WO2020203464A1 - Power transmission device - Google Patents
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Abstract
In the present invention, a contactless power supply system (10) transmits power in a contactless manner between a power transmission device (20) provided on a road and a power reception device (30) provided on a vehicle, and charges a storage battery (12) provided in the vehicle. The power transmission device comprises: a plurality of power transmission units (20a-20c) each having single-phase or multi-phase power transmission coils (26u, 26v, 26w) and transmitting power in a contactless manner to the power reception device; a detection unit (SE1) that detects a power transmission unit which is not involved in power transmission among the plurality of power transmission units; a switching unit (22) that switches between energization and energization cutoff of an electrical path between one end and another end of the power transmission coils; and a control unit (60) that controls the switching unit so as to short-circuit the one end and the other end of the power transmission coil of the power transmission unit which is not involved in power transmission and which was detected by the detection unit.
Description
本出願は、２０１９年４月５日に出願された日本出願番号２０１９－０７２９３２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
This application is based on Japanese Application No. 2019-072932, which was filed on April 5, 2019, and the contents of the description are incorporated herein by reference.
本開示は、送電装置から受電装置へ非接触で送電する非接触給電システムの送電装置に関する。
The present disclosure relates to a power transmission device of a non-contact power supply system that transmits power from a power transmission device to a power receiving device in a non-contact manner.
電気自動車などに搭載される蓄電池に給電を行うシステムとして、非接触で送電を行う非接触給電システムがある（例えば特許文献１）。非接触給電システムでは、送電装置側にインバータ回路を設け、そのインバータ回路から送電コイルに交流電力を供給する。そして、送電コイルから車両側の受電コイルに対して非接触で電力を送電し、受電コイルから蓄電池に対して給電を行う。
As a system for supplying power to a storage battery mounted on an electric vehicle or the like, there is a non-contact power supply system that transmits power in a non-contact manner (for example, Patent Document 1). In the non-contact power supply system, an inverter circuit is provided on the power transmission device side, and AC power is supplied from the inverter circuit to the power transmission coil. Then, electric power is transmitted from the power transmitting coil to the power receiving coil on the vehicle side in a non-contact manner, and power is supplied from the power receiving coil to the storage battery.
そして、特許文献１に記載の非接触給電システムでは、車両の進行方向に沿って、送電コイルを複数配置することにより、車両走行中、非接触で電力を送電可能としている。さらに、特許文献１に記載の非接触給電システムでは、無負荷時のインピーダンスが最大となるように、送電コイルと並列コンデンサとが並列共振回路を構成している。これにより、送電に関与しない送電コイルでの電力消費や漏洩磁束の発生を抑制することができる。
Then, in the non-contact power supply system described in Patent Document 1, electric power can be transmitted non-contactly while the vehicle is running by arranging a plurality of power transmission coils along the traveling direction of the vehicle. Further, in the non-contact power feeding system described in Patent Document 1, the power transmission coil and the parallel capacitor form a parallel resonant circuit so that the impedance at no load is maximized. As a result, it is possible to suppress power consumption and generation of leakage flux in the power transmission coil that is not involved in power transmission.
ところで、近年では、走行中、途切れずに連続して送電するため、複数の送電コイルを近接して設けることが求められている。しかしながら、複数の送電コイルを近接して設けた場合、隣接する送電コイルが磁気結合してしまう場合がある。この場合、インバータ回路を構成する半導体スイッチング素子をオフしているにもかかわらず、そのボディダイオードを介して、送電に関与しない送電コイルが電源ラインと接続されてしまう。その結果、磁気結合の影響により、送電に関与しない送電コイルにも電流が流れ、電力消費が大きくなるという課題があった。
By the way, in recent years, in order to continuously transmit power without interruption during traveling, it is required to provide a plurality of power transmission coils in close proximity. However, when a plurality of power transmission coils are provided close to each other, the adjacent power transmission coils may be magnetically coupled. In this case, even though the semiconductor switching element constituting the inverter circuit is turned off, the power transmission coil that is not involved in power transmission is connected to the power supply line via the body diode. As a result, due to the influence of magnetic coupling, a current flows through the power transmission coil that is not involved in power transmission, and there is a problem that power consumption increases.
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電力消費を抑制することができる送電装置を提供することにある。
The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and its main purpose is to provide a power transmission device capable of suppressing power consumption.
上記課題を解決するための手段は、道路側に設けられる送電装置と車両側に設けられる受電装置との間で、非接触で送電を行い、車両に設けられる蓄電池を充電する非接触給電システムの送電装置において、複数の送電コイルと、前記複数の送電コイルのうち、送電に関与していない前記送電コイルを検出する検出部と、前記送電コイルの一端と他端との間における電気経路の通電及び通電遮断を切り替えるスイッチ部と、前記検出部により検出された前記送電コイルの一端と他端とを短絡させるように、前記スイッチ部を制御する制御部と、を備えた。
A means for solving the above problems is a non-contact power supply system that transmits power in a non-contact manner between a power transmission device provided on the road side and a power receiving device provided on the vehicle side to charge a storage battery provided in the vehicle. In a power transmission device, a plurality of power transmission coils, a detection unit that detects the power transmission coil that is not involved in power transmission among the plurality of power transmission coils, and energization of an electric path between one end and the other end of the power transmission coil. A switch unit for switching the energization cutoff and a control unit for controlling the switch unit so as to short-circuit one end and the other end of the power transmission coil detected by the detection unit.
上記構成によれば、送電に関与しない送電コイルの一端と他端とを短絡させた。このため、送電コイル同士の磁気結合係数が高くても、送電に関与しない送電コイルに電流が流れることを抑制し、無駄な電力消費を抑えることができる。
According to the above configuration, one end and the other end of the power transmission coil that are not involved in power transmission are short-circuited. Therefore, even if the magnetic coupling coefficient between the power transmission coils is high, it is possible to suppress the flow of current through the power transmission coils that are not involved in power transmission and suppress unnecessary power consumption.
本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、非接触給電システムの構成を示すブロック図であり、
図２は、送電部の電気的構成を示す回路図であり、
図３は、受電装置の電気的構成を示す回路図であり、
図４は、送電側共振コイルを示す斜視図であり、
図５は、受電側共振コイルを示す斜視図であり、
図６は、従来における電流経路を示す回路図であり、
図７は、電流経路を示す回路図であり、
図８は、送電制御に関わる処理を示すフローチャートであり、
図９は、別例の非接触給電システムの構成を示すブロック図であり、
図１０は、別例の非接触給電システムの構成を示すブロック図であり、
図１１は、別例の非接触給電システムの構成を示すブロック図である。
The above objectives and other objectives, features and advantages of the present disclosure will be clarified by the following detailed description with reference to the accompanying drawings. The drawing is
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a non-contact power supply system. FIG. 2 is a circuit diagram showing the electrical configuration of the power transmission unit. FIG. 3 is a circuit diagram showing the electrical configuration of the power receiving device. FIG. 4 is a perspective view showing a resonance coil on the power transmission side. FIG. 5 is a perspective view showing the power receiving side resonance coil. FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional current path. FIG. 7 is a circuit diagram showing a current path. FIG. 8 is a flowchart showing processing related to power transmission control. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of another non-contact power supply system. FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of another non-contact power supply system. FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of another non-contact power supply system.
本実施形態における非接触給電システム１０は、商用電源１１から供給された電力を、非接触で送電する送電装置２０、及び、送電装置２０から非接触で電力を受電する受電装置３０を備える。送電装置２０は、車両が走行する道路側（高速道路など）に埋設されている。受電装置３０は、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載され、蓄電池としての車載バッテリ１２に対して電力を出力することで、車載バッテリ１２を充電するものである。
The non-contact power supply system 10 in the present embodiment includes a power transmission device 20 that non-contactly transmits the electric power supplied from the commercial power source 11 and a power receiving device 30 that non-contactly transmits the electric power from the power transmission device 20. The power transmission device 20 is buried on the road side (highway or the like) on which the vehicle travels. The power receiving device 30 is mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, and charges the vehicle-mounted battery 12 by outputting electric power to the vehicle-mounted battery 12 as a storage battery.
図１に本実施形態における非接触給電システム１０の概略構成を示す。非接触給電システム１０の送電装置２０には、商用電源１１が接続されており、商用電源１１から供給される交流電力を送電装置２０に入力するように構成されている。一方、非接触給電システム１０の受電装置３０には、車載バッテリ１２が接続されており、受電装置３０から電力を車載バッテリ１２に出力し、充電が実施されるように構成されている。送電装置２０及び受電装置３０は、３相給電を実施可能とすべく、それぞれ３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイルを有する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the non-contact power supply system 10 in this embodiment. A commercial power source 11 is connected to the power transmission device 20 of the non-contact power supply system 10, and is configured to input AC power supplied from the commercial power source 11 to the power transmission device 20. On the other hand, an in-vehicle battery 12 is connected to the power receiving device 30 of the non-contact power feeding system 10, and the power receiving device 30 outputs electric power to the in-vehicle battery 12 so that charging is performed. The power transmitting device 20 and the power receiving device 30 each have a coil of three phases (U phase, V phase, W phase) so as to enable three-phase power feeding.
まず、送電装置２０について説明する。送電装置２０は、商用電源１１に接続されるＡＣ－ＤＣコンバータ２１と、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１に接続される送電部２０ａ～２０ｃと、を備える。送電部２０ａ～２０ｃは、複数備えられている。
First, the power transmission device 20 will be described. The power transmission device 20 includes an AC-DC converter 21 connected to the commercial power source 11 and power transmission units 20a to 20c connected to the AC-DC converter 21. A plurality of power transmission units 20a to 20c are provided.
ＡＣ－ＤＣコンバータ２１は、商用電源１１から供給される交流電力を直流電力に変換するものである。そして、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１は、変換した直流電力を送電部２０ａ～２０ｃに出力する。このため、送電部２０ａ～２０ｃから見た場合、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１は、直流電源に相当する。
The AC-DC converter 21 converts AC power supplied from the commercial power source 11 into DC power. Then, the AC-DC converter 21 outputs the converted DC power to the power transmission units 20a to 20c. Therefore, when viewed from the power transmission units 20a to 20c, the AC-DC converter 21 corresponds to a DC power supply.
次に、各送電部２０ａ～２０ｃについて説明する。各送電部２０ａ～２０ｃの構成は、同一とされている。以下では、送電部２０ａ～２０ｃを代表して送電部２０ａの構成について説明する。
Next, each power transmission unit 20a to 20c will be described. The configurations of the power transmission units 20a to 20c are the same. Hereinafter, the configuration of the power transmission unit 20a will be described on behalf of the power transmission units 20a to 20c.
図２に送電部２０ａの電気的構成を示す。送電部２０ａは、それぞれインバータとしてのインバータ回路２２と、インバータ回路２２に接続される送電側フィルタ回路２３と、送電側フィルタ回路２３に接続される送電側共振回路２４と、を備える。
FIG. 2 shows the electrical configuration of the power transmission unit 20a. The power transmission unit 20a includes an inverter circuit 22 as an inverter, a power transmission side filter circuit 23 connected to the inverter circuit 22, and a power transmission side resonance circuit 24 connected to the power transmission side filter circuit 23, respectively.
インバータとしてのインバータ回路２２は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１から供給される直流電力を所定の周波数の交流電力に変換するものである。このインバータ回路２２として、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の交流電力に変換する３相インバータを用いている。
The inverter circuit 22 as an inverter converts the DC power supplied from the AC-DC converter 21 into AC power having a predetermined frequency. As the inverter circuit 22, a three-phase inverter that converts three-phase AC power of U-phase, V-phase, and W-phase is used.
インバータ回路２２は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１に接続されている。具体的には、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１の正極端子にインバータ回路２２の高電位側端子が接続されている。一方、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１の負極端子にインバータ回路２２の低電位側端子が接続されている。
The inverter circuit 22 is connected to the AC-DC converter 21. Specifically, the high potential side terminal of the inverter circuit 22 is connected to the positive electrode terminal of the AC-DC converter 21. On the other hand, the low potential side terminal of the inverter circuit 22 is connected to the negative electrode terminal of the AC-DC converter 21.
インバータ回路２２は、それぞれ３相の相数と同数の上下アームを有するフルブリッジ回路により構成されている。各アームに設けられたスイッチング素子のオンオフにより、各相における電流が調整される。本実施形態において、インバータ回路２２がスイッチ部に相当する。
The inverter circuit 22 is composed of a full bridge circuit having the same number of upper and lower arms as the number of three-phase phases. The current in each phase is adjusted by turning on / off the switching element provided in each arm. In this embodiment, the inverter circuit 22 corresponds to the switch unit.
詳しく説明すると、インバータ回路２２は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相からなる３相において、スイッチング素子としての上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体をそれぞれ備えている。本実施形態では、各相における上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的にはＩＧＢＴを用いている。なお、ＭＯＳＦＥＴを用いてもよい。各相における上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎには、それぞれフリーホイールダイオード（還流ダイオード）Ｄｐ，Ｄｎが逆並列に接続されている。フリーホイールダイオードＤｐ，Ｄｎは、半導体スイッチング素子のボディダイオードでもよい。
To explain in detail, the inverter circuit 22 includes a series connection body of the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn as switching elements in three phases including the U phase, the V phase, and the W phase. In the present embodiment, a voltage-controlled semiconductor switching element is used as the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn in each phase, and specifically, an IGBT is used. In addition, MOSFET may be used. Freewheel diodes (reflux diodes) Dp and Dn are connected in antiparallel to the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn in each phase, respectively. The freewheel diodes Dp and Dn may be body diodes of semiconductor switching elements.
