JP2016021827A - Power feeding system - Google Patents

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アントニー ガフ
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power feeding system where reduction of power factor caused by positional deviation is improved.SOLUTION: A feeding control part 24 detects power factor of a high frequency power source 40 from AC current and AC voltage detected by a measuring device 23 to transmit the detected power factor to a power reception device 30. A power reception control part 33 of the power reception device 30 adjusts electrostatic capacitance of a power-receiving capacitor 31B according to the detected power factor at a power feeding device 20 side to adjust reactance of the power reception device 30.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、給電システムに係り、特に、非接触給電を行う給電システムに関するものである。   The present invention relates to a power feeding system, and more particularly to a power feeding system that performs non-contact power feeding.

近年、ハイブリッド自動車や電気自動車などに搭載されたバッテリに給電する給電システムとして、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス給電が着目されている。このワイヤレス給電技術の一つとして磁界共鳴方式のものが知られている。   In recent years, attention has been focused on wireless power feeding without using a power cord or a power transmission cable as a power feeding system for feeding power to a battery mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle. One of the wireless power feeding techniques is known as a magnetic resonance type.

この磁界共鳴方式の給電システムは、コイル及びコンデンサから構成された一対の共振回路から構成されている。この一対の共振回路の一方を給電設備の地面に設置し、他方を車両に搭載して、互いのコイルが正対位置にあるときに共振して、給電設備の地面に設置された共振回路(給電共振回路)から車両に搭載された共振回路(受電共振回路)に非接触で電力を供給している。   This magnetic field resonance type power supply system includes a pair of resonance circuits including a coil and a capacitor. One of the pair of resonance circuits is installed on the ground of the power supply equipment, the other is mounted on the vehicle, and resonates when the coils are in the opposite positions, and the resonance circuit installed on the ground of the power supply equipment ( Electric power is supplied in a non-contact manner from a power supply resonance circuit) to a resonance circuit (power reception resonance circuit) mounted on the vehicle.

上述した給電システムにおいては、給電共振回路、受電共振回路は、互いのコイルが正対位置にあるときに共振するように、コイルやコンデンサの値が調整されている。しかしながら、自動車を正対位置にぴったり停車させることは難しく位置ずれが生じることが多い。この位置ずれが生じると、給電共振回路と受電共振回路とのインピーダンスの整合が取れずに、給電共振回路−受信共振回路間の伝送効率が低下してしまう。   In the power feeding system described above, the values of the coil and the capacitor of the power feeding resonance circuit and the power receiving resonance circuit are adjusted so as to resonate when the coils are at the directly facing positions. However, it is difficult to stop the vehicle exactly at the directly facing position, and displacement often occurs. When this misalignment occurs, impedance matching between the power supply resonance circuit and the power reception resonance circuit cannot be achieved, and transmission efficiency between the power supply resonance circuit and the reception resonance circuit decreases.

そこで、受電共振回路のコイルでの反射量から上記伝送効率を求めて、共振回路のコイルやコンデンサの値を調整し、位置ずれに起因する伝送効率の低下を防ぐことが考えられている(特許文献1、2)。   Therefore, it is considered to obtain the above transmission efficiency from the amount of reflection from the coil of the power receiving resonance circuit and adjust the values of the coil and capacitor of the resonance circuit to prevent a decrease in transmission efficiency due to positional deviation (patent) References 1, 2).

ところで、位置ずれが生じると給電共振回路−受電共振回路間の伝送効率だけが低下するのではなく、給電共振回路に交流電力を供給する電源から見たリアクタンス成分が変化して力率が低下してしまう。図5は、受電共振回路のリアクタンスと給電共振回路に交流電力を供給する電源の力率との関係を示すグラフである。図中、実線は位置ずれが生じていないときの受電共振回路のリアクタンスと電源の力率との関係を示し、点線は位置ずれが生じているときの受電共振回路のリアクタンスと電源の力率との関係を示す。   By the way, when the position shift occurs, not only the transmission efficiency between the power supply resonance circuit and the power reception resonance circuit is reduced, but also the reactance component seen from the power source supplying AC power to the power supply resonance circuit is changed, and the power factor is reduced. End up. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the reactance of the power receiving resonance circuit and the power factor of the power source that supplies AC power to the power supply resonance circuit. In the figure, the solid line shows the relationship between the reactance of the power receiving resonant circuit and the power factor of the power source when no positional deviation occurs, and the dotted line shows the reactance of the power receiving resonant circuit and the power factor of the power source when the positional deviation occurs. The relationship is shown.

同図に示すように、位置ずれが生じていないときには受電共振回路のリアクタンス0付近では、電源側から見たリアクタンス成分も0となるため力率が100%となる。これに対して、位置ずれが生じると受電共振回路のリアクタンス0付近であっても電源側から見たリアクタンス成分が増加して力率が85%に落ちてしまう。給電共振回路から伝送される有効電力を一定に保つためには、力率が低下するに従って電源側の電流量を増やさなければならない。   As shown in the figure, when there is no position shift, the reactance component viewed from the power supply side is also 0 near the reactance 0 of the power receiving resonance circuit, so the power factor becomes 100%. On the other hand, when the position shift occurs, the reactance component seen from the power source side increases and the power factor drops to 85% even when the reactance of the power receiving resonance circuit is near zero. In order to keep the effective power transmitted from the power supply resonance circuit constant, the amount of current on the power source side must be increased as the power factor decreases.

例えば、表1に示すように、位置ずれによって力率PFinが0.990から0.89、0.488に低下した場合について考えてみる。力率PFinが0.990のときは、電圧実効値Vrms=271.1V、電流実効値Irms=11.2A、皮相電力3029Wを電源から供給すれば、3Kwを伝送することができる。これに対して、力率PFinが0.89に低下すると、3Kwを伝送するには、電圧実効値Vrms=171.1V、電流実効値Irms=19.8A、皮相電力3386Wを電源から供給する必要がある。また、力率PFinが0.488まで低下すると、3Kwを伝送するには、電圧実効値Vrms=166.3V、電流実効値Irms=37.0A、皮相電力6153Wを電源から供給する必要がある。このように電源の電流が増加すると、電源部品での発熱が増え、冷却装置が必要になる。   For example, as shown in Table 1, let us consider a case where the power factor PFin is reduced from 0.990 to 0.89, 0.488 due to the position shift. When the power factor PFin is 0.990, 3 Kw can be transmitted if the voltage effective value Vrms = 271.1 V, the current effective value Irms = 11.2 A, and the apparent power 3029 W are supplied from the power source. On the other hand, when the power factor PFin is reduced to 0.89, to transmit 3 Kw, it is necessary to supply the voltage effective value Vrms = 171.1 V, the current effective value Irms = 19.8 A, and the apparent power 3386 W from the power source. There is. When the power factor PFin decreases to 0.488, to transmit 3 Kw, it is necessary to supply a voltage effective value Vrms = 166.3 V, a current effective value Irms = 37.0 A, and an apparent power 6153 W from the power source. When the current of the power supply increases in this way, heat generation in the power supply components increases, and a cooling device is required.

Figure 2016021827
Figure 2016021827

しかしながら、図5及び図6を比較しても明らかなように、伝送効率は力率に比べてリアクタンスの変動に応じて変化量が少ない。詳しく説明すると、図6に示すように、位置ずれが生じたとき伝送効率は、リアクタンスが−4〜0の広い範囲において伝送効率が90%より少し高い値でほとんど変動しない。このため、従来の給電システムのように伝送効率に基づいてコンデンサやコイルの値が調整されると、リアクタンスが−4でも0でも伝送効率としては変わらないため、リアクタンスが0に調整されてしまう恐れがある。しかしながら、リアクタンスが0の範囲に調整されると、力率は80%に低下してしまう。即ち、従来の給電システムでは伝送効率は改善できるものの力率の低下までは改善できない、という問題が生じていた。   However, as is apparent from a comparison of FIGS. 5 and 6, the transmission efficiency has a smaller amount of change in accordance with the change in reactance than the power factor. More specifically, as shown in FIG. 6, when the positional deviation occurs, the transmission efficiency hardly fluctuates at a value slightly higher than 90% in a wide range of reactance of −4 to 0. For this reason, when the values of the capacitors and the coils are adjusted based on the transmission efficiency as in the conventional power supply system, the reactance does not change regardless of whether the reactance is −4 or 0, and the reactance may be adjusted to 0. There is. However, when the reactance is adjusted to a range of 0, the power factor is reduced to 80%. That is, the conventional power feeding system has a problem that although the transmission efficiency can be improved, it cannot be improved until the power factor is lowered.

特開2012−135108号公報JP2012-135108A 特開2013−13274号公報JP2013-13274A

そこで、本発明は、位置ずれにより生じる力率の低下を改善した給電システムを提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the electric power feeding system which improved the fall of the power factor which arises by position shift.

請求項1記載の発明は、非接触で電力を受電する受電コイル及び受電コイルに接続された受電コンデンサを有する受電部と、交流電源から供給された交流電力を前記受電コイルに非接触で給電する給電コイル及び前記給電コイルに接続された給電コンデンサを有する給電部と、を備え、前記交流電源の力率を検出する力率検出手段と、前記力率検出手段により検出された力率に応じて前記給電部又は前記受電部のリアクタンスを調整する調整手段と、を備えたことを特徴とする給電システムに存する。   According to a first aspect of the present invention, a power receiving unit having a power receiving coil that receives power in a contactless manner and a power receiving capacitor connected to the power receiving coil, and AC power supplied from an AC power source is fed to the power receiving coil in a contactless manner. A power supply unit having a power supply coil and a power supply capacitor connected to the power supply coil, and detecting a power factor of the AC power source, and according to the power factor detected by the power factor detection means And an adjusting means for adjusting reactance of the power feeding unit or the power receiving unit.

請求項2記載の発明は、前記受電コンデンサ又は前記給電コンデンサは、可変コンデンサから構成され、前記調整手段が、前記可変コンデンサの静電容量を調整することにより前記リアクタンスを調整することを特徴とする請求項1に記載の給電システムに存する。   The invention according to claim 2 is characterized in that the power receiving capacitor or the power feeding capacitor is formed of a variable capacitor, and the adjusting means adjusts the reactance by adjusting a capacitance of the variable capacitor. It exists in the electric power feeding system of Claim 1.

請求項3記載の発明は、前記可変コンデンサは、複数のコンデンサと、当該コンデンサ間に設けられたスイッチ素子と、から構成され、前記スイッチ素子のオンオフ状態により静電容量が変化することを特徴とする請求項2に記載の給電システムに存する。   The invention according to claim 3 is characterized in that the variable capacitor is composed of a plurality of capacitors and a switch element provided between the capacitors, and the capacitance changes depending on the on / off state of the switch element. It exists in the electric power feeding system of Claim 2.

以上説明したように請求項1記載の発明によれば、位置ずれにより生じる力率の低下を改善することができる。   As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to improve the power factor reduction caused by the displacement.

請求項2記載の発明によれば、簡単にリアクタンスを調整することができる。   According to the invention described in claim 2, the reactance can be easily adjusted.

請求項3記載の発明によれば、静電容量の可変範囲を自由に設定することができる。   According to the invention described in claim 3, the variable range of the capacitance can be freely set.

本発明の一実施形態の給電システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the electric power feeding system of one Embodiment of this invention. 図1の給電システムが備える給電装置及び受電装置の配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of the electric power feeder and power receiving apparatus with which the electric power feeding system of FIG. 1 is provided. 図1に示す受電コンデンサの詳細を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detail of the receiving capacitor shown in FIG. 図1に示す制御部の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the control part shown in FIG. 受電共振回路のリアクタンスと給電共振回路に交流電力を供給する電源の力率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reactance of a receiving resonant circuit, and the power factor of the power supply which supplies alternating current power to a electric power feeding resonant circuit. 受電共振回路のリアクタンスと給電共振回路−受電共振回路間の伝送効率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the reactance of a power receiving resonance circuit, and the transmission efficiency between a power feeding resonance circuit and a power receiving resonance circuit.

以下、本発明の一実施形態の給電システムについて、図1及び図2を参照して説明する。   Hereinafter, a power supply system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1は、本発明の一実施形態の給電システムの概略構成を示す図である。図2は、図1の給電システムが備える給電装置及び受電装置の配置を説明する図である。本実施形態の給電システムは、磁界共鳴式を用いて非接触で地面側から車両に電力を供給する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a power feeding system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the arrangement of the power feeding device and the power receiving device included in the power feeding system of FIG. 1. The power supply system of this embodiment supplies electric power to the vehicle from the ground side in a non-contact manner using a magnetic field resonance type.

図1に示すように、給電システム1は、地面G(図2に示す)に配置される給電部としての給電装置20と、車両V(図2に示す)に配置される受電部としての受電装置30と、を備えている。この車両Vは、図2に示すように、エンジン及びモータを有するドライブユニットDRVと、モータに電力を給電する動力用バッテリBATTと、を備えている。   As shown in FIG. 1, the power feeding system 1 includes a power feeding device 20 as a power feeding unit arranged on the ground G (shown in FIG. 2) and a power receiving unit as a power receiving unit arranged in a vehicle V (shown in FIG. 2). Device 30. As shown in FIG. 2, the vehicle V includes a drive unit DRV having an engine and a motor, and a power battery BATT that supplies power to the motor.

上記給電装置20は、図1に示すように、高周波電源40から交流電力を後述する受電装置30に対して非接触で給電する装置である。この高周波電源40は、例えば、商用電源から高周波電力を生成して、給電装置20に供給している。給電装置20は、給電ユニット21と、整合器22と、測定器23と、給電制御部24と、給電通信部25と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the power supply device 20 is a device that supplies AC power from a high-frequency power source 40 to a power receiving device 30 described later in a non-contact manner. For example, the high frequency power supply 40 generates high frequency power from a commercial power supply and supplies the high frequency power to the power feeding device 20. The power supply device 20 includes a power supply unit 21, a matching unit 22, a measuring device 23, a power supply control unit 24, and a power supply communication unit 25.

給電ユニット21は、図2に示すように、地面G上に設置されている。給電ユニット21は、地面Gに埋設されていてもよい。また、給電ユニット21は、図1に示すように、給電コイル21Aと、給電コンデンサ21Bと、を有している。   The power supply unit 21 is installed on the ground G as shown in FIG. The power supply unit 21 may be embedded in the ground G. In addition, as shown in FIG. 1, the power supply unit 21 includes a power supply coil 21 </ b> A and a power supply capacitor 21 </ b> B.

上記給電コイル21Aと給電コンデンサ21Bは、互いに直列接続されて所定の共振周波数で共振する共振回路を形成している。本実施形態では、給電コイル21Aと給電コンデンサ21Bとは、直列接続されているが、並列接続されていてもよい。   The feeding coil 21A and the feeding capacitor 21B are connected in series to form a resonance circuit that resonates at a predetermined resonance frequency. In the present embodiment, the feeding coil 21A and the feeding capacitor 21B are connected in series, but may be connected in parallel.

整合器22は、高周波電源40と給電コイル21A及び給電コンデンサ21Bからなる共振回路との間のインピーダンスを整合させるための回路である。   The matching unit 22 is a circuit for matching the impedance between the high-frequency power source 40 and a resonance circuit including the feeding coil 21A and the feeding capacitor 21B.

測定器23は、高周波電源40の力率を検出するためのものであり、高周波電源40から供給される交流電流及び交流電圧を測定して、後述する給電制御部24に対して供給する。   The measuring device 23 is for detecting the power factor of the high frequency power supply 40, measures the alternating current and the alternating voltage supplied from the high frequency power supply 40, and supplies them to a power supply control unit 24 described later.

給電制御部24は、ROM、RAM、CPUを有する周知のマイクロコンピュータなどで構成され、給電装置20全体の制御を司る。給電制御部24は、電力伝送の要求に応じて、高周波電源40のオンオフ制御を行う。また、給電制御部24は、測定器23により測定された交流電流と交流電圧の位相差を求め、求めた位相差を高周波電源40の力率として検出する。このことから明らかなように、測定器23及び給電制御部24が力率検出手段を構成している。   The power supply control unit 24 includes a known microcomputer having a ROM, a RAM, and a CPU, and controls the entire power supply apparatus 20. The power supply control unit 24 performs on / off control of the high-frequency power supply 40 in response to a request for power transmission. Further, the power supply control unit 24 obtains the phase difference between the alternating current and the alternating voltage measured by the measuring instrument 23 and detects the obtained phase difference as the power factor of the high frequency power supply 40. As is clear from this, the measuring instrument 23 and the power supply control unit 24 constitute a power factor detection means.

給電通信部25は、後述する受電装置30と無線通信を行うためのものであり、給電制御部24により制御される。給電制御部24は、この給電通信部25を制御して、受電装置30に対して上記検出した力率を送信する。   The power supply communication unit 25 is for performing wireless communication with a power receiving device 30 described later, and is controlled by the power supply control unit 24. The power supply control unit 24 controls the power supply communication unit 25 to transmit the detected power factor to the power receiving device 30.

受電装置30は、受電ユニット31と、整流器32と、受電制御部33と、受電通信部34と、を備えている。受電ユニット31は、図2に示すように、車両Vの下面に取り付けられている。受電ユニット31は、図1に示すように、受電コイル31Aと、受電コンデンサ31Bと、を有している。   The power reception device 30 includes a power reception unit 31, a rectifier 32, a power reception control unit 33, and a power reception communication unit 34. The power receiving unit 31 is attached to the lower surface of the vehicle V as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the power receiving unit 31 includes a power receiving coil 31A and a power receiving capacitor 31B.

受電コイル31Aと受電コンデンサ31Bとは、互いに直列接続され、給電ユニット21と同一の共振周波数で共振する共振回路を形成している。本実施形態では、受電コイル31Aと受電コンデンサ31Bとは、直列接続されているが、並列接続されていてもよい。   The power receiving coil 31 </ b> A and the power receiving capacitor 31 </ b> B are connected in series to form a resonance circuit that resonates at the same resonance frequency as that of the power supply unit 21. In the present embodiment, the power receiving coil 31A and the power receiving capacitor 31B are connected in series, but may be connected in parallel.

上記受電コンデンサ31Bは、静電容量が可変な可変コンデンサから構成されている。本実施形態では、受電コンデンサ31Bは、図3に示すように、複数のコンデンサC11〜C16、C21〜C26と、コンデンサC14〜C16、C24〜C26間に設けられたスイッチ素子としてのスイッチSA1、SA2、SB1、SB2、SY1、SY2と、から構成されている。受電コンデンサ31Bは、このスイッチSA1、SA2、SB1、SB2、SY1、SY2のオンオフ状態により受電ユニット31に接続されるコンデンサ数が切り替わって、静電容量が変化する。   The power receiving capacitor 31B is composed of a variable capacitor having a variable capacitance. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the power receiving capacitor 31B includes a plurality of capacitors C11 to C16, C21 to C26, and switches SA1 and SA2 as switch elements provided between the capacitors C14 to C16 and C24 to C26. , SB1, SB2, SY1, and SY2. In the power receiving capacitor 31B, the number of capacitors connected to the power receiving unit 31 is switched depending on the on / off state of the switches SA1, SA2, SB1, SB2, SY1, and SY2, and the capacitance changes.

詳しく説明すると、コンデンサC11〜C16は互いに直列接続されている。コンデンサC21〜C26は互いに直列接続されている。コンデンサC11〜C16と、コンデンサC21〜C26とは並列接続されている。スイッチSA1及びスイッチSA2は、コンデンサC15及びC16の接続点と、コンデンサC25及びC26の接続点と、の間に設けられている。スイッチSB1及びSB2は、コンデンサC14及びC15の接続点と、コンデンサC24及びC25の接続点と、の間に設けられている。スイッチSY1は、コンデンサC16及びC26の接続点と、スイッチSA1、SA2の接続点と、の間に設けられている。スイッチSY2は、スイッチSA1、SA2の接続点と、スイッチSB1、SB2の接続点と、の間に設けられている。   More specifically, the capacitors C11 to C16 are connected in series with each other. The capacitors C21 to C26 are connected in series with each other. Capacitors C11 to C16 and capacitors C21 to C26 are connected in parallel. The switches SA1 and SA2 are provided between the connection point of the capacitors C15 and C16 and the connection point of the capacitors C25 and C26. The switches SB1 and SB2 are provided between the connection point of the capacitors C14 and C15 and the connection point of the capacitors C24 and C25. The switch SY1 is provided between the connection point of the capacitors C16 and C26 and the connection point of the switches SA1 and SA2. The switch SY2 is provided between the connection point of the switches SA1 and SA2 and the connection point of the switches SB1 and SB2.

以上の構成によれば、スイッチSB1、SB2、SY1、SY2をオンすると、コンデンサ数が最小となり受電コンデンサ31Bの静電容量は最大となる。また、スイッチSA1、SA2、SB1、SB2、SY1、SY2を全てオフすると、コンデンサ数が最大となり受電コンデンサ31Bの静電容量が最小となる。   According to the above configuration, when the switches SB1, SB2, SY1, and SY2 are turned on, the number of capacitors is minimized and the capacitance of the receiving capacitor 31B is maximized. Further, when all of the switches SA1, SA2, SB1, SB2, SY1, and SY2 are turned off, the number of capacitors is maximized and the capacitance of the receiving capacitor 31B is minimized.

整流器32は、受電ユニット31が受電した高周波電力を直流電力に変換する。この整流器32には、例えば、車両Vに搭載される動力用バッテリBATTの充電に用いられる充電ユニットなどの負荷Lが接続される。   The rectifier 32 converts the high frequency power received by the power receiving unit 31 into DC power. For example, a load L such as a charging unit used for charging the power battery BATT mounted on the vehicle V is connected to the rectifier 32.

受電制御部33は、ROM、RAM、CPUを有する周知のマイクロコンピュータなどで構成され、受電装置30全体の制御を司る。受電制御部33は、調整手段として働き、給電装置20から送信される力率に応じて受電コンデンサ31Bの静電容量を調整する。   The power reception control unit 33 includes a well-known microcomputer having a ROM, a RAM, and a CPU, and controls the entire power reception device 30. The power reception control unit 33 functions as an adjustment unit, and adjusts the capacitance of the power reception capacitor 31 </ b> B according to the power factor transmitted from the power supply device 20.

受電通信部34は、給電装置20の給電通信部25と無線通信を行うためのものであり、受電制御部33により制御される。受電制御部33は、この受電通信部34を制御して、給電装置20に電力伝送の要求を送信すると共に、給電装置20から送信される力率を受信する。   The power reception communication unit 34 is for performing wireless communication with the power supply communication unit 25 of the power supply apparatus 20, and is controlled by the power reception control unit 33. The power reception control unit 33 controls the power reception communication unit 34 to transmit a power transmission request to the power supply device 20 and to receive a power factor transmitted from the power supply device 20.

上述した給電システム1は、給電設備において、駐車した車両Vの動力用バッテリBATTの充電操作が行われると、受電制御部33は受電通信部34を制御して、給電装置20に電力伝送要求を送信する。給電装置20の給電制御部24は、電力伝送要求を受信すると高周波電源40をオンして高周波電力を生成する。そして、この高周波電力が給電装置20に供給されると、給電ユニット21と受電ユニット31とが磁界共鳴して、給電ユニット21から受電ユニット31へ非接触で電力が伝送される。受電ユニット31で受電された高周波電力は、整流器32で直流電力に変換されて、車両Vの充電ユニットに供給され、この充電ユニットにより動力用バッテリBATTが充電される。   In the power supply system 1 described above, when a charging operation of the power battery BATT of the parked vehicle V is performed in the power supply facility, the power reception control unit 33 controls the power reception communication unit 34 to make a power transmission request to the power supply device 20. Send. When the power supply control unit 24 of the power supply apparatus 20 receives the power transmission request, the power supply control unit 24 turns on the high-frequency power supply 40 to generate high-frequency power. When the high-frequency power is supplied to the power feeding device 20, the power feeding unit 21 and the power receiving unit 31 perform magnetic field resonance, and power is transmitted from the power feeding unit 21 to the power receiving unit 31 in a contactless manner. The high frequency power received by the power receiving unit 31 is converted into DC power by the rectifier 32 and supplied to the charging unit of the vehicle V, and the power battery BATT is charged by the charging unit.

給電システム1においては、上述した高周波電力の伝送時に力率を改善するために、給電制御部24は、測定器23により測定された交流電流及び交流電圧から逐次、力率を検出し、検出した力率を受電装置30に送信する。また、受電制御部33は、図3に示す力率改善処理を行う。   In the power feeding system 1, in order to improve the power factor at the time of transmission of the above-described high frequency power, the power feeding control unit 24 sequentially detects and detects the power factor from the alternating current and the alternating voltage measured by the measuring device 23. The power factor is transmitted to the power receiving device 30. Further, the power reception control unit 33 performs a power factor improvement process shown in FIG.

以下、受電制御部33が行う力率改善処理について説明する。まず、受電制御部33は、給電装置20からの力率を受信して監視する(ステップS1)。次に、受電制御部33は、力率が基準値以上であるか否かを判定する(ステップS2)。給電コイル21A及び受電コイル31Aに位置ずれがなければ力率は基準値以上となるため、受電制御部33はステップS2でYと判定し、再びステップS1に戻る。   Hereinafter, the power factor improvement process performed by the power reception control unit 33 will be described. First, the power reception control unit 33 receives and monitors the power factor from the power feeding device 20 (step S1). Next, the power reception control unit 33 determines whether or not the power factor is greater than or equal to a reference value (step S2). If the power feeding coil 21A and the power receiving coil 31A are not misaligned, the power factor is equal to or higher than the reference value. Therefore, the power receiving control unit 33 determines Y in step S2, and returns to step S1 again.

これに対して、給電コイル21A及び受電コイル31Aに位置ずれが生じていると、高周波電源40から見た負荷L側のリアクタンスXが増加し、力率が低下する。ところで、リアクタンスXは、下記の式(1)に示すように、高周波電源40から見た負荷L側の誘導性リアクタンスXL(以下「XL」と略記)と容量性リアクタンスXC(以下「XC」と略記)との差である。
X=XL−XC …(1)
On the other hand, when the power supply coil 21A and the power receiving coil 31A are misaligned, the reactance X on the load L side as viewed from the high frequency power supply 40 increases, and the power factor decreases. By the way, the reactance X includes an inductive reactance XL on the load L side (hereinafter abbreviated as “XL”) and a capacitive reactance XC (hereinafter referred to as “XC”) as seen from the high frequency power supply 40, as shown in the following equation (1). (Abbreviation).
X = XL-XC (1)

XLは高周波電源40よりも負荷L側のインダクタンス成分に依存する値であり、XCは高周波電源40よりも負荷L側のキャパシタンス(静電容量)成分に依存する値である。ここで、力率が低下して、リアクタンスXが増加するということは、XLとXCとが等しくなくなり、何れかが大きくなっている。   XL is a value that depends on an inductance component on the load L side of the high frequency power supply 40, and XC is a value that depends on a capacitance (capacitance) component on the load L side of the high frequency power supply 40. Here, the fact that the power factor decreases and the reactance X increases means that XL and XC are not equal, and one of them is increased.

そこで、力率が基準値よりも下回っている場合(ステップS2でN)、まず受電制御部33は受電コンデンサ31Bの静電容量を一定量増加させ(ステップS3)、力率が増加したか否かを判定する(ステップS4)。位置ずれによりXC<XLである場合、ステップS3によりXCが増加してリアクタンスXが小さくなり力率が増加する。この場合、受電制御部33により力率が増加したと判定され(ステップS4でY)、力率が基準値以上になるまで(ステップS5でY)、受電コンデンサ31Bの静電容量の増加(ステップS3)が繰り返される。   Therefore, when the power factor is lower than the reference value (N in step S2), first, the power reception control unit 33 increases the capacitance of the power receiving capacitor 31B by a certain amount (step S3), and whether or not the power factor has increased. Is determined (step S4). If XC <XL due to misalignment, in step S3 XC increases, reactance X decreases, and the power factor increases. In this case, the power reception control unit 33 determines that the power factor has increased (Y in step S4), and increases the capacitance of the power receiving capacitor 31B (step S5) until the power factor exceeds the reference value (Y in step S5). S3) is repeated.

これに対して、位置ずれによりXC>XLである場合、ステップS3によりXCが増加してリアクタンスXがさらに大きくなり力率が低下する。この場合、受電制御部33は、力率が減少したと判定し(ステップS4でN)、次に、受電コンデンサ31Bの静電容量を一定量減少させる(ステップS6)。これによりXCが減少してリアクタンスXが小さくなり力率が増加する。受電制御部33は、力率が基準値以上になるまで(ステップS7でY)、受電コンデンサ31Bの静電容量の減少(ステップS6)を繰り返す。   On the other hand, when XC> XL due to the positional deviation, XC increases in step S3, the reactance X further increases, and the power factor decreases. In this case, the power reception control unit 33 determines that the power factor has decreased (N in step S4), and then decreases the capacitance of the power reception capacitor 31B by a certain amount (step S6). As a result, XC decreases, reactance X decreases, and the power factor increases. The power reception control unit 33 repeats the decrease in the capacitance of the power reception capacitor 31B (step S6) until the power factor becomes equal to or higher than the reference value (Y in step S7).

上述した実施形態によれば、給電制御部24が、測定器23により検出された交流電源、交流電圧から高周波電源40の力率を検出して、受電装置30に対して送信する。受電装置30の受電制御部33が、給電装置20側で検出された力率に応じて受電コンデンサ31Bの静電容量を調整して受電装置30のリアクタンスを調整している。これにより、位置ずれにより生じる力率の低下を改善することができる。   According to the above-described embodiment, the power supply control unit 24 detects the power factor of the high-frequency power source 40 from the AC power source and the AC voltage detected by the measuring device 23 and transmits the power factor to the power receiving device 30. The power reception control unit 33 of the power receiving device 30 adjusts the reactance of the power receiving device 30 by adjusting the capacitance of the power receiving capacitor 31B according to the power factor detected on the power feeding device 20 side. Thereby, the fall of the power factor which arises by position shift can be improved.

また、上述した実施形態によれば、受電コンデンサ31Bの静電容量を調整することによりリアクタンスを調整しているので、簡単にリアクタンスを調整することができる。   Further, according to the above-described embodiment, the reactance is adjusted by adjusting the capacitance of the power receiving capacitor 31B. Therefore, the reactance can be easily adjusted.

また、上述した実施形態によれば、受電コンデンサ31Bを複数のコンデンサC11〜C16、C21〜C26と、スイッチSA1、SA2、SB1、SB2、SY1、SY2と、から構成し、スイッチSA1、SA2、SB1、SB2、SY1、SY2のオンオフ状態により静電容量を変化させていた。例えば、受電コンデンサ31Bとして静電容量が可変なバリコンを用いることも考えられるが、バリコンでは調整できる範囲が限られている。これに対して、本実施形態の受電コンデンサ31Bの構成によれば、静電容量の可変範囲を自由に設定することができる。   Further, according to the above-described embodiment, the power receiving capacitor 31B includes the plurality of capacitors C11 to C16, C21 to C26 and the switches SA1, SA2, SB1, SB2, SY1, and SY2, and the switches SA1, SA2, and SB1. , SB2, SY1, and SY2 were changed in electrostatic capacity. For example, a variable capacitor having a variable capacitance may be used as the power receiving capacitor 31B, but the adjustable range is limited by the variable capacitor. On the other hand, according to the configuration of the power receiving capacitor 31B of the present embodiment, the variable range of the electrostatic capacity can be set freely.

なお、上述した実施形態では、受電コンデンサ31Bを可変にすることによりリアクタンスを調整していたが、これに限ったものではない。本発明は、高周波電源40から見た負荷L側のリアクタンスが調整できればよく、例えば、給電装置20の給電コイル21Aや給電コンデンサ21Bが可変に設けられ、給電装置20のリアクタンスを調整できるようにしてもよい。また、受電装置30の受電コイル31Aを可変に設けて、受電装置30のリアクタンスを調整できるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the reactance is adjusted by making the power receiving capacitor 31B variable. However, the present invention is not limited to this. The present invention only needs to be able to adjust the reactance on the load L side as viewed from the high frequency power supply 40. For example, the power supply coil 21A and the power supply capacitor 21B of the power supply device 20 are variably provided so that the reactance of the power supply device 20 can be adjusted. Also good. Further, the power receiving coil 31 </ b> A of the power receiving device 30 may be variably provided so that the reactance of the power receiving device 30 can be adjusted.

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   Further, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1 給電システム
20 給電装置(給電部)
21A 給電コイル
21B 給電コンデンサ
23 測定器(力率検出手段)
24 給電制御部(力率検出手段)
30 受電装置(受電部)
31A 受電コイル
31B 受電コンデンサ(可変コンデンサ)
33 受電制御部(調整手段)
40 高周波電源(交流電源)
C11〜C16 コンデンサ
C21〜C26 コンデンサ
SA1、SA2 スイッチ(スイッチ素子)
SB1、SB2 スイッチ(スイッチ素子)
SY1、SY2 スイッチ(スイッチ素子)
1 Power Supply System 20 Power Supply Device (Power Supply Unit)
21A Feed coil 21B Feed capacitor 23 Measuring instrument (Power factor detection means)
24 Power supply control unit (power factor detection means)
30 Power receiving device (power receiving unit)
31A Power receiving coil 31B Power receiving capacitor (variable capacitor)
33 Power reception control unit (adjustment means)
40 High frequency power supply (AC power supply)
C11-C16 capacitor C21-C26 capacitor SA1, SA2 Switch (switch element)
SB1, SB2 switch (switch element)
SY1, SY2 switch (switch element)

Claims (3)

非接触で電力を受電する受電コイル及び受電コイルに接続された受電コンデンサを有する受電部と、交流電源から供給された交流電力を前記受電コイルに非接触で給電する給電コイル及び前記給電コイルに接続された給電コンデンサを有する給電部と、を備え、
前記交流電源の力率を検出する力率検出手段と、
前記力率検出手段により検出された力率に応じて前記給電部又は前記受電部のリアクタンスを調整する調整手段と、を備えた
ことを特徴とする給電システム。
A power receiving unit having a power receiving coil for receiving power in a contactless manner and a power receiving capacitor connected to the power receiving coil, a power feeding coil for feeding AC power supplied from an AC power source to the power receiving coil in a contactless manner, and the power feeding coil A power supply unit having a power supply capacitor,
Power factor detecting means for detecting the power factor of the AC power source;
An adjustment unit that adjusts reactance of the power supply unit or the power reception unit according to the power factor detected by the power factor detection unit.
前記受電コンデンサ又は前記給電コンデンサは、可変コンデンサから構成され、
前記調整手段が、前記可変コンデンサの静電容量を調整することにより前記リアクタンスを調整する
ことを特徴とする請求項1に記載の給電システム。
The power receiving capacitor or the power feeding capacitor is composed of a variable capacitor,
The power supply system according to claim 1, wherein the adjusting unit adjusts the reactance by adjusting a capacitance of the variable capacitor.
前記可変コンデンサは、複数のコンデンサと、当該コンデンサ間に設けられたスイッチ素子と、から構成され、前記スイッチ素子のオンオフ状態により静電容量が変化する
ことを特徴とする請求項2に記載の給電システム。
The power supply according to claim 2, wherein the variable capacitor includes a plurality of capacitors and a switch element provided between the capacitors, and the capacitance changes depending on an on / off state of the switch element. system.
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