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送电装置、非接触供电系统、送电方法和程序实质审查 发明

技术领域

[0002] 本公开涉及一种送电装置、非接触供电系统、送电方法和程序。

相关背景技术

[0003] 已知具有使用可变电容器来切换送电侧谐振电路的输入阻抗的送电装置和受电装置的非接触供电系统(例如,日本专利特开2021‑23094号公报)。在该非接触供电系统中,设定为根据受电线圈相对于送电线圈从非相对状态变化为相对状态时在送电线圈中产生的磁通的变化,可变电容器的电容变化。具体而言,在受电线圈和送电线圈相对的状态下,通过将可变电容器的电容切换为较小的值,输入阻抗减小而成为在送电线圈中流过较大电流的供电状态,在受电线圈和送电线圈彼此不相对的状态下,通过将可变电容器的电容切换为较大的值,输入阻抗增大而成为在送电线圈中流过待机电流的非供电状态。

具体实施方式

[0008] A.第一实施方式:图1是表示包括本公开的第一实施方式的送电装置100的非接触供电系统的示意结构图。非接触供电系统包括送电装置100和受电装置200,并且是能够以非接触的方式从送电装置100向受电装置200供给电力的系统。图1以及图1以后的各图所示的X、Y、Z表示彼此正交的三个空间轴。在本说明书中,沿着这些轴的方向也称为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向。在图1的示例中,X轴方向与沿着车辆行驶路径RS的车道的车辆CR的行进方向一致,Y轴方向与车辆行驶路径RS的宽度方向一致,Z轴方向与重力方向一致。
[0009] 送电装置100包括送电谐振电路110、送电电路130和电源电路140。在本实施方式中,送电谐振电路110、送电电路130、电源电路140埋设在车辆行驶路径RS的内部。但是,送电谐振电路110、送电电路130和电源电路140不限于车辆行驶路径RS的内部,也可以露出在车辆行驶路径RS上。送电电路130和电源电路140例如可以配置在侧道上,也可以配置在车辆行驶路径RS上的不影响车辆CR的行驶的位置。
[0010] 电源电路140例如是AC/DC转换电路,将来自系统电源等交流电源的交流电力转换为直流电力并供给至送电电路130。送电电路130是包括将从电源电路140供给的直流电力转换为动作频率的交流电力并向送电谐振电路110供给的逆变器等的装置。送电电路130也可以包括整流电路、滤波电路等。
[0011] 送电谐振电路110利用电磁感应现象将由送电线圈112感应出的交流电力向受电谐振电路210送电。如图1所示,多个送电谐振电路110、具体而言四个送电谐振电路110P、110Q、110R、110S在车辆行驶路径RS中沿着车辆CR的行进方向(X轴方向)呈直线状连续地铺设。送电谐振电路110P、110Q、110R、110S以彼此抵接的方式排列。另外,针对四个送电谐振电路110P、110Q、110R、110S,设置有一个送电电路130。由此,一个送电电路130和多个送电谐振电路110形成大致直线状地排列的一个能送电区域SC1。在图1的示例中,在距能送电区域SC1规定距离的位置处还设置有与能送电区域SC1同样地构成的能送电区域SC2。
[0012] 如图2所示,送电谐振电路110如图2所示是由送电线圈112和作为谐振电容器发挥作用的送电谐振电容器116串联连接而成的谐振电路。送电谐振电容器116是用于使向送电线圈112供给的电力谐振的谐振电容器。在送电谐振电容器116中,如后所述,使用能够改变电容的大小的单元。另外,以下,将送电电路130施加于送电谐振电路110的交流电压设为V1、将交流电流设为I1、将动作频率设为f0、将动作角频率设为ω0(=2π·f0)进行说明。另外,送电线圈112和送电谐振电容器116也可以并联地连接。
[0013] 在从送电装置100对受电装置200进行供电的情况下,电容C1被设定为送电谐振电路110的输入阻抗Z1(V1/I 1)成为较小的状态,供电用的较大的线圈电流流过送电线圈112的值。在不从送电装置100向受电装置200进行供电的情况下,电容C1被设定为送电谐振电路110的输入阻抗Z1成为较大的状态,待机用的较小的线圈电流流过送电线圈112的值。
[0014] 在此,输入阻抗Z1简单地表示为Z1=j[ω0·L1-1/(ω0·C1)]。L1是送电线圈112的自感。因此,为了减小输入阻抗Z1,设定为使[ω0·L1-1/(ω0·C1)]的绝对值成为预先规定的阻抗那样的电容C1即可。另外,为了增大输入阻抗Z1,与减小输入阻抗Z1的情况相比,减小电容C1以成为与预先规定的待机电流对应的阻抗即可。如上所述,在减小输入阻抗Z1的情况下,将电容C1设定为供电用电容,在增大输入阻抗Z1的情况下,将电容C1设定为待机用的电容。
[0015] 送电谐振电容器116的供电时的电容C1例如以使动作频率f0相对于送电线圈1122
的自感L1成为谐振频率的方式,设定为C1=1/(ω0·L1)。此外,供电时的电容C1也可以设定为使动作频率f0的x次倍(x为2以上的正数)的高次谐波频率成为谐振频率。即,供电时的电容C1也可以根据各种预先规定的设定条件,基于送电线圈112的自感L1或动作频率f0(动作角频率ω0)等,设定为使动作频率f0的交流电力在送电谐振电路110与受电谐振电路210之间高效地送电。非供电时的电容C1被设定为与供电时的电容C1的值相比足够小的值,以使输入阻抗Z1成为与预先规定的值的待机电流对应的值。
[0016] 如图1所示,受电装置200装设于如电子设备或电动汽车等那样利用电力来工作的各种装置。在本实施方式中,受电装置200装设于车辆CR。车辆CR例如是电动汽车或混合动力车等装设有利用电力作为动力的驱动电动机的车辆。受电装置200包括受电谐振电路210、受电电路220、电池230、受电侧窄域通信部270。
