JP2017099054A - Device and system for non-contact power transmission - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress an overshoot of transmission power to the maximum when an inverter drive frequency is adjusted in a power transmission device, or a power transmission system, which transmits power to a power reception device in a non-contact manner.SOLUTION: A non-contact power transmission device includes a power transmission unit 240, a voltage inverter 220 and a power supply ECU 250. The power transmission unit 240 is configured to transmit power to a power reception device 20 in a non-contact manner. The voltage inverter 220 supplies the power transmission unit with transmission power according to a drive frequency. The power supply ECU 250 controls the inverter 220. The power supply ECU 250 adjusts both the duty of the output voltage of the inverter 220 and the drive frequency. By the adjustment of the duty, transmission power is controlled to target power. The power supply ECU 250 then executes an operation to change the drive frequency and decrease the duty of the output voltage.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、非接触送電装置及び非接触電力伝送システムに関し、特に、受電装置に非接触で送電する非接触送電装置及び非接触電力伝送システムに関する。   The present invention relates to a contactless power transmission device and a contactless power transmission system, and more particularly to a contactless power transmission device and a contactless power transmission system that transmit power to a power receiving device in a contactless manner.

送電装置から受電装置に非接触で電力伝送を行なう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）。   There is known a non-contact power transmission system that performs non-contact power transmission from a power transmission device to a power reception device (see Patent Documents 1 to 6).

たとえば、特開２０１４−２０７７９５号公報（特許文献１）は、給電装置（送電装置）から車両（受電装置）へ非接触で給電する非接触給電システムを開示する。この非接触給電システムでは、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１参照）。   For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2014-207795 (Patent Document 1) discloses a non-contact power feeding system that feeds power from a power feeding device (power transmission device) to a vehicle (power receiving device) in a non-contact manner. In this non-contact power supply system, 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 1).

特開２０１４−２０７７９５号公報JP 2014-207795 A 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

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コイルへ供給する場合に、インバータ出力電圧のデューティ（duty）及びインバータの駆動周波数を調整することにより、送電コイルと受電コイルとの間の電力伝送を制御することができる。たとえば、インバータ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制御することができる。また、たとえば、受電装置における受電電力が一定の状態で、送電コイルに流れる電流が最小となるようにインバータの駆動周波数を調整することによって、送電コイルと受電コイルとの間の電力伝送効率を高めることができる。   When the inverter is a voltage-type inverter, and the transmission power corresponding to the drive frequency is supplied to the transmission coil, by adjusting the duty of the inverter output voltage and the inverter drive frequency, the transmission coil and the reception coil Power transmission to and from can be controlled. For example, the transmission power can be controlled by adjusting the duty of the inverter output voltage. In addition, for example, by adjusting the drive frequency of the inverter so that the current flowing through the power transmission coil is minimized while the power received by the power reception device is constant, the power transmission efficiency between the power transmission coil and the power reception coil is increased. be able to.

しかしながら、送電電力の大きさはインバータの出力電圧のデューティだけでなくインバータの駆動周波数にも依存するため、インバータの駆動周波数の調整によって送電電力も影響を受ける。したがって、インバータの駆動周波数の調整に伴い送電電力が変化すると、送電電力が予期しない大きさとなり得る。たとえば、送電コイルと受電コイルとの結合係数が小さい、又は、送電電力が小さいという状況においては、インバータの駆動周波数の変化に対する送電電力の変化が大きくなる傾向がある。したがって、このような状況において、インバータの駆動周波数の調整が行われた場合に送電電力のオーバーシュートが生じ、送電電力が予期しない大きさとなり得る。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では特に検討されていない。   However, since the magnitude of the transmitted power depends not only on the duty of the output voltage of the inverter but also on the inverter driving frequency, the transmitted power is also affected by the adjustment of the inverter driving frequency. Therefore, if the transmission power changes with the adjustment of the drive frequency of the inverter, the transmission power may become unexpectedly large. For example, in a situation where the coupling coefficient between the power transmitting coil and the power receiving coil is small or the transmitted power is small, the change in the transmitted power tends to increase with respect to the change in the drive frequency of the inverter. Therefore, in such a situation, when adjustment of the drive frequency of the inverter is performed, an overshoot of the transmission power occurs, and the transmission power can be unexpectedly large. Such a problem and its solution are not particularly examined in the above-mentioned Patent Document 1.

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、受電装置へ非接触で送電する送電装置において、インバータの駆動周波数が調整された場合に、送電電力のオーバーシュートをできる限り抑制することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to transmit power when the inverter drive frequency is adjusted in a power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner. It is to suppress overshoot as much as possible.

また、この発明の別の目的は、送電装置から受電装置へ非接触で送電する電力伝送システムにおいて、インバータの駆動周波数が調整された場合に、送電電力のオーバーシュートをできる限り抑制することである。   Another object of the present invention is to suppress transmission power overshoot as much as possible when the inverter drive frequency is adjusted in a power transmission system that transmits power from a power transmission device to a power reception device in a contactless manner. .

この発明のある局面に従う非接触送電装置は、送電部と、電圧形のインバータと、制御部とを備える。送電部は、受電装置へ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、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する。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の調整と、駆動周波数の調整とを実行する。デューティの調整により送電電力は目標電力に制御される。そして、制御部は、駆動周波数の変更とともに出力電圧のデューティを減少させる操作を実行する。   A non-contact power transmission device according to an aspect of the present invention includes a power transmission unit, a voltage-type 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 corresponding to the drive frequency to the power transmission unit. The control unit controls the inverter. The control unit adjusts the duty of the output voltage of the inverter and adjusts the drive frequency. The transmission power is controlled to the target power by adjusting the duty. And a control part performs operation which reduces the duty of an output voltage with the change of a drive frequency.

また、この発明の別の局面に従う非接触電力伝送システムは、送電装置と受電装置とを備える。受電装置は、送電装置から非接触で受電するように構成される受電部を含む。送電装置は、送電部と、電圧形のインバータと、制御部とを含む。送電部は、受電装置へ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、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する。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の調整と、駆動周波数の調整とを実行する。デューティの調整により送電電力は目標電力に制御される。そして、制御部は、駆動周波数の変更とともに出力電圧のデューティを減少させる操作を実行する。   A contactless power transmission system according to another aspect of the present invention includes a power transmission device and a power reception device. The power reception device includes a power reception unit configured to receive power from the power transmission device in a contactless manner. The power transmission device includes a power transmission unit, a voltage-type 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 corresponding to the drive frequency to the power transmission unit. The control unit controls the inverter. The control unit adjusts the duty of the output voltage of the inverter and adjusts the drive frequency. The transmission power is controlled to the target power by adjusting the duty. And a control part performs operation which reduces the duty of an output voltage with the change of a drive frequency.

これらの非接触送電装置及び非接触電力伝送システムにおいては、インバータの駆動周波数の変更時に、インバータの出力電圧のデューティが減少する。インバータの出力電圧のデューティが減少すると、送電電力は減少する。したがって、インバータの駆動周波数の調整による送電電力のオーバーシュートを抑制することができる。   In these contactless power transmission devices and contactless power transmission systems, the duty of the output voltage of the inverter decreases when the drive frequency of the inverter is changed. When the duty of the output voltage of the inverter decreases, the transmission power decreases. Therefore, it is possible to suppress overshoot of transmitted power due to adjustment of the drive frequency of the inverter.

この発明によれば、受電装置へ非接触で送電する送電装置において、インバータの駆動周波数が調整された場合に、送電電力のオーバーシュートをできる限り抑制することができる。   According to the present invention, in a power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner, overshoot of transmitted power can be suppressed as much as possible when the drive frequency of the inverter is adjusted.

また、この発明によれば、送電装置から受電装置へ非接触で送電する電力伝送システムにおいて、インバータの駆動周波数が調整された場合に、送電電力のオーバーシュートをできる限り抑制することができる。   In addition, according to the present invention, in the power transmission system that transmits power from the power transmission device to the power reception device in a contactless manner, overshoot of transmitted power can be suppressed as much as possible when the drive frequency of the inverter is adjusted.

実施の形態１における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 in Embodiment 1. FIG. 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. 仮にインバータの駆動周波数の変更時に、インバータの出力電圧のデューティが減少されなかった場合のインバータ制御の一例について説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of inverter control when the duty of the output voltage of an inverter is not decreased at the time of the change of the drive frequency of an inverter. 送電電力制御及び一次コイル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 primary coil current control. 実施の形態１におけるインバータ制御の一例について説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of inverter control in the first embodiment. 動作点探索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 an operating point search.

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.

［実施の形態１］
（電力伝送システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態１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。 [Embodiment 1]
(Configuration of power transmission system)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power transmission system to which a contactless power transmission device according to Embodiment 1 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２７２，２７４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. Power transmission device 10 further includes a power supply ECU (Electronic Control Unit) 250, a communication unit 260, a voltage sensor 270, and current sensors 272 and 274.

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。このＰＦＣ回路２１０には、公知の種々のＰＦＣ回路を採用し得る。なお、ＰＦＣ回路２１０に代えて、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。   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. Various known PFC circuits can be adopted as the PFC circuit 210. Instead of the PFC circuit 210, a rectifier that does not have a power factor improvement function may be employed.

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。インバータ２２０は、たとえば単相フルブリッジ回路によって構成される。   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. Inverter 220 is formed of, for example, a single-phase full bridge circuit.

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。フィルタ回路２３０は、たとえば、インダクタ及びキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。   Filter circuit 230 is provided between inverter 220 and power transmission unit 240 and suppresses harmonic noise generated from inverter 220. The filter circuit 230 is configured by, for example, an LC filter including an inductor and a capacitor.

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。送電部２４０は、たとえば、受電部３１０へ非接触で送電するための共振回路を含む。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成され得るが、コイルのみで所望の共振状態が形成される場合には、キャパシタを設けなくてもよい。   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. Power transmission unit 240 includes, for example, a resonance circuit for transmitting power to power reception unit 310 in a contactless manner. The resonance circuit may be configured by a coil and a capacitor. However, when a desired resonance state is formed only by the coil, the capacitor may not be provided.

電圧センサ２７０は、インバータ２２０の出力電圧Ｖ０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Ｉ０を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。電圧センサ２７０及び電流センサ２７２の検出値に基づいて、インバータ２２０から送電部２４０へ供給される送電電力（すなわち、送電部２４０から受電装置２０へ出力される電力）が検出され得る。電流センサ２７４は、送電部２４０に流れる電流Ｉ１を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。 Voltage sensor 270 detects output voltage V 0 of inverter 220 and outputs the detected value to power supply ECU 250. Current sensor 272 detects output current I 0 of inverter 220 and outputs the detected value to power supply ECU 250. Based on the detection values of the voltage sensor 270 and the current sensor 272, the transmission power supplied from the inverter 220 to the power transmission unit 240 (that is, the power output from the power transmission unit 240 to the power receiving device 20) can be detected. Current sensor 274 detects current I 1 flowing through power transmission unit 240 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。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。   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. The various controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

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１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 the first 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 is transmitted from the power receiving device 20 to the power transmitting device 10.

また、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力が目標電力に制御されている下で、送電部２４０に含まれる一次コイル（後述）に流れる電流Ｉ１を最小にするための制御（以下「一次コイル電流制御」とも称する。）を実行する。送電電力が目標電力に制御されている下で、一次コイルに流れる電流Ｉ１が小さい程、送電部２４０の一次コイルと受電部３１０の二次コイル（後述）との間の電力伝送効率は高くなる。そこで、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力制御を実行しつつ、一次コイルに流れる電流Ｉ１が最小となるようにインバータ２２０の駆動周波数を調整する。なお、一次コイル電流の大きさは、電流センサ２７４により検出される。 Further, the power supply ECU 250 performs control for minimizing a current I 1 flowing in a primary coil (described later) included in the power transmission unit 240 under the control of the transmission power to the target power (hereinafter referred to as “primary coil current control”). (Also referred to as “)”. The power transmission efficiency between the primary coil of the power transmission unit 240 and the secondary coil (described later) of the power reception unit 310 is higher as the current I 1 flowing through the primary coil is smaller under the transmission power controlled to the target power. Become. Therefore, power ECU250, while executing the transmission power control, adjusts the driving frequency of the inverter 220 such that the current I 1 flowing through the primary coil is minimized. The magnitude of the primary coil current is detected by the current sensor 274.

なお、インバータ２２０の駆動周波数の調整により送電電力も影響を受ける。インバータ２２０の駆動周波数の調整中に送電電力が予期しない大きさとならないために、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の駆動周波数の変更と同時に（ともに）インバータ２２０の出力電圧のデューティが減少するようにインバータ２２０を制御する。この制御については後程詳しく説明する。   Note that the transmission power is also affected by the adjustment of the drive frequency of the inverter 220. Since the transmission power does not become unexpectedly large during the adjustment of the drive frequency of the inverter 220, the power supply ECU 250 causes the inverter 220 so that the duty of the output voltage of the inverter 220 decreases simultaneously with the change of the drive frequency of the inverter 220 (both). To control. This control will be described in detail later.

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、たとえば、送電部２４０から非接触で受電するための共振回路を含む。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成され得るが、コイルのみで所望の共振状態が形成される場合には、キャパシタを設けなくてもよい。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. Power reception unit 310 includes, for example, a resonance circuit for receiving power from power transmission unit 240 in a contactless manner. The resonance circuit may be configured by a coil and a capacitor. However, when a desired resonance state is formed only by the coil, the capacitor may not be provided. 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。フィルタ回路３２０は、たとえば、インダクタ及びキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。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. The filter circuit 320 is configured by an LC filter including an inductor and a capacitor, for example. 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。そして、蓄電装置３５０は、その蓄えられた電力を図示しない負荷駆動装置等へ供給する。なお、蓄電装置３５０として大容量のキャパシタも採用可能である。   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. Then, power storage device 350 supplies the stored power to a load driving device or the like (not shown). Note that a large-capacity capacitor can also be used as the power storage device 350.

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。なお、特に図示しないが、整流部３３０と蓄電装置３５０との間（たとえば、整流部３３０とリレー回路３４０との間）に、整流部３３０の出力電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。   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. Although not particularly illustrated, a DC / DC converter that adjusts the output voltage of rectifier 330 may be provided between rectifier 330 and power storage device 350 (for example, between rectifier 330 and relay circuit 340). Good.

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。電圧センサ３８０及び電流センサ３８２の検出値に基づいて、受電部３１０による受電電力（すなわち、蓄電装置３５０の充電電力）を検出することができる。   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. Based on the detection values of the voltage sensor 380 and the current sensor 382, the power received by the power receiving unit 310 (that is, the charging power of the power storage device 350) can be detected.

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へ送信するほか、電力伝送の開始／停止に関する情報を送電装置１０とやり取りしたり、受電装置２０の受電状況（受電電圧や受電電流、受電電力等）を送電装置１０へ送信したりする。   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 transmission power generated in the charging ECU 360 to the power transmission device 10, as well as the start / Information regarding the stop is exchanged with the power transmission device 10, and the power reception status (power reception voltage, power reception current, power reception power, etc.) of the power reception device 20 is transmitted 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、コイル２４２と、キャパシタ２４４とを含む。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、コイル２４２に直列に接続される。受電部３１０は、コイル３１２と、キャパシタ３１４とを含む。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、コイル３１２に直列に接続される。なお、このような回路構成は、ＳＳ方式（一次直列二次直列方式）とも称される。   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 coil 242 and a capacitor 244. Capacitor 244 is provided to compensate the power factor of transmitted power, and is connected in series to coil 242. Power receiving unit 310 includes a 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 coil 312. Such a circuit configuration is also referred to as an SS system (primary series / secondary series system).

なお、特に図示しないが、送電部２４０及び受電部３１０の構成は、このようなＳＳ方式のものに限定されない。たとえば、受電部３１０において、コイル３１２にキャパシタ３１４が並列接続されるＳＰ方式（一次直列二次並列方式）や、さらに送電部２４０において、コイル２４２にキャパシタ２４４が並列接続されるＰＰ方式（一次並列二次並列方式）等も採用され得る。   Although not particularly illustrated, the configurations of the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 are not limited to those of the SS system. For example, in the power receiving unit 310, the SP method (primary series secondary parallel method) in which the capacitor 314 is connected in parallel to the coil 312 or in the PP method (primary parallel in which the capacitor 244 is connected in parallel to the coil 242 in the power transmission unit 240. A secondary parallel system) may also be employed.

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（一次コイル）と受電部３１０のコイル（二次コイル）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, an electromagnetic field formed between the coil (primary coil) of the power transmission unit 240 and the coil (secondary coil) of the power reception unit 310 is transmitted. The energy (electric power) moves from the power transmission unit 240 to the power reception unit 310. 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.

（送電電力のオーバーシュート抑制）
以上のような構成の送電装置１０においては、上述の通り、インバータ２２０の駆動周波数の調整により送電電力も影響を受ける。したがって、インバータ２２０の駆動周波数の調整に伴ない送電電力が変化すると、送電電力が予期しない大きさとなり得る。たとえば、送電部２４０のコイル２４２と受電部３１０のコイル３１２との結合係数が小さい、又は、送電電力が小さいという状況においては、インバータ２２０の駆動周波数の変化に対する送電電力の変化が大きくなる傾向がある。したがって、このような状況においては、インバータ２２０の駆動周波数の調整が行なわれた場合に、何らの対策も採られないとすると、送電電力のオーバーシュートが生じ、送電電力が予期しない大きさとなり得る。 (Transmission power overshoot suppression)
In the power transmission device 10 having the above configuration, the transmission power is also affected by the adjustment of the drive frequency of the inverter 220 as described above. Therefore, if the transmission power changes with the adjustment of the drive frequency of the inverter 220, the transmission power may become unexpectedly large. For example, in a situation where the coupling coefficient between the coil 242 of the power transmission unit 240 and the coil 312 of the power reception unit 310 is small or the transmission power is small, the change in the transmission power tends to increase with respect to the change in the drive frequency of the inverter 220. is there. Therefore, in such a situation, if any measures are not taken when the drive frequency of the inverter 220 is adjusted, an overshoot of the transmission power occurs, and the transmission power may become unexpectedly large. .

そこで、この実施の形態１に従う送電装置１０において、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の駆動周波数の変更とともにインバータ２２０の出力電圧のデューティを減少させる操作を実行する。インバータ２２０の出力電圧のデューティが減少すると、送電電力は減少する。したがって、この送電装置１０によれば、インバータ２２０の駆動周波数の調整による送電電力のオーバーシュートを抑制することができる。   Therefore, in power transmission device 10 according to the first embodiment, power supply ECU 250 executes an operation of reducing the duty of the output voltage of inverter 220 along with the change of the drive frequency of inverter 220. When the duty of the output voltage of the inverter 220 decreases, the transmitted power decreases. Therefore, according to the power transmission device 10, it is possible to suppress transmission power overshoot due to adjustment of the drive frequency of the inverter 220.

図３は、仮にインバータ２２０の駆動周波数の変更時に、インバータ２２０の出力電圧のデューティが減少されなかった場合のインバータ２２０の制御例について説明するための図である。図３を参照して、横軸はインバータの駆動周波数を示し、縦軸はインバータの出力電圧のデューティを示す。   FIG. 3 is a diagram for describing a control example of inverter 220 when the duty of the output voltage of inverter 220 is not reduced when the drive frequency of inverter 220 is changed. Referring to FIG. 3, the horizontal axis indicates the drive frequency of the inverter, and the vertical axis indicates the duty of the output voltage of the inverter.

線ＰＬ１は、電力の等高線であり、この例における目標電力を示す。送電装置１０による送電電力は、フィードバック制御により、この目標電力に制御される。線ＰＬ２は、電力の等高線であり、目標電力よりも大きな電力を示す。線ＰＬ２により示される電力は、この実施の形態１の電力伝送システムにおける送電電力として予期していない大きさの電力である。なお、電力の等高線（ＰＬ１，ＰＬ２）の間隔は、周波数ｆ０付近よりも、周波数ｆ３付近の方が狭くなっている。すなわち、周波数ｆ３付近の方が周波数ｆ０付近よりも周波数変化に対する送電電力変化の感度が高い。   Line PL1 is a power contour line, and indicates the target power in this example. The power transmitted by the power transmission device 10 is controlled to this target power by feedback control. The line PL2 is a power contour line, and indicates power larger than the target power. The electric power indicated by the line PL2 is an electric power with an unexpected magnitude as the transmission electric power in the electric power transmission system of the first embodiment. Note that the interval between the power contour lines (PL1, PL2) is narrower in the vicinity of the frequency f3 than in the vicinity of the frequency f0. That is, the sensitivity near the frequency f3 is higher in the sensitivity of the transmission power change with respect to the frequency change than in the vicinity of the frequency f0.

インバータ２２０の駆動周波数がｆ０の状態でインバータ２２０は起動し、インバータ２２０の動作点は、目標電力を示す線ＰＬ１上の動作点Ｔ０へ推移する。ここで、コイル２４２（一次コイル）に流れる電流が最小となる線ＰＬ１上の動作点がＴＰ１であるとする。この場合には、動作点Ｔ０は動作点ＴＰ１から離れているため、一次コイル電流制御により、インバータ２２０の駆動周波数はｆ０からｆ１へと推移する（動作点Ｔ１）。動作点Ｔ１は、線ＰＬ１により示される電力よりも送電電力が大きくなる領域の動作点である。すなわち、インバータ２２０の動作点がＴ０からＴ１へと推移することにより、送電電力は増大する。ただし、動作点Ｔ１における送電電力は線ＰＬ２に示される電力を超過していない。   Inverter 220 is activated in a state where drive frequency of inverter 220 is f0, and the operating point of inverter 220 shifts to operating point T0 on line PL1 indicating the target power. Here, it is assumed that the operating point on the line PL1 at which the current flowing through the coil 242 (primary coil) is minimum is TP1. In this case, since the operating point T0 is away from the operating point TP1, the drive frequency of the inverter 220 changes from f0 to f1 by the primary coil current control (operating point T1). The operating point T1 is an operating point in a region where the transmitted power is larger than the power indicated by the line PL1. That is, the transmission power increases as the operating point of the inverter 220 changes from T0 to T1. However, the transmission power at the operating point T1 does not exceed the power indicated by the line PL2.

動作点Ｔ１は目標電力から離れているので、送電電力制御により、インバータ２２０の出力電圧のデューティはｄ１へと推移する（動作点Ｔ２）。動作点Ｔ２は線ＰＬ１上の動作点である。   Since the operating point T1 is far from the target power, the duty of the output voltage of the inverter 220 changes to d1 by the transmission power control (operating point T2). The operating point T2 is an operating point on the line PL1.

そして、一次コイル電流制御により、インバータ２２０の駆動周波数はｆ１からｆ２へと推移する（動作点Ｔ３）。このような動作を繰り返し、インバータ２２０の駆動周波数がｆ２からｆ３に推移して動作点がＴ５に到達したとき、送電電力は線ＰＬ２により示される電力を超過してしまう（オーバーシュート）。上述のように、周波数ｆ３付近は送電電力の等高線が密集しており、インバータ２２０の駆動周波数の変化に対する送電電力の変化が大きいため、駆動周波数がｆ２からｆ３に変化することで、送電電力が線ＰＬ２により示される電力を超過する。   Then, the drive frequency of the inverter 220 changes from f1 to f2 by the primary coil current control (operation point T3). When such an operation is repeated and the drive frequency of the inverter 220 changes from f2 to f3 and the operating point reaches T5, the transmitted power exceeds the power indicated by the line PL2 (overshoot). As described above, the contour line of the transmission power is dense around the frequency f3, and the change in the transmission power with respect to the change in the drive frequency of the inverter 220 is large. Therefore, the transmission power is changed by changing the drive frequency from f2 to f3. Exceeds the power indicated by line PL2.

上述のように、送電コイルと受電コイルとの結合係数が小さい、又は、送電電力が小さいという状況においては送電電力の等高線が密集する傾向にある。図３に示すように、仮にインバータ２２０の駆動周波数の変更時に何らの対策も採られないとすると、送電電力の等高線が密集するような状況においては、インバータ２２０の駆動周波数が変更された場合に、送電電力が予期しない大きさとなってしまう可能性がある。   As described above, in a situation where the coupling coefficient between the power transmitting coil and the power receiving coil is small or the transmitted power is small, the contour lines of the transmitted power tend to be dense. As shown in FIG. 3, if no measures are taken when the drive frequency of the inverter 220 is changed, the drive frequency of the inverter 220 is changed in a situation where the contour lines of the transmission power are crowded. The transmitted power may become unexpectedly large.

上述のように、この実施の形態１に従う送電装置１０においては、インバータ２２０の駆動周波数の変更時に、インバータ２２０の出力電圧のデューティが減少するように制御される。したがって、この送電装置１０によれば、インバータ２２０の駆動周波数の調整による送電電力のオーバーシュートを抑制することができる。以下、送電装置１０における、送電電力制御及び一次コイル電流制御の詳細について説明する。   As described above, power transmission device 10 according to the first embodiment is controlled so that the duty of the output voltage of inverter 220 is reduced when the drive frequency of inverter 220 is changed. Therefore, according to the power transmission device 10, it is possible to suppress transmission power overshoot due to adjustment of the drive frequency of the inverter 220. Hereinafter, details of transmission power control and primary coil current control in the power transmission device 10 will be described.

（送電電力制御及び一次コイル電流制御の説明）
図４は、電源ＥＣＵ２５０により実行される送電電力制御及び一次コイル電流制御の制御ブロック図である。図４を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、演算部４１０と、コントローラ４２０と、演算部４３０と、コントローラ４４０と、Ｆ／Ｆ操作量算出部４５０とを含む。演算部４１０、コントローラ４２０、演算部４３０、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、コントローラ４４０及びインバータ２２０によって構成されるループが、一次コイル電流制御を構成する。 (Explanation of transmission power control and primary coil current control)
FIG. 4 is a control block diagram of transmission power control and primary coil current control executed by power supply ECU 250. Referring to FIG. 4, power supply ECU 250 includes a calculation unit 410, a controller 420, a calculation unit 430, a controller 440, and an F / F operation amount calculation unit 450. A feedback loop including the calculation unit 410, the controller 420, the calculation unit 430, and the inverter 220 to be controlled constitutes transmission power control. On the other hand, a loop constituted by the controller 440 and the inverter 220 constitutes primary coil current control.

コントローラ４４０は、電流センサ２７４の出力を取得することで一次コイル電流Ｉ１を検知する。コントローラ４４０は、一次コイル電流Ｉ１の検知を周期的に行なう。コントローラ４４０は、前周期の駆動周波数調整により一次コイル電流Ｉ１が減少したか否かを判定することにより、今周期のインバータ２２０の駆動周波数の操作量を算出する。コントローラ４４０は、算出した駆動周波数の操作量をインバータ２２０に出力する。すなわち、コントローラ４４０は、駆動周波数の操作量を周期的にインバータ２２０に出力する。また、コントローラ４４０は、インバータ２２０の駆動周波数の変更タイミングに合わせてデューティを減少させるために、駆動周波数の変更タイミングをＦ／Ｆ操作量算出部４５０に通知する。Ｆ／Ｆ操作量算出部４５０の動作については後程説明する。   The controller 440 detects the primary coil current I1 by acquiring the output of the current sensor 274. The controller 440 periodically detects the primary coil current I1. The controller 440 calculates an operation amount of the drive frequency of the inverter 220 in the current cycle by determining whether or not the primary coil current I1 has decreased due to the drive frequency adjustment in the previous cycle. The controller 440 outputs the calculated drive frequency operation amount to the inverter 220. That is, the controller 440 periodically outputs the operation amount of the drive frequency to the inverter 220. In addition, the controller 440 notifies the F / F operation amount calculation unit 450 of the drive frequency change timing in order to reduce the duty in accordance with the drive frequency change timing of the inverter 220. The operation of the F / F operation amount calculation unit 450 will be described later.

演算部４１０は、目標電力Ｐｓｒから送電電力Ｐｓを減算し、その演算値をコントローラ４２０に出力する。コントローラ４２０は、たとえば、目標電力Ｐｓｒと送電電力Ｐｓとの偏差を入力とするＰＩ制御（比例積分制御）等を実行することによってインバータ２２０の出力電圧のデューティ操作量を算出する。   Calculation unit 410 subtracts transmission power Ps from target power Psr and outputs the calculated value to controller 420. For example, the controller 420 calculates the duty operation amount of the output voltage of the inverter 220 by executing PI control (proportional integral control) or the like that receives a deviation between the target power Psr and the transmission power Ps.

Ｆ／Ｆ操作量算出部４５０は、インバータ２２０の出力電圧のデューティの減少方向の操作量を算出する。たとえば、Ｆ／Ｆ操作量算出部４５０は、目標電力Ｐｓｒが第１の電力である場合に、第２の電力（＞第１の電力）である場合よりも、デューティの減少方向の操作量として大きな値を算出する。また、たとえば、Ｆ／Ｆ操作量算出部４５０は、コイル２４２（一次コイル）とコイル３１２（二次コイル）との結合係数が第１の結合係数である場合に、第２の結合係数（＞第１の結合係数）である場合よりも、デューティの減少方向の操作量として大きな値を算出する。上述の通り、送電電力が小さい、又は、コイル２４２とコイル３１２との結合係数が小さいという状況においては、インバータ２２０の駆動周波数の変化に対する送電電力の変化が大きくなる傾向がある。したがって、このような状況で、インバータ２２０の駆動周波数の変化時にデューティをより大きく減少させることで、送電電力がオーバーシュートする可能性をより低減することができる。   The F / F operation amount calculation unit 450 calculates the operation amount in the direction of decreasing the duty of the output voltage of the inverter 220. For example, when the target power Psr is the first power, the F / F operation amount calculation unit 450 uses the operation amount in the direction of decreasing the duty as compared with the case where the target power Psr is the second power (> first power). Calculate a large value. Further, for example, when the coupling coefficient between the coil 242 (primary coil) and the coil 312 (secondary coil) is the first coupling coefficient, the F / F manipulated variable calculation unit 450 uses the second coupling coefficient (> A larger value is calculated as the operation amount in the direction of decreasing the duty than in the case of the first coupling coefficient). As described above, in a situation where the transmitted power is small or the coupling coefficient between the coil 242 and the coil 312 is small, the change in the transmitted power tends to increase with respect to the change in the drive frequency of the inverter 220. Therefore, in such a situation, it is possible to further reduce the possibility that the transmission power will overshoot by reducing the duty more greatly when the drive frequency of the inverter 220 is changed.

Ｆ／Ｆ操作量算出部４５０は、コントローラ４４０から取得した駆動周波数の変更タイミングに合わせて、デューティの減少方向の操作量を演算部４３０に出力する。なお、コントローラ４４０によりインバータ２２０の駆動周波数が変更されないときは、Ｆ／Ｆ操作量算出部４５０は、デューティの減少方向の操作量を演算部４３０に出力しない。   The F / F operation amount calculation unit 450 outputs the operation amount in the duty decreasing direction to the calculation unit 430 in accordance with the drive frequency change timing acquired from the controller 440. Note that when the drive frequency of the inverter 220 is not changed by the controller 440, the F / F operation amount calculation unit 450 does not output the operation amount in the decreasing direction of the duty to the calculation unit 430.

演算部４３０は、コントローラ４２０により算出されたデューティ操作量からＦ／Ｆ操作量算出部４５０により算出されたデューティの減少方向の操作量を減算する。演算部４３０は、算出されたデューティ操作量をインバータ２２０に出力する。   The calculation unit 430 subtracts the operation amount in the duty decreasing direction calculated by the F / F operation amount calculation unit 450 from the duty operation amount calculated by the controller 420. Operation unit 430 outputs the calculated duty operation amount to inverter 220.

このように、この実施の形態１に従う送電装置１０においては、インバータ２２０の駆動周波数の調整に合わせて、インバータ２２０の出力電圧のデューティが減少される（フィードフォワード制御）。このようなフィードフォワード制御が行なわれることによる効果について次に説明する。   Thus, in power transmission device 10 according to the first embodiment, the duty of the output voltage of inverter 220 is reduced in accordance with the adjustment of the drive frequency of inverter 220 (feedforward control). Next, the effect obtained by performing such feedforward control will be described.

図５は、この実施の形態１におけるインバータ２２０の制御例について説明するための図である。図５を参照して、縦軸、横軸、デューティ（ｄ０〜ｄ２）、周波数（ｆ０〜ｆ３）、及び電力の等高線（ＰＬ１，ＰＬ２）は、図３と同様である。   FIG. 5 is a diagram for describing a control example of inverter 220 in the first embodiment. Referring to FIG. 5, the vertical axis, the horizontal axis, the duty (d0 to d2), the frequency (f0 to f3), and the power contour lines (PL1 and PL2) are the same as those in FIG.

インバータ２２０の駆動周波数がｆ０の状態でインバータ２２０は起動し、インバータ２２０の動作点は、目標電力を示す線ＰＬ１上の動作点Ｔ００へ推移する。ここで、図３の例と同様、コイル２４２（一次コイル）に流れる電流が最小となる線ＰＬ１上の動作点がＴＰ１であるとする。この場合には、動作点Ｔ００は動作点ＴＰ１から離れているため、一次コイル電流制御によりインバータ２２０の駆動周波数がｆ０からｆ１へと変更されるとともに、フィードフォワード制御によりデューティが減少される。その結果、動作点はＴ０１に推移する。動作点Ｔ０１は目標電力から離れているので、送電電力制御により、インバータ２２０の出力電圧のデューティはｄ１へと推移する（動作点Ｔ０２）。   Inverter 220 is activated in a state where drive frequency of inverter 220 is f0, and the operating point of inverter 220 shifts to operating point T00 on line PL1 indicating the target power. Here, similarly to the example of FIG. 3, it is assumed that the operating point on the line PL1 at which the current flowing through the coil 242 (primary coil) is minimum is TP1. In this case, since the operating point T00 is away from the operating point TP1, the drive frequency of the inverter 220 is changed from f0 to f1 by primary coil current control, and the duty is reduced by feedforward control. As a result, the operating point changes to T01. Since the operating point T01 is far from the target power, the duty of the output voltage of the inverter 220 changes to d1 by the transmission power control (operating point T02).

そして、一次コイル電流制御により駆動周波数がｆ１からｆ２へと変更されるとともに、フィードフォワード制御によりデューティが減少される。その結果、動作点はＴ０３に推移する。このような動作を繰り返し、インバータ２２０の駆動周波数がｆ２からｆ３に推移して動作点はＴ０５に推移する。図３に示される例においては、インバータ２２０の駆動周波数がｆ３となった時点で、送電電力が、線ＰＬ２により示される電力を超過していた。しかしながら、この実施の形態１に従う送電装置１０においては、インバータ２２０の駆動周波数がｆ３となっても送電電力が線ＰＬ２により示される電力を超過しない。   The drive frequency is changed from f1 to f2 by primary coil current control, and the duty is reduced by feedforward control. As a result, the operating point changes to T03. Such an operation is repeated, and the drive frequency of the inverter 220 changes from f2 to f3, and the operating point changes to T05. In the example shown in FIG. 3, the transmission power exceeds the power indicated by the line PL2 when the drive frequency of the inverter 220 reaches f3. However, in power transmission device 10 according to the first embodiment, the transmitted power does not exceed the power indicated by line PL2 even if drive frequency of inverter 220 is f3.

このように、この実施の形態１に従う送電装置１０において、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の駆動周波数の変更時に、インバータ２２０の出力電圧のデューティを減少させる操作を実行する。インバータ２２０の出力電圧のデューティが減少すると、送電電力は減少する。たとえば、図５に示される例においても、インバータ２２０の駆動周波数の変更時にデューティが減少されているため、動作点Ｔ０５における送電電力は線ＰＬ２により示される電力を超過しない。したがって、この送電装置１０によれば、インバータ２２０の駆動周波数の調整による送電電力のオーバーシュートを抑制することができる。次に、送電装置１０における動作点探索の処理手順を説明する。   Thus, in power transmission device 10 according to the first embodiment, power supply ECU 250 performs an operation of reducing the duty of output voltage of inverter 220 when the drive frequency of inverter 220 is changed. When the duty of the output voltage of the inverter 220 decreases, the transmitted power decreases. For example, also in the example shown in FIG. 5, the duty is reduced when the drive frequency of inverter 220 is changed, so the transmitted power at operating point T05 does not exceed the power indicated by line PL2. Therefore, according to the power transmission device 10, it is possible to suppress transmission power overshoot due to adjustment of the drive frequency of the inverter 220. Next, an operating point search processing procedure in the power transmission device 10 will be described.

（動作点探索の処理手順の説明）
図６は、送電装置１０における動作点探索の処理手順を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、インバータ２２０の起動後、動作点探索が完了するまでの間に実行される。 (Description of operating point search procedure)
FIG. 6 is a flowchart illustrating a processing procedure for operating point search in the power transmission device 10. Note that the processing shown in this flowchart is executed after the start of the inverter 220 until the operation point search is completed.

図６を参照して、インバータ２２０が起動されると、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力Ｐｓの目標電力Ｐｓｒを設定する（ステップＳ１００）。なお、目標電力Ｐｓｒは、上述のように受電装置２０の受電状況に基づいて生成されるところ、送電が開始されていないこの時点では、予め定められた初期値に設定される。   Referring to FIG. 6, when inverter 220 is activated, power supply ECU 250 sets target power Psr for transmitted power Ps (step S100). The target power Psr is generated based on the power reception status of the power receiving device 20 as described above, and is set to a predetermined initial value at this point in time when power transmission has not started.

目標電力Ｐｓｒが設定されると、電源ＥＣＵ２５０は、送電電力制御及び一次コイル電流制御を実行する（ステップＳ１１０）。なお、送電電力制御の実行に伴ない送電装置１０から受電装置２０への送電が開始されると、受電装置２０の受電状況に応じて目標電力Ｐｓｒが修正され、受電装置２０において受電電力が目標値に近づくと、目標電力Ｐｓｒも安定する。   When the target power Psr is set, the power supply ECU 250 executes transmission power control and primary coil current control (step S110). When power transmission from the power transmitting device 10 to the power receiving device 20 is started in accordance with the execution of the transmission power control, the target power Psr is corrected according to the power receiving status of the power receiving device 20, and the power received by the power receiving device 20 is the target power received. As the value approaches, the target power Psr also becomes stable.

送電電力制御及び一次コイル電流制御が実行されると、電源ＥＣＵ２５０は、一次コイル電流制御におけるインバータ２２０の駆動周波数の操作タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ１２０）。インバータ２２０の駆動周波数の操作タイミングが到来していないと判定されると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、処理はステップＳ１４０に移行する。一方、インバータ２２０の駆動周波数の操作タイミングが到来したと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の出力電圧のデューティを減少させる操作を実行する（ステップＳ１３０）。   When the transmission power control and the primary coil current control are executed, the power supply ECU 250 determines whether or not the operation timing of the drive frequency of the inverter 220 in the primary coil current control has arrived (step S120). If it is determined that the operation timing of the drive frequency of inverter 220 has not arrived (NO in step S120), the process proceeds to step S140. On the other hand, when it is determined that the operation timing of the drive frequency of inverter 220 has arrived (YES in step S120), power supply ECU 250 executes an operation of reducing the duty of the output voltage of inverter 220 (step S130).

その後、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の動作点探索が完了したか否かを判定する（ステップＳ１４０）。インバータ２２０の動作点が所望の目標動作点に到達し、動作点探索が完了したと判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、処理は完了する。一方、動作点探索が完了していないと判定されると（ステップＳ１４０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、ステップＳ１１０に処理を戻し、送電電力制御及び一次コイル電流制御が継続して実行される。   Thereafter, power supply ECU 250 determines whether or not the operating point search for inverter 220 has been completed (step S140). If it is determined that the operating point of inverter 220 has reached a desired target operating point and the operating point search has been completed (YES in step S140), the process is completed. On the other hand, when it is determined that the operating point search has not been completed (NO in step S140), power supply ECU 250 returns the process to step S110, and transmission power control and primary coil current control are continuously executed.

以上のように、この実施の形態１に従う送電装置１０においては、インバータ２２０の駆動周波数の変更とともにインバータ２２０の出力電圧のデューティが減少される。したがって、送電装置１０によれば、インバータ２２０の駆動周波数の調整による送電電力のオーバーシュートを抑制することができる。   As described above, in power transmission device 10 according to the first embodiment, the duty of the output voltage of inverter 220 is reduced as the drive frequency of inverter 220 is changed. Therefore, according to the power transmission device 10, it is possible to suppress overshoot of transmitted power due to adjustment of the drive frequency of the inverter 220.

なお、図３，５に示す例においては、インバータ２２０の駆動周波数を増加させる方向に操作することにより送電電力が増加した。これらの例において、インバータ２２０の駆動周波数を減少させる方向に操作した場合には送電電力が減少する。駆動周波数を減少させる方向に操作する場合（送電電力が減少する場合）に、インバータ２２０の出力電圧のデューティを減少させると、送電電力がさらに低下する。しかしながら、送電電力は送電電力制御により目標電力に制御されるため、デューティの減少により送電電力が一時的に低下しても問題が生じない。   In the examples shown in FIGS. 3 and 5, the transmission power is increased by operating in the direction of increasing the drive frequency of the inverter 220. In these examples, the transmission power decreases when operated in the direction of decreasing the drive frequency of the inverter 220. When operating in the direction of decreasing the drive frequency (when the transmission power decreases), the transmission power further decreases when the duty of the output voltage of the inverter 220 is decreased. However, since the transmission power is controlled to the target power by the transmission power control, no problem occurs even if the transmission power is temporarily reduced due to the decrease in duty.

［他の実施の形態］
以上のように、この発明の実施の形態として実施の形態１を説明した。しかしながら、この発明は必ずしもこの実施の形態１に限定されない。ここでは、他の実施の形態の一例について説明する。 [Other embodiments]
As described above, the first embodiment has been described as the embodiment of the present invention. However, the present invention is not necessarily limited to the first embodiment. Here, an example of another embodiment will be described.

実施の形態１においては、インバータ２２０の駆動周波数を調整することにより、一次コイル電流制御を実行することとした。しかしながら、駆動周波数の調整による制御対象は必ずしもこれに限定されない。たとえば、インバータ２２０の駆動周波数を調整することによって、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出力電流を示すターンオン電流を制御するようにしてもよい（ターンオン電流制御）。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においては、たとえば、ターンオン電流が０以下となるようにインバータ２２０の駆動周波数が制御される。この場合においては、ターンオン電流制御のためにインバータ２２０の駆動周波数が変更されるのに合わせて、インバータ２２０の出力電圧のデューティが減少されることとなる。   In the first embodiment, the primary coil current control is executed by adjusting the drive frequency of the inverter 220. However, the control target by adjusting the drive frequency is not necessarily limited to this. For example, the turn-on current indicating the inverter output current at the rising of the output voltage of the inverter 220 may be controlled by adjusting the drive frequency of the inverter 220 (turn-on current control). 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, in the turn-on current control, for example, the drive frequency of the inverter 220 is controlled so that the turn-on current becomes 0 or less. In this case, the duty of the output voltage of the inverter 220 is reduced as the drive frequency of the inverter 220 is changed for the turn-on current control.

また、インバータ２２０の駆動周波数を制御することにより、一次コイル電流制御とターンオン電流制御との両方を実行してもよい。この場合には、一次コイル電流制御又はターンオン電流制御のためにインバータ２２０の駆動周波数が変更されるのに合わせて、インバータ２２０の出力電圧のデューティが減少されることとなる。   Further, both the primary coil current control and the turn-on current control may be executed by controlling the drive frequency of the inverter 220. In this case, the duty of the output voltage of the inverter 220 is reduced as the drive frequency of the inverter 220 is changed for primary coil current control or turn-on current control.

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、２４２，３１２ コイル、２４４，３１４ キャパシタ、２５０ 電源ＥＣＵ、２６０，３７０ 通信部、２７０，３８０ 電圧センサ、２７２，２７４，３８２ 電流センサ、３１０ 受電部、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、４５０ Ｆ／Ｆ操作量算出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power transmission device, 20 Power receiving device, 100 AC power supply, 210 PFC circuit, 220 Inverter, 230, 320 Filter circuit, 240 Power transmission part, 242, 312 Coil, 244, 314 Capacitor, 250 Power supply ECU, 260, 370 Communication part, 270 , 380 Voltage sensor, 272, 274, 382 Current sensor, 310 Power receiving unit, 330 Rectifier unit, 340 Relay circuit, 350 Power storage device, 360 Charge ECU, 410, 430 Arithmetic unit, 420, 440 Controller, 450 F / F manipulated variable Calculation unit.

Claims (2)

受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、
駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ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の調整と、前記駆動周波数の調整とを実行し、
前記デューティの調整により前記送電電力は目標電力に制御され、
前記制御部は、前記駆動周波数の変更とともに前記出力電圧のデューティを減少させる操作を実行する、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 that supplies the transmission power according to the drive frequency to the power transmission unit;
A control unit for controlling the inverter,
The control unit performs adjustment of the duty of the output voltage of the inverter and adjustment of the drive frequency,
The transmission power is controlled to a target power by adjusting the duty,
The said control part is a non-contact power transmission apparatus which performs operation which reduces the duty of the said output voltage with the change of the said drive frequency. 送電装置と受電装置とを備える非接触電力伝送システムであって、
前記受電装置は、前記送電装置から非接触で受電するように構成された受電部を含み、
前記送電装置は、
前記受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、
駆動周波数に応じた送電電力を前記送電部へ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含み、
前記制御部は、前記インバータの出力電圧のデューティの調整と、前記駆動周波数の調整とを実行し、
前記デューティの調整により前記送電電力は目標電力に制御され、
前記制御部は、前記駆動周波数の変更とともに前記出力電圧のデューティを減少させる操作を実行する、非接触電力伝送システム。 A non-contact power transmission system including a power transmission device and a power reception device,
The power receiving device includes a power receiving unit configured to receive power from the power transmitting device in a contactless manner,
The power transmission device is:
A power transmission unit configured to transmit power to the power receiving device in a contactless manner;
A voltage-type inverter that supplies the transmission power according to the drive frequency to the power transmission unit;
A control unit for controlling the inverter,
The control unit performs adjustment of the duty of the output voltage of the inverter and adjustment of the drive frequency,
The transmission power is controlled to a target power by adjusting the duty,
The said control part is a non-contact electric power transmission system which performs operation which reduces the duty of the said output voltage with the change of the said drive frequency.
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