[发明专利]移动体用非接触馈电装置

说明书

技术领域

本发明涉及从地面侧的输电线圈向具备受电线圈的电动汽车等移动体进行非接触馈电的移动体用非接触馈电装置，能够检测并去除输电线圈上存在的金属异物。

背景技术

非接触馈电装置利用构成非接触馈电变压器的输电线圈(一次线圈)和受电线圈(二次线圈)之间的电磁感应从输电线圈向受电线圈供给电力。如图12所示，利用该非接触馈电装置进行安装于电动汽车、插电式混合动力汽车的二次电池的充电的移动体用非接触馈电装置在地面侧具备：高功率因数整流器10，其将日本商用电源5的交流转换为直流；逆变器20，其从直流生成高频交流；输电线圈31，其为非接触馈电变压器的一方；以及一次侧串联电容器33，其与输电线圈串联连接。

另一方面，在车辆侧为插电式混合动力汽车的情况下，将马达2与发动机1一起安装作为驱动源，且具备作为马达用的电源的二次电池4、将二次电池4的直流转换为交流并供给给马达2的逆变器3、以及向二次电池4馈电的馈电机构，作为该馈电机构，具备：受电线圈32，其为非接触馈电变压器的另一方；整流器40，其为了二次电池4，将交流转换为直流；以及二次侧并联谐振电容器34，其在受电线圈33与整流器40之间并联连接。

这里，将(输电线圈31+受电线圈33)称为非接触馈电变压器，将(非接触馈电变压器+一次侧串联电容器33+二次侧并联谐振电容器34)称为非接触馈电装置，并将(高频电源+非接触馈电装置+二次侧整流器40)称为非接触馈电系统。

图13示出了非接触馈电系统的电路图。

图13(a)是适用于单相100V～220V的日本商用电源5的主电路，一次侧整流器使用无桥式高功率因数升压型整流器11，逆变器使用半桥逆变器21，对非接触馈电装置30的输出进行整流的二次侧整流器使用倍压整流器41。

另外，图13(b)是适用于三相200V～440V的电源的主电路，一次侧整流器使用三相高功率因数PWM整流器12，逆变器使用全桥逆变器22，对非接触馈电装置30的输出进行整流的二次侧整流器使用全波整流器42。

输电线圈31具有上表面为圆形或者长方形的扁平的形状。向汽车馈电时，以受电线圈32位于输电线圈31的几乎正上方的方式停车，在输电线圈31与受电线圈32之间隔开50mm～200mm的空隙进行非接触馈电。

在该馈电时，若在输电线圈31和受电线圈32的空隙存在罐子、钉子、硬币等金属异物，则金属异物因空隙的交流磁场而变热，变成高温。

图14示出使用模仿了移动体用非接触馈电装置的输电线圈以及受电线圈的图15的实验装置，测定了在输电线圈和受电线圈之间有钢罐时(图14(a))以及有各种硬币时(图14(b))的温度变化的结果。在该实验中，以50kHz进行1.5kW的馈电。钢罐大约在18秒内升温至100℃，并最终达到120℃。硬币的升温趋势根据其类别而存在差异，在升温最快的100日元硬币中，在大约10分钟内达到65℃。

由于非接触馈电装置以与电磁炉相同的原理(电磁感应)传递能量，所以钢罐等金属类的温度在极短的时间内变高，若附近存在可燃物，则存在起火、冒烟的危险性。

金属异物发热意味着在非接触馈电中馈电损耗(＝输电电力－受电电力)增大。

非接触馈电也被用于移动电话、电动剃须刀等的充电，该情况下，若在输电线圈和受电线圈之间有硬币、针等金属异物，则其也发热，威胁产品的安全性。

为了防止这样的事故，在下述专利文献1中提出了一种非接触充电器，在该非接触充电器中，具有二次电池的受电侧将累计计算充电时的电池电压和充电电流而得的电力值的信息发送给输电侧，输电侧比较其值与发送来的电力值，若电力值的差在规定值内则继续电力的发送，若在规定值外则停止电力的发送。

专利文献1：日本特开2011－83094号公报

然而，与便携式设备等非接触馈电装置相比，移动体用非接触馈电装置的馈电电力量极多，因此，源于金属异物的馈电损耗的比例相对较小。因此，在移动体用非接触馈电装置中，难以高精度地检测源于金属异物的馈电损耗。

另外，移动体用非接触馈电装置的情况下，即使能够检测到在输电线圈上存在金属异物，由于在输电线圈的上方停有车辆，所以也不容易去除金属异物。

发明内容

本发明是考虑这样的情况而提出的，目的在于提供一种能够高精度地检测并且去除输电线圈上存在的金属异物的移动体用非接触馈电装置。