CN105142958A - 车辆和非接触供电*** - Google Patents

Abstract

非接触供电***(10)能够以非接触方式从送电部(220)向车辆(100)的受电部(110)供给电力。非接触供电***具备：升降机构(105)，其能够从待机位置向接近送电部的方向移动受电部；和车辆ECU(300)，其用于控制升降机构。车辆ECU构成为能够进行第1检测动作和第2检测动作，第1检测动作是在受电部位于待机位置的状态下检测送电部的位置的动作，第2检测动作是在受电部位于比待机位置接近送电部的受电位置的状态下检测送电部的位置的动作。并且，车辆ECU在第1以及第2检测动作双方中检测到送电部位于预定范围内的情况下，使送电部开始输送电力。

Description

车辆和非接触供电***

技术领域

本发明涉及车辆和非接触供电***，更特定地涉及非接触供电***中的送电部与受电部之间的对位技术。

背景技术

不使用电源线、送电电缆的非接触的无线电力传送近年来正受到关注，有人提出了将无线电力传送应用于能够利用来自车辆外部的电源(以下也称作“外部电源”)的电力对车载的蓄电装置进行充电的电动汽车、混合动力车辆等。

在这样的非接触供电***中，为了提高电力传送效率，使送电侧与受电侧适当对位是重要的。并且，在某些***中，有人提出了为了使送电部与受电部接近而设置能够使送电部或受电部移动的机构的结构。

日本特开2011-036107号公报(专利文献1)公开了如下结构：在设置于车辆的受电侧线圈与设置于地面的送电侧线圈之间以非接触方式传递电力的充电***中，设置位置调整部，该位置调整部调整送电侧线圈的位置，以使送电侧线圈与受电侧线圈成为彼此电磁耦合的位置关系。

另外，在日本特开2011-120387号公报(专利文献2)以及日本特开2011-193617号公报(专利文献3)中公开了如下结构：在车辆的非接触供电***中，在车辆侧设置升降装置，该升降装置通过使设置于车辆的受电线圈升降来使受电线圈接近送电线圈。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-036107号公报

专利文献2：日本特开2011-120387号公报

专利文献3：日本特开2011-193617号公报

发明内容

发明要解决的问题

在非接触供电***中在对搭载于车辆的蓄电装置进行充电的情况下，在设置有送电装置的驻车空间中进行驻车以使电力传送时的送电部与受电部的位置关系成为适于电力传送的位置是重要的。另外，在如上述专利文献所公开的在驻车后送电部或受电部能够移动的结构的情况下，为了得到所期望的电力传送效率，需要使进行电力传送时的送电部与受电部的最终位置关系处于预定范围内。

若该送电部与受电部之间的位置关系不合适，则会在电力传送效率降低的状态下进行电力传送，因此，会招致来自送电装置的无用电力的放出以及充电时间的延长。

本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，在设置有使送电部或受电部移动的移动装置的非接触供电***中，确保所期望的电力传送效率。

用于解决问题的手段

本发明的车辆能够以非接触方式从送电装置接受电力。车辆具备：受电部，其以非接触方式从送电装置所包含的送电部接受电力；移动装置，其构成为能够从待机位置向接近送电部的方向移动受电部；以及控制装置。控制装置能够进行第1检测动作以及第2检测动作，第1检测动作是在受电部位于待机位置的状态下检测送电部的位置的动作，第2检测动作是在受电部位于比待机位置接近送电部的位置的状态下检测送电部的位置的动作。控制装置在第1检测动作中检测到送电部位于第1预定范围内、且在第2检测动作中检测到送电部位于第2预定范围内的情况下，使送电装置开始输送电力。

优选，车辆还具备用于检测送电部的检测部。控制装置使用检测部进行第1检测动作，使用受电部进行第2检测动作。

优选，在车辆被置于能够从送电装置向其输送电力的位置的状态下，检测部与送电部之间的距离比待机位置与送电部之间的距离短。

优选，控制装置在将受电部移动到开始接受电力的预定位置之后进行第2检测动作。

优选，检测部包括能够检测通过从送电部输送电力而生成的电磁场的磁的多个磁传感器。控制装置基于由多个磁传感器检测到的磁的分布来识别送电部的位置。

优选，控制装置按照计时器值使送电部开始输送电力，计时器值基于与用户设定的送电开始时间相关联的信息来确定。在经过了与计时器值对应的时间时，控制装置响应于此而执行第2检测动作。

优选，送电部的固有频率与受电部的固有频率之差为送电部的固有频率或受电部的固有频率的±10％以下。

优选，送电部与受电部的耦合系数为0.6以上且0.8以下。

优选，受电部通过形成于受电部与送电部之间的以特定频率振荡的磁场以及形成于受电部与送电部之间的以特定频率振荡的电场的至少一方从送电部接受电力。

本发明的非接触供电***以非接触方式从送电部向受电部供给电力。非接触供电***具备：移动装置，其构成为能够从待机位置向送电部和受电部相接近的方向移动送电部以及受电部的至少一方；以及控制装置。控制装置能够进行第1检测动作和第2检测动作，第1检测动作是在送电部以及受电部位于待机位置的状态下检测送电部与受电部之间的位置关系的动作，第2检测动作是在送电部与受电部之间的距离比送电部以及受电部处于待机位置时的送电部与受电部之间的距离小的状态下检测位置关系的动作。控制装置在第1检测动作中检测到位置关系满足第1预定条件、且在第2检测动作中检测到位置关系满足第2预定条件的情况下，使送电部开始输送电力。

发明的效果

根据本发明，在设置有使送电部或受电部移动的移动装置的非接触供电***中，在驻车动作时和通过移动装置使送电部与受电部接近时确认送电部与受电部的位置关系，在两次确认中都确认到送电部与受电部之间的位置关系满足预定条件之后进行电力传送。由此，能够一边确保所期望的电力传送效率，一边进行电力传送。

