JP5772851B2

JP5772851B2 - 非接触給電装置

Info

Publication number: JP5772851B2
Application number: JP2013057790A
Authority: JP
Inventors: 坂本　章; 章坂本; 宜久山口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: US20140285027A1; US9682631B2; JP2014183684A

Description

本発明は、送電側コイルと受電側コイルを備えるとともに、共振回路を構成するための送電側コンデンサ、及び、送電側フィルタ回路を備えた非接触給電装置に関する。

従来、送電側コイルと受電側コイルを備えるとともに、共振回路を構成する送電側コンデンサ、及び、送電側フィルタ回路を備えた非接触給電装置として、例えば以下に示す特許文献１に開示されている非接触給電装置がある。

この非接触給電装置は、１次巻線と２次巻線を備えている。さらに、共振回路を構成するためのコンデンサと、フィルタ回路とを備えている。

１次巻線は、高周波交流電源部から交流を供給されることで交番磁束を発生する素子である。２次巻線は、１次巻線の発生した交番磁束と鎖交することで交流を発生する素子である。コンデンサは、１次巻線とともに共振回路を構成する素子である。コンデンサは、１次巻線に並列接続されている。フィルタ回路は、高周波交流電源部から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する回路である。フィルタ回路は、直列接続されたコイルとコンデンサからなり、高周波交流電源部と１次巻線の間に接続されている。

フィルタ回路、コンデンサ及び１次巻線によって構成される回路のインピーダンスの周波数特性は、１つの極大点と、２つ極小点を有している。一方の極小点は、フィルタ回路及び１次巻線によって構成される回路の共振によるもので、極大点の周波数よりも低周波数側に形成されている。また、他方の極小点は、フィルタ回路及びコンデンサによって構成される回路の共振によるもので、極大点の周波数よりも高周波数側に形成されている。

高周波交流電源部から供給される交流は矩形波状である。そのため、基本波の周波数成分と、基本波の奇数次高調波成分を含んでいる。高周波交流電源から供給される交流の基本波の周波数は、一般的に、電流を抑えて送電できるよう極大点付近の周波数に設定されている。

特開２０１２−１０５５０３号公報

ところで、フィルタ回路、コンデンサ及び１次巻線によって構成される回路のインピーダンスの周波数特性において、極大点よりも高周波数側に形成される極小点の周波数が、基本波の３倍の周波数と一致していた場合、奇数次高調波成分の中で最も振幅が大きく、送電に寄与しない３次高調波成分の電流が増加してしまう。その結果、損失が増加してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、交流電源から供給される交流に含まれる高調波成分による損失を抑えることができる非接触給電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、交流電源から交流が供給されることで磁束を発生する送電側コイルと、送電側コイルに並列接続され、送電側コイルとともに共振回路を構成する送電側コンデンサと、直列接続されたリアクトル及びコンデンサからなり、交流電源と、送電側コンデンサの接続された送電側コイルの間に接続される送電側フィルタ回路と、送電側コイルの発生した磁束と鎖交することで交流を発生する受電側コイルと、を備えた非接触給電装置において、送電側フィルタ回路、送電側コンデンサ及び送電側コイルによって構成される回路のインピーダンスの周波数特性における、極大点よりも高周波数側に形成される極小点の周波数が、交流電源から供給される交流の基本波の周波数より大きく、基本波の３倍の周波数より小さくなるように、送電側フィルタ回路のリアクトルのインダクタンス及びコンデンサの容量、送電側コンデンサの容量、及び、送電側コイルのインダクタンスが設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、基本波の３次高調波成分に対するインピーダンスを増加させることができる。そのため、奇数次高調波成分の中で最も振幅が大きく、送電に寄与しない３次高調波成分の電流の増加を抑えることができる。従って、交流電源から供給される交流に含まれる高調波成分による損失を抑えることができる。

第１実施形態における非接触給電装置の回路図である。図１に示す送電側フィルタ回路、送電側コンデンサ及び送電側コイルによって構成される回路のインピーダンスの周波数特性のグラフである。図１に示すインバータ回路から出力される交流電圧、交流電流の波形図である。極小値の周波数が基本波の３次高調波に一致した場合のインピーダンスの周波数特性のグラフである。極小値の周波数が基本波の３次高調波に一致した場合のインバータ回路から出力される交流電圧、交流電流の波形図である。第２実施形態における非接触給電装置の回路図である。第３実施形態における非接触給電装置の回路図である。

