CN103561995A - 车辆、电气设备以及电力送受电系统 - Google Patents

Abstract

车辆包括：受电装置（110），通过电磁场共振以非接触的方式接受用于车辆（100）行驶的电力；和输电装置（184），在车辆内部通过电磁场共振以非接触的方式输送向电气设备供给的电力。受电装置受电所使用的电磁场的频率与输电装置输电所使用的电磁场的频率被设定为不同。优选，设定受电装置受电所使用的电磁场的频率和输电装置输电所使用的电磁场的频率，使得受电装置受电所使用的电磁场的频率比输电装置输电所使用的电磁场的频率低。更优选，受电装置以非接触方式从设置于车辆外部的外部输电装置接受的电力比输电装置以非接触的方式输送到电气设备的电力大。

Description

车辆、电气设备以及电力送受电系统

技术领域

本发明涉及车辆、电气设备以及电力送受电系统，尤其涉及以非接触的方式进行送受电的车辆、电气设备以及电力送受电系统。

背景技术

电动汽车、插电式混合动力汽车等构成为能够从外部对车载的蓄电装置充电的车辆得已实用化。自动进行充电和为自动进行充电而引导停车位置的技术也正在研究。另外，对于为了对便携式电话的电池进行充电等而在车内对车内电气设备进行供电，也存在需求。

在日本特开2007-104868号公报（专利文献1）中公开了在车内通过电磁感应对便携电话机的电池进行充电的充电装置。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2007-104868号公报

专利文献2：日本特开2005-110412号公报

专利文献3：国际公开第2010/052785号小册子

发明内容

发明要解决的问题

在充电或供电时必须利用电缆或配线进行连接会很繁杂，因此，存在以非接触的方式对车辆的电池和车内电气设备进行充电或供电的需求。在上述的日本特开2007-104868号公报中，关于从外部对车辆的电池进行充电并没有记载，关于对便携电话机和车辆的电池都以非接触的方式进行充电，没有具体的研究。

关于向车内电气设备输电的输电方式和用于对车辆的电池进行充电的受电方式，也存在如果不考虑各自的特征就无法高效进行送受电的情况。例如，近年来，正在研究利用电磁场共振实现的非接触送受电，但是当对车内电气设备和车辆的电池都使用电磁场共振进行供电或充电时，也有可能对低输出的车内电气设备造成影响而导致设备发生故障。

本发明的目的在于提供能够以非接触的方式从外部接受用于车辆行驶的电力，并且能够以非接触的方式输送向车内电气设备供给的电力的车辆、电气设备以及电力送受电系统。

用于解决问题的手段

本发明概括而言是一种车辆，具备：受电装置，通过电磁场共振以非接触的方式接受用于车辆行驶的电力；和输电装置，在车辆内部通过电磁场共振以非接触的方式输送向电气设备供给的电力。受电装置受电所使用的电磁场的频率与输电装置输电所使用的电磁场的频率被设定为不同。

优选，设定受电装置受电所使用的电磁场的频率和输电装置输电所使用的电磁场的频率，使得受电装置受电所使用的电磁场的频率比输电装置输电所使用的电磁场的频率低。

更优选，受电装置以非接触的方式从设置于车辆外部的外部输电装置接受的电力比输电装置以非接触的方式输送给电气设备的电力大。

进而优选，车辆还具备：驱动车辆的驱动装置；向驱动装置供给电力的主电池；和在主电池之外另外设置的辅机电池。辅机电池的电压比主电池的电压低，输电装置从辅机电池接受电力并向电气设备进行输电。

进而优选，车辆还具备控制部，该控制部根据乘员的操作将车辆的动作状态设定为可行驶状态和不可行驶状态。控制部在可行驶状态下允许将由受电装置接受到的电力充电到主电池，并且允许从输电装置向电气设备供给电力，在不可行驶状态下允许将由受电装置接受到的电力充电到主电池，并且禁止从输电装置向电气设备供给电力。

本发明在另一方式下是在车辆内部使用的电气设备。车辆包括：受电装置，通过电磁场共振以非接触的方式从外部输电装置接受用于车辆行驶的电力；和输电装置，通过电磁场共振以非接触的方式输送向电气设备供给的电力。电气设备具备受电部，该受电部使用与车辆的受电装置受电所使用的电磁场的频率不同的电磁场的频率，接受从输电装置输送的电力。

优选，受电部使用比车辆的受电装置受电所使用的电磁场的频率高的电磁场的频率，接受从输电装置输送的电力。

本发明在又一方式下是一种电力送受电系统，包括：车辆；外部输电装置，通过电磁场共振以非接触的方式向车辆输送电力；和电气设备，能够在车辆内部使用。车辆包括：受电装置，通过电磁场共振以非接触的方式从外部输电装置接受用于车辆行驶的电力；和输电装置，通过电磁场共振以非接触的方式输送向电气设备供给的电力。受电装置受电所使用的电磁场的频率与输电装置输电所使用的电磁场的频率被设定为不同。

