CN105531899A - 非接触电力传输装置 - Google Patents

非接触电力传输装置 Download PDF

Info

Publication number
CN105531899A
CN105531899A CN201380079524.8A CN201380079524A CN105531899A CN 105531899 A CN105531899 A CN 105531899A CN 201380079524 A CN201380079524 A CN 201380079524A CN 105531899 A CN105531899 A CN 105531899A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
input
coil
control unit
electric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380079524.8A
Other languages
English (en)
Inventor
藤田笃志
定方秀树
柏本隆
别庄大介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Publication of CN105531899A publication Critical patent/CN105531899A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了不需要通过无线通信就能够检测次级线圈或整流单元等的异常，并能够快速过渡到安全工作的非接触电力传输装置。该装置具备：地面侧线圈(13)，通过来自电力控制装置(7)的供给电流产生磁场；电流互感器(23)，检测来自电力控制装置(7)的输入的大小；供电装置侧控制单元(6)，基于电流互感器(23)的检测信号控制从电力控制装置7对地面侧线圈(13)的供应电流；以及车辆侧线圈(15)，通过来自地面侧线圈(13)的磁场接受电力。供电装置侧控制单元(6)在基于输入检测单元(23)的检测信号检测到规定值以上的输入变化时，停止对地面侧线圈(13)的电流供给。

Description

非接触电力传输装置
技术领域
本发明涉及例如用于电动汽车或插电式混合动力车之类的电力驱动车辆的充电等的非接触电力传输装置。
背景技术
图1是表示以往的非接触电力传输装置106的结构的示意图。图1中，连接于地面侧的电源109的配电盘的供电装置(初级侧)F被设置成：相对于搭载在电力驱动车辆上的受电装置(次级侧)G，在供电时无物理连接地隔着空隙空间即气隙而相向。在这样的配置状态下，对供电装置F所具备的初级线圈107(供电线圈)提供交流电流而产生磁场时，在受电装置G所具备的次级线圈108(受电线圈)中产生感应电动势。由此，电力以非接触方式从初级线圈107传递到次级线圈108。
受电装置G例如连接于车载的电池110，如上述那样传递的电力对电池110进行充电。通过蓄积在该电池110中的电力来驱动车载的电动机111。此外，在非接触供电处理的期间内，供电装置F与受电装置G之间例如通过无线通信装置112进行必要的信息交换。
图2是表示供电装置F及受电装置G的内部结构的示意图。尤其，图2A是表示从上方观察供电装置F及从下方观察受电装置G时的内部结构的示意图。图2B是表示从侧面观察供电装置F及受电装置G时的内部结构的示意图。
在图2中，供电装置F具备初级线圈107、初级磁芯113、背板115及罩116等。受电装置G，简而言之具有与供电装置F对称的结构，具备次级线圈108、次级磁芯114、背板115、罩116等，初级线圈107与初级磁芯113的表面以及次级线圈108与次级磁芯114的表面分别由混入有发泡材料118的铸模树脂117包覆固定。
此处，对于这样的以往的供电装置F的初级线圈107和受电装置G的次级线圈108之间的关系，使用图3的示意图来说明。如图3所示，初级线圈107及次级线圈108通过将由多根单线捆束而成的绞合线121、122卷绕成螺旋状而形成。地面侧的供电装置F的初级线圈107被设置成：在车辆驻停在规定的驻车空间内的状态下，与搭载在车辆中的受电装置G的次级线圈108相向。通过使初级线圈107和次级线圈108相向，从初级线圈107产生的磁场广范围地与次级线圈108交链，从而进行非接触的电力传输。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-87733号公报
发明内容
发明要解决的问题
以往的非接触电力传输装置中，如图3所示，初级线圈107和次级线圈108间存在气隙，因此利用无线通信装置112将受电装置G中的电压、电流、电力等信息发送给供电装置F。无线通信装置112中，并行地进行信息的处理及用于防止干扰的加密处理、设备认证处理等，因此对无线通信速度产生一定的限制。
另外，在受电装置G中，当发生了某些故障时，必须快速停止来自供电装置F的电力传输。例如，一般而言，在受电装置G与电池110之间，设置有用于进行与其他设备的切换的继电器等。在电力传输过程中，尽管因某些故障导致与其他设备的切换继电器成为开路状态，受电装置G成为负载开路状态，但无线通信速度未来得及，而继续从供电装置F进行电力传输，从而有可能造成受电装置G内部的过电压状态而导致损坏。
另外，也考虑到无线通信本身发生故障的情况，对于包含受电装置G的过电压状态在内的异常状态，理想的是由供电装置F单独检测并应对。
本发明的目的在于提供非接触电力传输装置，其检测电源的输入，当输入大小的变化幅度为规定值以上时，停止对初级线圈的电流供给，从而能够防止受电装置的损坏。
解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明以下述方式构成。
本发明的一个方式的非接触电力传输装置包括：初级线圈，通过来自电源的供给电流产生磁场；输入检测单元，检测来自所述电源的输入的大小；控制单元，基于所述输入检测单元的检测信号，控制从所述电源对所述初级线圈的供给电流；以及次级线圈，通过来自所述初级线圈的磁场接受电力，所述控制单元在基于所述输入检测单元的检测信号检测到规定值以上的输入变化时，停止对所述初级线圈的电流供给。
发明的效果
初级线圈和次级线圈带有间隔地相向，因此从初级线圈观察的与次级线圈的磁耦合度低，成为表观上的阻抗小的状态。即，谐振的尖锐度(Q)高，输入电力或输出电力等的频率特性变得非常陡峭。
在连接整流单元和作为负载的电池等的继电器发生故障而突然成为负载开路的情况、或次级线圈发生了短路击穿等的情况等下，在从初级线圈观察的表观上的阻抗发生变化时，输入电力将急剧增加或减少。
根据本发明，具备检测对电源的输入电力等输入的大小的输入检测单元、及基于该检测信号控制从电源对初级线圈供给的电流的控制单元，控制单元在检测到规定值以上的输入大小的变化时，停止对初级线圈的电流供给，因此不需要借助无线通信便能够检测次级线圈或整流单元等的异常，并能快速过渡到安全工作。
附图说明
图1是表示以往的非接触电力传输装置的结构的示意图。
图2是表示与图1的供电装置(受电装置)相向设置的受电装置(供电装置)的内部结构的图。
图3是图2的供电装置及受电装置的剖视图。
图4是本发明的实施方式的非接触电力传输装置的方框图。
图5是图4的非接触电力传输装置的外观图。
图6是图4的非接触电力传输装置的外观图。
图7是地面侧线圈单元及车辆侧线圈单元的剖视图。
图8是表示正常工作时、异常工作时的输入电力的频率特性的变化的曲线图。
图9是表示供电装置侧控制单元所识别的输入电流及输入电流的变化幅度的绝对值的时间变化的曲线图。
图10是输入检测单元的变形例1的方框图。
图11是表示供电装置侧控制单元所识别的输入电流及输入电流的变化幅度的绝对值的时间变化的变形例2的曲线图。
图12是非接触电力传输装置的变形例3的方框图。
图13是表示供电装置侧控制单元所识别的输入电流及输入电流的变化幅度的绝对值的时间变化的变形例4的曲线图。
具体实施方式
本发明的一形态的非接触电力传输装置包括：初级线圈，通过来自电源的供给电流产生磁场；输入检测单元，检测来自所述电源的输入的大小；控制单元，基于所述输入检测单元的检测信号控制从所述电源对所述初级线圈的供给电流；以及次级线圈，通过来自所述初级线圈的磁场接受电力，所述控制单元在基于所述输入检测单元的检测信号检测到规定值以上的输入变化时，停止对所述初级线圈的电流供给。
通过这样的结构，控制单元在检测到规定值以上的输入大小的变化时，控制电源以停止对初级线圈的电流供给，因此不需要利用无线通信便能够检测次级线圈或整流单元等的异常，并能够快速过渡到安全工作。
(实施方式)
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。此外，本发明并不受该实施方式限定。
图4是本发明的非接触电力传输装置的方框图。另外，图5及图6是车辆被置于驻车空间内的状态的外观图。如图4、图5及图6所示，非接触电力传输装置包括例如设置在驻车空间内的供电装置1、以及例如搭载在电力驱动车辆中的受电装置8。
供电装置1具备连接于交流电源2的初级侧整流电路3、逆变器单元4、地面侧线圈单元5、控制单元(供电装置侧控制单元，例如微型计算机)6以及输入检测单元(例如检测输入电流的电流互感器)23。由初级侧整流电路3与逆变器单元4构成作为高频电源的电力控制装置7。另外，受电装置8具备车辆侧线圈单元9、作为对电力进行整流的整流单元的次级侧整流单元10、作为负载的电池11及控制单元(受电装置侧控制单元，例如微型计算机)12。
