KR101747064B1 - 비접촉 급전 시스템 및 송전 장치 - Google Patents

비접촉 급전 시스템 및 송전 장치 Download PDF

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도모후미 오카모토
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

송전 코일(14)을 갖는 송전 장치(10c), 수전 코일(41)을 갖는 수전 장치(40)를 구비한다. 그리고, 송전 코일(14)로부터 수전 코일(41)에 비접촉으로 전력을 송전하여, 수전 장치(40)에 탑재된 배터리(44)에 전력을 공급한다. 수전 장치(40)는, 송전 전력 지령값과 배터리(44)에 공급되는 급전 전력으로부터 제1 효율을 연산하는 제1 효율 연산부(55)를 갖는다. 송전 장치(10c)는, 송전 코일(14)에 공급되는 전압과 전류의 위상차로부터 제2 효율을 연산하는 제2 효율 연산부(31)를 갖는다. 또한, 송전 전력 지령값에 기초하여 송전 코일(14)에 공급하는 전력을 제어하고, 또한 제1 효율이 미리 설정한 제1 역치 효율 이하로 된 경우, 혹은 제2 효율이 미리 설정한 제2 역치 효율 이하로 된 경우에, 송전 코일(14)에 공급하는 전력을 억제하는 제어량 연산부(29)를 갖는다.

Description

비접촉 급전 시스템 및 송전 장치 {WIRELESS POWER SUPPLY SYSTEM AND POWER TRANSMISSION DEVICE}
본 발명은, 전기 자동차 등의 배터리를 구비하는 차량에, 비접촉으로 전력을 공급하는 비접촉 급전 시스템 및 송전 장치에 관한 것이다.
지상 측에 설치되는 송전 장치로부터, 차량 측에 설치되는 수전 장치에 비접촉으로 전력을 공급하여, 차량에 탑재된 전기 부하에 전력을 공급하는 비접촉 급전 시스템이 제안되어 있다. 이러한 비접촉 급전 시스템에서는, 차량을 급전 위치에 정차시켜 급전을 실행하고 있을 때, 이 급전 위치로부터 차량이 이동하는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 송전 코일과 수전 코일 사이에 어긋남이 발생하므로, 재빨리 이것을 검출하여 전력의 공급을 정지시킬 필요가 있다.
송전 장치와 수전 장치의 사이에서 통신을 행하여, 적정한 전압을 급전하도록 제어하는 기술로서 예를 들어, 특허문헌 1에 개시된 기술이 알려져 있다. 당해 특허문헌 1에서는, 수전 장치와 송전 장치의 사이를 제2 주기에서 통신을 행하고, 또한 송전 장치에 의해 제2 주기보다 짧은 제1 주기에서 송전 전력이 적정하게 되도록 제어하는 것이 개시되어 있다.
국제 공개 제2013/046391호
그러나, 특허문헌 1에 개시된 종래 예는, 비접촉 충전의 실행 중에, 송전 코일과 수전 코일의 사이에 위치 어긋남이 발생한 경우에, 이것을 검출하는 것에 대해 개시되어 있지 않다.
본 발명은, 이러한 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 점은, 송전 코일과 수전 코일의 사이에 위치 어긋남이 발생한 경우에, 이것을 즉시 검출하는 것이 가능한 비접촉 급전 시스템 및 비접촉 급전 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 양태에 관한 비접촉 급전 시스템은, 송전 코일을 갖는 송전 장치, 및 수전 코일을 갖는 수전 장치를 구비하고, 송전 코일로부터 수전 코일에 비접촉으로 전력을 송전하여, 수전 장치에 탑재된 전기 부하에 급전한다. 수전 장치 또는 송전 장치는, 송전 전력 지령값과, 전기 부하에의 급전 전력으로부터 제1 효율을 연산하는 제1 효율 연산부를 갖는다. 또한, 송전 장치는, 송전 코일에 공급되는 전압과 전류의 위상차로부터 제2 효율을 연산하는 제2 효율 연산부와, 송전 전력 지령값에 기초하여 송전 코일에 공급하는 전력을 제어하고, 또한 제1 효율이 제1 역치 효율 이하로 된 경우, 혹은 제2 효율이 제2 역치 효율 이하로 된 경우에, 송전 코일에 공급하는 전력을 억제한다.
본 발명의 일 양태에 관한 송전 장치는, 송전 코일을 갖고, 수전 코일을 갖는 수전 장치에 비접촉으로 전력을 공급하여, 수전 장치에 탑재된 전기 부하에 급전한다. 송전 전력 지령값과, 전기 부하에 공급되는 급전 전력으로부터, 제1 효율을 연산하거나, 혹은 수전 장치로부터 송신되는 제1 효율을 취득하는 제1 효율 취득부와, 송전 코일에 공급되는 전압과 전류의 위상차로부터 제2 효율을 연산하는 제2 효율 연산부를 갖는다. 그리고, 송전 전력 지령값에 기초하여 송전 코일에 공급하는 전력을 제어하고, 또한 제1 효율이 제1 역치 효율 이하로 된 경우, 혹은 제2 효율이 제2 역치 효율 이하로 된 경우에, 송전 코일에 공급하는 전력을 억제한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 송전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 수전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 제어량 연산부의 구성을 나타내는 블록선도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 송전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 수전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 송전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 수전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 송전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 수전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 15는 제4 실시 형태의 변형예에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 16은 제4 실시 형태의 변형예에 관한 비접촉 급전 시스템의, 송전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 17은 제4 실시 형태의 변형예에 관한 비접촉 급전 시스템의, 수전 측 컨트롤러의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 차량(200)은, 수전 장치(40)를 구비하고 있고, 차량(200)이 정차하는 지상 측의 스페이스에는 차량(200)에 전력을 급전하는 송전 장치(10)가 설치되어 있다. 송전 장치(10)는, 교류 전원(91)으로부터 공급되는 교류 전압을 정류하는 AC/DC 변환기(11)와, 인버터 회로(12)와, 공진 회로(13) 및 송전 코일(14)을 구비하고 있다. 또한, 송전 측 컨트롤러(30)를 구비하고 있다.
수전 장치(40)는, 수전 코일(41)과, 공진 회로(42)와, 정류 평활 회로(43)와, 릴레이(47) 및 배터리(44)를 구비하고 있다. 또한, 수전 측 컨트롤러(50)와, 배터리(44)로부터 출력되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터(15), 및 당해 인버터(15)로부터 출력되는 교류 전압이 공급되어 구동하는 모터(16)를 구비하고 있다.
[제1 실시 형태의 설명]
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 당해 비접촉 급전 시스템(100)은, 지상 측에 설치되어 전력을 송전하는 송전 장치(10)와, 당해 송전 장치(10)로부터 송전된 전력을 수전하여 배터리(44)(전기 부하)에 급전하는 수전 장치(40)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 전기 부하의 일례로서 배터리(44)를 사용하는 예에 대해 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 모터 등의 다른 전기 부하로 할 수도 있다.
송전 장치(10)는, 교류 전원(91)으로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 AC/DC 변환기(11)와, 당해 AC/DC 변환기(11)에서 직류화된 전압을 원하는 주파수 및 진폭의 교류 전압으로 변환하는 인버터 회로(12)를 구비하고 있다. 또한, 인버터 회로(12)의 출력 전력을 공진시키는 공진 회로(13)와, 공진한 전력을 송전하는 송전 코일(14)과, 송전 측 컨트롤러(30)를 구비하고 있다.
또한, AC/DC 변환기(11)에 공급되는 교류 전류 Iac를 검출하는 전류계(21), 및 교류 전압 Vac를 검출하는 전압계(22)를 구비하고 있다. 또한, 인버터 회로(12)에 입력되는 직류 전류 Idc를 검출하는 전류계(23), 및 직류 전압 Vdc를 검출하는 전압계(24)와, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 교류 전류 I1을 검출하는 전류계(25), 및 교류 전압 V1을 검출하는 전압계(26)를 구비하고 있다. AC/DC 변환기(11)는, 후술하는 PFC 제어부(39)로부터 출력되는 제어 신호에 의해, 교류 전원(91)으로부터 공급되는 교류 전압의 듀티비를 제어하여, 원하는 진폭으로 되는 직류 전압을 생성한다.
인버터 회로(12)는, 상부 아암 및 하부 아암으로 이루어지는 복수의 반도체 스위치(예를 들어, IGBT)를 구비하고, 후술하는 인버터 제어부(32)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 각 반도체 스위치의 온, 오프를 전환함으로써, 원하는 주파수 및 진폭의 교류 전압을 생성한다.
공진 회로(13)는, 콘덴서 및 저항 등의 소자로 구성되고, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 교류 전력을 송전 코일(14)과의 사이에서 공진시킨다. 즉, 송전 코일(14)과 콘덴서의 공진 주파수가, 인버터 회로(12)의 출력 주파수와 거의 일치하도록 설정되어 있다.
송전 코일(14)은, 예를 들어 소용돌이형, 디스크형, 서큘러형, 혹은 솔레노이드형의 코일이며, 예를 들어 주차 스페이스의 지면에 설치되어 있다. 그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 차량(200)이 주차 스페이스 내의 소정 위치에 정차하였을 때, 수전 코일(41)과 대향하는 위치로 되도록 설정되어 있다(도 1 참조).
