CN112673544B - 非接触电力传输系统 - Google Patents

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Abstract

检测电路检测在送电线圈(L1)中流过的电流的值和在辅助线圈(L3)中产生的电流或电压的值中的至少一方。控制电路(16)基于由检测电路检测出的值，确定负载依赖性至少局部地被最小化的送电频率。控制电路(16)确定在产生具有所确定的送电频率的送电电力时使受电装置(20)的输出电压成为预定的目标电压的送电电力的电压，并控制电源电路以产生具有所确定的送电频率和电压的送电电力。

Description

非接触电力传输系统
技术领域
本公开涉及以非接触方式向受电装置传输电力的送电装置的控制装置。本公开还涉及具备这种控制装置的送电装置，并且还涉及包括这种送电装置的非接触电力传输系统。
背景技术
已知有以非接触方式从送电装置向受电装置传输电力的非接触电力传输系统。当以非接触方式从送电装置向受电装置传输电力时，受电装置相对于送电装置未必总是配置于所确定的位置。因此，送电装置的送电线圈与受电装置的受电线圈之间的距离会发生变化，送电线圈与受电线圈的耦合率有可能变化。当送电线圈与受电线圈的耦合率发生了变化时，从受电装置向负载装置供给的电压和/或电流也会发生变化。
为了从受电装置向负载装置供给负载装置的期望电压，例如考虑向送电装置反馈受电装置的输出电压值和/或输出电流值，以控制施加在送电线圈上的电压。此外，为了从受电装置向负载装置供给负载装置的期望电压，例如考虑在受电装置中设置DC/DC转换器。
例如，专利文献1公开了一种非接触供电系统，其将向车辆的电池提供的输出电压值及输出电流值从车辆反馈到供电装置，通过控制供电装置的输出电压及驱动频率，从而向电池供给期望的输出电压及输出电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第6201388号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
在将受电装置的输出电压值和/或输出电流值反馈给送电装置的情况下，会产生某种程度的延迟，难以追随受电装置的负载值(流过负载装置的电流的大小)的快速变化。此外，在受电装置中设置DC/DC转换器的情况下，受电装置的尺寸、重量以及成本增大。因此，要求控制送电装置，使得向负载装置供给其期望的电压，而不依赖于从受电装置到送电装置的反馈，且不需要在受电装置设置额外的电路(DC/DC转换器等)。
本公开的目的在于提供送电装置的控制装置，其能够仅基于可通过送电装置获取的信息来仅控制送电装置，以向负载装置供给其期望的电压。
本公开的目的还在于提供具备这种控制装置的送电装置，并且提供包括这种送电装置的非接触电力传输系统。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问题，本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置、送电装置和非接触电力传输系统具有以下结构。
本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置，所述送电装置以非接触方式向具备受电线圈的受电装置传输电力，所述送电装置具备：送电线圈；辅助线圈，与所述送电线圈电磁耦合；以及电源电路，产生具有可变的电压和可变的频率的送电电力并供给至所述送电线圈，所述控制装置具备：检测电路，检测在所述送电线圈中流过的电流的值和在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值中的至少一方；以及控制电路，基于由所述检测电路检测出的值，确定所述受电装置的输出电压对所述受电装置的负载值的依赖性至少局部地被最小化的送电频率，并确定在产生具有所确定的所述送电频率的送电电力时使所述受电装置的输出电压成为预定的目标电压的所述送电电力的电压，所述控制电路控制所述电源电路以产生具有所确定的所述送电频率和所述电压的送电电力。
根据本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置，通过具备该结构，仅基于可通过送电装置获取的信息来仅控制送电装置，从而能够实质上不依赖于受电装置的负载值(负载装置中流过的电流的大小)地向负载装置供给其期望的电压。
在本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置中，所述受电装置具有：第一负载装置，具有可变的负载值；第二负载装置，具有预定的负载值；以及开关电路，将所述受电装置的输出电压选择性地供给至所述第一负载装置和所述第二负载装置中的一方，所述控制装置还具备以能够通信的方式与所述受电装置连接的通信装置，所述控制电路在进行正常的送电时，使用所述通信装置向所述受电装置发送切换所述开关电路以将所述受电装置的输出电压供给至所述第一负载装置的信号，所述控制电路在确定所述送电频率时，使用所述通信装置向所述受电装置发送切换所述开关电路以将所述受电装置的输出电压供给至所述第二负载装置的信号，并基于由所述检测电路检测出的值来确定所述送电频率。
根据本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置，通过具备该结构，即使在负载装置具有可变的负载值的情况下，也能够正确地判断在送电线圈与受电线圈之间是否存在异物。
在本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置中，还具备耦合率估计器，所述耦合率估计器基于由所述检测电路检测出的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈的耦合率，并基于所述耦合率来确定所述送电频率。
根据本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置，通过具备该结构，仅基于可通过送电装置获取的信息来仅控制送电装置，从而能够实质上不依赖于受电装置的负载值地向负载装置供给其期望的电压。
在本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置中，所述检测电路具备：第一检测器，检测在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值；以及第二检测器，检测在所述送电线圈中流过的电流，所述耦合率估计器基于在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈之间的第一耦合率，并基于在所述送电线圈中流过的电流的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈之间的第二耦合率，当所述第一耦合率与所述第二耦合率之差在预定的阈值以下时，所述控制电路控制所述电源电路以产生具有所确定的所述频率和所述电压的送电电力。
根据本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置，通过具备该结构，能够无误且可靠地判断在送电线圈与受电线圈之间是否存在异物，并在不存在异物的情况下继续送电。
在本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置中，当所述第一耦合率与所述第二耦合率之差超过预定的阈值时，所述控制电路控制所述电源电路以停止向所述受电装置传输电力。
根据本公开的一方面涉及的送电装置的控制装置，通过具备该结构，能够无误且可靠地判断在送电线圈与受电线圈之间是否存在异物，并在存在异物的情况下停止送电。
本公开的一方面涉及的送电装置具备：送电线圈；辅助线圈，与所述送电线圈电磁耦合；电源电路，产生具有可变的电压和可变的频率的送电电力并供给至所述送电线圈；以及所述送电装置的控制装置。
