CN103597703A - 非接触式电力接收装置、配备该装置的车辆、非接触式电力发送装置及非接触式电力传输*** - Google Patents

Abstract

车辆（200）的谐振线圈（210）通过电磁场与电力发送装置（100）的谐振线圈（150）谐振，从而以非接触的方式接收从谐振线圈（150）输出的交流电力。逆变器（240）从电磁感应线圈（230）接收谐振线圈（210）接收到的交流电力，将该交流电力转换为直流电力，并将该直流电力输出到电力线。此外，逆变器（240）将从电力线接收到的直流电力转换为交流电力并将该交流电力输出到电磁感应线圈（230），以便将来自谐振线圈（210）的电力输出到电力发送装置（100）的谐振线圈（150），并且电力由电磁感应线圈（230）提供给谐振线圈（210）。

Description

非接触式电力接收装置、配备该装置的车辆、非接触式电力发送装置及非接触式电力传输***

技术领域

本发明涉及非接触式电力接收装置、配备该装置的车辆、非接触式电力发送装置和非接触式电力传输***，更具体地说，本发明涉及用于通过电磁场、借助一对谐振器的谐振以非接触的方式传输电力的技术。

背景技术

不使用电线或输电电缆的无线电力传输已成为关注的焦点。已知三种领先技术作为无线电力传输技术。这三种领先技术分别是使用电磁感应的电力传输、使用微波的电力传输和使用谐振法的电力传输。

谐振法是非接触式电力传输技术，使得一对谐振器（例如，一对谐振线圈）在电磁场（近场）中谐振，从而通过电磁场传输电力。谐振法能够在相对较长的距离（例如，数米）上传输数千瓦的大电力。

公开号为WO2010/35321的国际专利申请描述了一种电源***，该***使用谐振法，以非接触的方式将来自车辆外部的电源装置的电力提供给电动车辆。在此电源***中，电源装置的初级自谐振线圈和电动车辆的次级自谐振线圈通过电磁场相互谐振，从而以非接触的方式将来自电源装置的电力提供给电动车辆。次级自谐振线圈接收的电力通过整流器进行整流，该电力的电压通过DC/DC转换器进行转换，然后该电力被提供给蓄电装置。此外，除了WO2010/35321之外，公开号为2008-289273的日本专利申请（JP2008-289273A）、公开号为2005-210843的日本专利申请（JP2005-210843A）、公开号为WO2010/131346国际专利申请以及公开号为2010-183813的日本专利申请（JP2010-183813A）也描述了本发明的相关技术。

在WO2010/35321中描述的电源***能够使用谐振法高效地将来自车辆外部的电源设施的电力提供给电动车辆；但是，将电力从电动车辆输出到车辆外部的机制未被特别地研究。

在使用谐振法高效地将来自电力发送装置（电源设施）的电力提供给电力接收装置（车辆等）的***中，如果电力可被从电力接收装置（车辆等）输出到电力发送装置或包括谐振器的电负荷，则例如可以在出现紧急情况或灾难时使用车辆等作为紧急电源。

发明内容

本发明提供非接触式电力接收装置、配备该装置的车辆、非接触式电力发送装置和能够使用谐振法双向传输电力的非接触式电力传输***。

本发明的一方面提供一种非接触式电力接收装置，其以非接触的方式接收从电力发送装置输出的电力。该非接触式电力接收装置包括电力接收谐振器和逆变器。所述电力接收谐振器通过电磁场与所述电力发送装置的电力发送谐振器谐振，从而以非接触的方式接收从所述电力发送谐振器输出的交流电力。所述逆变器将由所述电力接收谐振器接收到的交流电力转换为直流电力并将该直流电力输出到电力线，以及将从所述电力线接收到的直流电力转换为交流电力并将该交流电力输出到所述电力接收谐振器，以便从所述电力接收谐振器向外部输出电力。

此外，所述非接触式电力接收装置可以进一步包括直流电源和转换器。所述转换器连接在所述直流电源与所述电力线之间并且调节所述电力线的电压。

而且，所述非接触式电力接收装置可以安装在能够使用电动机行驶的电动车辆上。所述转换器为设置在所述直流电源与所述电动机的驱动装置之间的驱动转换器。然后，所述非接触式电力接收装置进一步包括连接装置。该连接装置用于在从所述电力接收谐振器输出电力时将所述驱动转换器电连接到所述电力线。

此外，所述非接触式电力接收装置可以进一步包括控制单元。所述控制单元基于所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的电力传输状况检测所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的失配，并且在所述失配位于基于所述传输状况而设定的预定范围内时驱动所述逆变器和所述转换器。

而且，所述控制单元可以基于所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的所述失配的量控制所述逆变器和所述转换器。

此外，所述非接触式电力接收装置可以进一步包括控制单元。所述控制单元基于所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的电力传输状况检测所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的失配，并且在所述失配位于基于所述传输状况而设定的预定范围内时驱动所述逆变器。

