JP2015109725A - Power reception equipment and non-contact power transmission device - Google Patents

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勇人 中坪
Isato Nakatsubo
勇人 中坪
博樹 戸叶
Hiroki Togano
博樹 戸叶
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide power reception equipment and a non-contact power transmission device capable of suppressing excessive exothermic heat in an impedance converter unit.SOLUTION: A non-contact power transmission device 10 includes: an AC power supply 12 capable of outputting AC power; a primary side coil 13a to which the AC power is input; a secondary side coil 23a capable of receiving the AC power from the primary side coil 13a in a contactless manner; and a rectifier 24 for rectifying the AC power received by the secondary side coil 23a. The non-contact power transmission device 10 further includes: a DC/DC converter 25 for converting the voltage value of DC power obtained by the rectification by the rectifier 24; and a vehicle battery 22 to which the DC power having the voltage value converted by the DC/DC converter 25 is input.

Description

本発明は、受電機器及び非接触電力伝送装置に関する。   The present invention relates to a power receiving device and a non-contact power transmission apparatus.

電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば、交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器と、1次側コイルから非接触で交流電力を受電可能な2次側コイルを有する受電機器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)。かかる非接触電力伝送装置においては、例えば1次側コイルと2次側コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に非接触で交流電力が伝送される。   As a non-contact power transmission device that does not use a power cord or a power transmission cable, for example, a power transmission device having a primary coil to which AC power is input and a secondary side that can receive AC power in a non-contact manner from the primary coil What is provided with the power receiving apparatus which has a coil is known (for example, refer patent document 1). In such a non-contact power transmission device, AC power is transmitted from a power transmitting device to a power receiving device in a non-contact manner, for example, by magnetic resonance between the primary side coil and the secondary side coil.

また、特許文献1に記載の受電機器は、2次側コイルによって受電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部を備えている。AC/DC変換部によって変換された直流電力がバッテリに入力されることにより当該バッテリが充電される。   Moreover, the power receiving apparatus described in Patent Document 1 includes an AC / DC conversion unit that converts AC power received by the secondary coil into DC power. When the DC power converted by the AC / DC converter is input to the battery, the battery is charged.

特開2009−106136号公報JP 2009-106136 A

ここで、例えばAC/DC変換部に、スイッチング素子を有するインピーダンス変換部を設け、当該スイッチング素子を周期的にオンオフさせることにより、AC/DC変換部の入力インピーダンス等を所望の値にすることが考えられる。この場合、インピーダンス変換部が発熱することが想定される。インピーダンス変換部が過度に発熱すると、AC/DC変換部の入力インピーダンス等が所望の値からずれてしまう等といった不都合が生じ得る。   Here, for example, an impedance conversion unit having a switching element is provided in the AC / DC conversion unit, and the input impedance of the AC / DC conversion unit can be set to a desired value by periodically turning on and off the switching element. Conceivable. In this case, it is assumed that the impedance converter generates heat. If the impedance converter generates excessive heat, there may be inconveniences such as the input impedance of the AC / DC converter deviating from a desired value.

本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、インピーダンス変換部の過度の発熱を抑制できる受電機器及び非接触電力伝送装置を提供することである。   The objective of this invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and is providing the power receiving apparatus and non-contact electric power transmission apparatus which can suppress the excessive heat_generation | fever of an impedance conversion part.

上記目的を達成する受電機器は、交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能なものであって、前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルと、前記2次側コイルによって受電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部と、を備え、前記AC/DC変換部は、第1スイッチング素子を有し、当該第1スイッチング素子が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第1インピーダンス変換部と、第2スイッチング素子を有し、当該第2スイッチング素子が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第2インピーダンス変換部と、前記第1インピーダンス変換部の温度を測定する測定部と、を備え、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は並列に接続されており、前記第1スイッチング素子が周期的にオンオフしている状況において前記測定部により測定された前記第1インピーダンス変換部の温度が予め定められた閾値温度以上となった場合に、第2スイッチング素子の周期的なオンオフが行われることを特徴とする。   The power receiving device that achieves the above object is capable of receiving the AC power in a non-contact manner from a power transmitting device having a primary coil to which AC power is input, and the AC that is input to the primary coil. A secondary coil that can receive power in a contactless manner, and an AC / DC converter that converts AC power received by the secondary coil into DC power, wherein the AC / DC converter A first impedance conversion unit that includes one switching element and performs impedance conversion by periodically turning on and off the first switching element; and a second switching element that periodically turns on and off. A second impedance converter that performs impedance conversion, and a measurement unit that measures the temperature of the first impedance converter. The dance conversion unit and the second impedance conversion unit are connected in parallel, and the temperature of the first impedance conversion unit measured by the measurement unit in a situation where the first switching element is periodically turned on and off is obtained. When the temperature exceeds a predetermined threshold temperature, the second switching element is periodically turned on and off.

かかる構成によれば、第1インピーダンス変換部の温度が閾値温度以上となった場合、第2スイッチング素子が周期的にオンオフする。これにより、第2インピーダンス変換部に電流が流れるため、第1インピーダンス変換部に流れる電流値が小さくなる。よって、第1インピーダンス変換部にて発生する発熱量が小さくなるため、第1インピーダンス変換部の過度な発熱を抑制できる。   According to such a configuration, when the temperature of the first impedance converter becomes equal to or higher than the threshold temperature, the second switching element is periodically turned on / off. Thereby, since a current flows through the second impedance conversion unit, a current value flowing through the first impedance conversion unit becomes small. Accordingly, since the amount of heat generated in the first impedance conversion unit is reduced, excessive heat generation in the first impedance conversion unit can be suppressed.

上記受電機器について、前記第1スイッチング素子の周期的なオンオフは、前記測定部により測定された前記第1インピーダンス変換部の温度が前記閾値温度以上となった場合であっても継続されるとよい。かかる構成によれば、第1インピーダンス変換部の温度が閾値温度以上となった場合であっても、第1スイッチング素子の周期的なオンオフは継続されるため、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双方に電流が流れることとなる。これにより、電流の分散化を図ることができ、各インピーダンス変換部のいずれか一方のみが過度に発熱するといった事態を回避できる。   Regarding the power receiving device, the periodic switching on and off of the first switching element may be continued even when the temperature of the first impedance converter measured by the measuring unit is equal to or higher than the threshold temperature. . According to such a configuration, even when the temperature of the first impedance conversion unit is equal to or higher than the threshold temperature, the first switching element and the second impedance are continuously switched on and off because the first switching element is periodically turned on and off. Current will flow through both of the converters. As a result, the current can be distributed, and it is possible to avoid a situation in which only one of the impedance converters excessively generates heat.

上記受電機器について、前記第1インピーダンス変換部は、半導体素子を有し、前記測定部は、前記第1インピーダンス変換部の温度として前記半導体素子の温度を測定するとよい。かかる構成によれば、半導体素子の温度に基づいて第2スイッチング素子のオンオフ制御を行うことを通じて、半導体素子の温度が正常に動作できないような温度にならないようにすることができる。なお、半導体素子には、第1スイッチング素子が含まれる。   In the power receiving device, the first impedance conversion unit may include a semiconductor element, and the measurement unit may measure the temperature of the semiconductor element as the temperature of the first impedance conversion unit. According to such a configuration, it is possible to prevent the temperature of the semiconductor element from becoming a temperature at which the semiconductor element cannot operate normally by performing on / off control of the second switching element based on the temperature of the semiconductor element. The semiconductor element includes a first switching element.

上記受電機器について、前記閾値温度を第1閾値温度とすると、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の双方が周期的にオンオフしている状況において前記測定部により測定された前記第1インピーダンス変換部の温度が前記第1閾値温度よりも低い第2閾値温度となった場合に、前記第2スイッチング素子の周期的なオンオフが停止するとよい。かかる構成によれば、第1インピーダンス変換部の温度が比較的低い場合には、第2スイッチング素子の周期的なオンオフが停止することにより、当該第2スイッチング素子のスイッチング損失分だけ損失を軽減できる。よって、第1インピーダンス変換部の温度が比較的高い状況においては、各スイッチング素子の双方を周期的にオンオフさせることを通じて、第1インピーダンス変換部の温度の上昇を抑制する一方、第1インピーダンス変換部の温度が比較的低い状況においては、第2スイッチング素子の周期的なオンオフを停止させることを通じて、損失の軽減を図ることができる。   For the power receiving device, when the threshold temperature is a first threshold temperature, the first impedance measured by the measurement unit in a situation where both the first switching element and the second switching element are periodically turned on and off. When the temperature of the conversion unit becomes the second threshold temperature lower than the first threshold temperature, the periodic switching on and off of the second switching element may be stopped. According to this configuration, when the temperature of the first impedance converter is relatively low, the periodic switching on / off of the second switching element is stopped, so that the loss can be reduced by the switching loss of the second switching element. . Therefore, in a situation where the temperature of the first impedance conversion unit is relatively high, the temperature of the first impedance conversion unit is suppressed by periodically turning on and off both switching elements, while the first impedance conversion unit In a situation where the temperature is relatively low, loss can be reduced by stopping the on / off of the second switching element periodically.

上記受電機器について、前記AC/DC変換部は、前記2次側コイルによって受電された交流電力を整流する整流部と、前記整流部によって整流された直流電力が入力されるものであって、前記第1インピーダンス変換部及び前記第2インピーダンス変換部を有するDC/DCコンバータと、を備え、前記第1インピーダンス変換部は、前記第1スイッチング素子を有する第1チョッパ回路であり、前記第2インピーダンス変換部は、前記第2スイッチング素子を有する第2チョッパ回路であるとよい。かかる構成によれば、第1チョッパ回路の温度が閾値温度以上となった場合に第2チョッパ回路を動作させることを通じて、第1チョッパ回路が過度に発熱することを抑制できる。   For the power receiving device, the AC / DC converter is a rectifier that rectifies AC power received by the secondary coil, and DC power that is rectified by the rectifier is input, A DC / DC converter having a first impedance converter and the second impedance converter, wherein the first impedance converter is a first chopper circuit having the first switching element, and the second impedance converter. The unit may be a second chopper circuit having the second switching element. According to such a configuration, it is possible to suppress the first chopper circuit from excessively generating heat by operating the second chopper circuit when the temperature of the first chopper circuit becomes equal to or higher than the threshold temperature.

上記目的を達成する非接触電力伝送装置は、交流電力が入力される1次側コイルと、前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルと、前記2次側コイルによって受電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部と、を備え、前記AC/DC変換部は、第1スイッチング素子を有し、当該第1スイッチング素子が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第1インピーダンス変換部と、第2スイッチング素子を有し、当該第2スイッチング素子が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第2インピーダンス変換部と、前記第1インピーダンス変換部の温度を測定する測定部と、を備え、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は並列に接続されており、前記非接触電力伝送装置は、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオンオフ制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記第1スイッチング素子が周期的にオンオフしている状況において前記測定部により測定された前記第1インピーダンス変換部の温度が予め定められた閾値温度以上となった場合に、第2スイッチング素子を周期的にオンオフさせることを特徴とする。   A non-contact power transmission device that achieves the above object includes a primary coil to which AC power is input, a secondary coil that can receive the AC power input to the primary coil in a non-contact manner, An AC / DC converter that converts AC power received by the secondary coil into DC power, and the AC / DC converter includes a first switching element, and the first switching element is periodic. A first impedance conversion unit that performs impedance conversion by turning on and off, a second impedance conversion unit that includes a second switching element, and that performs impedance conversion by periodically turning on and off the second switching element; A measurement unit that measures the temperature of the one impedance conversion unit, and the first impedance conversion unit and the second impedance conversion unit are in parallel The contactless power transmission device includes a control unit that performs on / off control of the first switching element and the second switching element, and the control unit periodically turns on and off the first switching element. The second switching element is periodically turned on and off when the temperature of the first impedance conversion unit measured by the measurement unit is equal to or higher than a predetermined threshold temperature.

かかる構成によれば、第1インピーダンス変換部の温度が閾値温度以上となった場合、第2スイッチング素子が周期的にオンオフする。これにより、第2インピーダンス変換部に電流が流れるため、第1インピーダンス変換部に流れる電流値が小さくなる。よって、第1インピーダンス変換部にて発生する発熱量が小さくなるため、第1インピーダンス変換部の過度な発熱を抑制できる。   According to such a configuration, when the temperature of the first impedance converter becomes equal to or higher than the threshold temperature, the second switching element is periodically turned on / off. Thereby, since a current flows through the second impedance conversion unit, a current value flowing through the first impedance conversion unit becomes small. Accordingly, since the amount of heat generated in the first impedance conversion unit is reduced, excessive heat generation in the first impedance conversion unit can be suppressed.

この発明によれば、インピーダンス変換部の過度の発熱を抑制できる。   According to the present invention, excessive heat generation in the impedance converter can be suppressed.

受電機器及び非接触電力伝送装置の回路図。The circuit diagram of a receiving device and a non-contact electric power transmission apparatus. DC/DCコンバータ及びその周辺の回路図。The DC / DC converter and its peripheral circuit diagram. 受電側コントローラにて実行される温度対応処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the temperature corresponding | compatible process performed with the receiving side controller. 第1スイッチング素子の温度変化を示すグラフ。The graph which shows the temperature change of a 1st switching element.

以下、受電機器(受電装置)及び非接触電力伝送装置(非接触電力伝送システム)を車両に適用した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は、非接触で電力伝送が可能な送電機器11(地上側機器、1次側機器)及び受電機器21(車両側機器、2次側機器)を備えている。送電機器11は地上に設けられており、受電機器21は車両に搭載されている。
Hereinafter, an embodiment in which a power receiving device (power receiving device) and a non-contact power transmission device (non-contact power transmission system) are applied to a vehicle will be described.
As shown in FIG. 1, the non-contact power transmission device 10 includes a power transmission device 11 (ground side device, primary side device) and a power receiving device 21 (vehicle side device, secondary side device) capable of non-contact power transmission. It has. The power transmission device 11 is provided on the ground, and the power receiving device 21 is mounted on the vehicle.

送電機器11は、予め定められた周波数の交流電力を出力可能な交流電源12を備えている。交流電源12は、インフラとしての系統電源から系統電力が入力された場合に、当該系統電力を交流電力に変換し、その変換された交流電力を出力可能に構成されている。また、交流電源12は、電力値が異なる複数種類の交流電力を出力可能に構成されている。なお、本実施形態において、交流電源12は、例えば電圧源である。   The power transmission device 11 includes an AC power supply 12 that can output AC power having a predetermined frequency. The AC power supply 12 is configured to be able to convert the system power into AC power and output the converted AC power when the system power is input from the system power supply as the infrastructure. The AC power supply 12 is configured to be capable of outputting a plurality of types of AC power having different power values. In the present embodiment, the AC power source 12 is, for example, a voltage source.

交流電源12から出力された交流電力は、非接触で受電機器21に伝送され、受電機器21に設けられた車両用バッテリ22の充電に用いられる。具体的には、非接触電力伝送装置10は、送電機器11及び受電機器21間の電力伝送を行うものとして、送電機器11に設けられた送電器13と、受電機器21に設けられた受電器23とを備えている。   The AC power output from the AC power supply 12 is transmitted to the power receiving device 21 in a non-contact manner, and used for charging the vehicle battery 22 provided in the power receiving device 21. Specifically, the non-contact power transmission apparatus 10 performs power transmission between the power transmission device 11 and the power reception device 21, and includes a power transmitter 13 provided in the power transmission device 11 and a power receiver provided in the power reception device 21. 23.

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からなる共振回路を有している。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からなる共振回路を有している。両共振回路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 coil 13a and a primary capacitor 13b connected in parallel. The power receiver 23 has a resonance circuit including a secondary coil 23a and a secondary capacitor 23b connected in parallel. The resonant frequencies of both resonant circuits are set to be the same.

また、送電機器11は、交流電源12と送電器13(1次側コイル13a)とを接続する電力線EL11,EL12を備えている。送電機器11の第1電力線EL11は、交流電源12の一端と、送電器13の一方の入力端(1次側コイル13aの一端)とを接続している。送電機器11の第2電力線EL12は、交流電源12の他端と、送電器13の他方の入力端(1次側コイル13aの他端)とを接続している。これにより、交流電源12から出力された交流電力は送電器13に入力される。   In addition, the power transmission device 11 includes power lines EL11 and EL12 that connect the AC power source 12 and the power transmitter 13 (primary coil 13a). The first power line EL11 of the power transmission device 11 connects one end of the AC power source 12 and one input end of the power transmitter 13 (one end of the primary coil 13a). The second power line EL12 of the power transmission device 11 connects the other end of the AC power source 12 and the other input end of the power transmitter 13 (the other end of the primary coil 13a). Thereby, the AC power output from the AC power supply 12 is input to the power transmitter 13.

かかる構成によれば、送電器13及び受電器23の相対位置が磁場共鳴可能な位置にある状況において、交流電力が送電器13(1次側コイル13a)に入力された場合、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から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から交流電力を受電する。   According to such a configuration, when AC power is input to the power transmitter 13 (primary coil 13a) in a situation where the relative position between the power transmitter 13 and the power receiver 23 is in a position where magnetic resonance can occur, The power receiver 23 (secondary coil 23a) performs magnetic field resonance. As a result, the power receiver 23 receives part of the energy from the power transmitter 13. That is, the power receiver 23 receives AC power from the power transmitter 13.

ちなみに、交流電源12から出力される交流電力の周波数は、送電器13及び受電器23間にて電力伝送が可能となるよう、送電器13及び受電器23の共振周波数に対応させて設定されている。例えば、交流電力の周波数は、送電器13及び受電器23の共振周波数と同一に設定されている。なお、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で、交流電力の周波数と、送電器13及び受電器23の共振周波数とがずれていてもよい。   Incidentally, the frequency of the AC power output from the AC power supply 12 is set corresponding to the resonance frequency of the power transmitter 13 and the power receiver 23 so that power transmission is possible between the power transmitter 13 and the power receiver 23. Yes. For example, the frequency of AC power is set to be the same as the resonance frequency of the power transmitter 13 and the power receiver 23. In addition, it is not restricted to this, The frequency of alternating current power and the resonant frequency of the power transmission device 13 and the power receiving device 23 may have shifted | deviated within the range which can be transmitted.

なお、説明の便宜上、以降の説明においては、送電器13と受電器23とは、予め定められた基準位置に配置されており、両者は位置ずれしていないものとする。
受電機器21は、受電器23と車両用バッテリ22とを接続する2つの電力線EL21,EL22を備えている。受電機器21の第1電力線EL21は、受電器23の一方の出力端(2次側コイル23aの一端)と車両用バッテリ22の一端を接続している。受電機器21の第2電力線EL22は、受電器23の他方の出力端(2次側コイル23aの他端)と車両用バッテリ22の他端を接続している。
For convenience of explanation, in the following explanation, it is assumed that the power transmitter 13 and the power receiver 23 are arranged at a predetermined reference position and are not displaced.
The power receiving device 21 includes two power lines EL21 and EL22 that connect the power receiver 23 and the vehicle battery 22. The first power line EL <b> 21 of the power receiving device 21 connects one output end of the power receiver 23 (one end of the secondary coil 23 a) and one end of the vehicle battery 22. The second power line EL22 of the power receiving device 21 connects the other output end of the power receiver 23 (the other end of the secondary coil 23a) and the other end of the vehicle battery 22.

受電機器21は、受電器23によって受電された交流電力(以降単に受電電力ともいう)を直流電力に変換するAC/DC変換部として、受電電力を整流する整流器(整流部)24と、整流器24と車両用バッテリ22との間に設けられたDC/DCコンバータ25とを備えている。つまり、本実施形態では、整流器24とDC/DCコンバータ25とがAC/DC変換部を構成している。   The power receiving device 21 includes a rectifier (rectifier unit) 24 that rectifies the received power as an AC / DC conversion unit that converts AC power (hereinafter also simply referred to as received power) received by the power receiver 23 into DC power, and a rectifier 24. And a DC / DC converter 25 provided between the vehicle battery 22 and the vehicle battery 22. That is, in this embodiment, the rectifier 24 and the DC / DC converter 25 constitute an AC / DC conversion unit.

DC/DCコンバータ25は、整流器24によって整流された直流電力が入力されるものであって、当該直流電力の電圧値変換を行う。DC/DCコンバータ25によって電圧値変換された直流電力(AC/DC変換部から出力された直流電力)が車両用バッテリ22に入力されることによって車両用バッテリ22が充電される。   The DC / DC converter 25 receives DC power rectified by the rectifier 24 and performs voltage value conversion of the DC power. The direct current power converted by the DC / DC converter 25 (direct current power output from the AC / DC conversion unit) is input to the vehicle battery 22, whereby the vehicle battery 22 is charged.

送電機器11は、交流電源12等の制御を行う送電側コントローラ14を備えている。送電側コントローラ14は、交流電源12のオンオフ制御を行うとともに、交流電源12から出力される交流電力の電力値を制御する。   The power transmission device 11 includes a power transmission side controller 14 that controls the AC power source 12 and the like. The power transmission side controller 14 controls on / off of the AC power supply 12 and controls the power value of the AC power output from the AC power supply 12.

受電機器21は、送電側コントローラ14と無線通信可能な受電側コントローラ26を備えている。各コントローラ14,26は、互いに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。本実施形態では、受電側コントローラ26が制御部に対応する。   The power receiving device 21 includes a power receiving side controller 26 capable of wireless communication with the power transmitting side controller 14. The controllers 14 and 26 start or end power transmission through the exchange of information with each other. In the present embodiment, the power receiving side controller 26 corresponds to the control unit.

図1に示すように、非接触電力伝送装置10は、交流電源12から車両用バッテリ22までの間に設けられた複数のインピーダンス変換器31,32を備えている。詳細には、非接触電力伝送装置10は、送電機器11に設けられた1次側インピーダンス変換器31と、受電機器21に設けられた2次側インピーダンス変換器32(2次側インピーダンス変換部)とを備えている。1次側インピーダンス変換器31は、交流電源12と送電器13との間に設けられており、2次側インピーダンス変換器32は、受電器23と整流器24との間に設けられている。   As shown in FIG. 1, the non-contact power transmission device 10 includes a plurality of impedance converters 31 and 32 provided between the AC power supply 12 and the vehicle battery 22. Specifically, the non-contact power transmission apparatus 10 includes a primary side impedance converter 31 provided in the power transmission device 11 and a secondary side impedance converter 32 (secondary side impedance conversion unit) provided in the power receiving device 21. And. The primary side impedance converter 31 is provided between the AC power supply 12 and the power transmitter 13, and the secondary side impedance converter 32 is provided between the power receiver 23 and the rectifier 24.

各インピーダンス変換器31,32は、例えばインダクタ及びキャパシタを有するLC回路で構成されている。詳細には、1次側インピーダンス変換器31は、交流電源12から送電器13に向かう2つの電力線EL11,EL12上に設けられた第1インダクタ31a,31bと、当該第1インダクタ31a,31bに対して後段に設けられ、第1インダクタ31a,31bに対して並列に接続された第1キャパシタ31cと、を有するLC回路である。   Each impedance converter 31 and 32 is comprised by LC circuit which has an inductor and a capacitor, for example. In detail, the primary side impedance converter 31 is provided with respect to the first inductors 31a and 31b provided on the two power lines EL11 and EL12 from the AC power source 12 to the power transmitter 13, and the first inductors 31a and 31b. And a first capacitor 31c provided in a subsequent stage and connected in parallel to the first inductors 31a and 31b.

2次側インピーダンス変換器32は、受電器23から車両用バッテリ22に向かう2つの電力線EL21,EL22上に設けられた第2インダクタ32a,32bと、当該第2インダクタ32a,32bに対して前段に設けられ、第2インダクタ32a,32bに対して並列に接続された第2キャパシタ32cと、を有するLC回路である。   The secondary-side impedance converter 32 includes two inductors 32a and 32b provided on the two power lines EL21 and EL22 heading from the power receiver 23 to the vehicle battery 22, and upstream of the second inductors 32a and 32b. The LC circuit includes a second capacitor 32c provided and connected in parallel to the second inductors 32a and 32b.

ちなみに、本実施形態では、各インピーダンス変換器31,32の定数(インピーダンス)は固定値である。なお、定数とは、変換比ともインダクタンスやキャパシタンスとも言える。   Incidentally, in this embodiment, the constants (impedances) of the impedance converters 31 and 32 are fixed values. The constant can be said to be a conversion ratio, inductance, or capacitance.

ここで、本発明者らは、受電器23(2次側コイル23a)の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスの実部が、送電器13及び受電器23間の伝送効率に寄与していることを見出した。具体的には、受電器23の出力端から車両用バッテリ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が存在することを見出した。   Here, the present inventors have contributed to the transmission efficiency between the power transmitter 13 and the power receiver 23 by the real part of the impedance from the output end of the power receiver 23 (secondary coil 23a) to the vehicle battery 22. I found out. Specifically, it has been found that a specific resistance value Rout having 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 vehicle battery 22. .

詳細には、仮に送電器13の入力端に仮想負荷Xを設けた場合において、仮想負荷X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Xまでの抵抗値をRbとすると、特定抵抗値Routは√(Ra×Rb)である。   Specifically, if a virtual load X is provided at the input end of the power transmitter 13, the resistance value of the virtual load X is Ra, and from the power receiver 23 (specifically, the output end of the power receiver 23) to the virtual load X. When the resistance value of Rb is Rb, the specific resistance value Rout is √ (Ra × Rb).

2次側インピーダンス変換器32は、上記知見に基づいて、受電器23の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンス(2次側インピーダンス変換器32の入力端のインピーダンス)が特定抵抗値Routに近づく(好ましくは一致する)ように、整流器24の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスをインピーダンス変換する。   Based on the above knowledge, the secondary impedance converter 32 has an impedance from the output end of the power receiver 23 to the vehicle battery 22 (impedance at the input end of the secondary impedance converter 32) approaches the specific resistance value Rout. The impedance from the input end of the rectifier 24 to the vehicle battery 22 is impedance-converted so as to (preferably match).

ここで、交流電源12から出力される交流電力の電力値は、交流電源12の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンス(1次側インピーダンス変換器31の入力端のインピーダンス)に依存する。   Here, the power value of the AC power output from the AC power supply 12 depends on the impedance from the output terminal of the AC power supply 12 to the vehicle battery 22 (impedance at the input terminal of the primary side impedance converter 31).

かかる構成において、1次側インピーダンス変換器31は、交流電源12から所望の電力値の交流電力が出力されるべく、受電器23の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが特定抵抗値Routに近づいている状況における送電器13の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスをインピーダンス変換する。   In such a configuration, the primary-side impedance converter 31 has an impedance from the output terminal of the power receiver 23 to the vehicle battery 22 at the specific resistance value Rout so that AC power having a desired power value is output from the AC power supply 12. Impedance conversion is performed on the impedance from the input end of the power transmitter 13 to the vehicle battery 22 in the approaching situation.

例えば、交流電源12から所望の電力値の交流電力が出力されるための交流電源12の出力端から車両用バッテリ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31は、交流電源12の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンス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の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスをインピーダンス変換する。   For example, an impedance from the output terminal of the AC power supply 12 for outputting AC power of a desired power value from the AC power supply 12 to the vehicle battery 22 is set as an input impedance Zt suitable for charging. In this case, the primary-side impedance converter 31 is configured so that the impedance from the output terminal of the AC power supply 12 to the vehicle battery 22 approaches (preferably matches) the input impedance Zt suitable for the charging. Impedance conversion is performed on the impedance from the input terminal to the vehicle battery 22.

換言すれば、交流電源12は、交流電源12の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンス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、所望の電力値の交流電力を出力可能に構成されているとも言える。   In other words, the AC power supply 12 is configured to output AC power having a desired power value under the condition that the impedance from the output terminal of the AC power supply 12 to the vehicle battery 22 is the input impedance Zt suitable for the charging. It can be said that it is done.

次に、DC/DCコンバータ25の詳細な構成について説明する。
図2に示すように、DC/DCコンバータ25は、第1スイッチング素子Q1を有する第1チョッパ回路41と、第2スイッチング素子Q2を有する第2チョッパ回路42とを備えている。各スイッチング素子Q1,Q2は例えばn型のパワーMOSFETで構成されている。第1チョッパ回路41が第1インピーダンス変換部に対応し、第2チョッパ回路42が第2インピーダンス変換部に対応する。
Next, a detailed configuration of the DC / DC converter 25 will be described.
As shown in FIG. 2, the DC / DC converter 25 includes a first chopper circuit 41 having a first switching element Q1 and a second chopper circuit 42 having a second switching element Q2. Each of the switching elements Q1, Q2 is composed of, for example, an n-type power MOSFET. The first chopper circuit 41 corresponds to the first impedance converter, and the second chopper circuit 42 corresponds to the second impedance converter.

各チョッパ回路41,42は、互いに並列に接続されている。詳細には、第1電力線EL21は、二又に分岐した第1分岐線EL21a及び第2分岐線EL21bを有している。そして、第1チョッパ回路41は、第1分岐線EL21a上に設けられ、互いに直列に接続された第1コイルL1及び第1ダイオードD1を備えている。第1ダイオードD1は、順方向に接続されており、詳細にはアノードが第1コイルL1の一端に接続されており、カソードがDC/DCコンバータ25の出力端を介して車両用バッテリ22の一端に接続されている。   The chopper circuits 41 and 42 are connected in parallel to each other. Specifically, the first power line EL21 includes a first branch line EL21a and a second branch line EL21b that are bifurcated. The first chopper circuit 41 includes a first coil L1 and a first diode D1 provided on the first branch line EL21a and connected in series to each other. The first diode D1 is connected in the forward direction. Specifically, the anode is connected to one end of the first coil L1, and the cathode is connected to one end of the vehicle battery 22 via the output end of the DC / DC converter 25. It is connected to the.

第1チョッパ回路41の第1スイッチング素子Q1は、第1コイルL1及び第1ダイオードD1に対して並列に接続されている。第1スイッチング素子Q1のドレインは、第1分岐線EL21aにおける第1コイルL1及び第1ダイオードD1の接続部分に接続されており、第1スイッチング素子Q1のソースは第2電力線EL22に接続されている。   The first switching element Q1 of the first chopper circuit 41 is connected in parallel to the first coil L1 and the first diode D1. The drain of the first switching element Q1 is connected to the connection portion of the first coil L1 and the first diode D1 in the first branch line EL21a, and the source of the first switching element Q1 is connected to the second power line EL22. .

第2チョッパ回路42は、第2分岐線EL21b上に設けられ、互いに直列に接続された第2コイルL2及び第2ダイオードD2を備えている。第2ダイオードD2は、順方向に接続されており、詳細にはアノードが第2コイルL2の一端に接続されており、カソードがDC/DCコンバータ25の出力端を介して車両用バッテリ22の一端に接続されている。   The second chopper circuit 42 includes a second coil L2 and a second diode D2 provided on the second branch line EL21b and connected in series to each other. The second diode D2 is connected in the forward direction. Specifically, the anode is connected to one end of the second coil L2, and the cathode is connected to one end of the vehicle battery 22 via the output end of the DC / DC converter 25. It is connected to the.

第2チョッパ回路42の第2スイッチング素子Q2は、第2コイルL2及び第2ダイオードD2に対して並列に接続されている。第2スイッチング素子Q2のドレインは、第2分岐線EL21bにおける第2コイルL2及び第2ダイオードD2の接続部分に接続されており、第2スイッチング素子Q2のソースは第2電力線EL22に接続されている。   The second switching element Q2 of the second chopper circuit 42 is connected in parallel to the second coil L2 and the second diode D2. The drain of the second switching element Q2 is connected to the connection portion of the second branch line EL21b between the second coil L2 and the second diode D2, and the source of the second switching element Q2 is connected to the second power line EL22. .

また、DC/DCコンバータ25は、各チョッパ回路41,42の前段に設けられた第1コンデンサC1と、各チョッパ回路41,42の後段に設けられた第2コンデンサC2とを備えている。   In addition, the DC / DC converter 25 includes a first capacitor C1 provided in front of each chopper circuit 41, 42 and a second capacitor C2 provided in the subsequent stage of each chopper circuit 41, 42.

かかる構成によれば、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2の少なくとも一方のスイッチング素子が周期的にオンオフ(スイッチング、チョッピング)すると、整流器24によって整流された直流電力が、車両用バッテリ22のバッテリ電圧と同一電圧の直流電力に変換される。この場合、DC/DCコンバータ25の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスである変換インピーダンスZqは、スイッチング素子のオンオフのデューティ比に依存する。詳細には、例えば上記スイッチング素子のオンオフのデューティ比が小さくなる(つまり1周期あたりのスイッチング素子のオン時間が短くなる)と、変換インピーダンスZqが高くなる。つまり、DC/DCコンバータ25は、各スイッチング素子Q1,Q2の少なくとも一方が周期的にオンオフすることにより、変換インピーダンスZqが所定の値となるようにインピーダンス変換するものである。なお、変換インピーダンスZqは、DC/DCコンバータ25の入力インピーダンスとも言える。   According to this configuration, when at least one of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 is periodically turned on / off (switching or chopping), the DC power rectified by the rectifier 24 is supplied to the vehicle battery 22. It is converted into DC power having the same voltage as the battery voltage. In this case, the conversion impedance Zq, which is the impedance from the input terminal of the DC / DC converter 25 to the vehicle battery 22, depends on the duty ratio of the switching element. Specifically, for example, when the on / off duty ratio of the switching element is small (that is, the on-time of the switching element per period is short), the conversion impedance Zq is high. That is, the DC / DC converter 25 performs impedance conversion so that the conversion impedance Zq becomes a predetermined value when at least one of the switching elements Q1 and Q2 is periodically turned on and off. The conversion impedance Zq can also be said to be the input impedance of the DC / DC converter 25.

ちなみに、DC/DCコンバータ25の入力電力値が同一の条件下では、第1スイッチング素子Q1のみが周期的にオンオフしている場合と比較して、各スイッチング素子Q1,Q2の双方が周期的にオンオフしている方が、第1チョッパ回路41に流れる電流値が小さくなり、且つ、第2チョッパ回路42に流れる電流値が大きくなる。   Incidentally, when the input power value of the DC / DC converter 25 is the same, both of the switching elements Q1, Q2 are periodically compared with the case where only the first switching element Q1 is periodically turned on / off. When turned on and off, the current value flowing through the first chopper circuit 41 decreases, and the current value flowing through the second chopper circuit 42 increases.

ここで、車両用バッテリ22は、入力される直流電力の電力値に応じてインピーダンスが変動する変動負荷である。このため、交流電源12から出力される交流電力の電力値が変動した場合、車両用バッテリ22のインピーダンスは変動する。   Here, the vehicle battery 22 is a variable load whose impedance fluctuates according to the power value of the input DC power. For this reason, when the power value of the AC power output from the AC power supply 12 varies, the impedance of the vehicle battery 22 varies.

これに対して、受電側コントローラ26は、各スイッチング素子Q1,Q2のオンオフ制御(ゲート電圧の制御)が可能に構成されている。そして、受電側コントローラ26は、DC/DCコンバータ25の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが一定値(特定インピーダンスZqt)に近づく(好ましくは一致する)ように、車両用バッテリ22のインピーダンスの変動に応じて各スイッチング素子Q1,Q2の少なくとも一方のオンオフのデューティ比を調整する。なお、各スイッチング素子Q1,Q2の初期状態(周期的にオンオフしていない状態)はオフ状態である。   On the other hand, the power receiving side controller 26 is configured to be capable of on / off control (control of gate voltage) of the switching elements Q1 and Q2. The power receiving side controller 26 then adjusts the impedance of the vehicle battery 22 so that the impedance from the input end of the DC / DC converter 25 to the vehicle battery 22 approaches (preferably matches) a constant value (specific impedance Zqt). The on / off duty ratio of at least one of the switching elements Q1, Q2 is adjusted according to the fluctuation. Note that the initial state of each of the switching elements Q1, Q2 (the state in which they are not periodically turned on / off) is the off state.

かかる構成において、2次側インピーダンス変換器32の定数は、特定インピーダンスZqtに対応させて設定されている。詳細には、2次側インピーダンス変換器32の定数は、変換インピーダンスZqが特定インピーダンスZqtである場合に受電器23の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが特定抵抗値Routとなるように設定されている。   In this configuration, the constant of the secondary side impedance converter 32 is set in correspondence with the specific impedance Zqt. Specifically, the constant of the secondary side impedance converter 32 is set so that the impedance from the output terminal of the power receiver 23 to the vehicle battery 22 becomes the specific resistance value Rout when the conversion impedance Zq is the specific impedance Zqt. Has been.

図2に示すように、受電機器21は、第1チョッパ回路41の温度を測定する温度センサ43を備えている。温度センサ43は、第1チョッパ回路41の温度として第1スイッチング素子Q1の温度Tを測定し、その測定結果を受電側コントローラ26に送信する。   As shown in FIG. 2, the power receiving device 21 includes a temperature sensor 43 that measures the temperature of the first chopper circuit 41. The temperature sensor 43 measures the temperature T of the first switching element Q1 as the temperature of the first chopper circuit 41 and transmits the measurement result to the power receiving side controller 26.

非接触電力伝送装置10は、送電器13と受電器23とが電力伝送可能な位置に配置されている場合、各コントローラ14,26間で情報のやり取りを行いながら、車両用バッテリ22を充電する充電処理を実行する。   The non-contact power transmission device 10 charges the vehicle battery 22 while exchanging information between the controllers 14 and 26 when the power transmitter 13 and the power receiver 23 are arranged at positions where power can be transmitted. Execute the charging process.

当該充電処理では、送電側コントローラ14は、予め定められた終了条件が成立する(例えば車両用バッテリ22の充電状態が満充電状態となる)まで、交流電源12から交流電力が出力されるよう当該交流電源12を制御する。これにより、交流電力が送電器13から受電器23に伝送され、当該交流電力が整流器24によって整流され、DC/DCコンバータ25に入力される。   In the charging process, the power transmission side controller 14 outputs AC power from the AC power source 12 until a predetermined termination condition is satisfied (for example, the charging state of the vehicle battery 22 is fully charged). The AC power supply 12 is controlled. As a result, AC power is transmitted from the power transmitter 13 to the power receiver 23, and the AC power is rectified by the rectifier 24 and input to the DC / DC converter 25.

受電側コントローラ26は、DC/DCコンバータ25に直流電力が入力されている状況において、第1スイッチング素子Q1の温度Tに関わらず、第1スイッチング素子Q1を周期的にオンオフさせて、変換インピーダンスZqが特定インピーダンスZqtとなるようにする。   The power receiving side controller 26 periodically turns on and off the first switching element Q1 regardless of the temperature T of the first switching element Q1 in a situation where direct current power is input to the DC / DC converter 25, thereby converting the conversion impedance Zq. To be a specific impedance Zqt.

かかる状況(DC/DCコンバータ25に直流電力が入力され、且つ、第1スイッチング素子Q1が周期的にオンオフしている状況)において、受電側コントローラ26は、第1スイッチング素子Q1の温度Tに応じて、第2スイッチング素子Q2のスイッチング動作の制御を行う温度対応処理を実行する。温度対応処理は、上記状況において予め定められた周期で実行される。なお、スイッチング動作とは、スイッチング素子が周期的にオンオフしていることを意味する。   In such a situation (a situation where DC power is input to the DC / DC converter 25 and the first switching element Q1 is periodically turned on / off), the power receiving side controller 26 responds to the temperature T of the first switching element Q1. Thus, a temperature response process for controlling the switching operation of the second switching element Q2 is executed. The temperature handling process is executed at a predetermined cycle in the above situation. The switching operation means that the switching element is periodically turned on / off.

ちなみに、DC/DCコンバータ25に直流電力が入力されている状況とは、交流電源12から交流電力が出力されている状況とも言えるし、受電器23(2次側コイル23a)によって交流電力が受電されている状況とも言える。   Incidentally, the situation where the DC power is input to the DC / DC converter 25 can be said to be the situation where the AC power is output from the AC power supply 12, and the AC power is received by the power receiver 23 (secondary coil 23a). It can be said that the situation is being done.

図3を用いて温度対応処理について詳細に説明する。
図3に示すように、まずステップS101では、受電側コントローラ26は、温度センサ43の測定結果に基づいて、第1スイッチング素子Q1の温度Tを把握する。
The temperature handling process will be described in detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, first, in step S <b> 101, the power receiving side controller 26 grasps the temperature T of the first switching element Q <b> 1 based on the measurement result of the temperature sensor 43.

その後、ステップS102では、受電側コントローラ26は、第2スイッチング素子Q2がスイッチング動作中であるか否かを判定する。詳細には、受電側コントローラ26は、既に第2スイッチング素子Q2を周期的にオンオフさせているか否かを判定する。   Thereafter, in step S102, the power receiving controller 26 determines whether or not the second switching element Q2 is performing a switching operation. Specifically, the power receiving side controller 26 determines whether or not the second switching element Q2 has already been periodically turned on / off.

第2スイッチング素子Q2がスイッチング動作中でない場合、第2チョッパ回路42は動作していないことを意味する。この場合、受電側コントローラ26は、ステップS103に進み、ステップS101にて把握された第1スイッチング素子Q1の温度Tが予め定められた第1閾値温度Tth1以上であるか否かを判定する。   If the second switching element Q2 is not in a switching operation, it means that the second chopper circuit 42 is not operating. In this case, the power receiving side controller 26 proceeds to step S103, and determines whether or not the temperature T of the first switching element Q1 grasped in step S101 is equal to or higher than a predetermined first threshold temperature Tth1.

第1閾値温度Tth1は、例えば第1チョッパ回路41が正常に動作する温度の上限値又は当該上限値に対して所定のマージン分だけ低い値に設定されているとよい。詳細には、第1閾値温度Tth1は、例えば第1スイッチング素子Q1の動作保証温度範囲に対応させて設定されているとよく、例えば第1スイッチング素子Q1の動作保証温度範囲の上限値と同一又はそれよりも所定のマージン分だけ低い値に設定されているとよい。   The first threshold temperature Tth1 may be set to, for example, an upper limit value of the temperature at which the first chopper circuit 41 normally operates or a value lower than the upper limit value by a predetermined margin. Specifically, the first threshold temperature Tth1 may be set to correspond to, for example, the operation guaranteed temperature range of the first switching element Q1, and is, for example, the same as the upper limit value of the operation guaranteed temperature range of the first switching element Q1 or It may be set to a value lower by a predetermined margin than that.

第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1未満である場合には、そのまま本処理を終了する。一方、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1以上である場合には、第1スイッチング素子Q1の温度Tが過度に高くなっていることを意味する。この場合、ステップS104にて、受電側コントローラ26は、第2スイッチング素子Q2のスイッチング動作を開始させる。詳細には、受電側コントローラ26は、第2スイッチング素子Q2が周期的にオンオフするように第2スイッチング素子Q2を制御する。   When the temperature T of the first switching element Q1 is lower than the first threshold temperature Tth1, this process is terminated as it is. On the other hand, when the temperature T of the first switching element Q1 is equal to or higher than the first threshold temperature Tth1, it means that the temperature T of the first switching element Q1 is excessively high. In this case, in step S104, the power receiving side controller 26 starts the switching operation of the second switching element Q2. Specifically, the power receiving controller 26 controls the second switching element Q2 such that the second switching element Q2 is periodically turned on / off.

ちなみに、受電側コントローラ26は、各スイッチング素子Q1,Q2のスイッチング態様(位相、オンオフのデューティ比及び周波数)が同一となるように各スイッチング素子Q1,Q2を制御する。   Incidentally, the power receiving side controller 26 controls the switching elements Q1 and Q2 so that the switching modes (phase, on / off duty ratio and frequency) of the switching elements Q1 and Q2 are the same.

また、第1スイッチング素子Q1のみがスイッチング動作している場合の第1スイッチング素子Q1のオンオフのデューティ比と、各スイッチング素子Q1,Q2がスイッチング動作している場合の各スイッチング素子Q1,Q2のオンオフのデューティ比とは同一に設定されている。   Further, the duty ratio of ON / OFF of the first switching element Q1 when only the first switching element Q1 is performing switching operation, and ON / OFF of each switching element Q1, Q2 when each switching element Q1, Q2 is performing switching operation The duty ratio is set to be the same.

第2スイッチング素子Q2がスイッチング動作中である場合、既に第2チョッパ回路42が動作していることを意味する。この場合、受電側コントローラ26は、ステップS102を否定判定し、ステップS105に進む。ステップS105では、受電側コントローラ26は、第1スイッチング素子Q1の温度Tが、第1閾値温度Tth1よりも低い第2閾値温度Tth2以下となっているか否かを判定する。   When the second switching element Q2 is in a switching operation, it means that the second chopper circuit 42 has already been operated. In this case, the power receiving controller 26 makes a negative determination in step S102 and proceeds to step S105. In step S105, the power receiving side controller 26 determines whether or not the temperature T of the first switching element Q1 is equal to or lower than a second threshold temperature Tth2 that is lower than the first threshold temperature Tth1.

受電側コントローラ26は、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第2閾値温度Tth2よりも高い場合、そのまま本処理を終了する。この場合、第2スイッチング素子Q2のスイッチング動作は継続される。一方、受電側コントローラ26は、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第2閾値温度Tth2以下である場合、ステップS106に進み、第2スイッチング素子Q2のスイッチング動作を停止させて本処理を終了する。詳細には、受電側コントローラ26は、第2スイッチング素子Q2がオフ状態となるように制御する。   When the temperature T of the first switching element Q1 is higher than the second threshold temperature Tth2, the power receiving side controller 26 ends this process as it is. In this case, the switching operation of the second switching element Q2 is continued. On the other hand, when the temperature T of the first switching element Q1 is equal to or lower than the second threshold temperature Tth2, the power receiving side controller 26 proceeds to step S106, stops the switching operation of the second switching element Q2, and ends this process. Specifically, the power receiving controller 26 performs control so that the second switching element Q2 is turned off.

次に本実施形態の作用について図4を用いて説明する。図4は、第1スイッチング素子Q1の温度Tの時間変化を示したグラフである。また、各チョッパ回路41,42のうち動作しているチョッパ回路を合わせて示す。   Next, the effect | action of this embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 4 is a graph showing a time change of the temperature T of the first switching element Q1. In addition, an operating chopper circuit of the chopper circuits 41 and 42 is also shown.

図4に示すように、t0のタイミングにて、交流電源12から交流電力が出力されると、第1チョッパ回路41が動作する。詳細には、第1スイッチング素子Q1のスイッチング動作が行われる。これにより、第1スイッチング素子Q1の温度Tが上昇する。   As shown in FIG. 4, when AC power is output from the AC power supply 12 at the timing t0, the first chopper circuit 41 operates. Specifically, the switching operation of the first switching element Q1 is performed. As a result, the temperature T of the first switching element Q1 rises.

その後、t1のタイミングにて、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1に到達する。すると、第2スイッチング素子Q2のスイッチング動作が開始される。これにより、第1チョッパ回路41と第2チョッパ回路42との双方が動作することとなる。この場合、第1チョッパ回路41のみが動作していた場合と比較して、第1スイッチング素子Q1に流れる電流値が低減される。よって、第1スイッチング素子Q1の発熱量が低減され、第1スイッチング素子Q1の温度Tが低下する。   Thereafter, at the timing t1, the temperature T of the first switching element Q1 reaches the first threshold temperature Tth1. Then, the switching operation of the second switching element Q2 is started. As a result, both the first chopper circuit 41 and the second chopper circuit 42 operate. In this case, compared with the case where only the first chopper circuit 41 is operating, the value of the current flowing through the first switching element Q1 is reduced. Therefore, the amount of heat generated by the first switching element Q1 is reduced, and the temperature T of the first switching element Q1 is lowered.

その後、t2のタイミングで、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第2閾値温度Tth2に到達すると、第2チョッパ回路42の動作が停止する。これにより、第1チョッパ回路41のみが動作することとなる。その後、t3のタイミングにて、再度第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1となると、第2チョッパ回路42が動作する。   Thereafter, when the temperature T of the first switching element Q1 reaches the second threshold temperature Tth2 at the timing of t2, the operation of the second chopper circuit 42 is stopped. As a result, only the first chopper circuit 41 operates. Thereafter, when the temperature T of the first switching element Q1 reaches the first threshold temperature Tth1 again at the timing of t3, the second chopper circuit 42 operates.

以上のように、第1スイッチング素子Q1の温度Tに対応させて、第2チョッパ回路42が動作したり停止したりすることにより、第1スイッチング素子Q1の温度Tは、第1閾値温度Tth1以下の範囲内で収まっている。   As described above, the temperature T of the first switching element Q1 is equal to or lower than the first threshold temperature Tth1 by operating or stopping the second chopper circuit 42 corresponding to the temperature T of the first switching element Q1. It is within the range.

すなわち、本実施形態では、DC/DCコンバータ25は、各チョッパ回路41,42を用いてインピーダンス変換を行う場合の方が、第1チョッパ回路41のみを用いてインピーダンス変換を行う場合と比較して、第1チョッパ回路41に流れる電流値が小さくなるように構成されている。そして、DC/DCコンバータ25は、第1チョッパ回路41を用いてインピーダンス変換を行いつつ、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1となった場合には、第1チョッパ回路41と第2チョッパ回路42とを用いてインピーダンス変換を行うように構成されている。   In other words, in the present embodiment, the DC / DC converter 25 uses the chopper circuits 41 and 42 to perform impedance conversion compared to the case where only the first chopper circuit 41 performs impedance conversion. The current value flowing through the first chopper circuit 41 is configured to be small. The DC / DC converter 25 performs impedance conversion using the first chopper circuit 41, and when the temperature T of the first switching element Q1 becomes the first threshold temperature Tth1, The second chopper circuit 42 is used to perform impedance conversion.

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)受電機器21は、送電器13(1次側コイル13a)から非接触で交流電力を受電可能な受電器23(2次側コイル23a)と、受電器23によって受電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部として整流器24及びDC/DCコンバータ25とを備えている。DC/DCコンバータ25は、第1スイッチング素子Q1を有し、第1スイッチング素子Q1が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第1チョッパ回路41と、第2スイッチング素子Q2を有し、第2スイッチング素子Q2が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第2チョッパ回路42とを備えている。そして、各チョッパ回路41,42は並列に接続されている。かかる構成において、受電機器21は、第1スイッチング素子Q1の温度Tを測定する温度センサ43を備え、第1スイッチング素子Q1が周期的にオンオフしている状況において第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1以上となった場合に、第2スイッチング素子Q2が周期的にオンオフするように構成されている。これにより、第2チョッパ回路42が動作することにより、第1スイッチング素子Q1に流れる電流値が小さくなる。よって、第1スイッチング素子Q1にて発生する発熱量が小さくなるため、第1スイッチング素子Q1の過度な発熱を抑制でき、第1チョッパ回路41の過度の発熱を抑制できる。
According to the embodiment described in detail above, the following excellent effects are obtained.
(1) The power receiving device 21 receives the AC power received by the power receiver 23 and the power receiver 23 (secondary coil 23a) capable of receiving AC power from the power transmitter 13 (primary coil 13a) in a contactless manner. A rectifier 24 and a DC / DC converter 25 are provided as an AC / DC conversion unit for converting to DC power. The DC / DC converter 25 includes a first switching element Q1, a first chopper circuit 41 that performs impedance conversion by periodically turning on and off the first switching element Q1, and a second switching element Q2. And a second chopper circuit 42 that performs impedance conversion when the two switching elements Q2 are periodically turned on and off. The chopper circuits 41 and 42 are connected in parallel. In such a configuration, the power receiving device 21 includes a temperature sensor 43 that measures the temperature T of the first switching element Q1, and when the first switching element Q1 is periodically turned on and off, the temperature T of the first switching element Q1 is When the temperature becomes equal to or higher than the first threshold temperature Tth1, the second switching element Q2 is configured to periodically turn on and off. As a result, the value of the current flowing through the first switching element Q1 is reduced by the operation of the second chopper circuit 42. Accordingly, since the amount of heat generated in the first switching element Q1 is reduced, excessive heat generation of the first switching element Q1 can be suppressed, and excessive heat generation of the first chopper circuit 41 can be suppressed.

