JP5772687B2 - Power transmission system, power transmission device and power reception device, charging facility, and electric vehicle - Google Patents

Power transmission system, power transmission device and power reception device, charging facility, and electric vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP5772687B2
JP5772687B2 JP2012085326A JP2012085326A JP5772687B2 JP 5772687 B2 JP5772687 B2 JP 5772687B2 JP 2012085326 A JP2012085326 A JP 2012085326A JP 2012085326 A JP2012085326 A JP 2012085326A JP 5772687 B2 JP5772687 B2 JP 5772687B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
power transmission
converter
command value
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2012085326A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013215066A (en
JP2013215066A5 (en
Inventor
隆彦 村山
隆彦 村山
祐司 前川
祐司 前川
裕二 高津
裕二 高津
和隆 道家
和隆 道家
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
Priority to JP2012085326A priority Critical patent/JP5772687B2/en
Publication of JP2013215066A publication Critical patent/JP2013215066A/en
Publication of JP2013215066A5 publication Critical patent/JP2013215066A5/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5772687B2 publication Critical patent/JP5772687B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

本発明は、電力伝送システム、その送電装置及び受電装置、並びに充電設備及び電気自動車に関する。 The present invention relates to a power transmission system , a power transmission device and a power reception device, a charging facility, and an electric vehicle .

従来から非接触給電方式として、電磁誘導方式、電波受信方式、電界結合方式及び磁界共鳴方式等が知られている。これらの方式の内、磁界共鳴方式とは、送電装置側と受電装置側に、コイルとコンデンサからなるLC共振回路を設け、両回路間で磁界を共鳴させてワイヤレスで電力を伝送する技術である(下記特許文献1参照)。
この磁界共鳴方式は、広く実用化されている電磁誘導方式と比べて、弱い磁界で高効率且つ長距離の電力伝送を実現できるという特徴があり、携帯端末や電気自動車等の充電に利用可能な次世代のワイヤレス電力伝送技術として注目されている。
Conventionally, as a non-contact power feeding method, an electromagnetic induction method, a radio wave reception method, an electric field coupling method, a magnetic field resonance method, and the like are known. Among these methods, the magnetic field resonance method is a technology in which an LC resonance circuit composed of a coil and a capacitor is provided on the power transmission device side and the power reception device side, and the power is transmitted wirelessly by resonating the magnetic field between the two circuits. (See Patent Document 1 below).
This magnetic field resonance method has a feature that it can realize high-efficiency and long-distance power transmission with a weak magnetic field, compared to a widely used electromagnetic induction method, and can be used for charging mobile terminals, electric vehicles, etc. It is attracting attention as a next-generation wireless power transmission technology.

特開2011−147271号公報JP 2011-147271 A

非接触給電方式の電力伝送システムは、交流電源から供給される交流電力を空間伝送路を介して無線送電する送電装置と、前記空間伝送路を介して交流電力を無線受電する受電装置とから構成され、前記受電装置は、受電した交流電力を整流して直流電力に変換する整流器と、その整流器から出力される直流電力の直流変換を行う充電器(例えばDC/DCコンバータ)とを備える場合がある。   A non-contact power feeding power transmission system includes a power transmission device that wirelessly transmits AC power supplied from an AC power source via a spatial transmission path, and a power reception device that wirelessly receives AC power via the spatial transmission path. The power receiving apparatus may include a rectifier that rectifies received AC power and converts the received AC power into DC power, and a charger (for example, a DC / DC converter) that performs DC conversion of the DC power output from the rectifier. is there.

上記DC/DCコンバータの出力をバッテリ等の蓄電器の充電に利用する場合、電力伝送効率の観点から充電期間中におけるDC/DCコンバータの入力インピーダンスが一定であることが望ましいが、過渡時(充電開始時及び停止時)における入力電流の変動に伴って入力インピーダンスも変動するため、入力インピーダンスの整合(マッチング)がとれなくなって電力伝送効率が低下するという問題がある。
また、入力インピーダンスのマッチングがとれなくなると、各構成素子に過度の電気的ストレスが発生して破損する可能性がある。また、本来とることができる電力に及ばなくなる。
When the output of the DC / DC converter is used for charging a storage battery such as a battery, it is desirable that the input impedance of the DC / DC converter is constant during the charging period from the viewpoint of power transmission efficiency. Since the input impedance also varies with the variation of the input current at the time of stopping and at the time of stopping, there is a problem that the matching (matching) of the input impedance cannot be taken and the power transmission efficiency is lowered.
Further, if the input impedance cannot be matched, each component element may be damaged due to excessive electrical stress. Moreover, it does not reach the power that can be originally obtained.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、電力伝送効率の向上を実現すると共に構成素子の破損を回避可能な電力伝送システム、その送電装置及び受電装置、並びに充電設備及び電気自動車を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a power transmission system capable of improving power transmission efficiency and avoiding damage to components, a power transmission device and a power reception device, a charging facility, and an electric vehicle . The purpose is to provide.

上記目的を達成するために、本発明では、電力伝送システムに係る第1の解決手段として、供給される交流電力或いは直流電力を交流電力に変換して伝送路を介して送電する送電装置と、前記伝送路を介して前記交流電力を受電する受電装置とを備えた電力伝送システムにおいて、前記受電装置は、前記伝送路を介して受電した前記交流電力を整流して直流電力に変換する整流器と、前記整流器から出力される直流電力の直流変換を行う直流変換器と、前記直流変換器の入力電圧に基づいて前記直流変換器の入力インピーダンスが設定値となる電流指令値を算出し、前記直流変換器の入力電流が前記電流指令値と一致するように前記直流変換器を制御する受電側制御装置とを備える、という手段を採用する。  In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solving means related to a power transmission system, a power transmission apparatus that converts supplied AC power or DC power into AC power and transmits the AC power via a transmission line; In a power transmission system comprising a power receiving device that receives the AC power via the transmission path, the power receiving device includes a rectifier that rectifies the AC power received via the transmission path and converts the AC power into DC power. A DC converter that performs DC conversion of DC power output from the rectifier, and a current command value in which an input impedance of the DC converter becomes a set value based on an input voltage of the DC converter, and the DC The power receiving side control device that controls the DC converter so that the input current of the converter matches the current command value is adopted.

また、本発明では、電力伝送システムに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記送電装置は、前記供給される交流電力或いは直流電力を交流電力に変換する交流変換器と、前記増幅器による前記交流電力の増幅度を制御する送電側制御装置とを備え、前記受電側制御装置は、前記電流指令値を前記送電側制御装置へ送信し、前記送電側制御装置は、前記受信側制御装置から受信した前記電流指令値に基づいて、前記直流変換器の入力電力が一定となるように前記増幅器による前記交流電力の増幅度を制御する、という手段を採用する。  In the present invention, as a second solving means related to the power transmission system, in the first solving means, the power transmission device includes an AC converter that converts the supplied AC power or DC power into AC power; A power transmission side control device that controls the amplification degree of the AC power by the amplifier, the power reception side control device transmits the current command value to the power transmission side control device, and the power transmission side control device Based on the current command value received from the receiving side control device, means for controlling the amplification degree of the AC power by the amplifier so that the input power of the DC converter becomes constant is adopted.

また、本発明では、電力伝送システムに係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、前記送電装置は、前記伝送路として空間伝送路を介して前記交流電力を磁界共鳴方式により無線送電するための送電側共振器を備え、前記受電装置は、前記空間伝送路を介して前記送電側共振器から前記交流電力を無線受電するための受電側共振器を備える、という手段を採用する。
また、本発明では、電力伝送システムに係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれか1つの解決手段において、前記送電装置と前記受電装置との間で双方向の電力伝送が可能である、という手段を採用する。
Further, in the present invention, as a third solving means related to the power transmission system, in the first or second solving means, the power transmission device magnetically resonates the AC power via a spatial transmission path as the transmission path. A power transmission side resonator for wirelessly transmitting power by a method, and the power reception device includes a power reception side resonator for wirelessly receiving the AC power from the power transmission side resonator via the spatial transmission path Is adopted.
Further, in the present invention, as a fourth solving means relating to the power transmission system, in any one of the first to third solving means, bidirectional power transmission is performed between the power transmission device and the power receiving device. Adopt the means that it is possible.

本発明によれば、受電装置側に設けられた直流変換器の入力インピーダンスが、直流変換器の動作期間中(電力変換器の出力開始時及び停止時の過渡時も含む)に一定に維持されるので、入力インピーダンスのマッチングが常にとれた状態となり、従来と比較して電力伝送効率の向上を実現できると共に構成素子の破損を回避することができる。また、最大の電力ポイントを維持できる。  According to the present invention, the input impedance of the DC converter provided on the power receiving device side is maintained constant during the operation period of the DC converter (including when the output of the power converter starts and when it is stopped). As a result, matching of input impedance is always achieved, and power transmission efficiency can be improved as compared with the conventional case, and damage to the constituent elements can be avoided. In addition, the maximum power point can be maintained.

本実施形態に係る電力伝送システムAの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the electric power transmission system A which concerns on this embodiment. 充電期間中におけるDC/DCコンバータ23の入力電圧、入力電流及び入力インピーダンスのプロファイルを示す図である。It is a figure which shows the profile of the input voltage of DC / DC converter 23, an input current, and an input impedance during a charge period.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る電力伝送システムAの概略構成図である。この図に示すように、本実施形態に係る電力伝送システムAは、例えば駐車場等の所定位置に設置された充電設備100から電気自動車200へ充電用電力(交流電力)を空間伝送路300を介して無線伝送する非接触給電方式の電力伝送システムであり、充電設備100側に搭載された送電装置10と、電気自動車200側に搭載された受電装置20とから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power transmission system A according to the present embodiment. As shown in this figure, the power transmission system A according to the present embodiment supplies charging power (AC power) from a charging facility 100 installed at a predetermined position such as a parking lot to an electric vehicle 200 through a spatial transmission path 300. It is a non-contact power feeding type power transmission system that wirelessly transmits through the power transmission system 10, and includes a power transmission device 10 mounted on the charging facility 100 side and a power reception device 20 mounted on the electric vehicle 200 side.

送電装置10は、同じく充電設備100側に設けられた交流電源30(例えば単相200V、周波数50或いは60Hzの商用電源)から供給される交流電力を空間伝送路300を介して無線送電するものであり、アンプ11及び送電側共振器12を備えている。  The power transmission device 10 wirelessly transmits AC power supplied from an AC power source 30 (for example, a commercial power source having a single phase of 200 V, a frequency of 50 or 60 Hz) provided on the charging facility 100 side via the spatial transmission line 300. Yes, an amplifier 11 and a power transmission side resonator 12 are provided.

アンプ11は、交流電源30から供給される交流電力の交流/交流変換を行い、これによって得られた交流電力を送電側共振器12へ出力する交流変換器である。詳細には、このアンプ11は、交流電源30から供給される交流電力を直流電力に変換する整流回路11aと、この整流回路11aから出力される直流電力を所定電圧及び所定周波数を有する交流電力に変換して送電側共振器12へ出力するインバータ11bと、このインバータ11bを構成するMOS−FET等のスイッチング素子を制御する送電側制御装置11cを備えている。  The amplifier 11 is an AC converter that performs AC / AC conversion of AC power supplied from the AC power supply 30 and outputs the AC power obtained thereby to the power transmission side resonator 12. Specifically, the amplifier 11 includes a rectifier circuit 11a that converts AC power supplied from the AC power supply 30 into DC power, and DC power output from the rectifier circuit 11a into AC power having a predetermined voltage and a predetermined frequency. The inverter 11b which converts and outputs to the power transmission side resonator 12 and the power transmission side control apparatus 11c which controls switching elements, such as MOS-FET which comprises this inverter 11b, are provided.

送電側制御装置11cは、上記インバータ11bを構成するスイッチング素子を制御することで、上記インバータ11bから出力される交流電力の電圧及び周波数を制御する。つまり、送電側制御装置11cは、上記インバータ11bを構成するスイッチング素子の制御によって、アンプ11による交流電力の増幅度を制御する。また、この送電側制御装置11cは、アンテナ11dを備えており、Bluetooth(登録商標)等の近距離無線通信規格を用いて後述の受電側制御装置23cと無線通信を行う機能を有している。  The power transmission side control device 11c controls the voltage and frequency of the AC power output from the inverter 11b by controlling the switching elements constituting the inverter 11b. That is, the power transmission side control device 11c controls the amplification degree of the AC power by the amplifier 11 by controlling the switching elements constituting the inverter 11b. The power transmission side control device 11c includes an antenna 11d, and has a function of performing wireless communication with a power reception side control device 23c described later using a short-range wireless communication standard such as Bluetooth (registered trademark). .

送電側共振器12は、アンプ11から入力される交流電力を空間伝送路300を介して磁界共鳴方式により無線送電するための螺旋状に巻かれたコイルとコンデンサとからなるLC共振回路である。なお、送電側共振器12を構成するためのコンデンサとして、コイルの寄生容量を利用しても良いし、或いはコンデンサ素子を別に設けても良い。  The power transmission side resonator 12 is an LC resonance circuit composed of a spirally wound coil and a capacitor for wirelessly transmitting AC power input from the amplifier 11 through the spatial transmission path 300 by a magnetic field resonance method. In addition, as a capacitor | condenser for comprising the power transmission side resonator 12, the parasitic capacitance of a coil may be utilized or you may provide a capacitor | condenser element separately.

受電装置20は、空間伝送路200を介して送電装置10から無線送電された交流電力を無線受電し、その受電した交流電力を充電用の直流電力に変換して電気自動車200側に搭載された例えばリチウムイオン電池等のバッテリ40へ供給するものであり、受電側共振器21、整流器22及びDC/DCコンバータ23を備えている。  The power receiving device 20 wirelessly receives AC power wirelessly transmitted from the power transmission device 10 via the space transmission path 200, and converts the received AC power into charging DC power and is mounted on the electric vehicle 200 side. For example, the battery is supplied to a battery 40 such as a lithium ion battery, and includes a power receiving resonator 21, a rectifier 22, and a DC / DC converter 23.

受電側共振器21は、空間伝送路300を介して送電側共振器12から交流電力を無線受電するための螺旋状に巻かれたコイルとコンデンサとからなるLC共振回路である。送電装置10と受電装置20の両方の共振器12、21の共振周波数が等しくなるように回路定数を設定すれば、送電側共振器12と受電側共振器21との間に磁界共鳴を発生させることができる。  The power receiving side resonator 21 is an LC resonance circuit composed of a spirally wound coil and a capacitor for wirelessly receiving AC power from the power transmitting side resonator 12 via the spatial transmission path 300. If circuit constants are set so that the resonance frequencies of the resonators 12 and 21 of both the power transmission device 10 and the power reception device 20 are equal, magnetic field resonance is generated between the power transmission side resonator 12 and the power reception side resonator 21. be able to.

磁界共鳴が発生すると、アンプ11から出力される交流電力は送電側共振器12によって磁気エネルギーに変換されて無線送電され、その磁気エネルギーは受電側共振器21によって交流電力に再変換される。受電側共振器21から得られた交流電力は、後段に設けられた整流器22へ出力される。整流器22は、受電側共振器21から入力される交流電力を整流して直流電力に変換し、その得られた直流電力をDC/DCコンバータ23へ出力する。  When magnetic field resonance occurs, the AC power output from the amplifier 11 is converted into magnetic energy by the power transmission side resonator 12 and wirelessly transmitted, and the magnetic energy is reconverted to AC power by the power reception side resonator 21. The AC power obtained from the power receiving resonator 21 is output to the rectifier 22 provided in the subsequent stage. The rectifier 22 rectifies the AC power input from the power-receiving-side resonator 21 and converts it into DC power, and outputs the obtained DC power to the DC / DC converter 23.

