非接触供电系统以及送电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及将从地面侧送电的电力以非接触方式提供给被安装在车辆上的受电装置的非接触供电系统以及送电装置。
【背景技术】
[0002]提出了不对安装在电动汽车等上的电池连接供电用的插头等，而以非接触方式供电并充电的非接触供电系统的技术方案。非接触供电系统使设置在地面侧的送电装置中的送电线圈与设置在车辆上安装的受电装置中的受电线圈相对配置，以非接触方式从送电线圈对受电线圈供电。这时，需要根据受电装置中安装的电池的充电状态，调整送电装置侧的输出电力。在专利文献I中记载了，从受电装置对送电装置发送电力供给指令信号，并根据该信号选择供电装置的技术。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本专利第5116904号公报
【发明内容】
[0006]但是，为了提高通信的稳定性，送电装置和受电装置之间的无线通信加长周期。在基于该长周期下的通信的控制信号中，不能应对起因于送电线圈和受电线圈的缝隙的变动等的互阻抗的剧变等环境变化，发生对受电装置送电的电力过大或者过小的问题。
[0007]本发明是为了解决这样的以往的课题而完成的，其目的是提供即使在发生了急剧的环境变化的情况下，也能够进行高精度的电力输送的非接触供电系统以及送电装置。
[0008]本发明的一个方式的非接触供电系统包括:设置在地面侧，具有送电线圈的送电装置；以及设置在车辆上，具有受电线圈的受电装置，由送电装置至受电装置，以非接触方式送电电力，受电装置通过无线信号，以第I周期将电力供给指令信号发送到送电装置。送电装置具有检测送电线圈中流过的送电线圈电流的送电线圈电流检测单元，根据电力供给指令信号、以及比第I周期短的第2周期由送电线圈电流检测单元检测的送电线圈电流，控制逆变器的输出电力。
[0009]本发明的一个方式的送电装置设置在地面侧，将由逆变器控制的电力通过送电线圈，以非接触方式送电至设置在车辆中、具有受电线圈的受电装置，送电装置具有检测送电线圈中流过的送电线圈电流的送电线圈电流检测单元，接收由受电装置以第I周期发送的电力供给指令信号。然后，根据该电力供给指令信号、以及比第I周期短的第2周期由电流传感器检测的送电线圈电流，控制逆变器的输出电力。
【附图说明】
[0010]图1是表示本发明的实施方式的非接触供电系统的结构的电路图。
[0011]图2是表示本发明的实施方式的非接触供电系统的送电侧控制器以及受电侧控制器的详细的结构的框图。
[0012]图3是表示本发明的第I实施方式的非接触供电系统的处理动作的流程图。
[0013]图4是表示本发明的实施方式的非接触供电系统的基于第I循环以及第2循环的数据通信的时间图(timing chart)。
[0014]图5是表示本发明的第2实施方式的非接触供电系统的处理动作的流程图。
[0015]图6是表示本发明的实施方式的非接触供电系统的SOC和到时时间之间的关系的特性图。
[0016]图7是表示本发明的第2实施方式的非接触供电系统的电力供给指令值和到时后的时间的关系的特性图。
【具体实施方式】
[0017]以下，根据【附图说明】本发明的实施方式。
[0018][第I实施方式的说明]
[0019]图1是表示本发明的第I实施方式的非接触供电系统的结构的电路图。如图1所示，本实施方式的非接触供电系统100是对车辆上安装的电池，以非接触方式供给电力而对该电池充电的系统，包括在地面侧设置的送电装置10和在车辆上安装的受电装置20。
[0020]送电装置10包括:将未图示的电源进行平滑以及升降压等，输出控制后的直流电压的直流电源11;将由该直流电源11输出的直流电压变换为交流电压的逆变器电路12;以及与该逆变器电路12的输出侧连接的送电线圈13。而且，在逆变器电路12和送电线圈13之间，设置有去除噪声用的电阻R1、电容器Cl。而且，在直流电源11和逆变器电路12之间，设置有用于测量对逆变器电路12供给的电流的分流电阻Rs(电流传感器)。而且，具有控制送电装置10的动作的送电侧控制器14。
[0021]直流电源11例如具有DC/DC转换器，可以通过由送电侧控制器14输出的控制信号使输出电压变化。逆变器电路12具有4个半导体开关，例如，IGBT。然后，通过由送电侧控制器14输出的驱动信号，通过以固定的频率以及固定的占空比使各个半导体开关导通、截止驱动，将由直流电源11输出的直流电压变换为交流电压。
