CN106356958B - 非接触送电装置和电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明为非接触送电装置和电力传输系统。电源ECU(250)通过调整驱动频率f来执行将接通电流It控制为目标值Itr的接通电流控制，所述接通电流It表示逆变器(220)的输出电压Vo上升时的逆变器(220)的输出电流Io。目标值Itr设定于在逆变器(220)中不产生恢复电流的范围内。在接通电流控制中，在表示逆变器(220)启动时的驱动频率f的启动频率为fa0的情况下，将驱动频率f向启动频率fa0以上调整。在接通电流It比目标值Itr大时，电源ECU(250)将驱动频率f向驱动频率f接近启动频率fa0的方向调整。

Description

非接触送电装置和电力传输系统
技术领域
本发明涉及非接触送电装置和电力传输系统，更具体地说，涉及以非接触方式向受电装置送电的非接触送电装置中的电力控制技术。
背景技术
日本特开2014-207795号公报公开了一种以非接触方式从供电装置(送电装置)向车辆(受电装置)供电的非接触供电系统。在该非接触供电系统中，供电装置具备送电线圈、逆变器以及控制部。送电线圈以非接触方式向搭载于车辆的受电线圈送电。逆变器生成与驱动频率相应的交流电流并输出给送电线圈。控制部从车辆侧取得对电池的充电电力指令和对电池的输出电力，对逆变器的驱动频率进行反馈控制以使得输出电力追随充电电力指令。此外，在日本特开2013-154815号公报、日本特开2013-146154号公报、日本特开2013-146148号公报、日本特开2013-110822号公报以及日本特开2013-126327号公报中也公开了与非接触送电相关的技术。
发明内容
逆变器为电压型的逆变器，且在向送电部供给与驱动频率相应的送电电力的情况下，通过调整逆变器输出电压的占空比，能够控制送电电力。另外，通过控制逆变器的驱动频率，能够控制接通(turn on)电流，所述接通电流表示逆变器输出电压上升时的逆变器输出电流。
已知：在电压型逆变器中，在输出电压上升时流经与输出电压同符号的输出电流(正的接通电流)时，会在逆变器的回流二极管中产生恢复电流(recovery current)。当产生恢复电流时，回流二极管发热，损耗增加。因此，通过调整逆变器的驱动频率，将接通电流控制为目标值(0以下的值)。由此，能够抑制由恢复电流导致的损耗。
在执行上述控制时，可能发生接通电流比目标值大，而流经正的接通电流的状况。在这样的情况下，优选，通过使逆变器的工作状态迅速地恢复至没有流经正的接通电流的状态，迅速地减小恢复电流。
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，在以非接触方式向受电装置送电的非接触送电装置中，在接通电流比目标值大的情况下，迅速地减小恢复电流。
另外，本发明的另一目的在于，在以非接触方式从送电装置向受电装置送电的电力传输系统中，在接通电流比目标值大的情况下，迅速地减小恢复电流。
根据本发明的某方面的非接触送电装置具备：送电部，其构成为以非接触方式向受电装置送电；电压型逆变器，其向送电部供给与驱动频率相应的送电电力；以及控制部，其控制逆变器。控制部通过调整驱动频率来执行将接通电流控制为目标值的接通电流控制，所述接通电流表示逆变器的输出电压上升时的逆变器的输出电流。目标值设定于在逆变器的回流二极管中不产生恢复电流的范围内。在接通电流控制中，在表示逆变器启动时的驱动频率的启动频率为第一频率的情况下，将驱动频率向第一频率以上调整，在启动频率为比第一频率高的第二频率的情况下，将驱动频率向第二频率以下调整。在接通电流比目标值大时，控制部将驱动频率向驱动频率接近启动频率的方向调整。
根据本发明的其他方面的电力传输系统具备送电装置和受电装置。送电装置具备：送电部，其构成为以非接触方式向受电装置送电；电压型逆变器，其向送电部供给与驱动频率相应的送电电力；以及控制部，其控制逆变器。控制部通过调整驱动频率来执行将接通电流控制为目标值的接通电流控制，所述接通电流表示逆变器的输出电压上升时的逆变器的输出电流。目标值设定于在逆变器的回流二极管中不产生恢复电流的范围内。在接通电流控制中，在表示逆变器启动时的驱动频率的启动频率为第一频率的情况下，将驱动频率向第一频率以上调整，在启动频率为比第一频率高的第二频率的情况下，将驱动频率向第二频率以下调整。在接通电流比目标值大时，控制部将驱动频率向驱动频率接近启动频率的方向调整。
优选的是，控制部在将驱动频率向第一频率以上调整的情况下，在接通电流比目标值大时，使驱动频率减小，另一方面，在将驱动频率向第二频率以下调整的情况下，在接通电流比目标值大时，使驱动频率增加。
优选的是，上述目标值设定为0以下的预定值。
