CN103718427B - 无线送电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线送电方法，利用磁场的共振，从作为送电装置的共振天线的第1共振天线，向作为受电装置的共振天线的第2共振天线，以非接触的方式传送电力，使所述送电装置的电源电力的频率变化，来将所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的传送效率设定为第1传送效率；使从所述第1共振天线向所述第2共振天线传送的电力渐增；通过所述第2共振天线的感应系数以及静电电容的至少一方的变化来使共振频率变化，从而将所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的传送效率变更为比第1传送效率小的第2传送效率，来使受电电力与所述受电装置的要求电力一致。

Description

无线送电方法

技术领域

本发明涉及一种无线(wireless)送电方法。

本申请基于2011年7月28日在日本提交的特愿2011-165368号申请主张优先权，在此援引其内容。

背景技术

以往，已知在将由供电装置输出的电力通过无线向电动车的电池进行充电时，将电池的充电中使用的各种控制信号通过ASK调制方式等叠加到交流电力，从而在送电侧与受电侧之间进行控制信号的发送接收的技术(例如，参见专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第10/030005号小册子

发明要解决的课题

但是，在上述现有的无线送电中，虽然通过使控制信号叠加到交流电力，从而减少控制信号的发送接收中使用的通信设备，来对系统进行简单化，但导致用于使控制信号叠加到交流电力的设备增加。此外，由于上述现有的无线送电对受电侧的车辆的要求电力没有掌握，因此存在单方面地持续发送电力而不能进行最合适的电力发送的问题。

发明内容

本发明鉴于上述情况而作，其目的在于，提供一种能够不使装置结构复杂化地根据受电侧的要求电力，来使电力供给最合适的无线送电方法。

解决课题的手段

为了解决上述问题，并达成相应目的，本发明采用以下的方法。

(1)一种与本发明的一个方式有关的无线送电方法，其利用磁场的共振，从作为送电装置的共振天线的第1共振天线，向作为受电装置的共振天线的第2共振天线，以非接触的方式传送电力，使所述送电装置的电源电力的频率变化，来将所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的传送效率设定为第1传送效率，使从所述第1共振天线向所述第2共振天线传送的电力渐增，通过所述第2共振天线的感应系数以及静电电容的至少一方的变化来使共振频率变化，从而将所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的所述传送效率变更为比第1传送效率小的第2传送效率，来使受电电力与所述受电装置的要求电力一致。

(2)在上述(1)所述的无线送电方法中，所述送电装置也可以对所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的所述传送效率进行监视，基于所述传送效率的变化，估算所述要求电力。

(3)在上述(2)所述的无线送电方法中，所述送电装置也可以使送电电力变化，以使得所述送电电力与估算出的所述要求电力相等，

在所述受电装置，也可以通过所述第2共振天线的所述感应系数以及所述静电电容的至少一方的变化来使所述共振频率变化，以使得所述受电电力与所述要求电力相等，并使所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的所述传送效率变化为比第2传送效率大的第3传送效率，。

发明效果

根据上述(1)所述的方式，能够通过受电装置的共振天线的感应系数以及静电电容的至少一方的变化，来使共振频率变化，从而使受电电力与受电装置的要求电力一致。因此，能够防止由于提供过大的电力而导致受电装置的共振天线过热。

此外，由于能够在不使用用于从受电装置向送电装置发送要求电力的信息的通信设备、信号转换设备等的情况下使受电电力与受电装置的要求电力一致，因此能够防止装置结构复杂化。

此外，在例如不需要充电的情况那样的受电装置的要求电力为零的情况下，能够通过使共振频率变化从而将受电电力设为零。

根据上述(2)所述的方式，进一步地，基于通过受电装置侧的共振频率的变化使受电电力与受电装置的要求电力一致时的送电装置的共振天线与受电装置的共振天线之间的传送效率，例如，根据变化后的传送效率与送电电力，能够在送电装置估算受电装置的要求电力。因此，与设置用于对要求电力的信息进行发送接收的装置的情况相比，能够减少零部件的件数。

根据上述(3)所述的方式，进一步地，若在送电装置中变更送电电力以使得该送电电力成为被估算出的要求电力，则由于受电电力降低，为了弥补该降低，因此在受电装置侧，在传送效率增大的一侧，变更共振频率。因此，能够以高传送效率，对与受电装置侧的要求电力相应的送电电力进行传送。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式中的无线充电系统的结构的框图。

