專(zhuān)利名稱(chēng)：非接觸供電裝置和其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用在線圈相互間的非接觸狀態(tài)下的磁耦合并且主要經(jīng)由空間供給電力的非接觸供電裝置和其控制方法。
背景技術(shù)：
作為利用由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的線圈相互間的磁耦合向負(fù)荷供給電力的方法，已知有非接觸供電。其原理是通過(guò)將多個(gè)線圈經(jīng)由空間磁性地進(jìn)行耦合而形成變壓器并利用上述線圈間的電磁感應(yīng)授受電力。例如，將相當(dāng)于電力供給源的初級(jí)線圈作為供電線配置成軌道狀，將次級(jí)線圈和受電電路一體化而構(gòu)成移動(dòng)體，并且通過(guò)使初級(jí)線圈與次級(jí)線圈相對(duì)，能對(duì)沿著上述供電線移動(dòng)的移動(dòng)體進(jìn)行非接觸供電。此處，圖27表示專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的非接觸供電裝置的現(xiàn)有技術(shù)。在圖27中，在高頻電源100的兩端連接有作為線圈的初級(jí)供電線110。在初級(jí)側(cè)供電線110上磁性地結(jié)合有受電線圈120，初級(jí)側(cè)供電線110和受電線圈120構(gòu)成一種變壓器。受電線圈120的兩端經(jīng)由諧振電容器C與全波整流電路10的交流端子連接。此處，受電線圈120和諧振電容器C構(gòu)成串聯(lián)諧振電路。全波整流電路10是將二極管Du、Dv、Dx、Dy橋式連接而構(gòu)成。在全波整流電路10的直流端子上，連接有以全波整流電路10的直流輸出電壓成為基準(zhǔn)電壓值的方式進(jìn)行控制的定電壓控制電路20。該定電壓控制電路20例如由電抗線圈L1、二極管D1、平滑電容器Ctl和由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1構(gòu)成的升壓斷繼開(kāi)關(guān)電路構(gòu)成。此外， 在平滑電容器Ctl的兩端連接有負(fù)荷R。而且，圖27中省略了用于轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1的控制裝置。在圖27的現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)高頻電源100使高頻電流流過(guò)初級(jí)側(cè)供電線110，將經(jīng)由受電線圈120供給的高頻電力輸入全波整流電路10并轉(zhuǎn)換成直流電力。一般地，在這種非接觸供電裝置中，受電線圈120中所感應(yīng)的電壓根據(jù)初級(jí)側(cè)供電線Iio與受電線圈120之間的間隙長(zhǎng)度的變化或兩者的位置偏移而進(jìn)行變化，由此全波整流電路10的直流輸出電壓發(fā)生變動(dòng)。此外，負(fù)荷R的特性也成為全波整流電路10的直流輸出電壓變動(dòng)的原因。因此，在圖27的現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)定電壓控制電路20將全波整流電路10的直流輸出電壓控制在一定值。而且，在非接觸供電裝置中，經(jīng)由線圈供給的電流的頻率越高，為了進(jìn)行電力傳送所需要的勵(lì)磁感應(yīng)系數(shù)越小越好，能夠使線圈和配置于其周邊的磁芯小型化。但是，在高頻電源裝置和構(gòu)成受電電路的電力變換器中，由于流過(guò)電路的電流的頻率越高半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換損失越增大，供電效率越低，因此通常非接觸供電的電力的頻率設(shè)定成數(shù)kHz 數(shù) kHz?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :(日本)特開(kāi)2002-3M711號(hào)公報(bào)(段落

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，圖 1、圖 6等)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題在圖27所示的非接觸供電裝置、特別是諧振電容器C的后段的受電電路中存在下面的問(wèn)題。(1)由于受電電路由全波整流電路10和定電壓控制電路20構(gòu)成，因此電路整體大型化，導(dǎo)致設(shè)置空間的增大和成本的增加。(2)由于除全波整流電路10的二極管011、0一1)!￡、1以夕卜，在定電壓控制電路20的電抗線圈L1、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)SW1、二極管D1中也產(chǎn)生損失，因此這些損失成為供電效率降低的主要原因。于是，本發(fā)明的目的在于提供可實(shí)現(xiàn)電路的小型化、低成本化的非接觸供電裝置。此外，本發(fā)明的其它目的在于提供使電路元件的損失降低，并且進(jìn)行高效率且穩(wěn)定的供電的非接觸供電裝置和其控制方法。解決問(wèn)題的方法為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的非接觸供電裝置具備通過(guò)與連接于交流電源的初級(jí)側(cè)供電線的磁耦合而非接觸地授受電力的受電線圈、和經(jīng)由諧振電容器與該受電線圈連接的受電電路，該非接觸供電裝置從該受電電路向負(fù)荷供給直流電壓。此處，受電電路具備電橋電路和平滑電容器，上述電橋電路在各臂上具備半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和二極管的反向并聯(lián)電路，在本發(fā)明中，受電電路是在電橋電路的上臂和下臂中的任一方或上下臂雙方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上并聯(lián)連接電容器而構(gòu)成。作為該非接觸供電裝置的控制方法，在因停電等對(duì)受電線圈的供電停止期間，將全部半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到受電線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。作為其它的控制方法，也可以在對(duì)受電線圈的供電停止期間，將上臂或下臂的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到受電線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。此外，作為其它的控制方法，也可以在對(duì)受電線圈的供電停止期間，將所有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持成因?qū)κ茈娋€圈的供電停止而受電線圈的電流即將成為零之前的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，在開(kāi)始對(duì)受電線圈的供電時(shí)，在檢測(cè)到受電線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。此外，作為本發(fā)明的非接觸供電裝置的其它的例子，也可以并聯(lián)連接切換臂串聯(lián)電路和二極管串聯(lián)電路來(lái)構(gòu)成上述電橋電路，所述切換臂串聯(lián)電路是將兩個(gè)由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和二極管的反向并聯(lián)電路構(gòu)成的切換臂串聯(lián)連接而成，所述二極管串聯(lián)電路是將兩個(gè)二極管串聯(lián)連接而成。該情況下，將切換臂彼此的連接點(diǎn)和二極管彼此的連接點(diǎn)設(shè)定為電橋電路的交流端子，將切換臂串聯(lián)電路和二極管串聯(lián)電路的連接點(diǎn)設(shè)定為電橋電路的直流端子。而且，在該非接觸供電裝置中，也可以至少在一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上并聯(lián)連接電容器。
作為該非接觸供電裝置的控制方法，在對(duì)受電線圈的供電停止期間，將全部半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)為關(guān)閉狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到受電線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。作為其它的控制方法，也可以在對(duì)受電線圈的供電停止期間，將所有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持成因?qū)κ茈娋€圈的供電停止而受電線圈的電流即將成為零之前的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到受電線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。此外，作為本發(fā)明的非接觸供電裝置的其它的例子，也可以通過(guò)并聯(lián)連接切換臂串聯(lián)電路和電容器串聯(lián)電路構(gòu)成受電電路內(nèi)的電橋電路，而在電橋電路中編入諧振電容器，所述切換臂串聯(lián)電路是將兩個(gè)由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和二極管的反向并聯(lián)電路構(gòu)成的切換臂串聯(lián)連接而成，所述電容器串聯(lián)電路是將兩個(gè)諧振電容器串聯(lián)連接而成。該情況下，將切換臂彼此的連接點(diǎn)和諧振電容器彼此的連接點(diǎn)設(shè)定為電橋電路的交流端子，將切換臂串聯(lián)電路和電容器串聯(lián)電路的連接點(diǎn)設(shè)定為電橋電路的直流端子。而且，在該非接觸供電裝置中，也可以至少在一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上并聯(lián)連接電容器。作為該非接觸供電裝置的控制方法，在對(duì)受電線圈的供電停止期間，將全部半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)為關(guān)閉狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到受電線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。作為其它的控制方法，也可以在對(duì)受電線圈的供電停止期間，將所有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持成因?qū)κ茈娋€圈的供電停止而受電線圈的電流即將成為零之前的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到受電線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，不必如現(xiàn)有技術(shù)那樣使用定電壓控制電路，而是能通過(guò)構(gòu)成受電電路內(nèi)的電橋電路的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位控制，將直流輸出電壓控制為一定。即，由于能只利用電橋電路和平滑電容器構(gòu)成受電電路，因此能實(shí)現(xiàn)電路構(gòu)成的簡(jiǎn)化、小型化、低成本化。同時(shí)，能減少電路的構(gòu)成部件數(shù)而降低損失，能進(jìn)行高效率且穩(wěn)定的非接觸供電。


圖1是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第一實(shí)施方式的電路圖。圖2是圖1的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖3是圖1的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖4是在圖2的規(guī)定期間中的柔性轉(zhuǎn)換(soft switching)的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖5是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第二實(shí)施方式的電路圖。圖6是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第三實(shí)施方式的電路圖。圖7是表示本發(fā)明的控制方法的第一實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖8是表示本發(fā)明的控制方法的第二實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖9是表示本發(fā)明的控制方法的第三實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖10是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第四實(shí)施方式的電路圖。圖11是圖10的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖12是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第五實(shí)施方式的電路圖。圖13是在圖11規(guī)定期間中的柔性轉(zhuǎn)換的動(dòng)作說(shuō)明圖。
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圖14是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第6實(shí)施方式的電路圖。圖15是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第7實(shí)施方式的電路圖。圖16是表示本發(fā)明的控制方法的第四實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖17是表示本發(fā)明的控制方法的第五實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖18是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第8實(shí)施方式的電路圖。圖19是圖18的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖20是圖18的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖21是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第9實(shí)施方式的電路圖。圖22是在圖19的規(guī)定期間中的柔性轉(zhuǎn)換的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖23是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第十實(shí)施方式的電路圖。圖M是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第十一實(shí)施方式的電路圖。圖25是表示本發(fā)明的控制方法的第四實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖沈是表示本發(fā)明的控制方法的第五實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖。圖27是專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的現(xiàn)有技術(shù)的電路圖。符號(hào)說(shuō)明100:高頻電源110:初級(jí)側(cè)供電線120 受電線圈200 控制裝置310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410 受電電路C:諧振電容器CT:電流檢測(cè)裝置QU、QX、QV、A :半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Du、Dx、Dv、Dy 二極管Cu、Cx、Cv、Cy 電容器C。平滑電容器R:負(fù)荷
具體實(shí)施例方式下面，按照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。而且，在各實(shí)施方式中，由于主要是連接于受電線圈120的后段的受電電路的構(gòu)成與圖27不同，因此下面以這一點(diǎn)為中心對(duì)各實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。此外，各實(shí)施方式中，對(duì)具有與圖27相同功能的電路構(gòu)成部件標(biāo)記相同符號(hào)。圖1是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第一實(shí)施方式的電路圖，相當(dāng)于權(quán)利要求 1的發(fā)明。圖1中，310為受電電路。該受電電路310具備橋式連接的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)G!U、QX、QV、 Qy ；分別與各開(kāi)關(guān)(iu、l、Qv、(iy反向并聯(lián)的二極管Du、Dx、Dv、Dy ；分別與下臂的開(kāi)關(guān)QvAy并聯(lián)連接的電容器Cv、Cy ；連接于由這些元件構(gòu)成的電橋電路(電橋變換器(bridge inverter)) 的直流端子間的平滑電容器Q。在電橋電路的交流端子間，連接有諧振電容器C和受電線圈120的串聯(lián)電路，在平滑電容器Ctl的兩端連接有負(fù)荷R。此外，200是生成用于轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx、Qv、Qy的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制裝置。該控制裝置200基于由電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)出的受電線圈120的電流i和受電電路310的直流輸出電壓Vtl而生成上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。接著，對(duì)圖1所示的非接觸供電裝置的通常時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖1所示的電路在受電線圈120與負(fù)荷R之間能進(jìn)行雙方向的電力供給。