JP3843523B2 - 非接触給電装置 - Google Patents
非接触給電装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3843523B2 JP3843523B2 JP04582497A JP4582497A JP3843523B2 JP 3843523 B2 JP3843523 B2 JP 3843523B2 JP 04582497 A JP04582497 A JP 04582497A JP 4582497 A JP4582497 A JP 4582497A JP 3843523 B2 JP3843523 B2 JP 3843523B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- switching circuit
- capacitor
- power feeding
- output
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は,非接触給電装置に係り,詳しくは,共振回路を用いて2次側の電力伝送効率を高める非接触給電装置において,上記共振回路のコンデンサ端子電圧を上昇させることなく,負荷電圧を一定に制御することのできる非接触給電装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
非接触給電装置は,交流電流を流した給電線と,例えば移動体に設けられた受電コイルとを磁気的に結合することにより,非接触で電力の伝送を行う装置である。ここに,図3は上記のような非接触給電装置の一例を示す回路構成ブロック図である。
図3に示すように,上記非接触給電装置A2は,一定線路に沿って敷設されると共に,高周波電流源31より高周波の正弦波電流が流される給電線32と,給電線32の周りに生じた磁束と鎖交して給電線2から電力を受ける受電コイル33と,受電コイル33に並列に接続された共振コンデンサ34と,共振コンデンサ34両端の電圧を整流する例えば全波整流を行う整流回路35と,整流回路35から出力される電圧により充電され,負荷に電圧を印加する出力コンデンサ36とを具備する。
尚,図3では給電線32と受電コイル33との磁気結合部は等価回路で示されており,Kは給電線32と受電コイル33との間の結合係数を表している。この結合係数Kは,非接触給電装置の構造上大きくできないため,漏れインダクタンス(1−K)Lは一般に大きな値となる。また,上記非接触給電装置では,1次側の電流源により電力が供給されるため,1次側の漏れインダクタンスは省略される。
また,整流回路35の後段には,出力コンデンサ36と共に昇圧チョッパ40を構成するスイッチングトランジスタ41と,蓄電用のリアクトル42と,ダイオード43とが設けられている。なお,図3の例では,昇圧チョッパ40は1段のみ設けられているが,複数個の昇圧チョッパ40を整流回路35の後段に設けてもよい。
上記非接触給電装置A2において,高周波電流源31より給電線32に正弦波電流が流されると,給電線32の周りに磁束が生じ,該磁束と鎖交する受電コイル33両端に起電力が誘導される。受電側では,受電コイル33に並列に共振コンデンサ34が接続されており,高周波電流源31が給電線32に供給する電流の周波数が,受電コイル33及び共振コンデンサ34からなる共振回路の共振周波数と,ほぼ同じ周波数に設定されることにより,給電線32から受電コイル33への電力の伝送効率を高めている。
上記共振回路両端に発生した交流電流は整流回路35にて直流電流に変換されて昇圧チョッパ40に出力される。昇圧チョッパ40では,スイッチングトランジスタ41がオンの時にリアクトル42に蓄電され,スイッチングトランジスタ41がオフの時にリアクトル42に蓄電された電力が出力コンデンサ36に印加され,出力コンデンサ36が充電される。この繰り返しにより昇圧された定電圧が負荷に供給される。
このような非接触給電装置では,非接触で車両等の負荷を駆動することができるため,給電レール或いは給電ケーブルを用いた時のように,給電接触部の磨耗等の経時変化を心配する必要がなく,またゴミの発生を防止できるという利点を有する。
【0003】
【発明の解決しようとする課題】
しかし,上記非接触給電装置A2では,負荷が軽くなると共振コンデンサ34両端の電圧が上昇して昇圧チョッパ40の出力電圧以上となり,チョッパ電圧制御が不可能になってしまうという問題があった。
本発明は,このような従来の技術における課題を解決するために,非接触給電装置を改良し,負荷の変化に応じて共振コンデンサ両端を短絡・開放することにより,共振コンデンサ両端の電圧を上昇させることなく,負荷に供給する電圧を一定にすることのできる非接触給電装置を提供することを目的としたものである。
【0004】
【解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は,交流電源に接続され,その周りに磁束を生じさせるための給電線と,上記磁束と鎖交して上記給電線から電力を受電する受電コイルと,上記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサと,上記共振コンデンサ両端の電圧を整流する整流回路と,上記整流回路から出力される電圧により充電され,負荷に電圧を印加する出力コンデンサとを具備してなる非接触給電装置において,上記出力コンデンサ両端の電圧を検出する第1の電圧検出手段と,上記共振コンデンサに並列に接続され,その開閉により上記共振コンデンサ両端間を短絡・開放するスイッチング回路と,上記第1の電圧検出手段により検出された上記出力コンデンサ両端の電圧と予め定められた所定の指令電圧とを入力にするヒステリシスコンパレータにより上記スイッチング回路の開閉を制御する制御手段と,上記スイッチング回路両端の電圧を検出する第2の電圧検出手段とを具備してなり,上記制御手段が,上記第2の電圧検出手段により検出された上記スイッチング回路両端の電圧が0になることを条件として上記スイッチング回路を閉じるものであることを特徴とする非接触給電装置として構成されている。上記非接触給電装置では,上記共振コンデンサ両端を短絡・開放することにより,上記出力コンデンサ両端の電圧の制御を行うため,上記負荷が軽くなった場合にも上記共振コンデンサ両端の電圧を上昇させることなく,上記負荷に一定の電圧を供給することができる。このため,装置の電圧定格を無負荷時で,電流定格を定格負荷時で設計する必要がなくなり,装置構成の無駄を省くことができる。
