本發(fā)明涉及電力發(fā)送裝置和電力傳輸系統(tǒng)，特別是涉及以非接觸的方式將電力發(fā)送到電力接收裝置的電力發(fā)送裝置，以及包括該電力發(fā)送裝置的電力傳輸系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

分別被配置為以非接觸的方式將電力從電力發(fā)送裝置傳輸?shù)诫娏邮昭b置的電力傳輸系統(tǒng)是公知的(例如，請參見公開號為2014-207795的日本專利申請(jp2014-207795a)、公開號為2013-154815的日本專利申請(jp2013-154815a)、公開號為2013-146154的日本專利申請(jp2013-146154a)、公開號為2013-146148的日本專利申請(jp2013-146148a)、公開號為2013-110822的日本專利申請(jp2013-110822a)、以及公開號為2013-126327的日本專利申請(jp2013-126327a))。作為電力傳輸系統(tǒng)的一個實例，jp2014-207795a公開了一種以非接觸的方式將電力從電力饋送裝置(電力發(fā)送裝置)饋入車輛(電力接收裝置)的非接觸式電力饋送系統(tǒng)。在非接觸式電力饋送系統(tǒng)中，電力饋送裝置包括電力發(fā)送線圈、逆變器(inverter)和控制器。電力發(fā)送線圈以非接觸的方式將電力發(fā)送到安裝于車輛上的電力接收線圈。逆變器根據(jù)驅(qū)動頻率產(chǎn)生交流電，并且將電流傳送到電力發(fā)送線圈?？刂破鲝能囕v側(cè)獲取對電池的充電電力指令并將電力輸出到電池，并且以反饋的方式控制逆變器的驅(qū)動頻率，以使輸出電力遵循充電電力指令(請參見jp2014-207795a)。

如在jp2014-207795a描述的非接觸式電力饋送系統(tǒng)中，可以通過調(diào)整頻率來控制要被發(fā)送的電力(將被稱為“發(fā)送電力”)的大小，并且從而確保遵循所需電力的能力(也將被稱為“發(fā)送電力控制”)。

通過控制頻率，還可以控制相對于逆變器的輸出電壓的相位的逆變器的輸出電流的相位。在電壓型逆變器中，如果電流的相位超前于電壓的相位，則恢復(fù)電流流過逆變器的回掃二極管(flybackdiode)，并且逆變器可能損壞。因此，當(dāng)電流的相位超前于電壓的相位時，可以通過在使電流的相位延遲的方向上調(diào)整頻率來保護逆變器。在這方面，根據(jù)電壓上升時是否有正電流(正接通電流)流動，可以檢測電流相位相對于電壓相位的超前。因此，可以基于接通電流的檢測值，在使電流相位延遲的方向上調(diào)整頻率。在下面的描述中，基于接通電流的檢測值的控制也被稱為“接通電流控制”。

此外，可以通過調(diào)整頻率，在維持電力的條件下控制流過電力發(fā)送線圈的電流。因此，調(diào)整頻率，以使流過電力發(fā)送線圈的電流最小化，由此可以提高電力發(fā)送線圈與電力接收線圈之間的電力傳輸效率。在下面的描述中，該控制也將被稱為“電力發(fā)送線圈電流控制”。

上述控制中的每一者通過操縱或控制頻率來執(zhí)行。因此，當(dāng)同時實施上述三種控制時，特定控制的輸出(頻率操縱)可能對另一控制的目的具有不利影響。但是，通過接通電流控制實現(xiàn)的部件保護(逆變器的保護)，作為上述控制的目的之一，應(yīng)該優(yōu)先于通過發(fā)送電力控制實現(xiàn)的電力遵循、以及通過電力發(fā)送線圈電流控制實現(xiàn)的電力傳輸效率提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種以非接觸的方式將電力發(fā)送到電力接收裝置的電力發(fā)送裝置，以及包括該電力發(fā)送裝置的電力傳輸系統(tǒng)，其中實現(xiàn)發(fā)送電力控制、接通電流控制、以及電力發(fā)送線圈電流控制，以便可靠地實現(xiàn)部件保護(逆變器的保護)。

因此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種包括電力發(fā)送線圈、逆變器和電子控制單元的電力發(fā)送裝置。所述電力發(fā)送線圈被配置為以非接觸的方式將電力發(fā)送到電力接收裝置。所述逆變器是電壓逆變器，并且被配置為產(chǎn)生交流的發(fā)送電力，并將所述發(fā)送電力提供給所述電力發(fā)送線圈。所述電子控制單元被配置為：(i)控制所述逆變器，以調(diào)整所述發(fā)送電力的頻率，以及(ii)在執(zhí)行第一控制期間禁止執(zhí)行第二控制和第三控制，并且在不執(zhí)行所述第一控制時執(zhí)行所述第二控制或所述第三控制中的至少一者。所述第一控制在所述逆變器的輸出電流的相位超前于所述逆變器的輸出電壓的相位的情況下，在使所述輸出電流的相位延遲的方向上調(diào)整所述頻率。所述第二控制調(diào)整所述頻率，以使所述發(fā)送電力的大小接近所述發(fā)送電力的目標(biāo)。所述第三控制調(diào)整所述頻率，以使流過所述電力發(fā)送線圈的電流在維持所述發(fā)送電力的條件下最小化。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種包括電力發(fā)送裝置和電力接收裝置的電力傳輸系統(tǒng)。所述電力接收裝置被配置為以非接觸的方式從所述電力發(fā)送裝置接收電力。所述電力發(fā)送裝置包括電力發(fā)送線圈、逆變器和電子控制單元。所述電力發(fā)送線圈被配置為以非接觸的方式將電力發(fā)送到所述電力接收裝置。所述逆變器是電壓逆變器，并且被配置為產(chǎn)生交流的發(fā)送電力，并將所述發(fā)送電力提供給所述電力發(fā)送線圈。所述電子控制單元被配置為：(i)控制所述逆變器，以調(diào)整所述發(fā)送電力的頻率，以及(ii)在執(zhí)行第一控制期間禁止執(zhí)行第二控制和第三控制，并且在不執(zhí)行所述第一控制時執(zhí)行所述第二控制或所述第三控制中的至少一者。所述第一控制在所述逆變器的輸出電流的相位超前于所述逆變器的輸出電壓的相位的情況下，在使所述輸出電流的相位延遲的方向上調(diào)整所述頻率。所述第二控制調(diào)整所述頻率，以使所述發(fā)送電力的大小接近所述發(fā)送電力的目標(biāo)。所述第三控制調(diào)整所述頻率，以使流過所述電力發(fā)送線圈的電流在維持所述發(fā)送電力的條件下最小化。

通過以上述方式配置的電力發(fā)送裝置和電力傳輸系統(tǒng)，執(zhí)行第一控制(接通電流控制)，該控制優(yōu)先于第二控制(發(fā)送電力控制)和第三控制(電力發(fā)送線圈電流控制)。因此，通過上述電力發(fā)送裝置和電力傳輸系統(tǒng)，可以在實現(xiàn)第一控制到第三控制時可靠地實現(xiàn)部件保護(逆變器的保護)。

在上述電力發(fā)送裝置中，所述電子控制單元可以被配置為，在所述逆變器啟動后所述發(fā)送電力一旦達到所述發(fā)送電力的目標(biāo)之后，則在不執(zhí)行所述第一控制時，在執(zhí)行所述第二控制期間不執(zhí)行所述第三控制，以及在執(zhí)行所述第三控制期間不執(zhí)行所述第二控制。

通過以上述方式配置的電力發(fā)送裝置，可以在執(zhí)行第二控制期間防止第三控制對第二控制的不利影響。另外，可以在執(zhí)行第三控制期間防止第二控制對第三控制的不利影響。

另外，在上述電力發(fā)送裝置中，所述電子控制單元可以被配置為，在所述逆變器啟動后所述發(fā)送電力一旦達到所述發(fā)送電力的目標(biāo)之后，則在不執(zhí)行所述第一控制時，在所述發(fā)送電力的目標(biāo)與所述發(fā)送電力的檢測值之間的差值(電力偏差)等于或大于閾值的情況下執(zhí)行所述第二控制，以及在所述差值小于所述閾值的情況下執(zhí)行所述第三控制。

通過以上述方式配置的電力發(fā)送裝置，當(dāng)電力偏差大時，優(yōu)先于第三控制執(zhí)行第二控制。另一方面，當(dāng)電力偏差小，優(yōu)先于第二控制執(zhí)行第三控制。因此，當(dāng)電力偏差大時，可以通過第二控制確保電力遵循能力，當(dāng)電力偏差小時，可以通過第三控制實現(xiàn)電力傳輸效率的提高。

根據(jù)本發(fā)明，在以非接觸的方式將電力發(fā)送到電力接收裝置的電力發(fā)送裝置中，以及在包括該電力發(fā)送裝置的電力傳輸系統(tǒng)中，可以在實現(xiàn)第一控制到第三控制(發(fā)送電力控制、接通電流控制和電力發(fā)送線圈電流控制)時可靠地實現(xiàn)部件保護(逆變器的保護)。

附圖說明

下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實施例的特征、優(yōu)點、以及技術(shù)和工業(yè)意義，在所述附圖中，相同的參考標(biāo)號表示相同的部件，其中：

圖1是示出其中使用根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電力發(fā)送裝置的電力傳輸系統(tǒng)的整體配置的視圖；

圖2是示出圖1所示的電力發(fā)送單元和電力接收單元的電路配置的一個實例的視圖；

圖3是示出圖1所示的逆變器的電路配置的視圖；

圖4是示出電力傳輸系統(tǒng)中的逆變器的開關(guān)波形、以及輸出電壓和輸出電流的波形的視圖；

圖5是用于解釋電力傳輸系統(tǒng)中的從電力發(fā)送單元到電力接收單元的電力傳輸?shù)男实牡刃щ娐穲D；

圖6是借助實例示出在發(fā)送電力恒定的條件下流過電力發(fā)送線圈的電流的頻率依賴性的視圖；

圖7是在電力傳輸系統(tǒng)中，由電源ecu執(zhí)行的控制的控制框圖；

圖8是示出在電力傳輸系統(tǒng)中，接通電流控制的操作區(qū)域的視圖；

圖9是示出在電力傳輸系統(tǒng)中，在逆變器的啟動后直到發(fā)送電力達到目標(biāo)發(fā)送電力為止執(zhí)行的發(fā)送電力控制的操作區(qū)域的視圖；

圖10是示出在電力傳輸系統(tǒng)中，在逆變器的啟動后發(fā)送電力一旦達到目標(biāo)電力之后執(zhí)行的發(fā)送電力控制的操作區(qū)域的視圖；

圖11是示出在電力傳輸系統(tǒng)中，在逆變器的啟動后發(fā)送電力一旦達到目標(biāo)電力之后執(zhí)行的電力發(fā)送線圈電流控制的操作區(qū)域的視圖；

圖12是示出在電力傳輸系統(tǒng)中，在逆變器啟動之后，操作點的移動的一個實例的視圖；

圖13是示出圖7所示的接通電流控制器中執(zhí)行的控制例程的流程圖；

圖14是示出圖7所示的發(fā)送電力控制器中執(zhí)行的控制例程的流程圖；

圖15是示出在圖14的步驟s180執(zhí)行的電力達到前控制的控制例程的流程圖；

圖16是示出在圖14的步驟s200執(zhí)行的電力達到后控制的控制例程的流程圖；

圖17是示出在圖7所示的電力發(fā)送線圈電流控制器中執(zhí)行的控制例程的流程圖；以及

圖18是在圖17的步驟s490執(zhí)行的電力發(fā)送線圈電流控制的控制框圖。

具體實施方式

下面將參考附圖詳細地描述本發(fā)明的一個實施例。在附圖中，相同的參考標(biāo)號被賦予相同或相應(yīng)的部件或部分，不重復(fù)這些部件或部分的解釋。

圖1示出其中使用根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電力發(fā)送裝置的電力傳輸系統(tǒng)的整體配置。參考圖1，電力傳輸系統(tǒng)包括電力發(fā)送裝置10和電力接收裝置20。例如，電力接收裝置20安裝在能夠使用從電力發(fā)送裝置10提供的并且在其中存儲的電力行駛的車輛等中。

電力發(fā)送裝置10包括功率因數(shù)校正(pfc)電路210、逆變器220、濾波電路230和電力發(fā)送單元240。電力發(fā)送裝置10進一步包括電源電子控制單元(ecu)250、通信單元260、電壓傳感器270、以及電流傳感器272、274。

從諸如商業(yè)系統(tǒng)電源之類的交流電源100接收電力的pfc電路210將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并且升高其電壓，以便所產(chǎn)生的直流電力被提供給逆變器220，并且還通過使其輸入電流接近正弦波來改善功率因數(shù)。可以采用各種已知的pfc電路作為pfc電路210。但是需要指出，可以采用不具有功率因數(shù)校正功能的整流器來代替pfc電路210。

逆變器220由電源ecu250控制，并且將從pfc電路210接收的直流電力變換為具有給定頻率(例如，數(shù)十khz)的發(fā)送電力(交流)。逆變器220可以通過根據(jù)來自電源ecu250的控制信號改變其開關(guān)頻率來調(diào)整發(fā)送電力的頻率。由逆變器220產(chǎn)生的發(fā)送電力經(jīng)由濾波電路230被提供給電力發(fā)送單元240。逆變器220例如采取單相全橋電路的形式。

濾波電路230被設(shè)置在逆變器220與電力發(fā)送單元240之間，并且抑制或減少從逆變器220產(chǎn)生的高次諧波噪聲。濾波電路230例如采取包括電感器和電容器的lc濾波器的形式。

電力發(fā)送單元240經(jīng)由濾波電路230從逆變器220接收由逆變器220產(chǎn)生的交流電力(發(fā)送電力)，并且經(jīng)由在電力發(fā)送單元240周圍產(chǎn)生的磁場，以非接觸的方式將電力發(fā)送到電力接收裝置20的電力接收單元310。電力發(fā)送單元240包括用于以非接觸的方式將電力發(fā)送到電力接收單元310的諧振電路(未示出)。雖然諧振電路一般包括線圈和電容器，如果所需的諧振條件僅由線圈形成，則可以不設(shè)置電容器。

電壓傳感器270檢測逆變器220的輸出電壓vo，并將其檢測值輸出到電源ecu250。電流傳感器272檢測流過逆變器220的電流，即逆變器220的輸出電流io，并將其檢測值輸出到電源ecu250?？梢曰陔妷簜鞲衅?70和電流傳感器272的檢測值來確定從逆變器220提供給電力發(fā)送單元240的發(fā)送電力。電流傳感器274檢測流過電力發(fā)送單元240的電流is，并將其檢測值輸出到電源ecu250。

電源ecu250包括中央處理單元(cpu)、存儲處理程序等的只讀存儲器(rom)、臨時存儲數(shù)據(jù)的隨機存取存儲器(ram)、用于接收和產(chǎn)生各種信號的輸入/輸出端口等，這些元件均未在附圖中示出。電源ecu250從上述傳感器等接收信號，并控制電力發(fā)送裝置10中的各種裝置。例如，在電力被從電力發(fā)送裝置10傳輸?shù)诫娏邮昭b置20時，電源ecu250執(zhí)行逆變器220的開關(guān)控制，以使逆變器220產(chǎn)生發(fā)送電力(交流)。各種裝置的控制不一定通過軟件處理來實現(xiàn)，也可以通過專用硬件(例如，電子電路)實現(xiàn)。

在根據(jù)該實施例的電力發(fā)送裝置10中，電源ecu250基于接通電流的檢測值，通過操縱逆變器220的開關(guān)頻率來執(zhí)行用于調(diào)整發(fā)送電力的頻率的控制(接通電流控制)，作為由電源ecu250執(zhí)行的主控制。即，電源ecu250基于接通電流的檢測值來判定逆變器220的輸出電流io的相位是否超前于逆變器220的輸出電壓vo的相位，當(dāng)檢測到電流的相位超前時，在使電流的相位延遲的方向上調(diào)整頻率。

