JP4640185B2 - Secondary power receiving circuit for contactless power supply equipment - Google Patents
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Description
本発明は、無接触給電設備の2次側受電回路に関するものである。 The present invention relates to a secondary power receiving circuit of a contactless power supply facility.
従来の無接触給電設備の2次側受電回路の一例が、たとえば特許文献1に開示されている。
上記無接触給電設備の2次側受電回路は、複数(図15では3本)のピックアップコイル毎に直列にコンデンサを接続して、高周波電流を流す(1次側)誘導線路の周波数に共振する直列共振回路を形成し、さらにこれら直列共振回路を直列に接続し、前記各直列共振回路にそれぞれ共振回路により発生する電圧を整流する整流回路を設け、これら整流回路を並列に接続して、消費電力が変動する負荷へ給電している。
An example of a secondary power receiving circuit of a conventional contactless power supply facility is disclosed in
The secondary-side power receiving circuit of the non-contact power feeding facility is connected to a capacitor in series for each of a plurality (three in FIG. 15) of pickup coils, and resonates with the frequency of the induction line through which a high-frequency current flows (primary side). A series resonant circuit is formed, and these series resonant circuits are connected in series, and each series resonant circuit is provided with a rectifier circuit that rectifies the voltage generated by the resonant circuit, and these rectifier circuits are connected in parallel for consumption. Power is supplied to a load whose power fluctuates.
また特許文献2に開示されている無接触給電設備の2次側受電回路では、複数(図1では2本)のピックアップコイル毎に並列にコンデンサを接続して高周波電流を流す(1次側)誘導線路の周波数に共振する並列共振回路を形成し、さらにこれら並列共振回路にそれぞれ共振回路により発生する電圧を整流する整流回路を設け、これら整流回路を並列に接続して、これら並列共振回路をそれぞれ短絡するスイッチを設け、これらスイッチを同時にオン/オフし、消費電力が変動する負荷へ給電している。
しかし、上記特許文献1の構成によると、直列共振回路を使用していることにより、重負荷になると、ピックアップコイルに際限なく電流が流れるため、コイルが発熱する。また直列共振回路は、基本的に定電圧の電流増幅回路であるので、所定の電圧を得るには、コアに巻くコイルの巻線数を増してやる必要があるが、このように巻線数が増すと、電流が流れたときに巻線が発熱しやすくなる。また各ピックアップコイルの巻線数を同一にしても各誘導電力は厳密には同一でなく、よって最も誘導電力が大きいコイルの直列共振電圧が最も高くなり、負荷への給電は、この直列共振電圧の最も高いコイルからの出力に偏るために、このピックアップコイルのみが急激に発熱する。
However, according to the configuration of
このようにピックアップコイルが発熱してしまうと、ピックアップコイルが焼け切れてしまうという問題や、コア温度が上昇して磁気特性が変化し、すなわち透磁率が減少してインダクタンスが変化し、共振状態が崩れて、必要な出力を得ることができないという問題が発生する。 If the pickup coil generates heat in this way, the pickup coil will burn out, or the core temperature will rise and the magnetic characteristics will change, that is, the permeability will decrease, the inductance will change, and the resonance state will change. The problem arises that the required output cannot be obtained due to collapse.
また上記特許文献2の構成によると、2回路で同時にオン/オフをすることから、(1次側)誘導線路へ給電する1次側電源装置の負荷変動が大きくなり、1次側電源装置を大きな負荷変動を許容する電源としなければならず、高価で規模が大きい電源装置とする必要があった。 Further, according to the configuration of the above-mentioned Patent Document 2, since the two circuits are simultaneously turned on / off, the load fluctuation of the primary side power supply device that supplies power to the (primary side) induction line becomes large, and the primary side power supply device is The power supply must allow a large load fluctuation, and the power supply device must be expensive and large in scale.
そこで本発明は、高価で規模が大きい電源装置を必要とせずに、短時間で負荷に大きな電流を供給できるとともに、各ピックアップコイルから平衡して負荷に給電でき、ピックアップコイルの発熱を低減できる無接触給電設備の2次側受電回路を提供することを目的としたものである。 Therefore, the present invention can supply a large current to the load in a short time without requiring an expensive and large-scale power supply device, can supply power to the load in a balanced manner from each pickup coil, and can reduce heat generation of the pickup coil. An object of the present invention is to provide a secondary power receiving circuit of a contact power supply facility.
前記した目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の無接触給電設備の2次側受電回路は、高周波電流を流す1次側誘導線路より無接触で給電される複数の給電部と、前記各給電部の出力に、消費電力が変動する負荷とともに並列に接続される出力コンデンサと、前記出力コンデンサの電圧を基準電圧に制御する電圧制御手段とを備え、前記各給電部を、高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルおよびこのピックアップコイルに直列に接続される共振コンデンサから形成されて前記誘導線路の周波数に共振する複数の直列共振回路と、前記各直列共振回路により発生する電圧をそれぞれ整流する整流回路および前記各直列共振回路間を接続状態または開放状態とする切換手段を有し、前記切換手段により前記各整流回路の出力を直列に接続した状態または並列に接続した状態に切換えて前記出力コンデンサへ出力する給電ブロック回路とから構成し、前記電圧制御手段には、前記基準電圧に対して、1つの前記給電部より前記負荷の消費電力に対応する電流を供給しているときに維持可能な前記出力コンデンサの電圧に相当する設定電圧範囲が予め設定され、前記電圧制御手段は、前記各給電部の給電ブロック回路の切換手段を制御し、前記出力電圧が前記設定電圧範囲のとき、所定時間毎に、順に1つの給電部より前記出力コンデンサへ電流を供給することを特徴としたものである。
In order to achieve the above-described object, the secondary power receiving circuit of the contactless power supply facility according to
上記構成によれば、各給電部において、切換手段により各直列共振回路間が接続状態のとき、高周波電流が誘導線路に供給されると、この誘導線路に発生する磁束により、各ピックアップコイルにそれぞれ誘導起電力が発生し、各ピックアップコイルに発生した誘導起電力が所定の電圧(各回路の電圧に回路数を乗算した電圧)として各整流回路で整流されて、出力コンデンサへ供給される。このとき、ピックアップコイルに流れる電流によりピックアップコイルは発熱する。 According to the above configuration, when each high frequency current is supplied to the induction line when each series resonance circuit is connected by the switching means in each power feeding unit, the magnetic flux generated in this induction line causes each pickup coil to An induced electromotive force is generated, and the induced electromotive force generated in each pickup coil is rectified by each rectifier circuit as a predetermined voltage (a voltage obtained by multiplying the voltage of each circuit by the number of circuits) and supplied to the output capacitor. At this time, the pickup coil generates heat due to the current flowing through the pickup coil.
さて、一方の給電部において、切換手段により各直列共振回路間が開放状態とされると、各直列共振回路は、並列接続に切換られ、出力電圧は、直列接続されているときの電圧を回路数で除算した電圧に低下する(各直列共振回路の出力電圧となる)。すると、他方の給電部の出力電圧は各回路の電圧に回路数を乗算した電圧であるから、一方の給電部から出力コンデンサへ電流が流れることはなく、よってピックアップコイルに流れる電流による発熱がなくなる。 Now, when one of the series resonant circuits is opened by the switching means in one power supply unit, each series resonant circuit is switched to parallel connection, and the output voltage is the circuit voltage when connected in series. The voltage drops to the voltage divided by the number (becomes the output voltage of each series resonant circuit). Then, since the output voltage of the other power feeding unit is a voltage obtained by multiplying the voltage of each circuit by the number of circuits, current does not flow from one power feeding unit to the output capacitor, and thus heat generation due to the current flowing through the pickup coil is eliminated. .
そして、出力電圧が設定電圧範囲のとき、所定時間毎に、順に1つの給電部より出力コンデンサへ電流を供給することにより、1つの給電部のピックアップコイルのみから出力コンデンサへ給電され、他の給電部のピックアップコイルには電流が流れず発熱がなくなる。 When the output voltage is within the set voltage range, power is supplied to the output capacitor only from the pickup coil of one power supply unit by supplying current from one power supply unit in order to the output capacitor every predetermined time, Current does not flow through the pickup coil of the part, and heat generation is eliminated.