发明的效果

根据本发明，能够使以非接触的方式从外部接受用于车辆行驶的电力和以非接触的方式输送向车内电气设备供给的电力相互不影响地执行。

附图说明

图1是本发明的实施方式的车辆用供电系统的整体结构图。

图2是用于说明基于共振法的输电原理的图。

图3是表示距电流源（磁流源）的距离与电磁场的强度之间的关系的图。

图4是用于说明受电单元110和输电单元220之间的距离的图。

图5是表示与本实施方式所示的车辆和供电装置的送受电相关的概略结构的图。

图6是表示图1、图5示出的车辆100的详细结构的结构图。

图7是用于对车辆侧的受电单元110和供电装置侧的输电单元220进行更详细说明的电路图。

图8是表示图6中的共振设备供电单元184以及车内电气设备的受电部的结构的电路图。

图9是用于说明图8的共振设备供电单元184在车辆中的配置例的图。

图10是用于说明车内电气设备的线圈和设备供电单元的线圈之间的距离的图。

图11是用于说明图6的控制装置180执行的与允许电力送受电相关的控制的流程图。

图12是用于说明图6的控制装置180执行的与允许电力送受电相关的变形例的控制的流程图。

标号说明

10电力送受电系统，100车辆，110受电单元，111、242、412、522、C1电容器，112、340次级自谐振线圈，113、146继电器，114、350、413次级线圈，120车辆起动按钮，122供电按钮，130、240通信单元，140、480整流器，142、181DC/DC转换器，144、211电阻，150主电池，162升压转换器，164、166变换器，172、174电动发电机，176发动机，177动力分配装置，178驱动轮，180控制装置，182辅机电池，184共振设备供电单元，190、472电压传感器，191设备配置面，194供电侧线圈，200供电装置，210高频电源装置，212连接器，213高频交流电源，220输电单元，232、320、523初级线圈，234、330初级自谐振线圈，310高频电源，360负载，400车内电气设备，402设备控制部，404受电侧线圈，410受电部，411次级谐振线圈，415电源开关，420负载电路，460、530通信部，470充电连接电路，471电流传感器，490电池，502驾驶座，504副驾驶座，506中央控制台，510电源装置，520输电部，521初级谐振线圈，550高频电源部，560整合器，PL1、NL电力线，PL2正极线，SMR1、SMR2系统主继电器。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。此外，对图中相同或相当部分标注同一附图标记且不重复其说明。

图1是本发明的实施方式的车辆用供电系统的整体结构图。

参照图1，电力送受电系统10包括车辆100和供电装置200。车辆100包括受电单元110和通信单元130。

受电单元110设置在车体底面，构成为以非接触的方式接受从供电装置200的输电单元220送出的电力。详细地说，受电单元110包含后面说明的自谐振线圈，通过介由电磁场与输电单元220所包含的自谐振线圈进行共振，以非接触的方式从输电单元220接受电力。通信单元130是用于在车辆100和供电装置200之间进行通信的通信接口。

供电装置200包括高频电源装置210、输电单元220和通信单元240。高频电源装置210例如将经由连接器212供给的商用交流电力变换为高频电力向输电单元220输出。此外，高频电源装置210生成的高频电力的频率例如为1MHz～数十MHz。

输电单元220固定于例如停车场的地面，构成为将从高频电源装置210供给的高频电力以非接触的方式向车辆100的受电单元110送出。详细地说，输电单元220包含自谐振线圈，通过介由电磁场与受电单元110所包含的自谐振线圈进行共振，以非接触的方式向受电单元110输电。通信单元240是用于在输电装置200和车辆100之间进行通信的通信接口。

在此，在从供电装置200向车辆100供电时，需要将车辆100向供电装置200引导来进行车辆100的受电单元110和供电装置200的输电单元220的对位。即，车辆100与后述的车内电气设备不同，对位并不简单。就车内电气设备而言，用户用手抬起设备来将设备放置在充电器等供电单元的适当的位置上，这能够简单进行。但是，就车辆而言，需要用户操作车辆使车辆停在适当的位置上，并不能用手抬起来调整位置。

因此，对于从供电装置200向车辆100供电，希望采用对位置偏离而言容许度大的方式。关于电磁感应方式，可以说输送距离短且对位置偏离而言容许度也小。若要在向车辆的供电中采用电磁感应方式，则要求驾驶员具有精度高的驾驶技术，或在车辆上搭载高精度的车辆引导装置，或需要可动部，该可动部用于使线圈位置移动使得即使在凹凸不平（rough）的停车位置也能够对应。

就基于电磁场的共振方式而言，即使输送距离为数米，也能够输送比较大的电力，可以说关于位置偏离的容许度通常也比电磁感应方式大。因此，在本实施方式的电力送受电系统10中，使用共振法从供电装置200向车辆100供电。

图2是用于说明基于共振法的输电原理的图。

参照图2，在该共振法中，与2个音叉共振同样地，通过具有相同固有振动频率的2个LC共振线圈在电磁场（邻近场）中共振，介由电磁场从一个线圈向另一个线圈传输电力。

具体地说，在高频电源310连接初级线圈320，向通过电磁感应与初级线圈320磁耦合的初级自谐振线圈330供给1M～数十MHz的高频电力。初级自谐振线圈330是由线圈自身的电感和寄生电容构成的LC共振器，介由电磁场（邻近场）与具有与初级自谐振线圈330相同的共振频率的次级自谐振线圈340进行共振。这样一来，能量（电力）介由电磁场从初级自谐振线圈330向次级自谐振线圈340移动。移动到次级自谐振线圈340的能量（电力）被通过电磁感应与次级自谐振线圈340磁耦合的次级线圈350取出，并向负载360供给。此外，在表示初级自谐振线圈330和次级自谐振线圈340的共振强度的Q值例如大于100时，能实现基于共振法的输电。

此外，就与图1的对应关系而言，次级自谐振线圈340以及次级线圈350与图1的受电单元110相对应，初级线圈320以及初级自谐振线圈330与图1的输电单元220相对应。

图3是表示距电流源（磁流源）的距离与电磁场的强度之间的关系的图。

参照图3，电磁场包含3个成分。曲线k1是与距波源的距离成反比例的成分，被称为“辐射电磁场”。曲线k2是与距波源的距离的平方成反比例的成分，被称为“感应电磁场”。另外，曲线k3是与距波源的距离的立方成反比例的成分，被称为“静电磁场”。

其中也存在随着距波源的距离增加而电磁波的强度急剧减小的区域，在共振法中，利用该邻近场（瞬逝场：evanescent field）来进行能量（电力）的传输。即，通过利用邻近场使具有相同固有振动频率的一对谐振器（例如一对LC共振线圈）共振，从一个谐振器（初级自谐振线圈）向另一个谐振器（次级自谐振线圈）传输能量（电力）。由于该邻近场不会将能量（电力）传播到远处，所以与通过将能量传播至远处的“辐射电磁场”来传输能量（电力）的电磁波相比，共振法能够以更少的能量损耗来进行输电。

图4是用于说明受电单元110和输电单元220之间的距离的图。

参照图4，受电单元110和输电单元220之间的距离D1是比电磁感应方式的传输距离大的距离。该距离D1也是能够通过共振方式来输电的距离。此外，如果改变输电单元220以及受电单元110的自谐振线圈的形状和/或尺寸，则能够改变该距离D1。

图5是表示与本实施方式所示的车辆和供电装置的送受电相关的概略结构的图。

参照图5，供电装置200包括输电单元220、高频电源装置210和通信单元240。车辆100包括通信单元130、受电单元110、整流器140、继电器146、电阻144、受电电压计测部（电压传感器）190和对未图示的蓄电装置进行充电的充电装置（DC/DC转换器142）。

通信单元240和通信单元130以无线方式进行通信，交换用于进行受电单元110与输电单元220的对位的信息。通过利用继电器146暂时将电阻144与输电单元的输出连接，能够得到电压传感器190的输出是否满足受电条件的电压信息。用于得到该电压信息的微弱电力的输电要求经由通信单元130、240从车辆100传递到至输电装置200。

图6是表示图1、图5示出的车辆100的详细结构的结构图。

参照图6，车辆100包括主电池150、系统主继电器SMR1、升压转换器162、变换器164、166、电动发电机172、174、发动机176、动力分配装置177和驱动轮178。

车辆100还包括次级自谐振线圈112、次级线圈114、整流器140、DC/DC转换器142、系统主继电器SMR2和电压传感器190。

车辆100还包括控制装置180、车辆起动按钮120、通信单元130和供电按钮122。

该车辆100搭载发动机176和电动发电机174作为动力源。发动机176和电动发电机172、174与动力分配装置177连接。并且，车辆100利用发动机176和电动发电机174中的至少一方产生的驱动力来行驶。发动机176产生的动力被动力分配装置177分配到两条路径。即，一条是向驱动轮178传递的路径，另一条是向电动发电机172传递的路径。

电动发电机172是交流旋转电机，例如包括在转子中埋设有永磁体的三相交流同步电动机。电动发电机172利用由动力分配装置177分配来的发动机176的动能来发电。例如，若主电池150的充电状态（也称为“SOC（State Of Charge）”。）比预定的值低，则发动机176启动，由电动发电机172进行发电，对主电池150充电。

电动发电机174也是交流旋转电机，与电动发电机172同样地，例如包括在转子中埋设有永磁体的三相交流同步电动机。电动发电机174利用蓄积于主电池150的电力和由电动发电机172发电产生的电力的至少一方来产生驱动力。并且，电动发电机174的驱动力被传递到驱动轮178。

另外，在车辆制动时或下坡的加速度降低时，作为动能和/或势能蓄积于车辆的力学能量经由驱动轮178用于电动发电机174的旋转驱动，电动发电机174作为发电机工作。由此，电动发电机174将行驶能量变换为电力作为产生制动力的再生制动器进行工作。并且，通过电动发电机174发电产生的电力被蓄积在蓄电装置150中。

动力分配装置177能够使用包括太阳轮、小齿轮、行星架、齿圈的行星齿轮组。小齿轮与太阳轮和齿圈啮合。行星架将小齿轮支撑为能够自转,并且行星架与发动机176的曲轴连接。太阳轮与电动发电机172的旋转轴相连接。齿圈与电动发电机174的旋转轴和驱动轮178相连接。

主电池150是能够再充电的直流电源，例如包括锂离子电池、镍氢电池等二次电池。主电池150除了蓄积从DC/DC转换器142供给的电力以外，还蓄积由电动发电机172、174发电产生的电力。并且，主电池150将其蓄积的电力向升压转换器162供给。此外，作为主电池150也能够采用大电容的电容器，只要是能够暂时蓄积从供电装置200（图1）供给的电力和/或来自电动发电机172、174的再生电力，并将该蓄积的电力向升压转换器162供给的电力缓冲器即可，可以是任何电力缓冲器。

系统主继电器SMR1配设在主电池150和升压转换器162之间。若来自控制装置180的信号SE1被活性化（激活），则系统主继电器SMR1将主电池150与升压转换器162电连接，若信号SE1被非活性化（非激活），则系统主继电器SMR1切断主电池150与升压转换器162之间的电路。升压转换器162基于来自控制装置180的信号PWC，将正极线PL2的电压升压为从蓄电装置150输出的电压以上的电压。此外，该升压转换器162例如包括直流斩波电路。

变换器164、166分别与电动发电机172、174对应设置。变换器164基于来自控制装置180的信号PWI1驱动电动发电机172，变换器166基于来自控制装置180的信号PWI2驱动电动发电机174。此外，变换器164、166例如包括三相桥式电路。

对于次级自谐振线圈112，两端经由开关（继电器113）与电容器111连接，当开关（继电器113）呈导通状态时介由电磁场与供电装置200的初级谐振线圈进行共振。通过该共振从图1、图5的输电装置200进行受电。此外，在图6中虽然示出了设有电容器111的例子，但是也可以进行与初级自谐振线圈之间的调整，以取代电容器而通过线圈的寄生电容进行共振。

