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JP2015159668A - Power transmission equipment and non-contact power transmission device - Google Patents

Power transmission equipment and non-contact power transmission device Download PDF

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JP2015159668A
JP2015159668A JP2014033325A JP2014033325A JP2015159668A JP 2015159668 A JP2015159668 A JP 2015159668A JP 2014033325 A JP2014033325 A JP 2014033325A JP 2014033325 A JP2014033325 A JP 2014033325A JP 2015159668 A JP2015159668 A JP 2015159668A
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JP
Japan
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switching element
power
mode
switching
power transmission
Prior art date
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Application number
JP2014033325A
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Japanese (ja)
Inventor
大島 敦
Atsushi Oshima
敦 大島
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide power transmission equipment and a non-contact power transmission device capable of suppressing excessive exothermic of a switching element.SOLUTION: Power transmission equipment 11 includes: an AC power supply 12 which includes a DC/AC converter 12c for converting DC power into AC power; and a primary side coil 13a to which the AC power is input. The DC/AC converter 12c includes a bridge circuit 12cc having a first switching element Q1 and a second switching element Q2 mutually connected in series, and a third switching element Q3 and a fourth switching element Q4 mutually connected in series. The operation mode of each switching element Q1-Q4 is switched from a first half-bridge mode to a second half-bridge mode, when a changeover condition is satisfied in a state of the first half-bridge mode.

Description

本発明は、送電機器及び非接触電力伝送装置に関する。   The present invention relates to a power transmission device and a contactless power transmission device.

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

特開2009−106136号公報JP 2009-106136 A

交流電源は、例えば直流電力を上記交流電力に変換するDC/AC変換部を備えている。DC/AC変換部は、例えばスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子が周期的にON/OFF動作することにより電力変換を行う。   The AC power source includes, for example, a DC / AC conversion unit that converts DC power into the AC power. The DC / AC conversion unit includes, for example, a switching element, and performs power conversion by the ON / OFF operation of the switching element periodically.

ここで、スイッチング素子が周期的にON/OFF動作すると、スイッチング損失などによってスイッチング素子が発熱し得る。この場合、DC/AC変換部の変換効率の低下が懸念される。   Here, when the switching element periodically performs ON / OFF operation, the switching element may generate heat due to a switching loss or the like. In this case, there is a concern about a decrease in conversion efficiency of the DC / AC converter.

本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、スイッチング素子の過度な発熱を抑制できる送電機器及び非接触電力伝送装置を提供することである。   The objective of this invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and is providing the power transmission apparatus and non-contact electric power transmission apparatus which can suppress the excessive heat_generation | fever of a switching element.

上記目的を達成する送電機器は、直流電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するDC/AC変換部を有する交流電源と、前記交流電力が入力される1次側コイルと、を備え、前記1次側コイルから、2次側コイルを有する受電機器の前記2次側コイルに非接触で前記交流電力を送電可能であって、前記DC/AC変換部は、互いに直列に接続された第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子と、互いに直列に接続された第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子とを有するブリッジ回路を備え、前記1次側コイルの一端は、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続線に接続され、前記1次側コイルの他端は前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続線に接続されており、前記各スイッチング素子の動作モードは、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とが交互にON/OFF動作する一方、前記第3スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第4スイッチング素子がON状態である第1ハーフブリッジモードと、前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とが交互にON/OFF動作する一方、前記第1スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第2スイッチング素子がON状態である第2ハーフブリッジモードと、を含み、前記各スイッチング素子の動作モードは、前記第1ハーフブリッジモードである状況において予め定められた切替条件が成立した場合には、前記第1ハーフブリッジモードから前記第2ハーフブリッジモードに切り替わることを特徴とする。   A power transmission device that achieves the above object includes an AC power source having a DC / AC conversion unit that converts DC power into AC power having a predetermined frequency, and a primary coil to which the AC power is input, The AC power can be transmitted from the primary coil to the secondary coil of a power receiving device having a secondary coil in a non-contact manner, and the DC / AC converters are connected in series to each other. A bridge circuit having a first switching element and a second switching element, and a third switching element and a fourth switching element connected in series with each other, and one end of the primary coil is connected to the first switching element and the first switching element. The other end of the primary side coil is connected to the connection line between the third switching element and the fourth switching element, The operation mode of each switching element is such that the first switching element and the second switching element are alternately turned ON / OFF, while the third switching element is in an OFF state and the fourth switching element is ON. The first half-bridge mode, which is in a state, and the third switching element and the fourth switching element alternately perform ON / OFF operations, while the first switching element is in the OFF state, and the second switching element And the second half-bridge mode in which the switching element is in an ON state, and the operation mode of each switching element is the first half-bridge mode when a predetermined switching condition is satisfied in the situation of the first half-bridge mode. Switching from the half bridge mode to the second half bridge mode

かかる構成によれば、切替条件が成立した場合には、各スイッチング素子の動作モードが、第1ハーフブリッジモードから第2ハーフブリッジモードに切り替わる。第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子は、第1ハーフブリッジモードでは交互にON/OFF動作しているため、発熱し易い。一方、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子は、第2ハーフブリッジモードではON状態又はOFF状態であるため、発熱しにくい。これにより、上記動作モードの切り替わりによって、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の過度な発熱を抑制できる。   According to this configuration, when the switching condition is satisfied, the operation mode of each switching element is switched from the first half bridge mode to the second half bridge mode. Since the first switching element and the second switching element are alternately turned ON / OFF in the first half-bridge mode, they easily generate heat. On the other hand, since the first switching element and the second switching element are in the ON state or the OFF state in the second half bridge mode, they are unlikely to generate heat. Thereby, the excessive heat_generation | fever of a 1st switching element and a 2nd switching element can be suppressed by switching of the said operation mode.

上記送電機器について、前記切替条件は、前記各スイッチング素子の動作モードが前記第1ハーフブリッジモードとなっている期間が予め定められた閾値期間以上となることを含むとよい。かかる構成によれば、第1ハーフブリッジモードが長期に亘って継続されることに起因して、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子が過度に発熱することを抑制できる。   About the said power transmission apparatus, the said switching conditions are good to include that the period when the operation mode of each said switching element is a said 1st half bridge mode becomes more than a predetermined threshold period. According to such a configuration, it is possible to suppress the first switching element and the second switching element from excessively generating heat due to the first half-bridge mode being continued for a long time.

上記送電機器について、前記各スイッチング素子の動作モードは、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第2スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子がON状態であるOFFモードを含み、前記各スイッチング素子の動作モードは、前記切替条件が成立した場合には、前記OFFモードを介して、前記第1ハーフブリッジモードから前記第2ハーフブリッジモードに切り替わるとよい。第1ハーフブリッジモードから第2ハーフブリッジモードに直接切り替わる場合、各スイッチング素子の状態によっては、各スイッチング素子の少なくとも一部に対して過度な逆電圧が印加され、その結果損失の増大化等の不都合が生じ得る。これに対して、本構成によれば、各スイッチング素子の動作モードは、OFFモードを介して、第1ハーフブリッジモードから第2ハーフブリッジモードに切り替わるため、上記不都合の発生を抑制できる。   Regarding the power transmission device, the operation mode of each switching element is OFF, in which the first switching element and the third switching element are in an OFF state, and the second switching element and the fourth switching element are in an ON state. The operation mode of each of the switching elements including the mode may be switched from the first half bridge mode to the second half bridge mode via the OFF mode when the switching condition is satisfied. When switching directly from the first half-bridge mode to the second half-bridge mode, depending on the state of each switching element, an excessive reverse voltage is applied to at least a part of each switching element, resulting in an increase in loss, etc. Inconvenience can occur. On the other hand, according to the present configuration, the operation mode of each switching element is switched from the first half bridge mode to the second half bridge mode via the OFF mode.

なお、本構成の具体的な態様としては、例えば「前記各スイッチング素子の動作モードは、前記切替条件が成立した場合には、前記第1ハーフブリッジモードから前記OFFモードに切り替わり、その後前記OFFモードから前記第2ハーフブリッジモードに切り替わる」ことが考えられる。   As a specific aspect of this configuration, for example, “the operation mode of each switching element is switched from the first half-bridge mode to the OFF mode when the switching condition is satisfied, and then the OFF mode. To the second half-bridge mode ”.

上記送電機器について、前記各スイッチング素子の動作モードは、前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子のスイッチング素子群と、第2スイッチング素子及び第3スイッチング素子のスイッチング素子群とが交互にON/OFF動作するフルブリッジモードを含むとよい。かかる構成によれば、各スイッチング素子の動作モードとしてフルブリッジモードを用いることにより、ハーフブリッジモードを用いる場合と比較して、電力値が大きい交流電力を出力できる。これにより、交流電源から、相対的に電力値が大きい大交流電力と、相対的に電力値が小さい小交流電力とを好適に出力できる。   In the power transmission device, the operation mode of each switching element is such that the switching element group of the first switching element and the fourth switching element and the switching element group of the second switching element and the third switching element are alternately turned ON / OFF. It is desirable to include a full bridge mode that operates OFF. According to this configuration, by using the full bridge mode as the operation mode of each switching element, it is possible to output AC power having a large power value compared to the case where the half bridge mode is used. Thereby, it is possible to suitably output a large AC power having a relatively large power value and a small AC power having a relatively small power value from the AC power source.

ここで、例えば交流電源にDC/DCコンバータ等を設け、当該DC/DCコンバータを用いて大交流電力と小交流電力との双方を出力させることも考えられる。しかしながら、大交流電力の電力値と小交流電力の電力値とが大きく異なる場合等では、一方の交流電力を出力することができなかったり、当該一方の交流電力の電圧波形や電流波形に歪みが生じたりする不都合が生じ得る。   Here, for example, it is conceivable that a DC / DC converter or the like is provided in the AC power source and both the large AC power and the small AC power are output using the DC / DC converter. However, when the power value of the large AC power and the power value of the small AC power are greatly different, one AC power cannot be output or the voltage waveform or current waveform of the one AC power is distorted. Inconvenience that may occur may occur.

これに対して、本構成によれば、大交流電力を出力する場合にはフルブリッジモードを用い、小交流電力を出力する場合にはハーフブリッジモードを用いることにより、上記不都合を抑制でき、大交流電力と小交流電力との双方を好適に出力することができる。   On the other hand, according to this configuration, when the large AC power is output, the full bridge mode is used, and when the small AC power is output, the half bridge mode is used. Both AC power and small AC power can be suitably output.