また請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明であって、前記電圧制御手段は、前記出力コンデンサの電圧が前記設定電圧範囲未満となると、全ての給電部から前記出力コンデンサへ電流を供給することを特徴としたものである。
Further, the invention according to claim 2 is the invention according to
上記構成によれば、出力コンデンサの電圧が設定電圧範囲未満となると、全ての給電部の切換手段により各直列共振回路間が接続状態とされ、全ての給電部のピックアップコイルから出力コンデンサへ給電され、短時間に必要な電流が給電される。 According to the above configuration, when the voltage of the output capacitor falls below the set voltage range, the series resonance circuits are connected by the switching means of all the power supply units, and power is fed from the pickup coils of all the power supply units to the output capacitor. A necessary current is supplied in a short time.
また請求項3に記載の発明は、高周波電流を流す1次側誘導線路より無接触で給電される少なくとも4つ以上の給電部と、前記各給電部の出力に、消費電力が変動する負荷とともに並列に接続される出力コンデンサと、前記出力コンデンサの電圧を基準電圧に制御する電圧制御手段とを備え、前記各給電部を、高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルおよびこのピックアップコイルに直列に接続される共振コンデンサから形成されて前記誘導線路の周波数に共振する複数の直列共振回路と、前記各直列共振回路により発生する電圧をそれぞれ整流する整流回路および前記各直列共振回路間を接続状態または開放状態とする切換手段を有し、前記切換手段により前記各整流回路の出力を直列に接続した状態または並列に接続した状態に切換えて前記出力コンデンサへ出力する給電ブロック回路とから構成し、前記少なくとも4つ以上の給電部を、2つ以上の給電部からなるグループに区分けし、前記電圧制御手段には、前記基準電圧に対して、1つの前記給電部より前記負荷の消費電力に対応する電流を供給しているときに維持可能な前記出力コンデンサの電圧に相当する第1設定電圧範囲と、1つのグループを形成する前記各給電部からそれぞれ前記負荷の消費電力に対応する電流を供給しているときに維持可能な前記出力コンデンサの電圧に相当する第2設定電圧が予め設定され、前記電圧制御手段は、前記各給電部の給電ブロック回路の切換手段を制御し、前記出力コンデンサの電圧が、前記第1設定電圧範囲のとき、所定時間毎に、順に1つのグループ内の1つの給電部より前記出力コンデンサへ電流を供給し、前記出力コンデンサの電圧が、前記第1設定電圧範囲未満で第2設定電圧以上のとき、1つのグループを形成する各給電部からそれぞれ前記出力コンデンサへ電流を供給し、前記出力コンデンサの電圧が、前記第2設定電圧未満のとき、全てのグループの前記各給電部からそれぞれ前記出力コンデンサへ電流を供給することを特徴としたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided at least four or more power feeding units that are fed in a non-contact manner from a primary side induction line through which a high-frequency current flows, and a load whose power consumption fluctuates at the output of each power feeding unit. An output capacitor connected in parallel; and a voltage control means for controlling a voltage of the output capacitor to a reference voltage, wherein each of the power feeding portions is opposed to a primary side induction line through which a high-frequency current flows, from the induction line A plurality of series resonance circuits formed from a pickup coil in which an electromotive force is induced and a resonance capacitor connected in series to the pickup coil and resonating at the frequency of the induction line, and voltages generated by the series resonance circuits, respectively It has a rectifier circuit and the switching means to between the respective series resonant circuits connected state or the open state for rectifying, output of each rectifier circuit by the switching means It was constituted by a feed block circuit which outputs switched to a state of being connected in a state or in parallel are connected in series to said output capacitor, dividing said at least four feeding parts, the group of two or more power supply unit The voltage control means corresponds to a voltage corresponding to the voltage of the output capacitor that can be maintained when a current corresponding to the power consumption of the load is supplied from one power supply unit to the reference voltage. A second set voltage corresponding to a voltage of the output capacitor that can be maintained when a current corresponding to the power consumption of the load is supplied from each of the power supply units forming one set voltage range and one group. The voltage control means controls the switching means of the power supply block circuit of each power supply section, and the voltage of the output capacitor is set within the first set voltage range. When a current is supplied from one power supply unit in one group to the output capacitor every predetermined time, and the voltage of the output capacitor is less than the first set voltage range and equal to or higher than the second set voltage, 1 One of supplying a current from the power supply unit to form a group to each of the output capacitor, the voltage of the output capacitor, when less than the second set voltage, to each of the output capacitor from the respective feeding portions of all groups It is characterized by supplying current.
上記構成によれば、出力コンデンサの電圧が前記第1設定電圧範囲のとき、1つのグループのみの前記各給電部の切換手段を制御して、所定時間毎に、順に1つのグループ内の1つの給電部より前記出力コンデンサへ電流が供給され、必要な電流が供給される。このとき、1つのグループの他の給電部、および他のグループの全ての給電部からの給電がなくなり、これらのピックアップコイルには電流が流れず発熱がなくなる。 According to the above configuration, when the voltage of the output capacitor is in the first set voltage range, the switching means of each power feeding unit of only one group is controlled, and one of the groups in the group is sequentially arranged at predetermined time intervals. A current is supplied from the power feeding unit to the output capacitor, and a necessary current is supplied. At this time, power is not supplied from other power supply units of one group and all power supply units of other groups, and current does not flow through these pickup coils and heat is not generated.
また出力電圧が第1設定電圧範囲未満で第2設定電圧以上のとき、1つのグループを形成する各給電部からそれぞれ前記出力コンデンサへ電流が供給され、必要な電流が供給される。このとき、他のグループの全ての給電部からの給電がなくなり、これらのピックアップコイルには電流が流れず発熱がなくなる。 When the output voltage is less than the first set voltage range and equal to or greater than the second set voltage, a current is supplied from each power supply unit forming one group to the output capacitor, and a necessary current is supplied. At this time, power is not supplied from all the power supply units of the other groups, and no current flows through these pickup coils, so that no heat is generated.
さらに出力コンデンサの電圧が第2設定電圧未満のとき、全てのグループの前記各給電部からそれぞれ前記出力コンデンサへに電流が供給され、短時間に必要な電流が供給される。 Further, when the voltage of the output capacitor is lower than the second set voltage, current is supplied from each of the power supply units of all groups to the output capacitor, and necessary current is supplied in a short time.
また請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明であって、前記切換手段は、1次側巻線が、前記各直列共振回路の間に直列に接続されているトランスと、前記トランスの2次側に入力端が接続されている整流器と、前記整流器の両出力端間に接続されているスイッチング手段とを備え、前記電圧制御手段は、前記スイッチング手段をオン・オフすることにより、前記出力コンデンサの電圧を制御することを特徴としたものである。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
上記構成によれば、電圧制御手段により切換手段のスイッチング手段はオンされると各直列共振回路間は直列に接続状態とされ、また電圧制御手段により切換手段のスイッチ手段がオフされると、直列共振回路間が切離される。 According to the above configuration, when the switching means of the switching means is turned on by the voltage control means, the series resonant circuits are connected in series, and when the switching means of the switching means is turned off by the voltage control means, The resonance circuits are disconnected.
また請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発明であって、自動倉庫のスタッカークレーンに搭載され、このスタッカークレーンの負荷に給電していることを特徴としたものである。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of
スタッカークレーンは、走行時、物品の昇降時に大きな電流を必要とし、停止時には、ほとんど電流を必要としないことから、負荷変動が大きい負荷と見なされる。
上記構成によれば、スタッカークレーンが停止時等、負荷が少ないとき、所定時間毎に、順に1つの給電部より出力コンデンサへ電流を供給することにより、1つの給電部のピックアップコイルのみから出力コンデンサへ給電され、このとき他の給電部のピックアップコイルには電流が流れず発熱がなくなる。またスタッカークレーンが走行時、物品の昇降時等、負荷が大きくなると、全ての給電部から前記出力コンデンサへ電流が供給され、負荷へ必要な大きな電流が供給される。
Since the stacker crane requires a large current when traveling and when raising and lowering articles, and hardly requires a current when stopped, it is regarded as a load with a large load fluctuation.
According to the above configuration, when the load is small, such as when the stacker crane is stopped, by supplying current from one power supply unit to the output capacitor in order every predetermined time, the output capacitor is only supplied from the pickup coil of one power supply unit. At this time, no current flows through the pickup coil of the other power feeding section, and no heat is generated. Further, when the load becomes large, for example, when the stacker crane is traveling or when the article is moved up and down, a current is supplied from all the power supply units to the output capacitor, and a necessary large current is supplied to the load.
