CN103370849A - 非接触受电装置及搭载有该装置的车辆、非接触供电设备、非接触受电装置的控制方法以及非接触供电设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在使用了谐振法的非接触送电中能够高效率地调整谐振系统的谐振频率及阻抗这两者的方法。可变电容器（220）调整二次自谐振线圈（210）的谐振频率。阻抗匹配器（250）调整谐振系统的输入阻抗。ECU（290）首先通过控制可变电容器（220）而调整二次自谐振线圈（210）的谐振频率，在谐振频率的调整后，通过控制阻抗匹配器（250）而调整谐振系统的输入阻抗。在此，ECU（290）在可变电容器（220）进行的谐振频率的调整时，将阻抗匹配器（250）的阻抗设定为规定的固定值。

Description

非接触受电装置及搭载有该装置的车辆、非接触供电设备、非接触受电装置的控制方法以及非接触供电设备的控制方法

技术领域

本发明涉及非接触受电装置及搭载有该装置的车辆、非接触供电设备、非接触受电装置的控制方法以及非接触供电设备的控制方法，尤其是涉及通过送电单元与受电单元经由电磁场产生谐振而以非接触的方式进行送电的非接触送电技术。

背景技术

作为考虑了环境的车辆，电动机动车或混合动力机动车等电动车辆广泛地引起瞩目。这些车辆搭载有产生行驶驱动力的电动机和蓄积向电动机供给的电力的能够再充电的蓄电装置。需要说明的是，混合动力机动车是还将内燃机与电动机一起作为动力源搭载的机动车、或还将燃料电池与蓄电装置一起作为直流电源搭载的机动车等。

在混合动力机动车中，与电动机动车同样地，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，由此能够从一般家庭的电源对蓄电装置进行充电的所谓“插入式·混合动力机动车”。

另一方面，作为送电方法，未使用电源软线或送电线缆的非接触送电近年来引起瞩目。作为该非接触送电技术，作为最有希望的技术，已知有使用了电磁感应的送电、使用了微波的送电、及基于谐振法的送电这3种技术。

日本特开2002-272134号公报（专利文献1）公开了一种使用了电磁感应的非接触供电装置。该非接触供电装置具备高频电源部、一次导线、受电线圈、电阻检测电路、频率控制部。高频电源部生成高频电力。一次导线将由高频电源部生成的高频电力转换成高频磁通。受电线圈从一次导线通过电磁感应作用以非接触的方式接受高频电力而向负载供给。电阻检测电路检测负载的电阻成分。频率控制部根据由电阻检测电路检测的负载的电阻成分，控制由高频电源部生成的高频电力的频率。

根据该非接触供电装置，根据由电阻检测电路检测到的负载的电阻成分，控制由高频电源部生成的高频电力的频率，因此能够使从高频电源部输出的高频电力的功率因数大致接近于“1”。因此，相对于高频电源部供给的视在功率（电压×电流）而由负载消耗的电力的效率提高，从而能够进行高效率的电力传送（参照专利文献1）。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-272134号公报

发明内容

上述的谐振法是使一对谐振器（例如一对线圈）在电磁场（近场）中谐振，并经由电磁场进行送电的非接触的送电技术，能够将几kW的大电力在比较长的距离（例如几m）输送。

在谐振法中，由于送电侧的谐振器与受电侧的谐振器的相对的位置变化而谐振系统的谐振频率及阻抗发生变化。因此，在从供电设备向受电装置的送电开始前，需要根据根据供电设备与受电装置的位置状况来调整谐振系统的谐振频率及阻抗。

上述的专利文献1公开了在使用了电磁感应的非接触送电中，根据负载的电阻成分而控制由高频电源部生成的高频电力的频率的情况，但关于谐振法中的谐振系统的谐振频率及阻抗的调整方法，没有特别讨论。

因而，本发明的目的是在使用了谐振法的非接触送电中，提供一种能够高效率地实施谐振系统的谐振频率及阻抗这两者的方法。

根据本发明，非接触受电装置用于以非接触的方式从包括送电单元的供电设备接受电力，具备：受电单元、第一及第二调整装置、控制装置。受电单元通过经由电磁场与送电单元发生谐振而以非接触的方式从送电单元接受电力。第一调整装置调整受电单元的谐振频率。第二调整装置调整由送电单元及受电单元构成的谐振系统的输入阻抗。控制装置首先通过控制第一调整装置而调整谐振频率，在调整谐振频率后，通过控制第二调整装置而调整谐振系统的输入阻抗。在此，在由第一调整装置对谐振频率进行调整时，控制装置将第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值。

优选的是，第二调整装置包括阻抗可变部。阻抗可变部设置在接受由受电单元接受来的电力的负载与受电单元之间。在由第一调整装置对谐振频率进行调整时，控制装置将阻抗可变部的阻抗设定为固定值。

