本發(fā)明涉及一種以非接觸的方式向電動(dòng)汽車等具備電池的車輛供給電力的非接觸供電系統(tǒng)和送電裝置。

背景技術(shù)：
提出了一種以非接觸的方式從設(shè)置于地面?zhèn)鹊乃碗娧b置向設(shè)置于車輛側(cè)的受電裝置供給電力來(lái)向搭載于車輛的電負(fù)載供給電力的非接觸供電系統(tǒng)。在這樣的非接觸供電系統(tǒng)中，在將車輛停放在供電位置來(lái)執(zhí)行供電時(shí)，存在車輛從該供電位置移動(dòng)的情況。在這樣的情況下，在送電線圈與受電線圈之間產(chǎn)生偏移，因此需要迅速地檢測(cè)出該偏移來(lái)使電力的供給停止。作為在送電裝置與受電裝置之間進(jìn)行通信并進(jìn)行控制以提供適當(dāng)?shù)碾妷旱募夹g(shù)，例如已知專利文獻(xiàn)1所公開的技術(shù)。在該專利文獻(xiàn)1中公開了以下技術(shù)：在受電裝置與送電裝置之間以第二周期進(jìn)行通信，并且由送電裝置以比第二周期短的第一周期進(jìn)行控制以使送電電力適當(dāng)。專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開第2013/046391號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
然而，專利文獻(xiàn)1所公開的以往例沒(méi)有公開以下內(nèi)容：在非接觸充電的執(zhí)行過(guò)程中，在送電線圈與受電線圈之間產(chǎn)生了位置偏移的情況下，檢測(cè)該位置偏移。本發(fā)明是為了解決這樣的以往的問(wèn)題而完成的，其目的在于提供一種在送電線圈與受電線圈之間產(chǎn)生了位置偏移的情況下能夠立即檢測(cè)出該位置偏移的非接觸供電系統(tǒng)和非接觸供電裝置。本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)具備具有送電線圈的送電裝置和具有受電線圈的受電裝置，以非接觸的方式從送電線圈向受電線圈輸送電力，來(lái)向搭載于受電裝置的電負(fù)載供電。受電裝置或送電裝置具有第一效率運(yùn)算部，該第一效率運(yùn)算部基于送電電力指令值和向電負(fù)載供給的供電電力來(lái)運(yùn)算第一效率。另外，送電裝置具有：第二效率運(yùn)算部，其基于向送電線圈提供的電壓與電流的相位差來(lái)運(yùn)算第二效率；以及電力控制部，其根據(jù)送電電力指令值來(lái)控制向送電線圈供給的電力，并且在第一效率為第一閾值效率以下的情況下、或者在第二效率為第二閾值效率以下的情況下，抑制向送電線圈供給的電力。本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的送電裝置具有送電線圈，以非接觸的方式向具有受電線圈的受電裝置供給電力，來(lái)向搭載于受電裝置的電負(fù)載供電。該送電裝置具有：第一效率獲取部，其基于送電電力指令值和向電負(fù)載供給的供電電力來(lái)運(yùn)算第一效率、或者獲取從受電裝置發(fā)送的第一效率；以及第二效率運(yùn)算部，其基于向送電線圈提供的電壓與電流的相位差來(lái)運(yùn)算第二效率。而且，根據(jù)送電電力指令值來(lái)控制向送電線圈供給的電力，并且在第一效率為第一閾值效率以下的情況下、或者在第二效率為第二閾值效率以下的情況下，抑制向送電線圈供給的電力。附圖說(shuō)明圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的送電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的受電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。圖5是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的控制量運(yùn)算部的結(jié)構(gòu)的框線圖。圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖7是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的送電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的受電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。圖9是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖10是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的送電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。圖11是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的受電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。圖12是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖13是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的送電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。圖14是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的受電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。圖15是表示第四實(shí)施方式的變形例所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖16是表示第四實(shí)施方式的變形例所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的送電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。圖17是表示第四實(shí)施方式的變形例所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的受電側(cè)控制器的處理過(guò)程的流程圖。具體實(shí)施方式下面，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示，車輛200具備受電裝置40，在車輛200所停放的地面?zhèn)鹊目臻g設(shè)置有向車輛200提供電力的送電裝置10。送電裝置10具備對(duì)從交流電源91提供的交流電壓進(jìn)行整流的AC/DC變換器11、逆變器電路12、諧振電路13以及送電線圈14。送電裝置10還具備送電側(cè)控制器30。受電裝置40具備受電線圈41、諧振電路42、整流平滑電路43、繼電器47以及電池44。受電裝置40還具備受電側(cè)控制器50以及將從電池44輸出的直流電壓變換為交流電壓的逆變器15以及被提供從該逆變器15輸出的交流電壓而被驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)16。[第一實(shí)施方式的說(shuō)明]圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖2所示，該非接觸供電系統(tǒng)100具備設(shè)置于地面?zhèn)炔⑤斔碗娏Φ乃碗娧b置10以及接收從該送電裝置10輸送的電力來(lái)向電池44(電負(fù)載)供電的受電裝置40。此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)使用電池44來(lái)作為電負(fù)載的一例的例子進(jìn)行說(shuō)明，但是本發(fā)明不限定于此，也能夠設(shè)為例如電動(dòng)機(jī)等其它電負(fù)載。送電裝置10具備將從交流電源91提供的交流電壓變換為直流電壓的AC/DC變換器11以及將由該AC/DC變換器11進(jìn)行直流化得到的電壓變換為具有期望的頻率和振幅的交流電壓的逆變器電路12。送電裝置10還具備使逆變器電路12的輸出電力進(jìn)行諧振的諧振電路13、輸送諧振后的電力的送電線圈14、以及送電側(cè)控制器30。另外，送電裝置10具備檢測(cè)向AC/DC變換器11提供的交流電流Iac的電流計(jì)21和檢測(cè)交流電壓Vac的電壓計(jì)22。送電裝置10還具備檢測(cè)向逆變器電路12輸入的直流電流Idc的電流計(jì)23和檢測(cè)直流電壓Vdc的電壓計(jì)24、以及檢測(cè)從逆變器電路12輸出的交流電流I1的電流計(jì)25和檢測(cè)交流電壓V1的電壓計(jì)26。AC/DC變換器11根據(jù)從后述的PFC(PowerFactorCorrection：功率因數(shù)校正)控制部39輸出的控制信號(hào)，來(lái)控制從交流電源91提供的交流電壓的占空比，從而生成成為期望的振幅的直流電壓。逆變器電路12具備包括上臂和下臂的多個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)(例如IGBT)，根據(jù)從后述的逆變器控制部32輸出的控制信號(hào)來(lái)切換各半導(dǎo)體開關(guān)的接通、斷開，由此生成具有期望的頻率和振幅的交流電壓。諧振電路13由電容器和電阻等元件構(gòu)成，使從逆變器電路12輸出的交流電力在與送電線圈14之間進(jìn)行諧振。即，設(shè)定為送電線圈14與電容器的諧振頻率同逆變器電路12的輸出頻率幾乎一致。送電線圈14例如是螺旋型、盤型、環(huán)型、或螺線管型的線圈，例如設(shè)置于停車空間的地面。而且，如圖1所示，該送電線圈14被設(shè)定成在車輛200停放在停車空間內(nèi)的規(guī)定位置時(shí)處于與受電線圈41相向的位置(參照?qǐng)D1)。另外，送電側(cè)控制器30具備功率因數(shù)運(yùn)算部31、逆變器控制部32以及控制量運(yùn)算部29(電力控制部)。送電側(cè)控制器30還具備與受電側(cè)控制器50之間進(jìn)行通信的無(wú)線通信部34(送電側(cè)通信部)、監(jiān)視該無(wú)線通信部34的通信狀態(tài)的通信監(jiān)視部33以及存儲(chǔ)通過(guò)無(wú)線通信接收到的電力指令值Pbat*的存儲(chǔ)器部35。在此，“電力指令值Pbat*”是從送電線圈14輸送的電力的指令值(送電電力指令值)，由受電裝置40發(fā)送。功率因數(shù)運(yùn)算部31以預(yù)先設(shè)定的規(guī)定的運(yùn)算周期(第一周期)獲取向逆變器電路12提供的直流電壓Vdc和直流電流Idc以及從逆變器電路12輸出的交流電壓V1和交流電流I1，根據(jù)這些Vdc、Idc、V1、I1來(lái)運(yùn)算從逆變器電路12輸出的電力的功率因數(shù)cosθ(第二效率)。具體地說(shuō)，通過(guò)以下所示的(1)式來(lái)運(yùn)算功率因數(shù)cosθ。cosθ＝(Vdc×Idc)/(V1×I1)…(1)即，功率因數(shù)運(yùn)算部31具備作為基于向送電線圈14提供的電壓與電流的相位差來(lái)運(yùn)算第二效率的第二效率運(yùn)算部的功能。也就是說(shuō)，能夠使用在上一個(gè)運(yùn)算周期獲取到的Vdc、Idc、V1、I1來(lái)求出在本次的運(yùn)算周期中使用的功率因數(shù)cosθ。此外，功率因數(shù)cosθ的運(yùn)算方法不限于上述(1)式，例如能夠采用測(cè)定電壓V1與電流I1的相位差θ并基于該相位差θ計(jì)算功率因數(shù)cosθ等各種方法。逆變器控制部32根據(jù)由功率因數(shù)運(yùn)算部31運(yùn)算的功率因數(shù)cosθ來(lái)對(duì)逆變器電路12的輸出進(jìn)行控制以輸送電力指令值Pbat*的電力。無(wú)線通信部34利用LAN(LocalAreaNetwork：局域網(wǎng))通信等來(lái)與受電側(cè)控制器50之間進(jìn)行各種數(shù)據(jù)通信。特別地，在從受電側(cè)控制器50發(fā)送了電力指令值Pbat*的情況下，接收該電力指令值Pbat*。另外，在從受電側(cè)控制器50發(fā)送了充電電力的抑制指令信號(hào)的情況下，接收該充電電力的抑制指令信號(hào)。在該無(wú)線通信部34中，以比上述的功率因數(shù)運(yùn)算部31運(yùn)算功率因數(shù)cosθ的運(yùn)算周期、即第一周期長(zhǎng)的第二周期進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。因而，在無(wú)線通信部34正常地進(jìn)行了通信的情況下，從受電側(cè)控制器50發(fā)送的電力指令值Pbat*以第二周期被接收。通信監(jiān)視部33對(duì)無(wú)線通信部34的通信狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。存儲(chǔ)器部35存儲(chǔ)由無(wú)線通信部34接收到的電力指令值Pbat*，并將所存儲(chǔ)的電力指令值Pbat*輸出到控制量運(yùn)算部29?？刂屏窟\(yùn)算部29具備充電電力控制部36、一次側(cè)電流運(yùn)算部37、一次側(cè)電流控制部38以及PFC控制部39。充電電力控制部36獲取存儲(chǔ)器部35所存儲(chǔ)的電力指令值Pbat*以及由功率因數(shù)運(yùn)算部31運(yùn)算的功率因數(shù)cosθ，使用該功率因數(shù)cosθ來(lái)對(duì)電力指令值Pbat*進(jìn)行校正。然后，輸出校正后的電力指令值Pbat*’。具體地說(shuō)，通過(guò)下述(3)式來(lái)運(yùn)算校正后的電力指令值Pbat*’。