또한, 송전 측 컨트롤러(30)는, 역률 연산부(31)와, 인버터 제어부(32)와, 제어량 연산부(29)(전력 제어부)를 구비하고 있다. 또한, 수전 측 컨트롤러(50)와의 사이에서 통신을 행하는 무선 통신부(34)(송전 측 통신부)와, 당해 무선 통신부(34)의 통신 상태를 감시하는 통신 감시부(33)와, 무선 통신에 의해 수신된 전력 지령값 Pbat*를 기억하는 메모리부(35)를 구비하고 있다. 여기서, 「전력 지령값 Pbat*」는, 송전 코일(14)로부터 송전하는 전력의 지령값(송전 전력 지령값)이며, 수전 장치(40)로부터 송신된다.
역률 연산부(31)는, 미리 설정한 소정의 연산 주기(제1 주기)에서, 인버터 회로(12)에 공급되는 직류 전압 Vdc 및 직류 전류 Idc와, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 교류 전압 V1 및 교류 전류 I1을 취득하고, 이들 Vdc, Idc, V1, I1에 기초하여, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전력의 역률 cosθ(제2 효율)를 연산한다. 구체적으로는, 이하에 나타내는 (1)식에 의해 역률 cosθ를 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00001
즉, 역률 연산부(31)는, 송전 코일(14)에 공급되는 전압과 전류의 위상차로부터 제2 효율을 연산하는 제2 효율 연산부로서의 기능을 구비하고 있다.
즉, 전회의 연산 주기에서 취득한 Vdc, Idc, V1, I1을 이용하여, 이번의 연산 주기에서 이용할 역률 cosθ를 구할 수 있다. 또한, 역률 cosθ의 연산 방법은, 상기 (1)식에 한정되지 않고, 예를 들어 전압 V1과 전류 I1의 위상차 θ를 측정하고, 이 위상차 θ로부터 역률 cosθ를 산출하는 등, 다양한 방법을 채용할 수 있다.
인버터 제어부(32)는, 역률 연산부(31)에서 연산되는 역률 cosθ에 기초하여, 전력 지령값 Pbat*로 되는 전력이 송전되도록 인버터 회로(12)의 출력을 제어한다.
무선 통신부(34)는, 수전 측 컨트롤러(50)와의 사이에서 LAN(Local Area Network) 통신 등에 의해 각종 데이터 통신을 행한다. 특히, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 전력 지령값 Pbat*가 송신된 경우에는 이것을 수신한다. 또한, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 충전 전력의 억제 지령 신호가 송신된 경우에는 이것을 수신한다. 당해 무선 통신부(34)에서는, 상술한 역률 연산부(31)에 의한 역률 cosθ의 연산 주기인 제1 주기보다 긴 제2 주기에서 데이터 통신이 행해진다. 따라서, 무선 통신부(34)에 의한 통신이 정상적으로 행해지고 있는 경우에는, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 송신되는 전력 지령값 Pbat*가 제2 주기에서 수신되게 된다.
통신 감시부(33)는, 무선 통신부(34)에 의한 통신 상태를 감시한다. 메모리부(35)는, 무선 통신부(34)에서 수신된 전력 지령값 Pbat*를 기억하고, 기억한 전력 지령값 Pbat*를 제어량 연산부(29)에 출력한다.
제어량 연산부(29)는, 충전 전력 제어부(36)와, 1차측 전류 연산부(37)와, 1차측 전류 제어부(38)와, PFC 제어부(39)를 구비하고 있다. 충전 전력 제어부(36)는, 메모리부(35)에 기억되어 있는 전력 지령값 Pbat*, 및 역률 연산부(31)에서 연산되는 역률 cosθ를 취득하고, 당해 역률 cosθ를 이용하여 전력 지령값 Pbat*를 보정한다. 그리고, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 출력한다. 구체적으로는, 하기 (3)식에 의해, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00002
1차측 전류 연산부(37)는, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’과, 전회의 연산 주기에서 AC/DC 변환기(11)로부터 출력된 직류 전압 Vdc로부터, AC/DC 변환기(11)의 출력 전류 지령값 Idc*를 연산한다.
1차측 전류 제어부(38)는, 1차측 전류 연산부(37)에서 연산된 출력 전류 지령값 Idc*, 및 전회의 연산 주기에서 AC/DC 변환기(11)로부터 출력된 직류 전류 Idc로부터, AC/DC 변환기(11)의 출력 전압 지령값 Vdc*를 연산한다.
PFC 제어부(39)는, 전회의 연산 주기에서 전압계(24)에 의해 검출된 직류 전압 Vdc와, 1차측 전류 제어부(38)로부터 출력되는 출력 전압 지령값 Vdc*로부터, AC/DC 변환기(11)에서의 변환 제어의 듀티비를 결정한다. 또한, 전회의 연산 주기에서 전류계(21)에 의해 검출되는 전류 Iac(교류 전원(91)으로부터 출력되는 전류), 및 전압계(22)에 의해 검출되는 전압 Vac(교류 전원(91)으로부터 출력되는 전압)를 취득하고, 전류 Iac와 전압 Vac가 동상으로 되도록, 듀티비의 지령값을 적절하게 변경한다. 이 듀티비의 지령값은, AC/DC 변환기(11)에 출력된다. 따라서, AC/DC 변환기(11)에서는, 전력 지령값 Pbat*로 되는 전력이 송전 코일(14)로부터 송전되도록 출력 전압 Vdc가 제어된다.
한편, 수전 장치(40)는, 송전 코일(14)로부터 송신되는 전력을 비접촉으로 수전하는 수전 코일(41)과, 당해 수전 코일(41)에서 수전한 전력을 공진시키는 공진 회로(42)와, 공진 회로(42)로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 또한 평활화하는 정류 평활 회로(43)를 구비하고 있다. 또한, 송전 장치(10)로부터 송전된 전력을 충전하는 배터리(44)와, 정류 평활 회로(43)와 배터리(44)의 접속, 차단을 전환하는 릴레이(47)(전환부)와, 수전 측 컨트롤러(50)를 구비하고 있다. 또한, 정류 평활 회로(43)로부터 출력되는 전류 Ibat를 검출하는 전류계(45) 및 전압 Vbat를 검출하는 전압계(46)를 구비하고 있다.
수전 코일(41)은, 예를 들어 소용돌이형, 디스크형, 서큘러형, 혹은 솔레노이드형의 코일이며, 예를 들어 차량의 저면에 탑재된다. 그리고, 차량이 주차 스페이스 내의 소정의 충전 위치에 정차하였을 때, 이 충전 위치의 지면에 설치되어 있는 송전 코일(14)과 서로 대향하도록 되어 있다.
공진 회로(42)는, 콘덴서 및 저항 등의 소자로 구성되고, 수전 코일(41)에서 수전한 교류 전력을 공진시킨다. 즉, 수전 코일(41)과 콘덴서로 이루어지는 회로의 공진 주파수가, 송전 코일(14)로부터 송전되는 교류 전력의 주파수와 거의 일치하도록 설정되어 있다.
정류 평활 회로(43)는, 예를 들어 다이오드 브리지 회로로 이루어지는 정류 회로와, 콘덴서를 구비한 평활 회로를 구비하고 있다. 그리고, 공진 회로(42)로부터 출력된 교류 전압을 정류하고, 또한 평활화하여 배터리(44)에 공급한다.
릴레이(47)는, 접속되었을 때에는, 수전 코일(41)에서 수전된 전력을 배터리(44)(전기 부하)에 공급하고, 차단되었을 때에는, 배터리(44)에의 전력 공급을 정지한다. 즉, 릴레이(47)는 수전 코일(41)에서 수전한 전력의, 전기 부하(배터리(44))에의 공급, 정지를 전환하는 전환부로서의 기능을 구비하고 있다.
수전 측 컨트롤러(50)는, 송전 측 컨트롤러(30)에 설치되는 무선 통신부(34)와의 사이에서 LAN 통신 등의 무선 통신을 행하는 무선 통신부(51)(수전 측 통신부)와, 당해 무선 통신부(51)에 의한 통신 상태를 감시하는 통신 감시부(52)와, CAN 통신부(53)와, 효율 연산부(55)와, 릴레이 제어부(54)(전환 제어부)를 구비하고 있다.
CAN 통신부(53)는, BUS 라인(58)을 통해 배터리 제어부(56), 차량 제어부(57) 등의 각종 제어부와 접속되고, CAN(Controller Area Network) 통신에 의해 데이터의 송수신을 행한다. 배터리 제어부(56)는 전력 지령값 Pbat*를 생성하고, BUS 라인(58)을 경유하여 CAN 통신부(53)에 출력한다.
