CN105393431B - 供电装置、受电装置及供电方法 - Google Patents

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Abstract

供电装置(100)通过车辆(150)的受电单元(154)对于车辆(150)上装载的蓄电池(152)供给电力。供电单元(104)一边依次变更频率一边对于受电单元(154)进行预供电，同时以大于预供电的大电力进行主供电。供电侧控制单元(103)获取与供电线圈(104a)相关联的频率特性，并基于所得到的频率特性来确定谐振频率。此外，供电侧控制单元(103)基于谐振频率间的频率差判定是否对受电线圈(154a)进行供电。

Description

供电装置、受电装置及供电方法
技术领域
本发明涉及对于车辆上装载的蓄电池通过车辆的受电单元供给电力的供电装置。
背景技术
以往，已知对车辆上装载的蓄电池使用地上的供电装置进行充电的非接触充电***。在非接触充电***中，要抑制无谓的电力消耗，优选以较高的供电效率供电。
以往，已知在供电线圈和受电线圈之间的距离改变的情况下，为了得到较高的供电效率，确定作为最大电力的频率来供电的非接触充电***(例如，专利文献1)。在专利文献1中，供电装置使从供电线圈供电的电力的频率依次变更，确定受电电力为最大的频率，同时以确定出的频率进行供电。由此，在专利文献1的非接触充电***中，能够高效率地实现非接触电力传输。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-142769号公报
发明内容
发明要解决的问题
可是，在专利文献1中，即使在供电线圈和受电线圈中产生了错位的状态下，由于设定最大电力进行供电，所以有不必要的辐射噪声因供电线圈和受电线圈之间的错位幅度而增大的问题。
本发明的目的在于，提供通过在供电线圈和受电线圈相对置的状态中进行供电，能够降低不必要的辐射噪声的供电装置、受电装置及供电方法。
解决问题的方案
本发明的供电装置，是对外部的受电线圈使用电磁作用供给电力的供电装置，采用的结构包括：供电线圈，使用电磁作用供给电力；频率特性获取单元，获取与所述供电线圈相关联的频率特性；谐振频率确定单元，基于所述频率特性确定多个谐振频率；以及电力供给控制单元，基于所述多个谐振频率之间的频率差判定是否对所述受电线圈进行供电。
本发明的受电装置，是从外部的供电线圈使用电磁作用而被供给电力的受电装置，采用的结构包括：受电线圈，由所述供电线圈使用电磁作用而被供给电力；频率特性获取单元，获取所述供电线圈和所述受电线圈之间的供电效率的频率特性；谐振频率确定单元，基于所述频率特性确定谐振频率；以及供电允许判定单元，基于所述谐振频率间的频率差，判定允许不允许从所述供电线圈向所述受电线圈的供电。
本发明的供电方法，是使用电磁作用对外部的受电线圈供给电力的供电方法，包括以下步骤：使用电磁作用，对供电线圈供给电力的供电步骤；获取与所供电的所述供电线圈相关联的频率特性的频率特性获取步骤；基于获取的所述频率特性来确定谐振频率的谐振频率确定步骤；以及基于所述谐振频率间的频率差判定是否对所述受电线圈进行供电的判定步骤。
发明的效果
根据本发明，通过在供电线圈和受电线圈为相对置的状态中进行供电，能够降低不必要的辐射噪声。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的充电***的结构的框图。
图2是表示本发明的实施方式1中的供电单元及供电侧控制单元的结构的框图。
图3是表示本发明的实施方式1的供电装置的动作的流程图。
图4是表示本发明的实施方式1中的频率特性获取方法的流程图。
图5是表示本发明的实施方式1中的峰值判定方法的流程图。
图6是表示本发明的实施方式1中的频率特性的图。
图7(a)是表示峰值为三个的受电线圈的结构的图，图7(b)是表示其频率特性的图。
图8是表示本发明的实施方式1中的校正表的图。
图9是表示对频率的供电效率和供电侧线圈电流之间的关系的图。
图10是表示本发明的实施方式2中的充电***的结构的框图。
图11是表示本发明的实施方式2中的车辆侧控制单元的结构的一例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
(实施方式1)
<充电***的结构>
使用图1说明本发明的实施方式1中的充电***10的结构。图1是表示本发明的实施方式1中的充电***的结构的框图。
充电***10具有供电装置100、车辆150、以及供电侧操作单元160。
再有，图1表示供电线圈104a和受电线圈154a为相对置的可供电的状态。
供电装置100被设置或被埋设在地面上，以使供电单元104从地表面g露出。供电装置100例如设置在泊车位中，在车辆150的泊车中，通过面向受电单元154而对受电单元154供电。这里，供电是指从供电线圈104a对受电线圈154a供给电力。在供电中，有在对蓄电池152供给电力之前，对受电单元154供给很少的电力的预供电，以及为了对蓄电池152供给电力而供给较大的电力的主供电。再有，在以下的说明中，有关仅记载为“供电”的情况，假设包括预供电和主供电两者。
车辆150例如是称为HEV(Hybrid Electric Vehicle；油电混合动力车)、PEV(Plug-in Electric Vehicle；插电式电动车)或EV(ElectricVehicle；电动车)的以蓄电池152的电力行驶的汽车。再有，有关车辆150的结构的细节，将后述。
根据来自外部的操作，供电侧操作单元160将表示开始供电的供电开始信号或表示停止供电的供电停止信号输出到供电装置100。
<车辆的结构>
