CN106165244A - 非接触供电***、受电装置及送电装置 - Google Patents

非接触供电***、受电装置及送电装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种非接触供电***，其具备以非接触方式发送电力的送电装置(S)以及接受所述电力并将所述电力供给到负载的受电装置(R)，所述受电装置具备：对与所述负载的连接进行切换的开关器(14)；以及在所述开关器为断开状态时被供给所述电力的负载电路(13)，所述非接触供电***具备：控制部，在对所述负载电路供给所述电力时，所述控制部基于所述送电装置及所述受电装置中至少一者的功率、电压及电流中的至少一个来进行位置判定处理，该位置判定处理判定所述送电装置与所述受电装置是否处于能对所述负载供电的位置关系的处理。

Description

非接触供电***、受电装置及送电装置
技术领域
本发明涉及非接触供电***、受电装置及送电装置。
本申请基于2014年5月30日在日本申请的特愿2014-113452号、2014年6月3日在日本申请的特愿2014-115200号、2014年6月6日在日本申请的特愿2014-117711号主张优先权，并将其内容援引于此。
背景技术
下述专利文献1中公开了能够将车辆的停车位置的位置偏差控制得较小的车辆的停车辅助装置。该停车辅助装置具备：摄像机；第一车辆引导部，其根据通过摄像机取得的图像识别车外的送电单元的位置并向送电单元引导车辆；受电单元，其以非接触状态从送电单元接受电力；第二车辆引导部，其基于受电单元所接受的电力来引导车辆；以及控制部，在第一车辆引导部根据图像不能检测送电单元的位置后，当即便使车辆驱动部将车辆移动超过预定距离受电单元从送电单元接受的电力也不满足第一条件时，该控制部执行停止车辆的移动的处理。
另外，提出了使用磁从具备送电线圈的送电装置向具备受电线圈的受电装置进行供电的非接触供电***(例如，下述专利文献2)。例如，送电装置由对来自交流电源的交流电力进行整流并进行电压调整的送电侧电力转换器、将来自电力转换器的电力转换为交流电力的逆变器电路、基于从逆变器电路输入的交流电力产生磁场的送电侧极板等构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-188679号公报
专利文献2：日本特开2012-10546号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在上述现有技术中，基于通过摄像机拍摄而得的图像来确定受电单元(以下称作受电装置)与送电单元(以下称作送电装置)的位置偏差，然而，摄像机昂贵，另外如若摄像机的镜头污浊则会出现图像不清楚，存在不希望使用摄像机这样的问题。
本发明鉴于上述的情况而作成，其目的在于无需使用摄像机就能够确定送电装置与受电装置的位置偏差。
用于解决课题的方法
根据本发明的第一方案，提供一种非接触供电***，其具备以非接触方式发送电力的送电装置以及接受所述电力并将所述电力供给到负载的受电装置，所述受电装置具备：对与所述负载的连接进行切换的开关器；以及在所述开关器为断开状态时被供给所述电力的负载电路，所述非接触供电***具备：控制部，在对所述负载电路供给所述电力时，所述控制部基于所述送电装置及所述受电装置中至少一者的功率、电压及电流中的至少一个来进行位置判定处理，该位置判定处理判定所述送电装置与所述受电装置是否处于能对所述负载供电的位置关系。
根据本发明的第二方案，在上述第一方案中，在对所述负载电路供电时，所述控制部控制所述送电装置使得输出比对所述负载供电时低的电压。
根据本发明的第三方案，在上述第一或者第二方案中，所述负载电路的阻抗为所述负载的额定阻抗。
根据本发明的第四方案，在上述第一至第三的任一方案中，所述送电装置具备：送电侧电力转换器，其将从外部供给的电力转换为直流电力；以及逆变器电路，其将来自所述送电侧电力转换器的所述直流电力转换为交流电力，所述控制部基于所述送电侧电力转换器或者所述逆变器电路的功率、电压及电流中的至少一个来进行所述位置判定处理。
根据本发明的第五方案，在上述第四方案中，所述控制部基于所述电压转换器或者所述逆变器电路的电压及电流来计算输入功率，并基于所述输入功率来进行所述位置判定处理。
根据本发明的第六方案，在上述第四方案中，所述控制部基于所述负载电路的电压及电流来计算输出功率，并基于所述输出功率来进行所述位置判定处理。
根据本发明的第七方案，在上述第四方案中，所述控制部基于所述送电侧电力转换器或者所述逆变器电路的电压及电流来计算输入功率，基于所述负载电路的电压及电流来计算输出功率，基于所述输入功率及所述输出功率来计算功率效率，并基于所述功率效率来进行所述位置判定处理。
根据本发明的第八方案，在上述第四方案中，所述控制部基于所述负载电路的电压来进行所述位置判定处理。
根据本发明的第九方案，在上述第四方案中，所述控制部基于所述负载电路的电流来进行所述位置判定处理。
根据本发明的第十方案，在上述第四方案中，所述控制部基于输入所述逆变器电路的电压及电流来计算送电侧输入阻抗，并基于所述送电侧输入阻抗来进行所述位置判定处理。
根据本发明的第十一方案，在上述第十方案中，在所述送电侧输入阻抗超过了基于所述非接触供电***内的元件的耐电压而确定的上限值时，所述控制部判定为所述送电装置与所述受电装置处于不能对所述负载供电的位置关系。
根据本发明的第十二方案，在上述第十或者第十一方案中，在所述送电侧输入阻抗低于基于所述非接触供电***内的元件的耐热温度而确定的下限值时，所述控制部判定为所述送电装置与所述受电装置处于不能对所述负载供电的位置关系。
根据本发明的第十三方案，在上述第四方案中，所述控制部基于从所述逆变器电路输出的电压及电流的相位差来进行所述位置判定处理。
根据本发明的方案，提供一种受电装置，其接受以非接触方式从送电装置发送的电力并将所述电力供给到负载，其具备：对与所述负载的连接进行切换的开关器；在所述开关器为断开状态时被供给所述电力的负载电路；以及控制部，在对所述负载电路供给所述电力时，所述控制部基于所述受电装置的功率、电压及电流中的至少一个来进行位置判定处理，该位置判定处理判定所述送电装置与所述受电装置是否处于可对所述负载供电的位置关系。
根据本发明的方案，提供一种送电装置，其以非接触方式向受电装置发送电力，所述受电装置将所述电力供给到负载且所述受电装置具备负载电路并能够对所述负载电路供给电力，所述送电装置具备：控制部，在对所述负载电路供给所述电力时，所述控制部基于所述送电装置的功率、电压及电流中的至少一个进行位置判定处理，该位置判定处理判定所述送电装置与所述受电装置是否处于能对所述负载供电的位置关系。
根据本发明的第十四方案，提供一种受电装置，其以非接触方式从送电装置接受电力，所述受电装置具备：电力转换器，其将来自所述送电装置的电力转换为应供给到负载装置的电力；开关器，其设置在所述电力转换器与所述负载装置之间；以及控制部，其断开所述开关器使得打开所述电力转换器与所述负载装置的连接，并判断来自所述送电装置的送电所引起的所述电力转换器的电压是否在可供电阈值以上。
根据本发明的第十五方案，在上述第十四方案中，在所述开关器断开时从所述送电装置发送的电力的电压低于在所述开关器闭合时从所述送电装置发送的电力的电压。
根据本发明的第十六方案，在上述第十四或者第十五方案中，所述电力转换器具有对来自所述送电装置的电力进行整流的整流电路，所述电力转换器的所述电压为所述整流电路的输出电压。
本发明的非接触供电***具备：上述第十四至第十六的任一方案的受电装置；以及以非接触方式向所述受电装置发送电力的送电装置。
根据本发明的第十七方案，提供一种送电装置，其对受电装置进行非接触供电，所述送电装置具备将直流电力转换为交流电力的逆变器电路以及基于所述交流电力而产生磁场的送电侧极板，所述送电装置具备：控制部，其判断功率效率联动值是否在能取得规定的功率效率的范围内，其中，所述功率效率联动值为由所述逆变器电路的输入功率或者输出功率所表示的信息、并且与供电中的功率效率联动。
根据本发明的第十八方案，在上述第十七方案中，在所述功率效率联动值不在所述范围内时，所述控制部调整所述送电侧极板的电感及电容中的至少一方使得所述功率效率联动值处于所述范围内。
根据本发明的第十九方案，在上述第十七或者第十八方案中，所述功率效率联动值为所述逆变器电路的输入阻抗。
根据本发明的第二十方案，在上述第十七或者第十八方案中，所述功率效率联动值为所述逆变器电路的输出阻抗。
根据本发明的第二十一方案，在上述第十七或者第十八方案中，所述功率效率联动值为所述逆变器电路的输出电压与输出电流的相位差。
根据本发明的第二十二方案，在上述第十七至第二十一的任一方案中，所述范围为能取得规定的功率效率并且能不超过所述逆变器电路及所述送电侧极板中至少一者的构成要素的耐压的范围。
发明效果
根据本发明，无需使用摄像机就能够确定送电装置与受电装置的位置偏差。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的非接触供电***的功能框图。
图2是本发明的第1实施方式的非接触供电***的电路图。
图3是表示本发明的第1实施方式的非接触供电***的动作的流程图。
图4是表示与本发明的第1实施方式的非接触供电***的电阻器13a和电池B的电压相对应的阻抗的曲线图。
图5A是表示本发明的第1实施方式的非接触供电***的变形例的图。
图5B是表示本发明的第1实施方式的非接触供电***的变形例的图。
图6是本发明的第2实施方式的非接触供电***的功能框图。
图7是本发明的第2实施方式的非接触供电***的电路图。
图8是表示本发明的第2实施方式的非接触供电***的受电侧整流电路的输出电压和对电池的输入电压的图。
图9是具有本发明的第3实施方式的送电装置的非接触供电***的功能框图。
图10是具有本发明的第3实施方式的送电装置的非接触供电***的电路图。
图11是表示本发明的第3实施方式的送电装置的动作的流程图。
图12是表示本发明的第3实施方式的送电装置中的逆变器电路2的输入阻抗与第2线圈的电感的关系的曲线图。
图13是表示本发明的第3实施方式的送电装置中的数据表的模式图。
图14A是表示本发明的第3实施方式的送电装置的变形例的图。
图14B是表示本发明的第3实施方式的送电装置的变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的第1实施方式。
如图1及图2所示，本实施方式的非接触供电***具有送电装置S及受电装置R。另外，如图所示，送电装置S具有送电侧电力转换器1、逆变器电路2、送电侧极板3、送电侧传感器4、送电侧通信部5以及送电侧控制部6。作为非接触供电***的应用例，例如是电动汽车、家电产品或者医疗设备的充电***、驱动***，在本实施方式中，将供电对象设为电动汽车等移动体。
另一方面，受电装置R具有受电侧极板11、受电侧电力转换器12、负载电路13、开关器14、受电侧传感器15、受电侧通信部16以及受电侧控制部17。此外，送电侧控制部6及受电侧控制部17的双方或者任一方构成本实施方式中的控制部。
送电装置S是固定配置于设置在地面的供电设施并以非接触方式对设置在移动体的受电装置R供给交流电力的装置。上述供电设施是设置有一个或者多个移动体的停车空间的设施，其具备与停车空间的个数相当的送电装置S。另一方面，受电装置R是设置在上述移动体并通过将从送电装置S供给的交流电力转换为直流电力来对电池B(变动负载)充电的装置。此外，上述移动体例如是电动汽车、混合动力汽车等需要从外部接受电力的车辆。
在上述送电装置S中，送电侧电力转换器1包括送电侧整流电路1a及斩波电路1b。
送电侧整流电路1a例如是二极管桥，其对从外部的商用电源供给的商用电力(例如，单相100V、50Hz)进行全波整流并输出给斩波电路1b。从该送电侧整流电路1a供给到斩波电路1b的电力(全波整流电力)为正弦波状的商用电力在过零点(zero-cross)折回的、单极性(例如，正极性)的脉动电流。
斩波电路1b通过利用送电侧控制部6控制开关动作而调整自身的输出电压并输出给逆变器电路2。具体地，该斩波电路1b为升压斩波电路或者升降压斩波电路，其对从送电侧整流电路1a输入来的电压进行升降压并输出。通过设置在斩波电路1b的输出端的电容器的作用，斩波电路1b的输出为作为脉动电流的全波整流电力被充分平滑化而得的直流电力。
另外，该斩波电路1b通过利用送电侧控制部6控制开关动作也用作功率因数改善电路(PFC：Power Factor Correction)。即，斩波电路1b使用比全波整流电力的频率充分高的频率以全波整流电力的过零点为基准对全波整流电力进行开关，由此扩大全波整流电力的电流的导通间隔来改善功率因数。此外，一般说来，斩波电路1b用作功率因数改善电路是众所周知的，因此，这里省略关于斩波电路1b的功率因数改善原理的详细说明。
逆变器电路2是基于从送电侧控制部6输入的开关信号(逆变器驱动信号)将从上述送电侧整流电路1a供给的直流电力转换为预定频率(驱动频率)的交流电力的电力转换电路。即，该逆变器电路2通过利用上述逆变器驱动信号驱动多个开关元件而以驱动频率对直流电力进行开关来转换为交流电力。这样的逆变器电路2将上述交流电力输出给送电侧极板3。
送电侧极板3例如是由送电线圈3和送电电容器构成的谐振电路，其基于从逆变器电路2供给的交流电力而产生磁场。这些送电线圈3a及送电电容器中，送电线圈3a被设置在与在上述停车空间停车的移动体的预定部位(设置有受电线圈11a的部位)对置的位置。
送电侧传感器4检测从商用电源供给到送电侧整流电路1a的电力的电流及电压，将表示所检测的电流及电压的检测信号输出给送电侧控制部6。作为电流传感器例如可以使用如下传感器：利用霍尔效应测定在电流通过的电线的周围产生的磁场的传感器、在电流通过的电线中***电阻测定因电阻而产生的电位下降的传感器。作为电压传感器例如存在利用电阻对电压进行分压并由AD(Analog to Digital)转换器将电压转换为数字值的传感器。
送电侧通信部5与受电装置R的受电侧通信部16进行近距离无线通信。此外，送电侧通信部5与受电侧通信部16的通信方式为ZigBee(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等近距离无线通信或者使用光信号的近距离光通信。在使用电波的通信方式时，送电侧通信部5具有天线，在使用光信号的通信方式时，送电侧通信部5具有通信用的发光元件和受光元件。
送电侧控制部6由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)以及与相互电连接的各部进行各种信号的收发的接口电路等构成。该送电侧控制部6基于存储在上述ROM中的各种运算控制程序进行各种的运算处理，并且通过与各部进行通信来控制送电装置S的整体动作。此外，关于送电侧控制部6的动作的详细情况后续描述。
另一方面，在受电装置R中，受电侧极板11例如是由受电线圈11a和受电电容器构成的谐振电路，其经由通过送电侧极板3产生的磁场接受电力。上述受电线圈11a被设置在移动体的底部或者侧部、上部等，当移动体在停车空间停车时，其以接近构成送电装置S的送电线圈3a的状态与送电线圈3a对置。
这样的受电侧极板11的受电线圈11a与构成送电侧极板3的送电线圈3a接近并对置地磁耦合。即，受电侧极板11以非接触方式从送电侧极板3接受通过逆变器电路2供给到送电线圈3a的交流电力以及与送电线圈3a和受电线圈11a的耦合系数相对应的交流电力，并输出给受电侧整流电路12a。即，本非接触供电***为遵照电磁感应方式的非接触供电***。此外，虽然上述实施方式为遵照电磁感应方式的非接触供电***，但是本发明也可应用于磁场共振方式。
在上述受电装置R中，受电侧电力转换器12具有受电侧整流电路12a及滤波电路12b。
受电侧整流电路12a例如由二极管桥来实现，其对从上述受电侧极板11供给的交流电力(接受电力)进行全波整流并输出给滤波电路12b。从该受电侧整流电路12a供给到滤波电路12b的电力为利用二极管桥进行了全波整流的全波整流电力。
滤波电路12b例如具有电抗器及电容器，其从上述受电侧控制部17供给的全波整流电力中去除噪声并且进行平滑化而输出给电池B。
负载电路13设置在滤波电路12b与开关器14之间，例如由电阻器(固定负载)13a及开关元件13b构成。在负载电路13中，开关元件13b基于利用受电侧控制部17的控制切换接通状态和关断状态。例如，在后续描述的检查模式时，开关元件13b为接通状态。另外，优选电阻器13a为电池B的额定阻抗。所谓额定阻抗是指在电池B的期望使用状况下可取的阻抗范围，例如，在电池B的电压为300[V]且期望电力供给量为3[kW]时，电池B中流过10[A]，因此，电池B的阻抗为30[Ω]。由于电池B的电压在充电状态(SOC：State Of Charge)下变化，因此电池B的阻抗也与之相应地变化(图4)。在对电池B供给期望电力时，电池B的可取阻抗的范围为额定阻抗。所谓电阻器13a的阻抗为电池B的额定阻抗是指电阻器13a的阻抗为具有范围的额定阻抗内的任意的固定值。
开关器14设置在负载电路13与电池B之间，基于利用受电侧控制部17的控制切换接通状态和关断状态，例如由开关、电磁接触器、断路器等具有电路的开关功能的部件来实现。开关器14例如为了防止电池B的过电流及过电压而设置。
受电侧传感器15检测从滤波电路12b供给到负载电路13的直流电力的电流及电压，并将表示所检测的电流及电压的检测信号输出给受电侧控制部17。作为电流传感器例如可以使用如下传感器：利用霍尔效应测定在电流通过的电线的周围产生的磁场的传感器、在电流通过的电线中***电阻测定因电阻而产生的电位下降的传感器。作为电压传感器例如存在利用电阻对电压进行分压并由AD转换器将电压转换为数字值的传感器。
受电侧通信部16与送电装置S的送电侧通信部5进行近距离无线通信。此外，送电侧通信部5与受电侧通信部16的通信方式为ZigBee(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等近距离无线通信或者使用光信号的近距离光通信。在使用电波的通信方式时，受电侧通信部16具有天线，在使用光信号的通信方式时，受电侧通信部16具有通信用的发光元件和受光元件。
