JP6152960B2 - Non-contact power transmission apparatus and non-contact power transmission method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば電気自動車やプラグインハイブリッド車のような電気推進車両の充電等に用いられる非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法に関する。 The present invention relates to a non-contact power transmission device and a non-contact power transmission method used for charging electric propulsion vehicles such as electric vehicles and plug-in hybrid vehicles.
図11は、従来の非接触電力伝送装置106の構成を示す模式図である。図11において、地上側の電源109の電源盤に接続された給電装置(1次側)Fが、電気推進車両に搭載された受電装置(2次側)Gに対し、給電時において、物理的接続なしに空隙空間であるエアギャップを介して対向するよう配置される。このような配置状態で、給電装置Fに備わる1次コイル107(給電コイル)に交流電流が与えられ、磁界が発生すると、受電装置Gに備わる2次コイル108(受電コイル)に誘導起電力が生じ、これによって、1次コイル107から2次コイル108へと電力が非接触で伝達される。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional non-contact
受電装置Gは、例えば車載のバッテリー110に接続され、上述したようにして伝達された電力がバッテリー110に充電される。このバッテリー110に蓄積された電力により車載のモータ111が駆動される。なお、非接触給電処理の間、給電装置Fと受電装置Gとの間では、例えば無線通信装置112により必要な情報交換が行われる。
The power receiving device G is connected to, for example, a vehicle-mounted
図12は、給電装置Fおよび受電装置Gの内部構造を示す模式図である。特に、図12(a)は、給電装置Fを上方から、また、受電装置Gを下方から見たときの内部構造を示す模式図である。図12(b)は、給電装置Fおよび受電装置Gを側方から見たときの内部構造を示す模式図である。 FIG. 12 is a schematic diagram illustrating the internal structure of the power feeding device F and the power receiving device G. In particular, FIG. 12A is a schematic diagram illustrating an internal structure when the power feeding device F is viewed from above and the power receiving device G is viewed from below. FIG. 12B is a schematic diagram illustrating an internal structure when the power feeding device F and the power receiving device G are viewed from the side.
図12において、給電装置Fは、1次コイル107、1次磁心コア113、背板115、およびカバー116等を備える。受電装置Gは、簡単に述べると、給電装置Fと対称的な構造を有しており、2次コイル108、2次磁心コア114、背板115、カバー116等を備え、1次コイル107と1次磁心コア113の表面、および2次コイル108と2次磁心コア114の表面は、それぞれ、発泡材118が混入されたモールド樹脂117にて被覆固定されている。
In FIG. 12, the power feeding device F includes a
ここで、このような従来の給電装置Fの1次コイル107と、受電装置Gの2次コイル108との関係について、図13の模式図を用いて説明する。図13に示すように、1次コイル107および2次コイル108は、複数の素線が束ねられたリッツワイヤ121、122がスパイラル状に巻回されて形成されている。地上側の給電装置Fの1次コイル107は、車両が所定の駐車スペースに駐車された状態にて、車両に搭載された受電装置Gの2次コイル108と対向するように配置されている。1次コイル107と2次コイル108とが対向されて、1次コイル107から発生する磁界が2次コイル108に広範囲にわたって鎖交することにより、非接触での電力電送が行われる。
Here, the relationship between the
従来の非接触電力伝送装置では、図13に示すように、1次コイル107と2次コイル108間にはエアギャップが存在しているため、受電装置Gでの電圧、電流、電力等の情報を、無線通信装置112で給電装置Fへ送信している。無線通信装置112では、情報の処理や、混信を防止するための暗号化処理、機器認証処理等を並行処理しているため、無線通信速度には一定の制限が生じる。
In the conventional non-contact power transmission device, as shown in FIG. 13, since an air gap exists between the
また、受電装置Gにおいて、何らかの不具合が発生した場合、速やかに給電装置Fからの電力伝送を停止する必要がある。例えば、一般に受電装置Gとバッテリー110の間には、他機器との切り替えを行うためのリレー等が配設されている。電力伝送中に、何らかの不具合により他機器との切り替えリレーが開放状態となり、受電装置Gが負荷開放状態になったにも関わらず、無線通信速度が間に合わず、給電装置Fからの電力伝送が継続されて、受電装置G内部の過電圧状態となって破損に至る可能性がある。
In addition, when any malfunction occurs in the power receiving device G, it is necessary to quickly stop the power transmission from the power feeding device F. For example, a relay or the like for switching between other devices is generally disposed between the power receiving device G and the
また、無線通信そのものに不具合が発生する場合も考慮して、受電装置Gの過電圧状態を含む異常状態については給電装置F単体で検知し、対処することが望ましい。 In consideration of a case where a failure occurs in the wireless communication itself, it is desirable that an abnormal state including an overvoltage state of the power receiving device G is detected and dealt with by the power feeding device F alone.