附图说明

图1是本发明的实施方式的车辆的非接触供电***的整体结构图。

图2是用于说明图1中的升降机构的动作的图。

图3是用于说明位置检测传感器与送电部的位置关系的第1图。

图4是用于说明位置检测传感器与送电部的位置关系的第2图。

图5是从送电装置向车辆传送电力时的等价电路图。

图6是示出电力传送***的模拟模型的图。

图7是示出送电部和受电部的固有频率的偏差与电力传送效率的关系的图。

图8是示出在使固有频率固定的状态下使气隙变化时的电力传送效率与向送电部供给的电流的频率的关系的图表。

图9是示出距电流源(磁流源)的距离与电磁场的强度的关系的图。

图10是用于说明本实施方式中的位置确认控制的概要的图。

图11是用于说明在本实施方式中使用了计时器功能的情况下的位置确认控制的概要的图。

图12是用于说明本实施方式中的位置确认控制处理的流程图。

具体实施方式

以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。此外，对图中相同或相当部分标注相同标号而不反复对其进行说明。

(非接触供电***的结构)

图1是本实施方式的非接触供电***10的整体结构图。参照图1，非接触供电***10具备车辆100和送电装置200。

送电装置200包括电源装置210和送电部220。电源装置210产生具有预定频率的交流电力。作为一例，电源装置210从商用电源400接受电力而产生高频的交流电力，将该产生的交流电力向送电部220供给。然后，送电部220经由在送电部220的周围产生的电磁场而以非接触方式向车辆100的受电部110输出电力。

电源装置210包括通信部230、作为控制装置的送电ECU240、电源部250、以及阻抗调整部260。另外，送电部220包括谐振线圈221和电容器222。

电源部250由来自送电ECU240的控制信号MOD控制，将从商用电源400等交流电源接受的电力变换为高频电力。然后，电源部250将该变换后的高频电力经由阻抗调整部260向谐振线圈221供给。

另外，电源部250将由未图示的电压传感器、电流传感器分别检测出的送电电压Vtr以及送电电流Itr向送电ECU240输出。

阻抗调整部260是用于调整送电部220的输入阻抗的部件，典型地构成为包括电抗器和电容器。阻抗调整部260由来自送电ECU240的控制信号SE10控制。

谐振线圈221以非接触方式将从电源部250传递出的电力向车辆100的受电部110所包含的谐振线圈111转送。谐振线圈221与电容器222一起构成LC谐振电路。此外，关于受电部110与送电部220之间的电力传送，将使用图4在后面进行阐述。

通信部230是用于在送电装置200与车辆100之间进行无线通信的通信接口，与车辆100侧的通信部160进行信息INFO的授受。通信部230接收从车辆100侧的通信部160发送的车辆信息以及指示送电的开始和停止的信号等，并将所接收的这些信息向送电ECU240输出。另外，通信部230将来自送电ECU240的送电电压Vtr以及送电电流Itr等信息向车辆100发送。

送电ECU240包括均未在图1中图示的CPU(CentralProcessingUnit：中央处理单元)、存储装置以及输入输出缓冲器，进行来自各传感器等的信号的输入和/或向各设备的控制信号的输出，并且进行电源装置210中的各设备的控制。此外，这些控制不限于通过软件进行的处理，也可以通过专用的硬件(电子电路)进行处理。

车辆100包括升降机构105、受电部110、匹配器170、整流器180、充电继电器CHR185、蓄电装置190、***主继电器SMR115、功率控制单元PCU(PowerControlUnit)120、电动发电机130、动力传递装置140、驱动轮150、作为控制装置的车辆ECU(ElectronicControlUnit：电子控制单元)300、通信部160、电压传感器195、电流传感器196、以及位置检测传感器165。

此外，在本实施方式中，虽然以电动汽车为例来说明车辆100，但只要是能够使用储存于蓄电装置的电力进行行驶的车辆即可，车辆100的结构不限于此。作为车辆100的其他例子，包括搭载有发动机的混合动力车辆、搭载有燃料电池的燃料电池车等。

受电部110设置于车辆100的地板附近，包括谐振线圈111和电容器112。

谐振线圈111以非接触方式从送电装置200所包含的谐振线圈221接受电力。谐振线圈111与电容器112一起构成LC谐振电路。

受电部110搭载在升降机构105上。如图2所示，升降机构105是用于使用例如连杆机构等来使受电部110从待机位置(虚线)移动到与送电部220相对向的受电预定位置(以下，也称作“受电位置”)(实线)的移动装置。升降机构105在车辆100停在驻车空间的预定位置后，例如通过由未图示的马达等驱动而将受电部110从待机位置移动到受电位置。

此外，受电位置既可以设定为与送电部220相距预定高度的位置，也可以设为受电部110与送电部220相接触的位置。

另外，如图2所示，在车辆100停在驻车空间的预定位置的状态下，位置检测传感器165与送电部220(或受电位置)之间的距离比待机位置与送电部220(或受电位置)之间的距离短。

进而，升降机构105包括棘轮机构，构成为受电部110向比受电位置靠下方的位置移动受到限制，但受电部110能够向比受电位置靠上方的位置移动。由此，在车高变低的情况下，能够吸收地板与受电部110的间隔的变动。

由谐振线圈111接受的电力经由匹配器170向整流器180输出。匹配器170典型地构成为包括电抗器和电容器，对被供给由谐振线圈111接受的电力的负载的输入阻抗进行调整。

整流器180对经由匹配器170从谐振线圈111接受的交流电力进行整流，并将该整流后的直流电力向蓄电装置190输出。作为整流器180，例如可以设为包括二极管桥以及平滑用的电容器(均未图示)的结构。作为整流器180，也可以使用利用开关控制进行整流的所谓的开关调整器。在整流器180包含于受电部110的情况下，为了防止与产生的电磁场相伴的开关元件的误动作等，更优选将整流器180设为二极管桥那样的静止型的整流器。

CHR185电连接在整流器180与蓄电装置190之间。CHR185由来自车辆ECU300的控制信号SE2控制，对从整流器180向蓄电装置190的电力的供给和切断进行切换。

蓄电装置190是构成为能够充放电的电力储藏要素。蓄电装置190例如构成为包括锂离子电池、镍氢电池或铅蓄电池等二次电池、双电层电容器等蓄电元件。

蓄电装置190连接于整流器180。并且，蓄电装置190蓄积由受电部110接受且由整流器180整流后的电力。另外，蓄电装置190也经由SMR115连接于PCU120。蓄电装置190将用于产生车辆驱动力的电力向PCU120供给。进而，蓄电装置190蓄积由电动发电机130发电产生的电力。蓄电装置190的输出例如是200V左右。

在蓄电装置190设置有均未图示的分别用于检测蓄电装置190的电压VB和输入输出的电流IB的电压传感器和电流传感器。这些检测值被输出到车辆ECU300。车辆ECU300基于该电压VB和电流IB来运算蓄电装置190的充电状态(也称作“SOC(StateOfCharge)”)。

SMR115电连接在蓄电装置190与PCU120之间。并且，SMR115由来自车辆ECU300的控制信号SE1控制，对蓄电装置190与PCU120之间的电力的供给和切断进行切换。

PCU120构成为包括均未图示的转换器和变换器。转换器由来自车辆ECU300的控制信号PWC控制，对来自蓄电装置190的电压进行变换。变换器由来自车辆ECU300的控制信号PWI控制，使用由转换器变换后的电力来驱动电动发电机130。

电动发电机130是交流旋转电机，例如是具备埋设有永磁体的转子的永磁体型同步电动机。

电动发电机130的输出转矩经由动力传递装置140传递到驱动轮150。车辆100使用该转矩进行行驶。电动发电机130能够在车辆100的再生制动时利用驱动轮150的转矩进行发电。并且，该发电电力由PCU120变换为蓄电装置190的充电电力。

另外，在除了电动发电机130以外还搭载有发动机(未图示)的混合动力汽车中，通过使发动机和电动发电机130以协作的方式动作来产生所需的车辆驱动力。在该情况下，也能够使用通过发动机的旋转得到的发电电力来对蓄电装置190进行充电。

通信部160是用于在车辆100与送电装置200之间进行无线通信的通信接口，与送电装置200的通信部230进行信息INFO的授受。从通信部160向送电装置200输出的信息INFO包括来自车辆ECU300的车辆信息、指示送电的开始和停止的信号、以及送电装置200的阻抗调整部260的切换指令等。

车辆ECU300包括均未在图1图示的CPU、存储装置以及输入输出缓冲器，进行来自各传感器等的信号的输入、向各设备的控制信号的输出，并且进行车辆100中的各设备的控制。此外，上述控制不限于通过软件进行的处理，也可以通过专用的硬件(电子电路)进行处理。

位置检测传感器165例如设置于车辆100的地板下面。位置检测传感器165是为了设置有送电部220的驻车空间中的驻车位置的位置确认而对送电部220进行检测的传感器。位置检测传感器165例如是磁检测传感器，在驻车动作执行期间检测通过为了位置检测而从送电部220输送的电力(以下，也称作“测试送电”)而产生的磁场的大小，并将该检测信号SIG向ECU300输出。ECU300基于由位置检测传感器165检测到的检测信号SIG来判定驻车位置是否合适，对用户催促车辆的停止。或者，在车辆100设置有自动驻车功能的情况下，ECU300基于检测信号SIG使车辆自动停止。

图3是示出车辆100相对于送电部220适当驻车的情况下的、送电部220与位置检测传感器165的位置关系的一例的图。在图3的例子中，送电部220的送电用的谐振线圈221以其卷绕轴处于水平方向(图3中的X轴方向)的方式卷绕于铁氧体芯225，作为位置检测传感器165使用了4个传感器。

将对由图3那样的送电部220进行了送电的情况下产生的磁场的分布进行模拟而得到的例子示于图4。在图4中，磁场的分布由等高线表示，磁场的强度从周围的区域AR2朝向区域AR1而变大。

位置检测传感器165被配置成：在以送电用的谐振线圈221的卷绕中心为原点的正交坐标(X-Y轴)中，各位置检测传感器165在X轴方向上与原点相距的距离分别相同，且在Y轴方向上与原点相距的距离分别相同，即，位置检测传感器165被配置成相对于原点彼此对称。由此，在车辆100相对于送电部220停在了合适的位置的情况下，由各位置检测传感器165检测到的磁场的大小大致相同。因此，在进行驻车动作时，能够根据由各位置检测传感器165检测到的磁场大小之差来判定送电部220是否位于第1预定范围内。

此外，位置检测传感器165不限于如上所述的磁检测传感器，例如也可以是用于对贴附于送电部220的RFID(RadioFrequencyIdentification：射频识别)进行检测的RFID读取器，还可以是用于对送电部220的高度差和/或基准点的高度进行检测的距离传感器。在使用这样的其他类型的传感器的情况下，例如根据来自各RFID的信号接收强度的分布来识别位置，或者根据由各距离传感器检测到的高度的分布来识别位置。

在本实施方式这样的设置升降机构105的结构中，由于将受电部110从待机位置向受电位置移动，所以在驻车动作执行期间这样的受电部110收纳于待机位置的状态下，难以使用受电部110进行位置检测。因此，为了进行驻车动作期间的送电部220的位置检测，需要有位置检测传感器165。

再次参照图1，电压传感器195与谐振线圈111并联连接，检测由受电部110接受到的受电电压Vre。电流传感器196设置于连结谐振线圈111和匹配器170的电力线，检测受电电流Ire。受电电压Vre和受电电流Ire的检测值被发送到车辆ECU300，用于电力传送效率的运算等。

此外，在图1中，虽然示出了在受电部110和送电部220设置谐振线圈111、221的结构，但也可以设为除此之外还分别设置能够通过电磁感应与谐振线圈授受电力的电磁感应线圈113、223的结构。在该情况下，虽然未在图1中示出，但在送电部220中，电磁感应线圈连接于电源部250，通过电磁感应将来自电源部250的电力向谐振线圈221传递。另外，在受电部110中，电磁感应线圈113连接于整流器180，通过电磁感应取出由谐振线圈111接受到的电力并向整流器180传递。

(电力传送的原理)

接着，使用图5～图9说明非接触的电力传送的原理。此外，此外，在图5～图9中，以在受电部和送电部设置电磁感应线圈的情况为例进行说明。图5是从送电装置200向车辆100传送电力时的等价电路图。参照图5，送电装置200的送电部220包括谐振线圈221、电容器222、以及电磁感应线圈223。