此外，针对次级自谐振线圈112，基于与输电装置200的初级自谐振线圈之间的距离，对其匝数进行适当设定，使得：表示初级自谐振线圈与次级自谐振线圈112的共振强度的Q值（例如Q＞100）变大、且表示其耦合度的κ变小。

次级线圈114被配设为与次级自谐振线圈112在同轴上，能够通过电磁感应与次级自谐振线圈112磁耦合。该次级线圈114通过电磁感应将由次级自谐振线圈112接受的电力取出并向整流器140输出。此外，次级自谐振线圈112和次级线圈114形成图1所示的受电单元110。

整流器140对通过次级线圈114取出的交流电力进行整流。DC/DC转换器142基于来自控制装置180的信号PWD，将通过整流器140整流后的电力变换为主电池150的电压电平并向主电池150输出。

系统主继电器SMR2配设在DC/DC转换器142与蓄电装置150之间。若来自控制装置180的信号SE2被活性化，则系统主继电器SMR2将主电池150与DC/DC转换器142电连接，若信号SE2被非活性化，则系统主继电器SMR2切断主电池150与DC/DC转换器142之间的电路。电压传感器190检测整流器140与DC/DC转换器142之间的电压VR，并将该检测值向控制装置180输出。

在整流器140和DC/DC转换器142之间设有串联连接的电阻144和继电器146。在车辆100进行非接触供电的情况下调整车辆位置时，继电器146被控制装置180控制为导通状态。

控制装置180基于加速开度和/或车辆速度、来自其他各种传感器的信号，生成用于分别驱动升压转换器162和电动发电机172、174的信号PWC、PWI1、PWI2。控制装置180将已生成的信号PWC、PWI1、PWI2分别向升压转换器162和变换器164、166输出。并且，在车辆行驶时，控制装置180使信号SE1活性化以使系统主继电器SMR1接通，并使信号SE2非活性化以使系统主继电器SMR2断开。

能够发送微弱电力并基于电压VR判断受电状态。因此，驾驶员或者车辆引导系统基于电压VR进行车辆的对位。

在车辆的对位完成时，控制装置180经由通信单元130向供电装置200发送供电指令，并使信号SE2活性化以使系统主继电器SMR2接通。然后，控制装置180生成用于驱动DC/DC转换器142的信号PWD，并将其生成的信号PWD向DC/DC转换器142输出。

车辆100还包括：辅机电池182；DC/DC转换器181，其设置在电力线PL1、NL和辅机电池182之间，对主电池150的电压进行降压并向辅机负载以及辅机电池182供给；和共振设备供电单元184。

共振设备供电单元184是辅机负载之一，以非接触的方式向车内电气设备进行供电。在本实施方式中，共振设备供电单元184的非接触的供电方式采用共振方式。作为代表例，车内电气设备为便携电话，设备供电单元是对便携电话的电池进行充电的单元，但未必需要车内电气设备搭载电池，只要以非接触的方式进行供电即可。作为车内电气设备的其他例，可举出个人电脑、音乐设备、数码相机、摄像机、游戏机、无线通信设备等。并不限于这些，多数是便携的小型设备。

优选，受电单元110从设置于车辆外部的外部输电装置以非接触的方式接受的电力，大于共振设备供电单元184以非接触的方式向车内电气设备输送的电力。另外，车辆的主电池150的容量远远大于在车内电气设备例如便携电话等所内置的电池的容量。

在对车辆的主电池150进行充电的情况下采用共振法，在向车内电气设备供电的情况下，采用使用了频率与对主电池150的充电不同的电磁波的共振法，由此在两个非接触送受电中能够使彼此不产生影响。在共振法的情况下，通过选择共振部的共振频率以使其与一般的车内电气设备的共振频率不同，能够不对车内电气设备造成影响地对车辆的主电池150进行充电。共振部（受电单元110的次级自谐振线圈112）的共振频率由LC成分决定，该LC成分取决于与线圈直径有关的受电单元的电感L和与线圈连接的电容器的容量C。便携型车内电气设备的尺寸不像车辆那么大，所以在车辆侧可以搭载通常在车内电气设备无法搭载的程度的电感L。

图7是用于对车辆侧的受电单元110和供电装置侧的输电单元220进行更详细说明的电路图。

参照图7，高频电源装置210用高频交流电源213和表示电源的阻抗的电阻211来表示。

输电单元220包括：与高频电源装置210连接的初级线圈232、通过电磁感应与初级线圈232磁耦合的初级自谐振线圈234、与初级自谐振线圈234的两端连接的电容器242。

受电单元110包括：介由电磁场与初级自谐振线圈234进行共振的次级自谐振线圈112、串联连接在次级自谐振线圈112的两端的电容器111以及继电器113。继电器113在受电的情况下被控制为导通状态。

受电单元110还包括与次级自谐振线圈112磁耦合的次级线圈114。次级线圈114所接受的交流电力由整流器140整流。在整流器140的输出侧连接有电容器C1，在调整车辆和供电设备的位置时使用的继电器146以及电阻144连接在电容器C1的电极之间。在整流器140的输出侧还连接有充电器（DC/DC转换器142），将电压变换为适当的充电电压，变换后的充电电压提供给电池（主电池150）。

电阻144被设定为例如50Ω的阻抗，该值被调整成与用高频电源装置210的电阻211表示的阻抗匹配。

在对车辆进行非接触供电的情况下调整车辆的停止位置时，电压传感器190检测电阻144的两端的电压，并将检测值VR输出到控制装置180。

另一方面，在车辆位置的调整完成并从外部电源通过非接触供电对车辆进行充电的情况下，电压传感器190检测对DC/DC转换器142的输入电压作为检测值VR。

图8是表示图6中的共振设备供电单元184以及车内电气设备的受电部的结构的电路图。

参照图8，车辆的送受电系统包括进行电气设备的充电的组装入车辆的共振设备供电单元184、和被共振设备供电单元184供电的车内电气设备400所内置的受电部410而构成。