各相の上アームスイッチＳｐの高電位側端子（コレクタ）は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１の正極端子に接続されている。また、各相の下アームスイッチＳｎの低電位側端子（エミッタ）は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１の負極端子（グランド）に接続されている。各相の上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点は、それぞれ送電側フィルタ回路２３に接続されている。
The high potential side terminal (collector) of the upper arm switch Sp of each phase is connected to the positive electrode terminal of the AC-DC converter 21. Further, the low potential side terminal (emitter) of the lower arm switch Sn of each phase is connected to the negative electrode terminal (ground) of the AC-DC converter 21. The intermediate connection points between the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn of each phase are connected to the power transmission side filter circuit 23, respectively.
すなわち、Ｕ相における上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、送電側フィルタ回路２３等を介して、送電側共振回路２４のＵ相の送電コイルとしての送電側共振コイル２６ｕに接続されている。同様に、Ｖ相における上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、送電側フィルタ回路２３等を介して、送電側共振回路２４のＶ相の送電コイルとしての送電側共振コイル２６ｖに接続されている。同様に、Ｗ相における上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの間の中間接続点には、送電側フィルタ回路２３等を介して、送電側共振回路２４のＷ相の送電コイルとしての送電側共振コイル２６ｗに接続されている。
That is, at the intermediate connection point between the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn in the U phase, the transmission side resonance as the U phase transmission coil of the transmission side resonance circuit 24 is performed via the transmission side filter circuit 23 or the like. It is connected to the coil 26u. Similarly, at the intermediate connection point between the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn in the V phase, the power transmission side as the power transmission coil of the V phase of the power transmission side resonance circuit 24 is passed through the power transmission side filter circuit 23 or the like. It is connected to the resonance coil 26v. Similarly, at the intermediate connection point between the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn in the W phase, the power transmission side as the W phase power transmission coil of the power transmission side resonance circuit 24 is passed through the power transmission side filter circuit 23 or the like. It is connected to the resonance coil 26w.
また、インバータ回路２２には、上アームスイッチＳｐと下アームスイッチＳｎとの直列接続体に対して並列に接続される平滑コンデンサ２８が設けられている。
Further, the inverter circuit 22 is provided with a smoothing capacitor 28 which is connected in parallel to the series connection body of the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn.
送電側フィルタ回路２３は、インバータ回路２２から入力される交流電力から所定の周波数域の交流電力（交流電流）を除去する回路である。この送電側フィルタ回路２３として、ローパスフィルタを用いている。本実施形態において、送電側フィルタ回路２３は、入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器（インピーダンス・アドミタンス変換器）である。
The power transmission side filter circuit 23 is a circuit that removes AC power (AC current) in a predetermined frequency range from AC power input from the inverter circuit 22. A low-pass filter is used as the power transmission side filter circuit 23. In the present embodiment, the transmission side filter circuit 23 is an imittance converter (impedance admittance converter) in which the input voltage and the output current are proportional and the input current and the output voltage are proportional.
具体的に説明すると、送電側フィルタ回路２３は、各相ごとに、２つのリアクトル２３ａ，２３ｂが直列接続された直列接続体を備えている。また、送電側フィルタ回路２３は、各直列接続体の中間接続点に対して一端が接続されるコンデンサ２３ｃを直列接続体ごとにそれぞれ備える。各コンデンサ２３ｃの他端は、接続点（中性点）Ｎ１で接続されている。つまり、各コンデンサ２３ｃの他端同士が接続されている。
Specifically, the power transmission side filter circuit 23 includes a series connector in which two reactors 23a and 23b are connected in series for each phase. Further, the power transmission side filter circuit 23 includes a capacitor 23c, one end of which is connected to an intermediate connection point of each series connection body, for each series connection body. The other end of each capacitor 23c is connected at a connection point (neutral point) N1. That is, the other ends of each capacitor 23c are connected to each other.
送電側共振回路２４は、送電側フィルタ回路２３から入力した交流電力を受電装置３０に対して出力する回路である。送電側共振回路２４は、各相ごとに、送電側共振コンデンサ２５ｕ，２５ｖ，２５ｗと、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗとが直列接続されたＬＣ共振回路が設けられている。ＬＣ共振回路の一端は、送電側フィルタ回路２３に接続されており、他端は、中性点Ｎ２に接続されている。
The power transmission side resonance circuit 24 is a circuit that outputs the AC power input from the power transmission side filter circuit 23 to the power receiving device 30. The power transmission side resonance circuit 24 is provided with an LC resonance circuit in which the power transmission side resonance capacitors 25u, 25v, 25w and the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w are connected in series for each phase. One end of the LC resonance circuit is connected to the power transmission side filter circuit 23, and the other end is connected to the neutral point N2.
次に図３に基づいて受電装置３０について説明する。受電装置３０は、送電側共振回路２４から電力を供給される受電側共振回路３１と、受電側共振回路３１に接続される受電側フィルタ回路３２と、受電側フィルタ回路３２に接続される整流器としての整流回路３３と、整流回路３３に接続されるＤＣ－ＤＣコンバータ３４と、を備える。
Next, the power receiving device 30 will be described with reference to FIG. The power receiving device 30 serves as a rectifier connected to a power receiving side resonance circuit 31 to which power is supplied from the power transmitting side resonance circuit 24, a power receiving side filter circuit 32 connected to the power receiving side resonance circuit 31, and a power receiving side filter circuit 32. The rectifier circuit 33 of the above and a DC-DC converter 34 connected to the rectifier circuit 33 are provided.
受電側共振回路３１は、非接触で送電側共振回路２４から電力を入力し、受電側フィルタ回路３２に出力する回路である。受電側共振回路３１は、送電側共振回路２４と同一の構成となっており、送電側共振回路２４に対して磁場共鳴可能に構成されている。
The power receiving side resonance circuit 31 is a circuit that inputs power from the power transmission side resonance circuit 24 in a non-contact manner and outputs it to the power reception side filter circuit 32. The power receiving side resonance circuit 31 has the same configuration as the power transmission side resonance circuit 24, and is configured to be able to resonate with the power transmission side resonance circuit 24 in a magnetic field.
すなわち、受電側共振回路３１は、各相ごとに、受電側共振コンデンサ３５ｕ，３５ｖ，３５ｗと、受電コイルとしての受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとが直列接続されたＬＣ共振回路が設けられている。ＬＣ共振回路の一端は、中性点Ｎ３に接続され、他端は、受電側フィルタ回路３２に接続されている。この受電側共振回路３１と送電側共振回路２４との共振周波数は同一に設定されている。
That is, the power receiving side resonance circuit 31 is provided with an LC resonance circuit in which the power receiving side resonance capacitors 35u, 35v, 35w and the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w as the power receiving coil are connected in series for each phase. ing. One end of the LC resonance circuit is connected to the neutral point N3, and the other end is connected to the power receiving side filter circuit 32. The resonance frequencies of the power receiving side resonance circuit 31 and the power transmission side resonance circuit 24 are set to be the same.
受電側フィルタ回路３２は、受電側共振回路３１から入力される交流電力に含まれる所定の周波数域の交流電力を除去するものである。この受電側フィルタ回路３２として、ローパスフィルタを用いている。本実施形態において、受電側フィルタ回路３２は、入力電圧と出力電流が比例し、入力電流と出力電圧が比例するイミタンス変換器（インピーダンス・アドミタンス変換器）である。
The power receiving side filter circuit 32 removes the AC power in a predetermined frequency range included in the AC power input from the power receiving side resonance circuit 31. A low-pass filter is used as the power receiving side filter circuit 32. In the present embodiment, the power receiving side filter circuit 32 is an imittance converter (impedance / admittance converter) in which the input voltage and the output current are proportional and the input current and the output voltage are proportional.
具体的に説明すると、受電側フィルタ回路３２は、各相ごとに、２つのリアクトル３２ａ，３２ｂが直列接続された直列接続体を備えている。また、受電側フィルタ回路３２は、各直列接続体の中間接続点に対して一端が接続されるコンデンサ３２ｃを直列接続体ごとに備える。各コンデンサ３２ｃの他端は、接続点（中性点）Ｎ４で接続されている。つまり、各コンデンサ３２ｃの他端同士が接続されている。
Specifically, the power receiving side filter circuit 32 includes a series connector in which two reactors 32a and 32b are connected in series for each phase. Further, the power receiving side filter circuit 32 includes a capacitor 32c, one end of which is connected to an intermediate connection point of each series connection body, for each series connection body. The other end of each capacitor 32c is connected at a connection point (neutral point) N4. That is, the other ends of each capacitor 32c are connected to each other.
整流回路３３は、交流電力を全波整流する回路である。本実施形態では、整流回路３３として、ダイオードブリッジから構成される全波整流回路を採用したが、６つのスイッチング素子（例えばＭＯＳＦＥＴ）から構成される同期整流回路を用いてもよい。
The rectifier circuit 33 is a circuit that full-wave rectifies AC power. In the present embodiment, a full-wave rectifier circuit composed of a diode bridge is adopted as the rectifier circuit 33, but a synchronous rectifier circuit composed of six switching elements (for example, MOSFET) may be used.
ＤＣ－ＤＣコンバータ３４は、整流回路３３から入力される直流電力を変圧し、車載バッテリ１２に出力するものである。車載バッテリ１２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から入力された直流電力を充電する。
The DC-DC converter 34 transforms the DC power input from the rectifier circuit 33 and outputs it to the in-vehicle battery 12. The in-vehicle battery 12 charges the DC power input from the DC-DC converter 34.
また、送電装置２０には、送電装置２０の制御を行う送電制御部６０が設けられており、受電装置３０には、受電装置３０の制御を行う受電制御部７０が設けられている。送電制御部６０は、ＡＣ－ＤＣコンバータ２１や、各送電部２０ａ～２０ｃのインバータ回路２２の制御を行う。受電制御部７０は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４の制御を行う。
Further, the power transmission device 20 is provided with a power transmission control unit 60 that controls the power transmission device 20, and the power reception device 30 is provided with a power reception control unit 70 that controls the power reception device 30. The power transmission control unit 60 controls the AC-DC converter 21 and the inverter circuits 22 of the power transmission units 20a to 20c. The power receiving control unit 70 controls the DC-DC converter 34.
また、車両には、ＥＣＵ５０（Electronic Control Unit）が設けられており、受電制御部７０に対して指示を行い、車両の走行中に非接触給電を実施させ、車載バッテリ１２を充電させる。
Further, the vehicle is provided with an ECU 50 (Electronic Control Unit), which gives an instruction to the power receiving control unit 70 to perform non-contact power supply while the vehicle is running and charge the in-vehicle battery 12.
上記構成によれば、送電装置２０及び受電装置３０の相対位置が磁場共鳴可能な位置にある状況において、交流電力が送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗに入力された場合、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗと、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗと、がそれぞれ磁場共鳴する。これにより、受電装置３０は、送電装置２０からエネルギーを受け取る。すなわち、交流電力を受電する。
According to the above configuration, when AC power is input to the transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w in a situation where the relative positions of the power transmission device 20 and the power reception device 30 are in positions where magnetic field resonance is possible, the transmission side resonance coil 26u , 26v, 26w and the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w resonate in magnetic fields, respectively. As a result, the power receiving device 30 receives energy from the power transmitting device 20. That is, it receives AC power.
上記非接触給電システム１０は、車両の走行中に非接触で給電を実施可能とすることを目的としている。その際、給電可能な期間をできるだけ長くすることが望ましい。そこで、図４に示すように、送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを車両進行方向（つまり、道路の延伸方向）に沿って隣接するように配置している。ここで、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの形状及び配置について説明する。以下では、送電部２０ａの送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと示し、送電部２０ｂの送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗと示し、送電部２０ｃの送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗと示す場合がある。
The non-contact power supply system 10 is intended to enable non-contact power supply while the vehicle is running. At that time, it is desirable to make the period during which power can be supplied as long as possible. Therefore, as shown in FIG. 4, the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w of the power transmission units 20a to 20c are arranged so as to be adjacent to each other along the vehicle traveling direction (that is, the road extension direction). Here, the shapes and arrangements of the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w will be described. In the following, the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw of the power transmission unit 20a are shown, the power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw of the power transmission unit 20b, and the power transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw of the power transmission unit 20c. In some cases.
図４に示すように、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、巻線（例えばリッツ線）が平面状に巻かれることで形成されている角型の平面コイルとなっている。この送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、環状に形成されている。各送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗの形状及び巻き数は同じとされている。
As shown in FIG. 4, the power transmission side resonance coils 26au, 26av, and 26aw are square flat coils formed by winding windings (for example, litz wires) in a flat shape. The power transmission side resonance coils 26au, 26av, and 26aw are formed in an annular shape. The shape and the number of turns of the power transmission side resonance coils 26au, 26av, and 26aw are the same.
