JP6569987B2 - Non-contact power supply device and non-contact power supply system - Google Patents
Non-contact power supply device and non-contact power supply system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6569987B2 JP6569987B2 JP2017544178A JP2017544178A JP6569987B2 JP 6569987 B2 JP6569987 B2 JP 6569987B2 JP 2017544178 A JP2017544178 A JP 2017544178A JP 2017544178 A JP2017544178 A JP 2017544178A JP 6569987 B2 JP6569987 B2 JP 6569987B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- pair
- contact
- circuit
- coil
- 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.)
- Active
Links
Images
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
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、非接触給電装置および非接触給電システムに関する。 The present invention relates to a contactless power supply device and a contactless power supply system.
従来、電磁誘導を利用して負荷に非接触で電力を供給する非接触給電装置が提案されており、たとえば特許文献1に開示されている。特許文献1に記載の非接触給電装置は、磁界を発生させることで電力を供給する給電コイル(一次側コイル)を備えており、電気自動車などの移動体への給電に用いられる。非接触受電装置は、受電コイル(二次側コイル)および蓄電池を備えており、非接触給電装置の給電コイルから受電コイルに供給された電力を蓄電池に蓄積する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a non-contact power supply device that uses electromagnetic induction to supply electric power to a load in a non-contact manner has been proposed, and is disclosed in
ところで、上述したような非接触給電装置では、一次側コイルと二次側コイルとの相対的な位置関係によって、一次側コイルと二次側コイルとの間の結合係数が変化する。このため、一次側コイルと二次側コイルとの相対的な位置関係が変化した場合、非接触給電装置から出力される出力電力が減少し、必要な電力が不足する可能性がある。 By the way, in the non-contact electric power feeder as mentioned above, the coupling coefficient between a primary side coil and a secondary side coil changes with the relative positional relationship of a primary side coil and a secondary side coil. For this reason, when the relative positional relationship of a primary side coil and a secondary side coil changes, the output electric power output from a non-contact electric power feeding device may reduce, and required electric power may be insufficient.
そこで、非接触給電装置では、必要な電力を確保するために出力電力の大きさを補正するとともに、補正に伴って生じ得る伝導ノイズを低減する対策が望まれている。 Therefore, in the non-contact power feeding device, a measure for correcting the magnitude of the output power in order to secure the necessary power and reducing the conduction noise that can be caused by the correction is desired.
本発明は、上記の点に鑑みてなされており、伝導ノイズを低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to reduce conduction noise.
本発明の一態様に係る非接触給電装置は、一次側コイルと、一対の電力補正回路とを備える。前記一次側コイルは、一対の電線間に電気的に接続され、前記一対の電線を介して交流電圧が印加されることにより二次側コイルに非接触で出力電力を供給するように構成される。前記一対の電力補正回路は、それぞれ前記出力電力の供給中において前記交流電圧の大きさを調整することで前記出力電力の大きさを補正するように構成される。前記一対の電力補正回路のうちの第1電力補正回路は、前記一対の電線のうちの第1電線に電気的に接続される。前記一対の電力補正回路のうちの第2電力補正回路は、前記一対の電線のうちの第2電線に電気的に接続される。前記一対の電力補正回路は、それぞれコンデンサおよび第1〜第4のスイッチ素子を有する。前記一対の電力補正回路の各々において、前記第1のスイッチ素子および前記第3のスイッチ素子の直列回路と、前記第2のスイッチ素子および前記第4のスイッチ素子の直列回路とは、並列に電気的に接続されており、前記第1のスイッチ素子および前記第3のスイッチ素子の接続点と、前記第2のスイッチ素子および前記第4のスイッチ素子の接続点との間には、前記コンデンサが電気的に接続されている。 A contactless power supply device according to one embodiment of the present invention includes a primary coil and a pair of power correction circuits. The primary side coil is electrically connected between a pair of electric wires, and is configured to supply output power to the secondary side coil in a non-contact manner by applying an AC voltage via the pair of electric wires. . Each of the pair of power correction circuits is configured to correct the magnitude of the output power by adjusting the magnitude of the AC voltage while the output power is being supplied. The first power correction circuit of the pair of power correction circuits is electrically connected to the first electric wire of the pair of electric wires. The second power correction circuit of the pair of power correction circuits is electrically connected to the second electric wire of the pair of electric wires. Each of the pair of power correction circuits includes a capacitor and first to fourth switch elements. In each of the pair of power correction circuits, the series circuit of the first switch element and the third switch element and the series circuit of the second switch element and the fourth switch element are electrically connected in parallel. The capacitor is connected between a connection point of the first switch element and the third switch element and a connection point of the second switch element and the fourth switch element. Electrically connected.
また、本発明の一態様に係る非接触給電システムは、上記の非接触給電装置と、前記二次側コイルを有する非接触受電装置とを備える。前記非接触受電装置は、前記非接触給電装置から非接触で前記出力電力が供給されるように構成される。 Moreover, the non-contact electric power feeding system which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with said non-contact electric power feeder and the non-contact electric power receiving apparatus which has the said secondary side coil. The contactless power receiving device is configured such that the output power is supplied in a contactless manner from the contactless power feeding device.
本実施形態は、非接触給電装置2および非接触給電システム1、より詳細には負荷に非接触で給電を行う非接触給電装置2および非接触給電システム1に関する。
The present embodiment relates to a non-contact
本実施形態の非接触給電装置2は、図1、図2に示すように、一次側コイルL1と、一対の電力補正回路23,24とを備えている。一次側コイルL1は、一対の電線51,52間に電気的に接続され、一対の電線51,52を介して交流電圧が印加されることにより二次側コイルL2に非接触で出力電力を供給する。一対の電力補正回路23,24は、それぞれ交流電圧の大きさを調整することで出力電力の大きさを補正する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the contactless