车内电气设备400例如是便携电话、个人电脑、数码相机、PDA、便携式的音乐播放器、其他的便携式电气设备。

车内电气设备400包括：受电部410、通信部460、整流器480、充电连接电路470、电池490、电源开关415、负载电路420、设备控制部402、电流传感器471和电压传感器472。受电部410包括次级谐振线圈411、电容器412和次级线圈413。

次级谐振线圈411利用电磁场通过电磁场共振从共振设备供电单元184所包含的初级谐振线圈521接受电力。

针对该次级谐振线圈411，基于与共振设备供电单元184的初级谐振线圈521之间的距离、和/或初级谐振线圈521及次级谐振线圈411的共振频率等，对其匝数进行适当设定，使得：表示初级谐振线圈521与次级谐振线圈411的共振强度的Q值（例如，Q＞100）变大，且使表示其耦合度的κ等变小。

电容器412与次级谐振线圈411的两端连接，与次级谐振线圈411一起形成LC共振电路。电容器412的电容根据次级谐振线圈411所具有的电感被适当设定成为预定的共振频率。此外，在利用次级谐振线圈411自身所具有的寄生电容能够得到所希望的共振频率的情况下，有时省略电容器412。

次级线圈413被设为与次级谐振线圈411在同轴上，能够通过电磁感应与次级谐振线圈411磁耦合。该次级线圈413通过电磁感应将由次级谐振线圈411接受的电力取出并向整流器480输出。

整流器480对从次级线圈413接受的交流电力进行整流，将该整流后的直流电力经由充电连接电路470输出至电池490。作为整流器480，例如，可以包括二极管电桥以及平滑用的电容器（均未图示）而构成。作为整流器480，也能够使用利用开关控制进行整流的所谓的开关调节器，但是有时整流器480也包含在受电部410中，为了防止与所产生的电磁场相伴的开关元件的误动作等，更加优选二极管电桥这样的静止型的整流器。

此外，在本实施方式中，通过整流器480整流后的直流电力向电池490直接输出，但是在整流后的直流电压与电池490可容许的充电电压不同的情况下，也可以在整流器480与电池490之间设置用于电压变换的DC/DC转换器（未图示）。

电压传感器472设置在连结整流器480与电池490的电力线对之间。电压传感器472检测整流器480的二次侧的直流电压、即从共振设备供电单元184接受到的受电电压，并将该检测值VC输出到设备控制部402。

电流传感器471设置在连结整流器480与电池490的电力线上。电流传感器471检测对电池490充电的充电电流，并将该检测值IC向设备控制部402输出。

充电连接电路470与整流器480和电池490电连接。充电连接电路470受来自设备控制部402的控制信号SE12控制，对从整流器480向电池490的电力的供给和切断进行切换。

电池490是构成为可充放电的电力储存元件。电池490例如包括锂离子电池、镍氢电池或铅蓄电池等二次电池、双电荷层电容器等蓄电元件而构成。

电池490经由充电连接电路470与整流器480连接。电池490存储由受电部410接受并由整流器480整流后的电力。另外，电池490经由电源开关415也与负载电路420连接。电池490将用于产生车辆驱动力的电力向负载电路420供给。电池490的输出例如为3.6V左右。

在电池490设置有均未图示的用于检测电池490的电压VB以及输入输出的电流IB的电压传感器以及电流传感器。这些检测值向设备控制部402输出。设备控制部402基于该电压VB以及电流IB，运算或者推定电池490的充电状态（也称为“SOC（State Of Charge）”。）。

电源开关415设置在连结电池490与负载电路420的电力线上。并且，电源开关415受来自设备控制部402的控制信号SE11控制，对电池490与负载电路420之间的电力的供给和切断进行切换。

通信部460是用于在车内电气设备400与共振设备供电单元184之间进行无线通信的通信接口。通信部460将来自设备控制部402的包括关于电池490的SOC在内的电池信息INFO向共振设备供电单元184输出。另外，通信部460将指示来自共振设备供电单元184的输电的开始以及停止的信号STRT、STP向共振设备供电单元184输出。

设备控制部402包括均未在图1中图示的CPU（Central ProcessingUnit）、存储装置以及输入输出缓冲器，进行来自各传感器等的信号的输入、向各设备的控制信号的输出，并且进行车内电气设备400以及各设备的控制。此外，针对这些控制，不限于由软件实现的处理，也能够由专用的硬件（电子电路）来处理。

设备控制部402在接受由用户的操作和/或对位完成等产生的充电开始信号TRG时，基于预定的条件已成立，将指示输电开始的信号STRT经由通信部460向共振设备供电单元184输出。另外，设备控制部402基于电池490成为满充电或者用户的操作等，将指示输电停止的信号STP经由通信部460向共振设备供电单元184输出。

共振设备供电单元184包括电源装置510和输电部520。电源装置510包括：通信部530、作为控制装置的输电ECU540、高频电源部550、和整合器（匹配器）560。另外，输电部520包括：初级谐振线圈521、电容器522和初级线圈523。

高频电源部550受来自输电ECU540的控制信号MOD控制，将从图6的辅机电池182或者DC/DC转换器181接受的电力变换为高频（频率f＝f2）的电力。

并且，高频电源部550将该变换后的高频电力经由整合器560向初级线圈523供给。此外，高频电源部550生成的高频电力的频率f2例如为1M～数十MHz。设定频率f1、f2，以使该频率f2与图5的高频电源装置的频率f1不同。将频率f2设定得比频率f1低，但是更优选频率f2被设定为比图5的高频电源装置的频率f1高。

