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JP6481558B2 - Contactless power transmission equipment - Google Patents

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JP6481558B2
JP6481558B2 JP2015156082A JP2015156082A JP6481558B2 JP 6481558 B2 JP6481558 B2 JP 6481558B2 JP 2015156082 A JP2015156082 A JP 2015156082A JP 2015156082 A JP2015156082 A JP 2015156082A JP 6481558 B2 JP6481558 B2 JP 6481558B2
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崇弘 三澤
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Description

この発明は、非接触送電装置に関し、特に、受電装置へ非接触で送電する非接触送電装置における電力制御技術に関する。   The present invention relates to a contactless power transmission device, and more particularly, to a power control technique in a contactless power transmission device that transmits power to a power receiving device in a contactless manner.

従来から送電装置から受電装置に非接触で電力を送電する非接触電力伝送システムが知られている(特許文献1〜6参照)。送電装置は、送電コイルを含み、受電装置は、受電コイルを含む。   Conventionally, a non-contact power transmission system that transmits power from a power transmission device to a power reception device in a non-contact manner is known (see Patent Documents 1 to 6). The power transmission device includes a power transmission coil, and the power reception device includes a power reception coil.

たとえば、特開2014−207795号公報(特許文献6)に開示される非接触給電システムでは、給電装置は、送電コイルと、インバータと、制御部とを備える。送電コイルは、車両に搭載された受電コイルへ非接触で送電する。インバータは、駆動周波数に応じた交流電流を生成して送電コイルへ出力する。制御部は、バッテリへの充電電力指令とバッテリへの出力電力とを車両側から取得し、出力電力が充電電力指令に追従するようにインバータの駆動周波数をフィードバック制御する(特許文献6参照)。   For example, in the non-contact power feeding system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-207795 (Patent Document 6), the power feeding device includes a power transmission coil, an inverter, and a control unit. The power transmission coil transmits power in a non-contact manner to a power reception coil mounted on the vehicle. An inverter produces | generates the alternating current according to a drive frequency, and outputs it to a power transmission coil. The control unit obtains the charging power command to the battery and the output power to the battery from the vehicle side, and feedback controls the drive frequency of the inverter so that the output power follows the charging power command (see Patent Document 6).

特開2013−154815号公報JP2013-154815A 特開2013−146154号公報JP2013-146154A 特開2013−146148号公報JP2013-146148A 特開2013−110822号公報JP 2013-110822 A 特開2013−126327号公報JP 2013-126327 A 特開2014−207795号公報JP 2014-207795 A

インバータが、電圧形のインバータであり、駆動周波数に応じた送電電力を送電部へ供給する場合に、インバータ出力電圧のデューティ(duty)を調整することによって送電電力を制御することができる。また、インバータの駆動周波数を調整することによって、インバータ出力電圧の立上り時におけるインバータ出力電流を示すターンオン電流を制御することができる。   When the inverter is a voltage-type inverter, and the transmission power corresponding to the drive frequency is supplied to the power transmission unit, the transmission power can be controlled by adjusting the duty of the inverter output voltage. Further, by adjusting the drive frequency of the inverter, it is possible to control the turn-on current indicating the inverter output current when the inverter output voltage rises.

電圧形のインバータにおいては、出力電圧の立上り時に出力電圧と同符号の出力電流(正のターンオン電流)が流れると、インバータの還流ダイオードにリカバリー電流が生じることが知られている。リカバリー電流が生じると、還流ダイオードが発熱し、損失が増加する。そのため、たとえば、インバータの駆動周波数を調整することによって、ターンオン電流が目標値(たとえば、0以下の値)に制御される。   In a voltage type inverter, it is known that when an output current (positive turn-on current) having the same sign as the output voltage flows at the rise of the output voltage, a recovery current is generated in the freewheeling diode of the inverter. When the recovery current is generated, the freewheeling diode generates heat and the loss increases. Therefore, for example, by adjusting the drive frequency of the inverter, the turn-on current is controlled to a target value (for example, a value of 0 or less).

しかしながら、インバータ出力電圧のデューティが小さい値に設定された場合に、正のターンオン電流が生じないインバータの駆動周波数帯は、デューティが大きい値に設定された場合よりも狭くなる。したがって、目標電力が小さい電力に設定されている場合に、インバータ出力電圧のデューティとして小さい値が設定されると、正のターンオン電流が生じる可能性が高くなる。このような問題及びその解決手段について、上記の特許文献1〜6では特に検討されていない。   However, when the duty of the inverter output voltage is set to a small value, the drive frequency band of the inverter in which the positive turn-on current does not occur becomes narrower than when the duty is set to a large value. Therefore, when the target power is set to a small power and a small value is set as the duty of the inverter output voltage, a possibility that a positive turn-on current is generated increases. Such a problem and its solution are not particularly studied in the above-mentioned Patent Documents 1 to 6.

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、目標電力として小さい値が設定されたとしても正のターンオン電流の発生を抑制することができる非接触送電装置を提供することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the invention is contactless power transmission that can suppress generation of a positive turn-on current even if a small value is set as a target power. Is to provide a device.

