JP2014030329A - Noncontact power transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非接触電力伝送装置に関する。 The present invention relates to a contactless power transmission device.
従来から、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、例えば磁場共鳴を用いたものが知られている。例えば特許文献1の非接触電力伝送装置は、交流電源と、交流電源から交流電力が入力される1次側の共振コイルとを有する1次側機器を備えている。また、非接触電力伝送装置は、2次側機器としての車両に設けられ、1次側の共振コイルと磁場共鳴可能な2次側の共振コイルを備えている。そして、1次側の共振コイルと2次側の共振コイルとが磁場共鳴することにより、1次側機器から車両に交流電力が伝送される。当該交流電力は、車両に設けられた車載バッテリの充電に用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a non-contact power transmission device that does not use a power cord or a power transmission cable, for example, a device using magnetic field resonance is known. For example, the non-contact power transmission device of Patent Document 1 includes a primary side device having an AC power source and a primary side resonance coil to which AC power is input from the AC power source. The non-contact power transmission device is provided in a vehicle as a secondary side device, and includes a secondary side resonance coil capable of magnetic field resonance with a primary side resonance coil. Then, AC power is transmitted from the primary device to the vehicle by magnetic resonance between the primary resonance coil and the secondary resonance coil. The AC power is used for charging an in-vehicle battery provided in the vehicle.
ここで、例えば車載バッテリを用いて車両以外の電気機器を駆動させる等、車両を電源として用いることが要求される場合がある。この要求に応えるためには、1次側機器及び2次側機器間で双方向の電力伝送を行うことが可能な非接触電力伝送装置が考えられる。このような非接触電力伝送装置においては、電力伝送経路が異なることに起因して伝送効率が低下することが懸念される。 Here, there is a case where the vehicle is required to be used as a power source, for example, an electric device other than the vehicle is driven using an in-vehicle battery. In order to meet this requirement, a non-contact power transmission device capable of bidirectional power transmission between the primary side device and the secondary side device is conceivable. In such a non-contact power transmission apparatus, there is a concern that the transmission efficiency may be reduced due to different power transmission paths.
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、1次側機器及び2次側機器間において非接触で双方向の電力伝送を行うことが可能な非接触電力伝送装置において、いずれの方向の電力伝送においても伝送効率の向上を図ることができる非接触電力伝送装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in a non-contact power transmission apparatus capable of performing non-contact bidirectional power transmission between a primary side device and a secondary side device, An object of the present invention is to provide a non-contact power transmission device capable of improving transmission efficiency even in direction power transmission.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、1次側交流電力が入力される1次側コイルを有する1次側機器と、前記1次側コイルから非接触で前記1次側交流電力を受電可能な2次側コイルを有する2次側機器と、を備える非接触電力伝送装置において、前記2次側コイルには2次側交流電力が入力され、前記1次側コイルは、前記2次側コイルから非接触で前記2次側交流電力を受電可能であり、前記1次側交流電力を出力する1次側交流電源及び前記1次側コイルと、前記2次側機器に設けられた前記2次側コイル及び2次側負荷とによって形成された第1電力伝送経路上と、前記2次側交流電力を出力する2次側交流電源及び前記2次側コイルと、前記1次側機器に設けられた前記1次側コイル及び1次側負荷とによって形成された第2電力伝送経路上とに、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a primary device having a primary coil to which primary AC power is input, and the primary without contact from the primary coil. A secondary side device having a secondary side coil capable of receiving side AC power, wherein the secondary side coil is input with secondary side AC power, and the primary side coil is The secondary side AC power can be received from the secondary side coil in a non-contact manner, and the primary side AC power source that outputs the primary side AC power, the primary side coil, and the secondary side device On the first power transmission path formed by the provided secondary coil and the secondary load, the secondary AC power source that outputs the secondary AC power, the secondary coil, and the first coil Formed by the primary coil and the primary load provided in the secondary equipment On the on the second power transmission path is characterized by comprising an impedance converting unit for performing impedance conversion.
かかる発明によれば、第1電力伝送経路上及び第2電力伝送経路上双方にインピーダンス変換部が設けられているため、いずれの電力伝送経路を用いて電力伝送を行う場合であってもインピーダンス変換が行われる。この場合、いずれの電力伝送経路を用いて電力伝送を行う場合においても、伝送効率が高くなるようにインピーダンス変換することにより、いずれの方向の電力伝送においても、伝送効率の向上を図ることができる。 According to this invention, since the impedance conversion unit is provided on both the first power transmission path and the second power transmission path, the impedance conversion is performed regardless of which power transmission path is used for power transmission. Is done. In this case, in any case where power transmission is performed using any power transmission path, the transmission efficiency can be improved in power transmission in any direction by performing impedance conversion so as to increase the transmission efficiency. .
請求項2に記載の発明は、前記インピーダンス変換部は、前記第1電力伝送経路と前記第2電力伝送経路との共通経路上に設けられていることを特徴とする。かかる発明によれば、共通経路上にインピーダンス変換部が設けられているため、各電力伝送経路上にそれぞれインピーダンス変換部を設ける必要がない。このため、構成の簡素化を図ることができる。 The invention according to claim 2 is characterized in that the impedance converter is provided on a common path of the first power transmission path and the second power transmission path. According to this invention, since the impedance converter is provided on the common path, it is not necessary to provide an impedance converter on each power transmission path. For this reason, simplification of a structure can be achieved.
請求項3に記載の発明は、前記1次側交流電力が入力される状態から前記2次側交流電力が入力される状態に切り替わった場合に、前記インピーダンス変換部の定数を変更する変更部を備えていることを特徴とする。かかる発明によれば、1次側交流電力が入力される状態から2次側交流電力が入力される状態への切替に起因して、インピーダンス変換部の最適な定数(高い伝送効率を得ることができる定数等)が変化する場合がある。この点、本発明によれば、上記切替に基づいてインピーダンス変換部の定数を変更することにより、上記切替の前後の双方において、高い伝送効率を実現することができる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a change unit that changes a constant of the impedance conversion unit when the state in which the primary AC power is input is switched to the state in which the secondary AC power is input. It is characterized by having. According to this invention, the optimum constant (high transmission efficiency can be obtained) of the impedance converter due to the switching from the state where the primary AC power is input to the state where the secondary AC power is input. Possible constants) may change. In this regard, according to the present invention, high transmission efficiency can be realized both before and after the switching by changing the constant of the impedance conversion unit based on the switching.
請求項4に記載の発明は、前記1次側コイルは1次側共振器を構成しており、前記2次側コイルは2次側共振器を構成しており、前記1次側負荷の入力インピーダンスと、前記2次側負荷の入力インピーダンスとは同一であり、前記1次側共振器と前記2次側共振器とは同一形状であり、前記インピーダンス変換部として、前記1次側機器に設けられた1次側インピーダンス変換部と、前記2次側機器に設けられた2次側インピーダンス変換部とを備え、前記変更部は、前記1次側インピーダンス変換部及び前記2次側インピーダンス変換部に前記1次側交流電力が入力された状態で前記1次側インピーダンス変換部に設定された定数を前記2次側インピーダンス変換部に設定するとともに、前記1次側インピーダンス変換部及び前記2次側インピーダンス変換部に前記1次側交流電力が入力された状態で前記2次側インピーダンス変換部に設定された定数を前記1次側インピーダンス変換部に設定することを特徴とする。かかる発明によれば、1次側機器及び2次側機器双方にインピーダンス変換部が設けられている。そして、1次側交流電力が入力される状態から2次側交流電力が入力される状態に切り替わった場合に、1次側インピーダンス変換部の定数と、2次側インピーダンス変換部の定数とを入れ替える。詳細には、2次側インピーダンス変換部の定数を、1次側インピーダンス変換部及び2次側インピーダンス変換部に1次側交流電力が入力された状態において1次側インピーダンス変換部に設定された定数に変更し、1次側インピーダンス変換部の定数を、1次側インピーダンス変換部及び2次側インピーダンス変換部に1次側交流電力が入力された状態において2次側インピーダンス変換部に設定された定数に変更する。これにより、1次側交流電力が入力される状態から2次側交流電力が入力される状態への切替が行われた場合であっても、伝送効率の高い状態を維持することができる。また、この場合、2次側交流電力が入力される状態における定数を算出する等の処理が必要ないため、各インピーダンス変換部の定数の変更を容易に行うことができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the primary side coil constitutes a primary side resonator, the secondary side coil constitutes a secondary side resonator, and the primary side load is input. The impedance and the input impedance of the secondary side load are the same, the primary side resonator and the secondary side resonator have the same shape, and are provided in the primary side device as the impedance converter. The primary side impedance conversion unit and the secondary side impedance conversion unit provided in the secondary side device, and the changing unit is connected to the primary side impedance conversion unit and the secondary side impedance conversion unit. A constant set in the primary side impedance converter in the state where the primary side AC power is input is set in the secondary side impedance converter, and the primary side impedance converter and the secondary side are set. Wherein the primary-side AC power to the impedance conversion unit sets the set constants in the secondary side impedance converter in a state that is input to the primary side impedance converter. According to this invention, the impedance conversion part is provided in both the primary side apparatus and the secondary side apparatus. Then, when switching from the state where the primary AC power is input to the state where the secondary AC power is input, the constant of the primary impedance converter and the constant of the secondary impedance converter are switched. . Specifically, the constants of the secondary side impedance conversion unit are set to the primary side impedance conversion unit in a state where the primary side AC power is input to the primary side impedance conversion unit and the secondary side impedance conversion unit. The constant of the primary side impedance conversion unit is changed to the constant set in the secondary side impedance conversion unit in a state where the primary side AC power is input to the primary side impedance conversion unit and the secondary side impedance conversion unit. Change to Thereby, even if it is a case where it switches from the state in which primary side alternating current power is input to the state in which secondary side alternating current power is input, a state with high transmission efficiency can be maintained. Further, in this case, since it is not necessary to perform processing such as calculating a constant in a state where secondary AC power is input, it is possible to easily change the constant of each impedance converter.
なお、「同一形状」とは、1次側共振器及び2次側共振器において少なくともキャパシタンス及びインダクタンスそれぞれが同一であることを意味する。また、1次側負荷に外部負荷が接続されている場合には、1次側負荷の入力インピーダンスには、上記外部負荷のインピーダンスが含まれる。 The “same shape” means that at least the capacitance and the inductance are the same in the primary side resonator and the secondary side resonator. When an external load is connected to the primary load, the input impedance of the primary load includes the impedance of the external load.
この発明によれば、いずれの方向の電力伝送においても伝送効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve transmission efficiency in power transmission in any direction.
以下、本発明に係る非接触電力伝送装置(非接触電力伝送システム)について図面を用いて説明する。
図1に示すように、非接触電力伝送装置10は、地上に設けられた地上側機器11と、車両に搭載された車両側機器21とを備えている。地上側機器11が1次側機器(送電機器)に対応し、車両側機器21が2次側機器(受電機器)に対応する。
Hereinafter, a non-contact power transmission apparatus (non-contact power transmission system) according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the non-contact power transmission apparatus 10 includes a ground side device 11 provided on the ground and a vehicle side device 21 mounted on the vehicle. The ground side device 11 corresponds to the primary side device (power transmission device), and the vehicle side device 21 corresponds to the secondary side device (power receiving device).
非接触電力伝送装置10は、地上側機器11から車両側機器21への電力伝送を行う経路としての第1電力伝送経路EL1と、車両側機器21から地上側機器11への電力伝送を行う経路としての第2電力伝送経路EL2とを備えている。 The non-contact power transmission device 10 includes a first power transmission path EL1 as a path for performing power transmission from the ground side device 11 to the vehicle side device 21, and a path for performing power transmission from the vehicle side device 21 to the ground side device 11. As a second power transmission path EL2.
先ず、第1電力伝送経路EL1に係る構成について説明すると、地上側機器11は、所定の周波数の高周波電力(交流電力)を出力可能な1次側高周波電源12(1次側交流電源)を備えている。1次側高周波電源12は、インフラとしての系統電源から入力される低周波電力を高周波電力に変換するとともに、その変換された高周波電力を出力可能に構成されている。詳細には、1次側高周波電源12は、系統電源の低周波電力を直流電力に整流する整流器と、整流器により整流された直流電力の電圧を異なる大きさの電圧に変換するDC/DCコンバータとを備えている。さらに1次側高周波電源12は、DC/DCコンバータから出力された直流電力を用いて高周波電力を生成するDC/RF変換器とを備えている。 First, the configuration related to the first power transmission path EL1 will be described. The ground-side device 11 includes a primary-side high-frequency power source 12 (primary-side AC power source) that can output high-frequency power (AC power) having a predetermined frequency. ing. The primary side high frequency power source 12 is configured to convert low frequency power input from a system power source as infrastructure into high frequency power and to output the converted high frequency power. Specifically, the primary side high-frequency power source 12 includes a rectifier that rectifies low-frequency power of the system power source into DC power, and a DC / DC converter that converts the voltage of the DC power rectified by the rectifier into voltages of different magnitudes. It has. Further, the primary-side high-frequency power source 12 includes a DC / RF converter that generates high-frequency power using DC power output from the DC / DC converter.
1次側高周波電源12から出力された高周波電力(1次側交流電力)は、非接触で車両側機器21に伝送され、車両側機器21に設けられた2次側負荷22に入力される。具体的には、非接触電力伝送装置10は、地上側機器11及び車両側機器21間の電力伝送を行うものとして、地上側機器11に設けられた1次側共振器13(1次側共鳴器)と、車両側機器21に設けられた2次側共振器23(2次側共鳴器)とを備えている。 The high-frequency power (primary AC power) output from the primary-side high-frequency power source 12 is transmitted to the vehicle-side device 21 in a non-contact manner and input to the secondary-side load 22 provided in the vehicle-side device 21. Specifically, the non-contact power transmission device 10 is configured to transmit power between the ground side device 11 and the vehicle side device 21, and the primary side resonator 13 (primary side resonance) provided in the ground side device 11. And a secondary side resonator 23 (secondary side resonator) provided in the vehicle-side device 21.
1次側共振器13及び2次側共振器23は磁場共鳴可能に構成されている。具体的には、図2に示すように、1次側共振器13は、並列に接続された1次側コイル13a及び1次側コンデンサ13bから構成されている。2次側共振器23は、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から構成されている。両者の共振周波数は同一に設定されている。 The primary side resonator 13 and the secondary side resonator 23 are configured to be capable of magnetic field resonance. Specifically, as shown in FIG. 2, the primary side resonator 13 includes a primary side coil 13a and a primary side capacitor 13b connected in parallel. The secondary side resonator 23 includes a secondary side coil 23a and a secondary side capacitor 23b connected in parallel. Both resonance frequencies are set to be the same.
かかる構成によれば、高周波電力が1次側共振器13に入力された場合、1次側共振器13(1次側コイル13a)と2次側共振器23(2次側コイル23a)とが磁場共鳴する。これにより、2次側共振器23は1次側共振器13のエネルギの一部を受け取る。すなわち、2次側共振器23は、1次側共振器13から高周波電力を受電する。 According to this configuration, when high frequency power is input to the primary side resonator 13, the primary side resonator 13 (primary side coil 13a) and the secondary side resonator 23 (secondary side coil 23a) are connected. Magnetic field resonance. As a result, the secondary resonator 23 receives a part of the energy of the primary resonator 13. That is, the secondary resonator 23 receives high frequency power from the primary resonator 13.
図1に示すように、車両側機器21には、2次側共振器23にて受電された高周波電力を直流電力に整流する2次側整流器24aが設けられている。2次側整流器24aにより整流された直流電力は、車両側機器21に設けられた2次側DC/DCコンバータ24bによって所定の電圧に変換されて、車両側機器21に設けられた車載バッテリ25に入力される。 As shown in FIG. 1, the vehicle-side device 21 is provided with a secondary-side rectifier 24 a that rectifies high-frequency power received by the secondary-side resonator 23 into DC power. The DC power rectified by the secondary rectifier 24 a is converted into a predetermined voltage by the secondary DC / DC converter 24 b provided in the vehicle-side device 21, and is supplied to the in-vehicle battery 25 provided in the vehicle-side device 21. Entered.
ちなみに、2次側DC/DCコンバータ24bと車載バッテリ25との間には、車載バッテリ25の充電状況を検知する検知センサ25aが設けられている。これにより、車載バッテリ25の充電状況を把握可能となっている。なお、2次側整流器24a、2次側DC/DCコンバータ24b、検知センサ25a及び車載バッテリ25が2次側負荷22を構成する。 Incidentally, a detection sensor 25 a for detecting the charging state of the in-vehicle battery 25 is provided between the secondary side DC / DC converter 24 b and the in-vehicle battery 25. Thereby, the charge condition of the vehicle-mounted battery 25 can be grasped. The secondary side rectifier 24a, the secondary side DC / DC converter 24b, the detection sensor 25a, and the in-vehicle battery 25 constitute the secondary side load 22.
また、非接触電力伝送装置10は、インピーダンス変換(インピーダンス調整)を行う複数のインピーダンス変換器31,32を備えている。第1インピーダンス変換器31は地上側機器11に設けられており、第2インピーダンス変換器32は車両側機器21に設けられている。各インピーダンス変換器31,32がインピーダンス変換部に対応する。 The non-contact power transmission apparatus 10 includes a plurality of impedance converters 31 and 32 that perform impedance conversion (impedance adjustment). The first impedance converter 31 is provided in the ground side device 11, and the second impedance converter 32 is provided in the vehicle side device 21. Each impedance converter 31 and 32 corresponds to an impedance converter.
1次側高周波電源12から出力された高周波電力は、第1インピーダンス変換器31、1次側共振器13、2次側共振器23及び第2インピーダンス変換器32を介して、2次側負荷22に入力される。すなわち、第1電力伝送経路EL1は、1次側高周波電源12→第1インピーダンス変換器31→1次側共振器13→2次側共振器23→第2インピーダンス変換器32→2次側負荷22を伝送する経路であると言える。 The high-frequency power output from the primary-side high-frequency power source 12 passes through the first impedance converter 31, the primary-side resonator 13, the secondary-side resonator 23, and the second impedance converter 32, and the secondary-side load 22. Is input. That is, the first power transmission path EL1 includes the primary high-frequency power source 12 → the first impedance converter 31 → the primary resonator 13 → the secondary resonator 23 → the second impedance converter 32 → the secondary load 22. It can be said that this is a route for transmitting the.
ちなみに、第1電力伝送経路EL1が、車載バッテリ25の充電に係る経路であることに着目すれば、当該第1電力伝送経路EL1は充電経路EL1であるとも言える。また、充電経路EL1を用いて電力伝送を行う場合において、1次側共振器13は送電器として機能し、2次側共振器23は受電器として機能する。 Incidentally, if attention is paid to the fact that the first power transmission path EL1 is a path related to the charging of the in-vehicle battery 25, it can be said that the first power transmission path EL1 is the charging path EL1. In the case of performing power transmission using the charging path EL1, the primary side resonator 13 functions as a power transmitter, and the secondary side resonator 23 functions as a power receiver.
次に、第2電力伝送経路EL2に係る構成について説明する。
車両側機器21には、車載バッテリ25に充電されている直流電力を、各共振器13,23にて電力伝送可能な高周波電力に変換する変換器26が設けられている。変換器26は、車載バッテリ25(詳細には検知センサ25a)と第2インピーダンス変換器32との間に設けられているとともに、2次側整流器24a及び2次側DC/DCコンバータ24bと並列に設けられている。
Next, a configuration related to the second power transmission path EL2 will be described.
The vehicle-side device 21 is provided with a converter 26 that converts DC power charged in the vehicle-mounted battery 25 into high-frequency power that can be transmitted by the resonators 13 and 23. The converter 26 is provided between the in-vehicle battery 25 (specifically, the detection sensor 25a) and the second impedance converter 32, and in parallel with the secondary side rectifier 24a and the secondary side DC / DC converter 24b. Is provided.