根据本公开的一方面涉及的送电装置，通过具备该结构，仅基于可通过送电装置获取的信息来仅控制送电装置，从而能够实质上不依赖于受电装置的负载值地向负载装置供给其期望的电压。
本公开的一方面涉及的送电装置还具备电容器，所述电容器与所述送电线圈连接以构成LC谐振电路。
根据本公开的一方面涉及的送电装置，通过具备该结构，能够或调节受电装置的输出电压的增益，或提高电力传输的效率。
本公开的一方面涉及的送电装置还具备磁性体芯，所述磁性体芯缠绕有所述送电线圈和所述辅助线圈，所述辅助线圈配置成包围所述送电线圈。
根据本公开的一方面涉及的送电装置，通过具备该结构，能够增大送电线圈的磁通密度，并且能够减少漏磁通。
本公开的一方面涉及的非接触电力传输系统包括所述送电装置和具备受电线圈的受电装置。
根据本公开的一方面涉及的非接触电力传输系统，通过具备该结构，仅基于可通过送电装置获取的信息来仅控制送电装置，从而能够实质上不依赖于受电装置的负载值地向负载装置供给其期望的电压。
发明效果
根据本公开，由于仅基于可通过送电装置获取的信息来仅控制送电装置，从而能够实质上不依赖于受电装置的负载值地向负载装置供给其期望的电压。
附图说明
图1是表示第一实施方式涉及的非接触电力传输系统的结构的一个例子的框图。
图2是表示图1的磁性体芯F1、F2的结构的一个例子的立体图。
图3是表示图1的非接触电力传输系统的应用例的图。
图4是表示由图1的检测器13检测出的在辅助线圈L3中产生的电流I3的大小变化的一个例子的曲线图。
图5是表示由图1的检测器14检测出的在送电线圈L1中流过的电流I1的大小变化的一个例子的曲线图。
图6是表示针对图1的送电线圈L1中流过的电流I1和辅助线圈L3中产生的电流I3所计算的送电线圈L1和受电线圈L2的耦合率k12的一个例子的表格。
图7是表示由图1的控制电路16执行的第一送电处理的流程图。
图8是表示由第二实施方式涉及的非接触电力传输系统的控制电路16执行的第二送电处理的流程图。
图9是说明图1的受电装置20的输出电压依赖于送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12以及送电装置10的电压V0而变化的例示性曲线图。
图10是说明图1的受电装置20的输出电压依赖于送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12以及负载装置22的负载值而变化的例示性曲线图。
图11是表示由第二实施方式的第一变形例涉及的非接触电力传输系统的控制电路16执行的第三送电处理的流程图。
图12是表示由第二实施方式的第二变形例涉及的非接触电力传输系统的控制电路16执行的第四送电处理的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本公开的一方面涉及的实施方式(在下文中也表述为“本实施方式”)。在各图中，相同的附图标记表示相同的结构要素。
[第一实施方式]
参照图1～图7，对第一实施方式涉及的非接触电力传输系统进行说明。
[第一实施方式的应用例]
在以非接触方式从送电装置向受电装置传输电力的非接触电力传输系统中，要求检测夹在送电装置与受电装置之间的异物。为了检测夹在送电装置与受电装置之间的异物，例如考虑受电装置计算由受电装置实际接收到的电流大小相对于从送电装置通知的电流值的比率，在该比率小于指定值的情况下，要求送电装置中止电力的传输。然而，在这种情况下，由于从受电装置向送电装置进行反馈，因而会产生某种程度的延迟。因此，难以在异物发热之前检测出异物并停止电力的传输。作为代替，考虑使用照相机来检测异物，或者使用温度传感器来检测由异物引起的温度上升。然而，在这种情况下，送电装置和/或受电装置的尺寸、重量以及成本增大。此外，在打算仅基于送电装置的一个电路参数的变化来检测异物的情况下，难以区分是由于异物的影响而产生的变化，还是由于送电线圈与受电线圈之间的距离变化而耦合率变化所产生的变化。因此，也存在无法检测出异物，如果就那样供电，则异物发热的可能性。因此，要求不依赖于从受电装置向送电装置的反馈，而以不包括照相机、温度传感器等的简单的结构来可靠地检测异物。
在第一实施方式中，对能够不依赖于从受电装置向送电装置的反馈而以简单的结构可靠地检测异物的非接触电力传输系统进行说明。
图1是表示第一实施方式涉及的非接触电力传输系统的结构的一个例子的框图。图1的非接触电力传输系统包括送电装置10和受电装置20，送电装置10以非接触方式向受电装置20传输电力。
送电装置10至少具备：AC/DC转换器11、逆变器12、检测器13、14、耦合率估计器15、控制电路16、送电线圈L1以及辅助线圈L3。
AC/DC转换器11将从交流电源1输入的交流电压转换为具有指定大小的直流的电压V0。逆变器12以指定的开关频率fsw进行工作，将从AC/DC转换器11输入的直流的电压V0转换为交流的电压V1。电压V1施加到送电线圈L1。在此，电压V1的振幅等于电压V0的大小。
在本说明书中，也将AC/DC转换器11以及逆变器12统称为“电源电路”。换言之，电源电路产生具有指定的电压和频率的送电电力并供给至送电线圈L1。
当从送电装置10向受电装置20传输电力时，送电线圈L1与受电装置20的受电线圈L2(稍后描述)电磁耦合。另外，辅助线圈L3与送电线圈L1电磁耦合。
检测器13检测在辅助线圈L3中产生的电流I3或电压V3的值。检测器14检测在送电线圈L1中流过的电流I1的值。由检测器13、14检测出的值通知给控制电路16。
在本说明书中，也将检测器13称为“第一检测器”，将检测器14称为“第二检测器”。另外，在本说明书中，也将检测器13、14统称为“检测电路”。
耦合率估计器15基于在辅助线圈L3中产生的电流I3或电压V3的值来估计送电线圈L1与受电线圈L2之间的第一耦合率k12a。耦合率估计器15基于在送电线圈L1中流过的电流I1的值来估计送电线圈L1与受电线圈L2之间的第二耦合率k12b。
控制电路16控制AC/DC转换器11以及逆变器12开始及停止产生送电电力。
受电装置20至少具备受电线圈L2。在受电装置20的内部或外部设置负载装置22。负载装置22例如包括电池、电机、电路和/或电子电路等。经由受电线圈L2从送电装置10接收到的电力供给到负载装置22。
在本说明书中，施加至负载装置22的电压V4也称为受电装置20的“输出电压”。
送电装置10的控制电路16在第一耦合率k12a与第二耦合率k12b之差为预定的阈值以下时，控制AC/DC转换器11以及逆变器12以向受电装置20传输电力。控制电路16在第一耦合率k12a与第二耦合率k12b之差大于阈值时，控制AC/DC转换器11以及逆变器12以停止向受电装置20传输电力。在此，阈值的大小设定为能够视为第一耦合率k12a以及第二耦合率k12b实质上一致。
在第一实施方式中，将检测器13、14、耦合率估计器15以及控制电路16也统称为送电装置10的“控制装置”。
送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12根据送电线圈L1与受电线圈L2之间的距离而变化。距离变近时，耦合率k12增大，距离变远时，耦合率k12降低。此外，在送电线圈L1中流过的电流I1根据送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12以指定的特性变化。在辅助线圈L3中产生的电流I3(和/或电压V3)根据送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12以与电流I1不同的特性变化。耦合率估计器15预先存储有表示电流I1与耦合率k12的关系以及电流I3(或电压V3)与耦合率k12的关系的表或计算式。耦合率估计器15通过参照该表或计算式，能够基于电流I1、I3(或者电流I1和电压V3)的值来分别估计耦合率k12a、耦合率k12b。希望如果送电线圈L1与受电线圈L2之间不存在异物，则所估计的耦合率k12a、k12b彼此一致。另一方面，当送电线圈L1与受电线圈L2之间存在异物时，电流I1、I3受到来自异物的互不相同的影响，其结果，所估计的耦合率k12a、k12b相互不一致。
当以非接触方式从送电装置向受电装置传输电力时，受电装置相对于送电装置未必总是配置于所确定的位置。例如，考虑受电装置是具备电池的电动车辆，送电装置是用于车辆的充电座的情况。在该情况下，由于车辆从充电座的正面的位置偏离，并且，由于充电座与车辆之间的距离变化，每当车辆停止在充电座上时，有时会产生例如几mm～几十mm的偏离。因此，送电装置的送电线圈与受电装置的受电线圈之间的距离变化，送电线圈与受电线圈的耦合率有可能变化。在打算仅基于送电装置的一个电路参数的变化来检测异物的情况下，难以区分是由于异物的影响而产生的变化，还是由于送电线圈与受电线圈之间的距离变化而耦合率变化所产生的变化。
另一方面，根据第一实施方式涉及的非接触电力传输系统，如上所述，对基于在辅助线圈L3中产生的电流I3或者电压V3的值而估计出的第一耦合率k12a与基于在送电线圈L1中流过的电流I1的值而估计出的第二耦合率k12b进行比较。换言之，在第一实施方式涉及的非接触电力传输系统中，为了检测异物，参照送电装置10的两个电路参数。由此，无论送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率如何变化，都能够无误且可靠地判断送电线圈L1与受电线圈L2之间是否存在异物。这样，根据第一实施方式涉及的非接触电力传输系统，能够不依赖于从受电装置20向送电装置10的反馈，而以不包括照相机、温度传感器等的简单的结构可靠地检测异物。由于不依赖于从受电装置20向送电装置10的反馈，所以容易在异物发热之前检测出异物并停止电力的传输。此外，由于不包括照相机、温度传感器等，因此能够减少或者至少不易增大送电装置10和受电装置20的尺寸、重量和成本。
根据第一实施方式，受电装置20可以是具备电池的电子设备(例如笔记本型计算机、平板型计算机、移动电话等)，送电装置10可以是其充电器。另外，根据第一实施方式，受电装置20可以是具备电池的电动车辆(例如电动汽车或无人搬运车(automated guidedvehicle))，送电装置10可以是其充电座。另外，根据第一实施方式，受电装置20可以是在输送时为了对货物进行某些作业而需要电源的托盘，送电装置10可以是能够对这样的托盘供给电力的输送机等。此外，根据第一实施方式，也能够有效应用于送电线圈L1与受电线圈L2之间的距离不发生变化的非接触电力传输系统。在这种情况下，例如，送电装置10和受电装置20为了将电力供给到机械手臂的前端等处的驱动机构，可以设置在机械手臂的关节等处以代替滑环。
[第一实施方式的结构例]
如图1所示，送电装置10从交流电源1接收电力供给。交流电源1例如是商用电力。
在图1的例子中，送电装置10具备：AC/DC转换器11、逆变器12、检测器13、14、耦合率估计器15、控制电路16、通信装置17、电容器C1、磁性体芯F1、送电线圈L1、辅助线圈L3以及电流检测电阻R1。
如上所述，AC/DC转换器11将从交流电源1输入的交流电压转换为直流的电压V0。AC/DC转换器11也可以将从交流电源1输入的交流电压在控制电路16的控制下转换为具有可变的大小的直流的电压V0。AC/DC转换器11也可以具备功率因数改善电路。如上所述，逆变器12将从AC/DC转换器11输入的直流的电压V0转换为交流的电压V1。逆变器12例如产生具有开关频率fsw的矩形波的交流的电压V1。逆变器12也可以在控制电路16的控制下以可变的开关频率fsw工作。
送电装置10也可以具备电容器C1。在这种情况下，电容器C1连接至送电线圈L1以构成LC谐振电路。通过具备电容器C1，能够或调节受电装置20的输出电压的增益，或提高电力传输的效率。
送电装置10也可以具备磁性体芯F1。在这种情况下，送电线圈L1和辅助线圈L3缠绕于磁性体芯F1。通过将送电线圈L1缠绕于磁性体芯F1，能够增大送电线圈L1的磁通密度，并且能够减少漏磁通。
如上所述，检测器13检测在辅助线圈L3中产生的电流I3或电压V3的值。检测器14使用电流检测电阻R1来检测在送电线圈L1中流过的电流I1的值。
如上所述，耦合率估计器15基于辅助线圈L3中产生的电流I3或电压V3的值来估计送电线圈L1与受电线圈L2之间的第一耦合率k12a。此外，如上所述，耦合率估计器15基于在送电线圈L1中流过的电流I1的值来估计送电线圈L1与受电线圈L2之间的第二耦合率k12b。
如上所述，控制电路16控制AC/DC转换器11以及逆变器12开始及停止产生送电电力。控制电路16在判断为送电线圈L1与受电线圈L2之间不存在异物时，控制AC/DC转换器11和逆变器12以向受电装置20传输电力。控制电路16在判断为送电线圈L1与受电线圈L2之间存在异物时，停止AC/DC转换器11和逆变器12。控制电路16也可以控制从AC/DC转换器11输出的直流的电压V0的大小和逆变器12的开关频率fsw。控制电路16包括CPU(CentralProcessing Unit，中央处理单元)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)等，并执行稍后描述的第一送电处理。
送电装置10可以具备通信装置17。在这种情况下，通信装置17通过无线(例如红外线)或有线而与受电装置20的通信装置24(稍后描述)以能够通信的方式连接。控制电路16可以经由通信装置17从受电装置20接收表示受电装置20正请求电力传输的信号。此外，控制电路16也可以经由通信装置17从受电装置20接收表示应供给至负载装置22的电压和/或电流的值等的信号。此外，在受电装置20具有正常模式和测试模式(稍后描述)的情况下，控制电路16也可以经由通信装置17向受电装置20发送请求转变为测试模式或转变为正常模式的信号。
在图1的例子中，受电装置20具备：整流电路21、负载装置22、控制电路23、通信装置24、电容器C2、磁性体芯F2、受电线圈L2、负载元件R2以及开关电路SW。
当从送电装置10向受电装置20传输电力时，通过受电线圈L2电磁耦合到送电线圈L1，由此在受电线圈L2中产生电流I2和电压V2。
受电装置20也可以具备电容器C2。在这种情况下，电容器C2连接至受电线圈L2以构成LC谐振电路。通过具备电容器C2，能够或调节受电装置20的输出电压的增益，或提高电力传输的效率。
受电装置20也可以具备磁性体芯F2。在这种情况下，受电线圈L2缠绕于磁性体芯F2。通过将受电线圈L2缠绕于磁性体芯F2，能够增大受电线圈L2的磁通密度，并且能够减少漏磁通。
整流电路21将从受电线圈L2输入的交流的电压V2转换为直流的电压V4。整流电路21也可以具备平滑化电路和/或功率因数改善电路。
受电装置20也可以具备：控制电路23、通信装置24、负载元件R2以及开关电路SW。在这种情况下，从整流电路21输出的电压V4经由在控制电路23的控制下工作的开关电路SW选择性地供给至负载装置22或负载元件R2。例如，在负载装置22为电池的情况下，负载装置22具有根据电池的充电率而变动的可变的负载值。另一方面，负载元件R2具有预定的负载值。这里，负载值例如表示流过负载装置22或负载元件R2的电流的大小。负载元件R2和开关电路SW例如具有比DC/DC转换器更简单的结构，并且构成为难以影响到向负载装置22的电力传输的效率。负载元件R2也可以具有比负载装置22的负载值小的负载值。受电装置20具有将从整流电路21输出的电压V4供给至负载装置22的正常模式以及将从整流电路21输出的电压V4供给至负载元件R2的测试模式。如上所述，通信装置24通过无线(例如红外线)或有线而与送电装置10的通信装置17以能够通信的方式连接。控制电路23经由通信装置24从送电装置10接收请求转变为测试模式或转变为正常模式的信号。
送电装置10的控制电路16在进行正常送电时，使用通信装置17向受电装置20发送请求转变为正常模式的信号(即，切换开关电路SW以将受电装置20的输出电压供给至负载装置22的信号)。