この発明のある局面に従う非接触送電装置は、送電部と、電圧形のインバータと、昇圧回路と、制御部とを備える。送電部は、受電装置へ非接触で送電するように構成される。電圧形のインバータは、送電部へ送電電力を供給する。昇圧回路は、交流電源から供給を受ける交流電力を整流及び昇圧してインバータへ供給する。制御部は、インバータ及び昇圧回路を制御する。制御部は、第1の制御と第2の制御とを実行可能である。第1の制御は、インバータの出力電圧のデューティを調整することによって送電電力を目標電力に制御する。第2の制御は、昇圧回路の昇圧比を調整することによって送電電力を目標電力に制御する。そして、制御部は、目標電力が第1の電力である場合には、第1の制御を実行し、目標電力が第1の電力よりも小さい第2の電力である場合には、第2の制御を実行する。   A contactless power transmission device according to an aspect of the present invention includes a power transmission unit, a voltage-type inverter, a booster circuit, and a control unit. The power transmission unit is configured to transmit power to the power receiving device in a contactless manner. The voltage-type inverter supplies transmission power to the power transmission unit. The booster circuit rectifies and boosts the AC power supplied from the AC power supply and supplies it to the inverter. The control unit controls the inverter and the booster circuit. The control unit can execute the first control and the second control. In the first control, the transmission power is controlled to the target power by adjusting the duty of the output voltage of the inverter. In the second control, the transmission power is controlled to the target power by adjusting the boost ratio of the booster circuit. The control unit executes the first control when the target power is the first power, and performs the second control when the target power is the second power smaller than the first power. Execute control.

この非接触送電装置においては、目標電力として第2の電力(<第1の電力)が設定されている場合に、昇圧回路の昇圧比が調整されることにより、送電電力が目標電力に制御される。送電電力を小さい電力(第2の電力)に制御するために昇圧比が低下するため、昇圧比が低下しない場合よりも、インバータの出力電圧のデューティとして大きい値が設定される。デューティとして大きい値が設定されている場合には、デューティとして小さい値が設定されている場合よりも、正のターンオン電流が生じないインバータの駆動周波数帯は広い。したがって、正のターンオン電流が生じる可能性は低減される。   In this non-contact power transmission device, when the second power (<first power) is set as the target power, the transmission power is controlled to the target power by adjusting the boost ratio of the booster circuit. The Since the step-up ratio is lowered in order to control the transmitted power to a small electric power (second electric power), a larger value is set as the duty of the output voltage of the inverter than when the step-up ratio is not lowered. When a large value is set as the duty, the drive frequency band of the inverter that does not generate a positive turn-on current is wider than when a small value is set as the duty. Therefore, the possibility of generating a positive turn-on current is reduced.

また、昇圧比が低下することにより、ターンオン電流を、たとえば、0以下の値に制御することができるインバータの駆動周波数帯は広くなる。したがって、正のターンオン電流が生じる可能性は低減される。   Further, as the step-up ratio decreases, the drive frequency band of the inverter that can control the turn-on current to a value of 0 or less, for example, is widened. Therefore, the possibility of generating a positive turn-on current is reduced.

よって、この非接触送電装置によれば、目標電力として小さい値が設定されたとしても正のターンオン電流の発生を抑制することができる。   Therefore, according to this non-contact power transmission apparatus, even if a small value is set as the target power, generation of a positive turn-on current can be suppressed.

この発明によれば、目標電力として小さい値が設定されたとしても正のターンオン電流の発生を抑制することができる非接触送電装置を提供することができる。   According to this invention, even if a small value is set as the target power, it is possible to provide a contactless power transmission device that can suppress the generation of a positive turn-on current.

実施の形態による電力伝送システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a power transmission system according to an embodiment. 送電部及び受電部の回路構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the circuit structure of a power transmission part and a power receiving part. 第1の送電電力制御及びターンオン電流制御の制御ブロック図である。It is a control block diagram of 1st transmitted power control and turn-on current control. 第2の送電電力制御及びターンオン電流制御の制御ブロック図である。It is a control block diagram of 2nd transmission power control and turn-on current control. 第1及び第2の送電電力制御の切替制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the switching control of 1st and 2nd transmission power control.

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

(非接触電力伝送システムの構成)
図1は、この発明の実施の形態による非接触送電装置が適用される電力伝送システムの全体構成図である。図1を参照して、この電力伝送システムは、送電装置10と、受電装置20とを備える。受電装置20は、たとえば、送電装置10から供給され蓄えられた電力を用いて走行可能な車両等に搭載され得る。
(Configuration of contactless power transmission system)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power transmission system to which a contactless power transmission device according to an embodiment of the present invention is applied. With reference to FIG. 1, the power transmission system includes a power transmission device 10 and a power reception device 20. The power receiving device 20 can be mounted on, for example, a vehicle that can travel using the electric power supplied and stored from the power transmitting device 10.

送電装置10は、力率改善(PFC(Power Factor Correction))回路210と、インバータ220と、フィルタ回路230と、送電部240とを含む。また、送電装置10は、電源ECU(Electronic Control Unit)250と、通信部260と、電圧センサ270と、電流センサ272とをさらに含む。   The power transmission device 10 includes a power factor correction (PFC) circuit 210, an inverter 220, a filter circuit 230, and a power transmission unit 240. The power transmission device 10 further includes a power supply ECU (Electronic Control Unit) 250, a communication unit 260, a voltage sensor 270, and a current sensor 272.

PFC回路210は、交流電源100(たとえば系統電源)から受ける交流電力を整流及び昇圧してインバータ220へ供給するとともに、入力電流を正弦波に近づけることで力率を改善することができる。PFC回路210は、昇圧比を変更することができる。詳細については後述するが、送電装置10による送電電力の目標電力として小さい電力が設定されている場合には、PFC回路210の昇圧比を調整することで、送電電力が目標電力に制御される。ここで、小さい電力とは、後述のインバータ220の出力電圧のデューティ調整により送電電力を目標電力に制御することとすると、後述の正のターンオン電流が生じる可能性が高くなる電力のことをいう。   PFC circuit 210 rectifies and boosts AC power received from AC power supply 100 (for example, system power supply) and supplies it to inverter 220, and can improve the power factor by bringing the input current closer to a sine wave. The PFC circuit 210 can change the boost ratio. Although details will be described later, when a small power is set as the target power of the transmission power by the power transmission device 10, the transmission power is controlled to the target power by adjusting the step-up ratio of the PFC circuit 210. Here, the small electric power refers to electric power that increases the possibility of generating a positive turn-on current, which will be described later, when the transmitted power is controlled to the target power by adjusting the duty of the output voltage of the inverter 220, which will be described later.

インバータ220は、PFC回路210から受ける直流電力を、所定の伝送周波数を有する送電電力(交流)に変換する。インバータ220によって生成された送電電力は、フィルタ回路230を通じて送電部240へ供給される。インバータ220は、電圧形インバータであり、インバータ220を構成する各スイッチング素子に逆並列に還流ダイオードが接続されている。   Inverter 220 converts the DC power received from PFC circuit 210 into transmitted power (AC) having a predetermined transmission frequency. The transmission power generated by the inverter 220 is supplied to the power transmission unit 240 through the filter circuit 230. The inverter 220 is a voltage source inverter, and a free wheel diode is connected in antiparallel to each switching element constituting the inverter 220.

フィルタ回路230は、インバータ220と送電部240との間に設けられ、インバータ220から発生する高調波ノイズを抑制する。   Filter circuit 230 is provided between inverter 220 and power transmission unit 240 and suppresses harmonic noise generated from inverter 220.

送電部240は、伝送周波数を有する交流電力(送電電力)をインバータ220からフィルタ回路230を通じて受け、送電部240の周囲に生成される電磁界を通じて、受電装置20の受電部310へ非接触で送電する。   The power transmission unit 240 receives AC power (transmission power) having a transmission frequency from the inverter 220 through the filter circuit 230, and transmits power to the power reception unit 310 of the power reception device 20 in a non-contact manner through an electromagnetic field generated around the power transmission unit 240. To do.

電圧センサ270は、インバータ220の出力電圧を検出し、その検出値を電源ECU250へ出力する。電流センサ272は、インバータ220の出力電流を検出し、その検出値を電源ECU250へ出力する。   Voltage sensor 270 detects the output voltage of inverter 220 and outputs the detected value to power supply ECU 250. Current sensor 272 detects the output current of inverter 220 and outputs the detected value to power supply ECU 250.

電源ECU250は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、送電装置10における各種機器の制御を行なう。一例として、電源ECU250は、送電装置10から受電装置20への電力伝送の実行時に、インバータ220が送電電力(交流)を生成するようにインバータ220のスイッチング制御を行なう。   The power supply ECU 250 includes a central processing unit (CPU), a storage device, an input / output buffer, and the like (all not shown), receives signals from various sensors and devices, and controls various devices in the power transmission device 10. As an example, power supply ECU 250 performs switching control of inverter 220 so that inverter 220 generates transmission power (alternating current) when power transmission from power transmission device 10 to power reception device 20 is performed.

電源ECU250により実行される主要な制御として、電源ECU250は、送電装置10から受電装置20への電力伝送の実行時に、インバータ220におけるターンオン電流を目標値に制御するためのフィードバック制御(以下「ターンオン電流制御」とも称する。)を実行する。具体的には、電源ECU250は、インバータ220の駆動周波数(スイッチング周波数)を調整することによって、ターンオン電流を目標値に制御する。ターンオン電流とは、インバータ220の出力電圧の立上り時におけるインバータ220の出力電流の瞬時値である。ターンオン電流が正であると、インバータ220の還流ダイオードに逆方向のリカバリー電流が流れ、還流ダイオードにおいて発熱すなわち損失が発生する。そこで、ターンオン電流制御の上記目標値(ターンオン電流目標値)は、インバータ220の還流ダイオードにリカバリー電流が生じない範囲に設定され、基本的には0以下の所定値とされる(力率が良くなる「0」が理想的であるが、マージンをとって負値に設定してもよく、また、リカバリー電流による損失が問題とならない程度に小さい正値に設定してもよい。)。なお、ターンオン電流は、必ずしも目標値に制御されなくてもよい。たとえば、ターンオン電流の目標値の代わりに、ターンオン電流の制限値が設けられてもよい。この場合には、ターンオン電流は制限値を超過しないように制御される。   As main control executed by the power supply ECU 250, the power supply ECU 250 performs feedback control (hereinafter referred to as “turn-on current”) to control the turn-on current in the inverter 220 to a target value when executing power transmission from the power transmitting apparatus 10 to the power receiving apparatus 20. Control "). Specifically, power supply ECU 250 controls the turn-on current to the target value by adjusting the drive frequency (switching frequency) of inverter 220. The turn-on current is an instantaneous value of the output current of the inverter 220 when the output voltage of the inverter 220 rises. If the turn-on current is positive, a recovery current in the reverse direction flows through the return diode of the inverter 220, and heat generation, that is, loss occurs in the return diode. Therefore, the target value (turn-on current target value) of the turn-on current control is set in a range where no recovery current is generated in the return diode of the inverter 220 and is basically set to a predetermined value of 0 or less (the power factor is good). “0” is ideal, but it may be set to a negative value by taking a margin, or may be set to a small positive value so that loss due to the recovery current does not cause a problem.) Note that the turn-on current does not necessarily have to be controlled to the target value. For example, a turn-on current limit value may be provided instead of the turn-on current target value. In this case, the turn-on current is controlled so as not to exceed the limit value.