本发明的另一方面提供一种车辆，其包括上述任一非接触式电力接收装置。

本发明的又一方面提供一种非接触式电力发送装置，其以非接触的方式将电力输出到电力接收装置。所述非接触式电力发送装置包括电源单元、电力发送谐振器和电阻电路。所述电源单元产生具有预定频率的交流电力。所述电力发送谐振器通过电磁场与所述电力接收装置的电力接收谐振器谐振，从而以非接触的方式将从所述电源单元提供的交流电力输出到所述电力接收谐振器。所述电阻电路设置在连接在所述电源单元与所述电力发送谐振器之间的电力线对之间，并且在检测所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的失配时电连接在所述电力线对之间，所述失配的检测在所述电力发送谐振器接收从所述电力接收谐振器输出的电力时被执行。

此外，所述电阻电路可以包括具有设定电阻值的电阻器和继电器。所述继电器与所述电阻器串联连接并在检测所述失配时进入电气导通状态。

本发明又一方面提供一种非接触式电力传输***，其以非接触的方式将电力从电力发送装置传输到电力接收装置。所述电力发送装置包括电源单元和电力发送谐振器。所述电源单元产生具有预定频率的交流电力。所述电力发送谐振器以非接触的方式将从所述电源单元提供的交流电力输出到所述电力接收装置。所述电力接收装置包括电力接收谐振器和逆变器。所述电力接收谐振器通过电磁场与所述电力发送谐振器谐振，从而以非接触的方式接收从所述电力发送谐振器输出的交流电力。所述逆变器将由所述电力接收谐振器接收到的交流电力转换为直流电力并将该直流电力输出到电力线，以及将从所述电力线接收到的直流电力转换为交流电力并将该交流电力输出到所述电力接收谐振器，以便从所述电力接收谐振器向外部输出电力。

此外，所述电力接收装置可以进一步包括直流电源和转换器。所述转换器连接在所述直流电源与所述电力线之间并且被配置为调节所述电力线的电压。

此外，所述电力接收装置可以安装在能够使用电动机行驶的电动车辆上。所述转换器为设置在所述直流电源与所述电动机的驱动装置之间的驱动转换器。所述电力接收装置进一步包括连接装置。该连接装置用于在从所述电力接收谐振器输出电力时将所述驱动转换器电连接到所述电力线。

此外，所述电力发送装置可以进一步包括电阻电路。该电阻电路设置在连接在所述电源单元与所述电力发送谐振器之间的电力线对之间，并且在检测所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的失配时电连接在所述电力线对之间，所述失配的检测在所述电力发送谐振器接收从所述电力接收谐振器输出的电力时被执行。

此外，所述电阻电路可以包括具有设定电阻值的电阻器和继电器。所述继电器与所述电阻器串联连接并且在检测所述失配时进入电气导通状态。

对于上述非接触式电力接收装置、非接触式电力发送装置和非接触式电力传输***，能够双向转换电力的逆变器设置在所述电力接收装置的所述电力接收谐振器与所述电力线之间，这样，由所述电力接收谐振器接收到的交流电力可被转换为直流电力并被输出到所述电力线，从所述电力线接收到的直流电力可被转换为交流电力，然后可以从所述电力接收谐振器向外部输出电力。这样，根据本发明的各方面，可以在使用谐振法的非接触式电力传输***中双向传输电力。

附图说明

将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术与工业意义，在所述附图中，相同的部件以相同的附图标记表示，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的非接触式电力传输***的整体配置图；

图2是用于根据第一实施例示出使用谐振法的电力传输原理的图；

图3是图1所示的电力发送装置的ECU的功能框图；

图4是图1所示的车辆的ECU的功能框图；

图5是用于根据第一实施例示出电力发送装置与车辆之间电力传输的相关过程的流程图；

图6是根据第二实施例的非接触式电力传输***的整体配置图；

图7是用于根据第二实施例示出电力发送装置与车辆之间电力传输的相关过程的流程图；以及

图8是根据第三实施例的非接触式电力传输***的整体配置图。

具体实施方式

下面将参考附图详细地描述本发明的第一到第三实施例。需要指出，相同的附图标记表示各个附图中相同或相应的部件，并且有关它们的描述不再重复。

现在描述本发明的第一实施例。图1是根据本发明的第一实施例的非接触式电力传输***的整体配置图。如图1所示，非接触式电力传输***包括电力发送装置100和充当电力接收装置的车辆200。

电力发送装置100包括电源单元110、电阻电路120、电压传感器125、阻抗匹配变换器（transformer）130、电磁感应线圈140、谐振线圈150、电容器160、电子控制单元（下文称为“ECU”）170和通信装置180。

电源单元110从***电源190接收电力以产生高频交流电力。所产生的交流电力的频率例如约为1MHz到数十MHz。电源单元110产生并停止上述交流电力且根据来自ECU170的指令控制输出电力。

电阻电路120包括继电器122和电阻器124。继电器122和电阻器124串联连接在电力线对之间，该电力线对设置在电源单元110与阻抗匹配变换器130之间。继电器122由ECU170控制。电阻器124具有设定电阻值。

在该非接触式电力传输***中，可将电力从电力发送装置100发送到车辆200，也可将电力从车辆200发送到电力发送装置100。然后，在从车辆200向电力发送装置100发送电力时，使用电阻电路120检测谐振线圈150与210之间的失配。即，由于继电器122在检测失配时被接通，因此当从车辆200向电力发送装置100输出预定调节电力（设定电力）时，阻抗可以持续保持恒定，这样，便可从电压传感器125检测到的接收电压等中检测谐振线圈150与210之间的失配。

电压传感器125相对于电阻电路120设置在谐振线圈150附近，并且例如设置在电阻电路120与阻抗匹配变换器130之间。当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，电压传感器125检测电力发送装置100中的接收电压并将该接收电压输出到ECU170。

阻抗匹配变换器130设置在电源单元110与电磁感应线圈140之间，并被配置为能够改变内部阻抗。阻抗匹配变换器130根据来自ECU170的指令改变阻抗以使谐振***的阻抗与电源单元110的阻抗匹配。谐振***包括电磁感应线圈140、谐振线圈150、电容器160、以及车辆200的谐振线圈210、电容器220和电磁感应线圈230。需要指出，阻抗匹配变换器130例如由可变电容器和线圈构成。

当从电力发送装置100向车辆200发送电力时，电磁感应线圈140能够通过电磁感应耦合而磁耦合到谐振线圈150，并将电源单元110产生的交流电力提供给谐振线圈150。另一方面，当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，电磁感应线圈140通过电磁感应提取谐振线圈150接收到的电力，并输出提取的电力。

谐振线圈150被配置为能够借助电磁场，通过与安装在车辆200上的谐振线圈210谐振，在谐振线圈150与210之间传输电力。当从电力发送装置100向车辆200发送电力时，谐振线圈150将从电磁感应线圈140提供的交流电力传输到车辆200的谐振线圈210，该谐振线圈210与谐振线圈150谐振。当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，谐振线圈150接收从与谐振线圈150谐振的谐振线圈210发送的电力。电容器160将调节谐振线圈150的谐振频率，并且电容器160例如连接在谐振线圈150的两个端部之间。

需要指出，基于与车辆200的谐振线圈210的距离、电力发送频率等，适当地设定谐振线圈150的线圈直径和匝数，以使Q值增加（例如，Q>100）并且耦合度κ降低。需要指出，这种通过谐振的电力传输是与被设计为使Q值减小并且耦合度κ增加的电磁感应不同的电力传输技术。

需要指出，电磁感应线圈140被设置为容易地将来自电源单元110的电力提供给谐振线圈150并从谐振线圈150提取电力，并且可以在没有电磁感应线圈140的情况下进行配置。此外，可以配置为使用谐振线圈150的杂散电容（stray capacitance）而不设置电容器160。

ECU170通过在中央处理单元（CPU）（未示出）上执行预存的程序而实现的软件处理和/或使用专用电子电路的硬件处理，控制从电力发送装置100到车辆200的电力传输。此外，当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，ECU170接通电阻电路120的继电器122，并且在从车辆200电力发送装置100输出调节电力时，基于电压传感器125检测到的电压检测谐振线圈150与210之间的失配。此外，ECU170使用通信装置180控制与车辆200的通信，以便与车辆200交换在电力发送装置100与车辆200之间传输电力所需的信息（电力发送的开始/停止、发送功率、接收功率、接收电压等）。通信装置180是用于执行与车辆200的无线通信的通信接口。

另一方面，车辆200包括谐振线圈210、电容器220、电磁感应线圈230、逆变器240、电压传感器245、电阻电路250、蓄电装置260、动力输出装置270、ECU280和通信装置290。

谐振线圈210被配置为能够通过借助电磁场，通过与电力发送装置100的谐振线圈150谐振，在谐振线圈150与210之间传输电力。当从电力发送装置100向车辆200发送电力时，谐振线圈210接收从谐振线圈150发送的电力，谐振线圈150与谐振线圈210相互谐振。当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，谐振线圈210将从电磁感应线圈230提供的交流电力传输到与谐振线圈150谐振的谐振线圈210。电容器220将调节谐振线圈210的谐振频率，并且电容器220例如连接在谐振线圈210的两个端部之间。

需要指出，基于与电力发送装置100的谐振线圈150的距离、电力发送频率等，适当地设定谐振线圈210的线圈直径和匝数，以使Q值增加并且耦合度κ降低。

当从电力发送装置100向车辆200发送电力时，电磁感应线圈230能够通过电磁感应耦合而磁耦合到谐振线圈210，并通过电磁感应提取谐振线圈210接收的电力，并将提取的电力输出到逆变器240。另一方面，当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，电磁感应线圈230将从逆变器240输出的交流电力提供给谐振线圈210。

需要指出，电磁感应线圈230还被设置为使得能够容易地从谐振线圈210提取电力并将来自逆变器240的电力提供给谐振线圈210，可以在没有电磁感应线圈230的情况下进行配置。此外，可以配置为使用谐振线圈210的杂散电容而不设置电容器110。

逆变器240将电磁感应线圈230提取的交流电力转换为直流电力，并将该直流电力输出到蓄电装置260。另一方面，当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，逆变器240将从蓄电装置260或动力输出装置270提供的直流电力转换为高频交流电力，并将该高频交流电力输出到电磁感应线圈230。当从电力发送装置100向车辆200发送电力时，逆变器240产生的交流电力的频率等同于电力发送装置100的电源单元110产生的交流电力的频率，并且例如约为1MHz到数十MHz。

