JP6372444B2

JP6372444B2 - Contactless power transmission equipment

Info

Publication number: JP6372444B2
Application number: JP2015156075A
Authority: JP
Inventors: 崇弘三澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: JP2017034948A

Description

この発明は、非接触送電装置に関し、特に、受電装置に非接触で送電する非接触送電装置における電力制御技術に関する。 The present invention relates to a contactless power transmission device, and more particularly, to a power control technique in a contactless power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner.

従来から送電装置から受電装置に非接触で電力を送電する非接触電力伝送システムが知られている（特許文献１〜６参照）。送電装置は、送電コイルを含み、受電装置は、受電コイルを含む。 Conventionally, a non-contact power transmission system that transmits power from a power transmission device to a power reception device in a non-contact manner is known (see Patent Documents 1 to 6). The power transmission device includes a power transmission coil, and the power reception device includes a power reception coil.

たとえば、特開２０１４−２０７７９５号公報（特許文献６）に開示される非接触給電システムにおいて、給電装置は、送電コイルと、インバータと、制御部とを備える。送電コイルは、車両に搭載された受電コイルへ非接触で送電する。インバータは、駆動周波数に応じた交流電流を生成して送電コイルへ出力する。制御部は、バッテリへの充電電力指令とバッテリへの出力電力とを車両側から取得し、出力電力が充電電力指令に追従するようにインバータの駆動周波数をフィードバック制御する（特許文献６参照）。 For example, in the non-contact power feeding system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-207795 (Patent Document 6), the power feeding device includes a power transmission coil, an inverter, and a control unit. The power transmission coil transmits power in a non-contact manner to a power reception coil mounted on the vehicle. An inverter produces | generates the alternating current according to a drive frequency, and outputs it to a power transmission coil. The control unit obtains the charging power command to the battery and the output power to the battery from the vehicle side, and feedback controls the drive frequency of the inverter so that the output power follows the charging power command (see Patent Document 6).

特開２０１３−１５４８１５号公報JP2013-154815A 特開２０１３−１４６１５４号公報JP2013-146154A 特開２０１３−１４６１４８号公報JP2013-146148A 特開２０１３−１１０８２２号公報JP 2013-110822 A 特開２０１３−１２６３２７号公報JP 2013-126327 A 特開２０１４−２０７７９５号公報JP 2014-207795 A

インバータが、電圧形のインバータであり、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する場合に、インバータ出力電圧のデューティ（duty）を調整することによって送電電力を制御することができる。また、インバータの駆動周波数を調整することによって、一次コイル（送電コイル）に流れる一次コイル電流を制御することができる。 When the inverter is a voltage-type inverter, and the transmission power corresponding to the drive frequency is supplied to the power transmission unit, the transmission power can be controlled by adjusting the duty of the inverter output voltage. Moreover, the primary coil current which flows into a primary coil (power transmission coil) can be controlled by adjusting the drive frequency of an inverter.

詳しくは後述するが、非接触電力伝送システムにおいては、送電電力が一定である場合に、一次コイル電流が小さくなるほど伝送効率が高くなることが分かっている。したがって、非接触電力伝送システムにおいては、送電装置による送電開始から早期に一次コイル電流が小さく制御されることが望ましい。 As will be described later in detail, in the non-contact power transmission system, it is known that when the transmitted power is constant, the transmission efficiency increases as the primary coil current decreases. Therefore, in the non-contact power transmission system, it is desirable that the primary coil current is controlled to be small early from the start of power transmission by the power transmission device.

一方、一次コイルと二次コイルとの位置関係が変化する等の環境変化により一次コイル電流が変化する場合がある。したがって、一次コイル電流のフィードバック制御のみでは、一次コイル電流が小さくなるインバータの駆動周波数の探索に時間がかかる可能性がある。送電装置による送電開始から早期に一次コイル電流を小さくするという課題及びその解決手段について、上記の特許文献１〜６では特に検討されていない。 On the other hand, the primary coil current may change due to an environmental change such as a change in the positional relationship between the primary coil and the secondary coil. Therefore, only the feedback control of the primary coil current may take a long time to search for the inverter drive frequency at which the primary coil current becomes small. The above-described Patent Documents 1 to 6 do not particularly examine the problem of reducing the primary coil current early from the start of power transmission by the power transmission device and the means for solving the problem.

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、送電開始から早期に一次コイル電流を小さくすることができる非接触送電装置を提供することである。 This invention was made in order to solve such a subject, The objective is to provide the non-contact power transmission apparatus which can make a primary coil current small at an early stage from the power transmission start.

この発明のある局面に従う非接触送電装置は、一次コイルと、電圧形のインバータと、制御部とを備える。一次コイルは、受電装置の二次コイルに非接触で送電するように構成される。電圧形のインバータは、一次コイルへ送電電力を供給する。制御部は、インバータを制御する。また、制御部は、第１の制御と第２の制御とを実行する。第１の制御は、インバータの出力電圧のデューティを調整することによって送電電力を目標電力に制御する。第２の制御は、インバータの駆動周波数を調整することによって、一次コイルに生じる一次コイル電流を制御する。そして、制御部は、目標電力において一次コイル電流が最小となるときの駆動周波数を示す第１の関係式から目標電力において一次コイル電流が最小となる駆動周波数を算出し、算出された駆動周波数を用いて第２の制御を実行する。第１の関係式は、駆動周波数と一次コイル電流との関係を示す第２の関係式から導出された関係式である。 A contactless power transmission device according to an aspect of the present invention includes a primary coil, a voltage source inverter, and a control unit. The primary coil is configured to transmit power to the secondary coil of the power receiving device in a contactless manner. The voltage-type inverter supplies transmission power to the primary coil. The control unit controls the inverter. The control unit executes first control and second control. In the first control, the transmission power is controlled to the target power by adjusting the duty of the output voltage of the inverter. The second control controls the primary coil current generated in the primary coil by adjusting the drive frequency of the inverter. Then, the control unit calculates a drive frequency at which the primary coil current is minimum at the target power from the first relational expression indicating the drive frequency when the primary coil current is minimum at the target power, and calculates the calculated drive frequency. To execute the second control. The first relational expression is a relational expression derived from the second relational expression indicating the relationship between the drive frequency and the primary coil current.

この非接触送電装置においては、一次コイル電流の制御（第２の制御）は、一次コイル電流が最小となる駆動周波数を示す第１の関係式から算出される駆動周波数を用いて実行される。第１の関係式から算出された駆動周波数でインバータを駆動したとしても必ずしも一次コイル電流は最小とはならないが、算出された駆動周波数が一次コイル電流が実際に最小となる駆動周波数の近傍に存在する可能性は高い。したがって、この非接触送電装置によれば、算出された駆動周波数が用いられずに最適な駆動周波数が探索される制御と比較して、インバータの駆動周波数を早期に一次コイル電流が小さくなる駆動周波数に設定することができる。 In this non-contact power transmission apparatus, the control of the primary coil current (second control) is executed using the drive frequency calculated from the first relational expression indicating the drive frequency at which the primary coil current is minimized. Even if the inverter is driven with the drive frequency calculated from the first relational expression, the primary coil current is not necessarily the minimum, but the calculated drive frequency exists in the vicinity of the drive frequency at which the primary coil current is actually minimum. There is a high possibility of doing. Therefore, according to this non-contact power transmission device, the driving frequency of the inverter is reduced to a driving frequency at which the primary coil current becomes early compared to the control in which the optimum driving frequency is searched without using the calculated driving frequency. Can be set to

この発明によれば、送電開始から早期に一次コイル電流を小さくすることができる非接触送電装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-contact power transmission device that can reduce the primary coil current early from the start of power transmission.

