电力接收设备、电力传输设备和电动车辆的制作方法
电力接收设备、电力传输设备和电动车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力接收设备、电力传输设备和电动车辆。
【背景技术】
[0002]近年来，已经在许多装置中使用了用于通过电力接收电感器和电力传输电感器之间的互感，以无接触方式无线地传输电力的无线电力传输技术。例如，使用无线传输的电力给连接到电力接收设备的电气装置充电。在电力接收设备中设置的电力接收电感器包括磁芯，线圈绕组部分和导体板，并且重量沉重。
[0003]参考文献列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:JP 2011-36038 A
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种电力接收设备，并且提供了包括这种电力接收设备的电动车辆，所述电力接收设备中可拆卸地设置有电力接收电感器的磁芯，而且用于可拆卸单元的连接器具有简单的结构。
[0007]在一个实施例中，一种电力接收设备包括从电力传输设备无线地接收电力的电力接收电感器，连接到所述电力接收电感器的电容器单元，与所述电力传输设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元，执行接收电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元，和基于由所述通信单元接收的信息或者所述传感器单元执行的检测的结果来控制接收电力的控制单元。所述电力接收电感器包括磁芯，线圈绕组和导体板。所述磁芯设置在可拆卸地附接到所述电力接收设备的外壳的可拆卸单元内。所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
【附图说明】
[0008]图1是根据第一实施例的无线电力传输系统的方框配置图；
[0009]图2是根据第一实施例的电力接收设备的垂直剖视图；
[0010]图3是根据第一实施例的电力接收设备的俯视图；
[0011]图4是示出了电容器单元的示例结构的图；
[0012]图5是根据第二实施例的无线电力传输系统的方框配置图；
[0013]图6是根据第三实施例的无线电力传输系统的方框配置图；
[0014]图7是根据第四实施例的无线电力传输系统的方框配置图；
[0015]图8是根据第一修改例的电力接收设备的垂直剖视图；
[0016]图9是根据第一修改例的另一电力接收设备的垂直剖视图；
[0017]图10是根据第一修改例的另一个电力接收设备的垂直剖视图；
[0018]图11是根据第二修改例的电力接收设备的垂直剖视图；
[0019]图12是根据第三修改例的电力接收设备的垂直剖视图；
[0020]图13是根据第三修改例的电力接收设备的俯视图；和
[0021]图14是示出了应用无线电力传输系统的电动车辆的图。
【具体实施方式】
[0022]以下，将参考所述附图描述本发明的实施例。
[0023](第一实施例)
[0024]图1示出了根据本发明的第一实施例的无线电力传输系统的方框配置。无线电力传输系统包括电力传输设备I和电力接收设备2，电力从电力传输设备I无线地传输到电力接收设备2。电力接收设备2给电气装置的负载30供给传输的电力。电力接收设备2可设置在电气装置内，可与电气装置集成地形成，或者可固定在电气装置的主体的外部。电气装置可以是移动终端或者电动车辆，而负载30可以是，例如，可充电电池。
[0025]电力传输设备I包括将商用电力转换为用于电力传输的射频(RF)的电源单元11、控制电力所需的量和控制电力传输设备I的相应组件的控制单元12、传感器单元13、通信单元14和电力传输电感器15。传感器单元13例如包括以下传感器中的至少一个:监测电力传输设备I中的热量产生的温度传感器；监测存在于电力传输电感器15和后面描述的电力接收电感器21之间的外来物的热量的温度传感器；以电磁雷达或者超声雷达监测外来物的传感器；诸如用于检测电力接收电感器21的位置的RFID的传感器；和用于检测传输的电力并且用于电力传输设备I和电力接收设备2之间的无线电力传输的以电流表或者伏特计形成的传感器。通信单元14可以与后面描述的电力接收设备2的通信单元29通信，并且接收电力接收设备2的电力接收状态，或者传输电力传输设备I的电力传输状态。
[0026]电力接收设备2包括电力接收电感器21 (电力接收电感器21通过电力传输设备I的电力传输电感器15和电力接收电感器21之间的互感接收电力)、通过后面描述的连接器22和23连接到电力接收电感器21的电容器单元24、将通过电容器单元24接收的交流(AC)电力转换为直流(DC)电力的整流器25、基于负载30的工作电压改变电压转换比的DC-DC转换器26、控制电力接收设备2的相应组件的控制单元27、传感器单元28和通信单元29。当在电力传输设备I内控制接收的电力时，可以省略DC-DC转换器26。
[0027]电容器单元24可以与电力接收电感器21串联连接，或者可以与电力接收电感器21并联连接。如图4所示，电容器单元24可以包括与电力接收电感器21并联连接的电容器元件和与电力接收电感器21串联连接的电容器元件。
[0028]传感器单元28例如包括下传感器中的至少一个:监测电力接收设备2中的热量产生的温度传感器；监测存在于电力传输电感器15和电力接收电感器21之间的外来物的热量的温度传感器；以电磁雷达或者超声雷达监测外来物的传感器；诸如用于检测电力传输电感器15的位置的RFID的传感器；和用于检测接收的电力并且用于电力传输设备I和电力接收设备2之间的无线电力传输的以电流表或者伏特计形成的传感器。通信单元29可以与电力传输设备I的通信单元14通信，并且传输电力接收设备2的电力接收状态，或者接收电力传输设备I的电力传输状态。
[0029]控制单元27基于通过通信单元29与电力传输设备I的通信获得的信息和由传感器单元28执行的检测的结果来控制接收的电力(负载30的电源)。
[0030]电力接收设备2包括可以从电力接收设备2的外壳3上拆卸下来的可拆卸单元
20。当电力接收设备2与电气装置集成地形成时，外壳3也作为电气装置的外壳。
[0031]电力接收电感器21位于可拆卸单元20内。连接器22位于可拆卸单元20内，而连接器23位于外壳3内。当可拆卸单元20从外壳3上拆卸下来时，连接器22和连接器23彼此断开。当可拆卸单元20附接到外壳3时，连接器22和连接器23彼此连接，并且电力接收电感器21通过连接器22和23连接到电容器单元24。
[0032]图2是电力接收设备2的垂直剖视图。图3是电力接收设备2的俯视图。如图2和3所示，置于可拆卸单元20内的电力接收电感器21包括磁芯21A，缠绕磁芯2IA的线圈绕组部分21B，和导体板21C。电力接收电感器21的线圈绕组部分21B通过连接器22和23连接到电容器单元24。导体板21C是金属板，诸如铝板或者铜板。可拆卸单元20可由电介质材料围绕。
[0033]在图2中，导体板21C处于磁芯21A和线圈绕组部分21B之上。然而，在图3中，为了解释方便起见，磁芯21A和线圈绕组部分21B看似处于导体板21C之上。
[0034]在这个实施例中，包括重量沉重的磁芯2IA和导体板2IC的电力接收电感器21位于可拆卸单元20内，从而电力接收电感器21可从电力接收设备2上拆卸下来。因此，当不执行无线电力传输时或者在充电完成后，可拆卸单元20从电力接收设备2上拆卸下来，从而其中设置有电力接收设备2的电气装置的重量可以变得较轻。
[0035]同时，重量轻的传感器单元28不位于可拆卸单元20内，而是在可拆卸单元20从电力接收设备2上拆卸下来之后留在电力接收设备2内。因此，可拆卸单元20和电力接收设备2之间的连接器22和23仅仅需要将电力接收电感器21 (或者线圈绕组部分21B)连接到电容器单元24，而不需要准备用于传感器单元28的任何连接单元。因此，可以简化结构。
[0036]在上述实施例中，传感器单元28中的所有传感器不位于可拆卸单元20内，而是在可拆卸单元20的拆卸之后留在电力接收设备2内。然而，虽然用于电力传输设备I和电力接收设备2之间的无线电力传输的传感器中的至少一个留在电力接收设备2内，传感器单元28中包括的一个或多个传感器可以位于可拆卸单元20内。以这种布置，在可拆卸单元20的拆卸之后，可以使得其中设置了电力接收设备2的电气装置的重量更轻，虽然可拆卸单元20和电力接收设备2之间的连接器结构变得较复杂。通过考虑复杂的连接器结构和电力接收设备2由于可拆卸单元20的拆卸的重量减小，优选地确定哪个传感器位于可拆卸单元20内。
[0037](第二实施例)
[0038]图5示出了根据本发明的第二实施例的无线电力传输系统的方框配置。这个实施例与图1所示的第一实施例的不同之处在于电容器单元24位于可拆卸单元20内。在图5中，与图1所示的第一实施例相同的组件以与图1中所使用的附图标记相同的附图标记表示，并且此处不重复它们的解释。
[0039]如图5所示，位于可拆卸单元20内的电容器单元24通过连接器22和23连接到整流器25和DC-DC转换器26。以这种布置，当电容器单元24的电容器串联到电力接收电感器21时，连接器22和23处的电压可以降低。另外，当电容器单元24的电容器并联到电力接收电感器21时，可以减小在连接器22和23中流动的电流。因此，可以降低连接器22和23的额定电压或者额定电流。
[0040](第三实施例)
[0041]图6示出了根据本发明的第三实施例的无线电力传输系统的方框配置。这个实施例与图5所示的第二实施例的不同之处在于整流器25位于可拆卸单元20内。在图6中，与图5所示的第二实施例相同的组件以与图5中所使用的附图标记相同的附图标记表示，并且此处不重复它们的解释。
[0042]如图6所示，位于可拆卸单元20内的整流器25通过连接器22和23连接到DC-DC转换器26。以这种布置，在连接器22和23中流动的电流可以是直流。因此，可以减小连接器单元的寄生电容以及从连接器23到DC-DC转换器26的接线中的电感的影响。
[0043]( 第四实施例)
[0044]图7示出了根据本发明的第四实施例的无线电力传输系统的方框配置。本实施例与图1所示的第一实施例的不同之处在于不设置连接器22和23，电容器单元24位于可拆卸单元20内，并且还设置了第二电力接收电感器40。在图7中，与图1所示的第一实施例相同的组件以与图1中所使用的附图标记相同的附图标记表示，并且此处不重复它们的解释。