[0017] 受电谐振电路210例如配置在车辆CR的底面。受电谐振电路210包括受电线圈212。受电谐振电路210是用于在受电线圈212和送电线圈112磁耦合的谐振耦合的状态下,获得在受电线圈212中感应出的交流电力的电路。受电线圈212在车辆CR的底部设置在能够与送电谐振电路110的送电线圈112相对的位置。在受电谐振电路210中感应出的电力经由受电电路220被充电到电池230,并且用于驱动未图示的电动机等。
[0018] 如图2所示,受电谐振电路210与送电谐振电路110同样地也是具有串联连接的受电线圈212和受电谐振电容器216的谐振电路。受电谐振电路210是获得在受电线圈212中感应出的交流电力的装置。具体而言,受电谐振电路210通过与送电谐振电路110谐振,以非接触的方式接收来自送电装置100的交流电力。在受电线圈212成为与送电线圈112相对的相对状态时,送电线圈112与受电线圈212电磁耦合,并且与送电谐振电路110谐振。另外,如图2所示,在送电谐振电路110和受电谐振电路210中,应用由一次串联二次串联电容器实现的谐振方式(也称为“SS方式”)。此外,应用利用单相的送电线圈112来构成送电侧且利用单相的受电线圈212来构成受电侧的送电侧单相‑受电侧单相的非接触供电方式。送电线圈112的电感由Lt表示,送电谐振电容器116的电容由Ct表示。此外,受电线圈212的电感用Lr表示,受电谐振电容器216的电容用Cr表示。
[0019] 受电电路220将从受电谐振电路210输出的交流电力转换为直流电力。从受电电路220输出的直流电力能够用于电池230的充电等。受电电路220例如具有滤波电路、将交流电力转换为直流电力的整流电路以及转换为适于电池230的充电的直流电力的电力转换电路。电池230例如是输出用于驱动作为车辆CR的驱动源的驱动电动机的直流电力的二次电池。来自受电电路220的直流电力也可以用于未图示的辅机电池的充电、驱动电动机或辅机的驱动。
[0020] 如图1所示,在受电线圈212相对的状态下,送电线圈112被供给来自送电电路130的交流电力。接着,通过使送电线圈112与受电线圈212电磁耦合,交流电力从送电线圈112被传输至受电线圈212。向受电线圈212送电的交流电力经由受电电路220向电池230充电。与此相对,处于未与受电线圈212相对的状态的送电线圈112如后所述不进行从送电电路
130供给交流电力。
[0021] 受电谐振电容器216的电容C2与供电时的电容C1同样地,以使动作频率f0相对于2
受电线圈212的自感L2成为谐振频率的方式,设定为C2=1/(ω0·L2)。此外,电容C2也可以考虑送电线圈112和受电线圈212彼此的耦合系数来设定。此外,电容C2也可以设定为使动作频率f0的x倍的谐波频率成为谐振频率。即,电容C2也可以根据各种预先规定的设定条件,基于受电线圈212的自感L2、动作频率f0(动作角频率ω0)、耦合系数等而设定,以使动作频率f0的交流电力在送电谐振电路110与受电谐振电路210之间高效地传输。
[0022] 受电侧窄域通信部270作为通过窄域通信对于送电装置100向送电装置100发送送电请求信号的送电请求信号发送部发挥作用。“送电请求信号”是用于将送电装置100切换为能够供电的通电状态的信号。在本实施方式中,在送电请求信号中包含车辆CR的位置信息和ID信息。“包含在送电请求信号中的车辆CR的位置信息”是指基于作为RF标签的受电侧窄域通信部270与送电侧窄域通信部170的窄域通信的成立,在距送电侧窄域通信部170规定的距离以内检测出车辆CR。但是,不限于此,在“包含在送电请求信号中的车辆CR的位置信息”中,也可以包含车辆CR的绝对位置的信息和车辆CR相对于送电装置100的相对位置的信息。“ID信息”是指装设受电装置200的车辆CR的识别信息。但是,不仅限于车辆CR的识别信息,也可以是包含在受电装置200中的受电线圈212的识别信息、或者受电装置200的使用者的识别信息,还可以组合它们,还可以是与它们相关联的各种识别信息。在本公开中,“窄域通信”是指通信距离为5米以下的无线通信。从提高对行驶的多个车辆的一个车辆CR的识别性、提高送电装置100的电磁兼容性(EMC)以及抑制与受电装置200的非相对状态下的不需要的电力消耗和不需要的磁通的产生的观点等出发,窄域通信中的通信距离更优选地为1~100厘米左右。
[0023] 在本实施方式中,在受电侧窄域通信部270中采用利用了900MHz频带或2.45GHz频带的电波方式的有源型的RF‑ID(Rad io Frequency‑I dent i f icat i on:无线移动识别)标签。在以下的说明中,RF‑ID标签也称为“RF标签”。受电侧窄域通信部270通过采用有源型的RF‑ID,能够进行预先规定的每单位时间的定期通信,并且定期地发送送电请求信号。但是,受电侧窄域通信部270也可以是无源型的RF标签。代替电波方式,受电侧窄域通信部270也可以是电磁感应方式的RF标签。此外,受电侧窄域通信部270不限于RF‑ID标签,例如也可以是利用环形天线的近距离无线通信技术,例如也可以使用将作为正交频分复用方式的“Wave l et OFDM(Orthogona l Frequency‑D i v i s ion Mu l t i p l ex i ng:正交频分复用)”应用于使用磁场的通信方式的的近距离无线通信技术,另外,还可以使用利用了DSRC(Ded icated Short Range Commun icat i on:专用短程通信)等5.8GHz频带的双向的无线通信方式的无线通信。
