CN103270669B

CN103270669B - 非接触供电系统、车辆、供电设备及非接触供电系统的控制方法

Info

Publication number: CN103270669B
Application number: CN201080070928.7A
Authority: CN
Inventors: 市川真士
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: JPWO2012086051A1; WO2012086051A1; JP5648694B2; CN103270669A; EP2658084A4; EP2658084A1; US20130257370A1; EP2658084B1; US9634733B2

Abstract

当谐振系统的阻抗调整处理开始时，供电设备输出调整用电力（S30）。并且，供电设备的ECU调整设于供电设备的阻抗匹配器（S70），当其调整结束时，将指示车辆侧的调整的调整指令向车辆发送（S80）。车辆在从供电设备接收到调整指令时（S240为“是”），调整设于车辆的阻抗匹配器（S280）。即，在该非接触供电系统中，在供电设备中进行了阻抗的调整后进行车辆侧的调整。

Description

非接触供电系统、车辆、供电设备及非接触供电系统的控制方法

技术领域

本发明涉及一种非接触供电系统、车辆、供电设备及非接触供电系统的控制方法，尤其是涉及一种输电单元与受电单元经由电磁场发生谐振而以非接触方式进行供电的非接触供电。

背景技术

作为考虑了环境的车辆，电力汽车或混合动力汽车等电动车辆引起广泛关注。这些车辆搭载有产生行驶驱动力的电动机和蓄积向该电动机供给的电力的可再次充电的蓄电装置。此外，混合动力汽车是还将内燃机与电动机一起搭载作为动力源的汽车、还将燃料电池与蓄电装置一起搭载作为车辆驱动用的直流电源的汽车等。

在混合动力汽车中，与电力汽车同样地，已知有能够从车辆外部的电源对车载的蓄电装置进行充电的车辆。例如，已知有通过利用充电线缆将设于房屋的电源插座与设于车辆的充电口连接而能够从一般家庭的电源向蓄电装置进行充电的所谓“插入式混合动力汽车”。

另一方面，作为输电方法，不使用电源线或输电线缆的无线输电近年来引起关注。作为该无线输电技术，作为强有力的技术，已知有使用了电磁感应的输电、使用了微波的输电及基于谐振法的输电这三种技术。

其中，谐振法是使一对谐振器（例如一对线圈）在电磁场（非接触场）中谐振、并经由电磁场进行输电的非接触的输电技术，能够将几kW的大电力进行比较长的距离（例如几m）的输电。

日本特开2010-141976号公报（专利文献1）公开了一种通过谐振法以非接触方式向车辆进行输电的非接触电力传送装置。该非接触电力传送装置具备交流电源、与交流电源连接的一次线圈、一次侧谐振线圈、二次侧谐振线圈、连接有负载（二次电池）的二次线圈，还具备设置在交流电源与一次线圈之间的阻抗可变电路。一次线圈、一次侧谐振线圈、二次侧谐振线圈、二次线圈及负载构成谐振系统。并且，以谐振频率中的谐振系统的输入阻抗与比一次线圈靠交流电源侧的阻抗一致的方式调整阻抗可变电路的阻抗。

另外，日本特开2010-141977号公报（专利文献2）记载的非接触电力传送装置具备交流电源、与交流电源连接的一次线圈、一次侧谐振线圈、二次侧谐振线圈、连接有负载（二次电池）的二次线圈，还具备设置在二次线圈与负载之间的阻抗可变电路。一次线圈、一次侧谐振线圈、二次侧谐振线圈、二次线圈、负载及阻抗可变电路构成谐振系统。交流电源以与谐振系统的谐振频率相等的频率输出交流电压。并且，以抑制谐振系统的输入阻抗的变化的方式调整阻抗可变电路的阻抗。

根据这些非接触电力传送装置，即使谐振线圈间的距离或接受电力的负载发生变化，也能够不变更交流电源的频率地从交流电源高效率地向负载供给电力（参照专利文献1、2）。

专利文献

专利文献1：日本特开2010-141976号公报

专利文献2：日本特开2010-141977号公报

专利文献3：日本特开2010-119246号公报

发明内容

当相对于一次侧谐振线圈而发生二次侧谐振线圈的位置偏差时，谐振系统的阻抗根据线圈间的距离变化而发生变化，从供电设备向车辆的输电效率下降。在日本特开2010-141976号公报公开的非接触电力传送装置中，在供电设备侧（一次侧）设置阻抗可变电路，可实现谐振系统与电源装置之间的阻抗匹配。另一方面，在日本特开2010-141977号公报公开的非接触电力传送装置中，在受电装置侧（二次侧）设置阻抗可变电路，可实现阻抗匹配。

然而，在上述的非接触电力传送装置中，由于仅在一次侧及二次侧中的任一方上设置阻抗可变电路，因此阻抗的调整范围受限定。因此，可考虑在一次侧及二次侧这双方上设置阻抗可变电路的情况，但关于这种情况的阻抗的调整方法，在上述公报中没有具体的记载。

因而，本发明的目的在于提供一种在一次侧及二次侧这双方上具备阻抗可变电路的非接触供电系统中的阻抗的调整方法。

根据本发明，非接触供电系统具备供电设备和以非接触方式从供电设备接受电力的受电装置。供电设备包括电源装置、输电单元、第一阻抗可变装置、第一控制装置。电源装置产生具有规定频率的电力。输电单元从电源装置接受电力，经由电磁场与受电装置谐振，由此以非接触的方式向受电装置输电。第一阻抗可变装置设置在电源装置与输电单元之间。第一控制装置调整第一阻抗可变装置。受电装置包括受电单元、负载、第二阻抗可变装置、第二控制装置。受电单元经由电磁场与输电单元谐振，由此以非接触方式从输电单元接受电力。负载接受由受电单元所接受的电力。第二阻抗可变装置设置在受电单元与负载之间。第二控制装置调整第二阻抗可变装置。并且，第一控制装置在受电装置的第二阻抗可变装置的调整之前调整第一阻抗可变装置。第二控制装置在第一控制装置对第一阻抗可变装置进行调整后调整第二阻抗可变装置。

