JP2017093052A - Power transmission apparatus - Google Patents

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琢磨 小野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform power suppression using a phase difference between output voltage and output current and perform appropriate power suppression even in the case of a lagging phase.SOLUTION: A power transmission apparatus comprises: an AC power supply 12 including a DC/RF converter 12b for converting external power to AC power having a predetermined frequency; and a primary side coil 14a, where AC power is transmitted in a non-contact manner from the primary side coil 14a to a secondary side coil 23a. A detection signal from a voltage zero-cross detection circuit 16 for detecting a zero-cross of voltage at the DC/RF converter 12b and that from a current zero-cross detection circuit 17 for detecting a zero-cross of current are input to a phase difference detection circuit 18. A power transmission side controller 15 receives input of the detection signal of the phase difference detection circuit 18 and, when a phase difference is caused, performs power suppression control of suppressing output power of the DC/RF converter 12b. In the case that a lagging phase is detected, a power suppression amount is set to be smaller than that in the case that a leading phase is detected.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は送電機器に関する。   The present invention relates to power transmission equipment.

電源コードや送電ケーブルを用いない非接触電力伝送装置として、例えば、予め定められた周波数の交流電力を出力する交流電源、及び当該交流電力が入力される１次側コイルを有する送電機器と、１次側コイルから非接触で交流電力を受電可能な２次側コイルを有する受電機器とを備えているものが知られている（例えば特許文献１参照）。かかる非接触電力伝送装置においては、例えば、１次側コイルと２次側コイルとが磁場共鳴することにより、送電機器から受電機器に非接触で交流電力が伝送される。   As a non-contact power transmission device that does not use a power cord or a power transmission cable, for example, an AC power source that outputs AC power of a predetermined frequency, and a power transmission device that has a primary coil to which the AC power is input, What is provided with the power receiving apparatus which has the secondary side coil which can receive alternating current power from the secondary side coil non-contacting is known (for example, refer patent document 1). In such a non-contact power transmission device, for example, AC power is transmitted from the power transmitting device to the power receiving device in a non-contact manner by causing magnetic resonance between the primary coil and the secondary coil.

特開２００９−１０６１３６号公報JP 2009-106136 A

送電機器（交流電源）は、通常、系統電力を１次側直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、１次側直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＲＦ変換部（ＤＣ／ＡＣ変換部）とを備えている。そして、１次側コイル以降の負荷条件により、ＤＣ／ＲＦ変換部の出力電圧と出力電流に位相ずれ（位相差）が発生する。位相ずれが発生すると、ＤＣ／ＲＦ変換部の損失が増加し、発熱により損傷する虞がある。   A power transmission device (AC power supply) is typically an AC / DC converter that converts system power to primary DC power, and a DC / RF converter (DC / AC converter) that converts primary DC power to AC power. ). A phase shift (phase difference) occurs between the output voltage and output current of the DC / RF converter due to the load condition after the primary coil. When the phase shift occurs, the loss of the DC / RF conversion unit increases, and there is a risk of damage due to heat generation.

送電機器で位相ずれが発生した場合、進み位相に比べて、遅れ位相の場合は損失が小さい。位相差だけで電力を抑制すると、損失の小さい遅れ位相の場合でも進み位相の場合と同様に電力を絞ることになる。その結果、例えば、車両用給電装置では充電時間が増加してしまう。   When a phase shift occurs in a power transmission device, the loss is smaller in the case of a lag phase than in the advance phase. If the power is suppressed only by the phase difference, the power is reduced even in the case of the lagging phase with a small loss, as in the case of the leading phase. As a result, for example, charging time increases in the vehicle power supply apparatus.

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、出力電圧と出力電流の位相差によって電力抑制を行い、遅れ位相の場合にも適切な電力抑制を行うことができる送電機器を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a power transmission device that performs power suppression by a phase difference between an output voltage and an output current, and can perform appropriate power suppression even in the case of a delayed phase. There is to do.

上記課題を解決する送電機器は、外部電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するスイッチング素子を有するＤＣ／ＡＣ変換部を有する交流電源と、前記交流電力が入力される１次側コイルと、を備え、前記１次側コイルから２次側コイル及び負荷を有する受電機器の前記２次側コイルに対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器である。そして、前記交流電源を制御する制御部と、前記ＤＣ／ＡＣ変換部における電圧のゼロクロスを検出する電圧ゼロクロス検出回路及び電流のゼロクロスを検出する電流ゼロクロス検出回路と、前記電圧ゼロクロス検出回路からの検出信号と、前記電流ゼロクロス検出回路からの検出信号とを比較することにより位相差を検出する位相差検出部と、を備えている。前記制御部は、前記位相差検出部において位相差を検出した場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力を抑制する電力抑制制御を行う。また、前記電力抑制制御は、前記位相差検出部において進み位相が検出された場合の進み位相電力抑制モードと、前記位相差検出部において遅れ位相が検出された場合の遅れ位相電力抑制モードと、を備え、前記進み位相電力抑制モードに比較して前記遅れ位相電力抑制モードは電力抑制量が小さく設定される。   A power transmission device that solves the above problems includes an AC power source having a DC / AC conversion unit having a switching element that converts external power into AC power having a predetermined frequency, and a primary coil to which the AC power is input. , And a power transmission device capable of transmitting the AC power in a non-contact manner to the secondary coil of the power receiving device having a secondary coil and a load from the primary side coil. A control unit that controls the AC power supply; a voltage zero-cross detection circuit that detects a zero-cross voltage in the DC / AC converter; a current zero-cross detection circuit that detects a zero-cross current; and a detection from the voltage zero-cross detection circuit A phase difference detection unit that detects a phase difference by comparing the signal with a detection signal from the current zero cross detection circuit. The control unit performs power suppression control for suppressing output power of the DC / AC conversion unit when the phase difference detection unit detects a phase difference. The power suppression control includes an advanced phase power suppression mode when the advanced phase is detected in the phase difference detection unit, and a delayed phase power suppression mode when a delayed phase is detected in the phase difference detection unit, The delayed phase power suppression mode is set to have a smaller power suppression amount than the advance phase power suppression mode.