图2是表示上述无线充电系统中的LC调整电路的一个例子的电路图。

图3是在上述无线充电系统的送电装置侧被执行的送电初始处理的流程图。

图4是表示电源频率与传送效率的关系的曲线图。

图5是表示电源频率与传送效率的关系的曲线图，是表示2个波峰的情况的一个例子的曲线图。

图6是上述无线充电系统的送电侧处理的流程图。

图7是上述无线充电系统的受电侧处理的流程图。

图8是图7的可变频率处理的流程图。

图9是发送天线以及接收天线的每个组合的映射。

图10是表示使受电电力降低至要求电力的情况下的一个例子的曲线图。

图11是表示通过可变频率处理来使受电电力收敛为受电电力目标值的一个例子的曲线图。

图12是表示通过可变频率处理来将送电装置侧的传送效率收敛在规定范围内的一个例子的曲线图。

图13是表示变更了共振频率的一个例子的曲线图。

图14是表示变更了共振频率的一个例子的曲线图，是表示2个波峰的情况的一个例子的曲线图。

图15是表示上述无线充电系统的动作的时序图。

图16是本发明的第2实施方式中的上述无线充电系统的送电侧处理的流程图。

图17是上述第2实施方式的无线充电系统的可变频率处理的流程图。

图18是表示上述第2实施方式的无线充电系统的动作的时序图。

符号说明：

10 电池

11 接收天线(共振天线)

16 车辆控制装置

21 发送天线(共振天线)

22 交流电源

25 振荡电路

26 控制装置

具体实施方式

接下来，参照附图，针对应用了与本发明的第1实施方式有关的无线送电方法的无线充电系统进行说明。

如图1所示，本实施方式的无线充电系统1构成为具备：车辆100，其具备产生行使驱动力的3相的DC无刷电机等电机；和充电站(station)200，其向车辆100提供充电电力。

该无线充电系统1通过使用了共振现象的共振型的无线电力传送方式，从而将从充电站200(送电装置侧)输出的电力以非接触的方式向车辆100(受电装置侧)进行送电，对被装载于车辆100的电池10进行充电。

车辆100构成为在地板镶板(floor panel)的下方等具备接收天线11。充电站200构成为在车辆100行使的路面、车辆100停车的设施等具备发送天线21。

充电站200的发送天线21具备送电天线21a以及送电线圈21b，车辆100的接收天线11具备受电天线11a以及受电线圈11b。

在共振型的无线电力传送方式中，通过具备受电线圈11b的车辆100侧的共振器(未图示)与具备送电线圈21b的充电站200侧的共振器(未图示)之间的磁场的共振，从而传送电力。

在充电站200的送电天线21a，邻接配置作为初级线圈的送电线圈21b。在车辆100的受电天线11a，邻接配置作为次级线圈的受电线圈11b。然后，若在送电线圈21b中通电初级电流，则因电磁感应而导致在送电天线21a中流过感应电流，从而送电天线21a以与具备送电线圈21b的充电站200侧的共振器的电感以及寄生电容相应的共振频率，产生共振。与此相伴地，与送电天线21a对置的受电天线11a以共振频率产生共振，在受电天线11a中流过次级电流，因电磁感应而导致邻接于受电天线11a的受电线圈11b中流过次级电流。

除了上述发送天线21之外，充电站200还具备：交流电源22、整流电路23、DC/DC变换器24、振荡电路25、控制装置26。

由交流电源22提供的交流的电力，通过整流电路23被转换为直流。通过整流电路23被直流转换后的电力，在通过DC/DC变换器24而被电压转换后，被提供给振荡电路25。

振荡电路25按照来自控制装置26的控制信号，将由DC/DC变换器24输出的直流电力，转换为共振型的无线电力传送方式中使用的规定频率的交流电力。此外，振荡电路25按照来自控制装置26的控制信号，通过发送天线21，对输出给接收天线11的送电电力P_out(W)进行调整。进一步地，振荡电路25将入射波与反射波的信息发送给控制装置26，该入射波与反射波的信息用于求出与由发送天线21和接收天线11构成的发送接收电路网的S参数(散射参数)有关的输入反射系数(以下简称为S₁₁参数)。

控制装置26根据从振荡电路25接收到的入射波与反射波的信息，求出S₁₁参数，进一步地，根据S₁₁参数，计算电力送电的传送效率η。此外，控制装置26基于传送效率η与送电电力P_out求出车辆100(受电装置)的要求电力P_in_tar的估算值、即送电电力目标值P_out_tar。进一步地，控制装置26将对送电电力P_out进行调整的控制信号输出到振荡电路25，以使得成为上述送电电力目标值P_out_tar。S₁₁参数通过从振荡电路25到发送天线21的入射波a1、和来自发送天线21的反射波b1的比(S₁₁＝b1/a1)而求出。这些入射波a1以及反射波b1能够通过例如方向性耦合器进行检测。

