JP2016111819A - 受電装置の保護回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】個別の電源を必要とすることなく受電装置を保護する。【解決手段】保護回路60は、受電用共振回路32を短絡するためにスイッチング素子T1,T2と、スイッチング素子T1,T2をオンオフする制御回路64と、制御回路64に電力を供給するバイアス電源回路62とを備える。バイアス電源回路62は、受電装置30の整流器44の出力側の電力ライン45に接続されて電力ライン45の電圧が所定電圧以上のときに電力ライン45からの電力によって作動する。制御回路64のコンパレータ66をHIGHとする電力ライン45の電圧の第1閾値とコンパレータ66をLOWとする電力ライン45の電圧の第2閾値を所定電圧より高くなるように設定する。これにより、個別の電源を必要とすることなく保護回路60を適正に作動させることができる。【選択図】図3
Description
本発明は、受電装置の保護回路に関し、詳しくは、送電装置から送電された電力を非接触で受電する受電部とこの受電部からの電力を整流する整流部とを備える受電装置に取り付けられる保護回路に関する。
従来、この種の技術としては、非接触で受電した電力をモータに供給する非接触給電装置に取り付けられ、モータへの出力電圧が基準電圧より大きくなったときに受電を制限する出力電圧制限部が提案されている(例えば、特許文献1参照)。非接触給電装置は、交流電源に接続された給電線から非接触で電力を受電する共振回路部と、この共振回路部からの電力を全波整流してモータに供給する受電部と、を備える。出力電圧制限部は、モータへの出力電圧が基準電圧より大きくなったときに、共振回路部を短絡する。共振回路部を短絡すると、共振回路部の出力電圧及び出力電流が略0になり、受電部への給電が行なわれなくなり、モータへの出力電圧を低下させることができる。
しかしながら、上述の技術では、出力電圧制限部を適正に作動させるために基準電圧を供給する電源が必要となるが、この電源に異常が生じたときには、出力電圧制限部を適正に作動させることができなくなってしまう。この場合、予備のバッテリなどを用意することも考えられるが、装置の体格が大きくなってしまう。
本発明の受電装置の保護回路は、個別の電源を必要とすることなく受電装置を保護することを主目的とする。
本発明の受電装置の保護回路は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の受電装置の保護回路は、
送電装置から送電された電力を非接触で受電する受電部と前記受電部からの電力を整流する整流部とを備える受電装置に取り付けられる保護回路であって、
前記受電部を短絡したり前記受電部の短絡を解除する短絡回路と、
前記整流部の出力側の電圧が第1閾値以上に至ったときに前記受電部が短絡するよう前記短絡回路を駆動し、前記整流部の出力側の電圧が第2閾値未満に至ったときに前記受電部の短絡が解除されるよう前記短絡回路を駆動する制御回路と、
前記整流部の出力側の電圧が所定電圧以上のときに前記整流部の出力側の電力を用いて作動し、前記制御回路に電力を供給する電源回路と、
を備え、
前記第1閾値は前記第2閾値より大きく、
前記第2閾値は前記所定電圧より大きい、
ことを特徴とする。
送電装置から送電された電力を非接触で受電する受電部と前記受電部からの電力を整流する整流部とを備える受電装置に取り付けられる保護回路であって、
前記受電部を短絡したり前記受電部の短絡を解除する短絡回路と、
前記整流部の出力側の電圧が第1閾値以上に至ったときに前記受電部が短絡するよう前記短絡回路を駆動し、前記整流部の出力側の電圧が第2閾値未満に至ったときに前記受電部の短絡が解除されるよう前記短絡回路を駆動する制御回路と、
前記整流部の出力側の電圧が所定電圧以上のときに前記整流部の出力側の電力を用いて作動し、前記制御回路に電力を供給する電源回路と、
を備え、
前記第1閾値は前記第2閾値より大きく、
前記第2閾値は前記所定電圧より大きい、
ことを特徴とする。
