JP6384779B2 - Contactless power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、非接触給電システムに関し、より詳細には、非接触で電力の供給を受けて、負荷に電力を供給する非接触給電システムに関する。 The present invention relates to a non-contact power feeding system, and more particularly to a non-contact power feeding system that receives power supplied in a non-contact manner and supplies power to a load.
従来、移動体の移動線路に沿って高周波電流を流す誘導線路を配置し、移動体に、誘導線路から非接触で給電されるコイルを設け、移動体に非接触で給電するように構成された無接触給電設備が提案されている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, an induction line that allows high-frequency current to flow along a moving line of a moving body is arranged, and a coil that is fed in a non-contact manner from the induction line is provided on the moving body, and the moving body is configured to be fed in a non-contact manner. A contactless power supply facility has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された無接触給電設備では、移動体の発熱部が異常に発熱すると、ピックアップコイルの両端が短絡し、移動体への給電を遮断させることによって、移動体に給電する回路(電圧変換部)の保護を図っている。 In the non-contact power supply facility described in Patent Document 1, when the heat generating part of the moving body generates heat abnormally, both ends of the pickup coil are short-circuited, and the power is supplied to the moving body by cutting off the power supply to the moving body ( The voltage converter is protected.
しかしながら、特許文献1に記載の無接触給電設備では、移動体で異常が発生した場合、この移動体への給電が遮断されるため、異常が発生した移動体は動作を停止する。そのため、複数台の移動体が誘導線路に沿って移動している状態で、異常が発生した移動体のみが動作を停止すると、他の移動体と異常に接近するなどして、他の移動体の動作に悪影響を及ぼす可能性があった。 However, in the non-contact power supply facility described in Patent Document 1, when an abnormality occurs in a moving body, power supply to the moving body is interrupted, and thus the moving body in which an abnormality has occurred stops its operation. For this reason, when only a moving body in which an abnormality has occurred stops moving while a plurality of moving bodies are moving along the guide line, other moving bodies may come close to other moving bodies. Could adversely affect the operation of the.
本発明は上記課題に鑑みて為され、異常発生時に電圧変換部の保護を図りつつ、移動体への給電を継続できるようにした非接触給電システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a non-contact power feeding system that can continue power feeding to a moving body while protecting a voltage conversion unit when an abnormality occurs.
本発明の非接触給電システムは、電力で動作する負荷を備えた移動体の移動経路に沿って配置されて、電源から高周波電流が供給される給電線と、前記移動体と共に移動して、前記負荷に電力を供給する給電装置とを備える。前記給電装置は、前記給電線の周りに発生する磁束が鎖交することによって電磁誘導により電圧が発生する受電コイルを含むピックアップ部と、前記ピックアップ部の出力を整流する整流部と、前記整流部の出力電圧を半導体スイッチング素子でスイッチングすることによって電圧値を変換して前記負荷に供給する電圧変換部と、前記電圧変換部の動作を制御する制御部と、出力部とを備える。前記制御部は、前記移動体及び前記給電装置の少なくとも何れか一方で異常が発生した場合に、前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止して、前記整流部の出力電圧を前記負荷に供給するように構成される。前記出力部は、異常発生時に前記制御部が前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を外部装置に出力する。前記制御部は、前記電圧変換部の入力電圧のピーク値が入力下限電圧を下回る状態を異常と判断するように構成される。 The non-contact power feeding system of the present invention is arranged along a moving path of a mobile body having a load that operates with electric power, and moves with the mobile body, a power supply line to which a high-frequency current is supplied from a power source, A power supply device that supplies power to the load. The power supply device includes a pickup unit including a power receiving coil that generates a voltage by electromagnetic induction due to interlinking of magnetic flux generated around the power supply line, a rectifying unit that rectifies an output of the pickup unit, and the rectifying unit A voltage conversion unit that converts a voltage value by switching the output voltage by a semiconductor switching element and supplies the voltage to the load, a control unit that controls an operation of the voltage conversion unit, and an output unit. The controller stops the switching operation of the semiconductor switching element and supplies the output voltage of the rectifier to the load when an abnormality occurs in at least one of the moving body and the power feeding device. Configured. The output unit outputs the content of the generated abnormality to an external device when the control unit stops the switching operation of the semiconductor switching element when the abnormality occurs. The control unit is configured to determine that a state in which a peak value of an input voltage of the voltage conversion unit is lower than an input lower limit voltage is abnormal.
本発明によれば、異常発生時に電圧変換部の保護を図りつつ、移動体への給電を継続することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power feeding to a mobile body can be continued, aiming at protection of a voltage conversion part at the time of abnormality occurrence.
