JP2017112763A - インピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置 - Google Patents

インピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2017112763A
JP2017112763A JP2015246212A JP2015246212A JP2017112763A JP 2017112763 A JP2017112763 A JP 2017112763A JP 2015246212 A JP2015246212 A JP 2015246212A JP 2015246212 A JP2015246212 A JP 2015246212A JP 2017112763 A JP2017112763 A JP 2017112763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitance
diode
capacitance variable
impedance
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015246212A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6309503B2 (ja
Inventor
村松　秀一
Shuichi Muramatsu
秀一 村松
堀内　学
Manabu Horiuchi
学 堀内
範高 田口
Noritaka Taguchi
範高 田口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yazaki Corp
Original Assignee
Yazaki Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yazaki Corp filed Critical Yazaki Corp
Priority to JP2015246212A priority Critical patent/JP6309503B2/ja
Priority to US15/359,215 priority patent/US9981565B2/en
Priority to DE102016224956.8A priority patent/DE102016224956A1/de
Publication of JP2017112763A publication Critical patent/JP2017112763A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6309503B2 publication Critical patent/JP6309503B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Abstract

【課題】負荷に交流電力を効率よく供給することができるインピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置を提供する。【解決手段】制御部５０は、ダイオードブリッジ整流回路２０の出力端子２１に接続されるバッテリ４０のインピーダンスに基づいて、ダイオードブリッジ整流回路２０の第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量を制御する。これにより、制御部５０は、交流電力を出力する電力受電コイル１０側のインピーダンスとバッテリ４０側の変化するインピーダンスとを効果的に整合させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、インピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置に関する。
従来、インピーダンス制御装置は、交流供給部から整流器を介してバッテリなどのインピーダンスが変化する負荷に給電を行う場合、交流供給部のインピーダンスと負荷の変化するインピーダンスとを整合させる。例えば、特許文献１では、非接触電力伝送装置において、ＤＣ／ＤＣコンバータのデューティー比を変更することで交流供給部と負荷とのインピーダンス整合を行っている。これにより、交流供給部から負荷に交流電力を効率よく供給することができる。
特許第５４５９０５８号公報
しかしながら、負荷に交流電力を効率よく供給する点で、さらなる改善の余地がある。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、負荷に交流電力を効率よく供給することができるインピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るインピーダンス制御装置は、順方向に直列に接続される第１及び第２ダイオードと、順方向に直列に接続される第３及び第４ダイオードと、直列に接続される第１及び第２静電容量可変部と、を有し、前記第１及び第２ダイオードと前記第３及び第４ダイオードとが並列に接続され、さらに、前記第１静電容量可変部が前記第３ダイオードに並列に接続され、前記第２静電容量可変部が前記第４ダイオードに並列に接続され、交流電力が出力される第１交流電極が前記第１ダイオードと前記第２ダイオードとの間に接続され、かつ、前記第１交流電極とは異なる第２交流電極が前記第３ダイオードと前記第４ダイオードとの間に接続されると共に前記第１静電容量可変部と前記第２静電容量可変部との間に接続されるダイオードブリッジ整流回路と、前記ダイオードブリッジ整流回路の出力端子に接続される負荷のインピーダンスに基づいて、前記第１静電容量可変部及び前記第２静電容量可変部の静電容量を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
また、上記インピーダンス制御装置において、前記制御部は、前記負荷における電流又は電圧の少なくとも一方を検出する検出部を備え、前記検出部により検出された前記負荷の電流又は電圧の少なくとも一方の変化に応じて、前記第１静電容量可変部及び前記第２静電容量可変部の静電容量をフィードバック制御することが好ましい。
また、上記インピーダンス制御装置において、前記制御部は、前記第１静電容量可変部の静電容量と前記第２静電容量可変部の静電容量とを同一容量値かつ同じ変化率で変化させることが好ましい。
また、本発明に係る車両の非接触電力受電装置は、順方向に直列に接続される第１及び第２ダイオードと、順方向に直列に接続される第３及び第４ダイオードと、直列に接続される第１及び第２静電容量可変部と、を有し、前記第１及び第２ダイオードと前記第３及び第４ダイオードとが並列に接続され、さらに、前記第１静電容量可変部が前記第３ダイオードに並列に接続され、前記第２静電容量可変部が前記第４ダイオードに並列に接続され、車両に設けられるダイオードブリッジ整流回路と、交流電力を出力する第１交流電極と、前記第１交流電極とは異なる第２交流電極を有し、前記第１交流電極が前記第１ダイオードと前記第２ダイオードとの間に接続され、かつ、前記第２交流電極が前記第３ダイオードと前記第４ダイオードとの間に接続されると共に前記第１静電容量可変部と前記第２静電容量可変部との間に接続され、前記車両の外部に設けられた電力送電コイルから非接触で送電された交流電力を受電し、前記車両に設けられる電力受電コイルと、前記ダイオードブリッジ整流回路の出力端子に接続されるバッテリのインピーダンスに基づいて、前記第１静電容量可変部及び前記第２静電容量可変部の静電容量を制御し、前記車両に設けられる制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明に係るインピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置は、負荷のインピーダンスに基づいて、ダイオードブリッジ整流回路の第１静電容量可変部及び第２静電容量可変部の静電容量を制御するので、負荷の変化するインピーダンスに対して効果的にインピーダンスを整合させることができる。この結果、インピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置は、負荷に交流電力を効率よく供給することができる。
図１は、実施形態に係るインピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、実施形態に係るダイオードブリッジ整流回路の静電容量による入力電圧及び入力電流の変化を示す図である（出力電圧＝３３０Ｖ）。 図３は、実施形態に係るダイオードブリッジ整流回路の静電容量による入力電圧及び入力電流の変化を示す図である（出力電圧＝３９０Ｖ）。 図４は、実施形態に係るダイオードブリッジ整流回路の静電容量と出力電圧との関係を示す図である。 図５は、実施形態に係る電力受電コイルの出力インピーダンスに対するコイル間電力伝送効率を示す図である。 図６は、実施形態に係るインピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置の動作例を示すフローチャートである。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
実施形態に係るインピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置について説明する。非接触電力伝送システム１００は、交流電力を送電する非接触電力送電装置１０１と、非接触電力送電装置１０１から送電された交流電力を非接触で受電する車両の非接触電力受電装置１とを備える。非接触電力送電装置１０１は、充電ステーションなどの車両の外部に設けられ、交流電力を出力する交流電源１０１ａと、交流電源１０１ａから出力された交流電力を送電する電力送電コイル１０１ｂとを備える。車両の非接触電力受電装置１は、非接触電力送電装置１０１に対向した状態で、非接触電力送電装置１０１から送電された交流電力を受電する。
車両の非接触電力受電装置１及びインピーダンス制御装置１Ａは、図１に示すように、電力受電コイル１０と、ダイオードブリッジ整流回路２０と、平滑用コンデンサ３０と、バッテリ４０と、制御部５０とを備える。車両の非接触電力受電装置１及びインピーダンス制御装置１Ａは、例えば、車両の底部に設けられ、交流電力を供給する電力受電コイル１０側のインピーダンスとバッテリ４０側のインピーダンスとを整合させて交流電力を受電する。
電力受電コイル１０は、ダイオードブリッジ整流回路２０に接続され、交流電力をダイオードブリッジ整流回路２０に出力するものである。例えば、電力受電コイル１０は、非接触電力送電装置１０１の電力送電コイル１０１ｂから電磁誘導などにより非接触で送電された交流電力を受電し、受電した交流電力をダイオードブリッジ整流回路２０に出力する。
ダイオードブリッジ整流回路２０は、交流電力を整流するものである。ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１〜第４ダイオードＤ１〜Ｄ４と、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２とを備える。ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１及び第２ダイオードＤ１、Ｄ２が順方向に直列に接続され、第３及び第４ダイオードＤ３、Ｄ４が順方向に直列に接続され、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２が直列に接続される。ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１及び第２ダイオードＤ１、Ｄ２と第３及び第４ダイオードＤ３、Ｄ４とが順方向に並列に接続され、さらに、第１静電容量可変部Ｃ１が第３ダイオードＤ３に並列に接続され、第２静電容量可変部Ｃ２が第４ダイオードＤ４に並列に接続される。ダイオードブリッジ整流回路２０は、電力受電コイル１０の第１交流電極１１が第１ダイオードＤ１と第２ダイオードＤ２との間に接続され、かつ、第１交流電極１１とは異なる第２交流電極１２が第３ダイオードＤ３と第４ダイオードＤ４との間に接続されると共に第１静電容量可変部Ｃ１と第２静電容量可変部Ｃ２との間に接続される。
第１及び第２ダイオードＤ１、Ｄ２は、電力受電コイル１０から出力された交流電力を整流するものである。第３ダイオードＤ３は、第１静電容量可変部Ｃ１を保護するものであり、第１静電容量可変部Ｃ１に逆極性の過大電圧が印加されることを回避する。第４ダイオードＤ４は、第２静電容量可変部Ｃ２を保護するものであり、第２静電容量可変部Ｃ２に逆極性の過大電圧が印加されることを回避する。第１静電容量可変部Ｃ１は、例えば、可変容量コンデンサであり、第１ダイオードＤ１を通じて電流を充放電するものである。第２静電容量可変部Ｃ２は、例えば、可変容量コンデンサであり、第２ダイオードＤ２を通じて電流を充放電するものである。第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２は、例えば、同じ特性で同一静電容量の可変容量コンデンサが用いられる。
ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１交流電極１１が正極性の場合、交流電流が第１ダイオードＤ１を通じて第１静電容量可変部Ｃ１に充電される。また、ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１交流電極１１が負極性の場合、交流電流が第２ダイオードＤ２を通じて第２静電容量可変部Ｃ２に充電される。ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１静電容量可変部Ｃ１の充電電圧と第２静電容量可変部Ｃ２の充電電圧とを合成した電圧を出力端子２１に出力する。
ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量（キャパシタンス）が変化すると、ダイオードブリッジ整流回路２０の入力電圧及び入力電流の実効値が変化する特性を有する。例えば、ダイオードブリッジ整流回路２０は、図２及び図３に示すように、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量が増加すると、入力電圧が下降すると共に入力電流が上昇し、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量が減少すると、入力電圧が上昇すると共に入力電流が下降する。このように、ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量の増減によって入力電圧及び入力電流が任意の値に設定される。つまり、ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量の増減によって当該ダイオードブリッジ整流回路２０の入出力インピーダンスを可変することができる。これは、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量に応じて充放電が行われるためである。なお、ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量の他に、出力電力、交流電力の周波数、出力電圧によって入力電圧及び入力電流が定まる。図２に示す解析結果は、出力電力を７０００Ｗ、交流電力の周波数を８５ｋＨｚ、出力電圧を３３０Ｖに設定した。また、図３に示す解析結果は、出力電力を７０００Ｗ、交流電力の周波数を８５ｋＨｚ、出力電圧を３９０Ｖに設定した。
ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量が一定の容量値に到達すると、入力電圧及び入力電流の実効値は一定となる。例えば、ダイオードブリッジ整流回路２０は、出力電圧が３３０Ｖの場合、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量が３８０ｎＦ程度で入力電圧及び入力電流の実効値は一定となる（図２参照）。また、ダイオードブリッジ整流回路２０は、出力電圧が３９０Ｖの場合、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量が２７０ｎＦ程度で入力電圧及び入力電流の実効値は一定となる（図３参照）。ダイオードブリッジ整流回路２０は、入力電圧及び入力電流の実効値が一定になる静電容量の容量値のうち、最も小さな容量値（上限容量値）まで、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量が変化される。なお、ダイオードブリッジ整流回路２０は、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量が上限容量値に到達すると、第１静電容量可変部Ｃ１の電圧と第２静電容量可変部Ｃ２の電圧とを合成した倍電圧整流回路として動作する。
