專利名稱：電力饋送系統(tǒng)和車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力饋送系統(tǒng)和車輛，本發(fā)明特別涉及這樣的電力饋送系統(tǒng)和車輛在該電力饋送系統(tǒng)中，電力從電力饋送設(shè)施通過彼此經(jīng)由電磁場諧振的設(shè)置在電力饋送設(shè)施中的電力發(fā)送諧振器和設(shè)置在車輛中的電力接收諧振器無線地饋送到車輛。
背景技術(shù)：
大量注意已經(jīng)集中在作為對環(huán)境友好的車輛的電動車上，例如電氣車輛和混合動力車。這些車輛包含用于產(chǎn)生推進車輛的驅(qū)動力的電動機，以及用于存儲將被供到電動機的電力的可再充電蓄電裝置。注意，“混合動力車”指的是除電動機(或復(fù)數(shù)個電動機)以外裝有作為驅(qū)動動力源的內(nèi)燃機的車輛，除蓄電裝置外還包含作為用于驅(qū)動車輛的直流電源的燃料電池的車輛，等等。
在混合動力車中，已經(jīng)知道這樣的車輛其允許車內(nèi)蓄電裝置從車輛外部的電源充電，類似于電氣車輛一樣。例如，已經(jīng)知道所謂的“插入式混合動力車”，其允許蓄電裝置通過使用電力電纜連接位于房屋中的插座與設(shè)置在車輛上的充電口而從通常的家用電源充電。作為用于電力發(fā)送的方法，近來，注意力已經(jīng)集中在不使用電源線纜和/或電力發(fā)送電纜的無線電力發(fā)送上。已經(jīng)知道無線電力發(fā)送技術(shù)的三種有希望的方法，即使用電磁感應(yīng)的電力發(fā)送，使用微波的電力發(fā)送，以及使用諧振方法的電力發(fā)送。諧振方法是無接觸的或無線的電力發(fā)送技術(shù)，其使得一對諧振器(例如一對諧振線圈)在電磁場(近場)中彼此諧振，由此經(jīng)由電磁場發(fā)送電力。使用諧振方法，例如，高達幾kW的電力能在相對較大的距離(例如幾米)上發(fā)送。例如，日本專利申請公開No. 2009-106136 (JP-A-2009-106136)介紹了一種電力饋送系統(tǒng)，其使用諧振方法從車輛外部的電力饋送設(shè)施向車輛無線饋送電力。在使用例如上面介紹的諧振方法的電力饋送系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)從電力饋送設(shè)施到車輛的高效電力饋送，由電力饋送設(shè)施中的電力發(fā)送諧振器和車輛中的電力接收諧振器構(gòu)成的諧振系統(tǒng)上的輸入阻抗需要與電力由之被供到電力發(fā)送諧振器的電源部分的阻抗匹配。如果這些阻抗不彼此匹配，反射到電源裝置的電力變大，因此，電力饋送不是高效的。JP-A-2009-106136沒有具體介紹任何具體的阻抗調(diào)節(jié)(匹配)方法。另外，優(yōu)選為，用盡可能簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)阻抗調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了使用諧振方法的電力饋送系統(tǒng)和車輛，其各自使得高效電力饋送成為可能，但在結(jié)構(gòu)上是簡單的。根據(jù)本發(fā)明的第一實施形態(tài)的電力饋送系統(tǒng)包括電力饋送設(shè)施和電力接收單元，電力饋送設(shè)施向電力接收單元饋送電力。電力饋送設(shè)施具有電源裝置、電力發(fā)送諧振器和第一通信裝置。電源裝置產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的電力。電力發(fā)送諧振器接收由電源裝置產(chǎn)生的電力，并產(chǎn)生電磁場，經(jīng)由該電磁場，電力被無線發(fā)送到電力接收單元。第一通信裝置向電力接收單元發(fā)送關(guān)于電力饋送設(shè)施上的電力的電力信息。電力接收單元具有電力接收諧振器、阻抗匹配裝置、第二通信裝置和控制器。電力接收諧振器通過經(jīng)由電磁場與電力發(fā)送諧振器諧振來無線地接收來自電力發(fā)送諧振器的電力。諧振匹配裝置用于調(diào)節(jié)由電力發(fā)送諧振器和電力接收諧振器構(gòu)成的諧振系統(tǒng)的阻抗。第二通信裝置接收從第一通信裝置發(fā)送的電力信息?？刂破骰谟傻诙ㄐ叛b置接收的電力信息對阻抗匹配裝置進行控制。根據(jù)本發(fā)明第一實施形態(tài)的電力饋送系統(tǒng)可以為，電力饋送設(shè)施還具有檢測裝置，其檢測電源裝置上的反射電力的值，第一通信裝置向電力接收單元發(fā)送作為電力信息的反射電力的檢測值，控制器基于由第二通信裝置接收的反射電力檢測值來控制阻抗匹配
>J-U ρ α裝直。另外，根據(jù)本發(fā)明第一實施形態(tài)的電力饋送系統(tǒng)可以為，控制器基于已經(jīng)由第二·通信裝置接收的反射電力檢測值來控制阻抗匹配裝置，以便減小電源裝置上的反射電力。另外，根據(jù)本發(fā)明第一實施形態(tài)的電力饋送系統(tǒng)可以為，第一通信裝置向電力接收單元發(fā)送作為電力信息的從電力饋送設(shè)施發(fā)送到電力接收單元的電力的預(yù)定值，控制器基于由第二通信裝置接收的預(yù)定值來控制阻抗匹配裝置。另外，根據(jù)本發(fā)明第一實施形態(tài)的電力饋送系統(tǒng)可以為，阻抗匹配裝置包含可變阻抗電路，控制器對可變阻抗電路的阻抗進行調(diào)節(jié)，使得諧振系統(tǒng)上的輸入阻抗與包含電源裝置并鄰接于諧振系統(tǒng)的部分的阻抗匹配。另外，根據(jù)本發(fā)明第一實施形態(tài)的電力饋送系統(tǒng)可以為，電力接收單元還具有蓄電裝置；充電器，其被供以由電力接收諧振器接收的電力，并對蓄電裝置充電；整流器，其被設(shè)置在電力接收諧振器和充電器之間，阻抗匹配裝置被設(shè)置在電力接收諧振器和整流器之間。另外，根據(jù)本發(fā)明第一實施形態(tài)的電力饋送系統(tǒng)可以為，控制器基于充電器接收的電力的檢測值來控制阻抗匹配裝置，使得由充電器接收的電力增大。另外，根據(jù)本發(fā)明第一實施形態(tài)的電力饋送系統(tǒng)可以為，電力接收單元為車輛。根據(jù)本發(fā)明第二實施形態(tài)的車輛為這樣的車輛電力饋送設(shè)施無線地向其饋送電力。電力饋送設(shè)施使用電力發(fā)送諧振器來產(chǎn)生電磁場并向車輛發(fā)送關(guān)于電力饋送設(shè)施上的電力的電力信息，經(jīng)由該電磁場，電力被無線地發(fā)送到車輛。車輛具有電力接收諧振器、阻抗匹配裝置、通信裝置和控制器。通過經(jīng)由電磁場與電力發(fā)送諧振器諧振，電力接收諧振器從電力發(fā)送諧振器無線地接收電力。阻抗匹配裝置用于調(diào)節(jié)由電力發(fā)送諧振器和電力接收諧振器構(gòu)成的諧振系統(tǒng)的阻抗。通信裝置接收從電力饋送設(shè)施發(fā)送的電力信息?？刂破骰谟赏ㄐ叛b置接收的電力信息來控制阻抗匹配裝置。根據(jù)本發(fā)明第二實施形態(tài)的車輛可以為，電力饋送設(shè)施具有電源裝置，其產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的電力并將電力供到電力發(fā)送諧振器，其中，電源裝置上的反射電力值在電力饋送設(shè)施上被檢測，檢測值作為電力信息被發(fā)送到車輛，控制器基于由通信裝置接收的反射電力檢測值來控制阻抗匹配裝置。另外，根據(jù)本發(fā)明第二實施形態(tài)的車輛可以為，控制器基于由通信裝置接收的反射電力檢測值來控制阻抗匹配裝置，以便減小電源裝置上的反射電力。另外，根據(jù)本發(fā)明第二實施形態(tài)的車輛可以為，從電力饋送設(shè)施發(fā)送到車輛的電力的預(yù)定值作為電力信息從電力饋送設(shè)施被發(fā)送到車輛，控制器基于由通信裝置接收的預(yù)定值來控制阻抗匹配裝置。另外，根據(jù)本發(fā)明第二實施形態(tài)的車輛可以為，阻抗匹配裝置包含可變阻抗電路，控制器對可變阻抗電路的阻抗進行調(diào)節(jié)，使得諧振系統(tǒng)的輸入阻抗與包含電力饋送設(shè)施的電源裝置并鄰接于諧振系統(tǒng)的部分的阻抗匹配。另外，根據(jù)本發(fā)明第二實施形態(tài)的車輛可進一步具有蓄電裝置；充電器，其被供以由電力接收諧振器接收的電力并對蓄電裝置充電；整流器，其被設(shè)置在電力接收諧振器和充電器之間，其中，阻抗匹配裝置被設(shè)置在電力接收諧振器和整流器之間。另外，根據(jù)本發(fā)明第二實施形態(tài)的車輛可以為，控制器基于充電器接收到的電力的檢測值來控制阻抗匹配裝置，使得充電器所接收的電力增大。按照根據(jù)本發(fā)明第一實施形態(tài)的電力饋送系統(tǒng)和根據(jù)本發(fā)明第二實施形態(tài)的車輛，關(guān)于電力饋送設(shè)施的電力的電力信息從電力饋送設(shè)施被發(fā)送到電力接收單元(例如車·輛)，電力接收單元(例如車輛)具有阻抗匹配裝置，其對由電力發(fā)送諧振器和電力接收諧振器構(gòu)成的諧振系統(tǒng)的阻抗進行調(diào)節(jié)，阻抗匹配裝置基于從電力饋送設(shè)施接收的電力信息受到控制。因此，僅僅在電力接收單元(例如車輛)上進行諧振系統(tǒng)阻抗調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的電力饋送系統(tǒng)和車輛，因此，可以使用諧振方法用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效電力饋送。


由下面參照附圖對示例性實施例的介紹，將會明了本發(fā)明的前述和/或進一步的目的、特征和優(yōu)點，在附圖中，類似的標(biāo)號用于代表類似的元件，且其中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的電力饋送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)；圖2為一等效電路圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的電力饋送系統(tǒng)的部分，該部分與使用諧振方法的電力發(fā)送有關(guān)；圖3通過舉例的方式示出了圖I所示的阻抗匹配裝置的電路結(jié)構(gòu)；圖4為一流程圖，其示出了圖I所示的車輛E⑶執(zhí)行的阻抗調(diào)節(jié)過程；圖5為一原理圖，其通過舉例的方式示出了圖I所示的車輛的結(jié)構(gòu)，該車輛為混合動力車；圖6為一流程圖，其示出了本發(fā)明第一示例性實施例的修改實例中的車輛ECU執(zhí)行的阻抗調(diào)節(jié)過程；以及圖7為一流程圖，其示出了由本發(fā)明第二示例性實施例的車輛ECU執(zhí)行的阻抗調(diào)節(jié)過程。
