电力传输系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及经由电磁场从送电天线(140)向受电天线(210)传输电能的电力传输系统，包括：将直流电压转换为规定的频率的交流电压并输出的逆变器部(130)；送电侧控制部(150)，其进行以规定的频率固定上述逆变器部(130)的驱动频率的控制，并且控制输入上述逆变器部(130)的直流电压的电压值，将从上述逆变器部(130)输出的电力值控制成恒定；被输入来自上述逆变器部(130)的交流电压的上述送电天线(140)；将来自上述受电天线(210)的输出整流为直流电压并输出的整流部(220)；将从上述整流部(220)输出的直流电压升压或者降压并输出的升降压部(230)；利用来自上述升降压部(230)的输出进行充电的电池(240)；以及受电侧控制部(250)，其控制上述升降压部(230)来以最大效率向上述电池(240)进行充电。
【专利说明】电力传输系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及采用磁共振方式的磁共振天线的无线电力传输系统。
【背景技术】
[0002]近年来，正在盛行开发一种不使用电源线等而以无线方式传输电力(电能)的技术。在以无线方式传输电力的方式中，作为特别弓I人瞩目的技术，有一种被称为磁共振方式的技术。该磁共振方式是2007年马萨诸塞州工科大学的研究组提出的方式，与之相关的技术例如在专利文献I (日本特表2009 - 501510号公报)中公开。
[0003]磁共振方式的无线电力传输系统通过使送电侧天线的共振频率与受电侧天线的共振频率相同，从送电侧天线对受电侧天线高效地进行能量传递，最大特征之一是能够使电力传输距离为数十cm?数m。
[0004]在上述那样的磁共振方式的无线电力传输系统中，例如当一方的天线被搭载于电动汽车那样的移动体时，由于每当进行电力传输时，天线间的配置发生变化，所以赋予最佳的电力传输效率的频率与之相伴而变化。鉴于此，提出了一种在进行电力传输的前段扫描频率，来决定实际的充电的电力传输时的最佳频率的技术。例如，专利文献1(日本特开2010 - 68657号公报)中公开了一种无线电力发送装置，其具有输出规定的频率的交流电力的交流电力输出单元、第一共振线圈以及与该第一共振线圈对置配置的第二共振线圈，将由上述交流电力输出单元输出的交流电力向上述第一共振线圈输出，通过共振现象以非接触方式将上述交流电力向上述第二共振线圈发送，该无线电力发送装置具备频率设定单元，该频率设定单元分别测定上述第一共振线圈的共振频率以及上述第二共振线圈的共振频率，将由上述交流电力输出单元输出的交流电力的频率设定为上述各共振频率的中间频率。
[0005]专利文献1:日本特表2009 - 501510号公报
[0006]专利文献2:日本特开2010 - 68657号公报
【发明内容】
[0007]然而，在以往的磁共鸣方式的无线电力传输系统中，存在需要在进行电力传输的前段扫描频率，来决定实际的充电的电力传送时的最佳频率的复杂的电路等，成为系统的成本增加的重要因素这样的问题。
[0008]为解决上述技术问题，技术方案I涉及的发明是经由电磁场从送电天线向受电天线传输电能的电力传输系统，其特征在于，包括:将直流电压转换为规定的频率的交流电压并输出的逆变器部；控制上述逆变器部的驱动频率并且控制输入至上述逆变器部的直流电压的电压值，从而控制从上述逆变器部输出的电力的送电侧控制部，被输入来自上述逆变器部的交流电压的上述送电天线；将来自上述受电天线的输出整流为直流电压并输出的整流部；将从上述整流部输出的直流电压升压或者降压并输出的升降压部；利用来自上述升降压部的输出进行充电的电池；以及受电侧控制部，其通过控制上述升降压部以便以最大效率向上述电池进行充电，从而控制成上述逆变器部的驱动频率与上述送电天线和上述受电天线之间的耦合系数无关地不发生变化。
[0009]此外，技术方案2涉及的发明是根据技术方案I所记载的电力传输系统，其特征在于，上述送电侧控制部进行以规定的频率固定上述逆变器部的驱动频率的控制，并且上述受电侧控制部通过控制上述升降压部来控制为以最大电力值向上述电池进行充电。