另外，优选的是，第二调整装置包括阻抗可变部和旁通电路。阻抗可变部设置在接受由受电单元接受来的电力的负载与受电单元之间。旁通电路绕过阻抗可变部。在由第一调整装置对谐振频率进行调整时，控制装置通过利用旁通电路绕过阻抗可变部而将阻抗可变部的阻抗设为固定值。

优选的是，供电设备还包括电源，该电源产生具有规定的频率的电力。规定的固定值是用于使谐振系统的输入阻抗与电源的阻抗匹配的值。

另外，根据本发明，车辆搭载有上述任一种非接触受电装置。

另外，根据本发明，非接触供电设备用于以非接触的方式向包括受电单元的受电装置输送电力，具备电源、送电单元、第一及第二调整装置、控制装置。电源产生具有规定的频率的电力。送电单元从电源接受电力并通过经由电磁场与受电单元发生谐振而以非接触的方式向受电单元输送电力。第一调整装置调整送电单元的谐振频率。第二调整装置调整由送电单元及受电单元构成的谐振系统的输入阻抗。控制装置首先通过控制第一调整装置而调整谐振频率，在调整谐振频率后，通过控制第二调整装置而调整谐振系统的输入阻抗。在此，在由第一调整装置对谐振频率进行调整时，控制装置将第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值。

优选的是，第二调整装置包括阻抗可变部。阻抗可变部设置在电源与送电单元之间。在由第一调整装置对谐振频率进行调整时，控制装置将阻抗可变部的阻抗设定为固定值。

另外，优选的是，第二调整装置包括阻抗可变部和旁通电路。阻抗可变部设置在电源与送电单元之间。旁通电路绕过阻抗可变部。在由第一调整装置对谐振频率进行调整时，控制装置通过利用旁通电路绕过阻抗可变部而将阻抗可变部的阻抗设为固定值。

优选的是，规定的固定值是用于使谐振系统的输入阻抗与电源的阻抗匹配的值。

另外，根据本发明，非接触受电装置的控制方法是如下非接触受电装置的控制方法，所述非接触受电装置以非接触的方式从包括送电单元的供电设备接受电力。非接触受电装置具备受电单元、第一及第二调整装置。受电单元通过经由电磁场与送电单元发生谐振而以非接触的方式从送电单元接受电力。第一调整装置调整受电单元的谐振频率。第二调整装置调整由送电单元及受电单元构成的谐振系统的输入阻抗。并且，控制方法包括：将第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值的步骤；在设定阻抗后调整谐振频率的步骤；以及在调整谐振频率后调整谐振系统的输入阻抗的步骤。

另外，根据本发明，非接触受电装置的控制方法是如下非接触受电装置的控制方法，所述非接触受电装置以非接触的方式向包括受电单元的受电装置输送电力。非接触供电设备具备电源、送电单元、第一及第二调整装置。电源产生具有规定的频率的电力。送电单元从电源接受电力并通过经由电磁场与受电单元发生谐振而以非接触的方式向受电单元输送电力。第一调整装置调整送电单元的谐振频率。第二调整装置调整由送电单元及受电单元构成的谐振系统的输入阻抗。并且，控制方法包括：将第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值的步骤；在设定阻抗后调整谐振频率的步骤；以及在调整谐振频率后调整谐振系统的输入阻抗的步骤。

发明效果

在本发明的非接触受电装置中，首先通过控制第一调整装置而调整谐振频率，在调整谐振频率后，通过控制第二调整装置而调整谐振系统的输入阻抗。在由第一调整装置对谐振频率进行调整时，将第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值。因此，根据本发明的非接触受电装置，能够高效率地实施谐振系统的谐振频率及阻抗这两者。

另外，在本发明的非接触供电设备中，首先通过控制第一调整装置而调整谐振频率，在调整谐振频率后，通过控制第二调整装置来调整谐振系统的输入阻抗。在由第一调整装置对谐振频率进行调整时，将第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值。因此，根据本发明的非接触供电设备，能够高效率地实施谐振系统的谐振频率及阻抗这两者。

附图说明

图1是基于本发明的实施方式1的非接触送电系统的整体结构图。

图2是表示阻抗匹配器的电路结构的一例的电路图。

图3是用于说明基于谐振法的送电的原理的图。

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移量的关系的图。

图6是表示一次自谐振线圈及二次自谐振线圈间的距离与可变电容器的电容的调整值的关系的一例的图。

图7是表示位置偏移量与供电设备中的阻抗匹配器的调整值的关系的一例的图。

图8是车辆的ECU的功能框图。

图9是表示位置偏移量与车辆中的阻抗匹配器的调整值的关系的一例的图。

图10是用于说明非接触送电系统的处理的流程的流程图。

图11是表示实施方式2中的阻抗匹配器的电路结构的一例的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式。需要说明的是，对于图中同一或相当部分，标注同一标号，不重复其说明。

[实施方式1]

图1是基于本发明的实施方式1的非接触送电系统的整体结构图。参照图1，该非接触送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、可变电容器150、电子控制单元（以下称为“ECU”）160、通信装置170。

