非接触电力传输系统和充电站的制作方法

本申请是申请日为2015年1月30日、申请号为201510050604.1、名称为"非接触电力传输系统和充电站"的专利申请的分案申请。

本非临时申请基于2014年1月31日向日本专利局提交的日本专利申请no.2014-017141，通过引用将其全部内容并入本文中。

本发明涉及非接触电力传输系统和充电站。

背景技术：

日本专利特开no.2013-135572公开了一种非接触充电系统，其中电力被以非接触方式从车辆发送至充电站。在该非接触充电系统中，进行在充电站的电力发送部和车辆的电力接收部之间的定位，以提高电力发送和接收的效率。

在上述公开中，在充电站中提供在电力发送侧的一个控制单元，并且在电力发送侧的此控制单元控制一个电力发送线圈。

然而，一个控制单元控制多个电力发送线圈的这样的类型可能为充电站的类型。在这样类型的充电站中，充电站无法知道车辆停在哪个电力发送线圈之上。如果电力被供应到在没有车辆停泊的停车框中的电力发送线圈，则高反射电力被施加至该电力发送线圈并且会导致电力发送装置的损伤。因此，应确定停泊有车辆的电力发送线圈。这里，例如，对于每个停车框，设置用于检查车辆位置的传感器。

然而，设置这样的用于检查车辆位置的传感器会增加成本并且充电站的施工也需要花费工夫。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有简化配置的电力传输系统，其可以确定已停有车辆的位置处的电力发送装置。

总之，本发明涉及一种包括车辆和充电站的非接触电力传输系统。所述充电站包括：多个电力发送部；多个检测部，其检测从所述多个电力发送部发送的发送电力的有效电力；以及电力发送控制单元，其控制从所述多个电力发送部的电力发送。在从所述车辆接收到要求测试电力发送的信号时，所述电力发送控制单元使得所述多个电力发送部开始用于定位的发送电力的发送，并且基于所述多个检测部中的检测到有效电力的检测部，来将向所述车辆发送电力的电力发送部确定为电力发送主体。当相对于作为所述电力发送主体的电力发送部的定位完成时，所述车辆将第一信号发送至所述充电站。在接收到所述第一信号时，所述电力发送控制单元判定所述车辆是否已经停在作为所述电力发送主体的电力发送部的安装位置处，并且当判定所述车辆已经停在作为所述电力发送主体的电力发送部处时，所述电力发送控制单元使得作为所述电力发送主体的电力发送部发送比所述用于定位的发送电力高的电力。

通过上述配置，在充电站的每个电力发送部中不设置车辆传感器的情况下，可以基于在电力发送部中是否存在有效电力，来判定在每个电力发送部之上是否停有车辆。

优选地，在接收到所述第一信号时，所述电力发送控制单元使得作为所述电力发送主体的电力发送部执行电力发送，该电力发送以对于所述多个电力发送部中的每一个不同的持续时间被设定。所述车辆将与所接收的持续时间对应的第二信号发送至所述充电站。所述电力发送控制单元基于所述第二信号判定所述车辆是否已经停在作为所述电力发送主体的电力发送部处。

通过上述配置，在用于充电的全电力发送之前，可以检查基于有效电力的检测而做出的用于确定电力发送主体的确定是否正确。

优选地，在接收到所述第一信号时，所述电力发送控制单元使得作为所述电力发送主体的电力发送部执行电力发送，该电力发送以对于所述多个电力发送部中的每一个不同的开与关之间的切换次数被设定，所述车辆将与所接收的切换次数对应的第三信号发送至所述充电站，并且所述电力发送控制单元基于所述第三信号判定所述车辆是否已经停在作为所述电力发送主体的电力发送部处。

