CN103339822A - 非接触供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非接触供电系统。在与非接触供电变压器（30）的一次侧连接的高频交流电源使用半桥逆变器（20），并在非接触供电变压器（30）的二次侧交流输出的直流变换中使用倍电压整流器（40）。半桥逆变器的交流输出电压下降为全桥逆变器的一半，但倍电压整流器的输出电压变为全波整流器的2倍，整体上逆变器输入电压与二次侧直流电压的电压比几乎相同。非接触供电变压器的电压下降为以往的大约一半，所以在绝缘与铁氧体的损失减少方面是有利的。

Description

非接触供电系统
技术领域
本发明涉及以非接触方式对电动汽车等移动体进行供电的非接触供电系统，实现电力供给的综合效率的提高。
背景技术
非接触供电装置，利用一次线圈（送电线圈）与二次线圈（受电线圈）之间的电磁感应来从送电线圈向受电线圈供给电力。该非接触供电装置能够利用于安装在电动汽车、插电式混合动力车上的二次电池的充电，预计对于车辆充电用的非接触供电装置的需求今后会扩大。
在车辆充电用的非接触供电装置的情况下，将受电线圈安装在地板的下面的汽车以受电线圈处于设置在地面的送电线圈的正上方的方式停车来进行非接触供电，但因送电线圈与受电线圈的水平方向的位置偏移、上下方向的间隙长度变动，而送电线圈与受电线圈之间的耦合系数变化。
在下述专利文献1中提出一种即使在耦合系数变化的情况下，也使非接触供电变压器（送电线圈＋受电线圈）的供电效率的变化小的非接触供电系统。
该系统如图14所示，具备将工业交流164（AC）变换为直流的全波整流器161、从直流产生高频交流的全桥逆变器163、进行非接触供电的非接触供电变压器110、将二次侧交流输出变换为直流的全波整流器171、以及作为二次电池的负载172。
在该系统中，由全波整流器161将工业交流164变换为直流，由全桥逆变器163从该直流产生高频交流来对非接触供电变压器110进行供电，由全波整流器171将二次侧交流输出变换为直流，并向负载172（二次电池）供给电力。
专利文献1:日本特开2010－288441号公报
非接触供电系统是供给电力的系统，所以特别对供电中的综合效率的高低有要求。
在以往的非接触供电系统中，使用全桥逆变器作为一次侧的高频电源，使用全波整流器作为二次侧的整流器，所以存在于电流流动的路径上的半导体元件数较多，在实现效率改善方面并不理想。
另外，实现车辆充电用的非接触供电系统的普及不可缺少低成本化。
另外，在汽车用非接触供电中，因起因于间隙长度变动、位置偏移的非接触供电变压器的耦合系数的变化，而一次电压与二次电压之比变化，因此需要控制二次侧整流器的直流输出电压，但在以往的非接触供电系统中，较难控制二次侧整流器的直流输出电压。
控制二次侧整流器的直流输出电压有如下三个方法，
（1）使输入至一次侧的逆变器的直流电压可变；
（2）由一次侧的逆变器对输出电压进行可变控制；
（3）在二次侧加入使电压可变的装置（例如DC－DC转换器）。
以往的非接触供电系统通过进行全桥逆变器的脉冲宽度控制也能够使全桥逆变器的输出交流电压可变，但若采用该方法，则出现不能够进行逆变器的软开关，逆变器的开关损耗增大，效率降低这样的问题。
另外，在以往的非接触供电系统中，由全波整流器对工业交流进行整流，所以存在产生带来感应干扰的高次谐波电流，不能够适应电力公司所要求的高次谐波抑制这样的问题。
发明内容
本发明是考虑这样的事情而完成的，其目的在于提供一种能够实现供电的综合效率高、低成本化，而且，二次直流输出电压的控制容易的非接触供电系统。
本发明的非接触供电系统的特征在于，在与非接触供电变压器的一次侧连接的高频交流电源使用半桥逆变器，在非接触供电变压器的二次侧交流输出的直流变换中使用倍电压整流器。
在该非接触供电系统中，半桥逆变器的交流输出电压下降为以往的全桥逆变器的交流输出电压的一半，但二次侧的倍电压整流器的输出电压与以往的全波整流器的输出电压相比，变为2倍，所以整体上，逆变器输入电压与二次侧直流电压的电压比几乎相同。在半桥逆变器、倍电压整流器所使用的半导体元件的数量比全桥逆变器、全波整流器中的半导体元件数少，所以能够低成本化。另外，在该非接触供电系统中，非接触供电变压器的电压下降为以往的大约一半，所以在绝缘与铁氧体的损失减少方面是有利的。另外，在该非接触供电系统中，半桥逆变器中存在于电流流动路径上（电流始终流动）的半导体元件是一个，另外，在倍电压整流器中，存在于电流流动的路径上（电流始终流动）的半导体元件是一个，所以与利用全桥逆变器以及全波整流器的组合来供给电力的以往的系统相比，供电效率提高。
另外，本发明的非接触供电系统的特征在于，作为半桥逆变器的直流电源，使用高功率因数升压型整流器。
高功率因数升压型整流器将交流输入电压变换为直流输出电压，并且能将交流输入电流整形为正弦波形，所以能够避免高次谐波的问题。