电源装置110产生具有规定的频率的电力。作为一例，电源装置110从未图示的系统电源接受电力，产生具有十几MHz的规定的频率的电力。电源装置110按照从ECU160接受的指令，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，并将这各检测值向ECU160输出。需要说明的是，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。需要说明的是，在该电力传感器115中，可以使用能够检测电源装置中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，构成为能够变更内部的阻抗。阻抗匹配器120按照从ECU160接受的指令而变更阻抗，由此能够使包括一次线圈130、一次自谐振线圈140及可变电容器150、以及车辆200的二次自谐振线圈210、可变电容器220及二次线圈230（后述）的谐振系统（以下，简称为“谐振系统”）的输入阻抗与电源装置110的阻抗匹配。

图2是表示阻抗匹配器120的电路结构的一例的电路图。参照图2，阻抗匹配器120包括可变电容器122、124、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之间的电力线对的一方，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）接受的指令而变更可变电容器122、124的至少一方的电容，由此使阻抗变化。由此，阻抗匹配器120按照从ECU160接受的指令，使谐振系统的输入阻抗与电源装置110的阻抗匹配。

需要说明的是，虽然未特别图示，但也可以利用可变线圈来构成线圈126，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与一次自谐振线圈140隔开规定的间隔而与一次自谐振线圈140配置在大致同轴上。一次线圈130通过电磁感应而与一次自谐振线圈140磁耦合，通过电磁感应而将从电源装置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从一次线圈130通过电磁感应接受电力，经由电磁场而与搭载于车辆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输送电力。需要说明的是，一次自谐振线圈140基于与车辆200的二次自谐振线圈210的距离或谐振频率（从电源装置110输出的高频电力的频率）等，以Q值（例如，Q>100）及耦合度κ等变大的方式适当决定线圈直径或匝数。

在一次自谐振线圈140设有可变电容器150。可变电容器150例如连接在一次自谐振线圈140的两端部间。可变电容器150按照从ECU160接受的指令，而其电容变化，根据其电容变化而能够调整一次自谐振线圈140的谐振频率。

需要说明的是，一次线圈130为了使从电源装置110向一次自谐振线圈140的供电容易而设置，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。

ECU160在从供电设备100向车辆200的送电时，从电力传感器115接受反射电力及行波电力的检测值，接受通过通信装置170接收的车辆200侧的受电状况。需要说明的是，在车辆200的受电状况中包括车辆200中的受电电压、受电电流、受电电力等信息。并且，ECU160通过基于利用CPU（Central Processing Unit）执行预先存储的程序的软件处理及/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）的充电之前，通过可变电容器150来调整一次自谐振线圈140的谐振频率，并调整阻抗匹配器120的阻抗。

在调整中，ECU160通过控制可变电容器150而首先调整一次自谐振线圈140的谐振频率，在调整谐振频率后，通过控制阻抗匹配器120而调整阻抗。在此，ECU160在由可变电容器150进行的谐振频率的调整时，将阻抗匹配器120的阻抗设定为规定的固定值。该固定值是为了使谐振系统的输入阻抗与电源装置110的阻抗匹配而预先准备的值，基于电源装置110的阻抗而决定。

另外，当供电设备100侧的调整结束时，ECU160通过通信装置170将指示车辆200侧的调整开始的指令向车辆200发送。

需要说明的是，ECU160推定二次自谐振线圈210相对于一次自谐振线圈140的位置偏移量（以下，简称为“位置偏移量”），使用该推定的位置偏移量，调整一次自谐振线圈140的谐振频率，而调整阻抗匹配器120的阻抗。关于位置偏移量的推定方法，ECU160基于车辆200的受电状况及向电源装置110的反射电力来推定位置偏移量。需要说明的是，一次自谐振线圈140与二次自谐振线圈210以中心轴相互平行的方式配置，将二次自谐振线圈210的中心轴相对于一次自谐振线圈140的中心轴的偏离量称为“位置偏移量”。关于ECU160进行的上述的各处理，在后面详细说明。

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，将指示车辆200侧的调整开始的指令、反射电力等的供电设备100侧的信息、指示用于对蓄电装置280进行充电的正式的供电的开始的指令等向车辆200发送。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（State Of Charge）”）、车辆200侧的调整完成的信号等。

另一方面，车辆200包括二次自谐振线圈210、可变电容器220、二次线圈230、阻抗匹配器250、整流器260、切换装置240、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通过经由电磁场与供电设备100的一次自谐振线圈140谐振而从一次自谐振线圈140接受电力。需要说明的是，二次自谐振线圈210基于与供电设备100的一次自谐振线圈140的距离或谐振频率等，以Q值（例如，Q>100）及耦合度κ等变大的方式适当决定线圈直径或匝数。

在二次自谐振线圈210设有可变电容器220。可变电容器220例如连接在二次自谐振线圈210的两端部间。可变电容器220按照从ECU290接受的指令而其电容变化，由于其电容变化而能够调整二次自谐振线圈210的谐振频率。

