JP5624494B2 - Non-contact power transmission system - Google Patents
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Description
この発明は、非接触電力伝送システムに関する。 The present invention relates to a contactless power transmission system.
従来、例えば複数の受電コイルに送電する送電コイル近傍の磁界強度を検出するセンサと、送電コイルに電力を供給する交流電源の駆動周波数を制御する制御部とを備え、駆動周波数を変化させたときのセンサの出力変化から給電効率の周波数分布を取得し、給電効率が最も高い駆動周波数によって交流電源を駆動する送電装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, for example, when a sensor that detects a magnetic field intensity in the vicinity of a power transmission coil that transmits power to a plurality of power receiving coils and a control unit that controls a drive frequency of an AC power supply that supplies power to the power transmission coil is changed and the drive frequency is changed There is known a power transmission device that acquires a frequency distribution of power supply efficiency from a change in output of the sensor and drives an AC power source at a drive frequency with the highest power supply efficiency (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上記従来技術に係る送電装置においては、複数の受電コイルに対して給電効率が最も高い駆動周波数が異なる場合には、複数の受電コイルの全体に対する給電効率を向上させることができない虞がある。
例えば受電コイルと送電コイルとの間の磁場および電場の共鳴により電力を伝送する共鳴型電力伝送においては、例えば図8(A)〜(C)に示すように、受信電力が最大となる最大効率周波数の値が、受電コイルと送電コイルとの間の距離(Gap)に応じて変化する。
このため、単に、特定の1つの駆動周波数を選択するだけでは、送電コイルに対する距離(Gap)が異なる複数の受電コイルの全体に対して給電効率を向上させることはできないという問題が生じる。
By the way, in the power transmission device according to the above-described prior art, when the drive frequency with the highest power supply efficiency is different for the plurality of power receiving coils, there is a possibility that the power supply efficiency for the whole of the plurality of power receiving coils cannot be improved. .
For example, in resonance type power transmission in which electric power is transmitted by resonance between a magnetic field and an electric field between a power receiving coil and a power transmitting coil, as shown in FIGS. 8A to 8C, for example, the maximum efficiency at which the received power is maximized The value of the frequency changes according to the distance (Gap) between the power receiving coil and the power transmitting coil.
For this reason, simply selecting one specific drive frequency causes a problem that the power supply efficiency cannot be improved for the entire plurality of power receiving coils having different distances (Gap) to the power transmitting coil.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、複数の受電コイルの最大効率周波数が異なる場合であっても、各々の受電コイルの受電効率の低下を防止することが可能な非接触電力伝送システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a non-contact power transmission system capable of preventing a decrease in power receiving efficiency of each power receiving coil even when the maximum efficiency frequencies of a plurality of power receiving coils are different. The purpose is to provide.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第1態様に係る非接触電力伝送システム(例えば、実施の形態での非接触電力伝送システム10)は、所定波形の交流電力を出力する交流電力出力手段(例えば、実施の形態での交流電源41および電力配分荷重係数算出部43および基本波形生成回路44および増幅器45)と、前記交流電力出力手段により出力された前記交流電力を共鳴現象により複数の受電コイル(例えば、実施の形態での受電コイル24)へ送電する送電コイル(例えば、実施の形態での送電コイル46)とを備える非接触電力伝送システムであって、複数の前記受電コイルに対して、各々の前記複数の受電コイルの受電効率が最大となる最大効率周波数を取得する周波数取得手段(例えば、実施の形態での共振周波数検出器29)を備え、前記交流電力出力手段は、前記所定波形の交流電力として、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形を重畳して得られる交流電力を出力し、前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の波高値を、所定の電力配分荷重係数に基づき設定する。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the non-contact power transmission system according to the first aspect of the present invention (for example, the non-contact
さらに、本発明の第2態様に係る非接触電力伝送システムは、各々の前記複数の受電コイルに接続された蓄電手段(例えば、実施の形態でのバッテリ21)と、該蓄電手段の残容量を取得する残容量取得手段(例えば、実施の形態での残容量検出器27)とを備え、前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の波高値を、前記蓄電手段の残容量に応じて設定する。
Furthermore, the non-contact power transmission system according to the second aspect of the present invention includes a power storage unit (for example, the
さらに、本発明の第3態様に係る非接触電力伝送システムは、各々の前記複数の受電コイルを備える受電装置を使用する使用者の少なくとも要求度または負担費用を取得する取得手段(例えば、実施の形態での入力装置28)を備え、前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の波高値を、少なくとも前記要求度または前記負担費用に応じて設定する。 Furthermore, the non-contact power transmission system according to the third aspect of the present invention is an acquisition unit (for example, an implementation unit) that acquires at least a request level or a burden cost of a user who uses a power receiving device including each of the plurality of power receiving coils. The AC power output means sets the peak value of the waveform of the maximum efficiency frequency of each of the plurality of power receiving coils according to at least the required degree or the burden cost.
本発明の第4態様に係る非接触電力伝送システム(例えば、実施の形態での非接触電力伝送システム10)は、所定波形の交流電力を出力する交流電力出力手段(例えば、実施の形態での交流電源41および電力配分荷重係数算出部43および基本波形生成回路44および増幅器45)と、前記交流電力出力手段により出力された前記交流電力を共鳴現象により複数の受電コイル(例えば、実施の形態での受電コイル24)へ送電する送電コイル(例えば、実施の形態での送電コイル46)とを備える非接触電力伝送システムであって、複数の前記受電コイルに対して、各々の前記複数の受電コイルの受電効率が最大となる最大効率周波数を取得する周波数取得手段(例えば、実施の形態での共振周波数検出器29)と、各々の前記複数の受電コイルを備える受電装置を使用する使用者の少なくとも要求度または負担費用を取得する取得手段(例えば、実施の形態での入力装置28)と、を備え、前記交流電力出力手段は、前記所定波形の交流電力として、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形を時分割で配列して得られる交流電力を出力し、前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の前記時分割での時間幅を、少なくとも前記要求度または前記負担費用に応じて設定する。
The non-contact power transmission system according to the fourth aspect of the present invention (for example, the non-contact
さらに、本発明の第5態様に係る非接触電力伝送システムは、各々の前記複数の受電コイルに接続された蓄電手段(例えば、実施の形態でのバッテリ21)と、該蓄電手段の残容量を取得する残容量取得手段(例えば、実施の形態での残容量検出器27)とを備え、前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の前記時分割での時間幅を、前記蓄電手段の残容量に応じて設定する。
Furthermore, the non-contact power transmission system according to the fifth aspect of the present invention includes a power storage means (for example, the
本発明の第1態様に係る非接触電力伝送システムによれば、送電コイルから複数の受電コイルに対して、最大効率周波数における共鳴現象によって電力伝送が行なわれることから、複数の受電コイルの最大効率周波数が異なる場合であっても、各々の受電コイルの受電効率の低下を防止することができる。 According to the non-contact power transmission system according to the first aspect of the present invention, the power transmission is performed from the power transmission coil to the plurality of power reception coils by the resonance phenomenon at the maximum efficiency frequency, and thus the maximum efficiency of the plurality of power reception coils. Even when the frequencies are different, it is possible to prevent a decrease in power receiving efficiency of each power receiving coil.
さらに、複数の受電コイルに対して、同時に電力伝送を行なうことができる。 Furthermore , electric power can be transmitted simultaneously to a plurality of power receiving coils.
さらに、本発明の第2態様に係る非接触電力伝送システムによれば、複数の受電コイルに対して、各々に接続された蓄電手段の残容量に応じて分配された交流電力により電力伝送を行なうことができる。 Furthermore, according to the non-contact power transmission system according to the second aspect of the present invention, power is transmitted to the plurality of power receiving coils by AC power distributed according to the remaining capacity of the power storage means connected to each of the plurality of power receiving coils. be able to.
さらに、本発明の第3態様に係る非接触電力伝送システムによれば、複数の受電コイルに対して、各々を備える受電装置を使用する使用者の少なくとも要求度または負担費用に応じて分配された交流電力により電力伝送を行なうことができる。 Furthermore, according to the non-contact power transmission system according to the third aspect of the present invention, the power is distributed to the plurality of power receiving coils in accordance with at least the degree of demand or burden cost of the user who uses the power receiving device including each of the power receiving coils. Power transmission can be performed using AC power.
本発明の第4態様に係る非接触電力伝送システムによれば、送電コイルから複数の受電コイルに対して、最大効率周波数における共鳴現象によって電力伝送が行なわれることから、複数の受電コイルの最大効率周波数が異なる場合であっても、各々の受電コイルの受電効率の低下を防止することができる。さらに、複数の受電コイルに対して、時分割での配列に応じて、順次、電力伝送を行なうことができる。さらに、複数の受電コイルに対して、各々を備える受電装置を使用する使用者の少なくとも要求度または負担費用に応じて時分割された交流電力により電力伝送を行なうことができる。 According to the non-contact power transmission system according to the fourth aspect of the present invention, power is transmitted from the power transmission coil to the plurality of power reception coils by the resonance phenomenon at the maximum efficiency frequency, and thus the maximum efficiency of the plurality of power reception coils. Even when the frequencies are different, it is possible to prevent a decrease in power receiving efficiency of each power receiving coil. Furthermore, it is possible to sequentially transmit power to the plurality of power receiving coils in accordance with the time division arrangement. Furthermore, it is possible to perform power transmission with respect to a plurality of power receiving coils by AC power that is time-divided according to at least the degree of demand or burden cost of a user who uses the power receiving device including each of the power receiving coils.
