CN107546862A - 受电装置、输送设备以及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够以简易的结构实现次级线圈的冷却与壳体的破损的检测的受电装置、输送设备以及检测方法。受电装置具备：次级线圈，其在与具有初级线圈的送电装置对置的状态下以非接触方式从送电装置接受电力；壳体，其以在与次级线圈之间形成空间的方式收容次级线圈；绝缘性流体，其被填充于空间；计测部，其计测初级线圈与次级线圈之间的非接触电力传送的效率；以及检测部，其基于非接触电力传送期间的效率的变化来检测壳体的破损。

Description

受电装置、输送设备以及检测方法

技术领域

本发明涉及利用非接触电力传送技术的受电装置、输送设备以及检测方法。

背景技术

作为对搭载于由电动机驱动的混合动力机动车、电动机动车等车辆的蓄电池进行充电的技术，考虑到充电时的便利性的非接触电力传送技术受到注目。在专利文献1中记载了具备利用非接触电力传送技术的受电装置的车辆。该受电装置具有由树脂构件对线圈以及铁芯单元进行密封的构造，从线圈以及铁芯单元产生的热量能够经由树脂构件而散发至外部。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-65720号公报

上述所说明的专利文献1的受电装置使用螺栓等而固定于车辆主体的底面即地板，因此对线圈以及铁芯单元进行密封的树脂构件有可能接受来自外部的冲击而破损。树脂构件的破损有可能产生与散热性能的降低、阻抗变化相伴的受电效率降低这样的问题而不优选。然而，在专利文献1的受电装置中，没有公开、启示用于检测树脂构件的破损等的手段。

发明内容

本发明的目的在于，提供能够以简易的结构实现次级线圈的冷却和壳体的破损的检测的受电装置、输送设备以及检测方法。

用于解决课题的方案

为了达到上述目的，技术方案1所记载的发明涉及一种受电装置，其具备：

次级线圈(例如后述的实施方式的次级线圈31)，其在与具有初级线圈(例如后述的实施方式的初级线圈L)的送电装置(例如后述的实施方式的送电装置T)对置的状态下以非接触方式从所述送电装置接受电力；

壳体(例如后述的实施方式的壳体32)，其以在与所述次级线圈之间形成空间(例如后述的实施方式的空间S)的方式收容所述次级线圈；

绝缘性流体(例如后述的实施方式的绝缘性流体F)，其被填充于所述空间；

计测部(例如后述的实施方式的计测部34)，其计测所述初级线圈与所述次级线圈之间的非接触电力传送的效率；以及

检测部(例如后述的实施方式的检测部37)，其基于非接触电力传送期间的所述效率的变化来检测所述壳体的破损。

技术方案2所记载的发明涉及一种受电装置，其具备：

次级线圈(例如后述的实施方式的次级线圈31)，其在与具有初级线圈(例如后述的实施方式的初级线圈L)的送电装置(例如后述的实施方式的送电装置T)对置的状态下以非接触方式从所述送电装置接受电力；

壳体(例如后述的实施方式的壳体32)，其以在与所述次级线圈之间形成空间(例如后述的实施方式的空间S)的方式收容所述次级线圈；

绝缘性流体(例如后述的实施方式的绝缘性流体F)，其被填充于所述空间；

计测部(例如后述的实施方式的计测部34)，其计测所述初级线圈与所述次级线圈的耦合系数；以及

检测部(例如后述的实施方式的检测部37)，其基于第二时刻的所述耦合系数相对于第一时刻的所述耦合系数的变化来检测所述壳体的破损，所述第二时刻是比所述第一时刻前进的时刻。

技术方案3所记载的发明在技术方案1或2所记载的发明的基础上，

所述受电装置具备传感器(例如后述的实施方式的加速度传感器38)，该传感器检测对所述受电装置的冲击，

在所述非接触电力传送期间所述传感器未检测出冲击且由所述计测部计测出的所述非接触电力传送期间的所述效率的变化或所述耦合系数的变化是阈值以上的减少时，所述检测部检测出所述壳体的破损。

