[发明专利]车辆的电力供应系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力供应系统，所述电力供应系统用于通过非接触方法从车辆外部向车辆提供能量。

背景技术

随着近来越来越多的人关注环境问题，越来越期望用电池和电动机来驱动电动车辆。当然可以经由有线连接来为这种电动车辆充电和供电。然而人们已经在研究和开发采用非接触方法的无线充电和供电技术。同时，考虑到电池的总体重量和成本，对可以加载到单个车辆的电池的总体容量有明确的限制。对电池总体容量的限制直接导致车辆每次充电可以行驶的最大英里数。这就是越来越需要开发一种高效的技术来为行驶中的车辆充电和供电的原因。

作为一种无线功率传输技术，在专利文献1中提出了一种谐振磁耦合方法。根据这种方法，使用谐振天线之间的谐振模式耦合，因此与传统的电磁感应方法相比可以在更长的距离上更高效地传输功率。其中，由于根据这种方法使用谐振磁场，所以与使用谐振电场的情况相比对周围生物的影响小得多。

与传统电磁感应方法相比，利用谐振磁耦合的无线功率传输技术可以显著增大传输距离。具体地，如果对谐振天线之间的耦合度加以指示的耦合系数k大于各个天线的衰减常数Γ1和Γ2的乘积的平方根，则可以高效地传递能量。使用谐振磁耦合的无线功率传输系统使用谐振电路，该谐振电路具有小于1的耦合系数k，但是具有指示谐振会产生低损耗的高Q因子，因此可以将该无线功率传输系统看作是具有提高的传输效率的电磁感应系统。然而，与k≒1的电磁感应方法不同，谐振磁耦合方法要求k≠1，所以除非在振荡部和功率发射天线之间以及在整流部与功率接收天线之间保持模块间阻抗匹配，否则无法高效地传输功率。

专利文献2公开了使用专利文献1的技术来对车辆充电和供电的示例。根据该专利文献，当对停放的车辆进行充电和供电时，可以通过布置多组功率发射天线和功率接收天线，来填充安装在地面上的功率发射天线与布置在车辆上或车辆中的功率接收天线之间的相对间隙。

另一方面，专利文献3公开了一种通过电磁感应向车辆传递功率的系统。该专利文献提出了如何处理停放和充电的车辆的水平停放位置偏移。该系统提供了两个功率接收天线和两个功率发射天线，并彼此独立地控制这些天线的幅度和相位，从而处理这种位置偏移。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开No.2008/0278264-A1(图6和图11)

专利文献2：日本待审专利公开No.2009-106136

专利文献3：美国专利申请公开No.2008/0265684-A1(图3)

发明内容

技术问题

在用于对行驶中的车辆进行充电和供电的系统以及用于对停放的车辆进行充电和供电的系统中，由于功率发射天线和功率接收天线之间的相对位置偏移而失去传输的稳定性。本发明的发明人指出了该问题并提供了解决该问题的措施。

具体地，在用于通过谐振磁耦合对车辆进行充电和供电的系统中，如果行驶中或停放的车辆中的功率接收天线相对于功率发射天线的相对位置相对于车辆的行驶方向而水平偏移，则通过谐振磁耦合来进行的功率传输会失去其稳定性。

具体地，在考虑行驶中的车辆的情况下，大多数车辆会沿着车道中心附近行驶，但是有少数车辆也会沿着车道两侧行驶。因此行驶中的车辆的相对水平位置偏移会比停放的车辆大。专利文献3提供了一种处理由于停放的车辆的功率发射天线和功率接收天线之间相对于车辆的行驶方向的相对水平位置偏移而引起的传输性能稳定性丧失的措施。然而根据专利文献3公开的技术，应当增大要提供的天线的数目，因此显著提高了成本。除此之外，由于按照这种方式无法高效地实现充电和供电，所以很难将这种技术应用于对行驶中的车辆进行充电和供电的系统。

同样地，即使在用于对停放的车辆进行充电和供电的系统中，也会存在相对于车辆行驶方向的相对水平位置偏移。如果驾驶员具有高超的驾驶技术以至于能够将车辆精确地停放在期望的位置，那么就根本不会存在水平偏移。然而如果强加这种不切实际的约束，那么采用这种非接触式充电和供电系统所实现的优点就丧失了。因此，即使对于对停放的车辆进行充电和供电的系统，也应当提供一种在发生水平偏移的情况下确保稳定性能的方案。尽管如此，专利文献2并没有提到在建立对行驶中的车辆进行充电和供电的系统时会出现什么问题，也没有提供解决这些问题的措施。