Pbat*’＝Pbat*/cosθ…(3)一次側(cè)電流運(yùn)算部37基于校正后的電力指令值Pbat*’以及在上一個(gè)運(yùn)算周期從AC/DC變換器11輸出的直流電壓Vdc，來(lái)運(yùn)算AC/DC變換器11的輸出電流指令值Idc*。一次側(cè)電流控制部38基于由一次側(cè)電流運(yùn)算部37運(yùn)算出的輸出電流指令值Idc*以及在上一個(gè)運(yùn)算周期從AC/DC變換器11輸出的直流電流Idc，來(lái)運(yùn)算AC/DC變換器11的輸出電壓指令值Vdc*。PFC控制部39基于在上一個(gè)運(yùn)算周期由電壓計(jì)24檢測(cè)出的直流電壓Vdc以及從一次側(cè)電流控制部38輸出的輸出電壓指令值Vdc*，來(lái)決定AC/DC變換器11的變換控制的占空比。另外，獲取在上一個(gè)運(yùn)算周期由電流計(jì)21檢測(cè)的電流Iac(從交流電源91輸出的電流)以及由電壓計(jì)22檢測(cè)的電壓Vac(從交流電源91輸出的電壓)，并適當(dāng)?shù)刈兏伎毡鹊闹噶钪狄允闺娏鱅ac與電壓Vac成為同相。該占空比的指令值被輸出到AC/DC變換器11。因而，在AC/DC變換器11中，以從送電線圈14輸送電力指令值Pbat*的電力的方式對(duì)輸出電壓Vdc進(jìn)行控制。另一方面，受電裝置40具備：受電線圈41，其以非接觸的方式接收從送電線圈14發(fā)送的電力；諧振電路42，其使由該受電線圈41接收到的電力進(jìn)行諧振；以及整流平滑電路43，其將從諧振電路42輸出的交流電壓變換為直流電壓且進(jìn)行平滑化。受電裝置40還具備：電池44，從送電裝置10輸送的電力被充入到該電池44；繼電器47(切換部)，其對(duì)整流平滑電路43與電池44的連接、切斷進(jìn)行切換；以及受電側(cè)控制器50。另外，受電裝置40還具備檢測(cè)從整流平滑電路43輸出的電流Ibat的電流計(jì)45以及檢測(cè)電壓Vbat的電壓計(jì)46。受電線圈41例如是螺旋型、盤型、環(huán)型、或螺線管型的線圈，例如搭載于車輛的底面。而且，在車輛停放在停車空間內(nèi)的規(guī)定的充電位置時(shí)，該受電線圈41與設(shè)置于該充電位置的地面的送電線圈14彼此相向。諧振電路42由電容器和電阻等元件構(gòu)成，使由受電線圈41接收到的交流電力進(jìn)行諧振。即，設(shè)定為包括受電線圈41和電容器的電路的諧振頻率與從送電線圈14輸送的交流電力的頻率幾乎一致。整流平滑電路43具備例如包括二極管橋電路的整流電路以及具備電容器的平滑電路。而且，對(duì)從諧振電路42輸出的交流電壓進(jìn)行整流，再進(jìn)行平滑化后向電池44提供。繼電器47在被連接時(shí)，將由受電線圈41接收到的電力供給到電池44(電負(fù)載)，在被切斷時(shí)，停止向電池44的電力供給。即，繼電器47具備作為對(duì)由受電線圈41接收到的電力的向電負(fù)載(電池44)的供給、停止進(jìn)行切換的切換部的功能。受電側(cè)控制器50具備與設(shè)置于送電側(cè)控制器30的無(wú)線通信部34之間進(jìn)行LAN通信等無(wú)線通信的無(wú)線通信部51(受電側(cè)通信部)、對(duì)該無(wú)線通信部51的通信狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視的通信監(jiān)視部52、CAN通信部53、效率運(yùn)算部55以及繼電器控制部54(切換控制部)。CAN通信部53經(jīng)由BUS線58而與電池控制部56、車輛控制部57等各種控制部連接，利用CAN(ControllerAreaNetwork：控制器局域網(wǎng)絡(luò))通信進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。電池控制部56生成電力指令值Pbat*，并經(jīng)由BUS線58輸出到CAN通信部53。效率運(yùn)算部55獲取經(jīng)由CAN通信部53發(fā)送的電力指令值Pbat*，還獲取由電流計(jì)45檢測(cè)的電流Ibat和由電壓計(jì)46檢測(cè)的電壓Vbat，基于這些數(shù)據(jù)運(yùn)算送電裝置10與受電裝置40之間的電力的送電效率η(第一效率)。具體地說(shuō)，將Ibat與Vbat相乘來(lái)運(yùn)算送電電力Pbat，并且，通過(guò)下述(2)式運(yùn)算送電效率η。η＝Pbat/Pbat*＝(Ibat·Vbat)/Pbat*…(2)即，效率運(yùn)算部55具備作為基于向電池44(電負(fù)載)供給的供電電力來(lái)運(yùn)算第一效率的第一效率運(yùn)算部的功能。而且，在通過(guò)上述(2)式運(yùn)算出的送電效率η為預(yù)先設(shè)定的閾值效率ηth(第一閾值效率)以下的情況下，向繼電器控制部54輸出切斷指令信號(hào)。并且，輸出充電電力的抑制指令信號(hào)。該抑制指令信號(hào)經(jīng)由無(wú)線通信部51被發(fā)送到送電裝置10。繼電器控制部54在從效率運(yùn)算部55被提供切斷指令信號(hào)的情況下，將繼電器47切斷來(lái)停止向電池44的電力供給。即，在由效率運(yùn)算部55運(yùn)算的送電效率η下降而成為閾值效率ηth以下的情況下，判斷為送電線圈14與受電線圈41之間產(chǎn)生了某種異常，使向電池44的電力供給停止。而且，在第一實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)100中，在由功率因數(shù)運(yùn)算部31運(yùn)算的功率因數(shù)cosθ低于預(yù)先設(shè)定的閾值功率因數(shù)(第二閾值效率)的情況下，抑制由充電電力控制部36運(yùn)算的校正后的電力指令值Pbat*’從而抑制從送電裝置10向受電裝置40輸送的電力。此外，“抑制”是包含“降低”以及“使其成為零”的概念。另外，在由效率運(yùn)算部55運(yùn)算的送電效率η為閾值效率ηth以下的情況下，將繼電器47切斷，因此從送電線圈14來(lái)看的包括受電線圈41、電池44的受電裝置40側(cè)的電路成為開路狀態(tài)。其結(jié)果，包括送電線圈14、受電線圈41、電池44的電路整體的阻抗上升，從逆變器電路12輸出的電流I1與電壓V1的相位差變大。由此，功率因數(shù)cosθ下降，因此送電電力被抑制。并且，在送電效率η為閾值效率ηth以下的情況下，進(jìn)行從無(wú)線通信部51向送電側(cè)控制器30發(fā)送充電電力的抑制指令信號(hào)來(lái)抑制輸出電力的控制。接著，參照?qǐng)D3、圖4所示的流程圖來(lái)說(shuō)明第一實(shí)施方式所涉及的非接觸供電系統(tǒng)100的作用。圖3是表示送電側(cè)控制器30的處理過(guò)程的流程圖。在圖3中，步驟S11～S15的處理是運(yùn)算開始后在第一個(gè)運(yùn)算周期執(zhí)行的處理，S16以后的處理是在第二個(gè)以后的運(yùn)算周期執(zhí)行的處理。首先，在步驟S11中，無(wú)線通信部34與受電側(cè)控制器50的無(wú)線通信部51之間進(jìn)行利用LAN通信等的無(wú)線通信。該無(wú)線通信如前述的那樣以第二周期進(jìn)行。在步驟S12中，無(wú)線通信部34接收從受電側(cè)控制器50發(fā)送的電力指令值Pbat*。即，從圖2所示的電池控制部56輸出的電力指令值Pbat*從無(wú)線通信部51被發(fā)送，由無(wú)線通信部34接收。在步驟S13中，控制量運(yùn)算部29以作為初始設(shè)定使AC/DC變換器11的輸出電壓Vdc成為最小值的方式來(lái)對(duì)輸出電壓指令值Vdc*進(jìn)行設(shè)定。在步驟S14中，逆變器控制部32將逆變器電路12的驅(qū)動(dòng)頻率和占空比設(shè)為預(yù)先設(shè)定的固定值來(lái)驅(qū)動(dòng)該逆變器電路12。然后，在步驟S15中，開始送電線圈14的勵(lì)磁。即，使交流電流流過(guò)送電線圈14來(lái)產(chǎn)生磁通。在步驟S16中，電壓計(jì)22、電流計(jì)21、電壓計(jì)24、電流計(jì)23、電壓計(jì)26以及電流計(jì)25分別檢測(cè)電壓Vac、電流Iac、電壓Vdc、電流Idc、電壓V1以及電流I1。而且，電壓Vac、電流Iac被提供到控制量運(yùn)算部29，電壓Vdc、電流Idc被提供到控制量運(yùn)算部29和功率因數(shù)運(yùn)算部31，電壓V1、電流I1被提供到功率因數(shù)運(yùn)算部31。在步驟S17中，功率因數(shù)運(yùn)算部31使用下述(1)式來(lái)運(yùn)算從逆變器電路12輸出的電力的功率因數(shù)cosθ。cosθ＝(Vdc×Idc)/(V1×I1)…(1)在步驟S18中，控制量運(yùn)算部29對(duì)電力指令值Pbat*進(jìn)行校正。在該處理中，使用以下所示的(3)式來(lái)運(yùn)算校正后的電力指令值Pbat*’。Pbat*’＝Pbat*/cosθ…(3)在步驟S19中，控制量運(yùn)算部29根據(jù)圖5所示的框線圖來(lái)運(yùn)算電壓控制量Vdc*。如圖5所示，充電電力控制部36根據(jù)功率因數(shù)cosθ來(lái)對(duì)電力指令值Pbat*進(jìn)行校正，生成校正后的電力指令值Pbat*’。圖5所...