WO2014196239A1 - 給電装置、および非接触給電システム - Google Patents

給電装置、および非接触給電システム Download PDF

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隆彦 村山
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株式会社Ihi
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Definitions

  • the present invention relates to a power feeding device and a non-contact power feeding system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-118199 for which it applied to Japan on June 4, 2013, and uses the content here.
  • Patent Document 1 discloses a non-contact power feeding system that can simplify a power feeding device and a power receiving device.
  • the power feeding device estimates the distance between its primary self-resonant coil and the secondary self-resonant coil of the power receiving device, and communicates with the power receiving device to control power feeding according to the distance. Therefore, it is not necessary to estimate the distance. That is, since a communication function is not required, the configuration can be simplified together with the power receiving device.
  • the power feeding device is constituted by a plurality of elements such as a resonance coil (the primary self-resonance coil), a resonance capacitor, or a reactor used as a filter. Variations in product lots and variations due to temperature changes in the usage environment occur. For this reason, in the said prior art, the characteristic of a circuit changes and it cannot obtain high electric power feeding efficiency.
  • This invention is made
  • an inverter circuit that converts a DC voltage into an AC voltage, a resonance circuit that transmits power in a non-contact manner toward a power receiving device based on the AC voltage, and state information of a predetermined element And a control unit for controlling the inverter circuit at a switching frequency based on.
  • a second aspect of the present invention includes a power feeding device having an inverter circuit and a power feeding coil, and a power receiving device having a power receiving coil, and the power receiving coil from the power feeding coil based on AC power output from the inverter circuit. And a control unit that controls the inverter circuit at a switching frequency based on state information of predetermined elements of one or both of the power feeding device and the power receiving device.
  • the switching frequency of the inverter circuit having the maximum power supply efficiency is obtained and obtained based on the detected values of the voltage, current, and temperature of one or both of the capacitor and coil of the power supply device and the power reception device. Since the inverter circuit is controlled based on the obtained switching frequency, high power supply efficiency can be obtained.
  • the non-contact power feeding system includes a power feeding device S and a power receiving device R.
  • the power feeding device S includes a rectifier circuit 1, a chopper circuit (voltage converter) 2, an inverter circuit 3, a resonance circuit 4, a communication unit 5, a voltage / current measurement unit 6, a capacitance / inductance calculation unit 7, It comprises a switching calculation unit 8 and a switching control unit 9.
  • the power receiving device R includes a resonance circuit 11, a rectifier circuit 12, a voltage / current measurement unit 13, a communication unit 14, and a control unit 15.
  • the capacitance / inductance calculation unit 7, the switching calculation unit 8, and the switching control unit 9 constitute a control unit on the power feeding apparatus side in the present embodiment.
  • the control unit 15 is a control unit on the power receiving side in the present embodiment.
  • the communication unit 5 is a receiving unit in this embodiment.
  • the communication unit 14 is a transmission unit in the present embodiment.
  • the power supply device S is a device that is fixedly arranged in a power supply facility provided on the ground and supplies AC power to a moving body in a contactless manner, and supplies DC power to a battery B (load).
  • the power supply facility is a facility in which one or a plurality of stop spaces for moving bodies are provided, and includes a power supply device S corresponding to the number of stop spaces.
  • the power receiving device R is a device that is provided in the moving body and stores the AC power supplied from the power feeding device S by converting it into DC power.
  • the said mobile body is a vehicle which requires the power receiving from the outside, such as an electric vehicle and a hybrid vehicle, for example.
  • the rectifier circuit 1 in the power feeding device S is, for example, a diode bridge, and full-wave rectifies commercial power (for example, single phase 100 volts, 50 Hz) supplied from a commercial power source and outputs the rectified circuit 1 to the chopper circuit 2.
  • the electric power (full-wave rectified power) supplied from the rectifier circuit 1 to the chopper circuit 2 is a unipolar (for example, positive polarity) pulsating flow as a result of the sine wave-shaped commercial power being folded back at the zero cross point.
  • the chopper circuit 2 adjusts its output voltage and outputs it to the inverter circuit 3 by controlling the switching operation by the switching control unit 9.
  • the chopper circuit 2 is a step-up chopper or a step-up / step-down chopper circuit, and boosts or step-up / step-down and outputs the electric power input from the rectifier circuit 1.
  • the output of the chopper circuit 2 is DC power in which full-wave rectified power, which is a pulsating current, is sufficiently smoothed by the functions of an inductor (coil) and a smoothing capacitor in the chopper circuit 2.
  • the chopper circuit 2 also functions as a power factor correction circuit (PFC) when the switching operation is controlled by the switching controller 9. That is, the chopper circuit 2 switches the current of the full-wave rectified power by switching the full-wave rectified power at a frequency sufficiently higher than the frequency of the full-wave rectified power with reference to the zero-cross point of the full-wave rectified power. Increase the power factor by extending the period.
  • PFC power factor correction circuit
  • the inverter circuit 3 includes a switching element, a reactor (coil), and a smoothing capacitor.
  • the switching operation is controlled by the switching control unit 9, the DC power supplied from the chopper circuit 2 has a specific frequency (transmission frequency). It is converted into AC power and output to the resonance circuit 4.
  • the resonance circuit 4 is a resonance circuit in which a feeding coil and a feeding capacitor are connected. Of the power supply coil and the power supply capacitor, the power supply coil is provided at a position facing a specific location (location where the power receiving coil is provided) of the moving object stopped in the stop space.
  • the resonance frequency of the resonance circuit 4 is set to a frequency close to the drive frequency in the inverter circuit 3.
  • the communication unit 5 acquires state information indicating the state of the power receiving device R from the communication unit 14 by performing short-range wireless communication with the communication unit 14 of the power receiving device R.
  • this state information is information indicating the voltage and current between terminals of a specific capacitor and a specific coil constituting the resonance circuit 11 and the rectifier circuit 12 provided in the power receiving device, or a temperature value of the capacitor and the coil. is there.
  • the meaning of the state information includes other information within a range in which the problem to be solved by the present invention can be solved.
  • Such a communication unit 5 outputs the state information acquired from the communication unit 14 to the switching calculation unit 8.
  • the communication method between the communication unit 5 and the communication unit 14 is short-distance wireless communication such as ZigBee (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark) or short-distance optical communication using an optical signal.
  • the voltage / current measurement unit 6 is an example of a measurement unit. In the second embodiment to be described later, another example is shown as the measurement unit. In the following first embodiment, the measurement unit is described as the voltage / current measurement unit 6.
  • the voltage / current measurement unit 6 includes a voltage sensor that detects a voltage between terminals of a specific capacitor and a specific coil among the capacitors and coils that constitute the rectifier circuit 1, the chopper circuit 2, the inverter circuit 3, and the resonance circuit 4. And a current sensor for detecting a current flowing through the specific capacitor and the specific coil.
  • the voltage / current measurement unit 6 outputs a voltage detection signal indicating the voltage between the terminals detected by the voltage sensor and a current detection signal indicating the current detected by the current sensor to the capacitance / inductance calculation unit 7 included in the control unit.
  • the values of the current and voltage flowing through the above-described coil and capacitor are an example of state information output from the voltage / current measurement unit 6 to the control unit.
  • the state information of a predetermined element will be input into a control part.
  • the communication unit 5 receives the state information of the element on the power receiving device side from the power receiving device and the case where the state information of the element on the power feeding device side is input to the control unit. To do.
  • the capacitance / inductance calculation unit 7 receives a specific capacitor and a specific coil in the power feeding device S indicated by the voltage detection signal.
  • the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil are calculated on the basis of the voltage between the terminals and the current flowing through the specific capacitor and the specific coil in the power supply device S indicated by the current detection signal, and the switching calculation unit 8 Output to.
  • the switching calculation unit 8 performs calculation processing using the state information of the power receiving device R input from the communication unit 5 and the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil input from the capacitance / inductance calculation unit 7 as input values. To obtain the switching frequency of the inverter circuit 3 that provides the maximum power supply efficiency, and outputs the switching frequency to the switching control unit 9.
  • the switching calculation unit 8 stores in advance a data table in which the switching frequency of the inverter circuit 3 having the maximum power supply efficiency is registered according to the combination of the capacitance and inductance of a specific capacitor and a specific coil. Then, the switching calculation unit 8 acquires the switching frequency corresponding to the combination of the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil input from the capacitance / inductance calculation unit 7 from the data table.
  • the switching frequency of the inverter circuit 3 having the maximum power supply efficiency described above is the switching frequency at which the power factor is maximized, that is, the switching frequency at which the phase difference between voltage and current is minimized.
  • the switching control unit 9 controls the inverter circuit 3 based on the switching frequency of the inverter circuit 3 input from the switching calculation unit 8.
  • the switching calculation unit 8 included in the control unit obtains a switching frequency at which the maximum power supply efficiency is obtained, and the switching control unit included in the control unit controls the inverter at that frequency.
  • the present invention does not always require a switching frequency that provides the maximum power supply efficiency.
  • the control unit controls the inverter circuit at a switching frequency based on state information of a predetermined element. It is possible to solve the problem of the present application that circuit characteristics change due to variations and high power supply efficiency cannot be obtained. Therefore, it should be noted that the present invention is not limited to the control that requires the maximum power supply efficiency.
  • the resonance circuit 11 in the power receiving device R is a resonance circuit in which a power receiving coil and a power receiving capacitor are connected.
  • the power receiving coil is provided at the bottom, side, top, or the like of the moving body, and faces the power feeding coil of the power feeding device S in close proximity when the moving body stops in the stop space.
  • Such a resonance circuit 11 is a resonance circuit in which a power receiving coil and a power receiving capacitor are connected, and the power receiving coil is magnetically coupled in close proximity to the power feeding coil of the resonance circuit 4.
  • the resonance circuit 11 receives the AC power supplied to the power feeding coil by the inverter circuit 3 and the AC power corresponding to the coupling coefficient between the power feeding coil and the power receiving coil from the resonance circuit 4 in a non-contact manner and supplies the rectifier circuit 12 with the AC power.
  • the non-contact power feeding system of the present invention is configured as a non-contact power feeding system compliant with the electromagnetic induction method or the magnetic field resonance method.
  • the rectifier circuit 12 includes, for example, a diode bridge, a reactor (coil), and a smoothing capacitor.
  • the AC power (received power) supplied from the resonance circuit 11 is full-wave rectified and smoothed and output to the battery B.
  • the power supplied from the rectifier circuit 12 to the battery B is DC power obtained by smoothing the full-wave rectified power that has been full-wave rectified by the diode bridge with a reactor and a smoothing capacitor.
  • the voltage / current measuring unit 13 detects a voltage between terminals of a specific capacitor and a specific coil constituting the resonance circuit 11 and the rectifier circuit 12, and detects a current flowing through the specific capacitor and the specific coil.
  • a voltage detection signal indicating a voltage between terminals detected by the voltage sensor and a current detection signal indicating a current detected by the current sensor are output to the control unit 15.
  • the communication unit 14 transmits state information indicating the state of the power receiving device R by performing short-range wireless communication with the communication unit 5 of the power feeding device S.
  • this state information is information indicating the capacitance and inductance (calculated by the control unit 15 described later) of a specific capacitor and a specific coil whose voltage and current between terminals are detected by the voltage / current measurement unit 13.
  • the communication unit 14 performs radio wave communication such as ZigBee (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark) or optical communication using an optical signal.
  • the voltage / current measurement unit 13 is an example of a measurement unit provided on the power receiving side. In the second embodiment to be described later, another example of the power-receiving-side measuring unit will be described.
  • the control unit 15 performs overall control of the power receiving device R based on arithmetic processing, for example, the capacitance and inductance of a specific capacitor and a specific coil based on the voltage detection signal and the current detection signal input from the voltage / current measurement unit 13. And the capacitance and inductance are transmitted to the communication unit 14 as state information of the power receiving device R.
  • the battery B is a secondary battery such as a lithium ion battery, and charges and stores the DC power supplied from the rectifier circuit 12.
  • the battery B is connected to an inverter circuit (traveling inverter circuit) that drives a traveling motor of the moving body and / or a control device that controls traveling of the moving body. Supply drive power to control equipment.
  • the contactless power supply system of the present application starts power supply to the moving body when the moving body enters the stop space.
  • the communication unit 5 of the power supply apparatus S continuously transmits a communication request signal at a constant period.
  • the communication unit 14 of the power receiving device R transmits the response signal to the communication unit 5 in response to the communication request signal because the communication request signal can be received when the moving body enters the stop space.
  • the communication part 5 will notify reception of an answer signal to the switching control part 9, if this answer signal is received.
