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JP6583823B2 - Wireless power transmission system - Google Patents

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JP6583823B2
JP6583823B2 JP2016054002A JP2016054002A JP6583823B2 JP 6583823 B2 JP6583823 B2 JP 6583823B2 JP 2016054002 A JP2016054002 A JP 2016054002A JP 2016054002 A JP2016054002 A JP 2016054002A JP 6583823 B2 JP6583823 B2 JP 6583823B2
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Description

本開示は、無線で電力を伝送する無線電力伝送システムに関する。   The present disclosure relates to a wireless power transmission system that transmits power wirelessly.

近年、携帯電話機または電気自動車などの移動性を伴う機器に、無線（非接触）で電力を伝送する無線（非接触）電力伝送技術の開発が進められている。例えば特許文献１は、非接触で伝送される電力の整流後の電圧を一定に制御することができる非接触電力伝送システムを開示している。   In recent years, development of wireless (contactless) power transmission technology for transmitting power wirelessly (contactlessly) to devices with mobility, such as a mobile phone or an electric vehicle, has been promoted. For example, Patent Document 1 discloses a non-contact power transmission system that can control the voltage after rectification of power transmitted in a non-contact manner to be constant.

特開２００７−３３６７１７号公報JP 2007-336717 A

従来の技術では、負荷の動作状態を急に変化させる場合に、負荷電圧の急な変化に追従することができず、所望の動作状態に達するまでに長い時間を要するという課題があった。   In the conventional technology, when the operating state of the load is suddenly changed, there is a problem that it is not possible to follow the sudden change of the load voltage and it takes a long time to reach a desired operating state.

上記課題を解決するため、本開示の一態様に係る無線電力伝送システムは、
送電装置と、受電装置と、負荷駆動装置と、直流電源からの電力を前記送電装置及び前記受電装置を介して前記負荷駆動装置に供給し、前記負荷駆動装置の負荷指令値を前記送電装置及び前記受電装置を介さずに前記負荷駆動装置に出力する電力コントロール装置と、を含む無線電力伝送システムであって、
前記電力コントロール装置は、
前記直流電源と、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化する毎に前記負荷駆動装置の負荷指令値を更新する主制御回路と、
更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力する通信器と、を有し、
前記送電装置は、
前記直流電源から供給される第１の直流電力を第１の交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
変換された前記第１の交流電力を無線で送電する送電アンテナと、を有し、
前記受電装置は、
前記送電アンテナと電磁気的に結合し、送電された前記第１の交流電力を受電する受電アンテナと、
受電された前記第１の交流電力を第２の直流電力に変換する整流器と、を有し、
前記負荷駆動装置は、
負荷と、
前記第２の直流電力を第２の交流電力に変換する負荷側インバータ回路と、
前記電力コントロール装置から前記負荷指令値を受信する負荷側受信器と、
前記負荷指令値に基づき前記第２の交流電力の電流値を決定し、前記負荷を駆動する負荷制御回路と、を有し、
前記電力コントロール装置における前記主制御回路は、更に、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化するとき、前記送電装置が前記第１の直流電力を前記第１の交流電力に変換する際に用いる、前記第１の交流電力の電圧を調整するための制御パラメータを更新し、
前記電力コントロール装置における前記通信器は、更に、
更新された前記制御パラメータを前記送電装置に出力し、更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力し、
前記送電装置は、更に、
前記電力コントロール装置からの更新された前記制御パラメータに基づき前記第１の交流電力の電圧を決定し、前記インバータ回路を制御する送電制御回路を有する。 In order to solve the above problem, a wireless power transmission system according to an aspect of the present disclosure is provided.
A power transmission device, a power reception device, a load drive device, and power from a DC power source are supplied to the load drive device via the power transmission device and the power reception device, and a load command value of the load drive device is supplied to the power transmission device and A power control device that outputs to the load driving device without going through the power receiving device, and a wireless power transmission system comprising:
The power control device includes:
The DC power supply;
A main control circuit for updating a load command value of the load driving device every time an operation load by the load driving device changes;
A communicator for outputting the updated load command value to the load driving device,
The power transmission device is:
A power transmission side inverter circuit for converting the first DC power supplied from the DC power source to first AC power;
A power transmission antenna that wirelessly transmits the converted first AC power,
The power receiving device is:
A power receiving antenna that electromagnetically couples with the power transmitting antenna and receives the transmitted first AC power;
A rectifier that converts the received first AC power into second DC power;
The load driving device includes:
Load,
A load-side inverter circuit that converts the second DC power into second AC power;
A load-side receiver that receives the load command value from the power control device;
A load control circuit for determining a current value of the second AC power based on the load command value and driving the load;
The main control circuit in the power control device further includes:
Control for adjusting the voltage of the first AC power that is used when the power transmission device converts the first DC power into the first AC power when the operation load of the load driving device changes. Update the parameters,
The communicator in the power control device further includes:
Outputting the updated control parameter to the power transmission device, outputting the updated load command value to the load driving device;
The power transmission device further includes:
A power transmission control circuit configured to determine a voltage of the first AC power based on the updated control parameter from the power control device and to control the inverter circuit;

上記の包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、記録媒体で実現されてもよい。あるいは、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。   The comprehensive or specific aspect described above may be realized by a system, a method, an integrated circuit, a computer program, or a recording medium. Alternatively, the present invention may be realized by any combination of a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, and a recording medium.

本開示の一態様によれば、負荷の動作状態を急に変化させる際に、所望の動作状態に達するまでの時間を短縮することができる。   According to one aspect of the present disclosure, it is possible to shorten the time required to reach a desired operating state when the operating state of the load is suddenly changed.

無線電力伝送システムを、ロボットアームに適用した例を示す図である。It is a figure which shows the example which applied the wireless power transmission system to the robot arm. 図１に示す状態から姿勢を変化させたロボットアームの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the robot arm which changed the attitude | position from the state shown in FIG. 図２Ａに示す状態からさらに姿勢を変化させ、アームの先端部のハンドによって物品を把持している状況を示す図である。FIG. 2B is a diagram showing a state where the posture is further changed from the state shown in FIG. 2A and the article is held by the hand at the tip of the arm. 比較例における無線電力伝送システムの概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of schematic structure of the wireless power transmission system in a comparative example. 比較例の構成をより詳細に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a comparative example in detail. 比較例における課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the subject in a comparative example. 本開示の実施形態１における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power transmission system according to a first embodiment of the present disclosure. 送電アンテナ１４０および受電アンテナ３１０の等価回路の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the equivalent circuit of the power transmission antenna 140 and the power receiving antenna 310. FIG. 周波数に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅の依存性の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the dependence of the amplitude of the voltage of the both ends of the coil of the power transmission antenna 140 with respect to a frequency. 位相シフト量に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅（時間平均）の依存性の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the dependence of the amplitude (time average) of the voltage of the both ends of the coil of the power transmission antenna 140 with respect to a phase shift amount. デューティ比に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅（時間平均）の依存性の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the dependence of the amplitude (time average) of the voltage of the both ends of the coil of the power transmission antenna 140 with respect to a duty ratio. インバータ回路１３０への供給電圧に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅の依存性の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of the dependence of the amplitude of the voltage of the both ends of the coil of the power transmission antenna 140 with respect to the supply voltage to the inverter circuit. インバータ回路１３０の構成例を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration example of an inverter circuit 130. FIG. スイッチング素子Ｓ１およびＳ４に供給される２つのパルス信号の位相シフト量φ、およびスイッチング素子Ｓ２およびＳ３に供給される２つのパルス信号の位相シフト量φが０度の場合の４つのパルス信号およびインバータ回路１３０から出力される電圧Ｖの時間変化を模式的に示す図である。Four pulse signals and inverters when phase shift amount φ of two pulse signals supplied to switching elements S1 and S4 and phase shift amount φ of two pulse signals supplied to switching elements S2 and S3 are 0 degrees It is a figure which shows typically the time change of the voltage V output from the circuit. スイッチング素子Ｓ１およびＳ４に供給される２つのパルス信号の位相シフト量φ、およびスイッチング素子Ｓ２およびＳ３に供給される２つのパルス信号の位相シフト量φが９０度の場合の４つのパルス信号およびインバータ回路１３０から出力される電圧Ｖの時間変化を模式的に示す図である。Four pulse signals and inverter when phase shift amount φ of two pulse signals supplied to switching elements S1 and S4 and phase shift amount φ of two pulse signals supplied to switching elements S2 and S3 are 90 degrees It is a figure which shows typically the time change of the voltage V output from the circuit. インバータ回路１３０の他の構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating another configuration example of the inverter circuit 130. 各パルス信号のデューティ比が０．５（５０％）の場合の、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に入力されるパルス信号および出力電圧Ｖの波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the waveform of the pulse signal input into switching element S1-S4 and the output voltage V when the duty ratio of each pulse signal is 0.5 (50%). 各パルス信号のデューティ比が０．２５（２５％）の場合の、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に入力されるパルス信号および出力電圧Ｖの波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the waveform of the pulse signal input into switching element S1-S4 and the output voltage V when the duty ratio of each pulse signal is 0.25 (25%). 本実施形態における負荷指令値の送信および制御パラメータの送信のタイミングの第１の例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the timing of transmission of the load command value in this embodiment, and transmission of a control parameter. 本実施形態における負荷指令値の送信および制御パラメータの送信のタイミングの第２の例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the timing of transmission of the load command value in this embodiment, and transmission of a control parameter. 本実施形態における負荷指令値の送信および制御パラメータの送信のタイミングの第３の例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd example of the timing of transmission of the load command value in this embodiment, and transmission of a control parameter. 負荷駆動装置４００の機種（Ａ、Ｂ、Ｃ）によって制御パラメータ（この例では位相差）と出力電圧との関係が異なることを示す図である。It is a figure which shows that the relationship between a control parameter (in this example, a phase difference) and an output voltage changes with types (A, B, C) of the load drive device 400. メモリ５７０に格納されたテーブルのイメージを示す図である。6 is a diagram showing an image of a table stored in a memory 570. FIG. 電力コントロール装置５００が負荷指令値を変更する際の動作の流れを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow of operation | movement when the electric power control apparatus 500 changes load command value. プログラムに規定された動作手順の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation | movement procedure prescribed | regulated to the program. 回転速度と制御パラメータとの対応関係を規定したテーブルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the table which prescribed | regulated the correspondence of a rotational speed and a control parameter. 回転速度の変化と負荷の電流との対応関係を規定したテーブルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the table which prescribed | regulated the correspondence of the change of a rotational speed, and the electric current of load. テーブルのより具体的な例を示す図である。It is a figure which shows the more specific example of a table. 実施形態１におけるモータの回転速度の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of the rotational speed of the motor in Embodiment 1. FIG. 実施形態１における負荷電圧の時間変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time change of the load voltage in Embodiment 1. FIG. 実施形態１の無線電力伝送システムの動作の一例を示すシーケンス図である。FIG. 3 is a sequence diagram illustrating an example of an operation of the wireless power transmission system according to the first embodiment. 実施形態１における電力コントロール装置５００の動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an operation of the power control apparatus 500 according to the first embodiment. 実施形態１における送電装置１００の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an operation of the power transmission device 100 according to the first embodiment. テーブルの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a table. 実施形態１の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of Embodiment 1. FIG. 実施形態２の無線電力伝送システムの概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the wireless power transmission system of Embodiment 2. 実施形態２の無線電力伝送システムの構成をより詳細に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the wireless power transmission system of Embodiment 2 in detail. 複数の中継装置２００を備える無線電力伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a wireless power transmission system provided with the some relay apparatus 200. FIG.

（本開示の基礎となった知見）
本開示の実施形態を説明する前に、本開示の基礎となった知見を説明する。 (Knowledge that became the basis of this disclosure)
Prior to describing the embodiments of the present disclosure, the knowledge underlying the present disclosure will be described.

図１は、本発明者らが検討している無線電力伝送システムの一例を模式的に示す図である。図１は、無線電力伝送システムを、工場などで使用されるロボットアームに適用した例を示している。この無線電力伝送システムは、送電装置１００と、受電装置３００と、複数の中継装置２００と、複数の負荷駆動装置４００と、送電および負荷の駆動を制御する電力コントロール装置５００（電力コントローラ）とを備える。この例における受電装置３００は、ロボットアームの先端に接続されたハンドである。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a wireless power transmission system studied by the present inventors. FIG. 1 shows an example in which a wireless power transmission system is applied to a robot arm used in a factory or the like. This wireless power transmission system includes a power transmission device 100, a power reception device 300, a plurality of relay devices 200, a plurality of load driving devices 400, and a power control device 500 (power controller) that controls power transmission and driving of loads. Prepare. The power receiving apparatus 300 in this example is a hand connected to the tip of the robot arm.