以下に非接触給電システムの実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of a non-contact power feeding system will be described with reference to the drawings.
本実施形態の非接触給電システムは、大電流給電が可能な電磁誘導給電方式を採用しており、例えば物流搬送システムにおける自走台車(移動体)に非接触で電力を供給する。 The contactless power supply system of the present embodiment employs an electromagnetic induction power supply method capable of supplying a large current. For example, power is supplied in a contactless manner to a self-propelled carriage (moving body) in a physical distribution transport system.
図1に本実施形態の非接触給電システムの概略的なブロック図を示す。本実施形態の非接触給電システムは、給電線200と、給電装置10とを備える。
FIG. 1 shows a schematic block diagram of the contactless power feeding system of the present embodiment. The contactless power supply system of this embodiment includes a
給電線200には、高周波電源300から高周波電流が供給される。給電線200は、給電対象である移動体100の移動経路に沿って設置されている。移動体100は、例えば工場内を予め設定された移動経路に沿って移動する自走台車からなる。移動体100は、給電装置10から電力の供給を受けて動作する負荷101(例えば、電動モータなどを駆動するインバータ回路など)を備えている。なお移動体100は自走台車に限らず、搬送機などの移動機器でもよい。また移動体100が備える負荷101は1台でも複数台でもよい。
A high frequency current is supplied to the
高周波電源300は、商用交流電源などの外部電源を周波数変換して、給電線200に高周波(例えば40kHz)の交流電流を供給する。
The high
給電装置10は、移動体100が移動経路に沿って移動するのに伴い、移動体100と共に給電線200に沿って移動する。この給電装置10は、給電線200から非接触で電力の供給を受けて、移動体100に電力を供給する。
The
給電装置10は、ピックアップ部20と、整流部30と、電圧変換部40と、制御部60とを備える。また、本実施形態の給電装置10は、記憶部61と、出力部62と、表示部63をさらに備えている。
The
ピックアップ部20は、受電コイル21と、受電コイル21に直列に接続されたコンデンサ22とを備える。受電コイル21は、例えば給電線200が中央の貫通孔に通されるC形のコア(図示せず)に電線を所定回数巻き付けて形成される。給電線200に高周波電源300から高周波電流が供給されると、給電線200の周りに磁束が発生し、受電コイル21には鎖交した磁束の大きさに応じた電圧が発生する。ここで、受電コイル21とコンデンサ22とで、共振周波数が高周波電源300の電源周波数付近に設定されたLC直列共振回路が構成されており、ピックアップ部20から整流部30に例えば交流の180〜260Vの交流電圧が入力される。
The
整流部30は、例えばダイオードブリッジを用いた全波整流回路からなり、ピックアップ部20から出力される交流電流を全波整流して電圧変換部40に出力する。
The rectifying
電圧変換部40は、平滑コンデンサ41と、インダクタ42と、トランジスタ43(半導体スイッチング素子)と、抵抗44と、ダイオード45と、平滑コンデンサ46とを備える。
The
平滑コンデンサ41は、電解コンデンサからなり、整流部30の直流出力端子間に接続されている。平滑コンデンサ41のプラス側(高電位側)の端子にはインダクタ42の一方の端子が接続され、インダクタ42の他方の端子にはトランジスタ43のコレクタ端子が接続されている。トランジスタ43のエミッタ端子は、電流検出用の抵抗44を介して、平滑コンデンサ41のマイナス側(低電位側)の端子に接続されている。トランジスタ43のベース端子には制御部60からの制御信号が入力される。インダクタ42とトランジスタ43との接続点にはダイオード45のアノードが接続されている。ダイオード45のカソードには、電解コンデンサからなる平滑コンデンサ46のプラス側端子が接続されている。平滑コンデンサ46のマイナス側端子は平滑コンデンサ41のマイナス側端子に接続されている。そして、平滑コンデンサ46の両端間には移動体100の負荷101が接続されている。
The smoothing capacitor 41 is composed of an electrolytic capacitor and is connected between the DC output terminals of the rectifying
記憶部61は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などからなる記憶部61は、制御部60によってデータの読み出し及び書き込みが行われる。記憶部61には、制御部60が実行するプログラムや、給電装置10及び移動体100の動作が正常か否かを判定するための閾値などが記憶されている。本実施形態の記憶部61には、給電装置10の動作が正常か否かを判定するための閾値として、例えば出力電圧V2の上限値である出力上限電圧が記憶されている。
The
出力部62は、外部の監視装置80との間で、例えば特定小電力無線通信のような免許が不要な近距離の無線通信方式で通信を行う無線モジュールである。なお、出力部62が採用する無線通信方式は、特定小電力無線通信に限定されず、IEEE802.15.1に準拠した無線通信方式や、IEEE802.15.4に準拠した無線通信方式などを採用してもよい。また出力部62は、監視装置80との間で有線通信を行うようにしてもよい。
The
表示部63は例えば液晶ディスプレイからなり、給電装置10の外部から表示内容を目視できるように、給電装置10に設けられている。表示部63の表示内容は制御部60によって制御される。
The
制御部60は、例えばマイクロコンピュータからなり、記憶部61に格納されたプログラムを実行することによって、プログラムに記述された機能を実現する。すなわち、制御部60は、トランジスタ43のベース端子に印加する制御信号の電圧レベルをハイレベル又はローレベルに切り替えることによって、トランジスタ43のオン/オフを制御する。制御部60のアナログ入力ポートには、抵抗44の両端電圧と、電圧変換部40の出力電圧V2(すなわち平滑コンデンサ46の両端電圧)がそれぞれ入力されている。制御部60は、内蔵するA/Dコンバータ(図示せず)によって、抵抗44の両端電圧、及び、電圧変換部40の出力電圧V2を定期的にデジタル値に変換して取り込むように構成されている。抵抗44の両端電圧はトランジスタ43に流れる電流の大きさに対応している。制御部60は、トランジスタ43をPWM(Pulse Width Modulation)制御することによって、電圧変換部40の出力電圧を制御する機能を有している。
The
また、制御部60は、給電装置10又は移動体100の異常を検出すると、電圧変換部40の昇圧動作を停止させる機能も備えている。本実施形態の制御部60は、電圧変換部40の出力電圧V2が、予め設定された出力上限電圧を超えた状態を、給電装置10の異常と判断するように構成されている。制御部60は、電圧変換部40の出力電圧V2を定期的に取り込み、出力電圧V2の電圧値と、記憶部61から読み込んだ閾値(出力電圧V2の上限値である出力上限電圧)との高低を比較する。出力電圧V2の電圧値が出力上限電圧を超えると、制御部60は、給電装置10の動作が異常であると判断して、トランジスタ43をオフさせる。これにより、電圧変換部40は昇圧動作を停止し、電圧変換部40に入力された入力電圧は、昇圧されることなく、そのまま負荷101に供給される。
The
制御部60は、給電装置10又は移動体100の異常を検出すると、発生した異常の内容を示すデータを、出力部62から外部の監視装置80に出力させる。また、制御部60は、給電装置10又は移動体100の異常を検出すると、発生した異常の内容を表示部63に表示させる。また、制御部60は、給電装置10又は移動体100の異常を検出すると、発生した異常の内容を記憶部61に記憶させる。制御部60は、現在の日時を計時する計時機能を有しており、発生した異常の内容を、この異常が発生した日時のデータとともに記憶部61に記憶させる。
When the
ところで、本実施形態の電圧変換部40は昇圧チョッパ回路の回路構成を有しており、電圧変換部40の動作について以下に説明する。
Incidentally, the
整流部30から電圧変換部40に入力される脈流電圧は平滑コンデンサ41によって平滑される。制御部60は所定の周期でトランジスタ43をオフ状態からオン状態に切り替える。トランジスタ43がオン状態に切り替わると、平滑コンデンサ41→インダクタ42→トランジスタ43→抵抗44→平滑コンデンサ41の経路で電流が流れ、インダクタ42にエネルギが蓄積される。制御部60は、出力電圧V2をフィードバックした電圧値が所定の基準電圧を超えると、トランジスタ43をオフ状態に切り替える。トランジスタ43がオフ状態に切り替わると、トランジスタ43のオン時にインダクタ42に蓄積されたエネルギーが放出され、平滑コンデンサ41→インダクタ42→ダイオード45→平滑コンデンサ46→平滑コンデンサ41の経路で電流が流れる。これにより、平滑コンデンサ46の両端間には入力電圧を昇圧した電圧(例えば直流の約283V)が発生する。
The pulsating voltage input from the
以上のように、制御部60が、トランジスタ43をPWM制御することによって、電圧変換部40の出力電圧V2(平滑コンデンサ46の両端電圧)が一定電圧に制御される。
As described above, the
また制御部60には、抵抗44の両端電圧が入力されており、抵抗44の両端電圧からトランジスタ43に流れるコレクタ電流をモニタする。制御部60は、抵抗44の両端電圧が所定の閾値を上回ると、過電流保護動作を行う。
Further, the voltage across the
電圧変換部40の出力電圧V2は移動体100の負荷101に供給され、負荷101は給電装置10からの電力供給を受けて動作する。これにより、移動体100が移動経路にしたがって移動し、移動体100の移動に伴って給電装置10が給電線200に沿って移動した場合でも、給電装置10が、給電線200から非接触で供給された電力を移動体100の負荷101に供給することができる。
The output voltage V <b> 2 of the
以上のように、制御部60は、記憶部61に予め登録された出力電圧V2の上限値である出力上限電圧と、出力電圧V2のフィードバック値とを比較し、出力電圧V2のフィードバック値が出力上限電圧以下であれば、トランジスタ43のPWM制御を継続する。
As described above, the
