无线受电装置和无线电力传输装置的制作方法

本发明涉及一种无线受电装置和无线电力传输装置。

背景技术：

近年来，作为用于对电动汽车的充电电池进行充电的技术，提出有无线电力传输装置。无线电力传输装置有几个方式，特别是在如上所述的用途可以使用磁共振方式。

作为这样的无线电力传输装置，例如，专利文献1中提出了一种无线供电系统，其具有：将直流电力转换为交流电力并供给供电线圈的逆变电路；由供电线圈和与该供电线圈并联设置的第1电容器形成的第一lc并联谐振部；由受电线圈和与该受电线圈并联设置的第2电容器形成的第二lc并联谐振部；和将由受电线圈接收的交流电力转换为直流电力的整流电路。

然而，在无线电力传输装置中，在供电中有时发生过电压等的异常，已知为了从这样的异常中保护电路元件而搭载保护电路。例如，专利文献2中提出有在过电压中保护整流电路的使用了开关元件的短路电路。专利文献2中公开的短路电路监视整流电路的输出电压，在检测到超出预先设定的基准电压值的输出电压的值时，开关元件工作使电路短路，在过电压中保护整流电路之后的电路元件。该短路电路中所用的开关元件可以使用半导体元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-033499号公报

专利文献2：日本特开平11-027870号公报

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，作为专利文献2中公开的开关元件利用的半导体元件结构式具有寄生电容。该寄生电容在开关元件关断的状态下构成与受电侧谐振电路的两端连接的回路，存在电流流入该寄生电容而产生无功功率，功率因数恶化的问题。即，如果要得到相同的电力，则由于必须流入较多电流，因此，发生功率损耗。

本发明是鉴于上述问题而成的，其目的在于提供一种在产生过电压的情况下保护电路元件，并且抑制了通常工作时由无功功率造成的功率损耗的发生的无线受电装置和无线电力传输装置。

解决技术问题的手段

本发明所涉及的无线受电装置其特征在于，是无线接收来自无线供电装置的电力的无线受电装置，具备：受电侧谐振电路，其具有无线接收来自供电侧的电力的受电线圈和连接于受电线圈的受电侧谐振电容器；整流电路，将受电线圈接收的电力整流并输出至负载；检测整流电路的输出电压的受电侧电压检测部；短路电路，其具有连接于受电侧谐振电路的输出部与整流电路的输出部之间的开关元件、和插入于受电侧谐振电路的输出部与开关元件之间的整流元件；和控制电路，在受电侧电压检测部检测到的输出电压的值超过预先设定的基准电压值时，使开关元件工作。

根据本发明，在受电侧电压检测部检测到的输出电压的值超过预先设定的基准电压值时，使短路电路的开关元件工作。因此，受电侧谐振电路的受电线圈的两端被短路。其结果，产生的过电压不输出到比受电侧谐振电路更后级，从而可以保护较受电侧谐振电路后级的电路元件。另外，由于具备插入于受电侧谐振电路的输出部与开关元件之间的整流元件，因此，可以切断开关元件的电流向寄生电容的路径，并且可以抑制寄生电容的放电。由此，可以抑制通常工作时由于无功功率而导致的功率损耗的发生。

优选整流电路可以具备全桥连接有4个二极管的桥型电路、和并联连接有桥型电路的平滑电容器。在该情况下，可以提高电源的利用效率。

优选控制电路可以构成为在使开关元件工作的同时或刚使开关元件工作后将使供电工作停止的停止信号发送给无线供电装置。在该情况下，在受电侧电压检测部检测到的输出电压的值超过预先设定的基准电压值时，无线供电装置的工作停止，因此，可以保护无线电力传输装置整体的电路元件。另外，无线供电装置的工作停止，由此可以抑制对短路电路的电流施加时间，因此，可以保护短路电路。

优选可以在受电侧谐振电路的输出部与整流电路的输入部之间还具备变压电路。在该情况下，可以在过电压产生的情况下保护电路元件，并且通过在通常工作时改变变压电路的变压比从而可以由1个受电侧谐振电路输出所希望的电压、电流。

优选可以在受电侧谐振电路的输出部与整流电路的输入部之间还具备电感电路。在该情况下，可以在过电压产生的情况下保护电路元件，并且可以抑制通常工作时的噪声。

本发明所涉及的无线电力传输装置其特征在于，具备上述无线受电装置和无线供电装置。根据本发明，可以提供一种在产生过电压的情况下保护电路元件，并且抑制了通常工作时由无功功率造成的功率损耗的发生的无线电力传输装置。

