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公開番号2025099597
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023216380
出願日2023-12-22
発明の名称受電装置
出願人株式会社デンソー
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類H02J 50/12 20160101AFI20250626BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】非接触給電システムの受電装置において、突入電力を防止する技術を提供する。
【解決手段】非接触に交流電力を受電する受電装置であって、交流電力を受電する共振回路と、整流回路と、負荷装置と、整流回路の入力の端子間を短絡するスイッチを備える調整回路であって、供給電力を調整する調整回路と、受電センサと、制御回路と、を備え、制御回路は、短絡モードと、給電モードと、を備え、受電センサにより、交流電力の受電の開始までに、給電期間の割合である給電割合を、供給電力を予め定められた目標電力にできる共振または結合の状態に応じた目標割合の最小値である、最小目標割合よりも小さい割合にする制御を行い、受電センサにより、直流電力の消費の開始後に、給電割合を目標割合以下まで増加させる制御を行う、受電装置。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
磁界により非接触に交流電力を受電する受電装置（１００、１００ｘ）であって、
前記交流電力を受電する受電コイル（１１１）を含む共振回路（１１０）であって、共振または結合の状態に応じて前記交流電力の大きさが異なる共振回路と、
前記交流電力を直流電力に変換する整流回路（１２０、１２０ｘ）と、
電力に係わる予め定められた基準に基づいて、前記直流電力の消費を開始する負荷装置（１３０）と、
前記整流回路の入力の端子間（Ｐ１、Ｐ２）を短絡するスイッチ（Ｓｗ）を備える調整回路（１４０，１４０ｘ）であって、前記受電コイルと前記負荷装置の間において、前記交流電力のうち、前記負荷装置に供給する供給電力（Ｐａ）を調整する調整回路と、
前記直流電力により受電を検出する受電センサ（１６０）と、
前記受電装置を制御する制御回路（１５０、１５０ｘ）と、を備え、
前記制御回路は、
前記交流電力の１周期（Ｃａ）における半周期ごとに、予め定められた短絡期間に前記端子間を短絡する短絡モードと、前記半周期のうち前記短絡期間を除く給電期間に前記端子間を開放する給電モードと、を備え、
前記受電センサにより、前記交流電力の受電の開始までに、前記半周期における前記給電期間の割合である給電割合（Ｄ）を、前記供給電力を予め定められた目標電力（Ｐｔ）にできる前記結合の状態に応じた目標割合（Ｄｔ）の最小値である、最小目標割合（Ｄｍ）よりも小さい割合にする制御を行い、
前記受電センサにより、前記直流電力の消費の開始後に、前記給電割合を前記目標割合以下まで増加させる制御を行う、受電装置。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
請求項１記載の受電装置であって、さらに、
前記直流電力の電流値を測定する電流センサ（１６０）を備え、
前記制御回路は、さらに、
前記電流値に基づいて前記給電割合を決定する調整部（１５１ａ）と、
前記調整部が決定した前記給電割合を制限するリミッタ（１５１ｂ）であって、前記調整部が前記給電割合を決定する速度よりも、遅い速度で制限を緩和するリミッタと、を備える、受電装置。
【請求項３】
請求項２記載の受電装置であって、
前記スイッチは、前記整流回路を構成している整流素子の少なくとも一部を構成している、受電装置。
【請求項４】
請求項３記載の受電装置であって、さらに、
前記スイッチは、
前記整流素子の全部を構成しており、
さらに、前記スイッチの順方向に対して逆方向を向いて並列接続された並列ダイオード（Ｄｉ）を備え、
前記整流回路は、２つの前記スイッチが直列接続されたレグ回路（１２１、１２２）であって、前記直流電力の正極ライン（Ｌｐ）と負極ライン（Ｌｎ）を繋ぐレグ回路を備え、
前記２つの前記スイッチは、前記正極ライン側の第１スイッチ（ＳｗＨ）と前記負極ライン側の第２スイッチ（ＳｗＬ）により構成されており、
前記制御回路は、
前記受電センサにより、受電開始時を含む第１時間区間において、前記第２スイッチと、前記第１スイッチに並列接続された前記並列ダイオードと、により、前記短絡モードと前記給電モードを実行し、
前記受電センサにより、前記第１時間区間の後の第２時間区間において、前記受電センサが予め定められた基準電流を検出した場合に、前記第２スイッチと、前記第１スイッチと、により、前記短絡モードと前記給電モードを実行する、受電装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、受電装置に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
非接触給電システムの受電装置において、例えば、特許文献１のように、受電による交流電力を整流する整流回路にスイッチング素子が用いられる場合がある。以下の説明において、スイッチング素子をスイッチと呼ぶ。特許文献１では、交流電力を受電する共振回路が、整流回路を介して負荷に接続されている。特許文献１の技術は、スイッチにより整流回路を制御することによって、直流電力を負荷に供給する期間と、交流電力を共振回路と整流回路の間で循環させる期間と、を制御する。すなわち、特許文献１における受電装置は、負荷に供給する直流電力を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６２４０５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
負荷に供給する直流電力の制御は、負荷がバッテリの場合、例えば、過充電を防止するために行われる。より具体的には、負荷に供給する直流電力の制御は、受電される電力が過剰な場合、受電される電力を抑制することにより、バッテリの充電に必要な電力のみを供給する。
【０００５】
非接触給電システムでは、受電される電力は、受電装置と送電装置の位置関係に係わる共振回路の共振または結合の状態に依存する。すなわち、受電装置は、受電される電力を予め予想することが困難である。このため、受電装置は、負荷に供給する直流電力の制御を開始する前に、受電された電力を確認する必要がある。負荷がバッテリの場合、送電装置の送電可能な距離の範囲内にある受電装置は、バッテリの残量の不足を条件に受電を開始する。しかし、受電された電力の確認によって、負荷に供給する直流電力の制御が遅れる。これにより、負荷に供給する直流電力は、バッテリの充電に必要な電力を超えた突入電力として、一時的に過剰になる。突入電力は、例えば、負荷としてのバッテリの劣化やＥＭＣの悪化を生じる虞がある。よって、非接触給電システムの受電装置において、突入電力を防止する技術が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
本開示の一形態によれば、磁界により非接触に交流電力を受電する受電装置（１００，１００ｘ）が提供される。前記受電装置は、前記交流電力を受電する受電コイル（１１１）を含む共振回路（１１０）であって、共振または結合の状態に応じて前記交流電力の大きさが異なる共振回路と、前記交流電力を直流電力に変換する整流回路（１２０，１２０ｘ）と、電力に係わる予め定められた基準に基づいて、前記直流電力の消費を開始する負荷装置（１３０）と、前記整流回路の入力の端子間（Ｐ１、Ｐ２）を短絡するスイッチ（Ｓｗ）を備える調整回路（１４０，１４０ｘ）であって、前記受電コイルと前記負荷装置の間において、前記交流電力のうち、前記負荷装置に供給する供給電力（Ｐａ）を調整する調整回路と、前記直流電力により受電を検出する受電センサ（１６０）と、前記受電装置を制御する制御回路（１５０，１５０ｘ）と、を備え、前記制御回路は、前記交流電力の１周期（Ｃａ）における半周期ごとに、予め定められた短絡期間に前記端子間を短絡する短絡モードと、前記半周期のうち前記短絡期間を除く給電期間に前記端子間を開放する給電モードと、を備え、前記受電センサにより、前記交流電力の受電の開始までに、前記半周期における前記給電期間の割合である給電割合（Ｄ）を、前記供給電力を予め定められた目標電力（Ｐｔ）にできる前記共振または前記結合の状態に応じた目標割合（Ｄｔ）の最小値である、最小目標割合（Ｄｍ）よりも小さい割合にする制御を行い、前記受電センサにより、前記直流電力の消費の開始後に、前記給電割合を前記目標割合以下まで増加させる制御を行う。
【０００８】
このような形態において、本開示の受電装置では、共振回路の共振の状態または磁気的な結合の状態に応じて受電される電力が異なる。このため、供給電力を目標電力にできる給電割合も、共振または結合の状態により異なる。さらに、このような形態において、本開示の受電装置は、受電する状態において、負荷装置による直流電力の消費が開始される場合がある。このため、本開示の受電装置は、給電割合を最小目標割合よりも小さくしたのちに受電を開始することにより、負荷装置による直流電力の消費が開始された場合も、目標電力を超える突入電力を防止できる。さらに、本開示の受電装置は、直流電力の消費が開始された後に、給電割合を増加させることにより、突入電力を抑制しつつ、効率よく負荷装置に電力を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態の非接触給電システムの構成を示す説明図。
給電モードを示す説明図。
短絡モードを示す説明図。
給電モードを示す説明図。
短絡モードを示す説明図。
受電電力を示す説明図。
受電開始時の供給電力を示す説明図。
制御回路による制御の処理を示すフローチャート。
第２実施形態の制御系の構成を示すブロック図。
第４実施形態の受電装置を示す説明図。
変形例のフィルタ回路を示す説明図。
変形例のフィルタ回路を示す説明図。
変形例の受電電力を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
Ａ．第１実施形態：
Ａ－１．装置の構成：
図１に示す非接触給電システム１０は、磁界により非接触に負荷装置１３０に電力を供給する。図１に示すように、非接触給電システム１０は、送電装置２００と、受電装置１００とを備えている。非接触給電システム１０は、送電装置２００から受電装置１００に非接触で電力を供給する。非接触給電システム１０は、例えば、車両に搭載された受電装置１００に非接触に電力を供給する。
（【００１１】以降は省略されています）

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