この本発明の受電装置の保護回路では、制御回路は、整流部の出力側の電圧が第1閾値以上に至ったときに受電部を短絡するよう短絡回路を駆動し、整流部の出力側の電圧が第2閾値未満に至ったときに受電部の短絡が解除されるよう短絡回路を駆動する。電源回路は、整流部の出力側の電圧が所定電圧以上のときに整流部の出力側の電力を用いて作動し、制御回路に電力を供給する。整流部の出力側の電圧が所定電圧以上であれば電源回路は作動し、第1閾値>第2閾値>所定電圧の関係を有するから、整流部の出力側の電圧が所定電圧以上であれば保護回路は適正に作動する。この結果、個別の電源なしに受電装置を保護することができる。
こうした本発明の受電装置の保護回路において、前記受電装置が前記送電装置から電力を受電しているときには前記第1閾値が第1電圧となると共に前記第2閾値が第2電圧となるよう切り替え、前記受電装置が前記送電装置から電力を受電していないときには前記第1閾値が前記第1電圧より小さい第3電圧となると共に前記第2閾値が前記第2電圧より小さい第4電圧となるよう切り替える切替回路を備えるものとすることもできる。こうすれば、受電装置が送電装置から電力を受電しているときに適正な第1電圧および第2電圧を第1閾値および第2閾値として保護回路を作動させ、受電装置が送電装置から電力を受電していないときに適正な第3電圧および第4電圧を第1閾値および第2閾値として保護回路を作動させることができる。
この切替回路を備える態様の本発明の受電装置の保護回路において、前記受電装置は前記送電装置から受電した電力を供給する供給先と遮断するリレーを有し、前記切替回路は前記リレーの状態に基づいて前記第1閾値および前記第2閾値の電圧を切り替える回路である、ものとすることもできる。リレーがオンのときは供給先に電力を供給するために送電装置から電力を受電しているときと考えられ、リレーがオフのときは供給先に電力を供給しないため送電装置から電力の受電は行なっていないときと考えられるからである。ここで、「供給先」は、例えばバッテリや電動機などの電力の供給を受ける機器を意味する。
また、切替回路を備える態様の本発明の受電装置の保護回路において、前記制御回路は、前記整流部の正極側の電力ラインに直列に接続された複数の抵抗と、前記複数の抵抗のうちのいずれかの隣接する2つの抵抗の間に接続された電圧検出用ラインと、を有し、前記電圧検出用ラインの電圧と予め定められた基準電圧との比較に基づいて前記短絡回路を駆動する回路であり、前記切替回路は、前記複数の抵抗のうち前記電圧検出用ラインが接続された接続点より前記電力ライン側の抵抗値および/または前記電力ラインとは反対側の抵抗値を変更することにより前記第1閾値および前記第2閾値の電圧を切り替える回路である、ものとすることもできる。即ち、電圧検出用ラインに作用する電圧の分圧比を変更することにより第1閾値および第2閾値の電圧を切り替えるのである。こうすれば、簡易な構成で第1閾値および第2閾値の電圧を切り替えることができる。この場合、前記複数の抵抗は3つの抵抗であり、前記電圧検出用ラインは、前記3つの抵抗のうち前記電力ライン側からみて1番目の抵抗と2番目の抵抗との間に接続されており、前記切替回路は、前記電力ライン側からみて2番目の抵抗または3番目の抵抗に並列に接続されたスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のオンオフにより前記第1閾値および前記第2閾値の電圧を切り替える回路である、ものとすることもできる。更にこの場合、前記切替回路は、前記スイッチング素子をオンとしたときに前記第1閾値が前記第1電圧となると共に前記第2閾値が前記第2電圧となるよう切り替え、前記スイッチング素子をオフとしたときに前記第1閾値が前記第3電圧となると共に前記第2閾値が前記第4電圧となるよう切り替える回路であり、前記スイッチング素子はノーマリーオンとして構成されている、ものとすることもできる。こうすれば、スイッチング素子に異常が生じたときでも、送電装置から電力を受電しているときの保護を行なうことができる。
本発明の受電装置の保護回路において、前記整流部は上アームと下アームを有する全波整流回路であり、前記短絡回路は、前記整流部の上アームまたは下アームに並列に接続された1つまたは2つ以上のスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子をオンとすることにより前記受電部を短絡し、前記スイッチング素子をオフとすることにより前記受電部の短絡を解除する回路である、ものとすることもできる。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1および図2は本発明の一実施例としての送電装置130の保護回路60を備える非接触送受電システム10の構成の概略を示す構成図である。実施例の非接触送受電システム10は、図1,図2に示すように、駐車場などに設置された送電装置130と、送電装置130から非接触で受電可能な受電装置30を搭載する自動車20と、を備える。
送電装置130は、家庭用電源(例えば200V,50Hzなど)などの交流電源190に接続される送電ユニット131と、送電ユニット131を制御する送電用電子制御ユニット(以下、「送電ECU」という)170と、を備える。また、送電装置130は、送電ECU170と通信すると共に自動車20の通信ユニット80(後述)と無線通信を行なう通信ユニット180と、を備える。
送電ユニット131は、AC/DCコンバータ140と、インバータ142と、送電用共振回路132と、を備える。AC/DCコンバータ140は、交流電源190からの交流電力を任意の電圧の直流電力に変換する周知のDC/DCコンバータとして構成されている。インバータ142は、AC/DCコンバータ140からの直流電力を任意の周波数の交流電力に変換する。
送電用共振回路132は、例えば駐車場の床面などに設置された送電用コイル134と、送電用コイル134に直列に接続されたコンデンサ136と、を有する。この送電用共振回路132は、共振周波数が所定周波数Fset(数十〜数百kHz程度)となるように設計されている。したがって、インバータ142では、基本的には、AC/DCコンバータ140からの直流電力を所定周波数Fsetの交流電力に変換する。
送電ECU170は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。送電ECU170には、以下の電流および電圧が入力ポートを介して入力されている。インバータ142によって変換された交流電力の電流(出力電流)Isを検出する電流センサ150からの出力電流Is。インバータ142からの交流電圧を直流電圧に変換して検出する電圧検出ユニット152からの電圧Vs。なお、電圧検出ユニット152は、整流回路と電圧センサとを有する。また、送電ECU170からは、AC/DCコンバータ140への制御信号やインバータ142への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
自動車20は、電気自動車として構成されており、走行用のモータ22と、モータ22を駆動するためのインバータ24と、インバータ24を介してモータ22と電力をやりとりするバッテリ26と、を備える。インバータ24とバッテリ26との間にはシステムメインリレー28が設けられている。また、自動車20は、バッテリ26に接続される受電ユニット31と、車両全体を制御する車両用電子制御ユニット(以下、「車両ECU」という)70と、車両ECU70と通信すると共に送電装置130の通信ユニット180と無線通信を行なう通信ユニット80と、を備える。
受電ユニット31は、受電用共振回路32と、整流器44と、保護回路60と、を備える。受電用共振回路32は、例えば車体底面(フロアパネル)などに設置された受電用コイル34と、受電用コイル34に直列に接続されたコンデンサ36と、を有する。この受電用共振回路32は、共振周波数が上述の所定周波数Fset(送電用共振回路132の共振周波数)付近の周波数(理想的には所定周波数Fset)となるように設計されている。整流器44は、後述するが周知の全波整流器として構成されており、受電用共振回路32により受電した交流電力を直流電力に変換する。なお、受電ユニット31は、リレー48によりバッテリ26から切り離すことができるようになっている。
