CN117581446A - 输电装置以及非接触供电*** - Google Patents
输电装置以及非接触供电*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN117581446A CN117581446A CN202180099992.6A CN202180099992A CN117581446A CN 117581446 A CN117581446 A CN 117581446A CN 202180099992 A CN202180099992 A CN 202180099992A CN 117581446 A CN117581446 A CN 117581446A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power transmission
- power
- mode
- coil
- inverter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims abstract description 150
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 81
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims description 21
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 18
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 18
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 18
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 18
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 5
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
在逆变器(1)的交流侧连接有电感器(2)和第1电容器(3)的串联体,与第1电容器(3)并联地连接有第2电容器(4)和输电线圈(5)的串联体,控制逆变器(1)的控制器(7)构成为切换对输电线圈(5)传送电力的电力传送模式以及交替地重复以比电力传送模式小的输出动作的小输出期间和使逆变器(1)的输出成为零的零输出期间的线圈检测模式这2个模式来控制,根据在模式切换之后满足预定条件的时间点信息变化的模式转移后状态以及至少与向逆变器的输入电力相关的动作参数的值执行模式的切换。
Description
技术领域
本申请涉及输电装置以及非接触供电***。
背景技术
作为非接触供电的技术,有通过隔着空间的2个线圈之间的磁场耦合来传送电力的技术。正在研究用于将该非接触供电应用于向行驶中的汽车等移动体的电力供给。向移动体的非接触供电成为如下***:受电线圈在短时间内通过输电线圈的正上方,线圈之间的耦合状态、即从输电侧观察到的电气状态始终变动。研究各种在受电线圈进入输电线圈正上方且线圈之间的耦合状态变动的状态下控制传送电力的技术等(例如非专利文献1)。
现有技术文献
非专利文献1:Katsuhiro Hata,et.al,"Driving Test Evaluation ofSensorless Vehicle Detection Method for In-motion Wireless Power Transfer",Proc.The 2018International Power Electronics Conference,pp 663-668.
发明内容
在非专利文献1记载的技术中,存在输电和受电侧依次协作的序列,由此存在如下课题:无法在各模式的切换所花费的时间以下时进行切换,无法高速地实施受电线圈的进入检测和退出检测。另外,如果退出检测的失败容忍度低,且受电线圈的退出的检测一旦失败,则会导致电流流过相当长的时间,引起噪声的增加、电力损失的增加。
本申请是为了解决如上所述的问题而完成的,其目的在于,得到一种输电装置,仅通过输电侧就能够高速地判断受电线圈的进入和退出,抑制电力损失增加,还抑制噪声。
本申请所公开的输电装置具备:输电线圈,通过与外部的受电线圈进行磁耦合而将电力输送到所述受电线圈;逆变器,对该输电线圈供给交流电力;以及控制器,控制该逆变器,其中,在所述逆变器的交流侧连接有电感器和第1电容器的串联体,与所述第1电容器并联地连接有第2电容器和所述输电线圈的串联体,所述控制器构成为切换使所述逆变器动作而对所述输电线圈传送电力的电力传送模式、以及交替地重复使所述逆变器以比额定电力小的输出电力进行动作的小输出期间和使所述逆变器的输出成为零的零输出期间的线圈检测模式这2个模式来控制所述逆变器,所述控制器根据在模式切换之后满足预定条件的时间点信息变化的模式转移后状态、以及至少与向逆变器的输入电力相关的动作参数的值,执行所述模式的切换。
根据本申请所公开的输电装置,仅通过输电侧就能够高速地判断受电线圈的进入和退出,能够抑制电力损失增加,还抑制噪声。
附图说明
图1是示意地示出包括实施方式1所涉及的输电装置的非接触供电***的结构的电路图。
图2是说明包括实施方式1所涉及的输电装置的非接触供电***的状态的示意图。
图3是示出实施方式1所涉及的输电装置的电力传送模式的动作概要的流程图。
图4是示出实施方式1所涉及的输电装置的线圈检测模式的动作概要的流程图。
图5是说明实施方式1所涉及的输电装置的模式转移后状态和线圈检测模式以及电力传送模式的关系的线型图。
图6A以及图6B是示出模式转移后状态和模式的不正确的关系的线型图。
图7是示出实施方式1所涉及的输电装置的线圈检测模式中的小输出模式的动作波形的线型图。
图8是示出实施方式1所涉及的输电装置的线圈检测模式的序列A的动作的流程图。
图9是示出实施方式1所涉及的输电装置的线圈检测模式的序列X的动作的流程图。
图10是示出实施方式1所涉及的输电装置的电力传送模式的序列B的动作的流程图。
图11是示出实施方式1所涉及的输电装置的电力传送模式的序列Y的动作的流程图。
图12是用于说明实施方式1所涉及的输电装置的动作的第1线型图。
图13是用于说明实施方式1所涉及的输电装置的动作的第2线型图。
图14是示出非接触供电***的结构的一个例子的电路图。
图15是示出非接触供电***的结构的另一例子的电路图。
图16是示意地示出包括实施方式2所涉及的输电装置的非接触供电***的结构的电路图。
图17是用于说明实施方式2所涉及的输电装置的动作的线型图。
图18是示出本申请所公开的输电装置的控制器的具体的结构的一个例子的框图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是示意地示出包括实施方式1所涉及的输电装置的非接触供电***的结构的电路图。输电装置100包括将直流电力变换为交流电力而输出的逆变器1、电感器2、第1电容器3、第2电容器4、输电线圈5、对逆变器1的输入电流进行检测的电流传感器6、将电流传感器6的信息作为输入来控制逆变器的动作的控制器7。
各要素的连接方法如下。对逆变器1的输出端串联地连接电感器2和第1电容器3。第2电容器4和输电线圈5是被串联连接的,并与第1电容器3并联地连接。
逆变器1包括半导体开关。在图1中是使用4个半导体开关的全桥结构,但也可以是半桥结构,还可以是其以外的结构。关于桥结构,并未特别地限定。另外,半导体开关为IGBT或者FET等,关于开关的种类,并未特别地限定。
受电侧装置200包括受电线圈11、第1受电侧电容器12、第2受电侧电容器13、受电侧电感器14、对交流进行整流的整流器15、以及使整流后的波形变平滑的平滑电容器16。在平滑电容器16的后级,连接有电池17等负载。