この構成によれば、ＤＣ／ＡＣ変換部からの出力電圧と出力電流との位相差の有無、及び位相差が有る場合は、進み位相か、遅れ位相かも検出される。そして、位相差が有る場合は、電力抑制制御によりＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力が抑制される。遅れ位相が検出された場合は、電力抑制制御において、進み位相の場合に比べて電力抑制量が小さくなるように制御される。すなわち、位相進みの場合と比較して、ＤＣ／ＡＣ変換部の電力損失が小さい位相遅れの場合には、電力抑制量が小さくなるように制御される。したがって、出力電圧と出力電流の位相差によって電力抑制を行い、遅れ位相の場合にも適切な電力抑制を行うことができる。   According to this configuration, whether or not there is a phase difference between the output voltage and the output current from the DC / AC converter, and if there is a phase difference, whether it is a leading phase or a lagging phase is also detected. And when there exists a phase difference, the output electric power of a DC / AC conversion part is suppressed by electric power suppression control. When the delay phase is detected, in the power suppression control, the power suppression amount is controlled to be smaller than that in the case of the advance phase. That is, compared to the case of phase advance, control is performed so that the amount of power suppression is small when the phase delay is small in the power loss of the DC / AC converter. Therefore, power suppression can be performed by the phase difference between the output voltage and the output current, and appropriate power suppression can be performed even in the case of a delayed phase.

前記制御部は、前記電力抑制制御の際に、現在の電力値を下げるように前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力を制御することが好ましい。電力抑制制御として、例えば、出力電力の上限値を下げて間接的に出力電力を下げる方法もある。しかし、現在の電力値を下げるようにＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力を制御する方が、出力電力が直ぐに抑制される。   It is preferable that the control unit controls the output power of the DC / AC conversion unit so as to lower the current power value during the power suppression control. As the power suppression control, for example, there is a method of lowering the output power indirectly by lowering the upper limit value of the output power. However, controlling the output power of the DC / AC conversion unit so as to reduce the current power value immediately suppresses the output power.

前記制御部は、前記電力抑制制御の際に、前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力を一定のゲインで下げるように制御することが好ましい。電力抑制制御の際に、例えば、遅れ位相の位相差及び出力電力値毎に電力抑制量を予め設定しておき、その値となるようにＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力を制御する方法もあるが、その場合は、予め試験により遅れ位相の位相差及び出力電力値毎に電力抑制量を求める必要がある。しかし、ＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力を一定のゲインで下げるように制御すれば、そのような試験を行う必要はない。   In the power suppression control, the control unit preferably controls the output power of the DC / AC conversion unit to be lowered with a constant gain. In the power suppression control, for example, there is a method in which a power suppression amount is set in advance for each phase difference and output power value of the lag phase, and the output power of the DC / AC conversion unit is controlled to be the value. In this case, however, it is necessary to obtain a power suppression amount for each phase difference and output power value of the delayed phase by a test in advance. However, such a test is not necessary if the output power of the DC / AC converter is controlled so as to decrease with a constant gain.

本発明によれば、出力電圧と出力電流の位相差によって電力抑制を行い、遅れ位相の場合にも適切な電力抑制を行うことができる。   According to the present invention, power can be suppressed by the phase difference between the output voltage and the output current, and appropriate power suppression can be performed even in the case of a delayed phase.

送電機器及び非接触電力伝送装置のブロック図。The block diagram of power transmission equipment and a non-contact power transmission device. （ａ）は進み位相の場合の出力電圧及び出力電流の波形図、（ｂ）は位相差無しの場合の出力電圧及び出力電流の波形図、（ｃ）は遅れ位相の場合の出力電圧及び出力電流の波形図。(A) is a waveform diagram of output voltage and output current in the case of a lead phase, (b) is a waveform diagram of output voltage and output current in the case of no phase difference, and (c) is an output voltage and output in case of a lag phase. Waveform diagram of current. 電力抑制量算出制御処理を示すフローチャート。The flowchart which shows electric power suppression amount calculation control processing.

以下、本発明を車両への電力伝送に適用した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送装置１０は、非接触で電力伝送が可能な送電機器１１及び受電機器２１を備えている。送電機器１１は地上に設けられており、受電機器２１は車両に搭載されている。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to power transmission to a vehicle will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the non-contact power transmission apparatus 10 includes a power transmission device 11 and a power reception device 21 that can transmit power in a non-contact manner. The power transmission device 11 is provided on the ground, and the power receiving device 21 is mounted on the vehicle.

送電機器１１は、交流電源１２と、フィルタ１３と、送電器１４と、交流電源１２を制御する制御部としての送電側コントローラ１５とを備えている。
交流電源１２は、予め定められた周波数の交流電力を出力可能に構成されている。詳述すると、交流電源１２は、系統電源Ｅから入力される外部電力としての系統電力を予め定められた電圧値の直流電力に変換する外部電力変換部としてのＡＣ／ＤＣ変換器１２ａと、スイッチング素子１２ｂａを有し、前記直流電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部としてのＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂとを備えている。スイッチング素子１２ｂａは、例えば、周期的にオンオフ動作を行うことにより、直流電力を交流電力に変換する。すなわち、交流電源１２は、外部電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換部を有する。 The power transmission device 11 includes an AC power source 12, a filter 13, a power transmitter 14, and a power transmission side controller 15 as a control unit that controls the AC power source 12.
The AC power source 12 is configured to output AC power having a predetermined frequency. More specifically, the AC power supply 12 includes an AC / DC converter 12a serving as an external power conversion unit that converts system power as external power input from the system power supply E into DC power having a predetermined voltage value, and switching. A DC / RF converter 12b serving as a DC / AC conversion unit that includes an element 12ba and converts the DC power into AC power having a predetermined frequency. The switching element 12ba converts direct current power into alternating current power, for example, by periodically performing an on / off operation. That is, the AC power supply 12 includes a DC / AC conversion unit that converts external power into AC power having a predetermined frequency.

交流電源１２から出力された交流電力は、非接触で受電機器２１に伝送され、受電機器２１に設けられたバッテリ２２の充電に用いられる。具体的には、非接触電力伝送装置１０は、送電機器１１及び受電機器２１間の電力伝送を行うものとして、送電機器１１に設けられた送電器１４と、受電機器２１に設けられた受電器２３とを備えている。受電機器２１は、受電器２３によって受電される交流電力を整流し、その整流された直流電力を出力する整流器２４を備えている。   The AC power output from the AC power supply 12 is transmitted to the power receiving device 21 in a non-contact manner and used for charging the battery 22 provided in the power receiving device 21. Specifically, the non-contact power transmission apparatus 10 performs power transmission between the power transmission device 11 and the power reception device 21, and includes a power transmitter 14 provided in the power transmission device 11 and a power receiver provided in the power reception device 21. 23. The power receiving device 21 includes a rectifier 24 that rectifies AC power received by the power receiver 23 and outputs the rectified DC power.

受電機器２１は、送電側コントローラ１５と無線通信可能に構成された受電側コントローラ２５を備えている。非接触電力伝送装置１０は、送電側コントローラ１５及び受電側コントローラ２５間の情報のやり取りを通じて、電力伝送の開始又は終了などを行う。   The power receiving device 21 includes a power receiving side controller 25 configured to be capable of wireless communication with the power transmitting side controller 15. The non-contact power transmission device 10 starts or ends power transmission through the exchange of information between the power transmission side controller 15 and the power reception side controller 25.

送電器１４及び受電器２３は同一の構成となっており、両者は磁場共鳴可能に構成されている。詳細には、送電器１４は、互いに並列に接続された１次側コイル１４ａ及び１次側コンデンサ１４ｂを含む共振回路を有している。１次側コイル１４ａには交流電源１２から出力される交流電力が入力される。受電器２３は、互いに並列に接続された２次側コイル２３ａ及び２次側コンデンサ２３ｂを含む共振回路を有している。両共振回路の共振周波数は同一に設定されている。すなわち、送電機器１１は、１次側コイル１４ａから、２次側コイル２３ａ及び負荷（バッテリ２２）を有する受電機器２１の２次側コイル２３ａに対して非接触で交流電力を送電可能に構成されている。   The power transmitter 14 and the power receiver 23 have the same configuration, and both are configured to be capable of magnetic field resonance. Specifically, the power transmitter 14 has a resonance circuit including a primary side coil 14a and a primary side capacitor 14b connected in parallel to each other. AC power output from the AC power supply 12 is input to the primary coil 14a. The power receiver 23 has a resonance circuit including a secondary coil 23a and a secondary capacitor 23b connected in parallel to each other. The resonant frequencies of both resonant circuits are set to be the same. That is, the power transmission device 11 is configured to be able to transmit AC power in a non-contact manner from the primary side coil 14a to the secondary side coil 23a of the power receiving device 21 having the secondary side coil 23a and a load (battery 22). ing.

送電機器１１は、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂ（ＤＣ／ＡＣ変換部）における電圧すなわち出力電圧のゼロクロスを検出する電圧ゼロクロス検出回路１６及び電流すなわち出力電流のゼロクロスを検出する電流ゼロクロス検出回路１７と、位相差検出部としての位相差検出回路１８とを備えている。電圧ゼロクロス検出回路１６及び電流ゼロクロス検出回路１７は、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂとフィルタ１３との間に設けられている。位相差検出回路１８は、電圧ゼロクロス検出回路１６からの検出信号と、電流ゼロクロス検出回路１７からの検出信号とを比較することにより位相差を検出するようになっている。   The power transmission device 11 includes a voltage zero-cross detection circuit 16 that detects a zero-cross of a voltage in the DC / RF converter 12b (DC / AC converter), that is, an output voltage, and a current zero-cross detection circuit 17 that detects a zero-cross of a current, that is, an output current. And a phase difference detection circuit 18 as a phase difference detection unit. The voltage zero cross detection circuit 16 and the current zero cross detection circuit 17 are provided between the DC / RF converter 12 b and the filter 13. The phase difference detection circuit 18 detects the phase difference by comparing the detection signal from the voltage zero cross detection circuit 16 and the detection signal from the current zero cross detection circuit 17.

送電側コントローラ１５は、位相差検出回路１８の出力信号を入力し、位相差検出回路１８において位相差を検出した場合に、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を抑制する電力抑制制御を行う。送電側コントローラ１５は、電力抑制制御を行う場合の電力抑制制御モードとして、位相差検出回路１８において進み位相が検出された場合の進み位相電力抑制モードと、位相差検出回路１８において遅れ位相が検出された場合の遅れ位相電力抑制モードとを備えている。遅れ位相電力抑制モードは、進み位相電力抑制モードに比較して、電力抑制量が小さく設定される。   When the output signal of the phase difference detection circuit 18 is input and the phase difference detection circuit 18 detects the phase difference, the power transmission side controller 15 performs power suppression control that suppresses the output power of the DC / RF converter 12b. The power transmission side controller 15 detects the advanced phase power suppression mode when the phase difference detection circuit 18 detects the advanced phase, and the phase difference detection circuit 18 detects the delayed phase as the power suppression control mode when performing the power suppression control. And a delayed phase power suppression mode. In the delayed phase power suppression mode, the power suppression amount is set smaller than that in the advanced phase power suppression mode.

この実施形態では、送電側コントローラ１５は、電力抑制制御の際に、現在の電力値を下げるようにＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂ（ＤＣ／ＡＣ変換部）の出力電力を制御する。送電側コントローラ１５は、電力抑制制御の際に、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を一定のゲインで下げるように制御する。すなわち、送電側コントローラ１５は、現在の電力値に予め設定された比例定数を掛けて制御量を算出する。そして、遅れ位相電力抑制モードにおけるゲインは、進み位相電力抑制モードにおけるゲインより小さく設定されている。   In this embodiment, the power transmission controller 15 controls the output power of the DC / RF converter 12b (DC / AC converter) so as to lower the current power value during the power suppression control. The power transmission side controller 15 performs control so that the output power of the DC / RF converter 12b is reduced by a constant gain during the power suppression control. That is, the power transmission side controller 15 calculates the control amount by multiplying the current power value by a preset proportionality constant. The gain in the delayed phase power suppression mode is set smaller than the gain in the advanced phase power suppression mode.

次に前記のように構成された非接触電力伝送装置１０及び送電機器１１の作用を説明する。
バッテリ２２の充電を行う場合、送電側コントローラ１５は、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力が予め設定された電力値となるようにスイッチング素子１２ｂａを制御する。ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電圧と出力電流との位相状態として、図２（ａ）に示す出力電圧に対して出力電流が進んでいる進み位相の状態と、図２（ｂ）に示す位相差のない状態と、図２（ｃ）に示す出力電圧に対して出力電流が遅れている遅れ位相の状態とがある。 Next, the operation of the non-contact power transmission device 10 and the power transmission device 11 configured as described above will be described.
When charging the battery 22, the power transmission side controller 15 controls the switching element 12ba so that the output power of the DC / RF converter 12b becomes a preset power value. As the phase state between the output voltage and the output current of the DC / RF converter 12b, the phase state in which the output current is advanced with respect to the output voltage shown in FIG. There is a state where there is no phase difference and a state where the output current is delayed with respect to the output voltage shown in FIG.

電圧ゼロクロス検出回路１６によりＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電圧のゼロクロスが検出され、電流ゼロクロス検出回路１７によりＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電流のゼロクロスが検出される。   The voltage zero cross detection circuit 16 detects the zero cross of the output voltage of the DC / RF converter 12b, and the current zero cross detection circuit 17 detects the zero cross of the output current of the DC / RF converter 12b.

位相差検出回路１８は、電圧ゼロクロス検出回路１６からの検出信号と、電流ゼロクロス検出回路１７からの検出信号とを比較し、位相パルスを生成してその検出信号を送電側コントローラ１５に出力する。図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、位相パルスのパルス幅Ｗは、電圧波形の立ち下がりと、電流波形の立ち上がり部がゼロとなる点の間隔となる。図２（ａ）に示すように、進み位相の場合は、位相パルスのパルス幅Ｗは、周期Ｔｐの半分（１／２）より小さくなり、図２（ｂ）に示すように、位相差無しの場合は、位相パルスのパルス幅Ｗは、周期Ｔｐの半分と同じになる。また、図２（ｃ）に示すように、遅れ位相の場合は、位相パルスのパルス幅Ｗは、周期Ｔｐの半分（１／２）より大きくなる。   The phase difference detection circuit 18 compares the detection signal from the voltage zero-cross detection circuit 16 with the detection signal from the current zero-cross detection circuit 17, generates a phase pulse, and outputs the detection signal to the power transmission side controller 15. As shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C, the pulse width W of the phase pulse is the interval between the falling edge of the voltage waveform and the point where the rising edge of the current waveform becomes zero. As shown in FIG. 2 (a), in the case of a lead phase, the pulse width W of the phase pulse is smaller than half (1/2) of the period Tp, and there is no phase difference as shown in FIG. 2 (b). In this case, the pulse width W of the phase pulse is the same as half the period Tp. In addition, as shown in FIG. 2C, in the case of a delayed phase, the pulse width W of the phase pulse is larger than half (1/2) of the period Tp.

