专利名称：非接触供电设备以及非接触供电方法
技术领域：
本发明涉及一种非接触供电设备和非接触供电方法。
背景技术：
关于用于在非接触状态下传输电力的技术，已知通过使用使电力馈送侧与电力接收侧以共同谐振频率进行电磁谐振的技术，以非接触状态传输电力(非专利文献1)。引用列表[非专利文献]非专利文献 1 :Karalis Α.等人的“Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances，，，Science, vol. 317, no. 5834, pp. 83-86,2007。
发明内容
然而，因为在传统的非接触供电设备中固定电力馈送侧中提供的振荡器的输入频率，所以存在如下问题电力传输的效率依赖于电力馈送侧与电力接收侧之间的耦合状态而降低。本发明一目的在于，提供一种非接触供电设备和方法，其被设计为即使电力馈送侧与电力接收侧之间的耦合状态变化，也抑制电力传输效率的降低。根据本发明，通过在预定频率范围内根据从电力馈送侧观测(view)的阻抗值来设置AC电力的频率，解决上述问题。
图IA是示出根据本发明的一个实施例中的非接触供电设备的框图。图IB是示出图IA的电力馈送谐振器和电力接收谐振器的一个示例的框图。图2A是示出图IA的可变频率单元的一个示例的框图。图2B是示出图2A的电流控制部分的一个示例的框图。图2C是示出图2A的切换信号产生部分的一个示例的框图。图3是示出图IA的非接触供电设备的操作的流程图。图4A是示出由图IA的阻抗检测单元检测的、阻抗相对于频率的曲线图。图4B是示出在电力馈送谐振器与电力接收谐振器之间的距离已经从图4A的情况改变的情况下的、阻抗相对于频率的曲线图。图5是示出图IA的非接触供电设备的、电力传输效率相对于电力馈送谐振器与电力接收谐振器之间的距离的曲线图。图6是示出根据本发明的另一个实施例中的非接触供电设备的框图。图7是示出图6的非接触供电设备的操作的流程图。图8是示出由图6的相差检测单元检测的、相差相对于馈送电力频率的曲线图 (a)、以及示出在电力馈送谐振器与电力接收谐振器之间的差已经从曲线图(a)的情况改变的情况下相差相对于频率的曲线图(b)。
具体实施例方式
第一实施例》 配置 >>根据本发明的第一实施例中的非接触供电设备包括电力馈送单元1和电力接收单元2，如图IA中所示。电力馈送单元1将电力无线地传输(馈送)至电力接收单元2，并且电力接收单元2无线地接收电力。电力馈送单元1包括振荡器11和电力馈送谐振器12。振荡器11用于输出交流电 (AC)电力。电力馈送谐振器12用于从由谐振器11输入的AC电力产生磁场。另一方面，电力接收单元2包括电力接收谐振器21。电力接收谐振器21用于接收从电力馈送谐振器12 传输的电力。将电力馈送谐振器12和电力接收谐振器21设置为具有共同(相同)自谐振频率 f0。为了馈送和接收电力，电力馈送谐振器12包括LC谐振线圈121，并且电力接收谐振器 21包括LC谐振线圈211，如图IB中所示。LC谐振线圈121和LC谐振线圈211中的每一个的两端均开放(open)。用于电力馈送的LC谐振线圈121仅须被设置为具有与用于电力接收的LC谐振线圈121的自谐振频率相等的自谐振频率。也就是说，LC谐振线圈121的线圈形状和尺寸(诸如，绕组数量、厚度和绕组间距)不一定需要与LC谐振线圈211的线圈形状和尺寸相等。此外，因为LC谐振线圈121和LC谐振线圈211仅须具有相同的自谐振频率，所以可以将电容器外部附接至电力馈送LC谐振线圈121和/或电力接收LC谐振线圈211。也就是说，除了通过设置线圈形状和尺寸之外，还可以通过适当地设置电容器电容的值来执行对每个自谐振频率的设置。包括电力馈送LC谐振线圈121的电力馈送谐振器12可以包括单匝线圈(初级线圈)122，以便不改变LC谐振线圈121的自谐振频率。连接单匝线圈122的两端。优选地， 此单匝线圈122以同轴方式提供给电力馈送LC谐振线圈121，并且配置为通过电磁感应将电力供应给电力馈送LC谐振线圈121。以相同的方式，包括电力接收LC谐振线圈211的电力接收谐振器21可以包括单匝线圈(次级线圈)212，以便不改变LC谐振线圈211的自谐振频率。连接单匝线圈212的两端。优选地，此单匝线圈212以同轴方式提供给电力接收 LC谐振线圈211，并且配置为通过电磁感应从电力接收LC谐振线圈211接收电力。现在将说明通过谐振方法进行电力传输的原理。在谐振方法中，以与两个音叉 (tuning forks)彼此谐振同样的方式，具有共同自谐振频率(固有频率)的两个LC谐振线圈(121和211)通过磁场彼此谐振。由此，将电力从一个线圈无线地传送至另一个线圈。也就是说，当如图IB中所示、由振荡器11将高频交流电输入至电力馈送谐振器12 的单匝线圈122时，在单匝线圈122处产生磁场。由此，通过电磁感应在LC谐振线圈121处产生高频交流电。LC谐振线圈121用作具有线圈自身的电感和引线之间的杂散电容(即， 绕线的各个部分之间的杂散电容)的LC谐振器。通过磁场谐振，LC谐振线圈121与电力接收谐振器21的LC谐振线圈211磁耦合，所述LC谐振线圈211具有与LC谐振线圈121 的自谐振频率相等的自谐振频率。由此，将电力传输至LC谐振线圈211。通过从LC谐振线圈121接收的电力，在电力接收LC谐振线圈211处产生磁场。由此，通过电磁感应在次级线圈212处产生高频交流电，使得将电力供应给负载5。在需要将直流电供应给负载5的情况下，在电力接收谐振器21与负载5之间提供诸如整流器的AC转换器。此实施例中的非接触供电设备可以通过这样的谐振现象无线地(无线)传输电力。此外，因为此实施例中的非接触供电设备利用谐振现象，所以可以在不干扰产生无线电波的外部设备的情况下传输电力。由电力接收谐振器21接收的电力馈送至负载5。此负载5例如是电力供电的设备，诸如电机、或二次电池等。在传统的非接触供电设备中，输入到作为电力馈送侧的谐振器的LC谐振线圈121 的交流电的频率等于赋予电力馈送侧和电力接收侧两者的谐振频率，而且是固定值。因此， 如果电力馈送侧LC谐振线圈121与电力接收侧LC谐振线圈211之间的耦合状态已经改变， 则存在如下风险可由电力接收侧谐振器21接收的电力的电力传输效率降低。例如，上述耦合状态的变化意味着电力馈送侧谐振器12与电力接收侧谐振器21 之间的距离已经改变的情况、或者由于制造原因导致电力馈送侧谐振器12或电力接收侧谐振器21具有与作为原始设计而初始设置的自谐振频率不同的谐振频率值的情况。在此实施例中的非接触供电设备中，根据从电力馈送侧观测(获得)的阻抗值设置振荡器11的交流电的频率，以便即使电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的耦合状态已经改变，也维持电力传输效率。也就是说，如图IA中所示，阻抗检测单元4基于从可变频率单元3得到的控制信号，在包括电力馈送谐振器12和电力接收谐振器21的自谐振频率f0的预定频率范围内，检测从电力馈送侧观测的供电路径的阻抗值。然后，阻抗检测单元4将所检测的阻抗值输出至可变频率单元3。落在预定频率范围内的频率值还将称为扫描频率(sweep frequency)，其中，在所述预定频率范围上扫描所述阻抗。可变频率单元3在扫描频率内读取已经由阻抗检测单元4检测的阻抗值。然后， 可变频率单元3检测(确定)使得所检测的阻抗的绝对值变为其局部极小值的频率值。然后，可变频率单元3将导致阻抗绝对值的此局部极小值的频率值输出至振荡器11。振荡器 11将从可变频率单元3输出的频率值设置为交流电的频率。振荡器11将具有所设置的频率值的交流电输出至电力馈送谐振器12。也就是说，因为从电力馈送侧观测的阻抗根据电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的接合(junction)状态而改变，所以此实施例中的非接触供电设备检测此阻抗，并将交流电设置在导致高电力传输效率的频率值。例如，通过可变频率单元3改变频率的方法如下。图2A是示出图IA中所示的可变频率单元3的一个示例的框图。可变频率单元3包括可变载波频率部分31、载波信号产生部分32、切换信号产生部分33、电流控制部分34、电流命令产生部分35和电流感测部分 36。将针对在振荡器11处应当设置的频率值的命令输入到可变载波频率部分31中。 在此实施例中，这是给出从电力馈送侧观测的阻抗绝对值的局部极小值的频率值。如图2B中所示，电流控制部分34包括比例加积分控制部分341和加法器(加法计算部分)3420电流控制部分34读取从电流命令产生部分35得到的电流命令值、以及从电流感测部分36得到的感测的电流值，用于由加法器342进行计算。比例加积分控制部分 341通过P-I控制来控制加法器342的计算结果，并将获得的电压命令输出至切换信号产生部分33。代替此P-I控制，比例加积分控制部分341可以执行比例控制(P控制)或比例加积分加微分控制(P-I-D控制)。切换信号产生部分33基于从电流控制部分34得到的电压命令执行PWM比较，并将开/关(0N/0FF)信号输出至振荡器11内部提供的切换元件。也就是说，如图2C中所示，切换信号产生部分33包括电压幅度命令部分331以及比较器332和333。电压幅度命令部分331用于从电流控制部分34的输出产生电压命令值。比较器332和333的每一个用于关于所产生的电压命令值与载波信号之间的幅度关系，比较所产生的电压命令值与载波信号。也就是说，比较器332和333的每一个将电压命令值与从载波信号产生部分32得到的三角波形状的载波信号进行比较。然后，依赖于电压命令值与载波信号之间的幅度关系，比较器332和333的每一个将开/关信号输出至振荡器11。可变载波频率部分31控制载波信号产生部分32，以便基于输入的设置频率改变载波频率。由此，载波信号产生部分32产生载波信号，并将所产生的载波信号输出至切换信号产生部分33。接下来，将说明根据第一实施例的操作。在图3中的步骤S30，可变频率单元3开始用于搜索交流电的最优频率值的处理。电力馈送谐振器12和电力接收谐振器21的自谐振频率均等于f0。此外，扫描频率范围从fl至f2，其中包括自谐振频率f0。例如，可以通过向自谐振频率f0加上自谐振频率f0的百分之二十和从自谐振频率f0减去自谐振频率f0的百分之二十(即，作为自谐振频率f0的士20%范围)来设置扫描频率的范围。然而，此范围随环境而适当改变，因此，此范围可以是自谐振频率f0的士 10%范围或士30% 范围。在步骤S31，可变频率单元3执行扫描频率的初始化。此时，将扫描频率值设置在 fl。在步骤S32，可变频率单元3设置振荡器11的交流电的频率。此时，由于步骤S31的处理，振荡器11的交流电的频率等于fl。已经对其输入了具有等于fl的频率值的交流电流的电力馈送谐振器12产生依据fl的磁场。电力接收谐振器21通过使用依据fl的磁场来接收电力。接下来，在步骤S33，阻抗检测单元4检测从电力馈送侧观测的阻抗值。然后，将阻抗检测单元4检测的阻抗值传送至可变频率单元3。在步骤S34，可变频率单元3判断是否已经完成了预定范围内给出的所有频率值的设置，即，扫描频率是否已经达到f2。如果扫描频率还未达到f2，则将扫描频率更新至下个频率值(在步骤S3。。然后， 程序返回至步骤S32，并且通过使用下个频率值来检测阻抗。如果在步骤S34扫描频率已经达到f2，则程序进行至步骤S36。在步骤S36，可变频率单元3计算使得由馈送电力的电压和电流给出的阻抗的绝对值变为其局部极小值的频率值fx。然后，可变频率单元3将频率值fx设置为振荡器11的交流电的输入频率。当阻抗的绝对值取其局部极小值时，从电力馈送侧观测的馈送电力的效率变高。 因此，通过将阻抗取其局部极小值处的频率值设置为振荡器11的交流电的频率，可以提高从电力馈送侧观测的馈送电力的效率。图4A和图4B是示出从电力馈送侧观测的阻抗相对于扫描频率的视图。图4A和图4B的这些视图通过由可变频率单元3和阻抗检测单元4执行的上述一系列步骤而获得。图4A示出电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离与图4B的情况下的距离不同的情况。如从图4A和图4B而清楚的，当电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离改变时，相对于交流电频率的阻抗特性改变，使得馈送电力的效率降低。然而，在根据第一实施例的非接触供电设备中，将使阻抗为其局部极小值的频率值设置为振荡器11的频率。也就是说，即使电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离已经改变，也根据此距离变化而设置提高电力馈送效率的频率值。因此，可以不管距离的变化而提升电力馈送效率。