[0024] 如图1所示,在本实施方式中,车辆CR还包括车辆信息获取部260、车辆控制部280和受电侧广域通信部290。车辆控制部280是包括CPU和存储器的电路。车辆控制部280统率受电装置200和车辆CR的各部分。车辆控制部280执行用于车辆CR的驾驶的各种控制,在自动驾驶和手动驾驶的任一种情况下都被利用。在存储器中存储有用于实现在本实施方式中提供的功能的各种程序,车辆控制部280通过由CPU执行存储在存储器中的计算机程序,分别实现各部分的功能。另外,也可以通过硬件电路来实现车辆控制部280的功能的一部分。
[0025] 车辆信息获取部260获取与非接触供电系统以及车辆CR的行驶相关的各种辅助信息。车辆信息获取部260包括GNSS接收器262和导航装置264。GNSS接收器262基于从构成GNSS(G l oba l Nav i gat i on Sate l l ite System:全球导航卫星系统)的人造卫星接收到的导航信号,对车辆CR的当前位置(经度、纬度)进行定位。导航装置264具有基于目的地和由GNSS接收机262检测出的本车位置来决定行驶预定路线的功能。除了GNSS接收器262之外,还可以使用陀螺仪等其他传感器来确定或修正行驶预定路线。
[0026] 受电侧广域通信部290通过广域通信来向送电装置100申请送电装置100的利用预约。具体而言,受电侧广域通信部290将为了申请送电装置100的利用预约而需要的信息、例如车辆CR的本车位置、行驶预定路线以及车辆CR的ID信息发送至送电装置100。车辆CR的ID信息例如使用与由上述受电侧窄域通信部270发送的ID信息相同的信息。
[0027] “广域通信”是指通信距离比后述的窄域通信的通信距离宽的无线通信。广域通信例如能够通过第五代移动通信系统(5G、Loca l 5G)、第四代移动通信系统(LTE‑Advanced、4G)、LTE等移动通信系统、遵守I EEE 802.11标准的无线局域网(LAN)、使用蓝牙(注册商标)的无线通信等来实现。在与送电装置100的无线通信中,包括经由基站或服务器等间接的与送电装置100的无线通信。
[0028] 在本实施方式中,送电装置100还包括送电侧窄域通信部170、送电侧控制部180和送电侧广域通信部190。送电侧广域通信部190通过广域通信来接收来自车辆CR的利用预约的申请。送电侧广域通信部190所获取的信息被输出到送电侧控制部180。送电侧控制部180是包括CPU和存储器的电路。送电侧控制部180基于经由送电侧广域通信部190从车辆CR接收到的信息,使送电谐振电路110的输入阻抗Z1变化,由此切换流过送电线圈112的电流值并切换送电装置100的停止状态和待机状态。“送电装置100的停止状态”是指通过停止送电电路130的驱动而停止从送电电路130向送电谐振电路110的电力供给的状态。“送电装置100的待机状态”是指送电电路130被驱动但不向受电装置200进行供电的状态。在送电装置
100的待机状态下,送电谐振电路110的输入阻抗Z1成为较大的状态,处于待机用的较小的线圈电流流过送电线圈112的状态。
[0029] 送电侧窄域通信部170是用于通过窄域通信来接收从受电侧窄域通信部270发送的送电请求信号等,并且基于接收到的送电请求信号来改变送电谐振电路110的输入阻抗Z1的接口。如图1所示,送电侧窄域通信部170包括接收部172和切换部174。
[0030] 接收部172获取从受电侧窄域通信部270发送的送电请求信号等。接收部172例如能够使用与在受电侧窄域通信部270中使用的无线通信方法对应的读取器。在本实施方式中,接收部172采用能够识别RF标签的RF读取器。但是,接收部172也可以是与使用了上述的环形天线的磁场的通信方式对应的接收机。
[0031] 切换部174是用于切换流过送电谐振电路110的电流值的电路。具体而言,切换部174在接收部172获取了来自受电侧窄域通信部270的送电请求信号的情况下,通过切换设置于送电谐振电路110的开关电路等,使送电谐振电路110的输入阻抗Z1变化,并且将流过送电线圈112的电流值切换为能够对受电装置200供电的电流值。在本实施方式中,切换部
174例如配置在送电线圈112的线圈中心,并且与送电线圈112一体地设置。接收部172作为接收送电请求信号的送电请求信号接收部发挥作用。
[0032] 如图1所示,在本实施方式中,送电侧窄域通信部170配置在包含在能送电区域SC1中的四个送电谐振电路110P、110Q、110R、110S中的、位于能送电区域SC1的端部的送电谐振电路110的附近。在此,“能送电区域SC1的端部”是指形成能送电区域SC1的多个送电谐振电路中的排列上的端部。包含在位于能送电区域SC1的端部的送电谐振电路中的送电线圈也称为“端部线圈”。在图1的示例中,在能送电区域SC1中,呈直线状排列的四个送电谐振电路110P、110Q、110R、110S中的送电谐振电路110P和送电谐振电路110S相当于位于能送电区域SC1的端部的送电谐振电路110。此外,在本实施方式中,送电侧窄域通信部170仅配置在端部线圈112P、112S中的、在车辆行驶路径RS中的车辆能够行驶的车辆CR的行驶路径与能送电区域SC1重叠的情况下,车辆CR按照行驶路径行驶时最初交叉的端部线圈112P的附近。从提高针对行驶的多个车辆的一个车辆CR的识别性、提高送电装置100的电磁兼容性(EMC)以及抑制与受电装置200的非相对状态下的不需要的电力消耗和不需要的磁通的产生的观点等出发,优选的是能够高精度地检测出车辆CR接近端部线圈112P。因此,优选的是,接收部
172的设置位置接近端部线圈112P的设置位置,例如接收部172配置在端部线圈112P的线圈面内等,更优选的是,接收部172与端部线圈112P的坐标在俯视观察时彼此重叠。