发明的效果

根据本发明，可以提供一种在产生过电压的情况下保护电路元件，并且抑制了通常工作时由无功功率造成的功率损耗的发生的无线受电装置和无线电力传输装置。

附图说明

图1是将本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输装置与负载一并表示的电路结构图。

图2是将现有的无线电力传输装置所涉及的无线受电装置与负载一并表示的电路结构图。

图3是表示图2中的受电侧谐振电路和短路电路的闭合回路产生的电路路径的电路结构图的部分放大图。

图4是表示图1中的受电侧谐振电路和短路电路的闭合回路产生的电路路径的电路结构图的部分放大图。

图5a是表示图1中的短路电路的开关元件关断的情况下的电流路径的电路结构图的部分放大图。

图5b是表示图1中的短路电路的开关元件开启的情况下的电流路径的电路结构图的部分放大图。

图6是表示本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输装置的保护操作的流程图。

图7是将本发明的第二实施方式所涉及的无线电力传输装置与负载一并表示的电路结构图。

图8a是表示图7中的短路电路的开关元件关断的情况下的电流路径的电路结构图的部分放大图。

图8b是表示图7中的短路电路的开关元件开启的情况下的电流路径的电路结构图的部分放大图。

图9是将本发明的第三实施方式所涉及的无线电力传输装置与负载一并表示的电路结构图。

图10是表示本发明的第三实施方式所涉及的无线电力传输装置的保护操作的流程图。

图11是将本发明的第四实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线受电装置与负载一并表示的电路结构图。

图12是将本发明的第五实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线受电装置与负载一并表示的电路结构图。

图13是将本发明的第六实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线受电装置与负载一并表示的电路结构图。

符号说明：

s1～s4…无线电力传输装置、100…无线供电装置、110…电源、120,620…电力转换电路、121…电力转换部、122…开关驱动部、123…电力控制部、130…供电侧谐振电路、200…无线受电装置、210…受电侧谐振电路、220…整流电路、230…受电侧电压检测部、240,540,640…短路电路、250,750…控制电路、260…变压电路、270…电感电路、300…无线供电装置、310…电源、320…电力转换电路、321…电力转换部、322…开关驱动部、330…供电侧谐振电路、400…无线受电装置、410…受电侧谐振电路、420…整流电路、430…受电侧电压检测部、440…短路电路、450…控制电路、sw1～sw15…开关元件、c2,c4…平滑电容器、c10,c11,c30,c31…供电侧谐振电容器、c20,c21,c40,c41…受电侧谐振电容器、l1,l3…供电线圈、l2,l4…受电线圈、lp…初级绕组、ls…次级绕组、l5,l6…电感器、d1～d12…整流元件(二极管)、sg1～sg4,sg7～sg10…sw控制信号、sg5,sg13…输出信号、sg6,sg14…驱动信号、sg15…停止信号。

具体实施方式

对于用于实施本发明的方式(实施方式)，参照附图并进行详细地说明。另外，在说明中，对于相同要素或具有相同功能的要素，使用相同符号，省略重复的说明。

(第一实施方式)

首先，参照图1，对本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1的结构进行说明。图1是将本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输装置与负载一并表示的电路结构图。

如图1所示，无线电力传输装置s1具有无线供电装置100和无线受电装置200。

无线供电装置100具有电源110、电力转换电路120和供电侧谐振电路130。电源110将直流电力提供给电力转换电路120。作为电源110，只要是输出直流电力的就没有特别地限制，可以列举将商用交流电源整流、平滑后的直流电源、或者开关转换器等的开关电源装置等。

电力转换电路120具有电力转换部121和开关驱动部122。该电力转换电路120具有将由电源110供给的直流电力转换为交流电力的功能。更具体来说，作为电力转换部121，由桥接有多个开关元件的开关电路构成。在本实施方式中，成为使用了4个开关元件sw1～sw4的全桥型电路。作为开关元件sw1～sw4，例如可以列举mos-fet(金属氧化物半导体-场效晶体管(metaloxidesemiconductor-fieldeffecttransistor))或igbt(绝缘栅双极晶体管(insulatedgatebipolartransistor))等的元件。各开关元件sw1～sw4根据由开关驱动部122供给的sw控制信号sg1～sg4对各开关元件sw1～sw4进行开启、关断控制，从而将由电源110供给的输入直流电力转换为交流电力。通过该电力转换电路120转换的交流电力供给至后述的供电线圈l1。

供电侧谐振电路130具有供电线圈l1和供电侧谐振电容器c10,c11。供电线圈l1使用将多根细的导线绞合而成的利兹线或者单线而形成。作为供电线圈l1，可以列举平面线圈或螺线管线圈等。该供电线圈l1与供电侧谐振电容器c10,c11一起形成了lc谐振电路。供电侧谐振电容器c10,c11串并联地连接有多个电容器而形成，具有调节lc谐振电路的谐振频率的功能。供电侧谐振电容器c10串联连接于供电线圈l1的一端，供电侧谐振电容器c11串联连接于供电线圈l1的另一端。作为用作该供电侧谐振电容器c10,c11的电容器，可以列举陶瓷电容器等。另外，在本实施方式中，成为供电侧谐振电容器c10,c11分别串联连接于供电线圈l1的结构，但是不限定于此，例如，也可以仅供电侧谐振电容器c10串联连接于供电线圈l1，也可以仅供电侧谐振电容器c10并联连接于供电线圈l1，或者，也可以制成供电侧谐振电容器c10串联连接于供电线圈l1，并且供电侧谐振电容器c11并联连接于供电线圈l1的结构。这样构成的供电侧谐振电路130的供电线圈l1将由电力转换电路120转换的交流电力以无线供电至后述的无线受电装置200。

无线受电装置200具有受电侧谐振电路210、整流电路220、受电侧电压检测部230、短路电路240和控制电路250。在此，无线供电装置100的供电侧谐振电路130和无线受电装置200的受电侧谐振电路210磁耦合，从电力转换电路120供给至供电侧谐振电路130的供电线圈l1的交流电力通过邻近效应从而感应电动势被受电侧谐振电路210的后述的受电线圈l2激励。即，无线受电装置200无线接收来自无线供电装置100的电力。

受电侧谐振电路210具有受电线圈l2和受电侧谐振电容器c20,c21。受电线圈l2使用将多根细的导线绞合而成的利兹线或者单线而形成。作为受电线圈l2，可以列举平面线圈或螺线管线圈等。该受电线圈l2与受电侧谐振电容器c20,c21一起形成了lc谐振电路。受电侧谐振电容器c20,c21串并联地连接有多个电容器而形成，具有调节lc谐振电路的谐振频率的功能。受电侧谐振电容器c20串联连接于受电线圈l2的一端，受电侧谐振电容器c21串联连接于受电线圈l2的另一端。作为用作该受电侧谐振电容器c20,c21的电容器，可以列举陶瓷电容器等。另外，在本实施方式中，成为受电侧谐振电容器c20,c21分别串联连接于受电线圈l2的结构，但是不限定于此，例如，也可以仅受电侧谐振电容器c20串联连接于受电线圈l2，也可以仅受电侧谐振电容器c20并联连接于受电线圈l2，或者，也可以制成受电侧谐振电容器c20串联连接于受电线圈l2，并且受电侧谐振电容器c21并联连接于受电线圈l2的结构。这样构成的受电侧谐振电路210的受电线圈l2无线接收来自无线供电装置100的交流电力。

整流电路220将受电侧谐振电路210的受电线圈l2接收的电力整流并输出至负载rl。在本实施方式中，整流电路220由全桥连接有4个二极管(整流元件)d1～d4的桥型电路和并联连接于该桥型电路的平滑电容器c2构成。即，整流电路220具备将由受电侧谐振电路210供给的交流电力全波整流的功能。在本实施方式中，受电侧谐振电路210的一个输出端连接于二极管d1的正极和二极管d2的负极的中点，受电侧谐振电路210的另一输出端连接于二极管d3的正极和二极管d4的负极的中点，从而构成桥型电路。平滑电容器c2将整流后的电压平滑，输出直流电压。另外，在本实施方式中，整流电路220使用全波整流电路，但是不限定于此，也可以由具有1个二极管与并联连接于二极管的负极的平滑电容器的半波整流电路或者具有2个二极管和并联连接于2个二极管各自的负极的平滑电容器的中心抽头电路构成。在整流电路220由全波整流电路构成的情况下，可以提高电源的利用效率。

受电侧电压检测部230检测整流电路220的输出电压。更具体地说，使用分压、放大等的方法将整流电路220的输出电压转换为低电压的信号，使用该信号检测输出电压。受电侧电压检测部230比较预先设定的基准电压值与检测到的输出电压，如果输出电压超过基准电压值，则将输出信号sg5传输至后述的控制电路250。

在受电侧电压检测部230检测到的整流电路220的输出电压超过预先设定的基准电压值的情况下，短路电路240具有使受电线圈l2的两端短路的功能。具体来说，短路电路240具有使二极管d2和二极管d4短路的功能。该短路电路240基于由控制电路250传输的驱动信号sg6，进行短路操作。短路电路240由开关元件sw5,sw6和整流元件d5,d6构成。

开关元件sw5,sw6连接于受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输出部之间。更具体地说，开关元件sw5并联连接于二极管d4，开关元件sw6并联连接于二极管d2。开关元件sw5,sw6具备接收来自后述的控制电路250的驱动信号sg6并进行开启、关断的功能。即，如果开关元件sw5,sw6开启，则二极管d2,d4被短路，整流电路220中不产生电压。相反地，如果开关元件sw5,sw6关断，则整流电路220作为全桥连接有4个二极管d1～d4的全波整流电路起作用。另外，在本实施方式中，作为开关元件sw5,sw6使用了mos-fet，但是不限定于此，例如也可以是igbt等的元件。

整流元件d5,d6插入于受电侧谐振电路210的输出部与开关元件sw5,sw6之间。作为整流元件d5,d6，可以列举二极管。在本实施方式中，整流元件d5与开关元件sw5串联连接，正极连接于桥型电路的输入部、即二极管d4的负极，负极连接于开关元件sw5的漏极。整流元件d6与开关元件sw6串联连接，正极连接于桥型电路的输入部、即二极管d2的负极，负极连接于开关元件sw6的漏极。

控制电路250控制短路电路240的工作。具体来说，如果接收到来自受电侧电压检测部230的输出信号sg5，则以将驱动信号sg6供给至开关元件sw5,sw6，将开关元件sw5,sw6开启的方式控制。

接着，参照图2～图4，对本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1中的受电侧谐振电路210和短路电路240构成的闭合回路的电路路径与现有的无线电力传输装置s2中的受电侧谐振电路410和短路电路440构成的闭合回路的电流路径的差异进行详细地说明。图2是将现有的无线电力传输装置与负载一并表示的电路结构图。图3是表示图2中的短路电路的开关元件关断的情况下的受电侧谐振电路和短路电路的闭合回路产生的电路路径的电路结构图的部分放大图。图4是表示图1中的短路电路的开关元件关断的情况下的受电侧谐振电路和短路电路的闭合回路产生的电路路径的电路结构图的部分放大图。在此，开关元件sw5,sw6,sw11,sw12表示开关元件的寄生容量和开关的并联连接的等效模型。

首先，对现有的无线电力传输装置s2的结构进行说明。如图2所示，现有的无线传输装置s2具有无线供电装置300和无线受电装置400。无线供电装置300具有：将直流电力供给至电力转换电路320的电源310；将直流电力转换为交流电力的电力转换电路320，其由桥接有4个开关元件sw7～sw10的电力转换部321和供给sw控制信号sg7～sg10并控制开关元件sw7～sw10的开启·关断操作的开关驱动部322构成；和由供电线圈l3和供电侧谐振电容器c30,c31构成并且无线地由供电线圈l3供给交流电力的供电侧谐振电路300。无线受电装置400具有：由受电线圈l4和受电侧谐振电容器c40,c41构成并且利用受电线圈l4无线接收从无线供电装置330供给的交流电力的受电侧谐振电路410；由全桥连接有4个二极管d7～d10的桥型电路和并联连接于桥型电路的平滑电容器c4构成，并且将接收的交流电力整流的整流电路420；检测整流电路420的输出电压的值的受电侧电压检测部430；使受电侧谐振电路410的两端短路的短路电路440；和控制短路电路440的工作的控制电路450。短路电路440由连接于整流电路420的二极管d8的负极的开关元件sw12和连接于二极管d10的负极的开关元件sw11构成，如果控制电路450收到来自受电侧电压检测部430的输出信号sg13，则将驱动信号sg14供给至开关元件sw11,sw12，将开关元件sw11,sw12控制为开启。

如图3所示，在现有的无线电力传输装置s2中，对于从受电侧谐振电路410中流出的电流il、in，由于没有遮蔽电流的流向的元件，因此，成为经由开关元件sw11,sw12再次回到受电侧谐振电路410的路径。此时，存在由于电流流至开关元件sw11,sw12的寄生电容而导致产生无功功率而使功率因数恶化的问题。即，如果要得到相同的电力，则必须流通较多的电流，因此，产生了功率损耗。另一方面，如图4所示，在本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1中，对于从受电侧谐振电路210流出的电流il、in，通过短路电路240的二极管d5,d6切断向开关元件sw5,sw6的路径，从而不进行寄生电容的放电。这与电路开放等效，使得电流il、in不会流入开关元件sw5,sw6。因此，可以抑制由开关元件sw5,sw6的寄生电容而导致的无功功率的产生。因此，可以抑制通常工作时由无功功率而导致的功率损耗的产生。另外，在受电侧谐振电路由串联谐振电路构成的情况下，在通常工作时由于寄生电容而产生谐振频率的偏差，但在本实施方式中利用整流元件d5,d6切断了电流经由寄生电容向受电侧谐振电路210的路径，因此，可以抑制由于开关元件sw5,sw6的寄生电容产生的对受电侧谐振电路210的谐振频率的影响。

接着，参照图5a和图5b对本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1中短路电路240的开关元件sw5,sw6开启的情况下和关断的情况下的电流路径进行说明。图5a是表示图1中的短路电路的开关元件关断状态时流过整流电路和短路电路的电流的路径的图。图5b是表示图1中的短路电路的开关元件开启状态时流过整流电路和短路电路的电流的路径的图。

首先，对于开关元件sw5,sw6关断状态进行说明。如图5a所示，流过整流电路220的交流电流的电流路径中，一个电流路径成为从受电线圈l2开始经由二极管d1、平滑电容器c2和负载rl、二极管d4再返回的路径，另一电流路径成为从受电线圈l2开始经由二极管d3、平滑电容器c2和负载rl、二极管d2再返回的路径。此时，在流过整流电路220的交流电流的电流路径中，如上所述通过二极管d5,d6的作用电流不会流向短路电路240。

接着，对开关元件sw5,sw6开启状态的情况进行说明。如图5b所示，流过整流电路220的交流电流的电流路径中的一个成为从受电线圈l2开始经由二极管d5、开关元件sw5和二极管d2再返回的路径，另一电流路径成为从受电线圈l2开始经由二极管d6、开关元件sw6和二极管d4再返回的路径。在该情况下，由于整流电路220的输出时电流不流通，因此，可以在异常中保护从整流电路220开始后级的电路元件。

接着，参照图6的流程图，对本实施方式所涉及的无线电力传输装置s1异常时的保护操作进行详细地说明。图6是表示本发明的第一实施方式所涉及的无线电力传输装置的保护操作的流程图。

首先，在无线电力传输装置s1中，如果电力无线从无线供电装置100向无线受电装置200开始传输，则通过受电侧电压检测部230可以经常检测整流电路220的输出电压的值(步骤s101)。

接着，受电侧电压检测部230将步骤s101中检测到的输出电压的值与预先设定的基准电压值比较(步骤s102)。

将步骤s101中检测到的输出电压的值与预先设定的基准电压值比较，结果在步骤s101中检测到的输出电压的值超过预先设定的基准电压值的情况下(步骤s102y)，输出信号sg5从受电侧电压检测部230输出至控制电路250(步骤s103)。另一方面，将步骤s101中检测到的输出电压的值与预先设定的基准电压值比较，结果在步骤s101中检测到的输出电压的值没有超过预先设定的基准电压值的情况下(步骤s102n)，回到步骤s101，重复进行步骤s101到步骤s102的操作。

接着，如果控制电路250收到输出信号sg5，则将驱动信号sg6供给至开关元件sw5,sw6，控制成开关元件sw5,sw6开启(步骤s104)。

接着，如果开关元件sw5,sw6被控制成开启，则整流电路220的二极管d2,d4被短路(步骤s105)。整流电路220的二极管d2,d4被开关元件sw5,sw6短路，由此从受电侧谐振电路210开始的电流路径成为从二极管d5开始经由开关元件sw5、二极管d2回到受电侧谐振电路210的路径、和从二极管d6开始经由开关元件sw6、二极管d4回到受电侧谐振电路210的路径这两者。此时，由于电流没有流入整流电路220的输出侧，因此，可以在异常中保护整流电路220开始后级的电路元件。

如上所述，对于本实施方式所涉及的无线电力传输装置s1，在受电侧电压检测部230检测到的输出电压的值超过预先设定的基准电压值时，使短路电路240的开关元件sw5,sw6工作。因此，整流电路220的二极管d2,d4被短路。其结果，产生的过电压没有输出至较受电侧谐振电路210后级，从而可以保护较受电侧谐振电路210后级的电路元件。另外，由于具备插入于受电侧谐振电路210的输出部与开关元件sw5,sw6之间的整流元件d5,d6，因此，切断了电流向开关元件sw5,sw6的寄生电容的路径，并且抑制了寄生电容的放电。由此，可以抑制通常工作时的无功功率所造成的功率损耗的发生。

(第二实施方式)

接着，参照图7，对本发明的第二实施方式所涉及的无线电力传输装置s3的结构进行说明。图7是将本发明的第二实施方式所涉及的无线电力传输装置与负载一并表示的电路结构图。

无线电力传输装置s3与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1同样地，具有无线供电装置100和无线受电装置200。无线供电装置100具有电源110、电力转换电路120和供电侧谐振电路130，无线受电装置200具有受电侧谐振电路210、整流电路220、受电侧电压检测部230、短路电路540和控制电路250。电源110、电力转换电路120、供电侧谐振电路130、受电侧谐振电路210、整流电路220、受电侧电压检测部230、控制电路250的构成与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1相同。在本实施方式中，在代替第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1的短路电路240而具备短路电路540的方面，与第一实施方式不同。以下，以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。

短路电路540与短路电路240同样地，在受电侧电压检测部230检测到的整流电路220的输出电压超过预先设定的基准电压值的情况下，具有使受电线圈l2的两端短路的功能。具体来说，短路电路540具有使二极管d2和二极管d4短路的功能。该短路电路540基于由控制电路250发出的驱动信号sg6，进行短路操作。如图7所示，短路电路540由整流元件d5,d6和开关元件sw13构成。另外，整流元件d5,d6的构成与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1相同。

开关元件sw13连接于受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输出部之间。具体来说，开关元件sw13分别连接于整流元件d5,d6的负极。在本实施方式中，开关元件sw13由mos-fet构成。因此，整流元件d5的负极和d6的负极并联连接于开关元件sw13的漏极。开关元件sw13具备收到来自控制电路250的驱动信号sg6，进行开启、关断的功能。即，如果开关元件sw13被开启，则二极管d2,d4被短路，从而在整流电路220中不产生电压。相反地，如果开关元件sw13被关断，则整流电路220作为全桥连接有4个二极管d1～d4的全波整流电路起作用。另外，在本实施方式中，作为开关元件sw13使用了mos-fet，但是不限定于此，例如也可以是igbt等的元件。

接着，参照图8a和图8b，对本发明的第二实施方式所涉及的无线电力传输装置s3中短路电路540的开关元件sw13开启的情况和关断的情况下的电流路径进行说明。图8a是表示图7中的短路电路的开关元件关断状态时流过整流电路和短路电路的电流的路径的图。图8b是表示图7中的短路电路的开关元件开启状态时流过整流电路和短路电路的电流的路径的图。

首先，对于开关元件sw13关断状态进行说明。如图8a所示，流过整流电路220的交流电流的电流路径中，一个电流路径成为从受电线圈l2开始经由二极管d1、平滑电容器c2和负载rl、二极管d4再返回的路径，另一电流路径成为从受电线圈l2开始经由二极管d3、平滑电容器c2和负载rl、二极管d2再返回的路径。另外，短路电路540的电流路径中，通过二极管d5,d6切断电流回到整流电路220的输入部。进一步，由于在开关元件sw13施加通过二极管d5,d6被全波整流后的直流电压，因此，开关元件sw13的寄生电容被看作与绝缘等效，由此不进行开关元件sw13的寄生电容的放电，也不存在流过开关元件sw13的电流路径。即，没有从整流电路220的输出部开始流向短路电路540的电流路径。

接着，对开关元件sw13开启状态的情况进行说明。如图8b所示，流过整流电路220的交流电流的电流路径中，一个电流路径成为从受电侧谐振电路210开始经由二极管d5、开关元件sw13和二极管d2再返回的路径，另一电流路径成为从受电侧谐振电路210开始经由二极管d6、开关元件sw13和二极管d4再返回的路径。在该情况下，由于整流电路220的输出时电流不流通，因此，可以在异常中保护从整流电路220开始后级的电路元件。

如上所述，对于本实施方式所涉及的无线电力传输装置s3，在受电侧电压检测部230检测到的输出电压的值超过预先设定的基准电压值时，使短路电路540的开关元件sw13工作。因此，受电侧谐振电路210的受电线圈l2的两端被短路。其结果，产生的过电压没有输出至较受电侧谐振电路210后级，从而可以保护较受电侧谐振电路210后级的电路元件。另外，由于具备插入于受电侧谐振电路210的输出部与开关元件sw13之间的整流元件d5,d6，因此，切断了电流向开关元件sw5,sw6的寄生电容的路径，并且抑制了寄生电容的放电。由此，可以抑制通常工作时的无功功率所造成的功率损耗的发生。

另外，在本实施方式所涉及的无线电力传输装置s3中，构成短路电路540的开关元件的个数为1，因此，可以谋求装置的省空间化、简化。

(第三实施方式)

接着，参照图9，对本发明的第三实施方式所涉及的无线电力传输装置s4的结构进行说明。图9是将本发明的第三实施方式所涉及的无线电力传输装置与负载一并表示的电路结构图。

无线电力传输装置s4与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1同样地，具有无线供电装置100和无线受电装置200。无线供电装置100具有电源110、电力转换电路120和供电侧谐振电路130，无线受电装置200具有受电侧谐振电路210、整流电路220、受电侧电压检测部230、短路电路240和控制电路250。电源110、电力转换电路120、供电侧谐振电路130、受电侧谐振电路210、整流电路220、受电侧电压检测部230和控制电路250的构成与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1相同。在本实施方式中，在代替第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1的电力转换电路120而具备电力转换电路620的方面、并且代替第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1的控制电路250而具备控制电路750的方面，与第一实施方式不同。以下，以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。

如图9所示，电力转换电路620具有电力转换部121、开关驱动部122和电力控制部123。电力转换部121、开关驱动部122的构成与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1相同。

电力控制部123具有使电力转换电路620的功能停止，并且使无线供电装置100的供电操作停止的功能。具体来说，如果收到由后述的无线受电装置200的控制电路750提供的停止信号sg15，则使电力转换部121的工作停止。另外，在本实施方式中，将开工驱动部122和电力控制部123制成各自的结构，但是也可以这些中任意一者具有两者的功能。

控制电路750与控制电路250同样地控制短路电路240的工作。在本实施方式中，除了上述功能以外，具有控制电力控制部123的功能。具体来说，如果收到来自受电侧电压检测部230的输出信号sg5，则将驱动信号sg6提供给开关元件sw5,sw6，将开关元件sw5,sw6控制成开启，进一步，在将驱动信号sg6提供给开关元件sw5,sw6的同时或者刚将驱动信号sg6提供给开关元件sw5,sw6之后，将停止信号sg15发送给电力控制部123，控制成停止无线供电装置100的供电操作。

接着，参照图10的流程图，对本实施方式所涉及的无线电力传输装置s4异常时的保护操作进行详细地说明。图10是表示本发明的第三实施方式所涉及的无线电力传输装置的保护操作的流程图。

在图10中，由于步骤s101～步骤s105是与第一实施方式同样的操作，因此，在此省略说明。

控制电路750在将开关元件sw5,sw6控制成开启的同时或之后立即对无线供电装置100的电力控制部123发送停止信号sg15(步骤s106)。

接着，如果电力控制部123收到停止信号sg15，则使电力转换电路620的工作停止，并且使无线供电装置100的供电工作停止(步骤s107)。

如上所述，对于本实施方式所涉及的无线电力传输装置s4，在受电侧电压检测部230检测到的输出电压的值超过预先设定的基准电压值时，使短路电路240的开关元件sw5,sw6工作。因此，整流电路220的二极管d2,d4被短路。其结果，产生的过电压没有输出至较受电侧谐振电路210后级，从而可以保护较受电侧谐振电路210后级的电路元件。另外，由于具备插入于受电侧谐振电路210的输出部与开关元件sw5,sw6之间的整流元件d5,d6，因此，切断了电流向开关元件sw5,sw6的寄生电容的路径，并且抑制了寄生电容的放电。由此，可以抑制通常工作时的无功功率所造成的功率损耗的发生。

进一步，在本实施方式所涉及的电力传输装置s4中，以在控制电路750使开关元件sw5,sw6工作的同时或之后立即将使供电操作停止的停止信号sg15发送至无线供电装置100的方式构成。因此，在受电侧电压检测部230检测到的输出电压的值超过预先设定的基准电压值时，无线供电装置100的操作停止。因此，可以保护无线电力传输装置s4整体的电路元件。另外，通过无线供电装置100的操作停止，从而抑制了对短路电路240的电流施加时间，因此，可以保护短路电路240。

(第四实施方式)

接着，参照图11，对本发明的第四实施方式所涉及的无线电力传输装置的结构进行说明。图11是将本发明的第四实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线受电装置与负载一并表示的电路结构图。

第四实施方式所涉及的无线电力传输装置与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1同样地，具有无线供电装置100和无线受电装置200。在此，第四实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线供电装置100与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1中的无线供电装置100相同，因此，省略说明。第四实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线受电装置200具有受电侧谐振电路210、变压电路260、整流电路220、受电侧电压检测部230、短路电路240和控制电路250。受电侧谐振电路210、整流电路220、受电侧电压检测部230、短路电路240和控制电路250的构成与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1相同。在本实施方式中，在无线受电装置200具备变压电路260的方面，与第一实施方式不同。以下，以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。

变压电路260插入于受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输入部之间。该变压电路260将受电侧谐振电路210输出的电压变压为所希望的值，输出至整流电路220。在本实施方式中，变压电路260是具有初级绕组lp和次级绕组ls的变压器。初级绕组ls和次级绕组lp使用将多根细的导线绞合而成的利兹线或者单线而形成。在此，初级绕组lp和次级绕组ls磁耦合，根据初级绕组lp和次级绕组ls的匝数比可以使施加于初级绕组lp的电压和施加于次级绕组ls的电压变化。即，变压电路260具备使受电侧谐振电路210输出的电压变化为对应于次级绕组lp和次级绕组ls的匝数比的电压，并输出至整流电路220的功能。在本实施方式中，受电侧谐振电路210的一个输出端连接于初级绕组lp的一端，受电侧谐振电路210的一个输出端连接于初级绕组lp的另一端。进一步，次级绕组ls的一端连接于二极管d1的正极和二极管d2的负极的中点，次级绕组ls的另一端连接于二极管d3的正极和二极管d4的负极的中点。

在本实施方式中，在受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输入部之间插入有变压电路260。因此，在短路电路240的开关元件sw5,sw6关断状态的情况下，流过整流电路220的交流电流的电流路径中，一个电流路径成为从受电线圈l2开始经由变压电路260、二极管d1、平滑电容器c2和负载rl、二极管d4、变压电路260再返回的路径，另一电流路径成为从受电线圈l2开始经由变压电路260、二极管d3、平滑电容器c2和负载rl、二极管d2、变压电路260再返回的路径。另外，在短路电路240的开关元件sw5,sw6开启状态的情况下，流过整流电路220的交流电流的电流路径中，一个电流路径成为从受电线圈l2开始经由变压电路260、二极管d5、开关元件sw5、二极管d2、变压电路260再返回的路径，另一电流路径成为从受电线圈l2开始经由变压电路260、二极管d6、开关元件sw6、二极管d4、变压电路260再返回的路径。

如上所述，本实施方式所涉及的无线电力传输装置在受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输入部之间还具备变压电路260。因此，在产生过电压的情况下保护电路元件，并且通过在通常工作时改变变压电路260的变压比从而可以由1个受电侧谐振电路210输出所希望的电压、电流。

(第五实施方式)

接着，参照图12，对本发明的第五实施方式所涉及的无线电力传输装置的结构进行说明。图12是将本发明的第五实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线受电装置与负载一并表示的电路结构图。

第五实施方式所涉及的无线电力传输装置与第四实施方式所涉及的无线电力传输装置同样地，具有无线供电装置100和无线受电装置200。在此，第五实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线供电装置100与第四实施方式同样地，与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1中的无线供电装置100相同，因此，省略说明。第四实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线受电装置200具有受电侧谐振电路210、变压电路260、整流电路220、受电侧电压检测部230、短路电路640和控制电路250。受电侧谐振电路210、变压电路260、整流电路220、受电侧电压检测部230、控制电路250的构成与第四实施方式所涉及的无线电力传输装置相同。在本实施方式中，在无线受电装置200具备短路电路640来代替短路电路240的方面，与第四实施方式不同。以下，以与第四实施方式不同的方面为中心进行说明。

短路电路640具有在受电侧电压检测部230检测到的整流电路220的输出电压超过预先设定的基准电压值的情况下，使受电线圈l2的两端短路的功能。具体来说，短路电路640具有使受电侧谐振电容器c20与受电侧谐振电容器c21之间短路的功能。该短路电路640基于由控制电路250发送的驱动信号sg6，进行短路操作。短路电路240由开关元件sw14,sw15和整流元件d11,d12构成。

开关元件sw14,sw15连接于受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输出部之间。更具体地说，开关元件sw14,sw15分别并联连接于受电侧谐振电路210的输出部与变压电路260的输入部之间。开关元件sw14,sw15具备收到来自控制电路250的驱动信号sg6而开启、关断的功能。即，如果开关元件sw14,sw15开启，则受电侧谐振电路210的输出部的两端被短路，从而在整流电路220中不产生电压。相反地，如果开关元件sw14,sw15关断，则变压电路260将受电侧谐振电路210输出的电压变压为所希望的值并输出至整流电路220，整流电路220作为全桥连接有4个二极管d1～d4的全波整流电路起作用。另外，在本实施方式中，作为开关元件sw14,sw15，使用了mos-fet，但是不限定于此，例如也可以是igbt等的元件。

整流元件d11,d12插入于受电侧谐振电路210的输出部与开关元件sw14,sw15之间。作为整流元件d11,d12，可以列举二极管。在本实施方式中，整流元件d11与开关元件sw14串联连接，正极连接于开关元件sw14的漏极，负极连接于受电侧谐振电路210的输出部，即受电侧谐振电容器c20。整流元件d12与开关元件sw15串联连接，正极连接于受电侧谐振电路210的输出部，即受电侧谐振电容器c20，负极连接于开关元件sw15的漏极。

在本实施方式中，在受电侧谐振电路210的输出部与变压电路260的输入部之间并联插入有短路电路640。因此，在短路电路640的开关元件sw14,sw15关断状态的情况下，流过整流电路220的交流电流的电流路径中，一个电流路径成为从受电线圈l2开始经由变压电路260、二极管d1、平滑电容器c2和负载rl、二极管d4、变压电路260再返回的路径，另一电流路径成为从受电线圈l2开始经由变压电路260、二极管d3、平滑电容器c2和负载rl、二极管d2、变压电路260再返回的路径。另外，在短路电路640的开关元件sw14,sw15开启状态的情况下，流过整流电路220的交流电流的电流路径中，一个电流路径成为从受电线圈l2开始经由开关元件sw14、二极管d11再返回的路径，另一电流路径成为从受电线圈l2开始经由二极管d12、开关元件sw15再返回的路径。

如上所述，本实施方式所涉及的无线电力传输装置在受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输入部之间还具备变压电路260。因此，在产生过电压的情况下保护电路元件，并且通过在通常工作时改变变压电路260的变压比从而可以由1个受电侧谐振电路210输出所希望的电压、电流。另外，在本实施方式所涉及的无线电力传输装置中，由于在受电侧谐振电路210的输出部与变压电路260的输入部之间插入有短路电路640，因此，在产生过电压的情况下，可以保护变压电路260以后的电路元件。

(第六实施方式)

接着，参照图13，对本发明的第六实施方式所涉及的无线电力传输装置的结构进行说明。图13是将本发明的第六实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线受电装置与负载一并表示的电路结构图。

第六实施方式所涉及的无线电力传输装置与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1同样地，具有无线供电装置100和无线受电装置200。在此，第六实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线供电装置100与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1中的无线供电装置100相同，因此，省略说明。第六实施方式所涉及的无线电力传输装置中的无线受电装置200具有受电侧谐振电路210、电感电路270、整流电路220、受电侧电压检测部230、短路电路240和控制电路250。受电侧谐振电路210、整流电路220、受电侧电压检测部230、短路电路240和控制电路250的构成与第一实施方式所涉及的无线电力传输装置s1相同。在本实施方式中，在无线受电装置200具备电感电路270的方面，与第一实施方式不同。以下，以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。

电感电路270插入于受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输入部之间。在本实施方式中，电感电路270具有电感器l5,l6。电感器l5,l6具有作为相对于某个频率以上的频率的大的电阻的功能、并除去共模噪声的功能。由此，电感器l5,l6具备将来自受电侧谐振电路210的输出中重叠的噪声减弱或拦截，并输出至整流电路220的功能。在本实施方式中，电感器l5的一端连接于受电侧谐振电路210的一个输出端，电感器l5的另一端连接于二极管d3的正极和二极管d4的负极的中点。进一步，电感器l6的一端连接于受电侧谐振电路210的另一个输出端，电感器l6的另一端连接于二极管d1的正极和二极管d2的负极的中点。作为电感器l5,l6，可以列举抑制正常模式的噪声的常模扼流圈、抑制共模的噪声的共模扼流圈。

在本实施方式中，在受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输入部之间插入有电感电路270。因此，在短路电路240的开关元件sw5,sw6关断状态的情况下，流过整流电路220的交流电流的电流路径中，一个电流路径成为从受电线圈l2开始经由电感器l6、二极管d1、平滑电容器c2和负载rl、二极管d4、电感器l5再返回的路径，另一电流路径成为从受电线圈l2开始经由电感器l5、二极管d3、平滑电容器c2和负载rl、二极管d2、电感器l6再返回的路径。另外，在短路电路240的开关元件sw5,sw6开启状态的情况下，流过整流电路220的交流电流的电流路径中，一个电流路径成为从受电线圈l2开始经由电感器l5、二极管d5、开关元件sw5、二极管d2、电感器l6再返回的路径，另一电流路径成为从受电线圈l2开始经由电感器l6、二极管d6、开关元件sw6、二极管d4、电感器l5再返回的路径。

如上所述，本实施方式所涉及的无线电力传输装置在受电侧谐振电路210的输出部与整流电路220的输入部之间还具备电感电路270。因此，在产生过电压的情况下，可以保护电路元件，并且可以抑制通常工作时的噪声。

另外，上述第六实施方式所涉及的无线电力传输装置的特征性结构和功能也可以适用于第四和第五实施方式所涉及的无线电力传输装置中。