[0045]第二电力接收电感器40位于可拆卸单元20外部，并且连接到整流器25和DC-DC转换器26。在这个实施例中，在电力传输电感器15和电力接收电感器(第一电力接收电感器)21之间传输电力之后，电力由于第一电力接收电感器21和第二电力接收电感器40之间的互耦而传输到整流器25。
[0046]通过将可拆卸单元20从电力接收设备2拆卸下来，可以使得其中设置了电力接收设备2的电气装置的重量更轻。另外，由于在第一电力接收电感器21和第二电力接收电感器40之间无线地传输电力，不必在电力接收设备2的可拆卸单元20内设置连接器。
[0047](第一修改例)
[0048]图8示出了电力接收设备2的第一修改例。位于可拆卸单元20内的电力接收电感器21在电力传输时产生热量。因此，散热结构32附接到外壳3的盖31，从而可以通过散热结构32散发热量。另外，可以在盖31和散热结构32之间设置绝热机构33，以便防止盖31的温度上升。
[0049]如图9所示，散热结构32可以附接到盖31，或者如图10所示，热量可以从电气装置的散热结构32散发出来。另外，可拆卸单元20可按压在散热结构32上，以便改善散热性能。
[0050]导体板21C可附接到外壳3或者盖31。导体板21C的重量比磁芯21A轻。因此，当包括磁芯21A的可拆卸单元20被拆卸时，其中设置了电力接收设备2的电气装置的重量变为足够轻。
[0051](第二修改例)
[0052]图11示出了电力接收设备2的第二修改例。散热结构32被固定到外壳3，并且当被附接或者被拆卸时，可以使可拆卸单元20通过外壳3的一侧滑动(在附图中从前向后)。
[0053](第三修改例)
[0054]图12和13示出了电力接收设备2的第三修改例。图12是剖视图，并且图13是俯视图。如图12和13所示，线圈绕组部分21B可以不缠绕磁芯21A，并且可设置为外壳3上的螺旋线圈(在可拆卸单元20外部)。线圈绕组部分21B的重量比磁芯21A轻。因此，当包括磁芯21A的可拆卸单元20被拆卸时，其中设置了电力接收设备2的电气装置的重量变为足够轻。
[0055]在图13中，为了解释方便起见，磁芯21A看似处于导体板21C之上，并且线圈绕组部分2IB看似处于磁芯2IA之上。
[0056]图14示出了一个示例情况，其中在电动车辆100中使用根据上述实施例中的一个的无线电力传输系统。在作为电气装置的电动车辆100中设置电力接收设备2。电力从连接到电源单元11的电力传输电感器15通过互感传输到电力接收电感器21，并且电池120通过电力控制设备(以整流器25、DC-DC转换器26、控制单元27等等形成)充电。
[0057]包括电力接收电感器21的可拆卸单元20可从电动车辆100车体下拔出，或者可从电动车辆100内部拔出。当可拆卸单元20从电动车辆100内部拔出时，可拆卸单元20可从行李仓(trunk)的底部拆卸下来。在该情况下，备用轮胎可位于卸下了可拆卸单元20的空间内。
[0058]电力接收设备2的传感器单元28可容纳在电力接收设备2的外壳内，或者可附接到电动车辆100的车身上。
[0059]另外，可以在电力接收设备2内设置自动移动可拆卸单元20的移动机构，并且所述移动机构可以执行由用户附接的可拆卸单元20的精确放置，或者将连接器22和23彼此连接。例如，当不执行无线电力传输时，或者在完成充电后，可拆卸单元20可以移动到用户可以轻易地拔出可拆卸单元20的位置。
[0060]在上述实施例中，电力接收设备2的电力接收电感器21位于可拆卸单元20内，从而电力接收电感器21可从电力接收设备2的外壳3上拆卸下来。然而，可以使得电力传输设备I的电力传输电感器15可从电力传输设备I的外壳上拆卸下来。例如，在电力传输设备I内设置与可拆卸单元20具有相同结构的传输侧可拆卸单元，并且电力传输电感器15容纳在传输侧可拆卸单元内。此时，可以仅仅将电力传输电感器15的磁芯容纳在传输侧可拆卸单元内，或者还可以将诸如线圈绕组部分的其它部件容纳在传输侧可拆卸单元内。
[0061 ] 电力传输电感器15和电源单元11通过在传输侧可拆卸单元内设置的第一连接器和在电力传输设备I的外壳内设置的第二连接器连接。当传输侧可拆卸单元从电力传输设备I的外壳上拆卸下来时，第一连接器和第二连接器彼此断开。当将传输侧可拆卸单元附接到电力传输设备的外壳时，第一连接器和第二连接器彼此连接，并且电力传输电感器15通过第一连接器和第二连接器连接到电源单元11。
[0062]因此，例如，当不执行无线电力传输时，或者在充电完成后，可以通过将传输侧可拆卸单元从电力传输设备I上拆卸下来来减小电力传输设备I的重量。另外，重量轻的传感器单元13不位于传输侧可拆卸单元内，并且在传输侧可拆卸单元被拆卸下来之后留在电力传输设备I内。因此，传输侧可拆卸单元和电力传输设备I之间的第一连接器和第二连接器仅仅需要将电力传输电感器15连接到电源单元11，而不必准备用于传感器单元13的连接单元。因此，可以简化结构。