そして、一対の電力補正回路23,24のうちの第1電力補正回路23は、一対の電線51,52のうちの第1電線51に電気的に接続されている。また、一対の電力補正回路23,24のうちの第2電力補正回路24は、一対の電線51,52のうちの第2電線52に電気的に接続されている。
The first
また、本実施形態の非接触給電システム1は、図1、図2に示すように、非接触給電装置2と、二次側コイルL2を有する非接触受電装置3とを備えている。非接触受電装置3は、非接触給電装置2から非接触で出力電力が供給されるように構成されている。
Moreover, the non-contact electric
以下、本実施形態の非接触給電装置2および非接触給電システム1について詳しく説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
Hereinafter, the non-contact
まず、本実施形態の非接触給電システム1の概要について図1を用いて説明する。非接触給電システム1は、一次側コイルL1を有する非接触給電装置2と、二次側コイルL2を有する非接触受電装置3とを備えている。非接触受電装置3は、非接触給電装置2から非接触で出力電力が供給されるように構成されている。ここで、出力電力とは、非接触給電装置2から出力される電力である。つまり、出力電力は、一次側コイルL1に交流電圧が印加されることにより、一次側コイルL1から二次側コイルL2に非接触で供給される電力である。
First, the outline | summary of the non-contact electric
本実施形態では、非接触受電装置3が電動車両に搭載されている場合を例に説明する。また、電動車両に搭載されている蓄電池4が負荷である場合を例にして説明する。ここで、電動車両とは、蓄電池4に蓄積された電気エネルギーを用いて走行する車両である。そして、非接触受電装置3は、蓄電池4の充電装置として用いられる。なお、ここでは、電動機で生じる駆動力によって走行する電気自動車を電動車両の例として説明するが、電動車両は電気自動車に限らず、たとえば二輪車(電動バイク)、電動自転車などであってもよい。
In the present embodiment, a case where the non-contact power receiving device 3 is mounted on an electric vehicle will be described as an example. Moreover, the case where the
非接触給電装置2は、商用電源(系統電源)や、太陽光発電設備などの発電設備から供給される電力を、非接触受電装置3に非接触で供給することで、蓄電池4を充電する。非接触給電装置2に供給される電力は、交流電力と直流電力とのいずれであってもよい。本実施形態では、非接触給電装置2に商用電源AC1から交流電力が供給される場合を例に説明する。このため、非接触給電装置2は、商用電源AC1から供給される交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータ回路21を備えている。なお、非接触給電装置2に直流電源から直流電力が供給されてもよい。この場合、非接触給電装置2は、AC/DCコンバータ回路21を備える必要がない。
The non-contact
非接触給電装置2は、たとえば商業施設や公共施設、あるいは集合住宅などの駐車場に設置される。非接触給電装置2のうち少なくとも一次側コイルL1は、床あるいは地面に設置される。そして、非接触給電装置2は、一次側コイルL1の上に駐車された電動車両が備える非接触受電装置3に対して非接触で出力電力を供給する。このとき、非接触受電装置3の二次側コイルL2は、一次側コイルL1の上方に位置することで、一次側コイルL1と電磁界結合(電界結合と磁界結合との少なくとも一方)されている。なお、一次側コイルL1は、床あるいは地面から露出するように設置される構成に限らず、床あるいは地面に埋め込まれるように設置されていてもよい。
The non-contact
非接触受電装置3は、図1、図2に示すように、二次側コイルL2と、一対の二次側コンデンサC21,C22と、整流回路31と、平滑コンデンサC2とを有している。整流回路31は、一対の交流入力点と、一対の直流出力点とを有するダイオードブリッジで構成されている。二次側コイルL2の一端は、二次側コンデンサC21を介して整流回路31の一方の交流入力点に電気的に接続され、二次側コイルL2の他端は、二次側コンデンサC22を介して整流回路31の他方の交流入力点に電気的に接続されている。平滑コンデンサC2は、整流回路31の一対の直流出力点間に電気的に接続されている。さらに、平滑コンデンサC2の両端は、それぞれ一対の出力端子T21,T22に電気的に接続されている。一対の出力端子T21,T22には、蓄電池4が電気的に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the non-contact power receiving device 3 includes a secondary coil L2, a pair of secondary capacitors C21 and C22, a
非接触受電装置3は、非接触給電装置2の一次側コイルL1からの出力電力を二次側コイルL2で受ける。そして、非接触受電装置3は、二次側コイルL2の両端間に発生する交流電圧を整流回路31にて整流し、さらに平滑コンデンサC2により平滑することで得られる直流電圧を、一対の出力端子T21,T22から蓄電池4に出力(印加)する。
The non-contact power receiving device 3 receives the output power from the primary side coil L1 of the non-contact
本実施形態では、非接触給電装置2は、一次側コイルL1とともに共振回路(以下、「一次側共振回路」という)を構成する一対の一次側コンデンサC11,C12を備えている。また、非接触受電装置3では、二次側コイルL2は、一対の二次側コンデンサC21,C22とともに共振回路(以下、「二次側共振回路」という)を構成している。
In the present embodiment, the non-contact
そして、本実施形態の非接触給電システム1は、一次側共振回路と二次側共振回路とを共鳴させることにより電力の伝送を行う磁界共鳴方式(磁気共鳴方式)を採用している。このため、本実施形態の非接触給電システム1は、一次側コイルL1と二次側コイルL2が比較的離れた状態でも、非接触給電装置2の出力電力を非接触受電装置3に対して高効率で伝送可能である。
And the non-contact electric
次に、本実施形態の非接触給電装置2について図1、図2を用いて説明する。本実施形態の非接触給電装置2は、一対の入力端子T11,T12と、AC/DCコンバータ回路21と、インバータ回路22と、一対の電力補正回路23,24と、制御回路25とを備えている。また、本実施形態の非接触給電装置2は、既に述べたように、一次側共振回路を構成する一次側コイルL1および一対の一次側コンデンサC11,C12を備えている。一対の入力端子T11,T12には、商用電源AC1が電気的に接続されている。
Next, the non-contact
また、本実施形態の非接触給電装置2は、交流電圧を出力する給電ユニット6と、一次側コイルL1を有するコイルユニット7と、一対の電線51,52とで構成されている。給電ユニット6は、たとえば筐体に、AC/DCコンバータ回路21と、インバータ回路22と、一対の電力補正回路23,24と、制御回路25とを収納して構成されている。コイルユニット7は、たとえば給電ユニット6の筐体とは異なる筐体に、一次側コンデンサC11,C12と、一次側コイルL1とを収納して構成されている。
Further, the non-contact
一対の電線51,52は、給電ユニット6とコイルユニット7との間に配置され、かつ、給電ユニット6とコイルユニット7とを電気的に接続するように構成されている。そして、一次側コイルL1は、一対の電線51,52間に電気的に接続されている。本実施形態では、一対の電線51,52は、絶縁性を有する材料で形成された被膜に覆われて1本のケーブルとして構成されている。もちろん、第1電線51と第2電線52とは、それぞれ別々のケーブルとして構成されていてもよいし、被膜に覆われていなくてもよい。
The pair of
AC/DCコンバータ回路21は、一対の入力点211,212と、一対の出力点213,214とを有している。一対の入力点211,212は、一対の入力端子T11,T12を介して商用電源AC1に電気的に接続されている。また、一対の出力点213,214は、インバータ回路22の一対の入力点221,222に電気的に接続されている。
The AC /
本実施形態では、AC/DCコンバータ回路21は、スイッチ素子を有するスイッチング電源で構成されている。そして、AC/DCコンバータ回路21は、スイッチ素子を制御回路25に制御されることにより、一対の入力点211,212に印加される商用電源AC1からの交流電圧を直流電圧に変換して、変換した直流電圧を一対の出力点213,214から出力する。また、本実施形態では、AC/DCコンバータ回路21は、PFC(Power Factor Correction)回路としても機能する。
In the present embodiment, the AC /
インバータ回路22は、4つのスイッチ素子Q1〜Q4がフルブリッジ接続されたフルブリッジインバータ回路である。本実施形態では、スイッチ素子Q1〜Q4は、それぞれnチャネルのデプレッション型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。インバータ回路22は、スイッチ素子Q1,Q2の直列回路と、スイッチ素子Q3,Q4の直列回路とを一対の入力点221,222間に並列に電気的に接続して構成されている。スイッチ素子Q1,Q2の接続点およびスイッチ素子Q3,Q4の接続点は、一対の出力点223,224となる。
The
一対の入力点221,222のうち、第1入力点221には、スイッチ素子Q1,Q3のドレインが電気的に接続されている。また、第2入力点222には、スイッチ素子Q2,Q4のソースが電気的に接続されている。そして、スイッチ素子Q1のソースとスイッチ素子Q2のドレインとの接続点が、第1出力点223となる。また、スイッチ素子Q3のソースとスイッチ素子Q4のドレインとの接続点が、第2出力点224となる。
Of the pair of input points 221, 222, the drains of the switch elements Q1, Q3 are electrically connected to the
スイッチ素子Q1〜Q4のドレイン−ソース間には、それぞれダイオードD1〜D4が電気的に接続されている。ダイオードD1〜D4は、スイッチ素子Q1〜Q4のドレイン側をカソードとする向きで接続されている。ここでは、ダイオードD1〜D4は、スイッチ素子Q1〜Q4の寄生ダイオードである。 Diodes D1 to D4 are electrically connected between the drains and sources of the switch elements Q1 to Q4, respectively. The diodes D1 to D4 are connected in a direction in which the drain side of the switch elements Q1 to Q4 is a cathode. Here, the diodes D1 to D4 are parasitic diodes of the switch elements Q1 to Q4.
第1電力補正回路23は、コンデンサC31と、4つのスイッチ素子Q5〜Q8とを有している。本実施形態では、スイッチ素子Q5〜Q8は、それぞれnチャネルのデプレッション型MOSFETである。第1電力補正回路23の入力点231は、インバータ回路22の第1出力点223に電気的に接続されている。また、第1電力補正回路23の出力点232は、一次側コンデンサC11を介して一次側コイルL1の第1端に電気的に接続されている。第1電力補正回路23は、インバータ回路22の第1出力点223と一次側コンデンサC11との間に、スイッチ素子Q5,Q7の直列回路と、スイッチ素子Q6,Q8の直列回路とを並列に電気的に接続して構成されている。
The first
スイッチ素子Q5,Q7の接続点と、スイッチ素子Q6,Q8の接続点との間には、コンデンサC31が電気的に接続されている。インバータ回路22の第1出力点223には、スイッチ素子Q5のソースおよびスイッチ素子Q6のドレインが電気的に接続されている。また、一次側コイルL1の第1端には、一次側コンデンサC11を介してスイッチ素子Q7のソースおよびスイッチ素子Q8のドレインが電気的に接続されている。
A capacitor C31 is electrically connected between the connection point of the switch elements Q5 and Q7 and the connection point of the switch elements Q6 and Q8. The
第2電力補正回路24は、コンデンサC32と、4つのスイッチ素子Q9〜Q12とを有している。本実施形態では、スイッチ素子Q9〜Q12は、それぞれnチャネルのデプレッション型MOSFETである。第2電力補正回路24の入力点241は、インバータ回路22の第2出力点224に電気的に接続されている。また、第2電力補正回路24の出力点242は、一次側コンデンサC12を介して一次側コイルL1の第2端に電気的に接続されている。第2電力補正回路24は、インバータ回路22の第2出力点224と一次側コンデンサC12との間に、スイッチ素子Q9,Q11の直列回路と、スイッチ素子Q10,Q12の直列回路とを並列に電気的に接続して構成されている。
The second
スイッチ素子Q9,Q11の接続点と、スイッチ素子Q10,Q12の接続点との間には、コンデンサC32が電気的に接続されている。インバータ回路22の第2出力点224には、スイッチ素子Q9のソースおよびスイッチ素子Q10のドレインが電気的に接続されている。また、一次側コイルL1の第2端には、一次側コンデンサC12を介してスイッチ素子Q11のソースおよびスイッチ素子Q12のドレインが電気的に接続されている。
A capacitor C32 is electrically connected between the connection point of the switch elements Q9 and Q11 and the connection point of the switch elements Q10 and Q12. The
スイッチ素子Q5〜Q12のドレイン−ソース間には、それぞれダイオードD5〜D12が電気的に接続されている。ダイオードD5〜D12は、スイッチ素子Q5〜Q12のドレイン側をカソードとする向きで接続されている。ここでは、ダイオードD5〜D12は、スイッチ素子Q5〜Q12の寄生ダイオードである。 Diodes D5 to D12 are electrically connected between the drains and sources of the switch elements Q5 to Q12, respectively. The diodes D5 to D12 are connected in a direction in which the drain side of the switch elements Q5 to Q12 is a cathode. Here, the diodes D5 to D12 are parasitic diodes of the switch elements Q5 to Q12.
制御回路25は、たとえばマイコン(マイクロコンピュータ)を主構成として備えている。マイコンは、そのメモリに記録されているプログラムをCPU(Central Processing Unit)で実行することにより、制御回路25としての機能を実現する。プログラムは、予めマイコンのメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。
The
制御回路25は、AC/DCコンバータ回路21のスイッチ素子のオン/オフを切り替えるための駆動信号を出力する。また、制御回路25は、インバータ回路22のスイッチ素子Q1〜Q4のオン/オフを切り替えるための駆動信号G1〜G4を出力する。駆動信号G1〜G4は、スイッチ素子Q1〜Q4に一対一に対応する。制御回路25は、駆動信号G1〜G4を、それぞれ対応するスイッチ素子Q1〜Q4のゲートに出力することで、スイッチ素子Q1〜Q4の制御を行っている。
The
また、制御回路25は、第1電力補正回路23のスイッチ素子Q5〜Q8のオン/オフを切り替えるための駆動信号G5〜G8、および第2電力補正回路24のスイッチ素子Q9〜Q12のオン/オフを切り替えるための駆動信号G9〜G12を出力する。駆動信号G5〜G12は、スイッチ素子Q5〜Q12に一対一に対応する。制御回路25は、駆動信号G5〜G12を、それぞれ対応するスイッチ素子Q5〜Q12のゲートに出力することで、スイッチ素子Q5〜Q12の制御を行っている。
Further, the
なお、本実施形態では、制御回路25が、スイッチ素子Q1〜Q12のゲートに対して駆動信号G1〜G12を直接出力しているが、この構成に限らない。たとえば、非接触給電装置2は、スイッチ素子Q1〜Q12の駆動回路をさらに備えていてもよい。そして、駆動回路は、制御回路25からの駆動信号G1〜G12を受けて、スイッチ素子Q1〜Q12を駆動してもよい。
In the present embodiment, the
本実施形態の非接触給電装置2は、計測部26をさらに備えている。一次側コイルL1と一次側コンデンサC12との間には、たとえば変流器からなる電流センサ27が設けられている。計測部26は、電流センサ27の出力を受けて、一次側コイルL1に流れる電流の大きさを計測値として計測する。また、計測部26は、計測値を含む信号を制御回路25に出力するように構成されている。制御回路25は、計測部26で計測された計測値を用いて、一次側コイルL1から出力される出力電力の大きさを監視する。
The non-contact
以下、本実施形態の非接触給電装置2の動作について図1〜図3を用いて説明する。なお、図3における「オン」、「オフ」は、対応するスイッチ素子のオン、オフを表している。
Hereinafter, operation | movement of the non-contact
インバータ回路22の一対の入力点221,222には、制御回路25がAC/DCコンバータ回路21を制御することにより、AC/DCコンバータ回路21の出力する直流電圧が印加される。制御回路25は、図3に示すように、スイッチ素子Q1,Q4に対応する駆動信号G1,G4と、スイッチ素子Q2,Q3に対応する駆動信号G2,G3として、互いに逆位相(位相差が180度)の信号を発生する。このため、インバータ回路22では、スイッチ素子Q1,Q4のペアと、スイッチ素子Q2,Q3のペアとが交互にオンするように制御される。なお、スイッチ素子Q1〜Q4が全てオンするのを防止するために、スイッチ素子Q1,Q4のペアのオン期間と、スイッチ素子Q2,Q3のペアのオン期間との間には、デッドタイムが設けられている。
A DC voltage output from the AC /
その結果、インバータ回路22の一対の出力点223,224間には、周期的に極性(正・負)が反転する電圧(交流電圧)が発生する。つまり、インバータ回路22は、スイッチ素子Q1〜Q4のスイッチングにより、一対の入力点221,222に印加される直流電圧を交流電圧に変換して、変換した交流電圧を一対の出力点223,224から出力する。以下では、インバータ回路22の出力電圧について、第1出力点223の電位が高電位となる極性を「正極性」、第2出力点224の電位が高電位となる極性を「負極性」という。つまり、インバータ回路22の出力電圧は、スイッチ素子Q1,Q4がオンの状態で正極性となり、スイッチ素子Q2,Q3がオンの状態で負極性となる。
As a result, a voltage (AC voltage) whose polarity (positive / negative) is periodically inverted is generated between the pair of
本実施形態の非接触給電装置2では、一次側コイルL1は、一対の一次側コンデンサC11,C12とともに一次側共振回路を構成している。このため、一次側コイルL1から出力される出力電力(出力電圧)の大きさは、インバータ回路22の動作周波数(つまり、駆動信号G1〜G4の周波数)に応じて変化する。そして、一次側コイルL1から出力される出力電力の大きさは、インバータ回路22の動作周波数が一次側共振回路の共振周波数と一致するときにピークに達する。
In the contactless
ここで、一次側コイルL1と二次側コイルL2との相対的な位置関係が変化し、一次側コイルL1と二次側コイルL2との結合係数が変化すると、非接触給電装置2の出力電力の周波数特性(以下、「共振特性」という)が変化する。非接触給電装置2の共振特性が変化すると、たとえば政府等から使用が許可されている周波数の範囲内でインバータ回路22の動作周波数を調整しても、非接触給電装置2の出力電力が目標となる電力に達しない可能性がある。
Here, when the relative positional relationship between the primary side coil L1 and the secondary side coil L2 changes and the coupling coefficient between the primary side coil L1 and the secondary side coil L2 changes, the output power of the non-contact
そこで、本実施形態では、電力補正回路23,24によりインバータ回路22の出力する交流電圧を調整することで、一次側コイルL1から出力される出力電力の大きさを補正している。以下、電力補正回路23,24の各々の動作について説明する。
Therefore, in the present embodiment, the magnitude of the output power output from the primary coil L1 is corrected by adjusting the AC voltage output from the
制御回路25は、図3に示すように、スイッチ素子Q5,Q8に対応する駆動信号G5,G8と、スイッチ素子Q6,Q7に対応する駆動信号G6,G7として、互いに逆位相(位相差が180度)の信号を発生する。このため、第1電力補正回路23では、スイッチ素子Q5,Q8のペアと、スイッチ素子Q6,Q7のペアとが交互にオンするように制御される。なお、スイッチ素子Q5〜Q8が全てオンするのを防止するために、スイッチ素子Q5,Q8のペアのオン期間と、スイッチ素子Q6,Q7のペアのオン期間との間には、デッドタイムが設けられている。
As shown in FIG. 3, the
その結果、第1電力補正回路23は、インバータ回路22の第1出力点223と一次側コイルL1との間に、コンデンサC31が電気的に接続される状態と、コンデンサC31が電気的に接続されない状態とを切り替える。そして、第1電力補正回路23は、インバータ回路22の出力する電圧に、さらにコンデンサC31の充電電圧を一次側コイルL1に加減することで、出力電力の大きさを補正する。つまり、第1電力補正回路23は、複数のスイッチ素子Q5〜Q8が制御されることにより、コンデンサC31の充電電圧を一次側コイルL1に加減するように構成されている。言い換えれば、第1電力補正回路23は、インバータ回路22の第1出力点223と一次側コイルL1との間における一次側共振回路の容量成分の大きさを調整することにより、出力電力の大きさを補正するように構成されている。
As a result, in the first
なお、出力電力の大きさを補正する必要がない場合、制御回路25は、スイッチ素子Q5,Q7のペア(またはスイッチ素子Q6,Q8のペア)をオンに制御する。これにより、第1電力補正回路23では、インバータ回路22の第1出力点223と一次側コイルL1との間にコンデンサC31が電気的に接続されない状態となるので、出力電力の大きさが補正されない。
When it is not necessary to correct the magnitude of the output power, the
同様に、制御回路25は、図2に示すように、スイッチ素子Q9,Q12に対応する駆動信号G9,G12と、スイッチ素子Q10,Q11に対応する駆動信号G10,G11として、互いに逆位相(位相差が180度)の信号を発生する。このため、第2電力補正回路24では、スイッチ素子Q9,Q12のペアと、スイッチ素子Q10,Q11のペアとが交互にオンするように制御される。なお、スイッチ素子Q9〜Q12が全てオンするのを防止するために、スイッチ素子Q9,Q12のペアのオン期間と、スイッチ素子Q10,Q11のペアのオン期間との間には、デッドタイムが設けられている。
Similarly, as shown in FIG. 2, the
その結果、第2電力補正回路24は、インバータ回路22の第2出力点224と一次側コイルL1との間に、コンデンサC32が電気的に接続される状態と、コンデンサC32が電気的に接続されない状態とを切り替える。そして、第2電力補正回路24は、インバータ回路22の出力する電圧に、さらにコンデンサC32の充電電圧を一次側コイルL1に加減することで、出力電力の大きさを補正する。つまり、第2電力補正回路24は、複数のスイッチ素子Q9〜Q12が制御されることにより、コンデンサC32の充電電圧を一次側コイルL1に加減するように構成されている。言い換えれば、第2電力補正回路24は、インバータ回路22の第2出力点224と一次側コイルL1との間における一次側共振回路の容量成分の大きさを調整することにより、出力電力の大きさを補正するように構成されている。
As a result, in the second
なお、出力電力の大きさを補正する必要がない場合、制御回路25は、スイッチ素子Q9,Q11のペア(またはスイッチ素子Q10,Q12のペア)をオンに制御する。これにより、第2電力補正回路24では、インバータ回路22の第2出力点224と一次側コイルL1との間にコンデンサC32が電気的に接続されない状態となるので、出力電力の大きさが補正されない。
When it is not necessary to correct the magnitude of the output power, the
本実施形態では、第1電力補正回路23は、駆動信号G1〜G4と駆動信号G5〜G8との位相差を制御回路25が制御することにより、一次側コイルL1に加減するコンデンサC31の充電電圧を調整している。ここで、位相差とは、駆動信号G1,G4に対する駆動信号G6,G7の位相の遅れ、あるいは駆動信号G2,G3に対する駆動信号G5,G8の位相の遅れである。同様に、第2電力補正回路24は、駆動信号G1〜G4と駆動信号G9〜G12との位相差を制御回路25が制御することにより、一次側コイルL1に加減するコンデンサC32の充電電圧を調整している。ここで、位相差とは、駆動信号G1,G4に対する駆動信号G9,G12の位相の遅れ、あるいは駆動信号G2,G3に対する駆動信号G10,G11の位相の遅れである。
In the present embodiment, the first
また、本実施形態では、第2電力補正回路24に与える駆動信号G9,G12は、それぞれ第1電力補正回路23に与える駆動信号G6,G7と同じ位相の信号である。また、第2電力補正回路24に与える駆動信号G10,G11は、それぞれ第1電力補正回路23に与える駆動信号G5,G8と同じ位相の信号である。さらに、本実施形態では、制御回路25は、インバータ回路22に与える駆動信号G1〜G4と、電力補正回路23,24に与える駆動信号G5〜G12との周波数を同一の周波数としている。
In the present embodiment, the drive signals G9 and G12 given to the second
上述のように、本実施形態の非接触給電装置2は、その出力電力が目標となる電力に対して不足する場合に、電力補正回路23,24により、一次側コイルL1に印加する交流電圧の大きさを調整することができる。したがって、本実施形態の非接触給電装置2は、目標となる電力を満たすように出力電力の大きさを補正することが可能である。
As described above, the contactless
以下、本実施形態の非接触給電装置2の比較例として、電力補正回路を1つのみ備えた非接触給電装置200について説明する。比較例の非接触給電装置200は、図4に示すように、第1電力補正回路23のみを備えている点で、本実施形態の非接触給電装置2と相違する。
Hereinafter, as a comparative example of the contactless
比較例の非接触給電装置200は、第1電力補正回路23により、一次側コイルL1に印加する交流電圧の大きさを調整することで、本実施形態の非接触給電装置2と同様に出力電力の大きさを補正することが可能である。しかしながら、比較例の非接触給電装置200では、出力電力の大きさの補正に伴ってコモンモードノイズが生じ得る。以下、この点について説明する。なお、以下の説明において、図1、図4〜図6Bに示す電圧V1〜V4、およびコモンモード電圧VC1は、いずれも大地(グランド)GND(図1参照)を基準電位点とする対地間電圧を表している。また、以下で説明する図5A、図5Bは、比較例の非接触給電装置200のシミュレーションを行った結果を表している。このシミュレーションは、第1電力補正回路23が動作しており、第1電力補正回路23により比較例の非接触給電装置200の出力電力の大きさが補正されているという条件の下、行われた。
The non-contact
既に述べたように、インバータ回路22は、正極性の電圧と負極性の電圧とを交互に出力しており、その出力する電圧の振幅は同じである。したがって、図5Aに示すように、インバータ回路22の第1出力点223での電圧V1と、第2出力点224での電圧V2とは、振幅が殆ど同じである。
As already described, the
一方、第1電力補正回路23の出力点232での電圧V3と、インバータ回路22の第2出力点224での電圧V2とは、振幅が互いに異なる。図5Aに示すように、電圧V3は、電圧V1にコンデンサC31の充電電圧を加減した電圧となるためである。このため、図5Bに示すように、コモンモード電圧VC1が変動する。ここで、コモンモード電圧VC1は、一対の電線51,52間の電圧を、浮遊容量CP1,CP2で分圧した電圧である。浮遊容量CP1,CP2は、それぞれ一対の電線51,52と大地GNDとの間に存在する。
On the other hand, the voltage V3 at the
コモンモード電圧VC1が変動すると、一対の電線51,52と大地との間の浮遊容量CP1,CP2を介して漏洩電流が流れる可能性がある。また、漏洩電流が伝導ノイズとして外部に流出してしまう可能性がある。
When the common mode voltage VC1 varies, a leakage current may flow through the stray capacitances CP1 and CP2 between the pair of
伝導ノイズへの対策としては、伝導ノイズを低減すべく、一次側コンデンサC11,C12や一次側コイルL1の他に、さらにコンデンサやコイルを追加することが考えられる。しかしながら、この場合、一次側共振回路の共振周波数の調整が難しくなるという問題がある。また、漏洩電流への対策としては、浮遊容量CP1,CP2を低減すべく、一対の電線51,52として電磁シールドを施したケーブルを採用することが考えられる。しかしながら、この場合、専用のケーブルを用意する必要があるため、コストが増大するという問題がある。
As a countermeasure against the conduction noise, it is conceivable to add a capacitor or a coil in addition to the primary side capacitors C11 and C12 and the primary side coil L1 in order to reduce the conduction noise. However, in this case, there is a problem that it is difficult to adjust the resonance frequency of the primary side resonance circuit. As a countermeasure against the leakage current, it is conceivable to employ a cable with electromagnetic shielding as the pair of
そこで、本実施形態の非接触給電装置2では、比較例の非接触給電装置200とは異なり、一対の電力補正回路23,24を備えている。そして、一対の電力補正回路23,24のうちの第1電力補正回路23は、一対の電線51,52のうちの第1電線51に電気的に接続されている。さらに、一対の電力補正回路23,24のうちの第2電力補正回路24は、一対の電線51,52のうちの第2電線52に電気的に接続されている。
Therefore, the contactless
本実施形態の非接触給電装置2のシミュレーションを行った結果を図6A、図6Bに示す。このシミュレーションは、電力補正回路23、24がいずれも動作しており、電力補正回路23,24により非接触給電装置2の出力電力の大きさが補正されているという条件の下、行われた。本実施形態の非接触給電装置2では、図6Aに示すように、第2電力補正回路24の出力点242での電圧V4は、電圧V2にコンデンサC32の充電電圧を加減した電圧となる。そして、電圧V3と電圧V4とは、図6Aに示すように、振幅が殆ど同じになる。そして、コモンモード電圧VC1は、一対のケーブル51,52間の電圧(つまり、電圧V3と電圧V4との差電圧)を、浮遊容量CP1,CP2で分圧した電圧であるため、殆ど変動しなくなる。
The result of having performed the simulation of the non-contact
上述のように、本実施形態の非接触給電装置2は、一対の電力補正回路23,24を備えているので、コモンモード電圧VC1の変動を抑制することができる。このため、本実施形態の非接触給電装置2では、一対のケーブル51,52を伝わる伝導ノイズを低減することができる。また、本実施形態の非接触給電装置2では、浮遊容量CP1,CP2を介して流れる漏洩電流も低減することができる。したがって、本実施形態の非接触給電装置2では、コンデンサやコイルを追加する必要がないため、一次側共振回路の共振周波数の調整が容易である。また、本実施形態の非接触給電装置2では、専用のケーブルを用意する必要がなく、比較的安価な汎用ケーブルを一対の電線51,52として採用することができるので、コストの増大を抑制することができる。
As described above, the contactless
また、本実施形態の非接触給電装置2では、一対の電力補正回路23,24は、それぞれコンデンサC31,C32および複数のスイッチ素子Q5〜Q8,Q9〜Q12を有している。また、本実施形態の非接触給電装置2は、一対の電力補正回路23,24の各々の複数のスイッチ素子Q5〜Q8,Q9〜Q12を制御する制御回路25をさらに備えている。そして、一対の電力補正回路23,24は、それぞれ制御回路25により複数のスイッチ素子Q5〜Q8,Q9〜Q12が制御されることで、コンデンサC31,C32の充電電圧を一次側コイルL1に加減するように構成されている。
In the contactless
この構成では、スイッチ素子Q5〜Q12に与える駆動信号G5〜G12の周波数や位相を制御することで、一次側コイルL1からの出力電力の大きさを容易に補正することができる。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。 In this configuration, the magnitude of the output power from the primary coil L1 can be easily corrected by controlling the frequency and phase of the drive signals G5 to G12 applied to the switch elements Q5 to Q12. Note that whether or not to adopt the configuration is arbitrary.
さらに、本実施形態の非接触給電装置2では、一対の電力補正回路23,24は、互いに同じ構成である。そして、制御回路25は、一対の電力補正回路23,24の互いに対応する複数のスイッチ素子Q5〜Q8,Q9〜Q12を同じタイミングで制御するように構成されている。この構成では、第1電力補正回路23の出力点232での電圧V3の振幅と、第2電力補正回路24の出力点242での電圧V4の振幅を殆ど一致させることができる。また、この構成では、電圧V3が正極性のときに電圧V4が負極性となるように、電圧V3,V4の位相を殆ど揃えることができる。言い換えれば、この構成では、電圧V3と電圧V4とを殆ど互いに逆位相とすることができる。したがって、この構成では、コモンモード電圧VC1の変動をより抑制することができる。さらに、この構成では、一対の電力補正回路23,24が同じ構成であるため、制御回路25による制御がし易い。
Furthermore, in the non-contact
なお、当該構成を採用するか否かは任意である。もちろん、当該構成を採用せずとも、非接触給電装置2は、一対の電力補正回路23,24を備えるだけでも、コモンモード電圧VC1の変動を抑制する効果がある。
Note that whether or not to adopt the configuration is arbitrary. Of course, even if this configuration is not employed, the non-contact
また、本実施形態の非接触給電装置2は、図1に示すように、交流電圧を出力する給電ユニット6と、一次側コイルL1を有するコイルユニット7と、一対の電線51,52とを備えている。一対の電線51,52は、給電ユニット6とコイルユニット7とを電気的に接続している。そして、一対の電力補正回路23,24は、給電ユニット6に含まれている。
Moreover, the non-contact
この構成では、一対の電線51,52を長くしても、給電ユニット6の一対の電力補正回路23,24によりコモンモード電圧VC1の変動を抑制できるので、給電ユニット6とコイルユニット7とを互いに離れた位置に配置することができる。したがって、この構成では、コイルユニット7の配置の自由度を高めることができる。なお、当該構成を採用するか否かは任意である。
In this configuration, even if the pair of
ところで、第1電力補正回路23は、本実施形態のように4つのスイッチ素子Q5〜Q8を用いた構成に限らず、たとえば図7に示すように、2つのスイッチ素子Q13,Q14を用いて構成されていてもよい。図7に示す第1電力補正回路23において、スイッチ素子Q13,Q14は、ゲートを2つ有するダブルゲート構造の半導体スイッチ素子である。また、スイッチ素子Q13は、コンデンサC31と直列に電気的に接続されている。スイッチ素子Q14は、スイッチ素子Q13およびコンデンサC31の直列回路に対して、並列に電気的に接続されている。スイッチ素子Q13の2つのゲートには、それぞれ駆動信号G7,G8が入力される。また、スイッチ素子Q14の2つのゲートには、それぞれ駆動信号G5,G6が入力される。
By the way, the first
同様に、第2電力補正回路24は、たとえば図7に示すように、ダブルゲート構造の半導体スイッチ素子である2つのスイッチ素子Q15,Q16を用いて構成されていてもよい。図7に示すように、スイッチ素子Q15は、コンデンサC32と直列に電気的に接続されている。スイッチ素子Q16は、スイッチ素子Q15およびコンデンサC32の直列回路に対して、並列に電気的に接続されている。スイッチ素子Q15の2つのゲートには、それぞれ駆動信号G11,G12が入力される。また、スイッチ素子Q16の2つのゲートには、それぞれ駆動信号G9,G10が入力される。
Similarly, as shown in FIG. 7, for example, the second
図7に示す第1電力補正回路23は、駆動信号G5〜G8によって2つのスイッチ素子Q13,Q14が制御され、図1、図2に示す第1電力補正回路23と等価に機能する。同様に、図7に示す第2電力補正回路24は、駆動信号G9〜G12によって2つのスイッチ素子Q15,Q16が制御され、図1、図2に示す第2電力補正回路24と等価に機能する。
The first
また、非接触給電装置2から非接触で出力電力が供給される(つまり給電される)負荷は、電動車両の蓄電池4に限らず、たとえば携帯電話機やスマートフォンなどの蓄電池を備えた電気機器、あるいは蓄電池を備えない照明器具などの電気機器であってもよい。
In addition, the load to which output power is supplied (that is, supplied with power) in a non-contact manner from the non-contact
また、非接触給電装置2から非接触受電装置3への出力電力の伝送方式は、上述した磁界共鳴方式に限らず、たとえば電磁誘導方式、マイクロ波伝送方式などであってもよい。
Further, the transmission method of the output power from the non-contact
また、インバータ回路22のスイッチ素子Q1〜Q4や、電力補正回路23,24のスイッチ素子Q5〜Q12は、それぞれバイポーラトランジスタやIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等の他の半導体スイッチング素子で構成されていてもよい。
The switching elements Q1 to Q4 of the
また、インバータ回路22のダイオードD1〜D4は、それぞれスイッチ素子Q1〜Q4の寄生ダイオードに限らず、スイッチ素子Q1〜Q4に外付けされていてもよい。同様に、電力補正回路23,24のダイオードD5〜D12は、それぞれスイッチ素子Q5〜Q12の寄生ダイオードに限らず、スイッチ素子Q5〜Q12に外付けされていてもよい。
The diodes D1 to D4 of the
また、計測部26は、制御回路25と別に設けられる構成に限らず、制御回路25と一体に設けられていてもよい。さらに、計測部26は一次側コイルL1に流れる電流の大きさを計測できればよいので、電流センサ27は、一次側コイルL1と一次側コンデンサC12との間に限らず、一次側コイルL1に流れる電流の経路上にあればよい。
The
また、一次側コンデンサC11,C12は、図1に示すように、一次側コイルL1に直接に電気的に接続される構成に限られない。たとえば、一次側コンデンサC11は、インバータ回路22の第1出力点223と、第1電力補正回路23の入力点231との間に設けられてもよい。同様に、一次側コンデンサC12は、インバータ回路22の第2出力点224と、第2電力補正回路24の入力点241との間に設けられてもよい。
Further, as shown in FIG. 1, the primary side capacitors C11 and C12 are not limited to the configuration in which the primary side capacitors C11 and C12 are directly electrically connected to the primary side coil L1. For example, the primary side capacitor C <b> 11 may be provided between the
ところで、本実施形態における一次側コイルL1および二次側コイルL2は、コアに対して導線が螺旋状に巻き付けられたソレノイド型のコイルであってもよいが、平面上において導線が渦巻き状に巻かれたスパイラル型のコイルであることが好ましい。スパイラル型のコイルは、ソレノイド型のコイルに比べて、不要輻射ノイズが生じにくいという利点がある。また、スパイラル型のコイルが用いられることで、不要輻射ノイズが低減される結果、インバータ回路22において使用可能な動作周波数の範囲が拡大されるという利点もある。以下、この点について詳細に説明する。
By the way, although the primary side coil L1 and the secondary side coil L2 in this embodiment may be a solenoid type coil in which the conducting wire is wound spirally around the core, the conducting wire is wound spirally on a plane. Preferably, it is a spiral coil. Spiral type coils have the advantage that unnecessary radiation noise is less likely to occur than solenoid type coils. Further, the use of the spiral type coil has the advantage that the range of operating frequencies that can be used in the
非接触給電システム1における共振特性は、上述したように一次側コイルL1と二次側コイルL2との結合係数に応じて変化し、ある条件下では、図8に示すように出力に2つの極大値が生じる、いわゆる双峰特性を示す。この共振特性(双峰特性)では、図8に示すように、第1周波数fr1と第3周波数fr3とのそれぞれで出力が極大となる2つの“山”が生じる。これら2つの“山”の間には、第2周波数fr2で出力が極小となる“谷”が生じる。ここで、第1周波数fr1と第2周波数fr2と第3周波数fr3とは、fr1<fr2<fr3の関係にある。以下では、第2周波数fr2を基準に、第2周波数fr2よりも低い周波数領域を「低周波領域」といい、第2周波数fr2よりも高い周波数領域を「高周波領域」という。
The resonance characteristics in the non-contact
このような共振特性にあっては、低周波領域の“山”(第1周波数fr1で極大となる山)と、高周波領域の“山”(第3周波数fr3で極大となる山)とのそれぞれに、インバータ回路22が遅相モードで動作する領域(以下、「遅相領域」という)が生じる。このため、インバータ回路22は、その動作周波数f1が2つの“山”のいずれにある場合でも、遅相モードで動作可能である。
In such a resonance characteristic, each of a “mountain” in the low-frequency region (a mountain that becomes maximum at the first frequency fr1) and a “mountain” in the high-frequency region (a mountain that becomes maximum at the third frequency fr3). In addition, a region where the
ここで、遅相モードとは、インバータ回路22の出力電流(一次側コイルL1を流れる電流)の位相が、インバータ回路22の出力電圧の位相よりも遅れた状態で、インバータ回路22が動作するモードである。遅相モードでは、インバータ回路22のスイッチング動作がソフトスイッチングになる。このため、遅相モードでは、スイッチ素子Q1〜Q4のスイッチング損失を低減でき、また、スイッチ素子にストレスが加わり難い。なお、図8に示す進相モードとは、インバータ回路22の出力電流(一次側コイルL1を流れる電流)の位相が、インバータ回路22の出力電圧の位相よりも進んだ状態で、インバータ回路22が動作するモードである。
Here, the slow phase mode is a mode in which the
インバータ回路22の動作周波数f1が低周波領域の“山”にある場合と、高周波領域の“山”にある場合とを比較すると、低周波領域の“山”にある場合の方が、不要輻射ノイズは小さくなる。つまり、高周波領域の“山”では、一次側コイルL1を流れる電流と、二次側コイルL2を流れる電流とは同位相になる。これに対して、低周波領域の“山”では、一次側コイルL1を流れる電流と、二次側コイルL2を流れる電流とが逆位相になる。このため、低周波領域の“山”では、一次側コイルL1で生じる不要輻射ノイズと、二次側コイルL2で生じる不要輻射ノイズとが、互いに相殺されることになり、非接触給電システム1全体でみれば不要輻射ノイズが低減される。
Comparing the case where the operating frequency f1 of the
したがって、ソレノイド型のコイルが採用される場合でも、インバータ回路22の動作周波数f1が低周波領域の“山”の遅相領域(fr1〜fr2)にあれば、インバータ回路22が遅相モードで動作し、かつ不要輻射ノイズも低減されることになる。しかし、低周波領域の“山”の遅相領域は、一次側コイルL1と二次側コイルL2との結合係数に応じて変化するため、このような不確定な遅相領域にインバータ回路22の動作周波数f1を収める制御が必要になる。
Therefore, even when a solenoid type coil is employed, if the operating frequency f1 of the
これに対して、スパイラル型のコイルであれば、たとえインバータ回路22の動作周波数f1が高周波領域の“山”の遅相領域(fr3より高周波側)にあっても、ソレノイド型のコイルに比べれば不要輻射ノイズは大幅に低減される。つまり、スパイラル型のコイルが用いられることで、インバータ回路22の動作周波数f1は低周波領域の“山”の遅相領域に制限されず、インバータ回路22において使用可能な動作周波数f1の範囲が拡大されることになる。なお、高周波領域の“山”の遅相領域も不確定な領域ではあるが、インバータ回路22の動作周波数f1を十分に高い周波数から低周波側にスイープさせれば、動作周波数f1は高周波領域の“山”の遅相領域を通るので、複雑な制御は不要である。
On the other hand, in the case of the spiral type coil, even if the operating frequency f1 of the
以上述べた実施形態から明らかなように、本発明の第1の態様に係る非接触給電装置(2)は、一次側コイル(L1)と、一対の電力補正回路(23,24)とを備える。一次側コイル(L1)は、一対の電線(51,52)間に電気的に接続され、一対の電線(51,52)を介して交流電圧が印加されることにより二次側コイル(L2)に非接触で出力電力を供給するように構成される。一対の電力補正回路(23,24)は、それぞれ交流電圧の大きさを調整することで出力電力の大きさを補正するように構成される。一対の電力補正回路(23,24)のうちの第1電力補正回路(23)は、一対の電線(51,52)のうちの第1電線(51)に電気的に接続される。一対の電力補正回路(23,24)のうちの第2電力補正回路(24)は、一対の電線(51,52)のうちの第2電線(52)に電気的に接続される。 As is clear from the embodiment described above, the non-contact power feeding device (2) according to the first aspect of the present invention includes a primary coil (L1) and a pair of power correction circuits (23, 24). . The primary coil (L1) is electrically connected between the pair of electric wires (51, 52), and an AC voltage is applied via the pair of electric wires (51, 52), whereby the secondary coil (L2). Is configured to supply output power in a non-contact manner. The pair of power correction circuits (23, 24) is configured to correct the magnitude of the output power by adjusting the magnitude of the AC voltage. The first power correction circuit (23) of the pair of power correction circuits (23, 24) is electrically connected to the first electric wire (51) of the pair of electric wires (51, 52). The second power correction circuit (24) of the pair of power correction circuits (23, 24) is electrically connected to the second electric wire (52) of the pair of electric wires (51, 52).
また、本発明の第2の態様に係る非接触給電装置(2)では、第1の態様において、一対の電力補正回路(23,24)は、それぞれコンデンサ(C31,C32)および複数のスイッチ素子(Q5〜Q8,Q9〜Q12)を有する。また、非接触給電装置(2)は、一対の電力補正回路(23,24)の各々の複数のスイッチ素子(Q5〜Q8,Q9〜Q12)を制御する制御回路(25)をさらに備える。一対の電力補正回路(23,24)は、それぞれ制御回路(25)により複数のスイッチ素子(Q5〜Q8,Q9〜Q12)が制御されることで、コンデンサ(C31,C32)の充電電圧を一次側コイル(L1)に加減するように構成される。 In the non-contact power feeding device (2) according to the second aspect of the present invention, in the first aspect, the pair of power correction circuits (23, 24) includes a capacitor (C31, C32) and a plurality of switch elements, respectively. (Q5 to Q8, Q9 to Q12). The non-contact power feeding device (2) further includes a control circuit (25) for controlling the plurality of switch elements (Q5 to Q8, Q9 to Q12) of each of the pair of power correction circuits (23, 24). The pair of power correction circuits (23, 24) are controlled by the control circuit (25), respectively, so that the plurality of switch elements (Q5 to Q8, Q9 to Q12) are controlled so that the charging voltage of the capacitors (C31, C32) is primary. It is configured to adjust to the side coil (L1).
また、本発明の第3の態様に係る非接触給電装置(2)では、第2の態様において、一対の電力補正回路(23,24)は、互いに同じ構成である。制御回路(25)は、一対の電力補正回路(23,24)の互いに対応する複数のスイッチ素子(Q5〜Q8,Q9〜Q12)を同じタイミングで制御するように構成される。 Moreover, in the non-contact electric power feeder (2) which concerns on the 3rd aspect of this invention, a pair of electric power correction circuit (23, 24) is the mutually same structure in a 2nd aspect. The control circuit (25) is configured to control a plurality of switch elements (Q5 to Q8, Q9 to Q12) corresponding to each other of the pair of power correction circuits (23, 24) at the same timing.
また、本発明の第4の態様に係る非接触給電装置(2)は、第2または第3の態様において、一次側コイル(L1)に流れる電流の大きさを計測値として計測し、計測値を含む信号を制御回路(25)に出力する計測部(26)をさらに備える。制御回路(25)は、計測部(26)で計測された計測値を用いて、一次側コイル(L1)から出力される出力電力の大きさを監視するように構成される。 Moreover, the non-contact electric power feeder (2) which concerns on the 4th aspect of this invention measures the magnitude | size of the electric current which flows into a primary side coil (L1) in a 2nd or 3rd aspect as a measured value, and is measured value Is further provided with a measuring unit (26) for outputting a signal including the signal to the control circuit (25). The control circuit (25) is configured to monitor the magnitude of the output power output from the primary coil (L1) using the measurement value measured by the measurement unit (26).
また、本発明の第5の態様に係る非接触給電装置(2)は、第1〜第4のいずれかの態様において、交流電圧を出力する給電ユニット(6)と、一次側コイル(L1)を有するコイルユニット(7)と、一対の電線(51,52)とを備える。一対の電線(51,52)は、給電ユニット(6)とコイルユニット(7)とを電気的に接続する。一対の電力補正回路(23,24)は、給電ユニット(6)に含まれる。 Moreover, the non-contact electric power feeder (2) which concerns on the 5th aspect of this invention is the electric power feeding unit (6) which outputs an alternating voltage in any one of the 1st-4th aspect, and a primary side coil (L1). A coil unit (7) having a pair of electric wires (51, 52). The pair of electric wires (51, 52) electrically connect the power supply unit (6) and the coil unit (7). The pair of power correction circuits (23, 24) is included in the power supply unit (6).
また、本発明の第6の態様に係る非接触給電システム(1)は、第1〜第5のいずれかの態様の非接触給電装置(2)と、二次側コイル(L2)を有する非接触受電装置(3)とを備える。非接触受電装置(3)は、非接触給電装置(2)から非接触で出力電力が供給されるように構成される。 Moreover, the non-contact electric power feeding system (1) which concerns on the 6th aspect of this invention has the non-contact electric power feeder (2) of any one of the 1st-5th aspect, and the non-contact side coil (L2). And a contact power receiving device (3). The non-contact power receiving device (3) is configured such that output power is supplied in a non-contact manner from the non-contact power feeding device (2).
非接触給電装置(2)および非接触給電システム(1)は、伝導ノイズを低減することができる。 The contactless power supply device (2) and the contactless power supply system (1) can reduce conduction noise.
1 非接触給電システム
2 非接触給電装置
23 第1電力補正回路
24 第2電力補正回路
25 制御回路
26 計測部
3 非接触受電装置
51 第1電線
52 第2電線
6 給電ユニット
7 コイルユニット
C31,C32 コンデンサ
L1 一次側コイル
L2 二次側コイル
Q5〜Q12 スイッチ素子DESCRIPTION OF
Claims (6)
それぞれ前記出力電力の供給中において前記交流電圧の大きさを調整することで前記出力電力の大きさを補正する一対の電力補正回路とを備え、
前記一対の電力補正回路のうちの第1電力補正回路は、前記一対の電線のうちの第1電線に電気的に接続され、
前記一対の電力補正回路のうちの第2電力補正回路は、前記一対の電線のうちの第2電線に電気的に接続され、
前記一対の電力補正回路は、それぞれコンデンサおよび第1〜第4のスイッチ素子を有し、
前記一対の電力補正回路の各々において、
前記第1のスイッチ素子および前記第3のスイッチ素子の直列回路と、前記第2のスイッチ素子および前記第4のスイッチ素子の直列回路とは、並列に電気的に接続されており、
前記第1のスイッチ素子および前記第3のスイッチ素子の接続点と、前記第2のスイッチ素子および前記第4のスイッチ素子の接続点との間には、前記コンデンサが電気的に接続されていることを特徴とする非接触給電装置。 A primary coil that is electrically connected between a pair of wires and supplies output power in a non-contact manner to the secondary coil by applying an AC voltage via the pair of wires;
A pair of power correction circuits for correcting the magnitude of the output power by adjusting the magnitude of the AC voltage during the supply of the output power,
The first power correction circuit of the pair of power correction circuits is electrically connected to the first electric wire of the pair of electric wires,
The second power correction circuit of the pair of power correction circuits is electrically connected to the second electric wire of the pair of electric wires ,
Each of the pair of power correction circuits includes a capacitor and first to fourth switch elements,
In each of the pair of power correction circuits,
The series circuit of the first switch element and the third switch element and the series circuit of the second switch element and the fourth switch element are electrically connected in parallel.
A connection point of the first switch element and the third switching element, wherein the second switch element and between a connection point of said fourth switching element, the capacitor that is electrically connected The non-contact electric power feeder characterized by the above-mentioned.
前記一対の電力補正回路は、それぞれ前記制御回路により前記複数のスイッチ素子が制御されることで、前記コンデンサの充電電圧を前記一次側コイルに加減するように構成されることを特徴とする請求項1記載の非接触給電装置。 A control circuit for controlling a plurality of switch elements including the first to fourth switch elements of each of the pair of power correction circuits;
The pair of power correction circuits are configured to adjust a charging voltage of the capacitor to or from the primary coil by controlling the plurality of switch elements by the control circuit, respectively. The non-contact power feeding device according to 1.
前記制御回路は、前記一対の電力補正回路の互いに対応する前記複数のスイッチ素子を同じタイミングで制御するように構成されることを特徴とする請求項2記載の非接触給電装置。 The pair of power correction circuits have the same configuration.
The non-contact power feeding apparatus according to claim 2, wherein the control circuit is configured to control the plurality of switch elements corresponding to each other of the pair of power correction circuits at the same timing.
前記制御回路は、前記計測部で計測された前記計測値を用いて、前記一次側コイルから出力される前記出力電力の大きさを監視するように構成されることを特徴とする請求項2または3に記載の非接触給電装置。 A measurement unit that measures the magnitude of the current flowing through the primary coil as a measurement value and outputs a signal including the measurement value to the control circuit;
The said control circuit is comprised so that the magnitude | size of the said output electric power output from the said primary side coil may be monitored using the said measured value measured by the said measurement part. The non-contact power feeding device according to 3.
前記一対の電力補正回路は、前記給電ユニットに含まれることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の非接触給電装置。 A power supply unit that outputs the AC voltage; a coil unit that includes the primary coil; and the pair of electric wires that electrically connect the power supply unit and the coil unit;
The non-contact power feeding device according to claim 1, wherein the pair of power correction circuits are included in the power feeding unit.
前記非接触受電装置は、前記非接触給電装置から非接触で前記出力電力が供給されるように構成されることを特徴とする非接触給電システム。 A contactless power supply device according to any one of claims 1 to 5, and a contactless power receiving device having the secondary coil,
The non-contact power receiving apparatus is configured to supply the output power in a non-contact manner from the non-contact power feeding apparatus.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015200505 | 2015-10-08 | ||
JP2015200505 | 2015-10-08 | ||
PCT/JP2016/004408 WO2017061091A1 (en) | 2015-10-08 | 2016-09-30 | Non-contact power supply device and non-contact power supply system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017061091A1 JPWO2017061091A1 (en) | 2018-06-28 |
JP6569987B2 true JP6569987B2 (en) | 2019-09-04 |
Family
ID=58487437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017544178A Active JP6569987B2 (en) | 2015-10-08 | 2016-09-30 | Non-contact power supply device and non-contact power supply system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6569987B2 (en) |
WO (1) | WO2017061091A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7361268B2 (en) * | 2019-03-25 | 2023-10-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | switching power supply |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5445481B2 (en) * | 2011-02-01 | 2014-03-19 | 村田機械株式会社 | Non-contact power feeding device |
KR20140037895A (en) * | 2011-06-02 | 2014-03-27 | 가부시키가이샤 어드밴티스트 | Wireless power-receiving device, wireless power-supply device and wireless power-supply system, and automatic-tuning auxiliary circuit |
JP5826864B2 (en) * | 2012-01-26 | 2015-12-02 | パイオニア株式会社 | Power transmission device and power transmission method |
US10383990B2 (en) * | 2012-07-27 | 2019-08-20 | Tc1 Llc | Variable capacitor for resonant power transfer systems |
JP6396924B2 (en) * | 2013-01-11 | 2018-09-26 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Wireless inductive power transmission |
-
2016
- 2016-09-30 JP JP2017544178A patent/JP6569987B2/en active Active
- 2016-09-30 WO PCT/JP2016/004408 patent/WO2017061091A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017061091A1 (en) | 2017-04-13 |
JPWO2017061091A1 (en) | 2018-06-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10336201B2 (en) | Contactless power transmission system | |
JP6395096B2 (en) | Non-contact power supply apparatus, program, control method for non-contact power supply apparatus, and non-contact power transmission system | |
JP6440080B2 (en) | Non-contact power supply apparatus, program, control method for non-contact power supply apparatus, and non-contact power transmission system | |
WO2014045874A1 (en) | Power receiving device and contactless power transmission device | |
JP6454943B2 (en) | Non-contact power supply device and non-contact power supply system using the same | |
WO2015170460A1 (en) | Wireless power supply device and wireless power supply system using same | |
JP6569987B2 (en) | Non-contact power supply device and non-contact power supply system | |
WO2016017143A1 (en) | Contactless power-feeding device and contactless power-feeding system using same | |
JP6501193B2 (en) | Non-contact power feeding device and non-contact power feeding system | |
JP6425183B2 (en) | Non-contact power feeding device and non-contact power feeding system | |
US20160261195A1 (en) | Electric power conversion device | |
JP6369792B2 (en) | Non-contact power supply device and non-contact power supply system | |
JP6675094B2 (en) | Non-contact power supply device, program, non-contact power supply device control method, and non-contact power transmission system | |
JP6675093B2 (en) | Non-contact power supply device, program, non-contact power supply device control method, and non-contact power transmission system | |
JP6685015B2 (en) | NON-CONTACT POWER FEEDER, NON-CONTACT POWER TRANSMISSION SYSTEM, PROGRAM, AND METHOD FOR CONTROLLING NON-CONTACT POWER FEED DEVICE | |
JP6678325B2 (en) | Non-contact power supply device, non-contact power transmission system, program, and non-contact power supply device control method | |
WO2015182097A1 (en) | Contactless power-supplying device and contactless power-supplying system in which same is used | |
JP6685016B2 (en) | Non-contact power feeding device, program, control method of non-contact power feeding device, and non-contact power transmission system | |
US9991749B2 (en) | Coil unit, wireless power feeding device, wireless power receiving device, and wireless power transmission device | |
US9935500B2 (en) | Coil unit, wireless power feeding device, wireless power receiving device, and wireless power transmission device | |
JP2017212854A (en) | Non-contact power supply system and non-contact power transmission system | |
WO2016017142A1 (en) | Contactless power-feeding device and contactless power-feeding system using same | |
WO2016147663A1 (en) | Wireless power supply device and wireless power supply system | |
JP2016164975A (en) | Coil unit, wireless power supply device, wireless power reception device and wireless power transmission device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180305 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180925 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181126 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20190226 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190527 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20190605 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190702 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190726 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6569987 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |