JP2015231306A - Non-contact power reception device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact power reception device capable of suppressing harmonic noise caused by resonance generated between a matching device and a rectifier.SOLUTION: The non-contact power reception device 10 includes: a power reception section 110, a rectifier 170, and a load 105 connected with the rectifier to receive electric power from an external power supply 400 in a non-contact mode. The power reception section includes a power reception coil 111 for receiving electric power from external power. The rectifier includes a plurality of diodes D11-D14 to rectify electric power received by the power reception section. The rectifier further includes capacitors C11-C14 connected in parallel to each of the plurality of diodes.

Description

本発明は、非接触受電装置に関し、より特定的には、外部電源からの電力を非接触で受電する非接触受電装置において生じる高調波ノイズを低減する技術に関する。   The present invention relates to a non-contact power receiving apparatus, and more particularly to a technique for reducing harmonic noise generated in a non-contact power receiving apparatus that receives power from an external power source in a non-contact manner.

電源コードや送電ケーブルを用いない非接触のワイヤレス電力伝送が近年注目されており、車両外部の電源(以下「外部電源」とも称する。)からの電力によって車載の蓄電装置を充電可能な電気自動車やハイブリッド車両等への適用が提案されている。   In recent years, contactless wireless power transmission without using a power cord or a power transmission cable has attracted attention, and an electric vehicle that can charge an in-vehicle power storage device with power from a power source outside the vehicle (hereinafter also referred to as “external power source”), Application to hybrid vehicles has been proposed.

ワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、たとえば、電磁誘導を用いた送電、マイクロ波などの電磁波を用いた送電、および共鳴法による送電の3つの技術が知られている。   As the wireless power transmission technology, as a promising technology, for example, three technologies of power transmission using electromagnetic induction, power transmission using electromagnetic waves such as microwaves, and power transmission using a resonance method are known.

特開2013−251974号公報(特許文献1)および特開2012−105503号公報(特許文献2)は、非接触で電力を受電することができる非接触受電装置(車両)において、受電コイルによって非接触で受電された交流電力を、ダイオードブリッジを含む整流器で直流電力に整流して負荷に供給する構成を開示する。   JP 2013-251974 A (Patent Document 1) and JP 2012-105503 A (Patent Document 2) are non-contact power receiving devices (vehicles) that can receive power in a non-contact manner. A configuration is disclosed in which AC power received by contact is rectified to DC power by a rectifier including a diode bridge and supplied to a load.

特開2013−251974号公報JP2013-251974A 特開2012−105503号公報JP 2012-105503 A 特開2013−154815号公報JP2013-154815A 特開2013−146154号公報JP2013-146154A 特開2013−146148号公報JP2013-146148A 特開2013−110822号公報JP 2013-110822 A 特開2013−126327号公報JP 2013-126327 A

非接触受電装置においては、一般的に、受電した交流電力を整流器で整流して、蓄電装置に蓄えたり電気機器を駆動したりする。このような装置では、受電コイルから整流器までの回路と整流器内部の回路との間において、寄生容量も含めたコイル成分およびコンデンサ成分によるインピーダンスの違いによって電流の共振が発生する場合がある。このような電流の共振周波数は、電力伝送に用いられる電磁場の周波数(以下、「システム周波数」とも称する。)と一致せず、多くの場合システム周波数よりも数倍高い周波数となり得る。そうすると、整流器の入力電流には、インピーダンスの違いによる電流共振の影響で、リンギングと呼ばれる振動的な電流変動が生じる。   In a non-contact power receiving device, generally, received AC power is rectified by a rectifier and stored in a power storage device or an electric device is driven. In such a device, current resonance may occur between the circuit from the receiving coil to the rectifier and the circuit inside the rectifier due to the difference in impedance due to the coil component and the capacitor component including the parasitic capacitance. The resonance frequency of such current does not coincide with the frequency of the electromagnetic field used for power transmission (hereinafter also referred to as “system frequency”), and in many cases can be several times higher than the system frequency. Then, an oscillating current variation called ringing occurs in the input current of the rectifier due to the influence of current resonance due to the difference in impedance.

このような電流変動が生じると、整流器の入力電流の高調波成分が増大し、それによって給電コイルなどからの電磁放射ノイズの原因となり得る。   When such current fluctuation occurs, the harmonic component of the input current of the rectifier increases, which may cause electromagnetic radiation noise from a power supply coil or the like.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、非接触受電装置において、整流器に起因して生じる高調波ノイズを低減することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to reduce harmonic noise caused by a rectifier in a non-contact power receiving apparatus.