此外，在本发明的非接触供电系统中，作为高功率因数升压型整流器，也可以使用不具有桥的无桥高功率因数升压型整流器。
另外，在本发明的非接触供电系统中，能够通过高功率因数升压型整流器的输出电压调整来进行倍电压整流器的输出电压的调整。
即、改变作为高频交流电源而使用的半桥逆变器的输入直流电压来调整倍电压整流器的输出电压。
另外，在本发明的非接触供电系统中设置恒压控制电路，该恒压控制电路在调整高功率因数升压型整流器的输出电压的情况下，将半桥逆变器或者倍电压整流器的输出电压作为反馈输入来进行高功率因数升压型整流器的恒压控制，且非接触供电系统基于该恒压控制电路的输出电压来控制高功率因数升压型整流器的导通比（占空比）。
另外，在本发明的非接触供电系统中设置恒流控制电路，该恒流控制电路在调整高功率因数升压型整流器的输出电压的情况下，将半桥逆变器或者倍电压整流器的输出电流作为反馈输入来进行高功率因数升压型整流器的恒流控制，且非接触供电系统基于该恒流控制电路的输出电压来控制高功率因数升压型整流器的导通比。
能够利用这种方法来控制高功率因数升压型整流器的输出电压，并调整倍电压整流器的输出电压。
另外，在本发明的非接触供电系统中，在非接触供电变压器的一次侧连接有串联电容器，在二次侧，在与倍电压整流器之间连接有并联电容器。
通过这样连接电容器，能够使非接触供电变压器与理想变压器等效，且非接触供电变压器的设计变得容易。
另外，在本发明的非接触供电系统中，非接触供电变压器的一次侧被设置在地上，二次侧被设置在汽车、搬运车、移动机器人等移动体上。
即使在移动体上不连接电线，也能够进行对移动体的供电。
另外，在本发明的非接触供电系统中，倍电压整流器的输出与二次电池连接，通过控制高功率因数升压型整流器的导通比来进行二次电池的充电所需的一系列的控制。
通过控制地上侧的高功率因数升压型整流器来进行对安装在移动体上的二次电池进行充电时的电压控制。
另外，在本发明的非接触供电系统中，设置非接触供电变压器的二次侧的移动体具备第1电力变换器，该第1电力变换器具备将直流变换为交流的功能和将交流变换为直流的功能；二次电池，该二次电池通过由第1电力变换器所变换的直流被充电；两个电容器，该两个电容器夹设在二次电池与第1电力变换器之间；以及旋转电机，该旋转电机通过由第1电力变换器所变换的交流被驱动，其中，第1电力变换器至少具有一个开关单元支路，该开关单元支路通过将两个由半导体开关元件以及续流二极管构成的开关单元的串联连接而成。而且，在通过非接触供电变压器的二次侧交流输出对二次电池进行充电时，使构成第1电力变换器的全部开关单元的半导体开关元件成为断开状态，由串联连接的两个开关单元的续流二极管和两个电容器形成倍电压整流器。
这样，能够利用驱动车辆的旋转电机的电力变换器来构成倍电压整流器，而能够减少成本。
另外，在本发明的非接触供电系统中，在上述构成中能够构成为在二次电池与两个电容器之间设置能够进行直流电压的升压以及降压的第2电力变换器，在第1电力变换器将二次电池的直流输出变换为交流来驱动旋转电机时，第2电力变换器对二次电池的直流电压进行升压并输出给第1电力变换器，并对二次电池进行充电时，第2电力变换器根据二次电池的电池余量对从倍电压整流器输出的直流电压进行降压，并输出至二次电池。
这样，能够进行安装在车辆上的二次电池的充电控制。
本发明的非接触供电系统与以往的系统相比，能够提高供电的综合效率。另外，能够减少成本。另外，由于使用高功率因数升压型整流器，所以不产生高次谐波，与工业电源的连接性优异。另外，对二次侧的二次电池进行充电时的电压控制较容易。
附图说明
图1是表示利用本发明的非接触供电系统对车辆的二次电池进行充电的方式的图。
图2是本发明的第1实施方式所涉及的非接触供电系统的基本电路图。
图3是图2的非接触供电系统的第1变形电路图。
图4是图2的非接触供电系统的第2变形电路图。
图5是表示图2的非接触供电系统的第1控制电路构成的图。
图6是表示图2的非接触供电系统的第2控制电路构成的图。
图7是表示图2的非接触供电系统的第3控制电路构成的图。
图8是表示图2的非接触供电系统的第4控制电路构成的图。
图9是表示无桥高功率因数升压型整流器的输入电压以及输入电流的模拟波形的图。
图10是表示在改变无桥高功率因数升压型整流器的占空比时的输出电压可变范围的图。
图11是表示与本发明的第2实施方式所涉及的非接触供电系统对应的车辆驱动装置的图。
图12是表示开关单元的半导体开关元件断开时所实现的倍整流电路的图。
图13是表示图11的车辆驱动装置的变形例的图。
图14是表示以往的非接触供电系统的图。
具体实施方式
（第1实施方式）
图1是示意性地表示将本发明的非接触供电系统使用在插电式混合动力车的充电时的形态。
接受充电的插电式混合动力车安装发动机154和马达153作为驱动源，且具备作为马达用电源的二次电池151、和将二次电池的直流变换为交流并供给给马达的逆变器152。
