JP7356102B2 - Wireless power supply device - Google Patents

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Description

本発明は、無線給電装置に関する。 The present invention relates to a wireless power supply device.

一般に、無線給電装置は、電気自動車やプラグインハイブリッド車等の電動車の電力と住宅や配電系統の電力とを双方向に伝送するシステム(例えば、V2H(Vehicle to Home)システム、またはV2G(Vehicle to Grid)システム)において用いられる。無線給電装置は、コイルによる磁界の結合を利用して電力伝送を行うため、電動車とのケーブル接続が不要になる。 In general, wireless power transfer devices are used in systems (e.g., V2H (Vehicle to Home) systems or V2G (Vehicle to Grid system). A wireless power supply device transmits power by using magnetic field coupling by a coil, so there is no need for a cable connection to an electric vehicle.

特許文献1には、コイルおよびコンデンサが直列に接続されたインバータ回路(フルブリッジ回路またはハーフブリッジ回路)と、インバータ回路に接続されたコンバータとを備える無線給電装置が開示されている。この無線給電装置は、送電側のコンバータの入力電力が一定となり、受電側のコンバータの出力電力が最大となる制御を行う。 Patent Document 1 discloses a wireless power supply device including an inverter circuit (full bridge circuit or half bridge circuit) in which a coil and a capacitor are connected in series, and a converter connected to the inverter circuit. This wireless power supply device performs control such that the input power of the converter on the power transmission side is constant and the output power of the converter on the power reception side is maximized.

特許文献1に記載の無線給電装置では、送電側および受電側のインバータ回路が複数のパワー半導体からなるブリッジ回路で構成されているため、インバータ回路の高コスト化および大型化を招く。さらに、特許文献1に記載の無線給電装置は、給電開始時および給電中に、送電側および受電側の双方で複雑な制御が必要となる。 In the wireless power supply device described in Patent Document 1, the inverter circuits on the power transmitting side and the power receiving side are configured with bridge circuits made of a plurality of power semiconductors, which leads to higher cost and larger size of the inverter circuit. Furthermore, the wireless power supply device described in Patent Document 1 requires complicated control on both the power transmission side and the power reception side at the start of power supply and during power supply.

一方、非特許文献1には、送電側および受電側の給電装置が1石式コンバータで構成されている無線給電装置が開示されている。この無線給電装置は、特許文献1に記載の無線給電装置に比べ、大幅な低コスト化および小型化を図ることができる。 On the other hand, Non-Patent Document 1 discloses a wireless power supply device in which the power supply devices on the power transmission side and the power reception side are configured with single-stone converters. This wireless power supply device can be significantly reduced in cost and size compared to the wireless power supply device described in Patent Document 1.

特許第6038386号公報Patent No. 6038386

大森英樹、外7名“A Wireless V2H Apparatus with a New SiC-MOSFET and Unique Bidirectional Controlled Single-Ended Converter”、[online]、2017年7月27日、IEEE、[平成30年10月24日検索]、インターネット<URL: https://umexpert.um.edu.my/file/publication/00005361_159948_71519.pdf>Hideki Omori and 7 others “A Wireless V2H Apparatus with a New SiC-MOSFET and Unique Bidirectional Controlled Single-Ended Converter”, [online], July 27, 2017, IEEE, [Retrieved October 24, 2018] , Internet <URL: https://umexpert.um.edu.my/file/publication/00005361_159948_71519.pdf>

しかしながら、非特許文献1に記載の無線給電装置は、回路定数のバラツキ(例えば、伝送コイルや共振コンデンサの定数のバラツキ)により伝送電力が変動するため、量産性や互換性が問題になる。したがって、非特許文献1に記載の無線給電装置は、実用化のためには、少なくとも伝送特性の安定性を向上させる必要がある。 However, in the wireless power supply device described in Non-Patent Document 1, the transmitted power fluctuates due to variations in circuit constants (for example, variations in constants of a transmission coil and a resonant capacitor), which poses problems in mass productivity and compatibility. Therefore, in order to put the wireless power supply device described in Non-Patent Document 1 into practical use, it is necessary to improve at least the stability of the transmission characteristics.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、装置の低コスト化および小型化を実現しつつ、伝送特性の安定性を向上させることが可能な無線給電装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless power supply device capable of improving the stability of transmission characteristics while realizing cost reduction and miniaturization of the device. Our goal is to provide the following.

上記課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る無線給電装置は、
第1伝送コイルと、前記第1伝送コイルに直列接続された第1トランジスタおよび前記第1トランジスタに逆並列接続された第1ダイオードを含む第1スイッチング素子と、前記第1伝送コイルおよび前記第1スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第1共振コンデンサと、を備える第1給電装置と、
第2伝送コイルと、前記第2伝送コイルに直列接続された第2トランジスタおよび前記第2トランジスタに逆並列接続された第2ダイオードを含む第2スイッチング素子と、前記第2伝送コイルおよび前記第2スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第2共振コンデンサと、を備える第2給電装置と、
前記第1スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第1スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第1給電装置における共振電圧に同期して前記第1スイッチング素子のターンオンを制御する第1スイッチング制御回路と、
前記第2スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第2スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第2給電装置における共振電圧に同期して前記第2スイッチング素子のターンオンを制御する第2スイッチング制御回路と、
前記第1給電装置から前記第2給電装置への順方向電力伝送時に、前記第1給電装置に入力される第1入力電圧と前記第2給電装置から出力される第1出力電圧との第1電圧差を制御し、前記第2給電装置から前記第1給電装置への逆方向電力伝送時に、前記第2給電装置へ入力される第2入力電圧と前記第1給電装置から出力される第2出力電圧との第2電圧差を制御する電圧制御回路と、
を備え、
前記第2スイッチング制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第2トランジスタをオフして前記第2ダイオードによる整流を行わせ、
前記第1スイッチング制御回路は、前記逆方向電力伝送時に、前記第1トランジスタをオフして前記第1ダイオードによる整流を行わせることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a wireless power supply device according to an embodiment of the present invention includes:
a first transmission coil; a first switching element including a first transistor connected in series to the first transmission coil; and a first diode connected in antiparallel to the first transistor; a first power supply device comprising a first resonant capacitor connected in parallel to at least one of the switching elements;
a second transmission coil; a second switching element including a second transistor connected in series to the second transmission coil; and a second diode connected in antiparallel to the second transistor; a second power supply device comprising a second resonant capacitor connected in parallel to at least one of the switching elements;
a first switching element that controls turn-off of the first switching element and controls turn-on of the first switching element in synchronization with a resonant voltage in the first power supply device so that the first switching element performs a zero-voltage switching operation; 1 switching control circuit;
a second switching element that controls turn-off of the second switching element and controls turn-on of the second switching element in synchronization with a resonant voltage in the second power supply device so that the second switching element performs a zero-voltage switching operation; 2 switching control circuit;
During forward power transmission from the first power supply device to the second power supply device, the first input voltage input to the first power supply device and the first output voltage output from the second power supply device A voltage difference is controlled to control a second input voltage input to the second power supply device and a second input voltage output from the first power supply device during reverse power transmission from the second power supply device to the first power supply device. a voltage control circuit that controls a second voltage difference with the output voltage;
Equipped with
The second switching control circuit turns off the second transistor and causes the second diode to perform rectification during the forward power transmission;
The first switching control circuit is characterized in that during the reverse power transmission, the first transistor is turned off to cause the first diode to perform rectification.

この構成によれば、第1給電装置が第1スイッチング素子で動作する1石式コンバータで構成され、第2給電装置が第2スイッチング素子で動作する1石式コンバータで構成されるため、装置の低コスト化および小型化を実現することができる。 According to this configuration, the first power supply device is configured with a single-stone converter that operates with the first switching element, and the second power supply device is configured with a single-stone converter that operates with the second switching element. Cost reduction and miniaturization can be achieved.

さらに、この構成では、第1および第2スイッチング制御回路が受電側のトランジスタをオフしてダイオードによる整流を行わせ、かつ電圧制御回路が入力電圧と出力電圧との電圧差を制御することで、回路定数のバラツキによる伝送電力の変動を補償することができる。すなわち、この構成によれば、比較的簡易な制御で伝送特性の安定性を向上させることができる。 Furthermore, in this configuration, the first and second switching control circuits turn off the transistor on the power receiving side to perform rectification using the diode, and the voltage control circuit controls the voltage difference between the input voltage and the output voltage. Fluctuations in transmitted power due to variations in circuit constants can be compensated for. That is, according to this configuration, the stability of transmission characteristics can be improved with relatively simple control.

上記無線給電装置は、
前記第1入力電圧を出力し、前記第2出力電圧が入力される第1直流電圧変換部と、
前記第1出力電圧が入力され、前記第2入力電圧を出力する第2直流電圧変換部と、
を備え、
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第1入力電圧を変化させることにより前記第1電圧差を制御し、前記逆方向電力伝送時に、前記第2直流電圧変換部を制御して前記第2入力電圧を変化させることにより前記第2電圧差を制御するよう構成できる。
The above wireless power supply device is
a first DC voltage converter that outputs the first input voltage and receives the second output voltage;
a second DC voltage converter that receives the first output voltage and outputs the second input voltage;
Equipped with
The voltage control circuit controls the first voltage difference by controlling the first DC voltage converter to change the first input voltage during the forward power transmission, and controls the first voltage difference during the reverse power transmission. The second voltage difference may be controlled by controlling the second DC voltage converter to change the second input voltage.

上記無線給電装置は、
前記順方向電力伝送時に、
前記第1給電装置および前記第2給電装置がフォワード型コンバータとして動作し、かつ前記第2給電装置が半波整流動作をするよう構成できる。
The above wireless power supply device is
During the forward power transmission,
The first power supply device and the second power supply device can be configured to operate as a forward converter, and the second power supply device can perform a half-wave rectification operation.

上記無線給電装置は、
前記順方向電力伝送時に前記第1入力電圧を出力し、前記逆方向電力伝送時に前記第2出力電圧が入力される第1直流電圧変換部を備え、
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第1入力電圧を変化させることにより前記第1電圧差を制御し、前記逆方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第2出力電圧を変化させることにより前記第2電圧差を制御するよう構成できる。
The above wireless power supply device is
a first DC voltage converter that outputs the first input voltage during the forward power transmission and receives the second output voltage during the reverse power transmission;
The voltage control circuit controls the first voltage difference by controlling the first DC voltage converter to change the first input voltage during the forward power transmission, and controls the first voltage difference during the reverse power transmission. The second voltage difference may be controlled by controlling the first DC voltage converter to change the second output voltage.

上記無線給電装置において、
前記電圧制御回路は、前記第1電圧差を制御する第1制御回路および前記第2電圧差を制御する第2制御回路を備え、
前記第2制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第2給電装置の出力電力値、前記第2給電装置の出力電圧値および前記出力電力値、または前記第2給電装置の出力電流値および前記出力電圧値を前記第1制御回路に通知し、
前記第1制御回路は、前記逆方向電力伝送時に、前記第1給電装置の出力電力値、前記第1給電装置の出力電圧値および前記出力電力値、または前記第1給電装置の出力電流値および前記出力電圧値を前記第2制御回路に通知するよう構成できる。
In the above wireless power supply device,
The voltage control circuit includes a first control circuit that controls the first voltage difference and a second control circuit that controls the second voltage difference,
The second control circuit is configured to control the output power value of the second power supply device, the output voltage value and the output power value of the second power supply device, or the output current value and the output power value of the second power supply device during the forward power transmission. Notifying the first control circuit of the output voltage value;
The first control circuit controls the output power value of the first power supply device, the output voltage value and the output power value of the first power supply device, or the output current value and the output power value of the first power supply device during the reverse direction power transmission. The output voltage value can be configured to be notified to the second control circuit.

上記無線給電装置において、
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1スイッチング素子のオン時間を許容周期範囲内において制御する、および/または、前記逆方向電力伝送時に、前記第2スイッチング素子のオン時間を許容周期範囲内において制御するよう構成できる。
In the above wireless power supply device,
The voltage control circuit controls the on-time of the first switching element within a permissible cycle range during the forward power transmission, and/or controls the on-time of the second switching element during the reverse power transmission. It can be configured to control within the permissible cycle range.

上記無線給電装置において、
前記第1伝送コイルと前記第2伝送コイルとの距離が規定距離よりも短い場合、前記電圧制御回路は、前記第1給電装置と前記第2給電装置との間の電力伝送を制限するよう構成できる。
In the above wireless power supply device,
When the distance between the first transmission coil and the second transmission coil is shorter than a specified distance, the voltage control circuit is configured to limit power transmission between the first power supply device and the second power supply device. can.

上記無線給電装置では、
前記第1給電装置の共振回路の定数と前記第2給電装置の共振回路の定数とが、互いに異なっていてもよい。
In the above wireless power supply device,
A constant of a resonant circuit of the first power feeding device and a constant of a resonant circuit of the second power feeding device may be different from each other.