平滑用コンデンサ３０は、ダイオードブリッジ整流回路２０に並列に接続され、ダイオードブリッジ整流回路２０により整流された電流（脈流）を平滑化してバッテリ４０に出力する。
バッテリ４０は、負荷であり、例えば、電気自動車の走行用のモータや車両のライトなどの電装品などに電力を供給するものである。バッテリ４０は、ダイオードブリッジ整流回路２０の出力端子２１に接続され、平滑用コンデンサ３０により平滑化された直流電流を充電する。バッテリ４０は、充電量に応じてバッテリ４０のインピーダンスが変化する。
制御部５０は、ダイオードブリッジ整流回路２０に接続されるバッテリ４０のインピーダンスに基づいて、第１静電容量可変部Ｃ１及び第２静電容量可変部Ｃ２の静電容量を制御するものである。制御部５０は、例えば、フィードバック回路であり、バッテリ４０における電流又は電圧の少なくとも一方を検出する検出部５１を備える。制御部５０は、検出部５１により検出されたバッテリ４０の電流又は電圧の少なくとも一方の変化に応じて、第１静電容量可変部Ｃ１及び第２静電容量可変部Ｃ２の静電容量をフィードバック制御する。例えば、制御部５０は、検出部５１により検出したダイオードブリッジ整流回路２０の出力電圧に基づいて、第１静電容量可変部Ｃ１及び第２静電容量可変部Ｃ２の静電容量を制御する。具体的には、制御部５０は、図４に示す第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量の容量値とダイオードブリッジ整流回路２０の出力電圧との対応関係を参照し、出力電圧に対応する容量値を取得する。図４には、出力電圧の変化に対して、バッテリ４０側のインピーダンスが、後述する最適負荷値ＲＬ（例えば、１０Ω）になる容量値が示されている。制御部５０は、出力電圧に対応する容量値を、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量に設定する。制御部５０は、ダイオードブリッジ整流回路２０の出力電圧が上がると、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の容量値を上げるように制御する。このとき、制御部５０は、第１静電容量可変部Ｃ１の静電容量と第２静電容量可変部Ｃ２の静電容量とを同一容量値かつ同じ変化率で変化させる。つまり、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２は、同一静電量の可変容量コンデンサが用いられるので、制御部５０により静電容量が同一容量値で変化されることにより、同じ変化率で変化する。
次に、非接触電力伝送システム１００の電力伝送効率について説明する。非接触電力伝送システム１００は、電力伝送効率が最もよい最適負荷値ＲＬが存在する。最適負荷値ＲＬは、以下の数式（１）で算出される。
Figure 2017112763
ここで、数式（１）において、カッパ（ｋ）は、結合係数であり、Ｒ１は、非接触電力送電装置１０１の電力送電コイル１０１ｂの抵抗値であり、Ｒ２は、車両の非接触電力受電装置１の電力受電コイル１０の抵抗値である。また、数式（１）において、Ｌ１は、電力送電コイル１０１ｂのインダクタンスであり、Ｌ２は、電力受電コイル１０のインダクタンスであり、ｆは、交流電力の周波数である。
非接触電力伝送システム１００の伝送効率は、図５に示すように、結合係数ｋや、電力受電コイル１０の出力インピーダンスによって変化する。図５は、縦軸が車両の非接触電力受電装置１の電力伝送効率であり、横軸が電力受電コイル１０の出力インピーダンスである。図５では、インダクタンスＬ１、Ｌ２が２００μＨであり、結合係数ｋが０．２、０．１、又は、０．０６である例が示されている。図５に示す解析結果によれば、非接触電力伝送システム１００は、電力受電コイル１０の出力インピーダンスが５Ω〜１０Ω程度において伝送効率がよいことが分かる。また、非接触電力伝送システム１００は、結合係数ｋが大きいほど、伝送効率がよいことが分かる。また、非接触電力伝送システム１００は、結合係数ｋが小さい場合（例えば、ｋ＝０．０６の場合）、最適負荷値ＲＬが顕著に存在することが分かる。これにより、非接触電力伝送システム１００は、結合係数ｋが小さい場合に、インピーダンス制御が特に有効であることが分かる。非接触電力伝送システム１００は、車両の非接触電力受電装置１の電力受電コイル１０と、非接触電力送電装置１０１の電力送電コイル１０１ｂとが対向した状態で交流電力を受電するので、結合係数ｋにバラツキが生じやすい。例えば、非接触電力伝送システム１００は、電力受電コイル１０の対向面と電力送電コイル１０１ｂの対向面とが面方向においてずれが生じると結合係数ｋが小さくなる。
