JP2015216739A - Power transmission apparatus - Google Patents

Power transmission apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2015216739A
JP2015216739A JP2014097410A JP2014097410A JP2015216739A JP 2015216739 A JP2015216739 A JP 2015216739A JP 2014097410 A JP2014097410 A JP 2014097410A JP 2014097410 A JP2014097410 A JP 2014097410A JP 2015216739 A JP2015216739 A JP 2015216739A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
phase difference
power
control
power transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014097410A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
卓哉 藪本
Takuya Yabumoto
卓哉 藪本
松本 貞行
Sadayuki Matsumoto
貞行 松本
良孝 大西
Yoshitaka Onishi
良孝 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2014097410A priority Critical patent/JP2015216739A/en
Publication of JP2015216739A publication Critical patent/JP2015216739A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact power transmission apparatus capable of searching and controlling the drive frequency of the inverter for improving the efficiency of the inverter while constantly maintaining the input power to the inverter.SOLUTION: The power transmission apparatus includes: an inverter 7; a control section 9; a transmission-side capacitor 10; a power transmission coil 11; an input power detection section 6; and a phase difference detection section 8 that detects a phase difference between the output voltage and the output current of the inverter 7. The control section 9 changes the drive frequency and the output duty of the inverter 7 so that the phase difference is 0 while constantly maintaining the input power to the inverter 7 on the basis of the input power to the inverter 7 and the phase difference detected by the phase difference detection section 8.

Description

この発明は、電気自動車およびハイブリッド自動車等の車載蓄電池に、非接触で外部の給電施設から充電を行うための非接触給電システムの送電装置に関するものである。   The present invention relates to a power transmission device of a non-contact power feeding system for charging an in-vehicle storage battery such as an electric car and a hybrid car from an external power feeding facility in a non-contact manner.

非接触で充電を行える非接触給電システム、例えば、駐車場等に設置された送電側の送電コイル(送電部)に交流電流を供給し、車両の底面に設置された受電側の受電コイル(受電部)に電磁誘導による交流電流を発生させ、受電コイルから蓄電池に電力を供給する充電装置が提案されている。   A non-contact power supply system that can be charged in a non-contact manner, for example, an alternating current is supplied to a power transmission coil (power transmission unit) on a power transmission side installed in a parking lot or the like, and a power reception coil (power reception) installed on the bottom surface of the vehicle A charging device that generates an alternating current by electromagnetic induction and supplies power from a power receiving coil to a storage battery has been proposed.

非接触給電では、受電側の負荷変動および送電コイルと受電コイルの位置ずれによる相互インダクタンスの変化に伴い、インバータの出力インピーダンスが変化し、力率の低下、無効電流の増加により、インバータの効率が低下するという問題がある。   In non-contact power feeding, the output impedance of the inverter changes due to the load fluctuation on the power receiving side and the change in mutual inductance due to the positional deviation between the power transmission coil and the power receiving coil. There is a problem of lowering.

この問題を解決するために、負荷の抵抗成分を検出し、この負荷の抵抗成分に応じてインバータの駆動周波数を制御する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。また、送電コイルと受電コイルの位置関係を検出して、相互インダクタンスを推定し、それに応じてインバータの駆動周波数を制御する技術が開示されている(例えば、特許文献2)。さらにインバータの出力電圧と出力電流の位相差を検出し、その位相差をゼロにするようにインバータの駆動周波数を制御する技術が開示されている(例えば、特許文献3)。   In order to solve this problem, a technique for detecting a resistance component of a load and controlling the drive frequency of the inverter according to the resistance component of the load is disclosed (for example, Patent Document 1). In addition, a technique is disclosed in which a positional relationship between a power transmission coil and a power reception coil is detected, a mutual inductance is estimated, and a drive frequency of the inverter is controlled accordingly (for example, Patent Document 2). Further, a technique for detecting the phase difference between the output voltage and output current of the inverter and controlling the drive frequency of the inverter so as to make the phase difference zero is disclosed (for example, Patent Document 3).

特開2002−272134号公報(段落[0029]〜[0035]、図1)JP 2002-272134 A (paragraphs [0029] to [0035], FIG. 1) 特許第5369693号公報(段落[0014]〜[0020]、[0026]、[0035]、図5)Japanese Patent No. 5369669 (paragraphs [0014] to [0020], [0026], [0035], FIG. 5) 特開平10−225129号公報(段落[0019]〜[0022]、図1)JP-A-10-225129 (paragraphs [0019] to [0022], FIG. 1)

非接触給電で車載蓄電池を充電する場合には、インバータの入力電力を一定に制御する必要があるが、インバータの駆動周波数を開示技術のように制御すると、インバータの駆動周波数の変動により、インバータの入力電力も変動するので、入力電力を一定に制御できないという問題がある。   When charging an in-vehicle storage battery with contactless power supply, it is necessary to control the input power of the inverter to be constant. However, if the drive frequency of the inverter is controlled as in the disclosed technology, fluctuations in the drive frequency of the inverter Since the input power also fluctuates, there is a problem that the input power cannot be controlled constant.

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、インバータの入力電力を一定に保ちながら、インバータの効率を向上させるインバータの駆動周波数を探索制御できる非接触給電の送電装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a contactless power transmission device that can search and control the inverter drive frequency to improve the inverter efficiency while keeping the inverter input power constant. The purpose is to provide.

この発明に係る送電装置は、高周波電力を出力するインバータと、インバータを制御する制御部と、インバータの出力に接続され高周波電力が供給される送電側コンデンサと、送電側コンデンサに接続された送電コイルと、インバータの入力電力を検出する入力電力検出部と、インバータの出力電圧と出力電流の位相差を検出する位相差検出部とを備え、制御部は、インバータの入力電力および位相差検出部が検出した位相差に基づいて、インバータの入力電力を一定に保ちながら、位相差を0にするように、インバータの駆動周波数とインバータの出力デューティを変化させる構成としたものである。   The power transmission device according to the present invention includes an inverter that outputs high-frequency power, a control unit that controls the inverter, a power transmission-side capacitor that is connected to the output of the inverter and that is supplied with high-frequency power, and a power transmission coil that is connected to the power transmission-side capacitor And an input power detection unit that detects the input power of the inverter, and a phase difference detection unit that detects a phase difference between the output voltage and output current of the inverter, and the control unit includes the input power and phase difference detection unit of the inverter. Based on the detected phase difference, the drive frequency of the inverter and the output duty of the inverter are changed so that the phase difference is zero while keeping the input power of the inverter constant.

この発明に係る送電装置は、上記のように構成されているため、インバータの入力電力を一定に保ちながら、インバータの効率を向上させるインバータの駆動周波数を探索制御できる。   Since the power transmission device according to the present invention is configured as described above, it is possible to search and control the inverter drive frequency that improves the inverter efficiency while keeping the input power of the inverter constant.

この発明の実施の形態1の送電装置に係るシステム構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a system block diagram which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係る内部構成図である。It is an internal block diagram which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力デューティ説明図である。It is output duty explanatory drawing of the inverter which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータ出力の位相差信号説明図である。It is phase difference signal explanatory drawing of the inverter output which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係る入力電力制御時のインバータの出力電圧と出力電流の波形図である。It is a wave form diagram of the output voltage and output current of an inverter at the time of input power control concerning the power transmission device of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係る制御フローチャートである。It is a control flowchart which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータのゼロボルトスイッチング説明図である。It is zero volt switching explanatory drawing of the inverter which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータのゼロボルトスイッチング説明図である。It is zero volt switching explanatory drawing of the inverter which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータのゼロボルトスイッチング説明図である。It is zero volt switching explanatory drawing of the inverter which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータのゼロボルトスイッチング説明図である。It is zero volt switching explanatory drawing of the inverter which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1の送電装置に係るインバータのゼロボルトスイッチング説明図である。It is zero volt switching explanatory drawing of the inverter which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2の送電装置に係る制御フローチャートである。It is a control flowchart which concerns on the power transmission apparatus of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2の送電装置に係るインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である。It is phase difference explanatory drawing of the output voltage and output current of an inverter which concern on the power transmission apparatus of Embodiment 2 of this invention.

実施の形態1.
実施の形態1は、インバータと、インバータを制御する制御部と、送電側コンデンサと、送電コイルと、インバータの入力電力を検出する入力電力検出部と、インバータの出力電圧、電流の位相差を検出する位相差検出部とを備え、制御部はインバータの入力電力、および出力電圧、電流の位相差に基づいて、インバータの入力電力を一定に保ちながら、位相差を0にするように、インバータの駆動周波数と出力デューティを変化させる送電装置に関するものである。
Embodiment 1 FIG.
The first embodiment detects an inverter, a control unit that controls the inverter, a power transmission side capacitor, a power transmission coil, an input power detection unit that detects input power of the inverter, and a phase difference between the output voltage and current of the inverter. And a control unit configured to control the inverter so that the phase difference is zero based on the input power of the inverter and the phase difference between the output voltage and current while maintaining the input power of the inverter constant. The present invention relates to a power transmission device that changes drive frequency and output duty.

以下、本願発明の実施の形態1に係る送電装置1の構成、動作について、送電装置を含むシステム構成図である図1、送電装置の内部構成図である図2、インバータの出力デューティ説明図である図3、インバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である図4、図7、図9〜図15、インバータ出力の位相差信号説明図である図5、一定電力制御時のインバータの出力電圧と出力電流の波形図である図6、制御フローチャートである図8、およびゼロボルトスイッチング説明図である図16〜図20に基づいて説明する。   1 is a system configuration diagram including a power transmission device, FIG. 2 is an internal configuration diagram of the power transmission device, and FIG. 2 is an explanatory diagram of an output duty of an inverter. Fig. 3, Fig. 7, Fig. 7, Fig. 9 to Fig. 15 illustrating the phase difference between the output voltage and output current of the inverter, Fig. 5 illustrating the phase difference signal of the inverter output, Fig. 5, Description will be made based on FIG. 6 which is a waveform diagram of output voltage and output current, FIG. 8 which is a control flowchart, and FIGS. 16 to 20 which are explanatory diagrams of zero volt switching.

