JP6907041B2 - Contactless charging system - Google Patents

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Description

本発明は、非接触充電システムに関する。 The present invention relates to a non-contact charging system.

近年、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等を含む車両に対して、非接触状態で電力の伝送を行う非接触充電システムの適用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, the application of a non-contact charging system that transmits power in a non-contact state to vehicles including electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid vehicles (PHEV), etc. has been studied ( For example, see Patent Document 1).

特開２０１６−２５７１９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-25719

従来の非接触充電システムでは、送電コイルに電力を供給する場合、三相交流電力を整流器で直流電力に変換したのち、単相インバータで単相交流電力に変換する必要があり、２回の電力変換が行われている。そのため、送電コイルに電力を供給するまでに電力損失が多くなり、改善の余地がある。 In a conventional non-contact charging system, when supplying power to a transmission coil, it is necessary to convert three-phase AC power into DC power with a rectifier and then convert it into single-phase AC power with a single-phase inverter. The conversion is taking place. Therefore, the power loss increases before the power is supplied to the power transmission coil, and there is room for improvement.

本発明は、電力変換による電力損失を低減させることができる非接触充電システムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a non-contact charging system capable of reducing power loss due to power conversion.

上記目的を達成するため、本発明に係る非接触充電システムは、送電装置と受電装置とを備える非接触充電システムであって、前記送電装置は、三相交流電源と、３つの入力端子と、２つの出力端子と、３つの前記入力端子と第１出力端子との間を接続する３つの双方向スイッチから成る第１双方向スイッチ群と、３つの前記入力端子と第２出力端子との間を接続する３つの双方向スイッチからから成る第２双方向スイッチ群とを含んで構成され、前記三相交流電源からの三相交流電力を単相交流電力に直接変換して出力するマトリックスコンバータと、前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に接続され、かつ前記マトリックスコンバータから出力された前記単相交流電力を前記受電装置に非接触で送電する送電コイルと、を備え、前記受電装置は、前記送電コイルから送電された前記単相交流電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルで受電した前記単相交流電力を整流して直流電力を出力する整流器と、前記整流器から出力された前記直流電力を蓄電する電池と、を備え、前記マトリックスコンバータは、さらに、第３出力端子と、３つの前記入力端子と前記第３出力端子との間を接続する３つの双方向スイッチで構成された第３双方向スイッチ群を備え、前記送電装置は、さらに、前記送電コイルに直列に接続され、かつ前記受電装置側のインピーダンスの変化に応じて前記送電コイルに電力を供給する電力補償用素子を備え、前記電力補償用素子は、一方の端子が前記第２出力端子に接続され、かつ他方の端子が前記第３出力端子に接続される、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the non-contact charging system according to the present invention is a non-contact charging system including a power transmitting device and a power receiving device, and the power transmitting device includes a three-phase AC power supply, three input terminals, and the like. Between the two output terminals, the first bidirectional switch group consisting of three bidirectional switches connecting the three input terminals and the first output terminal, and the three input terminals and the second output terminal. A matrix converter that includes a second bidirectional switch group consisting of three bidirectional switches that connect the three-phase AC power, and directly converts the three-phase AC power from the three-phase AC power supply into single-phase AC power and outputs the power. A transmission coil that is connected between the first output terminal and the second output terminal and that transmits the single-phase AC power output from the matrix converter to the power receiving device in a non-contact manner is provided. The power receiving device includes a power receiving coil that receives the single-phase AC power transmitted from the power transmitting coil, a rectifier that rectifies the single-phase AC power received by the power receiving coil and outputs DC power, and an output from the rectifier. The matrix converter includes a battery for storing the DC power, and the matrix converter is further connected with a third output terminal and three bidirectional switches connecting the three input terminals and the third output terminal. A group of third bidirectional switches configured, the power transmission device is further connected in series with the power transmission coil, and power compensation for supplying power to the power transmission coil in response to a change in impedance on the power receiving device side. The power compensating element is characterized in that one terminal is connected to the second output terminal and the other terminal is connected to the third output terminal .

また、上記非接触充電システムにおいて、前記送電装置は、さらに、前記マトリックスコンバータを制御する送電側制御部を備え、前記送電側制御部は、前記受電装置側のインピーダンスの変化に応じて、前記電力補償用素子から前記送電コイルに給電するように前記第１双方向スイッチ群、前記第２双方向スイッチ群、および前記第３双方向スイッチ群のスイッチング動作を制御することが好ましい。 Further, in the non-contact charging system, the power transmission device further includes a power transmission side control unit that controls the matrix converter, and the power transmission side control unit receives the power according to a change in impedance on the power reception device side. It is preferable to control the switching operation of the first bidirectional switch group, the second bidirectional switch group, and the third bidirectional switch group so as to supply power from the compensating element to the power transmission coil.

また、上記非接触充電システムにおいて、前記電力補償用素子は、キャパシタ、または、インダクタ、または、前記キャパシタと前記インダクタの直列回路、または、前記キャパシタと前記インダクタの並列回路のいずれかで構成されることが好ましい。 Further, in the non-contact charging system, the power compensation element is composed of either a capacitor, an inductor, a series circuit of the capacitor and the inductor, or a parallel circuit of the capacitor and the inductor. Is preferable.

本発明に係る非接触充電システムによれば、電力変換による電力損失を低減させることができるという効果を奏する。 According to the non-contact charging system according to the present invention, there is an effect that the power loss due to the power conversion can be reduced.

図１は、第１実施形態に係る非接触充電システムの構成概略図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a non-contact charging system according to the first embodiment. 図２は、第１実施形態に係る送電側ＥＣＵの動作例を示すフローチャート図である。FIG. 2 is a flowchart showing an operation example of the power transmission side ECU according to the first embodiment. 図３は、第２実施形態に係る非接触充電システムの構成概略図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the non-contact charging system according to the second embodiment. 図４は、第２実施形態に係る送電側ＥＣＵの動作例を示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of the power transmission side ECU according to the second embodiment. 図５は、第２実施形態に係る送電装置のインピーダンス変化時の電力フローを示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a power flow when the impedance of the power transmission device according to the second embodiment changes. 図６は、第２実施形態に係る送電装置の通常時の電力フローを示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a normal power flow of the power transmission device according to the second embodiment. 図７は、第２実施形態の変形例１に係る非接触充電システムの構成概略図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the non-contact charging system according to the first modification of the second embodiment. 図８は、第２実施形態の変形例２に係る非接触充電システムの構成概略図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the non-contact charging system according to the second modification of the second embodiment. 図９は、第２実施形態の変形例３に係る非接触充電システムの構成概略図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the non-contact charging system according to the third modification of the second embodiment.

以下に、本発明の実施形態に係る非接触充電システムを図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, the non-contact charging system according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments shown below. In addition, the components in the embodiments shown below include those that can be easily replaced by those skilled in the art, or those that are substantially the same. Further, the configurations described below can be combined as appropriate.

［第１実施形態］
まず、第１実施形態に係る非接触充電システムについて図１および図２を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る非接触充電システムの構成概略図である。図２は、第１実施形態に係る送電側ＥＣＵの動作例を示すフローチャート図である。 [First Embodiment]
First, the non-contact charging system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a non-contact charging system according to the first embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing an operation example of the power transmission side ECU according to the first embodiment.

第１実施形態に係る非接触充電システム１Ａは、交流電源の電力によりバッテリ２３を充電する際に、少なくとも一部分をワイヤレスで送電する非接触充電システムである。非接触充電システム１Ａは、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等を含む、電力を蓄電して利用する車両に対して適用される。非接触充電システム１Ａは、送電装置１０Ａと、受電装置２０とを備える。 The non-contact charging system 1A according to the first embodiment is a non-contact charging system that wirelessly transmits at least a part of the battery 23 when it is charged by the electric power of an AC power source. The non-contact charging system 1A is applied to a vehicle that stores and uses electric power, including, for example, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV), and the like. The non-contact charging system 1A includes a power transmission device 10A and a power receiving device 20.

送電装置１０Ａは、交流電力を送電する回路を含んで構成される。送電装置１０Ａは、例えば、上述した車両（不図示）が利用する充電スタンドや駐車場等に設置される。送電装置１０Ａは、三相交流電源２と、マトリックスコンバータ３と、送電部４と、送電側ＥＣＵ５とを含んで構成される。 The power transmission device 10A includes a circuit for transmitting AC power. The power transmission device 10A is installed, for example, in a charging station, a parking lot, or the like used by the above-mentioned vehicle (not shown). The power transmission device 10A includes a three-phase AC power supply 2, a matrix converter 3, a power transmission unit 4, and a power transmission side ECU 5.

三相交流電源２は、電力の供給源である。三相交流電源２は、例えば、商用電源、発電機等によって構成される。三相交流電源２は、マトリックスコンバータ３に接続され、マトリックスコンバータ３に三相交流電力を供給する。 The three-phase AC power supply 2 is a power supply source. The three-phase AC power supply 2 is composed of, for example, a commercial power supply, a generator, or the like. The three-phase AC power supply 2 is connected to the matrix converter 3 and supplies the three-phase AC power to the matrix converter 3.

マトリックスコンバータ３は、三相交流電力を単相交流電力に変換するＡＣ−ＡＣ変換器である。本実施形態におけるマトリックスコンバータ３は、三相交流電源２からの三相交流電力を複数の双方向スイッチ３０を用いて単相交流電力に直接変換して出力する。マトリックスコンバータ３は、３つの入力端子３ｒ，３ｓ，３ｔと、２つの出力端子３ｕ，３ｖと、第１双方向スイッチ群３ａと、第２双方向スイッチ群３ｂとを含んで構成される。入力端子３ｒ，３ｓ，３ｔは、三相交流電源２に接続する。出力端子３ｕ，３ｖは、送電部４に接続する。第１双方向スイッチ群３ａは、入力端子３ｒ，３ｓ，３ｔと出力端子３ｕ（第１出力端子）との間を接続する３つの双方向スイッチ３０から成る。第２双方向スイッチ群３ｂは、入力端子３ｒ，３ｓ，３ｔと出力端子３ｖ（第２出力端子）との間を接続する３つの双方向スイッチ３０から成る。双方向スイッチ３０は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）や逆阻止ＩＧＢＴ（ＲＢ−ＩＧＢＴ）等で構成される。マトリックスコンバータ３は、後述する送電側ＥＣＵ５によりＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される。 The matrix converter 3 is an AC-AC converter that converts three-phase AC power into single-phase AC power. The matrix converter 3 in the present embodiment directly converts the three-phase AC power from the three-phase AC power supply 2 into single-phase AC power using a plurality of bidirectional switches 30 and outputs the power. The matrix converter 3 includes three input terminals 3r, 3s, 3t, two output terminals 3u, 3v, a first bidirectional switch group 3a, and a second bidirectional switch group 3b. The input terminals 3r, 3s, and 3t are connected to the three-phase AC power supply 2. The output terminals 3u and 3v are connected to the power transmission unit 4. The first bidirectional switch group 3a includes three bidirectional switches 30 that connect between the input terminals 3r, 3s, 3t and the output terminal 3u (first output terminal). The second bidirectional switch group 3b includes three bidirectional switches 30 that connect between the input terminals 3r, 3s, 3t and the output terminal 3v (second output terminal). The bidirectional switch 30 is composed of, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a reverse blocking IGBT (RB-IGBT), or the like. The matrix converter 3 is PWM (Pulse Width Modulation) controlled by the power transmission side ECU 5 described later.

送電部４は、単相交流電力を非接触で送電する回路である。送電部４は、マトリックスコンバータ３に接続される。本実施形態における送電部４は、マトリックスコンバータ３の出力端子３ｕと出力端子３ｖとの間に接続され、マトリックスコンバータ３から出力される単相交流電力を受電装置２０に非接触で送電するものである。送電部４は、マトリックスコンバータ３から出力された単相交流電力を非接触で磁界共鳴等により受電装置２０に送電する。送電部４は、送電コイル４ａと、キャパシタ４ｂとを備える。送電コイル４ａとキャパシタ４ｂとは、直列に接続され、直列共振回路を構成する。 The power transmission unit 4 is a circuit that transmits single-phase AC power in a non-contact manner. The power transmission unit 4 is connected to the matrix converter 3. The power transmission unit 4 in the present embodiment is connected between the output terminal 3u and the output terminal 3v of the matrix converter 3 and transmits the single-phase AC power output from the matrix converter 3 to the power receiving device 20 in a non-contact manner. be. The power transmission unit 4 transmits the single-phase AC power output from the matrix converter 3 to the power receiving device 20 by magnetic field resonance or the like in a non-contact manner. The power transmission unit 4 includes a power transmission coil 4a and a capacitor 4b. The power transmission coil 4a and the capacitor 4b are connected in series to form a series resonance circuit.

送電側ＥＣＵ５は、送電側制御部であり、送電装置１０Ａにおける各部の制御を行う。本実施形態における送電側ＥＣＵ５は、例えば、マトリックスコンバータ３を制御する。送電側ＥＣＵ５は、送電部４に給電するように、マトリックスコンバータ３内の第１双方向スイッチ群３ａおよび第２双方向スイッチ群３ｂのスイッチング動作を制御する。送電側ＥＣＵ５は、無線通信機能を有しており、受電装置２０との間で無線通信を行う。送電側ＥＣＵ５は、例えば受電装置２０との間で、後述する送電要求信号や送電開始信号のやりとりを行う。また、送電側ＥＣＵ５は、受電装置２０から受信した情報に基づいてマトリックスコンバータ３を制御する。受電装置２０から受信する情報には、例えば、バッテリ２３の電圧値やバッテリ２３に流れる電流値等が含まれる。 The power transmission side ECU 5 is a power transmission side control unit, and controls each part in the power transmission device 10A. The power transmission side ECU 5 in this embodiment controls, for example, the matrix converter 3. The power transmission side ECU 5 controls the switching operation of the first bidirectional switch group 3a and the second bidirectional switch group 3b in the matrix converter 3 so as to supply power to the power transmission unit 4. The power transmission side ECU 5 has a wireless communication function and performs wireless communication with the power receiving device 20. The power transmission side ECU 5 exchanges a power transmission request signal and a power transmission start signal, which will be described later, with, for example, the power receiving device 20. Further, the power transmission side ECU 5 controls the matrix converter 3 based on the information received from the power receiving device 20. The information received from the power receiving device 20 includes, for example, the voltage value of the battery 23, the current value flowing through the battery 23, and the like.