在供电装置1中，交流电源2是低频交流电源即200V商用电源，连接于初级侧整流电路3的输入端，初级侧整流电路3的输出端连接于逆变器单元4的输入端，逆变器单元4的输出端连接于地面侧线圈单元5。另一方面，受电装置8中，车辆侧线圈单元9的输出端连接于次级侧整流单元10的输入端，次级侧整流单元10的输出端连接于电池11。
另外，地面侧线圈单元5被铺设在地面上，电力控制装置7例如竖立设置在从地面侧线圈单元5隔开规定距离的位置(参照图5)。另一方面，车辆侧线圈单元9例如被安装在车身底部(例如底盘)。
在铺设于地面上的地面侧线圈单元5内部，设置有初级线圈即地面侧线圈13以及地面侧谐振电容器14。地面侧线圈13与地面侧谐振电容器14串联连接，且各自的另一个端子连接于逆变器单元4的输出端。
同样，在安装于车身底部的车辆侧线圈单元9内部，设置有次级线圈即车辆侧线圈15以及车辆侧谐振电容器16。车辆侧线圈15与车辆侧谐振电容器16串联连接，且各自的另一个端子连接于次级侧整流单元10的输入端。
地面侧线圈13与地面侧谐振电容器14的谐振频率、车辆侧线圈15与车辆侧谐振电容器16的谐振频率被设定得大致相同。具体而言，本实施方式中，地面侧线圈13及车辆侧线圈15的匝数设为30圈。此外，后述的图7中，简化了地面侧线圈13及车辆侧线圈15的匝数记载。
图7是本实施方式的非接触电力传输装置的地面侧线圈单元5与车辆侧线圈单元9中的、尤其是地面侧线圈13与车辆侧线圈15的局部剖视图。如图7所示，地面侧线圈单元5具备固定于地面侧的底座17、设置在底座17上的地面侧线圈13以及覆盖地面侧线圈13的框体即罩18。车辆侧线圈单元9具备固定于车身的底座19、设置在底座19上的车辆侧线圈15以及覆盖车辆侧线圈15的框体即罩20。
地面侧线圈13通过将线圈线21多次卷绕成螺旋状而形成，同样，车辆侧线圈15通过将线圈线22多次卷绕成螺旋状而形成。地面侧线圈13与车辆侧线圈15分别为平板圆形状，且呈大致相同的外径、内径。地面侧线圈13及车辆侧线圈15的线圈线21、22使用绞合线，但也可使用其他导电线。
上述结构中，供电装置侧控制单元6与受电装置侧控制单元12进行无线通信，受电装置侧控制单元12根据检测到的电池11的剩余电压来确定电力指令值，并将确定的电力指令值发送到供电装置侧控制单元6。另外，同时将电池11的电压及电流和根据它们运算的接受电力发送到供电装置侧控制单元6。供电装置侧控制单元6比较收到的电力指令值与实际的接受电力，在不超过供电装置1的额定输入电力的范围内驱动逆变器单元4，以获得与电力指令值相符的接受电力。
具体而言，供电装置侧控制单元6在与地面侧线圈13和地面侧谐振电容器14的谐振频率、车辆侧线圈15和车辆侧谐振电容器16的谐振频率相偏离规定的幅度的较高的频率下开始逆变器单元4的驱动。在偏离谐振频率的高频率下开始驱动的原因在于：由于偏离谐振频率，因而从地面侧线圈13及逆变器单元4观察的阻抗变高，能够将输出电力抑制得低，从而能够避免刚开始驱动后的过渡性的过载工作状态(过电压或过电流)。
随后，供电装置侧控制单元6使逆变器单元4的驱动频率逐渐下降，接近谐振频率。从地面侧线圈13及逆变器单元4观察的阻抗下降，接受电力逐渐上升。
在供电过程中，受电装置侧控制单元12检测接受电力，并变更对供电装置侧控制单元6的电力指令值，以对电池11不施加过电流或过电压。
另外，供电装置1中，作为输入检测单元的电流互感器23输出与对供电装置1输入的输入电流的大小相应的电压，随后，经由对输出电压进行整流的电路(未图示)，对供电装置侧控制单元6输出与输入电流的大小相应的检测信号。供电装置侧控制单元6根据检测信号识别输入电流的大小，且根据供电装置1所连接的商用电源的电压来估计输入电力，并自主性地控制逆变器单元4，以限制对受电装置8的送电电力，以使其不超过额定输入电力。在输入电力超过了额定输入电力时，或者当受电装置8的接受电力超过了电力指令值时，供电装置侧控制单元6提高逆变器单元4的驱动频率。另外，在输入电力未达到额定输入电力，且受电装置8的接受电力也未达到电力指令值时，供电装置侧控制单元6降低逆变器单元4的驱动频率。
如图5及图6所示，在从供电装置1对受电装置8供电时，车辆侧线圈单元9使车身(车辆)适当移动，从而与地面侧线圈单元5相向地设置。通过供电装置侧控制单元6驱动控制逆变器单元4，从而从地面侧线圈13产生高频磁场。在车辆侧线圈15中，因相向设置的地面侧线圈13的磁场产生感应电动势，在车辆侧线圈15中感应产生高频电流。受电装置8利用该高频电流导出电力，以导出的电力对电池11进行充电。