送電側コントローラ１５は、位相差検出回路１８において位相差が検出された場合に、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を抑制する電力抑制制御を行う。詳述すると、送電側コントローラ１５は、位相差検出回路１８において進み位相が検出された場合と、遅れ位相が検出された場合とで、電力抑制量が異なるように電力抑制制御を行う。すなわち、送電側コントローラ１５は、位相差検出回路１８において進み位相が検出された場合には進み位相電力抑制モードで電力抑制制御を行い、位相差検出回路１８において遅れ位相が検出された場合には遅れ位相電力抑制モードで電力抑制制御と行う。   The power transmission side controller 15 performs power suppression control that suppresses the output power of the DC / RF converter 12b when the phase difference is detected by the phase difference detection circuit 18. More specifically, the power transmission side controller 15 performs power suppression control so that the power suppression amount differs between when the leading phase is detected by the phase difference detection circuit 18 and when the delayed phase is detected. That is, the power transmission side controller 15 performs power suppression control in the advanced phase power suppression mode when the advance phase is detected in the phase difference detection circuit 18 and when the delayed phase is detected in the phase difference detection circuit 18. The power suppression control is performed in the delayed phase power suppression mode.

次に図３のフローチャートにしたがって送電側コントローラ１５の電力抑制量算出手順を説明する。送電側コントローラ１５は、電力伝送時には、図３のフローチャートによる制御を所定周期で繰り返す。   Next, the power suppression amount calculation procedure of the power transmission side controller 15 will be described with reference to the flowchart of FIG. The power transmission side controller 15 repeats the control according to the flowchart of FIG. 3 at a predetermined cycle during power transmission.

送電側コントローラ１５は、ステップＳ１で位相パルスのパルス幅を演算し、ステップＳ２でパルス幅が周期の半分と等しいか否かの判断を行う。ステップＳ２でパルス幅が周期の半分に等しくなければステップＳ３に進み、ステップＳ３でパルス幅が周期の半分より小さいか否かを判断する。送電側コントローラ１５は、ステップＳ３でパルス幅が周期の半分より小さくなければステップＳ４に進み、ステップＳ４で遅れ位相と判断した後、ステップＳ５へ進む。送電側コントローラ１５は、ステップＳ５で位相差を算出した後、ステップＳ６に進み、ステップＳ６で遅れ位相電力抑制モードで電力抑制制御を行う際の電力抑制量を算出する。   The power transmission side controller 15 calculates the pulse width of the phase pulse in step S1, and determines whether or not the pulse width is equal to half the period in step S2. If the pulse width is not equal to half the period in step S2, the process proceeds to step S3, and it is determined whether or not the pulse width is smaller than half the period in step S3. The power transmission side controller 15 proceeds to step S4 if the pulse width is not smaller than half of the cycle in step S3, proceeds to step S5 after determining the delayed phase in step S4. After calculating the phase difference in step S5, the power transmission side controller 15 proceeds to step S6, and calculates the power suppression amount when performing power suppression control in the delayed phase power suppression mode in step S6.

電力抑制量の算出は、現在のＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を一定のゲインで下げるように、現在の出力電力値に予め設定された比例定数を掛けて制御量を算出する。比例定数として遅れ位相用の比例定数が使用される。次に送電側コントローラ１５は、ステップＳ７に進み、電力指示を出力する。そして、ステップＳ６で算出された電力抑制量となるように、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂのスイッチング素子１２ｂａのスイッチング制御が行われる。   In calculating the power suppression amount, the control amount is calculated by multiplying the current output power value by a preset proportionality constant so that the current output power of the DC / RF converter 12b is lowered by a constant gain. As the proportionality constant, the proportionality constant for the lag phase is used. Next, the power transmission side controller 15 proceeds to step S7 and outputs a power instruction. Then, switching control of the switching element 12ba of the DC / RF converter 12b is performed so that the power suppression amount calculated in step S6 is obtained.

送電側コントローラ１５は、ステップＳ２でパルス幅が周期の半分に等しければステップＳ８に進み、ステップＳ８で位相差無しと判断した後、ステップＳ９へ進む。送電側コントローラ１５は、ステップＳ９で電力抑制無し、すなわち電力抑制制御を行わないとして、ステップＳ７へ進み、現在の出力電力が継続されるように、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂのスイッチング素子１２ｂａのスイッチング制御が行われる。   The power transmission side controller 15 proceeds to step S8 if the pulse width is equal to half of the cycle in step S2, and proceeds to step S9 after determining that there is no phase difference in step S8. The power transmission side controller 15 proceeds to step S7, assuming that there is no power suppression in step S9, ie, no power suppression control, and switches the switching element 12ba of the DC / RF converter 12b so that the current output power is continued. Control is performed.

送電側コントローラ１５は、ステップＳ３でパルス幅が周期の半分より小さければステップＳ１０へ進み、ステップＳ１０で進み位相と判断した後、ステップＳ１１へ進む。送電側コントローラ１５は、ステップＳ１１で位相差を算出した後、ステップＳ１２に進み、ステップＳ１２で進み位相電力抑制モードで電力抑制制御を行う際の電力抑制量を算出する。電力抑制量の算出は、現在のＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を一定のゲインで下げるように、現在の出力電力値に予め設定された比例定数を掛けて制御量を算出する。比例定数として進み位相用の比例定数が使用される。次に送電側コントローラ１５は、ステップＳ７に進み、電力指示を出力する。そして、ステップＳ１２で算出された電力抑制量となるように、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂのスイッチング素子１２ｂａのスイッチング制御が行われる。   The power transmission side controller 15 proceeds to step S10 if the pulse width is smaller than half the period in step S3, proceeds to step S11 after determining in step S10 that the phase is advanced. After calculating the phase difference in step S11, the power transmission controller 15 proceeds to step S12, and proceeds to step S12 to calculate a power suppression amount when performing power suppression control in the phase power suppression mode. In calculating the power suppression amount, the control amount is calculated by multiplying the current output power value by a preset proportionality constant so that the current output power of the DC / RF converter 12b is lowered by a constant gain. The proportional constant for the lead phase is used as the proportionality constant. Next, the power transmission side controller 15 proceeds to step S7 and outputs a power instruction. And switching control of switching element 12ba of DC / RF converter 12b is performed so that it may become the amount of electric power suppression computed at Step S12.

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）送電機器１１は、外部電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するスイッチング素子１２ｂａを有するＤＣ／ＡＣ変換部（ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂ）を有する交流電源１２と、前記交流電力が入力される１次側コイル１４ａと、を備え、１次側コイル１４ａから２次側コイル２３ａ及び負荷（バッテリ２２）を有する受電機器２１の２次側コイル２３ａに対して非接触で交流電力を送電可能な送電機器である。そして、交流電源１２を制御する制御部（送電側コントローラ１５）と、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂにおける電圧のゼロクロスを検出する電圧ゼロクロス検出回路１６及び電流のゼロクロスを検出する電流ゼロクロス検出回路１７と、電圧ゼロクロス検出回路１６からの検出信号と、電流ゼロクロス検出回路からの検出信号とを比較することにより位相差を検出する位相差検出部（位相差検出回路１８）とを備えている。送電側コントローラ１５は、位相差検出回路１８において位相差が生じている場合に、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を抑制する電力抑制制御を行う。また、電力抑制制御は、位相差検出回路１８において進み位相が検出された場合の進み位相電力抑制モードと、位相差検出回路１８において遅れ位相が検出された場合の遅れ位相電力抑制モードとを備え、進み位相電力抑制モードに比較して遅れ位相電力抑制モードは電力抑制量が小さく設定される。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The power transmission device 11 includes an AC power source 12 having a DC / AC conversion unit (DC / RF converter 12b) having a switching element 12ba that converts external power into AC power having a predetermined frequency, and the AC power. To the secondary side coil 23a of the power receiving device 21 having the secondary side coil 23a and the load (battery 22) from the primary side coil 14a. It is a power transmission device that can transmit power. And the control part (power transmission side controller 15) which controls the alternating current power supply 12, the voltage zero cross detection circuit 16 which detects the zero cross of the voltage in the DC / RF converter 12b, and the current zero cross detection circuit 17 which detects the zero cross of the current, A phase difference detection unit (phase difference detection circuit 18) that detects a phase difference by comparing a detection signal from the voltage zero cross detection circuit 16 and a detection signal from the current zero cross detection circuit is provided. The power transmission side controller 15 performs power suppression control that suppresses the output power of the DC / RF converter 12b when a phase difference occurs in the phase difference detection circuit 18. The power suppression control includes an advanced phase power suppression mode when a phase advance is detected by the phase difference detection circuit 18 and a delayed phase power suppression mode when a delay phase is detected by the phase difference detection circuit 18. In the delayed phase power suppression mode, the power suppression amount is set to be smaller than that in the advanced phase power suppression mode.

この構成によれば、位相進みの場合と比較して、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの電力損失が小さい遅れ位相の場合は、電力抑制制御において、進み位相の場合に比べて電力抑制量が小さくなるように制御される。したがって、出力電圧と出力電流の位相差によって電力抑制を行い、遅れ位相の場合にも適切な電力抑制を行うことができる。   According to this configuration, in the power suppression control, the amount of power suppression is smaller in the power suppression control than in the case of the advanced phase in the case of the delayed phase where the power loss of the DC / RF converter 12b is small compared to the case of the phase advance. To be controlled. Therefore, power suppression can be performed by the phase difference between the output voltage and the output current, and appropriate power suppression can be performed even in the case of a delayed phase.

（２）送電側コントローラ１５は、電力抑制制御の際に、現在の電力値を下げるようにＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を制御する。電力抑制制御として、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力の上限値を下げて、間接的に出力電力を下げる方法もある。しかし、現在の電力値を下げるようにＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を制御する方が、出力電力が直ぐに抑制される。   (2) The power transmission side controller 15 controls the output power of the DC / RF converter 12b so as to lower the current power value during the power suppression control. As power suppression control, there is a method of lowering the output power indirectly by lowering the upper limit value of the output power of the DC / RF converter 12b. However, controlling the output power of the DC / RF converter 12b so as to reduce the current power value immediately suppresses the output power.

（３）送電側コントローラ１５は、電力抑制制御の際に、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂ（ＤＣ／ＡＣ変換部）の出力電力を一定のゲインで下げるように制御する。電力抑制制御の際に、例えば、遅れ位相の位相差及び出力電力値毎に電力抑制量を予め設定しておき、その値となるようにＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を制御する方法もある。その場合は、予め試験により遅れ位相の位相差及び出力電力値毎に電力抑制量を求める必要がある。しかし、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂ（ＤＣ／ＡＣ変換部）の出力電力を一定のゲインで下げるように制御すれば、そのような試験を行う必要はない。   (3) During the power suppression control, the power transmission side controller 15 performs control so that the output power of the DC / RF converter 12b (DC / AC converter) is reduced with a constant gain. In the power suppression control, for example, there is a method in which a power suppression amount is set in advance for each phase difference and output power value of the lag phase, and the output power of the DC / RF converter 12b is controlled so as to be the value. is there. In that case, it is necessary to obtain a power suppression amount for each phase difference and output power value of the delayed phase by a test in advance. However, such a test is not necessary if the output power of the DC / RF converter 12b (DC / AC converter) is controlled to be lowered with a constant gain.

