供电装置以及非接触供电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种供电装置以及非接触供电系统。
[0002]本申请根据2013年3月18日在日本申请的日本特愿2013-055046号主张优先权，并在此引用其内容。
【背景技术】
[0003]作为利用2个线圈的磁耦合非接触地传输电力的方式，已知电磁感应方式和磁场共振方式。电磁感应方式通过供电侧线圈与受电侧线圈的电磁感应来非接触传输电力。另一方面，磁场共振方式通过在供电侧线圈上安装电容器来构成供电侧共振器，并且在受电侧线圈上也安装电容器来构成受电侧共振器，在这2个共振器之间传输电力。例如在下述的专利文献I中公开了一种利用这样的磁场共振方式的供电装置、受电装置以及无线供电系统。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2011 - 147271号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的问题
[0008]所述磁场共振方式与电磁感应方式相比，具有电力传输效率高且能够进行长距离传输等高性能，但不仅需要实现电力传输效率，还需要实现系统整体的电力效率的高效率化。尤其在向电动汽车的非接触供电等，从供电装置向受电装置非接触供给较大电力的系统(非接触供电系统)中，要处理的电力较大，因此实现供电装置和受电装置的整体电力效率的提高是不可欠缺的。
[0009]用于解决问题的手段
[0010]本发明的非接触供电装置具有:整流电路，其应与商用电源连接；变换部，其与所述整流电路连接；共振电路，其与所述变换部连接，并以非接触方式向受电装置传输电力；通信部，其从所述受电装置取得与被供给电力的负载的电力供给相关的信息；以及控制部，其与所述通信部和所述变换部连接，并根据所述信息对所述变换部进行控制，以使所述负载的电力供给阻抗的值在预定范围内。在本发明的非接触供电装置中，供电装置如上所述地控制负载的电力供给阻抗，由此提高供电装置和受电装置的整体的电力效率。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明，能够高效地进行向受电装置中的负载的电力供给，由此能够提高非接触供电系统的整体的电力效率。
[0013]此外，根据本发明，供电装置调整向受电装置中的负载的电力供给，因此不需要在受电装置中设置用于调整向负载供给的电力的功能部，例如负载为电池(二次电池)时的充电电路，由此也能够提高非接触供电系统的整体的电力效率。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的一实施方式的供电装置和非接触供电系统的功能结构的框图。
[0015]图2是表示本发明的一实施方式的供电装置和非接触供电系统的动作的第I特性图。
[0016]图3是表示本发明的变形例的供电装置和非接触供电系统的动作的第2特性图。
[0017]图4是表示本发明的变形例的供电装置和非接触供电系统的动作的第3特性图。
【具体实施方式】
[0018]以下，参照附图，对本发明的一实施方式进行说明。
[0019]如图1所示，本实施方式的非接触供电系统由供电装置S和受电装置R构成。此外，如图所示，供电装置S由整流电路1、斩波电路2、逆变电路3、共振电路4、通信部5、阻抗运算部6以及开关控制部7构成。另外，阻抗运算部6和开关控制部7构成控制部。如后所述，也可以不具备阻抗运算部6。此时，在受电装置侧进行需要的运算。另一方面，受电装置R由共振电路8、整流电路9、测量部10以及通信部11构成。
[0020]供电装置S是被固定配置在设置于地面上的供电设施上，并向移动体非接触地供给交流电力的装置，向电池B(负载)供给直流电力。所述供电设施是设有一个或多个移动体的停车位的设施，并具备与停车位的数量相当的供电装置S。另一方面，受电装置R是被配置在所述移动体上，将从供电装置S供给的交流电力变换成直流电力后蓄电的装置。另夕卜，所述移动体例如是电动汽车或混合动力汽车等，需要从外部受电的车辆。
[0021]所述供电装置S中的整流电路I例如是二极管桥，对从外部的商用电源供给的商用电力(例如，单相100伏特，50Hz)进行全波整流后输出给斩波电路2。从该整流电路I向斩波电路2供给的电力(全波整流电力)是正弦波状的商用电力在零交叉点折返的单极性(例如，正极性)的脉动电流。
[0022]斩波电路2通过开关控制部7控制开关动作，由此对自身的输出电压进行调整后输出给逆变电路3。斩波电路2的输出是通过斩波电路2内的电感器(扼流圈)和滤波电容器的功能，使脉动电流即全波整流电力被充分滤波而得的直流电力。
[0023]S卩，该斩波电路2向逆变电路3输出按如下方式进行调整后的电压，即将从受电装置R的整流电路9向电池B (负载)供给直流电力时的电力供给阻抗Zout (=负载阻抗)调整成根据下限值Zmin和上限值Zmax规定的一定范围的容许阻抗Zr内。所述容许阻抗Zr是为使从整流电路9向电池B的供电效率(充电效率)成为良好而预先设定的阻抗，例如是20?45 Ω。
[0024]此外，该斩波电路2通过开关控制部7控制开关动作，由此也作为功率因数改善电路(PFC)发挥功能。即，斩波电路2以全波整流电力的零交叉点为基准，用比全波整流电力的频率充分高的频率来对全波整流电力进行开关，由此加宽全波整流电力的电流的流通期间来改善功率因数。一般，斩波电路作为功率因数改善电路发挥功能是众所周知的，因此，在此省略对斩波电路2的功率因数改善原理的详细的说明。
[0025]逆变电路3通过开关控制部7控制开关动作，由此将从所述斩波电路2供给的直流电力变换成预定频率(传输频率f)的交流电力后输出给共振电路4。所述传输频率f通过该非接触供电系统的设计时的事前研究，预先取得使共振电路4与共振电路8之间的电力传输的效率(传输效率)良好的值。或者，也可以变更频率f，以便成为所需的传输效率。
[0026]共振电路4是连接供电线圈与供电电容器而得的共振电路。在所述供电线圈和供电电容器中，将供电线圈设置在与停放在所述停车位上的移动体的预定位置(设有受电线圈的位置)相对的位置上。此外，将该共振电路4的共振频率设定成与所述逆变电路3的传输频率f接近的频率。
[0027]通信部5与受电装置R的通信部11进行近距离无线通信，由此从通信部11取得充电信息。该充电信息是表示从整流电路9向负载，例如作为一例向电池B供给的直流电力的电力供给状态的信息(与向负载的电力供给相关的信息)，作为具体例是与负载相关的电压以及电流。负载为电池时，信息例如是供给电压(充电电压Vj)和供给电流(充电电流Ij)。可以根据负载的类型采用各种信息，信息的解释并不局限于这些例子。这样的通信部5向控制部输出从通信部11取得的信息。具体而言，向包含在控制部内的阻抗运算部6进行输出。另外，通信部5与通信部11的通信方式是ZigBee (注册商标)或蓝牙(注册商标)等近距离无线通信或使用光信号的近距离光通信。
[0028]为了易于理解，以负载为电池的一例进行说明时，阻抗运算部6根据从所述通信部5输入的充电电压Vj和充电电流Ij来运算所述电力供给阻抗Zout (=负载阻抗)，并将运算结果输出给开关控制部7。即，阻抗运算部6将充电电压Vj除以充电电流Ij来取得电力供给阻抗Zout (=负载阻抗)，并将电力供给阻抗Zout输出给开关控制部7。
[0029]开关控制部7根据从整流电路I输入的全波整流电力或从阻抗运算部6输入的电力供给阻抗Zout来控制所述斩波电路2和逆变电路3。S卩，开关控制部7根据全波整流电力来生成全波整流电力的重复频率(商用电力为50Hz时是加倍的10Hz)的整数倍，且与全波整流电力的零交叉点相位同步的开关信号(斩波电路用脉冲信号)后输出给斩波电路2，由此使斩波电路2作为功率因数改善电路发挥功能。
[0030]此外，开关控制部7以电力供给阻抗Zout在所述的容许阻抗Zr内的方式设定所述斩波电路用脉冲信号的占空比，由此调整占空比，并调整斩波电路2的输出电压。该开关控制部7例如取得电力供给阻抗Zout与容许阻抗Zr的