変換器26は、車載バッテリ25に充電されている直流電力の電圧を、電力伝送に適した大きさに変換するDC/DCコンバータ26aと、そのDC/DCコンバータ26aから出力された直流電力を、電力伝送に適した周波数、詳細には各共振器13,23の共振周波数と同一周波数の高周波電力に変換するDC/RF変換器26bとを備えている。 The converter 26 converts the DC power voltage charged in the in-vehicle battery 25 into a magnitude suitable for power transmission, and the DC power output from the DC / DC converter 26a. A DC / RF converter 26b that converts the power into a high-frequency power having a frequency suitable for power transmission, specifically, the same frequency as the resonant frequency of each of the resonators 13 and 23, is provided.
かかる構成によれば、車載バッテリ25の直流電力は、変換器26にて高周波電力(2次側交流電力)に変換され、第2インピーダンス変換器32を介して2次側共振器23に入力される。すると、2次側共振器23と1次側共振器13とが磁場共鳴することにより、1次側共振器13は、2次側共振器23から高周波電力を受電する。 According to this configuration, the DC power of the in-vehicle battery 25 is converted into high-frequency power (secondary AC power) by the converter 26 and input to the secondary resonator 23 via the second impedance converter 32. The Then, the secondary-side resonator 23 and the primary-side resonator 13 perform magnetic field resonance, so that the primary-side resonator 13 receives high-frequency power from the secondary-side resonator 23.
また、地上側機器11には、1次側共振器13にて受電した高周波電力が第1インピーダンス変換器31を介して入力される1次側負荷14が設けられている。1次側負荷14は、1次側共振器13と外部負荷Xとの間に設けられており、1次側高周波電源12とは並列に設けられている。 In addition, the ground side device 11 is provided with a primary side load 14 to which high frequency power received by the primary side resonator 13 is input via the first impedance converter 31. The primary side load 14 is provided between the primary side resonator 13 and the external load X, and is provided in parallel with the primary side high frequency power supply 12.
1次側負荷14は、上記高周波電力を直流電力に整流する1次側整流器14aと、その直流電力の電圧を所定の大きさの電圧に変換する1次側DC/DCコンバータ14bとから構成されている。そして、1次側DC/DCコンバータ14bにて変換された直流電力は、外部負荷Xに入力される。これにより、車載バッテリ25の直流電力を、車両に係る用途以外に用いることが可能となっている。 The primary side load 14 includes a primary side rectifier 14a that rectifies the high-frequency power into DC power, and a primary side DC / DC converter 14b that converts the voltage of the DC power into a voltage having a predetermined magnitude. ing. The DC power converted by the primary side DC / DC converter 14b is input to the external load X. Thereby, it is possible to use the direct-current power of the vehicle-mounted battery 25 for purposes other than those related to the vehicle.
以上のとおり、車載バッテリ25の直流電力は、変換器26、第2インピーダンス変換器32、2次側共振器23、1次側共振器13及び第1インピーダンス変換器31を介して、1次側負荷14に伝送され、外部負荷Xに伝送される。すなわち、第2電力伝送経路EL2は、車載バッテリ25及び変換器26からなる2次側高周波電源27(2次側交流電源)→第2インピーダンス変換器32→2次側共振器23→1次側共振器13→第1インピーダンス変換器31→1次側負荷14(→外部負荷X)を伝送する経路であると言える。 As described above, the DC power of the in-vehicle battery 25 is supplied to the primary side via the converter 26, the second impedance converter 32, the secondary side resonator 23, the primary side resonator 13, and the first impedance converter 31. It is transmitted to the load 14 and transmitted to the external load X. That is, the second power transmission path EL2 is a secondary side high frequency power source 27 (secondary side AC power source) composed of the in-vehicle battery 25 and the converter 26 → second impedance converter 32 → secondary side resonator 23 → primary side. It can be said that this is a path for transmitting the resonator 13 → the first impedance converter 31 → the primary load 14 (→ the external load X).
ちなみに、第2電力伝送経路EL2が、車載バッテリ25の放電に係る経路であることに着目すれば、当該第2電力伝送経路EL2は放電経路EL2であるとも言える。また、放電経路EL2を用いて電力伝送を行う場合において、2次側共振器23は送電器として機能し、1次側共振器13は受電器として機能する。 Incidentally, if attention is paid to the fact that the second power transmission path EL2 is a path related to the discharge of the in-vehicle battery 25, it can be said that the second power transmission path EL2 is the discharge path EL2. Further, in the case of performing power transmission using the discharge path EL2, the secondary side resonator 23 functions as a power transmitter, and the primary side resonator 13 functions as a power receiver.
非接触電力伝送装置10は、各電力伝送経路EL1,EL2を切り替える一対の切替部として1次側リレー15及び2次側リレー28を備えている。1次側リレー15は、地上側機器11に設けられており、第1インピーダンス変換器31の接続先を、1次側高周波電源12と1次側負荷14のいずれかに切り替える。2次側リレー28は、車両側機器21に設けられており、第2インピーダンス変換器32の接続先を、2次側負荷22と2次側高周波電源27のいずれかに切り替える。 The non-contact power transmission apparatus 10 includes a primary side relay 15 and a secondary side relay 28 as a pair of switching units that switch the power transmission paths EL1 and EL2. The primary-side relay 15 is provided in the ground-side device 11 and switches the connection destination of the first impedance converter 31 to either the primary-side high-frequency power source 12 or the primary-side load 14. The secondary relay 28 is provided in the vehicle-side device 21 and switches the connection destination of the second impedance converter 32 to either the secondary load 22 or the secondary high-frequency power source 27.
かかる構成によれば、1次側リレー15によって第1インピーダンス変換器31が1次側高周波電源12に接続され、2次側リレー28によって第2インピーダンス変換器32が2次側負荷22に接続された場合に、充電経路EL1が形成される。 According to this configuration, the first impedance converter 31 is connected to the primary high-frequency power source 12 by the primary side relay 15, and the second impedance converter 32 is connected to the secondary side load 22 by the secondary side relay 28. The charging path EL1 is formed.
一方、1次側リレー15によって第1インピーダンス変換器31が1次側負荷14に接続され、2次側リレー28によって第2インピーダンス変換器32が2次側高周波電源27に接続された場合に、放電経路EL2が形成される。 On the other hand, when the first impedance converter 31 is connected to the primary load 14 by the primary relay 15 and the second impedance converter 32 is connected to the secondary high-frequency power source 27 by the secondary relay 28, A discharge path EL2 is formed.
地上側機器11には、1次側高周波電源12、第1インピーダンス変換器31及び1次側リレー15の制御を行う電源側コントローラ16が設けられている。また、車両側機器21には、2次側リレー28、第2インピーダンス変換器32及び2次側高周波電源27の制御を行う車両側コントローラ29が設けられている。各コントローラ16,29は無線通信可能に構成されている。各コントローラ16,29は、互いに情報のやり取りを行いながら、各リレー15,28を制御することにより、電力伝送経路EL1,EL2を切り替えることが可能となっている。 The ground side device 11 is provided with a power source side controller 16 for controlling the primary side high frequency power source 12, the first impedance converter 31 and the primary side relay 15. The vehicle-side device 21 is provided with a vehicle-side controller 29 that controls the secondary-side relay 28, the second impedance converter 32, and the secondary-side high-frequency power source 27. Each controller 16 and 29 is configured to be capable of wireless communication. The controllers 16 and 29 can switch the power transmission paths EL1 and EL2 by controlling the relays 15 and 28 while exchanging information with each other.
ここで、各電力伝送経路EL1,EL2のうち、各共振器13,23を含む各リレー15,28間は共通経路EL3となっている。そして、その共通経路EL3上に、各インピーダンス変換器31,32が設けられている。 Here, among the power transmission paths EL1 and EL2, the relays 15 and 28 including the resonators 13 and 23 form a common path EL3. And each impedance converter 31 and 32 is provided on the common path | route EL3.
これら各インピーダンス変換器31,32について図2を用いて説明する。
図2に示すように、第1インピーダンス変換器31は、1次側リレー15と1次側共振器13との間にある。また、第2インピーダンス変換器32は、2次側共振器23と2次側リレー28との間にある。すなわち、1次側共振器13及び2次側共振器23からなるカップラCの両側に第1インピーダンス変換器31及び第2インピーダンス変換器32が設けられている。
Each of these impedance converters 31 and 32 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the first impedance converter 31 is located between the primary side relay 15 and the primary side resonator 13. The second impedance converter 32 is located between the secondary side resonator 23 and the secondary side relay 28. That is, the first impedance converter 31 and the second impedance converter 32 are provided on both sides of the coupler C including the primary side resonator 13 and the secondary side resonator 23.
第1インピーダンス変換器31は、第1インダクタ31a及び第1キャパシタ31bからなる逆L型のLC回路で構成されている。一方、第2インピーダンス変換器32は、第2インダクタ32a及び第2キャパシタ32bからなるL型のLC回路で構成されている。 The first impedance converter 31 is composed of an inverted L-type LC circuit including a first inductor 31a and a first capacitor 31b. On the other hand, the second impedance converter 32 is formed of an L-type LC circuit including a second inductor 32a and a second capacitor 32b.
各インピーダンス変換器31,32の定数(インピーダンス)は可変となっている。具体的には、各キャパシタ31b,32bのキャパシタンスは可変となっている。そして、電源側コントローラ16は、第1キャパシタ31bのキャパシタンスを可変制御することにより、第1インピーダンス変換器31の定数を可変制御する。同様に、車両側コントローラ29は、第2キャパシタ32bのキャパシタンスを可変制御することにより、第2インピーダンス変換器32の定数を可変制御する。なお、各コントローラ16,29が変更部に対応する。また、各インピーダンス変換器31,32の定数は、変換比とも、インダクタンスやキャパシタンスとも言える。 The constant (impedance) of each impedance converter 31, 32 is variable. Specifically, the capacitances of the capacitors 31b and 32b are variable. The power supply side controller 16 variably controls the constant of the first impedance converter 31 by variably controlling the capacitance of the first capacitor 31b. Similarly, the vehicle-side controller 29 variably controls the constant of the second impedance converter 32 by variably controlling the capacitance of the second capacitor 32b. Each controller 16 and 29 corresponds to a changing unit. The constants of the impedance converters 31 and 32 can be said to be the conversion ratio, inductance, and capacitance.
ここで、本発明者らは、充電時及び放電時において、伝送効率に寄与する要因(知見)
を見出した。これらの知見について以下に説明する。なお、説明の便宜上、先ず充電時(充電経路EL1を用いて電力伝送を行う場合)について説明し、その後で放電時(放電経路EL2を用いて電力伝送を行う場合)について説明する。
Here, the present inventors are factors (knowledge) that contribute to transmission efficiency during charging and discharging.
I found. These findings will be described below. For convenience of explanation, the charging time (when power transmission is performed using the charging path EL1) will be described first, and then the discharging time (when power transmission is performed using the discharging path EL2) will be described.
図2に示すように、充電時においては、1次側高周波電源12→第1インピーダンス変換器31→1次側共振器13→2次側共振器23→第2インピーダンス変換器32→2次側負荷22という充電経路EL1で電力伝送が行われる。 As shown in FIG. 2, at the time of charging, the primary side high frequency power supply 12 → the first impedance converter 31 → the primary side resonator 13 → the secondary side resonator 23 → the second impedance converter 32 → the secondary side. Power transmission is performed through the charging path EL1 of the load 22.
かかる状況において、本発明者らは、2次側共振器23(2次側コイル23a)の出力端から2次側負荷22までインピーダンスの実部が、1次側共振器13及び2次側共振器23間の伝送効率に寄与していることを見出した。具体的には、2次側共振器23の出力端から2次側負荷22までのインピーダンスの実部には、他の抵抗値と比較して相対的に高い伝送効率となる特定抵抗値Routが存在することを見出した。換言すれば、2次側共振器23の出力端から2次側負荷22までのインピーダンスの実部には、所定の抵抗値(第1抵抗値)よりも伝送効率が高くなる特定抵抗値Rout(第2抵抗値)が存在することを見出した。 In such a situation, the present inventors have found that the real part of the impedance from the output end of the secondary side resonator 23 (secondary side coil 23a) to the secondary side load 22 is the primary side resonator 13 and the secondary side resonance. It has been found that it contributes to the transmission efficiency between the devices 23. Specifically, in the real part of the impedance from the output end of the secondary side resonator 23 to the secondary side load 22, there is a specific resistance value Rout that has a relatively high transmission efficiency compared to other resistance values. Found it to exist. In other words, the real part of the impedance from the output terminal of the secondary resonator 23 to the secondary load 22 has a specific resistance value Rout () in which transmission efficiency is higher than a predetermined resistance value (first resistance value). The second resistance value) was found to exist.
特定抵抗値Routは、1次側共振器13及び2次側共振器23の構成(各コイル13a,23aのインダクタンスや各コンデンサ13b,23bのキャパシタンス等)、1次側共振器13及び2次側共振器23間の距離等によって決定されるものである。 The specific resistance value Rout is the configuration of the primary side resonator 13 and the secondary side resonator 23 (inductance of each coil 13a, 23a, capacitance of each capacitor 13b, 23b, etc.), primary side resonator 13 and secondary side. This is determined by the distance between the resonators 23.
詳細には、図2に示すように、仮に1次側共振器13の入力端に仮想負荷X1を設けた場合において、当該仮想負荷X1の抵抗値をRa1とし、2次側共振器23(詳細には2次側共振器23の出力端)から仮想負荷X1までの抵抗値をRb1とすると、特定抵抗値Routは√(Ra1×Rb1)である。 Specifically, as shown in FIG. 2, if a virtual load X1 is provided at the input end of the primary side resonator 13, the resistance value of the virtual load X1 is Ra1 and the secondary side resonator 23 (details) Where Rb1 is the resistance value from the output end of the secondary resonator 23) to the virtual load X1, the specific resistance value Rout is √ (Ra1 × Rb1).
第2インピーダンス変換器32は、上記知見に基づいて、2次側共振器23の出力端から2次側負荷22までのインピーダンス(第2インピーダンス変換器32の入力端のインピーダンス)が特定抵抗値Routに近づく(好ましくは一致する)ように2次側負荷22の入力インピーダンスZL1をインピーダンス変換する。つまり、第2インピーダンス変換器32の定数は、2次側負荷22の入力インピーダンスZL1を特定抵抗値Routに変換する値に設定されている。なお、充電時の第2インピーダンス変換器32の定数を受電側定数ZBとする。 Based on the above knowledge, the second impedance converter 32 has an impedance from the output end of the secondary resonator 23 to the secondary load 22 (impedance at the input end of the second impedance converter 32) having a specific resistance value Rout. The input impedance ZL1 of the secondary side load 22 is impedance-transformed so as to approach (preferably match). That is, the constant of the second impedance converter 32 is set to a value that converts the input impedance ZL1 of the secondary load 22 into the specific resistance value Rout. In addition, the constant of the 2nd impedance converter 32 at the time of charge is set to the receiving side constant ZB.
ここで、1次側高周波電源12から出力される高周波電力の電力値は、1次側高周波電源12の出力端から2次側負荷22までのインピーダンス、すなわち第1インピーダンス変換器31の入力端のインピーダンスに依存する。 Here, the power value of the high-frequency power output from the primary-side high-frequency power source 12 is the impedance from the output end of the primary-side high-frequency power source 12 to the secondary load 22, that is, the input end of the first impedance converter 31. Depends on impedance.
そこで、第1インピーダンス変換器31は、1次側高周波電源12から所望の電力値の高周波電力が出力されるべく、2次側共振器23の出力端から2次側負荷22までのインピーダンスが特定抵抗値Routに近づいている状況における1次側共振器13の入力端から2次側負荷22までのインピーダンスZinをインピーダンス変換する。 Therefore, the first impedance converter 31 specifies the impedance from the output end of the secondary side resonator 23 to the secondary side load 22 so that high frequency power of a desired power value is output from the primary side high frequency power supply 12. Impedance conversion is performed on the impedance Zin from the input end of the primary-side resonator 13 to the secondary-side load 22 in a state approaching the resistance value Rout.
例えば、2次側負荷22に含まれる車載バッテリ25に対して入力される直流電力の電力値が充電に適した電力値となるのに要する1次側高周波電源12の出力電力の電力値を、充電に適した電力値の高周波電力とする。そして、1次側高周波電源12から充電に適した電力値の高周波電力が出力されるための1次側高周波電源12の出力端から2次側負荷22までのインピーダンスを、充電に適した入力インピーダンスZtとする。この場合、第1インピーダンス変換器31は、1次側高周波電源12の出力端から2次側負荷22までのインピーダンスが上記充電に適した入力インピーダンスZtとなるように、1次側共振器13の入力端から2次側負荷22までのインピーダンスZinをインピーダンス変換する。つまり、第1インピーダンス変換器31の定数は、1次側共振器13の入力端から2次側負荷22までのインピーダンスZinを、充電に適した入力インピーダンスZtに変換する値に設定されている。なお、充電時の第1インピーダンス変換器31の定数を送電側定数ZAとする。 For example, the power value of the output power of the primary side high-frequency power source 12 required for the power value of DC power input to the in-vehicle battery 25 included in the secondary side load 22 to be a power value suitable for charging, Use high-frequency power with a power level suitable for charging. The impedance from the output end of the primary side high frequency power supply 12 to the secondary side load 22 for outputting high frequency power having a power value suitable for charging from the primary side high frequency power supply 12 is defined as the input impedance suitable for charging. Let Zt. In this case, the first impedance converter 31 is configured so that the impedance from the output terminal of the primary side high frequency power source 12 to the secondary side load 22 becomes the input impedance Zt suitable for the charging. Impedance conversion is performed on the impedance Zin from the input end to the secondary load 22. That is, the constant of the first impedance converter 31 is set to a value that converts the impedance Zin from the input end of the primary resonator 13 to the secondary load 22 into an input impedance Zt suitable for charging. In addition, let the constant of the 1st impedance converter 31 at the time of charge be power transmission side constant ZA.
次に、放電時における各インピーダンス変換器31,32について説明する。
図3に示すように、放電時においては、電力伝送の方向が逆になるとともに、電力伝送経路が異なる。具体的には、放電時においては、2次側高周波電源27→第2インピーダンス変換器32→2次側共振器23→1次側共振器13→第1インピーダンス変換器31→1次側負荷14という放電経路EL2で電力伝送が行われる。この場合、既に説明した通り、各共振器13,23の機能が充電時と逆になる。すなわち、2次側共振器23が送電器として機能し、1次側共振器13が受電器として機能する。このため、2次側共振器23側が入力側となり、1次側共振器13側が出力側となる。よって、各インピーダンス変換器31,32の定数が入れ替わるように、各インピーダンス変換器31,32の定数が変更される。
Next, each impedance converter 31 and 32 at the time of discharge is demonstrated.
As shown in FIG. 3, during discharging, the direction of power transmission is reversed and the power transmission path is different. Specifically, at the time of discharging, the secondary high-frequency power source 27 → second impedance converter 32 → secondary resonator 23 → primary resonator 13 → first impedance converter 31 → primary load 14 Power transmission is performed in the discharge path EL2. In this case, as already described, the functions of the resonators 13 and 23 are opposite to those during charging. That is, the secondary side resonator 23 functions as a power transmitter, and the primary side resonator 13 functions as a power receiver. For this reason, the secondary side resonator 23 side becomes an input side, and the primary side resonator 13 side becomes an output side. Therefore, the constants of the impedance converters 31 and 32 are changed so that the constants of the impedance converters 31 and 32 are interchanged.