효율 연산부(55)는, CAN 통신부(53)를 경유하여 송신되는 전력 지령값 Pbat*를 취득하고, 또한 전류계(45)에서 검출되는 전류 Ibat, 및 전압계(46)에서 검출되는 전압 Vbat를 취득하여, 이들 데이터로부터 송전 장치(10)와 수전 장치(40) 사이의 전력 송전 효율 η(제1 효율)을 연산한다. 구체적으로는, Ibat와 Vbat를 승산하여 송전 전력 Pbat를 연산하고, 또한 하기 (2)식에 의해 송전 효율 η을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00003
즉, 효율 연산부(55)는, 배터리(44)(전기 부하)에 공급되는 급전 전력으로부터 제1 효율을 연산하는 제1 효율 연산부로서의 기능을 구비하고 있다.
그리고, 상기 (2)식에 의해 연산된 송전 효율 η이 미리 설정한 역치 효율 ηth(제1 역치 효율) 이하로 된 경우에는, 릴레이 제어부(54)에 차단 지령 신호를 출력한다. 또한, 충전 전력의 억제 지령 신호를 출력한다. 이 억제 지령 신호는, 무선 통신부(51)를 경유하여 송전 장치(10)에 송신된다.
릴레이 제어부(54)는, 효율 연산부(55)로부터 차단 지령 신호가 공급된 경우에는 릴레이(47)를 차단하여, 배터리(44)에의 전력 공급을 정지한다. 즉, 효율 연산부(55)에서 연산되는 송전 효율 η이 저하되어 역치 효율 ηth 이하로 된 경우에는, 송전 코일(14)과 수전 코일(41) 사이에 무언가의 이상이 발생하고 있는 것이라고 판단하여, 배터리(44)에의 전력 공급을 정지시킨다.
그리고, 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(100)에서는, 역률 연산부(31)에서 연산되는 역률 cosθ가, 미리 설정한 역치 역률(제2 역치 효율)보다 낮아진 경우에, 충전 전력 제어부(36)에 의해 연산하는 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 억제하여, 송전 장치(10)로부터 수전 장치(40)로 송전하는 전력을 억제한다. 또한, 「억제한다」라 함은, 「저감시키는」 것, 및 「제로로 하는」것을 포함하는 개념이다.
또한, 효율 연산부(55)에서 연산되는 송전 효율 η이 역치 효율 ηth 이하로 된 경우에, 릴레이(47)를 차단하므로, 송전 코일(14)로부터 본 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 수전 장치(40) 측의 회로는 오픈 상태로 된다. 그 결과, 송전 코일(14), 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 회로 전체의 임피던스가 상승하여, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1과 전압 V1의 위상차가 커진다. 이에 의해, 역률 cosθ가 저하되므로 송전 전력이 억제된다. 또한, 송전 효율 η이 역치 효율 ηth 이하로 된 경우에는, 무선 통신부(51)로부터 송전 측 컨트롤러(30)에 충전 전력의 억제 지령 신호가 송신되어, 출력 전력을 억제하는 제어가 행해진다.
다음으로, 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(100)의 작용을, 도 3, 도 4에 나타내는 흐름도를 참조하여 설명한다. 도 3은, 송전 측 컨트롤러(30)에 의한 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 3에 있어서, 스텝 S11∼S15의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, S16 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다.
처음으로, 스텝 S11에 있어서, 무선 통신부(34)는, 수전 측 컨트롤러(50)의 무선 통신부(51)와의 사이에서 LAN 통신 등에 의한 무선 통신을 행한다. 이 무선 통신은, 전술한 바와 같이, 제2 주기에서 행해진다. 스텝 S12에 있어서, 무선 통신부(34)는, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 송신된 전력 지령값 Pbat*를 수신한다. 즉, 도 2에 나타낸 배터리 제어부(56)로부터 출력되는 전력 지령값 Pbat*는, 무선 통신부(51)로부터 송신되고, 무선 통신부(34)에서 수신된다.
스텝 S13에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 초기 설정으로서 AC/DC 변환기(11)의 출력 전압 Vdc가 최소값으로 되도록 출력 전압 지령값 Vdc*를 설정한다.
스텝 S14에 있어서, 인버터 제어부(32)는, 인버터 회로(12)의 구동 주파수, 및 듀티비를 미리 설정한 일정 값으로 하고, 당해 인버터 회로(12)를 구동시킨다. 그리고, 스텝 S15에 있어서, 송전 코일(14)의 여자를 개시한다. 즉, 송전 코일(14)에 교류 전류를 흐르게 하여 자속을 발생시킨다.
스텝 S16에 있어서, 전압계(22), 전류계(21), 전압계(24), 전류계(23), 전압계(26) 및 전류계(25)는 각각, 전압 Vac, 전류 Iac, 전압 Vdc, 전류 Idc, 전압 V1 및 전류 I1을 검출한다. 그리고, 전압 Vac, 전류 Iac는 제어량 연산부(29)에 공급되고, 전압 Vdc, 전류 Idc는 제어량 연산부(29) 및 역률 연산부(31)에 공급되고, 전압 V1, 전류 I1은 역률 연산부(31)에 공급된다.
스텝 S17에 있어서, 역률 연산부(31)는 하기 (1)식을 이용하여, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전력의 역률 cosθ를 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00004
스텝 S18에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 전력 지령값 Pbat*를 보정한다. 이 처리에서는, 이하에 나타내는 (3)식을 이용하여, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00005
스텝 S19에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 도 5에 나타내는 블록선도에 기초하여 전압 제어량 Vdc*를 연산한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 충전 전력 제어부(36)는, 역률 cosθ에 기초하여 전력 지령값 Pbat*를 보정하고, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 생성한다. 도 5에 나타내는 1차측 전류 연산부(37)는, 보정한 전력 지령값 Pbat*’을 전회의 연산 주기에서 검출한 전압 Vdc로 나눔으로써, 전류 지령값 Idc*를 연산한다.
또한, 감산기(18)에서, 전류 지령값 Idc*로부터 전회의 연산 주기에서 검출한 전류 Idc를 감산하고, 이 감산 결과에 기초하여 1차측 전류 제어부(38)에서 PI 제어에 의해 전압 지령값 Vdc*를 구한다. 그리고, 이 전압 지령값 Vdc*를 PFC 제어부(39)에 출력한다. PFC 제어부(39)는, AC/DC 변환기(11)의 출력 전압이, 전압 지령값 Vdc*로 되도록 듀티비를 제어한다. 이와 같이 함으로써, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’으로 되는 전력이 송전 코일(14)로부터 수전 코일(41)에 송전되도록 제어된다. 즉, 도 3에 나타내는 스텝 S20에서는, 상기한 연산에 의해 전압 지령값 Vdc*를 연산한다. 그리고, 이 제어에 의해, 역률 cosθ에 따른 전력이 송전 장치(10)로부터 수전 장치(40)로 송전되게 된다.
스텝 S21에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 역률 연산부(31)에서 연산되는 역률 cosθ가 미리 설정한 역치 역률을 상회하고 있는지 여부를 판단한다. 그리고, 역치 역률을 상회하고 있는 경우에는(스텝 S21에서 "예"), 스텝 S22로 처리를 진행한다. 한편, 역치 역률 이하인 경우에는(스텝 S21에서 "아니오"), 스텝 S23으로 처리를 진행한다.
스텝 S22에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 송전 억제 지령이 송신되어 있는지 여부를 판단한다. 송전 억제 지령이 송신되어 있는 경우에는(스텝 S22에서 "예"), 스텝 S23으로 처리를 진행하고, 송전 억제 지령이 송신되어 있지 않은 경우에는(스텝 S22에서 "아니오"), 스텝 S16으로 처리를 복귀시킨다.
스텝 S23에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 배터리(44)에 공급하는 전력을 억제하는 제어를 행한다. 구체적으로는, AC/DC 변환기(11)의 출력 전압 Vdc를 억제하는 제어를 행한다. 즉, 역률 cosθ가 역치 역률 이하로 된 경우, 혹은 송전 억제 지령이 수신된 경우에는, 송전 코일(14)로부터 송전하는 전력을 억제하는 제어가 행해진다. 또한, 상기한 스텝 S21의 처리에서는, 역률 cosθ가 역치 역률 이하인 경우에, 스텝 S23에 처리를 진행하도록 하고 있지만, 역률 cosθ는, 최대값인 「1」에 근접하면, 오히려 송전이 안정되지 않는 경우가 있다. 따라서, 역률 cosθ에 상한값을 설정하여, 이 상한값을 상회한 경우에 대해서도, 스텝 S23으로 처리를 진행하도록 해도 된다.
다음으로, 도 4에 나타내는 흐름도를 참조하여, 수전 측 컨트롤러(50)에 의한 처리 순서에 대해 설명한다. 도 4에 나타내는 스텝 S31, S32의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, S33 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다.
처음으로, 스텝 S31에 있어서, 무선 통신부(51)는, 송전 측 컨트롤러(30)의 무선 통신부(34)와 LAN 통신 등에 의한 무선 통신을 행한다. 전술한 바와 같이, 이 무선 통신은 제2 주기에서 행해진다. 스텝 S32에 있어서, 무선 통신부(51)는, 배터리 제어부(56)로부터 출력되는 전력 지령값 Pbat*를 무선 통신에 의해 송전 측 컨트롤러(30)에 송신한다.
