JP6710106B2 - Power supply system and power supply method - Google Patents

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本発明は、1次側の電源に接続された1次側コイルと、2次側の負荷に接続された2次側コイルとがギャップを隔てて配置されている場合に、1次側コイルから2次側コイルに非接触で電力を供給する電力供給システム及び電力供給方法に関する。 In the present invention, when the primary side coil connected to the primary side power source and the secondary side coil connected to the secondary side load are arranged with a gap, The present invention relates to a power supply system and a power supply method for supplying power to a secondary coil in a contactless manner.

近年、1次側の電源に接続された1次側コイルと、2次側の負荷に接続された2次側コイルとをギャップを隔てて配置し、1次側コイルから2次側コイルに非接触で電力を供給することにより、電源から負荷に非接触給電(非接触電力伝送)を行う技術が開発されている。 In recent years, a primary side coil connected to a primary side power source and a secondary side coil connected to a secondary side load are arranged with a gap, and the primary side coil is not connected to the secondary side coil. A technique has been developed in which non-contact power supply (non-contact power transmission) is performed from a power source to a load by supplying electric power by contact.

このような非接触給電方式の一つとして、電磁誘導を利用したものがある。この給電方式では、例えば、1次側(給電側)の電源を交流電源とし、2次側(受電側)の負荷を電動車両に備わる蓄電装置とし、給電側である電動車両外部の地上側に設けられた1次側コイルと、受電側である電動車両に設けられた2次側コイルとの間の電磁誘導を利用して、二次電池やキャパシタ等の蓄電装置を充電する。 As one of such contactless power feeding methods, there is a method using electromagnetic induction. In this power supply system, for example, the power source on the primary side (power supply side) is an AC power source, the load on the secondary side (power reception side) is a power storage device equipped in the electric vehicle, and the power supply side is connected to the ground side outside the electric vehicle. The power storage device such as a secondary battery or a capacitor is charged using electromagnetic induction between the provided primary side coil and the secondary side coil provided on the electric power receiving side vehicle.

非接触給電方式の従来技術として、例えば、特許文献1及び2が開示されている。 For example, Patent Documents 1 and 2 are disclosed as conventional techniques of the non-contact power feeding system.

特許文献1には、非接触給電に際し、充電指示、要求電力等の給電情報を受電側から給電側に伝達するため、1次側コイル及び2次側コイルに通信装置を設け、両コイル間で給電情報を送受信することにより、該給電情報に基づいて給電側から受電側に非接触給電を行うことが開示されている。 In Patent Document 1, in order to transmit power feeding information such as a charging instruction and required power from the power receiving side to the power feeding side during non-contact power feeding, a communication device is provided in the primary coil and the secondary coil, and between both coils. It is disclosed that the power feeding information is transmitted and received to perform non-contact power feeding from the power feeding side to the power receiving side based on the power feeding information.

一方、特許文献2には、非接触給電時の1次側コイルと2次側コイルとの位置ずれや、両コイル間のギャップ長の変動に対する許容量が大きい非接触給電方式では、両コイル間の位置関係の変動に伴って、1次電圧と2次電圧との比が変動するという課題が開示されている。また、特許文献2には、この課題を解決するために、1次側コイル(給電側コイル)と2次側コイル(受電側コイル)との間の通信で給電情報を交換すれば、通信の混信、通信エラー、電力伝送磁場による通信ノイズ等が発生すると共に、通信装置の設置が受電側の小型軽量化を妨げることが開示されている。このような問題を解決するため、特許文献2の技術では、通信装置を使わずに1次電圧を制御することにより、2次電圧の定電圧化を実現している。 On the other hand, in Patent Document 2, in the non-contact power feeding method, there is a large allowance for the positional deviation between the primary coil and the secondary coil during the non-contact power feeding and the variation in the gap length between the two coils. There is a problem that the ratio of the primary voltage and the secondary voltage changes with the change of the positional relationship. Further, in Patent Document 2, in order to solve this problem, if power supply information is exchanged by communication between a primary side coil (power supply side coil) and a secondary side coil (power reception side coil), communication of It is disclosed that interference, communication error, communication noise due to a power transmission magnetic field, and the like occur, and installation of a communication device hinders reduction in size and weight on the power receiving side. In order to solve such a problem, the technique of Patent Document 2 realizes a constant secondary voltage by controlling the primary voltage without using a communication device.

特開2008−288889号公報JP, 2008-288889, A 特開2011−45195号公報JP, 2011-45195, A

特許文献2の技術では、蓄電装置への充電電圧は定電圧が望ましいとの観点から、通信装置を使わずに1次電圧を制御することにより、2次電圧を定電圧化して二次電池を充電する。しかしながら、二次電池等の蓄電装置である負荷に対して電力供給を行う際には、より簡単な制御方法、具体的には、1次電圧を制御することなく、2次側の負荷に対して非接触給電を行えることが好ましい。 In the technology of Patent Document 2, from the viewpoint that a constant voltage is desirable for the charging voltage to the power storage device, the secondary voltage is converted to a constant voltage by controlling the primary voltage without using a communication device, and the secondary battery is used. To charge. However, when power is supplied to a load that is a power storage device such as a secondary battery, a simpler control method, specifically, to the load on the secondary side without controlling the primary voltage, It is preferable that contactless power supply can be performed.

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、給電側である1次側と、受電側である2次側との間で、給電情報をやりとりすることなく、且つ、1次電圧を制御することなく、1次側から2次側に非接触で供給される電力を使用して、2次側の負荷に対する電力供給が行える電力供給システム及び電力供給方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such a problem, and does not exchange power supply information between a primary side that is a power supply side and a secondary side that is a power reception side, and To provide a power supply system and a power supply method capable of supplying power to a load on a secondary side by using contactlessly supplied power from a primary side to a secondary side without controlling a secondary voltage. To aim.

本発明は、1次側の電源に接続された1次側コイルと、2次側の負荷に接続された2次側コイルとがギャップを隔てて配置され、前記1次側コイルから前記2次側コイルに非接触で電力を供給する電力供給システム及び電力供給方法に関する。 In the present invention, a primary side coil connected to a primary side power source and a secondary side coil connected to a secondary side load are arranged with a gap, and the primary side coil is connected to the secondary side coil. The present invention relates to a power supply system and a power supply method for supplying power to a side coil in a contactless manner.

そして、上記の目的を達成するため、本発明に係る電力供給システムは、前記2次側コイルと前記負荷との間に設けられ、前記2次側コイルから前記負荷への電力供給を制御する制御手段を備える。この場合、前記制御手段は、前記2次側コイルの出力電圧及び出力電流を整流する整流回路と、整流後の前記出力電圧に対して電圧変換を行い、変換後の前記出力電圧である直流電圧を前記負荷に供給する電圧変換回路と、前記電圧変換回路を制御する制御部とを有し、前記制御は、前記2次側コイルから前記負荷に流れる出力電流が該2次側コイルの最大電力動作点に対応する電流値以下の電流領域において、前記2次側コイルから前記負荷を見たときの負荷抵抗値が略無限大となる初期状態から出発し、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が低下するように、前記2次側コイルから前記負荷への電力供給を制御し、且つ前記制御部は、前記電圧変換回路から前記負荷に流れる直流電流の目標電流値、前記直流電圧の目標電圧値、及び整流後の前記出力電圧と前記出力電流を乗じた出力電力の最大電力値を設定し、前記直流電圧が前記目標電圧値に到達する又は前記出力電力が前記最大電力値に到達するよりも先に前記直流電流が前記目標電流値に到達した場合には、前記直流電流が前記目標電流値で一定となるように前記電圧変換回路を制御し、前記直流電流が前記目標電流値に到達する又は前記出力電力が前記最大電力値に到達するよりも先に前記直流電圧が前記目標電圧値に到達した場合には、前記直流電圧が前記目標電圧値で一定となるように前記電圧変換回路を制御し、前記直流電流が前記目標電流値に到達する又は前記直流電圧が前記目標電圧値に到達するよりも先に前記出力電力が前記最大電力値に到達した場合には、前記出力電力が前記最大電力値で一定となるように前記電圧変換回路を制御する
In order to achieve the above object, the power supply system according to the present invention is provided between the secondary coil and the load, and controls the power supply from the secondary coil to the load. Means are provided. In this case, the control means performs a voltage conversion on the rectified output voltage and the output current of the secondary coil and the rectified output voltage, and converts the output voltage into a DC voltage. To the load, and a control unit that controls the voltage conversion circuit, wherein the control unit controls the maximum output current flowing from the secondary coil to the load in the secondary coil. In the current region equal to or lower than the current value corresponding to the power operating point, the load resistance starts from an initial state in which the load resistance value when the load is viewed from the secondary coil becomes substantially infinite, and the load resistance changes with time. The power supply from the secondary coil to the load is controlled so that the value decreases , and the control unit controls the target current value of the DC current flowing from the voltage conversion circuit to the load and the target of the DC voltage. A voltage value and a maximum power value of output power obtained by multiplying the output voltage after rectification and the output current are set, and the DC voltage reaches the target voltage value or the output power reaches the maximum power value. When the DC current reaches the target current value before the DC current, the voltage conversion circuit is controlled so that the DC current becomes constant at the target current value, and the DC current becomes the target current value. When the DC voltage reaches the target voltage value before the output power reaches the maximum power value or the output power reaches the maximum power value, the voltage conversion is performed so that the DC voltage becomes constant at the target voltage value. If the output power reaches the maximum power value before the DC current reaches the target current value or the DC voltage reaches the target voltage value by controlling a circuit, the output power Controls the voltage conversion circuit so that is constant at the maximum power value .

また、上記の目的を達成するため、本発明に係る電力供給方法では、前記2次側コイルと前記負荷との間に設けられた制御手段により、前記2次側コイルから前記負荷への電力供給を制御前記制御手段は、前記2次側コイルの出力電圧及び出力電流を整流する整流回路と、整流後の前記出力電圧に対して電圧変換を行い、変換後の前記出力電圧である直流電圧を前記負荷に供給する電圧変換回路と、前記電圧変換回路を制御する制御部とを有し、前記制御部により、前記2次側コイルから前記負荷に流れる出力電流が該2次側コイルの最大電力動作点に対応する電流値以下の電流領域において、前記2次側コイルから前記負荷を見たときの負荷抵抗値が略無限大となる初期状態から出発し、時間経過に伴って該負荷抵抗値が低下するように、前記2次側コイルから前記負荷への電力供給を制御し、且つ前記制御部は、前記電圧変換回路から前記負荷に流れる直流電流の目標電流値、前記直流電圧の目標電圧値、及び整流後の前記出力電圧と前記出力電流を乗じた出力電力の最大電力値を設定し、前記直流電圧が前記目標電圧値に到達する又は前記出力電力が前記最大電力値に到達するよりも先に前記直流電流が前記目標電流値に到達した場合には、前記直流電流が前記目標電流値で一定となるように前記電圧変換回路を制御し、前記直流電流が前記目標電流値に到達する又は前記出力電力が前記最大電力値に到達するよりも先に前記直流電圧が前記目標電圧値に到達した場合には、前記直流電圧が前記目標電圧値で一定となるように前記電圧変換回路を制御し、前記直流電流が前記目標電流値に到達する又は前記直流電圧が前記目標電圧値に到達するよりも先に前記出力電力が前記最大電力値に到達した場合には、前記出力電力が前記最大電力値で一定となるように前記電圧変換回路を制御する
In order to achieve the above-mentioned object, in the power supply method according to the present invention, the power supply from the secondary coil to the load is performed by the control means provided between the secondary coil and the load. controls, the control means includes a rectifier circuit for rectifying the output voltage and output current of the secondary coil, performs voltage conversion with respect to the output voltage after rectification, which is the output voltage of the converted DC A voltage conversion circuit that supplies a voltage to the load and a control unit that controls the voltage conversion circuit are provided, and the control unit controls the output current flowing from the secondary coil to the load of the secondary coil. In a current region equal to or lower than the current value corresponding to the maximum power operating point, the load resistance value when the load is viewed from the secondary coil starts from an initial state where the load resistance value is substantially infinite, and the load changes with time. The power supply from the secondary coil to the load is controlled so that the resistance value decreases , and the control unit controls the target current value of the DC current flowing from the voltage conversion circuit to the load and the DC voltage. A target voltage value and a maximum power value of output power obtained by multiplying the output voltage after rectification and the output current are set, and the DC voltage reaches the target voltage value or the output power reaches the maximum power value. If the DC current reaches the target current value before, the DC converter controls the voltage conversion circuit so that the DC current becomes constant at the target current value, and the DC current is the target current value. When the DC voltage reaches the target voltage value before the output power reaches the maximum power value or the output power reaches the maximum power value, the voltage so that the DC voltage becomes constant at the target voltage value. If the output current reaches the maximum power value before the DC current reaches the target current value or the DC voltage reaches the target voltage value, the output is controlled by controlling the conversion circuit. The voltage conversion circuit is controlled so that the electric power is constant at the maximum electric power value .

