CN106374632B - 受电装置以及非接触送电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够改善送电效率以及送电时间的受电装置以及非接触送电方法。在受电装置(14)以及非接触送电方法中，检测送电装置(12)的送电线圈(120)与受电装置(14)的受电线圈(140)的相对距离(Dtr)。使用谐振频率(f)的默认值从送电装置(12)对受电装置(14)进行非接触送电来检测初始送电效率(ηi)。从数据库(104)中读出与所述相对距离(Dtr)以及所述初始送电效率(ηi)的组合对应的所述谐振频率(f)，设定为用于非接触送电的送电频率(ft)。使用所述送电频率(ft)进行非接触送电。

Description

受电装置以及非接触送电方法
技术领域
本发明涉及使用共振式磁耦合从送电装置接受非接触送电的受电装置、和使用所述送电装置以及所述受电装置的非接触送电方法。
背景技术
在专利文献1中，以提供能够较高地维持电力传输效率的车辆用供电装置为目的([0006]、摘要)。为了达成该目的，在专利文献1中，使用磁共振进行送电时，使用第1以及第2CCD照相机14、15来测量送电线圈12与受电线圈21之间的距离(摘要、图1、图5的S1)。然后，基于所测量出的各线圈12、21之间的距离通过频率调整部30来调整送电线圈12的谐振频率fr(摘要、图5的S2)。然后，基于谐振频率fr对车辆20侧的可变线圈32的电抗以及可变电容器33的静电电容Cv进行设定(图5的S3)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2011-259585号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上所述，在专利文献1中，基于线圈12、21之间的距离来调整送电线圈12的谐振频率fr(摘要、图5的S2)。但是，即使在线圈12、21间的距离相等的情况下，也存在由于各种因素(例如，受电装置侧的蓄电装置的蓄电状态的变化(以及与此相伴的受电装置侧电路的阻抗的变化)或电路构成)而导致最佳的谐振频率fr发生变化的情况。在专利文献1中，由于仅基于线圈12、21之间的距离来进行谐振频率fr的设定，因此在送电效率以及与此相伴的送电时间方面有改善的余地。
本发明考虑上述那样的课题而作，其目的在于，提供一种能够改善送电效率以及送电时间的受电装置以及非接触送电方法。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的受电装置使用共振式磁耦合从送电装置接受非接触送电，其特征在于，具备：
受电线圈，其对来自所述送电装置的送电线圈的电力进行受电；
相对距离检测部，其检测所述送电线圈与所述受电线圈的相对距离；
送电效率计算部，其对使用谐振频率的初始默认值进行的、微弱电力的所述非接触送电的初始送电效率进行计算；
数据库，其对所述相对距离以及送电效率的组合、和与该组合对应的所述谐振频率进行了存储；
送电频率设定部，其从所述数据库中读出与所述相对距离以及所述初始送电效率的组合对应的所述谐振频率，设定为用于所述非接触送电的送电频率；和
送电请求部，其向所述送电装置通知由所述送电频率设定部所设定的所述送电频率，请求基于所述送电频率的所述非接触送电。
根据本发明，从数据库中读出与送电装置的送电线圈以及受电装置的受电线圈的相对距离、和基于谐振频率的默认值的初始送电效率的组合对应的谐振频率，设定为用于非接触送电(非接触供电)的送电频率。因此，能够将用于非接触送电的送电频率尽早地设为送电效率良好的值，并且能够缩短送电时间。
此外，根据本发明，在受电装置侧设置相对距离检测部，并且在受电装置侧设定送电频率。因此，能够简化送电装置侧的构成。
所述相对距离检测部也可以具备检测所述送电线圈与所述受电线圈的水平方向偏移量的水平方向检测部。此外，所述数据库也可以存储所述水平方向偏移量以及所述送电效率的组合、和与该组合对应的所述谐振频率。所述送电频率设定部也可以从所述数据库中读出与所述水平方向偏移量以及所述初始送电效率的组合对应的所述谐振频率，设定为所述送电频率。
由此，基于水平方向偏移量以及初始送电效率来设定送电频率。因此，通过省略仅用于送电线圈和受电线圈的垂直方向偏移量的检测的装置，从而能够简化受电装置的构成。
所述受电装置还可以具备取得表示蓄电装置的蓄电状态的蓄电状态参数的蓄电状态参数取得部。所述送电频率设定部也可以根据所述蓄电状态参数来更新所述送电频率。由此，即使根据伴随非接触送电的蓄电装置的蓄电状态的变化，合适的送电频率发生变化，也容易维持合适的送电频率的选择。因此，能够改善送电效率，并且能够缩短与所需要的送电量对应的送电时间。
在所述受电装置具备所述蓄电状态参数取得部的情况下，所述数据库也可以存储所述相对距离、所述送电效率以及所述蓄电状态参数的组合、和与该组合对应的所述谐振频率。此外，所述送电频率设定部也可以从所述数据库中读出与所述相对距离、所述初始送电效率以及所述蓄电状态参数的组合对应的所述谐振频率，设定为所述送电频率。
由此，在相对距离以及初始送电效率的基础上，还将蓄电状态参数用于送电频率的没定。因此，即使在合适的送电频率根据蓄电装置的蓄电状态发生变化的情况下，也容易维持合适的送电频率的选择。因此，能够改善送电效率，并且能够缩短与所需要的送电量对应的送电时间。