除了上述的接收天线11之外，车辆100还具备：电机驱动用的电池10、车辆整流电路13、车辆DC/DC变换器(DC/DC)14、LC调整电路15、和车辆控制装置16。

电池10通过共振型的无线电力传送方式，由从充电站200发送的电力进行充电，对产生行使驱动力的电机等被装载于车辆100的各种设备提供电力。

车辆整流电路13将由接收天线11接收的交流电力转换为直流电力。进一步地，车辆整流电路13还具备检测部(未图示)，该检测部对从接收天线11输入的受电电力P_in(W)进行检测，该车辆整流电路13将被检测出的受电电力P_in的信息输出到车辆控制装置16。

车辆DC/DC变换器14将车辆整流电路13的输出电压转换为电池10的充电电压。

LC调整电路15按照来自车辆控制装置16的控制指令，通过使共振天线的感应系数(L)、静电电容(C)的至少一方变化，来对基于共振型的无线电力传送方式的接收天线11的共振频率F进行调整。图2表示LC调整电路15的电容可变电路30的一个例子，例如，能够由可变电容二极管31与电容器32的并联连接构成。这样，因使用可变电容二极管31，故而不需要机械性的调整机构，能提高可靠性。在上述中，虽然以电容可变的情况为一例进行了说明，但也可以通过可变感应器等来调整感应系数。

车辆控制装置16通过例如电流累计法等，从而对电池充电状态SOC(state ofcharge)进行监视，来求出电池10等车辆100侧的要求电力P_in_tar。进一步地，车辆控制装置16基于从车辆整流电路13输入的受电电力P_in的信息以及要求电力P_in_tar，将对共振型的无线电力传送方式中的共振频率F进行调整的控制指令输出到LC调整电路15，以使得受电电力P_in成为要求电力P_in_tar。

如果整流电路23的输出电压能够作为振荡电路25的输入电压而利用，则也可以省略上述的充电站200的DC/DC变换器24。进一步地，如果车辆整流电路13的输出电压能够作为电池10的输入电压而利用，则也可以省略车辆DC/DC变换器14。另外，在图1中，通过露白箭头来表示电力的流向，通过实线箭头来表示控制信号的流向。

接下来，参照图3的流程图，对基于充电站200的控制装置26的送电侧初始处理进行说明。该送电侧初始处理是在开始无线电力传送时最初进行的控制处理。

首先，控制装置26在图3所示的步骤S01中，对振荡电路25的振荡频率(以下简称为电源频率)进行扫频(sweep)，也就是说，使该电源频率在无线电力传送方式中使用的预先设定的规定频率范围内变化。

然后，在步骤S02中，求出扫频的结果，即S₁₁参数成为最小值的频率，将该频率设定为电源频率。

这里，能够通过使用上述S₁₁参数，从而按照下面的(1)式求出发送天线21与接收天线11之间的传送效率(η)。

【式1】

η＝(1-|S11|²)×100％…(1)

也就是说，S₁₁参数越大则传送效率η越小，S₁₁参数越小则传送效率η越大。

例如，在S₁₁参数最小的情况下，在送电装置侧计算的传送效率η_out为最大值(以下简称为最大值ηmax)，而该最大值ηmax是本实施方式中的第1传送效率。

图4是纵轴为传送效率(η)，横轴为电源频率(f)的曲线图。该曲线图的波峰的峰值所对应的频率(图4中通过1条虚线来表示)是S₁₁参数最小的频率。

这里，在图4中，虽然表示了曲线图的波峰为1个的情况，但波峰的形状不仅限于图4所示的形状。例如，也存在如图5所示的2个波峰的情况等情况。在图5的一个例子的情况下，传送效率为最大值(＝S₁₁参数最小)时对应的频率为右侧波峰的峰值。

接下来，参照流程图，对充电站200的控制装置26中的送电侧处理进行说明。

控制装置26首先在图6所示的步骤S11中，执行上述的送电侧初始处理。

然后，在步骤S12中，以在上述送电侧初始处理中求出的传送效率的最大值ηmax对应的电源频率，开始电力发送。

然后，在步骤S13中，通过振荡电路25，来使送电电力P_out慢慢增加。

然后，在步骤S14中，基于S₁₁参数判断在充电站200(送电装置侧)中计算的传送效率η_out是否比传送效率的最大值ηmax小，换言之，判断传送效率η_out是否低于最大值ηmax进行判断。在该判断的结果为“否”(η_out≥ηmax)的情况下，进入步骤S18。另一方面，在步骤S14的判断的结果为“是”(η_out＜ηmax)的情况下，进入步骤S15。这里，所谓传送效率η_out低于最大值ηmax的情况，是指例如、通过车辆100的LC调整电路15，从初始值对共振频率F进行变更，以使得受电电力P_in变为要求电力P_in_tar的情况。

在步骤S18中，由于传送效率η_out处于还未低于ηmax的状态，因此判断要求电力估算期间t_in(s)是否比预先设定的要求电力估算期间t_in(s)的阈值、即规定的经过时间t2更大。

在该判断结果为“是”(t_in(s)＞t2)的情况下，由于传送效率η_out处于因某些原因而未降低的状态，因此暂时结束该一连串的处理。

另一方面，在判断结果为“否”(t_in(s)≤t2)的情况下，则返回到上述的步骤S13的处理，继续送电电力P_out的增加。

规定的经过时间t2是控制装置26求出车辆100的要求电力P_in_tar的估算值、即送电电力目标值P_out_tar，到送电电力P_out与该送电电力目标值P_out_tar一致为止的一连串的控制处理所花费的时间的上限值，是被预先设定的。

在步骤S15中，对传送效率η_out在规定时间t1期间是否维持在规定的效率内进行判断。也就是说，对传送效率η_out是否处于低于最大值ηmax并稳定的状态进行判断。

在该判断结果为“否”(未维持)的情况下，返回到步骤S14的处理。

另一方面，在判断结果为“是”(维持)的情况下，由于传送效率η_out处于低于最大值ηmax并稳定的状态，因此进入步骤S16。这里，如上所述，例如，变更共振频率F使得受电电力P_in成为要求电力P_in_tar的结果所表现的传送效率η_out，是本实施方式中的第2传送效率。

在步骤S16中，将低于最大值ηmax并稳定的传送效率η_out与送电电力P_out相乘，从而求出车辆100的要求电力P_in_tar的估算值、即送电电力目标值P_out_tar。也就是说，在充电站200(送电装置侧)，基于传送效率η_out的变化，求出车辆100的要求电力P_in_tar的估算值、即送电电力目标值P_out_tar。此外，如上所述，通过使用稳定的状态的传送效率η_out，从而能够求出更加准确的送电电力目标值P_out_tar。

然后，在步骤S17中，变更送电电力P_out以使得送电电力P_out与被估算出的要求电力P_in_tar一致，换言之，与送电电力目标值P_out-tar相等，来暂时结束上述的一连串的处理。

接下来，参照流程图，对车辆100的车辆控制装置16中的受电侧处理进行说明。

车辆控制装置16首先在图7所示的步骤S21中，监视受电电力P_in。

然后，在步骤S22中，对受电电力P_in是否在规定的下限P1与规定的上限P2之间的规定的受电电力范围内，并且车辆100侧的传送效率η_in是否大于或等于预先设定的规定的传送效率的阈值、即最大值_η_in_max进行判断。

这里，下限P1是从要求电力P_in_tar减去规定的电力范围ΔP后得到的值。上限P2是从要求电力P_in_tar加上规定的电力范围ΔP后得到的值。

此外，车辆100侧的传送效率η_in分别能够通过共振频率F与传送效率η_in之间的表或者映射(未图示)来求出。该传送效率η_in与例如由LC调整电路15调整的共振频率F相关，接收侧的共振频率F越接近于上述传送效率η_out为最大时对应的频率，则该η_in越大，另一方面，接收侧的共振频率F越远离于传送效率η_out为最大时对应的频率，则该η_in越小。

在上述步骤S22的判断结果为“是”(P1＜P_in＜P2且η_in≥η_in_max)的情况下，进入步骤S23。

另一方面，在判断结果为“否”(不是P1＜P_in＜P2且η_in≥η_in_max)的情况下，进入步骤S24。传送效率η_in的初始值为η_in≥η_in_max。

在要求电力P_in_tar发生变化的情况、要求电力P_in_tar与受电电力P_in之间产生大的相差等的情况下，受电电力P_in不在要求电力P_in_tar的范围ΔP内。其结果，步骤S22的判断结果变为“否”。另一方面，在要求电力P_in_tar未发生变化的情况下，步骤S22的判断结果变为“是”。

在步骤S24中，进行为了使受电电力P_in在要求电力P_in_tar的规定范围ΔP内的可变频率(可变F)处理，并返回到步骤S21。也就是说，反复进行步骤S21、步骤S22、步骤S24的处理，直到受电电力P_in在要求电力P_in_tar的规定范围ΔP内，传送效率η_in大于或等于最大值η_in_max为止。

在步骤S23中，判断上述受电电力P_in处于规定的下限P1与规定的上限P2之间的规定的受电电力范围ΔP内、并且传送效率η_in成为预先设定的规定的传送效率的最大值η_in_max以上的时间t_out(s)，是否比规定的经过时间t2更大。

在该判断结果为“否”(t_out(s)≤t2)的情况下，返回到步骤S21的处理，反复进行上述一连串的处理。

也就是说，反复进行上述一连串的处理，直到受电电力P_in在要求电力P_in_tar的规定范围ΔP内，并且传送效率η_in为最大值η_in_max以上的足够高的值的状态稳定为止。

另一方面，在步骤S23的判断结果为“是”(t_out(s)＞t2)的情况下，由于以受电电力P_in在要求电力P_in_tar的规定范围ΔP内，并且传送效率η_in为足够高的值的状态保持稳定，因此暂时结束上述一连串的处理。

接下来，参照流程图，对上述的步骤S21的可变频率(F)处理进行说明。该可变频率处理是，用于使受电电力P_in收敛在目标值P_in_tar的规定范围(±ΔP)内的共振频率F的控制处理。

首先，车辆控制装置16在图8所示的步骤S31中，对受电电力P_in是否比规定的下限P1更大进行判断。

在该判断结果为“否”(P_in≤P1)的情况下，进入步骤S34。

另一方面，在判断结果为“是”(P_in＞P1)的情况下，进入步骤S32。

在步骤S34中，在降低S₁₁参数的方向，也就是说，在通过LC调整电路15来增大传送效率η_in的一侧，将共振频率F变更规定频率的量，来暂时结束上述一连串的处理。

也就是说，反复进行上述一连串的处理，直到受电电力P_in比下限P1更大为止。

在步骤S32中，对受电电力P_in是否比规定的上限P2更大进行判断。

在该判断结果为“是”(P_in＞P2)的情况下，进入步骤S33。

另一方面，在判断结果为“否”(P_in≤P2)的情况下，进入步骤S35。

在步骤S33中，在增加S₁₁参数的方向，也就是说，在使传送效率η_in降低的一侧，将共振频率F变更规定频率的量，来暂时结束上述一连串的处理。也就是说，反复进行上述一连串的处理，直到受电电力P_in成为上限P2以下为止。

另一方面，在步骤S35中，根据映射来设定共振频率F，来暂时结束上述一连串的处理。

也就是说，通过上述的可变频率处理，如图11所示，在受电电力P_in比下限P1大并在上限P2以下的情况下，通过基于映射参照的前馈(feed forward)控制，从而确定受电电力P_in成为要求电力P_in_tar时对应的共振频率F，来使受电电力P_in能够快速地收敛于要求电力P_in_tar。此外，通过使该受电电力P_in收敛于要求电力P_in_tar，从而如图12所示，传送效率η_out也在规定范围Δη内稳定，由此在步骤S15中判断传送效率η_out成为了稳定状态。

这里，受电装置侧(车辆100侧)的传送效率的目标值(以下称为传送效率目标值)ηtar能够通过下述的式(2)表示。

【式2】

ηtar＝(ηL×η)/100[％]…(2)

式(2)中，“ηL”是受电电力P_in的变更率，“η”是当前的传送效率。

此外，受电电力P_in的变更率ηL能够通过要求电力P_in_tar以及当前的受电电力P_in的下述式(3)表示。

【式3】

然后，根据传送效率目标值ηtar，例如，通过参照下述表1所示的表格，从而能够求出得到传送效率目标值ηtar的共振频率F。

【表1】

ηtar[％]	90	80	72	…	10	1
							F[MHz]	1.0	0.9	0.85	…	0.6	0.01

在车辆的无线电力传送方式中，假设存在特性不同的多个发送天线21以及接收天线11。因此，对于发送天线21以及接收天线11的每个组合，均需要上述那样的表格。因此，也可以预先存储图9所示的发送天线21以及接收天线11的每个组合的映射。

若基于该映射决定共振频率F，则能够使用下述式(4)来决定基于LC调整电路15的LC。

【式4】

如图10所示，通过变更受电侧的共振频率F，例如，在将当前的受电电力P_in＝100(W)设为要求电力P_in_tar＝80(W)的情况下，则受电电力P_in的变更率ηL相对于变更前为80％。然后，在当前的受电电力P_in以传送效率η＝90％而被传送的情况下，传送效率目标值ηtar变为(90％×80％)/100＝72％。然后，设定LC调整电路15的LC，以使得共振频率F成为与该传送效率目标值ηtar＝72％对应的共振频率F(上述表格中为0.85MHz)。

图13是纵轴为传送效率η，横轴为频率f的曲线图。图中，用实线表示的是得到最大值ηmax的状态，也就是说，是通过LC调整电路15来调整共振频率F之前(变更前)的曲线图。另一方面，用虚线表示的是通过LC调整电路15，在传送效率η_out降低的方向上调整共振频率F之后(变更后)的曲线图。无论是调整前还是调整后，电源频率都被固定在得到调整前的最大效率(最大值ηmax)的频率f0。

例如，在使传送效率η_out低于最大值ηmax时，首先，通过车辆100的LC调整电路15来使感应系数(L)以及静电电容(C)的至少一方变化。这样，曲线图在图13的左右方向的任一方向偏移。也就是说，由于通过振荡电路25而导致电源频率被固定在频率f0，因此传送效率η_out降低。图13表示向左侧移动了的(变更了的)情况。另一方面，通过从传送效率η_out降低的状态向与上述方向相反的方向，使感应系数(L)以及静电电容(C)的至少一方变化，能够使传送效率η_out增加。在通过LC调整电路15来使LC增加的情况下，曲线图向左侧偏移，在使LC减少的情况下，则变为向右侧偏移。

在图13中，虽然以共振频率F的曲线图的波峰是1个的情况为一个例子进行了说明，但图14所示那样的波峰为2个的情况下也同样能够增减传送效率η_out。其中，在波峰为2个的情况下，根据振荡电路25的电源频率的设定值、即频率f0为共振频率F的2个波峰的峰值中的哪个，来改变移动曲线图的方向。例如，在传送效率η_out的最大值处于右波峰时，只要减少LC调整电路15的LC，来如虚线所示使曲线图向左侧移动即可。虽省略图示，但在传送效率η_out的最大值为左波峰时，只要通过LC调整电路15来增加LC，从而使曲线图向右侧移动即可。

图15是表示基于上述的第1实施方式的无线充电系统的一连串的控制处理的共振频率F、受电电力P_in、传送效率η_out、送电电力P_out的变迁的时序图。在下面的说明中，将车辆100称为受电装置侧，将充电站200称为送电装置侧。

如该图15所示，首先，在开始无线电力传送时，通过送电侧初始处理，电源频率被扫频，并被设定为传送效率η_out为最大值ηmax时对应的频率。若以该状态使送电电力P_out缓慢增加(渐增)，则随着该送电电力P_out的增加，受电电力P_in缓慢增加(渐增)。

然后，若受电电力P_in上升一定程度，则通过LC调整电路15来变更共振频率F，使得受电电力P_in成为例如比P_in小的值的受电侧的要求电力P_in_tar，由此，降低发送天线21与接收天线11之间的传送效率η_out。随着该传送效率η_out的降低，则受电电力P_in降低到要求电力P_in_tar。在图15的传送效率η_out中，初始的高值是第1传送效率，从该处开始降低并固定了的值是第2传送效率。

还考虑例如电池10充满电的情况等要求电力P_in_tar被设定为零的情况。在这种情况下，通过上述的图8的可变频率处理，来变更共振频率F直到受电电力P_in变为零为止。其结果，传送效率η_out从最大值ηmax降低到零。这种情况下，被设为零的传送效率η_out是比第1传送效率(最大值ηmax)更小的第2传送效率。

接下来，若在送电装置侧检测到传送效率η_out在降低了的状态下稳定了，则通过该传送效率η_out(第2传送效率)与送电电力P_out的相乘，求出受电装置侧的要求电力P_in_tar的估算值、即送电电力目标值P_out_tar。

然后，在送电装置侧，使送电电力P_out降低，以使得该送电电力P_out收敛于送电电力目标值P_out_tar。

这时，在受电装置侧，随着送电电力P_out的降低，虽然受电电力P_in要从要求电力P_in_tar开始降低，但调整共振频率F以使得受电电力P_in与要求电力P_in_tar相等。由此，在传送效率η_out增大的一侧，共振频率F复原，传送效率η_out变化为比第2传送效率更大的传送效率η_out。

也就是说，依旧维持着受电电力P_in满足要求电力P_in_tar的状态不变，能够恢复发送天线21与接收天线11之间的传送效率η_out，将与受电装置侧的要求电力P_in_tar平衡的受电电力P_in高效地提供给受电装置侧。图15中，分别用箭头表示在送电装置侧估算要求电力P_in_tar的期间(要求电力估算期间)，以及使传送效率η_out复原的期间(效率复原期间)。