[0022]受电装置20具有受电线圈21、与该受电线圈21连接的去除噪声用的电容器C2、电阻R2。而且，具有将受电线圈21受电的交流电压变换为直流电压的桥型的整流电路22、将整流而获得的直流电压平滑化的电容器C3、和用于抑制电流的线圈L1、电容器C4。而且，具有将电力充电的电池23、以及控制受电装置20的动作的受电侧控制器24。
[0023]送电侧控制器14和受电侧控制器24能够通过无线信号进行各种数据通信。送电侧控制器14在接收到由受电侧控制器24发送的电力供给指令值P*(电力供给指令信号)时，根据该电力供给指令值P*，控制送电电力。具体地说，通过控制直流电源11的输出电压Vdc，调整由逆变器电路12输出的交流电压Vl(逆变器输出电压)，控制送电线圈13的送电电力。这时，直流电源11的输出电压Vdc由于与上述的交流电压Vl成比例关系，所以还能够使用电压Vdc作为逆变器输出电压。
[0024]而且，如后所述，在送电侧控制器14和受电侧控制器24之间，以第I周期Tl进行通信，每个Tl新的电力供给指令值P*被送电侧控制器14接收，基于该电力供给指令值P*的输出电压的控制由送电侧控制器14进行。而且，送电侧控制器14具有存储器14a(存储单元)，存储由受电侧控制器24发送的电力供给指令值P*。
[0025]而且，送电侧控制器14检测在逆变器电路12的输入侧流过的电流Idc，即送电线圈电流，根据检测到的电流Idc，控制上述的电压Vdc或者VI。如后所述，基于电流Idc的电压Vdc、Vl的控制以第2周期T2(这里，T2<T1)被执行。
[0026]在送电线圈中流过的电流Il与逆变器电路12的输入侧电流Idc成比例关系，所以也可以取代上述的电流Idc检测送电线圈13的电路中流过的电流Il作为送电线圈电流，根据该电流11，控制电压Vdc或者Vl。
[0027]受电侧控制器24获取电池23的充电电压Vbat、以及该电池23中流过的电流Ibat，根据这些电压Vbat、电流Ibat，生成电力供给指令值P*，并通过无线通信对送电侧控制器14发送该电力供给指令值P*。而且，也可以发送电压Vbat、电流Ibat，并根据这些电压Vbat以及电流Ibat，通过送电侧控制器14求出电力供给指令值P*。
[0028]而且，由于送电装置10被设置在地面侧，受电装置20被设置在车辆上，所以车辆的驾驶员移动车辆，使受电线圈21成为与送电线圈13相对的位置。在受电线圈21已与送电线圈13相对的状态下，在对送电线圈13供给电力时电力被送电，该电力被受电线圈21受电，进而对电池23充电。即，能够以非接触方式从送电装置10对受电装置20输送电力，对电池23充电电力。
[0029]这里，上述的送电侧控制器14以及受电侧控制器24，例如可以构成为中央运算单元(CPU)、RAM、ROM、硬盘等存储单元所构成一体型的计算机。
[0030]接着，参照图2所示的框图说明送电侧控制器14以及受电侧控制器24的详细的结构。
[0031]如图2所示，送电侧控制器14包括:具有传递函数Cl(S)的PI控制块36;具有传递函数I /Vdc的控制块38;具有传递函数C2 (s)的PI控制块40;具有传递函数P2 (s)的逆变器电路12的控制模型41;具有包含送电线圈13以及受电线圈21的非接触电力送电单元的传递函数Pl (s)的控制模型42。
[0032]而且，受电侧控制器24具有在由控制模型42输出的电压Vbat以及电流Ibat的、至送电侧控制器14的反馈路径上设置的一次延迟元件32、33。而且，具有在电力供给指令值P*的反馈路径上设置的一次延迟元件31。
[0033]S卩，由受电侧控制器24输出的电力供给指令值P*经由一次延迟元件31，提供给送电侧控制器14中设置的减法器34。电池23(图1)的电压Vbat的数据经由一次延迟元件33提供给乘法器35。电池23中流过的电流Ibat的数据经由一次延迟元件32提供给乘法器35。在乘法器35中，将电压Vbat和电流Iba相乘而求出电力测量值P。该电力测量值P被提供给减法器34以及加法器37。在减法器34中，从电力供给指令值P*减去电力测量值P，求出偏差。而且，在PI控制块36对该偏差乘以传递函数Cl(S)，求出偏差△ P。在加法器37，对偏差△ P加上电力测量值P，该相加结果在控制块38中乘以Ι/Vdc。其结果，求出电流指令值Idc*。而