JP2014011845A - Noncontact power transmission device and power receiving apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noncontact power transmission device and a power receiving apparatus in which impedance adjustment can be carried out suitably.SOLUTION: A noncontact power transmission device 10 includes a ground side apparatus 11 provided on the ground, and a vehicle side apparatus 21 provided in a vehicle. The ground side apparatus 11 is provided with a high frequency power supply 12, and a transmitter 13 having a primary coil 13a. The vehicle side apparatus 21 is provided with a power receiver 23 having a secondary coil 23a, and a battery 22 for vehicle connected with the power receiver 23 via a rectifier 24. The rectifier 24 includes a diode bridge, and a DC bias power supply for applying a DC bias voltage to a positive side diode constituting a diode bridge.

Description

本発明は、非接触電力伝送装置及び受電機器に関する。   The present invention relates to a non-contact power transmission device and a power receiving device.

従来から、電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば磁場共鳴を用いたものが知られている。例えば特許文献1の非接触電力伝送装置は、交流電源と、交流電源から交流電力が入力される1次側の共鳴コイルとが設けられた送電機器を備えている。さらに、電動車両に搭載された受電機器には、1次側の共鳴コイルと磁場共鳴可能な2次側の共鳴コイルが設けられている。そして、1次側の共鳴コイルと2次側の共鳴コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に交流電力が伝送される。その伝送された交流電力は、受電機器に設けられた整流器により直流電力に整流される。そして、整流された直流電力が整流器の出力端子に接続された負荷としてのバッテリに入力されることにより、バッテリが充電される。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a non-contact power transmission device that does not use a power cord or a power transmission cable, for example, a device using magnetic field resonance is known. For example, the non-contact power transmission device of Patent Literature 1 includes a power transmission device provided with an AC power source and a primary resonance coil to which AC power is input from the AC power source. Further, the power receiving device mounted on the electric vehicle is provided with a primary side resonance coil and a secondary side resonance coil capable of magnetic field resonance. Then, AC power is transmitted from the power transmitting device to the power receiving device due to magnetic field resonance between the primary side resonance coil and the secondary side resonance coil. The transmitted AC power is rectified to DC power by a rectifier provided in the power receiving device. Then, the rectified DC power is input to the battery as a load connected to the output terminal of the rectifier, whereby the battery is charged.

特開2009−106136号公報JP 2009-106136 A

ここで、各コイル間の距離やバッテリに入力される電力の電力値に応じてインピーダンスが変動する場合があるため、伝送効率を高めるべく、充電を行う際にインピーダンス調整を行う場合がある。この場合、充電を行う際に伝送される交流電力の電力値よりも小さい電力値の交流電力を伝送してインピーダンス調整を行うことがあるが、交流電源から出力される交流電力の電力値が小さいと、整流器に入力される交流電力の電力値が小さくなり、整流器が動作しない場合がある。すると、整流器の出力端子に接続されたバッテリのインピーダンスが反映されない。このため、正確なインピーダンス測定ができず、インピーダンス調整の精度が低下する。かといって、整流器が動作するのに十分な電力値を確保するべく、交流電源から出力する交流電力の電力値を大きくすると、インピーダンス調整に係る消費電力の増大化が懸念される。また、交流電源への反射電力が大きくなり、交流電源の負担が大きくなることが懸念される。   Here, since the impedance may vary depending on the distance between the coils and the power value of the power input to the battery, impedance adjustment may be performed when charging is performed in order to increase transmission efficiency. In this case, impedance adjustment may be performed by transmitting AC power having a power value smaller than the power value of AC power transmitted when charging, but the power value of AC power output from the AC power source is small. In some cases, the power value of the AC power input to the rectifier becomes small and the rectifier does not operate. Then, the impedance of the battery connected to the output terminal of the rectifier is not reflected. For this reason, accurate impedance measurement cannot be performed, and the accuracy of impedance adjustment is reduced. However, if the power value of the AC power output from the AC power supply is increased in order to secure a power value sufficient for the rectifier to operate, there is a concern that the power consumption related to the impedance adjustment increases. Moreover, there is a concern that the reflected power to the AC power supply increases and the burden on the AC power supply increases.

なお、上記の事情は、磁場共鳴によって電力伝送を行うものに限られず、電磁誘導によって電力伝送を行うものにおいても同様に発生する。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、インピーダンス調整を好適に行うことができる非接触電力伝送装置及び受電機器を提供することを目的とする。
Note that the above situation is not limited to the case where power transmission is performed by magnetic field resonance, and the same situation occurs in the case where power transmission is performed by electromagnetic induction.
This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, Comprising: It aims at providing the non-contact electric power transmission apparatus and power receiving apparatus which can perform an impedance adjustment suitably.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、交流電力を出力する交流電源、及び前記交流電源から前記交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器と、前記1次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な2次側コイル及び負荷を有する受電機器と、を備えた非接触電力伝送装置において、予め定められた閾値電圧以上の電圧が印加された場合に動作する半導体素子を有し、当該半導体素子を用いて前記2次側コイルにて受電された交流電力を直流電力に整流する整流部を備え、前記直流電力は前記負荷に対して入力され得るものであり、前記送電機器及び前記受電機器の少なくとも一方に設けられ、インピーダンス調整を行うインピーダンス調整手段と、前記受電機器に設けられ、少なくとも前記インピーダンス調整を行う場合に前記半導体素子に対して前記閾値電圧以上のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、を備えていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes an AC power source that outputs AC power, a power transmission device having a primary coil to which the AC power is input from the AC power source, and the primary side. In a non-contact power transmission device comprising a secondary coil capable of receiving the AC power in a non-contact manner from a coil and a power receiving device having a load, the operation is performed when a voltage exceeding a predetermined threshold voltage is applied. A rectifying unit that rectifies AC power received by the secondary coil using the semiconductor element into DC power, and the DC power can be input to the load. Yes, provided in at least one of the power transmitting device and the power receiving device, impedance adjusting means for adjusting impedance, and provided in the power receiving device, at least the impedance adjustment Characterized in that it comprises a bias voltage applying means for applying said threshold voltage above the bias voltage to the semiconductor device in the case of performing.

かかる発明によれば、半導体素子に対してバイアス電圧を印加することにより、整流部に入力される交流電力の電力値に関わらず半導体素子が動作する。これにより、整流部に入力される交流電力の電力値が小さい場合であっても、その交流電力は整流部によって整流されて負荷に入力され得る。よって、整流部の入力から負荷までのインピーダンスを把握することができる。したがって、交流電源から出力される交流電力の電力値が小さい状況において高精度のインピーダンス調整を行うことができる。よって、インピーダンス調整において、精度の向上と低消費電力化との両立を図ることができるとともに、反射電力の低減を通じて交流電源への負担軽減を図ることができる。   According to this invention, by applying a bias voltage to the semiconductor element, the semiconductor element operates regardless of the power value of the AC power input to the rectifying unit. Thereby, even if the power value of the AC power input to the rectifier is small, the AC power can be rectified by the rectifier and input to the load. Therefore, the impedance from the input of the rectifying unit to the load can be grasped. Therefore, highly accurate impedance adjustment can be performed in a situation where the power value of the AC power output from the AC power supply is small. Therefore, in the impedance adjustment, both improvement in accuracy and reduction in power consumption can be achieved, and the burden on the AC power supply can be reduced through reduction of reflected power.

請求項2に記載の発明は、前記交流電源は、第1交流電力及び第1交流電力よりも大きい電力値の第2交流電力を出力可能に構成されているとともに、少なくとも前記インピーダンス調整を行う場合には前記第1交流電力を出力するものであり、前記負荷は、入力される直流電力の電力値に応じてインピーダンスが異なる変動負荷であり、前記整流部と前記変動負荷との間に設けられ、前記交流電源から前記第2交流電力が出力された場合の直流電力が前記変動負荷に入力される場合のインピーダンスに対応するインピーダンスを有する固定負荷と、前記整流部の接続先を、前記変動負荷と前記固定負荷とに切り換える接続切換手段と、前記インピーダンス調整を行う場合には、前記整流部の接続先が前記固定負荷となるように前記接続切換手段を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, the AC power supply is configured to be capable of outputting the first AC power and the second AC power having a power value larger than the first AC power, and at least performing the impedance adjustment. Outputs the first AC power, and the load is a variable load having different impedance depending on the power value of the input DC power, and is provided between the rectifying unit and the variable load. The fixed load having an impedance corresponding to the impedance when the DC power when the second AC power is output from the AC power source is input to the variable load, and the connection destination of the rectifying unit is the variable load. And the connection switching means for switching to the fixed load, and when the impedance adjustment is performed, the connection switching is performed so that the connection destination of the rectifying unit is the fixed load. Characterized by comprising control means for controlling the stage, the.