受电侧控制部17由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)以及与相互电连接的各部进行各种信号的收发的接口电路等构成。该受电侧控制部17基于存储在上述ROM中的各种运算控制程序进行各种的运算处理，并且通过与各部进行通信来控制受电装置R的整体动作。此外，关于受电侧控制部17的动作的详细情况后续描述。
电池B为锂离子电池、镍氢二次电池等二次电池，其充电并积蓄从上述受电侧整流电路12a供给的直流电力。该电池B与驱动移动体的行驶用马达的逆变器(行驶用逆变器)或者/以及控制移动体的行驶的控制设备连接，并向这些行驶用逆变器、控制设备供给驱动电力。
接着，参照图3、图4，详细地说明如此构成的非接触供电***的动作。
在本非接触供电***中，在非供电时(例如，驾驶员正常驾驶移动体时)，移动体的受电装置R的受电侧控制部17使开关器14及负载电路13的开关元件13为关断状态。另一方面，在非供电时，也就是在作为供电对象的移动体没在停车位置停车时，送电装置S的送电侧控制部6停止斩波电路1b及逆变器电路2。另外，送电侧控制部6使送电侧通信部5发送送电装置通知信号。上述送电装置通知信号为用于将送电装置S的存在通知给周围的受电装置R的信号。
驾驶员驾驶移动体来使移动体移动并停车到送电装置S的设置场所。其结果，来自送电装置S的送电装置通知信号经由受电侧通信部16被输入受电侧控制部17。然后，受电侧控制部17当被输入送电装置通知信号后变为检查模式。所谓检查模式是指为了确定送电装置S与受电装置R的位置偏差而从送电装置S向受电装置R对负载电路13供电的动作模式。在检查模式中，送电装置S能够以比供电模式(用于对电池B供电的动作模式)低的电压对负载电路13供电。由此，在检查模式中，能够抑制送电装置S及受电装置R的构成元件因施加高电压而损坏的可能性。此外，在本实施方式中，所谓位置偏差是指送电装置S与受电装置R的不能供电的位置关系。所谓不能供电例如是指电力完全供给不到受电装置R的状况、供给到受电装置R的电力低于期望值的状况、对受电装置R供给的功率效率低于期望值的状况等，其为能够结合非接触供电***的规格而适宜地设定的事项。
当变为检查模式后，受电侧控制部17使开关器14为断开状态(关断状态)，并且将负载电路13从切断状态(开关元件13b的关断状态)切换到连接状态(开关元件13b的接通状态)，例如以比供电模式低的电压从送电装置S向受电装置R供电，基于送电装置S及受电装置R的至少一方的功率、电压或者电流进行判定送电装置S与受电装置R是否处于可对电池B供电的位置关系的位置判定处理(图3的步骤S1)。另外，受电侧控制部17使受电侧通信部16向送电装置S发送针对送电装置通知信号的应答信号(指示送电装置S对负载电路13进行供电的内容的信号)。此外，本发明不限于在检查模式中从送电装置S输出的电力的电压比供电模式时低的情况。
当送电侧通信部5接收到针对送电装置通知信号的应答信号时，送电侧控制部6控制斩波电路1b及逆变器电路2使得以比可对电池B供电的电压(例如330V)低的电压(例如100V)进行供电。
在受电装置R中设置负载电路13是为了保护送电装置S及受电装置R的电路。
受电侧控制部17例如基于如下的八个方法中的至少一个进行位置判定处理。
作为第一个方法，受电侧控制部17基于送电侧电力转换器1或者逆变器电路2的电压及电流计算输入功率(输入到送电侧电力转换器1或者逆变器电路2的功率)，并且基于负载电路13的电压及电流计算输出功率(供给到负载电路1的功率)，基于输入功率及输出功率计算功率效率，基于该功率效率进行所述位置判定处理。例如，当上述功率效率在阈值以上时，受电侧控制部17判定为送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系。所谓送电侧电力转换器1或者逆变器电路2的电压及电流是指输入送电侧整流电路1a、斩波电路1b或者逆变器电路2的电压及电流、从该3个电路输出的电压及电流。因此，所谓基于送电侧电力转换器1或者逆变器电路2的电压及电流的输入功率是指该3个电路的某一电路的输入或者输出处的功率。所谓负载电路13的电压及电流是指施加在负载电路13的两端的电压及流入负载电路13的电流。因此，所谓基于负载电路13的电压及电流的输出功率是指在负载电路13中消耗的功率。
受电侧控制部17经由送电装置S与受电装置R之间的通信取得与送电侧电力转换器1或者逆变器电路2的电压及电流有关的信息。另外，在送电装置S中，送电侧控制部6基于通过送电侧传感器4检测出的电压及电流执行运算处理，由此计算送电侧电力转换器1或者逆变器电路2的电压及电流，并使送电侧通信部5发送与该电压及电流有关的信息。也可以是送电侧控制部6计算输入功率并使送电侧通信部5发送该计算结果。
此外，也可以是并非受电侧控制部17而是送电侧控制部6基于功率效率进行位置判定处理。这种情况下，受电侧控制部17使受电侧通信部16发送与负载电路13的电压及电流有关的信息。送电侧控制部6计算输入功率及输出功率并计算功率效率。也可以是受电侧控制部17计算输出功率并使受电侧通信部16发送该计算结果。
作为第二个方法，受电侧控制部17从送电装置S接受送电侧电力转换器1或者逆变器电路2的电压及电流并计算输入功率(输入到送电侧电力转换器1或者逆变器电路2的功率)。然后，受电侧控制部17基于输入功率进行位置判定处理。例如，当上述输入功率在阈值范围内或者阈值以上时，受电侧控制部17判定为送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系。
此外，也可以是并非受电侧控制部17而是送电侧控制部6基于输入功率进行位置判定处理。这种情况下，送电侧控制部6基于送电侧电力转换器1或者逆变器电路2的电压及电流计算输入功率。
作为第三个方法，受电侧控制部17基于负载电路13的电压及电流计算输出功率(供给到负载电路13的功率)，并基于该输出功率进行位置判定处理。例如，当上述输出功率在阈值范围内或者阈值以上时，受电侧控制部17判定为送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系。
此外，也可以是并非受电侧控制部17而是送电侧控制部6基于输出功率进行位置判定处理。这种情况下，受电侧控制部17使受电侧通信部16发送与负载电路13的电压及电流有关的信息。送电侧控制部6根据所接收的与电压及电流有关的信息计算输出功率。也可以是受电侧控制部17计算输出功率并使受电侧通信部16发送该计算结果。
作为第四个方法，受电侧控制部17基于负载电路13的电压进行位置判定处理。例如，当上述电压在阈值范围内或者阈值以上时，受电侧控制部17判定为送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系。
此外，也可以是并非受电侧控制部17而是送电侧控制部6基于负载电路13的电压进行位置判定处理。这种情况下，受电侧控制部17使受电侧通信部16发送与负载电路13的电压有关的信息。
作为第五个方法，受电侧控制部17基于负载电路13的电流进行位置判定处理。例如，当上述电流在阈值范围内或者阈值以上时，受电侧控制部17判定为送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系。
此外，也可以是并非受电侧控制部17而是送电侧控制部6基于负载电路13的电流进行位置判定处理。这种情况下，受电侧控制部17使受电侧通信部16发送与负载电路13的电流有关的信息。
作为第六个方法，受电侧控制部17基于输入到逆变器电路2的电压及电流，计算从逆变器电路2的输入来观察受电装置侧的输入阻抗(送电侧输入阻抗)，并基于输入阻抗进行所述位置判定处理。例如，当上述输入阻抗在阈值范围内或者阈值以上时，受电侧控制部17判定为送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系。
在送电装置S中，送电侧控制部6基于通过送电侧传感器4检测出的电压及电流执行运算处理，由此计算逆变器电路2的输入阻抗。然后，送电侧控制部6使送电侧通信部5发送与输入阻抗有关的信息。也可以是送电侧控制部6使送电侧通信部5发送通过送电侧传感器4检测出的电压及电流。这种情况下，受电侧控制部17计算输入阻抗。此外，也可以是并非受电侧控制部17而是送电侧控制部6基于逆变器电路2的输入阻抗进行位置判定处理。
与逆变器电路2的输入阻抗有关的上限值例如基于非接触供电***内的元件的耐电压而确定。利用式(1)求出逆变器电路2的输入阻抗。其中，Z表示输入阻抗，V表示逆变器电路2的输入电压，P为逆变器电路2的输入功率。
Z＝V2/P 式(1)
输入功率的一部分成为从受电装置R输出到电池B的输出功率，输入功率与输出功率的差为电力损耗。电力损耗例如是从逆变器电路2到电池B之前为止的热损耗。由于应供给到电池B的期望电力取决于电池B的特性，因此输出功率已知。另外，电力损耗也是根据非接触供电***的电路结构、极板间的位置偏差的程度而确定的，其通过测定而求出。因此，逆变器电路2的期望输入功率被预先确定。
根据式(1)，为了对电池B供给期望电力，输入阻抗越大，则需要使逆变器电路2的输入电压越大。根据图2，逆变器电路2的输入功率例如是设于斩波电路1b的输出端的电容器4a的两端电压。在施加于该电容器4a的电压中存在不损坏电容器4a的电压的极限值(耐电压)Vmax。该耐电压为电容器固有的属性，其已知。也就是，逆变器电路2的输入电压并非可以无限大。因此，利用式(2)求出不招致电容器4a损坏的输入阻抗的上限值Zmax。该Zmax的值为与输入阻抗有关的上限值。
Zmax＝Vmax2/P 式(2)
受电侧控制部17基于逆变器电路2的输入电压及输入电流计算输入阻抗。当算出的输入阻抗超过与输入阻抗有关的上限值时，无法不损坏电容器地对电池B供给期望电力。因此，受电侧控制部17判定为送电装置S与受电装置R处于不能对电池B供电的位置关系。
此外，在耐电压这一点成为问题的元件不限于斩波电路1b的电容器，可以是非接触供电***内的任意的元件。例如，施加于逆变器电路2的开关元件2a～2d、斩波电路1b的开关元件4b的电压如下所示。在逆变器电路2中，交替地接通、关断开关元件2a、2d的组合和开关元件2b、2c的组合。因此，当接通(也就是，导通)开关元件2a、2d的组合时，施加于开关元件2b、2c的电压为从逆变器电路2的输入电压减去开关元件2a、2d各自上的压降量而得的值。接通开关元件2b、2c的组合时的开关元件2a、2d的两端电压也同样地可以根据逆变器电路2的输入电压求出。另外，逆变器电路2的输入电压加上二极管4c上的电压降而得的电压被施加于斩波电路1b的开关元件4b。再者，当与逆变器电路2的输入电压相比开关元件2a～2d及二极管4c的压降的值十分小时，也可以忽略该压降的值而将逆变器电路2的输入电压看作分别施加给开关元件2a～2d及二极管4c。因此，可以根据开关元件2a～2d及二极管4c的耐电压进行逆运算来求出Vmax。由于每个元件都存在耐电压，因此在求与输入阻抗有关的上限值时，采用针对每个元件所确定的Vmax的最小值。
另一方面，与逆变器电路2的输入阻抗有关的下限值例如基于非接触供电***内的元件的耐热温度而确定。利用式(3)求出逆变器电路2的输入阻抗。其中，Z表示输入阻抗，I表示逆变器电路2的输入电流，P为逆变器电路2的输入功率。
Z＝P/I2 式(3)
根据式(3)，为了对电池B供给期望电力，输入阻抗越小，则需要使逆变器电路2的输入电流越大。逆变器电路2的输入电流越大，则非接触供电***内的各元件的内部电阻中的热损耗越大。热损耗越大，则越可能招致因热引起的元件的损坏。因此，各元件中存在不损坏元件的温度的极限值(耐热温度)。通过预先测算逆变器电路2的输入电流与各元件中的温度上升的关系，针对每个元件求出成为耐热温度的输入电流，将所求出的输入电流中的最小的输入电流设为Imax。由此，利用式(4)求出不招致因热引起的元件的损坏的输入阻抗的下限值Zmin。该Zmin的值是与输入阻抗有关的下限值。
Zmin＝P/Imax2 式(4)
受电侧控制部17基于逆变器电路2的输入电压及输入电流计算输入阻抗。当所算出的输入阻抗低于与输入阻抗有关的下限值时，无法不损坏元件地对电池B供给期望电力。因此，受电侧控制部17判定为送电装置S与受电装置R并未处于可对电池B供电的位置关系。
此外，在上述方式中，在是否可供电的判断中使用了逆变器电路2的输入阻抗，但是，本发明也可以利用逆变器电路2的输出阻抗(从逆变器电路2的输出观察受电装置侧的阻抗)等非接触供电***的其他部位的阻抗。其中，可以基于直流信号(电流及电压)求出逆变器电路2的输入阻抗，与利用交流信号相比能够高精度地检测信号。另外，当将送电侧传感器4设于逆变器电路2的输入端时，与检测高频信号的传感器相比能够廉价地实现送电侧传感器4。
作为第七个方法，受电侧控制部17基于从逆变器电路2输出的电压及电流的相位差进行位置判定处理。例如，当上述电压及电流的相位差在阈值范围内或者阈值以上时，受电侧控制部17判定为送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系。
在送电装置S中，送电侧控制部6基于通过送电侧传感器4检测出的电压及电流执行运算处理，由此计算从逆变器电路2输出的电压及电流的相位差。然后，送电侧控制部6使送电侧通信部5发送与相位差有关的信息。也可以是送电侧控制部6使送电侧通信部5发送通过送电侧传感器4检测出的电压及电流。这种情况下，受电侧控制部17计算相位差。此外，也可以是并非受电侧控制部17而是送电侧控制部6基于从逆变器电路2输出的电压及电流的相位差进行位置判定处理。
然后，受电侧控制部17以预定的时间间隔重复上述位置判定处理，依次生成表示送电线圈3a与受电线圈11a的相对位置的驾驶辅助图像，并输出给未图示的显示部。其结果，在显示部中，在初始值之后依次变化的相对位置按时序依次显示在以移动体为中心的俯视图上。
移动体的驾驶员通过参照这样的驾驶辅助图像驾驶并操作移动体来停车，使得送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系。然后，从检查模式转移到供电模式，受电侧控制部17经由受电侧通信部16将送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系且移动体已停车通知给送电装置S，进而，使开关器14为闭合状态(接通状态)，并且将负载电路13从连接状态(开关元件13b的接通状态)切换到切断状态(开关元件13b的关断状态)(图3的步骤S2)。
另一方面，当经由送电侧通信部5被通知了送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系且移动体已停车后，送电装置S的送电侧控制部6控制斩波电路1b及逆变器电路2使得达到可对电池B供电的电压(例如，330V)。
根据这样的本实施方式，具有用于对电池B供电的供电模式以及在转移到供电模式之前执行的检查模式，在检查模式时，使开关器14为断开状态，并且将负载电路13从切断状态切换到连接状态，进而，以比供电模式时低的电压从送电装置S向受电装置R供电，基于送电装置S及受电装置R的至少一方的功率、电压或者电流进行判定送电装置S与受电装置R是否处于可对电池B供电的位置关系的位置判定处理，因此，无需使用摄像机就能够确定送电装置S与受电装置R的位置偏差。
此外，在检测模式时，在对电池B而非负载电路13供电时，即使采用上述的位置判定处理，也难以确定位置偏差。电池B根据充电状态在电池B的两端间具有电压。因此，电池B的阻抗根据从送电装置S供给的电力而变化、也就是电池B的阻抗根据供给到电池B的电流而变化。因此，即使将上述的位置判定处理应用于电池B，也无法判断电池B的电压、电流或者电力的变化是因位置偏差引起的还是因电池B的阻抗变化引起的。另一方面，由于负载电路13的阻抗一定，因此负载电路13的电压、电流或者电力反映位置偏差的影响。因此，在检查模式时，通过利用开关器14对负载电路13供给电力，能够切实地确定位置偏差。
另外，根据本实施方式，受电侧控制部17能够控制送电装置S使得在对负载电路13供电时以与对电池B(负载)供电时相比向受电装置R输出低的电压。也就是，在本实施方式中，受电侧控制部17在检查模式时以比供电模式时低的电压从送电装置S对受电装置R供电。在检查模式时，以确定位置偏差为目的，无需对电池B进行充电，因此，可以将送电装置S的输出电压控制得较低。由此，由于负载电路13的耐电压也可以很低，因此可以实现负载电路13的小型化。另外，来自送电装置S的输出功率也变小电压低的部分，可以抑制能量的消耗。
以上，说明了本发明的实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式，例如可以考虑如下的变形。
(1)在上述实施方式中，将斩波电路1b用作电压转换器，但也可以代替作为非绝缘型的电压转换器的斩波电路1b，而使用作为绝缘型的电压转换器的变压器。另外，在上述实施方式中，作为送电侧整流电路1a、受电侧整流电路12a使用全桥，但也可以代替全桥而使用半桥。再者，也可以使用将整流功能与电压转换器一体化的装置(直接AC-DC转换)。另外，在上述实施方式中，受电侧电力转换器12由受电侧整流电路12a及滤波电路12b构成，但也可以根据负载在滤波电路12b的后级设置电压转换器。
另外，虽然将电池B设置为负载，但也可以设置电池B以外的直流负载(电容器等蓄电装置、发热体等阻性负载)或者交流负载(马达等感性负载)。此外，在设置交流负载时，需要采用从受电侧电力转换器12输出交流电力的结构。另外，虽然使用作为交流电源的商用电源，但也可以使用直流电源。此外，在设置直流电源时，需要从受电侧电力转换器12中删掉送电侧整流电路1a。
(2)在上述实施方式中，也可以使用如下的结构：负载电路13由图5A及图5B所示的电阻器13c、13d、13g、13h和开关元件13e、13f、13j构成，通过对开关元件13e、13f、13j进行开关来切换电阻器13c、13d、13g、13h，由此改变电阻值。
(3)在上述实施方式中，送电侧传感器4设置在送电侧电力转换器1的输入端，受电侧传感器15设置在受电侧电力转换器12的输出端，但是，本发明不限于该方案。可以根据应测定的对象来决定送电侧传感器4及受电侧传感器15的设置部位。例如，可以将送电侧传感器4设置在送电侧电力转换器1的输出端或者将受电侧传感器15设置在受电侧电力转换器12的输入端。
以下，参照附图说明本发明的第2实施方式。
如图6及图7所示，本实施方式的非接触供电***具备送电装置S及受电装置R。另外，如图所示，送电装置S包括送电侧电力转换器1、逆变器电路2、送电侧极板3、送电侧传感器4、送电侧通信部5以及送电侧控制部6。
另一方面，受电装置R包括受电侧极板11、受电侧电力转换器12、开关器130、受电侧传感器140、受电侧通信部150以及受电侧控制部160。
送电装置S是固定配置于设置在地面的供电设施并以非接触方式对设置在移动体的受电装置R供给交流电力的装置。上述供电设施是设置有一个或者多个移动体的停车空间的设施，其具备与停车空间的个数相当的送电装置S。另一方面，受电装置R是设置在上述移动体并通过将从送电装置S供给的交流电力转换为直流电力而对电池B(负载装置)充电的装置。此外，上述移动体例如是电动汽车、混合动力汽车等需要从外部接受电力的车辆。
在上述送电装置S中，送电侧电力转换器1包括送电侧整流电路1a及斩波电路1b。
送电侧整流电路1a例如是二极管桥，其对从外部的商用电源供给的商用电力(例如，单相100V、50Hz)进行全波整流并输出给斩波电路1b。从该送电侧整流电路1a供给到斩波电路1b的电力(全波整流电力)为正弦波状的商用电力在过零点折回的、单极性(例如，正极性)的脉动电流。
斩波电路1b通过利用送电侧控制部6控制开关动作而调整自身的输出电压并输出给逆变器电路2。具体地，该斩波电路1b为升压斩波电路或者升降压斩波电路，其对从送电侧整流电路1a输入来的电压进行升降压并输出。通过设置在斩波电路1b的输出端的电容器的作用，斩波电路1b的输出为作为脉动电流的全波整流电力被充分平滑化了的直流电力。
另外，该斩波电路1b通过利用送电侧控制部6控制开关动作也用作功率因数改善电路(PFC：Power Factor Correction)。即，斩波电路1b使用比该所述全波整流电力的频率充分高的频率以全波整流电力的过零点为基准对全波整流电力进行开关，由此扩大全波整流电力的电流的导通间隔来改善功率因数。此外，一般说来，斩波电路1b用作功率因数改善电路是众所周知的，因此，这里省略关于斩波电路1b的功率因数改善原理的详细说明。
逆变器电路2为基于从送电侧控制部6输入来的开关信号(逆变器驱动信号)将从上述送电侧整流电路1a供给的直流电力转换为预定频率(驱动频率)的交流电力的电力转换电路。即，该逆变器电路2通过利用上述逆变器驱动信号驱动多个开关元件而以驱动频率对直流电力进行开关来转换为交流电力。这样的逆变器电路2将上述交流电力输出给送电侧极板3。
送电侧极板3例如是由送电线圈3和送电电容器构成的谐振电路，其基于从逆变器电路2供给的交流电力而产生磁场。这些送电线圈3a及送电电容器中，送电线圈3a被设置在与在上述停车空间停车的移动体的预定部位(设置有受电线圈11a的部位)对置的位置。
送电侧传感器4检测从商用电源供给到送电侧整流电路1a的电力的电流及电压，将表示所检测的电流及电压的检测信号输出给送电侧控制部6。作为电流传感器例如可以使用如下传感器：利用霍尔效应测定在电流通过的电线的周围产生的磁场的传感器、在电流通过的电线中***电阻测定因电阻而产生的电位下降的传感器。作为电压传感器例如存在利用电阻对电压进行分压并由AD(Analog to Digital)转换器将电压转换为数字值的传感器。
送电侧通信部5与受电装置R的受电侧通信部150进行近距离无线通信。此外，送电侧通信部5与受电侧通信部150的通信方式为ZigBee(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等近距离无线通信或者使用光信号的近距离光通信。在使用电波的通信方式时，送电侧通信部5具有天线，在使用光信号的通信方式时，送电侧通信部5具有通信用的发光元件和受光元件。
送电侧控制部6由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)以及与相互电连接的各部进行各种信号的收发的接口电路等构成。该送电侧控制部6基于存储在上述ROM中的各种运算控制程序进行各种的运算处理，并且通过与各部进行通信来控制送电装置S的整体动作。此外，关于送电侧控制部6的动作的详细情况后续描述。
另一方面，在受电装置R中，受电侧极板11例如是由受电线圈11a和受电电容器构成的谐振电路，其经由通过送电侧极板3产生的磁场接受电力。上述受电线圈11a被设置在移动体的底部或者侧部、上部等，当移动体在停车空间停车时，其以接近构成送电装置S的送电线圈3a的状态与送电线圈3a对置。
这样的受电侧极板11的受电线圈11a与构成送电侧极板3的送电线圈3a接近并对置地磁耦合。即，受电侧极板11以非接触方式从送电侧极板3接受通过逆变器电路2供给到送电线圈3a的交流电力以及与送电线圈3a和受电线圈11a的耦合系数对应的交流电力，并输出给受电侧整流电路12a。即，本实施方式遵照磁场共振方式、电磁感应方式等。
在上述受电装置R中，受电侧电力转换器12是将经由受电侧极板11从送电装置S的送电侧极板3接受的电力转换为应对电池B供给的电力的电力转换器，其具有受电侧整流电路12a及滤波电路12b。
受电侧整流电路12a例如由二极管桥来实现，其对从上述受电侧极板11供给的交流电力(接受电力)进行全波整流并输出给滤波电路12b。从该受电侧整流电路12a供给到滤波电路12b的电力为利用二极管桥进行了全波整流的全波整流电力。
滤波电路12b例如具有电抗器及电容器，其从上述受电侧控制部160供给的全波整流电力中去除噪声并且进行平滑化而输出给电池B。
开关器130设置在滤波电路12b与电池B之间，基于利用受电侧控制部160的控制切换接通状态和关断状态，例如由开关、电磁接触器、断路器等具有电路的开关功能的部件来实现。开关器130例如为了防止电池B的过电流及过电压而设置。
受电侧传感器140检测从受电侧整流电路12a供给到滤波电路12b的直流电力的电流及电压，并将表示所检测的电流及电压的检测信号输出给受电侧控制部160。作为电流传感器例如可以使用如下传感器：利用霍尔效应测定在电流通过的电线的周围产生的磁场的传感器、在电流通过的电线中***电阻测定因电阻而产生的电位下降的传感器。作为电压传感器例如存在利用电阻对电压进行分压并由AD转换器将电压转换为数字值的传感器。
受电侧通信部150与送电装置S的送电侧通信部5进行近距离无线通信。此外，送电侧通信部5与受电侧通信部150的通信方式为ZigBee(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等近距离无线通信或者使用光信号的近距离光通信。在使用电波的通信方式时，受电侧通信部150具有天线，在使用光信号的通信方式时，受电侧通信部150具有通信用的发光元件和受光元件。
受电侧控制部160由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)以及与相互电连接的各部进行各种信号的收发的接口电路等构成。该送电侧控制部6基于存储在上述ROM中的各种运算控制程序进行各种的运算处理，并且通过与各部进行通信来控制受电装置R的整体动作。此外，关于受电侧控制部160的动作的详细情况后续描述。
电池B为锂离子电池、镍氢二次电池等二次电池，其充电并积蓄从上述受电侧整流电路12a供给的直流电力。该电池B与驱动移动体的行驶用马达的逆变器(行驶用逆变器)或者/以及控制移动体的行驶的控制设备连接，并向这些行驶用逆变器、控制设备供给驱动电力。
接着，详细地说明如此构成的非接触供电***的动作。
在本非接触供电***中，在非供电时(例如，驾驶员正常驾驶移动体时)，移动体的受电装置R的受电侧控制部160使开关器130为关断状态。另一方面，在非供电时，也就是在作为供电对象的移动体没在停车位置停车时，送电装置S的送电侧控制部6停止斩波电路1b及逆变器电路2。另外，送电侧控制部6使送电侧通信部5发送送电装置通知信号。上述送电装置通知信号为用于将送电装置S的存在通知给周围的受电装置R的信号。
驾驶员驾驶移动体来使移动体移动到送电装置S的设置场所。其结果，受电侧控制部160经由受电侧通信部150接收来自送电装置S的送电装置通知信号。然后，当被输入了送电装置通知信号后，受电侧控制部160使非接触供电***以检查模式动作。所谓检查模式是指在开始对电池B的供电之前判定受电装置R是否存在于可从送电装置S接受电力的位置的动作模式。此外，将在通过检查模式判断为可供电后对电池B进行供电的模式设为供电模式。
在非接触供电***为检查模式时，受电侧控制部160首先使开关器130为断开状态(关断状态)，打开受电侧电力转换器12的滤波电路12b与电池B的连接。然后，受电侧控制部160控制受电侧通信部150使得向送电装置S发送指示送电的内容的指示信号。此外，受电侧控制部160可以指示送电装置S使得在检查模式(开关器130断开时)中以比供电模式(开关器130闭合时)低的电压(例如，100V)进行送电。另外，受电装置R也可以不发送指示信号，而是向送电装置S发送表示已使开关器130为断开状态的通知信号、表示送电装置通知信号接收完成的应答信号。送电装置S可以通过接收通知信号而自发地开始送电。另外，在接收到应答信号时，考虑到受电装置R使开关器130为断开状态(关断状态)为止所需要的时间，送电装置S可以在经过预定时间后自发地开始送电。
