CN102149566B - 车辆用无线充电系统 - Google Patents

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Abstract

在通过由馈电装置输出的电力以非接触的方式为电动汽车的蓄电池充电时，使控制信号叠加在交流电上。馈电装置(11)包括：用于输出交流电的载波振荡器(21)，用于根据ASK调制方法使控制信号叠加在由载波振荡器(21)输出的控制信号上的ASK调制器(22)，用于使由ASK调制器(22)调制的交流电放大的功率放大器(23)，以及用于输出由功率放大器(23)放大的交流电的第一共振线圈(24)。待设置在电动汽车上的充电装置(12)包括：用于接收由第一共振线圈(24)发送的交流电的第二共振线圈(31)，用于解调所接收的交流电从而提取控制信号的ASK解调器(34)，以及整流所接收的交流电以获得直流电并且将该直流电提供给蓄电池(35)的整流器(33)。

Description

车辆用无线充电系统
技术领域
本发明涉及一种将馈电装置输出的电力以非接触的方式发送到安装在车辆上的蓄电池的车辆用无线充电系统，并且特别地，涉及一种以将控制信号叠加在从馈电装置发送至车辆的电力信号上的方式在该馈电装置与该车辆之间通信的技术。
背景技术
作为用于将电力充电至电动汽车的蓄电池的充电系统，已知的一种是例如JP-A-2006-74868(专利文献1)中所公开的。由于专利文献1中公开的充电系统以下述方式构造成：采用基于电磁感应的非接触型充电系统，以非接触方式对车辆提供用于向蓄电池充电的电力，从而对蓄电池充电。从而，蓄电池能够容易地被充电，而无需例如插塞连接这样的操作。
此外，根据这种充电系统，需要在馈电侧装置与车辆之间发送和接收表示例如蓄电池的剩余容量、可否充电、由于发生异常而紧急停止的信息的各种控制信号。通过利用单独设置的通信装置来进行这种通信。
[现有技术文献]
[专利文献1]JP-A-2006-74868
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，根据现有技术的车辆用无线充电系统，为了在馈电侧装置与车辆之间发送和接收控制信号，需要在馈电侧装置和车辆的每一者上都设置通信部。从而，引起了使系统构造复杂以及尺寸增大的问题。
为了解决上述现有技术的问题而创造了本发明，并且本发明的目的是提供一种通过将控制信号叠加在从馈电装置发送至车辆的电力信号上来发送和接收该控制信号，从而使系统构造简化的车辆用无线充电系统。
解决问题的手段
为了实现前述目的，本发明的第一模式是，在一种以非接触方式将馈电装置所输出的电力发送至车辆侧，以从而为安装在该车辆上的蓄电池充电的车辆用无线充电系统中，其中所述馈电装置包括：
电力输出部，该电力输出部输出交流电；
调制部，该调制部通过利用预定的调制方法使控制信号叠加在从所述电力输出部输出的交流电上；
电力放大部，该电力放大部放大由所述调制部调制的交流电；以及
第一通信终端，该第一通信终端发送由所述电力放大部放大的交流电，并且
其中所述车辆包括：
第二通信终端，该第二通信终端接收从所述第一通信终端发送的交流电；
解调部，该解调部解调由所述第二通信终端接收的交流电，以从而提取所述控制信号；以及
整流部，该整流部整流交流电并且向所述蓄电池提供通过整流交流电而得到的直流电。
本发明的第二模式是，所述车辆包括分配部，该分配部使由所述第二通信终端接收的交流电分配成大功率的交流电和小功率的交流电，
所述解调部从所述小功率的交流电提取所述控制信号，而
所述整流部整流所述大功率的交流电。
本发明的第三模式是，将通过整流所述大功率的交流电而得到的直流电用作为驱动所述解调部所用的电力。
本发明的第四模式是，所述第一通信终端具有用于发送交流电以及接收从所述第二通信终端发送的所述信号的发送/接收功能，
所述第二通信终端具有用于接收交流电以及将所述信号发送至所述第一通信终端的发送/接收功能，
所述馈电装置包括发送/接收切换部，用于在发送模式或接收模式中切换所述第一通信终端，
所述车辆包括接收/发送切换部，用于在接收模式或发送模式中切换所述第二通信终端，
在将交流电从所述第一通信终端发送至所述第二通信终端的情况下，将所述发送/接收切换部设定为所述发送模式，而将所述接收/发送切换部设定为所述接收模式，
