JP5389735B2 - Power transmission instruction transmission device - Google Patents
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Description
本発明は、給電指示の伝送装置に関する。すなわち、非接触給電装置と共に使用される、給電指示の伝送装置に関するものである。 The present invention relates to a power supply instruction transmission apparatus. That is, the present invention relates to a power supply instruction transmission device used with a non-contact power supply device.
《技術的背景》
ケーブル等の機械的接触なしで、電気自動車等の電動車輌のバッテリーに、外部から電力を供給する非接触給電装置が、需要に基づき開発,実用化されている。
この非接触給電装置では、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、地上側の給電スタンド等に定置された給電側コイルから、車輌側等に搭載された受電側コイルに、数cm程度のエアギャップを存して近接対応位置しつつ、電力を供給する。
《Technical background》
A non-contact power supply device that supplies electric power from the outside to a battery of an electric vehicle such as an electric vehicle without mechanical contact such as a cable has been developed and put into practical use based on demand.
In this non-contact power feeding device, based on the mutual induction action of electromagnetic induction, an air gap of about several centimeters is formed from a power feeding side coil fixed on a ground power feeding stand or the like to a power receiving side coil mounted on the vehicle side or the like. The power is supplied while being in close proximity.
《従来技術》
このような非接触給電装置では、給電に際し、受電側(車輌側等)から給電側(地上側)に対し、給電指示,要求電力量等の給電情報の伝達が必要となる。そこで、本特許出願の発明者,出願人は、下記特許文献1のコイル通信装置や、特願2009−142945のコイル通信装置を、特許出願した。
このコイル通信装置は、非接触給電装置と共に使用されることに鑑み、接続ケーブル等が存しないことを前提とすると共に、電磁波障害,電波障害を受けないよう通信距離が短くなるように、非接触給電装置に組み込まれている。
すなわち、コイル通信装置の1次側コイルは、非接触給電装置の受電側コイル付近に組み込まれ、2次側コイルは、非接触給電装置の給電側コイル付近に組み込まれている。そして、1次側コイルと2次側コイル間で、給電情報の変調信号が乗せられた電磁波が発入射され、給電情報が伝送されていた。
そしてコイル通信装置は、このように給電情報通信機能を備えると共に、位置検知機能も備えていた。非接触給電装置の受電側コイルが、給電側コイルに正対しているか否か、つまり給電可能な位置関係で近接対応位置しているか否かを検知する、位置検知機能も備えていた。つまり、非接触給電装置に組み込まれるコイル通信装置について、感度不良や通信不能が発生した場合は、非接触給電装置が給電不能な位置関係にある、と言うことになる。
<Conventional technology>
In such a non-contact power supply device, when power is supplied, it is necessary to transmit power supply information such as a power supply instruction and a required power amount from the power reception side (vehicle side or the like) to the power supply side (ground side). Therefore, the inventor and applicant of this patent application have applied for a patent for the coil communication device of
In view of the fact that this coil communication device is used together with a non-contact power feeding device, it is premised that there is no connection cable, etc. It is built into the power supply device.
That is, the primary side coil of the coil communication device is incorporated in the vicinity of the power receiving side coil of the non-contact power feeding device, and the secondary side coil is incorporated in the vicinity of the power feeding side coil of the non-contact power feeding device. An electromagnetic wave carrying a modulation signal of power supply information is emitted between the primary side coil and the secondary side coil, and the power supply information is transmitted.
In addition, the coil communication device has a power supply information communication function as well as a position detection function. A position detection function for detecting whether or not the power receiving side coil of the non-contact power feeding device is directly facing the power feeding side coil, that is, whether or not the power receiving side coil is in a proximity corresponding position in a positional relationship where power can be fed. In other words, if a sensitivity failure or communication failure occurs in the coil communication device incorporated in the non-contact power supply device, it means that the non-contact power supply device is in a positional relationship where power cannot be supplied.
ところで、このコイル通信装置やその他の従来技術については、次の課題が指摘されていた。
《第1の問題点》
第1に、コイル通信装置は、上述したように、受電側(車輌側等)から給電側(地上側)への一方向(片道)通信機能を備えている。しかしながら最近は、受電側と給電側間の双方向通信ニーズや、通信速度の更なる高速化ニーズが高まっており、これへの対応が、従来のコイル通信装置では極めて困難視されていた。
すなわちコイル通信装置では、搬送周波数1.6MHz程度の低周波が使用されているが、双方向通信用のためには2波の周波数が必要となり、対応が容易でないと共に、2波のクロストーク混信防止のため互いの周波数を十分に離すことも、容易でない。又、通信高速化,ボーレート向上のためには、信号対雑音比(S/N比)向上が要求されるが、使用電力増大を招くという難点がある。
このようなコイル通信装置の通信機能に関する諸問題は、例えばBluetooth等で使用されている2.4GHz帯の搬送周波数を使用した無線通信装置を採用すれば、容易に解決できる。
しかしながら、このような無線通信装置は位置検知機能を備えない、という致命的欠陥がある。位置検知機能は、非接触給電装置の動作上、極めて重要であり、給電実施の前提となる。
By the way, the following subject has been pointed out about this coil communication apparatus and other prior art.
<First problem>
First, as described above, the coil communication device has a one-way (one-way) communication function from the power receiving side (vehicle side or the like) to the power feeding side (ground side). Recently, however, there has been an increasing need for bidirectional communication between the power receiving side and the power feeding side, and a need for further speeding up the communication speed. Corresponding to this has been considered extremely difficult with conventional coil communication devices.
That is, in the coil communication device, a low frequency of about 1.6 MHz carrier frequency is used. However, for two-way communication, a frequency of two waves is required, and it is not easy to cope with it. It is not easy to separate the frequencies sufficiently to prevent each other. Further, in order to increase the communication speed and the baud rate, an improvement in the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is required, but there is a problem in that the power consumption increases.
Such problems related to the communication function of the coil communication device can be easily solved by adopting a wireless communication device using a carrier frequency in the 2.4 GHz band used in, for example, Bluetooth.
However, there is a fatal defect that such a wireless communication device does not have a position detection function. The position detection function is extremely important for the operation of the non-contact power feeding device, and is a premise for power feeding.
《第2の問題点》
第2に、さてそこで、このような位置検知機能用としては、まず光センサを利用する方式が、検討された。
しかしながら光センサは、工場内等の屋内環境下では問題なく使用可能であるが、太陽光,風雨,汚れ等の外乱が考えられる屋外環境下では、動作の信頼性に乏しい。非接触給電装置は主に屋外で使用されるので、前述したコイル通信装置のように、電磁界を用いた方式の方が優れている。
又、位置検知機能用として、RFID(Radio Frequency Identification)タグを利用する方式も、検討された。
しかしながら、受電側(車輌側等)のタグ検出用の電波を、給電側(地上側)から常時発射していなければならない、という難点がある。このような電波の常時発射回避のためには、更にTVカメラ等の他のセンサを給電側に付設し、もって当該センサにて受電側の接近が検知された都度、給電側から電波を発射するようにする等、複雑なシステムが必要となる。
<< Second problem >>
Secondly, for such a position detection function, a method using an optical sensor was first examined.
However, the optical sensor can be used without problems in an indoor environment such as a factory, but the operation reliability is poor in an outdoor environment where disturbances such as sunlight, wind and rain, and dirt are considered. Since the non-contact power feeding device is mainly used outdoors, a method using an electromagnetic field is superior to the coil communication device described above.
Also, a method using an RFID (Radio Frequency Identification) tag has been studied for the position detection function.
However, there is a problem that radio waves for tag detection on the power receiving side (vehicle side or the like) must always be emitted from the power feeding side (ground side). In order to avoid such constant emission of radio waves, another sensor such as a TV camera is additionally provided on the power supply side, and each time an approach on the power reception side is detected by the sensor, radio waves are emitted from the power supply side. For example, a complicated system is required.
《第3の問題点》
第3に、給電に際し、非接触給電装置の給電側(地上側)コイルと受電側(車輌側等)コイルとの間に、もしも鉄その他の金属異物が介在した場合、例えば潰れたコーヒー缶等が介在した場合は、金属異物が誘導加熱を受けて高温加熱され、危険である。
このような場合は、給電を即中止すべきであるが、そのような金属異物検知機能の必要性が、指摘されていた。
《Third problem》
Third, when power is supplied, if iron or other metallic foreign matter is present between the power supply side (ground side) coil and the power reception side (vehicle side, etc.) coil of the non-contact power supply device, for example, a crushed coffee can When the metal is present, the metal foreign object is induction-heated and heated to a high temperature, which is dangerous.
In such a case, the power supply should be stopped immediately, but the necessity of such a metal foreign object detection function has been pointed out.
《本発明について》
本発明の給電指示の伝送装置は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第1に、位置検知機能を備えると共に、第2に、金属異物検知機能も備え、第3に、しかも簡単容易かつ確実で安定したシステムよりなり、第4に、充電状態に応じて給電を制御することにも利用可能な、給電指示の伝送装置を提案することを、目的とする。
<< About the present invention >>
In view of such a situation, the power transmission instruction transmission device of the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art.
The present invention has firstly a position detection function, secondly a metal foreign object detection function, and thirdly, a simple, easy, reliable and stable system, and fourthly in a charged state. It is an object of the present invention to propose a power supply instruction transmission device that can be used to control power supply accordingly.
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項1については、次のとおり。
請求項1の給電指示の伝送装置は、非接触給電装置と共に使用される。そして、該非接触給電装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電側回路の給電側コイルから受電側回路の受電側コイルに、エアギャップを存して近接対応位置しつつ、電力を供給可能である。
該伝送装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、該受電側コイル付近に配設された1次側回路の1次側コイルから、該給電側コイル付近に配設された2次側回路の2次側コイルに、エアギャップを存して近接対応位置しつつ、微小電力を伝送可能となっている。
もって該伝送装置は、該受電側コイルが給電可能な位置関係にあるか否かの位置検知機能を持つ。すなわち、該1次側コイルから2次側コイルへの所定微小電力の伝送を条件に、該非接触給電装置の給電側コイルから受電側コイルへの給電が実施されること、を特徴とする。
<About each claim>
The technical means of the present invention for solving such a problem is as follows, as described in the claims.
About
The transmission apparatus of the power supply instruction according to
Based on the mutual induction action of electromagnetic induction, the transmission device has a secondary side circuit disposed near the power feeding side coil from a primary side coil of the primary side circuit disposed near the power receiving side coil. A minute electric power can be transmitted to the secondary coil while being located close to the air gap.
Therefore, the transmission device has a position detection function as to whether or not the power receiving coil is in a positional relationship where power can be supplied. In other words, power is supplied from the power supply side coil of the non-contact power supply device to the power reception side coil on condition that a predetermined minute power is transmitted from the primary side coil to the secondary side coil.
請求項2については、次のとおり。
請求項2の給電指示の伝送装置では、請求項1において、該伝送装置は、該1次側コイルが、該受電側コイルの中央空間に埋め込み配設され、該2次側コイルが、該給電側コイルの中央空間に埋め込み配設されていること、を特徴とする。
請求項3については、次のとおり。
請求項3の給電指示の伝送装置では、請求項1又は2において、該伝送装置の1次側コイルおよび2次側コイルは、そのコイル面そして発生する磁界が、該非接触給電装置の受電側コイルや給電側コイルのコイル面そして発生する磁界に対し、それぞれ直交する位置関係の直交巻コイルよりなる。もって、平板状のフェライトコア等の磁心コアに、表裏にわたり巻回されていること、を特徴とする。
請求項4については、次のとおり。
請求項4の給電指示の伝送装置では、請求項1において、該伝送装置は、共振回路を備えている。そして、近接対応位置した該1次側コイルと該2次側コイルとの間に、金属異物が介在した場合は、金属異物検知機能を発揮し、共振点がずれて該2次側コイルの出力電圧が低下し、もって微小電力の伝送が不能化すること、を特徴とする。
About
According to a second aspect of the present invention, in the transmission device according to the first aspect, the primary coil is embedded in a central space of the power receiving side coil, and the secondary side coil is connected to the power feeding side. It is characterized by being embedded in the central space of the side coil.
About
According to a third aspect of the present invention, there is provided a power transmission instruction transmission device according to
About
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power supply instruction transmission device according to the first aspect, wherein the transmission device includes a resonance circuit. When a metal foreign object is interposed between the primary side coil and the secondary coil that are positioned in proximity, the metal foreign object detection function is exerted, and the resonance point shifts to output the secondary side coil. It is characterized in that the voltage is lowered and transmission of minute electric power is disabled.
請求項5については、次のとおり。
請求項5の給電指示の伝送装置では、請求項4において、該1次側コイルは、軸が90度ずれた二相巻きコイルよりなると共に、90度位相のずれた二相交流が通電される。もって、発生する磁界が回転する回転磁界が生成されること、を特徴とする。
請求項6については、次のとおり。
請求項6の給電指示の伝送装置では、請求項4において、該1次側コイルは、軸が120度ずれた三相巻きコイルよりなると共に、三相交流が通電される。もって、発生する磁界が回転する回転磁界が生成されること、を特徴とする。
請求項7については、次のとおり。
請求項7の給電指示の伝送装置では、請求項1において、該1次側回路には、通電オン用の給電要求スイッチが付設されている。又、該2次側回路には、リレーコイルが設けられ、微小電力の伝送に基づき励磁可能となっている。そして、該リレーコイルの励磁に基づき、該非接触給電装置の給電側回路に設けられたリレー接点が、常開から閉に切換わり、もって該リレー接点が閉の間、給電が実施されること、を特徴とする。
About
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a power supply instruction transmission device according to the fourth aspect, wherein the primary coil is a two-phase winding coil whose axis is shifted by 90 degrees and a two-phase alternating current whose phase is shifted by 90 degrees is energized. . Thus, a rotating magnetic field in which the generated magnetic field rotates is generated.
About
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a power supply instruction transmission device according to the fourth aspect, wherein the primary coil is a three-phase coil whose axis is shifted by 120 degrees and a three-phase alternating current is energized. Thus, a rotating magnetic field in which the generated magnetic field rotates is generated.
About
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a power supply instruction transmission device according to the first aspect, wherein a power supply request switch for energization on is attached to the primary circuit. The secondary circuit is provided with a relay coil, which can be excited based on transmission of minute electric power. And based on the excitation of the relay coil, the relay contact provided in the power supply side circuit of the non-contact power supply device is switched from normally open to closed, so that power supply is performed while the relay contact is closed, It is characterized by.
請求項8については、次のとおり。
請求項8の給電指示の伝送装置では、請求項1において、該非接触給電装置は、給電に際し該受電側コイルが該給電側コイルに近接対応位置して停止される停止給電方式にて、電力供給可能となっていること、を特徴とする。
請求項9については、次のとおり。
請求項9の給電指示の伝送装置では、請求項8において、該非接触給電装置は、該受電側回路にバッテリーが接続されている。そして該伝送装置は、該1次側回路の電源の微小電力出力電圧が、該バッテリーの充電電圧に比例すると共に、該2次側回路に電圧検出器が設けられていること、を特徴とする。
請求項10については、次のとおり。
請求項10の給電指示の伝送装置では、請求項9において、該伝送装置では、該電圧検出器の検出した該2次側回路の微小電力2次側電圧が、該1次側回路の電源の微小電力出力電圧、そして該非接触給電装置による該バッテリーの充電電圧に比例する。
もって給電中において、該電圧検出器の検出した該微小電力2次側電圧にて、該バッテリーの充電状態を認識可能であり、認識された該バッテリーの充電状態に基づき、該非接触給電装置による給電を制御可能である。すなわち、該非接触給電装置の給電側回路の電源の給電電力をコントロール可能、そして給電継続か停止かを判定可能となっていること、を特徴とする。
請求項11については、次のとおり。
請求項11の給電指示の伝送装置は、請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9又は10において、該非接触給電装置の給電側回路および該伝送装置の2次側回路は、地上側に定置配設されると共に、該非接触給電装置の受電側回路および該伝送装置の1次側回路は、車輌等の移動体に搭載されていること、を特徴とする。
About
The power supply instruction transmission device according to
About
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a power supply instruction transmission device according to the eighth aspect, wherein the contactless power supply device has a battery connected to the power receiving side circuit. The transmission device is characterized in that a minute power output voltage of a power source of the primary circuit is proportional to a charging voltage of the battery, and a voltage detector is provided in the secondary circuit. .
About Claim 10, it is as follows.
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a power transmission instruction transmission device according to the ninth aspect, wherein in the transmission device, the minute power secondary side voltage of the secondary side circuit detected by the voltage detector is applied to the power source of the primary side circuit. It is proportional to the minute power output voltage and the charging voltage of the battery by the non-contact power feeding device.
Thus, during power feeding, the state of charge of the battery can be recognized by the small power secondary voltage detected by the voltage detector, and power feeding by the non-contact power feeding device is performed based on the recognized state of charge of the battery. Can be controlled. That is, the power supply power of the power supply side circuit of the non-contact power supply device can be controlled, and it can be determined whether the power supply is continued or stopped.
About Claim 11, it is as follows.
The transmission device for feeding instruction according to
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
(1)この給電指示の伝送装置は、その1次側コイルや2次側コイルが、非接触給電装置の受電側コイルや給電側コイル付近に、配設されている。
(2)そして、非接触給電装置による給電に際しては、まず、伝送装置の給電要求スイッチが、運転者等によってオン操作される。
(3)伝送装置は、受電側コイルが給電可能な位置関係にある場合は、1次側コイルと2次側コイル間で微小電力が伝送される。これにより、受電側コイルが給電側コイルに対し給電可能な位置関係で近接対応位置しているか否かの、位置検知機能を有する。又、この位置検知機能は、伝送装置の1次側で回転磁界を生成するため、水平面での回転方向の位置ずれにも影響されない。
(4)すると、このような微小電力の伝送により、例えば伝送装置のリレーコイルが励磁され、非接触給電装置のリレー接点が閉となり、給電が実施される。
(5)これに対し、非接触給電装置の受電側コイルが給電可能な位置関係にない場合は、微小電力は伝送されず、リレーコイルが励磁されないのでリレー接点も開であり、給電は行われない。
(6)ところで伝送装置は、微小電力を伝送する簡単な構成よりなり、外乱の影響を受けることもなく、直交巻コイルの採用により、非接触給電装置の電磁波の影響を受けることもない。
(7)更に伝送装置は、金属異物検知機能を備えている。すなわち、非接触給電装置間そして伝送装置間に金属異物が介在すると、共振回路の共振点がずれて、リレーコイルは励磁されずリレー接点も開で、給電は行われない。
(8)なお金属異物検知機能は、伝送装置の1次側コイルを回転磁界生成コイルとしていることにより、金属異物の向きにかかわらず、確実に機能発揮するようになる。
(9)ところで停止給電方式の場合、伝送装置では、微小電力2次側電圧が、1次側電源の微小電力出力電圧に、比例する。そして、非接触給電装置の受電側バッテリーの充電電圧に、比例する。
もって、給電中の地上側において、微小電力2次側電圧を検出することにより、車輌側等の非接触給電装置の受電側バッテリーの充電状態を認識可能、そしてこれに基づき給電を制御可能となる。
(10)さてそこで、本発明の給電指示の伝送装置は、次の効果を発揮する。
<About the action>
Since the present invention comprises such means, the following is achieved.
(1) In the power transmission instruction transmission device, the primary side coil and the secondary side coil are arranged near the power reception side coil and the power supply side coil of the non-contact power supply device.
(2) When power is supplied by the non-contact power supply device, first, the power supply request switch of the transmission device is turned on by a driver or the like.
(3) In the transmission device, when the power receiving side coil is in a positional relationship where power can be supplied, minute power is transmitted between the primary side coil and the secondary side coil. Thereby, it has a position detection function as to whether or not the power receiving side coil is in a proximity-corresponding position in a positional relationship where power can be supplied to the power feeding side coil. Further, since this position detection function generates a rotating magnetic field on the primary side of the transmission device, it is not affected by a positional deviation in the rotational direction on the horizontal plane.
(4) Then, by such transmission of minute electric power, for example, a relay coil of the transmission device is excited, a relay contact of the non-contact power supply device is closed, and power supply is performed.
(5) On the other hand, if the power receiving coil of the non-contact power feeding device is not in a positional relationship where power can be fed, the minute power is not transmitted and the relay coil is not excited, so the relay contact is open and power feeding is performed. Absent.
(6) By the way, the transmission device has a simple configuration for transmitting minute electric power, is not affected by disturbance, and is not affected by electromagnetic waves of the non-contact power feeding device by adopting the orthogonal winding coil.
(7) Furthermore, the transmission device has a metal foreign object detection function. That is, when a metal foreign object is interposed between the non-contact power feeding devices and between the transmission devices, the resonance point of the resonance circuit is shifted, the relay coil is not excited, the relay contact is opened, and power feeding is not performed.
(8) The metallic foreign object detection function can be surely performed regardless of the direction of the metallic foreign object by using the primary coil of the transmission device as a rotating magnetic field generating coil.
(9) In the case of the stop power supply method, in the transmission device, the minute power secondary voltage is proportional to the minute power output voltage of the primary power supply. And it is proportional to the charging voltage of the battery of the power receiving side of the non-contact power feeding device.
Accordingly, by detecting the minute power secondary side voltage on the ground side during power feeding, it is possible to recognize the charge state of the power receiving side battery of the non-contact power feeding device such as the vehicle side and to control power feeding based on this. .
(10) The power supply instruction transmission apparatus of the present invention exhibits the following effects.
《第1の効果》
第1に、この給電指示の伝送装置は、非接触給電装置による給電にとって重要な、位置検知機能を備えている。
本発明の伝送装置は、非接触給電装置の受電側(車輌側等)コイルが、給電側(地上側)コイルに正対しているか否か、つまり給電可能な位置関係で近接対応位置しているか否かを検知する、位置検知機能を備えている。対応位置している限り、伝送装置間で微小電力が伝送されて給電が実施されるのに対し、対応位置していない場合は、微小電力は伝送されず給電は実施されない。
このように、本発明の伝送装置は、非接触給電装置の動作上極めて重要であり、給電実施の前提となる位置検知機能を備えている。
<< First effect >>
First, the power transmission instruction transmission device has a position detection function that is important for power feeding by the non-contact power feeding device.
In the transmission device of the present invention, whether or not the power receiving side (vehicle side, etc.) coil of the non-contact power feeding device is directly facing the power feeding side (ground side) coil, that is, is in a proximity-corresponding position in a positional relationship where power can be fed. It has a position detection function to detect whether or not. As long as it is in a corresponding position, minute power is transmitted between the transmission devices and power feeding is performed. On the other hand, if it is not in a corresponding position, minute power is not transmitted and power feeding is not performed.
As described above, the transmission device of the present invention is extremely important for the operation of the non-contact power feeding device, and has a position detection function that is a premise for power feeding.
《第2の効果》
第2に、この給電指示の伝送装置は、金属異物検知機能を備えており、安全面にも優れている。
すなわち給電に際し、本発明の伝送装置では、非接触給電装置の給電側(地上側)のコイルと、受電側(車輌側等)のコイルとの間に、金属異物が介在した場合は、金属異物検知機能を発揮する。給電中の場合は、即給電中止となる。従って、介在した金属異物が誘導加熱されることは回避され、金属異物が高温加熱されて危険となる事態発生は防止され、安全性が向上する。
<< Second effect >>
Secondly, the power transmission instruction transmission device has a metal foreign object detection function and is excellent in safety.
That is, in the transmission device of the present invention, when a metal foreign object is interposed between the coil on the power supply side (ground side) of the non-contact power supply device and the coil on the power reception side (vehicle side, etc.), Demonstrate the detection function. When power is being supplied, power supply is immediately stopped. Therefore, induction heating of the intervening metal foreign object is avoided, and the occurrence of a dangerous situation due to high temperature heating of the metal foreign object is prevented, and safety is improved.
《第3の効果》
第3に、しかもこの給電指示の伝送装置は、簡単容易かつ確実で安定したシステムよりなり、コスト面にも優れている。
すなわち、本発明の伝送装置は、給電を希望する受電側(車輌側等)から給電側(地上側)に、微小電力を伝送する簡単な構成により、上述した位置検知機能と金属異物検知機能を発揮する。
そして、前述した光センサを利用する方式の従来技術のように、太陽光,風雨,汚れ等の外乱の悪影響を受けないので、主に屋外で使用される非接触給電装置用として最適であり、確実かつ安定した給電制御が実現される。
又、前述したRFIDタグを利用する方式の従来技術のように、タグ検出電波の常時発射を要したり、TVカメラ等のセンサ付設を要することもなく、複雑なシステムは必要としない。給電に際して必要時のみ、車輌等の運転者等の自らの意思で使用に供される。
更に、1次側コイルや2次側コイルについて、直交巻コイルを採用すると、非接触給電装置の強い電磁波の影響を受けることもなく、確実かつ安定した給電制御が実現される。
又、伝送装置の1次側での回転磁界生成により、位置検知機能においては、水平面での回転位置ずれに影響されることなく確実に検知可能となり、金属異物検知機能においては、金属異物の向きにかかわらず確実に検知可能となる。
このように、本発明の伝送装置は、簡単容易な構成により、コスト面にも優れつつ位置検知機能と金属異物検知機能を発揮し、確実かつ安定した給電制御システムを構築可能となる。
《Third effect》
Thirdly, the power transmission instruction transmission device is a simple, easy, reliable and stable system, and is excellent in cost.
That is, the transmission device of the present invention has the above-described position detection function and metal foreign object detection function with a simple configuration that transmits minute power from the power receiving side (vehicle side or the like) that desires power feeding to the power feeding side (ground side). Demonstrate.
And since it is not adversely affected by disturbances such as sunlight, wind and rain, dirt, etc., as in the prior art of the method using the optical sensor described above, it is most suitable for a non-contact power supply device used mainly outdoors, Reliable and stable power supply control is realized.
Further, unlike the prior art using the RFID tag described above, it is not necessary to constantly emit the tag detection radio wave or to attach a sensor such as a TV camera, and a complicated system is not required. Only when it is necessary for power supply, it is used by the driver of the vehicle or the like with his / her own intention.
Furthermore, when orthogonal winding coils are used for the primary side coil and the secondary side coil, reliable and stable power feeding control is realized without being affected by the strong electromagnetic waves of the non-contact power feeding device.
In addition, by generating a rotating magnetic field on the primary side of the transmission device, the position detection function can be reliably detected without being affected by the rotational displacement on the horizontal plane. Regardless of whether it is possible to detect reliably.
As described above, the transmission apparatus of the present invention has a simple and simple configuration, exhibits a position detection function and a metallic foreign object detection function while being excellent in cost, and can construct a reliable and stable power supply control system.
《第4の効果》
第4に、このような給電指示の伝送装置を利用して、車輌側等のバッテリー充電状態に応じて、給電を制御することも可能となる。
すなわち停止給電方式の場合、給電中に伝送装置を利用して、非接触給電装置の車輌等の移動体側,受電側のバッテリー充電状態を、地上側で認識可能となる。そして、認識されたバッテリーの充電電圧に基づき、給電が制御される。つまり、車輌側等から地上側へとフィードバックされる情報に基づき、地上側で給電制御が行われるようになる。
給電中の地上側において、バッテリーの充電状態に応じて、電源の給電電力(電圧や周波数)を適値にコントロール制御可能となると共に、電池の充電が完了したか否か、つまり給電を継続すべきか停止すべきかも、判定制御可能となる。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
<< 4th effect >>
Fourth, it is possible to control the power supply according to the state of battery charge on the vehicle side or the like using such a power supply instruction transmission device.
That is, in the case of the stop power supply method, it is possible to recognize on the ground side the battery charging state on the moving body side and the power receiving side of the vehicle such as the vehicle of the non-contact power supply device using the transmission device during power supply. Then, power feeding is controlled based on the recognized charging voltage of the battery. That is, power supply control is performed on the ground side based on information fed back from the vehicle side or the like to the ground side.
On the ground side during power supply, the power supply voltage (voltage and frequency) of the power supply can be controlled and controlled to an appropriate value according to the state of charge of the battery, and whether or not the battery has been charged, that is, power supply should be continued. Whether to stop or not can be determined.
As described above, the effects exerted by the present invention are remarkably large, such as all the problems existing in this type of conventional example are solved.
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。
《非接触給電装置2について》
本発明の給電指示の伝達装置1は、非接触給電装置2と共に使用される。そこでまず、図5,図6,図7を参照して、非接触給電装置2について説明しておく。
非接触給電装置2は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、給電側回路3の給電側コイル4から、受電側回路5の受電側コイル6に、エアギャップGを存して非接触で近接対応位置しつつ、電力を供給する。給電側回路3は、地上A側に定置されており、受電側回路5は、車輌B側等の移動体に搭載されている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
<< About the non-contact
The power transmission
The non-contact
このような非接触給電装置2について、更に詳述する。まず図7に示したように、トラック側の給電側回路3は、給電スタンドC,その他の給電エリアにおいて、地面,路面,床面,その他の地上A側に、固定配置されている。これに対し、ピックアップ側の受電側回路5は、電気自動車(EV車)や電車等の車輌B,その他の移動体に搭載されている。受電側回路5は、その駆動用の他、非駆動用としても利用可能であり、図7に示したように車載バッテリー7に接続されるのが代表的であるが、図5に示したように各種負荷Lに直接接続される場合もある。
そして、給電側回路3の給電側コイル4と受電側回路5の受電側コイル6とは、給電に際し、例えば50mm〜150mm程度の僅かな間隙空間であるエアギャップGを存しつつ、非接触で近接対峙,対応位置決めされる。給電に際しては図示のように、受電側コイル6が、給電側コイル4上で停止される停止給電方式が代表的であり、停止給電方式の場合、給電側コイル4と受電側コイル6は、上下等で対をなしうる対称構造よりなる。なお図示例によらず、受電側コイル6が給電側コイル4上を低速走行する移動給電方式も、可能である。
給電側回路3の給電側コイル4は、高周波インバータが使用される電源8に接続されている。受電側回路5の受電側コイル6は、図7の例ではバッテリー7に接続されており、給電により充電されたバッテリー7にて、走行用モータ9が駆動される。図7中10は、交流を直流に変換するコンバータ、11は、直流を交流に変換するインバータである。
Such a non-contact
Then, the power
The power
電磁誘導の相互誘導作用については、次のとおり(図2も参照)。給電に際し、対応位置する給電側コイル4と受電側コイル6との間では、給電側コイル4での磁束F形成により、受電側コイル6に誘導起電力を生成させ、もって給電側コイル4から受電側コイル6へと電力を供給することは、公知公用である。
すなわち、給電側回路3の給電側コイル3に、電源8から例えば20kHz〜100kHz程度の高周波交流を励磁電流として通電することにより、磁界が給電側コイル4のコイル導線の周囲に生じ、磁束Fがコイル面に対して直角方向に形成される。そして、この磁束Fが、受電側回路5の受電側コイル6を貫き鎖交することにより、誘導起電力が生成され、もって磁場が形成され、磁界を利用して電力が送受される。非接触給電装置2では、このような電磁誘導の相互誘導作用に基づき、数十kW〜数百kW程度の電力供給が実施されている。
The mutual induction action of electromagnetic induction is as follows (see also FIG. 2). When power is supplied, between the power
That is, when a high frequency alternating current of about 20 kHz to 100 kHz, for example, is applied to the power
図5に示した給電側回路3において、12,13は、直列共振用のコイルとキャパシタであり、14は、給電側コイル4との並列共振用のキャパシタである。15は、受電側回路5の受電側コイル6との並列共振用のキャパシタである。
又、給電側コイル4は、図6に示したように、略平板状で複数回ターン方式のフラット構造をなす。すなわち、絶縁されたコイル導線が、同一平面において並列化された平行位置関係を維持しつつ、円形や方形の渦巻き状に複数回巻回ターンされ、もって、全体的に凹凸のない平坦で肉厚の薄い扁平状のフラット構造をなすと共に、環状,略フランジ状をなしており、中央部に中央空間16が形成されている。
給電側コイル4の磁心コア17としては、フェライトコア等の強磁性体が用いられ、フラットな平板状そして環状,略フランジ状をなし、給電側コイル4と同心に配置されている。図6中、18はモールド樹脂、19は発泡材、20はベースプレートである。
なお、受電側コイル6等については、図示例が停止給電方式であることに鑑み、上述した給電側コイル4等に準じる。
又、このような非接触給電装置2において、受電側の車輌B側等と給電側の地上A側との間の通信、例えば給電指示,要求電力量等の給電情報は、例えばBluetooth等の無線通信装置を利用して行われる。
非接触給電装置2は、このようになっている。
In the power
Further, as shown in FIG. 6, the power
As the
In addition, about the power receiving
In such a non-contact
The non-contact
《本発明の概要》
以下、本発明の給電指示の伝送装置1について、図1〜図4を参照して説明する。まず、本発明の概要について述べる。
伝送装置1は、上述した非接触給電装置2と共に使用される。そして、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、非接触給電装置2の受電側コイル6付近に配設された1次側回路21の1次側コイル22から、非接触給電装置2の給電側コイル4付近に配設された2次側回路23の2次側コイル24に、エアギャップGを存し非接触で近接対応位置しつつ、微小電力を伝送可能となっている。
もって伝送装置1は、非接触給電装置2の受電側コイル6が、給電側コイル4に対し給電可能な位置関係にあるか否かの位置検知機能を発揮し、1次側コイル22から2次側コイル24への微小電力の伝送を条件に、給電側コイル4から受電側コイル6への給電が実施される。
非接触給電装置2の給電側回路3や伝送装置1の2次側回路23は、地上A側に定置配設され、非接触給電装置2の受電側回路5や伝送装置1の1次側回路21は、車輌B等の移動体に搭載される。
以下、このような本発明の伝送装置1について、更に詳述する。
<< Outline of the Invention >>
Hereinafter, a power transmission
The
Therefore, the
The power
Hereinafter, the
《1次側回路21や2次側回路23について》
まず、伝送装置1の1次側回路21や2次側回路23について、図1,図3を参照して説明する。
1次側回路21は、図示例では二相交流方式よりなり、各相毎に電源25と、給電要求スイッチ26と、直列共振用のコイル27およびキャパシタ28と、1次側コイル22との並列共振用のキャパシタ29と、1次側コイル22とを、備えている。
電源25としては、直流電源に接続されたインバータ、図示例では90度位相のずれた二相インバータが使用されており、給電交流としての励磁電流を、例えば送電電力30W程度の微小電力を25kHz程度の高周波の運転周波数で、印加する。送電電力は、最終的な受電電力(後述する2次側回路23のリレーコイル32の受電電力)が、50W未満となる範囲で、設定される。
給電要求スイッチ26は、電源25付近に付設されており、例えば車輌Bの運転者が通電オン,オフ操作し、給電に際してはオン操作される。コイル27とキャパシタ28で構成される共振回路や、1次側コイル22とキャパシタ29で構成される共振回路は、電源25の運転周波数に見合った共振点周波数で共振する。
<< About the
First, the
The
As the
The power
2次側回路23は、図示例では1次側回路21に対応した二相交流方式よりなり、各相の2次側コイル24と、2次側コイル24との並列共振用のキャパシタ30と、整流平滑回路31と、リレーコイル32とを、備えている。
2次側コイル24とキャパシタ30で構成される共振回路は、電源25の所定運転周波数に見合った共振点周波数で共振する。整流器の整流平滑回路31は、2次側コイル24からの微小電力を平滑化する。リレーコイル32は、微小電力の伝送に基づいて励磁可能である。つまり、2次側コイル24そして整流平滑回路31からの平滑出力電圧が、所定の閾値を越えると、リレーコイル32が励磁され、例えば、電源25の送電電力が30W程度の場合、リレーコイル32は受電電力25Wで励磁される。
リレーコイル32が励磁されると、図5中に示したように、非接触給電装置2の給電側回路3に対応して配されたそのリレー接点33が、常時の開(断,オフ)から、閉(続,オン)に切換わる。
1次側回路21や2次側回路23は、このようになっている。
The
A resonance circuit composed of the
When the
The
《位置検知機能について》
さてそこで、この伝送装置1は、非接触給電装置2の位置検知機能を発揮する。位置検知機能について、図1,図2,図5〜図7等を参照して、説明する。
まず、伝送装置1の1次側コイル22は、非接触給電装置2の車輌B側等の受電側コイル6付近に配設されている。代表的には、図6,図7に示したように、受電側コイル6の中央空間16に埋め込み配設されている。
これに対し、伝送装置1の2次側コイル24は、非接触給電装置2の地上A側の給電側コイル4付近に配設されている。代表的には、図6,図7に示したように、給電側コイル4の中央空間16に埋め込み配設されている。
<About the position detection function>
Now, the
First, the
On the other hand, the
従って、微小電力が伝送できた時には、伝送装置21の車輌B側等の1次側コイル22は、地上A側の2次側コイル24に対し、エアギャップGを介して近接対応位置決めされており、必然的に非接触給電装置2の車輌B側等の受電側コイル6は、地上A側の給電側コイル4に対し、エアギャップGを介して近接対応位置決めされ、給電可能な位置関係にある。
つまり、伝送装置1の1次側コイル22から2次側コイル24に対し、磁束f形成による電磁誘導の相互誘導作用に基づき、微小電力を伝送可能となる(電磁誘導の相互誘導作用については、非接触給電装置2について前述したところを参照)。
これに対し、非接触給電装置2の受電側コイル6と給電側コイル4とが、所定エアギャップG(上下距離寸法)を越えて上下に離れて位置したり、給電許容範囲を越えてX,Y方向に位置ずれしたり(縦横距離寸法ずれ)、コイル面の平行度が悪い場合は(Z軸の傾き)、伝送装置1の1次側コイル22と2次側コイル24間において、微小電力伝送が減少する。1次側コイル22から2次側コイル24へ届く微小電力が弱くなり、リレーコイル32が励磁されない。
なお、X,Y平面(水平面)での回転位置ずれに関しては、伝送装置1の1次側回路21の1次側コイル22での回転磁界生成により、影響を受けることなく微小電力の伝送が行われる。
Therefore, when the minute electric power can be transmitted, the
That is, a minute electric power can be transmitted from the
On the other hand, the power receiving
In addition, regarding the rotational position deviation in the X, Y plane (horizontal plane), transmission of minute electric power is performed without being affected by the generation of the rotating magnetic field in the
このように、この給電指示の伝送装置1は、非接触給電装置2の位置検知機能を発揮する。伝送装置1において微小電力が伝送されることを条件に、非接触給電装置2による給電が実施される。
すなわち伝送装置1では、1次側回路21の1次側コイル22と2次側回路23の2次側コイル24間で、所定微小電力が伝送されることを条件に、図示例では、2次側回路23のリレーコイル32が励磁される。
そして図示例では、リレーコイル32が励磁されると、対応する非接触給電装置2の給電側回路3のリレー接点33が、閉に切換わる。リレー接点33が閉に切換わると、給電側回路3から受電側回路5への給電が実施される。
このように、伝送装置1は位置検知機能を備えている。
Thus, the power transmission
That is, in the
In the illustrated example, when the
Thus, the
《直交巻コイルについて》
次に、図2を参照して、直交巻コイルについて説明する。1次側コイル22および2次側コイル24は、共に直交巻コイルよりなる。
すなわち、この伝送装置1の1次側コイル22および2次側コイル24は、コイル面そして発生する磁界が、隣接する非接触給電装置2の受電側コイル6や給電側コイル4のコイル面そして発生する磁界に対し、それぞれ作用方向が直交する位置関係の直交巻コイルよりなり、平板状のフェライトコア等の磁心コア34に、表裏にわたり巻回されている。
<About orthogonal winding coil>
Next, the orthogonal winding coil will be described with reference to FIG. Both the
That is, the
直交巻コイルについて、更に詳述する。磁心コア34に巻回された1次側コイル22や2次側コイル24は、形成されるコイル面そして発生する磁界の向きhが、非接触給電装置2の受電側コイル6や給電側コイル4について形成されるコイル面そして発生する主磁界の向きHに対し、それぞれ直交する位置関係となる。
すなわち、1次側コイル22は受電側コイル6に対し、2次側コイル24は給電側コイル4に対し、それぞれ直交巻きされた位置関係,形状関係となる。このように、両者の作用方向つまり磁界h,Hが直交するので、互いの結合度は最小となり、相互間で影響を及ぼし相互干渉することは、殆どなくなる。
The orthogonal winding coil will be further described in detail. The
That is, the
非接触給電装置2による供給電力は、地上A側の給電側コイル4から、車輌B等側の受電側コイル6へと流れる。これとは逆に、伝送装置1による微小電力は、車輌B等側の1次側コイル22から、地上A側の2次側コイル24へと流れる。両電力は、流れ方向が逆であるが、時間的には同時併行的に流れる。
しかしながら、伝送装置1側で直交巻コイルを採用したことにより、非接触給電装置2の電力供給磁場による誘起電圧を発生させることなく、つまり強力な電力供給磁場の電磁波に応答することなく、安定した微小電力の伝送が可能となる。
1次側コイル22や2次側コイル24は、このような直交巻コイルよりなる。
The power supplied by the non-contact
However, by adopting the orthogonal winding coil on the
The
《金属異物検知機能について:その1》
次に、図1,図4の(1)図,(4)図を参照して、この伝送装置1の金属異物検知機能について、説明する。
すなわち、伝送装置1は共振回路を備えており、近接対応位置せしめられた1次側コイル22と2次側コイル24間に、もしも金属異物Dが介在した場合は、金属異物検知機能を発揮する。つまり、共振点がずれて2次側コイル24の出力電圧が低下し、もって微小電力伝送が減少する。
そこで、前述した位置検知機能の結果にかかわらず、この金属異物検知機能により、微小電力の伝送が行われず、給電が行われないケースが考えられる。位置検知機能に基づき給電が開始された後に、金属異物検知機能に基づき、給電が停止されるケースも考えられる。
<< Metallic foreign matter detection function:
Next, the metal foreign object detection function of the
That is, the
Therefore, regardless of the result of the position detection function described above, there may be a case where minute power is not transmitted and power is not supplied by the metal foreign object detection function. There may be a case where the power supply is stopped based on the metal foreign object detection function after the power supply is started based on the position detection function.
金属異物検知機能について、更に詳述する。まず前提として、図1に示した伝送装置1は、3組の共振回路を備えている。1次側回路21は、コイル27およびキャパシタ27による直列共振回路と、1次側コイル22およびキャパシタ29による並列共振回路とを、備えており、2次側回路23は、2次側コイル24およびキャパシタ30による並列共振回路を、備えている。
なお、前提となる共振回路は、このような図示例に限定されるものではなく、その他各種のタイプが可能である。例えば、上述した3つの共振回路の内、いずれか1組の共振回路のみが存在するタイプ、いずれか2組の共振回路が存在するタイプ、更には、図示例に加え2次側回路23にも、直列共振回路を備えた計4組の共振回路を備えたタイプ、等々が考えられる。要は前提として、1次側回路21や2次側回路23に、少なくとも1組の共振回路が存在すればよい。
そして、電源25の運転周波数は、このような共振回路の共振点周波数に合わせられている。
The metal foreign object detection function will be further described in detail. First, as a premise, the
The presupposed resonance circuit is not limited to the illustrated example, and various other types are possible. For example, among the three resonant circuits described above, only one type of resonant circuit exists, any two types of resonant circuits exist, and the
The operating frequency of the
そこで、非接触給電装置1の給電側コイル4と受電側コイル6間、そしてこれらに組み込まれた伝送装置1の1次側コイル22と2次側コイル24間に、もしも高透磁率あるいは高導電率の金属異物Dが存在すると、1次側コイル22や2次側コイル24のインダクタンスが変化し、共振点周波数がずれて、2次側コイル24の出力電力が低下する。
これらの点を、図4の(4)図のグラフを参照して説明する。同図において横軸は、電源25の周波数であり、縦軸は、2次側コイル24の出力電圧である。電源25の運転周波数は、共振回路の共振点周波数に合わせられている。
さてそこで、金属異物Dが存在すると、1次側コイル22や2次側コイル24のインダクタンスが変化し、共振点周波数が、左又は右にずれるようになる。
これに対し電源25は、元の共振点周波数を運転周波数としているので、共振条件が崩れ、2次側コイル24の出力電圧が閾値以下に下がり、図示例では、2次側回路23のリレーコイル32は励磁されない。従って図示例では、非接触給電装置2では、給電側回路3のリレー接点33が開(断,オフ)となり、受電側回路5との間で給電は行われない。給電中であった場合は、給電が停止されることになる。
金属異物検知機能は、このようになっている。
Therefore, if there is high permeability or high conductivity between the power
These points will be described with reference to the graph of FIG. In the figure, the horizontal axis represents the frequency of the
Now, when the metal foreign matter D exists, the inductances of the
On the other hand, since the
The metal foreign object detection function is as described above.
《金属異物検知機能について:その2》
更に、この伝送装置1は、回転磁界により金属異物検知機能を全うする。回転磁界について、図3,図4の(2)図,(3)図を参照して、説明する。
この伝送装置1の1次側コイル22は、二相巻きコイルよりなると共に二相交流が通電され、もって、発生する磁界が同一平面で回転する回転磁界が生成され、金属異物Dの向きにかかわらず、金属異物検知機能が全うされる。
なお、これによらず1次側コイル22が、三相巻きコイルよりなると共に三相交流が通電され、もって、発生する磁界が回転磁界を生成するようにしてもよい。
<< Metallic foreign matter detection function:
Furthermore, the
The
Regardless of this, the
このような回転磁界について、更に詳述する。この伝送装置1の1次側コイル22は、前述したように直交巻コイルよりなると共に、回転磁界生成コイルでもある。
すなわち1次側コイル22は、軸が90度ずれた二相巻きコイルよりなり、90度位相のずれた二相交流が通電されて、回転磁界が生成される。なお2次側コイル24は、単相コイル又は二相巻きコイルよりなる。
すなわち1次側コイル22は、巻き数の等しい2組のaコイルとbコイルとが、同一平面で90度ずらして、磁心コア34に対し二相巻きコイルとして巻回されている。そして、このaコイルとbコイルに対し、単相交流について90度位相をずらした二相交流が、それぞれ通電される。
これにより1次側コイル22では、アンペアの周回路の法則により、aコイルとbコイルの2組それぞれのコイルに磁界が生じるが、この2組のコイルの磁界は、順次回転する回転磁界となって、合成磁界を形成する。
Such a rotating magnetic field will be further described in detail. The
That is, the
That is, in the
Thus, in the
ところで、回転磁界生成ついては、図示例によらず、次のように構成することも可能である。図示例とは異なり、1次側コイル22は、軸が120度ずれた三相巻きコイルよりなると共に、三相交流が通電され、もって回転磁界が生成される。なお2次側コイル24は、単相コイル,二相巻きコイル,又は三相巻きコイルよりなる。
すなわち1次側コイル22は、巻き数の等しい3組のコイルが、同一平面で互いに120度ずつずらして、磁心コア34に対し三相巻きコイルとして各々巻回されると共に、このような3組のコイルに対し、三相交流の120度位相のずれた各相が、それぞれ通電される。
これにより、この1次側コイル22では、3組のコイルそれぞれに磁界が生じるが、この3組のコイルの磁界は、順次回転する回転磁界となって、合成磁界を形成する。
Incidentally, the generation of the rotating magnetic field can be configured as follows regardless of the illustrated example. Unlike the illustrated example, the
That is, in the
Thereby, in this
この伝送装置1では、1次側コイル22から、回転磁界の電磁波が、エアギャップGに向けて発射され、電磁誘導の相互誘導作用に基づき2次側コイル24に入射されることにより、微小電力が伝送される。
そこで、この伝送装置1は、1次側コイル22と2次側コイル24間に金属異物Dが存在し、その金属異物Dの向きが、例えば図4の(1)図,(2)図,(3)図に示したように、各種異ったパターンで介在しても、変わらず金属異物検知機能を発揮可能となる。
この伝送装置1は、回転磁界生成により、このように金属異物検知機能を全うするが、これと共に、回転磁界生成により、水平面での回転位置ずれの影響を受けることなく、位置検知機能を全うするようになる(前述した所および後述する所を参照)。
金属異物検知機能については、以上のとおり。
In this
Therefore, in this
The
The metal foreign object detection function is as described above.
《充電状態のフィードバック等について》
次に、バッテリー7の充電状態のフィードバック等について、図1,図7を参照して、説明する。
図7に示したように、この非接触給電装置2では、受電側回路5にバッテリー7が接続されている。これと共に図1に示したように、伝送装置1では、1次側回路21の電源25が、バッテリー7に接続されており、電源25の微小電力出力電圧Vaが、バッテリー7の充電電圧Vbに比例する。伝送装置1の2次側回路23には、電圧検出器35が設けられている。
そして図7に示したように、この非接触給電装置2は、給電に際し、車輌B側の受電側コイル6が地上A側の給電側コイル4上で停止される停止給電方式にて、電力が供給可能される。
従って伝送装置1では、電圧検出器35の検出した2次側回路23の微小電力2次側電圧Vcが、1次側回路21の電源25の微小電力出力電圧Vaに、比例する。そして、非接触給電装置2によるバッテリー7の充電電圧Vbに、比例することになる。
もって給電中において、電圧検出器35の検出した微小電力2次側電圧Vcにて、バッテリー7の充電電圧Vbつまり充電状態を、認識可能となる。
<Feedback status feedback>
Next, feedback of the state of charge of the
As shown in FIG. 7, in the non-contact
As shown in FIG. 7, the non-contact
Therefore, in the
Accordingly, during power feeding, the charging voltage Vb of the
これらについて、次の(a),(b),(c),(d)により、更に詳述する。(a)まず、移動給電方式ではなく停止給電方式よりなるので、伝送装置1について、1次側コイル22と2次側コイル24間のエアギャップGやX,Y方向の位置ずれ(いわゆる前後左右の縦横ずれ)は、一定であり変化せず、両者間の結合係数が一定である。そこで、この伝送装置1では、使用される微小電力の2次側回路23の電圧(微小電力2次側電圧)Vcが、1次側回路21のインバータ電源25の出力電圧(微小電力出力電圧)Vaに、比例する。
(b)これと共に、この伝送装置1のインバータ電源25は、非接触給電装置2により充電される受電側回路5のバッテリー7に、接続されている。従って、1次側回路21のインバータ電源25の交流出力電圧Vaは、バッテリー7の直流充電電圧Vbに、比例する。
(c)さてそこで、伝送装置1の2次側回路23の微小電力2次側電圧Vcが、1次側回路21のインバータ電源25の出力電圧Vaを介し、非接触給電装置2により給電,充電されるバッテリー7の充電電圧Vaに、比例することになる。
(d)これらに基づき、給電中に地上A側,給電側において、伝送装置1の2次側回路23に設けた電圧検出器35にて、非接触給電装置2によるバッテリー7の充電電圧Vbを、車輌B側,受電側からフィードバックして知ることができる。電圧検出器35の検出した微小電力2次側電圧Vcにて、バッテリー7の充電状態を認識可能となる。
充電状態のフィードバック等については、以上のとおり。
These will be described in more detail with the following (a), (b), (c), (d). (A) First, since it is not a mobile power feeding method but a stop power feeding method, the
(B) At the same time, the
(C) Now, the minute power secondary voltage Vc of the
(D) Based on these, the charging voltage Vb of the
The feedback on the state of charge is as described above.
《作用等》
本発明の給電指示の伝送装置1は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
(1)この給電指示の伝送装置1は、非接触給電装置2と共に使用される。代表的には、その1次側コイル22が、車輌B側の非接触給電装置2の受電側コイル6の中央空間16に埋め込み配設され、2次側コイル24が、地上A側の給電側コイル4の中央空間16に埋め込み配設される(図2,図6,図7を参照)。
《Action etc.》
The power transmission
(1) The power supply
(2)給電に際し、給電希望の車輌B側の運転者等は、車載の受電側コイル6が、給電側コイル4に対しほぼ対応位置して停車したと、判断すると(客観的に正確に対応位置しているか否かは別として)、伝送装置1の1次側回路21の給電要求スイッチ26を、オン操作する(図1を参照)。
(2) When supplying power, if the driver on the side of the vehicle B wishing to supply power determines that the in-vehicle power receiving
(3)さて伝送装置1は、非接触給電装置2の位置検知機能を有している。そこで、運転者等の予測通り、非接触給電装置2の車輌B側の受電側コイル6が、地上A側の給電側コイル4に対し、正確に給電可能な位置関係で近接対応位置していた場合は(図2,図7を参照)、次のようになる。
(3) The
(4)伝送装置1の車輌B側の1次側コイル22から、地上A側の2次側コイル24に、所定微小電力の伝送,受電がスタートし、事後も伝送,受電され続ける(図1,図2を参照)。微小電力が伝送されると、図示例では、伝送装置1の2次側回路23のリレーコイル32が、励磁される(図1を参照)。
するとその間、図示例では非接触給電装置2の給電側回路3のリレー接点33が閉となり、給電側回路3,給電側コイル4から、受電側回路5,受電側コイル6への給電が、実施される(図5を参照)。
(4) Transmission and reception of predetermined minute electric power starts from the
In the meantime, in the illustrated example, the
(5)これに対し、非接触給電装置2の受電側コイル6が、給電側コイル4に対し給電可能な位置関係になく、正確に近接対応位置していなかった場合は、次のようになる。
この場合は、例え給電要求スイッチ26が、オン操作されていても、伝送装置1の1次側コイル22と2次側コイル24間で、微小電力は十分に伝送されない。もって図示例では、伝送装置1のリレーコイル32は励磁されず、非接触給電装置2のリレー接点33は開のままであり、給電は行われない。運転者は、車輌Bを移動させることになる。
(5) On the other hand, when the power receiving
In this case, even if the power
(6)ところで、この伝送装置1は、50W未満の微小電力を、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、1次側回路21から2次側回路23へと伝送する。つまり簡単な構成により、上述した位置検知機能を発揮する。
又、電磁誘導の相互誘導作用を利用するので、太陽光,風雨,汚れ等の外乱の影響を、受けることもない。
更に、1次側コイル22や2次側コイル24として、直交巻コイルを採用すると、隣接する非接触給電装置2の受電側コイル6や給電側コイル4と、作用方向,コイル面,磁界が直交するようになる(図2を参照)。もって、非接触給電装置2の強い電磁波の影響を受けず、ノイズが生じることもない。
又、このような伝送装置1の位置検知機能は、1次側コイル22を回転磁界生成コイルとすることにより、給電側コイル4と受電側コイル6間の回転位置ずれに影響されることなく、全うされる。
すなわち、非接触給電装置2の給電側コイル4と受電側コイル6間が、水平面で回転位置ずれしていたとしても、これらの中央空間16に配設される伝送装置1の1次側コイル22と2次側コイル24間に関しても、1次側コイル22が回転磁界を生成するので、このような回転位置ずれの影響を受けることがなく、位置検知機能が全うされる。
(6) By the way, the
Further, since the mutual induction action of electromagnetic induction is used, it is not affected by disturbances such as sunlight, wind and rain, and dirt.
Furthermore, when orthogonal winding coils are employed as the
In addition, such a position detection function of the
That is, even if the rotational position of the power
(7)更に、この伝送装置1は、金属異物検知機能を発揮する。すなわち給電に際し、非接触給電装置2の給電側コイル4と受電側コイル6間、そしてこれらに組み込まれた伝送装置1の1次側コイル22と2次側コイル24間に、潰れたコーヒー缶,その他の鉄等、高透磁率,高導電率の金属異物Dが介在するようなことがあると、伝送装置1の共振回路の共振点周波数がずれて、2次側コイル24の出力電圧が低下する(図1,図4を参照)。
もって、伝送装置1の2次側回路23のリレーコイル32は励磁されず、非接触給電装置2のリレー接点33は開であり、給電側回路3から受電側回路5への給電は行われない(図5を参照)。給電中の場合は、給電が停止される。
(7) Furthermore, the
Accordingly, the
(8)又、このような伝送装置1の金属異物検知機能は、1次側コイル22を回転磁界生成コイルとすることにより(図3を参照)、より確実に機能する。
すなわち、介在する金属異物Dに関しては、各種様々な向きが考えられる(例えば図4の(1)図,(2)図,(3)図を参照)。これに対し、1次側コイル22で回転磁界を形成すると、金属異物Dの向きが縦,横,斜めであろうと、確実にフォロー可能となり、金属異物Dの向きによる感度低下が回避される。
つまり、金属異物Dが介在すると、1次側コイル22や2次側コイル24のインダクタンスが、確実に変化するようになり、伝送装置1の金属異物検知機能が全うされる。なお異物は、金属異物Dに限らず、高導電率であるカーボン等も検知可能である。
(8) Moreover, the metallic foreign object detection function of such a
That is, regarding the intervening metal foreign matter D, various various directions are conceivable (see, for example, FIG. 4 (1), (2), and (3)). On the other hand, when a rotating magnetic field is formed by the
That is, when the metal foreign matter D is interposed, the inductances of the
(9)なお、図示例では前述したように、リレーコイル32とリレー接点33が用いられていたが、本発明は、このような図示例に限定されるものではない。
例えば、伝送装置1の2次側回路23について、リレーコイル32に代えて電圧検知センサ等を付設して、微小電力伝送を検知可能とすると共に、その検知に基づき、非接触給電装置2の給電側回路3に設けたオンオフ接点が、オフ(開)からオン(閉)に切換わって、給電が実施されるようにしてもよい。
(9) In the illustrated example, as described above, the
For example, the
(10)ところで、停止給電方式の場合(図7を参照)、伝送装置1では、地上A側の2次側回路23の微小電力2次側電圧Vcが、車輌B側の1次側回路21の電源25の微小電力出力電圧Vaに、比例する(図1を参照)。そして微小電力2次側電圧Vcは、この微小電力出力電圧Vaを介し、非接触給電装置2にて充電される車輌B側の受電側回路5のバッテリー7の充電電圧Vbに、比例する。
そこで、給電中の地上A側においては、伝送装置1の2次側回路23に設けた電圧検出器35にて、車輌B側のバッテリー7の充電電圧Vbを、認識することができるようになる。給電中、地上A側では通常認識困難な車輌B側の充電状態が、細かな逐時情報として車輌B側から地上A側へと伝達される。
もって地上A側では、給電中において、このように伝達,認識されたバッテリー7の充電情報,充電状態に基づいて、非接触給電装置2による給電を制御することが可能となる。給電側回路3の電源8の給電電力を、バッテリー7の充電状態に応じてコントロール制御可能となると共に、給電継続か停止かも判定制御可能となる(図5,図7を参照)。
なお、このような給電制御は、電圧検出器35の検出結果の表示を見て、電源8をマニュアル制御するか、又は、検出結果をマイクロコンピュータに入力して、電源8をプログラム制御することにより、更には、検出結果を制御手段に入力して、電源8をシーケンス制御することにより、実施される。
本発明の作用等については、以上のとおり。
(10) By the way, in the case of the stop power feeding method (see FIG. 7), in the
Therefore, on the ground A side during power feeding, the charging voltage Vb of the
Therefore, on the ground A side, during the power feeding, the power feeding by the non-contact
Note that such power supply control is performed by manually controlling the
The operation of the present invention is as described above.
《給電制御のメリットについて》
ここで、このような給電制御のメリットについて、更に詳述しておく。
まず前提として、非接触給電装置2では、電気自動車等の車輌B側等に搭載される受電側回路5について、充電対象のバッテリー7の種類に応じた専用の充電管理回路(充電器)は、コスト面の理由から採用されていないことも多い(図7を参照)。特に今後、充電対象の車輌B等の数的増加が予測されるが、増加する車輌B等個々に充電管理回路を付設することは、コスト負担が過大となる。
このように受電側回路5では、受電側コイル6とバッテリー7とが、充電管理回路を経ることなく、直接接続されていることも多い。もって、バッテリー7の充電状態によって、受電側コイル6の電圧が上昇変化し、ひいては給電側回路3の給電側コイル4の電圧も、上昇変化する可能性がある(充電管理回路が設けられていると、このような電圧変化は防止される)。
特に最近は、バッテリー7の要求充電電力量の高まりにより、給電側コイル4の電圧が600Vに近づいており、上記変化により充電中に600Vを越える虞が指摘されている。600Vを越えると、給電側回路3について高電圧対応仕様が要求され、設備コスト負担が過大となる。又、高電圧,過電圧の発生は、受電側回路5や給電側回路3の故障原因ともなる。
《Merit of power supply control》
Here, the merit of such power supply control will be described in further detail.
First, as a premise, in the non-contact
As described above, in the power receiving
Particularly recently, due to an increase in the required amount of charging power of the
このような状況に鑑み、前述により、非接触給電装置2の給電側回路3の電源8について、その給電電力を、バッテリー7の充電状態に応じて適切に制御可能となる意義は大きい。
すなわち前述により、バッテリー7の充電電圧状態に応じて、給電側回路3の電源8や給電側コイル4の電圧を、適切にコントロール可能となる。バッテリー7は、充電当初の高放電状態では低電圧であり、充電進展に伴い高電圧化して行くが、電源8の給電電力を、これに対応して徐々に上げて行く等の制御が可能となる。
このように、車輌B側,受電側回路5側のバッテリー7の電圧変化を、地上A側,給電側回路3側の電源8に、リニアにフィードバックして、電源8の給電電力(電圧や周波数)を、最適値に対応制御して行くことが可能となる。もって例えば、給電側コイル4や受電側コイル6を始め、給電側回路3や受電側回路5のどの部分においても、600Vの高電圧を越えないようにすることが、可能となる。
In view of such a situation, as described above, it is significant that the power supply power of the power
That is, as described above, the voltage of the
Thus, the voltage change of the
本発明では、非接触給電装置2に付設される伝送装置1を利用したことにより、極めて簡単な構成により容易に、上述した給電制御が実現される。もって、例えば前述した充電管理回路を2次側に設けるよりもはるかに低コストで、高電圧,過電圧発生の虞が解消される、というメリットがある。勿論、給電継続,停止の判定も容易化する。
In the present invention, since the
1 伝送装置
2 非接触給電装置
3 給電側回路
4 給電側コイル
5 受電側回路
6 受電側コイル
7 バッテリー
8 電源
9 モータ
10 コンバータ
11 インバータ
12 コイル
13 キャパシタ
14 キャパシタ
15 キャパシタ
16 中央空間
17 磁心コア
18 モールド樹脂
19 発泡材
20 ベースプレート
21 1次側回路
22 1次側コイル
23 2次側回路
24 2次側コイル
25 電源
26 給電要求スイッチ
27 コイル
28 キャパシタ
29 キャパシタ
30 キャパシタ
31 整流平滑回路
32 リレーコイル
33 リレー接点
34 磁心コア
35 電圧検出器
A 地上
B 車輌
C 給電スタンド
D 金属異物
F 磁束(成分)
f 磁束(成分)
G エアギャップ
H 磁界の向き
h 磁界の向き
L 負荷
DESCRIPTION OF
f Magnetic flux (component)
G Air gap H Magnetic field direction h Magnetic field direction L Load
Claims (11)
該伝送装置は、電磁誘導の相互誘導作用に基づき、該受電側コイル付近に配設された1次側回路の1次側コイルから、該給電側コイル付近に配設された2次側回路の2次側コイルに、エアギャップを存して近接対応位置しつつ、微小電力を伝送可能となっており、
該伝送装置は、該受電側コイルが給電可能な位置関係にあるか否かの位置検知機能を持ち、該1次側コイルから2次側コイルへの所定微小電力の伝送を条件に、該非接触給電装置の給電側コイルから受電側コイルへの給電が実施されること、を特徴とする給電指示の伝送装置。 A transmission device used together with a non-contact power feeding device, wherein the non-contact power feeding device has an air gap from a power feeding side coil of a power feeding side circuit to a power receiving side coil of a power receiving side circuit based on a mutual induction action of electromagnetic induction. And can supply power while being in close proximity,
Based on the mutual induction action of electromagnetic induction, the transmission device has a secondary side circuit disposed near the power feeding side coil from a primary side coil of the primary side circuit disposed near the power receiving side coil. The secondary coil is capable of transmitting minute electric power while having an air gap and a position corresponding to proximity.
The transmission device has a position detection function as to whether or not the power receiving side coil is in a positional relationship where power can be supplied, and the non-contact is performed on condition that a predetermined minute power is transmitted from the primary side coil to the secondary side coil. A power feeding instruction transmission device, wherein power feeding from a power feeding side coil of a power feeding device to a power receiving side coil is performed.
そのコイル面そして発生する磁界が、該非接触給電装置の受電側コイルや給電側コイルのコイル面そして発生する磁界に対し、それぞれ直交する位置関係の直交巻コイルよりなり、平板状のフェライトコア等の磁心コアに、表裏にわたり巻回されていること、を特徴とする給電指示の伝送装置。 The power transmission instruction transmission device according to claim 1 or 2, wherein the primary coil and the secondary coil of the transmission device are:
The coil surface and the generated magnetic field are composed of orthogonal winding coils that are orthogonal to the power receiving side coil and the coil surface of the power feeding side coil and the generated magnetic field of the non-contact power feeding device, such as a flat ferrite core. A power supply instruction transmission device, characterized in that it is wound around a magnetic core over both sides.
近接対応位置した該1次側コイルと該2次側コイルとの間に、金属異物が介在した場合は、金属異物検知機能を発揮し、共振点がずれて該2次側コイルの出力電圧が低下し、もって微小電力の伝送が不能化すること、を特徴とする給電指示の伝送装置。 The transmission apparatus for feeding instructions according to claim 1, wherein the transmission apparatus includes a resonance circuit,
When a metal foreign object is interposed between the primary side coil and the secondary side coil that are positioned close to each other, the metal foreign object detection function is exerted, the resonance point is shifted, and the output voltage of the secondary side coil is A power supply instruction transmission device, characterized in that the transmission of minute electric power is reduced, thereby disabling transmission of minute electric power.
該2次側回路には、リレーコイルが設けられ、微小電力の伝送に基づき励磁可能となっており、該リレーコイルの励磁に基づき、該非接触給電装置の給電側回路に設けられたリレー接点が、常開から閉に切換わり、もって該リレー接点が閉の間、給電が実施されること、を特徴とする給電指示の伝送装置。 In the power transmission instruction transmission device according to claim 1, a power supply request switch for energization on is attached to the primary circuit.
The secondary circuit is provided with a relay coil, which can be excited based on transmission of minute power, and based on the excitation of the relay coil, a relay contact provided in the power supply side circuit of the non-contact power feeding device The power supply instruction transmission device is characterized in that the power supply is performed while the relay contact is closed when the relay contact is closed.
もって給電中において、該電圧検出器の検出した該微小電力2次側電圧にて、該バッテリーの充電状態を認識可能であり、認識された該バッテリーの充電状態に基づき、該非接触給電装置による給電を制御可能であり、
該非接触給電装置の給電側回路の電源の給電電力をコントロール可能、そして給電継続か停止かを判定可能となっていること、を特徴とする給電指示の伝送装置。 10. The transmission device according to claim 9, wherein the minute power secondary voltage of the secondary circuit detected by the voltage detector is a minute power output voltage of the power supply of the primary circuit and the contactless power feeding device. Proportional to the charging voltage of the battery,
Thus, during power feeding, the state of charge of the battery can be recognized by the small power secondary voltage detected by the voltage detector, and power feeding by the non-contact power feeding device is performed based on the recognized state of charge of the battery. Is controllable,
A power supply instruction transmission device, characterized in that power supply power of a power supply side circuit of the non-contact power supply device can be controlled and whether power supply is continued or stopped.
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