上記送電機器について、第1制御信号及び第2制御信号が入力されるものであって、前記第1制御信号及び前記第2制御信号の信号態様に応じて、前記各スイッチング素子の動作モードを、前記第1ハーフブリッジモード、前記第2ハーフブリッジモード、又は前記フルブリッジモードのいずれかに切り替える切替回路を備えているとよい。かかる構成によれば、各制御信号を制御することにより、各スイッチング素子の動作モードを切り替えることができる。これにより、各スイッチング素子の動作モードの制御の容易化を図ることができる。   For the power transmission device, the first control signal and the second control signal are input, and depending on the signal mode of the first control signal and the second control signal, the operation mode of each switching element, A switching circuit for switching to one of the first half bridge mode, the second half bridge mode, and the full bridge mode may be provided. According to this configuration, the operation mode of each switching element can be switched by controlling each control signal. Thereby, control of the operation mode of each switching element can be facilitated.

上記目的を達成する非接触電力伝送装置は、直流電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するDC/AC変換部を有する交流電源と、前記交流電力が入力される1次側コイルと、前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルと、を備え、前記DC/AC変換部は、互いに直列に接続された第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子と、互いに直列に接続された第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子とを有するブリッジ回路を備え、前記1次側コイルの一端は、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続線に接続され、前記1次側コイルの他端は前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続線に接続されており、前記各スイッチング素子の動作モードは、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とが交互にON/OFF動作する一方、前記第3スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第4スイッチング素子がON状態である第1ハーフブリッジモードと、前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とが交互にON/OFF動作する一方、前記第1スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第2スイッチング素子がON状態である第2ハーフブリッジモードと、を含み、前記各スイッチング素子の動作モードを制御するものであって、前記各スイッチング素子の動作モードが前記第1ハーフブリッジモードである状況において予め定められた切替条件が成立した場合には、前記各スイッチング素子の動作モードを前記第1ハーフブリッジモードから前記第2ハーフブリッジモードに切り替える制御部を備えていることを特徴とする。   A non-contact power transmission device that achieves the above object includes an AC power source having a DC / AC converter that converts DC power into AC power having a predetermined frequency, a primary coil to which the AC power is input, A secondary coil capable of receiving the AC power input to the primary coil in a non-contact manner, and the DC / AC converter includes a first switching element and a second switching element connected in series to each other. And a bridge circuit having a third switching element and a fourth switching element connected in series to each other, and one end of the primary coil is connected to the first switching element and the second switching element. The other end of the primary coil is connected to a connection line between the third switching element and the fourth switching element, and the movement of each switching element is In the first mode, the first switching element and the second switching element are alternately turned ON / OFF, the third switching element is in the OFF state, and the fourth switching element is in the ON state. The half-bridge mode, the third switching element, and the fourth switching element alternately perform ON / OFF operations, while the first switching element is in an OFF state and the second switching element is in an ON state. A switching condition that is predetermined in a situation where the operation mode of each of the switching elements is the first half bridge mode. If it is established, the operation mode of each of the switching elements is changed to the first half bridge. Characterized in that the mode includes a control unit for switching to the second half-bridge mode.

かかる構成によれば、切替条件が成立した場合には、各スイッチング素子の動作モードが、第1ハーフブリッジモードから第2ハーフブリッジモードに切り替わる。第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子は、第1ハーフブリッジモードでは交互にON/OFF動作しているため、発熱し易い。一方、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子は、第2ハーフブリッジモードではON状態又はOFF状態であるため、発熱しにくい。これにより、上記動作モードの切り替わりによって、第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の過度な発熱を抑制できる。   According to this configuration, when the switching condition is satisfied, the operation mode of each switching element is switched from the first half bridge mode to the second half bridge mode. Since the first switching element and the second switching element are alternately turned ON / OFF in the first half-bridge mode, they easily generate heat. On the other hand, since the first switching element and the second switching element are in the ON state or the OFF state in the second half bridge mode, they are unlikely to generate heat. Thereby, the excessive heat_generation | fever of a 1st switching element and a 2nd switching element can be suppressed by switching of the said operation mode.

この発明によれば、スイッチング素子の過度な発熱を抑制できる。   According to this invention, excessive heat generation of the switching element can be suppressed.

送電機器及び非接触電力伝送装置の概要を示す回路図。The circuit diagram which shows the outline | summary of a power transmission apparatus and a non-contact electric power transmission apparatus. 切替回路を示す回路図。The circuit diagram which shows a switching circuit. 各制御信号と各スイッチング素子の動作モードとの関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between each control signal and the operation mode of each switching element. 送電側コントローラにて実行される送電開始処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the power transmission start process performed with the power transmission side controller. 送電側コントローラにて実行されるハーフブリッジモード切替処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the half bridge mode switching process performed in the power transmission side controller. 第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の温度変化を模式的に示すグラフ。The graph which shows typically the temperature change of a 1st switching element and a 2nd switching element.

以下、送電機器(送電装置)及び非接触電力伝送装置(非接触電力伝送システム)の一実施形態について説明する。
図1に示すように、非接触電力伝送装置10は、非接触で電力伝送が可能な送電機器11(地上側機器、1次側機器)及び受電機器21(車両側機器、2次側機器)を備えている。送電機器11は地上に設けられており、受電機器21は車両に搭載されている。
Hereinafter, an embodiment of a power transmission device (power transmission device) and a non-contact power transmission device (non-contact power transmission system) will be described.
As shown in FIG. 1, the non-contact power transmission device 10 includes a power transmission device 11 (ground side device, primary side device) and a power receiving device 21 (vehicle side device, secondary side device) capable of non-contact power transmission. It has. The power transmission device 11 is provided on the ground, and the power receiving device 21 is mounted on the vehicle.

送電機器11は、予め定められた周波数の交流電力を出力可能な交流電源12を備えている。交流電源12は、インフラとしての系統電源Eから系統電力が入力された場合に、当該系統電力を交流電力に変換しその変換された交流電力を出力可能に構成されている。   The power transmission device 11 includes an AC power supply 12 that can output AC power having a predetermined frequency. The AC power supply 12 is configured to be able to convert the system power to AC power and output the converted AC power when the system power is input from the system power supply E as infrastructure.

詳細には、交流電源12は、AC/DC変換部として、系統電源Eから入力される系統電力を直流電力に整流する整流器12aと、整流器12aによって整流された直流電力の電圧値変換を行うDC/DCコンバータ12bとを備えている。そして、交流電源12は、DC/DCコンバータ12bから出力される直流電力を交流電力に変換するDC/AC変換器12cを備えている。   Specifically, the AC power supply 12 serves as an AC / DC converter, a rectifier 12a that rectifies system power input from the system power supply E into DC power, and DC that performs voltage value conversion of the DC power rectified by the rectifier 12a. / DC converter 12b. The AC power supply 12 includes a DC / AC converter 12c that converts DC power output from the DC / DC converter 12b into AC power.

DC/AC変換器12cは、複数のスイッチング素子Q1〜Q4を有するブリッジ回路12ccを有している。各スイッチング素子Q1〜Q4は例えばn型のパワーMOSFETで構成されている。第1スイッチング素子Q1のドレインは、DC/DCコンバータ12bの正(+)の出力端に接続されており、第2スイッチング素子Q2のソースは、DC/DCコンバータ12bの負(−)の出力端に接続されている。第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2とは互いに直列に接続されており、詳細には、接続線L1を介して第1スイッチング素子Q1のソースと第2スイッチング素子Q2のドレインとが接続されている。   The DC / AC converter 12c has a bridge circuit 12cc having a plurality of switching elements Q1 to Q4. Each switching element Q1-Q4 is comprised, for example by n-type power MOSFET. The drain of the first switching element Q1 is connected to the positive (+) output terminal of the DC / DC converter 12b, and the source of the second switching element Q2 is the negative (−) output terminal of the DC / DC converter 12b. It is connected to the. The first switching element Q1 and the second switching element Q2 are connected in series with each other. Specifically, the source of the first switching element Q1 and the drain of the second switching element Q2 are connected via the connection line L1. ing.

同様に、第3スイッチング素子Q3のドレインは、DC/DCコンバータ12bの正(+)の出力端に接続されており、第4スイッチング素子Q4のソースは、DC/DCコンバータ12bの負(−)の出力端に接続されている。第3スイッチング素子Q3と第4スイッチング素子Q4とは互いに直列に接続されており、詳細には、接続線L2を介して第3スイッチング素子Q3のソースと第4スイッチング素子Q4のドレインとが接続されている。   Similarly, the drain of the third switching element Q3 is connected to the positive (+) output terminal of the DC / DC converter 12b, and the source of the fourth switching element Q4 is the negative (−) of the DC / DC converter 12b. Is connected to the output end of. The third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 are connected in series with each other. Specifically, the source of the third switching element Q3 and the drain of the fourth switching element Q4 are connected via the connection line L2. ing.

また、送電器13の一方の入力端(1次側コイル13aの一端)は、第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2との接続線L1に接続されており、送電器13の他方の入力端(1次側コイル13aの他端)は、第3スイッチング素子Q3と第4スイッチング素子Q4との接続線L2に接続されている。   One input end of the power transmitter 13 (one end of the primary coil 13a) is connected to the connection line L1 between the first switching element Q1 and the second switching element Q2, and the other input of the power transmitter 13 is connected. The end (the other end of the primary coil 13a) is connected to a connection line L2 between the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4.

ちなみに、DC/DCコンバータ12bは、スイッチング素子12bbを有する昇圧型であり、当該スイッチング素子12bbが周期的にON/OFF動作することにより電圧値変換を行う。この場合、DC/DCコンバータ12bから出力される直流電力の電圧値は、スイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比に依存する。そして、交流電源12(詳細にはDC/AC変換器12c)から出力される交流電力の電力値は、DC/DCコンバータ12bにて変換された電圧値に依存する。すなわち、スイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比(パルス幅)は、交流電源12から出力される交流電力の電力値を規定する1つのパラメータである。   Incidentally, the DC / DC converter 12b is a step-up type having a switching element 12bb, and performs voltage value conversion by the ON / OFF operation of the switching element 12bb periodically. In this case, the voltage value of the DC power output from the DC / DC converter 12b depends on the duty ratio of the ON / OFF operation of the switching element 12bb. The power value of the AC power output from the AC power supply 12 (specifically, the DC / AC converter 12c) depends on the voltage value converted by the DC / DC converter 12b. That is, the duty ratio (pulse width) of the ON / OFF operation of the switching element 12bb is one parameter that defines the power value of the AC power output from the AC power supply 12.

交流電源12から出力された交流電力は、非接触で受電機器21に伝送され、受電機器21に設けられた負荷22に入力される。具体的には、非接触電力伝送装置10は、送電機器11及び受電機器21間の電力伝送を行うものとして、送電機器11に設けられた送電器13と、受電機器21に設けられた受電器23とを備えている。   The AC power output from the AC power supply 12 is transmitted to the power receiving device 21 in a non-contact manner, and is input to the load 22 provided in the power receiving device 21. Specifically, the non-contact power transmission apparatus 10 performs power transmission between the power transmission device 11 and the power reception device 21, and includes a power transmitter 13 provided in the power transmission device 11 and a power receiver provided in the power reception device 21. 23.