在将所述信号从所述第二通信终端发送至所述第一通信终端的情况下，将所述发送/接收切换部设定为所述接收模式，而将所述接收/发送切换部设定为所述发送模式，并且所述第二通信终端通过利用交流电的衰减的信号作为载波来发送所述控制信号。
本发明的第五模式是，所述车辆包括车辆侧发送部，该车辆侧发送部将所述控制信号发送至所述馈电装置，
所述馈电装置包括接收从所述车辆侧发送的所述控制信号的馈电侧接收部，
所述车辆侧发送部包括使具有与交流电的频率不同的频率的载波信号振荡的振荡部，并且该车辆侧发送部通过利用预定的调制方法使所述控制信号叠加在从所述振荡部输出的所述载波信号上，并且将该载波信号发送至所述馈电侧接收部。
本发明的第六模式是，所述车辆侧发送部包括载波信号发生部，该载波信号发生部从由所述第二通信终端接收的交流电中分离并提取所述载波信号，并且将该载波信号的频率改变成另一个频率，并且所述车辆侧发送部通过利用预定的调制方法，使所述控制信号叠加在由所述载波信号发生部产生的所述载波信号上并且将该载波信号发送至所述馈电侧接收部。
本发明的第六模式是，所述车辆侧发送部从由所述第二通信终端接收的交流电中分离并提取所述载波信号，并且通过利用频率调制方法使所述控制信号叠加在该提取的载波信号上并将该载波信号发送至所述馈电侧接收部。
发明效果
根据本发明的车辆用无线充电系统，将电力输出部所输出的交流电放大并且进一步利用共振电力传送方法将这样放大的交流电传送至车辆侧，从而为蓄电池充电。因而，由于无需经由插头等连接馈电装置和车辆就能够为蓄电池充电，所以能够容易地进行充电操作。
此外，由于能够使从馈电装置发送至车辆的控制信号叠加在交流电上并且被发送，所以能够在馈电装置和车辆之间发送控制信号。从而，由于无需单独设置通信装置就能够在馈电装置和车辆之间进行通信，所以能够使系统小型化而且简化，这有助于车身的重量的轻量化。
附图说明
图1是示出了根据本发明的第一和第二实施例的车辆用无线充电系统的电动汽车和馈电装置的说明图。
图2是示出了根据本发明的第一实施例的车辆用无线充电系统的馈电装置和充电装置的电气构造的框图。
图3是示出了根据本发明的第二实施例的车辆用无线充电系统的馈电装置和充电装置的电气构造的框图。
图4是示出了图3中所示的车辆用无线充电系统的各个点处的信号波形的脉冲波形图。
图5是示出了根据本发明的第三至第五实施例的车辆用无线充电系统的电动汽车和馈电装置的说明图。
图6是示出了根据本发明的第三实施例的车辆用无线充电系统的馈电装置和充电装置的电气构造的框图。
图7是示出了根据本发明的第四实施例的车辆用无线充电系统的馈电装置和充电装置的电气构造的框图。
图8是示出了根据本发明的第五实施例的车辆用无线充电系统的馈电装置和充电装置的电气构造的框图。
图9是示出了共振电力传送方法的原理的说明图。
附图标记说明
5电动汽车(车辆)
11、13、15馈电装置
12、14、16、16a、16b充电装置
21载波振荡器(电力输出部)
22 ASK调制器(调制部)
23功率放大器(电力放大部(electric power amplifying section))
24第一共振线圈(第一通信终端)
31第二共振线圈(第二通信终端)
32结合分配器(分配部)
33整流器(整流部)
34 ASK解调器(解调部)
35蓄电池
36发送部
41次级蓄电池
42 DC/DC转换器
43逆变器
44电机
51载波振荡器
52 ASK调制器
53功率放大器
54第一共振线圈
55混合分配器
56发送/接收选择切换器
57功率放大器
58 ASK调制器(DEM)
61第二共振线圈
62结合分配器
63整流器
64 ASK解调器(DEM)
65蓄电池
66接收/发送选择切换器
67结合分配器
68限幅器(LIM)
69功率放大器
70 ASK调制器
71载波振荡器
72 ASK调制器
73功率放大器
74第一共振线圈
75天线(馈电侧接收部)
76功率放大器
77解调器(DEM)
81第二共振线圈
82结合分配器
83整流器
84 ASK解调器(DEM)
85蓄电池
86振荡器
87 ASK调制器
87a FSK调制器
88天线(车辆侧接收部)
91结合分配器
92限幅器(LIM)
93功率放大器
94分频器
95移位单元
具体实施方式
下文中，将参考附图来说明根据本发明的各实施例。图1是用于说明根据本发明的第一和第二实施例的车辆用无线充电系统的构造的说明图。如该图中所示，根据这些实施例的每一个的车辆用无线充电系统10都包括电动汽车5(车辆)和用于向该电动汽车5馈送电力的馈电装置11，从而由馈电装置11输出的电力以非接触的方式被发送到该电动汽车5。
馈电装置11包括第一共振线圈24。当向第一共振线圈24供应交流电时，交流电被发送至设置在电动汽车5处的第二共振线圈(第二通信终端)31。
电动汽车5包括：当车辆在充电时位于馈电装置11的预定位置处的时候靠近第一共振线圈24的第二共振线圈31，结合分配器(分配部)21以及整流器(整流部)33。此外，该电动汽车包括：用于充直流电的蓄电池35，使蓄电池35的电压逐步下降并且提供给次级蓄电池41的DC/DC转换器42，用于将蓄电池35的输出电力转换成交流电的逆变器43，以及通过逆变器43所输出的交流电来驱动的车辆驱动电机44。
图2是示出了根据本发明的第一实施例的车辆用无线充电系统的构造的框图。如该图所示，电动汽车5包括充电装置12。由馈电装置11为该充电装置12提供电力，从而为蓄电池35充电。
馈电装置11包括：用于输出预定频率的交流电的载波振荡器(电力输出部)21，用于根据例如ASK调制的调制方法使控制信号叠加在由载波振荡器21输出的交流电上的ASK调制器(调制部)22，用于将ASK调制器所调制的交流电放大的功率放大器(电力放大部)23，以及用于输出被功率放大器23放大的交流电的第一共振线圈(通信终端)24。
载波振荡器21输出例如具有1至100[MHz]的范围的频率的交流电，作为用于电力传送的交流信号。
ASK调制器22根据ASK(幅移键控)方法来调制作为载波信号的交流电。众所周知，ASK是以将数字数据表示成正弦波振幅的变化的方式来调制载波信号(交流电)的调制方法。尽管对于采用ASK方法作为调制方法的情况来说明该实施例，但是也可以应用例如AM(调幅)、FM(调频)、FSK(频移键控)、PSK(相移键控)、OFDM(正交频分复用)和SS(扩展频谱)的调制方法中的一种。
功率放大器23将ASK调制器22所输出的交流电放大并且将该放大的交流电输出到第一共振线圈24。第一共振线圈24协同设置在充电装置12处的第二共振线圈31，通过共振电力传送方法，以非接触方式将交流电传送至所述第二共振线圈31。将在后面详细描述该共振电力传送方法。
此外，充电装置12包括：用于接收从第一共振线圈24发送的交流电的第二共振线圈31，用于将第二共振线圈所接收的交流电分配成大功率交流电和小功率交流电的结合分配器32，将结合分配器32所输出的大功率交流电整流并且生成直流电压的整流器33，以及ASK解调器(解调部)34，该ASK解调器34由整流器33所输出的电力驱动并且将结合分配器32所输出的小功率交流电解调从而提取控制信号。此外，充电装置12包括用于向驱动车辆用的车辆驱动电机44提供电力的蓄电池35(见图1)。通过由整流器33所输出的直流电对该蓄电池35充电。
下面，将对于共振电力传送方法进行说明。图9是用于说明共振电力传送方法的原理的说明图。如该图中所示，馈电侧电路101设置有一次线圈L1和置于该一次线圈L1附近的一次天线X1。车辆侧电路102设置有二次线圈L2和置于该二次线圈L2附近的二次天线X2。
当一次电流流经一次线圈L1时，由于电磁感应，感应电流流经一次天线X1。而且，一次天线X1根据该一次天线X1的电感Ls和寄生电容Cs以共振频率
Figure BPA00001329781200091
共振。于是，设置在一次天线X1附近的二次天线X2处于共振频率ωs，从而二次电流流经该二次天线。此外，由于电磁感应，二次电流流经设置在二次天线X2附近的二次线圈L2。
根据上述操作，能够以非接触的方式将电力从馈电侧电路101提供到车辆侧电路102。
下面，将对于根据图1和2所示的本发明的第一实施例的车辆用无线充电系统的操作进行说明。如图1所示，当电动汽车5位于馈电装置11的预定位置，即设置在馈电装置11处的第一共振线圈24与设置在电动汽车5的充电装置12处的第二共振线圈31相对的位置处时，能够为蓄电池35充电。
当开始充电时，从图2所示的载波振荡器21输出具有几乎在1至100[MHz]范围内的频率的交流电。该交流电被提供到ASK调制器22，从而根据ASK调制方法，使要从馈电装置11传送至充电装置12的控制信号叠加在交流电上。即，交流电用作为载波信号。