このように、本発明では、前記制御手段が、前記負荷抵抗値を略無限大から時間経過に伴って低下させることで、前記2次側コイルから前記負荷への電力供給を制御する。従って、本発明では、1次側と2次側との間で給電情報のやりとりを行うことなく、且つ、1次電圧の制御を行うことなく、前記負荷への電力供給を制御することができる。すなわち、前記負荷への電力供給に対する制御は、前記1次側の状態に関わりなく、前記2次側で完結する。この結果、前記1次側コイルから非接触で前記2次側コイルに供給された電力を使用して、前記2次側での簡単な制御により、前記負荷への電力供給を行うことができる。 Thus, in the present invention, the control means controls the power supply from the secondary coil to the load by decreasing the load resistance value from substantially infinity with the lapse of time. Therefore, according to the present invention, the power supply to the load can be controlled without exchanging the power supply information between the primary side and the secondary side and without controlling the primary voltage. .. That is, the control on the power supply to the load is completed on the secondary side regardless of the state of the primary side. As a result, the electric power supplied from the primary coil to the secondary coil in a non-contact manner can be used to supply electric power to the load by simple control on the secondary side.

従って、本発明では、前記2次側から前記1次側へのフィードバック手段(通信装置等)が不要である。また、通信装置を備えることによる前記1次側と前記2次側との間での互換性の確保や、互換性確保のためのインターオペラビリティテストも不要となる。このように、互換性確保のための多くのプロセスが不要となる。従って、本発明では、前記電力供給システムのコストを削減することができる。 Therefore, the present invention does not require a feedback means (communication device or the like) from the secondary side to the primary side. Further, the compatibility between the primary side and the secondary side due to the provision of the communication device and the interoperability test for ensuring the compatibility become unnecessary. In this way, many processes for ensuring compatibility are unnecessary. Therefore, in the present invention, the cost of the power supply system can be reduced.

また、前記電圧変換回路は、スイッチング素子を含み構成され、前記制御部は、前記初期状態では前記スイッチング素子をオフにすることで前記負荷抵抗値を略無限大とし、その後、所定の単位時間毎に前記スイッチング素子のオン時間を増加させることにより、前記負荷抵抗値を漸減させることが好ましい。これにより、前記負荷に対する電力供給を容易に行うことができる。 Further, the voltage conversion circuit is configured to include a switching element, and the control unit sets the load resistance value to substantially infinity by turning off the switching element in the initial state, and thereafter, every predetermined unit time. It is preferable to gradually decrease the load resistance value by increasing the on-time of the switching element. This makes it possible to easily supply electric power to the load.

具体的に、前記制御部は、下記のようにして、前記負荷に対する電力供給を制御すればよい。 Specifically, the control unit may control the power supply to the load as follows.

すなわち、前記制御部は、前記直流電流が前記目標電流値に到達した場合、前記スイッチング素子のデューティを増減させながら前記直流電流を前記目標電流値に制御する。その後、前記制御部は、前記出力電力が前記最大電力値に到達したときに、前記デューティを増減させながら前記出力電力を前記最大電力値に制御する。さらに、前記制御部は、前記直流電圧が前記目標電圧値に到達し、且つ、規定時間内に連続して前記直流電圧が前記目標電圧値に到達したときに、前記スイッチング素子をオフにして、前記電圧変換回路に対する制御を終了する。 That is, when the DC current reaches the target current value, the control unit controls the DC current to the target current value while increasing or decreasing the duty of the switching element. After that, when the output power reaches the maximum power value, the control unit controls the output power to the maximum power value while increasing or decreasing the duty. Further, the control unit, when the DC voltage reaches the target voltage value, and when the DC voltage continuously reaches the target voltage value within a specified time, turns off the switching element, The control of the voltage conversion circuit is ended.

これにより、前記負荷が二次電池等の蓄電装置である場合、SOC(充電率)が低い場合には、容易に該蓄電装置への非接触給電を行って、充電を完了させることができる。 Thus, when the load is a power storage device such as a secondary battery and the SOC (charge rate) is low, non-contact power supply to the power storage device can be easily performed to complete the charging.

また、前記制御部は、前記直流電圧が前記目標電圧値に到達した場合、前記スイッチング素子のデューティを増減させながら前記直流電圧を前記目標電圧値に制御し、その後、前記直流電圧が規定時間内に連続して前記目標電圧値に到達したときに、前記スイッチング素子をオフにして、前記電圧変換回路に対する制御を終了してもよい。これにより、前記負荷が蓄電装置である場合、SOCが十分に大きければ、短時間で該蓄電装置への非接触給電を完了させることができる。 When the DC voltage reaches the target voltage value, the control unit controls the DC voltage to the target voltage value while increasing or decreasing the duty of the switching element, and then the DC voltage is within a specified time. When the target voltage value is continuously reached, the switching element may be turned off to end the control of the voltage conversion circuit. Accordingly, when the load is the power storage device, contactless power supply to the power storage device can be completed in a short time if the SOC is sufficiently large.

さらに、前記制御部は、前記出力電力が前記最大電力値に到達した場合、前記スイッチング素子のデューティを増減させながら前記出力電力を前記最大電力値に制御し、その後、前記直流電圧が前記目標電圧値に到達し、且つ、規定時間内に連続して前記直流電圧が前記目標電圧値に到達したときに、前記スイッチング素子をオフにして、前記電圧変換回路に対する制御を終了してもよい。これにより、前記負荷が蓄電装置である場合に、前記1次側コイルと前記2次側コイルとの位置ずれ等に起因して、前記最大電力値が小さく設定されても、容易に該蓄電装置に対する非接触給電を行うことができる。この結果、前記1次側から取得可能な最大電力を簡単且つ効率よく前記蓄電装置に供給することができる。 Furthermore, when the output power reaches the maximum power value, the control unit controls the output power to the maximum power value while increasing or decreasing the duty of the switching element, and then the DC voltage is the target voltage. When the value reaches the target voltage value and the DC voltage reaches the target voltage value continuously within a specified time, the switching element may be turned off and the control on the voltage conversion circuit may be ended. Thus, when the load is a power storage device, even if the maximum power value is set to a small value due to a positional deviation between the primary coil and the secondary coil, the power storage device can be easily set. Can be contactlessly fed to. As a result, the maximum electric power that can be obtained from the primary side can be easily and efficiently supplied to the power storage device.

上記の各発明において、前記スイッチング素子は、電界効果トランジスタであることが好ましい。これにより、前記電圧変換回路での電力消費を抑えつつ、該電圧変換回路における前記出力電圧から前記直流電圧への電圧変換を速やかに行うことができる。 In each of the above inventions, the switching element is preferably a field effect transistor. Accordingly, it is possible to quickly perform voltage conversion from the output voltage in the voltage conversion circuit to the DC voltage while suppressing power consumption in the voltage conversion circuit.

また、前記出力電力は、整流後の前記出力電圧の低下に伴って増加し、前記出力電流と前記出力電圧との積が最大となる前記最大電力動作点で前記最大電力値となり、さらに、該出力電圧を低下させると減少する垂下特性を有する。一方、整流後の前記出力電流は、前記出力電圧の増加に伴って小さくなる特性を有する。この場合、前記初期状態では、前記負荷抵抗値が略無限大となることで、前記出力電圧が最大電圧値としての無負荷電圧になると共に、前記出力電流が最小値となる。そこで、前記制御部は、前記電流領域において、前記無負荷電圧から出発し、該無負荷電圧と前記最大電力動作点に応じた出力電圧値との間で、前記電圧変換回路を制御すればよい。 Further, the output power increases with a decrease in the output voltage after rectification, reaches the maximum power value at the maximum power operating point where the product of the output current and the output voltage is maximum, and further, It has a drooping characteristic that decreases when the output voltage is reduced. On the other hand, the output current after rectification has a characteristic of becoming smaller as the output voltage increases. In this case, in the initial state, the load resistance value becomes substantially infinite, so that the output voltage becomes the no-load voltage as the maximum voltage value and the output current becomes the minimum value. Therefore, in the current region, the control unit may start from the no-load voltage and control the voltage conversion circuit between the no-load voltage and the output voltage value according to the maximum power operating point. ..

前記電流領域では、前記2次側の内部抵抗の損失(銅損)が小さく、且つ、電力の利用効率が高くなる。そこで、前記無負荷電圧と前記最大電力動作点に応じた出力電圧値との間で、前記電圧変換回路を制御することにより、前記2次側での電力供給に伴う損失を低減しつつ、前記負荷への非接触給電を行うことが可能となる。また、前記1次側コイルと前記2次側コイルとの間での位置ずれの発生や、ギャップ長が大きくなること等の要因で、前記負荷に供給可能な電力が制約を受ける場合でも、与えられた制約条件の下での最大限の電力を前記負荷に供給することが可能となる。 In the current region, the loss (copper loss) of the internal resistance on the secondary side is small, and the power use efficiency is high. Therefore, by controlling the voltage conversion circuit between the no-load voltage and the output voltage value corresponding to the maximum power operating point, the loss due to the power supply on the secondary side is reduced, and It becomes possible to perform non-contact power feeding to the load. In addition, even if the electric power that can be supplied to the load is restricted due to a positional deviation between the primary coil and the secondary coil or an increase in the gap length, It is possible to supply the maximum electric power to the load under the given constraint condition.

さらに、前記1次側コイル及び前記2次側コイルは、電磁誘導コイルであることが好ましい。これにより、前記負荷への電力供給を容易に制御することができる。 Furthermore, it is preferable that the primary coil and the secondary coil are electromagnetic induction coils. This makes it possible to easily control the power supply to the load.

本発明によれば、制御手段が、負荷抵抗値を略無限大から時間経過に伴って低下させることで、2次側コイルから負荷への電力供給を制御する。従って、本発明では、1次側と2次側との間で給電情報のやりとりを行うことなく、且つ、1次電圧の制御を行うことなく、負荷への電力供給を制御することができる。すなわち、負荷への電力供給に対する制御は、1次側の状態に関わりなく、2次側で完結する。この結果、1次側コイルから非接触で2次側コイルに供給された電力を使用して、2次側での簡単な制御により、負荷への電力供給を行うことができる。 According to the present invention, the control means controls the power supply from the secondary coil to the load by decreasing the load resistance value from substantially infinity with the lapse of time. Therefore, in the present invention, the power supply to the load can be controlled without exchanging the power supply information between the primary side and the secondary side and without controlling the primary voltage. That is, the control on the power supply to the load is completed on the secondary side regardless of the state on the primary side. As a result, the electric power supplied to the secondary coil in a non-contact manner from the primary coil can be used to supply electric power to the load by simple control on the secondary side.

本実施形態に係る電力供給システムの回路図である。It is a circuit diagram of a power supply system according to the present embodiment. 図1の1次側コイル及び2次側コイルの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the primary side coil and secondary side coil of FIG. 電圧変換回路に対する入力電圧、入力電流及び入力電力の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the input voltage, the input current, and the input electric power with respect to a voltage conversion circuit. 入力電流、入力電圧、要求電圧、入力電力及びデューティの関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship among an input current, an input voltage, a required voltage, an input power and a duty. 図1の電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining operation|movement of the electric power supply system of FIG. 第1実施例のタイミングチャートである。3 is a timing chart of the first embodiment. 第2実施例のタイミングチャートである。7 is a timing chart of the second embodiment. 第3実施例のタイミングチャートである。9 is a timing chart of the third embodiment. 図1の電力供給システムの変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification of the electric power supply system of FIG.

以下、本発明に係る電力供給システム及び電力供給方法について好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a power supply system and a power supply method according to the present invention will be illustrated and described with reference to the accompanying drawings.

[本実施形態の構成]
本実施形態に係る電力供給システム10は、図1に示すように、給電側である1次側12から受電側である2次側14に非接触給電(非接触電力伝送)を行うシステムである。
[Configuration of this embodiment]
As shown in FIG. 1, the power supply system 10 according to the present embodiment is a system that performs non-contact power feeding (non-contact power transmission) from a primary side 12 that is a power feeding side to a secondary side 14 that is a power receiving side. ..

具体的に、1次側12では、交流電源16に対して抵抗器18及び1次側コイル20の直列回路が接続されている。一方、2次側14では、2次側コイル22に対して制御手段24及び負荷としての二次電池26が並列に接続されている。 Specifically, on the primary side 12, a series circuit of a resistor 18 and a primary side coil 20 is connected to an AC power supply 16. On the other hand, on the secondary side 14, a control means 24 and a secondary battery 26 as a load are connected in parallel to the secondary coil 22.

制御手段24では、2次側コイル22から二次電池26に向かって、整流回路28、第1平滑回路30、電圧変換回路32及び第2平滑回路34が、2次側コイル22に対して並列に接続されている。 In the control unit 24, the rectifier circuit 28, the first smoothing circuit 30, the voltage conversion circuit 32, and the second smoothing circuit 34 are parallel to the secondary coil 22 from the secondary coil 22 toward the secondary battery 26. It is connected to the.

整流回路28は、4つのダイオード36から構成されるダイオードブリッジである。第1平滑回路30は、コンデンサ38を有する。電圧変換回路32は、スイッチング素子としてのMOSFET(金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ)40、ダイオード42及びコイル44を有する。 The rectifier circuit 28 is a diode bridge composed of four diodes 36. The first smoothing circuit 30 has a capacitor 38. The voltage conversion circuit 32 has a MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) 40 as a switching element, a diode 42, and a coil 44.

この場合、MOSFET40及びダイオード42の直列回路がコンデンサ38に対して並列に接続されている。すなわち、MOSFET40のドレイン端子がコンデンサ38の一端に接続され、ソース端子がダイオード42のカソードに接続され、ダイオード42のアノードがコンデンサ38の他端に接続されている。また、MOSFET40のソース端子及びダイオード42のカソードにはコイル44の一端が接続され、コイル44の他端は、第2平滑回路34を構成するコンデンサ46の一端に接続されている。 In this case, a series circuit of the MOSFET 40 and the diode 42 is connected in parallel with the capacitor 38. That is, the drain terminal of the MOSFET 40 is connected to one end of the capacitor 38, the source terminal is connected to the cathode of the diode 42, and the anode of the diode 42 is connected to the other end of the capacitor 38. Further, one end of a coil 44 is connected to the source terminal of the MOSFET 40 and the cathode of the diode 42, and the other end of the coil 44 is connected to one end of a capacitor 46 that constitutes the second smoothing circuit 34.

コンデンサ46の一端は、二次電池26の正極に接続され、コンデンサ46の他端は、二次電池26の負極に接続されている。この場合、二次電池26の負極にコンデンサ46の他端、ダイオード42のアノード及びコンデンサ38の他端が接続されている。 One end of the capacitor 46 is connected to the positive electrode of the secondary battery 26, and the other end of the capacitor 46 is connected to the negative electrode of the secondary battery 26. In this case, the other end of the capacitor 46, the anode of the diode 42 and the other end of the capacitor 38 are connected to the negative electrode of the secondary battery 26.

また、制御手段24において、コンデンサ38の一端とMOSFET40のドレイン端子との間には、電流センサ48が接続されている。また、コンデンサ38に対して並列に電圧センサ50が接続されている。さらに、コンデンサ46の一端と二次電池26の正極との間には、電流センサ52が接続されている。さらに、コンデンサ46及び二次電池26には、電圧センサ54が並列に接続されている。また、制御手段24は、MOSFET40の制御部としての充電制御部56及び降圧制御部58をさらに有する。 In the control means 24, a current sensor 48 is connected between one end of the capacitor 38 and the drain terminal of the MOSFET 40. A voltage sensor 50 is connected in parallel with the capacitor 38. Further, a current sensor 52 is connected between one end of the capacitor 46 and the positive electrode of the secondary battery 26. Further, a voltage sensor 54 is connected in parallel with the capacitor 46 and the secondary battery 26. Further, the control unit 24 further includes a charge control unit 56 and a step-down control unit 58 as a control unit of the MOSFET 40.

そして、電力供給システム10は、例えば、図示しない電動車両に備わる蓄電装置(二次電池26)に対する非接触給電に適用される。この場合、1次側コイル20が給電側(地上側)のコイルであり、2次側コイル22が電動車両側のコイルとなる。すなわち、地上側の1次側コイル20の上方に電動車両が移動することにより、1次側コイル20と2次側コイル22とが所定のギャップを隔てて配置される。そして、1次側コイル20と2次側コイル22との間の電磁誘導により、1次側コイル20から2次側コイル22に非接触で電力が供給され、交流電源16から非接触給電(非接触電力伝送)により二次電池26を充電することができる。 The power supply system 10 is applied to, for example, contactless power supply to a power storage device (secondary battery 26) included in an electric vehicle (not shown). In this case, the primary coil 20 is a power supply side (ground side) coil, and the secondary coil 22 is an electric vehicle side coil. That is, when the electric vehicle moves above the primary coil 20 on the ground side, the primary coil 20 and the secondary coil 22 are arranged with a predetermined gap. Electric power is supplied from the primary coil 20 to the secondary coil 22 in a non-contact manner by electromagnetic induction between the primary coil 20 and the secondary coil 22, and the AC power supply 16 performs non-contact power feeding (non-contact). The secondary battery 26 can be charged by contact power transmission.

上記の電磁誘導によって、自己インダクタンスL1を有する1次側コイル20と、自己インダクタンスL2を有する2次側コイル22との間には、相互インダクタンスMが発生する。この場合の1次側コイル20と2次側コイル22との間の等価回路を図2に示す。 Due to the above electromagnetic induction, a mutual inductance M is generated between the primary coil 20 having the self-inductance L1 and the secondary coil 22 having the self-inductance L2. FIG. 2 shows an equivalent circuit between the primary coil 20 and the secondary coil 22 in this case.

ここで、交流電源16から抵抗器18を介して1次側コイル20に1次電流I1が流れ、1次側コイル20に1次電圧V1が印加されている場合、2次側コイル22には、電磁誘導に起因して、起電力としての交流電圧の2次電圧V2が発生すると共に、交流電流としての2次電流I2が流れる。そして、1次電圧V1及び1次電流I1と、2次電圧V2及び2次電流I2との間には、下記の(1)〜(3)式の関係がある。
V1=jω×L1×I1−jω×M×I2 (1)
V2=jω×M×I1−jω×L2×I2 (2)
M=k×(L1×L2)1/2 (3)
Here, when the primary current I1 flows from the AC power supply 16 to the primary coil 20 via the resistor 18, when the primary voltage V1 is applied to the primary coil 20, the secondary coil 22 Due to the electromagnetic induction, the secondary voltage V2 of the AC voltage as the electromotive force is generated, and the secondary current I2 as the AC current flows. The following relationships (1) to (3) are established between the primary voltage V1 and the primary current I1 and the secondary voltage V2 and the secondary current I2.
V1=jω×L1×I1-jω×M×I2 (1)
V2=jω×M×I1-jω×L2×I2 (2)
M=k×(L1×L2) 1/2 (3)

なお、jは虚数単位であり、ωは角周波数である。また、kは結合係数である(k<1)。 In addition, j is an imaginary unit and ω is an angular frequency. Also, k is a coupling coefficient (k<1).

上記の(1)式〜(3)式から、2次電圧V2は、下記(4)式で表わすことができる。また、2次側コイル22の電力P2は、下記(5)式で表わすことができる。
V2=jω×I2×{(M2−L1×L2)/L1}
+V1×(M/L1) (4)
P2=V2×I2 (5)
From the above equations (1) to (3), the secondary voltage V2 can be expressed by the following equation (4). The power P2 of the secondary coil 22 can be expressed by the following equation (5).
V2=jω×I2×{(M 2 −L1×L2)/L1}
+V1 x (M/L1) (4)
P2=V2×I2 (5)

整流回路28は、2次電圧V2及び2次電流I2を整流して、脈流電圧及び脈流電流にそれぞれ変換する。第1平滑回路30は、脈流電圧及び脈流電流を平滑化することにより、起電力である直流電圧(出力電圧)Vin及び直流電流(出力電流)Iinを生成する。 The rectifier circuit 28 rectifies the secondary voltage V2 and the secondary current I2 and converts them into a pulsating voltage and a pulsating current, respectively. The first smoothing circuit 30 generates a DC voltage (output voltage) Vin and a DC current (output current) Iin that are electromotive force by smoothing the pulsating voltage and the pulsating current.

なお、直流電圧Vinは、2次側コイル22の出力電圧である2次電圧V2に応じた直流電圧であると共に、電圧変換回路32の入力側に印加される入力電圧である。また、直流電流Iinは、2次側コイル22の出力電流である2次電流I2に応じた直流電流であると共に、電圧変換回路32の入力側に流れる入力電流である。そのため、以下の説明では、直流電圧(出力電圧)Vinを入力電圧Vinと呼称し、直流電流(出力電流)Iinを入力電流Iinと呼称する場合がある。 The DC voltage Vin is a DC voltage corresponding to the secondary voltage V2 that is the output voltage of the secondary coil 22, and is an input voltage applied to the input side of the voltage conversion circuit 32. Further, the direct current Iin is a direct current corresponding to the secondary current I2 which is the output current of the secondary coil 22, and is an input current flowing to the input side of the voltage conversion circuit 32. Therefore, in the following description, the DC voltage (output voltage) Vin may be referred to as the input voltage Vin, and the DC current (output current) Iin may be referred to as the input current Iin.

図1において、電圧変換回路32は、降圧チョッパであり、MOSFET40をオン又はオフすることにより、入力電圧Vinを降圧する。なお、図1に示す構成の降圧チョッパは周知であるため、その詳細な説明については省略する。 In FIG. 1, the voltage conversion circuit 32 is a step-down chopper and turns on or off the MOSFET 40 to step down the input voltage Vin. Since the step-down chopper having the configuration shown in FIG. 1 is well known, its detailed description is omitted.

入力電圧Vinは、降圧された後、第2平滑回路34で平滑化され、出力電圧(直流電圧)Voutとして二次電池26に供給される。また、入力電流Iinに応じた出力電流(直流電流)Ioutも第2平滑回路34から二次電池26に流れる。この結果、二次電池26が充電される。 The input voltage Vin is stepped down, smoothed by the second smoothing circuit 34, and supplied to the secondary battery 26 as an output voltage (DC voltage) Vout. Further, the output current (DC current) Iout corresponding to the input current Iin also flows from the second smoothing circuit 34 to the secondary battery 26. As a result, the secondary battery 26 is charged.

電流センサ48は、入力電流Iinを検出し、検出した入力電流Iinに応じた検出信号を充電制御部56に出力する。電圧センサ50は、入力電圧Vinを検出し、検出した入力電圧Vinに応じた検出信号を充電制御部56に出力する。電流センサ52は、出力電流Ioutを検出し、検出した出力電流Ioutに応じた検出信号を充電制御部56に出力する。電圧センサ54は、出力電圧Voutを検出し、検出した出力電圧Voutに応じた検出信号を充電制御部56に出力する。 The current sensor 48 detects the input current Iin and outputs a detection signal corresponding to the detected input current Iin to the charging control unit 56. The voltage sensor 50 detects the input voltage Vin and outputs a detection signal corresponding to the detected input voltage Vin to the charging control unit 56. The current sensor 52 detects the output current Iout and outputs a detection signal corresponding to the detected output current Iout to the charging control unit 56. The voltage sensor 54 detects the output voltage Vout and outputs a detection signal corresponding to the detected output voltage Vout to the charging control unit 56.

充電制御部56は、入力された各検出信号(入力電圧Vin、入力電流Iin、出力電圧Vout、出力電流Iout)に基づいて、二次電池26の充電に必要な電圧値(要求電圧)及び電流値(要求電流)を算出し、算出した要求電圧及び要求電流に応じた指令信号を降圧制御部58に出力する。 The charging control unit 56, based on the input detection signals (input voltage Vin, input current Iin, output voltage Vout, output current Iout), the voltage value (request voltage) and current required for charging the secondary battery 26. A value (request current) is calculated and a command signal corresponding to the calculated request voltage and request current is output to the step-down control unit 58.

降圧制御部58は、充電制御部56からの指令信号に基づいて、MOSFET40のゲート端子に制御信号を供給することにより、MOSFET40のオン又はオフを制御する。なお、降圧制御部58は、PWM(Pulse Width Modulation)制御により、MOSFET40のオン又はオフを制御する。PWM制御の詳細については後述する。 The step-down control unit 58 controls the turning on or off of the MOSFET 40 by supplying a control signal to the gate terminal of the MOSFET 40 based on the command signal from the charging control unit 56. The step-down control unit 58 controls ON/OFF of the MOSFET 40 by PWM (Pulse Width Modulation) control. Details of the PWM control will be described later.

前述の入力電圧Vin、入力電流Iin、及び、入力電圧Vinと入力電流Iinとを乗じた直流電力(出力電力)Pin(Pin=Vin×Iin)の定性的な関係を図3に示す。なお、直流電力Pinは、電圧変換回路32に対する入力電力であるため、以下の説明では、入力電力Pinと呼称する場合がある。 FIG. 3 shows the qualitative relationship between the input voltage Vin, the input current Iin, and the DC power (output power) Pin (Pin=Vin×Iin) obtained by multiplying the input voltage Vin and the input current Iin. Since the DC power Pin is the input power to the voltage conversion circuit 32, it may be referred to as the input power Pin in the following description.

図3において、V0は無負荷電圧である。無負荷電圧V0とは、2次側コイル22から負荷である二次電池26を見たときに、負荷抵抗値が略無限大であるときの入力電圧Vin(起電力)の値である。なお、MOSFET40をオフにして、ドレイン端子とソース端子との導通を遮断すれば、負荷抵抗値は略無限大となる。 In FIG. 3, V0 is a no-load voltage. The no-load voltage V0 is a value of the input voltage Vin (electromotive force) when the load resistance value is substantially infinite when the secondary battery 26 that is a load is viewed from the secondary coil 22. If the MOSFET 40 is turned off and the conduction between the drain terminal and the source terminal is cut off, the load resistance value becomes substantially infinite.

ここで、1次側コイル20と2次側コイル22とが電磁誘導によって結合され、入力電力Pinが二次電池26のような負荷で消費される場合、入力電圧Vinを無負荷電圧V0から低下させると、入力電力Pinは増加する。入力電圧Vinをさらに低下させると、入力電力Pinの値は最大電力Pmax(最大電力値)となる。すなわち、入力電力Pinの特性において、最大電力Pmaxでの動作点が2次側コイル22の最大電力動作点となる。 Here, when the primary coil 20 and the secondary coil 22 are coupled by electromagnetic induction and the input power Pin is consumed by a load such as the secondary battery 26, the input voltage Vin is lowered from the no-load voltage V0. Then, the input power Pin increases. When the input voltage Vin is further reduced, the value of the input power Pin becomes the maximum power Pmax (maximum power value). That is, in the characteristic of the input power Pin, the operating point at the maximum power Pmax is the maximum power operating point of the secondary coil 22.

その後、最大電力Pmaxに応じた入力電圧値Vinmax(最大電力動作点に応じた出力電圧値)から入力電圧Vinをさらに低下させると、入力電力Pinは減少する。すなわち、入力電力Pinは、入力電圧Vinに対して放物線状に変化する垂下特性を有する。 Thereafter, when the input voltage Vin is further reduced from the input voltage value Vinmax (the output voltage value corresponding to the maximum power operating point) according to the maximum power Pmax, the input power Pin is reduced. That is, the input power Pin has a drooping characteristic that changes parabolically with respect to the input voltage Vin.

なお、入力電圧Vinを無負荷電圧V0から低下させることは、負荷を0から増加させることと換言することができ、一方で、負荷抵抗値を無限大から低下させることと換言することもできる。 It should be noted that reducing the input voltage Vin from the no-load voltage V0 can be rephrased as increasing the load from 0, and can also be rephrased as reducing the load resistance value from infinity.

このような入力電力Pinの垂下特性において、任意の入力電力Pinに応じた入力電圧Vinの値は、最大電力Pmaxを挟んで、図3の左右両側に1つずつ、合計で2つ存在する。一方、入力電流Iinは、入力電圧Vinの増加に伴って小さくなる特性を有する。そのため、入力電流Iinが小さい方が2次側14における回路の内部抵抗による損失(銅損)が小さくなり、入力電力Pinの利用効率が高くなる。 In such a drooping characteristic of the input power Pin, there are a total of two input voltage Vin values corresponding to an arbitrary input power Pin, one on each of the left and right sides of FIG. 3 across the maximum power Pmax. On the other hand, the input current Iin has a characteristic of becoming smaller as the input voltage Vin increases. Therefore, the smaller the input current Iin, the smaller the loss (copper loss) due to the internal resistance of the circuit on the secondary side 14, and the higher the utilization efficiency of the input power Pin.

そこで、電力供給システム10では、最大電力Pmaxに応じた入力電流値Iinmax以下の電流領域、すなわち、無負荷電圧V0と入力電圧値Vinmaxとの間の電圧領域において、二次電池26に対する充電が行われる。すなわち、この電圧領域(電流領域)では、入力電流Iinが小さく、且つ、入力電圧Vinが高いので、負荷は小さく、且つ、負荷抵抗値が高いためである。そのため、この充電制御では、2次側コイル22の動作点は、入力電力Pinの垂下特性上、無負荷電圧V0と最大電力Pmax(入力電圧値Vinmax)との間で変化する。 Therefore, in the power supply system 10, the secondary battery 26 is charged in the current region equal to or lower than the input current value Iinmax according to the maximum power Pmax, that is, in the voltage region between the no-load voltage V0 and the input voltage value Vinmax. Be seen. That is, in this voltage region (current region), the input current Iin is small and the input voltage Vin is high, so the load is small and the load resistance value is high. Therefore, in this charge control, the operating point of the secondary coil 22 changes between the no-load voltage V0 and the maximum power Pmax (input voltage value Vinmax) due to the drooping characteristic of the input power Pin.

図4は、入力電流Iin、入力電圧Vin及び入力電力Pinと、要求電圧及びMOSFET40のデューティとの関係を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the input current Iin, the input voltage Vin and the input power Pin, the required voltage and the duty of the MOSFET 40.

前述のように、電力供給システム10では、無負荷電圧V0と入力電圧値Vinmaxとの間の電圧領域(入力電流値Iinmax以下の電流領域)において、二次電池26に対する充電制御が行われる。そこで、要求電圧は、この電圧領域及び電流領域に応じた、充電終止電圧Vobjと放電終止電圧との間に設定される。なお、図4中、要求電圧は、前記の電圧領域及び電流領域における三角形で図示した範囲内で設定される。 As described above, in the power supply system 10, the charging control for the secondary battery 26 is performed in the voltage region between the no-load voltage V0 and the input voltage value Vinmax (current region of the input current value Iinmax or less). Therefore, the required voltage is set between the end-of-charge voltage Vobj and the end-of-discharge voltage according to the voltage range and the current range. In FIG. 4, the required voltage is set within the range shown by the triangles in the voltage region and the current region.

また、デューティについても、無負荷電圧V0で0%、入力電圧値VinmaxでX%に設定される。従って、上記の電圧領域及び電流領域において、降圧制御部58からMOSFET40に供給される制御信号のデューティは、0%〜X%の範囲内で変化させることができる。なお、X%のデューティは、MOSFET40のオン時間Tonの最大値Tonmaxに応じたデューティである。 The duty is also set to 0% at the no-load voltage V0 and X% at the input voltage value Vinmax. Therefore, in the above voltage region and current region, the duty of the control signal supplied from the step-down control unit 58 to the MOSFET 40 can be changed within the range of 0% to X%. The duty of X% is a duty corresponding to the maximum value Tonmax of the on time Ton of the MOSFET 40.

この場合、初期状態の無負荷電圧V0に応じた0%から、X%に向かって徐々にデューティを増加させることにより、入力電圧Vinを無負荷電圧V0から入力電圧値Vinmaxにまで変化させることができる。換言すれば、デューティを増加させることにより、2次側コイル22から二次電池26を見たときの負荷抵抗値(等価的なインピーダンス)を低下させることができる。このような充電制御によって、二次電池26のSOC(充電率)を0%〜100%の範囲内で充電することが可能となる。 In this case, the input voltage Vin can be changed from the no-load voltage V0 to the input voltage value Vinmax by gradually increasing the duty from 0% corresponding to the no-load voltage V0 in the initial state toward X%. it can. In other words, by increasing the duty, it is possible to reduce the load resistance value (equivalent impedance) when the secondary battery 26 is viewed from the secondary coil 22. By such charge control, the SOC (charge rate) of the secondary battery 26 can be charged within the range of 0% to 100%.

[本実施形態の動作]
次に、本実施形態に係る電力供給システム10の動作(電力供給方法)について、図5〜図8を参照しながら説明する。この動作説明では、必要に応じて、図1〜図4も参照しながら説明する。
[Operation of this embodiment]
Next, the operation (power supply method) of the power supply system 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 to 8. In this operation description, it will be described with reference to FIGS. 1 to 4 as necessary.

前述のように、図1の電力供給システム10では、電圧変換回路32が降圧チョッパである。この場合、二次電池26の充電電圧の最大値である充電終止電圧Vobjは、無負荷電圧V0と同等か、又は、それ以下の電圧値に設定される。従って、二次電池26に対する充電制御では、出力電圧Voutを充電終止電圧Vobjにまで上昇させることを目標とする。一方、出力電流Ioutの目標電流Iobjは、二次電池26の充電条件によって変化する。この場合、目標電流Iobjは、例えば、二次電池26を充電可能な最大電流値であることが好ましい。 As described above, in the power supply system 10 of FIG. 1, the voltage conversion circuit 32 is a step-down chopper. In this case, the charging end voltage Vobj, which is the maximum value of the charging voltage of the secondary battery 26, is set to a voltage value equal to or lower than the no-load voltage V0. Therefore, in the charge control for the secondary battery 26, the target is to raise the output voltage Vout to the end-of-charge voltage Vobj. On the other hand, the target current Iobj of the output current Iout changes depending on the charging condition of the secondary battery 26. In this case, the target current Iobj is preferably the maximum current value with which the secondary battery 26 can be charged, for example.

そして、降圧制御部58は、充電制御部56からの指令信号に基づいて、MOSFET40をPWM制御によりオン又はオフさせる。この場合、制御信号の周期をτとする。 Then, the step-down control unit 58 turns on or off the MOSFET 40 by PWM control based on the command signal from the charge control unit 56. In this case, the period of the control signal is τ.

図5は、電力供給システム10の動作を示すフローチャートである。このフローチャートによる電力供給方法では、以下の3つの実施例(第1〜第3実施例)が適用可能である。 FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the power supply system 10. In the power supply method according to this flowchart, the following three embodiments (first to third embodiments) can be applied.

第1実施例(図6参照)では、二次電池26の充電に用いられる出力電流Iout、出力電圧Vout及び入力電力Pinのうち、最初に、出力電流Ioutが目標電流Iobjに到達する場合を示す。第1実施例は、SOCが低下した二次電池26を満充電(SOC:100%)まで充電する場合を想定している。 The first embodiment (see FIG. 6) shows a case where the output current Iout reaches the target current Iobj first among the output current Iout, the output voltage Vout, and the input power Pin used for charging the secondary battery 26. .. The first embodiment assumes a case where the secondary battery 26 whose SOC has decreased is fully charged (SOC: 100%).

第2実施例(図7参照)では、出力電流Iout、出力電圧Vout及び入力電力Pinのうち、最初に、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに達する場合を示す。第2実施例は、満充電に近い二次電池26を充電する場合を想定している。 The second embodiment (see FIG. 7) shows a case where the output voltage Vout reaches the end-of-charge voltage Vobj among the output current Iout, the output voltage Vout, and the input power Pin first. The second embodiment assumes a case where the secondary battery 26, which is close to full charge, is charged.

第3実施例(図8参照)では、出力電流Iout、出力電圧Vout及び入力電力Pinのうち、最初に、入力電力Pinが最大電力Pmaxに達する場合を示す。第3実施例は、1次側コイル20と2次側コイル22との位置ずれや、ギャップ長が大きいこと等によって、最大電力Pmaxが低く設定される場合を想定している。 The third embodiment (see FIG. 8) shows a case where the input electric power Pin reaches the maximum electric power Pmax first among the output current Iout, the output voltage Vout, and the input electric power Pin. In the third embodiment, it is assumed that the maximum electric power Pmax is set low due to the positional deviation between the primary coil 20 and the secondary coil 22 and the large gap length.

なお、第1〜第3実施例は、本実施形態の一例であり、実際には、出力電流Iout及び出力電圧Voutのうち、どちらが目標値に最初に到達するか、あるいは、入力電力Pinが最初に最大電力Pmaxに到達するかは、充電制御時における二次電池26の状態や、1次側コイル20と2次側コイル22との間の結合状態(結合係数kの大きさ)等によって異なることに留意する。 The first to third examples are examples of the present embodiment, and in practice, which of the output current Iout and the output voltage Vout reaches the target value first, or the input power Pin is the first. Whether the maximum power Pmax is reached depends on the state of the secondary battery 26 during charge control, the coupling state between the primary coil 20 and the secondary coil 22 (the magnitude of the coupling coefficient k), and the like. Note that

[第1実施例]
第1実施例について、図5及び図6を参照しながら説明する。
[First embodiment]
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

先ず、二次電池26を充電すべく、給電側(1次側12)と受電側(2次側14)とが所定の位置に設定され、1次側コイル20と2次側コイル22とが所定のギャップ長を隔てて配置される。 First, in order to charge the secondary battery 26, the power supply side (primary side 12) and the power receiving side (secondary side 14) are set to predetermined positions, and the primary side coil 20 and the secondary side coil 22 are connected. It is arranged with a predetermined gap length.

次に、図6の時点t0で、1次側12の図示しないスイッチがオンされることにより、交流電源16から抵抗器18を介して1次側コイル20に交流電力が供給される。これにより、1次側コイル20と2次側コイル22との間の電磁誘導によって、2次側コイル22に2次電圧V2が発生し、交流電力が発生する。この結果、2次側14での内部制御による二次電池26への電力供給(充電)が可能となる。 Next, at time t0 in FIG. 6, a switch (not shown) on the primary side 12 is turned on, so that AC power is supplied from the AC power supply 16 to the primary coil 20 via the resistor 18. Thereby, the secondary voltage V2 is generated in the secondary coil 22 by electromagnetic induction between the primary coil 20 and the secondary coil 22, and AC power is generated. As a result, power can be supplied (charged) to the secondary battery 26 by internal control on the secondary side 14.

この場合、時点t0前の図5のステップS1において、充電制御部56は、最初に、オン時間Tonを0に設定する指令信号を降圧制御部58に供給する。降圧制御部58は、指令信号に基づいて、MOSFET40をオフに維持する。これにより、電圧変換回路32の入力側と出力側との接続が遮断され、2次側コイル22から二次電池26を見たときの負荷抵抗値は、無限大となる。すなわち、二次電池26との接続が開放された無負荷状態となる。なお、ステップS1の処理によって設定された無負荷状態が電力供給システム10の初期状態である。 In this case, in step S1 of FIG. 5 before time t0, the charging control unit 56 first supplies the command signal for setting the on-time Ton to 0 to the step-down control unit 58. The step-down control unit 58 keeps the MOSFET 40 off based on the command signal. As a result, the connection between the input side and the output side of the voltage conversion circuit 32 is cut off, and the load resistance value when the secondary battery 26 is viewed from the secondary coil 22 becomes infinite. That is, the connection with the secondary battery 26 is opened, and a no-load state is set. The no-load state set by the process of step S1 is the initial state of the power supply system 10.