[0010]此外，技术方案3涉及的发明是根据技术方案I或者技术方案2所记载的电力传输系统，其特征在于，作为上述逆变器部的驱动频率，使用两个极值频率中的较高的极值频率。
[0011]根据本发明涉及的电力传输系统，通过在送电侧系统中进行以规定的频率固定逆变器部的驱动频率的控制，在受电侧系统中以最大效率向电池进行充电，来控制成上述逆变器部的驱动频率与送电天线和受电天线之间的耦合系数无关地不发生变化。其结果，能够进行与送电天线和受电天线之间的位置偏移对应的最佳的负载条件下的电力传输，并且由于不需要用于扫描频率来决定实际的充电的电力传输时的最佳频率的复杂的电路，所以能够低价地组成系统。此外，在送电侧系统中，通过使驱动频率为I个或者即使为多个也能够使驱动频率的变化减小，从而能够使系统构成简化。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明的实施方式涉及的电力传输系统的框图。
[0013]图2是示意性地表示将本发明的实施方式涉及的电力传输系统搭载于车辆的例子的图。
[0014]图3是表示本发明的实施方式涉及的电力传输系统的逆变器部的图。
[0015]图4是电池的充电曲线(profile)的图。
[0016]图5是表示负载条件与综合效率之间的关系根据送电天线140与受电天线210之间的位置偏移而变化的实验结果。
[0017]图6是说明送电天线140与受电天线210的位置关系的定义的图。
[0018]图7是表示在本发明的实施方式涉及的电力传输系统的送电侧系统中的控制处理的流程的图。
[0019]图8是表示在本发明的实施方式涉及的电力传输系统的受电侧系统中的控制处理的流程的图。
[0020]图9是使送电天线140与受电天线210接近时的送电效率的频率依存性的例子的图。
[0021]图10是示意性表示第一极值频率下的电流与电场的样子的图。
[0022]图11是示意性表示第二极值频率下的电流与电场的样子的图。
[0023]图12是表示赋予两个极值的极值频率中产生磁壁的极值频率(第一频率)的情况下的特性的图。
[0024]图13是表示赋予两个极值的极值频率中产生电壁的极值频率(第二频率)的情况下的特性的图。
【具体实施方式】
[0025]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本发明的实施方式涉及的电力传输系统的框图，图2是示意性地表示将本发明的实施方式涉及的电力传输系统100搭载于车辆的例子的图。本发明的电力传输系统100例如适合应用于电动汽车(EV)或混合动力电动汽车(HEV)等的用于对车辆搭载电池充电的系统。为此，在车辆的底面部配置有能够进行受电的受电天线210。
[0026]在本实施方式涉及的电力传输系统100中，由于以非接触方式对上述那样的车辆传输电力，所以被设置于能够使该车辆停车的停车空间。在车辆充电用的空间即该停车空间中，成为本实施方式涉及的电力传输系统100的送电天线140等被埋设于地下那样的结构。车辆的用户将车辆停放到设置有本实施方式涉及的电力传输系统的停车空间，从送电天线140借助电磁场对车辆上搭载的受电天线210传输电能。
[0027]由于本实施方式涉及的电力传输系统100是上述那样的利用方式，所以每当使车辆停车在停车空间时，送电天线140与受电天线210之间的位置关系便发生变化，赋予最佳的电力传输效率的频率也与之相伴而变化。鉴于此，在车辆停车后、即送电天线140与受电天线210之间的位置关系固定之后，在进行实际的充电的电力传输时，根据被输入至送电天线的电压的相位与电流的相位之间的关系，来决定最佳频率。
[0028]在车辆充电设备(送电侧)中，整流部110是将来自工业电源的交流电压转换为一定的直流电压的转换器，来自该整流部110的直流电压被输入至升降压部120，在升降压部120被升压或者降压为所期望的电压值。能够通过送电侧控制部150控制在该升降压部120输出的电压值的设定