送電器13及び受電器23は同一の構成となっており、両者は磁場共鳴可能に構成されている。詳細には、送電器13は、互いに並列に接続された1次側コイル13a及び1次側コンデンサ13bからなる共振回路を有している。受電器23は、互いに並列に接続された2次側コイル23a及び2次側コンデンサ23bからなる共振回路を有している。両共振回路の共振周波数は同一に設定されている。   The power transmitter 13 and the power receiver 23 have the same configuration, and both are configured to be capable of magnetic field resonance. Specifically, the power transmitter 13 has a resonance circuit including a primary side coil 13a and a primary side capacitor 13b connected in parallel to each other. The power receiver 23 has a resonance circuit including a secondary coil 23a and a secondary capacitor 23b connected in parallel to each other. The resonant frequencies of both resonant circuits are set to be the same.

かかる構成によれば、送電器13及び受電器23の相対位置が磁場共鳴可能な位置にある状況において、交流電力が送電器13(1次側コイル13a)に入力された場合、送電器13と受電器23(2次側コイル23a)とが磁場共鳴する。これにより、受電器23は送電器13からのエネルギの一部を受け取る。すなわち、受電器23は、送電器13から交流電力を受電する。   According to such a configuration, when AC power is input to the power transmitter 13 (primary coil 13a) in a situation where the relative position between the power transmitter 13 and the power receiver 23 is in a position where magnetic resonance can occur, The power receiver 23 (secondary coil 23a) performs magnetic field resonance. As a result, the power receiver 23 receives part of the energy from the power transmitter 13. That is, the power receiver 23 receives AC power from the power transmitter 13.

ちなみに、交流電源12から出力される交流電力の周波数は、送電器13及び受電器23間にて電力伝送が可能となるよう、送電器13及び受電器23の共振周波数に対応させて設定されている。例えば、交流電力の周波数は、送電器13及び受電器23の共振周波数と同一に設定されている。なお、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で、交流電力の周波数と、送電器13及び受電器23の共振周波数とが、ずれていてもよい。   Incidentally, the frequency of the AC power output from the AC power supply 12 is set corresponding to the resonance frequency of the power transmitter 13 and the power receiver 23 so that power transmission is possible between the power transmitter 13 and the power receiver 23. Yes. For example, the frequency of AC power is set to be the same as the resonance frequency of the power transmitter 13 and the power receiver 23. However, the present invention is not limited thereto, and the frequency of the AC power and the resonance frequency of the power transmitter 13 and the power receiver 23 may be deviated within a range where power transmission is possible.

受電器23によって受電された交流電力が入力される負荷22は、例えば当該交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換部(整流器)と、当該AC/DC変換部によって変換された直流電力が入力される車両用バッテリ(蓄電装置)とを有する。これにより、受電器23によって受電された交流電力を用いて車両用バッテリが充電される。   The load 22 to which the AC power received by the power receiver 23 is input includes, for example, an AC / DC converter (rectifier) that converts the AC power into DC power, and DC power converted by the AC / DC converter. And an input vehicle battery (power storage device). As a result, the vehicle battery is charged using the AC power received by the power receiver 23.

送電機器11は、交流電源12等の制御を行う送電側コントローラ14を備えている。詳細には、送電側コントローラ14は、スイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比を可変制御するものであり、且つ、送電機器11(詳細にはDC/AC変換器12c)に設けられた回路であって各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを切り替える切替回路30を制御する。なお、本実施形態では、送電側コントローラ14が「制御部」に対応する。   The power transmission device 11 includes a power transmission side controller 14 that controls the AC power source 12 and the like. Specifically, the power transmission side controller 14 variably controls the duty ratio of the ON / OFF operation of the switching element 12bb, and is a circuit provided in the power transmission device 11 (specifically, the DC / AC converter 12c). And the switching circuit 30 which switches the operation mode of each switching element Q1-Q4 is controlled. In the present embodiment, the power transmission side controller 14 corresponds to a “control unit”.

受電機器21は、送電側コントローラ14と無線通信可能な受電側コントローラ24を備えている。各コントローラ14,24は、互いに情報のやり取りを通じて、電力伝送の開始又は終了等を行う。   The power receiving device 21 includes a power receiving side controller 24 that can wirelessly communicate with the power transmitting side controller 14. The controllers 14 and 24 start or end power transmission through the exchange of information with each other.

次に、切替回路30の詳細な構成について、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードと合わせて説明する。
図1及び図2に示すように、切替回路30は、各スイッチング素子Q1〜Q4のゲートに接続されており、各スイッチング素子Q1〜Q4を個別に動作させるものである。詳細には、切替回路30は、OFFモード、第1ハーフブリッジモード、第2ハーフブリッジモード、又はフルブリッジモードのいずれかの動作モードで各スイッチング素子Q1〜Q4を動作させる。換言すれば、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードには、OFFモード、第1ハーフブリッジモード、第2ハーフブリッジモード、及びフルブリッジモードが存在し、切替回路30は、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを、上記4つの動作モードのうちいずれかに切り替える。
Next, the detailed configuration of the switching circuit 30 will be described together with the operation modes of the switching elements Q1 to Q4.
As shown in FIGS. 1 and 2, the switching circuit 30 is connected to the gates of the switching elements Q1 to Q4, and operates the switching elements Q1 to Q4 individually. Specifically, the switching circuit 30 operates the switching elements Q1 to Q4 in any one of the operation modes of the OFF mode, the first half bridge mode, the second half bridge mode, or the full bridge mode. In other words, the operation modes of the switching elements Q1 to Q4 include an OFF mode, a first half bridge mode, a second half bridge mode, and a full bridge mode, and the switching circuit 30 includes the switching elements Q1 to Q4. The operation mode is switched to one of the four operation modes.

各動作モードについて詳細に説明すると、OFFモードとは、第1スイッチング素子Q1及び第3スイッチング素子Q3がOFF状態であり、第2スイッチング素子Q2及び第4スイッチング素子Q4がON状態である動作モードである。この場合、送電器13には、交流電力は入力されない。   Each operation mode will be described in detail. The OFF mode is an operation mode in which the first switching element Q1 and the third switching element Q3 are in the OFF state, and the second switching element Q2 and the fourth switching element Q4 are in the ON state. is there. In this case, AC power is not input to the power transmitter 13.

第1ハーフブリッジモードとは、第1スイッチング素子Q1と第2スイッチング素子Q2とが交互にON/OFF動作する一方、第3スイッチング素子Q3がOFF状態であり、且つ、第4スイッチング素子Q4がON状態である動作モードである。   In the first half-bridge mode, the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are alternately turned ON / OFF, while the third switching element Q3 is OFF and the fourth switching element Q4 is ON. It is an operation mode that is a state.

第2ハーフブリッジモードとは、第3スイッチング素子Q3と第4スイッチング素子Q4とが交互にON/OFF動作する一方、第1スイッチング素子Q1がOFF状態であり、且つ、第2スイッチング素子Q2がON状態である動作モードである。   In the second half-bridge mode, the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 are alternately turned ON / OFF, while the first switching element Q1 is in the OFF state and the second switching element Q2 is ON. It is an operation mode that is a state.

フルブリッジモードとは、第1スイッチング素子Q1及び第4スイッチング素子Q4のスイッチング素子群と、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q3のスイッチング素子群とが交互にON/OFF動作する動作モードである。詳細には、各スイッチング素子Q1〜Q4の状態として、第1スイッチング素子Q1及び第4スイッチング素子Q4がON状態であり、且つ、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q3がOFF状態である状態を第1状態とする。そして、各スイッチング素子Q1〜Q4の状態として、第1スイッチング素子Q1及び第4スイッチング素子Q4がOFF状態であり、且つ、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q3がON状態である状態を第2状態とする。この場合、フルブリッジモードとは、各スイッチング素子Q1〜Q4の状態が、第1状態と第2状態とに交互に切り替わる動作モードである。   The full bridge mode is an operation mode in which the switching element group of the first switching element Q1 and the fourth switching element Q4 and the switching element group of the second switching element Q2 and the third switching element Q3 are alternately turned ON / OFF. is there. Specifically, as the states of the switching elements Q1 to Q4, the first switching element Q1 and the fourth switching element Q4 are in the ON state, and the second switching element Q2 and the third switching element Q3 are in the OFF state. Is in the first state. As the states of the switching elements Q1 to Q4, the first switching element Q1 and the fourth switching element Q4 are in the OFF state, and the second switching element Q2 and the third switching element Q3 are in the ON state. Two states are assumed. In this case, the full bridge mode is an operation mode in which the states of the switching elements Q1 to Q4 are alternately switched between the first state and the second state.

ここで、各スイッチング素子Q1〜Q4はボディダイオード(寄生ダイオード)D1〜D4を有している。各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードが各ハーフブリッジモード又はフルブリッジモードである場合に生じ得る逆起電力に係る電流は、各ボディダイオードD1〜D4を伝送する。   Here, each switching element Q1-Q4 has body diode (parasitic diode) D1-D4. A current related to the back electromotive force that can be generated when the operation mode of each switching element Q1 to Q4 is each half bridge mode or full bridge mode is transmitted through each body diode D1 to D4.

図2に示すように、送電側コントローラ14は、送電器13及び受電器23の共振周波数と同一又は電力伝送が可能な程度に上記共振周波数に近い周波数のパルス信号Pを出力する発振回路14aを備えている。切替回路30は、送電側コントローラ14から、パルス信号P及び2つの制御信号SG1,SG2が入力されるように構成されており、当該各制御信号SG1,SG2の信号態様に応じて、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを、OFFモード、第1ハーフブリッジモード、第2ハーフブリッジモード、又はフルブリッジモードに切り替える。   As shown in FIG. 2, the power transmission side controller 14 includes an oscillation circuit 14 a that outputs a pulse signal P having the same frequency as the resonance frequency of the power transmitter 13 and the power receiver 23 or a frequency close to the resonance frequency to the extent that power transmission is possible. I have. The switching circuit 30 is configured to receive the pulse signal P and the two control signals SG1 and SG2 from the power transmission side controller 14, and each switching element according to the signal mode of the control signals SG1 and SG2. The operation mode of Q1 to Q4 is switched to the OFF mode, the first half bridge mode, the second half bridge mode, or the full bridge mode.

