JP7246977B2 - Contactless power transmission device, power transmission device, and power receiving device - Google Patents

Contactless power transmission device, power transmission device, and power receiving device Download PDF

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本開示は、送電側の電力伝送装置の送電コイルと受電側の電力伝送装置の受電コイルとの間に生じる磁界共振によって電力を伝送する非接触電力伝送装置に関し、特に、双方向での電力伝送を可能とする非接触電力伝送装置、さらに、送電装置、および、受電装置に関する。 The present disclosure relates to a contactless power transmission device that transmits power by magnetic field resonance generated between a power transmission coil of a power transmission device on a power transmission side and a power reception coil of a power transmission device on a power reception side, and in particular, bidirectional power transmission. a contactless power transmission device, a power transmission device, and a power reception device.

コイルとコンデンサとを有する共振回路を備え、送電装置の送電コイルと受電装置の受電コイルとの間に生じる磁気結合を利用して非接触で電力を伝送する磁界共振方式の非接触電力伝送装置は、電気自動車の車載電池への充電装置や、各種電子機器、特にポータブルタイプの電子機器の動作電源となる二次電池への充電器などとして広く普及している。 A magnetic resonance type contactless power transmission device that includes a resonance circuit having a coil and a capacitor, and transmits power in a contactless manner using magnetic coupling generated between a power transmission coil of a power transmission device and a power reception coil of a power reception device. It is widely used as a charging device for on-board batteries of electric vehicles, and as a charger for secondary batteries that serve as operating power sources for various electronic devices, especially portable electronic devices.

このような非接触電力伝送装置において、送電側の電力伝送装置と受電側の電力伝送装置とがあらかじめ定まっていて電力の伝送方向が一方向に限られる形態の他に、2つの電力伝送装置間で双方向に非接触での電力の送受電が可能な双方向の非接触電力伝送装置が提案されている。 In such a contactless power transmission device, the power transmission device on the power transmission side and the power transmission device on the power reception side are determined in advance, and the power transmission direction is limited to one direction. A bidirectional contactless power transmission device capable of bidirectionally contactless power transmission and reception has been proposed.

このような双方向の非接触電力伝送装置として、共振コイルとコンデンサとの直列接続と並列接続とを切り替えるスイッチを有する双方向共振回路と、インバータおよびコンバータとして動作される電力変換装置と、昇降圧コンバータと、電力変換直流電源と負荷回路とを切り替えるスイッチとを備え、送電装置では共振コイルとコンデンサとを直列接続し、受電装置では共振コイルとコンデンサとを並列接続とするものが提案されている(特許文献1参照)。 As such a bidirectional contactless power transmission device, a bidirectional resonance circuit having a switch for switching between series connection and parallel connection of a resonance coil and a capacitor, a power conversion device operating as an inverter and a converter, and a step-up/step-down A proposed device includes a converter and a switch for switching between a power conversion DC power supply and a load circuit, in which a resonance coil and a capacitor are connected in series in a power transmission device, and a resonance coil and a capacitor are connected in parallel in a power reception device. (See Patent Document 1).

また、送電装置と受電装置とに、共振コイルとコンデンサとが直列に接続された共振部と、FETをブリッジ接続したフルブリッジインバータと、昇降圧可能な双方向のDDコンバータとを備え、送電装置では電源電圧より低下させて送電インバータを駆動するとともに、受電装置ではフルブリッジインバータのFETのボディダイオード等を利用してフルブリッジ検波回路を構成させつつ、検波した電圧から昇圧して負荷側に伝達することにより、検波電圧を低下させて高効率化を図るものが提案されている(特許文献2参照)。特許文献2に記載の双方向の非接触電力伝送装置では、送電装置と受電装置とに直列共振回路を備えているため、送電開始時の電流を抑えたソフトスタートが可能であるとともに、受電装置に過大な電流が流れている場合には受電装置の動作のみで受電装置からの出力を遮断すると同時に送電装置のインバータの出力インピーダンスを大きくして送電電力を下げることができる。 Further, the power transmitting device and the power receiving device are provided with a resonance section in which a resonance coil and a capacitor are connected in series, a full-bridge inverter in which FETs are bridge-connected, and a bidirectional DD converter capable of stepping up and down, and , the power supply voltage is lowered to drive the power transmission inverter, and the power receiving device uses the body diode of the FET of the full bridge inverter to form a full bridge detection circuit, boosts the detected voltage and transmits it to the load side. By doing so, it is proposed to lower the detection voltage and improve the efficiency (see Patent Document 2). In the two-way contactless power transmission device described in Patent Document 2, since the power transmission device and the power reception device are provided with a series resonance circuit, a soft start is possible by suppressing the current at the start of power transmission, and the power reception device When an excessive current is flowing in the power receiving device, the output from the power receiving device can be cut off only by the operation of the power receiving device, and at the same time, the output impedance of the inverter of the power transmission device can be increased to reduce the power to be transmitted.

特開2012-244635号公報JP 2012-244635 A 特許第6038386号公報Japanese Patent No. 6038386

上記特許文献1に記載された双方向非接触電力伝送装置では、双方向共振回路としてコンデンサを直列接続した直列共振回路と並列接続した並列共振回路とが必要となるため、切替のためのスイッチを含めた回路構成が煩雑となり、コストの上昇を招くとともに耐久性の問題も生じやすい。 The two-way contactless power transmission device described in Patent Document 1 requires a series resonance circuit in which capacitors are connected in series and a parallel resonance circuit in which capacitors are connected in parallel as two-way resonance circuits. The circuit configuration including this becomes complicated, which leads to an increase in cost and also tends to cause a problem of durability.

一方、引用文献2に記載の双方向非接触電力伝送装置では、送電装置と受電装置とに直列共振回路を備えているため、駆動周波数に応じた共振を行う必要があり、共振回路のLとCとを所定の値に設定しなくてはならない。しかし、非接触電力伝送装置において、送電装置の共振回路と受電装置の共振コイル間の距離の変動や、両装置の共振コイルの間に金属製の異物などが存在することで両コイルの結合係数が変化するため、効率よく高い電圧で電力伝送を行うためには、結合係数の変動に対応できるように共振回路のLとCの値を可変とする必要がある。また、高い電圧での電力伝送を行うためには、電力供給系を高電圧系とする必要がある一方で、送電や受電を制御するための制御回路やロジック回路は低電圧系となるために、回路構成が複雑となる。従って、この幾つもの系の動作を把握し制御するためのセンサ等も多くなることとなる。このため、非接触電力伝送装置全体としてコスト高を招きやすい。 On the other hand, in the two-way contactless power transmission device described in Cited Document 2, since the power transmission device and the power reception device are provided with series resonance circuits, it is necessary to perform resonance according to the drive frequency. and C must be set to predetermined values. However, in a contactless power transmission device, the coupling coefficient of both coils can be affected by fluctuations in the distance between the resonance circuit of the power transmission device and the resonance coil of the power reception device, or by the presence of metal foreign matter between the resonance coils of both devices. changes, in order to efficiently transmit power at a high voltage, it is necessary to make the values of L and C of the resonant circuit variable so as to cope with fluctuations in the coupling coefficient. Also, in order to transmit power at high voltage, the power supply system must be a high voltage system, while the control circuit and logic circuit for controlling power transmission and reception are low voltage systems. , the circuit configuration becomes complicated. Therefore, the number of sensors and the like for grasping and controlling the operations of these many systems will increase. Therefore, the cost of the contactless power transmission device as a whole tends to increase.

本開示は、上記従来の課題を解決し、送電装置の共振コイルと受電装置の共振コイルとの結合係数の変化に対応することができ、かつ、低コストで実現することができる、送電装置としても受電装置としても使用できる非接触電力伝送装置を得ることを目的とする。また、この非接触電力伝送装置の特長を活かした、送電装置、および、受電装置を得ることを目的とする。 The present disclosure solves the above-described conventional problems, and provides a power transmission device that can cope with changes in the coupling coefficient between the resonance coil of the power transmission device and the resonance coil of the power reception device, and that can be realized at low cost. An object of the present invention is to obtain a contactless power transmission device that can be used as both a power receiving device and a power receiving device. Another object of the present invention is to obtain a power transmitting device and a power receiving device that take advantage of the features of this contactless power transmission device.

上記課題を解決するため本願で開示する非接触電力伝送装置は、非接触での双方向の電力伝送が可能であって、充放電可能な電源と、複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路と、コイルとコンデンサとを有する共振系と、前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子のON/OFF動作を制御する駆動制御回路とを備え、前記電力伝送装置は送電装置としても受電装置としても用いられ、送電あるいは受電のいずれの装置に於いても、前記コイルの共振電圧の過大電圧、前記コイルの共振電流の過大電流、前記電力伝送装置内の-温度、前記電源への電力供給時の過大電流、前記電源の過大電圧からなる群の少なくとも一つの所定条件を検出し、前記所定条件の検出結果に基づいて、前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a contactless power transmission device disclosed in the present application is capable of contactless bidirectional power transmission, and includes a chargeable and dischargeable power source, a switching circuit composed of a plurality of switching elements, and a coil. and a capacitor, and a drive control circuit for controlling the ON/OFF operation of each switching element constituting the switching circuit, the power transmission device being used both as a power transmission device and as a power reception device. Alternatively, in any power receiving device, the excessive voltage of the resonance voltage of the coil, the excessive current of the resonance current of the coil, the temperature in the power transmission device, the excessive current during power supply to the power supply, the above At least one predetermined condition of the group consisting of overvoltage of the power supply is detected, and based on the detection result of the predetermined condition, the drive control circuit is either the power supply side or the ground side of each switching element that constitutes the switching circuit. is characterized in that control is performed to turn on only the switching element of

本願で開示する非接触電力伝送装置は、所定条件を検出し、前記所定条件の検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行う。
所定条件が発生するのは送電や受電の動作が行き過ぎた場合に生じ、この状態を放置した場合は、送電あるいは受電装置に於いて破損等の不具合が発生する。従って、この手段の動作は破損等の防止動作として働き、送電装置としても受電装置としても機能させることができる安全な非接触電力伝送装置を提供することが出来る。
In the contactless power transmission device disclosed in the present application, a predetermined condition is detected, and based on the detection result of the predetermined condition, the drive control circuit performs switching of either the power supply side or the ground side of each switching element that constitutes the switching circuit. Control is performed to turn ON only the element.
A predetermined condition occurs when the operation of power transmission or power reception is excessive, and if this state is left as it is, trouble such as damage occurs in the power transmission or power reception device. Therefore, the operation of this means works as an operation to prevent damage, etc., and it is possible to provide a safe non-contact power transmission device that can function as both a power transmitting device and a power receiving device.

本実施形態にかかる非接触電力装置を用いた送電装置と受電装置との概略構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining schematic structure of the power transmission apparatus and power receiving apparatus using the contactless electric power apparatus concerning this embodiment. 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置の構成を説明する回路ブロック図である。It is a circuit block diagram explaining the composition of the non-contact electric power transmission equipment concerning this embodiment. 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を用いて電力の伝送を行っている状態を説明するイメージ図である。It is an image figure explaining the state which is performing electric power transmission using the non-contact electric power transmission apparatus concerning this embodiment. 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を送電装置として用いた状態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of the state using the contactless power transmission apparatus concerning this embodiment as a power transmission apparatus. 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を送電装置として用いた場合の、起動に際してのステップ応答と共振系での共振を増大させる動作を説明するタイミングチャートである。7 is a timing chart for explaining step response at startup and operation for increasing resonance in a resonance system when the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as a power transmission device; 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を送電装置として用いた場合の、PWM制御動作とPWM制御動作に関わらず共振電流が検出することができることを説明するタイミングチャートである。4 is a timing chart explaining that resonance current can be detected regardless of PWM control operation and PWM control operation when the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as a power transmission device. 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を送電装置として用いた場合の、送電休止(遮断)モードでの共振電流検出等の動作の状態を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation state such as resonance current detection in a power transmission suspension (interruption) mode when the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as a power transmission device; 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を送電装置として用いた場合の、送電休止(遮断)モードでの共振電流検出等の動作を説明するタイミングチャートである。5 is a timing chart for explaining operations such as resonance current detection in a power transmission suspension (interruption) mode when the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as a power transmission device; 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を送電装置として用いた場合の、送電モードと休止(遮断)モードと受電モードでの共振電流検出等の動作を説明するタイミングチャートである。5A and 5B are timing charts for explaining operations such as resonance current detection in a power transmission mode, a rest (shutdown) mode, and a power reception mode when the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as a power transmission device; 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を受電装置として用いた状態の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation|movement of the state using the contactless power transmission apparatus concerning this embodiment as a power receiving apparatus. 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を受電装置として用いた場合の、同期整流動作や共振電流検出等の動作を説明するタイミングチャートである。5 is a timing chart for explaining operations such as synchronous rectification operation and resonance current detection when the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as a power receiving device; 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を受電装置として用いた場合の、受電休止(遮断)モードでの動作の状態を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an operation state in a power receiving pause (shutdown) mode when the contactless power transmission device according to the embodiment is used as a power receiving device; 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を受電装置として用いた場合の、受電休止(遮断)モードでの共振電流検出等の動作を説明するタイミングチャートである。5 is a timing chart for explaining operations such as resonance current detection in a power reception pause (shutdown) mode when the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as a power receiving device; 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を受電装置として用いた場合の、受電モードと休止(遮断)モードと送電モードでの共振電流検出等の動作を説明するタイミングチャートである。4 is a timing chart for explaining operations such as resonance current detection in a power reception mode, a rest (shutdown) mode, and a power transmission mode when the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as a power receiving device; 本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を、送電装置、および、受電装置として用いた双方向電力伝送の例を説明するためのイメージ図である。FIG. 3 is an image diagram for explaining an example of bidirectional power transmission using the contactless power transmission device according to the present embodiment as a power transmission device and a power reception device;

本発明の非接触電力伝送装置は、非接触での双方向の電力伝送が可能な電力伝送装置であって、非接触での双方向の電力伝送が可能な電力伝送装置であって、充放電可能な電源と、複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路と、コイルとコンデンサとを有する共振系と、前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子のON/OFF動作を制御する駆動制御回路とを備え、前記電力伝送装置は送電装置としても受電装置としても用いられ、前記コイルの共振電圧の過大電圧、前記コイルの共振電流の過大電流、前記電力伝送装置内の-温度、前記電源への電力供給時の過大電流、前記電源の過大電圧からなる群の少なくとも一つの所定条件を検出し、前記所定条件の検出結果に基づいて、前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行う。 A contactless power transmission device of the present invention is a power transmission device capable of contactless two-way power transmission, and is a power transmission device capable of contactless two-way power transmission. a switching circuit comprising a plurality of switching elements, a resonance system comprising a coil and a capacitor, and a drive control circuit for controlling the ON/OFF operation of each switching element constituting the switching circuit, The power transmission device is used as both a power transmission device and a power reception device, and the excessive voltage of the resonance voltage of the coil, the excessive current of the resonance current of the coil, the -temperature in the power transmission device, and the power supply at the time of power supply to the power supply. At least one predetermined condition selected from the group consisting of excessive current and excessive voltage of the power supply is detected, and based on the detection result of the predetermined condition, the drive control circuit controls the power supply side or ground of each switching element constituting the switching circuit. control is performed to turn on only one of the switching elements on the side.

以下、本開示にかかる非接触電力伝送装置についての実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment about the non-contact electric power transmission apparatus concerning this indication is described concretely, referring drawings.

なお、以下で説明する本実施形態にかかる非接触電力伝送装置は、一つの電力伝送装置が、送電側の送電装置としても受電側の受電装置としても機能して双方向の電力伝送を行うことができる。以下では、電力を送電する側の送電装置と電力を受電する側の受電装置とに適宜分けて説明する。 In the contactless power transmission device according to the present embodiment described below, one power transmission device functions both as a power transmission device on the power transmission side and as a power reception device on the power reception side to perform bidirectional power transmission. can be done. In the following description, the power transmitting device that transmits power and the power receiving device that receives power will be described separately.

(実施の形態)
図1、および、図2は、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置の概略構成を説明するブロック図である。図1では、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置が、それぞれ送電装置、および、受電装置として用いられ、電力を送受電している状態を示す図である。一方、図2では、送電装置としても受電装置としても機能する本実施形態にかかる非接触電力伝送装置の主要部の構成をより詳細に説明する図である。
(Embodiment)
1 and 2 are block diagrams for explaining the schematic configuration of the contactless power transmission device according to this embodiment. FIG. 1 is a diagram showing a state in which the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as a power transmission device and a power reception device, respectively, and is transmitting and receiving power. On the other hand, FIG. 2 is a diagram illustrating in more detail the configuration of the main part of the contactless power transmission device according to the present embodiment, which functions as both a power transmission device and a power reception device.

図1に示すように、送電装置10は、装置全体を動作させるための充放電可能な電源11、電力を伝送するためのスイッチング動作を行うスイッチング回路12、送電電力を磁界に変換するための送電共振系13、スイッチング回路12を構成するスイッチング素子の動作を制御する駆動制御回路14、所定条件を検出する検出回路100を有している。 As shown in FIG. 1, the power transmission device 10 includes a chargeable/dischargeable power source 11 for operating the entire device, a switching circuit 12 for performing switching operation for transmitting power, and a power transmission device for converting the transmitted power into a magnetic field. It has a resonance system 13, a drive control circuit 14 for controlling the operation of switching elements that constitute the switching circuit 12, and a detection circuit 100 for detecting a predetermined condition.

また、受電装置20は、装置全体を動作させるための充放電可能な電源21、受電した電力を整流して直流電圧に変換するスイッチング回路22、送電された電力を送電装置10の送電共振系13との間の磁気結合によって受電する受電共振系23、スイッチング回路22を動作させるための駆動制御回路24、所定条件を検出する検出回路200とを有している。 The power receiving device 20 also includes a chargeable/dischargeable power source 21 for operating the entire device, a switching circuit 22 that rectifies the received power and converts it to a DC voltage, and a power transmitting resonance system 13 of the power transmitting device 10 that receives the transmitted power. , a drive control circuit 24 for operating the switching circuit 22, and a detection circuit 200 for detecting a predetermined condition.

