非接触供电装置及非接触供电方法制造方法及图纸

在至少通过磁耦合，从电连接到交流电源上的输电线圈对受电线圈以非接触方式输送电力，并对电连接到受电线圈上的负载输出电力的非接触供电装置中，包括：耦合状态估计装置，对输电线圈和受电线圈之间的耦合状态进行估计；以及可输出电力运算装置，基于具有输电线圈及受电线圈的供电电路的电路元件的限制值和耦合状态，运算对负载可输出的可输出电力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
[0001 ] 本专利技术涉及。 本申请要求2012年3月13日申请的日本专利申请特愿2012-55749的优先权，对 于认可引入文献参照的指定国，将上述申请中记载的内容通过参照引入本申请，作为本申 请的记载的一部分。
技术介绍
在对负载装置供电之前，将负载装置断电，从而并联连接无源元件，并将可变电压 高频电源的输出电压设定到测定用的低电压Vm，测定那时的可变电压高频电源的输出电流 值Im。使用该Vm和Im，计算用于将负载装置连接到二次侧线圈时的二次侧线圈或整流器 的输出电压设定为目标值的可变电压高频电源的电压VIN。已知即使在一次侧和二次侧之 间通信装置不进行信息交换，也控制可变电压高频电源1的电压，将二次侧线圈的电压或 整流器的输出电压设定为目标值的非接触供电装置（专利文献1)。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2011-45195号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题 但是，在上述非接触供电装置中，不考虑二次线圈或电容器等的耐压或耐电流就 设定输出电压，所以在来自基于该耐压等的二次线圈的可输出电力上设定输出电力时，存 在电压控制上需要时间，达到该可输出电力的时间长的问题。 本专利技术提供能够缩短达到对电连接到受电线圈的负载可输出电力为止的控制时 间的非接触供电装置以及非接触供电方法。 解决问题的方案 本专利技术通过对输电线圈和受电线圈之间的耦合状态进行估计，基于具有输电线圈 及受电线圈的供电电路的电路元件的限制值和该耦合状态，运算对负载可输出的可输出电 力，从而解决上述课题。 专利技术的效果 本专利技术根据估计出的耦合状态，通过运算而掌握考虑了电路元件的限制值的对负 载的可输出电力，所以能够缩短达到该可输出电力为止的控制时间。 【附图说明】 图1是本例的非接触供电装置的电路图。 图2a是图1的一次绕组及二次绕组的平面图和立体图。 图2b是图1的一次绕组及二次绕组的平面图和立体图。 图3是表示相对图1的一次绕组和二次绕组之间的距离的耦合系数的特性曲线。 图4是表示相对图1的二次绕组的高度方向的偏移的耦合系数的变化的图。 图5a是表示相对图1的非接触供电单元中的耦合系数（k)的输电线圈（一次绕 组）（VI)的电压特性的曲线。 图5b是表示相对图1的非接触供电单元中的耦合系数（K )的可输出电力（Pwt) 的电力特性的曲线。 图6a是表示在本专利技术的变形例的非接触供电单元中，相对耦合系数（K)的对非 接触供电单元10的一次侧的输入电压（v in)的电压特性的曲线。 图6b是表示在本专利技术的变形例的非接触供电单元中，相对耦合系数（K)的可输 出电力（P。」的电力特性的曲线。 图7a是表示在本专利技术的变形例的非接触供电单元中，相对耦合系数（K)的电容 器202的电压（V。）的特性的曲线。 图7b是表示在本专利技术的变形例的非接触供电单元中，相对耦合系数（K)的可输 出电力（Pout)的电力特性的曲线。 图8是表示在比较例中对负载单元的输出电力的时间特性的曲线。 图9是表示图1的控制器的控制步骤的流程图。 图10表示本实施方式及比较例的非接触供电装置中的、输出电力的时间特性。 图11是本专利技术的另一实施方式的非接触供电装置的控制器的方框图。 图12是说明由图11的控制器控制的非接触供电单元的耦合系数的误差范围的 图。 图13是表示图11的控制器的控制步骤的流程图。 图14表示本实施方式及比较例的非接触供电装置中的、输出电力的时间特性。 图15是本专利技术的另一实施方式的非接触供电装置的控制器的方框图。 图16是表示在由图15的控制器控制的非接触供电装置中，对负载单元7的输出 电力特性与时间的曲线。 图17是表示在由图15的控制器控制的非接触供电装置中，对负载单元7的输出 电力特性与时间的曲线。 图18是表示在由图15的控制器控制的非接触供电装置中，逆变器电流与耦合系 数的特性的曲线。 图19是表示图15的控制器的控制步骤的流程图。 图20表示本实施方式及比较例的非接触供电装置中的、输出电力的时间特性。 图21表示本实施方式及比较例的非接触供电装置中的、输出电力的时间特性。 图22是本专利技术的另一实施方式的非接触供电装置的方框图。 图23是用于说明图22的非接触供电单元的代表性的电路结构和谐振条件之间的 关系的图。 图24是表示图22的控制器的控制步骤的流程图。 图25是本专利技术的另一实施方式的非接触供电装置的非接触供电单元及负载的电 路图。 图26是包括了图25的电路的非接触供电装置的控制器的方框图。 图27是表示图26的控制器的控制步骤的流程图。 图28是本专利技术的另一实施方式的非接触供电装置的非接触供电单元及负载的电 路图。 图29是包括了图28的电路的非接触供电装置的控制器的方框图。 图30是表示本实施方式及比较例的非接触供电装置中的、输出电力的时间特性。 图31是本专利技术的另一实施方式的非接触供电装置的控制器的方框图。 图32是表示图31的一次绕组及电容器的施加电压、电流、限制值、检测值及使用 率的关系的图。 图33是表示图31的控制器的控制步骤的流程图。 图34表示本实施方式的非接触供电装置中的、输出电力的时间特性。 图35是本专利技术的另一实施方式的非接触供电装置的控制器的方框图。 图36表示本实施方式及比较例的非接触供电装置中的、输出电力的时间特性。 图37是表示图35的控制器的控制步骤的流程图。 【具体实施方式】 以下，基于【附图说明】本专利技术的实施方式。 《第1实施方式》 作为本专利技术的实施方式的非接触供电装置的一例，说明电动汽车等的车辆用电池 及电力负载共同使用的非接触供电装置。 图1表示非接触供电装置的电路图。本实施方式的非接触供电装置包括：高频交 流电源6;进行从高频交流电源6输出的电力的非接触供电的非接触供电单元10;以及由 非接触供电单元10供给电力的负载单元7。 高频交流电源6包括：三相交流电源64;连接到三相交流电源64,将三相交流整 流为直流的整流器61 ;以及通过平滑电容器62连接到整流器61，将整流后的电流反变换为 高频电力的电压型逆变器63。整流器61将二极管61a和二极管61b、二极管61c和二极管 61d、以及二极管61e和二极管61e三并联地连接，在各个的中间连接点上连接三相交流电 源64的输出。电压型逆变器63将在M0SFET的功率晶体管等上反向并联连接二极管的开 关元件63a和同样的开关元件63b的串联电路及同样的开关元件63c和开关元件63d的串 联电路并联地连接，并通过平滑电容器62,连接到整流器61。而且，开关元件63a和开关元 件63b之间的中间连接点及开关元件63c和开关元件63d之间的中间连接点分别连接到非 接触供电单元10的一次侧即输电电路单元100。电压型逆变器63对非接触供电单元100 供给数k?100kHz左右的交流电力。 非接触供电单元10具有变压器的输入侧即输电电路单元100、以及变压器的输出 侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