（４）受電器２３にて受電された交流電力は、車両のバッテリ２２の充電に用いられる。したがって、遅れ位相の場合の電力抑制量を進み位相の場合と同じにして電力抑制制御を行う場合に比べて、充電時間を短縮することができる。   (4) The AC power received by the power receiver 23 is used for charging the battery 22 of the vehicle. Therefore, the charging time can be shortened compared to the case where the power suppression control is performed with the power suppression amount in the case of the delay phase being the same as that in the case of the advance phase.

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 送電側コントローラ１５が電力抑制制御を行う場合、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力の電力値を直接下げるように、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂを制御する代わりに、上限電力値を現在の出力電力値より小さな値に変更する。そして、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力値が上限電力値より小さくなるよう、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂを制御するようにしてもよい。 The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
○ When the power transmission side controller 15 performs power suppression control, instead of controlling the DC / RF converter 12b to directly lower the power value of the output power of the DC / RF converter 12b, the upper limit power value is output as the current output. Change to a value smaller than the power value. Then, the DC / RF converter 12b may be controlled so that the output power value of the DC / RF converter 12b is smaller than the upper limit power value.

○ 送電側コントローラ１５は、電力抑制制御の際に、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を、遅れ位相電力抑制モード及び進み位相電力抑制モードに対してそれぞれ一つ設定されたゲインで下げるように制御する代わりに、位相差の大きさによって異なるゲインを選択して、電力抑制量を調整可能としてもよい。例えば、ゲインを遅れ位相電力抑制モード及び進み位相電力抑制モードに対してそれぞれ２つ設け、位相差が予め設定された値より大きい場合は、大きなゲインで電力抑制量が大きくなるように制御し、位相差が予め設定された値以下の場合は、小さなゲインで電力抑制量が小さくなるように制御する。   In the power suppression control, the power transmission side controller 15 decreases the output power of the DC / RF converter 12b with a gain set for each of the delayed phase power suppression mode and the advanced phase power suppression mode. Instead of controlling, it is possible to select different gains depending on the magnitude of the phase difference and adjust the power suppression amount. For example, two gains are provided for each of the delayed phase power suppression mode and the advanced phase power suppression mode, and when the phase difference is larger than a preset value, control is performed so that the power suppression amount increases with a large gain, When the phase difference is equal to or smaller than a preset value, control is performed so that the power suppression amount becomes small with a small gain.

○ 送電側コントローラ１５は、電力抑制制御の際に、ＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を、一定のゲインで下げるように制御する代わりに、例えば、遅れ位相の位相差及び出力電力値毎に電力抑制量を予め設定しておく。そして、電力抑制制御の際に、その値となるようにＤＣ／ＲＦ変換器１２ｂの出力電力を制御するようにしてもよい。   In the power suppression control, the power transmission side controller 15 does not control the output power of the DC / RF converter 12b to be lowered with a constant gain, for example, for each phase difference of the delay phase and the output power value. A power suppression amount is set in advance. In the power suppression control, the output power of the DC / RF converter 12b may be controlled so as to be the value.

○ 位相差検出部として位相差検出回路１８を設けずに、電圧ゼロクロス検出回路１６及び電流ゼロクロス検出回路１７の検出信号をマイコンで処理して、進み位相及び遅れ位相の判断や位相差の検出を行うようにしてもよい。マイコンは、例えば、送電側コントローラ１５のマイコンが使用される。   ○ Without providing the phase difference detection circuit 18 as a phase difference detection unit, the detection signals of the voltage zero-cross detection circuit 16 and the current zero-cross detection circuit 17 are processed by a microcomputer to judge the leading phase and the lagging phase and detect the phase difference. You may make it perform. As the microcomputer, for example, the microcomputer of the power transmission side controller 15 is used.

○ ＡＣ／ＤＣ変換部として単純なＡＣ／ＤＣ変換器１２ａに代えて、力率改善機能を備えたＡＣ／ＤＣ変換部を設けてもよい。
○ 送電器１４に１次側コンデンサ１４ｂを設け、受電器２３に２次側コンデンサ２３ｂを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、１次側コイル１４ａの寄生容量及び２次側コイル２３ａの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。 ○ Instead of the simple AC / DC converter 12a as the AC / DC converter, an AC / DC converter having a power factor improving function may be provided.
O Although the primary side capacitor | condenser 14b was provided in the power transmission device 14, and the secondary side capacitor | condenser 23b was provided in the power receiver 23, these may be abbreviate | omitted. In this case, magnetic field resonance is performed using the parasitic capacitance of the primary coil 14a and the parasitic capacitance of the secondary coil 23a.

○ 外部電力は系統電源Ｅからの交流電力に限らず、予め定められた電力値の直流電力が入力されてもよい。この場合、ＡＣ／ＤＣ変換器１２ａに代えて、ＤＣ／ＤＣコンバータを設けてもよい。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータが外部電力変換部となる。   The external power is not limited to AC power from the system power supply E, and DC power having a predetermined power value may be input. In this case, a DC / DC converter may be provided instead of the AC / DC converter 12a. In this case, the DC / DC converter becomes the external power converter.

