CN107222039B - 无线电力传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明的无线电力传输系统中，送电装置具备：接收电力而产生交流磁场的送电线圈；以规定的驱动频率将交流电力提供给送电线圈的逆变器；检测送电线圈中流通的交流电流峰值的电流检测电路；和控制送电线圈中流通的交流电流的控制器，受电装置具备：通过交流磁场无线接收电力的受电线圈；与受电线圈一起构成受电侧LC谐振电路的受电侧谐振电容器；和将受电线圈接收的电力整流的整流器，控制器将驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将送电线圈中流通的交流电流控制为一定。

Description

无线电力传输系统

技术领域

本发明涉及一种无线电力传输系统。

背景技术

已知有利用相对的初级(送电)线圈和次级(受电)线圈之间的磁耦合，以无线将初级线圈给予的交流电流的能量传输到次级线圈的无线电力传输技术。

在该无线电力传输技术中，在初级线圈和次级线圈间的磁耦合状态或负载的状态发生了变化的情况下，整流器的输出陷入不稳定状态，由此需要将整流器的输出控制为规定的电压或电流或电力以不超过输出级的元件能够使用的范围。然而，在整流器的输出的稳定控制中需要在送电侧监视受电侧的状态，但无线电力传输技术中在送电侧单元和受电侧单元物理上分开的结构上不能通过有线连接的通信装置来监视受电侧的状态被视为问题。

为了解决这样的问题，例如，在专利文献1中提出了一种具有送电装置和受电装置的电力传输系统，其中，所述送电装置具备控制交流转换器的送电侧控制装置，所述受电装置具备测定整流器的输出电压和输出电流并且将该测定结果传输至送电侧控制装置的测定通信装置，送电侧控制装置基于由测定通信装置接收的整流器的输出电压和输出电流的测定结果以整流器的输出电压和输出电流成为所希望的值的方式控制交流转换器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-198260号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1所公开的技术中，监视受电侧的状态的单元会影响无线通信的状态或性能。即，存在由于无线通信断绝而陷入不能控制的担忧、或要求高速控制的情况下由于通信速度的制约而不能使控制高速化的技术问题。

本发明是鉴于上述技术问题而成的，其目的在于提供一种在正式供电中不使用无线电通信而稳定地保持整流器的输出电压，并且将整流器的输出电压控制相对于负载的状态变化的应答速度高速化的无线电力传输系统。

解决技术问题的手段

为了解决上述的技术问题，本发明者进行了专门研究，其结果由于新发现了：通过使无线电力传输的驱动频率与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，能够在送电线圈中流通的交流电流与整流器的输出电压产生比例关系，至此完成了本发明。

本发明所涉及的无线电力传输系统其特征在于，所述无线电力传输系统以无线将电力自送电装置传输到受电装置，送电装置具备：接收电力而产生交流磁场的送电线圈；以规定的驱动频率将交流电力提供给送电线圈的逆变器；检测送电线圈中流通的交流电流峰值的电流检测电路；和控制送电线圈中流通的交流电流的控制器，受电装置具备：通过交流磁场无线接收电力的受电线圈；与受电线圈一起构成受电侧LC谐振电路的受电侧谐振电容器；和将受电线圈接收的电力整流的整流器，控制器将驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将所述送电线圈中流通的交流电流控制为一定。

根据本发明，控制器将驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致。因此，可以在送电线圈中流通的交流电流与整流器的输出电压之间保持比例关系。其结果，通过将送电线圈中流通的交流电流控制为一定，可以在正式供电中不使用无线通信而稳定地保持整流器的输出电压。另外，由于在控制中不使用无线通信，因此，可以将整流器的输出电压控制相对于负载的状态变化的应答速度高速化。

优选驱动频率与受电侧LC谐振电路的谐振频率的差相对于受电侧LC谐振电路的谐振频率为5％以内。该情况下，可以保持送电线圈中流通的交流电流值与整流器的输出电压的比例关系。其结果，只要线圈间的耦合状态不变，则通过将送电线圈的电流值控制为一定，可以稳定地控制整流器的输出电压。

优选：送电装置进一步具备无线接收模块，受电装置进一步具备：检测整流器的输出电压的电压检测电路；和将电压检测电路检测的输出电压值传输至所述无线接收模块的无线传输模块，控制器在正式供电前进行由无线接收模块接收的输出电压值成为一定且传输电力比正式供电低的小供电，并基于小供电中电流检测电路所检测的交流电流值的峰值来控制送电线圈中流通的交流电流。在该情况下，可以以成为所希望的输出电压目标值的方式控制送电线圈的交流电流。