通过上述配置，在用于充电的全电力发送之前，可以检查基于有效电力的检测而做出的用于确定电力发送主体的确定是否正确。

在另一方面，本发明涉及一种以非接触方式将电力馈送至车辆的充电站，并且所述充电站包括：多个电力发送部；多个检测部，其检测从所述多个电力发送部发送的发送电力的有效电力；以及电力发送控制单元，其控制从所述多个电力发送部的电力发送。在从所述车辆接收到要求测试电力发送的信号时，所述电力发送控制单元使得所述多个电力发送部开始用于定位的发送电力的发送，并且基于所述多个检测部中的检测到有效电力的检测部，来将向所述车辆发送电力的电力发送部确定为电力发送主体。当相对于作为所述电力发送主体的电力发送部的定位完成时，所述车辆将第一信号发送至所述充电站。在接收到所述第一信号时，所述电力发送控制单元判定所述车辆是否已经停在作为所述电力发送主体的电力发送部的安装位置处，并且当判定所述车辆已经停在作为所述电力发送主体的电力发送部处时，所述电力发送控制单元使得作为所述电力发送主体的电力发送部发送比所述用于定位的发送电力高的电力。

通过上述配置，在充电站的每个电力发送部中不设置车辆传感器的情况下，可以基于在电力发送部中是否存在有效电力，来判定在每个电力发送部之上是否停有车辆。

优选地，在接收到所述第一信号时，所述电力发送控制单元使得作为所述电力发送主体的电力发送部执行电力发送，该电力发送以对于所述多个电力发送部中的每一个不同的持续时间被设定。所述车辆将与所接收的持续时间对应的第二信号发送至所述充电站。所述电力发送控制单元基于所述第二信号判定所述车辆是否已经停在作为所述电力发送主体的电力发送部处。

通过上述配置，在用于充电的全电力发送之前，可以检查基于有效电力的检测而做出的用于确定电力发送主体的确定是否正确。

优选地，在接收到所述第一信号时，所述电力发送控制单元使得作为所述电力发送主体的电力发送部执行电力发送，该电力发送以对于所述多个电力发送部中的每一个不同的开与关之间的切换次数被设定。所述车辆将与所接收的切换次数对应的第三信号发送至所述充电站，并且所述电力发送控制单元基于所述第三信号判定所述车辆是否已经停在作为所述电力发送主体的电力发送部处。

通过上述配置，在用于充电的全电力发送之前，可以检查基于有效电力的检测而做出的用于确定电力发送主体的确定是否正确。

根据本发明，可以以简化的配置，实现可以确定已停有车辆的位置处的电力发送装置的电力传输系统。

通过结合附图进行的对本发明的下列详细描述，本发明的上述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见。

附图说明

图1为表示本发明的实施例的一个实例的非接触电力传输系统的整体配置图。

图2为用于示例车辆在充电站内的停车位置处停泊的图。

图3为用于示例在非接触电力传输中由车辆10和充电站90进行的处理的概要的流程图。

图4为表示在图3的处理的过程期间变化的发送电力和接收电压的变化的时序图。

图5为用于示例配对处理的修改例的图。

具体实施方式

将参考附图在下文详细描述本发明的实施例。附图中相同或者相应的要素被分配相同的参考标号，并且将不再重复对其的描述。

(非接触电力传输系统的概要的说明)

图1为表示本发明的实施例的一个实例的非接触电力传输系统的整体配置图。图2为用于示例车辆在充电站内的停车位置处停泊的图。首先，将参考图1和2描述本实施例的概要。

参考图1和2，本实施例中的非接触电力传输系统包括车辆10和充电站90。充电站90包括多个电力发送部700a和700b、分别检测从所述多个电力发送部700a和700b发送的发送电力的有效电力的多个检测部601a和601b、以及控制从所述多个电力发送部700a和700b的电力发送的电力发送控制单元(电源ecu800)。当电力发送控制单元(电源ecu800)从车辆10接收到请求测试发送电力的信号时(图3中的s540)，其使得所述多个电力发送部700a和700b开始用于定位的发送电力的发送，并且基于所述多个检测部601a和601b中的检测到有效电力的检测部，来将向车辆10发送电力的电力发送部确定为电力发送主体(图3中的s560至s580b)。当相对于作为电力发送主体的电力发送部的定位完成时，车辆10将第一信号发送到充电站90(图3中的s70和图4中的时刻t2)。当电力发送控制单元(电源ecu800)接收到第一信号时，其判定车辆10是否已经停在作为电力发送主体的电力发送部处(图3中的s610中的配对处理)，并且当判定车辆10已经停在作为电力发送主体的电力发送部的安装位置处时，电力发送控制单元使得作为电力发送主体的电力发送部发送比用于定位的发送电力高的电力。