根据上述构成，在接通电流比目标值大的情况下，执行接通电流控制以使得接通电流减少而接近目标值。作为用于实现这样的接通电流控制的驱动频率的调整方法，可考虑使驱动频率增加的方法和使驱动频率减小的方法。换句话说，可考虑将驱动频率向驱动频率接近启动频率的方向调整的方法和将驱动频率向驱动频率远离启动频率的方向调整的方法。后面将叙述详细情况，而在接通电流比目标值大的情况下，以驱动频率接近启动频率的方式调整驱动频率与向驱动频率远离启动频率的方向调整驱动频率时相比，逆变器的工作状态迅速地恢复到不流动正的接通电流的状态的可能性更高。因此，通过按这种方式调整驱动频率，能够迅速地减小恢复电流。
优选的是，接通电流大于目标值的情况下的由控制部对驱动频率的调整量比接通电流小于目标值的情况下的由控制部对驱动频率的调整量大。
根据上述构成，由于缩短了使逆变器的工作状态迅速地向不流动正的接通电流的状态恢复所需的时间，所以能够进一步减小恢复电流。
根据与附图关联地理解的、与本发明相关的以下详细说明，可以清楚本发明的以上所述和其他目的、特征、方面以及优点。
附图说明
图1是应用了本发明的实施方式涉及的非接触送电装置的电力传输系统的整体构成图。
图2是表示图1所示的送电部和受电部的电路构成的一例的图。
图3是表示图1所示的逆变器的电路构成的图。
图4是表示逆变器的切换波形、输出电压和输出电流的波形的图。
图5是利用电源ECU执行的送电电力控制和接通电流控制的控制框图。
图6是表示送电电力一定时的接通电流与逆变器的驱动频率的关系的图。
图7A和图7B是表示送电电力和接通电流的等高线的一例的图。
图8是用于说明送电电力控制和接通电流控制的时序图。
图9是用于说明逆变器的工作点包含于禁止带的第一状况的图。
图10是用于说明逆变器的工作点包含于禁止带的第二状况的图。
图11A和图11B是用于说明在本实施方式中，工作点包含于禁止带的情况下所执行的接通电流控制的图。
图12是用于说明本实施方式涉及的利用电源ECU执行的送电电力控制和接通电流控制的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。另外，对于图中相同或相当部分标注同一标号且不重复其说明。
图1是应用了本发明的实施方式涉及的非接触送电装置的电力传输系统的整体构成图。参照图1，电力传输系统1具备送电装置10和受电装置20。受电装置20例如可搭载于能够使用从送电装置10供给并存储的电力而行驶的车辆等。
送电装置10包括功率因数改善(PFC：Power Factor Correction)电路210、逆变器220、滤波电路230以及送电部240。另外，送电装置10还包括电源ECU(Electronic ControlUnit)250、通信部260、电压传感器270以及电流传感器272、274。
PFC电路210对从交流电源100(例如系统电源)接受的交流电力进行整流和升压并向逆变器220供给，并且能够通过使输入电流接近正弦波来改善功率因数。PFC电路210可采用公知的各种PFC电路。此外，也可以采用没有功率因数改善功能的整流器来取代PFC电路210。
逆变器220将从PFC电路210接受的直流电转换成具有预定传送频率的送电电力(交流电力)。利用逆变器220生成的送电电力通过滤波电路230向送电部240供给。逆变器220为电压型逆变器，在构成逆变器220的各开关元件上反并联地连接有回流二极管(参照图3)。逆变器220例如由单相全桥电路构成。
滤波电路230设置于逆变器220与送电部240之间，抑制从逆变器220产生的高次谐波噪声。滤波电路230例如由包括电感器和电容器的LC滤波器构成。
送电部240通过滤波电路230从逆变器220接受具有传送频率的交流电力(送电电力)，并通过在送电部240的周围生成的电磁场，以非接触方式向受电装置20的受电部310送电。送电部240例如包括用于以非接触方式向受电部310送电的谐振电路。虽然谐振电路可由线圈和电容器构成，但在仅用线圈形成期望的谐振状态的情况下，也可以不设置电容器。
电压传感器270检测逆变器220的输出电压，并将其检测值输出给电源ECU250。电流传感器272检测逆变器220的输出电流，并将其检测值输出给电源ECU250。基于电压传感器270和电流传感器272的检测值，能够检测从逆变器220向送电部240供给的送电电力(即，从送电部240向受电装置20输出的电力)。电流传感器274检测流经送电部240的电流，并将其检测值输出给电源ECU250。
电源ECU250包括CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、存储装置以及输入输出缓冲器等(均未图示)，并接受来自各种传感器和设备的信号，并且进行送电装置10中的各种设备的控制。作为一例，电源ECU250在执行从送电装置10向受电装置20的电力传输时，进行逆变器220的开关控制以使得逆变器220生成送电电力(交流电力)。就各种控制而言，不限于利用软件的处理，也能够用专用硬件(电子电路)来处理。
作为由电源ECU250执行的主要控制，电源ECU250在执行从送电装置10向受电装置20的电力传输时，执行用于将送电电力控制为目标电力的反馈控制(以下也称为“送电电力控制”)。具体而言，电源ECU250通过调整逆变器220的输出电压的占空比，将送电电力控制为目标电力。此外，输出电压的占空比定义为正(或负)的电压输出时间与输出电压波形(矩形波)的周期之比。通过使逆变器220的开关元件的工作定时变化，能够调整逆变器输出电压的占空比。目标电力例如可基于受电装置20的受电状况生成。在本实施方式中，在受电装置20中，基于受电电力的目标值与检测值的偏差生成送电电力的目标电力，并从受电装置20向送电装置10发送。
另外，电源ECU250执行上述的送电电力控制，并且执行用于将逆变器220中的接通电流控制为目标值的反馈控制(以下也称为“接通电流控制”)。接通电流是逆变器220的输出电压上升时的逆变器220的输出电流的瞬时值。当接通电流为正时，反方向的恢复电流流经逆变器220的回流二极管，在回流二极管中产生热(即损耗)。因此，接通电流控制的上述目标值(接通电流目标值)设定在不会在逆变器220的回流二极管中产生恢复电流的范围内，基本上设为0以下的预定值。接通电流目标值设为功率因数良好的“0”是理想的，但也可以取余裕(margin)而设定为负值。另外，接通电流目标值也可以设定为小到恢复电流导致的损耗不会成为问题的程度的正值。随后将详细说明送电电力控制和接通电流控制。
通信部260构成为与受电装置20的通信部370进行无线通信，除了接收从受电装置20发送来的送电电力的目标值(目标电力)以外，还与受电装置20交换送电的开始/停止和受电装置20的受电状况等信息。
另一方面，受电装置20包括：受电部310、滤波电路320、整流部330、继电器电路340以及蓄电装置350。另外，受电装置20还包括充电ECU360、通信部370、电压传感器380以及电流传感器382。
受电部310以非接触方式接受从送电装置10的送电部240输出的电力(交流电力)。受电部310例如包括用于以非接触方式从送电部240受电的谐振电路。虽然谐振电路可由线圈和电容器构成，但在仅由线圈形成期望的谐振状态的情况下，也可以不设置电容器。受电部310通过滤波电路320向整流部330输出接受到的电力。
滤波电路320设置于受电部310与整流部330之间，并抑制在受电时产生的高次谐波噪声。滤波电路320例如由包括电感器和电容器的LC滤波器构成。整流部330对利用受电部310接受到的交流电力进行整流并输出给蓄电装置350。
蓄电装置350是能够再充电的直流电源，例如包括锂离子电池或镍氢电池等二次电池而构成。蓄电装置350存储从整流部330输出的电力。而且，蓄电装置350将存储的电力供给至未图示的负载驱动装置。此外，作为蓄电装置350，也可采用大容量的电容器。
继电器电路340设置于整流部330与蓄电装置350之间，在利用送电装置10对蓄电装置350进行充电时被接通(ON)。此外，虽然未图示，但也可以在整流部330与蓄电装置350之间(例如整流部330与继电器电路340之间)，设置调整整流部330的输出电压的DC/DC转换器。
电压传感器380检测整流部330的输出电压(受电电压)，并将其检测值输出给充电ECU360。电流传感器382检测来自整流部330的输出电流(受电电流)，并将其检测值输出给充电ECU360。基于电压传感器380和电流传感器382的检测值，能够检测受电部310的受电电力(即，蓄电装置350的充电电力)。此外，电压传感器380和电流传感器382也可以设置于受电部310与整流部330之间(例如滤波电路320与整流部330之间)。
充电ECU360包括CPU、存储装置以及输入输出缓冲器等(均未图示)，并接受来自各种传感器和设备的信号，并且进行受电装置20中的各种设备的控制。各种控制不限于利用软件的处理，也能够利用专用硬件(电子电路)来处理。
作为由充电ECU360执行的主要的控制，充电ECU360在从送电装置10接受电力期间，生成送电装置10中的送电电力的目标值(目标电力)，以使得受电装置20中的受电电力成为期望的目标值。具体而言，充电ECU360基于受电电力的检测值与目标值的偏差，生成送电装置10中的送电电力的目标值。并且，充电ECU360通过通信部370将生成的送电电力的目标值(目标电力)发送给送电装置10。
通信部370构成为与送电装置10的通信部260进行无线通信，除了将在充电ECU360中生成的送电电力的目标值(目标电力)发送给送电装置10以外，还与送电装置10交换与电力传输的开始/停止相关的信息，向送电装置10发送受电装置20的受电状况(受电电压、受电电流以及受电电力等)。
图2是表示图1所示的送电部240和受电部310的电路构成的一例的图。参照图2，送电部240包括线圈242和电容器244。电容器244是为了补偿送电电力的功率因数而设置的，并与线圈242串联连接。受电部310包括线圈312和电容器314。电容器314是为了补偿受电电力的功率因数而设置的，并与线圈312串联连接。此外，这样的电路构成也称为SS方式(初级串联次级串联方式)。
此外，虽然未图示，送电部240和受电部310的构成不限定于这样的SS方式。例如，也可采用：在受电部310中，电容器314与线圈312并联连接的SP方式(初级串联次级并联方式)，或者，进一步在送电部240中，电容器244与线圈242并联连接的PP方式(初级并联次级并联方式)等。
再次参照图1，在电力传输系统1中，经过滤波电路230，从逆变器220向送电部240供给送电电力(交流电力)。送电部240和受电部310分别包括线圈和电容器，并设计成在传送频率中进行谐振。表示送电部240和受电部310的谐振强度的Q值优选为100以上。
在送电装置10中，在从逆变器220向送电部240供给送电电力时，通过形成于送电部240的线圈与受电部310的线圈之间的电磁场，能量(电力)从送电部240向受电部310移动。移动到受电部310的能量经过滤波电路320和整流部330供给至蓄电装置350。
图3是表示图1所示的逆变器220的电路构成的图。参照图3，逆变器220为电压型逆变器，包括电力用半导体开关元件(以下，也仅称为“开关元件”。)Q1～Q4和回流二极管D1～D4。在直流侧的端子T1、T2上连接了PFC电路210(参照图1)，在交流侧的端子T3、T4上连接了滤波电路230。
开关元件Q1～Q4例如由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、双极晶体管、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)以及GTO(Gate Turn Off thyristor：门极可关断晶闸管)等构成。回流二极管D1～D4分别与开关元件Q1～Q4反并联连接。
在端子T1、T2间施加从PFC电路210输出的直流电压V1。伴随着开关元件Q1～Q4的开关工作，在端子T3、T4间产生输出电压Vo和输出电流Io(图中，将用箭头表示的方向作为正值)。在图3中，作为一例，示出了开关元件Q1、Q4为接通，开关元件Q2、Q3为断开的状态。该情况下的输出电压Vo大致成为电压V1(正值)。
图4是表示逆变器220的切换波形、输出电压Vo和输出电流Io的波形的图。参照图3和图4，以时刻t4～t8这一个周期为例进行说明。
在时刻t4，开关元件Q2、Q4分别为断开、接通的状态，当开关元件Q1从断开切换为接通，并且开关元件Q3从接通切换为断开时(图3所示的状态)，逆变器220的输出电压Vo从0上升至V1(正值)。
在时刻t5，开关元件Q1、Q3分别为接通、断开的状态，当开关元件Q2从断开切换为接通，并且开关元件Q4从接通切换为断开时，输出电压Vo成为0。
在时刻t6，开关元件Q2、Q4分别为接通、断开的状态，当开关元件Q1从接通切换为断开，并且开关元件Q3从断开切换为接通时，输出电压Vo成为-V1(负值)。
在时刻t7，开关元件Q1、Q3分别为断开、接通的状态，当开关元件Q2从接通切换为断开，并且开关元件Q4从断开切换为接通时，输出电压Vo再次成为0。
在从时刻t4起一个周期后的时刻t8，开关元件Q2、Q4分别为断开、接通的状态，当开关元件Q1从断开切换为接通，并且开关元件Q3从接通切换为断开时，输出电压Vo从0上升至V1(正值)(与时刻t4相同的状态)。
通过使开关元件Q1、Q3的开关定时与开关元件Q2、Q4的开关定时变化，能够使输出电压Vo的占空比变化。在图4中，示出了输出电压Vo的占空比为0.25的情况。例如，当相对于图4所示的状态使开关元件Q2、Q4的开关定时提前时，能够使输出电压Vo的占空比比0.25小(最小值为0)，当推迟开关元件Q2、Q4的开关定时时，能够使输出电压Vo的占空比比0.25大(最大值为0.5)。
通过调整输出电压Vo的占空比，能够使送电电力变化。定性地，能够通过加大占空比来使送电电力增加，能够通过减小占空比来使送电电力减小。因此，电源ECU250通过调整输出电压Vo的占空比，执行将送电电力控制为目标电力的送电电力控制。
另外，输出电压Vo上升时(时刻t4、t8)的输出电流Io的瞬时值It相当于上述接通电流It。接通电流It的值根据从PFC电路210提供至逆变器220的电压V1和逆变器220的驱动频率(切换频率)变化。在图4中，示出了流经正的接通电流It的情况。
当正的接通电流It流动时，在与开关元件Q3反并联连接的回流二极管D3(参照图3)中流动反方向的电流(即恢复电流)。当在回流二极管D3中流动恢复电流时，回流二极管D3的发热变大，逆变器220的损耗变大。如果接通电流It为0以下，则在回流二极管D3中不流动恢复电流，抑制了逆变器220的损耗。
由于当逆变器220的驱动频率变化时接通电流It会变化，所以通过调整逆变器220的驱动频率，能控制接通电流It。因此，电源ECU250通过调整逆变器220的驱动频率，执行将接通电流It控制为目标值的接通电流控制。接通电流It的目标值基本上设定为0以下的值，以使得在逆变器220中不产生恢复电流。
图5是利用电源ECU250执行的送电电力控制和接通电流控制的控制框图。参照图5，电源ECU250包括减法运算部410、430和控制器420、440。由减法运算部410、控制器420以及作为控制对象的逆变器220构成的反馈环路构成送电电力控制。另一方面，由减法运算部430、控制器440以及逆变器220构成的反馈环路构成接通电流控制。
减法运算部410从表示送电电力的目标值的目标电力Psr减去送电电力Ps的检测值，并将其运算值输出给控制器420。此外，例如，能够基于图1所示的电压传感器270和电流传感器272的检测值算出送电电力Ps的检测值。
控制器420基于来自减法运算部410的运算值，调整逆变器220的输出电压Vo的占空比d。由此，能实现送电电力控制。
下面更详细地进行说明，在运算值大致为0的情况下(送电电力Ps与目标电力Psr大致相等的情况下)，控制器420维持此时的占空比d。在运算值为正的情况下(送电电力Ps比目标电力Psr小的情况下)，控制器420使占空比d增加预定的调整量Δd。另一方面，在运算值为负的情况下(送电电力Ps比目标电力Psr大的情况下)，控制器420使占空比d减小预定的调整量Δd。由此，调整占空比d以使得送电电力Ps接近目标电力Psr，送电电力Ps被控制为目标电力Psr。此外，控制器420也可以执行将目标电力Psr与送电电力Ps的偏差作为输入的PI控制(Proportional-Integral Control：比例积分控制)。
减法运算部430从接通电流的目标值Itr减去接通电流It的检测值，并将其运算值输出给控制器440。此外，如上所述，接通电流目标值Itr基本上设为0以下的值。另外，接通电流It的检测值是利用电压传感器270检测到输出电压Vo的上升时的电流传感器272(均参照图1)的检测值(瞬时值)。
控制器440基于来自减法运算部430的运算值，调整逆变器220的驱动频率f。由此，能实现接通电流控制。随后详细说明利用控制器440的反馈控制。
图6是表示送电电力Ps为一定时的接通电流It与逆变器220的驱动频率f的关系的图。在图6中，横轴表示逆变器220的驱动频率f，纵轴表示接通电流It。参照图6，曲线k表示送电电力Ps为一定时使逆变器220的驱动频率f变化时的接通电流It。作为一例，在接通电流It被控制为0的情况下，作为将接通电流It设为0的逆变器220的驱动频率f，存在fa和fb这两个点。
调整逆变器220的输出电压Vo的占空比d的送电电力控制与调整逆变器220的驱动频率f的接通电流控制相互干涉。因此，根据通过送电电力控制调整的占空比d的不同，有可能存在不能通过接通电流控制将接通电流It控制为目标值Itr的情况。
图7A和图7B是示出了送电电力Ps和接通电流It的等高线的一例的图。在图7A和图7B中，横轴表示逆变器220的驱动频率f，纵轴表示逆变器220的输出电压Vo的占空比d。
图8是用于说明送电电力控制和接通电流控制的时序图。在图8中，横轴表示经过时间。纵轴按从上到下的顺序表示送电电力Ps、接通电流It、占空比d以及驱动频率f。
参照图7A和图7B，用斜线表示的区域S是在逆变器220中产生恢复电流的区域。即，在区域S所包含的逆变器220的工作点中，接通电流It比0大，在逆变器220中会产生恢复电流。在以下说明中，也将该区域S称为“禁止带S”。
用虚线表示的曲线PL1、PL2分别是送电电力Ps的等高线。利用曲线PL1表示的送电电力比利用曲线PL2表示的送电电力大。如图所示，实现某送电电力的占空比d表现出频率依赖性。
用单点划线表示的曲线IL1、IL2分别是接通电流It成为0以下的预定值的等高线。在这里，作为一例，示出了接通电流It成为0的等高线。接通电流It成为0的接通电流It的等高线在禁止带S的低频侧区域和高频侧区域中各存在一条。曲线IL1存在的低频侧区域中，随着占空比d增加且驱动频率f减小，接通电流It变小(向负方向增加)。另一方面，曲线IL2存在的高频侧区域中，随着占空比d增加且驱动频率f增加，接通电流It变小。此外，图7A和图7B中的禁止带S的边界不是接通电流成为0的曲线。也就是说，小的正值的接通电流It是被容许的。
例如在实现送电电力PL1的同时将接通电流It控制为0的情况下，作为逆变器220的目标工作点(初始工作点)，能选择工作点Pa2(曲线PL1与曲线IL1的交点)和工作点Pb2(曲线PL1与曲线IL2的交点)中的任一方。
图7A表示选择工作点Pa2作为逆变器220的目标工作点的情况。参照图7A和图8，当执行逆变器220的启动处理时，如粗线所示，逆变器220的工作点P从Pa0经由Pa1向Pa2移动。
下面更详细地进行说明，首先，在工作点P从Pa0向Pa1移动时，在驱动频率f以启动频率fa0恒定的情况下调整占空比d(参照图8的时刻t10～时刻t11的期间)。此时，在图7A所示的例子中，由于工作点P通过禁止带S，所以优选通过将占空比d的调整量Δd设定为大或将送电电力控制的增益(用于调整占空比d的反馈控制的增益)设定为大，使工作点P迅速地通过禁止带S。接着，在工作点P从Pa1向Pa2移动时，在送电电力Ps以PL1恒定的情况下调整接通电流It(参照图8的时刻t11～时刻t12的期间)。
另一方面，图7B表示选择工作点Pb2作为逆变器220的目标工作点的情况。参照图7B，当执行逆变器220的启动处理时，如粗线所示，逆变器220的工作点P从Pb0经由Pb1向Pb2移动。由于此时的控制与在图7A中说明的控制同等，所以不重复详细说明。启动频率fa0、fb0分别相当于本发明涉及的“第一频率和第二频率”。
此外，在图7A中，逆变器220的启动时是指工作点P从Pa0到达Pa1的期间。另外，在图7B中，逆变器220的启动时是指工作点P从Pb0到达Pb1的期间。也就是说，逆变器220启动时是指逆变器220的占空比d增加直到送电电力Ps到达目标电力Psr为止的期间(或者其中的一部分期间)。此外，在图7A和图7B中，以在驱动频率f为恒定的情况下使占空比d增加的构成为例进行了说明，但固定驱动频率f不是必需的。
在这里，虽然为了抑制在逆变器220中产生的恢复电流，优选执行送电电力控制和接通电流控制以使得逆变器220的工作点P不包含于禁止带S，但可能产生工作点P包含于禁止带S的状况。在以下说明中，以图7A所示的控制为例说明上述状况产生的理由，但图7B所示的控制也同样如此。
图9是用于说明逆变器220的工作点P包含于禁止带S的第一状况的图。参照图9，一般来说，在反馈控制中，控制对象值可能会越过(overshoot，超过)目标值、或者控制对象值可能会在目标值的前后振动(振荡)。在本实施方式中的接通电流控制中，例如，在将驱动频率f的调整量Δf设定为比较大的情况下，容易发生驱动频率f的超过或振荡。其结果，如箭头AR1所示，有时会导致工作点P通过Pa2而进入禁止带S的内部。
图10是用于说明逆变器220的工作点P包含于禁止带S的第二状况的图。参照图10，在受电装置20搭载于车辆的情况下，当在从送电装置10向受电装置20送电期间伴随着装货或卸货而车辆高度发生变化时，送电装置10与受电装置20之间的距离(以下也称为“间隙”)会变化。这样一来，送电部240的线圈242与受电部310的线圈312(参照图2)之间的耦合系数k可能会发生变化。其结果，禁止带S的形状变化，工作点P有时会包含于禁止带S的内部。
这样，在发生逆变器220的工作点P包含于禁止带S的状况的情况下，优选执行接通电流控制以使得工作点P迅速地从禁止带S离开。在用图9和图10说明的例子中，要求选择使驱动频率f增加以使得工作点P横穿禁止带S的控制(向驱动频率f远离启动频率fa0的方向的控制)、和使驱动频率f减小以使得工作点P返回的控制(向驱动频率f接近启动频率fa0的方向的控制)中的某一方的控制。
也可以考虑：基于逆变器200的工作点P与禁止带S的形状的相对关系，判定上述两种控制中工作点P能够更迅速地从禁止带S离开的控制。例如在禁止带S的形状发生了变化的情况下(参照图10)，可考虑取得变化后的禁止带S的形状，并根据该取得结果决定工作点P的移动方向。然而，由于取得禁止带S的形状需要时间，所以在这期间恢复电流也会流动。
因此，根据本实施方式，在工作点P包含于禁止带S的情况下，采用执行接通电流控制以使得工作点P返回的构成。即，向接近逆变器220启动时的启动频率(在图9和图10所示的例子中为启动频率fa0)的方向调整驱动频率f。
图11A和图11B是用于说明在本实施方式中，工作点P包含于禁止带S的情况下所执行的接通电流控制的图。图11A与在图9中说明的状况对应，图11B与在图10中说明的状况对应。
参照图11A和图11B，当检测到预定值(例如0)以上的接通电流It时(即，检测到工作点P包含于禁止带S时)，电源ECU250在执行送电电力控制以使得送电电力Ps维持于PL1的同时，执行接通电流控制以使得逆变器220的驱动频率f减小(参照箭头AR2、AR3)。
更具体地说明电源ECU250的控制。返回图5，控制器440在减法运算部430的运算值(从接通电流的目标值Itr减去接通电流It(检测值)得到的值)大致为0的情况下，控制器440维持此时的驱动频率f。
在运算值为正的情况下(接通电流It比目标值Itr小的情况下)，控制器440使驱动频率f增加预定的调整量Δf。由此，在图9和图10所示的例子中，向驱动频率f远离启动频率fa0的方向调整驱动频率f。
与此相对，在运算值为负的情况下(接通电流It比目标值Itr大的情况下)，控制器440使驱动频率f减小预定的调整量Δf。由此，在图9和图10所示的例子中，向驱动频率f接近启动频率fa0的方向调整驱动频率f。
这样，在接通电流It比目标值Itr大的情况下，将驱动频率f向驱动频率f接近启动频率fa0的方向调整。随着驱动频率f接近启动频率fa0，接通电流It减小。当工作点P不包含于禁止带S时，接通电流It小于上述预定值，能抑制恢复电流。以下，说明采用这样的控制的理由。
