專利名稱：車輛用無線充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將饋電裝置輸出的電力以非接觸的方式發(fā)送到安裝在車輛上的 蓄電池的車輛用無線充電系統(tǒng)，并且特別地，涉及一種以將控制信號(hào)疊加在從饋電裝置發(fā) 送至車輛的電力信號(hào)上的方式在該饋電裝置與該車輛之間通信的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為用于將電力充電至電動(dòng)汽車的蓄電池的充電系統(tǒng)，已知的一種是例如 JP-A-2006-74868(專利文獻(xiàn)1)中所公開的。由于專利文獻(xiàn)1中公開的充電系統(tǒng)以下述方 式構(gòu)造成采用基于電磁感應(yīng)的非接觸型充電系統(tǒng)，以非接觸方式對(duì)車輛提供用于向蓄電 池充電的電力，從而對(duì)蓄電池充電。從而，蓄電池能夠容易地被充電，而無需例如插塞連接 這樣的操作。此外，根據(jù)這種充電系統(tǒng)，需要在饋電側(cè)裝置與車輛之間發(fā)送和接收表示例如蓄 電池的剩余容量、可否充電、由于發(fā)生異常而緊急停止的信息的各種控制信號(hào)。通過利用單 獨(dú)設(shè)置的通信裝置來進(jìn)行這種通信。[現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn) l]JP-A-2006-74868

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題如上所述，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的車輛用無線充電系統(tǒng)，為了在饋電側(cè)裝置與車輛之間 發(fā)送和接收控制信號(hào)，需要在饋電側(cè)裝置和車輛的每一者上都設(shè)置通信部。從而，引起了使 系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜以及尺寸增大的問題。為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而創(chuàng)造了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種通 過將控制信號(hào)疊加在從饋電裝置發(fā)送至車輛的電力信號(hào)上來發(fā)送和接收該控制信號(hào)，從而 使系統(tǒng)構(gòu)造簡化的車輛用無線充電系統(tǒng)。解決問題的手段為了實(shí)現(xiàn)前述目的，本發(fā)明的第一模式是，在一種以非接觸方式將饋電裝置所輸 出的電力發(fā)送至車輛側(cè)，以從而為安裝在該車輛上的蓄電池充電的車輛用無線充電系統(tǒng) 中，其中所述饋電裝置包括電力輸出部，該電力輸出部輸出交流電；調(diào)制部，該調(diào)制部通過利用預(yù)定的調(diào)制方法使控制信號(hào)疊加在從所述電力輸出部 輸出的交流電上；電力放大部，該電力放大部放大由所述調(diào)制部調(diào)制的交流電；以及第一通信終端，該第一通信終端發(fā)送由所述電力放大部放大的交流電，并且其中所述車輛包括第二通信終端，該第二通信終端接收從所述第一通信終端發(fā)送的交流電；
解調(diào)部，該解調(diào)部解調(diào)由所述第二通信終端接收的交流電，以從而提取所述控制 信號(hào)；以及整流部，該整流部整流交流電并且向所述蓄電池提供通過整流交流電而得到的直 流電。本發(fā)明的第二模式是，所述車輛包括分配部，該分配部使由所述第二通信終端接 收的交流電分配成大功率的交流電和小功率的交流電，所述解調(diào)部從所述小功率的交流電提取所述控制信號(hào)，而所述整流部整流所述大功率的交流電。本發(fā)明的第三模式是，將通過整流所述大功率的交流電而得到的直流電用作為驅(qū) 動(dòng)所述解調(diào)部所用的電力。本發(fā)明的第四模式是，所述第一通信終端具有用于發(fā)送交流電以及接收從所述第 二通信終端發(fā)送的所述信號(hào)的發(fā)送/接收功能，所述第二通信終端具有用于接收交流電以及將所述信號(hào)發(fā)送至所述第一通信終 端的發(fā)送/接收功能，所述饋電裝置包括發(fā)送/接收切換部，用于在發(fā)送模式或接收模式中切換所述第 一通信終端，所述車輛包括接收/發(fā)送切換部，用于在接收模式或發(fā)送模式中切換所述第二通 信終端，在將交流電從所述第一通信終端發(fā)送至所述第二通信終端的情況下，將所述發(fā)送 /接收切換部設(shè)定為所述發(fā)送模式，而將所述接收/發(fā)送切換部設(shè)定為所述接收模式，在將所述信號(hào)從所述第二通信終端發(fā)送至所述第一通信終端的情況下，將所述發(fā) 送/接收切換部設(shè)定為所述接收模式，而將所述接收/發(fā)送切換部設(shè)定為所述發(fā)送模式，并 且所述第二通信終端通過利用交流電的衰減的信號(hào)作為載波來發(fā)送所述控制信號(hào)。本發(fā)明的第五模式是，所述車輛包括車輛側(cè)發(fā)送部，該車輛側(cè)發(fā)送部將所述控制 信號(hào)發(fā)送至所述饋電裝置，所述饋電裝置包括接收從所述車輛側(cè)發(fā)送的所述控制信號(hào)的饋電側(cè)接收部，所述車輛側(cè)發(fā)送部包括使具有與交流電的頻率不同的頻率的載波信號(hào)振蕩的振 蕩部，并且該車輛側(cè)發(fā)送部通過利用預(yù)定的調(diào)制方法使所述控制信號(hào)疊加在從所述振蕩部 輸出的所述載波信號(hào)上，并且將該載波信號(hào)發(fā)送至所述饋電側(cè)接收部。本發(fā)明的第六模式是，所述車輛側(cè)發(fā)送部包括載波信號(hào)發(fā)生部，該載波信號(hào)發(fā)生 部從由所述第二通信終端接收的交流電中分離并提取所述載波信號(hào)，并且將該載波信號(hào)的 頻率改變成另一個(gè)頻率，并且所述車輛側(cè)發(fā)送部通過利用預(yù)定的調(diào)制方法，使所述控制信 號(hào)疊加在由所述載波信號(hào)發(fā)生部產(chǎn)生的所述載波信號(hào)上并且將該載波信號(hào)發(fā)送至所述饋 電側(cè)接收部。本發(fā)明的第六模式是，所述車輛側(cè)發(fā)送部從由所述第二通信終端接收的交流電中 分離并提取所述載波信號(hào)，并且通過利用頻率調(diào)制方法使所述控制信號(hào)疊加在該提取的載 波信號(hào)上并將該載波信號(hào)發(fā)送至所述饋電側(cè)接收部。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的車輛用無線充電系統(tǒng)，將電力輸出部所輸出的交流電放大并且進(jìn)一步利用共振電力傳送方法將這樣放大的交流電傳送至車輛側(cè)，從而為蓄電池充電。因而，由 于無需經(jīng)由插頭等連接饋電裝置和車輛就能夠?yàn)樾铍姵爻潆?，所以能夠容易地進(jìn)行充電操 作。此外，由于能夠使從饋電裝置發(fā)送至車輛的控制信號(hào)疊加在交流電上并且被發(fā) 送，所以能夠在饋電裝置和車輛之間發(fā)送控制信號(hào)。從而，由于無需單獨(dú)設(shè)置通信裝置就能 夠在饋電裝置和車輛之間進(jìn)行通信，所以能夠使系統(tǒng)小型化而且簡化，這有助于車身的重 量的輕量化。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽 車和饋電裝置的說明圖。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的饋電裝置和充 電裝置的電氣構(gòu)造的框圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的饋電裝置和充 電裝置的電氣構(gòu)造的框圖。圖4是示出了圖3中所示的車輛用無線充電系統(tǒng)的各個(gè)點(diǎn)處的信號(hào)波形的脈沖波 形圖。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三至第五實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的電動(dòng)汽 車和饋電裝置的說明圖。圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的饋電裝置和充 電裝置的電氣構(gòu)造的框圖。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的饋電裝置和充 電裝置的電氣構(gòu)造的框圖。圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的饋電裝置和充 電裝置的電氣構(gòu)造的框圖。圖9是示出了共振電力傳送方法的原理的說明圖。附圖標(biāo)記說明5電動(dòng)汽車(車輛)11、13、15 饋電裝置12、14、16、16a、16b 充電裝置21載波振蕩器(電力輸出部)
22 ASK調(diào)制器(調(diào)制部)23 功率放大器(電力放大部(electric power amplifying section))24第一共振線圈(第一通信終端)31第二共振線圈(第二通信終端)32結(jié)合分配器(分配部)33整流器(整流部)34 ASK解調(diào)器(解調(diào)部)；35蓄電池
36發(fā)送部41次級(jí)蓄電池42 DC/DC 轉(zhuǎn)換器43逆變器44 電機(jī)51載波振蕩器52 ASK 調(diào)制器53功率放大器M第一共振線圈55混合分配器56發(fā)送/接收選擇切換器57功率放大器58 ASK 調(diào)制器(DEM)61第二共振線圈62結(jié)合分配器63整流器64 ASK 解調(diào)器(DEM)65蓄電池66接收/發(fā)送選擇切換器67結(jié)合分配器68 限幅器(LIM)69功率放大器70 ASK 調(diào)制器71載波振蕩器72 ASK 調(diào)制器73功率放大器74第一共振線圈75天線(饋電側(cè)接收部)76功率放大器77 解調(diào)器(DEM)81第二共振線圈82結(jié)合分配器83整流器84 ASK 解調(diào)器(DEM)85蓄電池86振蕩器87 ASK 調(diào)制器87a FSK 調(diào)制器88天線(車輛側(cè)接收部)
91結(jié)合分配器92 限幅器(LIM)93功率放大器94分頻器95移位單元
具體實(shí)施例方式下文中，將參考附圖來說明根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例。圖1是用于說明根據(jù)本發(fā)明 的第一和第二實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的構(gòu)造的說明圖。如該圖中所示，根據(jù)這些實(shí) 施例的每一個(gè)的車輛用無線充電系統(tǒng)10都包括電動(dòng)汽車5 (車輛)和用于向該電動(dòng)汽車5 饋送電力的饋電裝置11，從而由饋電裝置11輸出的電力以非接觸的方式被發(fā)送到該電動(dòng) 汽車5。饋電裝置11包括第一共振線圈M。當(dāng)向第一共振線圈對(duì)供應(yīng)交流電時(shí)，交流電 被發(fā)送至設(shè)置在電動(dòng)汽車5處的第二共振線圈(第二通信終端)31。電動(dòng)汽車5包括當(dāng)車輛在充電時(shí)位于饋電裝置11的預(yù)定位置處的時(shí)候靠近第一 共振線圈M的第二共振線圈31，結(jié)合分配器(分配部)21以及整流器(整流部)33。此外， 該電動(dòng)汽車包括用于充直流電的蓄電池35，使蓄電池35的電壓逐步下降并且提供給次級(jí) 蓄電池41的DC/DC轉(zhuǎn)換器42，用于將蓄電池35的輸出電力轉(zhuǎn)換成交流電的逆變器43，以 及通過逆變器43所輸出的交流電來驅(qū)動(dòng)的車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)44。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖。如 該圖所示，電動(dòng)汽車5包括充電裝置12。由饋電裝置11為該充電裝置12提供電力，從而為 蓄電池35充電。饋電裝置11包括用于輸出預(yù)定頻率的交流電的載波振蕩器(電力輸出部)21， 用于根據(jù)例如ASK調(diào)制的調(diào)制方法使控制信號(hào)疊加在由載波振蕩器21輸出的交流電上的 ASK調(diào)制器(調(diào)制部)22，用于將ASK調(diào)制器所調(diào)制的交流電放大的功率放大器(電力放大 部)23，以及用于輸出被功率放大器23放大的交流電的第一共振線圈(通信終端)24。載波振蕩器21輸出例如具有1至100[MHz]的范圍的頻率的交流電，作為用于電 力傳送的交流信號(hào)。ASK調(diào)制器22根據(jù)ASK(幅移鍵控)方法來調(diào)制作為載波信號(hào)的交流電。眾所周 知，ASK是以將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示成正弦波振幅的變化的方式來調(diào)制載波信號(hào)(交流電)的調(diào)制 方法。盡管對(duì)于采用ASK方法作為調(diào)制方法的情況來說明該實(shí)施例，但是也可以應(yīng)用例如 AM(調(diào)幅)、FM(調(diào)頻)、FSK(頻移鍵控)、PSK(相移鍵控)、0FDM(正交頻分復(fù)用)和SS(擴(kuò) 展頻譜)的調(diào)制方法中的一種。功率放大器23將ASK調(diào)制器22所輸出的交流電放大并且將該放大的交流電輸出 到第一共振線圈24。第一共振線圈M協(xié)同設(shè)置在充電裝置12處的第二共振線圈31，通過 共振電力傳送方法，以非接觸方式將交流電傳送至所述第二共振線圈31。將在后面詳細(xì)描 述該共振電力傳送方法。此外，充電裝置12包括用于接收從第一共振線圈M發(fā)送的交流電的第二共振線 圈31，用于將第二共振線圈所接收的交流電分配成大功率交流電和小功率交流電的結(jié)合分配器32，將結(jié)合分配器32所輸出的大功率交流電整流并且生成直流電壓的整流器33，以及 ASK解調(diào)器(解調(diào)部)34，該ASK解調(diào)器34由整流器33所輸出的電力驅(qū)動(dòng)并且將結(jié)合分配 器32所輸出的小功率交流電解調(diào)從而提取控制信號(hào)。此外，充電裝置12包括用于向驅(qū)動(dòng) 車輛用的車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)44提供電力的蓄電池35 (見圖1)。通過由整流器33所輸出的直流 電對(duì)該蓄電池35充電。下面，將對(duì)于共振電力傳送方法進(jìn)行說明。圖9是用于說明共振電力傳送方法的 原理的說明圖。如該圖中所示，饋電側(cè)電路101設(shè)置有一次線圈Ll和置于該一次線圈Ll 附近的一次天線XI。車輛側(cè)電路102設(shè)置有二次線圈L2和置于該二次線圈L2附近的二次 天線X2。當(dāng)一次電流流經(jīng)一次線圈Ll時(shí)，由于電磁感應(yīng)，感應(yīng)電流流經(jīng)一次天線XI。而且， 一次天線Xl根據(jù)該一次天線Xl的電感Ls和寄生電容Cs以共振頻率(DS
共振。于是，設(shè)置在一次天線Xl附近的二次天線X2處于共振頻率ω S，從而二次電流流經(jīng) 該二次天線。此外，由于電磁感應(yīng)，二次電流流經(jīng)設(shè)置在二次天線Χ2附近的二次線圈L2。根據(jù)上述操作，能夠以非接觸的方式將電力從饋電側(cè)電路101提供到車輛側(cè)電路 102。下面，將對(duì)于根據(jù)圖1和2所示的本發(fā)明的第一實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的 操作進(jìn)行說明。如圖1所示，當(dāng)電動(dòng)汽車5位于饋電裝置11的預(yù)定位置，即設(shè)置在饋電裝 置11處的第一共振線圈M與設(shè)置在電動(dòng)汽車5的充電裝置12處的第二共振線圈31相對(duì) 的位置處時(shí)，能夠?yàn)樾铍姵?5充電。當(dāng)開始充電時(shí)，從圖2所示的載波振蕩器21輸出具有幾乎在1至100[ΜΗζ]范圍 內(nèi)的頻率的交流電。該交流電被提供到ASK調(diào)制器22，從而根據(jù)ASK調(diào)制方法，使要從饋電 裝置11傳送至充電裝置12的控制信號(hào)疊加在交流電上。即，交流電用作為載波信號(hào)。從ASK調(diào)制器22輸出的交流電被功率放大器23放大。根據(jù)前述的共振電力傳送 的原理，該放大的交流電經(jīng)由第一共振線圈M和第二共振線圈31被傳送至充電裝置12。被傳送至充電裝置12的交流電被提供到結(jié)合分配器32。該結(jié)合分配器32將所輸 入的交流電分配成大功率的交流電和小功率的交流電，并且將大功率的交流電輸出至整流 器33。另一方面，該結(jié)合分配器將小功率的交流電輸出至ASK解調(diào)器34。整流器33將所述大功率的交流電整流而轉(zhuǎn)換成預(yù)定電壓的直流電并且將該直流 電提供給蓄電池35，從而為該蓄電池35充電。