在根据第一实施例的非接触供电设备中，在多个频率值fx(其每个产生从电力馈送侧观测的阻抗的局部极小值)的情况下，可以将多个频率值fx之中的、最接近电力馈送谐振器12和电力接收谐振器21的共同谐振频率的一个频率值fx设置为交流电的频率。在根据第一实施例的非接触供电设备中，因为由阻抗检测单元4和可变频率单元 3设置使从电力馈送侧观测的阻抗变为其局部极小值的频率值fx，所以改变(确定)振荡器11的交流电的频率。由此，在根据第一实施例的非接触供电设备中，根据电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的耦合状态，改变(确定)交流电的频率，使得可以提高电力馈送的效率。因为可以在不需要检测电力接收侧的情形的情况下设置可提高电力馈送效率的频率值，所以不需要将用于检测电力馈送效率的结构提供给电力接收单元2。图5是示出在根据第一实施例的非接触供电设备中以及在作为比较的适配为固定振荡器的交流电的频率的非接触供电设备中、在电力馈送谐振器12与电力接收谐振器 21之间的距离改变的情况下的电力传输效率的视图。由实线描绘的曲线图(a)显示根据第一实施例的非接触供电设备的电力传输效率，而由虚线描绘的曲线图(b)显示比较示例的非接触供电设备的电力传输效率。在振荡器的交流电的频率已经设置在电力馈送谐振器12和电力接收谐振器21的谐振频率f0的状态下，设置电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离D0，以便最小化从电力馈送侧观测的、由阻抗检测单元4检测的阻抗，作为谐振的初始条件。此外， 将在初始条件时由阻抗检测单元3获得的电力定义为100 %。在第一实施例中以及在比较示例中，从此初始条件起，电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离D逐渐扩大。此时，在根据第一实施例的非接触供电设备中，由可变频率单元3根据电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离来改变振荡器11 的交流电的频率，以便抑制电力接收效率的降低。因此，在根据第一实施例的非接触供电设备中，振荡器11的交流电的频率取与在初始条件时给出的频率f0不同的频率值。另一方面，将比较示例的非接触供电设备中的交流电的频率固定至谐振频率f0。如图5中所示，当超过距离Dl的点时，比较示例的非接触供电设备中的电力传输效率迅速降低。然而，根据第一实施例的非接触供电设备即使在超过距离Dl的点时也维持高电力传输效率，而不像比较示例那样迅速降低。因此，与比较示例的非接触供电设备相比，即使电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离已经改变，根据第一实施例的非接触供电设备也可以抑制电力传输效率的降低。此外，即使电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离已经改变，也可以最大化电力传输效率。由此，可以延长实现电力传输的距离。根据电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的耦合状态设置振荡器11的交流电的频率的方法不限于上述步骤。也就是说，例如，可以从阻抗的梯度(微分值)检测阻抗的局部极小值，而非通过扫描预定频率范围(内给出的所有频率值)而采用阻抗的 (负)峰值。在此情况下，在根据第一实施例的非接触供电设备中，首先，将扫描频率值之中的初始频率值Π设置为振荡器的交流电的频率。此时，阻抗检测单元4检测阻抗值。接下来， 将继频率值Π之后更新的扫描频率值fs设置为交流电的频率。此时，阻抗检测单元4检测阻抗值。同时，在根据第一实施例的非接触供电设备中，计算由对应于频率值fs的阻抗值(在设置频率值fs时获得的阻抗值)、以及对应于在频率值fs之前设置的频率值Π的阻抗值形成的梯度，以便计算从电力馈送侧观测的阻抗的局部极小值。如果此梯度为负，则继续更新扫描频率，使得继续检测阻抗。如果该梯度为正，则确定阻抗已经到达其局部极小值，因此完成对扫描频率的更新。然后，可变频率单元3最终将在阻抗刚刚到达其局部极小值时指示的频率值设置为振荡器11的交流电的频率。