JP2014017752A - Coupling circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両へ非接触で供給される電力に通信信号を重畳させたり、その供給電力から通信信号を取り出したりするためのカップリング回路に関する。 The present invention relates to a coupling circuit for superimposing a communication signal on electric power supplied in a non-contact manner to a vehicle or taking out a communication signal from the supplied electric power.
ハイブリッド車や電気自動車などの車両に搭載されるバッテリを充電するために、給電装置から車両に搭載の充電装置へ非接触で電力を供給する非接触給電システムがある。
このような非接触給電システムでは、給電装置と充電装置との情報のやり取りも非接触で行われる。例えば、給電装置から充電装置へ供給される電力に通信信号を重畳させることにより、給電装置と充電装置との間で情報をやり取りするものがある。この場合、その供給電力に通信信号を重畳したり、その供給電力から通信信号を取り出したりするためのカップリング回路を給電装置や充電装置に備える必要がある。そして、このカップリング回路は、例えば、供給電力の周波数に対する信号を遮断しつつ通信信号の周波数に対する信号を通過させることが可能なバンドパスフィルタ回路又はノッチフィルタ回路などにより構成される(例えば、特許文献1、2参照)。
In order to charge a battery mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle, there is a non-contact power feeding system that supplies power from a power feeding device to a charging device mounted on the vehicle in a contactless manner.
In such a non-contact power feeding system, information exchange between the power feeding device and the charging device is also performed in a non-contact manner. For example, there is one that exchanges information between a power supply apparatus and a charging apparatus by superimposing a communication signal on power supplied from the power supply apparatus to the charging apparatus. In this case, it is necessary to provide the power feeding device and the charging device with a coupling circuit for superimposing the communication signal on the supplied power or extracting the communication signal from the supplied power. The coupling circuit includes, for example, a bandpass filter circuit or a notch filter circuit that can pass a signal corresponding to the frequency of the communication signal while blocking a signal corresponding to the frequency of the supplied power (for example, a patent) References 1 and 2).
ところで、給電装置から充電装置へ供給される電力(例えば、数kW)は、通常、通信信号の電力(例えば、数W)に比べて大きい。
また、通信信号を供給電力に重畳して給電装置と充電装置との間でやり取りするためには、通信信号の周波数を供給電力の周波数にできるだけ近くする必要がある。
Incidentally, the power (for example, several kW) supplied from the power supply apparatus to the charging apparatus is usually larger than the power (for example, several W) of the communication signal.
In addition, in order to exchange the communication signal on the supply power and exchange it between the power supply apparatus and the charging apparatus, the frequency of the communication signal needs to be as close as possible to the frequency of the supply power.
そのため、例えば、通信信号の周波数に対する信号を通すバンドパスフィルタ回路によりカップリング回路を構成する場合では、供給電力を十分に減衰させることができない可能性があり、その供給電力がノイズとして通信信号に含まれてしまうおそれがある。 Therefore, for example, in the case where the coupling circuit is configured by a band-pass filter circuit that passes a signal with respect to the frequency of the communication signal, there is a possibility that the supplied power cannot be sufficiently attenuated. May be included.
また、例えば、供給電力の周波数に対する信号を通さないノッチフィルタ回路によりカップリング回路を構成する場合では、通信信号の送受信側からみたとき供給電力を十分に減衰させることができるが、供給電力の送受信側からみたとき供給電力が必要なレベル未満に減衰されてしまうおそれがある。 For example, when the coupling circuit is configured by a notch filter circuit that does not pass a signal for the frequency of the supplied power, the supplied power can be sufficiently attenuated when viewed from the transmission / reception side of the communication signal. When viewed from the side, the supplied power may be attenuated below a required level.
そこで、本発明は、給電装置から車両に搭載の充電装置へ非接触で電力を供給する非接触給電システムにおいて、供給電力の影響を受けないように供給電力から通信信号を取り出すとともに、供給電力に影響を与えることなく通信信号を重畳することを目的とする。 In view of this, the present invention provides a contactless power supply system that supplies power in a contactless manner from a power supply device to a charging device mounted on a vehicle, and extracts a communication signal from the supplied power so as not to be affected by the supplied power. The purpose is to superimpose communication signals without affecting them.
本発明のカップリング回路は、給電装置の第1の非接触給電用コイル及び車両に搭載の充電装置の第2の非接触給電用コイルを介して前記給電装置から前記充電装置へ非接触で電力を供給する非接触給電システムにおいて、前記給電装置から前記充電装置へ非接触で供給される電力に通信部から出力される通信信号を重畳させたり、その供給電力から前記通信信号を取り出したりする。 The coupling circuit according to the present invention includes a first contactless power supply coil of a power supply device and a second contactless power supply coil of a charging device mounted on a vehicle. In the non-contact power supply system that supplies power, the communication signal output from the communication unit is superimposed on the power supplied from the power supply device to the charging device in a non-contact manner, or the communication signal is extracted from the supplied power.
また、本発明のカップリング回路は、第1のフィルタ回路と、第2のフィルタ回路とを備える。
前記第1のフィルタ回路は、互いに直列接続されるとともに前記通信部と前記第1又は第2の非接触給電用コイルとにそれぞれ並列接続される第1のコイル及び第1のコンデンサを備え、共振周波数が前記供給電力の周波数と一致するように、前記第1のコイルのインダクタンス及び前記第1のコンデンサの静電容量が設定されている。
The coupling circuit of the present invention includes a first filter circuit and a second filter circuit.
The first filter circuit includes a first coil and a first capacitor that are connected in series to each other and connected in parallel to the communication unit and the first or second contactless power supply coil, respectively. The inductance of the first coil and the capacitance of the first capacitor are set so that the frequency matches the frequency of the supplied power.
また、前記第2のフィルタ回路は、互いに直列接続されるとともに前記通信部と前記第1又は第2の非接触給電用コイルとにそれぞれ直列接続される第2のコイル及び第2のコンデンサを備え、共振周波数が前記通信信号の周波数と一致するように、前記第2のコイルのインダクタンス及び前記第2のコンデンサの静電容量が設定されている。 The second filter circuit includes a second coil and a second capacitor connected in series to each other and connected in series to the communication unit and the first or second contactless power supply coil. The inductance of the second coil and the capacitance of the second capacitor are set so that the resonance frequency matches the frequency of the communication signal.
これにより、第1のフィルタ回路において、供給電力の周波数に対する通過損失を大きくするとともに、通信信号の周波数に対する通過損失を小さくすることができ、第2のフィルタ回路において、通信信号の周波数に対する通過損失を小さくすることができる。これにより、通信部側からみて供給電力のみを十分に減衰させることができるため、供給電力の影響を受けないように供給電力から通信信号を取り出すことができる。また、第2のフィルタ回路において、供給電力の周波数に対するインピーダンスを、通信信号の周波数に対するインピーダンスよりも高くすることができる。これにより、第1又は第2の非接触給電用コイル側からみて供給電力を第1のフィルタ回路などにより減衰させないようにすることができるため、供給電力に影響を与えることなく通信信号を重畳することができる。 Accordingly, in the first filter circuit, the passage loss with respect to the frequency of the supplied power can be increased, and the passage loss with respect to the frequency of the communication signal can be reduced. In the second filter circuit, the passage loss with respect to the frequency of the communication signal can be reduced. Can be reduced. Thereby, since only supply power can be sufficiently attenuated when viewed from the communication unit side, a communication signal can be extracted from the supply power without being affected by the supply power. In the second filter circuit, the impedance with respect to the frequency of the supplied power can be made higher than the impedance with respect to the frequency of the communication signal. As a result, it is possible to prevent the supplied power from being attenuated by the first filter circuit or the like when viewed from the first or second contactless power supply coil side, so that the communication signal is superimposed without affecting the supplied power. be able to.
前記第1及び前記第2のフィルタ回路は、多段に接続されていてもよい。
これにより、各第1のフィルタ回路全体のQ値や各第2のフィルタ回路全体のQ値が上がるため、通信部側からみて供給電力のみをさらに減衰させることができる。
The first and second filter circuits may be connected in multiple stages.
As a result, the Q value of the entire first filter circuit and the Q value of the entire second filter circuit are increased, so that only the supplied power can be further attenuated as viewed from the communication unit side.
また、本発明のカップリング回路は、前記第1及び第2のフィルタ回路の間、前記第1又は第2の非接触給電用コイルと前記第2のフィルタ回路との間、又は前記第1のフィルタ回路と前記通信部との間に設けられるトランスを備えてもよい。 Further, the coupling circuit of the present invention is provided between the first and second filter circuits, between the first or second contactless power supply coil and the second filter circuit, or between the first and second filter circuits. A transformer provided between the filter circuit and the communication unit may be provided.
これにより、高圧側の第1の非接触給電コイル(又は第2の非接触給電コイル)と低圧側の通信部とをより確実に絶縁させることができる。 Thereby, the 1st non-contact electric power feeding coil (or 2nd non-contact electric power feeding coil) of a high voltage | pressure side and the communication part of a low voltage | pressure side can be insulated more reliably.
本発明によれば、給電装置から車両に搭載の充電装置へ非接触で電力を供給する非接触給電システムにおいて、供給電力の影響を受けないように供給電力から通信信号を取り出すとともに、供給電力に影響を与えることなく通信信号を重畳することができる。 According to the present invention, in a contactless power supply system that supplies power from a power supply device to a charging device mounted on a vehicle in a contactless manner, a communication signal is extracted from the supplied power so as not to be affected by the supplied power, and It is possible to superimpose communication signals without affecting them.
図1は、本発明の実施形態の非接触給電システムを示す図である。
図1に示す非接触給電システム1は、系統電源2から得られる電力を給電装置3から車両4に搭載の充電装置5へ非接触で供給する。なお、給電装置3から充電装置5へ非接触で供給される電力を、以下、供給電力という。
FIG. 1 is a diagram illustrating a contactless power feeding system according to an embodiment of the present invention.
The non-contact power feeding system 1 shown in FIG. 1 supplies the power obtained from the
給電装置3は、給電部6と、重畳通信機7と、共鳴回路8とを備える。
給電部6は、系統電源2から得られる電力の周波数及び電圧を所望な周波数及び電圧まで高くする。
The
The
重畳通信機7は、通信部9と、カップリング回路10とを備える。
通信部9は、充電装置5に伝えるべき情報を示す通信信号を生成してカップリング回路10に出力したり、カップリング回路10から出力される通信信号が入力される。
The
The
カップリング回路10は、通信部9から出力される通信信号を、給電部6と共鳴回路8とをつなぐ給電ケーブル11に伝わる供給電力に重畳させたり、充電装置5から送信される通信信号を給電ケーブル11に伝わる供給電力から取り出して通信部9に出力する。
The
共鳴回路8は、重畳通信機7と並列接続される非接触給電用コイル12(第1の非接触給電用コイル)を備える。なお、共鳴回路8は、非接触給電用コイル12に並列接続されるコンデンサなどをさらに備えてもよい。給電部6から出力される供給電力は、重畳通信機7を介して共鳴回路8に伝わり、共鳴回路8から充電装置5へ非接触で伝送される。なお、本実施形態の非接触電力伝送方式は、磁界共鳴方式に限定されず、例えば、電磁誘導方式や電波方式などでもよい。また、重畳通信機7と共鳴回路8との間に整合回路を設けてもよい。この整合回路は、重畳通信機7側のインピーダンスと共鳴回路8側のインピーダンスとを互いに一致させるための回路であって、例えば、コイルやコンデンサなどにより構成される。
The
充電装置5は、共鳴回路13と、重畳通信機14と、整流回路15とを備える。
共鳴回路13は、重畳通信機14と並列接続される非接触給電用コイル16(第2の非接触給電用コイル)を備える。なお、共鳴回路13は、非接触給電用コイル16に並列接続されるコンデンサなどをさらに備えてもよい。また、共鳴回路13と重畳通信機14との間に整合回路を設けてもよい。この整合回路は、共鳴回路13側のインピーダンスと重畳通信機14側のインピーダンスとを互いに一致させるための回路であって、例えば、コイルやコンデンサなどにより構成される。
The
The
重畳通信機14は、通信部17と、カップリング回路18とを備える。
通信部17は、給電装置3に伝えるべき情報を示す通信信号を生成してカップリング回路18に出力したり、カップリング回路18から出力される通信信号が入力される。
The
The
カップリング回路18は、通信部17から出力される通信信号を、共鳴回路13と整流回路15とをつなぐ給電ケーブル19に伝わる供給電力に重畳させたり、給電装置3から送信される通信信号を給電ケーブル19に伝わる供給電力から取り出して通信部17に出力する。
The
整流回路15は、給電装置3の給電部6から重畳通信機7、共鳴回路8、13、及び重畳通信機14を介して伝送される供給電力を整流し、その整流後の供給電力により車両4に搭載されるバッテリ20を充電する。
The
図2は、給電装置3の通信部9の一例を示す図である。なお、充電装置5の通信部17は、通信部9と同様とする。
図2に示す通信部9は、送信回路21と、受信回路22とを備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the
The
送信回路21は、エンコーダ23と、変調部24、増幅器25と、フィルタ26とを備える。
エンコーダ23は、不図示の制御回路(例えば、マイコンなど)から送られてくる情報(例えば、充電開始指示、充電終了指示、又は充電電流の上限値など)をパルス信号で出力する。例えば、エンコーダ23は、不図示の制御回路から送られてくる情報としての「1」、「0」からなる符号文字列の「1」の部分をハイレベル、「0」の部分をローレベルとするパルス信号を出力する。
The
The
変調部24は、エンコーダ23から出力されるパルス信号で、供給電力と周波数が異なる正弦波をデジタル変調することにより通信信号を生成し出力する。なお、変調部24における変調方式は、ASK(Amplitude Shift Keying)、FM(Frequency Modulation)、FSK(Frequency Shift Keying)、PSK(Phase Shift Keying)、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、又はSS(Spread Spectrum)など、特に限定されない。
The
増幅器25は、変調部24から出力される通信信号を増幅させる。
フィルタ26は、増幅器25から出力される通信信号のうちノイズに相当する信号を取り除く。
The
The filter 26 removes a signal corresponding to noise from the communication signal output from the
そして、フィルタ26から出力される通信信号は、カップリング回路10により供給電力に重畳される。また、カップリング回路10は、充電装置5から送信される通信信号を供給電力から取り出して受信回路22に伝える。
The communication signal output from the filter 26 is superimposed on the supplied power by the
受信回路22は、フィルタ27と、低ノイズ増幅器28と、復調部29と、デコーダ30とを備える。
フィルタ27は、カップリング回路10により取り出された通信信号のうちノイズに相当する信号を取り除く。
The
The
低ノイズ増幅器28は、フィルタ27から出力される通信信号を増幅する。
復調部29は、低ノイズ増幅器28から出力される通信信号をデジタル復調することによりパルス信号を出力する。
The
The
デコーダ30は、復調部29から出力されるパルス信号を復号することにより情報(例えば、充電開始指示、充電終了指示、又は充電電流の上限値など)を取得する。
図3(a)は、カップリング回路10(又はカップリング回路18)の一例を示す図である。
The
FIG. 3A is a diagram illustrating an example of the coupling circuit 10 (or the coupling circuit 18).
図3(a)に示すカップリング回路10(又はカップリング回路18)は、フィルタ回路31(第1のフィルタ回路)と、フィルタ回路32(第2のフィルタ回路)と、フィルタ回路33(第2のフィルタ回路)とを備える。 The coupling circuit 10 (or coupling circuit 18) shown in FIG. 3A includes a filter circuit 31 (first filter circuit), a filter circuit 32 (second filter circuit), and a filter circuit 33 (second filter circuit). Filter circuit).
フィルタ回路31は、コイル34(第1のコイル)と、コンデンサ35(第1のコンデンサ)とを備える。コイル34及びコンデンサ35は、互いに直列接続されるとともに、通信部9と非接触給電用コイル12(又は非接触給電用コイル16)にそれぞれ並列接続される。また、フィルタ回路31の共振周波数が供給電力の周波数と一致するように、コイル34のインダクタンスとコンデンサ35の静電容量がそれぞれ設定されている。これにより、フィルタ回路31は、例えば、図3(b)に示すように、供給電力の周波数に対する通過損失を大きくするとともに、通信信号の周波数に対する通過損失を小さくすることができるノッチフィルタ回路として機能させることができる。
The
フィルタ回路32、33は、それぞれ、コイル36(第2のコイル)と、コンデンサ37(第2のコンデンサ)とを備える。コイル36及びコンデンサ37は、互いに直列接続されるとともに、通信部9と非接触給電用コイル12(又は非接触給電用コイル16)とにそれぞれ直列接続される。また、フィルタ回路32、33の共振周波数が通信信号の周波数と一致するように、コイル36のインダクタンスとコンデンサ37の静電容量がそれぞれ設定されている。これにより、フィルタ回路32、33は、例えば、図3(c)に示すように、通信信号の周波数に対する通過損失を小さくすることができるバンドパスフィルタ回路として機能させることができる。また、フィルタ回路32、33は、供給電力の周波数に対するインピーダンスを、通信信号の周波数に対するインピーダンスよりも高くすることができる。
Each of the
なお、例えば、供給電力の周波数を150[kH]、通信信号の周波数を170[kH]とする場合では、コイル34のインダクタンスを0.47[mH]、コンデンサ35の静電容量を2400[pF]、コイル36のインダクタンスを1.5[mH]、コンデンサ37の静電容量を580[pF]と設定することが望ましい。
For example, when the frequency of the supplied power is 150 [kH] and the frequency of the communication signal is 170 [kH], the inductance of the
このように本実施形態のカップリング回路10では、フィルタ回路31において、供給電力の周波数に対する通過損失を大きくするとともに、通信信号の周波数に対する通過損失を小さくすることができ、フィルタ回路32、33において、通信信号の周波数に対する通過損失を小さくすることができる。これにより、供給信号に通信信号を重畳させて給電装置3から充電装置5へ非接触で伝送させるために通信信号の周波数が供給電力の周波数と近くても、かつ、供給電力が通信信号の電力よりも大きくても、通信部9側からみて供給電力のみを十分に減衰させることができるため、供給電力の影響を受けないように供給電力から通信信号を取り出すことができる。
Thus, in the
また、本実施形態のカップリング回路10では、フィルタ回路32、33において、供給電力の周波数に対するインピーダンスを、通信信号の周波数に対するインピーダンスよりも高くすることができる。これにより、非接触給電用コイル12(又は非接触給電用コイル16)側からみて供給電力をフィルタ回路31などにより減衰させないようにすることができるため、供給電力に影響を与えることなく通信信号を重畳することができる。
Moreover, in the
なお、上記実施形態では、フィルタ回路31〜33でカップリング回路10を構成しているが、フィルタ回路31〜33の組を複数段接続してカップリング回路10を構成してもよい。例えば、図4に示すように、フィルタ回路31〜33の組を2段接続してカップリング回路10を構成してもよい。このように構成される場合、1段のフィルタ回路31〜33でカップリング回路10を構成する場合に比べて、各フィルタ回路31全体のQ値や各フィルタ回路32、33全体のQ値が上がるため、通信部9側からみて供給電力のみをさらに減衰させることができる。
In the above-described embodiment, the
また、上記実施形態のカップリング回路10において、さらにトランスを備えてもよい。例えば、図5に示すように、フィルタ回路31とフィルタ回路32、33との間にトランス50を備えてもよい。なお、トランス50は、給電ケーブル11(又は給電ケーブル19)とフィルタ回路32、33との間、又は、フィルタ回路31と通信部9との間に設けられてもよい。このように構成される場合、高圧側の非接触給電用コイル12(又は非接触給電用コイル16)と低圧側の通信部9とをより確実に絶縁させることができる。
Further, the
1 非接触給電システム
2 系統電源
3 給電装置
4 車両
5 充電装置
6 給電部
7 重畳通信機
8 共鳴回路
9 通信部
10 カップリング回路
11 給電ケーブル
12 非接触給電用コイル
13 共鳴回路
14 重畳通信機
15 整流回路
16 非接触給電用コイル
17 通信部
18 カップリング回路
19 給電ケーブル
20 バッテリ
31〜33 フィルタ回路
34、36 コイル
35、37 コンデンサ
50 トランス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Non-contact electric
Claims (3)
互いに直列接続されるとともに前記通信部と前記第1又は第2の非接触給電用コイルとにそれぞれ並列接続される第1のコイル及び第1のコンデンサを備え、前記第1のコイル及び前記第1のコンデンサにより設定される共振周波数が前記供給電力の周波数と一致するように、前記第1のコイルのインダクタンス及び前記第1のコンデンサの静電容量が設定されている第1のフィルタ回路と、
互いに直列接続されるとともに前記通信部と前記第1又は第2の非接触給電用コイルとにそれぞれ直列接続される第2のコイル及び第2のコンデンサを備え、前記第2のコイル及び前記第2のコンデンサにより設定される共振周波数が前記通信信号の周波数と一致するように、前記第2のコイルのインダクタンス及び前記第2のコンデンサの静電容量が設定されている第2のフィルタ回路と、
を備えることを特徴とするカップリング回路。 In a non-contact power feeding system that supplies power from the power feeding device to the charging device in a non-contact manner via a first non-contact power feeding coil of the power feeding device and a second non-contact power feeding coil of a charging device mounted on a vehicle. A coupling circuit that superimposes a communication signal output from a communication unit on power supplied from the power supply device to the charging device in a contactless manner, or extracts the communication signal from the supplied power,
A first coil and a first capacitor connected in series to each other and connected in parallel to the communication unit and the first or second contactless power supply coil, respectively, the first coil and the first capacitor A first filter circuit in which an inductance of the first coil and a capacitance of the first capacitor are set such that a resonance frequency set by the capacitor of the first coil coincides with a frequency of the supplied power;
A second coil and a second capacitor connected in series to each other and connected in series to the communication unit and the first or second contactless power supply coil, respectively, the second coil and the second capacitor A second filter circuit in which an inductance of the second coil and a capacitance of the second capacitor are set such that a resonance frequency set by the capacitor of the second coil matches the frequency of the communication signal;
A coupling circuit comprising:
前記第1及び前記第2のフィルタ回路は、多段に接続されている
ことを特徴とするカップリング回路。 The coupling circuit according to claim 1,
The coupling circuit, wherein the first and second filter circuits are connected in multiple stages.
前記第1及び第2のフィルタ回路の間、前記第1又は第2の非接触給電用コイルと前記第2のフィルタ回路との間、又は前記第1のフィルタ回路と前記通信部との間に設けられるトランスを備える
ことを特徴とするカップリング回路。
The coupling circuit according to claim 1 or 2, wherein
Between the first and second filter circuits, between the first or second contactless power supply coil and the second filter circuit, or between the first filter circuit and the communication unit. A coupling circuit comprising a transformer provided.
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CN105629819A (en) * | 2014-11-03 | 2016-06-01 | 中泰致远(天津)涂料有限公司 | Electric energy control system |
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