此时，为了防止因来自外部的噪声等造成的错误动作、干扰，供电装置侧控制单元6和受电装置侧控制单元12彼此配对，在收发认证信号的同时进行信息的交换。另外，同时，为了防止他人监听无线通信或收到故意发送的错误信息，将信息加密后进行无线通信，并在接收侧进行解码处理。由此，供电装置侧控制单元6与受电装置侧控制单元12的无线通信部分的处理非常集中。另外，在使无线通信速度增加的情况下，无线通信频段变宽，有可能对在同频段内通信的其他信道的无线通信造成影响，或者造成供电装置侧控制单元6及受电装置侧控制单元12的无线通信部分的发热增加。
因而，在供电装置侧控制单元6及受电装置侧控制单元12的无线通信部分，必须抑制对其他无线通信的影响，还必须降低受到外来噪声的影响，对以无线通信能够交换的信息量和速度产生限度。
另一方面，地面侧线圈13和车辆侧线圈15尽管相向但隔着距离，因此从地面侧线圈13观察的与车辆侧线圈15的磁耦合度低，成为表观上的阻抗小的状态。即，谐振的尖锐度(Q)高，输入电力或输出电力等的频率特性非常陡峭。
例如，在车辆侧线圈15因层间短路或断线等导致电感发生变化的情况、因车辆侧部件的故障造成开路/短路的情况等下，从地面侧线圈13观察的表观上的阻抗发生变化，由此，输入电力、输出电力等的频率特性发生变化，输入电力以逆变器单元4的工作频率急剧地增加或减少。
图8是横轴表示频率，纵轴表示输入电力的曲线图。例如，在车辆侧线圈15因层间短路发生短路的情况下，电感变小，因此谐振频率变高，输入电力的频率特性向频率高的方向变化。因此，若逆变器单元4继续同频率下的工作，则输入电力将急剧地增加。另一方面，在受电装置8的部件发生开路损坏的情况下，从地面侧线圈13所见的阻抗发生变化，谐振频率变低，输入电力的频率特性向频率低的方向变化。因此，在此情况下，输入电力急剧地减少。
因上述故障等，受电装置8所接受的电力、电压、电流也会大幅变化，因此受电装置侧控制单元12能够检测电力、电压、电流的变化，并通过无线通信向供电装置侧控制单元6传递信息。
但是，异常时的受电装置8所接受的电力、电压、电流的变化是数百微秒左右的非常快的变化，既要抑制对其他通信的影响又要进行相互认证及加密、解码的无线通信难以确保比电力、电压、电流的变化速度足够快的速度。在借助无线通信的信息传递来不及的情况下，存在因过剩的输入电力对次级的供电装置1或受电装置8造成部件损伤的危险。
本实施方式中，在供电装置1中具备作为输入检测单元的电流互感器23。电流互感器23的检测信号被输入至供电装置侧控制单元6。图9是表示供电装置侧控制单元6所识别的、供电工作中的输入电流和输入电流的变化幅度的绝对值的时间变化的曲线图。如图9所示，供电装置侧控制单元6以规定时间间隔对与输入电流的大小相应的检测信号进行AD转换并识别。另外，供电装置侧控制单元6在内部保持有在规定时间内能够允许的输入电流的变化幅度的阈值，对本次进行AD转换并识别的输入电流与至此为止进行AD转换并识别的输入电流进行比较，进行是否超过能够允许的变化幅度的阈值的判定。若超过了能够允许的变化幅度的阈值，则供电装置侧控制单元6与来自受电装置侧控制单元12的无线通信无关地快速停止逆变器单元4的驱动，停止对受电装置8的供电。因此，在车辆侧线圈15因层间短路或断线导致电感发生变化的情况、因车辆侧部件的故障造成开路/短路的情况等下，从地面侧线圈13观察的表观上的阻抗发生变化，由此，即使输入电力急剧地增加/减少，或者受电装置8所接受的电力急剧地增加/减少，也能够切实停止对受电装置8的供电。
在本实施方式中，列举了对输入检测单元使用电流互感器23的例子，但例如也可如图10所示，在连接交流电源2和供电装置1的电力线中串联地插入电阻24，通过检测在电阻24端子间产生的电压来检测输入的大小。只要设置与供电装置1相应的适当的输入检测单元即可。
另外，列举了供电装置侧控制单元6在超过输入大小能够允许的变化幅度的阈值的情况下，快速停止逆变器单元4的驱动的例子，但并不限定于此。与图9同样，图11表示供电装置侧控制单元6所识别的、供电工作中的输入电流和输入电流的变化幅度的绝对值的时间变化的曲线图。
例如，在受电装置8和电池11之间，连接有作为车辆侧设备的加热器等，即使在通过车辆侧的控制单元工作/停止的情况下，由于从地面侧线圈13观察的表观上的阻抗发生变化，因此同样的输入电力或接受电力等也会发生变化。此处，假设电池11设置在受电装置8之外。但是，与因部件故障等造成的开路/短路比较，由于变化小，因此输入大小的变化也小。因而，供电装置侧控制单元6使输入大小具有能够允许的变化幅度的第一阈值、与使能够允许的变化幅度大于第一阈值的第二阈值。在因车辆侧设备的工作等导致输入大小的变化幅度超过第一阈值但不超过第二阈值时，供电装置侧控制单元6进行控制，以不停止逆变器单元4的驱动而输入电力变小，从而能够继续稳定的供电。当因部件故障等导致输入大小的变化幅度超过第二阈值时，供电装置侧控制单元6进行快速停止逆变器单元4的驱动的控制，由此，能够削减供电装置1的停止次数，继续稳定的供电。