また,例えば上記スイッチング回路が半導体素子等の過電流に強くない素子から構成されている場合にも,上記スイッチング回路両端の電圧が0になることを条件として上記スイッチング回路が閉じられるから,上記スイッチング回路の破損を回避することができる。
さらに,この場合には,上記ヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅を変化させることにより,上記スイッチング回路のスイッチング回数や出力電圧の揺動幅が調節可能となり,状況に応じた装置設計が可能となる。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下,添付図面を参照して,本発明の実施の形態につき説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここで,図1は本発明の一実施の形態に係る非接触給電装置の概略構成を示す図,図2は上記非接触給電装置に係る制御手段の動作の一例を示す図である。
図1に示すように,本実施の形態に係る非接触給電装置A1は,正弦波電流源1に接続され,その周りに磁束を生じさせるための給電線2と,上記磁束と鎖交して上記給電線から電力を受電する受電コイル3と,受電コイル3に並列に接続された共振コンデンサ4と,共振コンデンサ両端の電圧を整流する整流回路5と,整流回路5から出力される電圧により充電され,負荷に電圧を印加する出力コンデンサ6とを具備する点で従来の技術と同様である。
一方,上記非接触給電装置A1は,出力コンデンサ6両端の電圧を検出する第1の電圧検出手段7と,共振コンデンサ4に並列に接続され,その開閉により共振コンデンサ4両端間を短絡・開放するスイッチング回路8と,第1の電圧検出手段により検出された出力コンデンサ6両端の電圧と予め定められた所定の指令電圧VORとに基づいてスイッチング回路8の開閉を制御する制御手段9とを具備しており,共振コンデンサ4両端間を短絡・開放することにより,出力コンデンサ6が負荷に供給する電圧を調整することができる点で従来の技術と異なる。
【0006】
さらに,非接触給電装置A1は,スイッチング回路8両端の電圧を検出する第2の電圧検出手段10を具備し,制御手段9が,第2の電圧検出手段10により検出されたスイッチング回路8両端の電圧が0になることを条件としてスイッチング回路8を閉じることにより,スイッチング回路8を過電流から保護すると共に,スイッチング損失を低下させることができる。
【0007】
以下,上記非接触給電装置A1の詳細について説明する。
上記非接触給電装置A1において,正弦波電流源1から交流電流が給電線2に供給されると,給電線2の周りに磁界が生じて,受電コイル3と磁気的に結合する。尚,(1−K)Lは給電線2と受電コイル3との磁気的結合部における漏れインダクタンスを示す。
共振コンデンサ4は,受電コイル3と共振回路を構成して,1次側から2次側への電力伝送効率を高めるために設けられている。尚,1次側の正弦波電流源1から供給される交流電流の周波数が,上記共振回路の共振周波数と一致しているか,若しくは,それに近くなるように設定されていることが,上記電力伝送効率を高める条件である。
共振コンデンサ4から出力された交流電流は,整流回路5により直流電流に整流される。この整流回路5には,例えば,一般的な全波整流回路等が用いられる。そして,整流回路5により整流された直流電流が,出力コンデンサ6により整圧されて,負荷に出力される。尚,負荷の大きさに応じて,出力コンデンサ6の後段にチョッパ等を設けてもよい。
【0008】
出力コンデンサ6両端に生じた電圧は,第1の電圧検出手段7により検出され,制御手段9にその検出結果が出力される。例えばヒステリシスコンパレータ等を具備した制御手段9は,上記検出結果に基づいてスイッチング回路8の開閉制御を行う。
尚,図1の例では,スイッチング回路8は整流回路5の後段に設けられているが,スイッチング回路8を整流回路5の前段において,交流スイッチング回路として動作させてもよい。この場合,スイッチング回路8を保護するために設けられる整流素子Dは必要なくなる。
図2(a)に示すように例えばヒステリシスコンパレータを具備した制御手段9には,予め定められた所定の指令電圧VORが与えられており,負荷が軽くなる等して,出力コンデンサ6両端の電圧が指令電圧VORよりもVhだけ大きくなれば,スイッチング回路8を閉じて共振コンデンサ4を短絡する。このため,受電コイル3よりの電流は,スイッチング回路8でバイパスされることになり,出力コンデンサ6の電圧は上昇しない。さらに,従来の装置と異なり,共振コンデンサ4両端の電圧が上昇することもない。
ここで,スイッチング回路8が半導体素子で構成され,その最大入力電流にそれほど大きな値を取ることができない場合,スイッチング回路8を閉じる時の急峻な電流により,スイッチング回路8が破損するおそれがある。
【0009】
この破損を防止するために,スイッチング回路8の両端の電圧を検出する第2の電圧検出手段10が設けられている。
即ち,第2の電圧検出手段10により検出されたスイッチング回路8両端の電圧が0になることを条件として,制御手段9がスイッチング回路8を閉じれば,スイッチング回路8が閉じられた時点で,過電流が流れることがなくなり,スイッチング回路8の破損を回避することができる。
一方,負荷が定格に戻る等して,第1の電圧検出手段7により検出された出力コンデンサ6両端の電圧が指令電圧VORよりVhだけ小さくなれば,スイッチング回路8が開かれ,受電コイル3からの電流が出力コンデンサ6に供給可能となる。このため,出力コンデンサ6両端の電圧は上昇し,負荷に所望の電圧を供給することができる。
結果的に,上記のようなヒステリシスを有する制御手段9を用いれば,チョッパを用いる用いないに関わらず,出力電圧は図2(b)に示すようにほぼ一定に制御される。また,ヒステリシス幅を定める電圧Vhを変化させれば,スイッチング回路8のスイッチング回数を調節することも可能である。即ち,電圧Vhが大きい場合には出力電圧の揺動は大きくなるが,それだけスイッチング回数は減少し,逆に小さい場合には出力電圧は一定に近くなるがスイッチング回数が増大する。従って,負荷から求められる電圧の安定度やスイッチング回路8の能力に応じた設計を行うことができる。
このように,本実施の形態に係る非接触給電装置では,共振コンデンサ4両端の短絡・開放を行って,出力コンデンサ6両端の電圧を制御するから,負荷が定格から無負荷まで変化しても,共振コンデンサ両端の電圧を上昇させることなく,出力コンデンサ6両端の電圧,即ち負荷電圧を一定に制御することができる。
【0010】
【発明の効果】
上記のように本発明は,交流電源に接続され,その周りに磁束を生じさせるための給電線と,上記磁束と鎖交して上記給電線から電力を受電する受電コイルと,上記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサと,上記共振コンデンサ両端の電圧を整流する整流回路と,上記整流回路から出力される電圧により充電され,負荷に電圧を印加する出力コンデンサとを具備してなる非接触給電装置において,上記出力コンデンサ両端の電圧を検出する第1の電圧検出手段と,上記共振コンデンサに並列に接続され,その開閉により上記共振コンデンサ両端間を短絡・開放するスイッチング回路と,上記第1の電圧検出手段により検出された上記出力コンデンサ両端の電圧と予め定められた所定の指令電圧とを入力にするヒステリシスコンパレータにより上記スイッチング回路の開閉を制御する制御手段と,上記スイッチング回路両端の電圧を検出する第2の電圧検出手段とを具備してなり,上記制御手段が,上記第2の電圧検出手段により検出された上記スイッチング回路両端の電圧が0になることを条件として上記スイッチング回路を閉じるものであることを特徴とする非接触給電装置として構成されている。上記非接触給電装置では,上記共振コンデンサ両端を短絡・開放することにより,上記出力コンデンサ両端の電圧の制御を行うため,上記負荷が軽くなった場合にも上記共振コンデンサ両端の電圧を上昇させることなく,上記負荷に一定の電圧を供給することができる。このため,装置の電圧定格を無負荷時で,電流定格を定格負荷時で設計する必要がなくなり,装置構成の無駄を省くことができる。
また,例えば上記スイッチング回路が半導体素子等の過電流に強くない素子から構成されている場合にも,上記スイッチング回路両端の電圧が0になることを条件として上記スイッチング回路が閉じられるから,上記スイッチング回路の破損を回避することができる。
さらに,上記ヒステリシスコンパレータのヒステリシス幅を変化させることにより,上記スイッチング回路のスイッチング回数や出力電圧の揺動幅が調節可能となり,状況に応じた装置設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係る非接触給電装置A1の概略構成を示す図。
【図2】 上記非接触給電装置A1に係る制御手段の動作を説明するための図。
【図3】 従来の非接触給電装置A2の概略構成を示す図。
【符号の説明】
1…正弦波電流源
2…給電線
3…受電コイル
4…共振コンデンサ
5…整流回路
6…出力コンデンサ
7…第1の電圧検出手段
8…スイッチング回路
9…制御手段
10…第2の電圧検出手段
Claims (1)
- 交流電源に接続され,その周りに磁束を生じさせるための給電線と,
上記磁束と鎖交して上記給電線から電力を受電する受電コイルと,
上記受電コイルに並列に接続された共振コンデンサと,
上記共振コンデンサ両端の電圧を整流する整流回路と,
上記整流回路から出力される電圧により充電され,負荷に電圧を印加する出力コンデンサとを具備してなる非接触給電装置において,
上記出力コンデンサ両端の電圧を検出する第1の電圧検出手段と,
上記共振コンデンサに並列に接続され,その開閉により上記共振コンデンサ両端間を短絡・開放するスイッチング回路と,
上記第1の電圧検出手段により検出された上記出力コンデンサ両端の電圧と予め定められた所定の指令電圧とを入力にするヒステリシスコンパレータにより上記スイッチング回路の開閉を制御する制御手段と,
上記スイッチング回路両端の電圧を検出する第2の電圧検出手段とを具備してなり,
上記制御手段が,上記第2の電圧検出手段により検出された上記スイッチング回路両端の電圧が0になることを条件として上記スイッチング回路を閉じるものであることを特徴とする非接触給電装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04582497A JP3843523B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 非接触給電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04582497A JP3843523B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 非接触給電装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10248183A JPH10248183A (ja) | 1998-09-14 |
JP3843523B2 true JP3843523B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=12730005
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04582497A Expired - Fee Related JP3843523B2 (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | 非接触給電装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3843523B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4491883B2 (ja) * | 2000-01-07 | 2010-06-30 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 非接触給電装置 |
JP4140208B2 (ja) * | 2001-05-22 | 2008-08-27 | 神鋼電機株式会社 | 非接触給電装置 |
US7119607B2 (en) | 2002-12-31 | 2006-10-10 | Intel Corporation | Apparatus and method for resonance reduction |
US7143381B2 (en) * | 2002-12-31 | 2006-11-28 | Intel Corporation | Resonance reduction arrangements |
JP4829622B2 (ja) * | 2005-02-17 | 2011-12-07 | キヤノン株式会社 | スイッチング電源、スイッチング電源を備えた電子機器、スイッチング電源を備えた記録装置 |
KR101994738B1 (ko) | 2014-08-20 | 2019-07-01 | 삼성전기주식회사 | 비접촉 방식 전력 수전 장치 |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP04582497A patent/JP3843523B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH10248183A (ja) | 1998-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7710751B2 (en) | Secondary-side power receiving circuit of noncontact power supplying equipment | |
JP4140208B2 (ja) | 非接触給電装置 | |
US7781916B2 (en) | Parallel-tuned pick-up system with multiple voltage outputs | |
US20070070655A1 (en) | Dc-dc converter | |
US20100327804A1 (en) | Chargeable electric device | |
JP2012039707A (ja) | 非接触充電装置 | |
JPH0865904A (ja) | 電気自動車用充電装置 | |
NZ329195A (en) | Loosely coupled inductive power transfer using resonant pickup circuit, inductor core chosen to saturate under overload conditions | |
US20030039128A1 (en) | Clamped-inductance power converter apparatus with transient current limiting capability and operating methods therefor | |
US5864472A (en) | Apparatus for controlling a multiresonant self-oscillating converter circuit | |
JP3843523B2 (ja) | 非接触給電装置 | |
US20210175009A1 (en) | Wireless Power Transmission with Current-Limiting Coil | |
JP2003204637A (ja) | 非接触給電装置 | |
US10447090B1 (en) | Inductive power receiver | |
JP3518197B2 (ja) | 無接触給電設備の2次側受電回路 | |
EP0725475B1 (en) | DC converter with improved power factor | |
JP4491883B2 (ja) | 非接触給電装置 | |
JP3522456B2 (ja) | 非接触給電装置 | |
KR100537676B1 (ko) | 무접점 충전 방식을 이용한 전자도어락 충전 시스템 | |
JP4461446B2 (ja) | 交直両用電源装置 | |
JP2003037950A (ja) | 非接触電力伝達装置 | |
JP3770361B2 (ja) | スイッチング電源装置 | |
JPS62143397A (ja) | X線装置 | |
JP2974114B2 (ja) | コンバータ | |
KR200337626Y1 (ko) | 무접점 충전 방식을 이용한 전자도어락 충전 시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060117 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060320 |
|
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: 20060725 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060807 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100825 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110825 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120825 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130825 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |