JP2017005842A - 非接触電力伝送装置、送電機器及び受電機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】大電力モード時に使用する同じセンサを使用して小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げる。
【解決手段】非接触電力伝送装置10は、交流電源12から出力される交流電力の出力モードとして、交流電源12の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部(送電側コントローラ15)を備えている。また、電力伝送経路上に設けられ、電圧を検出する電圧センサV1,V2,V4,V5及び電流を検出する電流センサA1〜A5と、前記センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19b及び切替え部36a,36bと、を備えている。
【選択図】図1
【解決手段】非接触電力伝送装置10は、交流電源12から出力される交流電力の出力モードとして、交流電源12の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部(送電側コントローラ15)を備えている。また、電力伝送経路上に設けられ、電圧を検出する電圧センサV1,V2,V4,V5及び電流を検出する電流センサA1〜A5と、前記センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19b及び切替え部36a,36bと、を備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、非接触電力伝送装置、送電機器及び受電機器に関する。
電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば、予め定められた周波数の交流電力を出力する交流電源、及び、前記交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器と、前記1次側コイルから非接触で交流電力を受電可能な2次側コイルを有する受電機器とを備えているものが知られている(例えば特許文献1参照)。かかる非接触電力伝送装置においては、例えば、1次側コイルと2次側コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に非接触で交流電力が伝送される。
非接触電力伝送装置において電力伝送を効率良く行うためには、1次側コイルと2次側コイルとが所定の位置関係にあることが必要となる。そのため、非接触電力伝送装置の受電機器側が車両に搭載されている場合は、車両が受電位置に停止した状態において、1次側コイルと2次側コイルとの位置関係が所定の範囲にあることが必要である。しかし、車両を決められた位置に正確に止めることは困難である。そのため、非接触電力伝送装置においては、電力伝送時(例えば、バッテリの充電時)に、送電機器は、車両側のコイル(2次側コイル)と地上側のコイル(1次側コイル)との位置合わせを実施する際の小電力モード(位置決めモード)と、車両側のバッテリを充電する際の大電力モード(充電モード)とに切り替えられる。
送電機器は、交流電源の入力端から1次側コイルまでの1次側電力伝送経路上における所定位置の電圧値及び電流値や温度を測定する電圧センサ、電力センサ及び温度センサを備えている。小電力モード及び大電力モードにおける前記センサによる検出回路は同じである。
小電力モード及び大電力モードでは、各部にかかる電圧及び流れる電流に大きな差があり、例えば、PFC(力率改善回路)の出力電圧は、小電力モードでは約10Vで、大電力モードでは約400Vである。従来の技術では、上記の通り、各モードにおけるセンサの検出回路は同じで、センサのダイナミックレンジは大電力モードに合わせるため、小電力モード時のセンサの検出精度が悪くなる。
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、大電力モード時に使用する同じセンサを使用して、小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げることができる非接触電力伝送装置、送電機器及び受電機器を提供することにある。
上記課題を解決する非接触電力伝送装置は、交流電源の交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器と、前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルを有する受電機器と、を備えた非接触電力伝送装置である。そして、前記交流電源から出力される交流電力の出力モードとして、交流電力の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部と、電力伝送経路上に設けられ、電圧及び電流の少なくとも一つを検出するセンサと、前記センサの出力によって、センサ出力のゲインを、前記小電力モードでは前記大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部と、を備えている。
この構成によれば、切替え部が、センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える。そのため、大電力モード時に使用する同じセンサを使用して、小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げることができる。
前記交流電源は、力率改善回路及び直流電力を交流電力に変換するDC/AC変換部を備え、前記センサとして、前記力率改善回路と前記DC/AC変換部の間に、電圧を検出する電圧センサ及び電流を検出する電流センサを備えていることが好ましい。この構成によれば、センサは、直流電圧あるいは直流電流を検出するため、交流電圧あるいは交流電流を検出する場合に比べてセンサの構造が簡単になる。
上記課題を解決する送電機器は、交流電源の交流電力が入力される1次側コイルを備え、前記交流電源から出力される交流電力の出力モードとして、交流電力の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部と、電力伝送経路上に設けられ、電圧及び電流の少なくとも一つを検出するセンサと、前記センサの出力によって、センサ出力のゲインを、前記小電力モードでは前記大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部と、を備えている。
この構成によれば、切替え部が、センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える。そのため、送電機器において、大電力モード時に使用する同じセンサを使用して、小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げることができる。
前記交流電源は、力率改善回路及び直流電力を交流電力に変換するDC/AC変換部を備え、前記センサとして、前記力率改善回路と前記DC/AC変換部の間に、電圧を検出する電圧センサ及び電流を検出する電流センサを備えていることが好ましい。この構成によれば、送電機器において、センサは、直流電圧あるいは直流電流を検出するため、交流電圧あるいは交流電流を検出する場合に比べてセンサの構造が簡単になる。
上記課題を解決する受電機器は、交流電源の交流電力が入力される1次側コイルを備え、前記交流電源から出力される交流電力の出力モードとして、交流電力の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部を備えている送電機器から前記交流電力を非接触で受電可能な受電機器である。そして、前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルと、前記2次側コイルから負荷に向けて電力が伝送される電力伝送経路上に設けられ、電圧及び電流の少なくとも一つを検出するセンサと、前記センサの出力によって、センサ出力のゲインを、前記小電力モードでは前記大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部と、を備えている。
この構成によれば、受電機器において、2次側コイルから負荷に向けて電力が伝送される電力伝送経路上に設けられたセンサで、電圧あるいは電流の検出を行う場合、切替え部が、センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える。そのため、大電力モード時に使用する同じセンサを使用して、小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げることができる。
本発明によれば、大電力モード時に使用する同じセンサを使用して、小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げることができる。
以下、本発明を車両への電力伝送に適用した一実施形態を図1〜図3にしたがって説明する。
図1に示すように、非接触電力伝送装置10は、非接触で電力伝送が可能な送電機器11及び受電機器31を備えている。送電機器11は地上に設けられており、受電機器31は車両に搭載されている。
図1に示すように、非接触電力伝送装置10は、非接触で電力伝送が可能な送電機器11及び受電機器31を備えている。送電機器11は地上に設けられており、受電機器31は車両に搭載されている。
送電機器11は、交流電源12と、フィルタ13と、送電器14と、送電側コントローラ15とを備えている。フィルタ13は、ノーマルモードフィルタ及びコモンモードフィルタを備えている。送電器14は、互いに並列に接続された1次側コイル14a及び1次側コンデンサ14bを含む共振回路を有している。
交流電源12は、外部電源としての系統電源Eから、外部電力としての系統電力が入力された場合に、当該系統電力を予め定められた周波数の交流電力に変換し、その交流電力をフィルタ13を介して送電器14へ出力可能に構成されている。詳述すると、交流電源12は、コモンモードフィルタ12aと、PFC(力率改善回路)12bと、DC/AC変換器12cと、を備えている。PFC12bは、例えば、周期的にオンオフ動作を行うスイッチング素子を有し、系統電力が入力された場合、力率を改善させながら当該系統電力を直流電力に変換し、その直流電力を出力する。
送電側コントローラ15は、交流電源12から出力される交流電力の出力モードとして、交流電力の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部としても機能する。小電力モードでは、交流電源12から出力される交流電力の電流値及び電圧値を検出するセンサの出力は、例えば、0〜20Vの値であり、大電力モードでは、交流電源12から出力される交流電力の電流値及び電圧値を検出するセンサの出力は、例えば、0〜450Vの値である。
コモンモードフィルタ12aからPFC12b、DC/AC変換器12c、フィルタ13及び送電器14までの電力伝送経路上には電圧及び電流の少なくとも一方を検出するセンサが設けられている。詳述すると、コモンモードフィルタ12aとPFC12bとの間には、電流センサA1及び電圧センサV1が設けられ、PFC12bとDC/AC変換器12cとの間には、電流センサA2及び電圧センサV2が設けられている。また、DC/AC変換器12cとフィルタ13との間には電流センサA3が設けられ、フィルタ13と送電器14との間には電流センサA4及び電圧センサV4が設けられている。