[0029]逆变器部130根据由升降压部120供给的直流电压生成规定的交流电压，并向送电天线140输入。图3是表示本发明的实施方式涉及的电力传输系统的逆变器部的图。逆变器部130例如如图3所示由以全桥方式连接的Qa至Qd所形成的4个场效应晶体管(FET)构成。
[0030]在本实施方式中，成为在串联连接的开关元件Qa与开关元件Qb之间的连接部Tl、和串联连接的开关元件Qc与开关元件Qd之间的连接部T2之间连接送电天线140的结构，当开关元件Qa与开关元件Qd为接通时，开关元件Qb与开关元件Q。为断开，当开关元件Qb与开关元件Q。为接通时，开关元件Qa与开关元件Qd为断开，由此在连接部Tl与连接部T2之间产生矩形波的交流电压。
[0031]从送电侧控制部150输入针对构成上述那样的逆变器部130的开关元件Qa至Qd的驱动信号。另外，能够由送电侧控制部150控制用于驱动逆变器部130的频率。
[0032]来自上述那样的逆变器部130的输出被供给至送电天线140。该送电天线140由具有电感成分的线圈构成，通过与对置配置的车辆搭载的受电天线210共振，能够将从送电天线140输出的电能输送给受电天线210。
[0033]此外，在将来自逆变器部130的输出向送电天线140输入时，可以暂时利用未图示的匹配器来匹配阻抗。匹配器可以由具有规定的电路常数的无源元件构成。
[0034]在本发明的实施方式涉及的电力传输系统中，当从电力传输系统100的送电侧的送电天线140向受电侧的受电天线210高效传输电力时,通过使送电天线140的共振频率与受电天线210的共振频率相同，来从送电侧天线对受电侧天线高效地进行能量传递。
[0035]由送电侧控制部150计测对逆变器部130输入的电压V1以及电流I1、从逆变器部130输出的电压V2以及电流12。由此，送电侧控制部150能够根据计测的电压V1以及电流I1取得对逆变器部130输入的输入电力(W1 = V1X I1K以及根据计测的电压V2以及电流I2取得由逆变器部130输出的输出电力(W2 = V2XI2)等。
[0036]此外，在送电侧控制部150，通过如上述那样的结构也能够检测从逆变器部130输出的电压V2的相位、和电流I2的相位。
[0037]送电侧控制部150具有由CPU、保持在CPU上动作的程序的ROM和作为CPU的工作区域的RAM等构成的通用的信息处理部，计算检测出的电压V2的相位以及电流I2的相位之差。
[0038]送电侧控制部150对由升降压部120输出的直流电压的电压、和在逆变器部130输出的交流电压的频率进行控制，而执行实际的充电的电力传输。在进行这样的控制时，通过参照内置于送电侧控制部150的控制程序来决定频率等。控制程序构成为存储于存储机构，能够被送电侧控制部150的计算部参照。
[0039]此外，通信部170构成为与车辆侧的通信部270进行无线电通信，能够与车辆之间实现数据的收发。通过通信部170接收到的数据被转送至送电侧控制部150而进行处理。此外，送电侧控制部150能够将规定信息经由通信部170向车辆侧发送。
[0040]接下来，对设置在车辆侧的电力传输系统100的结构进行说明。在车辆的受电侧的系统中，受电天线210通过与送电天线140共振来接受从送电天线140输出的电能。
[0041]由受电天线210接受的交流电力在整流部220被整流。来自整流部220的输出在升降压部230被升压或者降压为规定的电压值，而被蓄积到电池240中。升降压部230基于来自受电侧控制部250的指令来控制电池240的蓄电。
[0042]由受电侧控制部250计测从升降压部230向电池240输入的电压V3以及电流13。构成为受电侧控制部250通过计测出的电压V3以及电流I3来控制升降压部230，而能够以沿着电池240的适当的充电曲线的方式控制电池240的充电。升降压部230设置有电流传感器以及电压传感器，通过对输出电压进行反馈控制，能够选择是以恒电流充电模式、恒电力充电模式、恒电压充电模式的任一种充电模式对电池240进行充电。此外,如后面说明的那样，在恒电流充电模式下，能够进行针对电池240的充电电力的电力最大化控制。