[0033] 使用图3和图4,对流过送电谐振电路110的电流值的切换方法进行说明。在具有端部线圈112P的送电谐振电路110P中,如图3所示,送电谐振电容器116P使用利用了多个电容器116Pa、116Pb和双向开关电路117的单元。另外,在图3和图4中,为了容易理解技术,示出了图2所示的送电装置100的构成要素中的送电谐振电路110P、送电侧窄域通信部170和电流传感器310,省略了其他构成要素。
[0034] 送电侧窄域通信部170使用送电谐振电容器116P和送电侧窄域通信部170来改变输入阻抗Z1。具体而言,切换部174通过切换送电谐振电容器116P的双向开关电路117,并且切换送电谐振电容器116P的电容的大小来改变输入阻抗Z1。
[0035] 如图3所示,送电谐振电容器116P具有并联配置的第一谐振电容器116Pa和第二谐振电容器116Pb。但是,第二谐振电容器116Pb在串联连接的双向开关电路117接通的情况下与第一谐振电容器116Pa并联连接,在双向开关电路117断开的情况下被解除。送电谐振电容器116P的电容Ct在双向开关电路117断开的情况下成为第一谐振电容器116Pa的电容Chs,在双向开关电路117接通的情况下成为第一谐振电容器116Pa的电容Chs与第二谐振电容器116Pb的电容Ch l的累计值(Chs+Ch l)。
[0036] 切换部174基于接收部172接收到的来自受电侧窄域通信部270的ID信息和送电请求信号来切换双向开关电路117。其结果是,能够切换送电谐振电容器116P的电容Ct的大小。在接收部172获取了送电请求信号的情况下,切换部174接通双向开关电路117,并且将送电谐振电路110的输入阻抗Z1减小为Z1=Z1 r。由此,能够开始从送电装置100向受电装置200的供电。以下,能够开始从送电装置100向受电装置200供电的状态也称为“送电装置100的通电状态”。
[0037] 切换部174在处于不执行从送电装置100向受电装置200的供电的非相对状态的情况下,将双向开关电路117设为断开,并且将送电谐振电路110的输入阻抗Z1增大为Z1=Z1 n>Z1 r。由此,停止从送电装置100向受电装置200的供电,能够使送电装置100处于待机状态。另外,如图1所示,送电侧窄域通信部170与电流传感器310连接,例如,在受电线圈212和送电线圈112成为非相对状态且流过电流传感器310的电流值、即流过送电线圈112的电流值比预先规定的阈值小的情况下,切换部174检测到该情况,并且将双向开关电路117断开,能够停止供电。或者,切换部174也可以检测接收部172与受电侧窄域通信部270的窄域通信的中断,并且使双向开关电路117断开,能够停止供电。电流传感器310是“送电侧检测电路”的一例。
[0038] 如图4所示,与送电谐振电路110P相邻的送电谐振电路110Q使用作为使用多个电容器116Qa、116Qb和双向开关电路117的单元的送电谐振电容器116Q和可变控制电路320来改变输入阻抗Z1。送电谐振电容器116Q的结构与送电谐振电容器116P相同,因此,省略说明。
[0039] 可变控制电路320能够根据受电线圈212和送电线圈112的相对状态来控制送电谐振电容器116Q的电容Ct。可变控制电路320包括电流传感器322、整流电路324、低通滤波电路326(以下也称为“LPF电路326”)和电压转换电路328。另外,在以下的说明中,在不区分端部线圈112P和送电线圈112Q、112R、112S的情况下,称为“送电线圈112”进行说明。
[0040] 电流传感器322检测流过送电线圈112Q的电流,并且作为检测电压输出。在受电线圈212相对于送电线圈112成为非相对状态的情况下,由电流传感器322检测出的电流非常小,并且在从非相对状态成为相对状态时,越接近正对状态,由电流传感器322检测出的电流变得越大。检测电压根据电流传感器322的电流的变化而变化。也可以在基于流过电流传感器322的电流值而输出的电压比预先规定的阈值小的情况下,使双向开关电路117断开并停止供电。电流传感器322是“送电侧检测电路”的一例。整流电路324对检测电压进行整流。LPF电路326去除检测电压的高频分量。电压转换电路328是使用基于检测电压Vd是否为作为阈值的电压Vth以上来输出不同的控制电压Vs的比较器的电路。
[0041] 在由于非相对状态将检测电压Vd检测为比作为阈值的电压Vth小的值时,电压转换电路328输出使双向开关电路117断开的控制电压Vs。其结果是,使送电谐振电路110Q的输入阻抗Z1增大为Z1=Z1 n>Z1 r,在与端部的送电谐振电路110P相邻的送电谐振电路110Q中同样地,也能够在非相对状态下停止从送电装置100向受电装置200的供电。
[0042] 电压转换电路328在由于相对状态而将检测电压Vd检测为作为阈值的电压Vth以上的值时,输出使双向开关电路117接通的控制电压Vs。其结果是,送电谐振电路110Q的输入阻抗Z1减小为Z1=Z1 r,输入送电谐振电路110Q的输入阻抗Z1减小为Z1=Z1 r,在与端部的送电谐振电路110P相邻的送电谐振电路110Q中同样地,也能够在相对状态下开始从送电装置100向受电装置200的供电。
[0043] 送电谐振电容器116Q的电容Ct在非相对状态下成为第一谐振电容器116Qa的电容Chs,在相对状态下成为第一谐振电容器116Qa的电容Chs与第二谐振电容器116Qb的电容Ch l的累计值(Chs+Ch l)。另外,第一谐振电容器116Qa的电容Chs和第二谐振电容器116Qb的电容Ch l只要设定成使相对状态的电容Ct=(Chs+Ch l)成为谐振电容C1且使非相对状态的电容Ct=Chs比谐振电容C1小,并且设定成Chs