进行对二次电池151的供电的非接触供电系统在地上侧具备将工业电源的交流变换为直流，并且使该电压可变的可变电压整流器110、从直流生成高频交流的逆变器120、作为非接触供电变压器130的一方的送电线圈131、以及与送电线圈串联连接的串联电容器132，在车辆侧具备作为非接触供电变压器130的另一方的受电线圈133、为二次电池151而将交流变换为直流的整流器140、以及并联连接在受电线圈133与整流器140之间的并联电容器134。
图2表示该非接触供电系统的电路图。
可变电压整流器110由不具有桥的无桥高功率因数升压型整流器（Bridgeless pfc boost rectifiers）110构成。该无桥高功率因数升压型整流器作为家庭用空调的整流器等使用，并具备由IGBT（InsulatedGate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管）元件等半导体开关元件、和续流二极管（在对半导体开关元件施加较大的反向电压时，为了防止半导体开关元件的破坏而插入的反馈二极管）构成的两个开关单元（Q1、Q2），作为电力用半导体开关，还具有两个二极管（D1、D2）、两个电抗线圈（L1、L2）、以及一个平滑电容器（C）。
开关单元Q1以及二极管D1串联连接而成的一条支路与开关单元Q2以及二极管D2串联连接而成的另一条支路并联连接，而且，与它们并联连接有平滑电容器C。各支路的开关单元Q1、Q2与二极管D1、D2的连接点分别经由电抗线圈L1、L2与工业交流电源连接。
在该无桥高功率因数升压型整流器110中，电抗线圈L1、开关单元Q1、二极管D1以及电容器C构成第1升压型斩波器，电抗线圈L2、开关单元Q2、二极管D2以及电容器C构成第2升压型斩波器。通过控制部（未图示）对Q1、Q2的开关元件进行PWM（Pulse WidthModulation：脉冲宽度调制）控制，通过适当地进行该PWM控制，能够利用二组升压型斩波器将工业交流电压变换为任意的直流输出电压，另外，能够将交流输入电流整形为正弦波形。
此外，无桥高功率因数升压型整流器110的控制电路后述。
在从无桥高功率因数升压型整流器110输出的直流生成高频交流的逆变器120中采用具有两个开关单元Q1、Q2作为电力用半导体开关的半桥逆变器120。在半桥逆变器120中，将两个开关单元Q1、Q2串联连接而成的开关模块支路的两端与无桥高功率因数升压型整流器110的平滑电容器C连接，另外，开关模块支路的中点、以及其下侧支路的开关单元Q2的端部分别与非接触供电变压器130的一次侧电路连接。
开关单元Q1、Q2的开关元件根据来自控制部（未图示）的控制信号以高频周期交替地进行接通-断开动作。在Q1接通而Q2断开时，通过Q1的无桥高功率因数升压型整流器10的直流输出被供给给非接触供电变压器30的一次电路，在一次电路中流动正向的电流。相反，在Q1断开而Q2接通时，在将非接触供电变压器130的一次电路与Q2连接起来的闭合电路中流动反向的电流。因此，通过Q1、Q2的切换，从半桥逆变器120向非接触供电变压器130输出高频交流。
半桥逆变器120的输出电压是开关单元支路的中点的电压，所以是无桥高功率因数升压型整流器110的两端电压的大约一半，变为在使用具备四个电力用半导体开关的全桥逆变器来生成交流时的交流输出电压的大约一半。
非接触供电变压器130由一次侧的送电线圈和二次侧的受电线圈构成，在送电线圈连接有串联电容器，在受电线圈连接有并联电容器。这样，在送电线圈连接串联电容器、在受电线圈连接并联电容器的情况下，能够选择各电容器的容量而使非接触供电变压器与理想变压器等效，非接触供电变压器的设计变得容易。
作为将在二次侧所接受的交流变换为直流的整流器140使用倍电压整流器140。倍电压整流器140具有将两个电容器C1、C2串联连接而成的电容器支路、和两个二极管D1、D2，其中，二极管D1以电容器支路侧成为正向的方式被插入非接触供电变压器130的二次侧电路的一端与电容器支路的上侧支路端部之间，二极管D2以非接触供电变压器130侧成为正向的方式被插入非接触供电变压器130的二次侧电路的一端与电容器支路的下侧支路端部之间。另外，电容器支路的中点与非接触供电变压器130的二次侧电路的另一端连接，电容器支路的两端与二次电池的两端连接。
在该倍电压整流器140中，非接触供电变压器130的二极管D1、D2连接的二次侧电路的一端为正电压时，利用将二次侧电路的一端、二极管D1、电容器C1、以及二次侧电路的另一端连接起来的电路进行电容器C1的充电，在非接触供电变压器130的二次侧电路的另一端为正电压时，利用将二次侧电路的另一端、电容器C2、二极管D1以及二次侧电路的一端连接起来的电路进行电容器C2的充电。
对二次电池施加将C1与C2的充电电压串联地相加之后的直流电压。