かかる発明によれば、インピーダンス調整を行う場合には、相対的に小さい電力値の第1交流電力を出力することによりインピーダンス調整に係る電力損失の低減等を図ることができる。一方、変動負荷に対して本格的に直流電力を入力させる場合には第2交流電力を用いることにより、変動負荷に好適に直流電力を入力させることができる。   According to this invention, when impedance adjustment is performed, it is possible to reduce power loss or the like related to impedance adjustment by outputting the first AC power having a relatively small power value. On the other hand, when DC power is input to the variable load in earnest, the second AC power can be used to input DC power to the variable load.

ここで、変動負荷は、入力される直流電力の電力値に応じてそのインピーンダンスが異なる。このため、交流電源から第1交流電力が出力されている状態でインピーンダンス調整を行った後、交流電源から第2交流電力が出力されると、インピーダンス調整が取れなくなる。   Here, the impedance of the variable load varies depending on the power value of the input DC power. For this reason, if impedance adjustment is performed in the state in which the first AC power is output from the AC power supply, then the second AC power is output from the AC power supply, impedance adjustment cannot be obtained.

これに対して、本発明によれば、インピーダンス調整を行う場合には、整流部に対して固定負荷が接続されている。当該固定負荷のインピーダンスは、交流電源から第2交流電力が出力された場合の直流電力が変動負荷に入力された場合のインピーダンスに対応している。これにより、第1交流電力が出力されている状況において、変動負荷に第2交流電力に係る直流電力が入力されている状況を仮想的に作り出すことができる。よって、変動負荷が設けられている構成において、第1交流電力を用いて、第2交流電力が出力される場合におけるインピーダンス調整を行うことができる。したがって、上記不都合を回避することができる。   On the other hand, according to the present invention, when impedance adjustment is performed, a fixed load is connected to the rectifying unit. The impedance of the fixed load corresponds to the impedance when the DC power when the second AC power is output from the AC power source is input to the variable load. Thereby, in the situation where the 1st AC power is outputted, the situation where the DC power concerning the 2nd AC power is inputted into the variable load can be created virtually. Therefore, in a configuration in which a variable load is provided, impedance adjustment can be performed when the second AC power is output using the first AC power. Therefore, the above inconvenience can be avoided.

請求項3に係る発明は、前記受電機器は、前記インピーダンス調整を行う場合に前記バイアス電圧を前記半導体素子に印加し、前記インピーダンス調整を行わない場合に前記バイアス電圧を前記半導体素子に印加しないように動作するバイアス切換手段を備えていることを特徴とする。かかる発明によれば、必要な場合にのみにバイアス電圧が印加されるため、バイアス電圧印加手段による無駄な電力消費を抑制することができる。また、電力伝送が行われている場合にバイアス電圧が印加されることに起因して整流部から出力される直流電力が所望値からずれる事態を回避することができる。   According to a third aspect of the present invention, the power receiving device applies the bias voltage to the semiconductor element when the impedance adjustment is performed, and does not apply the bias voltage to the semiconductor element when the impedance adjustment is not performed. It is characterized by comprising bias switching means that operate in the same manner. According to this invention, since the bias voltage is applied only when necessary, wasteful power consumption by the bias voltage applying means can be suppressed. Further, it is possible to avoid a situation in which the DC power output from the rectifying unit is deviated from a desired value due to the application of the bias voltage when power transmission is performed.

請求項4に係る発明は、前記受電機器は車両に搭載されており、前記負荷は車両用バッテリであることを特徴とする。かかる発明によれば、整流部により整流された直流電力は車両用バッテリの充電に用いられる。ここで、車両用バッテリは、携帯電話等のバッテリと比較して、大きい蓄電容量が求められる。このため、非接触電力伝送装置としては、非常に大きな電力値の電力を扱う。よって、インピーダンス調整の精度が低いことに起因する電力損失及び発熱が無視できないとともに、インピーダンス調整に係る消費電力及び反射電力が無視できない。   The invention according to claim 4 is characterized in that the power receiving device is mounted on a vehicle, and the load is a vehicle battery. According to this invention, the DC power rectified by the rectifier is used for charging the vehicle battery. Here, the vehicle battery is required to have a large storage capacity compared to a battery such as a mobile phone. For this reason, as a non-contact electric power transmission apparatus, the electric power of a very big electric power value is handled. Therefore, power loss and heat generation due to low accuracy of impedance adjustment cannot be ignored, and power consumption and reflected power related to impedance adjustment cannot be ignored.

この点、上述したとおり、半導体素子にバイアス電圧を印加することにより、電力値が小さい交流電力にて高精度のインピーダンス調整を行うことを実現することができる。これにより、大電力を好適に扱うことができる車両用バッテリの充電に適した非接触電力伝送装置(非接触充電装置)を提供することができる。   In this regard, as described above, by applying a bias voltage to the semiconductor element, it is possible to realize highly accurate impedance adjustment with AC power having a small power value. Thereby, the non-contact electric power transmission apparatus (non-contact charging apparatus) suitable for charge of the battery for vehicles which can handle high electric power suitably can be provided.

請求項5に係る発明は、受電機器において、交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な2次側コイルと、予め定められた閾値電圧以上の電圧が印加された場合に動作する半導体素子を有し、当該半導体素子を用いて前記2次側コイルにて受電された交流電力を直流電力に整流する整流部と、前記整流部にて整流された前記直流電力が入力され得る負荷と、インピーダンス調整を行うインピーダンス調整手段と、少なくとも前記インピーダンス調整を行う場合に前記半導体素子に対して前記閾値電圧以上のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、を備えていることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the power receiving device, a secondary coil capable of receiving the AC power in a non-contact manner from a power transmitting device having a primary coil to which AC power is input, and a predetermined threshold voltage or higher. A rectifying unit that rectifies AC power received by the secondary coil using the semiconductor element into DC power, and rectified by the rectifying unit. A load to which the direct-current power can be input; impedance adjusting means for adjusting impedance; and bias voltage applying means for applying a bias voltage equal to or higher than the threshold voltage to the semiconductor element when performing impedance adjustment at least. It is characterized by providing.

かかる発明によれば、半導体素子に対してバイアス電圧を印加することにより、整流部に入力される交流電力の電力値に関わらず半導体素子が動作する。これにより、整流部に入力される交流電力の電力値が小さい場合であっても、その交流電力は整流部によって整流されて負荷に入力され得る。よって、整流部の入力から負荷までのインピーダンスを把握することができる。したがって、交流電源から出力される交流電力の電力値が小さい状況において高精度のインピーダンス調整を行うことができる。よって、インピーダンス調整において、精度の向上と低消費電力化との両立を図ることができる。   According to this invention, by applying a bias voltage to the semiconductor element, the semiconductor element operates regardless of the power value of the AC power input to the rectifying unit. Thereby, even if the power value of the AC power input to the rectifier is small, the AC power can be rectified by the rectifier and input to the load. Therefore, the impedance from the input of the rectifying unit to the load can be grasped. Therefore, highly accurate impedance adjustment can be performed in a situation where the power value of the AC power output from the AC power supply is small. Therefore, in the impedance adjustment, both improvement in accuracy and reduction in power consumption can be achieved.

この発明によれば、インピーダンス調整を好適に行うことができる。   According to the present invention, impedance adjustment can be suitably performed.

本発明に係る非接触電力伝送装置の電気的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electrical constitution of the non-contact electric power transmission apparatus which concerns on this invention. 整流器の回路図。The circuit diagram of a rectifier.

以下、本発明に係る非接触電力伝送装置(非接触電力伝送システム)の一実施形態について図1及び図2を用いて説明する。
図1に示すように、非接触電力伝送装置10は、地上に設けられた地上側機器11と、車両に搭載された車両側機器21と、により構成されている。地上側機器11が送電(1次側)機器に対応し、車両側機器21が受電(2次側)機器に対応する。
Hereinafter, an embodiment of a non-contact power transmission apparatus (non-contact power transmission system) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
As shown in FIG. 1, the non-contact power transmission device 10 includes a ground-side device 11 provided on the ground and a vehicle-side device 21 mounted on the vehicle. The ground side device 11 corresponds to a power transmission (primary side) device, and the vehicle side device 21 corresponds to a power reception (secondary side) device.

地上側機器11は、所定の周波数の高周波電力(交流電力)を出力可能な高周波電源12(交流電源)と送電器13とを備えている。高周波電源12は、異なる電力値の高周波電力を供給可能に構成されている。送電器13には高周波電源12から高周波電力が入力される。車両側機器21は、車両用バッテリ22と、送電器13から高周波電力を受電可能な受電器23とを備えている。   The ground-side device 11 includes a high-frequency power source 12 (AC power source) capable of outputting high-frequency power (AC power) having a predetermined frequency and a power transmitter 13. The high frequency power supply 12 is configured to be able to supply high frequency power having different power values. High frequency power is input to the power transmitter 13 from the high frequency power source 12. The vehicle-side device 21 includes a vehicle battery 22 and a power receiver 23 that can receive high-frequency power from the power transmitter 13.

送電器13及び受電器23は磁場共鳴可能に構成されている。具体的には、送電器13は、並列に接続された1次側コイル13a及び1次側コンデンサ13bからなる共振回路で構成されている。受電器23は、並列に接続された2次側コイル23a及び2次側コンデンサ23bからなる共振回路で構成されている。両者の共振周波数は同一に設定されている。   The power transmitter 13 and the power receiver 23 are configured to be capable of magnetic field resonance. Specifically, the power transmitter 13 includes a resonance circuit including a primary coil 13a and a primary capacitor 13b connected in parallel. The power receiver 23 is composed of a resonance circuit including a secondary coil 23a and a secondary capacitor 23b connected in parallel. Both resonance frequencies are set to be the same.

車両側機器21には、受電器23にて受電した高周波電力を直流電力に整流する整流器24が設けられている。図2に示すように、整流器24の入力端子24aは受電器23に接続されている。整流器24の出力端子24bと車両用バッテリ22との間には、車両用バッテリ22と並列に配置され、入力される直流電力の電力値が変わっても抵抗値(インピーダンス)が常に一定な固定抵抗25(固定負荷)が設けられている。さらに、整流器24の出力端子24bと車両用バッテリ22との間には、整流器24の接続先(直流電力の入力先)を、車両用バッテリ22と固定抵抗25とに切り換える切換スイッチ26が設けられている。切換スイッチ26によって整流器24と車両用バッテリ22とが接続されている場合、整流器24によって整流された直流電力は車両用バッテリ22に入力される。   The vehicle-side device 21 is provided with a rectifier 24 that rectifies high-frequency power received by the power receiver 23 into DC power. As shown in FIG. 2, the input terminal 24 a of the rectifier 24 is connected to the power receiver 23. Between the output terminal 24b of the rectifier 24 and the vehicle battery 22, a fixed resistor that is arranged in parallel with the vehicle battery 22 and has a constant resistance value (impedance) even if the power value of the input DC power changes. 25 (fixed load) is provided. Further, a changeover switch 26 is provided between the output terminal 24 b of the rectifier 24 and the vehicle battery 22 to switch the connection destination of the rectifier 24 (DC power input destination) between the vehicle battery 22 and the fixed resistor 25. ing. When the rectifier 24 and the vehicle battery 22 are connected by the changeover switch 26, the DC power rectified by the rectifier 24 is input to the vehicle battery 22.

ちなみに、車両用バッテリ22は、入力される直流電力の電力値に応じて、インピーダンスが異なるように見える変動負荷である。このため、車両用バッテリ22のインピーダンスは、高周波電源12から出力される高周波電力の電力値に応じて異なることとなる。   Incidentally, the vehicle battery 22 is a variable load that appears to have different impedances depending on the power value of the input DC power. For this reason, the impedance of the vehicle battery 22 differs according to the power value of the high-frequency power output from the high-frequency power source 12.

図1に示すように、地上側機器11には、高周波電源12の制御等を行う電源側コントローラ14が設けられている。車両側機器21には、整流器24及び切換スイッチ26の制御を行う車両側コントローラ27が設けられている。車両側コントローラ27は、電源側コントローラ14と無線通信可能に接続されている。このため、各コントローラ14,27は情報のやり取りが可能となっている。   As shown in FIG. 1, the ground side device 11 is provided with a power source side controller 14 for controlling the high frequency power source 12 and the like. The vehicle-side device 21 is provided with a vehicle-side controller 27 that controls the rectifier 24 and the changeover switch 26. The vehicle side controller 27 is connected to the power source side controller 14 so as to be capable of wireless communication. Therefore, the controllers 14 and 27 can exchange information.

車両側コントローラ27は、充電可能な位置、詳細には送電器13及び受電器23が磁場共鳴可能な位置に車両が配置されている場合、電源側コントローラ14に対して充電可能信号を送信する。電源側コントローラ14は、充電可能信号を受信した場合に、インピーダンス調整を行い、当該インピーダンス調整が完了した後、充電を開始する。   The vehicle-side controller 27 transmits a chargeable signal to the power-side controller 14 when the vehicle is arranged at a position where charging is possible, specifically, a position where the power transmitter 13 and the power receiver 23 can be magnetically resonated. When receiving the chargeable signal, the power supply side controller 14 performs impedance adjustment, and starts charging after the impedance adjustment is completed.

インピーダンス調整に係る構成について説明すると、地上側機器11には、高周波電源12の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスを測定するインピーダンス測定器15が設けられている。インピーダンス測定器15は、電源側コントローラ14からの要求に応じて上記インピーダンスの測定を行い、その測定結果を電源側コントローラ14に送信する。   The configuration relating to the impedance adjustment will be described. The ground side device 11 is provided with an impedance measuring device 15 for measuring the impedance from the output end of the high frequency power source 12 to the vehicle battery 22. The impedance measuring instrument 15 measures the impedance in response to a request from the power supply side controller 14 and transmits the measurement result to the power supply side controller 14.

地上側機器11において高周波電源12と送電器13との間にはインピーダンス調整器16が設けられている。インピーダンス調整器16は、インピーダンス測定器15による測定結果に基づいてインピーダンス調整を行う。インピーダンス調整器16は、キャパシタンス及びインダクタンスの少なくとも一方が可変に構成されており、具体的にはインダクタと可変コンデンサとで構成されている。電源側コントローラ14は、インピーダンス測定器15によって測定されたインピーダンスに基づいて、インピーダンス調整器16の可変コンデンサのキャパシタンスを可変制御することにより、インピーダンス調整を行う。   In the ground-side device 11, an impedance adjuster 16 is provided between the high-frequency power source 12 and the power transmitter 13. The impedance adjuster 16 performs impedance adjustment based on the measurement result by the impedance measuring instrument 15. The impedance adjuster 16 is configured such that at least one of capacitance and inductance is variably configured. Specifically, the impedance adjuster 16 includes an inductor and a variable capacitor. The power supply side controller 14 adjusts the impedance by variably controlling the capacitance of the variable capacitor of the impedance adjuster 16 based on the impedance measured by the impedance measuring device 15.

次に、整流器24の構成について詳細に説明する。
図2に示すように、整流器24は、受電器23にて受電した高周波電力を全波整流するダイオードブリッジ31と、全波整流された電力を平滑化する平滑回路32と、を備えている。ダイオードブリッジ31は、整流器24の入力端子24aに接続されており、平滑回路32はダイオードブリッジ31の出力側に接続されているとともに、整流器24の出力端子24bに接続されている。
Next, the configuration of the rectifier 24 will be described in detail.
As shown in FIG. 2, the rectifier 24 includes a diode bridge 31 that performs full-wave rectification on the high-frequency power received by the power receiver 23, and a smoothing circuit 32 that smoothes the full-wave rectified power. The diode bridge 31 is connected to the input terminal 24 a of the rectifier 24, and the smoothing circuit 32 is connected to the output side of the diode bridge 31 and is connected to the output terminal 24 b of the rectifier 24.

ダイオードブリッジ31は、高周波電力の正成分を平滑回路32に伝送するのに用いられる複数の正側ダイオード31aと、高周波電力の負成分を反転させて平滑回路32に伝送するのに用いられる複数の負側ダイオード31bとで構成されている。平滑回路32は、平滑コンデンサ32aとチョークコイル32bとで構成されている。平滑コンデンサ32aはダイオードブリッジ31からの出力に対して並列に接続されており、チョークコイル32bはダイオードブリッジ31からの出力に対して直列に接続されている。   The diode bridge 31 has a plurality of positive-side diodes 31a used to transmit the positive component of the high-frequency power to the smoothing circuit 32, and a plurality of diodes 31 used to invert the negative component of the high-frequency power and transmit it to the smoothing circuit 32. It comprises a negative side diode 31b. The smoothing circuit 32 includes a smoothing capacitor 32a and a choke coil 32b. The smoothing capacitor 32 a is connected in parallel to the output from the diode bridge 31, and the choke coil 32 b is connected in series to the output from the diode bridge 31.

整流器24は、正側ダイオード31aが動作可能なDCバイアス電圧を印加するDCバイアス電源33を備えている。詳細には、DCバイアス電圧は、正側ダイオード31aの順方向の閾値電圧と同一に設定されている。   The rectifier 24 includes a DC bias power supply 33 that applies a DC bias voltage that allows the positive-side diode 31a to operate. Specifically, the DC bias voltage is set to be the same as the forward threshold voltage of the positive diode 31a.

さらに、整流器24は、DCバイアス電源33に直列に接続されたバイアス切換手段としてのスイッチング素子34を備えている。スイッチング素子34は、車両側コントローラ27からの制御信号に基づいてオンオフ動作を行う。   Further, the rectifier 24 includes a switching element 34 as bias switching means connected in series to a DC bias power source 33. The switching element 34 performs an on / off operation based on a control signal from the vehicle-side controller 27.

なお、DCバイアス電源33の両側にはインダクタ35が設けられている。当該インダクタ35によって、スイッチング素子34がオンとなった場合にDCバイアス電源33の容量成分が整流器24のインピーダンスに含まれることがないようになっている。   An inductor 35 is provided on both sides of the DC bias power supply 33. The inductor 35 prevents the capacitance component of the DC bias power supply 33 from being included in the impedance of the rectifier 24 when the switching element 34 is turned on.

ここで、図1及び図2に示すように、電源側コントローラ14は、充電開始信号を受信したことに基づいてインピーダンス調整を開始する場合、充電用の高周波電力の電力値よりも小さい電力値のインピーダンス調整用の高周波電力が出力されるよう高周波電源12を制御するとともに、インピーダンス測定器15にインピーダンスの測定を要求する。そして、電源側コントローラ14は、インピーダンス調整を開始することを示す情報(第1情報)を車両側コントローラ27に送信する。車両側コントローラ27は、その情報を受信した場合に、スイッチング素子34がオンとなるよう制御信号を送信するとともに、整流器24の接続先が固定抵抗25となるように切換スイッチ26を制御する。   Here, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, when the power supply side controller 14 starts the impedance adjustment based on the reception of the charging start signal, the power controller 14 has a power value smaller than the power value of the charging high-frequency power. The high frequency power supply 12 is controlled so that high frequency power for impedance adjustment is output, and the impedance measuring device 15 is requested to measure impedance. Then, the power supply side controller 14 transmits information (first information) indicating that the impedance adjustment is started to the vehicle side controller 27. When the information is received, the vehicle-side controller 27 transmits a control signal so that the switching element 34 is turned on, and controls the changeover switch 26 so that the connection destination of the rectifier 24 is the fixed resistor 25.

ここで、固定抵抗25の抵抗値(インピーダンス)は、充電用の高周波電力が出力された場合の車両用バッテリ22のインピーダンスに対応させて設定されている。具体的には、固定抵抗25の抵抗値は、整流器24に入力された充電用の高周波電力を整流して得られる充電用の直流電力が車両用バッテリ22に入力される場合の当該車両用バッテリ22のインピーダンスと同一に設定されている。より詳細には、車両用バッテリ22の電圧をバッテリ電圧とすると、固定抵抗25の抵抗値は、バッテリ電圧の2乗を、充電用の直流電力で割った数値に設定されている。   Here, the resistance value (impedance) of the fixed resistor 25 is set in correspondence with the impedance of the vehicle battery 22 when the charging high-frequency power is output. Specifically, the resistance value of the fixed resistor 25 is the vehicle battery when the charging DC power obtained by rectifying the charging high-frequency power input to the rectifier 24 is input to the vehicle battery 22. 22 is set to the same impedance. More specifically, when the voltage of the vehicle battery 22 is a battery voltage, the resistance value of the fixed resistor 25 is set to a value obtained by dividing the square of the battery voltage by the DC power for charging.

その後、電源側コントローラ14は、インピーダンス調整が完了(終了)した場合、インピーダンス調整用の高周波電力に代えて、充電用の高周波電力が出力されるよう高周波電源12を制御するとともに、インピーダンス調整が完了したことを示す情報(第2情報)を車両側コントローラ27に送信する。車両側コントローラ27は、その情報を受信した場合に、スイッチング素子34がオフとなるよう制御信号を送信するとともに、整流器24の接続先が車両用バッテリ22となるように切換スイッチ26を制御する。なお、車両側コントローラ27におけるスイッチング素子34及び切換スイッチ26を制御する機能が制御手段に対応する。   After that, when the impedance adjustment is completed (terminated), the power supply side controller 14 controls the high frequency power supply 12 so that the high frequency power for charging is output instead of the high frequency power for impedance adjustment, and the impedance adjustment is completed. Information indicating the fact (second information) is transmitted to the vehicle-side controller 27. When the information is received, the vehicle-side controller 27 transmits a control signal so that the switching element 34 is turned off, and controls the changeover switch 26 so that the connection destination of the rectifier 24 is the vehicle battery 22. In addition, the function which controls the switching element 34 and the changeover switch 26 in the vehicle side controller 27 respond | corresponds to a control means.

なお、図2に示すように、受電器23と整流器24との間にはコンデンサ41が直列に接続されている。これにより、DCバイアス電源33の直流電力が受電器23側に流れることが規制されている。   As shown in FIG. 2, a capacitor 41 is connected in series between the power receiver 23 and the rectifier 24. This restricts the direct current power of the DC bias power supply 33 from flowing to the power receiver 23 side.

本実施形態の非接触電力伝送装置10における一連の動作及び作用について説明する。
車両が充電可能な位置に配置されている場合、車両側コントローラ27から電源側コントローラ14に向けて充電可能信号が送信される。これにより、インピーダンス調整が開始される。具体的には、高周波電源12からインピーダンス調整用の高周波電力が出力される。そして、整流器24のスイッチング素子34がオンとなるとともに整流器24の接続先が固定抵抗25となる。これにより、DCバイアス電圧が正側ダイオード31aに印加され、正側ダイオード31aが動作するとともに、インピーダンス調整用の高周波電力が固定抵抗25に入力される。
A series of operation | movement and effect | actions in the non-contact electric power transmission apparatus 10 of this embodiment are demonstrated.
When the vehicle is disposed at a position where it can be charged, a chargeable signal is transmitted from the vehicle-side controller 27 to the power-side controller 14. Thereby, impedance adjustment is started. Specifically, high frequency power for impedance adjustment is output from the high frequency power source 12. Then, the switching element 34 of the rectifier 24 is turned on, and the connection destination of the rectifier 24 is the fixed resistor 25. As a result, a DC bias voltage is applied to the positive-side diode 31a, the positive-side diode 31a operates, and high-frequency power for impedance adjustment is input to the fixed resistor 25.

この場合、整流器24が動作している状態が仮想的に実現されている。そして、整流器24から出力された電力(直流電力)は固定抵抗25に入力されている。固定抵抗25の抵抗値は、充電用の電力が入力されている場合の車両用バッテリ22のインピーダンスに対応させて設定されている。このため、充電用の直流電力が車両用バッテリ22に入力されている状況が仮想的に実現されている。これにより、インピーダンス測定器15によって、整流器24の入力端子24aから車両用バッテリ22までのインピーダンスを含めた正確なインピーダンスが測定される。そして、インピーダンス調整器16では、その正確に測定されたインピーダンスに基づいてインピーダンス調整が行われる。   In this case, the state in which the rectifier 24 is operating is virtually realized. The power (DC power) output from the rectifier 24 is input to the fixed resistor 25. The resistance value of the fixed resistor 25 is set in correspondence with the impedance of the vehicle battery 22 when charging power is input. For this reason, the situation where the DC power for charging is input to the vehicle battery 22 is virtually realized. Thereby, the impedance measuring device 15 measures the accurate impedance including the impedance from the input terminal 24a of the rectifier 24 to the vehicle battery 22. Then, the impedance adjuster 16 performs impedance adjustment based on the accurately measured impedance.

インピーダンス調整が完了した場合、高周波電源12から充電用の高周波電力が出力されるとともに、車両側コントローラ27に向けてインピーダンス調整が完了したことを示す情報が送信される。これにより、スイッチング素子34がオフとなり、DCバイアス電圧の印加が停止されるとともに、整流器24の接続先が車両用バッテリ22に切り換わる。よって、車両用バッテリ22の充電が開始される。   When the impedance adjustment is completed, charging high-frequency power is output from the high-frequency power supply 12 and information indicating that the impedance adjustment is completed is transmitted to the vehicle-side controller 27. Thereby, the switching element 34 is turned off, the application of the DC bias voltage is stopped, and the connection destination of the rectifier 24 is switched to the vehicle battery 22. Therefore, charging of the vehicle battery 22 is started.

