JP2017034949A - Non-contact power transmission device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-contact power transmission device capable of suppressing an overshoot amount of a transmission power.SOLUTION: A non-contact power transmission device comprises a power transmission part 240, an inverter 220, and a power supply ECU 250. The power transmission part 240 is configured to transmit a power to a power reception device 20 in a non-contact manner. The inverter 220 supplies a transmission power to the power transmission part 240. The power supply ECU 250 controls the inverter 220. The power supply ECU 250 executes feedback control so as to make the transmission power approach a target power by adjusting a duty of an output voltage of the inverter 220. In a case where the target power is a first power, a gain of the feedback control is smaller compared with a case where the target power is a second power larger than the first power.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、非接触送電装置に関し、特に、受電装置に非接触で送電する非接触送電装置における電力制御技術に関する。   The present invention relates to a contactless power transmission device, and more particularly, to a power control technique in a contactless power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner.

従来から送電装置から受電装置に非接触で電力を送電する非接触電力伝送システムが知られている(特許文献1〜6参照)。送電装置は、送電コイルを含み、受電装置は、受電コイルを含む。   Conventionally, a non-contact power transmission system that transmits power from a power transmission device to a power reception device in a non-contact manner is known (see Patent Documents 1 to 6). The power transmission device includes a power transmission coil, and the power reception device includes a power reception coil.

たとえば、特開2014−207795号公報(特許文献6)に開示される非接触給電システムにおいては、給電装置は、送電コイルと、インバータと、制御部とを備える。送電コイルは、車両に搭載された受電コイルへ非接触で送電する。インバータは、駆動周波数に応じた交流電流を生成して送電コイルへ出力する。制御部は、バッテリへの充電電力指令とバッテリへの出力電力とを車両側から取得し、出力電力が充電電力指令に追従するようにインバータの駆動周波数をフィードバック制御する(特許文献6参照)。   For example, in the non-contact power supply system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-207795 (Patent Document 6), the power supply apparatus includes a power transmission coil, an inverter, and a control unit. The power transmission coil transmits power in a non-contact manner to a power reception coil mounted on the vehicle. An inverter produces | generates the alternating current according to a drive frequency, and outputs it to a power transmission coil. The control unit obtains the charging power command to the battery and the output power to the battery from the vehicle side, and feedback controls the drive frequency of the inverter so that the output power follows the charging power command (see Patent Document 6).

特開2013−154815号公報JP2013-154815A 特開2013−146154号公報JP2013-146154A 特開2013−146148号公報JP2013-146148A 特開2013−110822号公報JP 2013-110822 A 特開2013−126327号公報JP 2013-126327 A 特開2014−207795号公報JP 2014-207795 A

インバータが、電圧形のインバータであり、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する場合に、インバータ出力電圧のデューティ(duty)を調整することによって送電電力を制御することができる。また、インバータの駆動周波数を調整することによって、インバータ出力電圧の立上り時におけるインバータ出力電流を示すターンオン電流を制御することができる。   When the inverter is a voltage-type inverter, and the transmission power corresponding to the drive frequency is supplied to the power transmission unit, the transmission power can be controlled by adjusting the duty of the inverter output voltage. Further, by adjusting the drive frequency of the inverter, it is possible to control the turn-on current indicating the inverter output current when the inverter output voltage rises.

ここで、送電電力の大きさによって、デューティの調整量に対する送電電力の変化量は異なる。具体的には、送電電力が小さい場合の方が、送電電力が大きい場合よりも、デューティの調整量に対する送電電力の変化量は大きい。これは、送電電力が小さい領域においては、受電コイルからみた負荷インピーダンス変化が大きいためである。したがって、送電電力が小さい場合に、デューティを変化させると、送電電力が大きい場合と比較して、送電電力は大きく変化する。その結果、目標に対する送電電力のオーバーシュート量が大きくなり、制御が不安定になる可能性がある。このような問題及びその解決手段について、上記の特許文献1〜6では特に検討されていない。   Here, the amount of change in the transmitted power with respect to the duty adjustment amount varies depending on the magnitude of the transmitted power. Specifically, the amount of change in the transmitted power with respect to the duty adjustment amount is larger when the transmitted power is small than when the transmitted power is large. This is because the load impedance change seen from the power receiving coil is large in the region where the transmitted power is small. Therefore, when the transmission power is small and the duty is changed, the transmission power is greatly changed compared to the case where the transmission power is large. As a result, the amount of overshoot of the transmitted power with respect to the target increases, and the control may become unstable. Such a problem and its solution are not particularly studied in the above-mentioned Patent Documents 1 to 6.

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、送電電力の大きさを考慮して、送電電力のオーバーシュート量を適正に抑制することができる非接触送電装置を提供することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and its object is to contactlessly suppress the amount of overshoot of transmission power in consideration of the magnitude of transmission power. It is to provide a power transmission device.

この発明のある局面に従う非接触送電装置は、送電部と、インバータと、制御部とを備える。送電部は、受電装置に非接触で送電するように構成される。電圧形のインバータは、送電部へ送電電力を供給する。制御部は、インバータを制御する。制御部は、インバータの出力電圧のデューティを調整することによって送電電力を目標電力に近けるようにフィードバック制御を実行する。フィードバック制御のゲインは、目標電力が第1の電力である場合には、目標電力が第1の電力よりも大きな第2の電力である場合よりも小さい。   A non-contact power transmission device according to an aspect of the present invention includes a power transmission unit, an inverter, and a control unit. The power transmission unit is configured to transmit power to the power receiving device in a contactless manner. The voltage-type inverter supplies transmission power to the power transmission unit. The control unit controls the inverter. The control unit performs feedback control so as to bring the transmitted power closer to the target power by adjusting the duty of the output voltage of the inverter. The gain of feedback control is smaller when the target power is the first power than when the target power is the second power that is larger than the first power.

この非接触送電装置においては、目標電力が第1の電力である場合には、目標電力が第2の電力(>第1の電力)である場合よりも、フィードバック制御のゲインとして小さな値が設定される。したがって、インバータ出力電圧のデューティの調整量に対する送電電力の変化量が大きくなる第1の電力に目標電力が設定されているときの方が、第2の電力に目標電力が設定されているときよりもデューティの調整量が抑えられる。その結果、この非接触送電装置によれば、出力電圧のデューティの調整量に対する送電電力の変化量が大きい場合であっても、送電電力のオーバーシュート量を抑制することができる。   In this non-contact power transmission device, when the target power is the first power, a smaller value is set as the gain of the feedback control than when the target power is the second power (> first power). Is done. Therefore, when the target power is set to the first power at which the amount of change in the transmission power with respect to the adjustment amount of the duty of the inverter output voltage is larger than when the target power is set to the second power. Also, the amount of adjustment of the duty can be suppressed. As a result, according to this non-contact power transmission device, the amount of overshoot of the transmitted power can be suppressed even when the amount of change in the transmitted power with respect to the output voltage duty adjustment amount is large.

この発明によれば、送電電力の大きさを考慮して、送電電力のオーバーシュート量を適正に抑制することができる非接触送電装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a contactless power transmission device that can appropriately suppress the amount of overshoot of transmitted power in consideration of the magnitude of transmitted power.

実施の形態の電力伝送システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a power transmission system according to an embodiment. 送電部及び受電部の回路構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the circuit structure of a power transmission part and a power receiving part. 送電電力制御及びターンオン電流制御の制御ブロック図である。It is a control block diagram of transmission power control and turn-on current control. 送電電力制御におけるゲインの決定手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination procedure of the gain in transmitted power control.

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

(非接触電力伝送システムの構成)
図1は、この発明の実施の形態による非接触送電装置が適用される電力伝送システムの全体構成図である。図1を参照して、この電力伝送システムは、送電装置10と、受電装置20とを備える。受電装置20は、たとえば、送電装置10から供給され蓄えられた電力を用いて走行可能な車両等に搭載され得る。
(Configuration of contactless power transmission system)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power transmission system to which a contactless power transmission device according to an embodiment of the present invention is applied. With reference to FIG. 1, the power transmission system includes a power transmission device 10 and a power reception device 20. The power receiving device 20 can be mounted on, for example, a vehicle that can travel using the electric power supplied and stored from the power transmitting device 10.

送電装置10は、力率改善(PFC(Power Factor Correction))回路210と、インバータ220と、フィルタ回路230と、送電部240とを含む。また、送電装置10は、電源ECU(Electronic Control Unit)250と、通信部260と、電圧センサ270と、電流センサ272とをさらに含む。   The power transmission device 10 includes a power factor correction (PFC) circuit 210, an inverter 220, a filter circuit 230, and a power transmission unit 240. The power transmission device 10 further includes a power supply ECU (Electronic Control Unit) 250, a communication unit 260, a voltage sensor 270, and a current sensor 272.

PFC回路210は、交流電源100(たとえば系統電源)から受ける交流電力を整流及び昇圧してインバータ220へ供給するとともに、入力電流を正弦波に近づけることで力率を改善することができる。   PFC circuit 210 rectifies and boosts AC power received from AC power supply 100 (for example, system power supply) and supplies it to inverter 220, and can improve the power factor by bringing the input current closer to a sine wave.

インバータ220は、PFC回路210から受ける直流電力を、所定の伝送周波数を有する送電電力(交流)に変換する。インバータ220によって生成された送電電力は、フィルタ回路230を通じて送電部240へ供給される。インバータ220は、電圧形インバータであり、インバータ220を構成する各スイッチング素子に逆並列に還流ダイオードが接続されている。   Inverter 220 converts the DC power received from PFC circuit 210 into transmitted power (AC) having a predetermined transmission frequency. The transmission power generated by the inverter 220 is supplied to the power transmission unit 240 through the filter circuit 230. The inverter 220 is a voltage source inverter, and a free wheel diode is connected in antiparallel to each switching element constituting the inverter 220.

フィルタ回路230は、インバータ220と送電部240との間に設けられ、インバータ220から発生する高調波ノイズを抑制する。   Filter circuit 230 is provided between inverter 220 and power transmission unit 240 and suppresses harmonic noise generated from inverter 220.

送電部240は、伝送周波数を有する交流電力(送電電力)をインバータ220からフィルタ回路230を通じて受け、送電部240の周囲に生成される電磁界を通じて、受電装置20の受電部310へ非接触で送電する。   The power transmission unit 240 receives AC power (transmission power) having a transmission frequency from the inverter 220 through the filter circuit 230, and transmits power to the power reception unit 310 of the power reception device 20 in a non-contact manner through an electromagnetic field generated around the power transmission unit 240. To do.

電圧センサ270は、インバータ220の出力電圧を検出し、その検出値を電源ECU250へ出力する。電流センサ272は、インバータ220の出力電流を検出し、その検出値を電源ECU250へ出力する。   Voltage sensor 270 detects the output voltage of inverter 220 and outputs the detected value to power supply ECU 250. Current sensor 272 detects the output current of inverter 220 and outputs the detected value to power supply ECU 250.

電源ECU250は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、送電装置10における各種機器の制御を行なう。一例として、電源ECU250は、送電装置10から受電装置20への電力伝送の実行時に、インバータ220が送電電力(交流)を生成するようにインバータ220のスイッチング制御を行なう。   The power supply ECU 250 includes a central processing unit (CPU), a storage device, an input / output buffer, and the like (all not shown), receives signals from various sensors and devices, and controls various devices in the power transmission device 10. As an example, power supply ECU 250 performs switching control of inverter 220 so that inverter 220 generates transmission power (alternating current) when power transmission from power transmission device 10 to power reception device 20 is performed.

電源ECU250により実行される主要な制御として、電源ECU250は、送電装置10から受電装置20への電力伝送の実行時に、送電電力を目標電力に制御するためのフィードバック制御(以下「送電電力制御」とも称する。)を実行する。具体的には、電源ECU250は、インバータ220の出力電圧のデューティ(duty)を調整することによって、送電電力を目標電力に制御する。なお、出力電圧のデューティは、出力電圧波形(矩形波)の周期に対する正(又は負)の電圧出力時間の比として定義される。インバータ220のスイッチング素子(オン/オフデューティ0.5)の動作タイミングを変化させることによって、インバータ出力電圧のデューティを調整することができる。目標電力は、たとえば、受電装置20の受電状況に基づいて生成され得る。この実施の形態では、受電装置20において、受電電力の目標値と検出値との偏差に基づいて送電電力の目標電力が生成され、受電装置20から送電装置10へ送信される。   As main control executed by the power supply ECU 250, the power supply ECU 250 performs feedback control (hereinafter referred to as “transmission power control”) for controlling the transmission power to the target power when executing power transmission from the power transmission device 10 to the power reception device 20. To execute). Specifically, power supply ECU 250 controls the transmitted power to the target power by adjusting the duty of the output voltage of inverter 220. The duty of the output voltage is defined as the ratio of the positive (or negative) voltage output time to the period of the output voltage waveform (rectangular wave). By changing the operation timing of the switching element (on / off duty 0.5) of the inverter 220, the duty of the inverter output voltage can be adjusted. The target power can be generated based on the power reception status of the power receiving device 20, for example. In this embodiment, in the power receiving device 20, the target power of the transmitted power is generated based on the deviation between the target value of the received power and the detected value, and transmitted from the power receiving device 20 to the power transmitting device 10.

また、電源ECU250は、上記の送電電力制御を実行するとともに、インバータ220におけるターンオン電流を目標値に制御するためのフィードバック制御(以下「ターンオン電流制御」とも称する。)を実行する。具体的には、電源ECU250は、インバータ220の駆動周波数(スイッチング周波数)を調整することによって、ターンオン電流を目標値に制御する。ターンオン電流とは、インバータ220の出力電圧の立上り時におけるインバータ220の出力電流の瞬時値である。ターンオン電流が正であると、インバータ220の還流ダイオードに逆方向のリカバリー電流が流れ、還流ダイオードにおいて発熱すなわち損失が発生する。そこで、ターンオン電流制御の上記目標値(ターンオン電流目標値)は、インバータ220の還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、基本的には0以下の所定値とされる(力率が良くなる「0」が理想的であるが、マージンをとって負値に設定してもよく、また、リカバリー電流による損失が問題とならない程度に小さい正値に設定してもよい。)。なお、ターンオン電流は、必ずしも目標値に制御されなくてもよい。たとえば、ターンオン電流の目標値の代わりに、ターンオン電流の制限値が設けられてもよい。この場合には、ターンオン電流は制限値を超過しないように制御される。   Further, power supply ECU 250 executes the above-described transmission power control and also executes feedback control (hereinafter also referred to as “turn-on current control”) for controlling the turn-on current in inverter 220 to a target value. Specifically, power supply ECU 250 controls the turn-on current to the target value by adjusting the drive frequency (switching frequency) of inverter 220. The turn-on current is an instantaneous value of the output current of the inverter 220 when the output voltage of the inverter 220 rises. If the turn-on current is positive, a recovery current in the reverse direction flows through the return diode of the inverter 220, and heat generation, that is, loss occurs in the return diode. Therefore, the target value (turn-on current target value) of the turn-on current control is set in a range where no recovery current is generated in the return diode of the inverter 220 and is basically set to a predetermined value of 0 or less (the power factor is good). “0” is ideal, but it may be set to a negative value by taking a margin, or may be set to a small positive value so that loss due to the recovery current does not cause a problem.) Note that the turn-on current does not necessarily have to be controlled to the target value. For example, a turn-on current limit value may be provided instead of the turn-on current target value. In this case, the turn-on current is controlled so as not to exceed the limit value.

通信部260は、受電装置20の通信部370と無線通信するように構成され、受電装置20から送信される送電電力の目標値(目標電力)を受信するほか、送電の開始/停止や受電装置20の受電状況等の情報を受電装置20とやり取りする。   The communication unit 260 is configured to wirelessly communicate with the communication unit 370 of the power receiving device 20, receives a target value (target power) of transmitted power transmitted from the power receiving device 20, starts / stops power transmission, and receives the power 20 exchanges information such as the power reception status with the power receiving apparatus 20.

一方、受電装置20は、受電部310と、フィルタ回路320と、整流部330と、リレー回路340と、蓄電装置350とを含む。また、受電装置20は、充電ECU360と、通信部370と、電圧センサ380と、電流センサ382とをさらに含む。   On the other hand, power reception device 20 includes a power reception unit 310, a filter circuit 320, a rectification unit 330, a relay circuit 340, and a power storage device 350. Power receiving device 20 further includes a charging ECU 360, a communication unit 370, a voltage sensor 380, and a current sensor 382.

受電部310は、送電装置10の送電部240から出力される電力(交流)を非接触で受電する。受電部310は、受電した電力をフィルタ回路320を通じて整流部330へ出力する。   The power receiving unit 310 receives the power (AC) output from the power transmission unit 240 of the power transmission device 10 in a non-contact manner. The power receiving unit 310 outputs the received power to the rectifying unit 330 through the filter circuit 320.

フィルタ回路320は、受電部310と整流部330との間に設けられ、受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。整流部330は、受電部310によって受電された交流電力を整流して蓄電装置350へ出力する。   The filter circuit 320 is provided between the power reception unit 310 and the rectification unit 330, and suppresses harmonic noise generated during power reception. Rectifier 330 rectifies the AC power received by power receiver 310 and outputs the rectified power to power storage device 350.

蓄電装置350は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置350は、整流部330から出力される電力を蓄える。   The power storage device 350 is a rechargeable DC power supply, and is configured by a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. The power storage device 350 stores the power output from the rectifying unit 330.

リレー回路340は、整流部330と蓄電装置350との間に設けられ、送電装置10による蓄電装置350の充電時にオンされる。   Relay circuit 340 is provided between rectifying unit 330 and power storage device 350 and is turned on when power storage device 350 is charged by power transmission device 10.

電圧センサ380は、整流部330の出力電圧(受電電圧)を検出し、その検出値を充電ECU360へ出力する。電流センサ382は、整流部330からの出力電流(受電電流)を検出し、その検出値を充電ECU360へ出力する。   Voltage sensor 380 detects the output voltage (power reception voltage) of rectification unit 330 and outputs the detected value to charging ECU 360. Current sensor 382 detects an output current (received current) from rectifying unit 330 and outputs the detected value to charging ECU 360.

充電ECU360は、CPU、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、受電装置20における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。   Charging ECU 360 includes a CPU, a storage device, an input / output buffer, and the like (all not shown), receives signals from various sensors and devices, and controls various devices in power reception device 20. The various controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

充電ECU360により実行される主要な制御として、充電ECU360は、送電装置10からの受電中に、受電装置20における受電電力が所望の目標値となるように、送電装置10における送電電力の目標値(目標電力)を生成する。具体的には、充電ECU360は、受電電力の検出値と目標値との偏差に基づいて、送電装置10における送電電力の目標値を生成する。そして、充電ECU360は、生成された送電電力の目標値(目標電力)を通信部370によって送電装置10へ送信する。   As main control executed by the charging ECU 360, the charging ECU 360 receives the target value of the transmission power in the power transmission device 10 so that the received power in the power reception device 20 becomes a desired target value during power reception from the power transmission device 10. Target power). Specifically, charging ECU 360 generates a target value of transmitted power in power transmission device 10 based on the deviation between the detected value of received power and the target value. Then, the charging ECU 360 transmits the generated target value (target power) of the transmitted power to the power transmitting apparatus 10 through the communication unit 370.

通信部370は、送電装置10の通信部260と無線通信するように構成され、充電ECU360において生成される送電電力の目標値(目標電力)を送電装置10へ送信する。   The communication unit 370 is configured to wirelessly communicate with the communication unit 260 of the power transmission device 10, and transmits a target value (target power) of transmitted power generated in the charging ECU 360 to the power transmission device 10.

図2は、図1に示した送電部240及び受電部310の回路構成の一例を示した図である。図2を参照して、送電部240は、一次コイル242及びキャパシタ244を含む。キャパシタ244は、送電電力の力率を補償するために設けられ、一次コイル242に直列に接続される。受電部310は、二次コイル312及びキャパシタ314を含む。キャパシタ314は、受電電力の力率を補償するために設けられ、二次コイル312に直列に接続される。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 2, power transmission unit 240 includes a primary coil 242 and a capacitor 244. Capacitor 244 is provided to compensate the power factor of transmitted power, and is connected in series to primary coil 242. The power receiving unit 310 includes a secondary coil 312 and a capacitor 314. Capacitor 314 is provided to compensate the power factor of the received power, and is connected in series to secondary coil 312.

再び図1を参照して、この電力伝送システムにおいては、インバータ220からフィルタ回路230を通じて送電部240へ送電電力(交流)が供給される。送電部240及び受電部310の各々は、コイルとキャパシタとを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部240及び受電部310の共振強度を示すQ値は、100以上であることが好ましい。   Referring to FIG. 1 again, in this power transmission system, transmission power (alternating current) is supplied from inverter 220 to power transmission unit 240 through filter circuit 230. Each of power transmission unit 240 and power reception unit 310 includes a coil and a capacitor, and is designed to resonate at a transmission frequency. The Q value indicating the resonance intensity of the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 is preferably 100 or more.

送電装置10において、インバータ220から送電部240へ送電電力が供給されると、送電部240のコイルと受電部310のコイルとの間に形成される電磁界を通じて、送電部240から受電部310へエネルギー(電力)が移動する。受電部310へ移動したエネルギー(電力)は、フィルタ回路320及び整流部330を通じて蓄電装置350へ供給される。   In the power transmission device 10, when transmission power is supplied from the inverter 220 to the power transmission unit 240, the power transmission unit 240 transmits power to the power reception unit 310 through an electromagnetic field formed between the coil of the power transmission unit 240 and the coil of the power reception unit 310. Energy (electric power) moves. The energy (power) transferred to the power receiving unit 310 is supplied to the power storage device 350 through the filter circuit 320 and the rectifying unit 330.

(各制御の制御ブロック)
図3は、電源ECU250により実行される送電電力制御及びターンオン電流制御の制御ブロック図である。図3を参照して、電源ECU250は、演算部410,430と、コントローラ420,440とを含む。演算部410、コントローラ420及び制御対象のインバータ220によって構成されるフィードバックループが、送電電力制御を構成する。一方、演算部430、コントローラ440及びインバータ220によって構成されるフィードバックループが、ターンオン電流制御を構成する。
(Control block for each control)
FIG. 3 is a control block diagram of transmission power control and turn-on current control executed by power supply ECU 250. Referring to FIG. 3, power supply ECU 250 includes arithmetic units 410 and 430 and controllers 420 and 440. A feedback loop including the calculation unit 410, the controller 420, and the inverter 220 to be controlled constitutes transmission power control. On the other hand, a feedback loop including the calculation unit 430, the controller 440, and the inverter 220 constitutes turn-on current control.

演算部410は、送電電力の目標値を示す目標電力Psrから送電電力Psの検出値を減算し、その演算値をコントローラ420へ出力する。なお、送電電力Psの検出値は、たとえば、図1に示した電圧センサ270及び電流センサ272の検出値に基づいて算出することができる。   Calculation unit 410 subtracts the detected value of transmission power Ps from target power Psr indicating the target value of transmission power, and outputs the calculated value to controller 420. The detected value of the transmission power Ps can be calculated based on the detected values of the voltage sensor 270 and the current sensor 272 shown in FIG.

コントローラ420は、目標電力Psrと送電電力Psとの偏差に基づいて、インバータ220の出力電圧Voのデューティ指令値を生成する。送電電力Psが目標電力Psrに近づくように出力電圧Voのデューティが調整され、送電電力Psが目標電力Psrに制御される。   The controller 420 generates a duty command value for the output voltage Vo of the inverter 220 based on the deviation between the target power Psr and the transmission power Ps. The duty of the output voltage Vo is adjusted so that the transmitted power Ps approaches the target power Psr, and the transmitted power Ps is controlled to the target power Psr.

一方、演算部430は、ターンオン電流の目標値Itrからターンオン電流Itの検出値を減算し、その演算値をコントローラ440へ出力する。なお、ターンオン電流の目標値Itrは、上述のように基本的に0以下の値とされる。また、ターンオン電流Itの検出値は、電圧センサ270(図1)により出力電圧の立上りが検知されたときの電流センサ272(図1)の検出値(瞬時値)である。また、上述のように、ターンオン電流は、必ずしも目標値に制御されなくてもよい。たとえば、ターンオン電流の目標値の代わりに、ターンオン電流の制限値が設けられてもよい。この場合には、ターンオン電流は制限値を超過しないように制御される。   On the other hand, calculation unit 430 subtracts the detected value of turn-on current It from target value Itr of turn-on current, and outputs the calculated value to controller 440. Note that the target value Itr of the turn-on current is basically set to 0 or less as described above. The detected value of the turn-on current It is the detected value (instantaneous value) of the current sensor 272 (FIG. 1) when the rising of the output voltage is detected by the voltage sensor 270 (FIG. 1). Further, as described above, the turn-on current does not necessarily have to be controlled to the target value. For example, a turn-on current limit value may be provided instead of the turn-on current target value. In this case, the turn-on current is controlled so as not to exceed the limit value.

コントローラ440は、ターンオン電流の目標値Itrとターンオン電流Itとの偏差に基づいて、インバータ220の駆動周波数(スイッチング周波数)指令値を生成する。ターンオン電流Itが目標値Itrに近づくようにインバータ220の駆動周波数が調整され、ターンオン電流Itが目標値Itrに制御される。   The controller 440 generates a drive frequency (switching frequency) command value for the inverter 220 based on the deviation between the turn-on current target value Itr and the turn-on current It. The drive frequency of the inverter 220 is adjusted so that the turn-on current It approaches the target value Itr, and the turn-on current It is controlled to the target value Itr.

このような、インバータ出力電圧のデューティが調整されることにより送電電力が制御される非接触電力伝送システムにおいては、送電電力の大きさによってデューティの調整量に対する送電電力の変化量は異なる。具体的には、送電電力が小さい場合の方が、送電電力が大きい場合よりも、デューティの調整量に対する送電電力の変化量は大きい。これは、送電電力が小さい領域においては、二次コイル312からみた負荷インピーダンス変化が大きいためである。   In such a non-contact power transmission system in which the transmission power is controlled by adjusting the duty of the inverter output voltage, the amount of change in the transmission power with respect to the adjustment amount of the duty varies depending on the magnitude of the transmission power. Specifically, the amount of change in the transmitted power with respect to the duty adjustment amount is larger when the transmitted power is small than when the transmitted power is large. This is because the load impedance change seen from the secondary coil 312 is large in the region where the transmitted power is small.

したがって、送電電力が小さい場合にデューティを変化させると、送電電力が大きい場合と比較して、送電電力は大きく変化する。その結果、目標電力に対する送電電力のオーバーシュート量が大きくなり、制御が不安定になる可能性がある。   Therefore, when the duty is changed when the transmitted power is small, the transmitted power is greatly changed as compared with the case where the transmitted power is large. As a result, the amount of overshoot of the transmitted power with respect to the target power increases, and the control may become unstable.

この実施の形態に従う送電装置10において、送電電力制御(フィードバック制御)のゲインは、目標電力が第1の電力である場合には、第2の電力(>第1の電力)である場合よりも小さい。   In the power transmission device 10 according to this embodiment, the gain of transmission power control (feedback control) is greater when the target power is the first power than when the target power is the second power (> first power). small.

これにより、出力電圧のデューティの調整量に対する送電電力の変化量が大きくなる第1の電力に目標電力が設定されているときの方が、第2の電力に目標電力が設定されているときよりもインバータの出力電圧のデューティの調整量が抑えられる。その結果、この送電装置10によれば、出力電圧のデューティの調整量に対する送電電力の変化量が大きい場合であっても、送電電力のオーバーシュート量を抑制することができる。   As a result, when the target power is set to the first power at which the amount of change in the transmission power with respect to the output voltage duty adjustment amount is larger than when the target power is set to the second power. In addition, the amount of adjustment of the duty of the output voltage of the inverter can be suppressed. As a result, according to the power transmission device 10, even when the amount of change in the transmission power with respect to the adjustment amount of the duty of the output voltage is large, the overshoot amount of the transmission power can be suppressed.

次に、送電電力制御のゲインを具体的にどのように決定するかについて説明する。
(ゲインの決定)
図4は、送電電力制御におけるゲインの決定手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、上述の送電電力制御と並列に実行される。図4を参照して、電源ECU250は、通信部260,370を介して、充電ECU360から送電電力の目標電力に関する情報を受信する(ステップS100)。
Next, how the gain for transmission power control is specifically determined will be described.
(Determination of gain)
FIG. 4 is a flowchart showing a gain determination procedure in transmission power control. The processing shown in this flowchart is executed in parallel with the above-described transmission power control. Referring to FIG. 4, power supply ECU 250 receives information related to the target power of the transmitted power from charging ECU 360 via communication units 260 and 370 (step S100).

送電電力の目標電力に関する情報が受信されると、電源ECU250は、目標電力が所定値P1以下であるか否かを判断する(ステップS110)。これは、送電電力の大きさによってインバータ出力電圧のデューティの調整量に対する送電電力の変化量が異なるため、目標電力の大きさによって送電電力制御におけるゲインを変更する必要があるためである。   When information regarding the target power of the transmitted power is received, power supply ECU 250 determines whether or not the target power is equal to or less than predetermined value P1 (step S110). This is because the amount of change in the transmission power with respect to the amount of adjustment of the duty of the inverter output voltage differs depending on the magnitude of the transmission power, and thus it is necessary to change the gain in the transmission power control depending on the magnitude of the target power.

目標電力が所定値P1より大きいと判断されると(ステップS110においてNO)、電源ECU250は、送電電力のゲインとしてゲインG2を設定する(ステップS120)。一方、目標電力が所定値P1以下であると判断されると(ステップS110においてYES)、電源ECU250は、送電電力制御のゲインとして、ゲインG2よりも小さいゲインG1を設定する(ステップS130)。   When it is determined that the target power is larger than predetermined value P1 (NO in step S110), power supply ECU 250 sets gain G2 as a gain of the transmitted power (step S120). On the other hand, when it is determined that the target power is equal to or less than predetermined value P1 (YES in step S110), power supply ECU 250 sets gain G1 smaller than gain G2 as a gain for transmission power control (step S130).

たとえば、充電開始時から所定時間は大きい一定電力(第2の電力)が送電され、所定時間経過後、蓄電装置350の満充電間近から小さい一定電力(第1の電力)が送電されるような電力伝送システムにおいては、所定時間が経過するまでは送電電力制御のゲインとして大きいゲイン(ゲインG2)が設定され、所定時間経過後はゲインとして小さいゲイン(ゲインG1)が設定される。ステップS120又はS130の処理が完了すると、処理はステップS140に移行する。   For example, a large constant power (second power) is transmitted for a predetermined time from the start of charging, and a small constant power (first power) is transmitted from near the full charge of the power storage device 350 after the predetermined time has elapsed. In the power transmission system, a large gain (gain G2) is set as a gain for transmission power control until a predetermined time elapses, and a small gain (gain G1) is set as a gain after the predetermined time elapses. When the process of step S120 or S130 is completed, the process proceeds to step S140.

このように、送電装置10において、送電電力制御(フィードバック制御)のゲインは、目標電力が第1の電力である場合には、第2の電力(>第1の電力)である場合よりも小さい。これにより、この送電装置10によれば、出力電圧のデューティの調整量に対する送電電力の変化量が大きい場合であっても、送電電力のオーバーシュート量を抑制することができる。   Thus, in the power transmission device 10, the gain of the transmission power control (feedback control) is smaller when the target power is the first power than when the target power is the second power (> first power). . Thereby, according to this power transmission device 10, even when the amount of change in the transmission power with respect to the adjustment amount of the duty of the output voltage is large, the overshoot amount of the transmission power can be suppressed.

なお、電源ECU250は、不図示の内部メモリに、目標電力毎に最適なゲインを算出できる関数を記憶し、この関数に基づいて目標電力毎に送電電力制御のゲインを算出するようにしてもよい。これにより、目標電力毎により適切なゲインを設定できるため、制御をより安定させることができる。   The power supply ECU 250 may store a function that can calculate an optimum gain for each target power in an internal memory (not shown), and calculate a gain for transmission power control for each target power based on this function. . Thereby, since an appropriate gain can be set for each target power, the control can be further stabilized.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10 送電装置、20 受電装置、100 交流電源、210 PFC回路、220 インバータ、230,320 フィルタ回路、240 送電部、242 一次コイル、244,314 キャパシタ、246,316 抵抗、250 電源ECU、260,370 通信部、270,380 電圧センサ、272,382 電流センサ、310 受電部、312 二次コイル、330 整流部、340 リレー回路、350 蓄電装置、360 充電ECU、410,430 演算部、420,440 コントローラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power transmission apparatus, 20 Power receiving apparatus, 100 AC power supply, 210 PFC circuit, 220 Inverter, 230, 320 Filter circuit, 240 Power transmission part, 242 Primary coil, 244,314 Capacitor, 246,316 Resistance, 250 Power supply ECU, 260,370 Communication unit, 270, 380 Voltage sensor, 272, 382 Current sensor, 310 Power receiving unit, 312 Secondary coil, 330 Rectifier, 340 Relay circuit, 350 Power storage device, 360 Charge ECU, 410, 430 Calculation unit, 420, 440 Controller .

Claims (1)

受電装置に非接触で送電するように構成された送電部と、
前記送電部へ送電電力を供給する電圧形のインバータと、
前記インバータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記インバータの出力電圧のデューティを調整することによって前記送電電力を目標電力に近づけるようにフィードバック制御を実行し、
前記フィードバック制御のゲインは、前記目標電力が第1の電力である場合には、前記目標電力が前記第1の電力よりも大きな第2の電力である場合よりも小さい、非接触送電装置。
A power transmission unit configured to transmit power to the power receiving device in a contactless manner;
A voltage-type inverter for supplying transmission power to the power transmission unit;
A control unit for controlling the inverter,
The control unit executes feedback control so as to bring the transmitted power closer to the target power by adjusting the duty of the output voltage of the inverter,
The gain of the feedback control is a non-contact power transmission device in which, when the target power is the first power, the gain is smaller than when the target power is the second power that is larger than the first power.
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