根据上述的第1实施方式的无线充电系统1，通过车辆100的接收天线11的感应系数(L)以及静电电容(C)的至少一方的变化，能够使共振频率F变化，从而使受电电力P_in与要求电力P_in_tar一致。由此，能够防止由于提供过大的受电电力P_in而导致车辆100的接收天线11过热。

然后，在像不需要充电的情况那样的车辆100的要求电力P_in_tar为零的情况下，能够通过使共振频率F变化从而将受电电力P_in设为零。

此外，由于能够在未使用用于从车辆100向充电站200发送要求电力P_in_tar的信息的通信设备、信号转换设备等的情况下，使受电电力P_in与车辆100的要求电力P_in_tar一致，因此能够防止装置结构的复杂化。

进一步地，基于通过车辆100侧的共振频率F的变化而使得受电电力P_in与车辆100的要求电力P_in_tar一致时的充电站200的发送天线21与车辆100的接收天线11之间的传送效率η_out，根据变化后的传送效率η_out(第2传送效率)与送电电力P_out，能够在充电站200估算车辆100的要求电力P_in_tar。并且，与设置用于对要求电力的信息进行发送接收的装置的情况相比，能够减少零部件的件数。

此外，在充电站200中，若变更送电电力P_out，以使得送电电力P_out成为被估算出的要求电力P_in_tar、即送电电力目标值P_out_tar，则受电电力P_in降低。为了弥补该降低，则在车辆100中，在传送效率η_out增大的一侧变更共振频率F。其结果，能够以高的传送效率来对与车辆100的要求电力P_in_tar相应的送电电力P_out进行传送。

接下来，参照流程图，针对本发明的第2实施方式的无线充电系统进行说明。由于第2实施方式的无线充电系统的系统结构与上述的第1实施方式相同，因此对于与第1实施方式相同的处理，赋予相同的符号来进行说明。

首先，参照图16所示的流程图，针对第2实施方式的充电站200的控制装置26中的送电侧处理进行说明。

首先，控制装置26与第1实施方式的送电侧处理同样地，进行步骤S11～步骤S13的控制处理。

然后，与上述的第1实施方式同样地，在步骤S14中，判断基于S₁₁参数而计算的传送效率η_out是否比预先设定的传送效率的最大值ηmax更小。在该判断的结果为“否”(η_out≥ηmax)的情况下，进入步骤S18。另一方面，在步骤S14的判断的结果为“是”(η_out＜ηmax)的情况下，进入步骤S15。

在步骤S18中，由于传送效率η_out处于尚未低于ηmax的状态，因此判断要求电力估算期间t_in(s)是否比预先设定的要求电力估算期间t_in(s)的阈值、即规定的经过时间t2更大。

在该判断结果为“是”(t_in(s)＞t2)的情况下，由于传送效率η_out处于因某些原因而未降低的状态，因此暂时结束该一连串的处理。

另一方面，在判断结果为“否”(t_in(s)≤t2)的情况下，则返回到上述的步骤S13的处理，继续送电电力P_out的增加。

在步骤S15中，对传送效率η_out在规定时间t1期间是否维持在规定的效率内进行判断。

在该判断结果为“否”(未维持)的情况下，返回到步骤S14的处理。

另一方面，在判断结果为“是”(维持)的情况下，由于传送效率η_out处于降低并稳定了的状态，也就是说，处于以第2传送效率稳定了的状态，因此进入步骤S16。

在步骤S16中，将传送效率η_out与送电电力P_out相乘，从而求出要求电力P_in_tar的估算值，也就是送电电力目标值P_out_tar。

然后，在步骤S41中，使送电电力P_out缓慢降低，以使得送电电力P_out与送电电力目标值P_out_tar相等。

在步骤S42中，对η_out是否在ηmax以上进行判断。

在该判断结果为“是”(η_out≥ηmax)的情况下，暂时结束上述的一连串的处理。

另一方面，在判断结果为“否”(η_out＜ηmax)的情况下，返回到步骤S41，反复进行上述的缓慢降低送电电力P_out的处理。

也就是说，上述的第2实施方式的送电侧处理是，在使送电电力P_out缓慢增大后，通过变更受电侧的共振频率F，来使传送效率η_out低于最大值ηmax，若确认该降低了的传送效率η_out处于稳定，则将送电电力P_out与作为第2传送效率的传送效率η_out相乘，来求出送电电力目标值P_out_tar。然后，使送电电力P_out缓慢减少，以使得该送电电力P_out成为该求出的送电电力目标值P_out_tar。

