非接触供电装置的制作方法

文档序号:22323559发布日期:2020-09-23 02:02阅读:99来源:国知局
非接触供电装置的制作方法

本发明涉及非接触供电装置。



背景技术:

以往,研究不经由金属的触点等而是通过空间来传输电力的所谓的非接触供电(也被称为无线供电)技术。

作为非接触供电技术的一种,已知有通过电磁感应供电的方式。在通过电磁感应供电的方式中,利用初级串联次级并联电容器方式(以下,称为sp方式)(例如,参照非专利文献1)。在sp方式中,在初级侧(输电侧),电容器与作为变压器的一部分而工作的线圈串联连接,在次级侧(受电侧),电容器与作为变压器的另一部分而工作的线圈并联连接。

在sp方式中,由于由受电侧的线圈和电容器构成的谐振电路进行并联谐振,所以来自谐振电路的输出成为恒流输出。因此,与在受电侧成为恒压输出的初级串联次级串联电容器方式(以下,称为ss方式)相比较,sp方式一般而言更难以控制。这是因为一般的电子设备由恒定电压控制。

此外,提出有如下技术:在sp方式中,设置与受电侧的谐振电路的线圈串联连接的电抗器,由此降低高次谐波分量(例如,参照专利文献1)。另外,基于这种技术的方式,有时也被称为spl方式。在本说明书中,也将这种方式称为spl方式。

进一步地,提出有利用这种spl方式而能够在双向上供电的技术(例如,参照非专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2015-42051号公报

非专利文献

非专利文献1:渡边他,“一方向非接触給電から拡張容易な双方向非接触給電システム(易于从单向非接触供电扩展的双向非接触供电系统),”电器学会论文期刊d,ieejtransactionsonindustryapplications、vol.133,no.7,pp.707-713,2013年



技术实现要素:

发明所要解决的课题

当非接触供电装置使用于双向供电时,在向任一方向的供电中均要求非接触供电装置稳定地工作。

因此,本发明的目的在于,提供一种在向任一方向的供电中均能够稳定地工作的非接触供电装置。

用于解决课题的手段

作为本发明的一个方式,提供一种非接触供电装置,所述非接触供电装置具有初级装置、以及在与所述初级装置之间传输电力的次级装置。在该非接触供电装置中,初级装置具有:第一传输线圈,在与次级装置之间传输电力;电容器,串联连接于第一传输线圈;以及第一转换电路,经由电容器连接于第一传输线圈,并进行直流电力与流过第一传输线圈的交流电力的转换。此外,次级装置具有:谐振电路,具有第二传输线圈和谐振电容器,所述第二传输线圈在与初级装置之间传输电力,所述谐振电容器并联连接于第二传输线圈;第二转换电路,连接于谐振电路,并进行流过谐振电路的交流电力与直流电力的转换;线圈,在谐振电路和第二转换电路之间,串联连接于第二传输线圈;以及电容器,在第二传输线圈和第二转换电路之间,串联连接于第二传输线圈。

通过具有相关结构,该非接触供电装置在向任一方向的供电中均能够稳定地工作。

优选地,在该非接触供电装置中,与第二传输线圈串联连接的电容器的静电容量是谐振电容器的静电容量的10倍以上。

由此,该非接触供电装置无需抑制从初级装置向次级装置传输电力时的谐振电路的谐振,从而能够抑制从次级装置向初级装置传输电力时的偏励磁现象的发生。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的非接触供电装置的结构示意图。

图2a是表示在spl方式的非接触供电装置中,发生了偏励磁现象时的次级侧的传输线圈中所流过的电流的时间变化的图。

图2b是表示在根据本实施方式的非接触供电装置中,从次级装置向初级装置传输电力的情况下的流过次级装置的传输线圈的电流的时间变化的图。

图3是表示次级装置的变形例中的用于抑制偏励磁现象的电容器的连接位置的图。

图4是表示次级装置的其他变形例中的用于抑制偏励磁现象的电容器的连接位置的图。

具体实施方式

以下,参照附图说明本发明的一个实施方式的非接触供电装置。该非接触供电装置具有与spl方式相同的结构,由此能够双向供电。

本申请的发明人注意到了,在spl方式的非接触供电装置中,从次级侧向初级侧供电时,在发生了偏励磁现象的次级侧(这种情况下,为供电侧)的电路中所流过的电流过多,从而mosfet这种开关元件等有时会被损坏。

因此,该非接触供电装置在传输电力用的线圈(以下,称为传输线圈)和谐振电容器并联谐振并且在具有与传输线圈串联连接的线圈的次级侧的装置中,具有串联连接于传输线圈的直流切断用电容器。由此,该非接触供电装置在从次级侧向初级侧供电时,也能够防止偏励磁现象的发生,从而在向任一方向的供电中均稳定地工作。

图1是本发明的一个实施方式的非接触供电装置的结构示意图。如图1所示,非接触供电装置1具有初级装置2以及次级装置3,所述次级装置3能够从初级装置2或者向初级装置2经由空间以非接触方式传输电力。初级装置2具有供给整流电路10、传输线圈13、电容器14、两个电压检测电路15-1、15-2、栅极驱动器16以及控制电路17。另一方面,次级装置3具有:具有传输线圈21和谐振电容器22谐振电路20;电容器23;线圈24;供给整流电路25;两个电压检测电路28-1、28-2;栅极驱动器29;以及控制电路30。

首先,对初级装置2进行说明。

供给整流电路10是第一转换电路的一例,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,与供给直流电力的电源连接,并将从该电源供给的直流电力转换成交流电力来供给至传输线圈13。此时,在供给整流电路10的正极侧输入输出端子t+上连接有电源的正极,在供给整流电路10的负极侧输入输出端子t-上连接有电源的负极。另一方面,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,供给整流电路10连接于负载电路或者电池,并对经由传输线圈13而接受的交流电力进行整流,从而向负载电路或者电池供给电力。在此情况下,在供给整流电路10的正极侧输入输出端子t+也连接有负载电路或者电池的正极,在供给整流电路10的负极侧输入输出端子t-也连接有负载电路或者电池的负极。

供给整流电路10具有全桥状连接的四个开关元件11-1~11-4以及平滑电容器12。并且,能够将开关元件11-1~11-4分别设为例如n沟道型mosfet。在四个开关元件11-1~11-4中,开关元件11-1和开关元件11-2串联连接于供给整流电路10的正极侧输入输出端子t+和负极侧输入输出端子t-之间。在本实施方式中,开关元件11-1的漏极端子连接于正极侧输入输出端子t+,开关元件11-1的源极端子连接于开关元件11-2的漏极端子。此外,开关元件11-2的源极端子连接于负极侧输入输出端子t-。进一步地,开关元件11-1的源极端子以及开关元件11-2的漏极端子连接于传输线圈13的一端。

同样地,在四个开关元件11-1~11-4中,开关元件11-3和开关元件11-4与开关元件11-1以及开关元件11-2并联,并且串联连接于正极侧输入输出端子t+和负极侧输入输出端子t-之间。此外,开关元件11-3的漏极端子连接于正极侧输入输出端子t+,开关元件11-3的源极端子连接于开关元件11-4的漏极端子。此外,开关元件11-4的源极端子连接于负极侧输入输出端子t-。进一步地,开关元件11-3的源极端子以及开关元件11-4的漏极端子经由电容器14连接于传输线圈13的另一端。

此外,各开关元件11-1~11-4的栅极端子连接于栅极驱动器16。进一步地,各开关元件11-1~11-4的栅极端子,为了确保被施加导通的电压时该开关元件导通,可以分别经由电阻连接于本元件的源极端子。此外,各开关元件11-1~11-4,根据按照来自控制电路17的控制信号而从栅极驱动器16施加的电压,以能够调整的开关频率被切换导通/关断。

