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公開番号2024143037
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023055505
出願日2023-03-30
発明の名称非接触受電装置、非接触給電システム、およびそれらの方法
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 50/10 20160101AFI20241003BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】負荷に対する電力供給の制御を高速化する。
【解決手段】送電コイル51と磁界結合可能な位置において受電コイル31が受電した交流電力の少なくとも一部を、電流源として機能する回路331から、負荷45に対して供給する。この際、この回路における電流源としての電気特性を検出し、電流源から負荷に対して、第1電流を供給する第1状態と、第1電流より小さな第2電流を供給する第2状態との切り換えを行ない、検出された電気特性に従って、交流電力の一周期に対する第1状態または第2状態の割合をフィードフォワード制御する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
受電コイル（３１）を備え、磁界結合により交流電力を受電する受電部（３３）と、
前記受電部に接続され、電流源（３３１，３３２，３３３）として、負荷に電力を供給する電力部（４０）と、
前記電力部の前記電流源としての電気特性を検出する検出部（７０）と、
前記電力部を、前記負荷に対して第１電流を供給する第１状態と前記負荷に対して前記第１電流より小さな第２電流を供給する第２状態との間で切り換える電流切換部（７５，７５Ｃ）と、
前記検出された電気特性に従って、前記交流電力の周期に対する前記第１状態または第２状態の割合を決定し、前記電流切換部を前記割合に従って、フィードフォワード制御する制御部（７１，７１ｅ）と、
を備えた非接触受電装置（３０，３０Ｂから３０Ｅ，３０ｅ，３０Ｆ）。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記電力部は、イミタンス特性を有する回路を前記電流源として備えた、請求項１記載の非接触受電装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記電気特性を、前記イミタンス特性を有する回路の出力電流により検出する電流検出回路である、請求項２に記載の非接触受電装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記電気特性と前記割合との対応関係を予め用意し、
前記検出した電気特性に基づき、前記対応関係を用いて決定した前記割合に従い、前記フィードフォワード制御を行なう、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触受電装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電気特性が、予め定めた値を超えて変化したとき、前記決定された前記割合における前記第１状態または第２状態の割合の変化を予め定めた量だけ増分する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触受電装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記負荷に供給する電流を増加する際には、前記割合の変化を予め定めたレート以下に調整する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触受電装置。
【請求項７】
前記電力部の出力を整流する整流器（４４，４４Ｃ）を備え、前記整流器による整流後の直流により前記負荷への電力供給を行なう、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触受電装置。
【請求項８】
前記電流切換部は、前記電力部からの出力ライン（Ｐ１，Ｐ２）を短絡することで、前記負荷に対して供給する第２電流を零とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触受電装置。
【請求項９】
前記電力部の出力を整流するブリッジ型の同期整流器（４４Ｃ）を備え、
前記電流切換部は、前記同期整流器の、前記負荷への電力ラインの一方に接続された２つのスイッチング素子（ＳＷ１，ＳＷ２）を同時にオンすることで、前記出力ラインの短絡を実現する、請求項８に記載の非接触受電装置。
【請求項１０】
前記電力部の前記イミタンス特性を有する回路は、イミタンスフィルタであり、
前記検出部は、前記イミタンスフィルタの入力電圧を、前記電気特性として検出する電圧検出回路（３２）である、
請求項２または請求項３に記載の非接触受電装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、非接触での受電もしくは給電に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