下面， 對(duì)從受電線圈120向負(fù)荷R供給電力的情況和從負(fù)荷R向受電線圈120供給電力的情況這兩種電路動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)從受電線圈120向負(fù)荷R供給電力的情況的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖2表示在圖1的受電線圈120流動(dòng)的電流i、電橋電路的交流電壓ν的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx、Qv、Qy的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如圖2所示，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx、Qv』y以與電流i同步的一定頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換。下面對(duì)圖2的各期間I VI中的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。(1)期間I (開(kāi)關(guān)I、％接通)受電線圈120的電流i按照諧振電容器C—開(kāi)關(guān) I—二極管Dy—受電線圈120的路徑流動(dòng)，電橋電路的電壓ν如圖所示成為零電壓水平。(2)期間II (開(kāi)關(guān)l、Qv接通)電流i按照諧振電容器C — 二極管Du —平滑電容器Ctl — 二極管Dy —受電線圈120的路徑流動(dòng)，電壓ν如圖所示成為與直流輸出電壓Vtl相當(dāng)?shù)恼妷核?。在該期間，平滑電容器Ctl通過(guò)電流i被充電。(3)期間111(開(kāi)關(guān)l、Qv接通)在該期間，電流i的極性顛倒，電流i按照諧振電容器C —受電線圈120 —開(kāi)關(guān)—平滑電容器Ctl —開(kāi)關(guān)％的路徑流動(dòng)，平滑電容器Ctl進(jìn)行放電。(4)期間IV(開(kāi)關(guān)QU、QV接通)電流i按照諧振電容器C —受電線圈120 — 二極管Dv —開(kāi)關(guān)％的路徑流動(dòng)，電壓ν如圖示那樣成為零電壓水平。(5)期間V(開(kāi)關(guān)Qx、Qv接通)電流i按照諧振電容器C—受電線圈120—二極管Dv —平滑電容器Ctl — 二極管Dx的路徑流動(dòng)，電壓ν如圖示那樣成為與直流輸出電壓Vtl 相當(dāng)?shù)呢?fù)電壓水平。在該期間，平滑電容器Ctl通過(guò)電流i被充電。(6)期間VI (開(kāi)關(guān)l、Qv接通)在該期間，電流i的極性顛倒，電流i按照諧振電容器C —開(kāi)關(guān)I —平滑電容器Ctl —開(kāi)關(guān)Qv —受電線圈120的路徑流動(dòng)，平滑電容器Ctl進(jìn)行放電。以后向期間I的轉(zhuǎn)換模式過(guò)渡，反復(fù)相同的動(dòng)作。接著，對(duì)從負(fù)荷R向受電線圈120供給電力的情況進(jìn)行說(shuō)明。圖3與圖2相同，表示在受電線圈120流動(dòng)的電流i、電橋電路的交流電壓ν的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx> Qv、Qy的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如圖3所示，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、0!￡、0,、％以與電流i同步的一定頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換。圖3 的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)QU、QX、QvAy的驅(qū)動(dòng)信號(hào)成為相對(duì)于圖2表示的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx、Qv、G!y的驅(qū)動(dòng)信號(hào)只偏移了電流i的半個(gè)周期部分的信號(hào)。下面，對(duì)圖3的各期間I’ VI’中的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。(1)期間I’(開(kāi)關(guān)QxJy接通)受電線圈120的電流i按照諧振電容器C —受電線圈120 —開(kāi)關(guān)Gjy — 二極管Dx的路徑流動(dòng)，電橋電路的交流電壓ν如圖示成為零電壓水平。(2)期間II’(開(kāi)關(guān)化、％接通)電流i按照諧振電容器C—受電線圈120—開(kāi)關(guān)％ —平滑電容器Ctl —開(kāi)關(guān)I的路徑流動(dòng)，平滑電容器Ctl進(jìn)行放電。(3)期間III’ (開(kāi)關(guān)％、QV接通)在該期間，電流i的極性顛倒，電流i按照諧振電容器C — 二極管Du —平滑電容器Ctl — 二極管Dy —受電線圈120的路徑流動(dòng)，電壓ν從期間II’連續(xù)不斷并成為與直流輸出電壓Vtl相當(dāng)?shù)恼妷核健Ｔ谠撈陂g，平滑電容器Ctl 通過(guò)電流i被充電。(4)期間IV，(開(kāi)關(guān)Qu、Qv接通)電流i按照諧振電容器C — 二極管Du —開(kāi)關(guān) Qv—受電線圈120的路徑流動(dòng)，交流電壓ν如圖示那樣成為零電壓水平。(5)期間V’ (開(kāi)關(guān)Qx、Qv接通)電流i按照諧振電容器C —開(kāi)關(guān)I —平滑電容器Ctl —開(kāi)關(guān)Qv —受電線圈120的路徑流動(dòng)，平滑電容器Ctl進(jìn)行放電。(6)期間VI’(開(kāi)關(guān)Qx、Qv接通)在該期間，電流i的極性顛倒，電流i按照諧振電容器C —受電線圈120 — 二極管Dv —平滑電容器Ctl — 二極管Dx的路徑流動(dòng)，電壓V從期間V’連續(xù)不斷并成為與直流輸出電壓Vtl相當(dāng)?shù)呢?fù)電壓水平。在該期間，平滑電容器Ctl 通過(guò)電流i被充電。以后向期間I’的轉(zhuǎn)換模式過(guò)渡，反復(fù)相同的動(dòng)作。如以上所述，通過(guò)控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx、Qv、Qy，電橋電路的交流電壓ν被控制為以直流輸出電壓Vtl作為峰值的正負(fù)電壓。從初級(jí)側(cè)供電線110向受電電路310的供電電力為圖2表示的受電線圈120的電流i和電橋電路的電壓ν的積，控制裝置200通過(guò)根據(jù)直流輸出電壓Vtl的檢測(cè)值來(lái)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)QU、QX、QvAy的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位，可控制供電電力， 即控制直流輸出電壓Vtl為一定。此外，通過(guò)由電橋電路構(gòu)成受電電路310，即使負(fù)荷R為再生負(fù)荷的情況也能進(jìn)行將電力保持為一定的動(dòng)作。而且，切換圖2和圖3所示的各期間時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的接通 切斷動(dòng)作，通過(guò)并聯(lián)連接于下臂側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I、Qy的電容器cx、Cy的作用，能夠進(jìn)行所謂的柔性轉(zhuǎn)換。圖4表示圖2的期間I (開(kāi)關(guān)I、％接通)一期間II (開(kāi)關(guān)化、Qv接通)的過(guò)渡時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、^的動(dòng)作波形。在期間I中受電線圈120的電流i流過(guò)開(kāi)關(guān)A，作為向期間II過(guò)渡的切換動(dòng)作，是基于從控制裝置200輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而開(kāi)關(guān)I斷開(kāi)。此時(shí)，電流 i成為與開(kāi)關(guān)I并聯(lián)連接的電容器Cx的充電電流而流動(dòng)，在施加于開(kāi)關(guān)I的電壓Vqx的上升上產(chǎn)生圖示那樣的遲延。由此，開(kāi)關(guān)I成為零電壓轉(zhuǎn)換，能夠降低伴隨著切換動(dòng)作的損失。此外，電容器Cx 的充電后，電流i向上臂側(cè)的二極管Du換流。以在向二極管Du的換流動(dòng)作后輸入向開(kāi)關(guān)I 的驅(qū)動(dòng)接通信號(hào)的方式，對(duì)開(kāi)關(guān)I的接通信號(hào)設(shè)置遲延時(shí)間，從而不會(huì)產(chǎn)生伴隨開(kāi)關(guān)O1的接通動(dòng)作的轉(zhuǎn)換損失。而且，此處將期間I —期間II的過(guò)渡時(shí)作為例子進(jìn)行了敘述，但其它期間的過(guò)渡時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的接通·切斷動(dòng)作也與之相同，利用并聯(lián)連接于開(kāi)關(guān)I、％的電容器cx、cy 的充放電作用，能夠?qū)嵤┝汶妷恨D(zhuǎn)換。此外，作為在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上并聯(lián)連接電容器的例子，也可以如圖5的第二實(shí)施方式，在上臂側(cè)的開(kāi)關(guān)l、Qv上連接，或者也可以如圖6的第三實(shí)施方式所示，在上下臂的所有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qv、Qx、Qy上連接。在這些情況下，也能夠?qū)嵤┝汶妷恨D(zhuǎn)換。
接著，對(duì)本發(fā)明的控制方法的第一實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。而且，下面說(shuō)明的控制方法的各實(shí)施方式是因停電等暫時(shí)停止向受電線圈120的供電，然后恢復(fù)供電的情況。圖7以圖1的電路為對(duì)象，表示初級(jí)側(cè)供電線110的供電停止 再次啟動(dòng)中的受電線圈120的電流i、電橋電路的交流電壓ν的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)QU、QX、QV、％的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在從通常供電狀態(tài)變?yōu)樵趫D7的時(shí)刻(a)供電停止的情況下，利用圖1的電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)電流i的消失，將所有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(iu、(ix、Qv、(iy設(shè)為關(guān)斷狀態(tài)并保持該狀態(tài)。接著，在圖7的時(shí)刻(b)恢復(fù)供電時(shí)，在受電線圈120中感應(yīng)對(duì)應(yīng)初級(jí)側(cè)供電線 110的高頻電流的電壓。此時(shí)，受電電路310內(nèi)的電橋電路由于如上所述，所有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān) Qu、Qx、Qv、Qy都成切斷狀態(tài)，所以與二極管全波整流電路等效。因此，諧振電流按照?qǐng)D1的受電線圈120—二極管Dv—平滑電容器二極管 Dx—諧振電容器C的路徑流動(dòng)。該電流在圖7的時(shí)刻(c)極性顛倒，按照受電線圈120 — 諧振電容器C — 二極管Du —平滑電容器Ctl — 二極管Dy的路徑流動(dòng)。在控制裝置200中，利用電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)時(shí)刻(c)的電流i的零交叉 (zero-cross)，以恢復(fù)各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。由此，在本實(shí)施方式中，在恢復(fù)供電時(shí)，通過(guò)暫時(shí)地進(jìn)行由二極管引起的全波整流動(dòng)作，確保在受電線圈120流動(dòng)的諧振電流的路徑，其后在檢出電流i的零交叉后開(kāi)始希望的切換動(dòng)作，由此能夠正常地進(jìn)行再次啟動(dòng)。以上的電路動(dòng)作是在供電再次開(kāi)始時(shí)的受電線圈感應(yīng)電壓>直流輸出電壓Vtl (平滑電容器Ctl電壓)的條件下成立的動(dòng)作。在根據(jù)所連接的負(fù)荷R的特性而成為供電恢復(fù)時(shí)的受電線圈感應(yīng)電壓<直流輸出電壓Vtl的情況下，能夠通過(guò)以下的第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式進(jìn)行再次啟動(dòng)動(dòng)作。圖8是表示本發(fā)明的控制方法的第二實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖，與圖7—樣，表示初級(jí)側(cè)供電線110的供電停止 再次啟動(dòng)的電流i、電壓V的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx>
Qv、Qy的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在由通常供電狀態(tài)變?yōu)樵趫D8的時(shí)刻(a)供電停止的情況下，利用圖1的電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)電流i的消失，將各個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx> Qv、Qy控制為“化切斷，Qx 接通， Qv 切斷，％ 接通”的狀態(tài)。該接通·切斷控制是與圖2所示的期間I對(duì)應(yīng)的，所以只將下臂側(cè)的半導(dǎo)體I、 設(shè)為接通狀態(tài)。接著，在圖8的時(shí)刻(b)恢復(fù)供電時(shí)，在受電線圈120感應(yīng)對(duì)應(yīng)初級(jí)側(cè)供電線110 的高頻電流的電壓。此時(shí)，受電電路310內(nèi)的電橋電路的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)處于上述的接通·切斷狀態(tài)，諧振電流按照受電線圈120—開(kāi)關(guān)二極管Dx—諧振電容器C的路徑流動(dòng)。該電流在圖8的時(shí)刻(c)極性顛倒，按照受電線圈120—諧振電容器C—開(kāi)關(guān)I—二極管Dy 的路徑流動(dòng)。在控制裝置200中，利用電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)時(shí)刻(c)的電流i的零交叉，以恢復(fù)各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。即，從時(shí)刻(a)到時(shí)刻(b)的供電停止期間， 通過(guò)將下臂側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)IAy保持為接通狀態(tài)，能夠確保供電恢復(fù)時(shí)流過(guò)受電線圈120 的諧振電流的路徑，能夠正常地再次啟動(dòng)。
而且，圖8表示了在供電停止期間只將下臂側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)l、(iy設(shè)為接通狀態(tài)的例子，但只將上臂側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qv設(shè)為接通狀態(tài)與上述一樣，也能夠確保供電恢復(fù)時(shí)流過(guò)受電線圈120的諧振電流的路徑，并且能夠在電流i的零交叉檢測(cè)后恢復(fù)希望的切換動(dòng)作。接著，圖9是表示本發(fā)明的控制方法的第三實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖，與圖7、圖8 — 樣，表示初級(jí)側(cè)供電線Iio的供電停止 再次啟動(dòng)的電流i、電壓V的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I、A、Qv、化的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在該實(shí)施方式中，在從通常的供電狀態(tài)變?yōu)樵趫D9的時(shí)刻(a)供電停止的情況下， 利用電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)受電線圈120的電流i的消失，將各個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx、Qv、Qy 設(shè)為與電流i即將消失之前的控制狀態(tài)一樣并保持該狀態(tài)。此時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)QU、QX、QV、％的接通 切斷控制與圖2的期間II或期間V相對(duì)應(yīng)。在圖9中表示由于電流i為負(fù)因此半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx、Qv、Qy以與圖2的期間V相同的轉(zhuǎn)換狀態(tài)被保持的情況。接著，在圖9的時(shí)刻(b)恢復(fù)供電時(shí)，在受電線圈120中感應(yīng)對(duì)應(yīng)于初級(jí)側(cè)供電線 110的高頻電流的電壓。此時(shí)，受電電路310的電橋變換器電路的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)成為上述的接通·切斷狀態(tài)，即，成為“化切斷，Qx 接通，Qv 接通，Qy 切斷”的狀態(tài)。因此，諧振電流要按照受電線圈120 — 二極管Dy —平滑電容器Dtl — 二極管Dx — 諧振電容器C的路徑流動(dòng)，但在供電恢復(fù)時(shí)的受電線圈120的感應(yīng)電壓<直流輸出電壓Vtl 時(shí)，在該路徑電流i不能流動(dòng)。接著，當(dāng)在圖9的時(shí)刻(C)電流i的極性顛倒時(shí)，由于電流i按照諧振電容器C — 開(kāi)關(guān)ι —平滑電容器Ctl —開(kāi)關(guān)Qv —受電線圈120的路徑開(kāi)始流動(dòng)，所以成為平滑電容器 C0的放電期間。而且，在圖9的時(shí)刻(d)，電流i的極性顛倒，電流i按照受電線圈120 — 二極管Dv —平滑電容器Ctl — 二極管Dx —諧振電容器C的路徑流動(dòng)，成為平滑電容器Ctl的充電期間。在控制裝置200中，在圖9的時(shí)刻(d)利用電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)電流i的零交叉，以恢復(fù)與圖2所示的通常動(dòng)作一樣的切換動(dòng)作的方式進(jìn)行控制，因此各個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)向“I 接通，Qx 切斷，Qv 接通，Qy 切斷”的狀態(tài)過(guò)渡，電流i按照與圖2所示的期間IV — 樣的路徑流動(dòng)。S卩，通過(guò)將半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持為受電線圈120的電流i即將消失的時(shí)刻(圖9的時(shí)刻(a))之前的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，確保供電恢復(fù)時(shí)流過(guò)受電線圈120的諧振電流的路徑，檢測(cè)電流 i的零交叉并恢復(fù)切換動(dòng)作，由此能正常地進(jìn)行再次啟動(dòng)。接著，圖10是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第四實(shí)施方式的電路圖。在圖1、圖5、圖6所示的非接觸裝置中，特征在于，通過(guò)將半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx、Qv、Qy 進(jìn)行橋式連接而構(gòu)成受電電路，不管在后段連接動(dòng)力運(yùn)行負(fù)荷、再生負(fù)荷的哪一種，都能將直流輸出電壓Vtl控制成一定。但是，由于需要將半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)定為四個(gè)，因此考慮冷卻機(jī)構(gòu)等時(shí)，裝置可能大型化和成本可能增加。因此，該第四實(shí)施方式的非接觸供電裝置通過(guò)只對(duì)應(yīng)動(dòng)力運(yùn)行負(fù)荷而不對(duì)應(yīng)再生負(fù)荷，由此實(shí)現(xiàn)裝置的小型化、低成本化。在圖10中，受電電路340具有將在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)O1上反向并聯(lián)二極管Du的臂和在
11半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I上反向并聯(lián)二極管Dx的臂進(jìn)行串聯(lián)連接的切換臂串聯(lián)電路，并且具有串聯(lián)連接二極管 、&的二極管串聯(lián)電路。而且，這些切換臂串聯(lián)電路和二極管串聯(lián)電路被并聯(lián)連接，在二極管串聯(lián)電路的兩端連接有平滑電容器Ctlt5而且，切換臂串聯(lián)電路的內(nèi)部連接點(diǎn)和二極管串聯(lián)電路的內(nèi)部連接點(diǎn)成為電橋電路的交流端子，二極管串聯(lián)電路的兩端成為直流端子。受電電路340以外的構(gòu)成與上述的各實(shí)施方式相同?？刂蒲b置200基于受電電路340的直流輸出電壓Vtl和受電線圈120的電流i的檢測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。圖11是圖10的電路的動(dòng)作說(shuō)明圖，表示電流i、電壓ν的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)
Qu、Qx的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如圖11所示，半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、1以與受電線圈120的電流i同步的一定頻率進(jìn)行切換動(dòng)作。以下，對(duì)圖11的各期間i iV的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。(1)期間i (開(kāi)關(guān)I接通、二極管Dy導(dǎo)通)電流i按照諧振電容器C —開(kāi)關(guān)I — 二極管Dy —受電線圈120的路徑流動(dòng)，電壓ν如圖示那樣成為零電壓水平。(2)期間ii(開(kāi)關(guān)％接通、二極管&導(dǎo)通)電流i按照諧振電容器C—二極管 Du —平滑電容器Ctl — 二極管Dy —受電線圈120的路徑流動(dòng)，電壓ν如圖示那樣成為與直流輸出電壓Vtl相當(dāng)?shù)恼妷核?。在該期間，平滑電容器Ctl通過(guò)電流i被充電。(3)期間iii (開(kāi)關(guān)％接通、二極管Dv導(dǎo)通)電流i按照諧振電容器C—受電線圈120 — 二極管Dv —開(kāi)關(guān)％的路徑流動(dòng)，電壓ν如圖示那樣成為零電壓水平。(4)期間iv(開(kāi)關(guān)％接通、二極管 導(dǎo)通)電流i按照諧振電容器C—受電線圈 120 — 二極管Dv —平滑電容器Ctl — 二極管Dx的路徑流動(dòng)，電壓ν如圖示那樣成為與直流輸出電壓Vtl相當(dāng)?shù)呢?fù)電壓水平。在該期間，平滑電容器Ctl通過(guò)電流i被充電。以后向期間i的轉(zhuǎn)換模式過(guò)渡，反復(fù)相同的動(dòng)作。如以上所述，通過(guò)控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx,電橋電路的交流電壓ν被控制為以直流輸出電壓Vtl為峰值的正負(fù)電壓。從初級(jí)側(cè)供電線110向受電電路340的供電電力為圖11 所示的電流i和電壓ν的積，控制裝置200通過(guò)根據(jù)直流輸出電壓Vtl的檢測(cè)值對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)￠^ 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，能進(jìn)行供電電力的控制，即能進(jìn)行直流輸出電壓Vtl的
一定控制。而且，圖12是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第五實(shí)施方式的電路圖。該實(shí)施方式根據(jù)與圖ι的第一實(shí)施方式相同的想法，在下臂側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)1上連接有電容器cx。 根據(jù)該第五實(shí)施方式，在圖11所示的各期間切換時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的接通·切斷動(dòng)作時(shí)，能夠進(jìn)行所謂的柔性轉(zhuǎn)換。圖13是圖11所示的期間i —期間ii的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(^ 的動(dòng)作波形圖。由于該動(dòng)作波形圖與上述的圖4的期間I —期間II的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx的動(dòng)作波形圖相同，因此這里省略說(shuō)明。而且，不僅期間i —期間ii的轉(zhuǎn)換時(shí)，而且其它期間的轉(zhuǎn)換時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的接通·切斷動(dòng)作，通過(guò)并聯(lián)連接于開(kāi)關(guān)I的電容器Cx的充放電作用，也能進(jìn)行零電壓轉(zhuǎn)換。此外，作為在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上并聯(lián)連接電容器的例子，如圖14的第六實(shí)施方式所示，也可以在上臂側(cè)的開(kāi)關(guān)％上連接，或如圖15的第七實(shí)施方式所示，也可以在上下臂的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx上連接。在這些情況下，也能進(jìn)行零電壓轉(zhuǎn)換。
接著，圖16是表示本發(fā)明的控制方法的第四實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖，表示初級(jí)側(cè)供電線Iio的供電停止 再次啟動(dòng)的電流i、電壓V的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(iu、(ix的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在從通常供電狀態(tài)成為在圖16的時(shí)刻(a)受電線圈120的供電停止時(shí)，利用圖10 的電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)電流i的消失，將兩方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx設(shè)為關(guān)斷狀態(tài)并保持該狀態(tài)。之后，在圖16的時(shí)刻(b)恢復(fù)供電時(shí)，在受電線圈120中感應(yīng)對(duì)應(yīng)于初級(jí)側(cè)供電線110的高頻電流的電壓。此時(shí)，受電電路340的電橋電路，由于如上所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I、 I為切斷狀態(tài)，因此與二極管全波整流電路等效。因此，諧振電流按照受電線圈120—二極管Dv —平滑電容器Ctl — 二極管Dx —諧振電容器C的路徑流動(dòng)。該電流在圖16的時(shí)刻(c) 極性顛倒，按照受電線圈120 —諧振電容器C — 二極管Du —平滑電容器Ctl — 二極管Dy的路徑流動(dòng)。在控制裝置200中，利用電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)時(shí)刻(c)的電流i的零交叉，以恢復(fù)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I、I的切換動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。由此，供電恢復(fù)時(shí)，通過(guò)暫時(shí)地進(jìn)行由二極管引起的全波整流動(dòng)作，確保在受電線圈120流動(dòng)的諧振電流的路徑，在檢測(cè)到電流i的零交叉后開(kāi)始希望的切換動(dòng)作而能正常地再次啟動(dòng)。而且，以上的電路動(dòng)作是在供電再次開(kāi)始時(shí)的受電線圈感應(yīng)電壓>直流輸出電壓 Vtl(平滑電容器Ctl電壓)的條件下成立的動(dòng)作。因此，在根據(jù)連接的負(fù)荷特性而成為供電恢復(fù)時(shí)的受電線圈感應(yīng)電壓 <直流輸出電壓Vtl時(shí)，能通過(guò)下面的第五實(shí)施方式的控制方法實(shí)施再次啟動(dòng)動(dòng)作。圖17是表示本發(fā)明的控制方法的第五實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖，與圖16—樣，表示初級(jí)側(cè)供電線110的供電停止 再次啟動(dòng)的電流i、電壓V的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、I 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在從通常供電狀態(tài)變?yōu)樵趫D17的時(shí)刻(a)停止受電線圈120的供電時(shí)，在該實(shí)施方式中，利用電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)電流i的消失，將各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(iu、(ix設(shè)定為與電流i即將消失之前的控制狀態(tài)相同并保持該狀態(tài)。此時(shí)的接通·切斷控制與圖11所示的期間ii或期間iv相對(duì)應(yīng)。圖17表示由于電流為負(fù)所以半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I、I在與圖11期間iv相同的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下被保持的情況。接著，在圖17的時(shí)刻(b)恢復(fù)供電時(shí)，在受電線圈120中感應(yīng)對(duì)應(yīng)于初級(jí)側(cè)供電線110的高頻電流的電壓。此時(shí)，受電電路340的電橋電路處于上述的接通 切斷狀態(tài)(開(kāi)關(guān)O1切斷，開(kāi)關(guān)I接通)，諧振電流要按照受電線圈120 — 二極管Dv —平滑電容器Ctl —二極管Dx—諧振電容器C的路徑流動(dòng)(圖17中以虛線表示)，但在供電恢復(fù)時(shí)的受電線圈感應(yīng)電壓<直流輸出電壓\的情況下，在該路徑中電流不能流動(dòng)。接著，在圖17的時(shí)刻(c)極性顛倒時(shí)，電流i按照諧振電容器C —開(kāi)關(guān)I —二極管Dy —受電線圈120的路徑開(kāi)始流動(dòng)，電壓ν如圖示那樣成為零電壓水平。而且，在圖17 的時(shí)刻(d)電流i的極性顛倒時(shí)，在控制裝置200中從電流檢測(cè)裝置CT的輸出來(lái)檢測(cè)電流 i的零交叉。而且，控制裝置200以恢復(fù)與圖11所示的通常動(dòng)作相同的切換動(dòng)作的方式進(jìn)行控制，因此向開(kāi)關(guān)O1接通、開(kāi)關(guān)I切斷的狀態(tài)過(guò)渡，電流按照與圖Ii所示的期間iii相同的路徑流動(dòng)。S卩，即使將開(kāi)關(guān)Qu、Qx設(shè)為與電流i即將消失之前相同的控制狀態(tài)，也能通過(guò)確保供電恢復(fù)時(shí)流過(guò)受電線圈120的諧振電流的路徑，檢測(cè)電流i的零交叉并恢復(fù)切換動(dòng)作，而能正常地進(jìn)行再次啟動(dòng)。接著，圖18是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第八實(shí)施方式的電路圖。圖10、圖 12、圖14、圖15所示的非接觸供電裝置中，通過(guò)由切換臂串聯(lián)電路和二極管串聯(lián)電路構(gòu)成電橋電路，能減少半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)裝置的小型化、低成本化。但是，這些非接觸供電裝置只對(duì)應(yīng)在后段連接的負(fù)荷為動(dòng)力運(yùn)行負(fù)荷的情況，而不對(duì)應(yīng)再生負(fù)荷的情況。因此，該第八實(shí)施方式的非接觸供電裝置為能實(shí)現(xiàn)裝置的小型化、低成本化，且與動(dòng)力運(yùn)行負(fù)荷及再生負(fù)荷的哪一種都能對(duì)應(yīng)的構(gòu)成。在圖18中，受電電路380具有將在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Glu上反向并聯(lián)有二極管Du的臂和在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I上反向并聯(lián)有二極管Dx的臂進(jìn)行串聯(lián)連接的切換臂串聯(lián)電路，并且具有串聯(lián)連接有諧振電容器Cv、Cy的電容器串聯(lián)電路。而且，關(guān)于諧振電容器Cv、Cy，由于連接位置與圖6的電容器Cv、Cy相同，因此使用相同的參照符號(hào)。而且，這些切換臂串聯(lián)電路和電容器串聯(lián)電路并聯(lián)連接，在電容器串聯(lián)電路的兩端連接有平滑電容器Q。而且，切換臂串聯(lián)電路的內(nèi)部連接點(diǎn)和電容器串聯(lián)電路的內(nèi)部連接點(diǎn)成為電橋電路的交流端子，電容器串聯(lián)電路的兩端成為直流端子。在電橋電路的交流端子上連接有受電線圈120，在直流端子上連接有負(fù)荷R?？刂蒲b置200基于受電電路380的直流輸出電壓Vtl和受電線圈120的電流i的檢測(cè)信號(hào)而產(chǎn)生半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。接著，對(duì)圖18所示的非接觸供電裝置的通常時(shí)候的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖18所示的電路在受電線圈120與負(fù)荷R之間能進(jìn)行雙方向的電力供給。下面對(duì)從受電線圈120向負(fù)荷R供給電力的情況和從負(fù)荷R向受電線圈120供給電力的情況這兩種電路動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。首先，對(duì)從受電線圈120向負(fù)荷R供給電力的情況的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖19表示圖18的流過(guò)受電線圈120的電流i、電橋電路的交流電壓ν的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I、Qx的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如圖19所示，各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I、Qx以與受電線圈120的電流i同步的一定頻率進(jìn)行切換動(dòng)作。以下，對(duì)圖19的各期間i iv的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。(1)期間i (開(kāi)關(guān)A接通)電流i按照受電線圈120 —開(kāi)關(guān)I —諧振電容器Cy 的路徑流動(dòng)，電容器Cy進(jìn)行放電。此時(shí)，電壓V成為與電容器Cy的電壓相當(dāng)?shù)呢?fù)電壓水平。(2)期間ii (開(kāi)關(guān)％接通)電流i按照受電線圈120—二極管Du—平滑電容器 Ctl—諧振電容器Cy的路徑流動(dòng)，平滑電容器Ctl被充電，電容器Cy進(jìn)行放電。此時(shí)，電壓V成為與直流輸出電壓Vtl和電容器Cy的電壓的差相當(dāng)?shù)碾妷核健?3)期間iii (開(kāi)關(guān)I接通)電流i按照受電線圈120 —諧振電容器C —開(kāi)關(guān)％ 的路徑流動(dòng)，電容器Cv進(jìn)行放電。此時(shí)，電壓V成為與電容器Cv的電壓相當(dāng)?shù)恼妷核健?4)期間iv(開(kāi)關(guān)I接通)電流i按照受電線圈120—電容器Cv—平滑電容器 C0 — 二極管Dx的路徑流動(dòng)，平滑電容器Ctl被充電，電容器Cv進(jìn)行放電。此時(shí)，電壓ν成為與電容器Cv和直流輸出電壓Vtl的電壓的差相當(dāng)?shù)碾妷核健Ｒ院笙蚱陂gi的轉(zhuǎn)換模式過(guò)渡，反復(fù)相同的動(dòng)作。