[0044] 使用图5至图14,对由本实施方式的送电装置100执行的供电处理进行说明。在图9至图14中,示出了装设有受电装置200的车辆CR朝向送电装置100的能送电区域SC1行驶,并且经过能送电区域SC1的情形。在图9至图14中,为了便于图示,将送电侧窄域通信部170示出为与端部线圈112P分离,但是实际上,端部线圈112P与送电侧窄域通信部170的坐标在俯视观察时彼此一致。另外,在图9至图14中,为了便于技术的理解,对功能处于激活状态的部分标注阴影。另外,在图9至图14中,为了便于图示,省略记载一部分构成要素的名称。
[0045] 在图9至图14中,示意性地示出了距送电装置100的端部线圈112P的通电开始距离DT2和距端部线圈112P的准备距离DT1。通电开始距离DT2例如能够使用在受电装置200的受电侧窄域通信部270与送电装置100的送电侧窄域通信部170之间能够收发送电请求信号的距离来设定。在本实施方式中,通电开始距离DT2被设定为作为受电侧窄域通信部270的通信距离的100厘米。准备距离DT1是比通电开始距离DT2长的距离,并且规定了用于根据车辆CR的进入来使送电装置100转移到准备状态的区域。准备距离DT1只要能在车辆CR在从准备距离DT1中减去通电开始距离DT2后的距离(DT1-DT2)行驶的期间中使送电电路130转移到待机状态即可,例如,能够根据将送电电路130转移到准备状态所需的时间、车辆CR与送电装置100的分离距离、车辆CR的行驶速度来导出。
[0046] 如图5所示,在从送电装置100向受电装置200的供电处理中,在步骤S10中,停止状态的送电装置100转移到待机状态。具体而言,如图6所示,在步骤S110中,车辆CR开始送电装置100的利用预约的申请。送电装置100的利用预约是指向送电装置100或送电装置100的管理者申请用于进行从送电装置100向受电装置200供电的送电装置100的利用。送电装置100的利用预约例如可以由车辆控制部280进行,也可以由车辆CR的使用者手动进行,上述车辆控制部280从车辆信息获取部260获取了在导航装置264所生成的行驶预定路线中包含有能送电区域SC1的信息。或者,也可以是无论是否从车辆CR申请利用预约如何,基于从车辆CR经由受电侧广域通信部290发送的车辆CR的位置信息,检测到车辆CR处于距送电装置
100规定的范围内的送电装置100接受利用预约。车辆控制部280例如也可以判定电池230的SOC低的状态等,并且根据电池230的充电状态来申请送电装置100的利用预约。
[0047] 在开始送电装置100的利用预约的申请时,如图9所示,在步骤S120中,车辆CR的车辆控制部280经由受电侧广域通信部290,与利用预约的申请一起发送车辆CR的位置信息和车辆CR的ID信息。这些信息也可以在开始申请后每隔规定的时间定期地发送。通过广域通信发送的车辆CR的位置信息是由GNSS接收器262或导航装置264获取的车辆CR的当前位置信息。但是,不限于此,在通过广域通信发送的车辆CR的位置信息中,也可以包含基于受电侧广域通信部290与送电侧广域通信部190的广域通信的成立而在距送电侧广域通信部190规定的距离以内检测到车辆CR的信息以及车辆CR相对于送电侧广域通信部190的相对位置的信息。
[0048] 在步骤S130中,在送电装置100的送电侧广域通信部190获取车辆CR的当前位置信息和车辆CR的ID信息时,送电侧控制部180接受由车辆CR进行的送电装置100的利用预约的申请,并且使所获取的车辆CR的ID信息存储在存储器中。
[0049] 在步骤S140中,送电侧控制部180使用所获取的车辆CR的当前位置信息来判定车辆CR是否到达了距端部线圈112P到准备距离DT1为止的范围。在从端部线圈112P到车辆CR为止的距离为准备距离DT1以上的情况下(S140:否),送电侧控制部180继续获取车辆CR的当前位置信息,并且待机直到车辆CR到达距端部线圈112P到准备距离DT1为止的范围。在距端部线圈112P的距离比准备距离DT1短的情况下(S140:是),送电侧控制部180转移到步骤S150,如图10所示,驱动送电电路130并从停止状态切换到待机状态,并且结束处理。
[0050] 返回至图5,在步骤S20中,待机状态的送电装置100转移到通电状态。具体而言,如图7所示,在步骤S210中,送电侧控制部180使用所获取的车辆CR的当前位置信息来判定车辆CR是否到达了距端部线圈112P到通电开始距离DT2为止的范围。在从端部线圈112P到车辆CR为止的距离为通电开始距离DT2以上的情况下(S210:否),送电侧控制部180继续获取车辆CR的当前位置信息,并且待机直到车辆CR到达距端部线圈112P到通电开始距离DT2为止的范围。在距端部线圈112P的距离比通电开始距离DT2短的情况下(S210:是),送电侧控制部180转移到步骤S220。
[0051] 在步骤S220中,车辆控制部280接受经由送电侧窄域通信部170的来自送电装置100的请求,并且开始供电开始的申请。车辆控制部280也可以以车辆CR的当前位置到达至通电开始距离DT2为止的范围为契机,开始供电开始的申请。在步骤S230中,作为供电开始的申请,车辆控制部280通过受电侧窄域通信部270的窄域通信,发送基于窄域通信成立的车辆CR的位置信息和车辆CR的ID信息。
[0052] 在步骤S240中,送电侧窄域通信部170的接收部172获取从受电侧窄域通信部270发送的车辆CR的位置信息和车辆CR的ID信息。在步骤S250中,送电侧控制部180将在上述送电装置100的利用预约的申请中存储在存储器中的车辆CR的ID信息与经由受电侧窄域通信部270获取的车辆CR的ID信息进行对照。在车辆CR的ID信息彼此一致的情况下,送电侧控制部180允许供电开始的申请,并且转移到步骤S260。
[0053] 如图11所示,在车辆CR沿着作为行进方向的X轴方向移动时,车辆CR有可能会首先经过能送电区域SC1中的端部线圈112P。车辆CR经由受电侧窄域通信部270向送电装置100传递车辆CR的位置信息、即车辆CR接近端部线圈112P,并且结束使用ID信息的供电开始申请。