因此，从倍电压整流器140输出从非接触供电变压器130输入的交流电压的峰值的近2倍的直流电压。
这样，在该非接触供电系统中，半桥逆变器120的交流输出电压下降为全桥逆变器的输出的一半，但倍电压整流器140将输出电压提高为全波整流器的输出的2倍，所以供给给二次电池的电压与具有全桥逆变器以及全波整流器的以往的非接触供电系统相同。
在半桥逆变器120中所使用的电力用半导体开关的数量是全桥逆变器的使用数量的一半，在倍电压整流器140中所使用的二极管的数量是全波整流器的使用数量的一半。因此，该非接触供电系统能够以低成本实现。
另外，在该非接触供电系统中，在半桥逆变器120的两个电力用半导体开关中交替地流动电流，所以电流流动的电力用半导体开关始终为一个。与此相对，在全桥逆变器中，始终在两个电力用半导体开关中流动电流。因此，被半桥逆变器的电力用半导体开关所消耗的电力与全桥逆变器相比较少，相应地，能够提高供电效率。
另外，倍电压整流器140也相同，在倍电压整流器的情况下，电流流动的二极管始终为一个，与始终在两个二极管中流动电流的全波整流器相比，消耗电力较少，能够提高供电效率。
另外，从半桥逆变器120输出的交流电压被输入非接触供电变压器130，所以非接触供电变压器130的电压下降为以往的非接触供电变压器的大约一半。作为非接触供电变压器的铁芯使用铁氧体，该铁氧体中的磁通密度与电压成比例，所以铁氧体的铁损因电压的降低而减少。另外，绝缘破坏的担忧也减少。
这样，该非接触供电系统与以往的非接触供电系统相比，具备如下的特点。
（1）供电效率提高数％。
（2）成本能够减少。
（3）由不产生高次谐波的高功率因数升压型整流器进行对工业交流电压的直流的变换，与工业电源的连接性优异。
此外，此处使用无桥高功率因数升压型整流器作为高功率因数升压型整流器，但如图3所示，也可以使用具备桥和一组升压型斩波器的高功率因数升压型整流器160。
另外，如图4所示，也可以在半桥逆变器120与非接触供电变压器130之间夹设变压器150。该变压器150使半桥逆变器120与非接触供电变压器130之间绝缘，并能够变更它们之间的电压比或者电流比。
接下来，对无桥高功率因数升压型整流器110的控制电路进行说明。
在该非接触供电系统中，能够通过控制半桥逆变器120的输出电压，来调整施加给二次电池的倍电压整流器140的输出电压。为了控制半桥逆变器120的输出电压，而控制无桥高功率因数升压型整流器110，来使输入至半桥逆变器120的直流电压可变。
图5示出其控制电路的构成。
该控制电路具备对无桥高功率因数升压型整流器110的电力用半导体开关的接通/断开进行驱动的半导体开关驱动单元171、控制半导体开关驱动单元的动作的脉冲宽度调制无桥整流器控制单元172、以及对无桥高功率因数升压型整流器110进行恒压控制的恒压控制单元173。另外，作为半桥逆变器120的控制机构，具备对半桥逆变器120的电力用半导体开关的接通/断开进行驱动的半导体开关驱动单元174、和基于频率f0对半导体开关驱动单元的动作进行控制的方形波逆变器控制单元175。
恒压控制单元173对半桥逆变器120的输出电压VIN进行反馈输入，并比较基准电压VIN0和VIN来控制脉冲宽度调制无桥整流器控制单元172。脉冲宽度调制无桥整流器控制单元172以如下方式控制半导体开关驱动单元171的动作，即、参照无桥高功率因数升压型整流器110的输入电压VAC、输入电流IAC以及输出电压VDC，并按照恒压控制单元173的指示来改变无桥高功率因数升压型整流器110的导通比（占空比）。
这样，控制无桥高功率因数升压型整流器110，使输入至半桥逆变器120的直流电压可变，从而能够调整倍电压整流器140的直流输出电压。
另外，图6所示的控制电路具备对无桥高功率因数升压型整流器110进行恒流控制的恒流控制单元176，而代替图5的恒压控制单元173，该恒流控制单元176对半桥逆变器120的输出电流IIN进行反馈输入，并比较基准电流IIN0和IIN，从而控制脉冲宽度调制无桥整流器控制单元172。其他的构成与图5相同。
另外，在图7所示的控制电路中，恒压控制单元173对倍电压整流器140的输出电压VL进行反馈输入，并比较基准电压VL0和VL，从而控制脉冲宽度调制无桥整流器控制单元172。其他的构成与图5相同。
此外，图6的恒流控制单元176也可以如图7的控制电路那样，对倍电压整流器140的输出电流进行反馈输入来控制脉冲宽度调制无桥整流器控制单元172。
另外，图8所示的控制电路具备对倍电压整流器140输出电压VL以及输出电流IL进行反馈输入来控制脉冲宽度调制无桥整流器控制单元172的二次电池充电控制单元177，而代替图5的恒压控制单元173。其他的构成与图5相同。
这样，在该非接触供电系统中，控制无桥高功率因数升压型整流器110，使输入至半桥逆变器120的直流电压可变，由此，通过控制半桥逆变器120的输出电压，能够调整倍电压整流器140的输出电压。
