JP2019071719A - Wireless power supply system for mobile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地上側に離間して配置された複数の送電コイルから、走行中又は駐車中の移動体に搭載されている受電コイルに非接触で給電を行う移動体用ワイヤレス給電システムに関し、複数の送電コイルの内で、給電に寄与していない送電コイルに流れる電流を抑制できるようにしたものである。 The present invention relates to a wireless power feeding system for a mobile unit, which feeds electric power from a plurality of power transmission coils arranged on the ground side to a power receiving coil mounted on a mobile unit during traveling or parking without contact. Among the power transmission coils, it is possible to suppress the current flowing to the power transmission coil not contributing to the power feeding.
現在、電気自動車では、バッテリー性能に起因して、一回の充電で走行できる距離が比較的短いと言う点が課題に挙げられており、それを解決するため、走行中の車両に対してワイヤレス給電（Wireless Power Transmission :ＷＰＴ）を行うシステムが種々考えられている。 At present, the problem with electric vehicles is that the distance that they can travel with a single charge is relatively short due to battery performance. Various systems that perform wireless power transmission (WPT) are considered.
下記特許文献１には、図１５に示すように、直列又は並列に電気接続した複数の送電コイル１〜４を車両の走行路に沿って離間して設置し、これらの送電コイルに一つの高周波電源４０から高周波交流を供給して、走行車両に搭載された受動コイル２０にＷＰＴを行うシステムが開示されている。 In Patent Document 1 below, as shown in FIG. 15, a plurality of power transmission coils 1 to 4 electrically connected in series or in parallel are installed separately along a traveling path of a vehicle, and one high frequency power transmission coil A system is disclosed that performs WPT on a passive coil 20 mounted on a traveling vehicle by supplying high frequency alternating current from a power supply 40.
また、下記特許文献２には、図１６に示すように、車両の駐車エリアに直列又は並列に電気接続した複数の送電コイル２１、２２、２３を設置して、駐車車両に搭載された受動コイル３１にＷＰＴを行うシステムが開示されている。
このシステムにより、ＷＰＴを受ける車両の停車位置の規制が緩和される。また、受電コイル３１の搭載位置が異なる車種に対してもＷＰＴが容易に実行できる。
In addition, as shown in FIG. 16, in Patent Document 2 below, a passive coil mounted on a parked vehicle is provided with a plurality of power transmission coils 21, 22, 23 electrically connected in series or in parallel in the parking area of the vehicle. 31 discloses a system for performing WPT.
This system relieves the restriction on the stopping position of the vehicle receiving the WPT. In addition, WPT can be easily executed even for vehicle types in which the mounting position of the power receiving coil 31 is different.
図１７は、こうしたシステムの基本的な回路構成を示している。ここでは、地上側（一次側）に設置される複数の送電コイル１０１、１０２、１０３が電気的に並列接続され、これらの送電コイルに対して高周波電源３００から高周波交流が供給されるシステムを示している。車両側（二次側）に搭載される受電コイル２００は、一つの送電コイルに対向する位置においてその送電コイルからＷＰＴを受け、または、二つの送電コイルの中間位置においてその二つの送電コイルからＷＰＴを受けることになる。受電コイル２００で受電された交流は、整流回路２０１で整流されて電池（負荷）２０２に供給される。 FIG. 17 shows the basic circuit configuration of such a system. Here, a system is shown in which a plurality of power transmission coils 101, 102, and 103 installed on the ground side (primary side) are electrically connected in parallel, and a high frequency alternating current is supplied from the high frequency power supply 300 to these power transmission coils. ing. The power receiving coil 200 mounted on the vehicle side (secondary side) receives WPT from the power transmission coil at a position facing one power transmission coil, or WPT from the two power transmission coils at an intermediate position between the two power transmission coils. You will receive The alternating current received by the power receiving coil 200 is rectified by the rectifying circuit 201 and supplied to the battery (load) 202.
また、このシステムでは、ギャップ長が大きい送電コイル及び受電コイル間のＷＰＴの効率を補償するため、一次側には、各送電コイルと並列にコンデンサＣｐが配置され、二次側には、受電コイルと直列にコンデンサＣｓが配置されている。一次側並列コンデンサＣｐの値は、送電コイルのインダクタンスと共振するように設定され、二次側直列コンデンサＣｓの値は、一次側電源力率が１となるように設定されている。 Moreover, in this system, in order to compensate the efficiency of WPT between the transmitting coil and the receiving coil with a large gap length, the capacitor Cp is disposed in parallel with each transmitting coil on the primary side, and the receiving coil on the secondary side. A capacitor Cs is disposed in series with the The value of the primary side parallel capacitor Cp is set to resonate with the inductance of the power transmission coil, and the value of the secondary side series capacitor Cs is set such that the primary side power factor is 1.
図１８は、受電コイル２００が送電コイル１０１に対向し、それらの間でＷＰＴが行われる状態での等価回路を示している。一次側並列コンデンサＣｐ及び二次側直列コンデンサＣｓの値を前述するように設定した場合、この回路は、（数１）（数２）に示す理想変圧器特性となる。
一方、図１９は、送電コイル１０２に対して受電コイル２００が対向していない状態（待機状態）にあるときの等価回路を示している。この場合、高周波電源から供給される電流ＩNは、一次電流Ｉ1無効分と一次側並列コンデンサＣｐ電流ＩP1とが相殺されるため、（数３）に示すように一次電流Ｉ1の有効分のみとなる。
ここで、送電コイルの自己インダクタンスＬ１、送電コイルのＱ、及び、高周波電源の周波数に設定される共振周波数の角速度ω0を用いて（ｘ0＋ｘ1）＝ω0Ｌ1，Ｑ1＝ω0Ｌ1／ｒ1と変形すると、ＩNは（数４）のように表せる。
なお、下記非特許文献１には、図１７の回路構成を有するＷＰＴシステムにおいて、受電コイルと送電コイルとの距離が十分離れた「無負荷時」の入力電流ＩNと、受電コイルと送電コイルとの位置ずれが無い「標準時」の入力電流ＩNとを測定した結果が示されており、それらを比較すると、「無負荷時」の入力電流ＩNが、「標準時」の入力電流ＩNより減少していることが分かる。 Incidentally, the following Non-Patent Document 1, in a WPT system having the circuit configuration of FIG. 17, the input current I N of the distance between the receiving coil and the transmitting coil has left enough "no load", and the receiving coil transmitting coil misalignment are the result of measurement is shown an input current I N of no "standard time" with, when comparing them, the input current I N of "no-load" is, input current I N of "time" It turns out that it is decreasing more.
一次側に複数の送電コイルを設置するＷＰＴシステムでは、このように、受電コイルに対向していない待機状態の送電コイルに流れる電流を少なくすることが、システムの効率向上を図る上からも、漏洩磁束による人体への影響を避ける上からも望ましい。 In the WPT system in which a plurality of power transmission coils are installed on the primary side, leakage of the current to the power transmission coil in the standby state not facing the power reception coil is also a leak from the viewpoint of improving system efficiency. It is desirable from the viewpoint of avoiding the influence on the human body by the magnetic flux.
本発明は、こうした観点から、一次側に複数の送電コイルを設置するＷＰＴシステムにおいて、待機状態の送電コイルに流れる電流を更に抑制できるシステムを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a system capable of further suppressing the current flowing in the standby power transmission coil in the WPT system in which a plurality of power transmission coils are installed on the primary side.
本発明は、高周波電源に並列に接続された複数の送電コイルと、移動体に搭載された受電コイルとを備え、送電コイルから受電コイルに給電が行われる移動体用ワイヤレス給電システムであって、高周波電源と少なくとも一つの送電コイルとの間に、高周波電源から送電コイルに流れる電流が閾値未満のとき、高周波電源から送電コイルに流れる電流を抑制するようにインピーダンスが上昇し、高周波電源から送電コイルに流れる電流が閾値以上のとき、高周波電源から送電コイルに流れる電流を抑制しないようにインピーダンスが低下する電流制御素子が配置されていることを特徴とする。
複数の送電コイルが並列接続されている場合、高周波電源からの交流電流は、受電コイルに対向している送電コイルには多く供給され、対向していない送電コイルには少なく供給される。電流制御素子を備えるこのシステムでは、この傾向がさらに強められ、交流電流の供給が閾値未満の送電コイルに対して、電流供給がさらに抑制される。交流電流の供給が閾値以上の送電コイルに対しては、電流供給の抑制が行われない。
The present invention is a wireless power feeding system for mobiles, comprising: a plurality of power transmission coils connected in parallel to a high frequency power source; and a power receiving coil mounted on a mobile body, wherein power is supplied from the power transmitting coil to the power receiving coil. When the current flowing from the high frequency power supply to the power transmission coil is less than the threshold between the high frequency power supply and the at least one power transmission coil, the impedance rises to suppress the current flowing from the high frequency power supply to the power transmission coil. The current control element is arranged such that the impedance is lowered so as not to suppress the current flowing from the high frequency power source to the power transmission coil when the current flowing to the current source is above the threshold value.
When a plurality of power transmission coils are connected in parallel, a large amount of alternating current from the high frequency power supply is supplied to the power transmission coil facing the power reception coil and less is supplied to the power transmission coil not facing the power reception coil. In this system including the current control element, this tendency is further intensified, and the current supply is further suppressed for the transmission coil whose supply of alternating current is below the threshold. The current supply is not suppressed for the power transmission coil whose supply of alternating current is equal to or higher than the threshold.
また、本発明の移動体用ワイヤレス給電システムでは、電流制御素子として、閉じた磁気回路を構成するコアと、コアに巻回された第一の巻線と、コアに巻回された第二の巻線とを備える可飽和リアクトルを用いており、第一の巻線を通じて、高周波電源から送電コイルに交流電流が流され、第二の巻線には、交流電流を制御するための直流電流が供給される。
可飽和リアクトルでは、第二の巻線の直流電流が小さく、コアが磁気飽和していない状態では、コアに巻回された第一の巻線のインダクタンスが高い。この直流電流が閾値以上に増加し、コアが磁気飽和すると、第一の巻線のインダクタンスが急激に低下する。
Further, in the wireless power feeding system for a mobile according to the present invention, as a current control element, a core forming a closed magnetic circuit, a first winding wound around the core, and a second winding wound around the core A saturable reactor including a winding is used, and an alternating current is supplied from the high frequency power source to the transmission coil through the first winding, and a direct current for controlling the alternating current is supplied to the second winding. Supplied.
In the saturable reactor, the direct current of the second winding is small, and the inductance of the first winding wound around the core is high when the core is not magnetically saturated. When the direct current increases above the threshold and the core is magnetically saturated, the inductance of the first winding drops sharply.
また、本発明の移動体用ワイヤレス給電システムでは、第一の巻線を通過する交流電流の検出手段をさらに有し、検出手段の検出結果に基づいて第二の巻線に供給する直流を制御する。
第一の巻線を通過する交流電流が少ないとき、第二の巻線に供給する直流電流を少なくして、コアに巻回された第一の巻線のインピーダンスを高い状態に維持し、第一の巻線を通過する交流電流が多いとき、第二の巻線に供給する直流電流を多くしてコアを磁気飽和させ、コアに巻回された第一の巻線のインピーダンスを低下させる。
Further, the wireless power feeding system for a mobile according to the present invention further includes detection means for alternating current passing through the first winding, and controls direct current supplied to the second winding based on the detection result of the detection means. Do.
When the alternating current passing through the first winding is small, the direct current supplied to the second winding is reduced to keep the impedance of the first winding wound around the core high; When a large amount of alternating current passes through one winding, the DC current supplied to the second winding is increased to magnetically saturate the core and lower the impedance of the first winding wound around the core.
また、本発明の移動体用ワイヤレス給電システムでは、検出手段を、閉じた磁気回路を構成する検出用コアと、検出用コアに巻回された第三の巻線と、検出用コアに巻回された第四の巻線とで構成し、可飽和リアクトルから送電コイルに流れる交流電流を第三の巻線を通し、それによって第四の巻線に誘起された交流電流を整流して可飽和リアクトルの第二の巻線に供給することが好ましい。
このシステムでは、第一の巻線に流れる交流電流に応じて、第二の巻線に供給する直流をパッシブ制御することができる。
Further, in the wireless power supply system for a mobile according to the present invention, the detection means includes a detection core forming a closed magnetic circuit, a third winding wound around the detection core, and a detection core. The alternating current flowing from the saturable reactor to the transmitting coil is passed through the third winding, whereby the alternating current induced in the fourth winding is rectified to be saturable. It is preferable to supply the second winding of the reactor.
In this system, the direct current supplied to the second winding can be passively controlled according to the alternating current flowing through the first winding.
本発明の移動体用ワイヤレス給電システムでは、複数の送電コイルの内で、給電に寄与していない待機状態の送電コイルに流れる電流をさらに抑制することができ、それによって、システムの効率向上を図ることができ、また、漏洩磁束による人体への影響を減らすことができる。 In the wireless power supply system for a mobile according to the present invention, among the plurality of power transmission coils, the current flowing to the power transmission coil in the standby state not contributing to power supply can be further suppressed, thereby improving the efficiency of the system. It is possible to reduce the influence of the leakage flux on the human body.
本発明の実施形態に係る移動体用ワイヤレス給電（ＷＰＴ）システムの回路構成を図１に示している。
この回路構成は、図１７に示す従来の回路構成と比べて、高周波電源３００から各送電コイル１０１、１０２、１０３に送られる交流電流を制御する電流制御素子１１１、１１２、１１３が、各送電コイル１０１、１０２、１０３に対応して配置されている点だけが相違している。
The circuit configuration of a wireless power supply (WPT) system for a mobile according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.
This circuit configuration is different from the conventional circuit configuration shown in FIG. 17 in that the current control elements 111, 112, 113 for controlling the alternating current sent from the high frequency power source 300 to the power transmission coils 101, 102, 103 Only the points arranged corresponding to 101, 102 and 103 are different.
この電流制御素子１１１、１１２、１１３は、図２に示すように、電流制御素子に入力する電流（ＩIN）が閾値（Ｚ0）未満のとき高インピーダンスとなり、閾値（Ｚ0）以上のとき低インピーダンスとなる特性を有している。
前述するように、受電コイル２００に対向していない送電コイル１０２、１０３では、高周波電源３００から供給される交流電流が少ない。そのため、送電コイル１０２、１０３に対応して配置された電流制御素子１１２、１１３は高インピーダンスとなり、その結果、送電コイル１０２、１０３への交流電流の供給はさらに抑制される。
一方、受電コイル２００に対向している送電コイル１０１は、高周波電源３００から供給される交流電流が多いため、電流制御素子１１１は低インピーダンスを維持する。そのため、送電コイル１０１への交流電流の供給は抑制されない。
The current control elements 111, 112 and 113, as shown in FIG. 2, the impedance becomes high when less than the current (I IN) is the threshold value (Z 0) to be input to the current control element, the threshold (Z 0) or when It has the characteristic of low impedance.
As described above, in the power transmission coils 102 and 103 not facing the power reception coil 200, the alternating current supplied from the high frequency power supply 300 is small. Therefore, the current control elements 112 and 113 arranged corresponding to the power transmission coils 102 and 103 have high impedance, and as a result, the supply of alternating current to the power transmission coils 102 and 103 is further suppressed.
On the other hand, since the power transmission coil 101 facing the power reception coil 200 has a large amount of alternating current supplied from the high frequency power supply 300, the current control element 111 maintains a low impedance. Therefore, the supply of alternating current to the power transmission coil 101 is not suppressed.