[0063]虽然已经描述了某些实施例，仅仅通过示例给出了这些实施例，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，此处描述的新颖的方法和系统可以以各种其它形式实施；此外，可以对此处描述的方法和系统的形式做出各种省略、代替和改变而不脱离本发明的精神。所附权利要求和它们的等同物旨在覆盖会落在本发明的范围和精神内的这些形式或修改。
【主权项】
1.一种电力接收设备，所述电力接收设备包括: 通过互感从电力传输设备无线地接收电力的电力接收电感器； 连接到所述电力接收电感器的电容器单元； 将通过所述电容器单元接收的交流电力转换为直流电力的整流器； 与所述电力传输设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元； 执行接收电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元；和基于由所述通信单元接收的信息或者由所述传感器单元执行的检测的结果来控制接收的电力的控制单元，其中 所述电力接收电感器包括磁芯、线圈绕组和导体板， 所述磁芯设置在可拆卸地附接到所述电力接收设备的外壳的可拆卸单元内，并且 所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述线圈绕组和所述导体板中的至少一个设置在所述可拆卸单元内。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述电容器单元设置在所述可拆卸单元内。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述整流器设置在所述可拆卸单元内。
5.根据权利要求1所述的设备，其中散热单元附接到所述外壳的盖，所述散热单元消散所述电力接收电感器在电力接收时产生的热量。
6.根据权利要求5所述的设备，其中在所述盖和所述散热单元之间设置绝热单元。
7.根据权利要求1所述的设备，还包括将所述可拆卸单元移动到预定位置的移动单J L.ο
8.一种电力接收设备，所述电力接收设备包括: 通过第一互感从电力传输设备无线地接收电力的第一电力接收电感器； 连接到所述第一电力接收电感器的电容器单元； 通过第二互感连接到所述第一电力接收电感器的第二电力接收电感器； 将通过第二电力接收电感器接收的交流电力转换为直流电力的整流器； 与所述电力传输设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元； 执行接收电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元；和基于由所述通信单元接收的信息或者由所述传感器单元执行的检测的结果来控制接收的电力的控制单元，其中 所述第一电力接收电感器和所述电容器单元设置在可拆卸地附接到所述电力接收设备的外壳的可拆卸单元内，并且 所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
9.一种电动车辆，所述电动车辆包括权利要求1所述的电力接收设备。
10.根据权利要求9所述的电动车辆，其中所述可拆卸单元能够通过行李仓的底部拆卸。
11.一种电力传输设备，所述电力传输设备包括: 供给高频电源的电源单元； 通过互感将电力从所述电源单元无线地传输到电力接收设备的电力传输电感器； 与所述电力接收设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元； 执行传输电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元；和基于由所述通信单元接收的信息或者由所述传感器单元执行的检测的结果来控制传输的电力的控制单元，其中 所述电力传输电感器包括磁芯， 所述磁芯设置在可拆卸地附接到所述电力传输设备的外壳的可拆卸单元内，并且 所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
【专利摘要】在一个实施例中，一种电力接收设备包括从电力传输设备无线地接收电力的电力接收电感器，连接到所述电力接收电感器的电容器单元，与所述电力传输设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元，执行接收电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元，和基于由所述通信单元接收的信息或者由所述传感器单元执行的检测的结果来控制接收的电力的控制单元。所述电力接收电感器包括磁芯、线圈绕组和导体板。所述磁芯设置在可拆卸地附接到所述电力接收设备的外壳的可拆卸单元内。所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
【IPC分类】H02J5-00, B60L11-18, H02J7-02
【公开号】CN104813559
【申请号】CN201380059676
【发明人】司城彻, 山田亚希子, 尾林秀一
【申请人】株式会社东芝
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年10月10日