二次线圈230与二次自谐振线圈210隔开规定的间隔而与二次自谐振线圈210配置在大致同轴上。二次线圈230通过电磁感应而与二次自谐振线圈210磁耦合，并通过电磁感应取出由二次自谐振线圈210接受的电力。

需要说明的是，二次线圈230为了使来自二次自谐振线圈210的电力的取出容易而设置，也可以不设置二次线圈230而在二次自谐振线圈210上直接连接阻抗匹配器250。

阻抗匹配器250设置在二次线圈230与整流器260之间，构成为能够变更内部的阻抗。阻抗匹配器250按照从ECU290接受的指令而变更阻抗，由此使谐振系统的输入阻抗与电源装置110的阻抗匹配。需要说明的是，该阻抗匹配器250的结构也与图2所示的供电设备100的阻抗匹配器120相同。

整流器260对通过二次线圈230取出的电力（交流）进行整流。切换装置240设置在整流器260与充电器270之间。切换装置240包括继电器242、244和电阻元件246。继电器242设置在整流器260与充电器270之间的电力线上。继电器244及电阻元件246在比继电器242靠整流器260侧，串联连接在整流器260与充电器270之间的电力线对间。

并且，在供电设备100进行的蓄电装置280的充电时，将继电器242、244分别接通、断开。另一方面，在供电设备100及车辆200中进行自谐振线圈的谐振频率及阻抗匹配器的阻抗的调整的调整处理（以下，简称为“调整处理”）时，将继电器242、244分别断开、接通。由此，能够将根据蓄电装置280的SOC而阻抗变动的车辆200的负载从谐振系统切断，而稳定地进行谐振频率及阻抗的调整。

充电器270将由整流器260整流后的直流电力进行电压转换而转换成蓄电装置280的充电电压，向蓄电装置280输出。蓄电装置280是能够再充电的直流电源，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，也蓄积由动力输出装置285发电的再生电力。并且，蓄电装置280将该蓄积的电力向动力输出装置285供给。需要说明的是，也可以采用大电容的电容器作为蓄电装置280。

动力输出装置285使用蓄积于蓄电装置280的电力而产生车辆200的行驶驱动力。虽然没有特别图示，但动力输出装置285包括例如从蓄电装置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。需要说明的是，动力输出装置285也可以包括用于对蓄电装置280进行充电的发电机和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检测从整流器260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接受电压V及电流I的检测值。而且，ECU290从通信装置300接受由供电设备100发送的各种指令及信息。并且，ECU290通过基于利用CPU执行预先存储的程序的软件处理及/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接受的调整开始指令，通过可变电容器220来调整二次自谐振线圈210的谐振频率，并调整阻抗匹配器250的阻抗。在调整中，ECU290首先通过控制可变电容器220而调整二次自谐振线圈210的谐振频率，在调整谐振频率后，通过控制阻抗匹配器250来调整阻抗。在此，ECU290在由可变电容器220进行的谐振频率的调整时，将阻抗匹配器250的阻抗设定为规定的固定值。该固定值也是为了使谐振系统的输入阻抗与电源装置110的阻抗匹配而预先准备的值，基于电源装置110的阻抗而决定。

并且，当车辆200侧的调整结束时，ECU290通过通信装置300将调整完成信号向供电设备100发送。然后，当用于对蓄电装置280进行充电的正式的供电开始时，ECU290通过控制充电器270而对蓄电装置280进行充电。需要说明的是，关于ECU290进行的上述的各处理，在后面详细说明。通信装置300是用于与供电设备100进行通信的通信接口。

在该非接触送电系统中，一次自谐振线圈140及二次自谐振线圈210经由电磁场而谐振，由此进行从供电设备100向车辆200的送电。在供电设备100中，设有用于对一次自谐振线圈140的谐振频率进行调整的可变电容器150和用于对谐振系统的输入阻抗进行调整的阻抗匹配器120。

通过控制可变电容器150而将一次自谐振线圈140的谐振频率调整成谐振频率（从电源装置110输出的高频电力的频率）。并且，在一次自谐振线圈140的谐振频率的调整后，通过控制阻抗匹配器120，而将谐振系统的输入阻抗调整成电源装置110的阻抗。在此，在可变电容器150进行的谐振频率的调整时，将阻抗匹配器120的阻抗设定成预先准备的固定值。

另外，在车辆200中，也设有用于对二次自谐振线圈210的谐振频率进行调整的可变电容器220和用于对谐振系统的输入阻抗进行调整的阻抗匹配器250。通过控制可变电容器220，而将二次自谐振线圈210的谐振频率调整成谐振频率。并且，在二次自谐振线圈210的谐振频率的调整后，通过控制阻抗匹配器250，而将谐振系统的输入阻抗调整成电源装置110的阻抗。在此，在可变电容器220进行的谐振频率的调整时，阻抗匹配器250的阻抗设定为预先准备的固定值。

图3是用于说明基于谐振法的送电的原理的图。参照图3，在该谐振法中，与2个音叉共振的情况同样地，具有相同的固有振动频率的2个LC谐振线圈在电磁场（近场）中谐振，由此经由电磁场从一方的线圈向另一方的线圈传送电力。

具体而言，在电源装置110上连接一次线圈130，通过电磁感应而向与一次线圈130磁耦合的一次自谐振线圈140供给十几MHz的高频电力。一次自谐振线圈140与可变电容器150一起形成LC谐振器，并经由电磁场（近场）而与被调整成与一次自谐振线圈140相同的谐振频率的二次自谐振线圈210发生谐振。于是，能量（电力）经由电磁场从一次自谐振线圈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）由通过电磁感应而与二次自谐振线圈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。需要说明的是，基于谐振法的送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值例如比100大时实现。

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、位置偏移量推定部420、谐振频率调整部430、匹配器调整部440。

通信控制部400控制通信装置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进行的车辆200的蓄电装置280的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将通过位置偏移量推定部420推定的位置偏移量向车辆200发送。而且，通信控制部400将反射电力等的供电设备100侧的信息向车辆200发送，并从车辆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。在此，在调整处理时，电力控制部410以输出比用于对蓄电装置280进行充电的正式的供电时小的电力（调整用电力）的方式控制电源装置110。

位置偏移量推定部420基于从车辆200接收到的车辆200的受电状况中包含的受电电压及通过电力传感器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的位置偏移量。

图5是表示受电电压及反射电力与位置偏移量的关系的图。参照图5，在位置偏移量小时，车辆200中的受电电压升高，供电设备100中的反射电力小。另一方面，在位置偏移量大时，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移量的关系而生成映射等，使用该映射等，基于从供电设备100向车辆200的送电时检测的受电电压及反射电力来推定位置偏移量。

需要说明的是，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，在位置偏移量小时，车辆200中的受电电力大，供电设备100中的反射电力小。另一方面，在位置偏移量大时，受电电力小，而反射电力大。因此，也可以预先求出受电电力及反射电力与位置偏移量的关系而生成映射等，使用该映射等，基于从供电设备100向车辆200的送电时检测的受电电力及反射电力来推定位置偏移量。

再次参照图4，当推定位置偏移量时，匹配器调整部440将阻抗匹配器120的阻抗设定为规定的固定值。如上述那样，该固定值是为了使谐振系统的输入阻抗与电源装置110的阻抗匹配而预先准备的值，基于电源装置110的阻抗而决定。

当将阻抗匹配器120的阻抗设定为规定的固定值时，谐振频率调整部430以使一次自谐振线圈140的谐振频率与谐振频率（从电源装置110输出的高频电力的频率）一致的方式调整可变电容器150的电容。具体而言，使用由位置偏移量推定部420推定的位置偏移量来推定一次自谐振线圈140与二次自谐振线圈210之间的距离，并基于该推定的线圈间距离来调整可变电容器150的电容。

图6是表示一次自谐振线圈140及二次自谐振线圈210间的距离与可变电容器150的电容的调整值的关系的一例的图。参照图6，预先求出自谐振线圈的谐振频率与谐振频率一致时的一次自谐振线圈140及二次自谐振线圈210间的距离（线圈间距离）与可变电容器的电容的最优值的关系，生成映射等。并且，使用该映射等，基于从位置偏移量推定的线圈间距离来调整可变电容器150的电容。

再次参照图4，当可变电容器150的调整结束时，匹配器调整部440基于由位置偏移量推定部420推定到的位置偏移量，以谐振系统的输入阻抗与电源装置110的阻抗匹配的方式调整阻抗匹配器120的阻抗。

图7是示出了位置偏移量与供电设备100中的阻抗匹配器120的调整值的关系的一例的图。参照图6，C1、C2分别表示可变电容器122、124（图2）的调整值。如此，根据位置偏移量而调整值C1、C2发生变化。因此，预先求出位置偏移量与调整值C1、C2的关系而生成映射等，使用该映射等，基于根据受电电压及反射电力而推定的位置偏移量来决定调整值C1、C2。

再次参照图4，当在供电设备100及车辆200中完成调整处理时，电力控制部410以进行用于对车辆200的蓄电装置280进行充电的正式的供电的方式控制电源装置110。

另一方面，图8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、谐振频率调整部520、匹配器调整部530。

通信控制部500控制通信装置300（图1）进行的与供电设备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、位置偏移量、反射电力等的供电设备100侧的信息等。

调整控制部510当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）分别断开、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。

匹配器调整部530当接收到调整处理的开始指令时，将阻抗匹配器250的阻抗设定为规定的固定值。与供电设备100的情况同样地，该固定值也是为了使谐振系统的输入阻抗与电源装置110的阻抗匹配而预先准备的值，基于供电设备100的电源装置110的阻抗而决定。

当将阻抗匹配器250的阻抗设定成规定的固定值时，谐振频率调整部520以二次自谐振线圈210的谐振频率与谐振频率一致的方式调整可变电容器220的电容。具体而言，使用从供电设备100接收到的位置偏移量来推定一次自谐振线圈140与二次自谐振线圈210之间的距离，并基于该推定的线圈间距离来调整可变电容器220的电容。需要说明的是，也可以将在供电设备100中推定的线圈间距离从供电设备100向车辆200发送，使用该线圈间距离来调整可变电容器220的电容。

当可变电容器220的调整结束时，匹配器调整部530基于从供电设备100接收到的位置偏移量，以谐振系统的输入阻抗与供电设备100的电源装置110的阻抗匹配的方式调整阻抗匹配器250的阻抗。

图9是表示了位置偏移量与车辆200中的阻抗匹配器250的调整值的关系的一例的图。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。如此，根据位置偏移量而调整值C3、C4发生变化。因此，预先求出位置偏移量与调整值C3、C4的关系而生成映射等，使用该映射等，基于从供电设备100接收到的位置偏移量来决定调整值C3、C4。

图10是用于说明该非接触送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）。接着，ECU160将阻抗匹配器120的阻抗设定为规定的固定值（步骤S20）。

在步骤S10中，响应向车辆200发送的调整处理开始指令而从车辆200接受到表示车辆200中的电阻元件246的连接完成的信号时（步骤S30中为“是”），ECU160以输出调整用电力的方式控制电源装置110（步骤S40）。该调整用电力是比用于对蓄电装置280进行充电的正式的供电时小的规定的电力。

接着，ECU160使用表示车辆200的受电电压及供电设备100中的反射电力与位置偏移量的关系的、预先准备的位置偏移量推定映射（图5），基于从车辆200接收到的受电电压及通过电力传感器115检测到的反射电力的各检测值来推定位置偏移量（步骤S50）。然后，ECU160将该推定到的位置偏移量向车辆200发送（步骤S60）。

接着，ECU160基于推定到的位置偏移量，推定一次自谐振线圈140与二次自谐振线圈210之间的距离，并基于该推定到的线圈间距离，使用预先准备的可变电容器电容调整映射（图6）来调整可变电容器150的电容（步骤S70）。需要说明的是，在可变电容器150的调整时，ECU160将谐振频率调整指令向车辆200发送。

当自谐振线圈的谐振频率的调整完成时（步骤S80中为“是”），ECU160使用表示位置偏移量与阻抗匹配器120的调整值的关系的、预先准备的匹配器调整映射（图7），基于在步骤S50中推定的位置偏移量来调整阻抗匹配器120（步骤S90）。

当阻抗匹配器120的调整完成时，ECU160将指示车辆200侧的阻抗调整的调整指令向车辆200发送（步骤S100）。并且，当判定为车辆200侧的调整完成时（步骤S110中为“是”），ECU160判定反射电力及车辆200的受电电力是否为规定范围内（步骤S120）。该判定处理是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）是否妥当的处理。

并且，当判定为反射电力及受电电力在规定范围内时（步骤S120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S130）。另一方面，在步骤S120中当判定为反射电力及受电电力不在规定范围内时（步骤S120为“否”），ECU160使电源装置110停止，从而中止供电设备100对蓄电装置280的充电（步骤S140）。

接着，说明车辆200侧的处理的流程。当接收到来自供电设备100的调整处理开始指令时（步骤S210中为“是”），车辆200的ECU290将阻抗匹配器250的阻抗设定为规定的固定值（步骤S220）。

接着，ECU290使切换装置240的继电器242、244分别断开、接通。由此，将电阻元件246电连接（步骤S230）。需要说明的是，当电阻元件246电连接时，ECU290将连接完成信号向供电设备100发送。而且，ECU290接收从供电设备100发送的位置偏移量（步骤S240）。

接着，ECU290当从供电设备100接收到谐振频率调整指令时（步骤S250中为“是”），使用在步骤S240中接收到的位置偏移量，推定一次自谐振线圈140与二次自谐振线圈210之间的距离。然后，ECU290基于该推定到的线圈间距离，使用预先准备的可变电容器电容调整映射（图6），调整可变电容器220的电容（步骤S260）。

当可变电容器220的调整完成时，ECU290将调整完成信号向供电设备100发送。接着，ECU290当从供电设备100接收到指示阻抗调整的调整指令时（步骤S280中为“是”），使用预先准备的匹配器调整映射（图9），基于在步骤S240中接收到的位置偏移量来调整阻抗匹配器250（步骤S290）。并且，当阻抗匹配器250的调整完成时，ECU290将调整完成信号向供电设备100发送（步骤S300）。

如以上那样，在该实施方式1中，在供电设备100中，首先通过控制可变电容器150而调整谐振频率，在谐振频率的调整后，通过控制阻抗匹配器120而调整谐振系统的输入阻抗。在可变电容器150进行的谐振频率的调整时，将阻抗匹配器120的阻抗设定为规定的固定值。而且，在车辆200中，也首先通过控制可变电容器220而调整谐振频率，在谐振频率的调整后，通过控制阻抗匹配器250来调整谐振系统的输入阻抗。在可变电容器220进行的谐振频率的调整时，将阻抗匹配器250的阻抗设定为规定的固定值。因此，根据该实施方式1，能够高效率地实施谐振系统的谐振频率及阻抗这两者。

[实施方式2]

在本发明中，如上述那样，在供电设备100及车辆200中，首先调整自谐振线圈的谐振频率，在谐振频率的调整后，调整阻抗匹配器的阻抗。并且，在可变电容器进行的自谐振线圈的谐振频率的调整时，在实施方式1中，将阻抗匹配器的阻抗设定为规定的固定值，但是在该实施方式2中，绕过阻抗匹配器的阻抗可变部。

图11是表示实施方式2中的阻抗匹配器的电路结构的一例的电路图。参照图11，供电设备100的阻抗匹配器120A及车辆200的阻抗匹配器250A分别在图2所示的实施方式1中的阻抗匹配器120、250的结构中，还包括旁通路L1、L2和继电器372～382。

继电器372连接在可变电容器122及线圈126的连接节点与端口P1之间。继电器374连接在线圈126及可变电容器124的连接节点与端口P2之间。并且，在端口P1与端口P2之间配置旁通路L1，在旁通路L1上设有继电器376。

另外，继电器378连接在端口P3与可变电容器122之间，继电器380连接在可变电容器124与端口P4之间。并且，在端口P3与端口P4之间配置旁通路L2，在旁通路L2上设有继电器382。

在供电设备100中，继电器372～382由ECU160（图1）控制。并且，在一次自谐振线圈140的谐振频率的调整时，将继电器372、374、378、380断开，将继电器376、382接通。由此，将由可变电容器122、124及线圈126构成的阻抗可变部电切断，通过旁通路L1、L2将端口P1、P3分别与端口P2、P4直接连接。

另外，在车辆200中，继电器372～382由ECU290（图1）控制。并且，在二次自谐振线圈210的谐振频率的调整时，将继电器372、374、378、380断开，将继电器376、382接通。由此，将由可变电容器122、124及线圈126构成的阻抗可变部电切断，通过旁通路L1、L2将端口P1、P3分别与端口P2、P4直接连接。

如以上那样，在该实施方式2中，在供电设备100中，在可变电容器150进行的谐振频率的调整时，将阻抗匹配器120A的阻抗可变部电切断。并且，当谐振频率的调整结束时，将阻抗可变部电连接，调整谐振系统的输入阻抗。而且，在车辆200中，也在可变电容器220进行的谐振频率的调整时，将阻抗匹配器250A的阻抗可变部电切断。并且，当谐振频率的调整结束时，将阻抗可变部电连接，调整谐振系统的输入阻抗。因此，根据该实施方式2，也能够高效率地实施谐振系统的谐振频率及阻抗这两者。

需要说明的是，在上述的各实施方式中，关于供电设备100和车辆200的调整顺序，基本上先实施供电设备100，但本发明没有特别限定为以这样的顺序进行调整处理的系统。

另外，在上述的各实施方式中，在供电设备100及车辆200这两者设有用于调整自谐振线圈的谐振频率的可变电容器和用于调整谐振系统的输入阻抗的阻抗匹配器，但是仅在供电设备100及车辆200的任一方具备上述调整机构的情况下也能够适用本发明。

需要说明的是，在上述中，一次线圈130及一次自谐振线圈140形成本发明中的“送电单元”的一实施例，二次自谐振线圈210及二次线圈230形成本发明中的“受电单元”的一实施例。而且，可变电容器220对应于本发明的非接触受电装置中的“第一调整装置”的一实施例，阻抗匹配器250对应于本发明的非接触受电装置中的“第二调整装置”的一实施例。此外，ECU290对应于本发明的非接触受电装置中的“控制装置”的一实施例，蓄电装置280对应于本发明中的“负载”的一实施例。

另外，可变电容器150对应于本发明的非接触供电设备中的“第一调整装置”的一实施例，阻抗匹配器120对应于本发明的非接触供电设备中的“第二调整装置”的一实施例。而且，电源装置110对应于本发明中的“电源”的一实施例，ECU160对应于本发明的非接触供电设备中的“控制装置”的一实施例。

应考虑的是本次公开的实施方式全部的点为例示而不受限制。本发明的范围不是由上述的实施方式的说明而是由权利要求书表示，并包括与权利要求书等同的意思及范围内的全部变更。

标号说明

100供电设备，110电源装置，115电力传感器，120、120A、250、250A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可变电容器，160、290ECU，170、300通信装置，200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，372～382继电器，400、500通信控制部，410电力控制部，420位置偏移量推定部，430、520谐振频率调整部，440、530匹配器控制部，510调整控制部，L1、L2旁通路。