在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,针对开关元件11-1和开关元件11-4的组和、开关元件11-2和开关元件11-3的组,导通/关断被交替地切换,以使在开关元件11-1和开关元件11-4导通的期间,开关元件11-2和开关元件11-3关断,反之,在开关元件11-2和开关元件11-3导通的期间,开关元件11-1和开关元件11-4关断。由此,从电源供给的直流电力被转换为具有各开关元件的开关频率的交流电力而供给至传输线圈13。

反之,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,也同样地,针对开关元件11-1和开关元件11-4的组和、开关元件11-2和开关元件11-3的组,导通/关断被交替地切换,以使在开关元件11-1和开关元件11-4导通的期间,开关元件11-2和开关元件11-3关断,反之,在开关元件11-2和开关元件11-3导通的期间,开关元件11-1和开关元件11-4关断。但是,在此情况下,传输线圈13的与开关元件11-3和开关元件11-4连接的一侧的一端的电位,高于传输线圈13的与开关元件11-1和开关元件11-2连接的一侧的另一端的电位,并且在满足后述条件的情况下,开关元件11-2和开关元件11-3的组导通,以进行同步整流。此外,传输线圈13的与开关元件11-3和开关元件11-4连接的一侧的一端的电位,低于传输线圈13的与开关元件11-1和开关元件11-2连接的一侧的另一端的电位,并且在满足后述条件的情况下,开关元件11-1和开关元件11-4的组导通。

平滑电容器12在比开关元件11-1~11-4更靠近正极侧输入输出端子t+以及负极侧输入输出端子t-的一侧,与开关元件11-1以及开关元件11-2并联,并且连接于正极侧输入输出端子t+和负极侧输入输出端子t-之间。并且,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,平滑电容器12经由传输线圈13接受电力,并且对通过开关元件11-1~11-4整流后的电力进行平滑化。平滑化后的直流电力被输出至连接于正极侧输入输出端子t+以及负极侧输入输出端子t-的负载电路等。

在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,传输线圈13将从电源供给且通过供给整流电路10转换成交流的电力经由空间传输至次级装置3的谐振电路20。此外,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,传输线圈13经由空间从次级装置3的谐振电路20接受电力,并将该接受的电力输出至供给整流电路10。

电容器14在传输线圈13和供给整流电路10之间,串联连接于传输线圈13。并且,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,电容器14根据以开关元件11-1~11-4的开关频率进行的导通/关断的切换,反复充电和放电,由此将具有开关频率的交流电力供给至传输线圈13。

此外,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,电容器14能够与传输线圈13一同串联谐振,并通过传输线圈13接受从次级装置3传输的电力。

电压检测电路15-1测量开关元件11-4的源极-漏极之间的电压,并将该测量值输出至控制电路17。同样地,电压检测电路15-2测量开关元件11-2的源极-漏极之间的电压,并将该测量值输出至控制电路17。另外,电压检测电路15-1以及电压检测电路15-2可以是能够分别求出所对应的开关元件的源极-漏极之间的电压的测量值的任何电路。

栅极驱动器16从控制电路17接收用于切换各个开关元件11-1~11-4的导通/关断的控制信号,并根据该控制信号,使施加到各个开关元件11-1~11-4的栅极端子的电压产生变化。即,栅极驱动器16若接收到使开关元件11-1导通的控制信号,则向开关元件11-1的栅极端子施加使开关元件11-1导通的相对高的电压。另一方面,栅极驱动器16若接收到使开关元件11-1关断的控制信号,则向开关元件11-1的栅极端子施加使开关元件11-1关断的相对低的电压。由此,栅极驱动器16在由控制电路17指示的时机下切换开关元件11-1的导通/关断。栅极驱动器16针对各个开关元件11-2~11-4也同样地,通过改变施加于栅极端子的电压,从而切换开关元件11-2~11-4的导通/关断。

控制电路17例如具有:非易失性的存储器电路以及易失性的存储器电路;运算电路;以及用于与其他电路连接的界面电路。并且,控制电路17从外部的装置(未图示)中接收用于表示从初级装置2向次级装置3传输电力,还是从次级装置3向初级装置2传输电力的信号,并基于该信号来控制供给整流电路10。即,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,控制电路17控制供给整流电路10的各开关元件的导通/关断,以使从供给整流电路10供给至传输线圈13的交流电力成为预定的开关频率。

