JP6089464B2 - 非接触電力伝送装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、負荷のインピーダンスが変化する場合において、好適に電力伝送を行うことができる非接触電力伝送装置を提供することにある。
図1に示すように、非接触電力伝送装置10は、地上に設けられた地上側機器11と、車両に搭載された車両側機器21とから構成されている。地上側機器11が1次側(送電)機器に対応し、車両側機器21が2次側(受電)機器に対応する。
充電器25は、DC/DCコンバータ30を備えている。DC/DCコンバータ30は、整流器24から出力された直流電力の電圧を、異なる大きさの電圧に変換し、車両用バッテリ22に向けて出力する。
車両側コントローラ28は、充電可能な位置に車両が配置された場合、詳細には送電器13(1次側コイル13a)と受電器23(2次側コイル23a)とが磁場共鳴可能な位置に車両が配置された場合、充電可能信号を電源側コントローラ15に送信する。
車両側コントローラ28は、検知センサ27により車両用バッテリ22の充電量が満充電に近づいたことが検知された場合、充電用の高周波電力より小さい電力値の高周波電力(以下、押し込み充電用電力という)を、高周波電源12から送電するよう電源側コントローラ15に対して指示を送る。電源側コントローラ15は、車両側コントローラ28から電力値変更の指示を受信すると、押し込み充電用電力が出力されるように高周波電源12を制御する。
高周波電源12から出力される高周波電力の電力値が変化した場合、車両用バッテリ22の入力電力の電力値が変化し、車両用バッテリ22のインピーダンスが変化する。この車両用バッテリ22のインピーダンスの変化に対応させて、2次側整合器26の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが一定となるように、各スイッチング素子31,32のスイッチング動作のデューティ比が調整される。これにより、高周波電源12から出力される高周波電力の電力値(受電器23にて受電される高周波電力の電力値)に関わらず、2次側整合器26の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスは一定となっている。
(1)高周波電源12から出力される高周波電力の電力値の変化に伴う車両用バッテリ22のインピーダンスの変化に対応させて、充電器25のDC/DCコンバータ30における各スイッチング素子31,32のスイッチング動作のデューティ比を調整する構成とした。具体的には、2次側整合器26の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが一定となるように、デューティ比を調整する構成とした。これにより、2次側整合器26が、車両用バッテリ22のインピーダンスの変化に追従する必要がない。よって、2次側整合器26の構成の簡素化を図ることができる。また、2次側整合器26の可変制御よりも比較的な簡素な制御であるデューティ比制御で、車両用バッテリ22のインピーダンスの変化に追従するため、制御の簡素化を図ることができる。
○ 実施形態では、DC/DCコンバータ30は、2つのスイッチング素子31,32を備えていたが、これに限られず、第2スイッチング素子32を省略してもよい。この場合、第2スイッチング素子32に代えて、ダイオードを設ければよい。
○ 実施形態では、2次側整合器26の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが一定となるようにデューティ比が設定されている構成であったが、これに限られない。例えば、2次側整合器26の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが予め定められた許容範囲内に収まる範囲内で、車両用バッテリ22に入力される直流電力が大きくなるようにデューティ比を調整してもよい。これにより、インピーダンス整合と、車両用バッテリ22の充電の高速化との両立を図ることができる。但し、反射電力に起因する電力損失等に鑑みれば、一定となるようにデューティ比を調整する方が好ましい。
○ 実施形態では、各コンデンサ13b,23bを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、各コイル13a,23aの寄生容量を用いて磁場共鳴させる構成とするとよい。
○ 実施形態では、地上側機器11は地上に設けられている構成としたが、これに限られず、車両を充電することが可能な位置に設けられていればよい。例えば、駐車スペースに車庫が設けられている場合には、車庫の壁部に設けられている構成としてもよい。
○ 実施形態では、受電器23にて受電した高周波電力は車両用バッテリ22を充電するのに用いたが、これに限られず、例えば、車両に設けられた他の電子機器等を駆動させるのに用いてもよい。要は、受電器23(2次側コイル23a)と、状況に応じてインピーダンスが変動する負荷とが接続されており、その間にDC/DCコンバータ30が設けられていればよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術思想について以下に記載する。
前記2次側コイルにて受電された交流電力が入力される負荷と、
前記2次側コイルと前記負荷との間に設けられ、予め定められた固定インダクタンス及び固定キャパシタンスを有する整合手段と、
所定の周期でスイッチング動作するスイッチング素子を有し、前記負荷のインピーダンスに応じて前記スイッチング動作のデューティ比を調整する調整手段と、
を備えていることを特徴とする受電機器。
Claims (3)
- 交流電力が入力される1次側コイルを有する1次側機器と、
非接触で前記1次側コイルから前記交流電力を受電可能な2次側コイル、前記2次側コイルにて受電した交流電力を直流電力に整流する整流部、及び負荷を有する2次側機器と、
を備えた非接触電力伝送装置において、
前記2次側機器は、
前記2次側コイルと前記整流部との間に設けられ、予め定められた固定インダクタンス及び固定キャパシタンスを有する整合部と、
所定の周期でスイッチング動作するスイッチング素子を有し、前記負荷のインピーダンスに応じて、前記スイッチング動作のデューティ比を調整する調整手段と、
を備え、
前記調整手段は、前記デューティ比を調整することにより、前記整流部によって整流された直流電力の電圧を、異なる大きさの電圧に変換して前記負荷に出力するDC/DCコンバータを有し、
前記2次側機器は、
前記DC/DCコンバータ及び前記負荷に対して並列に設けられた抵抗と、
前記整流部の接続先を、前記DC/DCコンバータと前記抵抗とに切り替えるスイッチと、
を備え、
前記抵抗の抵抗値は、前記整流部の出力端から前記負荷までのインピーダンスと同一に設定されており、
前記調整手段は、前記負荷のインピーダンスに関わらず、前記整合部の出力端から前記負荷までのインピーダンスが一定となるように前記デューティ比を調整することを特徴とする非接触電力伝送装置。 - 前記1次側機器は、インダクタンス及びキャパシタンスの少なくとも一方が可変の可変整合手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の非接触電力伝送装置。
- 前記2次側機器は車両に搭載されており、
前記負荷には、前記DC/DCコンバータから出力される直流電力が入力されることにより充電される車両用バッテリが含まれており、
前記調整手段は、前記車両用バッテリのインピーダンスに関わらず、前記整合部の出力端から前記車両用バッテリまでのインピーダンスが一定となるように前記デューティ比を調整するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の非接触電力伝送装置。
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