JP2017108632A - Control device, control method and wireless power transmission device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable control for enhancing power transmission efficiency with a simple configuration.SOLUTION: In a control device, a power transmission information acquisition section acquires power transmission information indicating at least one of first electric power, a first voltage and a first current of a first place in a power transmission unit wirelessly transmitting electric power, a power reception information acquisition section acquires power reception information indicating at least one of second electric power, a second voltage and a second current of a second place in a power reception unit receiving the electric power from the power transmission unit, the transmission state acquisition section acquires parameters indicating a state of electric power transmission from the power transmission unit to the power reception unit based on the power transmission information and the power reception information, and the adjustment section selects any one of power transmission adjustment processing for adjusting power transmission electric power of the power transmission unit and impedance adjustment processing for adjusting impedance of the power reception unit according to the parameters and executes the selected processing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、制御装置、制御方法および無線電力伝送装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a control device, a control method, and a wireless power transmission device.

無線電力伝送において、伝送距離や負荷インピーダンスに依存して、電力の伝送効率が変化することが知られている。電力エネルギーの有効利用の観点から、無線電力伝送においては送電側に供給される電力をできるだけ少ない損失で受電側に供給する、すなわち伝送効率を高めることが望ましい。   In wireless power transmission, it is known that the power transmission efficiency changes depending on the transmission distance and load impedance. From the viewpoint of effective use of electric power energy, in wireless power transmission, it is desirable to supply electric power supplied to the power transmission side to the power receiving side with as little loss as possible, that is, to increase transmission efficiency.

伝送距離などの伝送条件が変化した際に伝送効率を制御する方法が知られている。この方法では、何らかの送受電要素の値を変更する手段を備え、その値を変更する前後での伝送効率を算出および比較し、伝送効率が高くなるように送受電要素の値を制御する。したがって、伝送効率が高くなる条件を探索する必要があるため、処理が複雑になる問題があった。   A method for controlling transmission efficiency when transmission conditions such as transmission distance change is known. This method includes means for changing the value of any power transmission / reception element, calculates and compares the transmission efficiency before and after changing the value, and controls the value of the power transmission / reception element to increase the transmission efficiency. Therefore, since it is necessary to search for a condition for increasing the transmission efficiency, there is a problem that the processing becomes complicated.

特開2010−252497号公報JP 2010-252497 A

本発明の実施形態は、簡便な構成で電力伝送効率を高める制御を可能にすることを目的とする。   Embodiments of the present invention are intended to enable control that increases power transmission efficiency with a simple configuration.

本発明の実施形態としての制御装置は、送電情報取得部、受電情報取得部と、伝送状態取得部と、調整部とを備える。   A control device as an embodiment of the present invention includes a power transmission information acquisition unit, a power reception information acquisition unit, a transmission state acquisition unit, and an adjustment unit.

前記送電情報取得部は、無線により電力を伝送する送電ユニットにおける第1箇所の第1電力、第1電圧および第1電流のうちの少なくとも1つを表す送電情報を取得する。   The power transmission information acquisition unit acquires power transmission information representing at least one of a first power, a first voltage, and a first current at a first location in a power transmission unit that wirelessly transmits power.

前記受電情報取得部は、前記送電ユニットから電力を受電する受電ユニットにおける第2箇所の第2電力、第2電圧および第2電流のうちの少なくとも1つを表す受電情報を取得する。   The power reception information acquisition unit acquires power reception information representing at least one of a second power, a second voltage, and a second current at a second location in the power reception unit that receives power from the power transmission unit.

前記伝送状態取得部は、前記送電情報および前記受電情報に基づき、前記送電ユニットから前記受電ユニットへの電力伝送の状態を表すパラメータを取得する。   The transmission state acquisition unit acquires a parameter representing a state of power transmission from the power transmission unit to the power reception unit based on the power transmission information and the power reception information.

前記調整部は、前記パラメータに応じて、前記送電ユニットの送電電力を調整する送電調整処理、および前記受電ユニットのインピーダンスを調整するインピーダンス調整処理のいずれか一方を選択して実行する。   The adjustment unit selects and executes one of a power transmission adjustment process for adjusting the transmission power of the power transmission unit and an impedance adjustment process for adjusting the impedance of the power receiving unit, according to the parameter.

本発明の実施の形態に係る無線電力伝送装置の構成図。The block diagram of the wireless power transmission apparatus which concerns on embodiment of this invention. コイルと容量の接続形態の例を示す図。The figure which shows the example of the connection form of a coil and a capacity | capacitance. 容量にかかる電圧を利用して伝送効率を推定する例を説明するための図。The figure for demonstrating the example which estimates transmission efficiency using the voltage concerning a capacity | capacitance. コイルにかかる電圧を利用して伝送効率を推定する例を説明するための図。The figure for demonstrating the example which estimates transmission efficiency using the voltage concerning a coil. 容量に流れる電流を利用して伝送効率を推定する例を説明するための図。The figure for demonstrating the example which estimates the transmission efficiency using the electric current which flows into a capacity | capacitance. 第1の実施の形態に係る、コイルと容量が並列に接続された無線電力伝送装置の部分構成を示す図。The figure which shows the partial structure of the wireless power transmission apparatus with which the coil and the capacity | capacitance were connected in parallel based on 1st Embodiment. 制御装置の動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow of a control apparatus. 電圧比と第3の所定の範囲、電力と第4の所定の範囲の比較をさらに備える制御装置の動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow of a control apparatus further provided with the comparison of a voltage ratio and a 3rd predetermined range, and electric power and a 4th predetermined range. 電圧と第1の所定の範囲との比較よりも先に、受電電力と第2の所定の範囲との比較を行う場合の動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow in the case of comparing with a received electric power and a 2nd predetermined range before the comparison with a voltage and a 1st predetermined range. 調整信号が上限または下限に達した場合に、別の調整信号を変更する場合の動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow in the case of changing another adjustment signal, when an adjustment signal reaches an upper limit or a minimum. 電圧比の判定結果に応じて送電調整信号を変更し、受電電力の判定結果に応じて負荷調整信号を変更する場合の動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow in the case of changing a power transmission adjustment signal according to the determination result of a voltage ratio, and changing a load adjustment signal according to the determination result of received power. 送電電力を用いた判定を含む動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow including the determination using transmitted power. 最初に受電電力が上限値以下かの判定を行う動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow which determines whether received electric power is below an upper limit first. 変換比が可変のDC/DC変換器を含む負荷の例を示す図。The figure which shows the example of the load containing the DC / DC converter with a variable conversion ratio. 変換比が可変のAC/AC変換器を含む負荷の例を示す図。The figure which shows the example of the load containing the AC / AC converter with a variable conversion ratio. 送電側にDC/AC変換器、受電側にAC/DC変換器を配した無線電力伝送装置の構成図。1 is a configuration diagram of a wireless power transmission apparatus in which a DC / AC converter is disposed on a power transmission side and an AC / DC converter is disposed on a power reception side. 図1に示した演算部のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of a calculation unit shown in FIG.

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1 に、本実施の形態に係る制御装置を備えた無線電力電送装置の構成を示す。   FIG. 1 shows a configuration of a wireless power transmission device including the control device according to the present embodiment.

この無線電力電送装置は、電力を伝送する送電ユニット21、電力を受電する受電ユニット31、および制御装置11を備える。制御装置11は、送電ユニット21または受電ユニット31内に組み込まれていても良いし、送電ユニット21および受電ユニット31から分離して設けられても良い。   The wireless power transmission device includes a power transmission unit 21 that transmits power, a power reception unit 31 that receives power, and a control device 11. The control device 11 may be incorporated in the power transmission unit 21 or the power reception unit 31, or may be provided separately from the power transmission unit 21 and the power reception unit 31.

送電ユニット21は、交流電力を生成する交流電源22と、交流電源22に接続された送電部を含む。送電部は、コイル1および容量1を含む。コイル1と容量1は直列に接続されている。交流電源22には、交流電源の出力を調整する送電調整信号が制御装置11から入力される。   The power transmission unit 21 includes an AC power source 22 that generates AC power and a power transmission unit connected to the AC power source 22. The power transmission unit includes a coil 1 and a capacitor 1. The coil 1 and the capacitor 1 are connected in series. A power transmission adjustment signal for adjusting the output of the AC power supply is input from the control device 11 to the AC power supply 22.

交流電源の出力を調整する方法は、出力される電力を変更可能な手段ならば、任意の方法でよい。例えば、送電電圧振幅、または電流振幅を送電調整信号に応じた値に変更してもよい。または、送電電力が送電調整信号で指示される値で一定となるよう制御してもよい。または、交流波形が出力される時間の割合を、送電調整信号に応じて変更してもよい。   The method for adjusting the output of the AC power supply may be any method as long as it can change the output power. For example, the transmission voltage amplitude or current amplitude may be changed to a value corresponding to the transmission adjustment signal. Alternatively, the transmission power may be controlled to be constant at a value indicated by the power transmission adjustment signal. Or you may change the ratio of the time when an alternating current waveform is output according to a power transmission adjustment signal.

受電ユニット31は、負荷32と、負荷32に接続された受電部を含む。受電部は、コイル2および容量2を含む。コイル2と容量2は直列に接続されている。負荷32は、電力を消費または蓄積する任意の装置でよい。負荷32には、受電ユニット31のインピーダンスを調整する負荷調整信号として、負荷32のインピーダンスを調整する負荷調整信号が、制御装置11から入力される。   The power receiving unit 31 includes a load 32 and a power receiving unit connected to the load 32. The power receiving unit includes a coil 2 and a capacitor 2. The coil 2 and the capacitor 2 are connected in series. The load 32 may be any device that consumes or stores power. A load adjustment signal for adjusting the impedance of the load 32 is input from the control device 11 to the load 32 as a load adjustment signal for adjusting the impedance of the power receiving unit 31.

負荷調整信号によりインピーダンスを調整する方法は、例えば負荷が消費、または蓄積する電力を変更する方法でもよい。負荷が、電力の消費または蓄積する装置以外にインピーダンスを可変な装置を含む場合、当該装置を調整することで、負荷のインピーダンスを変更してもよい。   The method of adjusting the impedance by the load adjustment signal may be, for example, a method of changing the power consumed or stored by the load. When the load includes a device whose impedance is variable in addition to a device that consumes or stores electric power, the load impedance may be changed by adjusting the device.

負荷32が消費、または蓄積する電力の情報は、制御装置11に負荷電力情報として出力される。電力の情報とは、例えば電力そのものの値を示す情報でもよいし、電圧、または電流の情報でもよい。   Information on the power consumed or accumulated by the load 32 is output to the control device 11 as load power information. The power information may be, for example, information indicating the value of power itself, or voltage or current information.

送電側のコイル1および容量1と、受電側のコイル2および容量2とで、送受電部41が形成される。送受電部41において、コイル間で、磁気結合を介した電力伝送が行われる。すなわち、コイル1では、交流電源22からの交流電力に応じた磁界が発生させられ、この磁界がコイル2に結合されることで、交流電力が受電側に伝達される。伝達された電力は、負荷32に供給され、負荷32で電力が消費または蓄積される。   The coil 1 and the capacitor 1 on the power transmission side and the coil 2 and the capacitor 2 on the power reception side form a power transmission / reception unit 41. In the power transmission / reception unit 41, power transmission is performed between the coils via magnetic coupling. That is, in the coil 1, a magnetic field corresponding to the AC power from the AC power source 22 is generated, and this magnetic field is coupled to the coil 2, whereby the AC power is transmitted to the power receiving side. The transmitted electric power is supplied to the load 32, and electric power is consumed or accumulated in the load 32.

送電ユニット21には端子1が設けられている。端子1は、容量1の両端のうちコイル1と反対側の一端の電圧、すなわち、送受電部への入力電圧を検出するためのものである。ここでは電圧を検出しているが、後述するように電流を検出する構成も可能である。   The power transmission unit 21 is provided with a terminal 1. The terminal 1 is for detecting the voltage at one end of the capacitor 1 opposite to the coil 1, that is, the input voltage to the power transmission / reception unit. Although the voltage is detected here, a configuration for detecting current as described later is also possible.

また受電ユニット31には端子2が設けられている。端子2は、容量2の両端子のうちコイル2と反対側の一端の電圧、すなわち送受電部の出力電圧を検出するためのものである。ここでは電圧を検出しているが、後述するように電流を検出する構成も可能である。   The power receiving unit 31 is provided with a terminal 2. The terminal 2 is for detecting the voltage at one end of the capacitor 2 opposite to the coil 2, that is, the output voltage of the power transmission / reception unit. Although the voltage is detected here, a configuration for detecting current as described later is also possible.

制御装置11は、検出部1、検出部2、演算部12を含む。検出部1は、送電ユニット21の所定箇所の電圧、具体的には端子1の電圧を検出する。検出部2は、受電ユニット31の所定箇所の電圧、具体的には端子2の電圧を検出する。演算部12は、検出部1で検出した電圧と、検出部2で検出した電圧に基づき、送電ユニット21から受電ユニット31への電力の伝送効率を推定する機能を有する。伝送効率の推定値は、送電ユニット21から受電ユニット31への電力の伝送状態を表すパラメータの1つである。   The control device 11 includes a detection unit 1, a detection unit 2, and a calculation unit 12. The detection unit 1 detects a voltage at a predetermined location of the power transmission unit 21, specifically, a voltage at the terminal 1. The detection unit 2 detects a voltage at a predetermined location of the power receiving unit 31, specifically, a voltage at the terminal 2. The calculation unit 12 has a function of estimating the transmission efficiency of power from the power transmission unit 21 to the power reception unit 31 based on the voltage detected by the detection unit 1 and the voltage detected by the detection unit 2. The estimated value of transmission efficiency is one of the parameters representing the transmission state of power from the power transmission unit 21 to the power reception unit 31.

図17に演算部12の機能ブロック図を示す。演算部12は、送電情報取得部13と、受電情報取得部14と、伝送状態取得部15と、調整部16を備える。   FIG. 17 shows a functional block diagram of the calculation unit 12. The calculation unit 12 includes a power transmission information acquisition unit 13, a power reception information acquisition unit 14, a transmission state acquisition unit 15, and an adjustment unit 16.

送電情報取得部13は、送電ユニット21から所定箇所の電力と、所定箇所の電圧と、所定箇所の電流とのうちの少なくとも1つを表す送電情報を取得する。所定箇所の電圧と、所定箇所の電流は、検出部1で検出した結果を用いればよい。送電電力は検出部1での検出結果から計算して求めてもよいし、送電ユニット21に、送電ユニット21内の任意の箇所の電力そのものに関する情報を制御装置11に通知する機能を設けてもよい。   The power transmission information acquisition unit 13 acquires, from the power transmission unit 21, power transmission information representing at least one of power at a predetermined location, voltage at a predetermined location, and current at a predetermined location. As the voltage at the predetermined location and the current at the predetermined location, the results detected by the detection unit 1 may be used. The transmission power may be calculated from the detection result in the detection unit 1, or the power transmission unit 21 may be provided with a function for notifying the control device 11 of information regarding the power itself at an arbitrary location in the power transmission unit 21. Good.

受電情報取得部14は、受電ユニット31から、所定箇所の受電電力と、所定箇所の電圧と、所定箇所の電流とのうちの少なくとも1つを表す受電情報を取得する。所定箇所の電圧と、所定箇所の電流は、検出部2で検出した結果を用いればよい。受電電力は負荷32から受信する負荷電力情報を用いてもよいし、検出部2での検出結果から計算して求めてもよい。   The power reception information acquisition unit 14 acquires, from the power reception unit 31, power reception information representing at least one of the received power at a predetermined location, the voltage at the predetermined location, and the current at the predetermined location. As the voltage at the predetermined location and the current at the predetermined location, the results detected by the detection unit 2 may be used. The received power may use load power information received from the load 32 or may be calculated from the detection result of the detection unit 2.

伝送状態取得部15は、送電情報取得部13および受電情報取得部14により取得された情報に基づき、送電ユニット21から受電ユニット31への電力伝送の状態を表すパラメータを取得する。たとえば送電ユニット21から受電ユニット31への電力伝送効率の推定値と、受電ユニット31の受電電力との2つのパラメータを取得する。電力伝送効率の推定方法は後述する。受電電力は、受電情報取得部14で取得したものをそのまま用いても良い。受電電力の代わりに、送電電力を取得する構成もありうる。   The transmission state acquisition unit 15 acquires a parameter indicating the state of power transmission from the power transmission unit 21 to the power reception unit 31 based on the information acquired by the power transmission information acquisition unit 13 and the power reception information acquisition unit 14. For example, two parameters, that is, an estimated value of power transmission efficiency from the power transmission unit 21 to the power reception unit 31 and the power reception power of the power reception unit 31 are acquired. A method for estimating the power transmission efficiency will be described later. As the received power, the power acquired by the power reception information acquisition unit 14 may be used as it is. There may be a configuration for acquiring transmitted power instead of received power.

インピーダンス調整部16は、伝送状態取得部15で取得したパラメータに応じて、送電ユニット21の送電電力を調整する送電調整処理、および受電ユニット31のインピーダンスを調整するインピーダンス調整処理のいずれか一方を選択して実行することで、電力伝送を制御する。送電電力を調整する場合は、調整すべき量を設定した送電調整信号を出力し、インピーダンスを調整する場合は、調整すべき量を設定したインピーダンス調整信号を出力する。   The impedance adjustment unit 16 selects one of the power transmission adjustment process for adjusting the transmission power of the power transmission unit 21 and the impedance adjustment process for adjusting the impedance of the power reception unit 31 according to the parameter acquired by the transmission state acquisition unit 15 To control power transmission. When adjusting the transmission power, a power transmission adjustment signal in which the amount to be adjusted is set is output. When adjusting the impedance, an impedance adjustment signal in which the amount to be adjusted is set is output.

なお、検出部1,2は、制御装置11の外側に、独立した装置として、または別の任意の装置の内部に、設けられても良い。検出部1,2と演算部12間の接続は、有線であっても、無線通信を用いた手段のどちらでも良い。例えば、検出部1と演算部12が有線で接続され、検出部2と演算部12が無線通信を介して接続されてもよく、逆に、検出部1と演算部12が無線通信、検出部2と演算部12が有線で接続されてもよい。さらに、検出部1、検出部2の両方が演算部12と無線通信で接続されてもよく、両方が演算部12と有線で接続されてもよい。   Note that the detection units 1 and 2 may be provided outside the control device 11, as an independent device, or inside another arbitrary device. The connection between the detection units 1 and 2 and the calculation unit 12 may be either wired or means using wireless communication. For example, the detection unit 1 and the calculation unit 12 may be connected by wire, and the detection unit 2 and the calculation unit 12 may be connected via wireless communication. Conversely, the detection unit 1 and the calculation unit 12 are wireless communication and the detection unit. 2 and the calculation unit 12 may be connected by wire. Furthermore, both the detection unit 1 and the detection unit 2 may be connected to the calculation unit 12 by wireless communication, or both may be connected to the calculation unit 12 by wire.

なお、図1に示した構成では、容量1を交流電源22の出力側に接続し、コイル1をグラウンド端子側に接続しているが、図2(A)に示すように、この接続順を入れ替えた構成としても良い。受電側も同様の構成としても良い。   In the configuration shown in FIG. 1, the capacitor 1 is connected to the output side of the AC power supply 22, and the coil 1 is connected to the ground terminal side.However, as shown in FIG. It is good also as the replaced structure. The power receiving side may have the same configuration.

さらに、容量1、コイル1のいずれか一方、または両方を複数に分割して接続しても良い。たとえば、容量1を2つに分割する場合、図2(B)に示すように、コイル1の両側にそれぞれ容量1a,1bが接続されてもよい。   Furthermore, one or both of the capacitor 1 and the coil 1 may be divided and connected. For example, when the capacitor 1 is divided into two, the capacitors 1a and 1b may be connected to both sides of the coil 1 as shown in FIG.

または、コイル1を2つに分割する場合、図2(C)に示すように、容量1の両側にそれぞれコイル1a,1bが接続されてもよい。この場合、当該2つのコイル1a,1bにより受電側へ電力を伝送する。なお分割数は2に限定されず、3以上でもよい。受電側も同様の構成としても良い。   Alternatively, when the coil 1 is divided into two, the coils 1a and 1b may be connected to both sides of the capacitor 1 as shown in FIG. In this case, electric power is transmitted to the power receiving side by the two coils 1a and 1b. The number of divisions is not limited to 2, and may be 3 or more. The power receiving side may have the same configuration.

以下、端子1および端子2の電圧の検出結果から、制御装置11の演算部12が、電力伝送効率を推定する動作の一例について説明する。   Hereinafter, an example of an operation in which the calculation unit 12 of the control device 11 estimates the power transmission efficiency from the detection results of the voltages at the terminals 1 and 2 will be described.

容量1 とコイル1 の共振周波数、および容量2 とコイル2 の共振周波数が、交流電源から出力される電力の周波数に十分に近い場合、コイル1,2間で伝送される電力の伝送効率は次式で表される。

Figure 2017108632
ここで、L2 はコイル1、コイル2 のインダクタンス、k はコイル間の結合係数、Q1、Q2 はコイル1、コイル2 のQ 値、RL は負荷の抵抗値(受電ユニットのインピーダンス値)である。ω=2πfであり、fは共振周波数である。 When the resonance frequency of capacitance 1 and coil 1 and the resonance frequency of capacitance 2 and coil 2 are close enough to the frequency of power output from the AC power supply, the transmission efficiency of power transmitted between coils 1 and 2 is It is expressed by a formula.
Figure 2017108632
Here, L2 is the inductance of coil 1 and coil 2, k is the coupling coefficient between the coils, Q1 and Q2 are the Q values of coil 1 and coil 2, and RL is the load resistance (impedance value of the power receiving unit). ω = 2πf, and f is the resonance frequency.

この伝送効率は負荷抵抗値に依存し、負荷抵抗が次式を満たすとき最大値を取る。

Figure 2017108632
This transmission efficiency depends on the load resistance value, and takes a maximum value when the load resistance satisfies the following equation.
Figure 2017108632

上式(2)を満たし、伝送効率が最大値を取る場合、端子1と端子2 の電圧は

Figure 2017108632
となる。 When the above equation (2) is satisfied and the transmission efficiency takes the maximum value, the voltage at terminal 1 and terminal 2 is
Figure 2017108632
It becomes.

V1 は端子1 の電圧振幅、V2 は端子2 の電圧振幅を表す。電圧振幅を表す値はrms(root mean squre) 値、ピーク値など交流電圧振幅により決まる値ならいずれでもかまわない。 V 1 represents the voltage amplitude at terminal 1 and V 2 represents the voltage amplitude at terminal 2. The value representing the voltage amplitude may be any value determined by the AC voltage amplitude, such as an rms (root mean squre) value or a peak value.

上式(3)の絶対値を取るとk2Q1Q2 >> 1 の場合、

Figure 2017108632
となり、電圧比はほぼ、
Figure 2017108632
に等しくなる。 Taking the absolute value of equation (3) above, if k 2 Q 1 Q 2 >> 1,
Figure 2017108632
The voltage ratio is almost
Figure 2017108632
Is equal to

ここで、L1、L2 それぞれの寄生抵抗値をR1、R2 とすると、(4) 式は、

Figure 2017108632
となる。
Figure 2017108632
はコイル1 とコイル2 の寄生抵抗の比の平方根である。つまり、端子1 と端子2 の電圧比を、コイル1 とコイル2 の寄生抵抗比に応じて決まる所定の値と比較することで、現在接続されている負荷32の抵抗が、伝送効率が最適となる負荷抵抗値にどの程度近いかを判定できる。言い換えれば、端子1 と端子2 の電圧を検出することで、電力伝送効率を推定することが可能となる。関連技術では伝送効率の計算のために、送電電力と受電電力を計算する必要があったが、本実施の形態ではその必要はなく、簡易に伝送効率を推定できる。 Here, if the parasitic resistance values of L 1 and L 2 are R 1 and R 2 , Equation (4) is
Figure 2017108632
It becomes.
Figure 2017108632
Is the square root of the ratio of the parasitic resistances of coil 1 and coil 2. In other words, by comparing the voltage ratio between terminal 1 and terminal 2 with a predetermined value determined according to the parasitic resistance ratio between coil 1 and coil 2, the resistance of the load 32 currently connected can be optimized for transmission efficiency. It can be determined how close the load resistance value is. In other words, it is possible to estimate the power transmission efficiency by detecting the voltages at the terminals 1 and 2. In the related technology, it is necessary to calculate the transmission power and the reception power in order to calculate the transmission efficiency. However, this embodiment does not need this, and the transmission efficiency can be estimated easily.

なお、容量1、容量2 それぞれの寄生抵抗成分が、コイル1、コイル2 それぞれの寄生抵抗成分に対して無視できない程度の大きさである場合、R1 は容量1、R2 は容量2 の寄生抵抗を含んだ値としても良い。 If the parasitic resistance components of capacitors 1 and 2 are insignificant relative to the parasitic resistance components of coils 1 and 2, R 1 is the capacitance 1 and R 2 is the parasitic capacitance 2 It may be a value including resistance.

制御装置11における演算部12で行う伝送効率推定の具体的な方法としては、種々の形態が可能である。   As a specific method for estimating transmission efficiency performed by the calculation unit 12 in the control device 11, various forms are possible.

たとえばV1とV2の比(または差)を計算し、計算した電圧比(または差)そのものを、伝送効率を表す指標としてもよい。 For example, the ratio (or difference) between V 1 and V 2 may be calculated, and the calculated voltage ratio (or difference) itself may be used as an index representing transmission efficiency.

また、計算した電圧比と、

Figure 2017108632
との比率(または差)を計算することで、電圧比がどの程度、
Figure 2017108632
に近いか(すなわち伝送効率が最適となる負荷抵抗値に近いか)が分かり、これを伝送効率としてもよい。この場合、比率が1に近いほど(または差が0に近いほど)、最適な伝送効率に近いということになる。 Also, the calculated voltage ratio and
Figure 2017108632
By calculating the ratio (or difference) between and the voltage ratio,
Figure 2017108632
(That is, whether the transmission efficiency is close to the optimum load resistance value), and this may be used as the transmission efficiency. In this case, the closer the ratio is to 1 (or the closer the difference is to 0), the closer to the optimal transmission efficiency.

また、V1とV2の比(または差)が取りうる範囲を複数に分割し、分割した範囲に伝送効率の良さを表すラベルを付与する。演算部12で計算したV1とV2の比(または差)がどの範囲に属するかを特定し、特定した範囲に付与されているラベルを伝送効率としてもよい。 Further, the range that can be taken by the ratio (or difference) between V 1 and V 2 is divided into a plurality of ranges, and a label indicating the good transmission efficiency is assigned to the divided range. The range to which the ratio (or difference) between V 1 and V 2 calculated by the calculation unit 12 belongs may be specified, and a label attached to the specified range may be used as the transmission efficiency.

同様に、上記電圧比と

Figure 2017108632
との比率(または差)が取りうる範囲を複数に分割し、分割した範囲に伝送効率の良さを表すラベルを付与する。演算部12で計算した、電圧比と
Figure 2017108632
との比率(または差)が属する範囲を特定し、特定した範囲に付与されているラベルを伝送効率としてもよい。 Similarly, the above voltage ratio and
Figure 2017108632
The range that can be taken by the ratio (or difference) is divided into a plurality of ranges, and a label indicating the good transmission efficiency is assigned to the divided range. The voltage ratio calculated by the calculation unit 12 and
Figure 2017108632
A range to which the ratio (or difference) belongs to is specified, and a label attached to the specified range may be set as the transmission efficiency.

上述の例では、

Figure 2017108632
を基準として用いて伝送効率を推定する例を示したが、実際には、R1、R2、L1、L2などのパラメータは、様々な条件で変動しうる。例えば、抵抗値の特性が温度に対して依存性を持ちうる。また、コイルに磁性体材料を用いる場合、磁性体材料が温度依存性を持ちうる。さらに、流れる電流の大きさや印加される電圧の大きさに対してコイルや容量の特性が変化することが考えられる。 In the above example,
Figure 2017108632
An example is shown in which transmission efficiency is estimated using as a reference, but in reality, parameters such as R 1 , R 2 , L 1 , and L 2 can vary under various conditions. For example, the characteristic of the resistance value can be dependent on temperature. In addition, when a magnetic material is used for the coil, the magnetic material can have temperature dependence. Further, it is conceivable that the characteristics of the coil and the capacitance change with the magnitude of the flowing current and the magnitude of the applied voltage.

これらの影響を抑えるために、R1、R2の値を複数の条件で測定し、その結果から、伝送効率を推定するための基準とする値を決定してもよい。 In order to suppress these influences, the values of R 1 and R 2 may be measured under a plurality of conditions, and based on the results, the reference value for estimating the transmission efficiency may be determined.

または伝送効率と、V1とV2の比(または差)との関係を複数条件で測定し、基準となる値を決定してもよい。決定する方法としては、例えば、最も伝送効率が低下する条件において伝送効率が最大となるV1とV2の比(または差)を選択する方法でもよく、あるいは、複数の条件での平均的な伝送効率が最大となるように、V1とV2の比(または差)を基準として選択してもよい。 Alternatively, the relationship between the transmission efficiency and the ratio (or difference) between V 1 and V 2 may be measured under a plurality of conditions to determine a reference value. As a determination method, for example, a method of selecting a ratio (or difference) between V 1 and V 2 that maximizes the transmission efficiency under the condition that the transmission efficiency is most reduced, or an average under a plurality of conditions may be used. The ratio (or difference) between V 1 and V 2 may be selected as a reference so that the transmission efficiency is maximized.

また、コイルの製造時にばらつきや経年変化が生じることもありうる。これらのばらつきを考慮し、基準となる値を決定してもよい。例えば、ばらつきの範囲において平均的に伝送効率が高くなるよう値を基準として決定してもよい。   In addition, variations and aging may occur during the manufacture of the coil. A reference value may be determined in consideration of these variations. For example, the value may be determined as a reference so that the transmission efficiency becomes high on average in the range of variation.

図1に示した構成例では、端子1、2の電圧を利用して伝送効率を推定したが、図3に示すように、容量1、2にかかる電圧を用いて、伝送効率を推定しても良い。この場合、制御装置11の検出部1および検出部2は、容量1、2にかかる電圧を検出する。演算部12は、容量1,2にかかる電圧を用いて、伝送効率を推定する。なお、図3では、制御装置の図示は省略している。   In the configuration example shown in FIG. 1, the transmission efficiency is estimated using the voltages of the terminals 1 and 2, but as shown in FIG. 3, the transmission efficiency is estimated using the voltage applied to the capacities 1 and 2. Also good. In this case, the detection unit 1 and the detection unit 2 of the control device 11 detect the voltage applied to the capacitors 1 and 2. The calculation unit 12 estimates the transmission efficiency using the voltage applied to the capacitors 1 and 2. In FIG. 3, the control device is not shown.

本例において伝送効率は、次式のように表せる。

Figure 2017108632
V1、V2 はそれぞれ容量1、容量2にかかる電圧である。絶対値をとり、近似すると、
Figure 2017108632
となり、V1とV2の比は、インダクタンス比と寄生抵抗の比により決まる値となる。つまり、容量1,2の電圧比を、インダクタンス比と寄生抵抗の比に応じて決まる所定の値と比較することで、現在接続されている負荷32の抵抗が、伝送効率が最適となる負荷抵抗値にどの程度近いかを判定できる。具体的な推定方法は、上述した端子1,2の電圧を用いた場合と同様にして行えばよい。 In this example, the transmission efficiency can be expressed as:
Figure 2017108632
V 1 and V 2 are voltages applied to the capacitor 1 and the capacitor 2, respectively. Taking an absolute value and approximating it,
Figure 2017108632
Thus, the ratio of V 1 and V 2 is a value determined by the ratio of the inductance ratio and the parasitic resistance. In other words, by comparing the voltage ratio of the capacitors 1 and 2 with a predetermined value determined according to the ratio of the inductance ratio and the parasitic resistance, the resistance of the currently connected load 32 is the load resistance that optimizes the transmission efficiency. You can determine how close to the value. A specific estimation method may be performed in the same manner as in the case where the voltages at the terminals 1 and 2 are used.

図3に示した構成例では、容量1、2の電圧を利用して伝送効率を推定したが、図4に示すように、コイル1、2にかかる電圧を用いて伝送効率を推定しても良い。この場合、制御装置11の検出部1および検出部2は、コイル1、2にかかる電圧を検出する。なお、図4では、制御装置の図示は省略している。演算部12は、コイル1,2の電圧を用いて、伝送効率を推定する。   In the configuration example shown in FIG. 3, the transmission efficiency is estimated using the voltages of the capacitors 1 and 2, but as shown in FIG. 4, the transmission efficiency is estimated using the voltages applied to the coils 1 and 2. good. In this case, the detection unit 1 and the detection unit 2 of the control device 11 detect the voltage applied to the coils 1 and 2. In FIG. 4, illustration of the control device is omitted. The calculation unit 12 estimates the transmission efficiency using the voltages of the coils 1 and 2.

本例における伝送効率は、次式のように表せる。

Figure 2017108632
The transmission efficiency in this example can be expressed as the following equation.
Figure 2017108632

V1、V2 はそれぞれコイル1、コイル2にかかる電圧である。絶対値をとり、近似すると、

Figure 2017108632
となる。つまり、この場合も、V1,V2の比は、インダクタンス比と寄生抵抗の比により決まる値となる。つまり、コイル1,2の電圧比を、インダクタンス比と寄生抵抗の比に応じて決まる所定の値と比較することで、現在接続されている負荷32の抵抗が、伝送効率が最適となる負荷抵抗にどの程度近いかを判定できる。具体的な推定方法は、上述した端子1,2の電圧を用いた場合と同様にして行えばよい。 V 1 and V 2 are voltages applied to the coils 1 and 2, respectively. Taking an absolute value and approximating it,
Figure 2017108632
It becomes. That is, also in this case, the ratio of V 1 and V 2 is a value determined by the ratio of the inductance ratio and the parasitic resistance. In other words, by comparing the voltage ratio of the coils 1 and 2 with a predetermined value determined according to the ratio of the inductance ratio and the parasitic resistance, the resistance of the load 32 currently connected becomes the load resistance at which the transmission efficiency is optimum. How close it is to A specific estimation method may be performed in the same manner as in the case where the voltages at the terminals 1 and 2 are used.

図3および図4に示した例では、電圧を用いて伝送効率を推定したが、図5に示すように容量1、2を流れる電流を用いて、伝送効率を推定することも可能である。この場合、制御装置11の検出部1は、容量1を流れる電流を検出し、検出部2は、容量2を流れる電流を検出する。演算部12は、検出部1,2により検出された容量1、2を流れる電流の値を用いて、伝送効率を推定する。なお、図5では、制御装置の図示は省略している。   In the example shown in FIGS. 3 and 4, the transmission efficiency is estimated using the voltage. However, it is also possible to estimate the transmission efficiency using the current flowing through the capacitors 1 and 2 as shown in FIG. In this case, the detection unit 1 of the control device 11 detects the current flowing through the capacitor 1, and the detection unit 2 detects the current flowing through the capacitor 2. The calculation unit 12 estimates the transmission efficiency using the value of the current flowing through the capacitors 1 and 2 detected by the detection units 1 and 2. In FIG. 5, the control device is not shown.

本例において、伝送効率は、次式のように表せる。

Figure 2017108632
I1、I2 はそれぞれ容量1、容量2に流れる電流である。近似すると
Figure 2017108632
となり、電流比もR1、R2 の比により決まる値となる。つまり、容量1,2を流れる電流の比を、R1、R2 の比に応じて決まる所定の値と比較することで、現在接続されている負荷32の抵抗が、伝送効率が最適となる負荷抵抗にどの程度近いかを判定できる。具体的な推定方法は、上述した端子1,2の電圧を用いた場合と同様にして行えばよい。 In this example, the transmission efficiency can be expressed as:
Figure 2017108632
I 1 and I 2 are currents flowing through the capacitors 1 and 2, respectively. Approximate
Figure 2017108632
Thus, the current ratio is also determined by the ratio of R 1 and R 2 . In other words, by comparing the ratio of the current flowing through the capacitors 1 and 2 with a predetermined value that is determined according to the ratio of R 1 and R 2 , the resistance of the load 32 that is currently connected has the optimum transmission efficiency. How close to the load resistance can be determined. A specific estimation method may be performed in the same manner as in the case where the voltages at the terminals 1 and 2 are used.

図3〜図5に示した例ではコイル1およびコイル2 に対して、容量1および容量2 が直列に接続されている場合を示したが、図6 のようにコイル1およびコイル2 に対して容量1および容量2が並列に接続されていても良い。なお、図6では、制御装置の図示は省略している。   In the example shown in FIGS. 3 to 5, the case where the capacitor 1 and the capacitor 2 are connected in series to the coil 1 and the coil 2 is shown. However, as shown in FIG. Capacitor 1 and capacitor 2 may be connected in parallel. In FIG. 6, the control device is not shown.

このとき、容量2とコイル2のLC共振回路の共振周波数が、交流電源22から出力される電力の周波数に十分に近い場合、伝送効率が最適となる抵抗値の負荷抵抗32が接続されたときの端子1と端子2の電圧の関係は、下記の(12) 式のようになる。   At this time, when the resonance frequency of the LC resonance circuit of the capacitor 2 and the coil 2 is sufficiently close to the frequency of the power output from the AC power supply 22, the load resistor 32 having the optimum resistance value is connected. The relationship between the voltage at terminal 1 and terminal 2 is expressed by the following equation (12).

なお、図6 の構成において、伝送効率が最適となる容量2の値は、k2 << 1 が成り立つ場合には、容量2とコイル2 のLC共振回路が交流電源22から出力される電力の周波数で共振するときの容量2の値とほぼ一致する。このため、ここでは容量2とコイル2のLC共振回路が、交流電源22から出力される電力の周波数で共振する場合の式についてのみ示す。

Figure 2017108632
In the configuration of FIG. 6, the value of the capacity 2 at which the transmission efficiency is optimal is the value of the power output from the AC power supply 22 by the LC resonant circuit of the capacity 2 and the coil 2 when k 2 << 1 holds. It almost matches the value of capacitance 2 when resonating at frequency. For this reason, only an equation in the case where the LC resonance circuit of the capacitor 2 and the coil 2 resonates at the frequency of the power output from the AC power supply 22 is shown.
Figure 2017108632

ここで、V1、V2 はそれぞれ端子1、端子2 の電圧である。結合係数k に対してk2 << 1 が成り立ち、Q1、Q2 が同程度の大きさのとき、この両辺の絶対値をとると次のように近似できる。

Figure 2017108632
Here, V 1 and V 2 are the voltages at terminals 1 and 2, respectively. When k 2 << 1 holds for the coupling coefficient k, and Q 1 and Q 2 have the same magnitude, the absolute values of both sides can be approximated as follows.
Figure 2017108632

つまり、V1,V2の関係は、インダクタンスの比および寄生抵抗の比を用いて近似できる。つまり、端子1 と端子2 の電圧比を、インダクタンスの比および寄生抵抗の比に応じて決まる所定の値と比較することで、現在接続されている負荷32の抵抗が、伝送効率が最適となる負荷抵抗にどの程度近いかを判定できる。具体的な推定方法は、上述した端子1,2の電圧を用いた場合と同様にして行えばよい。 That is, the relationship between V 1 and V 2 can be approximated using the inductance ratio and the parasitic resistance ratio. In other words, by comparing the voltage ratio between terminal 1 and terminal 2 with a predetermined value determined according to the ratio of inductance and the ratio of parasitic resistance, the resistance of the load 32 currently connected is optimized for transmission efficiency. How close to the load resistance can be determined. A specific estimation method may be performed in the same manner as in the case where the voltages at the terminals 1 and 2 are used.

また、図6 の構成において、コイル1、2を流れる電流を用いて、伝送効率を推定することも可能である。   In the configuration of FIG. 6, it is also possible to estimate the transmission efficiency using the currents flowing through the coils 1 and 2.

このとき、伝送効率が最大となる負荷抵抗値のときにコイルを流れる電流は、

Figure 2017108632
となる。I1、I2 はそれぞれコイル1、コイル2 を流れる電流である。これまでと同様に、近似すると次式のようになる。
Figure 2017108632
At this time, the current flowing through the coil when the load resistance value at which the transmission efficiency is maximum is
Figure 2017108632
It becomes. I 1 and I 2 are currents flowing through the coils 1 and 2, respectively. As before, the following formula is approximated.
Figure 2017108632

この電流比も寄生抵抗R1 とR2 の比に基づく関係式で近似できる。つまり、コイル1、コイル2 を流れる電流を、寄生抵抗R1 とR2 の比に応じて決まる所定の値と比較することで、現在接続されている負荷32の抵抗が、伝送効率が最適となる負荷抵抗にどの程度近いかを判定できる。具体的な推定方法は、前述した方法と同様にして行えばよい。 This current ratio can also be approximated by a relational expression based on the ratio of the parasitic resistances R 1 and R 2 . In other words, by comparing the current flowing through coil 1 and coil 2 with a predetermined value that depends on the ratio of parasitic resistances R 1 and R 2 , the resistance of load 32 currently connected is optimal for transmission efficiency. It is possible to determine how close the load resistance is. A specific estimation method may be performed in the same manner as the method described above.

同様にして、図6に示した構成において、容量1 と容量2 を流れる電流の関係も、R1 とR2 の比に基づく関係式で近似できる。詳細な説明は、上記の説明から自明なため、省略する。 Similarly, in the configuration shown in FIG. 6, the relationship between the currents flowing through the capacitors 1 and 2 can be approximated by a relational expression based on the ratio of R 1 and R 2 . The detailed description is obvious from the above description, and will be omitted.

図1および図6 と異なる構成として、コイル1、およびコイル2 のいずれか一方のみに直列に容量を配置し、もう一方に並列に容量を配置しても良い。いずれの場合であっても同様に、伝送効率が最大となる抵抗値の負荷が接続された場合における送電側と受電側の電圧、または電流の関係は、インダクタンス値、および寄生抵抗値の比を用いた関係式で近似できる。   As a configuration different from FIGS. 1 and 6, a capacitor may be arranged in series only in one of the coil 1 and the coil 2 and a capacitor may be arranged in parallel in the other. In any case, similarly, when a load having a resistance value that maximizes transmission efficiency is connected, the relationship between the voltage or current on the power transmission side and the power reception side is the ratio of the inductance value and the parasitic resistance value. It can be approximated by the relational expression used.

なお、数式では理想的な条件での理論式を示したが、図3~図6の構成においても、前述の通り温度や電流量などにより、寄生抵抗値の比やインダクタンス値が変動する可能性や、ばらつきが生じる可能性がある。このため、これらを考慮して、図3~図6の構成における基準値を決定してもよい。   Although the formulas show theoretical formulas under ideal conditions, the ratios of parasitic resistance values and inductance values may vary depending on temperature, current amount, etc. in the configurations of FIGS. 3 to 6 as described above. There is also the possibility of variations. Therefore, in consideration of these, the reference value in the configurations of FIGS. 3 to 6 may be determined.

ここまでの説明により、演算部12で、検出部1,2が検出した電圧または電流に基づき、電力効率がどの程度最大となる条件に近い状態で伝送を行っているか否かを推定可能なことを示した。   Based on the description so far, based on the voltage or current detected by the detection units 1 and 2, the calculation unit 12 can estimate how close the transmission efficiency is to the maximum power efficiency. showed that.

ここで示した手法は電力効率の推定方法の一例であり、効率推定方法はこの手法に限定されるものではない。例えば、図17中の送電情報取得部13が送電ユニット内の任意の個所の電力を示す情報を取得し、受電情報取部14が受電ユニット内の任意の個所の電力を取得する場合、これらの比により電力効率を導出してもよい。この場合、電力効率がどの程度最大となる条件に近いかを、数式により判断してもよい。また、最大効率を予め記憶し、記憶した値との比較により判断してもよい。コイルの結合状態が大きく変化する場合には、別途コイルの結合状態を示すパラメータを取得し、このパラメータを用いた数式により判断してもよい。また、コイルの結合状態と効率の関係予めテーブルとして記憶し、テーブルとの比較により判断してもよい。   The method shown here is an example of a power efficiency estimation method, and the efficiency estimation method is not limited to this method. For example, when the power transmission information acquisition unit 13 in FIG. 17 acquires information indicating power at any location in the power transmission unit, and the power reception information acquisition unit 14 acquires power at any location in the power reception unit, these The power efficiency may be derived from the ratio. In this case, how close the power efficiency is to the maximum condition may be determined by a mathematical formula. Alternatively, the maximum efficiency may be stored in advance and determined by comparison with the stored value. When the coupling state of the coil changes greatly, a parameter indicating the coupling state of the coil may be acquired separately and the determination may be made by using a mathematical formula using this parameter. Further, the relationship between the coil coupling state and the efficiency may be stored in advance as a table and judged by comparison with the table.

次に、演算部12において送電調整信号および負荷調整信号の値を算出する方法について説明する。   Next, a method for calculating values of the power transmission adjustment signal and the load adjustment signal in the calculation unit 12 will be described.

図1に示した構成において、制御装置11の演算部12は、送電調整信号および負荷調整信号を設定し、送電調整信号は交流電源22に出力し、負荷調整信号は負荷32に出力することが可能である。これにより、電圧比、および電力の双方を調整できる。   In the configuration shown in FIG. 1, the calculation unit 12 of the control device 11 sets a power transmission adjustment signal and a load adjustment signal, the power transmission adjustment signal is output to the AC power source 22, and the load adjustment signal is output to the load 32. Is possible. Thereby, both voltage ratio and electric power can be adjusted.

負荷調整信号により電力を調整する方法は、例えば負荷が備える電力を消費または蓄積する装置の入力が、一定電力、一定電流、一定電圧などになるように調整する。また、受電ユニット31内の別の任意の点における電力、電圧、電流を調整してもよい。もしくは、送電ユニット21から供給される電力が一定電力、一定電流、一定電圧となるように調整してもよい。   As a method for adjusting the power by the load adjustment signal, for example, the input of the device that consumes or stores the power of the load is adjusted so as to have a constant power, a constant current, a constant voltage, and the like. Further, power, voltage, and current at another arbitrary point in the power receiving unit 31 may be adjusted. Alternatively, the power supplied from the power transmission unit 21 may be adjusted to be constant power, constant current, and constant voltage.

ただし、送電調整信号および負荷調整信号の2つの調整信号を同時、もしくは非同期の任意のタイミングでそれぞれ調整しうる場合、電力、もしくは電圧比の変化がどちらの調整信号によるものかが不明であるため、適切な制御が行えない可能性がある。そこで、本実施の形態においては、制御装置11が調整信号を調整する場合には、送電調整信号および負荷調整信号のうち一方のみを選択して変更する。すなわち、受電ユニットのインピーダンスを調整するインピーダンス調整処理と、送電ユニットの送電電力を調整する送電調整処理のうちの一方のみを選択して実行する。以下、この動作について詳細に述べる。   However, if the two adjustment signals, the power transmission adjustment signal and the load adjustment signal, can be adjusted at the same time or asynchronously, respectively, it is unclear which adjustment signal caused the change in power or voltage ratio. There is a possibility that proper control cannot be performed. Therefore, in the present embodiment, when the control device 11 adjusts the adjustment signal, only one of the power transmission adjustment signal and the load adjustment signal is selected and changed. That is, only one of the impedance adjustment process for adjusting the impedance of the power receiving unit and the power transmission adjustment process for adjusting the transmission power of the power transmission unit is selected and executed. Hereinafter, this operation will be described in detail.

図7に、制御装置11が送電調整信号および負荷調整信号を変更する際のフローチャートの一例を示す。   FIG. 7 shows an example of a flowchart when the control device 11 changes the power transmission adjustment signal and the load adjustment signal.

図7において、制御装置11は、まず電圧比が第1の所定の範囲内か否かを判定する(ステップS11)。換言すれば、電圧比が第1の所定の範囲の上限(閾値)および下限(閾値)をそれぞれ越えているかを判定する。なお、越えているとは、上限を上回る場合、下限を下回る場合の両方を指す。   In FIG. 7, the control device 11 first determines whether or not the voltage ratio is within a first predetermined range (step S11). In other words, it is determined whether the voltage ratio exceeds the upper limit (threshold value) and the lower limit (threshold value) of the first predetermined range. Note that exceeding exceeds both the upper limit and the lower limit.

電圧比が第1の所定の範囲内でない場合、電圧比が第1の所定の範囲に近づく方向に補正されるように、負荷調整信号を変更する(ステップS12)。すなわち、第1の所定の範囲の上限を超えている場合は、上限に近づく方向に、下限を越えている場合は下限に近づく方向に補正されるように、負荷調整信号を変更する。たとえば、電圧比V 1/V 2 が第1の所定の範囲の上限よりも大きければ、負荷抵抗値を大きくすればよく、V 1/V 2 が第1の所定の範囲の下限よりも小さい場合には、負荷抵抗値を小さくすればよい。なお、これは図1に示す構成の典型的な場合について述べており、コイルと容量の接続構成や素子値の選択、負荷の条件によっては負荷抵抗値を変更する際の増減関係は逆になりうる。 If the voltage ratio is not within the first predetermined range, the load adjustment signal is changed so that the voltage ratio is corrected in a direction approaching the first predetermined range (step S12). That is, the load adjustment signal is changed so as to be corrected in a direction approaching the upper limit when exceeding the upper limit of the first predetermined range, and in a direction approaching the lower limit when exceeding the lower limit. For example, the larger the voltage ratio V 1 / V 2 than the upper limit of the first predetermined range, it may be larger load resistance, when V 1 / V 2 is less than the lower limit of the first predetermined range Therefore, the load resistance value may be reduced. This is a typical case of the configuration shown in FIG. 1, and the increase / decrease relationship when changing the load resistance value is reversed depending on the coil / capacitor connection configuration, element value selection, and load conditions. sell.

電圧比が第1の所定の範囲内である場合には、受電電力が第2の所定の範囲内か否かを判定する(ステップS13)。換言すれば、受電電力が第2の所定の範囲の上限(閾値)および下限(閾値)をそれぞれ越えているかを判定する。受電電力の値は、負荷32から入力される負荷電力情報の値を用いてもよいし、受電ユニット32の所定箇所で検出する電圧および電流から取得してもよい。   If the voltage ratio is within the first predetermined range, it is determined whether the received power is within the second predetermined range (step S13). In other words, it is determined whether the received power exceeds the upper limit (threshold value) and the lower limit (threshold value) of the second predetermined range. The value of the received power may be the value of the load power information input from the load 32, or may be acquired from the voltage and current detected at a predetermined location of the power receiving unit 32.

受電電力が第2の所定の範囲内でない場合には、受電電力が第2の所定の範囲に近づく方向に補正されるように、送電調整信号を調整する。すなわち、第2の所定の範囲の上限を超えている場合は上限に近づく方向に、下限を越えている場合は下限に近づく方向に補正されるように、送電調整信号を変更する。たとえば、受電電力が第2の所定の範囲の下限よりも小さければ、受電電力が大きくなるよう、第2の所定の範囲の上限よりも大きければ受電電力が小さくなるよう、送電調整信号を変更する(ステップS14)。   If the received power is not within the second predetermined range, the power transmission adjustment signal is adjusted so that the received power is corrected in a direction approaching the second predetermined range. That is, the power transmission adjustment signal is changed so as to be corrected in a direction approaching the upper limit when exceeding the upper limit of the second predetermined range, and in a direction approaching the lower limit when exceeding the lower limit. For example, the power transmission adjustment signal is changed so that the received power is increased if the received power is smaller than the lower limit of the second predetermined range, and the received power is decreased if the received power is larger than the upper limit of the second predetermined range. (Step S14).

たとえば、送電ユニットから送電される電力を増減させるよう、交流電圧の振幅を送電調整信号により変更してもよいし、送出される電力と等価的な振幅が増減するよう交流電圧の波形を送電調整信号により変更してもよい。または、交流電圧信号が出力される時間の割合を、送電調整信号により調整してもよい。   For example, the amplitude of the AC voltage may be changed by a power transmission adjustment signal so as to increase or decrease the power transmitted from the power transmission unit, or the AC voltage waveform may be adjusted to increase or decrease the amplitude equivalent to the transmitted power. It may be changed by a signal. Or you may adjust the ratio of the time when an alternating voltage signal is output with a power transmission adjustment signal.

電圧比が第1の所定の範囲内で、受電電力が第2の所定の範囲内であった場合には、何もせずに終了する。   If the voltage ratio is within the first predetermined range and the received power is within the second predetermined range, the process ends without doing anything.

なお、第1および第2の所定の範囲(上限閾値および下限閾値)は固定でなく、動的に変更可能でもよい。この場合、外部のマネジメントシステムまたは負荷32から、各範囲の値を演算部12に通知し、演算部12は通知された値を第1および第2の所定の範囲として用いればよい。   The first and second predetermined ranges (upper limit threshold and lower limit threshold) are not fixed and may be dynamically changed. In this case, the value of each range is notified to the calculation unit 12 from the external management system or the load 32, and the calculation unit 12 may use the notified value as the first and second predetermined ranges.

ここで、負荷調整信号を用いた負荷のインピーダンスの制御の一例を示す。   Here, an example of load impedance control using a load adjustment signal will be described.

負荷に供給すべき電力が可変である場合には、負荷が消費または蓄積する電力を、負荷調整信号により変更してもよい。   When the power to be supplied to the load is variable, the power consumed or accumulated by the load may be changed by a load adjustment signal.

または、図14に示すように、負荷の構成として、電力消費/蓄積装置103の前段に、AC-DC変換器101およびDC-DC変換器102が配置される場合は、DC-DC変換器102の電圧変換比を、負荷調整信号により変更してもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 14, when the AC-DC converter 101 and the DC-DC converter 102 are arranged in the front stage of the power consumption / storage device 103 as the load configuration, the DC-DC converter 102 The voltage conversion ratio may be changed by a load adjustment signal.

または、図15に示すように、負荷の構成として、電力消費/蓄積装置103の前段に、可変AC-AC変換器104およびAC-DC変換器105が配置される場合は、AC-AC変換器104の変換比を、負荷調整信号により変更してもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 15, when the variable AC-AC converter 104 and the AC-DC converter 105 are arranged in the front stage of the power consumption / storage device 103 as the load configuration, the AC-AC converter The conversion ratio 104 may be changed by a load adjustment signal.

これらの負荷の制御は、あくまで一例であり、本実施形態はこれらに制限されるものではない。   The control of these loads is merely an example, and the present embodiment is not limited to these.

図8は、図7に示した動作の後に、追加の動作を行う場合の動作フローを示す。   FIG. 8 shows an operation flow when an additional operation is performed after the operation shown in FIG.

ステップS11〜S14は図7と同様である。   Steps S11 to S14 are the same as in FIG.

ステップS13で受電電力が第2の所定の範囲内と判定された場合、次に電圧比を第1の所定の範囲よりも狭い第3の所定の範囲と比較し(ステップS15)、第3の所定の範囲内でなければ、電圧比が第3の所定の範囲に近づく方向に補正されるように、負荷調整信号を変更する(ステップS16)。第1と第3の所定の範囲の関係は、第3の所定の範囲は、第1の所定の範囲内に包含される関係にあり、第1と第3の所定の範囲の中心値が同一であってもよい。   If it is determined in step S13 that the received power is within the second predetermined range, then the voltage ratio is compared with a third predetermined range that is narrower than the first predetermined range (step S15), If it is not within the predetermined range, the load adjustment signal is changed so that the voltage ratio is corrected in a direction approaching the third predetermined range (step S16). The relationship between the first and third predetermined ranges is that the third predetermined range is included in the first predetermined range, and the center values of the first and third predetermined ranges are the same. It may be.

電圧比が第3の所定の範囲内であれば、次に受電電力を第2の所定の範囲よりも狭い第4の所定の範囲と比較し (ステップS17)、第4の所定の範囲内でなければ、受電電力が第4の所定の範囲に近づく方向に補正されるように、送電調整信号を変更する(ステップS18)。第2と第4の所定の範囲の関係は、第4の所定の範囲は、第2の所定の範囲内に包含される関係にあり、第2と第4の所定の範囲の中心値が同一であってもよい。   If the voltage ratio is within the third predetermined range, the received power is then compared with a fourth predetermined range that is narrower than the second predetermined range (step S17), and within the fourth predetermined range If not, the power transmission adjustment signal is changed so that the received power is corrected in a direction approaching the fourth predetermined range (step S18). The relationship between the second and fourth predetermined ranges is that the fourth predetermined range is included in the second predetermined range, and the center values of the second and fourth predetermined ranges are the same. It may be.

ステップS12とステップS16における負荷調整信号の変更の方法は同一でもよく、異なってもよい。例えば、ステップS12における変更よりもステップS16の変更において負荷調整信号を変化させる幅を小さくしてもよい。この場合、ステップS16ではより高精度な調整機能が提供される。ステップS14とステップS18における送電調整信号についても同様である。   The method of changing the load adjustment signal in step S12 and step S16 may be the same or different. For example, the width for changing the load adjustment signal in the change in step S16 may be smaller than the change in step S12. In this case, a more accurate adjustment function is provided in step S16. The same applies to the power transmission adjustment signal in step S14 and step S18.

ここで、図7および図8に示した動作において、調整信号(負荷調整信号、送電調整信号、)の変更は一定幅で増減させてもよく、所定の範囲(第1〜第4所定の範囲)からの乖離の度合いに応じて、変化幅を変えて増減させてもよい。例えば、電圧比または受電電力が、所定の範囲から一定量以上乖離している場合には、一度に変更する量を大きくすることで制御動作の速度が向上する。もしくは、変化させる量の値を、所定の範囲からの乖離の度合いに応じて、数式やテーブルの形式で記憶しておき、所定の範囲からの乖離の度合いと、当該数式またはテーブルから、変化させる量を決定してもよい。   Here, in the operation shown in FIG. 7 and FIG. 8, the change of the adjustment signal (load adjustment signal, power transmission adjustment signal) may be increased or decreased within a certain range, and a predetermined range (first to fourth predetermined ranges) Depending on the degree of deviation from (), the change width may be changed and increased or decreased. For example, when the voltage ratio or the received power deviates from a predetermined range by a certain amount or more, the speed of the control operation is improved by increasing the amount to be changed at a time. Alternatively, the value of the amount to be changed is stored in the form of a mathematical formula or a table in accordance with the degree of deviation from the predetermined range, and the degree of deviation from the predetermined range is changed from the mathematical expression or table. The amount may be determined.

図7および図8に示したフローの動作は、一定時間毎に行ってもよい。例えば、図7および図8に示したフローの動作の終了後、システム全体の応答時間よりも長い時間の待機を行い、次の動作を開始してもよい。もしくは、任意の点の電圧、電流、電力などを監視し、前回調整後の値から一定量以上変化した場合や、一定速度以上で変化した場合に、動作を行ってもよい。   The operations of the flows shown in FIGS. 7 and 8 may be performed at regular time intervals. For example, after the operation of the flow shown in FIGS. 7 and 8 is completed, the next operation may be started after waiting for a longer time than the response time of the entire system. Alternatively, the voltage, current, power, and the like at an arbitrary point may be monitored, and the operation may be performed when the value after the previous adjustment has changed by a certain amount or when the value has changed by a certain speed or more.

図7に示した動作では、最初に電圧比を第1の所定の範囲と比較し、電圧比が第1の所定の範囲内のときに、受電電力を第2の所定の範囲と比較した。これにより、受電電力よりも電圧比が優先して調整される。よって、この動作は、受電電力よりも伝送効率が重要な場合に好適である。   In the operation shown in FIG. 7, the voltage ratio is first compared with the first predetermined range, and the received power is compared with the second predetermined range when the voltage ratio is within the first predetermined range. Thereby, the voltage ratio is adjusted with priority over the received power. Therefore, this operation is suitable when transmission efficiency is more important than received power.

これに対して、図9に示すように、最初に受電電力を第2の所定の範囲と比較し、受電電力が第2の所定の範囲内にない場合に、電圧比が第1の所定の範囲内にあるかを判定してもよい。この動作の場合、受電電力が優先して、第2の所定の範囲内に入るように調整される。   On the other hand, as shown in FIG. 9, the received power is first compared with the second predetermined range, and when the received power is not within the second predetermined range, the voltage ratio is the first predetermined range. You may determine whether it is in the range. In the case of this operation, the received power is preferentially adjusted so as to fall within the second predetermined range.

ここで、図1に示した構成において、負荷に供給される電力は次式で表される。

Figure 2017108632
Here, in the configuration shown in FIG. 1, the power supplied to the load is expressed by the following equation.
Figure 2017108632

この式から分かるように、負荷に供給される電力は、負荷のインピーダンスに依存して変動する。言い換えると、負荷調整信号により、受電電力、および送電電力を調整できる。なお、送受電部におけるコイルと容量の接続構成が図1と異なる場合も同様に、負荷に依存して電力が変化することを、式により表現可能である。   As can be seen from this equation, the power supplied to the load varies depending on the impedance of the load. In other words, the received power and the transmitted power can be adjusted by the load adjustment signal. Similarly, when the connection configuration of the coil and the capacitor in the power transmission / reception unit is different from that in FIG. 1, it can be expressed by an expression that the power changes depending on the load.

また、2次電池の充電のように、負荷のインピーダンスが電力に応じて変化する性質を持つ場合、送電調整信号を変更して負荷に供給される電力を変更することでも、負荷のインピーダンスを変更できる。   In addition, when the impedance of the load changes according to the power, such as when charging a secondary battery, the load impedance can also be changed by changing the power transmission adjustment signal and changing the power supplied to the load. it can.

これらのことから、図10の動作フローに示すように、電圧比が第1の所定の範囲内であり、受電電力が第2の所定の範囲内にない場合において(ステップS21のYES、S22のNO)、送電調整信号が設定可能な範囲の上限、または下限に達している場合は(ステップS23のYES)、負荷調整信号を変更することで受電電力を調整してもよい(ステップS25)。ただし、負荷調整信号も上限、または下限に達している場合は、何もせずに処理を終了する(ステップS24のYES)。なお、送電調整信号が設定可能な範囲の上限、または下限に達していない場合は、これまでと同様に送電調整信号を変更すればよい(ステップS23のNO、S26)。   From these things, as shown in the operation flow of FIG. 10, when the voltage ratio is within the first predetermined range and the received power is not within the second predetermined range (YES in step S21, S22 NO), when the power transmission adjustment signal reaches the upper limit or lower limit of the settable range (YES in step S23), the received power may be adjusted by changing the load adjustment signal (step S25). However, if the load adjustment signal has also reached the upper limit or the lower limit, the process is terminated without doing anything (YES in step S24). If the power transmission adjustment signal does not reach the upper limit or lower limit of the settable range, the power transmission adjustment signal may be changed as before (NO in step S23, S26).

また、負荷が電力に応じてインピーダンスが変化する性質を持つ場合において、電圧比が第1の所定の範囲内にないと判定され、負荷調整信号が上限/下限に達している場合は(ステップS21のNO、S27のYES)、送電調整信号を変更することで負荷に供給する電力を変更(すなわち負荷のインピーダンスを変更)してもよい(ステップS29)。ただし、送電調整信号も上限、または下限に達している場合は、何もせずに処理を終了する(ステップS28のYES)。なお、負荷調整信号が設定可能な範囲の上限、または下限に達していない場合は、これまでと同様に負荷調整信号を変更すればよい(ステップS27のNO、S30)。   Further, when the load has the property that the impedance changes according to the electric power, when it is determined that the voltage ratio is not within the first predetermined range and the load adjustment signal reaches the upper limit / lower limit (step S21). NO, YES of S27), the power supplied to the load may be changed (that is, the impedance of the load is changed) by changing the power transmission adjustment signal (step S29). However, if the power transmission adjustment signal has also reached the upper limit or the lower limit, the process is terminated without doing anything (YES in step S28). When the load adjustment signal does not reach the upper limit or lower limit of the settable range, the load adjustment signal may be changed as before (NO in step S27, S30).

また、図7に示した動作フローでは、電圧比が第1の所定の範囲外の場合に負荷調整信号を変更し、受電電力が第2の所定の範囲外の場合に送電調整信号を変更した。これに対し、図11に示す動作フローのように、電圧比が第1の所定の範囲外の場合に(ステップS11のNO)、送電調整信号を変更し(ステップS14)、受電電力が第2の所定の範囲外の場合に(ステップS13のNO)、負荷調整信号を変更してもよい(ステップS12)。   In the operation flow shown in FIG. 7, the load adjustment signal is changed when the voltage ratio is outside the first predetermined range, and the transmission adjustment signal is changed when the received power is outside the second predetermined range. . On the other hand, as in the operation flow shown in FIG. 11, when the voltage ratio is outside the first predetermined range (NO in step S11), the power transmission adjustment signal is changed (step S14), and the received power is the second If it is outside the predetermined range (NO in step S13), the load adjustment signal may be changed (step S12).

また、図7に示した動作フローでは、送電調整信号の変更有無を判断するに当たり、受電電力の情報を用いたが、受電電力の情報に代えて、送電電力の情報を用いてもよい。この場合の動作フローを図12に示す。電圧比が第1の所定の範囲内でないと判定された場合(ステップS11)、送電電力を第5の所定の範囲と比較し(ステップS31)、送電電力が第5の所定の範囲外であれば、送電電力が第5の所定の範囲に近づく方向に補正されるように、送電調整信号を変更する(ステップS14)。図12に示した動作を繰り返し行うことで、送電電力が第5の所定の範囲内に調整される。送電電力の情報は交流電源22から制御装置11が取得してもよいし、送電ユニット内の所定の箇所の電圧と電流の検出結果から制御装置11が計算により取得してもよい。なお、第1および第5の所定の範囲は固定でなく、動的に変更可能でもよい。この場合、外部のマネジメントシステムまたは負荷32から、設定可能な範囲を演算部12に通知し、演算部12は通知された値を第1および第5の所定の範囲として用いればよい。   In the operation flow shown in FIG. 7, the received power information is used to determine whether or not the transmission adjustment signal is changed. However, the transmitted power information may be used instead of the received power information. The operation flow in this case is shown in FIG. When it is determined that the voltage ratio is not within the first predetermined range (step S11), the transmitted power is compared with the fifth predetermined range (step S31), and the transmitted power is outside the fifth predetermined range. For example, the power transmission adjustment signal is changed so that the transmitted power is corrected in a direction approaching the fifth predetermined range (step S14). By repeatedly performing the operation shown in FIG. 12, the transmitted power is adjusted within the fifth predetermined range. The information on the transmitted power may be acquired by the control device 11 from the AC power supply 22, or the control device 11 may acquire by calculation from the detection result of the voltage and current at a predetermined location in the power transmission unit. The first and fifth predetermined ranges are not fixed and may be dynamically changed. In this case, the settable range is notified from the external management system or the load 32 to the calculation unit 12, and the calculation unit 12 may use the notified value as the first and fifth predetermined ranges.

なお、図11に示した例と同様の変形を、図12の動作に適用することも可能である。すなわち。送電電力が第5の所定の範囲外のときに負荷調整信号を変更し、電圧比が第1の所定の範囲外のときに、送電調整信号を変更してもよい。   Note that the same modification as the example shown in FIG. 11 can be applied to the operation of FIG. That is. The load adjustment signal may be changed when the transmitted power is outside the fifth predetermined range, and the power transmission adjustment signal may be changed when the voltage ratio is outside the first predetermined range.

図13に、図7に示した動作の開始前に、受電電力が上限値を越えていないかの判定動作を追加した場合の動作フローを示す。   FIG. 13 shows an operation flow in the case of adding an operation for determining whether the received power does not exceed the upper limit value before the operation shown in FIG. 7 is started.

受電電力が上限値を越えているかを判定し(ステップS32)、上限値を超えていれば、送電調整信号を変更する(ステップS33)。変更の方法はこれまで述べた方法を用いればよい。本フローの動作を繰り返すことで、受電電力が上限値以下になるようにする。受電電力が上限値以下になったら(ステップS32のYES)、図7に示したのと同様の動作を行う(ステップS11〜S14)。   It is determined whether the received power exceeds the upper limit (step S32), and if it exceeds the upper limit, the power transmission adjustment signal is changed (step S33). The method described so far may be used as the changing method. By repeating the operation of this flow, the received power is set to the upper limit value or less. When the received power is equal to or lower than the upper limit value (YES in step S32), the same operation as shown in FIG. 7 is performed (steps S11 to S14).

このように、伝送効率を優先して調整(ステップS11、S12)する前に、受電電力の上限値を越えているか否かを判定することで、受電電力が上限値を超えて増大するのを防ぐことができる。これにより、過電力や過電流といった、装置の破壊や停止につながるリスクを低減できる。   In this way, before the transmission efficiency is prioritized and adjusted (steps S11 and S12), it is determined whether or not the received power exceeds the upper limit value by determining whether or not the received power exceeds the upper limit value. Can be prevented. As a result, it is possible to reduce risks such as overpower and overcurrent that lead to the destruction or stop of the device.

ここまでは、図1に示した構成での制御装置の動作を示したが、図2〜図5に示した構成を用いた場合も同様に、送電ユニットおよび受電ユニットからそれぞれ検出した電圧または電流に基づき、送電電力制御および負荷インピーダンス制御を行えばよい。   Up to this point, the operation of the control device with the configuration shown in FIG. 1 has been shown. Similarly, when the configurations shown in FIGS. 2 to 5 are used, the voltages or currents detected from the power transmission unit and the power reception unit, respectively. Based on the above, transmission power control and load impedance control may be performed.

本実施形態では、負荷32のインピーダンス値を調整することで、電圧比が所定の範囲に一致または近づけるようにする例を示したが、別の方法として、インダクタンスまたは結合係数の調整によって、これを行うことも可能である。   In the present embodiment, the example in which the voltage ratio matches or approaches a predetermined range by adjusting the impedance value of the load 32 has been shown. However, as another method, this can be achieved by adjusting the inductance or the coupling coefficient. It is also possible to do this.

たとえばインダクタンスの変更として、コイル中やコイル周辺の磁性体の配置を変更(磁性体の追加・除去も含む)することが可能である。コイルは、送電ユニットおよび受電ユニットの一方または両方に含まれるコイルが対象となる。   For example, as an inductance change, it is possible to change the arrangement (including addition / removal of the magnetic material) of the magnetic material in the coil or around the coil. The coil is a coil included in one or both of the power transmission unit and the power reception unit.

また、結合係数の変更として、送電ユニットおよび受電ユニットのコイル間の相対位置を変更することが可能である。またはインダクタンスの変更と同様に、コイル中やコイル周辺の磁性体の配置を変更(磁性体の追加・除去も含む)することが可能である。   Further, as a change of the coupling coefficient, it is possible to change the relative position between the coils of the power transmission unit and the power reception unit. Alternatively, similarly to the change of the inductance, it is possible to change the arrangement of the magnetic body in the coil or around the coil (including addition / removal of the magnetic body).

以上、本実施形態により、伝送効率が最適となる負荷インピーダンス値に近い値にインピーダンスを調整できる。または、接続されている負荷のインピーダンス値が、伝送効率が最適となるインピーダンス値に近い値となるよう、インダクタンスまたは結合係数を調整できる。   As described above, according to the present embodiment, the impedance can be adjusted to a value close to the load impedance value at which the transmission efficiency is optimum. Alternatively, the inductance or the coupling coefficient can be adjusted so that the impedance value of the connected load is close to the impedance value at which the transmission efficiency is optimal.

図16は、送電側にDC 電源71とDC-AC 変換器51を配置し、受電側にAC-DC 変換器61を配置した構成例を示す。図1の構成との違いは、図1の送電側における交流電源22がDC電源71に置き換わり、DC-AC変換器51が追加されている。また、受電側にAC-DC変換器61が追加されている。図1と同じ名称の要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。   FIG. 16 shows a configuration example in which a DC power supply 71 and a DC-AC converter 51 are arranged on the power transmission side, and an AC-DC converter 61 is arranged on the power reception side. The difference from the configuration in FIG. 1 is that the AC power source 22 on the power transmission side in FIG. 1 is replaced with a DC power source 71, and a DC-AC converter 51 is added. An AC-DC converter 61 is added on the power receiving side. Elements having the same names as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図16に示した構成の場合、伝送効率推定に利用する電圧または電流として、DC-AC 変換部51の入力電圧、または電流と、AC-DC変換部61の出力電圧、または電流を用いることができる。   In the case of the configuration shown in FIG. 16, the input voltage or current of the DC-AC converter 51 and the output voltage or current of the AC-DC converter 61 are used as the voltage or current used for transmission efficiency estimation. it can.

検出部1は、DC-AC 変換部51の入力電圧、または電流を検出し、検出部2は、AC-DC変換部61の出力電圧、または電流を検出する。   The detection unit 1 detects the input voltage or current of the DC-AC conversion unit 51, and the detection unit 2 detects the output voltage or current of the AC-DC conversion unit 61.

演算部12は、検出部1で検出した電圧または電流と、検出部2で検出した電圧または電流を用いて、図1または図5を用いて説明したのと同様にして、伝送効率を推定する。なお、DC-AC 変換器51は例えばインバータ、AC-DC 変換器61は例えば整流器により構成できる。   The calculation unit 12 estimates the transmission efficiency using the voltage or current detected by the detection unit 1 and the voltage or current detected by the detection unit 2 in the same manner as described with reference to FIG. 1 or FIG. . The DC-AC converter 51 can be constituted by, for example, an inverter, and the AC-DC converter 61 can be constituted by, for example, a rectifier.

図6の構成により、DC電圧またはDC電流を検出することで、より容易な実施が可能となる。   The configuration shown in FIG. 6 allows easier implementation by detecting a DC voltage or a DC current.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

Claims (15)

コイルにより磁界を発生する送電ユニットにおける第1箇所の第1電力、第1電圧および第1電流のうちの少なくとも1つを表す送電情報を取得する送電情報取得部と、
前記送電ユニットで発生した磁界により受電ユニットのコイルで磁界を結合して得られた第2箇所の第2電力、第2電圧および第2電流のうちの少なくとも1つを表す受電情報を取得する受電情報取得部と、
前記送電情報および前記受電情報に基づき、前記送電ユニットと前記受電ユニットのコイルの結合状態を表すパラメータを取得する伝送状態取得部と、
前記パラメータに応じて、前記送電ユニットの第1電力を調整する送電調整処理、および前記受電ユニットのインピーダンスを調整するインピーダンス調整処理のいずれか一方を選択して実行する調整部と、
を備えた制御装置。
A power transmission information acquisition unit that acquires power transmission information representing at least one of the first power, the first voltage, and the first current of the first location in the power transmission unit that generates a magnetic field by the coil;
Power reception that acquires power reception information representing at least one of the second power, the second voltage, and the second current of the second location obtained by coupling the magnetic field with the coil of the power reception unit by the magnetic field generated in the power transmission unit An information acquisition unit;
Based on the power transmission information and the power reception information, a transmission state acquisition unit that acquires a parameter representing a coupling state of the coil of the power transmission unit and the power reception unit;
According to the parameter, an adjustment unit that selects and executes one of a power transmission adjustment process for adjusting the first power of the power transmission unit and an impedance adjustment process for adjusting the impedance of the power reception unit;
A control device comprising:
前記伝送状態取得部は、第1パラメータと第2パラメータを含む複数のパラメータを取得し、
前記調整部は、少なくとも前記第1パラメータの値と前記第2パラメータの値に応じて、前記送電調整処理と前記インピーダンス調整処理のいずれか一方を選択する、
請求項1に記載の制御装置。
The transmission state acquisition unit acquires a plurality of parameters including a first parameter and a second parameter,
The adjustment unit selects one of the power transmission adjustment process and the impedance adjustment process according to at least the value of the first parameter and the value of the second parameter.
The control device according to claim 1.
前記調整部は、前記第1パラメータの値と第1閾値の比較と、前記第2パラメータの値と第2閾値との比較に応じて、前記送電調整処理と前記インピーダンス調整処理のいずれか一方を選択する、
請求項2に記載の制御装置。
The adjustment unit performs one of the power transmission adjustment process and the impedance adjustment process according to a comparison between the first parameter value and the first threshold value, and a comparison between the second parameter value and the second threshold value. select,
The control device according to claim 2.
前記調整部は、前記第1パラメータの値が第3閾値を上回る場合または第4閾値を下回る場合、前記第1パラメータの値が前記第3閾値または第4閾値に近づく方向に変更されるように、前記送電調整処理および前記インピーダンス調整処理のうちの一方の処理を実行し、前記第1パラメータの値が前記第3閾値を上回らず前記第4閾値を下回らずかつ、前記第2パラメータの値が第5閾値を上回る場合または第6閾値を下回る場合、前記第2パラメータの値が前記第5閾値または第6閾値に近づく方向に変更されるように他方の処理を実行する請求項2に記載の制御装置。   When the value of the first parameter is higher than a third threshold value or lower than a fourth threshold value, the adjustment unit is changed so that the value of the first parameter approaches the third threshold value or the fourth threshold value. , Executing one of the power transmission adjustment process and the impedance adjustment process, the value of the first parameter does not exceed the third threshold and does not fall below the fourth threshold, and the value of the second parameter is The second process according to claim 2, wherein the second process is executed so that the value of the second parameter is changed in a direction approaching the fifth threshold or the sixth threshold when the fifth threshold is exceeded or the sixth threshold is exceeded. Control device. 前記第1および第2パラメータの一方は、前記送電ユニットと前記受電ユニットとの電力効率の推定値を表し、
前記第1および第2パラメータの他方は、前記受電ユニットの第2電力および前記送電ユニットの第1電力のうちの一方を表す請求項4に記載の制御装置。
One of the first and second parameters represents an estimated value of power efficiency of the power transmission unit and the power reception unit,
5. The control device according to claim 4, wherein the other of the first and second parameters represents one of a second power of the power receiving unit and a first power of the power transmission unit.
前記電力効率の推定値は、前記送電ユニットおよび前記受電ユニット間での前記第1電力および第2電力の比、前記第1電圧および前記第2電圧の比、および前記第1電流および第2電流の比のいずれか1つに基づく値である請求項5に記載の制御装置。   The estimated value of the power efficiency is a ratio between the first power and the second power, a ratio between the first voltage and the second voltage, and the first current and the second current between the power transmission unit and the power reception unit. 6. The control device according to claim 5, wherein the control device is a value based on any one of the ratios. 前記調整部は、前記パラメータの値が所定の閾値を越えているか否か、送電調整が調整可能な範囲の上限または下限に達している否か、インピーダンス調整が調整可能な範囲の上限または下限に達しているか否かの少なくともいずれかに応じて、前記送電調整処理と前記インピーダンス調整処理のいずれか一方を選択する、
請求項1に記載の制御装置。
The adjustment unit determines whether the value of the parameter exceeds a predetermined threshold, whether the power transmission adjustment reaches the upper or lower limit of the adjustable range, and whether the impedance adjustment can be adjusted to the upper or lower limit of the adjustable range. Selecting one of the power transmission adjustment process and the impedance adjustment process according to at least one of whether or not it has reached,
The control device according to claim 1.
前記調整部は、外部から入力される指示信号に応じて、前記第3閾値、前記第4閾値、前記第5閾値、および前記第6閾値の少なくとも1つを変更する請求項4に記載の制御装置。   5. The control according to claim 4, wherein the adjustment unit changes at least one of the third threshold value, the fourth threshold value, the fifth threshold value, and the sixth threshold value according to an instruction signal input from the outside. apparatus. 前記送電情報取得部、前記受電情報取得部、前記伝送状態取得部および前記調整部の各動作を含む処理を一定時間毎に実行する請求項1に記載の制御装置。   2. The control device according to claim 1, wherein processing including operations of the power transmission information acquisition unit, the power reception information acquisition unit, the transmission state acquisition unit, and the adjustment unit is executed at regular intervals. コイルにより磁界を発生する送電ユニットと、請求項1に従った制御装置とを備えた無線電力伝送装置。   A wireless power transmission device comprising: a power transmission unit that generates a magnetic field with a coil; and a control device according to claim 1. 前記送電ユニットは、コイルと前記コイルに直列または並列に接続された容量とを含む送電部と、送電部に交流電力を供給する手段とを含み、
前記送電部は、交流電力から前記コイルに磁界を発生させる請求項10に記載の無線電力伝送装置。
The power transmission unit includes a power transmission unit including a coil and a capacity connected in series or in parallel to the coil, and means for supplying AC power to the power transmission unit,
11. The wireless power transmission device according to claim 10, wherein the power transmission unit generates a magnetic field in the coil from AC power.
送電ユニットで発生した磁界により磁界結合して電力を得る受電ユニットと、請求項1に従った制御装置とを備えた無線電力伝送装置。   A wireless power transmission device comprising: a power receiving unit that obtains power by magnetic field coupling with a magnetic field generated by the power transmission unit; and a control device according to claim 1. 前記受電ユニットは、前記受電した電力を直流電力に変換するAC-DC変換部と、前記直流電力を変換するDC-DC変換部と、前記DC-DC変換部で変換された電力を用いる負荷を含み、
前記調整部は、前記インピーダンス調整処理として、前記DC-DC変換部の電圧変換比を調整する請求項12に記載の無線電力伝送装置。
The power receiving unit includes an AC-DC converter that converts the received power into DC power, a DC-DC converter that converts the DC power, and a load that uses the power converted by the DC-DC converter. Including
13. The wireless power transmission apparatus according to claim 12, wherein the adjustment unit adjusts a voltage conversion ratio of the DC-DC conversion unit as the impedance adjustment process.
前記負荷はバッテリである請求項13に記載の無線電力伝送装置。   14. The wireless power transmission device according to claim 13, wherein the load is a battery. コイルにより磁界を発生する送電ユニットにおける第1箇所の第1電力、第1電圧および第1電流のうちの少なくとも1つを表す送電情報を取得する送電情報取得ステップと、
前記送電ユニットで発生した磁界により受電ユニットのコイルで磁界を結合して得られた第2箇所の第2電力、第2電圧および第2電流のうちの少なくとも1つを表す受電情報を取得する受電情報取得ステップと、
前記送電情報および前記受電情報に基づき、前記送電ユニットと前記受電ユニットのコイルの結合状態を表すパラメータを取得する伝送状態取得ステップと、
前記パラメータに応じて、前記送電ユニットの第1電力を調整する送電調整処理、および前記受電ユニットのインピーダンスを調整するインピーダンス調整処理のいずれか一方を選択して実行する調整ステップと、
を備えた制御方法。
A power transmission information acquisition step for acquiring power transmission information representing at least one of the first power, the first voltage, and the first current of the first location in the power transmission unit that generates a magnetic field by the coil;
Power reception that acquires power reception information representing at least one of the second power, the second voltage, and the second current of the second location obtained by coupling the magnetic field with the coil of the power reception unit by the magnetic field generated in the power transmission unit An information acquisition step;
Based on the power transmission information and the power reception information, a transmission state acquisition step of acquiring a parameter representing a coupling state of the coil of the power transmission unit and the power reception unit;
In accordance with the parameter, an adjustment step of selecting and executing either one of a power transmission adjustment process for adjusting the first power of the power transmission unit and an impedance adjustment process for adjusting the impedance of the power receiving unit;
Control method with.
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