TWI492476B - Non-contact power supply - Google Patents

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TWI492476B
TWI492476B TW102103478A TW102103478A TWI492476B TW I492476 B TWI492476 B TW I492476B TW 102103478 A TW102103478 A TW 102103478A TW 102103478 A TW102103478 A TW 102103478A TW I492476 B TWI492476 B TW I492476B
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河口祐樹
嶋田尊衛
叶田玲彥
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日立製作所股份有限公司
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Description

非接觸給電裝置
本發明是有關將給電變壓器使用至電動汽車等車輛或工廠的搬送裝置的電源裝置、電動工具、或電視或電腦等的固定型機器或行動電話等的行動機器等以電能作為動力源的機器，以非接觸來傳送電力之非接觸給電裝置。
近年來，作為用以充電例如電動汽車的二次電池之充電裝置，有在進行充電時不需要插頭及電源的連接，在設置於地上側的給電側電路的送電線圈與設置於車輛的受電側電路的受電線圈之間以非接觸傳送電力而進行充電的非接觸給電裝置。
但，就對電動汽車等車輛供給電力的非接觸給電裝置而言，送電線圈與受電線圈間的相對位置未必一定，因此送電線圈與受電線圈間的結合狀態會隨相對位置的變化而變化。
在專利文獻1及專利文獻2是揭示：在非接觸給電裝置中，具有對負荷供給電力的給電模式、及使從給電側電 路往送電線圈供給的高頻電力的頻率變化而來探索共振電路的頻率特性的掃描模式，藉由掃描模式來檢測出對應於送電線圈與受電線圈的結合狀態之最適的頻率，藉此謀求非接觸給電裝置的高效率化之技術。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2010-166693號公報
[專利文獻2]特開2010-233442號公報
然而，在對電動汽車等車輛或工廠的搬送裝置的電源裝置、電動工具或電視或電腦等的固定型機器或行動電話等的行動機器等供給電力的非接觸給電裝置中，一旦送電線圈與受電線圈間的結合狀態變化，則從給電側電路供給的電力的功率因素會降低。藉此，相對於從給電側電路供給的電力，往受電側電路傳送的電力的效率會降低，有無法進行有效率的充電動作之課題。
並且，在專利文獻1及專利文獻2中，有關相較於給電模式時，使掃描模式時的電力相較於給電模式時小電力化的技術未有任何的揭示，有非接觸給電裝置的耗費電力變大的課題。
本發明是有鑑於前述課題而研發者，其目的 是在於提供一種在非接觸給電裝置中，降低掃描模式時的耗費電力之非接觸給電裝置。
為了解決前述的課題，達成本發明的目的，而如以下般構成。
亦即，本發明的非接觸給電裝置係具備：第1卷線；及第1電路，其係生成第1直流電壓，具有降壓機能；第2電路，其係被連接至前述第1電路，輸入前述第1直流電壓，輸出交流電壓，而對前述第1卷線供給電力；及電流檢測手段，其係檢測出前述第2電路的輸出電流，以非接觸來傳送電力至受電側電路，該受電側電路係具備：與前述第1卷線磁氣性地結合的第2卷線、及輸入前述第2卷線的電力，輸出第2直流電壓，而往負荷供給電力的第3電路，其特徵係具有：給電模式，其係該非接觸給電裝置往前述負荷供給電力；及掃描模式，其係使前述交流電壓的頻率變化，而藉由前述電流檢測手段來探索前述第2電路的輸出電流的頻率特性， 在以前述掃描模式來動作的期間，和以前述給電模式來動作的期間作比較，將前述第1直流電壓及前述第2直流電壓設為低的值。
並且，其他的手段是在用以實施發明的形態中說明。
以上，若根據本發明，則在非接觸給電裝置中，可提供一種降低掃描模式時的耗費電力之非接觸給電裝置。
1、101、201、301、401‧‧‧非接觸給電裝置
2、102、202、302‧‧‧給電側電路
3、103、203、303‧‧‧受電側電路
4、104、204、304、404‧‧‧直流電壓生成電路、直流電壓生成手段、第1電路
5、105、205、305、405‧‧‧交流電壓生成電路、交流電壓生成手段、第2電路
6、106、206、306、406‧‧‧充電二次電路、第3電路
7、107、407‧‧‧電源、交流電源
8、408‧‧‧二次電池
11、111、211、311、411‧‧‧控制手段、第1控制手段
12、112、212、312、412‧‧‧控制手段、第2控制手段
13、14‧‧‧通訊手段、通訊機
21、22、24、26、28‧‧‧電壓感測器、電壓檢測手段
23、25、27‧‧‧電流感測器、電流檢測手段
309‧‧‧定電壓電路
400‧‧‧車輛
421‧‧‧反相器
422‧‧‧馬達
C10、C21‧‧‧平滑電容器
C11‧‧‧直流鏈電容器
Cr11~Cr14、Cr21、Cr22‧‧‧共振電容器
D1~D6‧‧‧二極體
D10、D211‧‧‧昇壓二極體
D11~D14、D21~D24‧‧‧整流二極體
D20、D210‧‧‧降壓二極體
D30‧‧‧曾納二極體、二極體、定電壓電路
L1‧‧‧昇壓電感線圈
L2‧‧‧降壓電感線圈
L3‧‧‧平滑電感線圈
Lr1‧‧‧共振電感線圈
N1‧‧‧卷線、第1卷線
N2‧‧‧卷線、第2卷線
Q1~Q6‧‧‧開關元件
S1、S201‧‧‧昇壓開關元件、昇壓開關
S2、S202‧‧‧降壓開關元件、降壓開關
SW1、SW11、SW21、SW31‧‧‧開關(第1開關)
SW32‧‧‧開關(第2開關)
T1‧‧‧給電變壓器
圖1是表示本發明的非接觸給電裝置的第1實施形態的概略的電路構成圖。
圖2是表示本發明的非接觸給電裝置的第1實施形態的充電動作的邏輯的流程圖。
圖3是表示本發明的非接觸給電裝置的第1實施形態的掃描模式的頻率探索的非接觸給電裝置的全體的動作的流程圖。
圖4是表示本發明的非接觸給電裝置的第1實施形態的掃描模式的頻率探索的交流電壓生成電路的動作邏輯的詳細的流程圖。
圖5是表示本發明的非接觸給電裝置的第1實施形態的掃描模式的頻率探索的直流電壓生成電路的動作邏輯的 詳細的流程圖。
圖6是表示本發明的非接觸給電裝置的第1實施形態的Kv為一定的掃描模式的交流電壓生成電路的頻率、電壓的特性的圖，初期頻率Fs比終了頻率Fe更高的情況。
圖7是表示本發明的非接觸給電裝置的第1實施形態的Kv為一定的掃描模式的交流電壓生成電路的頻率、電壓的特性的圖，初期頻率Fs比終了頻率Fe更低的情況。
圖8是表示本發明的非接觸給電裝置的第1實施形態的2個以上的電壓比Kv條件的掃描模式的交流電壓生成電路的頻率、電壓的特性的圖，初期頻率Fs比終了頻率Fe更高的情況。
圖9是表示本發明的非接觸給電裝置的第1實施形態的2個以上的電壓比Kv條件的掃描模式的交流電壓生成電路的頻率、電壓的特性的圖，第2次的初期頻率Fs比終了頻率Fe更低的情況。
圖10是表示本發明的非接觸給電裝置的第2實施形態的電路構成的圖。
圖11是表示本發明的非接觸給電裝置的第3實施形態的電路構成的圖。
圖12是表示本發明的非接觸給電裝置的第4實施形態的電路構成的圖。
圖13是表示本發明的非接觸給電裝置的第4實施形態的掃描模式的頻率探索的非接觸給電裝置的全體的動作的流程圖。
圖14是表示本發明的非接觸給電裝置的第4實施形態的掃描模式的頻率探索的交流電壓生成電路的動作邏輯的詳細的流程圖。
圖15是有關本發明的非接觸給電裝置的第4實施形態的掃描模式的頻率探索的直流電壓生成電路的動作邏輯的流程圖。
圖16是表示在本發明的非接觸給電裝置的受電側具備定電壓電路的第4實施形態的掃描模式的交流電壓生成手段的頻率、電壓的特性的圖。