初级装置2和次级装置3之间的电力传输效率的频率特性,根据初级装置2的传输线圈13和次级装置3的传输线圈21之间的耦合度而产生变化。因此,当在电力传输时的、传输线圈13和传输线圈21之间的耦合度大致恒定不变时,例如,在电力传输时初级装置2和次级装置3的相对位置关系预先被固定的情况下,控制电路17向栅极驱动器16输出控制信号,以用该耦合度下电力传输效率最佳的开关频率交替地切换开关元件11-1和开关元件11-4的组和开关元件11-2和开关元件11-3的组的导通/关断即可。另外,控制电路17例如也可以具有振荡电路以及分频电路等,以使用与该开关频率相应的周期,向栅极驱动器16输出控制信号。

此外,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,控制电路17控制供给整流电路10的各开关元件的导通/关断,以对经由传输线圈13接受的交流电力进行同步整流。例如,控制电路17按照与llc谐振转换器的次级侧中的同步整流方式相同的方式,控制开关元件11-1~11-4的导通/关断即可。例如,若由电压检测电路15-1检测出来的开关元件11-4的源极-漏极间电压因电流开始在开关元件11-4的体二极管中流过,而成为预定的基准值以下,则控制电路17向栅极驱动器16输出使开关元件11-1以及开关元件11-4导通的控制信号。栅极驱动器16若接收到该控制信号,则使开关元件11-1以及开关元件11-4导通。另一方面,若由电压检测电路15-1检测出的开关元件11-4的源极-漏极间电压超过预定的基准值,则控制电路17向栅极驱动器16输出使开关元件11-1以及开关元件11-4关断的控制信号。栅极驱动器16若接收到该控制信号,则使开关元件11-1以及开关元件11-4关断。同样地,若由电压检测电路15-2检测出来的开关元件11-2的源极-漏极间电压因电流开始在开关元件11-2的体二极管中流过而成为预定的基准值以下,则控制电路17向栅极驱动器16输出使开关元件11-2以及开关元件11-3导通的控制信号。栅极驱动器16若接收到该控制信号,则使开关元件11-2以及开关元件11-3导通。另一方面,若由电压检测电路15-2检测出来的开关元件11-2的源极-漏极间电压超过预定的基准值,则控制电路17向栅极驱动器16输出使开关元件11-2以及开关元件11-3关断的控制信号。栅极驱动器16若接收到该控制信号,则使开关元件11-2以及开关元件11-3关断。由此,供给整流电路10进行同步整流工作,从而能够减轻因流过供给整流电路10的电流引起的损耗。

接着,说明次级装置3。

谐振电路20是由互相并联连接的传输线圈21和谐振电容器22构成的lc谐振电路。并且,谐振电路20所具有的传输线圈21的一端连接至谐振电容器22的一端,并经由电容器23以及线圈24连接至供给整流电路25。此外,传输线圈21的另一端连接至谐振电容器22的另一端,并连接至供给整流电路25。

在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,传输线圈21例如与流过初级装置2的传输线圈13的交流电流谐振,由此从传输线圈13接收电力。并且,传输线圈21经由谐振电容器22、电容器23以及线圈24,将接收到的电力输出至供给整流电路25。此外,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,传输线圈21将从连接于供给整流电路25的直流电源供给且被供给整流电路25转换成交流的电力,经由空间传输至初级装置2的传输线圈13。

另外,传输线圈21的匝数可以与初级装置2的传输线圈13的匝数相同,或者也可以不同。

谐振电容器22,通过其一端连接于传输线圈21的一端以及电容器23,通过另一端连接于传输线圈21的另一端以及供给整流电路25。并且,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,谐振电容器22将通过传输线圈21接收的电力,经由电容器23以及线圈24输出至供给整流电路25。此外,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,谐振电容器22与传输线圈21一起,与由初级装置2的传输线圈13以及电容器14构成的谐振电路进行谐振,从而将从电源供给且被供给整流电路25转换成交流的电力传输至传输线圈13。