非接触で給電を行なう場合、給電電流を制御する技術が必要になる場合がある。例えば特許文献１は、磁界結合を利用して受電した交流を直流に変換し、この直流電圧が印加される出力側のコンデンサに流れる電流を、負荷に流れる電流に応じて制御することで、給電電流を制御する手法を開示している。この場合、所望の電流量で給電するために、コンデンサに流れる電流を零とする期間を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開ＷＯ２０２０／１２９１７８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、特許文献１では、こうした電流を零とする期間の制御をフィードバック制御により行なうので、制御の応答性が不十分になる場合があった。例えば送電側からの送電量が急激に増加すると、受電装置側での制御が対応できず、受電電力が過大となったり、過渡時にＥＭＣの悪化などが生じる虞があった。受電電力が過大となると、バッテリなどへの過電流が生じる虞があり、これらを防止するための追加的な構成が必要になるといった問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［１］本開示の非接触受電装置（３０，３０Ｂから３０Ｅ，３０ｅ，３０Ｆ）は、受電コイル（３１）を備え、磁界結合により交流電力を受電する受電部（３３）と、前記受電部に接続され、電流源（３３１，３３２，３３３）として、負荷に電力を供給する電力部（４０）と、前記電力部の前記電流源としての電気特性を検出する検出部（７０）と、前記電力部を、前記負荷に対して第１電流を供給する第１状態と前記負荷に対して前記第１電流より小さな第２電流を供給する第２状態との間で切り換える電流切換部（７５，７５Ｃ）と、前記検出された電気特性に従って、前記交流電力の周期に対する前記第１状態または第２状態の割合を決定し、前記電流切換部を前記割合に従って、フィードフォワード制御する制御部（７１，７１ｅ）と、を備える。
【０００７】
［２］また、本開示の非接触受電方法は、送電コイルと磁界結合可能な位置において受電コイルが受電した交流電力の少なくとも一部を、電流源として機能する回路から、負荷に対して供給し、前記回路における前記電流源としての電気特性を検出し、前記電流源から前記負荷に対して、第１電流を供給する第１状態と、前記第１電流より小さな第２電流を供給する第２状態との切り換えを行ない、前記検出された電気特性に従って、前記交流電力の一周期に対する前記第１状態または前記第２状態の割合をフィードフォワード制御する。
【０００８】
［３］更に、本開示の非接触給電方法は、受電コイルと磁界結合可能な位置に存在する送電コイルに所定周波数の交流電圧を印加し、送電コイルと磁界結合可能な位置において受電コイルが受電した交流電力の少なくとも一部を、電流源として機能する回路から、負荷に対して供給し、前記回路における前記電流源としての電気特性を検出し、前記電流源から前記負荷に対して、第１電流を供給する第１状態と、前記第１電流より小さな第２電流を供給する第２状態との切り換えを行ない、前記検出された電気特性に従って、前記交流電力の一周期に対する前記第１状態または前記第２状態の割合をフィードフォワード制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態の非接触給電システムを示す概略構成図。
非接触給電システムを構成する送電装置と受電装置の概略構成図。
電源部の構成例を複数示す説明図。
電流切換部の動作状態と負荷電流の状態との関係を示す説明図。
受電装置の第１実施形態を示す構成図。
電流切換部のオン・オフによるオン時間の違いを示す説明図。
オン時間と出力電流および負荷電流との関係を模式的に示す模式図。
受電電流が増加した場合のフィードフォワード制御による負荷電流の挙動を示す説明図。
第２実施形態で用いる受電装置の実施形態を示す構成図。
受電電流が急増した場合にフィードフォワード制御量を増分する制御例を示す説明図。
第３実施形態で用いる受電装置を示す構成図。
第３実施形態における同期整流器の制御処理を示すフローチャート。
第４実施形態で用いる受電装置を示す構成図。
第５実施形態で用いる受電装置を示す構成図。
第５実施形態の変形例を示す構成図。
第６実施形態で用いる受電装置を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．第１実施形態：
（Ａ１）非接触給電システムの全体構成：
第１実施形態の非接触受電装置３０を備えた非接触給電システム１００の概略構成を、図１に示す。図示するように、この非接触給電システム１００は、路面ＳＦの下、土中に埋設された複数の送電装置５０と、路面ＳＦ上を自走する移動体２０に搭載された非接触受電装置３０とから構成される。移動体２０は、負荷装置４５に含まれる図示しないモータにより駆動される駆動輪２１、駆動輪２１と共に移動体２０を路面ＳＦ上に移動可能に支持する従動輪２２、移動体２０の床下に配置された受電コイル３１等を備える。受電コイル３１は、路面ＳＦ側に用意された送電装置５０の送電コイル５１と磁界結合して交流電力の供給を受け、負荷装置４５に電力を供給する。なお、送電装置５０やこれを含む非接触給電システム１００は、移動体２０の非接触受電装置３０に電力を供給するものに限られず、非接触で送電を行なう装置および給電を行なうシステムであれば、受電装置は、携帯端末など、移動体でないものに送電や給電を行なう装置やシステムであって差し支えない。移動体２０は、屋外の道路を走行するものに限られず、工場や病院などの屋内で使用される搬送車などを含む。移動体２０の車輪の数は幾つでもよく、車輪以外の手法、例えば磁気浮上などで移動するものでもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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