JP2014166094A - Transmission apparatus and non-contact power transmission device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission apparatus which can prevent the impedance at the output end of an AC power supply from deviating from a desired value by using a variable capacitor of relatively low capacitance, and to provide a non-contact power transmission device including the transmission apparatus.SOLUTION: The ground side apparatus 11 of a non-contact power transmission device 10 includes a high frequency power supply 12, and a transmitter 13 which is supplied with high frequency power from the high frequency power supply 12. Between the high frequency power supply 12 and the transmitter 13, a plurality of impedance converters 31, 32 are provided. In a situation where a high frequency power of the maximum power value is supplied to the second capacitor 32b of a second impedance converter 32, the virtual impedance VZS between both impedance converters 31, 32 is set so that the applied voltage to the second capacitor 32b approaches an allowable maximum voltage.

Description

本発明は、送電機器及びその送電機器を備えた非接触電力伝送装置に関する。   The present invention relates to a power transmission device and a contactless power transmission device including the power transmission device.

従来から、2次側コイルを有する受電機器に対して非接触で交流電力を送電可能な送電機器として、交流電源と、交流電源から交流電力が供給される1次側コイルとを備えているものが知られている(例えば特許文献1参照)。この種の送電機器は、1次側コイルと2次側コイルとを磁場共鳴させることにより、1次側コイルから2次側コイルに向けて非接触の電力伝送を行う。   Conventionally, as a power transmission device capable of transmitting AC power in a contactless manner to a power receiving device having a secondary side coil, an AC power source and a primary coil to which AC power is supplied from the AC power source Is known (see, for example, Patent Document 1). This type of power transmission device performs non-contact power transmission from the primary coil to the secondary coil by causing magnetic resonance between the primary coil and the secondary coil.

特開2009−106136号公報JP 2009-106136 A

ここで、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値となるように、交流電源と1次側コイルとの間にインピーダンス変換部を設ける場合がある。この場合、例えば1次側コイル及び2次側コイルの相対位置が変動すると、1次側コイルの入力インピーダンスが変動し、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれる場合がある。   Here, an impedance converter may be provided between the AC power supply and the primary coil so that the impedance of the output terminal of the AC power supply becomes a desired value. In this case, for example, when the relative position of the primary side coil and the secondary side coil changes, the input impedance of the primary side coil may change, and the impedance of the output end of the AC power supply may deviate from a desired value.

これに対して、例えば上記相対位置の変動に追従するべく、インピーダンス変換部に、キャパシタンスが可変の可変キャパシタを設けることが考えられる。この場合、所望の値等との関係によっては、高容量の可変キャパシタが求められる場合がある。しかしながら、可変キャパシタは比較的低容量のものが一般的であり、上記のような高容量の可変キャパシタは、現実的ではなかったり、高コストであったりする。   On the other hand, for example, it is conceivable to provide a variable capacitor with a variable capacitance in the impedance conversion unit in order to follow the change in the relative position. In this case, a high-capacity variable capacitor may be required depending on the relationship with a desired value or the like. However, a variable capacitor is generally one having a relatively low capacity, and such a high-capacity variable capacitor is not practical or expensive.

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、比較的低容量の可変キャパシタを用いて、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる送電機器及びその送電機器を備えた非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can use a relatively low-capacity variable capacitor to suppress the deviation of the impedance of the output end of the AC power supply from a desired value and An object of the present invention is to provide a non-contact power transmission apparatus including the power transmission device.

上記目的を達成する送電機器は、交流電力を供給可能な交流電源と、前記交流電源から前記交流電力が供給される1次側コイルと、を備え、2次側コイルを有する受電機器に対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、前記交流電源と前記1次側コイルとの間に設けられ、インピーダンス変換を行う複数のインピーダンス変換部を備え、前記複数のインピーダンス変換部は直列に配置されており、前記交流電源から供給された前記交流電力は、前記複数のインピーダンス変換部を介して前記1次側コイルに供給されるものであり、前記複数のインピーダンス変換部のうち前記1次側コイルに最も近い第1インピーダンス変換部は、少なくともキャパシタンスが可変の可変キャパシタを有し、前記第1インピーダンス変換部と、当該第1インピーダンス変換部に対して隣に配置された第2インピーダンス変換部との間のインピーダンスは、前記交流電源から前記第2インピーダンス変換部を構成する素子に供給され得る交流電力のうち最大電力値の交流電力が前記素子に供給されている状況において前記素子に印加される電圧が許容最大電圧に近づくよう設定されていることを特徴とする。   A power transmission device that achieves the above object includes: an AC power source capable of supplying AC power; and a primary side coil to which the AC power is supplied from the AC power source. In the power transmission device capable of transmitting the AC power in a non-contact manner, the power transmission device includes a plurality of impedance conversion units that are provided between the AC power source and the primary coil and perform impedance conversion, and the plurality of impedance conversion units are connected in series. The AC power supplied from the AC power source is supplied to the primary coil through the plurality of impedance converters, and the first of the plurality of impedance converters The first impedance converter closest to the secondary coil has a variable capacitor with at least a variable capacitance, and the first impedance converter The impedance between the first impedance converter and the second impedance converter disposed next to the first impedance converter is the maximum power among the AC power that can be supplied from the AC power source to the elements constituting the second impedance converter. The voltage applied to the element is set so as to approach the maximum allowable voltage in a situation where AC power of a value is supplied to the element.

かかる構成によれば、複数のインピーダンス変換部が設けられているため、交流電源の出力端のインピーダンスを所望の値にすることができる。また、可変キャパシタのキャパシタンスの可変制御を行うことにより、1次側コイルの入力インピーダンスの変動に追従することができ、これを通じて交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる。   According to this configuration, since a plurality of impedance conversion units are provided, the impedance of the output end of the AC power supply can be set to a desired value. In addition, by performing variable control of the capacitance of the variable capacitor, it is possible to follow fluctuations in the input impedance of the primary coil, thereby suppressing the impedance of the output terminal of the AC power supply from deviating from a desired value. Can do.

そして、第1インピーダンス変換部及び第2インピーダンス変換部の間のインピーダンスは、交流電源から第2インピーダンス変換部を構成する素子に供給され得る交流電力のうち最大電力値の交流電力が素子に供給されている状況において上記素子への印加電圧が許容最大電圧に近づくように設定されている。これにより、第2インピーダンス変換部を構成する素子が正常に動作可能な電圧範囲内で、各インピーダンス変換部間のインピーダンスが高くなっている。よって、インピーダンス変換を行うのに要する可変キャパシタのキャパシタンスを低くすることができる。したがって、比較的低容量の可変キャパシタを用いて、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる。   The impedance between the first impedance conversion unit and the second impedance conversion unit is such that the AC power having the maximum power value is supplied to the element among the AC power that can be supplied from the AC power source to the element constituting the second impedance conversion unit. In such a situation, the voltage applied to the element is set to approach the maximum allowable voltage. Thereby, the impedance between each impedance conversion part is high within the voltage range in which the element which comprises a 2nd impedance conversion part can operate | move normally. Therefore, the capacitance of the variable capacitor required for impedance conversion can be reduced. Therefore, it is possible to prevent the impedance at the output end of the AC power supply from deviating from a desired value by using a relatively low-capacity variable capacitor.

上記送電機器について、前記第2インピーダンス変換部の前記素子は、前記第1インピーダンス変換部と前記第2インピーダンス変換部とを接続する電源線及びグランド線に接続されているとよい。かかる構成によれば、各インピーダンス変換部間のインピーダンスが高くなった場合、それに伴って電源線及びグランド線の双方に接続されている素子への印加電圧が高くなる。そして、このように各インピーダンス変換部間のインピーダンスと密接に関連する上記素子への印加電圧を考慮して、各インピーダンス変換部間のインピーダンスが設定されている。これにより、第2インピーダンス変換部が正常に動作可能な範囲内で、可変キャパシタのキャパシタンスを好適に低くすることができる。   In the power transmission device, the element of the second impedance conversion unit may be connected to a power supply line and a ground line that connect the first impedance conversion unit and the second impedance conversion unit. According to such a configuration, when the impedance between the impedance conversion units increases, the applied voltage to the elements connected to both the power supply line and the ground line increases accordingly. And the impedance between each impedance conversion part is set in consideration of the applied voltage to the said element closely related to the impedance between each impedance conversion part in this way. As a result, the capacitance of the variable capacitor can be suitably lowered within a range in which the second impedance converter can operate normally.

上記送電機器について、前記許容最大電圧は、前記第2インピーダンス変換部の前記素子の仕様に基づいて設定されるとよい。かかる構成によれば、許容最大電圧は第2インピーダンス変換部の素子の仕様に基づいて設定されるため、第2インピーダンス変換部が正常に動作可能な電圧範囲を適切に設定することができる。これにより、各インピーダンス変換部間のインピーダンス及び可変キャパシタのキャパシタンスを好適に設定することができる。   About the said power transmission apparatus, the said permissible maximum voltage is good to set based on the specification of the said element of a said 2nd impedance conversion part. According to such a configuration, the allowable maximum voltage is set based on the specifications of the elements of the second impedance conversion unit, and thus the voltage range in which the second impedance conversion unit can operate normally can be set appropriately. Thereby, the impedance between each impedance conversion part and the capacitance of a variable capacitor can be set up suitably.

上記送電機器と、前記受電機器と、を備えている非接触電力伝送装置であるとよい。かかる構成によれば、非接触電力伝送装置において、比較的低容量の可変キャパシタを用いて、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる。   It may be a non-contact power transmission device including the power transmission device and the power receiving device. According to such a configuration, the impedance of the output terminal of the AC power supply can be prevented from deviating from a desired value using a relatively low-capacity variable capacitor in the contactless power transmission device.

この発明によれば、比較的低容量の可変キャパシタを用いて、交流電源の出力端のインピーダンスが所望の値からずれることを抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress the deviation of the impedance of the output terminal of the AC power supply from a desired value using a variable capacitor having a relatively low capacity.

地上側機器及び非接触電力伝送装置の電気的構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the electrical structure of a ground side apparatus and a non-contact electric power transmission apparatus.

以下、送電機器及びその送電機器を備えた非接触電力伝送装置の一実施形態について説明する。
図1に示すように、非接触電力伝送装置10(非接触電力伝送システム)は、地上に設けられた地上側機器11と、車両に搭載された車両側機器21とを備えている。地上側機器11が送電機器(1次側機器)に対応し、車両側機器21が受電機器(2次側機器)に対応する。
Hereinafter, an embodiment of a power transmission device and a contactless power transmission device including the power transmission device will be described.
As shown in FIG. 1, the non-contact power transmission device 10 (non-contact power transmission system) includes a ground side device 11 provided on the ground and a vehicle side device 21 mounted on the vehicle. The ground side device 11 corresponds to a power transmission device (primary side device), and the vehicle side device 21 corresponds to a power receiving device (secondary side device).

地上側機器11は、所定の周波数の高周波電力(交流電力)を供給可能な高周波電源12(交流電源)を備えている。高周波電源12は、インフラとしての系統電源から供給される系統電力を高周波電力に変換し、その変換された高周波電力を供給可能に構成されている。また、高周波電源12は、電力値が異なる複数種類の高周波電力を供給可能に構成されている。   The ground side device 11 includes a high frequency power source 12 (AC power source) capable of supplying high frequency power (AC power) having a predetermined frequency. The high-frequency power source 12 is configured to convert system power supplied from a system power source serving as infrastructure into high-frequency power and supply the converted high-frequency power. The high frequency power supply 12 is configured to be able to supply a plurality of types of high frequency power having different power values.

高周波電源12から供給された高周波電力は、非接触で車両側機器21に伝送され、車両側機器21に設けられた負荷22に供給される。具体的には、非接触電力伝送装置10は、地上側機器11及び車両側機器21間の電力伝送を行うものとして、地上側機器11に設けられた送電器13と、車両側機器21に設けられた受電器23とを備えている。   The high-frequency power supplied from the high-frequency power source 12 is transmitted to the vehicle-side device 21 in a non-contact manner and supplied to a load 22 provided in the vehicle-side device 21. Specifically, the non-contact power transmission device 10 is provided in the vehicle-side device 21 and the power transmitter 13 provided in the ground-side device 11 as a device that performs power transmission between the ground-side device 11 and the vehicle-side device 21. The power receiver 23 is provided.

送電器13及び受電器23は同一の構成となっており、両者は磁場共鳴可能に構成されている。詳細には、送電器13は、並列に接続された1次側コイル13a及び1次側コンデンサ13bからなる共振回路で構成されている。受電器23は、並列に接続された2次側コイル23a及び2次側コンデンサ23bからなる共振回路で構成されている。両者の共振周波数は同一に設定されている。   The power transmitter 13 and the power receiver 23 have the same configuration, and both are configured to be capable of magnetic field resonance. Specifically, the power transmitter 13 includes a resonance circuit including a primary side coil 13a and a primary side capacitor 13b connected in parallel. The power receiver 23 is composed of a resonance circuit including a secondary coil 23a and a secondary capacitor 23b connected in parallel. Both resonance frequencies are set to be the same.

かかる構成によれば、高周波電力が送電器13(1次側コイル13a)に供給された場合、送電器13と受電器23(2次側コイル23a)とが磁場共鳴する。これにより、受電器23は送電器13のエネルギの一部を受け取る。すなわち、受電器23は、送電器13から高周波電力を受電する。   According to this configuration, when high-frequency power is supplied to the power transmitter 13 (primary coil 13a), the power transmitter 13 and the power receiver 23 (secondary coil 23a) undergo magnetic field resonance. As a result, the power receiver 23 receives a part of the energy of the power transmitter 13. That is, the power receiver 23 receives high frequency power from the power transmitter 13.

負荷22は、受電器23にて受電された高周波電力が供給されるものであり、具体的には受電器23にて受電された高周波電力を整流する整流器、及び整流器にて整流された直流電力が供給される車両用バッテリを有している。受電器23にて受電された高周波電力は車両用バッテリの充電に用いられる。   The load 22 is supplied with high-frequency power received by the power receiver 23. Specifically, the load 22 rectifies the high-frequency power received by the power receiver 23, and DC power rectified by the rectifier. Has a vehicle battery. The high frequency power received by the power receiver 23 is used for charging the vehicle battery.

地上側機器11は、高周波電源12等の制御を行う電源側コントローラ14を備えている。電源側コントローラ14は、高周波電源12から高周波電力を供給させるか否かの判断を行うとともに、高周波電源12から供給される高周波電力の電力値制御を行う。   The ground side device 11 includes a power source side controller 14 that controls the high frequency power source 12 and the like. The power supply side controller 14 determines whether or not high frequency power is supplied from the high frequency power supply 12 and controls the power value of the high frequency power supplied from the high frequency power supply 12.

また、車両側機器21は、電源側コントローラ14と無線通信可能に構成された車両側コントローラ24を備えている。非接触電力伝送装置10は、各コントローラ14,24間での情報のやり取りを通じて、電力伝送の開始又は終了等を行う。   The vehicle-side device 21 includes a vehicle-side controller 24 configured to be able to communicate with the power supply-side controller 14 wirelessly. The non-contact power transmission apparatus 10 starts or ends power transmission through the exchange of information between the controllers 14 and 24.

非接触電力伝送装置10は、複数のインピーダンス変換器(インピーダンス変換部)31〜34を備えている。詳細には、非接触電力伝送装置10は、地上側機器11に設けられた第1インピーダンス変換器31(第1インピーダンス変換部)及び第2インピーダンス変換器32(第2インピーダンス変換部)と、車両側機器21に設けられた第3インピーダンス変換器33及び第4インピーダンス変換器34とを備えている。   The non-contact power transmission device 10 includes a plurality of impedance converters (impedance conversion units) 31 to 34. Specifically, the non-contact power transmission apparatus 10 includes a first impedance converter 31 (first impedance conversion unit) and a second impedance converter 32 (second impedance conversion unit) provided in the ground side device 11, a vehicle A third impedance converter 33 and a fourth impedance converter 34 provided in the side device 21 are provided.

第1インピーダンス変換器31及び第2インピーダンス変換器32は、高周波電源12と送電器13との間に設けられており、両者は直列に配置されている。詳細には、地上側機器11には、第1インピーダンス変換器31と第2インピーダンス変換器32とを接続する電源線L1及びグランド線L2が設けられており、第1インピーダンス変換器31及び第2インピーダンス変換器32は、電源線L1及びグランド線L2によって直列に接続されている。   The first impedance converter 31 and the second impedance converter 32 are provided between the high-frequency power source 12 and the power transmitter 13, and both are arranged in series. Specifically, the ground side device 11 is provided with a power line L1 and a ground line L2 that connect the first impedance converter 31 and the second impedance converter 32, and the first impedance converter 31 and the second The impedance converter 32 is connected in series by a power line L1 and a ground line L2.

第1インピーダンス変換器31は、送電器13に最も近い位置(高周波電源12及び送電器13間の電力伝送経路における最下流の位置)に設けられている。換言すれば、第1インピーダンス変換器31は、高周波電源12と送電器13との間に設けられた複数のインピーダンス変換器31,32のうち最後段のインピーダンス変換器である。   The first impedance converter 31 is provided at the position closest to the power transmitter 13 (the most downstream position in the power transmission path between the high-frequency power source 12 and the power transmitter 13). In other words, the first impedance converter 31 is the last-stage impedance converter among the plurality of impedance converters 31 and 32 provided between the high-frequency power source 12 and the power transmitter 13.

第2インピーダンス変換器32は、第1インピーダンス変換器31の隣に配置されている。換言すれば、第2インピーダンス変換器32は、電源線L1及びグランド線L2によって第1インピーダンス変換器31に直接接続されている。高周波電源12から供給される高周波電力は、第2インピーダンス変換器32及び第1インピーダンス変換器31を介して送電器13に供給される。   The second impedance converter 32 is disposed next to the first impedance converter 31. In other words, the second impedance converter 32 is directly connected to the first impedance converter 31 by the power supply line L1 and the ground line L2. The high frequency power supplied from the high frequency power supply 12 is supplied to the power transmitter 13 via the second impedance converter 32 and the first impedance converter 31.

第3インピーダンス変換器33及び第4インピーダンス変換器34は受電器23と負荷22との間に設けられている。第3インピーダンス変換器33及び第4インピーダンス変換器34は直列に配置されており、受電器23にて受電された高周波電力は、第3インピーダンス変換器33及び第4インピーダンス変換器34を介して負荷22に供給される。   The third impedance converter 33 and the fourth impedance converter 34 are provided between the power receiver 23 and the load 22. The third impedance converter 33 and the fourth impedance converter 34 are arranged in series, and the high frequency power received by the power receiver 23 is loaded via the third impedance converter 33 and the fourth impedance converter 34. 22 is supplied.

各インピーダンス変換器31〜34の詳細な構成について説明する。第1インピーダンス変換器31は、第1インダクタ31a及び第1キャパシタ31bを有する逆L型のLC回路で構成されている。第2インピーダンス変換器32は、第2インダクタ32a及び第2キャパシタ32bを有する逆L型のLC回路で構成されている。詳細には、第2インダクタ32aは、一端が電源線L1に接続されており、他端が高周波電源12に接続されている。第2キャパシタ32bは、第2インダクタ32aよりも第1インピーダンス変換器31側にあり、電源線L1及びグランド線L2の双方に接続されている。   A detailed configuration of each of the impedance converters 31 to 34 will be described. The first impedance converter 31 is composed of an inverted L-type LC circuit having a first inductor 31a and a first capacitor 31b. The second impedance converter 32 is composed of an inverted L-type LC circuit having a second inductor 32a and a second capacitor 32b. Specifically, the second inductor 32 a has one end connected to the power supply line L <b> 1 and the other end connected to the high frequency power supply 12. The second capacitor 32b is closer to the first impedance converter 31 than the second inductor 32a, and is connected to both the power supply line L1 and the ground line L2.

第3インピーダンス変換器33は、第3インダクタ33a及び第3キャパシタ33bを有するL型のLC回路で構成されている。第4インピーダンス変換器34は、第4インダクタ34a及び第4キャパシタ34bを有する逆L型のLC回路で構成されている。   The third impedance converter 33 is composed of an L-type LC circuit having a third inductor 33a and a third capacitor 33b. The fourth impedance converter 34 is composed of an inverted L-type LC circuit having a fourth inductor 34a and a fourth capacitor 34b.

なお、以降の説明において、第1インピーダンス変換器31及び第2インピーダンス変換器32を1次側インピーダンス変換器群G1と、第3インピーダンス変換器33及び第4インピーダンス変換器34を2次側インピーダンス変換器群G2という。   In the following description, the first impedance converter 31 and the second impedance converter 32 are converted into the primary side impedance converter group G1, and the third impedance converter 33 and the fourth impedance converter 34 are converted into the secondary side impedance. It is called instrument group G2.

2次側インピーダンス変換器群G2は、受電器23の出力端から負荷22までのインピーダンスが所定値に近づく(好ましくは一致する)ように負荷22のインピーダンスZLをインピーダンス変換する。   The secondary impedance converter group G2 performs impedance conversion of the impedance ZL of the load 22 so that the impedance from the output terminal of the power receiver 23 to the load 22 approaches (preferably matches) a predetermined value.

なお、上記所定値とは、例えば、相対的に伝送効率が高くなる値等が考えられる。詳細には、受電器23の出力端から負荷22までのインピーダンスの実部には、相対的に他の抵抗値よりも高い伝送効率となる特定抵抗値Routが存在する。仮に送電器13の入力端に仮想負荷を設けた場合において、当該仮想負荷の抵抗値をRaとし、受電器23(詳細には受電器23の出力端)から仮想負荷までの抵抗値をRbとすると、特定抵抗値Routは√(Ra×Rb)である。2次側インピーダンス変換器群G2は、受電器23の出力端から負荷22までのインピーダンスが特定抵抗値Routに近づく(好ましくは一致する)ようインピーダンス変換を行う。   The predetermined value may be, for example, a value that relatively increases transmission efficiency. Specifically, a specific resistance value Rout having a relatively higher transmission efficiency than other resistance values exists in the real part of the impedance from the output terminal of the power receiver 23 to the load 22. If a virtual load is provided at the input end of the power transmitter 13, the resistance value of the virtual load is Ra, and the resistance value from the power receiver 23 (specifically, the output end of the power receiver 23) to the virtual load is Rb. Then, the specific resistance value Rout is √ (Ra × Rb). The secondary impedance converter group G2 performs impedance conversion so that the impedance from the output terminal of the power receiver 23 to the load 22 approaches (preferably matches) the specific resistance value Rout.

ここで、高周波電源12から供給される高周波電力の電力値は、1次側インピーダンス変換器群G1の入力端のインピーダンスZp、つまり高周波電源12の出力端のインピーダンス(高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンス)Zpに依存する。   Here, the power value of the high frequency power supplied from the high frequency power source 12 is the impedance Zp of the input end of the primary side impedance converter group G1, that is, the impedance of the output end of the high frequency power source 12 (from the output end of the high frequency power source 12 to the load). Impedance up to 22) depending on Zp.

かかる構成において、1次側インピーダンス変換器群G1は、高周波電源12から所望の電力値の高周波電力が供給されるべく、送電器13の入力インピーダンス(送電器13の入力端から負荷22までのインピーダンス)Zinをインピーダンス変換する。   In such a configuration, the primary-side impedance converter group G1 is connected to the input impedance of the power transmitter 13 (impedance from the input end of the power transmitter 13 to the load 22) so that high-frequency power of a desired power value is supplied from the high-frequency power source 12. ) Impedance conversion of Zin.

例えば、負荷22の車両用バッテリに対して供給される直流電力の電力値が充電に適した電力値となるのに要する高周波電源12からの供給電力の電力値を、充電に適した電力値とする。そして、高周波電源12から充電に適した電力値の高周波電力が供給されるための高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスを、充電に適した入力インピーダンスZtとする。この場合、1次側インピーダンス変換器群G1は、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが上記充電に適した入力インピーダンスZtに近づく(好ましくは一致する)ように、送電器13の入力インピーダンスZinをインピーダンス変換する。   For example, the power value of the power supplied from the high-frequency power source 12 required for the power value of the DC power supplied to the vehicle battery of the load 22 to be a power value suitable for charging is the power value suitable for charging. To do. Then, the impedance from the output end of the high frequency power supply 12 to the load 22 for supplying high frequency power having a power value suitable for charging from the high frequency power supply 12 is defined as an input impedance Zt suitable for charging. In this case, the primary-side impedance converter group G1 is configured so that the impedance Zp from the output end of the high-frequency power source 12 to the load 22 approaches (preferably matches) the input impedance Zt suitable for the charging. Impedance conversion is performed on the input impedance Zin.

換言すれば、高周波電源12は、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが上記充電に適した入力インピーダンスZtである条件下で、所望の電力値の高周波電力を供給可能に構成されているとも言える。なお、上記充電に適した入力インピーダンスZtが「特定インピーダンス」に対応する。   In other words, the high frequency power supply 12 is configured to be able to supply high frequency power of a desired power value under the condition that the impedance Zp from the output terminal of the high frequency power supply 12 to the load 22 is the input impedance Zt suitable for the charging. It can be said that it is. The input impedance Zt suitable for the charging corresponds to “specific impedance”.

ここで、送電器13及び受電器23が予め定められた基準位置からずれた場合、すなわち送電器13及び受電器23の相対位置が変動した場合、送電器13の入力インピーダンスZinが変動する。すると、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが充電に適した入力インピーダンスZtからずれる場合がある。   Here, when the power transmitter 13 and the power receiver 23 deviate from a predetermined reference position, that is, when the relative position of the power transmitter 13 and the power receiver 23 varies, the input impedance Zin of the power transmitter 13 varies. Then, the impedance Zp from the output terminal of the high frequency power supply 12 to the load 22 may deviate from the input impedance Zt suitable for charging.

これに対して、本非接触電力伝送装置10は、上記相対位置の変動に追従するための構成を備えている。詳細には、第1インピーダンス変換器31の定数(変換比)は可変に構成されている。具体的には、第1インピーダンス変換器31の第1キャパシタ31bのキャパシタンスは可変となっている。なお、第2インピーダンス変換器32の定数は固定となっている。定数(変換比)は、インピーダンスとも、インダクタンスやキャパシタンスとも言える。   On the other hand, this non-contact electric power transmission apparatus 10 is equipped with the structure for tracking the fluctuation | variation of the said relative position. Specifically, the constant (conversion ratio) of the first impedance converter 31 is configured to be variable. Specifically, the capacitance of the first capacitor 31b of the first impedance converter 31 is variable. The constant of the second impedance converter 32 is fixed. The constant (conversion ratio) can be said to be impedance, inductance, or capacitance.

また、地上側機器11は、高周波電源12と第2インピーダンス変換器32との間に設けられた1次側測定器41を備えている。1次側測定器41は、高周波電源12から供給される電圧波形及び電流波形を測定し、その測定結果を電源側コントローラ14に送信する。   Further, the ground side device 11 includes a primary side measuring device 41 provided between the high frequency power source 12 and the second impedance converter 32. The primary side measuring instrument 41 measures the voltage waveform and the current waveform supplied from the high frequency power supply 12 and transmits the measurement results to the power supply side controller 14.

電源側コントローラ14は、高周波電源12から高周波電力が供給されている状況において、1次側測定器41の測定結果に基づいて、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpを算出し、その算出結果に基づいて第1インピーダンス変換器31の定数(詳細には第1キャパシタ31bのキャパシタンス)を可変制御する。例えば、電源側コントローラ14は、算出された上記インピーダンスZpが充電に適した入力インピーダンスZtを含む予め定められた許容範囲内にあるか否かを判定する。そして、電源側コントローラ14は、上記インピーダンスZpが上記許容範囲外である場合には、上記インピーダンスZpが上記許容範囲内に収まるよう第1インピーダンス変換器31の定数の可変制御を行う。   The power supply side controller 14 calculates the impedance Zp from the output end of the high frequency power supply 12 to the load 22 based on the measurement result of the primary side measuring instrument 41 in a situation where high frequency power is supplied from the high frequency power supply 12. Based on the calculation result, the constant of the first impedance converter 31 (specifically, the capacitance of the first capacitor 31b) is variably controlled. For example, the power supply side controller 14 determines whether or not the calculated impedance Zp is within a predetermined allowable range including the input impedance Zt suitable for charging. Then, when the impedance Zp is outside the allowable range, the power supply side controller 14 performs variable control of the constant of the first impedance converter 31 so that the impedance Zp falls within the allowable range.

ここで、第1インピーダンス変換器31と第2インピーダンス変換器32との間にあるインピーダンス(以降、仮想インピーダンスVZSという)が高くなるほど、第1インピーダンス変換器31に要求される定数、詳細には第1キャパシタ31bのキャパシタンス(容量)は低くなる。一方、仮想インピーダンスVZSが高くなるほど、第2インピーダンス変換器32の第2キャパシタ32bに印加される電圧は高くなる。すなわち、仮想インピーダンスVZSは、第1キャパシタ31bのキャパシタンス及び第2キャパシタ32bに印加される電圧を決定付けるパラメータである。   Here, as the impedance between the first impedance converter 31 and the second impedance converter 32 (hereinafter referred to as virtual impedance VZS) increases, a constant required for the first impedance converter 31, specifically, the first The capacitance (capacitance) of one capacitor 31b is lowered. On the other hand, the higher the virtual impedance VZS, the higher the voltage applied to the second capacitor 32b of the second impedance converter 32. That is, the virtual impedance VZS is a parameter that determines the capacitance of the first capacitor 31b and the voltage applied to the second capacitor 32b.

この点、仮想インピーダンスVZSは、高周波電源12から第2インピーダンス変換器32の第2キャパシタ32bに供給され得る高周波電力のうち最大電力値の高周波電力が第2キャパシタ32bに供給されている状況における第2キャパシタ32bへの印加電圧が許容最大電圧に近づく(好ましくは一致する)ように(高く)設定されている。換言すれば、仮想インピーダンスVZSは、第2キャパシタ32bに最大電力値の高周波電力が供給されている場合であっても第2キャパシタ32bの印加電圧が許容最大電圧を超えない範囲内で可能な限り高く設定されている。そして、各インピーダンス変換器31,32の定数は、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが充電に適した入力インピーダンスZtとなるように、仮想インピーダンスVZS及び送電器13の入力インピーダンスZinに対応させて設定されている。なお、仮想インピーダンスVZSは、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZp(充電に適した入力インピーダンスZp)よりも高い。   In this regard, the virtual impedance VZS is the first in a situation where the high frequency power having the maximum power value among the high frequency power that can be supplied from the high frequency power supply 12 to the second capacitor 32b of the second impedance converter 32 is supplied to the second capacitor 32b. The voltage applied to the two capacitors 32b is set (high) so as to approach (preferably match) the allowable maximum voltage. In other words, the virtual impedance VZS is as much as possible within the range where the applied voltage of the second capacitor 32b does not exceed the allowable maximum voltage even when the high frequency power of the maximum power value is supplied to the second capacitor 32b. It is set high. The constants of the impedance converters 31 and 32 are the virtual impedance VZS and the input impedance Zin of the power transmitter 13 so that the impedance Zp from the output terminal of the high frequency power supply 12 to the load 22 becomes the input impedance Zt suitable for charging. It is set corresponding to. The virtual impedance VZS is higher than the impedance Zp (input impedance Zp suitable for charging) from the output end of the high-frequency power supply 12 to the load 22.

ここで、許容最大電圧とは、第2キャパシタ32bの仕様に基づいて設定されるものであり、第2キャパシタ32bが正常に動作可能な電圧範囲内での印加可能な最大電圧である。許容最大電圧の一例としては、例えば第2キャパシタ32bの定格電圧(耐圧)又はその定格電圧に所定のマージンを差し引いた電圧が考えられる。また、例えば定格電圧等との関係で、第2キャパシタ32bが通常使用される使用電圧範囲が想定される場合には、当該使用電圧範囲の最大値又はそれよりも所定のマージンを差し引いた電圧を許容最大電圧としてもよい。   Here, the allowable maximum voltage is set based on the specification of the second capacitor 32b, and is the maximum voltage that can be applied within a voltage range in which the second capacitor 32b can operate normally. As an example of the allowable maximum voltage, for example, a rated voltage (withstand voltage) of the second capacitor 32b or a voltage obtained by subtracting a predetermined margin from the rated voltage can be considered. Further, for example, in the case where a use voltage range in which the second capacitor 32b is normally used is assumed in relation to the rated voltage, the maximum value of the use voltage range or a voltage obtained by subtracting a predetermined margin from the maximum value is used. The allowable maximum voltage may be used.

また、第2キャパシタ32bに供給され得る最大電力値の高周波電力とは、高周波電源12の仕様及び高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpに基づいて決まるものである。例えば、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが一定(充電に適した入力インピーダンスZt)となっている条件下においては、高周波電源12内にて設定される電力値が最大となっている場合に第2キャパシタ32bに供給される高周波電力の電力値である。また、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが変動し得る構成にあっては、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが最小値である条件下において高周波電源12内にて設定される電力値が最大となっている場合に第2キャパシタ32bに供給される高周波電力の電力値である。   The high-frequency power having the maximum power value that can be supplied to the second capacitor 32b is determined based on the specifications of the high-frequency power source 12 and the impedance Zp from the output terminal of the high-frequency power source 12 to the load 22. For example, under the condition that the impedance Zp from the output terminal of the high frequency power supply 12 to the load 22 is constant (input impedance Zt suitable for charging), the power value set in the high frequency power supply 12 is maximized. The power value of the high-frequency power supplied to the second capacitor 32b. Further, in the configuration in which the impedance Zp from the output end of the high frequency power supply 12 to the load 22 can be varied, the impedance Zp from the output end of the high frequency power supply 12 to the load 22 is in a condition where the impedance Zp is the minimum value. This is the power value of the high-frequency power supplied to the second capacitor 32b when the power value set at is the maximum.

次に本実施形態の作用について説明する。
複数のインピーダンス変換器31,32からなる1次側インピーダンス変換器群G1によるインピーダンス変換によって、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが充電に適した入力インピーダンスZtとなっている。かかる構成において、最大電力値の高周波電力が第2キャパシタ32bに供給されている状況における第2キャパシタ32bへの印加電圧が許容最大電圧となるように仮想インピーダンスVZSが高く設定されているため、インピーダンス変換に要する第1キャパシタ31bのキャパシタンスが低くなっている。
Next, the operation of this embodiment will be described.
The impedance Zp from the output terminal of the high frequency power supply 12 to the load 22 becomes the input impedance Zt suitable for charging by impedance conversion by the primary side impedance converter group G1 including a plurality of impedance converters 31 and 32. In such a configuration, since the virtual impedance VZS is set high so that the applied voltage to the second capacitor 32b becomes the allowable maximum voltage in the situation where the high-frequency power of the maximum power value is supplied to the second capacitor 32b, The capacitance of the first capacitor 31b required for conversion is low.

以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた効果を奏する。
(1)高周波電源12と送電器13との間に設けられ、且つ、互いに直列に配置された複数のインピーダンス変換器31,32からなる1次側インピーダンス変換器群G1は、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが充電に適した入力インピーダンスZtとなるようにインピーダンス変換を行う。これにより、高周波電源12から所望の電力値の高周波電力が供給されるようにすることができる。
According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects are obtained.
(1) The primary side impedance converter group G1 which is provided between the high frequency power supply 12 and the power transmitter 13 and includes a plurality of impedance converters 31 and 32 arranged in series with each other is an output of the high frequency power supply 12. Impedance conversion is performed so that the impedance Zp from the end to the load 22 becomes the input impedance Zt suitable for charging. Thereby, the high frequency power of a desired power value can be supplied from the high frequency power source 12.