스텝 S33에 있어서, 효율 연산부(55)는, 전압계(46)에서 검출된 전압 Vbat, 및 전류계(45)에서 검출된 전류 Ibat를 취득한다. 스텝 S34에 있어서, 효율 연산부(55)는, 전압 Vbat와 전류 Ibat를 승산함으로써, 배터리(44)에 공급되는 전력 Pbat를 연산한다. 또한, 이 전력 Pbat, 및 전력 지령값 Pbat*에 기초하여, 하기의 (2)식을 이용하여 전력의 송전 효율 η을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00006
스텝 S35에 있어서, 효율 연산부(55)는, 상기 (2)식에 의해 연산된 효율 η이 미리 설정한 역치 효율 ηth를 상회하고 있는지 여부를 판단한다. 그리고, 효율 η이 역치 효율 ηth를 상회하고 있는 경우, 즉, η＞ηth인 경우에는(스텝 S35에서 "예"), 스텝 S33으로 처리를 복귀시킨다. 한편, 효율 η이 역치 효율 ηth 이하인 경우, 즉, η≤ηth인 경우에는(스텝 S35에서 "아니오"), 스텝 S36에 있어서, 릴레이 제어부(54)에 차단 지령 신호를 출력한다. 릴레이 제어부(54)는, 릴레이(47)를 차단한다. 릴레이(47)가 차단됨으로써, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전압 V1과 전류 I1의 위상차가 커져, 역률 cosθ가 저하되므로, 송전 전력이 억제되게 된다.
또한, 스텝 S37에 있어서, 무선 통신부(51)는, 송전 측 컨트롤러(30)의 무선 통신부(34)와 통신하고, 스텝 S38에 있어서, 송전 억제 지령을 송신한다. 송신된 송전 억제 지령은 도 3의 스텝 S22의 처리에서 검출되고, 스텝 S23의 처리에서 충전 전력이 억제된다. 즉, 송전 코일(14)로부터 수전 코일(41)에의 전력의 송전 효율 η이 저하된 경우에, 송전 코일(14)에 의한 송전 전력을 억제할 수 있게 된다.
이와 같이 하여, 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(100)에서는, 역률 연산부(31)에 의해 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전력의 역률 cosθ를 연산하고, 이 역률 cosθ가 미리 설정한 역치 역률 이하로 된 경우에, AC/DC 변환기(11)로부터 출력하는 전압 Vdc를 억제한다. 따라서, 역률 cosθ가 저하된 경우에는, 무선 통신부(34)에 의한 통신 주기인 제2 주기보다 짧은 제1 주기에서 송전 전력을 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들어 차량이 충돌하는 것이나 인위적인 이동 등의 이유에 의해, 송전 코일(14)과 수전 코일(41) 사이에 위치 어긋남이 발생한 경우에는, 불필요한 전력의 송전을 즉시 억제할 수 있어, 발열 등의 트러블의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 송신되는 데이터를 필요로 하지 않고, 송전 장치(10)에서의 연산만으로 역률 cosθ의 저하를 검출하여 송전 전력을 억제하므로, 무선 통신부(34)와 무선 통신부(51) 사이의 무선 통신이 끊어진 경우라도 확실한 송전 전력을 억제할 수 있다.
또한, 역률 cosθ를 이용하여 송전 효율을 판단하므로, 예를 들어 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1(송전 코일(14)에 공급되는 전류)의 크기를 검출하여 송전 효율을 판단하는 경우와 대비하여, 더욱 고정밀도로 송전 효율의 저하를 판단하는 것이 가능해진다. 즉, 전류 I1은, 유효 성분 및 무효 성분 모두를 포함하고 있으므로, 유효 성분의 크기와 무효 성분의 크기를 개별로 판단할 수 없다. 이에 반해, 역률 cosθ를 이용하여 송전 효율을 판단하는 경우에는, 유효 성분의 변화가 반영되므로, 송전 효율을 더욱 고정밀도로 판단할 수 있다.
또한, 효율 연산부(55)에서 연산되는 송전 효율 η이 역치 효율 ηth 이하로 된 경우에는, 릴레이(47)를 차단하므로, 송전 코일(14)로부터 본 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 수전 장치(40) 측의 회로는 오픈 상태로 된다. 그 결과, 송전 코일(14), 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 회로 전체의 임피던스가 상승하여, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1과 전압 V1의 위상차가 커진다. 이에 의해, 역률 cosθ가 저하되므로 송전 전력이 억제된다. 즉, 무선 통신부(34)와 무선 통신부(51) 사이의 무선 통신이 끊어졌을 때, 수전 측 컨트롤러(50)에서 송전 효율 η의 이상이 검출된 경우에 있어서도, 송전 전력을 억제할 수 있다.
또한, 수전 장치(40)에서 효율 η의 저하가 검출된 경우에는, 무선 통신에 의해 송전 억제 지령이 송전 측 컨트롤러(30)에 송신되어, 송전 전력이 억제된다. 따라서, 이상이 발생하고 있음에도 불구하고, 역률 cosθ가 저하되지 않는 경우라도, 송전 억제 지령에 의해 송전 장치(10)로부터의 송전 전력이 억제되므로, 더욱 확실하게 전력의 송전을 억제하는 것이 가능해진다.
[제1 실시 형태의 변형예의 설명]
전술한 제1 실시 형태에서는, 역률 연산부(31)에서 역률 cosθ를 연산하고, 당해 역률 cosθ가 역치 역률 이하로 되었을 때, 송전 전력을 억제하는 예에 대해 설명하였다. 변형예에서는, 역률 cosθ 대신에, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1을 이용하여 송전 효율의 저하를 검출한다. 즉, 송전 코일(14)로부터 송전되는 전력의 송전 효율이 저하되면 전류 I1이 증가한다. 이때, 송전 코일(14)과 수전 코일(41) 사이의 결합 계수를 α로 하면, 전류 I1과 결합 계수 α는 상관 관계를 갖고 있다. 구체적으로는, 결합 계수 α가 저하되면, 전류 I1이 증대되도록 변화된다.
따라서, 전류 I1과 결합 계수 α의 대응 관계를 나타내는 맵을 미리 기억하여, 전류 I1이 검출되었을 때에는, 이 맵을 참조하여 결합 계수 α를 산출하고, 당해 결합 계수 α가 소정의 역치 레벨까지 저하된 경우에, 송전 전력을 억제하는 제어를 행한다. 이와 같이 함으로써, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 송전 코일(14)과 수전 코일(41) 사이에 위치 어긋남이 발생한 경우에는, 불필요한 전력의 송전을 즉시 억제할 수 있어, 발열 등의 트러블의 발생을 방지할 수 있다.
[제2 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 도 6은, 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(101)은, 도 2에 나타낸 비접촉 급전 시스템(100)과 대비하여, 송전 장치(10a)에 설치되는 송전 측 컨트롤러(30a)의 구성이 상이하다. 이 이외의 구성은 도 2와 동일하므로, 동일 부호를 부여하여 구성 설명을 생략한다.
송전 측 컨트롤러(30a)는, 도 2와 마찬가지로, 무선 통신부(34)와, 통신 감시부(33)와, 메모리부(35)와, 제어량 연산부(29) 및 인버터 회로(12)를 제어하는 인버터 제어부(32)를 구비하고 있다. 이것 외에, 전류계(25)에서 검출되는 전류 I1에 기초하여 과전류를 검지하는 과전류 검출부(71)를 구비하고 있다. 또한, 도 2에 나타낸 역률 연산부(31)를 구비하고 있지 않다.
또한, 무선 통신부(34)는, 무선 통신부(51)와의 사이에서 통신을 행하여, 전력 지령값 Pbat*를 수신하고, 이것 외에, 무선 통신부(51)로부터 송신되는 송전 효율 η을 수신한다. 메모리부(35)는, 무선 통신부(34)에 의해 수신된 전력 지령값 Pbat*, 및 송전 효율 η을 기억한다.
제어량 연산부(29)는, 전술한 도 2와 마찬가지로, 충전 전력 제어부(36)와, 1차측 전류 연산부(37)와, 1차측 전류 제어부(38)와, PFC 제어부(39)를 구비하고 있다.
충전 전력 제어부(36)는, 메모리부(35)로부터 출력되는 전력 지령값 Pbat*, 및 송전 효율 η을 취득하고, 송전 효율 η에 기초하여 전력 지령값 Pbat*를 보정한다. 그리고, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 출력한다. 구체적으로는, 하기 (4)식에 의해, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산하여 출력한다.
Figure 112016077003884-pct00007
1차측 전류 연산부(37), 1차측 전류 제어부(38) 및 PFC 제어부(39)에 대해서는, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 상세한 설명을 생략한다.
과전류 검출부(71)는, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1을 제1 주기에서 취득하고, 당해 전류 I1이 미리 설정한 역치 전류를 상회하였을 때, 과전류가 발생한 것이라고 판단한다. 그리고, 과전류 검출 신호를, PFC 제어부(39)에 출력한다. PFC 제어부(39)는, 과전류 검출부(71)에서 과전류가 검출된 경우에는, AC/DC 변환기(11)의 출력 전압을 억제하도록 제어한다.