次に、車両の非接触電力受電装置１の動作例について説明する。先ず、車両の非接触電力受電装置１は、図６に示すように、検出部５１がダイオードブリッジ整流回路２０の出力電圧を検出する（ステップＳ１）。ダイオードブリッジ整流回路２０の出力電圧は、バッテリ４０の充電率（ＳＯＣ）により変化する。次に、制御部５０は、出力電圧が変化したか否かを判定する（ステップＳ２）。制御部５０は、出力電圧が変化したと判定した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、インピーダンス整合を行う（ステップＳ３）。例えば、制御部５０は、上述のステップＳ１で検出した出力電圧に基づいて、バッテリ４０側のインピーダンスが最適負荷値ＲＬ（例えば、１０Ω）と整合する第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量の容量値を求める。具体的には、制御部５０は、図４に示す出力電圧と容量値との対応関係を参照し、上述のステップＳ１で検出した出力電圧に対応する容量値を取得する。制御部５０は、取得した容量値を、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量の目標指令に設定する。これにより、車両の非接触電力受電装置１は、インピーダンス整合を行うことができる。なお、上述のステップＳ２において、制御部５０は、出力電圧が変化していないと判定した場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量の容量値を維持する。
以上のように、実施形態に係る車両の非接触電力受電装置１及びインピーダンス制御装置１Ａは、バッテリ（負荷）４０のインピーダンスに基づいて、ダイオードブリッジ整流回路２０の第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量を制御するので、交流電力を供給する電力受電コイル１０側のインピーダンス（最適負荷値ＲＬ）とバッテリ４０側の変化するインピーダンスとを効果的に整合させることができる。この結果、車両の非接触電力受電装置１及びインピーダンス制御装置１Ａは、電力受電コイル１０で受電した交流電力をバッテリ４０に効率よく供給することができる。また、車両の非接触電力受電装置１及びインピーダンス制御装置１Ａは、インピーダンス制御を行う場合に、従来のようにＤＣ／ＤＣコンバータや専用のインピーダンス整合回路などを用いなくても、電力伝送を高効率に行うことができる。また、車両の非接触電力受電装置１及びインピーダンス制御装置１Ａは、バッテリ４０側のインピーダンスをバッテリ４０の充電量に応じて多段階に変化させることができるので、バッテリ４０側のインピーダンスを精度よく制御することができる。
また、インピーダンス制御装置１Ａは、検出部５１により検出されたバッテリ４０の電流又は電圧の少なくとも一方の変化に応じて、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量をフィードバック制御する。これにより、インピーダンス制御装置１Ａは、例えば、充電量に応じて変化するバッテリ４０の出力電圧に応じて、バッテリ４０側のインピーダンスと電力受電コイル１０側のインピーダンスとを整合させることができる。
また、インピーダンス制御装置１Ａは、第１静電容量可変部Ｃ１の静電容量と第２静電容量可変部Ｃ２の静電容量とを同一容量値かつ同じ変化率で変化させる。これにより、インピーダンス制御装置１Ａは、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量を容易に制御することができ、バッテリ４０側のインピーダンスと電力受電コイル１０側のインピーダンスとを低コストで整合させることができる。
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例について説明する。負荷は、車両のバッテリ４０の他に車両のモータや、車両以外のバッテリやモータなどでもよい。また、負荷は、別の負荷を新たに追加してもよい。この場合、制御部５０は、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量を変化させ、追加された別の負荷も含めたインピーダンスと、電力受電コイル１０側のインピーダンスとを整合させる。
また、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２は、可変容量コンデンサに限定されない。例えば、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２は、スイッチング素子などを用いて容量値を可変させてもよいし、スイッチング素子などにより接続コンデンサ数を切り替えてよいし、可変容量ダイオードを用いてもよい。
また、制御部５０は、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２の静電容量を同一容量値かつ同じ変化率で変化させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、制御部５０は、第１静電容量可変部Ｃ１の静電容量と第２静電容量可変部Ｃ２の静電容量とを異なる容量値や異なる変化率で変化させてもよい。また、制御部５０は、第１静電容量可変部Ｃ１の静電容量と第２静電容量可変部Ｃ２の静電容量とを異なるタイミングで変化させてもよい。
また、第１及び第２静電容量可変部Ｃ１、Ｃ２は、一方側の静電容量可変部を静電容量が固定されたコンデンサとしてもよい。
１ 車両の非接触電力受電装置
１Ａ インピーダンス制御装置
１０ 電力受電コイル
１１ 第１交流電極
１２ 第２交流電極
２０ ダイオードブリッジ整流回路
Ｄ１ 第１ダイオード
Ｄ２ 第２ダイオード
Ｄ３ 第３ダイオード
Ｄ４ 第４ダイオード
Ｃ１ 第１静電容量可変部
Ｃ２ 第２静電容量可変部
２１ 出力端子
３０ 平滑用コンデンサ
４０ バッテリ
５０ 制御部
５１ 検出部