  • the switching control unit 9 determines (recognizes) that the moving body has entered the power supplyable area.
  • the switching control unit 9 determines that the moving body has entered the power supply available area, the switching control unit 9 starts driving the chopper circuit 2 and the inverter circuit 3. As a result, non-contact power feeding from the resonance circuit 4 of the power feeding device S to the resonance circuit 11 of the power receiving device R is started.
  • the capacitance / inductance calculation unit 7 of the power supply device S supplies the power supply device S indicated by the voltage detection signal.
  • the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil based on the voltage between the terminals of the specific capacitor and the specific coil and the current flowing in the specific capacitor and the specific coil in the power supply device S indicated by the current detection signal Is output to the switching operation unit 8.
  • the switching calculation unit 8 performs a calculation process using the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil input from the capacitance / inductance calculation unit 7 as input values, thereby switching the inverter circuit 3 that achieves the maximum power supply efficiency.
  • the frequency is obtained and output to the switching control unit 9.
  • the switching calculation unit 8 acquires the switching frequency corresponding to the combination of the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil input from the capacitance / inductance calculation unit 7 from the above-described data table, and the switching control unit 9 Output to.
  • the switching frequency of the inverter circuit 3 that provides the maximum power supply efficiency is the switching frequency that maximizes the power factor.
  • the maximum value may be regarded as the maximum value within a certain range that reflects measurement and control errors.
  • the switching control unit 9 controls the inverter circuit 3 based on the switching frequency of the inverter circuit 3 input from the switching calculation unit 8. As a result, the power factor in the power feeding device S is improved, and the power feeding efficiency is improved.
  • the switching calculation unit 8 obtains the switching frequency of the inverter circuit 3 based on the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil in the power feeding device S input from the capacitance / inductance calculation unit 7 in the above-described operation.
  • the switching calculation unit 8 includes state information of the power receiving device R input from the communication unit 5.
  • the switching frequency of the inverter circuit 3 that provides the maximum power supply efficiency may be calculated based on the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil of the power receiving device R indicated by.
  • the switching calculation unit 8 stores a data table in advance, and the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil in the power feeding device S are input from the capacitance / inductance calculation unit 7, and the power reception device from the communication unit 5.
  • the switching frequency corresponding to the combination of the capacitance and inductance of the specific capacitor and specific coil in the power supply device S and the capacitance and inductance of the specific capacitor and specific coil in the power receiving device R May be obtained from the data table.
  • the switching calculation unit 8 receives power input from the communication unit 5 in place of the capacitance and inductance of the specific capacitor and specific coil in the power supply device S input from the capacitance / inductance calculation unit 7 in the above-described operation.
  • the switching frequency of the inverter circuit 3 that provides the maximum power supply efficiency may be calculated based on the capacitance and inductance of the specific capacitor and specific coil of the power receiving device R indicated by the state information of the device R.
  • the switching operation unit 8 stores a data table in advance, and when the state information of the power receiving device R is input from the communication unit 5, switching corresponding to the combination of the capacitance and inductance in the power receiving device R indicated by the state information.
  • the frequency may be acquired from the data table.
  • the switching frequency of the inverter circuit that provides the maximum power feeding efficiency is obtained based on the detected values of the voltage and current of the capacitor and coil of one or both of the power feeding device S and the power receiving device R. Since the inverter circuit is controlled based on the switching frequency, high power supply efficiency can be obtained even if the circuit characteristics are changed due to variations in the characteristics of the capacitor and the coil during manufacturing.
  • the power conversion apparatus includes a power supply temperature measurement unit 21 instead of the voltage / current measurement unit 6, and a power reception temperature measurement unit 16 instead of the voltage / current measurement unit 13.
  • the operations of the capacitance / inductance calculation unit 7 and the control unit 15 are different from those of the first embodiment.
  • Other components are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, the description of the same components as in the first embodiment is omitted.
  • the power supply temperature measurement unit 21 is a temperature sensor that is provided in the vicinity of the specific capacitor and the specific coil that constitute the rectifier circuit 1, the chopper circuit 2, the inverter circuit 3, and the resonance circuit 4 described above, and detects the temperature. A temperature detection signal indicating the temperature is output to the capacitance / inductance calculation unit 7.
  • the capacitance / inductance calculation unit 7 receives the specific capacitor and the specific capacitor based on the temperature of the specific capacitor and the specific coil in the power supply device S indicated by the temperature detection signal. Then, the capacitance and inductance of a specific coil are calculated and output to the switching calculation unit 8.
  • the switching calculation unit 8 stores in advance a data table in which the capacitance and inductance of a specific capacitor and a specific coil are registered according to the temperature detected by the power supply temperature measurement unit 21, and the temperature is supplied from the power supply temperature measurement unit 21.
  • the detection signal is input, the capacitance and inductance of a specific capacitor and a specific coil corresponding to the temperature indicated by the temperature detection signal are acquired.
  • the power receiving temperature measurement unit 16 is a temperature sensor that is provided in the vicinity of the specific capacitor and the specific coil that form the resonance circuit 11 and the rectifier circuit 12 described above, and controls a temperature detection signal that indicates the temperature. To the unit 15.
  • the control unit 15 performs overall control of the power receiving device R based on the arithmetic processing. For example, in the same manner as the capacitance / inductance calculating unit 7, the control unit 15 specifies the power receiving device R based on the temperature detection signal input from the power receiving temperature measuring unit 16. The capacitance and the inductance of the capacitor and the specific coil are calculated, and the capacitance and the inductance are transmitted to the communication unit 14 as the state information of the power receiving device R.
  • the switching control unit 9 determines that the moving body has entered the power supply available area, the switching control unit 9 starts driving the chopper circuit 2 and the inverter circuit 3. As a result, non-contact power feeding from the resonance circuit 4 of the power feeding device S to the resonance circuit 11 of the power receiving device R is started.
  • the capacitance / inductance calculation unit 7 of the power supply device S receives a specific capacitor in the power supply device S indicated by the temperature detection signal. Based on the temperature of the specific coil, the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil are calculated and output to the switching calculation unit 8.
  • the capacitance / inductance calculation unit 7 is a data table in which the capacitance and inductance corresponding to the temperature of a specific capacitor and a specific coil in the power supply device S indicated by the temperature detection signal input from the power supply temperature measurement unit 21 are described above. And output to the switching operation unit 8.
  • the switching calculation unit 8 performs a calculation process using the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil input from the capacitance / inductance calculation unit 7 as input values, thereby switching the inverter circuit 3 that achieves the maximum power supply efficiency.
  • the frequency is obtained and output to the switching control unit 9.
  • the switching calculation unit 8 acquires the switching frequency corresponding to the combination of the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil input from the capacitance / inductance calculation unit 7 from the above-described data table, and the switching control unit 9 Output to.
  • the switching frequency of the inverter circuit 3 that provides the maximum power supply efficiency is the switching frequency that maximizes the power factor.
  • the switching control unit 9 controls the inverter circuit 3 based on the switching frequency of the inverter circuit 3 input from the switching calculation unit 8. As a result, the power factor in the power feeding device S is improved, and the power feeding efficiency is improved.
  • the switching calculation unit 8 obtains the switching frequency of the inverter circuit 3 based on the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil in the power feeding device S input from the capacitance / inductance calculation unit 7 in the above-described operation.
  • the switching calculation unit 8 includes state information of the power receiving device R input from the communication unit 5.
  • the switching frequency of the inverter circuit 3 that provides the maximum power supply efficiency may be calculated based on the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil of the power receiving device R indicated by.
  • the switching calculation unit 8 receives power input from the communication unit 5 in place of the capacitance and inductance of the specific capacitor and specific coil in the power supply device S input from the capacitance / inductance calculation unit 7 in the above-described operation.
  • the switching frequency of the inverter circuit 3 that provides the maximum power supply efficiency may be calculated based on the capacitance and inductance of the specific capacitor and specific coil of the power receiving device R indicated by the state information of the device R.
  • the switching frequency of the inverter circuit that provides the maximum power feeding efficiency is obtained based on the detected values of the voltage and current of the capacitor and coil of one or both of the power feeding device S and the power receiving device R. Since the inverter circuit is controlled based on the switching frequency, high power supply efficiency can be obtained even if the circuit characteristics are changed due to variations in the characteristics of the capacitor and the coil during manufacturing.
  • this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
  • the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil based on the voltage and current between the terminals of the specific capacitor and the specific coil of one or both of the power feeding device S and the power receiving device R, or the temperature. Is calculated, and the switching frequency of the inverter circuit 3 having the maximum power supply efficiency is obtained based on the capacitance and the inductance.
  • the present invention is not limited to this.
  • a data table in which a voltage and current between terminals of a specific capacitor and a specific coil, or temperature, and a switching frequency of the inverter circuit 3 that provides the maximum power supply efficiency are stored in advance, and the voltage and current between terminals or You may acquire from the data table the switching frequency of the inverter circuit 3 used as the maximum electric power feeding efficiency corresponding to the detected value of temperature.
  • the switching frequency of the inverter circuit 3 that provides the maximum power supply efficiency is obtained using the voltage and current between the terminals of the specific capacitor and the specific coil, or the detected value of the temperature. Both current and temperature may be used.
  • the capacitance / inductance calculation unit 7 obtains the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil based on the detected values of the voltage between the terminals and the current and temperature of the specific capacitor and the specific coil.
  • the power receiving device R calculates the capacitance and inductance of the specific capacitor and the specific coil, and transmits the capacitance and inductance to the power feeding device S.
  • the present invention is not limited to this.
  • the detected value of the voltage and current between terminals or the temperature is transmitted from the power receiving device R to the power feeding device S.
  • the power feeding device S calculates the capacitance and inductance of a specific capacitor and a specific coil in the power receiving device R based on the voltage and current between the terminals received from the power receiving device R or the detected value of the temperature.
  • the chopper circuit 2 is provided with the power factor improving function of the rectifier circuit 1, but this power factor improving function may be omitted.
  • the non-contact power feeding system based on the magnetic field resonance method has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to an electromagnetic induction method.
  • the load is the battery B.
  • the load in the present invention is not limited to the battery B, and various devices that exhibit a predetermined function upon receiving various power storage devices and power supply. Is included.
  • the voltage converter is described as a chopper circuit in the above embodiment, the voltage converter is not limited to a non-insulated DC-DC converter using a chopper circuit.
  • the voltage converter can be realized by an insulating DC-DC converter using a transformer or the like.
  • the power source that supplies power to the power supply apparatus S has been described as an AC commercial power source in the above embodiment, the present invention is not limited to this mode.
  • the power feeding device S can receive power from a DC power supply (DC power supply). Since the DC power supply can output a direct current voltage, a rectifier circuit for converting an alternating current voltage into a direct current voltage can be omitted in the aspect employing the DC power supply.
  • a chopper circuit is used when the output from the DC power source is converted into a desired DC voltage. However, when the output of the DC power source is a desired voltage, the chopper circuit can also be omitted.
  • the power feeding device, the power receiving device, and the non-contact power feeding system of the present invention can obtain high power feeding efficiency.
  • Rectifier circuit 2 Chopper circuit (voltage converter) 3 Inverter circuit 4 Resonant circuit 5 Communication unit 6 Voltage / current measurement unit 7 Capacitance / inductance calculation unit 8 Switching calculation unit 9 Switching control unit 11 Resonance circuit 12 Rectifier circuit 13 Voltage / current measurement unit 14 Communication unit 15 Control unit 16 Power receiving temperature measurement unit 21 Power supply temperature measurement part B Battery R Power receiving device S Power feeding device

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Abstract

本発明の給電装置、および非接触給電システムは、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路（３）と、前記交流電力に基づき、受電装置に向かって非接触にて電力を伝送する共振回路（４、１１）と、所定の素子の状態情報に基づくスイッチング周波数で前記インバータ回路を制御する制御部（１５）と、を有する。

Description

給電装置、および非接触給電システム
本発明は、給電装置、および非接触給電システムに関する。
本願は、２０１３年６月４日に日本に出願された特願２０１３－１１８１９９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
下記特許文献１には、給電装置及び受電装置を簡素化可能な非接触給電システムが開示されている。この非接触給電システムにおいて、給電装置は、自身の一次自己共振コイルと受電装置の二次自己共振コイルとの距離を推定し、距離に応じて給電を制御するため、受電装置との通信を行うことで上記距離を推定する必要がない。すなわち、通信機能を必要としないので、受電装置と共に構成が簡素化することができる。
日本国特開２０１０－２５２４４６号公報
ところで、上記従来技術において、給電装置は、共振用コイル（上記一次自己共振コイル）や共振用コンデンサ、あるいはフィルタとして用いられるリアクトル等の複数の素子によって構成されているが、これら素子については量産時における製品ロット毎の特性ばらつきや使用環境の温度変化に伴う特性ばらつきが発生する。このため、上記従来技術では、回路の特性が変わってしまい、高い給電効率を得ることができない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高い給電効率を得ることを目的とする。
本発明の第１の態様は、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、前記交流電圧に基づき、受電装置に向かって非接触にて電力を伝送する共振回路と、所定の素子の状態情報に基づくスイッチング周波数で前記インバータ回路を制御する制御部と、を有する。
本発明の第２の態様は、インバータ回路及び給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを具備し、前記インバータ回路から出力される交流電力に基づいて前記給電コイルから前記受電コイルに非接触給電を行う非接触給電システムであって、前記給電装置及び前記受電装置の一方あるいは両方の所定の素子の状態情報に基づくスイッチング周波数で前記インバータ回路を制御する制御部を具備する。
本発明によれば、給電装置及び受電装置の一方あるいは両方のコンデンサ及びコイルの電圧及び電流と温度との少なくともいずれかの検出値に基づいて最大給電効率となるインバータ回路のスイッチング周波数を求め、求められたスイッチング周波数に基づいてインバータ回路を制御するので、高い給電効率を得ることができる。
本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの機能構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの機能構成を示すブロック図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
初めに第１実施形態について説明する。本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムは、図１に示すように、給電装置Ｓと受電装置Ｒによって構成されている。また、図示するように、給電装置Ｓは、整流回路１、チョッパ回路（電圧変換器）２、インバータ回路３、共振回路４、通信部５、電圧電流計測部６、キャパシタンス・インダクタンス演算部７、スイッチング演算部８及びスイッチング制御部９から構成されている。一方、受電装置Ｒは、共振回路１１、整流回路１２、電圧電流計測部１３、通信部１４及び制御部１５から構成されている。
なお、キャパシタンス・インダクタンス演算部７、スイッチング演算部８及びスイッチング制御部９は、本実施形態における給電装置側の制御部を構成する。また、制御部１５は、本実施形態における受電側の制御部である。また、通信部５は、本実施形態における受信手段である。また、通信部１４は、本実施形態における送信手段である。
給電装置Ｓは、地上に設けられた給電施設に固定配置され、移動体に非接触で交流電力を供給する装置であり、バッテリＢ（負荷）に直流電力を供給する。上記給電施設は、移動体の停車スペースが単数あるいは複数設けられた施設であり、停車スペースの個数に相当する給電装置Ｓを備えている。一方、受電装置Ｒは、上記移動体に備えられ、給電装置Ｓから供給された交流電力を直流電力に変換して蓄電する装置である。なお、上記移動体は、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等、外部からの受電を必要とする車両である。
上記給電装置Ｓにおける整流回路１は、例えばダイオードブリッジであり、商用電源から供給される商用電力（例えば単相１００ボルト、５０Ｈｚ）を全波整流してチョッパ回路２に出力する。この整流回路１からチョッパ回路２に供給される電力（全波整流電力）は、正弦波状の商用電力がゼロクロス点で折り返されて片極性（例えばプラス極性）の脈流である。
チョッパ回路２は、スイッチング制御部９によってスイッチング動作が制御されることにより、自らの出力電圧を調整してインバータ回路３に出力する。具体的に、このチョッパ回路２は、昇圧チョッパまたは昇降圧チョッパ回路であり、整流回路１から入力された電力を昇圧または昇降圧して出力する。チョッパ回路２の出力は、チョッパ回路２内のインダクタ（コイル）及び平滑コンデンサの機能により、脈流である全波整流電力が十分に平滑化された直流電力である。
また、このチョッパ回路２は、スイッチング制御部９によってスイッチング動作が制御されることにより、力率改善回路（ＰＦＣ）としても機能する。すなわち、チョッパ回路２は、全波整流電力を前記全波整流電力の周波数よりも十分に高い周波数で全波整流電力のゼロクロス点を基準にスイッチングすることにより、全波整流電力の電流の通流期間を広げて力率を改善する。なお一般に、チョッパ回路が力率改善回路として機能することは周知なので、ここではチョッパ回路２の力率改善原理について詳細な説明を省略する。
インバータ回路３は、スイッチング素子、リアクトル（コイル）及び平滑コンデンサを備え、スイッチング制御部９によってスイッチング動作が制御されることにより、上記チョッパ回路２から供給される直流電力を特定周波数（伝送周波数）の交流電力に変換して共振回路４に出力する。
共振回路４は、給電コイルと給電コンデンサとが接続された共振回路である。上記給電コイル及び給電コンデンサのうち、給電コイルは、上記停車スペースに停車した移動体の特定箇所（受電コイルが設けられている箇所）と対向する位置に設けられている。また、この共振回路４の共振周波数は、上記インバータ回路３における駆動周波数と近い周波数に設定されている。
通信部５は、受電装置Ｒの通信部１４と近距離無線通信を行うことにより、通信部１４から受電装置Ｒの状態を示す状態情報を取得する。例えば、この状態情報は、受電装置に設けられた共振回路１１や整流回路１２を構成する特定のコンデンサ及び特定のコイルの端子間電圧及び電流を示す情報、あるいは、コンデンサ及びコイルの温度の値である。これらは例示であり、状態情報の意味は、本願発明が解決しようとする課題を解決できる範囲において、他の情報も含む。
このような通信部５は、通信部１４から取得した状態情報をスイッチング演算部８に出力する。なお、通信部５と通信部１４との通信方式は、ZigBee（登録商標）やBluetooth（登録商標）等の近距離無線通信あるいは光信号を用いた近距離光通信である。
電圧電流計測部６は、計測部の一つの例である。後述する第２の実施の形態では、計測部として別の例が示される。以下の第１の実施の形態においては、計測部は、電圧電流計測部６であるとして、説明が行われる。電圧電流計測部６は、上述した整流回路１、チョッパ回路２、インバータ回路３及び共振回路４を構成するコンデンサ及びコイルのうち、特定のコンデンサ及び特定のコイルの端子間電圧を検出する電圧センサと、上記特定のコンデンサ及び特定のコイルに流れる電流を検出する電流センサとから構成される。そして、電圧電流計測部６は、電圧センサにより検出された端子間電圧を示す電圧検出信号及び電流センサにより検出された電流を示す電流検出信号を制御部に含まれるキャパシタンス・インダクタンス演算部７に出力する。ここで、上述のコイル及びコンデンサを流れる電流及び電圧の値は、電圧電流計測部６が制御部に出力する状態情報の一例である。さらには、コイル及びコンデンサという例を用いて説明したが、より一般的には、所定の素子の状態情報が制御部に入力される、ということになる。つまり、これまでの説明を整理すると、受電装置側の素子の状態情報を通信部５が受電装置から受け取る場合と、給電装置側の素子の状態情報が制御部に入力される場合の両方が存在する。
キャパシタンス・インダクタンス演算部７は、上記電圧電流計測部６から状態情報、例として電圧検出信号及び電流検出信号が入力されると、電圧検出信号によって示される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルの端子間電圧と、電流検出信号によって示される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルに流れる電流に基づいて、上記特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを算出し、スイッチング演算部８に出力する。
スイッチング演算部８は、通信部５から入力される受電装置Ｒの状態情報や、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される上述した特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを入力値として演算処理を実行することで最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数を求め、スイッチング制御部９に出力する。
例えば、スイッチング演算部８は、特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスの組み合わせに応じて最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数が登録されたデータテーブルを予め記憶する。そして、スイッチング演算部８は、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスの組み合わせに対応したスイッチング周波数を上記データテーブルから取得する。なお、上述した最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数とは、力率が最大となるスイッチング周波数であり、すなわち、電圧と電流との位相差が最小となるスイッチング周波数である。
スイッチング制御部９は、スイッチング演算部８から入力されるインバータ回路３のスイッチング周波数に基づいてインバータ回路３を制御する。以上の説明では、制御部に含まれるスイッチング演算部８が最大の給電効率となるスイッチング周波数を求め、制御部に含まれるスイッチング制御部がその周波数でインバータを制御する例を説明した。しかし、本発明は常に最大給電効率となるスイッチング周波数を求めるものではない。直流電力を交流電力に変換するインバータ回路に対して、少なくとも制御部が所定の素子の状態情報に基づくスイッチング周波数でこのインバータ回路を制御すれば、本願の構成によって、「従来技術では量産時の特性ばらつきによって回路の特性が変わってしまい高い給電効率を得ることができない」という本願の課題が解決することができる。したがって、本発明は、最大の給電効率を要求する制御に限定されないことに留意する必要がある。
一方、受電装置Ｒにおける共振回路１１は、受電コイルと受電コンデンサとが接続された共振回路である。上記受電コイルは、移動体の底部または側部、上部等に設けられており、移動体が停車スペースに停車した際に給電装置Ｓの給電コイルと近接して対向する。
このような共振回路１１は、受電コイルと受電コンデンサとが接続された共振回路であり、受電コイルが共振回路４の給電コイルと近接対向して磁気結合する。この結果、共振回路１１は、インバータ回路３によって給電コイルに供給された交流電力及び給電コイルと受電コイルとの結合係数に応じた交流電力を共振回路４から非接触で受電して整流回路１２に出力する。すなわち、本発明の非接触給電システムは、電磁誘導方式または磁界共鳴方式に準拠した非接触給電システムとして構成されている。
整流回路１２は、例えばダイオードブリッジ、リアクトル（コイル）及び平滑コンデンサから構成されており、上記共振回路１１から供給される交流電力（受電電力）を全波整流かつ平滑化してバッテリＢに出力する。この整流回路１２からバッテリＢに供給される電力は、ダイオードブリッジで全波整流された全波整流電力をリアクトル及び平滑コンデンサによって平滑化した直流電力である。
電圧電流計測部１３は、上述した共振回路１１及び整流回路１２を構成する特定のコンデンサ及び特定のコイルの端子間電圧を検出する電圧センサと、上記特定のコンデンサ及び特定のコイルに流れる電流を検出する電流センサから構成され、電圧センサにより検出された端子間電圧を示す電圧検出信号及び電流センサにより検出された電流を示す電流検出信号を制御部１５に出力する。
通信部１４は、給電装置Ｓの通信部５と近距離無線通信を行うことにより、受電装置Ｒの状態を示す状態情報を送信する。例えば、この状態情報は、電圧電流計測部１３によって端子間電圧及び電流が検出される特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンス（後述する制御部１５によって算出）を示す情報である。この通信部１４は、通信部５と同様にZigBee（登録商標）やBluetooth（登録商標）等の電波通信あるいは光信号を用いた光通信を行う。なお、電圧電流計測部１３は、受電側に設けられた計測部の一例である。後述する第２の実施の形態では、受電側の計測部の別の例が説明される。
制御部１５は、演算処理に基づいて受電装置Ｒを統括制御し、例えば、電圧電流計測部１３から入力された電圧検出信号及び電流検出信号に基づいて特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを算出し、キャパシタンス及びインダクタンスを受電装置Ｒの状態情報として通信部１４に送信させる。
バッテリＢは、リチウムイオン電池等の二次電池であり、上記整流回路１２から供給される直流電力を充電して蓄える。図示しないが、このバッテリＢは、移動体の走行用モータを駆動するインバータ回路（走行用インバータ回路）あるいは／及び移動体の走行を制御する制御機器に接続されており、これら走行用インバータ回路や制御機器に駆動電力を供給する。
次に、このように構成された非接触給電システムの動作について説明する。
本願の非接触給電システムは、移動体が停車スペースに進入すると、移動体に対する給電を開始する。例えば、給電装置Ｓの通信部５は通信要求信号を一定周期で連続的に発信する。一方、受電装置Ｒの通信部１４は、移動体が停車スペースに進入すると、上記通信要求信号の受信が可能になるので、通信要求信号に対して回答信号を通信部５に送信する。そして、通信部５は、この回答信号を受信すると、回答信号の受信をスイッチング制御部９に通知する。この結果、スイッチング制御部９は、移動体が給電可能エリア内に進入してきたことを判断（認識）する。
そして、スイッチング制御部９は、移動体が給電可能エリア内に進入してきたと判断すると、チョッパ回路２及びインバータ回路３の駆動を開始する。この結果、給電装置Ｓの共振回路４から受電装置Ｒの共振回路１１への非接触給電が開始される。
そして、給電装置Ｓのキャパシタンス・インダクタンス演算部７は、給電動作の開始に伴って、電圧電流計測部６から電圧検出信号及び電流検出信号が入力されると、電圧検出信号によって示される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルの端子間電圧と、電流検出信号によって示される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルに流れる電流とに基づいて上記特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを算出し、スイッチング演算部８に出力する。
そして、スイッチング演算部８は、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを入力値として演算処理を実行することで最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数を求め、スイッチング制御部９に出力する。
ここで、スイッチング演算部８は、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスの組み合わせに対応したスイッチング周波数を上述したデータテーブルから取得し、スイッチング制御部９に出力する。なお、最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数とは、力率が最大となるスイッチング周波数のことである。ここで、最大とは、計測や制御の誤差を反映した一定の範囲内であれば最大と見なしてよい。
そして、スイッチング制御部９は、スイッチング演算部８から入力されるインバータ回路３のスイッチング周波数に基づいてインバータ回路３を制御する。この結果、給電装置Ｓにおける力率が改善され、給電効率が向上する。
また、スイッチング演算部８は、上述した動作において、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに基づいてインバータ回路３のスイッチング周波数を求めたが、これに限定されない。例えば、スイッチング演算部８は、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに加えて、通信部５から入力される受電装置Ｒの状態情報によって示される受電装置Ｒの特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに基づいて最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数を算出してもよい。
ここでも、スイッチング演算部８は、予めデータテーブルを記憶し、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスが入力されると共に、通信部５から受電装置Ｒの状態情報が入力されると、給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスと、受電装置Ｒにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスとの組み合わせに対応したスイッチング周波数を上記データテーブルから取得してもよい。
また、スイッチング演算部８は、上述した動作において、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに代わって、通信部５から入力される受電装置Ｒの状態情報によって示される受電装置Ｒの特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに基づいて最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数を算出してもよい。
ここでも、スイッチング演算部８は、予めデータテーブルを記憶し、通信部５から受電装置Ｒの状態情報が入力されると、状態情報によって示される受電装置Ｒにおけるキャパシタンス及びインダクタンスの組み合わせに対応したスイッチング周波数を上記データテーブルから取得してもよい。
このような本実施形態によれば、給電装置Ｓ及び受電装置Ｒの一方あるいは両方のコンデンサ及びコイルの電圧及び電流の検出値に基づいて最大給電効率となるインバータ回路のスイッチング周波数を求め、求められたスイッチング周波数に基づいてインバータ回路を制御するので、製造時におけるコンデンサ及びコイルの特性ばらつきによって、回路の特性が変わっていたとしても、高い給電効率を得ることができる。
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る非接触給電システムについて説明する。
本願の第２実施形態に係る電力変換装置は、図２に示すように、電圧電流計測部６に代わって給電温度計測部２１を備え、電圧電流計測部１３に代わって受電温度計測部１６を備え、キャパシタンス・インダクタンス演算部７及び制御部１５の動作が異なる点において、上記第１実施形態と相違する。これ以外の構成要素については第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については説明を省略する。
給電温度計測部２１は、上述した整流回路１、チョッパ回路２、インバータ回路３及び共振回路４を構成する特定のコンデンサ及び特定のコイルの近傍に設けられ、温度を検出する温度センサであり、上記温度を示す温度検出信号をキャパシタンス・インダクタンス演算部７に出力する。
キャパシタンス・インダクタンス演算部７は、上記給電温度計測部２１から温度検出信号が入力されると、温度検出信号によって示される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルの温度に基づいて上記特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを算出し、スイッチング演算部８に出力する。
例えば、スイッチング演算部８は、給電温度計測部２１によって検出される温度に応じて特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスが登録されたデータテーブルを予め記憶し、給電温度計測部２１から温度検出信号が入力されると、温度検出信号によって示される温度に対応した特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを取得する。
受電温度計測部１６は、上述した共振回路１１及び整流回路１２を構成する特定のコンデンサ及び特定のコイルの近傍に設けられ、温度を検出する温度センサであり、上記温度を示す温度検出信号を制御部１５に出力する。
制御部１５は、演算処理に基づいて受電装置Ｒを統括制御し、例えば、キャパシタンス・インダクタンス演算部７と同様に、受電温度計測部１６から入力された温度検出信号に基づいて受電装置Ｒにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを算出し、キャパシタンス及びインダクタンスを受電装置Ｒの状態情報として通信部１４に送信させる。
次に、このように構成された本第２実施形態の動作について説明する。なお、第２実施形態において第１実施形態と同様の動作については説明を省略する。
まず、スイッチング制御部９は、移動体が給電可能エリア内に進入してきたと判断すると、チョッパ回路２やインバータ回路３の駆動を開始する。この結果、給電装置Ｓの共振回路４から受電装置Ｒの共振回路１１への非接触給電が開始される。
そして、給電装置Ｓのキャパシタンス・インダクタンス演算部７は、給電動作の開始に伴って、給電温度計測部２１から温度検出信号が入力されると、温度検出信号によって示される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルの温度に基づいて上記特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを算出し、スイッチング演算部８に出力する。
ここで、キャパシタンス・インダクタンス演算部７は、給電温度計測部２１から入力される温度検出信号によって示される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルの温度に対応したキャパシタンス及びインダクタンスを上述したデータテーブルから取得し、スイッチング演算部８に出力する。
そして、スイッチング演算部８は、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを入力値として演算処理を実行することで最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数を求め、スイッチング制御部９に出力する。
ここで、スイッチング演算部８は、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスの組み合わせに対応したスイッチング周波数を上述したデータテーブルから取得し、スイッチング制御部９に出力する。なお、最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数とは、力率が最大となるスイッチング周波数のことである。
そして、スイッチング制御部９は、スイッチング演算部８から入力されるインバータ回路３のスイッチング周波数に基づいてインバータ回路３を制御する。この結果、給電装置Ｓにおける力率が改善され、給電効率が向上する。
また、スイッチング演算部８は、上述した動作において、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに基づいてインバータ回路３のスイッチング周波数を求めたが、これに限定されない。例えば、スイッチング演算部８は、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに加えて、通信部５から入力される受電装置Ｒの状態情報によって示される受電装置Ｒの特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに基づいて最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数を算出してもよい。
また、スイッチング演算部８は、上述した動作において、キャパシタンス・インダクタンス演算部７から入力される給電装置Ｓにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに代わって、通信部５から入力される受電装置Ｒの状態情報によって示される受電装置Ｒの特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスに基づいて最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数を算出してもよい。
このような本実施形態によれば、給電装置Ｓ及び受電装置Ｒの一方あるいは両方のコンデンサ及びコイルの電圧及び電流の検出値に基づいて最大給電効率となるインバータ回路のスイッチング周波数を求め、求められたスイッチング周波数に基づいてインバータ回路を制御するので、製造時におけるコンデンサ及びコイルの特性ばらつきによって、回路の特性が変わっていたとしても、高い給電効率を得ることができる。
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態は、給電装置Ｓ及び受電装置Ｒの一方あるいは両方の特定のコンデンサ及び特定のコイルの端子間電圧及び電流、あるいは温度に基づいて特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを算出し、キャパシタンス及びインダクタンスに基づいて最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数を求めたが、本発明はこれに限定されない。例えば、特定のコンデンサ及び特定のコイルの端子間電圧及び電流、あるいは温度と、最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数とを対応付けたデータテーブルを予め記憶させ、端子間電圧及び電流、あるいは温度の検出値に対応する最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数をデータテーブルから取得してもよい。
（２）上記実施形態では、特定のコンデンサ及び特定のコイルの端子間電圧及び電流、あるいは温度の検出値を用いて最大給電効率となるインバータ回路３のスイッチング周波数を求めたが、端子間電圧及び電流と温度との両方を用いるようにしてもよい。例えば、キャパシタンス・インダクタンス演算部７は、特定のコンデンサ及び特定のコイルの端子間電圧及び電流と温度との検出値に基づいて特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを求める。
（３）上記実施形態では、受電装置Ｒで特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを算出し、キャパシタンス及びインダクタンスを給電装置Ｓに送信したが、本発明はこれに限定されない。例えば、受電装置Ｒから給電装置Ｓに、端子間電圧及び電流、あるいは温度の検出値を送信する。そして、給電装置Ｓは、受電装置Ｒから受信した端子間電圧及び電流、あるいは温度の検出値に基づいて受電装置Ｒにおける特定のコンデンサ及び特定のコイルのキャパシタンス及びインダクタンスを算出する。
（４）上記実施形態では、チョッパ回路２に整流回路１の力率改善機能を持たせたが、この力率改善機能については省略してもよい。
（５）上記実施形態では、磁界共鳴方式に準拠した非接触給電システムについて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、電磁誘導方式にも適用可能である。また、上記実施形態では、負荷をバッテリＢとしたが、本発明における負荷は、バッテリＢに限定されるものではなく、種々の蓄電デバイス及び電力の供給を受けて所定の機能を発現する各種機器を包含する。
（６）上記実施形態において、電圧変換器はチョッパ回路であるとして説明したが、電圧変換器は、チョッパ回路を用いた非絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータに限定されるものではない。例えば、トランス等を用いた絶縁型のＤＣ－ＤＣコンバータで電圧変換器を実現することもできる。
（７）上記実施形態において、給電装置Ｓへ電力を供給する電源は、交流の商用電源であるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、給電装置Ｓは、ＤＣ電源（直流電源）から電力を受けることができる。ＤＣ電源は、直流電圧を出力できるため、ＤＣ電源を採用する態様では、交流電圧を直流電圧に変換するための整流回路を省略することができる。ＤＣ電源からの出力を所望の直流電圧に変換する場合には、チョッパ回路が利用されるが、ＤＣ電源の出力自体が所望の電圧である場合には、チョッパ回路も省略することができる。
本発明の給電装置、受電装置、および非接触給電システムは、高い給電効率を得ることができる。
１　整流回路
２　チョッパ回路（電圧変換器）
３　インバータ回路
４　共振回路
５　通信部
６　電圧電流計測部
７　キャパシタンス・インダクタンス演算部
８　スイッチング演算部
９　スイッチング制御部
１１　共振回路
１２　整流回路
１３　電圧電流計測部
１４　通信部
１５　制御部
１６　受電温度計測部
２１　給電温度計測部
Ｂ　バッテリ
Ｒ　受電装置
Ｓ　給電装置

Claims (12)

  1. 直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記交流電力に基づき、受電装置に向かって非接触にて電力を伝送する共振回路と、
    所定の素子の状態情報に基づくスイッチング周波数で前記インバータ回路を制御する制御部と、
    を有する給電装置。
  2. 前記スイッチング周波数は、前記受電装置に対する給電効率が最大となる周波数である、請求項１に記載の給電装置。
  3. 前記受電装置から、前記受電装置に設けられた所定の素子の状態情報を受信する通信部をさらに有する、請求項１に記載の給電装置。
  4. 前記状態情報は、前記素子を流れる電圧及び電流の値、または前記素子の温度の値である、請求項１に記載の給電装置。
  5. 前記素子は、コイル及びコンデンサであり、
    前記制御部は、前記状態情報から前記コイルのインダクタンス値及び前記コンデンサのキャパシタンス値を算出し、前記インダクタンス値及び前記キャパシタンス値に基づいて前記スイッチング周波数を決定する、請求項４に記載の給電装置。
  6. 前記制御部は、前記インダクタンス値及び前記キャパシタンス値と、前記受電装置に対する給電効率が最大となる前記スイッチング周波数と、が対応するデータテーブルを記憶している、請求項５に記載の給電装置。
  7. 前記制御部は、前記素子を流れる電圧及び電流と、前記受電装置に対する給電効率が最大となる前記スイッチング周波数と、が対応するデータテーブルを記憶している、請求項４に記載の給電装置。
  8. 前記制御部は、前記素子の温度と、前記受電装置に対する給電効率が最大となる前記スイッチング周波数と、が対応するデータテーブルを記憶している、請求項４に記載の給電装置。
  9. 前記素子は、前記給電装置に設けられた所定の回路を構成する素子である、請求項１に記載の給電装置。
  10. 前記所定の回路は、少なくとも前記インバータ回路を含む、請求項９に記載の給電装置。
  11. 商用電源に接続されるべき整流回路と、
    前記整流回路及び前記インバータ回路と接続された電圧変換器と、
    をさらに有し、
    前記所定の回路は、前記インバータ回路、前記整流回路、前記電圧変換器を少なくとも含む、請求項９に記載の給電装置。
  12. インバータ回路及び給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを具備し、前記インバータ回路から出力される交流電力に基づいて前記給電コイルから前記受電コイルに非接触給電を行う非接触給電システムであって、
    前記給電装置及び前記受電装置の一方あるいは両方の所定の素子の状態情報に基づくスイッチング周波数で前記インバータ回路を制御する制御部を具備する非接触給電システム。
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