本発明の無接触給電設備の2次側受電回路は、複数の直列共振回路と、これら直列共振回路間を接続状態または開放状態とする切換手段を有す給電ブロック回路からなる給電部を複数備え、1つの前記給電部より負荷に電流を供給しているときに維持可能な出力コンデンサの電圧の設定電圧範囲が予め設定され、出力コンデンサの電圧が前記設定電圧範囲のとき、所定時間毎に、順に、1つの給電部の1つの給電ブロック回路から出力コンデンサに電流を供給することにより、この給電部の他の各給電ブロック回路のピックアップコイルおよび他の給電部のピックアップコイルには電流が流れず発熱が抑えられることで、各給電部の温度上昇を均一にすることができ、また1次側の電源装置へ与える影響が少なくなる。 The secondary power receiving circuit of the non-contact power supply facility of the present invention includes a plurality of power supply units including a plurality of series resonance circuits and a power supply block circuit having switching means for connecting or releasing the series resonance circuits. A preset voltage range of the voltage of the output capacitor that can be maintained when a current is supplied to the load from one power feeding unit is preset, and when the voltage of the output capacitor is within the set voltage range, every predetermined time, By sequentially supplying current from one power supply block circuit of one power supply unit to the output capacitor, current does not flow through the pickup coil of each of the other power supply block circuits of this power supply unit and the pickup coil of the other power supply unit. By suppressing the heat generation, the temperature rise of each power feeding unit can be made uniform, and the influence on the power supply device on the primary side is reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1における無接触給電設備の2次側受電回路の回路図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a circuit diagram of a secondary power receiving circuit of a contactless power supply facility according to
図1に示すように、無接触給電設備の2次側受電回路は、例えば10kHzほどの高周波電流Iを流す(1次側)誘導線路1に対向して配置され誘導線路1より起電力が誘起される、同じ特性の第1ピックアップコイル2A、第2ピックアップコイル2B、第3ピックアップコイル2C、および第4ピックアップコイル2Dと、これら各ピックアップコイル2A,2B,2C,2Dにそれぞれ直列に接続され誘導線路1の周波数に共振する第1直列共振回路4A、第2直列共振回路4B、第3直列共振回路4C、および第4直列共振回路4Dを形成する第1コンデンサ3A、第2コンデンサ3B、第3コンデンサ3C、および第4コンデンサ3Dと、各直列共振回路4A,4B,4C,4Dにそれぞれ入力端子41A,41A’,41B,41B’,41C,41C’,41D,41D’を介して接続された給電ボックスPSBとから構成されている。
As shown in FIG. 1, the secondary power receiving circuit of the contactless power supply facility is arranged to oppose the
給電ボックスPSBは、同回路構成の第1給電ブロック回路Xおよび第2給電ブロック回路Yと、電圧コンデンサ(出力コンデンサ)8と、電圧制御器(電圧制御手段の一例)11から構成されており、出力端子42を介して、消費電力が変動する負荷10へ給電している。前記電圧コンデンサ8は、第1給電ブロック回路Xと第2給電ブロック回路Yより電流が供給されることにより充電され、負荷10へ給電する。
The power supply box PSB includes a first power supply block circuit X and a second power supply block circuit Y having the same circuit configuration, a voltage capacitor (output capacitor) 8, and a voltage controller (an example of voltage control means) 11, Power is supplied to the
上記第1直列共振回路4A、第2直列共振回路4Bおよび第1給電ブロック回路Xにより、高周波電流を流す誘導線路1より無接触で給電される1つの給電部が構成され、また上記第3直列共振回路4C、第4直列共振回路4Dおよび第2給電ブロック回路Yにより、高周波電流を流す誘導線路1より無接触で給電される1つの給電部が構成される。
The first series
第1給電ブロック回路Xは、各直列共振回路4A,4Bに入力端子41A,41A’,41B,41B’を介して接続されており、第1直列共振回路4Aと第2直列共振回路4Bとの間に直列に接続され、各直列共振回路4A,4B間を接続状態または開放状態とする切換手段5Xと、各直列共振回路4A,4Bにそれぞれ接続され、直列共振回路4A,4Bにより発生する電圧を整流する(全波)整流回路6A,6Bと、各整流回路6A,6Bの出力端に直列に接続されている電流制限用のコイル7Xから構成されている。
The first power supply block circuit X is connected to the
上記各直列共振回路4A,4Bはそれぞれ、基本的にピックアップコイル2A,2Bの巻線数にほぼ比例する電圧を発生する定電圧回路を構成しており、切換手段5Xによりこれら直列共振回路4A,4Bが直列に接続状態となると、各直列共振回路4A,4Bにおいてそれぞれ発生する電圧VRを加算した電圧、すなわち2×VRの電圧(実際には各整流回路6A,6Bの出力電圧を加算した電圧)が第1給電ブロック回路Xにおいて発生し、前記加算された電圧が負荷10へ印加される(整流回路6A,6Bの出力電圧を加算した電圧で、直列共振回路4A,4Bより出力される電流はコイル7Xを通り、電圧コンデンサ8を充電し、負荷10へ供給される)。たとえば、前記電圧VRを150Vとすると、第1給電ブロック回路Xにおいて発生する電圧は300Vとなる。また切換手段5Xによりこれら直列共振回路4A,4B間が開放状態となると、直列共振回路4Aと4Bは並列状態となり、第1給電ブロック回路Xにおいて発生する電圧は、電圧VR(150V)となる。
Each of the
また第2給電ブロック回路Yは、各直列共振回路4C,4Dに入力端子41C,41C’,41D,41D’を介して接続されており、第1給電ブロック回路Xと同様に構成された、切換手段5Yと整流回路6C,6Dとコイル7Yから構成されている。
The second power feeding block circuit Y is connected to the
切換手段5Xと切換手段5Yは同じ回路構成であり、切換手段5X(5Y)は、各直列共振回路4A,4B(4C,4D)の間に1次巻線が直列に接続されているトランス21と、このトランス21の2次巻線の両端に入力端が接続されている(全波)整流器22と、この整流器22の両出力端間にコレクタおよびエミッタが接続されている(出力調整用)トランジスタ(スイッチング手段の一例)23と、整流器22のプラス側出力端とトランジスタ23のコレクタとの接続点にアノードが接続され、コイル7X(7Y)の負荷10側の一端にカソードが接続されているダイオード24から構成されている。この構成により、出力調整用トランジスタ23がオンすると、整流器22の両出力端間が短絡され、直列共振回路4Aと4B間は、接続状態となり、また出力調整用トランジスタ23がオフすると、直列共振回路4Aと4B間は、開放状態となる。
The switching means 5X and the switching means 5Y have the same circuit configuration, and the switching means 5X (5Y) includes a
そして、これら第1給電ブロック回路Xと第2給電ブロック回路Yの出力端は、給電ボックスPSBの出力端子42に並列に接続されている。すなわちコイル7Xおよびコイル7Yの負荷側の一端が、一方の出力端子42に接続され、整流回路6A,6Bおよび整流回路6C,6Dのマイナス出力端が、他方の出力端子42に接続されている。そして、出力端子42間に並列に、上記電圧コンデンサ8が接続されている。
The output terminals of the first power supply block circuit X and the second power supply block circuit Y are connected in parallel to the
また実際に負荷10に印加されている出力電圧VDC(電圧コンデンサ8の両端電圧)を検出し、切換手段5X,5Yの出力調整用トランジスタ23をオン/オフ制御することにより、出力電圧VDCを基準電圧に制御する上記電圧制御器11が設けられている。
Further, the output voltage V DC (the voltage across the voltage capacitor 8) actually applied to the
この電圧制御器11には、図2(a)に示すように、基準電圧(たとえば、300V)に対して、1つの前記給電部(給電ブロック回路XまたはY)より負荷10の消費電力に対応する電流を供給しているときに維持可能な電圧コンデンサ8の電圧に相当する第1設定電圧範囲SL(たとえば、上限として305V、下限として295V)が予め設定されている。
As shown in FIG. 2A, the
なお、本実施の形態1の無接触給電設備の2次側受電回路は、基準電圧が第1設定範囲電圧SLで制御可能なとき、1つの給電ブロック回路XまたはYから負荷10に必要な電流を供給できる容量を有しており(このときの負荷10の状態を軽負荷と称す)、かつ出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SL未満まで下降してしまったとき、すなわち負荷10が大きな電流を要求したとき、2つの給電ブロック回路XおよびYから負荷10に必要な電流を供給できる容量を有している(このときの負荷10の状態を重負荷と称す)。
Incidentally, the secondary side power receiving circuit of the contactless power feeding equipment according to the first embodiment, when the reference voltage is controllable by the first set range voltage S L, required from one feeding block circuit X or Y to a
電圧制御器11による出力電圧VDCの制御方法を説明する。図2(b)に示すように、2つのモード(I)(II)がある。なお、高周波電流Iが誘導線路1に供給されると、この誘導線路1に発生する磁束により、ピックアップコイル2A,2B,2C,2Dにそれぞれ誘導起電力が発生し、ピックアップコイル2A,2B,2C,2Dに発生した誘導起電力は所定の電圧VRとして整流回路6A,6B,6C,6Dで整流されている。
「モード(I)」
出力電圧VDCを第1設定電圧範囲SLで基準電圧に制御可能なとき(負荷10が軽負荷のとき){出力電圧波形は図3(a)参照}
所定時間(たとえば、1秒)毎に、順に(交互に)一方の給電ブロック回路XまたはYにおいて出力電圧VDCの電圧制御を実行し、他方は休止状態とする。
A method for controlling the output voltage VDC by the
"Mode (I)"
When the output voltage V DC at the first set voltage range S L can be controlled to the reference voltage (when the
Every predetermined time (for example, 1 second), voltage control of the output voltage VDC is executed in one power supply block circuit X or Y in turn (alternately), and the other is put into a resting state.