次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る非接触給電装置を、電気自動車やハイブリッド車に搭載された車載バッテリに非接触で送電する非接触給電装置に適用した例を示す。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態の非接触給電装置の構成について説明する。

図１に示す非接触給電装置１は、車両外部の商用電源ＡＣ１（交流電源）から車両に搭載された車載バッテリＢ１に非接触で送電し、車載バッテリＢ１を充電する装置である。非接触給電装置１は、送電側コイル１０と、送電側コンデンサ１１と、受電側コイル１２と、受電側コンデンサ１３と、送電回路１４（交流電源）と、送電側フィルタ回路１５と、受電回路１６と、制御回路１７とを備えている。

送電側コイル１０は、交流が供給されることで交番磁束を発生する素子である。送電側コイル１０は、駐車スペースの地表面の所定位置に設置されている。

送電側コンデンサ１１は、送電側コイル１０とともに共振回路を構成する素子である。送電側コンデンサ１１は、送電側コイル１０に並列接続されている。

受電側コイル１２は、送電側コイル１０の発生した交番磁束が鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する素子である。受電側コイル１２は、駐車スペースに車両を駐車したときに、上下方向に間隔をあけて送電側コイル１０と対向して配置されよう、車両の底部に設置されている。

受電側コンデンサ１３は、受電側コイル１２とともに共振回路を構成する素子である。受電側コンデンサ１３は、受電側コイル１２に並列接続されている。

ここで、送電側コイル１０及び受電側コイル１２のインダクタンスは、駐車スペースや車両の大きさ、駐車スペースの地表面と車両の底部との間隔等を考慮して設定されている。また、送電側コンデンサ１１及び受電側コンデンサ１３の容量は、送電側コイル１０と受電側コイル１２が基準となる所定の対向状態のときに、送電回路１４から送電側コンデンサ１１の接続された送電側コイル１０に供給される交流の力率が１となるように、又は、選択可能な範囲内で限りなく１に近づくように設定されている。

送電回路１４は、商用電源ＡＣ１から供給される交流を高周波数の交流に変換し、送電側コンデンサ１１の接続された送電側コイル１０に供給する回路である。送電回路１４は、送電側コンバータ回路１４０と、インバータ回路１４１とを備えている。

送電側コンバータ回路１４０は、商用電源ＡＣ１から供給される交流を直流に変換してインバータ回路１４１に供給する回路である。送電側コンバータ回路１４０は、ダイオードをブリッジ接続して構成される整流回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路とによって構成されている。送電側コンバータ回路１４０は、商用電源ＡＣ１及びインバータ回路１４１にそれぞれ接続されている。

インバータ回路１４１は、送電側コンバータ回路１４０から供給される直流を高周波数の矩形波状の交流に変換し、送電側フィルタ回路１５を介して送電側コンデンサ１１の接続された送電側コイル１０に供給する回路である。インバータ回路１４１は、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴをブリッジ接続して構成されている。そして、ＩＧＢＴをスイッチングすることによって、送電側コンバータ回路１４０から供給される直流を高周波数の矩形波状の交流に変換し、送電側フィルタ回路１５を介して送電側コンデンサ１１の接続された送電側コイル１０に供給する。インバータ回路１４１は、送電側コンバータ回路１４０に接続されるとともに、送電側フィルタ回路１５を介して送電側コンデンサ１１の接続された送電側コイル１０に接続されている。

送電側フィルタ回路１５は、インバータ回路１４１から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する回路である。送電側フィルタ回路１５は、直列接続されたリアクトル１５０とコンデンサ１５１からなり、インバータ回路１４１と、送電側コンデンサ１１の接続された送電側コイル１０の間に接続されている。

ところで、送電側フィルタ回路１５、送電側コンデンサ１１及び送電側コイル１０によって構成される回路の送電回路１４側から見たインピーダンスの周波数特性は、図２に示すように、１つの極大点Ａと、２つ極小点Ｂ、Ｃを有している。極小点Ｂは、送電側フィルタ回路１５及び送電側コイル１０によって構成される回路の共振によるもので、極大点Ａの周波数ｆａよりも低周波数側に形成されている。また、極小点Ｃは、送電側フィルタ回路１５及び送電側コンデンサ１１によって構成される回路の共振によるもので、極大点Ａの周波数ｆａよりも高周波数側に形成されている。