一方、出力電圧V2のフィードバック値が出力上限電圧を超えると、制御部60は、給電装置10の動作が異常であると判断して、トランジスタ43をオフさせ、電圧変換部40の動作を停止させる。トランジスタ43がオフになると、電圧変換部40に入力された電圧が移動体100の負荷101に供給される。すなわち、整流部30の出力電圧が、電圧変換部40によって昇圧されることなく、負荷101に供給される。このように、電圧変換部40の出力電圧V2が出力上限電圧を超えると、制御部60は、電圧変換部40の動作を停止させるから、負荷101に過大な電圧が供給されにくくなり、また、電圧変換部40を構成する回路部品(例えばトランジスタ43など)に加わるストレスを低減できる。また、給電装置10の動作が異常になった場合でも、移動体100への電力供給は遮断されず、移動体100の負荷101には電圧変換部40の入力電圧が供給されている。したがって、給電装置10の異常時にも、移動体100への電力供給は遮断されず、電圧変換部40の入力電圧が昇圧されずに移動体100に供給される。給電装置10の異常時に、給電装置10から移動体100への電力供給が遮断される場合、移動体100の負荷101は完全に動作を停止する。それに対して、本実施形態の給電装置10では、異常発生時に、電圧変換部40の入力電圧を昇圧することなく移動体100に供給しているから、入力電圧が不足した不十分な状態ではあるが、移動体100を動作させることができる。
On the other hand, when the feedback value of the output voltage V2 exceeds the output upper limit voltage, the
ところで、本実施形態の制御部60は、電圧変換部40の出力電圧V2と、出力上限電圧との高低を比較することで、給電装置10の動作が正常か否かを判断しているが、出力電圧V2以外のパラメータから給電装置10の動作が正常か否かを判断してもよい。
Incidentally, the
例えば、制御部60は、電圧変換部40の入力電圧V1及び出力電流I1、電圧変換部40を含む電源部の周囲温度、トランジスタ43の温度などから給電装置10の異常を検出してもよい。
For example, the
まず、制御部60が、電圧変換部40の入力電圧V1から給電装置10の動作が正常か否かを判断する形態について説明する。
First, a mode in which the
給電線200は、受電コイル21のC形コアの孔に通されているが、給電線200に対するC形コアの位置が規定の位置から外れると、ピックアップ部20の出力電圧、つまり電圧変換部40の入力電圧V1のピーク値が許容電圧範囲から外れてしまう。給電線200がC形コアの孔内で規定の位置よりも内側に入りすぎると、ピックアップ部20の出力電圧が上昇して、電圧変換部40の入力電圧V1のピーク値が許容電圧範囲の上限値(以下、入力上限電圧と言う。)を上回る可能性がある。入力電圧V1のピーク値が入力上限電圧を上回ると、電圧変換部40などの回路部品に定格を超える電圧が印加される可能性がある。一方、給電線200がC形コアの孔内から切れ目側(すなわち鎖交する磁束の数が少なくなる方向)に外れると、ピックアップ部20の出力電圧が低下して、入力電圧V1のピーク値が許容電圧範囲の下限値(以下、入力下限電圧と言う。)を下回る可能性がある。入力電圧V1のピーク値が入力下限電圧を下回ると、電圧変換部40は所定の電圧値まで昇圧させることができず、電圧変換部40などの回路部品にストレスが加わる可能性がある。
The
ここで、電圧変換部40の入力電圧V1をもとに給電装置10の動作が正常か異常かを判断する場合、記憶部61には、電圧変換部40に入力される入力電圧V1の入力上限電圧及び入力下限電圧が閾値として登録される。
Here, when determining whether the operation of the
制御部60のアナログ入力ポートには、電圧変換部40の入力電圧V1(ピックアップ部20から入力された電圧を整流部30で全波整流した後の電圧)が入力される。制御部60は、内蔵するA/Dコンバータ(図示せず)によって入力電圧V1を所定の周期(入力電圧V1の周期よりも短い時間間隔)でデジタル値に変換して取り込み、入力電圧V1のピーク値を取得するように構成されている。
The analog input port of the
制御部60は、電圧変換部40の入力電圧V1のピーク値を取り込むと、入力電圧V1のピーク値と、記憶部61から読み出した入力上限電圧及び入力下限電圧との高低をそれぞれ比較する。入力電圧V1のピーク値が入力上限電圧以下、且つ、入力下限電圧以上であれば、制御部60は、給電装置10の動作が正常であると判断して、電圧変換部40に通常の昇圧動作を行わせる。一方、入力電圧V1のピーク値が入力上限電圧を上回るか、又は、入力下限電圧を下回るかすると、制御部60は給電装置10の動作が異常であると判断して、上述と同様にトランジスタ43をオフさせ、電圧変換部40による昇圧動作を停止させる。電圧変換部40が昇圧動作を停止すると、電圧変換部40の入力電圧V1がそのまま負荷101に入力されるので、給電装置10の異常時にも移動体100への電力供給を継続することができる。
When the
このように、制御部60は、入力電圧V1が入力上限電圧を上回ると、トランジスタ43をオフさせているので、電圧変換部40を構成する回路部品に加わるストレスを低減できる。また、制御部60は、入力電圧V1が入力下限電圧を下回ると、トランジスタ43をオフさせているので、入力電圧V1が不足した場合に、電圧変換部40を構成する回路部品が無理な動作をする可能性を低減できる。
As described above, when the input voltage V1 exceeds the input upper limit voltage, the
また、制御部60は、電圧変換部40の出力電流I1から給電装置10又は移動体100が正常か否かを判断してもよい。例えば電圧変換部40の負荷が定常時に比べて軽負荷になると、出力電流I1が定格値よりも増加するので、制御部60は、出力電流I1の増加から給電装置10又は移動体100の異常を検知する。
Further, the
この場合、記憶部61には、給電装置10又は移動体100の動作が正常か否かを判定するための閾値として、出力電流I1の上限値である出力上限電流が予め登録されている。制御部60のアナログ入力ポートには、出力電流I1を測定する電流センサ71の出力信号(電流センサ71の出力信号が電流信号の場合はこの電流信号を電圧値に変換した信号)が入力される。制御部60は、電流センサ71の出力信号を内蔵するA/Dコンバータ(図示せず)で定期的にデジタル値に変換して取り込むように構成されている。電流センサ71は、例えばホール素子及びホール素子の出力を増幅する増幅回路を備える。電流センサ71は、電圧変換部40の出力端子と移動体100との間を電気的に接続する電路に設けられ、この電路に流れる出力電流I1を測定する。なお電流センサ71はホール素子を用いた電流センサに限定されず、カレントトランスなどを用いた電流センサでもよい。
In this case, in the
制御部60は、電流センサ71の出力信号から求めた出力電流I1の電流値と、記憶部61から読み出した出力上限電流との高低を比較する。制御部60は、出力電流I1の電流値が出力上限電流以下であれば、給電装置10及び移動体100の動作は正常であると判断して、電圧変換部40に通常の昇圧動作を行わせる。一方、制御部60は、出力電流I1の電流値が出力上限電流を超えると、給電装置10又は移動体100で異常が発生したと判断し、上述と同様にトランジスタ43をオフさせて、電圧変換部40の昇圧動作を停止させる。電圧変換部40が昇圧動作を停止すると、電圧変換部40の入力電圧V1がそのまま負荷101に入力されるので、給電装置10又は移動体100の異常時にも移動体100への電力供給を継続することができる。
The
また制御部60は、整流部30と電圧変換部40とを含む電源部50の周囲温度から、給電装置10及び移動体100の動作が正常か異常かを判断してもよい。
The
この場合、記憶部61には、給電装置10及び移動体100の動作が正常か異常かを判断する閾値として、電源部50の周囲温度の上限値(以下、使用上限温度と言う。)が予め登録される。制御部60のアナログ入力ポートには、電源部50の周囲温度を測定する温度センサ72が電気的に接続される。温度センサ72は、例えばサーミスタからなり、電源部50が実装された基板(図示せず)の周囲に感温部が配置され、電源部50の周囲温度(電源部50が使用される環境の雰囲気温度)に応じて抵抗値が変化する。抵抗値が固定の抵抗器(図示せず)と、サーミスタからなる温度センサ72との直列回路に一定電圧が印加されるように回路が構成され、温度センサ72の両端間に発生する電圧が制御部60のアナログ入力ポートに入力されている。したがって、制御部60のアナログ入力ポートには、電源部50の周囲温度に応じた電圧信号が入力されることになり、この電圧信号を内蔵するA/Dコンバータ(図示せず)で定期的にデジタル値に変換して取り込んでいる。なお、温度センサ72はサーミスタに限定されず、測温抵抗体や熱電対などでもよい。
In this case, in the
制御部60は、温度センサ72の出力から求めた電源部50の周囲温度と、記憶部61から読み出した使用上限温度との高低を比較する。制御部60は、電源部50の周囲温度が使用上限温度以下であれば、給電装置10の動作は正常であると判断して、電圧変換部40に通常の昇圧動作を行わせる。一方、制御部60は、電源部50の周囲温度が使用上限温度を超えると、給電装置10の動作が異常であると判断し、上述と同様にトランジスタ43をオフさせて、電圧変換部40の昇圧動作を停止させる。電源部50の周囲温度が使用上限温度を超えると、制御部60は、電圧変換部40による昇圧動作を停止させているので、電源部50を構成する回路部品に加わる熱的なダメージを低減できる。また、給電装置10の異常時にも、電圧変換部40の入力電圧V1がそのまま負荷101に入力されるので、移動体100への電力供給を継続することができる。
The
また制御部60は、電圧変換部40が備えるトランジスタ43の温度から、給電装置10の動作が正常か異常かを判断してもよい。
Further, the
この場合、記憶部61には、給電装置10の動作が正常か否かを判定する閾値として、トランジスタ43の温度の上限値(以下、素子上限温度と言う。)が予め登録されている。制御部60のアナログ入力ポートには、トランジスタ43の温度を測定する温度センサ73が電気的に接続されている。温度センサ73は、例えばトランジスタ43のパッケージの表面に感温部が取り付けられたサーミスタからなり、パッケージの表面温度に応じて抵抗値が変化する。抵抗値が固定の抵抗器(図示せず)と、サーミスタからなる温度センサ73との直列回路に一定電圧が印加されるように回路が構成され、温度センサ73の両端間に発生する電圧が制御部60のアナログ入力ポートに入力されている。したがって、制御部60のアナログ入力ポートには、トランジスタ43のパッケージの表面温度に応じた電圧信号が入力されることになり、この電圧信号を内蔵するA/Dコンバータ(図示せず)で定期的にデジタル値に変換して取り込んでいる。なお、温度センサ73はサーミスタに限定されず、測温抵抗体や熱電対などでもよい。
In this case, in the
制御部60は、温度センサ73の出力から求めたトランジスタ43の表面温度と、記憶部61から読み出した素子上限温度との高低を比較する。制御部60は、トランジスタ43の表面温度が素子上限温度以下であれば、給電装置10の動作が正常と判断して、電圧変換部40の昇圧動作を継続して行わせる。一方、制御部60は、トランジスタ43の表面温度が素子上限温度を超えると、給電装置10の動作が異常であると判断し、上述と同様にトランジスタ43をオフさせて、電圧変換部40の昇圧動作を停止させる。このように、制御部60は、トランジスタ43の温度が素子上限温度を超えると、トランジスタ43をオフさせているので、トランジスタ43に加わる熱的なダメージを低減することができる。また、給電装置10の異常時にも、電圧変換部40の入力電圧V1がそのまま負荷101に入力されるので、移動体100への電力供給を継続することができる。
The
制御部60は、移動体100から取得したパラメータ(負荷101に流れる電流、負荷101の動作電圧、温度など)をもとに、移動体100の動作が正常か否かを判断してもよい。制御部60は、移動体100の動作が異常と判断した場合、トランジスタ43をオフさせて、電圧変換部40の昇圧動作を停止させる。これにより、電圧変換部40の保護を図りつつ、移動体100への給電を継続することができる。
The
制御部60は、上記したパラメータ(入力電圧V1、出力電圧V2、出力電流I1、電源部50及びスイッチング素子の温度、負荷101の電流、電圧、温度など)のうちの複数に基づいて、給電装置10又は移動体100の動作が正常か異常かを判断してもよい。例えば、制御部60は、電圧変換部40の出力電圧V2が出力上限電圧を超えるか、又は、電源部50の周囲温度が使用上限温度を超えると、給電装置10の動作が正常か否かを判断してもよい。
Based on a plurality of the above parameters (input voltage V1, output voltage V2, output current I1, temperature of
制御部60は、給電装置10又は移動体100の異常を検出すると、発生した異常の内容を示す情報を記憶部61に記憶させてもよい。なお制御部60は、発生した異常の内容を示す情報を、異常が発生した時刻の情報とともに、記憶部61に記憶させてもよい。
When the
制御部60は、給電装置10又は移動体100の異常を検出すると、発生した異常の内容を示す情報を出力部62から監視装置80に出力させてもよい。監視装置80は、給電装置10から異常の内容を示す情報が入力されると、例えば、給電装置10から入力された情報を記憶装置(図示せず)に記憶させ、ディスプレイ装置(図示せず)に異常の内容を通知する文字メッセージを表示させる。また、監視装置80は、給電装置10から異常の内容を示す情報が入力されると、異常の内容を通知する音声メッセージを作成してスピーカ(図示せず)から出力させてもよく、給電装置10又は移動体100で発生した異常の内容を報知することができる。
When the
また、制御部60は、給電装置10又は移動体100の異常を検出すると、発生した異常の内容を示す情報を表示部63に表示させる。表示部63は、給電装置10の外部から目視可能な状態で給電装置10に設けられているので、表示部63の表示内容から給電装置10又は移動体100で発生した異常の内容を把握することができる。
Further, when detecting an abnormality in the
なお、制御部60は、過去に発生した異常の内容を示す情報を記憶部61から読み出し、読み出した情報を出力部62から監視装置80に送信させたり、表示部63に表示させたりしてもよい。
Note that the
以上説明したように、本実施形態の非接触給電システムは、給電線200と、給電装置10とを備える。給電線200は、電力で動作する負荷101を備えた移動体100の移動経路に沿って配置されて、電源(高周波電源300)から高周波電流が供給される。給電装置10は、移動体100と共に移動して、負荷101に電力を供給する。給電装置10は、ピックアップ部20と、整流部30と、電圧変換部40と、制御部60とを備える。ピックアップ部20は、給電線200の周りに発生する磁束が鎖交することによって電磁誘導により電圧が発生する受電コイル21を含む。整流部30は、ピックアップ部20の出力を整流する。電圧変換部40は、整流部30の出力電圧を半導体スイッチング素子(トランジスタ43)でスイッチングすることによって電圧値を変換して負荷101に供給する。制御部60は電圧変換部40の動作を制御する。制御部60は、移動体100及び給電装置10の少なくとも何れか一方で異常が発生した場合に、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止して、整流部30の出力電圧を負荷101に供給するように構成される。
As described above, the non-contact power supply system of the present embodiment includes the
これにより、移動体100及び給電装置10の少なくとも何れか一方で異常が発生した場合には、電圧変換部40のスイッチング動作が停止されるから、電圧変換部40を構成する回路部品を保護することができる。また、異常の発生によって電圧変換部40の動作が停止した場合でも、整流部30の出力電圧が負荷101に供給されるから、負荷101への電力供給を遮断せずに、負荷101を動作させることができる。
As a result, when an abnormality occurs in at least one of the moving
本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部60は、整流部30と電圧変換部40とを含む電源部50の周囲温度が使用上限温度を超えた状態を異常と判断するように構成されてもよい。電源部50の周囲温度が使用上限温度を超えた状態では、制御部60が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるから、電源部50を構成する回路部品に加わる熱的なストレスを低減できる。
In the non-contact power supply system of the present embodiment, the
本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部60は、半導体スイッチング素子(トランジスタ43)の温度が素子上限温度を超えた状態を異常と判断するように構成されてもよい。半導体スイッチング素子の温度が素子上限温度を超えた状態では、制御部60が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるから、半導体スイッチング素子に加わる熱的なストレスを低減できる。
In the contactless power supply system of the present embodiment, the
本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部60は、電圧変換部40の出力電圧V2が出力上限電圧を超えた状態を異常と判断するように構成されてもよい。出力電圧V2が出力上限電圧を超えた状態では、制御部60が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるから、負荷101に過大な電圧が供給されにくくなる。
In the contactless power supply system of the present embodiment, the
本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部60は、電圧変換部40の出力電流I1が出力上限電流を超えた状態を異常と判断するように構成されてもよい。出力電流I1が出力上限電流を超えた状態では、制御部60が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させるから、負荷101に過大な電流が供給されにくくなる。
In the contactless power supply system of the present embodiment, the
本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部60は、電圧変換部40の入力電圧V1のピーク値が入力下限電圧を下回る状態を異常と判断するように構成されてもよい。電圧変換部40の入力電圧V1のピーク値が入力下限電圧を下回る状態、すなわち電圧変換部40の入力電圧V1が不足している状態では、制御部60が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させている。したがって、電圧変換部40を構成する回路部品が無理な動作をする可能性が低減する。
In the non-contact power supply system of the present embodiment, the
本実施形態の非接触給電システムにおいて、制御部60は、電圧変換部40の入力電圧V1のピーク値が入力上限電圧を上回る状態を異常と判断するように構成されてもよい。電圧変換部40の入力電圧V1のピーク値が入力上限電圧を上回る状態、すなわち電圧変換部40の入力電圧V1が過大な状態では、制御部60が、半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止させている。したがって、電圧変換部40を構成する回路部品に加わるストレスを低減できる。
In the non-contact power supply system of the present embodiment, the
本実施形態の非接触給電システムにおいて、給電装置10は、異常発生時に制御部60が半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を外部に出力する出力部62を備えてもよい。発生した異常の内容を出力部62が外部に出力しているので、出力部62から出力された内容を取得した外部の機器は、給電装置10又は移動体100で発生した異常の内容を利用することができる。
In the non-contact power supply system of the present embodiment, the
本実施形態の非接触給電システムにおいて、給電装置10は、異常発生時に制御部60が半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を表示する表示部63を備えてもよい。非接触給電システムの管理者は、表示部63が、表示部63の表示内容から、発生した異常の内容を把握することができる。
In the non-contact power supply system of the present embodiment, the
本実施形態の非接触給電システムにおいて、給電装置10は、異常発生時に制御部60が半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を記憶する記憶部61を備えてもよい。非接触給電システムの管理者は、記憶部61の記憶内容をもとに、過去に発生した異常の内容を把握することができる。
In the non-contact power supply system of the present embodiment, the
なお上記の実施形態では、電圧変換部40が昇圧チョッパ回路であるが、電圧変換部40は降圧チョッパ回路(図示せず)でもよく、制御部60が、異常発生時に、降圧チョッパ回路の半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止すればよい。降圧チョッパ回路では入力端子と出力端子の間に半導体スイッチング素子が直列に接続されているから、降圧チョッパ回路の入力端子と出力端子の間をバイパスするスイッチ素子(図示せず)が必要になる。制御部60は、異常が発生していない状態ではスイッチ素子をオフさせて、降圧チョッパ回路に通常の降圧動作を行わせる。一方、制御部60は、異常発生時には、降圧チョッパ回路の半導体スイッチング素子をオフさせて、降圧動作を停止させることによって、電圧変換部40を保護する。また、制御部60は、異常発生時にスイッチ素子をオンさせることで、電圧変換部40の入力電圧をそのまま移動体100に供給しており、移動体100への電力供給を継続することができる。
In the above embodiment, the
なお、上記の構成は本発明の一例に過ぎず、本発明は、上記の実施形態に限定されず、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能である。 In addition, said structure is only an example of this invention, and this invention is not limited to said embodiment, If it is the range which does not deviate from the technical idea which concerns on this invention even if it is other than this embodiment. Various changes can be made depending on the design.
10 給電装置
20 ピックアップ部
21 受電コイル
30 整流部
40 電圧変換部
43 トランジスタ(半導体スイッチング素子)
60 制御部
100 移動体
101 負荷
200 給電線
300 高周波電源
DESCRIPTION OF
60
Claims (8)
前記移動体と共に移動して、前記負荷に電力を供給する給電装置と
を備え、
前記給電装置は、前記給電線の周りに発生する磁束が鎖交することによって電磁誘導により電圧が発生する受電コイルを含むピックアップ部と、前記ピックアップ部の出力を整流する整流部と、前記整流部の出力電圧を半導体スイッチング素子でスイッチングすることによって電圧値を変換して前記負荷に供給する電圧変換部と、前記電圧変換部の動作を制御する制御部と、出力部とを備え、
前記制御部は、前記移動体及び前記給電装置の少なくとも何れか一方で異常が発生した場合に、前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止して、前記整流部の出力電圧を前記負荷に供給するように構成され、
前記出力部は、異常発生時に前記制御部が前記半導体スイッチング素子のスイッチング動作を停止した場合に、発生した異常の内容を外部装置に出力し、
前記制御部は、前記電圧変換部の入力電圧のピーク値が入力下限電圧を下回る状態を異常と判断するように構成されることを特徴とする非接触給電システム。 A power supply line that is arranged along a moving path of a moving body having a load that operates on electric power and that is supplied with a high-frequency current from a power source;
A power supply device that moves with the mobile body and supplies power to the load;
The power supply device includes a pickup unit including a power receiving coil that generates a voltage by electromagnetic induction due to interlinking of magnetic flux generated around the power supply line, a rectifying unit that rectifies an output of the pickup unit, and the rectifying unit A voltage conversion unit that converts a voltage value by switching the output voltage of the semiconductor switching element and supplies the voltage to the load, a control unit that controls the operation of the voltage conversion unit, and an output unit,
The controller stops the switching operation of the semiconductor switching element and supplies the output voltage of the rectifier to the load when an abnormality occurs in at least one of the moving body and the power feeding device. Composed of
When the control unit stops the switching operation of the semiconductor switching element when an abnormality occurs, the output unit outputs the content of the abnormality that has occurred to an external device ,
Wherein, the non-contact power supply system in which the peak value of the input voltage of the voltage converter is characterized Rukoto configured to determine an abnormal state below the input lower limit voltage.
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