技术方案4所记载的发明在技术方案1或2所记载的发明的基础上，

所述受电装置具备获取部(例如后述的实施方式的通信部33)，该获取部获取连接有所述初级线圈的外部的电力系统的电力变动所涉及的信息，

在所述信息不表示所述非接触电力传送期间的所述电力系统的电力变动且所述非接触电力传送期间的所述效率或所述耦合系数的变化为阈值以上的减少时，所述检测部检测出所述壳体的破损。

技术方案5所记载的发明在技术方案1或2所记载的发明的基础上，

所述受电装置具备：

传感器(例如后述的实施方式的加速度传感器38)，其检测对所述受电装置的冲击；和

获取部(例如后述的实施方式的通信部33)，其获取连接有所述初级线圈的外部的电力系统的电力变动所涉及的信息，

在所述非接触电力传送期间所述传感器未检测出冲击，且所述信息不表示所述非接触电力传送期间的所述电力系统的电力变动，并且所述非接触电力传送期间的所述效率或所述耦合系数的变化是阈值以上的减少时，所述检测部检测出所述壳体的破损。

技术方案6所记载的发明在技术方案1至5中任一项所记载的发明的基础上，

所述壳体包括支承部(例如后述的实施方式的基板32a)，该支承部对所述次级线圈进行支承，

所述支承部具有比所述次级线圈高的热传导率。

技术方案7所记载的发明在技术方案6所记载的发明的基础上，

所述支承部的热传导率比所述绝缘性流体的热传导率高。

技术方案8所记载的发明在技术方案1至7中任一项所记载的发明的基础上，

所述受电装置具备发送部(例如后述的实施方式的通信部33)，该发送部在所述检测部检测出所述壳体的破损的情况下，向所述送电装置发送停止对所述次级线圈送电的停止指令。

技术方案9所记载的发明是具有技术方案1至8中任一项所记载的受电装置的输送设备。

技术方案10所记载的发明涉及一种检测方法，其是受电装置所进行的检测方法，所述受电装置具备：

次级线圈(例如后述的实施方式的次级线圈31)，其在与具有初级线圈(例如后述的实施方式的初级线圈L)的送电装置(例如后述的实施方式的送电装置T)对置的状态下以非接触方式从所述送电装置接受电力；

壳体(例如后述的实施方式的壳体32)，其以在与所述次级线圈之间形成空间(例如后述的实施方式的空间S)的方式收容所述次级线圈；以及

绝缘性流体(例如后述的实施方式的绝缘性流体F)，其被填充于所述空间，

所述检测方法的特征在于，

计测所述初级线圈与所述次级线圈之间的非接触电力传送的效率，

基于非接触电力传送期间的所述效率的变化来检测所述壳体的破损。

技术方案11所记载的发明涉及一种检测方法，其是受电装置所进行检测方法，所述受电装置具备：

次级线圈(例如后述的实施方式的次级线圈31)，其在与具有初级线圈(例如后述的实施方式的初级线圈L)的送电装置(例如后述的实施方式的送电装置T)对置的状态下以非接触方式从所述送电装置接受电力；

壳体(例如后述的实施方式的壳体32)，其以在与所述次级线圈之间形成空间(例如后述的实施方式的空间S)的方式收容所述次级线圈；以及

绝缘性流体(例如后述的实施方式的绝缘性流体F)，其被填充于所述空间，

所述检测方法的特征在于，

计测所述初级线圈与所述次级线圈的耦合系数，

基于第二时刻的所述耦合系数相对于第一时刻的所述耦合系数的变化来检测所述壳体的破损，所述第二时刻是比所述第一时刻前进的时刻。

发明效果

在技术方案1、技术方案9以及技术方案10的发明中，在收容有次级线圈的壳体内的空间填充有绝缘性流体，因此能够通过该绝缘性流体进行对流来冷却次级线圈。若壳体破损，则从破损部位漏出绝缘性流体、或从破损部位向空间内混入气泡，因此次级线圈周边的导磁率发生变化，初级线圈与次级线圈之间的非接触电力传送的效率发生变化。在技术方案1、技术方案9以及技术方案10的发明中具有对上述效率进行计测的计测部，因此能够根据该效率的变化来检测壳体的破损。这样，根据技术方案1、技术方案9以及技术方案10的发明，能够通过简易的结构以低成本实现次级线圈的冷却和壳体的破损的检测。

在技术方案2、技术方案9以及技术方案11的发明中，在收容有次级线圈的壳体内的空间填充有绝缘性流体，因此能够通过该绝缘性流体进行对流来冷却次级线圈。若壳体破损，则从破损部位漏出绝缘性流体、或从破损部位向空间内混入气泡，因此次级线圈周边的导磁率变化，初级线圈与次级线圈的耦合系数发生变化。在技术方案2、技术方案9以及技术方案11的发明中具有对上述耦合系数进行计测的计测部，因此能够根据该耦合系数的变化来检测壳体的破损。这样，根据技术方案2、技术方案9以及技术方案11的发明，能够通过简易的结构以低成本实现次级线圈的冷却和壳体的破损的检测。

根据技术方案3的发明，即使在存在对受电装置的冲击所引起的初级线圈与次级线圈之间的非接触电力传送的效率或耦合系数的变化的情况下，也不会错误地检测出壳体的破损，因此能够提高对壳体的破损的检测精度。

根据技术方案4的发明，即使在存在非接触电力传送期间的电力系统的电力变动所引起的初级线圈与次级线圈之间的非接触电力传送的效率或耦合系数的变化的情况下，也不会错误地检测出壳体的破损，因此能够提高对壳体的破损的检测精度。需要说明的是，电力系统的电力变动例如包括频率变动和电压下降，分别通过阻抗匹配的恶化、送电量的降低而给非接触电力传送的效率带来不良影响。

根据技术方案5的发明，即使在存在对受电装置的冲击或非接触电力传送期间的电力系统的电力变动所引起的初级线圈与次级线圈之间的非接触电力传送的效率的变化或耦合系数的变化的影响的情况下，也不会错误地检测出壳体的破损，因此能够提高对壳体的破损的检测精度。

根据技术方案6的发明，能够经由支承部将次级线圈的热量散发至外部。

根据技术方案7的发明，能够经由支承部将从次级线圈传递至绝缘性流体的热量散发至外部。

根据技术方案8的发明，若检测出壳体的破损则停止向次级线圈送电，因此能够提高安全性。

附图说明

图1是搭载有具备本发明的一实施方式的受电装置的电源装置的车辆的简要侧视图。

图2是从侧方对本发明的一实施方式的受电装置进行观察的剖视图。

图3是表示送电装置与受电装置的各内部结构的框图。

图4是从侧方对树脂罩发生破损而液面高度下降了的状态的受电装置进行观察的剖视图。

图5是从侧方对在树脂罩产生裂纹而液面高度上升了的状态的受电装置进行观察的剖视图。

图6是表示检测部的动作的流程图。

图7是表示受电装置中的热传导路径的简要图。

附图标记说明：

2 车室

3 地板

10 电源装置

20 蓄电池单元

21 蓄电池模块

27 接线盒

30 受电装置

31 次级线圈

32 壳体

32a 基板

32b 树脂罩

33 通信部

34 计测部

35 电压传感器

36 电流传感器

37 检测部

38 加速度传感器

39 散热片

50 蓄电池外壳

51 底板

52 罩

F 绝缘性流体

L 初级线圈

S 空间

T 送电装置

V 车辆

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。需要说明的是，附图为沿着附图标记的朝向观察的图，在以下的说明中，前后、左右、上下遵照从驾驶员观察到的方向，在附图中，将车辆的前方表示为Fr、将后方表示为Rr、将左侧表示为L、将右侧表示为R、将上方表示为U、将下方表示为D。

如图1所示，电源装置10具备收容多个蓄电池模块21的蓄电池单元20、从送电装置T以非接触方式接受交流电力的受电装置30、以及将受电装置30所接受到的电力从交流转换为直流并输出的整流器(未图示)，电源装置10搭载于混合动力车辆、电动车辆、燃料电池车等车辆V。车辆V具备形成车室2的地板面的地板3，电源装置10配置于地板3的下方、即车辆V的底部。