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、電源の入力を検知し、入力の大きさの変化幅が所定値以上であった場合、1次コイルへの電流供給を停止させることによって、受電装置の破損を防止できる非接触電力伝送装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problem, and when the input of the power source is detected and the change width of the input is greater than or equal to a predetermined value, the current supply to the primary coil is stopped. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a non-contact power transmission device that can prevent damage to the power receiving device.
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
本発明の一の態様にかかる非接触電力伝送装置は、受電装置に対して磁界により電力を給電する非接触電力伝送装置であって、電源からの入力の大きさを検知する検知部と、前記電源からの入力に基づく供給電流により前記磁界を発生するコイルと、前記検知部の検知結果に基づき、所定時間における前記入力の大きさの変化値が第1所定値以上であり第2所定値より小さいとき、前記供給電流を制御することで前記磁界を小さくさせ、一方、前記変化値が前記第2所定値以上のとき、前記供給電流を制御することで前記磁界を停止させる制御部と、を備える。また、本発明の一の態様にかかる非接触電力伝送方法は、給電装置が有するコイルによって発生させる磁界により、前記給電装置から受電装置に非接触で送信電力を給電する非接触電力伝送方法であって、前記給電装置に接続された電源の入力の大きさを検知し、前記磁界は前記電源からの入力に基づく供給電流により前記コイルにおいて発生され、前記電源の入力の大きさの検知結果に基づいて、所定時間における前記入力の大きさの変化値が第1所定値以上であり第2所定値より小さいとき前記送信電力を小さくさせ、一方、前記変化値が前記第2所定値以上のとき前記送信電力を停止させる。 A contactless power transmission device according to one aspect of the present invention is a contactless power transmission device that supplies power to a power receiving device by a magnetic field, the detection unit detecting the magnitude of an input from a power source, Based on a detection result of the coil that generates the magnetic field by a supply current based on an input from a power source, and a detection result of the detection unit, a change value of the input at a predetermined time is greater than or equal to a first predetermined value and is greater than a second predetermined value. A control unit configured to control the supply current to reduce the magnetic field when it is small, and to stop the magnetic field by controlling the supply current when the change value is equal to or greater than the second predetermined value; Prepare. A contactless power transmission method according to one aspect of the present invention is a contactless power transmission method in which transmission power is supplied from a power supply device to a power reception device in a contactless manner by a magnetic field generated by a coil included in the power supply device. The magnitude of the input of the power source connected to the power supply device is detected, and the magnetic field is generated in the coil by a supply current based on the input from the power source, and based on the detection result of the magnitude of the input of the power source When the change value of the magnitude of the input at a predetermined time is greater than or equal to a first predetermined value and less than a second predetermined value, the transmission power is decreased, while when the change value is greater than or equal to the second predetermined value, Stop transmission power.
1次コイルと2次コイルは、間隔を有して対向しているため、1次コイルから見た2次コイルとの磁気結合度は低く、見かけ上のインピーダンスは小さい状態になっている。つまり、共振の先鋭度(Q)が高く、入力電力や出力電力等の周波数特性が非常に急峻となる。 Since the primary coil and the secondary coil are opposed to each other with a gap, the degree of magnetic coupling with the secondary coil viewed from the primary coil is low, and the apparent impedance is small. That is, the sharpness (Q) of resonance is high, and frequency characteristics such as input power and output power become very steep.