上記無線給電装置において、
前記第1給電装置は、第1切替用コンデンサと、オンしたときに前記第1切替用コンデンサを前記第1共振コンデンサに並列接続または直列接続し、オフしたときに前記第1切替用コンデンサを前記第1共振コンデンサから電気的に切り離す第1切替用スイッチと、を備え、
前記第2給電装置は、第2切替用コンデンサと、オンしたときに前記第2切替用コンデンサを前記第2共振コンデンサに並列接続または直列接続し、オフしたときに前記第2切替用コンデンサを前記第2共振コンデンサから電気的に切り離す第2切替用スイッチと、を備えるよう構成できる。
In the above wireless power supply device,
The first power supply device includes a first switching capacitor, and when turned on, the first switching capacitor is connected in parallel or in series with the first resonant capacitor, and when turned off, the first switching capacitor is connected to the first resonant capacitor. A first switching switch electrically disconnecting from the first resonant capacitor,
The second power supply device includes a second switching capacitor, and when turned on, the second switching capacitor is connected in parallel or in series with the second resonant capacitor, and when turned off, the second switching capacitor is connected to the second resonant capacitor. The second resonant capacitor may be configured to include a second switching switch that electrically disconnects the second resonant capacitor.

また、本発明の他の実施形態に係る無線給電装置は、
第1伝送コイルと、前記第1伝送コイルに直列接続された第1スイッチング素子と、前記第1伝送コイルおよび前記第1スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第1共振コンデンサと、を備える第1給電装置と、
第2伝送コイルと、前記第2伝送コイルに直列接続されたダイオードと、前記第2伝送コイルに並列接続された第2共振コンデンサと、を備える第2給電装置と、
前記第1スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第1スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第1給電装置における共振電圧に同期して前記第1スイッチング素子のターンオンを制御する第1スイッチング制御回路と、
前記第1給電装置から前記第2給電装置への電力伝送時に、前記第1給電装置に入力される入力電圧と前記第2給電装置から出力される出力電圧との電圧差を制御する電圧制御回路と、を備えることを特徴とする。
Furthermore, a wireless power supply device according to another embodiment of the present invention includes:
A first transmission coil including a first transmission coil, a first switching element connected in series to the first transmission coil, and a first resonance capacitor connected in parallel to at least one of the first transmission coil and the first switching element. 1 power supply device;
a second power supply device including a second transmission coil, a diode connected in series to the second transmission coil, and a second resonant capacitor connected in parallel to the second transmission coil;
a first switching element that controls turn-off of the first switching element and controls turn-on of the first switching element in synchronization with a resonant voltage in the first power supply device so that the first switching element performs a zero-voltage switching operation; 1 switching control circuit;
A voltage control circuit that controls a voltage difference between an input voltage input to the first power supply device and an output voltage output from the second power supply device during power transmission from the first power supply device to the second power supply device. It is characterized by comprising the following.

本発明によれば、装置の低コスト化および小型化を実現しつつ、伝送特性の安定性を向上させることが可能な無線給電装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wireless power supply device that can reduce the cost and size of the device and improve the stability of transmission characteristics.

第1実施形態に係る無線給電装置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a wireless power supply device according to a first embodiment. 第1実施形態に係る無線給電装置の入力電圧と伝送電力との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between input voltage and transmitted power of the wireless power supply device according to the first embodiment. 第1実施形態における第1スイッチング素子の零電圧スイッチング動作を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for explaining the zero voltage switching operation of the first switching element in the first embodiment. 第1実施形態に係る無線給電装置の各動作モードを説明するためのタイミングチャートである。5 is a timing chart for explaining each operation mode of the wireless power supply device according to the first embodiment. 第1実施形態に係る無線給電装置の各動作モードにおける電流経路を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing current paths in each operation mode of the wireless power supply device according to the first embodiment. 第2実施形態に係る無線給電装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a wireless power supply device according to a second embodiment. 第2実施形態に係る無線給電装置の入力電圧と伝送電力との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between input voltage and transmitted power of a wireless power supply device according to a second embodiment. 第3実施形態に係る無線給電装置を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a wireless power supply device according to a third embodiment. 第3実施形態に係る受電側の構成の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the structure of the power receiving side based on 3rd Embodiment.

以下、添付図面を参照して、本発明に係る無線給電装置の実施形態について説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a wireless power supply device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[第1実施形態]
図1に、本発明の第1実施形態に係る無線給電装置100を示す。無線給電装置100は、1次側に第1給電装置101と、第1フィルタ回路102と、第1直流電圧変換部103と、第1制御部110とを備え、2次側に第2給電装置104と、第2フィルタ回路105と、第2直流電圧変換部106と、第2制御部120とを備える。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a wireless power supply device 100 according to a first embodiment of the present invention. The wireless power supply device 100 includes a first power supply device 101, a first filter circuit 102, a first DC voltage conversion section 103, and a first control section 110 on the primary side, and a second power supply device on the secondary side. 104, a second filter circuit 105, a second DC voltage converter 106, and a second controller 120.

1次側の構成は、例えば住宅に設けられ、2次側の構成は、例えば電気自動車やプラグインハイブリッド車等の電動車に設けられる。無線給電装置100は、1次側と2次側との間で、双方向の電力伝送を行う。以下では、1次側から2次側への電力伝送を順方向電力伝送とし、2次側から1次側への電力伝送を逆方向電力伝送とする。 The primary side configuration is provided, for example, in a residence, and the secondary side configuration is provided, for example, in an electric vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle. The wireless power supply device 100 performs bidirectional power transmission between the primary side and the secondary side. In the following, power transmission from the primary side to the secondary side will be referred to as forward power transmission, and power transmission from the secondary side to the primary side will be referred to as reverse power transmission.

第1給電装置101は、第1スイッチング素子SWと、第1伝送コイルLと、第1共振コンデンサCと、を備える1石式コンバータである。第1共振コンデンサCは、第1伝送コイルLおよび第1スイッチング素子SWの少なくとも一方(本実施形態では、第1伝送コイルL)に並列接続される。 The first power supply device 101 is a single-stone converter including a first switching element SW1 , a first transmission coil L1 , and a first resonance capacitor C1 . The first resonant capacitor C 1 is connected in parallel to at least one of the first transmission coil L 1 and the first switching element SW 1 (in this embodiment, the first transmission coil L 1 ).

第1スイッチング素子SWは、第1伝送コイルLに直列接続された第1トランジスタQと、第1トランジスタQに逆並列接続された第1ダイオードDとを含む。第1トランジスタQは、IGBT(絶縁ゲートトランジスタ)、MOSFET(金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ)、バイポーラトランジスタ、またはSiC(シリコンカーバイド)半導体等のパワー半導体素子である。第1ダイオードDは、第1トランジスタQの内蔵(寄生)ダイオード、または第1トランジスタQとは独立したダイオードである。 The first switching element SW 1 includes a first transistor Q 1 connected in series to the first transmission coil L 1 and a first diode D 1 connected in antiparallel to the first transistor Q 1 . The first transistor Q1 is a power semiconductor element such as an IGBT (insulated gate transistor), a MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor), a bipolar transistor, or a SiC (silicon carbide) semiconductor. The first diode D 1 is a built-in (parasitic) diode of the first transistor Q 1 or a diode independent of the first transistor Q 1 .

第1フィルタ回路102は、第1コンデンサCと、第1コイルLとを備える。第1コンデンサCは、一端が第1コイルLを介して第1直流電圧変換部103の高電位側に接続され、他端が第1直流電圧変換部103の低電位側に接続される。 The first filter circuit 102 includes a first capacitor C3 and a first coil L3 . The first capacitor C3 has one end connected to the high potential side of the first DC voltage converter 103 via the first coil L3 , and the other end connected to the low potential side of the first DC voltage converter 103. .

第1直流電圧変換部103は、双方向DC/DCコンバータで構成される。第1直流電圧変換部103は、第1電源Eに接続される。第1電源Eは、例えば、双方向AC/DCコンバータである。第1直流電圧変換部103は、第1電源Eから入力された直流電圧を昇圧または降圧して第1フィルタ回路102に出力する順方向電圧変換動作と、第1フィルタ回路102から入力された直流電圧を降圧または昇圧して第1電源Eに出力する逆方向電圧変換動作とを行う。 The first DC voltage converter 103 is configured with a bidirectional DC/DC converter. The first DC voltage converter 103 is connected to the first power source E3 . The first power source E3 is, for example, a bidirectional AC/DC converter. The first DC voltage conversion unit 103 performs a forward voltage conversion operation of boosting or stepping down the DC voltage input from the first power supply E 3 and outputting it to the first filter circuit 102 , and A reverse voltage conversion operation is performed to step down or step up the DC voltage and output it to the first power source E3 .

第2給電装置104は、第2スイッチング素子SWと、第2伝送コイルLと、第2共振コンデンサCと、を備える1石式コンバータである。第2共振コンデンサCは、第2伝送コイルLおよび第2スイッチング素子SWの少なくとも一方(本実施形態では、第2伝送コイルL)に並列接続される。 The second power supply device 104 is a single-stone converter that includes a second switching element SW 2 , a second transmission coil L 2 , and a second resonance capacitor C 2 . The second resonant capacitor C 2 is connected in parallel to at least one of the second transmission coil L 2 and the second switching element SW 2 (in this embodiment, the second transmission coil L 2 ).

第2スイッチング素子SWは、第2伝送コイルLに直列接続された第2トランジスタQと、第2トランジスタQに逆並列接続された第2ダイオードDとを含む。第2トランジスタQは、第1トランジスタQと同様、IGBT、MOSFET、バイポーラトランジスタ、またはSiC半導体等のパワー半導体素子である。第2ダイオードDは、第2トランジスタQの内蔵(寄生)ダイオード、または第2トランジスタQとは独立したダイオードである。 The second switching element SW 2 includes a second transistor Q 2 connected in series to the second transmission coil L 2 and a second diode D 2 connected in antiparallel to the second transistor Q 2 . The second transistor Q2 , like the first transistor Q1 , is a power semiconductor element such as an IGBT, a MOSFET, a bipolar transistor, or a SiC semiconductor. The second diode D2 is a built-in (parasitic) diode of the second transistor Q2 or a diode independent of the second transistor Q2 .

第2フィルタ回路105は、第2コンデンサCと、第2コイルLとを備える。第2コンデンサCは、一端が第2コイルLを介して第2直流電圧変換部106の高電位側に接続され、他端が第2直流電圧変換部106の低電位側に接続される。 The second filter circuit 105 includes a second capacitor C4 and a second coil L4 . The second capacitor C4 has one end connected to the high potential side of the second DC voltage converter 106 via the second coil L4 , and the other end connected to the low potential side of the second DC voltage converter 106. .

第2直流電圧変換部106は、双方向DC/DCコンバータで構成される。第2直流電圧変換部106は、第2電源Eに接続される。第2電源Eは、例えば、電動車に搭載された蓄電池である。第2直流電圧変換部106は、第2フィルタ回路105から入力された直流電圧を昇圧または降圧して第2電源Eに出力する順方向電圧変換動作と、第2電源Eから入力された直流電圧を降圧または昇圧して第2フィルタ回路105に出力する逆方向電圧変換動作とを行う。 The second DC voltage converter 106 is configured with a bidirectional DC/DC converter. The second DC voltage converter 106 is connected to the second power source E4 . The second power source E4 is, for example, a storage battery mounted on an electric vehicle. The second DC voltage conversion unit 106 performs a forward voltage conversion operation of boosting or stepping down the DC voltage input from the second filter circuit 105 and outputting it to the second power supply E4 , and performs a forward voltage conversion operation of boosting or lowering the DC voltage input from the second filter circuit 105 and outputting the DC voltage input from the second power supply E4 . A reverse voltage conversion operation is performed in which the DC voltage is stepped down or stepped up and outputted to the second filter circuit 105.

第1制御部110は、第1共振電圧検知回路111と、第1同期回路112と、第1制御回路113とを備える。同様に、第2制御部120は、第2共振電圧検知回路121と、第2同期回路122と、第2制御回路123とを備える。 The first control section 110 includes a first resonant voltage detection circuit 111, a first synchronization circuit 112, and a first control circuit 113. Similarly, the second control section 120 includes a second resonant voltage detection circuit 121, a second synchronization circuit 122, and a second control circuit 123.

第1共振電圧検知回路111および第1同期回路112は、本発明の「第1スイッチング制御回路」に相当する。第2共振電圧検知回路121および第2同期回路122は、本発明の「第2スイッチング制御回路」に相当する。第1制御回路113および第2制御回路123は、本発明の「電圧制御回路」に相当する。 The first resonant voltage detection circuit 111 and the first synchronization circuit 112 correspond to the "first switching control circuit" of the present invention. The second resonant voltage detection circuit 121 and the second synchronization circuit 122 correspond to the "second switching control circuit" of the present invention. The first control circuit 113 and the second control circuit 123 correspond to the "voltage control circuit" of the present invention.

第1共振電圧検知回路111は、順方向電力伝送時に、第1共振コンデンサCの両端電圧VR1を測定し、第1伝送コイルLおよび第1共振コンデンサCによる第1共振電圧のゼロクロス点を検知する。ゼロクロス点を検知した第1共振電圧検知回路111は、第1同期回路112にゼロクロス信号を出力する。 The first resonant voltage detection circuit 111 measures the voltage V R1 across the first resonant capacitor C1 during forward power transmission, and measures the zero cross of the first resonant voltage caused by the first transmission coil L1 and the first resonant capacitor C1 . Detect a point. The first resonant voltage detection circuit 111 that has detected the zero-cross point outputs a zero-cross signal to the first synchronization circuit 112.

第1同期回路112は、第1トランジスタQが零電圧スイッチング動作を行うように、ゼロクロス信号に基づき第1共振電圧に同期させて第1トランジスタQをターンオンさせる。また、第1同期回路112は、第1制御回路113の指示(制御指令)で、逆方向電力伝送時に、第1ダイオードDによる整流動作が行われるように第1トランジスタQをオフさせる。 The first synchronization circuit 112 turns on the first transistor Q 1 in synchronization with the first resonant voltage based on the zero cross signal so that the first transistor Q 1 performs a zero voltage switching operation. Further, the first synchronous circuit 112 turns off the first transistor Q 1 in response to an instruction (control command) from the first control circuit 113 so that the first diode D 1 performs a rectification operation during reverse power transmission.

順方向電力伝送時に、第1同期回路112が第1トランジスタQをオン・オフ制御することで、第1伝送コイルLおよび第1共振コンデンサCに電流が流れる。それにより、一定距離離れた第2伝送コイルLおよび第2共振コンデンサCに磁界共振(磁気共振、磁気共鳴と同義)による電流が流れる。その結果、第1給電装置101から第2給電装置104への非接触の電力伝送が行われる。 During forward power transmission, the first synchronous circuit 112 turns on and off the first transistor Q1 , so that current flows through the first transmission coil L1 and the first resonant capacitor C1 . As a result, a current flows through the second transmission coil L 2 and the second resonant capacitor C 2 which are separated by a certain distance due to magnetic field resonance (magnetic resonance, synonymous with magnetic resonance). As a result, contactless power transmission from the first power supply device 101 to the second power supply device 104 is performed.

第2共振電圧検知回路121は、逆方向電力伝送時に、第2共振コンデンサCの両端電圧VR2を測定し、第2伝送コイルLおよび第2共振コンデンサCによる第2共振電圧のゼロクロス点を検知する。ゼロクロス点を検知した第2共振電圧検知回路121は、第2同期回路122にゼロクロス信号を出力する。 The second resonant voltage detection circuit 121 measures the voltage V R2 across the second resonant capacitor C2 during reverse power transmission, and measures the zero cross of the second resonant voltage caused by the second transmission coil L2 and the second resonant capacitor C2 . Detect a point. The second resonant voltage detection circuit 121 that has detected the zero-cross point outputs a zero-cross signal to the second synchronization circuit 122.

第2同期回路122は、第2トランジスタQが零電圧スイッチング動作を行うように、ゼロクロス信号に基づき第2共振電圧に同期させて第2トランジスタQをターンオンさせる。また、第2同期回路122は、第2制御回路123の指示(制御指令)で、順方向電力伝送時に、第2ダイオードDによる整流動作が行われるように第2トランジスタQをオフさせる。 The second synchronization circuit 122 turns on the second transistor Q 2 in synchronization with the second resonant voltage based on the zero cross signal so that the second transistor Q 2 performs a zero voltage switching operation. Further, the second synchronous circuit 122 turns off the second transistor Q 2 in response to an instruction (control command) from the second control circuit 123 so that the second diode D 2 performs a rectification operation during forward power transmission.

逆方向電力伝送時に、第2同期回路122が第2トランジスタQをオン・オフ制御することで、第2伝送コイルLおよび第2共振コンデンサCに電流が流れる。それにより、一定距離離れた第1伝送コイルLおよび第1共振コンデンサCに磁界共振による電流が流れる。その結果、第2給電装置104から第1給電装置101への非接触の電力伝送が行われる。 During reverse power transmission, the second synchronous circuit 122 turns on and off the second transistor Q2 , so that current flows through the second transmission coil L2 and the second resonant capacitor C2 . As a result, a current flows through the first transmission coil L 1 and the first resonant capacitor C 1 that are separated by a certain distance due to magnetic field resonance. As a result, contactless power transmission from the second power supply device 104 to the first power supply device 101 is performed.

第1制御回路113は、順方向電力伝送時に、第1給電装置101に入力される第1入力電圧Eと第2給電装置104から出力される第1出力電圧Eとの電圧差(第1電圧差)を制御する第1電圧差制御を行い、第2給電装置104から出力される出力電力(第1給電装置101から第2給電装置104への伝送電力)を制御する。 The first control circuit 113 controls the voltage difference (voltage difference) between the first input voltage E 1 input to the first power supply device 101 and the first output voltage E 2 output from the second power supply device 104 during forward power transmission. 1 voltage difference) to control the output power output from the second power supply device 104 (power transmitted from the first power supply device 101 to the second power supply device 104).

より詳しくは、第1制御回路113は、外部からの第1制御指令114に応じて、または第2制御回路123との相互通信信号130に含まれる充電開始通知に応じて、第1電圧差制御を開始する。相互通信信号130には、例えばWi-Fi、Bluetooth(登録商標)等の近距離無線通信信号が用いられる。第1電圧差制御を開始した第1制御回路113は、所定の周期で、第1検出手段X(例えば、カレントトランス)の第1検出信号115に基づいて、第1入力電圧Eの電圧値および/または第1入力電流の電流値を取得する。第1入力電流は、第1直流電圧変換部103から第1フィルタ回路102に流れる電流である。 More specifically, the first control circuit 113 performs the first voltage difference control in response to a first control command 114 from the outside or in response to a charging start notification included in a mutual communication signal 130 with the second control circuit 123. Start. For example, a short-range wireless communication signal such as Wi-Fi or Bluetooth (registered trademark) is used as the mutual communication signal 130. The first control circuit 113 that has started the first voltage difference control detects the voltage of the first input voltage E 1 based on the first detection signal 115 of the first detection means X 1 (for example, a current transformer) at a predetermined period. and/or obtain a current value of the first input current. The first input current is a current flowing from the first DC voltage converter 103 to the first filter circuit 102.

また第1制御回路113は、所定の周期で、相互通信信号130を介して第2制御回路123から出力電力に関する情報を取得する。出力電力に関する情報は、出力電力の電力値、第1出力電圧Eの電圧値および出力電力の電力値、または第1出力電圧Eの電圧値および第1出力電流の電流値である。第1出力電流は、第2フィルタ回路105から第2直流電圧変換部106に流れる電流である。 Further, the first control circuit 113 acquires information regarding the output power from the second control circuit 123 via the mutual communication signal 130 at a predetermined period. The information regarding the output power is the power value of the output power, the voltage value of the first output voltage E 2 and the power value of the output power, or the voltage value of the first output voltage E 2 and the current value of the first output current. The first output current is a current flowing from the second filter circuit 105 to the second DC voltage converter 106.

第1制御回路113は、上記のように必要な情報を取得しつつ、出力電力の電力値が所定の目標電力値になるように、第1直流電圧変換部103に第1制御信号116を出力して第1入力電圧Eを制御し、第1電圧差を制御する。 The first control circuit 113 outputs the first control signal 116 to the first DC voltage converter 103 so that the power value of the output power becomes a predetermined target power value while acquiring the necessary information as described above. to control the first input voltage E1 and control the first voltage difference.

具体的な制御方法として、出力電力に関する情報が出力電力の電力値のみの場合、第1制御回路113は、予め記憶しておいた第1出力電圧Eの下限電圧を参照し、下限電圧よりも第1入力電圧Eが大となるように第1入力電圧Eを制御しつつ、出力電力の電力値を所定の目標電力値に一致させる。 As a specific control method, when the information regarding the output power is only the power value of the output power, the first control circuit 113 refers to the lower limit voltage of the first output voltage E2 stored in advance, and adjusts the voltage from the lower limit voltage. The power value of the output power is made to match a predetermined target power value while controlling the first input voltage E1 so that the first input voltage E1 becomes large.

出力電力に関する情報が第1出力電圧Eの電圧値および出力電力の電力値の場合、第1制御回路113は、第1出力電圧Eと第1入力電圧Eとを比較し、第1出力電圧Eよりも第1入力電圧Eが大となるように第1入力電圧Eを制御しつつ、出力電力の電力値を所定の目標電力値に一致させる。 When the information regarding the output power is the voltage value of the first output voltage E2 and the power value of the output power, the first control circuit 113 compares the first output voltage E2 and the first input voltage E1 , and The first input voltage E1 is controlled so that the first input voltage E1 is larger than the output voltage E2 , and the power value of the output power is made to match a predetermined target power value.

出力電力に関する情報が第1出力電圧Eの電圧値および第1出力電流の電流値の場合、第1制御回路113は、第1出力電圧Eと第1入力電圧Eとを比較し、第1出力電圧Eよりも第1入力電圧Eが大となるように第1入力電圧Eを制御する。同時に、第1制御回路113は、出力電力に関する情報に基づいて出力電力の電力値を算出し、算出した電力値が所定の目標電力値に一致するように、第1入力電圧Eを制御する。 When the information regarding the output power is the voltage value of the first output voltage E2 and the current value of the first output current, the first control circuit 113 compares the first output voltage E2 and the first input voltage E1 , The first input voltage E1 is controlled so that the first input voltage E1 is greater than the first output voltage E2 . At the same time, the first control circuit 113 calculates the power value of the output power based on the information regarding the output power, and controls the first input voltage E1 so that the calculated power value matches a predetermined target power value. .

なお、第1出力電圧Eの電圧値が一定値で、かつ第1制御回路113が第1入力電圧Eと出力電力との関係を示す情報(例えば、関係式)を記憶している場合、第1制御回路113は、給電開始時および給電中に、第2制御回路123と通信を行うことなく、第1入力電圧Eを制御することができる。 Note that when the voltage value of the first output voltage E2 is a constant value and the first control circuit 113 stores information (for example, a relational expression) indicating the relationship between the first input voltage E1 and the output power. , the first control circuit 113 can control the first input voltage E1 without communicating with the second control circuit 123 at the start of power supply and during power supply.

また、第1制御回路113が第1入力電圧Eと第1電圧差との関係を示す情報、および第1電圧差と出力電力との関係を示す情報を記憶している場合も、第1制御回路113は、第2制御回路123と通信を行うことなく、第1入力電圧Eを制御することができる。ただし、出力電力の電力値をより正確に目標電力値に近づけるためには、第1制御回路113は、相互通信信号130を介して第2制御回路123から出力電力に関する情報を取得することが好ましい。 Furthermore, when the first control circuit 113 stores information indicating the relationship between the first input voltage E1 and the first voltage difference, and information indicating the relationship between the first voltage difference and the output power, the first The control circuit 113 can control the first input voltage E 1 without communicating with the second control circuit 123 . However, in order to bring the power value of the output power closer to the target power value more accurately, the first control circuit 113 preferably acquires information regarding the output power from the second control circuit 123 via the mutual communication signal 130. .

第2制御回路123は、逆方向電力伝送時に、第2給電装置104に入力される第2入力電圧Eと第1給電装置101から出力される第2出力電圧Eとの電圧差(第2電圧差)を制御する第2電圧差制御を行い、第1給電装置101から出力される出力電力(第2給電装置104から第1給電装置101への伝送電力)を制御する。 The second control circuit 123 controls the voltage difference (voltage difference) between the second input voltage E 2 input to the second power supply device 104 and the second output voltage E 1 output from the first power supply device 101 during reverse power transmission. 2 voltage difference) to control the output power output from the first power supply device 101 (power transmitted from the second power supply device 104 to the first power supply device 101).

より詳しくは、第2制御回路123は、外部からの第2制御指令124に応じて、または第1制御回路113との相互通信信号130に含まれる放電開始通知に応じて、第2電圧差制御を開始する。第2電圧差制御を開始した第2制御回路123は、所定の周期で、第2検出手段X(例えば、カレントトランス)の第2検出信号125に基づいて、第2入力電圧Eの電圧値および/または第2入力電流の電流値を取得する。第2入力電流は、第2直流電圧変換部106から第2フィルタ回路105に流れる電流である。 More specifically, the second control circuit 123 performs the second voltage difference control in response to a second control command 124 from the outside or in response to a discharge start notification included in a mutual communication signal 130 with the first control circuit 113. Start. The second control circuit 123 that has started the second voltage difference control detects the voltage of the second input voltage E 2 based on the second detection signal 125 of the second detection means X 2 (for example, a current transformer) at a predetermined period. and/or obtain a current value of the second input current. The second input current is a current flowing from the second DC voltage converter 106 to the second filter circuit 105.

また第2制御回路123は、所定の周期で、相互通信信号130を介して第1制御回路113から出力電力に関する情報を取得する。出力電力に関する情報は、出力電力の電力値、第2出力電圧Eの電圧値および出力電力の電力値、または第2出力電圧Eの電圧値および第2出力電流の電流値である。第2出力電流は、第1フィルタ回路102から第1直流電圧変換部103に流れる電流である。 Further, the second control circuit 123 acquires information regarding the output power from the first control circuit 113 via the mutual communication signal 130 at a predetermined period. The information regarding the output power is the power value of the output power, the voltage value of the second output voltage E 1 and the power value of the output power, or the voltage value of the second output voltage E 1 and the current value of the second output current. The second output current is a current flowing from the first filter circuit 102 to the first DC voltage converter 103.

第2制御回路123は、上記のように必要な情報を取得しつつ、出力電力の電力値が所定の目標電力値になるように、第2直流電圧変換部106に第2制御信号126を出力して第2入力電圧Eを制御し、第2電圧差を制御する。具体的な制御方法は、順方向電力伝送時における第1制御回路113の制御方法と同じである。 The second control circuit 123 outputs a second control signal 126 to the second DC voltage converter 106 so that the power value of the output power becomes a predetermined target power value while acquiring the necessary information as described above. to control the second input voltage E2 and control the second voltage difference. The specific control method is the same as the control method of the first control circuit 113 during forward power transmission.

図2に、順方向電力伝送時における、第1入力電圧Eと第1給電装置101から第2給電装置104への伝送電力Pとの関係を示す。図2では、第1出力電圧Eを350[V]の一定値とする。伝送電力Pは、例えば、第2検出手段Xの第2検出信号125に基づいて算出できる。 FIG. 2 shows the relationship between the first input voltage E1 and the transmitted power P from the first power supply device 101 to the second power supply device 104 during forward power transmission. In FIG. 2, the first output voltage E2 is set to a constant value of 350 [V]. The transmission power P can be calculated, for example, based on the second detection signal 125 of the second detection means X2 .

図2から分かるように、第1入力電圧Eを350[V]から460[V]の110[V]の範囲で変化させると、伝送電力Pは0から6[kW]まで変化する。すなわち、無線給電装置100によれば、第1入力電圧Eと第1出力電圧Eとの第1電圧差を制御することで、伝送電力Pを制御することができる。 As can be seen from FIG. 2, when the first input voltage E1 is changed in the range of 110 [V] from 350 [V] to 460 [V], the transmission power P changes from 0 to 6 [kW]. That is, according to the wireless power supply device 100, the transmission power P can be controlled by controlling the first voltage difference between the first input voltage E1 and the first output voltage E2 .

例えば、第2共振コンデンサCの静電容量にバラツキがある場合であっても、第1入力電圧Eを変化させることで、伝送電力Pを零から所望の電力まで安定して制御することができる。なお、図2では、第1入力電圧Eの下限電圧と第1出力電圧Eとを同じ値にしているが、同じである必要はない。 For example, even if there are variations in the capacitance of the second resonant capacitor C2 , by changing the first input voltage E1 , the transmitted power P can be stably controlled from zero to a desired power. I can do it. Note that in FIG. 2, the lower limit voltage of the first input voltage E 1 and the first output voltage E 2 are set to the same value, but they do not need to be the same.

続いて、図3を参照して、順方向電力伝送時における第1スイッチング素子SWの零電圧スイッチング動作を説明する。なお、逆方向電力伝送時における第2スイッチング素子SWの零電圧スイッチング動作も、順方向電力伝送時における第1スイッチング素子SWと同様に行われる。 Next, with reference to FIG. 3, a zero voltage switching operation of the first switching element SW1 during forward power transmission will be described. Note that the zero voltage switching operation of the second switching element SW 2 during reverse power transmission is also performed in the same manner as the first switching element SW 1 during forward power transmission.

図3において、(A)は第1スイッチング素子SWの両端電圧VSW1の波形、(B)は第1スイッチング素子SWを流れる電流ISW1の波形、(C)は第1共振コンデンサCの両端電圧VR1の波形、(D)は第1トランジスタQの駆動用ゲート電圧Vg1の波形、(E)は第2トランジスタQの駆動用ゲート電圧Vg2の波形である。第1トランジスタQおよび第2トランジスタQは、駆動用ゲート電圧Vg1、Vg2がハイレベルのときにオンし、ローレベルのときにオフする。 In FIG. 3, (A) is the waveform of the voltage VSW1 across the first switching element SW1 , (B) is the waveform of the current ISW1 flowing through the first switching element SW1 , and (C) is the waveform of the first resonant capacitor C1. (D) is the waveform of the driving gate voltage V g1 of the first transistor Q 1 , and ( E) is the waveform of the driving gate voltage V g2 of the second transistor Q 2 . The first transistor Q 1 and the second transistor Q 2 are turned on when the drive gate voltages V g1 and V g2 are at a high level, and are turned off when they are at a low level.

第1スイッチング素子SWがオフの期間TOFFでは、第1共振コンデンサCの両端には、第1伝送コイルLと第1共振コンデンサCによる第1共振電圧が発生している。 During the period TOFF in which the first switching element SW1 is off, a first resonant voltage is generated across the first resonant capacitor C1 due to the first transmission coil L1 and the first resonant capacitor C1 .

第1共振コンデンサCの両端電圧VR1が零と交差するゼロクロス点tを第1共振電圧検知回路111が検出すると、第1同期回路112は、ゼロクロス点tに同期した時刻tzgに、第1トランジスタQの駆動用ゲート電圧Vg1をローレベルからハイレベルに切り替えて、第1トランジスタQをターンオンさせる。 When the first resonant voltage detection circuit 111 detects the zero cross point tz where the voltage V R1 across the first resonant capacitor C1 crosses zero, the first synchronization circuit 112 detects the zero cross point tz at the time tzg synchronized with the zero cross point tz. , the driving gate voltage V g1 of the first transistor Q 1 is switched from a low level to a high level to turn on the first transistor Q 1 .

ここで、第1スイッチング素子SWの両端電圧VSW1は、負荷(例えば、第1電源E)の状態によっては振幅が小さくなり零に達しない場合がある。一方、第1共振コンデンサCの両端電圧VR1は、振幅の大きさに関わらず零と交差する。そこで、本実施形態では、第1共振電圧検知回路111が第1共振コンデンサCの両端電圧VR1のゼロクロス点tを検出する構成をとっている。 Here, the voltage V SW1 across the first switching element SW 1 may have a small amplitude and may not reach zero depending on the state of the load (for example, the first power source E 3 ). On the other hand, the voltage V R1 across the first resonant capacitor C 1 crosses zero regardless of the magnitude of the amplitude. Therefore, in this embodiment, the first resonant voltage detection circuit 111 is configured to detect the zero cross point tz of the voltage V R1 across the first resonant capacitor C1 .

また、第1スイッチング素子SWの零電圧スイッチング動作を実現するためには、時刻tに第1トランジスタQをターンオンさせてもよい。しかしながら、時刻tは、負荷(例えば、第1電源E)の状態によってタイミングがずれることがある。そこで、本実施形態では、時刻tよりも後の時刻tzgにおいて第1トランジスタQをターンオンさせることで、若干の余裕を持たせている。 Further, in order to realize a zero voltage switching operation of the first switching element SW1 , the first transistor Q1 may be turned on at time t0 . However, the timing of time t 0 may deviate depending on the state of the load (for example, the first power source E 3 ). Therefore, in this embodiment, some margin is provided by turning on the first transistor Q1 at a time tzg after time t0 .

続いて、図4および図5を参照して、順方向電力伝送時における無線給電装置100の動作モード(Mode-1、Mode-2、Mode-3、Mode-4)を説明する。 Next, the operation modes (Mode-1, Mode-2, Mode-3, Mode-4) of the wireless power supply device 100 during forward power transmission will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

図4において、(A)は第1スイッチング素子SWの両端電圧VSW1の波形、(B)は第1スイッチング素子SWを流れる電流ISW1の波形、(C)は第1伝送コイルLを流れる電流IL1の波形、(D)は第2伝送コイルLを流れる電流IL2の波形、(E)は第2スイッチング素子SWの両端電圧VSW2の波形、(F)は第2スイッチング素子SWを流れる電流ISW2の波形である。 In FIG. 4, (A) is the waveform of the voltage VSW1 across the first switching element SW1 , (B) is the waveform of the current ISW1 flowing through the first switching element SW1 , and (C) is the waveform of the first transmission coil L1. (D) is the waveform of the current I L2 flowing through the second transmission coil L2 . (E) is the waveform of the voltage V SW2 across the second switching element SW2 . (F) is the waveform of the current I L2 flowing through the second transmission coil L2. This is the waveform of the current I SW2 flowing through the switching element SW2 .

図5は、図4に示した時刻t~t間をMode-1期間、時刻t~t間をMode-2期間、時刻t~t間をMode-3期間、時刻t~t(=t)間をMode-4期間とした場合の、各Mode期間における第1給電装置101および第2給電装置104に流れる電流を模式的に示した図である。 In FIG. 5, the time t 0 to t 1 shown in FIG. 4 is a Mode- 1 period, the time t 1 to t 2 is a Mode-2 period, the time t 2 to t 3 is a Mode-3 period, and the time t 3 to t 4 (=t 0 ) is a Mode-4 period, and is a diagram schematically showing currents flowing through the first power supply device 101 and the second power supply device 104 in each Mode period. FIG.

なお、図5では、第1給電装置101に第1コンデンサCを含め、第2給電装置104に第2コンデンサCを含めている。また、図5において、第1伝送コイルLおよび第2伝送コイルLを流れる電流の双方向の矢印は、図4に示すように電流が正方向と負方向に変化することを示している。 Note that in FIG. 5, the first power supply device 101 includes the first capacitor C3 , and the second power supply device 104 includes the second capacitor C4 . Further, in FIG. 5, the bidirectional arrows of the current flowing through the first transmission coil L1 and the second transmission coil L2 indicate that the current changes in the positive direction and the negative direction, as shown in FIG. .

時刻t(=t)において、第1スイッチング素子SWの両端電圧VSW1が零に達すると、Mode-1期間が開始する。Mode-1期間では、第1スイッチング素子SWの第1ダイオードDが自動的に導通し、第1スイッチング素子SWがオン状態になる。その後、零電圧スイッチング動作により第1トランジスタQがターンオンする。 At time t 0 (=t 4 ), when the voltage V SW1 across the first switching element SW 1 reaches zero, the Mode-1 period starts. In the Mode-1 period, the first diode D 1 of the first switching element SW 1 is automatically turned on, and the first switching element SW 1 is turned on. Thereafter, the first transistor Q1 is turned on by a zero voltage switching operation.

第1スイッチング素子SWがオンしている期間(Mode-1~Mode-2期間)は、第1伝送コイルLに第1入力電圧Eが印加されている状態になるので、電流ISW1および電流IL1は負電流から正電流に緩やかに変化する。電流ISW1が負から正に転流すると第1ダイオードDに流れていた電流はスムーズに第1トランジスタQに流れ、第1スイッチング素子SWのオン状態が継続する。なお、第1トランジスタQのオン抵抗が第1ダイオードDよりも低い場合、第1トランジスタQがターンオンした以降、電流ISW1は第1トランジスタQを流れる。 During the period when the first switching element SW1 is on (Mode-1 to Mode-2 period), the first input voltage E1 is applied to the first transmission coil L1 , so the current ISW1 And the current I L1 changes slowly from a negative current to a positive current. When the current ISW1 commutates from negative to positive, the current flowing through the first diode D1 smoothly flows to the first transistor Q1 , and the first switching element SW1 continues to be in the on state. Note that when the on-resistance of the first transistor Q1 is lower than that of the first diode D1 , the current ISW1 flows through the first transistor Q1 after the first transistor Q1 is turned on.

Mode-1期間において、第2スイッチング素子SWの両端電圧VSW2は、共振の弧を描き、緩やかに上昇した後、緩やかに下降して零に達する。Mode-1期間においては、電流ISW2は、第2スイッチング素子SWがオフしているため流れず、電流IL2は、正電流から負電流に緩やかに変化し、負のピークに達する。 In the Mode-1 period, the voltage V SW2 across the second switching element SW 2 traces a resonance arc, rises gently, then falls slowly and reaches zero. In the Mode-1 period, the current I SW2 does not flow because the second switching element SW 2 is off, and the current I L2 gradually changes from a positive current to a negative current and reaches a negative peak.

時刻tにおいて、第2スイッチング素子SWの両端電圧VSW2が零に達すると、Mode-2期間が開始する。Mode-2期間では、第2スイッチング素子SWの第2ダイオードDが自動的に導通し、第2スイッチング素子SWがオン状態になる。第2スイッチング素子SWがオンしている期間(Mode-2~Mode-3期間)は、第2伝送コイルLに第1出力電圧Eが印加されている状態になるので、電流ISW2および電流IL2は負電流から零に向かって変化する。 At time t 1 , when the voltage V SW2 across the second switching element SW 2 reaches zero, the Mode-2 period starts. In the Mode-2 period, the second diode D 2 of the second switching element SW 2 is automatically turned on, and the second switching element SW 2 is turned on. During the period when the second switching element SW2 is on (Mode-2 to Mode-3 period), the first output voltage E2 is applied to the second transmission coil L2 , so the current ISW2 and the current I L2 changes from a negative current toward zero.

所定時間(例えば、第1共振電圧のゼロクロス周期が所定の範囲内になるように第1同期回路112において予め設定された時間)が経過した時刻tにおいて、第1スイッチング素子SWの駆動用ゲート電圧Vg1がハイレベルからローレベルに切り替わり、第1トランジスタQがオフすると、Mode-3期間が開始する。 At time t2 when a predetermined time (for example, a time preset in the first synchronization circuit 112 so that the zero-cross period of the first resonance voltage falls within a predetermined range) has elapsed, the first switching element SW1 is When the gate voltage V g1 switches from a high level to a low level and the first transistor Q 1 is turned off, a Mode-3 period starts.

Mode-3期間では、第1スイッチング素子SWがオフし、第1伝送コイルLに蓄えられていた電流が第1共振コンデンサCに流れ込んで、第1給電装置101は共振状態となる。第1スイッチング素子SWの両端電圧VSW1は、共振の弧を描き、緩やかに上昇する。第1伝送コイルLを流れる電流IL1は、共振電流であり、正のピークに達した後、緩やかに減少する。 In the Mode-3 period, the first switching element SW 1 is turned off, the current stored in the first transmission coil L 1 flows into the first resonance capacitor C 1 , and the first power supply device 101 enters a resonance state. The voltage V SW1 across the first switching element SW 1 gradually increases as it draws an arc of resonance. The current I L1 flowing through the first transmission coil L1 is a resonant current, and after reaching a positive peak, it gradually decreases.

Mode-3期間では、電流ISW2および電流IL2は負電流から零に向かって変化する。時刻tにおいて、電流ISW2が零になると、すなわち第2ダイオードDに流れていた電流が停止すると、Mode-3期間は終了し、Mode-4期間が開始する。 In the Mode-3 period, the current I SW2 and the current I L2 change from negative current toward zero. At time t3 , when the current ISW2 becomes zero, that is, when the current flowing through the second diode D2 stops, the Mode-3 period ends and the Mode-4 period begins.

Mode-4期間では、第2スイッチング素子SW(第2ダイオードD)がオフし、第2伝送コイルLに蓄えられていた電流が第2共振コンデンサCに流れ込んで、第2給電装置104は共振状態となる。第2スイッチング素子SWの両端電圧VSW2は、共振の弧を描き、緩やかに上昇する。電流ISW2は、第2スイッチング素子SWがオフしているため流れず、電流IL2は、緩やかに上昇した後、緩やかに下降する。 In the Mode-4 period, the second switching element SW 2 (second diode D 2 ) is turned off, and the current stored in the second transmission coil L 2 flows into the second resonance capacitor C 2 and the second power supply device 104 is in a resonant state. The voltage V SW2 across the second switching element SW 2 draws an arc of resonance and gradually rises. The current I SW2 does not flow because the second switching element SW 2 is off, and the current I L2 gradually increases and then gradually decreases.

Mode-4期間では、電流IL1は、正電流から負電流に緩やかに変化する。第1スイッチング素子SWの両端電圧VSW1は、共振の弧を描き、緩やかに上昇した後、緩やかに下降する。時刻tにおいて、第1スイッチング素子SWの両端電圧VSW1が零に達すると、Mode-4期間は終了する。 In the Mode-4 period, the current I L1 gradually changes from a positive current to a negative current. The voltage V SW1 across the first switching element SW1 draws an arc of resonance, gradually rising, and then gradually falling. At time t4 , when the voltage V SW1 across the first switching element SW1 reaches zero, the Mode-4 period ends.

図4に示すように、第2伝送コイルLを流れる電流IL2は、第1伝送コイルLを流れる電流IL1に対して、第1入力電圧Eと第1出力電圧Eとの第1電圧差に応じた位相差Tφを有する。すなわち、無線給電装置100は、第1電圧差を制御することで、第1スイッチング素子SWを流れる電流ISW1と第2スイッチング素子SWを流れる電流ISW2との間に位相差を生じさせ、所望の伝送電力を伝送することができる。 As shown in FIG. 4, the current I L2 flowing through the second transmission coil L 2 is the difference between the first input voltage E 1 and the first output voltage E 2 with respect to the current I L1 flowing through the first transmission coil L 1 . It has a phase difference Tφ corresponding to the first voltage difference. That is, the wireless power supply device 100 generates a phase difference between the current I SW1 flowing through the first switching element SW 1 and the current I SW2 flowing through the second switching element SW 2 by controlling the first voltage difference. , the desired transmission power can be transmitted.

上記説明から、順方向電力伝送時において、第1給電装置101および第2給電装置104はフォワード型コンバータとして動作し、かつ第2給電装置104は半波整流動作を行うことがわかる。第2給電装置104(受電側給電装置)に構成の簡単な半波整流動作を行わせても、全波整流動作を行う通常の無線給電装置と同等以上の伝送電力を送信できるという利点がある。これは、全波整流の場合は、第2給電装置104の第2伝送コイルLと第2共振コンデンサCの並列共振回路の共振電圧は正負いずれの半波においても整流素子(ダイオード)が導通して第1出力電圧Eにクランプされるため、共振効果が小さく第1給電装置101からの伝送電力が増大しないが、半波整流では、整流素子(第2ダイオードD)が導通していない半波の期間、共振効果が得られるので第1給電装置101からの伝送電力が増大することによる。 From the above description, it can be seen that during forward power transmission, the first power supply device 101 and the second power supply device 104 operate as a forward type converter, and the second power supply device 104 performs a half-wave rectification operation. Even if the second power supply device 104 (power receiving side power supply device) performs half-wave rectification operation with a simple configuration, it has the advantage that it can transmit transmission power equal to or higher than that of a normal wireless power supply device that performs full-wave rectification operation. . This means that in the case of full-wave rectification, the resonant voltage of the parallel resonant circuit of the second transmission coil L 2 and the second resonant capacitor C 2 of the second power supply device 104 is affected by the rectifier (diode) in both positive and negative half-waves. Since it conducts and is clamped to the first output voltage E 2 , the resonance effect is small and the transmitted power from the first power supply device 101 does not increase. However, in half-wave rectification, the rectifying element (second diode D 2 ) is conductive. This is because during the half-wave period in which the power is not transmitted, the transmission power from the first power supply device 101 increases because a resonance effect is obtained.

なお、上記説明では、順方向電力伝送時の動作を例に挙げたが、逆方向電力伝送時の動作の場合も同様である。すなわち、無線給電装置100は、第2電圧差を制御することで、電流ISW1と電流ISW2との間に位相差を生じさせ、所望の伝送電力を伝送することができる。また、逆方向電力伝送時において、第1給電装置101および第2給電装置104はフォワード型コンバータとして動作し、かつ第1給電装置101は半波整流動作を行う。 In the above description, the operation during forward power transmission was taken as an example, but the same applies to the operation during reverse power transmission. That is, the wireless power supply device 100 can generate a phase difference between the current I SW1 and the current I SW2 by controlling the second voltage difference, and can transmit desired transmission power. Further, during reverse power transmission, the first power supply device 101 and the second power supply device 104 operate as forward converters, and the first power supply device 101 performs a half-wave rectification operation.

本実施形態に係る無線給電装置100は、第1給電装置101が第1スイッチング素子SWで動作する1石式コンバータで構成され、第2給電装置104が第2スイッチング素子SWで動作する1石式コンバータで構成される。このため、本実施形態に係る無線給電装置100は、複数のパワー半導体を用いるブリッジコンバータ式の無線給電装置と比較すると、装置の低コスト化および小型化を実現することができる。 In the wireless power supply device 100 according to the present embodiment, the first power supply device 101 is configured with a single-stone converter that operates with a first switching element SW1 , and the second power supply device 104 is configured with a single-stone converter that operates with a second switching element SW2 . Consists of a stone converter. Therefore, the wireless power supply device 100 according to the present embodiment can achieve lower cost and smaller size than a bridge converter type wireless power supply device that uses a plurality of power semiconductors.

本実施形態に係る無線給電装置100は、並列共振回路構成のため、給電開始時および給電中に特殊な操作が不要となり、入力電圧と出力電圧との電圧差の制御のみで伝送電力を制御することができる。 Since the wireless power supply device 100 according to the present embodiment has a parallel resonant circuit configuration, no special operation is required at the time of starting and during power supply, and the transmitted power is controlled only by controlling the voltage difference between the input voltage and the output voltage. be able to.

本実施形態に係る無線給電装置100は、入力電圧と出力電圧との電圧差の制御により、回路定数のバラツキによる伝送電力の変動を補償することができる。すなわち、本実施形態に係る無線給電装置100は、入力電圧と出力電圧との電圧差の制御により、伝送電力の変動の主要な原因である伝送電力の位相差を補償することができる。したがって、本実施形態に係る無線給電装置100によれば、比較的簡易な制御で、伝送特性の安定性を向上させることができる。 The wireless power supply device 100 according to the present embodiment can compensate for fluctuations in transmitted power due to variations in circuit constants by controlling the voltage difference between the input voltage and the output voltage. That is, the wireless power supply device 100 according to the present embodiment can compensate for the phase difference in transmitted power, which is a main cause of fluctuations in transmitted power, by controlling the voltage difference between the input voltage and the output voltage. Therefore, according to the wireless power supply device 100 according to the present embodiment, the stability of transmission characteristics can be improved with relatively simple control.

また、本実施形態に係る無線給電装置100は、上記のとおり、入力電圧と出力電圧との電圧差の制御により伝送電力の位相差を補償できるので、送電側の位相を検出して受電側に通信する手段と、受電側で相互位相シフト制御(第1スイッチング素子SWのスイッチングと第2スイッチング素子SWのスイッチングとに所定の位相差をもたせる制御)を行う回路が、1次側と2次側の双方で不要となる。これにより、装置の構成が簡素化され、高速位相通信が不要になる。 Furthermore, as described above, the wireless power supply device 100 according to the present embodiment can compensate for the phase difference in transmitted power by controlling the voltage difference between the input voltage and the output voltage. A means for communicating and a circuit that performs mutual phase shift control (control to provide a predetermined phase difference between the switching of the first switching element SW 1 and the switching of the second switching element SW 2 ) on the power receiving side are connected to the primary side and the power receiving side. This becomes unnecessary on both sides. This simplifies the configuration of the device and eliminates the need for high-speed phase communication.

例えば、相互通信信号130は、位相の情報を含まないので、高速位相通信のための信号よりも低速にすることができる。したがって、本実施形態に係る無線給電装置100によれば、高速位相通信が不要になることによる相互接続性の向上を図ることができる。 For example, the intercommunication signal 130 may be slower than signals for high-speed phase communication because it does not include phase information. Therefore, according to the wireless power supply device 100 according to the present embodiment, interconnectivity can be improved by eliminating the need for high-speed phase communication.

[第2実施形態]
図6に、本発明の第2実施形態に係る無線給電装置200を示す。無線給電装置200は、第1給電装置201、第1制御部210の第1制御回路213、第2給電装置204、および第2制御部220の第2制御回路223が第1実施形態と異なり、その他の構成は第1実施形態と共通する。
[Second embodiment]
FIG. 6 shows a wireless power supply device 200 according to a second embodiment of the present invention. The wireless power supply device 200 is different from the first embodiment in the first power supply device 201, the first control circuit 213 of the first control unit 210, the second power supply device 204, and the second control circuit 223 of the second control unit 220, Other configurations are common to the first embodiment.

第1給電装置201は、第1実施形態の第1給電装置101に、第1切替用コンデンサC’および第1切替用スイッチSからなる直列回路を追加したものである。上記直列回路は、第1共振コンデンサCに並列接続される。第1切替用スイッチSは、例えば半導体スイッチまたはリレーで構成される。 The first power supply device 201 is the first power supply device 101 of the first embodiment in which a series circuit including a first switching capacitor C 1 ′ and a first switching switch S 1 is added. The series circuit is connected in parallel to the first resonant capacitor C1 . The first changeover switch S1 is composed of, for example, a semiconductor switch or a relay.

第1切替用スイッチSは、第1制御回路213の制御下で、オンとオフとが切り替わる。第1切替用スイッチSがオンのときに第1切替用コンデンサC’が第1共振コンデンサCに並列接続された状態になり、第1切替用スイッチSがオフのときに第1切替用コンデンサC’が第1共振コンデンサCから電気的に切り離された状態になる。 The first switching switch S 1 is switched between on and off under the control of the first control circuit 213 . When the first switching switch S1 is on, the first switching capacitor C1 ' is connected in parallel to the first resonant capacitor C1, and when the first switching switch S1 is off, the first switching capacitor C1' is connected in parallel to the first resonant capacitor C1. The switching capacitor C 1 ′ becomes electrically disconnected from the first resonant capacitor C 1 .

第1制御回路213は、第1実施形態の第1制御回路113に、第1切替用スイッチSのオン・オフを切り替える機能を追加したものである。第1制御回路213は、例えば、第1切替用スイッチSの駆動回路を含む。 The first control circuit 213 is obtained by adding a function to the first control circuit 113 of the first embodiment to turn on/off the first changeover switch S1 . The first control circuit 213 includes, for example, a drive circuit for the first changeover switch S1 .

第2給電装置204は、第1実施形態の第2給電装置104に、第2切替用コンデンサC’および第2切替用スイッチSからなる直列回路を追加したものである。上記直列回路は、第2共振コンデンサCに並列接続される。第2切替用スイッチSは、例えば半導体スイッチまたはリレーで構成される。 The second power supply device 204 is the second power supply device 104 of the first embodiment in which a series circuit including a second switching capacitor C 2 ′ and a second switching switch S 2 is added. The series circuit is connected in parallel to a second resonant capacitor C2 . The second changeover switch S2 is composed of, for example, a semiconductor switch or a relay.

第2切替用スイッチSは、第2制御回路223の制御下で、オンとオフとが切り替わる。第2切替用スイッチSがオンのときに第2切替用コンデンサC’が第2共振コンデンサCに並列接続された状態になり、第2切替用スイッチSがオフのときに第2切替用コンデンサC’が第2共振コンデンサCから電気的に切り離された状態になる。 The second changeover switch S2 is switched between on and off under the control of the second control circuit 223. When the second switching switch S2 is on, the second switching capacitor C2 ' is connected in parallel to the second resonant capacitor C2, and when the second switching switch S2 is off, the second switching capacitor C2' is connected in parallel to the second resonant capacitor C2. The switching capacitor C 2 ′ becomes electrically disconnected from the second resonant capacitor C 2 .

第2制御回路223は、第1実施形態の第2制御回路123に、第2切替用スイッチSのオン・オフを切り替える機能を追加したものである。第2制御回路223は、例えば、第2切替用スイッチSの駆動回路を含む。 The second control circuit 223 is obtained by adding a function to the second control circuit 123 of the first embodiment to turn on/off the second changeover switch S2 . The second control circuit 223 includes, for example, a drive circuit for the second changeover switch S2 .

順方向電力伝送の場合、第1制御回路213は、第1制御指令114に応じて、または相互通信信号130に含まれる充電開始通知に応じて、第1切替用スイッチSをオフする。一方、第2制御回路223は、相互通信信号130に含まれる充電開始通知に応じて、または第2制御指令124に応じて、第2切替用スイッチSをオンする。これにより、第2給電装置204における共振回路の定数が変化する。第1切替用スイッチSがオフし、第2切替用スイッチSがオンした後、第1制御回路213は第1電圧差制御を開始する。 In the case of forward power transfer, the first control circuit 213 turns off the first switching switch S 1 in response to the first control command 114 or in response to the charging start notification included in the mutual communication signal 130 . On the other hand, the second control circuit 223 turns on the second switching switch S 2 in response to the charging start notification included in the mutual communication signal 130 or in response to the second control command 124 . As a result, the constant of the resonant circuit in the second power supply device 204 changes. After the first changeover switch S1 is turned off and the second changeover switch S2 is turned on, the first control circuit 213 starts the first voltage difference control.

逆方向電力伝送の場合、第2制御回路223は、第2制御指令124に応じて、または相互通信信号130に含まれる放電開始通知に応じて、第2切替用スイッチSをオフする。一方、第1制御回路213は、相互通信信号130に含まれる放電開始通知に応じて、または第1制御指令114に応じて、第1切替用スイッチSをオンする。これにより、第1給電装置201における共振回路の定数が変化する。第1切替用スイッチSがオンし、第2切替用スイッチSがオフした後、第2制御回路223は第2電圧差制御を開始する。 In the case of reverse power transmission, the second control circuit 223 turns off the second switching switch S 2 in response to the second control command 124 or in response to the discharge start notification included in the mutual communication signal 130 . On the other hand, the first control circuit 213 turns on the first switching switch S 1 in response to the discharge start notification included in the mutual communication signal 130 or in response to the first control command 114 . As a result, the constant of the resonant circuit in the first power supply device 201 changes. After the first changeover switch S1 is turned on and the second changeover switch S2 is turned off, the second control circuit 223 starts the second voltage difference control.

図7に、順方向電力伝送時における、第1入力電圧Eと第1給電装置201から第2給電装置204への伝送電力Pとの関係を示す。比較のため、図2で示した第1実施形態における第1入力電圧Eと伝送電力Pとの関係も図7に示す。第1出力電圧Eは、第1実施形態と同様に、350[V]の一定値とする。 FIG. 7 shows the relationship between the first input voltage E1 and the transmitted power P from the first power supply device 201 to the second power supply device 204 during forward power transmission. For comparison, the relationship between the first input voltage E1 and the transmitted power P in the first embodiment shown in FIG. 2 is also shown in FIG. The first output voltage E2 is set to a constant value of 350 [V] similarly to the first embodiment.

図7では、第1共振コンデンサCと第2共振コンデンサCの静電容量比を1:1とし、かつ第2共振コンデンサCと第2切替用コンデンサC’の静電容量比を5:1とする。例えば、第1給電装置201における共振コンデンサの静電容量は0.15[μF]であり、第2給電装置204における共振コンデンサの静電容量は0.18[μF]である。なお、第1実施形態では、第1給電装置101および第2給電装置104における共振コンデンサの静電容量は、いずれも0.15[μF]である。 In FIG. 7, the capacitance ratio between the first resonant capacitor C 1 and the second resonant capacitor C 2 is set to 1:1, and the capacitance ratio between the second resonant capacitor C 2 and the second switching capacitor C 2 ′ is set to 1:1. The ratio shall be 5:1. For example, the capacitance of the resonance capacitor in the first power supply device 201 is 0.15 [μF], and the capacitance of the resonance capacitor in the second power supply device 204 is 0.18 [μF]. Note that in the first embodiment, the capacitance of the resonance capacitors in the first power supply device 101 and the second power supply device 104 are both 0.15 [μF].

図7から分かるように、第2実施形態では、第1入力電圧Eを310[V]から380[V]の70[V]の範囲で変化させると、伝送電力Pが0から6[kW]まで変化する。すなわち、第2実施形態に係る無線給電装置200によれば、第1実施形態よりも小さい電圧差で出力電力(伝送電力P)を制御することができる。また、無線給電装置200によれば、所望の出力電力を得るために必要な電圧(第1入力電圧E)を、第1実施形態よりも低くすることができる。 As can be seen from FIG. 7, in the second embodiment, when the first input voltage E 1 is changed in the range of 70 [V] from 310 [V] to 380 [V], the transmission power P changes from 0 to 6 [kW]. ]. That is, according to the wireless power supply device 200 according to the second embodiment, the output power (transmission power P) can be controlled with a smaller voltage difference than in the first embodiment. Furthermore, according to the wireless power supply device 200, the voltage (first input voltage E 1 ) required to obtain the desired output power can be lower than that in the first embodiment.

変形例として、第1給電装置201は、第1切替用コンデンサC’および第1切替用スイッチSからなる直列回路に加えて、または上記直列回路の代わりに、第3切替用コンデンサおよび第3切替用スイッチからなる並列回路を備えてもよい。上記並列回路は、第1共振コンデンサCに直列接続される。第3切替用スイッチは、第1制御回路213の制御下で、順方向電力伝送時にオフし、逆方向電力伝送時にオンする。 As a modification, the first power supply device 201 includes a third switching capacitor and a third switching capacitor in addition to or instead of the series circuit including the first switching capacitor C 1 ′ and the first switching switch S 1 . A parallel circuit consisting of three switching switches may be provided. The parallel circuit is connected in series to the first resonant capacitor C1 . Under the control of the first control circuit 213, the third switching switch is turned off during forward power transmission and turned on during reverse power transmission.

第2給電装置204は、第2切替用コンデンサC’および第2切替用スイッチSからなる直列回路に加えて、または上記直列回路の代わりに、第4切替用コンデンサおよび第4切替用スイッチからなる並列回路を備えてもよい。上記並列回路は、第2共振コンデンサCに直列接続される。第4切替用スイッチは、第2制御回路223の制御下で、順方向電力伝送時にオンし、逆方向電力伝送時にオフする。 The second power supply device 204 includes a fourth switching capacitor and a fourth switching switch in addition to or instead of the series circuit consisting of the second switching capacitor C2 ' and the second switching switch S2 . A parallel circuit consisting of the following may be provided. The parallel circuit is connected in series to a second resonant capacitor C2 . The fourth switching switch is turned on during forward power transmission and turned off during reverse power transmission under the control of the second control circuit 223.

また、切替用コンデンサの静電容量は、第1共振コンデンサCまたは第2共振コンデンサCの静電容量よりも大きくすることができる。例えば、第1共振コンデンサCと第2共振コンデンサCの静電容量比を1:1とし、第1共振コンデンサCと第1切替用コンデンサC’の静電容量比および第2共振コンデンサCと第2切替用コンデンサC’の静電容量比は1:5とする。第1共振コンデンサCおよび第2共振コンデンサCの静電容量が0.18[μF]である場合、第1切替用コンデンサC’および第2切替用コンデンサC’の静電容量は0.9[μF]である。 Further, the capacitance of the switching capacitor can be made larger than the capacitance of the first resonant capacitor C 1 or the second resonant capacitor C 2 . For example, if the capacitance ratio of the first resonant capacitor C1 and the second resonant capacitor C2 is 1:1, the capacitance ratio of the first resonant capacitor C1 and the first switching capacitor C1 ' and the second resonance The capacitance ratio between the capacitor C 2 and the second switching capacitor C 2 ′ is 1:5. When the capacitance of the first resonant capacitor C 1 and the second resonant capacitor C 2 is 0.18 [μF], the capacitance of the first switching capacitor C 1 ′ and the second switching capacitor C 2 ′ is It is 0.9 [μF].

結局、本実施形態に係る無線給電装置200によれば、受電側の共振コンデンサの静電容量を送電側の共振コンデンサの静電容量より相対的に増加させ、送電側と受電側とで共振回路の定数に差をつけることにより、第1実施形態よりも小さい電圧差で出力電力を制御することができる。なお、本実施形態では、コイル定数を一定とし、切替用コンデンサで共振定数に差をつけたが、同様に共振コンデンサ定数を一定とし、共振コイル定数に差をつける構成としてもよい。 After all, according to the wireless power supply device 200 according to the present embodiment, the capacitance of the resonant capacitor on the power receiving side is relatively increased than the capacitance of the resonant capacitor on the power transmitting side, and a resonant circuit is formed between the power transmitting side and the power receiving side. By making a difference in the constants, it is possible to control the output power with a smaller voltage difference than in the first embodiment. In this embodiment, the coil constant is constant and the resonance constants are varied by the switching capacitors, but a similar configuration may be adopted in which the resonance capacitor constant is constant and the resonance coil constants are varied.

[第3実施形態]
図8に、本発明の第3実施形態に係る無線給電装置300を示す。無線給電装置300は、1次側から2次側への電力伝送(順方向電力伝送)のみを行い、2次側から1次側への電力伝送(逆方向電力伝送)は行わない。
[Third embodiment]
FIG. 8 shows a wireless power supply device 300 according to a third embodiment of the present invention. The wireless power supply device 300 only performs power transmission from the primary side to the secondary side (forward power transmission), and does not perform power transmission from the secondary side to the primary side (reverse power transmission).

無線給電装置300は、第1直流電圧変換部303、第2給電装置304、第2直流電圧変換部306および第2制御部320が第1実施形態と異なり、その他の構成は第1実施形態と共通する。 The wireless power supply device 300 differs from the first embodiment in a first DC voltage conversion section 303, a second power supply device 304, a second DC voltage conversion section 306, and a second control section 320, and the other configurations are the same as in the first embodiment. Common.

第1直流電圧変換部303は、片方向DC/DCコンバータで構成される。第1直流電圧変換部303は、第1電源Eから入力された直流電圧を昇圧または降圧して第1フィルタ回路102に出力する片方向電圧変換動作のみを行う。 The first DC voltage converter 303 is configured with a unidirectional DC/DC converter. The first DC voltage conversion unit 303 only performs a one-way voltage conversion operation of boosting or stepping down the DC voltage input from the first power source E 3 and outputting the boosted voltage to the first filter circuit 102 .

第2給電装置304は、第2伝送コイルLと、第2共振コンデンサCと、第3ダイオードDとを備える。第2共振コンデンサCは、一端が第2伝送コイルLの一端に接続され、他端が第2伝送コイルLの他端に接続される。第3ダイオードDは、アノードが第2フィルタ回路105の低電位側に接続され、カソードが第2共振コンデンサCの他端に接続される。すなわち、第2給電装置304は、第1実施形態の第1スイッチング素子SWの代わりに、第3ダイオードDを備えている。 The second power supply device 304 includes a second transmission coil L2 , a second resonant capacitor C2 , and a third diode D3 . The second resonant capacitor C2 has one end connected to one end of the second transmission coil L2 , and the other end connected to the other end of the second transmission coil L2 . The third diode D3 has an anode connected to the low potential side of the second filter circuit 105, and a cathode connected to the other end of the second resonant capacitor C2 . That is, the second power supply device 304 includes a third diode D3 instead of the first switching element SW1 of the first embodiment.

第2直流電圧変換部306は、片方向DC/DCコンバータで構成される。第2直流電圧変換部306は、第2フィルタ回路105から入力された直流電圧を昇圧または降圧して第2電源Eに出力する片方向電圧変換動作のみを行う。 The second DC voltage converter 306 is configured with a unidirectional DC/DC converter. The second DC voltage converter 306 only performs a one-way voltage conversion operation of boosting or stepping down the DC voltage input from the second filter circuit 105 and outputting it to the second power source E4 .

第2制御部320は、第2制御回路323を備える一方で、第1実施形態の第2共振電圧検知回路121および第2同期回路122を備えない。第2制御回路323は、第2制御信号326を出力して第2直流電圧変換部306を制御する。なお、この制御は、第1および第2実施形態のような入力電圧と出力電圧との電圧差の制御ではなく、第2電源Eに所望の電力を供給するための受電制御である。なお、第2直流電圧変換部306は、入力電圧Eを第2電源Eへの入力電圧に変換する必要がなければ、省略することができる。 The second control unit 320 includes the second control circuit 323, but does not include the second resonant voltage detection circuit 121 and the second synchronization circuit 122 of the first embodiment. The second control circuit 323 outputs a second control signal 326 to control the second DC voltage converter 306. Note that this control is not control of the voltage difference between the input voltage and the output voltage as in the first and second embodiments, but power reception control for supplying desired power to the second power source E4 . Note that the second DC voltage converter 306 can be omitted if there is no need to convert the input voltage E2 to the input voltage to the second power source E4 .

本実施形態の第2給電装置304および第2フィルタ回路105は、図9に示す第2給電装置304’および第2フィルタ回路105’に変更できる。すなわち、第3ダイオードDは、アノードが第2共振コンデンサCの一端に接続され、カソードが第2フィルタ回路105’の高電位側に接続されていてもよい。この場合、第2フィルタ回路105’にチョークコイルの環流用ダイオードを追加してもよい。なお、第2コンデンサCは、第2コイルLの後段に設けてもよい。図9では、第2直流電圧変換部306を省略している。 The second power supply device 304 and second filter circuit 105 of this embodiment can be changed to a second power supply device 304' and a second filter circuit 105' shown in FIG. That is, the third diode D3 may have its anode connected to one end of the second resonant capacitor C2 , and its cathode connected to the high potential side of the second filter circuit 105'. In this case, a choke coil freewheeling diode may be added to the second filter circuit 105'. Note that the second capacitor C4 may be provided after the second coil L4 . In FIG. 9, the second DC voltage converter 306 is omitted.

[変形例]
以上、本発明に係る無線給電装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
[Modified example]
Although the embodiments of the wireless power supply device according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments.

本発明に係る無線給電装置では、第1フィルタ回路102および第2フィルタ回路105を省略できる。ただし、第1フィルタ回路102および第2フィルタ回路105を設けることで、入力電圧および出力電圧の安定化を図ることができる。また、第1直流電圧変換部103、303は、第1電源Eを構成する双方向AC/DCコンバータと一体とした構成としてもよい。 In the wireless power supply device according to the present invention, the first filter circuit 102 and the second filter circuit 105 can be omitted. However, by providing the first filter circuit 102 and the second filter circuit 105, it is possible to stabilize the input voltage and the output voltage. Furthermore, the first DC voltage converters 103 and 303 may be configured to be integrated with a bidirectional AC/DC converter that constitutes the first power source E3 .

第1および第2実施形態では、第2直流電圧変換部106を省略するか、または第2直流電圧変換部106を片方向DC/DCコンバータで構成することができる。これらの場合、第1制御回路113、213は、順方向電力伝送時には第1および第2実施形態と同様の制御を行い、逆方向電力伝送時には、第1直流電圧変換部103を制御して第2出力電圧Eを変化させる(第2出力電圧Eを第2入力電圧Eよりも低下させる)ことにより、第2電圧差を制御してもよい。 In the first and second embodiments, the second DC voltage converter 106 can be omitted, or the second DC voltage converter 106 can be configured with a unidirectional DC/DC converter. In these cases, the first control circuits 113 and 213 perform the same control as in the first and second embodiments during forward power transmission, and control the first DC voltage converter 103 to perform the same control as in the first and second embodiments during reverse power transmission. The second voltage difference may be controlled by changing the second output voltage E 1 (making the second output voltage E 1 lower than the second input voltage E 2 ).

本発明に係る無線給電装置では、順方向電力伝送時に、第1スイッチング素子SWのオン時間を許容周期範囲内において制御してもよい。また、第1および第2実施形態では、さらに逆方向電力伝送時に、第2スイッチング素子SWのオン時間を許容周期範囲内において制御してもよい。入力電圧の制御範囲が限られていて、出力電力の電力値を所定の目標電力値に一致させることができない場合等、入力電圧を変えずに送電側のスイッチング素子のオン時間を許容周期範囲内において変更することで、出力電力の電力値を所定の目標電力値に一致させることができる。なお、許容周期範囲は、例えば、国際規格などで定められた基準周波数帯に基づいて適宜設定することができる。また、オン時間の変更は、停止状態であるデューティ0%を含んでもよい。 In the wireless power supply device according to the present invention, during forward power transmission, the on-time of the first switching element SW1 may be controlled within an allowable cycle range. Further, in the first and second embodiments, the on-time of the second switching element SW 2 may be further controlled within the allowable cycle range during reverse power transmission. In cases where the input voltage control range is limited and the output power value cannot match a predetermined target power value, the on-time of the switching element on the power transmission side is within the allowable cycle range without changing the input voltage. By changing , the power value of the output power can be made to match the predetermined target power value. Note that the allowable cycle range can be appropriately set, for example, based on a reference frequency band defined by international standards. Further, the change in the on time may include a duty of 0%, which is a stopped state.

例えば、順方向電力伝送時に、第1出力電圧Eの電圧値が低く、第1直流電圧変換部103の出力(第1入力電圧E)を制御範囲の下限まで下げても所望の出力電力が得られない場合、目標電力値よりも大きな出力電力が出力されてしまう。この場合、第1スイッチング素子SWのオン時間を、許容周期範囲内において当初の設定値よりも短くすることで、第1伝送コイルLに流れる電流IL1を減少させることができる。その結果、第2伝送コイルLに流れる電流IL2が減少し、伝送電力が低下するので、所望の出力電力を得ることができる。 For example, during forward power transmission, even if the voltage value of the first output voltage E 2 is low and the output (first input voltage E 1 ) of the first DC voltage converter 103 is lowered to the lower limit of the control range, the desired output power cannot be achieved. If this cannot be obtained, output power larger than the target power value will be output. In this case, the current I L1 flowing through the first transmission coil L 1 can be reduced by making the on time of the first switching element SW 1 shorter than the initial set value within the allowable cycle range. As a result, the current I L2 flowing through the second transmission coil L2 decreases, and the transmitted power decreases, so that desired output power can be obtained.

本発明に係る無線給電装置では、第1伝送コイルLと第2伝送コイルLとの距離が規定距離(例えば、45[mm])よりも短い場合、電力伝送を制限してもよい。電力伝送を制限することで、第1伝送コイルLと第2伝送コイルLとが近接し過ぎたことにより生じる不安定な動作(換言すれば、漏れインダクタンスがなくなり、共振電圧が発生しなくなることにより生じる不安定な動作)を回避することができる。 In the wireless power supply device according to the present invention, power transmission may be limited when the distance between the first transmission coil L 1 and the second transmission coil L 2 is shorter than a specified distance (for example, 45 [mm]). By limiting power transmission, unstable operation caused by the first transmission coil L1 and second transmission coil L2 being too close together (in other words, leakage inductance is eliminated and resonant voltage is no longer generated) (unstable operation caused by this) can be avoided.

電力伝送を制限する場合、本発明に係る無線給電装置は、第1伝送コイルLと第2伝送コイルLとが近接し過ぎたことにより生じる不安定な動作を検出してもよいし、第1伝送コイルLと第2伝送コイルLとの距離を測定するための距離測定手段(例えば、1次側および2次側に設けた距離測定用コイル)を含んでもよい。また、第1制御指令114および/または第2制御指令124に、第1伝送コイルLと第2伝送コイルLとの距離に関する情報が含まれていてもよい。 When restricting power transmission, the wireless power supply device according to the present invention may detect unstable operation caused by the first transmission coil L 1 and the second transmission coil L 2 being too close to each other, or It may also include distance measuring means (for example, distance measuring coils provided on the primary side and the secondary side) for measuring the distance between the first transmission coil L1 and the second transmission coil L2 . Further, the first control command 114 and/or the second control command 124 may include information regarding the distance between the first transmission coil L 1 and the second transmission coil L 2 .

例えば、順方向電力伝送時に、第1伝送コイルLと第2伝送コイルLとの距離が規定距離よりも短い場合、第1入力電圧Eを制御範囲の下限まで下げても所望の出力電力が得られないのであれば、第1制御回路113、213は、第1直流電圧変換部103の制御を停止させて、電力伝送を停止させてもよい。また、第1制御回路113、213は、電力伝送を停止させる代わりに、第1スイッチング素子SWのオン時間を、許容周期範囲内において所定値よりも短くしてもよい。これにより、伝送電力が低下するので、所望の出力電力を得ることができる。 For example, during forward power transmission, if the distance between the first transmission coil L1 and the second transmission coil L2 is shorter than the specified distance, the desired output will not be achieved even if the first input voltage E1 is lowered to the lower limit of the control range. If power cannot be obtained, the first control circuit 113, 213 may stop controlling the first DC voltage converter 103 and stop power transmission. Furthermore, instead of stopping power transmission, the first control circuits 113 and 213 may shorten the on-time of the first switching element SW1 to less than a predetermined value within the allowable cycle range. As a result, the transmitted power is reduced, so that the desired output power can be obtained.

100、200、300 無線給電装置
101、201 第1給電装置
102 第1フィルタ回路
103、303 第1直流電圧変換部
104、204、304、304’ 第2給電装置
105、105’ 第2フィルタ回路
106、306 第2直流電圧変換部
110、210 第1制御部
111 第1共振電圧検知回路
112 第1同期回路
113、213 第1制御回路
114 第1制御指令
115 第1検出信号
116 第1制御信号
120、220、320 第2制御部
121 第2共振電圧検知回路
122 第2同期回路
123、223、323 第2制御回路
124 第2制御指令
125 第2検出信号
126、326 第2制御信号
130 相互通信信号
100, 200, 300 Wireless power supply device 101, 201 First power supply device 102 First filter circuit 103, 303 First DC voltage converter 104, 204, 304, 304' Second power supply device 105, 105' Second filter circuit 106 , 306 Second DC voltage converter 110, 210 First controller 111 First resonant voltage detection circuit 112 First synchronous circuit 113, 213 First control circuit 114 First control command 115 First detection signal 116 First control signal 120 , 220, 320 Second control section 121 Second resonant voltage detection circuit 122 Second synchronization circuit 123, 223, 323 Second control circuit 124 Second control command 125 Second detection signal 126, 326 Second control signal 130 Mutual communication signal

Claims (9)

第1伝送コイルと、前記第1伝送コイルに直列接続された第1トランジスタおよび前記第1トランジスタに逆並列接続された第1ダイオードを含む第1スイッチング素子と、前記第1伝送コイルおよび前記第1スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第1共振コンデンサと、を備える第1給電装置と、
第2伝送コイルと、前記第2伝送コイルに直列接続された第2トランジスタおよび前記第2トランジスタに逆並列接続された第2ダイオードを含む第2スイッチング素子と、前記第2伝送コイルおよび前記第2スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第2共振コンデンサと、を備える第2給電装置と、
前記第1スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第1スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第1給電装置における共振電圧に同期して前記第1スイッチング素子のターンオンを制御する第1スイッチング制御回路と、
前記第2スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第2スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第2給電装置における共振電圧に同期して前記第2スイッチング素子のターンオンを制御する第2スイッチング制御回路と、
前記第1給電装置から前記第2給電装置への順方向電力伝送時に、前記第1給電装置に入力される第1入力電圧と前記第2給電装置から出力される第1出力電圧との第1電圧差を制御し、前記第2給電装置から前記第1給電装置への逆方向電力伝送時に、前記第2給電装置へ入力される第2入力電圧と前記第1給電装置から出力される第2出力電圧との第2電圧差を制御する電圧制御回路と、
前記第1入力電圧を出力し、前記第2出力電圧が入力される第1直流電圧変換部と、
前記第1出力電圧が入力され、前記第2入力電圧を出力する第2直流電圧変換部と、
を備え、
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第1入力電圧を変化させることにより前記第1電圧差を制御し、前記逆方向電力伝送時に、前記第2直流電圧変換部を制御して前記第2入力電圧を変化させることにより前記第2電圧差を制御し、
前記第2スイッチング制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第2トランジスタをオフして前記第2ダイオードによる整流を行わせ、
前記第1スイッチング制御回路は、前記逆方向電力伝送時に、前記第1トランジスタをオフして前記第1ダイオードによる整流を行わせることを特徴とする無線給電装置。
a first transmission coil; a first switching element including a first transistor connected in series to the first transmission coil; and a first diode connected in antiparallel to the first transistor; a first power supply device comprising a first resonant capacitor connected in parallel to at least one of the switching elements;
a second transmission coil; a second switching element including a second transistor connected in series to the second transmission coil; and a second diode connected in antiparallel to the second transistor; a second power supply device comprising a second resonant capacitor connected in parallel to at least one of the switching elements;
a first switching element that controls turn-off of the first switching element and controls turn-on of the first switching element in synchronization with a resonant voltage in the first power supply device so that the first switching element performs a zero-voltage switching operation; 1 switching control circuit;
a second switching element that controls turn-off of the second switching element and controls turn-on of the second switching element in synchronization with a resonant voltage in the second power supply device so that the second switching element performs a zero-voltage switching operation; 2 switching control circuit;
During forward power transmission from the first power supply device to the second power supply device, the first input voltage input to the first power supply device and the first output voltage output from the second power supply device A voltage difference is controlled to control a second input voltage input to the second power supply device and a second input voltage output from the first power supply device during reverse power transmission from the second power supply device to the first power supply device. a voltage control circuit that controls a second voltage difference with the output voltage;
a first DC voltage converter that outputs the first input voltage and receives the second output voltage;
a second DC voltage converter that receives the first output voltage and outputs the second input voltage;
Equipped with
The voltage control circuit controls the first voltage difference by controlling the first DC voltage converter to change the first input voltage during the forward power transmission, and controls the first voltage difference during the reverse power transmission. controlling the second voltage difference by controlling the second DC voltage converter to change the second input voltage;
The second switching control circuit turns off the second transistor and causes the second diode to perform rectification during the forward power transmission;
The wireless power supply device is characterized in that the first switching control circuit turns off the first transistor and causes the first diode to perform rectification during the reverse power transmission.
前記順方向電力伝送時に、
前記第1給電装置および前記第2給電装置がフォワード型コンバータとして動作し、かつ前記第2給電装置が半波整流動作をすることを特徴とする請求項に記載の無線給電装置。
During the forward power transmission,
The wireless power supply device according to claim 1 , wherein the first power supply device and the second power supply device operate as forward converters, and the second power supply device performs a half-wave rectification operation.
第1伝送コイルと、前記第1伝送コイルに直列接続された第1トランジスタおよび前記第1トランジスタに逆並列接続された第1ダイオードを含む第1スイッチング素子と、前記第1伝送コイルおよび前記第1スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第1共振コンデンサと、を備える第1給電装置と、
第2伝送コイルと、前記第2伝送コイルに直列接続された第2トランジスタおよび前記第2トランジスタに逆並列接続された第2ダイオードを含む第2スイッチング素子と、前記第2伝送コイルおよび前記第2スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第2共振コンデンサと、を備える第2給電装置と、
前記第1スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第1スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第1給電装置における共振電圧に同期して前記第1スイッチング素子のターンオンを制御する第1スイッチング制御回路と、
前記第2スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第2スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第2給電装置における共振電圧に同期して前記第2スイッチング素子のターンオンを制御する第2スイッチング制御回路と、
前記第1給電装置から前記第2給電装置への順方向電力伝送時に、前記第1給電装置に入力される第1入力電圧と前記第2給電装置から出力される第1出力電圧との第1電圧差を制御し、前記第2給電装置から前記第1給電装置への逆方向電力伝送時に、前記第2給電装置へ入力される第2入力電圧と前記第1給電装置から出力される第2出力電圧との第2電圧差を制御する電圧制御回路と、
前記順方向電力伝送時に前記第1入力電圧を出力し、前記逆方向電力伝送時に前記第2出力電圧が入力される第1直流電圧変換部と、
を備え、
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第1入力電圧を変化させることにより前記第1電圧差を制御し、前記逆方向電力伝送時に、前記第1直流電圧変換部を制御して前記第2出力電圧を変化させることにより前記第2電圧差を制御し、
前記第2スイッチング制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第2トランジスタをオフして前記第2ダイオードによる整流を行わせ、
前記第1スイッチング制御回路は、前記逆方向電力伝送時に、前記第1トランジスタをオフして前記第1ダイオードによる整流を行わせることを特徴とする無線給電装置。
a first transmission coil; a first switching element including a first transistor connected in series to the first transmission coil; and a first diode connected in antiparallel to the first transistor; a first power supply device comprising a first resonant capacitor connected in parallel to at least one of the switching elements;
a second transmission coil; a second switching element including a second transistor connected in series to the second transmission coil; and a second diode connected in antiparallel to the second transistor; a second power supply device comprising a second resonant capacitor connected in parallel to at least one of the switching elements;
a first switching element that controls turn-off of the first switching element and controls turn-on of the first switching element in synchronization with a resonant voltage in the first power supply device so that the first switching element performs a zero-voltage switching operation; 1 switching control circuit;
a second switching element that controls turn-off of the second switching element and controls turn-on of the second switching element in synchronization with a resonant voltage in the second power supply device so that the second switching element performs a zero-voltage switching operation; 2 switching control circuit;
During forward power transmission from the first power supply device to the second power supply device, the first input voltage input to the first power supply device and the first output voltage output from the second power supply device A voltage difference is controlled to control a second input voltage input to the second power supply device and a second input voltage output from the first power supply device during reverse power transmission from the second power supply device to the first power supply device. a voltage control circuit that controls a second voltage difference with the output voltage;
a first DC voltage converter that outputs the first input voltage during the forward power transmission and receives the second output voltage during the reverse power transmission ;
Equipped with
The voltage control circuit controls the first voltage difference by controlling the first DC voltage converter to change the first input voltage during the forward power transmission, and controls the first voltage difference during the reverse power transmission. controlling the second voltage difference by controlling the first DC voltage converter to change the second output voltage ;
The second switching control circuit turns off the second transistor and causes the second diode to perform rectification during the forward power transmission;
The wireless power supply device is characterized in that the first switching control circuit turns off the first transistor and causes the first diode to perform rectification during the reverse power transmission.
前記電圧制御回路は、前記第1電圧差を制御する第1制御回路および前記第2電圧差を制御する第2制御回路を備え、
前記第2制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第2給電装置の出力電力値、前記第2給電装置の出力電圧値および前記出力電力値、または前記第2給電装置の出力電流値および前記出力電圧値を前記第1制御回路に通知し、
前記第1制御回路は、前記逆方向電力伝送時に、前記第1給電装置の出力電力値、前記第1給電装置の出力電圧値および前記出力電力値、または前記第1給電装置の出力電流値および前記出力電圧値を前記第2制御回路に通知することを特徴とする請求項1~のいずれか一項に記載の無線給電装置。
The voltage control circuit includes a first control circuit that controls the first voltage difference and a second control circuit that controls the second voltage difference,
The second control circuit is configured to control the output power value of the second power supply device, the output voltage value and the output power value of the second power supply device, or the output current value and the output power value of the second power supply device during the forward power transmission. Notifying the first control circuit of the output voltage value;
The first control circuit controls the output power value of the first power supply device, the output voltage value and the output power value of the first power supply device, or the output current value and the output power value of the first power supply device during the reverse direction power transmission. The wireless power supply device according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that the output voltage value is notified to the second control circuit.
前記電圧制御回路は、前記順方向電力伝送時に、前記第1スイッチング素子のオン時間を許容周期範囲内において制御する、および/または、前記逆方向電力伝送時に、前記第2スイッチング素子のオン時間を許容周期範囲内において制御することを特徴とする請求項1~のいずれか一項に記載の無線給電装置。 The voltage control circuit controls the on-time of the first switching element within a permissible cycle range during the forward power transmission, and/or controls the on-time of the second switching element during the reverse power transmission. The wireless power supply device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the wireless power supply device performs control within an allowable cycle range. 前記第1伝送コイルと前記第2伝送コイルとの距離が規定距離よりも短い場合、前記電圧制御回路は、前記第1給電装置と前記第2給電装置との間の電力伝送を制限することを特徴とする請求項1~のいずれか一項に記載の無線給電装置。 When the distance between the first transmission coil and the second transmission coil is shorter than a specified distance, the voltage control circuit limits power transmission between the first power supply device and the second power supply device. The wireless power supply device according to any one of claims 1 to 5 . 前記第1給電装置の共振回路の定数と前記第2給電装置の共振回路の定数とは、互いに異なることを特徴とする請求項1~のいずれか一項に記載の無線給電装置。 The wireless power supply device according to any one of claims 1 to 6 , wherein a constant of a resonant circuit of the first power supply device and a constant of a resonance circuit of the second power supply device are different from each other. 前記第1給電装置は、第1切替用コンデンサと、オンしたときに前記第1切替用コンデンサを前記第1共振コンデンサに並列接続または直列接続し、オフしたときに前記第1切替用コンデンサを前記第1共振コンデンサから電気的に切り離す第1切替用スイッチと、を備え、
前記第2給電装置は、第2切替用コンデンサと、オンしたときに前記第2切替用コンデンサを前記第2共振コンデンサに並列接続または直列接続し、オフしたときに前記第2切替用コンデンサを前記第2共振コンデンサから電気的に切り離す第2切替用スイッチと、を備えることを特徴とする請求項に記載の無線給電装置。
The first power supply device includes a first switching capacitor, and when turned on, the first switching capacitor is connected in parallel or in series with the first resonant capacitor, and when turned off, the first switching capacitor is connected to the first resonant capacitor. A first switching switch electrically disconnecting from the first resonant capacitor,
The second power supply device includes a second switching capacitor, and when turned on, the second switching capacitor is connected in parallel or in series with the second resonant capacitor, and when turned off, the second switching capacitor is connected to the second resonant capacitor. The wireless power supply device according to claim 7 , further comprising a second switching switch that electrically disconnects the second resonant capacitor.
第1伝送コイルと、前記第1伝送コイルに直列接続された第1スイッチング素子と、前記第1伝送コイルおよび前記第1スイッチング素子の少なくとも一方に並列接続された第1共振コンデンサと、を備える第1給電装置と、
第2伝送コイルと、前記第2伝送コイルに直列接続されたダイオードと、前記第2伝送コイルに並列接続された第2共振コンデンサと、を備える第2給電装置と、
前記第1スイッチング素子のターンオフを制御するとともに、前記第1スイッチング素子が零電圧スイッチング動作を行うように、前記第1給電装置における共振電圧に同期して前記第1スイッチング素子のターンオンを制御する第1スイッチング制御回路と、
前記第1給電装置から前記第2給電装置への電力伝送時に、前記第1給電装置に入力される入力電圧と前記第2給電装置から出力される出力電圧との電圧差を制御する電圧制御回路と、
前記入力電圧を出力する直流電圧変換部と、
を備え、
前記電圧制御回路は、前記電力伝送時に、前記直流電圧変換部を制御して前記入力電圧を変化させることにより前記電圧差を制御することを特徴とする無線給電装置。
A first transmission coil including a first transmission coil, a first switching element connected in series to the first transmission coil, and a first resonance capacitor connected in parallel to at least one of the first transmission coil and the first switching element. 1 power supply device;
a second power supply device including a second transmission coil, a diode connected in series to the second transmission coil, and a second resonant capacitor connected in parallel to the second transmission coil;
a first switching element that controls turn-off of the first switching element and controls turn-on of the first switching element in synchronization with a resonant voltage in the first power supply device so that the first switching element performs a zero-voltage switching operation; 1 switching control circuit;
A voltage control circuit that controls a voltage difference between an input voltage input to the first power supply device and an output voltage output from the second power supply device during power transmission from the first power supply device to the second power supply device. and,
a DC voltage converter that outputs the input voltage;
Equipped with
The wireless power supply device is characterized in that the voltage control circuit controls the voltage difference by controlling the DC voltage converter to change the input voltage during the power transmission.
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