图9示出无桥高功率因数升压型整流器110的输入电压VAC（1）与输入电流IAC（2）的模拟波形。功率因数是99％以上，输入电流IAC几乎是正弦波，高次谐波较少。
另外，图10示出通过改变无桥高功率因数升压型整流器110的占空比而无桥高功率因数升压型整流器110的输出电压能够可变的范围。图中，（1）表示占空比，（2）表示功率因数，（3）表示效率（％）。
若VAC＝100V，使脉冲宽度调制的导通比（占空比）d变化为d＝0.9～0.34，则无桥高功率因数升压型整流器110的输出电压VD在140V～400V的范围中变化。
这样，在该非接触供电系统中，通过改变在地上侧设置的无桥高功率因数升压型整流器110的输出电压，能够容易地调整施加给二次电池的倍电压整流器140的输出电压。
（第2实施方式）
在第2实施方式中，对利用第1实施方式的非接触供电系统来接受供电的车辆的驱动装置进行说明。
图11示意性地示出该车辆的驱动装置。
该车辆100具备通过非接触供电系统进行充电的蓄电池40、检测蓄电池40的电压的电压传感器71、检测蓄电池40的电流的电流传感器72、对蓄电池40的充电状态进行监视的BMS（Battery ManagementSystem：电池管理系统）75、以蓄电池40的电力对旋转电机（电动发电机MG）进行驱动的车辆用驱动装置10B、在蓄电池40与车辆用驱动装置10B之间夹设的切断电路30、从非接触供电系统的地上侧装置200的送电线圈85接受供电的受电线圈73、与受电线圈73并联连接的电容器74、以及切断来自受电线圈73的供电的开关电路61。
车辆用驱动装置10B具备将两个平滑用电容器C11、C12串联连接而成的电容器支路16、逆变器17、和电动发电机MG，其中，逆变器17具备3条开关单元支路21、22、23，该开关单元支路21、22、23分别通过串联连接二组的由半导体开关元件（Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、Tr6）以及反馈二极管（D11、D12、D13、D14、D15、D16）构成的开关单元而形成，电动发电机MG的3相定子线圈Lu、Lv、Lw分别连接在各开关单元支路21、22、23的两个开关单元之间。
另外，受电线圈73的一端经由开关电路61以及交流线13与电容器支路16的中点连接，受电线圈73的另一端经由开关电路61以及交流线14连接在逆变器17的开关单元支路21的开关单元之间。
另外，在车辆中设置有对开关电路61进行驱动的驱动电路57、对切断电路30进行驱动的驱动电路51、进行逆变器17的半导体开关元件的切换的驱动电路53、以及控制它们的控制部56。
此外，切断电路30具有与蓄电池40的正极端子40a连接的继电器31、与继电器31并联连接的辅助继电器32以及电阻器33、以及与蓄电池40的负极端子40b连接的继电器34，通过驱动电路51操作各继电器31、32、34。
非接触供电系统的地上侧装置200具备与工业电源90连接而生成高频交流的电源部83、与送电线圈85串联连接的电容器86、以及对从电源部83输出的电力进行控制的控制器（电源控制部）84。该电源部83具有图2的无桥高功率因数升压整流器110以及半桥逆变器120。
从地上侧装置200以非接触供电方式进行蓄电池40的充电的情况下，以送电线圈85与受电线圈73对置的方式使车辆停止，驱动驱动电路57使开关电路61连接，驱动驱动电路51使切断电路30连接，并且，驱动驱动电路53而将逆变器17的各开关单元的半导体开关元件设定为断开。
在各开关单元的半导体开关元件变为断开的逆变器17中，仅开关单元支路21的两个开关单元所包含的反馈二极管D11、D12对从受电线圈73输入的交流发挥作用。
因此，如图12所示，由电容器支路16的两个电容器C11、C12、和逆变器17的两个反馈二极管D11、D12形成倍电压整流电路，并进行通过图2的电路所实施的蓄电池40的充电。
监视蓄电池40的充电状态的BMS75基于由电压传感器71所检测出的电压和由电流传感器72所检测出的电流来计算蓄电池40的电池余量（SOC）。而且，将基于电池余量所生成的充电电流指令值、和表示由电流传感器72所检测出的流向蓄电池40的电流的数据信号发送给地上装置200侧的控制器84。接收到这些数据信号的控制器84对从电源部83输出的交流电压进行调整，以补偿供给给蓄电池40的电流与充电电流指令值之差。由此，供给给蓄电池40的电流接近于充电电流指令值，并调整对蓄电池40的充电电力。
另外，在电动发电机MG以蓄电池40的电力力行的情况下，驱动电路57将开关电路61设定为断开，驱动电路51使切断电路30连接，从而蓄电池40的直流电压被输出至逆变器17。驱动电路53对逆变器17的各半导体开关元件进行PWM控制，以将输入至逆变器17的直流电力变换为3相交流电力。