いま、最初の1秒の間では、第1給電ブロック回路Xによる電圧制御を実行するとする。このとき、第2給電ブロック回路Yの切換手段5Yの出力調整用トランジスタ23を連続してオフし、各直列共振回路4C,4D間を開放状態とする。これにより、第2給電ブロック回路Yの出力電圧は、電圧VR(たとえば150V)となる。
Now, it is assumed that voltage control by the first power feeding block circuit X is executed during the first one second. At this time, the
負荷10が減少し、出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの上限値となると、切換手段5Xの出力調整用トランジスタ23をオフして、各直列共振回路4A,4B間を開放状態とする。すると第1給電ブロック回路Xの出力電圧は、電圧VD(たとえば150V)に低下し、このとき出力電圧VDC、すなわち電圧コンデンサ8の両端電圧は第1設定電圧範囲SLの上限値(たとえば305V)であることから、第1給電ブロック回路Xから電圧コンデンサ8へ電流は流れず、電圧コンデンサ8に充電された電流が負荷10へ供給され、次第に出力電圧VDCは低下する。
そして、出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの下限値となると、切換手段5Xの出力調整用トランジスタ23をオンして、各直列共振回路4A,4B間を接続状態とする。すると第1給電ブロック回路Xの出力電圧は、2×電圧VR(たとえば300V)に上昇し、このとき出力電圧VDC、すなわち電圧コンデンサ8の両端電圧は第1設定電圧範囲SLの下限値(たとえば295V)であることから、第1給電ブロック回路Xから電圧コンデンサ8へ電流が流れ(充電され)、電圧コンデンサ8を介して負荷10へ給電され、次第に出力電圧VDCは上昇する。
When the output voltage V DC is the lower limit value of the first set voltage range S L, it turns on the switching means 5X
このように、第1給電ブロック回路Xの切換手段5Xの出力調整用トランジスタ23をオン/オフ制御することにより、基準電圧に出力電圧VDCが制御される。なお、このとき出力電圧VDC、すなわち電圧コンデンサ8の両端電圧は、295〜305Vであり、第2給電ブロック回路Yの出力電圧は電圧VR(たとえば150V)であることから、第2給電ブロック回路Yより電圧コンデンサ8へ電流が流れることはない。すなわち、第2給電ブロック回路Yは休止状態となっている。
In this manner, the output voltage VDC is controlled to the reference voltage by performing on / off control of the
次の1秒の間では、第2給電ブロック回路Yによる電圧制御を実行する。このとき、第1給電ブロック回路Xの切換手段5Xの出力調整用トランジスタ23を連続してオフとして、各直列共振回路4A,4B間を開放状態とする。これにより、第1給電ブロック回路Xの出力電圧は、電圧VR(たとえば150V)に低下する。
During the next 1 second, voltage control by the second power feeding block circuit Y is executed. At this time, the
そして、同様に、第2給電ブロック回路Yの切換手段5Yの出力調整用トランジスタ23を、オン/オフ制御することにより、基準電圧に出力電圧VDCが制御され、第2給電ブロック回路Yから電圧コンデンサ8へ電流が流れ、電圧コンデンサ8を介して負荷10へ給電される。なお、このとき出力電圧VDC、すなわち電圧コンデンサ8の両端電圧は、295〜305Vであり、第1給電ブロック回路Xの出力電圧は電圧VR(たとえば150V)であることから、第1給電ブロック回路Xより負荷10へ電流が流れることはない。すなわち、第1給電ブロック回路Xは休止状態となっている。
Similarly, by controlling on / off of the
上記のように、1秒毎に順に、一方の給電ブロック回路X(Y)において切換手段5X(5Y)による電圧制御が実行され、他方の給電ブロック回路Y(X)は休止状態とされる。 As described above, the voltage control by the switching means 5X (5Y) is executed in one power supply block circuit X (Y) in order every second, and the other power supply block circuit Y (X) is put into a resting state.
このように、1秒毎に他方の給電ブロック回路Y(X)は休止状態となり、電流が流れない状態となることから、ピックアップコイル2C,2D(2A,2B)からの発熱を抑えることができる。また給電ブロック回路X,Yが順に使用されることにより、これら一方の回路X,Yの回路素子にのみ負担がかかることが回避され、短時間で使用不可となる事態が回避される。また、もし各ピックアップコイル2A,2B,2C,2Dの巻線数を同一としても各誘導電力は厳密には同一でなく、最も誘導電力が大きいピックアップコイル2Aまたは2Bまたは2Cまたは2Dの直列共振電圧が最も高くなり、負荷10へ給電は、この直列共振電圧の最も高いピックアップコイルからの出力に偏ることがあっても、1秒毎に必ず休止されることから、発熱を抑えることができる。
「モード(II)」
出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの下限値未満までさらに下降したことが検出されるとき(負荷10が重負荷のとき){出力電圧波形は図3(b)参照}
出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの上限値まで復帰するまでの間、両給電ブロック回路XおよびYにおける切換手段5X,5Yの出力調整用トランジスタ23をオンとし、各直列共振回路4A,4B間を接続状態とし、かつ各直列共振回路4C,4D間を接続状態とする。
In this way, the other power supply block circuit Y (X) is in a pause state every second, and no current flows, so that heat generation from the pickup coils 2C and 2D (2A and 2B) can be suppressed. . Further, by using the power supply block circuits X and Y in order, it is possible to avoid a burden on only the circuit elements of the one of the circuits X and Y, and to avoid the situation where the circuit cannot be used in a short time. Further, even if the number of windings of each
"Mode (II)"
When the output voltage V DC was further lowered to less than the lower limit value of the first setting voltage range S L is detected (when the
While the output voltage V DC is to return to the upper limit value of the first set voltage range S L, switching means 5X in both the feed block circuit X and Y, the
このとき、各給電ブロック回路X,Yの出力電圧は、2×電圧VR(たとえば300V)であり、また出力電圧VDC、すなわち電圧コンデンサ8の両端電圧は、295V未満であることから、両給電ブロック回路X,Yより電圧コンデンサ8へ電流が流れ(充電され)、負荷10へ必要な電流が供給される。
At this time, the output voltage of each of the power supply block circuits X and Y is 2 × voltage V R (for example, 300V), and the output voltage V DC , that is, the voltage across the voltage capacitor 8 is less than 295V. A current flows (charges) from the power supply block circuits X and Y to the voltage capacitor 8, and a necessary current is supplied to the
このように、負荷10が重負荷となり、大きな負荷電流が要求されるときに、両給電ブロック回路X,Yより短時間で負荷10に大きな電流を供給できるとともに、各ピックアップコイル2A,2B,2C,2Dから平衡して負荷10に給電でき、各ピックアップコイル2A,2B,2C,2Dの発熱を低減できる。
As described above, when the
以上のように、本実施の形態1によれば、負荷10が重負荷のときに短時間で負荷10に大きな電流を供給できるとともに、負荷10が軽負荷、重負荷の状態にかかわらず、ピックアップコイル2A,2B,2C,2Dの発熱を防止することができ、発熱に起因してピックアップコイル2A,2B,2C,2Dが焼けて切れてしまうという問題や、コア温度が上昇して磁気特性が変化し、すなわち透磁率が減少してインダクタンスが変化し、共振状態が崩れて、必要な出力を得ることができないという問題の発生を回避することができる。
As described above, according to the first embodiment, when the
なお、整流器6A,6B,6C,6Dの耐電圧定格とトランス21の巻線数およびコアの断面積を適切に設定することで、各整流器6A,6B,6C,6Dおよびトランス21に接続されている入力端子41A’,41B’,41C’,41D’については整流器6A,6B,6C,6Dに接続することなく、回路を構成することも可能である。またコイル7X,7Yについても電圧コンデンサ8の耐リップル電流定格が大きい場合には、省略可能となる。
「ピックアップユニット」
上記ピックアップコイル2A,2B,2C,2Dをそれぞれ形成するピックアップユニットの一例を図4に示す。図4は、誘導線路1より起電力が誘起される4組のピックアップユニット30を示している。
The
"Pickup unit"
FIG. 4 shows an example of a pickup unit that forms the pickup coils 2A, 2B, 2C, and 2D, respectively. FIG. 4 shows four sets of
各ピックアップユニット30は、断面E字状のコア31とこのコア31の中央凸部に巻かれたピックアップコイル32と取付部材33からなるセルユニット34を5個を1列に並べ、5個のセルユニット34のピックアップコイル32を直列に接続して構成されており、図4(c)に示すように、各ピックアップコイル32が一対の誘導線路1の中心となるように配置されている。直列に接続された5本のピックアップコイル32が、図6に示すように、上記1本の各ピックアップコイル2(A,B,C,D)に相当し、コンデンサ3(A,B,C,D)が接続される。
「適用例」
上記給電ボックスPSBとピックアップユニット30を受電装置として使用する、負荷が大きく変動する装置の一例として、自動倉庫のスタッカークレーンがある。
Each
Application example
An example of an apparatus that uses the power supply box PSB and the
図5に示すように、スタッカークレーン51は、搬入出口の荷受台52と保管棚53の物品保管部54との間で物品55の入出庫を行い、保管棚53の一方の物品保管部54と他方の物品保管部54との間での物品55の移載を行う搬送台車であり、スタッカークレーン51は、保管棚53に沿って敷設された走行レール57に案内されて走行する走行車体58と、この走行車体58に垂設された前後一対の昇降マスト59と、この一対の昇降マスト59に沿って(支持案内されて)昇降される昇降台60と、この昇降台60上に配置される物品移載用のフォーク装置61等から構成されている。
As shown in FIG. 5, the
本実施の形態1の給電ボックスPSBは、走行車体58の走行用駆動電源、昇降台60の昇降用駆動電源、フォーク装置61の出退用駆動電源、および制御用電源として使用される。具体的には、図6に示すように、走行車体58を走行駆動させるための走行用電動モータ64およびフォーク装置61が切り換えて接続される走行用インバータ66と、昇降台60を駆動昇降させるための昇降用電動モータ63が接続される昇降用インバータ67と、制御用電源装置68に給電している。
The power supply box PSB of the first embodiment is used as a driving power source for the traveling
また図4および図5に示すように、スタッカークレーン51が走行する走行レール57に沿って、一対の誘導線路1が敷設されており、この一対の誘導線路1に対向するように、4組の前記ピックアップユニット30がそれぞれ、取付部材33により筒状の垂直支持体36に垂設され、この垂直支持体36が、水平支持体37によりこの姿勢のままスタッカークレーン51の走行車体58に取り付けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, a pair of
各ピックアップユニット30のピックアップコイル2(32)にコンデンサ3が直列に接続されて給電ボックスPSBに接続され、誘導線路1へ高周波電流が供給されると、各ピックアップユニット30のピックアップコイル2(32)へ誘起起電力が発生し、給電ボックスPSBへ入力される。
When a capacitor 3 is connected in series to the pickup coil 2 (32) of each
走行車体58を走行・加速し、同時に昇降台60を上昇するとき、すなわち走行用インバータ66を制御して走行用電動モータ64を加速速駆動し、かつ昇降用インバータ67を制御して昇降用電動モータ63を加速駆動するとき、消費される電力は最も多い。給電ボックスPSBの電圧制御器11は、負荷10として、走行用インバータ66と昇降用インバータ67において消費される電流により変動する出力電圧VDCを検出していることから、出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの下限値より下降すると、出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの上限値まで復帰するまでの間、両給電ブロック回路XおよびYの切換手段5X,5Yの出力調整用トランジスタ23をオンとし、各直列共振回路4A,4B間を接続状態とし、かつ各直列共振回路4C,4D間を接続状態として、両給電ブロック回路X,Yより走行用インバータ66および昇降用インバータ67へ電流を流し、必要な電流を供給する。
When the traveling
また走行車体58も昇降台60も停止している待機状態では、制御用電源装置68により電力が消費されるだけであり、消費される電力は最も少ない。また走行車体58または昇降台60の一方が移動しているとき、または走行車体58および昇降台60が定速で移動しているとき、またはフォーク装置61の出退されているときは、消費される電力は少ない。このとき、第1設定電圧範囲SLで、出力電圧VDCを制御できることから、給電ブロック回路X,Yにより所定時間毎に順に電圧制御が実行される。よって、各ピックアップユニット30のピックアップコイル2(32)の発熱が防止される。
Further, in the standby state in which both the traveling
このように、負荷が大きく変動する装置において、本実施の形態1の無接触給電設備の2次側受電回路を適用すると、発熱が少なく、かつ瞬時の大きな負荷電流に対応できる受電装置を提供できる。また、軽負荷のとき、1方の給電ブロック回路X,Yが休止状態となることから、(1次側)誘導線路1へ給電する1次側電源装置の負荷変動を小さくすることができ、かつ重負荷で使用する時間は短いことから高価で規模が大きい1次側電源装置を必要とせず、コストを低減することができる。
[実施の形態2]
図7は本発明の実施の形態2における無接触給電設備の2次側受電回路の回路図である。
As described above, when the secondary power receiving circuit of the non-contact power supply facility according to the first embodiment is applied to a device in which the load greatly fluctuates, it is possible to provide a power receiving device that generates less heat and can handle an instantaneous large load current. . In addition, when the load is light, since one of the power supply block circuits X and Y is in a dormant state, it is possible to reduce the load fluctuation of the primary side power supply device that supplies power to the (primary side)
[Embodiment 2]
FIG. 7 is a circuit diagram of the secondary power receiving circuit of the non-contact power feeding facility according to Embodiment 2 of the present invention.
図7に示すように、実施の形態2の無接触給電設備の2次側受電回路は、実施の形態1の無接触給電設備の2次側受電回路を2組設け、2つの給電ボックスPSBの出力端子42間を並列に接続し負荷10へ給電する構成、すなわち給電部を4つ備え、4つの給電部を、2つの給電部からなるグループに区分けした構成となっている。
As shown in FIG. 7, the secondary power receiving circuit of the contactless power supply facility according to the second embodiment is provided with two sets of secondary power receiving circuits of the contactless power supply facility according to the first embodiment. A configuration in which the
なお、実施の形態1の給電ボックスPSBをマスタ給電ボックスPSB、新しく追加した給電ボックスPSBをスレイブ給電ボックスと称し、マスタ給電ボックスPSBの電圧制御器をマスタ電圧制御器11、スレイブ給電ボックスPSBとの電圧制御器をスレイブ電圧制御器(電圧制御手段の一例)12と称す。またマスタ給電ボックスPSBのマスタ電圧制御器11とスレイブ給電ボックスPSBのスレイブ電圧制御器12は、制御端子43を介して接続されており、マスタ電圧制御器11よりスレイブ電圧制御器12へ、後述するスリープ信号(制御信号)が送信される。
The power supply box PSB of the first embodiment is referred to as a master power supply box PSB, the newly added power supply box PSB is referred to as a slave power supply box, and the voltage controller of the master power supply box PSB is referred to as the
スレイブ給電ボックスPSBには、第1給電ブロック回路Xおよび第2給電ブロック回路Yと同一の第3給電ブロック回路Pおよび第4給電ブロック回路Qが設けられ、これら第3給電ブロック回路Pおよび第4給電ブロック回路Qにそれぞれ、切替手段5Xおよび切替手段5Yと同一の切替手段5Pおよび切替手段5Qが設けられている。 The slave power supply box PSB is provided with a third power supply block circuit P and a fourth power supply block circuit Q that are the same as the first power supply block circuit X and the second power supply block circuit Y. The power supply block circuit Q is provided with the same switching means 5P and switching means 5Q as the switching means 5X and switching means 5Y, respectively.