さらに、本発明の第5態様に係る非接触電力伝送システムによれば、複数の受電コイルに対して、各々に接続された蓄電手段の残容量に応じて時分割された交流電力により電力伝送を行なうことができる。 Furthermore, according to the non-contact power transmission system according to the fifth aspect of the present invention, power is transmitted to the plurality of power receiving coils by AC power that is time-divided according to the remaining capacity of the power storage means connected to each of the plurality of power receiving coils. Can be done.
以下、本発明の一実施形態に係る非接触電力伝送システムについて添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による非接触電力伝送システム10は、例えば図1に示すように、複数の車両11(つまり、図1に示す車両(1),…,車両(n))と、充電ステーション12とを備えて構成されている。
Hereinafter, a non-contact power transmission system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The non-contact
この非接触電力伝送システム10は、共鳴現象を用いた共鳴型の非接触電力伝送方式により、充電ステーション12から出力される電力を複数の車両11(つまり、任意の自然数nによる車両(1),…,車両(n))に非接触で送電し、各車両11に搭載されたバッテリ21を充電可能である。
This non-contact
各車両11(車両(k);k=1,…,n;nは任意の自然数)は、例えば、バッテリ21と、車両駆動部22と、受電アンテナ23および受電コイル24と、整流回路25と、DC/DCコンバータ26と、残容量検出器27と、入力装置28と、共振周波数検出器29と、要求パラメータ算出部30と、車両無線通信部31とを備えて構成されている。
Each vehicle 11 (vehicle (k); k = 1,..., N; n is an arbitrary natural number) includes, for example, a
車両駆動部22は、例えば、車両11の走行駆動力を発生する3相のDCブラシレスモータなどモータ(図示略)と、このモータの駆動および回生作動を制御するモータ制御装置とを備えて構成されている。
そして、モータ制御装置は、例えばトランジスタのスイッチング素子から構成され、バッテリ21と電気エネルギーの授受を行うインバータなどを備えて構成されている。
The vehicle drive unit 22 includes, for example, a motor (not shown) such as a three-phase DC brushless motor that generates a driving force for driving the
The motor control device includes, for example, a transistor switching element, and includes an inverter that exchanges electrical energy with the
受電アンテナ23および受電コイル24は、共鳴型の非接触電力伝送方式により充電ステーション12の送電コイル46および送電アンテナ47から伝送される電力を受信する。
なお、共鳴型の非接触電力伝送方式では、受電コイル24を備える車両11側の共振器(図示略)と送電コイル46を備える充電ステーション12側の共振器(図示略)との間の磁場および電場の共鳴により電力を伝送する。
The power receiving antenna 23 and the
In the resonance-type non-contact power transmission method, a magnetic field between a resonator (not shown) on the
つまり、充電ステーション12の送電アンテナ47には1次コイルとされる送電コイル46が近接して配置され、車両11の受電アンテナ23には2次コイルとされる受電コイル24が近接して配置されている。
That is, the
そして、送電コイル46に1次電流が通電されると、電磁誘導により送電アンテナ47に誘導電流が流れ、さらに、送電アンテナ47は、送電コイル46を備える充電ステーション12側の共振器のインダクタンスおよび浮遊容量に応じた共鳴周波数で共鳴する。
これに伴い、送電アンテナ47に近接して設けられた受電アンテナ23は共鳴周波数で共鳴し、受電アンテナ23に2次電流が流れ、さらに、電磁誘導により受電アンテナ23に近接した受電コイル24に2次電流が流れる。
When a primary current is passed through the
Accordingly, the power receiving antenna 23 provided in the vicinity of the
整流回路25は、受電コイル24から出力される交流電力を直流電力に変換する。
DC/DCコンバータ26は、整流回路25から出力される直流電力を、例えばバッテリ21の許容電圧などに応じて直流変換する。
なお、DC/DCコンバータ26は、省略されてもよい。
The
The DC /
Note that the DC /
残容量検出器27は、例えば電流積算法などによりバッテリ21の残容量SOCを検出する。
この電流積算法では、残容量検出器27は、バッテリ21の充電電流および放電電流を所定期間毎に積算して積算充電量および積算放電量を算出し、これらの積算充電量および積算放電量を初期状態あるいは充放電開始直前の残容量に加算または減算することで現在の残容量SOCを算出する。
The
In this current integration method, the
さらに、残容量検出器27は、電流積算法により算出した残容量SOCに対して、例えばバッテリ21の温度によって変化する内部抵抗などに対する所定の補正処理や端子間電圧に応じた所定の補正処理を行ない、処理結果の信号を出力する。
Furthermore, the remaining
入力装置28は、運転者による入力操作に応じて、充電ステーション12からの送電によってバッテリ21を充電することに対する運転者の意思に関する情報の信号を出力する。
運転者の意思に関する情報は、例えば、運転者が充電の実行を望む度合いを数値などで示す要求度EMと、運転者が許容する充電に要する負担費用の程度を数値などで示す負担費用COとなどである。
The input device 28 outputs a signal of information related to the driver's intention to charge the
Information on the driver's intention includes, for example, a request level EM indicating the degree of desire of the driver to perform charging by a numerical value and the like, and a burden cost CO indicating the degree of burden cost required for the charge permitted by the driver by a numerical value and the like Etc.
共振周波数検出器29は、充電ステーション12からの送電に対して受電コイル24の受電効率が最大となる共振周波数(最大効率周波数)ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を検出し、検出結果の信号を出力する。
The
例えば、共振周波数検出器29は、後述するスイープ期間Taにおいて充電ステーション12からの送電の周波数が所定周波数範囲内で掃引により変更される場合に、受電コイル24の受電効率が最大となる共振周波数(最大効率周波数)ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を検出する。
For example, the
要求パラメータ算出部30は、例えば図2に示すように、残容量検出器27から出力される残容量SOCと、入力装置28から出力される要求度EMおよび負担費用COとに基づき、例えば下記数式(1)に示すように記述される要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を算出し、算出結果の信号を出力する。
For example, as shown in FIG. 2, the request
なお、上記数式(1)において、要求パラメータβkは、残容量SOCを変数とする所定の関数f(SOC)と、要求度EMを変数とする所定の関数g(EM)と、負担費用COを変数とする所定の関数h(CO)とが加算されて得られる。 In the above equation (1), the required parameter β k includes a predetermined function f (SOC) having the remaining capacity SOC as a variable, a predetermined function g (EM) having the required degree EM as a variable, and a burden cost CO. And a predetermined function h (CO) having a variable as a variable.
車両無線通信部31は、例えば図1に示すように、充電ステーション12の無線通信部22との間の無線通信で各種の情報を送信および受信する。
例えば、車両無線通信部31は、共振周波数検出器29から出力される最大効率周波数ωkおよび要求パラメータ算出部30から出力される要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を、充電ステーション12の無線通信部42に送信する。
For example, as illustrated in FIG. 1, the vehicle
For example, the vehicular
充電ステーション12は、交流電源41と、無線通信部42と、電力配分荷重係数算出部43と、基本波形生成回路44と、増幅器45と、送電コイル46および送電アンテナ47とを備えて構成されている。
なお、充電ステーション12は、例えば、複数の車両11,…,11が走行する路面や、例えば複数の車両11,…,11が駐車する施設(例えば、商業施設など)など、任意の場所に設置されてよい。
The charging
The charging
無線通信部42は、各車両11の車両無線通信部31との間の無線通信で各種の情報を送信および受信する。
例えば、無線通信部42は、各車両11の車両無線通信部41から送信される最大効率周波数ωkおよび要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を受信する。
The
For example, the
電力配分荷重係数算出部43は、例えば図1および図2に示すように、無電通信部42により受信された各車両11の要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)に基づき、例えば下記数式(2)に示すように記述される電力配分荷重係数αk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を算出し、算出結果の信号を出力する。
For example, as shown in FIGS. 1 and 2, the power distribution load
なお、上記数式(2)において、電力配分荷重係数αk(k=1,…,n;nは任意の自然数)の総和は1である。 In the above formula (2), the total sum of the power distribution load coefficients α k (k = 1,..., N; n is an arbitrary natural number) is 1.
基本波形生成回路44は、無電通信部42により受信された各車両11の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)と、電力配分荷重係数算出部43から出力された電力配分荷重係数αk(k=1,…,n;nは任意の自然数)とに基づき、例えば下記数式(3)に示すように記述されるキャリア波fcを算出し、算出結果の信号を出力する。
The basic
このキャリア波fcは、例えば図3に示すように、各車両11の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)の周波数および電力配分荷重係数αk(k=1,…,n;nは任意の自然数)に応じた波高値を有する波形を、複数の車両11に対して重畳して得られる波形となる。
For example, as shown in FIG. 3, the carrier wave fc includes a frequency of a maximum efficiency frequency ω k (k = 1,..., N; n is an arbitrary natural number) and a power distribution load coefficient α k (k = 1,..., N; where n is an arbitrary natural number), a waveform obtained by superimposing a waveform having a peak value on a plurality of
増幅器45は、例えば図1に示すように、所定周期Tの給電期間Tbにおいては、基本波形生成回路44から出力されるキャリア波fcに応じたパルス幅変調(PWM)などよって、交流電源41から出力される交流電力を増幅し、この増幅結果の交流電力を送電コイル46に出力する。
つまり、送電コイル46に出力される交流電力は、複数の車両11の受電コイル24の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)の波形を含む交流電力であって、複数の車両11の受電コイル24の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)の波形を重畳して得られる交流電力となる。
For example, as shown in FIG. 1, the
That is, the AC power output to the
また、増幅器45は、例えば、所定周期Tのスイープ期間Taにおいては、交流電源41から出力される交流電力を、例えば所定のキャリア波に応じたパルス幅変調(PWM)などよって増幅するとともに、例えば所定のキャリア波の周波数を所定周波数範囲内で掃引により変更する。
これにより、増幅器45は、所定周期Tのスイープ期間Taにおいて所定周波数範囲内で掃引により変更される周波数を有する交流電力を送電コイル46に出力する。
In addition, the
As a result, the
送電コイル46および送電アンテナ47は、共鳴型の非接触電力伝送方式により、各車両11の受電アンテナ23および受電コイル24に送電する。
The
なお、一般に電力伝送の性能の指標としてQ値が知られているが、例えば図4に示すように、充電ステーション12の送電コイル46のQ値は、幅広い周波数で共振状態が得られるように低く設定され、各車両11の受電コイル24のQ値は、共振状態が高められるように高く設定されてもよい。
In general, the Q value is known as an index of the performance of power transmission. For example, as shown in FIG. 4, the Q value of the
本実施の形態による非接触充電システム10は上記構成を備えており、次に、この非接触充電システム10の動作、つまり各車両11および充電ステーション12の動作について説明する。
The
例えば図5に示すように、非接触充電システム10の充電ステーション12は、各車両11の移動状態などにおいて、所定周期Tをスイープ期間Taと送電期間Tbにより構成する。
そして、逐次繰り返される所定周期T毎において、先ず、スイープ期間Taでは、各車両11に伝送される交流電力の周波数を所定周波数範囲内で掃引により変更する。
For example, as illustrated in FIG. 5, the charging
Then, at each predetermined cycle T that is sequentially repeated, first, in the sweep period Ta, the frequency of the AC power transmitted to each
これに伴い、各車両11は、受電コイル24の受電効率が最大となる共振周波数(最大効率周波数)ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を検出し、さらに、残容量SOCと要求度EMおよび負担費用COとに基づき、要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を算出する。
Accordingly, each
そして、充電ステーション12は、各車両11の要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)に基づき、電力配分荷重係数αk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を算出し、さらに、各車両11の共振周波数(最大効率周波数)ωkおよび電力配分荷重係数αk(k=1,…,n;nは任意の自然数)に基づき、キャリア波fcを算出する。
The charging
次に、給電期間Tbでは、充電ステーション12は、スイープ期間Taにおいて算出したキャリア波fcに基づき、交流電源41から出力される交流電力を増幅し、この増幅結果の交流電力を各車両11に送電する。
Next, in the power supply period Tb, the charging
以下に、非接触充電システム10の動作について説明する。
先ず、例えば図6に示すステップS01においては、外部から入力される送電指示が有るか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、エンドに進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS02に進む。
次に、ステップS02においては、タイマー(図示略)のタイマー値tをゼロに初期化してから計時を開始する。
Below, operation | movement of the
First, for example, in step S01 shown in FIG. 6, it is determined whether there is a power transmission instruction input from the outside.
If this determination is “NO”, the flow proceeds to the end.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S 02.
Next, in step S02, time measurement is started after the timer value t of a timer (not shown) is initialized to zero.
次に、ステップS03においては、各車両11の受電コイル24の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を取得する。
次に、ステップS04においては、各車両11の残容量SOCおよび要求度EMおよび負担費用COを取得する。
Next, in step S03, the maximum efficiency frequency ω k (k = 1,..., N; n is an arbitrary natural number) of the
Next, in step S04, the remaining capacity SOC, the required degree EM, and the burden cost CO of each
次に、ステップS05においては、各車両11の要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を算出する。
次に、ステップS06においては、各車両11の電力配分荷重係数αk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を算出する。
次に、ステップS07においては、キャリア波fcを算出する。
Next, in step S05, the required parameter β k (k = 1,..., N; n is an arbitrary natural number) of each
Next, in step S06, the power distribution load coefficient α k (k = 1,..., N; n is an arbitrary natural number) of each
Next, in step S07, a carrier wave fc is calculated.
次に、ステップS08においては、キャリア波fcに基づき、交流電源41から出力される交流電力を増幅する。
次に、ステップS09においては、充電ステーション12から各車両11に対して送電を開始する。
Next, in step S08, the AC power output from
Next, in step S09, power transmission from the charging
そして、ステップS10においては、タイマー値tは所定周期Tに到達したか否かを判定する。
この判定結果が「NO」の場合には、このステップS10の判定を繰り返し実行する。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS11に進む。
そして、ステップS11においては、送電を停止し、上述したステップS01に戻る。
In step S10, it is determined whether or not the timer value t has reached a predetermined period T.
When the determination result is “NO”, the determination in step S10 is repeatedly executed.
On the other hand, if this determination is “YES”, the flow proceeds to step S11.
And in step S11, power transmission is stopped and it returns to step S01 mentioned above.
上述したように、本実施の形態による非接触電力伝送システム10によれば、充電ステーション12の送電コイル46から複数の車両11の受電コイル24に対して、最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)における共鳴現象によって電力伝送が行なわれる。
これにより、複数の車両11の受電コイル24の最大効率周波数が互いに異なる場合であっても、各々の受電コイル24の受電効率の低下を防止することができる。
しかも、複数の車両11の受電コイル24に対して、同時に電力伝送を行なうことができる。
As described above, according to the contactless
Thereby, even if it is a case where the maximum efficiency frequency of the receiving
In addition, power can be transmitted to the power receiving coils 24 of the plurality of
さらに、複数の車両11の受電コイル24に対して、各車両11のバッテリ21の残容量SOCに応じて分配された交流電力により電力伝送を行なうことができる。
さらに、複数の車両11の受電コイル24に対して、各車両11の運転者の少なくとも要求度EMおよび負担費用COに応じて分配された交流電力により電力伝送を行なうことができる。
Furthermore, electric power can be transmitted to the power receiving coils 24 of the plurality of
Furthermore, electric power can be transmitted to the power receiving coils 24 of the plurality of
なお、上述した実施の形態において、基本波形生成回路44は、各車両11の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)の周波数および電力配分荷重係数αk(k=1,…,n;nは任意の自然数)に応じた波高値を有する波形を重畳してキャリア波fcを算出するとしたが、これに限定されず、例えば任意の自然数mによる下記数式(4)に示すように記述される上述した実施の形態の変形例に係るキャリア波fcを算出し、算出結果の信号を出力してもよい。
In the above-described embodiment, the basic
この変形例では、基本波形生成回路44は、各車両11の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)の周波数および互いに同一の波高値を有する複数の波形を時分割で配列してキャリア波fcを算出する。
そして、基本波形生成回路44は、時分割での各波形の時間幅を、各車両11の電力配分荷重係数αk(k=1,…,n;nは任意の自然数)に応じて設定する。
In this modification, the basic
Then, the basic
これにより、充電ステーション12から各車両11の送電コイル46に出力される交流電力は、複数の車両11の受電コイル24の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)の波形を含む交流電力であって、複数の車両11の受電コイル24の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)の波形を時分割で配列して得られる交流電力となる。
Thereby, the AC power output from the charging
例えば図7に示すように、4台の車両11(車両(1),…,車両(4))に対して充電ステーション12から送電を行なう場合において、基本波形生成回路44は、先ず、車両(1)に対して最大効率周波数ω1の周波数を有する所定波高値の波形を、送電開始期間Tbの開始時刻t2から電力配分荷重係数α1に応じた時間幅(=α1・Tb)で配置する。
For example, as shown in FIG. 7, when power is transmitted from the charging
次に、基本波形生成回路44は、車両(2)に対して最大効率周波数ω2の周波数を有する所定波高値の波形を、送電開始期間Tb内の時刻t3から電力配分荷重係数α2に応じた時間幅(=α2・Tb)で配置する。なお、時刻t3は、開始時刻t2から時間幅(=α1・Tb)だけ経過した時刻である。
Next, the basic
次に、基本波形生成回路44は、車両(3)に対して最大効率周波数ω3の周波数を有する所定波高値の波形を、送電開始期間Tb内の時刻t4から電力配分荷重係数α3に応じた時間幅(=α3・Tb)で配置する。なお、時刻t4は、時刻t3から時間幅(=α2・Tb)だけ経過した時刻である。
Next, the basic
次に、基本波形生成回路44は、車両(4)に対して最大効率周波数ω4の周波数を有する所定波高値の波形を、送電開始期間Tb内の時刻t5から電力配分荷重係数α4に応じた時間幅(=α4・Tb)で配置する。なお、時刻t5は、時刻t4から時間幅(=α3・Tb)だけ経過した時刻である。
Next, the basic
なお、この変形例において、基本波形生成回路44は、例えば任意の自然数mによる下記数式(5)に示すように、波形が切り替わる各境界時刻t0(例えば、図7に示す各時刻t3,t4,t5)において、隣接する波形の値が同一の値となるように設定してもよい。
また、基本波形生成回路44は、各境界時刻t0(例えば、図7に示す各時刻t2,…,t5など)において、隣接する波形が滑らかに連続するように設定してもよい。
In this modified example, the basic
The basic
なお、上述した実施の形態および変形例において、各車両11は共振周波数検出器29の代わりに、受電コイル24の最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を推定する推定器を備えてもよい。
この推定器は、例えば各車両11と充電ステーション12との相対位置や距離などに応じて、予め記憶しているデータなどを参照して、受電コイル24の最大効率周波数ωkを推定すればよい。
この場合には、所定周期Tのスイープ期間Taを省略してもよい。
In the embodiment and the modification described above, each
The estimator may estimate the maximum efficiency frequency ω k of the
In this case, the sweep period Ta having a predetermined period T may be omitted.
なお、上述した実施の形態および変形例において、所定周期Tおよび送電期間Tbは固定値であってもよいし、あるいは、例えば複数の車両11の移動状態や充電ステーション12の送電状態などに応じて変更可能であってもよい。
例えば、複数の車両11の移動速度が速くなることに伴い、所定周期Tおよび送電期間Tbを短縮傾向に変更してもよい。
In the embodiment and the modification described above, the predetermined period T and the power transmission period Tb may be fixed values, or, for example, according to the moving state of the plurality of
For example, the predetermined cycle T and the power transmission period Tb may be changed to a shortening tendency as the moving speed of the plurality of
なお、上述した実施の形態および変形例において、非接触電力伝送システム10は、所定周期Tをスイープ期間Taと送電期間Tbにより構成するとしたが、これに限定されず、例えば各車両11の停車時においては、初回の所定周期Tのみをスイープ期間Taと送電期間Tbにより構成し、これより後においては、スイープ期間Taを省略してもよい。
In the above-described embodiment and modification, the non-contact
つまり、複数の車両11のうち何れかが移動状態である場合にのみ、所定周期Tをスイープ期間Taと送電期間Tbにより構成してもよい。
この場合、2回目以降の所定周期Tにおいて、非接触電力伝送システム10は、初回の所定周期Tのスイープ期間Taにおいて共振周波数検出器29から出力された最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を用いてキャリア波fcを算出する。
That is, the predetermined cycle T may be configured by the sweep period Ta and the power transmission period Tb only when any of the plurality of
In this case, in the second and subsequent predetermined periods T, the non-contact
さらに、この場合、非接触電力伝送システム10は、2回目以降の所定周期Tにおいて、初回の所定周期Tのスイープ期間Taにおいて共振周波数検出器29から出力された最大効率周波数ωk(k=1,…,n;nは任意の自然数)および要求パラメータ算出部30から出力された要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を用いてキャリア波fcを算出してもよい。
Furthermore, in this case, the non-contact
なお、上述した実施の形態および変形例において、要求パラメータ算出部30は、要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)を、残容量SOCおよび要求度EMおよび負担費用COのうち少なくとも何れか1つのみに応じて算出してもよい。
In the embodiment and the modification described above, the required
この場合、要求パラメータβk(k=1,…,n;nは任意の自然数)は、残容量SOCおよび要求度EMおよび負担費用COのうち少なくとも何れか1つに対応する関数(つまり、関数f(SOC)および関数g(EM)および関数h(CO)のうち少なくとも何れか1つ)のみにより構成され、他の関数は上記数式(1)において省略される。 In this case, the required parameter β k (k = 1,..., N; n is an arbitrary natural number) is a function corresponding to at least one of the remaining capacity SOC, the required degree EM, and the burden cost CO (that is, the function f (SOC), function g (EM), and function h (CO) at least one of them), and the other functions are omitted in the above equation (1).
なお、上述した実施の形態および変形例において、非接触電力伝送システム10は複数の車両11と充電ステーション12とを備えて構成されているとしたが、これに限定されず、複数の車両11の代わりに、例えば複数の移動端末などを備えて構成されてもよい。
In the above-described embodiment and modification, the non-contact
10 非接触電力伝送システム
11 車両(受電装置)
12 充電ステーション
21 バッテリ(蓄電手段)
24 受電コイル
27 残容量検出器(残容量取得手段)
28 入力装置(取得手段)
29 共振周波数検出器(周波数取得手段)
41 交流電源(交流電力出力手段)
43 電力配分荷重係数算出部(交流電力出力手段)
44 基本波形生成回路(交流電力出力手段)
45 増幅器(交流電力出力手段)
46 送電コイル
10 Non-contact
12
24
28 Input device (acquisition means)
29 Resonant frequency detector (frequency acquisition means)
41 AC power supply (AC power output means)
43 Power distribution load coefficient calculation unit (AC power output means)
44 Basic waveform generation circuit (AC power output means)
45 Amplifier (AC power output means)
46 Power transmission coil
Claims (5)
前記交流電力出力手段により出力された前記交流電力を共鳴現象により複数の受電コイルへ送電する送電コイルとを備える非接触電力伝送システムであって、
複数の前記受電コイルに対して、各々の前記複数の受電コイルの受電効率が最大となる最大効率周波数を取得する周波数取得手段を備え、
前記交流電力出力手段は、前記所定波形の交流電力として、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形を重畳して得られる交流電力を出力し、
前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の波高値を、所定の電力配分荷重係数に基づき設定する、
ことを特徴とする非接触電力伝送システム。 AC power output means for outputting AC power having a predetermined waveform;
A non-contact power transmission system comprising a power transmission coil for transmitting the AC power output by the AC power output means to a plurality of power receiving coils by a resonance phenomenon,
For the plurality of power receiving coils, comprising a frequency acquisition means for acquiring a maximum efficiency frequency at which the power receiving efficiency of each of the plurality of power receiving coils is maximized,
The AC power output means outputs the AC power obtained by superimposing the waveforms of the maximum efficiency frequencies of the plurality of power receiving coils as the AC power of the predetermined waveform,
The AC power output means sets a peak value of the waveform of the maximum efficiency frequency of each of the plurality of power receiving coils based on a predetermined power distribution load coefficient.
A non-contact power transmission system characterized by that.
該蓄電手段の残容量を取得する残容量取得手段とを備え、
前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の波高値を、前記蓄電手段の残容量に応じて設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の非接触電力伝送システム。 Power storage means connected to each of the plurality of power receiving coils;
A remaining capacity acquisition means for acquiring the remaining capacity of the power storage means,
The AC power output means sets the peak value of the waveform of the maximum efficiency frequency of each of the plurality of power receiving coils according to the remaining capacity of the power storage means .
The contactless power transmission system according to claim 1.
前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の波高値を、少なくとも前記要求度または前記負担費用に応じて設定する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の非接触電力伝送システム。 Obtaining means for obtaining at least a request level or a burden cost of a user who uses a power receiving device including each of the plurality of power receiving coils;
The AC power output means sets a peak value of the waveform of the maximum efficiency frequency of each of the plurality of power receiving coils according to at least the required degree or the burden cost .
The non-contact power transmission system according to claim 1 or claim 2, wherein
前記交流電力出力手段により出力された前記交流電力を共鳴現象により複数の受電コイルへ送電する送電コイルとを備える非接触電力伝送システムであって、
複数の前記受電コイルに対して、各々の前記複数の受電コイルの受電効率が最大となる最大効率周波数を取得する周波数取得手段と、
各々の前記複数の受電コイルを備える受電装置を使用する使用者の少なくとも要求度または負担費用を取得する取得手段と、
を備え、
前記交流電力出力手段は、前記所定波形の交流電力として、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形を時分割で配列して得られる交流電力を出力し、
前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の前記時分割での時間幅を、少なくとも前記要求度または前記負担費用に応じて設定する、
ことを特徴とする非接触電力伝送システム。 AC power output means for outputting AC power having a predetermined waveform;
A non-contact power transmission system comprising a power transmission coil for transmitting the AC power output by the AC power output means to a plurality of power receiving coils by a resonance phenomenon,
Frequency acquisition means for acquiring a maximum efficiency frequency at which the power receiving efficiency of each of the plurality of power receiving coils is maximum for the plurality of power receiving coils ,
Obtaining means for obtaining at least the degree of demand or burden cost of a user who uses a power receiving device including each of the plurality of power receiving coils;
With
The AC power output means outputs the AC power obtained by arranging the waveforms of the maximum efficiency frequencies of the plurality of power receiving coils in a time division manner as the AC power of the predetermined waveform,
The AC power output means sets a time width in the time division of the waveform of the maximum efficiency frequency of each of the plurality of power receiving coils according to at least the required degree or the burden cost.
A non-contact power transmission system characterized by that.
該蓄電手段の残容量を取得する残容量取得手段とを備え、
前記交流電力出力手段は、各々の前記複数の受電コイルの前記最大効率周波数の波形の前記時分割での時間幅を、前記蓄電手段の残容量に応じて設定することを特徴とする請求項4に記載の非接触電力伝送システム。 Power storage means connected to each of the plurality of power receiving coils;
A remaining capacity acquisition means for acquiring the remaining capacity of the power storage means,
The AC power output means according to claim, characterized in that the time width at the time division of each of the maximum efficiency frequency of the waveform of the plurality of power receiving coil is set in accordance with the remaining capacity of the storage means 4 The contactless power transmission system described in 1.
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