具體實施例方式下面，將參照附圖詳細介紹本發(fā)明的示例性實施例。注意，附圖之中相同和對應(yīng)的元件用相同的參考標(biāo)號表示，將不再重復(fù)對其進行介紹。圖I示出了本發(fā)明第一示例性實施例的電力饋送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。參照圖1，電力饋送系統(tǒng)包含系統(tǒng)饋送設(shè)施100和車輛100。電力饋送設(shè)施100具有高頻電源裝置110、原方線圈120、原方自諧振線圈130、電源電子控制單元(EOT) 140、通信裝置150。高頻電源裝置110產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的電力，并將該電力供到原方線圈120。高頻電源裝置Iio產(chǎn)生的電力為高頻電力，用于從原方自諧振線圈130到車輛200的副方自諧振線圈210經(jīng)由其間的磁場諧振的無接觸或無線電力傳輸，該高頻電力的頻率例如為IMHz到十幾MHz。高頻電源裝置110具有反射電力傳感器(圖中未示出)。高頻電源裝置110使用反射電力傳感器檢測在從高頻電源裝置110向原方線圈120供給電力期間發(fā)生的反射電力RF，于是，將檢測結(jié)果輸出到電源E⑶140。原方線圈120被配置為通過電磁感應(yīng)與原方自諧振線圈130磁耦合，原方線圈120通過電磁感應(yīng)向原方自諧振線圈130供給 供自高頻電源裝置110的高頻電力。原方自諧振線圈130為LC諧振線圈，其用作使用其電感以及電容器Cl的電容的諧振線圈。原方自諧振線圈130通過經(jīng)由電磁場與副方自諧振線圈210諧振，向車輛200的副方自諧振線圈210無線地傳輸電力。原方自諧振線圈130的匝數(shù)(繞組數(shù))基于到副方自諧振線圈210的距離、與副方自諧振線圈諧振的諧振頻率等等正確設(shè)置，使得指示原方自諧振線圈130與副方自諧振線圈210之間的諧振強度的Q因子和指示耦合度的K變大。注意，電容器Cl可被移除，線圈的浮動電容可用作原方自諧振線圈130的電容部件。電源E⑶140控制高頻電源裝置110，使得高頻電源裝置110產(chǎn)生具有上面介紹的預(yù)定頻率的電力。另外，接收到來自高頻電源裝置110的反射電力RF的檢測值，電源ECU140將反射電力RF的檢測值輸出到通信裝置150，通信裝置150將之發(fā)送到車輛200。通信裝置150為通信接口，用于與車輛200的通信裝置260的無線通信，且其將已經(jīng)從電源E⑶140接收的反射電力RF的檢測值發(fā)送到車輛200。另一方面，車輛200具有副方自諧振線圈210、副方線圈220、阻抗匹配裝置230、負(fù)載240、車輛ECU 250、通信裝置260。副方自諧振線圈210為LC諧振線圈，其用作使用其電感以及電容器C2的電容的諧振線圈。通過經(jīng)由電磁場與原方自諧振線圈130諧振，副方自諧振線圈210無線地從電力饋送設(shè)施100的原方自諧振線圈130接收電力。基于到原方自諧振線圈130的距離、諧振頻率等等，正確地設(shè)置副方自諧振線圈210的匝(繞組)數(shù)，使得Q因子和K變大。注意，電容器C2可被移除，線圈的浮動電容可被用作副方自諧振線圈210的電容部件。副方線圈220被配置為通過電磁感應(yīng)與副方自諧振線圈210磁耦合，副方線圈220通過電磁感應(yīng)提取由副方自諧振線圈210接收的電力，于是，將之輸出到阻抗匹配裝置230。電力饋送設(shè)施100的原方線圈120和原方自諧振線圈130以及車輛200的副方線圈220和副方自諧振線圈210構(gòu)成諧振系統(tǒng)，阻抗匹配裝置230被設(shè)置在副方線圈220和負(fù)載240之間，其為用于對諧振系統(tǒng)的阻抗進行調(diào)節(jié)的電路。諧振系統(tǒng)中的阻抗可由車輛E⑶250改變阻抗匹配裝置230中的阻抗來改變。阻抗匹配裝置230的電路結(jié)構(gòu)將在下面介紹。負(fù)載240是車輛200中的一組負(fù)載，其被供以來自電力饋送設(shè)施100的電力。如將在下面提到的，負(fù)載240包括例如，整流器，其對由副方自諧振線圈210接收的高頻電力進行整流；充電器，其接收由整流器整流的電力；蓄電裝置，其由充電器進行充電。車輛E⑶250控制負(fù)載240。例如，當(dāng)電力饋送設(shè)施100向車輛200饋送電力時，車輛ECU 250對充電器進行控制，使得負(fù)載240中的蓄電裝置(圖中未示出)由接收負(fù)載240中的發(fā)送電力的充電器(圖中未示出)充電。另外，車輛E⑶250基于高頻電源裝置110處的反射電力RF的檢測值——其已經(jīng)由通信裝置260接收到——來控制阻抗匹配裝置230。具體而言，車輛ECU 250對阻抗匹配裝置230的阻抗進行調(diào)節(jié)，使得諧振系統(tǒng)的輸入阻抗匹配到諧振系統(tǒng)的高頻電源裝置110側(cè)的阻抗(包括高頻電源裝置110并鄰接于阻抗系統(tǒng)的部分的阻抗)。通信裝置260為通信接口，用于與電力饋送設(shè)施100的通信裝置150的無線通信，其將反射電力RF的檢測值——其已經(jīng)從電力饋送設(shè)施100接收到——輸出到車輛ECU250。