[0054] 在步骤S260中,送电侧控制部180使送电装置100从待机状态向通电状态转移。具体而言,送电侧控制部180控制切换部174,并且使端部线圈112P的送电谐振电路110P的双向开关电路117接通。其结果是,送电谐振电路110P的输入阻抗Z1变化为较小的值,并且向端部线圈112P流过供电用的大电流。在送电侧控制部180将送电装置100切换为通电状态后,结束处理。
[0055] 如图12所示,车辆CR在行驶的同时结束供电开始申请,并且到达供电用电流流过的状态的端部线圈112P上。在受电线圈212接近端部线圈112P而成为相对状态时,通过由端部线圈112P的磁通G2产生的磁通,通过谐振而感应出受电线圈212的磁通G1并进行磁耦合。其结果是,开始从送电装置100向受电装置200供电。
[0056] 在车辆CR进一步继续行驶时,如图13所示,在开始由受电线圈212的磁通G1与端部线圈112P的磁通G2的磁耦合实现的供电之后,电流从受电线圈212通过磁通G3流向与端部线圈112P相邻的送电线圈112Q。送电谐振电路110Q的可变控制电路320检测到流过该送电线圈112Q的电流,并且使送电谐振电路110Q的双向开关电路117接通。送电谐振电路110Q的输入阻抗Z1变更为较小的值,并且供电用的大电流流过送电线圈112Q。其结果是,开始由与端部线圈112P相邻的送电线圈112Q和受电线圈212的磁耦合实现的供电。这样,在开始由端部线圈112P实现的能送电区域SC1的端部处的供电之后,与端部线圈112P相邻的送电线圈112Q以及与之连续的送电线圈112R、112S能够不利用窄域通信而开始供电。
[0057] 返回至图5,在步骤S30中,通电状态的送电装置100转移到停止状态,并且处理结束。如图8所示,在步骤S310中,送电侧控制部180针对每个能送电区域SC1来确认供电结束。在图14的示例中,送电侧控制部180确认包含在能送电区域SC1中的所有送电谐振电路110的供电结束。
[0058] 在本实施方式中,送电侧控制部180通过确认流过送电线圈112的电流值比供电时的电流值小来确认供电的结束。具体而言,送电侧控制部180在端部线圈112P中,在电流传感器310的检测值为预先规定的阈值以下的情况下以及与之同样地,在其他送电线圈112Q、112R、112S中,在电流传感器322的检测值为预先规定的阈值以下的情况下,判定为包含在能送电区域SC1中的所有送电谐振电路110的供电结束。在此,通过车辆CR的行驶,受电装置
200通过从送电装置100远离到比送电侧窄域通信部170与受电侧窄域通信部270的通信距离远的位置,送电侧窄域通信部170不能接收来自车辆CR的送电请求信号。因此,代替利用流过送电线圈112的电流的方法或者与之一起,也可以通过检测送电侧窄域通信部170不再接收送电请求信号来判断为供电结束。根据这样构成的送电装置100,能够省略端部的送电谐振电路110P的电流传感器310,能够抑制部件数量的增加。
[0059] 在步骤S320中,送电侧控制部180在判定为包含在能送电区域SC1中的所有送电谐振电路110的供电结束时,将送电装置100从通电状态切换为待机状态。具体而言,送电侧控制部180在端部线圈112P中,在电流传感器310的检测值为预先规定的阈值以下的情况下,使双向开关电路117断开来增大输入阻抗Z1,并且将流过端部线圈112P的电流值切换为比能够向受电装置200供电的电流值小的电流值。送电侧控制部180在其他送电线圈112Q、112R、112S中也同样地,在电流传感器322的检测值为预先规定的阈值以下的情况下,使双向开关电路117断开,并且将流过送电线圈112Q、112R、112S的电流值切换为比能够向受电装置200供电的电流值小的电流值。其结果是,送电装置100从通电状态切换为待机状态。
[0060] 在步骤S330中,送电侧控制部180利用未图示的计时器,进行从将送电装置100切换为待机状态的时间点开始的计时,并且待机预先规定的待机时间的经过。待机时间例如能够考虑车辆相对于能送电区域SC1的行驶频率等交通状况而任意地设定。待机时间例如也可以基于白天和夜间、工作日和休息日、季节等对车辆的行驶频率有意义的因素而适当地切换。送电侧控制部180根据预先规定的待机时间的经过,转移到步骤S340。在步骤S340中,送电侧控制部180停止送电电路130的驱动,并且将送电装置100切换为停止状态并结束处理。或者,也可以检测车辆CR的受电侧广域通信部290与送电侧广域通信部190的广域通信中断而结束。
[0061] 如以上所说明那样,根据本实施方式的送电装置100,包括:送电谐振电路110,上述送电谐振电路110具有送电线圈112和送电谐振电容器116;送电电路130,上述送电电路130用于向送电谐振电路110供给交流电力;接收部172,上述接收部172作为用于接收从受电装置200发送的送电请求信号的送电请求信号接收部;以及切换部174,上述切换部174用于切换流过送电线圈112的电流值。切换部174在从受电装置200接收到送电请求信号的情况下,将流过送电线圈112的电流值切换为能够向受电装置200供电的电流值,因此,与利用在送电线圈中产生的磁通的变化的情况相比,能够可靠地将送电装置100切换为能够供电的状态。因此,能够抑制或防止在受电线圈212相对于送电线圈112从非相对状态变化为相对状态的情况下不开始从送电装置100向受电装置200的供电这样的不良情况。
[0062] 根据本实施方式的送电装置100,切换部174在使用了多个电容器116Pa、116Pb和双向开关电路117的送电谐振电容器116中,通过由双向开关电路117的切换实现的单元的电容Ct的切换来切换流过送电线圈112的电流值。通过使用双向开关电路117,能够在抑制送电谐振电容器116h的体格的增加的同时,改变送电谐振电容器116的电容Ct的大小。
[0063] 根据本实施方式的送电装置100,接收部172能够接收包含与装设受电装置200的车辆、包含在受电装置200中的受电线圈212和受电装置200的使用者中的至少任一个相关联的ID信息的送电请求信号。因此,通过在通过ID信息来识别需要供电的受电装置200之后进行供电,能够防止向不需要供电的受电装置200供电。
[0064] 根据本实施方式的送电装置100,包括多个送电线圈112。多个送电线圈112以形成沿着作为车辆CR的行进方向的X轴方向的直线状的一个能送电区域SC1的方式排列。接收部172配置在该多个送电线圈112中的位于能送电区域SC1的端部的端部线圈112P附近。在受电装置200从能送电区域SC1的外部进入能送电区域SC1时,能够将包含在能送电区域SC1中的送电线圈112可靠地切换为能够供电的状态。
[0065] 根据本实施方式的送电装置100,接收部172仅配置于在多个送电线圈112形成能送电区域SC1的情况下,在使车辆CR的移动路径与能送电区域SC1重叠的情况下,车辆CR在能送电区域SC1中最初通过的端部线圈112P。在开始与端部线圈112P的供电之后,通过利用在端部线圈112P与受电线圈212谐振时产生的磁通,能够不利用窄域通信而开始从包含在能送电区域SC1中的其他送电线圈112向受电线圈212的供电。
[0066] 根据本实施方式的送电装置100,接收部172能够接收通信距离为5米以下的窄域通信信号。因此,能够提高对行驶的多个车辆的一个车辆CR的识别性、送电装置100的电磁兼容性(EMC),并且能够抑制与受电装置200的非相对状态下的不需要的电力消耗和不需要的磁通的产生。
[0067] 根据本实施方式的送电装置100,切换部174与送电线圈112一体地设置。因此,与切换部与送电电路130连接的情况等相比,能够使送电装置100小型化。另外,在送电装置100包括多个送电线圈112的情况下,通过将切换部174与各送电线圈112一体地设置,能够使从送电电路130到各送电线圈112为止的配线共用化。
[0068] 根据本实施方式的送电装置100,还包括:送电侧广域通信部190,上述送电侧广域通信部190用于接收通信距离比5米长的广域通信信号;以及送电侧控制部180,上述送电侧控制部180能够驱动送电电路130。送电侧控制部180在送电侧广域通信部190接收到广域通信信号的情况下驱动送电电路130。因此,通过预先接收供电前的广域通信信号并将送电装置100设为待机状态,能够缩短在受电装置200接近的情况下向通电状态切换所需的时间。
[0069] 根据本实施方式的送电装置100,送电侧控制部180在接收到广域通信信号的情况下,进而在判定为受电装置200距送电装置100预先规定的准备距离DT1以下的情况下,驱动送电电路130。在受电装置200比准备距离DT1更远不需要供电的情况下,通过使送电装置100处于停止状态,能够抑制或防止不需要的电力供给。
[0070] 根据本实施方式的送电装置100,送电侧控制部180在从送电装置100向受电装置200的供电并非在预先规定的期间内进行的情况下,停止送电电路130,并且将送电装置100切换为停止状态。因此,能够抑制在向受电装置200的供电结束之后,在送电装置100中产生不需要的电力消耗。
[0071] 根据本实施方式的送电装置100,包括作为能够对流过送电线圈112的电流进行检测的送电侧检测电路的电流传感器310。切换部174在供电后,在电流传感器310的检测值为预先规定的阈值以下的情况下,将流过送电线圈112的电流值切换为比能够向受电装置200供电的电流值小的电流值。因此,能够通过简单的结构来检测在供电后受电装置200成为非相对状态,并且将送电装置100切换为待机状态。
[0072] B.其他实施方式:(B1)在上述实施方式中,使用多个送电线圈112彼此抵接地排列的示例进行了说明。与此相对,多个送电线圈112不一定必须彼此抵接,多个送电线圈112也可以彼此分离。
但是,为了在车辆CR的行驶中使从多个送电线圈112向受电线圈212的供电顺畅,优选的是,送电线圈112彼此抵接,在分离的情况下,优选的是,分离距离例如为送电线圈112的宽度的一半(如果送电线圈112为圆形,则为其半径)以下。
[0073] (B2)在上述实施方式中,示出了在距能送电区域SC1规定距离的位置处设置与能送电区域SC1同样地构成的能送电区域SC2的示例。与此相对,如图15所示,也可以彼此接近地设置能送电区域SC1和相邻的能送电区域SC2。图15示出了能送电区域SC1和与之相邻的能送电区域SC2之间的距离DT3。在距离DT3小到能够视为能送电区域SC1和能送电区域SC2连续地配置的情况下,能送电区域SC2的送电装置100能够检测在与能送电区域SC1供电时在受电线圈212中产生的磁通。因此,根据该方式的送电装置100,能够省略能送电区域SC2的送电侧窄域通信部170。
[0074] (B3)在上述实施方式中,示出了车辆CR包括一个受电谐振电路210的示例。与此相对,如图16所示,车辆CR也可以包括两个以上的受电谐振电路210。在图16的示例中,车辆CR包括两个受电谐振电路210F、210B,两个受电线圈212F、212B由两个送电线圈112Q、112R供电。在这种情况下,优选的是,受电侧窄域通信单元270设置于在车辆CR的行进方向上位于前端的受电线圈212F附近。通过将受电侧窄域通信部270配置在车辆CR的前端,能够在车辆CR的行驶中对送电装置100提前进行窄域通信。因此,能够抑制或防止例如由于窄域通信的延迟等而向送电装置100的端部线圈112P的通电延迟,能够抑制或防止在前端的受电线圈212F到达送电装置100时,来自送电装置100的供电来不及这样的不良情况的发生。