本発明による非接触受電装置は、外部電源からの電力を非接触で受電するための装置であって、受電部と、整流器と、整流器に接続される負荷とを備える。受電部は、外部電源からの電力を受電する受電コイルを含む。整流器は、複数のダイオードを含み、受電部で受けた電力を整流する。整流器は、上記の複数のダイオードの各々に対して並列に接続されたコンデンサをさらに含む。   A non-contact power receiving device according to the present invention is a device for receiving power from an external power source in a non-contact manner, and includes a power receiving unit, a rectifier, and a load connected to the rectifier. The power receiving unit includes a power receiving coil that receives power from an external power source. The rectifier includes a plurality of diodes and rectifies the power received by the power receiving unit. The rectifier further includes a capacitor connected in parallel to each of the plurality of diodes.

整流器をこのような回路構成とし、ダイオードに並列に設けられるコンデンサの容量を適切に設定することによって、整流器よりも受電コイル側の回路と整流器との間のインピーダンスの差を低減することができる。そのため、整流器の入力電流のリンギングを低減することができ、それによって整流器に起因して生じる高調波ノイズを低減することができる。   By adopting such a circuit configuration for the rectifier and appropriately setting the capacitance of the capacitor provided in parallel to the diode, the difference in impedance between the circuit on the power receiving coil side and the rectifier can be reduced. Therefore, ringing of the input current of the rectifier can be reduced, and thereby harmonic noise generated due to the rectifier can be reduced.

本実施の形態に従う非接触給電システムの全体ブロック図である。It is a whole block diagram of the non-contact electric power feeding system according to this Embodiment. 比較例における整流器の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the rectifier in a comparative example. 比較例における整流器入力電流の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the rectifier input current in a comparative example. 本実施の形態における整流器の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the rectifier in this Embodiment. 本実施の形態における整流器入力電流の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the rectifier input current in this Embodiment. 比較例における整流器入力電流の高調波成分波形のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the harmonic component waveform of the rectifier input current in a comparative example. 比較例の回路において測定された整流器入力電流の高調波成分の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the harmonic component of the rectifier input current measured in the circuit of the comparative example. 本実施の形態における整流器入力電流の高調波成分波形のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the harmonic component waveform of the rectifier input current in this Embodiment. 本実施の形態において測定された整流器入力電流の高調波成分の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the harmonic component of the rectifier input current measured in this Embodiment. 変形例の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of a modification. 変形例における整流器入力電流の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the rectifier input current in a modification. 変形例における整流器入力電流の高調波成分波形のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the harmonic component waveform of the rectifier input current in a modification. 変形例において測定された整流器入力電流の高調波成分の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the harmonic component of the rectifier input current measured in the modification.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[非接触給電システムの構成]
図1は、本実施の形態に従う非接触給電システム10の全体構成図である。図1を参照して、非接触給電システム10は、車両100と、送電装置200とを備える。なお、本実施の形態においては、「非接触受電装置」が非接触で電力を受電可能に構成された車両100である場合を例として説明するが、非接触での受電が可能なものであれば車両以外の他の電気機器であってもよい。
[Configuration of wireless power supply system]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a non-contact power feeding system 10 according to the present embodiment. Referring to FIG. 1, contactless power supply system 10 includes a vehicle 100 and a power transmission device 200. In the present embodiment, the case where the “non-contact power receiving device” is the vehicle 100 configured to be able to receive power without contact will be described as an example, but any device capable of receiving power without contact will be described. For example, it may be an electric device other than the vehicle.

図1を参照して、送電装置200は、電源装置210と、送電部220とを含む。電源装置210は、所定の周波数を有する交流電力を発生する。一例として、電源装置210は、商用電源400から電力を受けて高周波の交流電力を発生し、その発生した交流電力を送電部220へ供給する。そして、送電部220は、送電部220の周囲に発生する電磁界を介して、車両100の受電部110へ非接触で電力を出力する。   Referring to FIG. 1, power transmission device 200 includes a power supply device 210 and a power transmission unit 220. The power supply device 210 generates AC power having a predetermined frequency. As an example, the power supply device 210 receives electric power from the commercial power supply 400 to generate high-frequency AC power, and supplies the generated AC power to the power transmission unit 220. Then, the power transmission unit 220 outputs electric power in a non-contact manner to the power reception unit 110 of the vehicle 100 via an electromagnetic field generated around the power transmission unit 220.

電源装置210は、通信部230と、制御装置である送電ECU240と、電源部250とを含む。また、送電部220は、共振コイル221と、コンデンサ222とを含む。   Power supply device 210 includes a communication unit 230, a power transmission ECU 240 that is a control device, and a power supply unit 250. The power transmission unit 220 includes a resonance coil 221 and a capacitor 222.