使用图1说明本发明的实施方式中的车辆150的结构。
车辆150主要由车辆侧操作单元151、蓄电池152、车辆侧控制单元153、受电单元154、以及车辆侧通信单元155构成。
车辆侧操作单元151接受驾驶员的各种操作，将与接受的操作对应的信号输出到车辆侧控制单元153。
蓄电池152存储从供电装置100通过受电单元154供给的电力。
车辆侧控制单元153基于从车辆侧操作单元151输入的各种信号，对于受电单元154及车辆侧通信单元155进行控制，以进行伴随供电的各种处理或伴随供电停止的各种处理。车辆侧控制单元153检出由受电线圈154a受电的受电电力，将受电电力的检出结果作为受电电力信息输出到车辆侧通信单元155。再有，受电电力信息也可以作为计算对蓄电池152供给的电力所得到的值。车辆侧控制单元153计算对蓄电池152中的满充电的存储电力的比例，将算出的存储电力的比例作为存储电力信息输出到车辆侧通信单元155。例如在ECU中计算存储电力的比例。
受电单元154具有受电线圈154a。受电线圈154a由供电单元104的供电线圈104a供电。根据车辆侧控制单元153的控制，受电单元154将在受电线圈154a中受电的电力供给蓄电池152。以在车辆150的底部、侧面、顶面中露出到外部、或用树脂外壳覆盖的状态下设置受电单元154。
车辆侧通信单元155对于供电侧通信单元101发送从车辆侧控制单元153输入的受电电力信息。根据车辆侧控制单元153的控制，车辆侧通信单元155生成表示可受电的状态的可受电信号或表示为不可受电的状态的不可受电信号，将生成的可受电信号或不可受电信号发送到供电侧通信单元101。车辆侧通信单元155将从车辆侧控制单元153输入的存储电力信息发送给供电侧通信单元101。存储电力信息，例如使用CAN(Controller AreaNetwork；控制器区域网络)通信来发送。这里，在蓄电池152为需要充电的状态的情况、或未检测出漏电等而为车辆侧可进行受电的状态的情况等中，发送可受电信号。在蓄电池152为满充电的状态且不需要受电的情况、或检测出漏电等而为车辆侧不可进行受电的状态的情况等中，发送不可受电信号。
<供电装置的结构>
使用图1说明本发明的实施方式的供电装置100的结构。
供电装置100主要由供电侧通信单元101、存储单元102、供电侧控制单元103、以及供电单元104构成。
供电侧通信单元101从车辆侧通信单元155接收受电电力信息，将接收到的受电电力信息输出到供电侧控制单元103。供电侧通信单元101从车辆侧通信单元155接收存储电力信息，将接收到的存储电力信息输出到供电侧控制单元103。供电侧通信单元101接收来自车辆侧通信单元155的可受电信号或不可受电信号。供电侧通信单元101将接收到的可受电信号或不可受电信号输出到供电侧控制单元103。
存储单元102预先存储将相对蓄电池152的满充电的存储电力的比例和校正系数相对应的校正表。存储单元102存储从供电侧控制单元103输入的各频率的供电效率。再有，有关供电效率的计算方法，将后述。存储单元102预先存储驱动频率的开始值、结束值及步进值的驱动频率信息。再有，有关校正表，将后述。
在从供电侧操作单元160输入供电开始信号，同时从供电侧通信单元101输入了可受电信号时，供电侧控制单元103控制供电单元104，以使其对于供电线圈104a一边依次变更频率，一边对于受电线圈154a进行预供电。
供电侧控制单元103参照存储单元102中存储的校正表，读出与从供电侧通信单元101输入的存储电力信息表示的存储电力的比例相对应的校正系数。
供电侧控制单元103在求得的供电效率的频率特性中，计算供电效率的两个峰值间的频率差，将算出的频率差用校正系数校正。在校正后的频率差为阈值以上的情况下，供电侧控制单元103判定为开始主供电。另一方面，在校正后的频率差低于阈值的情况下，供电侧控制单元103判定为不开始主供电。即，供电侧控制单元103利用供电线圈104a和受电线圈154a之间的错位越小，供电效率的峰值间的频率差越大的事实，判定是否进行主供电。再有，有关供电线圈104a和受电线圈154a之间的错位的程度和供电效率的峰值间的频率差之间的关系，将后述。
在判定为开始主供电的情况下(例如，图1的状态的情况)，供电侧控制单元103对于供电单元104进行控制，以使其开始主供电。此外，在判定为不开始主供电的情况下，供电侧控制单元103对于供电单元104进行控制，以使其不开始主供电。
在供电中，在由供电侧操作单元160输入了供电停止信号的情况下，或在由供电侧通信单元101输入了不可受电信号的情况下，供电侧控制单元103控制供电单元104，以使其不开始供电或停止供电。再有，有关供电侧控制单元103的结构的细节，将后述。
供电单元104具有供电线圈104a。供电单元104根据供电侧控制单元103的控制，一边依次变更频率一边由供电线圈104a进行预供电，还进行主供电。例如通过电磁感应方式或磁谐振方式，供电单元104从供电线圈104a对受电线圈154a供电。
<供电单元的结构>
使用图2说明本发明的实施方式中的供电单元104的结构。图2是表示本发明的实施方式1中的供电单元及供电侧控制单元的结构的框图。
供电单元104主要由切换单元201、AC/DC转换装置202、逆变器203、电压检测单元204、电流检测单元205、以及供电线圈104a构成。
切换单元201根据电力供给控制单元214的控制，将外部电源(外部交流电源)和AC/DC转换装置202之间的连接闭合和关断。
AC/DC转换装置202将从外部电源供给的交流的电能转换为直流的电能并供给逆变器203。AC/DC转换装置202的输出电压可以被固定为预先确定的规定电压，也可以通过电力供给控制单元213的控制而可变。
