JP7295529B2 - 非接触給電装置 - Google Patents
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Description
本開示の第二の形態によれば、非接触給電装置(100,100b,100c,100d)が提供される。この非接触給電装置は、電源(PW)から入力される直流電力の電圧波形を変化させて変換直流電力として出力する可変電圧回路(132)と、前記可変電圧回路に接続され、前記変換直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(122)と、前記インバータ回路に接続され、前記出力された交流電力を供給される送電コイル(112)と、前記インバータ回路から出力される交流電流に含まれる高調波成分を低減させる前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する送電制御装置(150,150b、150d)と、を備える。前記送電制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電力の電流値を取得し、前記インバータ回路から出力される交流電力の電流値と、前記インバータ回路が出力する交流電力の電圧損失(Dp)を補填する目標出力電圧との対応関係を表す電圧ドロップマップを参照して、前記取得した電流値から前記変換直流電力を決定する。
本開示の第三の形態によれば、非接触給電装置(100,100b,100c,100d)が提供される。この非接触給電装置は、電源(PW)から入力される直流電力の電圧波形を変化させて変換直流電力として出力する可変電圧回路(132)と、前記可変電圧回路に接続され、前記変換直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(122)と、前記インバータ回路に接続され、前記出力された交流電力を供給される送電コイル(112)と、前記インバータ回路から出力される交流電流に含まれる高調波成分を低減させる前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する送電制御装置(150,150b、150d)と、を備える。前記送電制御装置は、前記インバータ回路から出力される交流電力の電圧波形(V1)を取得し、前記取得した電圧波形から、前記インバータ回路が出力する交流電力の電圧損失(Dp)を取得し、前記電圧損失に対応する電圧を補正した電圧波形で前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する。
本開示の第四の形態によれば、非接触給電装置(100,100b,100c,100d)が提供される。この非接触給電装置は、電源(PW)から入力される直流電力の電圧波形を変化させて変換直流電力として出力する可変電圧回路(132)と、前記可変電圧回路に接続され、前記変換直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(122)と、前記インバータ回路に接続され、前記出力された交流電力を供給される送電コイル(112)と、前記インバータ回路から出力される交流電流に含まれる高調波成分を低減させる前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する送電制御装置(150,150b、150d)と、を備える。前記送電制御装置は、正弦波の前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する。
本開示の第五の形態によれば、非接触給電装置(100,100b,100c,100d)が提供される。この非接触給電装置は、電源(PW)から入力される直流電力の電圧波形を変化させて変換直流電力として出力する可変電圧回路(132)と、前記可変電圧回路に接続され、前記変換直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(122)と、前記インバータ回路に接続され、前記出力された交流電力を供給される送電コイル(112)と、前記インバータ回路から出力される交流電流に含まれる高調波成分を低減させる前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する送電制御装置(150,150b、150d)と、を備える。前記送電制御装置は、前記非接触給電装置からの出力電圧として要求される出力電圧指令値(Vx)と、前記変換直流電力の出力電圧との対応関係を表す可変電圧出力マップ(MP)を参照して、入力された前記出力電圧指令値から前記変換直流電力を決定する。
図1に示すように、非接触給電システム300は、車両200の走行中に電力を供給することが可能なシステムである。車両200は、例えば、電気自動車やハイブリッド車等の駆動モータを搭載する車両で構成される。非接触給電システム300は、道路RSに設置される非接触給電装置100と、道路RSを走行する車両200に搭載される非接触受電装置205とを含む。本実施形態の非接触給電装置100は、複数の送電共振回路110と、複数の送電回路120と、電源回路130と、受電コイル位置検出部140と、送電制御装置150とを備えている。