図1は、本発明の実施の形態1の送電装置1を含む非接触給電システム100の全体構成を示す。非接触給電システム100は、地上側の送電装置1と、車両側の受電装置2と、送電装置1を介して受電装置2に電力を供給する電源3と、受電装置2に供給された電力を蓄える蓄電装置4とで構成されている。   FIG. 1 shows an overall configuration of a non-contact power feeding system 100 including a power transmission device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The non-contact power feeding system 100 includes a ground-side power transmission device 1, a vehicle-side power reception device 2, a power supply 3 that supplies power to the power reception device 2 via the power transmission device 1, and power supplied to the power reception device 2. It is comprised with the electrical storage apparatus 4 to store.

送電装置1は、駐車場などの地上側に設置されており、また、系統電源などの電源3に接続され、電源3から電力が供給される。送電装置1は、電源3から供給された交流電力を直流電力に変換する送電側整流回路5と、送電側整流回路5からの直流電力、すなわちインバータ7の入力電力を検出する入力電力検出部6と、直流電力を高周波電力に変換するインバータ7と、インバータ7から出力される出力電圧と出力電流の位相差を検出する位相差検出部8と、インバータ7を制御する制御部9と、位相差検出部8の後段に接続された共振用の送電側コンデンサ10および送電コイル11とで構成されている。
制御部9は、入力電力検出部6で検出されたインバータ7の入力電流、電圧信号と、位相差検出部8で検出されたインバータ7から出力される出力電圧と出力電流の位相差信号に基づいてインバータ7を制御する。
なお、送電側整流回路5、送電側コンデンサ10は、それぞれ整流回路5、コンデンサ10と適宜記載する。
The power transmission device 1 is installed on the ground side such as a parking lot, and is connected to a power source 3 such as a system power source and is supplied with power from the power source 3. The power transmission device 1 includes a power transmission side rectifier circuit 5 that converts AC power supplied from a power supply 3 into DC power, and an input power detection unit 6 that detects DC power from the power transmission side rectifier circuit 5, that is, input power of an inverter 7. An inverter 7 that converts DC power into high-frequency power, a phase difference detector 8 that detects a phase difference between an output voltage and an output current output from the inverter 7, a controller 9 that controls the inverter 7, and a phase difference The resonance power transmission side capacitor 10 and the power transmission coil 11 are connected to the subsequent stage of the detection unit 8.
The control unit 9 is based on the input current and voltage signal of the inverter 7 detected by the input power detection unit 6 and the phase difference signal of the output voltage and output current output from the inverter 7 detected by the phase difference detection unit 8. To control the inverter 7.
The power transmission side rectifier circuit 5 and the power transmission side capacitor 10 are appropriately described as the rectifier circuit 5 and the capacitor 10, respectively.

受電装置2は、送電コイル11から送出された高周波磁界により形成された誘導電流から高周波電力を出力するために受電コイル12と、受電コイル12に並列に接続された共振用の受電側コンデンサ13と、受電した高周波電力を直流電力に変換する受電側整流回路14と、受電側整流回路14を介して直流電力の電圧を変換し、蓄電装置4に電力を供給する昇降圧コンバータ(DC/DCコンバータ)15とで構成されている。
なお、受電側コンデンサ13、受電側整流回路14は、それぞれコンデンサ13、整流回路14と適宜記載する。
The power receiving device 2 includes a power receiving coil 12 for outputting high frequency power from an induction current formed by a high frequency magnetic field transmitted from the power transmitting coil 11, and a power receiving side capacitor 13 for resonance connected in parallel to the power receiving coil 12. A received-side rectifier circuit 14 that converts received high-frequency power into direct-current power, and a step-up / down converter (DC / DC converter) that converts the voltage of the direct-current power via the received-side rectifier circuit 14 and supplies the power to the power storage device 4 ) 15.
Note that the power receiving side capacitor 13 and the power receiving side rectifier circuit 14 are appropriately described as a capacitor 13 and a rectifier circuit 14, respectively.

図2は、入力電力検出部6、インバータ7、位相差検出部8、および制御部9の構成を示す。
入力電力検出部6は、入力電流検出部21と入力電圧検出部22で構成され、入力電流検出部21および入力電圧検出部22で検出した信号を制御部9に送る。
インバータ7はフルブリッジインバータである。
位相差検出部8は、出力電流検出部23、出力電圧検出部24と、インバータ7の出力電流および出力電圧から位相差を検出する位相比較器25から構成される。
制御部9は、例えばマイコンを備えた演算処理部26とゲートドライバ27で構成される。演算処理部26に入力された信号に基づいて、ゲートドライバ27に出力する信号を変化させて、インバータ7の出力デューティの制御を行う。
FIG. 2 shows configurations of the input power detection unit 6, the inverter 7, the phase difference detection unit 8, and the control unit 9.
The input power detection unit 6 includes an input current detection unit 21 and an input voltage detection unit 22, and sends signals detected by the input current detection unit 21 and the input voltage detection unit 22 to the control unit 9.
The inverter 7 is a full bridge inverter.
The phase difference detection unit 8 includes an output current detection unit 23, an output voltage detection unit 24, and a phase comparator 25 that detects a phase difference from the output current and output voltage of the inverter 7.
The control unit 9 includes an arithmetic processing unit 26 having a microcomputer and a gate driver 27, for example. Based on the signal input to the arithmetic processing unit 26, the output duty of the inverter 7 is controlled by changing the signal output to the gate driver 27.

制御部9において、インバータ7を構成する各スイッチング素子のオンオフの位相をずらして出力電圧を制御するフェイズシフト法によって、インバータ7の出力電圧を制御する。また、インバータ7の出力電圧の制御についてはPWM制御を行ってもよい。
図2ではインバータ7を構成するスイッチング素子としてFETを使用しているが、IGBTを使用することもできる。
In the control unit 9, the output voltage of the inverter 7 is controlled by a phase shift method of controlling the output voltage by shifting the on / off phase of each switching element constituting the inverter 7. Further, PWM control may be performed for the control of the output voltage of the inverter 7.
In FIG. 2, an FET is used as a switching element constituting the inverter 7, but an IGBT can also be used.

図3は、インバータ7の出力デューティの定義を説明する図である。インバータ7の出力電圧は図3のように矩形波となる。図3に示すように本発明においてはインバータ7の駆動周波数がfのとき、出力電圧矩形波の正のパルス幅wが半周期1/2fのときをインバータ7の出力デューティ=1で最大とし、出力デューティ=2fwと定義する。   FIG. 3 is a diagram for explaining the definition of the output duty of the inverter 7. The output voltage of the inverter 7 is a rectangular wave as shown in FIG. As shown in FIG. 3, in the present invention, when the drive frequency of the inverter 7 is f, when the positive pulse width w of the output voltage rectangular wave is a half cycle 1 / 2f, the output duty of the inverter 7 is maximized at 1, The output duty is defined as 2 fw.

図4は位相差θの定義を説明する図である。インバータ7の出力電圧の立ち上がりとインバータ7の出力電流のゼロクロス点の間を位相差θと定義する。位相比較器25から制御部9に位相差θの信号が送られる。
位相差θは図4に示すように正の位相差θの場合と、負の位相差θの場合がある。図2における位相比較器25から制御部9への2本の点線矢印は、正の位相差θと負の位相差θの信号を別々に出力していることを示している。
また、位相差θの絶対値のみを出力する位相比較器を用いてもよい。位相差θの絶対値のみを出力する場合の制御部9の機能、動作については、実施の形態2で説明する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the definition of the phase difference θ. A phase difference θ is defined between the rise of the output voltage of the inverter 7 and the zero cross point of the output current of the inverter 7. A signal of the phase difference θ is sent from the phase comparator 25 to the control unit 9.
As shown in FIG. 4, the phase difference θ may be a positive phase difference θ or a negative phase difference θ. Two dotted arrows from the phase comparator 25 to the control unit 9 in FIG. 2 indicate that signals of positive phase difference θ and negative phase difference θ are output separately.
Further, a phase comparator that outputs only the absolute value of the phase difference θ may be used. The function and operation of the control unit 9 when outputting only the absolute value of the phase difference θ will be described in the second embodiment.

図5は、位相差検出部8から制御部9に送られる位相差信号を説明する図である。
制御部9に送られる位相差θの信号は、図5に示す位相差信号であり、この位相差信号を平均化した値を位相差θとして制御部9の演算処理部26に入力される。
また位相差信号を平均化した値ではなく、位相差信号の電圧が0でない時間を制御部9においてカウントしてもよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating a phase difference signal sent from the phase difference detection unit 8 to the control unit 9.
The signal of the phase difference θ sent to the control unit 9 is the phase difference signal shown in FIG. 5, and a value obtained by averaging the phase difference signals is input to the arithmetic processing unit 26 of the control unit 9 as the phase difference θ.
In addition, the control unit 9 may count the time when the phase difference signal voltage is not zero, instead of the averaged value of the phase difference signal.

次に、送電装置1を中心とした非接触給電システム100の基本動作を図1に基づいて説明する。なお、この基本動作は、インバータ7の駆動周波数は固定として説明する。   Next, the basic operation of the non-contact power feeding system 100 centering on the power transmission device 1 will be described with reference to FIG. This basic operation will be described assuming that the drive frequency of the inverter 7 is fixed.

電源3から供給された電力は、電源3が系統電源のような交流である場合には、整流回路5で直流に整流され、平滑される。整流回路5は、例えば、ダイオードブリッジ、平滑用リアクトルおよび平滑用コンデンサで構成される。なお、整流回路5は平滑用リアクトルを用いずに構成される場合であってもよい。
整流回路5で平滑された電力は、整流回路5の後段に接続されたインバータ7で高周波電力に変換される。
The power supplied from the power source 3 is rectified and smoothed by the rectifier circuit 5 when the power source 3 is an alternating current such as a system power source. The rectifier circuit 5 includes, for example, a diode bridge, a smoothing reactor, and a smoothing capacitor. The rectifier circuit 5 may be configured without using a smoothing reactor.
The electric power smoothed by the rectifier circuit 5 is converted into high-frequency electric power by the inverter 7 connected to the subsequent stage of the rectifier circuit 5.

車載蓄電池への充電時には、状況に応じて一定電力供給が要求される。
例えば、2kW一定で電力を送電できるように、入力電力検出部6、インバータ7、および制御部9は一体としてフィードバック制御機能を備え、インバータ7への入力電力を一定に保つことができる。
このフィードバック制御を行うため、制御部9は入力電力検出部6において検出されたインバータ7の入力電流と入力電圧から入力電力を測定する、
制御部9は、演算処理部26で常にインバータ7の入力電力を一定にすることができるよう、この入力電力に応じて、インバータ7の出力デューティを制御する。
When charging an in-vehicle storage battery, a constant power supply is required depending on the situation.
For example, the input power detection unit 6, the inverter 7, and the control unit 9 are integrally provided with a feedback control function so that power can be transmitted at a constant 2kW, and the input power to the inverter 7 can be kept constant.
In order to perform this feedback control, the control unit 9 measures input power from the input current and input voltage of the inverter 7 detected by the input power detection unit 6.
The control unit 9 controls the output duty of the inverter 7 according to the input power so that the arithmetic processing unit 26 can always keep the input power of the inverter 7 constant.

図2の位相差検出部8の出力端には、送電側コンデンサ10と送電コイル11が直列に接続され、インバータ7から送電コイル11に高周波電流が供給され、送電コイル11の周囲に高周波磁界が形成される。送電コイル11は、リッツ線などの導線を渦巻状やソレノイド状に巻回して形成したものを使用することができる。また、送電コイル11には、受電コイル12との結合係数を向上させるために、フェライトコアを挿入してもよいし、フェライトコアを用いない送電コイルであってもよい。   A power transmission side capacitor 10 and a power transmission coil 11 are connected in series to the output terminal of the phase difference detection unit 8 in FIG. 2, a high frequency current is supplied from the inverter 7 to the power transmission coil 11, and a high frequency magnetic field is generated around the power transmission coil 11. It is formed. The power transmission coil 11 can be formed by winding a conducting wire such as a litz wire in a spiral shape or a solenoid shape. Moreover, in order to improve the coupling coefficient with the receiving coil 12, the power transmission coil 11 may be inserted with a ferrite core, or may be a power transmission coil that does not use a ferrite core.

受電装置2では、送電コイル11が作る高周波磁界によって、受電コイル12に誘導電流が生じる。受電コイル12と並列に接続されたコンデンサ13とで構成された回路により、送電装置1から受電された高周波電力は、整流回路14により直流電力に変換される。
ここで、受電コイル12も送電コイル11と同様、リッツ線などの導線で形成されたコイルであり、送電コイル11との結合係数を向上させるために、フェライトコアを挿入してもよいし、フェライトコアを用いない受電コイル12であってもよい。
また、整流回路14はダイオードブリッジと平滑用リアクトル、平滑用コンデンサで構成される。なお、整流回路14は平滑用リアクトルを用いずに構成してもよい。
In the power receiving device 2, an induced current is generated in the power receiving coil 12 by the high frequency magnetic field generated by the power transmitting coil 11. The high-frequency power received from the power transmission device 1 is converted into DC power by the rectifier circuit 14 by a circuit composed of the power receiving coil 12 and the capacitor 13 connected in parallel.
Here, the power receiving coil 12 is also a coil formed of a conducting wire such as a litz wire, similar to the power transmitting coil 11, and a ferrite core may be inserted in order to improve the coupling coefficient with the power transmitting coil 11, or ferrite. The power receiving coil 12 may not use a core.
The rectifier circuit 14 includes a diode bridge, a smoothing reactor, and a smoothing capacitor. The rectifier circuit 14 may be configured without using a smoothing reactor.

整流回路14にはDC/DCコンバータ15が接続されている。非接触給電システム100が蓄電装置4の充電動作時には、整流回路14で平滑された電力は、DC/DCコンバータ15により適切な電圧に変換され、DC/DCコンバータ15の後段に接続された蓄電装置4に電力が供給される。
この蓄電装置4としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが用いられる。
A DC / DC converter 15 is connected to the rectifier circuit 14. When the non-contact power feeding system 100 performs the charging operation of the power storage device 4, the power smoothed by the rectifier circuit 14 is converted into an appropriate voltage by the DC / DC converter 15 and connected to the subsequent stage of the DC / DC converter 15. 4 is supplied with electric power.
As the power storage device 4, a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery is used.

次に、非接触給電システムにおけるインバータの効率と動作点の関係について説明する。
非接触給電では、送電コイルと受電コイルの位置関係によってインバータの出力インピーダンスが大きく変動する。このため、電力を一定に制御するために、インバータの出力デューティが大きく変化する。
なお、この説明は一般的な非接触給電の説明であるため、構成機器に対して(例えば、インバータ)参照符号を付していない。
Next, the relationship between the inverter efficiency and the operating point in the non-contact power feeding system will be described.
In non-contact power supply, the output impedance of the inverter varies greatly depending on the positional relationship between the power transmission coil and the power reception coil. For this reason, in order to control electric power uniformly, the output duty of an inverter changes a lot.
In addition, since this description is description of general non-contact electric power feeding, (for example, an inverter) reference code is not attached | subjected with respect to a component apparatus.

図6は位置ずれが小さい時と、位置ずれが大きい時のインバータの出力電圧と出力電流の波形を示す図である。なお、これはインバータをある駆動周波数で固定して動作させた場合の一例であり、本願発明に係る波形ではない。   FIG. 6 is a diagram illustrating waveforms of the output voltage and output current of the inverter when the positional deviation is small and when the positional deviation is large. This is an example when the inverter is operated with a fixed driving frequency, and is not a waveform according to the present invention.

例えば2kW一定でインバータから電力を入力する場合には、位置ずれが小さい時はインバータから見たインピーダンスの実部、すなわち抵抗成分が大きいために、図6の右側の波形のようにインバータの出力デューティが大きくなる。
また位置ずれが大きい時には、インバータから見たインピーダンスの実部、抵抗成分が小さくなるため、図6の左側の波形のようにインバータの出力デューティを小さくする必要がある。
特許文献2、3では、図6の右側の波形のような位置ずれが小さい、すなわちデューティ=1の状態において、インバータの駆動周波数を制御し、力率を向上させ、インバータの効率を向上させることが説明されている。
For example, when power is input from the inverter at a constant 2 kW, since the real part of the impedance viewed from the inverter, that is, the resistance component is large when the positional deviation is small, the output duty of the inverter is as shown in the right waveform of FIG. Becomes larger.
In addition, when the positional deviation is large, the real part of the impedance and the resistance component viewed from the inverter become small. Therefore, it is necessary to reduce the output duty of the inverter as shown by the waveform on the left side of FIG.
In Patent Documents 2 and 3, in a state where the positional deviation as shown in the right waveform of FIG. 6 is small, that is, duty = 1, the drive frequency of the inverter is controlled, the power factor is improved, and the efficiency of the inverter is improved. Has been explained.

しかし、位置ずれが大きい場合には、力率を最大にしてもインバータの効率を最大にすることができないことを本願発明者らは発見した。その理由について以下に説明する。
位置ずれが大きい場合には、インバータの駆動周波数に応じて、インバータの出力電圧と出力電流の関係は3つの状態に分けることができる。
図7は、その3つの状態を説明する図である。
インバータの出力電圧の立ち上がりに対して、出力電流のゼロクロス点が進んでいる場合(図7(a))、インバータの出力電圧の立ち上がりと出力電流のゼロクロス点が一致している場合(図7(b))、インバータの出力電圧の立ち上がりに対して出力電流のゼロクロス点が遅れている場合(図7(c))の3通りである。
However, the inventors of the present application have found that when the positional deviation is large, the efficiency of the inverter cannot be maximized even if the power factor is maximized. The reason will be described below.
When the positional deviation is large, the relationship between the output voltage and the output current of the inverter can be divided into three states according to the drive frequency of the inverter.
FIG. 7 is a diagram for explaining the three states.
When the zero cross point of the output current advances with respect to the rise of the output voltage of the inverter (FIG. 7A), when the rise of the output voltage of the inverter matches the zero cross point of the output current (FIG. 7 ( b)), there are three cases where the zero cross point of the output current is delayed with respect to the rise of the output voltage of the inverter (FIG. 7C).

図7(a)の状態が、力率が最も高い状態であるが、インバータがゼロボルトスイッチングできないモードになる。
図7(b)の状態の方が図7(a)の状態より力率は低いが、インバータのスイッチング損失が小さいので、効率が高くなる。また図7(a)の状態では、電流が大きな値でのスイッチングを行うために、ノイズも大きくなる。
車載蓄電池への充電用途のような高周波大電力での非接触給電では、力率向上による無効電流減少よりも、スイッチング損失増加の影響が大きくなる。また図7(c)の状態はゼロボルトスイッチングが可能なモードであるが、力率が図7(b)に比べて低い。
インバータの効率が最大になるのは図7(b)の状態であるため、図7(b)のように、インバータの出力電圧の立ち上がりと出力電流のゼロクロス点の位相差θが0になるように駆動周波数の制御と出力デューティの制御を行うのがよい。
なお、図7(a)〜図7(c)に関してゼロボルトスイッチングができるモードとできないモードについては後述する。
Although the state of Fig.7 (a) is a state with the highest power factor, it becomes a mode which an inverter cannot perform zero volt switching.
Although the power factor is lower in the state of FIG. 7B than in the state of FIG. 7A, the efficiency is increased because the switching loss of the inverter is small. Further, in the state of FIG. 7A, since the switching is performed with a large current, the noise also increases.
In non-contact power feeding with high frequency and high power, such as for charging an in-vehicle storage battery, the effect of increased switching loss is greater than the reduction in reactive current due to power factor improvement. The state of FIG. 7C is a mode in which zero volt switching is possible, but the power factor is lower than that of FIG.
Since the inverter efficiency is maximized in the state shown in FIG. 7B, the phase difference θ between the rise of the output voltage of the inverter and the zero cross point of the output current becomes zero as shown in FIG. 7B. In addition, it is preferable to control the drive frequency and output duty.
Note that modes capable of performing zero-volt switching and modes incapable of performing zero-volt switching will be described later with reference to FIGS.

次に本願発明の送電装置の機能、動作について説明する。
本発明の制御方法のフローチャートを示す図8、および制御時のインバータ7の出力電圧と出力電流の波形を示す図9〜図15に基づいて説明する。
本願発明では、インバータ7の駆動周波数と出力デューティを制御し、インバータ7の入力電力を一定にしつつ、インバータ7の効率を良好な状態に制御する。
なお、蓄電装置4は、自動車に搭載された車載蓄電池を想定して説明する。
Next, functions and operations of the power transmission device of the present invention will be described.
Description will be made based on FIG. 8 showing a flowchart of the control method of the present invention, and FIGS. 9 to 15 showing waveforms of the output voltage and output current of the inverter 7 during control.
In the present invention, the drive frequency and output duty of the inverter 7 are controlled, and the input power of the inverter 7 is kept constant, while the efficiency of the inverter 7 is controlled to a good state.
The power storage device 4 will be described assuming an in-vehicle storage battery mounted on an automobile.

送電装置1が設置された場所に、自動車が駐車され、車載蓄電池への非接触給電が開始される。
図8の制御フローチャートのステップ1(S01)において、制御部9はインバータ7の駆動周波数を固定にして、出力デューティを変化させて、インバータ7の入力電力を非接触給電に要求される電力値に合わせるように制御を行う。なお、このステップ1(S01)の制御を、適宜、「インバータ出力デューティによる入力電力制御」と記載する。
インバータ7の駆動周波数固定での非接触給電については、非接触給電装置の基本動作で説明した内容と同様である。
なお、本願発明の第一の制御は、ステップ1(S01)で、制御部9が行う制御である。すなわち、本願発明の第一の制御は、インバータ7の駆動周波数を固定にして、出力デューティを変化させて、インバータ7の入力電力を非接触給電に要求される電力値に合わせる制御である。
The vehicle is parked at the place where the power transmission device 1 is installed, and non-contact power feeding to the in-vehicle storage battery is started.
In step 1 (S01) of the control flowchart of FIG. 8, the control unit 9 fixes the drive frequency of the inverter 7, changes the output duty, and sets the input power of the inverter 7 to a power value required for non-contact power feeding. Control to match. The control in step 1 (S01) is appropriately described as “input power control by inverter output duty”.
The contactless power supply with the drive frequency of the inverter 7 fixed is the same as that described in the basic operation of the contactless power supply device.
The first control of the present invention is control performed by the control unit 9 in step 1 (S01). That is, the first control of the present invention is a control in which the drive frequency of the inverter 7 is fixed, the output duty is changed, and the input power of the inverter 7 is adjusted to the power value required for non-contact power feeding.

ステップ2(S02)において、インバータ7へ入力される電力の判定を行う。入力電力検出部6において検出した入力電流と入力電圧から制御部9の演算処理部26で入力電力を測定し、この測定値を基に入力電力の判定を行う。この入力電力の判定は、車載蓄電池充電に要求される電力値になっているかどうかの判定である。
例えば2kWでの一定電力入力が要求される条件では、2kWの電力が入力されているかを判定する。この電力値は、充電状況や車種によって異なるので、以降充電状況や車種によって要求される電力値が既定であるという意味で既定値と記載する。
In step 2 (S02), the power input to the inverter 7 is determined. The input power is measured by the arithmetic processing unit 26 of the control unit 9 from the input current and the input voltage detected by the input power detection unit 6, and the input power is determined based on the measured value. This determination of the input power is a determination of whether or not the power value required for in-vehicle storage battery charging has been reached.
For example, under the condition that constant power input at 2 kW is required, it is determined whether 2 kW of power is input. Since this power value varies depending on the charging status and vehicle type, it is hereinafter referred to as a default value in the sense that the power value required by the charging status and vehicle type is default.

ステップ2(S02)のインバータ7の入力電力の判定で、入力電力が既定値と異なっている場合は、ステップ1(S01)に戻る。
ステップ1(S01)において、先に説明したように、インバータ7の駆動周波数を固定にして、出力デューティを変化させて、インバータ7の入力電力を既定値に合わせるように制御が行われる。
If it is determined in step 2 (S02) that the input power of the inverter 7 is different from the predetermined value, the process returns to step 1 (S01).
In step 1 (S01), as described above, control is performed so that the drive frequency of the inverter 7 is fixed, the output duty is changed, and the input power of the inverter 7 is adjusted to a predetermined value.

ステップ2(S02)のインバータ7の判定で、インバータ7の入力電力が既定値であれば、ステップ3(S03)へ進む。
ステップ3(S03)において、制御部9の指令によりインバータ7の出力デューティを固定する。
図9は、このときのインバータ7の出力電圧波形と出力電流波形を表わしている。
電力供給開始時においては、インバータ7の効率が良好で、かつインバータ7の出力電圧の立ち上がりに対して、出力電流のゼロクロス点が遅れている図9に示すような状態になる駆動周波数であることが望ましい。
なお、図10に示すようなインバータ7の出力電圧に対して、出力電流のゼロクロス点が進んでいる状態で制御を開始してもよい。
If it is determined in step 2 (S02) that the inverter 7 has a predetermined input power, the process proceeds to step 3 (S03).
In step 3 (S03), the output duty of the inverter 7 is fixed by a command from the control unit 9.
FIG. 9 shows the output voltage waveform and output current waveform of the inverter 7 at this time.
At the start of power supply, the drive frequency is such that the efficiency of the inverter 7 is good, and the zero cross point of the output current is delayed with respect to the rise of the output voltage of the inverter 7, as shown in FIG. Is desirable.
Control may be started in a state where the zero cross point of the output current is advanced with respect to the output voltage of the inverter 7 as shown in FIG.

次にステップ4(S04)において、位相差検出部8でインバータ7の出力電圧と出力電流の位相差、すなわちインバータ7の出力電圧の立ち上がりと出力電流のゼロクロス点位相差の検出を行う。   Next, in step 4 (S04), the phase difference detection unit 8 detects the phase difference between the output voltage and the output current of the inverter 7, that is, the rise of the output voltage of the inverter 7 and the zero-cross point phase difference between the output currents.

次にステップ5(S05)において、位相差検出部8から送られた位相差信号に基づき制御部9が位相差θの判定を行う。
ステップ5(S05)の判定において、位相差θの絶対値が0より大きいと判定した場合、ステップ6(S06)に進む。
Next, in step 5 (S05), the control unit 9 determines the phase difference θ based on the phase difference signal sent from the phase difference detection unit 8.
If it is determined in step 5 (S05) that the absolute value of the phase difference θ is greater than 0, the process proceeds to step 6 (S06).

ステップ6(S06)において、インバータ7の出力電圧の立ち上がりに対して出力電流のゼロクロス点が遅れているかの判定を制御部9で行う。
ステップ6(S06)で出力電流位相が遅れていると判定されるとステップ7(S07)に進む。ステップ6(S06)で位相が進んでいると判定した場合はステップ8(S08)進むが、説明は後述する。
In step 6 (S06), the control unit 9 determines whether the zero cross point of the output current is delayed with respect to the rise of the output voltage of the inverter 7.
If it is determined in step 6 (S06) that the output current phase is delayed, the process proceeds to step 7 (S07). If it is determined in step 6 (S06) that the phase is advanced, the process proceeds to step 8 (S08), which will be described later.

ステップ7(S07)において、制御部9からの指令によりインバータ7の駆動周波数を減少させる。
インバータ7の駆動周波数を減少させると、図11に示すように、インバータ7の出力電圧と出力電流間の位相差θが小さくなる。すなわち、図11において、一点鎖線の電流波形が実線の電流波形に移行する。
なお、以下の説明においても、一点鎖線の電流(電圧)波形は移行(変化)前の波形であり、実線の電流(電圧)波形が移行(変化)後の波形である。
このときインバータ7の力率が向上し、かつ出力デューティが固定されたままであるため、インバータ7の入力電力は大きくなる。
In step 7 (S07), the drive frequency of the inverter 7 is decreased by a command from the control unit 9.
When the drive frequency of the inverter 7 is decreased, the phase difference θ between the output voltage and the output current of the inverter 7 is reduced as shown in FIG. That is, in FIG. 11, the current waveform of the one-dot chain line shifts to the current waveform of the solid line.
In the following description, the current (voltage) waveform of the alternate long and short dash line is a waveform before transition (change), and the current (voltage) waveform of the solid line is a waveform after transition (change).
At this time, since the power factor of the inverter 7 is improved and the output duty is fixed, the input power of the inverter 7 is increased.

このインバータ7の入力電力の変動を補正するために、ステップ7(S07)からステップ1(S01)に戻る。
ステップ1(S01)において、制御部9がインバータ7の駆動周波数を固定にして、出力デューティを変化させて、インバータ7の入力電力を既定値に合わせるように制御を行う。
増加したインバータ7の入力電力を既定値に制御するために、インバータ7の出力デューティは小さくなるので、図12に示すようにインバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θがさらに小さくなる。
In order to correct the fluctuation of the input power of the inverter 7, the process returns from Step 7 (S07) to Step 1 (S01).
In step 1 (S01), the control unit 9 performs control so that the drive frequency of the inverter 7 is fixed, the output duty is changed, and the input power of the inverter 7 is adjusted to a predetermined value.
In order to control the increased input power of the inverter 7 to a predetermined value, the output duty of the inverter 7 is reduced, so that the phase difference θ between the output voltage and the output current of the inverter 7 is further reduced as shown in FIG.

上記ステップを繰り返し、ステップ5(S05)の判定において図13に示すようにインバータ7の出力電圧と出力電流の位相差が0になると、インバータ7の駆動周波数の変更を行わず、ステップ1(S01)のインバータ出力デューティによる入力電力制御に戻る。   The above steps are repeated, and when the phase difference between the output voltage and the output current of the inverter 7 becomes 0 as shown in FIG. 13 in the determination of step 5 (S05), the drive frequency of the inverter 7 is not changed and step 1 (S01) is performed. ) To return to the input power control based on the inverter output duty.

次に、ステップ6(S06)で位相が進んでいると判定した場合について、この状況が発生する原因を含めて、ステップ4(S04)まで戻って説明する。
車載蓄電池の充電電圧上昇等の負荷変動に伴い、図14に示すようにインバータ7の出力電圧の立ち上がりよりも出力電流のゼロクロス点が進む場合がある。
図8の制御フローチャートのステップ4(S04)において、インバータ7の出力電圧の立ち上がりに対して、出力電流のゼロクロス点が進んでいるため、位相差検出部8から制御部9へ負の位相差信号が送られる。
Next, the case where it is determined in step 6 (S06) that the phase has advanced will be described by returning to step 4 (S04), including the cause of this situation.
As shown in FIG. 14, the zero cross point of the output current may advance from the rise of the output voltage of the inverter 7 as the load fluctuates, such as an increase in the charging voltage of the in-vehicle storage battery.
In step 4 (S04) of the control flowchart of FIG. 8, since the zero cross point of the output current has advanced with respect to the rise of the output voltage of the inverter 7, a negative phase difference signal is sent from the phase difference detection unit 8 to the control unit 9. Will be sent.

ステップ5(S05)において、位相差の絶対値が0より大きいので、ステップ6(S06)の判定に進む。
ステップ6(S06)において、制御部9は負の位相差信号を受信しているため、出力電流のゼロクロス点が出力電圧の立ち上がりより進んでいると判定し、ステップ8(S08)に進む。ステップ8(S08)において、インバータ7の駆動周波数を増加させる。
In step 5 (S05), since the absolute value of the phase difference is larger than 0, the process proceeds to step 6 (S06).
In step 6 (S06), since the control unit 9 has received the negative phase difference signal, it is determined that the zero-cross point of the output current is advanced from the rise of the output voltage, and the process proceeds to step 8 (S08). In step 8 (S08), the drive frequency of the inverter 7 is increased.

インバータ7の駆動周波数を増加させると、図15に示すように、インバータ7の出力電圧と出力電流間の位相差が小さくなる。また、このときインバータ7の入力電力も変動する。この入力電力の変動を補正するために、ステップ8(S08)からステップ1(S01)に戻る。
ステップ1(S01)において、制御部9がインバータ7の駆動周波数を固定にして、出力デューティを変化させて、インバータ7の入力電力を既定値に合わせるように制御を行う。
When the drive frequency of the inverter 7 is increased, the phase difference between the output voltage and the output current of the inverter 7 is reduced as shown in FIG. At this time, the input power of the inverter 7 also varies. In order to correct this variation in input power, the process returns from step 8 (S08) to step 1 (S01).
In step 1 (S01), the control unit 9 performs control so that the drive frequency of the inverter 7 is fixed, the output duty is changed, and the input power of the inverter 7 is adjusted to a predetermined value.

上記ステップを繰り返し、ステップ5(S05)の判定においてインバータ7の出力電圧と出力電流の位相差が0になると、インバータ7の駆動周波数の変更を行わず、ステップ1(S01)のインバータ出力デューティによる入力電力制御に戻る。   The above steps are repeated, and when the phase difference between the output voltage and the output current of the inverter 7 becomes 0 in the determination of step 5 (S05), the drive frequency of the inverter 7 is not changed, and the inverter output duty of step 1 (S01) is changed. Return to input power control.

なお、本願発明の第二の制御は、制御部9が行うステップ3(S03)〜ステップ7(S07)、およびステップ3(S03)〜ステップ8(S08)の一連の制御である。
すなわち、本願発明の第二の制御は、インバータ7の出力デューティを固定にして、駆動周波数を変化させて、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差を0にする制御である。ただし、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差信号として、正の位相差信号と負の位相差信号を用いる。
The second control of the present invention is a series of control of Step 3 (S03) to Step 7 (S07) and Step 3 (S03) to Step 8 (S08) performed by the control unit 9.
That is, the second control of the present invention is a control in which the output duty of the inverter 7 is fixed, the drive frequency is changed, and the phase difference between the output voltage and the output current of the inverter 7 is made zero. However, a positive phase difference signal and a negative phase difference signal are used as the phase difference signal between the output voltage and output current of the inverter 7.

以上の本願発明の制御方法を用いることで、充電状態の変動等の負荷変動時においてもインバータ7の入力電力を一定に保ちつつ、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差を0とする、インバータ7の駆動周波数と出力デューティの組み合わせを探索することができる。   By using the control method of the present invention as described above, the phase difference between the output voltage and the output current of the inverter 7 is set to 0 while the input power of the inverter 7 is kept constant even when the load changes such as the change in the charging state. A combination of the drive frequency of the inverter 7 and the output duty can be searched.

次に、図7(a)〜図7(c)に関して、ゼロボルトスイッチングができるモードとできないモードについて、図16〜図20に基づいて説明する。
図16〜図20はインバータ7の出力電圧波形と出力電流波形と、インバータ7のFETのオンオフの状態を示している。
Next, with reference to FIG. 7A to FIG. 7C, modes that can and cannot perform zero-volt switching will be described with reference to FIGS. 16 to 20.
16 to 20 show the output voltage waveform and output current waveform of the inverter 7 and the ON / OFF state of the FET of the inverter 7.

まず、図7(a)でのインバータ7の出力電流のゼロクロス点が出力電圧の立ち上がりに対して進んでいる場合のインバータ7の動作モードについて説明する。
図16ではインバータ7の左側アームのローサイドのみがオンであり、図に示すように太い点線で示す経路で電流が流れている。このとき右側アームのハイサイドのドレインソース間には電源電圧がかかっている。
次にインバータ7の右側アームのハイサイドのFETがオンする。その状態を示したものが図17である。このときインバータ7の右側アームのハイサイドは電源電圧がかかった状態でオンすることになり、ゼロボルトスイッチングできないモードとなる。図17の左側アームに関しても同様の動作をする。
なお、図17において、図17(右図)の細い点線の期間の間、図17(左図)の状態(左ローサイド、右ハイサイドのFETがオン)が継続する。
First, the operation mode of the inverter 7 when the zero crossing point of the output current of the inverter 7 in FIG. 7A is advanced with respect to the rise of the output voltage will be described.
In FIG. 16, only the low side of the left arm of the inverter 7 is on, and current flows through a path indicated by a thick dotted line as shown in the figure. At this time, a power supply voltage is applied between the drain and source on the high side of the right arm.
Next, the high-side FET of the right arm of the inverter 7 is turned on. FIG. 17 shows the state. At this time, the high side of the right arm of the inverter 7 is turned on in a state where the power supply voltage is applied, and a mode in which zero-volt switching cannot be performed is set. The same operation is performed for the left arm of FIG.
In FIG. 17, the state of FIG. 17 (left diagram) (the left low-side and right high-side FETs are on) continues during the thin dotted line period of FIG. 17 (right diagram).

次に、図7(b)、および図7(c)でのインバータ7の出力電流のゼロクロス点が出力電圧の立ち上がりに対して遅れている場合について説明する。
インバータ7の右側と左側のローサイドがオンの状態を示したものが図18である。図に示すように太い点線で示す経路で電流が流れている。
次にインバータ右側のローサイドのFETがオフする。このときの状態を示したのが図19である。図に示すように太い点線で示す経路で電流が流れている。このときインバータ右側のハイサイドのFETのボディダイオードに電流が流れるため、このハイサイドFETには電圧がかかっていない状態になる。
次にインバータ7の右側アームのハイサイドのFETがオンする。このインバータ7の状態を示すものが図20である。右側ハイサイドのFETに電流が流れている状態でFETをオンするために、このモードではゼロボルトスイッチングとなる。
Next, the case where the zero crossing point of the output current of the inverter 7 in FIGS. 7B and 7C is delayed with respect to the rise of the output voltage will be described.
FIG. 18 shows a state in which the right side and the left side of the inverter 7 are turned on. As shown in the figure, current flows along a path indicated by a thick dotted line.
Next, the low-side FET on the right side of the inverter is turned off. FIG. 19 shows the state at this time. As shown in the figure, current flows along a path indicated by a thick dotted line. At this time, since a current flows through the body diode of the high-side FET on the right side of the inverter, no voltage is applied to the high-side FET.
Next, the high-side FET of the right arm of the inverter 7 is turned on. FIG. 20 shows the state of the inverter 7. In this mode, zero volt switching is performed in order to turn on the FET while a current is flowing through the right-side high-side FET.

すなわち、インバータ7がゼロボルトスイッチングできるかどうかは、インバータ7のハイサイドがオンする時、つまりインバータ7の出力電圧が立ち上がる時に電流の向きが反転しているか否かで決まる。
図7(a)の波形では、インバータ7の出力電圧が立ち上がる時には既に電流が反転しているため、ハイサイドのFETのボディダイオードに電流が流れず、電源電圧がかかった状態でFETをオンすることになる。
一方、図7(b)および(c)では、インバータ7の出力電圧が立ち上がる時には、電流が反転していないためハイサイドのFETに電流が流れており、電圧がかかっていないためゼロボルトスイッチングが可能となる。
That is, whether or not the inverter 7 can perform zero volt switching depends on whether or not the direction of the current is reversed when the high side of the inverter 7 is turned on, that is, when the output voltage of the inverter 7 rises.
In the waveform of FIG. 7A, since the current is already inverted when the output voltage of the inverter 7 rises, the current does not flow through the body diode of the high-side FET, and the FET is turned on while the power supply voltage is applied. It will be.
On the other hand, in FIGS. 7B and 7C, when the output voltage of the inverter 7 rises, the current is not reversed because the current is not inverted, and the current flows through the high-side FET. It becomes.

実施の形態1では、電源3として交流電源である系統電源を使用する場合を説明した。電源3として直流電源である蓄電池を使用することもできる。この場合は、整流回路5をバイパスして電源3を入力電力検出部6に直接接続する構成とする。   In Embodiment 1, the case where the system power supply which is AC power supply is used as the power supply 3 was demonstrated. A storage battery which is a direct current power source can also be used as the power source 3. In this case, the power supply 3 is directly connected to the input power detection unit 6 by bypassing the rectifier circuit 5.

以上説明したように、実施の形態1の送電装置は、インバータと、制御部と、送電側コンデンサと、送電コイルと、入力電力検出部と、位相差検出部とを備え、制御部はインバータの入力電力、および出力電圧、電流の位相差に基づいて、インバータの入力電力を一定に保ちながら、位相差を0にするようにインバータの駆動周波数と出力デューティを変化させるものである。このため、実施の形態1の送電装置は、インバータの入力電力を一定に保ちながら、インバータの効率を向上させるインバータの駆動周波数を探索制御できる。また、インバータの効率を向上させることで省エネルギーの効果がある。   As described above, the power transmission device of the first embodiment includes the inverter, the control unit, the power transmission side capacitor, the power transmission coil, the input power detection unit, and the phase difference detection unit, and the control unit is the inverter. Based on the phase difference between the input power, the output voltage, and the current, the drive frequency and output duty of the inverter are changed so that the phase difference becomes zero while keeping the input power of the inverter constant. For this reason, the power transmission apparatus of Embodiment 1 can search and control the drive frequency of the inverter that improves the efficiency of the inverter while keeping the input power of the inverter constant. Moreover, there is an energy saving effect by improving the efficiency of the inverter.

実施の形態2.
実施の形態2の送電装置は、実施の形態1の送電装置に対して、位相差検出部の位相比較器から制御部の演算処理部への位相差信号を位相差の絶対値信号のみとしたものである。
Embodiment 2. FIG.
The power transmission device of the second embodiment is different from the power transmission device of the first embodiment in that the phase difference signal from the phase comparator of the phase difference detection unit to the arithmetic processing unit of the control unit is only the absolute value signal of the phase difference. Is.

以下、実施の形態2の送電装置の構成、動作について、制御フローチャートである図21およびインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である図22に基づいて実施の形態1との差異を中心に説明する。また、実施の形態1で説明した送電装置を含むシステム構成図である図1、送電装置の内部構成図である図2およびインバータの出力電圧と出力電流の位相差説明図である図9〜図15を適宜参照する。   Hereinafter, regarding the configuration and operation of the power transmission device of the second embodiment, the difference from the first embodiment will be mainly described based on FIG. 21 which is a control flowchart and FIG. Explained. 1 is a system configuration diagram including the power transmission device described in the first embodiment, FIG. 2 is an internal configuration diagram of the power transmission device, and FIG. 9 to FIG. 9 are phase difference explanatory diagrams of the output voltage and output current of the inverter. Reference is made to 15 as appropriate.

実施の形態1の送電装置の構成と実施の形態2の送電装置の構成との差異は、位相差検出部8の位相比較器25から制御部9の演算処理部26に出力される位相差信号のみである。
実施の形態1の送電装置1では、位相差検出部8の位相比較器25から制御部9の演算処理部26に正の位相差信号(進み)と負の位相差信号(遅れ)が別々のラインで出力されていた。実施の形態2の送電装置1では、位相差検出部8の位相比較器25から制御部9の演算処理部26に位相差の絶対値のみを1つラインで出力するものである。
The difference between the configuration of the power transmission device of the first embodiment and the configuration of the power transmission device of the second embodiment is that the phase difference signal output from the phase comparator 25 of the phase difference detection unit 8 to the arithmetic processing unit 26 of the control unit 9 Only.
In the power transmission device 1 of the first embodiment, a positive phase difference signal (advance) and a negative phase difference signal (lag) are separately transmitted from the phase comparator 25 of the phase difference detection unit 8 to the arithmetic processing unit 26 of the control unit 9. It was output on the line. In the power transmission device 1 according to the second embodiment, only the absolute value of the phase difference is output by one line from the phase comparator 25 of the phase difference detection unit 8 to the arithmetic processing unit 26 of the control unit 9.

位相比較器25から出力される位相差信号が絶対値のみとなるが、インバータ7の入力電力を一定にしながら、インバータ7の出力電圧の立ち上がりと出力電流のゼロクロス点を一致させることは可能である。位相比較器25から出力される位相差信号が絶対値のみとなるため、制御部9の制御動作が実施の形態1とは異なる。
なお、実施の形態1と実施の形態の差異は、位相差検出部8の位相比較器25から制御部9の演算処理部26へ出力される位相差信号のみであるため、以下の説明において、実施の形態1の図1、図2を参照する場合は、符番号をそのまま使用する。
Although the phase difference signal output from the phase comparator 25 has only an absolute value, it is possible to match the rise of the output voltage of the inverter 7 and the zero cross point of the output current while keeping the input power of the inverter 7 constant. . Since the phase difference signal output from the phase comparator 25 has only an absolute value, the control operation of the control unit 9 is different from that of the first embodiment.
The difference between the first embodiment and the embodiment is only the phase difference signal output from the phase comparator 25 of the phase difference detection unit 8 to the arithmetic processing unit 26 of the control unit 9. When referring to FIGS. 1 and 2 of the first embodiment, the reference numerals are used as they are.

実施の形態2における制御部9の制御について、図21の制御フローチャートに基づいて説明する。なお、制御開始時、後述する制御フラグFを初期値であるF=0に設定する。
図21の制御フローチャートのステップ21(S21)において、制御部9はインバータ7の駆動周波数を固定にして、出力デューティを変化させて、インバータ7の入力電力を非接触給電に要求される電力値に合わせるように制御を行う。なお、このステップ21(S021)の制御は、実施の形態1の図8の制御フローチャートのステップ1(S01)の制御と同じである。
The control of the control unit 9 in the second embodiment will be described based on the control flowchart of FIG. At the start of control, a control flag F, which will be described later, is set to an initial value F = 0.
In step 21 (S21) of the control flowchart of FIG. 21, the control unit 9 fixes the drive frequency of the inverter 7, changes the output duty, and sets the input power of the inverter 7 to the power value required for non-contact power feeding. Control to match. The control in step 21 (S021) is the same as the control in step 1 (S01) in the control flowchart of FIG. 8 of the first embodiment.

次に、ステップ22(S22)において、インバータ7へ入力される電力の判定を行う。入力電力検出部6において検出した入力電流と入力電圧から制御部9の演算処理部26で入力電力を測定し、この測定値を基に入力電力の判定を行う。この入力電力の判定は、車載蓄電池充電に要求される電力値になっているかどうかの判定である。   Next, in step 22 (S22), power input to the inverter 7 is determined. The input power is measured by the arithmetic processing unit 26 of the control unit 9 from the input current and the input voltage detected by the input power detection unit 6, and the input power is determined based on the measured value. This determination of the input power is a determination of whether or not the power value required for in-vehicle storage battery charging has been reached.

ステップ22(S22)のインバータ7の入力電力の判定で、入力電力が既定値と異なっている場合は、ステップ21(S21)に戻る。
ステップ21(S21)において、インバータ7の駆動周波数を固定にして、出力デューティを変化させて、インバータ7の入力電力を既定値に合わせるように制御が行われる。
If it is determined in step 22 (S22) that the input power of the inverter 7 is different from the predetermined value, the process returns to step 21 (S21).
In step 21 (S21), control is performed so that the drive frequency of the inverter 7 is fixed, the output duty is changed, and the input power of the inverter 7 is adjusted to a predetermined value.

ステップ22(S22)でインバータ7の入力電力の判定を行い、入力電力が既定値であれば、ステップ23(S23)において制御部9の指令により、インバータ7の出力デューティを固定する。
図9は、このときのインバータ7の出力電圧波形と出力電流波形を表している。
In step 22 (S22), the input power of the inverter 7 is determined. If the input power is a predetermined value, the output duty of the inverter 7 is fixed in accordance with a command from the control unit 9 in step 23 (S23).
FIG. 9 shows the output voltage waveform and output current waveform of the inverter 7 at this time.

次にステップ24(S24)において、位相差検出部8でインバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θ、すなわちインバータ7の出力電圧の立ち上がりと出力電流のゼロクロス点との位相差θの検出を行う。   Next, in step 24 (S24), the phase difference detector 8 detects the phase difference θ between the output voltage and output current of the inverter 7, that is, the phase difference θ between the rise of the output voltage of the inverter 7 and the zero cross point of the output current. Do.

次にステップ25(S25)において、位相差検出部8から送られた位相差信号に基づき、制御部9が位相差θの判定を行う。
ステップ25(S25)の判定において、位相差θの絶対値が0であった場合には、ステップ21(S21)に戻る。
ステップ21(S21)において、制御部9がインバータ7の駆動周波数を固定にして、出力デューティを変化させて、インバータ7の入力電力を既定値に合わせるように制御を行う。
Next, in step 25 (S25), the control unit 9 determines the phase difference θ based on the phase difference signal sent from the phase difference detection unit 8.
If the absolute value of the phase difference θ is 0 in the determination in step 25 (S25), the process returns to step 21 (S21).
In step 21 (S21), the control unit 9 performs control so that the drive frequency of the inverter 7 is fixed, the output duty is changed, and the input power of the inverter 7 is adjusted to a predetermined value.

ステップ25(S25)の判定において、位相差が0より大きい場合にはステップ26(S26)において制御部9が制御フラグFの判定を行う。
この制御フラグFの判定は、インバータ7の出力電圧の立ち上がりと出力電流のゼロクロス点の位置関係を判定するものである。
In step 25 (S25), when the phase difference is larger than 0, the control unit 9 determines the control flag F in step 26 (S26).
The determination of the control flag F is to determine the positional relationship between the rise of the output voltage of the inverter 7 and the zero cross point of the output current.

制御フラグF=0の場合は、インバータ7の出力電圧の立ち上がりに対して、出力電流のゼロクロス点が遅れている状態を示している。また制御フラグF=1の場合には、出力電圧の立ち上がりに対して出力電流のゼロクロス点が進んでいる状態を示している。   When the control flag F = 0, the zero cross point of the output current is delayed with respect to the rise of the output voltage of the inverter 7. When the control flag F = 1, the zero cross point of the output current is advanced with respect to the rise of the output voltage.

ステップ26(S26)の判定で制御フラグがF=0であった場合には、ステップ27(S27)に進む。ステップ27(S27)においてインバータ7の駆動周波数を減少させる。
ステップ26の判定で制御フラグF=1であった場合には、ステップ31(S31)に進むが、この説明は後述する。
If it is determined in step 26 (S26) that the control flag is F = 0, the process proceeds to step 27 (S27). In step 27 (S27), the drive frequency of the inverter 7 is decreased.
If it is determined in step 26 that the control flag F = 1, the process proceeds to step 31 (S31), which will be described later.

ステップ27(S27)において、インバータ7の駆動周波数を減少させると、図11に示すように、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θが小さくなる。   In step 27 (S27), when the drive frequency of the inverter 7 is decreased, the phase difference θ between the output voltage and the output current of the inverter 7 is reduced as shown in FIG.

次にステップ28(S28)に進み、ステップ28(S28)において位相差検出部8から位相差θを取得し、制御部9において再度位相差θの検出を行う。   Next, the process proceeds to step 28 (S28). In step 28 (S28), the phase difference θ is acquired from the phase difference detection unit 8, and the control unit 9 detects the phase difference θ again.

次にステップ29(S29)に進み、ステップ29(S29)において制御部9において位相差θの判定を行う。
このステップ29(S29)において、実際にインバータ7の出力電圧と出力電流の位相関係を確かめることができる。
図9の状態でインバータ7の駆動周波数を減少させると、駆動周波数を減少させる前に検出した位相差と比較してステップ28(S28)で測定した位相差θは減少している。これは出力電流が出力電圧に対して位相が遅れていることを示している。
Next, the process proceeds to step 29 (S29). In step 29 (S29), the control unit 9 determines the phase difference θ.
In this step 29 (S29), the phase relationship between the output voltage and the output current of the inverter 7 can be actually confirmed.
When the drive frequency of the inverter 7 is decreased in the state of FIG. 9, the phase difference θ measured in step 28 (S28) is decreased as compared with the phase difference detected before the drive frequency is decreased. This indicates that the phase of the output current is delayed with respect to the output voltage.

この場合、ステップ29(S29)において位相差が減少したと判定するので、ステップ21(S21)戻り、インバータ出力デューティによる入力電力制御を行う。
インバータ7の出力電圧の立ち上がりが出力電流のゼロクロス点に対して進んでいる場合には、インバータ7の出力位相差θが0になるまでステップ21(S21)〜ステップ29(S29)を繰り返す。
In this case, since it is determined in step 29 (S29) that the phase difference has decreased, the process returns to step 21 (S21) to perform input power control based on the inverter output duty.
If the rise of the output voltage of the inverter 7 is advanced with respect to the zero cross point of the output current, Step 21 (S21) to Step 29 (S29) are repeated until the output phase difference θ of the inverter 7 becomes zero.

一方、車載蓄電池の充電電圧上昇等の負荷変動に伴い、インバータ7の出力電圧の立ち上がりよりも出力電流のゼロクロス点が進む場合がある。このときの制御について説明する。
図21の制御フローチャートのステップ25(S25)において、位相差θの絶対値は0より大きいため、ステップ26(S26)の制御フラグFの判定に移る。
この時点ではまだ制御フラグFは初期値F=0であるため、ステップ27(S27)においてインバータ7の駆動周波数を減少させる。
On the other hand, the zero-cross point of the output current may advance from the rise of the output voltage of the inverter 7 due to load fluctuations such as an increase in the charging voltage of the in-vehicle storage battery. The control at this time will be described.
In step 25 (S25) of the control flowchart of FIG. 21, since the absolute value of the phase difference θ is larger than 0, the process proceeds to the determination of the control flag F in step 26 (S26).
Since the control flag F is still the initial value F = 0 at this time, the drive frequency of the inverter 7 is decreased in step 27 (S27).

次にステップ28(S28)において位相差検出部8でインバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θの検出を行う。
インバータ7の出力電圧に対して出力電流の位相が進んでいる場合には、インバータ7の駆動周波数を減少させると、図22に示すようにステップ28(S28)で検出した出力電圧と出力電流の位相差θはインバータ7の駆動周波数を減少させる前に検出した出力電圧と出力電流の位相差θと比較して増加する。
したがって、ステップ29(S29)での位相差θの判定によって、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θは増加していると判断できる。
Next, in step 28 (S28), the phase difference detector 8 detects the phase difference θ between the output voltage and the output current of the inverter 7.
When the phase of the output current is advanced with respect to the output voltage of the inverter 7, if the drive frequency of the inverter 7 is decreased, the output voltage and output current detected in step 28 (S28) are reduced as shown in FIG. The phase difference θ increases in comparison with the phase difference θ between the output voltage and the output current detected before the drive frequency of the inverter 7 is decreased.
Therefore, it can be determined that the phase difference θ between the output voltage and the output current of the inverter 7 is increased by determining the phase difference θ in step 29 (S29).

このため、ステップ30(S30)に進む。ステップ30(S30)において制御フラグFをF=1に設定する。   Therefore, the process proceeds to step 30 (S30). In step 30 (S30), the control flag F is set to F = 1.

次にステップ31(S31)に進み、ステップ31(S31)において駆動周波数を増加させる。   Next, the process proceeds to step 31 (S31), and the drive frequency is increased in step 31 (S31).

次にステップ32(S32)に進み、ステップ32(S32)でインバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θの検出を行う。
次にステップ33(S33)に進み、ステップ33(S33)でインバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θが減少したか否かを判定する。
インバータ7の出力電流のゼロクロス点が出力電圧に対して進んでいる場合には、インバータ7の駆動周波数を増加させると、図15に示すように、位相差θが減少するので、ここではステップ21(S21)に戻る。
Next, the process proceeds to step 32 (S32), and the phase difference θ between the output voltage and output current of the inverter 7 is detected in step 32 (S32).
Next, the process proceeds to step 33 (S33), and it is determined in step 33 (S33) whether or not the phase difference θ between the output voltage and the output current of the inverter 7 has decreased.
When the zero crossing point of the output current of the inverter 7 is advanced with respect to the output voltage, the phase difference θ decreases as shown in FIG. 15 when the drive frequency of the inverter 7 is increased. Return to (S21).

ステップ21(S21)において、制御部9がインバータ7の駆動周波数を固定にして、出力デューティを変化させて、インバータ7の入力電力を既定値に合わせるように制御を行う。   In step 21 (S21), the control unit 9 performs control so that the drive frequency of the inverter 7 is fixed, the output duty is changed, and the input power of the inverter 7 is adjusted to a predetermined value.

次に、ステップ22(S22)〜ステップ26(S26)を順に行い、ステップ26(S26)の制御フラグの判定においてF=1となっているため、ステップ26(S26)からステップ31(S31)に進む。   Next, Step 22 (S22) to Step 26 (S26) are performed in order, and F = 1 in the determination of the control flag in Step 26 (S26), and therefore, from Step 26 (S26) to Step 31 (S31). move on.

インバータ7の出力電流のゼロクロス点が出力電圧の立ち上がりに対して進んでいる場合には、インバータ7の出力位相差θが0になるまでステップ21(S21)〜ステップ26(S26)、ステップ31(S31)〜ステップ33(S33)を繰り返す。   When the zero crossing point of the output current of the inverter 7 is advanced with respect to the rise of the output voltage, the step 21 (S21) to the step 26 (S26), the step 31 (until the output phase difference θ of the inverter 7 becomes zero). S31) to step 33 (S33) are repeated.

また、制御フラグがF=1の状態でインバータ7の出力電流の位相が出力電圧よりも遅れてきた場合には、ステップ31(S31)でインバータ7の駆動周波数を増加させると、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θが増加する。従ってステップ32(S32)の位相差θの検出、およびステップ33(S33)の位相差θの判定において、位相差θが減少したと判定されないため、ステップ33(S33)からステップ34(S34)に進む。   When the control flag is F = 1 and the phase of the output current of the inverter 7 is delayed from the output voltage, if the drive frequency of the inverter 7 is increased in step 31 (S31), the output of the inverter 7 is output. The phase difference θ between the voltage and the output current increases. Accordingly, in the detection of the phase difference θ in step 32 (S32) and the determination of the phase difference θ in step 33 (S33), it is not determined that the phase difference θ has decreased, so that the process proceeds from step 33 (S33) to step 34 (S34). move on.

ステップ34(S34)において、制御フラグをF=0に設定する。
ステップ34(S34)からステップ21(S21)に戻り、再びステップ21(S21)〜ステップ29(S29)を繰り返し、インバータ7の入力電力を一定のまま位相差θが0になるよう、インバータ7の駆動周波数と出力デューティの組み合わせを探索する。
In step 34 (S34), the control flag is set to F = 0.
Returning from step 34 (S34) to step 21 (S21), the steps 21 (S21) to 29 (S29) are repeated again, and the inverter 7 is controlled so that the phase difference θ remains zero while the input power of the inverter 7 remains constant. Search for a combination of drive frequency and output duty.

なお、本願発明の第二の制御は、制御部9が行うステップ23(S23)〜ステップ29(S29)、ステップ23(S23)〜ステップ33(S33)、およびステップ23(S23)〜ステップ26(S26)さらにステップ31(S31)〜ステップ33(S33)またはステップ31(S31)〜ステップ34(S34)の一連の制御である。
すなわち、本願発明の第二の制御は、インバータ7の出力デューティを固定にして、駆動周波数を変化させて、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差を0にする制御である。ただし、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差信号として、位相差の絶対値のみを用いる。
The second control of the present invention is performed by the control unit 9 at Step 23 (S23) to Step 29 (S29), Step 23 (S23) to Step 33 (S33), and Step 23 (S23) to Step 26 ( S26) Further, a series of control of step 31 (S31) to step 33 (S33) or step 31 (S31) to step 34 (S34).
That is, the second control of the present invention is a control in which the output duty of the inverter 7 is fixed, the drive frequency is changed, and the phase difference between the output voltage and the output current of the inverter 7 is made zero. However, only the absolute value of the phase difference is used as the phase difference signal between the output voltage and output current of the inverter 7.

実施の形態2の送電装置においては、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θを検出した後、インバータ7の駆動周波数を変化させ、その後再び、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相差θの検出および判定を行っている。
このように制御することによって、位相差θの絶対値のみで、インバータ7の出力電圧と出力電流の位相関係を把握制御することができる。位相差検出部8から制御部9に入力される信号が少なくなるので、位相差検出部8の位相比較器25および制御部9の演算処理部26の構成を簡素化することができる。
In the power transmission device of the second embodiment, after detecting the phase difference θ between the output voltage and the output current of the inverter 7, the drive frequency of the inverter 7 is changed, and then the phase difference between the output voltage and the output current of the inverter 7 again. θ is detected and determined.
By controlling in this way, the phase relationship between the output voltage and the output current of the inverter 7 can be grasped and controlled only by the absolute value of the phase difference θ. Since the signals input from the phase difference detection unit 8 to the control unit 9 are reduced, the configuration of the phase comparator 25 of the phase difference detection unit 8 and the arithmetic processing unit 26 of the control unit 9 can be simplified.

以上説明したように、実施の形態2の送電装置は、実施の形態1の送電装置に対して、位相差検出部の位相比較器から制御部の演算処理部への位相差信号を位相差の絶対値信号のみとしたものである。実施の形態2の送電装置は、実施の形態1の送電装置と同様に、インバータの入力電力を一定に保ちながら、インバータの効率を向上させるインバータの駆動周波数を探索制御でき、省エネルギーの効果がある。さらに、位相差検出部と制御部の構成を簡素化できる。   As described above, the power transmission device according to the second embodiment is different from the power transmission device according to the first embodiment in that the phase difference signal from the phase comparator of the phase difference detection unit to the arithmetic processing unit of the control unit is the phase difference signal. Only absolute value signals are used. Similar to the power transmission device of the first embodiment, the power transmission device of the second embodiment can search and control the drive frequency of the inverter that improves the efficiency of the inverter while keeping the input power of the inverter constant, and has an energy saving effect. . Furthermore, the configuration of the phase difference detection unit and the control unit can be simplified.

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。   Note that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and the embodiments can be modified or omitted as appropriate.

1 送電装置、2 受電装置、3 電源、4 蓄電装置、5 送電側整流回路、
6 入力電力検出部、7 インバータ、8 位相差検出部、9 制御部、
10 送電側コンデンサ、11 送電コイル、12 受電コイル、
13 受電側コンデンサ、14 受電側整流回路、15 DC/DCコンバータ、
21 入力電流検出部、22 入力電圧検出部、23 出力電流検出部、
24 出力電圧検出部、25 位相比較器、26 演算処理部、27 ゲートドライバ、100 非接触給電システム。
1 power transmission device, 2 power receiving device, 3 power source, 4 power storage device, 5 power transmission side rectifier circuit,
6 Input power detection unit, 7 Inverter, 8 Phase difference detection unit, 9 Control unit,
10 power transmission side capacitor, 11 power transmission coil, 12 power reception coil,
13 power receiving side capacitor, 14 power receiving side rectifier circuit, 15 DC / DC converter,
21 input current detector, 22 input voltage detector, 23 output current detector,
24 output voltage detection unit, 25 phase comparator, 26 arithmetic processing unit, 27 gate driver, 100 contactless power supply system.

Claims (4)

高周波電力を出力するインバータと、
前記インバータを制御する制御部と、
前記インバータの出力に接続され前記高周波電力が供給される送電側コンデンサと、
前記送電側コンデンサに接続された送電コイルと、
前記インバータの入力電力を検出する入力電力検出部と、
前記インバータの出力電圧と出力電流の位相差を検出する位相差検出部とを備え、
前記制御部は、前記インバータの入力電力および前記位相差検出部が検出した前記位相差に基づいて、前記インバータの入力電力を一定に保ちながら、前記位相差を0にするように、前記インバータの駆動周波数と前記インバータの出力デューティを変化させる送電装置。
An inverter that outputs high-frequency power;
A control unit for controlling the inverter;
A power transmission side capacitor connected to the output of the inverter and supplied with the high frequency power;
A power transmission coil connected to the power transmission side capacitor;
An input power detection unit for detecting input power of the inverter;
A phase difference detection unit for detecting a phase difference between the output voltage and the output current of the inverter;
Based on the input power of the inverter and the phase difference detected by the phase difference detection unit, the control unit maintains the input power of the inverter constant and sets the phase difference to 0. A power transmission device that changes a drive frequency and an output duty of the inverter.
前記制御部は、前記インバータの制御を開始したとき、
前記インバータの駆動周波数を固定にし、前記インバータの入力電力検出部において検出した前記入力電力が送電に要求される値でない場合は、前記インバータの出力デューティを変化させて、前記入力電力を送電に要求される値に一致させる第一の制御を行い、
さらに、前記インバータの出力デューティを固定し、前記位相差を0にするように、前記インバータの駆動周波数を変化させる第二の制御を行い、
前記位相差が0になるまで、前記第一の制御と前記第二の制御を繰り返す請求項1に記載の送電装置。
When the control unit starts controlling the inverter,
When the drive frequency of the inverter is fixed and the input power detected by the input power detection unit of the inverter is not a value required for power transmission, the output duty of the inverter is changed to request the input power for power transmission. The first control to match the value
Furthermore, the output duty of the inverter is fixed, and the second control is performed to change the drive frequency of the inverter so that the phase difference is zero.
The power transmission device according to claim 1, wherein the first control and the second control are repeated until the phase difference becomes zero.
前記制御部は、前記第二の制御を行うとき、
前記位相差が正の値の場合には、前記インバータの駆動周波数を減少させて、前記第二の制御を終了し、
前記位相差が負の値の場合には、前記インバータの駆動周波数を増加させて、前記第二の制御を終了する請求項2に記載の送電装置。
When the control unit performs the second control,
When the phase difference is a positive value, the drive frequency of the inverter is decreased and the second control is terminated.
The power transmission device according to claim 2, wherein when the phase difference is a negative value, the drive frequency of the inverter is increased and the second control is terminated.
前記制御部は、前記第二の制御を行うとき、
前記位相差の絶対値が0でない場合には、制御開始時に0に設定する制御フラグFの判定を行い、
前記制御フラグがF=0の場合は、前記インバータの駆動周波数を減少させて、
前記インバータの出力電圧と出力電流の前記位相差を検出し、
前記位相差が減少した場合には、前記第二の制御を終了し、
前記位相差が増加した場合には、前記制御フラグをF=1として、前記インバータの駆動周波数を増加させて、
前記インバータの出力電圧と出力電流の前記位相差を検出し、
前記位相差が減少した場合には、前記第二の制御を終了し、
前記位相差が増加した場合には、前記制御フラグをF=0として、前記第二の制御を終了する請求項2に記載の送電装置。
When the control unit performs the second control,
When the absolute value of the phase difference is not 0, the control flag F is set to 0 at the start of control,
If the control flag is F = 0, the drive frequency of the inverter is decreased,
Detecting the phase difference between the output voltage and output current of the inverter;
When the phase difference decreases, the second control is terminated,
When the phase difference increases, the control flag is set to F = 1, the drive frequency of the inverter is increased,
Detecting the phase difference between the output voltage and output current of the inverter;
When the phase difference decreases, the second control is terminated,
The power transmission device according to claim 2, wherein when the phase difference increases, the control flag is set to F = 0 and the second control is terminated.
JP2014097410A 2014-05-09 2014-05-09 Power transmission apparatus Pending JP2015216739A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014097410A JP2015216739A (en) 2014-05-09 2014-05-09 Power transmission apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014097410A JP2015216739A (en) 2014-05-09 2014-05-09 Power transmission apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015216739A true JP2015216739A (en) 2015-12-03

Family

ID=54753138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014097410A Pending JP2015216739A (en) 2014-05-09 2014-05-09 Power transmission apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015216739A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017005865A (en) * 2015-06-10 2017-01-05 トヨタ自動車株式会社 Non-contact power transmission device and power transmission system
WO2017199337A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 日産自動車株式会社 Contactless electrical-power supply method and contactless electrical-power supply device
JP2018117511A (en) * 2017-01-13 2018-07-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmitter and wireless power transmission system including the power transmitter
KR20190069775A (en) * 2017-12-12 2019-06-20 한국해양대학교 산학협력단 A control power module of hybrid inverter system for driving electric propulsion ship

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017005865A (en) * 2015-06-10 2017-01-05 トヨタ自動車株式会社 Non-contact power transmission device and power transmission system
WO2017199337A1 (en) * 2016-05-17 2017-11-23 日産自動車株式会社 Contactless electrical-power supply method and contactless electrical-power supply device
JP2018117511A (en) * 2017-01-13 2018-07-26 パナソニックIpマネジメント株式会社 Power transmitter and wireless power transmission system including the power transmitter
JP7033718B2 (en) 2017-01-13 2022-03-11 パナソニックIpマネジメント株式会社 A power transmission device and a wireless power transmission system equipped with the power transmission device.
KR20190069775A (en) * 2017-12-12 2019-06-20 한국해양대학교 산학협력단 A control power module of hybrid inverter system for driving electric propulsion ship
KR101998985B1 (en) * 2017-12-12 2019-07-10 한국해양대학교 산학협력단 A control power module of hybrid inverter system for driving electric propulsion ship

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10498170B2 (en) Non-contact electric power transmitting device and electric power transfer system
US9287790B2 (en) Electric power converter
TWI489748B (en) Power supply
JP6103061B2 (en) Power feeding device and non-contact power feeding system
WO2013179763A1 (en) Non-contact power feed device and non-contact power feed method
JP6299779B2 (en) Power transmission device and power transmission system
JP5977213B2 (en) Non-contact power transmission system
JP2012005238A (en) Non-contact power feeding device
JP6323346B2 (en) Power transmission equipment
US10195951B2 (en) Wireless power supply system
JP2015216739A (en) Power transmission apparatus
JP6176547B2 (en) Non-contact power feeding device and starting method of non-contact power feeding device
WO2016143359A1 (en) Non-contact power supply apparatus, program, method for controlling non-contact power supply apparatus, and non-contact power transmission system
JP2015116023A (en) Non-contact power supply system and power receiver
JP6176291B2 (en) Non-contact power transmission device and power transmission system
CN113892224A (en) Power supply system during driving
JP6547554B2 (en) Power transmission device and noncontact power feeding system
JP6551100B2 (en) Power transmission device and non-contact power feeding system
US20210384774A1 (en) Power receiving device
JP6111625B2 (en) Wireless power transmission equipment
JP2016127647A (en) Power transmission device
JP7021007B2 (en) Non-contact power receiving device
WO2016006066A1 (en) Contactless power supply device
JP2019213267A (en) Non-contact transmission apparatus
WO2014080671A1 (en) Contactless power transmission system and power reception device