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公開番号2022176341
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-11-25
出願番号2022161338,2020087198
出願日2022-10-06,2020-05-19
発明の名称非接触給電装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類H02J 50/90 20160101AFI20221117BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】受電コイルが対向しない送電コイルへの送電回路からの電流の供給を抑制する。
【解決手段】受電装置200に非接触で電力を供給する非接触給電装置100は、交流電力を送電する送電回路130と、送電コイル112を有する送電共振部と、を備える。前記送電コイルに対して前記受電装置が有する受電コイル212が対向している対向状態において、前記送電共振部の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態において、前記送電共振部の入力インピーダンスが大きくなるように設定される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
受電コイル(212)を有する受電装置(200)に非接触で電力を供給する非接触給電装置(100)であって、
交流電力を送電する送電回路(130)と、
送電コイル(112)と、送電共振コンデンサ(116)とから構成される送電共振回路(110)を有する送電共振部と、
を備え、
前記送電共振コンデンサは、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向している対向状態よりも、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態のほうが、小さいキャパシタンスとなる、
非接触給電装置。
続きを表示(約 760 文字)【請求項2】
請求項1に記載の非接触給電装置であって、
前記キャパシタンスが低下するコンデンサには、入力電圧に応じてキャパシタンスが変化する可変コンデンサ(116d)が用いられ、
前記送電コイルに流れる電流を検出するセンサ(322)あるいは前記送電コイルにより発生する磁界を検出するセンサ(322e)を備え、
前記センサの検出した値に応じて前記可変コンデンサのキャパシタンスが可変される、
非接触給電装置。
【請求項3】
請求項1に記載の非接触給電装置であって、
前記送電共振コンデンサは、キャパシタンスが低下するコンデンサであり、
前記送電共振コンデンサには、磁界に応じてキャパシタンスが変化する可変コンデンサ(116b)が用いられる、
非接触給電装置。
【請求項4】
請求項3に記載の非接触給電装置であって、
前記可変コンデンサは、前記送電コイルのコア(310)の周囲に巻かれたループ状の配線(312)の内周側で、前記コアの前記ループ状の配線に沿った面上に配置されている、
非接触給電装置。
【請求項5】
請求項1に記載の非接触給電装置であって、
前記キャパシタンスが低下するコンデンサは、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向面積がゼロとなって非対向となった時点での前記キャパシタンスが予め定めた目標の最小値となる、
非接触給電装置。
【請求項6】
請求項1に記載の非接触給電装置であって、
前記キャパシタンスが低下するコンデンサは、前記送電コイルと前記受電コイルとの対向面積の減少に従って前記キャパシタンスが線形に減少する、
非接触給電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、非接触給電装置に関する。
続きを表示(約 4,300 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、高周波電源に並列に接続された複数の送電コイルと、移動体に搭載された受電コイルとを備えるワイヤレス給電システムが開示されている。高周波電源と各送電コイルとの間には、高周波電源から送電コイルに流れる電流が閾値未満のとき、インピーダンスが上昇し、高周波電源から送電コイルに流れる電流が閾値以上のとき、インピーダンスが低下する電流制御素子(例えば可飽和リアクトル)が配置されている。これにより、受電コイルと対向していない送電コイルに配置された電流制御素子のインピーダンスが上昇して、高周波電源から送電コイルへの電流供給が抑制されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2019-71719号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来技術の構成では、非接触給電のための送電共振回路を構成する送電コイル及び共振コンデンサとは別に、インピーダンスを変化させる電流制御素子を備える必要がある。また、電流制御素子として例示されている可飽和リアクトルは、インピーダンスを高くするためにはインダクタンスを大きくする必要があるため、電流制御素子として使用する可飽和リアクトルが大型化してしまう。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一形態によれば、受電コイル(212)を有する受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置が提供される。この非接触給電装置(100)は、交流電力を送電する送電回路(130)と、送電コイル(112)と、送電共振コンデンサ(116)とから構成される送電共振回路(110)を有する送電共振部と、を備え、前記送電共振コンデンサは、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向している対向状態よりも、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態のほうが、小さいキャパシタンスとなる。
この形態の非接触給電装置によれば、受電コイルに対向していない送電コイルを有する送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなることで、受電コイルに対向していない送電コイルへの送電回路からの電流の供給を抑制することが可能である。これにより、従来技術の電流制御素子のような大型部品を用いることなく、電力を送電しない送電コイルでの損失、及び、漏洩磁束の低減を図ることができる。また、受電コ+イルに対向している送電コイルへのみ自動的に電流が供給されるため、受電コイルの位置を判断するための位置センサや、送電コイルへ電力を送電する場合と電力を送電しない場合を切り替える制御を省略することが可能である

この形態の非接触給電装置によれば、受電コイルに対向していない送電コイルを有する送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなることで、受電コイルに対向していない送電コイルへの送電回路からの電流の供給を抑制することが可能である。これにより、従来技術の電流制御素子のような大型部品を用いることなく、電力を送電しない送電コイルでの損失、及び、漏洩磁束の低減を図ることができる。また、受電コ+イルに対向している送電コイルへのみ自動的に電流が供給されるため、受電コイルの位置を判断するための位置センサや、送電コイルへ電力を送電する場合と電力を送電しない場合を切り替える制御を省略することが可能である。
本発明の他の一形態によれば、受電装置に非接触で電力を供給する非接触給電装置が提供される。この非接触給電装置(100)は、交流電力を送電する送電回路(130)と、送電コイル(112)と送電共振コンデンサ(116)とから構成される送電共振回路(110)と、前記送電回路と前記送電共振回路との間に配置され、フィルタ用コイル(124)とフィルタ用コンデンサ(122)とから構成されるフィルタ回路(120)と、を有する送電共振部と、を備え、前記送電コイルに対して前記受電装置が有する受電コイル(212)が対向している対向状態において、前記送電共振回路が共振状態となることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記送電コイルに対して前記受電コイルが対向していない非対向状態において、前記送電共振回路が前記共振状態からはずれることによって前記送電共振回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される、もしくは、前記対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態となることによって前記フィルタ回路の入力インピーダンスが小さくなるように設定され、前記非対向状態において、少なくとも、前記フィルタ回路が共振状態からはずれることによって、前記フィルタ回路の入力インピーダンスが大きくなるように設定される。
【図面の簡単な説明】
【0006】
第1実施形態の非接触給電装置と受電装置とを示す説明図。
送電コイルに対する受電コイルの配置関係を示す説明図。
対向状態の非接触給電装置と受電装置の等価回路を示す説明図。
非対向状態の非接触給電装置の等価回路を示す説明図。
フィルタ回路が設けられた非接触給電装置及び受電装置を示す説明図。
第2実施形態の送電共振回路の構成を示す説明図。
共振コンデンサの配置の一例を示す説明図。
第3実施形態の送電共振回路の構成を示す説明図。
送電コイルのインダクタンスの一例を示す説明図。
送電コイルのインダクタンスの変化の理由について示す説明図。
第4実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
共振コンデンサのキャパシタンスと制御電圧の関係の一例を示す説明図。
共振コンデンサのキャパシタンスと対向面積の関係の一例を示す説明図。
共振コンデンサのキャパシタンスと対向面積の関係の他例を示す説明図。
共振コンデンサのキャパシタンスと対向面積の関係の別例を示す説明図。
第5実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第6実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第7実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第8実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
給電制御のフローチャート。
可変制御回路の他の構成を示す説明図。
可変制御回路の他の構成を示す説明図。
第9実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第10実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第11実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第12実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第13実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第14実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第15実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第16実施形態の非接触給電装置を示す説明図。
第16実施形態の非接触給電装置の他の構成を示す説明図。
第16実施形態の非接触給電装置の他の構成を示す説明図。
第17実施形態の車両用非接触給電システムの概略構成図。
第17実施形態の車両用非接触給電システムの他の概略構成図。
第17実施形態の車両用非接触給電システムの他の概略構成図。
車両走行路に敷設される送電コイルの寸法について示す説明図。
車両走行路に敷設される送電コイルの寸法について示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
A.第1実施形態:
図1に示す非接触給電装置100は、非接触給電装置100の送電コイル112に対して受電装置200の受電コイル212が電磁気的に結合した状態となる対向状態で配置されている受電装置200に対して非接触で給電が可能な給電装置である。なお、図1では、非接触給電装置100に対して受電装置200が対向状態の場合と非対向状態の場合とを比較して示している。受電装置200は、電子機器や電気自動車等のように、電力を利用して作動する種々の装置に搭載される。
【0008】
非接触給電装置100は、電源回路140と、送電回路130と、送電共振回路110と、を備えている。受電装置200は、受電共振回路210と、受電回路220と、バッテリ230と、を備えている。
【0009】
送電共振回路110は、直列に接続された送電コイル112と送電共振コンデンサ116とを有する共振回路である。受電共振回路210も、送電共振回路110と同様に、直列に接続された受電コイル212と受電共振コンデンサ216とを有する共振回路である。送電共振回路110は、送電コイル112に対して受電コイル212が対向している状態となって送電コイル112と受電コイル212とが電磁気的に結合して、送電共振回路110及び受電共振回路210が共振した場合に、受電装置200に対して非接触で交流電力を送電する装置である。受電共振回路210は、受電コイル212に誘導された交流電力を得る装置である。送電共振回路110及び受電共振回路210には、一次直列二次直列コンデンサによる共振方式(「SS方式」とも呼ばれる)が適用されている。また、送電側が単相の送電コイル112で構成され、受電側が単相の受電コイル212で構成された送電側単相-受電側単相の非接触給電方式が適用されている。なお、送電コイル112のインダクタンスはLt、送電共振コンデンサ116のキャパシタンスはCtで表されている。また、受電コイル212のインダクタンスはLr、受電共振コンデンサ216のキャパシタンスはCrで表されている。送電共振回路110及び受電共振回路210の各パラメータ、すなわち、コイルのインダクタンス及びコンデンサのキャパシタンスについては後述する。
【0010】
送電回路130は、電源回路140から供給される直流電力を高周波の交流電力に変換して、送電コイル112に供給する回路である。送電回路130は、例えば、インバータ回路として構成される。電源回路140は、例えば、外部電源の交流電圧を整流して直流電圧を出力するAC/DCコンバータ回路として構成される。
(【0011】以降は省略されています)

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