JP2018007482A - Power transmission device and power transmission system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy of extreme value search control for searching for an optimum frequency at which current flowing through a power transmission coil is minimized, in a power transmission device for transmitting power to a power reception device in a non-contact manner and a power transmission system comprising the power transmission device.SOLUTION: A power supply ECU 250 includes: a first control unit 400 for executing power transmission power control; and a second control unit 500 for executing power transmission coil current control. The second control unit 500 executes extreme value search control for searching for a frequency at which current Is flowing through a power transmission coil is minimized, by vibrating a frequency of power transmission power. The power supply ECU 250 operates the frequency so that frequency movement operation based on a search result of the extreme value search control does not overlap with frequency vibration operation.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

この発明は、送電装置及び電力伝送システムに関し、特に、受電装置へ非接触で送電する送電装置及びそれを備える電力伝送システムに関する。   The present invention relates to a power transmission device and a power transmission system, and more particularly to a power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner and a power transmission system including the power transmission device.

送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムが知られている(たとえば特許文献1〜6参照)。このような電力伝送システムについて、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)。   There is known a power transmission system that transmits power from a power transmission device to a power reception device in a contactless manner (see, for example, Patent Documents 1 to 6). About such an electric power transmission system, Unexamined-Japanese-Patent No. 2014-207795 (patent document 1) discloses the non-contact electric power feeding system which carries out non-contact electric power feeding from a power feeding apparatus (power transmission apparatus) to a vehicle (power receiving apparatus). 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

上記のような電力伝送システムにおいて、電力が維持される下で送電コイルに流れる電流が最小となるように送電電力の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。   In the power transmission system as described above, the power transmission efficiency between the power transmission coil and the power reception coil is adjusted by adjusting the frequency of the transmission power so that the current flowing through the power transmission coil is minimized while the power is maintained. Can be increased.

制御対象に振動信号を与えることにより制御量の極値を探索する公知の極値探索制御を用いて、インバータにより生成される送電電力の周波数を振動させることにより、送電コイルに流れる電流が最小となる最適周波数を探索することが可能である。しかしながら、周波数を振動させる振動操作と、極値探索制御の探索結果に基づく周波数の移動操作(制御操作)とが干渉することにより、振動操作による送電コイルの電流の変化を誤検知し、その結果、周波数を誤操作してしまう可能性がある。   By using the known extreme value search control that searches for the extreme value of the controlled variable by giving a vibration signal to the controlled object, the frequency of the transmission power generated by the inverter is vibrated, so that the current flowing through the power transmission coil is minimized. It is possible to search for an optimal frequency. However, the vibration operation that vibrates the frequency and the frequency movement operation (control operation) based on the search result of the extreme value search control interfere with each other, so that a change in the current of the power transmission coil due to the vibration operation is erroneously detected. There is a possibility that the frequency is erroneously operated.

この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、受電装置へ非接触で送電する送電装置及びそれを備える電力伝送システムにおいて、送電コイルに流れる電流が最小となる最適周波数を探索する極値探索制御の精度を向上させることである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to optimally minimize a current flowing through a power transmission coil in a power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner and a power transmission system including the power transmission device. It is to improve the accuracy of extreme value search control for searching for a frequency.

この発明に従う送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、交流の送電電力を生成して送電コイルへ供給するインバータと、インバータを制御することによって送電電力の周波数を調整する周波数制御を実行する制御部とを備える。周波数制御は、周波数を振動させることによって、送電コイルに流れる電流が最小となる周波数を探索する極値探索制御を含む。制御部は、極値探索制御の探索結果による周波数の移動操作が周波数の振動操作と重ならないように、周波数を操作する。   A power transmission device according to the present invention includes a power transmission coil that transmits power to a power receiving device in a contactless manner, an inverter that generates AC transmission power and supplies the power to the power transmission coil, and a frequency control that adjusts the frequency of the transmission power by controlling the inverter. The control part which performs is provided. The frequency control includes extreme value search control for searching for a frequency at which the current flowing through the power transmission coil is minimized by vibrating the frequency. The control unit operates the frequency so that the frequency movement operation based on the search result of the extreme value search control does not overlap the frequency vibration operation.

また、この発明に従う電力伝送システムは、送電装置と、受電装置とを備える。送電装置は、受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、交流の送電電力を生成して送電コイルへ供給するインバータと、インバータを制御することによって送電電力の周波数を調整する周波数制御を実行する制御部とを含む。周波数制御は、周波数を振動させることによって、送電コイルに流れる電流が最小となる周波数を探索する極値探索制御を含む。制御部は、極値探索制御の探索結果による周波数の移動操作が周波数の振動操作と重ならないように、周波数を操作する。   The power transmission system according to the present invention includes a power transmission device and a power reception device. The power transmission device executes a power transmission coil that transmits power to the power receiving device in a contactless manner, an inverter that generates AC transmission power and supplies the power to the power transmission coil, and frequency control that adjusts the frequency of the transmission power by controlling the inverter. And a control unit. The frequency control includes extreme value search control for searching for a frequency at which the current flowing through the power transmission coil is minimized by vibrating the frequency. The control unit operates the frequency so that the frequency movement operation based on the search result of the extreme value search control does not overlap the frequency vibration operation.

この送電装置及び電力伝送システムにおいては、送電電力の周波数を振動させることによって、送電コイルに流れる電流が最小となる最適周波数を探索する極値探索制御が実行される。そして、極値探索制御の探索結果による周波数の移動操作が周波数の振動操作と重ならないように周波数が操作されるので、周波数の振動操作による送電コイルの電流の変化を正確に検知することができる。したがって、この送電装置及び電力伝送システムによれば、極値探索制御の精度を向上させることができ、その結果、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。   In this power transmission device and power transmission system, extreme value search control for searching for an optimum frequency that minimizes the current flowing in the power transmission coil is performed by vibrating the frequency of the transmitted power. And since the frequency is operated so that the frequency movement operation based on the search result of the extreme value search control does not overlap with the frequency vibration operation, it is possible to accurately detect a change in the current of the power transmission coil due to the frequency vibration operation. . Therefore, according to this power transmission device and power transmission system, the accuracy of the extreme value search control can be improved, and as a result, the power transmission efficiency between the power transmission coil and the power reception coil can be increased.

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及びそれを備える電力伝送システムにおいて、送電コイルに流れる電流が最小となる最適周波数を探索する極値探索制御の精度を向上させることができる。その結果、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。   According to the present invention, in a power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner and a power transmission system including the power transmission device, it is possible to improve the accuracy of extreme value search control that searches for an optimum frequency that minimizes the current flowing through the power transmission coil. it can. As a result, the power transmission efficiency between the power transmission coil and the power reception coil can be increased.

この発明の実施の形態による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。1 is an overall configuration diagram of a power transmission system to which a power transmission device according to an embodiment of the present invention is applied. 図1に示す送電部及び受電部の構成を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the structure of the power transmission part and power receiving part which are shown in FIG. 電源ECUにより実行される送電電力制御及び送電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 transmission coil current control executed by the power supply ECU. 周波数の振動操作の実行期間と、振動操作の結果に基づく周波数の移動操作の実行期間とを説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the execution period of the vibration operation of the frequency, and the execution period of the movement operation of the frequency based on the result of the vibration operation. 振動信号生成部により生成される振動信号に基づく周波数の振動操作と、コントローラの出力に基づく周波数の移動操作との一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the vibration operation of the frequency based on the vibration signal produced | generated by the vibration signal production | generation part, and the movement operation of the frequency based on the output of a controller. 送電コイル電流制御において、周波数の振動操作と、制御結果に基づく周波数の移動操作とが重複する場合の周波数操作の一例を示す参考図である。In power transmission coil current control, it is a reference figure which shows an example of frequency operation in case frequency vibration operation and frequency movement operation based on a control result overlap. 電源ECUにより実行される極値探索制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process sequence of the extreme value search control performed by power supply ECU.

以下、本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、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   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.

図1は、この発明の実施の形態による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る。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power transmission system to which a power transmission device according to an embodiment of the present invention is applied. With reference to FIG. 1, the power transmission system includes a power transmission device 10 and a power reception device 20. The power receiving device 20 is 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、商用系統電源等の交流電源100から受ける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。   The PFC circuit 210 rectifies and boosts the power received from the AC power supply 100 such as a commercial power supply and supplies it to the inverter 220, and improves 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、電源ECU250によって制御され、PFC回路210から受ける直流電力を、所定の周波数(たとえば数十kHz)を有する送電電力(交流)に変換する。インバータ220は、電源ECU250からの制御信号に従ってスイッチング周波数を変更することにより、送電電力の周波数を調整することができる。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、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 is controlled by power supply ECU 250 and converts DC power received from PFC circuit 210 into transmitted power (AC) having a predetermined frequency (for example, several tens of kHz). Inverter 220 can adjust the frequency of transmitted power by changing the switching frequency in accordance with a control signal from power supply ECU 250. The transmission power generated by the inverter 220 is supplied to the power transmission unit 240 through the filter circuit 230. 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、インバータ220により生成される交流電力(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、受電部310へ非接触で送電するための共振回路を含む(図示せず)。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 (transmitted power) generated by the inverter 220 from the inverter 220 through the filter circuit 230 and transmits power to the power reception unit 310 of the power reception device 20 through a magnetic field generated around the power transmission unit 240 in a contactless manner. To do. The power transmission unit 240 includes a resonance circuit (not shown) for transmitting power to the 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V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に流れる電流すなわちインバータ220の出力電流Iinvを検出し、その検出値を電源ECU250へ出力する。なお、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を検出することができる。電流センサ274は、送電部240に流れる電流Is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 of inverter 220 and outputs the detected value to power supply ECU 250. Current sensor 272 detects current flowing through inverter 220, that is, output current Iinv of inverter 220, and outputs the detected value to power supply ECU 250. Note that the transmission power supplied from the inverter 220 to the power transmission unit 240 can be detected based on the detection values of the voltage sensor 270 and the current sensor 272. Current sensor 274 detects current Is flowing through power transmission unit 240 and outputs the detected value to power supply ECU 250.

電源ECU250は、CPU(Central Processing Unit)、処理プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)、各種信号を入出力するための入出力ポート等を含み(いずれも図示せず)、上述の各センサ等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実行する。たとえば、電源ECU250は、送電装置10から受電装置20への電力伝送が行なわれるときに、送電電力(交流)をインバータ220が生成するようにインバータ220のスイッチング制御を実行する。なお、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 CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) that stores processing programs, a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data, an input / output port for inputting and outputting various signals, and the like. (All not shown), and receives signals from the above-described sensors and the like, and executes control of various devices in the power transmission device 10. For example, power supply ECU 250 executes 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. Various controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

この実施の形態に従う送電装置10では、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するための制御(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。   In power transmission device 10 according to the present embodiment, as main control executed by power supply ECU 250, power supply ECU 250 performs control for setting the transmission power to the target power when executing power transmission from power transmission device 10 to power reception device 20. (Hereinafter also referred to as “transmission power control”). Specifically, power supply ECU 250 controls the transmitted power to the target power by adjusting the duty of the output voltage of inverter 220.

なお、インバータ220の出力電圧のデューティとは、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/オフ期間比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。送電電力の目標電力は、たとえば受電装置20の受電状況に基づいて生成される。この実施の形態では、受電装置20において、受電電力の目標値と検出値との偏差に基づいて送電電力の目標電力が生成され、受電装置20から送電装置10へ送信される。   The duty of the output voltage of the inverter 220 is defined as the ratio of the positive (or negative) voltage output time to the cycle of the output voltage waveform (rectangular wave). The duty of the inverter output voltage can be adjusted by changing the operation timing of the switching element (on / off period ratio 0.5) of the inverter 220. The target power of the transmitted power is generated based on the power reception status of the power receiving device 20, for example. In this embodiment, in the power receiving device 20, the target power of the transmitted power is generated based on the deviation between the target value of the received power and the detected value, and transmitted from the power receiving device 20 to the power transmitting device 10.

さらに、電源ECU250は、上記の送電電力制御を実行するとともに、送電電力が維持される下で、送電部240に含まれる送電コイル(後述)に流れる電流Isを最小にするための制御(以下「送電コイル電流制御」とも称する。)を実行する。詳細については後述するが、送電電力が維持される下で、送電コイルに流れる電流が小さいほど、送電部240(送電コイル)と受電部310(受電コイル)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、送電コイルに流れる電流Isが最小となるようにインバータ220の駆動周波数(インバータ220のスイッチング周波数であり、送電電力の周波数でもある。)を調整する。なお、電源ECU250は、インバータ220の駆動周波数すなわち送電電力の周波数を所定の周波数帯(規格等によって定められ得る。)において調整可能であり、この周波数帯を外れて周波数を調整することはしない。   Furthermore, the power supply ECU 250 executes the above-described transmission power control, and performs control for minimizing a current Is flowing in a power transmission coil (described later) included in the power transmission unit 240 while the transmission power is maintained (hereinafter referred to as “ Also referred to as “power transmission coil current control”). Although details will be described later, the power transmission efficiency between the power transmission unit 240 (power transmission coil) and the power reception unit 310 (power reception coil) increases as the current flowing through the power transmission coil decreases with transmission power maintained. . Therefore, the power supply ECU 250 adjusts the drive frequency of the inverter 220 (the switching frequency of the inverter 220 and also the frequency of transmission power) so that the current Is flowing through the transmission coil is minimized while executing transmission power control. To do. Power supply ECU 250 can adjust the drive frequency of inverter 220, that is, the frequency of transmitted power, in a predetermined frequency band (which can be determined by a standard or the like), and does not adjust the frequency outside this frequency band.

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る。通信部260は、受電装置20から送信される送電電力の目標(目標電力)を受信するほか、電力伝送の開始/停止に関する情報を受電装置20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)を受電装置20から受信したりする。   The communication unit 260 is configured to wirelessly communicate with the communication unit 370 of the power receiving device 20. The communication unit 260 receives a target of transmission power (target power) transmitted from the power receiving device 20, exchanges information about start / stop of power transmission with the power receiving device 20, and receives power reception status (power reception) of the power receiving device 20. Voltage, received current, received power, etc.) from the power receiving device 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、磁界を通じて非接触で受電する。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(図示せず)。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 reception unit 310 receives the power (alternating current) output from the power transmission unit 240 of the power transmission device 10 in a non-contact manner through a magnetic field. Power reception unit 310 includes, for example, a resonance circuit for receiving power from power transmission unit 240 in a contactless manner (not shown). 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.

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、受電部310による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。整流部330は、整流器とともに平滑用のキャパシタを含んで構成される。   The filter circuit 320 is provided between the power reception unit 310 and the rectification unit 330, and suppresses harmonic noise generated when the power reception unit 310 receives power. 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. The rectification unit 330 includes a smoothing capacitor together with a rectifier.

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を含んで構成される。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として電気二重層キャパシタ等も採用可能である。   The power storage device 350 is a rechargeable DC power source, and includes 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 an electric double layer capacitor or the like can also be employed as the power storage device 350.

リレー回路340は、整流部330と蓄電装置350との間に設けられる。リレー回路340は、送電装置10による蓄電装置350の充電時にオン(導通状態)にされる。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(蓄電装置350の充電電力に相当する。)を検出することができる。電圧センサ380及び電流センサ382は、受電部310と整流部330との間(たとえば、フィルタ回路320と整流部330との間)に設けてもよい。   Relay circuit 340 is provided between rectifying unit 330 and power storage device 350. Relay circuit 340 is turned on (conductive state) when power storage device 350 is charged by power transmission device 10. 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 (corresponding to the charging power of the power storage device 350) can be detected. The voltage sensor 380 and the current sensor 382 may be provided between the power receiving unit 310 and the rectifying unit 330 (for example, between the filter circuit 320 and the rectifying unit 330).

充電ECU360は、CPU、ROM、RAM、入出力ポート等を含み(いずれも図示せず)、上記の各センサ等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 ROM, a RAM, an input / output port, and the like (all not shown), receives signals from the above-described sensors and the like, 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となるように、送電装置10における送電電力の目標(目標電力)を生成する。具体的には、充電ECU360は、受電電力の目標と検出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を生成する。そして、充電ECU360は、生成された送電電力の目標(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 of transmission power (target power) in the power transmission device 10 so that the received power in the power reception device 20 becomes a desired target during power reception from the power transmission device 10. ) Is generated. Specifically, charging ECU 360 generates a target of transmitted power in power transmission device 10 based on the deviation between the target of received power and the detected value. Then, the charging ECU 360 transmits the generated transmission power target (target power) to the power transmission device 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る。通信部370は、充電ECU360において生成される送電電力の目標(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. The communication unit 370 transmits the target (target power) of the transmission power generated in the charging ECU 360 to the power transmission device 10, exchanges information about start / stop of power transmission with the power transmission device 10, and receives power from the power reception device 20. The situation (power reception voltage, power reception current, power reception power, etc.) is transmitted to the power transmission device 10.

この電力伝送システムにおいては、送電装置10において、インバータ220からフィルタ回路230を通じて送電部240へ、交流の送電電力が供給される。送電部240及び受電部310の各々は、共振回路を含み、送電電力の周波数において共振するように設計されている。   In this power transmission system, AC transmission power is supplied from the inverter 220 to the power transmission unit 240 through the filter circuit 230 in the power transmission device 10. Each of power transmission unit 240 and power reception unit 310 includes a resonance circuit and is designed to resonate at the frequency of transmitted power.

インバータ220からフィルタ回路230を通じて送電部240へ交流の電力が供給されると、送電部240の共振回路を構成するコイルと、受電部310の共振回路を構成するコイルとの間に形成される磁界を通じて、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。   When AC power is supplied from the inverter 220 to the power transmission unit 240 through the filter circuit 230, a magnetic field formed between the coil that configures the resonance circuit of the power transmission unit 240 and the coil that configures the resonance circuit of the power reception unit 310. Through this, 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.

図2は、図1に示した送電部240及び受電部310の構成を説明する回路図である。図2を参照して、送電部240は、送電コイル242と、キャパシタ244とを含む。キャパシタ244は、送電コイル242に直列に接続されて送電コイル242と共振回路を形成する。キャパシタ244は、送電部240の共振周波数を調整するために設けられる。送電コイル242及びキャパシタ244によって構成される共振回路の共振強度を示すQ値は、100以上であることが好ましい。なお、この回路図では、送電装置10において、インバータ220と送電部240との間のフィルタ回路230(図1)の図示は省略されている。   FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the configuration of power transmission unit 240 and power reception unit 310 shown in FIG. Referring to FIG. 2, power transmission unit 240 includes a power transmission coil 242 and a capacitor 244. The capacitor 244 is connected in series with the power transmission coil 242 to form a resonance circuit with the power transmission coil 242. Capacitor 244 is provided to adjust the resonance frequency of power transmission unit 240. The Q value indicating the resonance strength of the resonance circuit constituted by the power transmission coil 242 and the capacitor 244 is preferably 100 or more. In the circuit diagram, in the power transmission device 10, the filter circuit 230 (FIG. 1) between the inverter 220 and the power transmission unit 240 is omitted.

受電部310は、受電コイル312と、キャパシタ314とを含む。キャパシタ314は、受電コイル312に直列に接続されて受電コイル312と共振回路を形成する。キャパシタ314は、受電部310の共振周波数を調整するために設けられる。受電コイル312及びキャパシタ314によって構成される共振回路のQ値も、100以上であることが好ましい。   Power reception unit 310 includes a power reception coil 312 and a capacitor 314. The capacitor 314 is connected in series with the power receiving coil 312 to form a resonance circuit with the power receiving coil 312. The capacitor 314 is provided to adjust the resonance frequency of the power reception unit 310. The Q value of the resonance circuit constituted by the power receiving coil 312 and the capacitor 314 is also preferably 100 or more.

なお、特に図示しないが、送電コイル242及び受電コイル312の構造は特に限定されない。たとえば、送電部240と受電部310とが正対する場合に、送電部240と受電部310とが並ぶ方向に沿う軸に巻回される渦巻形状やらせん形状のコイルを送電コイル242及び受電コイル312の各々に採用することができる。或いは、送電部240と受電部310とが正対する場合に、送電部240と受電部310とが並ぶ方向を法線方向とするフェライト板に電線を巻回して成るコイルを送電コイル242及び受電コイル312の各々に採用してもよい。   Although not particularly illustrated, the structures of the power transmission coil 242 and the power reception coil 312 are not particularly limited. For example, when the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 face each other, a spiral coil or a spiral coil wound around an axis along the direction in which the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 are aligned is used as the power transmission coil 242 and the power reception coil 312. Can be adopted for each of the above. Alternatively, when the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 face each other, a coil formed by winding an electric wire around a ferrite plate whose normal direction is the direction in which the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 are arranged is a power transmission coil 242 and a power reception coil. Each of 312 may be adopted.

ここで、受電コイル312のインダクタンスはL2であり、キャパシタ314のキャパシタンスはC2であるものとする。電気負荷390は、受電部310以降のフィルタ回路320、整流部330及び蓄電装置350(図1)である。インピーダンス395は、電気負荷390の等価インピーダンスを示し、そのインピーダンス値はRLであるものとする。すなわち、インピーダンス395は、受電部310以降の負荷インピーダンスである(以下では、電気負荷390の等価インピーダンスRLを「負荷インピーダンスRL」とも称する。)。なお、この負荷インピーダンスRLは、電気負荷390の回路構成、電気負荷390が受ける電力(受電電力)、及び電気負荷390に含まれる蓄電装置350(図1)の電圧(電気負荷390の電圧は蓄電装置350によって拘束される。)から算出することができる。   Here, it is assumed that the inductance of the power receiving coil 312 is L2, and the capacitance of the capacitor 314 is C2. The electrical load 390 is the filter circuit 320, the rectifier 330, and the power storage device 350 (FIG. 1) after the power receiving unit 310. The impedance 395 indicates the equivalent impedance of the electric load 390, and the impedance value is RL. That is, impedance 395 is a load impedance after power receiving unit 310 (hereinafter, equivalent impedance RL of electric load 390 is also referred to as “load impedance RL”). Note that the load impedance RL includes the circuit configuration of the electric load 390, the power received by the electric load 390 (received power), and the voltage of the power storage device 350 (FIG. 1) included in the electric load 390 (the voltage of the electric load 390 is stored) Restrained by the device 350).

このような回路構成において、送電コイル242と受電コイル312との間の電力伝送効率ηは、次式にて表される。   In such a circuit configuration, the power transmission efficiency η between the power transmission coil 242 and the power reception coil 312 is expressed by the following equation.

Figure 2018007482
Figure 2018007482

ここで、I1は送電コイル242に流れる電流(すなわち電流Is)を示し、I2は受電コイル312に流れる電流を示す。また、r1は送電コイル242の巻線抵抗を示し、r2は受電コイル312の巻線抵抗を示す。電気負荷390の電圧は、蓄電装置350(図1)によって拘束されるので、電力が維持される下では電流I2及び負荷インピーダンスRLは略一定となる。したがって、式(1)から、電力伝送効率ηは電流I1の2乗に反比例することが理解される。すなわち、送電コイル242に流れる電流I1が小さいほど電力伝送効率ηは高くなる。   Here, I1 indicates a current flowing through the power transmission coil 242 (that is, current Is), and I2 indicates a current flowing through the power receiving coil 312. R1 represents the winding resistance of the power transmission coil 242, and r2 represents the winding resistance of the power reception coil 312. Since the voltage of the electrical load 390 is constrained by the power storage device 350 (FIG. 1), the current I2 and the load impedance RL become substantially constant when power is maintained. Therefore, it is understood from the equation (1) that the power transmission efficiency η is inversely proportional to the square of the current I1. That is, the smaller the current I1 flowing through the power transmission coil 242, the higher the power transmission efficiency η.

そこで、この実施の形態に従う送電装置10では、送電電力が維持される下で送電コイル242に流れる電流Is(図1)を最小にする送電コイル電流制御が実行される。この送電コイル電流制御には、制御対象に振動信号を与えることにより制御量の極値を探索する極値探索制御が適用される。すなわち、制御の詳細については後述するが、電源ECU250は、極値探索制御を用いて、送電電力の周波数を振動させることによって、送電コイル242に流れる電流Isが最小となる最適周波数を探索する。   Therefore, in power transmission device 10 according to this embodiment, power transmission coil current control is performed to minimize current Is (FIG. 1) flowing through power transmission coil 242 while transmission power is maintained. For this power transmission coil current control, extreme value search control for searching for an extreme value of a controlled variable by applying a vibration signal to a controlled object is applied. That is, although details of the control will be described later, the power supply ECU 250 searches for an optimum frequency at which the current Is flowing through the power transmission coil 242 is minimized by oscillating the frequency of the transmitted power using the extreme value search control.

この極値探索制御は、送電電力の周波数を振動させたことによる送電コイル242の電流Isの変化を検出し、電流Isが小さくなる方向に周波数を移動(操作)するものであるところ、周波数を振動させる操作(振動操作)と、極値探索制御の探索結果に基づく周波数の操作(制御に基づく移動操作)とが干渉することにより、周波数の振動操作による送電コイル242の電流Isの変化を誤検知し、その結果、周波数を誤操作してしまう可能性がある。   This extreme value search control detects a change in the current Is of the power transmission coil 242 due to the vibration of the frequency of the transmission power and moves (operates) the frequency in a direction in which the current Is decreases. The operation of vibrating (vibration operation) interferes with the frequency operation based on the search result of the extreme value search control (moving operation based on the control), so that a change in the current Is of the power transmission coil 242 due to the frequency vibration operation is erroneously detected. As a result, the frequency may be erroneously manipulated.

そこで、この実施の形態に従う送電装置10では、電源ECU250は、極値探索制御の探索結果による周波数の移動操作(制御に基づく移動操作)が、その移動操作量を算出するための周波数の振動操作と重ならないように、周波数を操作する。これにより、周波数の振動操作による送電コイル242の電流Isの変化を正確に検知することができる。したがって、この電力伝送システムによれば、極値探索制御の精度を向上させることができ、その結果、送電コイル242と受電コイル312との間の電力伝送効率を高めることができる。   Therefore, in power transmission device 10 according to the present embodiment, power supply ECU 250 causes frequency movement operation (movement operation based on control) based on a search result of extreme value search control to be a frequency vibration operation for calculating the movement operation amount. Operate the frequency so that it does not overlap. Thereby, the change of the current Is of the power transmission coil 242 due to the vibration operation of the frequency can be accurately detected. Therefore, according to this power transmission system, the accuracy of the extreme value search control can be improved, and as a result, the power transmission efficiency between the power transmission coil 242 and the power reception coil 312 can be increased.

図3は、電源ECU250により実行される送電電力制御及び送電コイル電流制御の制御ブロック図である。図3を参照して、電源ECU250は、送電電力制御を実行する第1の制御部400と、送電コイル電流制御を実行する第2の制御部500とを含む。   FIG. 3 is a control block diagram of transmission power control and transmission coil current control executed by the power supply ECU 250. Referring to FIG. 3, power supply ECU 250 includes a first control unit 400 that executes transmission power control, and a second control unit 500 that executes transmission coil current control.

第1の制御部400は、減算部410と、コントローラ420とを含む。減算部410は、送電電力の目標を示す目標電力Psrから送電電力Psの検出値を減算し、その演算値をコントローラ420へ出力する。送電電力Psの検出値は、たとえば、図1に示した電圧センサ270及び電流センサ272の検出値に基づいて算出される。目標電力Psrは、たとえば、受電装置20の受電状況に基づいて受電装置20において生成され、受電装置20から送電装置10へ送信される。   The first control unit 400 includes a subtraction unit 410 and a controller 420. Subtraction unit 410 subtracts the detected value of transmission power Ps from target power Psr indicating the target of transmission power, and outputs the calculated value to controller 420. The detection value of the transmission power Ps is calculated based on, for example, the detection values of the voltage sensor 270 and the current sensor 272 shown in FIG. For example, the target power Psr is generated in the power receiving device 20 based on the power reception status of the power receiving device 20, and is transmitted from the power receiving device 20 to the power transmitting device 10.

コントローラ420は、目標電力Psrと送電電力Psとの偏差に基づいて、インバータ出力電圧のデューティ指令値を生成する。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(減算部410の出力)を入力とするPI制御(比例積分制御)を実行することによって操作量を算出し、その算出された操作量をデューティ指令値とする。   The controller 420 generates a duty command value for the inverter output voltage based on the deviation between the target power Psr and the transmission power Ps. For example, the controller 420 calculates an operation amount by executing PI control (proportional integral control) with a deviation (output of the subtraction unit 410) between the target power Psr and the transmission power Ps as an input, and calculates the calculated operation. The amount is the duty command value.

第2の制御部500は、振動信号生成部510と、ハイパスフィルタ(HPF(High Pass Filter))520と、乗算部530と、ローパスフィルタ(LPF(Low Pass Filter))540と、コントローラ550と、加算部560と、タイミング調整部570とを含む。   The second control unit 500 includes a vibration signal generation unit 510, a high pass filter (HPF (High Pass Filter)) 520, a multiplication unit 530, a low pass filter (LPF (Low Pass Filter)) 540, a controller 550, An adder 560 and a timing adjuster 570 are included.

振動信号生成部510は、振幅が十分小さく、かつ低周波数の振動信号を生成する。極値探索制御では、このような振動信号を用いることによって、送電電力の周波数fの、最適周波数(送電コイル242に流れる電流Isが最小となる周波数)への移行が監視される。   The vibration signal generation unit 510 generates a vibration signal having a sufficiently small amplitude and a low frequency. In the extreme value search control, by using such a vibration signal, the transition of the frequency f of the transmission power to the optimum frequency (the frequency at which the current Is flowing through the power transmission coil 242 is minimized) is monitored.

HPF520は、送電コイル242に流れる電流Isの検出値を受け、電流Isの直流成分を除去した信号を出力する。このHPF520は、振動信号生成部510により生成される振動信号に基づいて送電電力の周波数fを振動させたときの電流Isの傾き(微分係数)を抽出するものである。   The HPF 520 receives the detected value of the current Is flowing through the power transmission coil 242 and outputs a signal from which the DC component of the current Is is removed. The HPF 520 extracts the slope (differential coefficient) of the current Is when the frequency f of the transmission power is vibrated based on the vibration signal generated by the vibration signal generation unit 510.

乗算部530は、HPF520から出力される信号(電流Isの微分係数)に、振動信号生成部510により生成される振動信号を乗算し、振動信号と電流Isとの相関係数を算出する。この相関係数は、周波数fを変化させたときの電流Isの増減方向を示すものである。   The multiplier 530 multiplies the signal (differential coefficient of the current Is) output from the HPF 520 by the vibration signal generated by the vibration signal generator 510, and calculates a correlation coefficient between the vibration signal and the current Is. This correlation coefficient indicates the increase / decrease direction of the current Is when the frequency f is changed.

LPF540は、乗算部530によって演算された相関係数の直流成分を抽出する。このLPF540の出力は、周波数fを最適周波数へ移行させるための周波数fの操作方向(増減方向)を示す。なお、このLPF540は、省略することも可能である。   The LPF 540 extracts the direct current component of the correlation coefficient calculated by the multiplication unit 530. The output of the LPF 540 indicates the operation direction (increase / decrease direction) of the frequency f for shifting the frequency f to the optimum frequency. The LPF 540 can be omitted.

コントローラ550は、LPF540の出力に基づいて、周波数fを最適周波数へ移行させるための周波数fの操作量(変更量)を算出する。コントローラ550は、たとえば、LPF540の出力信号を入力とするI制御(積分制御)を実行することによって、周波数fの操作量を算出する。加算部560は、コントローラ550の出力と、振動信号生成部510によって生成される振動信号とを加算し、その演算値を最終的な周波数fの操作量とする。   The controller 550 calculates an operation amount (change amount) of the frequency f for shifting the frequency f to the optimal frequency based on the output of the LPF 540. For example, the controller 550 calculates an operation amount of the frequency f by executing I control (integration control) using the output signal of the LPF 540 as an input. The adder 560 adds the output of the controller 550 and the vibration signal generated by the vibration signal generator 510, and uses the calculated value as the final operation amount of the frequency f.

タイミング調整部570は、振動信号生成部510による振動信号の生成タイミングと、コントローラ550により演算される周波数の移動操作量の出力タイミングとを調整する。具体的には、タイミング調整部570は、コントローラ550の出力に基づく周波数の移動操作が、振動信号生成部510により生成される振動信号に基づく周波数の振動操作と重ならないように、振動信号生成部510及びコントローラ550の動作タイミングを調整する。   The timing adjustment unit 570 adjusts the generation timing of the vibration signal by the vibration signal generation unit 510 and the output timing of the frequency movement operation amount calculated by the controller 550. Specifically, the timing adjustment unit 570 includes a vibration signal generation unit so that the frequency movement operation based on the output of the controller 550 does not overlap the frequency vibration operation based on the vibration signal generated by the vibration signal generation unit 510. The operation timings of 510 and controller 550 are adjusted.

図4は、周波数の振動操作の実行期間と、振動操作の結果に基づく周波数の移動操作の実行期間とを説明するタイミングチャートである。図4を参照して、横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示す。期間T1は、振動信号生成部510により生成される振動信号に基づく周波数の振動操作が実行される期間である。期間T1に続く期間T2は、コントローラ550の出力に基づく周波数の移動操作が実行される期間である。周波数の振動操作が実行される期間T1と、周波数の移動操作が実行される期間T2とは、互いに重ならないように交互に設定される。   FIG. 4 is a timing chart for explaining the execution period of the frequency vibration operation and the execution period of the frequency movement operation based on the result of the vibration operation. Referring to FIG. 4, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates frequency. The period T1 is a period in which a vibration operation with a frequency based on the vibration signal generated by the vibration signal generation unit 510 is executed. A period T2 following the period T1 is a period in which a frequency moving operation based on the output of the controller 550 is executed. The period T1 during which the frequency oscillating operation is performed and the period T2 during which the frequency moving operation is performed are alternately set so as not to overlap each other.

なお、この極値探索制御では、送電電力が維持される下で周波数の振動操作による送電コイル242の電流Isの変化を検出する必要があるので、周波数の振動操作が実行される期間T1については、周波数変化による電力変化が整定する時間+αの時間を確保するのが好ましい。一方、コントローラ550の出力に基づく周波数の移動操作が実行される期間T2については、必ずしも電力が維持されている必要はないので、期間T1よりも短い時間に設定し得る(たとえば、期間T1=電力整定時間+αに対して、期間T2=電力整定時間)。   In this extreme value search control, since it is necessary to detect a change in the current Is of the power transmission coil 242 due to the frequency vibration operation while the transmission power is maintained, the period T1 during which the frequency vibration operation is executed is determined. It is preferable to secure a time of + α when the power change due to the frequency change is settled. On the other hand, the period T2 during which the operation of moving the frequency based on the output of the controller 550 is executed does not necessarily require the power to be maintained, and can be set to a time shorter than the period T1 (for example, the period T1 = power For settling time + α, period T2 = power settling time).

図5は、振動信号生成部510により生成される振動信号に基づく周波数の振動操作と、コントローラ550の出力に基づく周波数の移動操作との一例を示した図である。図5を参照して、時刻t1からの期間T1において、振動信号生成部510により生成される振動信号に基づく周波数の振動操作(振幅A1)が実行される。その後、時刻t2からの期間T2において、期間T1での振動操作による送電コイル242の電流Isの変化に基づく、コントローラ550による周波数の移動操作(操作量B1)が実行される。周波数の振動操作が実行される期間T1と、周波数の移動操作が実行される期間T2とが重ならないように、周波数の振動操作と移動操作との実行タイミングが調整されているので、周波数の振動操作による送電コイル242の電流Isの変化を正確に検出することができ、その結果、コントローラ550による周波数の移動操作量の演算精度を向上させることができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a frequency vibration operation based on the vibration signal generated by the vibration signal generation unit 510 and a frequency movement operation based on the output of the controller 550. Referring to FIG. 5, in a period T1 from time t1, a vibration operation (amplitude A1) of a frequency based on the vibration signal generated by vibration signal generation unit 510 is executed. Thereafter, in a period T2 from time t2, a frequency movement operation (operation amount B1) by the controller 550 based on a change in the current Is of the power transmission coil 242 due to the vibration operation in the period T1 is executed. Since the execution timing of the frequency vibration operation and the movement operation is adjusted so that the period T1 during which the frequency vibration operation is performed and the period T2 during which the frequency movement operation is performed are not overlapped, the frequency vibration is performed. It is possible to accurately detect a change in the current Is of the power transmission coil 242 due to the operation, and as a result, it is possible to improve the calculation accuracy of the frequency moving operation amount by the controller 550.

なお、参考例として、図6は、送電コイル電流制御において、周波数の振動操作と、制御結果に基づく周波数の移動操作とが重複する場合の周波数操作の一例を示す参考図である。図6を参照して、時刻t11からの期間T1において、周波数の振動操作(振幅A1)が実行される。その後、時刻t11から期間T1経過後の時刻t12において、再び周波数の振動操作(振幅A1)が実行される。また、このタイミングで、時刻t11から時刻t12の期間T1での振動操作による送電コイル電流の変化に基づく周波数の移動操作(操作量B1)も実行される。これにより、周波数はA2(=A1+B1)操作される。   As a reference example, FIG. 6 is a reference diagram illustrating an example of a frequency operation when a frequency vibration operation and a frequency movement operation based on a control result overlap in power transmission coil current control. Referring to FIG. 6, a frequency oscillation operation (amplitude A1) is executed in a period T1 from time t11. Thereafter, at time t12 after the elapse of period T1 from time t11, the frequency oscillation operation (amplitude A1) is executed again. Further, at this timing, a frequency movement operation (operation amount B1) based on a change in the power transmission coil current due to the vibration operation in the period T1 from time t11 to time t12 is also executed. Thereby, the frequency is operated by A2 (= A1 + B1).

そうすると、時刻t12から時刻t13の期間T1では、振幅A1の周波数の振動操作による送電コイル電流の変化を検出することができず、周波数の振動操作による送電コイル電流の変化を誤検出してしまう(A2の周波数変化に対する送電コイル電流の変化を検出)。したがって、時刻t13では、この誤検出された電流変化に基づいて、周波数の移動操作(操作量B2)が実行され、さらにこの移動操作量に振動操作分の操作量(A1)が重畳される。   Then, in the period T1 from time t12 to time t13, the change in the power transmission coil current due to the vibration operation with the frequency of the amplitude A1 cannot be detected, and the change in the power transmission coil current due to the frequency vibration operation is erroneously detected ( Detection of a change in the power transmission coil current with respect to a change in the frequency of A2. Therefore, at time t13, based on the erroneously detected current change, a frequency movement operation (operation amount B2) is executed, and the operation amount (A1) for the vibration operation is further superimposed on this movement operation amount.

このように、周波数の振動操作と、制御結果に基づく周波数の移動操作とが重複すると、周波数の振動操作による送電コイルの電流の変化を正確に検出することができず、極値探索制御の精度が低下する可能性がある。   Thus, if the frequency vibration operation and the frequency movement operation based on the control result overlap, it is impossible to accurately detect the change in the current of the power transmission coil due to the frequency vibration operation, and the accuracy of the extreme value search control May be reduced.

これに対して、この実施の形態に従う送電装置10では、図4,5に示したように、周波数の振動操作と移動操作とが重ならないようにしたので、周波数の振動操作による送電コイル242の電流Isの変化を正確に検出することができ、その結果、極値探索制御による探索精度を高めることができる。   On the other hand, in the power transmission device 10 according to this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the frequency vibration operation and the movement operation are not overlapped. The change of the current Is can be detected accurately, and as a result, the search accuracy by the extreme value search control can be increased.

図7は、電源ECU250により実行される極値探索制御の処理手順を説明するための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、所定時間毎又は所定条件の成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。   FIG. 7 is a flowchart for explaining a processing procedure of extreme value search control executed by power supply ECU 250. The process shown in this flowchart is called from the main routine and executed every predetermined time or when a predetermined condition is satisfied.

図7を参照して、電源ECU250は、インバータ220を制御することによって、送電電力の周波数を振動させる振動操作を実行する(ステップS10)。なお、このステップS10において実行される振動操作は、図4,5に示した期間T1における1回分の振動操作である。   Referring to FIG. 7, power supply ECU 250 controls inverter 220 to execute a vibration operation that vibrates the frequency of transmitted power (step S <b> 10). Note that the vibration operation executed in step S10 is one vibration operation in the period T1 shown in FIGS.

次いで、電源ECU250は、振動操作期間が経過したか否かを判定する(ステップS20)。この振動操作期間は、図4,5で示した期間T1である。そして、ステップS20において振動操作期間が経過したものと判定されると(ステップS20においてYES)、電源ECU250は、送電コイル242に流れる電流Isの検出値を電流センサ274から受け、電流Isの検出結果を用いて、周波数の振動操作(振動信号)と電流Isとの相関係数を算出する(ステップS30)。なお、上述のように、この相関係数は、周波数を変化させたときの電流Isの増減方向を示すものである。   Next, power supply ECU 250 determines whether or not the vibration operation period has elapsed (step S20). This vibration operation period is the period T1 shown in FIGS. If it is determined in step S20 that the vibration operation period has elapsed (YES in step S20), power supply ECU 250 receives the detected value of current Is flowing in power transmission coil 242 from current sensor 274, and the detection result of current Is. Is used to calculate the correlation coefficient between the frequency vibration operation (vibration signal) and the current Is (step S30). As described above, this correlation coefficient indicates the increase / decrease direction of the current Is when the frequency is changed.

続いて、電源ECU250は、ステップS30において算出された相関係数を用いて、周波数を最適周波数へ移行させるための周波数の移動操作量を算出する(ステップS40)。たとえば、電源ECU250は、相関係数の直流成分を抽出し、その演算結果を入力とするI制御を実行することによって、周波数の移動操作量を算出する。そして、電源ECU250は、インバータ220を制御することによって、算出された移動操作量に基づいて周波数の移動操作を実行する(ステップS50)。   Subsequently, the power supply ECU 250 uses the correlation coefficient calculated in step S30 to calculate a frequency moving operation amount for shifting the frequency to the optimum frequency (step S40). For example, power supply ECU 250 extracts the DC component of the correlation coefficient, and calculates the amount of movement operation of the frequency by executing I control using the calculation result as an input. Then, power supply ECU 250 controls inverter 220 to execute a frequency movement operation based on the calculated movement operation amount (step S50).

次いで、電源ECU250は、周波数の移動操作期間が経過したか否かを判定する(ステップS60)。この移動操作期間は、図4,5で示した期間T2である。そして、ステップS60において移動操作期間が経過したものと判定されると(ステップS60においてYES)、電源ECU250は、リターンへ処理を移行する。   Next, power supply ECU 250 determines whether or not the frequency moving operation period has elapsed (step S60). This moving operation period is the period T2 shown in FIGS. If it is determined in step S60 that the moving operation period has elapsed (YES in step S60), power supply ECU 250 shifts the process to return.

以上のように、この実施の形態においては、送電電力の周波数を振動させることによって、送電コイル242に流れる電流Isが最小となる最適周波数を探索する極値探索制御が実行される。そして、極値探索制御の探索結果による周波数の移動操作が周波数の振動操作と重ならないように周波数が操作されるので、周波数の振動操作による送電コイル242の電流Isの変化を正確に検知することができる。したがって、この実施の形態によれば、極値探索制御の精度を向上させることができ、その結果、送電コイル242と受電コイル312との間の電力伝送効率を高めることができる。   As described above, in this embodiment, the extreme value search control for searching for the optimum frequency at which the current Is flowing through the power transmission coil 242 is minimized is performed by vibrating the frequency of the transmitted power. And since the frequency is operated so that the frequency movement operation based on the search result of the extreme value search control does not overlap with the frequency vibration operation, it is possible to accurately detect the change in the current Is of the power transmission coil 242 due to the frequency vibration operation. Can do. Therefore, according to this embodiment, the accuracy of the extreme value search control can be improved, and as a result, the power transmission efficiency between the power transmission coil 242 and the power reception coil 312 can be increased.

なお、上記の実施の形態では、送電電力制御を実行する第1の制御部400のコントローラ420は、PI制御を実行するものとしたが、PI制御に代えて、I制御やP制御(比例制御)を実行するようにしてもよい。   In the above embodiment, the controller 420 of the first control unit 400 that executes transmission power control executes PI control. However, instead of PI control, I control or P control (proportional control) is used. ) May be executed.

また、上記においては、送電コイル電流制御を実行する第2の制御部500のコントローラ550は、I制御を実行するものとしたが、I制御に代えて、応答速度の向上を見込めるPI制御やP制御を実行するようにしてもよい。   In the above description, the controller 550 of the second control unit 500 that executes the power transmission coil current control is assumed to execute the I control. However, instead of the I control, PI control or P You may make it perform 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、上記した実施の形態の説明ではなくて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及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 shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of 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、390 電気負荷、395 インピーダンス、400 第1の制御部、410 減算部、420,550 コントローラ、500 第2の制御部、510 振動信号生成部、520 HPF、530 乗算部、540 LPF、560 加算部、570 タイミング調整部。   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 reception unit, 330 Rectification unit, 340 Relay circuit, 350 Power storage device, 360 Charge ECU, 390 Electric load, 395 Impedance, 400 First control unit, 410 Subtraction unit , 420, 550 controller, 500 second control unit, 510 vibration signal generation unit, 520 HPF, 530 multiplication unit, 540 LPF, 560 addition unit, 570 timing adjustment unit.

Claims (2)

受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、
交流の送電電力を生成して前記送電コイルへ供給するインバータと、
前記インバータを制御することによって前記送電電力の周波数を調整する周波数制御を実行する制御部とを備え、
前記周波数制御は、前記周波数を振動させることによって、前記送電コイルに流れる電流が最小となる周波数を探索する極値探索制御を含み、
前記制御部は、前記極値探索制御の探索結果による前記周波数の移動操作が前記周波数の振動操作と重ならないように、前記周波数を操作する、送電装置。
A power transmission coil for non-contact power transmission to the power receiving device;
An inverter for generating AC transmission power and supplying the transmission coil to the transmission coil;
A control unit that executes frequency control for adjusting the frequency of the transmission power by controlling the inverter;
The frequency control includes extreme value search control for searching for a frequency at which a current flowing through the power transmission coil is minimized by vibrating the frequency.
The said control part is a power transmission apparatus which operates the said frequency so that the movement operation of the said frequency by the search result of the said extreme value search control may not overlap with the vibration operation of the said frequency.
送電装置と、
受電装置とを備え、
前記送電装置は、
前記受電装置へ非接触で送電する送電コイルと、
交流の送電電力を生成して前記送電コイルへ供給するインバータと、
前記インバータを制御することによって前記送電電力の周波数を調整する周波数制御を実行する制御部とを含み、
前記周波数制御は、前記周波数を振動させることによって、前記送電コイルに流れる電流が最小となる周波数を探索する極値探索制御を含み、
前記制御部は、前記極値探索制御の探索結果による前記周波数の移動操作が前記周波数の振動操作と重ならないように、前記周波数を操作する、電力伝送システム。
A power transmission device;
A power receiving device,
The power transmission device is:
A power transmission coil for transmitting power to the power receiving device in a contactless manner;
An inverter for generating AC transmission power and supplying the transmission coil to the transmission coil;
A control unit that performs frequency control for adjusting the frequency of the transmission power by controlling the inverter;
The frequency control includes extreme value search control for searching for a frequency at which a current flowing through the power transmission coil is minimized by vibrating the frequency.
The said control part is an electric power transmission system which operates the said frequency so that the movement operation of the said frequency by the search result of the said extreme value search control may not overlap with the vibration operation of the said frequency.
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