【公告号】EP2923425A2, US20150246617, WO2014080710A2, WO2014080710A3
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力接收设备、电力传输设备和电动车辆。
【背景技术】
[0002]近年来，已经在许多装置中使用了用于通过电力接收电感器和电力传输电感器之间的互感，以无接触方式无线地传输电力的无线电力传输技术。例如，使用无线传输的电力给连接到电力接收设备的电气装置充电。在电力接收设备中设置的电力接收电感器包括磁芯，线圈绕组部分和导体板，并且重量沉重。
[0003]参考文献列表
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:JP 2011-36038 A
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种电力接收设备，并且提供了包括这种电力接收设备的电动车辆，所述电力接收设备中可拆卸地设置有电力接收电感器的磁芯，而且用于可拆卸单元的连接器具有简单的结构。
[0007]在一个实施例中，一种电力接收设备包括从电力传输设备无线地接收电力的电力接收电感器，连接到所述电力接收电感器的电容器单元，与所述电力传输设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元，执行接收电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元，和基于由所述通信单元接收的信息或者所述传感器单元执行的检测的结果来控制接收电力的控制单元。所述电力接收电感器包括磁芯，线圈绕组和导体板。所述磁芯设置在可拆卸地附接到所述电力接收设备的外壳的可拆卸单元内。所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
【附图说明】
[0008]图1是根据第一实施例的无线电力传输系统的方框配置图；
[0009]图2是根据第一实施例的电力接收设备的垂直剖视图；
[0010]图3是根据第一实施例的电力接收设备的俯视图；
[0011]图4是示出了电容器单元的示例结构的图；
[0012]图5是根据第二实施例的无线电力传输系统的方框配置图；
[0013]图6是根据第三实施例的无线电力传输系统的方框配置图；
[0014]图7是根据第四实施例的无线电力传输系统的方框配置图；
[0015]图8是根据第一修改例的电力接收设备的垂直剖视图；
[0016]图9是根据第一修改例的另一电力接收设备的垂直剖视图；
[0017]图10是根据第一修改例的另一个电力接收设备的垂直剖视图；
[0018]图11是根据第二修改例的电力接收设备的垂直剖视图；
[0019]图12是根据第三修改例的电力接收设备的垂直剖视图；
[0020]图13是根据第三修改例的电力接收设备的俯视图；和
[0021]图14是示出了应用无线电力传输系统的电动车辆的图。
【具体实施方式】
[0022]以下，将参考所述附图描述本发明的实施例。
[0023](第一实施例)
[0024]图1示出了根据本发明的第一实施例的无线电力传输系统的方框配置。无线电力传输系统包括电力传输设备I和电力接收设备2，电力从电力传输设备I无线地传输到电力接收设备2。电力接收设备2给电气装置的负载30供给传输的电力。电力接收设备2可设置在电气装置内，可与电气装置集成地形成，或者可固定在电气装置的主体的外部。电气装置可以是移动终端或者电动车辆，而负载30可以是，例如，可充电电池。
[0025]电力传输设备I包括将商用电力转换为用于电力传输的射频(RF)的电源单元11、控制电力所需的量和控制电力传输设备I的相应组件的控制单元12、传感器单元13、通信单元14和电力传输电感器15。传感器单元13例如包括以下传感器中的至少一个:监测电力传输设备I中的热量产生的温度传感器；监测存在于电力传输电感器15和后面描述的电力接收电感器21之间的外来物的热量的温度传感器；以电磁雷达或者超声雷达监测外来物的传感器；诸如用于检测电力接收电感器21的位置的RFID的传感器；和用于检测传输的电力并且用于电力传输设备I和电力接收设备2之间的无线电力传输的以电流表或者伏特计形成的传感器。通信单元14可以与后面描述的电力接收设备2的通信单元29通信，并且接收电力接收设备2的电力接收状态，或者传输电力传输设备I的电力传输状态。
[0026]电力接收设备2包括电力接收电感器21 (电力接收电感器21通过电力传输设备I的电力传输电感器15和电力接收电感器21之间的互感接收电力)、通过后面描述的连接器22和23连接到电力接收电感器21的电容器单元24、将通过电容器单元24接收的交流(AC)电力转换为直流(DC)电力的整流器25、基于负载30的工作电压改变电压转换比的DC-DC转换器26、控制电力接收设备2的相应组件的控制单元27、传感器单元28和通信单元29。当在电力传输设备I内控制接收的电力时，可以省略DC-DC转换器26。
[0027]电容器单元24可以与电力接收电感器21串联连接，或者可以与电力接收电感器21并联连接。如图4所示，电容器单元24可以包括与电力接收电感器21并联连接的电容器元件和与电力接收电感器21串联连接的电容器元件。
[0028]传感器单元28例如包括下传感器中的至少一个:监测电力接收设备2中的热量产生的温度传感器；监测存在于电力传输电感器15和电力接收电感器21之间的外来物的热量的温度传感器；以电磁雷达或者超声雷达监测外来物的传感器；诸如用于检测电力传输电感器15的位置的RFID的传感器；和用于检测接收的电力并且用于电力传输设备I和电力接收设备2之间的无线电力传输的以电流表或者伏特计形成的传感器。通信单元29可以与电力传输设备I的通信单元14通信，并且传输电力接收设备2的电力接收状态，或者接收电力传输设备I的电力传输状态。
[0029]控制单元27基于通过通信单元29与电力传输设备I的通信获得的信息和由传感器单元28执行的检测的结果来控制接收的电力(负载30的电源)。
[0030]电力接收设备2包括可以从电力接收设备2的外壳3上拆卸下来的可拆卸单元
20。当电力接收设备2与电气装置集成地形成时，外壳3也作为电气装置的外壳。
[0031]电力接收电感器21位于可拆卸单元20内。连接器22位于可拆卸单元20内，而连接器23位于外壳3内。当可拆卸单元20从外壳3上拆卸下来时，连接器22和连接器23彼此断开。当可拆卸单元20附接到外壳3时，连接器22和连接器23彼此连接，并且电力接收电感器21通过连接器22和23连接到电容器单元24。
[0032]图2是电力接收设备2的垂直剖视图。图3是电力接收设备2的俯视图。如图2和3所示，置于可拆卸单元20内的电力接收电感器21包括磁芯21A，缠绕磁芯2IA的线圈绕组部分21B，和导体板21C。电力接收电感器21的线圈绕组部分21B通过连接器22和23连接到电容器单元24。导体板21C是金属板，诸如铝板或者铜板。可拆卸单元20可由电介质材料围绕。
[0033]在图2中，导体板21C处于磁芯21A和线圈绕组部分21B之上。然而，在图3中，为了解释方便起见，磁芯21A和线圈绕组部分21B看似处于导体板21C之上。
[0034]在这个实施例中，包括重量沉重的磁芯2IA和导体板2IC的电力接收电感器21位于可拆卸单元20内，从而电力接收电感器21可从电力接收设备2上拆卸下来。因此，当不执行无线电力传输时或者在充电完成后，可拆卸单元20从电力接收设备2上拆卸下来，从而其中设置有电力接收设备2的电气装置的重量可以变得较轻。
[0035]同时，重量轻的传感器单元28不位于可拆卸单元20内，而是在可拆卸单元20从电力接收设备2上拆卸下来之后留在电力接收设备2内。因此，可拆卸单元20和电力接收设备2之间的连接器22和23仅仅需要将电力接收电感器21 (或者线圈绕组部分21B)连接到电容器单元24，而不需要准备用于传感器单元28的任何连接单元。因此，可以简化结构。
[0036]在上述实施例中，传感器单元28中的所有传感器不位于可拆卸单元20内，而是在可拆卸单元20的拆卸之后留在电力接收设备2内。然而，虽然用于电力传输设备I和电力接收设备2之间的无线电力传输的传感器中的至少一个留在电力接收设备2内，传感器单元28中包括的一个或多个传感器可以位于可拆卸单元20内。以这种布置，在可拆卸单元20的拆卸之后，可以使得其中设置了电力接收设备2的电气装置的重量更轻，虽然可拆卸单元20和电力接收设备2之间的连接器结构变得较复杂。通过考虑复杂的连接器结构和电力接收设备2由于可拆卸单元20的拆卸的重量减小，优选地确定哪个传感器位于可拆卸单元20内。
[0037](第二实施例)
[0038]图5示出了根据本发明的第二实施例的无线电力传输系统的方框配置。这个实施例与图1所示的第一实施例的不同之处在于电容器单元24位于可拆卸单元20内。在图5中，与图1所示的第一实施例相同的组件以与图1中所使用的附图标记相同的附图标记表示，并且此处不重复它们的解释。
[0039]如图5所示，位于可拆卸单元20内的电容器单元24通过连接器22和23连接到整流器25和DC-DC转换器26。以这种布置，当电容器单元24的电容器串联到电力接收电感器21时，连接器22和23处的电压可以降低。另外，当电容器单元24的电容器并联到电力接收电感器21时，可以减小在连接器22和23中流动的电流。因此，可以降低连接器22和23的额定电压或者额定电流。
[0040](第三实施例)
[0041]图6示出了根据本发明的第三实施例的无线电力传输系统的方框配置。这个实施例与图5所示的第二实施例的不同之处在于整流器25位于可拆卸单元20内。在图6中，与图5所示的第二实施例相同的组件以与图5中所使用的附图标记相同的附图标记表示，并且此处不重复它们的解释。
[0042]如图6所示，位于可拆卸单元20内的整流器25通过连接器22和23连接到DC-DC转换器26。以这种布置，在连接器22和23中流动的电流可以是直流。因此，可以减小连接器单元的寄生电容以及从连接器23到DC-DC转换器26的接线中的电感的影响。
[0043]( 第四实施例)
[0044]图7示出了根据本发明的第四实施例的无线电力传输系统的方框配置。本实施例与图1所示的第一实施例的不同之处在于不设置连接器22和23，电容器单元24位于可拆卸单元20内，并且还设置了第二电力接收电感器40。在图7中，与图1所示的第一实施例相同的组件以与图1中所使用的附图标记相同的附图标记表示，并且此处不重复它们的解释。
[0045]第二电力接收电感器40位于可拆卸单元20外部，并且连接到整流器25和DC-DC转换器26。在这个实施例中，在电力传输电感器15和电力接收电感器(第一电力接收电感器)21之间传输电力之后，电力由于第一电力接收电感器21和第二电力接收电感器40之间的互耦而传输到整流器25。
[0046]通过将可拆卸单元20从电力接收设备2拆卸下来，可以使得其中设置了电力接收设备2的电气装置的重量更轻。另外，由于在第一电力接收电感器21和第二电力接收电感器40之间无线地传输电力，不必在电力接收设备2的可拆卸单元20内设置连接器。
[0047](第一修改例)
[0048]图8示出了电力接收设备2的第一修改例。位于可拆卸单元20内的电力接收电感器21在电力传输时产生热量。因此，散热结构32附接到外壳3的盖31，从而可以通过散热结构32散发热量。另外，可以在盖31和散热结构32之间设置绝热机构33，以便防止盖31的温度上升。
[0049]如图9所示，散热结构32可以附接到盖31，或者如图10所示，热量可以从电气装置的散热结构32散发出来。另外，可拆卸单元20可按压在散热结构32上，以便改善散热性能。
[0050]导体板21C可附接到外壳3或者盖31。导体板21C的重量比磁芯21A轻。因此，当包括磁芯21A的可拆卸单元20被拆卸时，其中设置了电力接收设备2的电气装置的重量变为足够轻。
[0051](第二修改例)
[0052]图11示出了电力接收设备2的第二修改例。散热结构32被固定到外壳3，并且当被附接或者被拆卸时，可以使可拆卸单元20通过外壳3的一侧滑动(在附图中从前向后)。
[0053](第三修改例)
[0054]图12和13示出了电力接收设备2的第三修改例。图12是剖视图，并且图13是俯视图。如图12和13所示，线圈绕组部分21B可以不缠绕磁芯21A，并且可设置为外壳3上的螺旋线圈(在可拆卸单元20外部)。线圈绕组部分21B的重量比磁芯21A轻。因此，当包括磁芯21A的可拆卸单元20被拆卸时，其中设置了电力接收设备2的电气装置的重量变为足够轻。
[0055]在图13中，为了解释方便起见，磁芯21A看似处于导体板21C之上，并且线圈绕组部分2IB看似处于磁芯2IA之上。
[0056]图14示出了一个示例情况，其中在电动车辆100中使用根据上述实施例中的一个的无线电力传输系统。在作为电气装置的电动车辆100中设置电力接收设备2。电力从连接到电源单元11的电力传输电感器15通过互感传输到电力接收电感器21，并且电池120通过电力控制设备(以整流器25、DC-DC转换器26、控制单元27等等形成)充电。
[0057]包括电力接收电感器21的可拆卸单元20可从电动车辆100车体下拔出，或者可从电动车辆100内部拔出。当可拆卸单元20从电动车辆100内部拔出时，可拆卸单元20可从行李仓(trunk)的底部拆卸下来。在该情况下，备用轮胎可位于卸下了可拆卸单元20的空间内。
[0058]电力接收设备2的传感器单元28可容纳在电力接收设备2的外壳内，或者可附接到电动车辆100的车身上。
[0059]另外，可以在电力接收设备2内设置自动移动可拆卸单元20的移动机构，并且所述移动机构可以执行由用户附接的可拆卸单元20的精确放置，或者将连接器22和23彼此连接。例如，当不执行无线电力传输时，或者在完成充电后，可拆卸单元20可以移动到用户可以轻易地拔出可拆卸单元20的位置。
[0060]在上述实施例中，电力接收设备2的电力接收电感器21位于可拆卸单元20内，从而电力接收电感器21可从电力接收设备2的外壳3上拆卸下来。然而，可以使得电力传输设备I的电力传输电感器15可从电力传输设备I的外壳上拆卸下来。例如，在电力传输设备I内设置与可拆卸单元20具有相同结构的传输侧可拆卸单元，并且电力传输电感器15容纳在传输侧可拆卸单元内。此时，可以仅仅将电力传输电感器15的磁芯容纳在传输侧可拆卸单元内，或者还可以将诸如线圈绕组部分的其它部件容纳在传输侧可拆卸单元内。
[0061 ] 电力传输电感器15和电源单元11通过在传输侧可拆卸单元内设置的第一连接器和在电力传输设备I的外壳内设置的第二连接器连接。当传输侧可拆卸单元从电力传输设备I的外壳上拆卸下来时，第一连接器和第二连接器彼此断开。当将传输侧可拆卸单元附接到电力传输设备的外壳时，第一连接器和第二连接器彼此连接，并且电力传输电感器15通过第一连接器和第二连接器连接到电源单元11。
[0062]因此，例如，当不执行无线电力传输时，或者在充电完成后，可以通过将传输侧可拆卸单元从电力传输设备I上拆卸下来来减小电力传输设备I的重量。另外，重量轻的传感器单元13不位于传输侧可拆卸单元内，并且在传输侧可拆卸单元被拆卸下来之后留在电力传输设备I内。因此，传输侧可拆卸单元和电力传输设备I之间的第一连接器和第二连接器仅仅需要将电力传输电感器15连接到电源单元11，而不必准备用于传感器单元13的连接单元。因此，可以简化结构。
[0063]虽然已经描述了某些实施例，仅仅通过示例给出了这些实施例，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，此处描述的新颖的方法和系统可以以各种其它形式实施；此外，可以对此处描述的方法和系统的形式做出各种省略、代替和改变而不脱离本发明的精神。所附权利要求和它们的等同物旨在覆盖会落在本发明的范围和精神内的这些形式或修改。
【主权项】
1.一种电力接收设备，所述电力接收设备包括: 通过互感从电力传输设备无线地接收电力的电力接收电感器； 连接到所述电力接收电感器的电容器单元； 将通过所述电容器单元接收的交流电力转换为直流电力的整流器； 与所述电力传输设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元； 执行接收电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元；和基于由所述通信单元接收的信息或者由所述传感器单元执行的检测的结果来控制接收的电力的控制单元，其中 所述电力接收电感器包括磁芯、线圈绕组和导体板， 所述磁芯设置在可拆卸地附接到所述电力接收设备的外壳的可拆卸单元内，并且 所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述线圈绕组和所述导体板中的至少一个设置在所述可拆卸单元内。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述电容器单元设置在所述可拆卸单元内。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述整流器设置在所述可拆卸单元内。
5.根据权利要求1所述的设备，其中散热单元附接到所述外壳的盖，所述散热单元消散所述电力接收电感器在电力接收时产生的热量。
6.根据权利要求5所述的设备，其中在所述盖和所述散热单元之间设置绝热单元。
7.根据权利要求1所述的设备，还包括将所述可拆卸单元移动到预定位置的移动单J L.ο
8.一种电力接收设备，所述电力接收设备包括: 通过第一互感从电力传输设备无线地接收电力的第一电力接收电感器； 连接到所述第一电力接收电感器的电容器单元； 通过第二互感连接到所述第一电力接收电感器的第二电力接收电感器； 将通过第二电力接收电感器接收的交流电力转换为直流电力的整流器； 与所述电力传输设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元； 执行接收电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元；和基于由所述通信单元接收的信息或者由所述传感器单元执行的检测的结果来控制接收的电力的控制单元，其中 所述第一电力接收电感器和所述电容器单元设置在可拆卸地附接到所述电力接收设备的外壳的可拆卸单元内，并且 所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
9.一种电动车辆，所述电动车辆包括权利要求1所述的电力接收设备。
10.根据权利要求9所述的电动车辆，其中所述可拆卸单元能够通过行李仓的底部拆卸。
11.一种电力传输设备，所述电力传输设备包括: 供给高频电源的电源单元； 通过互感将电力从所述电源单元无线地传输到电力接收设备的电力传输电感器； 与所述电力接收设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元； 执行传输电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元；和基于由所述通信单元接收的信息或者由所述传感器单元执行的检测的结果来控制传输的电力的控制单元，其中 所述电力传输电感器包括磁芯， 所述磁芯设置在可拆卸地附接到所述电力传输设备的外壳的可拆卸单元内，并且 所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
【专利摘要】在一个实施例中，一种电力接收设备包括从电力传输设备无线地接收电力的电力接收电感器，连接到所述电力接收电感器的电容器单元，与所述电力传输设备交换电力传输状态或者电力接收状态的通信单元，执行接收电力检测、外来物检测和温度检测中的至少一项的传感器单元，和基于由所述通信单元接收的信息或者由所述传感器单元执行的检测的结果来控制接收的电力的控制单元。所述电力接收电感器包括磁芯、线圈绕组和导体板。所述磁芯设置在可拆卸地附接到所述电力接收设备的外壳的可拆卸单元内。所述传感器单元设置在所述可拆卸单元之外。
【IPC分类】H02J5-00, B60L11-18, H02J7-02
【公开号】CN104813559
【申请号】CN201380059676
【发明人】司城彻, 山田亚希子, 尾林秀一
【申请人】株式会社东芝
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年10月10日
【公告号】EP2923425A2, US20150246617, WO2014080710A2, WO2014080710A3
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