JP2013215073A - Feeding apparatus and power reception apparatus for non-contact power transmission system - Google Patents

Feeding apparatus and power reception apparatus for non-contact power transmission system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To completely detect the presence of foreign matters in a feeding apparatus and a power reception apparatus used for non-contact power transmission.SOLUTION: The feeding apparatus 2 includes: a primary coil 26 for generating a magnetic flux by an input alternating current; a cover 29 for covering a primary coil 26; and a sensor coil 28 for detecting an object present around the cover 29. The winding axis of the sensor coil 28 is substantially orthogonal to that of the primary coil 26. Thus, mutual interference between the sensor coil 28 and the primary coil 26 can be suppressed, and an object present around the cover 29 of the feeding apparatus 2 can be completely detected by fluctuations in resonance frequencies of the sensor coil 28.

Description

本発明は、例えば電気自動車やプラグインハイブリッド車のような電気推進車両等の充電に用いられる非接触電力伝送システムの給電装置及び受電装置に関する。   The present invention relates to a power feeding device and a power receiving device of a non-contact power transmission system used for charging an electric propulsion vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle.

図8は、従来の非接触電力伝送システム106の構成を示す模式図である。図8において、地上側の電源109の電源盤に接続された給電装置(1次側)Fが、電気推進車両に搭載された受電装置(2次側)Gに対し、給電時において、物理的接続なしに空隙空間であるエアギャップを介して対峙するよう配置される。このような配置状態で、給電装置Fに備わる1次コイル107に交流電流が与えられ磁束が形成されると、受電装置Gに備わる2次コイル108に誘導起電力が生じ、これによって、1次コイル107から2次コイル108へと電力が非接触で伝達される。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional non-contact power transmission system 106. In FIG. 8, a power feeding device (primary side) F connected to the power panel of the ground-side power source 109 physically supplies power to a power receiving device (secondary side) G mounted on an electric propulsion vehicle. It arrange | positions so that it may oppose through the air gap which is a space | gap space without a connection. In this arrangement state, when an alternating current is applied to the primary coil 107 provided in the power feeding device F to form a magnetic flux, an induced electromotive force is generated in the secondary coil 108 provided in the power receiving device G. Electric power is transmitted from the coil 107 to the secondary coil 108 without contact.

受電装置Gは、例えば車載バッテリー110に接続され、上述のように伝達された電力が車載のバッテリー110に充電される。このバッテリー110に蓄積された電力により車載のモータ111が駆動される。なお、非接触給電処理の間、給電装置Fと受電装置Gとの間では、例えば無線通信装置112により必要な情報交換が行われる。   The power receiving device G is connected to the in-vehicle battery 110, for example, and the in-vehicle battery 110 is charged with the electric power transmitted as described above. The on-vehicle motor 111 is driven by the electric power stored in the battery 110. Note that, during the non-contact power supply process, for example, the wireless communication device 112 exchanges necessary information between the power supply device F and the power reception device G.

図9は、給電装置F及び受電装置Gの内部構造を示す模式図である。特に、図9(a)は、給電装置Fを上方から、また、受電装置Gを下方から見たときの内部構造を示す模式図である。図9(b)は、給電装置F及び受電装置Gを側方から見たときの内部構造を示す模式図である。   FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the internal structure of the power feeding device F and the power receiving device G. In particular, FIG. 9A is a schematic diagram illustrating an internal structure when the power feeding device F is viewed from above and the power receiving device G is viewed from below. FIG. 9B is a schematic diagram illustrating an internal structure when the power feeding device F and the power receiving device G are viewed from the side.

図9において、給電装置Fは、1次コイル107、1次磁心コア113、背板115、及びカバー116等を備える。受電装置Gは、簡単に述べると、給電装置Fと対称的な構造を有しており、2次コイル108、2次磁心コア114、背板115、カバー116等を備え、1次コイル107と1次磁心コア113の表面、および2次コイル108と2次磁心コア114の表面は、それぞれ、発泡材118が混入されたモールド樹脂117にて被覆固定されている。   In FIG. 9, the power feeding device F includes a primary coil 107, a primary magnetic core 113, a back plate 115, a cover 116, and the like. Briefly speaking, the power receiving device G has a symmetric structure with the power feeding device F, and includes a secondary coil 108, a secondary magnetic core 114, a back plate 115, a cover 116, and the like. The surface of the primary magnetic core 113 and the surfaces of the secondary coil 108 and the secondary magnetic core 114 are covered and fixed with a mold resin 117 mixed with a foam material 118, respectively.

すなわち、給電装置F,受電装置G共に、背板115とカバー116間にモールド樹脂117が充填され、内部の1次コイル107、2次コイル108、更には1次磁心コア113、2次磁心コア114の表面が、被覆固定されている。モールド樹脂117は、例えばシリコン樹脂よりなり、このように内部を固めることにより、1次コイル107、2次コイル108を位置決め固定し、その機械的強度を確保すると共に、放熱機能も発揮する。すなわち、1次コイル107、2次コイル108は、励磁電流が流れジュール熱により発熱するが、モールド樹脂117の熱伝導により放熱され、冷却される。   That is, in both the power feeding device F and the power receiving device G, the mold resin 117 is filled between the back plate 115 and the cover 116, and the primary coil 107, the secondary coil 108, the primary magnetic core 113, and the secondary magnetic core are contained therein. The surface of 114 is covered and fixed. The mold resin 117 is made of, for example, a silicon resin. By hardening the inside in this way, the primary coil 107 and the secondary coil 108 are positioned and fixed, and the mechanical strength is ensured and the heat dissipation function is also exhibited. That is, the primary coil 107 and the secondary coil 108 generate heat by Joule heat through an exciting current, but are radiated and cooled by heat conduction of the mold resin 117.

特開2008−87733号公報JP 2008-87733 A

給電装置Fは、車庫内等に設置されるが、給電装置Fのカバー116上に異物が載っていることに気づかず、給電装置F上に車両を停車して電力電送する、あるいは、電力伝送中に動物等が侵入することも考えられる。特に、異物の一例である金属物が電力伝送の最
中にカバー116に存在し、そのまま放置しておくと、この金属物が過熱されてしまう。また、特に、1次コイル107と2次コイル108の間に、磁束が鎖交可能なループ状の導電体であるような異物が挿入されると、導電体両端に起電力が発生してしまう。以上のことから、電力伝送の最中に1次コイル107と2次コイル108の間に異物が存在した場合に、異物の存在を確実に検出することが求められる。
The power feeding device F is installed in a garage or the like, but does not realize that a foreign object is placed on the cover 116 of the power feeding device F, and stops the vehicle on the power feeding device F to transmit power or transmit power. It is also possible that an animal or the like enters inside. In particular, a metal object, which is an example of a foreign object, is present on the cover 116 during power transmission, and if left as it is, the metal object is overheated. In particular, when a foreign object such as a loop-shaped conductor capable of interlinking magnetic flux is inserted between the primary coil 107 and the secondary coil 108, an electromotive force is generated at both ends of the conductor. . From the above, when foreign matter exists between the primary coil 107 and the secondary coil 108 during power transmission, it is required to reliably detect the presence of the foreign matter.

それゆえに、本発明は、給電装置と受電装置間の異物の存在を確実に検出することが可能な非接触電力伝送システムに用いられる給電装置及び受電装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a power feeding device and a power receiving device that are used in a non-contact power transmission system that can reliably detect the presence of a foreign object between the power feeding device and the power receiving device.

上記目的を達成するために、本発明の非接触電力電送システムの給電装置は、受電装置へと非接触で電力を供給する給電装置であって、入力された交流電流により磁束を発生する一次コイルと、前記一次コイルを覆うカバーと、前記カバー周辺に存在する物体を検出するセンサコイルとを備え、前記センサコイルの巻き軸は、前記一次コイルの巻き軸と略直交する構成としている。   In order to achieve the above object, a power supply device of a contactless power transmission system according to the present invention is a power supply device that supplies power to a power receiving device in a contactless manner, and generates a magnetic flux by an input alternating current. And a cover that covers the primary coil and a sensor coil that detects an object present around the cover, and the winding axis of the sensor coil is configured to be substantially orthogonal to the winding axis of the primary coil.

また、本発明の非接触電力電送システムの受電装置は、給電装置から非接触で電力を受電する受電装置であって、前記給電装置の一次コイルが発生する磁束により誘導起電力を発生する二次コイルと、前記二次コイルを覆うカバーと、前記カバー周辺に存在する物体を検出するセンサコイルとを備え、前記センサコイルの巻き軸は、前記二次コイルの巻き軸に対して略直交する構成としている。   The power receiving device of the non-contact power transmission system of the present invention is a power receiving device that receives power in a non-contact manner from the power feeding device, and generates a secondary electromotive force by a magnetic flux generated by a primary coil of the power feeding device. A coil, a cover that covers the secondary coil, and a sensor coil that detects an object present around the cover, wherein the winding axis of the sensor coil is substantially orthogonal to the winding axis of the secondary coil It is said.

本発明によれば、給電装置または受電装置は、カバー上の物体を検出可能なセンサコイルを備え、センサコイルの巻き軸は、一次コイルの巻き軸と略直交する構成としているので、コイル間の相互干渉を抑えて、異物の存在を確実に検出することが可能となる。   According to the present invention, the power feeding device or the power receiving device includes a sensor coil capable of detecting an object on the cover, and the winding axis of the sensor coil is configured to be substantially orthogonal to the winding axis of the primary coil. It is possible to reliably detect the presence of foreign matter while suppressing mutual interference.

本発明に係る非接触電力電送システムのブロック図Block diagram of a non-contact power transmission system according to the present invention 図1の非接触電力電送システムの外観図External view of the non-contact power transmission system of FIG. 図1の非接触電力電送システムの外観図External view of the non-contact power transmission system of FIG. 図1の非接触電力電送システムの外観上面図Top view of the appearance of the non-contact power transmission system of FIG. (a)(b)非接触電力電送システムのコイルの相互干渉の説明図(A) (b) Explanatory drawing of the mutual interference of the coil of a non-contact electric power transmission system (a)(b)図1の非接触電力電送システムのセンサ配置の実施例外観図(A) (b) External view of an embodiment of sensor arrangement of the non-contact power transmission system of FIG. (a)(b)異物検出と伝送電力制御を示すフローチャート(A) (b) Flow chart showing foreign object detection and transmission power control 従来の非接触電力伝送システムの構成を示す模式図Schematic diagram showing the configuration of a conventional non-contact power transmission system 図8の給電装置(受電装置)に対峙して配置される受電装置(給電装置)の内部構造を示す模式図The schematic diagram which shows the internal structure of the power receiving apparatus (power feeding apparatus) arrange | positioned facing the power feeding apparatus (power receiving apparatus) of FIG.

第1の発明は、受電装置へと非接触で電力を供給する給電装置であって、入力された交流電流により磁束を発生する一次コイルと、前記一次コイルを覆うカバーと、前記カバー周辺に存在する物体を検出するセンサコイルとを備え、前記センサコイルの巻き軸は、前記一次コイルの巻き軸と略直交する構成としている。   1st invention is the electric power feeder which supplies electric power to a power receiving apparatus non-contacting, Comprising: The primary coil which generate | occur | produces magnetic flux with the input alternating current, the cover which covers the said primary coil, and the periphery of the said cover exist A sensor coil that detects an object to be detected, and the winding axis of the sensor coil is substantially orthogonal to the winding axis of the primary coil.

第2の発明は、前記一次コイルの近傍に、フェライトなどの磁性材料を配置し、前記磁性材料を巻き込むように前記センサコイルを巻いている。   In a second aspect of the present invention, a magnetic material such as ferrite is disposed in the vicinity of the primary coil, and the sensor coil is wound around the magnetic material.

第3の発明は、前記センサコイルを複数設置し、その巻き軸方向に隣り合うセンサコイ
ルは発生する磁束が逆向きになるよう設定している。
In a third aspect of the present invention, a plurality of the sensor coils are installed, and the sensor coils adjacent in the winding axis direction are set so that the generated magnetic flux is in the opposite direction.

第4の発明は、給電装置から非接触で電力を受電する受電装置であって、前記給電装置の一次コイルが発生する磁束により誘導起電力を発生する二次コイルと、前記二次コイルを覆うカバーと、前記カバー周辺に存在する物体を検出するセンサコイルとを備え、前記センサコイルの巻き軸は、前記二次コイルの巻き軸に対して略直交する構成としている。   A fourth invention is a power receiving device that receives power from a power feeding device in a contactless manner, and covers a secondary coil that generates an induced electromotive force by a magnetic flux generated by a primary coil of the power feeding device, and covers the secondary coil A cover and a sensor coil for detecting an object present around the cover are provided, and the winding axis of the sensor coil is configured to be substantially orthogonal to the winding axis of the secondary coil.

第5の発明は、前記二次コイルの近傍に、フェライトなどの磁性材料を配置し、前記磁性材料を巻き込むように前記センサコイルを巻いている。   In a fifth aspect of the present invention, a magnetic material such as ferrite is disposed in the vicinity of the secondary coil, and the sensor coil is wound around the magnetic material.

第6の発明は、前記センサコイルを複数設置し、その巻き軸方向に隣り合うセンサコイルは発生する磁束が逆向きになるよう設定している。   In a sixth aspect of the present invention, a plurality of the sensor coils are installed, and the sensor coils adjacent in the winding axis direction are set so that the generated magnetic flux is in the opposite direction.

このような構成によれば、給電装置または受電装置のカバー周辺に物体が存在すれば、センサコイル周辺のインピーダンスが変化し、センサコイルの共振周波数がずれて、検出することができる。また、センサコイルの巻き軸が、一次コイルの巻き軸と略直交する構成とすることで、コイル間の相互干渉を抑えて、物体(異物)の存在を確実に検出することができる。よって、侵入した異物の過剰な昇温を防止でき、機器の故障など拡大被害を未然に防止でき安全性が向上する。   According to such a configuration, if there is an object around the cover of the power feeding device or the power receiving device, the impedance around the sensor coil changes, and the resonance frequency of the sensor coil shifts and can be detected. In addition, since the winding axis of the sensor coil is substantially orthogonal to the winding axis of the primary coil, mutual interference between the coils can be suppressed and the presence of an object (foreign matter) can be reliably detected. Therefore, excessive temperature rise of the invading foreign matter can be prevented, expansion damage such as equipment failure can be prevented in advance, and safety is improved.