図8に示すように、第2実施形態の非接触給電装置100bは、電流センサ123に代えて電圧センサ125を有する送電回路120bを備える点と、送電制御装置150に代えて送電制御装置150bを備える点で、第1実施形態の非接触給電装置100と相違する。送電制御装置150bは、電流比較部152に代えて電圧比較部153を備える点で第1実施形態での送電制御装置150と相違する。電圧センサ125は、インバータ回路122から出力される交流電力の電圧値を連続的に取得することにより電圧波形V1として取得し、電圧比較部153に出力する。
図11に示すように、第3実施形態の非接触給電装置100cは、電源回路130に代えて、電源回路130cを備える点で第1実施形態の非接触給電装置100と相違する。電源回路130cは、可変電圧回路132cを備える。本実施形態において、可変電圧回路132cは、いわゆる降圧コンバータで構成され、トランジスタTr1と、トランジスタTr2と、インダクタンスL3と、コンデンサCm3とを備える。
図13に示すように、第4実施形態の非接触給電装置100dは、電流センサ123を備えない点と、送電制御装置150に代えて送電制御装置150dを備える点とで第1実施形態の非接触給電装置100と相違する。
(E1)上記各実施形態では、送電共振回路110および受電共振回路210には、SS方式による磁気共振方式が適用されているが、一次並列二次並列コンデンサ方式(「PP方式」とも呼ばれる)を適用してもよい。このような態様において、送電共振回路110において送電コイル112と共振コンデンサ116とを並列に接続するとともに、受電共振回路210において受電コイル212と共振コンデンサ216とを並列に接続する。
Claims (25)
- 非接触給電装置(100,100b,100c,100d)であって、
電源(PW)から入力される直流電力の電圧波形を変化させて変換直流電力として出力する可変電圧回路(132)と、
前記可変電圧回路に接続され、前記変換直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(122)と、
前記インバータ回路に接続され、前記出力された交流電力を供給される送電コイル(112)と、
前記インバータ回路から出力される交流電流に含まれる高調波成分を低減させる前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する送電制御装置(150,150b、150d)と、を備え、
前記送電制御装置は、
前記インバータ回路から出力される交流電力の電流波形(I1)を取得し、
前記取得した電流波形と、予め定められた目標電流波形(Id)とを比較し、
前記取得した電流波形と、前記予め定められた目標電流波形との差(GP)が小さくなる電圧波形に変化させた前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する、
非接触給電装置。 - 請求項1に記載の非接触給電装置であって、
前記送電制御装置は、
前記インバータ回路から出力される交流電力の電流値を取得し、
前記インバータ回路から出力される交流電力の電流値と、前記インバータ回路が出力する交流電力の電圧損失(Dp)を補填する目標出力電圧との対応関係を表す電圧ドロップマップを参照して、前記取得した電流値から前記変換直流電力を決定する
非接触給電装置。 - 請求項1に記載の非接触給電装置であって、
前記送電制御装置は、
前記インバータ回路から出力される交流電力の電圧波形(V1)を取得し、
前記取得した電圧波形から、前記インバータ回路が出力する交流電力の電圧損失(Dp)を取得し、
前記電圧損失に対応する電圧を補正した電圧波形で前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する
非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、段階的な電圧値からなる矩形波の前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の非接触給電装置。 - 前記可変電圧回路は、
第1スイッチ(SW1)と第2スイッチ(SW2)とを中間接続点(41M)を介して互いに直列接続されたスイッチ直列体(41)と、前記スイッチ直列体の一端側の第1接続部(421)と他端側の第2接続部(422)とに接続され前記スイッチ直列体と並列接続されたコンデンサ(Cm2)と、を備える回路ユニット(40)を複数備え、前記回路ユニットを互いに接続した回路ユニット群(400)と、
前記第1接続部を前記インバータ回路の一端側と接続される最終段の回路ユニット(40Z)の前記第2接続部と、前記電源の負極との間に接続され、前記回路ユニットごとに対応する複数の第3スイッチ(SW3)を互いに直列接続する直列スイッチユニット(60)と、を備える電気回路であり、
前記回路ユニット群は、
前記電源の負極と前記直列スイッチユニットの一端と、前記インバータ回路の他端側とが接続され、
1段目の前記回路ユニットの前記中間接続点に、前記電源の正極が接続され、
kを2以上の自然数としたとき、k段目の前記回路ユニットの前記中間接続点に、k-1段目の前記回路ユニットの前記第1接続部が接続され、
k段目の前記回路ユニットの前記第2接続部と、k-1段目の前記回路ユニットの前記第2接続部との間には、前記第3スイッチが接続され、
1段目の前記回路ユニットの前記第2接続部と前記電源の負極との間には、前記直列スイッチユニットにおける前記第3スイッチが接続されて構成される
請求項4に記載の非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、正弦波の前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の非接触給電装置。 - 前記可変電圧回路は、降圧コンバータを含む電気回路で構成される、
請求項6に記載の非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、前記非接触給電装置からの出力電圧として要求される出力電圧指令値(Vx)と、前記変換直流電力の出力電圧との対応関係を表す可変電圧出力マップ(MP)を参照して、入力された前記出力電圧指令値から前記変換直流電力を決定する
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の非接触給電装置。 - 非接触給電装置(100,100b,100c,100d)であって、
電源(PW)から入力される直流電力の電圧波形を変化させて変換直流電力として出力する可変電圧回路(132)と、
前記可変電圧回路に接続され、前記変換直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(122)と、
前記インバータ回路に接続され、前記出力された交流電力を供給される送電コイル(112)と、
前記インバータ回路から出力される交流電流に含まれる高調波成分を低減させる前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する送電制御装置(150,150b、150d)と、を備え、
前記送電制御装置は、
前記インバータ回路から出力される交流電力の電流値を取得し、
前記インバータ回路から出力される交流電力の電流値と、前記インバータ回路が出力する交流電力の電圧損失(Dp)を補填する目標出力電圧との対応関係を表す電圧ドロップマップを参照して、前記取得した電流値から前記変換直流電力を決定する、
非接触給電装置。 - 請求項9に記載の非接触給電装置であって、
前記送電制御装置は、
前記インバータ回路から出力される交流電力の電圧波形(V1)を取得し、
前記取得した電圧波形から、前記インバータ回路が出力する交流電力の電圧損失(Dp)を取得し、
前記電圧損失に対応する電圧を補正した電圧波形で前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する
非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、段階的な電圧値からなる矩形波の前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する
請求項9または請求項10に記載の非接触給電装置。 - 前記可変電圧回路は、
第1スイッチ(SW1)と第2スイッチ(SW2)とを中間接続点(41M)を介して互いに直列接続されたスイッチ直列体(41)と、前記スイッチ直列体の一端側の第1接続部(421)と他端側の第2接続部(422)とに接続され前記スイッチ直列体と並列接続されたコンデンサ(Cm2)と、を備える回路ユニット(40)を複数備え、前記回路ユニットを互いに接続した回路ユニット群(400)と、
前記第1接続部を前記インバータ回路の一端側と接続される最終段の回路ユニット(40Z)の前記第2接続部と、前記電源の負極との間に接続され、前記回路ユニットごとに対応する複数の第3スイッチ(SW3)を互いに直列接続する直列スイッチユニット(60)と、を備える電気回路であり、
前記回路ユニット群は、
前記電源の負極と前記直列スイッチユニットの一端と、前記インバータ回路の他端側とが接続され、
1段目の前記回路ユニットの前記中間接続点に、前記電源の正極が接続され、
kを2以上の自然数としたとき、k段目の前記回路ユニットの前記中間接続点に、k-1段目の前記回路ユニットの前記第1接続部が接続され、
k段目の前記回路ユニットの前記第2接続部と、k-1段目の前記回路ユニットの前記第2接続部との間には、前記第3スイッチが接続され、
1段目の前記回路ユニットの前記第2接続部と前記電源の負極との間には、前記直列スイッチユニットにおける前記第3スイッチが接続されて構成される
請求項11に記載の非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、正弦波の前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する
請求項9または請求項10に記載の非接触給電装置。 - 前記可変電圧回路は、降圧コンバータを含む電気回路で構成される、
請求項13に記載の非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、前記非接触給電装置からの出力電圧として要求される出力電圧指令値(Vx)と、前記変換直流電力の出力電圧との対応関係を表す可変電圧出力マップ(MP)を参照して、入力された前記出力電圧指令値から前記変換直流電力を決定する
請求項9から請求項14のいずれか一項に記載の非接触給電装置。 - 非接触給電装置(100,100b,100c,100d)であって、
電源(PW)から入力される直流電力の電圧波形を変化させて変換直流電力として出力する可変電圧回路(132)と、
前記可変電圧回路に接続され、前記変換直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(122)と、
前記インバータ回路に接続され、前記出力された交流電力を供給される送電コイル(112)と、
前記インバータ回路から出力される交流電流に含まれる高調波成分を低減させる前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する送電制御装置(150,150b、150d)と、を備え、
前記送電制御装置は、
前記インバータ回路から出力される交流電力の電圧波形(V1)を取得し、
前記取得した電圧波形から、前記インバータ回路が出力する交流電力の電圧損失(Dp)を取得し、
前記電圧損失に対応する電圧を補正した電圧波形で前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する、
非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、段階的な電圧値からなる矩形波の前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する
請求項16に記載の非接触給電装置。 - 前記可変電圧回路は、
第1スイッチ(SW1)と第2スイッチ(SW2)とを中間接続点(41M)を介して互いに直列接続されたスイッチ直列体(41)と、前記スイッチ直列体の一端側の第1接続部(421)と他端側の第2接続部(422)とに接続され前記スイッチ直列体と並列接続されたコンデンサ(Cm2)と、を備える回路ユニット(40)を複数備え、前記回路ユニットを互いに接続した回路ユニット群(400)と、
前記第1接続部を前記インバータ回路の一端側と接続される最終段の回路ユニット(40Z)の前記第2接続部と、前記電源の負極との間に接続され、前記回路ユニットごとに対応する複数の第3スイッチ(SW3)を互いに直列接続する直列スイッチユニット(60)と、を備える電気回路であり、
前記回路ユニット群は、
前記電源の負極と前記直列スイッチユニットの一端と、前記インバータ回路の他端側とが接続され、
1段目の前記回路ユニットの前記中間接続点に、前記電源の正極が接続され、
kを2以上の自然数としたとき、k段目の前記回路ユニットの前記中間接続点に、k-1段目の前記回路ユニットの前記第1接続部が接続され、
k段目の前記回路ユニットの前記第2接続部と、k-1段目の前記回路ユニットの前記第2接続部との間には、前記第3スイッチが接続され、
1段目の前記回路ユニットの前記第2接続部と前記電源の負極との間には、前記直列スイッチユニットにおける前記第3スイッチが接続されて構成される
請求項17に記載の非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、正弦波の前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する
請求項16に記載の非接触給電装置。 - 前記可変電圧回路は、降圧コンバータを含む電気回路で構成される、
請求項19に記載の非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、前記非接触給電装置からの出力電圧として要求される出力電圧指令値(Vx)と、前記変換直流電力の出力電圧との対応関係を表す可変電圧出力マップ(MP)を参照して、入力された前記出力電圧指令値から前記変換直流電力を決定する
請求項16から請求項20のいずれか一項に記載の非接触給電装置。 - 非接触給電装置(100,100b,100c,100d)であって、
電源(PW)から入力される直流電力の電圧波形を変化させて変換直流電力として出力する可変電圧回路(132)と、
前記可変電圧回路に接続され、前記変換直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(122)と、
前記インバータ回路に接続され、前記出力された交流電力を供給される送電コイル(112)と、
前記インバータ回路から出力される交流電流に含まれる高調波成分を低減させる前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する送電制御装置(150,150b、150d)と、を備え、
前記送電制御装置は、正弦波の前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する、
非接触給電装置。 - 前記可変電圧回路は、降圧コンバータを含む電気回路で構成される、
請求項22に記載の非接触給電装置。 - 前記送電制御装置は、前記非接触給電装置からの出力電圧として要求される出力電圧指令値(Vx)と、前記変換直流電力の出力電圧との対応関係を表す可変電圧出力マップ(MP)を参照して、入力された前記出力電圧指令値から前記変換直流電力を決定する
請求項22または請求項23に記載の非接触給電装置。 - 非接触給電装置(100,100b,100c,100d)であって、
電源(PW)から入力される直流電力の電圧波形を変化させて変換直流電力として出力する可変電圧回路(132)と、
前記可変電圧回路に接続され、前記変換直流電力を交流電力に変換するインバータ回路(122)と、
前記インバータ回路に接続され、前記出力された交流電力を供給される送電コイル(112)と、
前記インバータ回路から出力される交流電流に含まれる高調波成分を低減させる前記変換直流電力を出力するように前記可変電圧回路を制御する送電制御装置(150,150b、150d)と、を備え、
前記送電制御装置は、前記非接触給電装置からの出力電圧として要求される出力電圧指令値(Vx)と、前記変換直流電力の出力電圧との対応関係を表す可変電圧出力マップ(MP)を参照して、入力された前記出力電圧指令値から前記変換直流電力を決定する、
非接触給電装置。
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