优选的是，供电设备还包括第一通信装置。受电装置还包括能够与第一通信装置进行通信的第二通信装置。第二通信装置将受电装置侧的信息向供电设备发送。第一控制装置利用由第一通信装置接收的受电装置侧的信息来调整第一阻抗可变装置。第一通信装置将供电设备侧的信息向受电装置发送。第二控制装置利用由第二通信装置接收的供电设备侧的信息来调整第二阻抗可变装置。

还优选的是，第一控制装置根据基于受电装置侧的信息而推定的、受电单元相对于输电单元的位置偏差量来调整第一阻抗可变装置。第一通信装置将所推定的位置偏差量向受电装置发送。第二控制装置基于由第二通信装置接收的位置偏差量来调整第二阻抗可变装置。

优选的是，受电装置还包括电阻元件和切换装置。电阻元件在进行第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时电连接到受电单元与第二阻抗可变装置之间的电力线对间。切换装置在进行第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时将电阻元件电连接到电力线对间，且将第二阻抗可变装置与受电单元电切断。

另外，优选的是，受电装置还包括整流器、电阻元件、切换装置。整流器设置在第二阻抗可变装置与负载之间，对由受电单元所接受的电力进行整流。电阻元件在进行第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时电连接到整流器与负载之间的电力线对间。切换装置在进行第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时将电阻元件电连接到电力线对间，且将负载与整流器电切断。

优选的是，输电单元包括一次自谐振线圈。受电单元包括二次自谐振线圈。一次自谐振线圈从电源装置接受电力而产生电磁场。二次自谐振线圈通过经由电磁场与一次自谐振线圈发生谐振而从一次自谐振线圈接受电力。

另外，优选的是，输电单元包括一次线圈和一次自谐振线圈。受电单元包括二次自谐振线圈和二次线圈。一次线圈从电源装置接受电力。一次自谐振线圈通过电磁感应由一次线圈供电而产生电磁场。受电单元包括二次自谐振线圈和二次线圈。二次自谐振线圈通过经由电磁场与一次自谐振线圈发生谐振而从一次自谐振线圈接受电力。二次线圈通过电磁感应取出由二次自谐振线圈所接受的电力并输出。

优选的是，受电装置搭载于车辆。

另外，根据本发明，车辆是能够以非接触方式从供电设备接受电力的车辆。供电设备包括第一阻抗可变装置。第一阻抗可变装置设置在电源装置与输电单元之间。车辆具备受电单元、负载、第二阻抗可变装置、控制装置。受电单元体通过经由电磁场与输电单元发生谐振而以非接触方式从输电单元接受电力。负载接受由受电单元所接受的电力。第二阻抗可变装置设置在受电单元与负载之间。控制装置调整第二阻抗可变装置。并且，控制装置在供电设备中的第一阻抗可变装置的调整后调整第二阻抗可变装置。

优选的是，车辆还具备能够与供电设备进行通信的通信装置。控制装置利用由通信装置接收的供电设备侧的信息来调整第二阻抗可变装置。

还优选的是，控制装置基于受电单元相对于输电单元的位置偏差量来调整第二阻抗可变装置。

优选的是，车辆还具备电阻元件和切换装置。电阻元件在进行第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时电连接到受电单元与第二阻抗可变装置之间的电力线对间。切换装置在进行第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时将电阻元件电连接到电力线对间，且将第二阻抗可变装置与受电单元电切断。

另外，优选的是，车辆还具备整流器、电阻元件、切换装置。整流器设置在第二阻抗可变装置与负载之间，对由受电单元所接受的电力进行整流。电阻元件在进行第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时电连接到整流器与负载之间的电力线对间。切换装置在进行第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时将电阻元件电连接到电力线对间，且将负载与整流器电切断。

另外，优选的是，输电单元包括一次线圈和一次自谐振线圈。受电单元包括二次自谐振线圈和二次线圈。一次线圈从电源装置接受电力。一次自谐振线圈通过电磁感应由一次线圈供电而产生电磁场。二次自谐振线圈通过经由电磁场与一次自谐振线圈发生谐振而从一次自谐振线圈接受电力。二次线圈通过电磁感应取出由二次自谐振线圈所接受的电力并输出。

另外，根据本发明，供电设备是能够以非接触方式向受电装置输电的供电设备。受电装置包括第一阻抗可变装置。第一阻抗可变装置设置在受电单元与接受由受电单元所接受的电力的负载之间。供电设备具备电源装置、输电单元、第二阻抗可变装置、控制装置。电源装置产生具有规定频率的电力。输电单元从电源装置接受电力，通过经由电磁场与受电装置发生谐振而以非接触方式向受电装置输电。第二阻抗可变装置设置在电源装置与输电单元之间。控制装置调整第二阻抗可变装置。并且，控制装置在受电装置的第一阻抗可变装置的调整之前，调整第二阻抗可变装置。

优选的是，供电设备还具备能够与受电装置进行通信的通信装置。控制装置利用由通信装置接收的受电装置侧的信息来调整第二阻抗可变装置。

还优选的是，控制装置根据基于受电装置侧的信息而推定的、受电单元相对于输电单元的位置偏差量来调整第二阻抗可变装置。

优选的是，输电单元包括一次自谐振线圈。受电单元包括二次自谐振线圈。一次自谐振线圈从电源装置接受电力而产生电磁场。二次自谐振线圈经由电磁场与一次自谐振线圈发生谐振而从一次自谐振线圈接受电力。

另外，优选的是，输电单元包括一次线圈和一次自谐振线圈。受电单元包括二次自谐振线圈和二次线圈。一次线圈从电源装置接受电力。一次自谐振线圈通过电磁感应由一次线圈供电而产生电磁场。二次自谐振线圈经由电磁场与一次自谐振线圈发生谐振而从一次自谐振线圈接受电力。二次线圈通过电磁感应取出由二次自谐振线圈所接受的电力并输出。

另外，根据本发明，控制方法是以非接触的方式从供电设备向受电装置供电的非接触供电系统的控制方法。供电设备具备电源装置、输电单元、第一阻抗可变装置。电源装置产生具有规定频率的电力。输电单元从电源装置接受电力，经由电磁场与受电装置发生谐振而以非接触方式向受电装置输电。第一阻抗可变装置设置在电源装置与输电单元之间。而且，受电装置具备受电单元、负载、第二阻抗可变装置。受电单元经由电磁场与输电单元发生谐振而以非接触方式从输电单元接受电力。负载接受由受电单元所接受的电力。第二阻抗可变装置设置在受电单元与负载之间。并且，控制方法包括如下步骤：在第二阻抗可变装置的调整之前调整第一阻抗可变装置的步骤；和在第一阻抗可变装置的调整后调整第二阻抗可变装置的步骤。