磁性材料を巻き込むように前記センサコイルを巻くことで、少ない巻き数でセンサコイルの性能を確保することができる。   By winding the sensor coil so as to wind the magnetic material, the performance of the sensor coil can be ensured with a small number of turns.

巻き軸方向に隣り合うセンサコイルは発生する磁束が逆向きになるよう動作させることで、センサコイルのから発生する磁束をよりセンサコイルの近くでカバー外郭方向に向かわせることができ、カバー上の物体(異物)の存在をより的確に検出できる。   By operating the sensor coils adjacent in the winding axis direction so that the generated magnetic flux is in the opposite direction, the magnetic flux generated from the sensor coil can be directed closer to the cover outer direction near the sensor coil. The presence of an object (foreign matter) can be detected more accurately.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.

図1は、本発明に係る給電装置を備えた非接触電力電送システムのブロック図である。また、図2及び図3は車両を駐車スペースに停車した状態の外観図である。図1、図2及び図3に示されるように、非接触電力電送システムは、例えば駐車スペースに設置される給電装置2と、例えば電気推進車両に搭載される受電装置4とで構成される。   FIG. 1 is a block diagram of a non-contact power transmission system including a power feeding device according to the present invention. 2 and 3 are external views of a state where the vehicle is stopped in the parking space. As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the non-contact power transmission system includes a power feeding device 2 installed in a parking space, for example, and a power receiving device 4 mounted on an electric propulsion vehicle, for example.

給電装置2は、商用電源6に接続される電源箱8と、インバータ部10と、地上側コイルユニット12と、異物検出手段14と、制御部(例えば、マイコン)16とを備えており、異物検出手段14と制御部16とで電力制御装置17を構成している。一方、受電装置4は、車両側コイルユニット18と、整流部20と、負荷であるバッテリー22と、制御部(例えば、マイコン)24とを備えている。   The power feeding device 2 includes a power supply box 8 connected to a commercial power source 6, an inverter unit 10, a ground side coil unit 12, a foreign object detection means 14, and a control unit (for example, a microcomputer) 16, and a foreign object The detection means 14 and the control unit 16 constitute a power control device 17. On the other hand, the power receiving device 4 includes a vehicle side coil unit 18, a rectifying unit 20, a battery 22 as a load, and a control unit (for example, a microcomputer) 24.

給電装置2において、商用電源6は、低周波交流電源である200V商用電源であり、電源箱8の入力端に接続され、電源箱8の出力端はインバータ部10の入力端に接続され、インバータ部10の出力端は地上側コイルユニット12に接続されている。一方、受電装置4においては、車両側コイルユニット18の出力端は整流部20の入力端に接続され、整流部20の出力端はバッテリー22に接続されている。   In the power supply device 2, the commercial power source 6 is a 200 V commercial power source that is a low-frequency AC power source, and is connected to the input end of the power source box 8, and the output end of the power source box 8 is connected to the input end of the inverter unit 10. The output end of the unit 10 is connected to the ground side coil unit 12. On the other hand, in the power receiving device 4, the output end of the vehicle side coil unit 18 is connected to the input end of the rectifying unit 20, and the output end of the rectifying unit 20 is connected to the battery 22.

また、地上側コイルユニット12は地上に敷設され、電源箱8は、例えば地上側コイルユニット12から所定距離だけ離隔した位置に立設される。一方、車両側コイルユニット18は、例えば車体底部(例えば、シャーシ)に取り付けられる。   The ground side coil unit 12 is laid on the ground, and the power supply box 8 is erected at a position separated from the ground side coil unit 12 by a predetermined distance, for example. On the other hand, the vehicle side coil unit 18 is attached to, for example, a vehicle body bottom (for example, a chassis).

給電装置側制御部16は受電装置側制御部24と無線通信を行い、受電装置側制御部24は、検出したバッテリー22の残電圧に応じて電力指令値を決定し、決定した電力指令値を給電装置側制御部16に送信する。給電装置側制御部16は、地上側コイルユニット12で検出した給電電力と、受信した電力指令値とを比較し、電力指令値が得られるようにインバータ部10を駆動する。   The power feeding device side control unit 16 performs wireless communication with the power receiving device side control unit 24, and the power receiving device side control unit 24 determines a power command value according to the detected remaining voltage of the battery 22, and uses the determined power command value. It transmits to the electric power feeder side control part 16. The power feeding device side control unit 16 compares the power feeding power detected by the ground side coil unit 12 with the received power command value, and drives the inverter unit 10 so that the power command value is obtained.

給電中、受電装置側制御部24は受電電力を検出し、バッテリー22に過電流や過電圧がかからないように、給電装置側制御部16への電力指令値を変更する。   During power feeding, the power receiving device side control unit 24 detects the received power and changes the power command value to the power feeding device side control unit 16 so that the battery 22 is not overcurrent or overvoltage.

図2に示されるように、給電装置2から受電装置4に給電するに際し、車両側コイルユニット18は、車両を適宜移動させることで地上側コイルユニット12に対向して配置され、給電装置側制御部16がインバータ部10を駆動制御することで、地上側コイルユニット12と車両側コイルユニット18との間に高周波の電磁場が形成される。受電装置4は、高周波の電磁場より電力を取り出し、取り出した電力でバッテリー22を充電する。   As shown in FIG. 2, when power is supplied from the power supply device 2 to the power reception device 4, the vehicle side coil unit 18 is disposed to face the ground side coil unit 12 by appropriately moving the vehicle, and the power supply device side control is performed. When the unit 16 drives and controls the inverter unit 10, a high-frequency electromagnetic field is formed between the ground side coil unit 12 and the vehicle side coil unit 18. The power receiving device 4 takes out electric power from a high frequency electromagnetic field and charges the battery 22 with the taken out electric power.

異物検出手段14は、高周波の電磁場領域及びその近傍に異物が存在するかどうかを検出するためのもので、図2に示されるように、例えば給電装置2の地上側コイルユニット12に設けられる。なお、異物検出手段14の詳細については後述する。   The foreign matter detection means 14 is for detecting whether or not foreign matter is present in the high-frequency electromagnetic field region and the vicinity thereof, and is provided, for example, in the ground side coil unit 12 of the power feeding device 2 as shown in FIG. The details of the foreign matter detection means 14 will be described later.

なお、本発明における「異物」とは、高周波の電磁場領域に存在する、あるいは侵入してくる可能性のある人や物などの物体で、特に電磁界により昇温して拡大被害をもたらす可能性のある金属片などのことである。   In the present invention, the term “foreign matter” refers to an object such as a person or object that exists in the high-frequency electromagnetic field region or may invade, and in particular, the temperature may be increased due to an electromagnetic field, causing expansion damage. It is a piece of metal with a gap.

図4は、本発明に係る非接触電力電送システムの地上側コイルユニット12の外観上面図である。図4に示されるように、カバー29の内部に一次コイル26が設置され、一次コイル26により形成される高周波の電磁場領域を検出領域27とする。異物検出手段14はセンサコイル28を備えている。センサコイル28を複数設置することにより、カバー29周辺の検出領域27全体の広範囲な領域において検出することが可能となる。   FIG. 4 is an external top view of the ground side coil unit 12 of the non-contact power transmission system according to the present invention. As shown in FIG. 4, a primary coil 26 is installed inside the cover 29, and a high-frequency electromagnetic field region formed by the primary coil 26 is a detection region 27. The foreign matter detection means 14 includes a sensor coil 28. By installing a plurality of sensor coils 28, it is possible to detect in a wide area of the entire detection area 27 around the cover 29.

図5(a)、(b)は、コイル間の相互干渉についての説明図で、一次コイル26及びセンサコイル28により発生する磁束32、33を示している。   FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams for mutual interference between the coils, and show magnetic fluxes 32 and 33 generated by the primary coil 26 and the sensor coil 28.

図5(a)に示すように、一次コイル26により発生する磁束32とセンサコイル28により発生する磁束33が並行となる配置の場合、一次コイル26とセンサコイル28の結合は大きくなる。このため、磁束32をセンサコイル28が受信したり、磁束33を一次コイル26が受信したりすると、給電電力の損失増加やセンサコイル28の昇温、雑音の増加による精度低下などの不具合が発生する。   As shown in FIG. 5A, when the magnetic flux 32 generated by the primary coil 26 and the magnetic flux 33 generated by the sensor coil 28 are arranged in parallel, the coupling between the primary coil 26 and the sensor coil 28 increases. For this reason, when the sensor coil 28 receives the magnetic flux 32 or the primary coil 26 receives the magnetic flux 33, problems such as an increase in power supply loss, a rise in temperature of the sensor coil 28, and a decrease in accuracy due to an increase in noise occur. To do.

一方、図5(b)に示すように、一次コイル26により発生する磁束32とセンサコイル28により発生する磁束33が直交する配置の場合、一次コイル26とセンサコイル28の結合は小さくなる。このような構成でれば、相互の干渉が抑えられて精度良く検出できる。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, when the magnetic flux 32 generated by the primary coil 26 and the magnetic flux 33 generated by the sensor coil 28 are arranged orthogonally, the coupling between the primary coil 26 and the sensor coil 28 becomes small. With such a configuration, mutual interference can be suppressed and detection can be performed with high accuracy.

図6(a)、(b)は、センサコイル28の配置例を示す地上側コイルユニット12の外観上面図である。図6(a)は全体図で、センサコイル28は、一次コイル26とフェライトなどの磁性材料30を巻き込むように配置されている。センサコイル28は、磁性材料30を巻き込むことで、少ない巻き数でもインダクタンスを得ることができる。   FIGS. 6A and 6B are external top views of the ground side coil unit 12 showing an arrangement example of the sensor coils 28. FIG. FIG. 6A is an overall view, and the sensor coil 28 is arranged so as to wind the primary coil 26 and a magnetic material 30 such as ferrite. The sensor coil 28 can obtain an inductance with a small number of turns by winding the magnetic material 30.

図6(b)は、センサコイル28部分の拡大図で、センサコイル28は巻き軸方向に並
んで複数設置されている。隣り合うセンサコイル28それぞれから発生する磁束が逆向きになるよう動作させることで、相互の磁束がぶつかり、巻き軸方向成分を打消して直交する方向へ向かわせるため、センサコイルから発生する磁束をよりセンサコイルの近くでカバー外郭方向に向かわせることができ、カバー上の物体(異物)の存在をより狭い範囲で的確に検出できる。
FIG. 6B is an enlarged view of the sensor coil 28 portion, and a plurality of sensor coils 28 are arranged side by side in the winding axis direction. By operating so that the magnetic fluxes generated from the adjacent sensor coils 28 are opposite to each other, the magnetic fluxes collide with each other, canceling the winding axis component and moving in the orthogonal direction. Further, it can be directed toward the cover outline near the sensor coil, and the presence of an object (foreign matter) on the cover can be accurately detected in a narrower range.

次に、図7(a)および図7(b)のフローチャートを参照しながら、異物検出と伝送電力制御について説明する。   Next, foreign object detection and transmission power control will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 7 (a) and 7 (b).

図7(a)に示すフローチャートのステップS1において、受電装置4を搭載した車両が、そのコイルユニット18が地上側コイルユニット12に対向するように停止し、給電装置側制御部16が受電装置側制御部24から電力指令値を受信する。電力指令値を受信すると、給電装置側制御部16は、ステップS2において、異物検出手段14が共振周波数測定動作を開始する。   In step S1 of the flowchart shown in FIG. 7A, the vehicle on which the power receiving device 4 is mounted stops so that the coil unit 18 faces the ground side coil unit 12, and the power feeding device side control unit 16 moves to the power receiving device side. A power command value is received from the control unit 24. When the power command value is received, the power supply device side control unit 16 starts the resonance frequency measurement operation by the foreign object detection unit 14 in step S2.

その後、ステップS3において、給電装置側制御部16は、インバータ部10に電力伝送開始を指示し、地上側コイルユニット12から車両側コイルユニット18への電力供給を開始する。   Thereafter, in step S <b> 3, the power feeding device side control unit 16 instructs the inverter unit 10 to start power transmission, and starts power supply from the ground side coil unit 12 to the vehicle side coil unit 18.

ステップS4においては、給電装置側制御部16が異物検出手段14の検出結果(センサコイル28の共振周波数)と基準値(正常状態のセンサコイル28の共振周波数)との差と設定値を比較し、異物が存在するかを判定する。ステップS4において、検出結果の基準値からのずれが設定値を超えている場合には、異物が存在すると判定され、異物の過熱や磁束による被害を防止するため、ステップS5に移行し、伝送電力を制御するための異物処理を行う。ステップS4において、検出結果の基準値からのずれが設定値以下である場合には異物が存在しないと判定され、ステップS6に移行し、給電装置側制御部16はインバータ部10に電力伝送を継続させる。   In step S4, the power supply device side control unit 16 compares the set value with the difference between the detection result of the foreign object detection means 14 (the resonance frequency of the sensor coil 28) and the reference value (the resonance frequency of the sensor coil 28 in the normal state). Determine whether there is a foreign object. If the deviation of the detection result from the reference value exceeds the set value in step S4, it is determined that there is a foreign object, and the process proceeds to step S5 in order to prevent the foreign object from being overheated or damaged by magnetic flux. The foreign matter processing for controlling is performed. In step S4, when the deviation from the reference value of the detection result is equal to or less than the set value, it is determined that there is no foreign matter, the process proceeds to step S6, and the power feeding device side control unit 16 continues power transmission to the inverter unit 10. Let

図7(b)に示すフローチャートは、図7(a)に示すフローチャートにおけるステップS5の異物処理の詳細を示している。異物処理では、まず、ステップS21において、異物の存在を表示や音などの告知手段により告知する。次に、ステップS22において、センサコイル28の共振周波数を再測定し、基準値からのずれと限度値の比較により異物が、機器の故障などの拡大被害に至る可能性があるかを判定する。   The flowchart shown in FIG. 7B shows details of the foreign substance processing in step S5 in the flowchart shown in FIG. In the foreign matter processing, first, in step S21, the presence of the foreign matter is notified by a notification means such as a display or sound. Next, in step S22, the resonance frequency of the sensor coil 28 is measured again, and it is determined whether there is a possibility that foreign matter may cause an expansion damage such as a device failure by comparing the deviation from the reference value and the limit value.

ステップS22において、異物が拡大被害に至ると判定された場合には、ステップS23に移行し、給電装置側制御部16が、地上側コイルユニット12から車両側コイルユニット18への伝送電力を所定量(例えば、1/2)に落とす、あるいは電力伝送を停止するなどの伝送電力を抑制する制御を行う。さらに、ステップS24において、異物の存在により伝送電力を抑制制御していることを表示や音などの告知手段により告知する。   In step S22, when it is determined that the foreign object causes enlargement damage, the process proceeds to step S23, and the power supply device side control unit 16 transmits the transmission power from the ground side coil unit 12 to the vehicle side coil unit 18 by a predetermined amount. Control is performed to suppress the transmission power, such as reducing to (for example, 1/2) or stopping power transmission. Furthermore, in step S24, a notification means such as a display or a sound notifies that transmission power is being controlled to be suppressed due to the presence of foreign matter.

一方、ステップS22において、異物が拡大被害に至らないと判定された場合には、ステップS23、ステップS24を迂回して異物の存在の可能性告知のみで異物処理を終了する。   On the other hand, when it is determined in step S22 that the foreign matter does not cause the expansion damage, the foreign matter processing is terminated by only bypassing steps S23 and S24 and notifying the possibility of the presence of the foreign matter.

図7(a)に示すフローチャートのステップS7では、人による異物排除や車の使用などの理由により、電力伝送を中断する指示がある場合、ステップS9に移行し、給電装置側制御部16はインバータ部10に電力伝送終了を指示し、地上側コイルユニット12から車両側コイルユニット18への電力供給を停止し、異物検出手段14は検出動作を終了する。   In step S7 of the flowchart shown in FIG. 7A, if there is an instruction to interrupt power transmission due to the removal of foreign matter by a person or the use of a vehicle, the process proceeds to step S9, and the power supply apparatus side control unit 16 performs an inverter operation. The unit 10 is instructed to end power transmission, the power supply from the ground side coil unit 12 to the vehicle side coil unit 18 is stopped, and the foreign matter detection means 14 ends the detection operation.

ステップS7において、電力伝送の中断指示がない場合、ステップS8に移行し、充電が完了したかどうかを判定し、充電が完了していない場合にはステップS4に戻り、充電が完了している場合にはステップS9において電力供給を終了するとともに、異物検出動作を終了する。   In step S7, when there is no instruction to interrupt power transmission, the process proceeds to step S8, where it is determined whether charging is completed. If charging is not completed, the process returns to step S4, and charging is completed. In step S9, the power supply is terminated and the foreign object detection operation is terminated.

上述の説明では、給電装置2の地上側コイルユニット12にセンサコイル28が設置されている構成を一例として説明したが、本発明はこのような場合についてのみ限定されない。このような構成に代えて、例えば、受電装置4の車両側コイルユニット18にセンサコイルを設置しても良い。さらに給電装置2の地上側コイルユニット12および受電装置4の車両側コイルユニット18にセンサコイルをそれぞれ設置した構成としても良い。   In the above description, the configuration in which the sensor coil 28 is installed in the ground side coil unit 12 of the power supply apparatus 2 has been described as an example. However, the present invention is not limited to such a case. Instead of such a configuration, for example, a sensor coil may be installed in the vehicle side coil unit 18 of the power receiving device 4. Furthermore, it is good also as a structure which each installed the sensor coil in the ground side coil unit 12 of the electric power feeder 2, and the vehicle side coil unit 18 of the power receiving apparatus 4. FIG.

また、図7(a)および図7(b)に示すフローチャートの処理では、設定値と限度値の2つの基準を設けて、段階的に異物検出等の処理を行う場合について説明したが、例えば限度値を設定値として、1つの基準により異物検出等の処理を行っても良い。   Further, in the processing of the flowcharts shown in FIGS. 7A and 7B, the case has been described in which two criteria of the set value and the limit value are provided, and processing such as foreign object detection is performed step by step. With the limit value as a set value, processing such as foreign object detection may be performed based on one criterion.

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。   It is to be noted that, by appropriately combining arbitrary embodiments of the various embodiments described above, the effects possessed by them can be produced.

以上のように、本発明に係る非接触電力伝送システムに用いられる給電装置及び受電装置では、給電装置から受電装置への給電中に電磁場領域周辺で異物の存在による昇温が生じた場合に確実に給電制御を行うようにしたので、例えば人や物が不注意にあるいは誤って近づく可能性がある電気推進車両の受電装置及び給電装置に有用である。   As described above, in the power feeding device and the power receiving device used in the non-contact power transmission system according to the present invention, it is ensured when a temperature rise occurs due to the presence of a foreign object around the electromagnetic field region during power feeding from the power feeding device to the power receiving device. Therefore, it is useful for a power receiving device and a power feeding device of an electric propulsion vehicle in which a person or an object may approach carelessly or accidentally.

2 給電装置
4 受電装置
6 商用電源
8 電源箱
10 インバータ部
12 地上側コイルユニット
14 異物検出手段
16 制御部
17 電力制御装置
18 車両側コイルユニット
20 整流部
22 バッテリー
24 制御部
26 一次コイル
27 検出領域
28 センサコイル
29 カバー
30 磁性材料
32 磁束
33 磁束
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Electric power feeder 4 Power receiving device 6 Commercial power supply 8 Power supply box 10 Inverter part 12 Ground side coil unit 14 Foreign material detection means 16 Control part 17 Power control device 18 Vehicle side coil unit 20 Rectification part 22 Battery 24 Control part 26 Primary coil 27 Detection area 28 sensor coil 29 cover 30 magnetic material 32 magnetic flux 33 magnetic flux

Claims (6)

受電装置へと非接触で電力を供給する給電装置であって、入力された交流電流により磁束を発生する一次コイルと、前記一次コイルを覆うカバーと、前記カバー周辺に存在する物体を検出するセンサコイルとを備え、
前記センサコイルの巻き軸は、前記一次コイルの巻き軸に対して略直交する構成とした非接触電力電送システムの給電装置。
A power supply device that supplies power to a power receiving device in a non-contact manner, a primary coil that generates a magnetic flux by an input alternating current, a cover that covers the primary coil, and a sensor that detects an object present around the cover With a coil,
The power supply device of the non-contact power transmission system in which the winding axis of the sensor coil is configured to be substantially orthogonal to the winding axis of the primary coil.
前記一次コイルの近傍に、フェライトなどの磁性材料を配置し、前記磁性材料を巻き込むように前記センサコイルを巻いた請求項1に記載の非接触電力電送システムの給電装置。 The power supply apparatus for a non-contact power transmission system according to claim 1, wherein a magnetic material such as ferrite is disposed in the vicinity of the primary coil, and the sensor coil is wound around the magnetic material. 前記センサコイルを複数設置し、その巻き軸方向に隣り合うセンサコイルは発生する磁束が逆向きになるよう設定した請求項1に記載の非接触電力電送システムの給電装置。 The power supply apparatus for a non-contact power transmission system according to claim 1, wherein a plurality of the sensor coils are installed, and the sensor coils adjacent in the winding axis direction are set so that the generated magnetic flux is in the reverse direction. 給電装置から非接触で電力を受電する受電装置であって、前記給電装置の一次コイルが発生する磁束により誘導起電力を発生する二次コイルと、前記二次コイルを覆うカバーと、前記カバー周辺に存在する物体を検出するセンサコイルとを備え、
前記センサコイルの巻き軸は、前記二次コイルの巻き軸に対して略直交する構成とした非接触電力電送システムの受電装置。
A power receiving device that receives power from a power feeding device in a contactless manner, a secondary coil that generates an induced electromotive force by a magnetic flux generated by a primary coil of the power feeding device, a cover that covers the secondary coil, and a periphery of the cover A sensor coil for detecting an object present in the
The power receiving device of the non-contact power transmission system in which the winding axis of the sensor coil is configured to be substantially orthogonal to the winding axis of the secondary coil.
前記二次コイルの近傍に、フェライトなどの磁性材料を配置し、前記磁性材料を巻き込むように前記センサコイルを巻いた請求項4に記載の非接触電力電送システムの受電装置。 The power receiving device of the non-contact power transmission system according to claim 4, wherein a magnetic material such as ferrite is disposed in the vicinity of the secondary coil, and the sensor coil is wound around the magnetic material. 前記センサコイルを複数設置し、その巻き軸方向に隣り合うセンサコイルは発生する磁束が逆向きになるよう設定した請求項4に記載の非接触電力電送システムの受電装置。 The power receiving device of the non-contact power transmission system according to claim 4, wherein a plurality of the sensor coils are installed, and the sensor coils adjacent in the winding axis direction are set so that the generated magnetic flux is in the reverse direction.
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