在從電力發(fā)送裝置10到電力接收裝置20的電力發(fā)送期間，電源ecu250執(zhí)行用于調(diào)整頻率以使由逆變器220產(chǎn)生的發(fā)送電力(交流)接近發(fā)送電力的目標(biāo)的控制(發(fā)送電力控制)。進一步地，電源ecu250執(zhí)行用于調(diào)整頻率以使在維持發(fā)送電力的條件下流過電力發(fā)送單元240中包括的電力發(fā)送線圈(將在后面描述)的電流is最小化的控制(發(fā)送線圈電流控制)。

上述控制中的每一者調(diào)整頻率(使用頻率作為控制量)，并且存在某種控制的輸出(頻率操縱)對其它控制的目的有不利影響的可能性。因此，在根據(jù)該實施例的電力發(fā)送裝置10中，電源ecu250使旨在部件保護(逆變器220的保護)的接通電流控制優(yōu)先于發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制。稍后將詳細描述由電源ecu250執(zhí)行的控制。

通信單元260被配置為與電力接收裝置20的通信單元370進行無線通信。通信單元260接收從電力接收裝置20發(fā)送的發(fā)送電力的目標(biāo)(目標(biāo)電力)，向電力接收裝置20給出和從電力接收裝置20接收與電力傳輸?shù)拈_始/停止有關(guān)的信息，并且從電力接收裝置20接收電力接收裝置20的電力接收條件(接收電壓，接收電流，接收電力等)。

另一方面，電力接收裝置20包括電力接收單元310、濾波電路320、整流單元330、繼電器電路340和蓄電裝置350。電力接收裝置20進一步包括充電ecu360、通信單元370、電壓傳感器380和電流傳感器382。

電力接收單元310經(jīng)由磁場以非接觸的方式接收從電力發(fā)送裝置10的電力發(fā)送單元240傳送的電力(交流)。例如，電力接收單元310包括用于以非接觸的方式從電力發(fā)送單元240接收電力的諧振電路。雖然諧振電路通常包括線圈和電容器，但是如果所需諧振條件僅由線圈形成，則可以不設(shè)置電容器。

被設(shè)置在電力接收單元310與整流單元330之間的濾波電路320抑制或減少當(dāng)電力接收單元310接收電力時產(chǎn)生的高次諧波噪聲。濾波電路320采取包括電感器和電容器的lc濾波器的形式。整流單元300將電力接收單元310接收的交流電力的交流電變換為直流電，并將所得到的電力傳送到蓄電裝置350。整流單元330包括平流電容器(smoothingcapacitor)以及整流器。

蓄電裝置350是可再充電的直流電源，并且包括二次電池(諸如鋰離子電池或鎳氫電池)。蓄電裝置350存儲從整流單元330傳送的電力。然后，蓄電裝置350將所存儲的電力提供給負荷驅(qū)動單元(未示出)等。作為蓄電裝置350，也可以采用電雙層電容器等。

繼電器電路340被設(shè)置在整流單元330與蓄電裝置350之間。當(dāng)蓄電裝置350使用來自電力發(fā)送裝置10的電力而被充電時，繼電器電路340被置于接通狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))。電壓傳感器380檢測整流單元330的輸出電壓(接收電壓)，并將其檢測值輸出到充電ecu360。電流傳感器382檢測來自整流單元330的輸出電流(接收電流)，并將其檢測值輸出到充電ecu360?？梢曰陔妷簜鞲衅?80和電流傳感器328的檢測值來檢測電力接收單元310接收的電力(對應(yīng)于蓄電裝置350被充電時所用的充電電力)。電壓傳感器380和電流傳感器382可以被設(shè)置在電力接收單元310與整流單元330之間(例如，濾波電路320與整流單元330之間)。

充電ecu360包括cpu、rom、ram、輸入/輸出端口等(這些部件在附圖中均未示出)。充電ecu360從上述傳感器等接收信號，并且控制電力接收裝置20中的各種裝置。各種裝置的控制不一定通過軟件處理來實現(xiàn)，也可以通過專用硬件(例如，電子電路)實現(xiàn)。

作為由充電ecu360執(zhí)行的主控制，在從電力發(fā)送裝置10接收電力時，充電ecu360產(chǎn)生在電力發(fā)送裝置10中使用的發(fā)送電力的目標(biāo)(目標(biāo)電力)，以便電力接收裝置20接收的電力變得等于所需目標(biāo)。更具體地說，充電ecu360基于接收電力的目標(biāo)與檢測值之間的偏差，產(chǎn)生在電力發(fā)送裝置10中使用的發(fā)送電力的目標(biāo)。然后，充電ecu360經(jīng)由通信單元370將這樣產(chǎn)生的發(fā)送電力的目標(biāo)(目標(biāo)電力)發(fā)送到電力發(fā)送裝置10。

通信單元370被配置為與電力發(fā)送裝置10的通信單元260進行無線通信。通信單元370將在充電ecu360中產(chǎn)生的發(fā)送電力的目標(biāo)(目標(biāo)電力)發(fā)送到電力發(fā)送裝置10，向電力發(fā)送裝置10給出和從電力發(fā)送裝置10接收與電力傳輸?shù)拈_始/停止有關(guān)的信息，并且將電力接收裝置20的電力接收條件(接收電壓，接收電流，接收電力等)發(fā)送到電力發(fā)送裝置10。

圖2示出圖1所示的電力發(fā)送單元240和電力接收單元310的電路配置的一個實例。參考圖2，電力發(fā)送單元240包括電力發(fā)送線圈242和電容器244。電容器244與電力發(fā)送線圈242串聯(lián)連接，并且與電力發(fā)送線圈242協(xié)作以形成諧振電路。電容器244被設(shè)置用于調(diào)整電力發(fā)送單元240的諧振頻率。指示由電力發(fā)送線圈242和電容器244構(gòu)成的諧振電路的諧振強度的q值優(yōu)選地為100或更大值。

電力接收單元310包括電力接收線圈312和電容器314。電容器314與電力接收線圈312串聯(lián)連接，并且與電力接收線圈312協(xié)作以形成諧振電路。電容器314被設(shè)置用于調(diào)整電力接收單元310的諧振頻率。由電力接收線圈312和電容器314構(gòu)成的諧振電路的q值也優(yōu)選地為100或更大值。

在電力發(fā)送單元240和電力接收單元310中的每一者中，電容器可以與線圈并聯(lián)連接。此外，當(dāng)可以在不設(shè)置任何電容器的情況下實現(xiàn)所需諧振頻率時，電力發(fā)送單元240和電力接收單元310中的每一者可以不設(shè)有電容器。

盡管圖中未具體示出，但是電力發(fā)送線圈242和電力接收線圈312的結(jié)構(gòu)沒有特別限制。例如，在電力發(fā)送單元240和電力接收單元310彼此相對的情況下，可以使用采取盤旋形式或螺旋形式的線圈(纏繞在沿其中排列有電力發(fā)送單元240和電力接收單元310的方向延伸的軸周圍)作為電力發(fā)送線圈242和電力接收線圈312中的每一者。在另一實例中，在電力發(fā)送單元240和電力接收單元310彼此相對的情況下，可以使用通過將電線纏繞在鐵氧體板(該鐵氧體板沿與其中排列有電力發(fā)送單元240和電力接收單元310的方向正交的方向延伸)周圍而形成的線圈作為電力發(fā)送線圈242和電力接收線圈312中的每一者。

再次參考圖1，在電力傳輸系統(tǒng)的電力發(fā)送裝置10中，經(jīng)由濾波電路230從逆變器220向電力發(fā)送單元240提供交流發(fā)送電力。電力發(fā)送單元240和電力接收單元310中的每一者包括諧振電路，并且被設(shè)計為以發(fā)送電力的頻率諧振。