蓄电池单元20主要具备多个蓄电池模块21、接线盒27、以及收容它们的蓄电池外壳50。

蓄电池外壳50包括搭载多个蓄电池模块21以及接线盒27的底板51、以及从上方覆盖它们的罩52。在蓄电池外壳50中，至少底板51使用具有导热性以及磁屏蔽性的材料来形成。另外，蓄电池外壳50通过左右延伸的多个托架(未图示)紧固连结于配设于车辆V的两侧的地板框架(未图示)而安装成在地板3的下方悬吊蓄电池单元20。

接线盒27是对在将导线彼此结合、分支、中继时使用的多个端子、保险丝、断路器等安全装置进行收容的箱体。

受电装置30配置于电源装置10的底部且车辆V的底部，使用非接触电力传送技术来接受经由与外部的电力系统连接的送电装置T的初级线圈而输送来的交流的电力。如图2以及图3所示，受电装置30具备次级线圈31、以在与次级线圈31之间形成空间S的方式收容次级线圈31的壳体32、通信部33、计测部34、电压传感器35、电流传感器36、检测部37，在空间S中填充有绝缘性流体F。

次级线圈31是以非接触方式从送电装置T接受电力的线圈，若在受电装置30对置的状态下送电装置T的初级线圈L进行交流励磁，则通过电磁感应的作用而向次级线圈31流入交流电。

壳体32包括对次级线圈31进行支承的基板32a、以及从下方覆盖次级线圈31的树脂罩32b。基板32a使用具有比次级线圈31或绝缘性流体F高的热传导率的材料例如铝来形成。

通信部33接收包含来自送电装置T的信息的无线信号，且将表示来自受电装置30的要求或指示的无线信号向送电装置T发送。

计测部34计测送电装置T的初级线圈L与次级线圈31之间的非接触电力传送的效率(以下称作“传送效率”)。传送效率的计测通过次级线圈31的电力P2相对于初级线圈L的电力P1的比例(＝P2/P1)而得到，所述初级线圈L的电力P1是在非接触电力传送时对送电装置T的初级线圈L施加的电压V1与在初级线圈L流动的电流I1相乘而得到的电力，所述次级线圈31的电力P2是在非接触电力传送时产生于受电装置30的次级线圈31的电压V2与在次级线圈31流动的电流I2相乘而得到的电力。因此，计测部34经由通信部33获取非接触电力传送期间的送电装置T的初级线圈L的电力P1所涉及的信息，获取受电装置30的电压传感器35所检测出的电压值V2以及电流传感器36所检测出的电流值I2，并在此基础上算出传送效率。

另外，也可以代替上述效率，计测部34计测初级线圈L与次级线圈31的耦合系数。在计测该耦合系数时，计测部34首先在初级线圈L和次级线圈31这两方处于开放状态时测定一方的线圈(例如次级线圈31)的在时刻t0的自感Lopen(t0)。接着，计测部34经由通信部33指示送电装置T使另一方的线圈(例如初级线圈L)成为短路状态，在该另一方的线圈为短路状态下测定一方的线圈(次级线圈31)的在时刻t1的漏电感Lsc(t1)。接着，计测部34根据以下所示的式(1)来算出初级线圈L与次级线圈31的耦合系数k。

检测部37根据计测部34的计测结果等而检测壳体32的尤其是树脂罩32b的破损。受电装置30配置于车辆V的底部，因此树脂罩32b有可能因与设置于路面的突起物等碰撞而破损。若树脂罩32b破损，则存在填充于空间S的绝缘性流体F从破损部位漏出而如图4中虚线的箭头所示那样液面高度下降的情况。另外，若树脂罩32b的破损为裂纹等的程度，则虽然因绝缘性流体F的粘性而不会产生漏液，但存在从破损部位向空间S内混入气泡而如图5中虚线的箭头所示那样而液面高度上升的情况。若绝缘性流体F的液面高度变化，则次级线圈31周边的导磁率变化，因此初级线圈L与次级线圈31之间的传送效率、耦合系数降低。因此，检测部37按照图6所示的流程图来判别壳体32的树脂罩32b有无破损。

