车辆用充电装置 技术领域 本发明关于车辆用充电装置， 更特定的是关于用于从车辆外部的交流电源向车辆 搭载的蓄电装置充电的车辆用充电装置。
背景技术 特开 2008-220130 号公报 ( 特许文献 1)， 公开了能够从车辆外部的电源向二次电 池或者电双层电容等的蓄电部充电的车辆用电源系统。 此车辆用电源系统， 包含 ： 通过在车 辆外部的电源和电源系统电连接了的状态下进行电力的授受对蓄电部进行充电 ( 传导式 充电 ) 的导通充电单元 ； 通过在车辆外部的电源和电源系统磁耦合的状态下进行电力的授 受对蓄电部进行充电 ( 感应式充电 ) 的感应充电单元 ； 和对导通充电单元和感应充电单元 进行择一的选择的充电控制装置。
根据此车辆用电源系统， 因为能够选择使用导通充电单元的传导式充电和使用感 应充电单元的感应式充电， 因此能够扩大蓄电部的能够充电的范围 ( 参照特许文献 1)。
现有技术文献
特许文献
特许文献 1 ： 特开 2008-220130 号公报
特许文献 2 ： 特开 2003-47163 号公报
发明内容 上述的特开 2008-220130 号公报中公开的车辆用电源系统， 在能够扩大蓄电部的 能够充电的范围的点上有用。 但是， 在车辆分别设置传导式充电方式 ( 所谓的插入式充电 ) 的充电器和感应式充电方式 ( 非接触充电 ) 的充电器使得车辆的成本增加， 存在如何在此 系统中抑制成本增加的问题。
如此， 本发明的目的是， 提供能够进行传导式充电 ( 插入式充电 ) 和感应式充电 ( 非接触充电 ) 双方并且能够抑制成本增加的车辆用充电装置。
根据本发明， 车辆用充电装置， 用于从车辆外部的交流电源对在车辆搭载的蓄电 装置充电， 包括 ： 受电端子， 充电器， 和非接触受电部。 受电端子构成为能够电连接于所述交 流电源。充电器构成为将从受电端子输入的交流电力变换为预定的直流电压。非接触受电 部构成为通过与交流电源的送电部磁耦合而从交流电源以非接触方式受电。此处， 非接触 受电部连接于充电器的电力变换电路。
优选的， 充电器， 包含 ： 第一整流部以及第二整流部， 变换器， 隔离变压器。第一整 流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力的。变换器连接到第一整流部。隔离变压 器连接到变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。然后， 非接触受电部， 连接于 第一整流部以及第二整流部中的任一个。
进一步优选的， 第一整流部以及第二整流部的一方的整流部， 包含 ： 比构成另一方 的整流部的整流元件高频整流特性优良的整流元件。然后， 非接触受电部连接于一方的整
流部。 并且， 进一步优选的， 非接触受电部连接于第二整流部。车辆用充电装置， 进一步 包含 ： 电压转换器。电压转换器在非接触受电部和第二整流部之间设置。
优选的， 充电器， 包含 ： 第一整流部以及第二整流部， 变换器， 隔离变压器。第一整 流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。变换器连接于第一整流部。隔离变压器 连接到变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。非接触受电部， 包含 ： 受电线 圈， 第三整流部。受电线圈构成为与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构成为 整流受电线圈的输出。然后， 在第一整流部和变换器之间连接第三整流部。
并且， 优选的， 充电器， 包含 ： 第一整流部以及第二整流部， 变换器， 隔离变压器。 第 一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。变换器连接于第一整流部。隔离变 压器连接于变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出的。非接触受电部， 包含 ： 受 电线圈和第三整流部。受电线圈构成为与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构 成为整流受电线圈的输出。第二整流部， 包含 ： 第一上下臂以及第二上下臂。第一上下臂 以及第二上下臂在充电器的正极输出线和负极输出线之间并联连接。 第一上下臂的各臂包 含开关元件。 隔离变压器的次级线圈连接在第一上下臂的中间点和第二上下臂的中间点之 间。充电器进一步包含电抗器。电抗器在第一上下臂的中间点和正极输出线之间连接。然 后， 第三整流部连接于充电器的正极输出线以及负极输出线。
并且， 优选的， 充电器， 包含 ： 第一整流部以及第二整流部， 变换器， 隔离变压器。 第 一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。变换器连接于第一整流部。隔离变 压器连接于变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。非接触受电部， 包含 ： 受电 线圈， 第三整流部。受电线圈构成为与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构成 为整流受电线圈的输出。第二整流部， 包含 ： 第一上下臂以及第二上下臂。第一上下臂以及 第二上下臂在充电器的正极输出线和负极输出线之间并联连接。 第一上下臂的各臂包含开 关元件。隔离变压器的次级线圈连接在第一上下臂的中间点和第二上下臂的中间点之间。 充电器进一步包含电抗器。 电抗器在第三整流部的一方的输出端和第一上下臂的中间点之 间连接。然后， 第三整流部的另一方的输出端连接于充电器的负极输出线。
并且， 优选的， 充电器， 包含 ： 第一整流部以及第二整流部变换器， 变换器， 隔离变 压器。 第一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。 变换器连接于第一整流部。 隔离变压器连接于变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。非接触受电部， 包 含： 受电线圈， 第三整流部。受电线圈与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构成 为整流受电线圈的输出。第二整流部， 包含第一上下臂以及第二上下臂。第一上下臂以及 第二上下臂在充电器的正极输出线和负极输出线之间并联连接。 第一上下臂的各臂包含开 关元件。 隔离变压器的次级线圈， 连接在第一上下臂的中间点和第二上下臂的中间点之间。 第三整流部连接于充电器的正极输出线以及负极输出线。充电器进一步包含切换装置。切 换装置在使用非接触受电部充电时， 用于切断隔离变压器的次级线圈和第二上下臂的中间 点的电连接， 将次级线圈电连接于正极输出线。
并且， 优选的， 充电器， 包含 ： 第一整流部以及第二整流部， 变换器， 和隔离变压器。 第一整流部构成为能够整流从受电端子输入的交流电力。变换器连接于第一整流部。隔离 变压器连接于变换器。第二整流部构成为整流隔离变压器的输出。非接触受电部， 包含 ： 受
电线圈， 第三整流部。受电线圈构成为与在送电部设置的送电线圈磁耦合。第三整流部构 成为整流受电线圈的输出。第二整流部， 包含第一上下臂以及第二上下臂。第一上下臂以 及第二上下臂在充电器的正极输出线和负极输出线之间并联连接。 第一上下臂的各臂包含 开关元件。隔离变压器的次级线圈连接在第一上下臂的中间点和第二上下臂的中间点。充 电器进一步包含切换装置。切换装置在使用非接触受电部充电时， 用于切断隔离变压器的 次级线圈和第二上下臂的中间点的电连接， 将次级线圈电连接于第三整流部的一方的输出 端。第三整流部的另一方的输出端连接于充电器的负极输出线。
优选的， 非接触受电部， 进一步的包含电磁屏蔽件。 电磁屏蔽件用于将受电线圈以 及第三整流部一体的电磁屏蔽。
在此车辆用充电装置中， 能够进行通过受电端子接受来自车辆外部的交流电源供 给的交流电力的传导式充电和通过非接触受电部受电的感应式充电。 此处， 非接触受电部， 因为是连接到充电器的电力变换电路， 至少一部分的构成电力变换电路的功率元件在传导 式充电和感应式充电中共用。如此， 相比于传导式充电用的充电器和感应式充电用的充电 器完全分别设计的情况， 能够削减部件数。
如此， 根据此车辆用充电装置， 能够进行传导式充电 ( 插入式充电 )， 和感应式充 电 ( 非接触充电 ) 双方， 并且抑制成本增加。 附图说明 图 1 是适用本发明实施方式一的车辆用充电装置的车辆的全体的结构图 ；
图 2 是详细的表示图 1 所示的充电器的结构的图 ；
图 3 是用于说明作为通过非接触充电部受电的形式的一个例子的共振法的图 ；
图 4 是表示实施方式 2 中的充电器的结构的图 ；
图 5 是表示实施方式 3 中的充电器的结构的图 ；
图 6 是表示实施例 4 中非接触受电部以及充电器的结构的图 ；
图 7 是表示实施方式 5 中的充电器的结构的图 ；
图 8 是表示由上下臂以及电抗器形成的降压型的斩波电路的图 ；
图 9 是表示实施方式 6 中的充电器的结构的图 ；
图 10 是表示由上下臂以及电抗器形成的升压型的斩波电路的图 ；
图 11 是表示实施方式 7 中的充电器的结构的图 ；
图 12 是表示实施方式 8 中的充电器的结构的图 ；
图 13 是表示实施方式 9 中的充电器的结构的图 ；
图 14 是表示实施方式 10 中的充电器的结构的图 ；
图 15 是表示没有转换器的车辆的全体结构图。
用于实施发明的方式
以下， 关于本发明的实施方式， 参照附图的同时详细说明。并且， 关于图中的同一 或者相当部分， 给予同一符号， 不再反复说明。
【实施方式一】
图 1 是适用本发明实施方式一的车辆用充电装置的车辆的全体的结构图。参照图 1， 车辆 1 包含 ： 发动机 10， 和电动发电机 12， 14， 和动力分配装置 16， 和驱动轮 18。并且， 车
辆 1 进一步包含 ： 变换器 20， 22， 和转换器 24， 和蓄电装置 26， 和系统主继电器 (SMR)28， 和 MG-ECU(Electronic Control Unit)( 电子控制单元 )30。进一步的， 车辆 1， 包含 ： 充电器 32， 和受电端子 34， 和非接触受电部 36， 和充电 ECU40。 并且， 进一步的， 车辆 1 进一步包含 ： DC/DC 转换器 42， 和辅助设备 44。
发动机 10 构成为可以将通过燃料的燃烧得到的热能变换为活塞或者转子等等的 运动子的运动能量， 向动力分配装置 16 输出。动力分配装置 16， 能够分配发动机 10 产生 的运动能到电动发电机 12 和驱动轮 18。例如， 能够使用包含 ： 太阳轮、 行星轮以及齿圈的 3 个旋转轴的行星齿轮机构作为动力分配装置 16， 此 3 个旋转轴分别连接到电动发电机 12 的旋转轴， 发动机 10 的曲轴以及车辆的驱动轴 ( 驱动轮 18)。
电动发电机 12， 14 是交流电动机， 例如是在转子中埋设了永磁体的三相交流同步 电动机。电动发电机 12， 连接旋转轴到动力分配装置 16， 通过变换器 20 驱动。然后， 电动 发电机 12， 从动力分配装置 16 接受由发动机 10 生成的运动能， 变换为电能， 输出到变换器 20。 并且， 电动发电机 12， 也通过来自变换器 20 接受的三相交流电力产生驱动力， 也进行发 动机 10 的启动。
电动发电机 14， 连接旋转轴到车辆的驱动轴 ( 驱动轮 18)。然后， 电动发电机 14， 由变换器 22 驱动， 通过来自变换器 22 接受的三相交流电力产生车辆的驱动转矩。并且， 电 动发电机 14， 在车辆的制动时或者下坡斜面上加速度减低时， 从驱动轮 18 接受车辆储存的 作为运动能或者位置能的力学的能量， 变换为电气能量 ( 再生发电 )， 输出到变换器 22。 发动机 10， 作为驱动驱动轮 18 并且驱动电动发电机 12 的动力源安装到车辆 1。 电 动发电机 12， 作为由发动机 10 驱动的发电机动作， 并且， 作为能够进行发动机 10 的启动的 电动机动作， 安装到车辆 1。然后， 电动发电机 14， 作为驱动驱动轮 18 的电动机动作， 并且， 作为能够使用车辆储存的力学的能量再生发电的发电机动作， 安装到车辆 1。
变换器 20， 基于来自 MG-ECU30 的信号 PWI1 驱动电动发电机 12。变换器 22， 基于 来自 MG-ECU30 的信号 PWI2 驱动电动发电机 14。变换器 20， 22， 连接到主正母线 MPL 以及 主负母线 MNL， 变换器 20， 22， 各自包含 ： 例如三相桥电路。
变换器 20， 基于信号 PWI1 以再生模式驱动电动发电机 12， 将由电动发电机 12 发 电的电力变换为直流电力， 输出到主正母线 MPL 以及主负母线 MNL。并且， 变换器 20， 在发 动机启动时， 基于信号 PWI1 以动力运转模式驱动电动发电机 12， 将来自主正母线 MPL 以及 主负母线 MNL 供给的直流电力变换为交流电力输出到电动发电机 12。
变换器 22， 基于 PWI2 以动力运转模式驱动电动发电机 14， 将来自主正母线 MPL 以 及主负母线 MNL 供给的直流电力变换为交流电力输出到电动发电机 14。 并且， 变换器 22， 在 车辆的制动或者下坡斜面上加速度减低时， 基于信号 PWI2 以再生模式驱动电动发电机 14， 将由电动发电机 14 发电的电力变换为直流电力， 输出到主正母线 MPL 以及主负母线 MNL。
转换器 24， 连接在正极线 PL 以及负极线 NL 和主正母线 MPL 以及主负母线 MNL 之 间。然后， 转换器 24， 基于来自 MG-ECU30 的信号 PWC， 将主正母线 MPL 以及主负母线 MNL 之 间的电压升压到正极线 PL 以及负极线 NL 之间的电压以上。转换器 24， 包含 ： 例如升压斩 波电路。
蓄电装置 26 是能够再充电的直流电源， 例如， 包含 ： 锂离子电池或者镍氢电池等 的二次电池。 蓄电装置 26， 通过系统主继电器 28 电连接到正极线 PL 以及负极线 NL， 向正极
线 PL 以及负极线 NL 输出电力。并且， 蓄电装置 26， 能够从转换器 24 接受电动发电机 12， 14 中至少一方发电的电力充电。进一步的， 蓄电装置 26， 从充电器 32 接受来自车辆外部的 交流电源 50 或者 52 供给的电力充电。并且， 作为蓄电装置 26， 可以采用大容量的电容器。
系统主继电器 28， 设置在蓄电装置 26 和正极线 PL 以及负极线 NL 之间， 在车辆系 统启动时或从交流电源 50( 或 52) 对蓄电装置充电时导通。
充电器 32 连接于正极线 PL 以及负极线 NL。而且充电器 32， 从受电端子 34 接受 来自交流电源 50 供给的交流电源， 基于来自充电 ECU40 的控制信号， 变换从受电端子 34 输 入的交流电力为蓄电装置 26 的电压水平， 输出到正极线 PL 以及负极线 NL。
此处， 在充电器 32 上连接非接触受电部 36( 后述 )。 然后， 在使用非接触受电部 36 的蓄电装置 26 的充电时， 充电器 32， 从非接触受电部 36 接受由非接触受电部 36 从交流电 源 52 受电的交流电力， 基于来自充电 ECU40 的控制信号， 变换从非接触受电部 36 接受的交 流电力为蓄电装置 26 的电压水平， 输出到正极线 PL 以及负极线 NL。此充电器 32 的结构， 在后面详细的说明。
受电端子 34 是用于从车辆外部的交流电源 50 进行传导式充电的电力接口。受电 端子 34 构成为能够电连接到交流电源 50 的电源插座等 ( 未图示 )。
非接触受电部 36 是用于从车辆外部的交流电源 52 进行感应式充电 ( 非接触充 电 ) 的电力接口。非接触受电部 36， 包含 ： 能够与交流电源 52 的送电线圈 54 磁耦合的受 电线圈 38。受电线圈 38， 通过与交流电源 52 的送电线圈 54 磁耦合， 从交流电源 52 非接触 的受电。并且， 受电线圈 38 和送电线圈 54 的磁耦合， 是电磁感应也可以， 是通过磁场使受 电线圈 38 和送电线圈 54 共振的共振法也可以。
充电 ECU40， 在从交流电源 50 或者 52 进行蓄电装置 26 的充电的时候， 控制充电器 32 的动作。并且， 此实施方式一中， 不能同时进行来自交流电源 50 的传导式充电和来自交 流电源 52 的感应式充电， 充电 ECU40， 进行传导式充电和感应式充电的切换控制。
DC/DC 转换器 42， 连接到正极线 PL 以及负极线 NL。DC/DC 转换器 42， 将由正极线 PL 以及负极线 NL 接受的电力降压到辅助设备 44 的工作电压， 输出到辅助设备 44。辅助设 备 44， 概括的表示此车辆 1 的各个辅助设备， 接受来自 DC/DC 转换器 42 的电力的供给。
图 2 是详细的表示图 1 所示的充电器的结构的图。参照图 2， 充电器 32， 包含 ： 整 流部 102， 变换器 104， 隔离变压器 106， 整流部 108， 和继电器 RY1， RY2。
整流部 102， 包含并联的 2 个上下臂， 各上下臂， 包含串联的 2 个整流元件 ( 二极 管 )。然后， 在各上下臂的中间点 ( 节点 N1， N2) 连接受电端子 34， 整流部 102 整流来自受 电端子 34 输入的交流电力。并且， 在各上下臂的下臂， 设置开关元件， 进一步的在受电端子 34 和节点 N1， N2 之间的电力线上设置电抗器。如此， 整流部 102 与电抗器构成升压斩波电 路电路， 能够整流来自受电端子 34 输入的电力的同时升压。
变换器 104， 连接到整流器 102， 将来自整流部 102 的输出变换为交流。 变换器 104， 包含例如全桥电路。隔离变压器 106， 连接到变换器 104 和整流部 108 之间， 使连接了整流 部 108 的车辆 1 的电气系统和连接了受电端子 34 的交流电源 50 电绝缘。
整流部 108， 包含在正极线 PL 以及负极线 NL 并联的 2 个上下臂， 各上下臂， 包含串 联的 2 个整流元件 ( 二极管 )。然后， 隔离变压器 106 的二次线圈连接到各上下臂的中间节 点， 整流部 108， 整流隔离变压器 106 的输出， 输出到正极线 PL 以及负极线 NL。此处， 整流部 102， 包含 ： 比构成整流部 108 的整流元件高频整流特性更优良的整 流元件。 公知的是碳化硅 (SiC) 或者氮化镓 (GaN) 等等， 在高频整流特性上比一般的硅 (Si) 优良， 例如， 整流部 102 的整流元件包含 SiC， 整流部 108 的整流元件包含一般的 Si。
然后， 此实施方式一中， 非接触受电部 36， 连接到整流部 102。也就是说， 非接触受 电部 36 的受电线圈 38 连接到整流部 102 的节点 N1， N2。然后， 通过非接触受电部 36 的接 受充电电力的感应受电时， 由非接触受电部 36 受电的电力由整流部 102 整流。
作为在整流部 102 连接非接触受电部 36 的结构， 因为由非接触受电部 36 受电的 交流电力的频率高 ( 特别是， 共振法中， 受电的交流电力的频率数位 1M ～ 10 数 MHz)， 所以， 利用包含高频整流特性优良的整流元件的整流部 102 作为感应式充电时的整流器。
继电器 RY1， 设置在整流部 102 的节点 N1 和非接触受电部 36 之间。继电器 RY2， 设置在整流部 102 的节点 N1 和受电端子 34 之间。然后， 继电器 RY1， RY2， 根据来自充电 ECU40( 图 1) 的信号而接通 / 断开 (ON/OFF)。
此充电器 32 中， 进行来自交流电源 50 的传导式充电的时候， 分别对继电器 RY1， RY2 断开 (OFF)， 接通 (ON)。然后， 整流部 102， 整流来自受电端子 34 输入的电力 ( 交流 )， 向变换器 104 输出， 变换器 104， 变换由整流部 102 输出的电力 ( 直流 ) 为交流。隔离变压 器 106， 将变换器 104 的输出 ( 交流 ) 向整流部 108 传达， 整流部 108， 整流由隔离变压器 106 接受的电力 ( 交流 ) 输出到正极线 PL 以及负极线 NL。 并且， 进行来自交流电源 52 的感应式充电的时候， 分别对继电器 RY1， RY2 接通 (ON)， 断开 (OFF)。然后， 整流部 102， 整流来自非接触受电部 36 受电的电力 ( 交流 )， 向变 换器 104 输出。并且， 之后， 关于变换器 104， 隔离变压器 106 以及整流部 108， 如上所述。
如此， 在此实施方式一中， 连接非接触受电部 36 到进行传导式充电的充电器 32 的 整流部 102。然后， 在进行使用非接触受电部 36 的感应式充电的时候， 使用充电器 32 的整 流部 102， 变换器 104， 隔离变压器 106 以及整流部 108。 也就是说， 充电器 32 的整流部 102， 变换器 104， 隔离变压器 106 以及整流部 108， 是在传导式充电和感应式充电中共用。
图 3 是用于说明作为通过非接触充电部受电的形式的一个例子的共振法的图。参 照图 3， 共振法中， 和 2 个音叉共振同样的， 通过具有相同的固有振动频率的 2 个的 LC 共振 线圈在电磁场 ( 接近场 ) 中共振， 通过电磁场从一方的线圈到另一方的线圈传送电力。
例如， 初级线圈 54-2 连接到交流电源 52， 通过电磁感应向与初级线圈 54-2 磁耦 合的初级自谐振线圈 54-1 供给 1M ～ 10 数 MHz 的高频率电力。初级自谐振线圈 54-1 是， 通过线圈自身的电抗和寄生电容成为的 LC 共振器， 通过电磁场 ( 接近场 ) 和与初级自谐振 线圈线圈 54-1 具有相同的固有振动频率的次级自谐振线圈 38-1 共振。如此， 通过电磁场， 能量 ( 电力 ) 从初级自谐振线圈线圈 54-1 向次级自谐振线圈 38-1 移动。向次级自谐振线 圈 38-1 移动的能量 ( 电力 )， 通过由电磁感应和次级自谐振线圈 38-1 磁耦合的次级线圈 38-2 取出， 供给到负载 56。并且， 通过共振法的送电， 在表示初级自谐振线圈线圈 54-1 和 次级自谐振线圈 38-1 的共振强度的 Q 值比例如比 100 大的时候能够实现。
并且， 次级自谐振线圈 38-1 以及次级线圈 38-2， 构成图 2 的受电线圈， 初级自谐振 线圈 54-1 以及初级线圈 54-2， 构成图 1 的送电线圈 54。
并且， 如上所述， 可以使用电磁感应从交流电源 52 的送电线圈 54 到非接触受电部 36 的受电线圈送电。
如上所述， 此实施方式一中， 能够进行通过受电端子 34 接受来自车辆外部的交流 电源 50 供给的交流电力的传导式充电， 和通过非接触受电部 36 受电的感应式充电。此处， 非接触受电部 36， 因为是连接到充电器 32 的整流部 102， 所以充电器 32 的整流部 102， 变换 器 104， 隔离变压器 106 以及整流部 108， 在传导式充电和感应式充电中共用。如此， 没有另 外设置感应式充电用的充电器的必要。如此， 根据此实施方式一， 能够进行传导式充电 ( 插 入式充电 ) 和感应式充电 ( 非接触充电 ) 双方， 并且抑制成本增加。
并且， 此实施例一中， 因为连接非接触受电部 36 到充电器 32 的整流部 102， 108 中 包含高频整流特性优良的整流元件的整流部 102， 能够充分的抑制感应式充电时的纹波。
【实施方式二】
图 4 是表示实施方式二中的充电器 32A 的结构的图。参照图 4， 充电器 32A， 在图 2 所示的实施方式一中充电器的结构中， 替代整流部 102， 108， 分别包含整流部 102A， 108A， 代替继电器 RY2， 包含继电器 RY3。
整流部 108A， 包含 ： 比构成整流部 102A 的整流元件高频整流特性更优良的整流元 件。例如， 整流部 108A 的整流元件包含 SiC 或者 GaN， 整流部 102A 的整流元件包含一般的 Si。并且， 整流部 102A， 108A 的电路结构分别和整流部 102， 108 相同。 然后， 此实施方式二中， 非接触受电部 36 连接到整流部 108A。 也就是说， 非接触受 电部 36 的受电线圈 38 连接到整流部 108A 的节点 N3， N4。然后， 通过非接触受电部 36 的 接受充电电力的感应受电时， 由非接触受电部 36 受电的电力由整流部 108A 整流。
作为非接触受电部 36 连接到整流部 108A 而不是整流部 102A 的结构， 因为如上所 述， 由非接触受电部 36 受电的交流电力的频率高， 所以利用包含高频整流特性优良的整流 元件的整流部 108A 作为感应式充电时的整流器。
此实施方式二中， 继电器 RY1， 设置在整流部 108A 的节点 N3 和非接触受电部 36 之 间。继电器 RY3， 设置在整流部 108A 的节点 N3 和隔离变压器 106 的次级线圈之间。然后， 继电器 RY1， RY3， 分别根据来自充电 ECU40( 图 1) 的信号而接通 / 断开 (ON/OFF)。
此充电器 32A 中， 进行来自交流电源 52 的感应式充电的时候， 分别对继电器 RY1， RY2 接通 (ON)， 断开 (OFF)。然后， 整流部 108A， 整流由非接触受电部 36 受电的电力 ( 交 流 )， 输出到正极线 PL 以及负极线 NL。并且， 进行来自交流电源 50 的传导式充电的时候， 分别对继电器 RY1， RY3 断开 (OFF)， 接通 (ON)。
如上所述， 在此实施方式二中， 连接非接触受电部 36 到充电器 32A 的整流部 108A， 充电器 32A 的整流部 108A， 是在传导式充电和感应式充电中共用。 如此， 根据此实施方式二 也能够进行传导式充电 ( 插入式充电 )， 和感应式充电 ( 非接触充电 ) 双方， 并且抑制成本 增加。
并且， 此实施例二中， 因为连接非接触受电部 36 到充电器 32A 的整流部 102A， 108A 中包含高频整流特性优良的整流元件的整流部 108A， 能够充分的抑制感应式充电时的纹 波。
【实施方式三】
图 5 是表示实施方式三中的充电器 32B 的结构的图。参照图 5， 充电器 32B 是， 在 图 4 所示的实施方式二中充电器 32A 的结构中， 进一步包含变压器 109。
变压器 109， 在非接触受电 36 和整流部 108A 之间设置。变压器 109， 是可变绕组
型也可以， 固定绕组型也可以。然后， 变压器 109， 变换由非接触受电部 36 受电的交流电力 到预定的电压。此预定电压是， 根据向正极线 PL 以及负极线 NL 输出的电压的目标决定。
并且， 充电器 32B 的其它的结构， 与图 4 中表示的实施方式二中充电器 32A 相同。
根据此实施方式三， 通过仅仅追加变压器 109， 能够高效率和低成本的实现感应式 充电时的电压变换功能。
【实施方式四】
此实施方式四中， 对非接触受电部设置整流部。图 6 是表示实施例四中非接触受 电部 32A 以及充电器 32C 的结构的图。参照图 6， 非接触受电部 36A， 包含 ： 受电线圈 38， 整 流部 110， 电磁屏蔽件 112。
整流部 110 连接到受电线圈 38， 整流由受电线圈 38 受电的交流电力， 向充电器 32C 输出。 例如， 整流部 110 与上述充电器内的整流部同样的， 包含并联连接的 2 个上下臂。 各上下臂包含串联连接的 2 个整流元件 ( 二极管 )。然后， 连接受电线圈 38 到各上下臂的 中间点。
并且， 如上述的整流部 102， 108A， 整流部 110， 理想的是， 由 SiC 或者 GaN 等高频整 流特性优良的整流元件构成。 电磁屏蔽件 112 屏蔽随着受电线圈 38 的受电在受电线圈 38 以及整流部 110 的周 围发生的高频的电磁波 ( 在共振法的情况下， 频率数会达到 1M ～ 10 数 MHz)。也就是说， 高 频电磁波也向整流由受电线圈 38 受电的交流电力的整流部 110 传播， 电磁屏蔽件 112 一体 地屏蔽受电线圈以及整流部 110。 如此， 能够防止随着感应式充电产生的高频的电磁波向周 围扩散。并且， 作为电磁屏蔽件 112， 可以采用电磁屏蔽效果好的铁等的金属制部件， 或者， 有电磁波屏蔽效果的布等等。
充电器 32C 包含 ： 整流部 102A， 变换器 104， 隔离变压器 106， 和整流部 108。关于 整流部 102A， 变换器 104， 隔离变压器 106， 和整流部 108 的各个， 因为已经说明了， 所以不再 重复说明。
然后， 非接触受电部 36A 连接到整流部 102A 和变换器 104 之间的直流链中的接点 N5， N6。
并且， 此实施方式四中， 因为在非接触受电部 36A 设置了整流部 110， 在传导式充 电时， 电力不会从充电器 32C 向非接触受电部 36A 的受电线圈 38 流动。如此， 此实施方式 四中， 不需要实施方式一～三那样的继电器 RY1 ～ RY3。
此实施方式四中， 进行来自交流电源 52 的感应式充电的时候， 由整流部 110 整流 由受电线圈 38 受电的电力， 向充电器 32C 输出。然后， 从非接触受电部 36A 向充电器 32C 输出的电力， 由充电器 32C 的变换器 104， 隔离变压器 106 以及整流部 108 进行电压变换为 预定的电压， 输出到正极线 PL 以及负极线 NL。
并且， 此实施方式四中， 由于在非接触受电部 36A 设置了整流部 110， 来自受电端 子 34 输入的电力不会向非接触受电部 36A 的受电线圈 38 流动， 并且， 由于充电器 32C 的整 流部 102A， 由非接触受电部 36A 的受电线圈 38 受电的电力也不会向受电端子 34 流动。如 此， 此实施方式四中， 能够同时实行在受电端子 34 接受充电电力的传导式充电以及在受电 线圈 38 接受充电电力的感应式充电。
如上， 根据此实施方式四， 能够通过追加少的部件使得可以进行传导式充电和感
应式充电双方。并且， 根据此实施方式四， 能够一体地电磁屏蔽受电线圈 38 和整流部 110， 屏蔽的结构也变得简单。 进一步的， 根据此实施方式四， 能够同时进行传导式充电和感应式 充电， 也能够有充电时间的缩短。
【实施方式五】
此实施方式五中， 表示了在非接触受电部是包含上述的非接触受电部 36A 的情况 下， 具有电压变换功能的结构。
图 7 是， 表示实施方式五中充电器 32D 的结构的图。参照图 7， 充电器 32D 是， 在如 图 6 所示的实施方式四的充电器 32C 的结构中， 代替整流部 108 包含 108B， 进一步包含电抗 器 L1 以及继电器 RY3 ～ RY5。
整流部 108B 是， 在整流部 108 的结构中， 包含在一方的上下臂的各臂上设置的开 关元件 ( 设置开关元件的一方的上下臂也称为 “上下臂 ARM” )。
继电器 RY3 是， 在上下臂 ARM 的中间节点 N3 和隔离变压器 106 的二次线圈之间配 设。继电器 RY4 是， 在上下臂 ARM 的正极侧的节点 N7 和正极线 PL 上的节点 N10 之间配设。 继电器 RY5 和电抗器 L1 串联连接在节点 N3 和节点 N10 之间。然后， 连接非接触受电部 36A 到节点 N7， N8。
此充电器 32D 中， 进行从受电端子 34 输入充电电力的传导式充电时， 对应于来自 充电 ECU40( 图 1) 的信号， 接通 (ON) 继电器 RY3， RY4， 断开 (OFF) 继电器 RY5。如此， 通过 整流部 102A， 变换器 104， 隔离变压器 106， 和整流部 108B， 电压变换来自受电端子 34 输入 的交流电力， 向正极线 PL 和负极线 NL 输出。
并且， 由非接触受电部 36A 进行感应式充电时， 对应于来自充电 ECU40 的信号， 断 开 (OFF) 继电器 RY3， RY4， 接通 (ON) 继电器 RY5。如此， 隔离变压器 106 和整流部 108B 之 间电切断， 在上下臂 ARM 的中间节点和正极线 PL 之间电连接电抗器 L1。如此， 如图 8 所示， 由上下臂 ARM 和电抗器 L1， 形成降压型的斩波电路， 将来自非接触受电部 36A 输出的直流电 力变换到预定的电压， 向正极线 PL 和负极线 NL 输出。
如上所述， 根据此实施方式五， 加上与实施方式四同样的效果， 能够高效率并且低 成本的实现感应式充电时的电压变换功能 ( 降压型 )。
【实施方式六】
实施方式五中， 使用整流部 108B 形成降压型的斩波电路， 在此实施方式六中， 使 用整流部 108B 形成升压型的斩波电路。
图 9 是， 表示实施方式六中的充电器 32E 的结构的图。参照图 9， 充电器 32E 是， 在 如图 6 所示的实施方式四的充电器 32C 的结构中， 代替整流部 108 包含 108B， 进一步包含 电抗器 L2 以及继电器 RY3。连接非接触受电部 36A 到上下臂 ARM 的中间节点 N3 和上下臂 ARM 的负极侧的节点 N8， 节点 N3 和非接触受电部 36A 之间的电力线上配设电抗器 L2。并 且， 其它的结构， 因为已经说明了， 不再重复说明。
此充电器 32E 中， 进行从受电端子 34 输入充电电力的传导式充电时， 接通 (ON) 继 电器 RY3。 如此， 通过整流部 102A， 变换器 104， 隔离变压器 106， 和整流部 108B， 电压变换来 自受电端子 34 输入的交流电力， 向正极线 PL 和负极线 NL 输出。并且， 因为向非接触受电 部 36A 设置了整流部 110， 在传导式充电时， 电力不会从充电器 32E 向受电线圈 38 流动。
并且， 由非接触受电部 36A 进行感应式充电时， 断开 (OFF) 继电器 RY3。 如此， 隔离变压器 106 和整流部 108B 之间电切断。如此， 如图 10 所示， 由上下臂 ARM 和电抗器 L2， 形 成升压型的斩波电路， 将来自非接触受电部 36A 输出的直流电力变换到预定的电压， 向正 极线 PL 和负极线 NL 输出。
如上所述， 根据此实施方式六， 加上与实施方式四同样的效果， 能够高效率并且低 成本的实现感应式充电时的电压变换功能 ( 升压型 )。
【实施方式七】
实施方式五中， 通过另外设置电抗器 L1 在感应充电时形成降压型的斩波电路， 在 此实施方式七中， 不另外设置电抗器 L1， 使用隔离变压器 106 的次级线圈作为斩波电路的 电抗器。
图 11 是表示实施方式七中的充电器 32F 的结构的图。参照图 11， 充电器 32F 是， 在图 7 所示的实施方式五中充电器 32D 的构成中， 不包含电抗器 L1， 代替继电器 RY3， RY5， 包含继电器 RY6， RY7。
继电器 RY6 是， 在与整流部 108B 的上下臂 ARM 不同的一方的上下臂的中间节点 N4 和隔离变压器 106 的次级线圈之间配设。继电器 RY7 是， 在作为隔离变压器 106 的二次线 圈和继电器 6 的连接点的节点 N9 和正极线 PL 上的节点 N10 之间配设。并且， 充电器 32F 的其它的结构， 和充电器 32D 相同。
此充电器 32F 中， 进行从受电端子 34 输入充电电力的传导式充电时， 对应于来自 充电 ECU40( 图 1) 的信号， 接通 (ON) 继电器 RY4， RY6， 断开 (OFF) 继电器 RY7。如此， 通过 整流部 102A， 变换器 104， 隔离变压器 106， 和整流部 108B， 电压变换来自受电端子 34 输入 的交流电力， 向正极线 PL 和负极线 NL 输出。
并且， 由非接触受电部 36A 进行感应式充电时， 对应于来自充电 ECU40 的信号， 断 开 (OFF) 继电器 RY4， RY6， 接通 (ON) 继电器 RY7。如此， 由上下臂 ARM 和隔离变压器 106 的 次级线圈， 形成降压型的斩波电路， 将来自非接触受电部 36A 输出的直流电力变换到预定 的电压， 向正极线 PL 和负极线 NL 输出。
如上所述， 根据此实施方式七， 不另外设置电抗器， 能够高效率并且低成本的实现 感应式充电时的电压变换功能 ( 降压型 )。
【实施方式八】
实施方式六中， 通过另外设置电抗器 L2， 形成感应充电时升压型的斩波电路， 在此 实施方式八中， 不另外设置电抗器 L2， 使用隔离变压器 106 的次级线圈作为斩波电路的电 抗器。
图 12 是表示实施方式八中的充电器 32G 的结构的图。参照图 12， 充电器 32G 是， 在图 9 所示的实施方式六中充电器 32E 的构成中， 不包含电抗器 L2， 代替继电器 RY3， 包含 继电器 RY6。然后， 连接非接触受电部 36A 到节点 N8， N9。并且， 充电器 32G 的其它的结构， 和充电器 32E 相同。
此充电器 32G 中， 进行从受电端子 34 输入充电电力的传导式充电时， 对应于来自 充电 ECU40( 图 1) 的信号， 接通 (ON) 继电器 RY6。如此， 通过整流部 102A， 变换器 104， 隔离 变压器 106， 和整流部 108B， 电压变换来自受电端子 34 输入的交流电力， 向正极线 PL 和负 极线 NL 输出。
另一方面， 由非接触受电部 36A 进行感应式充电时， 对应于来自充电 ECU40 的信号， 断开 (OFF) 继电器 RY6。如此， 由上下臂 ARM 和隔离变压器 106 的次级线圈， 形成升压型 的斩波电路， 将来自非接触受电部 36A 输出的直流电力变换到预定的电压， 向正极线 PL 和 负极线 NL 输出。
如上所述， 根据此实施方式八， 不另外设置电抗器， 能够高效率并且低成本的实现 感应式充电时的电压变换功能 ( 升压型 )。
【实施方式九】
图 13 是表示实施方式九中的充电器 32H 的结构的图。参照图 13， 充电器 32H 是， 在图 7 中表示的实施方式五中充电器 32D 的结构中， 代替整流部 102A， 108B， 包含变换器 102B， 108C。
变换器 102B， 108C， 和变换器 104 同样包含全桥电路。然后， 变换器 102B， 根据来 自充电 ECU40( 图 1) 的信号， 能够将来自受电端子 34 输入的交流电力变换为直流， 向变换 器 104 输出， 并且， 能够将来自变换器 104 接受的直流电力变换为交流向受电端子 34 输出。
变换器 108C 也是， 根据来自充电 ECU40 的信号， 能够将来自隔离变压器 106 输入 的交流电力变换为直流， 向正极线 PL 和负极线 NL 输出， 并且， 能够将来自正极线 PL 和负极 线 NL 接受的直流电力变换为交流向隔离变压器 106 输出。 也就是说， 此充电器 32H 是， 能够在受电端子 34 和正极线 PL 以及负极线 NL 之间 双方向的进行电力变换， 能够进行来自受电端子 34 输入充电电力的传导式充电和使用来 自非接触受电部 36A 的感应式充电 ( 降压型 )， 并且能够从受电端子 34 向车辆外部的电负 载供电。
根据此实施方式九， 加上与实施方式四同样的效果， 能够高效率并且低成本的实 现感应式充电时的电压变换功能 ( 降压型 )， 进一步的， 能够从受电端子 34 向车辆外部的电 负载供电。
【实施方式十】
图 14 是表示实施方式十中的充电器 32I 的结构的图。参照图 14， 充电器 32I 是， 在图 9 中表示的实施方式六中充电器 32E 的结构中， 代替整流部 102A， 108B， 包含变换器 102B， 108C。关于变换器 102B， 108C， 已经进行了说明。
此充电器 32I 也是， 能够在受电端子 34 和正极线 PL 以及负极线 NL 之间双方向的 进行电力变换， 能够进行来自受电端子 34 输入充电电力的传导式充电和使用来自非接触 受电部 36A 的感应式充电 ( 升压型 )， 并且能够从受电端子 34 向车辆外部的电负载供电。
根据此实施方式十， 加上与实施方式四同样的效果， 能够高效率并且低成本的实 现感应式充电时的电压变换功能 ( 升压型 )， 进一步的， 能够从受电端子 34 向车辆外部的电 负载供电。
并且， 上述的各实施方式中， 虽然车辆 1， 包含 ： 转换器 24， 在转换器 24 和系统主继 电器 (SMR)28 之间连接充电器 32(32A ～ 32I) 以及 DC/DC 转换器 42， 但是如图 15 所示， 关 于不包含转换器 24 的车辆 1A， 本发明能够适用。
并且， 上述中， 作为非接触受电部 36， 36A 的受电形式的一个例子， 在图 3 中说明了 共振法， 但是， 此发明， 非接触受电部 36， 36A 的受电形式没有仅仅限定于共振法， 例如电磁 感应也是可以的。
进一步， 除了实施方式四的各实施方式， 连接非接触受电部 36( 或者 36A) 到充电
器中包含的 2 个整流部中高频整流特性好的一方， 但是， 此发明是， 对充电器中包含的 2 个 的整流部中高频整流特性没有差别的充电器也能够适用。
并且， 能够从受电端子 34 向车辆外部的电负载供电的实施方式九， 十， 分别对应 于实施方式五， 六， 但是， 关于其他的实施方式也可以设为能够通过将充电器的整流部置换 为变换器， 从受电端子 34 向车辆外部的电负载供电。
并且， 上述的各实施方式中， 充电器连接到正极线 PL 以及负极线 NL， 但是， 连接到 主母线 MPL 以及主负母线 MNL 也是可以的。
并且， 上述各实施方式中， 作为车辆 1( 或者 1A)， 虽然关于能够通过动力分配装置 16 分配发动机 10 的动力向驱动轮 18 和电动发电机 12 传达的串联 / 并联型的混合动力车 辆， 进行了说明， 但是， 此发明， 也能够适用于其他形式的混合动力车辆。 也就是说， 例如， 仅 为了驱动电动发电机 12 使用发动机 10， 仅仅通过电动发电机 14 产生车辆的驱动力， 也就是 串联型的混合动力车辆， 或者， 仅仅将发动机 10 生成的运动能量中的再生能量作为电能量 回收的混合动力车辆， 以发动机作为主动力根据需要以马达作为辅助的马达辅助型的混合 动力车辆等等， 也可以使用本发明。
并且， 本发明， 也能够适用于没有发动机 10， 仅仅通过电力行车的电动车， 作为直 流电源除了蓄电装置 26 进一步包含燃料电池的燃料电池车辆。 并且， 上述中， 整流部 102， 102A， 102B， 对应于本发明中 “第一整流部” ， 整流部 108， 108A ～ 108C， 对应于本发明中 “第二整流部” 。并且， 变压器 109， 对应于本发明中 “电 压转换器” ， 整流部 110， 对应于本发明中 “第三整流部” 。
此处展示的实施例， 所有的点均为示例， 绝对不能认为是对本发明的限制。 本发明 的范围， 不是由上述的实施例中的说明， 而是根据权利要求的范围展示， 与权利要求的范围 均等的意义以及范围内的所有变更均包含其中。
符号的说明
1， 1A 车辆、 10 发动机、 12， 14 电动发电机、 16 动力分配装置、 18 驱动轮、 20， 22 变换器、 24 转换器、 26 蓄电装置、 28 系统主继电器、 30 MG-ECU、 32， 32A ～ 32I 充电器、 34 受电端子、 36， 36A 非接触受电部、 38 受电线圈、 38-1 次级自谐振线圈、 38-2 次级线圈、 40 充电 ECU、 42 DC/DC 转换器、 44 辅助设备、 50， 52 交流电源、 54 送电线圈、 54-1 初级自谐振 线圈、 54-2 初级线圈、 56 负载、 102， 102A， 108， 108A， 108B， 110 整流部、 104， 102B， 108C 变 换器、 106 隔离变压器、 109 变压器， 112 电磁屏蔽件、 PL 正极线、 NL 负极线、 MPL 主正母 线、 MNL 主负母线、 RY1 ～ RY7 继电器、 N1 ～ N11 节点、 ARM 上下臂、 L1， L2 电抗器。