CN109980791A - 无线受电装置及使用其的无线电力传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线受电装置，在产生过电压时既能包含构成装置的电路元件，又能实现构成保护电路的电路元件自身的保护。无线受电装置(20)具备：受电单元(21)，包含受电线圈(L2)；整流电路(23)，具有：阳极和阴极分别与受电单元(21)的一个输出端(P1)连接的二极管(D1、D2)、阳极和阴极分别与受电单元(21)的另一个输出端(P2)连接的二极管(D3、D4)、分别与二极管(D3、D4)并联连接的电容器(Cd1、Cd2)，将由受电线圈(L2)接收到的交流电力变换为直流电力；保护电路(25)，包含连接于另一个输出端(P2)和整流电路(23)的输出端(P4)之间的开关元件(SW21)；控制电路(28)，其基于整流电路(23)的输出电压及电容器(Cd1或Cd2)的端子间电压，控制开关元件(SW21)的通断工作。

Description

无线受电装置及使用其的无线电力传输系统

技术领域

本发明涉及接收从供电侧无线传输的电力的无线受电装置及使用其的无线电力传输系统。

背景技术

近年来，作为用于对电动汽车的可充电电池进行充电的技术，备受注目的是无线电力传输技术。在该无线电力传输技术中，电力传输效率会随着根据负载的状态而产生的阻抗的变化而降低被视为一个问题。为了解决该问题，例如，在专利文献1中，提出的是如下技术，即，检测充电部的阻抗，在所检测到的阻抗比较低的情况下，选择桥式整流电路，在所检测到的阻抗达到了比较高的值的情况下，选择倍压整流电路，由此来抑制电力传输效率的降低。

但是，在专利文献1公开的技术中，需要的是切换桥式整流电路和倍压整流电路的开关、检测充电部的阻抗的检测部、控制开关的通/断的控制电路等硬件。特别是，在要处理的电力较大的情况下，需要大型的开关，所以会产生高成本化及设置空间的确保等问题。另外，在软件上，需要检测负载的阻抗而控制开关的通/断定时的主动控制算法，也存在系统复杂化之类的问题。

顺便说一下，在无线电力传输系统中，往往会在供电中且在受电侧产生过电压等异常，为了从这种异常方面保护电路元件，已知的是搭载保护电路。例如，在专利文献2中，提出的是使用保护整流电路的开关元件免受过电压的保护电路。专利文献2公开的保护电路具有连接于受电侧谐振电路的输出部和整流电路的输出部之间的开关元件和整流元件，在受电侧电压检测部检测到的输出电压的值超过预设定的基准电压值时，使开关元件工作而使电路短路，保护电路元件免受过电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2013/136409号

专利文献2：国际公开第2016/159093号

发明内容

在上述专利文献1的无线电力传输系统上应用了专利文献2的保护电路的情况下，能够防止随着阻抗的变化而来的电力传输效率的降低，并且能够保护构成整流电路等的电路元件免受过电压。

但是，在组合桥式整流电路和倍压整流电路而成的无线受电装置中，如果仅单纯地组装有保护电路，则有时会因保护电路的工作定时，而产生向构成保护电路的开关元件等通以过大的电流之类的问题。也考虑采用选择可耐受过大电流的元件的方法，但在那种情况下，有可能会导致装置的大型化、高成本化。因此，希望开发一种不伴随装置的大型化、高成本化就可抑制向构成保护电路的元件通以过大电流的技术。

本发明是鉴于上述实情而完成的，其目的在于，提供一种无线受电装置及无线电力传输系统，其在产生了过电压的情况下，既能够保护构成装置的电路元件，又能够保护构成保护电路的电路元件自身。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明的无线受电装置的特征为，具备：受电单元，其包含受电线圈；整流电路，其具有：阳极与所述受电单元的一个输出端连接的第一二极管、阴极与所述一个输出端连接的第二二极管、阳极与所述受电单元的另一个输出端连接的第三二极管、阴极与所述另一个输出端连接的第四二极管、分别与所述第三及第四二极管并联连接的第一及第二电容器，将由所述受电线圈接收到的交流电力变换为直流电力；保护电路，其包含连接于所述受电单元的所述另一个输出端和所述整流电路的输出端之间的第一开关元件；控制电路，其基于所述整流电路的输出电压及所述第一或第二电容器的端子间电压，控制所述第一开关元件的通断工作。

根据本发明，在产生了过电压的情况下，既能够实现构成整流电路等的电路元件的保护，又能够抑制向构成保护电路的第一开关元件等通以过大的电流，能够保护构成保护电路的电路元件自身。

在本发明中，优选所述保护电路还包含连接于所述受电单元的所述一个输出端和所述整流电路的输出端之间的第二开关元件，所述控制电路基于所述整流电路的输出电压及所述第一或第二电容器的端子间电压，控制所述第一及第二开关元件的通断工作。根据该结构，能够迅速地保护构成保护电路的电路元件。

在本发明中，优选所述保护电路还包含连接于所述受电单元的所述另一个输出端和所述第一开关元件之间、或连接于所述第一开关元件和所述整流电路的输出端之间的第一整流元件。根据该结构，在保护电路不工作的通常工作时，能够防止无线受电装置的工作因保护电路的第一开关元件的寄生电容的影响而不稳定。

在本发明中，优选所述保护电路还包含：第一整流元件，其连接于所述受电单元的所述另一个输出端和所述第一开关元件之间、或连接于所述第一开关元件和所述整流电路的输出端之间；第二整流元件，其连接于所述受电单元的所述一个输出端和所述第二开关元件之间、或连接于所述第二开关元件和所述整流电路的输出端之间。根据该结构，在保护电路不工作的通常工作时，能够防止无线受电装置的工作因保护电路的第一及第二开关元件的寄生电容的影响而不稳定。

在本发明中，优选所述保护电路还包含：第一整流元件，其连接于所述受电单元的所述另一个输出端和所述第一开关元件之间；第二整流元件，其连接于所述受电单元的所述一个输出端和所述第一开关元件之间，所述第一开关元件经由所述第一整流元件与所述另一个输出端连接，并且经由所述第二整流元件与所述一个输出端连接。根据该结构，在保护电路不工作的通常工作时，能够防止无线受电装置的工作因保护电路的第一开关元件的寄生电容的影响而不稳定。另外，由于保护电路使用单一开关元件而构成，因此能够实现低成本化和控制的稳定化。

在本发明中，优选所述第一开关元件为第一场效应晶体管，所述第二开关元件为第二场效应晶体管，所述第四二极管为所述第一场效应晶体管的寄生二极管，所述第二二极管为所述第二场效应晶体管的寄生二极管。根据该结构，能够使整流电路的一部分元件与保护电路共有，能够省略独立的保护电路而实现小型化及低成本化。

在本发明中，优选还具备：第一电压检测电路，其检测所述整流电路的输出电压；第二电压检测电路，其检测所述第一电容器或所述第二电容器的端子间电压，所述控制电路基于所述第一电压检测电路及所述第二电压检测电路的检测结果，控制所述第一开关元件的通断工作。根据该结构，能够基于整流电路的输出电压及第一或第二电容器的端子间电压，控制第一开关元件的通断工作。