所述蓄电状态参数取得部也可以包含检测所述蓄电装置的电压的电压传感器。所述数据库也可以存储所述相对距离、所述送电效率以及所述蓄电装置的电压的组合、和与该组合对应的所述谐振频率。在所述非接触送电的期间，所述送电效率低于效率阈值并且所述蓄电装置的电压的每单位时间的变化量低于变化量阈值的情况下，所述送电频率设定部也可以从所述数据库中读出与所述相对距离、所述送电效率以及所述蓄电装置的电压的组合对应的所述谐振频率，对所述送电频率进行更新。
由此，即使在送电效率比较低、并且蓄电装置中的蓄电状态没有变化的情况(即蓄电状态未得到改善的情况)下，通过更新送电频率，从而也能够改善送电效率。此外，由于在非接触送电中的送电频率的更新中，使用送电线圈与受电线圈的相对距离，因此即使在非接触送电中送电线圈与受电线圈的相对距离发生了变化的情况(进行了乘员的乘降、货物的装卸的情况)下，也能够抑制送电效率的恶化。
本发明所涉及的非接触送电方法使用共振式磁耦合从送电装置对受电装置进行非接触送电，其特征在于，具备：
相对距离检测步骤，检测所述送电装置的送电线圈与所述受电装置的受电线圈的相对距离；
初始送电效率计算步骤，使用谐振频率的默认值从所述送电装置对所述受电装置进行微弱电力的所述非接触送电来计算初始送电效率；
送电频率设定步骤，从数据库中读出与所述相对距离以及所述初始送电效率的组合对应的所述谐振频率，设定为用于所述非接触送电的送电频率；和
非接触送电步骤，使用所述送电频率进行所述非接触送电。
发明效果
根据本发明，能够改善送电效率以及送电时间。
附图说明
图1是执行本发明的一实施方式所涉及的非接触送电方法的非接触送电系统的示意结构图。
图2是表示所述实施方式中的车辆侧照相机的配置的图。
图3是表示与所述实施方式中的从送电装置向所述车辆的非接触送电相关的电路的图。
图4是所述实施方式中的受电准备控制的流程图。
图5是示意性地表示所述实施方式中的垂直方向偏移量判定映射群(map group)的内容的图。
图6是示意性并且部分地表示所述实施方式中的送电频率判定映射群的内容的图。
图7是所述实施方式中的送电准备控制的流程图。
图8是所述实施方式中的送电控制的流程图。
图9是所述实施方式中的受电控制的流程图。
具体实施方式
A.一实施方式
1.构成
[1-1.概要]
图1是执行本发明的一实施方式所涉及的非接触送电方法的非接触送电系统10(以下也称作“系统10”)的示意结构图。如图1所示，系统10具有：向外部供给电力的送电装置12、和作为从送电装置12接受电力供给的受电装置的车辆14。
[1-2.送电装置12]
如图1所示，送电装置12具有：直流电源20、送电用逆变器22(以下也称作“逆变器22”)、送电电路24、电压传感器26、电流传感器28、通信装置30(以下也称作“送电侧通信装置30”)、和送电控制装置32(以下也称作“控制装置32”)。也可以取代直流电源20以及逆变器22而使用交流电源。
逆变器22将来自直流电源20的直流电流变换为交流电流而输出到送电电路24。送电电路24将来自逆变器22的电力输出到车辆14。送电电路24的详细内容参照图3在后面叙述。
电压传感器26对从直流电源20向逆变器22的输入电压(以下称作“送电电压Vt”或“电压Vt”)[V]进行检测。电流传感器28对从直流电源20向逆变器22的输入电流(以下称作“送电电流It”或“电流It”)[A]进行检测。通信装置30用于与车辆14的无线通信。
控制装置32经由信号线34(图1)，对逆变器22以及送电电路24进行控制。此时，控制装置32经由通信装置30与车辆14进行通信。控制装置32具有：作为输入输出接口的输入输出部36、进行各种运算的运算部38、和存储运算部38所利用的程序以及数据的存储部40。
[1-3.车辆14]
(1-3-1.整体构成)
车辆14是具有行驶电动机50(以下也称作“电动机50”)作为驱动源的所谓电动汽车。如后所述，车辆14也可以是除了具有电动机50之外还具有发动机的混合动力车辆等电动车辆。
车辆14除了具有行驶电动机50之外，还具有电动机驱动用逆变器52(以下也称作“逆变器52”)、电池54(蓄电装置)、电压传感器56、电流传感器58、SOC传感器60、受电电路62、车辆侧照相机64、换挡(shift)位置传感器66、导航装置68、通信装置70(以下也称作“车辆侧通信装置70”)、显示器72、和电子控制装置74(以下称作“ECU74”)。另外，也可以在逆变器52与电池54之间配置未图示的DC/DC转换器，对电池54的输出电压进行变压。
(1-3-2.电动机50以及逆变器52)
本实施方式的电动机50是3相交流无刷式。电动机50基于从电池54供给的电力生成驱动力，利用该驱动力通过变速器(未图示)使车轮(未图示)进行旋转。此外，电动机50将通过进行再生而生成的电力(再生电力Preg)[W]输出到电池54等。
逆变器52具有3相全桥型的构成，进行直流-交流变换。更具体来说，逆变器52将直流变换成3相的交流而提供给电动机50，另一方面将伴随再生动作的交流-直流变换后的直流提供给电池54等。
(1-3-3.电池54、电压传感器56、电流传感器58以及SOC传感器60)
电池54是包含多个电池单体(battery cell)的蓄电装置(能量存储器)，例如，能够利用锂离子2次电池、镍氢2次电池等。也可以取代电池54而使用电容器等蓄电装置。
电压传感器56对从受电电路62向电池54的输入电压(以下称作“电池输入电压Vbat”或“电压Vbat”)[V]进行检测。电流传感器58对从受电电路62向电池54的输入电流(以下称作“电池输入电流Ibat”或“电流Ibat”)[A]进行检测。SOC传感器60检测电池54的剩余容量(SOC)[％]。
(1-3-4.受电电路62)
受电电路62接受来自送电装置12的电力对电池54进行充电。受电电路62的详细内容参照图3在后面叙述。
(1-3-5.车辆侧照相机64)
图2是表示本实施方式中的车辆侧照相机64的配置的图。在图2中，示出了从车辆14的前侧停车的情况。如图2所示，车辆侧照相机64(以下也称作“照相机64”)配置于车辆14(车体)的底部(地板下面)使得与送电线圈120不发生干扰，对车辆14的下方进行摄像并输出到ECU74。照相机64所取得的图像是送电线圈120及其周边的宽度方向(X方向)以及前后方向(Y方向)的图像，以下也称作“XY图像Ixy”。另外，在照相机64相对于送电线圈120倾斜配置的情况下，也可以由ECU74等对来自照相机64的图像进行图像处理来生成XY图像Ixy。
(1-3-6.换挡位置传感器66以及导航装置68)
换挡位置传感器66检测换挡杆76的位置(换挡位置Ps)。导航装置68具有：检测车辆14的当前的位置(当前位置Pcur)的当前位置检测部、和地图信息数据库。在地图信息数据库中，具有包含停车场的位置等的地图信息Imap。
(1-3-7.通信装置70)
通信装置70用于与送电装置12的无线通信。
(1-3-8.ECU74)
ECU74经由信号线78(图1)，对电动机50、逆变器52、电池54以及受电电路62进行控制。此外，ECU74经由通信装置70与送电装置12进行通信来控制来自送电装置12的送电(电力供给)。此时，ECU74使用电压传感器56、电流传感器58、SOC传感器60、照相机64(图像传感器)、换挡位置传感器66、导航装置68(当前位置传感器)等各种传感器的检测值。
ECU74具有：作为输入输出接口的输入输出部80、进行各种运算的运算部82、和存储运算部82所利用的程序以及数据的存储部84。另外，ECU74也可以并非仅由1个ECU构成，而是例如按照每个电动机50、逆变器52、电池54以及受电电路62由多个ECU构成。
运算部82具有：相对距离计算部90、送电效率计算部92、送电频率设定部94和送电请求部96。相对距离计算部90基于来自照相机64的XY图像Ixy、送电效率η等来计算送电线圈120与受电线圈140(图2)之间的相对距离Dtrr。相对距离计算部90具有水平方向检测部100和垂直方向检测部102。
水平方向检测部100对水平方向(即XY方向)上的送电线圈120与受电线圈140的偏移量Dx、Dy(以下也称作“水平方向偏移量Dx、Dy”)进行检测。水平方向偏移量Dx是宽度方向(X方向)的偏移量Dx，水平方向偏移量Dy是前后方向(Y方向)的偏移量Dy。垂直方向检测部102对垂直方向(即Z方向)上的送电线圈120与受电线圈140的偏移量Dz(以下也称作“垂直方向偏移量Dz”)进行检测。偏移量Dx、Dy、Dz的组合实质上示出送电线圈120与受电线圈140的相对距离Dtr。
送电效率计算部92计算非接触送电时的送电效率η。送电频率设定部94设定非接触送电时的送电频率ft。送电请求部96向送电装置12请求送电。
存储部84具有谐振频率数据库104(以下称作“谐振频率DB104”或“DB104”)。DB104存储为了设定送电频率ft所需要的各种数据(谐振频率f等)(详细内容参照图5以及图6在后面叙述)。
[1-4.与非接触送电(无线送电)相关的电路]
图3是表示与本实施方式中的从送电装置12向车辆14的非接触送电相关的电路的图。
(1-4-1.送电装置12)
如上所述，送电装置12具有直流电源20、逆变器22以及送电电路24。如图3所示，在直流电源20与逆变器22之间，配置平滑电容器110。另外，在图3中，省略了电压传感器26以及电流传感器28。
逆变器22具有由4个开关元件112构成的全桥结构，将来自直流电源20的直流电流变换为交流电流而输出到送电电路24。各开关元件112的控制由送电控制装置32(图1)进行。
送电电路24将来自逆变器22的电力输出到车辆14。如图3所示，送电电路24具有：送电线圈120(以下也称作“线圈120”)、电容器122和电阻124。线圈120虽是所谓螺线管线圈(管状线圈)，但也可以是其他类型的线圈。另外，线圈120配置在外观上为衬垫状的壳体内。在送电电路24中，线圈120与电容器122被串联连接而形成LC电路126。由此，能够进行所谓磁共振方式的磁耦合。
另外，也可以将线圈120与电容器122并联连接来实现磁共振方式。此外，在LC电路126与逆变器22之间，配置有由控制装置32控制的开关128。
(1-4-2.车辆14)
如上所述，车辆14具有电池54以及受电电路62。如图3所示，在电池54与受电电路62之间，配置平滑电容器130。另外，在图3中，省略了电压传感器56、电流传感器58以及SOC传感器60。
受电电路62接受来自送电装置12的电力对电池54进行充电。如图3所示，受电电路62具有：受电线圈140(以下也称作“线圈140”)、电容器142和电阻144。线圈140虽是所谓螺线管线圈(管状线圈)，但也可以是其他类型的线圈。另外，线圈140配置在外观上为衬垫状的壳体内。在受电电路62中，线圈140与电容器142被串联连接而形成LC电路146。由此，能够进行所谓磁共振方式的磁耦合。
另外，也可以将线圈140与电容器142并联连接来实现磁共振方式。此外，在LC电路146与电池54以及平滑电容器130之间，配置有整流电路148以及开关150。
2.各种控制
[2-1.概要]
在本实施方式中，送电装置12进行与送电前的准备相关的送电准备控制、以及对车辆14(受电装置)实际进行送电的送电控制。车辆14执行与受电前的准备相关的受电准备控制、以及实际接收来自送电装置12的电力的受电控制。以下按顺序说明受电准备控制、送电准备控制、送电控制以及受电控制。
[2-2.受电准备控制]
图4是本实施方式中的受电准备控制的流程图。图4的各步骤S1～S14由ECU74的运算部82执行。步骤S1～S14当中的步骤S4由水平方向检测部100执行。步骤S5～S8由送电效率计算部92执行。步骤S10由垂直方向检测部102执行。步骤S11由送电频率设定部94执行。步骤S12由送电请求部96执行。
在步骤S1中，ECU74判定车辆14是否已开始停车。该判定例如根据来自换挡位置传感器66的换挡位置Ps是否已成为后退(R)来进行。或者，也可以基于来自导航装置68的地图信息Imap以及当前位置信息根据车辆14是否正在停车场内进行行驶来判定。此时，也可以以在车辆14的后方或前方检测到表示停车位置的标记(白线)为契机而判定为停车开始。
在未开始停车的情况(S1：“否”)下，以规定的周期反复步骤S1。在开始了停车的情况(S1：“是”)下，在步骤S2中，ECU74从电压传感器56取得电池电压Vbat。
在步骤S3中，ECU74判定车辆14的停车是否已经结束。该判定例如根据换挡位置Ps是否已成为停车(P)来进行。或者，也可以根据未图示的点火开关是否已被设为断开(OFF)来判定。在停车未结束的情况(S3：“否”)下，ECU74反复步骤S3。在停车已经结束的情况(S3：“是”)下，前进到步骤S4。
在步骤S4中，ECU74计算送电线圈120以及受电线圈140的水平方向偏移量Dx、Dy。具体来说，ECU74基于来自照相机64的XY图像Ixy来判定送电线圈120的位置。然后，计算距XY图像Ixy中的基准位置(受电线圈140的位置)的偏移量Dx、Dy。
在步骤S5中，ECU74向送电装置12的控制装置32发送微弱电力供给指令。微弱电力供给指令是要求根据送电频率ft的默认值供给微弱的电力(以下也称作“微弱电力Pw”)的指令。在步骤S6中，ECU74检测对应于微弱电力供给指令而从送电装置12供给的微弱电力Pw(接收电力Pr)。在步骤S7中，ECU74从送电装置12接收在送电装置12检测出的微弱电力Pw(发送电力Pt)的值。
在步骤S8中，ECU74计算送电效率η。送电效率η通过车辆14接受到的电力Pr(接收电力Pr)相对于送电装置12所供给的电力Pt(发送电力Pt)的比例来求取(η＝Pr/Pt)。发送电力Pt的值伴随微弱电力供给指令从控制装置32被通知。接收电力Pr作为来自电压传感器56的电池电压Vbat与来自电流传感器58的电池电流Ibat的积来计算。另外，为了与通过后述的受电控制而计算的送电效率η加以区分，以下，将步骤S8中的送电效率η也称作初始送电效率ηi。
在步骤S9中，ECU74判定初始送电效率ηi为了进行非接触送电是否足够。具体来说，ECU74判定初始送电效率ηi是否为效率阈值THη以上。在初始送电效率ηi足够的情况(S9：“是”)下，在步骤S10中，ECU74基于电池电压Vbat、水平方向偏移量Vh以及初始送电效率ηi，来设定送电线圈120以及受电线圈140的垂直方向偏移量Dz。此时，ECU74使用垂直方向偏移量判定映射群200(以下也称作“映射群200”)(图5)。映射群200包含在存储部84的谐振频率DB104(图1)中。
图5是示意性地表示本实施方式中的垂直方向偏移量判定映射群200的内容的图。映射群200包含按照电池电压Vbat、水平方向偏移量Dx、Dy(X方向以及Y方向)以及垂直方向的偏移量Dz(Z方向)的每个组合存储了送电效率η的多个效率映射202(202a～202f)。
例如，效率映射202a～202c分别是电池电压Vbat为Vbat1时的映射，与此相对，效率映射202d～202f分别是电池电压Vbat为Vbat2(＞Vbat1)时的映射。此外，效率映射202a、202d分别是垂直方向偏移量Dz为Dz1时的映射。效率映射202b、202e分别是垂直方向偏移量Dz为Dz2(＜Dz1)时的映射。效率映射202c、202f分别是垂直方向偏移量Dz为Dz3(＜Dz2)时的映射。
此外，图5的效率映射202a、202d中示出的“-x1，0，x1”是宽度方向偏移量Dx，“-y1，0，y1”是前后方向偏移量Dy。此外，“η11，η12，η13”等是送电效率η。另外，在图5中，映射202a、202d的效率η(η11～η15、η21～η25、η31～η35)虽为相同的字符，但实际上映射202a、202d中所输入的效率η的值不同。
ECU74在映射群200中，确定与电池电压Vbat以及水平方向偏移量Dx、Dy(X方向以及Y方向)的组合对应的多个垂直方向的偏移量Dz(Z方向)。ECU74将它们当中的送电效率η最高的偏移量确定为垂直方向的偏移量Dz。
返回到图4，在步骤S11中，ECU74基于电池电压Vbat、水平方向的偏移量Dx、Dy、垂直方向的偏移量Dz以及初始送电效率ηi来计算送电频率ft。此时，ECU74使用送电频率判定映射群210(以下也称作“映射群210”)。映射群210包含在存储部84的谐振频率DB104(图1)中。
