双向非接触供电装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及以非接触的方式对电动汽车等移动体的二次电池进行供电的非接触 供电装置，实现根据需要在电力系统、家庭中都能够利用二次电池所存储的电力的双向的 供电。
【背景技术】
[0002] 作为被搭载于电动汽车、插电式混合动力车的二次电池的充电方式，如图16所 示，已知有利用被设置于地上侧的初级线圈（供电线圈）31和被搭载于车辆侧的次级线圈 (受电线圈）32之间的电磁感应，以非接触的方式供给电力的非接触供电方式。对供电线 圈31供给的高频交流由逆变器20根据商用电源1的交流生成。被受电线圈32接收的高 频交流在充电电路22中被转换成直流并被被积蓄到二次电池21中。被积蓄的直流为了驱 动马达24被逆变器23转换成交流。
[0003] 近年来，对于将电动汽车（EV)的二次电池存储的多余电力利用到家庭、配电网中 的"V2H"(Vehicle to Home:从车辆到家）、"V2G"(Vehicle to Grid:从车辆到配电网）的 兴趣越来越高。
[0004] 在下述非专利文献1中公开了能够将"G2V"(Grid to Vehicle :从配电网到车辆） 用的非接触供电装置的变更限制在最小限，来进行G2V时以及V2G时的双向非接触供电的 装置。
[0005] 如图17所示，在该装置中，非接触供电变压器的一方的初级线圈31连接有串联电 容器Cs33,另一方的次级线圈32连接有并联电容器Cp34和串联电抗器L35 (将该非接触供 电变压器称为"SPL方式的非接触供电变压器"。）。
[0006] 在SPL方式的非接触供电变压器30的系统侧以及车辆侧分别连接有逆变器20、 40,在系统侧还经由平滑电容器2连接有在G2V时将商用电源1的交流转换成直流的桥型 逆变器10。另外，在车辆侧经由平滑电容器3连接有电池4。
[0007] 在G2V时，逆变器20将通过桥型逆变器10转换成的直流转换成高频交流。另一 方面，受电侧的逆变器40将IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘概双极晶体 管）全部设为截止，作为仅由二极管构成的全波整流器发挥作用，对由次级线圈32接收的 高频交流进行整流。
[0008] 在V2G时，逆变器40将从电池 4输出的直流转换成高频交流。另一方面，系统侧 的逆变器20将IGBT全部设为截止，作为对由初级线圈31接收的高频交流进行整流的全波 整流器发挥作用。桥型逆变器10将从逆变器20输出的直流转换成商用电源1的频率的交 流。
[0009] 在该装置中，仅通过对SP方式的非接触供电变压器追加串联电抗器L，就能够进 行供电效率较高的双向非接触供电。
[0010] 非专利文献1 :保田富夫?井田和彦·阿部茂?金子裕良?仲达崇一郎"双向非接 触供电系统"汽车技术会秋季学术报告会85-20125755 (2012年10月3日）
【发明内容】
[0011] 本发明是鉴于上述而完成的，目的在于提供一种与非专利文献1的装置相比较， 能够使系统结构进一步简化，且G2V时的充电控制、V2G时的电力供给控制变得容易的双向 非接触供电装置。