在本发明中，优选所述第二电压检测电路以检测所述第二电容器的端子间电压的方式构成，所述控制电路在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压，且所述第二电压检测电路检测到的电压低于第二阈值电压时，将所述第一开关元件设为接通。根据该结构，能够进一步抑制向构成保护电路的元件通以过大的电流。

在本发明中，优选所述第二阈值电压基于所述第一开关元件的额定电流而设定。通过该结构，能够进一步抑制向构成保护电路的元件通以过大的电流。

在本发明中，优选所述第二电压检测电路以检测所述第一电容器的端子间电压的方式构成，所述控制电路在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压，且所述第二电压检测电路检测到的电压超过第三阈值电压时，将所述第一开关元件设为接通。根据该结构，能够进一步抑制向构成保护电路的元件通以过大的电流。

在本发明中，优选所述第三阈值电压基于所述第一开关元件的额定电流而设定。通过该结构，能够进一步抑制向构成保护电路的元件通以过大的电流。

在本发明中，优选所述控制电路在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压的情况下，将指示供电工作的停止的供电停止信号输出。根据该结构，能够迅速地保护构成保护电路的元件。

本发明的无线受电装置优选还具备：第一电压检测电路，其检测所述整流电路的输出电压；第二电压检测电路，其检测所述第二电容器的端子间电压，所述控制电路在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压时，将所述第二开关元件设为接通，并且在所述第一电压检测电路检测到的电压超过所述第一阈值电压，且所述第二电压检测电路检测到的电压低于第二阈值电压时，将所述第一开关元件设为接通。通过在检测到了输出电压的过电压以后马上将第二开关元件设为接通，即使在第一及第二电容器作为倍压电路而工作的状态下，也能够缓和输出电压的上升，并且能够在电流负载开放时容易确保将第二电容器的电荷放出的路径而进行放电。因此，能够使第二电容器的端子间电压立即降低。

本发明的无线受电装置优选还具备：第一电压检测电路，其检测所述整流电路的输出电压；第二电压检测电路，其检测所述第一电容器的端子间电压，所述控制电路在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压时，将所述第二开关元件设为接通，并且在所述第一电压检测电路检测到的电压超过所述第一阈值电压，且所述第二电压检测电路检测到的电压超过第三阈值电压时，将所述第一开关元件设为接通。通过在检测到了输出电压的过电压以后马上将第二开关元件设为接通，即使在第一及第二电容器作为倍压电路而工作的状态下，也能够缓和输出电压的上升，并且能够在电流负载开放时容易确保将第二电容器的电荷放出的路径而进行放电。因此，能够使第二电容器的端子间电压立即降低。

在设所述交流电力的频率为f、设所述负载的最大电阻值为R_Lmax时，优选所述第一电容器的静电容量C₁及所述第二电容器的静电容量C₂满足C₁、C₂＜1/(2fR_Lmax)。据此，能够使整流电路作为桥式整流电路或倍压整流电路而工作，能够使整流电路作为桥式整流电路而工作的桥式整流模式、和作为倍压整流电路而工作的倍压整流模式的时间比率随着与整流电路的输出端连接的负载的阻抗变化而被动地变化。即，在负载阻抗较低时，能够延长桥式整流模式的工作时间，在负载的阻抗较高时，能够延长倍压整流模式的工作时间。因此，无需另外设置需要主动控制的阻抗变换器，就能够抑制从整流器的输入侧看到的负载阻抗的变动。

优选所述第一电容器的静电容量C₁及所述第二电容器的静电容量C₂满足1/(80×2fR_Lmax)＜C₁、C₂。根据该结构，能够使倍压整流模式相对于向整流电路输入的交流电力的半周期的时间比率的上限值大于10％。因此，能够在负载阻抗的变动范围内使两个模式以适当的时间比率而工作，能够进一步提高抑制负载阻抗的变动的效果。

本发明的无线受电装置优选还具备：与所述整流电路的输出端并联连接的平滑电容器、设置于所述整流电路的输出端和所述平滑电容器之间的扼流圈。根据该结构，能够抑制向构成保护电路的电路元件通以过大的电流。

本发明的无线受电装置优选还具备电感元件，所述电感元件设置于所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阴极的连接点与所述第一开关元件和所述整流电路的输出端的连接点之间。根据该结构，能够缓和将第一开关元件接通了时的过电流，能够防止开关元件的损坏。

另外，本发明的无线电力传输系统的特征为，具备：无线供电装置、上述的本发明的无线受电装置，所述无线供电装置具备：逆变器，其将直流电力变换为交流电力；供电单元，其包含接收所述交流电力而产生交流磁场的供电线圈，电流检测电路，其检测从所述逆变器输出的电流；供电控制电路，其控制所述逆变器的工作，所述供电控制电路在所述电流检测电路检测到的电流超过阈值电流时，使所述逆变器的工作停止。

根据本发明，在产生了过电压的情况下，既能够实现构成整流电路等的电路元件的保护，又能够抑制向构成保护电路的第一开关元件等通以过大的电流，能够保护构成保护电路的电路元件自身。另外，因为在无线供电装置侧检测异常而使供电工作停止，所以能够更迅速地在无线受电装置侧保护构成保护电路的元件。

发明效果

根据本发明，能够提供一种无线受电装置及无线电力传输系统，其在产生了过电压的情况下，既能够实现构成装置的电路元件的保护，又能够实现构成保护电路的电路元件自身的保护。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的无线电力传输系统的整体电路图；

图2(a)及(b)是用于对保护电路25的工作进行说明的图；

图3(a)及(b)是用于对二极管D5、D6的作用进行说明的图；

图4是表示整流电路23的输出电压Vo、第二电容器Cd2的端子间电压v_C2及从控制电路28输出的控制信号SG1的信号波形图；

图5(a)及(b)是整流电路23的桥式整流模式的说明图；

图6(a)及(b)是整流电路23的倍压整流模式的说明图；

图7是表示桥式整流电路及倍压整流电路的电力传输效率的时间变化之一例的曲线图；

图8是整流电路23的等效电路图；

图9是表示整流电路23的输入输出电流的波形图；

图10(a)及(b)是等效电路图，(a)表示的是桥式整流工作模式的等效电路，(b)表示的是倍压整流工作模式的等效电路；

图11是表示整流电路23的输入电压v_rect的波形图；

图12(a)及(b)是表示模式切换点的位置上的输入电压v_rect的波形图，(a)表示的是切换定时滞后(D较大)的情况，(b)表示的是切换定时提前(D较小)的情况；