実施の形態における電力伝送システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a power transmission system in an embodiment. 送電部及び受電部の回路構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the circuit structure of a power transmission part and a power receiving part. 送電電力制御、ターンオン電流制御及び一次コイル電流制御の制御ブロック図である。It is a control block diagram of transmission power control, turn-on current control, and primary coil current control. 最適周波数ωopを用いた動作点探索動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operating point search operation | movement using the optimal frequency (omega) op. 動作点探索動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation point search operation | movement.

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

（電力伝送システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態による非接触送電装置が適用される電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、この電力伝送システムは、送電装置１０と、受電装置２０とを備える。受電装置２０は、たとえば、送電装置１０から供給され蓄えられた電力を用いて走行可能な車両等に搭載され得る。 (Configuration of power transmission system)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power transmission system to which a contactless power transmission device according to an embodiment of the present invention is applied. With reference to FIG. 1, the power transmission system includes a power transmission device 10 and a power reception device 20. The power receiving device 20 can be mounted on, for example, a vehicle that can travel using the electric power supplied and stored from the power transmitting device 10.

送電装置１０は、力率改善（ＰＦＣ（Power Factor Correction））回路２１０と、インバータ２２０と、フィルタ回路２３０と、送電部２４０とを含む。また、送電装置１０は、電源ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２５０と、通信部２６０と、電圧センサ２７０と、電流センサ２７２とをさらに含む。 The power transmission device 10 includes a power factor correction (PFC) circuit 210, an inverter 220, a filter circuit 230, and a power transmission unit 240. The power transmission device 10 further includes a power supply ECU (Electronic Control Unit) 250, a communication unit 260, a voltage sensor 270, and a current sensor 272.

ＰＦＣ回路２１０は、交流電源１００（たとえば系統電源）から受ける交流電力を整流及び昇圧してインバータ２２０へ供給するとともに、入力電流を正弦波に近づけることで力率を改善することができる。このＰＦＣ回路２１０には、公知の種々のＰＦＣ回路を採用し得る。なお、ＰＦＣ回路２１０に代えて、力率改善機能を有しない整流器を採用してもよい。 PFC circuit 210 rectifies and boosts AC power received from AC power supply 100 (for example, system power supply) and supplies it to inverter 220, and can improve the power factor by bringing the input current closer to a sine wave. Various known PFC circuits can be adopted as the PFC circuit 210. Instead of the PFC circuit 210, a rectifier that does not have a power factor improvement function may be employed.

インバータ２２０は、ＰＦＣ回路２１０から受ける直流電力を、所定の伝送周波数を有する送電電力（交流）に変換する。インバータ２２０によって生成された送電電力は、フィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ供給される。インバータ２２０は、電圧形インバータであり、インバータ２２０を構成する各スイッチング素子に逆並列に還流ダイオードが接続されている。インバータ２２０は、たとえば単相フルブリッジ回路によって構成される。 Inverter 220 converts the DC power received from PFC circuit 210 into transmitted power (AC) having a predetermined transmission frequency. The transmission power generated by the inverter 220 is supplied to the power transmission unit 240 through the filter circuit 230. The inverter 220 is a voltage source inverter, and a free wheel diode is connected in antiparallel to each switching element constituting the inverter 220. Inverter 220 is formed of, for example, a single-phase full bridge circuit.

フィルタ回路２３０は、インバータ２２０と送電部２４０との間に設けられ、インバータ２２０から発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路２３０は、たとえば、インダクタ及びキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。 Filter circuit 230 is provided between inverter 220 and power transmission unit 240 and suppresses harmonic noise generated from inverter 220. The filter circuit 230 is configured by, for example, an LC filter including an inductor and a capacitor.

送電部２４０は、伝送周波数を有する交流電力（送電電力）をインバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて受け、送電部２４０の周囲に生成される電磁界を通じて、受電装置２０の受電部３１０へ非接触で送電する。送電部２４０は、たとえば、受電部３１０へ非接触で送電するための共振回路を含む。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成され得る。 The power transmission unit 240 receives AC power (transmission power) having a transmission frequency from the inverter 220 through the filter circuit 230, and transmits power to the power reception unit 310 of the power reception device 20 in a non-contact manner through an electromagnetic field generated around the power transmission unit 240. To do. Power transmission unit 240 includes, for example, a resonance circuit for transmitting power to power reception unit 310 in a contactless manner. The resonant circuit can be constituted by a coil and a capacitor.

電圧センサ２７０は、インバータ２２０の出力電圧を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。電流センサ２７２は、インバータ２２０の出力電流を検出し、その検出値を電源ＥＣＵ２５０へ出力する。電圧センサ２７０及び電流センサ２７２の検出値に基づいて、インバータ２２０から送電部２４０へ供給される送電電力（すなわち、送電部２４０から受電装置２０へ出力される電力）が検出され得る。 Voltage sensor 270 detects the output voltage of inverter 220 and outputs the detected value to power supply ECU 250. Current sensor 272 detects the output current of inverter 220 and outputs the detected value to power supply ECU 250. Based on the detection values of the voltage sensor 270 and the current sensor 272, the transmission power supplied from the inverter 220 to the power transmission unit 240 (that is, the power output from the power transmission unit 240 to the power receiving device 20) can be detected.

電源ＥＣＵ２５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、送電装置１０における各種機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送の実行時に、インバータ２２０が送電電力（交流）を生成するようにインバータ２２０のスイッチング制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。 The power supply ECU 250 includes a central processing unit (CPU), a storage device, an input / output buffer, and the like (all not shown), receives signals from various sensors and devices, and controls various devices in the power transmission device 10. As an example, power supply ECU 250 performs switching control of inverter 220 so that inverter 220 generates transmission power (alternating current) when power transmission from power transmission device 10 to power reception device 20 is performed. The various controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

電源ＥＣＵ２５０により実行される主要な制御として、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送の実行時に、送電電力を目標電力に制御するためのフィードバック制御（以下「送電電力制御」とも称する。）を実行する。具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の出力電圧のデューティ（duty）を調整することによって、送電電力を目標電力に制御する。なお、出力電圧のデューティは、出力電圧波形（矩形波）の周期に対する正（又は負）の電圧出力時間の比として定義される。インバータ２２０のスイッチング素子（オン／オフデューティ０．５）の動作タイミングを変化させることによって、インバータ出力電圧のデューティを調整することができる。目標電力は、たとえば、受電装置２０の受電状況に基づいて生成され得る。この実施の形態では、受電装置２０において、受電電力の目標値と検出値との偏差に基づいて送電電力の目標電力が生成され、受電装置２０から送電装置１０へ送信される。 As main control executed by the power supply ECU 250, the power supply ECU 250 performs feedback control (hereinafter referred to as “transmission power control”) for controlling the transmission power to the target power when executing power transmission from the power transmission device 10 to the power reception device 20. To execute). Specifically, power supply ECU 250 controls the transmitted power to the target power by adjusting the duty of the output voltage of inverter 220. The duty of the output voltage is defined as the ratio of the positive (or negative) voltage output time to the period of the output voltage waveform (rectangular wave). By changing the operation timing of the switching element (on / off duty 0.5) of the inverter 220, the duty of the inverter output voltage can be adjusted. The target power can be generated based on the power reception status of the power receiving device 20, for example. In this embodiment, in the power receiving device 20, the target power of the transmitted power is generated based on the deviation between the target value of the received power and the detected value, and transmitted from the power receiving device 20 to the power transmitting device 10.