受电线圈11和第1受电侧电容器12被串联地连接,对该串联连接体并联地连接第2受电侧电容器13,在第2受电侧电容器13的后级连接有受电侧电感器14,在其后级依次连接有整流器15、平滑电容器16。整流器15包括二极管,只要能够对交流进行整流,既可以是半波整流也可以是全波整流。以上,作为受电侧的结构而记载了效果更大的结构。受电侧的电感器和电容器不限定于该结构,也可以是追加、删除电感器和电容器得到的结构。
接下来,说明本非接触供电***的动作。例如,输电装置100铺设于道路,受电侧装置200搭载于汽车等移动体。道路例如为高速公路等,设想汽车高速地向一个方向行进的情形。图2示出该情形。搭载有受电侧装置200的移动体300针对铺设于道路的输电装置100,从正在靠近的状态变为已靠近的状态,然后变为远离的状态。
输电装置100具有2个动作模式。将动作模式中的1个称为线圈检测模式(以下还有时简记为检测模式),将另1个称为电力传送模式(以下还有时简记为传送模式)。输电装置100一边切换线圈检测模式和电力传送模式一边进行动作。图3示出电力传送模式的动作概要的流程,图4示出线圈检测模式的动作概要的流程。
参照图3以及图4,说明输电装置100的动作的概要。在以电力传送模式进行动作时,在输电线圈正上方存在受电线圈(步骤ST11“是”),在线圈之间的耦合状态恰当时,继续执行电力传送模式(步骤ST12)。在检测到受电线圈不在输电线圈上的情况下(步骤ST11“否”),切换到线圈检测模式(步骤ST13)。在线圈检测模式下检测到存在受电线圈时(ST21“是”),切换到电力传送模式(ST22)。如果不存在受电线圈(步骤ST21“否”),则继续执行线圈检测模式(步骤ST23)。使用向逆变器的输入电流或输入电力这样的与输入电力相关的动作参数的值、以及模式转移后状态的信息,判定受电线圈的存在和不存在。在判定中,还有时使用相移量。关于模式转移后状态的详情,在后面叙述。
图5示出模式转移后状态和各模式的关系。模式转移后状态是在线圈检测模式和电力传送模式的切换后的满足经过时间等预先决定的预定条件的时间点发生变化的信息,是具有0和1的状态的最小为1bit的信息。在从线圈检测模式切换到电力传送模式之后满足预定条件的时间点从1变化为0。另外,在从电力传送模式切换到线圈检测模式之后满足预定条件的时间点从0变化为1。关于预定条件的详情,在后面叙述。
作为补充,在图6A以及图6B中示出不正确的模式转移后状态和模式的关系。在模式转移后状态为0时,不进行从线圈检测模式转移到电力传送模式的如图6A所示的模式的切换。另外,在模式转移后状态为1时,不进行从电力传送模式转移到线圈检测模式的如图6B所示的模式的切换。此外,模式转移后状态的0和1的关系也可以反转,关于模式转移后状态的信息(通常是0和1那样的简单的信号),只要在模式变化之后能够判定是否满足预定条件,就可以是任意的信息。
首先,说明线圈检测模式的详情。在线圈检测模式中,交替地重复使逆变器1的输出成为0(使逆变器的动作停止)的动作、和从逆变器1进行输出的动作。图7示出从逆变器1进行输出的动作中的逆变器1的输出电压的波形。关于线圈检测模式,在大部分情况下,在受电侧装置200、即不存在受电线圈的状态下进行,所以在从逆变器1进行输出的情况下,在降低了输出的状态下进行。关于该输出,并未特别规定,但设为比逆变器1的额定电力小的输出、例如额定电力的十分之一以下的小输出。将线圈检测模式中的输出0的动作状态的期间定义为零输出期间,将进行输出的动作状态的期间定义为小输出期间。
在线圈检测模式的动作时执行序列A。图8示出序列A的流程。在序列A中,利用电流传感器6测定向逆变器1的输入电流(步骤ST201),并执行判定其电流值I是否成为设定为进入阈值的值Ith1以上的序列(步骤ST202)。在电流值I小于进入阈值(I<Ith1)的情况下(步骤ST202“否”),判定为不存在受电线圈,返回到步骤ST201,继续执行检测模式。在输入电流是进入阈值以上(I≥Ith1)的情况下(步骤ST202“是”),进行模式转移后状态的判定(步骤ST203)。在模式转移后状态的判定中,在模式转移后状态为0的情况下(步骤ST203“是”)判定为不存在受电线圈,继续执行线圈检测模式(步骤ST23)。在模式转移后状态的判定中,在模式转移后状态为1的情况下(步骤ST203“否”)判定为存在受电线圈,切换到电力传送模式(步骤ST22)。
另外,与上述并行地执行序列X。图9示出序列X的流程。在从电力传送模式切换到线圈检测模式之后,开始经过时间T的计数(步骤ST211)。在经过时间T为判定基准时间Tx以下的情况下(步骤ST212“否”),返回到步骤ST211,而且继续T的计数,在T大于Tx的时间点(步骤ST212“是”)将模式转移后状态设为1(步骤ST213)。在此,将判定基准时间Tx设为线圈检测模式中的逆变器的零输出期间和小输出期间的重复1周期的时间ta。即,使模式转移后状态变化的、上述的模式切换后的预定条件是在切换到线圈检测模式之后经过了零输出期间和小输出期间的重复1周期的时间。此外,在此将判定基准时间Tx设为线圈检测模式中的逆变器的零输出期间和小输出期间的重复1周期的时间ta,但未必限定于1周期,判定的基准时间Tx只要是重复1周期的时间ta以上的时间即可。即,上述的模式切换后的预定条件是至少经过了线圈检测模式中的逆变器的零输出期间和小输出期间的重复1周期的时间。此外,能够使Tx增加到重复1周期的时间以上,但越增加则效果越小。因此,关于Tx,理想的是优选为重复2周期以下。
接着,说明电力传送模式。在电力传送模式中,以成为额定电力或者期望的电力的方式,通过逆变器的相移控制等来控制输电装置100的电力。在此,作为电力控制的方法,以相移控制为例子进行说明。但是,关于电力控制,也可以是相移控制以外的方法。例如,也可以控制输入到逆变器的前级的电压。在该情况下,通过将相移量置换为该控制中的控制量来实施控制,从而可得到同等的效果。该控制中的控制量是指逆变器的输入电压、或者对逆变器的输入电压进行直接控制的转换器的PWM的占空比。另外,作为其他控制的例子,也可以是并非为相移控制的、对逆变器进行通常的PWM控制的控制。
在电力的控制中,只要是追踪目标值那样的控制,则可以使用任意的控制。在此,以PID控制为例子进行说明。在转移到电力传送模式并进行PID控制的情况下,将由电流传感器6检测到的输入电流、和电力传送时的目标值的偏差输入到PID运算,根据PID运算的输出来调整相移量,以使输入电流成为目标值的方式进行控制。PID控制自身是平常的方法。既可以是P控制,也可以是PD控制或者PI控制。
与上述的电力控制并行地执行序列B。图10示出序列B的流程。在序列B中,由电流传感器6测定输入电流值(步骤ST101),在退出阈值Ith2以上的情况下(步骤ST102“否”),判定为存在受电线圈,继续执行电力传送模式(步骤ST12)。在小于退出阈值Ith2的情况下(步骤ST102“是”),进行此时的相移量的判定(步骤ST103)。在相移量θ是预先设定的退出阈值θth以上的情况下(步骤ST103“否”),判定为存在受电线圈,继续执行电力传送模式(步骤ST12)。在相移量小于θth(步骤ST103“是”)、且模式转移后状态为1时(步骤ST104“否”),判定为存在受电线圈,继续执行电力传送模式(步骤ST12)。在相移量小于θth(步骤ST103“是”)并且模式转移后状态为0时(步骤ST104“是”),判定为不存在受电线圈或者是耦合降低到不适合电力传送的程度的状态,从电力传送模式切换到线圈检测模式(步骤ST11)。
另外,与上述的电力控制并行地执行序列Y。图11示出序列Y的流程。在从线圈检测模式切换到电力传送模式之后,开始经过时间T的计数(步骤ST111)。在经过时间T变成大于Tx的时间点(步骤ST112“是”),将模式转移后状态设为0(步骤ST113)。Tx为线圈检测模式中的零输出期间和小输出期间的重复1周期ta或者ta以上的时间。即,在经过时间T至少经过了线圈检测模式中的零输出期间和小输出期间的重复1周期ta的时间点,将模式转移后状态设为0。即使在T为Tx以下的情况下(步骤ST112“否”),在电力控制中,在当前的向逆变器的输入电流的测定值I(也可以是电力)达到目标值Iref(在电力的情况下是目标电力值)的时间点(步骤ST114“是”),将模式转移后状态设为0(步骤ST113)。在T为Tx以下的情况(步骤ST112“否”)、且测定电流I为目标值以下的情况(步骤ST114“否”)下,返回到步骤ST111,继续经过时间的计数。即,满足使模式转移后状态变化的、上述的模式切换后的预定条件的时间点是指,从切换到电力传送模式起至少经过了线圈检测模式中的小输出期间和零输出期间的重复1周期的时间的时间点、或者向逆变器的输入电流或者输入电力超过了预定的阈值的时间点中的更早的时间点。
在此,例如在Tx为小的值、且未设想在从线圈检测模式切换到电力传送模式后在比Tx早的时间点当前的向逆变器的输入电流的测定值I达到目标值Iref的情况下等,也可以省略步骤ST114,在步骤ST112中“否”的情况下,不经由ST114而返回到步骤ST111。在该情况下,上述的模式切换后的预定条件是从切换到电力传送模式起至少经过了线圈检测模式中的小输出期间和零输出期间的重复1周期的时间。
图12示出从线圈检测模式向电力传送模式转移时的各模式、电流波形以及模式转移后状态的关系。图12的中段是电流波形。在线圈检测模式中电流以一定的间隔重复输出和零。将该1个周期设为ta。在受电线圈11靠近输电线圈5上的情况下,相比于存在受电线圈11的情况而言电流增加。如果其超过进入阈值Ith1的时候且模式转移后状态为1,则转移到电力传送模式。
图13示出从电力传送模式向线圈检测模式转移时的各模式、电流波形、模式转移后状态以及相移量的关系。图13的第2段是电流波形,第4段是相移量。在电力传送模式中,在受电线圈11从输电线圈5上远离的情况下,相移量降低。即,用于输出电流而所需的逆变器的输出电压会增加。在进一步远离时,即便使逆变器的相移量成为最小(逆变器输出电压最大),电流也减少。在电流值达到退出阈值Ith2、并且模式转移后状态为0的情况下,转移到线圈检测模式。
以下,说明实施方式1的输电装置100的电路上的作用和效果。在输电线圈和受电线圈是磁性的耦合状态的情况下,能够从输电装置100向受电侧装置200高效地传送电力。在本申请设想那样的向移动体的供电中,该耦合状态时时刻刻变化。伴随移动体的移动,输电线圈和受电线圈的耦合状态从低的状态成为高的状态,从高的状态变化为低的状态。这对应于如下状态:汽车进入道路上的输电线圈上,通过输电线圈正上方,进而从输电线圈退出。
此时,在移动体退出时、即输电线圈和受电线圈的耦合变低时,从输电装置的逆变器观察的阻抗的变动由于包括受电侧装置的非接触供电***的谐振结构而大幅不同。图14示出串联谐振结构的非接触供电***。在非接触供电中经常使用的输电侧为输电线圈5和第2电容器4的串联连接、且受电侧为受电线圈11和第1受电侧电容器12的串联连接的串联的谐振结构中,在线圈之间的耦合降低时阻抗减少。相反地,具有在线圈之间的耦合增加时阻抗增加这样的特性。即,在不存在受电线圈时电流增加,在存在线圈时电流减少。根据该特性,使用如下方法:在想要检测存在受电线圈的情况下测定输电线圈电流,在输电线圈电流成为一定值以上的情况下判定为不存在受电线圈,在输电线圈电流成为一定值以下的情况下判定为存在受电线圈。但是,在通常的电力传送时也会在输电线圈中流过电流,所以难以明确电力传送时的电流值和不存在线圈时的电流值的差别。例如,在通常的电力传送时的电流为10A的情况下,需要通过线圈检测时的阈值电流大于10A来进行判定。这成为不必要的电磁场的放射以及电力损失的主要原因。
另外,有如下方法:在受电侧搭载变换器,利用通过使受电侧成为短路状态而阻抗变大的特性,进行受电线圈检测。图15示出这样的结构的例子。如果使用该方法,则能够将线圈之间的耦合判定时的电流阈值设定为小的值,能够降低不必要的电磁场的放射以及电力损失。即,能够与电力传送的电流值独立地设定受电线圈进入检测的电流。例如,通过使受电侧的变换器21的低侧(low side)两方都成为接通(ON),从而设为短路状态来检测受电侧。在检测受电侧之后,在受电侧使变换器21的动作从短路状态返回到通常的电力传送的模式。之后,需要使输电装置在进行通常的电力传送的输出下动作,从检测至额定电力传送需要时间。另外,在图15的结构中受电线圈退出的检测失败时,具有虽然不存在线圈但持续输出电力的问题。
通过电流的增加进行阈值的判定,所以在由于某种缘由(例如瞬时的噪声或者另一事件的处理等)而错过一次受电线圈远离后的电流值增加时,难以判定是正在传送电力、还是不存在受电线圈的状态下的不必要的传送。这导致具有适合进入检测的模式,但不具有适合退出检测的模式。理想的是通过使非接触供电装置的谐振结构与逆变器的谐振频率一致,从而在不存在受电线圈时电流变得最大,所以能够防止退出检测失败。但是,实际上在动作时,需要通常使存在受电线圈时的谐振频率与不存在受电线圈时的谐振频率不同,使逆变器的动作频率偏移某种程度来动作。由于这个条件,在完全不存在受电线圈时电流不会变得最大,而难以判定退出。伴随线圈之间的耦合的减少,产生电流增加的区域和减少的区域。
在使用作为实施方式1的结构的对串联谐振结构追加并联电容器和串联电感器而得到的谐振结构时,具有如下特性:
·在线圈之间的耦合降低时阻抗增加;
·在线圈之间的耦合增加时阻抗减少。
因此,能够设为如下判定方法:在电流成为一定值以上时判定为存在受电线圈,在电流成为一定值以下时判定为不存在受电线圈。因此,能够减小不存在受电线圈时的电流,能够抑制不必要的电磁场的放射和电力损失。但是,在只是仅利用谐振***的结构和电流值的阈值时,如果是停止中的对象的线圈检测则会顺利地进行,但在向移动体的非接触供电时无法顺利地进行。这是因为,作为状态的检测,特别是无法区分以下的情况。
在受电线圈的进入开始的时间点,在电力传送模式中,在将电流值提高到目标值的状态下电流值低,相移量小。另一方面,在受电线圈正要退出的时候,在电力传送模式中,即使操作量最大(相移量最小),也有电流值低于目标值的状态。关于这两个状态,仅通过电流的阈值无法区分,另外即便使用相移量也无法区分。由此,产生如下问题:尽管受电线圈开始进入,但视为不存在受电线圈而切换到线圈检测模式;尽管受电线圈已退出,但在短暂的期间仍作为电力传送模式进行动作。或者,产生如下问题:频繁地发生电力传送模式和线圈检测模式的转移,无法进行恰当的电力传送以及停止。
如果增大线圈检测模式中的阈值电流,使在电力传送模式中进行受电线圈退出判定时的阈值电流成为非常小的值,则能够在某种程度上消除上述问题。但是相应地,在电力传送中可使用的时间变短,另外在受电线圈退出后,不必要的电力传送、电磁场放射、电力损失增加。理想的是,在达到能够进行恰当的电力传送的线圈耦合状态的时间点迅速地切换到电力传送模式、即将尽可能小的电流值用作从线圈检测模式到电力传送模式的阈值并在达到不能进行恰当的电力传送的线圈耦合状态的时间点迅速地从电力传送模式转移到线圈检测模式、即将尽可能大的电流值用作阈值,从而能够使传送电力最大化,并且使不必要的电磁场的放射最小。
在实施方式1中,除了电流的阈值以外,还追加模式转移后状态这样的信息,从而如上所述具有如下效果:能够使线圈检测模式中的受电线圈检测时的阈值变小,使电力传送模式中的受电线圈退出判定时的电流值变大。能够根据模式转移后状态来判定是进入过渡时还是退出过渡时,所以能够明确地区分模式转移后的状态,能够将更多的时间用于电力传送,能够进一步减小不必要的电力损失。
另外,模式转移后的状态信息最小为1bit即可,所以对控制装置施加的负担少,另外也不会使判定变复杂,也无需针对设想的每个状况,在存储器上存储用于判定存在还是不存在受电线圈的大量的判定参数。
本申请的特征在于,能够将电流的阈值的上限和下限设定为更理想的值。关于具体的电流阈值的设定,根据所应用的***来决定。本申请不限定电流阈值,特征在于通过使用模式转移后状态的信息,从而消除不必要的放射以及可用于电力传送的时间的降低这样的与阈值的设定制约有关的诸多问题。此外,在此作为判断模式切换的参数而以逆变器的输入电流为例而进行了说明,但也可以将逆变器的输入电力用作判断的参数,在该情况下,在上述说明中将输入电流替换为输入电力、并将电流替换为电力即可。另外,能够将其他的与逆变器的输入电力相关的动作参数用作判断的参数。
实施方式2.
图16是示意地示出包括实施方式2所涉及的输电装置的非接触供电***的结构的结构图。说明本实施方式中的输电装置的基本的结构。除了实施方式1所示的结构以外,还具有移动体靠近信息传感器8,该移动体靠近信息传感器8探测移动体靠近到比预先设定的距离更近的位置。移动体靠近信息传感器8与控制器7连接。
移动体靠近信息传感器8在移动体靠近时,向控制器7发送移动体靠近信息。此外,关于该移动体靠近信息,不论用什么样的方法来感测都可以。另外,也可以使用通过其他搭载设备得到的移动体靠近信息,向控制器7发送移动体靠近信息。在移动体靠近信息被发送到控制器7时,进行图17所示的动作。关于检测模式中的小输出期间和零输出期间的重复1周期,在没有移动体靠近信息时将其周期设为ta1,在有移动体靠近信息时将其周期ta2设定得比ta1短。在该情况下,关于图9以及图11的判定的基准时间Tx,例如将短的周期ta2设为基准即可。即,关于判定的基准时间Tx,设为ta2以上的时间即可。另外,车辆靠近信息是仅在线圈检测模式中必要的信息,所以在切换到电力传送模式之后,将车辆靠近信息设为关闭(OFF)。
通过设为这样的结构、动作,能够使不存在移动体时的不必要的电力放射、电力损失变得最小。另外,在移动体靠近时,能够在短时间内从线圈检测模式转移到电力传送模式,具有能够传送更多的电力的效果。
具体而言,以上的各实施方式中的控制器7如图18所示,具备CPU(CentralProcessing Unit,中央处理单元)等运算处理装置101、与运算处理装置101交换数据的存储装置102、在运算处理装置101与外部之间输入输出信号的输入输出接口103等。作为运算处理装置101,也可以具备ASIC(Application Specific Integrated Circuit,专用集成电路)、IC(Integrated Circuit,集成电路)、DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)、以及各种信号处理电路等。作为存储装置102,具备以能够从运算处理装置101读出以及写入数据的方式构成的RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)、以能够从运算处理装置101读出数据的方式构成的ROM(Read Only Memory,只读存储器)等。输入输出接口103例如包括将从电流传感器6输出的信号输入到运算处理装置101的A/D变换器、用于从运算处理装置101向逆变器1输出信号的电路等。
在本申请中记载有各种例示性的实施方式以及实施例,但1个或者多个实施方式记载的各种特征、形态以及功能不限于特定的实施方式的应用,而能够单独地或者以各种组合来应用于实施方式。因此,在本申请说明书公开的技术范围内可设想未例示的无数的变形例。例如包括将至少1个构成要素进行变形的情况、追加的情况或者省略的情况、以及抽出至少1个构成要素并与其他实施方式的构成要素组合的情况。
符号的说明
1:逆变器;2:电感器;3:第1电容器;4:第2电容器;5:输电线圈;6:电流传感器;7:控制器;8:移动体靠近信息传感器;11:受电线圈;12:第1受电侧电容器;13:第2受电侧电容器;14:受电侧电感器;15:整流器;100:输电装置;200:受电侧装置;300:移动体。
Claims (8)
1.一种输电装置,具备:输电线圈,通过与外部的受电线圈进行磁耦合而将电力输送到所述受电线圈;逆变器,将直流变换为交流而对所述输电线圈供给交流电力;以及控制器,控制该逆变器,其中,
在所述逆变器的交流侧连接有电感器和第1电容器的串联体,与所述第1电容器并联地连接有第2电容器和所述输电线圈的串联体,
所述控制器构成为切换使所述逆变器动作而对所述输电线圈传送电力的电力传送模式、以及交替地重复使所述逆变器以比额定电力小的输出电力进行动作的小输出期间和使所述逆变器的输出成为零的零输出期间的线圈检测模式这2个模式来控制所述逆变器,所述控制器根据在模式切换之后满足预定条件的时间点信息变化的模式转移后状态、以及至少与向逆变器的输入电力相关的动作参数的值,执行所述模式的切换。
2.根据权利要求1所述的输电装置,其中,
从所述电力传送模式切换到所述线圈检测模式的情况的所述预定条件是从由所述电力传送模式切换到所述线圈检测模式起至少经过了所述小输出期间和所述零输出期间的重复1周期的时间。
3.根据权利要求1或者2所述的输电装置,其中,
从所述线圈检测模式切换到所述电力传送模式的情况的所述预定条件是从由所述电力传送模式切换到所述线圈检测模式起至少经过了所述小输出期间和所述零输出期间的重复1周期的时间。
4.根据权利要求1或者2所述的输电装置,其中,
从所述线圈检测模式切换到所述电力传送模式的情况的满足所述预定条件的时间点是从由所述线圈检测模式切换到所述电力传送模式起至少经过了所述线圈检测模式中的所述小输出期间和所述零输出期间的重复1周期的时间的时间点、或者向逆变器的输入电流或输入电力超过预先决定的阈值的时间点中的更早的时间点。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的输电装置,其中,
所述控制器在所述模式转移后状态的信息是在从所述电力传送模式切换到所述线圈检测模式之后变化后的信息、且向所述逆变器的输入电流或者输入电力超过预先决定的进入阈值时,执行从所述线圈检测模式向所述电力传送模式的切换。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的输电装置,其中,
所述逆变器是利用使相移量变化来控制输出的相移控制的逆变器,
所述控制器在所述模式转移后状态的信息是在从所述线圈检测模式切换到所述电力传送模式之后变化后的信息、且向所述逆变器的输入电流或者输入电力小于预先决定的退出阈值、并且所述相移量小于预先决定的退出阈值时,执行从所述电力传送模式向所述线圈检测模式的切换。
7.根据权利要求1所述的输电装置,其中,
所述控制器构成为接收通知移动体靠近到比预先设定的距离近的位置的移动体靠近信息,
所述控制器在接收到所述移动体靠近信息的情况下,将所述小输出期间和所述零输出期间的重复周期设定得比直至接收到所述移动体靠近信息为止的所述重复周期短。
8.一种非接触供电***,包括:
权利要求1至7中的任意一项所述的输电装置;以及
受电侧装置,在整流器的交流侧连接有受电侧电感器和第2受电侧电容器的串联体,与所述第2受电侧电容器并联地连接有第1受电侧电容器和所述受电线圈,所述受电侧装置搭载于移动体。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2021/025120 WO2023276140A1 (ja) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 送電装置、および非接触給電システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117581446A true CN117581446A (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=84692604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180099992.6A Pending CN117581446A (zh) | 2021-07-02 | 2021-07-02 | 输电装置以及非接触供电*** |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPWO2023276140A1 (zh) |
CN (1) | CN117581446A (zh) |
DE (1) | DE112021007932T5 (zh) |
WO (1) | WO2023276140A1 (zh) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013219854A (ja) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Toko Inc | ワイヤレス電力伝送装置 |
JP6089372B2 (ja) * | 2013-08-19 | 2017-03-08 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 非接触給電システム |
-
2021
- 2021-07-02 DE DE112021007932.8T patent/DE112021007932T5/de active Pending
- 2021-07-02 JP JP2023531318A patent/JPWO2023276140A1/ja active Pending
- 2021-07-02 WO PCT/JP2021/025120 patent/WO2023276140A1/ja active Application Filing
- 2021-07-02 CN CN202180099992.6A patent/CN117581446A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE112021007932T5 (de) | 2024-04-25 |
WO2023276140A1 (ja) | 2023-01-05 |
JPWO2023276140A1 (zh) | 2023-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11283308B2 (en) | Methods for detecting and identifying a receiver in an inductive power transfer system | |
JP6704179B2 (ja) | 送電装置および無線電力伝送システム | |
CN106797140B (zh) | 无线电力传输***以及送电装置 | |
JP6384991B2 (ja) | 送電装置及び無線電力伝送システム | |
CN106410991B (zh) | 异物检测装置、无线送电装置以及无线电力传输*** | |
CN106560981B (zh) | 无线电力传输*** | |
JP6120116B2 (ja) | 無線電力伝送システム | |
KR101579713B1 (ko) | 비접촉 급전 시스템 | |
CN110121826B (zh) | 无线供电装置、无线受电装置及无线电力传输*** | |
JP2018117511A (ja) | 送電装置、および当該送電装置を備える無線電力伝送システム | |
JP6120117B2 (ja) | 無線電力伝送システム | |
TW201505315A (zh) | 送電裝置、送受電裝置、受電裝置檢測方法、受電裝置檢測程式及半導體裝置 | |
JP2019154196A (ja) | 非接触給電装置 | |
CN113346636A (zh) | 无线电力发射器、无线电力接收器及其运行方法 | |
US10826402B1 (en) | Methods and systems of controlling switching frequency of LLC resonant power converters | |
KR102155896B1 (ko) | 배터리 충전 장치 및 그 제어 방법 | |
CN117581446A (zh) | 输电装置以及非接触供电*** | |
JP6308429B2 (ja) | 非接触給電装置の機器検知方法及び非接触給電装置 | |
JP6736704B2 (ja) | 受信機を検出する方法及び誘導電力伝送システム | |
JP2020156307A (ja) | 非接触給電装置 | |
JP6756632B2 (ja) | 給電システム、給電装置、及び給電方法 | |
JP2015159650A (ja) | 無接点給電装置 | |
JP7066046B2 (ja) | ワイヤレス送電装置 | |
CN109888932B (zh) | 侦测受电模块的方法及供电模块 | |
WO2019124034A1 (ja) | 送電装置、非接触送電装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |