CN105144543A - 供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的供电装置通过在意外事件发生时由供电侧控制供电，从而使过剩输出或泄磁通的增加为最小限度。供电装置(100)以非接触方式对外部的受电装置(150)供电。供电线圈(103)使用电磁力对于受电装置(150)的受电线圈(154)供给电力。在从供电线圈(103)供电时，受电侧控制单元(107)求供电线圈(103)的位移量，且基于求得的位移量控制供电电量。

Description

供电装置
技术领域
本发明涉及利用电磁力对于外部受电单元以非接触方式供电的供电装置。
背景技术
以往，已知使供电线圈与受电线圈以非接触状态相对来进行供电的非接触供电系统。在非接触供电系统中，在供电过程中因地震等对供电侧施加了振动时，供电线圈的位置发生变化。
例如，在对于搭载于电动汽车等车辆中的蓄电装置供电的非接触供电系统中，将供电装置设置在地上。这种情况下，伴随地震或者大型车辆的通过，在供电装置中产生振动，供电线圈的位置发生变化。另外，在车辆等移动体中搭载有用于对便携设备等供电的非接触供电系统的情况下，伴随移动体的移动，在供电装置中产生振动，供电线圈的位置发生变化。
在供电过程中供电线圈的位置发生了变化的情况下，供电线圈与受电线圈之间的耦合发生变化，导致过剩输出或泄露磁通的增加。
以往，已知在供电过程中发生地震等意外事件时，使搭载于车辆的充电单元停止的非接触供电系统(例如，专利文献1的图10)。专利文献1的非接触供电系统中，在发生意外事件时，通过ECU进行对蓄电装置的供电停止的控制。并且，在不能重新供电的情况下，受电侧通过通信对于供电侧通知停止供电。由此，在专利文献1中，能够抑制伴随供电线圈与受电线圈之间的耦合的变化的、过剩输出或者泄露磁通的增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2010/137145号
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1中存在以下问题：由于在受电侧进行停止供电的控制，从意外事件发生到停止供电需要相当长的时间，无法抑制在该期间内的来自供电线圈的过剩输出或者泄露磁通的增加。
本发明的目的在于，提供通过在意外事件发生时由供电侧控制供电，从而能够使过剩输出或者泄露磁通的增加为最小限的供电装置。
解决问题的方法
本发明的供电装置，对于外部受电单元以非接触方式供电，该供电装置具有：供电线圈，其对于所述受电单元的受电线圈利用电磁力来供电；以及控制单元，其基于从所述供电线圈供电时的所述供电线圈的位移量，控制供电电量。
发明效果
根据本发明，通过在意外事件发生时由供电侧控制供电电量，能够使过剩输出或泄露磁通的增加为最小限。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的供电系统的结构的方框图
图2是表示本发明实施方式涉及的供电装置的动作的流程图。
图3是表示本发明实施方式的加速度传感器的配置的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
(实施方式)
<供电系统的结构>
使用图1说明本发明实施方式的供电系统10的结构。
供电系统10主要由供电装置100、受电装置150、供电对象160构成。
供电装置100对于受电装置150进行供电。
通过从供电装置100被供电，受电装置150向供电对象160供给电力。
供电对象160例如是负载或者电池。
供电系统10用于对搭载于车辆的电池以非接触方式进行充电的情况、以非接触方式对手机等电气设备中内置的电池进行充电的情况、以及为了驱动电机等负载而对负载供电的情况等。在对搭载于车辆的电池以非接触方式进行充电的情况下，将供电装置100设置在停车场等地上，将受电装置150搭载于车辆上。
<供电装置的结构>
使用图1说明本发明实施方式涉及的供电装置100的结构。
供电装置100主要由电源101、逆变器102、供电线圈103、供电侧通信单元104、加速度传感器105、角速度传感器106、供电侧控制单元107构成。
电源101向逆变器102供给电力。
按照供电侧控制单元107的控制，逆变器102将从电源101供给的直流电变换为交流电，将供给到对供电线圈103供给规定的电量的交流电。通过供电侧控制单元的控制，逆变器102使供给到供电线圈的电力量变化。
通过从逆变器102接受电力供给，供电线圈103对于受电线圈154供电。供电线圈103及受电线圈154例如是平面形状的螺旋线圈。供电线圈103以与从逆变器102供给的电力的电量相应的供电电量进行供电。在供电时，供电线圈103和受电线圈154相对，与受电线圈154进行磁耦合。例如通过电磁感应方式或者磁共振方式，供电线圈103对于受电线圈154利用电磁力供给电力。
按照供电侧控制单元107的控制，供电侧通信单元104与受电侧通信单元153之间通过无线通信，进行与开始供电或停止供电有关的信息的收发。供电侧通信单元104基于收发的信息，将表示是能够供电这一情况的信号或表示是不可供电这一情况的信号输出到供电侧控制单元107。
加速度传感器105设置在供电线圈103的周边。加速传感器105检测供电装置100的加速度，并将检测值输出到供电侧控制单元107。通过检测供电装置100的加速度，加速度传感器105检测供电线圈103的加速度。加速度传感器105例如是能够检测相互正交的三轴方向的加速度的三轴加速度传感器。
角速度传感器106设置在供电线圈103的周边。角速度传感器106检测供电装置100的角速度，并将检测值输出到供电侧控制单元107。通过检测供电装置100的角速度，角速度传感器106检测供电线圈103的角速度。角速度传感器106例如是能够检测相互正交的三轴方向的角速度的三轴角速度传感器。
在从供电侧通信单元104被输入了表示能够供电这一情况的信号时，供电侧控制单元107控制逆变器102，以对供电线圈103供给电源101的电力。在从供电侧通信单元104被输入了表示不可供电这一情况的信号时，供电侧控制单元107控制逆变器102，以停止从电源101向供电线圈103的电力供给。
在从电源101对供电线圈103供给电力的供电过程中，供电侧控制单元107通过对于从加速度传感器105或角速度传感器106输入的、表示供电线圈103的位移的检测值，进行规定时间的累积，求供电线圈103的位移量。供电侧控制单元107通过基于求得的位移量来控制逆变器102，从而控制供电电量。
具体而言，在位移量为阈值以上的情况下，与位移量小于阈值的情况相比，供电侧控制单元107控制逆变器102，以使对供电线圈103供给的供电电量变小。另外，在位移量为阈值以上的情况下，供电侧控制单元107控制逆变器102，以停止对供电线圈103的电力供给。另外，在位移量为阈值A以上且小于阈值B(阈值B>阈值A)的情况下，与位移量小于阈值A的情况相比，供电侧控制单元107控制逆变器102，以使对供电线圈103供给的供电电量变小，在位移量为阈值B以上的情况下，供电侧控制单元107控制逆变器102，以停止对供电线圈103的电力供给。在此，所谓停止电力供给是指使来自线圈103的供电电量为“0”。
此外，例如在将充电系统搭载于车辆的情况下，加速度传感器105及角速度传感器106也可以兼用作汽车导航系统具备的加速度传感器及角速度传感器。
<受电装置的结构>
使用图1说明本发明实施方式的受电装置150的结构。
受电装置150主要由受电侧控制单元151、逆变器152、受电侧通信单元153、受电线圈154构成。
在从受电侧通信单元153输入了表示能够供电这一情况的信号时，受电侧控制单元151控制逆变器152，以对供给对象160供给由受电线圈154接收到的电力。在从受电侧通信单元153输入了表示不可供电这一情况的信号时，受电侧控制单元151控制逆变器152，以停止对供给对象160供给由受电线圈154接收到的电力。
按照受电侧控制单元151的控制，逆变器152将从受电线圈154供给的交流电变换为直流电，对供给对象160供给直流电。此外，也可以为了将交流变换成直流，例如，利用使用了二极管的整流器替换逆变器152。
按照受电侧控制单元151的控制，受电侧通信单元153与供电侧通信单元104之间通过无线通信收发与开始供电或停止供电有关的情报。受电侧通信单元153基于收发的信息，将表示能够供电这一情况的信号或表示不可供电这一情况的信号输入到受电侧控制单元151。
从供电线圈103，对受电线圈154供电。
<供电装置的动作>
使用图2说明本发明实施方式涉及的供电装置100的动作。
首先，供电装置100判定是否从外部收到指示供电开始(步骤ST201)。
在没有指示供电开始的情况下(步骤ST201：“否”)，供电装置100反复进行步骤ST201的处理。
另一方面，在有指示供电开始的情况下(步骤ST201：“是”)，供电装置100通过在供电侧控制单元107中被输入能够供电的信号这一情况来判定是否能够供电。(步骤ST202)。供电侧控制单元107在被输入了能够供电的信号时判定为能够供电，在被输入了不可供电的信号时判定为不可供电。
在不可供电的情况下(步骤ST202：“否”)，供电装置100结束处理。
另一方面，在能够供电的情况下(步骤ST202：“是”)，供电装置100设定供电条件(步骤ST203)，开始供电(步骤ST204)。
接着，供电装置100判定在供电侧控制单元107中是否检测出供电线圈103的位移(步骤ST205)。在从加速度传感器105或角速度传感器106被输入了检测值时，供电侧控制单元107判定为检测出位移。在此，所谓位移是指位置发生变化。
在没有检测出供电线圈103的位移的情况下(步骤ST205：“否”)，供电装置100判定在供电侧控制单元107中是否产生了过电流或过电压(步骤ST206)。
另一方面，在检测出供电线圈103的位移的情况下(步骤ST205：“是”)，供电装置100判定在供电侧控制单元107中位移量是否在阈值A以上(步骤ST207)。
在位移量小于阈值A的情况下(步骤ST207：“否”)，供电装置100进入步骤ST206的处理。
另一方面，在位移量为阈值A以上的情况下(步骤ST207：“是”)，供电装置100判定在供电侧控制单元107中位移量是否为阈值B(阈值B>阈值A)以上(步骤ST208)。
在位移量为阈值B以上的情况下(步骤ST208：“是”)，供电装置100在供电侧控制单元107中进行控制，以停止来自供电线圈103的供电(步骤ST209)，并结束处理。
另一方面，在位移量小于阈值B的情况下(步骤ST208：“否”)，供电装置100在供电侧控制单元107中进行控制，以使与位移量为阈值B以上的情况相比，减少来自供电线圈103的供电电量(步骤ST210)，其后，进入步骤ST206的处理。
另外，在步骤ST206中产生了过电流或过电压的情况下(步骤ST206：“是”)，供电装置100进行控制(步骤ST209)，以停止来自供电线圈103的供电，并结束处理。
另一方面，在步骤ST206中未产生过电流或者过电压的情况下(步骤ST206：“否”)，供电装置100判定是否从外部收到指示供电停止(步骤ST211)。
在有指示供电停止的情况下(步骤ST211：“是”)，供电装置100进行控制(步骤ST209)，以停止来自供电线圈103的供电，并结束处理。
另一方面，在没有指示供电停止的情况下(步骤ST211：“否”)，供电装置100返回到步骤ST205的处理。
此外，在图2中，虽然在位移量为阈值B以上的情况下停止供电并结束处理，但是，也可以在供电停止后位移量变成小于阈值B时，重新开始供电。
<加速度传感器的配置>
使用图3说明本发明实施方式的加速度传感器105的配置。
图3表示从供电线圈103与受电线圈154的相对方向(图1的箭头S1方向)看到的加速度传感器105的配置。
例如，在通过一个加速度传感器105检测供电线圈103的位移的情况下，在以加速度传感器105为中心旋转时，尽管加速度为“0”，供电线圈103相对受电线圈154的位置错开，从而供电线圈103与受电线圈154之间的耦合状态发生变化。
为了解决上述问题，将三个加速度传感器105a、105b、105c以图3所示的方式进行配置。即，将加速度传感器105a、105b、105c，以位于三角形E1的顶点的方式分别进行配置。由此，供电装置100能够检测供电线圈103的所有方向的位移。
此外，供电装置100中，可以不是将三个加速度传感器105a、105b、105c以图3所示的方式进行配置，而是使用能检测出三轴方向的加速度的一个加速度传感器105a、以及能检测出三轴反向的角速度的一个角速度传感器106，检测供电线圈103的所有方向的位移。
另外，将三个加速度传感器105a、105b、105c分别配置在三角形E1的顶点，但是，如果构成为将多个加速度传感器不配置在一条直线上，也可以配置在三角形以外的多边形的各顶点。在此，将加速度传感器配置在多边形的顶点的理由是，在将多个加速度传感器配置在一条直线上的情况下，当产生以该直线为旋转轴进行旋转那样的位移时，不能检测位移。
另外，在将加速度传感器105如图3那样配置的情况下，也可以没有角速度传感器106。
另外，如果能检测供电线圈103的三轴方向的位移及旋转，则加速度传感器105及角速度传感器106可以为任意的个数及配置。