从ASK调制器22输出的交流电被功率放大器23放大。根据前述的共振电力传送的原理，该放大的交流电经由第一共振线圈24和第二共振线圈31被传送至充电装置12。
被传送至充电装置12的交流电被提供到结合分配器32。该结合分配器32将所输入的交流电分配成大功率的交流电和小功率的交流电，并且将大功率的交流电输出至整流器33。另一方面，该结合分配器将小功率的交流电输出至ASK解调器34。
整流器33将所述大功率的交流电整流而转换成预定电压的直流电并且将该直流电提供给蓄电池35，从而为该蓄电池35充电。因而，该蓄电池35能够被充电。此外，从整流器33输出的直流电作为用于驱动ASK解调器34的电力被提供到该ASK解调器34。
ASK解调器34根据ASK解调将所述小功率的交流电解调，以提取叠加在该小功率的交流电上的控制信号。因而，充电装置12能接收从馈电装置11发送的控制信号。
在这种方式，根据本发明的第一实施例的车辆用无线充电系统，将载波振荡器21所输出的交流电放大并且利用共振电力传送方法进一步将这样放大的交流电传送至充电装置12，从而为蓄电池35充电。因而，由于无需经由插头等来连接馈电装置11和充电装置12就能够为电动汽车5的蓄电池充电，所以能够容易地进行充电操作。
此外，在馈电装置11中，通过利用例如ASK调制的调制方法使控制信号叠加在交流电上，并且在充电装置12中，从该充电装置传送的交流电被解调，以提取叠加在交流电上的控制信号。因而，无需单独设置馈电装置11与充电装置12之间的通信装置就能将控制信号从馈电装置11发送至电动汽车5。结果，能够使系统小型化而且简化。
下面，将对于本发明的第二实施例进行说明。图3是示出了根据第二实施例的车辆用无线充电系统的构造的框图。根据第二实施例的车辆用无线充电系统与前述第一实施例的不同点在于：从馈电装置13到充电装置14的数据传送以及从充电装置14到馈电装置13的数据传送二者都是通过利用交流电作为载波来进行。
如图3所示，根据第二实施例的车辆用无线充电系统包括馈电装置13和充电装置14。
馈电装置13包括：用于输出交流电的载波振荡器51，用于将该载波振荡器51所输出的交流电分配成两个交流电的混合分配器55，用于根据例如ASK调制的调制方法使控制信号叠加在由混合分配器55所分配的两个交流电其中一个上的ASK调制器52，用于放大被ASK调制器52调制的交流电的功率放大器53，以及用于输出被功率放大器53放大的交流电的第一共振线圈54。
此外，在功率放大器53与第一共振线圈54之间，所述馈电装置设置具有用于在发送和接收之间切换的发送/接收选择切换器56。此外，馈电装置设置有用于放大经由发送/接收选择切换器56接收的载波信号的功率放大器57，以及用于解调被功率放大器57放大的载波信号并且提取控制信号的ASK解调器(DEM)58。该ASK解调器(DEM)58被提供有从混合分配器55输出的交流电。
载波振荡器51输出例如具有1至100[MHz]的范围的频率的交流电，作为电力传送用的交流信号。
ASK调制器52根据ASK(幅移键控)方法来调制作为载波信号的交流电。除了ASK，可以使用例如AM(调幅)、FM(调频)、FSK(频移键控)、PSK(相移键控)、OFDM(正交频分复用)和SS(扩展频谱)的调制方法中的一种。
功率放大器53将ASK调制器52所输出的交流电放大，并且将该被放大的交流电输出至第一共振线圈54。该第一共振线圈54协同设置在充电装置14处的第二共振线圈61，通过前述的共振电力传送方法，以非接触方式将交流电传送至第二共振线圈61。
发送/接收选择切换器56控制在用于将电力和控制信号发送至充电装置14的发送模式与用于接收从充电装置14发送的控制信号的接收模式之间的切换。即，当选择发送模式时，从第一共振线圈54发送交流电，而当选择接收模式时，经由第一共振线圈54来接收从第二共振线圈61发送的交流电。
功率放大器57将接收的载波信号放大，并且输出至ASK解调器(DEM)58。ASK解调器(DEM)58解调所接收的信号并且提取控制信号。
另一方面，充电装置14包括：用于接收从第一共振线圈61发送的交流电的第二共振线圈61；两个结合分配器67、62，每个都用于将第二共振线圈所接收的交流电分配成大功率交流电和小功率交流电；限幅器(LIM)68，用于限制从结合分配器67输出的小功率交流电的振幅以获得几乎恒定振幅的交流电；以及用于将从限流器(LIM)68输出的交流电放大的功率放大器69。