한편, 수전 측 컨트롤러(50)는, 효율 연산부(55)에서 연산되는 송전 효율 η을, CAN 통신부(53)를 경유하여 무선 통신부(51)에 출력한다. 무선 통신부(51)는, 송전 효율 η을 송전 측 컨트롤러(30a)에 송신한다. 송전 효율 η은, 전술한 제1 실시 형태에서 나타낸 바와 같이, 하기 (2)식에 의해 연산할 수 있다.
Figure 112016077003884-pct00008
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(101)의 작용을, 도 7, 도 8에 나타내는 흐름도를 참조하여 설명한다. 도 7은, 송전 측 컨트롤러(30a)에 의한 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 7에 있어서, 스텝 S41∼S45의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, S46 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다. 또한, 스텝 S41∼S45의 처리는, 도 3에 나타낸 스텝 S11∼S15의 처리와 동일하므로, 상세한 설명을 생략한다.
스텝 S46에 있어서, 통신 감시부(33)는, 무선 통신부(34)와, 수전 측 컨트롤러(50)의 무선 통신부(51)와의 통신 주기인 제2 주기인지 여부를 판단한다. 제2 주기이면(스텝 S46에서 "예"), 스텝 S47로 처리를 진행하고, 제2 주기가 아니면(스텝 S46에서 "아니오"), 스텝 S50으로 처리를 진행한다.
스텝 S47에 있어서, 무선 통신부(34)는, 무선 통신부(51)와의 사이에서 무선 통신을 행한다. 스텝 S48에 있어서, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 송전 효율 η을 수신한다. 스텝 S49에 있어서, 메모리부(35)에 기억되어 있는 송전 효율 η을 갱신한다.
스텝 S50에 있어서, 전압계(22), 전류계(21), 전압계(24), 전류계(23), 전압계(26) 및 전류계(25)는 각각, 전압 Vac, 전류 Iac, 전압 Vdc, 전류 Idc, 전압 V1 및 전류 I1을 검출한다. 그리고, 전압 Vac, 전류 Iac, 전압 Vdc, 전류 Idc는, 제어량 연산부(29)에 공급되고, 전류 I1는, 과전류 검출부(71)에 공급된다.
스텝 S51에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 송전 효율 η을 이용하여 전력 지령값 Pbat*를 보정한다. 이 처리에서는 이하에 나타내는 (4)식을 이용하여, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00009
스텝 S52에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 전술한 도 5에 나타내는 블록선도에 기초하여 전압 제어량 Vdc*를 연산한다. 그리고, 스텝 S53에 있어서, 제어량 연산부(29)는 전압 Vdc의 제어량을 설정한다. 이 연산 방법은, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 상세한 설명을 생략한다. 그리고, 이 제어에 의해, 송전 효율 η에 따른 전력이 송전 장치(10a)로부터 수전 장치(40)로 송전되게 된다.
스텝 S54에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 과전류 검출부(71)에서 과전류가 검출되어 있는지 여부를 판단한다. 후술하는 바와 같이, 수전 측 컨트롤러(50)에서 송전 효율 η의 저하가 검출되어 릴레이(47)가 차단된 경우에는, 인버터 회로(12)의 출력 전류 I1이 과전류로 된다. 따라서, 출력 전류 I1이 과전류인지 여부를 검출함으로써 릴레이(47)의 차단 상태를 인식할 수 있다. 그리고, 과전류가 검출되어 있지 않은 경우에는(스텝 S54에서 "아니오"), 스텝 S55로 처리를 진행하고, 과전류가 검출된 경우에는(스텝 S54에서 "예"), 스텝 S56으로 처리를 진행한다.
스텝 S55에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 송전 억제 지령이 송신되어 있는지 여부를 판단하여, 송전 억제 지령이 송신되어 있는 경우에는(스텝 S55에서 "예"), 스텝 S56으로 처리를 진행하고, 송전 억제 지령이 송신되어 있지 않은 경우에는(스텝 S55에서 "아니오"), 스텝 S46으로 처리를 복귀시킨다.
스텝 S56에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 배터리(44)에 공급하는 전력을 억제하는 제어를 행한다. 구체적으로는, AC/DC 변환기(11)의 출력 전압 Vdc를 억제함으로써, 송전 코일(14)로부터 수전 코일(41)에 송전하는 전력을 억제한다. 따라서, 릴레이(47)가 차단된 경우에는, 과전류 검출부(71)에서 과전류가 검출되고, 나아가 송전 전력이 억제되게 된다.
다음으로, 도 8에 나타내는 흐름도를 참조하여, 수전 측 컨트롤러(50)의 처리 순서에 대해 설명한다. 도 8에 있어서, 스텝 S61, S62의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, 스텝 S63 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다. 또한, 스텝 S61, S62의 처리는, 전술한 도 4에 나타낸 스텝 S31, S32와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
스텝 S63에 있어서, 효율 연산부(55)는, 전압계(46)에서 검출되는 전압 Vbat, 및 전류계(45)에서 검출되는 전류 Ibat를 취득한다. 스텝 S64에 있어서, 효율 연산부(55)는, 전압 Vbat와 전류 Ibat를 승산함으로써, 배터리(44)에 공급되는 전력 Pbat를 연산한다. 또한, 이 전력 Pbat, 및 전력 지령값 Pbat*에 기초하여, 하기의 (2)식에 의해 전력의 송전 효율 η을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00010
스텝 S65에 있어서, 통신 감시부(52)는, 무선 통신부(51)와, 송전 측 컨트롤러(30a)의 무선 통신부(34)와의 통신 주기인 제2 주기인지 여부를 판단한다. 제2 주기이면(스텝 S65에서 "예"), 스텝 S66으로 처리를 진행하고, 제2 주기가 아니면(스텝 S65에서 "아니오"), 스텝 S68로 처리를 진행한다.
스텝 S66에 있어서, 무선 통신부(51)는, 송전 측 컨트롤러(30a)의 무선 통신부(34)와의 사이에서 무선 통신을 행한다. 스텝 S67에 있어서, 무선 통신부(51)는 송전 측 컨트롤러(30a)에, 송전 효율 η을 송신한다. 이 송전 효율 η은, 도 7의 스텝 S48의 처리에서, 무선 통신부(34)에 의해 수신되고, 스텝 S49의 처리에서 메모리부(35)에 기억된다. 즉, 제2 주기가 경과할 때마다, 메모리부(35)에 기억되는 송전 효율 η이 갱신된다.
스텝 S68에 있어서, 효율 연산부(55)는, 효율 η이 미리 설정한 역치 효율 ηth를 상회하고 있는지 여부를 판단한다. 그리고, 효율 η이 역치 효율 ηth를 상회하고 있는 경우, 즉, η＞ηth인 경우에는(스텝 S68에서 "예"), 스텝 S63으로 처리를 복귀시킨다. 한편, 효율 η이 역치 효율 ηth 이하인 경우, 즉, η≤ηth인 경우에는(스텝 S68에서 "아니오"), 스텝 S69에 있어서, 릴레이 제어부(54)에 차단 지령 신호를 출력한다. 릴레이 제어부(54)는, 릴레이(47)를 차단한다. 릴레이(47)가 차단됨으로써, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1이 과전류로 되므로, 송전 전력이 억제되게 된다.
또한, 스텝 S70에 있어서, 무선 통신부(51)는, 송전 측 컨트롤러(30a)의 무선 통신부(34)와 통신하고, 스텝 S71에 있어서, 송전 억제 지령을 송신한다. 송신된 송전 억제 지령은 도 7의 스텝 S55의 처리에서 검출되고, 스텝 S56의 처리에서 충전 전력이 억제된다. 즉, 송전 코일(14)로부터 수전 코일(41)에의 전력의 송전 효율 η이 저하된 경우에, 송전 코일(14)에 의한 송전 전력을 억제할 수 있게 된다.
이와 같이 하여, 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(101)에서는, 효율 연산부(55)에서 연산되는 송전 효율 η이, 미리 설정한 역치 효율 ηth 이하로 된 경우에는, 릴레이(47)를 차단함으로써, 송전 코일(14)로부터 본 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 수전 장치(40) 측의 회로는 오픈 상태로 된다. 그 결과, 송전 코일(14), 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 회로 전체의 임피던스가 상승하고, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1이 증가하여 과전류가 발생한다. 그리고, 과전류 검출부(71)에서 과전류가 검출되어, AC/DC 변환기(11)로부터 출력되는 전압 Vdc가 억제된다. 그 결과, 송전 코일(14)로부터 수전 코일(41)에의 송전 전력을 억제할 수 있다. 이때, 과전류의 검출은, 제1 주기에서 실행되므로, 송전 전력을 신속하게 억제할 수 있다.
따라서, 예를 들어 차량이 충돌하는 것이나 인위적인 이동 등의 이유에 의해, 송전 코일(14)과 수전 코일(41)의 사이에 위치 어긋남이 발생한 경우에는, 불필요한 전력의 송전을 즉시 억제할 수 있어, 발열 등의 트러블의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 무선 통신부(51)와 무선 통신부(34) 사이의 무선 통신이 끊어진 경우라도, 송전 전력을 억제할 수 있다.
또한, 수전 측 컨트롤러(50)에서 송전 효율 η의 저하가 검출된 경우에는, 무선 통신에 의해 제2 주기에서 송전 억제 지령이 송전 측 컨트롤러(30a)에 송신되어, 송전 전력이 억제된다. 따라서, 송전 효율 η이 저하되어 있음에도 불구하고, 릴레이(47)가 차단되지 않는 경우라도, 송전 억제 지령에 의해 송전 코일(14)로부터 송전하는 전력이 억제되어, 더욱 확실하게 불필요한 전력의 송전을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 송전 측 컨트롤러(30a)는, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 송신되는 송전 효율 η에 따라서, 전력 지령값 Pbat*를 보정하여 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산하고, 이 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 이용하여 전압 지령값 Vdc*를 연산하므로, 송전 효율 η에 따른 송전 전력의 제어가 가능해진다. 또한, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1이 증가하여 과전류가 발생하고, 과전류 검출부(71)에서 과전류가 검출된 경우, 이 검출 신호를 PFC 제어부(39)가 아닌 인버터 제어부(32)에 출력하여, 인버터 회로(12)를 직접 강제 정지시켜도 된다.
[제2 실시 형태의 변형예의 설명]
다음으로, 제2 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 전술한 제2 실시 형태에서는, 수전 측 컨트롤러(50)에서 송전 효율 η을 연산하고, 연산한 송전 효율 η을 송전 측 컨트롤러(30a)에 송신하는 예에 대해 설명하였다. 이에 반해, 변형예에 관한 비접촉 급전 시스템에서는, 전류계(45)에서 검출되는 전류 Ibat, 및 전압계(46)에서 검출되는 전압 Vbat의 데이터를 송전 측 컨트롤러(30a)로 송신하여, 송전 측 컨트롤러(30a)에서 송전 효율 η을 연산한다. 그리고, 이 송전 효율 η을 이용하여, 도 7에 나타낸 스텝 S51의 처리에서 사용하는 하기 (4)식을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00011
그리고, 변형예에 관한 비접촉 급전 시스템에 있어서도, 전술한 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템과 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.
[제3 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 도 9는, 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(101)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 9에 나타내는 비접촉 급전 시스템(101)은, 도 6에 나타낸 비접촉 급전 시스템(101)과 동일한 구성을 구비하고 있고, 효율 연산부(55)에서 연산한 송전 효율 η을 송전 측 컨트롤러(30a)에 송신하지 않는 점에서 상이하다. 그 이외의 구성은 동일하므로, 동일 부호를 부여하여 구성 설명을 생략한다.
이하, 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(101)의 작용을, 도 10, 도 11에 나타내는 흐름도를 참조하여 설명한다. 도 10은, 송전 측 컨트롤러(30a)에 의한 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 도 10에 있어서, 스텝 S81∼S85의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, S86 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다. 또한, 스텝 S81∼S85의 처리는, 도 7에 나타낸 스텝 S41∼S45의 처리와 동일하므로 설명을 생략한다.
스텝 S86에 있어서, 전압계(22), 전류계(21), 전압계(24), 전류계(23), 전압계(26) 및 전류계(25)는 각각, 전압 Vac, 전류 Iac, 전압 Vdc, 전류 Idc, 전압 V1 및 전류 I1을 검출한다. 그리고, 전압 Vac, 전류 Iac, 전압 Vdc, 전류 Idc는, 제어량 연산부(29)에 공급되고, 전류 I1은, 과전류 검출부(71)에 공급된다.
스텝 S87에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 전력 지령값 Pbat*에 기초하여 인버터 회로(12)의 1차측의 전류 Idc가 일정해지도록, AC/DC 변환기(11)의 출력 전압 Vdc를 연산한다. 그리고, 스텝 S88에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 전압 Vdc의 제어량을 설정한다.
스텝 S89∼S91의 처리는, 도 7에 나타낸 스텝 S54∼S56의 처리와 동일하므로 설명을 생략한다. 그리고, 도 10에 나타내는 처리를 실행함으로써, 릴레이(47)가 차단되었을 때, 과전류 검출부(71)에서 과전류가 검출되고, 나아가 송전 전력이 억제되게 된다.
다음으로, 도 11에 나타내는 흐름도를 참조하여, 수전 측 컨트롤러(50)의 처리 동작에 대해 설명한다. 도 11에 있어서, 스텝 S101, S102의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, 스텝 S103 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다. 또한, 스텝 S101∼S104의 처리는, 도 8에 나타낸 스텝 S61∼S64의 처리와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
스텝 S104에 있어서, 송전 효율 η이 연산되면, 스텝 S105에 있어서, 효율 연산부(55)는 송전 효율 η이 미리 설정한 역치 효율 ηth를 상회하고 있는지 여부를 판단한다. 그리고, 송전 효율 η이 역치 효율 ηth를 상회하고 있는 경우, 즉, η＞ηth인 경우에는(스텝 S105에서 "예"), 스텝 S103으로 처리를 복귀시킨다. 한편, 송전 효율 η이 역치 효율 ηth 이하인 경우, 즉, η≤ηth인 경우에는(스텝 S105에서 "아니오"), 스텝 S106에 있어서, 릴레이 제어부(54)에 차단 지령 신호를 출력한다. 릴레이 제어부(54)는 릴레이(47)를 차단한다. 릴레이(47)가 차단됨으로써, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1이 과전류로 되므로, 송전 전력이 억제되게 된다.
또한, 스텝 S107에 있어서, 무선 통신부(51)는, 송전 측 컨트롤러(30a)의 무선 통신부(34)와 통신하고, 스텝 S108에 있어서, 송전 억제 지령을 송신한다. 송신된 송전 억제 지령은 도 10의 스텝 S90의 처리에서 검출되고, 스텝 S91의 처리에서 충전 전력이 억제된다. 즉, 송전 코일(14)로부터 수전 코일(41)에의 전력의 송전 효율 η이 저하된 경우에, 제2 주기에서 송전 억제 지령이 송신되어, 송전 코일(14)에 의한 송전 전력을 억제할 수 있게 된다.
이와 같이 하여, 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(101)에서는, 효율 연산부(55)에서 연산되는 송전 효율 η이, 미리 설정한 역치 효율 ηth 이하로 된 경우에는, 릴레이(47)를 차단한다. 이에 의해, 송전 코일(14)로부터 본 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 수전 장치(40) 측의 회로는 오픈 상태로 된다. 그 결과, 송전 코일(14), 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 회로 전체의 임피던스가 상승하고, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1이 증가하여 과전류가 발생한다. 그리고, 과전류 검출부(71)에서 과전류가 검출되어, AC/DC 변환기(11)로부터 출력되는 전압 Vdc가 억제된다. 그 결과, 송전 코일(14)로부터 수전 코일(41)에의 송전 전력을 억제할 수 있다. 이때, 과전류의 검출은, 제1 주기에서 실행되므로, 송전 전력을 신속하게 억제할 수 있다.
따라서, 예를 들어 차량이 충돌하는 것이나 인위적인 이동 등의 이유에 의해, 송전 코일(14)과 수전 코일(41)의 사이에 위치 어긋남이 발생한 경우에는, 불필요한 전력의 송전을 즉시 억제할 수 있어, 발열 등의 트러블의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 무선 통신부(51)와 무선 통신부(34) 사이의 무선 통신이 끊어진 경우라도, 송전 전력을 억제할 수 있다.
또한, 수전 측 컨트롤러(50)에서 송전 효율 η의 저하가 검출된 경우에는, 무선 통신에 의해 제2 주기에서 송전 억제 지령이 송전 측 컨트롤러(30a)에 송신되어, 송전 전력이 억제된다. 따라서, 송전 효율 η이 저하되어 있음에도 불구하고, 릴레이(47)가 차단되지 않는 경우라도, 송전 억제 지령에 의해 송전 코일(14)로부터 송전하는 전력이 억제되어, 더욱 확실하게 불필요한 전력의 송전을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 송전 측 컨트롤러(30a)에서는, 지령값 Pbat*를 보정하지 않고, 송전 효율 η의 변화에 관계없이 일정 값으로 하고 있으므로, 전술한 제2 실시 형태와 대비하여 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
[제4 실시 형태의 설명]
다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해 설명한다. 도 12는, 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 12에 나타내는 비접촉 급전 시스템(102)은, 도 2에 나타낸 비접촉 급전 시스템(100)과 대비하여, 수전 측 컨트롤러(50)의 효율 연산부(55)가 송전 효율 η을 CAN 통신부(53)에 출력하고, 이 송전 효율 η이 무선 통신부(51)로부터 송신되는 점이 상이하다. 또한, 무선 통신부(34)에서 수신되는 송전 효율 η을 메모리부(35)에 기억하는 점, 및 제어량 연산부(29)가 송전 효율 η을 이용하여 전압 Vdc의 제어량을 연산하는 점이 상이하다. 그 이외의 구성은 도 2와 동일하므로, 동일 부호를 부여하여 구성 설명을 생략한다. 또한, 도 12에 나타내는 역률 연산부(31)는, 송전 코일(14)에 공급되는 전압 V1과 전류 I1의 위상차로부터 역률 cosθ(제2 효율)를 연산하는 제2 효율 연산부로서의 기능을 구비하고 있다. 또한, 무선 통신부(34)는 수전 장치(40)로부터 송신되는 제1 효율(송전 효율 η)을 취득하는 제1 효율 취득부로서의 기능을 구비하고 있다. 또한, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 무선 통신부(51)와 무선 통신부(34) 사이의 통신은, 제2 주기에서 실행된다. 또한, 역률 연산부(31)에 의한 역률 cosθ의 연산은, 제2 주기보다 짧은 제1 주기에서 실행된다.
다음으로, 도 13, 도 14에 나타내는 흐름도를 참조하여, 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(102)의 작용에 대해 설명한다. 도 13에 있어서, 스텝 S111∼S115의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, S116 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다. 또한, 스텝 S111∼S117의 처리는, 도 3에 나타낸 S11∼S17의 처리와 동일하므로 설명을 생략한다.
스텝 S117의 처리에서 역률 cosθ가 연산되면, 스텝 S118에 있어서, 통신 감시부(33)는, 무선 통신부(34)와, 수전 측 컨트롤러(50)의 무선 통신부(51)와의 통신 주기인 제2 주기인지 여부를 판단한다. 제2 주기이면(스텝 S118에서 "예"), 스텝 S119로 처리를 진행하고, 제2 주기가 아니면(스텝 S118에서 "아니오"), 스텝 S123으로 처리를 진행한다.
스텝 S119에 있어서, 무선 통신부(34)는, 수전 측 컨트롤러(50)의 무선 통신부(51)와의 사이에서 통신을 행한다. 스텝 S120에 있어서, 무선 통신부(34)는 송전 효율 η을 수신한다. 스텝 S121에 있어서, 메모리부(35)는 송전 효율 η을 새롭게 수신한 데이터로 갱신한다. 여기서, 무선 통신부(34)에 의한 통신은, 전술한 제2 주기마다 실행되므로, 메모리부(35)에서는, 제2 주기가 경과할 때마다 송전 효율 η이 갱신되게 된다.
스텝 S122에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 송전 효율 η을 이용하여 전력 지령값 Pbat*를 보정한다. 이 처리에서는 이하에 나타내는 (4)식을 이용하여 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00012
스텝 S123에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 역률 cosθ를 이용하여 전력 지령값 Pbat*를 보정한다. 이 처리에서는, 이하에 나타내는 (3)식을 이용하여, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00013
즉, 무선 통신부(34)가, 수전 측 컨트롤러(50)의 무선 통신부(51)와의 통신 주기인 제2 주기인 경우에는, 수전 측 컨트롤러(50)로부터 송신되는 송전 효율 η(제1 효율)을 이용하여 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다. 한편, 제2 주기가 아닌 경우에는, 송전 측 컨트롤러(30b)에서 연산되는 역률 cosθ(제2 효율)를 이용하여 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다. 그 후, 스텝 S124로 처리를 진행한다. 스텝 S124∼S128의 처리는, 도 3에 나타낸 스텝 S19∼S23의 처리와 동일하므로 설명을 생략한다.
다음으로, 도 14에 나타내는 흐름도를 참조하여, 수전 측 컨트롤러(50)의 처리 순서에 대해 설명한다. 도 14에 나타내는 스텝 S131, S132의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, 스텝 S133 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다. 또한, 스텝 S131∼S134의 처리는, 도 4에 나타낸 S31∼S34의 처리와 동일하므로 설명을 생략한다.
스텝 S134에 있어서, 효율 연산부(55)에 의한 송전 효율 η의 연산이 행해지면, 스텝 S135에 있어서, 통신 감시부(52)는, 무선 통신부(51)와, 송전 측 컨트롤러(30b)의 무선 통신부(34)와의 통신 주기인 제2 주기인지 여부를 판단한다. 제2 주기이면(스텝 S135에서 "예"), 스텝 S136으로 처리를 진행하고, 제2 주기가 아니면(스텝 S135에서 "아니오"), 스텝 S138로 처리를 진행한다.
스텝 S136에 있어서, 무선 통신부(51)는, 송전 측 컨트롤러(30b)의 무선 통신부(34)와의 사이에서 통신을 행한다. 스텝 S137에 있어서, 무선 통신부(51)는 송전 효율 η을 송신한다. 그 후, 스텝 S138로 처리를 진행한다. 스텝 S138∼S141의 처리는, 도 4에 나타낸 스텝 S35∼38의 처리와 동일하므로 설명을 생략한다.
즉, 여기서의 처리에서는, 전압 Vbat와 전류 Ibat를 이용하여 배터리(44)의 충전 전력 Pbat를 연산하고, 또한 전력 지령값 Pbat*와의 비율로부터 송전 효율 η을 연산한다. 그리고, 이 송전 효율 η을 제2 주기마다 송전 측 컨트롤러(30b)로 송신하고, 또한 이 송전 효율 η이 역치 효율 ηth 이하로 된 경우에는, 릴레이(47)를 차단한다.
이와 같이 하여, 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(102)에서는, 역률 연산부(31)에서 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전력의 역률 cosθ를 연산하고, 당해 역률 cosθ에 기초하여 전력 지령값 Pbat*를 보정한다. 또한, 이 역률 cosθ가 미리 설정한 역치 역률 이하로 된 경우에, AC/DC 변환기(11)로부터 출력되는 전압을 억제한다. 따라서, 역률 cosθ가 저하된 경우에는, 무선 통신부(34)에 의한 통신 주기인 제2 주기보다 짧은 제1 주기에서 송전 전력을 억제할 수 있다. 또한, 역률 cosθ에 의해 전력 지령값 Pbat*가 보정되므로, 역률 cosθ에 따른 송전 전력을 설정할 수 있다.
또한, 효율 연산부(55)에서 연산되는 송전 효율 η이, 제2 주기에서 송전 측 컨트롤러(30b)에 송신되고, 이 송전 효율 η에 기초하여 전력 지령값 Pbat*가 보정된다. 따라서, 제2 주기가 경과할 때마다, 효율 연산부(55)에서 구해진 송전 효율 η에 기초하여 전력 지령값 Pbat*가 보정되므로, 송전 효율 η에 따른 송전 전력을 설정할 수 있다. 또한, 송전 효율 η이 역치 효율 ηth 이하로 된 경우에는, AC/DC 변환기(11)로부터 출력되는 전압 Vdc를 억제하여, 송전 전력을 억제한다.
그 결과, 전력을 급전 중인 차량이 충돌하는 것이나 인위적인 이동 등의 이유에 의해, 송전 코일(14)과 수전 코일(41)의 사이에 위치 어긋남이 발생한 경우에는, 불필요한 전력의 송전을 즉시 억제할 수 있어, 발열 등의 트러블의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 제1 주기에서 연산되는 역률 cosθ(제2 효율), 및 제2 주기에서 취득되는 송전 효율 η(제1 효율) 모두를 이용하여 송전 효율의 저하를 검출하고, 어느 한쪽의 효율이 저하된 경우에 송전 전력을 억제하므로, 송전 전력의 감시에 용장성을 갖게 할 수 있어, 더욱 고정밀도인 전력의 송전 제어를 행할 수 있다.
또한, 효율 연산부(55)에서 연산되는 송전 효율 η이 역치 효율 ηth 이하로 된 경우에는, 릴레이(47)를 차단함으로써, 송전 코일(14)로부터 본 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 수전 장치(40) 측의 회로는 오픈 상태로 된다. 그 결과, 송전 코일(14), 수전 코일(41)이나 배터리(44)를 포함하는 회로 전체의 임피던스가 상승하여, 인버터 회로(12)로부터 출력되는 전류 I1과 전압 V1의 위상차가 커진다. 이에 의해, 역률 cosθ가 저하되므로, 송전 전력이 억제된다. 즉, 무선 통신부(34)와 무선 통신부(51) 사이의 무선 통신이 끊어졌을 때, 수전 장치(40)에서 송전 효율 η의 이상이 검출된 경우에 있어서도 송전 장치(10b)에 의한 송전 전력을 억제할 수 있다.
[제4 실시 형태의 변형예의 설명]
다음으로, 제4 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 도 15는, 제4 실시 형태의 변형예에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 15에 나타내는 비접촉 급전 시스템(103)은, 전술한 도 12와 대비하여 송전 장치(10c)의 송전 측 컨트롤러(30c)에 효율 연산부(19)가 설치되어 있는 점에서 상이하다.
수전 측 컨트롤러(50)는, 전압계(46)에서 검출된 전압 Vbat(전기 부하에의 공급 전압), 및 전류계(45)에서 검출된 전류 Ibat(전기 부하에의 공급 전류)를 무선 통신부(51)로부터 송신한다. 송전 측 컨트롤러(30c)의 무선 통신부(34)는 전압 Vbat 및 전류 Ibat를 수신하고, 메모리부(35)에 기억한다.
효율 연산부(19)는, 전압계(46)에서 검출되어 메모리부(35)에 기억되어 있는 전압 Vbat와, 전류계(45)에서 검출되어 메모리부(35)에 기억되어 있는 전류 Ibat로부터, 배터리(44)에 공급되는 전력 Pbat를 연산한다. 또한, 이 전력 Pbat를 전력 지령값 Pbat*로 나눔으로써, 송전 효율 η을 연산한다. 그리고, 연산한 송전 효율 η을 충전 전력 제어부(36) 및 인버터 제어부(32)에 출력한다. 즉, 효율 연산부(19)는, 송전 전력 지령값과 전기 부하에 공급되는 급전 전력으로부터 제1 효율을 연산하는 제1 효율 취득부로서의 기능을 구비하고 있다. 또한, 효율 연산부(19)는, 전기 부하에의 공급 전압 및 공급 전류를 취득하여 제1 효율을 연산하는 송전 측 효율 연산부로서의 기능을 구비하고 있다. 충전 전력 제어부(36)는, 효율 연산부(19)에서 연산된 송전 효율 η을 이용하여, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다. 상기 이외의 구성은, 전술한 도 12와 동일 구성이므로, 동일 부호를 부여하여 구성 설명을 생략한다.
다음으로, 제4 실시 형태의 변형예의 작용을, 도 16, 도 17에 나타내는 흐름도를 참조하여 설명한다. 도 16에 있어서, 스텝 S151∼S155의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, S156 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다. 또한, 스텝 S151∼S157의 처리는, 도 13에 나타낸 S111∼S117의 처리와 동일하므로, 스텝 S158의 처리로부터 설명한다.
스텝 S158에 있어서, 통신 감시부(33)는, 무선 통신부(34)와, 수전 측 컨트롤러(50)의 무선 통신부(51)와의 사이의 통신 주기인 제2 주기인지 여부를 판단한다. 제2 주기이면(스텝 S158에서 "예"), 스텝 S159로 처리를 진행하고, 제2 주기가 아니면(스텝 S158에서 "아니오"), 스텝 S164로 처리를 진행한다.
스텝 S159에 있어서, 무선 통신부(34)는, 수전 측 컨트롤러(50)의 무선 통신부(51)와의 사이에서의 통신을 행한다. 스텝 S160에 있어서, 무선 통신부(34)는 배터리(44)에 공급되는 전압 Vbat 및 전류 Ibat를 수신한다. 스텝 S161에 있어서, 메모리부(35)는, 전압 Vbat 및 전류 Ibat를 신규로 수신한 데이터로 갱신한다. 여기서, 무선 통신부(34)에 의한 통신은, 전술한 제2 주기마다 실행되므로, 메모리부(35)에서는, 제2 주기가 경과할 때마다 전압 Vbat 및 전류 Ibat가 갱신되게 된다.
스텝 S162에 있어서, 효율 연산부(19)는, 전압 Vbat와 전류 Ibat의 승산에 의해 배터리(44)에 공급되는 전력 Pbat를 연산하고, 또한 전력 지령값 Pbat*로 나눔으로써 송전 효율 η을 연산한다.
스텝 S163에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 송전 효율 η을 이용하여 전력 지령값 Pbat*를 보정한다. 이 처리에서는, 이하에 나타내는 (4)식을 이용하여, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00014
스텝 S164에 있어서, 제어량 연산부(29)는, 역률 cosθ를 이용하여 전력 지령값 Pbat*를 보정한다. 이 처리는, 이하에 나타내는 (3)식을 이용하여, 보정 후의 전력 지령값 Pbat*’을 연산한다.
Figure 112016077003884-pct00015
그 후, 스텝 165로 처리를 진행한다. 스텝 S165∼S169의 처리는, 도 3에 나타낸 스텝 S19∼S23의 처리와 동일하므로 설명을 생략한다.
다음으로, 도 17에 나타내는 흐름도를 참조하여, 수전 측 컨트롤러(50)의 처리 순서에 대해 설명한다. 도 14에 나타내는 스텝 S171, S172의 처리는, 연산 개시 후, 1회째의 연산 주기에서 실행하는 처리이고, 스텝 S173 이후의 처리는, 2회째 이후의 연산 주기에서 실행하는 처리이다.
또한, 스텝 S171∼S176의 처리는, 도 14에 나타낸 스텝 S131∼136의 처리와 동일하고, 스텝 S178∼S181의 처리는, 도 14에 나타낸 스텝 S138∼S141의 처리와 동일하다. 즉, 스텝 S177의 처리가 도 14에 나타내는 흐름도와 상이하다.
스텝 S177에 있어서, 무선 통신부(51)는, 배터리(44)의 정보인 전압 Vbat 및 전류 Ibat를 송신한다. 그 후, 스텝 S178로 처리를 진행한다. 무선 통신부(51)로부터 송신된 전압 Vbat, 전류 Ibat는, 도 16의 스텝 S160의 처리에 있어서 무선 통신부(34)에서 수신되고, 또한 스텝 S161의 처리에서 메모리부(35)에 기억되게 된다.
즉, 전술한 제4 실시 형태에서는, 수전 측 컨트롤러(50)에서 송전 효율 η을 연산하고, 이 송전 효율 η을 송전 측 컨트롤러(30b)에 송신하도록 하였지만, 제4 실시 형태의 변형예에서는, 전압 Vbat 및 전류 Ibat를 송전 측 컨트롤러(30c)에 송신하고, 당해 송전 측 컨트롤러(30c)에서 송전 효율 η을 연산하고 있다.
그리고, 변형예에 관한 비접촉 급전 시스템(103)에 있어서도 전술한 제4 실시 형태와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다. 또한, 변형예에서는, 송전 효율 η을 송전 측 컨트롤러(30c)에서 연산하므로, 수전 측 컨트롤러(50)의 연산 부하를 저감시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 비접촉 급전 시스템 및 송전 장치를 도시한 실시 형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 각 부의 구성은, 마찬가지의 기능을 갖는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다.
10, 10a, 10b, 10c : 송전 장치
11 : AC/DC 변환기
12 : 인버터 회로
13 : 공진 회로
14 : 송전 코일
15 : 인버터
18 : 감산기
19 : 효율 연산부
21 : 전류계
22 : 전압계
23 : 전류계
24 : 전압계
25 : 전류계
26 : 전압계
29 : 제어량 연산부
30, 30a, 30b, 30c : 송전 측 컨트롤러
31 : 역률 연산부
32 : 인버터 제어부
33 : 통신 감시부
34 : 무선 통신부
35 : 메모리부
36 : 충전 전력 제어부
37 : 1차측 전류 연산부
38 : 1차측 전류 제어부
39 : PFC 제어부
40 : 수전 장치
41 : 수전 코일
42 : 공진 회로
43 : 정류 평활 회로
44 : 배터리
45 : 전류계
46 : 전압계
47 : 릴레이
50 : 수전 측 컨트롤러
51 : 무선 통신부
52 : 통신 감시부
53 : CAN 통신부
54 : 릴레이 제어부
55 : 효율 연산부
56 : 배터리 제어부
57 : 차량 제어부
58 : BUS 라인
71 : 과전류 검출부
91 : 교류 전원
100, 101, 102, 103 : 비접촉 급전 시스템
200 : 차량

Claims (9)

  1. 지상측에 설치되고 송전 코일을 갖는 송전 장치, 및 차량에 설치되고 수전 코일을 갖는 수전 장치를 갖고, 상기 송전 코일로부터 상기 수전 코일에 비접촉으로 전력을 송전하여, 수전 장치에 탑재된 전기 부하에 급전하는 비접촉 급전 시스템에 있어서,
    상기 수전 장치는,
    송전 전력 지령값과, 상기 전기 부하에 공급되는 급전 전력으로부터 제1 효율을 연산하는 제1 효율 연산부와,
    상기 제1 효율이 미리 설정한 제1 역치 효율 이하로 된 경우에, 상기 수전 코일에서 수전한 전력의, 상기 전기 부하에의 공급을 차단하는 전환 제어부를 갖고,
    상기 송전 장치는,
    상기 송전 코일에 공급되는 전압과 전류의 위상차로부터 제2 효율을 연산하는 제2 효율 연산부와,
    상기 제1 효율과 상기 제2 효율에 기초하여 상기 송전 전력 지령값을 보정하고, 상기 보정 후의 송전 전력 지령값에 기초하여 상기 송전 코일에 공급하는 전력을 제어하고, 또한 상기 전기 부하에의 전력의 공급의 차단에 기인하여 상기 제2 효율이 미리 설정한 제2 역치 효율 이하로 된 경우에, 상기 송전 코일에 공급하는 전력을 억제하는 전력 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는, 비접촉 급전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송전 장치는, 상기 수전 장치와 통신하는 송전 측 통신부를 갖고, 상기 수전 장치는, 상기 송전 장치와 통신하는 수전 측 통신부를 갖고,
    상기 제1 효율 연산부는 수전 장치에 설치되고, 상기 전기 부하에 공급되는 전압 및 전류에 기초하여 제1 효율을 연산하고,
    상기 수전 측 통신부는, 상기 제1 효율을 제2 주기에서 송전 측 통신부에 송신하고,
    상기 제2 효율 연산부는, 상기 제2 주기보다 짧은 제1 주기에서 상기 제2 효율을 연산하는 것을 특징으로 하는, 비접촉 급전 시스템.
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  8. 삭제
  9. 삭제
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