由此，逆变器17将直流电力变换为3相交流电力，并输出至电动发电机MG，电动发电机MG力行来驱动未图示的驱动轮。
接下来，对电动发电机MG再生的情况进行说明。在再生制动时由电动发电机MG发电的3相交流电力被输出至逆变器17。
控制部56经由驱动电路53对逆变器17的各半导体开关元件进行PWM控制，以使逆变器17将3相交流电力变换为直流电力。由此，逆变器17将3相交流电力变换为直流电力，并将该变换后的直流电力输出至直流线11、12。变换后的直流电力被电容器C11、C12平滑化，并被供给给蓄电池40。
这样，在该车辆装置中，为了对蓄电池40进行充电，进行通过图2的电路实施的非接触供电。电动发电机MG以蓄积在蓄电池40中的电力旋转，另外，在再生制动时，由电动发电机MG发电的交流电力被变换为直流而蓄积在蓄电池40中。
图13示出图11的变形例。该车辆具有两个电动发电机MG，并具备用于驱动它们的两个逆变器18、28。第1电动发电机MG1作为被内燃机亦即未图示的发动机驱动的发电机进行动作，另外，作为能够进行发动机启动的电动机进行动作。第2电动发电机MG2作为驱动车辆的未图示的驱动轮的电动机进行动作，另外，在再生制动时作为发电机进行动作。
另外，在电容器支路16与蓄电池40之间具有DC－DC转换器15，该DC－DC转换器由将由半导体开关元件（Tr1、Tr2）以及反馈二极管（D1、D2）构成的两个开关单元串联连接而成的开关单元支路、一个电抗线圈L1、一个电容器C1构成。DC－DC转换器15的开关单元支路与电容器支路16并联连接，电容器C1与蓄电池40并联连接，与蓄电池40的负极侧连接的电容器C1的端部连接在开关单元支路的下侧支路端，在与蓄电池40的正极侧连接的电容器C1的端部和开关单元支路的开关单元连接点之间连接有电抗线圈L1。
该DC－DC转换器15具有对充电至蓄电池40的直流电力进行调整的功能。因此，在图13的装置中，不需要地上侧装置200中的充电控制的机构。
在该装置中，在利用来自地上侧装置200的非接触供电进行蓄电池40的充电的情况下，驱动电路57使开关电路61连接，驱动电路51使切断电路30连接，驱动电路54以及驱动电路55将逆变器18、28的各开关单元的半导体开关元件设定为断开状态。因此，与图11的电路相同，由电容器支路16的两个电容器C11、C12和逆变器18的两个反馈二极管D21、D22形成倍电压整流电路，由受电线圈73接受的交流电力在该倍电压整流电路中被变换为直流，并输出。
此时，驱动DC－DC转换器15的驱动电路52使开关单元支路的下侧支路的半导体开关元件Tr2成为断开状态，并对上侧支路的半导体开关元件Tr1进行PWM控制，来切换半导体开关元件Tr1的接通/断开。此时，DC－DC转换器15作为降压斩波器发挥作用，并输出被降压调整后的直流电压。蓄电池40通过被DC－DC转换器15降压调整后的直流电压被充电。
这样，DC／DC转换器15在蓄电池40充电时调整供给给蓄电池40的直流电力（直流电压以及直流电流）。
此时，控制部56基于电压传感器71的电压检测结果以及电流传感器72的电流检测结果来计算蓄电池40的电池余量（SOC），并根据电池余量对DC／DC转换器15的半导体开关元件Tr1的占空比进行控制，且调整供给给蓄电池40的充电电力。例如，在电池余量比规定值低的情况下，控制部56对向蓄电池40的供给电流进行恒流控制，从而迅速地对蓄电池40进行充电。另外，在电池余量增加而比规定值高的情况下，进行恒压控制，减小充电电力来防止过充电。
另外，第1电动发电机MG1或者第2电动发电机MG2以蓄电池40的电力力行的情况下，驱动电路57将开关电路61设定为断开，驱动电路51使切断电路30连接。另外，驱动与力行的电动发电机MG连接的逆变器18、28的驱动电路54、55对逆变器18、28的各半导体开关元件进行PWM控制，以将输入至逆变器18、28的直流电力变换为3相交流电力。
此时，驱动DC－DC转换器15的驱动电路52将开关单元支路的上侧支路的半导体开关元件Tr1设定为断开状态，并对下侧支路的半导体开关元件Tr2进行PWM控制来切换半导体开关元件Tr2的接通/断开。因此，DC－DC转换器15作为升压斩波器发挥作用，对从蓄电池40输出的直流电压进行升压。
升压后的直流电压被电容器C11、C12平滑化，再输入至逆变器18、28，被逆变器18、28变换为3相交流电力，再输出至电动发电机MG1、2。
另外，在第1电动发电机MG1或者第2电动发电机MG2再生的情况下，控制为与该电动发电机MG连接的逆变器18、28将3相交流电力变换为直流电力，变换后的直流电力被电容器C11、C12平滑化，再输入至DC－DC转换器15。
该情况下，DC－DC转换器15与从地上侧装置200C对蓄电池40进行充电时相同，控制为通过驱动电路52而作为降压斩波器发挥作用，从DC－DC转换器15输出降压调整后的直流电压，并通过该直流电力对蓄电池40进行充电。
此外，此处，为了向电动发电机MG输出交流电力，而使用能够将直流电力变换为3相交流电力的逆变器18、28，但在本发明中，只要是至少具有一个将两个由半导体开关元件以及续流二极管构成的开关单元串联连接而成的开关单元支路，且具备将直流变换为交流的功能和将交流变换为直流的功能的电力变换器，则都能够使用。
另外，此处，使用DC－DC转换器15来进行蓄电池充电电压的降压、蓄电池输出电压的升压，但在本发明中，只要是能够进行直流电压的升压以及降压的电力变换器，则都能够使用。
本发明的非接触供电系统供电效率高、能够减少成本，与工业电源的连接性优异，另外，施加给二次电池的电压的调整较容易，能够广泛利用于汽车、搬运车、移动机器人等移动体。
符号说明
10B车辆用驱动装置；13、14交流线；15DC－DC转换器；16电容器支路；17、18、19逆变器；21、22、23开关单元支路；30切断电路；31继电器；32辅助继电器；33电阻器；34继电器；40蓄电池；40a正极端子；40b负极端子；51、52、53、54、55、57驱动电路61开关电路；71电压传感器；72电流传感器；73受电线圈；74并联电容器；75BMS；83电源部；84控制器；85送电线圈；86电容器；90工业电源；100车辆；110可变电压整流器（无桥高功率因数升压型整流器）；120逆变器（半桥逆变器）；130非接触供电变压器；131送电线圈；132串联电容器；133受电线；134并联电容器；140整流器（倍电压整流器）；150变压器；151二次电池；152逆变器；153马达；154发动机；160高功率因数升压型整流器；171半导体开关驱动单元；172脉冲宽度调制无桥整流器控制单元；173恒压控制单元；174半导体开关驱动单元；175方形波逆变器控制单元；176恒流控制单元；177二次电池充电控制单元；200地上侧装置。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.（修改后）一种非接触供电系统，在非接触供电变压器的一次侧连接高频交流电源，在所述非接触供电变压器的二次侧连接对二次侧交流输出进行直流变换的整流器，其特征在于，
所述高频交流电源由半桥逆变器构成，该半桥逆变器经由串联电容器与所述非接触供电变压器的一次侧连接，
所述整流器由倍电压整流器构成，该倍电压整流器经由并联电容器与所述非接触供电变压器的二次侧连接，
所述倍电压整流器具有：
电容器支路，该电容器支路通过将两个电容器C1、C2串联连接而成；
第1二极管D1，该第1二极管D1以电容器支路侧成为正向的方式被插入所述电容器支路的一端与所述非接触供电变压器的二次侧电路的一端之间；以及
第2二极管D2，该第2二极管D2以电容器支路侧成为反向的方式被插入所述电容器支路的另一端与所述二次侧电路的所述一端之间，
其中，所述电容器支路的中点与所述二次侧电路的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其特征在于，
作为所述半桥逆变器的直流电源，使用高功率因数升压型整流器。
3.根据权利要求2所述的非接触供电系统，其特征在于，
通过所述高功率因数升压型整流器的输出电压调整来进行所述倍电压整流器的输出电压的调整。
4.根据权利要求3所述的非接触供电系统，其特征在于，
设置恒压控制电路，该恒压控制电路将所述半桥逆变器或者倍电压整流器的输出电压作为反馈输入来进行所述高功率因数升压型整流器的恒压控制，且所述非接触供电系统基于所述恒压控制电路的输出电压来控制所述高功率因数升压型整流器的导通比。
5.根据权利要求3所述的非接触供电系统，其特征在于，
设置恒流控制电路，该恒流控制电路将所述半桥逆变器或者倍电压整流器的输出电流作为反馈输入来进行所述高功率因数升压型整流器的恒流控制，且所述非接触供电系统基于所述恒流控制电路的输出电压来控制所述高功率因数升压型整流器的导通比。
6.（删除）
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
所述非接触供电变压器的一次侧被设置在地上，二次侧被设置在汽车、搬运车、移动机器人等移动体上。
8.根据权利要求1～6中的任意一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
所述倍电压整流器的输出与二次电池连接，通过控制所述高功率因数升压型整流器的导通比而进行所述二次电池的充电所需的一系列的控制。
9.根据权利要求2、3、4、5或者8中的任意一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
所述高功率因数升压型整流器是不具有桥的无桥高功率因数升压型整流器。
10.根据权利要求7所述的非接触供电系统，其特征在于，
设置所述非接触供电变压器的二次侧的移动体具备第1电力变换器，该第1电力变换器具备将直流变换为交流的功能和将交流变换为直流的功能；二次电池，该二次电池通过由所述第1电力变换器所变换的直流被充电；两个电容器，该两个电容器夹设在所述二次电池与所述第1电力变换器之间；以及旋转电机，该旋转电机通过由所述第1电力变换器所变换的交流被驱动，
其中，所述第1电力变换器至少具有一个开关单元支路，该开关单元支路通过将两个由半导体开关元件以及续流二极管构成的开关单元串联连接而成，
在通过所述非接触供电变压器的二次侧交流输出而对所述二次电池进行充电时，使构成所述第1电力变换器的全部开关单元的半导体开关元件成为断开状态，由串联连接的两个开关单元的续流二极管和所述两个电容器形成倍电压整流器。
11.根据权利要求10所述的非接触供电系统，其特征在于，
在所述二次电池与所述两个电容器之间具备能够进行直流电压的升压以及降压的第2电力变换器，在所述第1电力变换器将所述二次电池的直流输出变换为交流来驱动所述旋转电机时，所述第2电力变换器对所述二次电池的直流电压进行升压并输出给所述第1电力变换器，对所述二次电池进行充电时，所述第2电力变换器根据所述二次电池的电池余量对从所述倍电压整流器输出的直流电压进行降压，并输出至所述二次电池。

Claims (11)

1.一种非接触供电系统，其特征在于，
在与非接触供电变压器的一次侧连接的高频交流电源使用半桥逆变器，在非接触供电变压器的二次侧交流输出的直流变换中使用倍电压整流器。
2.根据权利要求1所述的非接触供电系统，其特征在于，
作为所述半桥逆变器的直流电源，使用高功率因数升压型整流器。
3.根据权利要求2所述的非接触供电系统，其特征在于，
通过所述高功率因数升压型整流器的输出电压调整来进行所述倍电压整流器的输出电压的调整。
4.根据权利要求3所述的非接触供电系统，其特征在于，
设置恒压控制电路，该恒压控制电路将所述半桥逆变器或者倍电压整流器的输出电压作为反馈输入来进行所述高功率因数升压型整流器的恒压控制，且所述非接触供电系统基于所述恒压控制电路的输出电压来控制所述高功率因数升压型整流器的导通比。
5.根据权利要求3所述的非接触供电系统，其特征在于，
设置恒流控制电路，该恒流控制电路将所述半桥逆变器或者倍电压整流器的输出电流作为反馈输入来进行所述高功率因数升压型整流器的恒流控制，且所述非接触供电系统基于所述恒流控制电路的输出电压来控制所述高功率因数升压型整流器的导通比。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
在所述非接触供电变压器的一次侧连接有串联电容器，在二次侧，在与所述倍电压整流器之间连接有并联电容器。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
所述非接触供电变压器的一次侧被设置在地上，二次侧被设置在汽车、搬运车、移动机器人等移动体上。
8.根据权利要求1～6中的任意一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
所述倍电压整流器的输出与二次电池连接，通过控制所述高功率因数升压型整流器的导通比而进行所述二次电池的充电所需的一系列的控制。
9.根据权利要求2、3、4、5或者8中的任意一项所述的非接触供电系统，其特征在于，
所述高功率因数升压型整流器是不具有桥的无桥高功率因数升压型整流器。
10.根据权利要求7所述的非接触供电系统，其特征在于，
设置所述非接触供电变压器的二次侧的移动体具备第1电力变换器，该第1电力变换器具备将直流变换为交流的功能和将交流变换为直流的功能；二次电池，该二次电池通过由所述第1电力变换器所变换的直流被充电；两个电容器，该两个电容器夹设在所述二次电池与所述第1电力变换器之间；以及旋转电机，该旋转电机通过由所述第1电力变换器所变换的交流被驱动，
其中，所述第1电力变换器至少具有一个开关单元支路，该开关单元支路通过将两个由半导体开关元件以及续流二极管构成的开关单元串联连接而成，
在通过所述非接触供电变压器的二次侧交流输出而对所述二次电池进行充电时，使构成所述第1电力变换器的全部开关单元的半导体开关元件成为断开状态，由串联连接的两个开关单元的续流二极管和所述两个电容器形成倍电压整流器。
11.根据权利要求10所述的非接触供电系统，其特征在于，
在所述二次电池与所述两个电容器之间具备能够进行直流电压的升压以及降压的第2电力变换器，在所述第1电力变换器将所述二次电池的直流输出变换为交流来驱动所述旋转电机时，所述第2电力变换器对所述二次电池的直流电压进行升压并输出给所述第1电力变换器，对所述二次电池进行充电时，所述第2电力变换器根据所述二次电池的电池余量对从所述倍电压整流器输出的直流电压进行降压，并输出至所述二次电池。
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