車両ECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。車両ECU70には、モータ22の駆動制御に必要なデータが入力ポートを介して入力されている。また、車両ECU70には、整流器44により整流された直流電力の電流(受電電流)Ireを検出する電流センサ50からの受電電流Ireや、この直流電力の電圧(受電電圧)Vreを検出する電圧センサ52からの受電電圧Vreなどが入力ポートを介して入力されている。車両ECU70からは、モータ22を駆動するためにインバータ24の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御するための制御信号や、システムメインリレー28へのオンオフ信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、車両ECU70は、バッテリ26に取り付けられた図示しない電流センサにより検出された電池電流Ibやバッテリ26に取り付けられた図示しない電圧センサにより検出された電池電圧Vbに基づいてバッテリ26の蓄電割合SOCを演算している。
図3は、整流器44および保護回路60の回路構成の一例を示す説明図である。整流器44は、4つのダイオードD1〜D4と平滑用のコンデンサC1とを用いた周知の整流回路として構成されている。
保護回路60は、整流器44の下アームのダイオードD3,D4にそれぞれ並列に接続された2つのスイッチング素子T1,T2と、2つのスイッチング素子T1,T2を駆動制御する制御回路64と、制御回路64に電力を供給するバイアス電源回路62と、を備える。2つのスイッチング素子T1,T2は、例えば電界効果トランジスタとして構成されている。2つのスイッチング素子T1,T2が共にオンとされると、整流器44の下アームのダイオードD3,D4がシャットされ、受電用共振回路32が短絡する。受電用共振回路32が短絡すると電力を受電することができなくなる。バイアス電源回路62は、整流器44の出力側(バッテリ26側)の電力ライン45に接続されており、この電力ライン45の電位差が所定電圧(例えば、20Vや30Vなど)以上のときに作動し、電力ライン45の電力を用いて制御回路64に電力を供給する。
制御回路64は、6個の抵抗R1〜R6と、ツェナーダイオードD5と、コンパレータ66と、駆動回路67と、スイッチング素子T3と、を備え、コンパレータ66と駆動回路67は、バイアス電源回路62からの電力供給ライン63から電力の供給を受けている。
ツェナーダイオードD5は、抵抗R4を介して電力供給ライン63と、電力ライン45の負極ライン45bに接続された負極側ライン65bと、に負極側ライン65bから電力供給ライン63の方向を順方向とするように接続されている。ツェナーダイオードD5と抵抗R4との間には抵抗R5を介して基準電圧用ラインL2が接続されており、基準電圧用ラインL2はコンパレータ66の反転入力端子に接続されている。こうした接続により、基準電圧用ラインL2は、負極側ライン65bからツェナーダイオードD5の降伏電圧だけ高い電圧(以下、「基準電圧」という。)となる。
抵抗R1〜R3は、電力ライン45の正極ライン45aに接続された正極側ライン65aと負極側ライン65bとに直列に接続されている。抵抗R1と抵抗R2との間には、電圧検出用ラインL1が接続されており、電圧検出用ラインL1はコンパレータ66の非反転入力端子に接続されている。また、電圧検出用ラインL1は、抵抗R6を介してコンパレータ66の出力ラインL3に接続されている。コンパレータ66からの出力がLOWの状態のときには、電力ライン45の電位差(電圧)が第1閾値より大きくなると電圧検出用ラインL1の電圧が基準電圧より大きくなり、コンパレータ66からの出力をHIGHにする。コンパレータ66からの出力がHIGHの状態のときには、LOWの状態のときに比して抵抗R6に流れる電流が小さくなり抵抗R2,R3に流れる電流が大きくなるため、電圧検出用ラインL1の電圧は押し上げられる。