JP2020078111A - 電力変換装置および電力伝送装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1には、本発明の実施形態に係る電力伝送システムが示されている。電力伝送システムは、電力伝送装置1、バッテリ12、電力変換装置2およびDC/ACコンバータ48を備えている。バッテリ12は電力伝送装置1に接続され、DC/ACコンバータ48は電力変換装置2に接続されている。電力伝送装置1および電力変換装置2は同一の構成を有しており、本願明細書における「電力伝送装置」および「電力変換装置」の用語の差異は説明の便宜上のものである。
図2には、プライマリ制御部24およびセカンダリ制御部42が実行するスイッチング制御のフローチャートが示されている。ステップS101〜S107は、プライマリ制御部24が実行する処理であり、ステップS201〜ステップS205は、セカンダリ制御部42が実行する処理である。
図3および図4には、プライマリ制御部24とセカンダリ制御部42との間で実行される適合性認証シーケンス処理のフローチャートが示されている。適合性認証シーケンス処理は、上記のスイッチング制御が実行される前に実行されてよい。また、スイッチング制御が実行されている場合においてプライマリ制御部24とセカンダリ制御部42との間で制御信号が送受信される合間に実行されてもよい。
プライマリ制御部24およびセカンダリ制御部42は、受信した制御信号を復号する際のBER(Bit Error Rate)を測定し、BERが所定の閾値を超えたときは、スイッチング制御を停止する処理を実行してもよい。図5および図6には、このようなBER劣化時停止制御のフローチャートが示されている。図2に示されている処理と同一の処理については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。
プライマリ制御部24およびセカンダリ制御部42は、次のようなフェールセーフ制御を実行してもよい。プライマリ制御部24は、プライマリセンサ26の各検出値によって電力伝送装置1の動作状態が良好でないと判定した場合に、Pスイッチング回路10のスイッチングを停止する。また、セカンダリ制御部42は、プライマリ制御部24から送信された制御信号に含まれるプライマリセンサ26の各検出値によって、電力伝送装置1の動作状態が良好でないと判定したときは、Sスイッチング回路30のスイッチングを停止する。電力伝送装置1の動作状況とは、例えば、バッテリ電圧、バッテリ電流、および各スイッチング素子の温度をいう。電力伝送装置1の動作状況が良好でない場合とは、これらの物理量のうちいずれかが基準値を超える場合をいう。
図8には、プライマリ制御部24またはセカンダリ制御部42として用いられる制御ユニット60の構成が示されている。制御ユニット60は、情報処理部62、送信部80、受信部82、駆動回路86、記憶部84、通信インターフェイス88および結合素子90を備えている。
セカンダリ制御部42としての制御ユニット60における情報管理部78は、DC/ACコンバータ48からバッテリ12に伝送される電力の電力伝送効率を求めてもよい。情報管理部78は、セカンダリセンサ44から出力されるDC/ACコンバータ電圧およびDC/ACコンバータ電流の各検出値に基づいて、DC/ACコンバータ48から出力された電力を求める。また、情報管理部78は、プライマリ制御部24から送信された制御信号に含まれていたバッテリ電圧およびバッテリ電流の各検出値に基づいて、バッテリ12に供給された電力を求める。情報管理部78は、バッテリ12に供給された電力と、DC/ACコンバータ48から出力された電力に基づいて、DC/ACコンバータ48からバッテリ12に伝送される電力についての電力伝送効率を求め、記憶部84に記憶する。情報管理部78は、セカンダリセンサ44による各検出値、制御信号から取得された各検出値、バッテリ12に供給された電力、およびDC/ACコンバータ48から出力された電力を記憶部84に記憶してもよい。
制御ユニット60がプライマリ制御部24として電力伝送装置1に含まれる場合、BER測定部72は、制御信号の復号化と共に測定したBERに基づいて、電力変換装置2までの距離を求めてもよい。この場合、BERと電力変換装置2までの距離とを対応付けたBER・距離テーブル情報が予め記憶部84に記憶される。BER測定部72は、BER・距離テーブル情報を参照し、測定されたBERに対応する距離を求める。電力伝送装置1が電動車両に搭載される場合には、電力変換装置2までの距離を運転者に提示してもよい。また、電力変換装置2が設置された位置まで移動してバッテリ12を充電する自律型のロボットやドローン等の移動体に電力伝送装置1が搭載される場合には、電力変換装置2までの距離に基づいて、移動体の移動方向、移動距離、移動速度等についての制御が行われてもよい。
上記では、Pスイッチング回路10として、スイッチング素子S1およびS2から構成される1つのスイッチングアームを用いたハーフブリッジ回路を用いる実施形態について説明した。Pスイッチング回路10としては、2つのスイッチングアームを用いたフルブリッジ回路が用いられてもよい。この場合、コンデンサアームを構成する上コンデンサC2および下コンデンサC3のそれぞれがスイッチング素子に置き換えられる。回路図における上下のスイッチング素子は交互にオンオフする。同様に、Sスイッチング回路30として、2つのスイッチングアームを用いたフルブリッジ回路が用いられてもよい。この場合、コンデンサアームを構成する上コンデンサC5および下コンデンサC6のそれぞれがスイッチング素子に置き換えられる。回路図における上下のスイッチング素子は交互にオンオフする。
Claims (12)
- 電力伝送装置から送信された制御信号を受信する受信部と、
前記制御信号に含まれるIDの適合性を認証する情報処理部と、を備え、
前記IDの適合性が認証されたときに前記電力伝送装置との間で非接触で電力を授受し、前記IDの適合性が認証されなかったときは、前記電力伝送装置との間で電力を授受しないか、あるいは、前記電力伝送装置との間で授受している電力を遮断することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1に記載の電力変換装置において、
前記情報処理部は、
前記制御信号の秘匿性を解除して前記IDの適合性を認証することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電力変換装置において、
前記情報処理部は、
前記制御信号から公開鍵、平文の前記ID、および暗号化符号を抽出し、
平文の前記IDをハッシュ化して第1符号を生成し、
前記暗号化符号を前記公開鍵によって復号化して第2符号を生成し、
前記第1符号と前記第2符号との比較に基づいて、前記IDの適合性を認証することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電力変換装置において、
前記情報処理部は、
前記制御信号のBERを測定し、当該測定されたBERに基づいて、前記電力伝送装置までの距離を求めることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電力変換装置において、
前記電力伝送装置と非接触結合する結合素子を備え、
前記受信部は、前記結合素子を介して、ディジタル時間波形の電磁波によって前記制御信号を受信することを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電力変換装置において、
前記電力伝送装置が含むプライマリスイッチング回路に非接触で結合するセカンダリスイッチング回路を含み、
前記セカンダリスイッチング回路は、
前記制御信号が示すスイッチングタイミングに従ってスイッチングすることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電力変換装置において
前記情報処理部は、
前記制御信号に含まれる情報に基づいて前記電力伝送装置の動作状況が良好であるか否かを判定し、
前記電力変換装置は、
前記電力伝送装置の動作状況が良好でないときは、前記電力伝送装置との間で電力を授受しないか、あるいは、前記電力伝送装置との間で授受している電力を遮断することを特徴とする電力変換装置。 - IDを含む制御信号を送信する送信部を備え、
前記制御信号を受信した電力変換装置であって、前記IDの適合性を認証した電力変換装置との間で非接触で電力を授受し、前記電力変換装置が前記IDの適合性を認証しなかったときは、前記電力変換装置との間で電力を授受しないか、あるいは、前記電力変換装置との間で授受している電力を遮断することを特徴とする電力伝送装置。 - 請求項8に記載の電力伝送装置において、
前記制御信号を秘匿化する秘匿化部を含むことを特徴とする電力伝送装置。 - 請求項8または請求項9に記載の電力伝送装置において、
前記制御信号生成部は、
平文の前記IDと、ハッシュ化され、さらに暗号化された前記IDと、を前記制御信号に含ませることを特徴とする電力伝送装置。 - 請求項8から請求項10のいずれか1項に記載の電力伝送装置において、
前記電力変換装置と非接触結合する結合素子を備え、
前記送信部は、前記結合素子を介して、ディジタル時間波形の電磁波によって前記制御信号を送信することを特徴とする電力伝送装置。 - 請求項8から請求項11のいずれか1項に記載の電力伝送装置において、
前記電力変換装置が含むセカンダリスイッチング回路に非接触で結合するプライマリスイッチング回路を含み、
前記制御信号は、前記セカンダリスイッチング回路のスイッチングタイミングを示し、
前記プライマリスイッチング回路は、
前記制御信号に基づいて、前記セカンダリスイッチング回路のスイッチングタイミングと同期したタイミングでスイッチングすることを特徴とする電力伝送装置。
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