図2に示すように、送電装置10であり受電装置20でもある非接触電力伝送装置において、充放電可能な電源11、12は、例えば充放電が可能な二次電池として実現することができる。 As shown in FIG. 2, in the contactless power transmission device that is both the power transmitting device 10 and the power receiving device 20, the chargeable/dischargeable power supplies 11 and 12 can be implemented as, for example, chargeable/dischargeable secondary batteries.

図2に示すように、送電装置10、受電装置20は、スイッチング回路としてのフルブリッジ回路12、22を有している。 As shown in FIG. 2, the power transmitting device 10 and the power receiving device 20 have full bridge circuits 12 and 22 as switching circuits.

フルブリッジ回路12、22は、第1のスイッチング素子(12a、22a)と第2のスイッチング素子(12b、22b)との直列体と、第3のスイッチング素子(12c、22d)と第4のスイッチング素子(12d、22d)との直列体とが並列に接続されて構成され、電源11、21とグランド16、26との間に配置されている。 The full-bridge circuits 12, 22 include a series body of first switching elements (12a, 22a) and second switching elements (12b, 22b), third switching elements (12c, 22d), and fourth switching elements (12c, 22d). A series body with the elements (12d, 22d) is connected in parallel and arranged between the power supplies 11, 21 and the grounds 16, 26. FIG.

第1から第4のスイッチング素子(12a~12d、22a~22d)は、MOSFETで構成することができ、駆動制御回路14、24からのドライブ電圧によってそれぞれ別個にON/OFFが制御される。スイッチング素子(12a~12d、22a~22d)をMOSFETで構成した場合には、MOSFETが備えるボディダイオードが、いずれもグランド16、26側から電源11、21の側へのみ電流を流す方向に配置される。この結果、第1から第4のスイッチング素子(12a~12d、22a~22d)がいずれも動作しないOFF状態の場合には、フルブリッジ回路12、22は4つのダイオードによって構成された全波整流器として機能することになる。 The first to fourth switching elements (12a to 12d, 22a to 22d) can be composed of MOSFETs, and are individually controlled to be ON/OFF by drive voltages from drive control circuits 14 and 24, respectively. When the switching elements (12a to 12d, 22a to 22d) are composed of MOSFETs, the body diodes of the MOSFETs are arranged in a direction that allows current to flow only from the grounds 16, 26 to the power supplies 11, 21. be. As a result, when none of the first to fourth switching elements (12a to 12d, 22a to 22d) is in the OFF state, the full bridge circuits 12 and 22 function as full-wave rectifiers composed of four diodes. it will work.

送電共振系13、および、受電共振系23となる共振系は、いずれも共振コイル13a、23aと共振コンデンサ13b、23bとが直列に接続された直列共振系の共振回路として構成される。送電共振系13、および、受電共振系23である共振回路は、フルブリッジ回路12、22の2組のMOSFETを上下に直列接続したブリッジ回路のソースとドレインの接続部分に接続されている。 Each of the resonance systems that become the power transmission resonance system 13 and the power reception resonance system 23 is configured as a series resonance system resonance circuit in which resonance coils 13a and 23a and resonance capacitors 13b and 23b are connected in series. Resonant circuits, which are the power transmission resonance system 13 and the power reception resonance system 23, are connected to the source-drain connection portion of a bridge circuit in which two sets of MOSFETs of the full bridge circuits 12 and 22 are vertically connected in series.

なお、図2では、送電共振系13、受電共振系23を、いずれも共振コイル13a、23aと共振コンデンサ13b、23bとが直列に接続された直列共振系の共振回路として示したが、共振コイル13a、23aと共振コンデンサ13b、23bとが並列に接続された並列共振系の共振回路として構成することもできる。ただし、この場合には共振コンデンサ13b、23bに直接フルブリッジ回路からの出力が供給されて大電流が流れるので、直列にインダクタンスを挿入する必要がある。 In FIG. 2, the power transmission resonance system 13 and the power reception resonance system 23 are shown as series resonance circuits in which the resonance coils 13a and 23a and the resonance capacitors 13b and 23b are connected in series. A resonance circuit of a parallel resonance system in which the resonance capacitors 13b and 23b are connected in parallel can also be configured. However, in this case, since the output from the full bridge circuit is directly supplied to the resonant capacitors 13b and 23b and a large current flows, it is necessary to insert an inductance in series.

駆動制御回路14、24は、検出回路100、200が所定条件(後述する)について検出し、検出された結果に基づいて、フルブリッジ回路12、22を構成するスイッチング素子(12a~12d、22a~22d)それぞれのON/OFF動作を所定のタイミングで制御する。 The drive control circuits 14, 24 detect predetermined conditions (described later) by the detection circuits 100, 200, and based on the detected results, switch the switching elements (12a to 12d, 22a to 22d) Control each ON/OFF operation at a predetermined timing.

送電装置10では、駆動制御回路14は、フルブリッジ回路12をインバータ回路として動作させて送電共振系13に印加する交流電流を生成する。また、後述するように、送電装置10で自励発振を行う場合や、電力伝送効率を向上させるためのPWM制御を行う場合、また、送電電力を低下させる場合の休止(遮断)動作制御や、余剰の電力を回収する回収動作を行う場合に、駆動制御回路14は、フルブリッジ回路12を構成するスイッチング素子(12a~12d)を所定のタイミングでON/OFFさせる動作制御を行う。 In the power transmission device 10 , the drive control circuit 14 operates the full bridge circuit 12 as an inverter circuit to generate alternating current to be applied to the power transmission resonance system 13 . Further, as will be described later, when performing self-excited oscillation in the power transmitting device 10, when performing PWM control for improving power transmission efficiency, and when decreasing transmitted power, pause (shutdown) operation control, When performing a recovery operation for recovering surplus power, the drive control circuit 14 performs operation control to turn ON/OFF the switching elements (12a to 12d) that constitute the full bridge circuit 12 at predetermined timings.

受電装置20では、駆動制御回路24は、フルブリッジ回路22の各スイッチング素子が内蔵しているダイオードでの全波整流を行う場合は、フルブリッジ回路22を構成するスイッチング素子(22a~22d)をOFF状態で維持する。また、後述する電力伝送効率を向上させる同期整流を行う場合や、受電装置20側から送電装置10へと電力を戻す回収動作を行う場合には、駆動制御回路24は、フルブリッジ回路22を構成するスイッチング素子(22a~22d)を所定のタイミングでON/OFFさせる動作制御を行う。 In the power receiving device 20, the drive control circuit 24 switches the switching elements (22a to 22d) constituting the full bridge circuit 22 when full-wave rectification is performed by the diodes incorporated in the switching elements of the full bridge circuit 22. It remains in the OFF state. Further, when performing synchronous rectification to improve power transmission efficiency, which will be described later, or when performing a recovery operation to return power from the power receiving device 20 side to the power transmitting device 10, the drive control circuit 24 configures the full bridge circuit 22. The switching elements (22a to 22d) are controlled to turn ON/OFF at a predetermined timing.

本願発明においては、非接触電力伝送装置において送電装置としても受電装置としても機能させることができる安全な非接触電力伝送装置を提供するものである。安全とは、機器の部品の破損や、充放電可能な電源の不適切な使用を防止できることを意味する。機器の部品の破損が生じる原因としては、例えば共振系13、23が備えるコンデンサやコイルに過大な電圧がかかったり、過大な電流が流れたりすることでコンデンサやコイルが破損してしまうことがあげられる。また、コンデンサやコイル、充放電可能な電源および各種回路のいずれかが適切な温度から外れた状態での使用を継続すると、それらの破損が予測される。更には、充放電可能な電源は、非接触電力伝送装置が受電装置と機能する際に、過大な電流で電源への電力供給を行うのは安全とは言えない。非接触電力伝送装置が送電装置として機能するときに充放電可能な電源が過放電となる場合および受電装置として機能するときに充放電可能な電源が過充電となる場合は、充放電可能な電源の安全性に欠ける。 The present invention provides a safe non-contact power transmission device that can function as both a power transmission device and a power reception device in the non-contact power transmission device. Safety means being able to prevent damage to equipment components and improper use of rechargeable power sources. As a cause of damage to the parts of the device, for example, excessive voltage or excessive current flows in the capacitors and coils provided in the resonance systems 13 and 23, which damages the capacitors and coils. be done. Further, if any of the capacitor, coil, chargeable/dischargeable power source, and various circuits continues to be used in a state outside the appropriate temperature, damage to them is predicted. Furthermore, a chargeable/dischargeable power supply is unsafe to power the power supply with excessive current when the contactless power transmission device functions with the power receiving device. If the chargeable/dischargeable power supply is over-discharged when the contactless power transmission device functions as a power transmitting device, or if the chargeable/dischargeable power source is overcharged when the wireless power transmission device functions as a power receiving device, chargeable/dischargeable power supply insecure.

これらのことから、コイルの共振電圧の過大電圧、コイルの共振電流の過大電流、電力伝送装置内の-温度、充放電可能な電源への電力供給時の過大電流、充放電可能な電源の過大電圧からなる群の少なくとも一つの所定条件を検出し、その検出結果により非接触電力伝送装置の送電又は受電を遮断させるように、駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチングを制御する。この時、各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことで、非接触電力伝送装置の送電又は受電を遮断させることが出来る。また、このようにスイッチング素子を制御することで、共振を継続させた状態で送受電を遮断させることが出来るため、送受電を遮断した後にスムーズに送受電を再開させることが出来る。 From these facts, excessive voltage of the resonance voltage of the coil, excessive current of the resonance current of the coil, temperature inside the power transmission device, excessive current when supplying power to the chargeable/dischargeable power supply, and excessive chargeable/dischargeable power supply At least one predetermined condition of a group of voltages is detected, and the drive control circuit controls each switching that constitutes the switching circuit so as to cut off power transmission or power reception by the contactless power transmission device according to the detection result. At this time, power transmission or power reception of the contactless power transmission device can be cut off by performing control to turn ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element. Further, by controlling the switching element in this way, it is possible to cut off power transmission and reception while the resonance continues, so that power transmission and reception can be smoothly restarted after the power transmission and reception are cut off.

本実施形態にかかる非接触電力伝送装置では、検出回路100、200の一例として、共振電流検出回路15、25とすることが出来る。共振電流検出回路15、25は、フルブリッジ回路12、22を構成するスイッチング素子において、下段のスイッチング素子に流れる電流を検出してもよい。例えば、共振電流検出回路15、25は、第1のスイッチング素子(12a、22a)と第2のスイッチング素子(12b、22b)とを接続したブリッジ回路の下段側のスイッチング素子(12b、22b)に流れる電流を検出するための第1の抵抗(15a、25a)と、第3のスイッチング素子(12c、22d)と第4のスイッチング素子(12d、22d)とを接続したブリッジ回路の下段のスイッチング素子(12d、22d)に流れる電流を検出するための第2の抵抗(15b、25b)とを有する構成とすることができる。 In the contactless power transmission device according to this embodiment, the resonance current detection circuits 15 and 25 can be used as examples of the detection circuits 100 and 200 . The resonance current detection circuits 15 and 25 may detect the current flowing through the lower switching elements in the switching elements forming the full bridge circuits 12 and 22 . For example, the resonance current detection circuits 15 and 25 are connected to the lower switching elements (12b and 22b) of the bridge circuit connecting the first switching elements (12a and 22a) and the second switching elements (12b and 22b). Lower switching element of a bridge circuit connecting first resistors (15a, 25a) for detecting flowing current, third switching elements (12c, 22d), and fourth switching elements (12d, 22d) and second resistors (15b, 25b) for detecting the current flowing through (12d, 22d).

共振電流検出回路15、25では、第1の抵抗(15a、25a)と第2の抵抗(15b、25b)とで検出されたフルブリッジ回路の下段の2つのスイッチング素子を流れる電流の波形を、反転処理と合成処理などの適宜の処理を行って、送電共振系13、または、受電共振系23を流れる共振電流波形を得る。 In the resonance current detection circuits 15 and 25, the waveforms of the currents flowing through the two lower switching elements of the full bridge circuit detected by the first resistors (15a, 25a) and the second resistors (15b, 25b) are A resonance current waveform flowing through the power transmission resonance system 13 or the power reception resonance system 23 is obtained by performing appropriate processing such as inversion processing and synthesis processing.

共振電流検出回路15、25は、このようにして検出されたフルブリッジ回路12、22を流れる共振電流波形や、電流波形に基づいて得られた共振電圧の電圧値の情報を駆動制御回路14、24に伝達し、駆動制御回路14、24における動作制御のための情報とする。 The resonance current detection circuits 15 and 25 detect the resonance current waveforms flowing through the full bridge circuits 12 and 22 as described above, and the information on the voltage value of the resonance voltage obtained based on the current waveforms. 24 and used as information for operation control in the drive control circuits 14 and 24 .

なお、図2において、共振電流検出回路15、25は、フルブリッジ回路12、22におけるグランド16側に配置された第2のスイッチング素子(12b、22b)、および、第4のスイッチング素子(12d、22d)を流れる電流を検出するように、フルブリッジ回路12、22のグランド16側に電流検出のための抵抗(15a、25a、15b、25b)を配置した例を示して説明した。しかし、本実施形態において、共振電流検出回路15、25は、フルブリッジ回路12、22の電源11、21側のスイッチング素子(12a、22a、12c、22c)を流れる電流を検出する構成とすることができる。 In FIG. 2, the resonance current detection circuits 15 and 25 are the second switching elements (12b and 22b) arranged on the ground 16 side of the full bridge circuits 12 and 22, and the fourth switching elements (12d and 12d). 22d), an example in which resistors (15a, 25a, 15b, 25b) for current detection are arranged on the ground 16 side of the full bridge circuits 12, 22 has been described. However, in the present embodiment, the resonance current detection circuits 15 and 25 are configured to detect the current flowing through the switching elements (12a, 22a, 12c, 22c) on the power supply 11 and 21 side of the full bridge circuits 12 and 22. can be done.

ただし、この場合には電流検出用の抵抗をスイッチング素子(12a、22a、12c、22c)と電源11、21との間に設置する必要があり、信号変化は小さくとも抵抗出力自体に高い電圧が重畳されることになり、共振電流検出回路15、25を構成する電子部品として耐電圧が高い部品を使用する必要が生じる。例えば、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置が電気自動車のバッテリーに充放電するための電力を伝送する装置の場合では、電源電圧値が数百ボルトとなる場合があり、このような高電圧に耐える電子部品で共振電流検出回路15、25構成することはコスト高に繋がってしまう。このため、共振電流検出回路15、25は、フルブリッジ回路12、22におけるグランド16側のスイッチング素子(12b、22b、12d、22d)を流れる電流を検出する構成とすることがより好ましい。 However, in this case, it is necessary to install a resistor for current detection between the switching element (12a, 22a, 12c, 22c) and the power supply 11, 21, and even if the signal change is small, the resistor output itself has a high voltage. As a result, it becomes necessary to use electronic parts having a high withstand voltage as the electronic parts constituting the resonance current detection circuits 15 and 25 . For example, in the case where the contactless power transmission device according to the present embodiment is a device that transmits power for charging and discharging a battery of an electric vehicle, the power supply voltage value may be several hundred volts. Constructing the resonance current detection circuits 15 and 25 with electronic components that can withstand the high voltage leads to an increase in cost. Therefore, it is preferable that the resonance current detection circuits 15 and 25 are configured to detect the current flowing through the switching elements (12b, 22b, 12d, and 22d) on the ground 16 side in the full bridge circuits 12 and 22. FIG.

このように共振電流検出回路15、25により検出された共振電流値に基づいて、共振系13、23のコイルの共振電流の過大電流を検出し、過大電流の検出結果に基づいて駆動制御回路14、24がスイッチング回路を構成する12、22を構成する各スイッチング素子12a~12d、22a~22dの電源側(12aと12c、22aと22c)又はグランド側(12bと12d、22bと22d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。このように制御することにより、共振系による送電を停止させることが出来るため、送電の継続により共振系の共振電流が増加し、過大な電流が流れてコイルが破損してしまうのを防ぐことが出来る。一方で、共振状態は継続させることができるので送受電を効率よく再開させることが出来る。 Based on the resonance current values detected by the resonance current detection circuits 15 and 25 in this manner, excessive currents of the resonance currents of the coils of the resonance systems 13 and 23 are detected. , 24 constitute a switching circuit, whichever of the power supply side (12a and 12c, 22a and 22c) or the ground side (12b and 12d, 22b and 22d) of each of the switching elements 12a to 12d and 22a to 22d that constitute the switching circuit. Only one switching element can be controlled to be ON. By controlling in this way, it is possible to stop the power transmission by the resonance system, so it is possible to prevent the resonance current of the resonance system from increasing due to the continuation of power transmission, and the damage to the coil due to the flow of excessive current. I can. On the other hand, since the resonance state can be continued, power transmission/reception can be efficiently restarted.

尚、共振電流の検出は、共振系の途中に電流検出用の抵抗を挿入して検出する手段(検出IC)や、カレントトランスを設けて検出する手段がある。しかし、非接触電力伝送装置の伝送出力が大きくなるとブリッジ回路に電力を供給する電源の電圧が高くなり、検出ICの定格電圧以上となることがある。更に、カレントトラストは応答性が低いことが問題になる。フルブリッジ回路におけるグランド側に抵抗を配置する、もしくはフルブリッジ回路の電源側に抵抗を配置するというシンプルな構成で、且つ高速で精度の高い共振電流の電流値の検出が可能になり、低コスト化や高性能化の観点から好ましい。 The resonance current can be detected by inserting a current detection resistor in the middle of the resonance system (detection IC) or by providing a current transformer. However, when the transmission output of the contactless power transmission device increases, the voltage of the power supply that supplies power to the bridge circuit increases, and may exceed the rated voltage of the detection IC. Furthermore, current trust has a problem of low responsiveness. With a simple configuration of placing a resistor on the ground side of the full bridge circuit or placing a resistor on the power side of the full bridge circuit, it is possible to detect the current value of the resonant current at high speed and with high accuracy, resulting in low cost. It is preferable from the viewpoint of enhancement and performance improvement.

なお、例えば、高電圧側に共振電流検出回路15、25を動作させるための電源を別途設けるなどして、共振電流検出回路15、25を構成する電子部品の耐電圧を下げることもできるが、通常、駆動制御回路14、24は低電圧側に設置するため、電圧シフトや別電源の構成等を行う必要があり、コスト上昇や回路構成の複雑化に繋がってしまう。 For example, it is possible to lower the withstand voltage of the electronic components constituting the resonance current detection circuits 15 and 25 by separately providing a power supply for operating the resonance current detection circuits 15 and 25 on the high voltage side. Since the drive control circuits 14 and 24 are usually installed on the low voltage side, it is necessary to perform a voltage shift, configure a separate power supply, etc., which leads to an increase in cost and a complicated circuit configuration.

図3は、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置における電力の送受電の状態を示すイメージ図である。 FIG. 3 is an image diagram showing the state of power transmission and reception in the contactless power transmission device according to the present embodiment.

図3に示すように、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を、送電装置10、および、受電装置20として用いて電力を送受電する場合は、送電装置10におけるコイルに図中矢印31として示す方向に電流が流れると、コイルに生じた磁界が受電装置20のコイルと鎖交し、この磁界を打ち消すように受電装置20のコイルに起電力が発生して、図中矢印32に示す方向に電流が流れる。このように送電装置10と受電装置20とを同一構成とした場合、送電と受電とでは鎖交する磁力線の向きに対して起電力の方向が逆向きとなるが、送電装置10の送電共振系13の共振コイル13aと受電装置20の受電共振系23の共振コイル23aとが磁気的に結合することで、送電装置10から受電装置20への非接触での電力伝送33が実現する。 As shown in FIG. 3, when the contactless power transmission device according to the present embodiment is used as the power transmission device 10 and the power reception device 20 to transmit and receive power, the coils in the power transmission device 10 are indicated by arrows 31 in the figure. When a current flows in the indicated direction, the magnetic field generated in the coil interlinks with the coil of power receiving device 20, and an electromotive force is generated in the coil of power receiving device 20 so as to cancel this magnetic field, in the direction indicated by arrow 32 in the figure. current flows through When the power transmission device 10 and the power reception device 20 have the same configuration as described above, the direction of the electromotive force is opposite to the direction of the interlinking magnetic lines of force between power transmission and power reception. 13 and the resonance coil 23a of the power receiving resonance system 23 of the power receiving device 20 are magnetically coupled to realize contactless power transmission 33 from the power transmitting device 10 to the power receiving device 20 .

[送電装置の動作]
次に、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置について、送電装置として用いる場合の動作を具体的に説明する。
[Operation of power transmission device]
Next, the operation of the contactless power transmission device according to the present embodiment when used as a power transmission device will be specifically described.

図4は、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を送電装置として用いた場合の構成を示す回路構成図である。 FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a configuration when the contactless power transmission device according to this embodiment is used as a power transmission device.

図4に示す送電装置10の構成は、図1,および、図2で説明したものと同じであり、電源11と、4つのスイッチング素子(12a、12b、12c、12d)からなるフルブリッジ回路12と、送電共振系13を構成する共振コイル13aと共振コンデンサ13bと、フルブリッジ回路12の各スイッチング素子(12a、12b、12c、12d)の動作を制御する駆動制御回路14と、フルブリッジ回路を流れる電流から送電共振系13を流れる共振電流を検出する共振電流検出回路15とを備えている。 The configuration of the power transmission device 10 shown in FIG. 4 is the same as that described in FIGS. , a resonance coil 13a and a resonance capacitor 13b that constitute the power transmission resonance system 13, a drive control circuit 14 that controls the operation of each switching element (12a, 12b, 12c, 12d) of the full bridge circuit 12, and a full bridge circuit. and a resonance current detection circuit 15 for detecting a resonance current flowing through the power transmission resonance system 13 from the flowing current.

4つのスイッチング素子12a、12b、12c、12dはいずれもMOSFETで構成されていて、駆動制御回路14の4つの端子A、B、C、Dから印加される信号がHighの時に、導通して電流を流す。また、図4に図示するように、MOSFETが備えるボディダイオードが、グランド16から電源11の側に電流が流れる向きに配置されている。 The four switching elements 12a, 12b, 12c, and 12d are all composed of MOSFETs, and when the signals applied from the four terminals A, B, C, and D of the drive control circuit 14 are High, they are conductive and current flow. Also, as shown in FIG. 4, the body diode of the MOSFET is arranged in the direction in which the current flows from the ground 16 to the power supply 11 side.

図4で示す送電装置10では、共振電流検出回路15として、フルブリッジ回路12のグランド16側に配置された2つのスイッチング素子12b、12dを流れる電流を検出する2つの抵抗15a、15bに加えて、反転合成回路として抵抗15c、15d、15e、15gとアンプ15f、電源15hとを備えていて、スイッチング素子12bを流れる電流を反転してスイッチング素子12dを流れる電流と合成することで、共振電流の検出電圧が端子Mに出力される。 In the power transmission device 10 shown in FIG. 4, the resonance current detection circuit 15 includes two resistors 15a and 15b for detecting current flowing through the two switching elements 12b and 12d arranged on the ground 16 side of the full bridge circuit 12, as well as , resistors 15c, 15d, 15e, and 15g, an amplifier 15f, and a power supply 15h as an inversion synthesis circuit, and by inverting the current flowing through the switching element 12b and synthesizing it with the current flowing through the switching element 12d, the resonance current A detected voltage is output to the terminal M.

この端子Mに出力される電圧は、共振系13のコイルの共振電流を検出し電圧変換した検出電圧である。つまり、反転合成回路もコイルの共振電流検出回路であり、検出回路100の一例としてとして機能させることが可能である。端子Mに出力される共振検出値が過大であると検出されると、その検出結果に基づいて駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは12aと12c)又はグランド側(ここでは12bと12d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、過大な電流が流れてコイルが破損してしまうのを防ぐことが出来る。一方で、共振状態は継続させることができるので送受電を効率よく再開させることが出来る。 The voltage output to this terminal M is a detected voltage obtained by detecting and voltage-converting the resonance current of the coil of the resonance system 13 . In other words, the inversion synthesis circuit is also a coil resonance current detection circuit, and can function as an example of the detection circuit 100 . When it is detected that the resonance detection value output to the terminal M is excessive, the drive control circuit controls the power supply side (here, 12a and 12c) or the ground side of each switching element constituting the switching circuit based on the detection result. Control can be performed to turn on only one of the switching elements (12b and 12d here). As a result, it is possible to prevent the coil from being damaged due to excessive current flow. On the other hand, since the resonance state can be continued, power transmission/reception can be efficiently restarted.

共振系のコンデンサの電圧を検出する共振電圧検出回路を設けることが出来る。共振電圧検出回路は、検出回路100の一例として機能させることが可能である。共振電圧検出回路により検出された共振系のコンデンサの電圧が、過大電圧であると検出されると、その検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路を構成するスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは12aと12c)又はグランド側(ここでは12bと12d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、過大な電圧がかかってコイルが破損してしまうのを防ぐことが出来る。一方で、共振状態は継続させることができるので送受電を効率よく再開させることが出来る。共振電圧検出回路は、コンデンサの両端電圧を直接検出することでもよいが、共振電流から検出することも可能である。この場合、共振コンデンサの容量と共振電流からコンデンサに半周期分にわたってチャージされる電流量を求めて、コンデンサチャージされる最大電圧を検出し、検出電圧が閾値を超えたときに過大電圧であると検出する方法がある。 A resonance voltage detection circuit can be provided to detect the voltage of the capacitor in the resonance system. A resonance voltage detection circuit can function as an example of the detection circuit 100 . When the resonance system capacitor voltage detected by the resonance voltage detection circuit is detected to be an excessive voltage, the drive control circuit configures the switching circuit based on the detection result. can be controlled to turn ON only the switching elements on either the power supply side (here 12a and 12c) or the ground side (here 12b and 12d). As a result, it is possible to prevent the coil from being damaged by excessive voltage. On the other hand, since the resonance state can be continued, power transmission/reception can be efficiently restarted. The resonance voltage detection circuit may directly detect the voltage across the capacitor, but it is also possible to detect it from the resonance current. In this case, the amount of current that charges the capacitor over a half cycle is obtained from the capacity of the resonant capacitor and the resonant current, and the maximum voltage that charges the capacitor is detected. There is a way to detect it.

また、共振電流検出回路15として、2つのスイッチング素子12b、12dを流れる電流値は、共振系13のコイルの共振電流である。共振電流を2つの抵抗15a、15bで検出する。共振電流検出回路は、検出回路100の一例として機能させることが可能である。共振電流値が過大電流であると検出されると、その検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは12aと12c)又はグランド側(ここでは12bと12d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、過大な電流流れてコイルが破損してしまうのを防ぐことが出来る。一方で、共振状態は継続させることができるので送受電を効率よく再開させることが出来る。 Also, the current value flowing through the two switching elements 12 b and 12 d of the resonance current detection circuit 15 is the resonance current of the coil of the resonance system 13 . A resonance current is detected by two resistors 15a and 15b. A resonant current detection circuit can function as an example of the detection circuit 100 . When the resonance current value is detected as an excessive current, based on the detection result, the drive control circuit controls the power supply side (here 12a and 12c) or the ground side (here 12b) of each switching element constituting the switching circuit. and 12d) can be controlled to turn ON only the switching element. As a result, it is possible to prevent damage to the coil due to excessive current flow. On the other hand, since the resonance state can be continued, power transmission/reception can be efficiently restarted.

過大電流であると検出する方法としては、予め閾値を決めておき、検出電流値が閾値を超えたときに過大電流であると検出する方法がある。 As a method of detecting an excessive current, there is a method of determining a threshold in advance and detecting an excessive current when the detected current value exceeds the threshold.

また、図4で示す送電装置10では、電源11とグランド16との間にパスコンとなるコンデンサ17を配置しており、送電共振系13を流れる共振電流は、通常は、交流抵抗成分の小さなコンデンサ17を経由して流れる。さらに、図4で示す送電装置10では、フルブリッジ回路12とグランド16との間に電源11から流出する電流を抵抗による電圧降下で検出するための電流検出用の抵抗18が配置されている。 Further, in the power transmission device 10 shown in FIG. 4, a capacitor 17 serving as a bypass capacitor is arranged between the power supply 11 and the ground 16, and the resonance current flowing through the power transmission resonance system 13 is normally generated by a capacitor with a small AC resistance component. flows through 17. Further, in the power transmission device 10 shown in FIG. 4, a current detection resistor 18 is arranged between the full bridge circuit 12 and the ground 16 to detect the current flowing out from the power supply 11 by the voltage drop caused by the resistance.

電源11から流出する電流を検出する電流検出用抵抗18は、電流検出回路として機能する。電流検出回路は、検出回路100の一例として機能させることが可能である。電流検出回路により検出された電源からの電流値が過大電流であると検出されると、その検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは12aと12c)又はグランド側(ここでは12bと12d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、電源からの過大な電流が流れてコイルが破損してしまうのを防ぐことが出来る。一方で、共振状態は継続させることができるので送受電を効率よく再開させることが出来る。 A current detection resistor 18 that detects the current flowing out from the power supply 11 functions as a current detection circuit. A current detection circuit can function as an example of the detection circuit 100 . When the current value detected by the current detection circuit from the power supply is detected to be an excessive current, the drive control circuit detects the power supply side (here, 12a and 12c) or the ground side (here, 12b and 12d) can be controlled to turn ON only. As a result, it is possible to prevent the coil from being damaged due to excessive current from the power supply. On the other hand, since the resonance state can be continued, power transmission/reception can be efficiently restarted.

また、電源11の電圧を検出する電源電圧検出回路を電源電圧を測定できるように設けることが出来る。電源電圧検出回路は、検出回路100の一例として機能させることが可能である。電源電圧検出回路により検出され電源の電圧が、過小電圧であると検出されると、その検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは12aと12c)又はグランド側(ここでは12bと12d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、電源が所謂過放電となる状態を防止することが出来るので、安全な条件で電力伝送装置を使用することが出来る。一方で、共振状態は継続させることができるので送受電を効率よく再開させることが出来る。 Also, a power supply voltage detection circuit for detecting the voltage of the power supply 11 can be provided so as to measure the power supply voltage. The power supply voltage detection circuit can function as an example of the detection circuit 100 . When the voltage of the power supply detected by the power supply voltage detection circuit is detected to be an undervoltage, the drive control circuit controls the power supply side of each switching element (here, 12a and 12c) constituting the switching circuit based on the detection result. ) or on the ground side (here, 12b and 12d). As a result, the power supply can be prevented from being over-discharged, so that the power transmission device can be used under safe conditions. On the other hand, since the resonance state can be continued, power transmission/reception can be efficiently restarted.

コンデンサ17と抵抗18とを備えることで、共振電流以外に送電装置10に流れる電流に基づいて、電源11から出力される電力を検出することができる。このため、実際に伝送される送電電力を検出することができ、適宜駆動制御回路におけるスイッチング回路の動作制御に利用することか可能となる。 By providing the capacitor 17 and the resistor 18 , the power output from the power supply 11 can be detected based on the current flowing through the power transmission device 10 other than the resonance current. Therefore, it is possible to detect the power that is actually transmitted and use it for controlling the operation of the switching circuit in the drive control circuit.

なお、抵抗18は、電源11とフルブリッジ回路12との間に配置しても同様に送電電力を検出することができるが、高電圧系に配置することにより高い耐電圧が要求されることとなるため、図4に示したように、グランド側に配置することがより好ましい。また、パスコン17と、抵抗18とは本実施形態で説明する送電装置10において必須のものではない。 The resistor 18 can similarly detect transmitted power even if it is placed between the power supply 11 and the full bridge circuit 12, but placing it in a high voltage system requires a high withstand voltage. Therefore, it is more preferable to arrange it on the ground side as shown in FIG. Also, the bypass capacitor 17 and the resistor 18 are not essential in the power transmission device 10 described in this embodiment.

また、図面には不図示であるが、非接触電力伝送装置における破損を防止したい部品、例えば共振系のコイルや各種回路および電源について、温度検出回路による温度検出ができるようにすることが出来る。温度検出回路は、温度検出用サーミスタ等、公知の手段によって実現できる。温度検出回路は、検出回路100の一例として機能させることが可能である。温度検出回路により検出された温度が過大、又は過小と検出されると、その検出結果に基づいて駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは12aと12c)又はグランド側(ここでは12bと12d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、各種部品の破損を防止でき、また適切な温度範囲以外での送電を遮断することが出来る。一方で、共振状態は継続させることができるので送受電を効率よく再開させることが出来る。 Also, although not shown in the drawings, it is possible to enable the temperature detection circuit to detect the temperature of parts that should be prevented from being damaged in the contactless power transmission device, such as resonance system coils, various circuits, and power supplies. The temperature detection circuit can be realized by known means such as a temperature detection thermistor. A temperature detection circuit can function as an example of the detection circuit 100 . When the temperature detected by the temperature detection circuit is detected to be too high or too low, the drive control circuit controls the power supply side (here, 12a and 12c) or the ground side of each switching element constituting the switching circuit based on the detection result. Control can be performed to turn on only one of the switching elements (12b and 12d here). As a result, damage to various parts can be prevented, and power transmission can be cut off outside the appropriate temperature range. On the other hand, since the resonance state can be continued, power transmission/reception can be efficiently restarted.

温度の過大又は過小であると検出する方法としては、予め温度の上限値及び/又は下限値を決めておき、検出した温度が上限値及び/又は下限値の範囲内かどうかを検出する方法がある。 As a method of detecting whether the temperature is too high or too low, the upper limit and/or lower limit of the temperature are determined in advance, and a method of detecting whether the detected temperature is within the range of the upper limit and/or the lower limit is used. be.

上述の通り、所定条件の検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは12aと12c)又はグランド側(ここでは12bと12d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。当該制御は、共振状態を継続させることができるので送受電を効率よく再開させることが出来る利点があるが、当該制御の間も電力を消費する。そこで、所定期間継続しても送受電の再開が行われないときは、非接触電力伝送装置の電源をオフとすることが出来る。これにより、電力の消費を極力減らすことが可能になる。 As described above, based on the detection results of the predetermined conditions, the drive control circuit switches the switching elements on either the power supply side (here, 12a and 12c) or the ground side (here, 12b and 12d) of the switching elements that make up the switching circuit. Control can be performed to turn ON only the element. This control has the advantage that power transmission and reception can be efficiently resumed because the resonance state can be continued, but power is consumed even during this control. Therefore, when power transmission/reception is not resumed even after a predetermined period of time, the contactless power transmission device can be turned off. This makes it possible to reduce power consumption as much as possible.

図4では、以下で行う動作説明で使用するため、上述した端子A~D、端子Mの他に、フルブリッジ回路12の第1のスイッチング素子12aと第2のスイッチング素子12bとの中間部分に端子Eを、フルブリッジ回路12の第3のスイッチング素子12cと第4のスイッチング素子12dとの中間部分に端子Fを、送電共振系13の共振コイル13aと共振コンデンサ13bとの間に端子Gを、電流検出部15の第1の抵抗15aの電圧を示す端子Kと第2の抵抗15bの電圧を示す端子Lとを設けている。 In FIG. 4, in addition to the above-described terminals A to D and terminal M, the intermediate portion between the first switching element 12a and the second switching element 12b of the full bridge circuit 12 is used for the explanation of the operation below. A terminal E is connected between the third switching element 12c and the fourth switching element 12d of the full bridge circuit 12, and a terminal F is connected between the resonance coil 13a and the resonance capacitor 13b of the power transmission resonance system 13. , a terminal K indicating the voltage of the first resistor 15a of the current detection unit 15 and a terminal L indicating the voltage of the second resistor 15b are provided.

また、以下の説明では、図中矢印で示したように、電源側からグランド側に流れる方向を共振電流H、I、Jの正の方向として説明する。 Further, in the following description, as indicated by the arrows in the drawing, the direction of flow from the power supply side to the ground side is assumed to be the positive direction of the resonance currents H, I, and J. FIG.