次に、受電装置２０について説明する。受電装置２０は、例えば、上述した車両等に搭載される。受電装置２０は、受電部２１と、整流器２２と、バッテリ２３と、受電側ＥＣＵ２４とを含んで構成される。 Next, the power receiving device 20 will be described. The power receiving device 20 is mounted on, for example, the vehicle described above. The power receiving device 20 includes a power receiving unit 21, a rectifier 22, a battery 23, and a power receiving side ECU 24.

受電部２１は、送電部４から送電された単相交流電力を非接触で受電する回路である。受電部２１は、整流器２２に接続される。受電部２１は、受電コイル２１ａと、キャパシタ２１ｂとを備える。受電コイル２１ａとキャパシタ２１ｂとは、直列に接続され、直列共振回路を構成する。受電部２１は、送電コイル４ａから非接触で送電される交流電力を磁界共鳴等により受電する。受電部２１は、受電した交流電力を整流器２２を介してバッテリ２３に供給する。 The power receiving unit 21 is a circuit that receives the single-phase AC power transmitted from the power transmitting unit 4 in a non-contact manner. The power receiving unit 21 is connected to the rectifier 22. The power receiving unit 21 includes a power receiving coil 21a and a capacitor 21b. The power receiving coil 21a and the capacitor 21b are connected in series to form a series resonance circuit. The power receiving unit 21 receives AC power transmitted from the power transmission coil 4a in a non-contact manner by magnetic field resonance or the like. The power receiving unit 21 supplies the received AC power to the battery 23 via the rectifier 22.

ここで送電コイル４ａおよび受電コイル２１ａについて説明する。送電コイル４ａおよび受電コイル２１ａは、例えば、共に渦巻状に巻かれた導体コイルによって構成され、軸方向に互いに対向することで、一組の非接触給電用トランスを構成する。非接触給電用トランスは、例えば、電磁誘導方式、電磁界共鳴方式等、種々の方式によって送電コイル４ａから受電コイル２１ａに非接触で電力を伝送することができる。ここで、電磁誘導方式とは、送電コイル４ａに交流電流を流すことで発生する磁束を媒体として受電コイル２１ａに起電力を発生させる電磁誘導を用いて、送電コイル４ａから受電コイル２１ａに電力を伝送する方式である。また、電磁界共鳴方式とは、送電コイル４ａに交流電流を流すことで送電コイル４ａと受電コイル２１ａとを特定の周波数で共鳴させ、電磁界の共鳴現象を用いて送電コイル４ａから受電コイル２１ａに電力を伝送する方式である。 Here, the power transmission coil 4a and the power reception coil 21a will be described. The power transmission coil 4a and the power reception coil 21a are composed of, for example, spirally wound conductor coils, and face each other in the axial direction to form a set of non-contact power feeding transformers. The non-contact power feeding transformer can transmit electric power from the power transmitting coil 4a to the power receiving coil 21a in a non-contact manner by various methods such as an electromagnetic induction method and an electromagnetic field resonance method. Here, the electromagnetic induction method uses electromagnetic induction that generates an electromotive force in the power receiving coil 21a using a magnetic flux generated by passing an alternating current through the power transmitting coil 4a as a medium, and transfers power from the power transmitting coil 4a to the power receiving coil 21a. This is a transmission method. Further, in the electromagnetic field resonance method, an alternating current is passed through the power transmission coil 4a to cause the power transmission coil 4a and the power reception coil 21a to resonate at a specific frequency, and the power transmission coil 4a to the power reception coil 21a use the resonance phenomenon of the electromagnetic field. It is a method of transmitting power to a coil.

整流器２２は、交流電力を整流する回路である。整流器２２は、受電部２１に接続され、受電部２１から供給される交流電力を整流する。整流器２２は、バッテリ２３に接続され、整流した直流電力をバッテリ２３に供給する。整流器２２は、例えば、ダイオードブリッジ回路等で構成される。 The rectifier 22 is a circuit that rectifies AC power. The rectifier 22 is connected to the power receiving unit 21 and rectifies the AC power supplied from the power receiving unit 21. The rectifier 22 is connected to the battery 23 and supplies the rectified DC power to the battery 23. The rectifier 22 is composed of, for example, a diode bridge circuit or the like.

バッテリ２３は、充放電可能な二次電池であり、直流電力を蓄電するものである。バッテリ２３は、例えば、リチウムイオン電池等で構成される。バッテリ２３は、例えば、充電量に応じて当該バッテリ２３のインピーダンスが変化する。 The battery 23 is a rechargeable and dischargeable secondary battery that stores DC power. The battery 23 is composed of, for example, a lithium ion battery or the like. For example, the impedance of the battery 23 changes according to the amount of charge.

受電側ＥＣＵ２４は、受電側制御部であり、受電装置２０における各部の制御を行う。本実施形態における受電側ＥＣＵ２４は、例えば、バッテリ２３の電圧値や電流値を取得したり、整流器２２を制御する。受電側ＥＣＵ２４は、送電側ＥＣＵ５と同様に、無線通信機能を有しており、送電側ＥＣＵ５との間で無線通信を行う。受電側ＥＣＵ２４は、例えば、バッテリ２３の電圧値やバッテリ２３に流れる電流値等の情報を取得して、送電側ＥＣＵ５に送信する。また、受電側ＥＣＵ２４は、送電側ＥＣＵ５から受信した情報に基づいて受電装置２０を制御する。送電側ＥＣＵ５から受信する情報には、送電コイル４ａに給電される交流電力（＝電圧×電流）が含まれる。 The power receiving side ECU 24 is a power receiving side control unit, and controls each unit in the power receiving device 20. The power receiving side ECU 24 in the present embodiment acquires, for example, the voltage value and the current value of the battery 23, and controls the rectifier 22. The power receiving side ECU 24 has a wireless communication function like the power transmission side ECU 5, and performs wireless communication with the power transmission side ECU 5. The power receiving side ECU 24 acquires, for example, information such as a voltage value of the battery 23 and a current value flowing through the battery 23, and transmits the information to the power transmitting side ECU 5. Further, the power receiving side ECU 24 controls the power receiving device 20 based on the information received from the power transmitting side ECU 5. The information received from the power transmission side ECU 5 includes AC power (= voltage × current) supplied to the power transmission coil 4a.

ここで送電側ＥＣＵ５と受電側ＥＣＵ２４について説明する。送電側ＥＣＵ５および受電側ＥＣＵ２４は、例えば、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等、周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路により構成される。この電子回路は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびインターフェース等を含む。送電側ＥＣＵ５および受電側ＥＣＵ２４における各機能は、ＲＯＭに保持されたプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することにより、ＣＰＵの制御のもとで各部を動作させると共に、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出しおよび書き込みを行うことで実現される。 Here, the power transmission side ECU 5 and the power reception side ECU 24 will be described. The power transmission side ECU 5 and the power reception side ECU 24 are composed of electronic circuits mainly composed of well-known microcomputers, such as an ECU (Electronic Control Unit). This electronic circuit includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an interface, and the like. Each function in the power transmitting side ECU 5 and the power receiving side ECU 24 loads the program held in the ROM into the RAM and executes it in the CPU to operate each part under the control of the CPU and to operate the data in the RAM or the ROM. It is realized by reading and writing.

次に、非接触充電システム１Ａにおける送電側ＥＣＵ５の動作について図２を参照して説明する。本実施形態では、例えば、送電装置１０Ａを搭載した車両が、受電装置２０が設置された充電スタンドに駐車してバッテリ２３の充電が行われる場合について説明する。車両が充電スタンドの所定の位置に駐車すると、送電部４の送電コイル４ａと受電部２１の受電コイル２１ａとが軸方向に互いに間隔をあけて対向する状態となる。 Next, the operation of the power transmission side ECU 5 in the non-contact charging system 1A will be described with reference to FIG. In the present embodiment, for example, a case where a vehicle equipped with the power transmission device 10A is parked at a charging stand in which the power receiving device 20 is installed to charge the battery 23 will be described. When the vehicle is parked at a predetermined position on the charging stand, the power transmission coil 4a of the power transmission unit 4 and the power reception coil 21a of the power reception unit 21 are in a state of facing each other at a distance in the axial direction.

まず、ステップＳ１１では、送電側ＥＣＵ５は、受電側ＥＣＵ２４から送電要求信号を受信したか否かを判定する。送電要求信号を受信していない場合は、当該送電要求信号を受信するまで待機状態となる。一方、送電側ＥＣＵ５は、送電要求信号を受信した場合は、ステップＳ１２へ進む。送電要求信号は、受電装置２０から送電装置１０Ａに対して送電を開始するように要求する信号であり、例えば、受電側ＥＣＵ２４から送電側ＥＣＵ５に対して無線通信により送信される。 First, in step S11, the power transmission side ECU 5 determines whether or not the power transmission request signal has been received from the power transmission side ECU 24. If the power transmission request signal has not been received, the system is in a standby state until the power transmission request signal is received. On the other hand, when the power transmission side ECU 5 receives the power transmission request signal, the power transmission side ECU 5 proceeds to step S12. The power transmission request signal is a signal that requests the power transmission device 10A to start power transmission from the power reception device 20, and is transmitted from, for example, the power reception side ECU 24 to the power transmission side ECU 5 by wireless communication.

ステップＳ１２では、送電側ＥＣＵ５は、送電開始信号を受電側ＥＣＵ２４へ送信する。送電開始信号は、送電要求に対して送電を開始することを応答する信号であり、例えば、送電側ＥＣＵ５から受電側ＥＣＵ２４に対して無線通信により送信される。 In step S12, the power transmission side ECU 5 transmits a power transmission start signal to the power transmission side ECU 24. The power transmission start signal is a signal that responds to the power transmission request to start power transmission, and is, for example, transmitted from the power transmission side ECU 5 to the power reception side ECU 24 by wireless communication.

ステップＳ１３では、送電側ＥＣＵ５は、三相交流電源２から送電コイル４ａに給電するように、マトリックスコンバータ３を制御する。送電側ＥＣＵ５は、マトリックスコンバータ３内の第１双方向スイッチ群３ａおよび第２双方向スイッチ群３ｂを高速にＯＮ／ＯＦＦ制御することで所望の交流電力を出力させる。 In step S13, the power transmission side ECU 5 controls the matrix converter 3 so as to supply power to the power transmission coil 4a from the three-phase AC power supply 2. The power transmission side ECU 5 outputs desired AC power by controlling the first bidirectional switch group 3a and the second bidirectional switch group 3b in the matrix converter 3 to be ON / OFF at high speed.

ステップＳ１４では、送電側ＥＣＵ５は、受電側ＥＣＵ２４から送電停止信号を受信したか否かを判定する。送電停止信号を受信していない場合は、ステップＳ１３に戻り、当該送電停止信号を受信するまで送電コイル４ａへの給電を継続する。一方、送電停止信号を受信した場合は、ステップＳ１５へ進む。送電停止信号は、受電装置２０から送電装置１０Ａに対して送電を停止するように要求する信号であり、例えば、受電側ＥＣＵ２４から送電側ＥＣＵ５に対して無線通信により送信される。 In step S14, the power transmission side ECU 5 determines whether or not the power transmission stop signal has been received from the power transmission side ECU 24. If the power transmission stop signal has not been received, the process returns to step S13, and power supply to the power transmission coil 4a is continued until the power transmission stop signal is received. On the other hand, when the power transmission stop signal is received, the process proceeds to step S15. The power transmission stop signal is a signal from the power receiving device 20 requesting the power transmission device 10A to stop power transmission, and is transmitted from, for example, the power receiving side ECU 24 to the power transmitting side ECU 5 by wireless communication.

ステップＳ１５では、送電側ＥＣＵ５は、三相交流電源２から送電コイル４ａへの給電を停止するように、マトリックスコンバータ３を制御して、本処理を終了する。 In step S15, the power transmission side ECU 5 controls the matrix converter 3 so as to stop the power supply from the three-phase AC power supply 2 to the power transmission coil 4a, and ends this process.

以上のように、第１実施形態に係る非接触充電システム１Ａは、送電装置１０Ａが、三相交流電源２と、マトリックスコンバータ３と、出力端子３ｕと出力端子３ｖとの間に接続され、マトリックスコンバータ３から出力された単相交流電力を受電装置２０に非接触で送電する送電部４とを備える。受電装置２０は、送電部４から送電された単相交流電力を受電する受電部２１と、受電部２１で受電した単相交流電力を整流して直流電力を出力する整流器２２と、整流器２２から出力された直流電力を蓄電するバッテリ２３とを備える。 As described above, in the non-contact charging system 1A according to the first embodiment, the power transmission device 10A is connected between the three-phase AC power supply 2, the matrix converter 3, the output terminal 3u and the output terminal 3v, and is a matrix. It includes a power transmission unit 4 that transmits the single-phase AC power output from the converter 3 to the power receiving device 20 in a non-contact manner. The power receiving device 20 is composed of a power receiving unit 21 that receives the single-phase AC power transmitted from the power transmitting unit 4, a rectifier 22 that rectifies the single-phase AC power received by the power receiving unit 21 and outputs DC power, and a rectifier 22. It includes a battery 23 for storing the output DC power.

上記構成を有する非接触充電システム１Ａによれば、送電装置１０ＡにおけるＡＣ／ＤＣコンバータとインバータによる２回の電力変換を、マトリックスコンバータ３を用いて１回で済ませることができ、複数回の電力変換による電力損失を低減させることができる。従来、送電装置１０Ａから受電装置２０に電力を供給する場合、三相交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータで直流電力に変換したのち、単相インバータで単相交流電力に変換する必要があり、２回の電力変換が行われている。そこで、マトリックスコンバータ３を用いることで、三相交流電力を任意の周波数の単相交流電力に変換することができ、複数回の電力変換による電力損失を低減して、送電装置１０Ａの効率を向上させることができる。 According to the non-contact charging system 1A having the above configuration, two power conversions by the AC / DC converter and the inverter in the power transmission device 10A can be completed once by using the matrix converter 3, and a plurality of power conversions can be performed. It is possible to reduce the power loss due to the above. Conventionally, when power is supplied from the power transmitting device 10A to the power receiving device 20, it is necessary to convert the three-phase AC power into DC power by an AC / DC converter and then convert it into single-phase AC power by a single-phase inverter twice. Power conversion is being performed. Therefore, by using the matrix converter 3, it is possible to convert the three-phase AC power into a single-phase AC power of an arbitrary frequency, reduce the power loss due to the power conversion a plurality of times, and improve the efficiency of the power transmission device 10A. Can be made to.

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る非接触充電システム１Ｂについて図３〜図６を参照して説明する。図３は、第２実施形態に係る非接触充電システムの構成概略図である。図４は、第２実施形態に係る送電側ＥＣＵの動作例を示すフローチャート図である。図５は、第２実施形態に係る送電装置のインピーダンス変化時の電力フローを示す模式図である。図６は、第２実施形態に係る送電装置の通常時の電力フローを示す模式図である。なお、以下の説明において、上記第１実施形態と共通する構成については同一の符号を付して、その説明を省略または簡略化する（以下、変形例１〜３も同様）。 [Second Embodiment]
Next, the non-contact charging system 1B according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the non-contact charging system according to the second embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of the power transmission side ECU according to the second embodiment. FIG. 5 is a schematic diagram showing a power flow when the impedance of the power transmission device according to the second embodiment changes. FIG. 6 is a schematic diagram showing a normal power flow of the power transmission device according to the second embodiment. In the following description, the same reference numerals will be given to the configurations common to the first embodiment, and the description thereof will be omitted or simplified (hereinafter, the same applies to the first to third modifications).

第２実施形態に係る非接触充電システム１Ｂは、マトリックスコンバータ３が３つの出力端子３ｕ，３ｖ，３ｗを有し、送電装置１０Ｂが送電コイル４ａに直列に接続された電力補償用素子６Ｂを有する点で上記第１実施形態に係る非接触充電システム１Ａとは異なる。 In the non-contact charging system 1B according to the second embodiment, the matrix converter 3 has three output terminals 3u, 3v, 3w, and the power transmission device 10B has a power compensation element 6B in which the power transmission device 10B is connected in series with the power transmission coil 4a. In that respect, it differs from the non-contact charging system 1A according to the first embodiment.

マトリックスコンバータ３は、三相交流電力を単相（または三相）交流電力に変換するＡＣ−ＡＣ変換器である。本実施形態におけるマトリックスコンバータ３は、三相交流電源２からの三相交流電力を複数の双方向スイッチ３０を用いて単相交流電力に直接変換して出力する。マトリックスコンバータ３は、入力端子３ｒ，３ｓ，３ｔと、３つの出力端子３ｕ，３ｖ，３ｗと、第１双方向スイッチ群３ａと、第２双方向スイッチ群３ｂと、第３双方向スイッチ群３ｃとを含んで構成される。第３双方向スイッチ群３ｃは、入力端子３ｒ，３ｓ，３ｔと出力端子３ｗ（第３出力端子）との間を接続する３つの双方向スイッチ３０から成る。 The matrix converter 3 is an AC-AC converter that converts three-phase AC power into single-phase (or three-phase) AC power. The matrix converter 3 in the present embodiment directly converts the three-phase AC power from the three-phase AC power supply 2 into single-phase AC power using a plurality of bidirectional switches 30 and outputs the power. The matrix converter 3 includes input terminals 3r, 3s, 3t, three output terminals 3u, 3v, 3w, a first bidirectional switch group 3a, a second bidirectional switch group 3b, and a third bidirectional switch group 3c. It is composed including and. The third bidirectional switch group 3c includes three bidirectional switches 30 that connect between the input terminals 3r, 3s, 3t and the output terminal 3w (third output terminal).

送電装置１０Ｂは、電力補償用素子６Ｂを含んで構成される。本実施形態における電力補償用素子６Ｂは、例えば、キャパシタである。電力補償用素子６Ｂは、送電コイル４ａに直列に接続され、かつ受電装置２０側のインピーダンスの変化に応じて送電コイル４ａに電力を供給するものである。電力補償用素子６Ｂは、一方の端子が出力端子３ｖに接続され、かつ他方の端子が出力端子３ｗに接続される。 The power transmission device 10B includes a power compensation element 6B. The power compensation element 6B in this embodiment is, for example, a capacitor. The power compensation element 6B is connected in series with the power transmission coil 4a and supplies power to the power transmission coil 4a according to a change in impedance on the power receiving device 20 side. In the power compensation element 6B, one terminal is connected to the output terminal 3v and the other terminal is connected to the output terminal 3w.

送電側ＥＣＵ５は、送電部４に給電するように、マトリックスコンバータ３内の第１双方向スイッチ群３ａ、第２双方向スイッチ群３ｂ、および、第３双方向スイッチ群３ｃのスイッチング動作を制御する。 The power transmission side ECU 5 controls the switching operation of the first bidirectional switch group 3a, the second bidirectional switch group 3b, and the third bidirectional switch group 3c in the matrix converter 3 so as to supply power to the power transmission unit 4. ..

次に、非接触充電システム１Ｂにおける電力補償について説明する。従来の非接触充電システムでは、送電コイルと受電コイルとの位置ズレや両コイル間に介在する異物（例えばゴミや枯れ葉等）、バッテリの内部抵抗の変化等により、受電装置側のインピーダンスが変化して、瞬時出力電力変化が生じる。そこで、本実施形態に係る非接触充電システム１Ｂは、受電装置２０側のインピーダンスの変化に応じて送電コイル４ａに電力を供給する電力補償用素子６Ｂを備える。電力補償用素子６Ｂは、送電コイル４ａに直列に接続され、かつマトリックスコンバータ３の出力端子３ｖと出力端子３ｗとの間に接続される。電力補償用素子６Ｂは、例えば、アクティブパワーデカップリング方式による単相電力変動補償のバッファとして作用するものである。この方式は、大容量のキャパシタを用いたパッシブ方式に比べて、小容量のキャパシタで単相電力変動補償することが可能である。その結果、キャパシタにフィルムコンデンサやセラミックコンデンサの適用が可能となり、長寿命化が期待できる。ここで、入力直流電力をＰｉｎとすると、送電コイル４ａに出力される瞬時出力電力（Ｐｏｕｔ）と、電力補償用素子６Ｂから送電コイル４ａに出力される補償電力（Ｐｂｕｆ）との関係は下記の式（１）で表すことができる。 Next, the power compensation in the non-contact charging system 1B will be described. In the conventional non-contact charging system, the impedance on the power receiving device side changes due to the positional deviation between the power transmitting coil and the power receiving coil, foreign matter (for example, dust and dead leaves) intervening between the two coils, and changes in the internal resistance of the battery. As a result, the instantaneous output power changes. Therefore, the non-contact charging system 1B according to the present embodiment includes a power compensation element 6B that supplies power to the power transmission coil 4a in response to a change in impedance on the power receiving device 20 side. The power compensation element 6B is connected in series with the power transmission coil 4a and is connected between the output terminal 3v and the output terminal 3w of the matrix converter 3. The power compensation element 6B acts as, for example, a buffer for single-phase power fluctuation compensation by an active power decoupling method. Compared to the passive method using a large-capacity capacitor, this method can compensate for single-phase power fluctuations with a small-capacity capacitor. As a result, a film capacitor or a ceramic capacitor can be applied to the capacitor, and a long life can be expected. Here, assuming that the input DC power is Pin, the relationship between the instantaneous output power (Pout) output to the power transmission coil 4a and the compensation power (Pbuf) output from the power compensation element 6B to the power transmission coil 4a is as follows. It can be expressed by the equation (1).

Ｐｉｎ＝Ｐｏｕｔ＋Ｐｂｕｆ ・・・（１） Pin = Pout + Pbuf ... (1)

出力電力を一定にするためには、瞬時出力電力（Ｐｏｕｔ）の変動分を補償電力（Ｐｂｕｆ）で補償すべく、マトリックスコンバータ３のスイッチング制御によって、電力補償用素子６Ｂをチャージして所望の電圧および電流にする。マトリックスコンバータ３のスイッチング制御は、送電側ＥＣＵ５で行われる。本実施形態では、マトリックスコンバータ３の出力端子３ｕ，３ｖ間に送電部４を接続し、出力端子３ｖ，３ｗ間にキャパシタを挿入することで、送電コイル４ａを動作させる電圧と、瞬時出力電力の変動分を補償する電力とをそれぞれ独立に制御することができる。 In order to keep the output power constant, the power compensation element 6B is charged by the switching control of the matrix converter 3 to compensate the fluctuation of the instantaneous output power (Pout) with the compensation power (Pbuf), and the desired voltage is obtained. And current. The switching control of the matrix converter 3 is performed by the power transmission side ECU 5. In the present embodiment, the power transmission unit 4 is connected between the output terminals 3u and 3v of the matrix converter 3, and a capacitor is inserted between the output terminals 3v and 3w to operate the power transmission coil 4a and the instantaneous output power. The power that compensates for the fluctuation can be controlled independently.

次に、非接触充電システム１Ｂにおける送電側ＥＣＵ５の動作について図４を参照して説明する。本実施形態では、例えば、送電装置１０Ｂを搭載した車両が、受電装置２０が設置された充電スタンドに駐車してバッテリ２３の充電が行われる場合について説明する。車両が充電スタンドの所定の位置に駐車すると、送電部４の送電コイル４ａと受電部２１の受電コイル２１ａとが軸方向に互いに間隔をあけて対向する状態となる。 Next, the operation of the power transmission side ECU 5 in the non-contact charging system 1B will be described with reference to FIG. In the present embodiment, for example, a case where a vehicle equipped with the power transmission device 10B is parked at a charging stand in which the power receiving device 20 is installed to charge the battery 23 will be described. When the vehicle is parked at a predetermined position on the charging stand, the power transmission coil 4a of the power transmission unit 4 and the power reception coil 21a of the power reception unit 21 are in a state of facing each other at a distance in the axial direction.

まず、ステップＳ２１では、送電側ＥＣＵ５は、受電側ＥＣＵ２４から送電要求信号を受信したか否かを判定する。送電要求信号を受信していない場合は、当該送電要求信号を受信するまで待機状態となる。一方、送電側ＥＣＵ５は、送電要求信号を受信した場合は、ステップＳ２２へ進む。 First, in step S21, the power transmission side ECU 5 determines whether or not the power transmission request signal has been received from the power transmission side ECU 24. If the power transmission request signal has not been received, the system is in a standby state until the power transmission request signal is received. On the other hand, when the power transmission side ECU 5 receives the power transmission request signal, the power transmission side ECU 5 proceeds to step S22.

ステップＳ２２では、送電側ＥＣＵ５は、送電開始信号を受電側ＥＣＵ２４へ送信する。 In step S22, the power transmission side ECU 5 transmits a power transmission start signal to the power reception side ECU 24.

ステップＳ２３では、送電側ＥＣＵ５は、三相交流電源２から送電コイル４ａに給電するように、マトリックスコンバータ３を制御する。送電側ＥＣＵ５は、マトリックスコンバータ３内の第１双方向スイッチ群３ａおよび第２双方向スイッチ群３ｂを高速にＯＮ／ＯＦＦ制御することで所望の交流電力を出力させる。 In step S23, the power transmission side ECU 5 controls the matrix converter 3 so as to supply power to the power transmission coil 4a from the three-phase AC power supply 2. The power transmission side ECU 5 outputs desired AC power by controlling the first bidirectional switch group 3a and the second bidirectional switch group 3b in the matrix converter 3 to be ON / OFF at high speed.

ステップＳ２４では、送電側ＥＣＵ５は、受電装置２０側のインピーダンスが変化したか否かを判定する。送電側ＥＣＵ５は、例えば、受電側ＥＣＵ２４から受信した情報に基づいて受電装置２０側のインピーダンスが変化したかを判定する。受電装置２０側のインピーダンスが変化した場合には、ステップＳ２５へ進む一方、受電装置２０側のインピーダンスが変化していない場合には、ステップＳ２８へ進む。 In step S24, the power transmission side ECU 5 determines whether or not the impedance on the power receiving device 20 side has changed. The power transmission side ECU 5 determines, for example, whether or not the impedance on the power reception device 20 side has changed based on the information received from the power reception side ECU 24. If the impedance on the power receiving device 20 side has changed, the process proceeds to step S25, while if the impedance on the power receiving device 20 side has not changed, the process proceeds to step S28.

ステップＳ２５では、送電側ＥＣＵ５は、図５に示すように、電力補償用素子６Ｂから送電コイル４ａに給電するように制御して、ステップＳ２６へ進む。送電側ＥＣＵ５は、マトリックスコンバータ３内の第３双方向スイッチ群３ｃを高速にＯＮ／ＯＦＦ制御することで所望の補償電力（Ｐｂｕｆ）を出力させる。 In step S25, as shown in FIG. 5, the power transmission side ECU 5 controls the power transmission element 6B to supply power to the power transmission coil 4a, and proceeds to step S26. The power transmission side ECU 5 outputs a desired compensating power (Pbuf) by controlling the third bidirectional switch group 3c in the matrix converter 3 to be ON / OFF at high speed.

ステップＳ２６では、送電側ＥＣＵ５は、受電側ＥＣＵ２４から送電停止信号を受信したか否かを判定する。送電停止信号を受信していない場合は、ステップＳ２３に戻り、当該送電停止信号を受信するまで送電コイル４ａへの給電を継続する。一方、送電停止信号を受信した場合は、ステップＳ２７へ進む。 In step S26, the power transmission side ECU 5 determines whether or not a power transmission stop signal has been received from the power transmission side ECU 24. If the power transmission stop signal has not been received, the process returns to step S23, and power supply to the power transmission coil 4a is continued until the power transmission stop signal is received. On the other hand, when the power transmission stop signal is received, the process proceeds to step S27.

ステップＳ２７では、送電側ＥＣＵ５は、三相交流電源２から送電コイル４ａへの給電を停止するように、マトリックスコンバータ３を制御して、本処理を終了する。 In step S27, the power transmission side ECU 5 controls the matrix converter 3 so as to stop the power supply from the three-phase AC power supply 2 to the power transmission coil 4a, and ends this process.

ステップＳ２８では、送電側ＥＣＵ５は、電力補償用素子６Ｂへのチャージが必要か否かを判定する。ステップＳ２８の判定の結果、チャージが不要な場合には、ステップＳ２６へ進む一方、チャージが必要な場合には、ステップＳ２９に進む。 In step S28, the power transmission side ECU 5 determines whether or not the power compensation element 6B needs to be charged. As a result of the determination in step S28, if charging is unnecessary, the process proceeds to step S26, while if charging is required, the process proceeds to step S29.

ステップＳ２９では、送電側ＥＣＵ５は、図６に示すように、電力補償用素子６Ｂにチャージするように制御して、ステップＳ２６へ進む。 In step S29, as shown in FIG. 6, the power transmission side ECU 5 controls the power compensating element 6B to be charged, and proceeds to step S26.

以上のように、第２実施形態に係る非接触充電システム１Ｂは、マトリックスコンバータ３が第３双方向スイッチ群３ｃをさらに備える。送電装置１０Ｂは、さらに、送電コイル４ａに直列に接続され、かつ受電装置２０側のインピーダンスの変化に応じて送電コイル４ａに電力を供給する電力補償用素子６Ｂを備える。電力補償用素子６Ｂは、一方の端子が出力端子３ｖに接続され、かつ他方の端子が出力端子３ｗに接続される。 As described above, in the non-contact charging system 1B according to the second embodiment, the matrix converter 3 further includes a third bidirectional switch group 3c. The power transmission device 10B further includes a power compensation element 6B that is connected in series to the power transmission coil 4a and supplies power to the power transmission coil 4a in response to a change in impedance on the power receiving device 20 side. In the power compensation element 6B, one terminal is connected to the output terminal 3v and the other terminal is connected to the output terminal 3w.

上記構成を有する非接触充電システム１Ｂによれば、上記第１実施形態に係る非接触充電システム１Ａと同様の効果を奏すると共に、送電コイル４ａに電力を供給する電力補償用素子６Ｂを備えるので、受電装置２０側のインピーダンスの変化に応じて送電コイル４ａの電力補償を行うことが可能となる。 According to the non-contact charging system 1B having the above configuration, the same effect as that of the non-contact charging system 1A according to the first embodiment is obtained, and the power compensating element 6B for supplying power to the power transmission coil 4a is provided. It is possible to compensate the power of the power transmission coil 4a according to the change in the impedance on the power receiving device 20 side.

［第２実施形態の変形例１］
次に、第２実施形態の変形例１に係る非接触充電システム１Ｃについて図７を参照して説明する。図７は、第２実施形態の変形例１に係る非接触充電システムの構成概略図である。 [Modification 1 of the second embodiment]
Next, the non-contact charging system 1C according to the first modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the non-contact charging system according to the first modification of the second embodiment.

本第２実施形態の変形例１に係る非接触充電システム１Ｃは、電力補償用素子６Ｃがインダクタである点で上記第２実施形態に係る非接触充電システム１Ｂと異なる。 The non-contact charging system 1C according to the first modification of the second embodiment is different from the non-contact charging system 1B according to the second embodiment in that the power compensation element 6C is an inductor.

送電装置１０Ｃは、電力補償用素子６Ｃを含んで構成される。本実施形態における電力補償用素子６Ｃは、例えば、インダクタである。電力補償用素子６Ｃは、送電コイル４ａに直列に接続され、かつ受電装置２０側のインピーダンスの変化に応じて送電コイル４ａに電力を供給するものである。電力補償用素子６Ｃは、一方の端子が出力端子３ｖに接続され、かつ他方の端子が出力端子３ｗに接続される。 The power transmission device 10C includes a power compensation element 6C. The power compensation element 6C in this embodiment is, for example, an inductor. The power compensation element 6C is connected in series with the power transmission coil 4a and supplies power to the power transmission coil 4a according to a change in impedance on the power receiving device 20 side. In the power compensation element 6C, one terminal is connected to the output terminal 3v and the other terminal is connected to the output terminal 3w.

以上のように、第２実施形態の変形例１に係る非接触充電システム１Ｃは、電力補償用素子６Ｃがキャパシタに代えてインダクタで構成されるので、上記第２実施形態に係る非接触充電システム１Ｂと同様の効果を奏する。 As described above, in the non-contact charging system 1C according to the first modification of the second embodiment, since the power compensation element 6C is composed of an inductor instead of the capacitor, the non-contact charging system according to the second embodiment is described above. It has the same effect as 1B.

［第２実施形態の変形例２］
次に、第２実施形態の変形例２に係る非接触充電システム１Ｄについて図８を参照して説明する。図８は、第２実施形態の変形例２に係る非接触充電システムの構成概略図である。 [Modification 2 of the second embodiment]
Next, the non-contact charging system 1D according to the second modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the non-contact charging system according to the second modification of the second embodiment.

本第２実施形態の変形例２に係る非接触充電システム１Ｄは、電力補償用素子６Ｄがキャパシタとインダクタとが並列接続された並列共振回路である点で上記第２実施形態に係る非接触充電システム１Ｂとは異なる。 The non-contact charging system 1D according to the second modification of the second embodiment is a non-contact charging system according to the second embodiment in that the power compensation element 6D is a parallel resonant circuit in which a capacitor and an inductor are connected in parallel. Different from system 1B.

送電装置１０Ｄは、電力補償用素子６Ｄを含んで構成される。本実施形態における電力補償用素子６Ｄは、例えば、キャパシタとインダクタの並列回路である。電力補償用素子６Ｄは、送電コイル４ａに直列に接続され、かつ受電装置２０側のインピーダンスの変化に応じて送電コイル４ａに電力を供給するものである。電力補償用素子６Ｄは、一方の端子が出力端子３ｖに接続され、かつ他方の端子が出力端子３ｗに接続される。 The power transmission device 10D includes a power compensation element 6D. The power compensation element 6D in this embodiment is, for example, a parallel circuit of a capacitor and an inductor. The power compensation element 6D is connected in series with the power transmission coil 4a and supplies power to the power transmission coil 4a according to a change in impedance on the power receiving device 20 side. In the power compensation element 6D, one terminal is connected to the output terminal 3v and the other terminal is connected to the output terminal 3w.

以上のように、第２実施形態の変形例２に係る非接触充電システム１Ｄは、電力補償用素子６Ｄがキャパシタに代えて、キャパシタとインダクタの並列回路で構成されるので、上記第２実施形態に係る非接触充電システム１Ｂと同様の効果を奏する。 As described above, in the non-contact charging system 1D according to the second embodiment of the second embodiment, the power compensation element 6D is composed of a parallel circuit of the capacitor and the inductor instead of the capacitor. It has the same effect as the non-contact charging system 1B according to the above.

［第２実施形態の変形例３］
次に、第２実施形態の変形例３に係る非接触充電システム１Ｅについて図９を参照して説明する。図９は、第２実施形態の変形例３に係る非接触充電システムの構成概略図である。 [Modification 3 of the second embodiment]
Next, the non-contact charging system 1E according to the third modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the non-contact charging system according to the third modification of the second embodiment.

本第２実施形態の変形例３に係る非接触充電システム１Ｅは、電力補償用素子６Ｅがキャパシタとインダクタとが直列接続された直列共振回路である点で上記第２実施形態に係る非接触充電システム１Ｂとは異なる。 The non-contact charging system 1E according to the third modification of the second embodiment is a non-contact charging system according to the second embodiment in that the power compensation element 6E is a series resonant circuit in which a capacitor and an inductor are connected in series. Different from system 1B.

送電装置１０Ｅは、電力補償用素子６Ｅを含んで構成される。本実施形態における電力補償用素子６Ｅは、例えば、キャパシタとインダクタの直列回路である。電力補償用素子６Ｅは、送電コイル４ａに直列に接続され、かつ受電装置２０側のインピーダンスの変化に応じて送電コイル４ａに電力を供給するものである。電力補償用素子６Ｅは、一方の端子が出力端子３ｖに接続され、かつ他方の端子が出力端子３ｗに接続される。 The power transmission device 10E includes a power compensation element 6E. The power compensation element 6E in this embodiment is, for example, a series circuit of a capacitor and an inductor. The power compensation element 6E is connected in series with the power transmission coil 4a and supplies power to the power transmission coil 4a according to a change in impedance on the power receiving device 20 side. In the power compensation element 6E, one terminal is connected to the output terminal 3v and the other terminal is connected to the output terminal 3w.

以上のように、第２実施形態の変形例３に係る非接触充電システム１Ｅは、電力補償用素子６Ｅがキャパシタに代えて、キャパシタとインダクタの直列回路で構成されるので、上記第２実施形態に係る非接触充電システム１Ｂと同様の効果を奏する。 As described above, in the non-contact charging system 1E according to the third modification of the second embodiment, since the power compensation element 6E is composed of a series circuit of the capacitor and the inductor instead of the capacitor, the second embodiment is described above. It has the same effect as the non-contact charging system 1B according to the above.

なお、上記第１および第２実施形態、並びに、第２実施形態の変形例１〜３では、車両と充電スタンドに適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、家電製品や携帯機器と充電機器に適用してもよい。この場合、バッテリ２３が電子機器等の負荷であってもよい。 In the first and second embodiments and the modified examples 1 to 3 of the second embodiment, the case where the application is applied to a vehicle and a charging stand has been described, but the present invention is not limited to this, and home appliances and home appliances It may be applied to mobile devices and charging devices. In this case, the battery 23 may be a load on an electronic device or the like.

また、三相交流電源２とマトリックスコンバータ３とは、入力フィルタを介して接続される構成であってもよい。この入力フィルタは、例えば、キャパシタ等で構成される。 Further, the three-phase AC power supply 2 and the matrix converter 3 may be connected via an input filter. This input filter is composed of, for example, a capacitor or the like.

また、整流器２２とバッテリ２３とは、直流電力を平滑する平滑回路を介して接続される構成であってもよい。平滑回路は、例えば、キャパシタやインダクタ等で構成される。 Further, the rectifier 22 and the battery 23 may be connected via a smoothing circuit for smoothing DC power. The smoothing circuit is composed of, for example, a capacitor, an inductor, or the like.

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 非接触充電システム
２ 三相交流電源
３ マトリックスコンバータ
３ａ 第１双方向スイッチ群
３ｂ 第２双方向スイッチ群
３ｃ 第３双方向スイッチ群
３ｒ，３ｓ，３ｔ 入力端子
３ｕ，３ｖ，３ｗ 出力端子
４ 送電部
４ａ 送電コイル
４ｂ キャパシタ
５ 送電側ＥＣＵ
６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ 電力補償用素子
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｅ 送電装置
２０ 受電装置
２１ 受電部
２１ａ 受電コイル
２１ｂ キャパシタ
２２ 整流器
２３ バッテリ
２４ 受電側ＥＣＵ
３０ 双方向スイッチ 1A, 1B, 1C, 1D, 1E Non-contact charging system 2 Three-phase AC power supply 3 Matrix converter 3a 1st bidirectional switch group 3b 2nd bidirectional switch group 3c 3rd bidirectional switch group 3r, 3s, 3t Input terminal 3u , 3v, 3w Output terminal 4 Power transmission unit 4a Power transmission coil 4b Capacitor 5 Power transmission side ECU
6B, 6C, 6D, 6E Power compensation element 10A, 10B, 10C, 10E Power transmission device 20 Power receiving device 21 Power receiving unit 21a Power receiving coil 21b Capacitor 22 Rectifier 23 Battery 24 Power receiving side ECU
30 bidirectional switch

Claims (3)

送電装置と受電装置とを備える非接触充電システムであって、
前記送電装置は、
三相交流電源と、
３つの入力端子と、２つの出力端子と、３つの前記入力端子と第１出力端子との間を接続する３つの双方向スイッチから成る第１双方向スイッチ群と、３つの前記入力端子と第２出力端子との間を接続する３つの双方向スイッチからから成る第２双方向スイッチ群とを含んで構成され、前記三相交流電源からの三相交流電力を単相交流電力に直接変換して出力するマトリックスコンバータと、
前記第１出力端子と前記第２出力端子との間に接続され、かつ前記マトリックスコンバータから出力された前記単相交流電力を前記受電装置に非接触で送電する送電コイルと、
を備え、
前記受電装置は、
前記送電コイルから送電された前記単相交流電力を受電する受電コイルと、
前記受電コイルで受電した前記単相交流電力を整流して直流電力を出力する整流器と、
前記整流器から出力された前記直流電力を蓄電する電池と、を備え、
前記マトリックスコンバータは、さらに、
第３出力端子と、３つの前記入力端子と前記第３出力端子との間を接続する３つの双方向スイッチで構成された第３双方向スイッチ群を備え、
前記送電装置は、さらに、
前記送電コイルに直列に接続され、かつ前記受電装置側のインピーダンスの変化に応じて前記送電コイルに電力を供給する電力補償用素子を備え、
前記電力補償用素子は、
一方の端子が前記第２出力端子に接続され、かつ他方の端子が前記第３出力端子に接続される、
ことを特徴とする非接触充電システム。 A non-contact charging system equipped with a power transmitting device and a power receiving device.
The power transmission device
Three-phase AC power supply and
A first bidirectional switch group consisting of three input terminals, two output terminals, three bidirectional switches connecting the three input terminals and the first output terminal, and three input terminals and a first output terminal. It is configured to include a second bidirectional switch group consisting of three bidirectional switches connected to and from the two output terminals, and directly converts the three-phase AC power from the three-phase AC power supply into single-phase AC power. Matrix converter to output
A power transmission coil connected between the first output terminal and the second output terminal and transmitting the single-phase AC power output from the matrix converter to the power receiving device in a non-contact manner.
With
The power receiving device is
A power receiving coil that receives the single-phase AC power transmitted from the power transmission coil, and
A commutator that rectifies the single-phase AC power received by the power receiving coil and outputs DC power,
A battery for storing the DC power output from the rectifier is provided .
The matrix converter further
A third bidirectional switch group composed of a third output terminal and three bidirectional switches connecting between the three input terminals and the third output terminal is provided.
The power transmission device further
A power compensating element that is connected in series to the power transmission coil and supplies power to the power transmission coil in response to a change in impedance on the power receiving device side is provided.
The power compensation element is
One terminal is connected to the second output terminal, and the other terminal is connected to the third output terminal.
A non-contact charging system that features. 前記送電装置は、さらに、
前記マトリックスコンバータを制御する送電側制御部を備え、
前記送電側制御部は、
前記受電装置側のインピーダンスの変化に応じて、前記電力補償用素子から前記送電コイルに給電するように前記第１双方向スイッチ群、前記第２双方向スイッチ群、および前記第３双方向スイッチ群のスイッチング動作を制御する、
請求項１に記載の非接触充電システム。 The power transmission device further
A power transmission side control unit that controls the matrix converter is provided.
The power transmission side control unit
The first bidirectional switch group, the second bidirectional switch group, and the third bidirectional switch group so as to supply power from the power compensating element to the power transmission coil according to a change in impedance on the power receiving device side. Controls the switching operation of
The non-contact charging system according to claim 1. 前記電力補償用素子は、
キャパシタ、または、インダクタ、または、前記キャパシタと前記インダクタの直列回路、または、前記キャパシタと前記インダクタの並列回路のいずれかで構成される、
請求項１または２に記載の非接触充電システム。 The power compensation element is
It is composed of either a capacitor, an inductor, a series circuit of the capacitor and the inductor, or a parallel circuit of the capacitor and the inductor.
The non-contact charging system according to claim 1 or 2.
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