以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた効果を奏する。
(1)受電器23にて受電した高周波電力の整流に用いられる正側ダイオード31aに対して、その正側ダイオード31aの閾値電圧と同一のDCバイアス電圧を印加するDCバイアス電源33を設けた。これにより、インピーダンス調整を行う場合に出力するインピーダンス調整用の高周波電力の電力値が小さい場合であっても、整流器24が動作する状態を仮想的に実現することができる。よって、インピーダンス調整用の高周波電力の電力値が小さい場合であっても、整流器24の入力端子24aから車両用バッテリ22までのインピーダンスを含めた正確なインピーダンスを測定することができるため、高精度のインピーダンス調整を行うことができる。したがって、インピーダンス調整における精度の向上と低消費電力化との両立を図ることができるとともに、インピーダンス調整における反射電力の抑制を通じて、高周波電源12の負担を軽減することができる。
According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects are obtained.
(1) A DC bias power source 33 that applies the same DC bias voltage as the threshold voltage of the positive side diode 31a to the positive side diode 31a used for rectification of the high frequency power received by the power receiver 23 is provided. Thereby, even when the power value of the high-frequency power for impedance adjustment output when performing impedance adjustment is small, the state in which the rectifier 24 operates can be virtually realized. Therefore, even when the power value of the high frequency power for impedance adjustment is small, accurate impedance including the impedance from the input terminal 24a of the rectifier 24 to the vehicle battery 22 can be measured. Impedance adjustment can be performed. Therefore, it is possible to achieve both improvement in accuracy in impedance adjustment and reduction in power consumption, and it is possible to reduce the burden on the high-frequency power source 12 through suppression of reflected power in impedance adjustment.

ここで、整流器24の入力端子24aから車両用バッテリ22までのインピーダンスを、予め定められた固定値として把握しておく構成も考えられる。しかしながら、車両用バッテリ22のインピーダンスは入力される直流電力の電力値に応じて変動するため、固定値として把握する構成では、高精度なインピーダンス調整を行うことができない。これに対して、本実施形態によれば、車両用バッテリ22のインピーダンスの変動に対応したインピーダンス調整を、低消費電力で行うことができる。   Here, the structure which grasps | ascertains the impedance from the input terminal 24a of the rectifier 24 to the vehicle battery 22 as a predetermined fixed value is also considered. However, since the impedance of the vehicular battery 22 varies depending on the input DC power value, the configuration that is grasped as a fixed value cannot perform high-precision impedance adjustment. On the other hand, according to this embodiment, the impedance adjustment corresponding to the fluctuation | variation of the impedance of the vehicle battery 22 can be performed with low power consumption.

また、非接触電力伝送装置10においては、各コイル13a,23a間の距離が変動すると、相互インダクタンスが変動し、インピーダンス調整器16の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが変動する。すると、各コイル13a,23a間の距離によっては、インピーダンス調整器16によるインピーダンス調整を行わないと伝送効率が低く、高周波電源12からの高周波電力がわずかにしか伝送されない場合がある。かといって、インピーダンス調整を行わないと、消費電力及び反射電力の増大化が懸念される。   In the non-contact power transmission device 10, when the distance between the coils 13 a and 23 a varies, the mutual inductance varies, and the impedance from the input end of the impedance adjuster 16 to the vehicle battery 22 varies. Then, depending on the distance between the coils 13a and 23a, the transmission efficiency is low unless impedance adjustment by the impedance adjuster 16 is performed, and the high-frequency power from the high-frequency power source 12 may be transmitted only slightly. However, if impedance adjustment is not performed, there is a concern about increase in power consumption and reflected power.

これに対して、本実施形態によれば、各コイル13a,23a間の距離の変動に起因してインピーダンスが変動しても、整流器24の入力端子24aから車両用バッテリ22までのインピーダンスを含めた正確なインピーダンスを測定することができる。これにより、各コイル13a,23aを用いて非接触で電力伝送を行う構成において、好適にインピーダンス調整を行うことができる。   On the other hand, according to this embodiment, even if the impedance fluctuates due to the fluctuation of the distance between the coils 13a and 23a, the impedance from the input terminal 24a of the rectifier 24 to the vehicle battery 22 is included. Accurate impedance can be measured. As a result, impedance adjustment can be suitably performed in a configuration in which power is transmitted in a non-contact manner using the coils 13a and 23a.

(2)整流器24と車両用バッテリ22との間に固定抵抗25を設け、整流器24の接続先を、固定抵抗25と車両用バッテリ22とに切り換える切換スイッチ26を設けた。そして、固定抵抗25の抵抗値を、充電用の直流電力が車両用バッテリ22に入力される場合の車両用バッテリ22のインピーダンスと同一に設定し、高周波電源12からインピーダンス調整用の高周波電力が出力される場合には、整流器24と固定抵抗25とが接続されるよう切換スイッチ26を制御する構成とした。これにより、インピーダンス調整用の高周波電力が出力されている状況において、車両用バッテリ22に充電用の直流電力が入力されている状況を仮想的に作り出すことができる。よって、インピーダンス調整用の高周波電力を用いたインピーダンス調整の精度向上を図ることができる。   (2) A fixed resistor 25 is provided between the rectifier 24 and the vehicle battery 22, and a changeover switch 26 that switches the connection destination of the rectifier 24 between the fixed resistor 25 and the vehicle battery 22 is provided. The resistance value of the fixed resistor 25 is set to be the same as the impedance of the vehicle battery 22 when the charging DC power is input to the vehicle battery 22, and the high frequency power for impedance adjustment is output from the high frequency power source 12. In this case, the changeover switch 26 is controlled so that the rectifier 24 and the fixed resistor 25 are connected. Thereby, in the situation where the high frequency power for impedance adjustment is output, the situation where the DC power for charging is inputted to the vehicle battery 22 can be virtually created. Therefore, it is possible to improve the accuracy of impedance adjustment using high-frequency power for impedance adjustment.

詳細には、車両用バッテリ22は、入力される直流電力に応じて異なるインピーダンスに見える。このため、インピーダンス調整を行う場合に入力される直流電力の電力値と、実際に充電する際に入力される直流電力の電力値とが異なると、仮にインピーダンス調整用の高周波電力でインピーダンス調整を取ったとしても、充電の際にはインピーダンス調整が取れなくなる。   Specifically, the vehicle battery 22 appears to have different impedances depending on the input DC power. For this reason, if the power value of the DC power input when performing impedance adjustment differs from the power value of the DC power input when actually charging, the impedance adjustment is performed with high-frequency power for impedance adjustment. Even so, the impedance cannot be adjusted during charging.

これに対して、本実施形態によれば、インピーダンス調整用の高周波電力が出力されている状況において、仮想的に充電用の直流電力で車両用バッテリ22の充電が行われている状況を作り出すことができる。これにより、インピーダンス調整用の高周波電力を用いて、充電時におけるインピーダンス調整を行うことができ、上記不都合を回避することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, in a situation where high-frequency power for impedance adjustment is output, a situation is created in which the vehicle battery 22 is virtually charged with DC power for charging. Can do. Thereby, the impedance adjustment at the time of charge can be performed using the high frequency electric power for impedance adjustment, and the said inconvenience can be avoided.

(3)インピーダンス調整を行なっている場合にDCバイアス電圧を印加し、インピーダンス調整を行なっていない場合にはDCバイアス電圧を印加しないよう動作するスイッチング素子34を設けた。これにより、必要な場合にのみDCバイアス電圧が印加されることを通じて、DCバイアス電源33の無駄な電力消費を抑制することができる。また、DCバイアス電圧を印加することに起因して車両用バッテリ22に入力される直流電力の電力値が所望値からずれることを抑制することができる。   (3) A switching element 34 is provided that operates so that a DC bias voltage is applied when impedance adjustment is performed and no DC bias voltage is applied when impedance adjustment is not performed. Thus, wasteful power consumption of the DC bias power supply 33 can be suppressed by applying the DC bias voltage only when necessary. Moreover, it can suppress that the electric power value of the direct-current power input into the vehicle battery 22 resulting from applying a DC bias voltage deviates from a desired value.

詳細には、電源側コントローラ14はインピーダンス調整を開始する場合及び完了した場合に、それぞれその旨を示す情報を車両側コントローラ27に送信し、車両側コントローラ27は、これらの情報に基づいてスイッチング素子34のオンオフ制御を行う構成とした。これにより、既存の構成を用いつつ、高周波電源12にてインピーダンス調整用の高周波電力を出力するタイミングと、DCバイアス電圧を印加するタイミングとを同期させることができる。   Specifically, when the impedance adjustment is started and completed, the power supply side controller 14 transmits information indicating the fact to the vehicle side controller 27, and the vehicle side controller 27 switches the switching element based on the information. 34 is configured to perform on / off control. Thereby, the timing which outputs the high frequency electric power for impedance adjustment in the high frequency power supply 12 and the timing which applies DC bias voltage can be synchronized, using the existing structure.

(4)車両に車両側機器21を搭載し、整流器24にて整流された直流電力を用いて、車両側機器21に設けられた車両用バッテリ22を充電する構成とした。ここで、車両用バッテリ22は、携帯電話等のバッテリと比較して、大きい蓄電容量が求められる。このため、非接触電力伝送装置10が扱う電力の電力値は、上記携帯電話等のバッテリを充電させるものと比較して、非常に大きい。このため、インピーダンス調整の精度が低いことに起因する電力損失及び発熱が無視できないとともに、インピーダンス調整を行う場合の消費電力及び反射電力が無視できない。   (4) The vehicle-side device 21 is mounted on the vehicle, and the vehicle battery 22 provided in the vehicle-side device 21 is charged using the DC power rectified by the rectifier 24. Here, the vehicle battery 22 is required to have a larger storage capacity than a battery such as a mobile phone. For this reason, the power value of the power handled by the non-contact power transmission device 10 is very large as compared with that for charging a battery such as the mobile phone. For this reason, power loss and heat generation due to low accuracy of impedance adjustment cannot be ignored, and power consumption and reflected power when impedance adjustment is performed cannot be ignored.

これに対して、本実施形態によれば、DCバイアス電圧を印加することにより、充電用の高周波電力の電力値よりも小さい電力値であるインピーダンス調整用の高周波電力にてインピーダンス調整を行うことができる。これにより、比較的大電力を扱う非接触電力伝送装置10において上記無視できない電力損失等を抑制することができる。これにより、大電力を好適に扱うことができる車両に適した非接触電力伝送装置10を提供することができる。   On the other hand, according to the present embodiment, by applying a DC bias voltage, impedance adjustment can be performed with high-frequency power for impedance adjustment that is smaller than the power value of high-frequency power for charging. it can. Thereby, the non-negligible power loss and the like can be suppressed in the non-contact power transmission apparatus 10 that handles relatively large power. Thereby, the non-contact electric power transmission apparatus 10 suitable for the vehicle which can handle high electric power suitably can be provided.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、インピーダンス測定器15及びインピーダンス調整器16を地上側機器11に設けたが、これに限られず、車両側機器21に設けてもよい。この場合、例えばインピーダンス測定器15は、受電器23の出力端(整流器24の入力端)から車両用バッテリ22までのインピーダンスを測定し、インピーダンス調整器16はその測定結果に基づいてインピーダンス調整を行う構成としてもよい。なお、車両側機器21にインピーダンス調整器16を設ける場合には、車両側コントローラ27がインピーダンス調整器16を制御する構成とする。また、地上側機器11及び車両側機器21双方に、インピーダンス調整器16を設けてもよい。要は、地上側機器11及び車両側機器21の少なくとも一方にインピーダンス調整器16を設ける構成であればよく、インピーダンス調整器16を設ける位置や個数については任意である。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In embodiment, although the impedance measuring device 15 and the impedance regulator 16 were provided in the ground side apparatus 11, it is not restricted to this, You may provide in the vehicle side apparatus 21. FIG. In this case, for example, the impedance measuring device 15 measures the impedance from the output end of the power receiver 23 (the input end of the rectifier 24) to the vehicle battery 22, and the impedance adjuster 16 adjusts the impedance based on the measurement result. It is good also as a structure. When the impedance adjuster 16 is provided in the vehicle side device 21, the vehicle side controller 27 is configured to control the impedance adjuster 16. Moreover, you may provide the impedance adjuster 16 in both the ground side apparatus 11 and the vehicle side apparatus 21. FIG. The point is that the impedance adjuster 16 may be provided in at least one of the ground side device 11 and the vehicle side device 21, and the position and number of the impedance adjusters 16 are arbitrary.

○ また、インピーダンスを直接測定する構成に代えて、送電器13からの反射電力を測定し、その反射電力に基づいてインピーダンス調整を行う構成としてもよい。
○ さらに、インピーダンス調整器16を制御するものとして電源側コントローラ14を用いたが、これに限られず、別途制御回路を設けてもよい。この場合、制御回路、インピーダンス測定器15及びインピーダンス調整器16を1ユニットにしてもよい。
In addition, instead of the configuration that directly measures the impedance, the reflected power from the power transmitter 13 may be measured, and the impedance may be adjusted based on the reflected power.
Furthermore, although the power supply side controller 14 was used as what controls the impedance regulator 16, it is not restricted to this, You may provide a control circuit separately. In this case, the control circuit, the impedance measuring device 15 and the impedance adjuster 16 may be integrated into one unit.

○ DCバイアス電圧としては、正側ダイオード31aの順方向の閾値電圧以上であればよい。
○ 正側ダイオード31aが動作するDCバイアス電圧を印加する構成としたが、これに限られず、負側ダイオード31bが動作するDCバイアス電圧を印加する構成としてもよい。また、正のDCバイアス電圧と負のDCバイアス電圧とを交互に印加する構成としてもよい。要は、ダイオードブリッジ31を構成する各ダイオード31a,31bの少なくとも一方が動作するようにDCバイアス電圧を印加するとよい。
The DC bias voltage may be equal to or higher than the forward threshold voltage of the positive diode 31a.
The DC bias voltage for operating the positive diode 31a is applied. However, the present invention is not limited to this, and a DC bias voltage for operating the negative diode 31b may be applied. Further, a positive DC bias voltage and a negative DC bias voltage may be alternately applied. In short, a DC bias voltage may be applied so that at least one of the diodes 31a and 31b constituting the diode bridge 31 operates.

○ 実施形態では、DCバイアス電圧を印加するものとして、DCバイアス電源33、スイッチング素子34及びインダクタ35を設けたが、これに限られない。要は、DCバイアス電圧が印加することができれば、その具体的な構成は任意である。   In the embodiment, the DC bias power source 33, the switching element 34, and the inductor 35 are provided to apply the DC bias voltage. However, the present invention is not limited to this. In short, as long as a DC bias voltage can be applied, the specific configuration is arbitrary.

○ 整流器24は、複数のダイオード31a,31bを用いて全波整流するダイオードブリッジ31を備えていたが、これに代えて、1のダイオードを用いて半波整流する構成としてもよい。この場合、当該1のダイオードの閾値電圧と同一又はそれ以上のDCバイアス電圧を印加する。要は、整流器24にて用いられる半導体素子の数は任意であり、整流器24が仮想的に動作する状況を形成することができれば、DCバイアス電圧を印加する対象の半導体素子の数は任意である。   The rectifier 24 includes the diode bridge 31 that performs full-wave rectification using the plurality of diodes 31a and 31b. Alternatively, the rectifier 24 may be configured to perform half-wave rectification using one diode. In this case, a DC bias voltage equal to or higher than the threshold voltage of the one diode is applied. In short, the number of semiconductor elements used in the rectifier 24 is arbitrary, and the number of semiconductor elements to which the DC bias voltage is applied is arbitrary as long as the rectifier 24 can virtually operate. .

○ 整流器24を構成する半導体素子としては、各ダイオード31a,31bに限られず、トランジスタ等の他の半導体素子を用いてもよい。要は、整流器24は、閾値電圧以上の電圧が印加されることで動作する半導体素子を用いて整流する構成であればよい。   The semiconductor elements that constitute the rectifier 24 are not limited to the diodes 31a and 31b, and other semiconductor elements such as transistors may be used. In short, the rectifier 24 may be configured to rectify using a semiconductor element that operates when a voltage equal to or higher than the threshold voltage is applied.

○ 受電器23から出力される高周波電力の電力値を測定し、その高周波電力の電力値が整流器24の動作可能な電力値未満であれば(詳細には測定された交流電圧の振幅が正側ダイオード31aの閾値電圧未満であれば)、スイッチング素子34をオンとする構成としてもよい。この場合、受電器23から出力される高周波電力を、DCバイアス電圧を印加する基準として用いつつ、インピーダンス調整を行うことができる。   ○ If the power value of the high-frequency power output from the power receiver 23 is measured and the power value of the high-frequency power is less than the operable power value of the rectifier 24 (more specifically, the measured AC voltage amplitude is on the positive side) If it is less than the threshold voltage of the diode 31a), the switching element 34 may be turned on. In this case, impedance adjustment can be performed while using the high-frequency power output from the power receiver 23 as a reference for applying the DC bias voltage.

○ 送電器13に、1次側コイル13a及び1次側コンデンサ13bからなる共振回路と電磁誘導で結合する1次側結合コイルを別途設けてもよい。この場合、1次側結合コイルと高周波電源12とを接続し、上記共振回路は、上記1次側結合コイルから電磁誘導によって高周波電力を受ける構成とする。同様に、受電器23に、2次側コイル23a及び2次側コンデンサ23bからなる共振回路と電磁誘導で結合する2次側結合コイルを設け、2次側結合コイルを用いて受電器23の共振回路から電力を取り出してもよい。   The power transmitter 13 may be separately provided with a primary coupling coil that is coupled with a resonance circuit including the primary coil 13a and the primary capacitor 13b by electromagnetic induction. In this case, the primary side coupling coil and the high frequency power source 12 are connected, and the resonance circuit is configured to receive high frequency power from the primary side coupling coil by electromagnetic induction. Similarly, the power receiver 23 is provided with a secondary side coupling coil that is coupled by electromagnetic induction to a resonance circuit including the secondary side coil 23a and the secondary side capacitor 23b, and the resonance of the power receiver 23 is performed using the secondary side coupling coil. Power may be extracted from the circuit.

○ 高周波電源12から出力される交流電圧の波形としては、例えばパルス波形、正弦波等任意である。
○ 高周波電力を出力する高周波電源12を設けたが、これに限られない。要は、所定の周波数(例えば10kHz〜10MHz)の交流電力を出力する交流電源であればよく、出力される交流電力の周波数は共振周波数等との関係で適宜設定すればよい。
O The waveform of the AC voltage output from the high-frequency power source 12 is arbitrary, such as a pulse waveform or a sine wave.
O Although the high frequency power supply 12 which outputs high frequency electric power was provided, it is not restricted to this. In short, any AC power source that outputs AC power of a predetermined frequency (for example, 10 kHz to 10 MHz) may be used, and the frequency of the output AC power may be appropriately set in relation to the resonance frequency or the like.

○ 実施形態では、各コンデンサ13b,23bを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、各コイル13a,23aの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
○ 実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。
In the embodiment, the capacitors 13b and 23b are provided, but these may be omitted. In this case, magnetic field resonance is performed using the parasitic capacitances of the coils 13a and 23a.
In the embodiment, magnetic field resonance is used in order to realize non-contact power transmission. However, the present invention is not limited to this, and electromagnetic induction may be used.

○ 実施形態では、地上側機器11は地上に設けられている構成としたが、これに限られず、車両を充電することが可能な位置に設けられていればよい。例えば、駐車スペースに車庫が設けられている場合には、車庫の壁部に設けられている構成としてもよい。   In embodiment, although the ground side apparatus 11 was set as the structure provided on the ground, it is not restricted to this, What is necessary is just to be provided in the position which can charge a vehicle. For example, when a garage is provided in the parking space, the configuration may be provided on the wall of the garage.

○ 実施形態では、充電対象が車両に設けられた車両用バッテリ22であったが、これに限られず、例えば携帯電話のバッテリ等であってもよい。但し、電力値の大きな高周波電力を用いた充電を好適に行うことができる点に着目すれば、充電対象は車両用バッテリ22である方が好ましい。   In the embodiment, the charging target is the vehicle battery 22 provided in the vehicle, but is not limited thereto, and may be, for example, a mobile phone battery. However, if it pays attention to the point which can charge suitably using the high frequency electric power with a big electric power value, it is more preferable that the charge object is the vehicle battery 22. FIG.

○ 実施形態では、整流器24にて整流された直流電力は車両用バッテリ22を充電にするのに用いられたが、これに限られず、例えば、車両に設けられた他の電子機器等を駆動させるのに用いてもよい。この場合、他の電子機器は、入力される電力の電力値に応じてインピーダンスが変動するものであってもよいし、入力される電力の電力値に関わらず同一のインピーダンスを有するものであってもよい。   In the embodiment, the DC power rectified by the rectifier 24 is used to charge the vehicle battery 22, but is not limited to this, for example, drives other electronic devices provided in the vehicle. It may be used for In this case, the other electronic device may have an impedance that varies according to the power value of the input power, or has the same impedance regardless of the power value of the input power. Also good.

○ 実施形態では、固定抵抗25の抵抗値は、充電用の高周波電力を整流して得られる充電用の直流電力が車両用バッテリ22に入力される場合の当該車両用バッテリ22のインピーダンスと同一に設定されていたが、これに限られない。例えば、上記インピーダンスに近い値であればよく、厳密に同一に設定されている必要がない。   In the embodiment, the resistance value of the fixed resistor 25 is the same as the impedance of the vehicle battery 22 when the charging DC power obtained by rectifying the charging high-frequency power is input to the vehicle battery 22. It was set, but it is not limited to this. For example, it may be a value close to the impedance, and need not be set exactly the same.

○ 高周波電源12は、所定の内部抵抗を有する電圧源であっても、内部抵抗を無視可能な電圧源(スイッチング電源)であってもよく、電流源であってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術思想について以下に記載する。
The high frequency power supply 12 may be a voltage source having a predetermined internal resistance, a voltage source (switching power supply) capable of ignoring the internal resistance, or a current source.
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.

(イ)前記送電機器と前記受電機器とは、情報のやり取りが可能に構成されており、
前記送電機器は、前記インピーダンス調整を開始する場合に第1情報を前記受電機器に送信し、前記インピーダンス調整が完了した場合に第2情報を前記受電機器に送信する手段を備え、
前記受電機器は、前記第1情報を受信した場合に前記バイアス電圧の印加を開始し、前記第2情報を受信した場合に前記バイアス電圧の印加を停止するよう前記バイアス切換手段を制御する制御手段を備えていることを特徴とする請求項3に記載の非接触電力伝送装置。
(B) The power transmitting device and the power receiving device are configured to exchange information,
The power transmission device includes means for transmitting the first information to the power receiving device when starting the impedance adjustment, and transmitting the second information to the power receiving device when the impedance adjustment is completed,
The power receiving device starts the application of the bias voltage when receiving the first information, and controls the bias switching means to stop the application of the bias voltage when receiving the second information The non-contact power transmission device according to claim 3, comprising:

(ロ)前記交流電源は、前記インピーダンス調整を行う場合、前記車両用バッテリを充電する場合に出力する交流電力の電力値よりも小さい電力値のインピーダンス調整用の交流電力を出力するものであることを特徴とする請求項4に記載の非接触電力伝送装置。   (B) When performing the impedance adjustment, the AC power source outputs AC power for impedance adjustment having a power value smaller than the power value of AC power output when charging the vehicle battery. The non-contact power transmission device according to claim 4.

(ハ)前記整流部は、前記半導体素子として、
前記2次側コイルにて受電された交流電力の正成分を整流するのに用いられる正側の半導体素子と、
前記2次側コイルにて受電された交流電力の負成分を整流するのに用いられる負側の半導体素子と、
を備え、
前記バイアス電圧印加手段は、前記正側の半導体素子又は前記負側の半導体素子のいずれか一方に対して、その半導体素子の閾値電圧以上のバイアス電圧を印加するものであることを特徴とする請求項1〜4及び技術思想(イ),(ロ)のうちいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
(C) The rectifying unit is the semiconductor element,
A positive semiconductor element used to rectify the positive component of the AC power received by the secondary coil;
A negative semiconductor element used to rectify the negative component of the AC power received by the secondary coil;
With
The bias voltage applying means applies a bias voltage equal to or higher than a threshold voltage of the semiconductor element to either the positive-side semiconductor element or the negative-side semiconductor element. The non-contact power transmission device according to any one of Items 1 to 4 and technical ideas (a) and (b).

(ニ)交流電力を出力する交流電源、及び前記交流電源から前記交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器と、
前記1次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な2次側コイル、及び入力される電力の電力値に応じてインピーダンスが異なる変動負荷を有する受電機器と、
を備えた非接触電力伝送装置において、
前記送電機器及び前記受電機器の少なくとも一方には、インピーダンス調整を行うインピーダンス調整手段が設けられており、
前記交流電源は、第1交流電力及び第1交流電力よりも大きい電力値の第2交流電力を出力可能に構成されているとともに、少なくとも前記インピーダンス調整を行う場合には前記第1交流電力を出力するものであり、
前記交流電源から前記第2交流電力が出力された場合の電力が前記変動負荷に入力された場合のインピーダンスに対応するインピーダンスを有する固定負荷と、
前記2次側コイルにて受電された交流電力を整流することによって生成された直流電力の入力先を、前記変動負荷と前記固定負荷とに切り換える接続切換手段と、
前記インピーダンス調整を行う場合には、前記入力先が前記固定負荷となるように前記接続切換手段を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
(D) an AC power source that outputs AC power, and a power transmission device having a primary coil to which the AC power is input from the AC power source;
A secondary coil that can receive the AC power in a non-contact manner from the primary coil, and a power receiving device having a variable load with different impedance depending on the power value of the input power;
In a non-contact power transmission device comprising:
At least one of the power transmission device and the power receiving device is provided with impedance adjustment means for adjusting impedance,
The AC power supply is configured to be capable of outputting the first AC power and the second AC power having a power value larger than that of the first AC power, and outputs the first AC power when performing at least the impedance adjustment. Is what
A fixed load having an impedance corresponding to an impedance when power when the second AC power is output from the AC power source is input to the variable load;
Connection switching means for switching an input destination of DC power generated by rectifying AC power received by the secondary coil between the variable load and the fixed load;
When performing the impedance adjustment, control means for controlling the connection switching means so that the input destination is the fixed load;
A non-contact power transmission device comprising:

(ホ)前記変動負荷はバッテリであり、
前記第2交流電力は、前記バッテリを充電する場合に用いられるものであり、
前記制御手段は、前記インピーダンス調整を行う場合には前記入力先が前記固定負荷となり、前記バッテリの充電を行う場合には前記入力先がバッテリになるように前記接続切換手段を制御するものであることを特徴とする技術思想(ニ)に記載の非接触電力伝送装置。
(E) the variable load is a battery;
The second AC power is used when charging the battery,
The control means controls the connection switching means so that the input destination is the fixed load when the impedance adjustment is performed, and the input destination is a battery when the battery is charged. The non-contact power transmission device described in the technical concept (d).

(ヘ)交流電力が入力される1次側コイル及びインピーダンス調整を行うインピーダンス調整手段を有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な2次側コイルと、
予め定められた閾値電圧以上の電圧が印加された場合に動作する半導体素子を有し、当該半導体素子を用いて前記2次側コイルにて受電された交流電力を直流電力に整流する整流部と、
前記整流部にて整流された前記直流電力が入力され得る負荷と、
少なくとも前記インピーダンス調整が行われる場合に前記半導体素子に対して前記閾値電圧以上のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
を備えていることを特徴とする受電機器。
(F) a secondary side coil capable of receiving the AC power in a non-contact manner from a power transmission device having a primary side coil to which AC power is input and an impedance adjustment means for performing impedance adjustment;
A rectifying unit having a semiconductor element that operates when a voltage equal to or higher than a predetermined threshold voltage is applied, and rectifying AC power received by the secondary coil using the semiconductor element into DC power; ,
A load to which the DC power rectified by the rectification unit can be input;
Bias voltage applying means for applying a bias voltage equal to or higher than the threshold voltage to the semiconductor element when at least the impedance adjustment is performed;
A power receiving device comprising:

10…非接触電力伝送装置、11…地上側機器、12…高周波電源、13…送電器、13a…1次側コイル、14…電源側コントローラ、15…インピーダンス測定器、16…インピーダンス調整器、21…車両側機器、22…車両用バッテリ、23…受電器、23a…2次側コイル、24…整流器、25…固定抵抗、26…切換スイッチ、27…車両側コントローラ、31…ダイオードブリッジ、33…DCバイアス電源、34…スイッチング素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Non-contact electric power transmission apparatus, 11 ... Ground side apparatus, 12 ... High frequency power supply, 13 ... Power transmitter, 13a ... Primary side coil, 14 ... Power source side controller, 15 ... Impedance measuring device, 16 ... Impedance adjuster, 21 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Vehicle side equipment, 22 ... Vehicle battery, 23 ... Power receiver, 23a ... Secondary coil, 24 ... Rectifier, 25 ... Fixed resistor, 26 ... Changeover switch, 27 ... Vehicle side controller, 31 ... Diode bridge, 33 ... DC bias power supply 34... Switching element.

Claims (5)

交流電力を出力する交流電源、及び前記交流電源から前記交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器と、
前記1次側コイルから非接触で前記交流電力を受電可能な2次側コイル及び負荷を有する受電機器と、
を備えた非接触電力伝送装置において、
予め定められた閾値電圧以上の電圧が印加された場合に動作する半導体素子を有し、当該半導体素子を用いて前記2次側コイルにて受電された交流電力を直流電力に整流する整流部を備え、
前記直流電力は前記負荷に対して入力され得るものであり、
前記送電機器及び前記受電機器の少なくとも一方に設けられ、インピーダンス調整を行うインピーダンス調整手段と、
前記受電機器に設けられ、少なくとも前記インピーダンス調整を行う場合に前記半導体素子に対して前記閾値電圧以上のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
An AC power source that outputs AC power, and a power transmission device having a primary coil to which the AC power is input from the AC power source;
A power receiving device having a secondary coil and a load capable of receiving the AC power in a non-contact manner from the primary coil;
In a non-contact power transmission device comprising:
A rectifying unit that has a semiconductor element that operates when a voltage equal to or higher than a predetermined threshold voltage is applied, and rectifies AC power received by the secondary coil using the semiconductor element into DC power. Prepared,
The DC power can be input to the load;
Impedance adjusting means that is provided in at least one of the power transmitting device and the power receiving device and performs impedance adjustment;
A bias voltage applying unit that is provided in the power receiving device and applies a bias voltage equal to or higher than the threshold voltage to the semiconductor element when at least the impedance adjustment is performed;
A non-contact power transmission device comprising:
前記交流電源は、第1交流電力及び第1交流電力よりも大きい電力値の第2交流電力を出力可能に構成されているとともに、少なくとも前記インピーダンス調整を行う場合には前記第1交流電力を出力するものであり、
前記負荷は、入力される直流電力の電力値に応じてインピーダンスが異なる変動負荷であり、
前記整流部と前記変動負荷との間に設けられ、前記交流電源から前記第2交流電力が出力された場合の直流電力が前記変動負荷に入力される場合のインピーダンスに対応するインピーダンスを有する固定負荷と、
前記整流部の接続先を、前記変動負荷と前記固定負荷とに切り換える接続切換手段と、
前記インピーダンス調整を行う場合には、前記整流部の接続先が前記固定負荷となるように前記接続切換手段を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の非接触電力伝送装置。
The AC power supply is configured to be capable of outputting the first AC power and the second AC power having a power value larger than that of the first AC power, and outputs the first AC power when performing at least the impedance adjustment. Is what
The load is a variable load having different impedance depending on the power value of the input DC power,
A fixed load provided between the rectifying unit and the variable load and having an impedance corresponding to an impedance when DC power when the second AC power is output from the AC power source is input to the variable load When,
Connection switching means for switching the connection destination of the rectifying unit between the variable load and the fixed load;
When performing the impedance adjustment, control means for controlling the connection switching means so that the connection destination of the rectification unit is the fixed load;
The non-contact power transmission device according to claim 1, comprising:
前記受電機器は、前記インピーダンス調整を行う場合に前記バイアス電圧を前記半導体素子に印加し、前記インピーダンス調整を行わない場合に前記バイアス電圧を前記半導体素子に印加しないように動作するバイアス切換手段を備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の非接触電力伝送装置。   The power receiving device includes bias switching means that operates so as to apply the bias voltage to the semiconductor element when the impedance adjustment is performed and not apply the bias voltage to the semiconductor element when the impedance adjustment is not performed. The contactless power transmission device according to claim 1 or 2, wherein the contactless power transmission device is provided. 前記受電機器は車両に搭載されており、
前記負荷は車両用バッテリであることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
The power receiving device is mounted on a vehicle,
The contactless power transmission apparatus according to claim 1, wherein the load is a vehicle battery.
交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な2次側コイルと、
予め定められた閾値電圧以上の電圧が印加された場合に動作する半導体素子を有し、当該半導体素子を用いて前記2次側コイルにて受電された交流電力を直流電力に整流する整流部と、
前記整流部にて整流された前記直流電力が入力され得る負荷と、
インピーダンス調整を行うインピーダンス調整手段と、
少なくとも前記インピーダンス調整を行う場合に前記半導体素子に対して前記閾値電圧以上のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
を備えていることを特徴とする受電機器。
A secondary coil capable of receiving the AC power in a contactless manner from a power transmission device having a primary coil to which AC power is input;
A rectifying unit having a semiconductor element that operates when a voltage equal to or higher than a predetermined threshold voltage is applied, and rectifying AC power received by the secondary coil using the semiconductor element into DC power; ,
A load to which the DC power rectified by the rectification unit can be input;
Impedance adjusting means for performing impedance adjustment;
Bias voltage applying means for applying a bias voltage equal to or higher than the threshold voltage to the semiconductor element when performing at least the impedance adjustment;
A power receiving device comprising:
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