また、電源ＥＣＵ２５０は、上記の送電電力制御を実行するとともに、インバータ２２０におけるターンオン電流が制限値を超えないようにする制御（以下「ターンオン電流制御」とも称する。）を実行する。具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）を調整することによって、ターンオン電流が制限値を超えないように制御する。ターンオン電流とは、インバータ２２０の出力電圧の立上り時におけるインバータ２２０の出力電流の瞬時値である。ターンオン電流が正であると、インバータ２２０の還流ダイオードに逆方向のリカバリー電流が流れ、還流ダイオードにおいて発熱すなわち損失が発生する。そこで、ターンオン電流制御の上記制限値（ターンオン電流制限値）は、インバータ２２０の還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、基本的には０以下の所定値とされる（なお、リカバリー電流による損失が問題とならない程度に小さい正値に設定してもよい。）。 Further, power supply ECU 250 executes the above-described transmission power control and also executes control (hereinafter also referred to as “turn-on current control”) so that the turn-on current in inverter 220 does not exceed the limit value. Specifically, power supply ECU 250 performs control so that the turn-on current does not exceed the limit value by adjusting the drive frequency (switching frequency) of inverter 220. The turn-on current is an instantaneous value of the output current of the inverter 220 when the output voltage of the inverter 220 rises. If the turn-on current is positive, a recovery current in the reverse direction flows through the return diode of the inverter 220, and heat generation, that is, loss occurs in the return diode. Therefore, the limit value (turn-on current limit value) of the turn-on current control is set in a range in which no recovery current is generated in the free-wheeling diode of the inverter 220, and is basically set to a predetermined value of 0 or less (recovery current) It may be set to a small positive value so that loss due to is not a problem.)

また、電源ＥＣＵ２５０は、送電部２４０に含まれる一次コイル２４２（後述）に生じる一次コイル電流の制御（以下「一次コイル電流制御」とも称する。）を実行する。具体的には、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の駆動周波数を調整することによって、一次コイル電流を制御する。詳細については後述するが、非接触での電力伝送システムにおいて、一定の電力を伝送する場合には、一次コイル電流が小さいほど伝送効率が改善される。そこで、一次コイル電流制御においては、一次コイル電流が最小となるようにインバータ２２０の駆動周波数が調整される。 Further, power supply ECU 250 executes control of primary coil current generated in primary coil 242 (described later) included in power transmission unit 240 (hereinafter also referred to as “primary coil current control”). Specifically, power supply ECU 250 controls the primary coil current by adjusting the drive frequency of inverter 220. Although details will be described later, in a non-contact power transmission system, when constant power is transmitted, the transmission efficiency is improved as the primary coil current is smaller. Therefore, in the primary coil current control, the drive frequency of the inverter 220 is adjusted so that the primary coil current is minimized.

通信部２６０は、受電装置２０の通信部３７０と無線通信するように構成され、受電装置２０から送信される送電電力の目標値（目標電力）を受信するほか、送電の開始／停止や受電装置２０の受電状況等の情報を受電装置２０とやり取りする。 The communication unit 260 is configured to wirelessly communicate with the communication unit 370 of the power receiving device 20, receives a target value (target power) of transmitted power transmitted from the power receiving device 20, starts / stops power transmission, and receives the power 20 exchanges information such as the power reception status with the power receiving apparatus 20.

一方、受電装置２０は、受電部３１０と、フィルタ回路３２０と、整流部３３０と、リレー回路３４０と、蓄電装置３５０とを含む。また、受電装置２０は、充電ＥＣＵ３６０と、通信部３７０と、電圧センサ３８０と、電流センサ３８２とをさらに含む。 On the other hand, power reception device 20 includes a power reception unit 310, a filter circuit 320, a rectification unit 330, a relay circuit 340, and a power storage device 350. Power receiving device 20 further includes a charging ECU 360, a communication unit 370, a voltage sensor 380, and a current sensor 382.

受電部３１０は、送電装置１０の送電部２４０から出力される電力（交流）を非接触で受電する。受電部３１０は、たとえば、送電部２４０から非接触で受電するための共振回路を含む。共振回路は、コイルとキャパシタとによって構成され得る。受電部３１０は、受電した電力をフィルタ回路３２０を通じて整流部３３０へ出力する。 The power receiving unit 310 receives the power (AC) output from the power transmission unit 240 of the power transmission device 10 in a non-contact manner. Power reception unit 310 includes, for example, a resonance circuit for receiving power from power transmission unit 240 in a contactless manner. The resonant circuit can be constituted by a coil and a capacitor. The power receiving unit 310 outputs the received power to the rectifying unit 330 through the filter circuit 320.

フィルタ回路３２０は、受電部３１０と整流部３３０との間に設けられ、受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路３２０は、たとえば、インダクタ及びキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。整流部３３０は、受電部３１０によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３５０へ出力する。 The filter circuit 320 is provided between the power reception unit 310 and the rectification unit 330, and suppresses harmonic noise generated during power reception. The filter circuit 320 is configured by an LC filter including an inductor and a capacitor, for example. Rectifier 330 rectifies the AC power received by power receiver 310 and outputs the rectified power to power storage device 350.

蓄電装置３５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置３５０は、整流部３３０から出力される電力を蓄える。そして、蓄電装置３５０は、その蓄えられた電力を図示しない負荷駆動装置等へ供給する。 The power storage device 350 is a rechargeable DC power supply, and is configured by a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. The power storage device 350 stores the power output from the rectifying unit 330. Then, power storage device 350 supplies the stored power to a load driving device or the like (not shown).

リレー回路３４０は、整流部３３０と蓄電装置３５０との間に設けられ、送電装置１０による蓄電装置３５０の充電時にオンされる。 Relay circuit 340 is provided between rectifying unit 330 and power storage device 350 and is turned on when power storage device 350 is charged by power transmission device 10.

電圧センサ３８０は、整流部３３０の出力電圧（受電電圧）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電流センサ３８２は、整流部３３０からの出力電流（受電電流）を検出し、その検出値を充電ＥＣＵ３６０へ出力する。電圧センサ３８０及び電流センサ３８２の検出値に基づいて、受電部３１０による受電電力（すなわち、蓄電装置３５０の充電電力）を検出することができる。 Voltage sensor 380 detects the output voltage (power reception voltage) of rectification unit 330 and outputs the detected value to charging ECU 360. Current sensor 382 detects an output current (received current) from rectifying unit 330 and outputs the detected value to charging ECU 360. Based on the detection values of the voltage sensor 380 and the current sensor 382, the power received by the power receiving unit 310 (that is, the charging power of the power storage device 350) can be detected.