整合器560是用于使共振设备供电单元184与车内电气设备400之间的阻抗匹配的电路。整合器560包括可变电容器及可变电感器而构成。整合器560基于从车内电气设备400发送的电池信息INFO通过从输电ECU540提供的控制信号ADJ来控制，调整可变电容器以及可变电感器以使共振设备供电单元184的阻抗与车内电气设备400侧的阻抗一致。另外，整合器560将表示阻抗调整已完成的信号COMP向输电ECU540输出。

初级谐振线圈521通过电磁场共振将电力向车内电气设备400的受电部410所包含的次级谐振线圈411传送。

针对该初级谐振线圈521，基于与车内电气设备400的次级谐振线圈411之间的距离、和/或初级谐振线圈521及次级谐振线圈411的共振频率等，对其匝数进行适当设定，使得：表示初级谐振线圈521与次级谐振线圈411的共振强度的Q值（例如，Q＞100）变大、且使表示其耦合度的κ等变小。

电容器522与初级谐振线圈521的两端连接，与初级谐振线圈521一起形成LC共振电路。电容器522的电容根据初级谐振线圈521所具有的电感被适当设定成为预定的共振频率。此外，在利用初级谐振线圈521自身所具有的寄生电容能够得到所希望的共振频率的情况下，有时省略电容器522。

初级线圈523被设为与初级谐振线圈521在同轴上，能够通过电磁感应与初级谐振线圈521磁耦合。初级线圈523通过电磁感应将经由整合器560供给的高频电力传递到初级谐振线圈521。

如上所述，通信部530是用于在共振设备供电单元184与车内电气设备400之间进行无线通信的通信接口。通信部530接收从车内电气设备400侧的通信部460发送的电池信息INFO、以及指示输电开始及停止的信号STRT、STP，并将这些信息向输电ECU540输出。另外，通信部530从输电ECU540接收来自整合器560的表示阻抗调整已完成的信号COMP，并将该信号向车内电气设备400侧输出。

输电ECU540包括均未在图8中图示的CPU、存储装置以及输入输出缓冲器，进行来自各传感器等的信号的输入、向各设备的控制信号的输出，并且进行电源装置510中的各设备的控制。此外，针对这些控制，不限于由软件实现的处理，也能够由专用的硬件（电子电路）来处理。

此外，在本实施方式中，作为车内电气设备400示出了内置电池490的例子，但是车内电气设备400未必需要电池490。只要是以非接触的方式对车内电气设备400进行供电，则在车内电气设备400不内置电池490也可。

图9是用于说明图8的共振设备供电单元184的车辆中的配置例的图。

参照图9，共振设备供电单元184优选配置在既能从驾驶座502使用也能从副驾驶座504使用的车室内的位置。优选可以在中央控制台506的托架、仪表板的袋子等设置共振设备供电单元184。

若设为这样的位置，则由于距离图1所示的受电单元110也远，所以向车内电气设备供电和在受电单元110受电相互影响的可能性变低。只不是例示而不是限定性内容，在图9中示出在中央控制台506设置共振设备供电单元184、将放置车内电气设备400的托架底面作为设备配置面191的例子。

图10是用于说明车内电气设备的线圈与设备供电单元的线圈的距离的图。

参照图10，将车内电气设备400以及共振设备供电单元184的筐体设计为使内置或者安装于车内电气设备400的受电侧线圈404与共振设备供电单元184的供电侧线圈194的距离为距离D2。在图10中示出了距离D2比图4中示出的距离D1小的例子。但是，共振方式与电磁感应方式不同，即使进行非接触电力传输的距离为3～4m也能够得到实用的效率。因此，在共振设备供电单元184向车内电气设备400输电的电力充分小的情况下，即使如图9、图10所示没有将车内电气设备400放置在指定的部位，例如在用户手持的状态下也能够进行充电。

此外，优选，正确进行了对位则电力传输效率更好。车内电气设备400在电气上与共振设备供电单元184非接触，但是物理上将筐体彼此接触这样的设备配置面191设置在共振设备供电单元184。在筐体中设置用于对位的凹凸和/或磁体等，用户能够用手抬起车内电气设备400放置在共振设备供电单元184的设备配置面191上并用手进行位置调整，由此容易成为没有位置偏离的状态。这一点与图1的输电单元220与受电单元110的对位大不相同。

如以上说明那样，在向车载电池的受电与向车内电气设备的供电这两方均以非接触方式进行的情况下，使用利用了相互不同的频率的共振频率的共振方式。由此能够避免低输出的车内设备达到向车载电池的受电用的共振频率而进行共振导致车内设备受电。并且，能够一边进行向车载电池的受电、一边在车内也进行向车内电气设备的非接触供电。

另外，通常在使共振频率低频率化时，尤其在处理大电力的情况下能够减少共振线圈等单元的成本。相反在处理小电力的情况下，容易使共振频率高频率化。因此，通过将向大电力的车载电池的受电单元的共振频率设定得比向作为小电力的车内电气设备的供电单元的共振频率低，能够减少车辆的总成本。

图11是用于说明图6的控制装置180执行的与电力送受电的允许相关的控制的流程图。该流程图的处理按一定时间或者每当预定的条件成立时从车辆控制的主例程被调出并执行。

参照图6、图11，首先在处理开始时，控制装置180在步骤S1中判断车辆是否为车辆不可行驶状态。

例如，对于车辆，在车辆为车辆不可行驶状态（Ready-OFF状态）的情况下，通过按一次车辆起动按钮120，车辆成为可行驶状态（Ready-ON状态），当将换档范围设定为驱动档并踩踏加速踏板时，车辆能够起步。

并且，在车辆为可行驶状态（Ready-ON状态）的情况下，通过再一次按下车辆起动按钮120，车辆成为车辆不可行驶状态（Ready-OFF状态），成为即使踩踏加速踏板车辆也不起步的状态。

在可行驶状态下图6的系统主继电器SMR1导通，能够对电动发电机172、174通电，发动机176也能够运转。

另一方面，在不可行驶状态下图6的系统主继电器SMR1为非导通，禁止对电动发电机172、174通电，发动机176也被禁止运转。

若在步骤S1中车辆为不可行驶状态（Ready-OFF）状态，则处理前进至步骤S2，若在步骤S1中车辆为可行驶状态（Ready-ON）状态,则处理前进至步骤S7。

在步骤S2中，控制装置180判断是否有对主电池150的充电要求。对主电池150的充电要求，既可以例如从驾驶员操作的输入装置（图6的供电按钮122等）提供，也可以是控制装置180自身基于表示图1的输电单元220与受电单元110的定位已完成的信号和主电池150的充电状态SOC（State Of Charge）来产生。

在步骤S2中有对主电池150的充电要求的情况下，处理从步骤S2前进至步骤S3，在没有充电要求的情况下，处理从步骤S2前进至步骤S5。

在步骤S3中，将系统主继电器SMR2控制为接通状态，另一方面，将系统主继电器SMR1控制为断开状态。然后，在步骤S4中，允许主电池150的充电，另一方面，禁止向车内电气设备供电。在该状态下，也假设为在对主电池150充电期间驾驶员离开车辆的状态。

在步骤S5中，将系统主继电器SMR1以及SMR2都控制为断开状态。然后，在步骤S6中，向主电池150的充电以及向车内电气设备的供电均被禁止。

在步骤S1中车辆为可行驶状态（Ready-ON）状态而处理前进至步骤S7的情况下，将系统主继电器SMR1控制为接通状态，车辆成为能够对电动发电机172、174通电的状态。在该状态下，假设驾驶员留在车内，设为未图示的空调、音响设备等辅机类也能够使用。然后，在步骤S8中判断是否有向主电池150的充电要求。

在步骤S8中有向主电池150的充电要求的情况下处理前进至步骤S9，在没有充电要求的情况下处理前进至步骤S11。

在步骤S9中，将系统主继电器SMR1以及SMR2都控制为接通状态。然后，在步骤S10中，向主电池150的充电以及向车内电气设备的供电均被允许。

在步骤S11中，将系统主继电器SMR2控制为断开状态，另一方面，将系统主继电器SMR1控制为接通状态。然后，在步骤S12中，禁止主电池150的充电，另一方面，允许向车内电气设备供电。

在步骤S4、S6、S10、S12任一个处理结束时，在步骤S13中控制返回主例程。

图12是用于说明图6的控制装置180执行的与允许电力送受电相关联的变形例的控制的流程图。该流程图的处理按一定时间或者每当预定的条件成立时从车辆控制的主例程调出并执行。

参照图6、图12，首先在处理开始时控制装置180在步骤S21中判断是否处于对主电池150充电的充电期间。若在步骤S21中不处于主电池150的充电期间则处理前进至步骤S24，若处于主电池150的充电期间，则处理前进至步骤S22。

在步骤S22中，判断当前的车辆状态是否为不可行驶状态（Ready-OFF状态）。在步骤S22中车辆的状态为不可行驶状态的情况下处理前进至步骤S23，在不为不可行驶状态的情况下即为可行驶状态（Ready-ON状态）的情况下处理前进至步骤S24。

在步骤S23中，控制装置180控制系统主继电器SMR1、SMR2、DC/DC转换器142、共振设备供电单元184，以成为能够进行主电池150充电且禁止对车内电气设备供电的状态。

另一方面，在步骤S24中，控制装置180控制系统主继电器SMR1、SMR2、DC/DC转换器142、共振设备供电单元184，以能受理向主电池150的充电要求且能受理对车内电气设备的供电要求。

通常来说，在对主电池150充电期间驾驶员离开车辆的情况下，之前驾驶员将车辆设定为不可行驶状态。在这样的情况下，通过禁止向车内电气设备供电，能够避免在驾驶员等乘员不在的情况下向车内电气设备供电而发生难以预料的事态。

另外，也考虑在主电池150充电期间驾驶员等在车辆内部等待而使冷暖气设备工作或使音响装置工作的情况。假设这样乘员在车室内的情况下，能够也允许向车内电气设备的非接触供电而提高便利性。

最后，再次参照附图对本实施方式并进行总结。参照图6，车辆100包括：受电单元110，通过电磁场共振以非接触的方式接受用于车辆100行驶的电力；和共振设备供电单元184，在车辆内部通过电磁场共振以非接触的方式输送向电气设备供给的电力。受电单元110受电所使用的电磁场的频率与共振设备供电单元184输电所使用的电磁场的频率被设定为不同。

优选，设定受电单元110受电所使用的电磁场的频率（图5的f1）和共振设备供电单元184输电所使用的电磁场的频率（图8的f2），使得受电单元110受电所使用的电磁场的频率（图5的f1）比共振设备供电单元184输电所使用的电磁场的频率（图8的f2）低。

更优选，受电单元110以非接触的方式从设置于车辆外部的供电装置200接受的电力比共振设备供电单元184以非接触方式输送到车内电气设备400的电力大。

进而优选，车辆100还包括驱动车辆100的电动发电机172、174、向电动发电机172、174供给电力的主电池150、和在主电池150之外另外设置的辅机电池182。辅机电池182的电压比主电池150的电压低，共振设备供电单元184从辅机电池182接受电力并向车内电气设备400进行输电。

进而优选，车辆还包括控制装置180，所述控制装置180根据乘员对起动按钮120等的操作将车辆的动作状态设定为可行驶状态（Ready-ON状态）和不可行驶状态（Ready-OFF状态）。如图12所示，控制装置180在可行驶状态下（在步骤S22中为“否”）允许将由受电单元110接受到的电力充电到主电池150，并且允许从共振设备供电单元184向车内电气设备400供给电力。另外，控制装置180在不可行驶状态下（在步骤S22中为“是”）允许将由受电单元110接受到的电力充电到主电池150，并且禁止从共振设备供电单元184向车内电气设备400供给电力。

本发明在另一方式下是在车辆内部使用的车内电气设备400。车辆100包括：受电单元110，通过电磁场共振以非接触的方式从供电装置200接受用于车辆100行驶的电力；和共振设备供电单元184，通过电磁场共振以非接触的方式输送向车内电气设备400供给的电力。车内电气设备400包括受电部410，所述受电部410使用比车辆100的受电单元110受电所使用的电磁场的频率高的电磁场的频率，接受从共振设备供电单元184输送的电力。

本发明在又一方式下是一种电力送受电系统，包括：车辆100；供电装置200，通过电磁场共振以非接触的方式向车辆100输送电力；和车内电气设备400，能够在车辆内部使用。车辆100包括：受电单元110，通过电磁场共振以非接触的方式从外部的供电装置200接受用于车辆行驶的电力；和共振设备供电单元184，通过电磁场共振以非接触的方式输送向车内电气设备400供给的电力。受电单元110受电所使用的电磁场的频率与共振设备供电单元184输电所使用的电磁场的频率被设定为不同。

此外，在本实施方式中，在图6、图7等中示出了包括次级自谐振线圈112和次级线圈114的例子，但是本申请发明并不限定于这样的结构，也能够适用不是通过电磁感应在次级自谐振线圈112与次级线圈114之间进行输电的结构。即，在车辆的受电中使用共振方式即可，也能够适用于没有进行基于电磁感应的受电的线圈的结构。

此外，在本实施方式中，在图6、图7、图8等中示出了包括初级自谐振线圈、初级线圈、次级自谐振线圈、次级线圈的例子，但是本申请发明并不限定于这样的结构，也能够适用于不是通过电磁感应进行次级自谐振线圈112与次级线圈114之间的输电和/或初级线圈232与初级自谐振线圈234之间的输电的结构，以及不是通过电磁感应进行次级自谐振线圈411与次级线圈413之间的输电和/或在初级线圈523与初级自谐振线圈521之间的输电的结构。即，只要在向车辆的送受电和/或向车内电气设备的送受电中使用共振方式的结构即可，也能够适用于在共振方式的送受电的路径上没有进行基于电磁感应的送受电的线圈的结构。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是举例说明的内容而并不是限制性内容。本发明的范围并不通过上述说明来限定，而是通过权利要求的范围来限定，与权利要求等同的含义以及权利要求范围内的所有变更也包含在本发明中。

Claims (8)

1.一种车辆，具备：

受电装置（110），通过电磁场共振以非接触的方式接受用于车辆（100）行驶的电力；和

输电装置（184），在所述车辆内部通过电磁场共振以非接触的方式输送向电气设备供给的电力，

所述受电装置受电所使用的电磁场的频率与所述输电装置输电所使用的电磁场的频率被设定为不同。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中，

设定所述受电装置受电所使用的电磁场的频率和所述输电装置输电所使用的电磁场的频率，使得所述受电装置受电所使用的电磁场的频率比所述输电装置输电所使用的电磁场的频率低。

3.根据权利要求2所述的车辆，其中，

所述受电装置以非接触的方式从设置于车辆外部的外部输电装置接受的电力比所述输电装置以非接触的方式输送给所述电气设备的电力大。

4.根据权利要求3所述的车辆，还具备：

驱动车辆的驱动装置（172、174）；

向所述驱动装置供给电力的主电池（150）；和

在所述主电池之外另外设置的辅机电池（182），

所述辅机电池的电压比所述主电池的电压低，

所述输电装置从所述辅机电池接受电力并向所述电气设备进行输电。

5.根据权利要求4所述的车辆，其中，

还具备控制部（180），所述控制部（180）根据乘员的操作将车辆的动作状态设定为可行驶状态和不可行驶状态，

所述控制部，在所述可行驶状态下允许将由所述受电装置接受到的电力充电到所述主电池，并且允许从所述输电装置向所述电气设备供给电力，在所述不可行驶状态下允许将由所述受电装置接受到的电力充电到所述主电池，并且禁止从所述输电装置向所述电气设备供给电力。

6.一种电气设备，是在车辆内部使用的电气设备（400），

所述车辆包括：

受电装置（110），通过电磁场共振以非接触的方式从外部输电装置接受用于所述车辆行驶的电力；和

输电装置（184），通过电磁场共振以非接触的方式输送向所述电气设备供给的电力，

所述电气设备具备受电部（410），所述受电部（410）使用与所述车辆的所述受电装置受电所使用的电磁场的频率不同的电磁场的频率，接受从所述输电装置输送的电力。

7.根据权利要求6所述的电气设备，其中，

所述受电部使用比所述车辆的所述受电装置受电所使用的电磁场的频率高的电磁场的频率，接受从所述输电装置输送的电力。

8.一种电力送受电系统，包括：

车辆（100）；

外部输电装置（200），通过电磁场共振以非接触的方式向所述车辆输送电力；和

电气设备（400），能够在所述车辆内部使用，

所述车辆包括：

受电装置（110），通过电磁场共振以非接触的方式从所述外部输电装置接受用于所述车辆行驶的电力；和

输电装置（184），通过电磁场共振以非接触的方式输送向所述电气设备供给的电力，

所述受电装置受电所使用的电磁场的频率与所述输电装置输电所使用的电磁场的频率被设定为不同。

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