电容器23在传输线圈21和线圈24之间串联连接于传输线圈21。并且,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,电容器23通过接受的交流电力而反复充电和放电,由此将接受的电力经由线圈24输出至供给整流电路25。

此外,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,电容器23通过由供给整流电路25供给的交流电力反复充电和放电,由此抑制偏励磁现象发生,并传导向谐振电路20供给的交流电力。

在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,偏励磁现象可在例如在供给整流电路25中,传输线圈21的一端侧的电位高于传输线圈21的另一端侧的电位的期间、和其一端侧的电位低于另一端侧的电位的期间不同时,或者电流从传输线圈21的一端侧向另一端侧流过时的供给整流电路25的电阻值、和电流沿相反方向流过时的供给整流电路25的电阻值不同时发生。这是因为,在此情况下,从传输线圈21的一端侧向另一端侧流过的励磁电流的量和、沿相反方向流过的励磁电流的量之间存在差异。

作为参考例,图2a是表示在spl方式的非接触供电装置中,在发生了偏励磁现象时的次级侧的传输线圈中所流过的电流的时间变化的图。在图2a中,横轴表示时间,纵轴表示电流的强度。曲线200表示在次级侧的传输线圈所流过的电流的时间变化。如曲线200所示,在发生了偏励磁现象的情况下,随着时间的经过,流过传输线圈的电流逐渐增加。因此,如果电流持续增加,则次级侧的装置所具备的开关元件等有被破坏的可能。

但是,在本实施方式中,串联连接于传输线圈21的电容器23,产生对于励磁电流的变动的负反馈的作用,因此抑制了偏励磁现象的发生。即,在从电容器23朝向传输线圈21的方向的励磁电流的量多于反向的励磁电流的量的情况下,电容器23的充电量增加从而电容器23的两端子间电压也增加,由此传输线圈21的两端子之间的电压减小,作为其结果,从电容器23朝向传输线圈21的方向的励磁电流减小,由此偏励磁被抑制。在从电容器23朝向传输线圈21的方向的励磁电流的量小于反向的励磁电流的量的情况下,也同样地,通过电容器23,从传输线圈21朝向电容器23的方向的励磁电流减小,由此偏励磁被抑制。

图2b是表示在根据本实施方式的非接触供电装置1中,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下的流过传输线圈21的电流的时间变化的图。在图2b中,横轴表示时间,纵轴表示电流的强度。曲线201表示流过传输线圈21的电流的时间变化。如曲线201所示,可知流过传输线圈21的电流仅以开关频率周期性地增减,即使时间经过,电流的平均值也恒定,偏励磁现象被抑制。

另外,优选地,电容器23具有谐振电容器22的静电容量的大致10倍以上的静电容量。由此,电容器23无需抑制在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下的谐振电路20的谐振,便能够抑制在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下的偏励磁现象的发生。

线圈24连接于谐振电路20和供给整流电路25之间。在本实施方式中,线圈24通过其一端连接于谐振电路20的电容器23,通过另一端连接于供给整流电路25,以与电容器23以及传输线圈21串联。并且,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,线圈24将通过谐振电路20接受的电力输出至供给整流电路25。通过设置该线圈24,所接受的电力的高次谐波分量被抑制。此外,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,线圈24传导从供给整流电路25向谐振电路20供给的电力。另外,传输线圈21的匝数可以与线圈24的匝数相同,或者也可以不同。

供给整流电路25是第二转换电路的一例,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,连接于负载电路或者电池,并对经由谐振电路20接受的交流电力进行整流而供给至负载电路或者电池。此时,在供给整流电路25的正极侧输入输出端子t+连接有负载电路或者电池的正极,在供给整流电路25的负极侧输入输出端子t-连接有电池的负极。另一方面,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,供给整流电路25连接于供给直流电力的电源,并将由该电源供给的直流电力转换为交流电力而供给至谐振电路20。在此情况下,在供给整流电路25的正极侧输入输出端子t+还连接有电源的正极,在供给整流电路25的负极侧输入输出端子t-还连接有电源的负极。