另外，通常，如图12所示，在受电装置8和电池11间，设置有作为切换导通/断开的连接部的继电器25，以避免与其他车辆侧设备之间的电气干涉。此处，假设电池11设置在受电装置8之外。该继电器25由受电装置侧控制单元12进行控制，以切换导通/截止，在从供电装置1对受电装置8的电力传输过程中导通，而在除此以外的情况下截止。在从供电装置1对受电装置8的电力传输过程中，在对车辆施加有冲击的情况或受电装置侧控制单元12的电源电压下降的情况等下，若继电器25在应导通的时机被截止，则与电池11之间的连接被切断。由此，从地面侧线圈13观察的表观上的阻抗极大地变化，输入电力或接受电力等发生变化。
即使在此种情况下，供电装置侧控制单元6也能够进行检测，从而能够无问题地停止，因此能够兼具继电器25的误工作检测功能，该继电器25是设置在受电装置8和电池11间的作为切换导通/截止的连接部。
另外，因受电装置8所接受的电力或者电池11的容量、地面侧线圈13与车辆侧线圈15间的距离或磁耦合度，电池11电压的变化速度不同。与图9及图11同样，图13表示供电装置侧控制单元6所识别的、供电工作中的输入电流与输入电流的变化幅度的绝对值的时间变化的曲线图。
电池11的电压变化会造成从地面侧线圈13观察的表观上的阻抗变化，因此，例如在供电装置侧控制单元6的逆变器单元4的控制相对于电池11的电压变化较慢的情况下，输入电力或接受电力等将会发生变化。因此，供电装置侧控制单元6只要对相对于因正常工作时能够产生的电池11的电压变化等造成的表观上的阻抗变化引起的输入大小的变化时间，以较短时间产生的变化来设定阈值，便能够仅对异常时进行检测。例如，相对于正常工作时能够产生的规定时间内的输入大小的变化幅度，将供电装置侧控制单元6所具备的在规定时间内能够允许的输入大小的变化幅度的阈值设定得较大，由此，能够仅对异常时进行检测。
此外，本实施方式中，列举了通过输入大小的变化来检测异常时的例子。例如，在对流经地面侧线圈13或车辆侧线圈15的电流或者所产生的电压进行检测的情况下，由于这些电流、电压取决于表观上的阻抗和输入电力，因此与正常工作时相比，若因某些故障等引起表观上的阻抗下降的结果导致输入电力的频率特性发生变化而输入电力下降，则线圈电流、电压几乎不会发生变化，从而产生无法进行异常时的检测的情况。因此，较为理想的是以输入的大小进行检测。
此外，上述说明中，以供电装置1被设置在地面侧，受电装置8搭载于车辆的情况为例子进行了说明，但本发明也能够适用于受电装置被设置在地面侧，供电装置被设置在车辆侧的结构。
此外，通过将上述各种实施方式中的任意实施方式适当组合，能够达到各自具有的效果。
在2012年4月20曰申请的特愿第2012-096351号的日本专利申请所包含的说明书、附图和说明书摘要的公开内容，全部引用于本申请。
工业实用性
根据本发明，不通过无线通信就能够检测次级线圈或整流单元等的异常，并能够快速过渡到安全的工作，因此能够适用于例如用于电动汽车或插电式混合动力车之类的电力驱动车辆的充电等的非接触电力传输的供电装置及受电装置。
标号说明
2交流电源
6供电装置侧控制单元
7高频电源(电力控制装置)
10次级侧整流单元
11负载(电池)
13初级线圈(地面侧线圈)
15次级线圈(车辆侧线圈)
23输入检测单元(电流互感器)

Claims (1)

1.一种非接触电力传输装置，包括：
初级线圈，通过来自电源的供给电流产生磁场；
输入检测单元，检测来自所述电源的输入的大小；
控制单元，基于所述输入检测单元的检测信号，控制从所述电源对所述初级线圈的供给电流；以及
次级线圈，通过来自所述初级线圈的磁场接受电力，
所述控制单元在基于所述输入检测单元的检测信号检测到规定值以上的输入变化时，停止对所述初级线圈的电流供给。
CN201380079524.8A 2013-09-17 2013-09-17 非接触电力传输装置 Pending CN105531899A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/005493 WO2015040649A1 (ja) 2013-09-17 2013-09-17 非接触電力伝送装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105531899A true CN105531899A (zh) 2016-04-27

Family

ID=52688338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380079524.8A Pending CN105531899A (zh) 2013-09-17 2013-09-17 非接触电力传输装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10110062B2 (zh)