发明效果

在本发明中，供电设备及受电装置分别包括第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置。由此，与仅在供电设备及受电装置的任一方上设有阻抗可变装置的情况相比，阻抗的调整范围扩宽。并且，在受电装置的第二阻抗可变装置的调整之前，在供电设备中调整第一阻抗可变装置，在第一控制装置对第一阻抗可变装置进行调整后，调整第二阻抗可变装置。由此，在供电设备中可抑制反射电力。

因此，根据本发明，由于阻抗的调整范围扩宽而能够提高输电效率，并且在供电设备中可抑制反射电力，由此能够防止电源装置的损伤。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的非接触供电系统的整体构成图。

图2是表示阻抗匹配器的电路构成的一例的电路图。

图3是用于说明基于谐振法的输电的原理的图。

图4是供电设备的ECU的功能框图。

图5是表示受电电压及反射电力与位置偏差量之间的关系的图。

图6是表示位置偏差量与供电设备中的阻抗匹配器的调整值之间的关系的一例的图。

图7是车辆的ECU的功能框图。

图8是用于说明基于图7所示的位置偏差量推定部的位置偏差量的推定方法的一例的图。

图9是表示位置偏差量与车辆中的阻抗匹配器的调整值的关的一例的图。

图10是用于说明非接触供电系统的处理的流程的流程图。

图11是实施方式2的车辆的ECU的功能框图。

图12是用于说明实施方式2的非接触供电系统的处理的流程的流程图。

图13是实施方式3的非接触供电系统的整体构成图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。此外，对于图中相同或相当部分标注相同附图标记，不重复其说明。

[实施方式1]

图1是本发明的实施方式1的非接触供电系统的整体构成图。参照图1，该非接触供电系统具备供电设备100和车辆200。

供电设备100包括电源装置110、电力传感器115、阻抗匹配器120、一次线圈130、一次自谐振线圈140、电容器150、电子控制单元（以下称为“ECU”）160、通信装置170。

电源装置110产生具有规定频率的电力。作为一例，电源装置110从未图示的系统电源接受电力，并产生具有1MHz～十几MHz的规定频率的电力。电源装置110按照从ECU160接收的指令，控制电力的产生及停止以及输出电力。

电力传感器115检测电源装置110中的行波电力及反射电力，并将这各个检测值向ECU160输出。此外，行波电力是从电源装置110输出的电力。而且，反射电力是从电源装置110输出的电力发生反射而向电源装置110返回的电力。此外，该电力传感器115可以使用能够检测电源装置的行波电力及反射电力的各种公知的传感器。

阻抗匹配器120设置在电源装置110与一次线圈130之间，能够变更内部的阻抗。阻抗匹配器120按照从ECU160接收的指令来变更阻抗，由此，使包括一次线圈130、一次自谐振线圈140及电容器150和车辆200的二次自谐振线圈210、电容器220及二次线圈230（后述）在内的谐振系统的输入阻抗与电源装置110的输出阻抗匹配。

图2是表示阻抗匹配器120的电路构成的一例的电路图。参照图2，阻抗匹配器120包括可变电容器122、124和线圈126。可变电容器122与电源装置110（图1）并联连接。可变电容器124与一次线圈130（图1）并联连接。线圈126在配置于电源装置110与一次线圈130之间的电力线对中的一方上连接在可变电容器122、124的连接节点间。

在该阻抗匹配器120中，按照从ECU160（图1）接收的指令而变更可变电容器122、124的至少一方的容量，从而使阻抗发生变化。由此，阻抗匹配器120按照从ECU160接收的指令，使谐振系统的输入阻抗与电源装置110的输出阻抗匹配。

此外，虽然未特别图示，但也可以利用可变线圈构成线圈126，并通过变更可变线圈的电感而能够变更阻抗。

再次参照图1，一次线圈130以与一次自谐振线圈140隔开规定间隔的方式配置在与一次自谐振线圈140大致相同的轴上。一次线圈130通过电磁感应与一次自谐振线圈140进行磁耦合，通过电磁感应将从电源装置110供给的高频电力向一次自谐振线圈140供给。

一次自谐振线圈140通过电磁感应从一次线圈130接受电力，经由电磁场与搭载于车辆200的二次自谐振线圈210（后述）谐振，由此向二次自谐振线圈210输电。此外，在一次自谐振线圈140上设置电容器150。电容器150例如连接在一次自谐振线圈140的两端部间。并且，以Q值（例如，Q>100）及耦合度κ等增大的方式适当设计一次自谐振线圈140的线圈直径及匝数以及电容器150的容量。

此外，一次线圈130是为了容易从电源装置110向一次自谐振线圈140供电而设置的，也可以不设置一次线圈130而在一次自谐振线圈140上直接连接电源装置110。而且，也可以构成为，利用一次自谐振线圈140的寄生电容而不设置电容器150。

ECU160在从供电设备100向车辆200供电时，从电力传感器115接受反射电力及行波电力的检测值，并接收由通信装置170接收的车辆200侧的受电状况。此外，车辆200的受电状况中包括车辆200的受电电压、受电电流、受电电力等信息。并且，ECU160通过基于利用CPU（CentralProcessingUnit：中央处理器）执行预先存储的程序的软件处理和/或基于专用的电子电路的硬件处理，来执行规定的处理。

具体而言，ECU160控制电源装置110的动作。而且，ECU160在供电设备100对车辆200的蓄电装置280（后述）进行充电之前调整阻抗匹配器120的阻抗。并且，当阻抗匹配器120的调整结束时，ECU160接着将在车辆200侧指示阻抗匹配器250（后述）的调整开始的指令通过通信装置170向车辆200发送。此外，ECU160也通过通信装置170将阻抗匹配器120的调整值、反射电力的检测值等、车辆200的阻抗匹配器250的调整所需的信息向车辆200发送。

此外，ECU160推定二次自谐振线圈210相对于一次自谐振线圈140的位置偏差量（以下，简称为“位置偏差量”），并基于该推定的位置偏差量来调整阻抗匹配器120的阻抗。关于位置偏差量的推定方法，ECU160基于车辆200的受电状况及向电源装置110反射的反射电力来推定位置偏差量。此外，一次自谐振线圈140和二次自谐振线圈210配置成中心轴相互平行，将二次自谐振线圈210的中心轴相对于一次自谐振线圈140的中心轴的偏移量称为“位置偏差量”。关于ECU160进行的这些处理，在后文中详细说明。

通信装置170是用于与车辆200进行通信的通信接口。通过通信装置170向车辆200发送指示开始包括位置偏差量的推定及阻抗调整在内的一连串的处理（以下，也简称为“调整处理”）的指令、指示车辆200侧的调整开始的指令、阻抗匹配器120的调整值、反射电力等的供电设备100侧的信息、指示开始用于对蓄电装置280进行充电的正式的供电指令等。而且，通过通信装置170，从车辆200接收表示车辆200侧的受电状况、蓄电装置280的充电状态（以下也称为“SOC（StateOfCharge）”）、车辆200侧的调整完毕的信号等。

另一方面，车辆200包括二次自谐振线圈210、电容器220、二次线圈230、切换装置240、阻抗匹配器250、整流器260、充电器270、蓄电装置280、动力输出装置285。而且，车辆200还包括ECU290、通信装置300、电压传感器310、电流传感器312。

二次自谐振线圈210经由电磁场与供电设备100的一次自谐振线圈140发生谐振，由此从一次自谐振线圈140接收电力。此外，在二次自谐振线圈210上设有电容器220。电容器220例如连接在二次自谐振线圈210的两端部间。并且，以Q值（例如，Q>100）及耦合度κ等增大的方式适当设计二次自谐振线圈210的线圈直径及匝数以及电容器220的容量。

二次线圈230以与二次自谐振线圈210隔开规定间隔的方式配置在与二次自谐振线圈210大致相同的轴上。二次线圈230能够通过电磁感应与二次自谐振线圈210磁耦合，通过电磁感应取出由二次自谐振线圈210接收的电力而向切换装置240输出。

此外，二次线圈230是为了容易地从二次自谐振线圈210取出电力而设置的，也可以不设置二次线圈230而在二次自谐振线圈210上直接连接切换装置240。而且，也可以构成为，利用二次自谐振线圈210的寄生电容而不设置电容器220。

切换装置240设置在二次线圈230与阻抗匹配器250之间。切换装置240包括继电器242、244、电阻元件246。继电器242设置在二次线圈230与阻抗匹配器250之间的电力线上。继电器244及电阻元件246比继电器242靠二次线圈230一侧，且串联连接在二次线圈230与阻抗匹配器250之间的电力线对间。

并且，在供电设备100对蓄电装置280进行充电时，继电器242、244分别设为接通、切断。另一方面，在调整处理时，当在供电设备100中正在进行阻抗匹配器120的调整时，继电器242、244分别设为切断、接通。由此，将因蓄电装置280的SOC而使阻抗发生变动的车辆200的负载与谐振系统切断，在供电设备100中能够稳定地进行阻抗的调整。在供电设备100中，当阻抗的调整结束而从供电设备100接收到指示车辆200侧的调整开始的指令时，继电器242、244分别设为接通、切断。由此，将阻抗匹配器250与谐振系统电连接。

阻抗匹配器250设置在切换装置240与整流器260之间，能够变更内部的阻抗。阻抗匹配器250按照从ECU290接收的指令而变更阻抗，由此使谐振系统的输入阻抗与电源装置110的输出阻抗匹配。此外，该阻抗匹配器250的构成也与图2所示的供电设备100的阻抗匹配器120相同。

整流器260对从二次线圈230输出的电力（交流）进行整流。充电器270对从整流器260输出的直流电力进行电压转换而转换为蓄电装置280的充电电压并向蓄电装置280输出。蓄电装置280是可再次充电的直流电源，例如由锂离子或镍氢等二次电池构成。蓄电装置280除了蓄积从充电器270接受的电力之外，还蓄积由动力输出装置285发电产生的再生电力。并且，蓄电装置280将其蓄积的电力向动力输出装置285供给。此外，作为蓄电装置280，也可以采用大容量的电容器。

动力输出装置285使用蓄积于蓄电装置280的电力产生车辆200的行驶驱动力。虽然没有特别图示，但动力输出装置285例如包括从蓄电装置280接受电力的逆变器、由逆变器驱动的电动机、由电动机驱动的驱动轮等。此外，动力输出装置285也可以包括用于对蓄电装置280进行充电的发电机、能够驱动发电机的发动机。

电压传感器310检测从二次线圈230输出的电压V，并将其检测值向ECU290输出。电流传感器312检测从二次线圈230输出的电流I，并将其检测值向ECU290输出。

ECU290分别从电压传感器310及电流传感器312接收电压V及电流I的检测值。而且，ECU290从通信装置300接收从供电设备100发送的各种指令及信息。并且，ECU290通过基于利用CPU（CentralProcessingUnit）执行预先存储的程序的软件处理和/或基于专用的电子电路的硬件处理来执行规定的处理。

具体而言，ECU290按照从供电设备100接收的调整开始指令来调整阻抗匹配器250的阻抗。并且，当阻抗匹配器250的调整结束时，ECU290通过控制充电器270而对蓄电装置280进行充电。此外，关于由ECU290执行的处理，在后文中详细说明。通信装置300是与供电设备100进行通信用的通信接口。

在该非接触供电系统中，一次自谐振线圈140及二次自谐振线圈210经由电磁场而发生谐振，由此进行从供电设备100向车辆200的供电。用于使谐振系统的输入阻抗与电源装置110的输出阻抗相匹配的阻抗匹配器设置在供电设备100及车辆200这双方上。并且，关于阻抗的调整，首先，在车辆200中进行的调整之前，在供电设备100中调整阻抗匹配器120的阻抗。并且，当阻抗匹配器120的调整结束时，将指示车辆200的阻抗匹配器250的调整开始的指令从供电设备100向车辆200发送，在车辆200中调整阻抗匹配器250的阻抗。即，在该非接触供电系统中，首先，在供电设备100中实施阻抗匹配器120的调整，之后，在车辆200中实施阻抗匹配器250的调整。

图3是用于说明基于谐振法的输电原理的图。参照图3，在该谐振法中，与两个音叉谐振的情况同样地，具有相同固有振动频率的两个LC谐振线圈在电磁场（非接触场）中谐振，由此经由电磁场从一个线圈向另一个线圈传送电力。

具体而言，在电源装置110上连接一次线圈130，通过电磁感应向与一次线圈130磁耦合的一次自谐振线圈140供给1MHz～十几MHz的高频电力。一次自谐振线圈140与电容器150一起形成LC谐振器，经由电磁场（非接触场）与具有一次自谐振线圈140的相同谐振频率的二次自谐振线圈210发生谐振。这样一来，能量（电力）经由电磁场而从一次自谐振线圈140向二次自谐振线圈210移动。向二次自谐振线圈210移动的能量（电力）由通过电磁感应与二次自谐振线圈210磁耦合的二次线圈230取出，向整流器260（图1）以后的负载350供给。此外，基于谐振法的输电在表示一次自谐振线圈140与二次自谐振线圈210的谐振强度的Q值例如大于100时实现。

图4是供电设备100的ECU160的功能框图。参照图4，ECU160包括通信控制部400、电力控制部410、位置偏差量推定部420、匹配器调整部430。

通信控制部400控制基于通信装置170（图1）进行的与车辆200的通信。具体而言，通信控制部400在供电设备100对车辆200的蓄电装置280进行充电之前将调整处理的开始指令向车辆200发送。而且，通信控制部400在匹配器调整部430对阻抗匹配器120的调整结束时，向车辆200发送指示车辆200的调整开始的指令及该调整所需的供电设备100侧的信息（阻抗匹配器120的调整值或反射电力的检测值等）。而且，通信控制部400从车辆200接收车辆200侧的受电状况。

电力控制部410通过控制电源装置110而控制向车辆200的供电电力。此处，调整处理时，电力控制部410以输出比用于对蓄电装置280进行充电的正式供电时小的电力（调整用电力）的方式控制电源装置110。

位置偏差量推定部420基于在从车辆200接收到的车辆200的受电状况中包含的受电电压及由电力传感器115（图1）检测的反射电力，来推定二次自谐振线圈210相对于一次自谐振线圈140的位置偏差量δ。

图5是表示受电电压及反射电力与位置偏差量δ之间的关系的图。参照图5，在位置偏差量δ小时，车辆200的受电电压高，供电设备100的反射电力小。另一方面，在位置偏差量δ大时，受电电压低，反射电力大。

因此，预先求出这样的受电电压及反射电力与位置偏差量之间的关系而制成映射等，使用该映射等，基于从供电设备100向车辆200输电时检测的受电电压及反射电力来推定位置偏差量δ。

此外，虽然没有特别图示，但也可以取代受电电压而使用受电电力。即，在位置偏差量δ小时，车辆200的受电电力大，供电设备100的反射电力小。另一方面，在位置偏差量δ大时，受电电力小，反射电力大。因此，也可以预先求出受电电力及反射电力与位置偏差量之间的关系而制成映射等，使用该映射等，基于从供电设备100向车辆200的输电时检测的受电电力及反射电力来推定位置偏差量δ。

再次参照图4，匹配器调整部430基于通过位置偏差量推定部420推定的位置偏差量δ，以谐振系统的输入阻抗与电源装置110的输出阻抗相匹配的方式调整阻抗匹配器120的阻抗。

图6是表示位置偏差量δ与阻抗匹配器120的调整值之间的关系的一例的图。参照图6，C1、C2分别表示可变电容器122、124（图2）的调整值。这样一来，使调整值C1、C2根据位置偏差量δ而进行变化。因此，预先求出位置偏差量δ与调整值C1、C2之间的关系而制成映射等，使用该映射等，根据基于受电电压及反射电力而推定的位置偏差量δ来确定调整值C1、C2。

再次参照图4，当匹配器调整部430对阻抗匹配器120的调整结束时，通过通信控制部400将指示车辆200侧的调整开始的指令向车辆200发送。并且，当接收到表示车辆200的调整完毕的信号时，电力控制部410以进行用于对车辆200的蓄电装置280充电的正式供电的方式控制电源装置110。

另一方面，图7是车辆200的ECU290的功能框图。参照图7，ECU290包括通信控制部500、调整控制部510、位置偏差量推定部520、匹配器调整部530。

通信控制部500控制通信装置300（图1）与供电设备100的通信。具体而言，通信控制部500将来自供电设备100的受电状况向供电设备100发送。而且，通信控制部500从供电设备100接收调整处理的开始指令、指示车辆200的调整开始的指令、该调整所需的供电设备100侧的信息（阻抗匹配器120的调整值、反射电力的检测值）等。

调整控制部510在接收到调整处理的开始指令时，使切换装置240的继电器242、244（图1）分别切断、接通。即，调整控制部510响应调整处理的开始指令，将车辆200的负载（蓄电装置280）从谐振系统切断，将电阻元件246电连接。而且，调整控制部510在接收到指示车辆200的调整开始的指令时，使切换装置240的继电器242、244分别接通、切断。

位置偏差量推定部520基于由电压传感器310（图1）检测的受电电压以及从车辆200接收到的反射电力的检测值及阻抗匹配器120的调整值，推定二次自谐振线圈210相对于一次自谐振线圈140的位置偏差量δ。

图8是用于说明图7所示的位置偏差量推定部520进行的位置偏差量δ的推定方法的一例的图。参照图8，位置偏差量推定部520使用图8所示的关系来推定位置偏差量δ。即，在图8中，纵轴表示受电电压，横轴表示反射电力。正如图5中说明那样，在位置偏差量δ小时，车辆200的受电电压高，供电设备100的反射电力小。另一方面，在位置偏差量δ大时，受电电压低，反射电力大。

