JP6536588B2 - Power transmission device and power transmission system - Google Patents

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Description

本発明は、電界結合又は磁界結合を利用して、受電装置へ電力を伝送する送電装置、及び電力伝送システムに関する。   The present invention relates to a power transmission device that transmits power to a power reception device using electric field coupling or magnetic field coupling, and a power transmission system.

送電装置と受電装置とを電界結合又は磁界結合させることで、送電装置から受電装置へワイヤレスで電力伝送する電力伝送システムが知られている。この電力伝送システムでは、電力伝送開始前の待機時に、送電装置に受電装置が載置されているか否かを判別する必要がある。例えば、特許文献１には、受電装置が送電装置に載置されているか否かを判定する電力伝送システムが開示されている。   A power transmission system is known which wirelessly transmits power from a power transmission device to a power receiving device by performing electric field coupling or magnetic field coupling between the power transmitting device and the power receiving device. In this power transfer system, it is necessary to determine whether or not the power receiving device is placed on the power transmitting device at the time of standby before the start of power transfer. For example, Patent Document 1 discloses a power transmission system that determines whether a power receiving device is mounted on a power transmission device.

特許文献１では、送電装置において、待機時にＤＣ−ＡＣインバータ回路のスイッチング回路へ定電流を供給し、スイッチング回路のスイッチング周波数を掃引している。そして、スイッチング回路に印加される電圧の周波数特性を測定し、電圧値の極大の有無を判定する。極大値が有れば、送電装置に受電装置が載置されていると判定する。   In Patent Document 1, in the power transmission device, a constant current is supplied to the switching circuit of the DC-AC inverter circuit during standby to sweep the switching frequency of the switching circuit. Then, the frequency characteristic of the voltage applied to the switching circuit is measured to determine the presence or absence of the maximum value of the voltage value. If there is a maximum value, it is determined that the power receiving device is placed on the power transmission device.

ＤＣ−ＡＣインバータ回路のスイッチング回路の入力側には、スイッチング回路への入力電圧の変動を抑制するためのキャパシタが接続されていることがある（例えば、特許文献２）。   A capacitor may be connected to the input side of the switching circuit of the DC-AC inverter circuit to suppress fluctuation of the input voltage to the switching circuit (for example, Patent Document 2).

国際公開第２０１３／０７７０８６号International Publication No. 2013/077086 国際公開第２０１４／１２５７３２号International Publication No. 2014/125732

特許文献２において、送電装置の待機時にスイッチ回路が駆動していない場合、キャパシタは充電され続ける。そして、キャパシタが充電された状態で、特許文献１に記載のように、受電装置の載置の有無を判定するためにスイッチ回路を駆動させた場合、充電されたキャパシタにより、入力電圧が高い状態でスイッチ回路が駆動する。このため、スイッチ回路の駆動開始時において、過渡的にスイッチング回路からの出力電圧のオーバーシュートが発生する。このオーバーシュートにより、送電装置と受電装置との結合強度が上昇する。この結果、待機時に、結合部からの不要な電界又は磁界の漏えい（不要輻射）が生じ、この漏えいが他の機器へ影響を及ぼすおそれがある。   In Patent Document 2, when the switch circuit is not driven while the power transmission device is in standby, the capacitor continues to be charged. When the switch circuit is driven to determine the presence or absence of the power receiving device as described in Patent Document 1 in a state where the capacitor is charged, the input voltage is high due to the charged capacitor. The switch circuit is driven at Therefore, at the start of driving of the switch circuit, an overshoot of the output voltage from the switching circuit occurs transiently. The overshoot increases the coupling strength between the power transmission device and the power reception device. As a result, during standby, unnecessary electric field or magnetic field leakage (unnecessary radiation) from the coupling portion may occur, and this leakage may affect other devices.

そこで、本発明の目的は、電界及び磁界の不要輻射を低減する送電装置、及び電力伝送システムを提供することにある。   Then, the objective of this invention is providing the power transmission apparatus which reduces the unnecessary radiation of an electric field and a magnetic field, and an electric power transmission system.

本発明に係る送電装置は、送電側結合部が、受電装置の受電側結合部と電界又は磁界結合して、前記受電装置へ電力を伝送する送電装置において、直流電圧入力部と、前記直流電圧入力部に接続されたキャパシタと、前記キャパシタに接続され、直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧を前記送電側結合部へ出力する直流交流変換部と、前記キャパシタに蓄電された電荷を放電する放電部と、前記直流交流変換部を駆動する第１制御部と、前記放電部を駆動する第２制御部と、を備え、前記第１制御部は、前記第２制御部が前記放電部を駆動した後、前記直流交流変換部を駆動することを特徴とする。   The power transmission device according to the present invention is a power transmission device in which a power transmission side coupling portion performs electric field or magnetic field coupling with a power reception side coupling portion of a power reception device to transmit power to the power reception device. A capacitor connected to an input unit, a DC-AC conversion unit connected to the capacitor, converting a DC voltage to an AC voltage, and outputting the AC voltage to the power transmission side coupling unit, and a charge stored in the capacitor And a second control unit for driving the discharge unit, wherein the first control unit controls the discharge by the second control unit. And driving the DC / AC conversion unit after driving the unit.

この構成では、放電部によりキャパシタに蓄電された電荷を放電し、所定の電圧にまで低下させた後、直流交流変換部を駆動するため、入力電力が高い状態で直流交流変換部の駆動が開始されることを防止でき、この結果、直流交流変換部の出力電圧にオーバーシュートが発生することを抑制できる。これにより、不要輻射を低減することができる。   In this configuration, the charge stored in the capacitor is discharged by the discharge unit and reduced to a predetermined voltage, and then the DC-AC conversion unit is driven. Therefore, the drive of the DC-AC conversion unit is started with high input power. As a result, it is possible to suppress the occurrence of overshoot in the output voltage of the DC-AC converter. Thereby, unnecessary radiation can be reduced.

前記放電部は、抵抗及びスイッチ素子の直列回路であり、前記キャパシタに並列接続され、前記第２制御部は、前記スイッチ素子をオンオフすることが好ましい。   The discharge unit is a series circuit of a resistor and a switch element, and is preferably connected in parallel to the capacitor, and the second control unit turns on and off the switch element.

この構成では、簡易な構成でキャパシタに蓄電された電荷を放電できる。   In this configuration, the charge stored in the capacitor can be discharged with a simple configuration.

前記直流交流変換部は、少なくとも直列接続された２つのスイッチ素子を有するブリッジ回路であり、前記放電部は、前記２つのスイッチ素子であり、前記第２制御部は、前記２つのスイッチ素子を同時にオンオフすることが好ましい。   The DC-AC conversion unit is a bridge circuit having at least two switch elements connected in series, the discharge unit is the two switch elements, and the second control unit simultaneously operates the two switch elements. It is preferable to turn on and off.

この構成では、既存の構成を放電部として利用することで、別途放電部を設けることなく、キャパシタに蓄電された電荷を放電できる。   In this configuration, the charge stored in the capacitor can be discharged without providing a separate discharge portion by utilizing the existing configuration as the discharge portion.

前記送電側結合部は、送電側第１電極及び送電側第２電極を有し、前記受電側結合部は、受電側第１電極及び受電側第２電極を有し、前記送電側第１電極は、前記受電側第１電極と間隙をおいて対向し、前記送電側第２電極は、前記受電側第２電極と間隙をおいて対向又は直接接触し、前記直流交流変換部は、前記送電側第１電極及び前記送電側第２電極へ交流電圧を出力することが好ましい。   The power transmission side coupling portion has a power transmission side first electrode and a power transmission side second electrode, and the power reception side coupling portion has a power reception side first electrode and a power reception side second electrode, and the power transmission side first electrode The power transmission side second electrode faces the power reception side first electrode with a gap, and the power transmission side second electrode faces or directly contacts the power reception side second electrode with a gap, and the DC / AC conversion unit It is preferable to output an alternating voltage to the side first electrode and the power transmission side second electrode.

この構成では、電界結合を利用した電力伝送の場合、送電側第１電極及び送電側第２電極での電界強度の上昇を防止し、不要な電界輻射を抑制できる。   In this configuration, in the case of power transmission using electric field coupling, it is possible to prevent an increase in electric field strength in the power transmission side first electrode and the power transmission side second electrode, and to suppress unnecessary electric field radiation.