图6是示意性并且部分地表示本实施方式中的送电频率判定映射群210的内容的图。映射群210包含按照电池电压Vbat、水平方向偏移量Dx、Dy(X方向以及Y方向)、垂直方向偏移量Dz(Z方向)以及谐振频率f的每个组合存储了送电效率η的多个效率映射212(212a～212i)。
例如，效率映射212a～212f分别是电池电压Vbat为Vbat1时的映射，与此相对，效率映射212g～212i分别是电池电压Vbat为Vbat2(＞Vbat1)时的映射。效率映射212a～212f当中的效率映射212a～212c是谐振频率f为较小值f1时的映射。效率映射212d～212f是谐振频率f为较大值f2时的映射(谐振频率f的区分不限于2个，也可以为更多(例如3～100的任意一者)。
此外，效率映射212a、212d、212g分别是垂直方向偏移量Dz为Dz1时的映射。效率映射212b、212e、212h分别是垂直方向偏移量Dz为Dz2(＜Dz1)时的映射。效率映射212c、212f、212i分别是垂直方向偏移量Dz为Dz3(＜Dz2)时的映射。
ECU74在映射群210中，确定与电池电压Vbat、水平方向偏移量Dx、Dy以及垂直方向的偏移量Dz的组合对应的多个谐振频率f。ECU74将它们当中的送电效率η最高的谐振频率f确定为用于非接触送电的频率(以下也称作“送电频率ft”)。
另外，图6的送电频率判定映射群210可以包含垂直方向偏移量判定映射群200的全部内容。因此，在图4的步骤S10中，也可以取代垂直方向偏移量判定映射群200而使用送电频率判定映射群210。或者，ECU74也可以将步骤S10、S11汇总成1个步骤，基于电池电压Vbat、水平方向偏移量Dx、Dy以及初始送电效率ηi来计算送电频率ft。
在图4的步骤S12中，ECU74向送电装置12发送在步骤S11中计算出的送电频率ft。步骤S12之后，转移到图9的受电控制。
返回到图4的步骤S9，在初始送电效率ηi不足够的情况(S9：“否”)下，需要重新调整车辆14的停车位置。因此，在步骤S13中，ECU74在显示器72进行要求车辆14的停车位置的变更的显示(停车位置变更显示)。
在接下来的步骤S14中，ECU74判定车辆14是否通过驾驶者的操作而开始了移动。在未开始移动的情况(S14：“否”)下，返回到步骤S13。在车辆14已经开始移动的情况(S14：“是”)下，转移到步骤S2。
[2-3.送电准备控制]
图7是本实施方式中的送电准备控制的流程图。图7的各步骤S21～S24由送电装置12的送电控制装置32的运算部38执行。在步骤S21中，控制装置32判定是否接收到微弱电力供给指令(图4的S5)。在未接收到微弱电力供给指令的情况(S21：“否”)下，反复步骤S21。在接收到微弱电力供给指令的情况(S21：“是”)下，前进到步骤S22。
在步骤S22中，控制装置32使逆变器22执行动作来向车辆14供给微弱电力Pw。此时，控制装置32基于电压传感器26所检测出的电压Vt以及电流传感器28所检测出的电流It，来检测微弱电力Pw(发送电力Pt)的值。在步骤S23中，控制装置32将微弱电力Pw(发送电力Pt)的检测值发送给车辆14。
另外，在步骤S22、S23中，也可以取代微弱电力Pw自身而向车辆14发送表示微弱电力Pw的其他参数。例如，送电装置12也可以仅向车辆14发送电压Vt以及电流It，微弱电力Pw的计算由车辆14的ECU74进行。
在步骤S24中，控制装置32判定是否从车辆14接收到送电频率ft(图4的S12)。在未接收到送电频率ft的情况(S24：“否”)下，反复步骤S24。在接收到送电频率ft的情况(S24：“是”)下，转移到图8的送电控制。
[2-4.送电控制]
图8是本实施方式中的送电控制的流程图。图8的各步骤S31～S35由送电装置12的送电控制装置32的运算部38执行。在步骤S31中，控制装置32判定是否经由通信装置30从车辆14接收到新的送电频率ft(图9的S52)。在接收到新的送电频率ft的情况(S31：“是”)下，在步骤S32中，控制装置32更新送电频率ft。在步骤S32之后或未接收到新的送电频率ft的情况(S31：“否”)下，前进到步骤S33。
在步骤S33中，控制装置32基于送电频率ft使逆变器22执行动作来进行对车辆14的送电。即，控制装置32与送电频率ft对应地调整逆变器22的各开关元件112(图3)的开关动作频率。此时，控制装置32基于电压传感器26所检测出的电压Vt以及电流传感器28所检测出的电流It，来检测发送电力Pt的值。在步骤S34中，将发送电力Pt的检测值发送给车辆14。
另外，在步骤S33、S34中，也可以取代发送电力Pt自身而向车辆14发送表示发送电力Pt的其他参数。例如，送电装置12也可以仅向车辆14发送电压Vt以及电流It，发送电力Pt的计算由车辆14的ECU74进行。
在步骤S35中，控制装置32判定送电结束条件是否已经成立。作为送电结束条件，例如包括从车辆14接收到送电结束指令(图9的S46)。在送电结束条件未成立的情况(S35：“否”)下，返回到步骤S31。在送电结束条件已经成立的情况(S35：“是”)下，结束送电控制。
[2-5.受电控制]
图9是本实施方式中的受电控制的流程图。图9的各步骤S41～S52由ECU74的运算部82执行。步骤S41～S52当中的步骤S41～S43由送电效率计算部92执行。步骤S50由垂直方向检测部102执行。步骤S51由送电频率设定部94执行。步骤S52由送电请求部96执行。
在步骤S41中，ECU74检测从送电装置12接受到的接收电力Pr。接收电力Pr作为来自电压传感器56的电池电压Vbat与来自电流传感器58的电池电流Ibat的积来计算。在步骤S42中，ECU74从送电装置12接收由送电装置12对发送电力Pt检测出的值(参照图8的S34)。在步骤S43中，ECU74计算本次的运算周期中的送电效率η(以下也称作“送电效率η(本次)”)。送电效率η(本次)通过接收电力Pr相对于发送电力Pt的比例来求取(η(本次)＝Pr(本次)/Pt(本次))。
在步骤S44中，ECU74判定送电效率η(本次)是否为上次的运算周期中的送电效率η(以下也称作“送电效率η(上次)”)以上。在送电效率η(本次)为送电效率η(上次)以上的情况(S44：“是”)下，前进到步骤S45。
在步骤S45中，ECU74判定受电结束条件是否已经成立。作为受电结束条件，例如可以使用电池54的SOC是否已成为SOC阈值以上。或者，也可以使用电池电压Vbat已成为电压阈值以上。在受电结束条件未成立的情况(S45：“否”)下，返回到步骤S41。在受电结束条件已经成立的情况(S45：“是”)下，在步骤S46中，ECU74向送电装置12发送送电结束指令而结束受电控制。
返回到步骤S44，在送电效率η(本次)不是送电效率η(上次)以上的情况(S44：“否”)下，在步骤S47中，ECU74从电压传感器56取得电池电压Vbat。在步骤S48中，ECU74基于来自电压传感器56的电池电压Vbat，来计算电池电压变化量ΔVba(以下也称作“变化量ΔVba”)。变化量ΔVba是每单位时间的电池电压Vbat的变化量[V/sec]，作为本次的运算周期中的电池电压Vbat(本次)与上次的运算周期中的电池电压Vbat(上次)之差而被计算(ΔVba(本次)＝Vbat(本次)-Vbat(上次))。
在步骤S49中，ECU74判定变化量ΔVbat(本次)是否为阈值THΔvbat(以下也称作“变化量阈值THΔvbat”)以上。阈值THΔvbat是用于判定电池54通过来自送电装置12的送电而被充电从而电池电压Vbat发生了变化的阈值。
在变化量ΔVba(本次)不是阈值THΔvba以上的情况(S49：“否”)下，没有高效地进行对电池54的充电。在该情况下，在步骤S50中，ECU74基于电池电压Vbat(本次)、水平方向偏移量Dx、Dy、送电效率η(本次)以及当前的送电频率ft，来更新垂直方向偏移量Dz。此时，ECU74使用垂直方向偏移量判定映射群200(图5)(映射检索)。另外，这里的偏移量Dx、Dy能够使用在受电准备控制中取得的值(图4的S4)。或者，也可以使用之后取得的偏移量Dx、Dy。
在变化量ΔVba(本次)为阈值THΔvbat以上的情况(S49：“是”)下或步骤S50之后，在步骤S51中，ECU74将存储在送电频率判定映射群210(图6)中的电池电压Vbat(本次)、水平方向偏移量Dx、Dy以及垂直方向的偏移量Dz的组合当中送电效率η成为最高值的谐振频率f设定或更新为新的送电频率ft。
在步骤S52中，ECU74将更新后的新的送电频率ft发送给送电装置12。步骤S52之后，返回到步骤S41。
3.本实施方式的效果
如上所述，根据本实施方式，从谐振频率DB104中读出与送电线圈120以及受电线圈140的相对距离Dtr、以及基于谐振频率f的默认值的初始送电效率ηi的组合对应的谐振频率f，设定为用于非接触送电(非接触供电)的送电频率ft(图4的S11)。因此，能够将用于非接触送电的送电频率ft尽早设为送电效率η良好的值，并且能够缩短送电时间。
此外，根据本实施方式，在车辆14(受电装置)侧设置照相机64以及相对距离计算部90(图1)，并且在车辆14(受电装置)侧设定送电频率ft(图4的S11)。因此，能够简化送电装置12侧的构成。
在本实施方式中，相对距离计算部90具备对送电线圈120与受电线圈140的水平方向偏移量Dx、Dy进行检测的水平方向检测部100(图1)。谐振频率DB104存储水平方向偏移量Dx、Dy以及送电效率η的组合、和与该组合对应的谐振频率f(图5)。送电频率设定部94从谐振频率DB104(图6的送电频率判定映射群210)中读出与水平方向偏移量Dx、Dy以及初始送电效率ηi的组合对应的谐振频率f，设定为送电频率ft(图4的S11)。由此，基于水平方向偏移量Dx、Dy与初始送电效率ηi来设定送电频率ft。因此，通过省略仅用于送电线圈120与受电线圈140的垂直方向偏移量Dz的检测的装置，从而能够简化车辆14的构成。
在本实施方式中，车辆14(受电装置)具备：电压传感器56(蓄电状态参数取得部)，其取得表示电池54的充电状态(蓄电装置的蓄电状态)的电池电压Vbat(蓄电状态参数)(图1)。送电频率设定部94根据电池电压Vbat来更新送电频率ft(图9的S47～S51)。由此，即使根据伴随非接触送电的电池54的充电状态的变化，合适的送电频率ft发生变化，也容易维持合适的送电频率ft的选择。因此，能够改善送电效率η，并且能够缩短与所需要的送电量对应的送电时间。
在本实施方式中，车辆14(受电装置)具备取得表示电池54的充电状态的电池电压Vbat的电压传感器56(图1)。谐振频率DB104(送电频率判定映射群210)存储：偏移量Dx、Dy、Dz的组合(相对距离Dtr)、送电效率η以及电池电压Vbat的组合、和与该组合对应的谐振频率f(图6)。送电频率设定部94从谐振频率DB104中读出与偏移量Dx、Dy、Dz和初始送电效率ηi以及电池电压Vbat的组合对应的谐振频率f，设定为送电频率ft(图4的S11)。
由此，在偏移量Dx、Dy、Dz以及初始送电效率ηi的基础上，将电池电压Vbat用于送电频率ft的设定。因此，即使在合适的送电频率ft根据电池54的充电状态发生变化的情况下，也容易维持合适的送电频率ft的选择。因此，能够改善送电效率η，并且能够缩短与所需要的送电量对应的送电时间。
在本实施方式中，在非接触送电的期间，送电效率η(本次)低于送电效率(上次)(效率阈值)(图9的S44：“否”)并且电池电压变化量ΔVbat低于变化量阈值THΔvbat的情况(S49：“否”)下，送电频率设定部94从谐振频率DB104中读出与偏移量Dx、Dy、Dz(相对距离Dtr)和送电效率η以及电池电压Vbat的组合对应的谐振频率f，对送电频率ft进行更新(S51)。
由此，在送电效率η比较低、并且电池54中的充电状态没有变化的情况(即充电状态未得到改善的情况)，通过更新送电频率ft，从而能够改善送电效率η。此外，由于在非接触送电中的送电频率ft的更新中，使用送电线圈120与受电线圈140的相对距离Dtr，因此即使在非接触送电中相对距离Dtr发生了变化的情况(进行了乘员的乘降、货物的装卸的情况)下，也能够抑制送电效率η的恶化。
在专利文献1中，基于谐振频率fr来设定可变线圈32的电抗以及可变电容器33的静电电容(专利文献1的图5的S3)，与此相对，在本实施方式中，不进行那样的处理。换言之，在本实施方式中，不设置可变线圈以及可变电容器(图1)。由此，能够简化车辆14的受电电路62的构成。
B.变形例
另外，本发明并不限于上述实施方式，当然可以基于本说明书的记载内容而采用各种构成。例如能够采用以下的构成。
1.应用对象
在上述实施方式中，将非接触送电系统10用于对作为电动汽车的车辆14的送电(电池54的充电)(图1)，但也可以用于其他的电动车辆(混合动力车辆、燃料电池车辆等)。或者，例如，只要是送电线圈120与受电线圈140的相对距离Dtr可能变化的对象，则系统10并不限于车辆14，也能够用于需要送电的其他的移动体(船舶、飞机等)。或者，也可以将系统10应用于需要送电的制造装置、机器人或家电产品。
2.照相机64(相对距离检测部)
在上述实施方式中，使用照相机64(摄像单元)的XY图像IXY、送电效率η和电池电压Vbat来进行了偏移量Dx、Dy、Dz的组合(相对距离Dtr)的检测(图4的S4、S10、图9的S50)。但是，例如，若从检测相对距离Dtr的观点出发，则并不限于此。例如，也可以不使用电池电压Vbat而基于XY图像IXY和送电效率η来检测相对距离Dtr。或者，也可以通过设置于车辆14或送电装置12的激光位移计对垂直方向(Z方向)以及/或者水平方向(XY方向)进行检测来检测相对距离Dtr。另外，这里所说的检测不仅包含直接的检测，还可以包含间接的检测(估算)。
在上述实施方式中，将照相机64设置于车辆14(图1)，但例如若从检测相对距离Dtr的观点出发，则并不限于此，也可以将照相机64设置在送电装置12侧。
3.送电频率ft的设定
在上述实施方式中，在车辆14侧进行了与送电频率ft的设定以及更新关联的处理(图4的S4～S12、图9的S41～S44、S47～S52)。但是，例如，若从送电频率ft的设定或更新的观点出发，则并不限于此。也可以由送电装置12的控制装置32来进行送电开始前的送电频率ft的设定以及送电时的送电频率ft的更新的一方或双方。
在该情况下，也可以将相对距离计算部90、送电效率计算部92、送电频率设定部94以及谐振频率DB104的一部分或全部设置在送电装置12侧。或者，在送电装置12的通信装置30或车辆14(受电装置)的通信装置70与外部服务器进行通信的构成的情况下，也可以将相对距离计算部90、送电效率计算部92、送电频率设定部94以及谐振频率DB104的一部分或全部设置于该外部服务器。
在上述实施方式中，送电准备处理中的微弱电力Pw的供给时(图7的S22)所使用送电频率ft的默认值设想了是唯一的值。但是，例如，若从在比较花费时间的最佳的送电效率η的判定前设定适当的送电频率ft的观点或设定用于微弱电力Pw的适当的送电频率ft的观点出发，则并不限于此。例如，也可以使用基于水平方向偏移量Dx、Dy而设定的送电频率ft来供给微弱电力Pw。或者，若构成为能够事先检测相对距离Dtr(水平方向偏移量Dx、Dy以及垂直方向偏移量Dz)，则也可以使用基于相对距离Dtr而设定的送电频率ft来供给微弱电力Pw。
在上述实施方式中，对送电准备控制下的微弱电力Pw的供给(图7的S22)与送电控制下的非接触送电(图8的S33)分开进行了考虑。但是，例如，若从在电力供给时的最初使用送电频率ft的默认值，然后，使用相对距离Dtr以及初始送电效率ηi来设定或更新送电频率ft的观点出发，则并不限于此。例如，也可以在送电控制下的非接触送电中最初使用送电频率ft的默认值，然后，使用相对距离Dtr以及初始送电效率ηi来设定或更新送电频率ft。
在上述实施方式中，各效率映射212(212a～212i)按照电池电压Vbat、偏移量Dx、Dy、Dz以及谐振频率f的每个组合对送电效率η进行了存储(图6)。但是，例如，若从进行送电频率ft的设定(包含更新在内)的观点出发，则并不限于此。例如，在各映射212中，也可以与按照电池电压Vbat与偏移量Dx、Dy、Dz的每个组合而成为最大的送电效率η对应地存储送电频率ft(谐振频率f)，由此在各映射212中也可以不包含送电效率η的数据(实质上使谐振频率f反映送电效率η)。或者，在各映射212中，也可以与按照偏移量Dx、Dy、Dz的每个组合而成为最大的送电效率η对应地存储送电频率ft(谐振频率f)，由此在各映射212中也可以不包含电池电压Vbat以及送电效率η的数据。
此外，各效率映射212(212a～212i)也可以不反映电池电压Vbat。或者，各效率映射212(212a～212i)也可以取代电池电压Vbat或在其基础上使用表示电池54的蓄电状态(充电状态)的蓄电状态参数当中的电池电压Vbat以外的参数(例如SOC)。换言之，也可以取代电压传感器56而使用SOC传感器60等作为蓄电状态参数取得部。
各效率映射212(212a～212i)也可以包含电池电压Vbat、偏移量Dx、Dy、Dz、谐振频率f(送电频率ft)以及送电效率η以外的要素。例如，在上述实施方式中，从送电装置12向车辆14的送电电力Pt的目标值设想了是固定的。但是，例如，也可以按照每个车辆14的规格或者每个送电装置12的规格或根据效率映射212中的送电效率η使送电电力Pt发生变化。在该情况下，各映射212可以在电池电压Vbat、偏移量Dx、Dy、Dz、谐振频率f(送电频率ft)以及送电效率η的基础上，按照送电电力Pt的每个目标值来设置。
在上述实施方式中，将用于送电效率η的计算的送电电力Pt设为了基于实测值的值(电压Vt与电流It的积)(图4的S8、图9的S43)。但是，例如，若从设定送电频率ft的观点出发，则送电电力Pt也可以设为固定值。
4.其他
在上述实施方式中，从送电装置12对车辆14进行了送电，但在从车辆14对送电装置12进行送电的情况下也能够应用本发明。
符号说明
12…送电装置
14…车辆(受电装置)
54…电池(蓄电装置)
56…电压传感器(蓄电状态参数取得部)
60…SOC传感器(蓄电状态参数取得部)
90…相对距离计算部(相对距离检测部)
92…送电效率计算部
94…送电频率设定部
96…送电请求部
100…水平方向检测部
104…谐振频率DB(数据库)
120…送电线圈
140…受电线圈
Dtr…相对距离
Dx、Dy…水平方向偏移量
f…谐振频率
ft…送电频率
Pt…送电电力
THΔvbat…变化量阈值
THη…效率阈值
Vbat…电池电压(蓄电状态参数)
Δvbat…电池电压的每单位时间的变化量
η…送电效率
ηi…初始送电效率

Claims (6)

1.一种受电装置，使用共振式磁耦合从送电装置接受非接触送电，所述受电装置具备：
受电线圈，其对来自所述送电装置的送电线圈的电力进行受电；
相对距离检测部，其检测所述送电线圈与所述受电线圈的相对距离；
送电效率计算部，其对使用谐振频率的默认值进行的、微弱电力的所述非接触送电的初始送电效率进行计算；
数据库，其对所述相对距离以及送电效率的组合、和与该组合对应的所述谐振频率进行了存储；
送电频率设定部，其从所述数据库中读出与所述相对距离以及所述初始送电效率的组合对应的所述谐振频率，设定为用于所述非接触送电的送电频率；和
送电请求部，其向所述送电装置通知由所述送电频率设定部所设定的所述送电频率，请求基于所述送电频率的所述非接触送电。
2.根据权利要求1所述的受电装置，其特征在于，
所述相对距离检测部具备：检测所述送电线圈与所述受电线圈的水平方向偏移量的水平方向检测部，
所述数据库对所述水平方向偏移量以及所述送电效率的组合、和与该组合对应的所述谐振频率进行存储，
所述送电频率设定部从所述数据库中读出与所述水平方向偏移量以及所述初始送电效率的组合对应的所述谐振频率，设定为所述送电频率。
3.根据权利要求1或2所述的受电装置，其特征在于，
所述受电装置还具备：取得表示蓄电装置的蓄电状态的蓄电状态参数的蓄电状态参数取得部，
所述送电频率设定部根据所述蓄电状态参数来更新所述送电频率。
4.根据权利要求1所述的受电装置，其特征在于，
所述受电装置还具备：取得表示蓄电装置的蓄电状态的蓄电状态参数的蓄电状态参数取得部，
所述数据库对所述相对距离、所述送电效率以及所述蓄电状态参数的组合、和与该组合对应的所述谐振频率进行存储，
所述送电频率设定部从所述数据库中读出与所述相对距离、所述初始送电效率以及所述蓄电状态参数的组合对应的所述谐振频率，设定为所述送电频率。
5.根据权利要求3所述的受电装置，其特征在于，
所述蓄电状态参数取得部包含检测所述蓄电装置的电压的电压传感器，
所述数据库对所述相对距离、所述送电效率以及所述蓄电装置的电压的组合、和与该组合对应的所述谐振频率进行存储，
在所述非接触送电的期间，所述送电效率低于效率阈值并且所述蓄电装置的电压的每单位时间的变化量低于变化量阈值的情况下，所述送电频率设定部从所述数据库中读出与所述相对距离、所述送电效率以及所述蓄电装置的电压的组合对应的所述谐振频率，对所述送电频率进行更新。
6.一种非接触送电方法，使用共振式磁耦合从送电装置对受电装置进行非接触送电，所述非接触送电方法具备：
相对距离检测步骤，检测所述送电装置的送电线圈与所述受电装置的受电线圈的相对距离；
初始送电效率计算步骤，使用谐振频率的默认值从所述送电装置对所述受电装置进行微弱电力的所述非接触送电来计算初始送电效率；
送电频率设定步骤，从数据库中读出与所述相对距离以及所述初始送电效率的组合对应的所述谐振频率，设定为用于所述非接触送电的送电频率；和
非接触送电步骤，使用所述送电频率进行所述非接触送电。
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