CN103795131A - 移动体用非接触充电装置及移动体用非接触充电方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种移动体用非接触充电装置及移动体用非接触充电方法，以非接触方式有效地向接收部的设置有制约的移动体传输电力。移动体用非接触充电装置具备：设置在电动汽车(100)中的受电装置(110)；和不与受电装置接触的送电装置(210)。受电装置具备分散配置在电动汽车的规定的部位且用于接收来自外部的电力的多个受电线圈(140)。送电装置具备与多个接收线圈相对应地配置在电动汽车的外部的规定位置且用于发送电力的多个送电线圈(240)。以非接触的方式从多个送电线圈向多个受电线圈传输电力，对二次电池(130)进行充电。由于设置多个受电线圈，即使在设置面积或设置形状有制约的情况下，也能够有效地传输电力。

Description

移动体用非接触充电装置及移动体用非接触充电方法
技术领域
本发明涉及移动体用非接触充电装置及移动体用非接触充电方法。
背景技术
伴随环境意识的提高和二次电池以及电动发动机的技术开发，提出了电动汽车、电动公交、电动卡车、电动二轮车等各种电动式的移动体。这些电动式移动体对二次电池进行充电，利用从二次电池提取出的电力来驱动电动发动机，得到推进力。
已知将电缆与二次电池连接来进行充电、或者采用非接触式对二次电池进行充电的方法，由于使用电缆的方式作业麻烦，所以期待非接触式的充电方法的开发(专利文献1、2)。
专利文献1：JP特开2011-258807号公报
专利文献2：JP特开2011-176914号公报
电动汽车等移动体由于受到能设置受电装置的场所的大小以及形状的制约，短时间内对搭载于移动体的二次电池进行充电较为困难。例如，在车体的底板设置受电线圈的情况下，设置足够面积的受电线圈较为困难，存在不能提高电力的传输效率的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供在移动体的规定的部位分散配置多个接收部，并且在移动体的外部的规定位置配置与多个接收部相对应的多个发送部，由此能够提高非接触方式的电力传输效率的移动体用非接触充电装置以及移动体用非接触充电方法。
为了解决上述课题，本发明涉及的移动体用非接触充电装置是用于以非接触方式向移动体进行供电的移动体用非接触充电装置，具备：受电装置，其设置于移动体；以及送电装置，其被设置成不与受电装置接触；受电装置具备分散配置在移动体的规定的部位且用于接收来自外部的电力的多个接收部；送电装置具备与多个接收部相对应地配置在移动体的外部的规定位置且用于发送电力的多个发送部。
多个发送部为初级线圈，多个接收部为次级线圈，送电装置可以利用电磁感应向受电装置传输电力。
(发明效果)
根据本发明，准备多个接收部并分散配置在移动体中，由于能够从多个发送部向多个接收部以非接触方式传输电力，所以能够满足移动体中的可设置面积等制约的同时提高电力传输的效率。
附图说明
图1是第1实施例的表示在移动体中设置了非接触充电装置的结构例的说明图。
图2是表示具有由1台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和并联连接了多个受电线圈的受电装置的非接触充电装置的例子的结构图。
图3是第2实施例的表示具有由1台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和串联连接了多个受电线圈的受电装置的非接触充电装置的例子的结构图。
图4是第3实施例的表示由1台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和将并联连接的多个受电线圈和串联连接的多个受电线圈并联连接而构成的受电装置的例子的结构图。
图5是第4实施例的表示由1台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和将并联连接的多个受电线圈和串联连接的多个受电线圈串联连接而构成的受电装置的例子的结构图。
图6是第5实施例的表示由1台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和将并联连接的多个受电线圈和并联连接的多个受电线圈串联连接而构成的受电装置的例子的结构图。
