JP2016111819A - 受電装置の保護回路 - Google Patents

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。

特開２００３−２０９９０３号公報

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。

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。

実施例の送電装置１３０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。 実施例の送電装置１３０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。 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。 送電装置１３０から電力を受電しているときの電力ライン４５の電圧とスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２の状態の一例を示す説明図である。 送電装置１３０から電力を受電していないときの電力ライン４５の電圧とスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２の状態の一例を示す説明図である。

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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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