前記送電側結合部は送電側コイルを有し、前記受電側結合部は、前記送電側コイルと磁界結合する受電側コイルを有し、前記直流交流変換部は、前記送電側コイルへ交流電圧を出力することが好ましい。   The power transmission side coupling portion has a power transmission side coil, and the power reception side coupling portion has a power reception side coil that is magnetically coupled to the power transmission side coil, and the DC-AC conversion portion transmits an AC voltage to the power transmission side coil. It is preferable to output.

この構成では、磁界結合を利用した電力伝送の場合、送電側コイルでの電界強度の上昇を防止し、不要な磁界輻射を抑制できる。   In this configuration, in the case of power transmission using magnetic field coupling, it is possible to prevent an increase in the electric field strength in the power transmission coil and suppress unnecessary magnetic field radiation.

本発明は、送電装置が有する送電側結合部と、受電装置が有する受電側結合部とが電界又は磁界結合して、前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する電力伝送システムにおいて、前記送電装置は、直流電圧入力部と、前記直流電圧入力部に接続されたキャパシタと、前記キャパシタに接続され、直流電圧を交流電圧に変換し、前記交流電圧を前記送電側結合部へ出力する直流交流変換部と、前記キャパシタに蓄電された電荷を放電する放電部と、前記直流交流変換部を駆動する第１制御部と、前記放電部を駆動する第２制御部と、を備え、前記第１制御部は、前記第２制御部が前記放電部を駆動した後、前記直流交流変換部を駆動することを特徴とする。   The present invention relates to a power transmission system in which a power transmission side coupling portion of a power transmission device and a power reception side coupling portion of a power reception device are electrically or magnetically coupled to transmit power from the power transmission device to the power reception device. The apparatus is connected to a direct current voltage input unit, a capacitor connected to the direct current voltage input unit, and the capacitor to convert direct current voltage into alternating current voltage and to output the alternating current voltage to the power transmission side coupling unit A conversion unit, a discharge unit discharging the charge stored in the capacitor, a first control unit driving the DC-AC conversion unit, and a second control unit driving the discharge unit; The control unit is characterized in that the DC / AC conversion unit is driven after the second control unit drives the discharge unit.

この構成では、放電部によりキャパシタに蓄電された電荷を放電した後、直流交流変換部を駆動するため、入力電力が高い状態で直流交流変換部の駆動が開始されることを防止でき、この結果、直流交流変換部の出力電圧にオーバーシュートが発生することを抑制できる。これにより、不要な電界又は磁界の漏えいを低減することができる。   In this configuration, the DC-AC conversion unit is driven after the charge stored in the capacitor is discharged by the discharge unit, so that the driving of the DC-AC conversion unit can be prevented from being started in the state where the input power is high. The overshoot of the output voltage of the DC-AC converter can be suppressed. This can reduce unnecessary electric field or magnetic field leakage.

本発明によれば、直流交流変換部を駆動する際に、放電部によりキャパシタに蓄電された電荷を放電することで、直流交流変換部の出力電圧にオーバーシュートが発生することを抑制できる。これにより、不要な電界又は磁界の漏えいを低減することができる。   According to the present invention, when the direct current to alternating current conversion unit is driven, occurrence of overshoot in the output voltage of the direct current to alternating current conversion unit can be suppressed by discharging the charge stored in the capacitor by the discharge unit. This can reduce unnecessary electric field or magnetic field leakage.

実施形態１に係る電力伝送システムの回路図Circuit diagram of the power transmission system according to the first embodiment 制御回路が有する機能を示すブロック図Block diagram showing functions of control circuit ＤＣ−ＡＣインバータ回路への入力電圧と、アクティブ電極及びパッシブ電極に印加される出力電圧との波形を示す図Diagram showing the waveforms of the input voltage to the DC-AC inverter circuit and the output voltage applied to the active and passive electrodes 図３との対比のために、放電回路を備えない場合の入力電圧と出力電圧との波形を示す図The figure which shows the waveform of the input voltage in the case of not providing a discharge circuit, and an output voltage for contrast with FIG. 制御回路が実行する処理を示すフローチャートFlow chart showing processing executed by control circuit 別の例の電力伝送システムの回路図Schematic of another example power transfer system 実施形態２に係る電力伝送システムの回路図Circuit diagram of a power transfer system according to a second embodiment 実施形態３に係る電力伝送システムが備える送電装置の回路図The circuit diagram of the power transmission apparatus with which the power transmission system which concerns on Embodiment 3 is provided.

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る電力伝送システム１の回路図である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of the power transfer system 1 according to the first embodiment.

本実施形態に係る電力伝送システム１は、送電装置１０１と受電装置２０１とを備えている。受電装置２０１は負荷回路ＲＬを備えている。この負荷回路ＲＬは、二次電池及び充電回路を含む。受電装置２０１は、例えば携帯電子機器である。携帯電子機器としては携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、携帯音楽プレーヤ、ノート型ＰＣ、デジタルカメラなどが挙げられる。送電装置１０１には受電装置２０１が載置される。そして、送電装置１０１は、載置された受電装置２０１の二次電池を充電する。   The power transmission system 1 according to the present embodiment includes a power transmission device 101 and a power reception device 201. The power receiving device 201 includes a load circuit RL. The load circuit RL includes a secondary battery and a charging circuit. The power receiving device 201 is, for example, a portable electronic device. The portable electronic device includes a portable telephone, a PDA (Personal Digital Assistant), a portable music player, a notebook PC, a digital camera and the like. The power reception device 201 is placed on the power transmission device 101. Then, the power transmission device 101 charges the mounted secondary battery of the power reception device 201.

なお、本実施形態では、負荷回路ＲＬは受電装置２０１内に設けられているが、負荷回路ＲＬは、例えば受電装置２０１の外部に設けられていてもよいし、受電装置２０１に対し着脱可能であってもよい。   Although the load circuit RL is provided in the power receiving device 201 in the present embodiment, the load circuit RL may be provided, for example, outside the power receiving device 201, and can be detachably attached to the power receiving device 201. It may be.

送電装置１０１はアクティブ電極１５及びパッシブ電極１６を備えている。受電装置２０１はアクティブ電極２５及びパッシブ電極２６を備えている。アクティブ電極２５及びパッシブ電極２６それぞれは、アクティブ電極１５及びパッシブ電極１６それぞれと略同面積を有している。送電装置１０１を受電装置２０１へ載置した場合、アクティブ電極１５，２５同士が対向し、パッシブ電極１６，２６同士が対向する。送電装置１０１において、アクティブ電極１５及びパッシブ電極１６間に交流電圧が印加された場合、対向配置となったアクティブ電極１５，２５間、パッシブ電極１６，２６間それぞれに電界が生じ、この電界を介して送電装置１０１から受電装置２０１へ電力が伝送される。なお、パッシブ電極１６，２６は直接接触していてもよい。   The power transmission device 101 includes an active electrode 15 and a passive electrode 16. The power receiving device 201 includes an active electrode 25 and a passive electrode 26. Each of the active electrode 25 and the passive electrode 26 has substantially the same area as each of the active electrode 15 and the passive electrode 16. When the power transmission device 101 is placed on the power reception device 201, the active electrodes 15 and 25 face each other, and the passive electrodes 16 and 26 face each other. In the power transmission device 101, when an AC voltage is applied between the active electrode 15 and the passive electrode 16, an electric field is generated between the active electrodes 15 and 25 facing each other and between the passive electrodes 16 and 26, respectively. Thus, the power is transmitted from the power transmission device 101 to the power reception device 201. The passive electrodes 16 and 26 may be in direct contact with each other.

アクティブ電極１５は、本発明に係る「送電側結合部」及び「送電側第１電極」に相当する。また、パッシブ電極１６は、本発明に係る「送電側結合部」及び「送電側第２電極」に相当する。アクティブ電極２５は、本発明に係る「受電側結合部」及び「受電側第１電極」に相当する。また、パッシブ電極２６は、本発明に係る「受電側結合部」及び「受電側第２電極」に相当する。   The active electrode 15 corresponds to the “power transmission side coupling portion” and the “power transmission side first electrode” according to the present invention. Moreover, the passive electrode 16 corresponds to the "power transmission side coupling part" and the "power transmission side second electrode" according to the present invention. The active electrode 25 corresponds to the “power receiving side coupling portion” and the “power receiving side first electrode” according to the present invention. In addition, the passive electrode 26 corresponds to the “power receiving side coupling portion” and the “power receiving side second electrode” according to the present invention.

送電装置１０１は直流電圧源Ｖｉｎを備えている。直流電圧源Ｖｉｎは、商用電源に接続されるＡＣアダプタであり、送電装置１０１はこの直流電圧源Ｖｉｎを電源として動作する。ＡＣアダプタは、例えば、ＡＣ１００Ｖ〜２４０ＶをＤＣ１９Ｖへ変換する。直流電圧源Ｖｉｎは、本発明に係る「直流電圧入力部」に相当する。   The power transmission device 101 includes a DC voltage source Vin. The DC voltage source Vin is an AC adapter connected to a commercial power source, and the power transmission device 101 operates using the DC voltage source Vin as a power source. The AC adapter converts, for example, AC 100 V to 240 V into DC 19 V. The DC voltage source Vin corresponds to the "DC voltage input unit" according to the present invention.

直流電圧源Ｖｉｎには、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０が接続されている。ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４からなるスイッチ回路と、スイッチ回路の入力側に接続されたキャパシタＣ１とを有している。スイッチ回路は、本発明に係る「直流交流変換部」及び「ブリッジ回路」に相当する。   A DC-AC inverter circuit 10 is connected to the DC voltage source Vin. The DC-AC inverter circuit 10 includes a switch circuit including switch elements Q1, Q2, Q3, and Q4, and a capacitor C1 connected to the input side of the switch circuit. The switch circuit corresponds to the “DC to AC converter” and the “bridge circuit” according to the present invention.

キャパシタＣ１は、直流電圧源Ｖｉｎの実効的な内部抵抗を低くして、直流電圧源Ｖｉｎからの直流電圧を安定してスイッチ回路へ入力するための素子である。スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４はｎ型ＭＯＳ−ＦＥＴである。スイッチ回路は、直列接続されたスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２と、直列接続されたスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４とが並列接続されたフルブリッジ回路である。   The capacitor C1 is an element for lowering the effective internal resistance of the DC voltage source Vin to stably input the DC voltage from the DC voltage source Vin to the switch circuit. The switch elements Q1, Q2, Q3 and Q4 are n-type MOS-FETs. The switch circuit is a full bridge circuit in which switch elements Q1 and Q2 connected in series and switch elements Q3 and Q4 connected in series are connected in parallel.

スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４の接続点とは、昇圧トランスＴ１の１次コイルに接続されている。ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０は、後述の制御回路１２により、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とが交互にオンオフされ、直流電圧を交流電圧に変換し、その交流電圧を昇圧トランスＴ１へ出力する。   The connection point of the switch elements Q1 and Q2 and the connection point of the switch elements Q3 and Q4 are connected to the primary coil of the step-up transformer T1. In the DC-AC inverter circuit 10, the switch elements Q1 and Q4 and the switch elements Q2 and Q3 are alternately turned on and off by a control circuit 12 described later, to convert a DC voltage into an AC voltage and transmit the AC voltage to the step-up transformer T1. Output.

このＤＣ−ＡＣインバータ回路１０と直流電圧源Ｖｉｎの間には、並列接続された電流制限抵抗Ｒ１及びバイパススイッチ１３が設けられている。電流制限抵抗Ｒ１のインピーダンスは、電流制限抵抗Ｒ１から負荷回路ＲＬ側を視たインピーダンスより十分に大きい。バイパススイッチ１３は制御回路１２によりオンオフ制御される。バイパススイッチ１３がオンの場合、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０へ低入力抵抗状態で電源電圧（定電圧）が印加される。バイパススイッチ１３がオフの場合、負荷回路ＲＬ側のインピーダンスよりも大きい電流制限抵抗Ｒ１によりＤＣ−ＡＣインバータ回路１０に実質的に定電流が供給される。   A current limiting resistor R1 and a bypass switch 13 connected in parallel are provided between the DC-AC inverter circuit 10 and the DC voltage source Vin. The impedance of the current limiting resistor R1 is sufficiently larger than the impedance seen from the current limiting resistor R1 toward the load circuit RL. The bypass switch 13 is on / off controlled by the control circuit 12. When the bypass switch 13 is on, a power supply voltage (constant voltage) is applied to the DC-AC inverter circuit 10 in a low input resistance state. When the bypass switch 13 is off, substantially constant current is supplied to the DC-AC inverter circuit 10 by the current limiting resistor R1 larger than the impedance on the load circuit RL side.

また、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の入力側には、電圧検出用の分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４が接続されている。制御回路１２は、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４からＤＣ−ＡＣインバータ回路１０への入力電圧ＤＣＶを検出する。制御回路１２は、バイパススイッチ１３をオフにしてＤＣ−ＡＣインバータ回路１０へ定電流を供給した状態で入力電圧ＤＣＶを検出する。そして、電力伝送を行う前の待機時において、受電装置２０１が送電装置１０１に載置されているかの判定（以下、載置判定と言う）を、検出した入力電圧ＤＣＶに基づいて行う。また、制御回路１２は、検出した入力電圧ＤＣＶを基に、電力伝送のための駆動周波数を設定し、その周波数でスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４をスイッチングする。制御回路１２については後に詳述する。   Further, on the input side of the DC-AC inverter circuit 10, voltage dividing resistors R3 and R4 for voltage detection are connected. The control circuit 12 detects the input voltage DCV from the voltage dividing resistors R3 and R4 to the DC-AC inverter circuit 10. The control circuit 12 detects the input voltage DCV in a state in which the bypass switch 13 is turned off and the constant current is supplied to the DC-AC inverter circuit 10. Then, at the time of standby before performing the power transmission, determination as to whether the power receiving device 201 is placed on the power transmission device 101 (hereinafter referred to as placement determination) is performed based on the detected input voltage DCV. The control circuit 12 also sets a drive frequency for power transmission based on the detected input voltage DCV, and switches the switch elements Q1 to Q4 at that frequency. The control circuit 12 will be described in detail later.

さらに、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の入力側には放電回路１１が接続されている。放電回路１１は、本発明に係る「放電部」に相当する。放電回路１１は、抵抗Ｒ２と放電用スイッチ１１Ｓとの直列回路であり、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０のキャパシタＣ１に並列接続されている。放電用スイッチ１１Ｓは制御回路１２によりオンオフされる。制御回路１２は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の駆動前に、放電用スイッチ１１Ｓをオンする。これにより、キャパシタＣ１から抵抗Ｒ２及び放電用スイッチ１１Ｓの放電経路に電流が流れる。このように、簡易な構成の放電回路１１を設けることで、キャパシタＣ１に蓄電された電荷を放電できる。制御回路１２は、放電用スイッチ１１Ｓをオフにした後、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０を駆動する。これにより、入力電圧が高い状態でＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の駆動を開始されることを防止でき、この結果、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の出力電圧にオーバーシュートが発生することを抑制できる。   Furthermore, the discharge circuit 11 is connected to the input side of the DC-AC inverter circuit 10. The discharge circuit 11 corresponds to the "discharge portion" according to the present invention. The discharge circuit 11 is a series circuit of a resistor R2 and a discharge switch 11S, and is connected in parallel to the capacitor C1 of the DC-AC inverter circuit 10. The discharge switch 11S is turned on and off by the control circuit 12. The control circuit 12 turns on the discharging switch 11S before driving the DC-AC inverter circuit 10. As a result, current flows from the capacitor C1 to the discharge path of the resistor R2 and the discharge switch 11S. Thus, the charge stored in the capacitor C1 can be discharged by providing the discharge circuit 11 of a simple configuration. The control circuit 12 drives the DC-AC inverter circuit 10 after the discharging switch 11S is turned off. As a result, driving of the DC-AC inverter circuit 10 can be prevented from starting when the input voltage is high, and as a result, generation of overshoot in the output voltage of the DC-AC inverter circuit 10 can be suppressed.

なお、放電回路１１は、抵抗Ｒ２を備えず、放電用スイッチ１１Ｓのみから構成されていてもよい。ただし、放電回路１１は抵抗Ｒ２を備えることで、放電用スイッチ１１Ｓの最大定格電流を超えないように電流制限できる。   The discharge circuit 11 may not be provided with the resistor R2, and may be configured only by the discharge switch 11S. However, the discharge circuit 11 can be current-limited so as not to exceed the maximum rated current of the discharge switch 11S by providing the resistor R2.

昇圧トランスＴ１は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０により変換された交流電圧を昇圧する。昇圧トランスＴ１の２次コイルは、直列共振回路１４を介してアクティブ電極１５及びパッシブ電極１６へ接続されている。昇圧トランスＴ１は、昇圧した交流電圧を、アクティブ電極１５及びパッシブ電極１６へ印加する。   The boosting transformer T1 boosts the alternating voltage converted by the DC-AC inverter circuit 10. The secondary coil of the step-up transformer T1 is connected to the active electrode 15 and the passive electrode 16 via the series resonant circuit. The step-up transformer T 1 applies the boosted alternating voltage to the active electrode 15 and the passive electrode 16.

直列共振回路１４は、昇圧トランスＴ１の２次コイルに並列接続されたキャパシタＣ２と、昇圧トランスＴ１の漏れインダクタンスＬleak（又は実部品のインダクタ）とから形成されている。キャパシタＣ２は、実部品であってもよいし、２次コイルに生じる寄生容量であってもよい。The series resonant circuit 14 is formed of a capacitor C2 connected in parallel to the secondary coil of the step-up transformer T1, and a leakage inductance L leak (or an inductor of a real part) of the step-up transformer T1. The capacitor C2 may be a real part or a parasitic capacitance generated in the secondary coil.

受電装置２０１のアクティブ電極２５及びパッシブ電極２６には、降圧トランスＴ２の１次コイルが接続されている。この１次コイルにはキャパシタＣ３が並列接続されている。キャパシタＣ３は、降圧トランスＴ２の１次コイルの励磁インダクタンスと並列共振回路２４を形成している。   The primary coil of the step-down transformer T2 is connected to the active electrode 25 and the passive electrode 26 of the power receiving device 201. A capacitor C3 is connected in parallel to the primary coil. The capacitor C3 forms a parallel resonant circuit 24 with the excitation inductance of the primary coil of the step-down transformer T2.

並列共振回路２４は、効率よく電力伝送が行えるようにするために、送電装置１０１の直列共振回路１４と共振周波数が略同じとなるように設定されている。送電装置１０１に受電装置２０１を載置すると、直列共振回路１４と並列共振回路２４とは結合共振（複合共振）する。そして、送電装置１０１から受電装置２０１への電力伝送における駆動周波数は、直列共振回路１４及び並列共振回路２４の共振周波数近傍に定められる。   The parallel resonant circuit 24 is set so that the resonant frequency is substantially the same as that of the series resonant circuit 14 of the power transmission device 101 in order to enable efficient power transmission. When the power receiving device 201 is placed on the power transmission device 101, the series resonant circuit 14 and the parallel resonant circuit 24 undergo coupled resonance (complex resonance). The drive frequency in the power transmission from the power transmission device 101 to the power reception device 201 is determined in the vicinity of the resonance frequency of the series resonance circuit 14 and the parallel resonance circuit 24.

降圧トランスＴ２の２次コイルには整流平滑回路２３が接続されている。整流平滑回路２３は、例えば、ダイオードブリッジ及び平滑キャパシタである。整流平滑回路２３には、電力変換回路２２が接続されている。電力変換回路２２は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、整流平滑回路２３により整流された電圧を、安定化された所定の電圧に変換する。電力変換回路２２には負荷回路ＲＬが接続されている。   A rectifying and smoothing circuit 23 is connected to the secondary coil of the step-down transformer T2. The rectifying and smoothing circuit 23 is, for example, a diode bridge and a smoothing capacitor. The power conversion circuit 22 is connected to the rectifying and smoothing circuit 23. The power conversion circuit 22 is, for example, a DC-DC converter, and converts the voltage rectified by the rectifying and smoothing circuit 23 into a stabilized predetermined voltage. A load circuit RL is connected to the power conversion circuit 22.

以下に、制御回路１２について詳述する。   The control circuit 12 will be described in detail below.

図２は、制御回路１２が有する機能を示すブロック図である。制御回路１２は、ＤＣＶ検出部１２１、放電用スイッチ制御部１２２、バイパススイッチ制御部１２３、スイッチ回路制御部１２４、載置判定部１２５及び駆動周波数設定部１２６を有している。   FIG. 2 is a block diagram showing functions of the control circuit 12. The control circuit 12 includes a DCV detection unit 121, a discharge switch control unit 122, a bypass switch control unit 123, a switch circuit control unit 124, a placement determination unit 125, and a drive frequency setting unit 126.

ＤＣＶ検出部１２１は、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４から、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０への入力電圧ＤＣＶを検出する。   The DCV detection unit 121 detects an input voltage DCV to the DC-AC inverter circuit 10 from the voltage dividing resistors R3 and R4.

放電用スイッチ制御部１２２は、放電用スイッチ１１Ｓをオンオフする。放電用スイッチ制御部１２２は、本発明に係る「第２制御部」に相当する。放電用スイッチ制御部１２２は、載置判定を行う前に放電用スイッチ１１Ｓをオンする。これにより、キャパシタＣ１に蓄電された電荷は放電される。また、放電用スイッチ制御部１２２は、ＤＣＶ検出部１２１が検出した入力電圧ＤＣＶに基づいて放電を終了するか否かを判定し、終了する場合には、放電用スイッチ１１Ｓをオフする。放電を終了する場合とは、例えば、入力電圧ＤＣＶがしきい値以下となった場合である。   The discharge switch control unit 122 turns on and off the discharge switch 11S. The discharge switch control unit 122 corresponds to the “second control unit” according to the present invention. The discharge switch control unit 122 turns on the discharge switch 11S before performing the placement determination. Thereby, the charge stored in the capacitor C1 is discharged. Further, the discharge switch control unit 122 determines whether to end the discharge based on the input voltage DCV detected by the DCV detection unit 121, and turns off the discharge switch 11S when it is ended. The case where the discharge is finished is, for example, the case where the input voltage DCV becomes equal to or less than the threshold.

バイパススイッチ制御部１２３は、バイパススイッチ１３をオンオフする。バイパススイッチ制御部１２３は、載置判定の際、バイパススイッチ１３をオフする。この場合、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０には略定電流が供給される。また、バイパススイッチ制御部１２３は、受電装置２０１へ電力伝送する際、バイパススイッチ１３をオンする。この場合、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０に定電圧が印加される。   The bypass switch control unit 123 turns the bypass switch 13 on and off. The bypass switch control unit 123 turns off the bypass switch 13 at the time of placement determination. In this case, a substantially constant current is supplied to the DC-AC inverter circuit 10. Further, when transmitting power to the power receiving apparatus 201, the bypass switch control unit 123 turns on the bypass switch 13. In this case, a constant voltage is applied to the DC-AC inverter circuit 10.

また、バイパススイッチ制御部１２３は、放電用スイッチ制御部１２２が放電用スイッチ１１Ｓをオンにする際、バイパススイッチ１３をオフにする。この場合、電流制限抵抗Ｒ１により、直流電圧源Ｖｉｎからの電流が放電回路１１へ無駄に流れることを制限できる。   Further, the bypass switch control unit 123 turns off the bypass switch 13 when the discharge switch control unit 122 turns on the discharge switch 11S. In this case, the current limiting resistor R1 can limit the flow of the current from the DC voltage source Vin to the discharge circuit 11 in vain.

スイッチ回路制御部１２４は、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４をＰＷＭ制御する。スイッチ回路制御部１２４は、本発明に係る「第１制御部」に相当する。スイッチ回路制御部１２４は、バイパススイッチ制御部１２３がバイパススイッチ１３をオンしたときに、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４と、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とを交互にオンオフする。スイッチ回路制御部１２４は、載置判定を行う場合、固定周波数でスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４と、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とを交互にオンオフする。電力伝送を行う場合、後述の駆動周波数設定部１２６で設定された周波数で、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４と、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とを交互にオンオフする。   The switch circuit control unit 124 performs PWM control of the switch elements Q1 to Q4. The switch circuit control unit 124 corresponds to the “first control unit” according to the present invention. The switch circuit control unit 124 alternately turns on and off the switch elements Q1 and Q4 and the switch elements Q2 and Q3 when the bypass switch control unit 123 turns on the bypass switch 13. The switch circuit control unit 124 alternately turns on and off the switch elements Q1 and Q4 and the switch elements Q2 and Q3 at a fixed frequency when the placement determination is performed. When performing power transmission, the switch elements Q1 and Q4 and the switch elements Q2 and Q3 are alternately turned on and off at the frequency set by the drive frequency setting unit 126 described later.

載置判定部１２５は、受電装置２０１が送電装置１０１に載置されているかを判定する。送電装置１０１に受電装置２０１を載置すると、共振回路１４，２４が結合して、入力インピーダンスの周波数特性には、複合共振による周波数ピークが複数現れる。入力インピーダンスは、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０への入力電流と、入力電圧ＤＣＶとから算出できる。したがって、載置判定部１２５は、バイパススイッチ１３がオフのときにＤＣＶ検出部１２１が検出した入力電圧ＤＣＶに変化があった場合に、受電装置２０１が載置されたと判定する。   The placement determination unit 125 determines whether the power receiving device 201 is placed on the power transmission device 101. When the power receiving device 201 is placed on the power transmission device 101, the resonant circuits 14 and 24 are coupled, and a plurality of frequency peaks due to complex resonance appear in the frequency characteristic of the input impedance. The input impedance can be calculated from the input current to the DC-AC inverter circuit 10 and the input voltage DCV. Therefore, when there is a change in the input voltage DCV detected by the DCV detection unit 121 when the bypass switch 13 is off, the placement determination unit 125 determines that the power reception device 201 is placed.

なお、載置判定部１２５は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０への入力電流、又は、アクティブ電極１５及びパッシブ電極１６に印加される出力電圧ＡＣＶを検出して、その変化に基づいて、受電装置２０１の載置の有無を判定してもよい。   The placement determination unit 125 detects the input current to the DC-AC inverter circuit 10 or the output voltage ACV applied to the active electrode 15 and the passive electrode 16, and the power reception device 201 is detected based on the change. The presence or absence of placement may be determined.

駆動周波数設定部１２６は、電力伝送時におけるＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の駆動周波数を設定する。上述のように、送電装置１０１に受電装置２０１を載置すると、共振回路１４，２４が結合し、複合共振による周波数ピークが複数現れる。駆動周波数設定部１２６は、入力電圧ＤＣＶを随時検出し、複合共振による二つの共振周波数（周波数ピーク）の間に駆動周波数を設定する。   The drive frequency setting unit 126 sets the drive frequency of the DC-AC inverter circuit 10 at the time of power transmission. As described above, when the power receiving apparatus 201 is mounted on the power transmitting apparatus 101, the resonant circuits 14 and 24 are coupled, and a plurality of frequency peaks due to the complex resonance appear. The drive frequency setting unit 126 detects the input voltage DCV as needed, and sets the drive frequency between two resonance frequencies (frequency peaks) of complex resonance.

以上のように、本実施形態に係る送電装置１０１は放電回路１１を備え、載置判定を行う際に、放電用スイッチ１１Ｓをオンして、キャパシタＣ１に蓄電された電荷を放電している。これにより、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０への入力電圧を低くして、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０からの出力電圧にオーバーシュートが発生することを防止又は抑制できる。   As described above, the power transmission device 101 according to the present embodiment includes the discharge circuit 11. When the placement determination is performed, the discharge switch 11S is turned on to discharge the charge stored in the capacitor C1. Thus, the input voltage to the DC-AC inverter circuit 10 can be lowered to prevent or suppress the occurrence of overshoot in the output voltage from the DC-AC inverter circuit 10.

図３は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０への入力電圧ＤＣＶと、アクティブ電極１５及びパッシブ電極１６に印加される出力電圧ＡＣＶとの波形を示す図である。図４は、図３との対比のために、放電回路を備えない場合の入力電圧ＤＣＶと出力電圧ＡＣＶとの波形を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing waveforms of an input voltage DCV to the DC-AC inverter circuit 10 and an output voltage ACV applied to the active electrode 15 and the passive electrode 16. FIG. 4 is a diagram showing the waveforms of the input voltage DCV and the output voltage ACV when the discharge circuit is not provided, for comparison with FIG.

図３に示すように、放電開始前の入力電圧ＤＣＶは約１８Ｖである。これは、待機状態でＤＣ−ＡＣインバータ回路１０が駆動していないときに、キャパシタＣ１が充電されているからである。この状態で、放電用スイッチ制御部１２２が放電用スイッチ１１Ｓをオンすることで、キャパシタＣ１に蓄電された電荷が放電され、入力電圧ＤＣＶは低下する。入力電圧ＤＣＶが２Ｖを下回ったときに、放電用スイッチ制御部１２２は放電用スイッチ１１Ｓをオフにする。スイッチ回路制御部１２４は、固定周波数でスイッチ回路をＰＷＭ制御する。   As shown in FIG. 3, the input voltage DCV before the start of discharge is about 18V. This is because the capacitor C1 is charged when the DC-AC inverter circuit 10 is not driven in the standby state. In this state, when the discharge switch control unit 122 turns on the discharge switch 11S, the charge stored in the capacitor C1 is discharged, and the input voltage DCV decreases. When the input voltage DCV falls below 2 V, the discharging switch control unit 122 turns off the discharging switch 11S. The switch circuit control unit 124 performs PWM control of the switch circuit at a fixed frequency.

放電用スイッチ１１Ｓがオフになることで、放電されたキャパシタＣ１には再び充電される。このため、入力電圧ＤＣＶは、緩やかに増加する。その後、入力電圧ＤＣＶは定常状態となる。そして、スイッチ回路制御部１２４がスイッチ回路のＰＷＭ制御を終了すると、キャパシタＣ１は充電され続けるため、入力電圧ＤＣＶは増加する。このように、スイッチ回路のＰＷＭ制御を開始する前に、キャパシタＣ１に蓄電された電荷を放電することで、出力電圧ＡＣＶにオーバーシュートが発生することがない。   When the discharging switch 11S is turned off, the discharged capacitor C1 is charged again. For this reason, the input voltage DCV gradually increases. Thereafter, the input voltage DCV is in a steady state. Then, when the switch circuit control unit 124 ends the PWM control of the switch circuit, the capacitor C1 continues to be charged, so the input voltage DCV increases. As described above, by discharging the charge stored in the capacitor C1 before starting the PWM control of the switch circuit, the overshoot does not occur in the output voltage ACV.

これに対し、キャパシタＣ１に蓄電された電荷を放電することなく、スイッチ回路のＰＷＭ制御を開始した場合、入力電圧ＤＣＶが高い状態（図４では１８Ｖ）で、スイッチ回路がＰＷＭ制御されることになる。したがって、出力電圧ＡＣＶにオーバーシュートが発生する。その後、入力電圧ＤＣＶの低下と共に、オーバーシュートが発生した出力電圧ＡＣＶも減少し、定常状態となる。出力電圧ＡＣＶにオーバーシュートが発生すると、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の後段の昇圧トランスＴ１、アクティブ電極１５及びパッシブ電極１６に高電圧が印加されるため、コイル及び電極周りの電界強度及び磁界強度が上昇し、電界及び磁界の不要輻射が大きくなる。   On the other hand, when the PWM control of the switch circuit is started without discharging the charge stored in the capacitor C1, the switch circuit is PWM controlled in a state where the input voltage DCV is high (18 V in FIG. 4). Become. Therefore, an overshoot occurs in the output voltage ACV. Thereafter, with the decrease of the input voltage DCV, the output voltage ACV at which the overshoot occurs is also reduced, and the steady state is achieved. When an overshoot occurs in the output voltage ACV, a high voltage is applied to the step-up transformer T1, the active electrode 15, and the passive electrode 16 at the rear stage of the DC-AC inverter circuit 10, so the electric field strength and the magnetic field strength around the coil and electrodes are As a result, the unwanted radiation of the electric field and the magnetic field is increased.

このように、放電回路１１を設け、スイッチ回路のＰＷＭ制御開始前に、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０のキャパシタＣ１に蓄電された電荷を放電することで、出力電圧ＡＣＶにオーバーシュートが発生することを抑制できる。その結果、待機時に生じる不要な電界及び磁界の漏えいを抑制できる。   As described above, the discharge circuit 11 is provided, and the charge accumulated in the capacitor C1 of the DC-AC inverter circuit 10 is discharged before the start of the PWM control of the switch circuit to generate an overshoot in the output voltage ACV. It can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the leakage of unnecessary electric fields and magnetic fields that occur during standby.

図５は、制御回路１２が実行する処理を示すフローチャートである。制御回路１２は、例えば、送電装置１０１の電源が投入されたときに、図５に示す処理を開始する。   FIG. 5 is a flowchart showing the process executed by the control circuit 12. The control circuit 12 starts the process shown in FIG. 5, for example, when the power transmission device 101 is powered on.

バイパススイッチ制御部１２３は、載置判定及び周波数掃引を低い電圧で行うために、バイパススイッチ１３をオフにして、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０へ定電流を供給する（Ｓ１１）。次に、制御回路１２の放電用スイッチ制御部１２２は、放電用スイッチ１１Ｓをオンにする（Ｓ１２）。これにより、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０のキャパシタＣ１に蓄電された電荷は放電される。なお、放電用スイッチ１１Ｓをオンにする際、バイパススイッチ１３をオフにして、電流制限抵抗Ｒ１により、直流電圧源Ｖｉｎからの電流が放電回路１１へ流れることを制限するようにしてもよい。   The bypass switch control unit 123 turns off the bypass switch 13 and supplies a constant current to the DC-AC inverter circuit 10 in order to perform placement determination and frequency sweep with a low voltage (S11). Next, the discharge switch control unit 122 of the control circuit 12 turns on the discharge switch 11S (S12). Thus, the charge stored in the capacitor C1 of the DC-AC inverter circuit 10 is discharged. When the discharging switch 11S is turned on, the bypass switch 13 may be turned off so that the current from the DC voltage source Vin may be restricted from flowing to the discharging circuit 11 by the current limiting resistor R1.

次に、放電用スイッチ制御部１２２は、放電を終了するか否かを判定する（Ｓ１３）。放電用スイッチ制御部１２２は、ＤＣＶ検出部１２１が検出した入力電圧ＤＣＶがしきい値以下（例えば、図３の場合では２Ｖ）となった場合に、放電を終了すると判定する。放電を終了しない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、制御回路１２はＳ１３の処理を実行する。放電を終了する場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、放電用スイッチ制御部１２２は、放電用スイッチ１１Ｓをオフにする（Ｓ１４）。これにより、キャパシタＣ１に蓄電された電荷の放電は終了する。   Next, the discharge switch control unit 122 determines whether to end the discharge (S13). When the input voltage DCV detected by the DCV detection unit 121 becomes equal to or less than a threshold (for example, 2 V in the case of FIG. 3), the discharge switch control unit 122 determines to end the discharge. When the discharge is not finished (S13: NO), the control circuit 12 executes the process of S13. When the discharge is ended (S13: YES), the discharge switch control unit 122 turns off the discharge switch 11S (S14). Thus, the discharge of the charge stored in the capacitor C1 is completed.

次に、載置判定部１２５は、送電装置１０１に受電装置２０１が載置されたか否かを判定する（Ｓ１５）。詳しくは、スイッチ回路制御部１２４は固定周波数でスイッチ回路をスイッチング制御する。ＤＣＶ検出部１２１は入力電圧ＤＣＶを検出する。載置判定部１２５は、検出した入力電圧ＤＣＶに変化があったか否かを判定する。変化があった場合に、載置判定部１２５は受電装置２０１が載置されたと判定する。   Next, the placement determination unit 125 determines whether the power receiving device 201 has been placed on the power transmission device 101 (S15). Specifically, the switch circuit control unit 124 performs switching control of the switch circuit at a fixed frequency. The DCV detection unit 121 detects an input voltage DCV. The placement determining unit 125 determines whether or not the detected input voltage DCV has changed. If there is a change, the placement determination unit 125 determines that the power receiving device 201 has been placed.

受電装置２０１が載置されていないと判定した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、制御回路１２はＳ１５の処理を実行する。受電装置２０１が載置されていると判定した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、スイッチ回路制御部１２４は、スイッチング周波数を掃引して、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０を駆動する（Ｓ１６）。   When it is determined that the power receiving device 201 is not placed (S15: NO), the control circuit 12 executes the process of S15. If it is determined that the power receiving device 201 is placed (S15: YES), the switch circuit control unit 124 sweeps the switching frequency to drive the DC-AC inverter circuit 10 (S16).

制御回路１２は、電力伝送を開始するか否かを判定する（Ｓ１７）。上述したように、正規の受電装置２０１を送電装置１０１に載置した場合、共振回路１４，２４が結合して、複合共振による入力インピーダンスの周波数ピークが複数現れる。駆動周波数設定部１２６は、複合共振による二つの共振周波数の間に駆動周波数を設定し、電力伝送を開始する。   The control circuit 12 determines whether to start power transmission (S17). As described above, when the normal power receiving device 201 is mounted on the power transmission device 101, the resonant circuits 14 and 24 are coupled, and a plurality of frequency peaks of the input impedance due to the complex resonance appear. The drive frequency setting unit 126 sets the drive frequency between two resonance frequencies of complex resonance and starts power transmission.

電力伝送を開始しない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、制御回路１２はＳ１６の処理を実行する。電力伝送を開始する場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、バイパススイッチ制御部１２３は、バイパススイッチ１３をオンにして、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０へ定電圧を供給し（Ｓ１８）、スイッチ回路制御部１２４は、駆動周波数設定部１２６が設定した周波数で、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０を駆動し、電力伝送処理を実行する（Ｓ１９）。   When the power transmission is not started (S17: NO), the control circuit 12 executes the process of S16. When starting power transmission (S17: YES), the bypass switch control section 123 turns on the bypass switch 13 to supply a constant voltage to the DC-AC inverter circuit 10 (S18), and the switch circuit control section 124 The DC-AC inverter circuit 10 is driven at the frequency set by the drive frequency setting unit 126, and power transmission processing is performed (S19).

電力伝送は、例えば、受電装置２０１が送電装置１０１から取り外され、又は、受電装置２０１から通信により二次電池である負荷回路ＲＬが満充電となったことを通知された場合等に終了する。電力伝送を終了する際には、スイッチ回路制御部１２４は、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の駆動を停止する。その後、制御回路１２は、Ｓ１１の処理を実行し、再度ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０のキャパシタＣ１を放電し、出力電圧ＡＣＶにオーバーシュートが発生することを抑制する。   The power transmission ends, for example, when the power receiving apparatus 201 is removed from the power transmission apparatus 101 or when the power receiving apparatus 201 is notified by communication that the load circuit RL as a secondary battery is fully charged. When ending the power transmission, the switch circuit control unit 124 stops the driving of the DC-AC inverter circuit 10. Thereafter, the control circuit 12 executes the process of S11, discharges the capacitor C1 of the DC-AC inverter circuit 10 again, and suppresses the occurrence of the overshoot in the output voltage ACV.

なお、本処理は、例えば、送電装置１０１の電源がオフされるなどした場合、終了する。また、本処理では、載置判定終了後に、駆動周波数を設定しているが、載置判定と駆動周波数の設定とを同時に行うようにしてもよい。例えば、スイッチング周波数を掃引して、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０を駆動し、複合共振による入力インピーダンスの周波数ピークが複数現れた場合、制御回路１２は、送電装置１０１に受電装置２０１が載置されていると判定し、複合共振による二つの共振周波数の間に駆動周波数を設定する。この場合、処理を簡略化できる。なお、載置判定と駆動周波数の設定とを別々に行った場合、載置判定では、固定周波数でＤＣ−ＡＣインバータ回路１０を駆動するため、載置判定の時間は短い。   Note that this process ends, for example, when the power transmission device 101 is powered off. Further, in the present process, the drive frequency is set after the placement determination is completed, but the placement determination and the setting of the drive frequency may be performed simultaneously. For example, when the switching frequency is swept to drive the DC-AC inverter circuit 10 and a plurality of frequency peaks of the input impedance due to the complex resonance appear, the power receiving device 201 is mounted on the power transmitting device 101 of the control circuit 12 It is determined that the drive frequency is set, and the drive frequency is set between two resonance frequencies due to the complex resonance. In this case, the processing can be simplified. In addition, when setting determination and setting of a drive frequency are performed separately, in mounting determination, in order to drive the DC-AC inverter circuit 10 by fixed frequency, the time of mounting determination is short.

以上説明したように、本実施形態では、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の駆動前にキャパシタＣ１に蓄電された電荷を放電する。これにより、出力電圧ＡＣＶにオーバーシュートが発生することを抑制でき、その結果、待機時の不要な電界又は磁界の漏えいを低減することができる。   As described above, in the present embodiment, the electric charge stored in the capacitor C1 is discharged before the DC-AC inverter circuit 10 is driven. As a result, it is possible to suppress the occurrence of an overshoot in the output voltage ACV, and as a result, it is possible to reduce the leakage of an unnecessary electric field or magnetic field during standby.

なお、本実施形態では、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０は、４つのスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を備えたフルブリッジ回路としているが、これに限らない。   In the present embodiment, the DC-AC inverter circuit 10 is a full bridge circuit including four switch elements Q1 to Q4. However, the present invention is not limited to this.

図６は、別の例の電力伝送システムの回路図である。この例では、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０が有するスイッチ回路は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２と、キャパシタＣ４，Ｃ５とからなるハーフブリッジ回路である。この場合、制御回路１２は、スイッチ素子Ｑ１とスイッチ素子Ｑ２とを交互にオンオフする。なお、他の構成は、図１と同じであるため、説明は省略する。   FIG. 6 is a circuit diagram of another example power transfer system. In this example, the switch circuit included in the DC-AC inverter circuit 10 is a half bridge circuit including switch elements Q1 and Q2 and capacitors C4 and C5. In this case, the control circuit 12 alternately turns on and off the switch element Q1 and the switch element Q2. In addition, since the other structure is the same as FIG. 1, description is abbreviate | omitted.

この例であっても、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０の駆動前にキャパシタＣ１に蓄電された電荷を放電することにより、出力電圧ＡＣＶにオーバーシュートが発生することを抑制でき、その結果、待機時の不要な電界又は磁界の漏えいを低減することができる。   Even in this example, by discharging the charge stored in the capacitor C1 before driving the DC-AC inverter circuit 10, it is possible to suppress the occurrence of an overshoot in the output voltage ACV, and as a result, it is possible to wait Unwanted electric or magnetic field leakage can be reduced.

（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る電力伝送システム２の回路図である。Second Embodiment
FIG. 7 is a circuit diagram of the power transfer system 2 according to the second embodiment.

本実施形態に係る電力伝送システム２では、送電装置１０２が備える結合用コイル１７と、受電装置２０２が備える結合用コイル２７とが磁界結合することで、送電装置１０２から受電装置２０２へ電力が伝送される。結合用コイル１７は、本発明に係る「送電側コイル」に相当し、結合用コイル２７は、本発明に係る「受電側コイル」に相当する。   In the power transmission system 2 according to the present embodiment, the coupling coil 17 included in the power transmission apparatus 102 and the coupling coil 27 included in the power reception apparatus 202 are magnetically coupled to transmit power from the power transmission apparatus 102 to the power reception apparatus 202. Be done. The coupling coil 17 corresponds to the “power transmission coil” according to the present invention, and the coupling coil 27 corresponds to the “power reception coil” according to the present invention.

送電装置１０２では、結合用コイル１７にキャパシタＣ６が接続され、直列共振回路１８を形成している。また、受電装置２０２では、結合用コイル２７にキャパシタＣ７が接続され、直列共振回路２８を形成している。直列共振回路１８，２８は共振周波数が略同じとなるように設定されている。   In the power transmission device 102, the capacitor C6 is connected to the coupling coil 17 to form a series resonant circuit 18. Further, in the power receiving device 202, the capacitor C7 is connected to the coupling coil 27 to form the series resonant circuit. The series resonant circuits 18 and 28 are set such that the resonant frequencies are substantially the same.

他の構成は、実施形態１と同じであるため、説明は省略する。   The other configuration is the same as that of the first embodiment, so the description will be omitted.

この構成において、仮に放電回路１１が設けられておらず、キャパシタＣ１を放電せずにＤＣ−ＡＣインバータ回路１０を駆動した場合、出力電圧ＡＣＶにオーバーシュートが発生する。そして、結合用コイル１７に高電圧が印加され、結合用コイル１７の磁界強度、結合用コイル１７及びキャパシタＣ６間の電界強度が上昇し、不要な磁界及び電界が発生する。そこで、放電回路１１を設け、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０のキャパシタＣ１に蓄電された電荷を放電することで、出力電圧ＡＣＶにオーバーシュートが発生することを抑制し、その結果、待機時に生じる不要な電界及び磁界の漏えいを抑制できる。   In this configuration, if the discharge circuit 11 is not provided and the DC-AC inverter circuit 10 is driven without discharging the capacitor C1, an overshoot occurs in the output voltage ACV. Then, a high voltage is applied to the coupling coil 17, and the magnetic field strength of the coupling coil 17 and the electric field strength between the coupling coil 17 and the capacitor C6 are increased to generate unnecessary magnetic fields and electric fields. Therefore, the discharge circuit 11 is provided to discharge the charge stored in the capacitor C1 of the DC-AC inverter circuit 10, thereby suppressing the occurrence of an overshoot in the output voltage ACV. As a result, unnecessary generation occurs in the standby state. Leakage of electric field and magnetic field can be suppressed.

（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る電力伝送システムが備える送電装置１０３の回路図である。本実施形態に係る送電装置１０３は、独立した放電回路を備えていない点で、実施形態１に係る送電装置１０１と相違する。送電装置１０３は、キャパシタＣ１を放電する場合、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２、又は、スイッチ素子Ｑ３，Ｑ４を同時にオンする。スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２（又はスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４）をオンすることで、キャパシタＣ１からスイッチ素子Ｑ１，Ｑ２（又はスイッチ素子Ｑ３，Ｑ４）に電流が流れることで、キャパシタＣ１に蓄電された電荷は放電される。なお、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２、Ｑ３，Ｑ４のすべてを同時にオンすることで、キャパシタＣ１に蓄電された電荷を放電してもよい。(Embodiment 3)
FIG. 8 is a circuit diagram of a power transmission device 103 provided in the power transmission system according to the third embodiment. The power transmission device 103 according to the present embodiment is different from the power transmission device 101 according to the first embodiment in that the power transmission device 103 according to the present embodiment does not include an independent discharge circuit. When the power transmission device 103 discharges the capacitor C1, the power transmission device 103 simultaneously turns on the switch elements Q1 and Q2 or the switch elements Q3 and Q4. By turning on the switch elements Q1 and Q2 (or switch elements Q3 and Q4), current flows from the capacitor C1 to the switch elements Q1 and Q2 (or switch elements Q3 and Q4), whereby the charge stored in the capacitor C1 is It is discharged. The charges stored in the capacitor C1 may be discharged by simultaneously turning on all the switch elements Q1, Q2, Q3, and Q4.

このように、本実施形態では、ＤＣ−ＡＣインバータ回路１０のスイッチ回路を放電回路として用いることで、送電装置１０３に別途放電回路を設ける必要がない。また、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４はＭＯＳ−ＦＥＴであり、ゲート・ソース間電圧の大きさを制御することにより、ドレイン・ソース間に流れる電流を制御できる。このため、キャパシタＣ１を放電する際に、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４からなる放電経路に流れる電流を制限できる。その結果、大電流が流れることによりスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４が破損することを抑制できる。   As described above, in the present embodiment, by using the switch circuit of the DC-AC inverter circuit 10 as the discharge circuit, it is not necessary to separately provide the power transmission device 103 with the discharge circuit. The switch elements Q1 to Q4 are MOS-FETs, and the current flowing between the drain and the source can be controlled by controlling the magnitude of the voltage between the gate and the source. Therefore, when discharging the capacitor C1, it is possible to limit the current flowing in the discharge path formed of the switch elements Q1 to Q4. As a result, damage to the switch elements Q1 to Q4 due to the flow of a large current can be suppressed.