此外，充电装置包括：ASK解调器(DEM)64，用于解调从结合分配器62输出的小功率交流电并且提取控制信号；以及整流器63，用于整流从结合分配器62输出的大功率交流电以产生直流电压。ASK解调器(DEM)64和功率放大器69的每一者都被提供有从整流器63输出的电力并且被该电力驱动。此外，充电装置包括用于向驱动车辆用的车辆驱动电机44提供电力的蓄电池65(见图1)。通过从整流器63输出的直流电使蓄电池65充电。
此外，充电装置包括ASK调制器70。该ASK调制器70采用由功率放大器69输出的交流电作为载波信号并且根据ASK调制方法来调制控制信号，从而使控制信号叠加在载波信号上。ASK调制器70的输出端子连接于接收/发送选择切换器66。ASK调制器70被提供有从整流器63输出的电力并且被该电力驱动。
下面，将参考图4中所示的波形图对图3中所示的车辆用无线充电系统的操作进行说明。为了简化说明，分别由包围的实线所形成的每一个四边形都表示相同频率和相同振幅的波形持续，而分别由包围的虚线所形成的每一个四边形都表示没有波形产生。
图4(a)示出了在图3中的A点处具有恒定振幅的交流电的波形。在该情况下，像前述第一实施例那样，在将控制信号从馈电装置13发送至充电装置14的时候调制该波形。
图4(b)示出了在作为发送/接收选择切换器56的输出端子的点B处的交流电的波形，其中当使发送/接收选择切换器56切换至发送模式时，A点处的信号按原样输出。相反地，当该切换器被切换至接收模式时，在这个时段内(这个时段称为保护时间)不输出交流电。
图4(c)示出了在作为充电装置14的接收/发送选择切换器66的输入侧的点C处的交流电的波形。如该图中所示，在保护时间期间获得了振幅逐步衰减的交流电的波形。图4(d)示出了在作为限幅器(LIM)68的输出端子的点D处的交流电的波形。如该图中所示，在保护时间期间获得了具有低恒定振幅的交流电的波形。
图4(e)示出了在作为功率放大器69的输出端子的点E处的交流电的波形。该波形是通过将限幅器(LIM)68所输出的交流电放大而获得的。在将控制信号从充电装置14发送至馈电装置13的时候，该交流电用作载波信号。
图4(f)示出了在作为ASK调制器70的输出端子的点F处的交流电的波形。该波形表示通过使载波信号经受ASK调制而获得的信号。图4(g)示出了在作为接收/发送选择切换器66的输出端子的点G处的交流电的波形，其中去除了除保护时间期间的信号以外的所有信号。
图4(h)示出了在作为发送/接收选择切换器56的输入端子的点H处的交流电的波形，其中在保护时间期间产生了调制信号(实际上，存在与往复通信对应的时间延迟Δt)。
图4(i)示出了在作为发送/接收选择切换器56的输出端子的点I处的交流电的波形，其中去除了除保护时间期间的信号以外的所有交流电。图4(j)示出了在作为ASK解调器(DEM)58的输出端子的点J处的交流电的波形。如该图中所示，获得了从充电装置14侧发送的控制信号。
以这种方式，根据本发明的第二实施例的车辆用无线充电系统，馈电装置13设置有发送/接收选择切换器56，而充电装置14设置有接收/发送选择切换器66。此外，在用于将交流电从馈电装置13发送至充电装置14的一部分时间段内，设置保护时间，从而在该保护时间期间内将控制信号从充电装置14发送至馈电装置13。
从而，不仅通过利用第一共振线圈54和第二共振线圈61来发送交流电，而且通过利用这些线圈54、61还能够实现控制信号从馈电装置13到充电装置14的发送以及控制信号从充电装置14到馈电装置13的发送。结果，可以在馈电装置13与电动汽车5之间双向通信，而不用在馈电装置13与充电装置14之间单独设置任何通信装置。因此，能够使系统小型化而且简化。此外，在充电装置14中，由于通过利用在保护时间内衰减的交流电来叠加控制信号，所以无需单独设置用于输出载波信号的振荡器。
下面，将对于本发明的第三实施例进行说明。根据该第三实施例的车辆用无线充电系统与第一实施例的相同点在于：利用用于电力传送的两个共振线圈来将控制信号从馈电装置发送至充电装置。附加地，该第三实施例通过利用专用的通信线将控制信号从馈电装置发送至充电装置。
图5是用于说明根据第三实施例的车辆用无线充电系统的构造的说明图。如该图中所示，根据该第三实施例的车辆用无线充电系统与第一实施例的不同点在于：为了将控制信号从电动汽车5发送至馈电装置11而设置发送部36和天线88、75。该实施例的其余构造与图1相同，因而将省略其说明。
图6是示出了根据第三实施例的车辆用无线充电系统的构造的框图。如该图中所示，馈电装置15包括：载波振荡器71，用于输出用于电力传送的载波信号；ASK调制器72，用于根据例如ASK调制的调制方法使控制信号叠加在由载波振荡器71输出的载波信号上；功率放大器73，用于放大这样由ASK调制器72调制的交流电；以及第一共振线圈74，用于输出这样由功率放大器73放大的交流电。
载波振荡器71输出例如具有1至100[MHz]的范围的频率的交流电，作为电力传送用的交流信号。
ASK调制器72根据ASK(幅移键控)方法来调制作为载波信号的交流电。尽管对于将ASK方法采用作调制方法的实例来说明该实施例，但是除了ASK之外，也可以应用例如AM(调幅)、FM(调频)、FSK(频移键控)、PSK(相移键控)、OFDM(正交频分复用)和SS(扩展频谱)的调制方法中的一种。
功率放大器73将ASK调制器72所输出的交流电放大，并且将该放大的交流电输出至第一共振线圈74。第一共振线圈74协同设置在充电装置16处的第二共振线圈81，通过前述的共振电力传送方法，以非接触的方式将交流电传送至第二共振线圈81。
充电装置16包括：用于接收从第一共振线圈74发送的交流电的第二共振线圈81，用于将第二共振线圈81所接收的交流电分配成大功率交流电和小功率交流电的结合分配器82，将结合分配器82所输出的大功率交流电整流并且产生直流电压的整流器83，以及由整流器83所输出的电力驱动并且解调小功率交流电从而提取控制信号的ASK解调器(DEM)84。此外，充电装置包括用于向驱动车辆用的车辆驱动电机44提供电力的蓄电池85(见图5)。通过由整流器83所输出的直流电使蓄电池85充电。
此外，充电装置16包括：振荡器86，用于输出具有与载波振荡器71所输出的交流电的频率不同的频率的载波信号；ASK调制器87，用于根据ASK调制方法来调制载波信号从而叠加控制信号；以及天线88，用于发送这样经受了ASK调制的载波信号。振荡器86和ASK调制器87的每一者都被提供有从整流器83输出的电力并且被该电力驱动。
另一方面，馈电装置15包括：天线75，用于接收由充电装置16发送的载波信号；功率放大器76，用于将天线75所接收的载波信号放大；以及解调器(DEM)77，用于解调来自功率放大器76的输出信号并且提取控制信号。
下面，将对于根据图5和图6所示的第三实施例的车辆用无线充电系统的操作进行说明。如图5中所示，当电动汽车5位于馈电装置15的预定位置，即设置在馈电装置15处的第一共振线圈74与设置在电动汽车5的充电装置16处的第二共振线圈81相对的位置处时，能够为蓄电池85充电。
当开始充电时，具有几乎在1至100[MHz]范围内的频率的交流电从图6所示的载波振荡器71输出。该交流电被提供到ASK调制器72，从而根据ASK调制方法使要从馈电装置15发送至充电装置16的控制信号叠加在交流电上。
从ASK调制器72输出的交流电被功率放大器73放大。根据前述的共振电力传送的原理，该放大的交流电经由第一共振线圈74和第二共振线圈81被传送至充电装置16。
被传送至充电装置16交流电被提供到结合分配器82。该结合分配器82将所输入的交流电分配成大功率的交流电和小功率的交流电，并且将大功率的交流电输出至整流器83。另一方面，该结合分配器将小功率的交流电输出至ASK解调器(DEM)84。
整流器83将大功率的交流电整流以转换成预定电压的直流电并且将该直流电提供给蓄电池85从而为该蓄电池85充电。因而，能够为蓄电池85充电。此外，由整流器83输出的直流电被提供到ASK解调器(DEM)84作为用于驱动该ASK解调器(DEM)84的电力，而且还被提供到振荡器86作为用于驱动该振荡器86的电力。
ASK解调器(DEM)84解调小功率的交流电以提取叠加在该小功率的交流电上的控制信号。从而，充电装置12能够接收由馈电装置11发送的控制信号。
下面，将对于用于将控制信号从充电装置16发送至馈电装置15的操作进行说明。ASK调制器87根据ASK调制方法将控制信号叠加在由振荡器86输出的载波信号上，并且从天线88发送该载波信号。这样被发送的载波信号被馈电装置15的天线75接收，然后被功率放大器76放大，并且被解调器(DEM)77解调，从而提取控制信号。在该情况下，由于从振荡器86输出的载波信号的频率(Ft)与从载波振荡器71输出的交流电的频率(Fr)不同，所以能够避免它们之间的相互干扰。
以这种方式，根据本发明的第三实施例的车辆用无线充电系统，像前述第一实施例那样，由载波振荡器71输出的交流电被放大并且进一步通过利用共振电力传送方法将这样放大的交流电传送至充电装置16，从而为蓄电池85充电。因而，由于无需经由插头等来连接馈电装置15和充电装置16就能够为电动汽车5的蓄电池充电，所以能够容易地进行充电操作。
此外，在馈电装置15中，根据例如ASK的调制方法使控制信号叠加在交流电上，并且在充电装置16中，交流电被解调，从而提取叠加在交流电上的控制信号。因而，无需单独设置馈电装置15与充电装置16之间的通信装置就能够实现馈电装置15与电动汽车5之间的通信。
此外，通过利用专用的通信线，能够将控制信号从充电装置16发送至馈电装置15。在该情况下，由于通信线用于从充电装置16到馈电装置15的单向传送，所以无需采用双向通信，因而能够使系统小型化而且简化。
下面，将对于本发明的第四实施例进行说明。图7是示出了根据该第四实施例的车辆用无线充电系统的构造的框图。该第四实施例与第三实施例不同点在于：利用从馈电装置15发送的交流电而不是利用振荡器来产生载波信号(见图6)，并且通过利用这样产生的载波信号将控制信号从充电装置16a发送至馈电装置15。
即，如图7所示，充电装置包括：结合分配器91，用于从第二振荡线圈81所接收的交流电中提取小功率的交流电；限幅器(LIM)92，用于限制从结合分配器91输出的交流电的振幅以获得几乎恒定振幅的交流电；功率放大器93，用于放大从限幅器(LIM)92输出的交流电；分频器94，用于将被功率放大器93放大的交流电的频率(Fr)划分成Fr的1/N(N是自然数)的频率而获得频率(Fr/N)；以及移位单元95，用于移位这样划分的频率而获得频率“Fr+(Fr/N)”。由移位单元95输出的交流电作为载波信号被施加到ASK调制器87，并且根据ASK调制方法使控制信号叠加在该载波信号上。功率放大器93、移位单元95和ASK调制器87的每一个都被提供有由整流器83输出的电力并且被该电力驱动。
根据这种构造，在充电装置16a中无需设置振荡器就能够产生用于将控制信号从充电装置16a发送至馈电装置15的载波信号。此外，由于这样产生的载波信号被设置成具有与交流电的频率不同的频率，并且这些频率相互间没有整数倍的关系，所以能够避免它们之间的相互干扰。
下面，将对于本发明的第五实施例进行说明。图8是示出了根据第五实施例的车辆用无线充电系统的构造的框图。像第四实施例那样，第五实施例也包括结合分配器91、限幅器(LIM)92以及功率放大器93。然而，第五实施例与图7中所示的第四实施例的不同点在于该实施例包括FSK调制器87a。在根据第五实施例的车辆用无线充电系统中，由于在将控制信号从充电装置16b发送至馈电装置15时通过利用FSK调制器87a使控制信号叠加在交流电上，所以从馈电装置15发送至充电装置16b的交流电的频率与从充电装置16b发送至馈电装置15的载波信号的频率不一致，从而能够避免它们之间的相互干扰。在该情况下，可以采用另一种频率调制方法的调制器来取代FSK调制器87a。功率放大器93和FSK调制器87a的每一个都被提供有由整流器83输出的电力并且被该电力驱动。
此外，在图3中所示的第二实施例的充电装置14中，当由FSK调制器或另一种频率调制方法的调制器来取代ASK调制器70的时候，无需提供发送/接收选择切换器56和接收/发送选择切换器66之中的任何一个并且无需提供用于停止交流电的保护时间，就能够在馈电装置13与充电装置14之间进行双向通信。
如上所述，尽管基于各附图中所示的实施例说明的了本发明的车辆用无线充电系统，但是本发明并不局限于此，而是可以由具有同样功能的任意构造来分别替代各实施例中的各个构造。
工业实用性
在以非接触方式通过从馈电装置输出的电力为电动汽车的蓄电池充电，以及控制信号的通信的情况下，本发明是非常有用的。

Claims (5)

1.一种车辆用无线充电系统，该车辆用无线充电系统以非接触的方式将馈电装置所输出的电力发送至车辆侧，以从而为安装在该车辆上的蓄电池充电，其中所述馈电装置包括： 
电力输出部，该电力输出部输出交流电； 
调制部，该调制部通过利用预定的调制方法使控制信号叠加在从所述电力输出部输出的交流电上； 
电力放大部，该电力放大部放大由所述调制部调制的交流电；以及 
第一通信终端，该第一通信终端发送由所述电力放大部放大的交流电，并且 
其中所述车辆包括： 
第二通信终端，该第二通信终端接收从所述第一通信终端发送的交流电； 
解调部，该解调部解调由所述第二通信终端接收的交流电，以从而提取所述控制信号；以及 
整流部，该整流部整流交流电并且向所述蓄电池提供通过整流交流电而得到的直流电， 
其中，所述第一通信终端具有用于发送交流电以及接收从所述第二通信终端发送的信号的发送/接收功能， 
所述第二通信终端具有用于接收交流电以及将所述信号发送至所述第一通信终端的发送/接收功能， 
所述馈电装置包括发送/接收切换部，用于使所述第一通信终端在发送模式或接收模式中切换， 
所述车辆包括接收/发送切换部，用于使所述第二通信终端在接收模式或发送模式中切换， 
在将交流电从所述第一通信终端发送至所述第二通信终端的情况下，将所述发送/接收切换部设定为所述发送模式，而将所述接收/发送切换部设定为所述接收模式， 
在将所述信号从所述第二通信终端发送至所述第一通信终端的情况下，将所述发送/接收切换部设定为所述接收模式，而将所述接收/发送切换部设定为所述发送模式，并且所述第二通信终端通过利用交流电的衰减信号作为载波来发送所述控制信号。 
2.根据权利要求1所述的车辆用无线充电系统，其中，所述车辆包括分配部，该分配部将由所述第二通信终端接收的交流电分配成大功率的交流电和小功率的交流电， 
所述解调部从所述小功率的交流电提取所述控制信号，而所述整流部整流所述大功率的交流电。 
3.根据权利要求2所述的车辆用无线充电系统，其中，通过整流所述大功率的交流电而得到的直流电用作为驱动所述解调部所用的电力。 
4.一种车辆用无线充电系统，该车辆用无线充电系统以非接触的方式将馈电装置所输出的电力发送至车辆侧，以从而为安装在该车辆上的蓄电池充电，其中所述馈电装置包括： 
电力输出部，该电力输出部输出交流电； 
调制部，该调制部通过利用预定的调制方法使控制信号叠加在从所述电力输出部输出的交流电上； 
电力放大部，该电力放大部放大由所述调制部调制的交流电；以及 
第一通信终端，该第一通信终端发送由所述电力放大部放大的交流电，并且 
其中所述车辆包括： 
第二通信终端，该第二通信终端接收从所述第一通信终端发送的交流电； 
解调部，该解调部解调由所述第二通信终端接收的交流电，以从而提取所述控制信号；以及 
整流部，该整流部整流交流电并且向所述蓄电池提供通过整流交流电而得到的直流电， 
其中，所述车辆包括车辆侧发送部，该车辆侧发送部将所述控制信号发送至所述馈电装置，所述馈电装置包括馈电侧接收部，该馈电侧接收部接收从所述车辆侧发送的所述控制信号， 
其中，所述车辆侧发送部包括载波信号发生部，该载波信号发生部从由所述第二通信终端接收的交流电中分离并提取载波信号，并且将该载波信号的频率改变成另一个频率，而且所述车辆侧发送部通过利用所述预定的调制方法，使所述控制信号叠加在由所述载波信号发生部产生的所述载波信号上并且将该载波信号发送至所述馈电侧接收部。 
5.一种车辆用无线充电系统，该车辆用无线充电系统以非接触的方式将馈电装置所输出的电力发送至车辆侧，以从而为安装在该车辆上的蓄电池充电，其中所述馈电装置包括： 
电力输出部，该电力输出部输出交流电； 
调制部，该调制部通过利用预定的调制方法使控制信号叠加在从所述电力输出部输出的交流电上； 
电力放大部，该电力放大部放大由所述调制部调制的交流电；以及 
第一通信终端，该第一通信终端发送由所述电力放大部放大的交流电，并且 
其中所述车辆包括： 
第二通信终端，该第二通信终端接收从所述第一通信终端发送的交流电； 
解调部，该解调部解调由所述第二通信终端接收的交流电，以从而提取所述控制信号；以及 
整流部，该整流部整流交流电并且向所述蓄电池提供通过整流交流电而得到的直流电， 
其中，所述车辆包括车辆侧发送部，该车辆侧发送部将所述控制信号发送至所述馈电装置，所述馈电装置包括馈电侧接收部，该馈电侧接收部接收从所述车辆侧发送的所述控制信号， 
其中，所述车辆侧发送部从由所述第二通信终端接收的交流电中分离并提取载波信号，并且通过利用频率调制方法使所述控制信号叠加在该提取的载波信号上并将该载波信号发送至所述馈电侧接收部。 
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