このため、電力ライン45の電位差(電圧)は第1閾値より小さい第2閾値未満にならないと電圧検出用ラインL1の電圧は基準電圧より小さくならない。即ち、こうした接続により、コンパレータ66からの出力がLOWの状態のときに電力ライン45の電位差(電圧)が第1閾値より大きくなるとコンパレータ66からの出力がHIGHとし、コンパレータ66からの出力がHIGHの状態のときに電力ライン45の電位差(電圧)が第1閾値より小さい第2閾値より小さくなるとコンパレータ66からの出力がLOWとすることができる。第1閾値や第2閾値は、抵抗R1,R2,R3,R6およびコンパレータ66の出力電圧(LOWおよびHIGH)によって定めることができるが、詳細については後述する。
駆動回路67は、コンパレータ66の出力ラインL3に接続されていると共にスイッチング素子T1,T2のゲートに接続されている。駆動回路67は、出力ラインL3がLOWのときにはスイッチング素子T1,T2をオフとし、出力ラインL3がHIGHのときにはスイッチング素子T1,T2をオンとする。
スイッチング素子T3は、例えばディプレッション形(depletion type:ノーマリーオン形)の電界効果トランジスタとして構成されており、図示しないバッテリから電力の供給を受ける電源用電子制御ユニット(以下、「電源ECU」という。)61からの制御信号によりオンオフされる。電源ECU61は、受電ユニット31とバッテリ26とを接続したり接続を解除するリレー48がオン(接続)のときにはスイッチング素子T3をオンする制御信号(LOW)を出力し、リレー48がオフ(接続の解除)のときにはスイッチング素子T3をオフする制御信号(HIGH)を出力する。
実施例の保護回路60では、スイッチング素子T3をオンオフすることにより、第1閾値や第2閾値を切り替えることができる。スイッチング素子T3がオンのときには、抵抗R3はシャットされるから、第1閾値や第2閾値は大きな電圧となる。一方、スイッチング素子T3がオフのときには、抵抗R3のシャットが解除されるから、第1閾値や第2閾値は小さな電圧となる。実施例では、抵抗R1,R2,R3,R6を以下の(1)(2)を満たすように設計している。
(1)スイッチング素子T3がオンのときには、第1閾値が通常の充電電圧(例えば300Vや400Vなど)より高く許容限界電圧より低い第1電圧(例えば400Vや500Vなど)となり、第2閾値が通常の充電電圧より低く、バイアス電源回路62の作動電圧である所定電圧より高い第2電圧(例えば200Vや250Vなど)となること。
(2)スイッチング素子T3がオフのときには、第1閾値が通常の充電電圧(例えば300Vや400Vなど)より低い第3電圧(例えば100Vや150Vなど)となり、第2閾値が第3電圧より低くバイアス電源回路62の作動電圧である所定電圧より高い第4電圧(例えば50Vや70Vなど)となること。
(1)スイッチング素子T3がオンのときには、第1閾値が通常の充電電圧(例えば300Vや400Vなど)より高く許容限界電圧より低い第1電圧(例えば400Vや500Vなど)となり、第2閾値が通常の充電電圧より低く、バイアス電源回路62の作動電圧である所定電圧より高い第2電圧(例えば200Vや250Vなど)となること。
(2)スイッチング素子T3がオフのときには、第1閾値が通常の充電電圧(例えば300Vや400Vなど)より低い第3電圧(例えば100Vや150Vなど)となり、第2閾値が第3電圧より低くバイアス電源回路62の作動電圧である所定電圧より高い第4電圧(例えば50Vや70Vなど)となること。