逆变器203将从AC/DC转换装置202供给的直流电力转换为交流电力并供给供电线圈104a。通过电力供给控制单元214的控制，逆变器203能够变更输出电力的频率和输出电力的大小。例如在预供电时，逆变器203受到控制，以便进行小电力的输出，在主供电时，逆变器203受到控制，以便进行大电力的输出。
电压检测单元204测量从AC/DC转换装置202对逆变器203供给的直流电力的电压值，将电压值的测量结果输出到供电侧控制单元103的频率特性获取单元211。
电流检测单元205测量从逆变器203对供电线圈104a供给的交流电力的电流值，将电流值的测量结果输出到供电侧控制单元103(详细地说为图2所示的频率特性获取单元211)。
通过从逆变器203接收交流电力的供给，供电线圈104a对于受电线圈154a一边依次变更频率一边进行预供电，此外，对于受电线圈154a以大于预供电的大电力进行主供电。
再有，在AC/DC转换装置202和逆变器203之间设置了电压检测单元204，但也可以在逆变器203和供电线圈104a之间设置电压检测单元204。此外，在逆变器203和供电线圈104a之间设置了电流检测单元205，但也可以在AC/DC转换装置202和逆变器203之间、或在通往AC/DC转换装置202的输入路径上设置电流检测单元205。
<供电侧控制单元的结构>
使用图2说明本发明的实施方式中的供电侧控制单元103的结构。
供电侧控制单元103主要由频率特性获取单元211、峰值判定单元(相当于谐振频率确定单元)212、频率差计算单元213、以及电力供给控制单元214构成。
根据从电压检测单元204输入的电压值的测量结果、从电流检测单元205输入的电流值的测量结果，频率特性获取单元211依次计算从供电线圈104a预供电时的供电电力。频率特性获取单元211基于算出的供电电力和从供电侧通信单元101输入的受电电力信息，依次计算供电效率。频率特性获取单元211将算出的供电效率依次存储在存储单元102中，同时依次输出到峰值判定单元212。再有，有关频率特性获取方法，将后述。
峰值判定单元212基于由频率特性获取单元211获取的频率特性，搜索频率特性为极大的部分，将成为极大的频率确定作为谐振频率。在面向供电线圈104a，存在受电线圈154a，以使得至少一部分重合的情况下，峰值(极大值)的数为多个，在无受电线圈154a的情况下，峰值的数为一个。
再有，在供电线圈104a的频率特性中，谐振频率为一个成为单峰时的峰值(极大值)，与谐振频率为两个具有双峰性的频率特性中成为极小的部分一致。将单峰中的峰值的频率称为“供电线圈104a的固有谐振频率”，为作为双峰的谐振频率之间的谷(极小值)的频率。峰值判定单元212将峰值判定处理的判定结果输出到频率差计算单元213。再有，有关峰值判定方法，将后述。
频率差计算单元213由从峰值判定单元212输入的峰值判定处理的判定结果计算峰值间的频率差。频率差计算单元213参照存储单元102中存储的校正表，读出与从供电侧通信单元101输入的存储电力信息表示的存储电力的比例相对应的校正系数。频率差计算单元213使用读出的校正系数，校正算出的频率差并输出到电力供给控制单元214。
在由供电侧操作单元160输入供电开始信号，同时由供电侧通信单元101输入了可受电信号的情况下，为了开始预供电，电力供给控制单元214读出存储单元102中存储的驱动频率信息。然后，电力供给控制单元214将切换单元201闭合，使外部电源和AC/DC转换装置202成为连接状态，同时控制逆变器203，以基于驱动频率信息使对供电线圈104a供给的交流电力的频率变更。由此，供电单元104开始预供电。
电力供给控制单元214基于从频率差计算单元213输入的校正后的频率差的计算结果，判定是否进行主供电。
在判定为要进行主供电的情况下，电力供给控制单元214仍然闭合切换单元201来维持与外部电源和AC/DC转换装置202之间的连接状态。此外，电力供给控制单元214控制AC/DC转换装置202及逆变器203，以输出大于预供电时的大电力。由此，供电单元104以大于预供电的大电力进行主供电。
在判定为不要进行主供电的情况下，电力供给控制单元214控制AC/DC转换装置202，使外部电源和AC/DC转换装置202成为非连接状态。由此，停止通过AC/DC转换装置202及逆变器203对供电线圈104a的来自外部电源的电力的供给。这种情况下，供电装置100不进行主供电。
在开始了供电后，在由供电侧操作单元160输入供电停止信号、或由供电侧通信单元输入了不可受电信号的情况下，电力供给控制单元214控制AC/DC转换装置202及逆变器203，以停止供电。
<供电装置的动作>
使用图3说明本发明的实施方式的供电装置100的动作。图3是表示本发明的实施方式1的供电装置的动作的流程图。
首先，供电侧控制单元103的电力供给控制单元214根据被输入供电开始信号，同时被输入可受电信号来判定是否有主供电的请求(步骤ST301)。
在无主供电的请求的情况下(步骤ST301：“否”)，电力供给控制单元214反复进行步骤ST301的处理。
另一方面，在有主供电的请求的情况下(步骤ST301：“是”)，电力供给控制单元214将AC/DC转换装置202及逆变器203起动，判定在供电线圈104a上是否有受电线圈154a(步骤ST302)。例如，电力供给控制单元214通过车辆侧通信单元155从供电侧通信单元101获取由车辆150上装载的未图示的摄像机拍摄的图像，通过分析获取的图像，判定在供电线圈104a上是否有受电线圈154a。
在判定为供电线圈104a上无受电线圈154a的情况下(步骤ST302：“否”)，电力供给控制单元214控制AC/DC转换装置202及逆变器203，以使它们不开始主供电。
