JP2015162972A - power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部の交流電源と給電対象との間で電力伝達可能に構成された給電装置に関する。 The present invention relates to a power feeding apparatus configured to be able to transmit power between an external AC power source and a power feeding target.
この種の給電装置としては、下記特許文献1に見られるように、交流電源から受電端子を介して蓄電装置に接触充電(コンダクティブ充電)する構成と、交流電源から蓄電装置に非接触で充電(インダクティブ充電)する構成とを備えるものが知られている。詳しくは、この装置は、交流電源から受電端子を介して蓄電装置に充電可能に構成された充電器と、交流電源から非接触で受電可能に構成された非接触受電部とを備えている。 As this type of power supply device, as can be seen in Patent Document 1 below, a configuration in which an AC power supply is contact-charged (conductive charging) from an AC power supply to a power storage device via a power receiving terminal, Inductive charging) is known. Specifically, this device includes a charger configured to be able to charge the power storage device from an AC power source via a power receiving terminal, and a non-contact power receiving unit configured to be able to receive power from the AC power source in a non-contact manner.
充電器は、受電端子から入力された交流電圧を直流電圧に変換して出力する第1の整流部と、第1の整流部から出力された直流電圧を交流電圧に変換して絶縁トランスの1次巻線に印加するインバータと、絶縁トランスの2次巻線から出力された交流電圧を直流電圧に変換して蓄電装置に印加する第2の整流部とを備えている。また、充電器は、非接触受電部から出力された交流電圧を直流電圧に変換して第2の整流部に出力する第3の整流部を備えている。こうした構成によれば、接触充電時に用いられる第2の整流部を、非接触充電時に要求される構成の一部として流用することができる。したがって、給電装置の部品数を削減することができる。 The charger converts the AC voltage input from the power receiving terminal into a DC voltage and outputs the DC voltage, and converts the DC voltage output from the first rectification unit into an AC voltage to convert 1 of the insulation transformer. An inverter to be applied to the secondary winding, and a second rectifier that converts the AC voltage output from the secondary winding of the insulation transformer into a DC voltage and applies the DC voltage to the power storage device. The charger also includes a third rectification unit that converts the AC voltage output from the non-contact power reception unit into a DC voltage and outputs the DC voltage to the second rectification unit. According to such a structure, the 2nd rectification | straightening part used at the time of contact charge can be diverted as a part of structure requested | required at the time of non-contact charge. Therefore, the number of parts of the power feeding device can be reduced.
ここで、第3の整流部の出力側には、通常、出力電圧を安定させるためのコンデンサが備えられている。このため、接触充電が行われている期間においては、第2の整流部側からコンデンサ側へと電流が流れ、充電器における損失が増大する懸念がある。 Here, a capacitor for stabilizing the output voltage is usually provided on the output side of the third rectifier. For this reason, in the period when contact charging is performed, there is a concern that current flows from the second rectifying unit side to the capacitor side, and loss in the charger increases.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、接触充電が行われている期間における損失の増大を抑制できる給電装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power feeding device that can suppress an increase in loss during a period in which contact charging is performed.