接著，將簡短介紹在本發(fā)明第一示例性實施例中使用諧振方法實現(xiàn)的無接觸(無線)電力傳輸?shù)脑?。圖2為一等效電路圖，其示出了與使用諧振方法的電力發(fā)送有關(guān)的部分。注意，圖2沒有示出阻抗匹配裝置230。參照圖2，在諧振方法中，類似于兩個彼此諧振的音叉，具有相等固有頻率的兩個LC諧振電路在電磁場(近場)中彼此諧振，由此，電力從LC電路中的一個經(jīng)由電磁場傳輸?shù)搅硪粋€。 具體而言，高頻電源裝置110連接到原方線圈120，使得高頻電力被供到原方自諧振線圈130，其通過電磁感應(yīng)與原方線圈120磁耦合。原方自諧振線圈130經(jīng)由電磁場(近場)與具有和原方自諧振線圈130相同諧振頻率的副方自諧振線圈210諧振。于是，能量(電力)從原方自諧振線圈130經(jīng)由電磁場傳送到副方自諧振線圈210。已經(jīng)傳送到副方自諧振線圈210的能量(電力)被副方線圈220提取，接著，其被供到負(fù)載240，其中，副方線圈220通過電磁感應(yīng)與副方自諧振線圈210磁耦合。由原方線圈120、原方自諧振線圈130、副方線圈220、副方自諧振線圈210——其被設(shè)置在輸入端口 Pl和輸出端口 P2之間——構(gòu)成的諧振系統(tǒng)的阻抗依賴于從高頻電源裝置110供到負(fù)載240的電力來改變。因此，在第一示例性實施例中，如圖I所示，用于調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗的阻抗匹配裝置230被設(shè)置在由電力饋送設(shè)施100向之饋送電力的車輛200中。高頻電源裝置110處的反射電力的檢測值從電力饋送設(shè)施100被發(fā)送到車輛200，阻抗匹配裝置230在車輛200中基于反射電力的檢測值受到控制，以便調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗，使得諧振系統(tǒng)的輸入阻抗匹配到包含高頻電源裝置110且鄰接于諧振系統(tǒng)的部分的阻抗。具體而言，阻抗匹配裝置230在車輛200中基于反射電力的檢測值受到控制，以便調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗，使得高頻電源裝置110的反射電力最小化。圖3通過舉例的方式示出了圖I所示的阻抗匹配裝置230的電路結(jié)構(gòu)。參照圖3，阻抗匹配裝置230具有可變電容器232、234與線圈236?？勺冸娙萜?32并聯(lián)連接到副方線圈220 (見圖I)。可變電容器234并聯(lián)連接到負(fù)載240(見圖I)。線圈236被設(shè)置在可變電容器232、234的一端之間，而可變電容器232、234的另一端彼此電氣連接。阻抗匹配裝置230的阻抗通過改變可變電容器232、234的任意一個電容來改變。注意，至少一個可變電容器232、234可用非可變電容器替代，且可變線圈可用作線圈236。圖4為一流程圖，示出了由圖I所示車輛E⑶250執(zhí)行的阻抗調(diào)節(jié)過程。參照圖4，車輛E⑶250判斷電力是否正在從電力饋送設(shè)施100饋送(步驟S10)。如果判斷為電力并非正在從電力饋送設(shè)施100饋送(步驟SlO中的“否”)，車輛E⑶250進行到步驟S40，而不執(zhí)行后面的處理。另一方面,如果在步驟SlO中判斷為電力正在從電力饋送設(shè)施100饋送(步驟SlO中的“是”)，使用通信裝置260，車輛E⑶250從電力饋送設(shè)施100獲得電力饋送設(shè)施100的高頻電源裝置110處的反射電力的檢測值(步驟S20)。于是，通過基于反射電力檢測值來控制阻抗匹配裝置230，車輛E⑶250調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗，使得諧振系統(tǒng)的輸入阻抗匹配到包含高頻電源裝置110并鄰接于諧振系統(tǒng)的部分的阻抗。具體而言，通過基于反射電力檢測值控制阻抗匹配裝置230，車輛ECU 250調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗，使得高頻電源裝置110處的反射電力最小化(步驟S30)。圖5為一原理圖，通過舉例的方式示出了圖I所示的車輛200的結(jié)構(gòu)，該車輛為混合動力車。參照圖5，車輛200具有蓄電裝置230、系統(tǒng)主繼電器SMR1、升壓轉(zhuǎn)換器320、變換器330和332、電動發(fā)電機340和342、發(fā)動機350、驅(qū)動動力分配裝置360、驅(qū)動輪370。另外，車輛200具有副方自諧振線圈210、副方線圈220、阻抗匹配裝置230、整流器380、充 電器390、系統(tǒng)主繼電器SMR2、車輛E⑶250、通信裝置260。在車輛200中，發(fā)動機350和電動發(fā)電機342用作驅(qū)動動力源。發(fā)動機350和電動發(fā)電機340、342連接到驅(qū)動動力分配裝置360。車輛200使用由發(fā)動機350和電動發(fā)電機342中的至少一個產(chǎn)生的驅(qū)動力行駛。發(fā)動機350產(chǎn)生的驅(qū)動動力在驅(qū)動動力分配裝置360上被分配到兩個路徑。也就是說，一個為用于傳送到驅(qū)動輪370的路徑，而另一個為用于傳送到電動發(fā)電機340的路徑。