优选：送电装置进一步具备无线接收模块，受电装置进一步具备：检测整流器的输出电压的电压检测电路；和将电压检测电路检测的输出电压值传输至无线接收模块的无线传输模块，控制器在正式供电前以至少2种以上不同的输出电压值进行由无线接收模块接收的输出电压值成为一定且传输电力比正式供电低的小供电，基于与电流检测电路检测出的不同的输出电压值对应的各个交流电流峰值与不同的输出电压值的相互关系，来控制送电线圈中流通的交流电流。在该情况下，可以以成为任意的输出电压目标值的方式控制送电线圈的交流电流。

优选控制器使逆变器的输入电压变化，来控制送电线圈中流通的交流电流。在该情况下，可以以成为所希望的或任意的输出电压目标值的方式控制送电线圈中流通的交流电流。

优选控制器使逆变器的驱动频率变化，来控制送电线圈中流通的交流电流。在该情况下，可以以成为所希望的或任意的输出电压目标值的方式控制送电线圈中流通的交流电流。

优选控制器使逆变器的时间比率变化，来控制送电线圈中流通的交流电流。在该情况下，可以以成为所希望的或任意的输出电压目标值的方式控制送电线圈中流通的交流电流。

优选进一步具备与送电线圈之间构成送电侧LC谐振电路的送电侧谐振电容器。在该情况下，即使在送受电线圈间的间距变大的情况下，也可以提高无线电力传输系统的电力传输效率。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种在正式供电中不使用无线电通信而稳定地保持整流器的输出电压，并且将整流器的输出电压控制相对于负载的状态变化的应答速度高速化的无线电力传输系统。

附图说明

图1是将本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输系统的结构与AC电源、负载一并表示的框图。

图2是放大表示图1所示的本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输系统中的区域A1的部分放大图。

图3是相当于放大表示图1所示的本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输系统中的区域A1的部分放大图的，放大表示本发明的第三实施方式所涉及的无线电力传输系统中的区域A1的部分放大图。

符号的说明：

S1…无线电力传输系统、Ut…送电装置、PW…AC电源、PS…DC电源、INV…逆变器、Ltu…送电线圈单元、Lt…送电线圈、Ct…送电侧谐振电容器、Dtu…电流检测电路、Stu…控制器、Wtu…无线接收模块、Ur…受电装置、DB…整流器、R…负载、Lru-受电线圈单元、Lr…受电线圈、Cr…受电侧谐振电容器、Dru…电压检测电路、Wru…无线传输模块。

具体实施方式

对于用于实施本发明的方式(实施方式)，一边参照附图一边进行详细地说明。另外，在说明中，对于同一要素或具有同一功能的要素使用同一符号，省略重复的说明。

(第一实施方式)

首先，参照图1和图2，对本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输系统S1的整体结构进行说明。图1是将本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输系统的结构与AC电源PW、负载R一并表示的框图。图2是放大表示图1所示的本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输系统中的区域A1的部分放大图。

如图1所示，无线电力传输系统S1具有送电装置Ut和受电装置Ur。

送电装置Ut具有DC电源PS、逆变器INV、送电线圈单元Ltu、电流检测电路Dtu、控制器Stu和无线接收模块Wtu。受电装置Ur具有整流器DB、受电线圈单元Lru、电压检测电路Dru和无线传输模块Wru。

DC电源PS将由AC电源PW供给的交流电力转换为直流，提供给逆变器INV。作为这样的DC电源PS，只要是按照来自控制器Stu的指令将输出电压可变并将直流电力输出到后述的逆变器INV的就没有特别地限制，例如可以列举可变型直流稳定化电源、输出电压可变型的PFC(功率因数改善电路)、将DCDC转换器与直流稳定化电源或PFC的输出连接而成的电源等。另外，作为AC电源PW，只要是将交流电力提供给DC电源PS的就没有特别地限制，例如可以列举50/60Hz的商用电源等。

逆变器INV具有将由DC电源PS提供的直流电力转换为交流电力并且以规定的驱动频率将交流电力供给到送电线圈单元Ltu的送电线圈Lt的功能，由桥接有多个开关元件的开关电路构成。作为这样的开关元件，例如可以列举MOS-FET(金属氧化物半导体-场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor-Field Effect Transistor))或IGBT(绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor))等的元件。在本实施方式中，对使用了桥接有4个MOS-FET的全桥型的开关电路的情况进行说明。