また、複数のインピーダンス変換器31,32のうち送電器13に最も近い第1インピーダンス変換器31は、キャパシタンスが可変の第1キャパシタ31b(可変キャパシタ)を有している。そして、送電器13(1次側コイル13a)及び受電器23(2次側コイル23a)の相対位置の変動に応じて、第1キャパシタ31bのキャパシタンスの可変制御を行う構成とした。これにより、上記相対位置の変動が生じた場合であっても、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが充電に適した入力インピーダンスZtからずれることを抑制することができる。   The first impedance converter 31 closest to the power transmitter 13 among the plurality of impedance converters 31 and 32 has a first capacitor 31b (variable capacitor) whose capacitance is variable. And it was set as the structure which performs the variable control of the capacitance of the 1st capacitor 31b according to the fluctuation | variation of the relative position of the power transmission device 13 (primary side coil 13a) and the power receiving device 23 (secondary side coil 23a). As a result, even when the relative position fluctuates, the impedance Zp from the output end of the high frequency power supply 12 to the load 22 can be prevented from deviating from the input impedance Zt suitable for charging.

そして、第1インピーダンス変換器31と、その隣に配置された第2インピーダンス変換器32との間のインピーダンス(仮想インピーダンスVZS)は、第2インピーダンス変換器32を構成する素子(第2キャパシタ32b)が正常に動作可能な電圧範囲内で可能な限り高くなるよう設定されている。具体的には、仮想インピーダンスVZSは、高周波電源12から第2キャパシタ32bに供給され得る高周波電力のうち最大電力値の高周波電力が第2キャパシタ32bに供給されている状況における第2キャパシタ32bへの印加電圧が許容最大電圧に近づく(好ましくは一致する)よう設定されている。これにより、第2キャパシタ32bが正常に動作可能な電圧範囲内で、第1キャパシタ31bのキャパシタンスを低くすることができる。よって、比較的低いキャパシタンスの可変キャパシタを用いて、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが所望の値(例えば充電に適した入力インピーダンスZt)からずれることを抑制することができる。   And the impedance (virtual impedance VZS) between the 1st impedance converter 31 and the 2nd impedance converter 32 arrange | positioned adjacent to it is the element (2nd capacitor 32b) which comprises the 2nd impedance converter 32. Is set to be as high as possible within the normal operating voltage range. Specifically, the virtual impedance VZS is supplied from the high frequency power supply 12 to the second capacitor 32b in a situation where the maximum power value of the high frequency power that can be supplied to the second capacitor 32b is supplied to the second capacitor 32b. The applied voltage is set to approach (preferably match) the maximum allowable voltage. As a result, the capacitance of the first capacitor 31b can be lowered within a voltage range in which the second capacitor 32b can operate normally. Therefore, it is possible to suppress the impedance Zp from the output terminal of the high-frequency power source 12 to the load 22 from deviating from a desired value (for example, the input impedance Zt suitable for charging) by using a variable capacitor having a relatively low capacitance.

(2)第2インピーダンス変換器32を構成する素子としての第2キャパシタ32bは、第1インピーダンス変換器31と第2インピーダンス変換器32とを接続する電源線L1及びグランド線L2の双方に接続されている。この場合、仮想インピーダンスVZSへの印加電圧と、第2キャパシタ32bへの印加電圧とは同一であるため、仮想インピーダンスVZSが高くなった場合に、それに伴って第2キャパシタ32bへの印加電圧が高くなる。また、仮想インピーダンスVZSが高くなった場合に、第2キャパシタ32bへの印加電圧の方が、電源線L1のみに接続されている第2インダクタ32aへの印加電圧と比較して、高くなり易い場合がある。   (2) The second capacitor 32b as an element constituting the second impedance converter 32 is connected to both the power supply line L1 and the ground line L2 that connect the first impedance converter 31 and the second impedance converter 32. ing. In this case, since the voltage applied to the virtual impedance VZS and the voltage applied to the second capacitor 32b are the same, when the virtual impedance VZS increases, the voltage applied to the second capacitor 32b increases accordingly. Become. Further, when the virtual impedance VZS increases, the voltage applied to the second capacitor 32b is likely to be higher than the voltage applied to the second inductor 32a connected only to the power supply line L1. There is.

この点、本実施形態によれば、上記のように仮想インピーダンスVZSと密接に関連する第2キャパシタ32bの許容最大電圧を考慮して、仮想インピーダンスVZSが設定されている。これにより、第2インピーダンス変換器32が正常な動作可能な範囲内で、第1キャパシタ31bのキャパシタンスを好適に低くすることができる。   In this regard, according to the present embodiment, the virtual impedance VZS is set in consideration of the allowable maximum voltage of the second capacitor 32b that is closely related to the virtual impedance VZS as described above. Thereby, the capacitance of the first capacitor 31b can be suitably reduced within a range in which the second impedance converter 32 can operate normally.

(3)許容最大電圧は、第2インピーダンス変換器32を構成する素子(本実施形態では第2キャパシタ32b)の仕様(例えば定格電圧)に基づいて設定される。これにより、第2キャパシタ32bが正常に動作可能な電圧範囲を適切に設定することができ、それに合わせて、仮想インピーダンスVZS及び第1キャパシタ31bのキャパシタンスを好適に設定することができる。   (3) The allowable maximum voltage is set based on the specification (for example, rated voltage) of the element (in this embodiment, the second capacitor 32b) constituting the second impedance converter 32. As a result, the voltage range in which the second capacitor 32b can operate normally can be set appropriately, and the virtual impedance VZS and the capacitance of the first capacitor 31b can be suitably set accordingly.

(4)第2インピーダンス変換器32の定数は固定値である。これにより、比較的高い定数を容易に実現することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
(4) The constant of the second impedance converter 32 is a fixed value. Thereby, a relatively high constant can be easily realized.
In addition, you may change the said embodiment as follows.

○ 実施形態では、1次側インピーダンス変換器群G1は、2つのインピーダンス変換器31,32で構成されていたが、これに限られず、3つ以上のインピーダンス変換器で構成されていてもよい。   In the embodiment, the primary side impedance converter group G1 is configured by the two impedance converters 31 and 32, but is not limited thereto, and may be configured by three or more impedance converters.

○ 実施形態では、第2インピーダンス変換器32はLC回路で構成されていたが、これに限られず、トランスで構成されていてもよい。また、上記のように1次側インピーダンス変換器群G1が3つ以上のインピーダンス変換器で構成されている場合には、送電器13に最も近い第1インピーダンス変換器31以外のインピーダンス変換器をトランスで構成してもよい。この場合、トランスの許容最大電圧に基づいて、仮想インピーダンスVZSを設定するとよい。なお、トランスの許容最大電圧は、当該トランスの仕様に基づいて設定される。   In the embodiment, the second impedance converter 32 is configured with an LC circuit, but is not limited thereto, and may be configured with a transformer. When the primary side impedance converter group G1 is composed of three or more impedance converters as described above, an impedance converter other than the first impedance converter 31 closest to the power transmitter 13 is connected to the transformer. You may comprise. In this case, the virtual impedance VZS may be set based on the maximum allowable voltage of the transformer. The allowable maximum voltage of the transformer is set based on the specification of the transformer.

○ 実施形態では、第1インピーダンス変換器31は逆L型のLC回路であったが、これに限られず、その具体的な構成は任意である。例えばL型であってもよい。
○ 実施形態では、第2キャパシタ32bの許容最大電圧に着目したが、これに限られず、第2インダクタ32aの許容最大電圧に着目してもよい。詳細には、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpと仮想インピーダンスVZSとの差が大きくなるほど、第2インダクタ32aへの印加電圧は高くなる。この場合、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpと仮想インピーダンスVZSとの関係によっては、第2キャパシタ32bへの印加電圧が許容最大電圧を超える前に、第2インダクタ32aへの印加電圧が許容最大電圧を超える場合が生じ得る。この点に着目して、第2インダクタ32aへの印加電圧が許容最大電圧を超えないように仮想インピーダンスVZSを設定してもよい。この場合、許容最大電圧は、第2インダクタ32aの仕様に基づいて設定される。要は、第2インピーダンス変換部の素子とは、電源線L1及びグランド線L2の双方に接続されている第2キャパシタ32bに限定されず、電源線L1にのみに接続された第2インダクタ32aも含まれる。換言すれば、第2インピーダンス変換部を構成する素子が複数ある場合には、当該複数の素子のうち少なくとも1つの素子の許容最大電圧を考慮して仮想インピーダンスVZSを設定するとよい。
In the embodiment, the first impedance converter 31 is an inverted L-type LC circuit, but is not limited thereto, and the specific configuration thereof is arbitrary. For example, it may be L-shaped.
In the embodiment, attention is paid to the allowable maximum voltage of the second capacitor 32b, but the present invention is not limited to this, and the allowable maximum voltage of the second inductor 32a may be noted. Specifically, the voltage applied to the second inductor 32a increases as the difference between the impedance Zp from the output terminal of the high-frequency power source 12 to the load 22 and the virtual impedance VZS increases. In this case, depending on the relationship between the impedance Zp from the output terminal of the high frequency power supply 12 to the load 22 and the virtual impedance VZS, the voltage applied to the second inductor 32a before the voltage applied to the second capacitor 32b exceeds the allowable maximum voltage. There may be cases where the voltage exceeds the maximum allowable voltage. Focusing on this point, the virtual impedance VZS may be set so that the voltage applied to the second inductor 32a does not exceed the allowable maximum voltage. In this case, the allowable maximum voltage is set based on the specifications of the second inductor 32a. In short, the element of the second impedance converter is not limited to the second capacitor 32b connected to both the power supply line L1 and the ground line L2, and the second inductor 32a connected only to the power supply line L1 is also included. included. In other words, when there are a plurality of elements constituting the second impedance converter, the virtual impedance VZS may be set in consideration of the allowable maximum voltage of at least one element among the plurality of elements.

○ 実施形態では、電源線L1及びグランド線L2の双方に接続された素子として第2キャパシタ32bが設けられていたが、これに限られず、第2キャパシタ32bに代えてインダクタを設ける構成としてもよい。この場合、インダクタの許容最大電圧に基づいて仮想インピーダンスVZSを設定するとよい。なお、インダクタの許容最大電圧は、当該インダクタの仕様に基づいて設定される。   In the embodiment, the second capacitor 32b is provided as an element connected to both the power supply line L1 and the ground line L2. However, the present invention is not limited to this, and an inductor may be provided instead of the second capacitor 32b. . In this case, the virtual impedance VZS may be set based on the maximum allowable voltage of the inductor. Note that the allowable maximum voltage of the inductor is set based on the specification of the inductor.

○ 2次側インピーダンス変換器群G2は、受電器23の出力端から負荷22までのインピーダンスを特定抵抗値Routに近づけるようインピーダンス変換を行うものであったが、これに限られない。例えば、高周波電源12として電力源を用いる構成においては、受電器23の出力端から負荷22までのインピーダンスと、受電器23の出力端から高周波電源12までのインピーダンスとが整合するようにインピーダンス変換するものであってもよい。   The secondary side impedance converter group G2 performs impedance conversion so that the impedance from the output terminal of the power receiver 23 to the load 22 approaches the specific resistance value Rout, but is not limited thereto. For example, in a configuration using a power source as the high-frequency power source 12, impedance conversion is performed so that the impedance from the output end of the power receiver 23 to the load 22 matches the impedance from the output end of the power receiver 23 to the high-frequency power source 12. It may be a thing.

○ 第3インピーダンス変換器33及び第4インピーダンス変換器34の少なくとも一方の定数を可変にしてもよい。例えば、送電器13及び受電器23の相対位置の変動に応じて、第3インピーダンス変換器33の定数の可変制御を行い、負荷22のインピーダンスZLの変動に応じて第4インピーダンス変換器34の定数の可変制御を行う構成であってもよい。   A constant of at least one of the third impedance converter 33 and the fourth impedance converter 34 may be variable. For example, the constant of the third impedance converter 33 is variably controlled according to the change in the relative position of the power transmitter 13 and the power receiver 23, and the constant of the fourth impedance converter 34 according to the change in the impedance ZL of the load 22. It may be configured to perform the variable control.

○ 第3インピーダンス変換器33及び第4インピーダンス変換器34の少なくとも一方を省略してもよい。
○ 実施形態では、1次側インピーダンス変換器群G1は、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスが充電に適した入力インピーダンスZtに近づくようインピーダンス変換を行う構成であったが、これに限られず、例えば力率が改善される(リアクタンスが0に近づく)ように、インピーダンス変換を行う構成であってもよい。
O At least one of the third impedance converter 33 and the fourth impedance converter 34 may be omitted.
In the embodiment, the primary impedance converter group G1 is configured to perform impedance conversion so that the impedance from the output terminal of the high-frequency power source 12 to the load 22 approaches the input impedance Zt suitable for charging. For example, the impedance conversion may be performed so that the power factor is improved (reactance approaches 0).

○ また、高周波電源12として電力源を用いる場合には、1次側インピーダンス変換器群G1は、高周波電源12の出力端から負荷22までのインピーダンスZpが高周波電源12の出力インピーダンスと整合するように、送電器13の入力インピーダンスZinをインピーダンス変換するものであってもよい。この場合、1次側測定器41は、送電器13から高周波電源12に向かう反射波電力を測定する。   In addition, when a power source is used as the high frequency power source 12, the primary side impedance converter group G 1 is configured so that the impedance Zp from the output end of the high frequency power source 12 to the load 22 matches the output impedance of the high frequency power source 12. The input impedance Zin of the power transmitter 13 may be impedance-converted. In this case, the primary side measuring device 41 measures the reflected wave power from the power transmitter 13 toward the high frequency power source 12.

○ 第1キャパシタ31bのキャパシタンスの可変制御の主体は任意である。例えば車両側コントローラ24が上記可変制御を行う構成であってもよい。
○ 高周波電源12は、電圧源、電流源及び電力源のいずれであってもよい。
The subject of variable control of the capacitance of the first capacitor 31b is arbitrary. For example, the vehicle side controller 24 may be configured to perform the variable control.
The high frequency power supply 12 may be any of a voltage source, a current source, and a power source.

○ 実施形態では、送電器13の共振周波数と受電器23の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
○ 実施形態では、送電器13と受電器23とは同一の構成であったが、これに限られず、異なる構成であってもよい。
In the embodiment, the resonance frequency of the power transmitter 13 and the resonance frequency of the power receiver 23 are set to be the same. However, the present invention is not limited to this, and may be different within a range in which power transmission is possible.
In embodiment, although the power transmission device 13 and the power receiving device 23 were the same structures, it is not restricted to this, A different structure may be sufficient.

○ 実施形態では、1次側コイル13aと1次側コンデンサ13bとが並列に接続されていたが、これに限られず、直列に接続されていてもよい。同様に、2次側コイル23aと2次側コンデンサ23bとが直列に接続されていてもよい。   In embodiment, although the primary side coil 13a and the primary side capacitor | condenser 13b were connected in parallel, it is not restricted to this, You may connect in series. Similarly, the secondary coil 23a and the secondary capacitor 23b may be connected in series.

○ 実施形態では、各コンデンサ13b,23bが設けられていたが、これらを省略してもよい。この場合、各コイル13a,23aの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
○ 実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。
In the embodiment, the capacitors 13b and 23b are provided, but these may be omitted. In this case, magnetic field resonance is performed using the parasitic capacitances of the coils 13a and 23a.
In the embodiment, magnetic field resonance is used in order to realize non-contact power transmission. However, the present invention is not limited to this, and electromagnetic induction may be used.

○ 実施形態では、非接触電力伝送装置10は、車両に適用されていたが、これに限られず、他の機器に適用してもよい。例えば、携帯電話のバッテリを充電するのに適用してもよい。   In embodiment, the non-contact electric power transmission apparatus 10 was applied to the vehicle, However, It is not restricted to this, You may apply to another apparatus. For example, it may be applied to charge a battery of a mobile phone.

○ 送電器13は、1次側コイル13a及び1次側コンデンサ13bからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する1次側結合コイルとを有する構成であってもよい。同様に、受電器23は、2次側コイル23a及び2次側コンデンサ23bからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する2次側結合コイルとを有する構成であってもよい。   The power transmitter 13 may have a configuration including a resonance circuit including a primary side coil 13a and a primary side capacitor 13b, and a primary side coupling coil that is coupled to the resonance circuit by electromagnetic induction. Similarly, the power receiver 23 may include a resonance circuit including a secondary coil 23a and a secondary capacitor 23b, and a secondary coupling coil coupled to the resonance circuit by electromagnetic induction.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に記載する。
(イ)前記第2インピーダンス変換部の定数は予め定められた固定値である請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の送電機器。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(A) The power transmission device according to any one of claims 1 to 3, wherein the constant of the second impedance converter is a predetermined fixed value.

(ロ)前記第1インピーダンス変換部の定数は、前記2次側コイルに対する前記1次側コイルの相対位置の変動に応じて可変制御される請求項1〜3及び(イ)のうちいずれか一項に記載の送電機器。   (B) The constant of the first impedance converter is variably controlled in accordance with a change in the relative position of the primary coil with respect to the secondary coil. The power transmission equipment described in the section.

(ハ)前記複数のインピーダンス変換部は、前記交流電源の出力端のインピーダンスが予め定められた特定インピーダンスとなるようにインピーダンス変換するものである請求項1〜3及び(イ),(ロ)のうちいずれか一項に記載の送電機器。   (C) The plurality of impedance converters perform impedance conversion so that the impedance of the output end of the AC power supply becomes a predetermined specific impedance. The power transmission apparatus as described in any one of them.

(ニ)前記受電機器は、前記2次側コイルにて受電された交流電力が供給される負荷を備え、
前記複数のインピーダンス変換部は、前記交流電源の出力端から前記負荷までのインピーダンスが予め定められた特定インピーダンスとなるようにインピーダンス変換するものである請求項4に記載の非接触電力伝送装置。
(D) The power receiving device includes a load to which AC power received by the secondary coil is supplied,
The non-contact power transmission device according to claim 4, wherein the plurality of impedance converters perform impedance conversion so that an impedance from an output terminal of the AC power supply to the load becomes a predetermined specific impedance.

10…非接触電力伝送装置、11…地上側機器(送電機器)、12…高周波電源、13a…1次側コイル、14…電源側コントローラ、21…車両側機器(受電機器)、22…負荷、23a…2次側コイル、31…第1インピーダンス変換器、32…第2インピーダンス変換器、41…1次側測定器、L1…電源線、L2…グランド線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Non-contact electric power transmission apparatus, 11 ... Ground side apparatus (power transmission apparatus), 12 ... High frequency power supply, 13a ... Primary side coil, 14 ... Power supply side controller, 21 ... Vehicle side apparatus (power receiving apparatus), 22 ... Load, 23a ... secondary coil, 31 ... first impedance converter, 32 ... second impedance converter, 41 ... primary measuring instrument, L1 ... power supply line, L2 ... ground line.

Claims (4)

交流電力を供給可能な交流電源と、
前記交流電源から前記交流電力が供給される1次側コイルと、
を備え、2次側コイルを有する受電機器に対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、
前記交流電源と前記1次側コイルとの間に設けられ、インピーダンス変換を行う複数のインピーダンス変換部を備え、
前記複数のインピーダンス変換部は直列に配置されており、前記交流電源から供給された前記交流電力は、前記複数のインピーダンス変換部を介して前記1次側コイルに供給されるものであり、
前記複数のインピーダンス変換部のうち前記1次側コイルに最も近い第1インピーダンス変換部は、少なくともキャパシタンスが可変の可変キャパシタを有し、
前記第1インピーダンス変換部と、当該第1インピーダンス変換部に対して隣に配置された第2インピーダンス変換部との間のインピーダンスは、前記交流電源から前記第2インピーダンス変換部を構成する素子に供給され得る交流電力のうち最大電力値の交流電力が前記素子に供給されている状況において前記素子に印加される電圧が許容最大電圧に近づくよう設定されていることを特徴とする送電機器。
AC power supply capable of supplying AC power,
A primary coil to which the AC power is supplied from the AC power source;
In a power transmission device capable of transmitting the AC power in a contactless manner with respect to a power receiving device having a secondary side coil,
Provided between the AC power supply and the primary side coil, comprising a plurality of impedance conversion units for impedance conversion,
The plurality of impedance converters are arranged in series, and the AC power supplied from the AC power supply is supplied to the primary coil via the plurality of impedance converters,
The first impedance converter closest to the primary coil among the plurality of impedance converters has a variable capacitor having at least a variable capacitance,
The impedance between the first impedance converter and the second impedance converter disposed adjacent to the first impedance converter is supplied from the AC power source to the elements constituting the second impedance converter. A power transmission device, wherein a voltage applied to the element is set to approach an allowable maximum voltage in a situation where AC power having a maximum power value is supplied to the element among AC power that can be generated.
前記第2インピーダンス変換部の前記素子は、前記第1インピーダンス変換部と前記第2インピーダンス変換部とを接続する電源線及びグランド線の双方に接続されている請求項1に記載の送電機器。   The power transmission device according to claim 1, wherein the element of the second impedance converter is connected to both a power line and a ground line that connect the first impedance converter and the second impedance converter. 前記許容最大電圧は、前記第2インピーダンス変換部の前記素子の仕様に基づいて設定される請求項1又は請求項2に記載の送電機器。   The power transmission device according to claim 1 or 2, wherein the allowable maximum voltage is set based on a specification of the element of the second impedance conversion unit. 請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の送電機器と、
前記受電機器と、
を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
The power transmission device according to any one of claims 1 to 3,
The power receiving device;
A non-contact power transmission device comprising:
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