電動發(fā)電機340為交流(AC)旋轉(zhuǎn)電氣裝置,例如具有嵌入轉(zhuǎn)子的永磁體的三相AC同步電動機。使用由發(fā)動機350產(chǎn)生的動能，電動發(fā)電機340經(jīng)由驅(qū)動動力分配裝置360產(chǎn)生電力。例如，當(dāng)蓄電裝置310的充電狀態(tài)(SOC)水平變得低于預(yù)定值時，發(fā)動機350被啟動，電動發(fā)電機340進行發(fā)電，對蓄電裝置310充電。電動發(fā)電機342也為AC電氣旋轉(zhuǎn)裝置,例如具有嵌入轉(zhuǎn)子的永磁體的三相AC同步電動機，如同上面介紹的電動發(fā)電機340 —樣。使用存儲在蓄電裝置310中的電力和由電動發(fā)電機340產(chǎn)生電力的至少一者，電動發(fā)電機342產(chǎn)生驅(qū)動力。電動發(fā)電機342產(chǎn)生的驅(qū)動力被傳送到驅(qū)動輪370。另外，當(dāng)車輛被制動時，或者當(dāng)車輛在下山道路上的加速被減小時，車輛的機械能，包括其動能和勢能，經(jīng)由驅(qū)動輪370被用以旋轉(zhuǎn)電動發(fā)電機342，由此，電動發(fā)電機342作為發(fā)電機運行。通過這種方式，電動發(fā)電機342作為再生制動器運行，其通過將車輛機械能轉(zhuǎn)換為電力來產(chǎn)生制動力。電動發(fā)電機342產(chǎn)生的電力被存儲在蓄電裝置310中。驅(qū)動動力分配裝置360包含行星齒輪組，其具有恒星齒輪、游星、齒輪架和環(huán)形齒輪。游星與恒星齒輪以及環(huán)形齒輪嚙合，并可旋轉(zhuǎn)地支撐在齒輪架上。齒輪架與發(fā)動機350的曲軸耦合。恒星齒輪與電動發(fā)電機340的旋轉(zhuǎn)軸耦合。環(huán)形齒輪與驅(qū)動輪370以及電動發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)軸耦合。系統(tǒng)主繼電器SMRl被設(shè)置在蓄電裝置310和升壓轉(zhuǎn)換器320之間，并根據(jù)來自車輛E⑶250的信號將蓄電裝置310電氣連接到升壓轉(zhuǎn)換器320。升壓轉(zhuǎn)換器320將正線PL2上的電壓升高到直到高于蓄電裝置310的輸出電壓的電壓。升壓轉(zhuǎn)換器320包含例如直流斬波器電路。變換器330和332分別驅(qū)動電動發(fā)電機340和342。變換器330和332各自包括例如三相橋式電路。
關(guān)于副方自諧振線圈210和副方線圈220，參照早些時候關(guān)于圖1、2進行的相關(guān)介紹。關(guān)于阻抗匹配裝置230，參照早些時候關(guān)于圖1、3進行的相關(guān)介紹。整流器380對經(jīng)由副方線圈220提取的AC電力進行整流。系統(tǒng)主繼電器SMR2被設(shè)置在整流器380和蓄電裝置310之間，并根據(jù)來自車輛E⑶250的信號將整流器380電氣連接到蓄電裝置310。在行駛模式下，車輛E⑶250開通系統(tǒng)主繼電器SMRl，關(guān)斷系統(tǒng)主繼電器SMR2。當(dāng)推進車輛時，基于加速器操作量、車輛速度和多種其他傳感器信號，車輛ECU 250產(chǎn)生用于驅(qū)動升壓轉(zhuǎn)換器320和電動發(fā)電機340、342的信號，于是，將所產(chǎn)生的信號分別輸出到升壓轉(zhuǎn)換器320、變換器330與332。另一方面，當(dāng)電力饋送設(shè)施100 (圖I)向車輛200饋送電力時，車輛E⑶250開通系統(tǒng)主繼電器SMR2，由此，副方自諧振線圈210接收的電力被供到蓄電裝置310。另外，當(dāng)電力饋送設(shè)施100向車輛200饋送電力時，車輛E⑶250控制充電器390和阻抗匹配裝置230，以便調(diào)節(jié)如上所述的諧振系統(tǒng)的阻抗。將要注意的是，通過開通系統(tǒng)主繼電器SMRl與SMR2 二者，從電力饋送設(shè)施100到 車輛200的電力饋送能在車輛200行駛期間進行。另外，將要注意的是，從存在副方自諧振線圈210 —側(cè)看來，如圖I所示的負(fù)載240由整流器380和在整流器380后設(shè)置的部件構(gòu)成。如上面介紹的，在第一示例性實施例中，高頻電源裝置110上的反射電力的檢測值從電力饋送設(shè)施100被發(fā)送到車輛200，車輛200具有阻抗匹配裝置230，其調(diào)節(jié)由電力饋送設(shè)施100的原方線圈120和原方自諧振線圈130以及車輛200的副方線圈220和副方自諧振線圈210構(gòu)成的諧振系統(tǒng)的阻抗，阻抗匹配裝置230基于已經(jīng)從電力饋送設(shè)施100接收的反射電力檢測值受到控制。也就是說，諧振系統(tǒng)阻抗調(diào)節(jié)僅僅在車輛200上進行。因此，根據(jù)第一示例性實施例，可以用簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效電力饋送。接著，將介紹第一示例性實施例的修改實例。在第一示例性實施例中，高頻電源裝置110上的反射電力的檢測值從電力饋送設(shè)施100被發(fā)送到車輛200，諧振系統(tǒng)上的阻抗基于車輛200已經(jīng)接收的反射電力檢測值受到調(diào)節(jié)。