切替回路30は、NOT回路31を介して発振回路14aから出力されるパルス信号Pが入力され、且つ、第1制御信号SG1が入力される第1AND回路32と、第1AND回路32の出力信号が入力される第1バッファ回路33及び第1NOT回路34とを備えている。第1バッファ回路33の出力信号が第1スイッチング素子Q1のゲートに入力され、第1NOT回路34の出力信号が第2スイッチング素子Q2のゲートに入力される。   The switching circuit 30 receives the pulse signal P output from the oscillation circuit 14a via the NOT circuit 31 and the first AND circuit 32 to which the first control signal SG1 is input and the output signal of the first AND circuit 32. A first buffer circuit 33 and a first NOT circuit 34 are provided. The output signal of the first buffer circuit 33 is input to the gate of the first switching element Q1, and the output signal of the first NOT circuit 34 is input to the gate of the second switching element Q2.

切替回路30は、NOT回路31を介することなく発振回路14aから出力されるパルス信号Pがそのまま入力され、且つ、第2制御信号SG2が入力される第2AND回路35と、第2AND回路35の出力信号が入力される第2バッファ回路36及び第2NOT回路37とを備えている。第2バッファ回路36の出力信号が第3スイッチング素子Q3のゲートに入力され、第2NOT回路37の出力信号が第4スイッチング素子Q4のゲートに入力される。   The switching circuit 30 receives the pulse signal P output from the oscillation circuit 14a without passing through the NOT circuit 31, and receives the second control signal SG2 and the output of the second AND circuit 35. A second buffer circuit 36 and a second NOT circuit 37 to which signals are input are provided. The output signal of the second buffer circuit 36 is input to the gate of the third switching element Q3, and the output signal of the second NOT circuit 37 is input to the gate of the fourth switching element Q4.

かかる構成によれば、図3に示すように、第1制御信号SG1及び第2制御信号SG2の双方がLow信号である場合、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードはOFFモードとなる。また、第1制御信号SG1がHigh信号であり、第2制御信号SG2がLow信号である場合、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードは第1ハーフブリッジモードとなり、第1制御信号SG1がLow信号であり、第2制御信号SG2がHigh信号である場合、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードは第2ハーフブリッジモードとなる。さらに、各制御信号SG1,SG2の双方がHigh信号である場合、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードはフルブリッジモードとなる。   According to such a configuration, as shown in FIG. 3, when both the first control signal SG1 and the second control signal SG2 are low signals, the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4 is the OFF mode. When the first control signal SG1 is a high signal and the second control signal SG2 is a low signal, the operation mode of each switching element Q1 to Q4 is the first half-bridge mode, and the first control signal SG1 is a low signal. When the second control signal SG2 is a high signal, the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4 is the second half bridge mode. Further, when both of the control signals SG1 and SG2 are high signals, the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4 is a full bridge mode.

次に、交流電源12(DC/AC変換器12c)から出力される交流電力について説明する。
DC/DCコンバータ12bのスイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比が同一である条件下において、第1ハーフブリッジモードにおける交流電力の電力値と、第2ハーフブリッジモードにおける交流電力の電力値とは同一である。
Next, AC power output from the AC power supply 12 (DC / AC converter 12c) will be described.
Under the condition that the duty ratio of the ON / OFF operation of the switching element 12bb of the DC / DC converter 12b is the same, the power value of the AC power in the first half bridge mode and the power value of the AC power in the second half bridge mode Are the same.

DC/DCコンバータ12bのスイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比が同一である条件下において、フルブリッジモードにおける交流電力の電圧値及び電流値は、各ハーフブリッジモードにおける交流電力の電圧値及び電流値の2倍となっている。つまり、各ハーフブリッジモードにおける交流電力の電力値は、フルブリッジモードにおける交流電力の電力値の1/4となる。   Under the condition that the duty ratio of the ON / OFF operation of the switching element 12bb of the DC / DC converter 12b is the same, the voltage value and current value of the AC power in the full bridge mode are the voltage value of the AC power in each half bridge mode and It is twice the current value. That is, the power value of AC power in each half-bridge mode is 1/4 of the power value of AC power in the full-bridge mode.

すなわち、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードによって、交流電力の電力値が変動する。換言すれば、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードは、交流電力の電力値を規定する1パラメータとも言える。   That is, the power value of the AC power varies depending on the operation mode of each switching element Q1 to Q4. In other words, the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4 can be said to be one parameter that defines the power value of the AC power.

交流電源12は、DC/DCコンバータ12bのスイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比の調整、及び、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードの切り替えによって、異なる電力値の交流電力を出力可能に構成されている。詳細には、交流電源12は、少なくとも相対的に電力値が大きい大交流電力と相対的に電力値が小さい小交流電力とを出力可能に構成されている。大交流電力は、DC/DCコンバータ12bのスイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比が大交流電力に対応した第1デューティ比に設定され、且つ、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードがフルブリッジモードである場合の交流電力である。小交流電力は、DC/DCコンバータ12bのスイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比が小交流電力に対応した第2デューティ比に設定され、且つ、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードが各ハーフブリッジモードのいずれかである場合の交流電力である。   The AC power supply 12 can output AC power having different power values by adjusting the duty ratio of the ON / OFF operation of the switching element 12bb of the DC / DC converter 12b and switching the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4. It is configured. Specifically, the AC power supply 12 is configured to be capable of outputting at least a large AC power having a relatively large power value and a small AC power having a relatively small power value. In the large AC power, the duty ratio of the ON / OFF operation of the switching element 12bb of the DC / DC converter 12b is set to the first duty ratio corresponding to the large AC power, and the operation modes of the switching elements Q1 to Q4 are full. AC power in the bridge mode. In the small AC power, the duty ratio of the ON / OFF operation of the switching element 12bb of the DC / DC converter 12b is set to the second duty ratio corresponding to the small AC power, and the operation modes of the switching elements Q1 to Q4 are each AC power when in half-bridge mode.

なお、大交流電力及び小交流電力の用途は任意であるが、例えば大交流電力は、負荷22に含まれている車両用バッテリを充電するのに用いられる。小交流電力は、例えば、大交流電力を出力する前段階にて実行される各種処理、例えば送電機器11(送電器13)及び受電機器21(受電器23)間で電力伝送が正常に行われるか否かの異常判定処理や、車両の位置合わせ処理の際に用いられる。小交流電力を用いた車両の位置合わせ処理とは、例えば、送電器13に小交流電力が入力された状況で、受電器23にて受電された受電電力の電力値等に基づいて、伝送効率が予め定められた閾値以上となる位置に車両が配置されたか否かの判定処理や、当該位置に車両を誘導する処理等が考えられる。   In addition, although the use of large alternating current power and small alternating current power is arbitrary, large alternating current power is used for charging the vehicle battery contained in the load 22, for example. For example, in the small AC power, various processes executed in a stage before outputting the large AC power, for example, power transmission is normally performed between the power transmission device 11 (power transmitter 13) and the power reception device 21 (power receiver 23). It is used in the abnormality determination process for determining whether or not the vehicle is aligned. The vehicle alignment process using the small AC power is, for example, the transmission efficiency based on the power value of the received power received by the power receiver 23 in the situation where the small AC power is input to the power transmitter 13. A process for determining whether or not a vehicle has been placed at a position where is equal to or greater than a predetermined threshold, a process for guiding the vehicle to the position, and the like can be considered.

ちなみに、DC/DCコンバータ12bの各種仕様(例えば定格電力等)は、交流電源12から出力される大交流電力の電圧波形及び電流波形が歪んだものとならないように、大交流電力の電力値に対応させて設定されている。   Incidentally, various specifications (eg, rated power) of the DC / DC converter 12b are set to the power value of the large AC power so that the voltage waveform and current waveform of the large AC power output from the AC power source 12 are not distorted. It is set correspondingly.

送電側コントローラ14は、各制御信号SG1,SG2を制御することにより、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを制御し、交流電力のON/OFF制御及び交流電力の電力値制御を行う。   The power transmission side controller 14 controls the operation mode of each switching element Q1-Q4 by controlling each control signal SG1, SG2, and performs ON / OFF control of AC power and power value control of AC power.

例えば、送電側コントローラ14は、初期状態においては、各制御信号SG1,SG2をLow信号に設定する。これにより、初期状態においては、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードはOFFモードとなっており、交流電源12から交流電力は出力されないようになっている。   For example, the power transmission side controller 14 sets each control signal SG1, SG2 to a Low signal in the initial state. Thereby, in the initial state, the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4 is the OFF mode, and the AC power is not output from the AC power supply 12.

送電側コントローラ14は、初期状態において、所定の送電条件が成立したことに基づいて交流電源12から所望の電力値の交流電力が出力されるように交流電源12を制御する送電開始処理を実行する。当該送電開始処理について以下に説明する。   In the initial state, the power transmission controller 14 executes a power transmission start process for controlling the AC power supply 12 so that AC power having a desired power value is output from the AC power supply 12 based on the establishment of a predetermined power transmission condition. . The power transmission start process will be described below.

図4に示すように、まずステップS101では、送電側コントローラ14は、予め定められた大電力送電条件が成立したか否かを判定する。大電力送電条件は任意であるが、例えば、小交流電力を用いて、送電機器11(送電器13)及び受電機器21(受電器23)間で電力伝送が正常に行われるか否かの判定処理を行う構成においては、当該電力伝送が正常に行われたと判定された場合等が考えられる。   As shown in FIG. 4, first, in step S101, the power transmission side controller 14 determines whether or not a predetermined high power transmission condition is satisfied. Although the high power transmission conditions are arbitrary, for example, it is determined whether or not power transmission is normally performed between the power transmission device 11 (power transmitter 13) and the power reception device 21 (power receiver 23) using small AC power. In the configuration for performing the processing, there may be a case where it is determined that the power transmission is normally performed.

送電側コントローラ14は、大電力送電条件が成立した場合には、ステップS102及びステップS103にて、大交流電力が出力されるための処理を実行する。詳細には、送電側コントローラ14は、ステップS102にて、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードをフルブリッジモードに設定し、ステップS103にて、DC/DCコンバータ12bのスイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比を第1デューティ比に設定する。   When the high power transmission condition is satisfied, the power transmission side controller 14 executes processing for outputting large AC power in Step S102 and Step S103. In detail, the power transmission side controller 14 sets the operation mode of each switching element Q1-Q4 to a full bridge mode in step S102, and turns ON / OFF the switching element 12bb of the DC / DC converter 12b in step S103. The duty ratio of the operation is set to the first duty ratio.

一方、送電側コントローラ14は、大電力送電条件が成立していない場合には、ステップS101を否定判定し、ステップS104に進む。ステップS104では、送電側コントローラ14は、予め定められた小電力送電条件が成立しているか否かを判定する。小電力送電条件は任意であるが、例えば車両の位置合わせ処理を行う場合、車両が停止した場合、受電側コントローラ24から送電要求があった場合等が考えられる。   On the other hand, if the high power transmission condition is not satisfied, the power transmission side controller 14 makes a negative determination in step S101 and proceeds to step S104. In step S104, the power transmission side controller 14 determines whether or not a predetermined low power transmission condition is satisfied. Although the low power transmission conditions are arbitrary, for example, a case where a vehicle alignment process is performed, a case where the vehicle stops, a case where a power transmission request is received from the power receiving side controller 24, and the like can be considered.

送電側コントローラ14は、小電力送電条件が成立していない場合にはステップS101に戻る一方、小電力送電条件が成立している場合には、ステップS105及びステップS106にて、小交流電力が出力されるための処理を実行する。詳細には、送電側コントローラ14は、ステップS105にて、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを第1ハーフブリッジモードに設定し、ステップS106にて、DC/DCコンバータ12bのスイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比を第2デューティ比に設定する。   When the low power transmission condition is not satisfied, the power transmission side controller 14 returns to step S101. On the other hand, when the low power transmission condition is satisfied, the small AC power is output in step S105 and step S106. Process to be executed. In detail, the power transmission side controller 14 sets the operation mode of each switching element Q1-Q4 to 1st half bridge mode in step S105, and turns ON switching element 12bb of the DC / DC converter 12b in step S106. The duty ratio of the / OFF operation is set to the second duty ratio.

送電側コントローラ14は、交流電源12から小交流電力が出力されている状況(各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードが各ハーフブリッジモードのいずれかである状況)において、所定の周期で、ハーフブリッジモードを切り替えるハーフブリッジモード切替処理を実行する。ハーフブリッジモード切替処理について以下に詳細に説明する。   The power transmission side controller 14 is a half bridge at a predetermined cycle in a situation where small alternating current power is output from the AC power source 12 (a situation where the operation mode of each switching element Q1 to Q4 is one of the half bridge modes). Executes half-bridge mode switching processing for switching modes. The half-bridge mode switching process will be described in detail below.

図5に示すように、まずステップS201では、送電側コントローラ14は、予め定められた切替条件が成立しているか否かを判定する。
切替条件は、例えば現状の動作モードに設定されてから予め定められた閾値期間Tthが経過することである。詳細には、本ハーフブリッジモード切替処理よりも以前のハーフブリッジモード切替処理にてハーフブリッジモードの切り替えが行われた場合には、切替条件は、前回のハーフブリッジモードの切り替えが行われてから閾値期間Tthが経過した場合である。また、送電開始処理にて各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードが第1ハーフブリッジモードに設定されてから、一度もハーフブリッジモードの切り替えが行われていない場合には、切替条件は、送電開始処理にて各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードが第1ハーフブリッジモードに設定されてから閾値期間Tthが経過した場合である。
As shown in FIG. 5, first, in step S201, the power transmission side controller 14 determines whether or not a predetermined switching condition is satisfied.
The switching condition is, for example, that a predetermined threshold period Tth elapses after the current operation mode is set. Specifically, when the half-bridge mode is switched in the half-bridge mode switching process prior to the half-bridge mode switching process, the switching condition is that after the previous half-bridge mode switch is performed. This is a case where the threshold period Tth has elapsed. In addition, when the switching mode of the switching elements Q1 to Q4 is set to the first half-bridge mode in the power transmission start process and the half-bridge mode has never been switched, the switching condition is the power transmission start This is a case where the threshold period Tth has elapsed since the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4 was set to the first half bridge mode in the processing.

なお、閾値期間Tthは、例えば、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2がパルス信号Pの周期でON/OFF動作した場合における各スイッチング素子Q1,Q2の単位時間当たりの温度上昇量と、各スイッチング素子Q1,Q2の許容温度(例えば定格温度)Txとに基づいて設定されている。例えば、閾値期間Tthは、所定温度(例えば室温等)の各スイッチング素子Q1,Q2が当該閾値期間Tthに亘って上記周期でON/OFF動作した場合であっても、各スイッチング素子Q1,Q2の温度が許容温度Tx以内に収まるように、上記温度上昇量に基づいて設定されている。   Note that the threshold period Tth is, for example, the amount of temperature increase per unit time of each switching element Q1, Q2 when the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are turned ON / OFF in the cycle of the pulse signal P. It is set based on the allowable temperature (for example, rated temperature) Tx of each switching element Q1, Q2. For example, the threshold period Tth is a time when each switching element Q1, Q2 at a predetermined temperature (for example, room temperature) is turned on / off in the above cycle over the threshold period Tth. The temperature is set based on the amount of temperature increase so that the temperature falls within the allowable temperature Tx.

送電側コントローラ14は、切替条件が成立していない場合には、そのまま本処理を終了する。これにより、現状のハーフブリッジモードが継続される。
一方、送電側コントローラ14は、切替条件が成立している場合には、ステップS202に進み、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードをOFFモードに設定する。その後、ステップS203にて、送電側コントローラ14は、現状の動作モードが第1ハーフブリッジモードであるか否かを判定する。
The power transmission side controller 14 complete | finishes this process as it is, when the switching conditions are not satisfied. Thereby, the current half-bridge mode is continued.
On the other hand, if the switching condition is satisfied, the power transmission side controller 14 proceeds to step S202, and sets the operation mode of each switching element Q1 to Q4 to the OFF mode. Thereafter, in step S203, the power transmission controller 14 determines whether or not the current operation mode is the first half bridge mode.

現状のハーフブリッジモードが第1ハーフブリッジモードである場合には、送電側コントローラ14は、ステップS204にて、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを、第2ハーフブリッジモードに設定し、本処理を終了する。詳細には、送電側コントローラ14は、第1制御信号SG1をHigh信号からLow信号に切り替え、且つ、第2制御信号SG2をLow信号からHigh信号に切り替える。   When the current half bridge mode is the first half bridge mode, the power transmission side controller 14 sets the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4 to the second half bridge mode in step S204, and performs this processing. Exit. Specifically, the power transmission side controller 14 switches the first control signal SG1 from the High signal to the Low signal, and switches the second control signal SG2 from the Low signal to the High signal.

一方、現状のハーフブリッジモードが第2ハーフブリッジモードである場合には、送電側コントローラ14は、ステップS203を否定判定し、ステップS205に進む。そして、送電側コントローラ14は、ステップS205にて、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを、第1ハーフブリッジモードに設定し、本処理を終了する。詳細には、送電側コントローラ14は、第1制御信号SG1をLow信号からHigh信号に切り替え、且つ、第2制御信号SG2をHigh信号からLow信号に切り替える。   On the other hand, when the current half-bridge mode is the second half-bridge mode, the power transmission side controller 14 makes a negative determination in step S203 and proceeds to step S205. And power transmission side controller 14 sets the operation mode of each switching element Q1-Q4 to the 1st half bridge mode in Step S205, and ends this processing. Specifically, the power transmission side controller 14 switches the first control signal SG1 from the Low signal to the High signal, and switches the second control signal SG2 from the High signal to the Low signal.

すなわち、送電側コントローラ14は、交流電源12から小交流電力が出力されている状況では、閾値期間Tthが経過する度に、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを、第1ハーフブリッジモードと第2ハーフブリッジモードとに切り替える。   That is, in a situation where small AC power is output from the AC power supply 12, the power transmission side controller 14 changes the operation mode of each switching element Q1 to Q4 from the first half bridge mode to the first half bridge mode every time the threshold period Tth elapses. Switch to 2 half-bridge mode.

次に本実施形態の作用について説明する。
図6に示すように、交流電源12から小交流電力が出力されている状況では、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードは、閾値期間Tthが経過する毎に第1ハーフブリッジモードと第2ハーフブリッジモードとに切り替わる。これにより、交流電源12からの小交流電力の出力は維持される一方、各スイッチング素子Q1,Q2の温度は、許容温度Tx以下の範囲内に収まっている。なお、各スイッチング素子Q3,Q4の温度についても同様に許容温度Tx以下の範囲内に収まっている。
Next, the operation of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 6, in the situation where small alternating current power is output from the alternating current power supply 12, the operation modes of the switching elements Q1 to Q4 are the first half bridge mode and the second half half each time the threshold period Tth elapses. Switch to bridge mode. Thereby, while the output of the small alternating current power from the alternating current power supply 12 is maintained, the temperature of each switching element Q1, Q2 is settled in the range below the allowable temperature Tx. Similarly, the temperatures of the switching elements Q3 and Q4 are within the range of the allowable temperature Tx or less.

以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
(1)送電機器11は、直流電力を交流電力に変換するDC/AC変換器12cを有する交流電源12と、交流電力が入力される送電器13(1次側コイル13a)を備えている。DC/AC変換器12cは、互いに直列に接続された第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2と、互いに直列に接続された第3スイッチング素子Q3及び第4スイッチング素子Q4とを有するブリッジ回路12ccを備えている。1次側コイル13aは、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2の接続線L1と、第3スイッチング素子Q3及び第4スイッチング素子Q4の接続線L2とに接続されている。
According to the embodiment described above in detail, the following effects are obtained.
(1) The power transmission device 11 includes an AC power source 12 having a DC / AC converter 12c that converts DC power into AC power, and a power transmitter 13 (primary coil 13a) to which AC power is input. The DC / AC converter 12c includes a bridge circuit 12cc having a first switching element Q1 and a second switching element Q2 connected in series with each other, and a third switching element Q3 and a fourth switching element Q4 connected in series with each other. It has. The primary coil 13a is connected to the connection line L1 of the first switching element Q1 and the second switching element Q2, and the connection line L2 of the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4.

かかる構成において、送電機器11の送電側コントローラ14は、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードが第1ハーフブリッジモードである状況において切替条件が成立した場合には、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを第2ハーフブリッジモードに切り替える。第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2は、第1ハーフブリッジモードでは交互にON/OFF動作しているため、発熱し易い。一方、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2は、第2ハーフブリッジモードではON状態又はOFF状態であるため、発熱しにくい。これにより、第1ハーフブリッジモードから第2ハーフブリッジモードへの動作モードの切り替えによって、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2の過度の発熱を抑制でき、それを通じてDC/AC変換器12cの変換効率の低下を抑制できる。   In such a configuration, the power transmission side controller 14 of the power transmission device 11 operates the switching elements Q1 to Q4 when the switching condition is satisfied in a situation where the operation mode of the switching elements Q1 to Q4 is the first half bridge mode. Switch the mode to the second half-bridge mode. Since the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are alternately turned ON / OFF in the first half-bridge mode, they easily generate heat. On the other hand, since the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are in the ON state or the OFF state in the second half bridge mode, they are unlikely to generate heat. Thereby, by switching the operation mode from the first half bridge mode to the second half bridge mode, excessive heat generation of the first switching element Q1 and the second switching element Q2 can be suppressed, and the DC / AC converter 12c of the DC / AC converter 12c is thereby controlled. Reduction in conversion efficiency can be suppressed.