ここで、図１に示すリアクトル１５０のインダクタンスとコンデンサ１５１の容量は、図２に示す極小点Ｃの周波数ｆｃが、インバータ回路１４１から供給される矩形波状の交流の基本波の周波数ｆ０より大きく、基本波の３倍の周波数より小さくなるように調整されている。具体的には、基本波の周波数ｆ０より大きく、基本波の２倍の周波数より小さくなるように調整されている。より具体的には、基本波の１．７倍の周波数になるように調整されている。

極小点Ｃの周波数ｆｃは、送電側コイル１０のインダクタンスや、送電側コンデンサ１１の容量を調整して設定することができる。しかし、他の制約により、これらを自由に調整できないため、リアクトル１５０のインダクタンスとコンデンサ１５１の容量を調整して設定している。

図１に示す受電回路１６は、受電側コンデンサ１３の接続された受電側コイル１２から供給される交流を直流に変換し、車載バッテリＢ１に供給する回路である。受電回路１６は、整流回路１６０と、受電側コンバータ回路１６１とを備えている。

整流回路１６０は、受電側コンデンサ１３の接続された受電側コイル１２から供給される交流を整流して直流に変換し、受電側コンバータ回路１６１に供給する回路である。整流回路１６０は、ダイオードをブリッジ接続して構成されている。整流回路１６０は、受電側コンデンサ１３の接続された受電側コイル１２に接続されるとともに、受電側コンバータ回路１６１に接続されている。

受電側コンバータ回路１６１は、整流回路１６０から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して車載バッテリＢ１に供給する回路である。受電側コンバータ回路１６１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路によって構成されている。受電側コンバータ回路１６１は、整流回路１６０及び車載バッテリＢ１にそれぞれ接続されている。

制御回路１７は、商用電源ＡＣ１から車載バッテリＢ１に送電するために、送電回路１４及び受電回路１６を制御する回路である。制御回路１７は、送電側制御回路１７０と、受電側制御回路１７１とを備えている。

送電側制御回路１７０は、受電側制御回路１７１との間で制御に必要な情報を無線通信によって送受信し、送電側コンバータ回路１４０及びインバータ回路１４１を制御する回路である。送電側制御回路１７０は、送電側コンバータ回路１４０及びインバータ回路１４１にそれぞれ接続されている。

受電側制御回路１７１は、送電側制御回路１７０との間で制御に必要な情報を無線通信によって送受信し、受電側コンバータ回路１６１を制御する回路である。受電側制御回路１７１は、受電側コンバータ回路１６１に接続されている。

次に、図１〜図３を参照して非接触給電装置の動作について説明する。

駐車スペースに車両を駐車すると、図１に示す送電側コイル１０と受電側コイル１２が上下方向、前後方向及び左右方向の所定の範囲内で対向する。この状態で充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、非接触給電装置１は動作を開始する。

送電側コンバータ回路１４０は、送電側制御回路１７０によって制御され、商用電源ＡＣ１から供給される交流を直流に変換してインバータ回路１４１に供給する。インバータ回路１４１は、送電側制御回路１７０によって制御され、送電側コンバータ回路１４０から供給される直流を高周波数の矩形波状の交流（例えば数十ｋＨｚ）に変換し、送電側フィルタ回路１５を介して送電側コンデンサ１１の接続された送電側コイル１０に供給する。送電側フィルタ回路１５は、インバータ回路１４１から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する。送電側コンデンサ１１の接続された送電側コイル１０は、インバータ回路１４１から交流が供給されることで交番磁束を発生する。

図２に示すように、送電側フィルタ回路１５、送電側コンデンサ１１及び送電側コイル１０によって構成される回路のインピーダンスの周波数特性において、極小値Ｃの周波数ｆｃは、インバータ回路１４１から供給される矩形波状の交流の基本波の１．７倍の周波数になるように設定されている。そのため、図３に示すように、基本波の３次高調波成分の電流が抑えられ、基本波に近い交流電流が流れることになる。

図１に示す受電側コンデンサ１３の接続された受電側コイル１２は、送電側コイル１０の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する。整流回路１６０は、受電側コンデンサ１３の接続された受電側コイル１２から供給される交流を整流して直流に変換し、受電側コンバータ回路１６１に供給する。受電側コンバータ回路１６１は、受電側制御回路１７１によって制御され、整流回路１６０から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して車載バッテリＢ１に供給し、車載バッテリＢ１を充電する。このようにして、商用電源ＡＣ１から車載バッテリＢ１に非接触で送電することができる。

次に、効果について説明する。

インバータ回路１４１から供給される交流は矩形波状である。そのため、基本波の周波数成分と、基本波の奇数次高調波成分を含んでいる。図４に示すように、送電側フィルタ回路１５、送電側コンデンサ１１及び送電側コイル１０によって構成される回路のインピーダンスの周波数特性において、極小点Ｃの周波数ｆｃが基本波の３倍の周波数と一致していた場合、図５に示すように、奇数次高調波成分の中で最も振幅が大きく、送電に寄与しない３次高調波成分の電流が増加してしまう。

しかし、第１実施形態によれば、図２に示すように、極小点Ｃの周波数ｆｃが基本波の周波数ｆ０より大きく、基本波の３倍の周波数より小さくなるように、送電側フィルタ回路１５のリアクトル１５０のインダクタンス及びコンデンサ１５１の容量、送電側コンデンサ１１の容量、及び、送電側コイル１０のインダクタンスが設定されている。そのため、基本波の３次高調波成分に対するインピーダンスを増加させることができる。従って、図３に示すように、奇数次高調波成分の中で最も振幅が大きく、送電に寄与しない３次高調波成分の電流の増加を抑えることができる。これにより、インバータ回路１４１から供給される交流に含まれる高調波成分による損失を抑えることができる。

インバータ回路１４１から供給される交流が正側又は負側にオフセットしていた場合、基本波の偶数次高調波を含むようになる。

しかし、第１実施形態によれば、図２に示すように、極小点Ｃの周波数ｆｃが、基本波の２倍の周波数以外の周波数になるように設定されている。そのため、基本波の２次高調波成分に対するインピーダンスを増加させることができる。従って、偶数次の高調波成分の中で最も振幅が大きく、送電に寄与しない２次高調波成分の電流の増加を抑えることができる。これにより、インバータ回路１４１から供給される交流が正側又は負側にオフセットし、偶数次高調波成分を含むようになっても、高調波成分による損失を抑えることができる。

第１実施形態によれば、極小点Ｃの周波数ｆｃが、基本波の周波数ｆ０より大きく、基本波の２倍の周波数より小さくなるように設定されている。そのため、基本波の２次高調波成分より高周波数側のインピーダンスを増加させることができる。従って、ノイズの発生を抑えることができる。

なお、第１実施形態では、極小点Ｃの周波数ｆｃが、基本波の１．７倍の周波数になるように設定されている例を挙げているが、これに限られるものではない。例えば、極小点Ｃの周波数ｆｃが、基本波の１．５倍の周波数になるように設定されていてもよい。

また、第１実施形態では、極小点Ｃの周波数ｆｃが、基本波の周波数ｆ０より大きく、基本波の２倍の周波数より小さくなるように設定されている例を挙げているが、これに限られるものではない。極小点Ｃの周波数ｆｃが、基本波の２倍の周波数より大きく、基本波の３倍の周波数より小さくなるように設定されていてもよい。例えば、基本波の２．５倍になるように設定されていてもよい。送電側フィルタ回路１５のリアクトル１５０のインダクタンスを調整して極小点Ｃの周波数ｆｃを設定する場合、リアクトル１５０のインダクタンスを小さくすると、極小点Ｃの周波数ｆｃが大きくなる。そのため、極小点Ｃの周波数ｆｃが、基本波の周波数ｆ０より大きく、基本波の２倍の周波数より小さくなるように設定されている場合に比べ、リアクトル１５０のインダクタンスを小さくすることができる。つまり、リアクトル１５０のターン数を減らすことができる。これにより、損失を抑え、効率を向上させることができる。

さらに、第１実施形態では、他の制約により、送電側コイル１０のインダクタンスや、送電側コンデンサ１１の容量を自由に調整できないため、送電側フィルタ回路１５のリアクトル１５０のインダクタンスとコンデンサ１５１の容量を調整して極小点Ｃの周波数ｆｃを設定する例を挙げているが、これに限られるものではない。送電側コイル１０のインダクタンスや、送電側コンデンサ１１の容量を自由に調整できる場合、これらを調整して極小点Ｃの周波数ｆｃを設定するようにしてもよい。

加えて、第１実施形態では、本発明に係る非接触給電装置を、電気自動車やハイブリッド車に搭載された車載バッテリに非接触で送電する非接触給電装置に適用した例を挙げているが、これに限られるものではない。家電製品に非接触で送電する非接触給電装置に適用してもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の非接触給電装置について説明する。第２実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置が１組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサで送電側フィルタ回路を構成するのに対して、２組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサで送電側フィルタ回路を構成するようにしたものである。