电磁感应线圈223以与谐振线圈221隔有预定间隔的方式例如与谐振线圈221设置在大致同轴上。电磁感应线圈223通过电磁感应与谐振线圈221磁耦合，将从电源装置210供给的高频电力通过电磁感应向谐振线圈221供给。

谐振线圈221与电容器222一起形成LC谐振电路。此外，如后所述，在车辆100的受电部110中也形成LC谐振电路。由谐振线圈221和电容器222形成的LC谐振电路的固有频率与受电部110的LC谐振电路的固有频率之差为前者的固有频率或后者的固有频率的±10％以下。并且，谐振线圈221通过电磁感应从电磁感应线圈223接受电力，以非接触方式向车辆100的受电部110输送电力。

此外，电磁感应线圈223是为了使从电源装置210向谐振线圈221的供电容易而设置的部件，也可以不设置电磁感应线圈223而对谐振线圈221直接连接电源装置210。另外，电容器222是为了调整谐振电路的固有频率而设置的部件，在能够利用谐振线圈221的寄生电容来得到所期望的固有频率的情况下，也可以设为不设置电容器222的结构。

车辆100的受电部110包括谐振线圈111、电容器112以及电磁感应线圈113。谐振线圈111与电容器112一起形成LC谐振电路。如上所述，由谐振线圈111和电容器112形成的LC谐振电路的固有频率与送电装置200的送电部220中的由谐振线圈221和电容器222形成的LC谐振电路的固有频率之差为前者的固有频率或后者的固有频率的±10％。并且，谐振线圈111以非接触方式从送电装置200的送电部220接受电力。

电磁感应线圈113以与谐振线圈111隔有预定间隔的方式例如与谐振线圈111设置在大致同轴上。电磁感应线圈113通过电磁感应与谐振线圈111磁耦合，通过电磁感应取出由谐振线圈111接受到的电力，并将该电力向电负载装置118输出。此外，电负载装置118是利用由受电部110接受到的电力的电气设备，具体而言，是总括性地表示整流器180(图1)以后的电气设备的部件。

此外，电磁感应线圈113是为了使来自谐振线圈111的电力的取出容易而设置的部件，也可以不设置电磁感应线圈113而对谐振线圈111直接连接整流器180。另外，电容器112是为了调整谐振电路的固有频率而设置的部件，在能够利用谐振线圈111的寄生电容来得到所期望的固有频率的情况下，也可以设为不设置电容器112的结构。

在送电装置200中，从电源装置210向电磁感应线圈223供给高频的交流电力，使用电磁感应线圈223向谐振线圈221供给电力。于是，能量(电力)通过形成于谐振线圈221与车辆100的谐振线圈111之间的磁场而从谐振线圈221向谐振线圈111移动。移动到谐振线圈111的能量(电力)通过使用电磁感应线圈113而取出，并向车辆100的电负载装置118传送。

如上所述，在该电力传送***中，送电装置200的送电部220的固有频率与车辆100的受电部110的固有频率之差为送电部220的固有频率或受电部110的固有频率的±10％以下。通过将送电部220和受电部110的固有频率设定在这样的范围，能够提高电力传送效率。另一方面，在上述固有频率之差比±10％大时，电力传送效率变得比10％小，有可能产生电力传送时间变长等弊端。

此外，送电部220(受电部110)的固有频率是指构成送电部220(受电部110)的电路(谐振电路)自由振荡的情况下的振荡频率。此外，在构成送电部220(受电部110)的电路(谐振电路)中，使制动力或电阻实质上为零时的固有频率也称作送电部220(受电部110)的谐振频率。

使用图6和图7来说明解析固有频率之差与电力传送效率的关系而得到的模拟结果。图6是示出电力传送***的模拟模型的图。另外，图7是示出送电部和受电部的固有频率的偏差与电力传送效率的关系的图。

参照图6，电力传送***89具备送电部90和受电部91。送电部90包括第1线圈92和第2线圈93。第2线圈93包括谐振线圈94和设置于谐振线圈94的电容器95。受电部91具备第3线圈96和第4线圈97。第3线圈96包括谐振线圈99和连接于该谐振线圈99的电容器98。

将谐振线圈94的电感设为电感Lt，将电容器95的电容设为电容C1。另外，将谐振线圈99的电感设为电感Lr，将电容器98的电容设为电容C2。若这样设定各参数，则第2线圈93的固有频率f1由下述的式(1)表示，第3线圈96的固有频率f2由下述的式(2)表示。

f1＝1/{2π(Lt×C1)^1/2}…(1)

f2＝1/{2π(Lr×C2)^1/2}…(2)

在此，将使电感Lr和电容C1、C2固定而仅使电感Lt变化的情况下的第2线圈93和第3线圈96的固有频率的偏差与电力传送效率的关系示于图7。此外，在该模拟中，谐振线圈94与谐振线圈99的相对位置关系设为固定，而且向第2线圈93供给的电流的频率是恒定的。

在图7所示的图表中，横轴表示固有频率的偏差(％)，纵轴表示一定频率的电流下的电力传送效率(％)。固有频率的偏差(％)由下述式(3)表示。

(固有频率的偏差)＝{(f1-f2)/f2}×100(％)…(3)

从图7可以看出，在固有频率的偏差(％)为0％的情况下，电力传送效率接近100％。在固有频率的偏差(％)为±5％的情况下，电力传送效率变为40％左右。在固有频率的偏差(％)为±10％的情况下，电力传送效率变为10％左右。在固有频率的偏差(％)为±15％的情况下，电力传送效率变为5％左右。即，可知，通过将第2线圈93和第3线圈96的固有频率设定成固有频率的偏差(％)的绝对值(固有频率之差)处于第3线圈96的固有频率的10％以下的范围，能够将电力传送效率提高到实用的水平。进而，若将第2线圈93和第3线圈96的固有频率设定成固有频率的偏差(％)的绝对值为第3线圈96的固有频率的5％以下，则能够进一步提高电力传送效率，因而更为优选。此外，作为模拟软件，采用了电磁场解析软件(JMAG(注册商标)：株式会社JSOL制)。

再次参照图5，送电装置200的送电部220和车辆100的受电部110通过形成在送电部220与受电部110之间且以特定频率振荡的磁场和形成在送电部220与受电部110之间且以特定频率振荡的电场的至少一方而以非接触方式授受电力。送电部220与受电部110的耦合系数κ优选为0.1以下，通过利用电磁场使送电部220和受电部110谐振(共振)来从送电部220向受电部110传送电力。

在此，对在送电部220的周围形成的特定频率的磁场进行说明。“特定频率的磁场”典型地与电力传送效率和向送电部220供给的电流的频率具有关联性。因此，首先，对电力传送效率与向送电部220供给的电流的频率的关系进行说明。从送电部220向受电部110传送电力时的电力传送效率根据送电部220与受电部110间的距离等各种原因而变化。例如，将送电部220和受电部110的固有频率(谐振频率)设为f0，将向送电部220供给的电流的频率设为f3，将送电部220与受电部110之间的气隙设为气隙AG。

图8是示出在使固有频率f0固定的状态下使气隙AG变化时的电力传送效率与向送电部220供给的电流的频率f3的关系的图表。参照图8，横轴表示向送电部220供给的电流的频率f3，纵轴表示电力传送效率(％)。效率曲线L1示意性地示出气隙AG小时的电力传送效率与向送电部220供给的电流的频率f3的关系。如该效率曲线L1所示，在气隙AG小的情况下，电力传送效率的峰值在频率f4、f5(f4＜f5)下产生。若增大气隙AG，则电力传送效率高时的2个峰值以彼此接近的方式变化。然后，如效率曲线L2所示，在使气隙AG比预定距离大时，电力传送效率的峰值变为1个，在向送电部220供给的电流的频率为频率f6时电力传送效率成为峰值。若进一步使气隙AG比效率曲线L2的状态大，则如效率曲线L3所示，电力传送效率的峰值变小。

例如，作为用于谋求电力传送效率的提高的方法，可考虑如下的方法。作为第1方法，可考虑如下方法：配合气隙AG，使向送电部220供给的电流的频率恒定，使电容器222和/或电容器112的电容变化，从而使送电部220与受电部110之间的电力传送效率的特性变化。具体而言，在使向送电部220供给的电流的频率恒定的状态下，调整电容器222和电容器112的电容，以使得电力传送效率成为峰值。在该方法中，与气隙AG的大小无关，在送电部220和受电部110中流动的电流的频率是恒定的。

另外，作为第2方法，是基于气隙AG的大小来调整向送电部220供给的电流的频率的方法。例如，在电力传送特性为效率曲线L1的情况下，向送电部220供给频率f4或f5的电流。在频率特性为效率曲线L2、L3的情况下，向送电部220供给频率f6的电流。在该情况下，成为配合气隙AG的大小而使在送电部220和受电部110中流动的电流的频率变化。

在第1方法中，在送电部220中流动的电流的频率为固定的一定的频率，在第2方法中，在送电部220中流动的频率为根据气隙AG而适当变化的频率。通过第1方法、第2方法等，向送电部220供给以使电力传送效率高的方式设定的特定频率的电流。通过在送电部220中流动特定频率的电流，在送电部220的周围会形成以特定频率振荡的磁场(电磁场)。受电部110通过形成在受电部110与送电部220之间且以特定频率振荡的磁场而从送电部220接受电力。因此，“以特定频率振荡的磁场”不一定是固定频率的磁场。此外，在上述例子中，虽然着眼于气隙AG来设定向送电部220供给的电流的频率，但电力传送效率也根据送电部220与受电部110的水平方向上的偏差等其他原因而变化，有时基于该其他原因来调整向送电部220供给的电流的频率。

此外，在上述说明中，虽然对采用螺旋线圈作为谐振线圈的例子进行了说明，但在采用了弯折线等天线等作为谐振线圈的情况下，通过在送电部220中流动特定频率的电流，在送电部220的周围会形成特定频率的电场。然后，通过该电场来在送电部220与受电部110之间进行电力传送。

在该电力传送***中，通过利用电磁场的“静电磁场”处于支配地位的邻近场(瞬逝场)来谋求送电和受电效率的提高。

图9是表示距电流源(磁流源)的距离与电磁场的强度的关系的图。参照图9，电磁场包括3个成分。曲线k1是与距波源的距离成反比的成分，被称作“辐射电磁场”。曲线k2是与距波源的距离的平方成反比的成分，被称作“感应电磁场”。另外，曲线k3是与距波源的距离的立方成反比的成分，被称作“静电磁场”。此外，若将电磁场的波长设为“λ”，则“辐射电磁场”、“感应电磁场”以及“静电磁场”的强度大致相等的距离能够表示为λ/2π。

“静电磁场”是电磁波的强度随着距波源的距离增大而急剧减少的区域，在本实施方式的电力传送***中，利用该“静电磁场”处于支配地位的邻近场(瞬逝场)进行能量(电力)的传送。即，在“静电磁场”处于支配地位的邻近场中，使具有接近的固有频率的送电部220和受电部110(例如一对LC谐振线圈)共振，从而从送电部220向另一方的受电部110传送能量(电力)。由于该“静电磁场”不向远方能量传播，所以与利用将能量传播到远方的“辐射电磁场”传送能量(电力)的电磁波相比，共振法能够以更少的能量损失输送电力。

这样，在该电力传送***中，通过利用电磁场使送电部220与受电部110谐振(共振)，可在送电部220与受电部110之间以非接触方式传送电力。并且，送电部220与受电部110之间的耦合系数(κ)例如是0.3以下左右，优选是0.1以下。当然，耦合系数(κ)也能够采用0.1～0.3左右的范围。耦合系数(κ)不限于这样的值，可取电力传送良好的各种值。

此外，耦合系数κ根据送电部与受电部之间的距离而变动。在电力传送时的送电部与受电部之间的气隙小时，耦合系数κ例如是0.6～0.8左右。此外，当然，根据送电部与受电部之间的距离，耦合系数κ有时会成为0.6以下。并且，若在送电部与受电部远离的状态下实施电力传送，则耦合系数κ成为0.3以下。