通过上述配置，在充电站90的每个电力发送部中不设置车辆传感器的情况下，可以基于在电力发送部中是否存在有效电力，来判定在每个电力发送部之上是否停有车辆10。此外，可以在短时间内结束配对处理。

优选地，如图4中从时刻t4至t7所示，在接收到第一信号时，电力发送控制单元(电源ecu800)进行配对处理。作为配对处理，电源ecu800使得作为电力发送主体的电力发送部执行电力发送，该电力发送以对于所述多个电力发送部700a和700b中的每一个不同的持续时间被设定。车辆10将与所接收的持续时间对应的第二信号发送至充电站90。电力发送控制单元(电源ecu800)基于第二信号判定车辆10是否已经停在作为电力发送主体的电力发送部处。

通过上述配置，可以在用于充电的全电力发送之前，检查基于用于确定作为电力发送主体的电力发送部的有效电力的检测而做出的确定是否正确。此外，可以在短时间内结束配对处理。

优选地，如图5中从时刻t4至t5所示，在接收到第一信号时，电力发送控制单元(电源ecu800)进行配对处理。作为配对处理，电源ecu800使得所述多个电力发送部700a和700b以不同的在开与关之间的切换次数执行电力发送，车辆10将与所接收的切换次数对应的第三信号发送至充电站90，并且电力发送控制单元(电源ecu800)基于第三信号判定车辆10是否已经停在作为电力发送主体的电力发送部处。

通过上述配置，可以在用于充电的全电力发送之前，检查基于用于确定作为电力发送主体的电力发送部的有效电力的检测而做出的确定是否正确。

现在将进一步描述非接触电力传输系统中的每个特征的细节。

(非接触电力传输系统的详细配置)

参考图1，本实施例中的非接触电力传输系统由车辆10和充电站90构成，在车辆10上安装有被配置为能够以非接触方式接收电力的电力接收装置120，充电站90包括将电力从车辆外部发送到电力接收部100的电力发送装置20a和20b。

车辆10包括电力接收装置120、蓄电装置300、动力生成装置400、通信部510、车辆ecu500和显示部520。电力接收装置120包括电力接收部100、滤波电路150和整流部200。

充电站90包括外部电源900、电力发送装置20a和20b、通信部810和电源ecu800。电力发送装置20a和20b分别包括电源部600a和600b、滤波电路610a和610b以及电力发送部700a和700b。

例如，如图2所示，分别在停车位置a和b处的地面上或者地里设置电力发送装置20a和20b，并且电力接收装置120被布置在车体下部。电力接收装置120的布置位置不限于此。例如，当在车辆10上方或侧面设置电力发送装置20a和20b时，电力接收装置120可以设置在车体的上部中或者车体的周面(前面、后面和侧面)中。

电力接收部100包括次级线圈，该次级线圈用于以非接触方式接收从电力发送装置20a和20b的任何电力发送部700a和700b输出的(ac)电力。电力接收部100将所接收的电力输出至整流部200。整流部200将由电力接收部100接收的ac电力整流，并且将该ac电力输出至蓄电装置300。滤波电路150被设置在电力接收部100和整流部200之间，并且抑制在电力接收期间从任何电力发送部700a和700b生成的谐波噪音。滤波电路150例如由包括电感器和电容器的lc滤波器形成。