上記目的を達成すべく、本発明は、外部の交流電源(50,51)と給電対象(40)との間で電力伝達可能に構成された給電装置であって、前記交流電源(50)に電気的に接続可能に構成された接続端子(11)と、1次巻線(15a)及び2次巻線(15b)を有するトランス(15)と、前記接続端子と前記1次巻線との間で電力伝達可能に構成された第1電力変換部(12,14)と、互いに直列接続された一対の半導体素子(16a〜16d)を2組有し、2組の前記半導体素子の直列接続体が互いに並列接続されるとともに、前記2次巻線と前記給電対象との間で電力伝達可能に構成された第2電力変換部(16)と、前記交流電源(51)に電気的に接続された送電コイル(52)を介して前記交流電源から非接触で受電可能に構成された受電コイル(21a)を有する非接触受電部(21)と、前記非接触受電部から出力された交流電圧を直流電圧に変換して一対の端子(T3,T4)から前記第2電力変換部に出力する第3電力変換部(23;27;28;29)と、を備え、当該給電装置は、前記接続端子、前記第1電力変換部、前記トランス及び前記第2電力変換部を介して、前記交流電源と前記給電対象との間で電力伝達する接触給電モードと、前記非接触受電部、前記第3電力変換部及び前記第2電力変換部を介して、前記交流電源と前記給電対象との間で電力伝達する非接触給電モードとを切り替え可能に構成され、2組の前記半導体素子の直列接続体のうち一方(16a,16b)の接続点と、2組の前記半導体素子の直列接続体のうち他方(16c,16d)の接続点とは、前記2次巻線を介して接続され、前記第3電力変換部の前記一対の端子のうち一方(T3)と、2組の前記半導体素子の直列接続体のうち一方(16a,16b;16c,16d)の接続点とを接続する第1電気経路(L1)と、前記第3電力変換部の前記一対の端子のうち他方(T4)と、前記半導体素子の直列接続体の両端のうち低電位側とを接続する第2電気経路(L2)と、前記第3電力変換部の前記一対の端子間を接続するコンデンサ(24;28c,28d;29c,29d)と、前記第1電気経路の両端のうち前記半導体素子側から、前記コンデンサを介して、前記第2電気経路の両端のうち前記半導体素子側に至るまでの対象電気経路に設けられ、前記接触給電モードによって前記交流電源と前記給電対象との間で電力伝達されている期間において、通電操作によって前記対象電気経路を電気的に開状態に切り替える切替手段(26)と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a power feeding device configured to be able to transmit power between an external AC power source (50, 51) and a power supply target (40), and includes the AC power source (50). A connection terminal (11) configured to be electrically connectable, a transformer (15) having a primary winding (15a) and a secondary winding (15b), and the connection terminal and the primary winding. 1st power conversion part (12,14) comprised so that electric power transmission was possible between, and two pairs of semiconductor elements (16a-16d) mutually connected in series, and two series of said semiconductor elements connected in series The body is connected in parallel to each other, and is electrically connected to the second power conversion unit (16) configured to transmit power between the secondary winding and the power supply target, and the AC power source (51). Can be received contactlessly from the AC power supply via the power transmission coil (52) A non-contact power receiving unit (21) having a power receiving coil (21a) configured in the above, and a second voltage from a pair of terminals (T3, T4) by converting an AC voltage output from the non-contact power receiving unit into a DC voltage. And a third power converter (23; 27; 28; 29) that outputs to the power converter, and the power feeding device includes the connection terminal, the first power converter, the transformer, and the second power converter. Through the contact power supply mode for transmitting power between the AC power supply and the power supply target, and via the non-contact power receiving unit, the third power conversion unit, and the second power conversion unit, The contactless power supply mode for transmitting power to and from the power supply target can be switched, and one (16a, 16b) of connection points of two series of semiconductor elements connected in series and two sets of the semiconductors The other of the series connected elements (1 c, 16d) is connected through the secondary winding, and one of the pair of terminals of the third power conversion unit (T3) and the series connection body of the two sets of the semiconductor elements A first electrical path (L1) that connects one (16a, 16b; 16c, 16d) connection point, the other (T4) of the pair of terminals of the third power converter, and the semiconductor element The second electric path (L2) that connects the low potential side of both ends of the series connection body and the capacitor (24; 28c, 28d; 29c, 29d) that connects between the pair of terminals of the third power converter. ) And the target electrical path from the semiconductor element side of the both ends of the first electrical path to the semiconductor element side of the both ends of the second electrical path via the capacitor, and the contact Depending on the power supply mode, the AC power Switching means (26) for switching the target electrical path to an open state by energization operation during a period in which power is transmitted to the power supply target.
上記発明では、対象電気経路に切替手段が設けられることで、接触給電モードによって電力伝達されている期間において、コンデンサを含む対象電気経路に電流が流れることを回避できる。このため、給電装置における損失の増大を抑制することができる。 In the above invention, by providing the switching means in the target electrical path, it is possible to avoid current flowing through the target electrical path including the capacitor during the period in which power is transmitted in the contact power supply mode. For this reason, an increase in loss in the power feeding device can be suppressed.