まず、図６を参照して第２実施形態の非接触給電装置の構成について説明する。

図６に示す非接触給電装置２は、車両外部の商用電源ＡＣ２（交流電源）から車載バッテリＢ２に非接触で送電し、車載バッテリＢ２を充電する装置である。非接触給電装置２は、送電側コイル２０と、送電側コンデンサ２１と、受電側コイル２２と、受電側コンデンサ２３と、送電回路２４（交流電源）と、送電側フィルタ回路２５と、受電回路２６と、制御回路２７とを備えている。

送電側コイル２０、送電側コンデンサ２１、受電側コイル２２、受電側コンデンサ２３及び送電回路２４は、第１実施形態の送電側コイル１０、送電側コンデンサ１１、受電側コイル１２、受電側コンデンサ１３及び送電回路１４と同一構成である。

送電側フィルタ回路２５は、インダクタンス及び容量が互いに等しい２組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサ、リアクトル２５０及びコンデンサ２５１と、リアクトル２５２及びコンデンサ２５３によって構成されている。リアクトル２５０及びコンデンサ２５１は、インバータ回路２４１の一方の出力端と、送電側コンデンサ２１の接続された送電側コイル２０の一端の間に接続されている。また、リアクトル２５２及びコンデンサ２５３は、インバータ回路２４１の他方の出力端と、送電側コンデンサ２１の接続された送電側コイル２０の他端の間に接続されている。

受電回路２６及び制御回路２７は、第１実施形態の受電回路１６及び制御回路１７と同一構成である。

動作については、第１実施形態と同一であるため説明を省略する。

次に、第２実施形態の効果について説明する。

第２実施形態によれば、送電側フィルタ回路２５は、インダクタンス及び容量が互いに等しい２組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサによって構成されている。リアクトル２５０及びコンデンサ２５１は、インバータ回路２４１の一方の出力端と、送電側コンデンサ２１の接続された送電側コイル２０の一端の間に、リアクトル２５２及びコンデンサ２５３は、インバータ回路２４１の他方の出力端と、送電側コンデンサ２１の接続された送電側コイル２０の他端の間にそれぞれ接続されている。そのため、インバータ回路２４１から送電側フィルタ回路２５及び配線用ケーブルを介して送電側コイル２０の一端及び他端に至る一対の経路のうち、いずれか一方の経路の対地容量が変化しても、もう一方の経路で所定の周波数成分を除去し、ノイズによる影響を抑えることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の非接触給電装置について説明する。第３実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置が商用電源から車載バッテリに送電するのに対し、送電回路及び受電回路の構成、並びに、制御回路の制御を一部変更して、車載バッテリから商用電源にも送電できるようにしたものである。

まず、図７を参照して、第３実施形態の非接触給電装置の構成について説明する。

図７に示す非接触給電装置３は、商用電源ＡＣ３（交流電源）から車載バッテリＢ３に非接触で送電し、車載バッテリＢ３を充電する装置である。また、車載バッテリＢ３から商用電源ＡＣ３に非接触で送電し、商用電源ＡＣ３に電力を供給することができる装置でもある。非接触給電装置３は、送電側コイル３０と、送電側コンデンサ３１と、受電側コイル３２と、受電側コンデンサ３３と、送電回路３４（交流電源）と、送電側フィルタ回路３５と、受電回路３６と、制御回路３７とを備えている。さらに、受電側フィルタ回路３８を備えている。

送電側コイル３０、送電側コンデンサ３１、受電側コイル３２及び受電側コンデンサ３３は、第１実施形態の送電側コイル１０、送電側コンデンサ１１、受電側コイル１２及び受電側コンデンサ１３と同一構成である。

送電回路３４は、商用電源ＡＣ３から供給される交流を高周波数の交流に変換し、送電側コンデンサ３１の接続された送電側コイル３０に供給する回路である。また、送電側コンデンサ３１の接続された送電側コイル３０から供給される交流を直流に変換し、商用電源ＡＣ３に供給することができる回路でもある。送電回路３４は、送電側コンバータ回路３４０と、インバータ回路３４１とを備えている。

