非接觸供電系統(tǒng)以及送電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將從地面?zhèn)人碗姷碾娏σ苑墙佑|方式提供給被安裝在車輛上的受電裝置的非接觸供電系統(tǒng)以及送電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]提出了不對(duì)安裝在電動(dòng)汽車等上的電池連接供電用的插頭等，而以非接觸方式供電并充電的非接觸供電系統(tǒng)的技術(shù)方案。非接觸供電系統(tǒng)使設(shè)置在地面?zhèn)鹊乃碗娧b置中的送電線圈與設(shè)置在車輛上安裝的受電裝置中的受電線圈相對(duì)配置，以非接觸方式從送電線圈對(duì)受電線圈供電。這時(shí)，需要根據(jù)受電裝置中安裝的電池的充電狀態(tài)，調(diào)整送電裝置側(cè)的輸出電力。在專利文獻(xiàn)I中記載了，從受電裝置對(duì)送電裝置發(fā)送電力供給指令信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)選擇供電裝置的技術(shù)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利第5116904號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]但是，為了提高通信的穩(wěn)定性，送電裝置和受電裝置之間的無(wú)線通信加長(zhǎng)周期。在基于該長(zhǎng)周期下的通信的控制信號(hào)中，不能應(yīng)對(duì)起因于送電線圈和受電線圈的縫隙的變動(dòng)等的互阻抗的劇變等環(huán)境變化，發(fā)生對(duì)受電裝置送電的電力過(guò)大或者過(guò)小的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明是為了解決這樣的以往的課題而完成的，其目的是提供即使在發(fā)生了急劇的環(huán)境變化的情況下，也能夠進(jìn)行高精度的電力輸送的非接觸供電系統(tǒng)以及送電裝置。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)方式的非接觸供電系統(tǒng)包括:設(shè)置在地面?zhèn)?，具有送電線圈的送電裝置；以及設(shè)置在車輛上，具有受電線圈的受電裝置，由送電裝置至受電裝置，以非接觸方式送電電力，受電裝置通過(guò)無(wú)線信號(hào)，以第I周期將電力供給指令信號(hào)發(fā)送到送電裝置。送電裝置具有檢測(cè)送電線圈中流過(guò)的送電線圈電流的送電線圈電流檢測(cè)單元，根據(jù)電力供給指令信號(hào)、以及比第I周期短的第2周期由送電線圈電流檢測(cè)單元檢測(cè)的送電線圈電流，控制逆變器的輸出電力。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)方式的送電裝置設(shè)置在地面?zhèn)?，將由逆變器控制的電力通過(guò)送電線圈，以非接觸方式送電至設(shè)置在車輛中、具有受電線圈的受電裝置，送電裝置具有檢測(cè)送電線圈中流過(guò)的送電線圈電流的送電線圈電流檢測(cè)單元，接收由受電裝置以第I周期發(fā)送的電力供給指令信號(hào)。然后，根據(jù)該電力供給指令信號(hào)、以及比第I周期短的第2周期由電流傳感器檢測(cè)的送電線圈電流，控制逆變器的輸出電力。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0011]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的非接觸供電系統(tǒng)的送電側(cè)控制器以及受電側(cè)控制器的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0012]圖3是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的非接觸供電系統(tǒng)的處理動(dòng)作的流程圖。
[0013]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的非接觸供電系統(tǒng)的基于第I循環(huán)以及第2循環(huán)的數(shù)據(jù)通信的時(shí)間圖(timing chart)。
[0014]圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的非接觸供電系統(tǒng)的處理動(dòng)作的流程圖。
[0015]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的非接觸供電系統(tǒng)的SOC和到時(shí)時(shí)間之間的關(guān)系的特性圖。
[0016]圖7是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的非接觸供電系統(tǒng)的電力供給指令值和到時(shí)后的時(shí)間的關(guān)系的特性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下，根據(jù)【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0018][第I實(shí)施方式的說(shuō)明]
[0019]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的電路圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的非接觸供電系統(tǒng)100是對(duì)車輛上安裝的電池，以非接觸方式供給電力而對(duì)該電池充電的系統(tǒng)，包括在地面?zhèn)仍O(shè)置的送電裝置10和在車輛上安裝的受電裝置20。
[0020]送電裝置10包括:將未圖示的電源進(jìn)行平滑以及升降壓等，輸出控制后的直流電壓的直流電源11;將由該直流電源11輸出的直流電壓變換為交流電壓的逆變器電路12;以及與該逆變器電路12的輸出側(cè)連接的送電線圈13。而且，在逆變器電路12和送電線圈13之間，設(shè)置有去除噪聲用的電阻R1、電容器Cl。而且，在直流電源11和逆變器電路12之間，設(shè)置有用于測(cè)量對(duì)逆變器電路12供給的電流的分流電阻Rs(電流傳感器)。而且，具有控制送電裝置10的動(dòng)作的送電側(cè)控制器14。
[0021]直流電源11例如具有DC/DC轉(zhuǎn)換器，可以通過(guò)由送電側(cè)控制器14輸出的控制信號(hào)使輸出電壓變化。逆變器電路12具有4個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，例如，IGBT。然后，通過(guò)由送電側(cè)控制器14輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)以固定的頻率以及固定的占空比使各個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)導(dǎo)通、截止驅(qū)動(dòng)，將由直流電源11輸出的直流電壓變換為交流電壓。
[0022]受電裝置20具有受電線圈21、與該受電線圈21連接的去除噪聲用的電容器C2、電阻R2。而且，具有將受電線圈21受電的交流電壓變換為直流電壓的橋型的整流電路22、將整流而獲得的直流電壓平滑化的電容器C3、和用于抑制電流的線圈L1、電容器C4。而且，具有將電力充電的電池23、以及控制受電裝置20的動(dòng)作的受電側(cè)控制器24。
[0023]送電側(cè)控制器14和受電側(cè)控制器24能夠通過(guò)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)通信。送電側(cè)控制器14在接收到由受電側(cè)控制器24發(fā)送的電力供給指令值P*(電力供給指令信號(hào))時(shí)，根據(jù)該電力供給指令值P*，控制送電電力。具體地說(shuō)，通過(guò)控制直流電源11的輸出電壓Vdc，調(diào)整由逆變器電路12輸出的交流電壓Vl(逆變器輸出電壓)，控制送電線圈13的送電電力。這時(shí)，直流電源11的輸出電壓Vdc由于與上述的交流電壓Vl成比例關(guān)系，所以還能夠使用電壓Vdc作為逆變器輸出電壓。
[0024]而且，如后所述，在送電側(cè)控制器14和受電側(cè)控制器24之間，以第I周期Tl進(jìn)行通信，每個(gè)Tl新的電力供給指令值P*被送電側(cè)控制器14接收，基于該電力供給指令值P*的輸出電壓的控制由送電側(cè)控制器14進(jìn)行。而且，送電側(cè)控制器14具有存儲(chǔ)器14a(存儲(chǔ)單元)，存儲(chǔ)由受電側(cè)控制器24發(fā)送的電力供給指令值P*。
[0025]而且，送電側(cè)控制器14檢測(cè)在逆變器電路12的輸入側(cè)流過(guò)的電流Idc，即送電線圈電流，根據(jù)檢測(cè)到的電流Idc，控制上述的電壓Vdc或者VI。如后所述，基于電流Idc的電壓Vdc、Vl的控制以第2周期T2(這里，T2<T1)被執(zhí)行。
[0026]在送電線圈中流過(guò)的電流Il與逆變器電路12的輸入側(cè)電流Idc成比例關(guān)系，所以也可以取代上述的電流Idc檢測(cè)送電線圈13的電路中流過(guò)的電流Il作為送電線圈電流，根據(jù)該電流11，控制電壓Vdc或者Vl。
[0027]受電側(cè)控制器24獲取電池23的充電電壓Vbat、以及該電池23中流過(guò)的電流Ibat，根據(jù)這些電壓Vbat、電流Ibat，生成電力供給指令值P*，并通過(guò)無(wú)線通信對(duì)送電側(cè)控制器14發(fā)送該電力供給指令值P*。而且，也可以發(fā)送電壓Vbat、電流Ibat，并根據(jù)這些電壓Vbat以及電流Ibat，通過(guò)送電側(cè)控制器14求出電力供給指令值P*。
[0028]而且，由于送電裝置10被設(shè)置在地面?zhèn)?，受電裝置20被設(shè)置在車輛上，所以車輛的駕駛員移動(dòng)車輛，使受電線圈21成為與送電線圈13相對(duì)的位置。在受電線圈21已與送電線圈13相對(duì)的狀態(tài)下，在對(duì)送電線圈13供給電力時(shí)電力被送電，該電力被受電線圈21受電，進(jìn)而對(duì)電池23充電。即，能夠以非接觸方式從送電裝置10對(duì)受電裝置20輸送電力，對(duì)電池23充電電力。
[0029]這里，上述的送電側(cè)控制器14以及受電側(cè)控制器24，例如可以構(gòu)成為中央運(yùn)算單元(CPU)、RAM、ROM、硬盤(pán)等存儲(chǔ)單元所構(gòu)成一體型的計(jì)算機(jī)。
[0030]接著，參照?qǐng)D2所示的框圖說(shuō)明送電側(cè)控制器14以及受電側(cè)控制器24的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。
[0031]如圖2所示，送電側(cè)控制器14包括:具有傳遞函數(shù)Cl(S)的PI控制塊36;具有傳遞函數(shù)I /Vdc的控制塊38;具有傳遞函數(shù)C2 (s)的PI控制塊40;具有傳遞函數(shù)P2 (s)的逆變器電路12的控制模型41;具有包含送電線圈13以及受電線圈21的非接觸電力送電單元的傳遞函數(shù)Pl (s)的控制模型42。
[0032]而且，受電側(cè)控制器24具有在由控制模型42輸出的電壓Vbat以及電流Ibat的、至送電側(cè)控制器14的反饋路徑上設(shè)置的一次延遲元件32、33。而且，具有在電力供給指令值P*的反饋路徑上設(shè)置的一次延遲元件31。
[0033]S卩，由受電側(cè)控制器24輸出的電力供給指令值P*經(jīng)由一次延遲元件31，提供給送電側(cè)控制器14中設(shè)置的減法器34。電池23(圖1)的電壓Vbat的數(shù)據(jù)經(jīng)由一次延遲元件33提供給乘法器35。電池23中流過(guò)的電流Ibat的數(shù)據(jù)經(jīng)由一次延遲元件32提供給乘法器35。在乘法器35中，將電壓Vbat和電流Iba相乘而求出電力測(cè)量值P。該電力測(cè)量值P被提供給減法器34以及加法器37。在減法器34中，從電力供給指令值P*減去電力測(cè)量值P，求出偏差。而且，在PI控制塊36對(duì)該偏差乘以傳遞函數(shù)Cl(S)，求出偏差△ P。在加法器37，對(duì)偏差△ P加上電力測(cè)量值P，該相加結(jié)果在控制塊38中乘以Ι/Vdc。其結(jié)果，求出電流指令值Idc*。而