送電装置１００と受電装置３００との間には複数の中継装置２００が設けられている。複数の中継装置２００および受電装置３００のそれぞれには、負荷駆動装置４００が接続されている。各負荷駆動装置４００は、モータなどの負荷と、負荷を駆動するインバータ回路などを含む。各負荷駆動装置４００は、アームの可動部（例えば関節）に設けられており、モータを駆動することによって可動部を動かすことができる。   A plurality of relay devices 200 are provided between the power transmission device 100 and the power reception device 300. A load driving device 400 is connected to each of the plurality of relay devices 200 and the power receiving device 300. Each load driving device 400 includes a load such as a motor, an inverter circuit that drives the load, and the like. Each load driving device 400 is provided in a movable part (for example, a joint) of an arm, and can move the movable part by driving a motor.

図２Ａは、図１に示す状態から姿勢を変化させたロボットアームの例を示している。図２Ｂは、図２Ａに示す状態からさらに姿勢を変化させ、アームの先端部のハンドによって物品を把持している状況を示している。これらの図に示されるように、ロボットアームは、複数の負荷駆動装置４００によってそれぞれの関節を動かし、物品の運搬などの作業を行うことができる。   FIG. 2A shows an example of a robot arm whose posture is changed from the state shown in FIG. FIG. 2B shows a situation where the posture is further changed from the state shown in FIG. 2A and the article is gripped by the hand at the tip of the arm. As shown in these drawings, the robot arm can move each joint by a plurality of load driving devices 400 and perform operations such as transportation of articles.

送電装置１００、複数の中継装置２００、および受電装置３００の間では、送電アンテナおよび受電アンテナを介した無線電力伝送が行われる。送電装置１００は、送電コイルを含む送電アンテナを有する。受電装置３００は、受電コイルを含む受電アンテナを有する。各中継装置２００は、受電アンテナおよび送電アンテナの両方を有する。送電装置１００から、直列に連結された複数の中継装置２００および受電装置３００に順次電力が無線で伝送される。複数の中継装置２００および受電装置３００の各々は、無線で伝送された電力を、各々に接続された負荷駆動装置４００に供給する。これにより、各負荷駆動装置４００におけるモータ等の負荷が駆動される。   Wireless power transmission is performed between the power transmission device 100, the plurality of relay devices 200, and the power reception device 300 via the power transmission antenna and the power reception antenna. The power transmission device 100 includes a power transmission antenna including a power transmission coil. The power receiving device 300 includes a power receiving antenna including a power receiving coil. Each relay device 200 has both a power receiving antenna and a power transmitting antenna. Power is sequentially transmitted from the power transmission device 100 to a plurality of relay devices 200 and power reception devices 300 connected in series in a wireless manner. Each of the plurality of relay devices 200 and the power receiving device 300 supplies the wirelessly transmitted power to the load driving device 400 connected thereto. Thereby, loads, such as a motor, in each load drive device 400 are driven.

この例のようにロボットアームに無線電力伝送システムを適用することにより、送電装置１００、複数の中継装置２００、および受電装置３００の間で電力を伝送するケーブルを排除することができる。従来のケーブルを用いたロボットアームでは、ケーブルの引っ掛かりによる事故が発生するおそれがあり、ケーブルによってアームおよびハンドの可動域が制限されるという課題があった。さらに、部品の交換時にケーブルが邪魔になり、作業効率を損ねるという懸念があった。図１に示す例のように無線電力伝送を適用することにより、ケーブルの引っ掛かりによる事故を防ぎ、アームおよびハンドの可動域を広くし、部品交換時の作業性を向上させることができる。   By applying the wireless power transmission system to the robot arm as in this example, a cable for transmitting power among the power transmission device 100, the plurality of relay devices 200, and the power reception device 300 can be eliminated. In a conventional robot arm using a cable, there is a risk that an accident due to the cable being caught may occur, and the movable range of the arm and the hand is limited by the cable. Further, there is a concern that the cable becomes an obstacle when replacing the parts, thereby impairing the work efficiency. By applying wireless power transmission as in the example shown in FIG. 1, it is possible to prevent accidents due to cable catching, widen the movable range of the arm and hand, and improve workability during component replacement.

図３は、無線電力伝送システムの本開示の実施形態に対する比較例の概略構成の一例を示す図である。ここでは、簡単のため、中継装置２００を有しない無線電力伝送システムの例を説明する。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a comparative example with respect to the embodiment of the present disclosure of the wireless power transmission system. Here, for simplicity, an example of a wireless power transmission system that does not include the relay device 200 will be described.

送電装置１００は、送電コイルを有する送電アンテナ１４０と、送電回路基板とを備えている。送電回路基板は、電力コントロール装置５００が有する直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して送電アンテナ１４０に供給するインバータ回路等を含む。   The power transmission device 100 includes a power transmission antenna 140 having a power transmission coil and a power transmission circuit board. The power transmission circuit board includes an inverter circuit or the like that converts DC power supplied from a DC power source included in the power control device 500 into AC power and supplies the AC power to the power transmission antenna 140.

受電装置３００は、受電コイルを有する受電アンテナ３１０と、受電回路基板とを備えている。受電アンテナ３１０は、送電アンテナ１４０と電磁的に結合して電力を非接触で受け取る。受電回路基板は、受電アンテナ３１０が受け取った交流電力を直流電力に整流して負荷駆動装置４００に与える整流回路（整流器）等を含む。   The power receiving device 300 includes a power receiving antenna 310 having a power receiving coil and a power receiving circuit board. The power receiving antenna 310 is electromagnetically coupled to the power transmitting antenna 140 and receives power in a contactless manner. The power receiving circuit board includes a rectifier circuit (rectifier) that rectifies AC power received by the power receiving antenna 310 into DC power and supplies the DC power to the load driving device 400.

負荷駆動装置４００は、モータ等の負荷４１０と、負荷４１０の動作を制御するインバータ回路基板とを備えている。インバータ回路基板は、負荷４１０を駆動するインバータ回路および制御回路等を含む。   The load driving device 400 includes a load 410 such as a motor and an inverter circuit board that controls the operation of the load 410. The inverter circuit board includes an inverter circuit that drives the load 410, a control circuit, and the like.

送電アンテナ１４０と受電アンテナ３１０とが対向した状態で、送電アンテナ１４０から受電アンテナ３１０に、非接触で電力が伝送される。負荷駆動装置４００は、受電装置３００から電力を受け取り、モータなどの負荷４１０を駆動する。これにより、被回転物（例えば関節部）を回転させることができる。   In a state where the power transmitting antenna 140 and the power receiving antenna 310 face each other, power is transmitted from the power transmitting antenna 140 to the power receiving antenna 310 in a contactless manner. The load driving device 400 receives power from the power receiving device 300 and drives a load 410 such as a motor. Thereby, a to-be-rotated object (for example, joint part) can be rotated.

電力コントロール装置５００は、送電装置１００に直流電力を供給するとともに、負荷駆動装置４００における負荷４１０の動作を制御する。電力コントロール装置５００は、例えばユーザからの指示または既定のプログラムに従って、負荷４１０に動作開始指令を出し、動作状態（例えばモータの回転速度等）を変化させる指令を出す。図３には１つの負荷４１０しか示されていないが、複数の負荷が存在する場合には、それらの負荷の各々の動作状態を電力コントロール装置５００が制御する。   The power control device 500 supplies DC power to the power transmission device 100 and controls the operation of the load 410 in the load driving device 400. The power control device 500 issues an operation start command to the load 410 according to, for example, an instruction from a user or a predetermined program, and issues a command to change the operation state (for example, the rotational speed of the motor). Although only one load 410 is shown in FIG. 3, when there are a plurality of loads, the power control apparatus 500 controls the operating state of each of these loads.

負荷４１０の動作状態を変化させる際、電力コントロール装置５００は、負荷４１０を駆動するための負荷指令値（例えばモータの回転速度等）を決定し、決定した負荷指令値を示す信号を負荷駆動装置４００に送信する。電力コントロール装置５００は、ユーザからの指示または既定のプログラムに従って負荷指令値を更新したときは、その都度、更新後の負荷指令値を負荷駆動装置４００に送信する。負荷指令値は、例えばモータの回転速度、または位置、周波数、電圧値、もしくは電流値などの、負荷の動作状態を決定する任意のパラメータである。   When changing the operating state of the load 410, the power control device 500 determines a load command value (for example, a rotational speed of the motor) for driving the load 410, and sends a signal indicating the determined load command value to the load driving device. 400. The power control device 500 transmits the updated load command value to the load driving device 400 each time the load command value is updated according to an instruction from the user or a predetermined program. The load command value is an arbitrary parameter that determines the operating state of the load, such as the rotational speed of the motor or the position, frequency, voltage value, or current value.

負荷駆動装置４００は、電力コントロール装置５００から更新された負荷指令値が送られると、その値に基づいて負荷４１０の動作状態を変化させる。例えば、負荷４１０が三相交流で駆動されるモータである場合、当該モータを駆動する三相インバータ回路に供給する制御信号（パルス信号）の供給タイミング等を変更して所望の動作状態にする。負荷駆動装置４００は、動作状態を変更した後、負荷４１０に流れる電流等を検出し、その情報を応答信号に含めて電力コントロール装置５００に送信する。   When the updated load command value is sent from the power control device 500, the load driving device 400 changes the operating state of the load 410 based on the value. For example, when the load 410 is a motor driven by three-phase AC, the supply timing of a control signal (pulse signal) supplied to a three-phase inverter circuit that drives the motor is changed to a desired operation state. After changing the operation state, the load driving device 400 detects a current flowing through the load 410 and transmits the information including the information in the response signal to the power control device 500.

図４は、上記の比較例の構成をより詳細に示すブロック図である。送電装置１００は、送電アンテナ１４０と、送電側インバータ回路１３０と、パルス出力回路１６０と、送電制御回路１５０と、送電側受信器１９０とを備えている。送電側インバータ回路１３０は、電力コントロール装置５００における直流電源５１０から出力される第１の直流（ＤＣ）電力を受けて第１の交流（ＡＣ）電力に変換して送電アンテナ１４０に供給する。パルス出力回路１６０は、インバータ回路１３０における複数のスイッチング素子に供給するパルス信号を出力する。送電制御回路１５０は、パルス出力回路１６０から出力されるパルス信号の出力タイミングを制御することにより、送電側インバータ回路１３０から出力される第１の交流電力の電圧の振幅等を制御する。   FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the above comparative example in more detail. The power transmission device 100 includes a power transmission antenna 140, a power transmission side inverter circuit 130, a pulse output circuit 160, a power transmission control circuit 150, and a power transmission side receiver 190. The power transmission side inverter circuit 130 receives the first direct current (DC) power output from the direct current power source 510 in the power control apparatus 500, converts it into first alternating current (AC) power, and supplies the first alternating current (AC) power to the power transmission antenna 140. The pulse output circuit 160 outputs a pulse signal supplied to the plurality of switching elements in the inverter circuit 130. The power transmission control circuit 150 controls the amplitude of the voltage of the first AC power output from the power transmission side inverter circuit 130 by controlling the output timing of the pulse signal output from the pulse output circuit 160.

受電装置３００は、受電アンテナ３１０と、受電アンテナ３１０に接続された整流器３２０と、電圧検出器３３０と、受電側送信器３８０とを備える。整流器３２０は、受電アンテナが受け取った第１の交流電力を第２の直流電力に変換して負荷駆動装置４００に出力する。電圧検出器３３０は、整流器３２０から出力された第２の直流電力の電圧値を検出する。受電側送信器３８０は、電圧検出器３３０によって検出された電圧値を示す信号を送電側受信器１９０に送信する。この信号は、負荷駆動装置４００に供給される第２の直流電力の電圧値（以下、「負荷電圧」と称することがある。）を一定に維持するフィードバック制御に用いられる。負荷電圧の検出および送信は、例えば数ミリ秒（ｍｓｅｃ）の間隔で定期的に行われる。   The power receiving device 300 includes a power receiving antenna 310, a rectifier 320 connected to the power receiving antenna 310, a voltage detector 330, and a power receiving side transmitter 380. The rectifier 320 converts the first AC power received by the power receiving antenna into the second DC power and outputs the second DC power to the load driving device 400. The voltage detector 330 detects the voltage value of the second DC power output from the rectifier 320. The power receiving side transmitter 380 transmits a signal indicating the voltage value detected by the voltage detector 330 to the power transmitting side receiver 190. This signal is used for feedback control for maintaining the voltage value of the second DC power supplied to the load driving device 400 (hereinafter sometimes referred to as “load voltage”) constant. Detection and transmission of the load voltage are periodically performed at intervals of, for example, several milliseconds (msec).