此外,供给整流电路25是整流电路的一例,并具有与初级装置2的供给整流电路10同样的结构。即,供给整流电路25具有全桥状连接的四个开关元件26-1~26-4、以及平滑电容器27。

在四个开关元件26-1~26-4中,开关元件26-1和开关元件26-2串联连接于供给整流电路25的正极侧输入输出端子t+和负极侧输入输出端子t-之间。在本实施方式中,开关元件26-1的漏极端子连接于正极侧输入输出端子t+,开关元件26-1的源极端子连接于开关元件26-2的漏极端子。此外,开关元件26-2的源极端子连接于负极侧输入输出端子t-。进一步地,开关元件26-1的源极端子以及开关元件26-2的漏极端子,经由线圈24以及电容器23连接于谐振电路20的一端。

同样地,在四个开关元件26-1~26-4中,开关元件26-3和开关元件26-4与开关元件26-1以及开关元件26-2并联,并且串联连接于正极侧输入输出端子t+和负极侧输入输出端子t-之间。此外,开关元件26-3的漏极端子连接于正极侧输入输出端子t+,开关元件26-3的源极端子连接于开关元件26-4的漏极端子。此外,开关元件26-4的源极端子连接于负极侧输入输出端子t-。进一步地,开关元件26-3的源极端子以及开关元件26-4的漏极端子连接于谐振电路20的另一端。

此外,各开关元件26-1~26-4的栅极端子连接于栅极驱动器29。进一步地,各开关元件26-1~26-4的栅极端子,为了确保被施加导通的电压时该开关元件导通,可以分别经由电阻连接于本元件的源极端子。此外,各开关元件26-1~26-4根据按照来自控制电路30的控制信号而从栅极驱动器29施加的电压,以能够调整的开关频率被切换导通/关断。

在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,针对开关元件26-1和开关元件26-4的组和、开关元件26-2和开关元件26-3的组,导通/关断被交替地切换,以使在开关元件26-1和开关元件26-4导通期间,开关元件26-2和开关元件26-3关断,反之,在开关元件26-2和开关元件26-3导通的期间,开关元件26-1和开关元件26-4关断。进一步地,谐振电路20的与开关元件26-1以及开关元件26-2连接的一侧的一端的电位,高于谐振电路20的与开关元件26-3以及开关元件26-4连接的一侧的另一端的电位,并且在满足后述条件的情况下,开关元件26-1和开关元件26-4的组导通,以进行同步整流。此外,谐振电路20的与开关元件26-1以及开关元件26-2连接的一侧的一端的电位,低于谐振电路20的与开关元件26-3以及开关元件26-4连接的一侧的另一端的电位,并且在满足后述条件的情况下,开关元件26-2和开关元件26-3的组导通。由此,对从初级装置2向次级装置3传输且经由谐振电路20而被接受的电力,进行整流。

反之,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,也同样地,针对开关元件26-1和开关元件26-4的组和、开关元件26-2和开关元件26-3的组,导通/关断被交替地切换,以使在开关元件26-1和开关元件26-4导通期间,开关元件26-2和开关元件26-3关断,反之,在开关元件26-2和开关元件26-3导通期间,开关元件26-1和开关元件26-4关断。由此,从电源供给的直流电力,被转换为具有各开关元件的开关频率的交流电力,从而被供给至谐振电路20。

平滑电容器27在比开关元件26-1~26-4更靠近正极侧输入输出端子t+以及负极侧输入输出端子t-的一侧,与开关元件26-1以及开关元件26-2并联,并且连接于正极侧输入输出端子t+和负极侧输入输出端子t-之间。并且,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,平滑电容器27经由谐振电路20接受电力,并且对通过开关元件26-1~26-4整流后的电力,进行平滑化。平滑化后的直流电力被输出至连接于正极侧输入输出端子t+以及负极侧输入输出端子t-的负载电路等。

电压检测电路28-1测量开关元件26-4的源极-漏极之间的电压,并将该测量值输出至控制电路30。同样地,电压检测电路28-2测量开关元件26-2的源极-漏极之间的电压,并将该测量值输出至控制电路30。另外,电压检测电路28-1以及电压检测电路28-2可以是能够分别求出所对应的开关元件的源极-漏极之间的电压的测量值的任何电路。

栅极驱动器29从控制电路30接收用于切换各个开关元件26-1~26-4的导通/关断的控制信号,并根据该控制信号,使施加到各个开关元件26-1~26-4的栅极端子的电压产生变化。即,栅极驱动器29若接收到使开关元件26-1导通的控制信号,则向开关元件26-1的栅极端子施加使开关元件26-1导通的相对高的电压。另一方面,栅极驱动器29若接收到使开关元件26-1关断的控制信号,则向开关元件26-1的栅极端子施加使开关元件26-1关断的相对低的电压。由此,栅极驱动器29在由控制电路30指示的时机,切换开关元件26-1的导通/关断。栅极驱动器29针对各个开关元件26-2~26-4也同样地,通过改变施加于栅极端子的电压,从而切换开关元件26-2~26-4的导通/关断。

控制电路30例如具有:非易失性的存储器电路以及易失性的存储器电路;运算电路;以及用于与其他电路连接的界面电路。并且,控制电路30从外部的装置(未图示)中接收用于表示从初级装置2向次级装置3传输电力,还是从次级装置3向初级装置2传输电力的信号,并基于该信号来控制供给整流电路25。

即,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,控制电路30控制供给整流电路25的各开关元件的导通/关断,以对经由谐振电路20接受的交流电力进行同步整流。例如,与从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下的控制电路17的控制同样地,控制电路30控制开关元件26-1~26-4的导通/关断即可。即,若由电压检测电路28-1检测出来的开关元件26-4的源极-漏极间电压因电流开始在开关元件26-4的体二极管中流过而成为预定的基准值以下,则控制电路30向栅极驱动器29输出使开关元件26-1以及开关元件26-4导通的控制信号。栅极驱动器29若接收到该控制信号,则使开关元件26-1以及开关元件26-4导通。另一方面,若由电压检测电路28-1检测出的开关元件26-4的源极-漏极间电压超过预定的基准值,则控制电路30向栅极驱动器29输出使开关元件26-1以及开关元件26-4关断的控制信号。栅极驱动器29若接收到该控制信号,则使开关元件26-1以及开关元件26-4关断。同样地,若由电压检测电路28-2检测出来的开关元件26-2的源极-漏极间电压因电流开始在开关元件26-2的体二极管中流过而成为预定的基准值以下,则控制电路30向栅极驱动器29输出使开关元件26-2以及开关元件26-3导通的控制信号。栅极驱动器29若接收到该控制信号,则使开关元件26-2以及开关元件26-3导通。另一方面,若由电压检测电路28-2检测出来的开关元件26-2的源极-漏极间电压超过预定的基准值,则控制电路30向栅极驱动器29输出使开关元件26-2以及开关元件26-3关断的控制信号。栅极驱动器29若接收到该控制信号,则使开关元件26-2以及开关元件26-3关断。由此,供给整流电路25进行同步整流工作,从而能够减轻因流过供给整流电路25的电流引起的损耗。

此外,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,控制电路30控制供给整流电路25的各开关元件的导通/关断,以使从供给整流电路25供给至谐振电路20的交流电力成为预定的开关频率。

如上所述,初级装置2和次级装置3之间的电力传输效率的频率特性根据初级装置2的传输线圈13和次级装置3的传输线圈21之间的耦合度产生变化。因此,在电力传输时的、传输线圈13和传输线圈21之间的耦合度大致恒定的情况下,例如,在电力传输时,初级装置2和次级装置3的相对位置关系预先被固定时,控制电路30向栅极驱动器29输出控制信号,以用该耦合度下电力传输效率最佳的开关频率,交替地切换开关元件26-1和开关元件26-4的组和开关元件26-2和开关元件26-3的组的导通/关断即可。

如以上所说明的那样,该非接触供电装置具有遵照spl方式的结构,由此能够进行双向的电力传输。进一步地,该非接触供电装置具有与次级装置的并联谐振电路所具有的传输线圈串联连接的电容器。由此,该非接触供电装置在从次级装置向初级装置传输电力的情况下,抑制偏励磁现象发生。作为其结果,该非接触供电装置防止因偏励磁现象引起的故障的发生,从而在向任一方向的供电中均能够稳定地工作。

另外,电容器23所连接的位置,不限于上述实施方式中的位置。电容器23串联连接于谐振电路20的传输线圈21即可。

图3是表示次级装置3的变形例中的电容器23的连接位置的图。在图3中,为了简化起见,省略了供给整流电路25、电压检测电路28-1、28-2、栅极驱动器29以及控制电路30的图示。

在该变形例中,在谐振电路20内,电容器23连接于传输线圈21的一端和谐振电容器22的一端之间。但是,在该例中,电容器23也在传输线圈21和线圈24之间串联连接于传输线圈21。

图4是表示次级装置3的其他变形例中的电容器23的连接位置的图。在图4中,为了简化起见,省略了供给整流电路25、电压检测电路28-1、28-2、栅极驱动器29以及控制电路30的图示。

在该变形例中,电容器23相对于与传输线圈21的连接于线圈24的一侧的一端相反的一侧的传输线圈21的另一端以及谐振电容器22的另一端,串联连接于传输线圈21。

在图3以及图4的任一变形例中,次级装置3也具有电容器23,由此在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,能够抑制偏励磁现象的发生。另外,在图3以及图4的任一变形例中,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下的通过初级装置2的控制电路17以及次级装置3的控制电路30进行的控制,以及在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下的通过初级装置2的控制电路17以及次级装置3的控制电路30进行的控制,也能够设为与上述实施方式中的通过各控制电路进行的控制相同。

此外,初级装置2和次级装置3的位置关系可以不是恒定的。在此情况下,初级装置2的传输线圈13和次级装置3的传输线圈21之间的耦合度有时会变动。因此,在此情况下,可以测量接受电力侧的输出电压,并由输送电力侧的控制电路控制供给整流电路,以调整施加于传输线圈的交流电力的开关频率,从而使该输出电压变高。

例如,初级装置2也可以具有测量供给整流电路10的两个输入输出端子之间的电压的电压检测电路、以及用于与次级装置3通信的通信器。同样地,次级装置3也可以具有测量供给整流电路25的两个输入输出端子之间的电压的电压检测电路、以及用于与初级装置2通信的通信器。并外,在从初级装置2向次级装置3传输电力的情况下,每一定周期,供给整流电路25的两个输入输出端子之间的测量电压,经由通信器而从次级装置3被通知至初级装置2,初级装置2的控制电路17变更供给整流电路10的开关频率,直到该测量电压成为预定的阈值以上,或者发现成为最大的开关频率为止。

同样地,在从次级装置3向初级装置2传输电力的情况下,每一定周期,供给整流电路10的两个输入输出端子之间的测量电压,经由通信器而从初级装置2被通知至次级装置3,次级装置3的控制电路30变更供给整流电路25的开关频率,直到该测量电压成为预定的阈值以上,或者发现成为最大的开关频率为止。

如此,本领域技术人员能够在本发明的范围内配合所实施的方式进行各种各样的变更。

附图标记说明

1非接触供电装置

2初级装置

10供给整流电路

11-1~11-4开关元件

12平滑电容器

13传输线圈

14电容器

15-1、15-2电压检测电路

16栅极驱动器

17控制电路

3次级装置

20谐振电路

21传输线圈

22谐振电容器

23电容器

24线圈

25供给整流电路

26-1~26-4开关元件

27平滑电容器

28-1、28-2电压检测电路

29栅极驱动器

30控制电路

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