图7是第6实施例的表示由1台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和将串联连接的多个受电线圈和串联连接的多个受电线圈并联连接而构成的受电装置的例子的结构图。
图8是第7实施例的表示由多台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和并联连接了多个受电线圈的受电装置的例子的结构图。
图9是第8实施例的表示由多台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和串联连接了多个受电线圈的受电装置的例子的结构图。
图10是第9实施例的表示由多台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和将并联连接的多个受电线圈和串联连接的多个受电线圈并联连接而构成的受电装置的例子的结构图。
图11是第10实施例的表示由多台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和将并联连接的多个受电线圈和串联连接的多个受电线圈串联连接而构成的受电装置的例子的结构图。
图12是第11实施例的表示由多台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和将并联连接的多个受电线圈和并联连接的多个受电线圈串联连接而构成的受电装置的例子的结构图。
图13是第12实施例的表示由多台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和将串联连接的多个受电线圈和串联连接的多个受电线圈并联连接而构成的受电装置的例子的结构图。
图14是第13实施例的表示采用多脉冲整流器来分配交流电源、并由多台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和将由串联连接的多个受电线圈构成的群并联连接而成的受电装置的例子的结构图。
图15是第14实施例的表示采用多脉冲整流器来分配交流电源、并由多台驱动变压器驱动多个送电线圈的送电装置、和具备多个包含串联连接的多个受电线圈和二次电池在内的组的受电装置的例子的结构图。
图16是第15实施例的从分散配置在屋内的多个墙壁面上的多个送电线圈向设置在移动体的各部分中的受电线圈传输电力的结构的说明图。
符号说明：
100：移动体，101：车体，110：受电装置，120：交流-直流变换装置，130：二次电池，140：受电线圈，200：交流电源，210：送电装置，220：交流-直流变换装置，230：驱动变压器，230、240：送电线圈。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施方式。在本实施方式中，如以下详述，在以非接触方式向移动体100传输电力的充电装置中，采用一个或多个驱动变压器230来驱动多个“谐振电容器C以及送电线圈240”部分。并且，在本实施方式中，从多个送电线圈240向串联或并联连接的多个受电线圈140通过利用例如电磁感应等原理来传输电力。收集由多个受电线圈140接收的电力后蓄积在二次电池130中。
因此，在本实施方式中，使用多个受电线圈和多个送电线圈，能够通过多个路径传输电力。由此，在存在设置场所等制约的移动体中，能够提高电力传输效率。
(实施例1)
使用图1以及图2来说明第1实施例。图1表示在作为“移动体”的电动汽车100中设置了移动体用非接触充电装置的例子。
电动汽车100例如具备：车体101、前轮102、后轮103、电动发动机104、操纵装置、照明装置以及空调装置(均未图示)等。在本实施例中，示出后轮驱动的情况，电动发动机104例如设置在后轮103的车轮内部。
另外，电动汽车100的构成是一例，可以是前轮驱动方式，也可以是四轮全部驱动。此外，作为移动体，可以应用电动式卡车、电动式二轮车、电动式轮椅、电动式一人乘坐移动体(即个人机动车)等。
在车体101的例如底板部101A，分不同的场所来配置作为多个“接收部”的受电线圈140。各受电线圈140经由用于将交流电力变换为直流电力的交流-直流变换装置120，与二次电池130连接。受电线圈140在基于电磁感应的电力传输中成为次级线圈。二次电池130其形式不是问题。作为二次电池130，例如，能够使用铅电池、锂离子电池、镍氢电池、镍镉电池等。