また、電源ECU250は、上記のターンオン電流制御を実行するとともに、インバータ220の出力電圧のデューティ(duty)を調整することによって、送電電力を目標電力に制御するためのフィードバック制御(以下「第1の送電電力制御」とも称する。)を実行する。なお、出力電圧のデューティは、出力電圧波形(矩形波)の周期に対する正(又は負)の電圧出力時間の比として定義される。インバータ220のスイッチング素子(オン/オフデューティ0.5)の動作タイミングを変化させることによって、インバータ出力電圧のデューティを調整することができる。目標電力は、たとえば、受電装置20の受電状況に基づいて生成され得る。この実施の形態では、受電装置20において、受電電力の目標値と検出値との偏差に基づいて送電電力の目標電力が生成され、受電装置20から送電装置10へ送信される。   Further, the power supply ECU 250 executes the above-described turn-on current control and adjusts the duty of the output voltage of the inverter 220 to adjust the transmission power to the target power (hereinafter referred to as “first control”). Also referred to as “transmission power control”. The duty of the output voltage is defined as the ratio of the positive (or negative) voltage output time to the period of the output voltage waveform (rectangular wave). By changing the operation timing of the switching element (on / off duty 0.5) of the inverter 220, the duty of the inverter output voltage can be adjusted. The target power can be generated based on the power reception status of the power receiving device 20, for example. In this embodiment, in the power receiving device 20, the target power of the transmitted power is generated based on the deviation between the target value of the received power and the detected value, and transmitted from the power receiving device 20 to the power transmitting device 10.

また、電源ECU250は、上記のターンオン電流制御を実行するとともに、PFC回路210の昇圧比を調整することによって、送電電力を目標電力に制御するためのフィードバック制御(以下「第2の送電電力制御」とも称する。)を実行する。送電装置10による送電電力の目標電力として小さい電力が設定されている場合に、第1の送電電力制御が実行されると、インバータ220の出力電圧のデューティとして小さい値が設定されることとなる。インバータ出力電圧のデューティが小さい値に設定された場合に、正のターンオン電流が生じないインバータの駆動周波数帯は、デューティが大きい値に設定された場合よりも狭くなる。したがって、目標電力が小さい電力に設定されている場合に、インバータ出力電圧のデューティとして小さい値が設定されると、正のターンオン電流が生じやすい。そこで、この実施の形態の送電装置10は、目標電力が小さい電力に設定されている場合のために第2の送電電力制御を実行可能としている。   Further, the power supply ECU 250 executes the above-described turn-on current control and adjusts the step-up ratio of the PFC circuit 210 to thereby control the transmission power to the target power (hereinafter referred to as “second transmission power control”). (Also referred to as “)”. When the first transmission power control is executed when the small power is set as the target power of the transmission power by the power transmission device 10, a small value is set as the duty of the output voltage of the inverter 220. When the duty of the inverter output voltage is set to a small value, the drive frequency band of the inverter in which the positive turn-on current does not occur becomes narrower than when the duty is set to a large value. Therefore, when the target power is set to a small power, if a small value is set as the duty of the inverter output voltage, a positive turn-on current is likely to occur. Therefore, the power transmission device 10 of this embodiment can execute the second transmission power control for the case where the target power is set to a small power.

通信部260は、受電装置20の通信部370と無線通信するように構成され、受電装置20から送信される送電電力の目標値(目標電力)を受信するほか、送電の開始/停止や受電装置20の受電状況等の情報を受電装置20とやり取りする。   The communication unit 260 is configured to wirelessly communicate with the communication unit 370 of the power receiving device 20, receives a target value (target power) of transmitted power transmitted from the power receiving device 20, starts / stops power transmission, and receives the power 20 exchanges information such as the power reception status with the power receiving apparatus 20.

一方、受電装置20は、受電部310と、フィルタ回路320と、整流部330と、リレー回路340と、蓄電装置350とを含む。また、受電装置20は、充電ECU360と、通信部370と、電圧センサ380と、電流センサ382とをさらに含む。   On the other hand, power reception device 20 includes a power reception unit 310, a filter circuit 320, a rectification unit 330, a relay circuit 340, and a power storage device 350. Power receiving device 20 further includes a charging ECU 360, a communication unit 370, a voltage sensor 380, and a current sensor 382.

受電部310は、送電装置10の送電部240から出力される電力(交流)を非接触で受電する。受電部310は、受電した電力をフィルタ回路320を通じて整流部330へ出力する。   The power receiving unit 310 receives the power (AC) output from the power transmission unit 240 of the power transmission device 10 in a non-contact manner. The power receiving unit 310 outputs the received power to the rectifying unit 330 through the filter circuit 320.

フィルタ回路320は、受電部310と整流部330との間に設けられ、受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。整流部330は、受電部310によって受電された交流電力を整流して蓄電装置350へ出力する。   The filter circuit 320 is provided between the power reception unit 310 and the rectification unit 330, and suppresses harmonic noise generated during power reception. Rectifier 330 rectifies the AC power received by power receiver 310 and outputs the rectified power to power storage device 350.

蓄電装置350は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置350は、整流部330から出力される電力を蓄える。   The power storage device 350 is a rechargeable DC power supply, and is configured by a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. The power storage device 350 stores the power output from the rectifying unit 330.

リレー回路340は、整流部330と蓄電装置350との間に設けられ、送電装置10による蓄電装置350の充電時にオンされる。   Relay circuit 340 is provided between rectifying unit 330 and power storage device 350 and is turned on when power storage device 350 is charged by power transmission device 10.

電圧センサ380は、整流部330の出力電圧(受電電圧)を検出し、その検出値を充電ECU360へ出力する。電流センサ382は、整流部330からの出力電流(受電電流)を検出し、その検出値を充電ECU360へ出力する。   Voltage sensor 380 detects the output voltage (power reception voltage) of rectification unit 330 and outputs the detected value to charging ECU 360. Current sensor 382 detects an output current (received current) from rectifying unit 330 and outputs the detected value to charging ECU 360.

充電ECU360は、CPU、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、各種センサや機器からの信号を受けるとともに、受電装置20における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。   Charging ECU 360 includes a CPU, a storage device, an input / output buffer, and the like (all not shown), receives signals from various sensors and devices, and controls various devices in power reception device 20. The various controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

充電ECU360により実行される主要な制御として、充電ECU360は、送電装置10からの受電中に、受電装置20における受電電力が所望の目標値となるように、送電装置10における送電電力の目標値(目標電力)を生成する。具体的には、充電ECU360は、受電電力の検出値と目標値との偏差に基づいて、送電装置10における送電電力の目標値を生成する。そして、充電ECU360は、生成された送電電力の目標値(目標電力)を通信部370によって送電装置10へ送信する。   As main control executed by the charging ECU 360, the charging ECU 360 receives the target value of the transmission power in the power transmission device 10 so that the received power in the power reception device 20 becomes a desired target value during power reception from the power transmission device 10. Target power). Specifically, charging ECU 360 generates a target value of transmitted power in power transmission device 10 based on the deviation between the detected value of received power and the target value. Then, the charging ECU 360 transmits the generated target value (target power) of the transmitted power to the power transmitting apparatus 10 through the communication unit 370.

通信部370は、送電装置10の通信部260と無線通信するように構成され、充電ECU360において生成される送電電力の目標値(目標電力)を送電装置10へ送信する。   The communication unit 370 is configured to wirelessly communicate with the communication unit 260 of the power transmission device 10, and transmits a target value (target power) of transmitted power generated in the charging ECU 360 to the power transmission device 10.

図2は、図1に示した送電部240及び受電部310の回路構成の一例を示した図である。図2を参照して、送電部240は、一次コイル242及びキャパシタ244を含む。キャパシタ244は、送電電力の力率を補償するために設けられ、一次コイル242に直列に接続される。受電部310は、二次コイル312及びキャパシタ314を含む。キャパシタ314は、受電電力の力率を補償するために設けられ、二次コイル312に直列に接続される。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 illustrated in FIG. 1. Referring to FIG. 2, power transmission unit 240 includes a primary coil 242 and a capacitor 244. Capacitor 244 is provided to compensate the power factor of transmitted power, and is connected in series to primary coil 242. The power receiving unit 310 includes a secondary coil 312 and a capacitor 314. Capacitor 314 is provided to compensate the power factor of the received power, and is connected in series to secondary coil 312.

再び図1を参照して、この電力伝送システムにおいては、インバータ220からフィルタ回路230を通じて送電部240へ送電電力(交流)が供給される。送電部240及び受電部310の各々は、コイルとキャパシタとを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部240及び受電部310の共振強度を示すQ値は、100以上であることが好ましい。   Referring to FIG. 1 again, in this power transmission system, transmission power (alternating current) is supplied from inverter 220 to power transmission unit 240 through filter circuit 230. Each of power transmission unit 240 and power reception unit 310 includes a coil and a capacitor, and is designed to resonate at a transmission frequency. The Q value indicating the resonance intensity of the power transmission unit 240 and the power reception unit 310 is preferably 100 or more.

送電装置10において、インバータ220から送電部240へ送電電力が供給されると、送電部240のコイルと受電部310のコイルとの間に形成される電磁界を通じて、送電部240から受電部310へエネルギー(電力)が移動する。受電部310へ移動したエネルギー(電力)は、フィルタ回路320及び整流部330を通じて蓄電装置350へ供給される。   In the power transmission device 10, when transmission power is supplied from the inverter 220 to the power transmission unit 240, the power transmission unit 240 transmits power to the power reception unit 310 through an electromagnetic field formed between the coil of the power transmission unit 240 and the coil of the power reception unit 310. Energy (electric power) moves. The energy (power) transferred to the power receiving unit 310 is supplied to the power storage device 350 through the filter circuit 320 and the rectifying unit 330.

(各制御の制御ブロックの説明)
図3は、電源ECU250により実行される第1の送電電力制御及びターンオン電流制御の制御ブロック図である。図3を参照して、電源ECU250は、演算部410,430と、コントローラ420,440とを含む。演算部410、コントローラ420及び制御対象のインバータ220によって構成されるフィードバックループが第1の送電電力制御を構成する。一方、演算部430、コントローラ440及びインバータ220によって構成されるフィードバックループがターンオン電流制御を構成する。
(Description of control block for each control)
FIG. 3 is a control block diagram of first transmission power control and turn-on current control executed by the power supply ECU 250. Referring to FIG. 3, power supply ECU 250 includes arithmetic units 410 and 430 and controllers 420 and 440. A feedback loop including the calculation unit 410, the controller 420, and the inverter 220 to be controlled constitutes the first transmission power control. On the other hand, a feedback loop constituted by the arithmetic unit 430, the controller 440, and the inverter 220 constitutes turn-on current control.

演算部410は、送電電力の目標値を示す目標電力Psrから送電電力Psの検出値を減算し、その演算値をコントローラ420に出力する。なお、送電電力Psの検出値は、たとえば、図1に示した電圧センサ270及び電流センサ272の検出値に基づいて算出することができる。   Operation unit 410 subtracts the detected value of transmitted power Ps from target power Psr indicating the target value of transmitted power, and outputs the calculated value to controller 420. The detected value of the transmission power Ps can be calculated based on the detected values of the voltage sensor 270 and the current sensor 272 shown in FIG.

コントローラ420は、目標電力Psrと送電電力Psとの偏差に基づいて、インバータ220の出力電圧のデューティ指令値を生成する。送電電力Psが目標電力Psrに近づくように出力電圧のデューティが調整され、送電電力Psが目標電力Psrに制御される。   The controller 420 generates a duty command value for the output voltage of the inverter 220 based on the deviation between the target power Psr and the transmission power Ps. The duty of the output voltage is adjusted so that the transmitted power Ps approaches the target power Psr, and the transmitted power Ps is controlled to the target power Psr.

一方、演算部430は、ターンオン電流の目標値Itrからターンオン電流Itの検出値を減算し、その演算値をコントローラ440に出力する。なお、ターンオン電流目標値Itrは、上述のように基本的に0以下の値とされる。また、ターンオン電流Itの検出値とは、電圧センサ270により出力電圧Voの立ち上がりが検知されたときの電流センサ272(いずれも図1参照)の検出値(瞬時値)である。また、上述のように、ターンオン電流は、必ずしも目標値に制御されなくてもよい。たとえば、ターンオン電流の目標値の代わりに、ターンオン電流の制限値が設けられてもよい。   On the other hand, the calculation unit 430 subtracts the detected value of the turn-on current It from the target value Itr of the turn-on current, and outputs the calculated value to the controller 440. Note that the turn-on current target value Itr is basically set to 0 or less as described above. The detected value of the turn-on current It is a detected value (instantaneous value) of the current sensor 272 (both see FIG. 1) when the voltage sensor 270 detects the rising of the output voltage Vo. Further, as described above, the turn-on current does not necessarily have to be controlled to the target value. For example, a turn-on current limit value may be provided instead of the turn-on current target value.

コントローラ440は、ターンオン電流の目標値Itrとターンオン電流Itとの偏差に基づいて、インバータ220の駆動周波数(スイッチング周波数)指令値を生成する。ターンオン電流Itが目標値Itrに近づくようにインバータ220の駆動周波数が調整され、ターンオン電流Itが目標値Itrに制御される。   The controller 440 generates a drive frequency (switching frequency) command value for the inverter 220 based on the deviation between the turn-on current target value Itr and the turn-on current It. The drive frequency of the inverter 220 is adjusted so that the turn-on current It approaches the target value Itr, and the turn-on current It is controlled to the target value Itr.

送電装置10の送電電力の目標電力として小さい電力が設定されている場合には、第1の送電電力制御の代わりに、第2の送電電力制御が実行される。図4は、電源ECU250により実行される第2の送電電力制御及びターンオン電流制御の制御ブロック図である。ここでは、第2の送電電力制御について、第1の送電電力制御と異なる点ついて説明する。図4を参照して、演算部410、コントローラ420及び制御対象のPFC回路210によって構成されるフィードバックループが第2の送電電力制御を構成する。   When the small power is set as the target power of the transmission power of the power transmission device 10, the second transmission power control is executed instead of the first transmission power control. FIG. 4 is a control block diagram of second transmission power control and turn-on current control executed by the power supply ECU 250. Here, the difference between the second transmission power control and the first transmission power control will be described. Referring to FIG. 4, a feedback loop constituted by calculation unit 410, controller 420, and PFC circuit 210 to be controlled constitutes second transmission power control.

第1の送電電力制御においては、インバータ220の出力電圧のデューティを調整することにより、送電電力が目標電力に制御された。第2の送電電力制御においては、第1の送電電力制御とは異なり、PFC回路210の昇圧比を調整することにより、送電電力が目標電力に制御される。   In the first transmission power control, the transmission power is controlled to the target power by adjusting the duty of the output voltage of the inverter 220. In the second transmission power control, unlike the first transmission power control, the transmission power is controlled to the target power by adjusting the step-up ratio of the PFC circuit 210.

具体的には、第2の送電電力制御においては、コントローラ420は、目標電力Psrと送電電力Psとの偏差に基づいて、PFC回路210の昇圧比の指令値を生成する。送電電力Psが目標電力Psrに近づくように昇圧比が調整され、送電電力Psが目標電力Psrに制御される。   Specifically, in the second transmission power control, the controller 420 generates a command value for the step-up ratio of the PFC circuit 210 based on the deviation between the target power Psr and the transmission power Ps. The step-up ratio is adjusted so that the transmitted power Ps approaches the target power Psr, and the transmitted power Ps is controlled to the target power Psr.

第1の送電電力制御において、インバータ220の出力電圧のデューティが小さい値に設定された場合、正のターンオン電流が生じないインバータ220の駆動周波数帯は、デューティが大きい値に設定された場合よりも狭くなる。したがって、目標電力が小さい電力に設定されている場合に、デューティを小さくすることにより送電電力を目標電力に制御することとすると、正のターンオン電流が生じる可能性が高くなる。   In the first transmission power control, when the duty of the output voltage of the inverter 220 is set to a small value, the drive frequency band of the inverter 220 in which a positive turn-on current does not occur is set compared to the case where the duty is set to a large value. Narrow. Therefore, when the target power is set to a small power, if the transmission power is controlled to the target power by reducing the duty, the possibility of a positive turn-on current is increased.

そこで、この実施の形態に従う送電装置10においては、目標電力が第1の電力である場合には、第1の送電電力制御(インバータ出力電圧のデューティ制御)が実行され、目標電力が第2の電力(<第1の電力)である場合には、第2の送電電力制御(PFC回路の昇圧比制御)が実行される。   Therefore, in power transmission device 10 according to this embodiment, when the target power is the first power, the first transmission power control (duty control of the inverter output voltage) is executed, and the target power is the second power. In the case of electric power (<first electric power), second transmission electric power control (step-up ratio control of the PFC circuit) is executed.

目標電力として第2の電力(<第1の電力)が設定されている場合に、第2の送電電力制御によりPFC回路210の昇圧比が低下するため、昇圧比が低下しない場合よりも、インバータ220の出力電圧のデューティとして大きい値が設定される。デューティとして大きい値が設定されている場合には、デューティとして小さい値が設定されている場合よりも、正のターンオン電流が生じないインバータ220の駆動周波数帯は広い。したがって、正のターンオン電流が生じる可能性は低減される。   When the second power (<first power) is set as the target power, the step-up ratio of the PFC circuit 210 is reduced by the second transmission power control. A large value is set as the duty of 220 output voltage. When a large value is set as the duty, the drive frequency band of the inverter 220 in which a positive turn-on current does not occur is wider than when a small value is set as the duty. Therefore, the possibility of generating a positive turn-on current is reduced.

また、PFC回路210の昇圧比が低下することにより、インバータ220の出力電圧がたとえ同一であったとしても、ターンオン電流を、たとえば、0以下の値に制御することができるインバータ220の駆動周波数帯は広くなる。したがって、正のターンオン電流が生じる可能性は低減される。   Further, since the step-up ratio of the PFC circuit 210 is reduced, even if the output voltage of the inverter 220 is the same, the drive frequency band of the inverter 220 that can control the turn-on current to a value of 0 or less, for example Becomes wider. Therefore, the possibility of generating a positive turn-on current is reduced.

よって、この実施の形態に従う送電装置10によれば、目標電力として小さい値が設定されたとしても正のターンオン電流の発生を抑制することができる。次に、送電装置10における、送電電力制御(第1及び第2の送電電力制御の切替制御)について説明する。   Therefore, according to power transmission device 10 according to this embodiment, even if a small value is set as the target power, generation of a positive turn-on current can be suppressed. Next, transmission power control (switching control between the first and second transmission power controls) in the power transmission device 10 will be described.

(送電電力制御)
図5は、送電装置10における第1及び第2の送電電力制御の切替制御を説明するためのフローチャートである。図5を参照して、電源ECU250は、通信部260,370を介して、充電ECU360から送電電力の目標電力に関する情報を受信する(ステップS100)。
(Transmission power control)
FIG. 5 is a flowchart for explaining the switching control between the first and second transmission power controls in the power transmission device 10. Referring to FIG. 5, power supply ECU 250 receives information related to the target power of the transmitted power from charging ECU 360 via communication units 260 and 370 (step S100).

送電電力の目標電力に関する情報が受信されると、電源ECU250は、目標電力が所定値P1以上であるか否かを判断する(ステップS110)。このような判断をする理由を次に説明する。インバータ220の出力電圧のデューティとして小さい値が設定されると、正のターンオン電流が生じないインバータ220の駆動周波数帯は狭くなる。したがって、目標電力として小さい電力が設定される場合に、デューティとして小さい値を設定することによる送電電力制御(第1の送電電力制御)を実行することとすれば、正のターンオン電流が生じる可能性が高くなる。そこで、送電装置10においては、第1の送電電力制御を実行するか、デューティを調整しない第2の送電電力制御を実行するかを判断するために目標電力が所定値P1以下であるか否かを判断している。   When information regarding the target power of the transmitted power is received, power supply ECU 250 determines whether or not the target power is equal to or greater than a predetermined value P1 (step S110). The reason for making such a determination will be described next. When a small value is set as the duty of the output voltage of the inverter 220, the drive frequency band of the inverter 220 in which no positive turn-on current is generated becomes narrow. Therefore, when a small power is set as the target power, a positive turn-on current may occur if transmission power control (first transmission power control) is performed by setting a small value as the duty. Becomes higher. Therefore, in the power transmission device 10, whether or not the target power is equal to or less than the predetermined value P1 to determine whether to execute the first transmission power control or the second transmission power control without adjusting the duty. Judging.

目標電力が所定値P1以上であると判断されると(ステップS110においてYES)、電源ECU250は、第1の送電電力制御を実行する。すなわち、電源ECU250は、インバータ220の出力電圧のデューティを調整することで送電電力を目標電力に制御する(ステップS120)。一方、目標電力が所定値P1より小さいと判断されると(ステップS110においてNO)、電源ECU250は、第2の送電電力制御を実行する。すなわち、電源ECU250は、PFC回路210の昇圧比を調整することで送電電力を目標電力に制御する(ステップS130)。   When it is determined that the target power is greater than or equal to predetermined value P1 (YES in step S110), power supply ECU 250 executes first transmission power control. That is, power supply ECU 250 controls the transmission power to the target power by adjusting the duty of the output voltage of inverter 220 (step S120). On the other hand, when it is determined that the target power is smaller than predetermined value P1 (NO in step S110), power supply ECU 250 executes the second transmission power control. That is, power supply ECU 250 controls the transmitted power to the target power by adjusting the step-up ratio of PFC circuit 210 (step S130).

たとえば、充電開始後、蓄電装置350が満充電間近になるまでは大きい一定電力(第1の電力)が送電され、満充電間近になった後、満充電になるまでは小さい一定電力(第2の電力)が送電されるような電力伝送システムにおいては、蓄電装置350が満充電間近になるまでは第1の送電電力制御が実行され、蓄電装置350が満充電間近になった後は第2の送電電力制御が実行される。ステップS120又はS130の処理が実行されると、処理はステップS140に移行する。   For example, after the start of charging, a large constant power (first power) is transmitted until the power storage device 350 is about to be fully charged. In the power transmission system in which the power of the power storage device 350 is transmitted, the first transmission power control is executed until the power storage device 350 is almost fully charged, and the second power is transmitted after the power storage device 350 is about to be fully charged. The transmission power control is executed. When the process of step S120 or S130 is executed, the process proceeds to step S140.

このように、この実施の形態に従う送電装置10においては、目標電力が第1の電力である場合には、第1の送電電力制御(インバータ出力電圧のデューティ制御)が実行され、目標電力が第2の電力(<第1の電力)である場合には、第2の送電電力制御(PFC回路の昇圧比制御)が実行される。これにより、目標電力として小さい値が設定されたとしても正のターンオン電流の発生を抑制することができる。   Thus, in power transmission device 10 according to this embodiment, when the target power is the first power, the first transmission power control (inverter output voltage duty control) is executed, and the target power is the first power. When the power is 2 (<first power), second transmission power control (step-up ratio control of the PFC circuit) is executed. Thereby, even if a small value is set as the target power, generation of a positive turn-on current can be suppressed.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

10 送電装置、20 受電装置、100 交流電源、210 PFC回路、220 インバータ、230,320 フィルタ回路、240 送電部、242 一次コイル、244,314 キャパシタ、246,316 抵抗、250 電源ECU、260,370 通信部、270,380 電圧センサ、272,382 電流センサ、310 受電部、312 二次コイル、330 整流部、340 リレー回路、350 蓄電装置、360 充電ECU、410,430 演算部、420,440 コントローラ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Power transmission apparatus, 20 Power receiving apparatus, 100 AC power supply, 210 PFC circuit, 220 Inverter, 230, 320 Filter circuit, 240 Power transmission part, 242 Primary coil, 244,314 Capacitor, 246,316 Resistance, 250 Power supply ECU, 260,370 Communication unit, 270, 380 Voltage sensor, 272, 382 Current sensor, 310 Power receiving unit, 312 Secondary coil, 330 Rectifier, 340 Relay circuit, 350 Power storage device, 360 Charge ECU, 410, 430 Calculation unit, 420, 440 Controller .

Claims (1)

受電装置へ非接触で送電するように構成された送電部と、
前記送電部へ送電電力を供給する電圧形のインバータと、
交流電源から供給を受ける交流電力を整流及び昇圧して前記インバータへ供給する昇圧回路と、
前記インバータ及び前記昇圧回路を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記インバータの出力電圧のデューティを調整することによって前記送電電力を目標電力に制御する第1の制御と、
前記デューティを調整せずに、前記昇圧回路の昇圧比を調整することによって前記送電電力を前記目標電力に制御する第2の制御とを実行可能であり、
前記制御部は、前記目標電力が第1の電力である場合には、前記第1の制御を実行し、前記目標電力が前記第1の電力よりも小さい第2の電力である場合には、前記第2の制御を実行する、非接触送電装置。
A power transmission unit configured to transmit power to the power receiving device in a contactless manner;
A voltage-type inverter for supplying transmission power to the power transmission unit;
A booster circuit that rectifies and boosts AC power supplied from an AC power source and supplies the AC power to the inverter;
A control unit for controlling the inverter and the booster circuit;
The controller is
A first control for controlling the transmitted power to a target power by adjusting a duty of an output voltage of the inverter;
Without adjusting the duty, it is possible to execute a second control for controlling the transmitted power to the target power by adjusting the boost ratio of the booster circuit,
The control unit executes the first control when the target power is the first power, and when the target power is the second power smaller than the first power, A contactless power transmission device that executes the second control.
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