送電制御回路１５０は、送電側受信器１９０を介して負荷電圧の情報を取得すると、負荷電圧の変動を抑えるようにインバータ回路１３０を制御する。具体的には、送電制御回路１５０は、負荷電圧の変化を検出すると、インバータ回路１３０の各スイッチング素子に供給するパルス信号の周波数またはデューティ比などの制御パラメータを変更して、インバータ回路１３０から出力される第１の交流電力の電圧変動を抑制する。この動作を、例えば数ミリ秒ごとに複数回実行することにより、負荷駆動装置４００にほぼ一定の電圧を供給する。   When the power transmission control circuit 150 acquires the load voltage information via the power transmission side receiver 190, the power transmission control circuit 150 controls the inverter circuit 130 so as to suppress the fluctuation of the load voltage. Specifically, when detecting a change in load voltage, the power transmission control circuit 150 changes a control parameter such as a frequency or a duty ratio of a pulse signal supplied to each switching element of the inverter circuit 130 and outputs it from the inverter circuit 130. The voltage fluctuation of the 1st alternating current power to be suppressed is suppressed. This operation is performed a plurality of times, for example, every several milliseconds, thereby supplying a substantially constant voltage to the load driving device 400.

電力コントロール装置５００は、直流電源５１０と、主制御回路５５０と、通信器５８０とを備えている。主制御回路５５０は、負荷駆動装置４００による動作負荷を変更する毎に負荷駆動装置４００の負荷指令値を更新する。通信器５８０は、更新された負荷指令値を示す信号を負荷駆動装置４００に送信する。   The power control apparatus 500 includes a DC power supply 510, a main control circuit 550, and a communication device 580. The main control circuit 550 updates the load command value of the load driving device 400 every time the operation load by the load driving device 400 is changed. The communication device 580 transmits a signal indicating the updated load command value to the load driving device 400.

負荷駆動装置４００は、負荷側インバータ回路４３０と、パルス出力回路４６０と、負荷制御回路４５０と、負荷検出器４７０と、負荷側受信器４９０とを備えている。負荷側インバータ回路４３０は、整流器３２０から出力された第２の直流電力を第２の交流電力に変換して負荷４１０に供給する。パルス出力回路４６０は、負荷側インバータ回路４３０における複数のスイッチング素子に供給するパルス信号を出力する。負荷制御回路４５０は、パルス出力回路４６０から出力されるパルス信号を調整することにより、インバータ回路４３０を制御する。負荷検出器４７０は、負荷４１０に含まれるモータの回転速度または負荷４１０に流れる電流等を検出する。負荷側受信器４９０は、電力コントロール装置５００における通信器５８０から負荷指令値を受信し、応答信号を送信する。   The load driving device 400 includes a load-side inverter circuit 430, a pulse output circuit 460, a load control circuit 450, a load detector 470, and a load-side receiver 490. The load-side inverter circuit 430 converts the second DC power output from the rectifier 320 into second AC power and supplies the second AC power to the load 410. The pulse output circuit 460 outputs a pulse signal supplied to the plurality of switching elements in the load side inverter circuit 430. The load control circuit 450 controls the inverter circuit 430 by adjusting the pulse signal output from the pulse output circuit 460. The load detector 470 detects the rotational speed of the motor included in the load 410 or the current flowing through the load 410. The load side receiver 490 receives a load command value from the communication device 580 in the power control apparatus 500 and transmits a response signal.

負荷制御回路４５０は、電力コントロール装置５００から送られてきた負荷指令値、および負荷検出器４７０によって検出された現在の負荷指令値に基づいて、パルス出力回路４６０から出力されるパルス信号のタイミングを調整する。これにより、負荷指令値に基づく所望の動作状態を実現する。   The load control circuit 450 determines the timing of the pulse signal output from the pulse output circuit 460 based on the load command value sent from the power control device 500 and the current load command value detected by the load detector 470. adjust. Thereby, a desired operation state based on the load command value is realized.

本発明者らは、上記の比較例の構成では、負荷４１０の動作状態（例えば、モータの回転速度等）を急に変化させようとした場合に、所望の動作状態に達するまでに長い時間を要することを見出した。以下、この課題を説明する。   In the configuration of the above comparative example, the inventors have taken a long time to reach a desired operating state when the operating state of the load 410 (for example, the rotational speed of the motor) is suddenly changed. I found it necessary. Hereinafter, this problem will be described.

図５は、上記の比較例において、負荷指令値が変更されたときの第２のＤＣ電力の電圧（負荷電圧）の時間変化の一例を示す図である。ここでは、一例として、負荷指令値であるモータの回転速度が８００ｒｐｍから１０００ｒｐｍに変更される場合の例を説明する。負荷指令値の変更前には、負荷電圧が１２Ｖであり、変更後もこの電圧値１２Ｖを維持する必要があるとする。回転速度を増加させるためには、モータのトルクを増加させる必要がある。そのためには、負荷への電流を増加させる必要がある。負荷に流れる電流が急に増加すると、負荷電圧が急に低下する。しかし、従来のフィードバック制御では、この電圧の急な変化に追従することができない。前述のように、フィードバック制御は、例えば数ミリ秒の間隔で行われる。これに対し、負荷電圧は、この間隔よりも短い時間で急に変化する。さらに、フィードバック制御による電圧の補正は一度には行われず、わずかな補正を多数回繰り返すことによって所望の電圧値に補正される。したがって、更新後の負荷指令値が示す所望の動作状態に達するまでには長い時間を要する。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the voltage (load voltage) of the second DC power when the load command value is changed in the comparative example. Here, as an example, an example will be described in which the rotation speed of the motor, which is the load command value, is changed from 800 rpm to 1000 rpm. It is assumed that the load voltage is 12 V before the load command value is changed, and it is necessary to maintain this voltage value 12 V even after the change. In order to increase the rotational speed, it is necessary to increase the torque of the motor. For this purpose, it is necessary to increase the current to the load. When the current flowing through the load suddenly increases, the load voltage suddenly decreases. However, conventional feedback control cannot follow this sudden change in voltage. As described above, the feedback control is performed at intervals of several milliseconds, for example. On the other hand, the load voltage changes suddenly in a time shorter than this interval. Further, the correction of the voltage by feedback control is not performed at a time, but is corrected to a desired voltage value by repeating a slight correction many times. Therefore, it takes a long time to reach the desired operation state indicated by the updated load command value.

このように、本発明者らは、従来のフィードバック制御を適用しただけでは、負荷の動作状態の急な変化に対応できないことを発見した。本発明者らは、フィードバック制御に加えて、新規な制御を導入することにより、この課題を解決できることを見出した。具体的には、負荷指令値を変更する際に、送電側インバータ回路１３０の制御パラメータを、変更後の負荷指令値に応じた適切な値に調整することで、上記課題を解決できることを見出した。   Thus, the present inventors have discovered that simply applying conventional feedback control cannot cope with a sudden change in the operating state of the load. The present inventors have found that this problem can be solved by introducing a novel control in addition to the feedback control. Specifically, when changing the load command value, it has been found that the above problem can be solved by adjusting the control parameter of the power transmission side inverter circuit 130 to an appropriate value according to the changed load command value. .

以上の考察により、本発明者らは、以下に開示する各態様を想到するに至った。   Based on the above considerations, the present inventors have arrived at each aspect disclosed below.

本開示の一態様に係る無線電力伝送システムは、
送電装置と、受電装置と、負荷駆動装置と、直流電源の電力を前記送電装置及び前記受電装置を介して前記負荷駆動装置に供給し、前記負荷駆動装置の負荷指令値を前記送電装置及び前記受電装置を介さずに前記負荷駆動装置に出力する電力コントロール装置と、を含む無線電力伝送システムであって、
前記電力コントロール装置は、
前記直流電源と、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化する毎に前記負荷駆動装置の負荷指令値を更新する主制御回路と、
更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力する通信器と、を有し、
前記送電装置は、
前記直流電源から供給される第１の直流電力を第１の交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
前記変換された前記第１の交流電力を無線で送電する送電アンテナと、を有し、
前記受電装置は、
前記送電アンテナと電磁気的に結合し、送電された前記第１の交流電力を受電する受電アンテナと、
受電された前記第１の交流電力を第２の直流電力に変換する整流器と、を有し、
前記負荷駆動装置は、
負荷と、
前記第２の直流電力を第２の交流電力に変換する負荷側インバータ回路と、
前記電力コントロール装置から前記負荷指令値を受信する負荷側受信器と、
前記負荷指令値に基づき前記第２の交流電力の電流値を決定し、前記負荷を駆動する負荷制御回路と、を有し、
前記電力コントロール装置における前記主制御回路は、更に、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化するとき、前記送電装置が前記第１の直流電力を前記第１の交流電力に変換する際に用いる、前記第１の交流電力の電圧を調整するための制御パラメータを更新し、
前記電力コントロール装置における前記通信器は、更に、
更新された前記制御パラメータを前記送電装置に出力し、更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力し、
前記送電装置は、更に、
前記電力コントロール装置からの更新された前記制御パラメータに基づき、前記第１の交流電力の電圧を決定し、前記インバータ回路を制御する送電制御回路を有する。 A wireless power transmission system according to an aspect of the present disclosure is provided.
A power transmission device, a power receiving device, a load driving device, and power of a DC power source are supplied to the load driving device via the power transmitting device and the power receiving device, and a load command value of the load driving device is set to the power transmitting device and the A power control device that outputs to the load driving device without passing through a power receiving device, and a wireless power transmission system comprising:
The power control device includes:
The DC power supply;
A main control circuit for updating a load command value of the load driving device every time an operation load by the load driving device changes;
A communicator for outputting the updated load command value to the load driving device,
The power transmission device is:
A power transmission side inverter circuit for converting the first DC power supplied from the DC power source to first AC power;
A power transmission antenna that wirelessly transmits the converted first AC power,
The power receiving device is:
A power receiving antenna that electromagnetically couples with the power transmitting antenna and receives the transmitted first AC power;
A rectifier that converts the received first AC power into second DC power;
The load driving device includes:
Load,
A load-side inverter circuit that converts the second DC power into second AC power;
A load-side receiver that receives the load command value from the power control device;
A load control circuit for determining a current value of the second AC power based on the load command value and driving the load;
The main control circuit in the power control device further includes:
Control for adjusting the voltage of the first AC power that is used when the power transmission device converts the first DC power into the first AC power when the operation load of the load driving device changes. Update the parameters,
The communicator in the power control device further includes:
Outputting the updated control parameter to the power transmission device, outputting the updated load command value to the load driving device;
The power transmission device further includes:
A power transmission control circuit configured to determine a voltage of the first AC power based on the updated control parameter from the power control apparatus and to control the inverter circuit;

上記態様によれば、
前記電力コントロール装置における前記主制御回路は、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化するとき、前記送電装置が前記第１の直流電力を前記第１の交流電力に変換する際に用いる、前記第１の交流電力の電圧を調整するための制御パラメータを更新し、
前記電力コントロール装置における前記通信器は、
更新された前記制御パラメータを前記送電装置に出力し、更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力し、
前記送電装置は、
前記電力コントロール装置からの更新された前記制御パラメータに基づき、前記第１の交流電力の電圧を決定し、前記インバータ回路を制御する送電制御回路を有する。 According to the above aspect,
The main control circuit in the power control device,
Control for adjusting the voltage of the first AC power that is used when the power transmission device converts the first DC power into the first AC power when the operation load of the load driving device changes. Update the parameters,
The communicator in the power control device is:
Outputting the updated control parameter to the power transmission device, outputting the updated load command value to the load driving device;
The power transmission device is:
A power transmission control circuit configured to determine a voltage of the first AC power based on the updated control parameter from the power control apparatus and to control the inverter circuit;

これにより、負荷駆動装置による動作負荷が変化するとき、送電制御回路は、主制御回路から取得した更新された制御パラメータを用いて送電側インバータ回路を制御できる。更新された制御パラメータは、更新された負荷指令値に適合した値であるため、動作負荷が急に変化した場合でも、第２の直流電力の電圧の変化を抑えることができる。   Thereby, when the operation load by a load drive device changes, the power transmission control circuit can control the power transmission side inverter circuit using the updated control parameter acquired from the main control circuit. Since the updated control parameter is a value suitable for the updated load command value, the change in the voltage of the second DC power can be suppressed even when the operating load changes suddenly.