同時，如上面所提到的，諧振系統(tǒng)的阻抗依賴于從高頻電源裝置110供到負(fù)載240的電力而改變。因此，諧振系統(tǒng)上的最優(yōu)阻抗也依賴于從高頻電源裝置110供到負(fù)載240的電力來改變。因此，如果從高頻電源裝置110發(fā)送到負(fù)載240的電力已經(jīng)確定，所確定電力值可從電力饋送設(shè)施100發(fā)送到車輛200，諧振系統(tǒng)的阻抗可在車輛200中根據(jù)所確定電力值受到調(diào)節(jié)。修改實例的電力饋送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)與如圖I所示第一示例性實施例的電力饋送系統(tǒng)的相同。圖6為一流程圖，其示出了在修改實例中由車輛ECU 250執(zhí)行的阻抗調(diào)節(jié)過程。參照圖6，如果判斷為電力正在從電力饋送設(shè)施100饋送(步驟SllO中的“是”)，使用通信裝置260，車輛ECU 250從電力饋送設(shè)施100獲取從電力饋送設(shè)施100傳輸?shù)杰囕v200的電力的值(步驟S120)。具體而言，在此修改實例中，從高頻電源裝置110傳輸?shù)截?fù)載240的電力的值被預(yù)先確定，預(yù)先確定的電力的值從電力饋送設(shè)施100被發(fā)送到車輛200，車輛200的通信裝置260對之進行接收。
于是，車輛E⑶250通過基于預(yù)定值控制阻抗匹配裝置230來調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗(步驟S130)。具體而言，車輛ECU 250基于從電力饋送設(shè)施100獲得的預(yù)定值來控制阻抗匹配裝置230，以便調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗，使得諧振系統(tǒng)上的輸入阻抗匹配到包含高頻電源裝置110且鄰接于諧振系統(tǒng)的部分的阻抗。如上面所提到的，諧振系統(tǒng)的阻抗依賴于從高頻電源裝置110供到負(fù)載240的電力而變化。因此，例如，根據(jù)從高頻電源裝置110傳輸?shù)截?fù)載240的電力，諧振系統(tǒng)上的阻抗能通過預(yù)先確定阻抗匹配裝置230的阻抗調(diào)節(jié)量來受到調(diào)節(jié)，于是，基于從電力饋送設(shè)施100獲得的電力值對阻抗匹配裝置230進行控制。根據(jù)上面介紹的修改實例，能夠獲得與第一示例性實施例相同的效果。在第一示例性實施例和修改實例中，諧振系統(tǒng)的阻抗基于關(guān)于電力饋送設(shè)施100處的電力的信息(即第一實施例中的反射電力檢測值，修改實例中的從電力饋送設(shè)施100傳輸?shù)杰囕v的電力的值)受到調(diào)節(jié)。同時，在第二示例性實施例中，從電力饋送設(shè)施100供 到車輛200的電力是恒定的，諧振系統(tǒng)的阻抗基于車輛200 (圖I)中的負(fù)載240接收的電力受到調(diào)節(jié)。盡管第二示例性實施例的電力饋送系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)基本上與圖I所示第一示例性實施例的電力饋送系統(tǒng)的相同，電力饋送設(shè)施100的通信裝置150和車輛200的通信裝置260可在第二示例性實施例中移除。圖7為一流程圖，其示出了第二示例性實施例中由車輛ECU 250執(zhí)行的阻抗調(diào)節(jié)過程。參照圖7，如果判斷為電力正在從電力饋送設(shè)施100饋送(步驟S210中的“是”)，車輛E⑶250檢測負(fù)載240 (見圖I)正在接收的電力(步驟S220)。例如，此時，電力在充電器390 (見圖5)上檢測，檢測電力值被輸出到車輛E⑶250。于是，車輛E⑶250基于檢測到的負(fù)載240正在接收的電力來控制阻抗匹配裝置230，以便調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗，使得諧振系統(tǒng)的輸入阻抗匹配到包含高頻電源裝置110且鄰接于諧振系統(tǒng)的部分的阻抗。具體而言，此時，車輛ECU 250基于負(fù)載240 (例如充電器390)正在接收的電力對阻抗匹配裝置230進行控制，以便調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗，使得負(fù)載240 (例如充電器390)正在接收的電力最大化(步驟S230)。因此，在第二示例性實施例中，同樣地，諧振系統(tǒng)阻抗調(diào)節(jié)僅僅在車輛200上進行，因此，可以以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)高效的電力饋送。盡管在第一示例性實施例和修改實例中電力信息從電力饋送設(shè)施100經(jīng)由通信裝置150和260發(fā)送到車輛200，將要注意的是，電力信息也能通過例如疊加信號從電力饋送設(shè)施100發(fā)送到車輛200，該信號指示關(guān)于從電力饋送設(shè)施100傳輸?shù)杰囕v200的電力的電力信息。另外，盡管在第一示例性實施例、修改實例以及第二示例性實施例中電力使用原方線圈120通過電磁感應(yīng)饋送到原方自諧振線圈130且電力使用副方線圈220通過電磁感應(yīng)從副方自諧振線圈210中提取，將要注意的是，原方線圈120可被移除，電力可直接從高頻電源裝置110供到原方自諧振線圈130，副方線圈220可被移除，電力可直接從副方自諧振線圈210提取。另外，盡管在第一示例性實施例、修改實例和第二示例性實施例中電力傳輸通過自諧振線圈對之間的諧振來進行，將要注意的是，一對高介電常數(shù)材料盤可被用作諧振器，代替自諧振線圈對。高介電常數(shù)材料盤用高介電常數(shù)材料制造，例如Ti02、BaTi409、LiTa03o另外，在第一示例性實施例、修改實例和第二示例性實施例中，車輛200為串聯(lián)-并聯(lián)型混合動力車，其中，發(fā)動機350的驅(qū)動動力使用驅(qū)動動力分配裝置360來分配并且接著被傳送到驅(qū)動輪370和電動發(fā)電機340。將要注意的是，本發(fā)明也可應(yīng)用于多種其他類型的混合動力車。也就是說，例如，本發(fā)明也可應(yīng)用于所謂的串聯(lián)型混合動力車，其僅僅使用發(fā)動機350來驅(qū)動電動發(fā)電機340，并僅僅使用電動發(fā)電機342來產(chǎn)生用于推進車輛的驅(qū)動力；混合動力車，其中，僅僅以電能的形式回收包含在由發(fā)動機350產(chǎn)生的動能中的再生能量；電動機輔助型混合動力車，其中，發(fā)動機用作主驅(qū)動動力源，電動機用于按照需要對發(fā)動機進行輔助。另外，本發(fā)明還可應(yīng)用于電氣車輛，其不具有內(nèi)燃機，僅僅用電力行駛；燃料電池車輛，除了蓄電裝置310以外，其包含作為直流電源的燃料電池。將要注意的是，在第一示例性實施例、修改實例和第二示例性實施例中，車輛200可被看作本發(fā)明的“電力接收單元”的實例，高頻電源裝置110可被看作本發(fā)明的“電源裝·置”的實例，原方自諧振線圈130和原方線圈120可一起看作本發(fā)明的“電力發(fā)送諧振器”的實例，副方自諧振線圈210和副方線圈220可一起看作本發(fā)明的“電力接收諧振器”的實例，通信裝置150可被看作本發(fā)明的“第一通信裝置”的實例，通信裝置260可被看作本發(fā)明的“第二通信裝置”的實例以及“通信裝置”的實例，車輛ECU 250可被看作本發(fā)明的“控制器”的實例。僅僅出于說明性目的參照示例性實施例對本發(fā)明進行了介紹。應(yīng)當(dāng)明了，該介紹并非旨在窮舉性或?qū)Ρ景l(fā)明的形式進行限制，本發(fā)明可適用于其他系統(tǒng)和應(yīng)用。本發(fā)明的范圍覆蓋本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到的多種修改和等效布置。
權(quán)利要求
1.一種電力饋送系統(tǒng)，包括 電力饋送設(shè)施；以及 電力接收單元，所述電力饋送設(shè)施向所述電力接收單元饋送電力；其中 所述電力饋送設(shè)施具有電源裝置，其產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的電力；電力發(fā)送諧振器，其接收由所述電源裝置產(chǎn)生的所述電力并產(chǎn)生電磁場，所述電力經(jīng)由所述電磁場被無線地發(fā)送到所述電力接收單元；以及，第一通信裝置，其向所述電力接收單元發(fā)送關(guān)于所述電力饋送設(shè)施的電力的電力信息，并且， 所述電力接收單元具有電力接收諧振器，其通過經(jīng)由所述電磁場與所述電力發(fā)送諧振器諧振而從所述電力發(fā)送諧振器無線地接收所述電力；阻抗匹配裝置，其對由所述電力發(fā)送諧振器和所述電力接收諧振器構(gòu)成的諧振系統(tǒng)的阻抗進行調(diào)節(jié)；第二通信裝置，其接收從所述第一通信裝置發(fā)送的所述電力信息；以及，控制器，其基于由所述第二通信裝置接收的所述電力信息對所述阻抗匹配裝置進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的電力饋送系統(tǒng),其中 所述電力饋送設(shè)施還具有檢測裝置，其檢測所述電源裝置處的反射電力的值； 所述第一通信裝置向所述電力接收單元發(fā)送所述反射電力的檢測值，作為所述電力信息；并且 基于已由所述第二通信裝置接收的所述反射電力的所述檢測值，所述控制器對所述阻抗匹配裝置進行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電力饋送系統(tǒng)，其中，基于已由所述第二通信裝置接收的所述反射電力的所述檢測值，所述控制器對所述阻抗匹配裝置進行控制，以便減小所述電源裝置處的反射電力。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的電力饋送系統(tǒng),其中 所述第一通信裝置向所述電力接收單元發(fā)送從所述電力饋送設(shè)施發(fā)送到所述電力接收單元的電力的預(yù)定值，作為所述電力信息；并且 基于由所述第二通信裝置接收的所述預(yù)定值，所述控制器對所述阻抗匹配裝置進行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項的電力饋送系統(tǒng)，其中 所述阻抗匹配裝置包括可變阻抗電路；并且 所述控制器對所述可變阻抗電路的阻抗進行調(diào)節(jié)，使得所述諧振系統(tǒng)的輸入阻抗與這樣的部分的阻抗匹配該部分包括所述電源裝置，且鄰接于所述諧振系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項的電力饋送系統(tǒng)，其中 所述電力接收單元還具有蓄電裝置；充電器，其被供以由所述電力接收諧振器接收的所述電力，并對所述蓄電裝置充電；以及，整流器，其被設(shè)置在所述電力接收諧振器和所述充電器之間；并且 所述阻抗匹配裝置被設(shè)置在所述電力接收諧振器和所述整流器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電力饋送系統(tǒng)，其中，基于所述充電器接收的電力的檢測值，所述控制器對所述阻抗匹配裝置進行控制，使得由所述充電器接收的電力增大。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項的電力饋送系統(tǒng)，其中，所述電力接收單元為車輛。
9.一種車輛，電力饋送設(shè)施向該車輛無線地饋送電力，其中，所述電力饋送設(shè)施使用電力發(fā)送諧振器來產(chǎn)生電磁場，所述電力經(jīng)由所述電磁場被無線地發(fā)送到所述車輛，并且，所述電力饋送設(shè)施向所述車輛發(fā)送關(guān)于所述電力饋送設(shè)施的電力的電力信息，所述車輛的特征在于包括 電力接收諧振器，通過經(jīng)由所述電磁場與所述電力發(fā)送諧振器諧振，所述電力接收諧振器從所述電力發(fā)送諧振器無線地接收所述電力； 阻抗匹配裝置，其對由所述電力發(fā)送諧振器和所述電力接收諧振器構(gòu)成的諧振系統(tǒng)的阻抗進行調(diào)節(jié)； 通信裝置，其接收從所述電力饋送設(shè)施發(fā)送的所述電力信息；以及 控制器，其基于由所述通信裝置接收的所述電力信息來對所述阻抗匹配裝置進行控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的車輛，其中 所述電力饋送設(shè)施具有電源裝置，其產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的電力并將該電力供到所述電力發(fā)送諧振器，其中，所述電源裝置處的反射電力的值在所述電力饋送設(shè)施中被檢測，檢測值作為所述電力信息被發(fā)送到所述車輛；并且 基于已由所述通信裝置接收的所述反射電力的所述檢測值，所述控制器對所述阻抗匹配裝置進行控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的車輛，其中，基于已由所述通信裝置接收的所述反射電力的所述檢測值，所述控制器對所述阻抗匹配裝置進行控制，以便減小所述電源裝置處的反射電力。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的車輛，其中 從所述電力饋送設(shè)施發(fā)送到所述車輛的電力的預(yù)定值從所述電力饋送設(shè)施被發(fā)送到所述車輛，作為所述電力信息；并且 基于由所述通信裝置接收的所述預(yù)定值，所述控制器對所述阻抗匹配裝置進行控制。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任意一項的車輛，其中 所述阻抗匹配裝置包括可變阻抗電路；并且 所述控制器對所述可變阻抗電路的阻抗進行調(diào)節(jié)，使得所述諧振系統(tǒng)的輸入阻抗與這樣的部分的阻抗匹配該部分包括所述電力饋送設(shè)施的所述電源裝置，且鄰接于所述諧振系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任意一項的車輛，其還包括 蓄電裝置； 充電器，其被供以由所述電力接收諧振器接收的所述電力，并對所述蓄電裝置充電；以及 整流器，其被設(shè)置在所述電力接收諧振器和所述充電器之間，其中，所述阻抗匹配裝置被設(shè)置在所述電力接收諧振器和所述整流器之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的車輛，其中，基于所述充電器接收的電力的檢測值，所述控制器對所述阻抗匹配裝置進行控制，使得由所述充電器接收的電力增大。
全文摘要
提供了一種電力饋送系統(tǒng)，其中，在電力饋送設(shè)施(100)的電源裝置處的反射電力(RF)的檢測值經(jīng)由第一通信裝置(150)從電力饋送設(shè)施(100)被發(fā)送到車輛(200)，車輛(200)具有阻抗匹配裝置(230)，其用于調(diào)節(jié)諧振系統(tǒng)的阻抗，該諧振系統(tǒng)由包含電力饋送設(shè)施(100)中的原方自諧振線圈(130)和原方線圈(120)的電力發(fā)送諧振器和包含車輛(200)中的副方自諧振線圈(210)和副方線圈(220)的電力接收諧振器構(gòu)成，并且，阻抗匹配裝置基于從電力饋送設(shè)施(100)接收到的在電源裝置(110)處的反射電力(RF)的檢測值受到控制。
文檔編號B60L11/12GK102905930SQ201180025857
公開日2013年1月30日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者市川真士, 中村達, 高田和良, 鈴木定典, 迫田慎平, 山本幸宏 申請人:豐田自動車株式會社