[0012] 本发明是隔着空隙来配置初级侧的共振电容器所串联连接的初级侧线圈和次级 侧的共振电容器所串联连接的次级侧线圈，利用电磁感应作用从初级侧线圈向次级侧线 圈、以及从次级侧线圈向初级侧线圈供给电力的双向非接触供电装置，该双向非接触供电 装置具有：第一电力转换器，其经由初级侧的共振电容器与初级侧线圈连接；第二电力转 换器，其与第一电力转换器连接；第三电力转换器，其经由次级侧的共振电容器与次级侧线 圈连接；以及控制部，其分别控制第一电力转换器、第二电力转换器以及第三电力转换器， 第一电力转换器、第二电力转换器以及第三电力转换器在控制部的控制下，进行将直流转 换成交流的动作和将交流转换成直流的动作，在从初级侧线圈向次级侧线圈供给电力时， 第二电力转换器将由商用电源供给的交流转换成直流，第一电力转换器将从第二电力转换 器输入的直流转换成高频交流并输出至初级侧线圈，第三电力转换器将从次级侧线圈输入 的高频交流转换成直流并供给至蓄电设备，在从次级侧线圈向初级侧线圈供给电力时，第 三电力转换器将由蓄电设备供给的直流转换成高频交流并输出至次级侧线圈，第一电力转 换器将从初级侧线圈输入的高频交流转换成直流，第二电力转换器将从第一电力转换器输 入的直流转换成商用电源的频率的交流并输出，在从初级侧线圈向次级侧线圈供给电力的 情况下，第一电力转换器被控制部恒压驱动，在从次级侧线圈向初级侧线圈供给电力的情 况下，第三电力转换器被控制部恒流驱动。
[0013] 串联共振电容器分别与初级侧线圈以及次级侧线圈连接的SS方式的非接触供电 变压器具有若以恒压驱动初级侧，则次级侧成为恒流，若以恒流驱动初级侧，则次级侧成为 恒压这样的"导抗转换特性"。在本发明的双向非接触供电装置中，在对次级侧的蓄电设备 进行充电的G2V时，恒压驱动初级侧，以恒流对蓄电设备进行充电。另外，在外部利用次级 侧的蓄电设备所积蓄的电力的V2G时，恒流驱动次级侧，对外部供给恒压的电力。
[0014] 另外，在本发明的双向非接触供电装置中，优选上述蓄电设备是锂二次电池或者 双电层电容器。
[0015] 在SS方式的非接触供电变压器中，若不降低电阻负荷的值（若不降低受电电压） 则供电效率不会增加，但由于锂二次电池、双电层电容器的内部电阻较小，所以能够以更高 的供电效率来对SS方式的非接触供电变压器进行那些恒流充电。
[0016] 另外，在本发明的双向非接触供电装置中，优选在具备并行的一对磁极部以及在 该磁极部的中间位置连结一对磁极部的连结部的Η字形的铁芯的连结部卷绕电线来构成 初级侧线圈以及次级侧线圈。
[0017] 通过提高非接触供电变压器的匝数能够改善作为SS方式的弱点的供电效率、电 阻负荷，若使用Η字形铁芯，则很容易提高线圈的匝数。
[0018] 本发明的双向非接触供电装置能够使系统结构的简化。另外，在G2V时，通过恒压 驱动高频电源，能够进行对蓄电设备的恒流充电，在V2G时，通过恒流驱动高频电源，能够 进行对系统侧的恒压供电。
【附图说明】
[0019] 图1是表示本发明的实施方式所涉及的双向非接触供电装置的框图。
[0020] 图2是表示本发明的实施方式所涉及的双向非接触供电装置的G2V时的方式的 图。
[0021] 图3是表示本发明的实施方式所涉及的双向非接触供电装置的V2G时的方式的 图。
[0022] 图4是表示SS方式的非接触供电变压器的T型等效电路的图。
[0023] 图5是表示实验所使用的线圈的规格的图。
[0024] 图6是图5所示的线圈的俯视图。
[0025] 图7是表示图5所示的线圈的电线的卷绕状态的图。
[0026] 图8是是表示收纳线圈的盒子对置的状态的图。
[0027] 图9是表示线圈的变压器常量的图。
[0028] 图10是表示测定结果的图。
[0029] 图11是表示电阻负荷变动时的供电效率的图。
[0030] 图12是表示G2V时的输入输出电压电流波形的图。
[0031] 图13是表示V2G时的输入输出电压电流波形的图。
[0032] 图14是表示使间隙长度发生了变化时的供电效率的图。
[0033] 图15是表示改变间隙长度以及前后左右的位置偏移来测定负荷电阻与充电电流 的关系的结果的图。
[0034] 图16是表示对车辆的二次电池进行非接触供电的系统的图。
[0035] 图17是表示以往的双向非接触供电装置的图。
【具体实施方式】
[0036] 图1用框图