EP (1) EP3051690A4 (zh)
CN (1) CN105531899A (zh)
WO (1) WO2015040649A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6043462B2 (ja) * 2012-09-27 2016-12-14 Ｉｈｉ運搬機械株式会社 車両給電装置
CN105674551B (zh) * 2016-01-05 2018-12-21 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 无线供电电热水器及无线供电电热水器的供电和控制方法
GB2546787A (en) * 2016-01-29 2017-08-02 Bombardier Primove Gmbh A system and a method for deactivating an inductive power transfer and a secondary unit
CN105680572B (zh) * 2016-03-10 2019-01-08 江苏亚开电气有限公司 一种非侵入式自供电无线传感检测系统
DE102017211101A1 (de) * 2017-06-29 2019-01-03 Audi Ag Verfahren zur Regelung eines kontaktlosen Energieübertragungsvorgangs, Kraftfahrzeug und Ladestation
CN109412276B (zh) 2017-08-15 2022-08-12 泰达电子股份有限公司 适用于无线电能传输装置的控制电路及控制方法
CN110957751A (zh) * 2019-12-02 2020-04-03 中国科学院电工研究所 一种大功率电动汽车双向无线充电系统及其功率分配方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100201316A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Non-contact power transmission apparatus
CN102763306A (zh) * 2010-03-26 2012-10-31 松下电器产业株式会社 非接触供电装置和非接触充电系统
CN103166328A (zh) * 2011-12-19 2013-06-19 Lg伊诺特有限公司 无线电力传送器、无线电力接收器及无线电力传输方法
CN103208865A (zh) * 2012-01-11 2013-07-17 三星电子株式会社 谐振无线电力传输装置的过电压保护装置及其控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4356844B2 (ja) 2006-10-05 2009-11-04 昭和飛行機工業株式会社 非接触給電装置
US9450648B2 (en) * 2011-10-13 2016-09-20 Integrated Device Technology, Inc. Apparatus, system, and method for detecting a foreign object in an inductive wireless power transfer system
US9553485B2 (en) * 2011-10-13 2017-01-24 Integrated Device Technology, Inc. Apparatus, system, and method for detecting a foreign object in an inductive wireless power transfer system based on input power
JP2013225962A (ja) * 2012-04-20 2013-10-31 Panasonic Corp 非接触電力伝送装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100201316A1 (en) * 2009-02-09 2010-08-12 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Non-contact power transmission apparatus
CN102763306A (zh) * 2010-03-26 2012-10-31 松下电器产业株式会社 非接触供电装置和非接触充电系统
CN103166328A (zh) * 2011-12-19 2013-06-19 Lg伊诺特有限公司 无线电力传送器、无线电力接收器及无线电力传输方法
CN103208865A (zh) * 2012-01-11 2013-07-17 三星电子株式会社 谐振无线电力传输装置的过电压保护装置及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20160193930A1 (en) 2016-07-07
EP3051690A1 (en) 2016-08-03
US10110062B2 (en) 2018-10-23
EP3051690A4 (en) 2016-08-24
WO2015040649A1 (ja) 2015-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6152960B2 (ja) 非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法
CN105531899A (zh) 非接触电力传输装置
JP4478729B1 (ja) 共鳴型非接触充電装置
EP2555375B1 (en) Voltage detector, malfunction detecting device, contactless power transmitting device, contactless power receiving device, and vehicle
JP5285418B2 (ja) 共鳴型非接触電力供給装置
EP2873132B1 (en) Tuning circuit and method for wireless power transfer systems
US9649946B2 (en) Vehicle and contactless power supply system for adjusting impedence based on power transfer efficiency
CN102177637B (zh) 非接触受电装置及具有该非接触受电装置的车辆
US9373971B2 (en) Vehicle, power transmitting device and contactless power supply system
KR102526872B1 (ko) 계자 권선을 이용하는 무선 전력 전송 방법과 이를 이용하는 차량 어셈블리 및 전기차
US20120161535A1 (en) Device and method for selectively controlling multiple transmission coils in wireless power transmission device
KR20140117587A (ko) 차량용 수전 장치, 급전 설비 및 전력 전송 시스템
US10862315B2 (en) Device and method for supplying energy to a plurality of energy storage components and/or for providing energy stored within the energy storage components
US20190296580A1 (en) Output device for wireless charging
US8948275B2 (en) Power line communication system for vehicle
CN104283239A (zh) 用于移动终端的车载无线充电系统
CN104283238A (zh) 用于移动终端的车载无线充电系统
US20150091521A1 (en) Charging station for an electrically powered vehicle and charging method
EP3107753B1 (en) Power receiving device
CN105814765A (zh) 非接触电力传输系统以及送电装置
CN111169300A (zh) 用于为电驱动的机动车的电池充电的装置
CN103522902A (zh) 非接触受电装置及具有该非接触受电装置的车辆
JP2014017934A (ja) 非接触電力伝送装置
CN110001445B (zh) 车辆充电方法及设备
EP3794708B1 (en) A wireless power transfer system for electric vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160427