[0075] (B4)在上述实施方式中,示出了送电侧检测电路是电流传感器310的示例。另外,示出了通过可变控制电路320的电流传感器322来检测流过送电线圈的电流的变化的示例。与此相对,由于施加于送电线圈112的线圈电压也与送电线圈电流同样地变化,因此,送电侧检测电路和可变控制电路320的传感器也可以是电压传感器,可以检测施加于送电线圈
112的线圈电压的变化。另外,送电侧检测电路和可变控制电路320的传感器也可以使用磁传感器或线圈等磁通检测元件来检测送电线圈112附近的磁场(磁通)。
[0076] (B5)在上述实施方式中,示出了包括使用多个电容器116Pa、116Pb和双向开关电路117的作为单元的送电谐振电容器116P的示例。与此相对,送电谐振电容器116也可以使用电容可变的可变电容器。作为可变电容器,能够采用电容Ct根据来自切换部174或可变控制电路320的控制电压Vc而变化的一般的可变电容器。在这种情况下,在相对状态下,以使送电谐振电路110成为谐振状态的方式将可变电容器的电容Ct设定为满足谐振条件的谐振电容C1,在非相对状态下,以使送电谐振电路110脱离谐振状态的方式将可变电容器的电容Ct设定为比谐振电容C1小的电容。另外,也可以代替使用了多个电容器116Pa、116Pb和双向开关电路117的作为单元的送电谐振电容器116P或可变电容器,使用电容不变的电容器。在这种情况下,在送电谐振电路110中包括半导体开关等开关元件,可变控制电路320和切换部174通过切换半导体开关的接通断开,能够改变向送电谐振电路110的输入阻抗Z1。具体而言,在半导体开关接通的情况下,输入阻抗Z1大致为零,在半导体开关断开的情况下,输入阻抗Z1变化为大致无限大。根据这样构成的送电装置100,能够通过简单的结构来切换流过送电谐振电路110的电流值。
[0077] (B6)在上述实施方式中,示出了送电谐振电路110P、110Q、110R、110S在车辆行驶路径RS中沿着车辆CR的行进方向(X轴方向)呈直线状连续地铺设,由此,多个送电谐振电路110形成大致直线状地排列的一个能送电区域SC1的示例。与此相对,多个送电谐振电路110不限于直线状,例如,除了沿着车辆CR的行进方向的直线状之外,还可以在车辆行驶路径RS中沿着与车辆CR的行进方向交叉的方向、即车辆CR的宽度方向(Y轴方向)连续地铺设。通过这样地构成,能够形成排列成大致矩形平面状的一个能送电区域SC1。
[0078] 在送电谐振电路110进一步沿着车辆CR的宽度方向(Y轴方向)铺设而形成大致矩形平面状的能送电区域SC1的情况下,“位于能送电区域SC1的端部的送电谐振电路110”是指位于矩形平面状的能送电区域SC1的周缘部的送电谐振电路110。通过在位于平面状的能送电区域SC1的周缘部的端部线圈112P中设置送电侧窄域通信部170,即使在车辆CR的车道变更、行进方向的切换或者交叉路口等车辆CR能够进入能送电区域SC1的方向存在多个的情况下,在受电装置200进入能送电区域SC1时,也能够将包含在能送电区域SC1中的送电线圈112切换为能够可靠地供电的状态。
[0079] (B7)在上述实施方式中,以从送电线圈112向受电线圈212送电电力的情况为例进行了说明,但是在送电装置100和受电装置200包括例如中继线圈等从送电装置100向受电装置200供电时能够使用的其他谐振线圈的情况下,能够将切换部174等的结构应用为切换其他谐振线圈的谐振状态的切换部。
[0080] (B8)在上述实施方式中,示出了在距能送电区域SC1规定距离的位置处设置与能送电区域SC1同样地构成的能送电区域SC2的示例。在此,在送电装置100具有多个能送电区域SC1、SC2的情况下,包括在多个能送电区域SC1、SC2中的一个能送电区域SC1中的送电请求信号接收部和包括在与一个能送电区域SC1相邻的其他能送电区域SC2中的送电请求信号接收部也可以彼此分离。分离的距离例如优选地设定为比窄域通信的通信距离大的距离。“与一个能送电区域相邻的其他能送电区域”不限于沿图1所示的车辆CR的行进方向相邻的情况,也可以包括在车辆行驶路径RS具有行驶方向相同的多个车道时相邻的另一车道所包括的能送电区域,还可以包括在相邻的相对车道中的能送电区域。根据该方式的送电装置100,能够抑制或防止在多个能送电区域SC1、SC2之间窄域通信发生混信的不良情况。
[0081] 本公开所记载的控制部和该控制部的方法也可以通过专用计算机来实现,该专用计算机通过构成处理器和存储器而提供,上述处理器被编程以执行由计算机程序具体化的一个至多个功能。或者也可以是,本公开所记载的控制部和该控制部的方法通过专用计算机来实现,该专用计算机是通过由一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而提供的。或者也可以是,本公开所记载的控制部和该控制部的方法由一个以上的专用计算机来实现,该专用计算机通过被编程为执行一个至多个功能的处理器及存储器与由一个以上硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成。此外,计算机程序也可以被存储于计算机可读的非暂时性有形存储介质,以作为由计算机执行的指令。
[0082] 本公开不限于上述实施方式,能在不超出上述主旨的范围内通过各种结构实现。例如,与发明内容部分所记载的各方式中的技术特征对应的实施方式中的技术特征可以适当地进行替换或组合,以解决上述技术问题的一部分或全部,或者实现上述效果的一部分或全部。此外,上述技术特征只要未在本说明书中作为必须结构而说明,就能够适当删除。

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