整流部と負荷であるバッテリー等を接続するようなリレーに不具合が発生し、突然負荷開放となった場合や、2次コイルの短絡破壊等が発生した場合等、1次コイルから見た見かけ上のインピーダンスが変化した際には、急激に入力電力が増加したり、減少する。 Apparently seen from the primary coil, such as when a failure occurs in the relay that connects the rectifier and the battery that is the load, and the load suddenly opens, or when the secondary coil is short-circuited, etc. When the impedance changes, the input power increases or decreases abruptly.
本発明によれば、受電装置に対して磁界により電力を給電する非接触電力伝送装置であって、電源からの入力の大きさを検知する検知部と、前記電源からの入力に基づく供給電流により前記磁界を発生するコイルと、前記検知部の検知結果に基づき、所定時間における前記入力の大きさの変化値が第1所定値以上であり第2所定値より小さいとき、前記供給電流を制御することで前記磁界を小さくさせ、一方、前記変化値が前記第2所定値以上のとき、前記供給電流を制御することで前記磁界を停止させる制御部と、を備えるため、無線通信によることなく、2次コイルや整流部等の異常を検知し、速やかに安全な動作に移行することができる。 According to the present invention, there is provided a non-contact power transmission device that supplies power to a power receiving device by a magnetic field, and includes a detection unit that detects a magnitude of an input from a power source and a supply current based on the input from the power source. Based on the coil that generates the magnetic field and the detection result of the detection unit, the supply current is controlled when a change value of the magnitude of the input at a predetermined time is equal to or larger than a first predetermined value and smaller than a second predetermined value. And a control unit that stops the magnetic field by controlling the supply current when the change value is greater than or equal to the second predetermined value. Abnormalities such as the secondary coil and the rectifying unit can be detected, and the operation can be promptly shifted to a safe operation.
本発明の一の態様にかかる非接触電力伝送装置は、受電装置に対して磁界により電力を給電する非接触電力伝送装置であって、電源からの入力の大きさを検知する検知部と、前記電源からの入力に基づく供給電流により前記磁界を発生するコイルと、前記検知部の検知結果に基づき、所定時間における前記入力の大きさの変化値が第1所定値以上であり第2所定値より小さいとき、前記供給電流を制御することで前記磁界を小さくさせ、一方、前記変化値が前記第2所定値以上のとき、前記供給電流を制御することで前記磁界を停止させる制御部と、を備える。 A contactless power transmission device according to one aspect of the present invention is a contactless power transmission device that supplies power to a power receiving device by a magnetic field, the detection unit detecting the magnitude of an input from a power source, Based on a detection result of the coil that generates the magnetic field by a supply current based on an input from a power source, and a detection result of the detection unit, a change value of the input at a predetermined time is greater than or equal to a first predetermined value and is greater than a second predetermined value. A control unit configured to control the supply current to reduce the magnetic field when it is small, and to stop the magnetic field by controlling the supply current when the change value is equal to or greater than the second predetermined value; Prepare.
このような構成により、制御部は所定時間における入力の大きさの変化値が第1所定値以上であり第2所定値より小さいとき、供給電流を制御することで磁界を小さくさせ、一方、変化値が第2所定値以上のとき、供給電流を制御することで磁界を停止させるため、無線通信によることなく、2次コイルや整流部等の異常を検知し、速やかに安全な動作に移行することができる。 With such a configuration, the control unit reduces the magnetic field by controlling the supply current when the change value of the input magnitude at the predetermined time is equal to or larger than the first predetermined value and smaller than the second predetermined value. When the value is greater than or equal to the second predetermined value, the magnetic field is stopped by controlling the supply current, so that abnormalities such as the secondary coil and the rectifying unit are detected without using wireless communication, and a safe operation is immediately performed. be able to.
(実施の形態)
以下、本発明の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明に係る非接触電力伝送装置のブロック図である。また、図2および図3は車両が駐車スペースに設置された状態の外観図である。図1、図2および図3に示されるように、非接触電力伝送装置は、例えば駐車スペースに設置される給電装置1と、例えば電気推進車両に搭載される受電装置8とで構成される。
FIG. 1 is a block diagram of a non-contact power transmission apparatus according to the present invention. 2 and 3 are external views of the vehicle installed in the parking space. As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the non-contact power transmission device includes a
給電装置1は、交流電源2に接続される1次側整流回路3と、インバータ部4と、地上側コイルユニット5と、制御部(例えば、マイコン)6と、入力検知部(例えば、入力電流を検知するカレントトランス)23とを備え、1次側整流回路3とインバータ部4とで高周波電源である電力制御装置7を構成している。また、受電装置8は、車両側コイルユニット9と、電力を整流する整流部である2次側整流回路10と、負荷であるバッテリー11と、制御部(例えば、マイコン)12とを備えている。
The
給電装置1において、交流電源2は、低周波交流電源である200V商用電源であり、1次側整流回路3の入力端に接続され、1次側整流回路3の出力端はインバータ部4の入力端に接続され、インバータ部4の出力端は地上側コイルユニット5に接続されている。一方、受電装置8においては、車両側コイルユニット9の出力端は2次側整流回路10の入力端に接続され、2次側整流回路10の出力端はバッテリー11に接続されている。
In the
また、地上側コイルユニット5は地上に敷設され、電力制御装置7は、例えば地上側コイルユニット5から所定距離だけ離隔した位置に立設される(図2参照)。一方、車両側コイルユニット9は、例えば車体底部(例えば、シャーシ)に取り付けられる。
The ground
地上に敷設された地上側コイルユニット5内部には、1次コイルである地上側コイル13と、地上側共振コンデンサ14が配置されている。地上側コイル13と地上側共振コンデンサ14は直列接続されており、それぞれの他方の端子はインバータ部4出力端に接続されている。
Inside the ground
同様に、車体底部に取り付けられた車両側コイルユニット9内部には、2次コイルである車両側コイル15と、車両側共振コンデンサ16が配置されている。車両側コイル15と車両側共振コンデンサ16は直列接続されており、それぞれの他方の端子は2次側整流回路10の入力端に接続されている。
Similarly, a
地上側コイル13と地上側共振コンデンサ14の共振周波数、車両側コイル15と車両側共振コンデンサ16の共振周波数は、ほぼ同一となるように設定されている。具体的には、本実施の形態では、地上側コイル13、及び車両側コイル15の巻き数は30ターンとしている。なお、後述する図4では、地上側コイル13および車両側コイル15の巻き数は簡略化して記載している。
The resonance frequency of the
図4は、本実施の形態の非接触電力伝送装置の地上側コイルユニット5と車両側コイルユニット9における、特に地上側コイル13と車両側コイル15の部分の断面図である。図4に示すように、地上側コイルユニット5は、地上側に固定されたベース17と、ベース17上に配置された地上側コイル13と、地上側コイル13を覆う筐体であるカバー18とを備えている。車両側コイルユニット9は、車体に固定されたベース19と、ベース19上に配置された車両側コイル15と、車両側コイル15を覆う筐体であるカバー20とを備えている。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the ground-
地上側コイル13は、コイル線21をスパイラル状に複数回巻回することにより形成されており、同様に車両側コイル15は、コイル線22をスパイラル状に複数回巻回することにより形成されている。地上側コイル13と車両側コイル15は、それぞれ平板円形状で、ほぼ同じ外径、内径になるようにしている。地上側コイル13および車両側コイル15のコイル線21、22は、リッツワイヤを用いているが、他の導電線を用いてもよい。
The
上記構成において、給電装置側制御部6は、受電装置側制御部12と無線通信を行い、受電装置側制御部12は、検知したバッテリー11の残電圧に応じて電力指令値を決定し、決定した電力指令値を給電装置側制御部6に送信する。また同時に、バッテリー11の電圧及び電流と、それらから演算される受電電力を給電装置側制御部6に送信する。給電装置側制御部6は、受信した電力指令値と実際の受電電力を比較し、給電装置1の定格入力電力を超えない範囲で、電力指令値通りの受電電力が得られるようにインバータ部4を駆動する。
In the above configuration, the power feeding device
具体的には、給電装置側制御部6は、地上側コイル13と地上側共振コンデンサ14の共振周波数、車両側コイル15と車両側共振コンデンサ16の共振周波数から所定の幅離れた高い周波数でインバータ部4の駆動を開始する。共振周波数から離れた高い周波数で駆動を開始するのは、共振周波数から外れているために、地上側コイル13及びインバータ部4から見たインピーダンスが高くなり、出力電力を低く抑えて、駆動開始直後の過渡的な過負荷動作状態(過電圧や過電流)を回避することができるためである。
Specifically, the power feeding device
その後、給電装置側制御部6は、インバータ部4の駆動周波数を徐々に低下させ、共振周波数へ近づけていく。地上側コイル13及びインバータ部4から見たインピーダンスが低下し、徐々に受電電力が上昇する。
Thereafter, the power feeding device
給電中、受電装置側制御部12は受電電力を検知し、バッテリー11に過電流や過電圧がかからないように、給電装置側制御部6への電力指令値を変更する。
During power feeding, the power receiving device
また、給電装置1において、入力検知部であるカレントトランス23は、給電装置1に入力される入力電流の大きさに応じた電圧を出力し、その後出力電圧を整流する回路(図示せず)を経由して、給電装置側制御部6に入力電流の大きさに応じた検知信号が出力する。給電装置側制御部6は、検知信号から入力電流の大きさを認識し、給電装置1が接続される商用電源の電圧とから入力電力を推定し、定格入力電力を超えないよう、自律的に受電装置8への送電電力を制限するべく、インバータ部4を制御する。入力電力が定格入力電力を超えた場合、または受電装置8の受電電力が電力指令値を超えた場合には、インバータ部4の駆動周波数を高くし、また、入力電力が定格入力電力に達しておらず、受電装置8の受電電力も電力指令値に達していない場合には、インバータ部4の駆動周波数を低くする。
In the
図2および図3に示されるように、給電装置1から受電装置8に給電するに際し、車両側コイルユニット9は、車体(車両)を適宜移動させることで地上側コイルユニット5に対向して配置され、給電装置側制御部6がインバータ部4を駆動制御することで、地上側コイル13から高周波磁界が発生する。車両側コイル15には、対向して配置される地上側コイル13の磁界によって誘導起電力が発生し、車両側コイル15に高周波電流が誘起される。受電装置8は、この高周波電流を利用して電力を取り出し、取り出した電力でバッテリー11を充電する。
As shown in FIGS. 2 and 3, when power is supplied from the
このとき、給電装置側制御部6と受電装置側制御部12は、外部からのノイズ等による誤動作、混信を防ぐため、互いにペアリングし、認証信号を送受信しながら情報のやり取りを行う。また同時に、他者による無線通信の傍受や、故意に送信される誤情報の受信を防ぐため、情報は暗号化して無線通信され、受信側では復号化の処理を行う。そのため、給電装置側制御部6と受電装置側制御部12の無線通信部分は、処理が非常に集中している。また、無線通信速度を増加させた場合、無線通信周波数帯域が広がって、同じ周波数帯で通信している他チャンネルの無線通信に影響を及ぼしたり、給電装置側制御部6及び受電装置側制御部12の無線通信部分の発熱増加につながる可能性がある。
At this time, the power supply device
従って、他の無線通信への影響を抑制しつつ、外来ノイズから受ける影響も低減しなければならず、無線通信でやり取りできる情報量と速度には限度が生じる。 Therefore, it is necessary to reduce the influence of external noise while suppressing the influence on other wireless communication, and there is a limit to the amount and speed of information that can be exchanged by wireless communication.
