(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部のコイルと磁気結合することにより前記外部のコイルとの間で電力伝送が可能となる内部コイルと、この内部コイルにＡＣ側が接続され、前記ＡＣ側とＤＣ側との間で双方向に電力変換が可能なインバータと、このインバータの前記ＤＣ側に接続され、前記インバータとの間に中間コンデンサを有し、前記インバータとは反対側に接続されるＤＣ電源と前記インバータとの間で双方向に電力変換が可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた電力変換装置において、
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇圧スイッチング素子を備えており、前記内部コイルが前記外部のコイルから電力を受電し前記ＤＣ電源に電力を伝送する受電動作時に、前記昇圧スイッチング素子をオンオフすることにより前記インバータ側の電圧を昇圧して前記ＤＣ電源側に電力伝送する昇圧動作を行う昇圧コンバータとして動作し、
前記受電動作から、前記ＤＣ電源から前記内部コイルに電力を伝送する送電動作に切り替わる受電−送電切替動作時に、前記中間コンデンサの電圧が所定の値以下に低下するまで前記昇圧スイッチング素子のオンデューティーを増加させて、前記中間コンデンサに蓄積された電荷を放電させる制御を行った後、送電動作を開始することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、降圧スイッチング素子を備えており、前記送電動作においては、前記降圧スイッチング素子をオンオフすることにより前記ＤＣ電源側の電圧を降圧して前記インバータ側に電力伝送する降圧動作を行う降圧コンバータとして動作することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記受電−送電切替動作時において、前記外部のコイルから電力の受電が停止した後、前記中間コンデンサの電圧が所定の値以下に低下するまで前記昇圧スイッチング素子のオンデューティーを漸次増加させることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
コイルと、このコイルにＡＣ側が接続され、前記ＡＣ側とＤＣ側との間で双方向に電力変換が可能なインバータと、このインバータの前記ＤＣ側に接続され、前記インバータとの間に中間コンデンサを有し、接続されるＤＣ電源と前記中間コンデンサとの間で双方向に電力変換が可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた電力変換装置が２台、互いのコイルが磁気結合して電力伝送可能なように配置され、一方の電力変換装置が当該電力変換装置に接続されたＤＣ電源から当該電力変換装置のコイルに電力を伝送する送電動作として動作する送電側電力変換装置となり、他方の電力変換装置が当該電力変換装置のコイルから当該電力変換装置に接続されたＤＣ電源に電力を伝送する受電動作として動作する受電側電力変換装置となる非接触給電システムにおいて、
前記送電側電力変換装置であった電力変換装置が受電側電力変換装置に切替わり、前記受電側電力変換装置であった電力変換装置が送電側電力変換装置に切替わる送受電切替動作時に、前記受電側電力変換装置であった電力変換装置は、前記受電側電力変換装置であった電力変換装置の前記中間コンデンサの電圧が所定の値以下に低下するまで当該電力変換装置の前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータに備えられた昇圧スイッチング素子のオンデューティーを増加させて、当該電力変換装置の前記中間コンデンサに蓄積された電荷を放電させた後、送電動作を開始することを特徴とする非接触給電システム。
【請求項５】
前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記受電動作においては、前記インバータ側の電圧を昇圧して前記ＤＣ電源側に電力伝送する昇圧動作を行う昇圧コンバータとして動作し、前記送電動作においては、前記ＤＣ電源側の電圧を降圧して前記インバータ側に電力伝送する降圧動作を行う降圧コンバータとして動作することを特徴とする請求項４に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
前記送受電切替動作時において、前記送電側電力変換装置であった電力変換装置は、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの前記降圧動作を停止させるよりも前に前記インバータのスイッチング動作を停止させることにより前記送電動作を停止することを特徴とする請求項５に記載の非接触給電システム。
【請求項７】
前記送受電切替動作時において、前記送電側電力変換装置であった電力変換装置の送電動作が停止した後、前記受電側電力変換装置であった電力変換装置の前記中間コンデンサの電圧が所定の値以下に低下するまで前記昇圧スイッチング素子のオンデューティーを漸次増加させることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電を行うための電力変換装置、および非接触給電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車や、プラグインハイブリッド自動車などの電気エネルギー源はバッテリーが用いられている。このバッテリーには、外部から充電する必要があり、近年、非接触で充電できる非接触給電システムが注目されている。また、電気自動車などのバッテリーを、非常時に、家庭などの電源として使用することも考えられている。この場合、受電側であった電力変換装置を送電側に、送電側であった電力変換装置を受電側に切替える必要がある。【０００３】
従来の非接触給電システムにおいて、非接触給電用のコイルを中心に、インバータとコンバータを備えた対称な回路構成をとり、送電と受電を切り替え双方向動作が可能な双方向非接触給電技術がある。（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４４６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような、非接触給電システムにおいては、送電側と受電側を切り替える際に、コンバータとインバータの間にあるコンデンサに残留した電荷により、インバータに意図しない電流が流れ、インバータやコンバータが安定に動作しない可能性がある。【０００６】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、受電から送電に切替える場合に安定な動作ができる電力変換装置、およびそれを用いた非接触給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に関わる電力変換装置は、外部のコイルと磁気結合することにより外部のコイルとの間で電力伝送が可能となる内部コイルと、この内部コイルにＡＣ側が接続され、ＡＣ側とＤＣ側との間で双方向に電力変換が可能なインバータと、このインバータのＤＣ側に接続され、インバータとの間に中間コンデンサを有し、インバータとは反対側に接続されるＤＣ電源とインバータとの間で双方向に電力変換が可能なＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた電力変換装置において、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、昇圧スイッチング素子を備えており、受電動作においては、昇圧スイッチング素子をオンオフすることによりインバータ側の電圧を昇圧して前記ＤＣ電源側に電力伝送する昇圧動作を行う昇圧コンバータとして動作し、内部コイルが外部のコイルから電力を受電しＤＣ電源に電力を伝送する受電動作から、ＤＣ電源から内部コイルに電力を伝送する送電動作に切り替わる受電−送電切替動作時に、中間コンデンサの電圧が所定の値以下に低下するまで昇圧スイッチング素子のオンデューティーを増加させて、中間コンデンサに蓄積された電荷を放電させる制御を行った後、送電動作を開始するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、送電と受電を切り替える際の動作を安定に出来る電力変換装置、およびそれを用いた非接触給電システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による非接触給電システムの概略構成を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１による非接触給電システムの一方向への電力伝送時の動作を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１による非接触給電システムの図２とは逆方向への電力伝送時の動作を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１による非接触給電システムの各要素の動作順を説明するタイムチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による非接触給電システムの受電から送電へ切替える切替期間の動作を説明するための線図である。
【図６】この発明の実施の形態１による非接触給電システムの課題を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態２による非接触給電システムの概略構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による非接触給電システムの基本的な構成を示す図である。非接触給電システムは、第一電力変換装置１ａと第二電力変換装置１ｂで構成されるシステムであり、第一電力変換装置１ａから第二電力変換装置１ｂへの給電、および第二電力変換装置１ｂから第一電力変換装置１ａへの給電、を切替えることができるように構成されている。第一電力変換装置１ａは、ＤＣ電源７ａに接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａに接続されるインバータ４ａと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａとインバータ４ａの間に接続される中間コンデンサ８ａと、インバータ４ａに接続される共振コンデンサ３ａと、非接触給電用コイル２ａとを備えている。なお、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａは、２つの半導体スイッチで構成されており、第一電力変換装置１ａが送電の役割を担う送電動作の場合にはＤＣ電源７ａから供給される電圧を降圧して中間コンデンサ８ａに供給する降圧動作が可能な構成であり、第一電力変換装置１ａが受電の役割を担う受電動作の場合には、中間コンデンサ８ａの電圧を昇圧してＤＣ電源７ａに供給する昇圧動作が可能な構成となっている。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａは、直流電圧を双方向に変換できるＤＣ／ＤＣコンバータであるので、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと称する。降圧時にスイッチングする上段の半導体スイッチを降圧スイッチング素子５ａ１、昇圧時に動作する下段のスイッチを昇圧スイッチング素子５ａ２と呼ぶ。第一電力変換装置１ａは、インバータ４ａおよび双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａの半導体スイッチを制御する制御器６ａを備えている。
【００１１】
また、第二電力変換装置１ｂは、ＤＣ電源７ｂに接続される双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂに接続されるインバータ４ｂと、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂとインバータ４ｂの間に接続される中間コンデンサ８ｂと、インバータ４ｂに接続される共振コンデンサ３ｂと、非接触給電用コイル２ｂとを備える。なお、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａと同様、２つの半導体スイッチで構成されており、第二電力変換装置１ｂが送電の役割を担う送電動作の場合には、降圧動作が可能な構成であり、第二電力変換装置１ｂが受電の役割を担う受電動作の場合には昇圧動作が可能な構成となっている。降圧時にスイッチングする上段の素子を降圧スイッチング素子５ｂ１、昇圧時に動作する下段のスイッチを昇圧スイッチング素子５ｂ２と呼ぶ。第二電力変換装置１ｂは、インバータ４ｂおよび双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの半導体スイッチを制御する制御器６ｂを備えている。
【００１２】
以上の、第一電力変換装置１ａと第二電力変換装置１ｂの構成において、非接触給電用コイル２ａと非接触給電用コイル２ｂとは、互いに電力伝送が可能なように、結合係数ｋで磁気結合している。なお、以上では、第一電力変換装置１ａは共振コンデンサ３ａを備え、第二電力変換装置１ｂは共振コンデンサ３ｂを備えた、共振型のインバータを示している。しかし、本発明を適用する電力変換装置は、必ずしも共振コンデンサを備えた、共振動作を利用したインバータを備えた電力変換装置である必要は無い。第一電力変換装置１ａおよび第二電力変換装置１ｂは、それぞれ、インバータのＡＣ側にコイルを備え、両コイルが互いに磁気結合するように配置されれば良い。
【００１３】
図１の構成において、第一電力変換装置１ａに接続されるＤＣ電源７ａは、例えば系統の交流電流を整流して発生する直流電源、あるいは、太陽光発電システムで発生される直流電源などを想定する。一方、第二電力変換装置１ｂに接続されるＤＣ電源７ｂは、例えば電気自動車のバッテリーなどを想定する。本実施の形態１における非接触給電システムの通常の動作は、第一電力変換装置１ａ側のＤＣ電源７ａから、バッテリー７ｂに充電する動作が想定される。さらに、バッテリーに充電している際に、系統にトラブルが生じ、急な停電が発生した場合など、バッテリーに蓄積されたエネルギーを系統側で利用するために送電する必要が生じた状況を想定すると、送電動作を行っていた第一電力変換装置１ａ、および受電動作を行っていた第二電力変換装置１ｂの動作を停止し、第二電力変換装置１ｂを送電、第一電力変換装置１ａを受電、に切替える必要がある。本発明は、このような、送電・受電を切替える必要がある場合に適用される発明である。
【００１４】
本実施の形態１における非接触給電システムの基本的な動作について説明する。第一電力変換装置１ａのコンデンサ、および第二電力変換装置１ｂのコンデンサ、全てに電荷が蓄積されていない状態を初期状態とする。初期状態において第一電力変換装置１ａから第二電力変換装置１ｂに電力を送電開始する際には、まず第一電力変換装置１ａのインバータ４ａの高周波動作を開始する。ここでの高周波動作とは、インバータに備えられたスイッチング素子にゲート信号（例えば８０ｋＨｚ一定）が入力されて、スイッチング素子がスイッチング動作を行っている（単に、インバータがスイッチング動作を行っている、とも表現する）状態のことを言う。この際、第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａはまだ動作しておらず、インバータ４ａの主回路電圧はゼロであるため電力の送電は始まっていない。
【００１５】
次に、第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの動作を開始する。ここでの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの動作とは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂのスイッチング素子にゲート信号が一定のオンデューティーで入力されてスイッチング素子がオンオフしてスイッチング動作を行っている状態を言う。
【００１６】
次に第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａの降圧スイッチング素子５ａ１をオンオフさせて降圧動作を開始する。この降圧動作により、伝送電力を必要量に制御する。第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａの降圧動作開始により、第一電力変換装置１ａのインバータに電力が供給され、第一電力変換装置１ａのインバータ４ａから第一電力変換装置１ａの非接触給電用コイル２ａへ高周波電流を供給する。第二電力変換装置１ｂのコイル２ｂは第一電力変換装置１ａの非接触給電用コイル２ａより受電し、第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂのスイッチング素子に並列に接続されている還流用ダイオードにより整流され、第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂに整流電力を供給する。第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂは昇圧スイッチング素子５ｂ２をオンオフさせることにより昇圧動作を行い、第二電力変換装置１ｂに接続されるバッテリーなどのＤＣ電源７ｂに電力供給を行う。前述のように、例えば第一電力変換装置１ａが系統電源側に接続されており、第二電力変換装置１ｂが電気自動車のバッテリーに接続されている状態を想定しており、以上の動作は、系統電源からバッテリーに充電する状態であるため、この状態をＧ（Ｇｒｉｄ：系統）ｔｏＶ（Ｖｅｈｉｃｌｅ：自動車）伝送状態と称することにする。図２に、ＧｔｏＶ伝送状態を示す。
【００１７】
また初期状態において第二電力変換装置１ｂから第一電力変換装置１ａに電力を送電開始する際には、まず第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂの高周波動作を開始する。ここでの高周波動作とは、インバータ４ｂのスイッチング素子にゲート信号（例えば８０ｋＨ一定）が入力されて、インバータ４ｂがスイッチング動作を行っている状態のことを言う。この際、第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂはまだ動作しておらず、インバータ４ｂの主回路電圧はゼロであるため電力の送電は始まっていない。
【００１８】
次に、第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａの動作を開始する。ここでの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａの動作とは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａのスイッチング素子にゲート信号が一定のオンデューティーで入力されてスイッチング素子がオンオフしてスイッチング動作を行っている状態を言う。
【００１９】
次に第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの降圧スイッチング素子５ｂ１をオンオフさせて降圧動作を開始する。この降圧動作により、伝送電力を必要量に制御する。第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの降圧動作開始により、第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂに電力が供給され、第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂから第二電力変換装置１ｂの非接触給電用コイル２ｂへ高周波電流を供給する。第一電力変換装置１ａの非接触給電用コイル２ａが第二電力変換装置１ｂの非接触給電用コイル２ｂより受電し、第一電力変換装置１ａのインバータ４ａのスイッチング素子に並列に接続されている還流用ダイオードにより整流され、第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａに整流電力を供給する。第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａは昇圧動作を行い、第一電力変換装置１ａに接続されるＤＣ電源７ａ、あるいはバッテリー７ａに電力供給を行う。この状態をＶｔｏＧ伝送状態と称することにする。図３にＶｔｏＧ伝送状態を示す。
【００２０】
次に、ＧｔｏＶ伝送状態からＶｔｏＧ伝送状態に切り替える際の制御動作について説明する。図４に切替時のタイムチャートを示す。なお図４ではインバータをＩＮＶ、コンバータをＣＮＶと表記している。送電動作を行っていた電力変換装置１ａのインバータ４ａのＤＣ／ＡＣ動作を停止させる。具体的にはインバータ４ａのスイッチング素子のゲートに入力される信号を全てオフにしてスイッチング動作を停止する。インバータ４ａのスイッチング動作の停止によりコイルへの高周波電流の供給が停止され、非接触給電動作は停止する。次に第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａの降圧動作を停止する。具体的には双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａの降圧スイッチング素子５ａ１のゲート信号をオフにする。
【００２１】
次に受電動作を行っていた第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの昇圧スイッチング素子５ｂ２に入力されるゲート信号のオンのデューティー比（オンデューティー）を漸次増加させていき、第二電力変換装置の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂとインバータ４ｂの間に接続された中間コンデンサ８ｂに蓄積された電荷を引き抜く。中間コンデンサ８ｂの電圧がゼロあるいは予め設定された所定の値以下に低下するまでオンデューティーの増加を続ける。電圧がゼロあるいは所定の値以下になった時点で、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの昇圧スイッチング素子５ｂ２を常時オフに移行する。図５に昇圧スイッチング素子５ｂ２のオンデューティーの増加とそれに伴う中間コンデンサ８ｂの電圧低下の様子を示す。中間コンデンサ８ｂの電圧は完全にゼロになるまで下げなくても、所定の値以下に低下させてから双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの昇圧スイッチング素子を常時オフに移行する、という動作でもよい。ただし、昇圧スイッチング素子５ｂ２のオンデューティーを増加させなければ、電圧がゼロあるいは所定の値以下になるまで中間コンデンサ８ｂに蓄積された電荷を引き抜くことはできない。
【００２２】
この動作のあと、第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂのＤＣ／ＡＣ変換動作を開始する。ここでのＤＣ／ＡＣ変換動作とは、インバータ４ｂのスイッチング素子にゲート信号（例えば８０ｋＨｚ一定）が入力されてスイッチング動作を行っている状態のことを言う。この際、インバータ４ｂと双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの間に接続された中間コンデンサ８ｂの電圧がゼロの場合には、非接触給電用コイル２ｂに電力が供給されない。また中間コンデンサ８ｂの電圧が完全にゼロになっていない場合でも、異常な電流が非接触給電用コイル２ｂに流れないため、安定にＤＣ／ＡＣ変換動作を開始できる。
【００２３】
次に第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａの昇圧動作を開始する。その次に第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの降圧動作を開始する。第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの降圧動作の開始により、第二電力変換装置１ｂが送電動作となり、第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂに電力が供給され、第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂから第二電力変換装置１ｂの非接触給電用コイル２ｂへ高周波電流を供給する。第一電力変換装置１ａの非接触給電用コイル２ａは第二電力変換装置１ｂの非接触給電用コイル２ｂより受電し、第一電力変換装置１ａのインバータ４ａにより整流され第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａに整流電力を供給する。第一電力変換装置１ａの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ａは昇圧動作を行い、第一電力変換装置１ａに接続されるバッテリーなどのＤＣ電源７ａに電力供給を行う。以上の動作によって第一電力変換装置１ａから第二電力変換装置１ｂに電力を供給しているＧｔｏＶ状態から、第二電力変換装置１ｂから第一電力変換装置１ａに電力を供給しているＶｔｏＧ状態への切替えを行う。
【００２４】
次に上記制御方法の必要性と効果について詳細に説明する。本実施の形態における非接触給電システムでは、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとインバータの間に接続される中間コンデンサの電圧の制御が重要な課題となる。例えば、第一電力変換装置１ａから第二電力変換装置１ｂに電力を供給しているＧｔｏＶ状態から、第一電力変換装置１ａの電力供給を停止すると、第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂとインバータ４ｂの間に接続される中間コンデンサ８ｂに蓄積された電荷は残ったままになる。この状態で第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂのＤＣ／ＡＣ変換動作を開始すると、その瞬間に中間コンデンサ８ｂに蓄積された電荷が電流となってインバータ４ｂに供給される。その様子を図６に示す。通常、第二電力変換装置１ｂの双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ５ｂの降圧動作により伝送電力を制御するが、この瞬間は電力の制御が出来ないことになる。中間コンデンサ８ｂに蓄積された電荷が電圧３５０Ｖとして残ったままであるとすると、瞬時に供給される電力は、数ｋＷを超えることもあり、第一電力変換装置１ａがそのような電力を要求していない場合には大きな問題となる。
【００２５】
このときに生じる問題は、第一電力変換装置１ａの状態によって異なるが、主な問題は、第一電力変換装置１ａの中間コンデンサ８ａの電圧の意図しない上昇による過電圧、または第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂへの意図しない電流の流入による過電流である。そこで、ＧｔｏＶ状態からＶｔｏＧ状態に切り替える際、あるいはＶｔｏＧ状態からＧｔｏＶ状態に切り替える際には、この中間コンデンサに蓄積されたエネルギーを安全に放電しておく必要が生じる。本発明の実施形態においては、このコンデンサの後段に昇圧コンバータ、バッテリーなどのＤＣ電源の順に接続されているため、中間コンデンサの電圧がバッテリーなどのＤＣ電源の電圧より低下しても、適宜昇圧コンバータのオンデューティーを増加させることで、コンデンサに蓄積された電荷をバッテリーなどのＤＣ電源に全て、あるいはほとんど移すことが出来る。こうすることで、中間コンデンサの状態を初期状態と同じ状態にすることが出来、安全かつ高速に送電と受電を切替えることが出来る効果がある。また中間コンデンサに蓄積された電荷をバッテリーに移すだけなので、ロスがほとんど生じず、エネルギー損失の低減効果がある。
【００２６】
以上の説明で解るように、上述の、第二電力変換装置１ｂが受電動作を終了して、中間コンデンサ８ｂの電圧を予め設定された所定の値まで下げるときの、予め設定された所定の値とは、第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂの動作開始時に流れる電流が異常値とならない、第一電力変換装置１ａの中間コンデンサ８ａの電圧が過電圧とならない、など第二電力変換装置１ｂのインバータ４ｂの動作開始時に、中間コンデンサ８ｂに残っている電荷により不都合が生じず安定に動作開始できる電荷量に対応した電圧として設定される電圧値である。
【００２７】
なお、本実施の形態１では、図１に示すように、第一電力変換装置１ａと第二電力変換装置１ｂとが同じ構成で、非接触給電システムとして対称な構成を例に説明した。ただし、本発明は対称な非接触給電システムではなくても、一方の電力変換装置が実施の形態１で説明した第一電力変換装置１ａあるいは第二電力変換装置１ｂのような構成である場合に適用できる。すなわち、非接触給電システムとして対称な構成ではなくても、当該電力変換装置が、受電から送電に切替わる場合に、送電動作を開始する前に、上記で説明したように、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの昇圧スイッチング素子のオンデューティーを増加させて中間コンデンサの電荷を引き抜く動作を行うことで、本発明の効果を奏するものである。
【００２８】
実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２による非接触給電システムの構成を示す図である。非接触給電システムとしての基本的な構成は実施の形態１と同じであり、異なる点として、インバータと双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの間に接続された中間コンデンサ８ａ（８ｂ）と並列に、スイッチ９ａ（９ｂ）と放電抵抗１０ａ（１０ｂ）の直列体が接続されている。このスイッチはリレーなどの機械式スイッチでもよいし、半導体スイッチでもよい。
【００２９】
本実施の形態における双方向非接触給電システムの基本的な動作について説明する。第一電力変換装置１ａから第二電力変換装置１ｂへの電力伝送が停止された状態から説明する。この時点では、インバータ４ｂとコンバータ５ｂの間に接続された中間コンデンサ８ｂに電荷は残留した状態である。実施の形態１で説明したように、この状態で、送電と受電を切り替えると、インバータに意図しない電力が流入する。そこで、残留電荷の放出を行うために、スイッチ９ｂをオンにして、中間コンデンサ８ｂと並列に放電抵抗１０ｂを接続し、残留電荷を放電させ、放電抵抗１０ｂで電力を消費させる。残留電荷を放電させた後は、スイッチ９ｂをオフにして放電抵抗１０ｂを中間コンデンサ８ｂから切り離す。
【００３０】
中間コンデンサの残留電荷を高速に放電することが出来るので、初期状態に高速で戻すことが出来、ＧｔｏＶ状態からＶｔｏＧ状態（またはＶｔｏＧ状態からＧｔｏＶ状態）への切替えが高速に行える効果がある。
【００３１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１ａ  第一電力変換装置、１ｂ  第二電力変換装置、２ａ、２ｂ  非接触給電用コイル、４ａ、４ｂ  インバータ、５ａ、５ｂ  双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、５ａ１、５ｂ１  降圧スイッチング素子、５ａ２、５ｂ２  昇圧スイッチング素子、８ａ、８ｂ  中間コンデンサ、７ａ、７ｂ  ＤＣ電源、１０ａ、１０ｂ  放電抵抗
【要約】
外部のコイルと磁気結合することにより外部のコイルとの間で電力伝送が可能となる内部コイルと、この内部コイルにＡＣ側が接続され、ＡＣ側とＤＣ側との間で双方向に電力変換が可能なインバータ（４ａ、４ｂ）と、このインバータのＤＣ側に接続され、インバータとの間に中間コンデンサ（８ａ、８ｂ）を有し、インバータ（４ａ、４ｂ）とは反対側に接続されるＤＣ電源（７ａ、７ｂ）とインバータ（４ａ、４ｂ）との間で双方向に電力変換が可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（５ａ、５ｂ）とを備えた電力変換装置において、受電動作から送電動作に切り替わる受電−送電切替動作時に、中間コンデンサ（８ａ、８ｂ）に蓄積された電荷を放電させる制御を行った後、送電動作を開始するようにした。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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