[0043]受电侧控制部250具有由CPU、保持在CPU上动作的程序的ROM以及作为CPU的工作区域的RAM等构成的通用的信息处理部，以与图示的受电侧控制部250所连接的各构成配合的方式进行动作。
[0044]在受电侧控制部250存储有电池240的充电曲线并且存储有用于使受电侧控制部250沿着该曲线动作的算法。图4是表示电池240的充电曲线260的图。该充电曲线260表示电池240的充电曲线的一个例子，为了对电池240进行充电，也可以使用其它的曲线。
[0045]此外，图4表示从电池240的蓄电量几乎没有的状态开始的充电曲线。在该充电曲线中，首先进行以恒定的电力P_st进行电池240的充电的恒输出充电(CP控制)。接下来，若电池240的端部电压成为Vf，则进行维持恒定的充电电压的恒电压充电(CV控制)。然后，在恒电压充电时，若流入电池240的电流成为Iniin，则结束充电。
[0046]此外，通信部270是与车辆充电设备侧的通信部170进行无线电通信，从而能够与送电侧系统之间进行数据的收发的结构。由通信部270接收到的数据被转送至受电侧控制部250而进行处理。此外，受电侧控制部250能够经由通信部270向送电侧发送规定信息。例如，受电侧控制部250能够向车辆充电设备侧的系统发送是利用恒电力(CP)充电模式、或者恒电压(CV)充电模式的哪个充电模式进行电池240的充电所涉及的信息。
[0047]如上所述，在本实施方式涉及的电力传输系统100中，不是送电天线140与受电天线210之间的位置关系固定之后，在进行实际的充电的电力传输时，进行频率扫描并选择最佳频率，而是以设定的一定的固定的频率驱动送电天线140，通过受电侧系统中的升降压部230中的调整，从而得到最佳的传输效率。
[0048]图5是表示负载条件与综合效率之间的关系根据送电天线140与受电天线210之间的位置偏移而变化的实验结果，此外，图6是说明送电天线140与受电天线210的位置关系的定义的图。
[0049]送电天线140、受电天线210都是被卷绕成螺旋状的大致矩形的线圈。在受电天线210搭载于车辆这一制约下，若将送电天线140与受电天线210之间的耦合系数为最大的送电天线140与受电天线210之间的相对位置定义为最佳相对位置，则送电天线140与受电天线210之间的位置偏移量能够被定义为与该最佳相对位置的不同。距最佳相对位置的天线间的位置偏移量越大，耦合系数越小。
[0050]图5 (A)示意性地示出在位置偏移量为Ocm的情况下，将负载的阻抗设定为50 Ω的情况以及将负载的阻抗设定为100 Ω的情况的效率的频率特性，图5 (B)示意性地示出在位置偏移量为15cm的情况下，将负载的阻抗设定为40 Ω的情况以及将负载的阻抗设定为50 Ω的情况的效率的频率特性。此处，负载是指观察图1的Z而得的负载，此外，综合效率中的效率是从图1的H观察的效率。此外，在图5中，以ωζ =.等表示的值是阻抗为100Ω时，赋予最大的效率的频率。
[0051]由图5可知，即使在送电天线140与受电天线210之间的位置关系存在变化，通过使负载的阻抗变化，也能够将赋予作为系统整体的最大效率的频率保持恒定。
[0052]鉴于此，在本发明涉及的电力传输系统中，在送电侧系统中进行以规定的频率固定逆变器部130的驱动频率的控制，另一方面，在受电侧系统中，控制成以最大电力进行受电。
[0053]更具体而言，在本发明涉及的电力传输系统中，通过在送电侧系统中，进行以规定的频率固定逆变器部130的驱动频率的控制，在受电侧系统中，以最大效率向电池240进行充电，来控制成上述逆变器部130的驱动频率与送电天线140与受电天线210之间的耦合系数无关地不发生变化。
[0054]其结果，即使存在受电侧天线与送电侧天线之间的位置的偏移，也不在进行电力传输的前段扫描频率而选择最佳频率，仅通过使受电侧系统的升降压部230的输出变化而使负载变动进行调整，从而能够进行最佳的电力传输。
[0055]接下来，对如上所述那样构成的电力传输系统100的逆变器部130的控制处理的流程进行说明。
[0056]图7是表示本发明的实施方式涉及的电力传输系统的送电侧系统中的控制处理的流程图的图。
[0057]在图7中，在步骤SlOO中，若开始处理，则接着在步骤SlOl中，将逆变器部130的驱动频率固定地设定为规定的频率。在下一步骤S102中，将电压V2设定为作为初始电压的 Vstart。
[0058]在步骤S103中，取得电流值I2，在步骤S104中，通过W2 = V2 X I2计算输出电力。
[0059]在步骤S105中，判断送电是否结束，在该判断为否的情况下，进入步骤S06。另一方面，在为是的情况下，进入步骤S108，结束处理。
[0060]在步骤S106中，判断输出电力W是否到达作为目标输出电力的Wtarget，如果该判断为是则进入步骤S102，如果为否，则在步骤S107增减电压V2来进行调整。
[0061 ] 接下来，对与以上那样的送电侧系统对应的受电侧系统中的电力最大化控制进行说明。在受电侧系统中，成为使升降压部230最佳地动作，以最大效率向作为受电侧的负载的电池进行充电的算法，以使得能够接受最大的电力。也就是说，只要控制升降压部230以使得向电池240充电的电力为最大即可，图8所示的流程图仅是控制的一个例子。由于升降压部230与电池240连接，所以在受电侧控制部250观测的电压V3由电池240的状态决定。因此，升降压部230的升压、降压动作在短期间未作为电压V3的变化而被观测到，作为电流I3而被观测到。但是，由于若以充电时间整体来看，电压V3也变化，所以观测对象优选为作为它们的积的W3。
[0062]图8是表示本发明的实施方式涉及的电力传输系统的受电侧系统中的控制处理的流程图的图。
[0063]在图8中，若在步骤S200开始处理，则接着在步骤S201中，取得电流值I3、电压值V3，在步骤S202中，通过W3 = V3X I3，计算从升降压部230输出的电力。
[0064]接着，在步骤S203中，进行升降压部230的升压动作，在步骤S204中，取得电流值13、电压值v3，在步骤S205中，通过W3 = V3X I3计算从升降压部230输出的电力。在此的升压动作是指，假设在未与电池240连接的情况下，升降压部230能够使输出电压V3增加的动作。
[0065]在步骤S206中，判断输出的电力是否已增加，在该判断为是时，返回步骤S203，在为否时，进入步骤S207。
[0066]在步骤S207中，将当前的升压设定值作为赋予最大输出的值，而在升降压部230设定。
[0067]而且，在步骤S208中，通过至S206为止的动作，判断输出的电力是否未增加，在该判断为是的情况下，进入步骤S209，在为否的情况下，进入步骤S214，结束处理。
[0068]在步骤S209中，进行升降压部230的降压动作，接着在步骤210中，取得电流值13、电压值V3，在步骤211中，通过W3 = V3XIJ+算从升降压部230输出的电力。在此的降压动作是指，假设在未与电池240连接的情况下，升降压部230能够使输出电压V3减少的动作。
[0069]在步骤S212中，判断输出的电力是否已增加，在该判断为是时，返回步骤S209，在为否时，进入步骤S213。在步骤S213中，将当前的降压设定值作为赋予最大输出的值，而在升降压部230设定，进入步骤S214，结束处理。升压设定值和降压设定值是被排他地采用的，在此在设定了降压设定值的情况下，不使用在步骤S207设定的升压设定值。
[0070]以上，根据本发明涉及的电力传输系统，由于控制成在送电侧系统中进行以规定的频率固定逆变器部的驱动频率的控制，在受电侧系统中以最大电力进行受电，其结果，能够进行以与送电天线和受电天线之间的位置偏移对应的最佳的负载条件的电力传输，并且由于不需要用于扫描频率来决定实际的充电的电力传输时的最佳频率的复杂的电路，所以能够低价地组成系统。此外，在送电侧系统中，通过使驱动频率为一个，或者即使为多个也能够使驱动频率的变化减小，从而能够使系统构成简化。
[0071]在此，对赋予无线电力传输系统中的传输效率的极值的频率进行说明。在上述系统的电力传输时，存在两个赋予传输效率的极值的频率。对对于系统而言选择这样的两频率中的哪个频率为最佳进行说明。
[0072]图9是表示使送电天线140与受电天线210接近时的送电效率的频率依存性例子的图。
[0073]在磁共振方式的无线电力传输系统中，如图9所示那样，存在第一极值频率fn、第二极值频率f；这两个，但在进行电力传输时，优选为以它们中的任一个频率来进行。
[0074]图10是示意性地表示第一极值频率的电流和电场的样子的图。在第一极值频率中，流过送电天线140的线圈的电流与流过受电天线210的线圈的电流之间相位大致相等，磁场向量一致的位置为送电天线140的线圈、受电天线210的线圈的中央部附近。可将该状态认为产生磁场方向与送电天线140和受电天线210之间的对称面垂直的磁壁。
[0075]此外，图11是示意性地表示第二极值频率的电流和电场的样子的图。在第二极值频率中，流过送电天线140的线圈的电流与流过受电天线210的线圈的电流之间相位几乎相反，磁场向量一致的位置为送电天线140的线圈、受电天线210的线圈的对称面附近。可将该状态认为产生磁场方向与送电天线140和受电天线210之间的对称面水平的电壁。
[0076]此外，针对上述那样的电壁、磁壁等的概念，将居村岳广、堀洋一《電磁界共振結合U 3伝送技術》IEEJ Journal, Vol.129，N0.7，2009，或者居村岳广、岡部浩之、内田利之、堀洋一《等価回路々^見&非接触電力伝送O磁界結合△電界結合1二関+ 3研究》IEEJTrans.1A, Vol.130，N0.1,2010等所记载的概念援引到本说明书中。
[0077]在本发明中，针对在作为赋予极值的频率存在第一极值频率、第二极值频率这两个频率的情况下，选定在送电天线140与受电天线210之间的对称面产生电壁的极值频率的理由进行说明。
[0078]图12是表示赋予两个极值的极值频率中的产生磁壁的极值频率(第一频率)的情况下的特性的图。图12(A)是表示伴随电池240 (负载)的负载变化变动的送电侧的电压(V1)、电流(I1)的变动的样子的图，图12⑶是表示伴随电池240 (负载)的负载变化变动的受电侧的电压(V3)、电流(I3)的变动的样子的图。根据如图12所示那样的特性，可知存在在受电侧电池240 (负载)的负载增大且电压增大的特性。
[0079]在产生以上那样的磁壁的频率中，从电池240侧观察，受电天线210可被视为恒电流源。在这样的受电天线210以恒电流源那样地动作的频率进行电力传输的情况下，假设在由于作为负载侧的电池240等的故障而引起紧急停止，则受电天线210的两端部的电压上升。
[0080]另一方面，图13是表示赋予两个极值的极值频率中的产生电壁的极值频率(第二频率)的情况下的特性的图。图13(A)是表示伴随电池240 (负载)的负载变化变动的送电侧的电压(V1)、电流(I1)的变动的样子的图，图13(B)是表示伴随电池240 (负载)的负载变化变动的受电侧的电压(V3)、电流(I3)的变动的样子的图。根据图13所示那样的特性，可知存在在受电侧电池240 (负载)的负载增大且电流减少的特性。
[0081]在产生以上那样的电壁的频率中，从电池240侧观察，受电天线210可被视为恒电压源。在这样的受电天线210以恒电压源那样地动作的频率进行电力传输的情况下，即使假设在由于作为负载侧的电池240等的故障引起紧急停止，受电天线210的两端部的电压也不会上升。由此，根据本发明涉及的电力传输系统，在负载急剧降低时，电压不会成为高压，能够稳定地进行电力传输。
[0082]在图12的特性中，对受电侧的电池240(负载)而言，充电电路被视为电流源，在图13的特性中，对受电侧的电池240(负载)而言，充电电路被视为电压源。由于对电池240(负载)而言优选伴随着负载增大,而电流减少的图13所示的特性，所以在本实施方式中，针对存在第一极值频率、第二极值频率这两个频率的情况下，选定在送电天线140与受电天线210之间的对称面产生电壁的极值频率。
[0083]根据这样的本发明涉及的电力传输系统，即使在赋予传输效率的极值的频率存在两个的情况下，也能够迅速地决定电力传输时的最佳频率，能够在短时间高效地进行电力传输。
[0084]此外，在存在两个赋予两个极值的频率的情况下，若选定在送电天线140与受电天线210之间的对称面产生电壁的极值频率，则由于对电池240 (负载)而言，充电电路被视为电压源，所以具有由于在通过充电控制而向电池240的输出变动时，逆变器部130的输出也相伴地增减而易于操纵这一优点。此外，由于即使在受电侧控制部250紧急停止时，提供电力也自动地最小化，所以不需要不必要的装置。
[0085]此外，在存在两个赋予两个极值的频率的情况下，若选定在送电天线140与受电天线210之间的对称面产生电壁的极值频率，则由于从受电侧控制部250来看整流部220被视为电压源，所以具有由于在通过充电控制而向电池240的输出变动时，升降压部120的输出也相伴地增减而易于操纵这一优点。
[0086]与此相对的，在存在两个赋予两个极值的频率的情况下，若选定在送电天线140与受电天线210之间的对称面产生磁壁的极值频率，则在受电侧控制部250使输出减小时需要相伴地控制提供电压，需要用于其的通信单元、检测单元，成本增加。
[0087]但是，本发明涉及的电力传输系统中的逆变器部的频率控制方法能够用于，在选定极值为两个的送电天线140与受电天线210之间的对称面产生电壁的极值频率的情况、选定产生磁壁的极值频率的情况中的任一个，而且，在共振点附近的极值仅存在一个的情况下，也能够有效地利用。
[0088]产业上的可利用性
[0089]本发明的电力传输系统适合用于近年，用于向迅速普及的电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等的车辆充电的磁共振方式的无线电力传输系统。在这样的磁共振方式的无线电力传输系统中，存在由于需要用于在进行电力传输的前段扫描频率，来决定实际的充电的电力传输时的最佳频率的复杂的电路等，所以成为系统的成本增加的重要因素的问题。与此相对的，在本发明涉及的电力传输系统中，通过在送电侧系统中进行以规定的频率固定逆变器部的驱动频率的控制，在受电侧系统中以最大效率向电池进彳丁充电，来控制成上述逆变器部的驱动频率与送电天线和受电天线之间的耦合系数无关地不发生变化。其结果，能够进行与送电天线和受电天线之间的位置偏移对应的最佳的负载条件下的电力传输，并且由于不需要用于扫描频率来决定实际的充电的电力传输时的最佳频率的复杂的电路，所以能够低价地组成系统，产业上的可利用性非常大。
[0090]附图标记说明:
[0091]100...电力传输系统；110...整流部；120...升降压部；130...逆变器部；140...送电天线；150...送电侧控制部；170...通信部；210...受电天线；220...整流部；230...升降压部；240...电池；250...受电侧控制部；270...通信部。
【权利要求】
1.一种电力传输系统,经由电磁场从送电天线向受电天线传输电能，该电力传输系统的特征在于，包括: 将直流电压转换为规定的频率的交流电压并输出的逆变器部； 送电侧控制部，其控制所述逆变器部的驱动频率并且控制向所述逆变器部输入的直流电压的电压值，从而控制从所述逆变器部输出的电力； 被输入来自所述逆变器部的交流电压的所述送电天线； 将来自所述受电天线的输出整流为直流电压并输出的整流部； 将从所述整流部输出的直流电压升压或者降压并输出的升降压部； 利用来自所述升降压部的输出进行充电的电池；以及 受电侧控制部，其通过控制所述升降压部来以最大效率向所述电池进行充电，从而控制为所述逆变器部的驱动频率与所述送电天线和所述受电天线间的耦合系数无关地不发生变化。
2.根据权利要求1所述的电力传输系统，其特征在于， 所述送电侧控制部进行以规定频率固定所述逆变器部的驱动频率的控制，并且 所述受电侧控制部通过控制所述升降压部来控制为以最大电力值向所述电池进行充电。
3.根据权利要求1或者2所述的电力传输系统，其特征在于， 作为所述逆变器部的驱动频率，使用两个极值频率中的较高的极值频率。
【文档编号】B60L5/00GK104137388SQ201380011177
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】山川博幸, 伊藤泰雄, 林弘毅 申请人:株式会社爱考斯研究