送電側コンバータ回路３４０は、商用電源ＡＣ３から供給される交流を直流に変換してインバータ回路３４１に供給する回路である。また、インバータ回路３４１から供給される直流を交流に変換して商用電源ＡＣ３に供給することができる回路でもある。送電側コンバータ回路３４０は、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴをブリッジ接続して構成される整流回路と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路とによって構成されている。そして、フリーホイールダイオードによって商用電源ＡＣ３から供給される交流を整流して直流に変換するともに、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路によってその直流を電圧の異なる直流に変換し、インバータ回路３４１に供給する。また、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路によって、インバータ回路３４１から供給される直流を電圧の異なる直流に変換するとともに、ＩＧＢＴをスイッチングすることによって、その直流を交流に変換して商用電源ＡＣ３に供給することもできる。送電側コンバータ回路３４０は、商用電源ＡＣ３及びインバータ回路３４１にそれぞれ接続されている。

インバータ回路３４１は、送電側コンバータ回路３４０から供給される直流を高周波数の矩形波状の交流に変換し、送電側コンデンサ３１の接続された送電側コイル３０に供給する回路である。また、送電側コンデンサ３１の接続された送電側コイル３０から供給される交流を整流して直流に変換し、送電側コンバータ回路３４０に供給することができる回路でもある。インバータ回路３４１は、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴをブリッジ接続して構成されている。そして、ＩＧＢＴをスイッチングすることによって、送電側コンバータ回路３４０から供給される直流を高周波数の矩形波状の交流に変換し、送電側コンデンサ３１の接続された送電側コイル３０に供給する。また、ＩＧＢＴをオフした状態で、フリーホイールダイオードによって、送電側コンデンサ３１の接続された送電側コイル３０から供給される交流を整流して直流に変換し、送電側コンバータ回路３４０に供給することもできる。インバータ回路３４１は、送電側コンバータ回路３４０に接続されるとともに、送電側フィルタ回路３５を介して送電側コンデンサ３１の接続された送電側コイル３０に接続されている。

送電側フィルタ回路３５は、リアクトル３５０と、コンデンサ３５１とを備えている。送電側フィルタ回路３５は、第１実施形態の送電側フィルタ回路１５と同一構成である。

受電側フィルタ回路３８は、整流回路３６０から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する回路である。受電側フィルタ回路３８は、直列接続されたリアクトル３８０とコンデンサ３８１からなり、受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２と受電回路３６の間に接続されている。

ところで、受電側フィルタ回路３８、受電側コンデンサ３３及び受電側コイル３２によって構成される回路の受電回路３６側から見たインピーダンスの周波数特性は、第１実施形態の送電側フィルタ回路１５、送電側コンデンサ１１及び送電側コイル１０によって構成される回路の送電回路１４側から見たインピーダンスの周波数特性と同様に、１つの極大点と、２つの極小点を有している。

ここで、リアクトル３８０のインダクタンスとコンデンサ３８１の容量は、極大点の周波数よりも高周波数側に形成極小点の周波数が、車載バッテリＢ３から商用電源ＡＣ３に送電する際に、整流回路３６０から供給される矩形波状の交流の基本波の周波数より大きく、基本波の３倍の周波数より小さくなるように調整されている。具体的には、基本波の周波数より大きく、基本波の２倍の周波数より小さくなるように調整されている。より具体的には、基本波の１．７倍の周波数になるように調整されている。

受電回路３６は、受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２から供給される交流を直流に変換し、車載バッテリＢ３に供給する回路である。また、車載バッテリＢ３から供給される直流を交流に変換し、受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２に供給することができる回路でもある。受電回路３６は、整流回路３６０と、受電側コンバータ回路３６１とを備えている。

整流回路３６０は、受電側フィルタ回路３８を介して受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２から供給される交流を整流して直流に変換し、受電側コンバータ回路３６１に供給する回路である。また、受電側コンバータ回路３６１から供給される直流を高周波数の矩形波状の交流に変換し、受電側フィルタ回路３８を介して受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２に供給することができる回路でもある。整流回路３６０は、フリーホイールダイオードが逆並列接続されたＩＧＢＴをブリッジ接続して構成されている。そして、ＩＧＢＴをオフした状態で、フリーホイールダイオードによって、受電側フィルタ回路３８を介して受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２から供給される交流を整流して直流に変換し、受電側コンバータ回路３６１に供給する。また、ＩＧＢＴをスイッチングすることによって、受電側コンバータ回路３６１から供給される直流を高周波数の矩形波状の交流に変換し、受電側フィルタ回路３８を介して受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２に供給することもできる。整流回路３６０は、受電側フィルタ回路３８を介して受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２に接続されるとともに、受電側コンバータ回路３６１に接続されている。

受電側コンバータ回路３６１は、整流回路３６０から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して車載バッテリＢ３に供給する回路である。また、車載バッテリＢ３から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して整流回路３６０に供給することができる回路でもある。受電側コンバータ回路３６１は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ回路によって構成されている。受電側コンバータ回路３６１は、整流回路３６０及び車載バッテリＢ３にそれぞれ接続されている。

制御回路３７は、商用電源ＡＣ３から車載バッテリＢ３に送電するために、送電回路３４及び受電回路３６を制御する回路である。また、車載バッテリＢ３から商用電源ＡＣ３に送電するために、送電回路３４及び受電回路３６を制御する回路でもある。制御回路３７は、送電側制御回路３７０と、受電側制御回路３７１とを備えている。

送電側制御回路３７０は、受電側制御回路３７１との間で制御に必要な情報を無線通信によって送受信し、商用電源ＡＣ３から車載バッテリＢ３に送電するために、送電側コンバータ回路３４０及びインバータ回路３４１を制御する回路である。また、車載バッテリＢ３から商用電源ＡＣ３に送電するために、送電側コンバータ回路３４０及びインバータ回路３４１を制御する回路でもある。送電側制御回路３７０は、送電側コンバータ回路３４０及びインバータ回路３４１にそれぞれ接続されている。

受電側制御回路３７１は、送電側制御回路３７０との間で制御に必要な情報を無線通信によって送受信し、商用電源ＡＣ３から車載バッテリＢ３に送電するために、整流回路３６０及び受電側コンバータ回路３６１を制御する回路である。また、車載バッテリＢ３から商用電源ＡＣ３に送電するために、整流回路３６０及び受電側コンバータ回路３６１を制御する回路でもある。受電側制御回路３７１は、整流回路３６０及び受電側コンバータ回路３６１にそれぞれ接続されている。

次に、図７を参照して第３実施形態の非接触給電装置の動作について説明する。商用電源ＡＣ３から車載バッテリＢ３に送電する動作については、第１実施形態の非接触給電装置１と同一であるため説明を省略する。車載バッテリＢ３から商用電源ＡＣ３に送電する動作について説明する。

受電側コンバータ回路３６１は、受電側制御回路３７１によって制御され、車載バッテリＢ３から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して整流回路３６０に供給する。整流回路３６０は、受電側制御回路３７１によって制御され、受電側コンバータ回路３６１から供給される直流を高周波数の矩形波状の交流（例えば数十ｋＨｚ）に変換し、受電側フィルタ回路３８を介して受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２に供給する。受電側フィルタ回路３８は、整流回路３６０から供給される交流に含まれる所定の周波数成分を除去する。受電側コンデンサ３３の接続された受電側コイル３２は、整流回路３６０から交流が供給されることで交番磁束を発生する。

受電側フィルタ回路３８、受電側コンデンサ３３及び受電側コイル３２によって構成される回路のインピーダンスの周波数特性において、極大点の周波数よりも高周波数側に形成される極小値が、整流回路３６０から供給される矩形波状の交流の基本波の１．７倍の周波数になるように設定されている。そのため、基本波の３次高調波成分の電流が抑えられ、基本波に近い交流電流が流れることになる。

送電側コンデンサ３１の接続された送電側コイル３０は、受電側コイル３２の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する。インバータ回路３４１は、送電側制御回路３７０によって制御され、送電側コンデンサ３１の接続された送電側コイル３０から供給される交流を整流して直流に変換し、送電側コンバータ回路３４０に供給する。送電側コンバータ回路３４０は、送電側制御回路３７０によって制御され、インバータ回路３４１から供給される直流を電圧の異なる直流に変換して商用電源ＡＣ３に供給する。このようにして、車載バッテリＢ３から商用電源ＡＣ１に非接触で送電することができる。

次に、第３実施形態の効果について説明する。

第３実施形態によれば、非接触給電装置３は、商用電源ＡＣ３から車載バッテリＢ３に非接触で送電し、車載バッテリＢ３を充電することができる。また、車載バッテリＢ３から商用電源ＡＣ３に非接触で送電し、商用電源ＡＣ３に電力を供給することもできる。いずれの場合においても、第１実施形態の非接触給電装置１と同様の効果を得ることができる。