DC/DCコンバータ23は、整流器22から入力される直流電力の直流変換(DC/DC変換)を行い、その直流変換によって得られる直流電力を充電用直流電力としてバッテリ40へ出力する。詳細には、このDC/DCコンバータ23は、整流器22から入力される直流電力をMOS−FET等のスイッチング素子のオンオフ動作によって降圧するスイッチング回路23aと、上記スイッチング素子をオンオフさせるためのゲート信号を生成するゲート駆動回路23bと、ゲート駆動回路23bを介してスイッチング回路23aのスイッチング素子を制御する受電側制御装置23cとを備えている。  The DC / DC converter 23 performs DC conversion (DC / DC conversion) of the DC power input from the rectifier 22 and outputs the DC power obtained by the DC conversion to the battery 40 as charging DC power. Specifically, the DC / DC converter 23 includes a switching circuit 23a for stepping down DC power input from the rectifier 22 by an on / off operation of a switching element such as a MOS-FET, and a gate signal for turning on / off the switching element. A gate drive circuit 23b to be generated and a power receiving side control device 23c for controlling the switching elements of the switching circuit 23a via the gate drive circuit 23b are provided.

受電側制御装置23cは、DC/DCコンバータ23の入力電圧をモニタし、その入力電圧に基づいてDC/DCコンバータ23の入力インピーダンスが設定値となる電流指令値を算出し、DC/DCコンバータ23の入力電流が上記電流指令値と一致するように、スイッチング回路23aのスイッチング素子を制御する。また、この受電側制御装置23cは、アンテナ23dを備えており、Bluetooth(登録商標)等の近距離無線通信規格を用いて上記の送電側制御装置11cと無線通信を行う機能を有している。  The power receiving side control device 23c monitors the input voltage of the DC / DC converter 23, calculates a current command value at which the input impedance of the DC / DC converter 23 becomes a set value based on the input voltage, and the DC / DC converter 23 The switching element of the switching circuit 23a is controlled so that the input current is equal to the current command value. The power receiving side control device 23c includes an antenna 23d and has a function of performing wireless communication with the power transmission side control device 11c using a short-range wireless communication standard such as Bluetooth (registered trademark). .

受電側制御装置23cは、上記のように算出した電流指令値をアンテナ23dを介して送電側制御装置11cへ送信する機能を有し、送電側制御装置11cは、アンテナ11dを介して受信側制御装置23cから受信した上記電流指令値に基づいて、DC/DCコンバータ23の入力電力が一定となるように、アンプ11による交流電力の増幅度を制御する機能を有している。  The power receiving side control device 23c has a function of transmitting the current command value calculated as described above to the power transmission side control device 11c via the antenna 23d, and the power transmission side control device 11c performs the reception side control via the antenna 11d. Based on the current command value received from the device 23c, the amplifier 11 has a function of controlling the degree of AC power amplification so that the input power of the DC / DC converter 23 is constant.

次に、上記のように構成された本実施形態に係る電力伝送システムAの動作について詳細に説明する。
まず、充電設備100の設置位置の近くに電気自動車200が停車すると、送電装置10の送電側制御装置11cは、インバータ11bを構成するスイッチング素子の制御を開始し、上記インバータ11bから出力される交流電力の電圧及び周波数を所定の値に制御する。ここで、送電側制御装置11cは、送電側共振器12の共振周波数と一致する周波数の交流電力がインバータ11bから出力されるように制御を行う。
Next, the operation of the power transmission system A according to this embodiment configured as described above will be described in detail.
First, when the electric vehicle 200 stops near the installation position of the charging facility 100, the power transmission side control device 11c of the power transmission device 10 starts control of the switching elements constituting the inverter 11b, and the alternating current output from the inverter 11b. The voltage and frequency of power are controlled to predetermined values. Here, the power transmission side control device 11c performs control so that AC power having a frequency that matches the resonance frequency of the power transmission side resonator 12 is output from the inverter 11b.

これにより、送電装置10側において、磁界共鳴方式による電力伝送に適した電圧及び周波数の交流電力がアンプ11(インバータ11b)から送電側共振器12に出力され、送電側共振器12と受電側共振器21との間で磁界共鳴が発生する。磁界共鳴が発生すると、アンプ11から出力された交流電力は送電側共振器12から受電側共振器21へ伝送(無線送電)される。そして、受電装置20側において、受電側共振器21にて受電された交流電力は、整流器22によって直流電力に変換されてDC/DCコンバータ23へ入力される。  Thereby, on the power transmission device 10 side, AC power having a voltage and frequency suitable for power transmission by the magnetic field resonance method is output from the amplifier 11 (inverter 11b) to the power transmission resonator 12, and the power transmission resonator 12 and the power reception resonance. Magnetic field resonance occurs with the vessel 21. When the magnetic field resonance occurs, the AC power output from the amplifier 11 is transmitted (wireless power transmission) from the power transmission side resonator 12 to the power reception side resonator 21. On the power receiving device 20 side, the AC power received by the power receiving resonator 21 is converted into DC power by the rectifier 22 and input to the DC / DC converter 23.

受電装置20の受電側制御装置23cは、DC/DCコンバータ23の入力電圧(スイッチング回路23aの入力電圧)をモニタし、その入力電圧に基づいてDC/DCコンバータ23の入力インピーダンスが設定値となる電流指令値を算出する。例えば、DC/DCコンバータ23の入力電圧をV、入力インピーダンスの設定値をZ(例えば45Ω)、電流指令値をIとすると、電流指令値Iは下記(1)式にて算出できる。
I = V/Z ・・・(1)
The power receiving side control device 23c of the power receiving device 20 monitors the input voltage of the DC / DC converter 23 (input voltage of the switching circuit 23a), and the input impedance of the DC / DC converter 23 becomes a set value based on the input voltage. Calculate the current command value. For example, when the input voltage of the DC / DC converter 23 is V, the input impedance setting value is Z (for example, 45Ω), and the current command value is I, the current command value I can be calculated by the following equation (1).
I = V / Z (1)

そして、受電側制御装置23cは、DC/DCコンバータ23の入力電流(スイッチング回路23aの入力電流)が上記電流指令値Iと一致するように、スイッチング回路23aのスイッチング素子の制御を開始する。なお、DC/DCコンバータ23の入力電流をモニタし、この入力電流が電流指令値Iと一致するように、スイッチング回路23aのスイッチング素子をフィードバック制御することが望ましい。   Then, the power receiving side control device 23c starts controlling the switching elements of the switching circuit 23a so that the input current of the DC / DC converter 23 (the input current of the switching circuit 23a) matches the current command value I. It is desirable to monitor the input current of the DC / DC converter 23 and feedback control the switching element of the switching circuit 23a so that the input current matches the current command value I.

これにより、DC/DCコンバータ23が動作を開始し、電流指令値Iと一致する入力電流が流れ、DC/DCコンバータ23の入力インピーダンスは設定値Zに保持されると共に、DC/DCコンバータ23から出力される直流電力によってバッテリ40が充電され始める。   As a result, the DC / DC converter 23 starts operating, an input current that matches the current command value I flows, the input impedance of the DC / DC converter 23 is held at the set value Z, and the DC / DC converter 23 The battery 40 starts to be charged by the output DC power.

以降、受電側制御装置23cは、バッテリ40の充電が完了するまで、一定の制御周期でDC/DCコンバータ23の入力電圧Vをモニタし、その都度、入力電圧Vに基づいてDC/DCコンバータ23の入力インピーダンスが設定値Zとなる電流指令値Iを算出し、DC/DCコンバータ23の入力電流が上記電流指令値Iと一致するように、スイッチング回路23aを制御する。  Thereafter, the power receiving side control device 23c monitors the input voltage V of the DC / DC converter 23 at a constant control cycle until the charging of the battery 40 is completed, and the DC / DC converter 23 is based on the input voltage V each time. The current command value I at which the input impedance becomes the set value Z is calculated, and the switching circuit 23a is controlled so that the input current of the DC / DC converter 23 matches the current command value I.

図2(a)は、バッテリ40の充電期間中、つまりDC/DCコンバータ23の動作期間中におけるDC/DCコンバータ23の入力電圧、入力電流及び入力インピーダンスのプロファイルを示す模式図である。図2(b)は、従来技術におけるDC/DCコンバータの入力電圧、入力電流及び入力インピーダンスのプロファイルを示す模式図である。  FIG. 2A is a schematic diagram showing profiles of the input voltage, input current, and input impedance of the DC / DC converter 23 during the charging period of the battery 40, that is, during the operation period of the DC / DC converter 23. FIG. 2B is a schematic diagram showing a profile of input voltage, input current, and input impedance of a DC / DC converter in the prior art.

これらの図に示すように、従来技術では、充電期間中におけるDC/DCコンバータの入力インピーダンスが変動するのに対し、本実施形態では、充電期間中(充電開始時及び停止時の過渡時も含む)に、DC/DCコンバータ23の入力インピーダンスが一定(設定値Z)に維持されて、入力インピーダンスのマッチングが常にとれた状態となることがわかる。  As shown in these figures, in the conventional technique, the input impedance of the DC / DC converter fluctuates during the charging period, whereas in the present embodiment, during the charging period (including the transition time at the start and stop of charging). ), The input impedance of the DC / DC converter 23 is maintained constant (set value Z), and the input impedance is always matched.

また、DC/DCコンバータ23の入力電力Wは、入力電圧V×入力電流I(=電流指令値)で表されるが、電流指令値Iの値によっては、この入力電力Wが必ずしもDC/DCコンバータ23の規格値に一致するとは限らない。DC/DCコンバータ23における電力変換効率を良好に維持するためにも、DC/DCコンバータ23の入力電力Wは可能な限り規格値に近づけることが望ましい。   Further, the input power W of the DC / DC converter 23 is expressed as input voltage V × input current I (= current command value). However, depending on the value of the current command value I, the input power W is not necessarily DC / DC. It does not necessarily match the standard value of the converter 23. In order to maintain good power conversion efficiency in the DC / DC converter 23, it is desirable that the input power W of the DC / DC converter 23 be as close to the standard value as possible.

そこで、本実施形態において、送電側制御装置11cは、DC/DCコンバータ23の入力電力Wが一定(規格値)となるように、アンプ11による交流電力の増幅度を制御する。つまり、送電側制御装置11cは、DC/DCコンバータ23の入力電力Wが規格値となるようにインバータ11bから出力される交流電力の電圧を制御する。これにより、DC/DCコンバータ23の入力電圧Vが変化して、DC/DCコンバータ23の入力電力Wが規格値と一致する。   Therefore, in the present embodiment, the power transmission side control device 11c controls the amplification degree of the AC power by the amplifier 11 so that the input power W of the DC / DC converter 23 is constant (standard value). That is, the power transmission side control device 11c controls the voltage of the AC power output from the inverter 11b so that the input power W of the DC / DC converter 23 becomes a standard value. As a result, the input voltage V of the DC / DC converter 23 changes, and the input power W of the DC / DC converter 23 matches the standard value.

以上のように、本実施形態によれば、バッテリ40の充電期間中、つまりDC/DCコンバータ23の動作期間中(出力開始時(充電開始時)及び出力停止時(充電停止時)の過渡時も含む)において、受電装置20側に設けられたDC/DCコンバータ23の入力インピーダンスが一定に維持されるので、入力インピーダンスのマッチングが常にとれた状態となり、従来技術と比較して電力伝送効率の向上を実現できると共に構成素子の破損を回避することができる。なお、本実施形態によれば、定常時の温度変化によるLC回路の定数変化が生じた場合でも、DC/DCコンバータ23の入力インピーダンスを一定に維持することができる。  As described above, according to the present embodiment, during the charging period of the battery 40, that is, during the operation period of the DC / DC converter 23 (when the output starts (when charging starts) and when the output stops (when charging stops)) In other words, the input impedance of the DC / DC converter 23 provided on the power receiving device 20 side is kept constant, so that the input impedance is always matched, and the power transmission efficiency is higher than that of the conventional technology. Improvements can be realized and damage to the components can be avoided. Note that, according to the present embodiment, the input impedance of the DC / DC converter 23 can be kept constant even when a constant change of the LC circuit occurs due to a temperature change in a steady state.

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
(1)上記実施形態では、充電設備100から電気自動車200へ充電用電力(交流電力)を空間伝送路300を介して無線伝送する非接触給電方式の電力伝送システムAを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、携帯端末に対し非接触給電方式で電力伝送して、携帯端末のバッテリを充電するような電力伝送システムにも本発明を適用することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications are mentioned.
(1) In the above embodiment, the non-contact power feeding type power transmission system A that wirelessly transmits the charging power (AC power) from the charging facility 100 to the electric vehicle 200 via the spatial transmission path 300 is illustrated. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a power transmission system in which power is transmitted to a mobile terminal by a non-contact power feeding method and a battery of the mobile terminal is charged.

(2)上記実施形態では、磁界共鳴方式を利用して送電装置10と受電装置20との間で電力伝送を行う場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、磁界共鳴方式以外の非接触給電方式(例えば電磁誘導方式など)を利用しても良い。 (2) In the above embodiment, the case where power transmission is performed between the power transmission device 10 and the power reception device 20 using the magnetic field resonance method is illustrated, but the present invention is not limited to this, and other than the magnetic field resonance method. A non-contact power feeding method (for example, an electromagnetic induction method) may be used.

(3)上記実施形態では、送電装置10と受電装置20との間で空間伝送路300を介して交流電力を無線伝送する非接触給電方式の電力伝送システムAを例示したが、本発明はこれに限定されず、送電装置と受電装置との間で有線伝送路を介して交流電力を有線伝送する電力伝送システムにも本発明を適用することができる。 (3) In the above embodiment, the non-contact power feeding type power transmission system A that wirelessly transmits AC power between the power transmission device 10 and the power reception device 20 via the spatial transmission path 300 is illustrated, but the present invention is not limited to this. However, the present invention can be applied to a power transmission system in which AC power is wired and transmitted between a power transmission device and a power reception device via a wired transmission path.

(4)アンプ11には必要に応じてPFCを設けても良い。また、上記実施形態では、充電設備100側に設けられた電源が交流電源30である場合を例示したが、この電源が直流電源である場合、つまり電源から送電装置10に直流電力が供給される場合には、アンプ11から整流回路11aを削除すれば良い。また、電源以外から交流電力或いは直流電力が供給されるシステム構成としても良い。また、送電装置10と受電装置20との間で双方向の電力伝送が可能な構成としても良い。 (4) The amplifier 11 may be provided with a PFC as necessary. Moreover, although the case where the power supply provided in the charging equipment 100 side is the alternating current power supply 30 was illustrated in the said embodiment, when this power supply is a DC power supply, that is, DC power is supplied to the power transmission apparatus 10 from a power supply. In this case, the rectifier circuit 11a may be deleted from the amplifier 11. Further, a system configuration in which AC power or DC power is supplied from other than the power source may be employed. Moreover, it is good also as a structure in which bidirectional | two-way electric power transmission is possible between the power transmission apparatus 10 and the power receiving apparatus 20. FIG.

A…電力伝送システム、10…送電装置、11…アンプ(交流変換器)、11c…送電側制御装置、12…送電側共振器、20…受電装置、21…受電側共振器、22…整流器、23…DC/DCコンバータ(直流変換器)、23c…受電側制御装置、30…交流電源、40…バッテリ、100…充電設備、200…電気自動車、300…空間伝送路   DESCRIPTION OF SYMBOLS A ... Electric power transmission system, 10 ... Power transmission apparatus, 11 ... Amplifier (alternating current converter), 11c ... Power transmission side control apparatus, 12 ... Power transmission side resonator, 20 ... Power reception apparatus, 21 ... Power reception side resonator, 22 ... Rectifier DESCRIPTION OF SYMBOLS 23 ... DC / DC converter (DC converter), 23c ... Power-receiving side control apparatus, 30 ... AC power supply, 40 ... Battery, 100 ... Charging equipment, 200 ... Electric vehicle, 300 ... Spatial transmission line

Claims (11)