因此，按照供电设备100的阻抗匹配器120的调整值而预先求出这样的受电电压及反射电力与位置偏差量之间的关系而制成映射等。并且，使用该映射等，基于供电设备100的阻抗匹配器120的调整值以及受电电压及反射电力来推定位置偏差量δ。此外，如图5的说明中叙述那样，也可以取代受电电压而使用受电电力。

再次参照图7，匹配器调整部530基于通过位置偏差量推定部520推定的位置偏差量δ，以谐振系统的输入阻抗与电源装置110的输出阻抗相匹配的方式调整阻抗匹配器250的阻抗。

图9是表示位置偏差量δ与阻抗匹配器250的调整值之间的关系的一例的图。参照图9，C3、C4分别表示阻抗匹配器250的可变电容器122、124（图2）的调整值。这样一来，调整值C3、C4根据位置偏差量δ而进行变化。因此，预先求出位置偏差量δ与调整值C3、C4之间的关系而制成映射等，使用该映射等，根据基于受电电压及反射电力而推定的位置偏差量δ来确定调整值C3、C4。

图10是用于说明该非接触供电系统的处理的流程的流程图。参照图10，首先，说明供电设备100侧的处理的流程。供电设备100的ECU160将调整处理的开始指令向车辆200发送（步骤S10）。ECU160在响应该调整处理开始指令而从车辆200接收到表示车辆200的电阻元件246的连接完毕的信号时（在步骤S20中为“是”），以输出调整用电力的方式控制电源装置110（步骤S30）。此外，该调整用电力是比用于对蓄电装置280进行充电的正式供电时小的规定电力。

接着，ECU160从车辆200接收车辆200的受电状况（受电电压、受电电流、受电电力等）（步骤S40）。而且，ECU160从电力传感器115接受由电力传感器115检测的向电源装置110反射的反射电力（步骤S50）。

并且，ECU160使用表示车辆200的受电电压及供电设备100的反射电力与位置偏差量之间的关系的、预先准备的位置偏差量推定映射（图5），基于接收到的受电电压及检测到的反射电力的各检测值来推定位置偏差量δ（步骤S60）。而且，ECU160使用表示二次自谐振线圈210相对于一次自谐振线圈140的位置偏差量与阻抗匹配器120的调整值之间的关系的、预先准备的匹配器调整映射（图6），基于在步骤S60中推定的位置偏差量δ来调整阻抗匹配器120（步骤S70）。

在供电设备100中，当阻抗匹配器120的调整完毕时，ECU160将在车辆200中指示阻抗匹配器250的调整的调整指令向车辆200发送（步骤S80）。而且，ECU160将供电设备100侧的信息（反射电力的检测值、阻抗调整值等）向车辆200发送（步骤S90）。

接着，ECU160判定在车辆200中阻抗匹配器250的调整是否完毕（步骤S100）。并且，当判定为车辆200侧的调整完毕时（在步骤S100中为“是”），ECU160判定反射电力及车辆200的受电电力是否在规定范围内（步骤S110）。该判定处理用于判断反射电力及受电电力的大小相对于从电源装置110输出的电力（行波电力）是否妥当。

并且，当判定为反射电力及受电电力在规定范围内时（在步骤S110中为“是”），ECU160以输出用于对蓄电装置280进行充电的充电电力的方式控制电源装置110（步骤S120）。另一方面，在步骤S110中判定为反射电力及受电电力不在规定范围内时（在步骤S110中为“否”），ECU160使电源装置110停止，中止供电设备100对蓄电装置280的充电（步骤S130）。

接着，说明车辆200侧的处理的流程。车辆200的ECU290在从供电设备100接收到调整处理开始指令时（在步骤S210中为“是”），使切换装置240的继电器242、244分别切断、接通。由此，将电阻元件246电连接，ECU290将连接完毕信号向供电设备100发送（步骤S220）。当响应该连接完毕信号而从供电设备100输出调整用电力时，ECU290将通过电压传感器310检测的包含受电电压在内的车辆200的受电状况向供电设备100发送（步骤S230）。

接着，ECU290在从供电设备100接收到指示阻抗匹配器250的调整的调整指令时（在步骤S240中为“是”），使继电器242、244分别接通、切断。由此，将阻抗匹配器250电连接，将电阻元件246切断（步骤S250）。进而，ECU290从供电设备100接收供电设备100侧的信息（反射电力的检测值、阻抗调整值等）（步骤S260）。

并且，ECU290使用预先准备的位置偏差量推定映射（图8），基于接收到的阻抗匹配器120的调整值及反射电力的检测值以及检测到的受电电压来推定位置偏差量δ（步骤S270）。此外，如上述那样，位置偏差量推定映射按照供电设备100的阻抗匹配器120的调整值而预先准备。

此外，ECU290使用预先准备的匹配器调整映射（图9），基于在步骤S270中推定的位置偏差量δ来调整阻抗匹配器250（步骤S280）。并且，当阻抗匹配器250的调整完毕时，ECU290将调整完毕信号向车辆200发送（步骤S290）。

如以上那样，在该实施方式1中，供电设备100及车辆200分别包含阻抗匹配器120、250。由此，与仅在供电设备100及车辆200中的任一方设置阻抗匹配器的情况相比，阻抗的调整范围变宽。并且，在车辆200的阻抗匹配器250的调整之前，在供电设备100中调整阻抗匹配器120，在阻抗匹配器120的调整后，在车辆200中调整阻抗匹配器250。由此，在供电设备100中抑制反射电力。因此，根据该实施方式1，由于阻抗的调整范围扩宽而使输电效率提高，并且在供电设备100中抑制反射电力，从而能够防止电源装置110的损伤。

另外，在该实施方式1中，在供电设备100与车辆200之间进行信息的交换，由此，通过供电设备100的ECU160来实施供电设备100的阻抗匹配器120的调整，并通过车辆200的ECU290来实施车辆200的阻抗匹配器250的调整。因此，根据该实施方式1，阻抗调整的响应性高，能够在短时间内实施调整。

[实施方式2]

在上述的实施方式1中，在车辆200中也使用映射并基于受电电压及反射电力来推定位置偏差量δ，但也可以将通过供电设备100的ECU160推定的位置偏差量δ向车辆200发送而在车辆200中使用。

图11是该实施方式2的车辆200的ECU的功能框图。参照图11，该ECU290A以图7所示的实施方式1的ECU290的构成为基础，不包含位置偏差量推定部520。即，匹配器调整部530从通信控制部500接收从供电设备100接收到的在供电设备100中推定的位置偏差量δ。并且，匹配器调整部530基于该接收到的位置偏差量δ，以谐振系统的输入阻抗与电源装置110的输出阻抗相匹配的方式调整阻抗匹配器250的阻抗。

此外，ECU290A的其他的功能与图7所示的实施方式1的ECU290相同。

图12是用于说明实施方式2的非接触供电系统的处理的流程的流程图。参照图12，该流程图以图10所示的流程图为基础，取代步骤S90而包括步骤S95，取代步骤S260、S270而包括步骤S265。

即，在步骤S80中，当将指示车辆200的阻抗匹配器250的调整的调整指令向车辆200发送时，供电设备100的ECU160进而将在步骤S60中推定的位置偏差量δ向车辆200发送（步骤S95）。

另外，在步骤S250中，当将阻抗匹配器250电连接并将电阻元件246切断时，车辆200的ECU290接收从供电设备100发送的位置偏差量δ（步骤S265）。并且，ECU290使处理进入步骤S280，基于从供电设备100接收的位置偏差量δ来调整阻抗匹配器250。

此外，在上述中，在供电设备100中推定位置偏差量δ，并将其推定值向车辆200发送，但也可以在车辆200中进行位置偏差量δ的推定，并将其推定值向供电设备100发送而在供电设备100的阻抗匹配器120的调整中使用。

如以上那样，根据该实施方式2，在供电设备100及车辆200的任一者中可以省略位置偏差量δ的推定运算，因此能够缩短调整处理的时间。

[实施方式3]

在上述的实施方式1、2中，在车辆200中，包含调整用的电阻元件246在内的切换装置240设置在二次线圈230与阻抗匹配器250之间，但也可以在整流器260与充电器270之间设置切换装置240。

图13是该实施方式3的非接触供电系统的整体构成图。参照图13，该非接触供电系统以图1所示的实施方式1的非接触供电系统的构成为基础，取代车辆200而具备车辆200A。在该车辆200A中，切换装置240设置在整流器260与充电器270之间。

在该实施方式3中，在供电设备100中也是先调整阻抗匹配器120，在阻抗匹配器120的调整后，在车辆200中调整阻抗匹配器250。另一方面，在该实施方式3中，在车辆200的阻抗匹配器250的调整时也通过切换装置240将电阻元件246电连接。并且，当阻抗匹配器250的调整完毕时，将电阻元件246切断并将充电器270电连接。

此外，车辆200A的其他的构成与图1所示的实施方式1的车辆200相同。而且，上述的构成对于实施方式2也能够适用。

如以上那样，根据该实施方式3，也能够得到与实施方式1、2同样的效果。

此外，在上述的各实施方式中，使供电设备100的一次自谐振线圈140与车辆200的二次自谐振线圈210发生谐振而进行输电，但也可以通过一对高介电体盘来构成输电单元及受电单元。高介电体盘由高介电常数材料构成，例如使用TiO₂、BaTi₄O₉或LiTaO₃等。

此外，在上述中，一次线圈130、一次自谐振线圈140及电容器150形成本发明的“输电单元”的一实施例。而且，二次自谐振线圈210、电容器220及二次线圈230形成本发明的“受电单元”的一实施例。此外，蓄电装置280对应于本发明的“负载”的一实施例。

应考虑到本次公开的实施方式所有方面是例示而并非进行限定。本发明的范围不是由上述的实施方式的说明来表示，而是由权利要求书的范围来表示，并包括与权利要求书的范围等同意思及在范围内的全部变更。

附图标记说明

100供电设备，110电源装置，115电力传感器，120、250阻抗匹配器，122、124可变电容器，126线圈，130一次线圈，140一次自谐振线圈，150、220电容器，160、290、290AECU，170、300通信装置，200、200A车辆，230二次线圈，240切换装置，242、244继电器，246电阻元件，260整流器，270充电器，280蓄电装置，285动力输出装置，310电压传感器，312电流传感器，350负载，400、500通信控制部，410电力控制部，420、520位置偏差量推定部，430、530匹配器控制部，510调整控制部。

Claims

1.一种非接触供电系统，具备：

供电设备(100)；及

受电装置(200)，以非接触方式从所述供电设备接受电力，

所述供电设备包括：

电源装置(110)，产生具有规定频率的电力；

输电单元(130、140、150)，用于从所述电源装置接受电力并通过经由电磁场与所述受电装置发生谐振而以非接触方式向所述受电装置输电；

第一阻抗可变装置(120)，设置在所述电源装置与所述输电单元之间；及

第一控制装置(160)，调整所述第一阻抗可变装置，

所述受电装置包括：

受电单元(210、220、230)，用于通过经由所述电磁场与所述输电单元发生谐振而以非接触方式从所述输电单元接受电力；

负载(280)，接受由所述受电单元所接受的电力；

第二阻抗可变装置(250)，设置在所述受电单元与所述负载之间；及

第二控制装置(290)，调整所述第二阻抗可变装置，

所述第一控制装置在所述受电装置中的所述第二阻抗可变装置的调整之前调整所述第一阻抗可变装置，

所述第二控制装置在所述第一控制装置对所述第一阻抗可变装置进行调整后调整所述第二阻抗可变装置，

所述供电设备还包括第一通信装置(170)，

所述受电装置还包括能够与所述第一通信装置进行通信的第二通信装置(300)，

所述第二通信装置将所述受电装置侧的信息向所述供电设备发送，

所述第一控制装置根据基于所述受电装置侧的信息而推定的、所述受电单元相对于所述输电单元的位置偏差量来调整所述第一阻抗可变装置，

所述第一通信装置将所推定的所述位置偏差量向所述受电装置发送，

所述第二控制装置基于由所述第二通信装置接收的所述位置偏差量来调整所述第二阻抗可变装置。

2.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其中，

所述受电装置还包括：

电阻元件(246)，在进行所述第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时，电连接到所述受电单元与所述第二阻抗可变装置之间的电力线对间；及

切换装置(242、244)，用于在进行所述第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时将所述电阻元件电连接到所述电力线对间，且将所述第二阻抗可变装置与所述受电单元电切断。

3.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其中，

所述受电装置还包括：

整流器(260)，设置在所述第二阻抗可变装置与所述负载之间，对由所述受电单元所接受的电力进行整流；

电阻元件(246)，在进行所述第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时电连接到所述整流器与所述负载之间的电力线对间；及

切换装置(242、244)，用于在进行所述第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时将所述电阻元件电连接到所述电力线对间，且将所述负载与所述整流器电切断。

4.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其中，

所述输电单元包括从所述电源装置接受电力而产生所述电磁场的一次自谐振线圈(140)，

所述受电单元包括通过经由所述电磁场与所述一次自谐振线圈发生谐振而从所述一次自谐振线圈接受电力的二次自谐振线圈(210)。

5.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其中，

所述输电单元包括：

一次线圈(130)，从所述电源装置接受电力；及

一次自谐振线圈(140)，通过电磁感应由所述一次线圈供电而产生所述电磁场，

所述受电单元包括：

二次自谐振线圈(210)，通过经由所述电磁场与所述一次自谐振线圈发生谐振而从所述一次自谐振线圈接受电力；及

二次线圈(230)，通过电磁感应取出由所述二次自谐振线圈所接受的电力并输出。

6.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其中，

所述受电装置搭载于车辆。

7.一种非接触供电系统，具备：

供电设备(100)；及

受电装置(200)，以非接触方式从所述供电设备接受电力，

所述供电设备包括：

电源装置(110)，产生具有规定频率的电力；

第一控制装置(160)，调整所述第一阻抗可变装置，

所述受电装置包括：

负载(280)，接受由所述受电单元所接受的电力；

第二控制装置(290)，调整所述第二阻抗可变装置，

所述受电装置还包括：

8.一种非接触供电系统，具备：

供电设备(100)；及

受电装置(200)，以非接触方式从所述供电设备接受电力，

所述供电设备包括：

电源装置(110)，产生具有规定频率的电力；

第一控制装置(160)，调整所述第一阻抗可变装置，

所述受电装置包括：

负载(280)，接受由所述受电单元所接受的电力；

第二控制装置(290)，调整所述第二阻抗可变装置，

所述受电装置还包括：

9.一种车辆，能够以非接触方式从供电设备(100)接受电力，所述供电设备包括设置在电源装置(110)与输电单元(130、140、150)之间的第一阻抗可变装置(120)，

所述车辆具备：

受电单元(210、220、230)，用于通过经由电磁场与所述输电单元发生谐振而以非接触方式从所述输电单元接受电力；

负载(280)，接受由所述受电单元所接受的电力；

控制装置(290)，调整所述第二阻抗可变装置，

所述控制装置在所述供电设备中的所述第一阻抗可变装置的调整后调整所述第二阻抗可变装置，

所述车辆还具备能够与所述供电设备进行通信的通信装置(300)，

所述控制装置基于所述受电单元相对于所述输电单元的位置偏差量来调整所述第二阻抗可变装置。

10.根据权利要求9所述的车辆，其中，

所述车辆还具备：

11.根据权利要求9所述的车辆，其中，

所述车辆还具备：

电阻元件(246)，在进行所述第一阻抗可变装置及第二阻抗可变装置的调整时，电连接到所述整流器与所述负载之间的电力线对间；及

12.根据权利要求9所述的车辆，其中，

13.根据权利要求9所述的车辆，其中，

所述输电单元包括：

一次线圈(130)，从所述电源装置接受电力；及

所述受电单元包括：

14.一种车辆，能够以非接触方式从供电设备(100)接受电力，所述供电设备包括设置在电源装置(110)与输电单元(130、140、150)之间的第一阻抗可变装置(120)，

所述车辆具备：

负载(280)，接受由所述受电单元所接受的电力；

控制装置(290)，调整所述第二阻抗可变装置，

所述车辆还具备：

15.一种车辆，能够以非接触方式从供电设备(100)接受电力，所述供电设备包括设置在电源装置(110)与输电单元(130、140、150)之间的第一阻抗可变装置(120)，

所述车辆具备：

负载(280)，接受由所述受电单元所接受的电力；

控制装置(290)，调整所述第二阻抗可变装置，

所述车辆还具备：

16.一种供电设备，能够以非接触方式向受电装置(200)输电，所述受电装置包括第一阻抗可变装置(250)，该第一阻抗可变装置(250)设置在受电单元(210、220、230)与接受由所述受电单元所接受的电力的负载(280)之间，

所述供电设备具备：

电源装置(110)，产生具有规定频率的电力；

第二阻抗可变装置(120)，设置在所述电源装置与所述输电单元之间；及

控制装置(160)，调整所述第二阻抗可变装置，

所述控制装置在所述受电装置中的所述第一阻抗可变装置的调整之前调整所述第二阻抗可变装置，

所述供电设备还具备能够与所述受电装置进行通信的通信装置(170)，

所述控制装置根据基于所述受电装置侧的信息而推定的、所述受电单元相对于所述输电单元的位置偏差量来调整所述第二阻抗可变装置。

17.根据权利要求16所述的供电设备，其中，

18.根据权利要求16所述的供电设备，其中，

所述输电单元包括：

一次线圈(130)，从所述电源装置接受电力；及

所述受电单元包括：

19.一种非接触供电系统的控制方法，所述非接触供电系统以非接触方式从供电设备(100)向受电装置(200)供电，

所述供电设备包括：

电源装置(110)，产生具有规定频率的电力；

第一通信装置(170)，

所述受电装置包括：

负载(280)，接受由所述受电单元所接受的电力；

能够与所述第一通信装置进行通信的第二通信装置(300)，

所述控制方法包括如下步骤：

通过所述第二通信装置将所述受电装置侧的信息向所述供电设备发送的步骤；

在所述第二阻抗可变装置的调整之前根据基于所述受电装置侧的信息而推定的、所述受电单元相对于所述输电单元的位置偏差量来调整所述第一阻抗可变装置的步骤；

通过所述第一通信装置将所推定的所述位置偏差量向所述受电装置发送的步骤；和

在所述第一阻抗可变装置的调整后基于由所述第二通信装置接收的所述位置偏差量来调整所述第二阻抗可变装置的步骤。