電流センサA1は、電流センサA1の出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部16aに電気的に接続されている。電圧センサV1は、電圧センサV1の出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部16bに電気的に接続されている。
電流センサA2は、電流センサA2の出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部17aに電気的に接続されている。電圧センサV2は、電圧センサV2の出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部17bに電気的に接続されている。
電流センサA3は、電流センサA3の出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部18に電気的に接続されている。
電流センサA4は、電流センサA4の出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部19aに電気的に接続されている。電圧センサV4は、電圧センサV4の出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部19bに電気的に接続されている。
電流センサA1〜A4のうち電流センサA1,A3,A4には交流電流センサが使用されている。また、電流センサA2には直流電流センサが使用されている。電圧センサV1,V2,V4のうち電圧センサV1,V4には交流電圧センサが使用されている。また、電圧センサV2には直流電圧センサが使用されている。
各切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19bの出力信号は、送電側コントローラ15が備えるマイコン15aに入力されるようになっている。各切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19bは同様に構成されている。
切替え部16aを例にしてその構成を説明すると、図2に示すように、切替え部16aは反転増幅回路で構成され、オペアンプ21の非反転入力端子には基準電圧が入力され、オペアンプ21の反転入力端子にはセンサ出力が抵抗R1を介して入力されるようになっている。オペアンプ21の出力端子とオペアンプ21の反転入力端子との間に、抵抗R2及び抵抗R3の並列回路22が接続され、抵抗R2にリレー23が直列に接続されている。
リレー23の接点は、送電側コントローラ15が備えるマイコン15aからの制御信号に基づいてオン、オフされるようになっている。マイコン15aは、センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように、リレー23の接点を切り替える。詳述すると、大電力モードでは、リレー23の接点はオフの状態に保持され、小電力モードでは、リレー23の接点がオンの状態に切り替えられる。他の切替え部16b,17a,17b,18,19a,19bも切替え部16aと同様に、マイコン15aからの制御信号に基づいて、センサ出力のゲインが、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替えられるようになっている。
また、送電機器11には、PFC12bの温度を検出する温度センサT1と、DC/AC変換器12cの温度を検出する温度センサT2と、フィルタ13の温度を検出する温度センサT3と、送電器14の温度を検出する温度センサT4とが設けられている。各温度センサT1〜T4の検出信号はマイコン15aに入力されるようになっている。
送電機器11から交流電力を非接触で受電可能な受電機器31は、受電器32、フィルタ33及び整流器34を備えている。受電器32は、互いに並列に接続された2次側コイル32a及び2次側コンデンサ32bを含む共振回路を有する。受電器32は、送電器14と同一の構成となっており、両者は磁場共鳴可能に構成されている。即ち、受電機器31は、送電器14を構成する1次側コイル14aに入力される交流電力を、非接触で受電可能な2次側コイル32aを備えている。なお、送電器14の共振回路の共振周波数と、受電器32の共振回路の共振周波数とは同じに設定されている。
整流器34は、受電器32によって受電され、フィルタ33を介して入力される交流電力を整流する。整流器34は、受電器32によって受電される交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部ともいえる。受電器32によって受電される交流電力は、整流器34で直流に変換された後、負荷としてのバッテリ35に供給されて、バッテリ35を充電する。
2次側コイルから負荷(バッテリ35)に向けて電力が伝送される電力伝送経路上には、電圧及び電流の少なくとも一つを検出するセンサが設けられている。この実施形態では、電流を検出する電流センサA5及び電圧を検出する電圧センサV5が設けられている。電流センサA5は、電流センサA5の出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部36aに電気的に接続されている。電圧センサV5は、電圧センサV5の出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部36bに電気的に接続されている。切替え部36a,36bの出力信号は、受電側コントローラ37が備えるマイコン37aに入力されるようになっている。電流センサA5には直流電流センサが使用され、電圧センサV5には直流電圧センサが使用されている。
切替え部36a,36bも切替え部16b,17a,17b,18,19a,19bと同様、切替え部16aと同じに構成され、マイコン37aからの制御信号に基づいて、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替えられるようになっている。
また、受電機器31には、図示しないが、受電器32、フィルタ33、整流器34及びバッテリ35の温度をそれぞれ検出する温度センサが設けられている。各温度センサの検出信号はマイコン37aに入力されるようになっている。
なお、送電側コントローラ15と受電側コントローラ37とは、無線通信可能に構成されており、両者の間で情報のやり取りを行うことが可能となっている。非接触電力伝送装置10は、送電側コントローラ15及び受電側コントローラ37間の情報の送受信を通じて、電力伝送の開始や終了などを行う。
次に前記のように構成された非接触電力伝送装置10の作用を説明する。
バッテリ35の充電を行う場合、車両は、受電器32が送電器14と対向する所定位置で停止する必要がある。しかし、車両は、電力伝送が効率良く行われる所定位置に正確に停止されるとは限らない。そのため、送電側コントローラ15は、受電側コントローラ37から充電可能信号を受信すると、まず、位置合わせ用の小電力モードで電力伝送を行うことを受電側コントローラ37へ通知する。受電側コントローラ37は、その通知を受信すると、切替え部36a,36bのリレー23をオン状態にして送電機器11からの小電力モードでの電力伝送が行われるのを待つ。
バッテリ35の充電を行う場合、車両は、受電器32が送電器14と対向する所定位置で停止する必要がある。しかし、車両は、電力伝送が効率良く行われる所定位置に正確に停止されるとは限らない。そのため、送電側コントローラ15は、受電側コントローラ37から充電可能信号を受信すると、まず、位置合わせ用の小電力モードで電力伝送を行うことを受電側コントローラ37へ通知する。受電側コントローラ37は、その通知を受信すると、切替え部36a,36bのリレー23をオン状態にして送電機器11からの小電力モードでの電力伝送が行われるのを待つ。
送電機器11及び受電機器31の各切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19b及び切替え部36a,36bの並列回路22の抵抗は、リレー23がオンの状態では、リレー23がオフの状態に比べて小さくなる。そのため、リレー23がオンの状態では、送電機器11の各切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19bから送電側コントローラ15のマイコン15aへ出力される出力信号の大きさは、リレー23がオフの状態に比べて小さくなる。また、リレー23がオンの状態では、受電機器31の切替え部36a,36bから受電側コントローラ37のマイコン37aへ出力される出力信号の大きさは、リレー23がオフの状態に比べて小さくなる。
センサ出力のアナログ信号を、8ビットでデジタル化すると、小電力モード及び大電力モードにおけるセンサのダイナミックレンジと1LSBとの関係は、例えば、表1のようになる。
送電側コントローラ15は、ステップS1で各切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19bのリレー23をオン状態にする。リレー23がオン状態になると、オペアンプ21に入力されたセンサ出力は、リレー23がオフ状態の場合に比べて小さくなる。その状態で、ステップS2において小電力モードで電力伝送が行われ、車両の停止位置が修正されて、送電器14と受電器32との位置合わせが行われる。そのため、従来のように大電力モードの大きなゲインで位置合わせを行う場合に比べて、センサの検出精度が高い状態で位置合わせを行うことができる。
送電側コントローラ15は、受電側コントローラ37から位置合わせが完了した情報を受信すると、ステップS3で小電力モード終了と判断し、ステップS4に進み、リレー23をオフさせる。そして、送電側コントローラ15は、受電側コントローラ37に電力伝送を小電力モードから大電力モードに切り替える旨を送信した後、ステップS5に進み、バッテリ35の充電用の大電力モードで電力伝送を行う。
大電力モードとは、この実施形態ではバッテリ35の急速充電を行うための電力を供給するモードである。急速充電によりバッテリ35が満充電近くまで充電された後、バッテリ35の押し込み充電が急速充電より小さな電力を供給する状態で、満充電となるまで行われる。
受電側コントローラ37は、送電側コントローラ15から、電力伝送を小電力モードから大電力モードに切り替える旨を受信すると、切替え部36a,36bのリレー23をオフ状態に切り替える。
マイコン15aは、各電流センサA1〜A4及び各電圧センサV1,V2,V4の検出信号に基づき、電力伝送中に、予め設定された条件に対応した所定状態で電力伝送が行われているか否かを判断する。また、マイコン15aは、各温度センサT1〜T4の検出信号に基づき、電力伝送中に、各部が異常発熱状態にあるか否かを判断する。そして、電力伝送が所定状態で行われていない場合や、異常発熱状態の箇所がある場合は、電力伝送を中断したり、電力伝送の条件を変更して電力伝送を継続したりする。
受電側コントローラ37は、送電側コントローラ15から送電機器11が電力伝送を小電力モードで行うのか、大電力モードで行うのかの情報を受信する。そして、送電機器11が電力伝送を小電力モードで行う状態では、切替え部36a,36bのリレー23をオン状態にし、大電力モードで行う状態ではリレー23をオフ状態にする。そのため、送電機器11が大電力モードで電力伝送を行う状態でも、小電力モードで電力伝送を行う状態でも、電流センサA5及び電圧センサV5から、精度が高い状態で検出信号がマイコン37aに入力される。
マイコン37aは、電流センサA5及び電圧センサV5の検出信号に基づき、送電器14から受電した電力をバッテリ35に充電中に、予め設定された所定状態で充電が行われているか否かを判断する。また、マイコン37aは、各温度センサの検出信号に基づき、充電中に、各部が異常発熱状態にあるか否かを判断する。そして、充電が所定状態で行われていない場合や、異常発熱箇所がある場合は、受電を中断、即ち充電を中断したり、送電側コントローラ15に電力伝送の中断や停止を要請したりする。
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)非接触電力伝送装置10は、交流電源12の交流電力が入力される1次側コイル14aを有する送電機器11と、1次側コイル14aに入力される交流電力を非接触で受電可能な2次側コイル32aを有する受電機器31と、を備えた非接触電力伝送装置である。そして、交流電源12から出力される交流電力の出力モードとして、交流電源12の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部(送電側コントローラ15)と、電力伝送経路上に設けられ、電圧を検出する電圧センサV1,V2,V4,V5及び電流を検出する電流センサA1〜A5と、センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19b及び切替え部36a,36bと、を備えている。したがって、大電力モード時に使用する同じセンサを使用して小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げることができる。
(1)非接触電力伝送装置10は、交流電源12の交流電力が入力される1次側コイル14aを有する送電機器11と、1次側コイル14aに入力される交流電力を非接触で受電可能な2次側コイル32aを有する受電機器31と、を備えた非接触電力伝送装置である。そして、交流電源12から出力される交流電力の出力モードとして、交流電源12の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部(送電側コントローラ15)と、電力伝送経路上に設けられ、電圧を検出する電圧センサV1,V2,V4,V5及び電流を検出する電流センサA1〜A5と、センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19b及び切替え部36a,36bと、を備えている。したがって、大電力モード時に使用する同じセンサを使用して小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げることができる。
(2)交流電源12は、力率改善回路(PFC12b)及び直流電力を交流電力に変換するDC/AC変換部(DC/AC変換器12c)を備え、センサとして、力率改善回路及びDC/AC変換部の間に、電圧を検出する電圧センサV2及び電流を検出する電流センサA2を備えている。この構成によれば、センサ(電圧センサV2及び電流センサA2)は、直流電圧あるいは直流電流を検出するため、交流電圧あるいは交流電流を検出する場合に比べてセンサの構造が簡単になる。
また、電流センサA2及び電圧センサV2の検出信号は、他の電流センサA1,A3,A4や他の電圧センサV1,V4の検出信号と異なり直流信号のため、送電側コントローラ15が電流センサA2及び電圧センサV2の検出信号に基づいて送電機器11の制御を行う場合、信号処理が簡単になる。
(3)送電機器11は、交流電源12の交流電力が入力される1次側コイル14aを備え、交流電源12から出力される交流電力の出力モードとして、交流電源12の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部としての送電側コントローラ15を備えている。また、電力伝送経路上に設けられ、電圧を検出する電圧センサV1,V2,V4及び電流を検出する電流センサA1〜A4と、センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19bと、を備えている。この構成によれば、切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19bが、センサの出力によって、センサ出力のゲインが、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替えられる。そのため、送電機器11において、大電力モード時に使用する同じセンサを使用して小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げることができる。
(4)受電機器31は、交流電源12の交流電力が入力される1次側コイル14aを備え、交流電源12から出力される交流電力の出力モードとして、交流電源12の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部(送電側コントローラ15)を備えている送電機器11から交流電力を非接触で受電可能な受電機器である。そして、1次側コイル14aに入力される交流電力を非接触で受電可能な2次側コイル32aと、2次側コイル32aから負荷(バッテリ35)に向けて電力が伝送される電力伝送経路上に設けられ、電圧を検出する電圧センサV5及び電流を検出する電流センサA5と、センサの出力によって、センサ出力のゲインを、小電力モードでは大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部36a,36bと、を備えている。この構成によれば、大電力モード時に使用する同じセンサを使用して小電力モード時に電圧あるいは電流の検出を行う場合の検出精度を上げることができる。
(5)電流センサA5及び電圧センサV5は、整流器34とバッテリ35との間に設けられている。そのため、電流センサA5及び電圧センサV5を整流器34の前側に設ける場合と異なり、直流センサが使用されている。したがって、電流センサA5及び電圧センサV5の構成が簡単になるとともに、マイコン37aにおける電流センサA5及び電圧センサV5の検出信号の処理も簡単になる。
(6)送電機器11の電力伝送経路上において、交流電源12のコモンモードフィルタ12aとPFC12bとの間、PFC12bとDC/AC変換器12cとの間、DC/AC変換器12cとフィルタ13との間、及びフィルタ13と送電器14との間には、電流センサA1〜A4及び電圧センサV1,V2,V4の少なくとも一つが設けられている。そのため、電力伝送時に異常が発生した場合、異常の発生箇所や発生原因を検出し易い。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 送電機器11の電力伝送経路上において、交流電源12のコモンモードフィルタ12aとPFC12bとの間、PFC12bとDC/AC変換器12cとの間、DC/AC変換器12cとフィルタ13との間、及びフィルタ13と送電器14との間には、電流センサA1〜A4及び電圧センサV1,V2,V4の少なくとも一つが設けられている。しかし、これらの電流センサA1〜A4及び電圧センサV1,V2,V4の全てが必須というのではなく、少なくともいずれか一つが送電機器11の電力伝送経路上に設けられていればよい。
○ 送電機器11の電力伝送経路上において、交流電源12のコモンモードフィルタ12aとPFC12bとの間、PFC12bとDC/AC変換器12cとの間、DC/AC変換器12cとフィルタ13との間、及びフィルタ13と送電器14との間には、電流センサA1〜A4及び電圧センサV1,V2,V4の少なくとも一つが設けられている。しかし、これらの電流センサA1〜A4及び電圧センサV1,V2,V4の全てが必須というのではなく、少なくともいずれか一つが送電機器11の電力伝送経路上に設けられていればよい。
○ センサの数を減らす場合、電流センサを残す方が、電圧センサを残すより好ましい。PFC12b、DC/AC変換器12c、フィルタ13の前後で電流値が大きく違うと、異常の可能性があり、電圧センサを残す場合に比べて、異常を検出し易い。
○ 送電機器11の電力伝送経路上に設ける電力センサ及び電圧センサの数をそれぞれ1個に減らす場合、PFC12bとDC/AC変換器12cとの間の電流センサA2及び電圧センサV2だけにするのが好ましい。PFC12bとDC/AC変換器12cとの間はPFC12bから直流が出力されるため、他の箇所に設ける場合に比較してセンサの信号を送電側コントローラ15で処理し易い。
○ 切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19bの出力信号を送電側コントローラ15に入力する構成に代えて、切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19bを送電側コントローラ15に内蔵してもよい。電流センサ及び電圧センサの出力は、例えば、0〜12Vであり、切替え部16a,16b,17a,17b,18,19a,19bにおいて、例えば、マイコン15aの入力電圧に適した0〜3V程度に落とされる。センサ信号をなるべくマイコン15aに近い箇所で0〜3V程度に落とすことにより、センサ信号がノイズに強くなる。
○ PFC12bに代えて、力率改善機能を特に持たない単純なAC/DC変換器を設けてもよい。
○ 送電器14に1次側コンデンサ14bを設け、受電器32に2次側コンデンサ32bを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、1次側コイル14aの寄生容量及び2次側コイル32aの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
○ 送電器14に1次側コンデンサ14bを設け、受電器32に2次側コンデンサ32bを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、1次側コイル14aの寄生容量及び2次側コイル32aの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
○ 非接触電力伝送装置10は、車両に搭載されたバッテリ35の充電に使用するものに限らず、バッテリを備えた移動体、例えば、自走式のロボットに搭載されたバッテリ35の充電に使用するものであってもよい。
○ 受電機器31の切替え部36a,36bの抵抗R2,R3は、大電力モードとして、急速充電時の電力値に適したダイナミックレンジとなる抵抗値ではなく、急速充電時の電力値より小さな電力で行われる押し込み充電時の電力値に適したダイナミックレンジとなる抵抗値であってもよい。
○ 各実施形態では、送電器14の共振周波数と受電器32の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
○ 各実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。
○ 各実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。
以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
(1)請求項1又は請求項2に記載の非接触電力伝送装置は、移動体に搭載されたバッテリに非接触で充電を行う。
(1)請求項1又は請求項2に記載の非接触電力伝送装置は、移動体に搭載されたバッテリに非接触で充電を行う。
A1,A2,A3,A4,A5…センサとしての電流センサ、V1,V2,V4,V5…センサとしての電圧センサ、10…非接触電力伝送装置、11…送電機器、12…交流電源、12b…PFC(力率改善回路)、12c…DC/AC変換部としてのDC/AC変換器、14a…1次側コイル、15…制御部としての送電側コントローラ、16a,16b,17a,17b,18,19a,19b,36a,36b…切替え部、31…受電機器、32a…2次側コイル。
Claims (5)
- 交流電源の交流電力が入力される1次側コイルを有する送電機器と、
前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルを有する受電機器と、
を備えた非接触電力伝送装置において、
前記交流電源から出力される交流電力の出力モードとして、交流電力の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部と、
電力伝送経路上に設けられ、電圧及び電流の少なくとも一つを検出するセンサと、
前記センサの出力によって、センサ出力のゲインを、前記小電力モードでは前記大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部と、
を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。 - 前記交流電源は、力率改善回路及び直流電力を交流電力に変換するDC/AC変換部を備え、前記センサとして、前記力率改善回路と前記DC/AC変換部の間に、電圧を検出する電圧センサ及び電流を検出する電流センサとを備えている請求項1に記載の非接触電力伝送装置。
- 交流電源の交流電力が入力される1次側コイルを備え、
前記交流電源から出力される交流電力の出力モードとして、交流電力の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部と、
電力伝送経路上に設けられ、電圧及び電流の少なくとも一つを検出するセンサと、
前記センサの出力によって、センサ出力のゲインを、前記小電力モードでは前記大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部と、
を備えていることを特徴とする送電機器。 - 前記交流電源は、力率改善回路及び直流電力を交流電力に変換するDC/AC変換部を備え、前記センサとして、前記力率改善回路と前記DC/AC変換部の間に、電圧を検出する電圧センサ及び電流を検出する電流センサとを備えている請求項3に記載の送電機器。
- 交流電源の交流電力が入力される1次側コイルを備え、前記交流電源から出力される交流電力の出力モードとして、交流電力の電力値が異なる小電力モードと大電力モードとに切り替える制御を行う制御部を備えている送電機器から前記交流電力を非接触で受電可能な受電機器において、
前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルと、
前記2次側コイルから負荷に向けて電力が伝送される電力伝送経路上に設けられ、電圧及び電流の少なくとも一つを検出するセンサと、
前記センサの出力によって、センサ出力のゲインを、前記小電力モードでは前記大電力モードに比べて小さくなるように切り替える切替え部と、
を備えていることを特徴とする受電機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015116558A JP2017005842A (ja) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | 非接触電力伝送装置、送電機器及び受電機器 |
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Family Applications (1)
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JP2015116558A Pending JP2017005842A (ja) | 2015-06-09 | 2015-06-09 | 非接触電力伝送装置、送電機器及び受電機器 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109524195A (zh) * | 2017-09-19 | 2019-03-26 | 株式会社村田制作所 | 共模扼流圈以及无线充电用电路 |
WO2020218765A1 (ko) * | 2019-04-22 | 2020-10-29 | 삼성전자주식회사 | 무선전력을 공급받는 전자 장치 및 이의 대기 모드 수행 방법 |
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2015
- 2015-06-09 JP JP2015116558A patent/JP2017005842A/ja active Pending
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