(2)各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードは、第1スイッチング素子Q1及び第4スイッチング素子Q4のスイッチング素子群と、第2スイッチング素子Q2及び第3スイッチング素子Q3のスイッチング素子群とが交互にON/OFF動作するフルブリッジモードを含む。これにより、好適に交流電源12から大交流電力を出力できる。   (2) The operation modes of the switching elements Q1 to Q4 are such that the switching element group of the first switching element Q1 and the fourth switching element Q4 and the switching element group of the second switching element Q2 and the third switching element Q3 are alternately Includes full bridge mode with ON / OFF operation. Thereby, large alternating current power can be suitably output from the alternating current power supply 12. FIG.

ここで、DC/DCコンバータ12b等の仕様が、大交流電力に対応させて設定されている場合、交流電源12から小交流電力を出力しようとすると、小交流電力の電圧波形や電流波形に歪み等が生じたり、小交流電力の電力値が所望の値からずれてしまったりする不都合が生じ得る。   Here, when the specifications of the DC / DC converter 12b and the like are set so as to correspond to the large AC power, if the small AC power is output from the AC power supply 12, the voltage waveform or current waveform of the small AC power is distorted. Or the like, or the power value of the small AC power may deviate from a desired value.

特に、車両に搭載されている車両用バッテリは、携帯電話のバッテリ等と比較して大容量であるため、大交流電力の電力値は比較的大きな値(例えば数kW)に設定され得る。一方、位置合わせ処理等で用いられる小交流電力の電力値としては、数W程度でよい。このような電力値の広い可変幅に対応するために、DC/DCコンバータ12bとして昇降圧型を採用し、DC/DCコンバータ12bの各種数値(デューティ比や振幅等)を調整しようとすると、上記のような不都合が発生し易く、且つ、DC/DCコンバータ12bの大型化やコスト増大化などが懸念される。   In particular, since the vehicle battery mounted on the vehicle has a large capacity compared to a battery of a mobile phone or the like, the power value of the large AC power can be set to a relatively large value (for example, several kW). On the other hand, the power value of the small AC power used in the alignment process or the like may be about several W. In order to cope with such a wide variable range of the power value, a step-up / step-down type is adopted as the DC / DC converter 12b, and various numerical values (duty ratio, amplitude, etc.) of the DC / DC converter 12b are adjusted. Such inconvenience is likely to occur, and there is a concern that the DC / DC converter 12b may be increased in size and cost.

これに対して、DC/DCコンバータ12bから出力される直流電力の電力値が一定である(DC/DCコンバータ12bのスイッチング素子12bbのON/OFF動作のデューティ比が一定である)条件下において、ハーフブリッジモードの交流電力の電力値は、フルブリッジモードの交流電力の電力値の約1/4になる。このため、小交流電力を出力する場合には各ハーフブリッジモードを用いることにより、上記不都合を抑制でき、大交流電力と小交流電力との双方を好適に出力することができる。また、DC/DCコンバータ12bとして昇圧型のものを採用しつつ、小交流電力を出力することができるため、交流電源12の小型化等を図ることができる。   On the other hand, under the condition that the power value of the DC power output from the DC / DC converter 12b is constant (the duty ratio of the ON / OFF operation of the switching element 12bb of the DC / DC converter 12b is constant), The power value of the AC power in the half bridge mode is about ¼ of the power value of the AC power in the full bridge mode. For this reason, when outputting small alternating current power, the said inconvenience can be suppressed by using each half bridge mode, and both large alternating current power and small alternating current power can be output suitably. Further, since a small AC power can be output while adopting a step-up type DC / DC converter 12b, the AC power source 12 can be downsized.

(3)切替条件は、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードが第1ハーフブリッジモードとなっている期間が予め定められた閾値期間Tth以上となることである。これにより、第1ハーフブリッジモードが長期に亘って継続されることに起因して、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2が過度に発熱することを抑制できる。   (3) The switching condition is that the period during which the operation mode of each switching element Q1 to Q4 is the first half bridge mode is equal to or longer than a predetermined threshold period Tth. Thereby, it can suppress that the 1st switching element Q1 and the 2nd switching element Q2 generate | occur | produce excessively resulting from a 1st half bridge mode being continued over a long period of time.

特に、本実施形態によれば、各スイッチング素子Q1,Q2の温度を測定するセンサ等を設けることなく、各スイッチング素子Q1,Q2の過度な温度上昇を抑制することができるため、ハード構成の簡素化を図ることができる。   In particular, according to the present embodiment, an excessive temperature rise of each switching element Q1, Q2 can be suppressed without providing a sensor or the like for measuring the temperature of each switching element Q1, Q2. Can be achieved.

(4)送電側コントローラ14は、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードが第1ハーフブリッジモードである状況において切替条件が成立した場合、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを、OFFモードを介して第1ハーフブリッジモードから第2ハーフブリッジモードに切り替える。詳細には、送電側コントローラ14は、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを一旦OFFモードに切り替え、その後OFFモードから第2ハーフブリッジモードに切り替える。これにより、第1ハーフブリッジモードから第2ハーフブリッジモードに直接切り替えることによって生じ得る不都合、例えば送電器13にて生じ得る逆起電力等によって各スイッチング素子Q1〜Q4の少なくとも一部に対して過度な逆電圧が印加されることに起因する損失の増大等を抑制できる。   (4) When the switching condition is satisfied in a situation where the operation mode of each switching element Q1 to Q4 is the first half bridge mode, the power transmission side controller 14 changes the operation mode of each switching element Q1 to Q4 via the OFF mode. To switch from the first half-bridge mode to the second half-bridge mode. Specifically, the power transmission side controller 14 once switches the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4 to the OFF mode, and then switches from the OFF mode to the second half bridge mode. Thereby, it is excessive for at least a part of each of the switching elements Q1 to Q4 due to inconvenience that can be caused by directly switching from the first half-bridge mode to the second half-bridge mode, for example, counter electromotive force that can be caused in the power transmitter 13. An increase in loss due to application of a reverse voltage can be suppressed.

(5)送電機器11は、各制御信号SG1,SG2が入力されるものであって、当該各制御信号SG1,SG2の信号態様に応じて、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを、第1ハーフブリッジモード、第2ハーフブリッジモード又はフルブリッジモードのいずれかに切り替える切替回路30を備えている。これにより、送電側コントローラ14は、各制御信号SG1,SG2を制御することにより、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードを制御することができる。よって、制御の容易化を図ることができる。   (5) The power transmission device 11 receives the control signals SG1 and SG2, and changes the operation mode of each of the switching elements Q1 to Q4 according to the signal mode of the control signals SG1 and SG2. A switching circuit 30 for switching to one of the half bridge mode, the second half bridge mode, and the full bridge mode is provided. Thereby, the power transmission side controller 14 can control the operation mode of each switching element Q1-Q4 by controlling each control signal SG1, SG2. Therefore, control can be facilitated.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 切替条件は、現状のハーフブリッジモードに設定されたタイミングから閾値期間Tthが経過することに限られない。例えば、各スイッチング素子Q1,Q2の少なくとも一方の温度を測定する温度センサ等を設け、当該温度センサにより測定された温度が予め定められた閾値温度以上となったことを切替条件としてもよい。なお、各スイッチング素子Q1,Q2の双方の温度を測定する場合には、切替条件は、各スイッチング素子Q1,Q2のいずれか一方の温度が閾値温度以上となったことであってもよいし、各スイッチング素子Q1,Q2の双方の温度が閾値温度以上となったことでもよい。要は、切替条件は、各スイッチング素子Q1,Q2の少なくとも一方の温度が予め定められた閾値温度以上となることを含む構成であってもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
The switching condition is not limited to the threshold period Tth elapses from the timing set in the current half-bridge mode. For example, a temperature sensor or the like that measures the temperature of at least one of the switching elements Q1 and Q2 may be provided, and the switching condition may be that the temperature measured by the temperature sensor is equal to or higher than a predetermined threshold temperature. When measuring the temperature of each of the switching elements Q1, Q2, the switching condition may be that the temperature of any one of the switching elements Q1, Q2 is equal to or higher than the threshold temperature, The temperature of both switching elements Q1 and Q2 may be equal to or higher than the threshold temperature. In short, the switching condition may include a configuration in which the temperature of at least one of the switching elements Q1 and Q2 is equal to or higher than a predetermined threshold temperature.

また、温度センサに代えて、各スイッチング素子Q1,Q2を流れる電流値を検出する電流センサを設け、当該電流センサの検出結果に基づいて、各スイッチング素子Q1,Q2の温度を推定してもよい。さらに、温度の測定対象としては、各スイッチング素子Q1,Q2に限られず、各スイッチング素子Q3,Q4であってもよい。   Further, instead of the temperature sensor, a current sensor for detecting the current value flowing through each switching element Q1, Q2 may be provided, and the temperature of each switching element Q1, Q2 may be estimated based on the detection result of the current sensor. . Furthermore, the temperature measurement target is not limited to the switching elements Q1 and Q2, but may be the switching elements Q3 and Q4.

○ 切替条件として、各スイッチング素子Q1,Q2の温度と、閾値期間Tthとを組み合わせてもよい。例えば、送電側コントローラ14は、現状のハーフブリッジモードに設定されてから閾値期間Tthが経過した場合、又は、各スイッチング素子Q1,Q2の少なくとも一方の温度が閾値温度以上となった場合に、ハーフブリッジモードを切り替える構成であってもよい。   As a switching condition, the temperature of each switching element Q1, Q2 and the threshold period Tth may be combined. For example, when the threshold period Tth has elapsed since the power transmission controller 14 is set to the current half-bridge mode, or when the temperature of at least one of the switching elements Q1 and Q2 is equal to or higher than the threshold temperature, The configuration may be such that the bridge mode is switched.

○ 閾値期間Tthを、DC/AC変換器12c(各スイッチング素子Q1〜Q4)の雰囲気温度に基づいて設定してもよい。例えば、上記雰囲気温度が高くなるに従って閾値期間Tthを短く設定してもよい。   The threshold period Tth may be set based on the ambient temperature of the DC / AC converter 12c (respective switching elements Q1 to Q4). For example, the threshold period Tth may be set shorter as the ambient temperature becomes higher.

○ 交流電源12は、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードがフルブリッジモードである状況において大交流電力を出力する構成であったが、これに限られず、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードがハーフブリッジモードである状況において大交流電力を出力する構成であってもよい。この場合、フルブリッジモードを省略してもよい。但し、大交流電力と小交流電力との双方を好適に出力できる点に着目すれば、交流電源12はフルブリッジモードで大交流電力を出力する構成であるとよい。   The AC power supply 12 is configured to output large AC power in a situation where the operation mode of each switching element Q1 to Q4 is the full bridge mode, but is not limited thereto, and the operation mode of each switching element Q1 to Q4 is The configuration may be such that a large AC power is output in the situation of the half-bridge mode. In this case, the full bridge mode may be omitted. However, if attention is paid to the fact that both large AC power and small AC power can be suitably output, the AC power supply 12 may be configured to output large AC power in the full bridge mode.

○ 送電側コントローラ14は、ハーフブリッジモード切替処理において、各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードがOFFモードに設定されてから予め定められた待機期間が経過したことに基づいて、ハーフブリッジモードの切り替えを行う構成であってもよい。この場合、待機期間とは、例えば逆起電力による電圧値又は電流値が予め定められた閾値となるのに要する期間(例えば時定数)以上の期間であるとよい。これにより、逆起電力の影響が比較的小さい状態でハーフブリッジモードの切り替えが行われるため、損失の更なる低減を図ることができる。   ○ In the half-bridge mode switching process, the power transmission side controller 14 switches the half-bridge mode based on the fact that a predetermined standby period has elapsed since the operation mode of each switching element Q1 to Q4 is set to the OFF mode. The structure which performs this may be sufficient. In this case, the standby period is preferably a period longer than a period (for example, a time constant) required for the voltage value or current value due to the back electromotive force to become a predetermined threshold value. Thereby, since the half-bridge mode is switched in a state where the influence of the counter electromotive force is relatively small, the loss can be further reduced.

○ ハーフブリッジモード切替処理において、OFFモードを介することなく、ハーフブリッジモードの切り替えを行ってもよい。
○ 第1ハーフブリッジモードは、第3スイッチング素子Q3及び第4スイッチング素子Q4が交互にON/OFF動作する状態であり、第2ハーフブリッジモードは、第1スイッチング素子Q1及び第2スイッチング素子Q2が交互にON/OFF動作する状態であってもよい。
In the half bridge mode switching process, the half bridge mode may be switched without going through the OFF mode.
The first half bridge mode is a state in which the third switching element Q3 and the fourth switching element Q4 are alternately turned on and off, and the second half bridge mode is the state in which the first switching element Q1 and the second switching element Q2 are It may be in a state of being alternately turned ON / OFF.

○ 第1ハーフブリッジモードにおいて、第3スイッチング素子Q3がON状態であり、且つ、第4スイッチング素子Q4がOFF状態であってもよい。同様に、第2ハーフブリッジモードにおいて、第1スイッチング素子Q1がON状態であり、且つ、第2スイッチング素子Q2がOFF状態であってもよい。要は、ハーフブリッジモードは、4つのスイッチング素子Q1〜Q4のうち互いに直列に接続された2つのスイッチング素子が交互にON/OFF動作する一方、残り2つのスイッチング素子のうち一方のスイッチング素子がON状態であり、他方のスイッチング素子がOFF状態となっている動作モードであるとよい。   In the first half bridge mode, the third switching element Q3 may be in the ON state and the fourth switching element Q4 may be in the OFF state. Similarly, in the second half bridge mode, the first switching element Q1 may be in the ON state and the second switching element Q2 may be in the OFF state. In short, in the half-bridge mode, two switching elements connected in series among the four switching elements Q1 to Q4 are alternately turned ON / OFF, while one of the remaining two switching elements is ON. It is preferable that the operation mode is in the state where the other switching element is in the OFF state.

○ 送電側コントローラ14は、ステップS105にて、第1ハーフブリッジモードではなく、第2ハーフブリッジモードに設定してもよい。
○ 送電側コントローラ14は、車両用バッテリの充電状態(SOC)が予め定められた状態になった場合に、交流電源12から出力される交流電力の電力値が大交流電力から小交流電力に切り替わるように制御してもよい。
O The power transmission side controller 14 may set not the 1st half bridge mode but 2nd half bridge mode in step S105.
The power transmission controller 14 switches the power value of the AC power output from the AC power supply 12 from the large AC power to the small AC power when the state of charge (SOC) of the vehicle battery is in a predetermined state. You may control as follows.

○ DC/DCコンバータ12bは昇圧型であったが、これに限られず、昇降圧型であってもよい。
○ 各スイッチング素子Q1〜Q4の動作モードの制御主体(制御部)は、送電側コントローラ14に限られず、任意である。例えば、受電側コントローラ24が送電開始処理及びハーフブリッジモード切替処理を実行することにより動作モードを決定し、その決定された動作モードに関する情報を送電側コントローラ14に送信する。そして、送電側コントローラ14は、上記情報に基づいて各制御信号SG1,SG2の信号態様を設定する構成であってもよい。また、各コントローラ14,24とは別の専用のコントローラが上記各処理を実行してもよい。
The DC / DC converter 12b is a step-up type, but is not limited to this and may be a step-up / step-down type.
O The control subject (control part) of the operation mode of each switching element Q1-Q4 is not restricted to the power transmission side controller 14, It is arbitrary. For example, the power receiving side controller 24 determines an operation mode by executing a power transmission start process and a half bridge mode switching process, and transmits information regarding the determined operation mode to the power transmission side controller 14. And the power transmission side controller 14 may be the structure which sets the signal aspect of each control signal SG1, SG2 based on the said information. In addition, a dedicated controller other than the controllers 14 and 24 may execute the processes.

○ 交流電源12が出力可能な交流電力は、大交流電力と小交流電力との2種類に限られず、3種類以上であってもよい。
○ DC/DCコンバータ12bを省略してもよい。
The AC power that can be output from the AC power supply 12 is not limited to two types of large AC power and small AC power, and may be three or more types.
The DC / DC converter 12b may be omitted.

○ 整流器12aを省略してもよい。この場合、外部電力として直流電力が供給されるとよい。
○ 切替回路30の具体的な回路構成は実施形態のものに限られず任意である。また、切替回路30を省略し、送電側コントローラ14が直接各スイッチング素子Q1〜Q4を動作させる構成であってもよい。
O The rectifier 12a may be omitted. In this case, DC power may be supplied as external power.
The specific circuit configuration of the switching circuit 30 is not limited to that of the embodiment and is arbitrary. Alternatively, the switching circuit 30 may be omitted, and the power transmission side controller 14 may directly operate the switching elements Q1 to Q4.

○ 交流電源12は、電圧源、電力源及び電流源のいずれであってもよい。
○ 送電器13の共振周波数と受電器23の共振周波数とは同一に設定されていたが、これに限られず、電力伝送が可能な範囲内で両者を異ならせてもよい。
The AC power supply 12 may be any of a voltage source, a power source, and a current source.
The resonance frequency of the power transmitter 13 and the resonance frequency of the power receiver 23 are set to be the same. However, the present invention is not limited to this, and they may be different within a range where power transmission is possible.

○ 送電器13と受電器23とは同一の構成であったが、これに限られず、異なる構成であってもよい。
○ 各コンデンサ13b,23b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 power transmitter 13 and the power receiver 23 have the same configuration, but are not limited to this, and may have different configurations.
Each capacitor 13b, 23b may be omitted. In this case, magnetic field resonance is performed using the parasitic capacitances of the coils 13a and 23a.

○ 受電機器21の搭載対象は任意であり、例えばロボットや電動車いす等に搭載されてもよい。
○ 実施形態では、1次側コイル13aと1次側コンデンサ13bとは並列に接続されていたが、これに限られず、両者は直列に接続されていてもよい。同様に、2次側コイル23aと2次側コンデンサ23bとは、直列に接続されていてもよい。
○ The power receiving device 21 may be mounted on any object, and may be mounted on, for example, a robot or an electric wheelchair.
In embodiment, although the primary side coil 13a and the primary side capacitor | condenser 13b were connected in parallel, it is not restricted to this, Both may be connected in series. Similarly, the secondary coil 23a and the secondary capacitor 23b may be connected in series.

○ 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。
○ 実施形態では、受電器23にて受電された交流電力は車両用バッテリの充電に用いられたが、これに限られず、例えば別の用途に用いてもよい。
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.
In the embodiment, the AC power received by the power receiver 23 is used for charging the vehicle battery, but is not limited thereto, and may be used for other purposes, for example.

○ 送電器13は、1次側コイル13a及び1次側コンデンサ13bからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する1次側結合コイルとを有してもよい。同様に、受電器23は、2次側コイル23a及び2次側コンデンサ23bからなる共振回路と、その共振回路と電磁誘導で結合する2次側結合コイルとを有してもよい。   The power transmitter 13 may include a resonance circuit including a primary side coil 13a and a primary side capacitor 13b, and a primary side coupling coil that is coupled to the resonance circuit by electromagnetic induction. Similarly, the power receiver 23 may include a resonance circuit including a secondary coil 23a and a secondary capacitor 23b, and a secondary coupling coil coupled to the resonance circuit by electromagnetic induction.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
(イ)前記切替条件は、前記第1スイッチング素子及び前記第2スイッチング素子の少なくとも一方の温度が予め定められた閾値温度以上となることを含む請求項1〜5のうちいずれか一項に記載の送電機器。
Next, a preferable example that can be grasped from the embodiment and another example will be described below.
(B) The switching condition includes that the temperature of at least one of the first switching element and the second switching element is equal to or higher than a predetermined threshold temperature. Power transmission equipment.

(ロ)前記交流電源は、相対的に電力値が大小となる大交流電力及び小交流電力を出力可能に構成されており、前記各スイッチング素子の動作モードは、前記交流電源から前記小交流電力が出力されている状況において前記閾値期間が経過する度に前記第1ハーフブリッジモードと前記第2ハーフブリッジモードとに交互に切り替わる請求項2に記載の送電機器。   (B) The AC power supply is configured to be able to output a large AC power and a small AC power having relatively large power values, and the operation mode of each switching element is changed from the AC power supply to the small AC power. The power transmission device according to claim 2, wherein the first half-bridge mode and the second half-bridge mode are alternately switched each time the threshold period elapses in a state where the power is output.

(ハ)前記交流電源は、前記各スイッチング素子の動作モードが前記フルブリッジモードである場合に、相対的に電力値が大きい大交流電力を出力し、且つ、前記各スイッチング素子の動作モードが前記各ハーフブリッジモードのいずれかである場合に、相対的に電力値が小さい小交流電力を出力するものである請求項4に記載の送電機器。   (C) When the operation mode of each switching element is the full bridge mode, the AC power supply outputs a large AC power having a relatively large power value, and the operation mode of each switching element is the above-mentioned The power transmission device according to claim 4, wherein the power transmission device outputs a small AC power having a relatively small power value in any of the half-bridge modes.

10…非接触電力伝送装置、11…送電機器、12…交流電源、12b…DC/DCコンバータ、12c…DC/AC変換器、12cc…ブリッジ回路、13…送電器、13a…1次側コイル、14…送電側コントローラ、21…受電機器、23…受電器、23a…2次側コイル、24…受電側コントローラ、30…切替回路、Q1〜Q4…スイッチング素子、SG1…第1制御信号、SG2…第2制御信号、L1,L2…接続線、Tth…閾値期間。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Non-contact electric power transmission apparatus, 11 ... Power transmission apparatus, 12 ... AC power supply, 12b ... DC / DC converter, 12c ... DC / AC converter, 12cc ... Bridge circuit, 13 ... Power transmission, 13a ... Primary side coil, DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Power transmission side controller, 21 ... Power receiving apparatus, 23 ... Power receiver, 23a ... Secondary coil, 24 ... Power receiving side controller, 30 ... Switching circuit, Q1-Q4 ... Switching element, SG1 ... First control signal, SG2 ... Second control signal, L1, L2 ... connection line, Tth ... threshold period.

Claims (6)

直流電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するDC/AC変換部を有する交流電源と、
前記交流電力が入力される1次側コイルと、
を備え、前記1次側コイルから、2次側コイルを有する受電機器の前記2次側コイルに非接触で前記交流電力を送電可能な送電機器において、
前記DC/AC変換部は、互いに直列に接続された第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子と、互いに直列に接続された第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子とを有するブリッジ回路を備え、
前記1次側コイルの一端は、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続線に接続され、前記1次側コイルの他端は前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続線に接続されており、
前記各スイッチング素子の動作モードは、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とが交互にON/OFF動作する一方、前記第3スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第4スイッチング素子がON状態である第1ハーフブリッジモードと、
前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とが交互にON/OFF動作する一方、前記第1スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第2スイッチング素子がON状態である第2ハーフブリッジモードと、
を含み、
前記各スイッチング素子の動作モードは、前記第1ハーフブリッジモードである状況において予め定められた切替条件が成立した場合には、前記第1ハーフブリッジモードから前記第2ハーフブリッジモードに切り替わることを特徴とする送電機器。
An AC power source having a DC / AC conversion unit for converting DC power into AC power having a predetermined frequency;
A primary coil to which the AC power is input;
In a power transmission device capable of transmitting the AC power in a non-contact manner from the primary side coil to the secondary side coil of a power receiving device having a secondary side coil,
The DC / AC converter includes a bridge circuit having a first switching element and a second switching element connected in series with each other, and a third switching element and a fourth switching element connected in series with each other,
One end of the primary side coil is connected to a connection line between the first switching element and the second switching element, and the other end of the primary side coil is connected to the third switching element and the fourth switching element. Connected to the connection line,
The operation mode of each switching element is:
The first half-bridge mode in which the first switching element and the second switching element alternately perform ON / OFF operations, the third switching element is in an OFF state, and the fourth switching element is in an ON state. When,
The second half-bridge mode in which the third switching element and the fourth switching element alternately perform ON / OFF operations, the first switching element is in an OFF state, and the second switching element is in an ON state. When,
Including
The operation mode of each of the switching elements is switched from the first half bridge mode to the second half bridge mode when a predetermined switching condition is satisfied in the situation of the first half bridge mode. Power transmission equipment.
前記切替条件は、前記各スイッチング素子の動作モードが前記第1ハーフブリッジモードとなっている期間が予め定められた閾値期間以上となることを含む請求項1に記載の送電機器。   2. The power transmission device according to claim 1, wherein the switching condition includes a period in which an operation mode of each switching element is the first half bridge mode being equal to or longer than a predetermined threshold period. 前記各スイッチング素子の動作モードは、前記第1スイッチング素子及び前記第3スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第2スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子がON状態であるOFFモードを含み、
前記各スイッチング素子の動作モードは、前記切替条件が成立した場合には、前記OFFモードを介して、前記第1ハーフブリッジモードから前記第2ハーフブリッジモードに切り替わる請求項1又は請求項2に記載の送電機器。
The operation mode of each switching element includes an OFF mode in which the first switching element and the third switching element are in an OFF state, and the second switching element and the fourth switching element are in an ON state,
The operation mode of each of the switching elements is switched from the first half bridge mode to the second half bridge mode via the OFF mode when the switching condition is satisfied. Power transmission equipment.
前記各スイッチング素子の動作モードは、前記第1スイッチング素子及び前記第4スイッチング素子のスイッチング素子群と、第2スイッチング素子及び第3スイッチング素子のスイッチング素子群とが交互にON/OFF動作するフルブリッジモードを含む請求項1〜3のうちいずれか一項に記載の送電機器。   The operation mode of each switching element is a full bridge in which the switching element group of the first switching element and the fourth switching element and the switching element group of the second switching element and the third switching element are alternately turned ON / OFF. The power transmission device according to any one of claims 1 to 3, including a mode. 第1制御信号及び第2制御信号が入力されるものであって、前記第1制御信号及び前記第2制御信号の信号態様に応じて、前記各スイッチング素子の動作モードを、前記第1ハーフブリッジモード、前記第2ハーフブリッジモード、又は前記フルブリッジモードのいずれかに切り替える切替回路を備えている請求項4に記載の送電機器。   A first control signal and a second control signal are input, and an operation mode of each switching element is set according to a signal mode of the first control signal and the second control signal. The power transmission device according to claim 4, further comprising a switching circuit that switches to any one of a mode, the second half-bridge mode, and the full-bridge mode. 直流電力を予め定められた周波数の交流電力に変換するDC/AC変換部を有する交流電源と、
前記交流電力が入力される1次側コイルと、
前記1次側コイルに入力される前記交流電力を非接触で受電可能な2次側コイルと、
を備え、
前記DC/AC変換部は、互いに直列に接続された第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子と、互いに直列に接続された第3スイッチング素子及び第4スイッチング素子とを有するブリッジ回路を備え、
前記1次側コイルの一端は、前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子との接続線に接続され、前記1次側コイルの他端は前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子との接続線に接続されており、
前記各スイッチング素子の動作モードは、
前記第1スイッチング素子と前記第2スイッチング素子とが交互にON/OFF動作する一方、前記第3スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第4スイッチング素子がON状態である第1ハーフブリッジモードと、
前記第3スイッチング素子と前記第4スイッチング素子とが交互にON/OFF動作する一方、前記第1スイッチング素子がOFF状態であり、且つ、前記第2スイッチング素子がON状態である第2ハーフブリッジモードと、
を含み、
前記各スイッチング素子の動作モードを制御するものであって、前記各スイッチング素子の動作モードが前記第1ハーフブリッジモードである状況において予め定められた切替条件が成立した場合には、前記各スイッチング素子の動作モードを前記第1ハーフブリッジモードから前記第2ハーフブリッジモードに切り替える制御部を備えていることを特徴とする非接触電力伝送装置。
An AC power source having a DC / AC conversion unit for converting DC power into AC power having a predetermined frequency;
A primary coil to which the AC power is input;
A secondary coil capable of receiving the AC power input to the primary coil in a contactless manner;
With
The DC / AC converter includes a bridge circuit having a first switching element and a second switching element connected in series with each other, and a third switching element and a fourth switching element connected in series with each other,
One end of the primary side coil is connected to a connection line between the first switching element and the second switching element, and the other end of the primary side coil is connected to the third switching element and the fourth switching element. Connected to the connection line,
The operation mode of each switching element is:
The first half-bridge mode in which the first switching element and the second switching element alternately perform ON / OFF operations, the third switching element is in an OFF state, and the fourth switching element is in an ON state. When,
The second half-bridge mode in which the third switching element and the fourth switching element alternately perform ON / OFF operations, the first switching element is in an OFF state, and the second switching element is in an ON state. When,
Including
When the operation mode of each of the switching elements is controlled and a predetermined switching condition is satisfied in a situation where the operation mode of each of the switching elements is the first half bridge mode, the switching elements A non-contact power transmission apparatus comprising: a control unit that switches the operation mode from the first half bridge mode to the second half bridge mode.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106059364A (en) * 2016-08-11 2016-10-26 重庆大学 High frequency emission source used for wireless electric energy transmission system
JP2017077058A (en) * 2015-10-13 2017-04-20 ローム株式会社 Wireless power transmission device, control circuit and control method therefor, charger
JP2017184411A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 ミネベアミツミ株式会社 Wireless power supply device, wireless power reception device, and wireless power transmission system
US10958106B2 (en) 2018-10-18 2021-03-23 Seiko Epson Corporation Control device, power transmitting device, contactless power transmission system, power receiving device, and electronic apparatus
CN114362270A (en) * 2020-10-13 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 Charging device, method for controlling charging of charging device, and vehicle
CN114559852A (en) * 2022-04-28 2022-05-31 深圳市誉兴通科技股份有限公司 Charging pile internet of things pricing system
CN116316856A (en) * 2023-04-10 2023-06-23 西安西电电力系统有限公司 Half-bridge and full-bridge topology switchable power sub-module and switching method

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017077058A (en) * 2015-10-13 2017-04-20 ローム株式会社 Wireless power transmission device, control circuit and control method therefor, charger
JP2017184411A (en) * 2016-03-30 2017-10-05 ミネベアミツミ株式会社 Wireless power supply device, wireless power reception device, and wireless power transmission system
CN106059364A (en) * 2016-08-11 2016-10-26 重庆大学 High frequency emission source used for wireless electric energy transmission system
CN106059364B (en) * 2016-08-11 2018-11-23 重庆大学 A kind of sources of high frequency emissions for radio energy transmission system
US10958106B2 (en) 2018-10-18 2021-03-23 Seiko Epson Corporation Control device, power transmitting device, contactless power transmission system, power receiving device, and electronic apparatus
CN114362270A (en) * 2020-10-13 2022-04-15 比亚迪股份有限公司 Charging device, method for controlling charging of charging device, and vehicle
CN114559852A (en) * 2022-04-28 2022-05-31 深圳市誉兴通科技股份有限公司 Charging pile internet of things pricing system
CN114559852B (en) * 2022-04-28 2022-07-12 深圳市誉兴通科技股份有限公司 Charging pile internet of things pricing system
CN116316856A (en) * 2023-04-10 2023-06-23 西安西电电力系统有限公司 Half-bridge and full-bridge topology switchable power sub-module and switching method
CN116316856B (en) * 2023-04-10 2025-07-15 西安西电电力系统有限公司 Half-bridge and full-bridge topological structure switchable power sub-module and switching method

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