次に、こうして構成された実施例の受電装置30の保護回路60の動作について説明する。リレー48をオンとして送電装置130からの電力を受電してバッテリ26を充電しているときには、電源ECU61によりスイッチング素子T3はオンとされている。このとき、第1閾値は通常の充電電圧より高く許容限界電圧より低い第1電圧となり、第2閾値が通常の充電電圧より低くバイアス電源回路62の作動電圧である所定電圧より高い第2電圧となる。図4に、送電装置130からの電力を受電してバッテリ26を充電しているときの整流器44の出力側の電力ライン45の電圧と保護回路60のスイッチング素子T1,T2の状態の一例を示す。整流器44の出力側の電力ライン45の電圧が何らかの異常により充電電圧から上昇して第1電圧(第1閾値)に達した時間T11に、保護回路60のコンパレータ66の出力がHIGHとなり、この信号を受けて駆動回路67はスイッチング素子T1,T2をオンとする。これにより、受電用共振回路32は短絡され、受電は停止する。受電の停止により電力ライン45の電圧は低くなり第2電圧(第2閾値)より小さくなる時間T12に、保護回路60のコンパレータ66の出力がLOWとなり、この信号を受けて駆動回路67はスイッチング素子T1,T2をオフとする。これにより、受電用共振回路32の短絡は解除され、受電装置30は受電を行なうことができる状態となる。なお、電力ライン45の電圧が第1閾値(第1電圧)より大きくなったときには、何らかの異常が生じていると判断され、車両ECU70から通信ユニット80,180を介して送電ECU170に異常制御信号が出力されるから、通常は時間T12までに送電ECU170により送電が停止される。したがって、その後の送受電は行なわれない。図4では、時間T12以降も送電が行なわれる場合の電力ライン45の電圧とスイッチング素子T1,T2の状態を破線で示した。この場合、スイッチング素子T1,T2がオフとされたことにより電力ライン45の電圧が第1電圧まで上昇し、スイッチング素子T1,T2がオンとされたことにより電力ライン45の電圧が第2電圧まで降下する現象を繰り返すことになる。なお、スイッチング素子T3に異常が生じているときでも、スイッチング素子T3はノーマリーオンのトランジスタとして構成されているから、保護回路60は、スイッチング素子T3の異常に拘わらず、送電装置130からの電力を受電している際の正常な動作を行なうことができる。
リレー48をオフとして送電装置130から電力を受電していないときには、電源ECU61によりスイッチング素子T3はオフとされている。このとき、第1閾値は通常の充電電圧より低い第3電圧となり、第2閾値は第3電圧より低くバイアス電源回路62の作動電圧である所定電圧より高い第4電圧となる。図5に、送電装置130から電力を受電していないときの整流器44の出力側の電力ライン45の電圧と保護回路60のスイッチング素子T1,T2の状態の一例を示す。整流器44の出力側の電力ライン45の電圧が何らかの理由により上昇して第3電圧(第1閾値)に達した時間T21に、保護回路60のコンパレータ66の出力がHIGHとなり、この信号を受けて駆動回路67はスイッチング素子T1,T2をオンとする。これにより、受電用共振回路32は短絡される。受電用共振回路32の短絡により電力ライン45の電圧は低くなり第4電圧(第2閾値)より小さくなる時間T22に、保護回路60のコンパレータ66の出力がLOWとなり、この信号を受けて駆動回路67はスイッチング素子T1,T2をオフとする。これにより、受電用共振回路32の短絡は解除される。スイッチング素子T1,T2がオフとされると、再び何らかの理由により電力ライン45の電圧が上昇して第3電圧(第1閾値)に達した時間T23に、再びスイッチング素子T1,T2がオンとされる。こうした時間T21〜時間T23の現象が繰り返される。
以上説明した実施例の受電装置30の保護回路60では、整流器44の出力側の電力ライン45に接続されて電力ライン45の電圧が所定電圧以上のときに電力ライン45からの電力によって作動するバイアス電源回路62を備える。このため、保護回路60を作動するための個別の電源を用意する必要がない。また、バイアス電源回路62が作動する所定電圧より第2閾値の方が大きく、且つ、第2閾値より第1閾値の方が大きくなるように設計することにより、保護回路60を適正に作動させることができる。
また、実施例の受電装置30の保護回路60では、リレー48がオンのときに送電装置130から電力を受電している状態と判断してスイッチング素子T3をオンとし、第1閾値が第1電圧となり、第2閾値が第2電圧となるように切り替える。また、リレー48がオフのときに送電装置130から電力を受電していない状態と判断してスイッチング素子T3をオフとし、第1閾値が第1電圧より低い第3電圧となり、第2閾値が第2電圧より低い第4電圧となるように切り替える。このように第1閾値と第2閾値とを切り替えることにより、送電装置130から電力を受電している状態のときと送電装置130から電力を受電していない状態のときとを区別して状態に応じて整流器44の出力側の電力ライン45が過電圧になるのを抑制することができる。しかも、スイッチング素子T3とノーマリーオンのトランジスタとして構成したので、スイッチング素子T3やスイッチング素子T3の制御系に異常が生じたときでも、送電装置130からの電力を受電している際に保護回路60を正常に作動させることができる。
実施例の受電装置30の保護回路60では、正極側ライン65aと負極側ライン65bとに直列に3つの抵抗R1〜R3を接続し、抵抗R1と抵抗R2との間に電圧検出用ラインL1を接続すると共に抵抗R3に並列にスイッチング素子T3を接続するものとした。しかし、電圧検出用ラインL1の接続点より正極側ライン65a側の抵抗値や電圧検出用ラインL1の接続点より負極側ライン65b側の抵抗値の一方あるいは双方を変更して切り替えることができればよいから、抵抗の数やスイッチング素子を取り付ける抵抗は実施例に限定されない。例えば、抵抗R2にスイッチング素子T3を取り付けるものとしてもよい。また、抵抗R2と抵抗R3との間に電圧検出用ラインL1を接続すると共に抵抗R1または抵抗R2に並列にスイッチング素子T3を接続するものとしてもよい。さらに、抵抗R2と抵抗R3とに代えて可変抵抗としてもよい。
実施例の受電装置30の保護回路60では、スイッチング素子T3をノーマリーオンのトランジスタとして構成したが、ノーマリーオフのエンハンスメント形(enhancement type)のトランジスタとして構成してもよい。
実施例の受電装置30の保護回路60では、整流器44の下アームのダイオードD3,D4にそれぞれ並列にスイッチング素子T1,T2を接続し、スイッチング素子T1,T2をオンオフすることにより受電用共振回路32を短絡したり短絡を解除するものとした。受電用共振回路32を短絡したり短絡を解除することができればよいから、整流器44の上アームのダイオードD1,D2にそれぞれ並列にスイッチング素子T1,T2を接続するものとしてもよい。また、受電用共振回路32の出力側の電力ラインにスイッチを取り付けるものとしても構わない。
実施例の受電装置30の保護回路60では、4つのダイオードD1〜D4にる全波整流回路として整流回路44を構成したが、交流電力を直流電力に整流できるものであれば、整流回路44の構成は如何なるものとしても構わない。
実施例の受電装置30は、自動車20に搭載されるものとしたが、受電装置は自動車以外の車両に搭載されるものとしてもよいし、車両以外の移動体に搭載されるものとしてもよいし、移動しない設備などに組み込まれるものとしても構わない。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、送電装置130が「送電装置」に相当し、受電用共振回路32が「受電部」に相当し、整流器44が「整流部」に相当し、受電装置30が「受電装置」に相当し、保護回路60が「保護回路」に相当する。また、スイッチング素子T1,T2が「短絡回路」に相当し、制御回路64が「制御回路」に相当し、バイアス電源回路62が「電源回路」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、非接触送受電システムの送電装置の製造産業などに利用可能である。
10 非接触送受電システム、20 自動車、22 モータ、24 インバータ、26 バッテリ、28 システムメインリレー、30 受電装置、31 受電ユニット、32 受電用共振回路、34 受電用コイル、36 コンデンサ、44 整流器、45 電力ライン、45a 正極ライン、45b 負極ライン、48 リレー、50 電流センサ、52 電圧センサ、60 保護回路、61 電源用電子制御ユニット(電源ECU)、62 バイアス電源回路、63 電力供給ライン、64 制御回路、65a 正極側ライン、65b 負極側ライン、66 コンパレータ、67 駆動回路、70 車両用電子制御ユニット(車両ECU)、80 通信ユニット、130 送電装置、131 送電ユニット、132 送電用共振回路、134 送電用コイル、136 コンデンサ、140 AC/DCコンバータ、142 インバータ、150 電流センサ、152 電圧検出ユニット、170 送電用電子制御ユニット(送電ECU)、180 通信ユニット、190 交流電源、C1 コンデンサ、D1〜D4 ダイオード、D5 ツェナーダイオード、L1 電圧検出用ライン、L2 基準電圧用ライン、L3 出力ライン、R1〜R6 抵抗、T1〜T3 スイッチング素子。
Claims (6)
- 送電装置から送電された電力を非接触で受電する受電部と前記受電部からの電力を整流する整流部とを備える受電装置に取り付けられる保護回路であって、
前記受電部を短絡したり前記受電部の短絡を解除する短絡回路と、
前記整流部の出力側の電圧が第1閾値以上に至ったときに前記受電部が短絡するよう前記短絡回路を駆動し、前記整流部の出力側の電圧が第2閾値未満に至ったときに前記受電部の短絡が解除されるよう前記短絡回路を駆動する制御回路と、
前記整流部の出力側の電圧が所定電圧以上のときに前記整流部の出力側の電力を用いて作動し、前記制御回路に電力を供給する電源回路と、
を備え、
前記第1閾値は前記第2閾値より大きく、
前記第2閾値は前記所定電圧より大きい、
ことを特徴とする受電装置の保護回路。 - 請求項1記載の受電装置の保護回路であって、
前記受電装置が前記送電装置から電力を受電しているときには前記第1閾値が第1電圧となると共に前記第2閾値が第2電圧となるよう切り替え、前記受電装置が前記送電装置から電力を受電していないときには前記第1閾値が前記第1電圧より小さい第3電圧となると共に前記第2閾値が前記第2電圧より小さい第4電圧となるよう切り替える切替回路、
を備える受電装置の保護回路。 - 請求項2記載の受電装置の保護回路であって、
前記受電装置は、前記送電装置から受電した電力を供給する供給先と遮断するリレーを有し、
前記切替回路は、前記リレーの状態に基づいて前記第1閾値および前記第2閾値の電圧を切り替える回路である、
受電装置の保護回路。 - 請求項2または3記載の受電装置の保護回路であって、
前記制御回路は、前記整流部の正極側の電力ラインに直列に接続された複数の抵抗と、前記複数の抵抗のうちのいずれかの隣接する2つの抵抗の間に接続された電圧検出用ラインと、を有し、前記電圧検出用ラインの電圧と予め定められた基準電圧との比較に基づいて前記短絡回路を駆動する回路であり、
前記切替回路は、前記複数の抵抗のうち前記電圧検出用ラインが接続された接続点より前記電力ライン側の抵抗値および/または前記電力ラインとは反対側の抵抗値を変更することにより前記第1閾値および前記第2閾値の電圧を切り替える回路である、
受電装置の保護回路。 - 請求項4記載の受電装置の保護回路であって、
前記複数の抵抗は3つの抵抗であり、
前記電圧検出用ラインは、前記3つの抵抗のうち前記電力ライン側からみて1番目の抵抗と2番目の抵抗との間に接続されており、
前記切替回路は、前記電力ライン側からみて2番目の抵抗または3番目の抵抗に並列に接続されたスイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のオンオフにより前記第1閾値および前記第2閾値の電圧を切り替える回路である、
受電装置の保護回路。 - 請求項5記載の受電装置の保護回路であって、
前記切替回路は、前記スイッチング素子をオンとしたときに前記第1閾値が前記第1電圧となると共に前記第2閾値が前記第2電圧となるよう切り替え、前記スイッチング素子をオフとしたときに前記第1閾値が前記第3電圧となると共に前記第2閾値が前記第4電圧となるよう切り替える回路であり、
前記スイッチング素子は、ノーマリーオンとして構成されている、
受電装置の保護回路。
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