(第1実施形態)
以下、本発明にかかる給電装置を車両用給電装置として具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a power feeding device according to the present invention is embodied as a vehicle power feeding device will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、車両は、接触式充電器10と、非接触式充電器20と、各充電器10,20を制御対象とする制御装置30と、給電対象としての蓄電装置40とを備えている。なお、蓄電装置40としては、例えば、蓄電池(ニッケル水素蓄電池,リチウムイオン蓄電池)や、大容量のキャパシタを用いることができる。
As shown in FIG. 1, the vehicle includes a
各充電器10,20は、接触式充電器10を介して車両外部の交流電源50から供給される電力によって蓄電装置40を充電したり、非接触式充電器20を介して車両外部の交流電源51から供給される電力によって蓄電装置40を充電したりする充電動作が可能なように構成されている。また、各充電器10,20は、蓄電装置40から接触式充電器10を介して交流電源50に電力を戻したり、蓄電装置40から非接触式充電器20を介して交流電源51に電力を戻したりするいわゆる逆潮動作が可能なように構成されている。
Each of the
接触式充電器10は、接続端子11、第1整流部12、第1コンデンサ13、インバータ14、絶縁トランス15、及び第2整流部16を備えている。接続端子11は、交流電源50から接触充電を行うためのインターフェースである。接続端子11は、交流電源50の図示しない電源コンセント等に電気的に接続可能に構成されている。
The
第1整流部12は、充電動作時において接続端子11から入力された交流電圧を直流電圧に変換してインバータ14に出力する機能と、逆潮動作時においてインバータ14から出力された直流電圧を交流電圧に変換して接続端子11に出力する機能とを有している。本実施形態では、第1整流部12として、互いに直列接続された一対のスイッチング素子(例えばNチャネルMOSFET)が2組並列接続されたものを用いている。なお、第1整流部12とインバータ14との間には、第1コンデンサ13が介在している。
The
インバータ14は、充電動作時において第1整流部12から出力された直流電圧を交流電圧に変換して絶縁トランス15を構成する1次巻線15aに出力する機能と、逆潮動作時において1次巻線15aから出力された交流電圧を直流電圧に変換して第1整流部12に出力する機能とを有している。本実施形態では、インバータ14として、4つのスイッチング素子(例えばNチャネルMOSFET)を備えるフルブリッジ回路を用いている。なお、本実施形態において、第1整流部12及びインバータ14が「第1電力変換部」に相当する。
The
絶縁トランス15を構成する2次巻線15bには、第2整流部16(「第2電力変換部」に相当)が接続されている。第2整流部16は、充電動作時において2次巻線15bから出力された交流電圧を直流電圧に変換して蓄電装置40側に出力する機能と、逆潮動作時において蓄電装置40側から入力された直流電圧を交流電圧に変換して2次巻線15bに出力する機能とを有している。詳しくは、第2整流部16は、互いに直列接続された第1,第2スイッチング素子16a,16bと、互いに直列接続された第3,第4スイッチング素子16c,16dとを備えている。本実施形態では、各スイッチング素子16a〜16dとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、より具体的には、NチャネルMOSFETを用いている。
A second rectification unit 16 (corresponding to a “second power conversion unit”) is connected to the
第1スイッチング素子16aのソースには、第2スイッチング素子16bのドレインが接続され、第3スイッチング素子16cのソースには、第4スイッチング素子16dのドレインが接続されている。第1スイッチング素子16aのドレインには、第3スイッチング素子16cのドレインが接続され、第2スイッチング素子16bのソースには、第4スイッチング素子16dのソースが接続されている。
The drain of the
第1,第3スイッチング素子16a,16cのドレインには、高電位電気経路PLを介して蓄電装置40の正極端子が接続され、第2,第4スイッチング素子16b,16dのソースには、低電位電気経路NLを介して蓄電装置40の負極端子が接続されている。なお、高電位電気経路PLと低電位電気経路NLとは、第2コンデンサ17を介して接続されている。
The positive terminals of the
非接触式充電器20は、非接触受電部21、フィルタ22、第3整流部23(「第3電力変換部」に相当)及び出力コンデンサ24を備えている。非接触受電部21は、交流電源51に電気的に接続された送電コイル52と磁気結合することにより、交流電源51から非接触で受電可能に構成された受電コイル21aを備えている。フィルタ22は、非接触受電部21から出力された交流電圧からノイズを除去する。なお、非接触式充電器20には、非接触受電部21、フィルタ22、第3整流部23及び出力コンデンサ24を一体的に電磁シールドするシールド材SDが備えられている。また、フィルタ22は、非接触式充電器20に必須の構成ではない。