Claims (11)

1.一种非接触受电装置，用于以非接触方式从包括送电单元（130、140）的供电设备（100）接受电力，其中，

具备：

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

第一调整装置（220），用于调整所述受电单元的谐振频率；

第二调整装置（250），用于调整由所述送电单元及所述受电单元构成的谐振系统的输入阻抗；以及

控制装置（290），首先通过控制所述第一调整装置而调整所述谐振频率，在调整所述谐振频率后，通过控制所述第二调整装置而调整所述谐振系统的输入阻抗，

在由所述第一调整装置对所述谐振频率进行调整时，所述控制装置将所述第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值。

2.根据权利要求1所述的非接触受电装置，其中，

所述第二调整装置包括阻抗可变部（122、124、126），该阻抗可变部（122、124、126）设置在接受由所述受电单元接受来的电力的负载（280）与所述受电单元之间，

在由所述第一调整装置对所述谐振频率进行调整时，所述控制装置将所述阻抗可变部的阻抗设定为所述固定值。

3.根据权利要求1所述的非接触受电装置，其中，

所述第二调整装置包括：

阻抗可变部（122、124、126），设置在接受由所述受电单元接受来的电力的负载与所述受电单元之间；以及

旁通电路（L1、L2），用于绕过所述阻抗可变部，

在由所述第一调整装置对所述谐振频率进行调整时，所述控制装置通过利用所述旁通电路绕过所述阻抗可变部而将所述阻抗可变部的阻抗设为所述固定值。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的非接触受电装置，其中，

所述供电设备还包括电源（110），该电源（110）产生具有规定的频率的电力，

所述规定的固定值是用于使所述谐振系统的输入阻抗与所述电源的阻抗匹配的值。

5.一种车辆，搭载有权利要求1～3中任一项所述的非接触受电装置。

6.一种非接触供电设备，用于以非接触方式向包括受电单元（210、230）的受电装置（200）输送电力，其中，

具备：

电源（110），产生具有规定的频率的电力；

送电单元（130、140），用于从所述电源接受电力并通过经由电磁场与所述受电单元发生谐振而以非接触方式向所述受电单元输送电力；

第一调整装置（150），用于调整所述送电单元的谐振频率；

第二调整装置（120），用于调整由所述送电单元及所述受电单元构成的谐振系统的输入阻抗；以及

控制装置（160），首先通过控制所述第一调整装置而调整所述谐振频率，在调整所述谐振频率后，通过控制所述第二调整装置而调整所述谐振系统的输入阻抗，

在由所述第一调整装置对所述谐振频率进行调整时，所述控制装置将所述第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值。

7.根据权利要求6所述的非接触供电设备，其中，

所述第二调整装置包括阻抗可变部（122、124、126），该阻抗可变部（122、124、126）设置在所述电源与所述送电单元之间，

在由所述第一调整装置对所述谐振频率进行调整时，所述控制装置将所述阻抗可变部的阻抗设定为所述固定值。

8.根据权利要求6所述的非接触供电设备，其中，

所述第二调整装置包括：

阻抗可变部（122、124、126），设置在所述电源与所述送电单元之间；以及

旁通电路（L1、L2），用于绕过所述阻抗可变部，

在由所述第一调整装置对所述谐振频率进行调整时，所述控制装置通过利用所述旁通电路绕过所述阻抗可变部而将所述阻抗可变部的阻抗设为所述固定值。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的非接触供电设备，其中，

所述规定的固定值是用于使所述谐振系统的输入阻抗与所述电源的阻抗匹配的值。

10.一种非接触受电装置的控制方法，所述非接触受电装置以非接触方式从包括送电单元（130、140）的供电设备（100）接受电力，其中，

所述非接触受电装置（200）具备：

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

第一调整装置（220），用于调整所述受电单元的谐振频率；以及

第二调整装置（250），用于调整由所述送电单元及所述受电单元构成的谐振系统的输入阻抗，

所述控制方法包括：

将所述第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值的步骤；

在设定所述阻抗后调整所述谐振频率的步骤；以及

在调整所述谐振频率后调整所述谐振系统的输入阻抗的步骤。

11.一种非接触供电设备的控制方法，所述非接触供电设备以非接触方式向包括受电单元（210、230）的受电装置（200）输送电力，其中，

所述非接触供电设备（100）具备：

电源（110），产生具有规定的频率的电力；

送电单元（130、140），用于从所述电源接受电力并通过经由电磁场与所述受电单元发生谐振而以非接触方式向所述受电单元输送电力；

第一调整装置（150），用于调整所述送电单元的谐振频率；以及

第二调整装置（120），用于调整由所述送电单元及所述受电单元构成的谐振系统的输入阻抗，

所述控制方法包括：

将所述第二调整装置的阻抗设定为规定的固定值的步骤；

在设定所述阻抗后调整所述谐振频率的步骤；以及

在调整所述谐振频率后调整所述谐振系统的输入阻抗的步骤。

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