JP2024016579A - power supply system - Google Patents
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Abstract
【課題】漏れ磁束の発生を可及的に抑制しつつ、トランスを介した高効率な給電を可能とする。【解決手段】この給電システム10は、トランス11と、一次側回路12と、二次側回路13と、二次電池14と、二次側回路13と二次電池14との間に配設される第一リレー15と、二次側回路13と第一リレー15との間に配設される第二リレー16と、二次側回路13の電圧を測定する電圧測定部16と、制御部17とを備える。制御部17は、第一リレー15をオフにし、第二リレー16をオンにして、所定の電流を一次側回路12から供給した場合に電圧測定部17で測定される二次側回路13の電圧の経時変化に基づいて、一次側コイル20と二次側コイル21との位置関係を評価する。【選択図】図2An object of the present invention is to enable highly efficient power feeding via a transformer while suppressing the generation of leakage magnetic flux as much as possible. This power supply system 10 is arranged between a transformer 11, a primary circuit 12, a secondary circuit 13, a secondary battery 14, and between the secondary circuit 13 and the secondary battery 14. a second relay 16 disposed between the secondary circuit 13 and the first relay 15, a voltage measurement section 16 that measures the voltage of the secondary circuit 13, and a control section 17. Equipped with. The control unit 17 controls the voltage of the secondary circuit 13 measured by the voltage measurement unit 17 when the first relay 15 is turned off, the second relay 16 is turned on, and a predetermined current is supplied from the primary circuit 12. The positional relationship between the primary coil 20 and the secondary coil 21 is evaluated based on the change over time. [Selection diagram] Figure 2
Description
本発明は、給電システムに関し、特にトランスを介して給電を行うための技術に関する。 The present invention relates to a power supply system, and particularly to a technique for supplying power via a transformer.
例えば、リチウムイオン電池等の二次電池を非接触で充電する非接触式充電器として、トランスを介して送電側から受電側に電力を伝達するタイプの給電システムが知られている(例えば、特許文献1や特許文献2を参照)。 For example, as a non-contact charger that charges secondary batteries such as lithium-ion batteries without contact, there is a known power supply system that transmits power from the power transmitting side to the power receiving side via a transformer (for example, patented (See Document 1 and Patent Document 2).
ところで、この種の給電システムにおいては、トランスを構成する送電側のコイルと、受電側のコイルとの位置関係が、給電効率を高める上で重要となる。また、送電側のコイルと、受電側のコイルとの位置関係によっては、漏れ磁束が発生し、周辺の電子機器に動作不良等の悪影響を及ぼすおそれがあることからも、双方のコイル間の位置関係を適切に管理する必要がある。この種の問題は、各コイルを巻き付けるコアが分割形態をなす場合により顕著となる。すなわち、特許文献1に記載のように、送電側コイルが設けられる機器(例えば充電ステーション)と受電側コイルが設けられる機器(例えば車両)とが相対移動可能な場合、双方のコイル間の位置関係がその都度変化するため、位置ずれに伴う磁束漏れを可及的に抑制することが肝要となる。 By the way, in this type of power feeding system, the positional relationship between the power transmitting side coil and the power receiving side coil that constitute the transformer is important in improving the power feeding efficiency. In addition, depending on the positional relationship between the coils on the power transmitting side and the coils on the power receiving side, leakage magnetic flux may occur, which may cause malfunction or other adverse effects on surrounding electronic equipment. Relationships need to be managed properly. This kind of problem becomes more noticeable when the core around which each coil is wound is divided. That is, as described in Patent Document 1, when a device (for example, a charging station) in which a power transmission side coil is provided and a device (for example, a vehicle) in which a power reception side coil is provided are relatively movable, the positional relationship between both coils is changes each time, so it is important to suppress magnetic flux leakage due to positional deviation as much as possible.
例えば特許文献2には、送電側コイルと受電側コイルとの相対位置に応じて変動する漏れ磁束を検知して、検知結果に基づき運転者等に報知することにより、運転者等が車両に搭載された受電側コイルの位置を好適に決定する手段が開示されている。しかしながら、この手段だと、コイル間の位置関係に問題がある場合に許容できないレベルの漏れ磁束が発生することには変わりない。 For example, Patent Document 2 discloses that by detecting leakage magnetic flux that fluctuates depending on the relative position of the power transmitting side coil and the power receiving side coil, and notifying the driver etc. based on the detection result, the driver etc. can install it in the vehicle. Disclosed is a method for suitably determining the position of the power receiving coil. However, with this method, if there is a problem with the positional relationship between the coils, an unacceptable level of leakage flux will still occur.
以上の事情に鑑み、本明細書では、漏れ磁束の発生を可及的に抑制しつつ、トランスを介した高効率な給電を可能とすることを、解決すべき技術課題とする。 In view of the above circumstances, the technical problem to be solved in this specification is to enable highly efficient power supply via a transformer while suppressing the generation of leakage magnetic flux as much as possible.
前記課題の解決は、本発明に係る給電システムによって達成される。すなわち、この給電システムは、一次側コイルと二次側コイルとを有するトランスと、一次側コイルに流れる電流を制御する一次側回路と、二次側コイルに流れる電流を制御する二次側回路と、二次側回路に接続される二次電池と、二次側回路と二次電池との間に配設される第一リレーと、二次側回路と第一リレーとの間に配設される第二リレーと、二次側回路の電圧を測定する電圧測定部と、制御部とを備え、制御部は、第一リレーをオフにし、第二リレーをオンにして、所定の電流を一次側回路から供給した場合に電圧測定部で測定される二次側回路の電圧の経時変化に基づいて、一次側コイルと二次側コイルとの位置関係を評価する点をもって特徴付けられる。 The solution to the above problem is achieved by a power feeding system according to the present invention. In other words, this power supply system includes a transformer having a primary coil and a secondary coil, a primary circuit that controls the current flowing through the primary coil, and a secondary circuit that controls the current flowing through the secondary coil. , a secondary battery connected to the secondary circuit, a first relay disposed between the secondary circuit and the secondary battery, and a first relay disposed between the secondary circuit and the first relay. a second relay that measures the voltage of the secondary circuit, a voltage measurement section that measures the voltage of the secondary circuit, and a control section, the control section turns off the first relay, turns on the second relay, and supplies a predetermined current to the primary circuit. It is characterized in that the positional relationship between the primary coil and the secondary coil is evaluated based on the change over time in the voltage of the secondary circuit measured by the voltage measurement unit when supplied from the side circuit.
本発明者は、二次電池への給電を遮断した状態で二次側回路に生じる電圧の経時変化に着目し、この経時変化と、トランスの各コイルの位置関係との間に、所定の関係があることを見出した。本発明は上記知見に基づき成されたもので、二次側回路と二次電池との接続を切り替える一次リレーとは別に、二次側回路と第一リレーとの間に第二リレーを接続し、この第二リレーをオンにし、第一リレーをオフにした状態で給電した場合における二次側回路の電圧の経時変化に基づいて、一次側コイルと二次側コイルとの位置関係を評価するようにした。このようにすれば、二次電池に対する給電(充電)時における給電条件よりも緩い条件(例えば短時間、低電流など)で、コイルの位置関係を評価するための給電を実施できるので、コイルの相対位置が正規の位置からずれていたとしても、その際に生じる磁束の漏れを減らすことができる。以上より、本発明によれば、漏れ磁束を抑制しつつ、トランスを介した給電を高効率に実施することが可能となる。 The present inventor focused on the temporal change in the voltage that occurs in the secondary circuit when the power supply to the secondary battery is cut off, and established a predetermined relationship between this temporal change and the positional relationship of each coil of the transformer. I found out that there is. The present invention has been made based on the above findings, and includes connecting a second relay between the secondary circuit and the first relay in addition to the primary relay that switches the connection between the secondary circuit and the secondary battery. , evaluate the positional relationship between the primary coil and the secondary coil based on the change in voltage of the secondary circuit over time when power is supplied with the second relay turned on and the first relay turned off. I did it like that. In this way, it is possible to carry out power supply for evaluating the positional relationship of the coils under conditions (for example, short time, low current, etc.) that are less strict than the power supply conditions when supplying (charging) power to the secondary battery. Even if the relative position deviates from the normal position, leakage of magnetic flux that occurs at that time can be reduced. As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently feed power through a transformer while suppressing leakage magnetic flux.
また、本発明に係る給電システムにおいて、制御部は、一次側コイルと二次側コイルとの位置関係が許容できる状態にあると判定した場合、第二リレーをオフにし、第一リレーをオンにして、二次電池の充電を開始してもよい。 Further, in the power supply system according to the present invention, when the control unit determines that the positional relationship between the primary coil and the secondary coil is in an allowable state, the control unit turns off the second relay and turns on the first relay. Then, charging of the secondary battery may be started.
このように一次側コイルと二次側コイルとの位置関係が許容できる状態にあると判定した場合に、二次電池の充電を開始するようにすれば、常にコイル間の位置合わせが適正になされた状態で充電を開始することができるので、高効率な充電を安定的に実施することが可能となる。 If charging of the secondary battery is started when it is determined that the positional relationship between the primary coil and the secondary coil is in an acceptable state, the coils will always be properly aligned. Since charging can be started in the same state, highly efficient charging can be carried out stably.
また、本発明に係る給電システムにおいて、所定の電流は、二次電池の充電時に一次側回路から供給される電流よりも小さくてもよい。 Furthermore, in the power supply system according to the present invention, the predetermined current may be smaller than the current supplied from the primary circuit when charging the secondary battery.
本発明における所定の電流は、一次側コイルと二次側コイルとの位置関係を評価するための給電時に設定される電流であるから、充電時のように大きい値に設定する必要がない。言い換えると、充電時よりも小さい電流であっても、二次側回路に付与された電圧の経時変化を把握することで、両コイルの位置関係を適正に評価することができる。電流が小さければ、コイル間の相対位置がずれていた場合に生じる磁束の漏れ量も小さくなるので好適である。 The predetermined current in the present invention is a current set at the time of power supply to evaluate the positional relationship between the primary coil and the secondary coil, so there is no need to set it to a large value unlike when charging. In other words, even if the current is smaller than that during charging, the positional relationship between both coils can be appropriately evaluated by understanding the change over time in the voltage applied to the secondary circuit. It is preferable that the current is small because the amount of leakage of magnetic flux that occurs when the relative positions of the coils are deviated is also small.
また、本発明に係る給電システムにおいて、一次側コイルは充電ステーションに設けられ、二次側コイルは車両に搭載されてもよい。また、その場合、制御部は、一次側コイルと二次側コイルとの位置関係が許容できる状態ではないと判定した場合、位置関係が許容できる状態となる位置まで二次側コイルを移動させてもよい。 Furthermore, in the power feeding system according to the present invention, the primary coil may be provided at the charging station, and the secondary coil may be mounted on the vehicle. In that case, if the control unit determines that the positional relationship between the primary coil and the secondary coil is not in an acceptable state, the control unit moves the secondary coil to a position where the positional relationship is acceptable. Good too.
このように本発明に係る給電システムを車両の充電システムに適用することを考えた場合、制御部が、一次側コイルと二次側コイルとの位置関係が許容できる状態ではないと判定した場合、位置関係が許容できる状態となる位置まで二次側コイルを移動させるようにすることで、コイル間の位置ずれを迅速にかつ適正に解消して、高効率な充電を実施することが可能となる。この場合、二次側コイルの移動は、二次側コイルが搭載されている車両を移動させることで容易にかつ迅速に実施することができる。 When considering applying the power supply system according to the present invention to a vehicle charging system, if the control unit determines that the positional relationship between the primary coil and the secondary coil is not in an acceptable state, By moving the secondary coil to a position where the positional relationship is acceptable, it is possible to quickly and appropriately eliminate misalignment between the coils and perform highly efficient charging. . In this case, the secondary coil can be easily and quickly moved by moving the vehicle on which the secondary coil is mounted.
以上のように、本発明に係る給電システムによれば、漏れ磁束の発生を可及的に抑制しつつ、トランスを介した高効率な給電が可能となる。よって、給電対象を二次電池とする場合、高効率な充電が可能となる。 As described above, according to the power feeding system according to the present invention, highly efficient power feeding via a transformer is possible while suppressing the generation of leakage magnetic flux as much as possible. Therefore, when the object of power supply is a secondary battery, highly efficient charging is possible.
以下、本発明の一実施形態に係る給電システム、及びこの給電システムを用いた二次電池の給電方法の内容を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of a power supply system according to an embodiment of the present invention and a method of supplying power to a secondary battery using this power supply system will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る給電システム10の全体構成を示している。この給電システム10は、本実施形態では車両に対する充電を行うためのもので、トランス11と、トランス11の一次側に位置する一次側回路12と、トランス11の二次側に位置する二次側回路13と、二次側回路13に接続される二次電池14と、二次側回路13と二次電池14との間に配設される第一リレー15と、二次側回路13と第一リレー15との間に接続される第二リレー16と、二次側回路13の電圧を測定する電圧測定部17と、BMU18とを備える。ここでBMU18が本発明に係る制御部に相当する。以下、各要素の詳細を説明した後、給電システム10の使用方法(すなわち給電方法)の一例について説明する。
FIG. 1 shows the overall configuration of a
トランス11は、コア19に巻き付けられた一次側コイル20と、二次側コイル21とを有する。コア19は、本実施形態では、UUコアと呼ばれる一対の分割コア22,23で構成されており、一次側の分割コア(第一分割コア22)に一次側コイル20が巻き付けられ、二次側の分割コア(第二分割コア23)に二次側コイル21が巻き付けられている。一次側コイル20は一次側回路12に接続され、二次側コイル21は二次側回路13に接続されている。
The
なお、図1では、ともにU字状をなす各分割コア22,23の底部22a,23aに対応するコイル20,21が巻き付けられた形態を例示しているが、各コイル20,21の巻き付け位置は底部22a,23aに限られない。例えば図示は省略するが、底部22a,23aの両端から屈曲して同じ方向に伸びる一対の突き合わせ部22b,23bに対応するコイル20,21を巻き付けてもよい。
Note that although FIG. 1 shows an example in which the
もちろん、コア19の形態はUUコアには限定されない。一対の分割コアで構成される限りにおいて任意の形態の分割コアを適用可能である。
Of course, the form of the
一次側回路12は、直流電源24に接続され、直流電源24から供給された電流を所定の態様に制御可能に構成され、具体的には、直流を所定電圧の交流に変換可能に構成される。この場合、トランス11と、一次側回路12、及び二次側回路13とでDC-DC電力変換器が構成されている。
The
本実施形態では、一次側回路12は、いわゆるブリッジ回路であり、4つのスイッチング素子12aと、各スイッチング素子12aに接続される逆並列のダイオード12bとを有する。この一次側回路12は、直流電源24から入力された直流電圧を高周波の方形波交流電圧に変換可能に構成されている。このインバータ動作は、コントローラ25(図1を参照)からの指令に基づき実施される。言い換えると、一次側回路12による交流変換条件、例えば交流電圧の大きさ等は、コントローラ25により制御可能とされている。
In this embodiment, the
二次側回路13は、トランス11を介して一次側回路12から供給された電流を所定の態様に制御可能に構成され、具体的には、交流を所定電圧の直流に変換可能に構成される。
The
本実施形態では、二次側回路13は、いわゆる整流回路であり、4つのダイオード13aと、各ダイオード13aに並列に接続される平滑キャパシタ13bとを有する。この二次側回路13は、トランス11を介して一次側回路12から入力された方形波交流電圧を直流電圧に変換可能に構成されている。
In this embodiment, the
一次側回路12と二次側回路13にはそれぞれコンデンサ12c,13cが並列に接続されている。
第一リレー15は、二次側回路13と二次電池14との間に配設され、二次側回路13と二次電池14との通電状態及び遮断状態とを切替え可能に構成されている。すなわち、第一リレー15がオンの状態では、二次側回路13から二次電池14に電力が供給され、第一リレー15がオフの状態では、二次側回路13から二次電池14への電力供給が行われない状態となる。
The
第二リレー16は、二次側回路13と第一リレー15との間に配設されている。言い換えると、第二リレー16は、第一リレー15よりも二次側回路13に近い側で二次側回路13と並列に接続されている。これにより、第一リレー15のオンオフ状態の如何によらず、自らのスイッチング動作により、二次側回路13との通電状態及び遮断状態とを切替え可能としている。すなわち、第二リレー16がオンの状態では、二次側回路13に並列に接続された第二リレー16を含む回路が通電状態となり、第二リレー16がオフの状態では、第二リレー16を含む回路が電気的に遮断された状態となる。
The
電圧測定部17は例えば電圧計であり、本実施形態では、第二リレー16と直列に接続されている。このように接続することで、電圧測定部17は、第二リレー16がオンの状態で、第二リレー16を含む回路の電圧を測定可能としている。この場合、第二リレー16を含む回路は二次側回路13と並列に接続されているので、電圧測定部17で測定した電圧は、二次側回路13の電圧、正確には、二次側回路13と並列に接続されたコンデンサ13cの電圧として取得可能である。
The
制御部としてのBMU18は、二次電池14の状態(電圧等の各パラメータ)を監視すると共に、二次側回路13から二次電池14への電力供給を制御する。また、BMU18は、電圧測定部17で得た電圧値に関する情報を取得し、当該電圧値に関する情報に基づいて分割コア22,23の接合状態の良否、具体的には一次側コイル20と二次側コイル21との位置関係について評価する処理を実施可能としている。
The
また、本実施形態では、BMU18は、第一リレー15と第二リレー16のスイッチング動作を制御すると共に、コントローラ25にBMU18が取得した情報(例えば二次電池14の電圧測定値に関する情報)を送信可能としている。
Furthermore, in this embodiment, the
この場合、トランス11の第一分割コア22と、一次側コイル20と、一次側回路12と、直流電源24と、コントローラ25とが充電ステーション26側に設けられる。また、トランス11の第二分割コア23と、二次側コイル21と、二次側回路13と、二次電池14と、第一リレー15と、第二リレー16と、電圧測定部17と、BMU18とが車両27側に設けられる。
In this case, the first divided
次に、上記構成をなす給電システム10を用いた二次電池14への給電方法(充電方法)の一例を、図2に示すフローチャートに基づいて説明する。
Next, an example of a method for supplying power to the secondary battery 14 (charging method) using the
ここで、本実施形態に係る給電方法は、評価用リレー切替えステップS1と、一次側回路12の電圧調整ステップS3と、送電ステップS4と、二次側回路13の電圧測定ステップS5と、コア結合状態評価ステップS6と、充電用リレー切替えステップS9、及び、充電開始ステップS10とを備える。なお、前提として、トランス11の第一分割コア22と第二分割コア23とは所定の位置関係で互いに突き合わされた状態であるとする。以下、各ステップS1~S10を時系列順に説明する。
Here, the power supply method according to the present embodiment includes an evaluation relay switching step S1, a voltage adjustment step S3 of the
(S1)評価用リレー切替えステップ
このステップS1では、トランス11のコア結合状態を評価するために各リレー15,16を切り替える。具体的には、第一リレー15をオフにし、第二リレー16をオンにすることで、二次側回路13と二次電池14とが電気的遮断状態となり、かつ二次側回路13と電圧測定部17とが通電状態となる。なお、第一リレー15及び第二リレー16のオン-オフ動作はBMU18により実施(制御)される。
(S1) Evaluation relay switching step In this step S1, each
(S2)電圧情報送信ステップ
(S3)電圧調整ステップ
本実施形態では、まずBMU18が取得した二次電池14の電圧に関する情報を一次側回路12のコントローラ25に送信する。コントローラ25は、受信した上記電圧に関する情報に基づいて、直流電源24から入力される直流を所定電圧、具体的には二次電池14の電圧に等しい大きさの電圧の交流に変換するよう、一次側回路12に指令を送る。これにより、一次側回路12で上記所定電圧の交流が生成される。
(S2) Voltage information transmission step (S3) Voltage adjustment step In this embodiment, first, the
また、この際、一次側回路12で生成される交流の電流値は、二次電池14の充電時に一次側回路12で生成される交流の電流値よりも小さくなるように設定するのがよい。一例として、コア結合状態チェック用に一次側回路12で生成される交流の電流値(コア結合チェック用電流の大きさ)は、充電時電流よりも101~2オーダー小さい電流値(例えば0.1~0.5A)に設定することが可能である。
Further, at this time, the value of the alternating current generated by the
(S4)送電ステップ
このステップS4では、ステップS3で生成した所定電圧及び所定電流の交流を、トランス11を介して二次側回路13に送電する。一次側回路12で上述した交流が生成された時点で、トランス11の第一分割コア22と第二分割コア23とは所定の位置関係で互いに突き合わされた状態にある(図1を参照)。よって、一次側回路12で上述の交流を生成することで、所定の位置関係にある第一分割コア22と第二分割コア23、及び、一次側コイル20と二次側コイル21による電磁誘導作用及び相互誘導作用が生じ、一次側回路12で生成した所定電圧及び所定電流の交流(ここでは方形波交流)が、二次側回路13に供給される。二次側回路13は供給された交流をその整流作用により所定の直流に変換する。変換した直流の電力は二次側回路13と並列に接続されるコンデンサ13cに蓄えられる。
(S4) Power Transmission Step In this step S4, the alternating current of a predetermined voltage and a predetermined current generated in step S3 is transmitted to the
(S5)電圧測定ステップ
このステップS5では、二次側回路13の電圧を電圧測定部17で測定する。すなわち、先のステップS1で第二リレー16をオンにすることにより、第二リレー16と電圧測定部17とを含む回路は、二次側回路13と電気的に接続された状態となる。また、この回路は、二次側回路13と並列に接続されている。よって、二次側回路13(のコンデンサ13c)に生じた電圧と同じ大きさの電圧が電圧測定部17に付与される。よって、この電圧測定部17で電圧を測定することにより、二次側回路13の電圧が測定される。なお、この電圧測定は、一次側回路12からの送電が開始された後、所定の期間にわたって行う。
(S5) Voltage measurement step In this step S5, the voltage of the
(S6)コア結合状態評価ステップ
以上のようにしてトランス11を介した送電時における二次側回路13の電圧を測定した場合、当該測定した電圧に関する情報に基づき、トランス11を構成する分割コア22,23の結合状態、言い換えると、各分割コア22,23の所定位置に取付けられている一次側コイル20と二次側コイル21との位置関係を評価する。本実施形態では、電圧測定部17で得た二次側回路13の電圧の経時変化に基づいて、一次側コイル20と二次側コイル21との位置関係を評価する。この際、予め、所定電圧及び所定電流の交流を一次側回路12からトランス11を介して二次側回路13に送電した場合における、二次側回路13の電圧変化量(例えば所定時間にどれだけ電圧が上昇したか)と、一次側コイル20と二次側コイル21との位置関係、例えば分割コア22,23の突き合わせ方向に直交する向きの位置ずれ量との関係についてデータを取得しておく。また、この際、許容できる範囲の位置ずれ量の上限値に対応する電圧変化量の閾値(例えば所定時間後の電圧測定値の下限値)を設定しておく。そして、ステップS5で取得したデータを利用して、二次側回路13の電圧変化量に基づいて、一次側コイル20と二次側コイル21との位置関係を評価する。この場合、例えば測定開始時から所定時間(例えば2秒)の経過後における電圧測定値が、予め設定した電圧測定値の閾値(例えば80V)以上であった場合、所定の効率以上でトランス11を介した送電がなされているとみなせるので、コイル20,21間の位置ずれ量ひいては分割コア22,23間の位置ずれ量は許容できる程度に小さいものと判定し、ステップS7に進む。なお、以上の判定処理は、BMU18により行われる。
(S6) Core connection state evaluation step When the voltage of the
(S8)二次側コイル移動ステップ
あるいは、測定開始時から所定時間の経過後における電圧測定値が、予め設定した電圧測定値の閾値未満であった場合、所要の効率よりも低い効率でトランス11を介した送電がなされているとみなせるので、コイル20,21間の位置ずれ量ひいては分割コア22,23間の位置ずれ量が許容できない程度に大きいものと判定し、ステップS8に進む。ここでステップS8について先に説明する。ステップS8では、上記位置ずれが解消する向き及び大きさ分だけ二次側コイル21を移動させる。本実施形態では二次側コイル21は車両27側に設けられているので、所定の向き及び量だけ車両27を移動させることにより、上記位置ずれを解消させる。然る後、ステップS4に戻り、ステップS4~S6の処理を実施し、位置ずれ量が許容できる程度に小さくなるまで、ステップS4~S6,S8を繰り返す。
(S8) Secondary coil movement step Alternatively, if the voltage measurement value after a predetermined time has elapsed from the start of measurement is less than the preset voltage measurement value threshold, the
なお、位置ずれの方向については、実際にセンサ等で検知することも可能であるが、例えば車両27の移動による分割コア22,23の結合動作の際、位置ずれの向きが制限されるような構造を一次側(充電ステーション26側)と二次側(車両27側)の少なくとも一方に設けてもよい。
Although it is possible to actually detect the direction of positional deviation using a sensor or the like, for example, when the
(S7)電圧評価ステップ
コイル20,21間の位置ずれ量ひいては分割コア22,23間の位置ずれ量は許容できる程度に小さいものと判定した場合、本ステップS7に係る処理を実施する。すなわち、本ステップS7では、送電ステップS4で二次側回路13に送電したことにより二次側回路13の電圧が、二次電池14の電圧に等しい大きさに到達しているか否かを判定する。この判定処理は、BMU18により実施される。なお、ここでいう二次電池14の電圧は、ステップS2でコントローラ25に送信した情報に係る電圧の値でよい。そして、二次側回路13の電圧が二次電池14の電圧に到達していると判定した場合、例えばBMU18がコントローラ25に送電を停止する旨の指令を送信し、ステップS9に進む。当該処理についてもBMU18により実施される。
(S7) Voltage evaluation step If it is determined that the amount of positional deviation between the
あるいは、二次側回路13の電圧が二次電池14の電圧に達していないと判定された場合、一次側回路12からの送電を継続すると共に、所定時間の経過ごとに、ステップS5~S7を再び実施する。この一連のステップS5~S7に係る処理は、二次側回路13の電圧が二次電池14の電圧に到達するまで繰り返し実施される。
Alternatively, if it is determined that the voltage of the
(S9)充電用リレー切替えステップ
本ステップS9では、二次電池14の充電を開始可能とするために各リレー15,16の切替えを行う。具体的には、具体的には、第一リレー15をオンにし、第二リレー16をオフにすることで、二次側回路13と二次電池14とが電気的遮断状態となり、かつ二次側回路13と電圧測定部17とが通電状態となる。なお、上述した各リレー15,16のオン-オフ切替え動作は、BMU18により実施される。
(S9) Charging relay switching step In step S9, each
(S10)充電開始ステップ
本ステップS10では、トランス11を介して一次側回路12から二次側回路13に所定電圧及び所定電流の交流を供給し、二次側回路13で整流された所定電圧の直流を二次電池14に供給する。これにより二次電池14の充電が実施される。二次電池14の充電はBMU18により制御される。
(S10) Charging start step In this step S10, an alternating current of a predetermined voltage and a predetermined current is supplied from the
以上述べたように、本実施形態に係る給電システム10では、トランス11の二次側回路13と二次電池14との接続を切り替える第一リレー15とは別に、二次側回路13と第一リレー15との間に第二リレー16を接続し、この第二リレー16をオンにし、第一リレー15をオフにした状態で給電した場合における二次側回路13の電圧の経時変化に基づいて、一次側コイル20と二次側コイル21との位置関係を評価するようにした。このようにすれば、二次電池14に対する給電(充電)時における給電条件よりも緩い条件(例えば短時間、低電流など)で、コイル20,21の位置関係ひいては分割コア22,23の位置関係を評価するための給電を実施できるので、コイル20,21の相対位置が正規の位置からずれていたとしても、その際に生じる磁束の漏れを減らすことができる。以上より、本実施形態に係る給電システム10によれば、漏れ磁束を抑制しつつ、トランス11を介した外部電源(ここでは直流電源24)による二次電池14の充電を高効率に実施することが可能となる。
As described above, in the
特に、本実施形態では、コア結合状態評価ステップS6の際に一次側回路12から送電される所定の電流は、二次電池14の充電開始ステップS10の際に一次側回路12から供給される電流よりも小さく(ここでは101オーダーA程度)したので、コイル20,21間の相対位置がずれていた場合に生じる時速の漏れ量を小さく抑えることができる。もちろん、充電時よりも小さい電流であっても、二次側回路13に付与された電圧の経時変化(ここでは所定時間の経過後における電圧測定値)に基づき、コイル20,21間の位置関係を適正に評価することができるので、コア結合状態評価ステップS6の実施に際しては何ら支障ない。
In particular, in the present embodiment, the predetermined current transmitted from the
また、充電を行わないときは、二次側回路13の電圧は零又は零に近い状態であることが望まれるところ、本実施形態に係る給電システム10であれば、二次電池14と接続される第一リレー15をオフにし、二次側回路13と並列に接続される第二リレー16をオンにすることによって、二次側回路13のコンデンサ13cに蓄えられた電荷を放電することができるので、別に放電用のリレーを設ける必要もない。
Further, when charging is not performed, it is desirable that the voltage of the
また、本実施形態のように、なお、先のステップS4~S7で、二次側回路13のコンデンサ13cの電圧は、二次電池14の測定電圧に等しい大きさにまで高まっているので、ステップS9で各リレー15,16を切り替えるだけで、所望条件下での充電が可能となる。そのため、従来、二次電池14を保護するために、充電用のメインリレー(本実施形態でいえば第一リレー15)と並列に接続する必要があったプレチャージリレーも不要となり、回路の簡素化を図ることが可能となる。
Further, as in the present embodiment, in the previous steps S4 to S7, the voltage of the
以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明に係る給電システム及び給電方法は、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the power feeding system and the power feeding method according to the present invention can also adopt configurations other than the above without departing from the spirit thereof.
例えばコア結合状態評価ステップS6における二次側回路13の電圧の経時変化について、本実施形態では、測定開始時から所定時間の経過後までに上昇した電圧量(例えば測定開始後2秒後で100V)を判定基準とした場合を例示したが、もちろんこれ以外のパラメータを判定基準としてもよい。例えば測定開始時から所定の電圧に達するまでに要する時間を判定基準としてもよいし、単位時間当たりの電圧上昇量(上昇速度)を判定基準としてもよい。要は、コイル20,21間の位置関係との相関に関するデータが有効に取得される限りにおいて、経時変化の具体的な判定基準は任意である。
For example, regarding the temporal change in the voltage of the
また、本実施形態では、コア結合状態評価ステップS6の前に、BMU18が取得した二次電池14の電圧に関する情報を一次側回路12のコントローラ25に送信し(電圧情報送信ステップS2)、コントローラ25は、受信した上記電圧に関する情報に基づいて、直流電源24から入力される直流を、二次電池14の電圧に等しい大きさの電圧の交流に変換するよう、一次側回路12に指令を送るようにしたが(電圧調整ステップS3)、これらのステップS2,S3は省略してもよい。すなわち、コア結合状態評価ステップS6において分割コア22,23の結合状態(コイル20,21間の位置関係)が適正に評価可能な限りにおいて、コア結合状態評価時の送電電圧は任意に設定してもよい。
Furthermore, in the present embodiment, before the core coupling state evaluation step S6, the
また、上記実施形態では、第二リレー16と直列に接続した電圧測定部17で二次側回路13の電圧を測定可能とした場合を例示したが、もちろんこれには限られない。例えばBMU18で二次側回路13の電圧を測定してもよい。BMU18は二次電池14の電圧を監視する機能を有する関係上、電圧測定用の構成を有しているためである。
Further, in the above embodiment, a case has been exemplified in which the voltage of the
また、以上の説明では、電気自動車などモータで駆動する車両27のモータ駆動用バッテリに本発明を適用した場合を例示したが、もちろんこれには限られない。例えば駆動用モータ以外の電力負荷先に電力を供給する車載用バッテリに本発明を適用してもよい。あるいは、車載用に限らずバッテリの継続的かつ安定的な駆動が必要とされるバッテリ用途全般に本発明に係る給電システム又は給電方法を適用してもよい。
Further, in the above description, the case where the present invention is applied to a motor drive battery of a
10 給電システム
11 トランス
12 一次側回路
13 二次側回路
13c コンデンサ
14 二次電池
15 第一リレー
16 第二リレー
17 電圧測定部
19 コア
20 一次側コイル
21 二次側コイル
22,23 分割コア
24 直流電源
25 コントローラ
26 充電ステーション
27 車両
S1 評価用リレー切替えステップ
S5 電圧測定ステップ
S6 コア結合状態評価ステップ
S9 充電用リレー切替えステップ
S10 充電開始ステップ
10
Claims (4)
前記一次側コイルに流れる電流を制御する一次側回路と、
前記二次側コイルに流れる電流を制御する二次側回路と、
前記二次側回路に接続される二次電池と、
前記二次側回路と前記二次電池との間に配設される第一リレーと、
前記二次側回路と前記第一リレーとの間に配設される第二リレーと、
前記二次側回路の電圧を測定する電圧測定部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、前記第一リレーをオフにし、前記第二リレーをオンにして、所定の電流を前記一次側回路から供給した場合に前記電圧測定部で測定される前記二次側回路の電圧の経時変化に基づいて、前記一次側コイルと前記二次側コイルとの位置関係を評価する、給電システム。 A transformer having a primary coil and a secondary coil;
a primary circuit that controls a current flowing through the primary coil;
a secondary circuit that controls a current flowing through the secondary coil;
a secondary battery connected to the secondary circuit;
a first relay disposed between the secondary circuit and the secondary battery;
a second relay disposed between the secondary circuit and the first relay;
a voltage measurement unit that measures the voltage of the secondary circuit;
It is equipped with a control section,
The control unit controls the voltage of the secondary circuit measured by the voltage measurement unit when the first relay is turned off, the second relay is turned on, and a predetermined current is supplied from the primary circuit. A power feeding system that evaluates a positional relationship between the primary coil and the secondary coil based on a change over time.
前記制御部は、前記一次側コイルと前記二次側コイルとの位置関係が許容できる状態ではないと判定した場合、前記位置関係が許容できる状態となる位置まで前記二次側コイルを移動させる、請求項1~3の何れか一項に記載の給電システム。 The primary coil is provided at a charging station, the secondary coil is mounted on a vehicle,
When the control unit determines that the positional relationship between the primary coil and the secondary coil is not in an acceptable state, the control unit moves the secondary coil to a position where the positional relationship is in an acceptable state. The power supply system according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
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