これらの送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、鉄心としてのフェライトコア２７ａ上に配置され、固定されている。詳しく説明すると、フェライトコア２７ａは、長方形の平板状に形成されており、その長手方向が道路の延伸方向に沿うように配置されている。また、フェライトコア２７ａの短手方向が道路の幅方向となり、かつ、平面が道路の路面に対して平行となるように配置されている。そして、フェライトコア２７ａの平面上において、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗが長手方向に沿って配置されている。その際、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、フェライトコア２７ａよりも車両側（上側）になるように配置されている。
These power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw are arranged and fixed on the ferrite core 27a as an iron core. More specifically, the ferrite core 27a is formed in a rectangular flat plate shape, and is arranged so that its longitudinal direction is along the extending direction of the road. Further, the ferrite core 27a is arranged so that the lateral direction is the width direction of the road and the plane is parallel to the road surface of the road. Then, on the plane of the ferrite core 27a, the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw are arranged along the longitudinal direction. At that time, the transmission side resonance coils 26au, 26av, and 26aw are arranged so as to be on the vehicle side (upper side) of the ferrite core 27a.
そして、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、フェライトコア２７ａ上で、長手方向において相互の位置がずれるように配置されている。より詳しくは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗで囲まれた領域が、他の送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗで囲まれた領域に対して相互に重複するように配置されている。その際、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗは、長手方向において等間隔でずれるように配置されている。より詳しくは、電気角で１２０°ずらして配置されている。なお、本実施形態では、送電側共振コイル２６ａｕが長手方向中央に配置されており、送電側共振コイル２６ａｖ，２６ａｗが、送電側共振コイル２６ａｕの長手方向両側に配置されている。
The power transmission side resonance coils 26au, 26av, and 26aw are arranged on the ferrite core 27a so as to be displaced from each other in the longitudinal direction. More specifically, the region surrounded by the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw is arranged so as to overlap each other with respect to the region surrounded by the other power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw. At that time, the power transmission side resonance coils 26au, 26av, and 26aw are arranged so as to be displaced at equal intervals in the longitudinal direction. More specifically, they are arranged with an electrical angle offset by 120 °. In the present embodiment, the power transmission side resonance coil 26au is arranged in the center in the longitudinal direction, and the power transmission side resonance coils 26av and 26au are arranged on both sides in the longitudinal direction of the power transmission side resonance coil 26au.
そして、送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと同様に構成されており、フェライトコア２７ｂに配置されている。この送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗに対して、道路の延伸方向においてその位置がずれるように配置されている。このとき、送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと重複しないように位置をずらして配置されている。
The power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw are configured in the same manner as the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw, and are arranged in the ferrite core 27b. The power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw are arranged so as to be displaced from the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw in the extending direction of the road. At this time, the power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw are arranged so as not to overlap with the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26au.
送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと同様に構成されており、フェライトコア２７ｃに配置されている。同様に、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗに対して、道路の延伸方向においてその位置がずれるように配置されている。このとき、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗは、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗと重複しないように位置をずらして配置されている。
The power transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw are configured in the same manner as the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26au, and are arranged in the ferrite core 27c. Similarly, the power transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw are arranged so as to be displaced from the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26au and the power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw in the extension direction of the road. ing. At this time, the power transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw are arranged so as not to overlap with the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw and the power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw.
本実施形態では、図４に示すように、道路の延伸方向において、送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗが、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗとの間に配置されている。つまり、道路の延伸方向において、送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗの両側に送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗと、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗとが配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, in the extending direction of the road, the transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw are the transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw and the transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw. It is placed in between. That is, in the extending direction of the road, the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw and the power transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw are arranged on both sides of the power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw.
なお、フェライトコア２７ａ～２７ｃも、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの配置に合わせて、道路の延伸方向に沿って配置されている。その際、図４に示すように、各フェライトコア２７ａ～２７ｃの間に隙間がないように配置されている。
The ferrite cores 27a to 27c are also arranged along the extension direction of the road in accordance with the arrangement of the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w. At that time, as shown in FIG. 4, they are arranged so that there is no gap between the ferrite cores 27a to 27c.
次に、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗについて説明する。受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗとほぼ同様に構成されている。
Next, the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w will be described. The power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are configured in substantially the same manner as the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w.
すなわち、図５に示すように、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、巻線（例えばリッツ線）が平面状に巻かれることで形成されている角型の平面コイルとなっている。この受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、環状に形成されている。各受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗの形状及び巻き数は同じとされている。
That is, as shown in FIG. 5, the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are square flat coils formed by winding windings (for example, litz wires) in a flat shape. The power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are formed in an annular shape. The shape and the number of turns of the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are the same.
これらの受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、鉄心としてのフェライトコア３７上に配置され、固定されている。詳しく説明すると、フェライトコア３７は、長方形の平板状に形成されており、その長手方向が車両の進行方向に沿うように配置されている。また、フェライトコア３７の短手方向が車両の幅方向となり、かつ、平面が車両の底面に対して平行となるように配置されている。つまり、フェライトコア３７の平面が、道路の路面に対向するように配置されている。そして、フェライトコア３７上において、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗが進行方向（長手方向）に沿って配置されている。その際、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、フェライトコア３７よりも道路側（下側）になるように配置されている。
These power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are arranged and fixed on the ferrite core 37 as an iron core. More specifically, the ferrite core 37 is formed in a rectangular flat plate shape, and is arranged so that its longitudinal direction is along the traveling direction of the vehicle. Further, the ferrite core 37 is arranged so that the lateral direction is the width direction of the vehicle and the plane surface is parallel to the bottom surface of the vehicle. That is, the plane of the ferrite core 37 is arranged so as to face the road surface of the road. Then, on the ferrite core 37, the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are arranged along the traveling direction (longitudinal direction). At that time, the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are arranged so as to be on the road side (lower side) of the ferrite core 37.
そして、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、フェライトコア３７上で、長手方向において相互の位置がずれるように配置されている。より詳しくは、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗで囲まれた領域が、他の受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗで囲まれた領域に対して相互に重複するように配置されている。その際、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗは、長手方向において等間隔でずれるように配置されている。より詳しくは、電気角で１２０°ずらして配置されている。なお、本実施形態では、受電側共振コイル３６ｕが長手方向中央に配置されており、受電側共振コイル３６ｖ，３６ｗが、受電側共振コイル３６ｕの長手方向両側に配置されている。
Then, the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are arranged on the ferrite core 37 so as to be displaced from each other in the longitudinal direction. More specifically, the regions surrounded by the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are arranged so as to overlap each other with respect to the regions surrounded by the other power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w. At that time, the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w are arranged so as to be displaced at equal intervals in the longitudinal direction. More specifically, they are arranged with an electrical angle offset by 120 °. In the present embodiment, the power receiving side resonance coil 36u is arranged in the center in the longitudinal direction, and the power receiving side resonance coils 36v and 36w are arranged on both sides in the longitudinal direction of the power receiving side resonance coil 36u.
また、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗの長手方向（延伸方向）における長さは、１組の送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの長さと同程度とされている。
Further, the lengths of the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w in the longitudinal direction (extension direction) are set to be about the same as the lengths of one set of power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w.