首先，例如说明如下情况：伴随着目标电力的变更，会发生逆变器220的驱动频率f的超过等，工作点P进入禁止带S内的情况。参照图11A，通常能够在工作点P深入禁止带S的内部之前检测到接通电流It比预定值(例如0)大。因此，在对检测到接通电流It比预定值大时的驱动频率f与禁止带S的低频侧的边界频率之差Δf1、和驱动频率f与禁止带S的高频侧的边界频率之差Δf2进行比较时，差Δf1很有可能比差Δf2小。因此，使驱动频率f接近启动频率fa0与使驱动频率f远离启动频率fa0的情况相比，工作点P迅速地离开禁止带S的可能性更高。
接着，说明由于禁止带S的形状变化使得工作点P包含于禁止带S内的情况。参照图11B，在多数情况下，随着送电装置10与受电装置20之间的距离(间隙)伴随着装货等而变化，禁止带S的形状连续地变化。
下面更详细地进行说明，禁止带S的形状由接通电流It的大小规定。如图4所示，接通电流It根据逆变器220的输出电流Io与输出电压Vo的相位差确定。该相位差响应于送电装置10与受电装置20之间的互感M而连续地变化。互感M与送电部240的线圈242、受电部310的线圈312(参照图2)之间的耦合系数k成比例。一般来说，耦合系数k随着间隙变大而连续地变小。根据以上说明，只要间隙连续地变化，禁止带S的形状连续地变化。因此，当检测到接通电流It比预定值大时，禁止带S的形状不会变化很大，差Δf1很有可能比差Δf2小。因此，使驱动频率f接近启动频率fa0与使驱动频率f远离启动频率fa0的情况相比，工作点P迅速地离开禁止带S的可能性更高。
这样，在图9和图10中说明的任一种状况下，均为将驱动频率f向驱动频率f接近启动频率fa0的方向调整与将驱动频率f向驱动频率f远离启动频率fa0的方向调整的情况相比，工作点P迅速地离开禁止带S的可能性更高。因此，能够迅速地减小恢复电流的可能性变高。
进而，优选的是，在工作点P包含于禁止带S的情况下，与工作点P不包含于禁止带S的情况相比，将接通电流控制中的驱动频率f的调整量Δf设定为更大。由此，由于缩短了工作点P从禁止带S离开所需的时间，所以能够进一步减小恢复电流。
此外，虽然未图示，但如在图7B中说明的那样，在选择fb0作为启动频率的情况下，驱动频率f的调整方向与在图5中说明的方向相反。即，当检测到预定值以上的接通电流It时，电源ECU250执行接通电流控制以使得驱动频率f增加。由此，将驱动频率f向接近启动频率fb0的方向调整。
图12是用于说明本实施方式涉及的利用电源ECU250执行的接通电流控制的流程图。此外，每当预定时间或预定条件成立时，从主程序调出并执行该流程图所示的各步骤(以下用S省略)。在以下说明中，如图7A所示，以逆变器220的启动频率设定在禁止带S的低频侧的构成为例进行说明。
参照图1、图5以及图12，在S10中，电源ECU250判定是否有从送电装置10向受电装置20的送电的开始指示。该送电开始指示既可以基于在送电装置10或受电装置20中利用者的指示，也可以伴随着利用定时器等的充电开始时刻的到来而发生。没有送电开始指示时(S10中为否)，电源ECU250不执行以后的一连串处理，并使处理返回主程序。
当判定为有送电开始指示时(S10中为是)，电源ECU250设定送电电力Ps的目标电力Psr和接通电流It的目标值Itr(初始值)(S20)。此外，在按上述方式基于受电装置20的受电状况生成目标电力Psr时，在未开始送电的该时间点，设定为预先确定的初始值。接通电流目标值Itr的初始值例如设定为0。
在S30中，电源ECU250开始送电电力控制和接通电流控制的执行。具体而言，电源ECU250在将驱动频率f固定为启动频率的同时使占空比d增加。由此，工作点P从Pa0移动至Pa1(参照图7A)。
当工作点P到达工作点Pa1时，电源ECU250取得接通电流It的检测值(S40)。进而，电源ECU250判定接通电流It的检测值是否比预定值(例如0)大，即工作点P是否包含于禁止带S的内部(S50)。
在工作点P不包含于禁止带S的内部的情况下(S50中为否)，电源ECU250使用默认值(通常值)ΔfS作为接通电流控制中的逆变器220的驱动频率f的调整量Δf(S70)。
与此相对，在工作点P包含于禁止带S的内部的情况下(S50中为是)，电源ECU250将驱动频率f的调整量Δf从默认值ΔfS变更为比ΔfS大的ΔfL(S60)。由此，能提高在以下的S80～S100的工作点搜索处理中用于使工作点P从禁止带S离开的驱动频率f的调整速度(每单位时间的驱动频率f的调整量)。
在S80中，电源ECU250判定逆变器220的启动频率是否为禁止带S的低频侧的值(fa0)。在启动频率为fa0(第一频率)的情况下(S80中为是)，电源ECU250将处理推进到S90。在这里，由于说明了将启动频率设定为fa0的例子，所以执行下述S90的处理。
在S90中，电源ECU250在将送电电力Ps控制为目标电力Psr的同时，使驱动频率f基本上增加(即，向fa0以上调整)，由此执行逆变器220的工作点P的搜索。更具体而言，控制器420通过将控制器420的增益(占空比d的调整量Δd)设定为比S30的处理时大等方式，提高对送电电力Ps的目标电力Psr的追随性。进而，在接通电流It比目标值Itr小的情况下，控制器440使驱动频率f增加调整量Δf。另一方面，在接通电流It比目标值Itr大的情况下，控制器440使驱动频率f减小调整量Δf。
此外，在启动频率为fb0(第二频率)的情况下(S80中为否)，电源ECU250将处理推进到S100。在S100中，电源ECU250通过在将送电电力Ps控制为目标电力Psr的同时，使驱动频率f基本上减小(即，调整为fb0以下)，由此执行逆变器220的工作点P的搜索。由于该具体的控制与S90中的控制同等，所以不重复说明。
在S110中，电源ECU250判定是否完成了逆变器220的工作点P的搜索。该搜索完成可用各种观点判定。例如，在发现在送电部240中流动的电流I1的极小值、电流I1的下降率比预定值小、或者接通电流目标值Itr到达预定的下限值的情况下，可判定为工作点P的搜索完成。
当判定为工作点P的搜索尚未完成时(在S110中为否)，电源ECU250使处理返回S50。另一方面，当判定为工作点P的搜索已完成时(S110中为是)，电源ECU250使在S70中变更的驱动频率f的调整量Δf返回默认值ΔfS(S120)。之后，处理返回主程序。
如上所述，将驱动频率f向使驱动频率f接近启动频率的方向调整，与将驱动频率f向驱动频率f远离启动频率的方向调整的情况下相比，逆变器220的工作点P能够迅速地从禁止带S离开的可能性更高。因此，根据本实施方式，当检测到接通电流It比预定值(目标值Itr)大时，将驱动频率f向驱动频率f接近启动频率的方向调整。由此，能够更迅速地减小恢复电流。
以上说明了本发明的实施方式，但应该认为，本次公开的实施方式中所有方面均为例示而不是限制性的内容。本发明的范围由权利要求的范围表示，意在包括与权利要求的范围等同的意思及范围内的所有的变更。

Claims (6)

1.一种非接触送电装置，具备：
送电部，其构成为以非接触方式向受电装置送电；
电压型逆变器，其将与驱动频率相应的送电电力向所述送电部供给；以及
控制部，其控制所述逆变器，
所述控制部通过调整所述驱动频率来执行控制接通电流的接通电流控制，所述接通电流表示所述逆变器的输出电压从0向正向上升时的所述逆变器的输出电流，
在所述接通电流控制中，
在表示所述逆变器启动时的所述驱动频率的启动频率为第一频率的情况下，将所述驱动频率向所述第一频率以上调整，
在所述启动频率为比所述第一频率高的第二频率的情况下，将所述驱动频率向所述第二频率以下调整，
在所述接通电流比预定的限制值大时，所述控制部将所述驱动频率向所述驱动频率接近所述启动频率的方向调整。
2.根据权利要求1所述的非接触送电装置，
在将所述驱动频率向所述第一频率以上调整的情况下，在所述接通电流比所述限制值大时，所述控制部使所述驱动频率减小，
另一方面，在将所述驱动频率向所述第二频率以下调整的情况下，在所述接通电流比所述限制值大时，所述控制部使所述驱动频率增加。
3.根据权利要求1或2所述的非接触送电装置，
在所述接通电流比所述限制值大的情况下的由所述控制部对所述驱动频率的调整量大于所述接通电流比所述限制值小的情况下的由所述控制部对所述驱动频率的调整量。
4.一种电力传输系统，具备送电装置和受电装置，
所述送电装置具备：
送电部，其构成为以非接触方式向所述受电装置送电；
电压型逆变器，其将与驱动频率相应的送电电力向所述送电部供给；以及
控制部，其控制所述逆变器，
所述控制部通过调整所述驱动频率来执行控制接通电流的接通电流控制，所述接通电流表示所述逆变器的输出电压从0向正向上升时的所述逆变器的输出电流，
在所述接通电流控制中，
在表示所述逆变器启动时的所述驱动频率的启动频率为第一频率的情况下，将所述驱动频率向所述第一频率以上调整，
在所述启动频率为比所述第一频率高的第二频率的情况下，将所述驱动频率向所述第二频率以下调整，
在所述接通电流比预定的限制值大时，所述控制部将所述驱动频率向所述驱动频率接近所述启动频率的方向调整。
5.根据权利要求4所述的电力传输系统，
在将所述驱动频率向所述第一频率以上调整的情况下，在所述接通电流比所述限制值大时，所述控制部使所述驱动频率减小，
另一方面，在将所述驱动频率向所述第二频率以下调整的情况下，在所述接通电流比所述限制值大时，所述控制部使所述驱动频率增加。
6.根据权利要求4或5所述的电力传输系统，
所述接通电流比所述限制值大的情况下的所述控制部对所述驱动频率的调整量大于所述接通电流比所述限制值小的情况下的所述控制部对所述驱动频率的调整量。
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