在负载装置22具有可变的负载值的情况下，即使送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12为一定，在送电线圈L1中流过的电流I1也会根据负载装置22的负载值以指定的特性变化。同样地，在辅助线圈L3中产生的电流I3(和/或电压V3)也会根据负载装置22的负载值以与电流I1不同的特性变化。因此，当负载装置22的负载值发生了变化时，无法正确地估计送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12，无法正确地判断送电线圈L1与受电线圈L2之间是否存在异物。因此，送电装置10的控制电路16向受电装置20发送请求转变为测试模式的信号(即，切换开关电路SW以将受电装置20的输出电压供给至负载元件R2的信号)，并且基于受电装置20处于测试模式时由检测器13、14检测出的值来分别估计耦合率k12a、k12b。由此，即使在负载装置22具有可变的负载值的情况下，也能够正确地判断送电线圈L1与受电线圈L2之间是否存在异物。
在本说明书中，负载装置22也被称为“第一负载装置”，负载元件R2也被称为“第二负载装置”。
受电装置20的控制电路23也可以经由通信装置24向送电装置10发送表示受电装置20正请求电力传输的信号。另外，控制电路23也可以经由通信装置24向送电装置10发送表示应供给至负载装置22的电压和/或电流的值等的信号。
在受电装置20中产生的电压(从整流电路21输出的电压V4等)根据送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12而变化。当耦合率k12增大时电压也增大，当耦合率k12降低时电压也降低。送电装置10以及受电装置20的各电路参数被确定为，即使在送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12达到最大、且电压V4达到最大值或极大值的频率下工作时，在受电装置20中也不会产生过电压。
图2是表示图1的磁性体芯F1、F2的结构的一个例子的立体图。如上所述，送电线圈L1和辅助线圈L3也可以缠绕于磁性体芯F1，而受电线圈L2也可以缠绕于磁性体芯F2。通过从送电线圈L1产生的磁通的一部分与辅助线圈L3交链，由此在辅助线圈L3中产生电流I3和电压V3。另外，如图2所示，辅助线圈L3也可以配置成包围送电线圈L1。通过这样配置辅助线圈L3，由此能够减少送电线圈L1的漏磁通。
送电线圈L1和受电线圈L2以耦合率k12彼此电磁耦合，送电线圈L1和辅助线圈L3以耦合率k13彼此电磁耦合，受电线圈L2和辅助线圈L3以耦合率k23彼此电磁耦合。送电线圈L1、受电线圈L2和辅助线圈L3构成为使得耦合率k13、k23比耦合率k12小得多。送电线圈L1、受电线圈L2以及辅助线圈L3也可以构成为使得耦合率k23小于耦合率k13。
[第一实施方式的工作例]
图3是表示图1的非接触电力传输系统的应用例的图。图3表示受电装置20被装在具备电池的电动的车辆32中、且送电装置10以能够对车辆32的受电装置20送电的方式装在路面31中的情况。在这种情况下，车辆32的电池是受电装置20的负载装置22。送电装置10和受电装置20具有距离d1，并且彼此相对。如图3所示，有时在送电线圈L1与受电线圈L2之间夹有异物33。
图4是表示由图1的检测器13检测出的在辅助线圈L3中产生的电流I3的大小变化的一个例子的曲线图。图5是表示由图1的检测器14检测出的在送电线圈L1中流过的电流I1的大小变化的一个例子的曲线图。如上所述，送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12根据送电线圈L1与受电线圈L2之间的距离d1而变化。因此，根据图4和图5所示的距离d1与电流I1、I3的关系，等效地可知耦合率k12与电流I1、I3的关系。另外，如上所述，当送电线圈L1与受电线圈L2之间存在异物33时，电流I1、I3受到来自异物33的相互不同的影响。在图4和图5的例子中，当存在异物33时，与不存在异物33的情况相比，电流I3减少，电流I1增大。
图6是表示针对图1的送电线圈L1中流过的电流I1和辅助线圈L3中产生的电流I3计算的送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12的一个例子的表。图6示出受电装置20处于测试模式、且在送电线圈L1与受电线圈L2之间不存在异物33时的电流I1、I3以及耦合率k12。耦合率估计器15预先存储有表示图6所示那样的电流I1、I3以及耦合率k12的关系的表。耦合率估计器15通过基于电流I3的值参照表来估计送电线圈L1与受电线圈L2之间的第一耦合率k12a。耦合率估计器15通过基于电流I1的值参照表来估计送电线圈L1与受电线圈L2之间的第二耦合率k12b。如果送电线圈L1与受电线圈L2之间不存在异物33，则预期基于电流I3的值估计出的耦合率k12a与基于电流I1的值估计出的耦合率k12b彼此一致。另一方面，当送电线圈L1与受电线圈L2之间存在异物33时，电流I1、I3受到来自异物33的互不相同的影响，其结果，基于电流I3的值估计出的耦合率k12a与基于电流I1的值估计出的耦合率k12b相互不一致。因此，能够基于耦合率k12a、k12b是否彼此一致来判断异物33是否存在于送电线圈L1与受电线圈L2之间。
控制电路16也可以在所估计出的耦合率k12a、k12b彼此实质上一致时、即耦合率k12a、k12b之差为预定的阈值以下时，判断为耦合率k12a、k12b彼此一致。
耦合率估计器15也可以预先存储表示电流I1、I3以及耦合率k12的关系的计算式来代替图6所示那样的表。例如，也可以基于在送电线圈L1中流过的电流I1如下式那样估计耦合率k12a。
k12a＝eI1+a
在此，右边的“a”是常数。
另外，电流I1与耦合率k12a也可以具有下式的关系。
I1＝1+k12a+(k12a)2+…+(k12a)n
也可以针对耦合率k12a求解该式来基于电流I1估计耦合率k12a。
用于基于电流I1来估计耦合率k12a的计算式不限于以上例示的计算式。
在基于辅助线圈L3中流过的电流I3来估计耦合率k12b的情况下，也可以与基于电流I1来估计耦合率k12a的情况同样地使用某些计算式来进行估计。
在图4和图6中，说明了检测在辅助线圈L3中产生的电流I3的值的情况，但在检测辅助线圈L3中产生的电压V3的值的情况下，也是可以实质上同样地估计送电线圈L1与受电线圈L2之间的耦合率k12b。
图7是表示由图1的控制电路16执行的第一送电处理的流程图。
在步骤S1中，控制电路16经由通信装置17从受电装置20接收表示受电装置20正请求电力传输的信号。
在步骤S2中，控制电路16经由通信装置17向受电装置20发送请求转变为测试模式的信号。受电装置20的控制电路23在经由通信装置24从送电装置10接收到请求转变为测试模式的信号时，切换开关电路SW以将从整流电路21输出的电压V4供给至负载元件R2。在步骤S3中，控制电路16将从AC/DC转换器11输出的电压V0和逆变器12的开关频率fsw设定为测试模式的规定值，开始测试模式的送电。如上所述，在受电装置20中产生的电压根据送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12而变化，但是耦合率k12在测试模式完成之前是未知的。因此，为了不在受电装置20中产生过电压，控制电路16将从AC/DC转换器11输出的电压V0设定为预定的非零的最小值，并将逆变器12的开关频率fsw设定为最大值。电压V0的最小值设定为在送电线圈L1和辅助线圈L3中产生能够检测耦合率k12a、k12b的电流I1、I3(或者电流I1和电压V3)。将电压V0的最小值和开关频率fsw的最大值作为测试模式的规定值进行使用。
在步骤S4中，控制电路16使用检测器13检测在辅助线圈L3中产生的电流I3或电压V3的值。在步骤S5中，控制电路16使用耦合率估计器15，基于检测出的电流I3或电压V3的值，参照表或计算式，由此估计送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12a。
在步骤S6中，控制电路16使用检测器14检测在送电线圈L1中流过的电流I1的值。在步骤S7中，控制电路16使用耦合率估计器15，基于检测出的电流I1的值，参照表或计算式，由此估计送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12b。
在步骤S8中，控制电路16判断所估计的耦合率k12a、k12b是否实质上相互一致，在“是”时前进到步骤S9，在“否”时前进到步骤S12。
在步骤S9中，控制电路16将从AC/DC转换器11输出的电压V0和逆变器12的开关频率fsw设定为正常模式的规定值。控制电路16将从AC/DC转换器11输出的电压V0设定为根据应供给至负载装置22的电压和/或电流的值确定的预定的值。控制电路16将逆变器12的开关频率fsw例如设定为如在第二实施方式中所说明的那样受电装置20的输出电压对受电装置20的负载值的依赖性至少局部被最小化的送电频率。将这样的电压V0以及开关频率fsw的值作为正常模式的规定值进行使用。在步骤S10中，控制电路16经由通信装置17向受电装置20发送请求转变为正常模式的信号。受电装置20的控制电路23在经由通信装置24从送电装置10接收到请求转变为正常模式的信号时，切换开关电路SW，以将从整流电路21输出的电压V4供给至负载装置22。在步骤S11中，控制电路16开始正常模式的送电。
在步骤S12中，控制电路16判断为存在异物。在步骤S13中，控制电路16停止送电。
[第一实施方式的效果]
根据第一实施方式涉及的非接触电力传输系统，能够不依赖于从受电装置20到送电装置10的反馈而以不包括照相机、温度传感器等的简单的结构来可靠地检测异物。
根据第一实施方式涉及的非接触电力传输系统，通过检测出异物并停止送电，能够提高非接触电力传输系统的安全性。
根据第一实施方式涉及的非接触电力传输系统，能够在基于电流I3或电压V3的值估计出的耦合率k12a与基于电流I1的值估计出的耦合率k12b相互一致的情况下正确地估计送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12。
在基于一个电路参数来估计送电线圈与受电线圈的耦合率并将所估计出的耦合率与某个阈值进行比较的情况下，难以区分耦合率是由于异物的影响发生了变化，还是由于其它因素(送电线圈与受电线圈之间的距离变化等)发生了变化。另外，在这种情况下，只能判断所估计的耦合率高于阈值还是低于阈值，不能考虑耦合率的强弱。与此相对，根据第一实施方式涉及的非接触电力传输系统，通过判断所估计的两个耦合率k12a、k12b是否实质上相互一致，从而无论耦合率高的情况还是耦合率低的情况，都能够可靠地检测异物。
[第二实施方式]
参照图8～图12，对第二实施方式涉及的非接触电力传输系统进行说明。
[第二实施方式的应用例]
如上所述，当以非接触方式从送电装置向受电装置传输电力时，受电装置相对于送电装置未必总是配置于所确定的位置。因此，送电装置的送电线圈与受电装置的受电线圈之间的距离会发生变化，送电线圈与受电线圈的耦合率有可能变化。当送电线圈与受电线圈的耦合率发生了变化时，从受电装置向负载装置供给的电压和/或电流也会发生变化。
为了从受电装置向负载装置供给负载装置的期望电压，例如考虑向送电装置反馈受电装置的输出电压值和/或输出电流值，以控制施加在送电线圈上的电压。但是，在该情况下，为了将受电装置的输出电压值和/或输出电流值反馈到送电装置，会产生某种程度的延迟，难以追随负载值的快速变化。此外，为了从受电装置向负载装置供给负载装置的期望电压，例如考虑在受电装置中设置DC/DC转换器。然而，在这种情况下，受电装置的尺寸、重量以及成本增大。因此，要求控制送电装置，使得向负载装置供给其期望的电压，而不依赖于从受电装置到送电装置的反馈，且不需要在受电装置中设置额外的电路(DC/DC转换器等)。
在第二实施方式中，对为了向负载装置供给其期望的电压，而能够仅基于可通过送电装置获取的信息来仅控制送电装置的非接触电力传输系统进行说明。
与第一实施方式涉及的非接触电力传输系统实质上同样地构成第二实施方式涉及的非接触电力传输系统。以下，参照图1，对第二实施方式涉及的非接触电力传输系统进行说明。
第二实施方式涉及的非接触电力传输系统包括送电装置10和受电装置20，送电装置10以非接触方式向受电装置20传输电力。
送电装置10至少具备：AC/DC转换器11、逆变器12、检测器13、14、控制电路16、送电线圈L1以及辅助线圈L3。
AC/DC转换器11将从交流电源1输入的交流电压在控制电路16的控制下转换为具有可变的大小的直流的电压V0。逆变器12在控制电路16的控制下以可变的开关频率fsw工作，将从AC/DC转换器11输入的直流的电压V0转换为交流的电压V1。电压V1施加到送电线圈L1。在此，电压V1的振幅等于电压V0的大小。换言之，AC/DC转换器11以及逆变器12(电源电路)产生具有可变的电压以及可变的频率的送电电力并供给至送电线圈L1。
分别与第一实施方式涉及的非接触电力传输系统的送电线圈L1和辅助线圈L3同样地构成第二实施方式涉及的非接触电力传输系统的送电线圈L1和辅助线圈L3。
检测器13、14(检测电路)检测在送电线圈L1中流过的电流的值和在辅助线圈L3中产生的电流或电压的值中的至少一方。由检测器13、14检测出的值通知给控制电路16。
控制电路16控制从AC/DC转换器11输出的电压V0的大小和逆变器12的开关频率fsw。
与第一实施方式涉及的非接触电力传输系统的受电装置20同样地构成第二实施方式涉及的非接触电力传输系统的受电装置20。
送电装置10的控制电路16基于由检测器13、14(检测电路)检测出的值，确定受电装置20的输出电压对受电装置20的负载值的依赖性至少局部被最小化的送电频率。在本说明书中，也将这种频率称为“不依赖于负载的送电频率”。控制电路16确定在产生具有所确定的频率的送电电力时使受电装置20的输出电压成为预定的目标电压的送电电力的电压。控制电路16控制AC/DC转换器11和逆变器12(电源电路)以产生具有所确定的频率和电压的送电电力。
在第二实施方式中，将检测器13、14以及控制电路16也统称为送电装置10的“控制装置”。
施加至负载装置22的电压V4(受电装置20的输出电压)根据送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12而变化。施加至负载装置22的电压V4还根据负载装置22的负载值而变化。当负载值增大时电压V4降低，当负载值降低时电压V4增大。即使在这样的条件下，也要求控制送电装置10，以向负载装置22供给其期望的电压。
根据第二实施方式涉及的非接触电力传输系统，如上所述，基于由检测器13、14检测出的值来确定受电装置20的输出电压对受电装置20的负载值的依赖性至少局部地被最小化的送电频率。此外，根据第二实施方式涉及的非接触电力传输系统，如上所述，确定在产生具有所确定的频率的送电电力时使受电装置20的输出电压成为预定的目标电压(即，负载装置22的期望电压)的送电电力的电压。在此，“送电电力的电压”表示送电电力的振幅。此外，根据第二实施方式涉及的非接触电力传输系统，如上所述，控制AC/DC转换器11以及逆变器12以产生具有所确定的频率以及电压的送电电力。这样，由于仅基于可通过送电装置10获取的信息来仅控制送电装置10，从而能够实质上不依赖于受电装置20的负载值(负载装置22中流过的电流的大小)地向负载装置22供给其期望的电压。由于不需要监控受电装置20的负载值的变动，因此也不需要从受电装置20向送电装置10的反馈，因此，容易追随负载值的快速变化。此外，由于不需要在受电装置中设置额外的电路(DC/DC转换器等)，所以能够减少或者至少不易增大受电装置20的尺寸、重量和成本。
根据第二实施方式，与第一实施方式同样，受电装置20可以是具备电池的电子设备，而送电装置10可以是其充电器。此外，根据第二实施方式，与第一实施方式同样，受电装置20可以是具备电池的电动车辆，而送电装置10可以是其充电座。另外，根据第二实施方式，与第一实施方式同样，受电装置20可以是需要电源的托盘，而送电装置10可以是能够向这样的托盘供给电力的输送机等。此外，根据第二实施方式，与第一实施方式同样，送电装置10和受电装置20可以设置在机械手臂的关节等处以代替滑环。
[第二实施方式的结构例]
如上所述，与第一实施方式涉及的非接触电力传输系统实质上同样地构成第二实施方式涉及的非接触电力传输系统。但是，送电装置10的控制电路16构成为执行参照图8而在稍后描述的第二送电处理以代替图7的第一送电处理。因此，控制电路16预先存储有如以下说明的表或计算式。
控制电路16预先存储表示送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12与不依赖于负载的送电频率之间的关系的表或计算式。作为替代，也可以省略耦合率估计器15而将由检测器13、14检测出的值直接输入到控制电路16。在这种情况下，控制电路16也可以预先存储表示在送电线圈L1中流过的电流的值和在辅助线圈L3中产生的电流或电压的值中的至少一方与不依赖于负载的送电频率之间的关系的表或计算式。控制电路16通过参照该表或计算式，能够确定受电装置20的输出电压对受电装置20的负载值的依赖性至少局部地被最小化的送电频率(即，逆变器12的开关频率fsw)。
进而，控制电路16针对送电线圈L1与受电线圈L2的各种耦合率k12预先存储有表示从AC/DC转换器11输出的电压V0与受电装置20的输出电压之间的关系的表或计算式。控制电路16通过参照该表或计算式，能够确定使受电装置20的输出电压为预定的目标电压的送电电力的电压。
控制电路16参照这些表或计算式，执行稍后描述的第二送电处理(或者第三送电处理或第四送电处理)。
此外，控制电路16也可以使用通信装置17向受电装置20发送请求转变为测试模式的信号。控制电路16也可以基于受电装置20处于测试模式时由检测器13、14检测出的值，来确定不依赖于负载的送电频率。由此，即使在负载装置22具有可变的负载值的情况下，也能够正确地确定不依赖于负载的送电频率。之后，仅基于可通过送电装置10获取的信息来仅控制送电装置10，从而能够实质上不依赖于受电装置20的负载值(负载装置22中流过的电流的大小)地向负载装置22供给其期望的电压。
控制电路16也可以基于由耦合率估计器15估计出的送电线圈L1与受电线圈L2之间的耦合率k12来确定不依赖于负载的送电频率。
耦合率估计器15也可以基于辅助线圈L3中产生的电流或电压的值来估计送电线圈L1与受电线圈L2之间的第一耦合率k12a，并基于送电线圈L1中流过的电流的值来估计送电线圈L1与受电线圈L2之间的第二耦合率k12b。控制电路16也可以在第一耦合率k12a与第二耦合率k12b实质上相互一致时控制AC/DC转换器11和逆变器12以产生具有所确定的频率和电压的传输电力。另外，控制电路16也可以在第一耦合率k12a与第二耦合率k12b相互不一致时控制AC/DC转换器11和逆变器12以停止向受电装置20传输电力。由此，控制电路16能够无误且可靠地判断在送电线圈L1与受电线圈L2之间是否存在异物，而不管送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率的变化如何。
[第二实施方式的工作例]
图8是表示由第二实施方式涉及的非接触电力传输系统的控制电路16执行的第二送电处理的流程图。在图8的第二送电处理中，控制电路16执行步骤S21～S22，以代替图7的步骤S9。
在步骤S21中，控制电路16基于送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12(＝k12a＝k12b)来设定逆变器12的开关频率fsw。在步骤S22中，控制电路16基于应施加到负载装置22的电压V4来设定从AC/DC转换器11输出的电压V0。
图9是说明图1的受电装置20的输出电压依赖于送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12以及送电装置10的电压V0而变化的例示性曲线图。在送电线圈L1与受电线圈L2之间的距离d1大而耦合率k12小的情况下，当开关频率fsw达到f1时电压V4达到极大值。在送电线圈L1与受电线圈L2之间的距离d1小而耦合率k12大的情况下，当开关频率fsw达到f2时电压V4达到极大值。在此，距离d1以及耦合率k12的大小是指相对的大小。控制电路16与不依赖于负载的送电频率匹配地来设定逆变器12的开关频率fsw。当施加到负载装置22的电压V4低于目标电压时，控制电路16通过增大从AC/DC转换器11输出的电压V0，将电压V4增大到目标电压。当施加到负载装置22的电压V4超过目标电压时，控制电路16通过降低从AC/DC转换器11输出的电压V0，将电压V4降低到目标电压。
图10是说明图1的受电装置20的输出电压依赖于送电线圈L1与受电线圈L2的耦合率k12以及负载装置22的负载值而变化的例示性曲线图。图10表示从AC/DC转换器11输出的电压V0为一定的情况。例如，在负载装置22为电池的情况下，负载装置22具有根据电池的充电率而变动的可变的负载值。如上所述，施加到负载装置22的电压V4根据负载装置22的负载值而变化。不过，如图10所示，当在某开关频率fsw进行送电时，电压V4对负载值的依赖性至少局部地被最小化，电压V4与负载装置22的负载值无关而变得实质上一定。不依赖于负载的送电频率也会与电压V4被最大化的开关频率fsw一致，也会不一致。因此，通过与这样的不依赖于负载的送电频率匹配地来设定逆变器12的开关频率fsw，从而不需要根据负载装置22的负载值来控制送电装置10和/或受电装置20。由此，不需要监控负载装置22的负载值并从受电装置20反馈到送电装置10，此外，不需要为了向负载装置22供给其期望的电压，而在受电装置20中设置额外的电路(DC/DC转换器等)。
[第二实施方式的第一变形例]
图11是表示由第二实施方式的第一变形例涉及的非接触电力传输系统的控制电路16执行的第三送电处理的流程图。在认为送电线圈L1与受电线圈L2之间不存在异物的情况下，也可以省略图8的步骤S6～S8、S12～S13。在这种情况下，也可以省去图1的电流检测电阻R1和检测器14。由此，与图1和图8的情况相比，能够简化送电装置10的结构和工作。
[第二实施方式的第二变形例]
图12是表示由第二实施方式的第二变形例涉及的非接触电力传输系统的控制电路16执行的第四送电处理的流程图。在认为送电线圈L1与受电线圈L2之间不存在异物的情况下，也可以省略图8的步骤S4～S5、S8、S12～S13。在这种情况下，也可以省去图1的辅助线圈L3和检测器13。由此，与图1和图8的情况相比，能够简化送电装置10的结构和工作。
[第二实施方式的效果]
根据第二实施方式涉及的非接触电力传输系统，仅基于可通过送电装置10获取的信息来仅控制送电装置10，从而能够实质上不依赖于受电装置20的负载值地向负载装置22供给其期望的电压。
根据第二实施方式涉及的非接触电力传输系统，还能够不依赖于从受电装置20到送电装置10的反馈而以不包括照相机、温度传感器等的简单的结构来可靠地检测异物。
根据第二实施方式涉及的非接触电力传输系统，通过检测出异物并停止送电，还能够提高非接触电力传输系统的安全性。
[其它变形例]
以上，虽然详细说明了本公开的实施方式，但至上述为止的说明在所有方面仅是本公开的示例。当然可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种改良或变形。例如，可以进行如下的变更。需要注意的是，以下，关于与上述实施方式同样的构成要素使用同样的附图标记，关于与上述实施方式同样的方面，适当省略说明。
也可以任意地组合上述各实施方式及各变形例。
本说明书中说明的实施方式在所有方面仅是本公开的示例。当然可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种改良或变形。也就是说，在实施本公开时，也可以适当采用与实施方式相应的具体结构。
送电装置也可以使用直流电源代替交流电源。在这种情况下，送电装置也可以具备DC/DC转换器来代替AC/DC转换器。
送电装置也可以通过通信装置以外的某传感器或开关来检测受电装置。
在图1中示出了送电线圈L1和电容器C1彼此串联连接、且受电线圈L2和电容器C2彼此串联连接的情况，但也可以是它们中的至少一方彼此并联连接。
送电线圈、受电线圈和辅助线圈也可以具有图2所示的环形形状以外的其它形状。
为了检测在送电线圈L1中流过的电流I1，例如也可以使用分流电阻、电流变压器等来代替电流检测电阻R1。
负载装置可以如图1所示那样一体化在受电装置的内部，也可以与受电装置的外部连接。
负载装置22也可以具有预定的负载值来代替可变的负载值。
[总结]
也可以如下表述本公开的各方面涉及的送电装置的控制装置、送电装置和非接触电力传输系统。
本公开的第一方面涉及的送电装置(10)的控制装置，所述送电装置以非接触方式向具备受电线圈(L2)的受电装置(20)传输电力，所述送电装置(10)具备：送电线圈(L1)；辅助线圈(L3)，与所述送电线圈(L1)电磁耦合；以及电源电路(11、12)，产生具有指定的电压和频率的送电电力并供给至所述送电线圈(L1)，所述控制装置具备：第一检测器(13)，检测在所述辅助线圈(L3)中产生的电流或电压的值；第二检测器(14)，检测在所述送电线圈(L1)中流过的电流的值；耦合率估计器(15)，基于在所述辅助线圈(L3)中产生的电流或电压的值来估计所述送电线圈(L1)与所述受电线圈(L2)之间的第一耦合率，并基于在所述送电线圈(L1)中流过的电流的值来估计所述送电线圈(L1)与所述受电线圈(L2)之间的第二耦合率；以及控制电路(16)，控制所述电源电路(11、12)，使得在所述第一耦合率与所述第二耦合率之差为预定的阈值以下时向所述受电装置(20)传输电力，而在所述第一耦合率与所述第二耦合率之差比所述阈值大时停止向所述受电装置(20)传输电力。
本公开的第二方面涉及的送电装置(10)的控制装置在第一方面涉及的送电装置(10)的控制装置中，所述受电装置(20)具有：第一负载装置(22)，具有可变的负载值；第二负载装置(R2)，具有预定的负载值；以及开关电路(SW)，将所述受电装置(20)的输出电压选择性地供给至所述第一负载装置(22)和所述第二负载装置(R2)中的一方，所述控制装置还具备以能够通信的方式与所述受电装置(20)连接的通信装置(17)，所述控制电路(16)在进行正常的送电时，使用所述通信装置(17)向所述受电装置(20)发送切换所述开关电路(SW)以将所述受电装置(20)的输出电压供给至所述第一负载装置(22)的信号，所述控制电路(16)在估计所述第一耦合率以及所述第二耦合率时，使用所述通信装置(17)向所述受电装置(20)发送切换所述开关电路(SW)以将所述受电装置(20)的输出电压供给到所述第二负载装置(R2)的信号，并基于由所述第一检测器以及所述第二检测器(13、14)检测出的值来估计所述第一耦合率以及所述第二耦合率。
本公开的第三方面涉及的送电装置(10)具备：送电线圈(L1)；辅助线圈(L3)，与所述送电线圈(L1)电磁耦合；电源电路(11、12)，产生具有指定的电压和频率的送电电力并供给到所述送电线圈(L1)；以及第一或第二方面涉及的送电装置(10)的控制装置。
本公开的第四方面涉及的送电装置(10)在第三方面涉及的送电装置(10)中，还具备与所述送电线圈(L1)连接以构成LC谐振电路的电容器(C1)。
本公开的第五方面涉及的送电装置(10)在第三或第四方面涉及的送电装置(10)中，还具备缠绕有所述送电线圈(L1)和所述辅助线圈(L3)的磁性体芯(F1)，所述辅助线圈(L3)配置成包围所述送电线圈(L1)。
本公开的第六方面涉及的非接触电力传输系统包括：第三～第五方面中的一方面涉及的送电装置(10)；以及具备受电线圈(L2)的受电装置(20)。
本公开的第七方面涉及的送电装置(10)的控制装置以非接触方式向具备受电线圈(L2)的受电装置(20)传输电力，所述送电装置(10)具备：送电线圈(L1)；辅助线圈(L3)，与所述送电线圈(L1)电磁耦合；以及电源电路(11、12)，产生具有可变的电压和可变的频率的送电电力并供给至所述送电线圈(L1)，所述控制装置具备：检测电路(13、14)，检测在所述送电线圈(L1)中流过的电流的值和在所述辅助线圈(L3)中产生的电流或电压的值中的至少一方；以及控制电路(16)，基于由所述检测电路(13、14)检测出的值，确定所述受电装置(20)的输出电压对所述受电装置(20)的负载值的依赖性至少局部地被最小化的送电频率，并确定在产生具有所确定的所述送电频率的送电电力时使所述受电装置(20)的输出电压成为预定的目标电压的所述送电电力的电压，所述控制电路(16)控制所述电源电路(11、12)以产生具有所确定的所述送电频率和所述电压的送电电力。
本公开的第八方面涉及的送电装置(10)的控制装置在第七方面涉及的送电装置(10)的控制装置中，所述受电装置(20)具有：第一负载装置(22)，具有可变的负载值；第二负载装置(R2)，具有预定的负载值；以及开关电路(SW)，将所述受电装置(20)的输出电压选择性地供给至所述第一负载装置(22)和所述第二负载装置(R2)中的一方，所述控制装置还具备以能够通信的方式与所述受电装置(20)连接的通信装置(17)，所述控制电路(16)在进行正常的送电时，使用所述通信装置(17)向所述受电装置(20)发送切换所述开关电路(SW)以将所述受电装置(20)的输出电压供给至所述第一负载装置(22)的信号，所述控制电路(16)在确定所述送电频率时，使用所述通信装置(17)向所述受电装置(20)发送切换所述开关电路(SW)以将所述受电装置(20)的输出电压供给至所述第二负载装置(R2)的信号，并基于由所述检测电路(13、14)检测出的值来确定所述送电频率。
本公开的第九方面涉及的送电装置(10)的控制装置在第七或第八方面涉及的送电装置(10)的控制装置中，还具备耦合率估计器(15)，其基于由所述检测电路(13、14)检测出的值来估计所述送电线圈(L1)与所述受电线圈(L2)的耦合率，并基于所述耦合率来确定所述送电频率。
本公开的第十方面涉及的送电装置(10)的控制装置在第九方面涉及的送电装置(10)的控制装置中，所述检测电路(13、14)具备：第一检测器(13)，检测在所述辅助线圈(L3)中产生的电流或电压的值；以及第二检测器(14)，检测在所述送电线圈(L1)中流过的电流，所述耦合率估计器(15)基于在所述辅助线圈(L3)中产生的电流或电压的值来估计所述送电线圈(L1)与所述受电线圈(L2)之间的第一耦合率，并基于在所述送电线圈(L1)中流过的电流的值来估计所述送电线圈(L1)与所述受电线圈(L2)之间的第二耦合率，当所述第一耦合率与所述第二耦合率之差在预定的阈值以下时，所述控制电路(16)控制所述电源电路(11，12)以产生具有所确定的所述频率和所述电压的送电电力。
本公开的第十一方面涉及的送电装置(10)的控制装置在第十方面涉及的送电装置(10)的控制装置中，当所述第一耦合率与所述第二耦合率之差超过预定的阈值时，所述控制电路(16)控制所述电源电路(11、12)以停止向所述受电装置(20)传输电力。
本公开的第十二方面涉及的送电装置(10)具备：送电线圈(L1)；辅助线圈(L3)，与所述送电线圈(L1)电磁耦合；电源电路(11、12)，产生具有可变电压和可变频率的送电电力并供给到所述送电线圈(L1)；以及第七～第十一方面中的一方面涉及的送电装置(10)的控制装置。
本公开的第十三方面涉及的送电装置(10)在第十二方面涉及的送电装置(10)中，还具备与所述送电线圈(L1)连接以构成LC谐振电路的电容器(C1)。
本公开的第十四方面涉及的送电装置(10)在第十二或十三方面涉及的送电装置(10)中，还具备缠绕有所述送电线圈(L1)和所述辅助线圈(L3)的磁性体芯(F1)，所述辅助线圈(L3)配置成包围所述送电线圈(L1)。