此外，将电力传送中的如上所述的送电部220与受电部110的耦合例如称作“磁共振耦合”、“磁场共振耦合”、“电磁场谐振耦合”、“电场谐振耦合”等。“电磁场谐振耦合”是指包括“磁共振耦合”、“磁场共振耦合”、“电场谐振耦合”的全部的耦合。

在送电部220与受电部110如上所述由线圈形成的情况下，送电部220与受电部110主要通过磁场耦合，形成“磁共振耦合”或“磁场共振耦合”。此外，送电部220和受电部110例如也可以采用弯折线等天线，在该情况下，送电部220与受电部110主要通过电场耦合，形成“电场共振耦合”。

(位置确认控制的说明)

在具有如上所述的使用移动装置在通常行驶时将受电部配置于待机位置且在电力传送时使受电部下降而接近送电部的结构的情况下，设计线圈的电感、电容器的电容等各种参数，以使得在送电部与受电部接近的状态下送电部与受电部之间的耦合良好。因此，在受电部处于待机位置的状态下，存在送电部与受电部的距离比设计值大而无法充分地接受从送电部输出的电力的倾向。因此，会产生如下情况：在使车辆停在驻车空间的预定位置时，难以使用基于受电部的受电电力得到的电力传送效率来检测送电部的位置。

尤其是，如图2所示，在移动装置使用连杆机构的情况下，随着移动装置的垂直方向的升降，移动装置的水平方向的位置也会变化。因此，在这样的情况下，即使在受电部处于待机位置的状态下使用受电部确认了送电部的位置，也无法保障送电部与受电部接近后的实际的受电位置下的彼此的位置关系。

另一方面，在驻车动作时，虽然也可以利用移动装置使受电部预先下降到与受电位置对应的高度，并在该状态下使用受电部来确认送电部的位置，但在送电部的上面高度比设想的高度要高，或者存在路缘石这样的从地面突出的其他物体的情况下，在驻车动作期间受电部有可能会与这些物体碰撞而损伤。因此，在具有如上所述的结构的车辆中，难以使用受电部在驻车动作时准确地检测送电部的位置。

因此，在本实施方式中，在车辆侧与受电部相独立地另外设置用于检测送电部的检测器，在驻车动作时使用该追加的检测器来检测送电部的位置(以下，也称作“第1检测动作”)。进而，在驻车完成后，在由移动装置将受电部移动到受电位置之后，使用基于受电部的受电电力得到的电力传送效率来进行送电部的位置检测(以下，也称作“第2检测动作”)。并且，在该第1检测动作和第2检测动作的双方中检测到送电装置的位置处于预定范围内时，响应于此而开始进行用于对蓄电装置充电的送电。通过进行这样的使用了两个阶段的位置检测动作的位置确认控制，能够避免在电力传送效率降低的状态下进行送电的状态。

以下，使用图10～图12说明本实施方式中的送电装置的位置确认控制。

图10和图11是示出本实施方式中的充电动作的概要的时间图。图10是在车辆驻车后接着进行充电动作的情况下的时间图。另一方面，图11是使用基于用户的设定而在车辆驻车后经过了预定时间之后开始进行充电动作的计时器功能的情况下的时间图。在图10和图11中，纵轴表示时间，概略地示出了用户、车辆100、送电装置200的时序动作。

参照图1和图10，为了进行蓄电装置190的充电，在车辆100来到了设置有送电装置200的驻车空间附近时，从通信待机状态的车辆100发送用于确立通信的要求信号(P200)。响应于此，从送电装置200对车辆100发送用于通信开始的响应信号(P300)，由此，车辆100与送电装置200之间的通信确立。

之后，在由用户开始执行驻车动作(P100)时，送电装置200开始进行用于驻车对位的测试送电(P310)。车辆100利用位置检测传感器165来检测通过测试送电而产生的磁场，基于位置检测传感器165的输出来判定送电部220是否位于自受电部110起的预定范围(第1预定范围)内(P210)。然后，车辆100在判断为送电部220位于自受电部110起的预定范围内时，引导用户以使车辆停车。另外，在具有自动驻车功能的情况下，车辆100基于该识别来执行驻车动作。此外，在测试送电中输出的电力被设定为比对蓄电装置190进行充电时的电力小。

在向预定位置驻车的驻车动作完成时，车辆100基于来自位置检测传感器165的输出来判定送电部220是否位于自受电部110起的预定范围内，在送电部220位于预定范围内的情况下，将表示驻车完成的信号通知给用户(P220)。用户响应于此而使车辆100停止，通过点火开关或点火钥匙的操作来进行车辆100的停止操作，使车辆100成为Ready-OFF状态(P110)，然后，车辆100使升降机构105动作而使受电部110向与送电部220相对向的位置(受电位置)下降(P230)。

在受电部110向受电位置的配置完成时，车辆100利用受电部110来接受来自送电部220的测试送电的电力，基于电力传送效率(受电效率)再次确认送电部220与受电部110的位置关系是否处于预定范围内(第2预定范围)(P240)。然后，在送电部220与受电部110的位置关系良好的情况下，车辆100将表示位置关系良好的信号向送电装置200发送，送电装置200响应于此而停止测试送电(P320)。

之后，送电装置200开始输送用于对蓄电装置190充电的电力(P330)。车辆100利用受电部110来接受从送电装置200输送的电力，执行蓄电装置190的充电处理(P250)。

在蓄电装置190成为满充电状态而充电完成的情况下，或者在由来自用户的操作指示了充电动作的结束的情况下，车辆100停止充电动作，并且对用户和送电装置200通知充电的结束(P260)。然后，车辆100使升降机构105动作而使受电部110返回待机位置(P270)。另一方面，送电装置200基于来自车辆100的充电结束通知而停止送电动作(P340)。

此外，在上述说明中，P210中的使用位置检测传感器165进行的送电部220的位置检测与前述的“第1检测动作”对应。另外，P240中的使用基于由受电部110接受到的电力得到的电力传送效率进行的送电部220的位置检测与前述的“第2检测动作”对应。

接着，使用图11对使用计时器功能的情况进行说明。在图11中，对图10的时间图追加了P225的动作。在图11中，不反复对与图10重复的动作进行说明。

参照图1和图11，当在第1检测动作(P210)中向驻车空间内的预定位置驻车的驻车动作完成时，车辆100将表示驻车完成的信号通知给用户(P220)。用户响应于此而使车辆100停止，通过点火开关或点火钥匙的操作来进行车辆100的停止操作，使车辆100为Ready-OFF状态(P110)，然后，车辆100基于由用户设定的充电开始时刻或充电完成时刻来运算距离充电开始的时间。此时，送电装置200对车辆100成为Ready-OFF进行响应而停止测试送电(P320)。然后，车辆100作为待机状态而使实际的充电动作的开始延迟，直到经过了运算出的距离充电开始的时间(P225)。

在经过了上述计时器而充电开始时刻到来时，车辆100通知送电装置200使其再次开始进行测试送电(P321)，并且使升降机构105下降到受电位置而使受电部110接近送电部220(P230)。

在送电装置200开始进行测试送电时，车辆100基于由受电部110接受到的受电电力和从送电装置200发送的与送电电力有关的信息来运算电力传送效率，确认在受电位置下送电部220是否处于自受电部100起的预定范围(第2预定范围)内(P240)。

在送电部220与受电部100的位置关系良好的情况下，车辆100使送电装置200停止测试送电(P322)。送电装置200在停止测试送电后，为了对蓄电装置190进行充电而接着开始进行使用比测试送电大的电力的送电(P330)。然后，车辆100使用从送电装置200接受到的电力执行蓄电装置190的充电处理(P250)。

以后，与图10的说明同样，随着充电结束(P260)，受电部110返回待机位置(P270)，送电装置200停止送电(P340)。

图12是用于说明在本实施方式中在电力传送期间执行的受电部位置的再调整控制的流程图。图12所示的流程图中的各步骤通过以预定周期执行预先存储于车辆ECU300或送电ECU240的程序来实现。或者，一部分步骤也可以通过构建专用的硬件(电子电路)来实现处理。

参照图12，在步骤(以下，将步骤省略为S)100中，车辆100为了开始与送电装置200通信而发送要求信号。送电ECU240在接收该要求信号而确认到车辆100时，为了开始与车辆100通信而对车辆100发送响应信号(S300)。

在S110中，车辆ECU300判定是否接收到了针对上述要求信号的来自送电装置200的响应信号，即是否与送电装置200确立了通信。在未与送电装置200确立通信的情况下(在S110中为否)，处理返回S110，车辆ECU300继续监视来自送电装置200的响应信号。

在与送电装置200确立了通信确立的情况下(在S110中为是)，处理进入S120，通过用户操作或自动驻车功能而开始进行向设置有送电装置200的驻车空间驻车的驻车动作。随着驻车动作的开始，送电ECU240使送电部220开始进行测试送电(S310)。

然后，在S130中，车辆ECU300通过使用位置检测传感器165检测从送电部220送出的磁力，来判定向预定的驻车位置的移动是否已完成，即送电部220是否处于自受电部110起的预定范围(第1预定范围)内。在向预定的驻车位置的移动未完成的情况下(在S130中为否)，处理返回S130，车辆ECU300一边使用位置检测传感器165进行位置确认，一边继续进行驻车动作。

在向预定的驻车位置的移动已完成的情况下(在S130中为是)，在S140中，通过自动驻车功能或用户操作使驻车动作停止。然后，对车辆通过用户的操作而成为了Ready-OFF进行响应，送电ECU240停止测试送电(S320)。

然后，在S150中，车辆ECU300判定是否存在用户的计时器设定。在不存在用户的计时器设定的情况下(在S150中为否)，处理进入S170。

在存在用户的计时器设定的情况下(在S150中为是)，车辆ECU300使充电动作的开始延迟，直到经过所设定的计时器为止。然后，在S160中，车辆ECU300判定是否所设定的计时器计时已完成而充电开始时刻已到来。

在计时器计时未完成而充电开始时刻未到来的情况下(在S160中为否)，处理返回S160，车辆ECU300继续维持充电动作的待机状态，直到充电开始时刻到来。另一方面，在充电开始时刻已到来的情况下(在S160中为是)，处理进入S170。

在S170中，车辆ECU300使送电装置200再次开始进行测试送电(S321)，并且为了使受电部110移动到与送电部220相对向的受电位置而使升降机构105开始下降。

在S180中，车辆ECU300从送电装置200接受通过测试送电供给的电力，为了确认受电位置下的送电部220与受电部110的位置是否合适而运算电力传送效率(受电效率)。然后，在S190中，车辆ECU300根据运算出的电力传送效率是否为预定值以上，来判定在受电位置下送电部220是否处于自受电部110起的预定范围(第2预定范围)内。

在电力传送效率为预定值以上的情况下(在S190中为是)，处理进入S200，车辆ECU300使升降机构105的下降动作停止，并且使送电装置200停止测试送电(S322)。送电ECU240在测试送电停止后使使用比测试送电大的电力的送电开始(S330)。车辆ECU300响应于此而开始充电处理(S210)。然后，在基于蓄电装置190成为了满充电状态或者基于用户的充电停止的指示而充电动作结束时，车辆ECU300将结束充电动作的通知向送电装置200发送。之后，车辆ECU300使升降机构105上升而使受电部110返回待机位置，结束与送电装置220的通信(S220)。另一方面，送电装置220对充电结束的通知进行响应而停止向车辆100送电(S340)。

在S190中电力传送效率小于预定值的情况下(在S190中为否)，处理进入S195，车辆ECU300判定升降机构105的位置是否达到了下限。在此，“下限”包括升降机构105的可动作范围的下限的情况、以及升降机构105因受电部110与送电部220等接触而无法进一步下降的情况。

在升降机构105的位置未达到下限的情况下(在S195中为否)，处理返回S190，车辆ECU300一边进行升降机构105的下降动作，一边继续监视电力传送效率是否成为了预定值以上。

另一方面，在升降机构105的位置达到了下限的情况下(在S195中为是)，车辆ECU300判断为在升降机构105的可动范围内无法得到充分的电力传送效率，在S205中使升降机构105上升而使受电部110返回待机位置，将蓄电装置190的充电的执行中止(S215)。送电装置200响应于此而停止向车辆100的测试送电停止(S322)。

此外，在上述流程图中，对一边使升降机构105下降一边运算电力传送效率，并对电力传送效率成为了预定值以上进行响应而使升降机构105停止的情况进行了说明。然而，例如在将受电部110与送电部220接触的位置或者受电部110与送电部220的间隙成为预定值的位置这样的预先设定的固定位置设为受电位置的情况下，也可以基于使受电部110移动到受电位置后的电力传送效率来判断是否开始进行充电动作。

另外，在上述流程图中，如利用图11所说明，以响应于驻车动作的停止而使送电装置200停止测试送电的情况为例进行了说明。然而，在不使用计时器功能的情况下，也可以如利用图10所说明那样，在继续进行测试送电的状态下进行使用受电部110的第2检测动作。进而，在使用计时器功能的情况下，也可以使用用于对蓄电装置190进行充电的电力来执行第2检测动作。不过，在如图11、图12那样使用测试送电的电力时，能够减少位置确认时的无用电力的放出，因而更为优选。

进且，在使用计时器功能的情况下，也可以在驻车完成时由升降机构使受电部下降而进行第2检测动作，之后使升降机构上升而使受电部返回待机位置，然后开始进行计时器待机。

通过按照以上那样的处理进行控制，能够在驻车执行时在受电部处于待机位置的状态下使用位置检测传感器来决定停止位置(送电部的位置)，在受电部移动到受电位置后使用运算出的电力传送效率来决定充电动作的开始。由此，能够在驻车动作中提高车辆的停止精度，并且能够抑制在电力传送效率降低的状态下执行充电动作。由此，在非接触供电***中，能够一边确保所期望的电力传送效率，一边进行电力传送。

应该认为，此次公开的实施方式的所有方面均是例示而非限制性的内容。本发明的范围不是由上述说明来表示，而是由权利要求书来表示，意在包括与权利要求书均等的含义以及范围内的所有变更。

标号的说明

10：非接触供电***；89：电力传送***；90、220、220A：送电部；91、110：受电部；92、93、96、97：线圈；94，99、111、221：谐振线圈；95、98、112、222：电容器；100：车辆；105：升降机构；113、223：电磁感应线圈；115：SMR；118：电负载装置；120：PCU；130：电动发电机；140：动力传递装置；150：驱动轮；160、230：通信部；165：位置检测传感器；170：匹配器；180：整流器；190：蓄电装置；195：电压传感器；196：电流传感器；200：送电装置；210：电源装置；225：铁氧体芯；240：送电ECU；250：电源部；260：阻抗调整部；300：车辆ECU；400：商用电源。

Claims (10)

1.一种车辆，能够以非接触方式从送电装置接受电力，其中，

所述车辆具备：

受电部，其以非接触方式从所述送电装置所包含的送电部接受电力；

移动装置，其构成为能够从待机位置向接近所述送电部的方向移动所述受电部；以及

控制装置，其能够进行第1检测动作以及第2检测动作，所述第1检测动作是在所述受电部位于所述待机位置的状态下检测所述送电部的位置的动作，所述第2检测动作是在所述受电部位于比所述待机位置接近所述送电部的位置的状态下检测所述送电部的位置的动作，

所述控制装置，在所述第1检测动作中检测到所述送电部位于第1预定范围内、且在所述第2检测动作中检测到所述送电部位于第2预定范围内的情况下，使所述送电装置开始输送电力。

2.根据权利要求1所述的车辆，

还具备用于检测所述送电部的检测部，

所述控制装置使用所述检测部进行所述第1检测动作，使用所述受电部进行所述第2检测动作。

3.根据权利要求2所述的车辆，

在所述车辆被置于能够从所述送电装置向其输送电力的位置的状态下，所述检测部与所述送电部之间的距离比所述待机位置与所述送电部之间的距离短。

4.根据权利要求2所述的车辆，

所述控制装置，在将所述受电部移动到开始接受电力的预定位置之后进行所述第2检测动作。

5.根据权利要求2所述的车辆，

所述检测部包括能够检测通过从所述送电部输送电力而生成的电磁场的磁的多个磁传感器，

所述控制装置基于由所述多个磁传感器检测到的磁的分布来识别所述送电部的位置。

6.根据权利要求1所述的车辆，

所述控制装置构成为按照计时器值使所述送电部开始输送电力，所述计时器值基于与用户设定的送电开始时间相关联的信息来确定，

在经过了与所述计时器值对应的时间时，所述控制装置响应于此而执行所述第2检测动作。

7.根据权利要求1所述的车辆，

所述送电部的固有频率与所述受电部的固有频率之差为所述送电部的固有频率或所述受电部的固有频率的±10％以下。

8.根据权利要求1所述的车辆，

所述送电部与所述受电部的耦合系数为0.6以上且0.8以下。

9.根据权利要求1所述的车辆，

所述受电部通过形成于所述受电部与所述送电部之间的以特定频率振荡的磁场以及形成于所述受电部与所述送电部之间的以特定频率振荡的电场的至少一方从所述送电部接受电力。

10.一种非接触供电***，以非接触方式从送电部向受电部供给电力，其中，

所述非接触供电***具备：

移动装置，其构成为能够从待机位置向所述送电部和所述受电部相接近的方向移动所述送电部以及所述受电部的至少一方；以及

控制装置，其能够进行第1检测动作以及第2检测动作，所述第1检测动作是在所述送电部以及所述受电部位于所述待机位置的状态下检测所述送电部与所述受电部之间的位置关系的动作，所述第2检测动作是在所述送电部与所述受电部之间的距离比所述送电部以及所述受电部处于所述待机位置时的所述送电部与所述受电部之间的距离小的状态下检测所述位置关系的动作，

所述控制装置，在所述第1检测动作中检测到所述位置关系满足第1预定条件、且在所述第2检测动作中检测到所述位置关系满足第2预定条件的情况下，使所述送电部开始输送电力。