供电装置及非接触供电系统的制作方法_2

文档序号:9308849阅读:来源:国知局
晶体管31从开关控制部7输入开关信号SI。对晶体管32从开关控制部7输入开关信号S2。对晶体管33从开关控制部7输入开关信号S3。对晶体管34从开关控制部7输入开关信号S4。此外,晶体管是双极晶体管、场效应晶体管等的能够构成逆变器电路的晶体管即可。另外二极管35?38是反馈二极管,在逆变器电路为电感性负载的情况下,形成晶体管31?34分别处于截止(OFF )状态时流动的电流路径。
[0025]开关信号SI?S4分别是重复表示高电平的电压值和表示低电平的电压值的矩形波的信号(PWM信号)。基于开关信号SI?S4的每一个信号,晶体管31?34分别切换导通状态和截止状态。例如在开关信号SI?S4分别为高电平的情况下,晶体管31?34分别处于导通状态而使电流流过,在开关信号SI?S4分别为低电平的情况下,晶体管31?34分别处于截止状态而成为高电阻,使电流不会流动。但是,开关信号SI?S4所示出的高电平或低电平与晶体管31?34的导通或截止的关系,随着η型或者P型等的晶体管的种类而改变,这与众所周知的一样。
[0026]图4是开关控制部7向晶体管31?34分别输出的开关信号SI?S4的波形的具体例。该例中,开关信号SI和开关信号S3的相位差Φ为180度,因此开关信号SI和开关信号S4为同相位、开关信号S2和开关信号S3为同相位。此外,为了防止贯通电流流过晶体管31和32,开关信号SI和开关信号S2的相位差Φ为180度。另外为了防止贯通电流流过晶体管32和34,开关信号S3和开关信号S4的相位差Φ为180度。而且,被斩波器电路2的电容器24平滑化的直流电压输入到逆变器电路3,流过与开关信号SI?S4的波形对应的电流。在图4所示的例中,例如在开关信号SI和开关信号S4为高电平的期间,使电流从晶体管31经由谐振电路4的内部而向晶体管34流动,在开关信号S2和开关信号S3为高电平的期间,使电流从晶体管33经由谐振电路的内部而向晶体管32流动。在开关信号SI和开关信号S4为高电平的期间、与开关信号S2和开关信号S3为高电平的期间,电流的流向不同,因此从斩波器电路2输入的直流电压会转换为交流电压。
[0027]谐振电路4中,连接有供电线圈和供电电容器。这些供电线圈及供电电容器之中,供电线圈设置在与停车在停车空间的移动体的特定部位(设有受电线圈的部位)对置的位置。另外,该谐振电路4的谐振频率被设定为与上述逆变器电路3的驱动频率(开关频率)相同或大致相同的频率。
[0028]通信部5设置在供电装置5,与受电装置R的通信部14进行近距离无线通信。由此,从通信部14取得表示受电装置R的状态的状态信息。例如,该状态信息是表示构成谐振电路11或整流电路12的元件(例如,开关元件、线圈或者电容器等)的端子间电压的信息。在此,关于使状态信息包含哪个元件的端子间电压,则取决于必须注意哪个元件的耐压这一观点。因此,状态信息所包含的端子间电压不限于构成谐振电路11或整流电路12的元件,能够包含需要考虑耐压的全部元件。
[0029]这样的通信部5向开关控制部7输出从通信部14取得的状态信息。此外,通信部5和通信部14的通信方式是ZigBee (注册商标)、Bluetooth (注册商标)等的近距离无线通信或者利用光信号的近距离光通信。
[0030]电压计测部6是检测构成斩波器电路2、逆变器电路3或者谐振电路4的特定元件(例如,开关元件、线圈或者电容器等)的端子间电压的电压传感器,向开关控制部7输出表示上述端子间电压的电压检测信号。具体而言,电压计测部6检测必须注意耐压的元件的端子间电压,例如计测实施在斩波器电路2所包含的电容器24、谐振电路4所包含的电容器的电压。根据设计上的需要决定计测施加在哪个元件的电压即可,并无特别限定。例如,电压计测部6不仅检测施加在电容器24或谐振电路4的电容器24的电压,而且检测施加在斩波器电路2所包含的线圈21、二极管22、晶体管23的电压,进而检测施加在逆变器电路3所包含的晶体管31?34的电压也可。而且,电压计测部6检测施加在构成谐振电路4的线圈的电压也可。
[0031]开关控制部7基于从通信部5输入的受电装置R的状态信息或者从电压计测部6输入的电压检测信号控制逆变器电路3。例如,开关控制部7基于从电压计测部6输入的电压检测信号,以使由电压检测信号表示的元件的端子间电压不超过极限值的方式,调整对构成逆变器电路3的开关元件的导通和截止进行控制的开关信号SI?S4的参数。作为该调整的一个例子,例如开关控制部7调整开关信号SI?S4的各自的频率(开关频率)。
[0032]在此,包括从逆变器电路3的输入到谐振电路4为止的阻抗Zinvl、从逆变器电路3的输出观看谐振电路4的阻抗Zinv2具有依赖于频率而改变其绝对值、相位的频率特性。若开关控制部7变更开关信号SI?S4的频率,则晶体管31?34的开关频率变更,其结果是,阻抗Zinvl、Zinv2也变化。其结果是,流过由串联连接的斩波器电路2、逆变器电路3、谐振电路4组成的系统的电流的值发生变化。因此,调整了开关信号的频率的结果,如果电流的值减少,则既定元件的端子间电压的值也下降。因而,如果开关控制部7调整开关信号SI?S4的参数,则能够使得不会超过斩波器电路2、逆变器电路3、谐振电路4的元件的端子间电压的极限值。另外,作为结果,也能降低构成受电装置的元件的端子间电压。
[0033]此外,要提升开关信号SI?S4的频率、或者降低开关信号SI?S4的频率,是根据斩波器电路2、逆变器电路3、谐振电路4的电路结构而有所不同的。这是因为上述的阻抗的频率特性因电路结构而有所不同。
[0034]此外,关于开关信号的参数的调整的其他例后述。另外,开关控制部7还控制从开关控制部7输入的斩波器电路2所包含的晶体管23的开关频率,但是该例后述。在此开关频率换句话说是从逆变器电路输出的交流基波的频率。
[0035]另一方面,受电装置R中的谐振电路11是连接有受电线圈和受电电容器的谐振电路。上述受电线圈设在移动体的底部或侧部、上部等,当移动体停车在停车空间时与供电装置S的供电线圈靠近并对置。
[0036]这样的谐振电路11中,受电线圈与谐振电路4的供电线圈靠近且对置,从而磁耦合。其结果是,谐振电路11以非接触方式从谐振电路4受电通过逆变器电路3向供电线圈供给的交流电力和与供电线圈和受电线圈的耦合系数对应的交流电力,并向整流电路12输出。
[0037]整流电路12例如由二极管电桥、电抗器(线圈)及平滑电容器构成,对从上述谐振电路11供给的交流电力(受电电力)进行全波整流且平滑化后向电池B输出。从该整流电路12向电池B供给的电力,是利用电抗器及平滑电容器对由二极管电桥全波整流的电力进行平滑化的直流电力。
[0038]电压计测部13是检测构成谐振电路11或者整流电路12的特定元件(例如,开关元件、线圈或者电容器等)的端子间电压的电压传感器,向控制部15输出表示上述端子间电压的电压检测信号。电压计测部13检测必须要注意耐压的元件的端子间电压。只要根据设计上的需要决定计测对哪个元件施加的电压即可,并无特别限定。
[0039]通信部14设置在受电装置,通过与供电装置S的通信部5进行近距离无线通信,发送表示受电装置R的状态的状态信息。例如,该状态信息是表示构成谐振电路11或整流电路12的元件(例如,开关元件、线圈或者电容器等)的端子间电压的信息。该通信部14与通信部5同样进行ZigBee (注册商标)、Bluet00th (注册商标)等的电波通信或者利用光信号的光通信。关于通信部14发送的状态信息包含哪个元件的端子间电压,则根据要必须注意哪个元件的耐压这一观点来决定。因此,状态信息所包含的端子间电压不限于构成谐振电路11或整流电路12的元件,能够包含需要考虑耐压的全部元件。
[0040]控制部15总括地控制受电装置R。例如,关于细节将后述,但是控制部15将由从电压计测部13输入的电压检测信号表示的元件的端子间电压作为受电装置R的状态信息向通信部14输出。而且通信部14如上所述,向设在供电装置的通信部5发送该状态信息。
[0041]电池B是锂离子电池等的二次电池,以从整流电路12供给的直流电力进行充电而蓄积。虽然未图示,但是该电池B与驱动移动体的行驶用马达的逆变器电路(行驶用逆变器电路)或/和控制移动体的行驶的控制设备连接,向这些行驶用逆变器电路或控制设备供给驱动电力。
[0042]接着,关于这样构成的非接触供电系统的动作,参照图2详细地进行说明。
[0043]本非接触供电系统在移动体进入到停车空间时,开始对该移动体的供电。例如,供电装置S的通信部5按照固定周期连续地发送通信请求信号。另一方面,受电装置R的
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