另一方面，在判定为供电线圈104a上有受电线圈154a的情况下(步骤ST302：“是”)，电力供给控制单元214使AC/DC转换装置202及逆变器203起动。
然后，频率特性获取单元211进行供电效率的频率特性获取处理(步骤ST303)。再有，有关频率特性获取方法，将后述。
接着，峰值判定单元212基于存储单元102中存储的上次之前算出的供电效率和由频率特性获取单元211获取的本次的供电效率，进行峰值判定处理(步骤ST304)。再有，有关峰值判定方法，将后述。
此外，峰值判定单元212判定在供电效率的频率特性中是否有供电效率的两个峰值显现的双峰特性(步骤ST305)。
在峰值判定单元212中判定为无双峰特性的情况下(步骤ST305：“否”)，电力供给控制单元214判定主供电开始为“不可”(步骤ST306)，结束处理。这种情况下，是在面向供电线圈104a的位置不存在受电线圈154a的状态。由此，供电装置100不开始主供电。
另一方面，在峰值判定单元212中判定有双峰特性的情况下(步骤ST305：“是”)，频率差计算单元213计算供电效率的频率特性的峰值间的频率差ΔF(步骤ST307)。
接着，频率差计算单元213将峰值间的频率差ΔF乘以从校正表读出的校正系数k，对峰值间的频率差ΔF进行校正(步骤ST308)。
接着，电力供给控制单元214判定校正后的峰值间的频率差(k*ΔF)是否在阈值(规定频率Fd)以上(步骤ST309)。
在判定为校正后的峰值间的频率差(k*ΔF)低于阈值的情况下(步骤ST309：“否”)，电力供给控制单元214判定主供电开始为“不可”(步骤ST306)，结束处理。这种情况下，在供电线圈104a和受电线圈154a上产生错位，是供电效率为容许值以下或不必要的辐射噪声为容许值以上的状态。由此，供电装置100不开始主供电。
另一方面，在判定为校正后的峰值间的频率差(k*ΔF)为阈值以上的情况下(步骤ST309：“是”)，电力供给控制单元214判定主供电开始为“可”(步骤ST310)，开始主供电控制处理(步骤ST311)。
之后，在蓄电池152达到满充电时，供电装置100结束主供电控制处理。
再有，图3中，在结束了步骤ST303的频率特性获取处理后，进行步骤ST304的峰值判定处理，但也可以并行地进行步骤ST303的频率特性获取处理和步骤ST304的峰值判定处理。
<频率特性获取方法>
使用图4说明本发明的实施方式中的频率特性获取方法。图4是表示本发明的实施方式1中的频率特性获取方法的流程图。
首先，电力供给控制单元214获取并设定存储单元102中存储的驱动频率信息即驱动频率F的开始值Fa、结束值Fb及步进值Fs(步骤ST401)。
接着，电力供给控制单元214设定开始值Fa作为驱动频率F(步骤ST402)。
接着，电力供给控制单元214将AC/DC转换装置202及逆变器203起动(步骤ST403)。
接着，频率特性获取单元211根据从电压检测单元204输入的电压值的测量结果和从电流检测单元205输入的电流值的测量结果计算预供电的供电电力Ws(步骤ST404)。这里，供电电力Ws是预供电中的电力，所以是比主供电中的供电电力低的电力。
接着，频率特性获取单元211从供电侧通信单元101获取受电电力Wj的受电电力信息(步骤ST405)。
接着，频率特性获取单元211基于算出的供电电力Ws和步骤ST405中获取的受电电力Wj，计算供电效率Dk(步骤ST406)。例如，频率特性获取单元211通过将受电电力Wj除以供电电力Ws(Wj/Ws)来计算供电效率Dk。
频率特性获取单元211使算出的供电效率Dk存储在存储单元102中。
接着，电力供给控制单元214将驱动频率F加上步进值Fs(步骤ST407)。
接着，电力供给控制单元214判定驱动频率F是否在结束值Fb以上(步骤ST408)。
在驱动频率F低于结束值Fb的情况下(步骤ST408：“否”)，电力供给控制单元214返回到步骤ST404的处理。
另一方面，在驱动频率F为结束值Fb以上的情况下(步骤ST408：“是”)，电力供给控制单元214使AC/DC转换装置202及逆变器203停止(步骤ST409)。
再有，在图4中，通过将结束值Fb比开始值Fa设定在高频率侧，在步骤ST407中将驱动频率F加上了步进值Fs，但也可以通过将结束值Fb比开始值Fa设定在低频率侧，在步骤ST407中从驱动频率F中减去步进值Fs。此外，也可以提高或降低驱动频率F。
<峰值判定方法>
使用图5说明本发明的实施方式中的峰值判定方法。图5是表示本发明的实施方式1中的峰值判定方法的流程图。
使用由上述说明的频率特性获取方法获取的供电效率的频率特性进行峰值判定处理。
峰值判定单元212开始搜索(步骤ST501)，读出存储单元102中存储的上次之前算出的供电效率Dk(步骤ST502)。
接着，峰值判定单元212判定是否检出了峰值(步骤ST503)。例如，在上次算出的供电效率高于上上次算出的供电效率，并且本次算出的供电效率低于上次算出的供电效率的情况下，峰值判定单元212判定上次算出的供电效率为峰值。
在判定检出了峰值的情况下(步骤ST503：“是”)，峰值判定单元212加上“1”作为峰值数，使存储单元102存储供电效率为峰值的频率Fp(步骤ST504)。
另一方面，在判定为没有检出峰值的情况下(步骤ST503：“否”)，峰值判定单元212跳过步骤ST504的处理，结束搜索(步骤ST505)。
再有，在峰值判定处理中，在与获取频率特性时的频率的范围相同的范围或比其窄小的范围内进行步骤ST501至步骤ST505的搜索。
<供电效率的频率特性>
使用图6说明本发明的实施方式中的供电效率的频率特性。图6是表示本发明的实施方式1中的频率特性的图。
图6(a)是表示在面向供电线圈104a的位置上存在受电线圈154a的状态的情况的供电效率的频率特性。图6(b)是表示供电线圈104a和受电线圈154a在横向方向上有错位的状态的情况的供电效率的频率特性。
如图6所示，供电线圈104a和受电线圈154a之间的错位越小，峰值间的频率差越大。
因此，根据供电效率的频率特性中的供电效率的峰值间的频率差N1、N2(N1＞N2)，供电装置100能够估计在面向供电线圈104a的位置上是否存在受电线圈154a。具体地说，电力供给控制单元214在峰值间的频率差N1为阈值T以上的情况(N1≥T的情况)下判定为要进行主供电，在峰值间的频率差N2低于阈值T的情况(N2＜阈值T的情况)判定不要进行主供电。
这里，在供电线圈104a上无受电线圈154a的状态的情况下，供电效率的频率特性仅有一个峰值。相对于此，在供电线圈104a和受电线圈154a即使稍微处于相对置的状态的情况下，供电效率的频率特性一定有两个以上的峰值。
<峰值判定数为3以上的结构的说明>
接着，说明在供电效率的频率上产生三个以上的峰值的情况。图7(a)表示受电线圈的变形例。
图7(a)所示的受电侧的受电线圈1541，将受电线圈154b和整流器阵列状地连接多个而构成。在供电线圈104a和各个受电线圈154b的谐振频率不同的情况下，流过供电线圈104a的电流值的频率特性线不是图6(a)所示的两个山(双峰性)，而是如图7(b)所示为三个以上的山。
如图7(b)所示，在检出了三个以上的峰值(这里为三个峰值)的情况下，频率差计算单元213计算Δf1、Δf2、Δf3中任意2点的频率差。
具体地说，计算谐振频率f71、f73间的频率差Δf1、谐振频率f73、f72间的频率差Δf2、以及谐振频率f71、f72间的频率差Δf3的其中一个。
然后，在此之后，频率差计算单元213将峰值间的频率差乘以从校正表读出的校正系数k，对峰值间的频率差进行校正。接下来，电力供给控制单元214读出在存储单元102中分别对应于各频率差Δf1、Δf2、Δf3存储的、供电线圈104a和接收线圈154a产生错位的情况下的各频率差的阈值。电力供给控制单元214将这些阈值和持续的各频率差Δf1、Δf2、Δf3进行比较，判定是否开始主供电。
<校正表>
使用图8说明本发明的实施方式中的校正表的一例子。图8是表示本发明的实施方式1中的校正表的图。
在存储单元102存储的校正表中，设定有与蓄电池152的充电状态(SOC；State OfCharge)对应的校正系数。例如，在校正表中，如图8所示，设定有相对蓄电池152的满充电的存储电力的比例越大，使峰值间的频率差越小的校正系数。
<使用电流值或电压值的频率特性取代供电效率的频率特性的变形例>
在本实施方式中，基于预供电时的供电效率的频率特性判定了是否要进行主供电，但也可以基于预供电时的供电线圈104a的电流值或电压值的频率特性来判定是否要进行主供电。
这种情况下，供电效率的频率特性和电流值或电压值的频率特性显示出相同的特性。以下说明其理由。
在充电***10中，耦合系数因供电线圈104a和受电线圈154a之间的距离及轴向错位的影响而改变。将传输效率设为η及将供电线圈104a的电流值设为I1时，各自作为由驱动频率f及耦合系数k构成的函数而能够如式(1)那样表示。
其中，V：电源电压
α：常数
在电源电压V恒定，并且供电线圈104a和受电线圈154a之间的距离及轴向偏差不变动的情况下，耦合系数k为恒定(k＝常数)，传输效率η及供电线圈104a的电流值I1，分别对于驱动频率f唯一地确定。可知在耦合系数为较高的状态下的传输效率η的特性中存在两个谐振频率f1、f2(极大点)(参照下述式(2))。供电线圈104a的电流值I1也同样地示出具有两个谐振频率f3、f4(极大点)的特性(参照下述式(2))。即，电流值I1和传输效率η有相关关系。
在图9中，表示相对频率的供电效率和供电侧线圈电流(流过供电线圈104a的电流)之间的关系。
如图9所示，如果使用等效电路模型进行电路模拟，则能够确认f1＝f3、f2＝f4，可知使用传输效率η和使用流过供电线圈104a的电流值I1都可进行两个谐振频率的检出的事实。
再有，供电线圈104a中流过的电流值I1与AC/DC转换装置202的输入电流值、或AC/DC转换装置202的输出电流值相关。即，从AC/DC转换装置202的输入电流值、或AC/DC转换装置202的输出电流值，能够估计流过供电线圈104a的电流值I1。
因此，不直接地检出供电线圈104a的电流，而使用在切换单元201和AC/DC转换装置202之间、或AC/DC转换装置202和逆变器203之间测量出的电流值，也可以得到供电效率的频率特性。
此外，式(1)、式(2)及图7所示的上述特性，同样的相关关系在传输效率η和对供电线圈104a施加的电压值之间也成立。而且，上述特性也适合于对供电线圈104a施加的电压值、或AC/DC转换装置202的输出电压值。
这样，通过获取供电线圈104a的电流值的频率特性，通过计算供电效率的频率特性，不需要与车辆150之间进行无线通信，能够仅通过供电装置100侧的处理得到供电效率的频率特性。
<本实施方式1的效果>
根据本实施方式，通过在供电线圈和受电线圈为相对置的状态中进行主供电，能够降低不必要的辐射噪声。再有，通过降低不必要的辐射噪声，还能够得到防止对人体的不良影响、防止对周围设备的干扰的效果。
此外，根据本实施方式，对峰值间的频率差按照相对蓄电池152的满充电的存储电力的比例施加校正，所以能够正确地进行与存储电力的比例对应的可否供电判定。
此外，根据本实施方式，通过在供电线圈104a上无受电线圈154a的情况下不进行主供电，能够防止供电装置100在无负载状态下进行主供电，能够防止电磁场对人体造成的不良影响。
此外，根据本实施方式，通过比主供电的供电电力低的电力进行预供电，所以能够抑制供电装置100中的电力消耗。
<本实施方式1的变形例>
在本实施方式中，使用校正系数校正了峰值间的频率差，但也可以不校正峰值间的频率差而与阈值进行比较。
此外，在谐振频率有两个的情况下，在供电线圈104a的固有谐振频率和两个谐振频率的其中一个的谐振频率之间的频率差为阈值以上的情况下，也可以进行对受电线圈154a的供电。这里，供电线圈104a的固有谐振频率是，在无受电线圈154a的状态下的供电线圈104a的谐振频率。供电线圈104a的固有谐振频率为谐振频率之间的谷(极小值)的频率，所以也可以将该“供电线圈104a的谐振频率”和两个谐振频率的一方的差与阈值进行比较。由此，能够比阈值判定更快地判定两个谐振频率的双方之差。
此外，在本实施方式中，使用了将对蓄电池152的满充电的存储电力和校正系数相对应的校正表，但也可以使用将对蓄电池152的满充电的存储电力以外的参数和校正系数相对应的校正表。
此外，在本实施方式中，供电侧控制单元103在从供电侧操作单元160输入了供电开始信号时进行了是否进行主供电的判定，但例如也可以在从车辆侧通信单元155通过供电侧通信单元101获取了供电开始信号时进行是否进行主供电的判定。即，在从车辆150侧通过某些方式获取了供电开始信号时，供电侧控制单元103就可以进行是否进行主供电的判定。
此外，在本实施方式中，使用供电效率的比较结果判定了峰值，但也可以基于供电效率的频率特性中的微分值判定峰值。
(实施方式2)
<充电***的结构>
使用图10说明本发明的实施方式2中的充电***10A的结构。图10是表示本发明的实施方式2中的充电***的结构的框图。
实施方式2的充电***10A是在受电侧(车辆150侧)进行供电动作的可否判断的充电***。
充电***10A具有供电装置100A、车辆150A、以及供电侧操作单元160。再有，对与充电***10同样的结构附加相同标号相同名称并省略说明。
再有，图10表示供电线圈104a和受电线圈154a处于相对置的可供电的状态。
供电装置100A与供电装置100具有同样的基本结构。在供电装置100A中，被设置或被埋设在地面上，以使供电单元104从地表面g露出。
在本充电***10A中，基于供电效率的频率特性来确定谐振频率，并基于特定的谐振频率间的频率差进行允许或不允许从供电线圈104a向受电线圈154a的供电。在本实施方式2中，在受电侧(车辆150A侧)进行基于确定的谐振频率间的频率差的有关供电的判断。
车辆150A例如是称为HEV(Hybrid Electric Vehicle；油电混合动力车)、PEV(Plug-in Electric Vehicle；插电式电动车)或EV(ElectricVehicle；电动车)的以蓄电池152的电力行驶的汽车。再有，与图1所示的车辆150的结构比较，是新包括车辆侧存储单元156的汽车。有关细节，将后述。
根据来自外部的操作，供电侧操作单元160将表示供电的开始的供电开始信号或表示供电的停止的供电停止信号输出到供电装置100A。
<供电装置的结构>
使用图10说明本发明的实施方式的供电装置100A的结构。
供电装置100A的基本结构与供电装置100是同样的。供电装置100A主要由供电侧通信单元101A、存储单元102、供电侧控制单元103A、以及供电单元104构成。
供电侧通信单元101A从车辆侧通信单元155接收受电电力信息，将接收到的受电电力信息输出到供电侧控制单元103。供电侧通信单元101A从车辆侧通信单元155接收存储电力信息，将接收到的存储电力信息输出到供电侧控制单元103A。供电侧通信单元101A接收来自车辆侧通信单元155的可受电信号或不可受电信号。供电侧通信单元101A将接收到的可受电信号或不可受电信号输出到供电侧控制单元103A。供电侧通信单元101A将供电线圈104a供电(主要为预供电)时的供电电力和当时的频率发送到车辆侧通信单元155。
存储单元102预先存储将相对蓄电池152的满充电的存储电力的比例和校正系数相对应的校正表。存储单元102存储从车辆侧通信单元155发送的各频率的供电效率。
在从供电侧操作单元160输入供电开始信号，同时从供电侧通信单元101A输入了可受电信号时，供电侧控制单元103A控制供电单元104，以使其一边对于供电线圈104a依次变更频率，一边对于受电线圈154a进行预供电。
从车辆侧通信单元155通过供电通信单元101A输入可受电信号时，供电侧控制单元103A对于供电单元104进行控制，以使其开始主供电。此外，在供电中，在从供电侧操作单元160输入了供电停止信号的情况、或从供电侧通信单元101A输入了不可受电信号的情况下，供电侧控制单元103A控制供电单元104，以使其不开始供电或停止供电。
供电单元104具有供电线圈104a。根据供电侧控制单元103A的控制，供电单元104一边使频率依次变更，一边由供电线圈104a进行预供电，此外，进行主供电。供电单元104例如通过电磁感应方式或磁谐振方式，从供电线圈104a对受电线圈154a供电。
<车辆的结构>
使用图10说明本发明的实施方式2中的车辆150A的结构。
车辆150A具有受电装置1000，受电装置1000主要由车辆侧操作单元151、蓄电池152、车辆侧控制单元153A、受电单元154、车辆侧通信单元155、以及车辆侧存储单元156构成。
车辆侧操作单元151接受驾驶员的各种操作，将与接受的操作对应的信号输出到车辆侧控制单元153A。
蓄电池152存储从供电装置100A通过受电单元154供给的电力。
车辆侧控制单元153A基于从车辆侧操作单元151输入的各种信号，对于受电单元154及车辆侧通信单元155进行控制，以便进行伴随供电的各种处理或伴随供电停止的各种处理。车辆侧控制单元153A检出由受电线圈154a受电的受电电力，将受电电力的检出结果作为受电电力信息输出到车辆侧存储单元156及车辆侧通信单元155。车辆侧控制单元153A计算相对蓄电池152中的满充电的存储电力的比例，将算出的存储电力的比例作为存储电力信息输出到车辆侧通信单元155。例如在ECU中计算存储电力的比例。
受电单元154具有受电线圈154a。受电线圈154a从供电单元104的供电线圈104a被供电。根据车辆侧控制单元153A的控制，受电单元154将由受电线圈154a受电的电力供给蓄电池152。以在车辆150A的底部、侧面、顶面中露出到外部、或用树脂外壳覆盖的状态来设置受电单元154。
车辆侧通信单元155将从供电侧通信单元101A接收到的、供电线圈104a供电(主要为预供电)时的供电电力、以及当时的频率发送到车辆侧控制单元153A。此外，车辆侧通信单元155将从车辆侧控制单元153A输入的受电电力信息发送给供电侧通信单元101A。根据车辆侧控制单元153A的控制，车辆侧通信单元155生成表示可受电的状态的可受电信号或表示为不可受电的状态的不可受电信号，将生成的可受电信号或不可受电信号发送到供电侧通信单元101。车辆侧通信单元155将从车辆侧控制单元153A输入的存储电力信息发送给供电侧通信单元101A。存储电力信息，例如使用CAN(Controller Area Network)通信来发送。这里，在蓄电池152处于需要充电的状态的情况、或在未检测出漏电等而车辆侧处于可进行受电的状态的情况等中，发送可受电信号。在蓄电池152为满充电的状态而不需要受电的情况、或在检测出漏电等而车辆侧处于不可进行受电的状态的情况等中，发送不可受电信号。
车辆侧存储单元156存储由车辆侧控制单元153A获取的受电单元154的受电电力。此外，存储由频率特性获取单元1531(参照图11)算出的各频率的供电效率、以及基于该供电效率的频率特性。
车辆侧存储单元156也可以预先存储在实施方式1的存储单元102中存储的校正表。再有，将相对蓄电池152的满充电的存储电力的比例和校正系数相对应地构成该校正表(参照图8)。车辆侧存储单元156预先存储驱动频率的开始值、结束值及步进值的驱动频率信息。
<车辆侧控制单元153A的结构>
图11是表示本发明的实施方式2中的车辆150A的受电装置1000的结构的一例子的图。
在图11所示的受电装置1000中，车辆侧控制单元153A主要由频率特性获取单元1531、峰值判定单元(谐振频率确定单元)1532、频率差计算单元1533、以及供电允许判定单元1534构成。
再有，在车辆控制单元153A中，频率特性获取单元1531、峰值判定单元(谐振频率确定单元)1532、频率差计算单元1533的各功能，与实施方式1中的供电侧控制单元103中的各相同名称的结构要素的功能是同样的。
频率特性获取单元1531通过车辆侧通信单元155从供电侧输入供电电力和当时的频率。
频率特性获取单元1531从由供电侧接收到的供电电力和频率、以及受电单元154的受电电力，计算供电效率。频率特性获取单元1531基于算出的各频率的供电效率计算频率特性，将其依次存储在车辆侧存储单元156中，同时依次输出到峰值判定单元1532。
峰值判定单元1532基于由频率特性获取单元1531获取的频率特性，搜索频率特性为极大的部分，将为极大的频率确定作为谐振频率。具体地说，峰值判定单元1532基于车辆侧存储单元156中存储的上次以前算出的供电效率和从频率特性获取单元1531输入的本次的供电效率的比较结果，进行供电效率的峰值判定处理。在该峰值判定处理中，峰值判定单元1532在供电效率的频率特性中搜索极大的频率，将其确定作为谐振频率。再有，由于与上述供电侧的峰值判定单元212的峰值判定方法是同样的，所以详细说明该峰值判定方法。峰值判定单元1532将峰值判定处理的判定结果输出到频率差计算单元1533。
频率差计算单元1533根据从峰值判定单元1532输入的峰值判定处理的判定结果计算峰值间的频率差。该频率差的计算方法，与供电侧的频率差计算单元213中的计算方法是同样的，所以省略说明。此外，如果在车辆侧存储单元156中存储有与存储单元102存储的校正表同样的校正表，则频率差计算单元1533参照该校正表。即，频率差计算单元1533使用从车辆侧存储单元156读出的校正系数，校正算出的频率差并输出到供电允许判定单元1534。于是，频率差计算单元1533根据蓄电池152的剩余容量，也可以校正频率差。
在由车辆侧操作单元151输入供电开始信号，同时基于从频率差计算单元1533输入的频率差，供电允许判定单元1534确定对供电装置100A侧发送可受电信号(供电允许信号)及不可受电信号(供电不允许信号)的哪一个。
具体地说，供电允许判定单元1534从车辆侧存储单元156读出与供电线圈104a和受电线圈154a之间的错位对应的阈值，将其与输入的频率差比较。如果频率差在阈值以上，则生成可受电信号，通过车辆侧通信单元155发送到供电装置100A(详细地说，为供电侧通信单元101A)。
此外，在从频率差计算单元1533输入的频率差小于阈值的情况下，供电允许判定单元1534使车辆侧通信单元155生成不可受电信号(供电不允许信号)，发送到供电装置100A(详细地说，为供电侧通信单元101A)。
在该车辆控制单元153A中，由频率特性获取单元1531从来自供电侧的供给电力和当时的频率、以及受电单元154的受电电力计算供电效率。接着，由峰值判定单元(谐振频率确定单元)1532基于算出的供电线圈104a中的供电效率的频率特性确定谐振频率。接着，由频率差计算单元1533计算该确定的谐振频率间的频率差。此外，基于该算出的频率差，供电允许判定单元1534判定允许不允许对受电线圈154a的供电，并将该结果输出到车辆侧通信单元155。车辆侧通信单元155生成与供电允许判定单元1534的结果对应的可受电信号、不可受电信号，发送到供电装置100A，供电装置100A进行与接收信号对应的处理。
根据本实施方式2，在车辆150A侧，基于谐振频率间的频率差，能够判定可不可以从供电线圈104a向受电线圈154a供电。由此，能够在供电线圈104a和受电线圈154a为相对置的状态中可靠地进行供电，能够降低不必要的辐射噪声。再有，通过降低不必要的辐射噪声，还能够获得防止对人体的不良影响，防止对周围设备的干扰的效果。
工业实用性
本发明的供电装置适用于对于车辆上装载的蓄电池通过车辆的受电单元供给电力。
标号说明
10、10A 充电***
100、100A 供电装置
101、101A 供电侧通信单元
102 存储单元
103、103A 供电侧控制单元
104 供电单元
104a 供电线圈
150、150A 车辆
151 车辆侧操作单元
152 蓄电池
153、153A 车辆侧控制单元
154 受电单元
154a 受电线圈
155 车辆侧通信单元
156 车辆侧存储单元
160 供电侧操作单元
204 电压检测单元
205 电流检测单元
211、1531 频率特性获取单元
212、1532 峰值判定单元(谐振频率确定单元)
213、1533 频率差计算单元
214 电力供给控制单元(控制单元)
1000 受电装置
1534 供电允许判定单元

Claims (12)

1.供电装置，是对外部的受电线圈使用电磁作用供给电力的供电装置，包括：
供电线圈，使用电磁作用供给电力；
频率特性获取单元，获取与所述供电线圈相关联的频率特性；
谐振频率确定单元，基于所述频率特性确定多个谐振频率；以及
电力供给控制单元，基于所述多个谐振频率之间的频率差判定是否对所述受电线圈进行供电，
所述受电线圈装载在车辆上，
所述供电装置对于所述车辆上装载的蓄电池进行供电，
所述电力供给控制单元从所述车辆获取所述蓄电池的剩余容量，基于所述剩余容量校正所述谐振频率间的频率差，判定是否对所述受电线圈进行供电。
2.如权利要求1所述的供电装置，
在所述谐振频率有两个时，所述谐振频率间的频率差为阈值以上的情况下，所述控制单元判定为对所述受电线圈进行供电。
3.如权利要求1所述的供电装置，
在所述谐振频率有两个时，在无受电线圈的状态下所述供电线圈进行谐振的频率和其中一个所述谐振频率之间的频率差为阈值以上的情况下，判定为对所述受电线圈进行供电。
4.如权利要求1所述的供电装置，
在所述谐振频率有三个以上时，任意两个所述谐振频率间的频率差为阈值以上的情况下，判定为对所述受电线圈进行供电。
5.如权利要求1所述的供电装置，
所述谐振频率确定单元从外部获取包含了所述受电线圈的受电电力的值的受电电力信息，基于所述供电线圈的供电电力的值和所述受电电力信息确定所述供电线圈的谐振频率。
6.如权利要求1所述的供电装置，
所述谐振频率确定单元将所述频率特性之中的、取极大值的频率确定为谐振频率。
7.如权利要求1至6的任意一项所述的供电装置，还包括：
电力供给单元，一边使所述供电线圈改变驱动频率一边供给交流电力，
所述频率特性获取单元
获取接受了所述交流电力的供给时的、与流过所述供电线圈的电流相关联的电流值或与对所述供电线圈施加的电压相关联的电压值的频率特性，作为与供电线圈相关联的频率特性。
8.如权利要求7所述的供电装置，
与流过所述供电线圈的电流相关联的电流值是，所述供电线圈中流过的电流值、将来自外部交流电源的电能转换为直流的电能并供给所述电力供给单元的AC/DC转换装置的输入电流值、或是所述AC/DC转换装置的输出电流值。
9.如权利要求7所述的供电装置，
与对所述供电线圈施加的电压相关联的电压值是，所述供电线圈的电压值、或是将来自外部交流电源的电能转换为直流的电能并供给所述电力供给单元的AC/DC转换装置的输出电压值。
10.受电装置，是从外部的供电线圈使用电磁作用而被供给电力的受电装置，包括：
受电线圈，由所述供电线圈使用电磁作用而被供给电力；
频率特性获取单元，获取所述供电线圈和所述受电线圈之间的供电效率的频率特性；
谐振频率确定单元，基于所述频率特性确定谐振频率；以及
供电允许判定单元，基于所述谐振频率间的频率差，判定允许不允许从所述供电线圈向所述受电线圈的供电，
所述受电线圈装载在车辆上，
所述供电线圈对于所述车辆上装载的蓄电池进行供电，
所述供电允许判定单元从所述车辆获取所述蓄电池的剩余容量，基于所述剩余容量校正所述谐振频率间的频率差，判定允许不允许从所述供电线圈向所述受电线圈的供电。
11.供电方法，是使用电磁作用对外部的受电线圈供给电力的供电方法，包括以下步骤：
使用电磁作用，对供电线圈供给电力的供电步骤；
获取与所供电的所述供电线圈相关联的频率特性的频率特性获取步骤；
基于获取的所述频率特性来确定谐振频率的谐振频率确定步骤；以及
基于所述谐振频率间的频率差判定是否对所述受电线圈进行供电的判定步骤，
所述受电线圈装载在车辆上，
所述供电线圈对于所述车辆上装载的蓄电池进行供电，
所述基于所述谐振频率间的频率差判定是否对所述受电线圈进行供电的判定步骤包括：从所述车辆获取所述蓄电池的剩余容量，基于所述剩余容量校正所述谐振频率间的频率差，判定是否对所述受电线圈进行供电。
12.如权利要求11所述的供电方法，
在所述判定步骤中，在所述谐振频率有两个时，所述谐振频率间的频率差为阈值以上的情况下判定为对所述受电线圈进行供电。
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