また第3給電ブロック回路Pに、直列接続されたピックアップコイル2Eとコンデンサ3Eからなる直列共振回路4Eおよび直列接続されたピックアップコイル2Fとコンデンサ3Fからなる直列共振回路4Fが接続され、第4給電ブロック回路Qに、直列接続されたピックアップコイル2Gとコンデンサ3Gからなる直列共振回路4Gおよび直列接続されたピックアップコイル2Hとコンデンサ3Hからなる直列共振回路4Hが接続されている。なお、各直列共振回路4A,4B,4C,4D,4E,4F,4G,4Hは全て同一特性を持つように形成されている。
In addition, a
また、マスタ給電ボックスPSBの電圧コンデンサ8とスレイブ給電ボックスPSBの電圧コンデンサ8は並列に接続されており、2つの電圧コンデンサ8により負荷10へ給電する出力コンデンサを形成している。すなわち、これら2つの電圧コンデンサ8は、各給電ブロック回路X,Y,P,Qより出力される電流により充電され、負荷10へ給電される。
The voltage capacitor 8 of the master power supply box PSB and the voltage capacitor 8 of the slave power supply box PSB are connected in parallel, and an output capacitor that supplies power to the
またマスタ電圧制御器11とスレイブ電圧制御器12には、出力電圧VDC、すなわち2つの並列電圧コンデンサ8の両端電圧が入力されている。またスレイブ電圧制御器12は、第3,第4給電ブロック回路P,Qの切替手段5P,5Qのトランジスタ23のオン/オフ制御を行っている。
The
マスタ電圧制御器11およびスレイブ電圧制御器12には、図2(c)に示すように、基準電圧に対して、1つの給電ボックスPSBの1つの給電部(給電ブロック回路XまたはYまたはPまたはQ)より負荷10の消費電力に対応する電流を供給しているときに維持可能な電圧コンデンサ8の電圧に相当する上記第1設定電圧範囲SL(たとえば、305Vと295V)と、1つの給電ボックスPSBを形成する各給電部(給電ブロック回路XおよびY、またはPおよびQ)からそれぞれ負荷10の消費電力に対応する電流を供給しているときに維持可能な電圧コンデンサ8の電圧に相当する第2設定電圧SB(たとえば、290V)が予め設定されている。第2設定電圧SBは、負荷電流が増加し、その結果、出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの下限値よりさらに所定電圧まで下降したことを検出することに使用される。
As shown in FIG. 2C, the
なお、本実施の形態2の無接触給電設備の2次側受電回路は、基準電圧が第1設定電圧範囲SL以内で、制御されているとき、マスタ制御ボックスPSBの一方の給電ブロック回路XまたはYから負荷10の消費電力に対応する電流を供給できる容量を有しており(このときの負荷10の状態を軽負荷と称す)、さらに出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SL未満まで下降してしまったが第2設定電圧SB以上のとき、すなわち負荷10が中程度の電流を要求したとき、マスタ制御ボックスPSBの両給電ブロック回路XおよびYから負荷10の消費電力に対応する電流を供給できる容量を有している(このときの負荷10の状態を中負荷と称す)。さらに出力電圧VDCが第2設定電圧SB未満まで下降してしまったとき、すなわち負荷10が大きな電流を要求したとき、2組の制御ボックスPSBの4つの給電ブロック回路X,Y,P,Qから負荷10の消費電力に対応する電流を供給できる容量を有している(このときの負荷10の状態を重負荷と称す)。
Incidentally, the secondary side power receiving circuit of the contactless power feeding apparatus of the second embodiment, the reference voltage is less than the first set voltage range S L, when it is controlled, one of the feed block circuit X of the master control box PSB Alternatively, Y has a capacity capable of supplying a current corresponding to the power consumption of the load 10 (the state of the
マスタ電圧制御器11およびスレイブ電圧制御器12による出力電圧VDCの制御方法を説明する。図2(d)に示すように、モード(I)(II)(III)がある。
軽負荷および中負荷のとき、マスタ電圧制御器11による出力電圧VDCの制御が実行され(このとき、スレイブ電圧制御器12側の回路は休止)、重負荷のとき両電圧制御器11,12により出力電圧VDCの制御が実行される。
「モード(I)」
出力電圧VDCを第1設定電圧範囲SLで基準電圧に制御可能なとき(負荷10が軽負荷のとき){出力電圧波形は図3(a)参照}
実施の形態1と同様であり、マスタ電圧制御器11は、所定時間(例えば、1秒)毎に順に、一方の給電ブロック回路XまたはYにおける切換手段5X,5Yの出力調整用トランジスタ23をオン/オフ制御して電圧制御を実行し、他方の給電ブロック回路YまたはXにおける切換手段5Y,5Xのトランジスタ23をオフする(休止する)。詳細な説明は省略する。出力電圧VDCは、295〜305Vに維持される。
A method for controlling the output voltage VDC by the
When the load is light and medium, the output voltage VDC is controlled by the master voltage controller 11 (at this time, the circuit on the
"Mode (I)"
When the output voltage V DC at the first set voltage range S L can be controlled to the reference voltage (when the
As in the first embodiment, the
またこのとき、マスタ電圧制御器11はスレイブ電圧制御器12に対してスリープ信号を出力しており、スレイブ電圧制御器12は、このスリープ信号に応じて、両給電ブロック回路P,Qにおける切換手段5P,5Qを開放状態とする(トランジスタ23をオフする)。よって、スレイブ制御ボックスPSBの各給電ブロック回路P,Qの出力電圧は、VR(150V)であり、このとき、出力電圧VDCは、295〜305Vであることから、軽負荷のとき、給電ブロック回路P,Qは使用されておらず(休止状態にあり)、ピックアップコイル2(32)には電流が流れず発熱することはない。
「モード(II)」
出力電圧VDCがさらに第1設定電圧範囲SLの下限値より下降してしまったが、第2設定電圧SB以上のとき(負荷10が中負荷のとき){出力電圧波形は図3(b)参照}
実施の形態1と同様であり、マスタ電圧制御器11は、出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの上限値まで復帰するまでの間、両給電ブロック回路XおよびYの切換手段5X,5Yの出力調整用トランジスタ23をオンとし、各直列共振回路4A,4B間を接続状態とし、かつ各直列共振回路4C,4D間を接続状態とする。詳細な説明は省略する。出力電圧VDCは、290〜305Vに維持される。
At this time, the
"Mode (II)"
Output a voltage V DC is had further lowered than the lower limit of the first predetermined voltage range S L, the second set voltage when the above S B (when the
Is the same as that of
またこのとき、マスタ電圧制御器11はスレイブ電圧制御器12に対してスリープ信号を出力しており、スレイブ電圧制御器12は、このスリープ信号に応じて、両給電ブロック回路P,Qにおける切換手段5P,5Qを開放状態とする(トランジスタ23をオフする)。よって、スレイブ制御ボックスPSBの各給電ブロック回路P,Qの出力電圧は、VR(150V)であり、このとき、出力電圧VDCは、290〜305Vであることから、中負荷のとき、給電ブロック回路P,Qは使用されておらず(休止状態にあり)、ピックアップコイル2(32)には電流が流れず発熱することはない。
「モード(III)」
出力電圧VDCが第2設定電圧SB(たとえば290V)未満まで下降したことが検出されるとき(負荷10が重負荷のとき){出力電圧波形は図3(c)参照}
マスタ電圧制御器11はモード(II)を実行しつつ、スレイブ電圧制御器12に対して出力していたスリープ信号を解除し、スレイブ電圧制御器12は、このスリープ信号の解除に応じて、両給電ブロック回路P,Qにおける切換手段5P,5Qを接続状態とする(トランジスタ23をオンする)。すなわち、第3給電ブロック回路Pの直列共振回路4E,4F間が接続状態とされ、第4給電ブロック回路Qの直列共振回路4G,4H間が接続状態とされ、このとき第1給電ブロック回路Xの直列共振回路4A,4B間が接続状態とされ、第2給電ブロック回路Yの直列共振回路4C,4D間が接続状態とされていることから、全ての給電ブロック回路X,Y,P,Qの出力電圧は、2VR(300V)であり、このとき、出力電圧VDCは、290Vであることから、全ての給電ブロック回路X,Y,P,Qから2つの電圧コンデンサ8へ電流が供給され、充電され、重負荷の状態にある負荷10へ給電される。
At this time, the
"Mode (III)"
When it is detected that the output voltage VDC has dropped below a second set voltage S B (for example, 290 V) (when the
The
このように、負荷10が重負荷となり、大負荷電流が要求されるときに、全ての給電ブロック回路X,Y,P,Qから短時間で負荷10に大電流(実施の形態1の2倍)を供給できるとともに、各給電ブロック回路X,Y,P,Qから平衡して負荷10に給電でき、各給電ブロック回路X,Y,P,Qのピックアップコイル2(32)の発熱を低減できる。
As described above, when the
以上のように、本実施の形態2によれば、負荷10が重負荷のときに短時間で負荷10に大電流を供給できるとともに、負荷10が軽負荷、中負荷、重負荷の状態にかかわらず、各給電ブロック回路X,Y,P,Qのピックアップコイルの発熱を防止することができ、発熱に起因してこれらピックアップコイル2(32)が焼け切れてしまうという問題や、コア31の温度が上昇して磁気特性が変化し、すなわち透磁率が減少してインダクタンスが変化し、共振状態が崩れて、必要な出力を得ることができないという問題の発生を回避することができる。
「適用例」
直列共振回路4A,4B,4C,4D,4E,4F,4G,4Hに対応する8本のピックアップユニット30とマスタ給電ボックスPSBとスレイブ給電ボックスPSBを受電装置として使用する装置の一例として、自動倉庫のスタッカークレーンがある。このスタッカークレーンは、実施の形態1において説明したスタッカークレーンより大型化し大きな電力を必要とするものであり、構成自体は同一である。
As described above, according to the second embodiment, a large current can be supplied to the
Application example
As an example of a device that uses eight
本実施の形態2のマスタ給電ボックスPSBとスレイブ給電ボックスPSBは、実施の形態1と同様に、図8に示すように、走行車体58を走行駆動させるための走行用電動モータ64およびフォーク装置61が切り換えて接続される走行用インバータ66と、昇降台60を駆動昇降させるための昇降用電動モータ63が接続される昇降用インバータ67と、制御用電源装置68に給電している。
As in the first embodiment, the master power supply box PSB and the slave power supply box PSB of the second embodiment are, as shown in FIG. 8, a traveling
走行車体58を走行・加速し、同時に昇降台60を上昇するとき、すなわち走行用インバータ66を制御して走行用電動モータ64を加速駆動し、かつ昇降用インバータ67を制御して昇降用電動モータ63を加速駆動するとき、消費される電力は最も多い。マスタ給電ボックスPSBの電圧制御器11は、負荷10として、走行用インバータ66と昇降用インバータ67において消費される電流により変動する出力電圧VDCを検出していることから、出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの下限値より下降し、さらに第2設定電圧SB(たとえば290V)未満まで下降したことが検出されると、スリープ信号を解除する{モード(III)が実行される}。すると、出力電圧VDCが第1設定電圧範囲SLの上限値まで復帰するまでの間、両給電ボックスPSBは、切換手段5X,5Y,5P,5Qの出力調整用トランジスタ23をオンとし、直列共振回路4A,4B間、直列共振回路4C,4D間を接続状態とし、かつ直列共振回路4E,4F間、直列共振回路4G,4H間を接続状態として、各給電ブロック回路X,Y,P,Qより2つの電圧コンデンサ8へ電流を流し(充電し)、走行用インバータ66と昇降用インバータ67へ必要な電流を供給する。
When the traveling
また走行車体58も昇降台60も停止している待機状態では、制御用電源装置68により電力が消費されるだけなことから、消費される電力は最も少ない。また走行車体58または昇降台60が定速で移動しているとき、フォーク装置61の出退駆動時は、消費される電力は少ない。このとき、モード(I)またはモード(II)で、出力電圧VDCを制御できることから、マスタ給電ボックスPSBは、給電ブロック回路X,Yを使用して、走行用インバータ66と昇降用インバータ67と制御用電源装置68へ電流を供給し、このときマスタ側の各ピックアップユニット30のピックアップコイル2(32)の発熱が防止される。またマスタ給電ボックスPSBは、スリープ信号をスレイブ給電ボックスPSBへ出力し、スレイブ給電ボックスPSBは、直列共振回路4E,4F間、直列共振回路4G,4H間を開放状態とすることから、スレイブ側の各ピックアップユニット30のピックアップコイル2(32)から電流が流れることはなく、発熱が防止される。
Further, in the standby state in which both the traveling
このように、負荷が大きく変動する装置において、本実施の形態2の無接触給電設備の2次側受電回路を適用すると、発熱が少なく、かつ瞬時の大きな負荷電流に対応できる受電装置を提供できる。 As described above, when the secondary-side power receiving circuit of the contactless power supply facility according to the second embodiment is applied to a device in which the load greatly fluctuates, it is possible to provide a power receiving device that generates less heat and can handle an instantaneous large load current. .
なお、上記実施の形態2では、給電ボックスPSBの一方をマスタ、他方をスレイブとしているが、スタッカークレーン51の走行方向により、マスタとスレイブの役割を切り換えることもできる。これにより、一方の給電ボックスPSB側の各ピックアップユニット30のピックアップコイル2(32)が、常時使用されることがなくなり、発熱による劣化が進むことを緩和できる。
In the second embodiment, one of the power supply boxes PSB is a master and the other is a slave. However, the roles of the master and the slave can be switched depending on the traveling direction of the
また上記実施の形態2では、2つのグループ(給電ボックスPSB)を備えているが、さらに多くのグループを備えて、負荷10へ給電するようにすることもできる。
また上記実施の形態2では、各給電ボックスPSB毎に電圧制御器11,12を設けているが、1台の電圧制御器により、給電ブロック回路X,Y,P,Qを制御するようにすることもできる。このとき、給電ブロック回路X,Yを常時使用状態、給電ブロック回路P,Qを交互に使用状態とすることも可能であり、たとえば1つの制御ブロック回路X,Y,P,Qから供給可能な電力を2kWとすると、負荷10へ切り換えて供給する電力を、2kW、4kW、8kWから2kW、4kW、6kW、8kWと細かくすることができる。
In the second embodiment, two groups (power supply box PSB) are provided. However, more groups can be provided to supply power to the
In the second embodiment, the
また上記実施の形態1および2では、各給電ブロック回路X,Y,P,Qには、2つの直列共振回路4が接続されているが、さらに多くの直列共振回路を接続し、各給電ブロック回路X,Y,P,Qにおいて、これら直列共振回路を接続状態、開放状態とすることもできる。このように、直列共振回路を増すことにより、全て接続状態となったとき、定電圧源としての所定電圧を上昇することができる。 In the first and second embodiments, two power supply block circuits X, Y, P, and Q are connected to two series resonance circuits 4. However, more power supply block circuits are connected to each power supply block circuit. In the circuits X, Y, P, and Q, these series resonance circuits can be connected and opened. Thus, by increasing the number of series resonance circuits, the predetermined voltage as the constant voltage source can be increased when all the connection states are established.