電源部250は、送電ECU240からの制御信号MODによって制御され、商用電源400などの交流電源から受ける電力を高周波の電力に変換する。そして、電源部250は、その変換した高周波電力を共振コイル221へ供給する。   Power supply unit 250 is controlled by control signal MOD from power transmission ECU 240, and converts power received from an AC power supply such as commercial power supply 400 into high-frequency power. The power supply unit 250 supplies the converted high frequency power to the resonance coil 221.

また、電源部250は、図示されない電圧センサ,電流センサによってそれぞれ検出される送電電圧Vtrおよび送電電流Itrを送電ECU240へ出力する。   In addition, power supply unit 250 outputs power transmission voltage Vtr and power transmission current Itr detected by a voltage sensor and a current sensor (not shown) to power transmission ECU 240, respectively.

共振コイル221は、電源部250から伝達された電力を、車両100の受電部110に含まれる共振コイル111へ非接触で電力を転送する。共振コイル221はコンデンサ222とともにLC共振回路を構成する。   The resonance coil 221 transfers the electric power transmitted from the power supply unit 250 to the resonance coil 111 included in the power reception unit 110 of the vehicle 100 in a non-contact manner. The resonance coil 221 and the capacitor 222 constitute an LC resonance circuit.

通信部230は、送電装置200と車両100との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、車両100側の通信部195と情報INFOの授受を行なう。通信部230は、車両100側の通信部195から送信される車両情報、ならびに、送電の開始および停止を指示する信号等を受信し、受信したこれらの情報を送電ECU240へ出力する。また、通信部230は、送電ECU240からの送電電圧Vtrおよび送電電流Itr等の情報を車両100へ送信する。   Communication unit 230 is a communication interface for performing wireless communication between power transmission device 200 and vehicle 100, and exchanges information INFO with communication unit 195 on vehicle 100 side. The communication unit 230 receives vehicle information transmitted from the communication unit 195 on the vehicle 100 side, a signal instructing start and stop of power transmission, and the like, and outputs the received information to the power transmission ECU 240. Communication unit 230 transmits information such as power transmission voltage Vtr and power transmission current Itr from power transmission ECU 240 to vehicle 100.

送電ECU240は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、電源装置210における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。   Although not shown in FIG. 1, the power transmission ECU 240 includes a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an input / output buffer, and inputs signals from each sensor and outputs control signals to each device. Each device in the power supply device 210 is controlled. Note that these controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

車両100は、受電部110と、整合器160と、整流器170と、負荷105と、制御装置である車両ECU(Electronic Control Unit)300と、通信部195とを含む。負荷105は、DC/DCコンバータ180と、充電リレーCHR185と、蓄電装置190と、システムメインリレーSMR115と、パワーコントロールユニットPCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130と、動力伝達ギヤ140と、駆動輪150とを含む。   Vehicle 100 includes a power receiving unit 110, a matching unit 160, a rectifier 170, a load 105, a vehicle ECU (Electronic Control Unit) 300 that is a control device, and a communication unit 195. The load 105 includes a DC / DC converter 180, a charging relay CHR185, a power storage device 190, a system main relay SMR115, a power control unit PCU (Power Control Unit) 120, a motor generator 130, a power transmission gear 140, Drive wheel 150.

受電部110は、たとえば車両100のフロアパネル付近に設けられ、共振コイル111と、コンデンサ112とを含む。   Power receiving unit 110 is provided, for example, near the floor panel of vehicle 100 and includes a resonance coil 111 and a capacitor 112.

共振コイル111は、送電装置200に含まれる共振コイル221から非接触で電力を受電する。共振コイル111は、コンデンサ112とともにLC共振回路を構成する。   The resonance coil 111 receives power from the resonance coil 221 included in the power transmission device 200 in a contactless manner. The resonance coil 111 and the capacitor 112 constitute an LC resonance circuit.

共振コイル111により受電した電力は、整合器160を介して整流器170へ出力される。整合器160は、典型的には、リアクトルとコンデンサとを含んで構成され、共振コイル111により受電された電力が供給される負荷の入力インピーダンスを調整する。   The power received by the resonance coil 111 is output to the rectifier 170 via the matching unit 160. Matching device 160 is typically configured to include a reactor and a capacitor, and adjusts the input impedance of a load to which the power received by resonance coil 111 is supplied.

整流器170は、整合器160を介して共振コイル111から受けた交流電力を整流し、その整流された直流電力を蓄電装置190に出力する。   Rectifier 170 rectifies the AC power received from resonant coil 111 via matching device 160 and outputs the rectified DC power to power storage device 190.