电压传感器245相对于电阻电路250设置在谐振线圈210附近，并且例如设置在逆变器240与电阻电路250之间。当从电力发送装置100向车辆200发送电力时，电压传感器245检测车辆200中的接收电压并将该接收电压输出到ECU280。

电阻电路250包括继电器252和电阻器254。继电器252和电阻器254串联连接在电力线对之间，该电力线对设置在逆变器240与蓄电装置260之间。继电器252由ECU280控制。电阻器254具有设定电阻值。电阻电路250用于检测谐振线圈150与210之间的失配。即，由于继电器252被接通，因此当从电力发送装置100向车辆200发送预定调节电力（设定电力）时，阻抗可以持续保持恒定，这样，可从电压传感器245检测到的接收电压等中检测谐振线圈150与210之间的失配。

蓄电装置260是可再充电的直流电源，并且例如由诸如锂离子电池和镍金属氢化物电池之类的二次电池形成。蓄电装置260不仅存储从逆变器240输出的电力，而且还存储动力输出装置270产生的电力。然后，蓄电装置260将存储的电力提供给动力输出装置270。此外，当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，蓄电装置260将电力提供给逆变器240。需要指出，可采用大电容电容器作为蓄电装置260。

动力输出装置270使用在蓄电装置260中存储的电力产生用于驱动车辆200的驱动力。尽管未具体示出，但是动力输出装置270例如包括从蓄电装置260接收电力的逆变器、由逆变器驱动的电动机、由电动机驱动的驱动轮等。需要指出，动力输出装置270可以包括用于给蓄电装置260充电的发电机和能够驱动发电机的引擎。

ECU280通过在CPU（未示出）上执行预存的程序而实现的软件处理和/或使用专用电子电路的硬件处理控制从电力发送装置100接收电力。此外，ECU280接通电阻电路250的继电器252，当从电力发送装置100向车辆200输出调节电力时，基于电压传感器245检测到的电压检测谐振线圈150与210之间的失配。此外，ECU280使用通信装置290控制与电力发送装置100的通信，以便与电力发送装置100交换在电力发送装置100与车辆200之间传输电力所需的信息。通信装置290是用于执行与电力发送装置100的无线通信的通信接口。

图2是用于示出使用谐振法的电力传输原理的图。现在参考图2，在谐振法中，如在两个音叉相互谐振的情况下那样，具有相同固有频率的两个LC谐振线圈（谐振线圈150和210）在电磁场（近场）中相互谐振，从而将电力从一个谐振线圈传输到另一个谐振线圈。

具体而言，使用与电源单元110相连的电磁感应线圈140将1MHz到数十MHz的高频电力提供给谐振线圈150。谐振线圈150与电容器160一起形成LC谐振器，并且通过电磁场（近场）与谐振线圈210谐振，谐振线圈210具有与谐振线圈150相同的谐振频率。然后，通过电磁场将能量（电力）从谐振线圈150传输到谐振线圈210。使用电磁感应线圈230提取被传输到谐振线圈210的能量（电力）。提取的能量（电力）被逆变器240转换为直流电力，并被提供给下游端的负荷（未示出）。

类似地，当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，使用电磁感应线圈230将从逆变器240输出的1MHz到数十MHz的高频电力提供给谐振线圈210。然后，通过电磁场将能量（电力）从谐振线圈210传输到谐振线圈150。传输到谐振线圈150的能量（电力）通过使用电磁感应线圈140而被提取，并且可被提供给电源单元110或电气负荷（未示出）。

现在返回参考图1，在该非接触式电力传输***中，使电力发送装置100的谐振线圈150和车辆200的谐振线圈210通过电磁场而相互谐振，从而能够以非接触的方式将电力从电力发送装置100传输到车辆200。车辆200包括逆变器240，谐振线圈210接收到的电力被逆变器240转换为直流电力并被输出到蓄电装置260。

车辆200包括电阻电路250，电阻电路250用于检测谐振线圈150与210之间的失配。电阻电路250的继电器252被接通，当从电力发送装置100向车辆200输出调节电力时，根据车辆200的接收电压等检测谐振线圈150与210之间的失配。

此外，在该非接触式电力传输***中，使谐振线圈150和210相互谐振，从而能够以非接触的方式将电力从车辆200传输到电力发送装置100。车辆200的逆变器240能够双向转换电力，并且能够将从蓄电装置260或动力输出装置270提供的直流电力转换为高频交流电力，并将高频交流电力提供给谐振线圈210，借此谐振线圈150与210相互谐振。然后，由于使用电磁感应线圈230将交流电力从逆变器240提供给谐振线圈210，故谐振线圈150与210通过电磁场相互谐振，并且电力被从谐振线圈210传输到电力发送装置100的谐振线圈150。

在此，电力发送装置100还包括电阻电路120，用于在从车辆200向电力发送装置100发送电力时检测谐振线圈150与210之间的失配。电阻电路120的继电器122被接通，以便在从车辆200向电力发送装置100输出调节电力时，根据电力发送装置100的接收电压等检测谐振线圈150与210之间的失配。

图3是图1所示的电力发送装置100的功能框图。如图3所示，ECU170包括电力控制单元410、通信控制单元420和失配检测单元430。

在从电力发送装置100向车辆200发送电力时，电力控制单元410控制电源单元110，从而控制向车辆200发送的电力。在此，在检测谐振线圈150与210之间的失配时，电力控制单元410控制电源单元110，从而与为给蓄电装置260充电而定期发送电力时相比输出更小的电力（调节电力）。

通信控制单元420使用通信装置180控制与车辆200的通信。作为实例，通信控制单元420控制通信装置180，以便将与向车辆200发送电力的开始/停止、发送到车辆200的电力大小、检测谐振线圈150与210之间失配的过程的开始/停止等有关的信息发送到车辆200。此外，作为实例，通信控制单元420控制通信装置180，以便从车辆200接收与车辆200的接收电力或接收电压、当从车辆200向电力发送装置100发送电力时从车辆200输出的电力等有关的信息。

失配检测单元430检测谐振线圈150与210之间的失配。具体而言，当从电力发送装置100向车辆200发送电力时，在车辆200中电阻电路250的继电器252被接通，并且失配检测单元430在调节电力被输出的情况下，使用预备映射等（指示车辆200的接收状况（接收电压、接收电力等）与谐振线圈150与210之间的失配之间的关联），从而基于车辆200的接收状况检测谐振线圈150与210之间的失配。

此外，当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，失配检测单元430接通电阻电路120的继电器122，并且在调节电力被从车辆200输出的情况下使用预备映射等（指示电力发送装置100的接收状况（接收电压、接收电力等）与谐振线圈150与210之间的失配之间的关联），从而基于电力发送装置100的接收状况检测谐振线圈150与210之间的失配。需要指出，失配检测结果由通信控制单元420发送到车辆200。

图4是图1所示的车辆200的ECU280的功能框图。如图4所示，ECU280包括模式控制单元510、通信控制单元520、充电控制单元530和放电控制单元540。

当从电力发送装置100向车辆200发送电力的请求被发出时，模式控制单元510将电力传输模式设定为“充电模式”；相反，当从车辆200向电力发送装置100发送电力的请求被发出时，模式控制单元510将电力传输模式设定为“放电模式”。然后，模式控制单元510在充电模式情况下向充电控制单元530提供通知，相反，模式控制单元510在放电模式情况下向放电控制单元540提供通知。需要指出，电力传输模式是充电模式还是放电模式由通信控制单元520发送到电力发送装置100。

通信控制单元520使用通信装置290控制与电力发送装置100的通信。作为实例，通信控制单元520控制通信装置290，以便将车辆200的电力传输模式和与从车辆200发送电力的开始/停止、充电模式中车辆200的接收电力或接收电压、放电模式中从车辆200输出的电力等有关的信息发送到车辆外部。此外，作为实例，通信控制单元520控制通信装置290，以便从电力发送装置100接收与从电力发送装置100发送电力的开始/停止、从电力发送装置100输出的电力的大小、检测谐振线圈150与210之间失配的过程的开始/停止、检测到的失配结果等有关的信息。

当充电控制单元530从模式控制单元接收到电力传输模式为充电模式的通知时，充电控制单元530控制车辆200，以使该车辆充当电力接收装置。具体而言，充电控制单元530产生用于操作逆变器240的驱动信号，以便将谐振线圈210接收到的交流电力转换为直流电力，并将所产生的驱动信号输出到逆变器240。此外，在从电力发送装置100向车辆200发送电力的情况下，在检测谐振线圈150与210之间的失配时，充电控制单元530接通电阻电路250的继电器252。

当放电控制单元540从模式控制单元接收到电力传输模式为放电模式的通知时，放电控制单元540控制车辆200，以便从谐振线圈210输出电力。具体而言，放电控制单元540产生用于操作逆变器240的驱动信号，以便将从蓄电装置260或动力输出装置270提供的直流电力转换为高频交流电力，并将所产生的驱动信号输出到逆变器240。此外，放电控制单元540控制逆变器240，从而控制从车辆200输出的电力。在此，在检测谐振线圈150与210之间的失配时，放电控制单元540控制器逆变器240，以便输出预定的调节电力。

图5是用于示出电力发送装置100与车辆200之间的电力传输的相关过程的流程图。如图1及图5所示，车辆200的ECU280判定电力传输模式是否为充电模式（步骤S10）。当判定电力传输模式是充电模式时（步骤S10的结果为是），ECU280接通电阻电路250的继电器252（步骤S20）。

当继电器252被接通时，电力发送装置100的ECU170控制电源单元110，从而从电力发送装置100向车辆200输出调节电力（步骤S30）。然后，ECU170在调节电力被输出的情况下使用预备映射等（指示车辆200的接收状况与谐振线圈150与210之间的失配之间的关联），从而基于车辆200的接收状况（例如，接收电压）检测谐振线圈150与210之间的失配（步骤S40）。

接下来，ECU170判定检测到的失配是否小于或等于预定的阈值（步骤S50）。需要指出，该阈值是用于判定是否允许从电力发送装置100向车辆200发送电力的值，其基于从电力发送装置100到车辆200的电力发送的传输效率等而被预设。

当在步骤S50判定谐振线圈150与210之间的失配小于阈值时（步骤S50的结果为是），将有关判定结果的通知提供给车辆200。然后，车辆200的ECU280关断继电器252（步骤S60）。然后，当继电器252关断时，电力发送装置100的ECU170控制电源单元110，以便定期开始电力发送以给车辆200的蓄电装置260充电，由此开始给蓄电装置260充电（步骤S70）。需要指出，当在S50判定失配大于或等于阈值时（步骤S50的结果为否），处理返回。

另一方面，当在步骤S10判定电力传输模式不是充电模式时（步骤S10的结果为否），ECU280判定电力传输模式是否为放电模式（步骤S80）。当判定电力传输模式是放电模式时（步骤S80的结果为是），ECU170在电力发送装置100中接通电阻电路120的继电器122（步骤S90）。

当继电器122被接通时，车辆200的ECU280控制逆变器240，以便将从车辆200向电力发送装置100输出调节电力（步骤S100）。当开始调节电力的输出时，电力发送装置100的ECU170使用预备映射等（指示电力发送装置100的接收状况与谐振线圈150与210之间的失配之间的关联），从而基于电力发送装置100的接收状况（例如，接收电压）检测谐振线圈150与210之间的失配（步骤S110）。

接下来，ECU170判定检测到的失配是否小于预定的阈值（步骤S120）。需要指出，该阈值也是用于判定是否允许从车辆200向电力发送装置100发送电力的值，其基于从车辆200到电力发送装置100的电力发送的传输效率等而被预设。

当在步骤S120判定谐振线圈150与210之间的失配小于阈值时（步骤S120的结果为是），ECU170关断继电器122（步骤S130）。然后，当继电器122被关断时，车辆200的ECU280控制逆变器240，以便定期开始从车辆200到电力发送装置100的电力发送，由此开始从车辆200放电（步骤S140）。需要指出，当在步骤S120判定失配大于或等于阈值时（步骤S120的结果为否），处理返回。

需要指出，在以上描述中，例如，谐振线圈150与210之间失配的检测由电力发送装置100的ECU170执行，模式控制由车辆200的ECU280执行；但是，在ECU170与280之间的功能分配不限于上述配置。可以使用通信装置180和290在ECU170与280之间执行通信，ECU170的功能可由ECU280实现，ECU280的功能可由ECU170实现。

如上所述，在该第一实施例中，在车辆200中设置能够双向转换电力的逆变器240，因此，在车辆200中，谐振线圈210接收到的交流电力可被转换为直流电力，然后被输出到蓄电装置260，并且从蓄电装置260接收到的直流电力可被转换为交流电力，然后可将电力从谐振线圈210输出到电力发送装置100。这样，根据第一实施例，在使用谐振法的非接触式电力传输***中，电力传输可以双向地执行。

此外，在该第一实施例中，针对车辆200设置电阻电路250，以便在从电力发送装置100向车辆200发送电力时检测谐振线圈150与210之间的失配，还针对电力发送装置100设置电阻电路120，以便能够在从车辆200向电力发送装置100发送电力时检测谐振线圈150与210之间的失配。通过执行这些操作，当从车辆200向电力发送装置100发送电力时，可防止在谐振线圈150与210之间失配较大的状态下执行低效的电力发送。这样，根据第一实施例，在电力发送装置100与车辆200之间高效地传输电力。

接下来，在第二实施例中，为了在从车辆向外部发送电力时实现进一步高效的电力传输，蓄电装置260的输出电压可以被升高，然后被提供给车辆中的逆变器240。在此，用于升高蓄电装置260的输出电压的装置是在该第二实施例的动力输出装置中设置的驱动升压转换器。

图6是根据第二实施例的非接触式电力传输***的整体配置图。如图6所示，非接触式电力传输***中的车辆200A与图1所示的车辆200的不同之处在于动力输出装置270A和ECU280A分别替代动力输出装置270和ECU280，并且进一步设置了继电器332和334。

动力输出装置270A包括升压转换器310和驱动装置320。升压转换器310被配置为能够升高蓄电装置260的输出电压并将升高的电压输出到驱动装置320。在此，当从车辆200A向电力发送装置100发送电力时，升压转换器310通过继电器334电连接到逆变器240，对从蓄电装置260提供的直流电力升压，并将升压的直流电力提供给逆变器240。升压转换器310例如由电流可逆斩波电路构成。

驱动装置320使用从升压转换器310输出的电力产生用于驱动车辆200的驱动力。尽管未具体示出，但是驱动装置320例如包括从升压转换器310接收电力的逆变器、由逆变器驱动的电动机、由电动机驱动的驱动轮等。需要指出，驱动装置320可以包括用于给蓄电装置260充电的发电机和能够驱动发电机的引擎。

继电器332设置在位于电阻电路250与蓄电装置260的正极之间的电力线中。继电器334设置在用于将升压转换器310电连接到逆变器240的电力线中。然后，当从电力发送装置100向车辆200A发送电力时（在充电模式中），继电器332被接通，而继电器334被关断。另一方面，当从车辆220A向电力发送装置100发送电力时（在放电模式中），继电器332被关断，而继电器334被接通。

ECU280A控制继电器332和334的操作。具体而言，在充电模式中，ECU280A接通继电器332，并关断继电器334。通过执行此操作，在充电模式中，逆变器240直接连接到蓄电装置260，被逆变器240转换为直流电力的电力被直接提供给蓄电装置260。

另一方面，在放电模式中，ECU280A关断继电器332并接通继电器334，并且控制升压转换器310。通过执行此操作，在放电模式中，被升压转换器310升高的电压被提供给逆变器240，被逆变器240转换为交流电力的电力通过电磁场感应线圈230而被提供给谐振线圈210。

需要指出，ECU280A的其它功能与根据第一实施例的ECU280的功能一样。此外，车辆200A的其它配置与根据第一实施例的车辆200的配置一样。

图7是用于根据第二实施例示出电力发送装置100与车辆200A之间的电力传输的相关过程的流程图。如图6与图7所示，该流程图相对于图5所示的流程图而言，进一步包括步骤S65和S85。

即，当车辆200A的继电器252在步骤S60被关断时，车辆200A的ECU280A接通继电器332（步骤S65）。需要指出，继电器334被关断。然后，当继电器332被接通时，在步骤S70逆变器240被驱动并且电力被直接从逆变器240提供给蓄电装置260。

此外，当在步骤S80判定电力传输模式是放电模式时（步骤S80的结果为是），ECU280A接通继电器334（步骤S85）。需要指出，继电器332被关断。通过执行此操作，在放电模式中，升压转换器310电连接到逆变器240，并且被升压转换器310升压的电力被提供给逆变器240。

然后，当在步骤S120判定谐振线圈150与210之间的失配小于阈值时，在步骤S140驱动升压转换器310和逆变器240并将电力从谐振线圈210传输到电力发送装置100。

如上所述，同样根据该第二实施例，获取与第一实施例类似的有益效果。然后，在该第二实施例中，在车辆200A中，在放电模式中，被升压转换器310升压的电力被提供给逆变器240，并且被从谐振线圈210发送到外部。这样，根据该第二实施例，可以实现进一步高效的电力传输。

此外，根据该第二实施例，在放电模式中，使用驱动升压转换器310升高蓄电装置260的输出电压，这样可抑制车辆200A的成本增加。

在第二实施例中，驱动升压转换器310被用作当从车辆向外部发送电力时，升高蓄电装置260的输出电压，然后将升高的电压提供给逆变器240的装置；然而，在下面描述的第三实施例中，额外地设置电压转换器。

图8是根据第三实施例的非接触式电力传输***的整体配置图。如图8所示，该非接触式电力传输***中的车辆200B与图1所示的车辆200的不同之处在于进一步设置DC/DC转换器300，以及设置ECU280B替代ECU280。

DC/DC转换器300被配置为能够双向地转换电压。当从电力发送装置100向车辆200B发送电力时（在充电模式中），DC/DC转换器300进一步将被逆变器240转换为直流电力的电力转换为蓄电装置260的电压水平，然后将转换的电力输出到蓄电装置260。此外，当从车辆200B向电力发送装置100发送电力时（在放电模式中），DC/DC转换器300将从蓄电装置260或动力输出装置270提供的直流电力调节（升高）为期望的电压，然后将调节的直流电力提供给逆变器240。

当谐振线圈150与210之间的失配小于预定的阈值时，ECU280B驱动逆变器240和DC/DC转换器300。具体而言，在充电模式中，ECU280B驱动逆变器240，并且驱动DC/DC转换器300，以便将从逆变器240输出的电力转换为蓄电装置260的电压水平，然后将转换的电力输出到蓄电装置260。此外，在放电模式中，ECU280B驱动DC/DC转换器300，以便对从蓄电装置260提供的电力升压，并且将升压的电力提供给逆变器240并驱动逆变器240。

需要指出，ECU280B的其它功能与根据第一实施例的ECU280的功能一样。此外，车辆200B的其它配置与根据第一实施例的车辆200的配置一样。

如上所述，同样根据该第三实施例，获取与第一实施例类似的有益效果。然后，根据该第三实施例，在车辆200B中在逆变器240与蓄电装置260之间设置DC/DC转换器300，这样可以像在第二实施例中那样实现高效率的电力传输。

需要指出，在上述实施例中，在检测谐振线圈150与210之间失配的方法中，分别针对车辆200（200A、200B）和电力发送装置100设置用于检测失配的电阻电路250和120，在发送调节电力时，基于接收状况检测该失配；作为替代，该失配可通过另一方法检测。例如，可以额外地设置用于直接检测谐振线圈150与210之间失配的距离传感器等，从而检测失配。

此外，在以上描述中，使用谐振线圈对150和210在电力发送装置100与车辆200（200A、200B）之间传输电力；但是，可以使用杆状天线或鱼骨形天线，或者可以使用由高介电常数材料形成的高介电常数盘替代线圈形谐振线圈150和210。

此外，在以上描述中，电力在电力发送装置100与车辆200（200A、200B）之间传输；但是，本发明的方面可应用于车辆之外的其它装置，例如具有谐振器的移动设备和家用电器。

需要指出，在以上描述中，谐振线圈210对应于本发明的方面中的一个“电力接收谐振器”实例，升压转换器310和DC/DC转换器300对应于本发明的方面中的一个“转换器”实例。此外，升压转换器310对应于本发明的方面中的一个“驱动转换器”实例，继电器334对应于本发明的方面中的一个“连接装置”实例。而且，谐振线圈150对应于本发明的方面中的一个“电力发送谐振器”实例，电阻电路120对应于本发明的方面中的一个“电阻电路”实例。

上面描述的实施例仅作为示例，并非用于限制所有方面。本发明的范围由所附权利要求而非上面的描述限定。本发明的范围旨在包含处于所附权利要求及其等同物的范围内的所有修改。

Claims (14)

1.一种非接触式电力接收装置，其以非接触的方式接收从电力发送装置输出的电力，该非接触式电力接收装置的特征在于包括：

电力接收谐振器，其通过电磁场与所述电力发送装置的电力发送谐振器谐振，从而以非接触的方式接收从所述电力发送谐振器输出的交流电力；以及

逆变器，其将由所述电力接收谐振器接收到的交流电力转换为直流电力并将该直流电力输出到电力线，以及将从所述电力线接收到的直流电力转换为交流电力并将该交流电力输出到所述电力接收谐振器，以便从所述电力接收谐振器向外部输出电力。

2.根据权利要求1的非接触式电力接收装置，其特征在于进一步包括：

直流电源；以及

转换器，其连接在所述直流电源与所述电力线之间并且调节所述电力线的电压。

3.根据权利要求2的非接触式电力接收装置，其特征在于

所述非接触式电力接收装置安装在能够使用电动机行驶的电动车辆上，

所述转换器为设置在所述直流电源与所述电动机的驱动装置之间的驱动转换器，并且

所述非接触式电力接收装置进一步包括连接装置，该连接装置用于在从所述电力接收谐振器输出电力时将所述驱动转换器电连接到所述电力线。

4.根据权利要求2或3的非接触式电力接收装置，其特征在于进一步包括：

控制单元，其基于所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的电力传输状况检测所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的失配，并且在所述失配位于基于所述传输状况而设定的预定范围内时驱动所述逆变器和所述转换器。

5.根据权利要求4的非接触式电力接收装置，其特征在于

所述控制单元基于所述失配的量控制所述逆变器和所述转换器。

6.根据权利要求1的非接触式电力接收装置，其特征在于进一步包括：

控制单元，其基于所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的电力传输状况检测所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的失配，并且在所述失配位于基于所述传输状况而设定的预定范围内时驱动所述逆变器。

7.一种车辆，其特征在于包括：

根据权利要求1至6中任一项的非接触式电力接收装置。

8.一种非接触式电力发送装置，其以非接触的方式将电力输出到电力接收装置，其特征在于包括：

电源单元，其产生具有预定频率的交流电力；

电力发送谐振器，其通过电磁场与所述电力接收装置的电力接收谐振器谐振，从而以非接触的方式将从所述电源单元提供的交流电力输出到所述电力接收谐振器；以及

电阻电路，其设置在连接在所述电源单元与所述电力发送谐振器之间的电力线对之间，并且在检测所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的失配时电连接在所述电力线对之间，所述失配的检测在所述电力发送谐振器接收从所述电力接收谐振器输出的电力时被执行。

9.根据权利要求8的非接触式电力发送装置，其特征在于

所述电阻电路包括具有设定电阻值的电阻器和与所述电阻器串联连接并在检测所述失配时进入电气导通状态的继电器。

10.一种非接触式电力传输***，其以非接触的方式将电力从电力发送装置传输到电力接收装置，该非接触式电力传输***的特征在于

所述电力发送装置包括：电源单元，该电源单元产生具有预定频率的交流电力；和电力发送谐振器，其以非接触的方式将从所述电源单元提供的交流电力输出到所述电力接收装置，并且

所述电力接收装置包括：电力接收谐振器，其通过电磁场与所述电力发送谐振器谐振，从而以非接触的方式接收从所述电力发送谐振器输出的交流电力；和逆变器，其将由所述电力接收谐振器接收到的交流电力转换为直流电力并将该直流电力输出到电力线，以及将从所述电力线接收到的直流电力转换为交流电力并将该交流电力输出到所述电力接收谐振器，以便从所述电力接收谐振器向外部输出电力。

11.根据权利要求10的非接触式电力传输***，其特征在于

所述电力接收装置进一步包括直流电源和连接在所述直流电源与所述电力线之间并且调节所述电力线的电压的转换器。

12.根据权利要求11的非接触式电力传输***，其特征在于

所述电力接收装置安装在能够使用电动机行驶的电动车辆上，

所述转换器为设置在所述直流电源与所述电动机的驱动装置之间的驱动转换器，并且

所述电力接收装置进一步包括连接装置，该连接装置用于在从所述电力接收谐振器输出电力时将所述驱动转换器电连接到所述电力线。

13.根据权利要求10至12中任一项的非接触式电力传输***，其特征在于

所述电力发送装置进一步包括电阻电路，该电阻电路设置在连接在所述电源单元与所述电力发送谐振器之间的电力线对之间，并且在检测所述电力发送谐振器与所述电力接收谐振器之间的失配时电连接在所述电力线对之间，所述失配的检测在所述电力发送谐振器接收从所述电力接收谐振器输出的电力时被执行。

14.根据权利要求13的非接触式电力传输***，其特征在于

所述电阻电路包括具有设定电阻值的电阻器和与所述电阻器串联连接并且在检测所述失配时进入电气导通状态的继电器。

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