次のステップS2において、充電制御部56は、電圧センサ54から出力電圧Voutを取得すると共に、電流センサ52から出力電流Ioutを取得する。ステップS3において、充電制御部56は、電圧センサ50から入力電圧Vinを取得すると共に、電流センサ48から入力電流Iinを取得する。そして、ステップS4において、充電制御部56は、入力電圧Vinと入力電流Iinとを乗算して入力電力Pinを算出する。 In the next step S2, the charging control unit 56 acquires the output voltage Vout from the voltage sensor 54 and the output current Iout from the current sensor 52. In step S3, the charging control unit 56 acquires the input voltage Vin from the voltage sensor 50 and the input current Iin from the current sensor 48. Then, in step S4, the charging control unit 56 calculates the input power Pin by multiplying the input voltage Vin and the input current Iin.

次のステップS5において、充電制御部56は、ステップS4で算出された今回の入力電力Pinが、前回の入力電力Pinの値(以下、前回値Pinoldともいう。)より大きいか否かを判定する。 In the next step S5, the charging control unit 56 determines whether or not the current input power Pin calculated in step S4 is greater than the value of the previous input power Pin (hereinafter, also referred to as the previous value Pinold). ..

今回の入力電力Pinが前回値Pinoldよりも大きい場合(ステップS5:YES、Pin>Pinold)、次のステップS6において、充電制御部56は、前回の充電制御処理で、MOSFET40のデューティを増加させる制御(以下、デューティアップ制御という。)を実行したか否かを判定する。すなわち、ステップS6において、充電制御部56は、前回の充電制御処理で、オン時間Tonを単位時間Δτだけインクリメントする後述のステップS9の処理が実行されたか否かを判定する。 When the input power Pin this time is larger than the previous value Pinold (step S5: YES, Pin>Pinold), in the next step S6, the charge control unit 56 controls to increase the duty of the MOSFET 40 in the previous charge control process. (Hereinafter, referred to as duty-up control) is determined. That is, in step S6, the charging control unit 56 determines whether or not the processing in step S9 described below, which increments the on-time Ton by the unit time Δτ, has been executed in the previous charging control processing.

なお、単位時間Δτとは、オン時間Tonを変更する場合の最小単位時間であり、例えば、オン時間Tonが、0を含めてn段階に変更可能であるときは、 Δτ=τ/(n−1)とする。 The unit time Δτ is the minimum unit time when the on-time Ton is changed. For example, when the on-time Ton can be changed in n stages including 0, Δτ=τ/(n− 1).

ステップS6の判定結果が肯定的であれば(ステップS6:YES)、充電制御部56は、次のステップS7において、出力電圧Voutが目標電圧としての充電終止電圧Vobjより低いか否かを判定する。 If the determination result of step S6 is affirmative (step S6: YES), the charge control unit 56 determines whether or not the output voltage Vout is lower than the charge end voltage Vobj as the target voltage in the next step S7. ..

時点t0では、Vout<Vobjであるため(ステップS7:YES)、充電制御部56は、次のステップS8において、出力電流Ioutが目標電流Iobjより小さいか否かを判別する。 Since Vout<Vobj at the time point t0 (step S7: YES), the charge control unit 56 determines whether or not the output current Iout is smaller than the target current Iobj at the next step S8.

時点t0では、Iout<Iobjであるため(ステップS8:YES)、充電制御部56は、次のステップS9において、オン時間Tonを単位時間Δτ だけインクリメントする。この場合、制御手段24は、フィードバック制御の構成となっているため、オン時間Tonを単位時間Δτだけインクリメントすることは、負荷抵抗値を初期状態の無限大から減少させるように制御することを意味する。つまり、図5のフローチャートは、時間経過に伴って負荷抵抗値が減少するように、二次電池26に対して充電制御を行う処理内容となっている。 At the time point t0, since Iout<Iobj (step S8: YES), the charging control unit 56 increments the on time Ton by the unit time Δτ in the next step S9. In this case, since the control means 24 has a feedback control configuration, incrementing the on-time Ton by the unit time Δτ means controlling the load resistance value to decrease from infinity in the initial state. To do. That is, the flowchart of FIG. 5 has the processing content of performing charging control on the secondary battery 26 so that the load resistance value decreases with the passage of time.

次のステップS10において、充電制御部56は、今回の入力電力(今回値)Pinを前回値Pinoldに設定する。そして、ステップS11において、充電制御部56は、二次電池26に対する充電制御を終了すべきか否かを判定する。 In the next step S10, the charging control unit 56 sets the current input power (current value) Pin to the previous value Pinold. Then, in step S11, the charging control unit 56 determines whether or not the charging control for the secondary battery 26 should be ended.

充電制御を継続する場合(ステップS11:NO)、充電制御部56は、ステップS9でインクリメントしたオン時間Tonに応じた指令信号を降圧制御部58に出力する。降圧制御部58は、充電制御部56からの指令信号に基づき、オン時間Tonに応じたデューティの制御信号をMOSFET40のゲート端子に供給し、MOSFET40をオン又はオフさせる。その後、ステップS2の処理に戻る。すなわち、ステップS11で充電制御の終了が判定されるまで(ステップS11:YES)、ステップS2〜S10の処理が繰り返し実行される。 When continuing the charge control (step S11: NO), the charge control unit 56 outputs a command signal according to the ON time Ton incremented in step S9 to the step-down control unit 58. The step-down control unit 58 supplies a control signal with a duty corresponding to the on time Ton to the gate terminal of the MOSFET 40 based on the command signal from the charging control unit 56 to turn the MOSFET 40 on or off. Then, the process returns to step S2. That is, the processes of steps S2 to S10 are repeatedly executed until it is determined in step S11 that the charging control is finished (step S11: YES).

このように、ステップS2〜S10の処理が繰り返し実行されることで、図6に示すように、出力電流Iout、出力電圧Vout、入力電力Pin及びデューティ(オン時間Ton)は、時点t0から時間経過に伴って、それぞれ増加する。 In this way, by repeatedly performing the processing of steps S2 to S10, as shown in FIG. 6, the output current Iout, the output voltage Vout, the input power Pin, and the duty (on time Ton) have elapsed from time t0. It increases with each.

そして、時点t0から時間T1経過した時点t1において、最初に、出力電流 Ioutが目標電流Iobjに到達する。なお、目標電流Iobjは、前述のように、例えば、二次電池26に対して充電可能な最大電流値であることが好ましい。 Then, at time t1 when time T1 has elapsed from time t0, the output current Iout first reaches the target current Iobj. The target current Iobj is, for example, preferably the maximum current value with which the secondary battery 26 can be charged, as described above.

これにより、ステップS8で否定的な判定結果となるため(ステップS8:NO、Iout≧Iobj)、次のステップS12において、充電制御部56は、オン時間Tonを単位時間Δτだけデクリメントする。次のステップS13において、充電制御部56は、デクリメント後のオン時間Tonが負の値になるか否かを判定する。 As a result, a negative determination result is obtained in step S8 (step S8: NO, Iout≧Iobj), so in the next step S12, the charging control unit 56 decrements the on-time Ton by the unit time Δτ. In the next step S13, the charging control unit 56 determines whether or not the on-time Ton after decrement has a negative value.

通常、Ton>0であるため(ステップS13:NO)、充電制御部56は、ステップS10、S11の処理を実行してステップS2に戻り、ステップS2以降の処理を再度実行する。 Usually, Ton>0 (step S13: NO), so the charging control unit 56 executes the processing of steps S10 and S11, returns to step S2, and executes the processing of step S2 and subsequent steps again.

つまり、時点t1で出力電流Ioutが目標電流Iobjに到達した場合、オン時間Tonのインクリメント(ステップS9)又はデクリメント(ステップS12)の処理が繰り返し行われることにより、出力電流Ioutは、目標電流Iobjで一定となるように制御される。このような制御に伴って、SOC及び出力電圧Voutは、時間経過に伴って徐々に増加する。同時に、入力電力Pinも最大電力Pmaxに向かって増加する。また、デューティは、時間経過に伴って僅かに増加する。 That is, when the output current Iout reaches the target current Iobj at the time point t1, the process of incrementing the on-time Ton (step S9) or decrementing (step S12) is repeatedly performed, so that the output current Iout becomes the target current Iobj. It is controlled to be constant. With such control, the SOC and the output voltage Vout gradually increase with the passage of time. At the same time, the input power Pin also increases toward the maximum power Pmax. Further, the duty increases slightly with the passage of time.

時点t1から時間T2経過した時点t2で、入力電力Pinが最大電力Pmaxに到達する。この場合、Pin=Pinoldであるため、ステップS5で否定的な判定結果となる。そこで、次のステップS14において、充電制御部56は、前回の処理でデューティアップ制御が実行されたか否かを判断する。 At time t2 when time T2 has elapsed from time t1, input power Pin reaches maximum power Pmax. In this case, since Pin=Pinold, a negative determination result is obtained in step S5. Therefore, in the next step S14, the charging control unit 56 determines whether or not the duty-up control was executed in the previous process.

前回の処理がデューティアップ制御である場合(ステップS14:YES)、充電制御部56は、ステップS12を実行して、オン時間Tonを単位時間Δτだけデクリメントする。一方、前回の処理がデューティアップ制御でない場合(ステップS14:NO)、充電制御部56は、ステップS7、S8の判定処理を実行した後にステップS9を実行し、オン時間Tonを単位時間Δτだけインクリメントする。 When the previous process is duty-up control (step S14: YES), the charging control unit 56 executes step S12 and decrements the on-time Ton by the unit time Δτ. On the other hand, when the previous process is not the duty-up control (step S14: NO), the charge control unit 56 executes the determination process of steps S7 and S8 and then executes step S9 to increment the on-time Ton by the unit time Δτ. To do.

ステップS9又はステップS12の処理を実行した後、充電制御部56は、ステップS10、S11の処理を実行してステップS2に戻り、ステップS2以降の処理を再度実行する。 After executing the processing of step S9 or step S12, the charging control unit 56 executes the processing of steps S10 and S11, returns to step S2, and executes the processing of step S2 and subsequent steps again.

つまり、時点t2で入力電力Pinが最大電力Pmaxに到達した場合、オン時間Tonのインクリメント(ステップS9)又はデクリメント(ステップS12)の処理が繰り返し行われることにより、入力電力Pinは、最大電力Pmaxで一定となるように制御される。この制御に伴って、SOC及び出力電圧Voutは、時間経過に伴って徐々に増加し、一方で、出力電流Ioutは徐々に減少する。また、デューティは、時間経過に伴って僅かに減少する。 That is, when the input power Pin reaches the maximum power Pmax at the time point t2, the input power Pin is equal to the maximum power Pmax by repeatedly performing the process of incrementing the on-time Ton (step S9) or decrementing (step S12). It is controlled to be constant. With this control, the SOC and the output voltage Vout gradually increase over time, while the output current Iout gradually decreases. In addition, the duty decreases slightly with the passage of time.

時点t2から時間T3経過した時点t3において、出力電圧Voutは、二次電池26の制御目標(目標電圧)である充電終止電圧Vobjに到達する。この場合、ステップS7で否定的な判定結果となるため(ステップS7:NO、Vout=Vobj)、次のステップS12において、充電制御部56は、オン時間Tonを単位時間Δτだけデクリメントする。その後、充電制御部56は、ステップS13、S10、S11の処理を順に実行してステップS2に戻り、ステップS2以降の処理を再度実行する。 At time t3 when time T3 has elapsed from time t2, the output voltage Vout reaches the end-of-charge voltage Vobj which is the control target (target voltage) of the secondary battery 26. In this case, since a negative determination result is obtained in step S7 (step S7: NO, Vout=Vobj), in the next step S12, the charging control unit 56 decrements the on time Ton by the unit time Δτ. After that, the charging control unit 56 sequentially executes the processing of steps S13, S10, and S11, returns to step S2, and executes the processing of step S2 and subsequent steps again.

但し、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに到達しているため、次回以降の処理でも、ステップS7では否定的な判定結果となる(ステップS7:NO)。従って、予め定めた規定時間中、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに到達する毎にステップS12のデクリメントの処理が行われる。この結果、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに連続して到達し、ステップS13で肯定的な判定結果となった場合(ステップS13:YES)、次のステップS15において、充電制御部56は、二次電池26の充電が完了したと判断し、オン時間Tonを0に設定する。 However, since the output voltage Vout has reached the end-of-charge voltage Vobj, a negative determination result is obtained in step S7 even in the subsequent processing (step S7: NO). Therefore, the decrement process of step S12 is performed every time the output voltage Vout reaches the charge termination voltage Vobj during the predetermined prescribed time. As a result, when the output voltage Vout continuously reaches the end-of-charge voltage Vobj and the positive determination result is obtained in step S13 (step S13: YES), the charging control unit 56 determines that It is determined that the charging of the secondary battery 26 is completed, and the on time Ton is set to 0.

その後、充電制御部56は、ステップS10、S11の処理を実行し(ステップS11:YES)、Ton=0を示す指令信号を降圧制御部58に出力する。降圧制御部58は、指令信号に基づいて、デューティが0の制御信号をMOSFET40に供給して、該MOSFET40をオフさせる。 After that, the charging control unit 56 executes the processes of steps S10 and S11 (step S11: YES), and outputs a command signal indicating Ton=0 to the step-down control unit 58. The step-down control unit 58 supplies a control signal with a duty of 0 to the MOSFET 40 based on the command signal to turn off the MOSFET 40.

従って、上述のオン時間Tonに対するデクリメントの処理により、時点t3から出力電流Iout、入力電力Pin及びデューティは、時間経過に伴って減少し、時点t3から時間T4経過した時点t4で、それぞれ0となる。 Therefore, the output current Iout, the input power Pin, and the duty decrease from time t3 with the lapse of time by the above-described decrement process for the on-time Ton, and become 0 at time t4 after the time T4 has elapsed from time t3. ..

なお、第1実施例において、図5のステップS6が否定的な判定結果である場合(ステップS6:NO)は、入力電力Pinは増加しているが、デューティアップ制御を前回実行していないケースである。このケースは、図3の入力電力Pinの垂下特性において、最大電力Pmaxを挟んで、左右の両側に1つずつ存在する入力電力Pinに応じた2つの起電力(入力電圧Vin)のうち、入力電圧値Vinmaxよりも低圧側に入力電圧Vinが存在している(動作点が移動している)場合である。 In the first embodiment, when step S6 of FIG. 5 has a negative determination result (step S6: NO), the input power Pin is increasing, but the duty-up control is not previously executed. Is. In this case, in the drooping characteristic of the input power Pin of FIG. 3, among the two electromotive forces (input voltage Vin) corresponding to the input power Pin existing on both the left and right sides with the maximum power Pmax sandwiched, the input This is a case where the input voltage Vin exists (the operating point is moving) on the lower voltage side than the voltage value Vinmax.

そこで、充電制御部56は、ステップS12において、オン時間Tonをデクリメントすることにより、入力電圧Vinを入力電圧値Vinmaxよりも高圧側に戻す制御を実行する。 Therefore, in step S12, the charge control unit 56 performs control to decrement the on time Ton to return the input voltage Vin to a higher voltage side than the input voltage value Vinmax.

また、ステップS5でPin≦Pinold(ステップS5:NO)であり、且つ、ステップS14の判定処理により否定的な判定結果(ステップS14:NO)が得られた場合、充電制御部56は、デューティアップ制御を前回実行しないことで、入力電力Pinが減少していると判断する。その後、充電制御部56は、ステップS7以降で出力電圧Vout等に応じたフィードバック制御を実行する。 If Pin≦Pinold (step S5: NO) in step S5 and a negative determination result (step S14: NO) is obtained by the determination process of step S14, the charging control unit 56 determines that the duty is increased. By not executing the control last time, it is determined that the input power Pin is decreasing. After that, the charging control unit 56 executes feedback control according to the output voltage Vout and the like in step S7 and subsequent steps.

一方、ステップS14で肯定的な判定結果(ステップS14:YES)が得られた場合、充電制御部56は、デューティアップ制御を前回実行したことで、入力電力Pinが減少し、入力電圧Vinが入力電圧値Vinmaxよりも低圧側に移動していると判断する。そして、充電制御部56は、ステップS12でオン時間Tonをデクリメントし、入力電圧Vinを高圧側に戻すフィードバック制御を行う。 On the other hand, when a positive determination result (step S14: YES) is obtained in step S14, the charge control unit 56 executes the duty-up control last time, so that the input power Pin decreases and the input voltage Vin is input. It is determined that the voltage is lower than the voltage value Vinmax. Then, in step S12, the charging control unit 56 decrements the on time Ton and performs feedback control to return the input voltage Vin to the high voltage side.

[第2実施例]
次に、第2実施例について、図5及び図7を参照しながら説明する。なお、第1実施例と共通する処理については、説明を省略するか、又は、説明を簡略化する。また、第2実施例は、前述のように、満充電(SOC:100%)に近い状態で二次電池26への充電が行われるため、第1実施例と比較して、二次電池26の充電時間が短いことに留意する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. It should be noted that the description of the processing common to the first embodiment will be omitted or will be simplified. Further, in the second embodiment, as described above, the secondary battery 26 is charged in a state close to full charge (SOC: 100%), so that the secondary battery 26 is compared with the first embodiment. Keep in mind that the charging time is short.

第2実施例でも、1次側コイル20と2次側コイル22とをギャップ長を隔てて配置し、図7の時点t5で1次側12の図示しないスイッチがオンされることに起因して、2次側14の内部制御による二次電池26への電力供給が可能となる。 Also in the second embodiment, because the primary side coil 20 and the secondary side coil 22 are arranged with a gap length between them, and the switch (not shown) on the primary side 12 is turned on at time t5 in FIG. Power can be supplied to the secondary battery 26 by internal control of the secondary side 14.

この場合も、第1実施例と同様に、ステップS1でオン時間Tonを0に設定し、その後、ステップS2〜S11の処理を繰り返し行うことにより、時点t5から時間経過に伴って、出力電流Iout、出力電圧Vout、入力電力Pin及びデューティ(オン時間Ton)が増加する。 Also in this case, as in the first embodiment, the on-time Ton is set to 0 in step S1 and then the processes of steps S2 to S11 are repeated, so that the output current Iout increases with time from time t5. , The output voltage Vout, the input power Pin, and the duty (on time Ton) increase.

但し、第2実施例では、時点t5から時間T5経過した時点t6で、最初に、出力電圧Voutが二次電池26の制御目標(目標電圧)である充電終止電圧Vobjに到達する。 However, in the second embodiment, at the time t6 when the time T5 has elapsed from the time t5, the output voltage Vout first reaches the end-of-charge voltage Vobj which is the control target (target voltage) of the secondary battery 26.

この場合、ステップS7で否定的な判定結果となるため(ステップS7:NO、Vout=Vobj)、充電制御部56は、次のステップS12において、オン時間Tonを単位時間Δτだけデクリメントする。次に、充電制御部56は、ステップS13の判定処理を行う。通常は、Ton>0であるため(ステップS13:NO)、ステップS10、S11を経て、ステップS2の処理に戻る。 In this case, since a negative determination result is obtained in step S7 (step S7: NO, Vout=Vobj), the charging control unit 56 decrements the on-time Ton by the unit time Δτ in the next step S12. Next, the charging control unit 56 performs the determination process of step S13. Normally, Ton>0 (step S13: NO), and therefore, the process returns to step S2 via steps S10 and S11.

このように、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに到達すると、オン時間Tonのインクリメント(ステップS9)又はデクリメント(ステップS12)の処理が繰り返し行われ、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjで一定となるように制御される。 In this way, when the output voltage Vout reaches the end-of-charge voltage Vobj, the process of incrementing the on-time Ton (step S9) or decrementing (step S12) is repeated, and the output voltage Vout becomes constant at the end-of-charge voltage Vobj. To be controlled.

その後、予め定めた規定時間中、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに連続して到達し、Ton<0となった場合(ステップS13:YES)、充電制御部56は、二次電池26に対する充電が完了したと判断する。この結果、ステップS15でオン時間Tonが0に設定され、ステップS11で充電終了と判定される(ステップS11:YES)。 After that, when the output voltage Vout reaches the end-of-charge voltage Vobj continuously and Ton<0 (step S13: YES), the charge control unit 56 charges the secondary battery 26 during the predetermined specified time. Is judged to have been completed. As a result, the on-time Ton is set to 0 in step S15, and it is determined in step S11 that charging has ended (step S11: YES).

なお、第2実施例において、ステップS6で否定的な判定結果が得られた場合や、ステップS5でPin<Pinoldと判定された場合のその後の処理は、第1実施例と同様である。また、図7では、時点t6から時点t7までの時間T6において、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjで一定となるように制御される。また、時点t7からオン時間Tonに対するデクリメントの処理が実行され、時点t7から時間T7経過した時点t8で二次電池26に対する充電が終了する。 In the second embodiment, the subsequent processing when a negative determination result is obtained in step S6 or when Pin<Pinold is determined in step S5 is the same as in the first embodiment. Further, in FIG. 7, the output voltage Vout is controlled to be constant at the charge end voltage Vobj at the time T6 from the time t6 to the time t7. Further, the decrement process for the on time Ton is executed from the time point t7, and the charging of the secondary battery 26 ends at the time point t8 when the time T7 has elapsed from the time point t7.

[第3実施例]
次に、第3実施例について、図5及び図8を参照しながら説明する。なお、第1実施例及び第2実施例と共通する処理については、説明を省略するか、又は、説明を簡略化する。また、第3実施例は、前述のように、1次側コイル20と2次側コイル22との位置ずれや、ギャップ長が大きいこと等によって、最大電力Pmaxが低い値に制限されていることから、第1実施例及び第2実施例よりも時間をかけて二次電池26を充電する必要があることに留意する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. Note that the description of the processing common to the first and second embodiments will be omitted or will be simplified. Further, in the third embodiment, as described above, the maximum electric power Pmax is limited to a low value due to the positional deviation between the primary side coil 20 and the secondary side coil 22 and the large gap length. Therefore, it is necessary to charge the secondary battery 26 more time than in the first and second embodiments.

第3実施例でも、第1実施例及び第2実施例と同様に、1次側コイル20と2次側コイル22とをギャップ長を隔てて配置した状態で、図8の時点t9で1次側12の図示しないスイッチがオンされることに起因して、2次側14の内部制御による二次電池26への電力供給が可能となる。また、第1実施例及び第2実施例と同様に、ステップS1でオン時間Tonを0に設定し、その後、ステップS2〜S11の処理を繰り返し行うことにより、時点t9から時間経過に伴って、出力電流Iout、出力電圧Vout、入力電力Pin及びデューティ(オン時間Ton)が増加する。 In the third embodiment as well, similar to the first and second embodiments, the primary coil 20 and the secondary coil 22 are arranged with a gap length between them, and the primary coil is placed at time t9 in FIG. Due to the switch (not shown) on the side 12 being turned on, the power can be supplied to the secondary battery 26 by the internal control of the secondary side 14. Further, similarly to the first and second embodiments, the on-time Ton is set to 0 in step S1 and then the processes of steps S2 to S11 are repeated, so that the time elapses from time t9. The output current Iout, the output voltage Vout, the input power Pin, and the duty (on time Ton) increase.

但し、第3実施例では、時点t9から時間T8経過した時点t10で、最初に、入力電力Pinが最大電力Pmaxに到達する。 However, in the third embodiment, the input power Pin first reaches the maximum power Pmax at the time t10 when the time T8 has elapsed from the time t9.

この場合、ステップS5で否定的な判定結果となるため(ステップS5:NO、Pin=Pinold)、充電制御部56は、次のステップS14でデューティアップ制御を前回実行したか否かを判定する。 In this case, since a negative determination result is obtained in step S5 (step S5: NO, Pin=Pinold), the charging control unit 56 determines in the next step S14 whether or not the duty-up control was previously executed.

ステップS14で否定的な判定結果(ステップS14:NO)が得られた場合、充電制御部56は、ステップS7、S8の処理後、ステップS9でオン時間Tonを単位時間Δτだけインクリメントする処理を行う。一方、ステップS14で肯定的な判定結果(ステップS14:YES)が得られた場合、充電制御部56は、ステップS12でオン時間Tonを単位時間Δτだけデクリメントする処理を行う。この結果、入力電力Pinが最大電力Pmaxで一定となるように制御される。 When a negative determination result (step S14: NO) is obtained in step S14, the charge control unit 56 performs a process of incrementing the on-time Ton by the unit time Δτ in step S9 after the processes of steps S7 and S8. .. On the other hand, when a positive determination result (step S14: YES) is obtained in step S14, the charging control unit 56 performs a process of decrementing the on time Ton by the unit time Δτ in step S12. As a result, the input power Pin is controlled to be constant at the maximum power Pmax.

このような制御により、時点t10以降、時間経過に伴って、SOC及び出力電圧Voutは徐々に増加し、一方で、出力電流Ioutは徐々に減少する。また、デューティは、時間経過に伴って僅かに減少する。そして、時点t10から時間T9経過した時点t11で、出力電圧Voutは、充電終止電圧Vobjに到達する。 By such control, after the time t10, the SOC and the output voltage Vout gradually increase with the lapse of time, while the output current Iout gradually decreases. In addition, the duty decreases slightly with the passage of time. Then, at time t11 when time T9 has elapsed from time t10, the output voltage Vout reaches the charge end voltage Vobj.

この場合、予め定めた規定時間中、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに連続して到達し、Ton<0となった場合(ステップS13:YES)、充電制御部56は、二次電池26に対する充電が完了したと判断する。この結果、ステップS15でオン時間Tonが0に設定され、ステップS11で充電終了と判定される(ステップS11:YES)。 In this case, when the output voltage Vout reaches the end-of-charge voltage Vobj continuously and Ton<0 (step S13: YES) during the predetermined regulation time, the charging control unit 56 controls the secondary battery 26. Judge that charging is complete. As a result, the on-time Ton is set to 0 in step S15, and it is determined in step S11 that charging has ended (step S11: YES).

なお、第3実施例において、ステップS6で否定的な判定結果が得られた場合や、ステップS5でPin<Pinoldと判定された場合のその後の処理は、第1実施例と同様である。また、図8では、時点t11からオン時間Tonに対するデクリメントの処理が行われ、時点t11から時間T10経過した時点t12において、二次電池26に対する充電が終了する。 In the third embodiment, the subsequent processing when a negative determination result is obtained in step S6 or when Pin<Pinold is determined in step S5 is the same as that in the first embodiment. Further, in FIG. 8, the decrement process for the on-time Ton is performed from time t11, and the charging of the secondary battery 26 ends at time t12 when time T10 has elapsed from time t11.

[本実施形態の変形例]
本実施形態に係る電力供給システム10の変形例を図9に示す。この変形例では、電圧変換回路32が昇圧チョッパであり、MOSFET40のオン又はオフを制御する制御部が充電制御部56及び昇圧制御部60である点で、図1の構成とは異なる。
[Modification of this embodiment]
FIG. 9 shows a modification of the power supply system 10 according to this embodiment. This modification is different from the configuration of FIG. 1 in that the voltage conversion circuit 32 is a step-up chopper, and the control section that controls ON/OFF of the MOSFET 40 is the charge control section 56 and the step-up control section 60.

この場合、昇圧チョッパとしての電圧変換回路32は、第1平滑回路30からの入力電圧Vinを昇圧する。昇圧チョッパについては、周知であるため、その詳細な説明については省略する。 In this case, the voltage conversion circuit 32 as the boost chopper boosts the input voltage Vin from the first smoothing circuit 30. Since the step-up chopper is well known, detailed description thereof will be omitted.

また、昇圧制御部60は、充電制御部56からの指令信号に基づいて、MOSFET40のオン又はオフを制御する。この場合、昇圧制御部60は、PWM制御によりMOSFET40を制御する。 Further, the boost control unit 60 controls ON/OFF of the MOSFET 40 based on the command signal from the charge control unit 56. In this case, the boost controller 60 controls the MOSFET 40 by PWM control.

この変形例においても、図1の構成と同様に、入力電力Pinは、図3の垂下特性を有する。また、二次電池26に対する充電制御では、図2及び図3に示すように、無負荷電圧V0と入力電圧値Vinmaxとの間の電圧領域及び電流領域で制御が行われる。 Also in this modification, the input power Pin has the drooping characteristic shown in FIG. 3, as in the configuration shown in FIG. Further, in the charge control for the secondary battery 26, as shown in FIGS. 2 and 3, the control is performed in the voltage region and the current region between the no-load voltage V0 and the input voltage value Vinmax.

但し、この変形例では、電圧変換回路32が昇圧チョッパであるため、放電終止電圧は、無負荷電圧V0以上となるように設計されている。それ以外の構成及び動作は、図1の場合と同様であるため、詳細な説明は、省略する。 However, in this modified example, since the voltage conversion circuit 32 is a step-up chopper, the discharge end voltage is designed to be equal to or higher than the no-load voltage V0. The other configurations and operations are the same as in the case of FIG. 1, and thus detailed description will be omitted.

なお、この変形例では、コイル44と二次電池26の正極との間にダイオード42が接続されている。これにより、電圧変換回路32が昇圧動作を停止している状態での二次電池26からの逆流が防止され、二次電池26の不用意な放電を阻止することができる。 In this modification, the diode 42 is connected between the coil 44 and the positive electrode of the secondary battery 26. As a result, backflow from the secondary battery 26 while the voltage conversion circuit 32 stops the boosting operation can be prevented, and inadvertent discharge of the secondary battery 26 can be prevented.

[本実施形態の効果]
本実施形態に係る電力供給システム10及び電力供給方法によれば、制御手段24が負荷抵抗値を初期状態の略無限大から時間経過に伴って低下させることで、2次側コイル22から負荷としての二次電池26への電力供給を制御する。従って、本実施形態では、1次側12と2次側14との間で給電情報のやりとりを行うことなく、且つ、1次電圧V1の制御を行うことなく、二次電池26への電力供給を制御することができる。すなわち、二次電池26への電力供給に対する制御は、1次側12の状態に関わりなく、2次側14で完結する。この結果、1次側コイル20から非接触で2次側コイル22に供給された電力を使用して、2次側14での簡単な制御により、二次電池26への電力供給を行うことができる。
[Effects of this embodiment]
According to the power supply system 10 and the power supply method according to the present embodiment, the control unit 24 reduces the load resistance value from approximately infinity in the initial state with the lapse of time, so that the secondary coil 22 serves as a load. The power supply to the secondary battery 26 is controlled. Therefore, in the present embodiment, the power supply to the secondary battery 26 is performed without exchanging the power supply information between the primary side 12 and the secondary side 14 and without controlling the primary voltage V1. Can be controlled. That is, the control on the power supply to the secondary battery 26 is completed on the secondary side 14 regardless of the state of the primary side 12. As a result, the power supplied from the primary coil 20 to the secondary coil 22 in a non-contact manner can be used to supply power to the secondary battery 26 by simple control on the secondary side 14. it can.

そのため、本実施形態では、2次側14から1次側12へのフィードバック手段(通信装置等)が不要である。また、通信装置を備えることによる1次側12と2次側14との間での互換性の確保や、互換性確保のためのインターオペラビリティテストも不要となる。このように、互換性確保のための多くのプロセスが不要となる。従って、本実施形態では、電力供給システム10のコストを削減することができる。 Therefore, in the present embodiment, a feedback means (communication device or the like) from the secondary side 14 to the primary side 12 is unnecessary. Further, the compatibility between the primary side 12 and the secondary side 14 due to the provision of the communication device and the interoperability test for ensuring the compatibility are not necessary. In this way, many processes for ensuring compatibility are unnecessary. Therefore, in this embodiment, the cost of the power supply system 10 can be reduced.

また、制御手段24では、出力電流Ioutが目標電流Iobjと略一致し、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjと略一致し、及び/又は、入力電力Pinが最大電力Pmaxと略一致するようなフィードバック制御を行うことにより、二次電池26に対する電力供給の制御を容易に行うことができる。この結果、1次側12から取得可能な電力を効率よく取り出す制御を行うことができる。 Further, in the control means 24, feedback such that the output current Iout substantially matches the target current Iobj, the output voltage Vout substantially matches the end-of-charge voltage Voobj, and/or the input power Pin substantially matches the maximum power Pmax. By performing the control, it is possible to easily control the power supply to the secondary battery 26. As a result, it is possible to efficiently control the power that can be acquired from the primary side 12.

この場合、出力電流Iout、出力電圧Vout及び入力電力Pinのうち、出力電流Ioutが目標電流Iobjに最初に到達するか、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに最初に到達するか、又は、入力電力Pinが最大電力Pmaxに最初に到達した場合、制御手段24では、最初に到達した出力電流Iout、出力電圧Vout又は入力電力Pinを、目標電流Iobj、充電終止電圧Vobj又は最大電力Pmaxに制御した状態で、二次電池26への電力供給を継続する。これにより、二次電池26を容易に充電することが可能となる。 In this case, among the output current Iout, the output voltage Vout, and the input power Pin, the output current Iout first reaches the target current Iobj, the output voltage Vout first reaches the charge cutoff voltage Vobj, or the input power When Pin reaches the maximum power Pmax for the first time, the control unit 24 controls the output current Iout, the output voltage Vout, or the input power Pin that has reached the first to the target current Iobj, the end-of-charge voltage Voobj, or the maximum power Pmax. Then, the power supply to the secondary battery 26 is continued. This allows the secondary battery 26 to be easily charged.

また、初期状態ではスイッチング素子であるMOSFET40をオフにすることで負荷抵抗値を略無限大とし、その後、単位時間Δτ毎にMOSFET40のオン時間Tonを増加させることにより、負荷抵抗値を漸減させるので、二次電池26に対する電力供給を容易に行うことができる。 Further, in the initial state, the load resistance value is made almost infinite by turning off the MOSFET 40 which is a switching element, and thereafter, the ON time Ton of the MOSFET 40 is increased every unit time Δτ to gradually decrease the load resistance value. The power supply to the secondary battery 26 can be easily performed.

具体的に、図6の第1実施例では、出力電流Ioutが目標電流Iobjに到達した場合、MOSFET40のデューティを増減させながら出力電流Ioutを目標電流Iobjに制御し、その後、入力電力Pinが最大電力Pmaxに到達すると、デューティを増減させながら入力電力Pinを最大電力Pmaxに制御する。さらに、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに到達し、且つ、規定時間内に連続して出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに到達したときに、MOSFET40をオフにして、電圧変換回路32に対する制御を終了する。これにより、二次電池26のSOCが低い場合には、容易に二次電池26への非接触給電を行って、充電を完了させることができる。 Specifically, in the first embodiment of FIG. 6, when the output current Iout reaches the target current Iobj, the output current Iout is controlled to the target current Iobj while increasing or decreasing the duty of the MOSFET 40, and then the input power Pin is maximized. When the electric power Pmax is reached, the input electric power Pin is controlled to the maximum electric power Pmax while increasing/decreasing the duty. Further, when the output voltage Vout reaches the end-of-charge voltage Vobj and the output voltage Vout reaches the end-of-charge voltage Vobj continuously within a specified time, the MOSFET 40 is turned off to control the voltage conversion circuit 32. finish. As a result, when the SOC of the secondary battery 26 is low, the contactless power supply to the secondary battery 26 can be easily performed to complete the charging.

また、図7の第2実施例では、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに到達した場合、MOSFET40のデューティを増減させながら出力電圧Voutを充電終止電圧Vobjに制御し、その後、出力電圧Voutが規定時間内に連続して充電終止電圧Vobjに到達したときに、MOSFET40をオフにして、電圧変換回路32に対する制御を終了する。これにより、SOCが十分に大きければ、短時間で二次電池26への非接触給電を完了させることができる。 Further, in the second embodiment of FIG. 7, when the output voltage Vout reaches the charge end voltage Vobj, the output voltage Vout is controlled to the charge end voltage Vobj while increasing or decreasing the duty of the MOSFET 40, and then the output voltage Vout is regulated. When the end-of-charge voltage Vobj is continuously reached within the time, the MOSFET 40 is turned off, and the control of the voltage conversion circuit 32 is completed. Accordingly, if the SOC is sufficiently large, the non-contact power supply to the secondary battery 26 can be completed in a short time.

さらに、図8の第3実施例では、入力電力Pinが最大電力Pmaxに到達した場合、MOSFET40のデューティを増減させながら入力電力Pinを最大電力Pmaxに制御し、その後、出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに到達し、且つ、規定時間内に連続して出力電圧Voutが充電終止電圧Vobjに到達したときに、MOSFET40をオフにして、電圧変換回路32に対する制御を終了する。これにより、1次側コイル20と2次側コイル22との位置ずれ等に起因して、最大電力Pmaxが小さく設定されても、容易に二次電池26に対して非接触給電を行うことができる。この結果、1次側12から取得可能な最大電力を簡単且つ効率よく二次電池26に供給することができる。 Further, in the third embodiment of FIG. 8, when the input power Pin reaches the maximum power Pmax, the input power Pin is controlled to the maximum power Pmax while increasing/decreasing the duty of the MOSFET 40, and then the output voltage Vout is the end-of-charge voltage. When Vobj is reached and the output voltage Vout continuously reaches the end-of-charge voltage Vobj within the specified time, the MOSFET 40 is turned off, and the control of the voltage conversion circuit 32 is terminated. As a result, even if the maximum power Pmax is set to a small value due to the displacement of the primary coil 20 and the secondary coil 22 or the like, it is possible to easily perform non-contact power supply to the secondary battery 26. it can. As a result, the maximum electric power that can be obtained from the primary side 12 can be easily and efficiently supplied to the secondary battery 26.

また、電圧変換回路32がMOSFET40を有することにより、電圧変換回路32での電力消費を抑えつつ、該電圧変換回路32における入力電圧Vinから出力電圧Voutへの電圧変換を速やかに行うことができる。 In addition, since the voltage conversion circuit 32 includes the MOSFET 40, it is possible to quickly perform voltage conversion from the input voltage Vin to the output voltage Vout in the voltage conversion circuit 32 while suppressing power consumption in the voltage conversion circuit 32.

また、無負荷電圧V0と入力電圧値Vinmaxとの間の電圧領域(電流領域)では、2次側14の内部抵抗の損失が小さく、且つ、電力の利用効率が高くなる。そこで、この領域で電圧変換回路32を制御することにより、2次側14での電力供給に伴う損失を低減しつつ、二次電池26への非接触給電を行うことが可能となる。また、1次側コイル20と2次側コイル22との位置ずれの発生や、ギャップ長が大きくなること等の要因で、二次電池26に供給可能な電力が制約を受ける場合でも、与えられた制約条件の下で最大限の電力を二次電池26に供給することが可能となる。 Further, in the voltage region (current region) between the no-load voltage V0 and the input voltage value Vinmax, the loss of the internal resistance of the secondary side 14 is small and the power use efficiency is high. Therefore, by controlling the voltage conversion circuit 32 in this region, it is possible to perform non-contact power supply to the secondary battery 26 while reducing the loss due to the power supply on the secondary side 14. In addition, even when the electric power that can be supplied to the secondary battery 26 is restricted due to the occurrence of the positional deviation between the primary coil 20 and the secondary coil 22 and the increase in the gap length, the power is still provided. It is possible to supply the maximum electric power to the secondary battery 26 under the constraint condition.

さらに、1次側コイル20及び2次側コイル22は、電磁誘導コイルであるため、二次電池26への電力供給を容易に制御することができる。 Furthermore, since the primary coil 20 and the secondary coil 22 are electromagnetic induction coils, the power supply to the secondary battery 26 can be easily controlled.

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is naturally possible to adopt various configurations without departing from the gist of the present invention.

10…電力供給システム 12…1次側
14…2次側 16…交流電源
18…抵抗器 20…1次側コイル
22…2次側コイル 24…制御手段
26…二次電池 28…整流回路
30…第1平滑回路 32…電圧変換回路
34…第2平滑回路 36、42…ダイオード
38、46…コンデンサ 40…MOSFET
44…コイル 48、52…電流センサ
50、54…電圧センサ 56…充電制御部
58…降圧制御部 60…昇圧制御部
10... Power supply system 12... Primary side 14... Secondary side 16... AC power supply 18... Resistor 20... Primary side coil 22... Secondary side coil 24... Control means 26... Secondary battery 28... Rectifier circuit 30... 1st smoothing circuit 32... Voltage conversion circuit 34... 2nd smoothing circuit 36, 42... Diode 38, 46... Capacitor 40... MOSFET
44... Coil 48, 52... Current sensor 50, 54... Voltage sensor 56... Charge control unit 58... Step-down control unit 60... Step-up control unit

Claims (9)

1次側の電源に接続された1次側コイルと、2次側の負荷に接続された2次側コイルとがギャップを隔てて配置され、前記1次側コイルから前記2次側コイルに非接触で電力を供給する電力供給システムにおいて、
前記2次側コイルと前記負荷との間に設けられ、前記2次側コイルから前記負荷への電力供給を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記2次側コイルの出力電圧及び出力電流を整流する整流回路と、整流後の前記出力電圧に対して電圧変換を行い、変換後の前記出力電圧である直流電圧を前記負荷に供給する電圧変換回路と、前記電圧変換回路を制御する制御部とを有し、
前記制御は、前記2次側コイルから前記負荷に流れる出力電流が該2次側コイルの最大電力動作点に対応する電流値以下の電流領域において、前記2次側コイルから前記負荷を見たときの負荷抵抗値が略無限大となる初期状態から出発し、時間経過に伴って前記負荷抵抗値が低下するように、前記2次側コイルから前記負荷への電力供給を制御し、
且つ前記制御部は、前記電圧変換回路から前記負荷に流れる直流電流の目標電流値、前記直流電圧の目標電圧値、及び整流後の前記出力電圧と前記出力電流を乗じた出力電力の最大電力値を設定し、
前記直流電圧が前記目標電圧値に到達する又は前記出力電力が前記最大電力値に到達するよりも先に前記直流電流が前記目標電流値に到達した場合には、前記直流電流が前記目標電流値で一定となるように前記電圧変換回路を制御し、
前記直流電流が前記目標電流値に到達する又は前記出力電力が前記最大電力値に到達するよりも先に前記直流電圧が前記目標電圧値に到達した場合には、前記直流電圧が前記目標電圧値で一定となるように前記電圧変換回路を制御し、
前記直流電流が前記目標電流値に到達する又は前記直流電圧が前記目標電圧値に到達するよりも先に前記出力電力が前記最大電力値に到達した場合には、前記出力電力が前記最大電力値で一定となるように前記電圧変換回路を制御することを特徴とする電力供給システム。
A primary side coil connected to a primary side power source and a secondary side coil connected to a secondary side load are arranged with a gap, and the primary side coil is not connected to the secondary side coil. In the power supply system that supplies power by contact,
A control unit that is provided between the secondary coil and the load and that controls power supply from the secondary coil to the load;
The control means performs voltage conversion on the rectified output voltage and output current of the secondary coil and the rectified output voltage, and applies the DC voltage that is the converted output voltage to the load. To a voltage conversion circuit, and a control unit for controlling the voltage conversion circuit,
The control unit views the load from the secondary coil in a current region in which an output current flowing from the secondary coil to the load is equal to or less than a current value corresponding to a maximum power operating point of the secondary coil. Starting from an initial state in which the load resistance value is almost infinite, the power supply from the secondary coil to the load is controlled so that the load resistance value decreases with time .
And the control unit, the target current value of the DC current flowing from the voltage conversion circuit to the load, the target voltage value of the DC voltage, and the maximum power value of the output power obtained by multiplying the output voltage after rectification and the output current. Set
If the DC current reaches the target current value before the DC voltage reaches the target voltage value or the output power reaches the maximum power value, the DC current is the target current value. The voltage conversion circuit is controlled so that
If the DC voltage reaches the target voltage value before the DC current reaches the target current value or the output power reaches the maximum power value, the DC voltage is the target voltage value. The voltage conversion circuit is controlled so that
If the output power reaches the maximum power value before the DC current reaches the target current value or the DC voltage reaches the target voltage value, the output power is the maximum power value. The power supply system is characterized in that the voltage conversion circuit is controlled so as to be constant .
請求項記載の電力供給システムにおいて、
前記電圧変換回路は、スイッチング素子を含み構成され、
前記制御部は、前記初期状態では前記スイッチング素子をオフにすることで前記負荷抵抗値を略無限大とし、その後、所定の単位時間毎に前記スイッチング素子のオン時間を増加させることにより、前記負荷抵抗値を漸減させることを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 1 ,
The voltage conversion circuit is configured to include a switching element,
In the initial state, the control unit makes the load resistance value substantially infinite by turning off the switching element, and then increases the ON time of the switching element at every predetermined unit time, thereby increasing the load. A power supply system characterized by gradually reducing a resistance value.
請求項記載の電力供給システムにおいて、
前記制御部は、
前記直流電流が前記目標電流値に到達した場合、前記スイッチング素子のデューティを増減させながら前記直流電流を前記目標電流値に制御し、
その後、前記出力電力が前記最大電力値に到達したときに、前記デューティを増減させながら前記出力電力を前記最大電力値に制御し、
さらに、前記直流電圧が前記目標電圧値に到達し、且つ、規定時間内に連続して前記直流電圧が前記目標電圧値に到達したときに、前記スイッチング素子をオフにして、前記電圧変換回路に対する制御を終了することを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 2 ,
The control unit is
When the DC current reaches the target current value, controlling the DC current to the target current value while increasing or decreasing the duty of the switching element,
After that, when the output power reaches the maximum power value, the output power is controlled to the maximum power value while increasing or decreasing the duty.
Furthermore, when the DC voltage reaches the target voltage value, and when the DC voltage continuously reaches the target voltage value within a specified time, the switching element is turned off to turn off the voltage conversion circuit. A power supply system characterized by terminating control.
請求項記載の電力供給システムにおいて、
前記制御部は、
前記直流電圧が前記目標電圧値に到達した場合、前記スイッチング素子のデューティを増減させながら前記直流電圧を前記目標電圧値に制御し、
その後、前記直流電圧が規定時間内に連続して前記目標電圧値に到達したときに、前記スイッチング素子をオフにして、前記電圧変換回路に対する制御を終了することを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 2 ,
The control unit is
When the DC voltage reaches the target voltage value, controlling the DC voltage to the target voltage value while increasing or decreasing the duty of the switching element,
After that, when the DC voltage continuously reaches the target voltage value within a specified time, the switching element is turned off, and the control of the voltage conversion circuit is ended.
請求項記載の電力供給システムにおいて、
前記制御部は、
前記出力電力が前記最大電力値に到達した場合、前記スイッチング素子のデューティを増減させながら前記出力電力を前記最大電力値に制御し、
その後、前記直流電圧が前記目標電圧値に到達し、且つ、規定時間内に連続して前記直流電圧が前記目標電圧値に到達したときに、前記スイッチング素子をオフにして、前記電圧変換回路に対する制御を終了することを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to claim 2 ,
The control unit is
When the output power reaches the maximum power value, controlling the output power to the maximum power value while increasing or decreasing the duty of the switching element,
After that, when the DC voltage reaches the target voltage value, and when the DC voltage continuously reaches the target voltage value within a specified time, the switching element is turned off and the voltage conversion circuit is turned off. A power supply system characterized by terminating control.
請求項のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
前記スイッチング素子は、電界効果トランジスタであることを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to any one of claims 2 to 6 ,
The power supply system is characterized in that the switching element is a field effect transistor.
請求項のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
前記出力電力は、整流後の前記出力電圧の低下に伴って増加し、前記出力電流と前記出力電圧との積が最大となる前記最大電力動作点で前記最大電力値となり、さらに、該出力電圧を低下させると減少する垂下特性を有し、
整流後の前記出力電流は、前記出力電圧の増加に伴って小さくなる特性を有し、
前記初期状態では、前記負荷抵抗値が略無限大となることで、前記出力電圧が最大電圧値としての無負荷電圧になると共に、前記出力電流が最小値となり、
前記制御部は、前記電流領域において、前記無負荷電圧から出発し、該無負荷電圧と前記最大電力動作点に応じた出力電圧値との間で、前記電圧変換回路を制御することを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to any one of claims 1 to 7 ,
The output power increases with a decrease in the output voltage after rectification, reaches the maximum power value at the maximum power operating point where the product of the output current and the output voltage is maximum, and further the output voltage Has a drooping property that decreases when
The output current after rectification has a characteristic of becoming smaller as the output voltage increases,
In the initial state, the load resistance value is substantially infinite, the output voltage becomes a no-load voltage as a maximum voltage value, the output current is a minimum value,
In the current region, the control unit starts from the no-load voltage, and controls the voltage conversion circuit between the no-load voltage and an output voltage value according to the maximum power operating point. Power supply system.
請求項1〜のいずれか1項に記載の電力供給システムにおいて、
前記1次側コイル及び前記2次側コイルは、電磁誘導コイルであることを特徴とする電力供給システム。
The power supply system according to any one of claims 1 to 7 ,
The power supply system, wherein the primary side coil and the secondary side coil are electromagnetic induction coils.
1次側の電源に接続された1次側コイルと、2次側の負荷に接続された2次側コイルとがギャップを隔てて配置され、前記1次側コイルから前記2次側コイルに非接触で電力を供給する電力供給方法において、
前記2次側コイルと前記負荷との間に設けられた制御手段により、前記2次側コイルから前記負荷への電力供給を制御
前記制御手段は、前記2次側コイルの出力電圧及び出力電流を整流する整流回路と、整流後の前記出力電圧に対して電圧変換を行い、変換後の前記出力電圧である直流電圧を前記負荷に供給する電圧変換回路と、前記電圧変換回路を制御する制御部とを有し、
前記制御部により、前記2次側コイルから前記負荷に流れる出力電流が該2次側コイルの最大電力動作点に対応する電流値以下の電流領域において、前記2次側コイルから前記負荷を見たときの負荷抵抗値が略無限大となる初期状態から出発し、時間経過に伴って該負荷抵抗値が低下するように、前記2次側コイルから前記負荷への電力供給を制御し、
且つ前記制御部は、前記電圧変換回路から前記負荷に流れる直流電流の目標電流値、前記直流電圧の目標電圧値、及び整流後の前記出力電圧と前記出力電流を乗じた出力電力の最大電力値を設定し、
前記直流電圧が前記目標電圧値に到達する又は前記出力電力が前記最大電力値に到達するよりも先に前記直流電流が前記目標電流値に到達した場合には、前記直流電流が前記目標電流値で一定となるように前記電圧変換回路を制御し、
前記直流電流が前記目標電流値に到達する又は前記出力電力が前記最大電力値に到達するよりも先に前記直流電圧が前記目標電圧値に到達した場合には、前記直流電圧が前記目標電圧値で一定となるように前記電圧変換回路を制御し、
前記直流電流が前記目標電流値に到達する又は前記直流電圧が前記目標電圧値に到達するよりも先に前記出力電力が前記最大電力値に到達した場合には、前記出力電力が前記最大電力値で一定となるように前記電圧変換回路を制御することを特徴とする電力供給方法。
A primary side coil connected to a primary side power source and a secondary side coil connected to a secondary side load are arranged with a gap, and the primary side coil is not connected to the secondary side coil. In the power supply method of supplying power by contact,
Wherein the control means provided between the secondary side coil load, and controls the power supply to the load from the secondary coil,
The control means performs voltage conversion on the rectified output voltage and output current of the secondary coil and the rectified output voltage, and applies the DC voltage that is the converted output voltage to the load. To a voltage conversion circuit, and a control unit for controlling the voltage conversion circuit,
In the current region where the output current flowing from the secondary side coil to the load is equal to or less than the current value corresponding to the maximum power operating point of the secondary side coil, the controller sees the load from the secondary side coil. Starting from an initial state in which the load resistance value is almost infinite, the power supply from the secondary coil to the load is controlled so that the load resistance value decreases with time .
And the control unit, the target current value of the DC current flowing from the voltage conversion circuit to the load, the target voltage value of the DC voltage, and the maximum power value of the output power obtained by multiplying the output voltage after rectification and the output current. Set
If the DC current reaches the target current value before the DC voltage reaches the target voltage value or the output power reaches the maximum power value, the DC current is the target current value. The voltage conversion circuit is controlled so that
If the DC voltage reaches the target voltage value before the DC current reaches the target current value or the output power reaches the maximum power value, the DC voltage is the target voltage value. The voltage conversion circuit is controlled so that
If the output power reaches the maximum power value before the DC current reaches the target current value or the DC voltage reaches the target voltage value, the output power is the maximum power value. The power supply method is characterized in that the voltage conversion circuit is controlled so as to be constant at .
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