蓄电装置300为可充电dc电源，并且例如通过诸如锂离子电池或者镍金属氢化物电池的二次电池实现。蓄电装置300的电压为例如200v左右。蓄电装置300不仅仅存储从整流部200输出的电力，还存储由动力生成装置400生成的电力。然后，蓄电装置300将所存储的电力供应到动力生成装置400。也可以采用大容量电容器作为蓄电装置300。尽管没有特别示例，可在整流部200和蓄电装置300之间设置调节来自整流部200的输出电压的dc-dc变换器。

通过使用在蓄电装置300中存储的电力，动力生成装置400生成用于运行车辆10的驱动力。尽管没有特别示例，动力生成装置400包括，例如，从蓄电装置300接收电力的逆变器、由逆变器驱动的马达以及由马达驱动的驱动轮。动力生成装置400可以包括用于对蓄电装置300充电的发电机和可以驱动发电机的引擎。

车辆ecu500包括中央处理单元(cpu)、存储装置和输入/输出缓冲器(这些都未示出)，接收来自各种传感器的信号的输入并且将控制信号输出至每个装置，并且控制车辆10中的每个装置。例如，车辆ecu500控制车辆10的运行和蓄电装置300的充电。这样的控制不限于通过软件的处理，也可以进行用专用硬件(电子电路)的处理。

在整流部200和蓄电装置300之间设置继电器210。在通过电力发送装置20a和20b对蓄电装置300充电期间，通过车辆ecu500将继电器210接通(turnon)。在蓄电装置300和动力生成装置400之间设置系统主继电器(smr)310。当请求启动动力生成装置400时，通过车辆ecu500将smr310接通。

在整流部200和继电器210之间设置继电器202。通过电压传感器203检测跨过与继电器202串联连接的电阻器201的相反端的电压vr，并且该电压被送至车辆ecu500。

在通过电力发送装置20a和20b对蓄电装置300充电期间，车辆ecu500通过通信部510而与充电站90的通信部810通信，并且与电源ecu800交换关于充电的开始/停止或者车辆10的电力接收状况的信息。

参考图1和2，基于未示出的车载相机或者在电力发送部700a的测试电力发送(弱电力的发送)期间所接收的电力的强度，车辆10或者充电站90判定电力接收装置120内的次级线圈是否处于与电力发送装置20a内的初级线圈定位的状态，并且通过显示部520通知用户结果。用户基于从显示部520获得的信息而移动车辆10，以使得电力接收装置120和电力发送装置20a之间的位置关系利于电力发送和接收。用户未必一定要操作方向盘或者加速器，并且车辆10可自动地移动以进行定位，同时用户在显示部520上监视这样的操作。

在以弱电力进行的测试电力发送时，优选在被称为特定低功率无线站中使用的程度的输出(等于或者低于用于充电的全电力发送的1/100)。

再次参考图1，电源部600a和600b从诸如商用系统电源的外部电源900接收电力，并且生成具有规定发送频率的ac电力。

电力发送部700a和700b均包括用于进行向电力接收部100非接触电力发送的初级线圈。电力发送部700a和700b均从电源部600a和600b接收具有发送频率的ac电力，并且通过在电力发送部700a和700b周围生成的电磁场以非接触方式将电力发送至车辆10的电力接收部100。

滤波电路610a和610b被分别设置在电源部600a和600b与电力发送部700a和700b之间，并且抑制从电源部600a和600b生成的谐波噪音。滤波电路610a和610b均由包括电感器和电容器的lc滤波器形成。

电力发送装置20a包括检测有效电力的检测部601a。检测部601a包括电流传感器602a和电压传感器603a。电力发送装置20b包括检测有效电力的检测部601b。检测部601b包括电流传感器602b和电压传感器603b。根据由检测部601a和601b检测到的电流和电压的相位差，计算在电力发送装置20a和20b中的有效电力。

在滤波电路610a和电力发送部700a之间设置检测部601a，并且在滤波电路610b和电力发送部700b之间设置检测部610b。

电源ecu800包括cpu、存储装置和输入/输出缓冲器(这些都未示出)，接收来自各种传感器的信号的输入并且将控制信号输出至每个装置，并且控制充电站90中的每个装置。例如，电源ecu800控制电源部600a和600b的切换，以使得电源部600a和600b生成具有发送频率的ac电力。这样的控制不限于通过软件的处理，并且也可以进行用专用硬件(电子电路)的处理。

在向车辆10电力发送期间，电源ecu800通过通信部810与车辆10的通信部510通信，并且与车辆10交换关于充电的开始/停止或者车辆10的电力接收状况的信息。

通过滤波电路610a和610b，将具有规定的发送频率的ac电力从电源部600a和600b供应到电力发送部700a和700b。每个电力发送部700a和700b以及车辆10的电力接收部100均包括线圈和电容器，并且被设计为在发送频率下谐振。代表电力发送部700a和700b与电力接收部100的谐振强度的q值优选为100或者更高。

当通过滤波电路610a和610b将ac电力从电源部600a和600b供应到电力发送部700a和700b时，通过在任何电力发送部700a和700b中包括的初级线圈与电力接收部100的次级线圈之间形成的电磁场，将能量(电力)从任何电力发送部700a和700b发送至电力接收部100。然后，通过滤波电路150和整流部200，将传送到电力接收部100的能量(电力)供应至蓄电装置300。

尽管没有特别示例，在电力发送装置20a和20b中，在电力发送部700a和700b与电源部600a和600b之间(例如，在电力发送部700a和700b与滤波电路610a和610b之间)设置绝缘变压器。在车辆10中，也可在电力接收部100和整流部200之间(例如，在电力接收部100和滤波电路150之间)设置绝缘变压器。

(非接触电力传输的程序)

图3为用于示例在非接触电力传输中由车辆10和充电站90进行的处理的概要的流程图。图4为表示在图3的处理的过程期间变化的发送电力和所接收的电压的变化的时序图。

参考图1、3和4，在车辆中，在步骤s1中判定非接触充电开关是否处于接通(on)状态，该非接触充电开关指定是否执行非接触充电。尽管不进行特别限制，但优选地，非接触充电开关已经在车辆启动的同时被自动设定为接通，并且车辆被配置为使得用户可以将切换设定至关断。

在步骤s510中，当存在空停车位置时，充电站90的电源ecu800广播这样的信号：该信号通知允许充电的状况。

在步骤s10中，当车辆10的车辆ecu500接收到此信号时，处理进行到步骤s30，并且车辆ecu500发送用于将弱电力发送到充电站90的请求。

在步骤s540中，充电站90的电源ecu800接收用于电力发送的请求。

当充电站90在步骤s540中从车辆接收到用于电力发送的请求时，响应于此，在充电站90中，在步骤s550中，电力发送装置20a和20b发送用于与电力接收装置120相定位的弱电力。

在步骤s50中，车辆10通过车辆10的自动或者手动移动而进行定位(见图4中的时间点t1)。在定位期间，车辆ecu500使得继电器202导通并且获得所接收的电压vr的幅值，该电压是跨电阻器201的相反端产生的并且由电压传感器203检测。由于此电压低于全电力发送中的电压，车辆ecu500将继电器210设定为关断，以便在检测期间不受蓄电装置300影响。

当在步骤s550中执行电力发送时，充电站90在步骤s560中监视在每个电力发送装置20a和20b中有效电力是否已增加。通过由电流传感器602a和电压传感器603a构成的电力发送装置20a的有效电力检测部601a以及由电流传感器602b和电压传感器603b构成的电力发送装置20b的有效电力检测部601b进行监视。当电力接收部100开始从电力发送部700a或者700b接收电力时，在将电力发送到电力接收部100的电力发送部中的电流和电压的相位差变化，并且有效电力增加。

当在步骤s560中检测到有效电力的增加时，步骤s570到s580b中的处理判定电力发送主体是电力发送装置20a还是电力发送装置20b。

从图4中的t1到t2，在电力发送装置20a中检测到的有效电力#a增加，而在电力发送装置20b中检测的有效电力#b保持为零。因而，电源ecu800识别出电力发送主体为电力发送装置20a。

在车辆中，在此期间，车辆ecu500在步骤s60中通过显示部520通知接收到的电压vr的幅值已经超过阈值th这一事实。用户由此识别出定位已经成功。此后，当用户通过按下在车辆10内的停车开关而给出停车位置ok这一通知时，处理进行到步骤s70(见图4中的时间点t2)。

在步骤s70中，车辆ecu500向充电站90发送用于停止定位用弱电力的发送的请求。在步骤s590中，充电站90的电源ecu800接收用于停止弱电力的发送的请求，并且通过电力发送装置20a和20b的定位用弱电力的发送结束(见图4中的时间点t3)。

在步骤s80和步骤s600中，车辆ecu500和电源ecu800进行用于检查是否已经可靠地实现相对于任何电力发送装置20a和20b的定位的配对处理。

如图4中从时刻t4至t5所示，当在步骤s570和s580a中将电力发送装置20a确定为电力发送主体时，电源ecu800允许从电力发送装置20a的电力发送部700a的用于配对的测试电力发送。

相对照地，当在步骤s570和s580b中将电力发送装置20b确定为电力发送主体时，电源ecu800允许从电力发送装置20b的电力发送部700b的用于配对的测试电力发送。

在用于配对处理的测试电力发送时，与定位时同样地，优选在被称为特定低功率无线站中使用的程度的输出(等于或者低于用于充电的全电力发送的1/100)。

在图4中，对于每个电力发送装置，电源ecu800的发送电力的接通(on)的持续时间不同。即，在通过电力发送装置20a发送电力时，进行电力发送，其中发送电力被接通持续ta的时长(见图4的时间点t4)。在通过电力发送装置20b发送电力时，进行电力发送，其中发送电力被接通持续tb的时长。

在步骤s90和s100中，车辆ecu500统计(count)接收的电力的接通的持续时间，并且在步骤s110中，车辆ecu500通知电源ecu800所统计的接通的持续时间。在图4的实例中，电力接收装置120从电力发送装置20a接收发送电力。车辆ecu500将接收的电力的接通的持续时间为ta这一事实通知电源ecu800。电源ecu800可以由此可靠地确认相对于电力发送装置20a的定位。

在步骤s620中，充电站90进行用于从这样的电力发送装置的全电力发送的处理：该电力发送装置处于定位成功状态并且已经完成了通过配对已确定对象的检查(见图4中的时间点t6)。在图4的实例中，电力发送装置20a进行用于电力发送的处理。在步骤s120中，车辆10进行用于通过电力接收装置120的全电力接收的处理，并且用接收到的电力对蓄电装置300进行充电。然后，当完成蓄电装置300的充电时，在车辆侧和在充电站中的处理结束。

(修改例)

本发明不限于上述实施例，并且例如，也可包含如下的修改例。

图5为用于示例配对处理的修改例的图。在图5中，对于每个电力发送装置，电源ecu800在发送电力的开和关之间的切换周期不同。即，电力发送装置20a按每周期δta在发送电力的开和关之间切换，而电力发送装置20b按每周期δtb在发送电力的开和关之间切换(见图5的时间点t4到t5)。

车辆ecu500将在接收的电力的开和关之间的切换周期通知电源ecu800。在图5的实例中，电力接收装置120从电力发送装置20a接收发送电力。ecu500将所接收的电力的开和关之间的切换周期被设为δta这一事实通知电源ecu800。电源ecu800由此知道已经完成了与电力发送装置20a的定位(见图5的时间点t5)。

在图5的修改例中，通过使用发送电力实现配对，然而，并不旨在限制于此。可以用各种技术实现配对，并且例如，可以基于rfid技术，通过在车辆和电力发送部中分别设置射频识别(rfid)标签和rfid阅读器，实现配对。

尽管已经详细地描述和示例了本发明，但应清晰地理解，本发明仅仅以示例和实例的方式给出，并非以限制的方式给出，本发明的范围由所附的权利要求的条款来解释。