由此，与从fl到f2扫描上述预定频率范围的情况相比，可以在将扫描频率更新到频率值f2之前检测到阻抗的局部极小值。因此，可以更加快速地设置与具有高电力传输效率的接收电力对应的频率值。此外，可变频率单元3不一定需要设置与阻抗的局部极小值对应的频率值。可变频率单元3可以将与阻抗检测单元4检测到小于或等于特定阈值的阻抗值时对应的频率值设置(确定)为交流电的频率。此外，由可变频率单元3根据谐振器12与21之间的耦合状态对振荡器11的AC 电力频率进行的设置不一定一直执行。例如，可以在激活根据第一实施例的非接触供电设备时执行此设置。可替代地，根据第一实施例的非接触供电设备可以配备有诸如红外线传感器的距离传感器，用于感测电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离。当此红外线传感器感测到电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离的变化时，可变频率单元 3可以根据电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的耦合状态，设置振荡器11的交流电的频率。可替代地，当从电力馈送侧观测的、由阻抗检测单元4检测的阻抗变得低于预定阈值时，可变频率单元3可以根据电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的耦合状态，设置振荡器11的交流电的频率。此外，不一定需要在整个预定频率范围f 1 f2上扫描用于阻抗检测单元4的检测的频率。可变频率单元3可以通过使用离散值来设置振荡器11的交流电的频率。由此， 根据第一实施例的非接触供电设备可以设置与通过设置上述离散频率值而获得的阻抗值之中的相对低的阻抗值对应的频率值，作为振荡器11的交流电的频率。此外，在根据第一实施例的非接触供电设备中，可以将可变频率单元3和/或阻抗检测单元4安排在电力馈送单元1和电力接收单元2的任何一个中。在将可变频率单元3 和/或阻抗检测单元4安排在电力接收单元2中的情况下，进一步提供用于将设置的频率值传输至电力馈送单元1的振荡器11的无线通信部件、以及用于检测从电力馈送侧观测的阻抗并将所检测的阻抗传输至阻抗检测单元4的无线通信部件。此外，根据第一实施例的非接触供电设备尤其在提供多个电力接收单元2的情况下具有有益效果。例如，可设想如下情况将根据第一实施例的非接触供电设备安装在车辆等中，同时将所述非接触供电设备的电力接收单元2安装在适配为通过电力进行操作的部件(诸如头灯和后置扬声器)中。然而，当试图向多个电力接收单元2之一供应电力时，存在谐振器12与21之间的耦合状态在多个电力接收单元2之间不同的可能性，这是因为，多个电力接收单元2具有距电力馈送单元1不同的距离。然而，在根据第一实施例的非接触供电设备中，可以根据谐振器12和21的耦合状态设置交流电的频率。也就是说，当将电力供应至多个电力接收单元2中的一个(其与多个电力接收单元2中的另一个不同)时，根据电力馈送单元1与多个电力接收单元2中的所述一个之间的接收电力设置(确定)交流信号的频率。从而，高效地实现电力的传输。也就是说，根据第一实施例的非接触供电设备可以根据每个电力接收单元2，设置实现最优电力传输效率的交流频率值。此外，因为电力馈送单元1与电力接收单元2无线耦合，所以根据第一实施例的非接触供电设备在安装在车辆等中时不需要电布线。从而，可以缩短制造过程，并且可以改进产量。此外，在将电力同时传输至具有相互不同的距电力馈送单元1的距离的多个电力接收单元2的情况下，根据第一实施例的非接触供电设备也具有有益效果。每个电力接收单元2通过阻抗检测单元4检测从电力馈送侧观测的阻抗值，并将此检测结果发送至电力馈送单元1。电力馈送单元1针对正被馈送电力的电力接收单元2而计算总阻抗，以便根据所检测的阻抗值设置提升电力传输效率的交流电的频率。因为当此总阻抗为最低时指示的频率值对于电力接收单元2的整体产生有利的电力传输效率，所以将此频率值设置(确定)为交流电的频率。从而，即使将多个电力接收单元2提供为具有相互不同的与电力馈送单元1的耦合状态，根据第一实施例的非接触供电设备也可以高效地传输电力。此外，在多个电力接收单元2之中的特定电力接收单元2的功耗相对高的情况下， 根据第一实施例的非接触供电设备可以通过设置AC电力频率以提高高功耗电力接收单元 2的电力传输效率，更高效地传输电力。应当注意，振荡器11对应于根据本发明的振荡部件(或振荡部分)，电力馈送谐振器12对应于根据本发明的电力馈送谐振部件(或电力馈送谐振部分)，可变频率单元3对应于根据本发明的可变频率部件(或可变频率部分)，电力接收谐振器21对应于根据本发明的电力接收谐振部件(或电力接收谐振部分)，并且阻抗检测单元106对应于根据本发明的阻抗检测部件(或阻抗检测部分)。 第二实施例>>图6是示出根据本发明的另一实施例的非接触供电设备的框图。在此第二实施例中，非接触供电设备包括相差检测单元6以代替上述第一实施例的阻抗检测单元4。此结构与上述第一实施例不同。因为其它结构与第一实施例的结构类似，所以将省略其说明。如图6中所示，在根据第二实施例的非接触供电设备中，相差检测单元6提供给电力馈送单元1，并检测从电力馈送侧观测的阻抗的相位。相差检测单元6与振荡器11连接， 并检测输入至电力馈送谐振器12的阻抗相位。将具有由可变频率单元3设置的频率的AC电力输入至电力馈送谐振器12，随后， 将馈送电力从电力馈送谐振器12传输至电力接收谐振器21。此馈送电力根据电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的耦合状态而改变。因此，在根据第二实施例的非接触供电设备中，通过检测从电力馈送侧观测的阻抗的相位，将可实现有利的电力传输效率的频率值设置为AC电力的频率。接下来，现在将说明根据第二实施例的操作。首先，在步骤S20，可变频率单元3开始用于搜索交流电的最优频率值的处理。在步骤S21，可变频率单元3执行扫描频率的初始化。此时，将扫描频率值设置在 Π。在步骤S22，可变频率单元3设置振荡器11的交流电的频率。此时，由于步骤S21的处理，振荡器11的AC电力的频率等于Π。在步骤S23，相差检测单元6检测从电力馈送侧观测的、从电力馈送单元1供应至电力接收单元2的馈送电力的阻抗的相位。然后，将由相差检测单元6检测的相位发送至可变频率单元3。在步骤S24，可变频率单元3判断是否已经完成了预定范围内给出的所有频率值的设置，即，扫描频率是否已经达到f2。如果扫描频率还未达到f2，则将扫描频率更新至下个频率值(在步骤S2Q。然后， 程序返回至步骤S22，并且通过使用下个频率值来检测相差。如果在步骤SM扫描频率已经达到f2，则程序进行至步骤S26。在步骤S26，可变频率单元3设置(确定)使得从电力馈送侧观测的阻抗的相位变为等于0的频率值，作为振荡器11的交流电的输入频率。当相位等于0时，从电力馈送侧观测的馈送电力的效率变高。因此，在根据第二实施例的非接触供电设备中，通过将相位变为等于0处的频率值设置为振荡器11的交流电的频率，可以提高从电力馈送侧观测的馈送电力的效率。图8是示出馈送电力的相差相对于扫描频率的视图，其由可变频率单元3和相差检测单元6通过上述一系列步骤而获得。图8的曲线图(a)与图8的曲线图(b)之间的形状差异基于电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离差。在图8的曲线图(a)中，存在三个使相位等于0的频率值。另一方面，在图8的曲线图(b)中，仅存在一个使相位等于0的频率值。此外，图8的曲线图(a)中使相位等于0 的频率值(fin(a))在图8的曲线图(b)中不使相位等于0。以相同的方式，图8的曲线图 (b)中使相位等于0的频率值(fin(b))在图8的曲线图(a)中不使相位等于0。也就是说， 因为当电力馈送谐振器12与电力接收谐振器21之间的距离改变时相位改变，所以电力馈送的效率降低。在根据第二实施例的非接触供电设备中，在存在使得相位等于0的多个频率值的情况下，可以将多个频率值之中的、与电力馈送谐振器12和电力接收谐振器21的谐振频率最接近的一个频率值设置(确定)为AC电力的频率。在根据第二实施例的非接触供电设备中，可变频率单元3和相差检测单元6设置使从电力馈送侧观测的馈送电力的阻抗的相位等于0的频率值。由此，可以改变振荡器11 的AC电力的频率。从而，根据第二实施例的非接触供电设备可以根据电力馈送谐振器12 与电力接收谐振器21之间的耦合状态而改变AC电力的频率，由此，可以改进电力馈送的效率。此外，因为可以在不需要检测电力接收侧的情形的情况下设置可提高电力馈送效率的频率值，所以不需要将用于检测电力馈送效率的结构提供至电力接收单元2。应当注意，相差检测单元6对应于根据本发明的相差检测部件(或相差检测部分)。
权利要求
1.一种非接触供电设备，包括电力接收谐振部件，设置为具有预定谐振频率；电力馈送谐振部件，设置为具有等于所述预定谐振频率的谐振频率；振荡部件，配置为将交流电输入所述电力馈送谐振部件；阻抗检测部件，配置为在预定频率范围内检测从电力馈送侧观测的阻抗；以及可变频率部件，配置为设置所述交流电的频率，其中，所述振荡部件配置为通过在所述电力接收谐振部件与所述电力馈送谐振部件之间产生谐振，将电力供应至所述电力接收谐振部件，其中，所述可变频率部件配置为根据在所述预定频率范围内由所述阻抗检测部件检测的所述阻抗的值，设置所述交流电的频率。
2.一种非接触供电设备，包括电力馈送谐振部件，设置为具有等于电力接收谐振部件的谐振频率的谐振频率； 振荡部件，配置为将交流电输入所述电力馈送谐振部件； 阻抗检测部件，配置为在预定频率范围内检测从电力馈送侧观测的阻抗；以及可变频率部件，配置为设置所述交流电的频率，其中，所述振荡部件配置为通过在所述电力接收谐振部件与所述电力馈送谐振部件之间产生谐振，将电力供应至所述电力接收谐振部件，其中，所述可变频率部件配置为根据在所述预定频率范围内由所述阻抗检测部件检测的所述阻抗的值，设置所述交流电的频率。
3.一种非接触供电设备，包括电力接收谐振部件，设置为具有等于电力馈送谐振部件的谐振频率的谐振频率； 阻抗检测部件，配置为在预定频率范围内检测从电力馈送侧观测的阻抗；以及可变频率部件，配置为设置交流电的频率，所述交流电由振荡部件输入至所述电力馈送谐振部件中，其中，所述电力接收谐振部件配置为通过在所述电力接收谐振部件与所述电力馈送谐振部件之间的谐振，接收来自所述振荡部件的电力，其中，所述可变频率部件配置为根据在所述预定频率范围内由所述阻抗检测部件检测的所述阻抗的值，设置所述交流电的频率。
4.如权利要求1至3之一所述的非接触供电设备，其中，所述阻抗检测部件配置为在所述预定频率范围内检测从所述电力馈送侧观测的阻抗的绝对值，所述可变频率部件配置为设置在所述预定频率范围内的、使得所述阻抗的绝对值变为其局部极小值的频率值，作为所述交流电的频率。
5.如权利要求4所述的非接触供电设备，其中，在存在使得所述阻抗的绝对值变为其局部极小值的多个频率值的情况下，所述可变频率部件设置所述多个频率值之中的最接近所述预定谐振频率的频率值，作为所述交流电的频率。
6.如权利要求1至3之一所述的非接触供电设备，其中，所述阻抗检测部件配置为在所述预定频率范围内检测从所述电力馈送侧观测的阻抗的相位，所述可变频率部件配置为设置在所述预定频率范围内的、使得所述阻抗的相位变为等于0的频率值，作为所述交流电的频率。
7.如权利要求6所述的非接触供电设备，其中，在存在使得所述阻抗的相位变为等于0的多个频率值的情况下，所述可变频率部件设置所述多个频率值之中的最接近所述预定谐振频率的频率值，作为所述交流电的频率。
8.一种非接触供电方法，包括以下步骤 使交流电振荡；通过基于所述交流电产生磁场，馈送电力； 通过使用所述磁场中的电磁谐振，接收所述电力； 在预定频率范围内检测从电力馈送侧观测的阻抗；以及根据所检测的阻抗的值，设置所述交流电的频率。
全文摘要
一种非接触供电设备，配备有用于接收电力的谐振部件，设置在预定谐振频率；用于供应电力的谐振部件，设置在与所述频率相同的谐振频率；振荡部件，其将交流电输入至用于供应电力的谐振部件；阻抗检测部件，其在预定频率范围内检测电力馈送侧的阻抗；以及可变频率部件，其设置所述交流电的频率。所述振荡部件将电力供应至用于接收电力的谐振部件，以便在用于接收电力的谐振部件与用于供应电力的谐振部件之间提供谐振，并且所述可变频率部件设置与由所述阻抗检测部件在所述预定频率范围内检测的所述阻抗值对应的、所述交流电的频率。
文档编号H02J17/00GK102341994SQ20108001091
公开日2012年2月1日 申请日期2010年2月26日 优先权日2009年3月6日
发明者T.克赖索恩, 早见泰明, 甲斐敏佑 申请人:日产自动车株式会社