非接触供电装置，至少通过磁耦合，从电连接到交流电源上的输电线圈对受电线圈以非接触方式输送电力，并对电连接到所述受电线圈上的负载输出电力，其特征在于，该装置包括：耦合状态估计装置，对所述输电线圈和所述受电线圈之间的耦合状态进行估计；以及可输出电力运算装置，基于具有所述输电线圈及所述受电线圈的供电电路的电路元件的限制值和所述耦合状态，运算对所述负载可输出的可输出电力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.13 JP 2012-0557491. 非接触供电装置，至少通过磁耦合，从电连接到交流电源上的输电线圈对受电线圈 以非接触方式输送电力，并对电连接到所述受电线圈上的负载输出电力，其特征在于，该装 置包括： 耦合状态估计装置，对所述输电线圈和所述受电线圈之间的耦合状态进行估计；以及 可输出电力运算装置，基于具有所述输电线圈及所述受电线圈的供电电路的电路元件 的限制值和所述耦合状态，运算对所述负载可输出的可输出电力。2. 如权利要求1所述的非接触供电装置，其特征在于， 所述可输出电力运算装置根据以包含了所述输电线圈的电感、所述受电线圈的电感、 所述交流电源的驱动频率、所述耦合状态、所述电路元件的电流或电压的理论式表示的关 系，使用由所述耦合状态估计装置估计出的耦合状态及所述限制值，运算所述可输出电力。3. 如权利要求1或2所述的非接触供电装置，其特征在于，还包括： 指令值生成装置，基于所述可输出电力生成使所述可输出电力输出到所述负载的、电 力变换装置的指令值， 所述电力变换装置设置在所述交流电源中，将输入的电力进行变换并输出到所述输电 线圈。4. 如权利要求3所述的非接触供电装置，其特征在于，还包括： 误差范围运算装置，运算基于所述耦合状态估计装置的估计误差的、所述耦合状态的 误差范围， 所述可输出电力运算装置 基于所述误差范围中包含的多个耦合状态，分别运算所述可输出电力， 所述指令值生成装置 基于运算出的多个可输出电力中的、最小的可输出电力生成所述指令值。5. 如权利要求3所述的非接触供电装置，其特征在于，还包括： 误差范围运算装置，运算基于所述耦合状态估计装置的估计误差的、所述耦合状态的 误差范围； 传感器，检测所述供电电路的电压或电流；以及 判别装置，基于所述传感器的检测值，判别对所述负载可输出的实际的电力属于与所 述误差范围的中间值和所述误差范围的下限值之间的范围相当的第一范围、或与所述中间 值和所述误差范围的上限值之间的范围相当的第二范围中的哪个范围， 所述指令值生成装置根据所述判别装置的判别结果，生成所述指令值。6. 如权利要求5所述的非接触供电装置，其特征在于， 所述指令值生成装置 在对所述负载可输出的实际的电力属于所述第一范围的情况下，基于运算出的多个所 述可输出电力中的、最小的可输出电力，生成所述指令值。7. 如权利要求5或6所述的非接触供电装置，其特征在于， 所述指令值生成装置 在对所述负载可输出的实际的电力属于所述第二范围的情况下，基于从所述中间值的 耦合状态所运算的所述可输出电力，生成所述指令值。8. 如权利要求3所述的非接触供电装置，其特征在于，还包括： 检测装置，检测从所述电力变换装置至所述供电电路的输入电压及输入电流， 所述指令值生成装置生成用于估计所述耦合状态的所述指令值即估计指令值，输出到 所述电力变换装置， 所述耦合状态估计装置 在使所述电力变换装置的驱动频率和所述供电电路的谐振频率一致的状态下，基于以 所述估计指令值驱动中的所述电力变换装置的所述输入电压、以所述估计指令值驱动中的 所述电力变换装置的所述输入电流、以及所述负载的电阻，估计所述耦合状态。9. 如权利要求8所述的非接触供电装置，其特征在于， 所述耦合状态估计装置 从以包含了所述输电线圈的电感、所述受电线圈的电感、所述输入电压、所述输入电 流、所述负载的电阻值、以及所述电力变换装置的驱动频率的理论式表示的关系，使用以所 述估计指令值驱动中的所述电力变换装置的输入电压以及以所述估计指令值驱动中的所 述电力变换装置的输入电流，估计所述耦合状态。10. 如权利要求8或9所述的非接触供电装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：山内雄哉，皆川裕介，特龙农斋·盖颂，甲斐敏佑，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP