JP5369693B2 - 非接触給電装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る非接触給電装置の構成図である。本実施形態の非接触給電装置は、給電側回路10(1次側)と受電側回路20(2次側)と制御装置30とで構成され、給電側回路10の1次コイルと受電側回路20の2次コイルからなる給電トランスTfでの電磁誘導作用により、給電側回路10から受電側回路20へと非接触で電力供給するものである。
一方、受電側回路20は、例えば車両などの移動体に設けられ、給電側回路10の送電コイル14から電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力を受電する受電コイル(2次コイル)21と、受電コイル21に並列に設けられて受電側の共振回路を構成する2次コンデンサ22と、受電コイル21で受電した高周波電力を整流する整流部23と、負荷24とを有する。
Vx=dv/dt・1/fref
によりキャリアの振幅Vxを求める。また、デジタル制御の場合は、デジタル発振周波数をfc[Hz]として1カウントづつ増加することでキャリアを生成するとすると、図7に示すように、
Vx=fc/fref
によりキャリアの振幅Vxを求める。ただし、Vxは整数である。
スイッチSW1:キャリア≦Vx/2のときON
キャリア>Vx/2のときOFF
スイッチSW2:キャリア≦Vx/2のときOFF
キャリア>Vx/2のときON
スイッチSW3:キャリア≧Vref、かつ、キャリア≦Vref+Vx/2のときON
キャリア<Vref、または、キャリア>Vref+Vx/2のときOFF
スイッチSW4:キャリア≧Vref、かつ、キャリア≦Vref+Vx/2のときOFF
キャリア<Vref、または、キャリア>Vref+Vx/2のときON
また、SWパルス生成部322は、スイッチSW1,SW3およびスイッチSW2,SW4で、正負極間のアーム短絡が発生しないよう、デッドタイムを生成する。このようにして、図8のタイムチャートの下段に示すように、電圧型インバータ部13の出力線間電圧Vinvの正電圧(+Vdc)と負電圧(−Vdc)のパルス幅を制御することができる。また、Vref=Vx/2の場合には、各スイッチSW1〜SW4に対するスイッチングパルスは図9に示すようになり、電圧型インバータ部13の出力線間電圧Vinvは最大出力状態となって、出力電圧の利用率が最大となるため効率がよい。
検出した電流値iinvが負の場合:Δf = +a[Hz]
検出した電流値iinvが正の場合:Δf = −a[Hz]
ここで、aの値は大きくするほど周波数探索速度が向上し、小さくするほど探索精度が向上することを加味して、適切な値を選定する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態は、低い直流電圧で周波数探索を行った後に直流電圧を最適値に制御するようにした例である。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。本実施形態は、電圧型インバータ部13の出力電流が最大となる点で周波数探索を停止するように制御を行うようにした例である。
11 交流電源部
12 直流電源部
13 電圧型インバータ部
14 送電コイル
15 1次コンデンサ
17 DCDCコンバータ部
20 受電側回路
21 受電コイル
22 2次コンデンサ
23 整流部
24 負荷
30 制御装置
31 周波数制御器
32 電圧指令生成部
33 DCDC制御部
34 電流判定部
Tf 給電トランス
Claims (6)
- 複数のコイルおよび共振素子による共振によって複数コイル間で非接触に電力を伝送する給電トランスと、
前記給電トランスに高周波電流を通電する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電圧を制御する制御装置と、
前記給電トランスの複数コイル間の相対距離を測定する距離センサとを備え、
前記制御装置は、
前記給電トランスの相互インダクタンスの変化に応じた共振電流の周波数値を探索する周波数探索手段と、
探索した周波数値に応じて前記電力変換器の出力電圧指令を生成する出力電圧指令生成手段とを有し、
前記周波数探索手段により探索した共振電流の周波数値に基づいて、前記出力電圧指令の周波数値を、前記共振電流の周波数値に応じた値とし、
前記周波数探索手段は、初期周波数設定手段と周波数増減手段とを有し、
前記周波数増減手段が前記初期周波数設定手段の設定した初期周波数値から周波数値を増減することで、前記給電トランスの相互インダクタンスの変化に応じた共振電流の周波数値を探索し、
前記初期周波数設定手段は、前記距離センサで測定された相対距離から初期周波数を求めることを特徴とする非接触給電装置。 - 前記初期周波数設定手段は、前記給電トランスの複数コイル間の相対距離と初期周波数との対応関係を示すテーブルを有し、前記距離センサで測定された相対距離と前記テーブルとに基づいて初期周波数を求めることを特徴とする請求項1に記載の非接触給電装置。
- 複数のコイルおよび共振素子による共振によって複数コイル間で非接触に電力を伝送する給電トランスと、
前記給電トランスに高周波電流を通電する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電圧を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記給電トランスの相互インダクタンスの変化に応じた共振電流の周波数値を探索する周波数探索手段と、
探索した周波数値に応じて前記電力変換器の出力電圧指令を生成する出力電圧指令生成手段とを有し、
前記周波数探索手段により探索した共振電流の周波数値に基づいて、前記出力電圧指令の周波数値を、前記共振電流の周波数値に応じた値とし、
前記周波数探索手段は、初期周波数設定手段と周波数増減手段とを有し、
前記周波数増減手段が前記初期周波数設定手段の設定した初期周波数値から周波数値を増減することで、前記給電トランスの相互インダクタンスの変化に応じた共振電流の周波数値を探索し、
前記制御装置は、前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出手段を備え、前記電力変換器の出力電圧の正負が切り替わるタイミングで前記電流検出手段による瞬時電流検出を行うことを特徴とする非接触給電装置。 - 前記周波数探索手段は、前記電力変換器の出力電圧が正から負へ切り替わる場合の検出電流値が正の場合は初期周波数値から周波数値を減少させ、前記電力変換器の出力電圧が正から負へ切り替わる場合の検出電流値が負の場合は初期周波数値から周波数を増加させ、前記電力変換器の出力電圧が負から正へ切り替わる場合の検出電流値が正の場合は初期周波数値から周波数を増加させ、前記電力変換器の出力電圧が負から正へ切り替わる場合の検出電流値が負の場合は初期周波数値から周波数を減少させることを特徴とする請求項3に記載の非接触給電装置。
- 前記周波数探索手段は、前記瞬時電流検出値の平均値に基づいて周波数探索を継続するか停止するかを決定することを特徴とする請求項3又は4に記載の非接触給電装置。
- 前記周波数探索手段は、前記瞬時電流検出値の平均値が零近傍となった場合に周波数探索を停止することを特徴とする請求項5に記載の非接触給電装置。
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