如图2所示，送电线圈单元Ltu具有送电线圈Lt。送电线圈Lt将铜或铝等的导线卷绕而构成，并且被封装于壳体。该送电线圈Lt接收来自逆变器INV的电力而产生交流磁场。具体来说，如果由逆变器INV将规定的驱动频率的交流电压提供给送电线圈Lt，则交流电流流通而产生交流磁场。另外，在本实施方式所涉及的无线电力传输系统S1适用于向电动汽车等的车辆供电的设备的情况下，送电线圈Lt配置于地下或地面附近。另外，送电线圈单元Ltu也可以具备用于提高送受电线圈间的磁耦合的磁性体或用于降低不需要的泄漏磁场的导电性屏蔽材料。

电流检测电路Dtu具有检测送电线圈Lt中流通的交流电流峰值，将检测的交流电流峰值转换为电压信号，并输出到控制器Stu的功能。作为这样的电流检测电路Dtu，例如可以列举使用了CT(电流变压器(Current Transformer))等的电流传感器的电路。

控制器Stu具有通过控制逆变器INV的开关元件的ON/OFF操作来实现将由DC电源PS供给的直流电力转换为交流电力的逆变器INV的操作的功能。进一步，在本实施方式中，控制器Stu具有将逆变器INV的驱动频率调整成与后述的受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致的功能和将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定的功能。在此，大致一致是指在能够在送电线圈Lt中流通的交流电流和整流器DB的输出电压之间产生比例关系的范围使后述的受电侧LC谐振电路的谐振频率与逆变器INV的驱动频率接近。另外，逆变器INV的驱动频率优选与后述的受电侧LC谐振电路的谐振频率的差尽可能小，考虑到后述的受电线圈Lr的电感的波动、或者后述的受电侧谐振电容器Cr的电容的波动、或者通过控制器Stu使逆变器INV的驱动频率变化将在送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定的情况下的逆变器INV的驱动频率与后述的受电侧LC谐振电路的谐振频率的偏差，优选调整为该差相对于受电侧LC谐振电路的谐振频率为5％以内。在该情况下，可以保持送电线圈Lt中流通的交流电流与整流器DB的输出电压的比例关系。另外，对于控制器Stu，作为尽可能减小逆变器INV的驱动频率与后述的受电侧LC谐振电路的谐振频率的差的方法，例如可以构成为具有PLL(锁相环路(Phase Locked Loop))等的频率追随功能。另外，在本实施方式中，通过将在送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定的功能，从而将送电线圈Lt中流通的交流电流控制成规定的目标值。具体来说，控制器Stu通过以下的3种方法来实现将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定的功能。作为第一方法，是通过控制DC电源PS使逆变器INV的输入电压变化来控制送电线圈Lt中流通的交流电流的方法。在该方法中，控制器Stu将逆变器INV的驱动频率控制成与后述的受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致。作为第二方法，是使逆变器INV的开关元件的时间比率变化来控制送电线圈Lt中流通的交流电流的方法。在该方法中，也与第一方法同样地将逆变器INV的驱动频率控制成与后述的受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致。作为第三方法，是通过控制对逆变器INV的开关元件的栅极驱动电压的频率使逆变器INV的驱动频率变化来控制送电线圈Lt中流通的交流电流的方法。在该方法中，由于控制器Stu也将逆变器INV的驱动频率调整为与后述的受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，因此，在逆变器INV的驱动频率与后述的受电侧LC谐振电路的谐振频率的差相对于受电侧LC谐振电路的谐振频率为5％以内的范围使逆变器INV的驱动频率变化。在第一方法、第二方法中，由于输入电压和时间比率相对于送电线圈Lt中流通的交流电流正相关，因此，送电线圈Lt中流通的交流电流增大的情况下，通过使输入电压和时间比率减少可以将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定；在交流电流减小的情况下，通过相反地使之增加可以将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定。在第三方法中，依赖于根据送电侧和受电侧的电路结构所确定的频率特性，但是通过消除送电线圈Lt中流通的交流电流的增减的方向上使逆变器INV的驱动频率上升或下降，从而可以将送电线圈Lt中流通的交流电流控制成一定。

无线接收模块Wtu与控制器Stu连接，并且具有接收表示无线传输模块Wru传输的电压检测电路Dru检测的整流器DB的输出电压值的控制信号，向控制器Stu输出的功能。无线通信中使用的协议，例如可以列举Wi-Fi(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等。