另外，通过另外设置限制向特定的一个方向或多个方向的位移的机械限制装置，在不检测向设置了限制位移的装置的方向的位移的情况、或位移对供电的影响充分小的情况下，可以将加速度传感器105及角速度传感器106的轴数减少至比三轴少的轴数，也可以省略加速度传感器105及角速度传感器106中任意的一个。
<与供电线圈的位移量比较的阈值>
说明与本发明实施方式的供电线圈103的位移量进行比较的阈值。
在设定了限制供电线圈103的位移的机械限制装置的情况，或另外设置了限制供电线圈103与受电线圈154之间的相对位移的、机械限制装置的情况下，可以使与对设置了限制装置的方向的、供电线圈103的位移量比较的阈值，大于与对其他方向的、供电线圈103的位移量比较的阈值。
作为机械上的限制构件，例如是在供电装置100发生了位移时与供电装置100抵接来阻止供电装置100进一步的位移的构件，或是限制供电线圈103与受电线圈154之间的相对位移的构件等。
由此，当供电线圈130在设置了限制装置的方向上发生了位移的情况，或通过设置限制装置而使供电线圈103与受电线圈154之间的相对位移较小的情况，并且是即使继续供电也没有问题的状况的情况下，能够防止供电电量减少或供电停止的情况。
<本实施方式的效果>
根据本实施方式，通过在意外事件发生时由供电侧控制供电，能够使过剩输出或泄露磁通的增加为最小限度。
另外，根据本实施方式，通过将加速度传感器分别配置在多边形的顶点，能够检测供电线圈103的所有方向的位移。
另外，根据本实施方式，通过将三轴的陀螺仪作为角速度传感器106来使用，能够减少检测供电线圈103的位移的传感器的数量，且能够降低制造成本。
另外，根据本实施方式，由于在供电线圈103的位移量为阈值A以上且小于阈值B的情况下减少供电电量，所以，与立即停止供电的情况相比，能够减少停止供电的发生频度。
<本实施方式的变形例>
在本实施方式中，虽然在供电线圈103的位移量为阈值A以上且小于阈值B的情况下减少供电电量，但是，也可以在供电线圈103的位移量为阈值A的情况下立即停止供电。
另外，在本实施方式中，虽然使用加速度传感器105或角速度传感106检测供电线圈103的位移，但是，如果能够检测供电线圈103的位移，也可以使用任意的传感器。
另外，在本实施方式中，供电装置的设置位置不限于地上，例如也可以是汽车、铁道车辆、航空设备、船舶、或者游戏工具等移动体。这种情况下，例如受电侧也可以是便携设备等小型的电子设备。
另外，在本实施方式中，虽然将供电线圈及受电线圈设为平面状的螺旋线圈，但是，如果是能够对电力进行发送接收的线圈，则可以是螺旋线圈以外的线圈，例如，也可以是螺线管。
2013年3月22曰提交的日本专利申请特愿2013-060080号中包含的说明书、附图及摘要的公开内容全部引用于本申请。
工业实用性
本发明适合于利用电磁力对于外部受电单元以非接触方式供电的供电装置等。
标号说明
10供电系统
100供电装置
101电源
102逆变器
103供电线圈
104供电侧通信单元
105加速度传感器
106角速度传感器
107供电侧控制单元
150受电装置
151受电侧控制单元
152逆变器
153受电侧通信单元
154受电线圈
160供电对象

Claims (7)

1.供电装置，其对于外部受电单元以非接触方式供电，该供电装置具有：
供电线圈，其对于所述受电单元的受电线圈利用电磁力来供电；以及
控制单元，其基于从所述供电线圈供电时的所述供电线圈的位移量控制供电电量。
2.如权利要求1所述的供电装置，
在所述位移量为阈值以上的情况下，与所述位移量低于所述阈值时相比，所述控制单元减少所述供电电量。
3.如权利要求1所述的供电装置，
在所述位移量为阈值以上的情况下，所述控制单元使所述供电电量为“0”。
4.如权利要求1所述的供电装置，
在所述位移量为第一阈值以上的情况下，与所述位移量低于所述第一阈值时相比，所述控制单元使所述供电电量减少到比“0”大的规定的电量，
在所述位移量为大于所述第一阈值的第二阈值以上的情况下，所述控制单元使所述供电电量为“0”。
5.如权利要求1所述的供电装置，还具有：
检测所述供电线圈的位移的检测单元，
所述控制单元根据由所述检测单元检测出的所述位移在规定时间内的累积，求所述位移量。
6.如权利要求5所述的供电装置，
所述检测单元检测所述供电线圈的加速度作为所述位移。
7.如权利要求5所述的供电装置，
所述检测单元检测所述供电线圈的角速度作为所述位移。
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