圖17是表示在本發明的非接觸給電裝置的受電側具備定電壓電路的第4實施形態的2個以上的電壓比Kv條件的掃描模式的交流電壓生成手段的頻率、電壓的特性的圖。
圖18是表示採用本發明的非接觸給電裝置的實施形態的電動汽車的電源系統的概要的構成的圖。
以下，說明有關本發明的非接觸給電裝置的實施形態。
(第1實施形態)
參照圖1~圖9來說明本發明的第1實施形態。
圖1是表示本發明的第1實施形態的非接觸給電裝置1的概略的電路構成圖。另外，以電動汽車的非接觸給電 系統時為例說明，但亦可應用在工具、家電。
<非接觸給電裝置1及非接觸給電系統的概要>
非接觸給電裝置1是以連接於電源7與二次電池8之間的給電側電路2及受電側電路3所構成。藉由給電側電路2的卷線N1及受電側電路3的卷線N2所構成的給電變壓器T1的磁氣性結合來從給電側電路2往受電側電路3以非接觸供給電力。
電動汽車的非接觸給電系統時，給電側電路2是被配置於地上側。受電側電路3是被設於電動汽車側。
並且，給電側電路2是藉由通訊手段13、14或未圖示的別的感測器來進行設於電動汽車側的受電側電路3的檢測(車輛檢測)。
<給電側電路2的概要>
給電側電路2是具備：直流電壓生成電路4(第1電路、直流電壓生成手段)、電壓檢測手段21(電壓感測器)、交流電壓生成電路5(第2電路、交流電壓生成手段)、共振電容器Cr11、卷線N1(第1卷線)、電壓檢測手段22(電壓感測器)、電流檢測手段23(電流感測器)、控制手段11(第1控制手段)及通訊手段13。
另外，直流電壓生成電路4是輸入電源7的電力而輸出直流的鏈電壓(直流鏈電壓)。
電壓檢測手段21是檢測出直流電壓生成電路4的輸 出電壓的直流鏈電壓Vdc，且將該資訊傳達至控制手段11。
交流電壓生成電路5是輸入直流電壓生成電路4的輸出電壓的直流鏈電壓，輸出任意的頻率fsw的交流電壓，且往卷線N1供給高頻電力。
共振電容器Cr11是與卷線N1形成LC共振電路，補償卷線N1的漏電感，且使交流電壓生成電路5的輸出電流的功率因素接近1。
卷線N1是與後記的受電側電路3的卷線N2磁氣性地結合，藉此以非接觸來往卷線N2供給電力。
電壓檢測手段22是檢測出交流電壓生成電路5的輸出電壓，且將該資訊傳達至控制手段11。
電流檢測手段23是檢測出從交流電壓生成電路5輸出的共振電流，且將該資訊傳達至控制手段11。
控制手段11是分別控制直流電壓生成電路4及交流電壓生成電路5。藉由此控制，直流鏈電壓Vdc及交流電壓的頻率fsw會分別被控制成任意的值。
通訊手段13是與後記的受電側電路3的通訊手段14進行通訊。藉由此通訊來交換有關給電側電路2及受電側電路3的非接觸給電的資訊。
<受電側電路3的概要>
另一方面，受電側電路3是被搭載於車輛400(圖18)，具備卷線N2(第2卷線)、共振電容器Cr21、充 電二次電路6(第3電路)、平滑電容器C21、電壓檢測手段24、電流檢測手段25、控制手段12(第2控制手段)、開關SW1(第1開關)及通訊手段14。
另外，卷線N2是藉由與卷線N1磁氣性地結合來從卷線N1以非接觸供給電力。
共振電容器Cr21是補償卷線N2的漏電感，提高給電變壓器T1間的傳送效率。
充電二次電路6是將卷線N2的交流電力變換成直流電力，經由平滑電容器C21來往二次電池8供給直流電力。
平滑電容器C21是將包含充電二次電路6所整流後的高調波的直流電力予以積蓄、平滑，而往二次電池8供給質佳的直流電力。
電壓檢測手段24是檢測出充電二次電路6的輸出電壓Vo，且將該資訊傳達至控制手段12。
電流檢測手段25是檢測出充電二次電路6的輸出電流，且將該資訊傳達至控制手段12。
控制手段12是控制開關SW1的開閉。
開關SW1是開閉二次電池8與受電側電路3之間。開關SW1是像前述那樣藉由控制手段12來控制，從電源7往二次電池8供給電力的給電模式時以外是關閉，從二次電池8切離受電側電路3。
通訊手段14是與給電側電路2的通訊手段13進行通訊。藉由此通訊來交換有關給電側電路2與受電側電路3 的非接觸給電的資訊。
另外，控制手段11與控制手段12是藉由通訊手段13及通訊手段14來以無線連接。
<有關充電動作>
以下參照圖2來說明有關在以上那樣構成的非接觸給電裝置1中，從充電開始到充電終了為止的充電動作的概略。
圖2是表示本發明的第1實施形態的非接觸給電裝置1的充電動作的邏輯的流程圖。並且，圖2的S1~S7是表示步驟1~步驟7。
《步驟1》
非接觸給電系統1開始動作。
《步驟2》
給電側電路2(圖1)是試著檢知受電側電路3(圖1)(車輛檢知)。至檢知為止是一邊持續檢知動作，一邊在該狀態下待機。
一旦在步驟2中檢知受電側電路3(S2：Yes)，則移往步驟3。
並且，在步驟2中未檢知受電側電路3時(S2：No)是回到步驟2的起始，繼續試著檢知。
《步驟3》
在步驟3中，非接觸給電裝置1(圖1)是以使交流電壓生成電路(交流電壓生成手段)5(圖1)的頻率fsw變化來探索共振電流的頻率特性的掃描模式動作。有關掃描模式的動作的詳細後述。
一旦掃描模式的動作完了，則移往步驟4。
《步驟4》
在步驟4的給電模式是首先根據在掃描模式探索後的共振電流的頻率特性來決定使交流電壓生成電路5動作的頻率fsw0。
其次，開啟開關SW1(圖1)，連接二次電池8(圖1)與受電側電路3，從給電側電路2往受電側電路3以非接觸來供給電力而充電二次電池8。
另外，在圖2中是將步驟4表記為「給電模式開始」。
《步驟5》
在步驟5中，檢知、判定是否充電完了。
在給電模式中，一旦控制手段12(圖1)檢知二次電池8的充電完了，則以使給電終了(S5：Yes)的方式，從控制手段12往控制手段11(圖1)傳送給電停止指令(移至步驟6)。
並且，在未檢知充電的完了時是不終了給電(S5： No)，回到步驟5的起始，繼續試著檢知是否充電完了。
另外，在圖2中是將步驟5表記為「給電終了？」。
《步驟6》
在步驟6中，接受給電停止指令的控制手段11是使直流電壓生成電路(直流電壓生成手段)4(圖1)及交流電壓生成電路5的輸出停止(給電停止)。
《步驟7》
在步驟7中，非接觸給電裝置1是終了充電動作。
如此，本實施形態的非接觸給電裝置1是在進行二次電池8的充電動作之前，可在掃描模式取得交流電壓生成電路5所輸出的共振電流的頻率特性。
藉此，在給電模式中藉由將交流電壓生成電路5的頻率fsw控制成二次電池8的充電狀態或對應於給電側電路2與受電側電路3的位置關係之最適的頻率fsw0，可從電源7往二次電池8有效率地充電。
<有關掃描模式>
其次，參照圖3~7來說明有關掃描模式的詳細的動作。
圖3~圖5是表示掃描模式的非接觸給電裝置1的動作邏輯的流程圖。
圖6及圖7是表示掃描模式中的交流電壓生成電路5 的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc之依時間Time的變化。另外，圖6、圖7的詳細說明後記。
<有關掃描模式的動作邏輯>
首先，參照圖3~圖5來說明有關掃描模式的動作邏輯。
圖3是表示掃描模式的頻率探索的非接觸給電裝置1的全體的動作的流程圖。
並且，圖4是表示掃描模式的頻率探索的交流電壓生成電路5的動作邏輯的詳細的流程圖。
並且，圖5是表示掃描模式的頻率探索的直流電壓生成電路4的動作邏輯的詳細的流程圖。
依序說明該等的流程圖。
圖3~圖5中的S100~S109、S200~S205、S300~S306是分別表示步驟100~步驟109、步驟200~步驟205、步驟300~步驟306。
<頻率探索的非接觸給電裝置的全體的流程>
首先，利用圖3來說明有關掃描模式的頻率探索的非接觸給電裝置的全體的流程的動作。
《步驟100》
在步驟100中，一旦給電側電路2經由通訊手段13、14來從受電側電路3接受掃描模式開始指令，則開 始掃描模式。
《步驟101》
步驟101是在掃描模式中決定檢測出共振電流的頻率特性的頻率探索的次數Ns。頻率探索的次數Ns是依據給電模式時的充電方法而定。
例如，在給電模式中，以二次電池8的電壓與直流鏈電壓Vdc的電壓比Kv能夠形成一定的方式進行充電動作時，在掃描模式中進行頻率探索的電壓比Kv為1個，頻率探索的次數Ns為1次。
另一方面，在給電模式中，不管二次電池8的電壓，將直流鏈電壓Vdc設為一定來充電二次電池8時，電壓比Kv會依二次電池8的充電狀態而變化。
因此，在將直流鏈電壓設為一定來進行充電動作時，需要針對複數的電壓比Kv來進行頻率探索。此複數的數量為頻率探索的次數Ns。
並且，其次，根據給電模式時的輸出電壓Vo及直流鏈電壓Vdc的關係來求取給電模式時的電壓比Kv。在此，電壓比Kv與輸出電壓Vo及直流鏈電壓Vdc的關係是以次式(1)來表示。
Kv=Vo/Vdc．．．式(1)
另外，在步驟101進行以上的頻率探索的次數Ns的決定、及給電模式時的電壓比Kv的決定。在圖3是將步驟101表記為「掃描次數Ns的設定」。
然後，前進至步驟102。
《步驟102》
在步驟102是由在步驟101中求取的給電模式時的電壓比Kv來設定以掃描模式進行頻率探索時的電壓比指令值Kvref(Kvref=Kv)。
然後，前進至步驟103。
《步驟103》
在步驟103中設定：開始頻率探索的直流鏈電壓的初期值Vdc1、及輸出電壓的初期值Vo1。
但，直流鏈電壓的初期值Vdc1是依電源7及直流電壓生成電路4的構成而可設定的電壓範圍被限制。因此，將直流鏈電壓的初期值Vo1設定成預定的值，輸出電壓的初期值Vo1是以能夠符合電壓比指令值Kvref的方式利用次式(2)來決定。此時，初期值Vo1、Vdc1是設定成比給電模式時的直流鏈電壓及輸出電壓更低的值。
Vo1=Kvref×Vdc1．．．式(2)
然後，前進至步驟104。
《步驟104》
在步驟104，於掃描模式中，從所定的頻率範圍來設定開始頻率探索的初期頻率Fs及終了頻率探索的終了頻率Fe。將此頻率範圍稱為掃描頻率。
掃描頻率是例如以不進入可聽頻率範圍的方式選擇，但並非限於此。例如，亦可將交流電壓生成電路5可動作的界限頻率的範圍設定成掃描頻率。
然後，前進至步驟105。
《步驟105》
其次，在步驟105中，以直流鏈電壓Vdc及輸出電壓Vo能夠分別成為初期值Vdc1、Vo1的方式，控制直流電壓生成電路4及交流電壓生成電路5(圖6所示的時刻t0~t2的期間)。
此時，交流電壓生成電路5的頻率fsw是以在步驟104所設定的初期頻率Fs來驅動。
然後，前進至步驟106。
《步驟106》
在步驟106中，在步驟105直流鏈電壓Vdc及輸出電壓Vo到達所定的初期值Vdc1、Vo1(在圖6所示的時刻t2)之後，開始頻率探索。
然後，前進至步驟107。
另外，有關頻率探索時的詳細的動作是分成圖4所示的交流電壓生成電路5的動作、及圖5所示的直流電壓生成電路4的動作，而將各個的說明記載於後面。
《步驟107》
在步驟107中，一旦步驟106的頻率探索終了，則判定掃描次數是否到達在步驟101設定的所定次數Ns。
當判定成掃描次數到達所定的次數Ns時(S107：Yes)，前進至步驟109。
並且，當判定成掃描次數未到達所定的次數Ns時(S107：No)，前進至步驟108。
另外，在圖3是將步驟107表記為「掃描次數Ns達成？」。
《步驟108》
在步驟108中，由於掃描次數未達所定的次數Ns，所以在其次的掃描更新適當的電壓比指令值Kvref。然後，移往步驟103，再度開始頻率探索。
《步驟109》
在步驟109中，由於掃描次數到達所定的次數Ns，所以終了掃描模式。
<頻率探索的動作說明>
其次，分別參照圖4、圖5來詳細說明有關頻率探索時的直流電壓生成電路4及交流電壓生成電路5的動作邏輯。
<交流電壓生成電路5的動作邏輯>
首先，參照圖4來說明有關頻率探索時的交流電壓生成電路5(圖1)的動作邏輯。
《步驟200》
在步驟200中，開始頻率探索。然後，前進至步驟201。
《步驟201》
在步驟201中，於頻率探索，以控制手段11來生成用以在頻率fsw驅動交流電壓生成電路5的SW(switching)脈衝。然後，前進至步驟202。
《步驟202》
在步驟202中，根據以電壓檢測手段22(圖1)所檢測出的交流電壓生成電路5的輸出電壓、及以電流檢測手段23(圖1)所檢測出的共振電流，來檢測出頻率fsw的共振電流的相位(對於輸出電壓)。然後，前進至步驟203。
另外，在圖4是將步驟202表記為「電流相位檢測」。
《步驟203》
共振電流的相位檢測(步驟202)完了後，在步驟203中，判定交流電壓生成電路5的頻率fsw是否到達所 定的終了頻率Fe。
如圖6的時刻t3所示般，當頻率fsw到達終了頻率Fe時(S203：Yes)，前進至步驟205。
當頻率fsw未到達所定的終了頻率Fe時(S203：No)，前進至步驟204。
另外，在圖4是將步驟203表記為「頻率探索終了？」。
《步驟204》
在步驟204中，由於頻率fsw未到達終了值Fe，因此以從現在的頻率fsw僅頻率變化部分△f增減算(圖6的情況是減算，圖7的情況是增算)後的頻率作為交流電壓生成電路5的頻率fsw來更新。
然後，回到步驟201的「SW脈衝生成」，頻率fsw至終了值Fe為止進行頻率探索。
如此，從初期值Fs增減算頻率變化部分△f來更新下，頻率fsw慢慢地接近終了值Fe。
《步驟205》
在步驟205中，由於頻率探索終了，因此停止交流電壓生成電路5，終了頻率探索。
並且，此時，對直流電壓生成電路4(圖1)也給予停止指令(圖5，S305)。
如以上般，本實施形態的非接觸給電裝置1 是使交流電壓生成電路5的頻率fsw從初期頻率Fs變化至終了頻率Fe，探索交流電壓生成電路5的輸出側的共振電流的頻率特性。
<直流電壓生成電路4的動作邏輯>
其次，參照圖5來說明有關頻率探索時的直流電壓生成電路4(圖1)的動作邏輯。
《步驟300》
在步驟300中，開始頻率探索。然後，前進至步驟301。
《步驟301》
在步驟301中，控制手段11(圖1)是經由通訊手段13、14(圖1)來取得從電壓檢測手段24(圖1)檢測出的輸出電壓Vo。然後，前進至步驟302。
另外，在圖5中，將步驟301表記為「輸出電壓檢測Vo」。
《步驟302》
在步驟302中，按照輸出電壓Vo的變化來更新控制直流電壓生成電路4的輸出電壓之電壓比指令值Vdcref。
電壓比指令值Vdcref是根據在步驟301中取得的輸出電壓Vo及電壓比指令值Kvref，依其次所示的式 (3)，以輸出電壓Vo與直流鏈電壓Vdc的比能夠成為電壓比指令值Kvref一定的方式決定。
Vdcref=Vo/Kvref…式(3)
然後，前進至步驟303。
另外，在圖5是將步驟302表記為「電壓比指令值Vdcref的更新」。
《步驟303》
在步驟303中藉由電壓檢測手段21(圖1)來檢測出直流鏈電壓Vdc。
然後，前進至步驟304。
《步驟304》
在步驟304中比較在步驟303所檢測出的直流鏈電壓Vdc及在步驟302所生成的電壓比指令值Vdcref，以直流鏈電壓Vdc能夠接近電壓比指令值Vdcref的方式在控制手段11生成控制直流電壓生成電路4的SW脈衝。
另外，在圖5是將步驟304表記於「SW脈衝生成」。然後，前進至步驟305。
《步驟305》
在步驟305中，依據在圖4的步驟205所發出的停止指令，判斷直流電壓生成電路4的動作停止的可否。
一旦接到在步驟205所發出的停止指令(S305： Yes)，則前進至步驟306。
當未接到停止指令時(S305：No)，再度移往步驟301，以電壓比Kv能夠成為一定的方式使直流電壓生成電路4動作。
另外，在圖5中，將步驟305表記為「停止指令？」。然後，前進至步驟305。
《步驟306》
在步驟306中，直流電壓生成電路4是停止動作。然後終了頻率探索。
如此，本實施形態的非接觸給電裝置1是按照輸出電壓Vo的變化來逐次更新電壓比指令值Vdcref而控制直流電壓生成電路4，藉此可在掃描模式中將直流鏈電壓Vdc及輸出電壓Vo的電壓比Kv保持一定於電壓比指令值Kvref。
<Kv為一定的掃描模式的交流電壓生成電路的頻率、電壓特性>
圖6及圖7是表示Kv為一定的掃描模式的交流電壓生成電路5的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc的特性的圖。
在圖6、圖7中，橫軸是時間Time，在縱軸是顯示交流電壓生成電路5的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc的項目。亦即，顯示掃描模式中的交流電壓生成電路 5的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc之依時間Time而變化的特性。
<初期頻率Fs比終了頻率Fe更高的情況>
首先，由圖6來說明。
圖6是表示Kv為一定的掃描模式的交流電壓生成電路5的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc的特性的圖，顯示開始掃描的初期頻率Fs比終了掃描的終了頻率Fe更高的情況。
在圖6中，t0~t1的期間是以步驟105(圖3)的直流鏈電壓Vdc能夠成為初期值Vdc1的方式充電直流鏈電容器C11的期間。
並且，t1~t2的期間是以步驟105(圖3)的輸出電壓Vo能夠成為初期值Vo1的方式充電平滑電容器C21的期間。
並且，t2~t3的期間是針對電壓比條件Kv(一定)來進行頻率探索的期間。
在t0~t2的期間中，以直流鏈電壓Vdc能夠成為初期值Vdc1的方式，且以輸出電壓Vo能夠成為初期值Vo1的方式，分別充電直流鏈電容器C11及平滑電容器C21。
在直流鏈電壓及輸出電壓分別成為初期值的Vdc1、Vo1的t2，開始頻率fsw的掃描。
在t2~t3的期間中，一邊使探索最適的頻率 的頻率fsw從初期頻率Fs到終了頻率Fe每△f變化，一邊檢測出交流電壓生成電路5的輸出電壓(電壓檢測手段22)及輸出電流(共振電流、電流檢測手段23)的相位(相位差)(圖4、S201~S204)。
另外，在t2~t3的期間，非接觸給電裝置1與二次電池8是若以開關SW1來切離，而進行頻率fsw的掃描，則直流鏈電壓Vdc及輸出電壓Vo會隨時間(t2→t3)而上昇。並且，雖此直流鏈電壓Vdc及輸出電壓Vo會分別上昇，但Kv(=Vdc/Vo1)是以能夠形成一定的方式藉由控制手段11、12來控制。
另外，之所以將Kv設為一定，是因為容易探索最適的頻率。
<初期頻率Fs比終了頻率Fe更低時>
其次，說明圖7。
圖7是表示Kv為一定的掃描模式的交流電壓生成電路5的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc的特性的圖，顯示開始掃描的初期頻率Fs比終了掃描的終了頻率Fe更低的情況。
因此，在直流鏈電壓及輸出電壓分別成為初期值的Vdc1、Vo1的t22，從Fs開始頻率fsw的掃描，在Fe終了。
在此，圖7與圖6是Fs與Fe的大小關係為相反。
並且，直流鏈電壓Vdc與輸出電壓Vo的比是以在 Kv2的值能夠成為一定的方式藉由控制手段11、12來控制。
以上，在圖3的步驟103中，圖6所示的掃描模式的動作是將頻率探索時的頻率fsw的初期頻率Fs設定成在掃描頻率最高的頻率，朝終了頻率Fe使交流電壓生成電路5的頻率fsw從高的值往低的值變化的例子，但並非限於此。
如圖7所示般，亦可將在掃描頻率的範圍內最低的頻率設定成初期頻率Fs，將在掃描頻率的範圍最高的頻率設定成終了頻率Fe，使交流電壓生成電路5的頻率fsw從低的值往高的值變化。
另外，在圖6或圖7中，頻率fsw的掃描是在初期頻率Fs~終了頻率Fe的期間進行1次。然後，共振電流的最適的特性的頻率fsw0會在圖2的步驟4(S4)被選擇。
並且，在圖7中，t20~t21b的期間是以步驟105(圖3)的直流鏈電壓Vdc能夠成為初期值Vdc1的方式充電直流鏈電容器C11的期間。
然後，t21~t22的期間是以步驟105(圖3)的輸出電壓Vo能夠成為初期值Vo1的方式充電平滑電容器C21的期間。
如此，在圖7中，也有使開始以輸出電壓Vo能夠成為初期值Vo1的方式充電平滑電容器C21的時期的t21早於直流鏈電壓Vdc成為初期值Vdc1的時期的t21b之方 法。此情況，由於花在初期充電動作的時間變短，因此可提早開始掃描的t22的時期，掃描所要的時間被若干縮短。
<有關2個以上的電壓比Kv條件進行頻率探索時>
利用圖8、圖9、圖3來說明有關在掃描模式中針對2個以上的電壓比Kv條件進行頻率探索的情況。
另外，之所以針對2個以上的電壓比Kv條件來進行頻率探索，是因為一旦輸出電壓Vo變化的範圍擴大，則最適的頻率不會收於1個的頻率，按照狀態以複數的不同頻率來實施非接觸給電效率較佳。此情況，進行複數的不同的最適的頻率的探索時，以不同的2個以上的電壓比Kv條件來掃描探索。
圖8及圖9是表示2個以上的電壓比Kv條件的掃描模式的交流電壓生成電路(交流電壓生成手段)5的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc的特性的圖。
在圖8、圖9中，橫軸是時間Time，在縱軸是顯示交流電壓生成電路5的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc的項目。亦即，顯示掃描模式中的交流電壓生成電路5的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc之依時間Time而變化的特性。
並且，圖8與圖9的不同，在圖8中，掃描頻率fsw是首先從高的頻率往低的頻率變化後，再度回到高的頻 率，再度往低的頻率變化，相對的，在圖9中，掃描頻率fsw是首先從高的頻率往低的頻率變化後，從低的頻率相反地往高的頻率再度變化。
在圖8中，t30~t31的期間是以步驟105(圖3)的直流鏈電壓Vdc能夠成為初期值Vdc1的方式充電直流鏈電容器C11的期間。
並且，t31~t32的期間是以步驟105(圖3)的輸出電壓Vo能夠成為初期值Vo1的方式充電平滑電容器C21的期間。
並且，t32~t33的期間是針對第1次的電壓比條件Kv31進行頻率探索的期間。
並且，t33~t34的期間是從第1次的頻率探索往第2次的頻率探索的移行期間。
並且，t34~t35的期間是針對第2次的電壓比條件Kv32進行頻率探索的期間。
在步驟107(圖3)中，一旦針對第1次的電壓比條件Kv31終了頻率探索(圖8中所示的時刻t33)，則移往步驟109，將電壓比指令值Kvref更新成第2次的電壓比條件Kv32。
其次，移往步驟103(圖3)，設定頻率探索開始時的直流鏈電壓的初期值Vdc2及輸出電壓的初期值Vo2。此時，Vdc2及Vo2是根據電壓比指令值Vdcref來決定成為式(2)的關係。
在步驟104中設定開始第2次的頻率探索的初期頻率 Fs2及終了頻率Fe2。在此是將第1次的初期頻率Fs1及終了頻率Fe1分別設定成第2次的初期頻率Fs2及終了頻率Fe2。
其次，在步驟105中，以直流鏈電壓Vdc及輸出電壓Vo能夠成為在步驟103設定的所定初期值Vdc2、Vo2之方式進行初期充電動作。以能夠成為此初期值Vdc2、Vo2的方式，初期充電動作的期間為圖8所示的時刻t33~t34的期間。
在圖8所示的時刻t34，一旦直流鏈電壓及輸出電壓到達初期值Vdc2、Vo2，則移往步驟106，開始第2次的頻率探索。
以下，重複與第1次的頻率探索同樣的步驟，到達所定的次數Ns為止進行頻率探索。
另外，圖8的情況是表示Ns=2時。Ns為3以上時，在圖8中，超過時刻t35的期間，進行第3次以上的頻率探索。
如以上般，圖8所示的掃描模式是在第1次的頻率探索(期間t32~t33)中或第2次的頻率探索(期間t34~t35)中也將頻率探索的初期頻率Fs1及終了頻率Fe1分別設定成第2次的初期頻率Fs2及終了頻率Fe2。
另外，在圖8中，初期頻率Fs~終了頻率Fe之間的頻率fsw的掃描是進行2次。而且，t32~t33的共振電流的最適的特性的頻率fsw1、及t34~t35的共振電流的最適的特性的頻率fsw2是在圖2的步驟4(S4)被選擇。
圖9是第2次的頻率探索以外與圖8概略相同。亦即，Fs1、Fs2、Fe1、Fe2、vo1、Vo2、Vdc1、Vdc2是共通。並且，t40~t45是分別對應於t30~t35。並且，Kv41、Kv42是分別對應於Kv31、Kv32。