なお、図4において、実施線または点線と矢印で示すa~dは、図6を用いて説明するPWM制御時にフルブリッジ回路12を流れる電流を示している。詳細は、図6の説明において説明する。 In FIG. 4, a to d indicated by an implementation line or a dotted line and arrows indicate currents flowing through the full bridge circuit 12 during PWM control, which will be described with reference to FIG. Details will be described in the description of FIG.

a.起動と共振電流の制御
図5は、本実施形態で説明する送電装置の電力伝送動作時における端子電圧波形と共振電流波形を示すタイミングチャートである。
a. Startup and Resonance Current Control FIG. 5 is a timing chart showing a terminal voltage waveform and a resonance current waveform during the power transmission operation of the power transmission device described in this embodiment.

図5において、横方向のマス目は動作のタイミングをラベル化して示すものである。また、縦方向のマス目は、印加される電圧においてはHigh(以下適宜「Hi」と表す)とLow(以下適宜「Lo」と表す)とのレベルを示し、共振電流や共振電圧ではその波形の高さ方向をラベル化して表したものである。なお、以下の説明に用いられる各タイミングチャートにおいても、図5と同様に、動作のタイミングと、印加電圧や共振電圧、共振電流の波形を示すこととする。 In FIG. 5, the horizontal squares indicate the timing of the motion by labeling. In addition, the grids in the vertical direction indicate High (hereinafter referred to as "Hi") and Low (hereinafter referred to as "Lo") levels of the applied voltage, and the waveforms of the resonance current and resonance voltage is labeled in the height direction. It should be noted that each timing chart used in the following description also shows the operation timing and the waveforms of the applied voltage, the resonance voltage, and the resonance current, as in FIG.

まず、a)起動タイミングで、駆動制御回路14がフルブリッジ回路12の第1のスイッチング素子12aと第4のスイッチング素子12dをON、第2のスイッチング素子12bと第3のスイッチング素子12cをOFFとして、端子電圧EをHi、端子電圧FをLoの状態とすると、送電共振系13を充電するように共振電流が流れ、共振コンデンサ13bが充電されると逆方向の電流が流れるため、共振電圧G、共振電流Iとして示す共振が始まる。 First, a) at the start timing, the drive control circuit 14 turns on the first switching element 12a and the fourth switching element 12d of the full bridge circuit 12, and turns off the second switching element 12b and the third switching element 12c. , when the terminal voltage E is set to Hi and the terminal voltage F is set to Lo, a resonance current flows so as to charge the power transmission resonance system 13, and when the resonance capacitor 13b is charged, a current flows in the opposite direction. , resonance current I begins.

本実施形態で説明する送電装置では、このときの共振タイミングに応じて、さらに、端子Eと端子Fに印加する電圧を制御する。 In the power transmission device described in this embodiment, the voltage applied to the terminal E and the terminal F is further controlled according to the resonance timing at this time.

具体的には、上記した起動を行った後に、図5中のb)駆動開始タイミング以降、共振電流Iの極性(+が正、すなわち図4に示す矢印Hの方向、-が負、矢印Hとは逆の方向)に応じて、駆動制御回路14から4つのスイッチング素子12a~12dに印加される電圧を制御し、共振電流Iの極性が「正」である場合には、フルブリッジ回路12の第1のスイッチング素子12aと第4のスイッチング素子12dをON、第2のスイッチング素子12bと第3のスイッチング素子12cをOFFとして、端子電圧EをHi、端子電圧FをLoとする。一方、共振電流Iの極性が「負」である場合には、フルブリッジ回路12の第2のスイッチング素子12bと第3のスイッチング素子12cをON、第1のスイッチング素子12aと第4のスイッチング素子12dをOFFとして、端子電圧EをLo、端子電圧FをHiとする。 Specifically, after the start-up described above, the polarity of the resonance current I (+ is positive, that is, the direction of arrow H shown in FIG. direction), the voltage applied from the drive control circuit 14 to the four switching elements 12a to 12d is controlled, and when the polarity of the resonance current I is "positive", the full bridge circuit 12 The first switching element 12a and the fourth switching element 12d are turned on, the second switching element 12b and the third switching element 12c are turned off, the terminal voltage E is set to Hi, and the terminal voltage F is set to Lo. On the other hand, when the polarity of the resonance current I is "negative", the second switching element 12b and the third switching element 12c of the full bridge circuit 12 are turned on, and the first switching element 12a and the fourth switching element are turned on. 12d is turned off, the terminal voltage E is set to Lo, and the terminal voltage F is set to Hi.

すなわち、図5における共振電流Iが0となる時点を検出して、そのタイミングで、駆動制御回路14の4つのゲートA~Dを制御し、共振電流Iが正の値から負の値となる時に端子電圧FをHi、端子電圧EをLo、q共振電流Iが負の値から正の値となる時に端子電圧EをHi、端子電圧FをLoとする駆動を開始する。 That is, the point in time when the resonance current I in FIG. 5 becomes 0 is detected, and at that timing, the four gates A to D of the drive control circuit 14 are controlled so that the resonance current I changes from a positive value to a negative value. When the resonance current I changes from a negative value to a positive value, the terminal voltage F is set to Hi and the terminal voltage F is set to Lo.

このようにすることで、例えば、図5中、b)駆動開始タイミングとして示している時点では、端子電圧Fを電源電圧、端子電圧Eをグランド電位とすることで、端子Fが電源電圧分だけ上昇し、これに応じて共振コンデンサ13bのもう一方の端子Gの電位が2Vから3Vに上昇する。このとき、共振コイル13aの端子E側がグランド電位固定されるため、共振コイル13aの両端電圧は図5中に破線矢印として示す3Vの電位差がかかる。この電位差にしたがって、共振コイル13aには共振電流Iで示すように電流が流れ始める。この電流は共振コンデンサ13bの両端電圧が0となるまで増加を続け、0となった時点で共振コイル13aに流れる電流は最大となる。その後、共振コイル13aに蓄えられた磁界のエネルギーにより今度は共振コンデンサ13bを充電するので、共振電流Iが0となるまで共振コンデンサ13bの電位は下がりつつけ、端子Gの電位がー3Vまで低下する。 By doing so, for example, at the timing shown as b) drive start timing in FIG. The potential of the other terminal G of the resonance capacitor 13b rises from 2V to 3V accordingly. At this time, since the terminal E side of the resonance coil 13a is fixed to the ground potential, the voltage across the resonance coil 13a has a potential difference of 3 V indicated by the dashed arrow in FIG. In accordance with this potential difference, a current as indicated by resonance current I begins to flow through the resonance coil 13a. This current continues to increase until the voltage across the resonance capacitor 13b becomes zero, at which point the current flowing through the resonance coil 13a reaches its maximum. After that, since the energy of the magnetic field stored in the resonance coil 13a charges the resonance capacitor 13b, the potential of the resonance capacitor 13b continues to drop until the resonance current I becomes 0, and the potential of the terminal G drops to -3V. .

この時点で端子Eを電源電圧に、端子Fをグランド電位にするように駆動制御回路14からのゲート信号を制御すると、端子Fの電圧が電源電圧の分である1Vだけ低下し、これが共振コンデンサ13bを通じて端子Gに表れるので、4Vの長さの破線矢印のような電位差が共振コイル13aに印加される。従って、先ほどと同様に共振電流が流れ始め共振電圧自体は増大していく。 At this point, when the gate signal from the drive control circuit 14 is controlled so that the terminal E is at the power supply voltage and the terminal F is at the ground potential, the voltage at the terminal F drops by 1 V, which is the power supply voltage, and this causes the resonance capacitor to 13b, a potential difference is applied to the resonance coil 13a as indicated by the dashed arrow with a length of 4V. Therefore, the resonance current begins to flow and the resonance voltage itself increases in the same way as before.

このような動作を継続し、送電共振系13に流れる共振電流Iを補う方向にフルブリッジ回路12から電流が流れこんで電力を送電共振系13に注入するため、送電共振系13での共振が増大していき、最終的には、コイルの抵抗等で消費される電力と注入される電力とが等しくなって共振が安定して継続される。上述したa)起動タイミングでの起動動作のように、端子電圧EをHiとするだけでは、送電共振系13に生じた共振は共振回路の抵抗成分によって次第に減衰してしまうが、駆動制御回路14でフルブリッジ回路12の各スイッチング素子12a~12dのON/OFFを制御することで、送電共振系13での共振が増大したままで維持できる。 Such an operation is continued, and a current flows from the full bridge circuit 12 in a direction to compensate for the resonance current I flowing in the power transmission resonance system 13, and power is injected into the power transmission resonance system 13. Therefore, resonance in the power transmission resonance system 13 As it increases, finally, the power consumed by the resistance of the coil and the like becomes equal to the power injected, and the resonance continues stably. Just by setting the terminal voltage E to Hi as in the above-described a) activation operation at the activation timing, the resonance generated in the power transmission resonance system 13 is gradually attenuated by the resistance component of the resonance circuit, but the drive control circuit 14 By controlling ON/OFF of each of the switching elements 12a to 12d of the full bridge circuit 12, the resonance in the power transmission resonance system 13 can be kept increased.

なお、本実施形態で説明する非接触電力伝送装置では、以上の動作は送受電共振系の総合的な共振特性のピーク点を保持するように駆動が開始され、その後発振が継続するので、いわゆる自励発振を行っている送電装置を構成する。 In the contactless power transmission device described in the present embodiment, the operation described above starts so as to maintain the peak point of the overall resonance characteristics of the power transmission/reception resonance system, and then oscillation continues. A power transmission device that performs self-excited oscillation is configured.

さらに詳細には、本実施形態の送電装置10において、送電共振系13での共振を維持するためにフルブリッジ回路12から送電共振系13に印加される電流は、送電共振系13を流れる共振電流Iに同期させて印加される。送電装置10と受電装置20とが電力伝送可能な状態で配置されていた場合には、送電共振系13での共振電流Iは、近接して配置されている受電装置20の受電共振系23と結合した状態での共振特性に応じて流れることになる。このため、本実施形態の送電装置10のように、起動タイミングで印加された電圧で励起された共振電流を測定し、この共振電流の極性の変化に応じて駆動制御回路14によってフルブリッジ回路13を制御して共振回路に印加された電流は、受電装置20の受電共振系23と結合した状態での共振特性に応じたものとなる。したがって、送電装置10と受電装置20との間隔や、送電装置10と受電装置20との間の異物の有無にかかわらず、本実施形態で示す送電装置10では、最適な状態で送電共振系13を共振させる自励発振を行うことができる。 More specifically, in the power transmission device 10 of the present embodiment, the current applied from the full bridge circuit 12 to the power transmission resonance system 13 in order to maintain resonance in the power transmission resonance system 13 is the resonance current flowing through the power transmission resonance system 13. applied in synchronism with I. When the power transmission device 10 and the power reception device 20 are arranged in a state in which power transmission is possible, the resonance current I in the power transmission resonance system 13 is It will flow according to the resonance characteristics in the coupled state. Therefore, as in the power transmission device 10 of the present embodiment, the resonance current excited by the voltage applied at the start timing is measured, and the drive control circuit 14 controls the full bridge circuit 13 according to the change in the polarity of the resonance current. is applied to the resonance circuit by controlling the current corresponding to the resonance characteristics of the power receiving device 20 coupled with the power receiving resonance system 23 . Therefore, regardless of the distance between the power transmission device 10 and the power reception device 20 and the presence or absence of a foreign object between the power transmission device 10 and the power reception device 20, the power transmission resonance system 13 of the power transmission device 10 shown in the present embodiment can be operated in an optimal state. can perform self-excited oscillation to resonate.

なお、本実施形態の送電装置10では、共振電流検出回路15によってフルブリッジ回路12を流れる電流から送電共振系13の共振電流を検出して、その極性に応じてフルブリッジ回路12のスイッチング素子を制御するため、例えば、送電装置10と受電装置20との間隔が変化した場合や、送電共振系13と受電共振系23との間に異物が入ってきた場合などでも、その時の送電共振系13と受電共振系23との結合状態に応じた送電共振系13への電流印加のタイミングを変化させることができる。この結果、送電共振系13と受電共振系23との状態から、共振特性を測定して、送電共振系13の共振コイル13aや共振コンデンサ13bの特性をあらかじめ設定する必要がなく、また、送電共振系13と受電共振系23との結合状態に対応させて共振系の回路特性を変化させるために、送電コイル13aや送電コンデンサ13bの回路特性を可変とする必要がない。この結果、本実施形態で説明する送電装置10では、送電共振系13の回路構成を簡素化でき、結果として送電装置10の小型化や低コスト化を実現することができる。 In the power transmission device 10 of the present embodiment, the resonance current of the power transmission resonance system 13 is detected from the current flowing through the full bridge circuit 12 by the resonance current detection circuit 15, and the switching elements of the full bridge circuit 12 are switched according to the polarity. For example, even if the distance between the power transmission device 10 and the power reception device 20 changes, or if a foreign object enters between the power transmission resonance system 13 and the power reception resonance system 23, the power transmission resonance system 13 at that time is controlled. The timing of current application to the power transmission resonance system 13 can be changed according to the coupling state between the power transmission resonance system 23 and the power reception resonance system 23 . As a result, it is not necessary to measure the resonance characteristics from the states of the power transmission resonance system 13 and the power reception resonance system 23 to set the characteristics of the resonance coil 13a and the resonance capacitor 13b of the power transmission resonance system 13 in advance. In order to change the circuit characteristics of the resonant system according to the coupling state between the system 13 and the power receiving resonant system 23, it is not necessary to change the circuit characteristics of the power transmitting coil 13a and the power transmitting capacitor 13b. As a result, in the power transmission device 10 described in this embodiment, the circuit configuration of the power transmission resonance system 13 can be simplified, and as a result, the size and cost of the power transmission device 10 can be reduced.

送電共振系13と受電共振系23とが磁気的に結合している状態において、例えば、受電装置20の負荷が低下した場合には、受電側の共振電圧が上昇し、結果として送電共振系13の共振電圧も上昇する。このように、共振電圧が上昇した状態で放置すると、さらに共振電圧が上昇し、共振系回路を構成する部品の耐電圧を超えてしまう事態が生じる場合がある。 In a state where the power transmitting resonance system 13 and the power receiving resonance system 23 are magnetically coupled, for example, when the load of the power receiving device 20 decreases, the resonance voltage on the power receiving side increases, and as a result, the power transmitting resonance system 13 resonance voltage also rises. In this way, if the resonance voltage is left in a raised state, the resonance voltage may further rise and exceed the withstand voltage of the parts constituting the resonance system circuit.

このため、本実施形態で示す送電装置10においては、送電共振系13の端子Gに現れる共振電圧を検出する、不図示の共振電圧検出回路を設け、その検出電圧が過大となった場合に、フルブリッジ回路12から送電共振系13に注入する電力の供給を休止したりあるいは、共振電流Iとは逆方向の電流を流すようにしたりして、共振電圧を低下させることができる。 For this reason, in the power transmission device 10 shown in the present embodiment, a resonance voltage detection circuit (not shown) that detects the resonance voltage appearing at the terminal G of the power transmission resonance system 13 is provided. The resonance voltage can be lowered by suspending the supply of power to be injected from the full bridge circuit 12 to the power transmission resonance system 13, or by causing a current to flow in the direction opposite to the resonance current I.

例えば、共振電流Iの極性が負、すなわち、共振電流Iが端子Fから端子Eに向かって流れているタイミングで、端子電圧Eがグランド電位(便宜上「負」と称する)、端子電圧Fが電源電圧(便宜上「正」と称する)となるように、フルブリッジ回路12のスイッチング素子12bと12cとがONとなり、スイッチング素子12aと12dとがOFFとなるように制御する。また、共振電流Iの極性が正、すなわち、共振電流Iが端子Fから端子Eに向かって流れているタイミングで、端子電圧Eが正、端子電圧Fが負となるように、フルブリッジ回路12のスイッチング素子12aと12eとがONとなり、スイッチング素子12bと12cとがOFFとなるように制御する。 For example, the polarity of the resonance current I is negative, that is, at the timing when the resonance current I flows from the terminal F to the terminal E, the terminal voltage E is the ground potential (for convenience, referred to as "negative"), and the terminal voltage F is the power supply voltage. Control is performed so that the switching elements 12b and 12c of the full bridge circuit 12 are turned on and the switching elements 12a and 12d are turned off so as to obtain a voltage (referred to as "positive" for convenience). Further, the polarity of the resonance current I is positive, that is, at the timing when the resonance current I flows from the terminal F to the terminal E, the terminal voltage E is positive and the terminal voltage F is negative. The switching elements 12a and 12e are turned on, and the switching elements 12b and 12c are turned off.

このように駆動制御回路を動作させることで、送電共振系13には共振方向とは逆方向の電流が印加されることとなり、共振電圧と共振電流とを減少させる作用が働く。 By operating the drive control circuit in this manner, a current in the direction opposite to the resonance direction is applied to the power transmission resonance system 13, and the action of reducing the resonance voltage and the resonance current works.

このため、本実施形態にかかる送電装置10では、共振電流検出回路15において検出されたフルブリッジ回路12に流れる共振電流に基づいて、駆動制御回路14でフルブリッジ回路12のスイッチング素子(12a~12d)のON/OFFを制御することで、共振電圧が過大となることによって共振回路を構成する回路が耐電圧を超えて破損してしまう事態を効果的に回避することができる。 Therefore, in the power transmitting device 10 according to the present embodiment, based on the resonance current flowing through the full bridge circuit 12 detected by the resonance current detection circuit 15, the drive control circuit 14 detects the switching elements (12a to 12d) of the full bridge circuit 12. ), it is possible to effectively avoid a situation in which the circuit constituting the resonance circuit exceeds the withstand voltage and is damaged due to an excessive resonance voltage.