由于第2实施方式的受电侧处理与上述的第1实施方式的受电侧处理相同，因此省略说明。

然后，参照图17的流程图，针对第2实施方式中的可变频率(F)处理进行说明。

首先，车辆控制装置16在图17所示的步骤S31中，对受电电力P_in是否比规定的下限P1更大进行判断。

在该判断结果为“否”(P_in≤P1)的情况下，进入步骤S34。

另一方面，在判断结果为“是”(P_in＞P1)的情况下，进入步骤S32。

与第1实施方式同样地，下限P1是从受电电力P_in的目标值、即要求电力P_in_tar中减去规定值ΔP后得到的值。

在步骤S34中，在降低S₁₁参数的方向，也就是说，在增大传送效率η_in的方向，调整共振频率F，来暂时结束上述一连串的处理。

在步骤S32中，对受电电力P_in是否比规定的上限P2更大进行判断。

在该判断结果为“是”(P_in＞P2)的情况下，进入步骤S33。

另一方面，在判断结果为“否”(P_in≤P2)的情况下，暂时结束上述一连串的处理。

与第1实施方式同样地，上限P2是在要求电力P_in_tar上加上规定值ΔP后得到的值。

在步骤S33中，在提高S₁₁参数的方向，也就是说，在使传送效率η_in降低的方向，调整共振频率F，来暂时结束上述一连串的处理。

也就是说，相对于第1实施方式的可变频率处理通过步骤S35进行前馈控制，上述第2实施方式中的可变频率处理仅通过反馈(feedback)控制来使受电电力P_in缓慢接近于要求电力P_in_tar。

图18表示通过上述反馈控制来使受电电力P_in缓慢接近于要求电力P_in_tar的情况下的曲线图。

如该图18所示，在进行反馈控制的情况下，受电电力P_in的变化比前馈控制的情况更缓和，到受电电力P_in收敛于要求电力P_in_tar为止的时间也比前馈控制的情况稍长。此外，由于受电电力P_in缓慢降低，因此共振频率F的变化中增减的倾斜度也比前馈控制的情况(参见图15)更缓和。

进一步地，由于通过上述步骤S41的处理使送电电力P_out在接近于送电电力目标值P_out_tar的一侧缓慢降低，因此到送电电力P_out收敛于要求电力P_in_tar为止的时间比上述第1实施方式的情况(参见图15)稍长。

因此，根据上述第2实施方式的无线充电系统，即使不像第1实施方式那样使用传送效率目标值ηtar与共振频率F的表、发送天线21以及接收天线11的每个组合的传送效率目标值ηtar与共振频率F的映射，也能够在充电站200求出车辆100的要求电力P_in_tar的估算值、即送电电力目标值P_out_tar，来使送电电力P_out收敛于送电电力目标值P_out_tar。

本发明不仅限于上述各实施方式的结构，在不超出其主旨的范围内，能够进行设计变更。

产业上的可利用性

根据本无线送电方法，能够通过受电装置的共振天线的感应系数以及静电电容的至少一方的变化，来使共振频率变化，从而使受电电力与受电装置的要求电力一致。因此，能够防止由于提供过大的电力而导致受电装置的共振天线过热。

此外，由于能够在不使用用于从受电装置向送电装置发送要求电力的信息的通信设备、信号转换设备等的情况下，使受电电力与受电装置的要求电力一致，因此能够防止装置结构复杂化。

此外，在例如不需要充电那样的受电装置的要求电力为零的情况下，能够通过使共振频率变化来将受电电力设为零。

Claims (1)

1.一种无线送电方法，其利用磁场的共振，从作为送电装置的共振天线的第1共振天线，向作为受电装置的共振天线的第2共振天线，以非接触的方式传送电力，

使所述送电装置的电源电力的频率变化，来将所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的传送效率设定为第1传送效率；

使从所述第1共振天线向所述第2共振天线传送的电力渐增；

在传送电力时，根据所述受电装置的要求电力，通过所述受电装置中的所述第2共振天线的感应系数以及静电电容的至少一方的变化来使共振频率变化，从而将所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的所述传送效率变更为比第1传送效率小的第2传送效率，来使受电电力与所述受电装置的要求电力一致，

所述送电装置对所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的所述传送效率进行监视，基于所述传送效率的变化来估算所述要求电力，所述送电装置使送电电力变化，以使得所述送电电力与所述要求电力相等；

在所述受电装置，通过所述第2共振天线的所述感应系数以及所述静电电容的至少一方的变化来使所述共振频率变化，以使得所述受电电力与所述要求电力相等，并使所述第1共振天线与所述第2共振天线之间的所述传送效率变化为比第2传送效率大的第3传送效率。