如后述，由一个或者多个受电线圈140以及交流-直流变换装置120(以下，受电线圈140等)形成群，在各群内，能够将受电线圈140等并联连接或串联连接。为了得到期望的电压值和/或电流值，可以采用适当并联连接或串联连接或者它们的组合的方式来连接受电线圈140等。
送电装置210设置在电动汽车100的外部的规定位置。作为规定位置，例如，有电动汽车100的停车位置1等。送电装置210具备作为与受电线圈140对应地配置有多个的“发送部”的送电线圈240。送电线圈240起到初级线圈的作用。
在此，将所谓送电线圈240的数目Ct和受电线圈140的数目Cr设定为2以上的自然数，但是两者可以一致(Ct=Cr)，也可以不一致(Ct>Cr或Ct<Cr)。
在电动汽车100停止在规定位置的情况下，优选所有的受电线圈140分别与送电线圈240相对。但是，无需所有的受电线圈140与送电线圈240正确地相对。多个受电线圈140中某一个受电线圈140可以不与送电线圈240相耦合。
交流-直流变换装置220将来自交流电源200的交流电力变换为直流电力。驱动变压器230将来自交流-直流变换装置220的直流电力提供给各送电线圈240。各送电线圈240按照输入电力来产生磁力线。该磁力线入射至对置的受电线圈140，产生流过受电线圈140的感应电流。如上述，各受电线圈140产生的电流蓄积在二次电池130中。
说明图2的电路结构图。送电装置210具备一个交流-直流变换装置220和一个驱动变压器230。从一个驱动变压器230向多个(所有)送电线圈240分配电力。与各送电线圈240并联连接谐振电容器C。以下，在说明送电线圈240的情况下，叙述也包含谐振电容器C。在本实施例中，通过送电线圈240和谐振线圈C来构成“发送部”的一例。
受电装置110具备与多个送电线圈240相对应的多个受电线圈140、和与各受电线圈140串联连接的交流-直流变换装置120。由受电线圈140和交流-直流变换装置120构成一组接收电路。多组接收电路与二次电池130并联连接。
以下，为了说明，对并联连接了多个受电线圈140的受电线圈赋予符号141，对并联连接了多个交流-直流变换装置120的电路赋予符号121。
本实施例由于具备如上结构，所以起到如下效果。在本实施例中，在电动汽车100的车体101中设置多个受电线圈140。由此，例如，即使在例如电动乘用车这样的存在设置面积或设置形状等制约的情况下，仅配置必要数目的多个受电线圈，就能够扩大受电线圈的总计面积。其结果，能够有效地进行非接触方式的电力传输。
在本实施例中，由于采用一个驱动变压器230来并列驱动多个送电线圈240，所以能够简化送电装置210的电路结构，也能够降低制造成本。
(实施例2)
使用图3来说明第2实施例。包含本实施例的以下的各实施例由于相当于第1实施例的变形例，所以以与第1实施例的不同为中心来进行说明。
本实施例的受电装置110A将多个受电线圈140以及交流-直流变换装置120串联连接，将接收到的电力蓄积在二次电池130中。对串联连接而成的受电线圈赋予出符号142，对串联连接而成的交流-直流变换装置赋予符号122来进行说明。
这样构成的本实施例也起到与第1实施例相同的作用效果。进一步地，在本实施例中，由于将各受电线圈140串联连接起来，所以能够提高向二次电池130的充电电压，能够得到期望的电压值。
(实施例3)
使用图4来说明第3实施例。本实施例的受电装置110B将并联连接的受电线圈组141以及交流-直流变换装置组121(并联连接群)、与串联连接的受电线圈组142以及交流-直流变换装置组122(串联连接群)并联连接起来对二次电池130进行充电。
如果关注送电装置210，则仅仅增加受电装置110B所具有的受电线圈140，除了送电线圈240以及谐振电容器C也增加这一点以外，与在第1实施例中说明的送电装置210的结构相同。
这样构成的本实施例也起到与第1实施例相同的作用效果。进一步地，在本实施例中，通过并联连接的受电线圈组141能够增大充电电流值，通过串联连接的受电线圈组142能够增大充电电压值。即，通过将并联连接群和串联连接群并联连接起来，能够容易得到期望的充电电流值以及充电电压值。
(实施例4)
使用图5说明第4实施例。本实施例的受电装置110C将并联连接的受电线圈组141以及交流-直流变换装置组121、与串联连接的受电线圈组142以及交流-直流变换装置122串联连接起来对二次电池130进行充电。这样构成的本实施例也起到与第3实施例相同的作用效果。
(实施例5)
使用图6来说明第5实施例。本实施例的受电装置110D将多个并联连接的受电线圈组141以及交流-直流变换装置组121(并联连接群)并联连接起来对二次电池130进行充电。这样构成的本实施例也起到与第3实施例相同的效果。
(实施例6)
使用图7来说明第6实施例。本实施例的受电装置110E将多个串联连接的受电线圈组142以及交流-直流变换装置组122(串联连接群)并联连接起来对二次电池130进行充电。这样构成的本实施例也起到与第3实施例相同的效果。
(实施例7)
参照图8来说明第7实施例。本实施例的送电装置210A采用各个驱动变压器230来驱动多个送电线圈240。经由交流-直流变换装置220将来自交流电源200的电力分配给各驱动变压器230，从这些驱动变压器230发送至送电线圈240。将由多个驱动变压器230构成的群称为驱动变压器组231。受电装置110与在第1实施例中叙述的受电装置110相同。
这样构成的本实施例起到与第1实施例大致相同的作用效果。在本实施例中，由于分别采用专用的驱动变压器230来驱动多个送电线圈240，所以与第1实施例相比，部件数增加。但是，在本实施例中，即使在任一个驱动变压器230发生了故障的情况下，也能够以非接触方式从其他的驱动变压器230以及送电线圈240向受电装置110发送电力。因此，在本实施例中，提高了耐障碍性以及可靠性。
(实施例8)
使用图9来说明第8实施例。在本实施例中，使分别由专用的驱动变压器230驱动多个送电线圈240的送电装置210A、和串联连接了多个受电线圈140的受电装置110A相耦合。这样构成的本实施例也起到与第7实施例相同的作用效果。
(实施例9)
使用图10说明第9实施例。在本实施例中，使分别由专用的驱动变压器230驱动多个送电线圈240的送电装置210A、和将并联连接的受电线圈组141和串联连接的受电线圈组142并联连接而成的受电装置110B相耦合。这样构成的本实施例也起到与第7实施例相同的作用效果。
(实施例10)
使用图11来说明第10实施例。在本实施例中，使分别由专用的驱动变压器230驱动多个送电线圈240的送电装置210A、和将并联连接的受电线圈组141和串联连接的受电线圈组142串联连接而成的受电装置110C相耦合。这样构成的本实施例也起到与第7实施例相同的作用效果。
(实施例11)
使用图12说明第11实施例。在本实施例中，使分别由专用的驱动变压器230驱动多个送电线圈240的送电装置210A、和将多个并联连接的受电线圈组141串联连接而成的受电装置110D相耦合。这样构成的本实施例也起到与第7实施例相同的作用效果。
(实施例12)
使用图13说明第12实施例。在本实施例中，使分别由专用的驱动变压器230驱动多个送电线圈240的送电装置210A、和将多个串联连接的受电线圈组142并联连接而成的受电装置110E相耦合。这样构成的本实施例也起到与第7实施例相同的作用效果。
(实施例13)
使用图14说明第13实施例。本实施例的送电装置210B经由多脉冲整流器250向多个交流-直流变换装置220分配来自交流电源200的电力，各交流-直流变换装置220向一个或多个驱动变压器230提供电力。各驱动变压器230驱动一个或多个送电线圈240。
例如，从公共的驱动变压器230接受电力分配的3个驱动变压器230(1)～230(3)分别驱动一个个送电线圈240。第4个驱动变压器230(4)并列驱动多个(例如2个)送电线圈240。图14下侧所示的第5个驱动变压器230驱动一个送电线圈240。
受电装置110E与图13所述相同，并联连接了多个串联连接的受电线圈组142，由此对二次电池130进行充电。这样构成的本实施例也起到与第7实施例相同的作用效果。
(实施例14)
使用图15说明第14实施例。在本实施例中，使在第13实施例(图14)中说明的送电装置210B和在第12实施例(图13)中说明的受电装置110E相耦合。这样构成的本实施例也起到与第7实施例相同的作用效果。
(实施例15)
使用图16说明第15实施例。在本实施例中，说明移动体用非接触充电装置的其他设置方法。
建筑物2是用于容纳电动汽车100的车库、房屋等。在电动汽车100的车体101中，例如在底板部101A、两侧部101B、天花板部101C中分散配置一个或多个受电线圈140。
与配置在车体101的各部位的受电线圈140相对应地，在建筑物2的天花板部、两侧墙壁部、地板部配置一个或多个送电线圈240。受电线圈140以及送电线圈240的电连接可以使用在上述各实施例中叙述的构成的任一个。
在车体101的各部位中分散受电线圈140，与这些受电线圈140相对应地在建筑物2内配置多个送电线圈240。由此，电路的构成复杂化，但是能够进一步增大用于电力传输的线圈面积，能够以非接触方式传输更多的电力。
在图1中，示出了在车体101所具备的多个外面之中的一个面(底板面)侧配置多个受电线圈140的例子，但是在图16中，示出了在车体101所具备的多个外面之中的规定的多个面侧设置多个受电线圈140的例子。
另外，本发明并不限于上述实施例。如果是本领域的技术人员，就能够在本发明的范围内进行各种追加、变更等。在各实施例中，叙述了采用电磁感应方式传输电力的情况，但是也可以取代这种方式，使用接收电波并变换为直流电力的电波方式、利用电场或磁场的谐振来传输电力的共振方式等。
进一步地，在各实施例中，以电动汽车为例进行了说明，但是也可以应用于如所谓的混合动力汽车这样在并用内燃机和电动发动机的汽车中。
此外，上述本发明能够如以下所述那样作为电动式移动体来把握。在以下的表现中，为了理解而引用附图中的符号，但是并不限于附图的构成。
“表现1：一种电动式移动体，是使用从外部传输的电力进行移动的电动式移动体100，具备：车体101；接收部140，多个该接收部140配置在上述车体的规定的面，并接收来自外部的电力；以及电路120，其使用由上述多个接收部接收到的电力来对二次电池130进行充电。”

Claims (10)

1.一种移动体用非接触充电装置，用于以非接触方式向移动体进行供电，该移动体用非接触充电装置具备：
受电装置，其设置于上述移动体；以及
送电装置，其被设置成不与上述受电装置接触，
上述受电装置具备分散配置在上述移动体的规定的部位、且用于接收来自外部的电力的多个接收部，
上述送电装置具备与上述多个接收部相对应地配置在上述移动体的外部的规定位置、且用于发送电力的多个发送部。
2.根据权利要求1所述的移动体用非接触充电装置，其特征在于，
上述多个发送部为初级线圈，
上述多个接收部为次级线圈，
上述送电装置利用电磁感应来向上述受电装置传输电力。
3.根据权利要求2所述的移动体用非接触充电装置，其特征在于，
上述送电部通过至少一个驱动部来并列驱动上述多个发送部。
4.根据权利要求3所述的移动体用非接触充电装置，其特征在于，
与上述多个发送部分别并联连接谐振电容器。
5.根据权利要求1所述的移动体用非接触充电装置，其特征在于，
通过并联连接上述多个接收部来得到期望的电流。
6.根据权利要求1所述的移动体用非接触充电装置，其特征在于，
通过串联连接上述多个接收部来得到期望的电压。
7.根据权利要求1所述的移动体用非接触充电装置，其特征在于，
上述多个接收部被分组为多个群，决定按照上述多个群的每一个群进行并联连接还是进行串联连接，并且能够将上述多个群彼此串联连接或并联连接。
8.根据权利要求3所述的移动体用非接触充电装置，其特征在于，
设置多个上述驱动部，
将交流电源变换为直流电源之前，将上述交流电源分配给上述多个驱动部。
9.根据权利要求3所述的移动体用非接触充电装置，其特征在于，
在将交流电源变换为直流电源之后分配给上述多个驱动部。
10.一种移动体用非接触充电方法，用于以非接触方式向移动体进行供电，
具备：受电装置，其设置于上述移动体；以及送电装置，其被设置成不与上述受电装置接触，
上述受电装置具备分散配置在上述移动体的规定的部位、且用于接收来自外部的电力的多个接收部，
上述送电装置具备与上述多个接收部相对应地配置在上述移动体的外部的规定位置、且用于发送电力的多个发送部，
在上述移动体在预先设定的规定区域内停车的情况下，从上述送电装置经由上述多个发送部发送电力，
上述受电装置将由上述多个接收部接收到的电力蓄积在二次电池中。
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