接着，对受电装置Ur的结构进行说明。如图2所示，受电线圈单元Lru具有受电线圈Lr和受电侧谐振电容器Cr。

受电线圈Lr将铜或铝等的导线卷绕而构成，被封装于壳体。该受电线圈Lr具有通过送电线圈Lt产生的交流磁场以无线接收电力的功能。具体来说，受电线圈Lr如果接收送电线圈Lt产生的交流磁场，则产生电动势，从而交流电流流通。另外，在将本实施方式所涉及的无线电力传输系统S1适用于向电动汽车等的车辆供电的设备的情况下，受电线圈Lr搭载于车辆下部。另外，受电线圈单元Lru也可以具备用于提高送受电线圈间的磁耦合的磁性体或用于降低不需要的泄漏磁场的导电性屏蔽材料。

受电侧谐振电容器Cr与受电线圈Lr一起构成受电侧LC谐振电路。受电侧LC谐振电路的谐振频率根据受电线圈Lr的电感和受电侧谐振电容器Cr的静电容量来设定。该受电侧谐振电容器Cr可以与受电线圈Lr串联连接，也可以与受电线圈Lr并联连接，或者也可以将串联连接和并联连接组合。在本实施方式中，受电侧谐振电容器Cr与受电线圈Lr串联连接，构成LC串联谐振电路。

整流器DB与受电线圈单元Lru的输出连接，并且具有将受电线圈Lr接收的交流电力整流成直流电力的功能。作为整流器DB，可以列举具备使用了二极管桥的全波整流功能和使用了电容器和三端稳压器的电力平滑化功能的转换电路等。通过该整流器DB整流后的直流电力向负载R输出。在此，作为负载R，在将本实施方式所涉及的无线电力传输系统S1适用于向电动汽车等的车辆供电的设备的情况下，可以列举车辆所具有的二次电池或旋转机。另外，在负载R为交流旋转机的情况下，需要构成为在无线受电装置Ur的整流器DB与负载R之间附加变换器(没有图示)并将交流电力提供给交流旋转机。

电压检测电路Dru与整流器DB连接，并且具有以电阻分压等检测整流器DB的输出电压，并将检测的输出电压值转换为控制信号向无线传输模块Wru输出的功能。

无线传输模块Wru具有将电压检测电路Dru检测出的表示整流器DB的输出电压值的控制信号传输到送电装置Ut所具备的无线接收模块Wtu的功能。作为用于无线通信的协议，例如可以列举Wi-Fi(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等。

通过具备这样的构成，通过送电线圈Lt和受电线圈Lr相对，可以实现无线将电力由送电装置Ut传输到受电装置Ur的无线电力传输系统S1。

接着，对基于上述的构成的本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输系统S1的操作进行详细地说明。在本说明中，相对配置的送电线圈Lt和受电线圈Lr的相对的位置关系在操作中不变。另外，作为将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定的方法，对使用了使逆变器INV的输入电压变化的方法的情况进行说明。

本实施方式的无线电力传输系统S1的操作分为2个步骤。首先，第1步骤在第2步骤之前进行，并且是取得与所希望的整流器DB的输出电压对应的送电线圈Lt中流通的交流电流的目标值的小供电的步骤。第2步骤在第1步骤之后进行，并且是一边将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为目标值一边传输所希望的电力的正式供电的步骤。在此，在正式供电前进行的小供电设定为传输电力比正式供电低。

在第1步骤中，控制器Stu将逆变器INV的输入电压设定为规定的电压，进行小供电。此时的逆变器INV的输入电压依赖于送电线圈Lt和受电线圈Lr的相对的位置关系，例如，第1步骤中传输到受电侧的电力(传输电力)优选成为第2步骤中传输到受电侧的电力(传输电力)的10～30％左右的电压。接着，控制器Stu将逆变器INV的驱动频率调整为与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致之后，通过无线传输模块Wru和无线接收模块Wtu之间的无线通信取得电压检测电路Dru检测出的表示整流器DB的输出电压值的控制信号，基于该控制信号，控制逆变器INV的输入电压将整流器DB的输出电压控制成与目标电压(所希望的电压)大致一致。进一步，控制器Stu使逆变器INV的驱动频率与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且使整流器DB的输出电压与目标电压大致一致，通过电流检测电路Dtu检测上述状态下的送电线圈Lt中流通的交流电流峰值，将该交流电流峰值设定为第2步骤中控制为一定的送电线圈Lt中流通的交流电流的目标值。