以下，说明按照图6的流程图进行的检测部37的动作。检测部37判断是否开始从送电装置T向受电装置30进行非接触电力传送(步骤S101)，在开始非接触电力传送的情况下进入步骤S103。在步骤S103中，检测部37指示计测部34计测上述说明的传送效率或耦合系数而获取其计测值。接着，检测部37执行非接触电力传送(步骤S105)。

接着，检测部37判别在非接触电力传送期间是否产生了对于传送效率或耦合系数而言成为噪声的现象(以下称作“噪声现象”)(步骤S107)。噪声现象例如是车辆V的车门开闭等对受电装置30的冲击、连接有送电装置T的初级线圈L的外部的电力系统的电力变动。检测部37在设置于受电装置30的加速度传感器38检测到对受电装置30的冲击时，判断为产生了该噪声现象。另外，检测部37在经由通信部33而被从送电装置T输送外部的电力系统产生了电力变动这样的含义的通知时，判断为产生了该噪声现象。需要说明的是，外部的电力系统的电力变动例如包括频率变动和电压下降，分别通过阻抗匹配的恶化、送电量的降低而给非接触电力传送的效率带来不良影响。

检测部37在步骤S107中判别出噪声现象的产生时结束一系列的处理，若没有判别出噪声现象的产生则进入步骤S109。在步骤S109中，检测部37与步骤S103同样地指示计测部34计测传送效率或耦合系数而获取其计测值。接着，检测部37判别在步骤S103中获取的计测值与在步骤S109中获取的计测值的差值是否为阈值以上(步骤S111)，在上述差值为阈值以上时进入步骤S113，在小于阈值时结束一系列的处理。在步骤S113中，检测部37判断为壳体32的树脂罩32b破损。

检测部37在检测出壳体32的树脂罩32b的破损时，经由通信部33向送电装置T发送停止对次级线圈31送电的停止指令。接收到该指令的送电装置T为了确保安全性而停止初级线圈L的交流励磁。

受电装置30配置于蓄电池外壳50的底板51的下表面侧。在受电装置30的壳体32的上表面配置有散热片39。受电装置30的主要的热源即次级线圈31所产生的热量如图7所示那样直接传导至热传导率压倒性地高于次级线圈31以及绝缘性流体F的基板32a，且经由在空间S内对流的绝缘性流体F而传导至基板32a。传导至基板32a的热量经由散热片39而传递给热容量比受电装置30的热容量大的底板51。

整流器具备将所输入的交流转换为直流并输出的整流电路，其输入侧与受电装置30连接，且输出侧与接线盒27连接。由此，受电装置30所接受到的电力被输入整流器，在此处从交流转换为直流之后经由接线盒27而充入蓄电池模块21。

如以上所说明的那样，根据本实施方式，在收容有次级线圈31的壳体32内的空间S中填充有绝缘性流体F，因此能够通过绝缘性流体F对流来冷却次级线圈31。若壳体32的树脂罩32b破损，则从破损部位漏出绝缘性流体F、或从破损部位向空间S内混入气泡而使次级线圈31周边的导磁率变化，初级线圈L与次级线圈31之间的非接触电力传送的效率或耦合系数发生变化。本实施方式的受电装置30具有对上述传送效率或耦合系数进行计测的计测部34，因此能够根据该传送效率或耦合系数的变化检测出壳体32的树脂罩32b的破损。这样，能够通过简易的结构而以低成本实现次级线圈31的冷却和壳体32的破损的检测。

另外，若在非接触电力传送期间存在对受电装置30的冲击或电力系统的电力变动，则不进行壳体32的破损的检测，因此即使在存在对受电装置30的冲击或电力系统的电力变动所引起的传送效率或耦合系数的变化的情况下，也不会错误地检测出壳体32的破损，因此能够提高对壳体32的破损的检测精度。

另外，对次级线圈31进行支承的基板32a的热传导率比次级线圈31高，因此能够经由基板32a而将次级线圈31的热量散发至外部。另外，基板32a的热传导率比绝缘性流体F高，因此能够经由基板32a将从次级线圈31传递至绝缘性流体F的热量散发至外部。