The
第3整流部23は、フィルタ22から出力されて第1,第2端子T1,T2から入力された交流電圧を直流電圧に変換し、第3,第4端子T3,T4から出力する機能を有する。第3整流部23は、半導体素子である第1〜第4ダイオード23a〜23dを備えている。詳しくは、第1ダイオード23aのアノードには、第2ダイオード23bのカソードが接続され、これらダイオード23a,23bの接続点には、第1端子T1が接続されている。第3ダイオード23cのアノードには、第4ダイオード23dのカソードが接続され、これらダイオード23c,23dの接続点には、第2端子T1が接続されている。第1ダイオード23aのカソードには、第3ダイオード23cのカソードが接続され、これらダイオード23a,23cの接続点には、第3端子T3が接続されている。第2ダイオード23bのアノードには、第4ダイオード23dのアノードが接続され、これらダイオード23b,23dの接続点には、第4端子T4が接続されている。
The
第3端子T3には、出力コンデンサ24の正極端子PPが接続され、第4端子T4には、出力コンデンサ24の負極端子NPが接続されている。第3端子T3には、第1電気経路L1を介して、第2整流部16を構成する第1,第2スイッチング素子16a,16bの接続点が接続されている。第4端子T4には、第2電気経路L2を介して、第2,第4スイッチング素子16b,16dのソース側が接続されている。また、第1電気経路L1には、リアクトル25と、「スイッチ」としてのリレー26とが設けられている。詳しくは、第1電気経路L1において、第3端子T3側から順に、リレー26と、リアクトル25とが設けられている。リレー26は、オン操作(閉操作)されることで第1電気経路L1を電気的に閉状態とし、オフ操作(開操作)されることで第1電気経路L1を電気的に開状態とする。
The positive terminal PP of the
制御装置30は、交流電源50と蓄電装置40との間で電力伝達させる接触給電モードで給電装置を動作させるべく、接触式充電器10を構成する各要素を操作する。制御装置30は、接触給電モードにおいて、上記充電動作及び上記逆潮動作のうち選択された一方の動作を行う。
また、制御装置30は、交流電源51と蓄電装置40との間で電力伝達させる非接触給電モードで給電装置を動作させるべく、各充電器10,20を構成する各要素を操作する。なお、本実施形態では、接触給電モードと非接触給電モードとを同時に実行することができないことから、制御装置30は、これらモードのうち一方のモードを選択して実行する。
ここで、接触給電モードの充電動作時においては、2次巻線15bから出力された交流電圧を直流電圧に変換して蓄電装置40に出力するように第2整流部16を動作させる。ここでは、例えば、第1,第4スイッチング素子16a,16dの組と、第2,第3スイッチング素子16b,16dの組とを交互にオンオフ操作する同期整流を選択することができる。一方、逆潮動作時においては、蓄電装置40から出力された直流電圧を交流電圧に変換すべく、第1,第4スイッチング素子16a,16dの組と、第2,第3スイッチング素子16b,16dの組とを交互にオンオフ操作する。
Here, during the charging operation in the contact power supply mode, the
一方、非接触給電モードの充電動作時においては、第3整流部23の出力電流(具体的には例えば、蓄電装置40の充電電流)を制御するためにリアクトル25を用いることができる。詳しくは、第1スイッチング素子16aと、第2スイッチング素子16bとを交互にオンオフ操作することにより、第3整流部23の出力電流を制御することができる。
On the other hand, during the charging operation in the non-contact power feeding mode, the
続いて、本実施形態にかかる特徴的構成であるリレー26について説明する。リレー26は、接触給電モードにおいて、第2整流部16側から出力コンデンサ24側に電流が流れることによる損失増大の抑制効果と、コモンモードノイズの低減効果とを狙って設けられたものである。以下、比較技術と対比しながら、リレー26を設けた効果について説明する。
Next, the
<1.損失増大の抑制効果>
まず、図2及び図3を用いて、比較技術について説明する。ここで、図2及び図3における比較技術とは、図1に示した給電装置からリレー26を除去したものである。なお、図2及び図3では、各スイッチング素子16a〜16dを簡略化して図示している。
<1. Suppression effect of loss increase>
First, the comparison technique will be described with reference to FIGS. Here, the comparative technique in FIGS. 2 and 3 is obtained by removing the
接触給電モードの充電動作時において、第1,第4スイッチング素子16a,16dがオン操作されている期間には、図2(a)に一点鎖線で示すように、2次巻線15bの出力電流が、第1スイッチング素子16a、第2コンデンサ17、第4スイッチング素子16d及び2次巻線15bを含む閉回路に流れる。2次巻線15bの出力電流は、さらに、図中鎖線で示すように、リアクトル25、出力コンデンサ24及び2次巻線15bを含む閉回路にも流れる。これにより、出力コンデンサ24に無駄な電荷が蓄積されることとなる。
During the charging operation in the contact power supply mode, during the period in which the first and
第1,第4スイッチング素子16a,16dがオフ操作に切り替えられた後、第2,第3スイッチング素子16b,16cがオン操作されている期間には、出力コンデンサ24に蓄積された電荷により、図2(b)に一点鎖線及び破線で示す閉回路において共振が生じることとなる。この際、共振経路の1つに2次巻線15bが含まれていることから、2次巻線15bに追加的に電流が流れることとなる。その結果、2次巻線15bおける導通損失が増大したり、2次巻線15bの発熱量が増大したりする懸念がある。
After the first and
一方、接触給電モードの逆潮動作時において、第1,第4スイッチング素子16a,16dがオン操作されている期間には、図3(a)に一点鎖線で示すように、2次巻線15bの出力電流が、第4スイッチング素子16d、第2コンデンサ17、第1スイッチング素子16a及び2次巻線15bを含む閉回路に流れる。2次巻線15bの出力電流は、さらに、図中鎖線で示すように、出力コンデンサ24にも流れ込む。これにより、出力コンデンサ24に無駄な電荷が蓄積されることとなる。
On the other hand, during the reverse power flow operation in the contact power supply mode, during the period in which the first and
第1,第4スイッチング素子16a,16dがオフ操作に切り替えられた後、第2,第3スイッチング素子16b,16cがオン操作されている期間には、出力コンデンサ24に蓄積された電荷により、図3(b)に破線で示す閉回路において共振が生じることとなる。この際、共振経路に2次巻線15bが含まれていることから、2次巻線15bに追加的に電流が流れることとなる。その結果、2次巻線15bおける導通損失が増大したり、2次巻線15bの発熱量が増大したりする懸念がある。
After the first and
これに対し、本実施形態では、第1電気経路L1にリレー26を設けた。こうした構成を前提として、接触給電モードが行われている期間において、リレー26をオフ操作して第1電気経路L1を電気的に開状態とした。これにより、先の図2(b),図3(b)に示した共振経路を電気的に遮断することができ、共振の発生を回避することができる。したがって、接触給電モードにおいて出力コンデンサ24を含む閉回路に電流が流れることに起因した損失の増大を抑制することができる。
On the other hand, in this embodiment, the
<2.コモンモードノイズの低減効果>
まず、図4及び図5を用いて、比較技術について説明する。ここで、比較技術とは、先の図1の給電装置において、第1電気経路L1のうちリアクトル25よりも第1,第2スイッチング素子16a,16bの接続点側にリレー31を設けたものである。
<2. Common mode noise reduction effect>
First, the comparison technique will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Here, the comparative technique is the one in which the
本実施形態では、コモンモードノイズの発生要因となる浮遊容量として、以下のものを挙げる。詳しくは、図4に示すように、リレー31と、給電装置において基準電位を有する部位であるグランドラインGND(例えば、接触式充電器10及び非接触式充電器20を収容する筐体)との間には、浮遊容量(以下、第1浮遊容量53)が形成されている。また、図5に示すように、第3,第4スイッチング素子16c,16dの接続点と、グランドラインGNDとの間にも、浮遊容量(以下、第2浮遊容量55)が形成されている。なお、第2浮遊容量55は、例えば、各素子16c,16dの電極等とグランドラインGNDとの間に形成されるものである。
In the present embodiment, the following are listed as stray capacitances that cause common mode noise. Specifically, as shown in FIG. 4, the
ここで、接触給電モードにおいては、2次巻線15bから交流電圧が出力されるため、第1,第2スイッチング素子16a,16bの接続点と、第3,第4スイッチング素子16c,16dの接続点との電位が変動することなる。このため、リレー31がオフ操作されている状況下、上記電位の変動がノイズ源54となり、第1浮遊容量53、グランドラインGND及び第2浮遊容量55を含む閉回路にコモンモード電流が流れる(コモンモードノイズが発生する)こととなる。その結果、グランドラインGNDに接続された電子機器に対して、コモンモードノイズが悪影響を及ぼすこととなる。
Here, in the contact power supply mode, since an AC voltage is output from the secondary winding 15b, the connection point between the first and
これに対し、本実施形態では、図6に示すように、第1電気経路L1のうちリレー26よりもノイズ源54側にリアクトル25を設けた。リレー26は、通常、コンポーネント(接触式充電器10及び非接触式充電器20)間を電気的に切り離す役割を果たすために設けられる。このため、リレー26は、通常、先の図4に示した箇所に設けられる。ただし、本実施形態では、リアクトル25が高周波のコモンモードノイズを除去する特性を有することに着目し、電流制御機能のために付加したリアクトル25をノイズフィルタとしても機能させた。なお図6には、リアクトル25とグランドラインGNDとの間に形成された浮遊容量(以下、第3浮遊容量56)も示した。ただし、第3浮遊容量56は、第1浮遊容量53よりも十分小さいことから、コモンモードノイズの増大に及ぼす影響は小さい。
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)第1電気経路L1にリレー26を設けた。そして、接触給電モード期間において、リレー26をオフ操作した。このため、出力コンデンサ24を含む共振経路に電流が流れることを回避できる。これにより、給電装置における損失の増大を抑制することができ、ひいては接触給電モードによる交流電源50及び蓄電装置40間の電力伝送効率を向上させることができる。
(1) The
(2)第1電気経路L1のうち、リレー26よりも第1,第2スイッチング素子16a,16bの接続点側にリアクトル25を設けた。このため、コモンモードノイズを好適に低減させることができ、ひいてはEMC(電磁両立性)を高く維持することができる。特に本実施形態では、スイッチとしてリレー26を用いた。リレー26は、浮遊容量が大きいことから、コモンモードノイズが増大しやすい。このため、スイッチとしてリレー26を用いる本実施形態では、第1電気経路L1のうちリレー26よりも第1,第2スイッチング素子16a,16bの接続点側にリアクトル25を設けるメリットが大きい。
(2) The
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図7に示すように、第1電気経路L1の接続先を、第3,第4スイッチング素子16c,16dの接続点とする。なお、図7において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。こうした本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the connection destination of the first electrical path L1 is the connection point of the third and
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図8に示すように、リレー26aの設置箇所を第1電気経路L1から第2電気経路L2に変更する。なお、図8において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。こうした本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 8, the installation location of the
(第4実施形態)
以下、第4実施形態について、先の第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。図9に、本実施形態にかかる給電装置の全体構成図を示す。なお、図9において、先の図1に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. FIG. 9 is an overall configuration diagram of the power feeding device according to the present embodiment. In FIG. 9, the same members as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience.
図示されるように、本実施形態では、2次巻線15bと第2整流部16とを接続する電気経路に、この電気経路を電気的に開状態及び閉状態に切り替える切替リレー18が設けられている。そして、非接触給電モードが行われている期間において、切替リレー18をオフ操作する。これにより、非接触給電モード期間において、絶縁トランス15を介して第2整流部16からインバータ14側へと電力が伝達されることを回避できる。
As shown in the drawing, in the present embodiment, a switching
ここで、本実施形態では、第1,第2スイッチング素子16a,16bの接続点、及び第3,第4スイッチング素子16c,16dの接続点のうち、第1電気経路L1が接続されていない方と、2次巻線15bとを接続する電気経路に切替リレー18を設けた。切替リレー18とグランドラインGNDとの間にも浮遊容量が形成され得ることから、本実施形態によれば、2次巻線15bをコモンモードノイズフィルタとして機能させることができるといった効果をさらに得ることができる。
Here, in the present embodiment, of the connection points of the first and
(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.
・上記第3,第4実施形態において、上記第2実施形態で説明したように、第1電気経路L1の接続先を、第3,第4スイッチング素子16c,16dの接続点に変更してもよい。
In the third and fourth embodiments, as described in the second embodiment, the connection destination of the first electric path L1 is changed to the connection point of the third and
・上記第4実施形態で説明した切替リレー18を、上記第2,第3実施形態の給電装置に適用してもよい。
-You may apply the switching
・第3整流部としては、上記各実施形態に例示したものに限らない。例えば、図10に示すように、第3整流部27として、第5〜第8スイッチング素子27a〜27dを備えたものを用いてもよい。この場合、非接触給電モード期間において、蓄電装置40から非接触受電部21を介して交流電源51に電力を伝達する逆潮動作が可能となる。なお、図10では、各スイッチング素子27a〜27dとして、NチャネルMOSFETを示したが、例えばIGBTであってもよい。
-As a 3rd rectification | straightening part, it is not restricted to what was illustrated to said each embodiment. For example, as shown in FIG. 10, the
また例えば、図11に示すように、第3整流部28として、第5,第6ダイオード28a,28b及び第3,第4コンデンサ28c,28dを備えた倍電圧整流回路を用いてもよい。この場合、受電コイル21aの端子間電圧を低減させ、受電コイル21aに流れる電流を低減させることができる。その結果、受電コイル21aにおける損失の増大を抑制することができる。なお、この場合、第3,第4コンデンサ28c,28dの直列接続体が、先の図1に示した出力コンデンサ24の役割を果たすこととなる。このため、出力コンデンサ24は、除去してもよいし、出力電圧をより安定させるために残してもよい。
For example, as shown in FIG. 11, a voltage doubler rectifier circuit including fifth and sixth diodes 28 a and 28 b and third and
さらに例えば、図12に示すように、第3整流部29として、第9,第10スイッチング素子29a,29b及び第5,第6コンデンサ29c,29dを備えた倍電圧整流回路を用いてもよい。この場合、非接触給電モード期間において、蓄電装置40から非接触受電部21を介して交流電源51に電力を伝達する逆潮動作が可能となる。なお、この場合、第5,第6コンデンサ29c,29dの直列接続体が、先の図1に示した出力コンデンサ24の役割を果たすこととなる。このため、出力コンデンサ24は、除去してもよいし、出力電圧をより安定させるために残してもよい。
Further, for example, as shown in FIG. 12, a voltage doubler rectifier circuit including ninth and
・上記各実施形態において、通電操作によって入出力端子間を電気的に導通状態及び遮断状態に切り替え可能なスイッチであるなら、リレー以外のスイッチを用いてもよい。また、対象電気経路を開状態に切り替える切替手段としては、スイッチに限らない。例えば、対象電気経路に設けられ、通電操作によって抵抗値を可変設定可能な抵抗器であってもよい。この場合、接触給電モード期間において、通電操作によって抵抗器の抵抗値を非常に高い値に設定することで、対象電気経路を電気的に開状態とすることができる。 In each of the above embodiments, a switch other than a relay may be used as long as it is a switch that can be electrically switched between an input / output terminal by an energization operation. Further, the switching means for switching the target electrical path to the open state is not limited to a switch. For example, the resistor may be provided in the target electrical path and the resistance value can be variably set by an energization operation. In this case, in the contact power supply mode period, the target electrical path can be electrically opened by setting the resistance value of the resistor to a very high value by energization operation.
・交流電源と電力伝達する給電対象としては、蓄電装置に限らず、例えば車載電子機器(例えば回転機)であってもよい。 The power supply target that transmits power to the AC power source is not limited to the power storage device, and may be, for example, an in-vehicle electronic device (for example, a rotating machine).
10…接触式充電器、20…非接触式充電器、25…リアクトル、26…リレー。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記交流電源(50)に電気的に接続可能に構成された接続端子(11)と、
1次巻線(15a)及び2次巻線(15b)を有するトランス(15)と、
前記接続端子と前記1次巻線との間で電力伝達可能に構成された第1電力変換部(12,14)と、
互いに直列接続された一対の半導体素子(16a〜16d)を2組有し、2組の前記半導体素子の直列接続体が互いに並列接続されるとともに、前記2次巻線と前記給電対象との間で電力伝達可能に構成された第2電力変換部(16)と、
前記交流電源(51)に電気的に接続された送電コイル(52)を介して前記交流電源から非接触で受電可能に構成された受電コイル(21a)を有する非接触受電部(21)と、
前記非接触受電部から出力された交流電圧を直流電圧に変換して一対の端子(T3,T4)から前記第2電力変換部に出力する第3電力変換部(23;27;28;29)と、
を備え、
当該給電装置は、前記接続端子、前記第1電力変換部、前記トランス及び前記第2電力変換部を介して、前記交流電源と前記給電対象との間で電力伝達する接触給電モードと、前記非接触受電部、前記第3電力変換部及び前記第2電力変換部を介して、前記交流電源と前記給電対象との間で電力伝達する非接触給電モードとを切り替え可能に構成され、
2組の前記半導体素子の直列接続体のうち一方(16a,16b)の接続点と、2組の前記半導体素子の直列接続体のうち他方(16c,16d)の接続点とは、前記2次巻線を介して接続され、
前記第3電力変換部の前記一対の端子のうち一方(T3)と、2組の前記半導体素子の直列接続体のうち一方(16a,16b;16c,16d)の接続点とを接続する第1電気経路(L1)と、
前記第3電力変換部の前記一対の端子のうち他方(T4)と、前記半導体素子の直列接続体の両端のうち低電位側とを接続する第2電気経路(L2)と、
前記第3電力変換部の前記一対の端子間を接続するコンデンサ(24;28c,28d;29c,29d)と、
前記第1電気経路の両端のうち前記半導体素子側から、前記コンデンサを介して、前記第2電気経路の両端のうち前記半導体素子側に至るまでの対象電気経路に設けられ、前記接触給電モードによって前記交流電源と前記給電対象との間で電力伝達されている期間において、通電操作によって前記対象電気経路を電気的に開状態に切り替える切替手段(26;26a)と、
を備えることを特徴とする給電装置。 A power supply device configured to be able to transmit power between an external AC power supply (50, 51) and a power supply target (40),
A connection terminal (11) configured to be electrically connectable to the AC power source (50);
A transformer (15) having a primary winding (15a) and a secondary winding (15b);
A first power converter (12, 14) configured to be able to transmit power between the connection terminal and the primary winding;
There are two sets of a pair of semiconductor elements (16a to 16d) connected in series with each other, and two sets of semiconductor elements connected in series are connected in parallel to each other, and between the secondary winding and the power supply target. A second power conversion unit (16) configured to transmit power at
A non-contact power receiving unit (21) having a power receiving coil (21a) configured to be able to receive power from the AC power source in a non-contact manner via a power transmitting coil (52) electrically connected to the AC power source (51);
A third power conversion unit (23; 27; 28; 29) that converts the AC voltage output from the non-contact power reception unit into a DC voltage and outputs the DC voltage from a pair of terminals (T3, T4) to the second power conversion unit. When,
With
The power supply device includes a contact power supply mode for transmitting power between the AC power source and the power supply target via the connection terminal, the first power conversion unit, the transformer, and the second power conversion unit, The contact power receiving unit, the third power conversion unit, and the second power conversion unit are configured to be able to switch between a non-contact power supply mode for transmitting power between the AC power source and the power supply target,
The connection point of one (16a, 16b) of the series connection bodies of the two sets of semiconductor elements and the connection point of the other (16c, 16d) of the series connection bodies of the two sets of semiconductor elements are the secondary Connected through windings,
A first connecting the one (T3) of the pair of terminals of the third power converter and one (16a, 16b; 16c, 16d) of the series connected bodies of the two sets of semiconductor elements. An electrical path (L1);
A second electrical path (L2) that connects the other (T4) of the pair of terminals of the third power conversion unit and a low potential side of both ends of the series connection body of the semiconductor elements;
A capacitor (24; 28c, 28d; 29c, 29d) for connecting the pair of terminals of the third power conversion unit;
Provided in the target electrical path from the semiconductor element side of both ends of the first electrical path through the capacitor to the semiconductor element side of both ends of the second electrical path, and depending on the contact power supply mode Switching means (26; 26a) for electrically switching the target electrical path to an open state by an energization operation during a period in which power is transmitted between the AC power source and the power supply target;
A power supply apparatus comprising:
前記対象電気経路の両端のうち、前記第1電気経路と前記半導体素子との接続点側から前記スイッチの設置箇所までの間に設けられ、前記第3電力変換部の前記一対の端子の出力電流を制御するためのリアクトル(25)をさらに備える請求項1記載の給電装置。 The switching means is a switch that can electrically switch the target electrical path between an open state and a closed state,
Of both ends of the target electrical path, an output current of the pair of terminals of the third power converter is provided between a connection point side of the first electrical path and the semiconductor element to an installation location of the switch. The power feeding device according to claim 1, further comprising a reactor (25) for controlling the power.
前記リアクトル(25)は、前記第1電気経路のうち前記スイッチよりも前記半導体素子側に設けられている請求項2記載の給電装置。 The switch (26) is provided in the first electric path,
The power feeding device according to claim 2, wherein the reactor (25) is provided on the semiconductor element side of the switch in the first electric path.
前記リアクトル(25)は、前記第1電気経路に設けられている請求項2記載の給電装置。 The switch (26a) is provided in the second electric path,
The power feeding device according to claim 2, wherein the reactor (25) is provided in the first electric path.
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