Claims (4)

  1. 順方向に直列に接続される第１及び第２ダイオードと、順方向に直列に接続される第３及び第４ダイオードと、直列に接続される第１及び第２静電容量可変部と、を有し、前記第１及び第２ダイオードと前記第３及び第４ダイオードとが並列に接続され、さらに、前記第１静電容量可変部が前記第３ダイオードに並列に接続され、前記第２静電容量可変部が前記第４ダイオードに並列に接続され、交流電力が出力される第１交流電極が前記第１ダイオードと前記第２ダイオードとの間に接続され、かつ、前記第１交流電極とは異なる第２交流電極が前記第３ダイオードと前記第４ダイオードとの間に接続されると共に前記第１静電容量可変部と前記第２静電容量可変部との間に接続されるダイオードブリッジ整流回路と、
    前記ダイオードブリッジ整流回路の出力端子に接続される負荷のインピーダンスに基づいて、前記第１静電容量可変部及び前記第２静電容量可変部の静電容量を制御する制御部と、を備えることを特徴とするインピーダンス制御装置。
  2. 前記制御部は、
    前記負荷における電流又は電圧の少なくとも一方を検出する検出部を備え、
    前記検出部により検出された前記負荷の電流又は電圧の少なくとも一方の変化に応じて、前記第１静電容量可変部及び前記第２静電容量可変部の静電容量をフィードバック制御する請求項１に記載のインピーダンス制御装置。
  3. 前記制御部は、
    前記第１静電容量可変部の静電容量と前記第２静電容量可変部の静電容量とを同一容量値かつ同じ変化率で変化させる請求項１又は２に記載のインピーダンス制御装置。
  4. 順方向に直列に接続される第１及び第２ダイオードと、順方向に直列に接続される第３及び第４ダイオードと、直列に接続される第１及び第２静電容量可変部と、を有し、前記第１及び第２ダイオードと前記第３及び第４ダイオードとが並列に接続され、さらに、前記第１静電容量可変部が前記第３ダイオードに並列に接続され、前記第２静電容量可変部が前記第４ダイオードに並列に接続され、車両に設けられるダイオードブリッジ整流回路と、
    交流電力を出力する第１交流電極と、前記第１交流電極とは異なる第２交流電極を有し、前記第１交流電極が前記第１ダイオードと前記第２ダイオードとの間に接続され、かつ、前記第２交流電極が前記第３ダイオードと前記第４ダイオードとの間に接続されると共に前記第１静電容量可変部と前記第２静電容量可変部との間に接続され、前記車両の外部に設けられた電力送電コイルから非接触で送電された交流電力を受電し、前記車両に設けられる電力受電コイルと、
    前記ダイオードブリッジ整流回路の出力端子に接続されるバッテリのインピーダンスに基づいて、前記第１静電容量可変部及び前記第２静電容量可変部の静電容量を制御し、前記車両に設けられる制御部と、を備えることを特徴とする車両の非接触電力受電装置。
JP2015246212A 2015-12-17 2015-12-17 インピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置 Active JP6309503B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015246212A JP6309503B2 (ja) 2015-12-17 2015-12-17 インピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置
US15/359,215 US9981565B2 (en) 2015-12-17 2016-11-22 Impedance control device and vehicular non-contact power receiving device
DE102016224956.8A DE102016224956A1 (de) 2015-12-17 2016-12-14 Impedanzsteuervorrichtung und kontaktlose Fahrzeug-Leistungsempfangsvorrichtung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015246212A JP6309503B2 (ja) 2015-12-17 2015-12-17 インピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017112763A true JP2017112763A (ja) 2017-06-22
JP6309503B2 JP6309503B2 (ja) 2018-04-11