在第2步骤中，控制器Stu将逆变器INV的驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将电流检测电路Dtu检测出的送电线圈Lt中流通的交流电流峰值稳定控制成第1步骤中设定的目标值，并且使逆变器INV的输入电压上升直至受电装置Ur接收的电力成为所希望的电力，达到所希望的电力之后，将逆变器INV的驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致直至电力传输结束，并且将送电线圈Lt中流通的交流电流峰值控制成一定。在此，由于送电线圈Lt中流通的交流电流和整流器DB的输出电压具有比例关系，因此，即使在传输电力从第1步骤开始增加的情况下，通过将送电线圈Lt中流通的交流电流峰值控制成目标值，也可以将整流器DB的输出电压稳定控制成所希望的电压。另外，在本实施方式中，使用无线接收模块Wtu、无线传输模块Wru、电压检测电路Dru将整流器DB的输出电压(表示输出电压值的控制信号)传输至送电装置Ut的功能在第2步骤中没有用于电力的控制，但是也可以以例如监视整流器DB的输出过压等目的在第2步骤中也使无线通信的操作继续。

这样，在本实施方式中，控制器Stu在正式供电前进行由无线接收模块Wtu接收的整流器DB的输出电压值成为一定且传输电力比正式供电低的小供电，并基于小供电中电流检测电路Dtu所检测的交流电流值的峰值来控制正式供电时送电线圈Lt中流通的交流电流。因此，可以以整流器DB的输出电压成为所希望的目标值的方式控制送电线圈Lt中流通的交流电流。

如上所述，本实施方式所涉及的无线电力传输系统S1是以无线将电力自送电装置Ut传输到受电装置Ur的无线电力传输系统S1，送电装置Ut具备：接收电力而产生交流磁场的送电线圈Lt；以规定的驱动频率将交流电力提供给送电线圈Lt的逆变器INV；检测送电线圈Lt中流通的交流电流峰值的电流检测电路Dtu；和控制送电线圈Lt中流通的交流电流的控制器Stu，受电装置Ur具备：通过交流磁场无线接收电力的受电线圈Lr；与受电线圈Lr一起构成受电侧LC谐振电路的受电侧谐振电容器Cr；和将受电线圈Lr接收的电力整流的整流器DB，控制器Stu将驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定。因此，可以在送电线圈Lt中流通的交流电流和整流器DB的输出电压之间保持比例关系。其结果，通过将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定，在正式供电中可以不使用无线通信而稳定地保持整流器DB的输出电压。另外，由于在控制中不使用无线通信，因此，可以将整流器DB的输出电压控制相对于负载R的状态变化的应答速度高速化。

另外，本实施方式所涉及的无线电力传输系统S1中，送电装置Ut进一步具备无线接收模块Wtu，受电装置Ur进一步具备：检测整流器DB的输出电压的电压检测电路Dru；和将电压检测电路Dru检测的输出电压值传输至无线接收模块Wtu的无线传输模块Wru，控制器Stu在正式供电前进行由无线接收模块Wtu接收的输出电压值成为一定且传输电力比正式供电低的小供电，并基于小供电中电流检测电路Dtu所检测的交流电流值的峰值来控制送电线圈Lt中流通的交流电流。因此，可以将送电线圈Lt的交流电流控制成所希望的输出电压目标值。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式所涉及的无线电力传输系统进行说明。在本实施方式中，在第一实施方式所涉及的无线电力传输系统S1的操作中，在代替所希望的整流器DB的输出电压而以至少2种以上的不同的整流器DB的输出电压进行小供电的方面与第一实施方式不同。另外，本实施方式所涉及的无线电力传输系统的构成与第一实施方式所涉及的无线电力传输系统S1相同。以下，以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。

本实施方式的无线电力传输系统的操作分为2个步骤。首先，第1步骤是取得与至少2种以上不同的整流器DB的输出电压对应的送电线圈Lt中流通的交流电流峰值的小供电的步骤，第2步骤是将送电线圈Lt中流通的交流电流控制成与任意的整理器DB的输出电压的目标值对应的送电线圈Lt中流通的交流电流的目标值，并且传输所希望的电力的正式供电的步骤。另外，与第一实施方式同样地，在正式供电前进行的小供电设定成传输电力低于正式供电。

在第1步骤中，控制器Stu将逆变器INV的输入电压设定为规定的电压，进行小供电。接着，将逆变器INV的驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致之后，通过无线传输模块Wru和无线接收模块Wtu之间的无线通信取得电压检测电路Dru检测的整流器DB的输出电压的信号，基于该信号，将整理器DB的输出电压控制成至少2种以上不同的电压目标值。此时的逆变器INV的输入电压依赖于送电线圈Lt与受电线圈Lr的相对的位置关系，但是，例如优选第1步骤中受电侧传输的电力(传输电力)为第2步骤中受电侧传输的电力(传输电力)的10～30％左右的电压。接着，控制器Stu将逆变器INV的驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且整流器DB的输出电压与至少2种以上不同的电压目标值大致一致的状态下的送电线圈Lt中流通的交流电流峰值分别通过电流检测电路Dtu检测，求得这些交流电流峰值与整流器DB的不同的输出电压的相关关系。

在第2步骤中，控制器Stu任意地设定整流器DB的输出电压的目标值。该目标值由此时的送电线圈Lt和受电线圈Lru的相对位置关系下的无线电力传输系统的电力传输效率、受电线圈Lru中流通的交流电流的容许值等确定。接着，控制器Stu基于第1步骤中取得的送电线圈Lt中流通的交流电流与整流器DB的输出电压的相关关系，算出送电线圈Lt中流通的交流电流的目标值，设定成将该值控制为一定的送电线圈Lt中流通的交流电流的目标值。另外，由于送电线圈Lt中流通的交流电流与整流器DB的输出电压具有比例关系，因此，例如，可以取得与整流器DB的不同的2个输出电压对应的送电线圈Lt中流通的交流电流峰值，通过线性近似连结2点，算出与任意的整流器DB的输出电压对应的送电线圈Lt中流通的交流电流的目标值。接着，控制器Stu将逆变器INV的驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将电流检测电路Dtu检测的送电线圈Lt中流通的交流电流峰值稳定控制成目标值，并且使逆变器INV的输入电压上升直至受电装置Ur接收的电力成为所希望的电力，达到所希望的电力之后，直至电力传输结束，将逆变器INV的驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将送电线圈Lt中流通的交流电流峰值控制为一定。在此，由于送电线圈Lt中流通的交流电流和整流器DB的输出电压具有比例关系，因此，即使在传输电力从第1步骤开始增加的情况下，通过将送电线圈Lt中流通的交流电流峰值控制为一定，也可以将整流器DB的输出电压稳定控制成所希望的电压。另外，在本实施方式中，使用无线接收模块Wtu、无线传输模块Wru、电压检测电路Dru将整流器DB的输出电压(表示输出电压值的控制信号)传输到送电装置Ut的功能在第2步骤中也没有用于电力的控制，但是以监视整流器DB的输出过压等的目的也可以在第2步骤中使无线通信的操作继续。

这样，在本实施方式中，控制器Stu在正式供电前以至少2种以上不同的整流器DB的输出电压值进行由无线接收模块Wtu接收的整流器DB的输出电压值成为一定且传输电力比正式供电低的小供电，基于与电流检测电路Dtu检测出的整流器DB的不同的输出电压值对应的各个交流电流峰值与整流器DB的不同的输出电压值的相关关系，来控制送电线圈Lt中流通的交流电流。因此，可以以整流器DB的输出电压成为任意的目标值的方式控制送电线圈Lt中流通的交流电流。

如上所述，本实施方式所涉及的无线电力传输系统是以无线将电力自送电装置Ut传输到受电装置Ur的无线电力传输系统，送电装置Ut具备：接收电力而产生交流磁场的送电线圈Lt；以规定的驱动频率将交流电力提供给送电线圈Lt的逆变器INV；检测送电线圈Lt中流通的交流电流峰值的电流检测电路Dtu；和控制送电线圈Lt中流通的交流电流的控制器Stu，受电装置Ur具备：通过交流磁场无线接收电力的受电线圈Lr；与受电线圈Lr一起构成受电侧LC谐振电路的受电侧谐振电容器Cr；和将受电线圈Lr接收的电力整流的整流器DB，控制器Stu将驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定。因此，可以使送电线圈Lt中流通的交流电流和整流器DB的输出电压之间保持比例关系。其结果，通过将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定，在正式供电中可以不使用无线通信而稳定地保持整流器DB的输出电压。另外，由于在控制中不使用无线通信，因此，可以将整流器DB的输出电压控制相对于负载R的状态变化的应答速度高速化。

另外，在本实施方式所涉及的无线电力传输系统中，送电装置Ut进一步具备无线接收模块Wtu，受电装置Ur进一步具备：检测整流器DB的输出电压的电压检测电路Dru；和将电压检测电路Dru检测的输出电压值传输至无线接收模块Wtu的无线传输模块Wru，控制器Stu在正式供电前以至少2种以上不同的输出电压值进行由无线接收模块Wtu接收的输出电压值成为一定且传输电力比正式供电低的小供电，基于与电流检测电路Dtu检测出的不同的输出电压值对应的各个交流电流峰值与不同的输出电压值的相互关系，来控制送电线圈Lt中流通的交流电流。因此，可以将送电线圈Lt的交流电流控制成任意的输出电压目标值。

(第三实施方式)

接着，参照图3，对本发明的第三实施方式所涉及的无线电力传输系统进行说明。图3是相当于放大表示图1所示的本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输系统中的区域A1的部分放大图的，放大表示本发明的第三实施方式所涉及的无线电力传输系统中的区域A1的部分放大图。第三实施方式所涉及的无线电力传输系统在送电线圈单元Ltu除了送电线圈Lt以外还具备送电侧谐振电容器Ct的方面与第一实施方式不同。另外，第三实施方式所涉及的无线电力传输系统的上述以外的构成和操作与第一实施方式所涉及的无线电力传输系统S1相同。以下，以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。

在本实施方式中，送电线圈单元Ltu具有送电线圈Lt和送电侧谐振电容器Ct。

送电侧谐振电容器Ct与送电线圈Lt一起构成送电侧LC谐振电路。送电侧LC谐振电路的谐振频率根据送电线圈Lt的电感和送电侧谐振电容器Ct的静电容量设定。该送电侧谐振电容器Ct可以与送电线圈Lt串联连接，也可以与送电线圈Lt并联连接，或者可以将串联连接和并联连接组合。在本实施方式中，送电侧谐振电容器Ct与送电线圈Lt串联连接，构成LC串联谐振电路。

这样，在本实施方式中，送电线圈单元Ltu进一步具备与送电线圈Lt之间构成送电侧LC谐振电路的送电侧谐振电容器Ct。因此，通过适当设定送电侧LC谐振电路的谐振频率，通过与受电侧LC谐振电路间的电磁场耦合，可以更进一步提高无线电力传输的传输效率。

如上所述，本实施方式所涉及的无线电力传输系统是以无线将电力自送电装置Ut传输到受电装置Ur的无线电力传输系统，送电装置Ut具备：接收电力而产生交流磁场的送电线圈Lt；与送电线圈Lt之间构成送电侧LC谐振电路的送电侧谐振电容器Ct；以规定的驱动频率将交流电力提供给送电线圈Lt的逆变器INV；检测送电线圈Lt中流通的交流电流峰值的电流检测电路Dtu；和控制送电线圈Lt中流通的交流电流的控制器Stu，受电装置Ur具备：通过交流磁场无线接收电力的受电线圈Lr；与受电线圈Lr一起构成受电侧LC谐振电路的受电侧谐振电容器Cr；和将受电线圈Lr接收的电力整流的整流器DB，控制器Stu将驱动频率调整成与受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定。因此，可以使送电线圈Lt中流通的交流电流和整流器DB的输出电压之间保持比例关系。其结果，通过将送电线圈Lt中流通的交流电流控制为一定，在正式供电中可以不使用无线通信而稳定地保持整流器DB的输出电压。另外，由于在控制中不使用无线通信，因此，可以将整流器DB的输出电压控制相对于负载R的状态变化的应答速度高速化。

另外，在本实施方式所涉及的无线电力传输系统中，进一步具备与送电线圈Lt之间构成送电侧LC谐振电路的送电侧谐振电容器Ct。因此，即使在送受电线圈间的分开距离变大的情况下，也可以提高无线电力传输系统的电力传输效率。

以上，基于实施方式说明了本发明，但是本发明不限定于上述的实施方式，可以进行各种变形或变更。例如，上述的第三实施方式所涉及的无线电力传输系统的特征性构成和操作也可以适用于第二实施方式所涉及的无线电力传输系统中。在该情况下，除了第二实施方式所涉及的无线电力传输系统的作用效果，可以得到即使在送受电线圈间的分开距离变大的情况下也能够提高无线电力传输系统的电力传输效率的作用效果。

产生上利用的可能性

本发明所涉及的无线电力传输系统可以广泛地灵活运用于电动汽车(BEV：蓄电池电动汽车(Battery Electric Vehicle))或插电式混合动力电动汽车(PHEV：插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle))等的车辆中的无线电力传输系统。

Claims (12)

1.一种无线电力传输系统，其特征在于，

所述无线电力传输系统以无线将电力自送电装置传输到受电装置，

所述送电装置具备：接收电力而产生交流磁场的送电线圈；以规定的驱动频率将交流电力提供给所述送电线圈的逆变器；检测所述送电线圈中流通的交流电流峰值的电流检测电路；和控制所述送电线圈中流通的交流电流的控制器，

所述受电装置具备：通过所述交流磁场无线接收电力的受电线圈；与所述受电线圈一起构成受电侧LC谐振电路的受电侧谐振电容器；和将所述受电线圈接收的电力整流的整流器，

所述控制器将所述驱动频率调整成与所述受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将所述送电线圈中流通的交流电流控制为一定，

所述送电装置进一步具备无线接收模块，

所述受电装置进一步具备：检测所述整流器的输出电压的电压检测电路；和将所述电压检测电路检测的输出电压值传输至所述无线接收模块的无线传输模块，

所述控制器在正式供电前进行由所述无线接收模块接收的所述输出电压值成为一定且传输电力比所述正式供电低的小供电，并基于所述小供电中所述电流检测电路所检测的所述交流电流峰值来控制所述送电线圈中流通的交流电流。

2.如权利要求1所述的无线电力传输系统，其特征在于，

所述驱动频率与所述受电侧LC谐振电路的谐振频率的差相对于所述受电侧LC谐振电路的谐振频率为5％以内。

3.如权利要求1或2所述的无线电力传输系统，其特征在于，

所述控制器使所述逆变器的输入电压变化，来控制所述送电线圈中流通的交流电流。

4.如权利要求1或2所述的无线电力传输系统，其特征在于，

所述控制器使所述逆变器的驱动频率变化，来控制所述送电线圈中流通的交流电流。

5.如权利要求1或2所述的无线电力传输系统，其特征在于，

所述控制器使所述逆变器的时间比率变化，来控制所述送电线圈中流通的交流电流。

6.如权利要求1或2所述的无线电力传输系统，其特征在于，

进一步具备与所述送电线圈之间构成送电侧LC谐振电路的送电侧谐振电容器。

7.一种无线电力传输系统，其特征在于，

所述无线电力传输系统以无线将电力自送电装置传输到受电装置，

所述送电装置具备：接收电力而产生交流磁场的送电线圈；以规定的驱动频率将交流电力提供给所述送电线圈的逆变器；检测所述送电线圈中流通的交流电流峰值的电流检测电路；和控制所述送电线圈中流通的交流电流的控制器，

所述受电装置具备：通过所述交流磁场无线接收电力的受电线圈；与所述受电线圈一起构成受电侧LC谐振电路的受电侧谐振电容器；和将所述受电线圈接收的电力整流的整流器，

所述控制器将所述驱动频率调整成与所述受电侧LC谐振电路的谐振频率大致一致，并且将所述送电线圈中流通的交流电流控制为一定，

所述送电装置进一步具备无线接收模块，

所述受电装置进一步具备：检测所述整流器的输出电压的电压检测电路；和将所述电压检测电路检测的输出电压值传输至所述无线接收模块的无线传输模块，

所述控制器在正式供电前以至少2种以上不同的所述输出电压值进行由所述无线接收模块接收的所述输出电压值成为一定且传输电力比所述正式供电低的小供电，基于与所述电流检测电路检测出的不同的所述输出电压值对应的各个所述交流电流峰值与不同的所述输出电压值的相互关系，来控制所述送电线圈中流通的交流电流。

8.如权利要求7所述的无线电力传输系统，其特征在于，

所述驱动频率与所述受电侧LC谐振电路的谐振频率的差相对于所述受电侧LC谐振电路的谐振频率为5％以内。

9.如权利要求7或8所述的无线电力传输系统，其特征在于，

所述控制器使所述逆变器的输入电压变化，来控制所述送电线圈中流通的交流电流。

10.如权利要求7或8所述的无线电力传输系统，其特征在于，

所述控制器使所述逆变器的驱动频率变化，来控制所述送电线圈中流通的交流电流。

11.如权利要求7或8所述的无线电力传输系统，其特征在于，

所述控制器使所述逆变器的时间比率变化，来控制所述送电线圈中流通的交流电流。

12.如权利要求7或8所述的无线电力传输系统，其特征在于，

进一步具备与所述送电线圈之间构成送电侧LC谐振电路的送电侧谐振电容器。

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