WO2013151123A1 - 非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システム - Google Patents

非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システム Download PDF

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WO2013151123A1
WO2013151123A1 PCT/JP2013/060302 JP2013060302W WO2013151123A1 WO 2013151123 A1 WO2013151123 A1 WO 2013151123A1 JP 2013060302 W JP2013060302 W JP 2013060302W WO 2013151123 A1 WO2013151123 A1 WO 2013151123A1
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power
rectifier
conversion rectifier
coupler
conversion
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PCT/JP2013/060302
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勝永　浩史
近藤　直
古池　剛
啓介 松倉
田口　雄一
博樹 戸叶
啓介 井上
裕輝 恒川
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株式会社 豊田自動織機
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    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
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    • H02J7/00034—Charger exchanging data with an electronic device, i.e. telephone, whose internal battery is under charge
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present disclosure relates to a contactless power transmission device and a contactless power transmission system.
  • an electric vehicle (EV: Electric Vehicle) described in JP-A-2009-106136 is equipped with a storage battery that stores electric power for driving an electric motor (motor) for traveling. Electric power is supplied to the storage battery from, for example, a charger provided at home.
  • a charger provided at home.
  • An object of the present disclosure is to provide a non-contact power transmission device and a non-contact power transmission system that can transmit and receive power with a simplified configuration.
  • a non-contact power transmission device coupled to another device via a coupler so as to be able to transmit power in both directions, the conversion rectifier connected to the coupler; And a controller for controlling the rectifier.
  • the control unit when transmitting power from the coupler to the other device, operates the conversion rectifier as a converter that converts DC power input to the conversion rectifier into AC power.
  • the conversion rectifier is operated as a rectifier that generates DC power by rectifying the AC power supplied from the coupler to the conversion rectifier, It is configured to control the conversion rectifier.
  • the conversion rectifier has a function as a converter that converts DC power into AC power and a function as a rectifier that generates DC power by rectifying the AC power. That is, the conversion rectifier unites the converter and the rectifier. Therefore, as compared with the case where the converter and the rectifier are provided as separate circuits as a comparative example, in this aspect, the device configuration is simplified and bidirectional power transmission can be performed.
  • the conversion rectifier includes a plurality of switching elements and a plurality of diodes connected in parallel to the plurality of switching elements
  • the control unit includes the coupling
  • the plurality of switching elements are turned on / off to convert the DC power input to the conversion rectifier into AC power and receive the power from the other device.
  • the plurality of switching elements are turned off, and the AC power supplied from the coupler to the conversion rectifier is rectified by the plurality of diodes to generate DC power.
  • the converter that converts DC power into AC power and the rectifier that generates DC power by rectifying the AC power are integrated by using the switching element and the diode.
  • the plurality of diodes are body diodes of the plurality of switching elements. According to this aspect, it is not necessary to connect a diode to each switching element, and the configuration is simplified.
  • the coupler is configured to transmit power in a resonant manner, and the contactless power transmission device is connected between the conversion rectifier and the coupler.
  • a matching unit is provided, and the control unit is configured to perform impedance matching of the transmission line by controlling the matching unit.
  • a non-contact power transmission system including a plurality of transmission devices that are coupled to each other so as to be able to transmit power in a contactless manner, and each of the plurality of transmission devices is the coupling A conversion rectifier connected to the converter, and a control unit for controlling the conversion rectifier.
  • the control unit of the transmission device on the power transmission side is configured to control the conversion rectifier so that the conversion rectifier operates as a converter that converts DC power input to the conversion rectifier into AC power
  • the control unit of the transmission device on the power receiving side sets the conversion rectifier so that the conversion rectifier operates as a rectifier that generates DC power by rectifying AC power supplied from the coupler to the conversion rectifier. Configured to control.
  • the conversion rectifier has a function as a converter that converts DC power into AC power and a function as a rectifier that generates DC power by rectifying the AC power. That is, the conversion rectifier unites the converter and the rectifier. Therefore, compared to the case where the converter and the rectifier are provided as separate circuits as a comparative example, in this aspect, the system configuration is simplified and bidirectional power transmission can be performed.
  • a method for controlling a non-contact power transmission device that is coupled to another device via a coupler so as to be capable of transmitting power in both directions.
  • a converter having a conversion rectifier connected to a combiner, wherein the control method converts a DC power input to the conversion rectifier into an AC power when transmitting power from the combiner to the other device.
  • the converter rectifier as a rectifier that generates DC power by rectifying AC power supplied from the coupler to the converter rectifier when receiving power from the other device.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a circuit of a part of the non-contact power transmission system of FIG. These are the circuit diagrams of the filter of another example. These are the circuit diagrams of the filter of another example.
  • FIG. 1 shows a ground-side transmission device 11 of a contactless power transmission system.
  • AC power for example, 100 V (V) or 200 V commercial power is supplied to the ground side transmission device 11 from a power system (not shown).
  • the power system is a power transmission path of AC power generated by power generation equipment such as a thermal power plant, or a wiring path that supplies power to home appliances such as a TV set in a house as an electronic device operating with AC power.
  • home wiring is included.
  • the ground side transmission device 11 is, for example, a charging station installed at a charging point in a home or the like, that is, a transmission device provided on the ground side.
  • the ground-side coupler 21 of the ground-side transmission device 11 is connected to a transmission device mounted on a vehicle as a moving body, that is, a vehicle-side transmission device 12, and to a vehicle-side coupler 41, that is, a coupler, so that non-contact power transmission is possible.
  • This vehicle is an electric vehicle (EV: Electric Vehicle) configured to be able to travel based on electric power stored in the battery 13.
  • EV Electric Vehicle
  • the non-contact power transmission system has a function of charging the battery 13 mounted on the vehicle based on AC power supplied from the power system.
  • the non-contact power transmission system further has a function of discharging the power stored in the battery 13 toward the ground side transmission device 11.
  • the ground side transmission device 11 includes a rectification PFC (Power factor collection / Power factor controller) circuit 22, a relay 23, a DC / DC converter 24, a filter 25 denoted as "FIL”, a conversion rectifier 26, denoted as “FIL”. Filter 27, matching unit 28 labeled “MAT”, ground side controller 31, and communication unit 32.
  • the vehicle-side transmission device 12 includes a matching unit 42, a filter 43, a conversion rectifier 44, a filter 45, a DC / DC converter 46, a relay circuit 47, a vehicle-side controller 51, and a communication unit 52.
  • the DC / DC converter 24, the filter 25, the conversion rectifier 26, the filter 27, and the matching unit 28 of the terrestrial transmission device 11 are circuits configured to be able to transmit power in both directions.
  • each of the circuits 42 to 47 of the vehicle-side transmission device 12 is a circuit configured to be able to transmit power in both directions.
  • the upper stage of each circuit shows the function when charging the battery 13, and the lower stage shows the function when the battery 13 is discharged.
  • the rectification PFC circuit 22 rectifies AC power to generate DC power. This DC power is supplied to the DC / DC converter 24 via the relay 23.
  • the relay 23 supplies the output power of the rectifying PFC circuit 22 to the DC / DC converter 24 when the battery 13 is charged, and switches the output destination of the DC / DC converter 24 when the battery 13 is discharged. Provided.
  • the relay 23 is switch-controlled by the ground side controller 31, for example.
  • the DC / DC converter 24 is configured to be capable of voltage conversion in both directions, and is controlled by the ground side controller 31.
  • the DC / DC converter 24 converts the input voltage into a different voltage and outputs the converted voltage.
  • the filter 25 smoothes a DC voltage that is input to the DC / DC converter 24 or output from the DC / DC converter 24.
  • the conversion rectifier 26 has a function of converting DC power into high-frequency AC power and a function of generating DC power by rectifying the AC power. These functions are switched to each other by the ground side controller 31.
  • the ground-side controller 31 controls the conversion rectifier 26 so that the conversion rectifier 26 functions as a DC / RF converter when the battery 13 is charged, and the conversion rectifier 26 functions as a rectifier (REC) when the battery 13 is discharged.
  • the conversion rectifier 26 converts the DC power supplied from the DC / DC converter 24 through the filter 25 into the high frequency AC power when charging the battery 13, and the converted AC power is filtered by the filter 27.
  • This AC power is supplied to the matching unit 28 via the filter 27.
  • the conversion rectifier 26 generates direct-current power by rectifying the alternating-current power supplied from the matching unit 28 via the filter 27 when the battery 13 is discharged.
  • the generated DC power is supplied to the DC / DC converter 24 through the filter 25.
  • the filter 27 is set so as to remove harmonic components in the AC power.
  • the matching unit 28 is provided to suppress loss and reflection by matching impedances in the transmission line.
  • the matching unit 28 is adjusted by the ground-side controller 31.
  • the ground-side controller 31 adjusts the matching unit 28 based on, for example, the measurement result of the impedance measuring instrument connected to the output terminal of the conversion rectifier 26, for example, the measurement result of the voltage sensor.
  • the high frequency AC power output from the matching unit 28 when charging the battery 13 is supplied to the ground side coupler 21.
  • the high-frequency AC power output from the matching unit 28 when the battery 13 is discharged is supplied to the conversion rectifier 26 via the filter 27.
  • Each of the ground side coupler 21 and the vehicle side coupler 41 is a coupler configured corresponding to a predetermined method, for example, a magnetic field resonance method.
  • a magnetic field resonance type coupler includes a coil to which high-frequency AC power is supplied and a resonance coil that is electromagnetically coupled to the coil.
  • the frequency of the AC power generated by the conversion rectifier 26 corresponds to the resonance frequency of the ground side coupler 21.
  • the AC power received by the vehicle side coupler 41 is supplied to the matching unit 42.
  • the matching unit 42 is provided to suppress loss and reflection by matching impedances in the transmission line.
  • the matching unit 42 is adjusted by the vehicle-side controller 51.
  • the vehicle-side controller 51 adjusts the matching unit 42 based on, for example, a measurement result of an impedance measuring instrument connected to an output terminal of the conversion rectifier 44, for example, a measurement result of a voltage sensor.
  • the high-frequency AC power output from the matching unit 42 when charging the battery 13 is supplied to the conversion rectifier 44 through the filter 43.
  • the high-frequency AC power output from the matching unit 42 when the battery 13 is discharged is supplied to the vehicle-side coupler 41.
  • the filter 43 is set so as to remove harmonic components in the AC power.
  • the conversion rectifier 44 has a function of generating DC power by rectifying AC power and a function of converting DC power into high-frequency AC power. These functions are switched with each other by the vehicle-side controller 51.
  • the vehicle-side controller 51 controls the conversion rectifier 44 to function as a rectifier (REC) during charging and to function as a DC / RF converter when the battery 13 is discharged.
  • the conversion rectifier 44 generates DC power by rectifying the AC power supplied from the matching unit 42 via the filter 43 when the battery 13 is charged.
  • the direct-current power generated in this way is supplied to the DC / DC converter 46 via the filter 45.
  • the conversion rectifier 44 converts the DC power supplied from the DC / DC converter 46 via the filter 45 into high-frequency AC power when the battery 13 is discharged, and outputs the converted AC power. This AC power is supplied to the matching unit 42 via the filter 43.
  • the filter 45 smoothes the DC power output from the conversion rectifier 44 to the filter 45 or the DC power supplied to the conversion rectifier 44.
  • the DC / DC converter 46 converts DC power into a voltage. The converted electric power is supplied to the battery 13 via the relay circuit 47.
  • the electric power stored in the battery 13 is supplied to the DC / DC converter 46 via the relay circuit 47.
  • the DC / DC converter 46 converts the DC power supplied from the relay circuit 47 into a voltage, and outputs the converted DC power to the filter 45. This DC power is supplied to the conversion rectifier 44 through the filter 45.
  • the filter 25 includes a capacitor 25 a connected between output terminals of the DC / DC converter 24.
  • the conversion rectifier 26 includes four transistors 26a to 26d.
  • Each of the transistors 26a to 26d is a switching element such as a power MOS transistor or IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • the transistors 26a to 26d constitute, for example, an H bridge output circuit.
  • Diodes D1a to D1d are connected in parallel to the transistors 26a to 26d, respectively.
  • the diodes D1a to D1d are, for example, body diodes of the transistors 26a to 26d, respectively.
  • the diodes D1a to D1d may be elements different from the transistors 26a to 26d, respectively.
  • Gate terminals as control terminals of the transistors 26a to 26d are connected to the ground-side controller 31 in FIG.
  • the ground controller 31 soft-switches each of the transistors 26a to 26d when the battery 13 is charged. Thereby, the conversion rectifier 26 operates as a DC / RF converter, and converts DC power into high-frequency AC power.
  • the ground controller 31 controls the transistors 26a to 26d to be off when the battery 13 is discharged.
  • the diodes D1a to D1d are respectively connected in parallel to the transistors 26a to 26d, and the diodes D1a to D1d constitute a bridge rectifier circuit. Thereby, the conversion rectifier 26 operates as a rectifier that generates DC power by rectifying AC power.
  • Filter 27 includes two inductors 27a and 27b inserted and connected to the transmission line, and one capacitor 27c connected between inductors 27a and 27b.
  • the matching device 28 is, for example, a ⁇ -type matching device including one inductor 28a and two variable capacitors 28b and 28c as variable reactances.
  • the variable capacitors 28b and 28c have a known configuration in which a rotating shaft (not shown) is driven by a motor, for example.
  • the ground-side controller 31 shown in FIG. 1 changes the capacity of the variable capacitors 28b and 28c by controlling the motor.
  • the matching device 42, the filter 43, the conversion rectifier 44, and the filter 45 included in the vehicle-side transmission device 12 are the same as the matching device 28, the filter 27, the conversion rectifier 26, and the filter 25 that are included in the ground-side transmission device 11, respectively. It is configured.
  • the matching device 42 is a ⁇ -type matching device including one inductor 42a and two variable capacitors 42b and 42c as variable reactances.
  • the vehicle-side controller 51 shown in FIG. 1 changes the capacity of the variable capacitors 42b and 42c.
  • Filter 43 includes two inductors 43a and 43b inserted and connected to the transmission line, and one capacitor 43c connected between inductors 43a and 43b.
  • Conversion rectifier 44 includes four transistors 44a-44d. These transistors 44a to 44d are switching elements such as power MOS transistors and IGBTs, for example.
  • the transistors 44a to 44d constitute, for example, an H bridge output circuit.
  • Diodes D2a to D2d are connected in parallel to the transistors 44a to 44d, respectively.
  • the diodes D2a to D2d are, for example, body diodes of the transistors 44a to 44d. Alternatively, the diodes D2a to D2d may be elements other than the transistors 44a to 44d.
  • Gate terminals as control terminals of the transistors 44a to 44d are connected to the vehicle-side controller 51 in FIG.
  • the vehicle controller 51 turns off the transistors 44a to 44d when charging the battery 13.
  • the diodes D2a to D2d are respectively connected in parallel to the transistors 44a to 44d, and the diodes D2a to D2d constitute a bridge rectifier circuit.
  • the conversion rectifier 44 operates as a rectifier that generates DC power by rectifying AC power.
  • the vehicle-side controller 51 soft-switches each of the transistors 44a to 44d when the battery 13 is discharged.
  • the conversion rectifier 44 operates as a DC / RF converter that converts DC power into high-frequency AC power.
  • Filter 45 includes a capacitor 45 a connected between output terminals of conversion rectifier 44.
  • the ground controller 31 switches and controls the relay 23 so that the DC / DC converter 24 is connected to the rectification PFC circuit 22 when the battery 13 is charged. Then, the ground-side controller 31 controls the DC / DC converter 24, the conversion rectifier 26, and the matching unit 28 so that the battery 13 is charged. Similarly, the vehicle-side controller 51 controls the matching unit 42, the conversion rectifier 44, and the DC / DC converter 46 so that the battery 13 is charged.
  • the ground side controller 31 is electrically connected to the communication unit 32 by wire.
  • the vehicle-side controller 51 is electrically connected to the communication unit 52 by wire.
  • the ground-side controller 31 and the vehicle-side controller 51 are connected to each other via the communication units 32 and 52 so as to be capable of wireless communication.
  • the communication units 32 and 52 are configured to enable wireless communication when the vehicle-side transmission device, that is, the vehicle, approaches the ground-side transmission device 11 more than a predetermined distance.
  • the ground-side controller 31 and the vehicle-side controller 51 perform wireless communication with each other, and perform a charging process and a discharging process. For example, when a charging switch (not shown) is operated, the ground-side controller 31 notifies the vehicle-side controller 51 via the communication units 32 and 52 that charging of the battery 13 is started.
  • the ground side controller 31 controls the DC / DC converter 24 and the conversion rectifier 26. The high-frequency AC power generated in this way is supplied to the ground-side coupler 21.
  • the vehicle-side controller 51 performs impedance matching by adjusting the matching unit 42.
  • the vehicle-side controller 51 controls the conversion rectifier 44 and the DC / DC converter 46. By controlling these, the AC power received by the vehicle-side coupler 41 is converted to DC power.
  • the DC power output from the DC / DC converter 46 is supplied to the battery 13 via the relay circuit 47 and charges the battery 13.
  • the vehicle-side controller 51 detects the charging voltage of the battery 13 with a sensor of the relay circuit 47. When the charging voltage of the battery 13 exceeds a predetermined value, the vehicle-side controller 51 notifies the ground-side controller 31 via the communication units 32 and 52 that the battery is fully charged. The ground controller 31 ends the charging process in response to the notification.
  • the vehicle-side controller 51 notifies the ground-side controller 31 to start discharging the battery 13 via the communication units 52 and 32 periodically or in response to an operation of a discharge switch (not shown).
  • the vehicle controller 51 controls the DC / DC converter 46 and the conversion rectifier 44. By controlling these, the power of the battery 13 is converted into high-frequency AC power, and the high-frequency AC power is supplied to the vehicle-side coupler 41.
  • the ground side coupler 21 receives this high frequency AC power.
  • the ground-side controller 31 performs impedance matching by adjusting the matching unit 28.
  • the ground side controller 31 controls the conversion rectifier 26 and the DC / DC converter 24. By controlling these, the high-frequency AC power received by the ground-side coupler 21 is converted to DC power.
  • This DC power is supplied to a charging facility (not shown).
  • the vehicle-side controller 51 ends the discharge process when the end condition is satisfied.
  • the termination condition is, for example, a discharge time, electric power stored in the battery 13, and the like.
  • the ground side transmission device 11 includes a conversion rectifier 26, and the vehicle side transmission device 12 includes a conversion rectifier 44.
  • the ground-side controller 31 of the ground-side transmission device 11 causes the conversion rectifier 26 to convert DC power into high-frequency AC power. Control to operate as a DC / RF converter for conversion.
  • the vehicle-side controller 51 of the vehicle-side transmission device 12 controls the conversion rectifier 44 so that the conversion rectifier 44 operates as a rectifier that generates DC power by rectifying AC power.
  • the vehicle-side controller 51 when the electric power stored in the battery 13 is discharged toward the ground-side transmission device 11, the vehicle-side controller 51 operates as a DC / RF converter that converts DC power into high-frequency AC power.
  • the conversion rectifier 44 is controlled.
  • the ground-side controller 31 controls the conversion rectifier 26 so that the conversion rectifier 26 operates as a rectifier that generates DC power by rectifying AC power.
  • each of the conversion rectifiers 26 and 44 has both a function as a DC / RF converter and a function as a rectifier. That is, the conversion rectifiers 26 and 44 integrate a DC / RF converter and a rectifier. Therefore, compared with the case where a DC / RF converter and a rectifier are provided as separate circuits as a comparative example, bidirectional power transmission is performed in a non-contact power transmission system with a simplified device configuration.
  • the conversion rectifier 26 includes four transistors 26a to 26d and diodes D1a to D1d connected in parallel to the transistors 26a to 26d, respectively.
  • Transistors 26a-26d constitute an H-bridge output circuit. Therefore, the AC power is converted to DC power by on / off controlling the transistors 26a to 26d.
  • the diodes D1a to D1d constitute a bridge rectifier circuit. Therefore, the diodes D1a to D1d can generate DC power by rectifying AC power. That is, the transistors 26a to 26d and the diodes D1a to D1d can be integrated with a converter that converts DC power into AC power and a rectifier that generates DC power by rectifying the AC power.
  • the conversion rectifier 44 including transistors 44a to 44d and diodes D1a to D2d is an integrated converter that converts DC power into AC power and a rectifier that generates DC power by rectifying the AC power.
  • Each of the diodes D1a to D1d was formed as a body diode of each of the transistors 26a to 26d, and each of the diodes D2a to D2d was formed as a body diode of each of the transistors 44a to 44d. Therefore, in the first embodiment, it is not necessary to individually connect a diode to each of the transistors 26a to 26d and 44a to 44d, and the configuration can be simplified.
  • the matching unit 28 is connected between the conversion rectifier 26 of the ground side transmission device 11 and the ground side coupler 21.
  • the matching unit 42 is connected between the vehicle-side coupler 41 and the conversion rectifier 44 of the vehicle-side transmission device 12. Therefore, in the first embodiment, in bidirectional power transmission, power reflection and loss can be reduced, and efficient power transmission can be performed.
  • the first embodiment may be implemented in the following manner.
  • the relay 23 is used to input the path from the rectifying PFC circuit 22 to the DC / DC converter 24 when charging the battery 13, and the DC / DC converter 24 when the battery 13 is discharged.
  • the output path of each other was switched to each other.
  • the embodiment is not limited to this, and in another example, a changeover switch may be used instead of the relay 23.
  • the conversion rectifier 26 is configured to include an H-bridge output circuit composed of four transistors 26a to 26d.
  • the conversion rectifier 26 is not limited to this configuration.
  • the conversion rectifier 26 may include a half-bridge output circuit including two transistors 26a and 26b illustrated in FIG.
  • At least one of the configurations of the filters 25 and 45 may be changed as appropriate.
  • the filter 61 is a low-pass filter including an inductor 61a and a capacitor 61b.
  • a filter 62 shown in FIG. 3B may be used instead of the filter 45.
  • This filter 62 is a low-pass filter including an inductor 62a and a capacitor 62b.
  • the matching unit 28 is not limited to the ⁇ type, and may be a T type or L type matching unit.
  • the matching unit 42 is not limited to the ⁇ type, and may be a T type or L type matching unit.
  • the ground controller 31 performs control to start charging the battery 13.
  • the present invention is not limited to this, and in another example, the vehicle-side controller 51 may perform control to start charging the battery 13.
  • the vehicle side controller 51 when the battery 13 discharged, the vehicle side controller 51 was demonstrated so that a discharge process might be started.
  • the present invention is not limited to this.
  • the ground-side controller 31 may start the discharge process.
  • the ground side controller 31 may perform authentication processing.
  • the magnetic field resonance type ground side coupler 21 and the vehicle side coupler 41 are used.
  • the present invention is not limited to this, and in another example, a coupler corresponding to another method such as an electric field resonance method or an electromagnetic induction method may be used.
  • the coupler may be composed of one coil.
  • a circuit that mutually converts system power and DC power for example, a bi-directional AC / DC converter may be used. .
  • the first embodiment is embodied in a system that performs charge and discharge without contact.
  • the embodiment is not limited to this, and may be embodied in a plug-in hybrid vehicle (PHV) that performs charge and discharge without contact in another example.
  • PSV plug-in hybrid vehicle
  • the filter 43 may be omitted.
  • the filter 27 may be omitted.
  • the DC / DC converter 24 may be omitted according to the voltage.
  • the number of matching units is two in the non-contact power transmission system shown in FIG. 1, but is not limited to this.
  • the ground side transmission device 11 and the vehicle side transmission device 12 may each include a plurality of matching units. Further, at least one of the matching units 28 and 42 shown in FIG. 1 may be omitted.
  • each embodiment is embodied in the ground side transmission device 11 and the vehicle side transmission device 12 that charge and discharge the battery 13.
  • each embodiment may be embodied in a transmission device that performs bidirectional power transmission.

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Abstract

　結合器（２１，４１）を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送装置であって、結合器（２１，４１）に接続された変換整流器（２６，４４）と、変換整流器（２６，４４）を制御する制御部（３１，５１）とを有する。制御部（３１，５１）は、結合器（２１，４１）から他の装置に電力を伝送する場合に、変換整流器（２６，４４）に入力される直流電力を交流電力に変換する変換器として変換整流器（２６，４４）を動作させるように変換整流器（２６，４４）を制御し、他の装置から電力を受け取る場合に、結合器（４１，２１）から変換整流器（４４，２６）に供給される交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として変換整流器（２６，４４）を動作させるように、変換整流器（２６，４４）を制御するように構成される。

Description

非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システム
　本開示は、非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システムに関する。
　例えば、特開２００９－１０６１３６号公報に記載された電動車両（ＥＶ：Electric Vehicle）は、走行のための電動機（モータ）を駆動する電力を蓄える蓄電池を搭載している。電力は、この蓄電池に、例えば、家庭などに備えられた充電器から供給される。
特開２００９－１０６１３６号公報
　このような電動車両において、例えば一時的な電力供給不足などを補う目的で、蓄電池に蓄えられた電力を放電することが考えられる。しかし電動車両が放電のための電力伝送経路を備えると、各装置の構成要素の数が多くなってしまう。
　本開示の目的は、簡略化された構成で、電力の送受電が可能な非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送システムを提供することにある。
　本開示の一側面によれば、結合器を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送装置であって、前記結合器に接続された変換整流器と；前記変換整流器を制御する制御部とを有する。前記制御部は、前記結合器から前記他の装置に電力を伝送する場合に、前記変換整流器に入力される直流電力を交流電力に変換する変換器として前記変換整流器を動作させるように、前記変換整流器を制御し、前記他の装置から電力を受け取る場合に、前記結合器から前記変換整流器に供給される交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として前記変換整流器を動作させるように、前記変換整流器を制御するように構成される。
　この態様によれば、変換整流器は、直流電力を交流電力に変換する変換器としての機能と、交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器としての機能とを有する。即ち変換整流器は、変換器と整流器とを一体化している。従って、比較例として変換器と整流器をそれぞれ別々の回路として持つ場合と比べ、この態様では、装置構成が簡略化され、双方向の電力伝送を行うことができる。
　一態様としては、前記非接触電力伝送装置において、前記変換整流器は、複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子のそれぞれに並列接続される複数のダイオードとを含み、前記制御部は、前記結合器から前記他の装置に電力を伝送する場合に、前記複数のスイッチング素子をオンオフ制御することで、前記変換整流器に入力される直流電力を交流電力に変換し、前記他の装置から電力を受け取る場合に、前記複数のスイッチング素子をオフすることで、前記結合器から前記変換整流器に供給される交流電力を前記複数のダイオードによって整流することで直流電力を生成するように構成される。
　この態様によれば、直流電力を交流電力に変換する変換器と、交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器とは、スイッチング素子とダイオードとを用いることで、一体化される。
　一態様としては、前記非接触電力伝送装置において、前記複数のダイオードは、前記複数のスイッチング素子のボディダイオードである。
　この態様によれば、個々のスイッチング素子にダイオードを接続する必要がなく、構成は簡略化される。
　一態様としては、前記非接触電力伝送装置において、前記結合器は共鳴方式で電力伝送するように構成され、前記非接触電力伝送装置は、前記変換整流器と前記結合器との間に接続された整合器を備え、前記制御部は、前記整合器を制御することで伝送路のインピーダンスマッチングを行うように構成される。
　この態様によれば、双方向の電力伝送において、電力反射や損失が低減され、効率の良い電力伝送を行うことができる。
　本開示の他の側面によれば、互いの結合器によって非接触で電力伝送可能に連結される複数の伝送装置を含む非接触電力伝送システムであって、前記複数の伝送装置はそれぞれ、前記結合器に接続された変換整流器と、前記変換整流器を制御する制御部とを有する。送電する側の前記伝送装置の制御部は、前記変換整流器に入力される直流電力を交流電力に変換する変換器として前記変換整流器が動作するように、前記変換整流器を制御するように構成され、受電する側の前記伝送装置の制御部は、前記結合器から前記変換整流器に供給される交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として前記変換整流器が動作するように、前記変換整流器を制御するように構成される。
　この態様によれば、変換整流器は、直流電力を交流電力に変換する変換器としての機能と、交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器としての機能とを有する。即ち変換整流器は、変換器と整流器とを一体化している。従って、比較例として変換器と整流器をそれぞれ別々の回路として持つ場合と比べ、この態様では、システム構成が簡略化され、双方向の電力伝送を行うことができる。
　本開示の他の側面によれば、結合器を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送装置の制御方法であって、前記非接触電力伝送装置は、前記結合器に接続された変換整流器を有し、前記制御方法は、前記結合器から前記他の装置に電力を伝送する場合に、前記変換整流器に入力される直流電力を交流電力に変換する変換器として前記変換整流器を動作させることと；前記他の装置から電力を受け取る場合に、前記結合器から前記変換整流器に供給される交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として前記変換整流器を動作させることとを有する。
　本開示の他の特徴と利点は、以下の詳細な説明と、本開示の特徴を説明するために付随する図面とによって明らかであろう。
　本開示の新規であると思われる特徴は、特に、添付した請求の範囲において明らかである。目的と利益を伴う本開示は、以下に示す現時点における好ましい実施形態の説明を添付した図面とともに参照することで、理解されるであろう。
は、非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 は、図１の非接触電力伝送システムの一部の回路を示すブロック図である。 は、別例のフィルタの回路図である。 は、他の別例のフィルタの回路図である。
　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態が、図１と図２に従って説明される。
　図１は、非接触電力伝送システムの地上側伝送装置１１を示す。図示しない電力系統から交流電力、例えば１００ボルト（Ｖ）や２００Ｖの商用電力は、地上側伝送装置１１に供給される。電力系統は、例えば火力発電所等の発電設備によって生成された交流電力の送電経路や、交流電力で動作する電子機器として、例えば宅内に備えられたテレビ等の家電製品に電力を供給する配線経路、例えば宅内配線、等を含む。
　この地上側伝送装置１１は、例えば、家庭等の充電ポイントに設置された充電ステーションであり、つまり地上側に設けられた伝送装置である。この地上側伝送装置１１の地上側カプラ２１は、移動体としての車両に搭載された伝送装置つまり車両側伝送装置１２の、車両側カプラ４１つまり結合器に、非接触電力伝送可能に連結される。この車両は、バッテリ１３に蓄えられた電力に基づき走行可能に構成された電動車両（ＥＶ：Electric Vehicle）である。
　非接触電力伝送システムは、車両に搭載されたバッテリ１３を、電力系統から供給される交流電力に基づき充電する機能を有する。非接触電力伝送システムはさらに、バッテリ１３に蓄えられた電力を地上側伝送装置１１に向って放電する機能を有する。
　地上側伝送装置１１は、整流ＰＦＣ（Power factor collection/Power factor controller ）回路２２、リレー２３、ＤＣ／ＤＣ変換器２４、「ＦＩＬ」と表記されるフィルタ２５、変換整流器２６、「ＦＩＬ」と表記されるフィルタ２７、「ＭＡＴ」と表記される整合器２８、地上側コントローラ３１、及び通信部３２を有する。車両側伝送装置１２は、整合器４２、フィルタ４３、変換整流器４４、フィルタ４５、ＤＣ／ＤＣ変換器４６、リレー回路４７、車両側コントローラ５１、及び通信部５２を有する。
　地上側伝送装置１１のＤＣ／ＤＣ変換器２４、フィルタ２５、変換整流器２６、フィルタ２７、及び整合器２８はそれぞれ、双方向に電力伝達可能に構成された回路である。同様に、車両側伝送装置１２の各回路４２～４７はそれぞれ、双方向に電力伝達可能に構成された回路である。図１において、各回路の上段にはバッテリ１３を充電する時における機能が示され、下段にはバッテリ１３が放電する時における機能が示される。
　電力系統から供給される交流電力は、整流ＰＦＣ回路２２に供給される。整流ＰＦＣ回路２２は、交流電力を整流することで直流電力を生成する。この直流電力は、リレー２３を介してＤＣ／ＤＣ変換器２４に供給される。リレー２３は、バッテリ１３を充電する時に整流ＰＦＣ回路２２の出力電力をＤＣ／ＤＣ変換器２４に供給するために、且つバッテリ１３が放電する時にＤＣ／ＤＣ変換器２４の出力先を切替えるために、設けられる。リレー２３は、例えば地上側コントローラ３１によって切換制御される。
　ＤＣ／ＤＣ変換器２４は、双方向に電圧変換可能に構成され、地上側コントローラ３１によって制御される。ＤＣ／ＤＣ変換器２４は、入力電圧を異なる電圧に変換し、変換された電圧を出力する。
　フィルタ２５は、ＤＣ／ＤＣ変換器２４に入力されたり、ＤＣ／ＤＣ変換器２４から出力されたりする直流電圧を平滑化する。
　変換整流器２６は、直流電力を高周波交流電力に変換する機能と、交流電力を整流することで直流電力を生成する機能とを有する。これら機能は、地上側コントローラ３１によって互いに切替えられる。地上側コントローラ３１は、変換整流器２６を制御することによって、バッテリ１３を充電する時にＤＣ／ＲＦ変換器として変換整流器２６を機能させ、バッテリ１３が放電する時に整流器（ＲＥＣ）として変換整流器２６を機能させる。これにより、変換整流器２６は、バッテリ１３を充電する時において、ＤＣ／ＤＣ変換器２４からフィルタ２５を介して供給される直流電力を、高周波交流電力に変換し、変換後の交流電力をフィルタ２７に出力する。この交流電力は、フィルタ２７を介して整合器２８に供給される。一方、変換整流器２６は、バッテリ１３が放電する時において、整合器２８からフィルタ２７を介して供給された交流電力を整流することで直流電力を生成する。生成された直流電力は、フィルタ２５を介してＤＣ／ＤＣ変換器２４に供給される。
　フィルタ２７は、例えば、交流電力における高調波成分を除去するように設定されている。
　整合器２８は、伝送線路におけるインピーダンスを整合することによって、ロスや反射を抑制するために設けられている。整合器２８は、地上側コントローラ３１によって調整される。地上側コントローラ３１は、例えば変換整流器２６の出力端子等に接続されたインピーダンス測定器の測定結果、例えば、電圧センサの測定結果に基づき、整合器２８を調整する。バッテリ１３を充電する時に整合器２８から出力される高周波交流電力は、地上側カプラ２１に供給される。一方、バッテリ１３が放電する時に整合器２８から出力される高周波交流電力は、フィルタ２７を介して変換整流器２６に供給される。
　地上側カプラ２１と車両側カプラ４１はそれぞれ、所定の方式、例えば、磁界共鳴方式に対応して構成されている結合器である。例えば、磁界共鳴方式のカプラは、高周波交流電力が供給されるコイルと、コイルに電磁結合される共鳴コイルとを含む。変換整流器２６によって生成される交流電力の周波数は、地上側カプラ２１の共鳴周波数に対応する。バッテリ１３を充電する時に、車両側カプラ４１は、地上側伝送装置１１によって生成された高周波交流電力を、地上側カプラ２１を介して受電する。バッテリ１３が放電する時に、地上側カプラ２１は、車両側カプラ４１からの電力を受電する。
　車両側カプラ４１によって受電された交流電力は、整合器４２に供給される。
　整合器４２は、伝送線路におけるインピーダンスを整合することによって、ロスや反射を抑制するために設けられている。整合器４２は、車両側コントローラ５１によって調整される。車両側コントローラ５１は、例えば変換整流器４４の出力端子等に接続されたインピーダンス測定器の測定結果、例えば、電圧センサの測定結果に基づき、整合器４２を調整する。バッテリ１３を充電する時に整合器４２から出力される高周波交流電力は、フィルタ４３を介して変換整流器４４に供給される。一方、バッテリ１３が放電する時に整合器４２から出力される高周波交流電力は、車両側カプラ４１に供給される。
　フィルタ４３は、例えば、交流電力における高調波成分を除去するように設定されている。
　変換整流器４４は、交流電力を整流することで直流電力を生成する機能と、直流電力を高周波交流電力に変換する機能とを有する。それら機能は、車両側コントローラ５１によって互いに切替えられる。車両側コントローラ５１は、変換整流器４４を、充電時に整流器（ＲＥＣ）として機能させ、バッテリ１３が放電する時にＤＣ／ＲＦ変換器として機能させるように制御する。これにより、変換整流器４４は、バッテリ１３を充電する時に、整合器４２からフィルタ４３を介して供給された交流電力を整流することによって、直流電力を生成する。このように生成された直流電力は、フィルタ４５を介してＤＣ／ＤＣ変換器４６に供給される。一方、変換整流器４４は、バッテリ１３が放電する時において、ＤＣ／ＤＣ変換器４６からフィルタ４５を介して供給される直流電力を、高周波交流電力に変換し、変換後の交流電力を出力する。この交流電力は、フィルタ４３を介して整合器４２に供給される。
　フィルタ４５は、変換整流器４４からフィルタ４５に出力された直流電力を、又は変換整流器４４に供給される直流電力を、平滑化する。ＤＣ／ＤＣ変換器４６は、直流電力を電圧変換する。変換された電力は、リレー回路４７を介してバッテリ１３に供給される。
　バッテリ１３に蓄えられた電力は、リレー回路４７を介してＤＣ／ＤＣ変換器４６に供給される。ＤＣ／ＤＣ変換器４６は、リレー回路４７から供給される直流電力を電圧変換し、変換後の直流電力を、フィルタ４５に出力する。この直流電力は、フィルタ４５を介して変換整流器４４に供給される。
　以下では、地上側伝送装置１１と車両側伝送装置１２の構成例が説明される。
　図２に示すように、フィルタ２５は、ＤＣ／ＤＣ変換器２４の出力端子どうしの間に接続されたコンデンサ２５ａを含む。
　変換整流器２６は、４つのトランジスタ２６ａ～２６ｄを含む。これらのトランジスタ２６ａ～２６ｄはそれぞれ、例えば、パワーＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）等のスイッチング素子である。トランジスタ２６ａ～２６ｄは、例えばＨブリッジ出力回路を構成する。トランジスタ２６ａ～２６ｄそれぞれには、ダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄがそれぞれ並列に接続される。ダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄはそれぞれ、例えば、各トランジスタ２６ａ～２６ｄのボディダイオードである。代替として、ダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄはそれぞれ、トランジスタ２６ａ～２６ｄそれぞれとは別の素子でもよい。各トランジスタ２６ａ～２６ｄの制御端子としてのゲート端子は、図１の地上側コントローラ３１に接続される。
　地上側コントローラ３１は、バッテリ１３を充電する時に、各トランジスタ２６ａ～２６ｄをソフトスイッチングする。これにより、変換整流器２６は、ＤＣ／ＲＦ変換器として動作し、直流電力を高周波交流電力に変換する。また、地上側コントローラ３１は、バッテリ１３が放電する時に、各トランジスタ２６ａ～２６ｄをオフ制御する。ダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄはそれぞれ、トランジスタ２６ａ～２６ｄそれぞれに並列接続され、ダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄは、ブリッジ整流回路を構成する。これにより、変換整流器２６は、交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として、動作する。
　フィルタ２７は、伝送線路に挿入接続された２つのインダクタ２７ａ，２７ｂと、インダクタ２７ａ，２７ｂの間に接続された１つのコンデンサ２７ｃとを含む。
　整合器２８は、例えば、１つのインダクタ２８ａと、可変リアクタンスとしての２つの可変コンデンサ２８ｂ，２８ｃとを含むπ型整合器である。可変コンデンサ２８ｂ、２８ｃは、例えば、図示しない回転シャフトがモータによって駆動される公知の構成である。図１に示す地上側コントローラ３１は、モータを制御することによって、可変コンデンサ２８ｂ，２８ｃの容量を変更する。
　車両側伝送装置１２に含まれる整合器４２，フィルタ４３、変換整流器４４、およびフィルタ４５は、地上側伝送装置１１に含まれる整合器２８、フィルタ２７、変換整流器２６、およびフィルタ２５とそれぞれ同様に構成されている。
　即ち、整合器４２は、１つのインダクタ４２ａと、可変リアクタンスとしての２つの可変コンデンサ４２ｂ，４２ｃとを含むπ型整合器である。図１に示す車両側コントローラ５１は、可変コンデンサ４２ｂ，４２ｃの容量を変更する。
　フィルタ４３は、伝送線路に挿入接続された２つのインダクタ４３ａ，４３ｂと、インダクタ４３ａ，４３ｂの間に接続された１つのコンデンサ４３ｃとを含む。
　変換整流器４４は、４つのトランジスタ４４ａ～４４ｄを含む。これらのトランジスタ４４ａ～４４ｄはそれぞれ、例えば、パワーＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子である。トランジスタ４４ａ～４４ｄは、例えばＨブリッジ出力回路を構成する。トランジスタ４４ａ～４４ｄそれぞれには、ダイオードＤ２ａ～Ｄ２ｄがそれぞれ並列に接続される。ダイオードＤ２ａ～Ｄ２ｄは、例えば、各トランジスタ４４ａ～４４ｄのボディダイオードである。代替として、ダイオードＤ２ａ～Ｄ２ｄは、トランジスタ４４ａ～４４ｄとは別の素子でもよい。各トランジスタ４４ａ～４４ｄの制御端子としてのゲート端子は、図１の車両側コントローラ５１に接続される。
　車両側コントローラ５１は、バッテリ１３を充電する時に、各トランジスタ４４ａ～４４ｄをオフ制御する。ダイオードＤ２ａ～Ｄ２ｄはそれぞれ、トランジスタ４４ａ～４４ｄにそれぞれ並列接続され、ダイオードＤ２ａ～Ｄ２ｄは、ブリッジ整流回路を構成する。これにより、変換整流器４４は、交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として動作する。車両側コントローラ５１は、バッテリ１３が放電する時に、各トランジスタ４４ａ～４４ｄをソフトスイッチングする。これにより、変換整流器４４は、直流電力を高周波交流電力に変換するＤＣ／ＲＦ変換器として動作する。
　フィルタ４５は、変換整流器４４の出力端子どうしの間に接続されたコンデンサ４５ａを含む。
　次に、２つの機能、つまりバッテリ１３を充電する機能と、バッテリ１３に蓄えられた電力を放電する機能とに係る制御が、説明される。
　地上側コントローラ３１は、バッテリ１３を充電するとき、ＤＣ／ＤＣ変換器２４が整流ＰＦＣ回路２２に接続するように、リレー２３を切換制御する。そして、地上側コントローラ３１は、ＤＣ／ＤＣ変換器２４、変換整流器２６、及び整合器２８を、バッテリ１３が充電されるように、それぞれ制御する。同様に、車両側コントローラ５１は、整合器４２、変換整流器４４、及びＤＣ／ＤＣ変換器４６を、バッテリ１３が充電されるように、それぞれ制御する。
　地上側コントローラ３１は、有線で通信部３２に電気接続されている。同様に、車両側コントローラ５１は、有線で通信部５２に電気接続されている。地上側コントローラ３１と車両側コントローラ５１は、通信部３２，５２を介して互いに無線通信可能に接続される。通信部３２，５２は、車両側伝送装置つまり車両が地上側伝送装置１１に所定距離よりも接近すると、無線通信が可能となるように構成されている。
　地上側コントローラ３１と車両側コントローラ５１は、互いに無線通信を行い、充電処理と放電処理を実行する。
　例えば、地上側コントローラ３１は、図示しない充電スイッチが操作されると、通信部３２，５２を介して車両側コントローラ５１に、バッテリ１３の充電を開始する旨を通知する。地上側コントローラ３１は、ＤＣ／ＤＣ変換器２４、変換整流器２６を制御する。このように生成された高周波交流電力は、地上側カプラ２１に供給される。
　この交流電力は、車両側カプラ４１によって受電される。車両側コントローラ５１は、整合器４２を調整することによって、インピーダンスマッチングを行う。車両側コントローラ５１は、変換整流器４４とＤＣ／ＤＣ変換器４６とを制御する。これらを制御することで、車両側カプラ４１によって受電された交流電力は、直流電力に変換される。このＤＣ／ＤＣ変換器４６から出力される直流電力は、リレー回路４７を介してバッテリ１３に供給され、バッテリ１３を充電する。車両側コントローラ５１は、リレー回路４７のセンサで、バッテリ１３の充電電圧を検出する。バッテリ１３の充電電圧が所定値以上になると、車両側コントローラ５１は、満充電である旨を通信部３２，５２を介して地上側コントローラ３１に通知する。地上側コントローラ３１は、その通知に応答して充電処理を終了する。
　一方、車両側コントローラ５１は、定期的又は図示しない放電スイッチの操作に応答して、通信部５２，３２を介して地上側コントローラ３１に、バッテリ１３の放電を開始する旨を通知する。車両側コントローラ５１は、ＤＣ／ＤＣ変換器４６と変換整流器４４とを制御する。これらを制御することで、バッテリ１３の電力は高周波交流電力に変換され、高周波交流電力は車両側カプラ４１に供給される。
　地上側カプラ２１は、この高周波交流電力を受電する。地上側コントローラ３１は、整合器２８を調整することによって、インピーダンスマッチングを行う。地上側コントローラ３１は、変換整流器２６とＤＣ／ＤＣ変換器２４とを制御する。これらを制御することで、地上側カプラ２１にて受電された高周波交流電力は、直流電力に変換される。この直流電力は、図示しない充電設備等に供給される。車両側コントローラ５１は、終了条件が成立すると、放電処理を終了する。終了条件は、例えば、放電時間や、バッテリ１３に蓄えられた電力、等である。
　以上記述されたように、第１実施形態は、以下の効果を奏する。
　（１）地上側伝送装置１１は変換整流器２６を含み、車両側伝送装置１２は変換整流器４４を含む。地上側伝送装置１１から車両側伝送装置１２に電力を伝達することによってバッテリ１３が充電されるとき、地上側伝送装置１１の地上側コントローラ３１は、変換整流器２６を、直流電力を高周波交流電力に変換するＤＣ／ＲＦ変換器として動作するように制御する。車両側伝送装置１２の車両側コントローラ５１は、交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として変換整流器４４が動作するように、変換整流器４４を制御する。
　一方、バッテリ１３に蓄えられた電力が地上側伝送装置１１に向って放電されるとき、車両側コントローラ５１は、直流電力を高周波交流電力に変換するＤＣ／ＲＦ変換器として変換整流器４４が動作するように、変換整流器４４を制御する。地上側コントローラ３１は、交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として変換整流器２６が動作するように、変換整流器２６を制御する。
　このように、変換整流器２６，４４はそれぞれ、ＤＣ／ＲＦ変換器としての機能と、整流器としての機能とを両方有する。即ち変換整流器２６，４４は、ＤＣ／ＲＦ変換器と整流器とを一体化している。従って、比較例としてＤＣ／ＲＦ変換器と整流器をそれぞれ別々の回路として持つ場合と比べ、装置構成が簡略化された非接触電力伝送システムにおいて、双方向の電力伝送が行われる。
　（２）変換整流器２６は、４つのトランジスタ２６ａ～２６ｄと、各トランジスタ２６ａ～２６ｄにそれぞれ並列接続されるダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄとを含む。トランジスタ２６ａ～２６ｄは、Ｈブリッジ出力回路を構成する。従って、各トランジスタ２６ａ～２６ｄをオンオフ制御することによって、交流電力は、直流電力に変換される。ダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄは、ブリッジ整流回路を構成する。従ってダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄは、交流電力を整流することによって、直流電力を生成できる。即ち、トランジスタ２６ａ～２６ｄとダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄとは、直流電力を交流電力に変換する変換器と、交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器とを一体化できる。同様に、トランジスタ４４ａ～４４ｄとダイオードＤ１ａ～Ｄ２ｄとで構成された変換整流器４４は、直流電力を交流電力に変換する変換器と、交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器とを一体化できる。
　（３）ダイオードＤ１ａ～Ｄ１ｄそれぞれが、トランジスタ２６ａ～２６ｄそれぞれのボディダイオードとして形成され、ダイオードＤ２ａ～Ｄ２ｄそれぞれが、トランジスタ４４ａ～４４ｄそれぞれのボディダイオードとして形成された。したがって第１実施形態では、各トランジスタ２６ａ～２６ｄ，４４ａ～４４ｄに対して個別にダイオードを接続する必要がなく、構成を簡略化することができる。
　（４）整合器２８は、地上側伝送装置１１の変換整流器２６と地上側カプラ２１との間に接続されている。整合器４２は、車両側伝送装置１２の車両側カプラ４１と変換整流器４４との間に接続されている。このため第１実施形態では、双方向の電力伝送において、電力反射や損失を低減し、効率の良い電力伝送を行うことができる。
　第１実施形態は、以下の態様で実施されてもよい。
　○第１実施形態は、リレー２３を用いて、バッテリ１３を充電する時における整流ＰＦＣ回路２２からＤＣ／ＤＣ変換器２４への入力経路と、バッテリ１３が放電する時におけるＤＣ／ＤＣ変換器２４の出力経路とを互いに切替えるようにした。しかし実施形態はこれに限定されず、別例では、リレー２３の代わりに切替えスイッチが用いられてもよい。
　○第１実施形態では、変換整流器２６は、４つのトランジスタ２６ａ～２６ｄで構成されるＨブリッジ出力回路を含む構成とされた。しかし変換整流器２６は、この構成に限定されない。例えば変換整流器２６は、図２に示す２つのトランジスタ２６ａ，２６ｂで構成されるハーフブリッジ出力回路を含む構成とされてもよい。
　○フィルタ２５，４５の少なくとも一方の構成は、適宜変更されてもよい。例えば、フィルタ２５の代わりに、図３（ａ）に示すフィルタ６１が用いられてもよい。このフィルタ６１は、インダクタ６１ａとコンデンサ６１ｂとを含むローパスフィルタである。同様に、フィルタ４５の代わりに、図３（ｂ）に示すフィルタ６２が用いられてもよい。このフィルタ６２は、インダクタ６２ａとコンデンサ６２ｂとを含むローパスフィルタである。
　○整合器２８は、π型に限定されず、Ｔ型やＬ型の整合器であってもよい。整合器４２は、π型に限定されず、Ｔ型やＬ型の整合器であってもよい。
　○第１実施形態では、地上側コントローラ３１が、バッテリ１３の充電を開始する制御を行った。しかしこれに限定されず、別例では、車両側コントローラ５１が、バッテリ１３の充電を開始する制御を行ってもよい。また第１実施形態では、バッテリ１３が放電する際に、車両側コントローラ５１が放電処理を開始するように説明された。しかしこれに限定されず、別例では、地上側コントローラ３１が、放電処理を開始してもよい。
　○第１実施形態では、地上側コントローラ３１が、認証処理を行ってもよい。
　○第１実施形態では、磁界共鳴方式の地上側カプラ２１と車両側カプラ４１が用いられた。しかしこれに限定されず、別例では、電界共鳴方式や電磁誘導方式などの他の方式に対応するカプラが用いられてもよい。例えばカプラは、１つのコイルで構成されてもよい。
　○図１に示される整流ＰＦＣ（Power factor collection/Power factor controller）回路２２の代わりに、系統電力と直流電力とを相互に変換する回路、例えば双方向ＡＣ／ＤＣ変換器が用いられてもよい。
　　○第１実施形態は、非接触にて充放電を行うシステムに具体化された。しかし実施形態は、これに限定されず、別例では、非接触にて充放電を行うプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle）に具体化されてもよい。
　○図１に示す車両側伝送装置１２において、フィルタ４３は、省略されてもよい。地上側伝送装置１１において、フィルタ２７は、省略されてもよい。地上側伝送装置１１において、電圧に応じてＤＣ／ＤＣ変換器２４は、省略されてもよい。
　○整合器の数は、図１に示される非接触電力伝送システムでは２つであるが、これに限定されない。別例では、地上側伝送装置１１及び車両側伝送装置１２はそれぞれ、複数の整合器を有してもよい。また図１に示される整合器２８，４２の少なくとも一方は、省略されてもよい。
　○上記各形態は、バッテリ１３に対して充放電を行う地上側伝送装置１１及び車両側伝送装置１２に具体化された。しかし各形態は、双方向にて電力伝送を行う伝送装置に具体化されればよい。
　１１…地上側電力伝送装置（伝送装置）、１２…車両側伝送装置（伝送装置）、２１…地上側カプラ（結合器）、２６…変換整流器、２６ａ～２６ｄ…トランジスタ（スイッチング素子）、Ｄ１ａ～Ｄ１ｄ…ダイオード、２８…整合器、３１…地上側コントローラ（制御部）、４１…車両側カプラ（結合器）、４２…整合器、４４…変換整流器、４４ａ～４４ｄ…トランジスタ（スイッチング素子）、Ｄ２ａ～Ｄ２ｄ…ダイオード、５１…車両側コントローラ（制御部）。

Claims (6)

  1. 　結合器を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送装置であって、
    　前記結合器に接続された変換整流器と；
    　前記変換整流器を制御する制御部と
    を有し、
    　前記制御部は、
    　前記結合器から前記他の装置に電力を伝送する場合に、前記変換整流器に入力される直流電力を交流電力に変換する変換器として前記変換整流器を動作させるように、前記変換整流器を制御し、前記他の装置から電力を受け取る場合に、前記結合器から前記変換整流器に供給される交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として前記変換整流器を動作させるように、前記変換整流器を制御するように構成される、非接触電力伝送装置。
  2. 　前記変換整流器は、
    　複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子のそれぞれに並列接続される複数のダイオードとを含み、
    　前記制御部は、
    　前記結合器から前記他の装置に電力を伝送する場合に、前記複数のスイッチング素子をオンオフ制御することで、前記変換整流器に入力される直流電力を交流電力に変換し、
    　前記他の装置から電力を受け取る場合に、前記複数のスイッチング素子をオフすることで、前記結合器から前記変換整流器に供給される交流電力を前記複数のダイオードによって整流することで直流電力を生成するように構成される、
    　請求項１に記載の非接触電力伝送装置。
  3. 　前記複数のダイオードは、前記複数のスイッチング素子のボディダイオードである、
    　請求項２に記載の非接触電力伝送装置。
  4. 　前記結合器は、共鳴方式で電力伝送するように構成され、
    　前記非接触電力伝送装置は、前記変換整流器と前記結合器との間に接続された整合器を備え、
    　前記制御部は、前記整合器を制御することで、伝送路のインピーダンスマッチングを行うように構成される、
    　請求項１～３のうちの何れか一項に記載の非接触電力伝送装置。
  5. 　互いの結合器によって非接触にて電力伝送可能に連結される複数の伝送装置を含む非接触電力伝送システムであって、
    　前記複数の伝送装置はそれぞれ、前記結合器に接続された変換整流器と、前記変換整流器を制御する制御部とを有し、
    　送電する側の前記伝送装置の制御部は、前記変換整流器に入力される直流電力を交流電力に変換する変換器として前記変換整流器を動作させるように、前記変換整流器を制御するように構成され、
    　受電する側の前記伝送装置の制御部は、前記結合器から前記変換整流器に供給される交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として前記変換整流器を動作させるように、前記変換整流器を制御するように構成される、非接触電力伝送システム。
  6. 　結合器を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送装置の制御方法であって、前記非接触電力伝送装置は、前記結合器に接続された変換整流器を有し、
    　前記制御方法は、
    　前記結合器から前記他の装置に電力を伝送する場合に、前記変換整流器に入力される直流電力を交流電力に変換する変換器として前記変換整流器を動作させることと；
    　前記他の装置から電力を受け取る場合に、前記結合器から前記変換整流器に供給される交流電力を整流することで直流電力を生成する整流器として前記変換整流器を動作させることと
    を有する、非接触電力伝送装置の制御方法。
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