DC/DCコンバータ180は、車両ECU300からの制御信号PWDによって制御され、整流器170で整流された直流電圧を所望の電圧に変換する。なお、DC/DCコンバータ180は必ずしも必須ではなく、DC/DCコンバータ180を有さない構成であってもよい。   DC / DC converter 180 is controlled by control signal PWD from vehicle ECU 300, and converts the DC voltage rectified by rectifier 170 into a desired voltage. Note that the DC / DC converter 180 is not necessarily essential, and a configuration without the DC / DC converter 180 may be employed.

CHR185は、DC/DCコンバータ180と蓄電装置190との間に電気的に接続される。CHR185は、車両ECU300からの制御信号SE2により制御され、DC/DCコンバータ180から蓄電装置190への電力の供給と遮断とを切換える。   CHR 185 is electrically connected between DC / DC converter 180 and power storage device 190. CHR185 is controlled by a control signal SE2 from vehicle ECU 300, and switches between supply and interruption of power from DC / DC converter 180 to power storage device 190.

蓄電装置190は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置190は、たとえば、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの二次電池や、電気二重層コンデンサなどの蓄電素子を含んで構成される。   The power storage device 190 is a power storage element configured to be chargeable / dischargeable. The power storage device 190 includes, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery, and a power storage element such as an electric double layer capacitor.

蓄電装置190は、DC/DCコンバータ180からの電力を蓄電する。また、蓄電装置190は、SMR115を介してPCU120とも接続される。蓄電装置190は、車両駆動力を発生させるための電力をPCU120へ供給する。さらに、蓄電装置190は、モータジェネレータ130で発電された電力を蓄電する。   The power storage device 190 stores the power from the DC / DC converter 180. The power storage device 190 is also connected to the PCU 120 via the SMR 115. Power storage device 190 supplies power for generating vehicle driving force to PCU 120. Further, power storage device 190 stores the electric power generated by motor generator 130.

蓄電装置190には、いずれも図示しないが、蓄電装置190の電圧VBおよび入出力される電流IBをそれぞれ検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。これらの検出値は、車両ECU300へ出力される。車両ECU300は、この電圧VBおよび電流IBに基づいて、蓄電装置190の充電状態(「SOC(State Of Charge)」とも称する。)を演算する。   Although not shown, power storage device 190 is provided with a voltage sensor and a current sensor for detecting voltage VB of power storage device 190 and input / output current IB, respectively. These detection values are output to vehicle ECU 300. Vehicle ECU 300 calculates the state of charge of power storage device 190 (also referred to as “SOC (State Of Charge)”) based on voltage VB and current IB.

SMR115は、蓄電装置190とPCU120との間に電気的に接続される。そして、SMR115は、車両ECU300からの制御信号SE1によって制御され、蓄電装置190とPCU120との間での電力の供給と遮断とを切換える。   SMR 115 is electrically connected between power storage device 190 and PCU 120. SMR 115 is controlled by control signal SE <b> 1 from vehicle ECU 300, and switches between supply and interruption of power between power storage device 190 and PCU 120.

PCU120は、いずれも図示しないが、コンバータやインバータを含んで構成される。コンバータは、車両ECU300からの制御信号PWCにより制御されて蓄電装置190からの電圧を変換する。インバータは、車両ECU300からの制御信号PWIにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ130を駆動する。   The PCU 120 is configured to include a converter and an inverter (not shown). The converter is controlled by a control signal PWC from vehicle ECU 300 to convert the voltage from power storage device 190. The inverter is controlled by a control signal PWI from vehicle ECU 300 and drives motor generator 130 using electric power converted by the converter.

モータジェネレータ130は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ130の出力トルクは、動力伝達ギヤ140を介して駆動輪150に伝達される。車両100は、このトルクを用いて走行する。モータジェネレータ130は、車両100の回生制動時には、駆動輪150の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU120によって蓄電装置190の充電電力に変換される。   Motor generator 130 is an AC rotating electric machine, for example, a permanent magnet type synchronous motor including a rotor in which permanent magnets are embedded. The output torque of motor generator 130 is transmitted to drive wheel 150 via power transmission gear 140. The vehicle 100 travels using this torque. The motor generator 130 can generate power by the rotational force of the drive wheels 150 during regenerative braking of the vehicle 100. Then, the generated power is converted by PCU 120 into charging power for power storage device 190.

また、モータジェネレータ130の他にエンジン(図示せず)が搭載されたハイブリッド自動車では、エンジンおよびモータジェネレータ130を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置190を充電することも可能である。   Further, in a hybrid vehicle equipped with an engine (not shown) in addition to motor generator 130, necessary vehicle driving force is generated by operating engine and motor generator 130 in a coordinated manner. In this case, the power storage device 190 can be charged using the power generated by the rotation of the engine.