供給される交流電力或いは直流電力を交流電力に変換して伝送路を介して送電する送電装置と、前記伝送路を介して前記交流電力を受電する受電装置とを備えた電力伝送システムにおいて、
前記受電装置は、
前記伝送路を介して受電した前記交流電力を整流して直流電力に変換する整流器と、
前記整流器から出力される直流電力の直流変換を行う直流変換器と、
前記直流変換器の入力電圧に基づいて前記直流変換器の入力インピーダンスが設定値となる電流指令値を算出し、前記直流変換器の入力電流が前記電流指令値と一致するように前記直流変換器を制御する受電側制御装置と、
を備え、
前記送電装置は、
前記供給される交流電力或いは直流電力を交流電力に変換する交流変換器と、
前記交流変換器による前記交流電力の増幅度を制御する送電側制御装置と、
を備え、
前記受電側制御装置は、前記電流指令値を前記送電側制御装置へ送信し、
前記送電側制御装置は、前記受電側制御装置から受信した前記電流指令値に基づいて、前記直流変換器の入力電力が一定となるように前記交流変換器による前記交流電力の増幅度を制御することを特徴とする電力伝送システム。
In a power transmission system including a power transmission device that converts AC power or DC power supplied into AC power and transmits the power via a transmission line, and a power reception device that receives the AC power via the transmission line,
The power receiving device is:
A rectifier that rectifies the AC power received via the transmission line and converts the AC power into DC power;
A DC converter that performs DC conversion of DC power output from the rectifier;
A current command value at which an input impedance of the DC converter becomes a set value is calculated based on an input voltage of the DC converter, and the DC converter is set so that an input current of the DC converter matches the current command value. A power receiving side control device for controlling
With
The power transmission device is:
An AC converter for converting the supplied AC power or DC power into AC power;
A power transmission side control device for controlling the amplification degree of the AC power by the AC converter;
With
The power receiving side control device transmits the current command value to the power transmission side control device,
The power transmission side control device controls the amplification degree of the AC power by the AC converter so that the input power of the DC converter becomes constant based on the current command value received from the power reception side control device. A power transmission system characterized by that.
前記送電装置は、前記伝送路として空間伝送路を介して前記交流電力を磁界共鳴方式により無線送電するための送電側共振器を備え、
前記受電装置は、前記空間伝送路を介して前記送電側共振器から前記交流電力を無線受電するための受電側共振器を備えることを特徴とする請求項1に記載の電力伝送システム。
The power transmission device includes a power transmission side resonator for wirelessly transmitting the AC power by a magnetic field resonance method through a spatial transmission path as the transmission path,
2. The power transmission system according to claim 1, wherein the power reception device includes a power reception side resonator for wirelessly receiving the AC power from the power transmission side resonator via the spatial transmission path.
前記送電装置と前記受電装置との間で双方向の電力伝送が可能な請求項1または2に記載の電力伝送システム。   The power transmission system according to claim 1, wherein bidirectional power transmission is possible between the power transmission device and the power reception device. 所定の電源から供給される電力を制御して交流電力を出力するアンプと、
前記アンプから入力される前記交流電力を、受電装置に伝送する共振器と、
受電装置から送信された電流指令値を受信するアンテナと、
前記アンテナが受信した前記電流指令値に基づいて、前記アンプが出力する前記交流電力の増幅度を制御する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記電流指令値に基づいて、前記受電装置に設けられた直流電力の変換器への入力電力が一定となるように、前記アンプが出力する前記交流電力の増幅度を制御する電力伝送システムの送電装置。
An amplifier that controls the power supplied from a predetermined power source and outputs AC power;
A resonator that transmits the AC power input from the amplifier to a power receiving device;
An antenna for receiving the current command value transmitted from the power receiving device;
The antenna based on the current command value received, have a, a control device for controlling the amplification degree of the AC power the amplifier output,
The control device controls the amplification degree of the AC power output by the amplifier based on the current command value so that the input power to the DC power converter provided in the power receiving device is constant. A power transmission device of a power transmission system.
前記共振器は、磁界共鳴方式により前記受電装置に前記アンプから入力される前記交流電力を伝送することを特徴とする請求項4に記載の電力伝送システムの送電装置。 The power transmission device of the power transmission system according to claim 4, wherein the resonator transmits the AC power input from the amplifier to the power receiving device by a magnetic field resonance method . 請求項4に記載された電力伝送システムの送電装置を含むことを特徴とする駐車場に設置された充電設備。The charging equipment installed in the parking lot characterized by including the power transmission apparatus of the electric power transmission system described in Claim 4. 送電装置から伝送された交流電力を受ける共振器と、A resonator that receives AC power transmitted from the power transmission device;
前記共振器と接続され、交流電力を直流電力に変換する整流器と、A rectifier connected to the resonator and converting AC power to DC power;
前記直流電力の直流変換を行って出力する変換器と、A converter for performing a direct current conversion of the direct current power and outputting;
前記変換器に入力される入力電圧に基づき前記変換器の入力インピーダンスが所定の値となる電流指令値を算出し、前記電流指令値に基づいて前記変換器を制御する一方、前記電流指令値を前記送電装置に送信する機能を有する制御装置と、A current command value at which the input impedance of the converter becomes a predetermined value is calculated based on an input voltage input to the converter, and the converter is controlled based on the current command value. A control device having a function of transmitting to the power transmission device;
を有する電力伝送システムの受電装置。A power receiving device for a power transmission system.
前記制御装置が出力する前記電流指令値を前記送電装置に向けて送信するアンテナをさらに備えることを特徴とする請求項7に記載の電力伝送システムの受電装置。The power receiving device of the power transmission system according to claim 7, further comprising an antenna that transmits the current command value output from the control device toward the power transmitting device. 前記制御装置は、近距離無線通信規格を用いて前記電流指令値を前記送電装置に送信する機能を有することを特徴とする請求項7に記載の電力伝送システムの受電装置。The power receiving system according to claim 7, wherein the control device has a function of transmitting the current command value to the power transmitting device using a short-range wireless communication standard. 前記共振器は、磁界共鳴方式により前記送電装置から交流電力を受けることを特徴とする請求項7に記載の電力伝送システムの受電装置。The power receiving device of the power transmission system according to claim 7, wherein the resonator receives AC power from the power transmitting device by a magnetic field resonance method. 請求項7に記載の電力伝送システムの受電装置と、A power receiving device of the power transmission system according to claim 7,
前記変換器と接続されたバッテリと、A battery connected to the converter;
を備えることを特徴とする電気自動車。An electric vehicle comprising:
JP2012085326A 2012-04-04 2012-04-04 Power transmission system, power transmission device and power reception device, charging facility, and electric vehicle Expired - Fee Related JP5772687B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012085326A JP5772687B2 (en) 2012-04-04 2012-04-04 Power transmission system, power transmission device and power reception device, charging facility, and electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012085326A JP5772687B2 (en) 2012-04-04 2012-04-04 Power transmission system, power transmission device and power reception device, charging facility, and electric vehicle

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2013215066A JP2013215066A (en) 2013-10-17
JP2013215066A5 JP2013215066A5 (en) 2014-03-06
JP5772687B2 true JP5772687B2 (en) 2015-09-02

Family

ID=49588026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012085326A Expired - Fee Related JP5772687B2 (en) 2012-04-04 2012-04-04 Power transmission system, power transmission device and power reception device, charging facility, and electric vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5772687B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108711952A (en) * 2018-05-23 2018-10-26 上海工程技术大学 The passive cutting magnetic induction line electricity getting device of contactless electromagnetic type and method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105052008B (en) 2013-03-18 2018-08-24 株式会社Ihi For electric installation and contactless power supply system
JP6181614B2 (en) * 2014-08-04 2017-08-16 株式会社Soken Non-contact power transmission system
JP2017184563A (en) * 2016-03-31 2017-10-05 古河電気工業株式会社 Power transmission and reception system and power transmission apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004153879A (en) * 2002-10-29 2004-05-27 Aichi Electric Co Ltd Contactless power feeder
JP2010252468A (en) * 2009-04-14 2010-11-04 Sony Corp Power transmission device and method, power receiving device and method, and power transmission system
JP5474463B2 (en) * 2009-09-16 2014-04-16 トヨタ自動車株式会社 Non-contact power receiving apparatus and electric vehicle including the same
JP5459058B2 (en) * 2009-11-09 2014-04-02 株式会社豊田自動織機 Resonant contactless power transmission device
US9561730B2 (en) * 2010-04-08 2017-02-07 Qualcomm Incorporated Wireless power transmission in electric vehicles

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108711952A (en) * 2018-05-23 2018-10-26 上海工程技术大学 The passive cutting magnetic induction line electricity getting device of contactless electromagnetic type and method
CN108711952B (en) * 2018-05-23 2022-07-15 上海工程技术大学 Non-contact electromagnetic type passive cutting magnetic induction line electricity taking device and method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013215066A (en) 2013-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3215393B1 (en) Systems, apparatus and method for adaptive wireless power transfer
US10065510B2 (en) Power transmission system
JP5696681B2 (en) Power transmission system and power transmission device and power reception device
JP5988191B2 (en) Power transmission system
US20140103711A1 (en) Contactless power receiving device, vehicle equipped with the same, contactless power transmitting device, and contactless power transfer system
WO2013129451A1 (en) Power transmission system
WO2013129452A1 (en) Power transmission system
US9466987B2 (en) Power transmission device and wireless power transmission system using the power transmission device
US20140175868A1 (en) Electric power supply apparatus, contactless electricity transmission apparatus, vehicle, and contactless electric power transfer system
JP2013198260A (en) Power transmission system
JP2015536123A (en) Power control in wireless power transfer systems
US20150061403A1 (en) Power supply device
WO2014002940A1 (en) Non-contact power transmission device
EP2985868B1 (en) Power supply apparatus and non-contact power supply system
JP2012070463A (en) Non-contact power supply device
US9787104B2 (en) Power transmission system
JP5772687B2 (en) Power transmission system, power transmission device and power reception device, charging facility, and electric vehicle
JP2016015808A (en) Power reception equipment and non-contact power transmission device
JP2013219899A (en) Contactless power transmission apparatus and contactless power transmission system
JP2013169132A (en) Electric vehicle
WO2015083578A1 (en) Contactless power transmission device and electricity reception apparatus
WO2015064361A1 (en) Contactless power transfer apparatus, power transmission device, and power reception device
WO2014030689A1 (en) Non-contact power transmission device and power-receiving apparatus
JP2013115908A (en) Power supply apparatus of non-contact power transmission apparatus
WO2017130422A1 (en) Magnetic resonance-type power supply system

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20140115

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140115

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140115

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140903

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140916

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141105

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20141106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150317

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20150515

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150602

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150615

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5772687

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees