(gòu)成為通過磁場的共振與供電裝置(200)的初級自諧振線圈(240)磁耦合，能夠從初級自諧振線圈(240)接受高頻電力。次級線圈(120)被構(gòu)成為能夠通過電磁感應從次級自諧振線圈(110)接受電力。整流器(130)對次級線圈(120)接受到的電力進行整流。蓄電裝置(140)儲存由整流器(130)整流后的電力。
文檔編號H01F38/14GK101835653SQ200880112808
公開日2010年9月15日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者及部七郎齋, 石川哲浩 申請人:豐田自動車株式會社