充電ＥＣＵ３６０は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、受電装置２０における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。 Charging ECU 360 includes a CPU, a storage device, an input / output buffer, and the like (all not shown), receives signals from various sensors and devices, and controls various devices in power reception device 20. The various controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

充電ＥＣＵ３６０により実行される主要な制御として、充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０からの受電中に、受電装置２０における受電電力が所望の目標値となるように、送電装置１０における送電電力の目標値（目標電力）を生成する。具体的には、充電ＥＣＵ３６０は、受電電力の検出値と目標値との偏差に基づいて、送電装置１０における送電電力の目標値を生成する。そして、充電ＥＣＵ３６０は、生成された送電電力の目標値（目標電力）を通信部３７０によって送電装置１０へ送信する。 As main control executed by the charging ECU 360, the charging ECU 360 receives the target value of the transmission power in the power transmission device 10 so that the received power in the power reception device 20 becomes a desired target value during power reception from the power transmission device 10. Target power). Specifically, charging ECU 360 generates a target value of transmitted power in power transmission device 10 based on the deviation between the detected value of received power and the target value. Then, the charging ECU 360 transmits the generated target value (target power) of the transmitted power to the power transmitting apparatus 10 through the communication unit 370.

通信部３７０は、送電装置１０の通信部２６０と無線通信するように構成され、充電ＥＣＵ３６０において生成される送電電力の目標値（目標電力）を送電装置１０へ送信するほか、電力伝送の開始／停止に関する情報を送電装置１０とやり取りしたり、受電装置２０の受電状況（受電電圧や受電電流、受電電力等）を送電装置１０へ送信したりする。また、詳細については後述するが、通信部３７０は、電源ＥＣＵ２５０による一次コイル電流制御のために必要な情報を送電装置１０へ送信する。具体的には、通信部３７０は、後述する二次コイル３１２のインダクタンス、抵抗３１６の抵抗値、キャパシタ３１４の容量値、及び蓄電装置３５０の内部抵抗を導出するために必要な情報を送電装置１０へ送信する。 The communication unit 370 is configured to wirelessly communicate with the communication unit 260 of the power transmission device 10, and transmits a target value (target power) of transmission power generated in the charging ECU 360 to the power transmission device 10, as well as the start / Information regarding the stop is exchanged with the power transmission device 10, and the power reception status (power reception voltage, power reception current, power reception power, etc.) of the power reception device 20 is transmitted to the power transmission device 10. Moreover, although mentioned later for details, the communication part 370 transmits the information required for the primary coil current control by power supply ECU250 to the power transmission apparatus 10. FIG. Specifically, the communication unit 370 transmits information necessary for deriving an inductance of a secondary coil 312 to be described later, a resistance value of the resistor 316, a capacitance value of the capacitor 314, and an internal resistance of the power storage device 350. Send to.

図２は、図１に示した送電部２４０及び受電部３１０の回路構成の一例を示した図である。図２を参照して、送電部２４０は、一次コイル２４２、キャパシタ２４４、及び抵抗２４６を含む。キャパシタ２４４は、送電電力の力率を補償するために設けられ、一次コイル２４２及び抵抗２４６に直列に接続される。抵抗２４６は、一次コイル２４２の巻線抵抗である。受電部３１０は、二次コイル３１２、キャパシタ３１４、及び抵抗３１６を含む。キャパシタ３１４は、受電電力の力率を補償するために設けられ、二次コイル３１２及び抵抗３１６に直列に接続される。抵抗３１６は、二次コイル３１２の巻線抵抗である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 2, power transmission unit 240 includes a primary coil 242, a capacitor 244, and a resistor 246. The capacitor 244 is provided to compensate the power factor of the transmission power, and is connected in series with the primary coil 242 and the resistor 246. The resistor 246 is a winding resistance of the primary coil 242. The power receiving unit 310 includes a secondary coil 312, a capacitor 314, and a resistor 316. Capacitor 314 is provided to compensate the power factor of the received power, and is connected in series to secondary coil 312 and resistor 316. The resistor 316 is a winding resistance of the secondary coil 312.

再び図１を参照して、この電力伝送システムにおいては、インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ送電電力（交流）が供給される。送電部２４０及び受電部３１０の各々は、コイルとキャパシタとを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部２４０及び受電部３１０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。 Referring to FIG. 1 again, in this power transmission system, transmission power (alternating current) is supplied from inverter 220 to power transmission unit 240 through filter circuit 230. Each of power transmission unit 240 and power reception unit 310 includes a coil and a capacitor, and is designed to resonate at a transmission frequency. The Q value indicating the resonance intensity of the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 is preferably 100 or more.

送電装置１０において、インバータ２２０から送電部２４０へ送電電力が供給されると、送電部２４０のコイルと受電部３１０のコイルとの間に形成される電磁界を通じて、送電部２４０から受電部３１０へエネルギー（電力）が移動する。受電部３１０へ移動したエネルギー（電力）は、フィルタ回路３２０及び整流部３３０を通じて蓄電装置３５０へ供給される。 In the power transmission device 10, when transmission power is supplied from the inverter 220 to the power transmission unit 240, the power transmission unit 240 transmits power to the power reception unit 310 through an electromagnetic field formed between the coil of the power transmission unit 240 and the coil of the power reception unit 310. Energy (electric power) moves. The energy (power) transferred to the power receiving unit 310 is supplied to the power storage device 350 through the filter circuit 320 and the rectifying unit 330.

（各制御の制御ブロックの説明）
図３は、電源ＥＣＵ２５０により実行される送電電力制御、ターンオン電流制御及び一次コイル電流制御の制御ブロック図である。図３を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、コントローラ４２０，４４０、及び最適周波数算出部４５０を含む。コントローラ４２０及び制御対象のインバータ２２０によって構成されるフィードバックループが、送電電力制御を構成する。また、コントローラ４４０及びインバータ２２０によって構成されるフィードバックループが、ターンオン電流制御及び一次コイル電流制御を構成する。なお、ターンオン電流制御及び一次コイル電流制御を構成するフィードバックループには、最適周波数算出部４５０により算出された最適周波数ωopが入力される。 (Description of control block for each control)
FIG. 3 is a control block diagram of transmission power control, turn-on current control, and primary coil current control executed by the power supply ECU 250. Referring to FIG. 3, power supply ECU 250 includes controllers 420 and 440 and an optimum frequency calculation unit 450. A feedback loop constituted by the controller 420 and the inverter 220 to be controlled constitutes transmission power control. In addition, a feedback loop including the controller 440 and the inverter 220 constitutes turn-on current control and primary coil current control. Note that the optimum frequency ωop calculated by the optimum frequency calculator 450 is input to the feedback loop constituting the turn-on current control and the primary coil current control.

コントローラ４２０は、目標電力Ｐｓｒから送電電力Ｐｓの検出値を減算し、目標電力Ｐｓｒと送電電力Ｐｓとの偏差に基づいて、インバータ２２０の出力電圧Ｖｏのデューティ指令値を生成する。送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに近づくように出力電圧Ｖｏのデューティが調整され、送電電力Ｐｓが目標電力Ｐｓｒに制御される。 The controller 420 subtracts the detected value of the transmission power Ps from the target power Psr, and generates a duty command value for the output voltage Vo of the inverter 220 based on the deviation between the target power Psr and the transmission power Ps. The duty of the output voltage Vo is adjusted so that the transmitted power Ps approaches the target power Psr, and the transmitted power Ps is controlled to the target power Psr.

コントローラ４４０は、ターンオン電流が制限値を超えない範囲でインバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）が最適周波数ωopに近づくようにインバータ２２０の駆動周波数指令値を生成する。詳しくは後述するが、最適周波数ωopとは、目標電力において一次コイル電流が最小となるときのインバータ２２０の駆動周波数を示す関係式から算出される駆動周波数であり、目標電力において一次コイル電流が最小となるときの駆動周波数のことである。最適周波数算出部４５０は、この関係式を用いて最適周波数ωopを算出し、算出した最適周波数ωopをコントローラ４４０に出力する。なお、ターンオン電流Ｉｔの検出値は、電圧センサ２７０（図１）により出力電圧Ｖｏの立上りが検知されたときの電流センサ２７２（図１）の検出値（瞬時値）である。なお、ターンオン電流制御は、必ずしもターンオン電流が制限値を超えないように制御される構成でなくてもよく、たとえば、ターンオン電流が所定の目標値（たとえば、０）となるように制御されるフィードバック制御であってもよい。 The controller 440 generates a drive frequency command value for the inverter 220 so that the drive frequency (switching frequency) of the inverter 220 approaches the optimum frequency ωop within a range where the turn-on current does not exceed the limit value. As will be described in detail later, the optimum frequency ωop is a drive frequency calculated from a relational expression indicating the drive frequency of the inverter 220 when the primary coil current is minimum at the target power, and the primary coil current is minimum at the target power. Is the drive frequency when The optimal frequency calculation unit 450 calculates the optimal frequency ωop using this relational expression, and outputs the calculated optimal frequency ωop to the controller 440. The detected value of the turn-on current It is the detected value (instantaneous value) of the current sensor 272 (FIG. 1) when the rising of the output voltage Vo is detected by the voltage sensor 270 (FIG. 1). Note that the turn-on current control does not necessarily have to be configured such that the turn-on current does not exceed the limit value. For example, the feedback is controlled so that the turn-on current becomes a predetermined target value (for example, 0). Control may also be used.

また、一次コイル電流制御において、コントローラ４４０は、最適周波数ωop近傍において、一次コイル電流Ｉ１が最小となるようにインバータ２２０の駆動周波数指令値を生成する。これにより、一次コイル電流Ｉ１は、最小となるように制御される。上述の関係式には、受電装置２０の性能により決まるパラメータが含まれている。したがって、電源ＥＣＵ２５０が把握する受電装置２０の性能と実際の性能とに差がある場合には、この関係式により算出された駆動周波数でインバータ２２０を駆動したとしても一次コイル電流が最小とはならない。よって、コントローラ４４０は、一次コイル電流Ｉ１を最小にする制御を行う必要がある。 In the primary coil current control, the controller 440 generates a drive frequency command value for the inverter 220 so that the primary coil current I1 is minimized in the vicinity of the optimum frequency ωop. Thereby, the primary coil current I1 is controlled to be minimized. The above relational expression includes parameters determined by the performance of the power receiving device 20. Therefore, when there is a difference between the performance of the power receiving device 20 grasped by the power supply ECU 250 and the actual performance, even if the inverter 220 is driven at the drive frequency calculated by this relational expression, the primary coil current is not minimized. . Therefore, the controller 440 needs to perform control to minimize the primary coil current I1.

このような電力伝送システムにおいては、伝送効率を改善するため、なるべく早期に一次コイル電流を小さくすることが望ましい。しかしながら、一次コイル２４２と二次コイル３１２との位置関係が変化する等の環境変化により一次コイル電流が変化することもある。したがって、一次コイル電流のフィードバック制御のみでは、一次コイル電流が小さくなるインバータ２２０の駆動周波数の探索に時間がかかる可能性がある。 In such a power transmission system, it is desirable to reduce the primary coil current as early as possible in order to improve transmission efficiency. However, the primary coil current may change due to environmental changes such as a change in the positional relationship between the primary coil 242 and the secondary coil 312. Therefore, only the feedback control of the primary coil current may take time to search for the drive frequency of the inverter 220 in which the primary coil current becomes small.

そこで、この実施の形態に従う非接触送電装置においては、目標電力における一次コイル電流が最小となるときのインバータ２２０の駆動周波数を示す関係式から目標電力における一次コイル電流が最小となる最適周波数ωopが算出され、算出された最適周波数ωopを用いて一次コイル電流が制御される。 Therefore, in the non-contact power transmission device according to this embodiment, the optimum frequency ωop at which the primary coil current at the target power is minimized is calculated from the relational expression indicating the drive frequency of the inverter 220 when the primary coil current at the target power is minimized. The primary coil current is controlled using the calculated optimum frequency ωop.

このように、この送電装置１０においては、最適周波数ωopが関係式を用いて予め算出されるフィードフォワード制御が実行される。上述の通り、この関係式により算出された最適周波数ωopでインバータ２２０を駆動したとしても必ずしも一次コイル電流は最小とはならないが、一次コイル電流が最小となるインバータ２２０の駆動周波数が最適周波数ωopの近傍に存在する可能性は高い。したがって、この送電装置１０によれば、予め最適周波数ωopを算出し、算出した最適周波数ωopを用いて一次コイル電流を制御することで、一次コイル電流が小さくなるインバータ２２０の駆動周波数を早期に見つけ得る。以下、最適周波数ωopを示す関係式、及び最適周波数ωopを用いたインバータ２２０の動作点探索方法について説明する。 Thus, in the power transmission device 10, feedforward control is performed in which the optimum frequency ωop is calculated in advance using the relational expression. As described above, even if the inverter 220 is driven at the optimum frequency ωop calculated by this relational expression, the primary coil current is not necessarily the minimum, but the drive frequency of the inverter 220 that minimizes the primary coil current is the optimum frequency ωop. There is a high possibility of being in the vicinity. Therefore, according to the power transmission device 10, the optimal frequency ωop is calculated in advance, and the primary coil current is controlled using the calculated optimal frequency ωop, so that the drive frequency of the inverter 220 at which the primary coil current is reduced can be found early. obtain. Hereinafter, a relational expression indicating the optimum frequency ωop and a method for searching for the operating point of the inverter 220 using the optimum frequency ωop will be described.

（一次コイル電流最小時の駆動周波数を示す関係式）
再び図２を参照して、一次コイル２４２及び二次コイル３１２のインダクタンスをそれぞれＬ１及びＬ２とする。抵抗２４６及び３１６の抵抗値をそれぞれｒ１及びｒ２とする。キャパシタ２４４及び３１４のコンデンサ容量をそれぞれＣ１及びＣ２とする。一次コイル電流及び二次コイル電流をそれぞれＩ１及びＩ２とする。そして、受電部３１０からみた負荷の等価抵抗をＲｌとする。 (Relational expression showing drive frequency when primary coil current is minimum)
Referring to FIG. 2 again, let L1 and L2 be the inductances of the primary coil 242 and the secondary coil 312 respectively. The resistance values of the resistors 246 and 316 are r1 and r2, respectively. The capacitor capacities of the capacitors 244 and 314 are C1 and C2, respectively. Let the primary coil current and the secondary coil current be I1 and I2, respectively. The equivalent resistance of the load viewed from the power reception unit 310 is R1.

こうした場合に、この電力伝送システムにおける伝送効率ηは、次の式（１）により表される。 In such a case, the transmission efficiency η in this power transmission system is expressed by the following equation (1).

この式（１）からも分かるように、一次コイル電流Ｉ１が小さいほど、伝送効率ηの値は大きくなる。 As can be seen from this equation (1), the value of the transmission efficiency η increases as the primary coil current I1 decreases.

式（１）の分母に含まれる項のうち、一次コイル電流Ｉ１が含まれる項に関して次の式（２）が成り立つ。 Of the terms included in the denominator of equation (1), the following equation (2) holds for the term including the primary coil current I1.

ここで、式（２）に含まれるＭは、一次コイル２４２と二次コイル３１２との相互インダクタンスを表す。また、ωは、一次コイル電流Ｉ１の周波数、すなわち、インバータ２２０の駆動周波数を表す。式（２）は、インバータ２２０の駆動周波数と一次コイル電流Ｉ１との関係を示す関係式ともいえる。二次コイル電流Ｉ２は、受電装置２０による受電電力が一定である場合には一定となる。したがって、受電装置２０による受電電力が一定であるとすると、式（２）の右項が最小となる場合の駆動周波数ωが最適周波数ωopということになる。式（２）をωで微分すると、ωの最小値ωop（最適周波数ωop）を次の式（３）のように表せる。 Here, M included in Expression (2) represents the mutual inductance between the primary coil 242 and the secondary coil 312. Further, ω represents the frequency of the primary coil current I1, that is, the drive frequency of the inverter 220. Equation (2) can also be said to be a relational expression showing the relationship between the drive frequency of the inverter 220 and the primary coil current I1. The secondary coil current I2 is constant when the power received by the power receiving device 20 is constant. Therefore, assuming that the power received by the power receiving device 20 is constant, the drive frequency ω when the right term of Equation (2) is minimum is the optimal frequency ωop. When the equation (2) is differentiated by ω, the minimum value ωop (optimum frequency ωop) of ω can be expressed as the following equation (3).

式（３）に含まれるパラメータの各々は、受電装置２０の性能に関わるパラメータである。電源ＥＣＵ２５０は、これらのパラメータの情報を通信部３７０，２６０を介して受電装置２０から受信することで最適周波数ωopを算出することができる。このうち、インダクタンスＬ２、コンデンサ容量Ｃ２、抵抗ｒ２は一定値である。受電部３１０からみた等価抵抗Ｒｌは、受電装置２０の受電電力の関数であり、受電電力の大きさによって変動する。受電装置２０の受電電力は、送電装置１０の送電電力と相関がある。したがって、最適周波数ωopは、送電装置１０による送電電力の大きさにより変動する。したがって、電源ＥＣＵ２５０は、目標電力に対する最適周波数ωopを算出し、算出した最適周波数ωopを用いて一次コイル電流制御を含む動作点探索を実行する。 Each of the parameters included in Expression (3) is a parameter related to the performance of the power receiving device 20. The power supply ECU 250 can calculate the optimum frequency ωop by receiving information on these parameters from the power receiving device 20 via the communication units 370 and 260. Among these, the inductance L2, the capacitor capacity C2, and the resistance r2 are constant values. The equivalent resistance Rl viewed from the power receiving unit 310 is a function of the received power of the power receiving device 20, and varies depending on the magnitude of the received power. The received power of the power receiving device 20 has a correlation with the transmitted power of the power transmitting device 10. Therefore, the optimum frequency ωop varies depending on the magnitude of the transmitted power by the power transmission device 10. Therefore, the power supply ECU 250 calculates the optimum frequency ωop for the target power, and performs an operating point search including primary coil current control using the calculated optimum frequency ωop.

次に、受電装置２０の性能に関わる情報を受信することにより算出された最適周波数ωopを用いてどのようにインバータ２２０の動作点探索を行うのかについて説明する。 Next, how to search for the operating point of the inverter 220 using the optimum frequency ωop calculated by receiving information related to the performance of the power receiving device 20 will be described.

（動作点探索）
図４は、最適周波数ωopを用いた動作点探索を説明するための図である。図４を参照して、横軸はインバータ２２０の駆動周波数（スイッチング周波数）を示し、縦軸はインバータ２２０の出力電圧のデューティを示す。点線ＰＬ１は、送電部２４０による送電電力の等高線を示す。この例において、送電部２４０による送電電力の目標電力は、点線ＰＬ１で示される電力に設定されている。一点鎖線ＩＬ１，ＩＬ２は、ターンオン電流が０となる等高線を示す。また、この実施の形態において、駆動周波数を操作することができる範囲である可動周波数帯は一部の範囲に限られている。 (Operating point search)
FIG. 4 is a diagram for explaining the operating point search using the optimum frequency ωop. Referring to FIG. 4, the horizontal axis indicates the drive frequency (switching frequency) of inverter 220, and the vertical axis indicates the duty of the output voltage of inverter 220. A dotted line PL <b> 1 indicates a contour line of transmitted power by the power transmission unit 240. In this example, the target power of the transmission power by the power transmission unit 240 is set to the power indicated by the dotted line PL1. Dotted lines IL1 and IL2 indicate contour lines where the turn-on current becomes zero. In this embodiment, the movable frequency band, which is the range in which the drive frequency can be manipulated, is limited to a part of the range.

斜線で示される領域Ｓ１は、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じる領域である。すなわち、領域Ｓ１に含まれるインバータ２２０の動作点では、ターンオン電流が０よりも大きくなり、インバータ２２０においてリカバリー電流が生じる。以下では、この領域Ｓ１を「禁止帯Ｓ１」とも称する。なお、この実施の形態では、禁止帯Ｓ１の境界は、ターンオン電流０のラインではなく、小さい正値のターンオン電流は許容するものとしている。 A region S <b> 1 indicated by hatching is a region where a recovery current is generated in the inverter 220. That is, at the operating point of the inverter 220 included in the region S1, the turn-on current becomes larger than 0, and a recovery current is generated in the inverter 220. Hereinafter, this region S1 is also referred to as “forbidden band S1”. In this embodiment, the boundary of the forbidden band S1 is not a line with a turn-on current 0, and a small positive value turn-on current is allowed.

この実施の形態においては、インバータ２２０の動作点は、最適周波数ωopに対応する点線ＰＬ１上の動作点Ｔ１に向けて制御される。 In this embodiment, the operating point of inverter 220 is controlled toward operating point T1 on dotted line PL1 corresponding to optimal frequency ωop.

また、この実施の形態においては、最適周波数ωopが、可動周波数帯の中央に位置する中央周波数ωcを基準に、下端周波数ｆＬに寄っているか、上端周波数ｆＨに寄っているかによりインバータ２２０の起動時の周波数（起動周波数）が決定される。具体的には、最適周波数ωopが下端周波数ｆＬに寄っている場合には、下端周波数ｆＬに起動周波数が設定され、最適周波数ωopが上端周波数ｆＨに寄っている場合には、上端周波数ｆＨに起動周波数が設定される。これは、最適周波数ωopに近い端部から動作点探索を行った方が、より早く動作点を最適値に設定できるからである。なお、最適周波数ωopは、インバータ２２０の起動処理の実行前に、受電装置２０の性能に関する各種情報が取得され、式（３）を用いて算出される。 Further, in this embodiment, when the inverter 220 is started up depending on whether the optimum frequency ωop is close to the lower end frequency fL or the upper end frequency fH with reference to the central frequency ωc located at the center of the movable frequency band. Frequency (startup frequency) is determined. Specifically, when the optimum frequency ωop is close to the lower end frequency fL, the start frequency is set to the lower end frequency fL, and when the optimum frequency ωop is close to the upper end frequency fH, the start is made to the upper end frequency fH. The frequency is set. This is because the operating point can be set to the optimum value earlier if the operating point search is performed from the end close to the optimal frequency ωop. Note that the optimum frequency ωop is calculated by using Equation (3) by acquiring various types of information regarding the performance of the power receiving device 20 before executing the startup process of the inverter 220.

また、この実施の形態においては、動作点のデューティが目標電力に達する前の段階で所定値以上の大きさのターンオン電流が所定時間以上生じた場合に、動作点探索を可動周波数帯における反対側の端部からやりなおす。ここで、ターンオン電流の大きさに関する所定値、及びターンオン電流が流れる時間に関する所定時間には、インバータ２２０内に生じるリカバリー電流によりインバータ２２０が故障しない程度の数値が設定される。 Further, in this embodiment, when a turn-on current greater than a predetermined value occurs for a predetermined time or more before the duty of the operating point reaches the target power, the operating point search is performed on the opposite side in the movable frequency band. Redo from the end of the. Here, in the predetermined value related to the magnitude of the turn-on current and the predetermined time related to the time during which the turn-on current flows, a numerical value is set such that the inverter 220 does not break down due to the recovery current generated in the inverter 220.

実線で示されるラインは、インバータ２２０の起動処理の実行時における動作点の推移の一例を示したものである。この例においては、最適周波数ωopは、中央周波数ωcを基準に下端周波数ｆＬに寄っている。したがって、起動周波数には、最初、下端周波数ｆＬが設定される。動作点は、下端周波数ｆＬから動作点Ｔ１に向けて制御される。動作点の制御が開始されると、動作点は禁止帯Ｓ１を通る。そして、動作点が動作点Ｍ１を通る時点で、所定値以上の大きさのターンオン電流が所定時間以上生じたとする。この場合には、下端周波数ｆＬを起動周波数とする動作点探索は中止され、反対側の端部である上端周波数ｆＨから動作点探索が再開される。 A line indicated by a solid line shows an example of the transition of the operating point when the startup process of the inverter 220 is executed. In this example, the optimum frequency ωop is close to the lower end frequency fL with reference to the center frequency ωc. Therefore, the lower end frequency fL is initially set as the activation frequency. The operating point is controlled from the lower end frequency fL toward the operating point T1. When the control of the operating point is started, the operating point passes through the forbidden band S1. Then, when the operating point passes through the operating point M1, it is assumed that a turn-on current greater than or equal to a predetermined value has occurred for a predetermined time or more. In this case, the operating point search using the lower end frequency fL as the starting frequency is stopped, and the operating point search is resumed from the upper end frequency fH that is the opposite end.

動作点は、上端周波数ｆＨから点線ＰＬ１に向けて制御され、点線ＰＬ１に達した後、ターンオン電流制御により、点線ＰＬ１上を最適周波数ωop側に制御される。そして、動作点は、ターンオン電流制御により、最適周波数ωopに最も近く、かつ、ターンオン電流が０以下となる動作点Ｍ２に制御される。動作点が動作点Ｍ２に制御されると、ターンオン電流制御に加えて、一次コイル電流制御が開始される。そして、正のターンオン電流が生じない範囲において、一次コイル電流が最小となる動作点の探索が行なわれ、この例では、動作点は動作点Ｍ３に制御される。 The operating point is controlled from the upper end frequency fH toward the dotted line PL1, and after reaching the dotted line PL1, is controlled on the dotted line PL1 to the optimum frequency ωop side by turn-on current control. The operating point is controlled to the operating point M2 that is closest to the optimum frequency ωop and has a turn-on current of 0 or less by turn-on current control. When the operating point is controlled to the operating point M2, primary coil current control is started in addition to turn-on current control. In the range where the positive turn-on current does not occur, an operating point where the primary coil current is minimized is searched. In this example, the operating point is controlled to the operating point M3.

次に、動作点探索動作の具体的な制御内容について説明する。図５は、動作点探索動作を示すフローチャートである。図５を参照して、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の起動処理の実行前に、通信部２６０，３７０を介して、充電ＥＣＵ３６０から送電電力の目標電力を示す情報、及び受電装置２０の性能に関する情報（インダクタンスＬ２、コンデンサ容量Ｃ２、抵抗ｒ２、及び受電部３１０からみた等価抵抗Ｒｌ等）を受信する（ステップＳ１００）。 Next, specific control contents of the operation point search operation will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the operation point search operation. Referring to FIG. 5, power supply ECU 250 receives information indicating the target power of the transmitted power from charging ECU 360 and information regarding the performance of power receiving device 20 via communication units 260 and 370 before executing the startup process of inverter 220. (Inductance L2, capacitor capacitance C2, resistance r2, and equivalent resistance Rl as seen from the power receiving unit 310) are received (step S100).

送電電力の目標電力を示す情報、及び受電装置２０の性能に関する情報が受信されると、電源ＥＣＵ２５０は、上述の式（３）及び受電装置２０から取得した各種性能情報を用いて最適周波数ωopを算出する（ステップＳ１１０）。 When the information indicating the target power of the transmitted power and the information regarding the performance of the power receiving device 20 are received, the power supply ECU 250 determines the optimum frequency ωop using the above-described equation (3) and various performance information acquired from the power receiving device 20. Calculate (step S110).

最適周波数ωopが算出されると、電源ＥＣＵ２５０は、最適周波数ωopが可動周波数帯の下端周波数ｆＬ及び上端周波数ｆＨの何れに寄っているかを判断する（ステップＳ１２０）。最適周波数ωopが下端周波数ｆＬに寄っていると判断されると（ステップＳ１２０において、「低周波数側」）、電源ＥＣＵ２５０は、動作点探索の起動周波数として下端周波数ｆＬを設定する（ステップＳ１３０）。一方、最適周波数ωopが上端周波数ｆＨに寄っていると判断されると（ステップＳ１２０において、「高周波数側」）、電源ＥＣＵ２５０は、動作点探索の起動周波数として上端周波数ｆＨを設定する（ステップＳ１４０）。 When the optimum frequency ωop is calculated, the power supply ECU 250 determines whether the optimum frequency ωop is closer to the lower end frequency fL or the upper end frequency fH of the movable frequency band (step S120). When it is determined that optimum frequency ωop is close to lower end frequency fL (in step S120, “low frequency side”), power supply ECU 250 sets lower end frequency fL as the starting frequency for operating point search (step S130). On the other hand, when it is determined that optimum frequency ωop is close to upper end frequency fH (“high frequency side” in step S120), power supply ECU 250 sets upper end frequency fH as the starting frequency for operating point search (step S140). ).

ステップＳ１３０、又はステップＳ１４０において起動周波数が設定されると、電源ＥＣＵ２５０は、インバータ２２０の動作点探索を実行する（ステップＳ１５０）。この実施の形態の動作点探索においては、まずは、送電電力制御及びターンオン電流制御が実行される。そして、インバータ２２０の駆動周波数が最適周波数ωopに達すると、さらに一次コイル電流制御が実行され、動作点は、最終的な動作点に制御される。なお、ターンオン電流の影響により、インバータ２２０の駆動周波数を最適周波数ωopに制御することができない場合には、正のターンオン電流が生じない範囲で駆動周波数が最も最適周波数ωopに近づいた時点で一次コイル電流制御が実行される。 When the activation frequency is set in step S130 or step S140, power supply ECU 250 executes an operating point search for inverter 220 (step S150). In the operation point search of this embodiment, first, transmission power control and turn-on current control are executed. When the drive frequency of the inverter 220 reaches the optimum frequency ωop, the primary coil current control is further executed, and the operating point is controlled to the final operating point. When the drive frequency of the inverter 220 cannot be controlled to the optimum frequency ωop due to the influence of the turn-on current, the primary coil is reached when the drive frequency approaches the optimum frequency ωop in the range where the positive turn-on current does not occur. Current control is performed.

動作点探索が実行されると、電源ＥＣＵ２５０は、ターンオン電流が閾値を超過したか否かを判断する（ステップＳ１６０）。上述した、所定値以上の大きさのターンオン電流が所定時間以上生じた場合に、閾値が超過したと判断される。ターンオン電流が閾値を超過したと判断されると（ステップＳ１６０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、動作点探索における起動周波数を反対側の端部の周波数に変更する（ステップＳ１７０）。その後、処理はステップＳ１５０に移行する。 When the operating point search is executed, power supply ECU 250 determines whether or not the turn-on current exceeds a threshold value (step S160). When the above-described turn-on current greater than a predetermined value is generated for a predetermined time or more, it is determined that the threshold has been exceeded. When it is determined that the turn-on current has exceeded the threshold value (YES in step S160), power supply ECU 250 changes the starting frequency in the operating point search to the frequency at the opposite end (step S170). Thereafter, the process proceeds to step S150.

ターンオン電流が閾値を超過していないと判断されると（ステップＳ１６０においてＮＯ）、電源ＥＣＵ２５０は、動作点が最適周波数ωopに達したか否か、又は、ターンオン電流の影響により動作点を最適周波数ωopに制御することができない場合には、正のターンオン電流が生じない範囲で最も最適周波数ωopに近接する点に動作点が達したか否かを判断する（ステップＳ１８０）。動作点が最適周波数ωopに達していない、又は、正のターンオン電流が生じない範囲で最も最適周波数ωopに近接する点に動作点が達していないと判断されると（ステップＳ１８０においてＮＯ）、処理はステップＳ１６０に移行する。 If it is determined that the turn-on current does not exceed the threshold value (NO in step S160), power supply ECU 250 determines whether the operating point has reached optimal frequency ωop, or determines the operating point at the optimal frequency due to the influence of turn-on current. If it cannot be controlled to ωop, it is determined whether or not the operating point has reached the point closest to the optimal frequency ωop within a range where no positive turn-on current is generated (step S180). If it is determined that the operating point has not reached the optimal frequency ωop or the operating point has not reached the point closest to the optimal frequency ωop within the range where no positive turn-on current occurs (NO in step S180), the processing Proceeds to step S160.

動作点が最適周波数ωopに達した、又は、正のターンオン電流が生じない範囲で最も最適周波数ωopに近接する点に動作点が達したと判断されると（ステップＳ１８０においてＹＥＳ）、電源ＥＣＵ２５０は、一次コイル電流制御を実行する（ステップＳ１９０）。このように、この実施の形態においては、動作点が最適周波数ωopに達するまで、又は、正のターンオン電流が生じない範囲で最も最適周波数ωopに近接する点に動作点が達するまでは、一次コイル電流制御が実行されない。これは、一次コイル電流が最小となる動作点が、最適周波数ωopから大きく離れた場所には存在しない可能性が高く、そのような最適周波数ωopから大きく離れた場所においても一次コイル電流制御を行っていては、一次コイル電流が最小となる動作点に達するまでに長時間を要してしまうからである。 When it is determined that the operating point has reached the optimal frequency ωop or the operating point has reached the point closest to the optimal frequency ωop within a range where no positive turn-on current occurs (YES in step S180), power supply ECU 250 The primary coil current control is executed (step S190). Thus, in this embodiment, the primary coil until the operating point reaches the optimum frequency ωop or until the operating point reaches the point closest to the optimum frequency ωop in a range where no positive turn-on current occurs. Current control is not executed. This is because there is a high possibility that the operating point at which the primary coil current is minimum does not exist at a location far away from the optimum frequency ωop, and the primary coil current control is also performed at a location far away from such optimum frequency ωop. This is because it takes a long time to reach the operating point at which the primary coil current is minimized.

一次コイル電流制御が開始されると、電源ＥＣＵ２５０は、正のターンオン電流が生じない範囲において、一次コイル電流が最小となる動作点が発見されたか否かを判断する（ステップＳ２００）。一次コイル電流が最小となる動作点が発見されていないと判断されると（ステップＳ２００においてＮＯ）、処理はステップＳ２００に移行する。一方、一次コイル電流が最小となる動作点が発見されたと判断されると（ステップＳ２００においてＹＥＳ）、処理はステップＳ２１０に移行する。 When primary coil current control is started, power supply ECU 250 determines whether or not an operating point at which the primary coil current is minimum is found in a range in which a positive turn-on current is not generated (step S200). If it is determined that an operating point that minimizes the primary coil current has not been found (NO in step S200), the process proceeds to step S200. On the other hand, when it is determined that an operating point at which the primary coil current is minimum is found (YES in step S200), the process proceeds to step S210.

このように、この送電装置１０においては、最適周波数ωopが関係式を用いて予め算出するフィードフォワード制御が実行される。したがって、この送電装置１０によれば、予め最適周波数ωopを算出し、算出した最適周波数ωopを用いて一次コイル電流を制御することで、一次コイル電流が小さくなるインバータ２２０の駆動周波数を早期に見つけ得る。 Thus, in this power transmission device 10, feedforward control is performed in which the optimal frequency ωop is calculated in advance using the relational expression. Therefore, according to the power transmission device 10, the optimal frequency ωop is calculated in advance, and the primary coil current is controlled using the calculated optimal frequency ωop, so that the drive frequency of the inverter 220 at which the primary coil current is reduced can be found early. obtain.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１０送電装置、２０受電装置、１００交流電源、２１０ＰＦＣ回路、２２０インバータ、２３０，３２０フィルタ回路、２４０送電部、２４２一次コイル、２４４，３１４キャパシタ、２４６，３１６抵抗、２５０電源ＥＣＵ、２６０，３７０通信部、２７０，３８０電圧センサ、２７２，３８２電流センサ、３１０受電部、３１２二次コイル、３３０整流部、３４０リレー回路、３５０蓄電装置、３６０充電ＥＣＵ、４２０，４４０コントローラ、４５０最適周波数算出部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power transmission apparatus, 20 Power receiving apparatus, 100 AC power supply, 210 PFC circuit, 220 Inverter, 230, 320 Filter circuit, 240 Power transmission part, 242 Primary coil, 244,314 Capacitor, 246,316 Resistance, 250 Power supply ECU, 260,370 Communication unit, 270, 380 Voltage sensor, 272, 382 Current sensor, 310 Power receiving unit, 312 Secondary coil, 330 Rectifier, 340 Relay circuit, 350 Power storage device, 360 Charge ECU, 420, 440 Controller, 450 Optimal frequency calculator .

Claims

A primary coil configured to transmit power to the secondary coil of the power receiving device in a contactless manner;
A voltage-type inverter for supplying transmission power to the primary coil;
A control unit for controlling the inverter,
The controller is
A first control for controlling the transmitted power to a target power by adjusting a duty of an output voltage of the inverter;
Adjusting the drive frequency of the inverter to perform a second control for controlling a primary coil current generated in the primary coil;
The control unit calculates the drive frequency at which the primary coil current is minimized at the target power from a first relational expression indicating the drive frequency when the primary coil current is minimum at the target power, and Performing the second control using the calculated drive frequency;
The contactless power transmission device, wherein the first relational expression is a relational expression derived from a second relational expression indicating a relation between the drive frequency and the primary coil current.