圖9與圖8不同的是將第1次的初期頻率Fs1設定成第2次的終了頻率Fe2，將第1次的頻率Fe1設定成第2次的初期頻率Fs1。另外，在圖8中，將第1次的頻率探索的初期頻率Fs1及終了頻率Fe1分別設定成第2次的初期頻率Fs2及終了頻率Fe2。
初期頻率Fs與終了頻率Fe的設定方法是圖8的方法或圖9的方法皆可。
另外，在圖8、圖9中，於期間t33~t34及期間t43~t44中，Vo與Vdc的大小關係會反轉。這是以Vo大於Vdc時為例顯示者。
未必如圖6、圖7那樣，或如圖8的期間t32~t33，圖9的期間t42~t43的Vo與Vdc的關係那樣，經常Vdc大於Vo。也會有時Vc大於Vdc，顯示此反轉的情況是圖8、圖9的期間t33~t34及期間t43~t44。此時，在期間t34~t35，期間t44~t45是Vo大於Vdc。
又，另一方面亦有圖8、圖9的期間t33~t34，期間t43~t44的Vo與Vdc的大小關係在期間t30~t35，期間t40~t45也不變化，經常Vdc大於Vo的情況。
以上，第1實施形態的非接觸給電裝置1是在掃描模式中隨著輸出電壓Vo的上昇，控制直流電壓生 成電路4而使直流鏈電壓Vdc變化，而一邊將平滑電容器C21充電，一邊檢測出共振電流的頻率特性。藉此，可將使平滑電容器C21充電至二次電池8的電壓的初期充電期間設為掃描模式，可縮短檢知車輛之後移往給電模式為止的時間。
並且，若根據第1實施形態，則在掃描模式時，藉由開關SW1來從受電側電路3切離二次電池8，一邊將掃描模式時的直流鏈電壓及輸出電壓設為比給電模式時低的值，一邊探索共振電流的頻率特性。
因此，可使掃描模式時的電力比給電模式時更小電力化，可降低非接觸給電裝置1的耗費電力。
(第2實施形態)
其次，敘述有關本發明的非接觸給電裝置的第2實施形態。
圖10是本發明的第2實施形態的非接觸給電裝置101的電路構成圖。
在圖10中，非接觸給電裝置101是以被連接於交流電源107與二次電池8之間的給電側電路102及受電側電路103所構成。
而且，藉由給電側電路102的卷線N1及受電側電路103的卷線N2所構成的給電變壓器T1的磁氣性結合來從給電側電路102往受電側電路103以非接觸供給電力。
《給電側電路102》
給電側電路102是被配置於地上側，其構成是具備直流電壓生成電路104、電壓檢測手段21、交流電壓生成電路105、共振電感線圈Lr1、共振電容器Cr12、卷線N1、電壓檢測手段22、電流檢測手段23、控制手段111及通訊手段13。
另外，直流電壓生成電路104是輸入電源107的電力而輸出直流鏈電壓。
電壓檢測手段21是檢測出直流鏈電壓。
交流電壓生成電路105是輸入直流電壓生成電路4的輸出電壓的直流鏈電壓，輸出任意的頻率fsw的交流電壓，往卷線N1供給高頻電力。
共振電感線圈Lr1及共振電容器Cr12是與卷線N1形成LC共振電路，補償卷線N1的漏電感，且抑制交流電壓生成電路5的輸出電流，提高非接觸給電裝置的傳送效率。
卷線N1是藉由與後記的受電側電路103的卷線N2磁氣性地結合來以非接觸往卷線N2供給電力。
電壓檢測手段22是檢測出交流電壓生成電路105的輸出電壓，且將該資訊傳達至控制手段111。
電流檢測手段23是檢測出從交流電壓生成電路105輸出的共振電流，且將該資訊傳達至控制手段111。
控制手段111是分別控制直流電壓生成電路104及交流電壓生成電路105。藉由此控制，直流鏈電壓Vdc及交 流電壓的頻率fsw會分別被控制成任意的值。
通訊手段13是與後記的受電側電路3的通訊手段14進行通訊。藉由此通訊來交換有關給電側電路102及受電側電路103的非接觸給電的資訊。
在直流電壓生成電路104是藉由被橋接的整流二極體D11~D14來將交流電源107的電壓予以全波整流。此被全波整流的電壓是被輸入至藉由昇壓電感線圈L1、昇壓開關S1、昇壓二極體D10及平滑電容器C10所構成的昇壓截斷器電路。
而且，在平滑電容器C10的兩端間連接有藉由降壓開關S2、降壓電感線圈L2、降壓二極體D20及直流鏈電容器C11所構成的降壓截斷器電路。
交流電壓生成電路105是具備被橋接的開關元件Q1~Q4。在由MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)所構成的開關元件Q1~Q4是分別連接有反並列二極體D1~D4。昇壓開關S1及開關元件Q1~Q4是藉由控制手段111及控制手段112所控制。
在控制手段111是連接有：檢測出直流鏈電壓的電壓檢測手段21、檢測出交流電壓的電壓檢測手段22、檢測出交流電流的電流檢測手段23、檢測出輸入電壓的電壓檢測手段26、檢測出輸入電流的電流檢測手段27、檢測出平滑電容器C10的兩端電壓的電壓檢測手段28、及通訊機(通訊手段)13。
直流電壓生成電路104是利用PWM(Pulse Width Modulation)控制來控制，交流電壓生成電路105是利用PWM控制、相位移動控制、或頻率控制來控制。
控制手段111是具備：將來自交流電源107的輸入電流控制成與交流電源107的電壓大概相似的正弦波狀之功率因素改善控制、或將直流鏈電壓控制成任意的值之直流鏈電壓控制等。
《受電側電路103》
受電側電路103是被搭載於車輛，具備卷線N2、共振電容器Cr21、充電二次電路106、平滑電容器C21、電壓檢測手段24、電流檢測手段25、控制手段112、開關SW11及通訊手段14。
另外，卷線N2是藉由與卷線N1磁氣性地結合來從卷線N1以非接觸接受電力。
共振電容器Cr21是補償卷線N2的漏電感，提高給電線圈T1間的傳送效率。
充電二次電路106是以被橋接的二極體D21~D24所構成，藉由橋接的二極體D21~D24來將被誘導至卷線N2的電流予以整流，把卷線N2的交流電力變換成直流電力，經由平滑電容器C21來朝二次電池8供給直流電力。
平滑電容器C21是將包含充電二次電路106所整流後的高調波的直流電力予以積蓄、平滑，而往二次電池8供給質佳的直流電力。
電壓檢測手段24是檢測出充電二次電路106的輸出 電壓Vo(平滑電容器C21的兩端電壓)，且將該資訊傳達至控制手段112。
電流檢測手段25是檢測出充電二次電路106的輸出電流，且將該資訊傳達至控制手段112。
控制手段112是控制由MOSFET所構成的開關SW11的開閉。
開關SW11是開閉二次電池8與受電側電路103之間。開關SW11是藉由控制手段112來控制，從電源7往二次電池8供給電力的給電模式時以外是設為關閉，從二次電池8切離受電側電路103。
通訊手段14是與給電側電路102的通訊手段13進行通訊。藉由此通訊來交換有關給電側電路102與受電側電路103的非接觸給電的資訊。
另外，控制手段111與控制手段112是藉由通訊手段13與通訊手段14來以無線連接。
藉由以上的圖10的給電側電路102及受電側電路103的構成來實現降低掃描模式時的耗費電力之非接觸給電裝置。
(第3實施形態)
其次，敘述有關本發明的非接觸給電裝置的第3實施形態。
圖11是本發明的第3實施形態的非接觸給電裝置201的電路構成圖。
在圖11中，非接觸給電裝置201是與第2實施形態的非接觸給電裝置101同樣，以連接於交流電源107與二次電池8之間的給電側電路202及受電側電路203所構成。
而且，藉由給電側電路202的卷線N1及受電側電路203的卷線N2所構成的給電變壓器T1的磁氣性結合來從給電側電路202往受電側電路203以非接觸供給電力。
《給電側電路202》
給電側電路202是被配置於地上側，其構成是具備直流電壓生成電路204、電壓檢測手段21、交流電壓生成電路205、卷線N1、電壓檢測手段22、電流檢測手段23、控制手段211及通訊手段13。
另外，直流電壓生成電路204是輸入交流電源107的電力而輸出直流鏈電壓。
電壓檢測手段21是檢測出直流鏈電壓。
交流電壓生成電路205是輸入直流電壓生成電路4的輸出電壓的直流鏈電壓，輸出任意的頻率fsw的交流電壓，往卷線N1供給高頻電力。
卷線N1是藉由與後記的受電側電路203的卷線N2磁氣性地結合來以非接觸往卷線N2供給電力。
電壓檢測手段22是檢測出交流電壓生成電路205的輸出電壓，且將該資訊傳達至控制手段211。
電流檢測手段23是檢測出從交流電壓生成電路205 輸出的共振電流，且將該資訊傳達至控制手段211。
控制手段211是分別控制直流電壓生成電路204及交流電壓生成電路205。藉由此控制，直流鏈電壓Vdc及交流電壓的頻率fsw會分別被控制成任意的值。
通訊手段13是與後記的受電側電路203的通訊手段14進行通訊。藉由此通訊來交換有關給電側電路202及受電側電路203的非接觸給電的資訊。
就直流電壓生成電路204而言，以圖10的第2實施形態的直流電壓生成電路104所構成的昇壓截斷器電路及降壓截斷器電路是成為藉由平滑電感線圈L3、降壓開關元件S201、降壓二極體D210、昇壓開關元件S202、昇壓二極體D211及直流鏈電容器C11所構成的H橋接電路的點不同。
在被橋接的整流二極體D11~D14的直流端子間串連降壓開關元件S210及降壓二極體D210，在降壓二極體D210的兩端間串連平滑電感線圈L3及昇壓開關元件S211。
而且，在昇壓開關元件S211的兩端間串連有昇壓二極體D211及直流鏈電容器C11。
前述的H橋接電路是控制手段211所控制，進行將來自交流電源107的輸入電流控制成與交流電源107的電壓大概相似的正弦波狀之功率因素改善動作、及將直流鏈電壓控制成任意的值之直流鏈電壓控制。
交流電壓生成電路205與圖10的第2實施形態的交 流電壓生成電路105作比較，以共振電容器Cr12作為共振電容器Cr13、Cr14，且在具備被全橋接的反並列二極體D1~D4的開關元件Q1~Q4之中，將開關元件Q1、Q2及反並列二極體D1、D2置換成開關元件Q5、Q6及二極體D5、D6，將開關元件Q3、Q4及反並列二極體D3、D4置換成共振電容器Cr13、Cr14的半橋接電路的點不同。
共振電容器Cr13、Cr14是與卷線N1形成LC共振電路，補償卷線N1的漏電感，且使交流電壓生成電路5的輸出電流的功率因素接近1。
另外，在圖11中，降壓開關元件S201及昇壓開關元件S202、及開關元件Q5、Q6是使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。
《受電側電路203》
受電側電路203是被搭載於車輛，具備卷線N2、共振電容器Cr22、充電二次電路206、平滑電容器C21、電壓檢測手段24、電流檢測手段25、控制手段212、開關SW21及通訊手段14。
另外，卷線N2是藉由與卷線N1磁氣性地結合來從卷線N1以非接觸供給電力。
共振電容器Cr22是與卷線N2形成LC共振電路，補償卷線N2的漏電感，提高給電線圈T1間的傳送效率。
充電二次電路106是以被橋接的二極體D21~D24所 構成，藉由橋接的二極體D21~D24來將被誘導至卷線N2的電流予以整流，把卷線N2的交流電力變換成直流電力，經由平滑電容器C21來往二次電池8供給直流電力。
平滑電容器C21是將包含充電二次電路106所整流後的高調波的直流電力予以積蓄、平滑，而往二次電池8供給質佳的直流電力。
電壓檢測手段24是檢測出充電二次電路206的輸出電壓Vo(平滑電容器C21的兩端電壓)，且將該資訊傳達至控制手段212。
電流檢測手段25是檢測出充電二次電路206的輸出電流，且將該資訊傳達至控制手段212。
控制手段212是控制由IGBT所構成的開關SW21的開閉。
開關SW21是開閉二次電池8與受電側電路103之間。開關SW21是藉由控制手段212來控制，從電源7往二次電池8供給電力的給電模式時以外是設為關閉，從二次電池8切離受電側電路103。
通訊手段14是與給電側電路202的通訊手段13進行通訊。藉由此通訊來交換有關給電側電路202與受電側電路203的非接觸給電的資訊。
另外，控制手段211與控制手段212是藉由通訊手段13與通訊手段14來以無線連接。
若根據第3實施形態，則在直流電壓生成電路204採用H橋接電路，可比實施例2的直流電壓生成電 路104更削減電感線圈的零件點數。
而且，因為可減少導通元件數，所以可降低電路損失，可將來自電源207的電力予以效率佳地往二次電池8供給。並且，在交流電壓生成電路205採用半橋接電路，可削減開關元件及二極體的零件點數。
(第4實施形態)
其次，敘述有關本發明的非接觸給電裝置的第4實施形態。
圖12是本發明的第4實施形態的非接觸給電裝置301的電路構成圖。
在圖12中，非接觸給電裝置301是以被連接於交流電源107與二次電池8之間的給電側電路302及受電側電路303所構成。
而且，藉由給電側電路302的卷線N1及受電側電路303的卷線N2所構成的給電變壓器T1的磁氣性結合來從給電側電路302往受電側電路303以非接觸供給電力。
《給電側電路302》
給電側電路302是被配置於地上側，其構成是具備直流電壓生成電路304、電壓檢測手段21、交流電壓生成電路305、共振電感線圈Lr1、共振電容器Cr12、卷線N1、電壓檢測手段22、電流檢測手段23、控制手段311及通訊手段13。
另外，直流電壓生成電路304是輸入電源107的電力而輸出直流鏈電壓。
電壓檢測手段21是檢測出直流鏈電壓。
交流電壓生成電路305是輸入直流電壓生成電路4的輸出電壓之直流鏈電壓，輸出任意的頻率fsw的交流電壓，往卷線N1供給高頻電力。
共振電感線圈Lr1及共振電容器Cr12是與卷線N1形成LC共振電路，補償卷線N1的漏電感，且使交流電壓生成電路5的輸出電流的功率因素接近1。
卷線N1是藉由與後記的受電側電路303的卷線N2磁氣性地結合來以非接觸往卷線N2供給電力。
電壓檢測手段22是檢測出交流電壓生成電路305的輸出電壓，且將該資訊傳達至控制手段311。
電流檢測手段23是檢測出從交流電壓生成電路305輸出的共振電流，且將該資訊傳達至控制手段311。
控制手段311是分別控制直流電壓生成電路304及交流電壓生成電路305。藉由此控制，直流鏈電壓Vdc及交流電壓的頻率fsw會分別控制成任意的值。
通訊手段13是與後記的受電側電路303的通訊手段14進行通訊。藉由此通訊來交換有關給電側電路302與受電側電路303的非接觸給電的資訊。
《受電側電路303》
受電側電路303是被搭載於車輛，具備卷線N2、共 振電容器Cr21、充電二次電路306、平滑電容器C21、開關SW32(第2開關)、定電壓電路309、電壓檢測手段24、電流檢測手段25、開關SW31(第1開關)、控制手段312及通訊手段14。
另外，卷線N2是藉由與卷線N1磁氣性地結合來從卷線N1(給電側電路302)以非接觸來接受電力。
共振電容器Cr21是與卷線N2形成LC共振電路，補償卷線N2的漏電感，提高給電線圈T1間的傳送效率。
充電二次電路306是以被橋接的二極體D21~D24所構成，藉由橋接的二極體D21~D24來將被誘導至卷線N2的電流予以整流，把卷線N2的交流電力變換成直流電力，經由平滑電容器C21來往二次電池8供給直流電力。
平滑電容器C21是將包含充電二次電路306所整流的高調波的直流電力予以積蓄、平滑，而往二次電池8供給質佳的直流電力。
定電壓電路309是將平滑電容器C21的兩端電壓保持於一定。並且，定電壓電路309是以曾納二極體(Zener diode)D30所構成。開關SW32是藉由控制手段312來控制。
電壓檢測手段24是檢測出充電二次電路306的輸出電壓Vo(平滑電容器C21的兩端電壓)，且將該資訊傳達至控制手段312。
電流檢測手段25是檢測出充電二次電路306的輸出電流，且將該資訊傳達至控制手段312。
開關SW31是開閉二次電池8與受電側電路303之間。開關SW31是藉由控制手段312來控制，從電源7往二次電池8供給電力的給電模式時以外是設為關閉，從二次電池8切離受電側電路103。
控制手段312是如前述般，控制開關SW31與開關SW32的開閉。
通訊手段14是與給電側電路302的通訊手段13進行通訊。藉由此通訊來交換有關給電側電路302與受電側電路303的非接觸給電的資訊。
另外，控制手段311與控制手段312是藉由通訊手段13及通訊手段14來以無線連接。
另外，圖12的受電側電路303與圖10、圖11的受電側電路103、203的電路構成作比較，最顯著的特徵是具備開關SW32及定電壓電路309。藉由定電壓電路309之中的曾納二極體D30的作用，將平滑電容器C21的兩端電壓，亦即充電二次電路306的輸出電壓Vo大概保持於一定的電壓值。參照圖13~圖15的流程圖及圖16、圖17的交流電壓生成電路305的頻率、電壓的特性圖來敘述將此輸出電壓Vo大概保持於一定的電壓值所產生的效果。
<非接觸給電裝置301的掃描模式中的動作>
以下參照圖13~16來說明有關在以上那樣構成的非接觸給電裝置301中，掃描模式中的動作。
另外，圖13~15所示的掃描模式的動作，其流程圖是與圖3~圖5共通之處多，所以在此是舉和第1實施形態中說明的掃描模式的動作相異的步驟為主來進行說明。
<有關掃描模式的概略動作>
首先，利用圖13來說明有關掃描模式的概略動作。
圖13是表示本發明的第4實施形態的掃描模式的頻率探索的非接觸給電裝置301的全體的動作的流程圖。
在圖13中，僅步驟432(S432)為從圖3的流程圖增加的步驟。
圖13的步驟400(S400)~步驟409(S409)是基本上分別對應於圖3的步驟100(S100)~步驟109(S109)。
《步驟432》
步驟432是在第4實施形態中新追加的步驟。在步驟432是藉由控制手段312來開啟開關SW32，連接平滑電容器C21及定電壓電路309。
另外，步驟432是在開始步驟400(S400)的頻率探索之後接著進行的步驟，步驟432之後是前進至步驟401(S401)。
另外，步驟401~步驟402是大概與步驟101~步驟102相同，因此重複的說明省略。
《步驟403》
在步驟403是根據依曾納二極體D30(圖12)的特性而定的輸出電壓Vo及在步驟403所設定的電壓比指令值Kvref，利用其次所示的式(4)來設定直流鏈電壓的初期值Vdc1。
Vdc1=Vo/Kvref．．．式(4)
另外，由式(4)來決定初期值Vdc1是在第3實施形態的非接觸給電裝置中，可藉由使用曾納二極體D30的定電壓電路309(圖12)來將掃描模式中的輸出電壓Vo保持於一定。
另外，步驟404~步驟409是如前述般大概與步驟104~步驟109相同，因此重複的說明省略。
<交流電壓生成電路305的動作>
圖14是表示掃描模式的頻率探索的交流電壓生成電路305的動作邏輯的詳細的流程圖。
由圖14的步驟500(S500)~步驟505(S505)所構成的流程圖是有關圖12的交流電壓生成電路305的動作的流程圖，由於與有關圖1的交流電壓生成電路5的動作邏輯的流程圖之圖4的步驟200(S200)~步驟205(S205)所構成的流程圖大概相同，因此重複的說明省略。
<直流電壓生成電路304的動作>
其次，參照圖15及圖16來說明有關直流電壓生成電路304的動作。
圖15是有關掃描模式的頻率探索的直流電壓生成電路304的動作邏輯的流程圖。
並且，圖16是表示在受電側具備定電壓電路的第4實施形態的掃描模式的交流電壓生成電路5的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc的特性的圖。橫軸是時間time，在縱軸是重疊顯示fsw、Fs及Fe的頻率、及Vdc、Vo的電壓。
就第3實施形態而言，如圖16的時刻t52~t53的期間所示般，可藉由定電壓電路309來使掃描模式中的輸出電壓Vo形成一定。
其結果，可將頻率探索時的直流電壓生成電路4的電壓比指令值Vdcref在步驟404所設定的初期值Vdc1設為一定。
藉此，如圖15所示般，由於不需要第1實施形態中所必要之檢測出輸出電壓Vo的圖5的步驟301及按照輸出電壓Vo的變化來更新電壓比指令值Vdcref的步驟302，因此可使直流電壓生成電路304的控制簡略化。
亦即，圖15是以步驟600(S600)及步驟603(S603)~步驟606(S606)所構成。亦即，有關步驟600及步驟603~步驟606是與圖5的步驟300及步驟303~步驟306同動作。但，相當於圖5的步驟301(S301)及步驟302(S302)的步驟在圖15中無。
有關直流電壓生成電路304的動作是與在第1實施形態的圖1所示的直流電壓生成電路4同動作，因此在此是省略說明。
<在受電側電路具備定電壓電路時的掃描模式的特性>
圖17是表示第4實施形態的掃描模式的交流電壓生成電路(交流電壓生成手段)305的頻率fsw、輸出電壓Vo、直流鏈電壓Vdc的特性的圖，在不同的Kv的條件中，進行2次掃描模式時的特性圖。橫軸是時間time，在縱軸是重疊顯示fsw、Fs及Fe的頻率、及Vdc、Vo的電壓。
在圖16是顯示電壓比Kv為以1個的條件來頻率探索時的動作，但如圖17所示般，進行頻率探索的電壓比Kv的條件為複數存在時，也可與實施例1同樣地進行頻率探索。
另外，就圖17而言，在t62~t63是根據Kv61的條件來使頻率fsw掃描，且在t64~t65是根據Kv62的條件來使頻率fsw掃描。
如圖16、圖17所示般，若根據第4實施形態，則藉由在受電側電路具備定電壓電路，可將掃描模式中的輸出電壓保持於一定。因此，在直流鏈電壓的控制不需要輸出電力的反餽，可謀求非接觸給電裝置的控制的簡略化。
(第5實施形態)
其次，以將本發明的非接觸給電裝置採用於電動汽車的電源系統的形態作為第5實施形態進行說明。
圖18是表示採用本發明的第5實施形態的非接觸給電裝置401的電動汽車400的電源系統的概要的構成圖。
在圖18中，非接觸給電裝置401是具備：對驅動動力用馬達422的反相器(inverter)421進行電力供給的二次電池408、及交流電源407。
非接觸給電裝置401是具備直流電壓生成電路404、交流電壓生成電路405、卷線N1、卷線N2、充電二次電路406、控制手段411、412及通訊手段13、14。此非接觸給電裝置401的構成是與第1實施形態~第4實施形態基本上同構成。
非接觸給電裝置401是從直流電壓生成電路404、交流電壓生成電路405、卷線N1及卷線N2經由充電二次電路406來將交流電源407的電力供給至二次電池408。
如圖18所示般，在電動汽車的電源系統採用本發明的非接觸給電裝置時，由於非接觸給電裝置401可使掃描模式時的電力比給電模式時更小電力化，因此可降低作為電動汽車的電源系統的非接觸給電裝置401的耗費電力。
(其他的實施形態)
以上，參照圖面來詳述本發明的實施形態，但本發明 並非限於該等實施形態及其變形，亦可為不脫離本發明的主旨範圍的設計變更等，以下舉其例。
《共振電容器Cr11的連接構成》
在圖1所示的例子，共振電容器Cr11是設為對卷線N1串聯的構成，但亦可設為與卷線N1並聯的構成。並且，共振電容器Cr21是設為與卷線N2串聯的構成，但亦可設為與卷線N2並聯的構成。
《根據表之Fs、Fe的設定》
在圖3的步驟103中，圖4所示的掃描模式的動作是將頻率探索時的頻率fsw的初期頻率Fs設定成在掃描頻率最高的頻率，朝終了頻率Fe使交流電壓生成電路5的頻率fsw從高的值往低的值變化，但並非限於此。
亦可事先保有顯示給電側電路2與受電側電路3的距離D和初期頻率Fs及終了頻率Fe的關係的表，從藉由距離感測器所檢測出的給電側電路2與受電側電路3的距離D來參照表、藉此設定掃描頻率的初期頻率Fs及終了頻率Fe。
《共振電流特性的檢測》
並且，在圖4的步驟202(S202)是檢測出共振電流的相位，但亦可檢測出共振電流的振幅或絕對值。
《初期充電動作》
並且，在圖6中，於時刻t1~t2的期間的區間，以交流電壓生成電路5的頻率fsw作為在步驟104所設定的初期頻率Fs，但並非限於此。例如，亦可將卷線N1及共振電容器Cr11的共振頻率設定成交流電壓生成電路5的頻率fsw而進行初期充電動作。並且，為了縮短初期充電期間(圖6中的時刻t1~t2的期間)，亦可不將頻率fsw設為一定，一邊探索充電電力成為最大的頻率fsw，一邊進行初期充電動作。
《直流電源》
並且，在圖10所示的第2實施形態是將電源107設為交流電源，但亦可為直流電源。在將電源107設為直流電源時，亦可為不經由直流電壓生成電路104的整流二極體D11~D14，而是從電源107經由平滑電容器C10來連接降壓截斷器電路的構成。
《三相交流電源》
並且，在圖10所示的第2實施形態是將電源107設為單相交流電源，但亦可為三相交流電源。在將電源107設為三相交流電源時，亦可為不經由昇壓截斷器電路，而是從電源107經由整流二極體D11~D14及平滑電容器C10來連接降壓截斷器電路的構成。
《開關元件》
並且，在圖10中是將昇壓開關元件S1、降壓開關元件S2及開關元件Q1~Q4設為MOSFET。並且，在圖11中是將昇壓開關元件S1、降壓開關元件S2及開關元件Q5、Q6設為IGBT。但，並非是限於該等的裝置。例如可使用雙極電晶體或BiCMOS。
並且，將開關SW11設為MOSFET，但亦可使用IGBT或繼電器開關。
《反並列二極體》
並且，在圖10中是將反並列二極體D1~D4分別連接至開關元件Q1~Q4。然而，因為開關元件Q1~Q4是以MOSFET所構成，所只要利用寄生於MOSFET的二極體，該等的二極體便會進行與反並列二極體D1~D4同等的動作，因此有時亦可不將反並列二極體D1~D4作為零件附加。
[產業上的利用的可能性]
本發明的非接觸給電裝置是可適用在電動汽車或插電式混合動力汽車(Plug-in hybrid)或電動輔助自行車所使用的二次電池充電用的電源裝置或工廠的搬送裝置的電源裝置或電動工具、電視或電腦等的固定型機器或行動電話等的行動機器的電源裝置等。
1‧‧‧非接觸給電裝置
2‧‧‧給電側電路
3‧‧‧受電側電路
4‧‧‧直流電壓生成電路、直流電壓生成手段、第1電路
5‧‧‧交流電壓生成電路、交流電壓生成手段、第2電路
6‧‧‧充電二次電路、第3電路
7‧‧‧電源、交流電源
8‧‧‧二次電池
11‧‧‧控制手段、第1控制手段
12‧‧‧控制手段、第2控制手段
13、14‧‧‧通訊手段、通訊機
21、22、24‧‧‧電壓感測器、電壓檢測手段
23、25‧‧‧電流感測器、電流檢測手段
C21‧‧‧平滑電容器
Cr11、Cr21‧‧‧共振電容器
N1‧‧‧卷線、第1卷線
N2‧‧‧卷線、第2卷線
T1‧‧‧給電變壓器
SW1‧‧‧開關(第1開關)

Claims (19)

  1. 一種非接觸給電裝置，係具備：第1卷線；及第1電路，其係生成第1直流電壓，具有降壓機能；第2電路，其係被連接至前述第1電路，輸入前述第1直流電壓，輸出交流電壓，而對前述第1卷線供給電力；及電流檢測手段，其係檢測出前述第2電路的輸出電流，以非接觸來傳送電力至受電側電路，該受電側電路係具備：與前述第1卷線磁氣性地結合的第2卷線、及輸入前述第2卷線的電力，輸出第2直流電壓，而往負荷供給電力的第3電路，其特徵係具有：給電模式，其係該非接觸給電裝置往前述負荷供給電力；及掃描模式，其係使前述交流電壓的頻率變化，而藉由前述電流檢測手段來探索前述第2電路的輸出電流的頻率特性，在以前述掃描模式來動作的期間，和以前述給電模式來動作的期間作比較，將前述第1直流電壓及前述第2直流電壓設為低的值，且將前述第1直流電壓與前述第2直流電壓的比大概設為一定。
  2. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，以非接觸來傳送電力至受電側電路，該受電側電路係具備：切離前述第3電路與前述負荷的第1開關、及控制該第1開關的第2控制手段，在以前述掃描模式來動作的期間，藉由前述第1開關來從前述負荷切離前述第3電路。
  3. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，在以前述掃描模式來動作的期間，使前述第1直流電壓變化。
  4. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，在以前述掃描模式來動作的期間，在比以前述給電模式來動作的期間的電壓更低的範圍中，隨著前述第2直流電壓的上昇，使前述第1直流電壓上昇。
  5. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，在以前述掃描模式來動作的期間，在比以前述給電模式來動作的期間的電壓更低的範圍中，使前述第1直流電壓上昇之後，使前述第1直流電壓下降，再度使前述第1直流電壓上昇。
  6. 如申請專利範圍第2項之非接觸給電裝置，其中，前述受電側電路更具備：將前述第2直流電壓大概保持於一定的定電壓電路、及連接前述第3電路與前述定電壓電路的第2開關，在以前述掃描模式來動作的期間，藉由前述第2開關來連接前述第3電路與前述定電壓電路。
  7. 如申請專利範圍第6項之非接觸給電裝置，其中，前述定電壓電路具備曾納二極體。
  8. 如申請專利範圍第2項之非接觸給電裝置，其中，前述受電側電路更具備被連接至前述第3電路的輸出端子間的平滑電容器，在以前述掃描模式來動作的期間，藉由前述第1開關來切離前述負荷與前述平滑電容器，以前述第3電路的輸出電流來充電前述平滑電容器。
  9. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，前述電流檢測手段係檢測出前述第2電路的輸出電流的相位。
  10. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，前述電流檢測手段係檢測出前述第2電路的輸出電流的大小。
  11. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，在以前述掃描模式來動作的期間，使前述交流電壓的頻率從高的值往低的值變化。
  12. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，在以前述掃描模式來動作的期間，使前述交流電壓的頻率從低的值往高的值變化。
  13. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，前述第1電路係具備：被串聯於輸入端子間的降壓開關元件及降壓二極體；及 被串聯於前述降壓二極體的兩端間的降壓電感線圈及直流電容器，且將前述直流電容器的兩端間設為前述第1直流電壓。
  14. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，前述第1電路係具備：被串聯於輸入端子間的降壓開關元件及降壓二極體；被串聯於前述降壓二極體的兩端間的平滑電感線圈及昇壓開關元件；及被串聯於前述昇壓開關元件的兩端間的昇壓二極體及直流電容器，且將前述直流電容器的兩端設為前述第1直流電壓。
  15. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，具備被串聯或並聯地***至前述第1卷線的共振電容器。
  16. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，具備被串聯或並聯地***至前述第2卷線的共振電容器。
  17. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，前述第2電路係具備：串聯第1、第2開關元件的第1開關腳；及串聯第3、第4開關元件，且被並聯至前述第1開關腳的第2開關腳。
  18. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其 中，前述第3電路係具備：串聯第1、第2二極體的第1二極體腳；及串聯第3、第4二極體，且被並聯至前述第1二極體腳的第2二極體腳。
  19. 如申請專利範圍第1項之非接觸給電裝置，其中，前述非接觸給電裝置係將被搭載於車輛的二次電池充電。
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