當(dāng)交流發(fā)送電力經(jīng)由濾波電路230從逆變器220向電力發(fā)送單元240提供時，能量(電力)經(jīng)由在電力發(fā)送單元240的電力發(fā)送線圈242與電力接收單元310的電力接收線圈312之間形成的磁場，從電力發(fā)送單元240傳輸?shù)诫娏邮諉卧?10。被傳輸?shù)诫娏邮諉卧?10的能量(電力)經(jīng)由濾波電路320和整流單元330被提供給蓄電裝置350。

接下來，將描述逆變器的電流相位和接通電流。圖3示出圖1所示的逆變器220的電路配置。參考圖3，逆變器220是電壓逆變器，并且包括功率半導(dǎo)體開關(guān)裝置(也將簡稱為“開關(guān)裝置”)q1-q4和回掃二極管d1-d4。pfc電路210(圖1)與直流側(cè)端子t1、t2連接，濾波電路230(圖1)與交流側(cè)端子t3、t4連接。

開關(guān)裝置q1-q4中的每一者例如通過絕緣柵雙極型晶體管(igbt)、雙極型晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)、柵極可關(guān)斷晶閘管(gto)等來設(shè)置。回掃二極管d1-d4分別與開關(guān)裝置q1-q4反并聯(lián)連接。

從pfc電路210傳送的直流電壓v1被施加在端子t1、t2之間。當(dāng)開關(guān)裝置q1-q4執(zhí)行開關(guān)操作時，在端子t3、t4之間出現(xiàn)輸出電壓vo和輸出電流io(在圖3中，由箭頭指示的方向表示正值)。在圖3中，開關(guān)裝置q1、q4處于接通狀態(tài)，開關(guān)裝置q2和q3處于關(guān)斷狀態(tài)。在這種情況下，輸出電壓vo近似等于電壓v1(正值)。

圖4示出逆變器220的開關(guān)波形，以及輸出電壓vo和輸出電流io的波形。參考圖3以及圖4，如圖4所示，開關(guān)裝置q1-q4被接通/關(guān)斷，從而產(chǎn)生以開關(guān)頻率變化的方波輸出電壓vo。即，可以通過操縱或控制逆變器220的開關(guān)頻率來調(diào)整由逆變器220產(chǎn)生的發(fā)送電力的頻率。

圖4中的虛線指示的電流波形表示當(dāng)輸出電流io與輸出電壓vo之間的相位差等于0時的輸出電流io。另一方面，圖4中的實線指示的電流波形表示當(dāng)輸出電流io的相位超前于輸出電壓vo的相位時的輸出電流io。在開關(guān)裝置q1被接通時，如果輸出電流io的相位超前于輸出電壓vo的相位，則電流沿反方向流動，即，恢復(fù)電流流過與開關(guān)裝置q3反并聯(lián)連接的回掃二極管d3(圖3)。如果恢復(fù)電流流過回掃二極管d3，則回掃二極管d3可能被損壞或破壞。當(dāng)輸出電壓vo與輸出電流io之間的相位差等于0時(虛線)，或者當(dāng)輸出電流io的相位落后于輸出電壓vo的相位時(未示出)，沒有恢復(fù)電流流過回掃二極管d3。

可以通過調(diào)整(操縱)逆變器220的開關(guān)頻率(發(fā)送電力的頻率)來控制相對于輸出電壓vo的相位的輸出電流io的相位。因此，在該實施例中，當(dāng)輸出電流io的相位超前于輸出電壓vo的相位時，在使電流的相位延遲的方向上調(diào)整逆變器220的開關(guān)頻率(發(fā)送電力的頻率)。

從圖4可以理解，輸出電壓vo上升時(時間t4或時間t8)的輸出電流io的瞬時值指示接通電流it，可以根據(jù)是否有正接通電流it流動來檢測相對于輸出電壓vo的相位的輸出電流io的相位超前。因此，在該實施例中，當(dāng)檢測到接通電流it，并且接通電流it大于0時，在使接通電流it減小的方向上調(diào)整頻率(接通電流控制)。

可以基于分別由電壓傳感器270和電流傳感器272(圖1)檢測的輸出電壓vo和輸出電流io來檢測接通電流it。更具體地說，可以通過檢測輸出電壓vo上升時的輸出電流io來檢測接通電流it。

在圖4中，t表示逆變器220的開關(guān)周期，td表示輸出電壓vo的輸出時間。td與周期t的期間比被定義為逆變器輸出電壓的占空比。通過相對于開關(guān)裝置q1、q3的接通/關(guān)斷時序(接通/關(guān)斷期間比：0.5)更改開關(guān)裝置q2、q4的接通/關(guān)斷時序(接通/關(guān)斷期間比：0.5)，可以調(diào)整逆變器輸出電壓的占空比。

接下來，將描述流過電力發(fā)送線圈的電流與電力傳輸效率之間的關(guān)系。圖5是用于解釋從電力發(fā)送單元240到電力接收單元310的電力傳輸?shù)男实牡刃щ娐穲D。參考圖5，在電力發(fā)送單元240中，l1表示電力發(fā)送線圈242的電感，c1表示電容器244的電容。電阻部件246指示電力發(fā)送線圈242的線圈電阻，r1表示其電阻值。在等效電路圖中，未示出電力發(fā)送裝置10的濾波電路230(圖1)。

另一方面，在電力接收單元310中，l2表示電力接收線圈312的電感，c2表示電容器314的電容。電阻部件316指示電力接收線圈312的線圈電阻，r2表示其電阻值。負荷390綜合地指示電力接收裝置20中的包括濾波電路320(圖1)和電路320的下游部件的電路，rl指示其阻抗。

在上述電路配置中，電力發(fā)送線圈242與電力接收線圈312之間的電力傳輸?shù)男师怯梢韵碌仁奖硎尽?/p>

在以上等式(1)中，i1表示流過電力發(fā)送線圈242的電流(即，電流is)，i2表示流過電力接收線圈312的電流。由于負荷390的電壓受蓄電裝置350(圖1)的限制或約束，因此，電流i2和阻抗rl在維持電力的條件下基本上恒定。因此，從等式(1)可以理解，電力傳輸效率η與電流i1的平方成反比例。即，流過電力發(fā)送線圈242的電流越小，電力傳輸效率η越高。

圖6示出在發(fā)送電力恒定的條件下流過電力發(fā)送線圈242的電流is的頻率依賴性。

參考圖6，水平軸指示可以通過操縱逆變器220的開關(guān)頻率來調(diào)整的發(fā)送電力的頻率。頻率fa指示頻率的可調(diào)整范圍的下限，頻率fb指示頻率的可調(diào)整范圍的上限。頻率的可調(diào)整范圍例如在考慮電力發(fā)送單元240與電力接收單元310之間電力傳輸?shù)男实那闆r下預(yù)先確定。

如圖6所示，在該實例中，在頻率的可調(diào)整范圍內(nèi)，電流隨著頻率改變而沿著向下凸出的曲線變化。在頻率fe處，電流is具有頻率的可調(diào)整范圍內(nèi)的最小大小。

從電流is的大小的頻率依賴性可以理解，即使在發(fā)送電力恒定的條件下，也可以通過調(diào)整發(fā)送電力的頻率來減小電流is。例如，當(dāng)頻率等于fb時，可以通過將頻率控制為fe，在不減小發(fā)送電力的情況下減小流過電力發(fā)送線圈242的電流is。

因此，在該實施例中，操縱逆變器220的開關(guān)頻率，并且調(diào)整發(fā)送電力的頻率，以使流過電力發(fā)送線圈242的電流is在發(fā)送電力保持恒定的條件下最小化(電力發(fā)送線圈電流控制)。

接下來，將描述每個控制。在根據(jù)該實施例的電力發(fā)送裝置10中，執(zhí)行發(fā)送電力控制、電力發(fā)送線圈電流控制和接通電流控制。執(zhí)行發(fā)送電力控制，以便在電力接收裝置20中獲得所需充電電力。執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制，以便提高電力發(fā)送單元240與電力接收單元310之間電力傳輸?shù)男?。為了實現(xiàn)逆變器220的部件保護(防止回掃二極管d3損壞)，執(zhí)行接通電流控制。

所有上述控制通過操縱頻率來執(zhí)行。因此，當(dāng)同時實施所有這些控制時，控制之一的輸出(頻率操縱)可能對另一控制具有不利影響。在各個控制的目的當(dāng)中，通過接通電流控制實現(xiàn)的部件保護(逆變器220的保護)應(yīng)該優(yōu)先于通過發(fā)送電力控制實現(xiàn)的電力遵循、以及通過電力發(fā)送線圈電流控制實現(xiàn)的電力傳輸效率提高。

因此，在根據(jù)該實施例的電力發(fā)送裝置10中，在執(zhí)行接通電流控制期間不允許執(zhí)行發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制，以及在不執(zhí)行接通電流控制時允許執(zhí)行發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制。即，優(yōu)先于發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制執(zhí)行接通電流控制。這樣，可以可靠地實現(xiàn)部件保護(逆變器220的保護)。

此外，在根據(jù)該實施例的電力發(fā)送裝置10中，在逆變器220啟動后發(fā)送電力一旦達到發(fā)送電力的目標(biāo)之后，在不執(zhí)行接通電流控制時，在執(zhí)行發(fā)送電力控制期間不執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制，以及在不執(zhí)行接通電流控制時，在執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制期間不執(zhí)行發(fā)送電力控制。

通過上述方式，可以在執(zhí)行發(fā)送電力控制期間防止電力發(fā)送線圈電流控制對發(fā)送電力控制產(chǎn)生不利影響。此外，可以在執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制期間防止發(fā)送電力控制對電力發(fā)送線圈電流控制產(chǎn)生不利影響。

進一步地，在根據(jù)該實施例的電力發(fā)送裝置10中，在逆變器220啟動后發(fā)送電力一旦達到發(fā)送電力的目標(biāo)之后，在不執(zhí)行接通電流控制，并且發(fā)送電力的目標(biāo)與檢測值之間的差值(電力偏差)等于或大于閾值(閾值>0)的情況下，執(zhí)行發(fā)送電力控制，以及在不執(zhí)行接通電流控制，并且電力偏差小于上述閾值的情況下，執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制。

通過上述方式，當(dāng)電力偏差大時，優(yōu)先于電力發(fā)送線圈電流控制執(zhí)行發(fā)送電力控制。另一方面，當(dāng)電力偏差小時，優(yōu)先于發(fā)送電力控制執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制。因此，當(dāng)電力偏差大時，通過發(fā)送電力控制確保電力遵循能力，并且當(dāng)電力偏差小時，通過電力發(fā)送線圈電流控制提高電力傳輸效率。

圖7是由電源ecu250執(zhí)行的控制的控制框圖。參考圖7，電源ecu250包括接通電流檢測單元(也稱為“it檢測單元”)410、接通電流控制器420、發(fā)送電力控制器430、電力發(fā)送線圈電流控制器440、頻率計算單元450、以及占空比控制器460。

it檢測單元410基于逆變器220的輸出電壓vo和輸出電流io的檢測值來檢測接通電流it。更具體地說，it檢測單元410檢測在輸出電壓vo上升時獲得的輸出電流io的檢測值作為接通電流it。

當(dāng)接通電流it大于0時(即，當(dāng)逆變器220的輸出電流io的相位超前于逆變器220的輸出電壓vo的相位時)，接通電流控制器420在使電流的相位延遲的方向上調(diào)整發(fā)送電力的頻率。更具體地說，當(dāng)接通電流it大于0時，接通電流控制器420輸出使接通電流it減小的方向的頻率控制量δf1。

另外，在執(zhí)行接通電流控制期間，即，當(dāng)接通電流it大于0時，接通電流控制器420向發(fā)送電力控制器430和電力發(fā)送線圈電流控制器440通知正在執(zhí)行接通電流控制。接通電流控制器420的細節(jié)將在下面描述。

發(fā)送電力控制器430接收指示發(fā)送電力ps的目標(biāo)的目標(biāo)電力psr和發(fā)送電力ps的檢測值。例如，基于電力接收裝置20的電力接收條件來產(chǎn)生目標(biāo)電力psr。在該實施例中，在電力接收裝置20中，發(fā)送電力ps的目標(biāo)電力psr基于接收電力的目標(biāo)與檢測值之間的偏差來產(chǎn)生，并且被從電力接收裝置20發(fā)送到電力發(fā)送裝置10。發(fā)送電力ps基于電壓傳感器270和電流傳感器272(圖1)的檢測值而被計算。

然后，發(fā)送電力控制器430調(diào)整發(fā)送電力的頻率，以使發(fā)送電力ps的大小接近目標(biāo)電力psr。更具體地說，發(fā)送電力控制器430輸出逆變器220的開關(guān)頻率的控制量δf2，以使發(fā)送電力ps的大小接近目標(biāo)電力psr。

同時，當(dāng)接通電流控制器420通知正在執(zhí)行接通電流控制時，發(fā)送電力控制器430停止發(fā)送電力控制。即，當(dāng)正在執(zhí)行接通電流控制時，發(fā)送電力控制器430輸出等于0的控制量δf2。這是因為在執(zhí)行接通電流控制期間，接通電流控制優(yōu)先于發(fā)送電力控制。

此外，在逆變器220啟動之后，發(fā)送電力控制器430執(zhí)行發(fā)送電力控制，直到目標(biāo)電力psr與發(fā)送電力ps之間的偏差δp(＝psr-ps)變得基本上等于0，(并且當(dāng)執(zhí)行接通電流控制時，停止相同的控制)。然后，一旦發(fā)送電力ps達到目標(biāo)電力psr，發(fā)送電力控制器430便在其中電力偏差δp等于或大于閾值(閾值>0)的范圍內(nèi)執(zhí)行發(fā)送電力控制(并且當(dāng)執(zhí)行接通電流控制時，停止相同的控制)。在其中電力偏差δp小的范圍內(nèi)，停止發(fā)送電力控制，優(yōu)先執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制。發(fā)送電力控制器430將電力偏差δp(＝psr-ps)的值輸出到電力發(fā)送線圈電流控制器440。發(fā)送電力控制器430的細節(jié)將在下面描述。

電力發(fā)送線圈電流控制器440接收流過電力發(fā)送線圈242的電流is的檢測值。然后，電力發(fā)送線圈電流控制器440調(diào)整發(fā)送電力的頻率，以使電流is在維持發(fā)送電力的條件下最小化。更具體地說，電力發(fā)送線圈電流控制器440計算逆變器220的開關(guān)頻率的控制量δf3，以使電流is最小化。

同時，當(dāng)接通電流控制器420通知正在執(zhí)行接通電流控制時，電力發(fā)送線圈電流控制器440停止電力發(fā)送線圈電流控制。即，在執(zhí)行接通電流控制期間，電力發(fā)送線圈電流控制器440輸出等于0的控制量δf3。這是因為在執(zhí)行接通電流控制期間，接通電流控制優(yōu)先于電力發(fā)送線圈電流控制。

此外，電力發(fā)送線圈電流控制器440從發(fā)送電力控制器430接收電力偏差δp(＝psr-ps)，并且在其中電力偏差δp小于閾值(該閾值與在發(fā)送電力控制器430中使用的閾值相同的值)的范圍內(nèi)執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制。在其中電力偏差δp大的范圍內(nèi)，停止電力發(fā)送線圈電流控制，優(yōu)先執(zhí)行通過發(fā)送電力控制實現(xiàn)的電力遵循。

在該實施例中，已知的通過向控制對象提供振蕩信號來搜索控制量極值的極值搜索控制被應(yīng)用于電力發(fā)送線圈電流控制器440。盡管控制的細節(jié)將在后面描述，但是電力發(fā)送線圈電流控制器440使用已知的極值搜索控制來使發(fā)送電力的頻率細微地振蕩，以便搜索使流過電力發(fā)送線圈242的電流is最小化的最佳頻率。電力發(fā)送線圈電流控制器440的細節(jié)將在下面描述。

頻率計算單元450接收接通電流控制器420的控制量δf1、發(fā)送電力控制器430的控制量δf2、以及電力發(fā)送線圈電流控制器440的控制量δf3。然后，頻率計算單元450通過將控制量δf1-δf3加在一起來計算頻率的總控制量，并且計算頻率指令值f，以使頻率更改所計算的總控制量。

占空比控制器460基于目標(biāo)電力psr與發(fā)送電力ps之間的偏差(電力偏差)來創(chuàng)建逆變器220的輸出電壓的占空比指令值。例如，占空比控制器460通過使用電力偏差作為輸入執(zhí)行pi控制等來計算控制量，并將這樣計算出的控制量設(shè)定為占空比指令值。占空比控制器460調(diào)整逆變器輸出電壓的占空比，以使發(fā)送電力ps接近目標(biāo)電力psr。

圖8到圖11示出接通電流控制、發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制的各自的操作區(qū)域。圖8示出接通電流控制的操作區(qū)域。參考圖8，水平軸指示發(fā)送電力的頻率(逆變器220的開關(guān)頻率)，垂直軸指示逆變器220的輸出電壓的占空比。

線pl1、pl2中的每一者指示發(fā)送電力的等高線。虛線pl1指示的發(fā)送電力大于單點劃線pl2指示的發(fā)送電力。在下面將描述的圖8到圖12中，線pl1指示目標(biāo)電力ps的等高線，線pl2指示比目標(biāo)電力psr小閾值(>0)的發(fā)送電力的等高線。雙點劃線il指示流過電力發(fā)送線圈242的電流is的等高線的一個實例。

在圖8中，陰影區(qū)域s1是其中逆變器220的輸出電流io的相位超前于逆變器220的輸出電壓vo的相位的區(qū)域。即，在區(qū)域s1中，接通電流it大于0，并且執(zhí)行接通電流控制。

圖9示出在逆變器220啟動后直到發(fā)送電力ps達到目標(biāo)電力psr為止執(zhí)行的發(fā)送電力控制的操作區(qū)域。參考圖9，陰影區(qū)域s2指示在逆變器220啟動后直到目標(biāo)電力psr與發(fā)送電力ps之間的電力偏差δp(＝psr-ps)變?yōu)榛镜扔?為止執(zhí)行的發(fā)送電力控制的操作區(qū)域。

圖10示出在逆變器220啟動后發(fā)送電力ps一旦達到目標(biāo)電力psr之后執(zhí)行的發(fā)送電力控制的操作區(qū)域。參考圖10，陰影區(qū)域s3指示在逆變器220啟動后電力偏差δp一旦變得基本等于0之后執(zhí)行的發(fā)送電力控制的操作區(qū)域。如上所述，在逆變器220啟動后發(fā)送電力ps達到目標(biāo)電力psr之后，在其中電力偏差δp等于或大于閾值(閾值>0)的范圍內(nèi)執(zhí)行發(fā)送電力控制。

在圖9和圖10的非陰影區(qū)域中，不執(zhí)行基于頻率操縱的發(fā)送電力控制，而是由占空比控制器460(圖7)執(zhí)行占空比控制；因此，逆變器輸出電壓的占空比根據(jù)電力偏差δp而被控制。

圖11示出在逆變器220啟動后發(fā)送電力ps一旦達到目標(biāo)電力psr之后執(zhí)行的電力發(fā)送線圈電流控制的操作區(qū)域。參考圖11，陰影區(qū)域s4指示在逆變器220啟動后電力偏差δp一旦變得基本等于0之后執(zhí)行的發(fā)送線圈電流控制的操作區(qū)域。在圖11中，點pm指示當(dāng)發(fā)送電力ps的大小等于目標(biāo)電力psr(在線pl1上)時流過電力發(fā)送線圈242的電流is最小的最佳操作點。在圖11所示的實例中，最佳操作點pm位于區(qū)域s1內(nèi)，即在接通電流控制的操作區(qū)域內(nèi)；因此，操作點移動到位于區(qū)域s1外部并且最接近最佳操作點pm的位置。

圖12示出逆變器220啟動后的操作點的移動的一個實例。圖12典型地示出其中逆變器220啟動時的發(fā)送電力的頻率(逆變器220的開關(guān)頻率)等于可調(diào)整范圍的上限處的頻率fb的情況。

緊接在逆變器220啟動之后，逆變器輸出電壓的占空比在基于電力偏差的占空比控制下快速增大。在占空比達到上限(0.5)之后，通過頻率操縱實現(xiàn)的發(fā)送電力控制，操作點朝著指示目標(biāo)電力psr的線pl1移動。在此階段，執(zhí)行發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制這兩者，但是執(zhí)行這兩種控制不會產(chǎn)生不利影響，因為在相同方向上(在降低頻率的方向上)調(diào)整頻率。

一旦操作點到達線pl1上的點(電力偏差δp基本等于0)，則發(fā)送電力控制的操作區(qū)域切換到δp≥閾值(閾值>0)的范圍(圖10)；因此，停止發(fā)送電力控制。結(jié)果，在電力發(fā)送線圈電流控制下調(diào)整頻率，以使操作點朝著最佳操作點pm移動。由于在電力發(fā)送線圈電流控制下調(diào)整(降低)頻率，并且在占空比控制下，基于電力偏差調(diào)整(減小)占空比，因此操作點沿著線pl1移動。

在圖12的實例中，示出了最佳操作點pm位于區(qū)域s1內(nèi)，即位于接通電流控制的操作區(qū)域內(nèi)的情況。如果操作點進入?yún)^(qū)域s1，則優(yōu)先于發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制來執(zhí)行接通電流控制；因此，操作點朝著區(qū)域s1的外部移動。結(jié)果，操作點落在位于區(qū)域s1的邊界上的點p1附近。

接下來，將詳細描述接通電流控制器420。圖13是示出在圖7所示的接通電流控制器420中執(zhí)行的控制例程的流程圖。該流程圖所示的控制例程以給定的時間間隔或者當(dāng)在滿足特定條件的情況下從主例程要求時執(zhí)行。

參考圖13，電源ecu250獲取逆變器220的輸出電壓vo和輸出電流io的各自的檢測值(步驟s10)。然后，電源ecu250基于檢測到的輸出電壓vo和輸出電流io檢測接通電流it(步驟s20)。然后，電源ecu250判定接通電流it是否大于0(即，是否檢測到電流的相位超前)(步驟s30)。

如果判定接通電流it大于0(步驟s30的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250判定逆變器220啟動時的頻率(啟動頻率)是等于可調(diào)整范圍的下限fa，還是等于可調(diào)整范圍的上限fb(步驟s40)。

如果判定啟動頻率為fb(步驟s40的結(jié)果為“fb”)，則電源ecu250輸出a(正值)作為頻率的控制量δf1(步驟s50)。這是因為，當(dāng)從可調(diào)整范圍的上限fb起沿降低頻率的方向調(diào)整頻率，并且在調(diào)整過程中電流相位超前(接通電流it超過0)時，產(chǎn)生具有正值的控制量δf1以升高頻率，從而迅速消除電流的相位超前。

另一方面，如果判定啟動頻率為fa(步驟s40的結(jié)果為“fa”)，則電源ecu250輸出-a(負值)作為頻率的控制量δf1(步驟s60)。這是因為，當(dāng)從可調(diào)整范圍的下限fa起沿升高頻率的方向調(diào)整頻率，并且在調(diào)整過程中電流相位超前時，產(chǎn)生具有負值的控制量δf1以降低頻率，從而迅速消除電流的相位超前。

如果執(zhí)行步驟s50或步驟s60，則電源ecu250將指示正在執(zhí)行接通電流控制的第一執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為on(開)(步驟s70)。將第一執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為on對應(yīng)于圖7中的從接通電流控制器420向發(fā)送電力控制器430和電力發(fā)送線圈電流控制器440通知正在執(zhí)行接通電流控制。

如果在步驟s30判定接通電流it等于或小于0(步驟s30的結(jié)果為“否”)，則電源ecu250輸出0作為控制量δf1(步驟s80)。即，不執(zhí)行接通電流控制。然后，電源ecu250將第一執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為off(關(guān))(步驟s90)。

接下來，將詳細描述發(fā)送電力控制器430。圖14是示出在圖7所示的發(fā)送電力控制器430中執(zhí)行的控制例程的流程圖。該流程圖所示的控制例程以給定的時間間隔或者當(dāng)在滿足特定條件的情況下從主例程要求時執(zhí)行。

參考圖14，電源ecu250判定指示正在執(zhí)行接通電流控制的第一執(zhí)行中標(biāo)志是否為on(步驟s110)。如果判定第一執(zhí)行中標(biāo)志為on(步驟s110的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250輸出0作為頻率的控制量δf2(步驟s120)。即，在執(zhí)行接通電流控制期間，接通電流控制優(yōu)先于發(fā)送電力控制，并且不執(zhí)行發(fā)送電力控制。然后，電源ecu250將指示正在執(zhí)行發(fā)送電力控制的第二執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為off(步驟s130)。

如果在步驟s110判定第一執(zhí)行中標(biāo)志為off(步驟s110的結(jié)果為“否”)，即，如果未在執(zhí)行接通電流控制，則電源ecu250基于輸出電壓vo和輸出電流io的各自的檢測值檢測發(fā)送電力ps(步驟s140)。然后，電源ecu250通過從目標(biāo)電力psr減去發(fā)送電力ps的檢測值來計算發(fā)送電力的偏差δp(＝psr-ps)，并判定電力偏差δp是否小于標(biāo)準(zhǔn)值δ(步驟s150)。標(biāo)準(zhǔn)值δ是非常小的值，基于該值判定電力偏差δp是否基本等于0。

如果判定電力偏差δp小于標(biāo)準(zhǔn)值δ(步驟s150的結(jié)果為“是”)，則判定在逆變器220啟動后發(fā)送電力ps已經(jīng)達到目標(biāo)電力psr，并且電源ecu250將電力達到標(biāo)志設(shè)定為on(步驟s160)。如果在步驟s150判定電力偏差δp等于或大于標(biāo)準(zhǔn)值δ(步驟s150的結(jié)果為“否”)，則不執(zhí)行步驟s160。在發(fā)送電力ps一旦達到目標(biāo)電力psr之后，即使電力偏差δp變得等于或大于標(biāo)準(zhǔn)值δ，電力達到標(biāo)志也保持處于on狀態(tài)，并且當(dāng)逆變器220停止時，電力達到標(biāo)志被設(shè)定為off。

然后，電源ecu250判定電力達到標(biāo)志是否為on(步驟s170)。如果判定電力達到標(biāo)志為off(步驟s170的結(jié)果為“否”)，則電源ecu250執(zhí)行電力達到前控制(將在后面描述)作為直到發(fā)送電力ps一旦達到目標(biāo)電力psr為止執(zhí)行的控制(步驟s180)。

另一方面，如果在步驟s170判定電力達到標(biāo)志為on(步驟s170的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250判定指示正在執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制的第三執(zhí)行中標(biāo)志(將在后面描述)是否為on(步驟s190)。如果判定第三執(zhí)行中標(biāo)志為on(步驟s190的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250繼續(xù)到步驟s120，并且輸出0作為控制量δf2。即，在執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制期間，不執(zhí)行發(fā)送電力控制。

如果在步驟s190判定第三執(zhí)行中標(biāo)志為off(步驟s190的結(jié)果為“否”)，則電源ecu250執(zhí)行電力達到后控制(將在后面描述)作為在發(fā)送電力ps一旦達到目標(biāo)電力ps之后執(zhí)行的控制(步驟s200)。

圖15是示出在圖14的步驟s180執(zhí)行的電力達到前控制的控制例程的流程圖。參考圖15，電源ecu250判定電力偏差δp(＝psr-ps)是否等于或大于0(步驟s210)。在逆變器220啟動后直到發(fā)送電力ps一旦達到目標(biāo)電力psr為止(當(dāng)電力達到標(biāo)志為off時)，發(fā)送電力控制的操作區(qū)域被設(shè)定為δp≥0(圖9的區(qū)域s2)。

如果在步驟s210判定電力偏差δp小于0(步驟s210的結(jié)果為“否”)，則電源ecu250輸出0作為頻率的控制量δf2(步驟s220)。即，判定發(fā)送電力ps已經(jīng)達到目標(biāo)電力psr，并且不執(zhí)行發(fā)送電力控制。然后，電源ecu250將指示正在執(zhí)行發(fā)送電力控制的第二執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為off(步驟s260)。

如果在步驟s210判定電力偏差δp等于或大于0(步驟s210的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250判定逆變器220的啟動頻率是等于可調(diào)整范圍的下限fa，還是等于可調(diào)整范圍的上限fb(步驟s230)。

如果判定啟動頻率為fb(步驟s230的結(jié)果為“fb”)，則電源ecu250輸出-b(負值)作為頻率的控制量δf2(步驟s240)。這是因為，當(dāng)從可調(diào)整范圍的上限fb起沿降低頻率的方向調(diào)整頻率時，產(chǎn)生具有負值的控制量δf2以降低頻率，從而使發(fā)送電力ps更接近目標(biāo)電力psr。

另一方面，在步驟s230如果啟動頻率等于fa(步驟s230的結(jié)果為“fa”)，則電源ecu250輸出b(正值)作為頻率的控制量δf2(步驟s250)。這是因為，當(dāng)從可調(diào)整范圍的下限fa起沿升高頻率的方向調(diào)整頻率時，產(chǎn)生具有正值的控制量δf2以升高頻率，從而使發(fā)送電力ps更接近目標(biāo)電力psr。

如果執(zhí)行步驟s240或步驟s250，則電源ecu250繼續(xù)到步驟s260，并將第二執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為off。這是因為，在逆變器220啟動后直到發(fā)送電力ps一旦達到目標(biāo)電力psr為止，允許執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制以及發(fā)送電力控制。

圖16是示出在圖14的步驟s200執(zhí)行的電力達到后控制的控制例程的流程圖。參考圖16，電源ecu250判定電力偏差δp(＝psr-ps)是否等于或大于閾值(閾值>0)(步驟s310)。在逆變器220啟動后發(fā)送電力ps一旦達到目標(biāo)電力psr之后(當(dāng)電力達到標(biāo)志為on時)，發(fā)送電力控制的操作區(qū)域被設(shè)定為δp≥閾值(圖10的區(qū)域s3)。

如果在步驟s310判定電力偏差δp小于閾值(步驟s310的結(jié)果為“否”)，則電源ecu250輸出0作為頻率的控制量δf2(步驟s320)。即，由于電力偏差δp小，因此不執(zhí)行發(fā)送電力控制。然后，電源ecu250將第二執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為off(步驟s330)。

如果在步驟s310判定電力偏差δp等于或大于閾值(步驟s310的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250判定逆變器220的啟動頻率是等于可調(diào)整范圍的下限fa，還是等于可調(diào)整范圍的上限fb(步驟s340)。

如果判定啟動頻率為fb(步驟s340的結(jié)果為“fb”)，則電源ecu250輸出-b(負值)作為頻率的控制量δf2(步驟s350)。另一方面，如果在步驟s340判定啟動頻率為fa(步驟s340的結(jié)果為“fa”)，則電源ecu250輸出b(正值)作為頻率的控制量δf2(步驟s360)。

如果執(zhí)行步驟s350或步驟s360，則電源ecu250將第二執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為on(步驟s370)。將第二執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為on對應(yīng)于圖7中的從發(fā)送電力控制器430向電力發(fā)送線圈電流控制器440通知正在執(zhí)行發(fā)送電力控制。

接下來，將詳細描述電力發(fā)送線圈電流控制器440。圖17是示出在圖7所示的電力發(fā)送線圈電流控制器440中執(zhí)行的控制例程的流程圖。該流程圖所示的控制例程以給定的時間間隔或者當(dāng)在滿足特定條件的情況下從主例程要求時執(zhí)行。

參考圖17，電源ecu250判定指示正在執(zhí)行接通電流控制的第一執(zhí)行中標(biāo)志是否為on(步驟s410)。如果判定第一執(zhí)行中標(biāo)志為on(步驟s410的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250輸出0作為頻率的控制量δf3(步驟s420)。即，在執(zhí)行接通電流控制期間，接通電流控制優(yōu)先于電力發(fā)送線圈電流控制，并且不執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制。然后，電源ecu250將指示正在執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制的第三執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為off(步驟s430)。

如果在步驟s110判定第一執(zhí)行中標(biāo)志為off(步驟s410的結(jié)果為“否”)，即，如果判定未在執(zhí)行接通電流控制，則電源ecu250判定電力達到標(biāo)志是否為on(步驟s440)。如果判定電力達到標(biāo)志為off(步驟s440的結(jié)果為“否”)，則不執(zhí)行后續(xù)步驟s450-s470，并且電源ecu250繼續(xù)到步驟s480(將在后面描述)。

如果在步驟s440判定電力達到標(biāo)志為on(步驟s440的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250判定指示正在執(zhí)行發(fā)送電力控制的第二執(zhí)行中標(biāo)志是否為on(步驟s450)。如果判定第二執(zhí)行中標(biāo)志為on(步驟s450的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250繼續(xù)到步驟s420，并且輸出0作為頻率的控制量δf3。即，在執(zhí)行發(fā)送電力控制期間，不執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制。

如果在步驟s450判定第二執(zhí)行中標(biāo)志為off(步驟s450的結(jié)果為“否”)，則電源ecu250獲取目標(biāo)電力psr與發(fā)送電力ps之間的電力偏差δp(＝psr-ps)(步驟s460)。然后，電源ecu250判定電力偏差δp是否小于閾值(閾值>0)(步驟s470)。該閾值是與圖16所示的步驟s310中使用的閾值相同的值。

如果在步驟s470判定電力偏差δp等于或大于閾值(步驟s470的結(jié)果為“否”)，則電源ecu250繼續(xù)到步驟s420，并且輸出0作為頻率的控制量δf3。即，不執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制。另一方面，如果在步驟s470判定電力偏差δp小于閾值(步驟s470的結(jié)果為“是”)，則電源ecu250獲取流過電力發(fā)送線圈242的電流is的檢測值(步驟s480)。然后，電源ecu250執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制(步驟s490)。電力發(fā)送線圈電流控制將在下面詳細地描述。

如果執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制，則電源ecu250將指示正在執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制的第三執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為on(步驟s500)。將第三執(zhí)行中標(biāo)志設(shè)定為on對應(yīng)于圖7中的從電力發(fā)送線圈電流控制器440向發(fā)送電力控制器430通知正在執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制。

圖18是在圖17的步驟s490執(zhí)行的電力發(fā)送線圈電流控制的控制框圖。該操作由圖7所示的電力發(fā)送線圈電流控制器440執(zhí)行。參考圖18，電力發(fā)送線圈電流控制器440包括振蕩信號產(chǎn)生單元441、高通濾波器(hpf)442、乘法單元443、低通濾波器(lpf)444、控制器445和加法單元446。上述極值搜索控制通過這些部件實現(xiàn)。

振蕩信號產(chǎn)生單元441產(chǎn)生具有足夠小振幅和較低頻率的振蕩信號。在極值搜索控制中，通過使用上述振蕩信號，監(jiān)視發(fā)送電力的頻率向最佳頻率(使流過電力發(fā)送線圈242的電流is最小化的頻率)的偏移。

hpf442接收流過電力發(fā)送線圈242的電流is的檢測值，并且輸出其中電流is的直流分量被去除的信號。當(dāng)發(fā)送電力的頻率基于振蕩信號產(chǎn)生單元441產(chǎn)生的振蕩信號振蕩時，hpf442用于提取電流is的斜率(導(dǎo)數(shù))。

乘法單元443將從hpf442產(chǎn)生的信號(電流is的導(dǎo)數(shù))乘以由振蕩信號產(chǎn)生單元441產(chǎn)生的振蕩信號，以計算振蕩信號與電流is之間的相關(guān)系數(shù)。相關(guān)系數(shù)指示在頻率變化時的電流is的增大或減小的方向。

lpf444提取由乘法單元443計算的相關(guān)系數(shù)的直流分量。lpf444的輸出指示其中頻率向最佳頻率偏移的頻率控制方向(增大/減小方向)。lpf444可以被省略。

控制器445基于lpf444的輸出計算用于使頻率向最佳頻率偏移的頻率控制量。例如，控制器445通過使用lpf444的輸出信號作為其輸入執(zhí)行i控制(積分控制)來計算頻率控制量。

加法單元446將由振蕩信號產(chǎn)生單元441產(chǎn)生的振蕩信號加到控制器445的輸出上，并將其計算值設(shè)定為頻率的最終控制量δf3。上述控制結(jié)構(gòu)使得可以搜索使流過電力發(fā)送線圈242的電流is最小化的最佳頻率，并且計算用于最小化電流is的控制量δf3。

如上所述，在該實施例中，在接通電流it變得大于0時執(zhí)行的接通電流控制的執(zhí)行期間，不執(zhí)行發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制，以及在不執(zhí)行接通電流控制時允許執(zhí)行發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制。即，優(yōu)先于發(fā)送電力控制和電力發(fā)送線圈電流控制執(zhí)行接通電流控制。因此，通過該實施例，能夠通過接通電流控制可靠地實現(xiàn)部件保護(逆變器220的保護)。

此外，在該實施例中，在逆變器220啟動后發(fā)送電力一旦達到目標(biāo)之后，在不執(zhí)行接通電流控制而執(zhí)行發(fā)送電力控制時，不執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制，以及在不執(zhí)行接通電流控制而執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制時，不執(zhí)行發(fā)送電力控制。因此，通過該實施例，在執(zhí)行發(fā)送電力控制期間，可以防止電力發(fā)送線圈電流控制對發(fā)送電力控制產(chǎn)生不利影響。另外，在電力發(fā)送線圈電流控制的執(zhí)行期間，可以防止發(fā)送電力控制對電力發(fā)送線圈電流控制產(chǎn)生不利影響。

進一步地，在該實施例中，在逆變器220啟動后發(fā)送電力一旦達到目標(biāo)之后，在不執(zhí)行接通電流控制，并且發(fā)送電力的目標(biāo)與檢測值之間的差值(電力偏差)δp等于或大于閾值(閾值>0)時，執(zhí)行發(fā)送電力控制，以及在不執(zhí)行接通電流控制，并且電力偏差δp小于閾值時，執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制。因此，當(dāng)電力偏差δp大時，優(yōu)先于電力發(fā)送線圈電流控制執(zhí)行發(fā)送電力控制，從而可以通過發(fā)送電力控制確保電力遵循能力。另一方面，當(dāng)電力偏差δp小時，優(yōu)先于發(fā)送電力控制執(zhí)行電力發(fā)送線圈電流控制，從而可以通過電力發(fā)送線圈電流控制提高電力傳輸效率。

盡管在上述實施例中，在接通電流it大于0時執(zhí)行接通電流控制，但是執(zhí)行接通電流控制所基于的閾值不一定精確地等于0。例如，可以在以下程度范圍內(nèi)允許輸出電流i的相位超前于輸出電壓vo的相位：即，相位超前不會導(dǎo)致逆變器220(回掃二極管d3)被損壞，而且可以將執(zhí)行接通電流控制所基于的閾值設(shè)定為小的正值。在另一方法中，執(zhí)行接通電流控制所基于的閾值可以是設(shè)有裕度的負值，從而盡可能地防止正接通電流it流動。

在上面的描述中，電源ecu250對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“電子控制單元”的一個實例。此外，接通電流控制對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“第一控制”的一個實例，接通電流控制器420對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“第一控制器”的一個實例。

此外，發(fā)送電力控制對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“第二控制”的一個實例，發(fā)送電力控制器430對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“第二控制器”的一個實例。此外，電力發(fā)送線圈電流控制對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“第三控制”的一個實例，電力發(fā)送線圈電流控制器440對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的“第三控制器”的一個實例。

此處公開的實施例應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是示例性的，而非在所有方面進行限制。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書，而非上述實施例的描述指示或定義，并且旨在包括位于權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的所有變化。