送电侧控制部6经由送电侧通信部5接收指示信号等来驱动斩波电路1b及逆变器电路2。由于开关器130为断开状态，因此电流不流入电池B，但是，在受电侧整流电路12a的输出端产生电压。受电侧控制部160经由受电侧传感器140取得该电压的值。
在送电装置S发送相同电力的情况下，送电装置S与受电装置R的位置偏差越小，受电装置R中产生的电压(以下称为检查电压)越大。此外，所谓位置偏差是指根据功率效率为最大的送电装置S(送电线圈3a)与受电装置R(受电线圈11a)的位置关系而得的偏差。功率效率表示受电装置R内的某部位处的功率相对于送电装置S内的某部位处的功率的比例，例如可以将供给到电池B的功率相对于从商用电源供给到送电装置S的功率的比例作为功率效率。另外，也可以将供给到电池B的功率相对于送电装置S的逆变器电路2的输入功率的比例作为功率效率。这种情况下，为了求出逆变器电路2的输入功率，可以在逆变器电路2的输入端设置传感器，也可以根据送电侧传感器4的值推算逆变器电路2的输入端的输入功率。
为了能够从送电装置S向受电装置R供电，为了实现有效的供电，需要功率效率为期望最小值以上。存在功率效率为期望最小值的位置偏差，存在与该位置偏差对应的检查电压的值(可供电阈值)。位置偏差越小，检查电压越大，因此，如若检查电压在可供电阈值以上，则送电装置S能够对受电装置R供电。此外，当受电侧整流电路12a的输出电压为脉动电压时，受电侧控制部160能够将例如受电侧整流电路12a的输出电压的最大值、平均值与供电阈值进行比较。
因此，受电侧控制部160判断受电侧整流电路12a的输出电压(检查电压)是否在可供电阈值以上。在检查模式中，受电侧控制部160以预定的时间间隔重复来自送电装置S的送电所引起的检查电压与可供电阈值的比较，判断送电装置S与受电装置R是否处于可供电位置关系，并将其结果显示在显示装置(省略图示)。
移动体的驾驶员通过参照显示装置的显示内容驾驶并操作移动体来停车，使得送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系。然后，在判断为送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系后，受电侧控制部160使非接触供电***以检查模式动作。
具体地，受电侧控制部160经由受电侧通信部150将送电装置S与受电装置R处于可对电池B供电的位置关系且移动体已停车通知给送电装置S。进而，受电侧控制部160使开关器130为闭合状态(接通状态)。
另一方面，送电装置S的送电侧控制部6控制斩波电路1b及逆变器电路2使得达到可对电池B供电的电压(例如，330V)。此时，受电侧整流电路12a的输出电压如图8所示地变化。
根据这样的本实施方式，受电侧控制部160断开开关器130使得打开受电侧电力转换器12的滤波电路12b与电池B的连接，并判断来自送电装置S的送电所引起的受电侧整流电路12a的电压是否在可供电阈值以上。
由此，无需使用摄像机就能够判断送电装置S与受电装置R是否处于可供电位置关系。另外，在检查模式，通过开关器130断开，在送电装置S与受电装置R的位置对准中，不会对电池B施加不必要的电压，能够防止电池B的老化。
另外，在本实施方式中，受电侧控制部160能够控制送电装置S使得在检查模式中以比供电模式低的电压进行送电。在检查模式中，由于不以对电池B进行充电为目的，因此，送电装置S无需向电池B发送应施加电压的电力。一般说来，电压越低，对构成电路的元件的影响越小。因此，通过降低检查模式中的来自送电装置S的电力的电压，能够延长元件寿命。
以上，说明了本发明的实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式，例如可以考虑如下的变形。
(1)在上述实施方式中，将斩波电路1b用作电压转换器，但也可以代替作为非绝缘型的电压转换器的斩波电路1b，而使用作为绝缘型的电压转换器的变压器。另外，在上述实施方式中，作为送电侧整流电路1a、受电侧整流电路12a使用全桥，但也可以代替全桥而使用半桥。另外，在上述实施方式中，受电侧电力转换器12由受电侧整流电路12a及滤波电路12b构成，但也可以根据负载装置在滤波电路12b的后级设置电压转换器。
另外，虽然将电池B设置为负载设置，但也可以设置电池B以外的直流负载或者交流负载。此外，在设置交流负载时，需要采用从受电侧电力转换器12输出交流电力的结构。或者，也可以去掉受电侧整流器而将驱动频率的交流电力直接连接到负载。另外，虽然使用作为交流电源的商用电源，但也可以使用直流电源。此外，在设置直流电源时，需要从受电侧电力转换器12中删掉送电侧整流电路1a。
(2)上述实施方式中，基于受电侧整流电路12a的输出电压判断送电装置S与受电装置R是否处于可供电位置关系，但是，本发明不限于此。例如，也可以基于滤波电路12b的输出电压判断送电装置S与受电装置R是否处于可供电位置关系。另外，也可以是受电侧控制部160基于受电侧极板11的输出电压判断送电装置S与受电装置R是否处于可供电位置关系。由于受电侧极板11的输出电压为交流电压，因此，受电侧控制部160可以通过求出峰值、有效值等来与阈值进行比较。
接着，参照附图说明本发明的第3实施方式。
本实施方式的送电装置S是构成非接触供电***的部件之一。也就是，如图9及图10所示，非接触供电***具有送电装置S及受电装置R。如图所示，送电装置S具有送电侧电力转换器1、逆变器电路2、送电侧极板3、送电侧传感器4、送电侧通信部5、驱动部60以及送电侧控制部70(控制部)。
另一方面，受电装置R具有受电侧极板11、受电侧电力转换器12、受电侧传感器131、受电侧通信部141以及受电侧控制部151。
送电装置S是固定配置于设置在地面的供电设施并以非接触方式对设置在移动体的受电装置R供给交流电力的装置。上述供电设施是设置有一个或者多个移动体的停车空间的设施，其具备与停车空间的个数相当的送电装置S。另一方面，受电装置R是设置在上述移动体并通过将从送电装置S供给的交流电力转换为直流电力来对电池B充电的装置。此外，上述移动体例如是电动汽车、混合动力汽车等需要从外部接受电力的车辆。
在上述送电装置S中，送电侧电力转换器1由送电侧整流电路1a及斩波电路1b构成。
送电侧整流电路1a例如是二极管桥，其对从外部的商用电源供给的商用电力(例如，单相100V、50Hz)进行全波整流并输出给斩波电路1b。从该送电侧整流电路1a供给到斩波电路1b的电力(全波整流电力)为正弦波状的商用电力在过零点折回的、单极性(例如，正极性)的脉动电流。
斩波电路1b通过利用送电侧控制部70控制开关动作而调整自身的输出电压并输出给逆变器电路2。具体地，该斩波电路1b为升压斩波电路或者升降压斩波电路，其对从送电侧整流电路1a输入来的电压进行升降压并输出。通过设置在斩波电路1b的输出端的电容器的作用，斩波电路1b的输出为作为脉动电流的全波整流电力被充分平滑化了的直流电力。此外，设于斩波电路1b的输出端的电容器也可以不是斩波电路的一部分，而是作为逆变器电路2的一部分设置在逆变器电路2的输入端。
另外，该斩波电路1b通过利用送电侧控制部70控制开关动作也用作功率因数改善电路(PFC：Power Factor Correction)。即，斩波电路1b使用比该所述全波整流电力的频率充分高的频率以全波整流电力的过零点为基准对全波整流电力进行开关，由此扩大全波整流电力的电流的导通间隔来改善功率因数。此外，一般说来，斩波电路1b用作功率因数改善电路是众所周知的，因此，这里省略关于斩波电路1b的功率因数改善原理的详细说明。
逆变器电路2为基于从送电侧控制部70输入来的开关信号(逆变器驱动信号)将从上述送电侧整流电路1a供给的直流电力转换为预定频率(驱动频率)的交流电力的电力转换电路。即，该逆变器电路2通过利用上述逆变器驱动信号驱动多个开关元件(IGBT、功率MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)等)而以驱动频率对直流电力进行开关来转换为交流电力。这样的逆变器电路2将上述驱动频率的交流电力输出给送电侧极板3。
送电侧极板3例如是包括送电线圈3a、送电电容器3b以及第2线圈3c的谐振电路，其基于从逆变器电路2供给的交流电力而产生磁场。这些送电线圈3a、送电电容器3b及第2线圈3c中，送电线圈3a被设置在与在上述停车空间停车的移动体的预定部位(设置有受电线圈11a的部位)对置的位置。例如，上述送电电容器3b为可变电容器。另一方面，第2线圈3c为可变电抗器。
送电侧传感器4检测送电装置S内的电流及电压，将表示所检测的电流及电压的检测信号输出给送电侧控制部70。作为电流传感器例如可以使用如下传感器：利用霍尔效应测定在电流通过的电线的周围产生的磁场的传感器、在电流通过的电线中***电阻测定因电阻而产生的电位下降的传感器。作为电压传感器例如存在利用电阻对电压进行分压并由AD(Analog to Digital)转换器将电压转换为数字值的传感器。在该送电侧传感器4中，电流传感器设置为检测输入到逆变器电路2的电流。另外，电压传感器设置为检测输入到逆变器电路2的电压
送电侧通信部5与受电装置R的受电侧通信部141进行近距离无线通信。此外，送电侧通信部5与受电侧通信部141的通信方式为ZigBee(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等近距离无线通信或者使用光信号的近距离光通信。在使用电波的通信方式时，送电侧通信部5具有天线，在使用光信号的通信方式时，送电侧通信部5具有通信用的发光元件和受光元件。
驱动部60是为了调整送电侧极板3的电感、电容而驱动作为可变电容器的送电电容器3b、作为可变电抗器的第2线圈3c的马达等的驱动装置，其基于从送电侧控制部70输入来的控制指令进行动作。
送电侧控制部70由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)以及与相互电连接的各部进行各种信号的收发的接口电路等构成。该送电侧控制部70基于存储在上述ROM中的各种运算控制程序进行各种的运算处理，并且通过与各部进行通信来控制送电装置S的整体动作。此外，关于送电侧控制部70的动作的详细情况后续描述。
另一方面，在受电装置R中，受电侧极板11例如是由受电线圈11a和受电电容器构成的谐振电路，其经由通过送电侧极板3产生的磁场接受电力。上述受电线圈11a被设置在移动体的底部或者侧部、上部等，当移动体在停车空间停车时，其以接近构成送电装置S的送电线圈3a的状态与送电线圈3a对置。
这样的受电侧极板11的受电线圈11a与构成送电侧极板3的送电线圈3a接近并对置地磁耦合。即，受电侧极板11以非接触方式从送电侧极板3接受通过逆变器电路2供给到送电线圈3a的交流电力以及与送电线圈3a和受电线圈11a的耦合系数相对应的交流电力，并输出给受电侧整流电路12a。即，非接触供电***为遵照电磁感应方式的非接触供电***。此外，虽然上述实施方式为遵照电磁感应方式的非接触供电***，但是本发明也可应用于磁场共振方式。
在上述受电装置R中，受电侧电力转换器12由受电侧整流电路12a及滤波电路12b构成。
受电侧整流电路12a例如由二极管桥构成，其对从上述受电侧极板11供给的交流电力(接受电力)进行全波整流并输出给滤波电路12b。从该受电侧整流电路12a供给到滤波电路12b的电力为利用二极管桥进行了全波整流的全波整流电力。
滤波电路12b例如由电抗器及电容器构成，其从上述受电侧整流电路12a供给的全波整流电力中去除噪声并进行平滑化而输出给电池B。
受电侧传感器131检测从滤波电路12b供给到电池B的直流电力的电流及电压，并将表示所检测的电流及电压的检测信号输出给送电侧控制部70。作为电流传感器例如可以使用如下传感器：利用霍尔效应测定在电流通过的电线的周围产生的磁场的传感器、在电流通过的电线中***电阻测定因电阻而产生的电位下降的传感器。作为电压传感器例如存在利用电阻对电压进行分压并由AD转换器将电压转换为数字值的传感器。
受电侧通信部141与送电装置S的送电侧通信部5进行近距离无线通信。此外，送电侧通信部5与受电侧通信部141的通信方式为ZigBee(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等近距离无线通信或者使用光信号的近距离光通信。
在使用电波的通信方式时，受电侧通信部141具有天线，在使用光信号的通信方式时，受电侧通信部141具有通信用的发光元件和受光元件。
受电侧控制部151由CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)以及与相互电连接的各部进行各种信号的收发的接口电路等构成。该受电侧控制部151基于存储在上述ROM中的各种运算控制程序进行各种的运算处理，并且通过与各部进行通信来控制受电装置R的整体动作。
电池B为锂离子电池等二次电池，其充电并积蓄从上述受电侧整流电路12a供给的直流电力。该电池B与驱动移动体的行驶用马达的逆变器(行驶用逆变器)或者/以及控制移动体的行驶的控制设备连接，并向这些行驶用逆变器、控制设备供给驱动电力。
接着，详细地说明如此构成的非接触供电***的动作。
在非接触供电***中，当移动体进入配置有送电装置S的停车空间后，送电装置S开始针对该所述移动体的受电装置R的供电。例如，送电装置S的送电侧通信部5以一定周期连续地发报通信请求信号，另一方面，一旦移动体进入停车空间，则受电装置R的受电侧通信部141能够接收上述通信请求信号，因此其针对该所述通信请求信号向送电侧通信部5发送应答信号。送电侧通信部5在接收到上述应答信号后向送电侧控制部70通知该所述应答信号的接收。其结果，送电侧控制部70判断(识别)为移动体进入到可供电区域内。然后，送电侧控制部70控制斩波电路1b及逆变器电路2使得开始对受电装置R供电。
接着，送电侧控制部70判断作为通过逆变器电路2的输入功率所表示的信息并与送电中的功率效率联动的功率效率联动值是否在可取得规定的功率效率的范围内(步骤S1)。具体地，送电侧控制部70判断逆变器电路2的输入阻抗(功率效率联动值)是否在可取得规定的功率效率的范围内。此外，上述范围也可以是可取得规定的功率效率并可不超过逆变器电路2及送电侧极板3的至少一方的构成要素的耐压的范围。另外，上述功率效率表示受电装置R内的某部位处的功率相对于送电装置S内的某部位处的功率的比例。例如，功率效率为供给到电池B的功率相对于送电装置S的逆变器电路2的输入功率的比例。或者，功率效率为供给到电池B的功率相对于从商用电源供给到送电装置S的功率的比例。这种情况下，在送电侧整流电路1a的输入端设置传感器。
这里，送电侧控制部70基于从送电侧传感器4输入来的检测信号计算上述输入阻抗。也就是，送电侧控制部70通过将输入到逆变器电路2的电压值除以输入到逆变器电路2的电流值来计算逆变器电路2的输入阻抗。
上述输入阻抗是从逆变器电路2的输入端来观察受电侧的阻抗。送电侧极板3与受电侧极板11之间的耦合系数因位置偏差而变化，另外，电池B的SOC(State Of Charge：充电状态)、对电池B的供给期望电力也因充电状况而变化。斩波电路11b的输入阻抗因这些变化而变化。另外，上述输入阻抗因送电侧极板3的电感、电容的变化而变化，也就是，通过利用驱动部60驱动作为可变电容器的送电电容器3b、作为可变电抗器的第2线圈3c而变化。
接着，当逆变器电路2的输入阻抗不在上述的范围内时(NO时)，送电侧控制部70调整送电侧极板3的电感及电容的至少一方使得上述输入阻抗处于范围内(步骤S2)。也就是，送电侧控制部70控制驱动部60使得上述输入阻抗处于范围内，使所述驱动部60驱动送电侧极板3中的作为可变电容器的送电电容器3b以及作为可变电抗器的第2线圈3c的至少一方。
例如，如图11所示，输入阻抗根据第2线圈3c的电感的变化呈V字形变化。通过实验预先取得与驱动部60的驱动联动的第2线圈3c的电感的变化所对应的大致的阻抗值。然后，作成基于通过实验取得的数据的数据表，也就是记录有每个第2线圈3c的电感(或者，利用驱动部60的第2线圈3c的驱动量)的大致的阻抗(阻抗的范围)的数据表(参照图12)，并预先存储在送电侧控制部70。
送电侧控制部70基于上述数据表控制驱动部60使得上述输入阻抗处于范围内。另外，在驱动送电电容器3b时，将与送电电容器3b的电容相对应的数据表预先存储在送电侧控制部70。其结果，在本实施方式中，逆变器电路2的输入阻抗处于范围内，能够取得规定的功率效率。
另外，在现有技术中，上述送电装置经由通信从受电装置接收受电装置中的电压信息、电流信息，并基于该电压信息及电流信息控制逆变器电路的动作等，另外，其经由通信向受电装置发送用于改善功率效率的动作指示。但是，在上述现有技术中，为了判断是否实现了规定的功率效率，需要收发电压信息、电流信息等，因此存在发生因通信延迟引起的动作滞后这一问题。
根据本实施方式，送电侧控制部70判断逆变器电路2的输入阻抗是否在可取得规定的功率效率的范围内。也就是，送电侧控制部70为了判断是否实现了规定的功率效率仅利用送电装置S内的信息(逆变器电路2的输入阻抗)，因此无需与受电装置R进行通信。然后，当逆变器电路2的输入阻抗不在上述的范围内时，送电侧控制部70调整送电侧极板3的电感及电容的至少一方使得上述输入阻抗处于范围内。由此，无需进行通信就能够改善送电中的功率效率。也就是，本实施方式中，在供电时，无需进行通信就能够判断是否实现了规定的功率效率。
以上，说明了本发明的实施方式，但是，本发明不限于上述实施方式，例如可以考虑如下的变形。
(1)在上述实施方式中，当作为功率效率联动值的上述输入阻抗不在上述的范围内时，送电侧控制部70调整送电侧极板3的电感及电容的至少一方使得上述输入阻抗处于范围内，但是，本发明不限于此。例如，也可以是当功率效率联动值不在上述的范围内时，送电侧控制部70将功率效率联动值不在范围内通知给外部，例如利用扬声器或者影像装置通知给驾驶设置有受电装置R的移动体的驾驶员。由此，能够通过驾驶员驾驶移动体将设置有受电装置R的移动体移动到适当的位置。
(2)在上述实施方式中，送电侧控制部70判断作为通过逆变器电路2的输入功率表示的信息并与送电中的功率效率联动的功率效率联动值即上述输入阻抗是否在可取得规定的功率效率的范围内，但是，本发明不限于此。
例如，也可以是送电侧控制部70判断作为通过逆变器电路2的输出功率表示的信息并与送电中的功率效率联动的功率效率联动值是否在可取得规定的功率效率的范围内。也就是，功率效率联动值也可以是逆变器电路2的输出阻抗、逆变器电路2的输出电压与输出电流的相位差。此外，上述输出阻抗是指从逆变器电路2的输出端观察受电侧的阻抗。
此时，送电侧传感器4的电流传感器设置为检测从逆变器电路2输出的电流。另外，电压传感器设置为检测从逆变器电路2输出的电压。
此外，送电侧传感器4的电流传感器、电压传感器例如也可以设置在检测来自商用电源的输出电流、输出电压的位置。此时，也可以是送电侧控制部70基于送电侧传感器4的检测信号推算逆变器电路2的输入电流、输入电压或者输出电流、输出电压。
(3)在上述实施方式中，第2线圈3c为可变电抗器，但也可以代替可变电抗器而使用如下结构：由图14A、图14B所示的电抗器c1、c2、c3、c4与开关元件SW1、SW2、SW3构成，通过对开关元件SW1、SW2、SW3进行开关来切换电抗器c1、c2、c3、c4，由此改变电感。此外，这种情况下，由于利用从送电侧控制部70输入来的控制指令控制开关元件SW1、SW2、SW3的开关，因此可以省略驱动部60。另外，如上所述，在使送电侧极板3的电容变化时，也可以代替送电电容器3b，而如图13所示的电抗器c1、c2、c3、c4与开关元件SW1、SW2、SW3的结构那样地构成电容器与开关元件，并切换电容器。
(4)在上述实施方式中，将斩波电路1b用作电压转换器，但也可以代替作为非绝缘型的电压转换器的斩波电路1b，而使用作为绝缘型的电压转换器的变压器。另外，在上述实施方式中，作为送电侧整流电路1a、受电侧整流电路12a使用全桥，但也可以代替全桥而使用半桥。另外，在上述实施方式中，也可以根据负载在滤波电路12b的后级设置电压转换器。
另外，虽然将电池B设置为负载，但也可以设置电池B以外的直流负载(电容器等蓄电装置、发热体等阻性负载)或者交流负载(马达等感性负载)。此外，在设置交流负载时，为了生成交流电力，需要在滤波电路12a的后级设置逆变器电路等。另外，虽然使用作为交流电源的商用电源，但也可以使用直流电源。此外，在设置直流电源时，需要删掉送电侧整流电路1a。
产业上的可利用性
根据本发明，无需使用摄像机，就能够判断送电装置与受电装置是否处于可供电的位置关系，能够确定位置偏差。
符号说明
S 送电装置
R 受电装置
1 送电侧电力转换器
2 逆变器电路
3 送电侧极板
4 送电侧传感器
5 送电侧通信部
6 送电侧控制部
11 受电侧极板
12 受电侧电力转换器
13 负载电路
14 开关器
15 受电侧传感器
16 受电侧通信部
17 受电侧控制部
1a 送电侧整流电路
1b 斩波电路
3a 送电线圈
3b 送电电容器
3c 第2线圈
11a 受电线圈
12a 受电侧整流电路
12b 滤波电路
13a 电阻器
13b 开关元件
13c、13d、13g、13h 电阻器
13e、13f、13j 开关元件
c1、c2、c3、c4 电抗器
SW1、SW2、SW3 开关元件
130 开关器
140 受电侧传感器
150 受电侧通信部
160 受电侧控制部
60 驱动部
70 送电侧控制部
131 受电侧传感器
141 受电侧通信部
151 受电侧控制部

Claims (22)

1.一种非接触供电***，其具备以非接触方式发送电力的送电装置以及接受所述电力并将所述电力供给到负载的受电装置，其特征在于，
所述受电装置具备：
对与所述负载的连接进行切换的开关器；以及
在所述开关器为断开状态时被供给所述电力的负载电路，
所述非接触供电***具备：控制部，在对所述负载电路供给所述电力时，所述控制部基于所述送电装置及所述受电装置中至少一者的功率、电压及电流中的至少一个来进行位置判定处理，该位置判定处理判定所述送电装置与所述受电装置是否处于能对所述负载供电的位置关系。
2.根据权利要求1所述的非接触供电***，其特征在于，
在对所述负载电路供电时，所述控制部控制所述送电装置使得输出比对所述负载供电时低的电压。
3.根据权利要求1或2所述的非接触供电***，其特征在于，
所述负载电路的阻抗为所述负载的额定阻抗。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的非接触供电***，其特征在于，
所述送电装置具备：
送电侧电力转换器，其将从外部供给的电力转换为直流电力；以及
逆变器电路，其将来自所述送电侧电力转换器的所述直流电力转换为交流电力，
所述控制部基于所述送电侧电力转换器或者所述逆变器电路的功率、电压及电流中的至少一个来进行所述位置判定处理。
5.根据权利要求4所述的非接触供电***，其特征在于，
所述控制部基于所述电压转换器或者所述逆变器电路的电压及电流来计算输入功率，并基于所述输入功率来进行所述位置判定处理。
6.根据权利要求4所述的非接触供电***，其特征在于，
所述控制部基于所述负载电路的电压及电流来计算输出功率，并基于所述输出功率来进行所述位置判定处理。
7.根据权利要求4所述的非接触供电***，其特征在于，
所述控制部基于所述送电侧电力转换器或者所述逆变器电路的电压及电流来计算输入功率，基于所述负载电路的电压及电流来计算输出功率，基于所述输入功率及所述输出功率来计算功率效率，并基于所述功率效率来进行所述位置判定处理。
8.根据权利要求4所述的非接触供电***，其特征在于，
所述控制部基于所述负载电路的电压来进行所述位置判定处理。
9.根据权利要求4所述的非接触供电***，其特征在于，
所述控制部基于所述负载电路的电流来进行所述位置判定处理。
10.根据权利要求4所述的非接触供电***，其特征在于，
所述控制部基于输入所述逆变器电路的电压及电流来计算送电侧输入阻抗，并基于所述送电侧输入阻抗来进行所述位置判定处理。
11.根据权利要求10所述的非接触供电***，其特征在于，
在所述送电侧输入阻抗超过了基于所述非接触供电***内的元件的耐电压而确定的上限值时，所述控制部判定为所述送电装置与所述受电装置处于不能对所述负载供电的位置关系。
12.根据权利要求10或11所述的非接触供电***，其特征在于，
在所述送电侧输入阻抗低于基于所述非接触供电***内的元件的耐热温度而确定的下限值时，所述控制部判定为所述送电装置与所述受电装置处于不能对所述负载供电的位置关系。
13.根据权利要求4所述的非接触供电***，其特征在于，
所述控制部基于从所述逆变器电路输出的电压及电流的相位差来进行所述位置判定处理。
14.一种受电装置，其以非接触方式从送电装置接受电力，其特征在于，所述受电装置具备：
电力转换器，其将来自所述送电装置的电力转换为应供给到负载装置的电力；
开关器，其设置在所述电力转换器与所述负载装置之间；以及
控制部，其断开所述开关器使得打开所述电力转换器与所述负载装置的连接，并判断来自所述送电装置的送电所引起的所述电力转换器的电压是否在可供电阈值以上。
15.根据权利要求14所述的受电装置，其特征在于，
在所述开关器断开时从所述送电装置发送的电力的电压低于在所述开关器闭合时从所述送电装置发送的电力的电压。
16.根据权利要求14或15所述的受电装置，其特征在于，
所述电力转换器具有对来自所述送电装置的电力进行整流的整流电路，所述电力转换器的所述电压为所述整流电路的输出电压。
17.一种送电装置，其对受电装置进行非接触供电，所述送电装置具备将直流电力转换为交流电力的逆变器电路以及基于所述交流电力而产生磁场的送电侧极板，其特征在于，所述送电装置具备：
控制部，其判断功率效率联动值是否在能取得规定的功率效率的范围内，其中，所述功率效率联动值为由所述逆变器电路的输入功率或者输出功率所表示的信息、并且与供电中的功率效率联动。
18.根据权利要求17所述的送电装置，其特征在于，
在所述功率效率联动值不在所述范围内时，所述控制部调整所述送电侧极板的电感及电容中的至少一方使得所述功率效率联动值处于所述范围内。
19.根据权利要求17或18所述的送电装置，其特征在于，
所述功率效率联动值为所述逆变器电路的输入阻抗。
20.根据权利要求17或18所述的送电装置，其特征在于，
所述功率效率联动值为所述逆变器电路的输出阻抗。
21.根据权利要求17或18所述的送电装置，其特征在于，
所述功率效率联动值为所述逆变器电路的输出电压与输出电流的相位差。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的送电装置，其特征在于，
所述范围为能取得规定的功率效率并且能不超过所述逆变器电路及所述送电侧极板中至少一者的构成要素的耐压的范围。
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