因而，該蓄電池35能夠被充電。此外，從整 流器33輸出的直流電作為用于驅(qū)動(dòng)ASK解調(diào)器34的電力被提供到該ASK解調(diào)器34。ASK解調(diào)器34根據(jù)ASK解調(diào)將所述小功率的交流電解調(diào)，以提取疊加在該小功率 的交流電上的控制信號(hào)。因而，充電裝置12能接收從饋電裝置11發(fā)送的控制信號(hào)。在這種方式，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)，將載波振蕩器21 所輸出的交流電放大并且利用共振電力傳送方法進(jìn)一步將這樣放大的交流電傳送至充電 裝置12，從而為蓄電池35充電。因而，由于無需經(jīng)由插頭等來連接饋電裝置11和充電裝置 12就能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車5的蓄電池充電，所以能夠容易地進(jìn)行充電操作。此外，在饋電裝置11中，通過利用例如ASK調(diào)制的調(diào)制方法使控制信號(hào)疊加在交 流電上，并且在充電裝置12中，從該充電裝置傳送的交流電被解調(diào)，以提取疊加在交流電 上的控制信號(hào)。因而，無需單獨(dú)設(shè)置饋電裝置11與充電裝置12之間的通信裝置就能將控制信號(hào)從饋電裝置11發(fā)送至電動(dòng)汽車5。結(jié)果，能夠使系統(tǒng)小型化而且簡化。下面，將對(duì)于本發(fā)明的第二實(shí)施例進(jìn)行說明。圖3是示出了根據(jù)第二實(shí)施例的車 輛用無線充電系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖。根據(jù)第二實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)與前述第一實(shí)施 例的不同點(diǎn)在于從饋電裝置13到充電裝置14的數(shù)據(jù)傳送以及從充電裝置14到饋電裝置 13的數(shù)據(jù)傳送二者都是通過利用交流電作為載波來進(jìn)行。如圖3所示，根據(jù)第二實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)包括饋電裝置13和充電裝置 14。饋電裝置13包括用于輸出交流電的載波振蕩器51，用于將該載波振蕩器51所 輸出的交流電分配成兩個(gè)交流電的混合分配器陽，用于根據(jù)例如ASK調(diào)制的調(diào)制方法使控 制信號(hào)疊加在由混合分配器陽所分配的兩個(gè)交流電其中一個(gè)上的ASK調(diào)制器52，用于放大 被ASK調(diào)制器52調(diào)制的交流電的功率放大器53，以及用于輸出被功率放大器53放大的交 流電的第一共振線圈M。此外，在功率放大器53與第一共振線圈M之間，所述饋電裝置設(shè)置具有用于在發(fā) 送和接收之間切換的發(fā)送/接收選擇切換器56。此外，饋電裝置設(shè)置有用于放大經(jīng)由發(fā)送 /接收選擇切換器56接收的載波信號(hào)的功率放大器57，以及用于解調(diào)被功率放大器57放 大的載波信號(hào)并且提取控制信號(hào)的ASK解調(diào)器(DEM) 58。該ASK解調(diào)器(DEM) 58被提供有 從混合分配器55輸出的交流電。載波振蕩器51輸出例如具有1至100[MHz]的范圍的頻率的交流電，作為電力傳 送用的交流信號(hào)。ASK調(diào)制器52根據(jù)ASK(幅移鍵控)方法來調(diào)制作為載波信號(hào)的交流電。除了 ASK,可以使用例如AM(調(diào)幅)、FM(調(diào)頻)、FSK (頻移鍵控)、PSK (相移鍵控)、OFDM(正交 頻分復(fù)用)和SS (擴(kuò)展頻譜)的調(diào)制方法中的一種。功率放大器53將ASK調(diào)制器52所輸出的交流電放大，并且將該被放大的交流電 輸出至第一共振線圈M。該第一共振線圈M協(xié)同設(shè)置在充電裝置14處的第二共振線圈 61，通過前述的共振電力傳送方法，以非接觸方式將交流電傳送至第二共振線圈61。發(fā)送/接收選擇切換器56控制在用于將電力和控制信號(hào)發(fā)送至充電裝置14的發(fā) 送模式與用于接收從充電裝置14發(fā)送的控制信號(hào)的接收模式之間的切換。即，當(dāng)選擇發(fā)送 模式時(shí)，從第一共振線圈M發(fā)送交流電，而當(dāng)選擇接收模式時(shí)，經(jīng)由第一共振線圈M來接 收從第二共振線圈61發(fā)送的交流電。功率放大器57將接收的載波信號(hào)放大，并且輸出至ASK解調(diào)器(DEM) 58。ASK解 調(diào)器(DEM) 58解調(diào)所接收的信號(hào)并且提取控制信號(hào)。另一方面，充電裝置14包括用于接收從第一共振線圈61發(fā)送的交流電的第二共 振線圈61 ；兩個(gè)結(jié)合分配器67、62，每個(gè)都用于將第二共振線圈所接收的交流電分配成大 功率交流電和小功率交流電；限幅器(LIM)68，用于限制從結(jié)合分配器67輸出的小功率交 流電的振幅以獲得幾乎恒定振幅的交流電；以及用于將從限流器(LIM) 68輸出的交流電放 大的功率放大器69。此外，充電裝置包括ASK解調(diào)器(DEM)64，用于解調(diào)從結(jié)合分配器62輸出的小功 率交流電并且提取控制信號(hào)；以及整流器63，用于整流從結(jié)合分配器62輸出的大功率交流 電以產(chǎn)生直流電壓。ASK解調(diào)器(DEM)64和功率放大器69的每一者都被提供有從整流器63輸出的電力并且被該電力驅(qū)動(dòng)。此外，充電裝置包括用于向驅(qū)動(dòng)車輛用的車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī) 44提供電力的蓄電池65 (見圖1)。通過從整流器63輸出的直流電使蓄電池65充電。此外，充電裝置包括ASK調(diào)制器70。該ASK調(diào)制器70采用由功率放大器69輸出 的交流電作為載波信號(hào)并且根據(jù)ASK調(diào)制方法來調(diào)制控制信號(hào)，從而使控制信號(hào)疊加在載 波信號(hào)上。ASK調(diào)制器70的輸出端子連接于接收/發(fā)送選擇切換器66。ASK調(diào)制器70被 提供有從整流器63輸出的電力并且被該電力驅(qū)動(dòng)。下面，將參考圖4中所示的波形圖對(duì)圖3中所示的車輛用無線充電系統(tǒng)的操作進(jìn) 行說明。為了簡化說明，分別由包圍的實(shí)線所形成的每一個(gè)四邊形都表示相同頻率和相同 振幅的波形持續(xù)，而分別由包圍的虛線所形成的每一個(gè)四邊形都表示沒有波形產(chǎn)生。圖4(a)示出了在圖3中的A點(diǎn)處具有恒定振幅的交流電的波形。在該情況下，像 前述第一實(shí)施例那樣，在將控制信號(hào)從饋電裝置13發(fā)送至充電裝置14的時(shí)候調(diào)制該波形。圖4 (b)示出了在作為發(fā)送/接收選擇切換器56的輸出端子的點(diǎn)B處的交流電的 波形，其中當(dāng)使發(fā)送/接收選擇切換器56切換至發(fā)送模式時(shí)，A點(diǎn)處的信號(hào)按原樣輸出。相 反地，當(dāng)該切換器被切換至接收模式時(shí)，在這個(gè)時(shí)段內(nèi)(這個(gè)時(shí)段稱為保護(hù)時(shí)間)不輸出交 流電。圖4(c)示出了在作為充電裝置14的接收/發(fā)送選擇切換器66的輸入側(cè)的點(diǎn)C 處的交流電的波形。如該圖中所示，在保護(hù)時(shí)間期間獲得了振幅逐步衰減的交流電的波形。 圖4(d)示出了在作為限幅器(LIM)68的輸出端子的點(diǎn)D處的交流電的波形。如該圖中所 示，在保護(hù)時(shí)間期間獲得了具有低恒定振幅的交流電的波形。圖4(e)示出了在作為功率放大器69的輸出端子的點(diǎn)E處的交流電的波形。該波 形是通過將限幅器(LIM)68所輸出的交流電放大而獲得的。在將控制信號(hào)從充電裝置14 發(fā)送至饋電裝置13的時(shí)候，該交流電用作載波信號(hào)。圖4(f)示出了在作為ASK調(diào)制器70的輸出端子的點(diǎn)F處的交流電的波形。該波 形表示通過使載波信號(hào)經(jīng)受ASK調(diào)制而獲得的信號(hào)。圖4(g)示出了在作為接收/發(fā)送選 擇切換器66的輸出端子的點(diǎn)G處的交流電的波形，其中去除了除保護(hù)時(shí)間期間的信號(hào)以外 的所有信號(hào)。圖4(h)示出了在作為發(fā)送/接收選擇切換器56的輸入端子的點(diǎn)H處的交流電 的波形，其中在保護(hù)時(shí)間期間產(chǎn)生了調(diào)制信號(hào)(實(shí)際上，存在與往復(fù)通信對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲 At)。圖4(i)示出了在作為發(fā)送/接收選擇切換器56的輸出端子的點(diǎn)I處的交流電的 波形，其中去除了除保護(hù)時(shí)間期間的信號(hào)以外的所有交流電。圖4(j)示出了在作為ASK解 調(diào)器(DEM) 58的輸出端子的點(diǎn)J處的交流電的波形。如該圖中所示，獲得了從充電裝置14 側(cè)發(fā)送的控制信號(hào)。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)，饋電裝置13設(shè)置 有發(fā)送/接收選擇切換器56，而充電裝置14設(shè)置有接收/發(fā)送選擇切換器66。此外，在用 于將交流電從饋電裝置13發(fā)送至充電裝置14的一部分時(shí)間段內(nèi)，設(shè)置保護(hù)時(shí)間，從而在該 保護(hù)時(shí)間期間內(nèi)將控制信號(hào)從充電裝置14發(fā)送至饋電裝置13。從而，不僅通過利用第一共振線圈M和第二共振線圈61來發(fā)送交流電，而且通過 利用這些線圈M、61還能夠?qū)崿F(xiàn)控制信號(hào)從饋電裝置13到充電裝置14的發(fā)送以及控制信號(hào)從充電裝置14到饋電裝置13的發(fā)送。結(jié)果，可以在饋電裝置13與電動(dòng)汽車5之間雙向 通信，而不用在饋電裝置13與充電裝置14之間單獨(dú)設(shè)置任何通信裝置。因此，能夠使系統(tǒng) 小型化而且簡化。此外，在充電裝置14中，由于通過利用在保護(hù)時(shí)間內(nèi)衰減的交流電來疊 加控制信號(hào)，所以無需單獨(dú)設(shè)置用于輸出載波信號(hào)的振蕩器。下面，將對(duì)于本發(fā)明的第三實(shí)施例進(jìn)行說明。根據(jù)該第三實(shí)施例的車輛用無線充 電系統(tǒng)與第一實(shí)施例的相同點(diǎn)在于利用用于電力傳送的兩個(gè)共振線圈來將控制信號(hào)從饋 電裝置發(fā)送至充電裝置。附加地，該第三實(shí)施例通過利用專用的通信線將控制信號(hào)從饋電 裝置發(fā)送至充電裝置。圖5是用于說明根據(jù)第三實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的構(gòu)造的說明圖。如該圖 中所示，根據(jù)該第三實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)與第一實(shí)施例的不同點(diǎn)在于為了將控 制信號(hào)從電動(dòng)汽車5發(fā)送至饋電裝置11而設(shè)置發(fā)送部36和天線88、75。該實(shí)施例的其余 構(gòu)造與圖1相同，因而將省略其說明。圖6是示出了根據(jù)第三實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖。如該圖中所 示，饋電裝置15包括載波振蕩器71，用于輸出用于電力傳送的載波信號(hào)；ASK調(diào)制器72， 用于根據(jù)例如ASK調(diào)制的調(diào)制方法使控制信號(hào)疊加在由載波振蕩器71輸出的載波信號(hào)上； 功率放大器73，用于放大這樣由ASK調(diào)制器72調(diào)制的交流電；以及第一共振線圈74，用于 輸出這樣由功率放大器73放大的交流電。載波振蕩器71輸出例如具有1至100[MHz]的范圍的頻率的交流電，作為電力傳 送用的交流信號(hào)。ASK調(diào)制器72根據(jù)ASK(幅移鍵控)方法來調(diào)制作為載波信號(hào)的交流電。盡管對(duì) 于將ASK方法采用作調(diào)制方法的實(shí)例來說明該實(shí)施例，但是除了 ASK之外，也可以應(yīng)用例如 AM(調(diào)幅)、FM(調(diào)頻)、FSK(頻移鍵控)、PSK(相移鍵控)、0FDM(正交頻分復(fù)用)和SS(擴(kuò) 展頻譜)的調(diào)制方法中的一種。功率放大器73將AiiK調(diào)制器72所輸出的交流電放大，并且將該放大的交流電輸 出至第一共振線圈74。第一共振線圈74協(xié)同設(shè)置在充電裝置16處的第二共振線圈81，通 過前述的共振電力傳送方法，以非接觸的方式將交流電傳送至第二共振線圈81。充電裝置16包括用于接收從第一共振線圈74發(fā)送的交流電的第二共振線圈 81，用于將第二共振線圈81所接收的交流電分配成大功率交流電和小功率交流電的結(jié)合 分配器82，將結(jié)合分配器82所輸出的大功率交流電整流并且產(chǎn)生直流電壓的整流器83， 以及由整流器83所輸出的電力驅(qū)動(dòng)并且解調(diào)小功率交流電從而提取控制信號(hào)的ASK解調(diào) 器(DEM)84。此外，充電裝置包括用于向驅(qū)動(dòng)車輛用的車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)44提供電力的蓄電池 85 (見圖幻。通過由整流器83所輸出的直流電使蓄電池85充電。此外，充電裝置16包括振蕩器86，用于輸出具有與載波振蕩器71所輸出的交流 電的頻率不同的頻率的載波信號(hào)；ASK調(diào)制器87，用于根據(jù)ASK調(diào)制方法來調(diào)制載波信號(hào) 從而疊加控制信號(hào)；以及天線88，用于發(fā)送這樣經(jīng)受了 ASK調(diào)制的載波信號(hào)。振蕩器86和 ASK調(diào)制器87的每一者都被提供有從整流器83輸出的電力并且被該電力驅(qū)動(dòng)。另一方面，饋電裝置15包括天線75，用于接收由充電裝置16發(fā)送的載波信號(hào)； 功率放大器76，用于將天線75所接收的載波信號(hào)放大；以及解調(diào)器(DEM) 77，用于解調(diào)來自 功率放大器76的輸出信號(hào)并且提取控制信號(hào)。
下面，將對(duì)于根據(jù)圖5和圖6所示的第三實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)的操作進(jìn) 行說明。如圖5中所示，當(dāng)電動(dòng)汽車5位于饋電裝置15的預(yù)定位置，即設(shè)置在饋電裝置15 處的第一共振線圈74與設(shè)置在電動(dòng)汽車5的充電裝置16處的第二共振線圈81相對(duì)的位 置處時(shí)，能夠?yàn)樾铍姵?5充電。當(dāng)開始充電時(shí)，具有幾乎在1至100[MHz]范圍內(nèi)的頻率的交流電從圖6所示的載 波振蕩器71輸出。該交流電被提供到ASK調(diào)制器72，從而根據(jù)ASK調(diào)制方法使要從饋電裝 置15發(fā)送至充電裝置16的控制信號(hào)疊加在交流電上。從ASK調(diào)制器72輸出的交流電被功率放大器73放大。根據(jù)前述的共振電力傳送 的原理，該放大的交流電經(jīng)由第一共振線圈74和第二共振線圈81被傳送至充電裝置16。被傳送至充電裝置16交流電被提供到結(jié)合分配器82。該結(jié)合分配器82將所輸入 的交流電分配成大功率的交流電和小功率的交流電，并且將大功率的交流電輸出至整流器 83。另一方面，該結(jié)合分配器將小功率的交流電輸出至ASK解調(diào)器(DEM) 84。整流器83將大功率的交流電整流以轉(zhuǎn)換成預(yù)定電壓的直流電并且將該直流電提 供給蓄電池85從而為該蓄電池85充電。因而，能夠?yàn)樾铍姵?5充電。此外，由整流器83 輸出的直流電被提供到ASK解調(diào)器(DEM)84作為用于驅(qū)動(dòng)該ASK解調(diào)器(DEM)84的電力， 而且還被提供到振蕩器86作為用于驅(qū)動(dòng)該振蕩器86的電力。ASK解調(diào)器(DEM) 84解調(diào)小功率的交流電以提取疊加在該小功率的交流電上的控 制信號(hào)。從而，充電裝置12能夠接收由饋電裝置11發(fā)送的控制信號(hào)。下面，將對(duì)于用于將控制信號(hào)從充電裝置16發(fā)送至饋電裝置15的操作進(jìn)行說明。 ASK調(diào)制器87根據(jù)ASK調(diào)制方法將控制信號(hào)疊加在由振蕩器86輸出的載波信號(hào)上，并且從 天線88發(fā)送該載波信號(hào)。這樣被發(fā)送的載波信號(hào)被饋電裝置15的天線75接收，然后被功 率放大器76放大，并且被解調(diào)器(DEM) 77解調(diào)，從而提取控制信號(hào)。在該情況下，由于從振 蕩器86輸出的載波信號(hào)的頻率(Ft)與從載波振蕩器71輸出的交流電的頻率(Fr)不同， 所以能夠避免它們之間的相互干擾。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)，像前述第一實(shí)施 例那樣，由載波振蕩器71輸出的交流電被放大并且進(jìn)一步通過利用共振電力傳送方法將 這樣放大的交流電傳送至充電裝置16，從而為蓄電池85充電。因而，由于無需經(jīng)由插頭等 來連接饋電裝置15和充電裝置16就能夠?yàn)殡妱?dòng)汽車5的蓄電池充電，所以能夠容易地進(jìn) 行充電操作。此外，在饋電裝置15中，根據(jù)例如ASK的調(diào)制方法使控制信號(hào)疊加在交流電上，并 且在充電裝置16中，交流電被解調(diào)，從而提取疊加在交流電上的控制信號(hào)。因而，無需單獨(dú) 設(shè)置饋電裝置15與充電裝置16之間的通信裝置就能夠?qū)崿F(xiàn)饋電裝置15與電動(dòng)汽車5之 間的通信。此外，通過利用專用的通信線，能夠?qū)⒖刂菩盘?hào)從充電裝置16發(fā)送至饋電裝置 15。在該情況下，由于通信線用于從充電裝置16到饋電裝置15的單向傳送，所以無需采用 雙向通信，因而能夠使系統(tǒng)小型化而且簡化。下面，將對(duì)于本發(fā)明的第四實(shí)施例進(jìn)行說明。圖7是示出了根據(jù)該第四實(shí)施例的 車輛用無線充電系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖。該第四實(shí)施例與第三實(shí)施例不同點(diǎn)在于利用從饋電 裝置15發(fā)送的交流電而不是利用振蕩器來產(chǎn)生載波信號(hào)(見圖6)，并且通過利用這樣產(chǎn)生的載波信號(hào)將控制信號(hào)從充電裝置16a發(fā)送至饋電裝置15。S卩，如圖7所示，充電裝置包括結(jié)合分配器91，用于從第二振蕩線圈81所接收的 交流電中提取小功率的交流電；限幅器(LIM)92，用于限制從結(jié)合分配器91輸出的交流電 的振幅以獲得幾乎恒定振幅的交流電；功率放大器93，用于放大從限幅器(LIM)92輸出的 交流電；分頻器94，用于將被功率放大器93放大的交流電的頻率(Fr)劃分成Fr的1/N(N 是自然數(shù))的頻率而獲得頻率(Fr/N)；以及移位單元95，用于移位這樣劃分的頻率而獲得 頻率“Fr+(Fr/N) ”。由移位單元95輸出的交流電作為載波信號(hào)被施加到ASK調(diào)制器87，并 且根據(jù)ASK調(diào)制方法使控制信號(hào)疊加在該載波信號(hào)上。功率放大器93、移位單元95和ASK 調(diào)制器87的每一個(gè)都被提供有由整流器83輸出的電力并且被該電力驅(qū)動(dòng)。根據(jù)這種構(gòu)造，在充電裝置16a中無需設(shè)置振蕩器就能夠產(chǎn)生用于將控制信號(hào)從 充電裝置16a發(fā)送至饋電裝置15的載波信號(hào)。此外，由于這樣產(chǎn)生的載波信號(hào)被設(shè)置成具 有與交流電的頻率不同的頻率，并且這些頻率相互間沒有整數(shù)倍的關(guān)系，所以能夠避免它 們之間的相互干擾。下面，將對(duì)于本發(fā)明的第五實(shí)施例進(jìn)行說明。圖8是示出了根據(jù)第五實(shí)施例的車 輛用無線充電系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖。像第四實(shí)施例那樣，第五實(shí)施例也包括結(jié)合分配器91、限 幅器(LIM)92以及功率放大器93。然而，第五實(shí)施例與圖7中所示的第四實(shí)施例的不同點(diǎn) 在于該實(shí)施例包括FSK調(diào)制器87a。在根據(jù)第五實(shí)施例的車輛用無線充電系統(tǒng)中，由于在將 控制信號(hào)從充電裝置16b發(fā)送至饋電裝置15時(shí)通過利用FSK調(diào)制器87a使控制信號(hào)疊加 在交流電上，所以從饋電裝置15發(fā)送至充電裝置16b的交流電的頻率與從充電裝置16b發(fā) 送至饋電裝置15的載波信號(hào)的頻率不一致，從而能夠避免它們之間的相互干擾。在該情況 下，可以采用另一種頻率調(diào)制方法的調(diào)制器來取代FSK調(diào)制器87a。功率放大器93和FSK 調(diào)制器87a的每一個(gè)都被提供有由整流器83輸出的電力并且被該電力驅(qū)動(dòng)。此外，在圖3中所示的第二實(shí)施例的充電裝置14中，當(dāng)由FSK調(diào)制器或另一種頻 率調(diào)制方法的調(diào)制器來取代ASK調(diào)制器70的時(shí)候，無需提供發(fā)送/接收選擇切換器56和 接收/發(fā)送選擇切換器66之中的任何一個(gè)并且無需提供用于停止交流電的保護(hù)時(shí)間，就能 夠在饋電裝置13與充電裝置14之間進(jìn)行雙向通信。如上所述，盡管基于各附圖中所示的實(shí)施例說明的了本發(fā)明的車輛用無線充電系 統(tǒng)，但是本發(fā)明并不局限于此，而是可以由具有同樣功能的任意構(gòu)造來分別替代各實(shí)施例 中的各個(gè)構(gòu)造。工業(yè)實(shí)用性在以非接觸方式通過從饋電裝置輸出的電力為電動(dòng)汽車的蓄電池充電，以及控制 信號(hào)的通信的情況下，本發(fā)明是非常有用的。
權(quán)利要求
1.一種車輛用無線充電系統(tǒng)，該車輛用無線充電系統(tǒng)以非接觸的方式將饋電裝置所 輸出的電力發(fā)送至車輛側(cè)，以從而為安裝在該車輛上的蓄電池充電，其中所述饋電裝置包 括電力輸出部，該電力輸出部輸出交流電；調(diào)制部，該調(diào)制部通過利用預(yù)定的調(diào)制方法使控制信號(hào)疊加在從所述電力輸出部輸出 的交流電上；電力放大部，該電力放大部放大由所述調(diào)制部調(diào)制的交流電；以及 第一通信終端，該第一通信終端發(fā)送由所述電力放大部放大的交流電，并且 其中所述車輛包括第二通信終端，該第二通信終端接收從所述第一通信終端發(fā)送的交流電；解調(diào)部，該解調(diào)部解調(diào)由所述第二通信終端接收的交流電，以從而提取所述控制信號(hào)；以及整流部，該整流部整流交流電并且向所述蓄電池提供通過整流交流電而得到的直流電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用無線充電系統(tǒng)，其中，所述車輛包括分配部，該分配部 將由所述第二通信終端接收的交流電分配成大功率的交流電和小功率的交流電，所述解調(diào)部從所述小功率的交流電提取所述控制信號(hào)，而所述整流部整流所述大功率 的交流電。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛用無線充電系統(tǒng)，其中，通過整流所述大功率的交流電 而得到的直流電用作為驅(qū)動(dòng)所述解調(diào)部所用的電力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的車輛用無線充電系統(tǒng)，其中，所述第一通信終端 具有用于發(fā)送交流電以及接收從所述第二通信終端發(fā)送的信號(hào)的發(fā)送/接收功能，所述第二通信終端具有用于接收交流電以及將所述信號(hào)發(fā)送至所述第一通信終端的 發(fā)送/接收功能，所述饋電裝置包括發(fā)送/接收切換部，用于使所述第一通信終端在發(fā)送模式或接收模 式中切換，所述車輛包括接收/發(fā)送切換部，用于使所述第二通信終端在接收模式或發(fā)送模式中 切換，在將交流電從所述第一通信終端發(fā)送至所述第二通信終端的情況下，將所述發(fā)送/接 收切換部設(shè)定為所述發(fā)送模式，而將所述接收/發(fā)送切換部設(shè)定為所述接收模式，在將所述信號(hào)從所述第二通信終端發(fā)送至所述第一通信終端的情況下，將所述發(fā)送/ 接收切換部設(shè)定為所述接收模式，而將所述接收/發(fā)送切換部設(shè)定為所述發(fā)送模式，并且 所述第二通信終端通過利用交流電的衰減信號(hào)作為載波來發(fā)送所述控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的車輛用無線充電系統(tǒng)，其中，所述車輛包括車輛 側(cè)發(fā)送部，該車輛側(cè)發(fā)送部將所述控制信號(hào)發(fā)送至所述饋電裝置，所述饋電裝置包括饋電側(cè)接收部，該饋電側(cè)接收部接收從所述車輛側(cè)發(fā)送的所述控制 信號(hào)，所述車輛側(cè)發(fā)送部包括使具有與交流電的頻率不同的頻率的載波信號(hào)振蕩的振蕩部， 并且該車輛側(cè)發(fā)送部通過利用所述預(yù)定的調(diào)制方法使所述控制信號(hào)疊加在從所述振蕩部輸出的所述載波信號(hào)上，并且將該載波信號(hào)發(fā)送至所述饋電側(cè)接收部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的車輛用無線充電系統(tǒng)，其中，所述車輛側(cè)發(fā)送部 包括載波信號(hào)發(fā)生部，該載波信號(hào)發(fā)生部從由所述第二通信終端接收的交流電中分離并提 取所述載波信號(hào)，并且將該載波信號(hào)的頻率改變成另一個(gè)頻率，而且所述車輛側(cè)發(fā)送部通 過利用所述預(yù)定的調(diào)制方法，使所述控制信號(hào)疊加在由所述載波信號(hào)發(fā)生部產(chǎn)生的所述載 波信號(hào)上并且將該載波信號(hào)發(fā)送至所述饋電側(cè)接收部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的一項(xiàng)所述的車輛用無線充電系統(tǒng)，其中，所述車輛側(cè)發(fā)送部 從由所述第二通信終端接收的交流電中分離并提取所述載波信號(hào)，并且通過利用頻率調(diào)制 方法使所述控制信號(hào)疊加在該提取的載波信號(hào)上并將該載波信號(hào)發(fā)送至所述饋電側(cè)接收 部。
全文摘要
在通過由饋電裝置輸出的電力以非接觸的方式為電動(dòng)汽車的蓄電池充電時(shí)，使控制信號(hào)疊加在交流電上。饋電裝置(11)包括用于輸出交流電的載波振蕩器(21)，用于根據(jù)ASK調(diào)制方法使控制信號(hào)疊加在由載波振蕩器(21)輸出的控制信號(hào)上的ASK調(diào)制器(22)，用于使由ASK調(diào)制器(22)調(diào)制的交流電放大的功率放大器(23)，以及用于輸出由功率放大器(23)放大的交流電的第一共振線圈(24)。待設(shè)置在電動(dòng)汽車上的充電裝置(12)包括用于接收由第一共振線圈(24)發(fā)送的交流電的第二共振線圈(31)，用于解調(diào)所接收的交流電從而提取控制信號(hào)的ASK解調(diào)器(34)，以及整流所接收的交流電以獲得直流電并且將該直流電提供給蓄電池(35)的整流器(33)。
文檔編號(hào)H02J17/00GK102149566SQ200980135809
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月11日
發(fā)明者平山誠 申請(qǐng)人:矢崎總業(yè)株式會(huì)社