非接觸送受電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及非接觸送受電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]以非接觸方式向負(fù)載供給電力的非接觸送受電系統(tǒng)應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車等的充電時(shí)。在非接觸送受電系統(tǒng)中，按高頻電源、送電部、受電部、整流部、負(fù)載的順序傳輸電力。
[0003]在非接觸送受電系統(tǒng)中，可能產(chǎn)生負(fù)載的等效電阻成分的變動(dòng)、由送電部與受電部的定位時(shí)的偏移導(dǎo)致的耦合系數(shù)的變化、送電部、受電部的LC常數(shù)的偏差等傳輸效率的變動(dòng)要因。已提出了即使產(chǎn)生了這些變動(dòng)要因也良好地維持從高頻電源供給的電力的功率因數(shù)，并進(jìn)行有效的電力傳輸?shù)膸讉€(gè)方法。
[0004]日本特開2002-272134號(hào)公報(bào)公開了如下技術(shù)，在非接觸充電系統(tǒng)中，為了改善傳輸效率，將在高頻電源中使用的逆變器的頻率設(shè)為可變。另外，日本特開2012-130173號(hào)公報(bào)公開了如下技術(shù)，為了改善傳輸效率，進(jìn)行電容器電容的調(diào)整。
[0005]但是，如日本特開2002-272134號(hào)公報(bào)所示，當(dāng)變更送電側(cè)的逆變器的頻率時(shí)，存在如下問題，逆變器頻率從諧振電路、濾波電路的設(shè)定頻率(諧振頻率)偏移，送電路的頻率特性惡化，傳輸效率降低。另外，如日本特開2012-130173號(hào)公報(bào)所示，當(dāng)在送電路設(shè)置用于調(diào)整電容器電容的追加電路時(shí)，由于電路的增加而導(dǎo)致系統(tǒng)大型化、設(shè)置空間的增大、成本的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，其目的在于，提供一種能夠在抑制系統(tǒng)大型化、成本增大的同時(shí)，應(yīng)對傳輸效率的變動(dòng)要因而進(jìn)行電力傳輸?shù)男实母纳频姆墙佑|送受電系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明概括而言是一種非接觸送受電系統(tǒng)，具備:逆變器，從送電側(cè)的直流電源生成高頻電壓；檢測裝置，檢測逆變器的輸出電壓與輸出電流的相位差；送電線圈，與逆變器連接；受電線圈，以非接觸方式從送電線圈接受電力；整流電路，將由受電線圈接受到的交流電力整流為直流；以及控制部，控制逆變器和整流電路。逆變器包含并聯(lián)連接在被從送電側(cè)的直流電源供給直流電壓的送電側(cè)正極線與送電側(cè)負(fù)極線之間的多個(gè)臂。整流電路包含并聯(lián)連接在被供給由整流電路整流而成的直流電壓的受電側(cè)正極線與受電側(cè)負(fù)極線之間的多個(gè)其他臂。控制部根據(jù)由檢測裝置檢測到的相位差，調(diào)整逆變器的一部分臂的開關(guān)定時(shí)和整流電路的一部分臂的開關(guān)定時(shí)的至少一方。
[0008]根據(jù)上述構(gòu)成，僅通過變更開關(guān)定時(shí)而不變更逆變器的頻率或在送電部或受電部中設(shè)置追加電路就能夠改善逆變器的功率因數(shù)。
[0009]優(yōu)選，逆變器包含第一臂和第二臂作為多個(gè)臂。在逆變器的輸出電流的相位相對于逆變器的輸出電壓延遲的情況下，控制部控制逆變器以使得第一臂的開關(guān)定時(shí)相對于逆變器的基準(zhǔn)時(shí)鐘提前。
[0010]如果按上述方式進(jìn)行控制，則能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器的電流的相位相對于電壓延遲的情況下的功率因數(shù)的改善。
[0011]優(yōu)選，整流電路包含第三臂和第四臂作為多個(gè)其他臂。在逆變器的輸出電流的相位相對于逆變器的輸出電壓提前的情況下，控制部控制整流電路以使得第三臂的開關(guān)定時(shí)相對于整流電路的基準(zhǔn)時(shí)鐘延遲。
[0012]如果按上述方式進(jìn)行控制，則能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器的電流的相位相對于電壓提前的情況下的功率因數(shù)的改善。
[0013]第三臂包含串聯(lián)連接在受電側(cè)正極線與受電側(cè)負(fù)極線之間的兩個(gè)開關(guān)元件，第四臂包含串聯(lián)連接在受電側(cè)正極線與受電側(cè)負(fù)極線之間的兩個(gè)二極管。
[0014]根據(jù)上述構(gòu)成，能夠?qū)⒄麟娐返臉?gòu)成設(shè)為簡單的構(gòu)成。
[0015]整流電路包含第三臂和第四臂作為多個(gè)其他臂?？刂撇扛鶕?jù)由檢測裝置檢測到的相位差，控制整流電路以使得第三臂的開關(guān)定時(shí)相對于整流電路的基準(zhǔn)時(shí)鐘延遲，并使得第四臂的開關(guān)定時(shí)相對于整流電路的基準(zhǔn)時(shí)鐘提前。
[0016]如果按上述方式進(jìn)行控制，則即使不改變逆變器的開關(guān)的定時(shí)，也能夠僅通過改變整流電路的開關(guān)定時(shí)來改善逆變器的功率因數(shù)。
[0017]根據(jù)與附圖關(guān)聯(lián)理解的、與本發(fā)明相關(guān)的以下詳細(xì)說明，可以清楚本發(fā)明的上述和其他目的、特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0018]圖1是實(shí)施方式I的非接觸送受電系統(tǒng)的整體構(gòu)成圖。
[0019]圖2是表示逆變器電流與電壓的相位差的校正的控制的流程圖。
[0020]圖3是電流比電壓相位延遲的情況下的工作波形圖。
[0021]圖4是通過逆變器的開關(guān)控制對逆變器電流的延遲進(jìn)行了校正時(shí)的工作波形圖。
[0022]圖5是為了對圖3的逆變器電壓電流波形與圖4的逆變器電壓電流波形進(jìn)行比較而并排示出了一個(gè)循環(huán)的圖。
[0023]圖6是電流相對于電壓提前的情況下的工作波形圖。
[0024]圖7是通過整流電路的開關(guān)控制對逆變器電流的相位提前進(jìn)行了校正時(shí)的工作波形圖。
[0025]圖8是在將整流電路的Qa、Qc從MOSFET變更為二極管Da、Dc的情況下的電路圖。
[0026]圖9是實(shí)施方式2的非接觸送受電系統(tǒng)的整體構(gòu)成圖。
[0027]圖10是電池充電恒定控制時(shí)的控制框圖。
[0028]圖11是受電端電壓電流比恒定控制時(shí)的控制框圖。
[0029]圖12是實(shí)施方式2的第一工作波形圖。
[0030]圖13是實(shí)施方式2的第二工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下，參照附圖并詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。此外，對于圖中相同或相當(dāng)部分標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)且不重復(fù)其說明。
[0032][實(shí)施方式I]
[0033]圖1是實(shí)施方式I的非接觸送受電系統(tǒng)的整體構(gòu)成圖。參照圖1，非接觸送受電系統(tǒng)100包含送電裝置101和受電裝置102。
[0034]送電裝置101包含高頻逆變器1、檢測高頻逆變器I的輸出電壓和輸出電流的電壓電流傳感器12、濾波電路13、送電部2A以及送電側(cè)控制器5。高頻逆變器I包含相互并聯(lián)連接在被從送電側(cè)的直流電源(初級(jí)側(cè)整流電路17)供給直流電壓的正極電源線與負(fù)極電源線之間的臂1A、1B。臂IA包含串聯(lián)連接的開關(guān)元件Ql和Q3。臂IB包含串聯(lián)連接的開關(guān)元件Q2和Q4。
[0035]受電裝置102包含:受電部2B、濾波電路14、整流電路4、檢測整流電路4的輸入電流的輸入電流傳感器3、平滑電容器CO、電池15以及受電側(cè)控制器6。整流電路4包含相互并聯(lián)連接在被供給由整流電路4整流而成的直流電壓的受電側(cè)的正極電源線與負(fù)極電源線之間的臂4A、4B。臂4A包含串聯(lián)連接的開關(guān)元件Qa和Qc。臂4B包含串聯(lián)連接的開關(guān)元件Qb和Qd。
[0036]高頻逆變器I接受商用電源16的交流電力經(jīng)初級(jí)側(cè)整流電路17整流而成的直流電力。高頻逆變器I對電力傳輸產(chǎn)生適當(dāng)頻率的交流電力。
[0037]高頻逆變器I輸出的交流電力經(jīng)由濾波電路13和送電部2A，以非接觸方式由受電部2B接受。由受電部2B接受到的電力經(jīng)由濾波電路14并由整流電路4整流之后，作為充電電力供給至電池15。
[0038]在送電裝置101中，從高頻逆變器I經(jīng)由濾波電路13向送電部2A供給具有預(yù)定傳輸頻率的交流電力。以非接觸方式從送電部2A向受電裝置102的受電部2B進(jìn)行電力傳輸。送電部2A和受電部2B分別包含線圈21、22和電容器Csl、Cs2，并設(shè)計(jì)成在傳輸頻率進(jìn)行諧振。優(yōu)選表示送電部2A和受電部2B的諧振強(qiáng)度的Q值為100以上。
[0039]在這樣的構(gòu)成的非接觸充電系統(tǒng)中，有時(shí)因由負(fù)載的變化、耦合系數(shù)的變化、供電線圈和功率因數(shù)補(bǔ)償用電容器的常數(shù)偏差等導(dǎo)致諧振偏移而效率降低。在這樣的情況下，高頻逆變器的輸入電流與電壓的功率因數(shù)不會(huì)成為1，相對于逆變器供給的視在功率(電壓X電流)，由負(fù)載消耗的電力的效率變低。
[0040]為了改善這樣的功率因數(shù)的降低，按上述方式變更逆變器I的頻率或在送電路設(shè)置電容器電容的切換電路存在不利影響。因此，在本實(shí)施方式中，調(diào)整逆變器I或整流電路4的開關(guān)的相位來進(jìn)行功率因數(shù)的改善。將進(jìn)一步說明用于此目的的構(gòu)成。
[0041]送電側(cè)控制器5包含基準(zhǔn)時(shí)鐘產(chǎn)生電路51、相位偏移量檢測部53、逆變器門信號(hào)生成部52以及驅(qū)動(dòng)電路54。受電側(cè)控制器6包含基準(zhǔn)時(shí)鐘產(chǎn)生電路61、電流過零檢測部63、整流電路門信號(hào)生成部62以及驅(qū)動(dòng)電路64。
[0042]相位偏移量檢測部53檢測由電壓電流傳感器12檢測到的逆變器I的輸出電流與輸出電壓的相位差來作為相位偏移量Θ。將檢測到的相位偏移量Θ發(fā)送給逆變器門信號(hào)生成部52，另一方面，根據(jù)需要，也通過通信等發(fā)送給受電側(cè)控制器6的整流電路門信號(hào)生成部62。
[0043]逆變器門信號(hào)生成部52基于相位偏移量Θ，調(diào)整來自基準(zhǔn)時(shí)鐘CKt的逆變器門信號(hào)的一部分的相位的移位量。驅(qū)動(dòng)電路基于逆變器門信號(hào)生成部52生成的門信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器I的開關(guān)元件的門(gate)。
[0044]電流過零檢測部63基于輸入電流傳感器3的檢測值，檢測電流過零點(diǎn)。整流電路門信號(hào)生成部62基于接收到的相位偏移量，調(diào)整來自基準(zhǔn)時(shí)鐘CKr的整流電路門信號(hào)的一部分的相位的移位量。驅(qū)動(dòng)電路64基于整流電路門信號(hào)生成部62生成的門信號(hào)，驅(qū)動(dòng)整流電路4的開關(guān)元件的門。<