通信部195は、車両100と送電装置200との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、送電装置200の通信部230と情報INFOの授受を行なう。   The communication unit 195 is a communication interface for performing wireless communication between the vehicle 100 and the power transmission device 200, and exchanges information INFO with the communication unit 230 of the power transmission device 200.

車両ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両100における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。   Although not shown in FIG. 1, vehicle ECU 300 includes a CPU, a storage device, and an input / output buffer, and inputs a signal from each sensor and outputs a control signal to each device. Control. Note that these controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

図2は、本実施の形態と対比される比較例における、図1の整合器160および整流器170の詳細構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of matching unit 160 and rectifier 170 in FIG. 1 in a comparative example compared with the present embodiment.

図2を参照して、整合器160は、リアクトルL1〜L6とコンデンサC1,C2とを含んで構成されるいわゆる三段LCフィルタであり、受電部110(図1)からの一方の電力線にリアクトルL1,L3,L5が直列に接続され、他方の電力線にリアクトルL2,L4,L6が直列に接続される。リアクトルL1,L3の接続ノードと、リアクトルL2,L4の接続ノードとの間に、コンデンサC1が接続される。リアクトルL3,L5の接続ノードと、リアクトルL4,L6の接続ノードとの間に、コンデンサC2が接続される。整合器160は、リアクトルL1〜L6のリアクタンスおよびコンデンサC1,C2のキャパシタンスを適切に調節することによって、受電部110のインピーダンスと、整流器170以降のインピーダンスとを整合させる。   Referring to FIG. 2, matching device 160 is a so-called three-stage LC filter including reactors L1 to L6 and capacitors C1 and C2, and a reactor is connected to one power line from power receiving unit 110 (FIG. 1). L1, L3, and L5 are connected in series, and reactors L2, L4, and L6 are connected in series to the other power line. Capacitor C1 is connected between the connection node of reactors L1 and L3 and the connection node of reactors L2 and L4. Capacitor C2 is connected between the connection node of reactors L3 and L5 and the connection node of reactors L4 and L6. Matching device 160 appropriately adjusts the reactances of reactors L1 to L6 and the capacitances of capacitors C1 and C2, thereby matching the impedance of power reception unit 110 with the impedance of rectifier 170 and the subsequent.

整流器170は、ダイオードD11〜D14で構成されるダイオードブリッジ171と、フィルタ回路F10とを含む。整流器170は、整合器160を通過した交流電力をダイオードブリッジ171によって全波整流するとともに、整流波形をフィルタ回路F10にて平滑化を行ない、DC/DCコンバータ180へ供給する。   The rectifier 170 includes a diode bridge 171 composed of diodes D11 to D14, and a filter circuit F10. The rectifier 170 performs full-wave rectification on the AC power passed through the matching unit 160 by the diode bridge 171, smoothes the rectified waveform by the filter circuit F 10, and supplies the rectified waveform to the DC / DC converter 180.

このような回路では、受電部110から整合器160までの回路と整流器170内部の回路との間において、寄生容量も含めたコイル成分およびコンデンサ成分によるインピーダンスの違いによって、整合器160と整流器170との間で電流の共振が発生する場合がある。このような電流の共振周波数は、受電部110と送電部220との間の電力伝送に用いられる電磁場の周波数(システム周波数)よりも数倍高い周波数となり得る。そうすると、整流器170の入力電流には、システム周波数と周波数が異なる共振電流の影響によって、図3に示されるように、整流器入力電流に「リンギング」と呼ばれる振動的な電流変動が生じる。このような電流変動が生じると、整流器170の入力電流の高調波成分が増大し、それによって共振コイルなどからの放射ノイズの原因となり得る。   In such a circuit, between the circuit from the power receiving unit 110 to the matching device 160 and the circuit inside the rectifier 170, the matching device 160, the rectifier 170, and the like due to the difference in impedance due to the coil component and the capacitor component including the parasitic capacitance. Current resonance may occur between the two. The resonance frequency of such a current can be several times higher than the frequency (system frequency) of the electromagnetic field used for power transmission between the power reception unit 110 and the power transmission unit 220. As a result, an oscillating current fluctuation called “ringing” occurs in the input current of the rectifier 170 as shown in FIG. 3 due to the influence of a resonance current having a frequency different from the system frequency. When such current fluctuation occurs, the harmonic component of the input current of the rectifier 170 increases, which may cause radiation noise from a resonance coil or the like.

そこで、本実施の形態においては、上記の整流器の構成を変更することによって、整合器と整流器との間のリンギングを防止する手法について説明する。   Therefore, in the present embodiment, a method for preventing ringing between the matching device and the rectifier by changing the configuration of the rectifier will be described.