本公开的第十五方面涉及的非接触电力传输系统包括：第十二～第十四方面中的一方面涉及的送电装置(10)；以及具备受电线圈(L2)的受电装置(20)。
工业实用性
本公开可应用于以磁场方式传输电力且送电线圈与受电线圈的耦合率有可能发生变化的非接触电力传输系统。本公开也可应用于以磁场方式传输电力且送电线圈与受电线圈的耦合率不发生变化的非接触电力传输系统。
附图标记说明
1…交流电源，10…送电装置，11…AC/DC转换器，12…逆变器，13、14…检测器，15…耦合率估计器，16…控制电路，17…通信装置，20…受电装置，21…整流电路，22…负载装置，23…控制电路，24…通信装置，31…路面，32…车辆，33…异物，C1、C2…电容器，F1、F2…磁性体芯，L1…送电线圈，L2…受电线圈，L3…辅助线圈，R1…电流检测电阻，R2…负载元件，SW…开关电路。

Claims (7)

1.一种送电装置的控制装置，所述送电装置以非接触方式向具备受电线圈的受电装置传输电力，
所述送电装置具备：
送电线圈；
辅助线圈，与所述送电线圈电磁耦合；以及
电源电路，产生具有可变的电压和可变的频率的送电电力并供给至所述送电线圈，
所述控制装置具备：
检测电路，检测在所述送电线圈中流过的电流的值和在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值中的至少一方；
控制电路，基于由所述检测电路检测出的值，确定所述受电装置的输出电压对所述受电装置的负载值的依赖性至少局部地被最小化的送电频率，并确定在产生具有所确定的所述送电频率的送电电力时使所述受电装置的输出电压成为预定的目标电压的所述送电电力的电压，所述控制电路控制所述电源电路以产生具有所确定的所述送电频率和所述电压的送电电力；以及
耦合率估计器，基于由所述检测电路检测出的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈的耦合率，并基于所述耦合率来确定所述送电频率，
所述检测电路具备：
第一检测器，检测在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值；以及
第二检测器，检测在所述送电线圈中流过的电流，
所述耦合率估计器基于在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈之间的第一耦合率，并基于在所述送电线圈中流过的电流的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈之间的第二耦合率，
当所述第一耦合率与所述第二耦合率之差在预定的阈值以下时，所述控制电路控制所述电源电路以产生具有所确定的所述频率和所述电压的送电电力。
2.根据权利要求1所述的送电装置的控制装置，其中，
所述受电装置具有：
第一负载装置，具有可变的负载值；
第二负载装置，具有预定的负载值；以及
开关电路，将所述受电装置的输出电压选择性地供给至所述第一负载装置和所述第二负载装置中的一方，
所述控制装置还具备以能够通信的方式与所述受电装置连接的通信装置，
所述控制电路在进行正常的送电时，使用所述通信装置向所述受电装置发送切换所述开关电路以将所述受电装置的输出电压供给至所述第一负载装置的信号，
所述控制电路在确定所述送电频率时，使用所述通信装置向所述受电装置发送切换所述开关电路以将所述受电装置的输出电压供给至所述第二负载装置的信号，并基于由所述检测电路检测出的值来确定所述送电频率。
3.根据权利要求1或2所述的送电装置的控制装置，其中，
当所述第一耦合率与所述第二耦合率之差超过预定的阈值时，所述控制电路控制所述电源电路以停止向所述受电装置传输电力。
4.一种送电装置，具备：
送电线圈；
辅助线圈，与所述送电线圈电磁耦合；
电源电路，产生具有可变的电压和可变的频率的送电电力并供给至所述送电线圈；以及
控制装置，
所述送电装置以非接触方式向具备受电线圈的受电装置传输电力，
所述控制装置具备：
检测电路，检测在所述送电线圈中流过的电流的值和在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值中的至少一方；
控制电路，基于由所述检测电路检测出的值，确定所述受电装置的输出电压对所述受电装置的负载值的依赖性至少局部地被最小化的送电频率，并确定在产生具有所确定的所述送电频率的送电电力时使所述受电装置的输出电压成为预定的目标电压的所述送电电力的电压，所述控制电路控制所述电源电路以产生具有所确定的所述送电频率和所述电压的送电电力；以及
耦合率估计器，基于由所述检测电路检测出的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈的耦合率，并基于所述耦合率来确定所述送电频率，
所述检测电路具备：
第一检测器，检测在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值；以及
第二检测器，检测在所述送电线圈中流过的电流，
所述耦合率估计器基于在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈之间的第一耦合率，并基于在所述送电线圈中流过的电流的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈之间的第二耦合率，
当所述第一耦合率与所述第二耦合率之差在预定的阈值以下时，所述控制电路控制所述电源电路以产生具有所确定的所述频率和所述电压的送电电力。
5.根据权利要求4所述的送电装置，其中，
所述送电装置还具备电容器，所述电容器与所述送电线圈连接以构成LC谐振电路。
6.根据权利要求4或5所述的送电装置，其中，
所述送电装置还具备磁性体芯，所述磁性体芯缠绕有所述送电线圈和所述辅助线圈，
所述辅助线圈配置成包围所述送电线圈。
7.一种非接触电力传输系统，包括：
送电装置；以及
具备受电线圈的受电装置，
所述送电装置具备：
送电线圈；
辅助线圈，与所述送电线圈电磁耦合；
电源电路，产生具有可变的电压和可变的频率的送电电力并供给至所述送电线圈；以及
控制装置，
所述送电装置以非接触方式向所述受电装置传输电力，所述控制装置具备：
检测电路，检测在所述送电线圈中流过的电流的值和在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值中的至少一方；
控制电路，基于由所述检测电路检测出的值，确定所述受电装置的输出电压对所述受电装置的负载值的依赖性至少局部地被最小化的送电频率，并确定在产生具有所确定的所述送电频率的送电电力时使所述受电装置的输出电压成为预定的目标电压的所述送电电力的电压，所述控制电路控制所述电源电路以产生具有所确定的所述送电频率和所述电压的送电电力；以及
耦合率估计器，基于由所述检测电路检测出的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈的耦合率，并基于所述耦合率来确定所述送电频率，
所述检测电路具备：
第一检测器，检测在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值；以及
第二检测器，检测在所述送电线圈中流过的电流，
所述耦合率估计器基于在所述辅助线圈中产生的电流或电压的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈之间的第一耦合率，并基于在所述送电线圈中流过的电流的值来估计所述送电线圈与所述受电线圈之间的第二耦合率，
当所述第一耦合率与所述第二耦合率之差在预定的阈值以下时，所述控制电路控制所述电源电路以产生具有所确定的所述频率和所述电压的送电电力。
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