Family

ID=58994670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015246212A Active JP6309503B2 (ja) 2015-12-17 2015-12-17 インピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9981565B2 (ja)
JP (1) JP6309503B2 (ja)
DE (1) DE102016224956A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018093692A (ja) * 2016-12-07 2018-06-14 Tdk株式会社 ワイヤレス受電装置及びこれを用いたワイヤレス電力伝送装置並びに整流器
JP2020065390A (ja) * 2018-10-18 2020-04-23 株式会社Ｓｏｋｅｎ 受電装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10515408B2 (en) 2003-08-13 2019-12-24 Bgc Partners, Inc. Systems and methods for bid/offer liquidity spread trading
US10513185B2 (en) * 2017-12-20 2019-12-24 Ford Global Technologies, Llc Electrified vehicle ground fault monitoring system
CN111404284B (zh) * 2020-04-17 2023-06-02 三峡大学 一种无线电能传输恒流控制电路及控制方法
DE102020207849A1 (de) 2020-06-24 2021-12-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Laden eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs und Fahrzeug

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013136409A1 (ja) * 2012-03-12 2013-09-19 パイオニア株式会社 受電装置及び受電装置制御方法、並びにコンピュータプログラム
JP2015056954A (ja) * 2013-09-11 2015-03-23 シャープ株式会社 充電回路
WO2015072015A1 (ja) * 2013-11-15 2015-05-21 三菱電機エンジニアリング株式会社 高周波電源用整流回路

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5459058B2 (ja) 2009-11-09 2014-04-02 株式会社豊田自動織機 共鳴型非接触電力伝送装置
JP5177187B2 (ja) * 2010-08-10 2013-04-03 株式会社村田製作所 電力伝送システム
JP5093386B2 (ja) * 2010-08-25 2012-12-12 株式会社村田製作所 送電装置および電力伝送システム
EP2985868B1 (en) * 2013-03-18 2020-03-25 IHI Corporation Power supply apparatus and non-contact power supply system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013136409A1 (ja) * 2012-03-12 2013-09-19 パイオニア株式会社 受電装置及び受電装置制御方法、並びにコンピュータプログラム
JP2015056954A (ja) * 2013-09-11 2015-03-23 シャープ株式会社 充電回路
WO2015072015A1 (ja) * 2013-11-15 2015-05-21 三菱電機エンジニアリング株式会社 高周波電源用整流回路

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018093692A (ja) * 2016-12-07 2018-06-14 Tdk株式会社 ワイヤレス受電装置及びこれを用いたワイヤレス電力伝送装置並びに整流器
JP2020065390A (ja) * 2018-10-18 2020-04-23 株式会社Ｓｏｋｅｎ 受電装置
JP7048473B2 (ja) 2018-10-18 2022-04-05 株式会社Soken 受電装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6309503B2 (ja) 2018-04-11
DE102016224956A1 (de) 2017-06-22
US9981565B2 (en) 2018-05-29
US20170174088A1 (en) 2017-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6309503B2 (ja) インピーダンス制御装置及び車両の非接触電力受電装置
US10277082B2 (en) Power-transmitting device and wireless power-supplying system
US10286795B2 (en) Charging device for electric vehicle
US9948144B2 (en) Power transmission system and power transmission device used for power transmission system
US9466987B2 (en) Power transmission device and wireless power transmission system using the power transmission device
JP6519574B2 (ja) ワイヤレス受電装置及びこれを用いたワイヤレス電力伝送装置並びに整流器
JP2015144554A (ja) 電力変換装置
JP6269939B2 (ja) 非接触給電システム、非接触給電方法及び二次電池充電方法
WO2014010518A1 (ja) 受電機器及び電力伝送システム
JP5888468B2 (ja) 給電装置及び非接触給電システム
US20150349562A1 (en) Switching power supply and charging apparatus
JP2014143776A (ja) ワイヤレス受電装置、ワイヤレス送電装置、およびワイヤレス給電装置
CN110380522B (zh) 电力接收装置及方法
JP6361282B2 (ja) 非接触給電装置
JP6350699B1 (ja) 非接触給電装置
JP6814642B2 (ja) 非接触給電システム及び非接触給電方法
JP2016092959A (ja) 送電機器及び非接触電力伝送装置
JP2019180203A (ja) ワイヤレス送電装置、及びワイヤレス電力伝送システム
JP6925919B2 (ja) 受電装置
JP7131344B2 (ja) 非接触給電装置
JP2016208630A (ja) 充電装置
KR102069067B1 (ko) 리플 저감 정류부를 포함하는 전력 변환 장치 및 이를 포함하는 공기 조화기
US20150155775A1 (en) Ac-dc converter with adjustable output
JP2018078725A (ja) 整流器
CN106961146A (zh) 不间断电源及其控制供电电路

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170316

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180314

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6309503

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250