○ 非接触電力伝送装置１０は、車両に搭載されたバッテリ２２の充電に使用するものに限らず、バッテリを備えた移動体、例えば、自走式のロボットに搭載されたバッテリの充電に使用するものであってもよい。   The non-contact power transmission device 10 is used not only for charging the battery 22 mounted on the vehicle, but also for charging a mobile body equipped with a battery, for example, a battery mounted on a self-propelled robot. It may be a thing.

○ 実施形態では、送電器１４の共振周波数と受電器２３の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
○ 実施形態では、非接触の電力伝送を実現させるために磁場共鳴を用いたが、これに限られず、電磁誘導を用いてもよい。 In the embodiment, the resonance frequency of the power transmitter 14 and the resonance frequency of the power receiver 23 are set to be the same. However, the present invention is not limited to this, and may be different within a range where power transmission is possible.
In the embodiment, magnetic field resonance is used in order to realize non-contact power transmission. However, the present invention is not limited to this, and electromagnetic induction may be used.

○ 実施形態では、受電器２３にて受電された交流電力は車両のバッテリ２２の充電に用いられたが、これに限られず、別の用途に用いてもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。 In the embodiment, the AC power received by the power receiver 23 is used for charging the battery 22 of the vehicle, but is not limited thereto, and may be used for other purposes.
The following technical idea (invention) can be understood from the embodiment.

（１）請求項１〜請求項３に記載の送電機器は、移動体に搭載されたバッテリに受電機器を介して非接触で充電を行う。   (1) The power transmission device according to claims 1 to 3 charges the battery mounted on the moving body in a non-contact manner via the power receiving device.

１１…送電機器、１２…交流電源、１２ｂ…ＤＣ／ＡＣ変換部としてのＤＣ／ＲＦ変換器、１２ｂａ…スイッチング素子、１４ａ…１次側コイル、１５…制御部としての送電側コントローラ、１６…電圧ゼロクロス検出回路、１７…電流ゼロクロス検出回路、１８…位相差検出部としての位相差検出回路、２１…受電機器、２３ａ…２次側コイル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Power transmission apparatus, 12 ... AC power supply, 12b ... DC / RF converter as a DC / AC conversion part, 12ba ... Switching element, 14a ... Primary side coil, 15 ... Power transmission side controller as a control part, 16 ... Voltage Zero cross detection circuit, 17 ... current zero cross detection circuit, 18 ... phase difference detection circuit as a phase difference detection unit, 21 ... power receiving device, 23a ... secondary coil.

Claims (3)

外部電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するスイッチング素子を有するＤＣ／ＡＣ変換部を有する交流電源と、
前記交流電力が入力される１次側コイルと、
を備え、
前記１次側コイルから２次側コイル及び負荷を有する受電機器の前記２次側コイルに対して非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、
前記交流電源を制御する制御部と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部における電圧のゼロクロスを検出する電圧ゼロクロス検出回路及び電流のゼロクロスを検出する電流ゼロクロス検出回路と、
前記電圧ゼロクロス検出回路からの検出信号と、前記電流ゼロクロス検出回路からの検出信号とを比較することにより位相差を検出する位相差検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記位相差検出部において位相差を検出した場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力を抑制する電力抑制制御を行い、
前記電力抑制制御は、前記位相差検出部において進み位相が検出された場合の進み位相電力抑制モードと、前記位相差検出部において遅れ位相が検出された場合の遅れ位相電力抑制モードと、を備え、
前記進み位相電力抑制モードに比較して前記遅れ位相電力抑制モードは電力抑制量が小さく設定されることを特徴とする送電機器。 An AC power source having a DC / AC converter having a switching element that converts external power into AC power having a predetermined frequency;
A primary coil to which the AC power is input;
With
In the power transmission device capable of transmitting the AC power in a non-contact manner to the secondary coil of the power receiving device having a secondary coil and a load from the primary side coil,
A control unit for controlling the AC power supply;
A voltage zero-cross detection circuit for detecting a voltage zero-cross in the DC / AC converter and a current zero-cross detection circuit for detecting a current zero-cross;
A phase difference detector that detects a phase difference by comparing a detection signal from the voltage zero-cross detection circuit and a detection signal from the current zero-cross detection circuit;
With
The control unit performs power suppression control that suppresses output power of the DC / AC conversion unit when the phase difference is detected by the phase difference detection unit,
The power suppression control includes a leading phase power suppression mode when a leading phase is detected by the phase difference detection unit, and a delayed phase power suppression mode when a delay phase is detected by the phase difference detection unit. ,
The power transmission apparatus is characterized in that a power suppression amount is set to be smaller in the delayed phase power suppression mode than in the advance phase power suppression mode. 前記制御部は、前記電力抑制制御の際に、現在の電力値を下げるように前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力を制御する請求項１に記載の送電機器。   The power transmission device according to claim 1, wherein the control unit controls output power of the DC / AC conversion unit so as to decrease a current power value during the power suppression control. 前記制御部は、前記電力抑制制御の際に、前記ＤＣ／ＡＣ変換部の出力電力を一定のゲインで下げるように制御する請求項２に記載の送電機器。   The power transmission device according to claim 2, wherein the control unit controls the output power of the DC / AC conversion unit to be lowered with a constant gain during the power suppression control.
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