图13是表示从整流电路23的输入侧看到的负载阻抗|Z_ac|和实际的负载阻抗R_L之间的关系的曲线图；

图14是表示第二实施方式的无线受电装置的结构的电路图；

图15是表示整流电路23的输出电压Vo、第一电容器Cd1的端子间电压v_C1及从控制电路28输出的控制信号SG1的信号波形图；

图16是表示第三实施方式的无线受电装置的结构的电路图；

图17是表示第四实施方式的无线受电装置的结构的电路图；

图18是表示第五实施方式的无线受电装置的结构的电路图；

图19是表示本发明第六实施方式的无线受电装置的结构的电路图；

图20是表示整流电路23的输出电压Vo、第二电容器Cd2的端子间电压v_C2及从控制电路28输出的控制信号SG11、S12的信号波形图；

图21是表示本发明第七实施方式的无线受电装置的结构的电路图；

图22是表示整流电路23的输出电压Vo、第一电容器Cd1的端子间电压v_C1及从控制电路28输出的控制信号SG11、S12的信号波形图；

图23是表示本发明第八实施方式的无线受电装置的结构的电路图。

符号说明

1 无线电力传输系统

10 无线供电装置

11 直流电源

12 逆变器

13 供电单元

14 电流检测电路

15 供电控制电路

20 无线受电装置

21 受电单元

23 整流电路

25 保护电路

26 第一电压检测电路

27 第二电压检测电路

28 控制电路

30 负载

C11、C12 电容器

C21、C22 电容器

Cd1、Cd2 电容器

Cs 平滑电容器

D1 二极管

D2 二极管

D3 二极管

D4 二极管

D5 二极管(第一整流元件)

D6 二极管(第二整流元件)

L1 供电线圈

L2 受电线圈

L3 扼流圈

L4 电感元件

P1 整流电路23的一个输入端

P2 整流电路23的另一个输入端

P3 整流电路23的一个输出端

P4 整流电路23的另一个输出端

P5 第三二极管的阳极和第四二极管的阴极的连接点

P6 第一开关元件和整流电路的输出端的连接点

SW11～SW14 开关元件

SW21、SW22 开关元件

具体实施方式

下面，参照附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

图1是本发明第一实施方式的无线电力传输系统的整体电路图。

如图1所示，无线电力传输系统1是由无线供电装置10和无线受电装置20的组合构成，从无线供电装置10向无线受电装置20无线传输电力的系统。

无线供电装置10具备：将从直流电源11供给的直流电力变换为交流电力的逆变器12、接收交流电压而产生磁通的供电单元13。逆变器12是由四个开关元件SW11～SW14桥接而成的全桥式开关电路。作为开关元件SW11～SW14，例如可使用MOSFET。开关元件SW11～SW14的通断工作通过从供电控制电路15供给的开关控制信号来控制，通过对开关元件SW11～SW14进行通断控制，直流电力变换为例如100KHz的交流电力。

供电单元13具有供电线圈L1及电容器C11、C12。供电线圈L1例如是使用将多个细导线绞合而成的利兹线或单线而构成的平面线圈或螺线管线圈。供电线圈L1与电容器C11、C12一同构成LC谐振电路。电容器C11、C12例如是陶瓷电容器，具有调节LC谐振电路的谐振频率的功能。在本实施方式中，电容器C11、C12分别与供电线圈L1的一端及另一端串联连接，但也可以将电容器C11、C12中的至少一方与供电线圈L1并联连接，或者也可以省略电容器C11、C12中的一方或双方。这样构成的供电单元13的供电线圈L1接收从逆变器12供给的交流电力而产生交流磁场。

另外，本实施方式的无线供电装置10具备检测从逆变器12输出的电流的电流检测电路14。电流检测电路14在检测到了超过阈值的过电流时，就将异常检测信号输出，且将异常检测信号供给到供电控制电路15。而且，由于输入有异常检测信号的供电控制电路15会使构成逆变器的四个开关元件SW11～SW14的开关工作停止，因此能够防止无线供电装置10的异常工作而提高系统的安全性。另外，因为在无线供电装置10侧，检测异常而使供电工作停止，所以在后述的无线受电装置20中，能够更迅速地保护构成保护电路的元件。

接着，对无线受电装置20进行说明。无线受电装置20具备：经由供电线圈L1产生的磁场而获取交流电力的受电单元21、将由受电单元21接收到的交流电力变换为直流电力的整流电路23、保护整流电路23免受过电压的保护电路25、监控整流电路23的输出电压的第一电压检测电路26、监控整流电路23所含的第二电容器Cd2的端子间电压(即，与受电单元21连接的整流电路23的另一个输入端P2的电压)的第二电压检测电路27、基于第一及第二电压检测电路26、27的检测结果而控制保护电路25的工作的控制电路28。

受电单元21具有受电线圈L2及电容器C21、C22。受电单元21的构成可与供电单元13同样，结构可以与供电单元13相同，也可以与供电单元13不同。受电线圈L2通过与供电单元13的供电线圈L1进行磁耦合而产生交流电力。

整流电路23包含：桥接在一起的四个二极管D1～D4、分别与二极管D3、D4并联连接的电容器Cd1、Cd2，二极管D1～D4构成全桥整流电路。另外，虽然详细内容在后面进行描述，但电容器Cd1、Cd2与二极管D1、D2一同构成倍压整流电路。

二极管D1的阳极及二极管D2的阴极构成整流电路23的一个输入端P1，与受电单元21的一个输出端连接。二极管D3的阳极及二极管D4的阴极构成整流电路23的另一个输入端P2，与受电单元21的另一个输出端连接。另外，二极管D1及D3的各阴极构成整流电路23的一个输出端P3，二极管D2及D4的各阳极构成整流电路23的另一个输出端P4。在整流电路23的另一个输出端P4接地的情况下，一个输出端P3成为正极侧的输出端，另一个输出端P4成为负极侧的输出端。在整流电路23的一对输出端P3、P4间，并联连接有平滑电容器Cs。另外，在整流电路23的一对输出端P3、P4间，连接有例如蓄电池作为负载30，通过无线受电装置20接收到的电力而充电。

保护电路25具有两个开关元件SW21、SW22和两个二极管D5、D6。开关元件SW21(第一开关元件)设置于整流电路23的另一个输入端P2(受电单元21的另一个输出端)和整流电路23的另一个输出端P4之间，开关元件SW22(第二开关元件)设置于整流电路23的一个输入端P1(受电单元21的一个输出端)和整流电路23的另一个输出端P4之间。开关元件SW21、SW22的通断工作通过来自控制电路28的控制信号SG1而控制。

二极管D5(第一整流元件)与开关元件SW21串联连接，以二极管D5的阳极面向整流电路23的另一个输入端P2(受电单元21的另一个输出端)侧，且阴极面向整流电路23的另一个输出端P4侧的方式连接。即，二极管D5以朝向整流电路23的另一个输出端P4的方式顺向连接。在本实施方式中，二极管D5设置于比开关元件SW21更靠整流电路23的输入端侧，但也可以设置于整流电路23的输出端侧。

二极管D6(第二整流元件)与开关元件SW22串联连接，以二极管D6的阳极面向整流电路23的一个输入端P1(受电单元21的一个输出端)侧，且阴极面向整流电路23的另一个输出端P4侧的方式连接。即，二极管D6以朝向整流电路23的另一个输出端P4的方式顺向连接。在本实施方式中，二极管D6设置于比开关元件SW22更靠整流电路23的输入端侧，但也可以设置于整流电路23的输出端侧。

第一电压检测电路26是监控整流电路23的输出电压的电路，在整流电路23的输出电压超过规定的阈值电压(第一阈值电压)的情况下，将第一检测信号SGa输出。第一阈值电压基于构成整流电路23的电路元件的额定电压而设定。第二电压检测电路27是监控第二电容器Cd2的端子间电压的电路，在电容器Cd2的端子间电压低于规定的阈值电压(第二阈值电压)的情况下，将第二检测信号SGb输出。第二阈值电压基于第一开关元件SW21的额定电流而设定。

控制电路28在第一检测信号及第二检测信号双方都有效时，将控制信号SG1输出。由此，开关元件SW21、SW22双方都变成接通，整流电路23的输入端P1、P2和输出端P4短路。因此，能够保护构成整流电路23的二极管D1～D4等电路元件免受过电压。另外，控制电路28在至少第一检测信号有效时，将供电停止信号SG2输出。供电停止信号SG2被无线地发送到无线供电装置10侧，由于接收到了供电停止信号SG2的无线供电装置10的供电控制电路15会使开关元件SW11～SW14的工作停止，因此能够防止无线供电装置10的工作而提高系统的安全性。

图2(a)及(b)是用于对保护电路25的工作进行说明的图。另外，图3(a)及(b)是用于对二极管D5、D6的作用进行说明的图。

如图2(a)所示，在保护电路25的开关元件SW21、SW22断开时，可忽略保护电路25来研究。因此，在整流电路23以后述的桥式整流模式工作时，从整流电路23的一个输入端P1向另一个输入端P2的一个电流路径成为依次经由二极管D1、负载30、二极管D4的返回路径。另外，从整流电路23的另一个输入端P2向一个输入端P1的另一个电流路径成为依次经由二极管D3、负载30、二极管D2的返回路径。这时，通过二极管D5、D6的作用，不向保护电路25的开关元件SW21、SW22通以电流。

如图2(b)所示，在保护电路25的开关元件SW21、SW22接通时，保护电路25的电流路径优先。因此，从整流电路23的一个输入端P1向另一个输入端P2的一个电流路径成为依次经由二极管D6、开关元件SW22、二极管D4的返回路径。另外，从整流电路23的另一个输入端P2向一个输入端P1的另一个电流路径成为依次经由二极管D5、开关元件SW21、二极管D2的返回路径。即，不向负载30通以电流，因此能够保护构成整流电路23及更靠后级的电路的电路元件免受过电压。

这里，如图3(a)所示，在保护电路25上未设有二极管D5、D6且在开关元件SW21、SW22上存在寄生电容的情况下，即使开关元件SW21、SW22为断开状态，也向开关元件SW21、SW22的寄生电容通以电流。即，从受电单元21供给的电流也流向不仅经由整流电路23还经由开关元件SW21、SW22而再次返回到受电单元21的路径，所以会产生无效电力而功率因数变差。

但是，如图3(b)所示，在设有二极管D5、D6的情况下，即使在开关元件SW21、SW22上存在寄生电容，经由开关元件SW21、SW22的电流路径也被完全阻断，在电路上与开放等效，也不进行寄生电容的放电。因此，能够抑制由开关元件SW21、SW22的寄生电容引起的无效电力的产生。

保护电路25是在整流电路23的输出电压非常高时，使整流电路23的输入端和负极侧的输出端短路，而防止构成整流电路23等的电路元件的损坏的电路，监控整流电路23的输出电压，在检测到了过电压的情况下，将开关元件SW21、SW22接通，防止过电压。这里，与开关元件SW21并联连接的电容器Cd2的端子间电压为交流电压，在过电压时，电容器Cd2的端子间电压的峰值电平非常高。当在那种峰值电平高的定时将开关元件SW21接通时，就有可能向开关元件SW21通以过大的电流而使其损坏。因此，在本实施方式中，基于整流电路23的输出电压Vo及电容器Cd2的端子间电压v_C2双方，进行保护电路25的开关元件SW21、SW22的通断控制。

图4是表示整流电路23的输出电压Vo、第二电容器Cd2的端子间电压v_C2及从控制电路28输出的控制信号SG1的信号波形图。

如图4所示，整流电路23的输出电压Vo实质上是直流电压，这里，随着时间的推移逐渐上升，而处于过电压状态。另一方面，电容器Cd2的端子间电压v_C2是近似正弦波的交流电压，其振幅也与整流电路23的输出电压Vo同样，逐渐上升。

第一电压检测电路26监控整流电路23的输出电压Vo，在输出电压Vo超过第一阈值电压V_th1的时刻t_a时，将第一检测信号SGa输出。另外，第二电压检测电路27监控电容器Cd2的端子间电压v_C2，在端子间电压v_C2低于阈值电压V_th2时，将第二检测信号SGb输出。

在整流电路23的输出电压Vo高于第一阈值电压V_th1的时刻t_a以后，需要使保护电路25工作而使过电压的供给停止。但是，如图所示，因为在时刻t_a的时间点，电容器Cd2的端子间电压v_C2高于第二阈值电压V_th2，所以控制信号SG1保持为低电平的状态，保护电路25未开始工作。因此，能够抑制向保护电路25的开关元件SW22通以过大的电流。

其后，在电容器Cd2的端子间电压v_C2发生变化而低于第二阈值电压V_th2的时刻t_b时，第二电压检测电路27的第二检测信号SGb成为高电平，控制信号SG1也成为高电平。由此，第一及第二开关元件SW21、SW22双方都变成接通，因此能够防止从整流电路23输出过电压。

在本实施方式中，开关元件SW22在与开关元件SW21相同的定时从断开切换到接通，但也可在不同于开关元件SW21的定时进行切换。因为即使在整流电路23的输出电压Vo高于第一阈值电压V_th1的时刻t_a的定时将开关元件SW22接通，也不会向开关元件SW22、二极管D6通以过大的电流，所以通过将开关元件SW22比开关元件SW21更早地接通，能够实现整流电路23的早期保护。

接着，对整流电路23的通常的整流工作进行说明。在输出电压不是过电压的通常工作时，整流电路23以下面详细描述的桥式整流模式或倍压整流模式进行工作。

图5及图6是整流电路23的工作模式的说明图，图5(a)及(b)分别表示的是桥式整流模式，图6(a)及(b)分别表示的是倍压整流模式。

如图5(a)所示，在附加了以整流电路23的一个输入端P1为正极且以另一个输入端P2为负极的电压时，流通的是构成桥式整流电路的四个二极管D1～D4中的第四二极管D1、D4成为接通，第二及第三二极管D2、D3成为断开电流。相反，如图5(b)所示，在产生了以整流电路23的输入端P1为负极且以输入端P2为正极的电压时，流通的是第二及第三二极管D2、D3成为接通，且第一及第四二极管D1、D4成为断开的电流。因此，整流电路23的一个输出端P3成为正极端子，另一个输出端P4成为负极端子，一对输出端P3、P4间的整流后的电压成为整流电路23的输入交流电压的最大值V_max的直流电压。

第一及第二电容器Cd1、Cd2与二极管D1、D2一同构成倍压整流电路。另外，在二极管D1、D2与二极管D3、D4一同作为桥式整流电路而工作时，第一及第二电容器Cd1、Cd2作为针对桥式整流电路的高次谐波滤波元件发挥作用。为了降低向负载30输入的输入电流的波动，第一及第二电容器Cd1、Cd2的静电容量优选为相同，但也可以不必相同。

如图6(a)所示，在附加了以整流电路23的一个输入端P1为正极且以另一个输入端P2为负极的电压时，流通的是通过第一二极管D1及第一电容器Cd1的电流，在第一电容器Cd1的两端产生相当于整流电路23的输入交流电压的最大值V_max的直流电压。相反，如图6(b)所示，在附加了以整流电路23的输入端P1为负极且以输入端P2为正极的电压时，流通的是通过第二二极管D2及第二电容器Cd2的电流，在第二电容器Cd2的两端产生相当于整流电路23的输入交流电压的最大值V_max的直流电压。

因此，整流电路23的一对输出端P3、P4间的整流后的电压成为整流电路23的输入交流电压的最大值V_max的约2倍的直流电压。这样，倍压整流电路就是即使输入交流电压相同，在与桥式整流电路相比时也可得到约2倍的直流输出电压的电路，输入阻抗也成为约一半。

这里，参照图7对仅使用桥式整流电路时和仅使用倍压整流电路时的各自的、将蓄电池充电时的电力传输效率进行说明。

图7是表示桥式整流电路及倍压整流电路的电力传输效率的时间变化之一例的曲线图。

如图7所示，充电起初时的蓄电池的阻抗较低，随着充电不断进展，阻抗逐渐增大。仅使用桥式整流电路时的电力传输效率在蓄电池的充电期间的后半段开始变差。另一方面，仅使用倍压整流电路时的电力传输效率在蓄电池的充电起初时，比使用桥式整流电路时低，但在蓄电池充电期间的后半段，比使用桥式整流电路时高。

因此，在本实施方式中，使两者以在阻抗较低的蓄电池的充电起初时，桥式整流电路的整流作用较强，随着充电量的增大，倍压整流电路的整流作用逐渐比桥式整流电路强的方式工作。

整流电路23在输入交流电压的半周期的起始时，以倍压整流模式工作，在半周期的中途，从倍压整流模式切换到桥式整流模式。然后，在移至下一个半周期的定时，再从桥式整流模式切换到倍压整流模式。

如图6(a)及(b)所示，在整流电路23以倍压整流模式工作时，二极管D3、D4均为断开状态。从倍压整流模式向桥式整流模式的切换通过二极管D3或D4的接通工作来进行。例如，在输入交流电压的正的半周期中，以倍压整流模式工作的整流电路23(参照图6(a))的第二电容器Cd2的端子间电压对二极管D4赋予反向偏压，但随着倍压整流工作的进展，电容器Cd2就逐渐放电，端子间电压逐渐下降，在进一步完全放电以后，电容器Cd2的端子间电压的极性就进行反转，开始充电，端子间电压对二极管D4赋予正向偏压，这时二极管D4成为接通，由此，整流电路23从倍压整流模式切换到桥式整流模式。

从桥式整流模式向倍压整流模式的切换在输入交流电压的极性进行了反转的定时进行。这时，由于电容器Cd2(或Cd1)的端子间电压对二极管D4(或D3)赋予反向偏压，因此二极管D4(或D3)成为断开状态，切换到倍压整流模式。

从倍压整流模式向桥式整流模式的切换会受到电容器Cd1、Cd2的静电容量的大小的影响。由于如果容量大，则时间常数就增大，因此在输入交流电压的半周期的期间内，不能使电容器Cd1、Cd2完全放电，但通过减小容量，在输入交流电压的半周期的时间内，能够使电容器Cd1、Cd2完全放电，从而进一步进行充电，直到二极管D3、D4成为接通的电压为止。

这意味着第一及第二电容器Cd1、Cd2的容量越大，从倍压整流模式向桥式整流模式切换的定时越滞后，反之，容量越小，定时越提前。即，在第一及第二电容器Cd1、Cd2的容量大时，倍压整流模式的工作比率较高，在容量小时，桥式整流模式的工作比率较高。

在设输入交流电力的频率为f、设蓄电池的负载阻抗的最大值为R_Lmax时，第一电容器Cd1的静电容量C₁及第二电容器Cd2的静电容量C₂分别需要小于1/(2fR_Lmax)(即，满足C₁、C₂＜1/(2fR_Lmax))。如果是这种静电容量，则即使在负载阻抗最大时，也能够使倍压整流模式相对于桥式整流模式的时间比率小于100％，能够在负载阻抗的变动范围内，常时地进行桥式整流电路的整流工作。

另外，第一电容器Cd1的静电容量C₁及第二电容器Cd2的静电容量C₂分别优选大于1/(80×2fR_Lmax)(即，满足C₁、C₂＞1/(80×2fR_Lmax))。如果是这种静电容量，则能够使整流电路23的倍压整流模式相对于桥式整流模式的时间比率的上限值大于10％。因此，能够在负载阻抗的变动范围内，使两个模式以适当的时间比率而工作，能够进一步提高抑制负载阻抗的变动的效果。

在负载30为蓄电池的情况下，桥式整流电路的整流工作的比率在充电起始时最高。当蓄电池的充电不断进展而负载阻抗逐渐增大时，桥式整流电路的整流工作的比率就会逐渐减小，反之，倍压整流电路的整流工作的比率逐渐增大。而且，在负载阻抗成为最大的蓄电池的充电完成了时，桥式整流电路的整流工作的比率成为最低，倍压整流电路的整流工作占主导地位。因此，无需另外设置需要主动控制的阻抗变换器，就能够抑制从整流电路23的输入侧看到的负载阻抗的变动。

图8是整流电路23的等效电路图。另外，图9是表示整流电路23的输入输出电流的波形图。

如图8及图9所示，在整流电路23的输入电流i_rect为正弦波的情况下，整流电路23的输出电流i_o不是通常的桥式整流波形，而成为非连续变化的波形。

当试着将整流电路23的输出电流i_o与输入电流i_rect及通以第二电容器Cd2的电流－i_C2重叠时，可知输出电流i_o与该两个电流中的某一方常时相等，在中途，切换模式。即，输出电流i_o在模式切换点以前与电流－i_C2相等，在模式切换点以后与输入电流i_rect相等。进而，通以第一电容器Cd1的电流i_C1和通以第二电容器Cd2的电流i_C2具有大小相同且符号相反的关系(i_C1＝－i_C2)。因此，可知整流电路23在以模式切换点为边界的半周期的前半周期，以倍压整流模式工作，在半周期的后半周期，以桥式整流模式工作。当用图8的箭头指向来定义各电流时，倍压整流模式的电流i_rect、i_C1及i_C2的关系成为i_rect＝i_C1－i_C2＝2i_C1。

另外，两个模式的切换是因为与第二电容器Cd2并联连接的二极管D4的接通工作的缘故。即，在第四二极管D4断开时，成为倍压整流模式，倍压整流电路的等效电路如图10(a)所示。另外，在二极管D4接通时，成为桥式整流模式，桥式整流电路的等效电路如图10(b)所示。

另外，整流电路23的相对于正弦波的输入电流i_rect而言的输入电压v_rect成为如图11所示的失真波形。在设第一及第二电容器Cd1、Cd2的端子间电压分别为v_C1、v_C2时，输入电压v_rect在正负半波上分别为v_C1或v_C2，当用图10(a)的箭头指向来定义各电压时，输出电压V_o和电容器Cd1、Cd2各自的端子间电压v_C1、v_C2之间的关系成为v_C1+v_C2＝V_o(一定)。

另外，两个模式的切换点是构成整流电路23的一个电容器的端子间电压变成零的点，这时，另一个电容器的端子间电压与输出电压Vo(直流电压)相等。即，成为v_C1(t＝0)＝0，v_C1(t＝t_d)＝Vo(t_d：切换时间)。

图12是用于对模式的切换点D的差异进行说明的图。

如图12(a)所示，在模式的切换定时滞后(D较大)的情况下，因为倍压整流工作的影响较大，所以输入电压v_rect增大。另一方面，如图12(b)所示，在模式的切换定时提前(D较小)的情况下，因为桥式整流工作的影响较大，所以即使输入电流i_rect的大小相同，输入电压v_rect也会减小。这意味着模式的切换定时越滞后，输入阻抗越会通过倍压整流模式的影响而减小。相反，意味着模式的切换定时越提前，通过桥式整流模式的影响输入阻抗越不会减小。

接着，对模式的切换点D的导出进行说明。

对从t＝0到t＝T/2的半周期进行研究，在将模式的切换点表示为D：[0、1]时，当用切换点的时间[μs]来书写时，成为TD/2[μs]。

根据以下条件式，求出模式的切换点D。

i_C2＝-i_C1

i_rect＝i_Cl-i_C2＝2i_C1

v_C1+v_C2＝Vo(恒定)

v_C1(t＝0)＝0，V_C1(t＝TD/2)＝Vo

接着，当计算v_C1时，如下所述。

根据初始条件

根据模式的最终值条件

接着，当计算I_o(i_o的平均值(DC值))时，如下所述。

接着，当将v_C1和I_o联立时，如下所述。

这里，可知因为(公式3)式的括号内的定义域为[－1、1]，所以需要满足π/(ωC_dR_L)＞1及R_L＜π/(ωC_d)。这是规定可应用本计算的负载阻抗R_L的范围的关系式。

而且，如上所述，为了在负载阻抗R_L为最大(R_L＝R_Lmax)时满足D＜1，需要为R_Lmax＜π/(ωC_d)。换句话说，需要满足R_Lmax＜1/(2fC_d)，第一及第二电容器Cd1、Cd2各自的静电容量C₁、C₂需要小于1/(2fR_Lmax)。由以上计算可知，为了在负载阻抗R_L为最大(R_L＝R_Lmax)时满足D＜1，只要满足C₁、C₂＜1/(2fR_Lmax)即可。

图13是表示从整流电路23的输入侧看到的负载阻抗|Z_ac|和实际的负载阻抗R_L之间的关系的曲线图。

如图13所示，在现有桥式整流电路的情况下，从整流电路23的输入侧看到的负载阻抗以与实际的负载阻抗R_L成正比的方式变化。即，在实际的负载阻抗R_L例如从约0Ω增大到约60Ω的情况下，从整流电路23的输入侧看到的负载阻抗|Z_ac|从约0Ω增大到约50Ω。

另一方面，在本发明的整流电路23的情况下，从整流电路23的输入侧看到的负载阻抗|Z_ac|成为比实际的负载阻抗R_L还小的变化。即，即使在实际的负载阻抗R_L从约0Ω增大到约60Ω的情况下，从整流电路23的输入侧看到的负载阻抗|Z_ac|也只是从约0Ω增大到约15Ω。这意味着在无线电力传输系统中，从无线供电装置10侧看到的无线受电装置20侧的负载阻抗的变动会通过整流电路23来抑制。因此，能够抑制由无线供电装置10侧和无线受电装置20侧的阻抗不匹配引起的电力传输效率的下降。

如上所述，本实施方式的无线电力传输系统1具备：无线地供给电力的无线供电装置10、接收从无线供电装置10无线供给的电力的无线受电装置20，无线受电装置20具有：包含二极管D1～D4及电容器Cd1、Cd2在内的整流电路23、包含第一开关元件SW21在内的保护电路25，由于不仅基于整流电路23的输出电压，而且还基于整流电路23的电容器Cd2的端子间电压来控制第一开关元件SW21的通断工作，因此能够抑制向构成保护电路25的第一开关元件SW21等通以过大的电流。另外，由于在受电单元的输出端产生了过电压的情况下，就会使受电单元的两端短路，因此能够保护比受电单元更靠后级的电路免受过电压。因此，在产生了过电压的情况下，既能够实现构成装置的电路元件的保护，又能够保护构成保护电路的电路元件自身。

另外，由于本实施方式的无线受电装置20具备将由受电线圈L2接收到的交流电力变换为直流电力而输出到负载30的整流电路23，且整流电路23具有：桥接在一起的二极管D1～D4、与二极管D1～D4中的阳极连接在整流电路23的另一个输入端P2上的二极管D3并联连接的第一电容器Cd1、与阴极连接在整流电路23的另一个输入端P2上的二极管D4并联连接的第二电容器Cd2，因此能够使整流电路23作为桥式整流电路或倍压整流电路而工作，另外，能够使整流电路23的桥式整流模式和倍压整流模式的时间比率随着与整流电路23的输出端连接的负载30的阻抗变化而被动地变化。因此，无需另外设置需要主动控制的阻抗变换器，就能够抑制从整流电路23的输入侧看到的负载30的阻抗变动，能够抑制随着负载阻抗的变动而来的电力传输效率的降低。

进而，无线受电装置20由于在设第一电容器Cd1的静电容量为C₁、设第二电容器Cd2的静电容量为C₂、设交流电力的频率为f、设负载30的最大电阻值为R_Lmax时，第一电容器Cd1的静电容量C₁及第二电容器Cd2的静电容量C₂小于1/(2fR_Lmax)，因此能够在向整流电路23输入的交流电力的半周期中，将整流电路23的倍压整流模式相对于桥式整流模式的时间比率的上限值设定为小于100％。因此，能够在负载30的阻抗变动范围内，使两个模式以适当的时间比率而工作，由此，能够抑制负载阻抗的变动。

图14是表示第二实施方式的无线受电装置的结构的电路图。

如图14所示，本实施方式的无线受电装置20的特征在于第二电压检测电路27检测第一电容器Cd1的端子间电压这一点。即，控制电路28构成为在整流电路23的输出电压超过第一阈值电压，且电容器Cd1的端子间电压超过第三阈值电压的情况下，将控制信号SG1输出，使保护电路25工作。因为第一电容器Cd1的端子间电压v_C1为与第二电容器Cd2的端子间电压v_C2反相的交流电压，所以能够根据第一电容器Cd1的端子间电压v_C1，间接地检测第二电容器Cd2的端子间电压v_C1。此外，第三阈值电压基于第一开关元件SW21的额定电流而设定。

图15是表示整流电路23的输出电压Vo、第一电容器Cd1的端子间电压v_C1及从控制电路28输出的控制信号SG1的信号波形图。

如图15所示，整流电路23的输出电压Vo实质上是直流电压，这里，随着时间的推移逐渐上升，而处于过电压状态。另一方面，电容器Cd1的端子间电压v_C1是近似正弦波的交流电压，其振幅也与整流电路23的输出电压Vo同样，逐渐上升。

第一电压检测电路26监控整流电路23的输出电压Vo，在输出电压Vo超过第一阈值电压V_th1的时刻t_a时，将第一检测信号SGa输出。另外，第二电压检测电路27监控电容器Cd1的端子间电压v_C1，在端子间电压v_C1高于阈值电压V_th3时，将第二检测信号SGb输出。

在整流电路23的输出电压Vo高于第一阈值电压V_th1的时刻t_a以后，需要使保护电路25工作而使过电压的供给停止。但是，如图所示，因为在时刻t_a的时间点，电容器Cd1的端子间电压v_C1低于第三阈值电压V_th3，所以控制信号SG1保持为低电平的状态，保护电路25未开始工作。电容器Cd1的端子间电压v_C1低于第三阈值电压V_th3的状态指的是电容器Cd2的端子间电压v_C1高的状态的意思。因此，在该定时，保护电路25未开始工作。

其后，在电容器Cd1的端子间电压v_C1发生变化而高于第三阈值电压V_th3的时刻t_b的时间点，第二电压检测电路27的第二检测信号SGb成为高电平，控制信号SG1也成为高电平。由此，第一及第二开关元件SW21、SW22双方都变成接通，因此能够防止从整流电路23输出过电压。

此外，在本实施方式中，第二电压检测电路27仅检测第一电容器Cd1的端子间电压，控制电路基于整流电路23的输出电压及第一电容器Cd1的端子间电压，控制开关元件SW21、SW22的通断工作，但第二电压检测电路27检测第一电容器Cd1的端子间电压和第二电容器Cd2的端子间电压双方，使用整流电路23的输出电压，同时使用第一及第二电容器Cd1、Cd2的端子间电压双方，也能够控制开关元件SW21、SW22的通断工作。

图16是表示第三实施方式的无线受电装置的结构的电路图。

如图16所示，本实施方式的无线受电装置20的特征在于保护电路25使用单一开关元件SW21而构成这一点。保护电路25具有开关元件SW21和两个二极管D5、D6。开关元件SW21的一端经由二极管D5与整流电路23的另一个输入端P2连接，并且经由二极管D6与整流电路23的一个输入端P1连接。开关元件SW21的另一端与整流电路23的另一个输出端P4连接。其他结构与第一实施方式同样。

本实施方式的无线受电装置20能够实现与第一实施方式同样的效果。另外，由于保护电路25使用单一开关元件SW21而构成，因此能够实现低成本化和控制的稳定化。

图17是表示第四实施方式的无线受电装置的结构的电路图。

如图17所示，本实施方式的无线受电装置20的特征在于将第一实施方式的整流电路23的二极管D2、D4替换为由场效应晶体管构成的开关元件SW22、SW21而构成这一点。由此，整流电路23兼具作为保护电路25的功能，构成开关元件SW22、SW21的场效应晶体管的体二极管作为第一实施方式的整流电路23的二极管D2、D4发挥功能。作为开关元件SW21、SW22，可使用MOSFET、IGBT。来自控制电路28的控制信号SG1输入到构成整流电路23的开关元件SW21、SW22的输入端。根据本实施方式，不仅能够实现与第一实施方式同样的效果，而且还能够省略独立的保护电路而实现小型化及低成本化。

图18是表示第五实施方式的无线受电装置的结构的电路图。

如图18所示，本实施方式的无线受电装置20的特征是在整流电路23的一个输出端P3串联地插入有扼流圈L3这一点。其他结构与第一实施方式同样。这样，在本实施方式中，由于在整流电路23的后段设有平滑电容器Cs及扼流圈L3，因此在保护电路25的工作时，能够抑制从平滑电容器Cs向构成保护电路25的第一开关元件SW21等通以过大的电流。

图19是表示本发明第六实施方式的无线受电装置的结构的电路图。另外，图20是表示整流电路23的输出电压Vo、第二电容器Cd2的端子间电压v_C2及从控制电路28输出的控制信号SG11、S12的信号波形图。

如图19及图20所示，本实施方式的无线受电装置20的特征在于通过从控制电路28输出的控制信号SG11、SG12而分别单独地控制第一及第二开关元件SW21、SW22这一点。控制电路28即使在仅第一检测信号SGa有效时，也将控制信号SG12输出，由此，开关元件SW22变成接通。另一方面，控制信号SG11在第一检测信号SGa和第二检测信号SGb双方都有效时被输出，由此，开关元件SW21变成接通。

如图20所示，控制电路28在第一电压检测电路26检测到的整流电路23的输出电压Vo超过第一阈值电压V_th1时，将第二开关元件SW22设为接通。另外，控制电路28在第一电压检测电路26检测到的输出电压Vo超过第一阈值电压V_th1且第二电压检测电路27检测到的第二电容器Cd2的端子间电压v_C2低于第二阈值电压V_th2时，将第一开关元件SW21设为接通。

这样，通过在检测到了输出电压Vo的过电压以后马上将第二开关元件SW22接通，即使在第一及第二电容器Cd1、Cd2作为倍压电路而工作的状态下，也能够缓和输出电压Vo的上升，并且能够在电流负载开放时容易确保将第二电容器Cd2的电荷放出的路径而进行放电。因此，能够使第二电容器Cd2的端子间电压立即降低。

图21是表示本发明第七实施方式的无线受电装置的结构的电路图。另外，图22是表示整流电路23的输出电压Vo、第一电容器Cd1的端子间电压v_C1及从控制电路28输出的控制信号SG11、S12的信号波形图。

如图21及图22所示，本实施方式的无线受电装置20是第六实施方式(图19及图20)的变形例，其特征在于第二电压检测电路27不监控第二电容器Cd2的端子间电压v_C2而是监控第一电容器Cd1的端子间电压v_C1这一点。通过从控制电路28输出的控制信号SG11、SG12来分别单独地控制第一及第二开关元件SW21、SW22这一点与第六实施方式同样。控制电路28在仅第一检测信号SGa有效时，也将控制信号SG12输出，由此，开关元件SW22变成接通。另一方面，控制信号SG11在第一检测信号SGa和第二检测信号SGb双方都有效时被输出，由此，开关元件SW21变成接通。

如图22所示，控制电路28在第一电压检测电路26检测到的整流电路23的输出电压Vo超过第一阈值电压V_th1时，将第二开关元件SW22设为接通。另外，控制电路28在第一电压检测电路26检测到的输出电压Vo超过第一阈值电压V_th1且第二电压检测电路27检测到的第一电容器Cd1的端子间电压v_C1超过第三阈值电压V_th3时，将第一开关元件SW21设为接通。

这样，通过在检测到了输出电压Vo的过电压以后马上将第二开关元件SW22设为接通，即使在第一及第二电容器Cd1、Cd2作为倍压电路而工作的状态下，也能够缓和输出电压Vo的上升，并且能够在电流负载开放时容易确保将第二电容器Cd2的电荷放出的路径而进行放电。因此，能够使第二电容器Cd2的端子间电压立即降低。

图23是表示本发明第八实施方式的无线受电装置的结构的电路图。

如图23所示，本实施方式的无线受电装置20的特征在于具有设置于第三二极管D3的阳极和第四二极管D4的阴极的连接点P5与第一开关元件SW21和整流电路23的输出端的连接点P6之间的电感元件L4这一点。图示的电感元件L4插在连接点P5和二极管D5之间，但也可以插在二极管D5和第一开关元件SW21之间，还可以插在第一开关元件SW21和连接点P6之间。根据该结构，能够缓和第一开关元件SW21接通时的过电流，能够防止开关元件的损坏。

以上，对本发明优选的实施方式进行了说明，但本发明不局限于上述的实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内，可进行种种变更，那些变更也包含在本发明的范围内，这是不言而喻的。

例如，在上述实施方式中，作为负载30，列举的是蓄电池，但本发明不局限于这种情况，可以阻抗可变动的各种负载为对象。另外，本发明列举的是在无线电力传输装置的受电装置侧采用的整流电路的例子，但整流电路的用途不限定于无线电力传输技术，在种种用途中都可使用。

Claims (19)

1.一种无线受电装置，其特征在于，

具备：

受电单元，其包含受电线圈；

整流电路，其具有：阳极与所述受电单元的一个输出端连接的第一二极管、阴极与所述一个输出端连接的第二二极管、阳极与所述受电单元的另一个输出端连接的第三二极管、阴极与所述另一个输出端连接的第四二极管、分别与所述第三及第四二极管并联连接的第一及第二电容器，将由所述受电线圈接收到的交流电力变换为直流电力；

保护电路，其包含连接于所述受电单元的所述另一个输出端和所述整流电路的输出端之间的第一开关元件；以及

控制电路，其基于所述整流电路的输出电压及所述第一或第二电容器的端子间电压，控制所述第一开关元件的通断工作。

2.根据权利要求1所述的无线受电装置，其中，

所述保护电路还包含连接于所述受电单元的所述一个输出端和所述整流电路的输出端之间的第二开关元件，

所述控制电路基于所述整流电路的输出电压及所述第一或第二电容器的端子间电压，控制所述第一及第二开关元件的通断工作。

3.根据权利要求1所述的无线受电装置，其中，

所述保护电路还包含连接于所述受电单元的所述另一个输出端和所述第一开关元件之间、或连接于所述第一开关元件和所述整流电路的输出端之间的第一整流元件。

4.根据权利要求2所述的无线受电装置，其中，

所述保护电路还包含：

第一整流元件，其连接于所述受电单元的所述另一个输出端和所述第一开关元件之间、或连接于所述第一开关元件和所述整流电路的输出端之间；以及

第二整流元件，其连接于所述受电单元的所述一个输出端和所述第二开关元件之间、或连接于所述第二开关元件和所述整流电路的输出端之间。

5.根据权利要求1所述的无线受电装置，其中，

所述保护电路还包含：

第一整流元件，其连接于所述受电单元的所述另一个输出端和所述第一开关元件之间；以及

第二整流元件，其连接于所述受电单元的所述一个输出端和所述第一开关元件之间，

所述第一开关元件经由所述第一整流元件与所述另一个输出端连接，并且经由所述第二整流元件与所述一个输出端连接。

6.根据权利要求2所述的无线受电装置，其中，

所述第一开关元件为第一场效应晶体管，

所述第二开关元件为第二场效应晶体管，

所述第四二极管为所述第一场效应晶体管的寄生二极管，

所述第二二极管为所述第二场效应晶体管的寄生二极管。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的无线受电装置，其中，

还具备：

第一电压检测电路，其检测所述整流电路的输出电压；以及

第二电压检测电路，其检测所述第一电容器或所述第二电容器的端子间电压，

所述控制电路基于所述第一电压检测电路及所述第二电压检测电路的检测结果，控制所述第一开关元件的通断工作。

8.根据权利要求7所述的无线受电装置，其中，

所述第二电压检测电路以检测所述第二电容器的端子间电压的方式构成，

所述控制电路在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压，且所述第二电压检测电路检测到的电压低于第二阈值电压时，将所述第一开关元件设为接通。

9.根据权利要求8所述的无线受电装置，其中，

所述第二阈值电压基于所述第一开关元件的额定电流而设定。

10.根据权利要求7或8所述的无线受电装置，其中，

所述第二电压检测电路以检测所述第一电容器的端子间电压的方式构成，

所述控制电路在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压，且所述第二电压检测电路检测到的电压超过第三阈值电压时，将所述第一开关元件设为接通。

11.根据权利要求10所述的无线受电装置，其中，

所述第三阈值电压基于所述第一开关元件的额定电流而设定。

12.根据权利要求7～11中任一项所述的无线受电装置，其中，

所述控制电路在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压的情况下，将指示供电工作的停止的供电停止信号输出。

13.根据权利要求2、4或6所述的无线受电装置，其中，

还具备：

第一电压检测电路，其检测所述整流电路的输出电压；以及

第二电压检测电路，其检测所述第二电容器的端子间电压，

所述控制电路，在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压时，将所述第二开关元件设为接通，并且在所述第一电压检测电路检测到的电压超过所述第一阈值电压，且所述第二电压检测电路检测到的电压低于第二阈值电压时，将所述第一开关元件设为接通。

14.根据权利要求2、4或6所述的无线受电装置，其中，

还具备：

第一电压检测电路，其检测所述整流电路的输出电压；以及

第二电压检测电路，其检测所述第一电容器的端子间电压，

所述控制电路，在所述第一电压检测电路检测到的电压超过第一阈值电压时，将所述第二开关元件设为接通，并且在所述第一电压检测电路检测到的电压超过所述第一阈值电压，且所述第二电压检测电路检测到的电压超过第三阈值电压时，将所述第一开关元件设为接通。

15.根据权利要求1～14中任一项所述的无线受电装置，其中，

在设所述交流电力的频率为f、设所述负载的最大电阻值为R_Lmax时，所述第一电容器的静电容量C₁及所述第二电容器的静电容量C₂满足下式：

C₁、C₂＜1/(2fR_Lmax)。

16.根据权利要求15所述的无线受电装置，其中，

所述第一电容器的静电容量C₁及所述第二电容器的静电容量C₂满足下式：

1/(80×2fR_Lmax)＜C₁、C₂。

17.根据权利要求1～16中任一项所述的无线受电装置，其中，

还具备：与所述整流电路的输出端并联连接的平滑电容器、及设置于所述整流电路的输出端和所述平滑电容器之间的扼流圈。

18.根据权利要求1～17中任一项所述的无线受电装置，其中，

还具备电感元件，所述电感元件设置于所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阴极的连接点与所述第一开关元件和所述整流电路的输出端的连接点之间。

19.一种无线电力传输系统，其特征在于，

具备：

无线供电装置；及

权利要求1～18中任一项所述的无线受电装置，

所述无线供电装置具备：

逆变器，其将直流电力变换为交流电力；

供电单元，其包含接收所述交流电力而产生交流磁场的供电线圈；

电流检测电路，其检测从所述逆变器输出的电流；以及

供电控制电路，其控制所述逆变器的工作，

所述供电控制电路在所述电流检测电路检测到的电流超过阈值电流时，使所述逆变器的工作停止。