１，２…電力伝送システム
１０…ＤＣ−ＡＣインバータ回路
１１…放電回路
１１Ｓ…放電用スイッチ
１２…制御回路
１３…バイパススイッチ
１４…直列共振回路
１５…アクティブ電極
１６…パッシブ電極
１７…結合用コイル
１８…直列共振回路
２２…電力変換回路
２３…整流平滑回路
２４…並列共振回路
２５…アクティブ電極
２６…パッシブ電極
２７…結合用コイル
２８…直列共振回路
１０１，１０２，１０３…送電装置
１２１…ＤＣＶ検出部
１２２…放電用スイッチ制御部
１２３…バイパススイッチ制御部
１２４…スイッチ回路制御部
１２５…載置判定部
１２６…駆動周波数設定部
２０１，２０２…受電装置
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７…キャパシタ
Ｌleak…インダクタンス
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４…スイッチ素子
Ｒ１…電流制限抵抗
Ｒ２…抵抗
Ｒ３，Ｒ４…分圧抵抗
ＲＬ…負荷回路
Ｔ１…昇圧トランス
Ｔ２…降圧トランス
Ｖｉｎ…直流電圧源1, 2 Power transmission system 10 DC-AC inverter circuit 11 Discharge circuit 11 S Discharge switch 12 Control circuit 13 Bypass switch 14 Series resonance circuit 15 Active electrode 16 Passive electrode 17 Coil for coupling 18 ... Series resonance circuit 22 ... Power conversion circuit 23 ... Rectification smoothing circuit 24 ... Parallel resonance circuit 25 ... Active electrode 26 ... Passive electrode 27 ... Coupling coil 28 ... Series resonance circuit 101, 102, 103 ... Power transmission device 121 ... DCV detection unit 122 ... switch control unit for discharging 123 ... bypass switch control unit 124 ... switch circuit control unit 125 ... placement determination unit 126 ... driving frequency setting unit 201, 202 ... power reception devices C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 ... capacitor L leak ... inductance Q1, Q2, Q3, Q4 ... switching elements R1 ... electrostatic Limiting resistor R2 ... resistors R3, R4 ... dividing resistors RL ... load circuit T1 ... step-up transformer T2 ... step-down transformer Vin ... DC voltage source

Claims (6)

送電側結合部が、受電装置の受電側結合部と電界結合又は磁界結合して、前記受電装置へ電力を伝送する送電装置において、
直流電圧入力部と、
前記直流電圧入力部に接続され、前記直流電圧入力部からの直流電圧で充電されるキャパシタと、
前記直流電圧入力部に接続され、直流電圧を交流電圧に変換して前記交流電圧を前記送電側結合部へ出力する直流交流変換部と、
前記キャパシタに蓄電された電荷を放電する放電部と、
前記直流交流変換部を駆動することで、前記交流電圧を前記送電側結合部へ出力させる第１制御部と、
前記放電部を駆動することで前記キャパシタを放電させる第２制御部と、
を備え、
前記第１制御部は、前記第２制御部により前記放電部が駆動され、前記放電部の駆動が停止された後、前記直流交流変換部を駆動する、
送電装置。 In the power transmission device, the power transmission side coupling portion performs electric field coupling or magnetic field coupling with the power reception side coupling portion of the power receiving device to transmit power to the power receiving device,
DC voltage input unit,
A capacitor connected to the DC voltage input unit and charged by the DC voltage from the DC voltage input unit ;
A DC-AC conversion unit connected to the DC voltage input unit, which converts the DC voltage into an AC voltage and outputs the AC voltage to the power transmission side coupling unit;
A discharge unit that discharges the charge stored in the capacitor;
A first control unit for outputting the alternating voltage to the power transmission side coupling unit by driving the direct current to alternating current conversion unit;
A second control unit for discharging the capacitor by driving the discharge portion,
Equipped with
The first control unit drives the DC-AC conversion unit after the discharge unit is driven by the second control unit and driving of the discharge unit is stopped .
Power transmission device. 前記直流交流変換部は、少なくとも直列接続された２つのスイッチ素子を有するブリッジ回路であり、
前記放電部は、前記２つのスイッチ素子であり、
前記第２制御部は、前記２つのスイッチ素子を同時にオンオフする、
請求項１に記載の送電装置。 The DC-AC conversion unit is a bridge circuit having at least two switch elements connected in series,
The discharge unit is the two switch elements,
The second control unit turns on and off the two switch elements simultaneously.
The power transmission device according to claim 1. 前記直流交流変換部は、少なくとも直列接続された２つのスイッチ素子を有するブリッジ回路であり、
前記放電部は、前記２つのスイッチ素子であり、
前記第２制御部は、前記２つのスイッチ素子を同時にオンオフする、
請求項１に記載の送電装置。 The DC-AC conversion unit is a bridge circuit having at least two switch elements connected in series,
The discharge unit is the two switch elements,
The second control unit turns on and off the two switch elements simultaneously.
The power transmission device according to claim 1. 前記受電側結合部は、受電側第１電極及び受電側第２電極を有し、
前記送電側結合部は、送電側第１電極及び送電側第２電極を有し、
前記送電側第１電極は、前記受電側第１電極と間隙をおいて対向し、
前記送電側第２電極は、前記受電側第２電極と間隙をおいて対向又は直接接触し、
前記直流交流変換部は、前記送電側第１電極及び前記送電側第２電極へ交流電圧を出力する、
請求項１から３の何れかに記載の送電装置。 The power receiving side coupling portion has a power receiving side first electrode and a power receiving side second electrode,
The power transmission side coupling portion has a power transmission side first electrode and a power transmission side second electrode,
The power transmission side first electrode opposes the power reception side first electrode with a gap,
The power transmission side second electrode faces or is in direct contact with the power reception side second electrode with a gap,
The DC-AC conversion unit outputs an AC voltage to the power transmission side first electrode and the power transmission side second electrode.
The power transmission device according to any one of claims 1 to 3. 前記送電側結合部は送電側コイルを有し、
前記受電側結合部は、前記送電側コイルと磁界結合する受電側コイルを有し、
前記直流交流変換部は、前記送電側コイルへ交流電圧を出力する、
請求項１から３の何れかに記載の送電装置。 The power transmission side coupling part has a power transmission side coil,
The power receiving side coupling portion has a power receiving side coil magnetically coupled to the power transmission side coil,
The DC-AC conversion unit outputs an AC voltage to the power transmission coil.
The power transmission device according to any one of claims 1 to 3. 送電装置が有する送電側結合部と、受電装置が有する受電側結合部とが電界結合又は磁界結合して、前記送電装置から前記受電装置へ電力を伝送する電力伝送システムにおいて、
前記送電装置は、
直流電圧入力部と、
前記直流電圧入力部に接続され、前記直流電圧入力部からの直流電圧で充電されるキャパシタと、
前記直流電圧入力部に接続され、直流電圧を交流電圧に変換して前記交流電圧を前記送電側結合部へ出力する直流交流変換部と、
前記キャパシタに蓄電された電荷を放電する放電部と、
前記直流交流変換部を駆動することで、前記交流電圧を前記送電側結合部へ出力させる第１制御部と、
前記放電部を駆動することで前記キャパシタを放電させる第２制御部と、
を備え、
前記第１制御部は、前記第２制御部により前記放電部が駆動され、前記放電部の駆動が停止された後、前記直流交流変換部を駆動する、
電力伝送システム。 A power transmission system in which a power transmission side coupling portion of a power transmission device and a power reception side coupling portion of a power reception device are subjected to electric field coupling or magnetic field coupling to transmit power from the power transmission device to the power reception device.
The power transmission device
DC voltage input unit,
A capacitor connected to the DC voltage input unit and charged by the DC voltage from the DC voltage input unit ;
A DC-AC conversion unit connected to the DC voltage input unit, which converts the DC voltage into an AC voltage and outputs the AC voltage to the power transmission side coupling unit;
A discharge unit that discharges the charge stored in the capacitor;
A first control unit for outputting the alternating voltage to the power transmission side coupling unit by driving the direct current to alternating current conversion unit;
A second control unit for discharging the capacitor by driving the discharge portion,
Equipped with
The first control unit drives the DC-AC conversion unit after the discharge unit is driven by the second control unit and driving of the discharge unit is stopped .
Power transmission system.
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