こうした特性を持つ電流制御素子は、例えば可飽和リアクトルを用いて構成することができる。
可飽和リアクトルは、図３に示すように、閉磁気回路を構成する環状の鉄心５０と、鉄心に巻回された第一の巻線５１と、鉄心に巻回された第二の巻線５２とを有しており、第一の巻線５１に制御対象の交流電流が供給され、その交流電流を制御するための直流電流が第二の巻線５２に供給される。
なお、図３では、第一の巻線５１側の交番磁束の変化により誘起される第二の巻線５２側の起電力を打ち消すように、二つの可飽和リアクトルを接続して用いているが、一つの可飽和リアクトルだけで交流電流を制御しても良い。
The current control element having such characteristics can be configured using, for example, a saturable reactor.
As shown in FIG. 3, the saturable reactor includes an annular core 50 forming a closed magnetic circuit, a first winding 51 wound around the core, and a second winding 52 wound around the core. An alternating current to be controlled is supplied to the first winding 51, and a direct current for controlling the alternating current is supplied to the second winding 52.
In FIG. 3, two saturable reactors are connected and used so as to cancel the electromotive force on the second winding 52 side induced by the change of the alternating magnetic flux on the first winding 51 side. The alternating current may be controlled by only one saturable reactor.
図４は、第二の巻線５２に供給される直流電流（制御電流ＩC）の変化に伴う第一の巻線５１側のインピーダンスの変化を示している。制御電流ＩCが閾値未満のときは、第一の巻線５１の鉄心５０が磁気飽和していない状態にあり、高インピーダンスを示す。制御電流ＩCが閾値を超えると、鉄心５０が磁気飽和し、第一の巻線５１側のインピーダンスが急激に低下する。 FIG. 4 shows a change in impedance on the first winding 51 side with a change in direct current (control current I C ) supplied to the second winding 52. When the control current I C is less than the threshold value, the core 50 of the first winding 51 is not magnetically saturated, and exhibits high impedance. When the control current I C exceeds the threshold value, the iron core 50 is magnetically saturated, the impedance of the first winding 51 side is rapidly decreased.
この実施形態では、この可飽和リアクトルを用いて、高周波電源３００から送電コイル１０１、１０２、１０３に供給される交流電流に応じてインピーダンスを変える電流制御素子１１１、１１２、１１３を構成している。
図５は、その一例を示している。
In this embodiment, the saturable reactor is used to form current control elements 111, 112, 113 that change impedance according to the alternating current supplied from the high frequency power supply 300 to the power transmission coils 101, 102, 103.
FIG. 5 shows an example thereof.
この電流制御素子は、一方の可飽和リアクトルの第一の巻線５１から他方の可飽和リアクトルの第一の巻線５１に送られる交流電流を検出する電流検出部５５と、電流検出部５５で検出された検出量に基づいて、第二の巻線５２に供給する直流電流（制御電流）の大きさを制御する電流制御部５６とを備えている。
この構成により、高周波電源３００から送電コイル１０１、１０２、１０３に供給される交流電流に応じて第一の巻線５１側のインピーダンスを制御することができる。
The current control element includes a current detection unit 55 that detects an alternating current sent from the first winding 51 of one saturable reactor to the first winding 51 of the other saturable reactor, and a current detection unit 55 And a current control unit 56 for controlling the magnitude of the direct current (control current) supplied to the second winding 52 based on the detected amount of detection.
With this configuration, the impedance on the first winding 51 side can be controlled according to the alternating current supplied from the high frequency power supply 300 to the power transmission coils 101, 102, 103.
また、図６は、電流制御素子の他の例を示している。
この電流制御素子は、二つの可飽和リアクトルとは別に、可飽和リアクトルから送電コイル１０１、１０２、１０３に送られる交流電流から制御用の直流電流（制御電流）を生成するための制御電流生成コイル６０を備えている。この制御電流生成コイル６０には、可飽和リアクトルから送電コイル１０１、１０２、１０３に送られる交流電流を流す第三の巻線６１と、第三の巻線６１に流れる交流電流に応じて誘起電流を発生する第四の巻線６２とが巻回されている。第四の巻線６２に発生した誘起電流は、整流器６３で直流に変換され、可飽和リアクトルの第二の巻線５２に供給される。
この電流制御素子は、コイルとダイオードだけで構成することができ、低コストでの実現が可能である。
Moreover, FIG. 6 shows another example of the current control element.
This current control element is a control current generating coil for generating a control DC current (control current) from the AC current sent from the saturable reactor to the power transmission coils 101, 102 and 103 separately from the two saturable reactors. It has 60. In the control current generating coil 60, an induced current according to the alternating current flowing through the third winding 61 and the third winding 61 for passing alternating current sent from the saturable reactor to the power transmission coils 101, 102, 103 And a fourth winding 62 is wound. The induced current generated in the fourth winding 62 is converted to direct current by the rectifier 63 and supplied to the second winding 52 of the saturable reactor.
This current control element can be composed only of a coil and a diode, and can be realized at low cost.
これらの電流制御素子は、図１に示す電流制御素子１１１、１１２、１１３として組み込まれる。
図７は、実施形態のＷＰＴシステムの特性を測定するために図６の電流制御素子を組み込んだ測定装置の回路構成を示している。図８には、この測定に使用した電流制御素子の可飽和リアクトル及び制御電流生成コイルを示している。
この測定装置では、高周波電源として、ＡＣ／ＤＣコンバータの直流出力から交流を生成する単相直列二重化インバータを用いている。
また、待機状態の送電コイルの特性は、受電コイル側を取り除いて測定している。
These current control elements are incorporated as current control elements 111, 112 and 113 shown in FIG.
FIG. 7 shows a circuit configuration of a measurement apparatus incorporating the current control element of FIG. 6 to measure the characteristics of the WPT system of the embodiment. FIG. 8 shows the saturable reactor of the current control element used for this measurement and the control current generating coil.
In this measurement apparatus, a single-phase series duplexed inverter that generates an alternating current from a direct current output of an AC / DC converter is used as a high frequency power supply.
Moreover, the characteristic of the power transmission coil of a standby state removes the receiving coil side, and measures it.
図９は、電流制御素子の存在が、待機状態の送電コイルにおける電圧（Ｖ１）及び電流（Ｉ１）に及ぼしている影響について示している。図中の（１）、（２）は、電流制御素子が存在するときの電流（Ｉ１）、電圧（Ｖ１）と高周波出力電圧（ＶIN）との関係を示し、（３）、（４）は、電流制御素子が存在しないときのＩ１、Ｖ１とＶINとの関係を示している。 FIG. 9 shows the influence that the presence of the current control element has on the voltage (V1) and the current (I1) in the transmission coil in the standby state. The figures (1) and (2) show the relationship between the current (I1) and the voltage (V1) and the high frequency output voltage (V IN ) when the current control element is present, Shows the relationship between I1, V1 and V IN when no current control element is present.
図１０は、電流制御素子の存在が、送電コイルの損失特性に及ぼしている影響について示している。図中の（１）、（２）は、電流制御素子が存在するときのコイル当たりの損失を示し、（３）は、電流制御素子が存在しないときのコイル当たりの損失を示している。 FIG. 10 shows the influence of the presence of the current control element on the loss characteristics of the transmission coil. In the drawings, (1) and (2) show the loss per coil when the current control element is present, and (3) shows the loss per coil when the current control element is not present.
図１１は、電流制御素子の存在が、待機状態の送電コイルの漏洩磁束密度に及ぼしている影響について示している。図中の（１）、（２）は、電流制御素子が存在するときの待機状態の送電コイルにおけるｚ方向（コイル中央磁極部垂直方向）の漏洩磁束密度を示し、（３）は、電流制御素子が存在しないときの同方向の漏洩磁束密度を示している。
図９、図１０、図１１から、電流制御素子が待機状態の送電コイルの電圧、電流を抑制し、それにより給電損失や漏洩磁束密度が減っていることが見て取れる。
FIG. 11 shows the influence of the presence of the current control element on the leakage flux density of the transmission coil in the standby state. (1) and (2) in the figure show the leakage flux density in the z direction (in the direction perpendicular to the coil center pole portion) in the transmission coil in the standby state when the current control element is present, and (3) is the current control The leakage flux density in the same direction when no element is present is shown.
From FIG. 9, FIG. 10, and FIG. 11, it can be seen that the current control element suppresses the voltage and current of the transmission coil in the standby state, thereby reducing the power supply loss and the leakage flux density.
図１２は、電流制御素子が存在する状態での給電特性を示している。図中の（１）は、一次側のＡＣ入力電力を示し、（２）、（３）、（４）は、二次側のＤＣ出力電力、ＤＣ出力電圧、ＤＣ出力電流を示している。また、（５）は、給電効率を示している。図１２から、電流制御素子が給電特性に影響を与えていないことが見て取れる。 FIG. 12 shows the feeding characteristics in the state where the current control element is present. (1) in the figure indicates the AC input power on the primary side, and (2), (3), and (4) indicate the DC output power on the secondary side, the DC output voltage, and the DC output current. Also, (5) shows the feeding efficiency. It can be seen from FIG. 12 that the current control element does not affect the feed characteristics.
図１３は、電流制御素子を構成する可飽和リアクトルの制御電流（ＩC）が、高周波電源の出力電流（ＩIN）に追随して受動的に変化する様子を示している。図中の（１）は、制御電流（ＩC）を示し、（２）は、高周波電源の出力電流（ＩIN）を示している。また（３）、（４）は、二次側の負荷電流（Ｉ0）、負荷電力（Ｐｏ）を示している。
図１３から、可飽和リアクトルの制御電流（ＩC）が、高周波電源の出力電流（ＩIN）に伴ってパッシブ的に変化し、この制御電流（ＩC）の増加に伴って二次側の負荷電流（Ｉ0）、負荷電力（Ｐｏ）が大きく増加することが見て取れる。
FIG. 13 shows how the control current (I C ) of the saturable reactor constituting the current control element changes passively following the output current (I IN ) of the high frequency power supply. (1) in the figure indicates the control current (I C ), and (2) indicates the output current (I IN ) of the high frequency power supply. Also, (3) and (4) indicate the load current (I 0 ) and load power (Po) on the secondary side.
From FIG. 13, the control current (I C ) of the saturable reactor changes passively with the output current (I IN ) of the high frequency power supply, and the secondary side is changed with the increase of this control current (I C ) It can be seen that the load current (I 0 ) and the load power (Po) greatly increase.
また、図１４は、可飽和リアクトルの制御電流（ＩC）が切り替わることに伴って、高周波電源の出力電流（ＩIN）及び二次側の負荷電流（Ｉ0）が切り替わる様子を可視的に示している。（ａ）は、制御電流（ＩC）が増加に転じるときの状態を示し、（ｂ）は、制御電流（ＩC）が減少に転じるときの状態を示している。いずれの場合も、高周波電源の出力電圧（ＶINV）は変わらない。 Further, FIG. 14 visually shows that the output current (I IN ) of the high frequency power supply and the load current (I 0 ) on the secondary side are switched as the control current (I C ) of the saturable reactor is switched. It shows. (A) shows the state when the control current (I C ) turns to increase, and (b) shows the state when the control current (I C ) turns to decrease. In either case, the output voltage (V INV ) of the high frequency power supply does not change.
本発明の移動体用ワイヤレス給電システムは、複数の送電コイルを設置して移動体へのＷＰＴを行う際の給電効率を高め、漏洩磁束を減らすことができるものであり、道路上に複数の送電コイルを設置する走行中給電システムや、複数の送電コイルを駐車場に設置する駐車システムなどに広く利用することができる。 The wireless power feeding system for a mobile according to the present invention can increase the power feeding efficiency when WPT is performed to a mobile by installing a plurality of power transmission coils, and can reduce the leakage flux. The present invention can be widely used for a feeding system during traveling where a coil is installed, and a parking system where a plurality of power transmission coils are installed in a parking lot.
５０ 鉄心
５１ 第一の巻線
５２ 第二の巻線
５３ 高周波電源
５５ 電流検出部
５６ 電流制御部
６０ 制御電流生成コイル
６１ 第三の巻線
６２ 第四の巻線
６３ 整流器
１０１ 送電コイル
１０２ 送電コイル
１０３ 送電コイル
１１１ 電流制御素子
１１２ 電流制御素子
１１３ 電流制御素子
２００ 受電コイル
３００ 高周波電源
Reference Signs List 50 iron core 51 first winding 52 second winding 53 high frequency power supply 55 current detection unit 56 current control unit 60 control current generating coil 61 third winding 62 fourth winding 63 rectifier 101 power transmission coil 102 power transmission coil 103 power transmission coil 111 current control element 112 current control element 113 current control element 200 power receiving coil 300 high frequency power source
Claims (4)
前記高周波電源と少なくとも一つの前記送電コイルとの間に、前記高周波電源から該送電コイルに流れる電流が閾値未満のとき、前記高周波電源から該送電コイルに流れる電流を抑制するようにインピーダンスが上昇し、前記高周波電源から該送電コイルに流れる電流が前記閾値以上のとき、前記高周波電源から該送電コイルに流れる電流を抑制しないようにインピーダンスが低下する電流制御素子が配置されている移動体用ワイヤレス給電システム。 A wireless power feeding system for a mobile body, comprising: a plurality of power transmission coils connected in parallel to a high frequency power source; and a power receiving coil mounted on a mobile body, wherein power is supplied from the power transmitting coil to the power receiving coil.
When the current flowing from the high frequency power supply to the power transmission coil is less than a threshold between the high frequency power supply and the at least one power transmission coil, the impedance is increased to suppress the current flowing from the high frequency power supply to the power transmission coil Wireless power feeding for mobiles in which a current control element whose impedance is reduced so as not to suppress the current flowing from the high frequency power source to the power transmission coil when the current flowing from the high frequency power source to the power transmission coil is equal to or more than the threshold system.
前記電流制御素子は、閉じた磁気回路を構成するコアと、前記コアに巻回された第一の巻線と、前記コアに巻回された第二の巻線とを備える可飽和リアクトルを有し、前記高周波電源から前記送電コイルに流れる交流電流が前記第一の巻線を通過し、前記第二の巻線に前記交流電流を制御するための直流電流が供給される移動体用ワイヤレス給電システム。 The wireless power feeding system for a mobile according to claim 1,
The current control element has a saturable reactor including a core forming a closed magnetic circuit, a first winding wound around the core, and a second winding wound around the core. And an alternating current flowing from the high frequency power source to the power transmission coil passes through the first winding, and a direct current for controlling the alternating current is supplied to the second winding. system.
前記第一の巻線を通過する交流電流の検出手段をさらに有し、前記検出手段の検出結果に基づいて前記第二の巻線に供給される直流が制御される移動体用ワイヤレス給電システム。 The wireless power feeding system for a mobile according to claim 2,
The wireless power supply system for a mobile body, further comprising detection means for alternating current passing through the first winding, wherein direct current supplied to the second winding is controlled based on the detection result of the detection means.
前記検出手段は、閉じた磁気回路を構成する検出用コアと、前記検出用コアに巻回された第三の巻線と、前記検出用コアに巻回された第四の巻線とを有し、前記可飽和リアクトルから前記送電コイルに流れる交流電流が前記第三の巻線を通過し、それによって前記第四の巻線に誘起された交流電流が整流されて前記可飽和リアクトルの前記第二の巻線に供給される移動体用ワイヤレス給電システム。 The wireless power feeding system for mobile units according to claim 3,
The detection means includes a detection core constituting a closed magnetic circuit, a third winding wound around the detection core, and a fourth winding wound around the detection core. And an alternating current flowing from the saturable reactor to the power transmission coil passes through the third winding, whereby an alternating current induced in the fourth winding is rectified to form the fourth saturable reactor. Wireless power supply system for mobiles supplied to two windings.
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2017
- 2017-10-07 JP JP2017196469A patent/JP2019071719A/en active Pending
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