ここで、1次側共振器13及び2次側共振器23は同一形状である。具体的には、各共振器13,23において少なくともキャパシタンス及びインダクタンスそれぞれが同一に設定されている。つまり、1次側共振器13のキャパシタンスと2次側共振器23のキャパシタンスとは同一に設定されており、1次側共振器13のインダクタンスと2次側共振器23のインダクタンスとは同一に設定されている。また、1次側負荷14の入力インピーダンスZL2(1次側負荷14及び外部負荷Xのインピーダンス)と、2次側負荷22の入力インピーダンスZL1とは同一である。 Here, the primary side resonator 13 and the secondary side resonator 23 have the same shape. Specifically, at least the capacitance and the inductance of each resonator 13 and 23 are set to be the same. That is, the capacitance of the primary side resonator 13 and the capacitance of the secondary side resonator 23 are set to be the same, and the inductance of the primary side resonator 13 and the inductance of the secondary side resonator 23 are set to be the same. Has been. Further, the input impedance ZL2 of the primary load 14 (impedance of the primary load 14 and the external load X) and the input impedance ZL1 of the secondary load 22 are the same.
上記構成において、放電時における各インピーダンス変換器31,32の定数は、充電時における各インピーダンス変換器31,32の定数を入れ替えたものに設定されている。具体的には、第1インピーダンス変換器31の定数は受電側定数ZBに設定され、第2インピーダンス変換器32の定数は送電側定数ZAに設定される。 In the above configuration, the constants of the impedance converters 31 and 32 at the time of discharging are set to those obtained by replacing the constants of the impedance converters 31 and 32 at the time of charging. Specifically, the constant of the first impedance converter 31 is set to the power reception side constant ZB, and the constant of the second impedance converter 32 is set to the power transmission side constant ZA.
次に、各コントローラ16,29による制御について説明する。
図1に示すように、車両側コントローラ29は、車両が充放電可能な位置に配置された場合、詳細には1次側共振器13と2次側共振器23とが磁場共鳴可能な位置に車両が配置された場合、充放電可能信号を電源側コントローラ16に送信する。
Next, control by the controllers 16 and 29 will be described.
As shown in FIG. 1, when the vehicle-side controller 29 is arranged at a position where the vehicle can be charged / discharged, in detail, the primary-side resonator 13 and the secondary-side resonator 23 are located at a position where magnetic resonance can occur. When the vehicle is arranged, a charge / discharge enable signal is transmitted to the power supply side controller 16.
電源側コントローラ16は、充放電可能信号を受信した場合に、充放電開始処理を実行する。当該充放電開始処理について図4のフローチャートを用いて説明する。
先ず、ステップS101にて、電力伝送を開始するか否かを判定する。具体的には、ユーザから電力伝送の開始を指示する指令が入力されたか否かを判定する。なお、上記指令の入力としては、例えば地上側機器11に入力端末を設け、その入力端末による入力に基づいて判定してもよい。なお、ユーザからの入力に限られず、適宜自動で判定する構成としてもよい。また、車両に設けられたナビゲーション装置等を入力端末として用いてもよい。この場合、入力された情報を電源側コントローラ16に送信し、その情報に基づいて判定するとよい。
The power supply side controller 16 performs a charging / discharging start process, when a charge / discharge possible signal is received. The charge / discharge start process will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S101, it is determined whether or not to start power transmission. Specifically, it is determined whether or not a command for instructing the start of power transmission is input from the user. In addition, as an input of the said command, an input terminal may be provided in the ground side apparatus 11, for example, and you may determine based on the input by the input terminal. In addition, it is good also as a structure which is not restricted to the input from a user and determines automatically automatically suitably. Moreover, you may use the navigation apparatus etc. which were provided in the vehicle as an input terminal. In this case, the input information may be transmitted to the power supply side controller 16 and determined based on the information.
電力伝送を開始する旨の指令がない場合には、そのまま本処理を終了する一方、電力伝送を開始する旨の指令が入力された場合には、ステップS102に進み、今回の電力伝送が充電/放電のいずれであるかを判定する。この判定は、上記のようにユーザからの入力によって判定してもよいし、時刻等に基づいて自動で判定してもよい。 If there is no command to start power transmission, the process is terminated as it is. On the other hand, if a command to start power transmission is input, the process proceeds to step S102, where the current power transmission is charged / Determine which of the discharges. This determination may be made based on input from the user as described above, or may be made automatically based on time or the like.
今回の電力伝送が充電である場合には、ステップS103に進み、充電経路EL1を設定する。具体的には、第1インピーダンス変換器31の接続先が1次側高周波電源12となるように1次側リレー15を制御するとともに、充電経路設定情報を車両側コントローラ29に送信する。車両側コントローラ29は、充電経路設定情報を受信したことに基づいて2次側リレー28を制御し、第2インピーダンス変換器32と2次側負荷22とを接続させる。 If the current power transmission is charging, the process proceeds to step S103, and the charging path EL1 is set. Specifically, the primary side relay 15 is controlled so that the connection destination of the first impedance converter 31 is the primary side high frequency power supply 12, and the charging path setting information is transmitted to the vehicle side controller 29. The vehicle controller 29 controls the secondary relay 28 based on the reception of the charging path setting information, and connects the second impedance converter 32 and the secondary load 22.
その後、ステップS104に進み、各インピーダンス変換器31,32の定数を充電用に設定する。詳細には、第1インピーダンス変換器31の定数を送電側定数ZAに設定し、第2インピーダンス変換器32の定数を受電側定数ZBに設定する。 Then, it progresses to step S104 and the constant of each impedance converter 31 and 32 is set for charge. Specifically, the constant of the first impedance converter 31 is set to the power transmission side constant ZA, and the constant of the second impedance converter 32 is set to the power reception side constant ZB.
各インピーダンス変換器31,32の定数の設定が完了したら、ステップS105に進み、1次側高周波電源12から高周波電力が出力されるように当該1次側高周波電源12を制御して、本処理を終了する。これにより、車載バッテリ25の充電が開始される。 When the setting of the constants of the impedance converters 31 and 32 is completed, the process proceeds to step S105, the primary high frequency power supply 12 is controlled so that the high frequency power is output from the primary high frequency power supply 12, and this processing is performed. finish. Thereby, charge of the vehicle-mounted battery 25 is started.
一方、今回の電力伝送が放電である場合には、ステップS102からステップS106に進む。ステップS106では放電経路EL2を設定する。具体的には、第1インピーダンス変換器31の接続先が1次側負荷14となり、第2インピーダンス変換器32の接続先が2次側高周波電源27となるように各リレー15,28を制御する。 On the other hand, if the current power transmission is discharging, the process proceeds from step S102 to step S106. In step S106, the discharge path EL2 is set. Specifically, the relays 15 and 28 are controlled so that the connection destination of the first impedance converter 31 is the primary load 14 and the connection destination of the second impedance converter 32 is the secondary high-frequency power source 27. .
続くステップS107では、各インピーダンス変換器31,32の定数を放電用に設定する。具体的には、第1インピーダンス変換器31の定数を受電側定数ZBに設定し、第2インピーダンス変換器32の定数を送電側定数ZAに設定する。 In the subsequent step S107, the constants of the impedance converters 31 and 32 are set for discharge. Specifically, the constant of the first impedance converter 31 is set to the power receiving side constant ZB, and the constant of the second impedance converter 32 is set to the power transmission side constant ZA.
そして、ステップS108にて、2次側高周波電源27から高周波電力が出力されるように2次側高周波電源27(詳細にはDC/DCコンバータ26a)を制御して、本処理を終了する。これにより、車載バッテリ25の放電が行われる。 Then, in step S108, the secondary side high frequency power supply 27 (specifically, the DC / DC converter 26a) is controlled so that the high frequency power is output from the secondary side high frequency power supply 27, and this process is terminated. Thereby, the vehicle-mounted battery 25 is discharged.
本実施形態の非接触電力伝送装置10の作用について以下に説明する。
充電経路EL1及び放電経路EL2が形成されており、両者を切り替えるリレー15,28が設けられている。これにより、各リレー15,28を切り替えることにより、充電経路EL1及び放電経路EL2の切替を行うことが可能となっている。
The operation of the non-contact power transmission apparatus 10 according to this embodiment will be described below.
A charging path EL1 and a discharging path EL2 are formed, and relays 15 and 28 for switching between the two are provided. Thereby, by switching the relays 15 and 28, the charging path EL1 and the discharging path EL2 can be switched.
かかる構成において、充電経路EL1及び放電経路EL2の共通経路EL3上に、各インピーダンス変換器31,32が設けられており、充電時と放電時とで、各インピーダンス変換器31,32の定数が変更される。これにより、充電時及び放電時の双方において、受電器として機能している共振器から負荷までのインピーダンスが特定抵抗値Routに近づくとともに、所望の電力値の高周波電力が得られるようになっている。 In such a configuration, the impedance converters 31 and 32 are provided on the common path EL3 of the charging path EL1 and the discharging path EL2, and the constants of the impedance converters 31 and 32 are changed between charging and discharging. Is done. As a result, the impedance from the resonator functioning as a power receiver to the load approaches the specific resistance value Rout and high-frequency power having a desired power value can be obtained both during charging and discharging. .
特に、各共振器13,23は同一形状である。そして、2次側負荷22の入力インピーダンスZL1と1次側負荷14の入力インピーダンスZL2とが同一に設定されている。このため、充電から放電に切り替わった場合には、各インピーダンス変換器31,32の定数を入れ替えるだけで、充電時と同様の伝送効率及び電力値が得られる。 In particular, the resonators 13 and 23 have the same shape. The input impedance ZL1 of the secondary side load 22 and the input impedance ZL2 of the primary side load 14 are set to be the same. For this reason, when switching from charging to discharging, the transmission efficiency and power value similar to those at the time of charging can be obtained simply by switching the constants of the impedance converters 31 and 32.
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)充電経路EL1及び放電経路EL2を形成し、これらを切り替えるリレー15,28を設けた。これにより、車載バッテリ25を、車両以外に設けられた他の機器を駆動させるために使用したり、車載バッテリ25とは別のバッテリ(蓄電装置)を充電するのに使用したりすることができる。よって、車載バッテリ25を家庭用電源として利用したり、非常時電源として利用したりすることができ、車載バッテリ25の用途の自由度の向上を図ることができる。
In the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The charging path EL1 and the discharging path EL2 are formed, and relays 15 and 28 for switching between these are provided. Thereby, the vehicle-mounted battery 25 can be used for driving other devices provided other than the vehicle, or can be used for charging a battery (power storage device) different from the vehicle-mounted battery 25. . Therefore, the in-vehicle battery 25 can be used as a household power source or an emergency power source, and the degree of freedom of use of the in-vehicle battery 25 can be improved.
かかる構成において、これらの電力伝送経路EL1,EL2上に各インピーダンス変換器31,32を設けた。これにより、充電時及び放電時の双方において、インピーダンス変換を行うことができるため、各負荷14,22に対して好適に高周波電力を入力させることができる。よって、充電時及び放電時の双方において高い伝送効率と、所望の電力値の高周波電力の出力とを実現することができる。 In this configuration, the impedance converters 31 and 32 are provided on the power transmission paths EL1 and EL2. Thereby, since impedance conversion can be performed both at the time of charge and at the time of discharge, high frequency power can be suitably input to each of the loads 14 and 22. Therefore, high transmission efficiency and output of high-frequency power with a desired power value can be realized both during charging and discharging.
(2)各インピーダンス変換器31,32を、充電経路EL1及び放電経路EL2の共通経路EL3上、具体的には各リレー15,28の間に設けた。これにより、充電時及び放電時双方において各インピーダンス変換器31,32を兼用することができ、構成の簡素化を図ることができる。 (2) The impedance converters 31 and 32 are provided on the common path EL3 of the charging path EL1 and the discharging path EL2, specifically, between the relays 15 and 28. As a result, the impedance converters 31 and 32 can be used both at the time of charging and at the time of discharging, and the configuration can be simplified.
(3)電力伝送が行われる経路が切り替わることに応じて、具体的には充電時と放電時とに応じて、各インピーダンス変換器31,32において、最適な定数(高い伝送効率を得ることができる定数又は所望の電力値の高周波電力を得ることができる定数)が変化する。これに対して、本実施形態によれば、充電時と放電時とに応じて、各インピーダンス変換器31,32の定数を変更する構成とした。これにより、充電時及び放電時の双方において高い伝送効率と、所望の電力値の高周波電力の出力とを実現することができる。 (3) In accordance with the switching of the path in which power transmission is performed, specifically, in each of the impedance converters 31 and 32, depending on when charging and discharging, an optimum constant (high transmission efficiency can be obtained). A constant that can be obtained or a constant that can obtain a high-frequency power having a desired power value is changed. On the other hand, according to this embodiment, it was set as the structure which changes the constant of each impedance converter 31 and 32 according to the time of charge and discharge. As a result, it is possible to achieve high transmission efficiency and output of high-frequency power with a desired power value both during charging and discharging.
(4)各共振器13,23を同一形状にするとともに、2次側負荷22の入力インピーダンスZL1と1次側負荷14の入力インピーダンスZL2とを同一に設定した。かかる構成において、充電時と放電時とで各インピーダンス変換器31,32の定数を入れ替える構成とした。これにより、充電時と放電時とで、同様の伝送効率等が実現される。 (4) The resonators 13 and 23 have the same shape, and the input impedance ZL1 of the secondary load 22 and the input impedance ZL2 of the primary load 14 are set to be the same. In such a configuration, the constants of the impedance converters 31 and 32 are switched between charging and discharging. Thereby, the same transmission efficiency etc. are implement | achieved at the time of charge and discharge.
また、上記のように入れ替える構成としたことにより、各コントローラ16,29は、放電時の最適な定数を算出する必要がなく、更には複数のデータが設定されたテーブルを参照して導出する必要がない。これにより、放電時、各インピーダンス変換器31,32の定数を最適な定数に容易に変更することができる。また、双方向の電力伝送において、比較的簡素な制御によって、各インピーダンス変換器31,32の定数の変更を実現することができ、充放電の切替に要する時間が長くなる事態を回避することができる。 In addition, by adopting a configuration in which replacement is performed as described above, the controllers 16 and 29 do not need to calculate an optimum constant at the time of discharging, and further need to derive by referring to a table in which a plurality of data is set. There is no. Thereby, the constant of each impedance converter 31 and 32 can be easily changed into an optimal constant at the time of discharge. Further, in bidirectional power transmission, the constants of the impedance converters 31 and 32 can be changed by relatively simple control, and the situation where the time required for switching between charge and discharge becomes long can be avoided. it can.
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態では、各インピーダンス変換器31,32は、共通経路EL3上に設けられていたが、これに限られず、充電経路EL1及び放電経路EL2の個別経路上に設けられている構成としてもよい。例えば、1次側高周波電源12と1次側リレー15との間や、2次側リレー28と2次側負荷22との間に充電用のインピーダンス変換器を設けてもよい。同様に、2次側高周波電源27と2次側リレー28との間や、1次側リレー15と1次側負荷14との間に放電用のインピーダンス変換器を設けてもよい。但し、構成の簡素化に着目すれば、共通経路EL3上に各インピーダンス変換器31,32を設ける方が好ましい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the embodiment, the impedance converters 31 and 32 are provided on the common path EL3. However, the present invention is not limited to this, and the impedance converters 31 and 32 may be provided on the individual paths of the charging path EL1 and the discharging path EL2. . For example, an impedance converter for charging may be provided between the primary side high frequency power supply 12 and the primary side relay 15 or between the secondary side relay 28 and the secondary side load 22. Similarly, an impedance converter for discharge may be provided between the secondary high frequency power supply 27 and the secondary relay 28 or between the primary relay 15 and the primary load 14. However, from the viewpoint of simplification of the configuration, it is preferable to provide the impedance converters 31 and 32 on the common path EL3.
○ 実施形態では、地上側機器11及び車両側機器21は1つであったが、これに限られず、例えばこれらを2つずつ設け、充電用の地上側機器及び車両側機器と、放電用の地上側機器及び車両側機器とを独立させてもよい。この場合、充電経路EL1と、放電経路EL2とが独立する。 In the embodiment, the number of the ground side device 11 and the vehicle side device 21 is one. However, the present invention is not limited to this. For example, two of these are provided, and the ground side device and the vehicle side device for charging, The ground side device and the vehicle side device may be made independent. In this case, the charging path EL1 and the discharging path EL2 are independent.
○ 実施形態では、1次側共振器13及び2次側共振器23は1つずつであったが、これに限られず、充電経路EL1を構成する1次側共振器及び2次側共振器と、放電経路EL2を構成する1次側共振器及び2次側共振器とを、個別に設けてもよい。 In the embodiment, the number of the primary side resonator 13 and the number of the secondary side resonators 23 are one each, but the present invention is not limited to this, and the primary side resonator and the secondary side resonator constituting the charging path EL1 The primary side resonator and the secondary side resonator constituting the discharge path EL2 may be provided separately.
○ 各インピーダンス変換器31,32を、インピーダンス整合させるのに用いてもよい。詳述すると、充電時において、第1インピーダンス変換器31は、1次側高周波電源12の出力インピーダンスと、1次側高周波電源12の出力端から2次側負荷22までのインピーダンスとが整合するように、1次側共振器13の入力端から2次側負荷22までのインピーダンスZinをインピーダンス変換するものであってもよい。 Each impedance converter 31, 32 may be used for impedance matching. More specifically, during charging, the first impedance converter 31 causes the output impedance of the primary-side high-frequency power source 12 to match the impedance from the output end of the primary-side high-frequency power source 12 to the secondary-side load 22. Alternatively, the impedance Zin from the input end of the primary side resonator 13 to the secondary side load 22 may be impedance-converted.
同様に、充電時において、第2インピーダンス変換器32は、2次側共振器23の出力端から2次側負荷22までのインピーダンスと、2次側共振器23の出力端から1次側高周波電源12までのインピーダンスとが整合するように、2次側負荷22の入力インピーダンスZL1をインピーダンス変換するものであってもよい。 Similarly, at the time of charging, the second impedance converter 32 includes an impedance from the output end of the secondary side resonator 23 to the secondary side load 22, and a primary high frequency power source from the output end of the secondary side resonator 23. The input impedance ZL1 of the secondary load 22 may be impedance-converted so that the impedance up to 12 matches.
○ なお、上記構成においては、反射波電力、伝送効率等を測定する測定器を設け、その測定器の測定結果に基づいて充電時又は放電時の各インピーダンス変換器31,32の定数を設定(算出)する構成としてもよい。この場合、電力伝送の切替に伴い、測定器の測定結果に基づいて設定された各インピーダンス変換器31,32の定数を入れ替えるとよい。つまり、測定器の測定結果に基づいていずれか一方の状態における各インピーダンス変換器31,32の定数を導出することで、他方の状態の各インピーダンス変換器31,32の定数が自ずと導出される。 In the above configuration, a measuring instrument for measuring reflected wave power, transmission efficiency, etc. is provided, and the constants of the impedance converters 31 and 32 at the time of charging or discharging are set based on the measurement result of the measuring instrument ( It is good also as a structure to calculate. In this case, the constants of the impedance converters 31 and 32 set based on the measurement result of the measuring device may be replaced with the switching of the power transmission. That is, by deriving the constants of the impedance converters 31 and 32 in one state based on the measurement result of the measuring instrument, the constants of the impedance converters 31 and 32 in the other state are naturally derived.
○ 実施形態では、インピーダンス変換器31,32はそれぞれ逆L型及びL型であったが、これに限られず、その具体的な構成は任意である。例えば、L型又は逆L型のものに対して直列にコンデンサを別途設ける構成としてもよいし、π型、T型等を用いてもよい。 In the embodiment, the impedance converters 31 and 32 are the inverted L type and the L type, respectively, but are not limited thereto, and the specific configuration thereof is arbitrary. For example, a configuration in which a capacitor is separately provided in series with an L type or an inverted L type may be used, or a π type, a T type, or the like may be used.
○ 実施形態では、地上側機器11及び車両側機器21それぞれにインピーダンス変換器が1つずつ設けられていたが、設けられるインピーダンス変換器の数は1つに限られない。例えば、図5に示すように、1次側高周波電源12(1次側リレー15)と1次側共振器13との間に2つのインピーダンス変換器41,42を設けてもよく、2次側共振器23と2次側負荷22(2次側リレー28)との間に、2つのインピーダンス変換器43,44を設けてもよい。この場合、1つのインピーダンス変換器を設ける構成と比較して、インピーダンス変換を容易に行うことが可能となる。 In the embodiment, one impedance converter is provided for each of the ground side device 11 and the vehicle side device 21, but the number of impedance converters provided is not limited to one. For example, as shown in FIG. 5, two impedance converters 41 and 42 may be provided between the primary-side high-frequency power source 12 (primary-side relay 15) and the primary-side resonator 13. Two impedance converters 43 and 44 may be provided between the resonator 23 and the secondary load 22 (secondary relay 28). In this case, it is possible to easily perform impedance conversion as compared with a configuration in which one impedance converter is provided.
詳細には、例えば充電時において、各コイル13a,23aの設計値及び各コイル13a,23a間の距離等によっては、特定抵抗値Routと2次側負荷22の入力インピーダンスZL1との差が大きくなる場合がある。また、2次側共振器23の出力端から2次側負荷22までのインピーダンスが特定抵抗値Routに近づいている状況における1次側共振器13の入力端から2次側負荷22までのインピーダンスZinと、充電に適した入力インピーダンスZtとの差が大きくなる場合がある。この場合、高耐圧のコイルやコンデンサを用いる必要が生じ得る。このような素子は現実的でない場合があったり、非常にコストが高かったりする場合がある。 Specifically, for example, during charging, the difference between the specific resistance value Rout and the input impedance ZL1 of the secondary load 22 increases depending on the design values of the coils 13a and 23a, the distance between the coils 13a and 23a, and the like. There is a case. Further, the impedance Zin from the input end of the primary resonator 13 to the secondary load 22 in a situation where the impedance from the output end of the secondary resonator 23 to the secondary load 22 approaches the specific resistance value Rout. And the input impedance Zt suitable for charging may increase. In this case, it may be necessary to use a high breakdown voltage coil or capacitor. Such elements may not be realistic or may be very expensive.
これに対して、上記のように地上側機器11及び車両側機器21双方において、2つずつインピーダンス変換器を設けることにより、1つのインピーダンス変換器の定数を小さくすることができるため、上記不都合を回避することができる。放電側についても同様である。 On the other hand, since the constant of one impedance converter can be reduced by providing two impedance converters in each of the ground side device 11 and the vehicle side device 21 as described above, the above inconvenience is caused. It can be avoided. The same applies to the discharge side.
○ なお、上記構成においては、充電時と放電時とで、第1インピーダンス変換器41の定数と第4インピーダンス変換器44の定数を入れ替えるとともに、第2インピーダンス変換器42の定数と第3インピーダンス変換器43の定数とを入れ替える。 In the above configuration, the constant of the first impedance converter 41 and the constant of the fourth impedance converter 44 are switched between charging and discharging, and the constant of the second impedance converter 42 and the third impedance conversion are switched. The constant of the device 43 is replaced.
○ また、上記構成においては、地上側機器11及び車両側機器21双方に2つずつインピーダンス変換器を設けたが、これに限られず、地上側機器11及び車両側機器21のいずれか一方に2つのインピーダンス変換器を設けてもよい。 In the above configuration, two impedance converters are provided for both the ground-side device 11 and the vehicle-side device 21, but the present invention is not limited to this, and either one of the ground-side device 11 or the vehicle-side device 21 is 2 Two impedance converters may be provided.
○ さらに、各インピーダンス変換器31,32のうちいずれか一方を省略してもよく、充電経路EL1及び放電経路EL2に1つずつインピーダンス変換器を設ける構成としてもよい。要は、充電経路EL1及び放電経路EL2双方に少なくとも1のインピーダンス変換器が設けられていればよい。この場合、上記1のインピーダンス変換器は、地上側と車両側のいずれに設けられていてもよい。 Further, any one of the impedance converters 31 and 32 may be omitted, and one impedance converter may be provided for each of the charging path EL1 and the discharging path EL2. In short, it is sufficient that at least one impedance converter is provided in both the charging path EL1 and the discharging path EL2. In this case, the 1 impedance converter may be provided on either the ground side or the vehicle side.
○ 実施形態では、各共振器13,23には、キャパシタンスが固定値の各コンデンサ13b,23bが設けられていたが、これらに代えて、キャパシタンスが可変に構成された1次側可変コンデンサ及び2次側可変コンデンサを設ける構成としてもよい。この場合、各コントローラ16,29は、各コイル13a,23aの相対位置に応じて、各可変コンデンサのキャパシタンスの可変制御を行う構成とするとよい。 In the embodiment, each of the resonators 13 and 23 is provided with each capacitor 13b and 23b having a fixed capacitance. Instead of this, a primary-side variable capacitor having a variable capacitance and 2 It is good also as a structure which provides a secondary side variable capacitor. In this case, the controllers 16 and 29 may be configured to perform variable control of the capacitance of each variable capacitor according to the relative positions of the coils 13a and 23a.
○ なお、各コイル13a,23aの相対位置としては、各コイル13a,23a間の距離だけでなく、各コイル13a,23aの軸線方向、各コイル13a,23aの重ね合わせの態様等が含まれている。各コイル13a,23aの重ね合わせの態様とは、例えば1次側共振器13及び2次側共振器23が上下方向に配置される構成においては、上方から見た場合の1次側コイル13a及び2次側コイル23aの位置ずれ等が考えられる。ま
た、上記相対位置に応じた上記可変制御としては、例えば上記相対位置に応じて変動する伝送効率の測定結果に基づく上記可変制御等が考えられる。
The relative position of each coil 13a, 23a includes not only the distance between each coil 13a, 23a but also the axial direction of each coil 13a, 23a, the mode of superposition of each coil 13a, 23a, etc. Yes. For example, in the configuration in which the primary side resonator 13 and the secondary side resonator 23 are arranged in the vertical direction, the primary side coil 13a and the coil 13a, 23a are superimposed on each other. A positional deviation of the secondary coil 23a can be considered. Further, as the variable control according to the relative position, for example, the variable control based on the measurement result of the transmission efficiency that varies according to the relative position can be considered.
○ 実施形態では、充電時と放電時とで定数を入れ替える構成としたが、これに限られず、各インピーダンス変換器31,32の定数をそれぞれ個別に調整する構成としてもよい。要は、充電時と放電時とで、各インピーダンス変換器31,32のうち少なくとも1のインピーダンス変換器の定数を変更すればよい。 In the embodiment, the constants are switched between charging and discharging. However, the present invention is not limited to this, and the constants of the impedance converters 31 and 32 may be individually adjusted. In short, the constant of at least one of the impedance converters 31 and 32 may be changed between charging and discharging.
○ 実施形態では、各インピーダンス変換器31,32によって、伝送効率の向上と、所望の電力値の高周波電力の出力との双方が実現されていたが、これに限られず、両者のうち少なくとも一方が実現されるように各インピーダンス変換器31,32の定数が設定されていてもよい。例えば充電時において、第2インピーダンス変換器32の定数が受電側定数ZBに設定されており、第1インピーダンス変換器31の定数が送電側定数ZAとは異なる値、例えば力率が「0」となる値に設定されていてもよい。また、充電と放電との切替が行われた場合に、各インピーダンス変換器31,32のいずれか一方の定数を変更し、他方の定数を変更しない構成としてもよい。 In the embodiment, the impedance converters 31 and 32 realize both the improvement in transmission efficiency and the output of high-frequency power with a desired power value. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the both is realized. The constant of each impedance converter 31 and 32 may be set so that it may be realized. For example, at the time of charging, the constant of the second impedance converter 32 is set to the power receiving side constant ZB, and the constant of the first impedance converter 31 is different from the power transmission side constant ZA, for example, the power factor is “0”. May be set to a value. Further, when switching between charging and discharging is performed, one of the impedance converters 31 and 32 may be changed, and the other constant may not be changed.
○ 実施形態では、車載バッテリ25を2次側高周波電源27の一部として用いたが、これに限られない。例えば、車両の内燃機関によって発電する発電装置が設けられている場合には、その発電装置の交流電力を、第2電力伝送経路EL2を介して地上側機器11に伝送してもよい。 In the embodiment, the in-vehicle battery 25 is used as a part of the secondary-side high frequency power supply 27, but is not limited thereto. For example, when a power generation device that generates power using an internal combustion engine of a vehicle is provided, the AC power of the power generation device may be transmitted to the ground side device 11 via the second power transmission path EL2.
○ 実施形態では、1次側負荷14には外部負荷Xが接続されていたが、これに限られず、地上側機器11に設けられた所定の機器に接続されている構成としてもよい。
○ なお、外部負荷Xは、所定のインピーダンスを有するものであれば任意である。例えば家庭用のバッテリとしてもよく、系統電力に変換する機器であってもよい。
In the embodiment, the external load X is connected to the primary load 14, but is not limited thereto, and may be configured to be connected to a predetermined device provided in the ground device 11.
The external load X is arbitrary as long as it has a predetermined impedance. For example, it may be a home battery or a device that converts it into grid power.
○ 実施形態では、各キャパシタ31b,32bのキャパシタンスが可変となっていたが、これに限られず、各インダクタ31a,32aのインダクタンスを可変にしてもよく、双方を可変にしてもよい。 In the embodiment, the capacitances of the capacitors 31b and 32b are variable. However, the present invention is not limited to this, and the inductances of the inductors 31a and 32a may be variable or both may be variable.
○ 実施形態では、充放電開始処理を電源側コントローラ16が実行する構成としたが、これに限られず、車両側コントローラ29が実行する構成としてもよい。
○ また、充放電開始処理の具体的な処理内容としては、上記実施形態に限定されるものではなく、今回の電力伝送が充電/放電のいずれかを選択し、その選択された経路を形成し、その選択に応じた各インピーダンス変換器31,32の定数の設定を行うといった一連の動作が行われれば、その具体的な処理態様は任意である。
In the embodiment, the charging / discharging start process is configured to be executed by the power supply side controller 16.
In addition, the specific processing content of the charging / discharging start processing is not limited to the above embodiment, and the current power transmission selects either charging / discharging and forms the selected path. If a series of operations such as setting the constants of the impedance converters 31 and 32 according to the selection is performed, the specific processing mode is arbitrary.
○ 1次側高周波電源12及び2次側高周波電源27から出力される高周波電力の電圧波形としては、パルス波形、正弦波等任意である。
○ 実施形態では、各コンデンサ13b,23bを設けたが、これらを省略してもよい。この場合、各コイル13a,23aの寄生容量を用いて磁場共鳴させる。
The voltage waveform of the high frequency power output from the primary side high frequency power source 12 and the secondary side high frequency power source 27 is arbitrary such as a pulse waveform or a sine wave.
In the embodiment, the capacitors 13b and 23b are provided, but these may be omitted. In this case, magnetic field resonance is performed using the parasitic capacitances of the coils 13a and 23a.
○ 実施形態では、1次側共振器13の共振周波数と2次側共振器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。 In the embodiment, the resonance frequency of the primary-side resonator 13 and the resonance frequency of the secondary-side resonator 23 are set to be the same. However, the present invention is not limited to this. It may be allowed.
○ 実施形態では、各共振器13,23は同一形状であったが、これに限られず、電力伝送に支障が生じない範囲内で異なっていてもよい。
○ 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 resonators 13 and 23 have the same shape. However, the present invention is not limited to this, and may be different within a range that does not hinder power transmission.
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、非接触電力伝送装置10は、車両に適用されていたが、これに限られず、他の機器に適用してもよい。例えば、携帯電話のバッテリを充放電するのに適用してもよい。 In embodiment, the non-contact electric power transmission apparatus 10 was applied to the vehicle, However, It is not restricted to this, You may apply to another apparatus. For example, you may apply to charging / discharging the battery of a mobile telephone.
○ 1次側共振器13と電磁誘導で結合する1次側結合コイルを別途設けてもよい。この場合、1次側結合コイルと第1インピーダンス変換器31とを接続し、1次側共振器13は、上記1次側結合コイルから電磁誘導によって高周波電力を受ける構成とする。同様に、2次側共振器23と電磁誘導で結合する2次側結合コイルを設け、2次側結合コイルを用いて2次側共振器23から電力を取り出してもよい。 (Circle) you may provide the primary side coupling coil couple | bonded with the primary side resonator 13 by electromagnetic induction separately. In this case, the primary side coupling coil and the first impedance converter 31 are connected, and the primary side resonator 13 is configured to receive high frequency power from the primary side coupling coil by electromagnetic induction. Similarly, a secondary side coupling coil that is coupled to the secondary side resonator 23 by electromagnetic induction may be provided, and power may be extracted from the secondary side resonator 23 using the secondary side coupling coil.
○ 1次側高周波電源12及び2次側高周波電源27は、電力源、電圧源及び電流源のいずれであってもよい。また、電圧源としては、内部抵抗が無視可能(0Ω)なものであってもよいし、内部抵抗が所定値(例えば50Ω)となっているものであってもよい。 The primary high frequency power supply 12 and the secondary high frequency power supply 27 may be any of a power source, a voltage source, and a current source. Further, the voltage source may be one whose internal resistance is negligible (0Ω), or one whose internal resistance is a predetermined value (for example, 50Ω).
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術思想について以下に記載する。
(イ)前記1次側コイル及び前記2次側コイルからなる結合系の両側には、電力伝送が行われる経路を、前記第1電力伝送経路と前記第2電力伝送経路とに切り替える一対の切替部が設けられており、
前記共通経路は、前記一対の切替部の間に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の非接触電力伝送装置。
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(A) A pair of switches for switching a path on which power transmission is performed between the first power transmission path and the second power transmission path on both sides of the coupling system including the primary side coil and the secondary side coil. Part is provided,
The non-contact power transmission apparatus according to claim 2, wherein the common path is formed between the pair of switching units.
なお、実施形態におけるカップラCが「前記1次側コイル及び前記2次側コイルからなる結合系」に対応する。
(ロ)前記2次側機器は車両に設けられており、
前記2次側負荷には、車載バッテリが含まれており、
前記第1電力伝送経路は、前記車載バッテリの充電に用いられる充電経路であり、
前記第2電力伝送経路は、前記車載バッテリの放電に用いられる放電経路であることを特徴とする請求項1〜4及び技術思想(イ)のうちいずれか一項に記載の非接触電力伝送装置。
In addition, the coupler C in the embodiment corresponds to “a coupling system including the primary side coil and the secondary side coil”.
(B) The secondary device is provided in a vehicle,
The secondary load includes an in-vehicle battery,
The first power transmission path is a charging path used for charging the vehicle battery,
The non-contact power transmission device according to claim 1, wherein the second power transmission path is a discharge path used for discharging the in-vehicle battery. .
10…非接触電力伝送装置、11…地上側機器(1次側機器)、12…1次側高周波電源、13…1次側共振器、13a…1次側コイル、14…1次側負荷、15…1次側リレー、16…電源側コントローラ、21…車両側機器(2次側機器)、22…2次側負荷、23…2次側共振器、23a…2次側コイル、25…車載バッテリ、27…2次側高周波電源、28…2次側リレー、29…電源側コントローラ、31…第1インピーダンス変換器(1次側インピーダンス変換部)、32…第2インピーダンス変換器(2次側インピーダンス変換部)、EL1…充電経路(第1電力伝送経路)、EL2…放電経路(第2電力伝送経路)、EL3…共通経路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Non-contact electric power transmission apparatus, 11 ... Ground side apparatus (primary side apparatus), 12 ... Primary side high frequency power supply, 13 ... Primary side resonator, 13a ... Primary side coil, 14 ... Primary side load, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Primary side relay, 16 ... Power source side controller, 21 ... Vehicle side apparatus (secondary side apparatus), 22 ... Secondary side load, 23 ... Secondary side resonator, 23a ... Secondary side coil, 25 ... In-vehicle Battery: 27... Secondary side high frequency power supply 28... Secondary side relay 29. Power source side controller 31... First impedance converter (primary side impedance conversion unit) 32. Impedance conversion unit), EL1... Charging path (first power transmission path), EL2... Discharging path (second power transmission path), EL3.
Claims (4)
前記1次側コイルから非接触で前記1次側交流電力を受電可能な2次側コイルを有する2次側機器と、
を備える非接触電力伝送装置において、
前記2次側コイルには2次側交流電力が入力され、
前記1次側コイルは、前記2次側コイルから非接触で前記2次側交流電力を受電可能であり、
前記1次側交流電力を出力する1次側交流電源及び前記1次側コイルと、前記2次側機器に設けられた前記2次側コイル及び2次側負荷とによって形成された第1電力伝送経路上と、
前記2次側交流電力を出力する2次側交流電源及び前記2次側コイルと、前記1次側機器に設けられた前記1次側コイル及び1次側負荷とによって形成された第2電力伝送経路上とに、インピーダンス変換を行うインピーダンス変換部を設けたことを特徴とする非接触電力伝送装置。 A primary device having a primary coil to which primary AC power is input;
A secondary side device having a secondary side coil capable of receiving the primary side AC power in a non-contact manner from the primary side coil;
In a non-contact power transmission device comprising:
Secondary AC power is input to the secondary coil,
The primary coil can receive the secondary AC power in a non-contact manner from the secondary coil,
The first power transmission formed by the primary AC power source that outputs the primary AC power and the primary coil, and the secondary coil and secondary load provided in the secondary device. On the route,
Second power transmission formed by the secondary AC power source that outputs the secondary AC power and the secondary coil, and the primary coil and primary load provided in the primary device. A non-contact power transmission device comprising an impedance conversion unit for performing impedance conversion on a path.
前記2次側コイルは2次側共振器を構成しており、
前記1次側負荷の入力インピーダンスと、前記2次側負荷の入力インピーダンスとは同一であり、
前記1次側共振器と前記2次側共振器とは同一形状であり、
前記インピーダンス変換部として、前記1次側機器に設けられた1次側インピーダンス変換部と、前記2次側機器に設けられた2次側インピーダンス変換部とを備え、
前記変更部は、前記1次側インピーダンス変換部及び前記2次側インピーダンス変換部に前記1次側交流電力が入力された状態で前記1次側インピーダンス変換部に設定された定数を前記2次側インピーダンス変換部に設定するとともに、前記1次側インピーダンス変換部及び前記2次側インピーダンス変換部に前記1次側交流電力が入力された状態で前記2次側インピーダンス変換部に設定された定数を前記1次側インピーダンス変換部に設定することを特徴とする請求項3に記載の非接触電力伝送装置。 The primary coil constitutes a primary resonator,
The secondary coil constitutes a secondary resonator,
The input impedance of the primary side load and the input impedance of the secondary side load are the same,
The primary side resonator and the secondary side resonator have the same shape,
The impedance conversion unit includes a primary side impedance conversion unit provided in the primary side device, and a secondary side impedance conversion unit provided in the secondary side device,
The changing unit sets a constant set in the primary side impedance conversion unit in a state where the primary side AC power is input to the primary side impedance conversion unit and the secondary side impedance conversion unit. The constant set in the secondary impedance converter is set in the state where the primary AC power is input to the primary impedance converter and the secondary impedance converter while being set in the impedance converter. The non-contact power transmission apparatus according to claim 3, wherein the non-contact power transmission apparatus is set in a primary impedance conversion unit.
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- 2012-10-25 JP JP2012235773A patent/JP2014030329A/en active Pending
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