なお、送電装置10において、共振電圧と共振電流が増大したことに対応して、駆動制御回路14による共振電圧を低減する動作が行われている状態において、受電装置20における負荷が増大して、共振電圧の値が小さくなった場合には、共振電流検出回路15でこれを検出して、上述の自励発振時のように、フルブリッジ回路12から送電共振系13に流れる電流を増大させる方向の動作制御を行う。このように制御することで、送電共振系13に印加される共振電圧の大きさを所定の電圧値に維持することができる。 Note that in a state in which the drive control circuit 14 is performing an operation to reduce the resonance voltage in response to the increase in the resonance voltage and the resonance current in the power transmission device 10, the load on the power reception device 20 increases, When the value of the resonance voltage becomes small, this is detected by the resonance current detection circuit 15, and the current flowing from the full bridge circuit 12 to the power transmission resonance system 13 is increased as in the above-described self-oscillation. to control the operation of By controlling in this way, the magnitude of the resonance voltage applied to the power transmission resonance system 13 can be maintained at a predetermined voltage value.

b.PWM制御
次に、本実施形態で説明する送電回路における、電力制御や省電力のための動作について説明する。
b. PWM Control Next, operations for power control and power saving in the power transmission circuit described in this embodiment will be described.

図6は、本実施形態にかかる送電装置において、フルブリッジ回路のスイッチング素子に印加する電圧幅を制御するPWM制御を説明するための図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining PWM control for controlling the voltage width applied to the switching elements of the full bridge circuit in the power transmission device according to this embodiment.

図6では、駆動制御回路14のA、B、C、D4つの端子電圧それぞれのHiとLoの状態、また、共振電流検出回路15の第1の抵抗15aを流れる電流Iと、第2の抵抗15bを流れる電流J、さらには、反転合成回路において作成される検出電流Iの反転信号と、これに検出電流Jとを合成した反転合成端子Mでの電圧波形も併せて表示している。 FIG. 6 shows the Hi and Lo states of the four terminal voltages A, B, C, and D of the drive control circuit 14, the current I flowing through the first resistor 15a of the resonance current detection circuit 15, and the second resistor Also shown are the current J flowing through 15b, the inverted signal of the detected current I generated in the inverted synthesis circuit, and the voltage waveform at the inverted synthesized terminal M obtained by synthesizing the detected current J with this signal.

図6において、図中左側の部分では、送電共振系13での共振電流を維持する方向にフルブリッジ回路を動作させる前述の自励発振動作が行われている。 In FIG. 6 , in the left part of the drawing, the self-excited oscillation operation described above is performed to operate the full bridge circuit in the direction to maintain the resonance current in the power transmission resonance system 13 .

このようにして、自励発振動作によって送電共振系13が安定して動作している状態において、駆動制御回路14からフルブリッジ回路12の4つのスイッチング素子12a~12dに印加される電圧の印加時間を変更するPWM制御を行う。 In this way, the application time of the voltage applied from the drive control circuit 14 to the four switching elements 12a to 12d of the full bridge circuit 12 in a state in which the power transmission resonance system 13 is stably operated by the self-oscillation operation. PWM control is performed to change the

なお、PWM制御時の共振電流の流れを説明するために、図4に、電流の流れる方向を符号a~dとして示した。図4に示した符号aから符号dにおいては、矢印Hと同一方向に共振電流が流れる場合の電流の向きを塗りつぶした矢印で、反対方向の共振電流の場合を塗りつぶさない矢印で示している。また、スイッチング素子がONの状態にある場合の電流の流路を実線で、OFFの状態での経路を破線で示すことにより、共振電流の向きとスイッチング素子の状態を同時に表示できるようにしている。 In order to explain the flow of the resonance current during PWM control, the directions of current flow are indicated by symbols a to d in FIG. In symbols a to d shown in FIG. 4, the direction of the resonance current flowing in the same direction as the arrow H is indicated by solid arrows, and the direction of the resonance current in the opposite direction is indicated by non-filled arrows. In addition, the direction of the resonance current and the state of the switching element can be displayed at the same time by showing the path of the current when the switching element is in the ON state with a solid line and the path when the switching element is in the OFF state with a broken line. .

したがって、スイッチング素子がOFFの状態での送電共振系13で共振した正方向の電流は、符号bとして表しており、スイッチング素子12cとスイッチング素子12bとのボディダイオードを通じて流れる。また、第1のスイッチング素子12aと第4のスイッチング素子12dをOFF、第2のスイッチング素子12bと第3のスイッチング素子12cをONとした状態で、送電共振系13で共振した逆方向電流は、符号cで示した経路と向きに流れる。 Therefore, the forward current resonating in the power transmission resonance system 13 in the OFF state of the switching element is represented by symbol b, and flows through the body diode of the switching elements 12c and 12b. Further, in a state where the first switching element 12a and the fourth switching element 12d are turned off and the second switching element 12b and the third switching element 12c are turned on, the reverse current resonating in the power transmission resonance system 13 is It flows in the path and direction indicated by symbol c.

図6では、一例として、各スイッチング素子のゲートに印加されるHi電圧のパルス幅を1/2にするPWM制御を行った状態を示す。なお、図6では、ゲートAからゲートDの各端子に印加する電圧がPWM制御によって減少していることが明確になるように、PWM制御されていない状態の電圧印加期間を点線で示している。 FIG. 6 shows, as an example, a state in which PWM control is performed to halve the pulse width of the Hi voltage applied to the gate of each switching element. In FIG. 6, the dotted line indicates the voltage application period when PWM control is not performed so that the voltage applied to each terminal from gate A to gate D is decreased by PWM control. .

図6中、a)PWM制御として示しているタイミング以降で、PWM制御によりスイッチング素子aとスイッチング素子dへの印加電圧がHiからLoになり、これに伴って端子電圧EがPWM開始前のHi状態からLo状態へ、端子電圧FがLo状態からHi状態へと変化する。なお、このとき、端子電圧EがLo状態よりさらに低い電圧に、端子電圧がHi電圧よりもさらに高い電圧になっているのは、スイッチング素子として用いているMOSFETの寄生ダイオードの両端電圧分が重畳することが原因である。 In FIG. 6, after the timing shown as a) PWM control, the voltage applied to the switching element a and the switching element d changes from Hi to Lo due to PWM control. state to Lo state, and the terminal voltage F changes from Lo state to Hi state. At this time, the reason why the terminal voltage E is lower than the Lo state and higher than the Hi voltage is that the voltage across the parasitic diode of the MOSFET used as the switching element is superimposed. It is caused by

スイッチング素子に印加する動作電圧をPWM制御することによって生じる端子電圧Eと端子電圧Fの挙動は、共振電流が逆極性のスイッチング素子12bと12cとがON状態における場合も逆方向ではあるが同様に生じる。 The behavior of the terminal voltage E and the terminal voltage F generated by PWM-controlling the operating voltage applied to the switching element is the same, albeit in the opposite direction, when the switching elements 12b and 12c having opposite polarities of the resonance current are in the ON state. occur.

このように、フルブリッジ回路を構成する各スイッチング素子に印加する駆動電圧をPWM制御した場合、フルブリッジ回路12を構成するスイッチング素子のうち、図中左側に示したスイッチング素子の直列接続体の下段部のスイッチング素子を流れる共振電流Iと、図中右側に示した第2の直列接続体の下段部のスイッチング素子を流れる共振電流Jとは、スイッチング素子をPWM制御して動作させることで、Hi状態とLo状態の切り替え時に大きく変動する。しかし、本実施形態の送電装置では、反転合成回路において、共振電流Iと共振電流Jとを反転合成して端子電圧Mを得ているため、図6に示すように、PWM制御を行っていない場合と同様に共振電流を把握することができる。 In this way, when the drive voltage applied to each switching element forming the full bridge circuit is PWM-controlled, among the switching elements forming the full bridge circuit 12, the lower stage of the series connection of the switching elements shown on the left side of the figure The resonance current I flowing through the switching element in the lower part of the second series connection shown on the right side of the figure and the resonance current J flowing through the switching element in the lower part of the second series connection shown on the right side of the figure can be generated by operating the switching elements under PWM control. It fluctuates greatly when switching between the state and the Lo state. However, in the power transmitting device of the present embodiment, the terminal voltage M is obtained by inverting and synthesizing the resonance current I and the resonance current J in the inversion synthesizing circuit. Therefore, as shown in FIG. 6, PWM control is not performed. As in the case, the resonance current can be grasped.

このため、送電装置と受電装置との間で電力の伝送が行われている状態で、常に磁気結合している状態の共振電流を把握でき、前述の自励発振制御や共振電圧を低減する制御を行うことができる。 For this reason, while power is being transmitted between the power transmission device and the power reception device, it is possible to grasp the resonance current in the state of magnetic coupling at all times, and control the self-excited oscillation control and the control to reduce the resonance voltage described above. It can be performed.

PWM制御を行うことで、送電装置における送電電力を低減することができるため、低消費電力での非接触電力伝送が実現できる。また、PWM制御を行うことで、駆動制御回路でのロジック変更によって共振電圧の大きさを調整できるため、従来の非接触電力伝送装置で用いられていたDC/DCコンバータによりフルブリッジ回路に印加する電圧自体を変更する、PAM(Pulse Amplitude Modulation)制御を用いる必要がなくなり、送電装置の小型化と低コスト化を実現することができる。 By performing PWM control, it is possible to reduce the power transmitted by the power transmitting device, so that non-contact power transmission with low power consumption can be realized. In addition, by performing PWM control, it is possible to adjust the magnitude of the resonance voltage by changing the logic in the drive control circuit. It is no longer necessary to use PAM (Pulse Amplitude Modulation) control for changing the voltage itself, and it is possible to reduce the size and cost of the power transmission device.

c.送電休止(遮断)と回収動作
図7は、本実施形態にかかる送電装置において、送電を休止(遮断)する動作を行う際の電流の流れを説明するための送電装置の回路構成図である。
c. Power Transmission Suspension (Interruption) and Recovery Operation FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the power transmission device according to the present embodiment for explaining current flow when power transmission is suspended (interrupted).

図8は、本実施形態にかかる送電装置で、共振電流の極性に応じて送電を休止(遮断)する動作を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of suspending (cutting off) power transmission according to the polarity of the resonance current in the power transmission device according to this embodiment.

前述した自励発振動作、PWM制御動作によって、送電装置から受電装置へと電力を伝送している状態において、いったん送電を休止(遮断)する場合には、図8のタイミングチャートでb)休止(遮断)追加タイミングとして示したように、駆動制御回路14における、ゲート端子Bとゲート端子DとをHi、ゲート端子Aとゲート端子CとをLoとする動作制御を行い、フルブリッジ回路12においてグランド16側に配置されたスイッチング素子12bとスイッチング素子12dとをON、電源11側に配置されたスイッチング素子12aとスイッチング素子12cとがOFFとなるように制御する。 In the state where power is being transmitted from the power transmitting device to the power receiving device by the self-excited oscillation operation and the PWM control operation described above, when power transmission is temporarily suspended (cut off), b) Pause ( Shutdown) As shown as additional timing, the drive control circuit 14 is controlled to set the gate terminals B and D to Hi and the gate terminals A and C to Lo, and the full bridge circuit 12 is grounded. The switching element 12b and the switching element 12d arranged on the 16 side are controlled to be ON, and the switching element 12a and the switching element 12c arranged on the power supply 11 side are controlled to be OFF.

このようにすることで、図7に、矢印aと矢印cとして示したような、フルブリッジ回路12のグランド側の素子と送電共振系との間でのみ共振電流Hが流れる状態となる。本実施形態の送電装置では、共振電流検出回路15でフルブリッジ回路12のグランド側の2つの素子を流れる電流Iと電流Jとを把握する構成としているため、図7に示す矢印aと矢印cの共振電流を図8に示す共振電流I、共振電流Jとして把握することができる。 By doing so, the resonance current H flows only between the elements on the ground side of the full bridge circuit 12 and the transmission resonance system, as indicated by arrows a and c in FIG. 7 . In the power transmission device of the present embodiment, the resonance current detection circuit 15 detects the current I and the current J flowing through the two elements on the ground side of the full bridge circuit 12. Therefore, arrows a and c shown in FIG. can be grasped as a resonance current I and a resonance current J shown in FIG.

このとき、本実施形態にかかる送電装置10では、第1の抵抗15aを流れる電流Iを反転させて第2の抵抗15bを流れる電流Jと合成しているため、図8に示すように、端子Mでの電圧値は、自励発振制御やPWM制御を行っていた時の電圧値の2倍とはなるものの、その位相、すなわち共振電流が0となるタイミングは同じである。このため、休止(遮断)状態から送電を再開する場合において、共振電流検出回路15で検出された共振電流のタイミングに応じてフルブリッジ回路12の各スイッチング素子のON/OFF制御を、休止(遮断)状態となる前の動作タイミングと同じタイミングで直ちに再開することができる。 At this time, in the power transmission device 10 according to the present embodiment, the current I flowing through the first resistor 15a is reversed and combined with the current J flowing through the second resistor 15b. Although the voltage value at M is twice the voltage value during self-oscillation control or PWM control, the phase, that is, the timing at which the resonance current becomes 0, is the same. Therefore, when resuming power transmission from a pause (shutdown) state, ON/OFF control of each switching element of the full bridge circuit 12 is paused (shutdown) in accordance with the timing of the resonance current detected by the resonance current detection circuit 15. ) can be immediately resumed at the same timing as the operation timing before entering the state.

なお、本実施形態の送電装置では、共振電流検出回路などの耐電圧を低く抑えるためにフルブリッジ回路を構成するグランド側のスイッチング素子を流れる電流を検出する構成としているが、前述したように、フルブリッジ回路を構成する電源側のスイッチング素子を流れる電流値を共振電流検出回路で検出する構成とすることも可能である。このように、共振電流検出回路を、フルブリッジ回路の電源側のスイッチング素子(A、C)を流れる電流を検出する構成とした場合には、送電休止(遮断)動作を行う場合には、駆動制御回路の端子Aと端子CとをHi、端子Bと端子DとをLoとして、送電共振系の共振電流Hがフルブリッジ回路12の電源側を流れるように制御する。このようにすることで、休止(遮断)状態における共振電流波形の把握を継続でき、休止(遮断)状態から直ちに送電状態へと復帰することができる。 In the power transmission device of the present embodiment, the current flowing through the switching elements on the ground side of the full bridge circuit is detected in order to keep the withstand voltage of the resonance current detection circuit low. It is also possible to employ a configuration in which a resonance current detection circuit detects the current value flowing through the switching elements on the power supply side that constitute the full bridge circuit. In this way, when the resonance current detection circuit is configured to detect the current flowing through the switching elements (A, C) on the power supply side of the full bridge circuit, when power transmission is suspended (cut off), the drive With the terminals A and C of the control circuit set to Hi and the terminals B and D of the control circuit set to Lo, the resonance current H of the power transmission resonance system is controlled to flow through the power supply side of the full bridge circuit 12 . By doing so, it is possible to continue to grasp the resonance current waveform in the rest (interruption) state, and to immediately return to the power transmission state from the rest (interruption) state.

図9に、本実施形態にかかる送電装置において、休止(遮断)状態に入った後に、送電共振系に残留した電力を回収する受電モードでの動作をする場合のタイミングチャートを示す。 FIG. 9 shows a timing chart when the power transmission device according to the present embodiment operates in a power reception mode in which power remaining in the power transmission resonance system is recovered after entering a rest (shutdown) state.

前述したように、本実施形態で説明する送電装置10では、電源11に二次電池が使用される場合があり、この場合に、送電装置10からの送電が停止した後に、送電共振系13に残っていた電力が回収できれば、その分電源11としての二次電池の電力を回復することができる。 As described above, the power transmission device 10 described in this embodiment may use a secondary battery as the power source 11. In this case, after the power transmission from the power transmission device 10 is stopped, the power transmission resonance system 13 If the remaining power can be recovered, the power of the secondary battery as the power source 11 can be recovered accordingly.

図9に示したように、休止状態ではフルブリッジ回路12においてグランド側の2つのスイッチング素子12bと12dのみをON状態とするように端子電圧BとDをHi、端子電圧AとCとをLoとしていたが、その後、共振電流が「正」の時に、端子電圧BとCをHi、端子電圧AとDとをLo、共振電流が「負」の時に、端子電圧AとDをHi、端子電圧BとCとをLoに制御することで、送電状態とは逆の位相でフルブリッジ回路12に電流が流れるため、受電モードでの動作が行われる。 As shown in FIG. 9, in the resting state, in the full bridge circuit 12, the terminal voltages B and D are set to Hi, and the terminal voltages A and C are set to Lo so that only the two switching elements 12b and 12d on the ground side are turned on. After that, when the resonance current is positive, the terminal voltages B and C are set to Hi, and the terminal voltages A and D are set to Lo. When the resonance current is negative, the terminal voltages A and D are set to Hi, and the terminal By controlling the voltages B and C to Lo, a current flows through the full bridge circuit 12 in a phase opposite to that in the power transmission state, so operation in the power reception mode is performed.

本実施形態にかかる送電装置では、フルブリッジ回路の2つのグランド側のスイッチング素子に流れる電流を反転合成して共振電流検出回路の出力となるため、図9に示すように、受電モードの場合でも、共振電圧の検出波形は、送電モードや休止(遮断)モードの場合と同じである。このため、本実施形態にかかる送電装置では、送電モード、休止(遮断)モード、受電モードのモード間の切り替えを円滑に行うことができる。 In the power transmission device according to the present embodiment, the currents flowing through the two ground-side switching elements of the full bridge circuit are inverted and combined to form the output of the resonance current detection circuit. , the detected waveform of the resonance voltage is the same as in the power transmission mode and the pause (shutdown) mode. Therefore, in the power transmission device according to this embodiment, it is possible to smoothly switch among the power transmission mode, the pause (shutdown) mode, and the power reception mode.

なお、この受電モードにおける、共振電流の位相に対する駆動制御回路14からのフルブリッジ回路12の各スイッチング素子への動作パルスの制御を送電モードから反転させた状態は、後述する受電装置20でのフルブリッジ回路22の受電動作時の制御と同じとなる。 In this power reception mode, the state in which the control of the operation pulse to each switching element of the full bridge circuit 12 from the drive control circuit 14 with respect to the phase of the resonance current is reversed from the power transmission mode is the state in which the power reception device 20 described later is in full operation. The control is the same as that of the bridge circuit 22 during the power receiving operation.

このように、本実施形態で説明した送電装置では、フルブリッジ回路の2つのグランド側のスイッチング素子の電流を検出して、検出された電流の位相に応じてフルブリッジ回路の各スイッチング素子のON/OFFタイミングを切り替える。このようにすることで、受電装置と磁気結合している状態の共振波形に合わせて、送電装置におけるフルブリッジ回路の各スイッチング素子のONとOFFとを制御できるため、送電コイルと受電コイルとの間の距離の変化や異物の有無などによる共振電流波形の変動に自動的に追従して、送電ロスの少ない電力伝送をすることができる。 As described above, in the power transmission device described in this embodiment, the currents of the two ground-side switching elements of the full bridge circuit are detected, and each switching element of the full bridge circuit is turned on according to the phase of the detected current. /OFF timing is switched. By doing so, it is possible to control ON and OFF of each switching element of the full bridge circuit in the power transmission device according to the resonance waveform in the state of being magnetically coupled with the power reception device. It is possible to transmit power with little power transmission loss by automatically following changes in the resonance current waveform due to changes in the distance between them and the presence or absence of foreign objects.

また、受電共振系と磁気結合している状態の送電共振系の共振電圧の大きさを把握できることから、共振電圧が過大となる前に共振電力を低減することができ、例えば、受電装置側で負荷の低減などが生じた場合でも、送電共振系の回路が耐電圧を超えた過大な電圧によって破損することを効果的に防止することができる。 In addition, since the magnitude of the resonance voltage of the power transmission resonance system that is magnetically coupled to the power reception resonance system can be grasped, the resonance power can be reduced before the resonance voltage becomes excessive. Even when the load is reduced, it is possible to effectively prevent the circuit of the power transmission resonance system from being damaged by an excessive voltage exceeding the withstand voltage.

また、共振電流検出回路によって、フルブリッジ回路のグランド側のスイッチング素子を流れる電流をそれぞれ検出することで、送電電力を低下させるPWM制御や休止(遮断)モードでの制御、受電モードでの制御を、連続した同じ位相の共振電圧波形に基づいて行うことができる構成を低コストで実現することができる。 In addition, by detecting the current flowing through each of the switching elements on the ground side of the full-bridge circuit using a resonant current detection circuit, PWM control that reduces the transmitted power, control in rest (shutdown) mode, and control in power reception mode can be performed. , a configuration that can be performed based on continuous, same-phase resonance voltage waveforms can be realized at low cost.

[受電装置の動作]
次に、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置について、受電装置として用いる場合の動作を具体的に説明する。
[Operation of power receiving device]
Next, the operation of the contactless power transmission device according to the present embodiment when used as a power receiving device will be specifically described.

図10は、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置を受電装置として用いた場合の構成を示す回路構成図である。 FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing a configuration when the contactless power transmission device according to this embodiment is used as a power receiving device.

本実施形態で説明する非接触電力伝送装置では、図1、図2に示したように、同じ構成の装置を送電装置としても受電装置としても使用することができる。図10では、図2において説明した受電装置の各構成の名称と符号とをそのまま用いて説明するが、実際に受電装置20を構成する回路部品は、駆動制御回路のロジック部分以外、図4で示した送電装置の構成と同じである。言い換えれば、駆動制御回路のロジック部分に、送電装置のものと受電装置のものとの双方を備えこれを適宜切り替えることで、一つの非接触電力伝送装置を送電装置としても、受電装置としても使用することができる。 In the contactless power transmission device described in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a device having the same configuration can be used as both a power transmission device and a power reception device. FIG. 10 will be described using the names and symbols of the components of the power receiving device described in FIG. The configuration is the same as that of the shown power transmission device. In other words, the logic portion of the drive control circuit is provided with both the power transmitting device and the power receiving device, and by appropriately switching between them, one contactless power transmission device can be used as both a power transmitting device and a power receiving device. can do.

図10に示す、本実施形態にかかる受電装置20の構成は、図1、および、図2で説明したものと同じであり、電源21と、4つのスイッチング素子(22a、22b、22c、22d)からなるフルブリッジ回路22と、受電共振系23を構成する共振コイル23aと共振コンデンサ23bと、フルブリッジ回路22の各スイッチング素子(22a、22b、22c、22d)の動作を制御する駆動制御回路24と、フルブリッジ回路を流れる電流から受電共振系23を流れる共振電流を検出する共振電流検出回路25とを備えている。 The configuration of the power receiving device 20 according to the present embodiment shown in FIG. 10 is the same as that described with reference to FIGS. a full bridge circuit 22, a resonance coil 23a and a resonance capacitor 23b that form a power receiving resonance system 23, and a drive control circuit 24 that controls the operation of each switching element (22a, 22b, 22c, 22d) of the full bridge circuit 22. and a resonance current detection circuit 25 for detecting a resonance current flowing through the power receiving resonance system 23 from the current flowing through the full bridge circuit.

4つのスイッチング素子22a~22dがいずれもMOSFETで構成されていること、駆動制御回路24の4つの端子A~Dから印加される信号がHighの時に、スイッチング素子が導通すること、図10に示すように、グランド26から電源21の側に電流が流れる向きにMOSFETのボディダイオードが配置されていることも図4の送電装置と同様である。さらに、共振電流検出回路25の構成も送電装置10の共振電流検出回路15と同じであり、フルブリッジ回路22のグランド26側に配置された2つのスイッチング素子22b、22dを流れる電流を検出する2つの抵抗25a、25bと反転合成回路を備えていて、反転合成された共振電流波形から共振電圧が端子Mに出力される。 FIG. 10 shows that the four switching elements 22a to 22d are all composed of MOSFETs, and that the switching elements are conductive when the signals applied from the four terminals A to D of the drive control circuit 24 are High. 4, the body diode of the MOSFET is arranged in the direction in which the current flows from the ground 26 to the power supply 21 side. Furthermore, the configuration of the resonance current detection circuit 25 is the same as that of the resonance current detection circuit 15 of the power transmission device 10, and detects the current flowing through the two switching elements 22b and 22d arranged on the ground 26 side of the full bridge circuit 22. It is equipped with two resistors 25a and 25b and an inverse synthesizing circuit, and a resonant voltage is output to the terminal M from the inversely synthesizing resonant current waveform.

この端子Mに出力される電圧は、共振系23のコイルの共振電流の検出電圧である。つまり、反転合成回路がコイルの共振電流検出回路であり、検出回路200の一例としてとして機能させることが可能である。端子Mに出力される共振電流値が過大電流であると検出されると、その検出結果に基づいて駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは22aと22c)又はグランド側(ここでは22bと22d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、過大な電流が流れてコイルが破損してしまうのを防ぐことが出来る。 The voltage output to this terminal M is the detection voltage of the resonance current of the coil of the resonance system 23 . In other words, the inversion synthesis circuit is a coil resonance current detection circuit, and can function as an example of the detection circuit 200 . When it is detected that the resonance current value output to the terminal M is an excessive current, the drive control circuit controls the power supply side (here, 22a and 22c) of each switching element constituting the switching circuit or the ground based on the detection result. It is possible to perform control to turn on only one of the switching elements on either side (here, 22b and 22d). As a result, it is possible to prevent the coil from being damaged due to excessive current flow.

過大電圧であると検出する方法としては、予め閾値を決めておき、検出電圧が閾値を超えたときに過大電圧であると検出する方法がある。 As a method of detecting an excessive voltage, there is a method of determining a threshold in advance and detecting an excessive voltage when the detected voltage exceeds the threshold.

また、共振電流検出回路25として、2つのスイッチング素子22b、22dを流れる電流値は、共振系23のコイルの共振電流である。共振電流を2つの抵抗25a、25bで検出する。共振電流検出回路は、検出回路200の一例として機能させることが可能である。共振電流値が過大電流であると検出されると、その検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは22aと22c)又はグランド側(ここでは22bと22d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、過大な電流流れてコイルが破損してしまうのを防ぐことが出来る。 Also, the current value flowing through the two switching elements 22 b and 22 d of the resonance current detection circuit 25 is the resonance current of the coil of the resonance system 23 . A resonance current is detected by two resistors 25a and 25b. A resonant current detection circuit can function as an example of the detection circuit 200 . When the resonance current value is detected as an excessive current, based on the detection result, the drive control circuit controls the power supply side (here, 22a and 22c) or the ground side (here, 22b) of each switching element that constitutes the switching circuit. and 22d) can be controlled to turn on only one of the switching elements. As a result, it is possible to prevent damage to the coil due to excessive current flow.

また、共振系のコンデンサの電圧を検出する共振電圧検出回路を設けることが出来る。共振電圧検出回路は、検出回路200の一例として機能させることが可能である。共振電圧検出回路により検出された共振系のコンデンサの電圧が、過大電圧であると検出されると、その検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路を構成するスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは22aと22c)又はグランド側(ここでは22bと22d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、過大な電圧がかかってコイルが破損してしまうのを防ぐことが出来る。共振電圧検出回路は、コンデンサの両端電圧を直接検出することでもよいが、共振電流から検出することも可能である。この場合、共振コンデンサの容量と共振電流からコンデンサに半周期分にわたってチャージされる電流量を求めて、コンデンサチャージされる最大電圧を検出し、検出電圧が閾値を超えたときに過大電圧であると検出する方法がある。 Also, a resonance voltage detection circuit for detecting the voltage of the capacitor in the resonance system can be provided. A resonance voltage detection circuit can function as an example of the detection circuit 200 . When the resonance system capacitor voltage detected by the resonance voltage detection circuit is detected to be an excessive voltage, the drive control circuit configures the switching circuit based on the detection result. can be controlled to turn ON only switching elements on either the power supply side (here, 22a and 22c) or the ground side (here, 22b and 22d). As a result, it is possible to prevent the coil from being damaged by excessive voltage. The resonance voltage detection circuit may directly detect the voltage across the capacitor, but it is also possible to detect it from the resonance current. In this case, the amount of current that charges the capacitor over a half cycle is obtained from the capacity of the resonant capacitor and the resonant current, and the maximum voltage that charges the capacitor is detected. There is a way to detect it.

なお、図10で示すように、受電装置でも電源21とグランド26との間にパスコンとなるコンデンサ27を配置しており、受電共振系23を流れる共振電流は、通常は、交流抵抗成分の小さなコンデンサ27を経由して流れる。また、上述した送電装置10と同様に、フルブリッジ回路22とグランド26との間に電源21に流入する電流を抵抗による電圧降下で検出するための電流検出用の抵抗28が配置されていて、共振電流以外に受電装置20に流れる電流に基づいて、電源21から出力される電力を検出することができ、例えば電源21として用いられる二次電池に充電された電力や、負荷回路で消費された電力を検出することができる。なお、送電装置10と同様に、抵抗28は、電源21とフルブリッジ回路22との間に配置してもよく、また、パスコン27と、抵抗28とは本実施形態で説明する受電装置20において必須のものではない。 As shown in FIG. 10, the power receiving device also has a bypass capacitor 27 between the power supply 21 and the ground 26, and the resonance current flowing through the power receiving resonance system 23 normally has a small AC resistance component. It flows through capacitor 27 . Further, as in the power transmission device 10 described above, a current detection resistor 28 is arranged between the full bridge circuit 22 and the ground 26 to detect the current flowing into the power supply 21 by the voltage drop caused by the resistance. The power output from the power source 21 can be detected based on the current flowing through the power receiving device 20 other than the resonance current. Power can be detected. Note that the resistor 28 may be arranged between the power supply 21 and the full bridge circuit 22 in the same manner as in the power transmitting device 10, and the bypass capacitor 27 and the resistor 28 may be provided in the power receiving device 20 described in this embodiment. It's not mandatory.

電源21に流入する電流を検出する電流検出用抵抗28は、電流検出回路として機能させることが出来る。そして、電流検出回路は、検出回路200の一例として機能させることが可能である。電流検出回路により検出された電源への電流値が過大電流であると検出されると、その検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは22aと22c)又はグランド側(ここでは22bと22d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、電源へ過大な電流が流れてることを防ぐことが出来るので、安全な条件で電力伝送装置を使用することが出来る。
これらは電源が単純に二次電池とした場合には、これらの過大電流は過充電電流に相当し、送電側の場合では過放電電流に相当するので、これらを防止することは、二次電池に対する発熱、発火、寿命等の点から重要である。
A current detection resistor 28 that detects the current flowing into the power supply 21 can function as a current detection circuit. The current detection circuit can function as an example of the detection circuit 200 . When the current detection circuit detects that the current value to the power supply is excessive, based on the detection result, the drive control circuit detects the power supply side of each switching element that constitutes the switching circuit (here, 22a and 22c) or the ground side (here, 22b and 22d) can be controlled to turn ON only. As a result, it is possible to prevent excessive current from flowing to the power supply, so that the power transmission device can be used under safe conditions.
If the power source is simply a secondary battery, these excessive currents correspond to overcharge currents, and in the case of the power transmission side, they correspond to overdischarge currents. It is important from the viewpoint of heat generation, ignition, life, etc.

また、電源21の電圧を検出する電源電圧検出回路を電源電圧を測定できるように設けることが出来る。電源電圧検出回路は、検出回路200の一例として機能させることが可能である。電源電圧検出回路により検出され電源の電圧が、過大電圧であると検出されると、その検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは22aと22c)又はグランド側(ここでは22bと22d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、電源へ過大な電圧がかかる所謂過充電となる状態を防止することが出来るので、安全な条件で電力伝送装置を使用することが出来る。 Also, a power supply voltage detection circuit for detecting the voltage of the power supply 21 can be provided so as to measure the power supply voltage. The power supply voltage detection circuit can function as an example of the detection circuit 200 . When the voltage of the power supply detected by the power supply voltage detection circuit is detected to be an excessive voltage, based on the detection result, the drive control circuit detects the power supply side (here, 22a) of each switching element that constitutes the switching circuit switching circuit. and 22c) or the ground side (here, 22b and 22d) can be controlled to turn ON only. As a result, it is possible to prevent a so-called overcharge state in which an excessive voltage is applied to the power supply, so that the power transmission device can be used under safe conditions.

更に、図面には不図示であるが、非接触電力伝送装置における破損を防止したい部品、例えば共振系のコイルや各種回路および電源について、温度検出回路による温度検出ができるようにすることが出来る。温度検出回路は、温度検出用サーミスタ等、公知の手段によって実現できる。温度検出回路は、検出回路200の一例として機能させることが可能である。温度検出回路により検出された温度が過大、又は過小と検出されると、その検出結果に基づいて駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは22aと22c)又はグランド側(ここでは22bと22d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。これにより、各種部品の破損を防止でき、また適切な温度範囲以外での送電を遮断することが出来る。 Furthermore, although not shown in the drawing, it is possible to enable temperature detection by a temperature detection circuit for parts to be prevented from being damaged in the non-contact power transmission device, such as resonance system coils, various circuits, and power supplies. The temperature detection circuit can be realized by known means such as a temperature detection thermistor. A temperature detection circuit can function as an example of the detection circuit 200 . When the temperature detected by the temperature detection circuit is detected to be too high or too low, the drive control circuit controls the power supply side (here, 22a and 22c) or the ground side of each switching element constituting the switching circuit based on the detection result. Only one of the switching elements (22b and 22d here) can be controlled to be ON. As a result, damage to various parts can be prevented, and power transmission can be cut off outside the appropriate temperature range.

温度の過大又は過小であると検出する方法としては、予め温度の上限値及び/又は下限値を決めておき、検出した温度が上限値及び/又は下限値の範囲内かどうかを検出する方法がある。 As a method of detecting whether the temperature is too high or too low, the upper limit and/or lower limit of the temperature are determined in advance, and a method of detecting whether the detected temperature is within the range of the upper limit and/or the lower limit is used. be.

上述の通り、所定条件の検出結果に基づいて、駆動制御回路がスイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側(ここでは22aと22c)又はグランド側(ここでは22bと22d)のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行うことが出来る。一方、当該制御は共振状態は継続させることができるので送受電を効率よく再開させることが出来る利点があるが、当該制御の間も電力を消費する。そこで、所定期間継続しても送受電の再開が行われないときは、非接触電力伝送装置の電源をオフとすることが出来る。これにより、電力の消費を極力減らすことが可能になる。 As described above, based on the detection result of a predetermined condition, the drive control circuit switches either the power supply side (here, 22a and 22c) or the ground side (here, 22b and 22d) of each switching element that constitutes the switching circuit. Control can be performed to turn ON only the element. On the other hand, this control has the advantage that power transmission and reception can be resumed efficiently because the resonance state can be continued, but power is consumed even during this control. Therefore, when power transmission/reception is not resumed even after a predetermined period of time, the contactless power transmission device can be turned off. This makes it possible to reduce power consumption as much as possible.

なお、以下で行う動作説明で使用するため、上述した端子A~D、端子Mの他に、端子E、端子F、端子G、端子Kと端子Lとを、送電装置と同様に設ける。また、共振コイル23aに流れる共振電流が矢印Hの方向の場合や、電流I、電流Jが電源側からグランド側に流れる方向を共振電流H、I、Jの正の方向として説明する。 In addition to the above-described terminals A to D and M, terminals E, F, G, K, and L are provided in the same manner as in the power transmission device for use in the description of operations below. Also, the case where the resonance current flowing through the resonance coil 23a is in the direction of the arrow H, and the direction in which the current I and the current J flow from the power supply side to the ground side will be described as the positive direction of the resonance currents H, I, and J. FIG.

さらに、図10には、受電共振系23で受電された受電電流を整流回路として機能するフルブリッジ回路22で整流する際の電流の流れを符号a~dとして示す。図10に示す受電装置10で流れる電流a~dは、送電装置を流れる電流として図4に示した電流a~dの電流方向とスイッチング素子の状態とに対応させて示している。すなわち、共振コイル23aに矢印Hの方向に電流が流れる場合は塗りつぶした矢印で、逆方向に流れる場合は塗りつぶさない矢印で示し、さらに、各スイッチング素子がすべてOFFの場合の電流の経路を破線で、スイッチング素子を駆動している場合の電流の経路を実線で示す。 Further, in FIG. 10, reference characters a to d indicate the flow of current when the power receiving current received by the power receiving resonance system 23 is rectified by the full bridge circuit 22 functioning as a rectifying circuit. Currents a to d flowing in the power receiving device 10 shown in FIG. 10 are shown as currents flowing in the power transmitting device in association with the current directions of the currents a to d shown in FIG. 4 and the states of the switching elements. That is, a filled arrow indicates a current flowing through the resonance coil 23a in the direction of arrow H, a solid arrow indicates a current flowing in the opposite direction, and a dashed line indicates a current path when all switching elements are off. , the current path when driving the switching element is shown by a solid line.

受電装置20ではスイッチング素子22a~22dのボディダイオードを利用して検波している為、電流aとして示した経路は、送電装置10のものとは異なっている。 Since the power receiving device 20 uses the body diodes of the switching elements 22 a to 22 d for detection, the path shown as the current a is different from that of the power transmitting device 10 .

a.同期整流制御動作
図11は、本実施形態で説明する受電装置の電力伝送動作時における端子電圧波形と共振電流波形を示す図である。
a. Synchronous Rectification Control Operation FIG. 11 is a diagram showing a terminal voltage waveform and a resonance current waveform during power transmission operation of the power receiving device described in this embodiment.

図11に示すように、受電装置20においては、送電装置10から電力伝送が開始される状態で、フルブリッジ回路22を構成する4つのスイッチング素子の動作電圧はすべてLoとなっている。 As shown in FIG. 11, in the power receiving device 20, the operating voltages of the four switching elements forming the full bridge circuit 22 are all Lo when power transmission from the power transmitting device 10 is started.

このとき、端子Eと端子Fには、共振電圧波形、共振電流波形の位相に応じてHiとLoとが変化する電圧が印加される。この共振電圧波形には、一例として端子E電圧に符号b)、符号e)として示されるように、スイッチング素子22a~22dそれぞれのボディダイオード分の電圧降下が重畳される。 At this time, to the terminals E and F, a voltage is applied that changes between Hi and Lo according to the phases of the resonance voltage waveform and the resonance current waveform. A voltage drop corresponding to the body diode of each of the switching elements 22a to 22d is superimposed on the resonance voltage waveform, as indicated by symbols b) and e) in the terminal E voltage, for example.

これに対し、図11においてa)同期整流追加タイミングとして記載しているように、共振電流波形が「負」の時に、駆動制御回路24の端子Aと端子DとをHi、端子Bと端子CとをLoと制御することで、ボディダイオードを通らずにスイッチング素子本体を電流が流れるようになって、端子Eと端子Fとで検出する電圧波形からボディダイオード分の電圧降下によって生じていた波形上の膨らみがなくなって(図中、c、f)、図中d、gとして示すように矩形状のきれいな整流波形が得られる。 On the other hand, when the resonance current waveform is "negative", as described as a) synchronous rectification addition timing in FIG. is controlled to Lo, the current flows through the main body of the switching element without passing through the body diode. The upper bulge disappears (c and f in the figure), and a clear rectangular rectified waveform is obtained as indicated by d and g in the figure.

このように、本実施形態にかかる受電装置20において、受電共振系23に流れる共振電流の位相に同期して整流回路として機能するフルブリッジ回路22のスイッチング素子を動作させることで、ボディダイオードによる電圧降下分がなくなって、より高い効率で共振電圧を直流電圧に整流することができる。 As described above, in the power receiving device 20 according to the present embodiment, by operating the switching elements of the full bridge circuit 22 functioning as a rectifying circuit in synchronization with the phase of the resonance current flowing in the power receiving resonance system 23, the voltage generated by the body diode is With no drop, the resonance voltage can be rectified to a DC voltage with higher efficiency.

なお、図11に示すように、反転合成回路で検出される反転合成後の端子Mの電圧波形は、図6に示した送電装置10の反転合成回路の端子Mの電圧波形と同じ位相の波形となる。ここで、図6と図11とを比較すると、送電装置10のフルブリッジ回路12と、受電装置20のフルブリッジ回路22のそれぞれのスイッチング素子(12a~12d、22a~22d)に印加される駆動電圧は、位相が180度ずれた反転した状態の位相となっていることがわかる。このように、本実施形態にかかる非接触電力伝送装置では、送電装置と受電装置とにおいて、両者の共振系が結合して生じる共振波形に対して、逆の極性でフルブリッジ回路を構成する4つのスイッチング素子のHi/Loを切り替えることで、より高い効率での電力伝送ができることがわかる。 As shown in FIG. 11, the voltage waveform of the terminal M after the inversion synthesis detected by the inversion synthesis circuit has the same phase as the voltage waveform of the terminal M of the inversion synthesis circuit of the power transmission device 10 shown in FIG. becomes. Here, comparing FIG. 6 and FIG. 11, the drive applied to the switching elements (12a to 12d, 22a to 22d) of the full bridge circuit 12 of the power transmitting device 10 and the full bridge circuit 22 of the power receiving device 20 It can be seen that the voltage has an inverted phase with a phase shift of 180 degrees. As described above, in the contactless power transmission device according to the present embodiment, in the power transmitting device and the power receiving device, the full bridge circuit is configured with opposite polarities with respect to the resonance waveform generated by the coupling of the resonance systems of the two. It can be seen that by switching Hi/Lo of the two switching elements, power transmission can be performed with higher efficiency.

b.整流休止時の動作と送電動作
図12は、本実施形態にかかる受電装置において、送電装置から送電された電力の整流動作を休止する電流の流れを説明するための受電装置の回路構成図である。
b. Rectification Suspended Operation and Power Transmission Operation FIG. 12 is a circuit configuration diagram of the power receiving device according to the present embodiment for explaining the flow of current that suspends the rectification operation of power transmitted from the power transmitting device. .

図13は、本実施形態にかかる受電装置で、受電共振系で受電した電流の整流を休止する動作を説明するためのタイミングチャートである。 FIG. 13 is a timing chart for explaining the operation of stopping the rectification of the current received by the power receiving resonance system in the power receiving device according to the present embodiment.

例えば受電装置20の電源21が二次電池であって、受電共振系13で受け取った電力を用いて二次電池を充電する場合において、二次電池の充電容量が増大して受電共振系23から取り出す電力が小さくなってくると、受電共振系23の共振コイル23aや共振コンデンサ23bの共振電圧が上昇する。この場合、受電共振系23から電源21側への整流を休止させる必要がある。 For example, when the power source 21 of the power receiving device 20 is a secondary battery and the power received by the power receiving resonance system 13 is used to charge the secondary battery, the charging capacity of the secondary battery increases and the power receiving resonance system 23 As the power to be taken out becomes smaller, the resonance voltage of the resonance coil 23a and the resonance capacitor 23b of the power receiving resonance system 23 increases. In this case, it is necessary to suspend the rectification from the power receiving resonance system 23 to the power supply 21 side.

このような場合には、図13に示すように、駆動制御回路24によってゲート端子Bとゲート端子DとをHi、ゲート端子Aとゲート端子CとをLoとする動作制御を行い、フルブリッジ回路22においてグランド26側に配置されたスイッチング素子bとスイッチング素子dとをON、電源21側に配置されたスイッチング素子aとスイッチング素子cとがOFFとなるように制御する。 In such a case, as shown in FIG. 13, the drive control circuit 24 controls the operation so that the gate terminals B and D are set to Hi and the gate terminals A and C are set to Lo. In 22, the switching element b and the switching element d arranged on the ground 26 side are controlled to be ON, and the switching element a and the switching element c arranged on the power supply 21 side are controlled to be OFF.

このようにすることで、図12に、矢印aと矢印cとして示したような、フルブリッジ回路22のグランド側の素子と受電共振系23との間でのみ共振電流Hが流れる状態となる。本実施形態の送受装置では、共振電流検出回路25でフルブリッジ回路22のグランド側の2つの素子を流れる電流Iと電流Jとを把握する構成としているため、図12に示す矢印aと矢印cの共振電流を、図13に示す共振電流I、共振電流Jとして把握することができる。 By doing so, the resonance current H flows only between the ground-side elements of the full bridge circuit 22 and the power receiving resonance system 23, as indicated by arrows a and c in FIG. In the transmitting/receiving apparatus of this embodiment, the resonance current detection circuit 25 detects the current I and the current J flowing through the two elements on the ground side of the full bridge circuit 22. Therefore, arrows a and c shown in FIG. can be grasped as a resonance current I and a resonance current J shown in FIG.

このとき、本実施形態にかかる受電装置20では、第1の抵抗25aを流れる電流Iを反転させて第2の抵抗25bを流れる電流Jと合成しているため、図13に示すように、端子Mでの電圧値は、通常の受電や同期整流を行っていた時の電圧値の2倍となるものの、その位相、すなわち共振電流が0となるタイミングは同じである。このため、休止(遮断)状態から受電を再開する場合において、共振電流検出回路25で検出された共振電流のタイミングに応じてフルブリッジ回路22の各スイッチング素子のON/OFF制御を、休止(遮断)状態となる前の動作タイミングで直ちに再開することができる。 At this time, in the power receiving device 20 according to the present embodiment, the current I flowing through the first resistor 25a is inverted and combined with the current J flowing through the second resistor 25b. Although the voltage value at M is double the voltage value during normal power reception or synchronous rectification, the phase, that is, the timing at which the resonance current becomes 0, is the same. Therefore, when power reception is resumed from a pause (shutdown) state, ON/OFF control of each switching element of the full bridge circuit 22 is paused (shutdown) in accordance with the timing of the resonance current detected by the resonance current detection circuit 25 . ) can be immediately resumed at the operation timing before the state.

なお、フルブリッジ回路を構成する電源側のスイッチング素子を流れる電流値を検出回路で検出する構成としている場合には、駆動制御回路の端子Aと端子CとをHi、端子Bと端子DとをLoとして、受電共振系の共振電流Hがフルブリッジ回路22の電源側を流れるように制御することで、休止(遮断)状態における共振電流波形を継続して把握でき、休止(遮断)状態から直ちに受電状態へと復帰することができることは、前述の送電装置の場合と同様である。 In the case where the current value flowing through the switching element on the power supply side constituting the full bridge circuit is detected by the detection circuit, the terminals A and C of the drive control circuit are set to Hi, and the terminals B and D are set to Hi. By controlling the resonance current H of the power receiving resonance system to flow through the power supply side of the full bridge circuit 22 as Lo, the resonance current waveform in the resting (cutting off) state can be continuously grasped, and immediately from the resting (cutting off) state. The ability to return to the power receiving state is the same as in the case of the power transmission device described above.

図14に、本実施形態にかかる受電装置において、休止(遮断)状態に入った後に、受電共振系に残留した電力を送電装置側へと送電する送電モードでの動作をする場合のタイミングチャートを示す。 FIG. 14 is a timing chart when the power receiving device according to the present embodiment operates in a power transmission mode in which power remaining in the power receiving resonance system is transmitted to the power transmission device side after entering the sleep (shutdown) state. show.

前述したように、本実施形態で説明する送電装置では、電源11に二次電池が使用される場合があり、この場合に、送電装置からの送電が停止した後に、受電装置の受電共振系に残っていた電力を送電装置へと送電することで、送電装置の電源11を構成する二次電池の電力を回復することができる。 As described above, the power transmitting device described in this embodiment may use a secondary battery for the power source 11. In this case, after power transmission from the power transmitting device stops, the power receiving resonance system of the power receiving device By transmitting the remaining power to the power transmission device, the power of the secondary battery that constitutes the power source 11 of the power transmission device can be recovered.

図14に示したように、休止(遮断)状態ではフルブリッジ回路12においてグランド26側の2つのスイッチング素子12bと12dのみをON状態とするように端子電圧BとDをHi、端子電圧AとCとをLoとしていたが、その後、共振電流が「正」の時に、端子電圧AとDをHi、端子電圧BとCとをLo、共振電流が「負」の時に、端子電圧BとCをHi、端子電圧AとDとをLoに制御することで、受電装置を送電装置として動作させて、受電装置側から送電装置側への電力の伝送を行うことができる。 As shown in FIG. 14, in the resting (shutdown) state, the terminal voltages B and D are set to Hi and the terminal voltage A is set to ON so that only the two switching elements 12b and 12d on the side of the ground 26 are turned on in the full bridge circuit 12. After that, when the resonance current is "positive", the terminal voltages A and D are set to Hi, the terminal voltages B and C are set to Lo, and when the resonance current is "negative", the terminal voltages B and C is set to Hi, and the terminal voltages A and D are set to Lo, the power receiving device can be operated as a power transmitting device, and power can be transmitted from the power receiving device side to the power transmitting device side.

図9を用いて説明した送電装置の場合と同様に、本実施形態にかかる受電装置では、フルブリッジ回路の下段の2つのスイッチング素子に流れる電流を反転合成して共振電流検出回路の出力としているため、図14に示すように、受電装置における送電モードの場合でも、共振電圧の検出波形は、受電モードでの同期整流動作時や休止(遮断)モードの場合と同じである。このため、本実施形態にかかる受電装置では、受電モード、休止(遮断)モード、送電モードのモード間の切り替えを円滑に行うことができる。 As in the case of the power transmitting device described with reference to FIG. 9, in the power receiving device according to the present embodiment, the currents flowing through the two switching elements in the lower stage of the full bridge circuit are inversely combined to produce the output of the resonance current detection circuit. Therefore, as shown in FIG. 14, even in the power transmission mode of the power receiving device, the detected waveform of the resonance voltage is the same as in the synchronous rectification operation in the power reception mode or in the pause (shutdown) mode. Therefore, in the power receiving device according to the present embodiment, it is possible to smoothly switch among the power receiving mode, the pause (shutdown) mode, and the power transmission mode.

なお、この受電装置における送電モードでの駆動制御回路24からのフルブリッジ回路22の各スイッチング素子への動作電圧パルスの制御状態は、前述した送電装置10でのフルブリッジ回路12の動作制御と同じとなる。 The control state of the operating voltage pulse from the drive control circuit 24 to each switching element of the full bridge circuit 22 in the power transmission mode in this power receiving device is the same as the operation control of the full bridge circuit 12 in the power transmitting device 10 described above. becomes.

このように、本実施形態で説明した受電装置では、送電装置として用いられる際に送電共振系への電流の流れを制御するフルブリッジ回路の各スイッチング素子が有するボディダイオードを用いて、受電共振系の受電電流を全波整流して直流電流に変換することができる。 As described above, in the power receiving device described in this embodiment, when used as a power transmitting device, the body diodes of the switching elements of the full bridge circuit that control the current flow to the power transmitting resonant system are used to control the power receiving resonant system. can be converted into direct current by full-wave rectification.

さらに、受電共振系の共振電流の位相に応じてフルブリッジ回路を構成するスイッチング素子のON/OFFを制御することで、スイッチング素子のボディダイオード分による電圧降下を回避できる同期整流を行うことができ、高い受電効率での受電を実現することができる。 Furthermore, by controlling the ON/OFF of the switching elements that make up the full bridge circuit according to the phase of the resonance current of the power receiving resonance system, it is possible to perform synchronous rectification that can avoid voltage drops due to the body diodes of the switching elements. , it is possible to achieve power reception with high power reception efficiency.

また、共振電流検出回路によって、フルブリッジ回路のスイッチング素子のグランド側の2つのスイッチング素子を流れる電流をそれぞれ検出することで、受電動作を休止(遮断)させる休止(遮断)モードでの制御、受電装置から送電装置側へと電力を伝送する送電モードでの制御を、連続した同じ位相の共振電圧波形に基づいて制御する構成を、低コストで実現することができる。 In addition, by detecting the current flowing through the two switching elements on the ground side of the switching element of the full-bridge circuit by the resonance current detection circuit, control in the pause (shutdown) mode that suspends (shuts off) the power receiving operation. A configuration in which control in a power transmission mode in which power is transmitted from a device to the power transmission device side is controlled based on a continuous resonance voltage waveform of the same phase can be realized at low cost.

[双方向送受電装置としての利用]
以上説明したように、本実施形態で説明した非接触電力伝送装置は、同じ構成の装置を送電装置としても受電装置としても使用することができるので、一対の装置間での双方向の非接触電力伝送を行うことができる。
[Use as a two-way power transmission/reception device]
As described above, in the contactless power transmission device described in this embodiment, a device having the same configuration can be used as both a power transmitting device and a power receiving device. Power transmission can be performed.

例えば、図15に示すように、2つの非接触電力伝送装置41と42とを用いて、家庭に備えられた、例えば太陽光パネル45によって発電された電力を貯める蓄電池43から電気自動車に搭載された二次電池44に電力を伝送することができる。一方、例えば地震などの災害時に電力会社からの送電が停止した場合には、自動車に搭載された二次電池44を充電した方向とは反対に、装置42から装置41側へと電力を伝送して、太陽光パネル45から供給される電力と併せて、自動車の二次電池44に蓄えられていた電力を、家庭内の電気機器を動作させる電源として活用することができる。 For example, as shown in FIG. 15, two contactless power transmission devices 41 and 42 are used to connect a storage battery 43 that stores power generated by a solar panel 45 installed in a home, for example, to an electric vehicle. Electric power can be transmitted to the secondary battery 44 . On the other hand, when power transmission from the electric power company is stopped due to a disaster such as an earthquake, power is transmitted from the device 42 to the device 41 in the opposite direction to the charging direction of the secondary battery 44 mounted on the vehicle. Therefore, the electric power stored in the secondary battery 44 of the automobile can be utilized as a power source for operating electric devices in the home together with the electric power supplied from the solar panel 45 .

また、2つの非接触電力装置間での電力の伝送ではなく、3つ、またはそれ以上の非接触電力伝送装置の間での電力伝送を用いる形態としても、本実施形態で説明した非接触電力伝送装置を利用することができる。例えば、潜水艦やヘリコプターなどに搭載される電力伝送装置として本願で開示する非接触電力伝送装置を採用することで、基地では、他の非接触電力伝送装置から電力を受け取る受電装置として動作させ、その後、海底や山頂などの到達することが困難な場所にある機器の動作電源に接続された受電装置に電力を伝送する送電装置として活用することができる。 In addition, the contactless power transmission described in the present embodiment can also be performed as a form using power transmission between three or more contactless power transmission devices instead of transmitting power between two contactless power devices. Transmission equipment is available. For example, by adopting the contactless power transmission device disclosed in the present application as a power transmission device mounted on a submarine, a helicopter, etc., the base operates as a power receiving device that receives power from another contactless power transmission device, and then , can be used as a power transmission device that transmits power to a power receiving device connected to the operating power source of equipment in hard-to-reach places such as the seabed or mountain tops.

なお、上記の実施形態では、本願で開示する非接触電力伝送装置について、送電装置として用いられる場合と、受電装置として用いられる場合がある双方向の非接触電力伝送装置として説明した。 In the above embodiments, the contactless power transmission device disclosed in the present application has been described as a bidirectional contactless power transmission device that may be used as a power transmitting device and as a power receiving device.

しかし、本実施形態で説明した、電源と、フルブリッジ回路と、共振系と、駆動制御回路と、共振電流検出回路とを備えた構成は、それぞれ、送電装置単独として、また、受電装置単独としての様々な動作制御を行うことができるという格別な作用効果を奏するものである。 However, the configuration including the power supply, the full bridge circuit, the resonance system, the drive control circuit, and the resonance current detection circuit described in the present embodiment can be used as a power transmitting device alone and a power receiving device alone. It is possible to perform various operational controls of the above.

このため、本願で開示する非接触電力伝送装置は、双方向に電力を伝送できる電力伝送装置としてのみではなく、送電のみを行う送電装置として、または、受電のみを行う受電装置として、それぞれ好適に使用することができる。 Therefore, the contactless power transmission device disclosed in the present application is suitable not only as a power transmission device capable of bidirectionally transmitting power, but also as a power transmission device that only transmits power, or as a power reception device that only receives power. can be used.

また、上記実施形態では、送電装置として、自励発振制御、共振電流を増減させる制御、PWM制御、休止(遮断)制御、回復制御という駆動制御回路によって行われるすべての動作制御が行われるものを例示したが、本願で開示する非接触電力伝送装置を送電装置として用いる場合に、これらすべての制御を行うものとする必要は無い。上述した各種の制御の内の、一部のみの動作を行う送電装置として実現できることは言うまでも無い。 Further, in the above embodiment, the power transmission device performs all the operation controls performed by the drive control circuit, including self-oscillation control, control for increasing or decreasing resonance current, PWM control, pause (shutoff) control, and recovery control. Although exemplified, when the contactless power transmission device disclosed in the present application is used as a power transmission device, it is not necessary to perform all of these controls. Needless to say, it can be realized as a power transmission device that performs only part of the various controls described above.

同様に、本願で開示する非接触電力伝送装置を受電装置として用いる場合にも、上述した、同期整流制御、休止(遮断)制御、受電装置からの送信制御のすべての動作制御が行われるものには限られず、これらの動作制御の内の一部のみの動作を行う受電装置として実現することができる。 Similarly, when the contactless power transmission device disclosed in the present application is used as a power receiving device, all of the above-described synchronous rectification control, pause (shutdown) control, and transmission control from the power receiving device are performed. is not limited, and it can be realized as a power receiving device that performs only a part of these operation controls.

なお、上記実施形態では、スイッチング回路の例としてMOSFETをスイッチング素子として用いたフルブリッジ回路を例示して説明を行った。スイッチング回路としては、上述のMOSFETの他にも、他のトランジスタ素子やIGBTなど、従来電源回路のスイッチング素子として使用されている各種の素子を用いることができる。 In the above embodiments, the full bridge circuit using MOSFETs as switching elements has been exemplified and explained as an example of the switching circuit. As the switching circuit, various elements conventionally used as switching elements in power supply circuits, such as other transistor elements and IGBTs, can be used in addition to the MOSFET described above.

なお、本願で開示する非接触電力伝送装置では、受電装置として受電電流を整流する必要があるため、MOSFETのようなボディダイオードを有している素子を用いることが好ましい。例えば、IGBTなどのように、ボディダイオードを備えていないスイッチング素子を用いる場合には、スイッチング素子に並列に、グランド側から電源側への方向にのみ電流を流すようにダイオードを追加配置する。また、MOSFETをスイッチング素子として用いる場合を含めて、ボディダイオードの抵抗成分が大きい場合には、より抵抗成分の小さなダイオードをスイッチング素子に並列に接続することが、装置の低消費電力化を図る上で好ましい。 In the contactless power transmission device disclosed in the present application, it is preferable to use an element having a body diode, such as a MOSFET, because it is necessary for the power receiving device to rectify the received current. For example, when using a switching element that does not have a body diode, such as an IGBT, a diode is additionally arranged in parallel with the switching element so that current flows only in the direction from the ground side to the power supply side. In addition, including the case where a MOSFET is used as a switching element, when the resistance component of the body diode is large, connecting a diode with a smaller resistance component in parallel with the switching element will reduce the power consumption of the device. is preferred.

また、スイッチング回路としては、上記例示したフルブリッジ回路に限られず、ハーフブリッジ回路を用いることも可能である。ただし、ハーフブリッジ回路を備えた非接触電力伝送装置では、送電装置として用いた場合に、例えば自励発振動作などはそのままで対応可能であるが、PWM制御を行うと共振電流検出回路で検出される共振電流が半周期分しか得られなくなるため、残りの半周気分の共振電流波形を反転合成して作成するなどの信号処理が必要となる場合がある。また、受電装置として用いた場合には、受電電流の整流が半波整流となるために、フルブリッジ回路をスイッチング回路として全波整流を行う場合と比較すると受電効率が低下する。 Further, the switching circuit is not limited to the full bridge circuit illustrated above, and a half bridge circuit can also be used. However, in a contactless power transmission device equipped with a half-bridge circuit, when used as a power transmission device, for example, self-excited oscillation operation can be handled as it is, but when PWM control is performed, it is detected by the resonance current detection circuit. Since the resonance current for the remaining half cycle is obtained only for half the cycle, it may be necessary to perform signal processing such as creating the resonance current waveform for the remaining half cycle by inversion synthesis. Further, when used as a power receiving device, the rectification of the received current is half-wave rectification, so the power receiving efficiency is lower than when full-wave rectification is performed using a full bridge circuit as a switching circuit.

なお、複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路の回路構成としては、上述したフルブリッジ回路、ハーフブリッジ回路などのいわゆるブリッジ接続構成のものには限られず、複数のスイッチング素子を個別に制御して送電共振系に印加する電流の方向を変更でき、かつ、受電装置として用いた場合に共振電流を整流できる構成であれば、他の回路構成を採用することも可能である。 The circuit configuration of the switching circuit composed of a plurality of switching elements is not limited to the so-called bridge connection configuration such as the full bridge circuit and the half bridge circuit described above. Other circuit configurations can be employed as long as they can change the direction of the current applied to the system and can rectify the resonance current when used as a power receiving device.

更に一対の本願発明の電力伝送装置を一方を送電装置、他方を受電装置として利用する場合に、送電装置の電源スイッチを取り付け、スイッチオンで送電を開始した後、遮断動作が継続する場合、相手側の電池が満充電となったと判断して送電動作を停止して電源スイッチをオフとしてもよい。 Furthermore, when using a pair of power transmission devices of the present invention as a power transmission device and the other as a power reception device, when the power switch of the power transmission device is attached and power transmission is started by turning on the switch, if the interruption operation continues, the other party It is also possible to determine that the battery on the side is fully charged, stop the power transmission operation, and turn off the power switch.

これは、受電装置側が満充電でこれ以上の電力が必要としなくなった場合に、遮断モードとすることにより、送電側の送電電力の行き場がなくなり送電側の共振電圧が上昇して遮断モードが継続することになり、この場合は電源スイッチをオフとすることが妥当であり、この一連の動作により、特に、通信による送受電制御を行わなくとも、本願発明の構成により、送受電制御が可能となるメリットがあり、簡単な構成で送受電装置を構成できる。もちろん、双方向に電力伝送が可能であるので、充電された装置を送電装置として別の受電装置に向けて電力伝送を行うことにより、本願発明によって、電力のやり取りができる装置として構成し利用できることも言うまでもない。 This is because when the power receiving device is fully charged and no more power is required, the cutoff mode is set, and the transmitted power from the power transmission side has no place to go, and the resonance voltage on the power transmission side rises, causing the cutoff mode to continue. In this case, it is appropriate to turn off the power switch, and this series of operations makes it possible to control power transmission and reception by the configuration of the present invention without performing power transmission and reception control by communication. This has the advantage that the power transmitting/receiving device can be configured with a simple configuration. Of course, bi-directional power transmission is possible, so by transmitting power to another power receiving device using a charged device as a power transmission device, the present invention can be configured and used as a device capable of exchanging power. Needless to say.

本開示の電力伝送装置は、送電装置としても受電装置としても使用可能な双方向に電力を伝送できる送受電装置として、または、送電のみを行う送電装置、受電のみを行う受電装置として、簡易な構成でありながら高効率、かつ、安全性の高い電力伝送が可能な非接触電力伝送装置として有用である。 The power transmission device of the present disclosure can be used as a power transmission and reception device that can transmit power in both directions and can be used as both a power transmission device and a power reception device, or as a power transmission device that only transmits power and a power reception device that only receives power. It is useful as a non-contact power transmission device capable of highly efficient and highly safe power transmission despite its structure.

10 送電装置
11 電源
12 フルブリッジ回路(スイッチング回路)
13 送電共振系(共振系)
14 駆動制御回路
15 共振電流検出回路
100 検出回路
20 受電装置
21 電源
22 フルブリッジ回路(スイッチング回路)
23 受電共振系(共振系)
24 駆動制御回路
25 共振電流検出回路
200 検出回路
10 power transmission device 11 power supply 12 full bridge circuit (switching circuit)
13 power transmission resonance system (resonance system)
14 drive control circuit 15 resonance current detection circuit 100 detection circuit 20 power receiving device 21 power supply 22 full bridge circuit (switching circuit)
23 power receiving resonance system (resonance system)
24 drive control circuit 25 resonance current detection circuit 200 detection circuit

Claims (7)

非接触での双方向の電力伝送が可能な電力伝送装置であって、
充放電可能な電源と、
複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路と、
コイルとコンデンサとを有する共振系と、
前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子のON/OFF動作を制御する駆動制御回路と、を備え、
前記電力伝送装置は送電装置としても受電装置としても用いられ、
前記コイルの共振電圧の過大電圧、前記コイルの共振電流の過大電流、前記電力伝送装置内の-温度、前記電源への電力供給時の過大電流、前記電源の過大電圧からなる群の少なくとも一つの所定条件を検出し、前記所定条件の検出結果に基づいて、
前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行い、
更に、前記電源と前記スイッチング回路との間に電流検出回路を備え、
前記電流検出回路により検出された電流値に基づいて、前記電源への電力供給時の過大電流を検出し、
前記電源への電力供給時の過大電流の検出結果に基づいて、前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行う非接触電力伝送装置。
A power transmission device capable of contactless bidirectional power transmission,
a rechargeable power source;
a switching circuit comprising a plurality of switching elements;
a resonant system comprising a coil and a capacitor;
a drive control circuit for controlling the ON/OFF operation of each switching element that constitutes the switching circuit;
The power transmission device is used as both a power transmission device and a power reception device,
At least one selected from the group consisting of an excessive resonance voltage of the coil, an excessive resonance current of the coil, a temperature in the power transmission device, an excessive current during power supply to the power source, and an excessive voltage of the power source. Detecting a predetermined condition, and based on the detection result of the predetermined condition,
The drive control circuit performs control to turn ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit,
Furthermore, a current detection circuit is provided between the power supply and the switching circuit,
detecting an excessive current during power supply to the power supply based on the current value detected by the current detection circuit;
Based on the detection result of an excessive current during power supply to the power supply, the drive control circuit performs control to turn ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit. contactless power transmission device.
非接触での双方向の電力伝送が可能な電力伝送装置であって、
充放電可能な電源と、
複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路と、
コイルとコンデンサとを有する共振系と、
前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子のON/OFF動作を制御する駆動制御回路と、を備え、
前記電力伝送装置は送電装置としても受電装置としても用いられ、
前記コイルの共振電圧の過大電圧、前記コイルの共振電流の過大電流、前記電力伝送装置内の-温度、前記電源への電力供給時の過大電流、前記電源の過大電圧からなる群の少なくとも一つの所定条件を検出し、前記所定条件の検出結果に基づいて、
前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行い、
更に、電源電圧検出回路を備え、
前記電圧検出回路により検出された電圧に基づいて、前記電源の過大電圧を検出し、
前記電源の過大電圧の検出結果に基づいて、前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行う非接触電力伝送装置。
A power transmission device capable of contactless bidirectional power transmission,
a rechargeable power source;
a switching circuit comprising a plurality of switching elements;
a resonant system comprising a coil and a capacitor;
a drive control circuit for controlling the ON/OFF operation of each switching element that constitutes the switching circuit;
The power transmission device is used as both a power transmission device and a power reception device,
At least one selected from the group consisting of an excessive resonance voltage of the coil, an excessive resonance current of the coil, a temperature in the power transmission device, an excessive current during power supply to the power source, and an excessive voltage of the power source. Detecting a predetermined condition, and based on the detection result of the predetermined condition,
The drive control circuit performs control to turn ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit,
Furthermore, it has a power supply voltage detection circuit,
detecting excessive voltage of the power supply based on the voltage detected by the voltage detection circuit;
Non-contact power in which the drive control circuit turns ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit based on the detection result of the overvoltage of the power supply. transmission equipment.
非接触での双方向の電力伝送が可能な電力伝送装置であって、
充放電可能な電源と、
複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路と、
コイルとコンデンサとを有する共振系と、
前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子のON/OFF動作を制御する駆動制御回路と、を備え、
前記電力伝送装置は送電装置としても受電装置としても用いられ、
前記コイルの共振電圧の過大電圧、前記コイルの共振電流の過大電流、前記電力伝送装置内の-温度、前記電源への電力供給時の過大電流、前記電源の過大電圧からなる群の少なくとも一つの所定条件を検出し、前記所定条件の検出結果に基づいて、
前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行い、
更に、前記スイッチング回路とグランドとの間に電流検出回路を備え、
前記電流検出回路により検出された電流値に基づいて、前記電源の過大電流を検出し、
前記電源の過大電流の検出結果に基づいて、前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行う非接触電力伝送装置。
A power transmission device capable of contactless bidirectional power transmission,
a rechargeable power source;
a switching circuit comprising a plurality of switching elements;
a resonant system comprising a coil and a capacitor;
a drive control circuit for controlling the ON/OFF operation of each switching element that constitutes the switching circuit;
The power transmission device is used as both a power transmission device and a power reception device,
At least one selected from the group consisting of an excessive resonance voltage of the coil, an excessive resonance current of the coil, a temperature in the power transmission device, an excessive current during power supply to the power source, and an excessive voltage of the power source. Detecting a predetermined condition, and based on the detection result of the predetermined condition,
The drive control circuit performs control to turn ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit,
Furthermore, a current detection circuit is provided between the switching circuit and the ground,
detecting an excessive current of the power supply based on the current value detected by the current detection circuit;
Non-contact power in which the drive control circuit turns ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit based on the detection result of the excessive current of the power supply. transmission equipment.
請求項1~3いずれかに記載の非接触電力伝送装置であって、
更に、前記コンデンサの共振電圧検出回路と、を備え、
前記共振電圧検出回路により検出された共振電圧に基づいて、前記コンデンサの共振電圧の過大電圧を検出し、
前記過大電圧の検出結果に基づいて、前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行う非接触電力伝送装置。
The contactless power transmission device according to any one of claims 1 to 3 ,
and a resonance voltage detection circuit for the capacitor ,
detecting an excessive voltage of the resonance voltage of the capacitor based on the resonance voltage detected by the resonance voltage detection circuit;
The contactless power transmission device according to claim 1, wherein the drive control circuit turns ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit based on the detection result of the overvoltage.
請求項1~3いずれかに記載の非接触電力伝送装置であって、
更に、前記スイッチング回路を流れる共振電流を検出する共振電流検出回路と、を備え、
前記共振電流検出回路により検出された共振電流値に基づいて、前記コイルの共振電流の過大電流を検出し、
前記過大電流の検出結果に基づいて、前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行う非接触電力伝送装置。
The contactless power transmission device according to any one of claims 1 to 3 ,
further comprising a resonance current detection circuit that detects a resonance current flowing through the switching circuit,
detecting an excessive resonance current of the coil based on the resonance current value detected by the resonance current detection circuit;
The contactless power transmission device according to claim 1, wherein the drive control circuit turns ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit based on the detection result of the excessive current.
請求項1~3いずれかに記載の非接触電力伝送装置であって、
更に、前記電力伝送装置の温度を検出する温度検出回路と、を備え、
前記温度検出回路により検出された温度に基づいて、前記電力伝送装置の温度の過大又は温度の過小を検出し、
前記温度の過大又は温度の過小の検出結果に基づいて、前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行う非接触電力伝送装置。
The contactless power transmission device according to any one of claims 1 to 3 ,
further comprising a temperature detection circuit that detects the temperature of the power transmission device,
detecting excessive or insufficient temperature of the power transmission device based on the temperature detected by the temperature detection circuit;
Based on the detection result of the excessive temperature or the insufficient temperature, the drive control circuit performs control to turn ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit. Contact power transmission device.
請求項1~いずれかに記載の非接触電力伝送装置であって、
前記駆動制御回路が前記スイッチング回路を構成する各スイッチング素子の電源側又はグランド側のいずれかのスイッチング素子のみをONとする制御を行い、
当該ONとする制御が所定期間継続後に、非接触電力伝送装置の電源がオフとなる非接触電力伝送装置。
The contactless power transmission device according to any one of claims 1 to 6 ,
The drive control circuit performs control to turn ON only the switching element on either the power supply side or the ground side of each switching element constituting the switching circuit,
A non-contact power transmission device in which the power of the non-contact power transmission device is turned off after the ON control continues for a predetermined period.
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