另外，若检测出壳体32的破损则指示送电装置T停止向次级线圈31的送电，由此能够提高受电装置30侧的安全性。

需要说明的是，本发明并不限定于前述的实施方式，能够适当进行变形、改良等。

Claims (11)

1.一种受电装置，其具备：

次级线圈，其在与具有初级线圈的送电装置对置的状态下以非接触方式从所述送电装置接受电力；

壳体，其以在与所述次级线圈之间形成空间的方式收容所述次级线圈；

绝缘性流体，其被填充于所述空间；

计测部，其计测所述初级线圈与所述次级线圈之间的非接触电力传送的效率；以及

检测部，其基于非接触电力传送期间的所述效率的变化来检测所述壳体的破损。

2.一种受电装置，其具备：

次级线圈，其在与具有初级线圈的送电装置对置的状态下以非接触方式从所述送电装置接受电力；

壳体，其以在与所述次级线圈之间形成空间的方式收容所述次级线圈；

绝缘性流体，其被填充于所述空间；

计测部，其计测所述初级线圈与所述次级线圈的耦合系数；以及

检测部，其基于第二时刻的所述耦合系数相对于第一时刻的所述耦合系数的变化来检测所述壳体的破损，所述第二时刻是比所述第一时刻前进的时刻。

3.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中，

所述受电装置具备传感器，该传感器检测对所述受电装置的冲击，

在所述非接触电力传送期间所述传感器未检测出冲击且所述非接触电力传送期间的所述效率或所述耦合系数的变化是阈值以上的减少时，所述检测部检测出所述壳体的破损。

4.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中，

所述受电装置具备获取部，该获取部获取连接有所述初级线圈的外部的电力系统的电力变动所涉及的信息，

所述信息不表示所述非接触电力传送期间的所述电力系统的电力变动且所述非接触电力传送期间的所述效率或所述耦合系数的变化是阈值以上的减少时，所述检测部检测出所述壳体的破损。

5.根据权利要求1或2所述的受电装置，其中，

所述受电装置具备：

传感器，其检测对所述受电装置的冲击；和

获取部，其获取连接有所述初级线圈的外部的电力系统的电力变动所涉及的信息，

在所述非接触电力传送期间所述传感器未检测出冲击，且所述信息不表示所述非接触电力传送期间的所述电力系统的电力变动，并且所述非接触电力传送期间的所述效率或所述耦合系数的变化是阈值以上的减少时，所述检测部检测出所述壳体的破损。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的受电装置，其中，

所述壳体包括支承部，该支承部对所述次级线圈进行支承，

所述支承部具有比所述次级线圈高的热传导率。

7.根据权利要求6所述的受电装置，其中，

所述支承部的热传导率比所述绝缘性流体的热传导率高。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的受电装置，其中，

所述受电装置具备发送部，该发送部在所述检测部检测出所述壳体的破损的情况下，向所述送电装置发送停止对所述次级线圈送电的停止指令。

9.一种输送设备，其具有权利要求1至8中任一项所述的受电装置。

10.一种检测方法，其是受电装置所进行的检测方法，所述受电装置具备：

次级线圈，其在与具有初级线圈的送电装置对置的状态下以非接触方式从所述送电装置接受电力；

壳体，其以在与所述次级线圈之间形成空间的方式收容所述次级线圈；以及

绝缘性流体，其被填充于所述空间，

所述检测方法的特征在于，

计测所述初级线圈与所述次级线圈之间的非接触电力传送的效率，

基于非接触电力传送期间的所述效率的变化来检测所述壳体的破损。

11.一种检测方法，其是受电装置所进行的检测方法，所述受电装置具备：

次级线圈，其在与具有初级线圈的送电装置对置的状态下以非接触方式从所述送电装置接受电力；

壳体，其以在与所述次级线圈之间形成空间的方式收容所述次级线圈；以及

绝缘性流体，其被填充于所述空间，

所述检测方法的特征在于，

计测所述初级线圈与所述次级线圈的耦合系数，

基于第二时刻的所述耦合系数相对于第一时刻的所述耦合系数的变化来检测所述壳体的破损，所述第二时刻是比所述第一时刻前进的时刻。