一方、地上側コイル13と車両側コイル15は対向しているものの距離があいているため、地上側コイル13から見た車両側コイル15との磁気結合度は低く、見かけ上のインピーダンスは小さい状態になっている。つまり、共振の先鋭度(Q)が高く、入力電力や出力電力等の周波数特性が非常に急峻である。
On the other hand, since the
例えば、車両側コイル15がレアショートや断線等によりインダクタンスが変化した場合、車両側部品の不具合により開放/短絡となった場合等、地上側コイル13から見た見かけ上のインピーダンスが変化することによって、入力電力、出力電力等の周波数特性が変化し、インバータ部4が動作している周波数で急激に入力電力が増加したり、減少したりする。
For example, when the inductance of the vehicle-
図5は、横軸が周波数、縦軸が入力電力を示したグラフである。例えば、車両側コイル15がレアショートにより短絡した場合、インダクタンスが小さくなるために、共振周波数が高くなり、入力電力の周波数特性が周波数の高い方へ変化する。そのため、インバータ部4が同じ周波数での動作を継続すると、急激に入力電力が増加する。一方、受電装置8の部品が開放破壊した場合、地上側コイル13から見たインピーダンスが変化し、共振周波数が低くなり、入力電力の周波数特性が周波数の低い方へ変化する。そのため、この場合は急激に入力電力が減少する。
FIG. 5 is a graph in which the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents input power. For example, when the
前述の不具合等により受電装置8が受電する電力、電圧、電流も大きく変化するため、受電装置側制御部12は、電力、電圧、電流の変化を検知して無線通信によって給電装置側制御部6へ情報伝達することは可能である。
Since the power, voltage, and current received by the
しかしながら、異常時における受電装置8が受電する電力、電圧、電流の変化は、数100μsec程度の非常に速い変化であり、他の通信への影響を抑制しつつ相互認証や暗号化、復号化を行う無線通信が、電力、電圧、電流の変化する速度よりも十分早い速度を確保することは困難である。無線通信による情報伝達が間に合わなかった場合、過剰な入力電力による2次的な給電装置1や受電装置8の部品損傷につながる虞がある。
However, changes in the power, voltage, and current received by the
本実施の形態では、給電装置1に、入力検知部であるカレントトランス23を備えている。カレントトランス23の検知信号は、給電装置側制御部6に入力される。図6は、給電装置側制御部6が認識している、給電動作中の入力電流と入力電流の変化幅の絶対値の時間変化を示したグラフである。図6に示すように、給電装置側制御部6は、所定の時間間隔で入力電流の大きさに応じた検知信号をAD変換し、認識している。また、給電装置側制御部6は、所定の時間内に許容できる入力電流の変化幅のしきい値を内部に保持しており、今回AD変換して認識した入力電流と、それまでにAD変換して認識した入力電流とを比較して、許容できる変化幅のしきい値を超えているかどうかの判定を行う。許容できる変化幅のしきい値を超えていた場合、給電装置側制御部6は、受電装置側制御部12からの無線通信とは無関係に、すみやかにインバータ部4の駆動を停止し、受電装置8への給電を停止する。したがって、車両側コイル15がレアショートや断線によりインダクタンスが変化した場合、車両側部品の不具合により開放/短絡となった場合等、地上側コイル13から見た見かけ上のインピーダンスが変化することによって、入力電力が急激に増加/減少したり、受電装置8が受電する電力が急激に増加/減少しても、確実に受電装置8への給電を停止することが可能である。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、入力検知部にカレントトランス23を使用した例を挙げたが、例えば図7に示すように、交流電源2と給電装置1を接続する電力ラインに直列に抵抗24を挿入し、抵抗24端子間に発生する電圧を検知することにより入力の大きさを検知してもよい。給電装置1に応じた適切な入力検知部を設置すればよい。
In the present embodiment, an example in which the
また、給電装置側制御部6は、入力の大きさの許容できる変化幅のしきい値を超えていた場合、すみやかにインバータ部4の駆動を停止する例を挙げたが、これに限定するものではない。図8は、図6と同様に、給電装置側制御部6が認識している、給電動作中の入力電流と入力電流の変化幅の絶対値の時間変化を示したグラフである。
Moreover, although the electric power feeder