ところで、前述したように、送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを車両進行方向に沿って隣接するように配置している。このため、各送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ同士が、磁気結合する可能性がある。特に、途切れなく連続して送電可能とするように、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを隣接させる場合、磁気結合する可能性が高くなり、また、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ同士の磁気結合係数も高くなる。
By the way, as described above, the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w of the power transmission units 20a to 20c are arranged so as to be adjacent to each other along the vehicle traveling direction. Therefore, there is a possibility that the resonance coils 26u, 26v, 26w on the power transmission side are magnetically coupled to each other. In particular, when the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w are adjacent to each other so that power can be continuously transmitted without interruption, the possibility of magnetic coupling is high, and the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w are connected to each other. The magnetic coupling coefficient also increases.
そして、各送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ同士が、磁気結合すると、送電に関与しない送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗにおいて、電流が流れ、無駄な電力が消費されるという問題がある。
Then, when the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w are magnetically coupled to each other, there is a problem that current flows in the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w that are not involved in power transmission, and wasteful power is consumed.
詳しく説明すると、従来では、送電に関与しない送電部２０ａ～２０ｃでは、そのインバータ回路２２のスイッチング素子がオフされる。すなわち、上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎが共にオフされる。
To explain in detail, conventionally, in the power transmission units 20a to 20c that are not involved in power transmission, the switching element of the inverter circuit 22 is turned off. That is, both the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn are turned off.
例えば、図６では、受電装置３０は、送電部２０ａ及び送電部２０ｂに対して対向している一方、送電部２０ｃには対向していない。すなわち、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗが、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗに対して対向する一方、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗに対しては対向していない。このため、図６に示す状態では、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗは、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗに比較して、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数が高くなる。
For example, in FIG. 6, the power receiving device 30 faces the power transmission unit 20a and the power transmission unit 20b, but does not face the power transmission unit 20c. That is, the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w face the transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw and the transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw, while the power transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw are opposed to each other. Are not facing each other. Therefore, in the state shown in FIG. 6, the power transmitting side resonance coils 26au, 26av, 26aw and the power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw are compared with the power transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw. , 36v, 36w and the magnetic coupling coefficient become high.
この状態において、送電部２０ａ及び送電部２０ｂでは、インバータ回路２２はオンオフ制御されて、交流電流が、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗに入力される。つまり、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数が高く、高効率で送電を行うことができるため、送電側共振コイル２６ａｕ，２６ａｖ，２６ａｗ及び送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗから送電を行う。
In this state, in the power transmission unit 20a and the power transmission unit 20b, the inverter circuit 22 is on / off controlled, and AC current is input to the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw and the power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw. That is, since the magnetic coupling coefficient with the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w is high and power transmission can be performed with high efficiency, the power transmission side resonance coils 26au, 26av, 26aw and the power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw Transmit power.
一方、送電部２０ｃでは、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数が低く、送電部２０ａ，２０ｂに比較して高効率で送電を行うことができないため、インバータ回路２２はオフ制御される。すなわち、送電部２０ｃのインバータ回路２２では、上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎが共にオフされる。この状態を図６に示す。
On the other hand, in the power transmission unit 20c, the magnetic coupling coefficient with the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w is low, and power transmission cannot be performed with higher efficiency than in the power transmission units 20a, 20b, so that the inverter circuit 22 is off-controlled. Will be done. That is, in the inverter circuit 22 of the power transmission unit 20c, both the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn are turned off. This state is shown in FIG.
図６に示すように、送電部２０ｃにおいて、上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎが共にオフされた場合であっても、フリーホイールダイオードＤｐ，Ｄｎを通じて電流が通過可能となっている。そして、この場合、インバータ回路２２の平滑コンデンサ２８を介した電流経路（一点破線で送電側共振コイル２６ｕの電流経路を示す）となる。
As shown in FIG. 6, in the power transmission unit 20c, even when both the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn are turned off, current can pass through the freewheel diodes Dp and Dn. Then, in this case, it becomes a current path through the smoothing capacitor 28 of the inverter circuit 22 (a broken line at one point indicates the current path of the power transmission side resonance coil 26u).
その結果、送電に関与しない送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗが、送電に関与する送電側共振コイル２６ｂｕ，２６ｂｖ，２６ｂｗ等と磁気結合すると、数式（１）～（３）に示すように、当該平滑コンデンサ２８の端子間電圧を送電側フィルタ回路２３のインピーダンスで除した電流が当該電流経路（つまり、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗ）に流れることとなる。平滑コンデンサ２８の端子間電圧は、電源電圧に等しいため、結果として、送電に関与しない大電流が流れ、効率が低下することとなる。
As a result, when the transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw not involved in power transmission are magnetically coupled with the power transmission side resonance coils 26bu, 26bv, 26bw, etc. involved in power transmission, as shown in equations (1) to (3), The current obtained by dividing the voltage between the terminals of the smoothing capacitor 28 by the impedance of the transmission side filter circuit 23 flows through the current path (that is, the transmission side resonance coil 26cu, 26cv, 26cw). Since the voltage between the terminals of the smoothing capacitor 28 is equal to the power supply voltage, as a result, a large current that is not involved in power transmission flows, resulting in a decrease in efficiency.
そこで、本実施形態では、図７に示すように、送電に関わらない送電部２０ａ～２０ｃを検出した場合、検出した送電部２０ａ～２０ｃのインバータ回路２２において、全ての上アームスイッチＳｐをオフする一方、下アームスイッチＳｎをすべてオンするように構成されている。以下、詳しく説明する。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, when the power transmission units 20a to 20c not related to power transmission are detected, all the upper arm switches Sp are turned off in the inverter circuit 22 of the detected power transmission units 20a to 20c. On the other hand, it is configured to turn on all the lower arm switches Sn. The details will be described below.
図８は、送電制御部６０による処理を示すフローチャートである。まず、送電制御部６０は、検出部から送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗと、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数（磁気結合度）に対応する物理量を検出する（ステップＳ１００）。本実施形態では、図１に示すように、検出部として赤外線センサＳＥ１を送電部２０ａ～２０ｃごとに備えている。送電制御部６０は、各赤外線センサＳＥ１により、送電部２０ａ～２０ｃごとに、受電装置３０（つまり、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗ）との距離を取得（検出）する。磁気結合係数（磁気結合度）に対応する物理量が、磁気結合係数に係る情報に相当し、本実施形態では、受電装置３０との距離である。
FIG. 8 is a flowchart showing processing by the power transmission control unit 60. First, the power transmission control unit 60 detects a physical quantity corresponding to the magnetic coupling coefficient (magnetic coupling degree) between the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w and the power reception side resonance coils 36u, 36v, 36w from the detection unit (step). S100). In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an infrared sensor SE1 is provided as a detection unit for each of the power transmission units 20a to 20c. The power transmission control unit 60 acquires (detects) the distance from the power receiving device 30 (that is, the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w) for each of the power transmission units 20a to 20c by each infrared sensor SE1. The physical quantity corresponding to the magnetic coupling coefficient (magnetic coupling degree) corresponds to the information related to the magnetic coupling coefficient, and is the distance from the power receiving device 30 in the present embodiment.
次に、送電制御部６０は、送電部２０ａ～２０ｃごとに、検出した物理量に基づいて受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗとの磁気結合係数が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。本実施形態では、送電制御部６０は、検出した距離に基づいて、受電装置３０が送電部２０ａ～２０ｃに対して対向する距離に存在するか否かを判定する。具体的には、受電装置３０との距離が閾値以下であるか否かを判定する。
Next, the power transmission control unit 60 determines whether or not the magnetic coupling coefficient with the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w is equal to or higher than a predetermined value for each of the power transmission units 20a to 20c based on the detected physical quantity ( Step S110). In the present embodiment, the power transmission control unit 60 determines whether or not the power receiving device 30 exists at a distance facing the power transmission units 20a to 20c based on the detected distance. Specifically, it is determined whether or not the distance to the power receiving device 30 is equal to or less than the threshold value.
この判定結果が肯定の場合、送電制御部６０は、通電モードを設定する（ステップＳ１２０）。すなわち、送電制御部６０は、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎをオンオフ制御して、直流電流（直流電力）を交流電流（交流電力）に変換する。そして、交流電流を、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗに供給する。これにより、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗと、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗと、がそれぞれ磁場共鳴する。
If this determination result is affirmative, the power transmission control unit 60 sets the energization mode (step S120). That is, the power transmission control unit 60 controls the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn of the inverter circuit 22 on and off to convert the direct current (direct current) into the alternating current (alternating current). Then, the alternating current is supplied to the transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w. As a result, the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w and the power reception side resonance coils 36u, 36v, 36w resonate in magnetic fields, respectively.
一方、ステップＳ１１０の判定結果が否定の場合、送電制御部６０は、待機モードを設定する（ステップＳ１３０）。すなわち、送電制御部６０は、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐをオフし、下アームスイッチＳｎをオンするように制御する。
On the other hand, if the determination result in step S110 is negative, the power transmission control unit 60 sets the standby mode (step S130). That is, the power transmission control unit 60 controls to turn off the upper arm switch Sp of the inverter circuit 22 and turn on the lower arm switch Sn.
これにより、図７に示すように、送電に関与しない送電部２０ｃの送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗの一端と他端が下アームスイッチＳｎにより短絡する。
As a result, as shown in FIG. 7, one end and the other end of the transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw of the power transmission unit 20c, which are not involved in power transmission, are short-circuited by the lower arm switch Sn.
数式（４）に示すように、下アームスイッチＳｎにより短絡された場合、送電側共振コイル２６ｃｕ，２６ｃｖ，２６ｃｗに流れる電流は、下アームスイッチＳｎのオン電圧を送電側フィルタ回路２３のインピーダンスで除した値となる。数式（４）において、「Ｖｏｎ」は、下アームスイッチＳｎのオン電圧であり、「Ｒ」は、下アームスイッチＳｎのオン抵抗であり、「Ｉａ」は、インバータ回路２２からの出力電流である。
As shown in Equation (4), when short-circuited by the lower arm switch Sn, the current flowing through the power transmission side resonance coils 26cu, 26cv, 26cw divides the on voltage of the lower arm switch Sn by the impedance of the power transmission side filter circuit 23. It becomes the value. In the formula (4), "Von" is the on-voltage of the lower arm switch Sn, "R" is the on-resistance of the lower arm switch Sn, and "Ia" is the output current from the inverter circuit 22. ..
また、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを利用して、送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端とを短絡させるため、短絡させるための専用のスイッチを設ける場合と比較して、回路構成を簡単にすることができる。
Further, in order to short-circuit one end and the other end of the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w by using the upper arm switch Sp and the lower arm switch Sn of the inverter circuit 22, a dedicated switch for short-circuiting is provided. Compared with, the circuit configuration can be simplified.
（他の実施形態）
なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。 (Other embodiments)
The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present disclosure. In the following, the parts that are the same or equal to each other in each embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be incorporated for the parts having the same reference numerals.
なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。 (Other embodiments)
The present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present disclosure. In the following, the parts that are the same or equal to each other in each embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be incorporated for the parts having the same reference numerals.
・上記実施形態において、各送電部２０ａ～２０ｃは、３相の送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗを設けたが、相数を任意に変更してもよい。同様に、受電側共振コイル３６ｕ，３６ｖ，３６ｗも、相数を任意に変更してもよい。
-In the above embodiment, each power transmission unit 20a to 20c is provided with three-phase power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w, but the number of phases may be arbitrarily changed. Similarly, the number of phases of the power receiving side resonance coils 36u, 36v, 36w may be arbitrarily changed.
例えば、図９に示すように、各送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振回路２４を単相にしてもよい。また、各送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振回路２４を単相とする一方、受電側共振回路３１を複数相にした非接触給電システム１０にしてもよい。同様に、図１０に示すように、各送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振回路２４及び受電側共振回路３１を単相にしてもよい。また、図示しないが、送電側共振回路２４を複数相とする一方、受電側共振回路３１を単相にした非接触給電システム１０にしてもよい。
For example, as shown in FIG. 9, the power transmission side resonance circuit 24 of each power transmission unit 20a to 20c may be single-phase. Further, the non-contact power feeding system 10 may have a single-phase transmission side resonance circuit 24 of each power transmission unit 20a to 20c and a plurality of phases of the power reception side resonance circuit 31. Similarly, as shown in FIG. 10, the power transmission side resonance circuit 24 and the power reception side resonance circuit 31 of the power transmission units 20a to 20c may be single-phase. Further, although not shown, the non-contact power feeding system 10 may have a plurality of phases of the power transmission side resonance circuit 24 and a single phase of the power reception side resonance circuit 31.
・上記実施形態では、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐをオフにする一方、下アームスイッチＳｎをオンにすることにより、送電に関与しない送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端を短絡させた。この別例として、インバータ回路２２の上アームスイッチＳｐをオンにする一方、下アームスイッチＳｎをオフにすることにより、送電に関与しない送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端を短絡させてもよい。この場合でも同様の効果を得ることができる。
In the above embodiment, by turning off the upper arm switch Sp of the inverter circuit 22 and turning on the lower arm switch Sn, the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w of the power transmission units 20a to 20c that are not involved in power transmission are turned on. One end and the other end of the were short-circuited. As another example of this, by turning on the upper arm switch Sp of the inverter circuit 22 and turning off the lower arm switch Sn, the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w of the power transmission units 20a to 20c that are not involved in power transmission One end and the other end may be short-circuited. Even in this case, the same effect can be obtained.
・上記実施形態では、インバータ回路２２を利用して、送電に関与しない送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端を短絡させた。この別例として、図１１に示すように、送電部２０ａ～２０ｃの送電側共振コイル２６ｕ，２６ｖ，２６ｗの一端と他端を短絡させるスイッチ部としてのスイッチＳＷを設けてもよい。スイッチＳＷは、インバータ回路２２と送電側フィルタ回路２３との間に設けられており、各相の端子間を短絡可能に構成されている。
-In the above embodiment, one end and the other end of the power transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w of the power transmission units 20a to 20c that are not involved in power transmission are short-circuited by using the inverter circuit 22. As another example of this, as shown in FIG. 11, a switch SW may be provided as a switch unit for short-circuiting one end and the other end of the transmission side resonance coils 26u, 26v, 26w of the power transmission units 20a to 20c. The switch SW is provided between the inverter circuit 22 and the power transmission side filter circuit 23, and is configured so that the terminals of each phase can be short-circuited.
・上記実施形態では、検出部としての赤外線センサＳＥ１により、磁気結合係数に係る物理量として送電部２０ａ～２０ｃと受電装置３０との間の距離を検出した。この別例として、検出部を任意に変更してもよい。例えば、各相の通電電流を検出する電流センサを設け、通電電流に基づいて、送電装置２０と受電装置３０との間の磁気結合係数を判定してもよい。また、車両や受電装置３０と通信可能な通信装置を設けて、送電装置２０と受電装置３０との間の磁気結合係数を判定してもよい。
-In the above embodiment, the infrared sensor SE1 as a detection unit detects the distance between the power transmission unit 20a to 20c and the power receiving device 30 as a physical quantity related to the magnetic coupling coefficient. As another example of this, the detection unit may be arbitrarily changed. For example, a current sensor for detecting the energizing current of each phase may be provided, and the magnetic coupling coefficient between the power transmitting device 20 and the power receiving device 30 may be determined based on the energizing current. Further, a communication device capable of communicating with the vehicle or the power receiving device 30 may be provided to determine the magnetic coupling coefficient between the power transmitting device 20 and the power receiving device 30.
・上記実施形態において、送電部２０ａ～２０ｃの数は任意に変更してもよい。
-In the above embodiment, the number of power transmission units 20a to 20c may be arbitrarily changed.
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Although this disclosure has been described in accordance with the examples, it is understood that the disclosure is not limited to the examples and structures. The present disclosure also includes various modifications and modifications within an equal range. In addition, various combinations and forms, as well as other combinations and forms that include only one element, more, or less, are also within the scope of the present disclosure.
Claims (3)
- 道路側に設けられる送電装置（２０）と車両側に設けられる受電装置（３０）との間で、非接触で送電を行い、車両に設けられる蓄電池（１２）を充電する非接触給電システム（１０）の送電装置において、
単相又は複数相の送電コイル（２６ｕ，２６ｖ，２６ｗ）を有し、前記受電装置との間で、それぞれ非接触で送電を行う複数の送電部（２０ａ～２０ｃ）と、
前記複数の送電部のうち、送電に関与していない前記送電部を検出する検出部（ＳＥ１）と、
前記送電コイルの一端と他端との間における電気経路の通電及び通電遮断を切り替えるスイッチ部（２２）と、
前記検出部により検出された、送電に関与していない前記送電部の前記送電コイルの一端と他端とを短絡させるように、前記スイッチ部を制御する制御部（６０）と、を備えた送電装置。 A non-contact power supply system (10) that transmits power in a non-contact manner between a power transmission device (20) provided on the road side and a power receiving device (30) provided on the vehicle side to charge a storage battery (12) provided in the vehicle. ) In the power transmission device
A plurality of power transmission units (20a to 20c) having a single-phase or multi-phase power transmission coil (26u, 26v, 26w) and transmitting power to and from the power receiving device in a non-contact manner, respectively.
Among the plurality of power transmission units, a detection unit (SE1) that detects the power transmission unit that is not involved in power transmission, and
A switch unit (22) that switches between energization and interruption of the electric path between one end and the other end of the power transmission coil, and
A power transmission including a control unit (60) that controls the switch unit so as to short-circuit one end and the other end of the power transmission coil of the power transmission unit that is not involved in power transmission and is detected by the detection unit. apparatus. - 前記スイッチ部は、直流電源から入力した直流電流を交流電流に変換するインバータ（２２）であり、
前記インバータは、直流電源の正極端子に接続される上アームスイッチ及び直流電源の負極端子に接続される下アームスイッチの直列接続体を複数有し、
前記送電コイルの一端には、複数の前記直列接続体のうち、第１の直列接続体の上アームスイッチと下アームスイッチとの中間接続点が接続され、前記送電コイルの他端には、複数の前記直列接続体のうち、第２の直列接続体の上アームスイッチと下アームスイッチとの中間接続点が接続されており、
前記制御部は、送電に関与していない前記送電部が前記検出部により検出された場合、前記第１の直列接続体及び前記第２の直列接続体の前記上アームスイッチをオンさせ、かつ、前記下アームスイッチをオフさせる、又は、前記上アームスイッチをオフさせ、かつ、前記下アームスイッチをオンさせて、送電に関与していない前記送電部の前記送電コイルの一端と他端とを短絡させるように制御する請求項１に記載の送電装置。 The switch unit is an inverter (22) that converts a direct current input from a direct current power source into an alternating current.
The inverter has a plurality of series connections of an upper arm switch connected to a positive electrode terminal of a DC power supply and a lower arm switch connected to a negative electrode terminal of a DC power supply.
Among the plurality of series connectors, an intermediate connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the first series connector is connected to one end of the power transmission coil, and a plurality of intermediate connection points are connected to the other end of the power transmission coil. Among the series connection bodies of the above, the intermediate connection point between the upper arm switch and the lower arm switch of the second series connection body is connected.
When the power transmission unit that is not involved in power transmission is detected by the detection unit, the control unit turns on the upper arm switch of the first series connection body and the second series connection body, and The lower arm switch is turned off, or the upper arm switch is turned off, and the lower arm switch is turned on to short-circuit one end and the other end of the power transmission coil of the power transmission unit that is not involved in power transmission. The power transmission device according to claim 1, wherein the power transmission device is controlled so as to cause the power transmission. - 前記検出部は、前記送電コイルと前記受電装置の受電コイルとの間における磁気結合係数に係る情報を取得し、当該情報に基づいて検出する請求項１又は請求項２に記載の送電装置。 The power transmission device according to claim 1 or 2, wherein the detection unit acquires information related to a magnetic coupling coefficient between the power transmission coil and the power reception coil of the power reception device, and detects based on the information.
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