なお、第３実施形態では、１組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサで送電側フィルタ回路を構成する例を挙げているが、これに限られるものではない。第２実施形態の非接触給電装置２のように、２組の直列接続されたリアクトル及びコンデンサで送電側フィルタ回路を構成するようにしてもよい。

１・・・非接触給電装置、１０・・・送電側コイル、１１・・・送電側コンデンサ、１２・・・受電側コイル、１３・・・受電側コンデンサ、１４・・・送電回路（交流電源）、１５・・・送電側フィルタ回路、１５０・・・リアクトル、１５１・・・コンデンサ、１６・・・受電回路、１７・・・制御回路、ＡＣ１・・・商用電源（交流電源）、Ｂ１・・・車載バッテリ

Claims

交流電源（ＡＣ１、１４、ＡＣ２、２４）から交流が供給されることで磁束を発生する送電側コイル（１０、２０）と、
前記送電側コイルに並列接続され、前記送電側コイルとともに共振回路を構成する送電側コンデンサ（１１、２１）と、
直列接続されたリアクトル（１５０、２５０、２５２）及びコンデンサ（１５１、２５１、２５３）からなり、前記交流電源と、前記送電側コンデンサの接続された前記送電側コイルの間に接続される送電側フィルタ回路（１５、２５）と、
前記送電側コイルの発生した磁束と鎖交することで交流を発生する受電側コイル（１２、２２）と、
を備えた非接触給電装置において、
前記送電側フィルタ回路、前記送電側コンデンサ及び前記送電側コイルによって構成される回路のインピーダンスの周波数特性における、極大点よりも高周波数側に形成される極小点の周波数が、前記交流電源から供給される交流の基本波の周波数より大きく、基本波の３倍の周波数より小さくなるように、前記送電側フィルタ回路の前記リアクトルのインダクタンス及び前記コンデンサの容量、前記送電側コンデンサの容量、並びに、前記送電側コイルのインダクタンスが設定されていることを特徴とする非接触給電装置。
極大点よりも高周波数側に形成される極小点の周波数が、前記交流電源から供給される交流の基本波の２倍の周波数以外の周波数になるように、前記送電側フィルタ回路の前記リアクトルのインダクタンス及び前記コンデンサの容量、前記送電側コンデンサの容量、並びに、前記送電側コイルのインダクタンスが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
極大点よりも高周波数側に形成される極小点の周波数が、前記交流電源から供給される交流の基本波の周波数より大きく、基本波の２倍の周波数より小さくなるように、前記送電側フィルタ回路の前記リアクトルのインダクタンス及び前記コンデンサの容量、前記送電側コンデンサの容量、並びに、前記送電側コイルのインダクタンスが設定されていることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
極大点よりも高周波数側に形成される極小点の周波数が、前記交流電源から供給される交流の基本波の１．５倍の周波数になるように、前記送電側フィルタ回路の前記リアクトルのインダクタンス及び前記コンデンサの容量、前記送電側コンデンサの容量、並びに前記送電側コイルのインダクタンスが設定されていることを特徴とする請求項３に記載の非接触給電装置。
極大点よりも高周波数側に形成される極小点の周波数が、前記交流電源から供給される交流の基本波の２倍の周波数より大きく、基本波の３倍の周波数より小さくなるように、前記送電側フィルタ回路の前記リアクトルのインダクタンス及び前記コンデンサの容量、前記送電側コンデンサの容量、並びに、前記送電側コイルのインダクタンスが設定されていることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
極大点よりも高周波数側に形成される極小点の周波数が、前記交流電源から供給される交流の基本波の２．５倍の周波数になるように、前記送電側フィルタ回路の前記リアクトルのインダクタンス及び前記コンデンサの容量、前記送電側コンデンサの容量、並びに、前記送電側コイルのインダクタンスが設定されていることを特徴とする請求項５に記載の非接触給電装置。
前記送電側フィルタ回路（２５）は、インダクタンス及び容量が互いに等しい、２組の直列接続された前記リアクトル（２５０、２５２）及び前記コンデンサ（２５１、２５３）からなり、一方の直列接続された前記リアクトル（２５０）及び前記コンデンサ（２５１）が、前記交流電源（ＡＣ２、２４）の一方の出力端と、前記送電側コンデンサ（２１）の接続された前記送電側コイル（２０）の一端の間に接続されるとともに、他方の直列接続された前記リアクトル（２５２）及び前記コンデンサ（２５３）が、前記交流電源の他方の出力端と、前記送電側コンデンサの接続された前記送電側コイルの他端の間に接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の非接触給電装置。