(2)ここで、交流電源12から出力される交流電力の電力値、つまり受電器23によって受電される交流電力の電力値が大きくなると、第1スイッチング素子Q1の温度Tが高くなるとともに第1コイルL1に流れる電流値が大きくなる。第1コイルL1に流れる電流値が大きくなると、第1コイルL1にて発生する損失が大きくなり易い。特に、例えば第1コイルL1がコアに捲回されている構成においては、第1コイルL1に流れる電流値が大きくなることによって上記コアにて磁気飽和が発生すると、第1コイルL1のインダクタンスが小さくなることに起因して第1コイルL1に流れる電流値が過度に大きくなり、損失が過度に大きくなる場合が生じ得る。かといって、第1コイルL1として定格が大きな素子を用いることは大型化やコスト等の観点から好ましくない。   (2) Here, when the power value of the AC power output from the AC power source 12, that is, the power value of the AC power received by the power receiver 23 increases, the temperature T of the first switching element Q1 increases and the first The value of the current flowing through the coil L1 increases. When the value of the current flowing through the first coil L1 increases, the loss generated in the first coil L1 tends to increase. In particular, for example, in the configuration in which the first coil L1 is wound around the core, if the value of current flowing through the first coil L1 increases and magnetic saturation occurs in the core, the inductance of the first coil L1 decreases. As a result, the value of the current flowing through the first coil L1 may become excessively large, and the loss may be excessively increased. However, it is not preferable to use an element with a large rating as the first coil L1 from the viewpoints of upsizing and cost.

これに対して、本実施形態では、例えば交流電源12から比較的電力値が大きな交流電力が出力されたことに起因して第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1以上となった場合には、第2チョッパ回路42が動作する。これにより、第1チョッパ回路41のみが動作していた場合と比較して、第1コイルL1に流れる電流値も小さくなる。よって、交流電源12から比較的大きな電力値の交流電力が出力された場合であっても、第1スイッチング素子Q1の過度な発熱を抑制できるとともに、第1コイルL1にて過度に大きな損失が発生することを抑制できる。   In contrast, in the present embodiment, the temperature T of the first switching element Q1 becomes equal to or higher than the first threshold temperature Tth1 due to, for example, output of AC power having a relatively large power value from the AC power supply 12. In this case, the second chopper circuit 42 operates. Thereby, compared with the case where only the 1st chopper circuit 41 was operating, the current value which flows into the 1st coil L1 also becomes small. Therefore, even when AC power having a relatively large power value is output from the AC power supply 12, excessive heat generation of the first switching element Q1 can be suppressed, and excessively large loss occurs in the first coil L1. Can be suppressed.

(3)第1チョッパ回路41は、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1以上となった場合でも動作を継続する。詳細には、第1スイッチング素子Q1の周期的なオンオフは、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1以上となった場合であっても継続される。換言すれば、第1スイッチング素子Q1は、DC/DCコンバータ25に直流電力が入力されている状況において、第1スイッチング素子Q1の温度Tに関わらず周期的にオンオフする。これにより、電流の分散化を図ることができ、それを通じて各チョッパ回路41,42の一方のみが過度に発熱することを抑制できる。   (3) The first chopper circuit 41 continues to operate even when the temperature T of the first switching element Q1 becomes equal to or higher than the first threshold temperature Tth1. Specifically, the periodic on / off of the first switching element Q1 is continued even when the temperature T of the first switching element Q1 is equal to or higher than the first threshold temperature Tth1. In other words, the first switching element Q1 is periodically turned on and off regardless of the temperature T of the first switching element Q1 in a situation where DC power is input to the DC / DC converter 25. As a result, current can be distributed, and only one of the chopper circuits 41 and 42 can be prevented from generating heat excessively.

(4)第1チョッパ回路41は、半導体素子として、n型のパワーMOSFETである第1スイッチング素子Q1及び第1ダイオードD1を備えており、温度センサ43は、第1スイッチング素子Q1の温度Tを測定する。これにより、例えば第1スイッチング素子Q1の温度Tが動作保証温度範囲の上限値を超えないように第2チョッパ回路42を動作させることができる。   (4) The first chopper circuit 41 includes a first switching element Q1 and a first diode D1 which are n-type power MOSFETs as semiconductor elements, and the temperature sensor 43 determines the temperature T of the first switching element Q1. taking measurement. Thereby, for example, the second chopper circuit 42 can be operated so that the temperature T of the first switching element Q1 does not exceed the upper limit value of the guaranteed operating temperature range.

(5)各スイッチング素子Q1,Q2がスイッチング動作している状況において、第1スイッチング素子Q1の温度Tが、第1閾値温度Tth1よりも低い第2閾値温度Tth2となった場合には、第2スイッチング素子Q2のスイッチング動作が停止する。これにより、第1スイッチング素子Q1の温度Tが比較的低い場合には、第2スイッチング素子Q2のスイッチング動作が停止することにより、当該第2スイッチング素子Q2のスイッチング損失の発生を回避できる。よって、第1スイッチング素子Q1の温度Tが比較的高い状況においては、各チョッパ回路41,42の双方を動作させることを通じて、第1スイッチング素子Q1の温度Tの上昇を抑制する一方、第1スイッチング素子Q1の温度Tが比較的低い状況においては、第2チョッパ回路42の動作を停止させることを通じて、損失の軽減を図ることができる。   (5) In a situation where each switching element Q1, Q2 is performing switching operation, when the temperature T of the first switching element Q1 becomes the second threshold temperature Tth2 lower than the first threshold temperature Tth1, The switching operation of the switching element Q2 is stopped. Thereby, when the temperature T of the first switching element Q1 is relatively low, the switching operation of the second switching element Q2 is stopped, thereby avoiding the occurrence of the switching loss of the second switching element Q2. Therefore, in a situation where the temperature T of the first switching element Q1 is relatively high, the rise of the temperature T of the first switching element Q1 is suppressed by operating both the chopper circuits 41 and 42, while the first switching element Q1 is operated. In a situation where the temperature T of the element Q1 is relatively low, the loss can be reduced by stopping the operation of the second chopper circuit.

(6)車両用バッテリ22は、入力される直流電力の電力値に応じてインピーダンスが変動する変動負荷である。また、受電機器21は、受電器23と整流器24との間に設けられ、受電器23の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスを所望の値(例えば特定抵抗値Rout)に近づける2次側インピーダンス変換器32を備えている。   (6) The vehicle battery 22 is a fluctuating load whose impedance varies according to the power value of the input DC power. In addition, the power receiving device 21 is provided between the power receiver 23 and the rectifier 24, and makes the impedance from the output end of the power receiver 23 to the vehicle battery 22 close to a desired value (for example, a specific resistance value Rout). An impedance converter 32 is provided.

かかる構成において、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2の少なくとも一方は、変換インピーダンスZqが予め定められた特定インピーダンスZqtとなるように、周期的にオンオフしている。そして、2次側インピーダンス変換器32の定数は、特定インピーダンスZqtに対応させて設定されている。これにより、仮に交流電源12から出力される交流電力の電力値が変動することに起因して車両用バッテリ22の入力電力値が変動し、車両用バッテリ22のインピーダンスが変動した場合であっても、変換インピーダンスZqの変動を抑制できる。よって、変換インピーダンスZqの変動に起因して受電器23の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが特定抵抗値Routからずれることを抑制できる。   In such a configuration, at least one of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 is periodically turned on and off so that the conversion impedance Zq becomes a predetermined specific impedance Zqt. The constant of the secondary impedance converter 32 is set in correspondence with the specific impedance Zqt. Thereby, even if the input power value of the vehicle battery 22 fluctuates due to the fluctuation of the power value of the AC power output from the AC power supply 12, the impedance of the vehicle battery 22 fluctuates. The fluctuation of the conversion impedance Zq can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the impedance from the output terminal of the power receiver 23 to the vehicle battery 22 from deviating from the specific resistance value Rout due to the variation of the conversion impedance Zq.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 温度センサ43の測定対象は、第1スイッチング素子Q1に限られず任意である。例えば、測定対象は、半導体素子としての第1ダイオードD1であってもよい。この場合、第1閾値温度Tth1は、第1ダイオードD1の動作保証温度範囲の上限値(定格温度)と同一又はそれよりも所定のマージン分だけ低い値に設定するとよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
The measurement target of the temperature sensor 43 is not limited to the first switching element Q1, and is arbitrary. For example, the measurement target may be a first diode D1 as a semiconductor element. In this case, the first threshold temperature Tth1 may be set to a value equal to or lower than the upper limit value (rated temperature) of the operation guaranteed temperature range of the first diode D1 by a predetermined margin.

○ また、測定対象は、第1スイッチング素子Q1と第1ダイオードD1との双方であってもよい。この場合、第1スイッチング素子Q1の温度T、又は、第1ダイオードD1の温度のいずれか一方が第1閾値温度Tth1以上となった場合に、第2チョッパ回路42を動作させる構成であってもよい。   The measurement object may be both the first switching element Q1 and the first diode D1. In this case, even when either the temperature T of the first switching element Q1 or the temperature of the first diode D1 becomes equal to or higher than the first threshold temperature Tth1, the second chopper circuit 42 is operated. Good.

また、第1スイッチング素子Q1に対応させてスイッチング素子用の閾値温度を設定し、第1ダイオードD1に対応させてダイオード用の閾値温度を設定してもよい。この場合、(A)第1スイッチング素子Q1の温度Tがスイッチング素子用の閾値温度以上となる、又は、(B)第1ダイオードD1の温度がダイオード用の閾値温度以上となる、のいずれか一方の条件が成立した場合に、第2チョッパ回路42を動作させる構成でもよい。   Further, the threshold temperature for the switching element may be set in correspondence with the first switching element Q1, and the threshold temperature for the diode may be set in correspondence with the first diode D1. In this case, either (A) the temperature T of the first switching element Q1 is equal to or higher than the threshold temperature for the switching element, or (B) the temperature of the first diode D1 is equal to or higher than the threshold temperature for the diode. The second chopper circuit 42 may be operated when the above condition is satisfied.

○ 温度測定対象として第1コイルL1を採用してもよい。また、第1スイッチング素子Q1又は第1ダイオードD1等にヒートシンク(放熱器)が取り付けられている構成においては、当該ヒートシンクの温度を測定対象としてもよい。   (Circle) you may employ | adopt the 1st coil L1 as a temperature measurement object. In a configuration in which a heat sink (heat radiator) is attached to the first switching element Q1, the first diode D1, or the like, the temperature of the heat sink may be measured.

○ また、第1チョッパ回路41及び第2チョッパ回路42がそれぞれ個別にパッケージ化(ユニット化)されている場合には、第1チョッパ回路41のパッケージの温度を測定対象としてもよいし、当該パッケージ内の雰囲気温度を測定対象としてもよい。さらには、DC/DCコンバータ25がパッケージ化されている場合には、当該パッケージの温度又はDC/DCコンバータ25のパッケージ内の雰囲気温度を測定対象としてもよい。要は、測定部は、第1インピーダンス変換部(第1チョッパ回路41)の発熱の影響を受ける箇所を測定できればよい。   In addition, when the first chopper circuit 41 and the second chopper circuit 42 are individually packaged (unitized), the temperature of the package of the first chopper circuit 41 may be measured, or the package It is good also considering the atmospheric temperature inside as a measuring object. Furthermore, when the DC / DC converter 25 is packaged, the temperature of the package or the ambient temperature in the package of the DC / DC converter 25 may be measured. In short, the measurement unit only needs to be able to measure a location that is affected by the heat generation of the first impedance conversion unit (first chopper circuit 41).

○ 第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1以上となった場合、第1スイッチング素子Q1のスイッチング動作(周期的なオンオフ)が停止する構成であってもよい。詳細には、第1スイッチング素子Q1は、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1以上となった場合、オン状態又はオフ状態のいずれか一方となる構成であってもよい。この場合であっても、第2チョッパ回路42が動作しているため、変換インピーダンスZqを特定インピーダンスZqtにすることができる。なお、第1スイッチング素子Q1に流れる電流の損失を考慮すれば、第1スイッチング素子Q1はオフ状態となる方が好ましい。   A configuration in which the switching operation (periodic on / off) of the first switching element Q1 stops when the temperature T of the first switching element Q1 becomes equal to or higher than the first threshold temperature Tth1 may be employed. Specifically, the first switching element Q1 may be configured to be in either the on state or the off state when the temperature T of the first switching element Q1 is equal to or higher than the first threshold temperature Tth1. Even in this case, since the second chopper circuit 42 is operating, the conversion impedance Zq can be set to the specific impedance Zqt. In consideration of the loss of the current flowing through the first switching element Q1, it is preferable that the first switching element Q1 is turned off.

○ 各チョッパ回路41,42の具体的な構成は、実施形態のものに限られず任意であり、降圧型、昇圧型のいずれであってもよい。また、各チョッパ回路41,42は、スイッチング素子を複数有している構成であってもよい。   The specific configuration of each chopper circuit 41, 42 is not limited to that of the embodiment, and is arbitrary, and may be either a step-down type or a step-up type. Each chopper circuit 41, 42 may have a plurality of switching elements.

○ DC/DCコンバータ25は、2つのチョッパ回路41,42を有する構成であったが、チョッパ回路の数は任意である。例えばチョッパ回路を3つ以上設けてもよい。
○ 各チョッパ回路41,42は同一構成であったが、異なっていてもよい。
The DC / DC converter 25 has a configuration including two chopper circuits 41 and 42, but the number of chopper circuits is arbitrary. For example, three or more chopper circuits may be provided.
Each chopper circuit 41, 42 has the same configuration, but may be different.

○ 実施形態では、DC/DCコンバータ25と整流器24とがAC/DC変換部を構成していたが、これに限られない。AC/DC変換部は、受電器23によって受電された交流電力を直流電力に変換するものであって、第1スイッチング素子Q1を有する第1インピーダンス変換部と、第2スイッチング素子Q2を有する第2インピーダンス変換部とを備えていれば、その具体的な構成は任意である。例えば、AC/DC変換部は、スイッチング素子を有し、当該スイッチング素子が周期的にオンオフすることにより受電器23によって受電された交流電力を所望の電圧値の交流電力に変換する交流チョッパ回路を2つ以上有するAC/AC変換器と、当該AC/AC変換器から出力される交流電力を整流する整流器24とで構成されていてもよい。   In embodiment, although the DC / DC converter 25 and the rectifier 24 comprised the AC / DC conversion part, it is not restricted to this. The AC / DC conversion unit converts AC power received by the power receiver 23 into DC power, and includes a first impedance conversion unit having a first switching element Q1 and a second impedance having a second switching element Q2. If it has an impedance converter, its specific configuration is arbitrary. For example, the AC / DC converter includes a switching element, and an AC chopper circuit that converts AC power received by the power receiver 23 into AC power having a desired voltage value when the switching element is periodically turned on and off. You may be comprised by the AC / AC converter which has two or more, and the rectifier 24 which rectifies | straightens the alternating current power output from the said AC / AC converter.

○ スイッチング素子Q1,Q2のオンオフ制御を行う制御部は、受電側コントローラ26に限られず、任意である。例えば送電側コントローラ14がスイッチング素子Q1,Q2のオンオフ態様を決定し、受電側コントローラ26に対して指示を出す構成であってもよい。また、各コントローラ14,26とは別の専用のコントローラがスイッチング素子Q1,Q2のオンオフ制御を行ってもよい。   The control unit that performs on / off control of the switching elements Q1, Q2 is not limited to the power receiving controller 26, and is arbitrary. For example, the power transmission side controller 14 may determine the on / off mode of the switching elements Q1 and Q2 and issue an instruction to the power reception side controller 26. In addition, a dedicated controller other than the controllers 14 and 26 may perform on / off control of the switching elements Q1 and Q2.

○ 第1スイッチング素子Q1の温度Tは第1閾値温度Tth1を多少超えてもよい。要は、非接触電力伝送装置10(又は受電機器21)は、第1スイッチング素子Q1の温度Tが第1閾値温度Tth1以上となった場合に、第2スイッチング素子Q2のスイッチング動作を開始させることにより、第1スイッチング素子Q1の温度Tの更なる上昇を抑制できるように構成されていればよい。   The temperature T of the first switching element Q1 may slightly exceed the first threshold temperature Tth1. In short, the non-contact power transmission device 10 (or the power receiving device 21) starts the switching operation of the second switching element Q2 when the temperature T of the first switching element Q1 becomes equal to or higher than the first threshold temperature Tth1. Therefore, it is only necessary that the temperature T of the first switching element Q1 be prevented from further increasing.

○ 各インピーダンス変換器31,32の具体的な回路構成は任意である。例えば、1次側インピーダンス変換器31は、第1インダクタ31bを省略した逆L型のLC回路等であってもよいし、2次側インピーダンス変換器32は、第2インダクタ32bを省略したL型のLC回路等であってもよい。また、各インピーダンス変換器31,32は、π型、T型などであってもよい。   The specific circuit configuration of each impedance converter 31 and 32 is arbitrary. For example, the primary side impedance converter 31 may be an inverted L type LC circuit or the like in which the first inductor 31b is omitted, and the secondary side impedance converter 32 is an L type in which the second inductor 32b is omitted. The LC circuit or the like may be used. Moreover, each impedance converter 31 and 32 may be π type, T type, or the like.

○ 各インピーダンス変換器31,32の定数は可変値であってもよい。この場合、例えば、各コントローラ14,26は、送電器13と受電器23との相対位置が変動する場合には、当該相対位置の変動に対応させて各インピーダンス変換器31,32の定数を可変制御するとよい。これにより、送電器13と受電器23との位置ずれに対応できる。   The constants of the impedance converters 31 and 32 may be variable values. In this case, for example, when the relative position between the power transmitter 13 and the power receiver 23 varies, the controllers 14 and 26 change the constants of the impedance converters 31 and 32 in accordance with the variation in the relative position. It is good to control. Thereby, it is possible to cope with the positional deviation between the power transmitter 13 and the power receiver 23.

ここで、送電器13と受電器23との相対位置の変動と、車両用バッテリ22のインピーダンスの変動とが発生する場合、2つの変動に対応するべく各インピーダンス変換器31,32の定数を可変制御しようとすると、当該可変制御が困難又は煩雑となる。これに対して、車両用バッテリ22のインピーダンスが変動する場合であっても変換インピーダンスZqを一定にすることにより、各インピーダンス変換器31,32の定数の可変制御においては、車両用バッテリ22のインピーダンスの変動を考慮する必要がない。これにより、各インピーダンス変換器31,32の定数の可変制御を好適に行うことができる。   Here, when fluctuations in the relative position between the power transmitter 13 and the power receiver 23 and fluctuations in the impedance of the vehicle battery 22 occur, the constants of the impedance converters 31 and 32 can be changed to correspond to the two fluctuations. When trying to control, the variable control becomes difficult or complicated. On the other hand, even if the impedance of the vehicle battery 22 fluctuates, the impedance of the vehicle battery 22 can be controlled in the variable control of the constants of the impedance converters 31 and 32 by making the conversion impedance Zq constant. There is no need to consider fluctuations. Thereby, variable control of the constant of each impedance converter 31 and 32 can be performed suitably.

○ 送電機器11に設けられる1次側インピーダンス変換器の数及び受電機器21に設けられる2次側インピーダンス変換器の数は任意であり、例えば2以上であってもよい。
○ 各インピーダンス変換器31,32の少なくとも一方を省略してもよい。
The number of primary side impedance converters provided in the power transmission device 11 and the number of secondary side impedance converters provided in the power receiving device 21 are arbitrary, and may be two or more, for example.
O At least one of the impedance converters 31 and 32 may be omitted.

○ 交流電源12は、電圧源であったが、電力源、電流源であってもよい。
○ 交流電源12が電力源である構成において、各インピーダンス変換器31,32は、インピーダンス整合を行うものであってもよい。2次側インピーダンス変換器32は、受電器23の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが受電器23の出力端から交流電源12までのインピーダンスと整合するように、インピーダンス変換を行うものであってもよい。また、1次側インピーダンス変換器31は、交流電源12の出力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスが交流電源12の出力インピーダンスと整合するように、送電器13の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスをインピーダンス変換するものであってもよい。
The AC power supply 12 is a voltage source, but may be a power source or a current source.
In the configuration in which the AC power supply 12 is a power source, the impedance converters 31 and 32 may perform impedance matching. The secondary impedance converter 32 performs impedance conversion so that the impedance from the output terminal of the power receiver 23 to the vehicle battery 22 matches the impedance from the output terminal of the power receiver 23 to the AC power supply 12. May be. In addition, the primary side impedance converter 31 extends from the input end of the power transmitter 13 to the vehicle battery 22 so that the impedance from the output end of the AC power source 12 to the vehicle battery 22 matches the output impedance of the AC power source 12. Impedance conversion may be performed on the impedance.

○ また、1次側インピーダンス変換器31は、力率が改善される(リアクタンスが0に近づく)ように、送電器13の入力端から車両用バッテリ22までのインピーダンスをインピーダンス変換するものであってもよい。   The primary impedance converter 31 converts the impedance from the input terminal of the power transmitter 13 to the vehicle battery 22 so that the power factor is improved (reactance approaches 0). Also good.

○ 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。
○ 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。
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 they may be different within a range where power transmission is possible.
The power transmitter 13 and the power receiver 23 have the same configuration, but are not limited to this, and may have different configurations.

○ 各コンデンサ13b,23b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。
○ 受電機器21の搭載対象は任意であり、例えばロボットや電動車いす等に搭載されてもよい。
Each capacitor 13b, 23b may be omitted. In this case, magnetic field resonance is performed using the parasitic capacitances of the coils 13a and 23a.
○ The power receiving device 21 may be mounted on any object, and may be mounted on, for example, a robot or an electric wheelchair.

○ 実施形態では、1次側コイル13aと1次側コンデンサ13bとは並列に接続されていたが、これに限られず、両者は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とは、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, Both may be connected in series. Similarly, the secondary coil 23a and the secondary capacitor 23b may be connected in series.

○ 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。
○ 実施形態では、受電器23にて受電された交流電力は車両用バッテリ22の充電に用いられたが、これに限られず、例えば別の用途に用いてもよい。
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.
In the embodiment, the AC power received by the power receiver 23 is used for charging the vehicle battery 22, but is not limited thereto, and may be used for other purposes, for example.

○ 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してもよい。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してもよい。   The power transmitter 13 may include 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好適な一例について以下に記載する。
(イ)前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の少なくとも一方は、前記DC/DCコンバータの入力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、周期的にオンオフするものであり、前記受電機器は、前記2次側コイルと前記整流部との間に設けられ、インピーダンス変換を行う2次側インピーダンス変換器を備え、当該2次側インピーダンス変換器の定数は、前記特定インピーダンスに対応させて設定されている請求項5に記載の受電機器。
Next, a preferable example that can be grasped from the embodiment and another example will be described below.
(A) At least one of the first switching element and the second switching element is periodically turned on and off so that the input impedance of the DC / DC converter becomes a predetermined specific impedance, and the power receiving The device includes a secondary impedance converter that is provided between the secondary coil and the rectification unit and performs impedance conversion, and the constant of the secondary impedance converter corresponds to the specific impedance. The power receiving device according to claim 5, which is set.

(ロ)前記AC/DC変換部は、当該AC/DC変換部に入力される電力値が同一である条件下において、前記第1スイッチング素子のみが周期的にオンオフしている場合と比較して、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の双方が周期的にオンオフしている場合の方が、前記第1インピーダンス変換部に流れる電流値が小さくなるように構成されている請求項1〜5及び(イ)のうちいずれか一方に記載の受電機器。   (B) The AC / DC converter is compared with a case where only the first switching element is periodically turned on / off under the condition that the power value input to the AC / DC converter is the same. The current value flowing through the first impedance converter is smaller when both the first switching element and the second switching element are periodically turned on and off. The power receiving device according to any one of 5 and (a).

10…非接触電力伝送装置、11…送電機器、12…交流電源、13a…1次側コイル、21…受電機器、22…車両用バッテリ、23a…2次側コイル、24…整流器、25…DC/DCコンバータ、41…第1チョッパ回路(第1インピーダンス変換部)、42…第2チョッパ回路(第2インピーダンス変換部)、43…温度センサ(測定部)、Q1…第1スイッチング素子、Q2…第2スイッチング素子、Tth1…第1閾値温度、Tth2…第2閾値温度。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Non-contact electric power transmission apparatus, 11 ... Power transmission apparatus, 12 ... AC power supply, 13a ... Primary side coil, 21 ... Power receiving apparatus, 22 ... Vehicle battery, 23a ... Secondary side coil, 24 ... Rectifier, 25 ... DC / DC converter, 41 ... first chopper circuit (first impedance converter), 42 ... second chopper circuit (second impedance converter), 43 ... temperature sensor (measurement unit), Q1 ... first switching element, Q2 ... Second switching element, Tth1... First threshold temperature, Tth2... Second threshold temperature.

Claims (6)

交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器から非接触で前記交流電力を受電可能な受電機器において、
前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルと、
前記2次側コイルによって受電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部と、
を備え、
前記AC/DC変換部は、
第1スイッチング素子を有し、当該第1スイッチング素子が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第1インピーダンス変換部と、
第2スイッチング素子を有し、当該第2スイッチング素子が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第2インピーダンス変換部と、
前記第1インピーダンス変換部の温度を測定する測定部と、
を備え、
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は並列に接続されており、
前記第1スイッチング素子が周期的にオンオフしている状況において前記測定部により測定された前記第1インピーダンス変換部の温度が予め定められた閾値温度以上となった場合に、第2スイッチング素子の周期的なオンオフが行われることを特徴とする受電機器。
In a power receiving device capable of receiving the AC power in a contactless manner from a power transmitting device having a primary side coil to which AC power is input,
A secondary coil capable of receiving the AC power input to the primary coil in a contactless manner;
An AC / DC converter that converts AC power received by the secondary coil into DC power;
With
The AC / DC converter is
A first impedance converter having a first switching element, and performing impedance conversion by periodically turning on and off the first switching element;
A second impedance converter having a second switching element, and performing impedance conversion by periodically turning on and off the second switching element;
A measurement unit for measuring the temperature of the first impedance conversion unit;
With
The first impedance converter and the second impedance converter are connected in parallel,
When the temperature of the first impedance conversion unit measured by the measurement unit is equal to or higher than a predetermined threshold temperature when the first switching device is periodically turned on and off, the cycle of the second switching device Power receiving device characterized by being turned on and off.
前記第1スイッチング素子の周期的なオンオフは、前記測定部により測定された前記第1インピーダンス変換部の温度が前記閾値温度以上となった場合であっても継続される請求項1に記載の受電機器。   2. The power receiving according to claim 1, wherein the periodic on / off of the first switching element is continued even when the temperature of the first impedance conversion unit measured by the measurement unit is equal to or higher than the threshold temperature. machine. 前記第1インピーダンス変換部は、半導体素子を有し、
前記測定部は、前記第1インピーダンス変換部の温度として前記半導体素子の温度を測定する請求項1又は請求項2に記載の受電機器。
The first impedance converter has a semiconductor element,
The power receiving device according to claim 1, wherein the measurement unit measures a temperature of the semiconductor element as a temperature of the first impedance conversion unit.
前記閾値温度を第1閾値温度とすると、
前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の双方が周期的にオンオフしている状況において前記測定部により測定された前記第1インピーダンス変換部の温度が前記第1閾値温度よりも低い第2閾値温度となった場合に、前記第2スイッチング素子の周期的なオンオフが停止する請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の受電機器。
When the threshold temperature is a first threshold temperature,
The second threshold value in which the temperature of the first impedance conversion unit measured by the measurement unit is lower than the first threshold temperature in a situation where both the first switching element and the second switching element are periodically turned on and off. The power receiving device according to any one of claims 1 to 3, wherein when the temperature is reached, periodic on / off of the second switching element is stopped.
前記AC/DC変換部は、
前記2次側コイルによって受電された交流電力を整流する整流部と、
前記整流部によって整流された直流電力が入力されるものであって、前記第1インピーダンス変換部及び前記第2インピーダンス変換部を有するDC/DCコンバータと、
を備え、
前記第1インピーダンス変換部は、前記第1スイッチング素子を有する第1チョッパ回路であり、
前記第2インピーダンス変換部は、前記第2スイッチング素子を有する第2チョッパ回路である請求項1〜4のうちいずれか一項に記載の受電機器。
The AC / DC converter is
A rectifying unit that rectifies AC power received by the secondary coil;
DC power rectified by the rectification unit is input, a DC / DC converter having the first impedance conversion unit and the second impedance conversion unit,
With
The first impedance converter is a first chopper circuit having the first switching element,
The power receiving device according to any one of claims 1 to 4, wherein the second impedance converter is a second chopper circuit having the second switching element.
交流電力が入力される1次側コイルと、
前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルと、
前記2次側コイルによって受電された交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部と、
を備えた非接触電力伝送装置において、
前記AC/DC変換部は、
第1スイッチング素子を有し、当該第1スイッチング素子が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第1インピーダンス変換部と、
第2スイッチング素子を有し、当該第2スイッチング素子が周期的にオンオフすることによりインピーダンス変換を行う第2インピーダンス変換部と、
前記第1インピーダンス変換部の温度を測定する測定部と、
を備え、
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は並列に接続されており、
前記非接触電力伝送装置は、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子のオンオフ制御を行う制御部を備え、
前記制御部は、前記第1スイッチング素子が周期的にオンオフしている状況において前記測定部により測定された前記第1インピーダンス変換部の温度が予め定められた閾値温度以上となった場合に、第2スイッチング素子を周期的にオンオフさせることを特徴とする非接触電力伝送装置。
A primary coil to which AC power is input;
A secondary coil capable of receiving the AC power input to the primary coil in a contactless manner;
An AC / DC converter that converts AC power received by the secondary coil into DC power;
In a non-contact power transmission device comprising:
The AC / DC converter is
A first impedance converter having a first switching element, and performing impedance conversion by periodically turning on and off the first switching element;
A second impedance converter having a second switching element, and performing impedance conversion by periodically turning on and off the second switching element;
A measurement unit for measuring the temperature of the first impedance conversion unit;
With
The first impedance converter and the second impedance converter are connected in parallel,
The non-contact power transmission device includes a control unit that performs on / off control of the first switching element and the second switching element,
When the temperature of the first impedance conversion unit measured by the measurement unit is equal to or higher than a predetermined threshold temperature in a situation where the first switching element is periodically turned on and off, 2. A non-contact power transmission device, wherein two switching elements are periodically turned on and off.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2018056343A1 (en) * 2016-09-21 2018-03-29 日本電産株式会社 Power reception device, control method, and non-contact power supply system

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