接著，對(duì)從負(fù)荷R向受電線圈120供給電力的情況進(jìn)行說(shuō)明。圖20與圖19 一樣，表示流過(guò)受電線圈120的電流i、電橋電路的交流電壓ν的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如圖20所示，各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、I以與受電線圈120的電流i同步的一定頻率進(jìn)行切換動(dòng)作。以下，對(duì)圖20的各期間i’ iv’的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。(1)期間i’(開(kāi)關(guān)I接通)電流i按照受電線圈120 —電容器Cy — 二極管Dx的路徑流動(dòng)，電容器Cy被充電。此時(shí)，電壓ν成為與電容器Cy的電壓相當(dāng)?shù)呢?fù)電壓水平。(2)期間ii，(開(kāi)關(guān)％接通)電流i按照受電線圈120—電容器Cy—平滑電容器Ctl —開(kāi)關(guān)I的路徑流動(dòng)，平滑電容器Ctl進(jìn)行放電，電容器Cy被充電。此時(shí)，電壓V成為與直流輸出電壓Vtl和電容器Cy的電壓的差相當(dāng)?shù)碾妷核健?3)期間iii’ (開(kāi)關(guān)％接通)電流i按照受電線圈120 — 二極管Du —電容器Cv 的路徑流動(dòng)，電容器Cv被充電。此時(shí)，電壓V成為與電容器Cv的電壓相當(dāng)?shù)恼妷核健?4)期間iv’(開(kāi)關(guān)I接通)電流i按照受電線圈120—開(kāi)關(guān)I—平滑電容器電容器Cv—受電線圈120的路徑流動(dòng)，平滑電容器Ctl進(jìn)行放電，電容器Cv被充電。此
時(shí)，電壓ν成為與電容器Cv和直流輸出電壓Vtl的電壓的差相當(dāng)?shù)碾妷核?。以后向期間i’的轉(zhuǎn)換模式過(guò)渡，反復(fù)相同的動(dòng)作。如上所述，通過(guò)控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(iu、(ix，電橋電路的交流電壓ν被控制成電容器Cy、 Cv的電壓或直流輸出電壓Vtl與電容器Cy、(；的電壓的差。從初級(jí)側(cè)供電線110向受電電路 380的供電電力為圖19所示的電流i與電壓ν的積，控制裝置200通過(guò)基于直流輸出電壓 V0的檢測(cè)值調(diào)整半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位，能進(jìn)行供電電力的控制即直流輸出電壓Vtl的一定控制。而且，圖21是表示本發(fā)明的非接觸供電裝置的第九實(shí)施方式的電路圖，390為受電電路。該實(shí)施方式根據(jù)與圖ι的第一實(shí)施方式相同的想法，在下臂側(cè)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)4上連接有電容器cx。根據(jù)該第九實(shí)施方式，在圖19和圖20所示的各期間切換時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的接通·切斷動(dòng)作時(shí)，能進(jìn)行所謂的柔性轉(zhuǎn)換。圖22是圖19表示的期間i —期間ii的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、1的動(dòng)作波形圖。該動(dòng)作波形圖與上述的圖4的期間I —期間II的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)化、Qx的動(dòng)作波形圖相同，因此在此省略說(shuō)明。而且，不僅是在期間i —期間ii過(guò)渡時(shí)，而且在其它期間的過(guò)渡時(shí)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的接通·切斷動(dòng)作，通過(guò)并聯(lián)連接于開(kāi)關(guān)I的電容器Cx的充放電作用，也能進(jìn)行零電壓轉(zhuǎn)換。此外，作為在半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上并聯(lián)連接有電容器的例子，如圖23的第十實(shí)施方式的非接觸供電裝置400，在上臂側(cè)的開(kāi)關(guān)％上并聯(lián)連接有電容器Cu，或如圖M的第十一實(shí)施方式的非接觸供電裝置410，也可以在上下臂的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)A、Qx上分別并聯(lián)連接電容器 CU、CX。在這些情況下，也能進(jìn)行零電壓轉(zhuǎn)換。接著，圖25與上述的圖16相同，是表示本發(fā)明的控制方法的第四實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖，表示初級(jí)側(cè)供電線110的供電停止 再次啟動(dòng)的電流i、電壓ν的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I、Qx的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該控制方法適用于圖18、圖21、圖23、圖M所示的非接觸供電裝置的第八實(shí)施方式 第十一實(shí)施方式，基本的再次啟動(dòng)方法與根據(jù)圖16的動(dòng)作說(shuō)明圖而說(shuō)明的方法大致相同。S卩，在圖25的時(shí)刻(a)，檢測(cè)受電線圈120的供電停止、電流i的消失，將開(kāi)關(guān)化、 I設(shè)為關(guān)斷狀態(tài)并保持該狀態(tài)。而且，在時(shí)刻(b)恢復(fù)供電時(shí)，在受電線圈120中感應(yīng)對(duì)應(yīng)于初級(jí)側(cè)供電線110的高頻電流的電壓，諧振電流按照受電線圈120 —諧振電容器Cv—平滑電容器C(1—二極管Dx的路徑流動(dòng)。該電流在時(shí)刻(c)極性顛倒，按照受電線圈120—二極管Du —平滑電容器Ctl —諧振電容器Cy的路徑流動(dòng)。在控制裝置200中，利用電流檢測(cè)裝置CT檢測(cè)時(shí)刻(c)的電流i的零交叉，之后恢復(fù)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)I、Qx的切換動(dòng)作，能進(jìn)行再次啟動(dòng)。圖沈與上述的圖17相同，是表示本發(fā)明的控制方法的第五實(shí)施方式的動(dòng)作說(shuō)明圖，表示初級(jí)側(cè)供電線Iio的供電停止 再次啟動(dòng)的電流i、電壓V的動(dòng)作波形和半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。該控制方法也適用于圖18、圖21、圖23、圖M所示的非接觸供電裝置的第八實(shí)施方式 第十一實(shí)施方式，基本的再次啟動(dòng)方法與根據(jù)圖17的動(dòng)作說(shuō)明圖而說(shuō)明的方法大致相同。S卩，在圖沈的時(shí)刻(a)，檢測(cè)受電線圈120的供電的停止、電流i的消失，將開(kāi)關(guān)化、^設(shè)定為與電流即將消失之前的控制狀態(tài)相同并保持該狀態(tài)。接著，在時(shí)刻(b)恢復(fù)供電時(shí)，諧振電流要按照受電線圈120 —諧振電容器Cv —平滑電容器Ctl — 二極管Dx的路徑流動(dòng)(圖沈中以虛線表示)，但在供電恢復(fù)時(shí)的受電線圈感應(yīng)電壓<直流輸出電壓Vtl時(shí)， 在該路徑中電流不能流動(dòng)。接著，在時(shí)刻(C)極性顛倒，電流i按照受電線圈120—開(kāi)關(guān)I—諧振電容器Cv 的路徑開(kāi)始流動(dòng)。而且，在時(shí)刻(d)電流i的極性顛倒時(shí)，控制裝置200檢測(cè)電流i的零交叉，使開(kāi)關(guān)O1向接通狀態(tài)、使I向切斷狀態(tài)過(guò)渡而恢復(fù)與通常一樣的切換動(dòng)作，能正常地進(jìn)行再次啟動(dòng)。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)本發(fā)明能夠利用于以非接觸狀態(tài)供給電源的各種電氣·電子設(shè)備、電動(dòng)車(chē)等。
權(quán)利要求
1.一種非接觸供電裝置，其具備通過(guò)與外部進(jìn)行磁耦合以非接觸的方式授受電力的線圈；一側(cè)的交流端子經(jīng)由諧振電容器與所述線圈的一端連接，且另一側(cè)的交流端子與所述線圈的另一端連接的電橋電路；連接于所述電橋電路的直流端子間的平滑電容器，在所述平滑電容器的兩端連接有負(fù)荷，所述非接觸供電裝置的特征在于所述電橋電路在上下臂分別具有半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與二極管的反向并聯(lián)電路，在所述電橋電路的上臂和下臂中任一方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、或上下臂雙方的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上并聯(lián)連接電容器。
2.一種非接觸供電裝置的控制方法，其為控制權(quán)利要求1所述的非接觸供電裝置的所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作的控制方法，其特征在于在從外部對(duì)所述線圈的供電停止期間，將所述電橋電路的全部半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)為關(guān)斷狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到所述線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行所述電橋電路的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。
3.一種非接觸供電裝置的控制方法，其為控制權(quán)利要求1所述的非接觸供電裝置的所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作的控制方法，其特征在于在從外部對(duì)所述線圈的供電停止期間，將所述電橋電路的上臂或下臂的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)為接通狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到所述線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行所述電橋電路的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。
4.一種非接觸供電裝置的控制方法，其為控制權(quán)利要求1所述的非接觸供電裝置的所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作的控制方法，其特征在于在從外部對(duì)所述線圈的供電停止期間，將所述電橋電路的全部半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持為所述線圈的電流因?qū)λ鼍€圈的供電停止而即將成為零的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在開(kāi)始對(duì)所述線圈的供電時(shí)，在檢測(cè)到所述線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行所述電橋電路的各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。
5.一種非接觸供電裝置，其具備通過(guò)與外部進(jìn)行磁耦合以非接觸的方式授受電力的線圈；一側(cè)的交流端子經(jīng)由諧振電容器與所述線圈的一端連接，且另一側(cè)的交流端子與所述線圈的另一端連接的電橋電路；連接于所述電橋電路的直流端子間的平滑電容器，在所述平滑電容器的兩端連接有負(fù)荷，所述非接觸供電裝置的特征在于所述電橋電路具有將兩個(gè)由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與二極管的反向并聯(lián)電路構(gòu)成的切換臂串聯(lián)連接而成的切換臂串聯(lián)電路和將兩個(gè)二極管串聯(lián)連接而成的二極管串聯(lián)電路，將所述切換臂彼此的連接點(diǎn)和所述二極管彼此的連接點(diǎn)設(shè)定為所述電橋電路的所述交流端子，將所述切換臂串聯(lián)電路和所述二極管串聯(lián)電路的連接點(diǎn)設(shè)定為所述電橋電路的直流端子。
6.如權(quán)利要求5所述的非接觸供電裝置，其特征在于至少在一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上并聯(lián)連接電容器。
7.一種非接觸供電裝置的控制方法，其為控制權(quán)利要求5或6所述的非接觸供電裝置的所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作的控制方法，其特征在于在從外部對(duì)所述線圈的供電停止期間，將全部所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)為關(guān)斷狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到所述線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。
8.一種非接觸供電裝置的控制方法，其為控制權(quán)利要求5或6所述的非接觸供電裝置的所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作的控制方法，其特征在于在從外部對(duì)所述線圈的供電停止期間，將全部所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持為所述線圈的電流因?qū)λ鼍€圈的供電停止而即將成為零的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在開(kāi)始對(duì)所述線圈的供電時(shí)，在檢測(cè)到所述線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。
9.一種非接觸供電裝置，其具備通過(guò)與外部進(jìn)行磁耦合以非接觸的方式授受電力的線圈；一側(cè)的交流端子與所述線圈的一端連接，且另一側(cè)的交流端子與所述線圈的另一端連接的電橋電路；連接于所述電橋電路的直流端子間的平滑電容器，在所述平滑電容器的兩端連接有負(fù)荷，所述非接觸供電裝置的特征在于所述電橋電路具有將兩個(gè)由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與二極管的反向并聯(lián)電路構(gòu)成的切換臂串聯(lián)連接而成的切換臂串聯(lián)電路，和將兩個(gè)諧振電容器串聯(lián)連接而成的電容器串聯(lián)電路，將所述切換臂彼此的連接點(diǎn)和所述諧振電容器彼此的連接點(diǎn)設(shè)定為所述電橋電路的所述交流端子，將所述切換臂串聯(lián)電路和所述電容器串聯(lián)電路的連接點(diǎn)設(shè)定為所述電橋電路的直流端子。
10.如權(quán)利要求9所述的非接觸供電裝置，其特征在于至少在一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)上并聯(lián)連接電容器。
11.一種非接觸供電裝置的控制方法，其為控制權(quán)利要求9或10所述的非接觸供電裝置的所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作的控制方法，其特征在于在從外部對(duì)所述線圈的供電停止期間，將全部所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)設(shè)為關(guān)斷狀態(tài)，在開(kāi)始供電時(shí)，在檢測(cè)到所述線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。
12.一種非接觸供電裝置的控制方法，其為控制權(quán)利要求9或10所述的非接觸供電裝置的所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作的控制方法，其特征在于在從外部對(duì)所述線圈的供電停止期間，將全部所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)保持為所述線圈的電流因?qū)λ鼍€圈的供電停止而即將成為零的轉(zhuǎn)換狀態(tài)，在開(kāi)始對(duì)所述線圈的供電時(shí)，在檢測(cè)到所述線圈的電流的零交叉后，進(jìn)行各半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的切換動(dòng)作。
全文摘要
一種非接觸供電裝置和其控制方法，該非接觸供電裝置能實(shí)現(xiàn)電路的小型化、低成本化，使電路元件產(chǎn)生的損失降低而進(jìn)行高效率且穩(wěn)定的非接觸供電。其具備通過(guò)與初級(jí)側(cè)供電線(110)的磁耦合以非接觸的方式授受電力的受電線圈(120)、經(jīng)由諧振電容器C與受電線圈(120)連接的受電電路(310)。受電電路(310)具備由半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qu、Qx、Qv、Qy和二極管Du、Dx、Dv、Dy構(gòu)成的電橋電路和平滑電容器C0，例如在下臂的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Qx、Qy分別并聯(lián)連接電容器Cx、Cy而構(gòu)成。
文檔編號(hào)H02M7/219GK102570626SQ20111036925
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者丸山宏二, 市瀬彩子, 玉手道雄, 鳥(niǎo)羽章夫 申請(qǐng)人:富士電機(jī)株式會(huì)社