PSB 給電ボックス
X,Y,P,Q 給電ブロック回路
1 誘導線路
2A,2B,2C,2D,2E,2F,2G,2H ピックアップコイル
3A,3B,3C,3D,3E,3F,3G,3H コンデンサ
4A,4B,4C,4D,4E,4F,4G,4H 直列共振回路
5X,5Y,5P,5Q 切換手段
6A,6B,6C,6D 整流回路
7X,7Y コイル
8 電圧コンデンサ(出力コンデンサ)
10 負荷
11,12 電圧制御器(電圧制御手段)
21 トランス
22 整流器
23 出力調整用トランジスタ(スイッチング手段)
30 ピックアップユニット
31 コア
32 ピックアップコイル
51 スタッカークレーン
57 走行レール
63 昇降用電動モータ
64 走行用電動モータ
66 走行用インバータ
67 昇降用インバータ
68 制御用電源装置
PSB Feeding box X, Y, P, Q
10
21
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記各給電部の出力に、消費電力が変動する負荷とともに並列に接続される出力コンデンサと、
前記出力コンデンサの電圧を基準電圧に制御する電圧制御手段と
を備え、
前記各給電部を、
高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルおよびこのピックアップコイルに直列に接続される共振コンデンサから形成されて前記誘導線路の周波数に共振する複数の直列共振回路と、
前記各直列共振回路により発生する電圧をそれぞれ整流する整流回路および前記各直列共振回路間を接続状態または開放状態とする切換手段を有し、前記切換手段により前記各整流回路の出力を直列に接続した状態または並列に接続した状態に切換えて前記出力コンデンサへ出力する給電ブロック回路と
から構成し、
前記電圧制御手段には、前記基準電圧に対して、1つの前記給電部より前記負荷の消費電力に対応する電流を供給しているときに維持可能な前記出力コンデンサの電圧に相当する設定電圧範囲が予め設定され、
前記電圧制御手段は、前記各給電部の給電ブロック回路の切換手段を制御し、前記出力
電圧が前記設定電圧範囲のとき、所定時間毎に、順に1つの給電部より前記出力コンデンサへ電流を供給すること
を特徴とする無接触給電設備の2次側受電回路。 A plurality of power feeding parts that are fed in a non-contact manner from a primary side induction line for passing a high-frequency current;
An output capacitor connected in parallel with a load whose power consumption fluctuates to the output of each power supply unit;
Voltage control means for controlling the voltage of the output capacitor to a reference voltage,
Each of the power feeding units is
A plurality of pickup coils that are opposed to a primary induction line through which a high-frequency current flows and in which an electromotive force is induced from the induction line, and a resonance capacitor connected in series to the pickup coil and resonate with the frequency of the induction line. A series resonant circuit of
A rectifier circuit that rectifies the voltage generated by each series resonant circuit; and a switching unit that connects or disconnects the series resonant circuits. The switching unit connects the outputs of the rectifier circuits in series. A power supply block circuit that outputs to the output capacitor by switching to a connected state or a state connected in parallel,
In the voltage control means, a set voltage range corresponding to the voltage of the output capacitor that can be maintained when a current corresponding to the power consumption of the load is supplied from one power supply unit to the reference voltage Is preset,
The voltage control unit controls a switching unit of a power supply block circuit of each power supply unit, and when the output voltage is in the set voltage range, current is sequentially supplied from one power supply unit to the output capacitor every predetermined time. A secondary-side power receiving circuit for a non-contact power feeding facility.
を特徴とする請求項1に記載の無接触給電設備の2次側受電回路。 2. The contactless power supply facility according to claim 1, wherein when the voltage of the output capacitor falls below the set voltage range, the voltage control unit supplies current from all power supply units to the output capacitor. Secondary power receiving circuit.
と、
前記各給電部の出力に、消費電力が変動する負荷とともに並列に接続される出力コンデンサと、
前記出力コンデンサの電圧を基準電圧に制御する電圧制御手段と
を備え、
前記各給電部を、
高周波電流を流す1次側誘導線路に対向して前記誘導線路より起電力が誘起されるピックアップコイルおよびこのピックアップコイルに直列に接続される共振コンデンサから形成されて前記誘導線路の周波数に共振する複数の直列共振回路と、
前記各直列共振回路により発生する電圧をそれぞれ整流する整流回路および前記各直列共振回路間を接続状態または開放状態とする切換手段を有し、前記切換手段により前記各整流回路の出力を直列に接続した状態または並列に接続した状態に切換えて前記出力コンデンサへ出力する給電ブロック回路と
から構成し、
前記少なくとも4つ以上の給電部を、2つ以上の給電部からなるグループに区分けし、
前記電圧制御手段には、前記基準電圧に対して、1つの前記給電部より前記負荷の消費電力に対応する電流を供給しているときに維持可能な前記出力コンデンサの電圧に相当する第1設定電圧範囲と、1つのグループを形成する前記各給電部からそれぞれ前記負荷の消費電力に対応する電流を供給しているときに維持可能な前記出力コンデンサの電圧に相当する第2設定電圧が予め設定され、
前記電圧制御手段は、前記各給電部の給電ブロック回路の切換手段を制御し、
前記出力コンデンサの電圧が、前記第1設定電圧範囲のとき、所定時間毎に、順に1つ
のグループ内の1つの給電部より前記出力コンデンサへ電流を供給し、
前記出力コンデンサの電圧が、前記第1設定電圧範囲未満で第2設定電圧以上のとき、
1つのグループを形成する各給電部からそれぞれ前記出力コンデンサへ電流を供給し、
前記出力コンデンサの電圧が、前記第2設定電圧未満のとき、全てのグループの前記各給電部からそれぞれ前記出力コンデンサへ電流を供給すること
を特徴とする無接触給電設備の2次側受電回路。 At least four or more power feeding parts that are fed in a non-contact manner from a primary induction line for passing a high-frequency current;
An output capacitor connected in parallel with a load whose power consumption fluctuates to the output of each power supply unit;
Voltage control means for controlling the voltage of the output capacitor to a reference voltage,
Each of the power feeding units is
A plurality of pickup coils that are opposed to a primary induction line through which a high-frequency current flows and in which an electromotive force is induced from the induction line, and a resonance capacitor connected in series to the pickup coil and resonate with the frequency of the induction line. A series resonant circuit of
A rectifier circuit that rectifies the voltage generated by each series resonant circuit; and a switching unit that connects or disconnects the series resonant circuits. The switching unit connects the outputs of the rectifier circuits in series. A power supply block circuit that outputs to the output capacitor by switching to a connected state or a state connected in parallel,
Dividing the at least four or more power feeding units into a group consisting of two or more power feeding units;
The voltage control means has a first setting corresponding to the voltage of the output capacitor that can be maintained when a current corresponding to the power consumption of the load is supplied from one power supply unit to the reference voltage. A voltage range and a second set voltage corresponding to the voltage of the output capacitor that can be maintained when a current corresponding to the power consumption of the load is supplied from each of the power supply units forming one group is preset. And
The voltage control means controls the switching means of the power supply block circuit of each power supply section,
When the voltage of the output capacitor is in the first set voltage range, current is supplied to the output capacitor from one power supply unit in one group in order every predetermined time,
When the voltage of the output capacitor is less than the first set voltage range and greater than or equal to a second set voltage,
Supplying current to each of the output capacitors from each of the power supply units forming one group;
The voltage of the output capacitor, the second set when less than the voltage, the secondary side power receiving circuit of the contactless power feeding equipment and supplying a respective current to the output capacitor from the respective feeding portions of all groups .
1次側巻線が、前記各直列共振回路の間に直列に接続されているトランスと、
前記トランスの2次側に入力端が接続されている整流器と、
前記整流器の両出力端間に接続されているスイッチング手段と
を備え、
前記電圧制御手段は、前記スイッチング手段をオン・オフすることにより、前記出力コンデンサの電圧を制御すること
を特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の無接触給電設備の2次側受電回路。 The switching means is
A transformer in which a primary winding is connected in series between the series resonant circuits;
A rectifier having an input connected to the secondary side of the transformer;
Switching means connected between both output ends of the rectifier,
The said voltage control means controls the voltage of the said output capacitor by turning on and off the said switching means, The contactless power supply equipment of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. Secondary power receiving circuit.
を特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の無接触給電設備の2次側受電回路。 The secondary side power receiving circuit of the non-contact power feeding facility according to any one of claims 1 to 4, wherein the secondary side power receiving circuit is mounted on a stacker crane of an automatic warehouse and supplies power to a load of the stacker crane.
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