例えば、受電装置8とバッテリー11の間には、車両側機器であるヒーター等が接続され、車両側の制御部によって動作/停止される場合にも、地上側コイル13から見た見かけ上のインピーダンスが変化するため、同様の入力電力や受電電力等の変化が発生する。ただし、部品不具合等による開放/短絡と比較して、変化が小さいために入力の大きさの変化も小さくなる。従って、給電装置側制御部6は、入力の大きさを許容できる変化幅の第1のしきい値と、第1のしきい値よりも許容できる変化幅を大きくした第2のしきい値を有し、車両側機器の動作等によって入力の大きさの変化幅が第1のしきい値を超え、第2のしきい値を超えなかった場合には、インバータ部4の駆動を停止せず、入力電力が小さくなるよう制御を行い、部品不具合等によって入力の大きさの変化幅が第2のしきい値を超えた場合には、速やかにインバータ部4の駆動を停止する制御を行うことによって、給電装置1の停止回数を削減し、安定した給電を継続することが可能となる。
For example, an apparent impedance viewed from the
また、通常、図9に示すように、受電装置8とバッテリー11間には、他の車両側機器との電気的干渉を避けるために、導通/遮断を切り替える接続部であるリレー25が設けられる。このリレー25は、受電装置側制御部12によって導通/遮断を切り替えるよう制御されており、給電装置1から受電装置8への電力伝送中は導通され、それ以外には遮断されるようになっている。給電装置1から受電装置8への電力伝送中に、車両に衝撃が加わった場合や、受電装置側制御部12の電源電圧が低下した場合等、リレー25が導通すべきタイミングで遮断されてしまうと、バッテリー11との接続が切断されるために地上側コイル13から見た見かけ上のインピーダンスが大きく変化し、入力電力や受電電力等の変化が発生する。
In addition, as shown in FIG. 9, a
このような場合であっても、給電装置側制御部6は検知が可能であり、問題なく停止することが可能であるため、受電装置8とバッテリー11間に設置される導通/遮断を切り替える接続部であるリレー25の誤動作検知を兼ねることができる。
Even in such a case, the power supply device
また、受電装置8が受電する電力や、バッテリー11の容量、地上側コイル13と車両側コイル15間の距離や磁気結合度によって、バッテリー11電圧の変化速度が異なる。図10は、図6および図8と同様に、給電装置側制御部6が認識している、給電動作中の入力電流と入力電流の変化幅の絶対値の時間変化を示したグラフである。
The rate of change of the voltage of the battery 11 varies depending on the power received by the
バッテリー11電圧の変化は、地上側コイル13から見た見かけ上のインピーダンス変化になるため、例えば給電装置側制御部6のインバータ部4の制御がバッテリー11電圧の変化に対して遅い場合には、入力電力や受電電力等の変化が発生することになる。そのため、給電装置側制御部6は、正常動作で発生し得るバッテリー11の電圧変化等による見かけ上のインピーダンス変化による入力の大きさの変化の時間に対して短い時間で発生する変化に対してしきい値を設定すれば、異常時だけを検知することが可能となる。例えば、正常動作で発生し得る所定の時間内の入力の大きさの変化幅に対して、給電装置側制御部6が持つ、所定の時間内に許容できる入力の大きさの変化幅のしきい値を大きく設定することによって異常時だけを検知することが可能となる。
Since the change in the voltage of the battery 11 becomes an apparent impedance change seen from the
なお、本実施の形態では、入力の大きさの変化により異常時を検知する例を挙げた。例えば、地上側コイル13や車両側コイル15に流れる電流、または発生する電圧を検知する場合、これらの電流、電圧は見かけ上のインピーダンスと入力電力に依存するものであるため、正常動作時に比べて何らかの不具合等により見かけ上のインピーダンスが下がった結果、入力電力の周波数特性が変化して入力電力が下がると、コイル電流、電圧の変化がほとんどなくなってしまい、異常時の検知ができない場合が生じる。そのため、入力の大きさで検知することが望ましい。
In the present embodiment, an example is given in which an abnormal time is detected by a change in the size of an input. For example, when detecting the current flowing through the
なお、上述の説明では、給電装置1が地上側に配置され、受電装置8が車両に搭載される場合を例として説明したが、受電装置が地上側に配置され、給電装置が車両側に配置される構成に対しても、本発明を適用できる。
In the above description, the case where the
なお、上記様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 It is to be noted that, by appropriately combining any of the above-described various embodiments, the effects possessed by them can be produced.
本発明によれば、無線通信によることなく、2次コイルや整流部等の異常を検知し、速やかに安全な動作に移行することができるため、例えば電気自動車やプラグインハイブリッド車のような電気推進車両の充電等に用いられる非接触電力伝送の給電装置および受電装置に適用できる。 According to the present invention, an abnormality such as a secondary coil or a rectifying unit can be detected and the operation can be quickly shifted to a safe operation without using wireless communication. For example, an electric vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle can be used. The present invention can be applied to a power supply device and a power receiving device for non-contact power transmission used for charging a propulsion vehicle.
2 交流電源
6 給電装置側制御部
7 高周波電源(電力制御装置)
10 2次側整流回路
11 負荷(バッテリー)
13 1次コイル(地上側コイル)
15 2次コイル(車両側コイル)
23 入力検知部(カレントトランス)
2
10 Secondary rectifier circuit 11 Load (battery)
13 Primary coil (ground side coil)
15 Secondary coil (vehicle side coil)
23 Input detector (current transformer)
Claims (7)
電源からの入力の大きさを検知する検知部と、
前記電源からの入力に基づく供給電流により前記磁界を発生するコイルと、
前記検知部の検知結果に基づき、所定時間における前記入力の大きさの変化値が第1所定値以上であり第2所定値より小さいとき、前記供給電流を制御することで前記磁界を小さくさせ、一方、前記変化値が前記第2所定値以上のとき、前記供給電流を制御することで前記磁界を停止させる制御部と、
を備える非接触電力伝送装置。 A non-contact power transmission device that supplies power to a power receiving device by a magnetic field,
A detector that detects the magnitude of the input from the power supply;
A coil for generating the magnetic field by a supply current based on an input from the power source;
Based on the detection result of the detection unit, when the change value of the magnitude of the input at a predetermined time is equal to or larger than a first predetermined value and smaller than a second predetermined value, the magnetic field is reduced by controlling the supply current, On the other hand, when the change value is equal to or greater than the second predetermined value, a control unit that stops the magnetic field by controlling the supply current;
A non-contact power transmission device comprising:
請求項1に記載の非接触電力伝送装置。 When the change value is equal to or greater than the first predetermined value and smaller than the second predetermined value, the control unit reduces the magnetic field by decreasing the supply current, and the change value is equal to or greater than the second predetermined value. At that time, the magnetic field is stopped by stopping the supply current.
The contactless power transmission device according to claim 1.
請求項1に記載の非接触電力伝送装置。 A high-frequency power supply, and an input from the power supply is converted into the supply current by the high-frequency power supply;
The contactless power transmission device according to claim 1.
前記検知部は、前記入力電流の大きさに応じた検知信号を前記制御部へ出力し、
前記制御部は、前記検知信号に基づいて前記入力電流の大きさを判定する、
請求項1に記載の非接触電力伝送装置。 The input from the power source is an input current,
The detection unit outputs a detection signal corresponding to the magnitude of the input current to the control unit,
The controller determines the magnitude of the input current based on the detection signal;
The contactless power transmission device according to claim 1.
前記給電装置に接続された電源の入力の大きさを検知し、
前記磁界は前記電源からの入力に基づく供給電流により前記コイルにおいて発生され、
前記電源の入力の大きさの検知結果に基づいて、所定時間における前記入力の大きさの変化値が第1所定値以上であり第2所定値より小さいとき前記送信電力を小さくさせ、一方、前記変化値が前記第2所定値以上のとき前記送信電力を停止させる、
非接触電力伝送方法。 A non-contact power transmission method of feeding transmission power from the power feeding device to the power receiving device in a non-contact manner by a magnetic field generated by a coil included in the power feeding device,
Detecting the input size of the power supply connected to the power supply device,
The magnetic field is generated in the coil by a supply current based on input from the power source;
Based on the detection result of the input magnitude of the power source, the transmission power is reduced when a change value of the input magnitude at a predetermined time is equal to or greater than a first predetermined value and smaller than a second predetermined value, Stopping the transmission power when a change value is equal to or greater than the second predetermined value;
Non-contact power transmission method.
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