図4は、本実施の形態における整流器の構成を説明するための図である。図4を参照して、本実施の形態における整流器170Aは、ブリッジ回路171Aと、フィルタ回路F10Aとを含む。   FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of the rectifier in the present embodiment. Referring to FIG. 4, rectifier 170A in the present embodiment includes a bridge circuit 171A and a filter circuit F10A.

ブリッジ回路171Aは、ダイオードD11〜D14で構成されるダイオードブリッジにおいて、ダイオードD11〜D14にコンデンサC11〜C14がそれぞれ並列に接続された構成となっている。このコンデンサC11〜C14のキャパシタンスを適切に設定することによって、整合器160と整流器170内部の回路との間で生じる電流の共振周波数とシステム周波数とを整合(同調)させることができる。このような回路とすることによって、図5に示されるように、整流器入力電流におけるリンギングを抑制し、より正弦波に近い整流器入力電流波形とすることができる。   The bridge circuit 171A has a configuration in which capacitors C11 to C14 are connected in parallel to the diodes D11 to D14 in a diode bridge composed of the diodes D11 to D14. By appropriately setting the capacitances of the capacitors C11 to C14, the resonance frequency of the current generated between the matching device 160 and the circuit inside the rectifier 170 and the system frequency can be matched (tuned). By setting it as such a circuit, as FIG. 5 shows, the ringing in a rectifier input current can be suppressed and it can be set as the rectifier input current waveform nearer to a sine wave.

また、整流器入力電流の電流変動成分が低減されるために、フィルタ回路F10Aをよりシンプルな構成とすることもできる。   In addition, since the current fluctuation component of the rectifier input current is reduced, the filter circuit F10A can be configured more simply.

図6〜図9を用いて、本実施の形態および比較例における、電流の高調波成分(ノーマルモードのノイズ)について比較する。図6および図7は、それぞれ比較例における電流高調波成分のシミュレーション結果と、実機での測定結果を示す。図8および図9は、それぞれ本実施の形態における電流高調波成分のシミュレーション結果と、実機での測定結果を示す。図6〜図9において、実線LN10,LN20,LN30,LN40は電流波形を示し、破線LN11,LN21,LN22,LN31,LN41,LN42は高調波成分(奇数次,偶数次)のピークの包絡線を示している。なお、図6および図8のシミュレーションにおいては、奇数次の高調波成分についてのみ記載されている。   The harmonic components (normal mode noise) of the current in the present embodiment and the comparative example will be compared using FIGS. 6 and 7 show the simulation result of the current harmonic component in the comparative example and the measurement result in the actual machine, respectively. FIG. 8 and FIG. 9 show the simulation result of the current harmonic component in this embodiment and the measurement result in the actual machine, respectively. 6 to 9, solid lines LN10, LN20, LN30, and LN40 indicate current waveforms, and broken lines LN11, LN21, LN22, LN31, LN41, and LN42 indicate peak envelopes of harmonic components (odd order and even order). Show. In the simulations of FIGS. 6 and 8, only odd-order harmonic components are described.

図6〜図9を参照して、シミュレーション結果および実測結果のいずれにおいても、本実施の形態の整流器を用いた場合の方が、比較例の場合に比べて、特に高次数の高調波成分のピーク値が小さくなっていることがわかる。すなわち、本実施の形態のような整流器の構成とすることによって、高調波ノイズを低減することができる。   With reference to FIGS. 6 to 9, in both the simulation result and the actual measurement result, the case where the rectifier of the present embodiment is used is particularly higher in the higher-order harmonic components than the case of the comparative example. It can be seen that the peak value is small. That is, harmonic noise can be reduced by adopting the rectifier configuration as in the present embodiment.

[変形例]
上記のように、整流器のダイオードブリッジの各ダイオードに、適当なコンデンサを並列接続して電流の共振周波数とシステム周波数とを同調させることによって、整流器入力電流波形におけるリンギングを低減でき、その結果として滑らかな入力電流波形を得ることができることがわかった。
[Modification]
As described above, ringing in the rectifier input current waveform can be reduced by connecting an appropriate capacitor in parallel to each diode of the diode bridge of the rectifier to tune the resonant frequency of the current and the system frequency, resulting in smoothness. It was found that a simple input current waveform can be obtained.

そのため、本実施の形態のような整流器の構成とすることによって、受電部と負荷とのインピーダンスを整合させる整合器をより簡素化することが期待できる。   Therefore, it can be expected that the matching device for matching the impedances of the power receiving unit and the load is further simplified by adopting the rectifier configuration as in the present embodiment.

そこで、変形例においては、図10に示されるように、整流器については上記の図4で示した本実施の形態の整流器170Aと同様の回路とする一方で、整合器については、リアクトルL21,L22およびコンデンサC21のみを含む一段LCフィルタを有する整合器160Aを用いる例について説明する。   Therefore, in the modified example, as shown in FIG. 10, the rectifier is a circuit similar to the rectifier 170A of the present embodiment shown in FIG. 4 described above, while the matching devices are reactors L21 and L22. An example in which matching unit 160A having a single-stage LC filter including only capacitor C21 is used will be described.

図10に示される変形例の回路の場合における整流器入力電流の波形、高調波成分波形のシミュレーション結果の波形、および実測された高調波成分の波形を、それぞれ図11〜13に示す。   The waveform of the rectifier input current, the waveform of the simulation result of the harmonic component waveform, and the waveform of the actually measured harmonic component in the case of the circuit of the modification shown in FIG. 10 are shown in FIGS.

図11に示されるように、一段LCフィルタの整合器160Aを有する変形例においても、リンギングが抑制された滑らかな整流器入力電流が得られていることがわかる。   As shown in FIG. 11, it can be seen that a smooth rectifier input current in which ringing is suppressed is obtained even in the modification having the matching device 160A of the one-stage LC filter.

さらに、図12に示される高調波成分波形のシミュレーション結果、および図13に示される実測電流波形の高調波成分についても、上述した比較例における各波形(図6,図7)よりも、高周波成分のピーク値が小さくなっていることがわかる。   Furthermore, the simulation result of the harmonic component waveform shown in FIG. 12 and the harmonic component of the actually measured current waveform shown in FIG. 13 are also higher frequency components than the waveforms (FIGS. 6 and 7) in the comparative example described above. It can be seen that the peak value of is small.

なお、三段LCフィルタを用いる整合器160を用いた図4の構成におけるシミュレーション波形(図8)および実測電流波形(図9)と比較しても、ほぼ同等の高周波成分の低減が実現されている。   Compared with the simulation waveform (FIG. 8) and the measured current waveform (FIG. 9) in the configuration of FIG. 4 using the matching unit 160 using the three-stage LC filter, a substantially equivalent reduction in high-frequency components is realized. Yes.

このように、各ダイオードにコンデンサが並列接続されたブリッジ回路を有する、本実施の形態のような整流器を用いることによって、整合器をよりシンプルな構成とした場合においても高周波ノイズを低減できる。これにより、整合器の小型化および車両への搭載性を向上することができ、車両重量の軽量化および燃費の向上、ならびにコスト削減に寄与することが可能となる。   Thus, by using the rectifier as in this embodiment having a bridge circuit in which capacitors are connected in parallel to each diode, high-frequency noise can be reduced even when the matching device has a simpler configuration. As a result, the matching unit can be reduced in size and mounted on the vehicle, and the vehicle weight can be reduced, the fuel consumption can be improved, and the cost can be reduced.

なお、本実施の形態においては、図1における受電部および送電部は、コンデンサが接続された共振コイルのみで構成される場合を例として説明したが、受電部および送電部は、共振コイルに加えて、電磁誘導により共振コイルに電力を供給したりあるいは電力を取り出したりするための電磁誘導コイルがさらに設けられる構成であってもよい。   In the present embodiment, the power receiving unit and the power transmission unit in FIG. 1 have been described by way of example only of a resonance coil to which a capacitor is connected. However, the power reception unit and the power transmission unit are added to the resonance coil. The electromagnetic induction coil may be further provided to supply power to the resonance coil by electromagnetic induction or to extract power.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10 非接触給電システム、100 車両、105 負荷、110 受電部、111,221 共振コイル、112,222,C1,C2,C11〜C14,C21 コンデンサ、115 SMR、120 PCU、130 モータジェネレータ、140 動力伝達ギヤ、150 駆動輪、160,160A 整合器、170,170A 整流器、171 ダイオードブリッジ、171A ブリッジ回路、180 DC/DCコンバータ、185 CHR、190 蓄電装置、195,230 通信部、200 送電装置、210 電源装置、220 送電部、240 送電ECU、250 電源部、300 車両ECU、400 商用電源、D11〜D14 ダイオード、F10,F10A フィルタ回路、L1,L2,L3,L4,L5,L6,L21,L22 リアクトル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Non-contact electric power feeding system, 100 Vehicle, 105 Load, 110 Power receiving part, 111, 221 Resonant coil, 112, 222, C1, C2, C11-C14, C21 Capacitor, 115 SMR, 120 PCU, 130 Motor generator, 140 Power transmission Gear, 150 driving wheel, 160, 160A matching device, 170, 170A rectifier, 171 diode bridge, 171A bridge circuit, 180 DC / DC converter, 185 CHR, 190 power storage device, 195, 230 communication unit, 200 power transmission device, 210 power supply Device, 220 power transmission unit, 240 power transmission ECU, 250 power supply unit, 300 vehicle ECU, 400 commercial power supply, D11 to D14 diode, F10, F10A filter circuit, L1, L2, L3, L4, L5, L6, L21, L 2 reactor.

Claims (1)

外部電源からの電力を非接触で受電するための非接触受電装置であって、
受電コイルを含み、前記外部電源からの電力を受電する受電部と、
複数のダイオードを含み、前記受電部で受けた電力を整流する整流器と、
前記整流器に接続される負荷とを備え、
前記整流器は、前記複数のダイオードの各々に対して並列に接続されたコンデンサをさらに含む、非接触受電装置。
A non-contact power receiving device for receiving power from an external power source in a non-contact manner,
A power receiving unit that includes a power receiving coil and receives power from the external power source;
A rectifier that includes a plurality of diodes and rectifies the power received by the power receiving unit;
A load connected to the rectifier,
The non-contact power receiving device, wherein the rectifier further includes a capacitor connected in parallel to each of the plurality of diodes.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170135121A (en) 2016-05-30 2017-12-08 삼성전기주식회사 Wireless power receiver
JP2019530395A (en) * 2016-08-24 2019-10-17 ワイトリシティ コーポレーションWitricity Corporation Wireless power transfer system with interleaved rectifiers
US11631999B2 (en) 2020-03-06 2023-04-18 Witricity Corporation Active rectification in wireless power systems
US11695300B2 (en) 2018-11-30 2023-07-04 Witricity Corporation Systems and methods for low power excitation in high power wireless power systems
US11695270B2 (en) 2020-01-29 2023-07-04 Witricity Corporation Systems and methods for auxiliary power dropout protection
US11695271B2 (en) 2019-05-24 2023-07-04 Witricity Corporation Protection circuits for wireless power receivers
US11843258B2 (en) 2019-08-26 2023-12-12 Witricity Corporation Bidirectional operation of wireless power systems

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5844855U (en) * 1981-09-21 1983-03-25 三菱電機株式会社 rectifying element
JP2011030317A (en) * 2009-07-23 2011-02-10 Sony Corp Non-contact power feed system, non-contact relay apparatus, non-contact power receiving apparatus, and non-contact power feed method
WO2013046366A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 トヨタ自動車株式会社 Power receiving device, power transmitting device, and power transmission system
JP2014017894A (en) * 2012-07-05 2014-01-30 Toyota Industries Corp Transmitting apparatus and contactless power transmission system
JP2014079077A (en) * 2012-10-10 2014-05-01 Toyota Motor Corp Non-contact power supply system and control method thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5844855U (en) * 1981-09-21 1983-03-25 三菱電機株式会社 rectifying element
JP2011030317A (en) * 2009-07-23 2011-02-10 Sony Corp Non-contact power feed system, non-contact relay apparatus, non-contact power receiving apparatus, and non-contact power feed method
WO2013046366A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 トヨタ自動車株式会社 Power receiving device, power transmitting device, and power transmission system
JP2014017894A (en) * 2012-07-05 2014-01-30 Toyota Industries Corp Transmitting apparatus and contactless power transmission system
JP2014079077A (en) * 2012-10-10 2014-05-01 Toyota Motor Corp Non-contact power supply system and control method thereof

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170135121A (en) 2016-05-30 2017-12-08 삼성전기주식회사 Wireless power receiver
JP2019530395A (en) * 2016-08-24 2019-10-17 ワイトリシティ コーポレーションWitricity Corporation Wireless power transfer system with interleaved rectifiers
US11695300B2 (en) 2018-11-30 2023-07-04 Witricity Corporation Systems and methods for low power excitation in high power wireless power systems
US11710985B2 (en) 2018-11-30 2023-07-25 Witricity Corporation Systems and methods for low power excitation in high power wireless power systems
US11695271B2 (en) 2019-05-24 2023-07-04 Witricity Corporation Protection circuits for wireless power receivers
US11843258B2 (en) 2019-08-26 2023-12-12 Witricity Corporation Bidirectional operation of wireless power systems
US11695270B2 (en) 2020-01-29 2023-07-04 Witricity Corporation Systems and methods for auxiliary power dropout protection
US11909198B2 (en) 2020-01-29 2024-02-20 Witricity Corporation Gate driver implementations for safe wireless power system operation
US11631999B2 (en) 2020-03-06 2023-04-18 Witricity Corporation Active rectification in wireless power systems
US11888328B2 (en) 2020-03-06 2024-01-30 Witricity Corporation Active rectification in wireless power systems

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