本明細書において「制御パラメータ」とは、送電側インバータ回路から出力される電圧のレベルを決定するパラメータを意味する。制御パラメータは、例えば、送電側インバータ回路が有する複数のスイッチング素子に供給されるパルス信号の周波数、同時にオンにされる２つのスイッチング素子に供給される２つのパルス信号の位相差（「位相シフト量」または「位相ずれ量」ともいう）、または複数のスイッチング素子の各々に供給するパルス信号のデューティ比であり得る。これらの制御パラメータを変化させることにより、送電側インバータ回路から出力される交流電圧のレベルを変化させ、受電装置が受け取る交流電力の振幅を変化させることができる。本明細書では、制御パラメータを示す信号または情報を、単に「制御パラメータ」と称することがある。   In the present specification, the “control parameter” means a parameter that determines the level of the voltage output from the power transmission side inverter circuit. The control parameter includes, for example, the frequency of the pulse signal supplied to the plurality of switching elements included in the power transmission side inverter circuit, and the phase difference between the two pulse signals supplied to the two switching elements that are simultaneously turned on (“phase shift amount”). ”Or“ phase shift amount ”) or a duty ratio of a pulse signal supplied to each of the plurality of switching elements. By changing these control parameters, the level of the AC voltage output from the power transmission side inverter circuit can be changed, and the amplitude of the AC power received by the power receiving apparatus can be changed. In the present specification, a signal or information indicating a control parameter may be simply referred to as a “control parameter”.

本明細書において「負荷指令値」とは、負荷駆動装置が有する負荷（例えばモータ）の動作状態を決定するパラメータを意味する。負荷指令値は、例えばモータの回転速度、負荷に供給される電流量または電圧値、負荷に接続されたインバータ回路の制御パラメータ等であり得る。本明細書では、負荷指令値を示す信号または情報を、単に「負荷指令値」と称することがある。   In the present specification, the “load command value” means a parameter that determines an operation state of a load (for example, a motor) included in the load driving device. The load command value can be, for example, the rotational speed of the motor, the amount of current or voltage supplied to the load, the control parameter of the inverter circuit connected to the load, and the like. In the present specification, a signal or information indicating a load command value may be simply referred to as a “load command value”.

以下、本開示のより具体的な実施形態を説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。以下の説明において、同一または類似する構成要素については、同じ参照符号を付している。   Hereinafter, more specific embodiments of the present disclosure will be described. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art. In addition, the inventors provide the accompanying drawings and the following description in order for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and these are intended to limit the subject matter described in the claims. is not. In the following description, the same or similar components are denoted by the same reference numerals.

本明細書では、わかり易さのため、送電装置に関する用語については「送電側〜」、受電装置に関する用語については「受電側〜」、中継装置に関する用語については「中継側〜」、負荷駆動装置４００に関する用語については「負荷側〜」といった表現を用いる。「送電側」、「受電側」、「中継側」、「負荷側」などの用語は、簡潔化のために省略することがある。   In this specification, for the sake of simplicity, the term relating to the power transmission device is “power transmission side˜”, the term relating to the power receiving device is “power receiving side˜”, the term relating to the relay device is “relay side˜”, and the load driving device 400. The term “load side” is used for the term relating to “. Terms such as “power transmission side”, “power reception side”, “relay side”, and “load side” may be omitted for the sake of brevity.

（実施形態１）
図６は、本開示の実施形態１における無線電力伝送システムの構成を示すブロック図である。本実施形態の無線電力伝送システムの物理構成は、図４に示す比較例の物理構成と同様であるが、電力コントロール装置５００における主制御回路５５０の動作が異なっている。本実施形態では、主制御回路５５０が、負荷駆動装置４００に負荷指令値を送信する際に、送電側インバータ回路１３０の制御パラメータを負荷指令値に応じた適切な値に設定して送電装置１００に送信する。送電装置１００は、負荷指令値に適合した制御パラメータを用いて送電側インバータ回路１３０を駆動する。これにより、所望の動作状態に短時間で到達することができる。以下、比較例と異なる点を中心に、本実施形態の構成および動作を説明する。 (Embodiment 1)
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the wireless power transmission system according to the first embodiment of the present disclosure. The physical configuration of the wireless power transmission system of the present embodiment is the same as that of the comparative example shown in FIG. 4, but the operation of the main control circuit 550 in the power control device 500 is different. In the present embodiment, when the main control circuit 550 transmits a load command value to the load driving device 400, the control parameter of the power transmission side inverter circuit 130 is set to an appropriate value according to the load command value. Send to. The power transmission device 100 drives the power transmission side inverter circuit 130 using a control parameter suitable for the load command value. Thereby, a desired operation state can be reached in a short time. Hereinafter, the configuration and operation of the present embodiment will be described focusing on differences from the comparative example.

本実施形態における無線電力伝送システムは、送電装置１００と、受電装置３００と、負荷駆動装置４００と、電力コントロール装置５００とを備えている。電力コントロール装置５００は、直流電源５１０と、負荷駆動装置４００による動作負荷が変化する毎に負荷駆動装置４００の負荷指令値を更新する主制御回路５５０と、更新された負荷指令値を負荷駆動装置４００に出力する通信器（通信回路）５８０とを有する。電力コントロール装置５００は、直流電源５１０から出力された電力を、送電装置１００及び受電装置３００を介して負荷駆動装置４００に供給する。一方、電力コントロール装置５００は、負荷駆動装置４００の負荷指令値を、送電装置１００及び受電装置３００を介さずに負荷駆動装置４００に出力する。   The wireless power transmission system in this embodiment includes a power transmission device 100, a power reception device 300, a load driving device 400, and a power control device 500. The power control device 500 includes a DC power source 510, a main control circuit 550 that updates the load command value of the load driving device 400 every time the operating load of the load driving device 400 changes, and the updated load command value as the load driving device. And a communication device (communication circuit) 580 for outputting to 400. The power control device 500 supplies the power output from the DC power supply 510 to the load driving device 400 via the power transmission device 100 and the power reception device 300. On the other hand, the power control device 500 outputs the load command value of the load driving device 400 to the load driving device 400 without passing through the power transmission device 100 and the power receiving device 300.

送電装置１００は、直流電源５１０から供給された第１の直流電力を第１の交流電力に変換して出力する送電側インバータ回路１３０と、変換された第１の交流電力を無線で送電する送電アンテナ１４０と、送電側インバータ回路１３０を制御する送電制御回路１５０およびパルス出力回路１６０と、送電側受信器１９０とを有する。送電アンテナ１４０は、例えば送電コイルとコンデンサとを含む共振回路である。   The power transmission apparatus 100 converts the first DC power supplied from the DC power source 510 into first AC power and outputs the power, and transmits power by wirelessly transmitting the converted first AC power. The antenna 140 includes a power transmission control circuit 150 and a pulse output circuit 160 that control the power transmission side inverter circuit 130, and a power transmission side receiver 190. The power transmission antenna 140 is a resonant circuit including a power transmission coil and a capacitor, for example.

受電装置３００は、送電アンテナ１４０と電磁気的に結合し、送電された第１の交流電力を受電する受電アンテナ３１０と、受電された第１の交流電力を第２の直流電力に変換する整流器（整流回路）３２０とを有する。受電アンテナ３１０は、例えば受電コイルとコンデンサとを含む共振回路である。受電装置３００は、第２の直流電力の電圧値を検出する電圧検出器３３０と、検出された第２の直流電力の電圧値を送電装置１００に出力する受電側送信器３８０とをさらに有する。この電圧値の情報は、送電制御回路１５０によるフィードバック制御に用いられる。   The power receiving apparatus 300 is electromagnetically coupled to the power transmitting antenna 140 and receives the first AC power transmitted thereto, and a rectifier that converts the received first AC power into second DC power ( Rectifier circuit) 320. The power receiving antenna 310 is a resonance circuit including a power receiving coil and a capacitor, for example. The power receiving apparatus 300 further includes a voltage detector 330 that detects the voltage value of the second DC power, and a power receiving side transmitter 380 that outputs the detected voltage value of the second DC power to the power transmitting apparatus 100. This voltage value information is used for feedback control by the power transmission control circuit 150.

負荷駆動装置４００は、負荷４１０（例えばモータ、照明、カメラなど）と、第２の直流電力を第２の交流電力に変換する負荷側インバータ回路４３０と、電力コントロール装置５００から負荷指令値を受信する負荷側受信器４９０と、負荷指令値に基づき、第２の交流電力の電流値を決定し、負荷を駆動する負荷制御回路４５０とを有する。負荷側インバータ回路４３０によって出力される第２の交流電力は、単相交流電力でも三相交流電力でもよい。負荷４１０が永久磁石同期モータまたは誘導モータなどの三相交流で駆動されるモータである場合には、三相交流電力を出力するインバータ回路が負荷側インバータ回路４３０として用いられる。   The load driving device 400 receives a load command value from the load 410 (for example, a motor, lighting, camera, etc.), a load-side inverter circuit 430 that converts the second DC power into the second AC power, and the power control device 500. And a load control circuit 450 that determines the current value of the second AC power based on the load command value and drives the load. The second AC power output by the load-side inverter circuit 430 may be single-phase AC power or three-phase AC power. When the load 410 is a motor driven by three-phase AC, such as a permanent magnet synchronous motor or an induction motor, an inverter circuit that outputs three-phase AC power is used as the load-side inverter circuit 430.

本実施形態における受電装置３００は、ロボットアームの先端に接続されるハンドであるが、他の装置であってもよい。例えば、監視カメラの回転部等であってもよい。本実施形態における負荷４１０は、ロボットアームの先端のハンドに搭載されたアクチュエータなどのモータを含む機器である。負荷４１０は、例えば監視カメラの回転部に搭載されたＣＣＤなどのイメージセンサを有するカメラまたは照明装置等であってもよい。   The power receiving device 300 in the present embodiment is a hand connected to the tip of the robot arm, but may be another device. For example, it may be a rotating part of a surveillance camera. The load 410 in the present embodiment is a device including a motor such as an actuator mounted on the hand at the tip of the robot arm. The load 410 may be, for example, a camera or an illumination device having an image sensor such as a CCD mounted on the rotating part of the surveillance camera.

送電アンテナ１４０および受電アンテナ３１０の各々は、例えばコイルおよびコンデンサを含む共振回路によって実現され得る。図７は、直列共振回路の構成を有する送電アンテナ１４０および受電アンテナ３１０の等価回路の一例を示している。図示される例に限らず、各アンテナは並列共振回路の構成を有していてもよい。本明細書において、送電アンテナ１４０におけるコイルを「送電コイル」と呼び、受電アンテナ３１０におけるコイルを「受電コイル」と呼ぶ。送電コイルと受電コイルとの間の誘導結合（即ち磁界結合）によって電力が無線で伝送される。各アンテナは、磁界結合の代わりに電界結合を利用して電力を無線で伝送する構成を備えていてもよい。その場合には、各アンテナは、送電または受電のための２つの電極と、インダクタおよびキャパシタを含む共振回路とを備え得る。電界結合を利用した送電アンテナおよび受電アンテナは、例えば工場内の搬送ロボットのような移動する機器に電力を無線で伝送する場合に好適に利用され得る。   Each of the power transmitting antenna 140 and the power receiving antenna 310 can be realized by a resonant circuit including a coil and a capacitor, for example. FIG. 7 shows an example of an equivalent circuit of the power transmitting antenna 140 and the power receiving antenna 310 having a configuration of a series resonant circuit. Not only the example illustrated, but each antenna may have a parallel resonant circuit configuration. In this specification, a coil in the power transmission antenna 140 is referred to as a “power transmission coil”, and a coil in the power reception antenna 310 is referred to as a “power reception coil”. Electric power is transmitted wirelessly by inductive coupling (that is, magnetic field coupling) between the power transmission coil and the power reception coil. Each antenna may be configured to transmit power wirelessly using electric field coupling instead of magnetic field coupling. In that case, each antenna may comprise two electrodes for power transmission or reception, and a resonant circuit including an inductor and a capacitor. A power transmission antenna and a power reception antenna using electric field coupling can be suitably used when power is wirelessly transmitted to a moving device such as a transport robot in a factory.

主制御回路５５０、送電制御回路１５０、および負荷制御回路４５０は、例えばマイクロコントーラ（マイコン）等の、プロセッサとメモリとを含む集積回路であり得る。メモリには後述する動作を実現するための制御プログラム（ソフトウェア）および各種のテーブルが格納され得る。プロセッサが制御プログラムを実行することにより、後述する機能が実現される。主制御回路５５０、送電制御回路１５０、および負荷制御回路４５０は、ソフトウェアによらず、ハードウェアのみによって実現されていてもよい。   The main control circuit 550, the power transmission control circuit 150, and the load control circuit 450 may be integrated circuits including a processor and a memory, such as a microcontroller. The memory can store a control program (software) and various tables for realizing operations described later. The function described later is realized by the processor executing the control program. The main control circuit 550, the power transmission control circuit 150, and the load control circuit 450 may be realized only by hardware, not by software.

送電側受信器１９０と受電側送信器３８０との間、通信器５８０と送電側受信器１９０との間、および通信器５８０と負荷側受信器４９０との間の通信の方式は特定の方式に限定されず、任意の方式でよい。例えば、振幅変調方式、周波数変調方式、無線ＬＡＮ、またはＺｉｇｂｅｅ（登録商標）等の無線通信方式を用いることができる。   The communication method between the power transmission side receiver 190 and the power reception side transmitter 380, between the communication device 580 and the power transmission side receiver 190, and between the communication device 580 and the load side receiver 490 is a specific method. It is not limited and any method may be used. For example, a wireless communication method such as an amplitude modulation method, a frequency modulation method, a wireless LAN, or Zigbee (registered trademark) can be used.

電力コントロール装置５００における主制御回路５５０は、負荷駆動装置４００による動作負荷が変化するとき、送電装置１００が第１の直流電力を第１の交流電力に変換する際に用いる、第１の交流電力の電圧を調整するための制御パラメータを更新する。このために、電力コントロール装置５００は、負荷指令値と制御パラメータとの対応関係を規定するテーブルを格納したメモリ５７０を有する。電力コントロール装置５００における通信器５８０は、更新された制御パラメータを送電装置１００に出力し、更新された負荷指令値を負荷駆動装置４００に出力する。   The main control circuit 550 in the power control device 500 uses the first AC power that is used when the power transmission device 100 converts the first DC power into the first AC power when the operation load of the load driving device 400 changes. The control parameter for adjusting the voltage of is updated. For this purpose, the power control apparatus 500 includes a memory 570 that stores a table that defines the correspondence between load command values and control parameters. The communicator 580 in the power control apparatus 500 outputs the updated control parameter to the power transmission apparatus 100 and outputs the updated load command value to the load driving apparatus 400.

送電装置１００における送電制御回路１５０は、電力コントロール装置５００から送られた更新された制御パラメータに基づいて、第１の交流電力の電圧を決定し、当該制御パラメータを用いてインバータ回路１３０を制御する。送電制御回路１５０は、パルス出力回路１６０（例えばゲートドライバ）に制御信号を出力することによってインバータ回路１３０を制御する。送電制御回路１５０は、さらに、送電側インバータ回路１３０を用いて、（ｉ）更新される前の制御パラメータに基づく第１の交流電力に対応する第２の直流電力の電圧値と、（ｉｉ）更新された制御パラメータに基づく第１の交流電力に対応する第２の直流電力の電圧値との差分を無くす制御（フィードバック制御）を行う。   The power transmission control circuit 150 in the power transmission device 100 determines the voltage of the first AC power based on the updated control parameter sent from the power control device 500, and controls the inverter circuit 130 using the control parameter. . The power transmission control circuit 150 controls the inverter circuit 130 by outputting a control signal to the pulse output circuit 160 (for example, a gate driver). The power transmission control circuit 150 further uses the power transmission side inverter circuit 130 to (i) a voltage value of the second DC power corresponding to the first AC power based on the control parameter before being updated, and (ii) Control (feedback control) is performed to eliminate the difference from the voltage value of the second DC power corresponding to the first AC power based on the updated control parameter.

「制御パラメータ」は、前述のように、インバータ回路１３０から出力される電圧のレベルを決定するパラメータである。制御パラメータは、例えば、インバータ回路１３０が有する複数のスイッチング素子に供給されるパルス信号の周波数、同時にオンにされる２つのスイッチング素子に供給される２つのパルス信号の位相シフト量、または複数のスイッチング素子の各々に供給されるＰＷＭパルス信号のデューティ比であり得る。なお、図６には示されていないが、インバータ回路１３０の前段にＤＣ−ＤＣコンバータを設け、インバータ回路１３０に入力される第１の直流電力の電圧の大きさを送電制御回路１５０が変化させる形態でもよい。そのような形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電圧の値を制御パラメータとしてもよい。送電制御回路１５０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ内のスイッチング素子のスイッチングの周波数を変化させることにより、ＤＣ−ＤＣコンバータから出力される電圧の大きさを調整することができる。以上のような制御パラメータを変化させることにより、インバータ回路１３０から出力される交流電力の電圧のレベルを変化させ、受電装置３００が受け取る交流電力の振幅を変化させることができる。   As described above, the “control parameter” is a parameter that determines the level of the voltage output from the inverter circuit 130. The control parameter includes, for example, the frequency of the pulse signal supplied to the plurality of switching elements included in the inverter circuit 130, the phase shift amount of the two pulse signals supplied to the two switching elements that are simultaneously turned on, or the plurality of switching It may be the duty ratio of the PWM pulse signal supplied to each of the elements. Although not shown in FIG. 6, a DC-DC converter is provided in the preceding stage of the inverter circuit 130, and the power transmission control circuit 150 changes the magnitude of the voltage of the first DC power input to the inverter circuit 130. Form may be sufficient. In such a form, the value of the output voltage of the DC-DC converter may be used as the control parameter. The power transmission control circuit 150 can adjust the magnitude of the voltage output from the DC-DC converter by changing the switching frequency of the switching element in the DC-DC converter. By changing the control parameters as described above, the voltage level of the AC power output from the inverter circuit 130 can be changed, and the amplitude of the AC power received by the power receiving apparatus 300 can be changed.

図８Ａから図８Ｄは、それぞれ、周波数、位相シフト量、デューティ比、およびインバータ回路１３０への供給電圧に対する送電アンテナ１４０のコイルの両端の電圧の振幅の依存性の一例を模式的に示している。図８Ａに示すように、周波数を大きくすると、コイルの両端の電圧の振幅は減少する傾向がある。ただし、低い周波数の領域では、逆に、周波数を小さくするほど電圧の振幅が減少する傾向がある。図８Ｂに示すように、位相シフト量を０°から１８０°の範囲内で大きくすると、コイルの両端の電圧の振幅の時間平均は減少する。図８Ｃに示すように、デューティ比を０％から５０％の範囲内で大きくすると、コイルの両端の電圧の振幅の時間平均は増加する。図８Ｄに示すように、インバータ回路１３０に供給する電圧を増加させると、コイルの両端の電圧の振幅は増加する。したがって、送電制御回路１５０は、周波数、位相シフト量、デューティ比、および供給電圧の少なくとも１つを制御パラメータとして、送電アンテナ１４０のコイルの両端電圧の振幅またはその時間平均値を制御できる。   8A to 8D schematically show an example of the dependency of the amplitude of the voltage at both ends of the coil of the power transmission antenna 140 on the frequency, the phase shift amount, the duty ratio, and the supply voltage to the inverter circuit 130, respectively. . As shown in FIG. 8A, when the frequency is increased, the amplitude of the voltage across the coil tends to decrease. However, in the low frequency region, conversely, the voltage amplitude tends to decrease as the frequency is decreased. As shown in FIG. 8B, when the phase shift amount is increased within the range of 0 ° to 180 °, the time average of the amplitude of the voltage across the coil decreases. As shown in FIG. 8C, when the duty ratio is increased within the range of 0% to 50%, the time average of the amplitude of the voltage across the coil increases. As shown in FIG. 8D, when the voltage supplied to the inverter circuit 130 is increased, the amplitude of the voltage across the coil increases. Therefore, the power transmission control circuit 150 can control the amplitude of the voltage across the coil of the power transmission antenna 140 or the time average value thereof using at least one of the frequency, the phase shift amount, the duty ratio, and the supply voltage as control parameters.

図９は、インバータ回路１３０の構成例を示す図である。インバータ回路１３０は、パルス出力回路１６０から供給されたパルス信号に応じて導通および非導通の状態を切り替える複数のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を有する。各スイッチング素子の導通および非導通の状態を変化させることにより、入力された直流電力を交流電力に変換することができる。図９に示す例では、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を含むフルブリッジ型のインバータ回路が用いられている。この例では、各スイッチング素子はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ−ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの他の種類のスイッチング素子を用いてもよい。   FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the inverter circuit 130. Inverter circuit 130 has a plurality of switching elements S <b> 1 to S <b> 4 that switch between a conductive state and a non-conductive state in accordance with the pulse signal supplied from pulse output circuit 160. By changing the conduction and non-conduction states of each switching element, the input DC power can be converted into AC power. In the example shown in FIG. 9, a full bridge type inverter circuit including four switching elements S1 to S4 is used. In this example, each switching element is an IGBT (Insulated-gate bipolar transistor), but other types of switching elements such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) may be used.

図９に示す例では、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のうち、スイッチング素子Ｓ１およびＳ４（第１スイッチング素子対）は、供給された直流電圧と同じ極性の電圧を導通時に出力する。一方、スイッチング素子Ｓ２およびＳ３（第２スイッチング素子対）は、供給された直流電圧と逆の極性の電圧を導通時に出力する。パルス出力回路１６０は、送電制御回路１５０からの指示に従い、４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４のゲートにパルス信号を供給する。この際、第１スイッチング素子対（Ｓ１およびＳ４）に供給する２つのパルス信号の位相差、および第２スイッチング素子対（Ｓ２およびＳ３）に供給する２つのパルス信号の位相差を調整することにより、振幅制御を行うことができる。   In the example shown in FIG. 9, among the four switching elements S1 to S4, the switching elements S1 and S4 (first switching element pair) output a voltage having the same polarity as the supplied DC voltage when conducting. On the other hand, switching elements S2 and S3 (second switching element pair) output a voltage having a polarity opposite to the supplied DC voltage when conducting. The pulse output circuit 160 supplies a pulse signal to the gates of the four switching elements S1 to S4 in accordance with an instruction from the power transmission control circuit 150. At this time, by adjusting the phase difference between the two pulse signals supplied to the first switching element pair (S1 and S4) and the phase difference between the two pulse signals supplied to the second switching element pair (S2 and S3). Amplitude control can be performed.

図１０Ａおよび図１０Ｂは、パルス信号の位相差に基づく振幅制御を説明するための図である。図１０Ａは、スイッチング素子Ｓ１およびＳ４に供給される２つのパルス信号の位相シフト量φ、およびスイッチング素子Ｓ２およびＳ３に供給される２つのパルス信号の位相シフト量φが０度の場合の４つのパルス信号およびインバータ回路１３０から出力される電圧Ｖの時間変化を模式的に示している。図１０Ｂは、位相シフト量φが９０度の場合の各パルス信号および電圧Ｖの時間変化を模式的に示している。スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２に入力されるパルス信号の立上がりおよび立下りのタイミングに対して、スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４に入力されるパルス信号の立下がりおよび立上がりのタイミングを時間的にシフトさせることにより、位相シフト量φが調整される。位相シフト量φを変化させると、電圧Ｖの出力時間比（即ち、１周期のうち、ゼロではない値をとる期間の割合）が変化する。位相シフト量φが０度に近いほど電圧Ｖの出力時間比が大きくなり、位相シフト量φが１８０度に近いほど電圧Ｖの出力時間比が小さくなる。インバータ回路１３０から出力される電圧Ｖは、不図示の平滑回路を用いて正弦波電圧に変換されて送電アンテナ１１０に供給され得る。その正弦波電圧の振幅は、出力時間比に応じて変化する。よって、位相シフト量φを変化させることにより、送電アンテナ１１０に入力される交流電圧の振幅の時間平均値を変化させることができる。   10A and 10B are diagrams for explaining amplitude control based on the phase difference of the pulse signal. FIG. 10A shows four cases where the phase shift amount φ of the two pulse signals supplied to the switching elements S1 and S4 and the phase shift amount φ of the two pulse signals supplied to the switching elements S2 and S3 are 0 degrees. The time change of the voltage V output from the pulse signal and the inverter circuit 130 is typically shown. FIG. 10B schematically shows temporal changes of each pulse signal and voltage V when the phase shift amount φ is 90 degrees. By shifting the falling and rising timings of the pulse signals input to the switching elements S3 and S4 with respect to the rising and falling timings of the pulse signals input to the switching elements S1 and S2, the phase is changed. The shift amount φ is adjusted. When the phase shift amount φ is changed, the output time ratio of the voltage V (that is, the ratio of the period having a non-zero value in one cycle) changes. The output time ratio of the voltage V increases as the phase shift amount φ approaches 0 degrees, and the output time ratio of the voltage V decreases as the phase shift amount φ approaches 180 degrees. The voltage V output from the inverter circuit 130 can be converted into a sine wave voltage using a smoothing circuit (not shown) and supplied to the power transmission antenna 110. The amplitude of the sine wave voltage changes according to the output time ratio. Therefore, the time average value of the amplitude of the AC voltage input to the power transmission antenna 110 can be changed by changing the phase shift amount φ.

図１１は、インバータ回路１３０の他の構成例を示す図である。この例におけるインバータ回路１３０は、ハーフブリッジ型のインバータ回路である。ハーフブリッジ型のインバータ回路を用いる場合には、前述の位相制御は適用できない。この場合には、各スイッチング素子に入力されるパルス信号のデューティ比を制御することによって電圧の振幅の時間平均値を制御できる。   FIG. 11 is a diagram illustrating another configuration example of the inverter circuit 130. The inverter circuit 130 in this example is a half-bridge type inverter circuit. When a half-bridge type inverter circuit is used, the above-described phase control cannot be applied. In this case, the time average value of the voltage amplitude can be controlled by controlling the duty ratio of the pulse signal input to each switching element.

図１１に示すインバータ回路１３０は、２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と２つのキャパシタとを含むハーフブリッジ型のインバータ回路である。２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２と、２つのキャパシタＣ１、Ｃ２とは、並列に接続されている。送電アンテナ１１０の一端は２つのスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２の間の点に接続され、他端は２つのキャパシタＣ１、Ｃ２の間の点に接続されている。   The inverter circuit 130 shown in FIG. 11 is a half-bridge type inverter circuit including two switching elements S1 and S2 and two capacitors. The two switching elements S1 and S2 and the two capacitors C1 and C2 are connected in parallel. One end of the power transmission antenna 110 is connected to a point between the two switching elements S1 and S2, and the other end is connected to a point between the two capacitors C1 and C2.

送電制御回路１５０およびパルス出力回路１６０は、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２を交互にオンにするように、パルス信号を各スイッチング素子に供給する。これにより、直流電力が交流電力に変換される。   The power transmission control circuit 150 and the pulse output circuit 160 supply a pulse signal to each switching element so that the switching elements S1 and S2 are alternately turned on. Thereby, direct-current power is converted into alternating current power.

この例では、パルス信号のデューティ比（即ち、１周期のうち、オンにする期間の割合）を調整することにより、出力電圧Ｖの出力時間比を調整できる。これにより、送電アンテナ１４０に入力される交流電力を調整することができる。   In this example, the output time ratio of the output voltage V can be adjusted by adjusting the duty ratio of the pulse signal (that is, the ratio of the period during which the pulse signal is turned on in one cycle). Thereby, the AC power input to the power transmission antenna 140 can be adjusted.

図１２Ａおよび図１２Ｂは、デューティ制御を説明するための図である。図１２Ａは、各パルス信号のデューティ比が０．５（５０％）の場合の、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に入力されるパルス信号および出力電圧Ｖの波形の例を示している。図１２Ｂは、各パルス信号のデューティ比が０．２５（２５％）の場合の、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４に入力されるパルス信号および出力電圧Ｖの波形の例を示している。図示されるように、デューティ比を変化させることにより、電圧Ｖの出力時間比（即ち、１周期のうち、ゼロではない値をとる期間の割合）を変化させることができる。これにより、受電アンテナ３１０によって受電される交流電力の電圧の振幅を変化させることができる。このようなデューティ比の異なるパルス信号は、例えばＰＷＭ制御回路を含むパルス出力回路１６０によって生成される。デューティ比は、０％から５０％の範囲で調整される。デューティ比が５０％のとき、送電電圧の振幅が最も大きくなり、デューティ比が０％のとき、送電電圧の振幅が最も小さくなる。このようなデューティ制御は、図９に示すようなフルブリッジ型のインバータ回路を用いた場合も同様に適用できる。   12A and 12B are diagrams for explaining the duty control. FIG. 12A shows an example of the waveform of the pulse signal and the output voltage V input to the switching elements S1 to S4 when the duty ratio of each pulse signal is 0.5 (50%). FIG. 12B shows an example of the waveform of the pulse signal and the output voltage V input to the switching elements S1 to S4 when the duty ratio of each pulse signal is 0.25 (25%). As shown in the figure, by changing the duty ratio, the output time ratio of the voltage V (that is, the ratio of the period in which one cycle takes a non-zero value) can be changed. Thereby, the amplitude of the voltage of the AC power received by the power receiving antenna 310 can be changed. Such pulse signals having different duty ratios are generated by a pulse output circuit 160 including a PWM control circuit, for example. The duty ratio is adjusted in the range of 0% to 50%. When the duty ratio is 50%, the amplitude of the transmission voltage is the largest, and when the duty ratio is 0%, the amplitude of the transmission voltage is the smallest. Such duty control can be similarly applied when a full bridge type inverter circuit as shown in FIG. 9 is used.

以上のような方法により、送電制御回路１５０は、送電側インバータ回路１３０から出力される交流電力の電圧のレベルを調整することができる。本実施形態では、電力コントロール装置５００が負荷指令値を変更するとき、併せて送電装置１００の制御パラメータを更新して送電装置１００に送る。送電装置１００は、更新された制御パラメータに基づき、送電側インバータ回路１３０の出力電圧を変更する。これにより、負荷４１０の動作状態を急に変化させるときでも、所望の動作状態にすぐに到達することができる。   With the above method, the power transmission control circuit 150 can adjust the voltage level of the AC power output from the power transmission side inverter circuit 130. In the present embodiment, when the power control device 500 changes the load command value, the control parameter of the power transmission device 100 is also updated and sent to the power transmission device 100. The power transmission device 100 changes the output voltage of the power transmission side inverter circuit 130 based on the updated control parameter. Thereby, even when the operating state of the load 410 is suddenly changed, the desired operating state can be reached immediately.

図１３Ａから図１３Ｃは、本実施形態における負荷指令値の送信および制御パラメータの送信のタイミングのパターンを示す図である。ここでは一例として、負荷指令値がモータの回転速度（例えば１０００ｒｐｍ）であり、制御パラメータがパルス信号の位相差（例えば５０度）であるものとする。   FIG. 13A to FIG. 13C are diagrams showing timing patterns of transmission of load command values and transmission of control parameters in the present embodiment. Here, as an example, it is assumed that the load command value is the rotation speed of the motor (for example, 1000 rpm) and the control parameter is the phase difference (for example, 50 degrees) of the pulse signal.

図１３Ａに示す例では、電力コントロール装置５００は、更新した制御パラメータを送電装置１００にまず送信し、その後、更新した負荷指令値を負荷駆動装置４００に送信する。送電制御回路１５０は、更新された負荷指令値に基づいて負荷４１０が駆動される前に、制御パラメータに基づいて第１の交流電力の電圧を決定し、送電側インバータ回路１３０を駆動する。これにより、負荷４１０は所望の動作状態に素早く到達することができる。   In the example illustrated in FIG. 13A, the power control apparatus 500 first transmits the updated control parameter to the power transmission apparatus 100, and then transmits the updated load command value to the load driving apparatus 400. The power transmission control circuit 150 determines the voltage of the first AC power based on the control parameter and drives the power transmission side inverter circuit 130 before the load 410 is driven based on the updated load command value. As a result, the load 410 can quickly reach a desired operating state.

図１３Ｂに示す例では、電力コントロール装置５００は、更新した制御パラメータを送電装置１００に出力すると同時に、更新した負荷指令値を負荷駆動装置４００に出力する。この場合、更新された制御パラメータに基づく送電と、更新された負荷指令値に基づく負荷４１０の駆動とが、ほぼ同時に開始される。この場合も、負荷４１０は所望の動作状態に素早く到達することができる。   In the example illustrated in FIG. 13B, the power control device 500 outputs the updated control parameter to the power transmission device 100 and simultaneously outputs the updated load command value to the load driving device 400. In this case, power transmission based on the updated control parameter and driving of the load 410 based on the updated load command value are started almost simultaneously. Again, the load 410 can quickly reach the desired operating state.

図１３Ｃに示す例では、電力コントロール装置５００は、更新した負荷指令値を負荷駆動装置４００にまず送信し、その後、更新した制御パラメータを送電装置１００に送信する。送電制御回路１５０は、更新された負荷指令値に基づいて負荷４１０が駆動された後に、送信された制御パラメータに基づいて第１の交流電力の電圧を決定する。すなわち、負荷４１０の駆動状態が変更された後に、送電状態の変更が行われる。この場合には、負荷４１０の駆動状態の変更からインバータ回路１３０の制御の変更までの時間が、従来のフィードバック制御の時間間隔（例えば数ミリ秒）よりも短い時間(例えばマイクロ秒オーダー）に設定される。これにより、従来のフィードバック制御のみを行う場合に要する時間よりも短い時間で、所望の動作状態に到達することができる。   In the example illustrated in FIG. 13C, the power control device 500 first transmits the updated load command value to the load driving device 400, and then transmits the updated control parameter to the power transmission device 100. The power transmission control circuit 150 determines the voltage of the first AC power based on the transmitted control parameter after the load 410 is driven based on the updated load command value. That is, the power transmission state is changed after the driving state of the load 410 is changed. In this case, the time from the change of the driving state of the load 410 to the change of the control of the inverter circuit 130 is set to a time (for example, microsecond order) shorter than the time interval (for example, several milliseconds) of the conventional feedback control. Is done. As a result, it is possible to reach a desired operating state in a time shorter than the time required for performing only the conventional feedback control.

次に、負荷指令値および制御パラメータを更新する際の具体的な動作の例を説明する。   Next, an example of specific operation when the load command value and the control parameter are updated will be described.

主制御回路５５０は、負荷駆動装置４００による動作負荷が変化するとき、負荷指令値と制御パラメータとを関連づけて記憶したテーブルを参照して、制御パラメータを更新する。当該テーブルは、電力コントロール装置５００におけるメモリ５７０に格納されている。   When the operating load by the load driving device 400 changes, the main control circuit 550 updates the control parameter with reference to a table that stores the load command value and the control parameter in association with each other. The table is stored in the memory 570 in the power control apparatus 500.

図１４Ａは、負荷駆動装置４００の機種（Ａ、Ｂ、Ｃ）または回転速度によって制御パラメータ（この例では位相差）と出力電圧との関係が異なることを示す図である。電力コントロール装置５００は、ユーザからの指示または既定のプログラムに従って、駆動させる負荷駆動装置４００（機種Ａ、Ｂ、Ｃ）を切替えたり、負荷４１０（この例ではモータ）の回転速度を変えたりしながら所望の動作を行う。機種または回転速度が異なると、所望の出力電圧を得るための制御パラメータの値も異なる。そこで、本実施形態における主制御回路５５０は、負荷駆動装置４００の機種に応じて異なるテーブルを参照して、負荷指令値（例えば回転速度）に対応する制御パラメータを決定する。   FIG. 14A is a diagram showing that the relationship between the control parameter (phase difference in this example) and the output voltage differs depending on the model (A, B, C) or the rotation speed of the load driving device 400. The power control device 500 switches the load driving device 400 (model A, B, C) to be driven or changes the rotation speed of the load 410 (motor in this example) in accordance with an instruction from the user or a predetermined program. Perform the desired action. When the model or the rotation speed is different, the value of the control parameter for obtaining a desired output voltage is also different. Therefore, the main control circuit 550 in the present embodiment determines a control parameter corresponding to a load command value (for example, a rotation speed) with reference to a different table depending on the model of the load driving device 400.

図１４Ｂは、メモリ５７０に格納されたテーブルのイメージを示す図である。図示されるテーブルは、負荷駆動装置Ａにおけるモータの回転速度（負荷指令値）と、送電側インバータ回路１３０に供給される２種類のパルス信号の位相差（制御パラメータ）との対応関係を規定している。図１４Ｂは、負荷駆動装置Ａのモータが１２Ｖで動作する場合の例を示している。主制御回路５５０は、モータの回転速度を例えば１０００ｒｐｍに変更するとき、このテーブルを参照し、制御パラメータの値を、１０００ｒｐｍに対応する位相差である５０度に更新する。更新後の制御パラメータの値は、送電装置１００に送信され、送電制御回路１５０は、送電側インバータ回路１３０を駆動するパルス信号の位相差を５０度に設定する。メモリ５７０には、図１４Ｂに示されるようなテーブルが、負荷駆動装置４００の機種ごとに格納され得る。   FIG. 14B is a diagram illustrating an image of a table stored in the memory 570. The table shown defines the correspondence between the rotational speed (load command value) of the motor in the load driving device A and the phase difference (control parameter) between the two types of pulse signals supplied to the power transmission side inverter circuit 130. ing. FIG. 14B shows an example in which the motor of the load driving device A operates at 12V. When the main control circuit 550 changes the rotation speed of the motor to, for example, 1000 rpm, the main control circuit 550 refers to this table and updates the value of the control parameter to 50 degrees that is a phase difference corresponding to 1000 rpm. The updated control parameter value is transmitted to the power transmission device 100, and the power transmission control circuit 150 sets the phase difference of the pulse signal that drives the power transmission side inverter circuit 130 to 50 degrees. In the memory 570, a table as shown in FIG. 14B can be stored for each model of the load driving device 400.

図１５は、電力コントロール装置５００が負荷指令値を変更する際の動作の流れを模式的に示す図である。ここでは、図１６、図１７Ａ及び図１７Ｂを用いて、電力コントロール装置５００が、制御パラメータの送信と負荷指令値の送信とをほぼ同時に行う場合の例を説明する。   FIG. 15 is a diagram schematically showing an operation flow when the power control device 500 changes the load command value. Here, an example in which the power control apparatus 500 performs transmission of a control parameter and transmission of a load command value almost simultaneously will be described with reference to FIGS. 16, 17A, and 17B.

電力コントロール装置５００における主制御回路５５０は、所定のプログラムに従って負荷指令値を更新し、更新後の負荷指令値に適合する制御パラメータを、テーブルを参照して決定する。   The main control circuit 550 in the power control apparatus 500 updates the load command value according to a predetermined program, and determines a control parameter suitable for the updated load command value with reference to the table.

図１６は、当該プログラムが規定する動作手順の一例を示す図である。図１６において、番号とは、当該プログラムを実行する順番を示す番号のことである。このプログラムは、モータが停止している状態（＃００００、０ｒｐｍ）から開始して、（＃０１００、１００ｒｐｍ）で１分保持、（＃０２００、２００ｒｐｍ）で２分保持、・・・、（＃０５００、８００ｒｐｍ）で１分保持、（＃０６００、１０００ｒｐｍ）で２分保持、といった動作の流れを規定している。主制御回路５５０は、このプログラムに従い、モータの回転速度を変更するタイミングで、負荷指令値を更新して負荷駆動装置４００に送信する。負荷指令値を更新する際、送電側インバータ回路１３０の制御パラメータも併せて更新する。このようなプログラムによらず、ユーザが手動で入力ボタンまたは操縦器などを操作して負荷指令値を変更してもよい。ここでは、主制御回路５５０が、負荷指令値としてモータの回転速度ω１＝１０００ｒｐｍを負荷駆動装置４００に指示する場合を考える。   FIG. 16 is a diagram illustrating an example of an operation procedure defined by the program. In FIG. 16, the number is a number indicating the order in which the program is executed. This program starts from a state where the motor is stopped (# 0000, 0 rpm), holds for 1 minute at (# 0100, 100 rpm), holds for 2 minutes at (# 0200, 200 rpm), (# (0500, 800 rpm) for 1 minute and (# 0600, 1000 rpm) for 2 minutes. The main control circuit 550 updates the load command value and transmits it to the load driving device 400 at the timing of changing the rotation speed of the motor according to this program. When updating the load command value, the control parameter of the power transmission side inverter circuit 130 is also updated. Regardless of such a program, the user may manually change the load command value by operating an input button or a controller. Here, a case is considered where the main control circuit 550 instructs the load driving device 400 to set the motor rotation speed ω1 = 1000 rpm as a load command value.

主制御回路５５０は、例えば図１７Ａに示すようなテーブル（テーブル１と称する。）を参照して、回転速度１０００ｒｐｍに対応する制御パラメータの値を決定する。図１７Ａに示す例では、制御パラメータはパルス信号間の位相差であり、１０００ｒｐｍに対応する値は５０度である。よって、主制御回路５５０は、制御パラメータである位相差を５０度に更新する。その後、通信器５８０は、制御パラメータ（位相差＝５０度）を送電側受信器１９０に送信し、負荷指令値（ω１＝１０００ｒｐｍ）を負荷側受信器４９０に送信する。   The main control circuit 550 determines the value of the control parameter corresponding to the rotation speed of 1000 rpm with reference to a table (referred to as Table 1) as shown in FIG. 17A, for example. In the example shown in FIG. 17A, the control parameter is a phase difference between pulse signals, and the value corresponding to 1000 rpm is 50 degrees. Therefore, the main control circuit 550 updates the phase difference, which is a control parameter, to 50 degrees. Thereafter, the communication device 580 transmits the control parameter (phase difference = 50 degrees) to the power transmission side receiver 190, and transmits the load command value (ω1 = 1000 rpm) to the load side receiver 490.

送電制御回路１５０は、送電側受信器１９０が受信した制御パラメータの値に基づき、パルス出力回路１６０を介して送電側インバータ回路１３０を駆動する。この例では、位相差を５０度に設定することにより、目標電圧１２Ｖが実現される。送電制御回路１５０は、不図示のテーブルを参照して、位相差５０度に対応する目標電圧１２Ｖを決定する。そして、制御パラメータを初期値（位相差＝５０度）に設定して送電を開始した後、受電側送信器３８０から送信される受電側の電圧値に基づいて、電圧１２Ｖが維持されるようにフィードバック制御を行う。このフィードバック制御は、前述のように、数ミリ秒の間隔で行われる。これにより、送信された制御パラメータを用いて出力電圧を大きく補正し、その後、フィードバック制御によって出力電圧をより正確な値に補正することができる。   The power transmission control circuit 150 drives the power transmission side inverter circuit 130 via the pulse output circuit 160 based on the value of the control parameter received by the power transmission side receiver 190. In this example, the target voltage of 12 V is realized by setting the phase difference to 50 degrees. The power transmission control circuit 150 determines a target voltage 12V corresponding to a phase difference of 50 degrees with reference to a table (not shown). And after setting the control parameter to the initial value (phase difference = 50 degrees) and starting power transmission, the voltage 12V is maintained based on the voltage value on the power receiving side transmitted from the power receiving side transmitter 380. Perform feedback control. As described above, this feedback control is performed at intervals of several milliseconds. As a result, the output voltage can be largely corrected using the transmitted control parameter, and then the output voltage can be corrected to a more accurate value by feedback control.

負荷制御回路４５０は、負荷側受信器４９０が受信した負荷指令値に基づき、パルス出力回路４６０を介して負荷側インバータ回路４３０を制御する。この際、負荷制御回路４５０は、負荷指令値が示す回転速度ω１と、負荷検出器４７０によって検出されたその時点での回転速度ωとの差分Δω＝ω−ω１を計算し、その値に応じて負荷４１０に供給する電流値を決定する。例えば、図１５に示すように、Δω＝−２０ｒｐｍである場合、図１７Ｂに示すようなテーブルを参照して、設定すべき電流値が５Ａであると決定する。負荷制御回路４５０は、決定した電流値を実現する制御パラメータで負荷側インバータ回路４３０を制御する。   The load control circuit 450 controls the load side inverter circuit 430 through the pulse output circuit 460 based on the load command value received by the load side receiver 490. At this time, the load control circuit 450 calculates a difference Δω = ω−ω1 between the rotation speed ω1 indicated by the load command value and the rotation speed ω detected at that time by the load detector 470, and according to the value. The current value supplied to the load 410 is determined. For example, as shown in FIG. 15, when Δω = −20 rpm, the current value to be set is determined to be 5 A with reference to the table shown in FIG. 17B. The load control circuit 450 controls the load-side inverter circuit 430 with a control parameter that realizes the determined current value.

ここで、上記態様では、負荷制御回路４５０は負荷指令値に基づいて、負荷に与える電流値を決定したが、負荷指令値に基づいて、負荷に与える電力（第２の交流電力）を決定してもよい。また、負荷指令値に基づいて、負荷に与える電圧値を決定してもよい。また、負荷指令値に基づいて、負荷に与える電流値及び電圧値の両方を決定してもよい。   Here, in the above aspect, the load control circuit 450 determines the current value to be applied to the load based on the load command value, but determines the power to be applied to the load (second AC power) based on the load command value. May be. Further, a voltage value to be applied to the load may be determined based on the load command value. Moreover, you may determine both the electric current value and voltage value which are given to load based on load command value.

従って、負荷駆動装置は、負荷と、第２の直流電力を第２の交流電力に変換する負荷側インバータ回路と、電力コントロール装置から負荷指令値を受信する負荷側受信器と、負荷指令値に基づき第２の交流電力を決定し、負荷を駆動する負荷制御回路と、を有していてもよい。   Therefore, the load driving device includes a load, a load-side inverter circuit that converts the second DC power into the second AC power, a load-side receiver that receives a load command value from the power control device, and a load command value. And a load control circuit for determining the second AC power and driving the load.

また、負荷駆動装置は、負荷と、第２の直流電力を第２の交流電力に変換する負荷側インバータ回路と、電力コントロール装置から負荷指令値を受信する負荷側受信器と、負荷指令値に基づき第２の交流電力の電圧値及び電流値の両方を決定し、負荷を駆動する負荷制御回路と、を有していてもよい。   The load driving device includes a load, a load-side inverter circuit that converts the second DC power into the second AC power, a load-side receiver that receives a load command value from the power control device, and a load command value. And a load control circuit that determines both the voltage value and the current value of the second AC power and drives the load.

図１８は、テーブルのより具体的な例を示す図である。電力コントロール装置５００のメモリ５７０には、図１８に示すようなテーブルが予め保存されていてもよい。このテーブルは、負荷４１０の動作を時系列に規定している。このテーブルは、ある一連の動作における開始時間と、終了時間と、モータの回転速度と、回転速度の直前の値からの変化量と、制御パラメータ（この例では位相差θ）とを規定している。ＩＤは、動作パターンごとに付与された識別子である。   FIG. 18 is a diagram illustrating a more specific example of the table. A table as shown in FIG. 18 may be stored in advance in the memory 570 of the power control apparatus 500. This table defines the operation of the load 410 in time series. This table defines the start time, end time, motor rotation speed, amount of change from the previous value of the rotation speed, and control parameters (in this example, phase difference θ) in a series of operations. Yes. The ID is an identifier assigned for each operation pattern.

このようなテーブルを参照することにより、主制御回路５５０は、負荷指令値（回転速度）および制御パラメータ（位相ずれ量）を、負荷駆動装置４００の動作パターンに合わせて適切に変更することができる。   By referring to such a table, the main control circuit 550 can appropriately change the load command value (rotation speed) and the control parameter (phase shift amount) according to the operation pattern of the load driving device 400. .

なお、図１８に示されている全ての情報が１つのテーブルにまとまっている必要はなく、複数のテーブルに分散していてもよい。また、開始時間と終了時間と回転速度（動作負荷）との関係が、テーブルではなくプログラムに規定されていてもよい。その場合、テーブルには、動作負荷と制御パラメータとの対応関係だけが規定されていてもよい。テーブルに格納される情報は、負荷駆動装置４００の種類または機種によって異なり得る。   Note that all the information shown in FIG. 18 need not be collected in one table, and may be distributed in a plurality of tables. Further, the relationship between the start time, the end time, and the rotation speed (operation load) may be defined in the program instead of the table. In that case, only the correspondence between the operating load and the control parameter may be defined in the table. Information stored in the table may vary depending on the type or model of the load driving device 400.

図１９Ａおよび図１９Ｂは、本実施形態の動作の例および効果を示す図である。図１９Ａは、モータの回転速度の時間変化の一例を示している。図１９Ｂは、負荷電圧の時間変化の一例を示している。電力コントロール装置５００における主制御回路５５０は、図１８に示すようなテーブルを参照しながら、モータの回転速度（動作負荷）を変化させるタイミングで、その変化量に応じた最適な制御パラメータ（例えば位相差θ）を決定する。そして、決定し、更新された上記制御パラメータを送電装置１００に出力し、更新された負荷指令値を負荷駆動装置４００に出力する。   FIG. 19A and FIG. 19B are diagrams illustrating an example of the operation and effects of the present embodiment. FIG. 19A shows an example of a temporal change in the rotation speed of the motor. FIG. 19B shows an example of the time change of the load voltage. The main control circuit 550 in the power control apparatus 500 refers to a table as shown in FIG. 18, and at the timing of changing the rotational speed (operation load) of the motor, an optimum control parameter (for example, a level) according to the change amount. The phase difference θ) is determined. Then, the determined and updated control parameter is output to the power transmission device 100, and the updated load command value is output to the load driving device 400.

その結果、図１９Ａおよび図１９Ｂに示すように、回転速度が急に変化する場合でも、負荷電圧の急な変化を抑えることができる。   As a result, as shown in FIGS. 19A and 19B, a sudden change in the load voltage can be suppressed even when the rotational speed changes suddenly.

図２０は、本実施形態の無線電力伝送システムの動作の一例を示すシーケンス図である。図２０は、電力コントロール装置５００が、負荷駆動装置４００よりも先に送電装置１００に指令を送る場合の例を示している。   FIG. 20 is a sequence diagram illustrating an example of the operation of the wireless power transmission system of this embodiment. FIG. 20 illustrates an example in which the power control apparatus 500 sends a command to the power transmission apparatus 100 before the load driving apparatus 400.

まず、電力コントロール装置５００から送電装置１００および受電装置３００を介して負荷駆動装置４００に電力（電力１とする）が送られる。ここでは、一例として、位相差が１６０度に設定され、回転速度が５００ｒｐｍに設定されるものとする。   First, power (referred to as power 1) is sent from the power control device 500 to the load driving device 400 via the power transmission device 100 and the power reception device 300. Here, as an example, it is assumed that the phase difference is set to 160 degrees and the rotation speed is set to 500 rpm.

電力１が伝送されている間、送電装置１００と受電装置３００との間でフィードバック制御が行われる。受電装置３００は、送電装置１００に、受電した電力の電圧値の情報を送信する。送電装置１００は、要求電力の電圧値と、受電電力の電圧値との差分を小さくするように、制御パラメータを調整する。このフィードバック制御は、前述の比較例と同様、例えば数ミリ秒間隔で繰り返し行われる。   While power 1 is being transmitted, feedback control is performed between the power transmission device 100 and the power reception device 300. The power receiving device 300 transmits information on the voltage value of the received power to the power transmitting device 100. The power transmission device 100 adjusts the control parameter so as to reduce the difference between the voltage value of the required power and the voltage value of the received power. This feedback control is repeatedly performed, for example, at intervals of several milliseconds, as in the comparative example described above.

電力コントロール装置５００は、図１８に示すテーブルに基づき、送電に用いられる制御パラメータを更新する。例えば、位相差を１６０度から５０度に更新する。電力コントロール装置５００は、更新後の制御パラメータを、送電装置１００に送信する。電力コントロール装置５００は、更新後の制御パラメータを決定した後、所定の時間（所定時間１）が経過した後、負荷指令値（モータの回転速度１０００ｒｐｍ）を、負荷駆動装置４００に送信する。これにより、負荷駆動装置４００は、受信した負荷指令値が示す回転速度１０００ｒｐｍを実現するようにインバータ回路４３０の制御パラメータを変更する。   The power control apparatus 500 updates control parameters used for power transmission based on the table shown in FIG. For example, the phase difference is updated from 160 degrees to 50 degrees. The power control apparatus 500 transmits the updated control parameter to the power transmission apparatus 100. After determining the updated control parameters, the power control apparatus 500 transmits a load command value (motor rotational speed 1000 rpm) to the load driving apparatus 400 after a predetermined time (predetermined time 1) has elapsed. Thereby, the load driving device 400 changes the control parameter of the inverter circuit 430 so as to realize the rotation speed of 1000 rpm indicated by the received load command value.

送電装置１００は、電力コントロール装置５００から制御パラメータを受信すると、所定の時間（所定時間２）が経過するまで待機する。その間も、前述のフィードバック制御は継続される。所定時間２が経過すると、送電装置１００は、更新された制御パラメータでインバータ回路１３０を駆動する。この例では、パルス信号間の位相差を１６０度から５０度に変更する。これにより、電力１とは電圧レベルの異なる電力２の送電が開始される。以後、位相差５０度で送電され、回転速度１０００ｒｐｍで負荷が駆動される。以降もフィードバック制御は数ミリ秒間隔で継続的に行われる。   When receiving the control parameter from the power control apparatus 500, the power transmission apparatus 100 stands by until a predetermined time (predetermined time 2) elapses. In the meantime, the aforementioned feedback control is continued. When the predetermined time 2 elapses, the power transmission device 100 drives the inverter circuit 130 with the updated control parameter. In this example, the phase difference between the pulse signals is changed from 160 degrees to 50 degrees. As a result, transmission of power 2 having a voltage level different from that of power 1 is started. Thereafter, power is transmitted with a phase difference of 50 degrees, and the load is driven at a rotational speed of 1000 rpm. Thereafter, feedback control is continuously performed at intervals of several milliseconds.

この例において、電力コントロール装置５００が制御パラメータを決定してから、送電装置１００が実際に制御パラメータをインバータ回路１３０に設定するまでの期間は、変化した動作負荷に対応するための送電制御の準備期間であるといえる。この準備期間は、従来のフィードバック制御のみを行った場合に所望の負荷状態に達するまでに要する時間よりも大幅に短くすることができる。   In this example, the period from when the power control device 500 determines the control parameter to when the power transmission device 100 actually sets the control parameter in the inverter circuit 130 is prepared for power transmission control to cope with the changed operating load. It can be said that it is a period. This preparation period can be significantly shorter than the time required to reach the desired load state when only conventional feedback control is performed.

図２１は、上記の例における電力コントロール装置５００の動作を示すフローチャートである。主制御回路５５０は、次の処理の負荷の回転速度が現在の処理の回転速度と同じであるかを判断する（ステップＳ１０１）。両者が異なる場合、主制御回路５５０は、テーブルを参照して、次の回転速度に対応する制御パラメータの値を決定する（ステップＳ１０２）。次に、主制御回路５５０は、タイマーをセットし（ステップＳ１０３）、送電装置１００に更新した制御パラメータを送信する（ステップＳ１０４）。主制御回路５５０は、タイマーをセットしてから所定時間（所定時間１）が経過したかを判断する（ステップＳ１０５）。所定時間１が経過すると、主制御回路５５０は、負荷駆動装置４００に負荷指令値を送信する（ステップＳ１０６）。   FIG. 21 is a flowchart showing the operation of the power control apparatus 500 in the above example. The main control circuit 550 determines whether the rotation speed of the load of the next process is the same as the rotation speed of the current process (step S101). If they are different, the main control circuit 550 refers to the table and determines the value of the control parameter corresponding to the next rotation speed (step S102). Next, the main control circuit 550 sets a timer (step S103), and transmits the updated control parameter to the power transmission apparatus 100 (step S104). The main control circuit 550 determines whether a predetermined time (predetermined time 1) has elapsed since the timer was set (step S105). When the predetermined time 1 has elapsed, the main control circuit 550 transmits a load command value to the load driving device 400 (step S106).

図２２は、上記の例における送電装置１００の動作を示すフローチャートである。送電装置１００における送電制御回路１５０は、受電装置３００から受電電力の電圧値を受信したかを常時モニターする（ステップＳ２０１）。送電制御回路１５０は、要求電力の電圧値と受電電力の電圧値との差分に基づいて、差分を小さくするようにインバータ回路１３０を制御する（ステップＳ２０２）。この動作は、前述のフィードバック制御である。送電制御回路１５０は、電力コントロール装置５００から制御パラメータを受信したかを判断する（ステップＳ２０３）。受信していない場合、再びステップＳ２０１に戻る。制御パラメータを受信した場合、送電制御回路１５０は、タイマーをセットする（ステップＳ２０４）。その後、所定時間（所定時間２）が経過したかを判断する（ステップＳ２０５）。所定時間２が経過すると、送電制御回路１５０は、更新された制御パラメータを用いてインバータ回路１３０を制御する（ステップＳ２０６）。   FIG. 22 is a flowchart showing the operation of the power transmission device 100 in the above example. The power transmission control circuit 150 in the power transmission device 100 constantly monitors whether the voltage value of the received power is received from the power reception device 300 (step S201). The power transmission control circuit 150 controls the inverter circuit 130 so as to reduce the difference based on the difference between the voltage value of the required power and the voltage value of the received power (step S202). This operation is the aforementioned feedback control. The power transmission control circuit 150 determines whether a control parameter has been received from the power control apparatus 500 (step S203). If not, the process returns to step S201 again. When the control parameter is received, the power transmission control circuit 150 sets a timer (step S204). Thereafter, it is determined whether a predetermined time (predetermined time 2) has elapsed (step S205). When the predetermined time 2 elapses, the power transmission control circuit 150 controls the inverter circuit 130 using the updated control parameter (step S206).

以上の動作により、前述の比較例と比べて、負荷４１０の動作状態を変化させる際に、所望の動作状態に到達するまでの時間を短縮することができる。なお、上記の動作は一例であり、各ステップの順序などは適宜変更してもよい。   With the above operation, it is possible to shorten the time required to reach a desired operation state when the operation state of the load 410 is changed as compared with the above-described comparative example. In addition, said operation | movement is an example and may change suitably the order of each step.

次に、本実施形態の変形例を説明する。   Next, a modification of this embodiment will be described.

図２３は、テーブルの変形例を示す図である。電力コントロール装置５００のテーブルは、目標受電電圧の情報を含んでいてもよい。主制御回路５５０は、制御パラメータとともに、目標受電電圧の値を送電装置１００に送る。この例では、送電装置１００が目標受電電圧を決定する必要がない。   FIG. 23 is a diagram illustrating a modification of the table. The table of the power control apparatus 500 may include information on the target received voltage. The main control circuit 550 sends the value of the target power reception voltage to the power transmission device 100 together with the control parameter. In this example, the power transmission device 100 does not need to determine the target power reception voltage.

図２４は、本実施形態の他の変形例の構成を示す図である。この変形例では、送電装置１００が、入力検出回路１７０をさらに備えている。入力検出回路１７０は、送電側インバータ回路１３０に入力される電流を検出し、送電制御回路１５０にその情報を送る。送電制御回路１５０は、電流量に応じて、送電側インバータ回路１３０のデッドタイムを調整する。デッドタイムとは、同時にオンにされない２つのスイッチング素子の両方をオフにする時間である。入力される電流量が増加するほどデッドタイムを短くすることにより、高効率な動作が可能である。デッドタイムが変化すると、送電側インバータ回路から出力される第１の交流電圧の振幅が変化する。このため、送電制御回路１５０は、デッドタイムに応じて制御パラメータを調整する。   FIG. 24 is a diagram showing a configuration of another modified example of the present embodiment. In this modification, the power transmission device 100 further includes an input detection circuit 170. The input detection circuit 170 detects a current input to the power transmission side inverter circuit 130 and sends the information to the power transmission control circuit 150. The power transmission control circuit 150 adjusts the dead time of the power transmission side inverter circuit 130 according to the amount of current. The dead time is a time for turning off both of the two switching elements that are not turned on at the same time. Higher efficiency operation is possible by shortening the dead time as the amount of input current increases. When the dead time changes, the amplitude of the first AC voltage output from the power transmission side inverter circuit changes. For this reason, the power transmission control circuit 150 adjusts the control parameter according to the dead time.

（実施形態２）
次に、本開示の実施形態２における無線電力伝送システムを説明する。本実施形態の無線電力伝送システムは、送電装置１００と受電装置３００との間に、１つ以上の中継装置２００を備える点で、実施形態１とは異なっている。 (Embodiment 2)
Next, a wireless power transmission system according to the second embodiment of the present disclosure will be described. The wireless power transmission system of this embodiment is different from that of Embodiment 1 in that one or more relay devices 200 are provided between the power transmission device 100 and the power reception device 300.

図２５は、実施形態２の無線電力伝送システムの概略的な構成を示す図である。図２５は、送電装置１００と受電装置３００との間にＮ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置２００が配置された構成の例を示している。図１に示すロボットアームのように多数の可動部を有する機器に本開示の無線電力伝送システムを適用する場合、図２５に示すような構成が有効である。なお、中継装置２００の数は複数に限らず、１つであってもよい。   FIG. 25 is a diagram illustrating a schematic configuration of the wireless power transmission system according to the second embodiment. FIG. 25 illustrates an example of a configuration in which N (N is an integer of 2 or more) relay devices 200 are arranged between the power transmitting device 100 and the power receiving device 300. When the wireless power transmission system of the present disclosure is applied to a device having a large number of movable parts such as the robot arm shown in FIG. 1, the configuration shown in FIG. 25 is effective. The number of relay devices 200 is not limited to a plurality, and may be one.

各中継装置２００は、受電装置３００と同様、負荷駆動装置４００（例えばモータを含む）に接続されている。Ｎ個の中継装置２００は、送電装置１００から無線で伝送された交流電力を順次中継しながら受電装置３００まで伝送する。   Each relay device 200 is connected to a load driving device 400 (for example, including a motor), similarly to the power receiving device 300. The N relay apparatuses 200 transmit the AC power wirelessly transmitted from the power transmission apparatus 100 to the power reception apparatus 300 while sequentially relaying the AC power.

図２５に示す例において、電力コントロール装置５００は、送電装置１００および複数の中継装置２００の各々に制御パラメータを送信し、複数の負荷駆動装置４００の各々に負荷指令値を送信する。これにより、実施形態１と同様の制御が、各負荷駆動装置４００の負荷指令値の変更時に実行される。   In the example illustrated in FIG. 25, the power control device 500 transmits a control parameter to each of the power transmission device 100 and the plurality of relay devices 200, and transmits a load command value to each of the plurality of load driving devices 400. Thereby, the control similar to Embodiment 1 is performed at the time of the change of the load command value of each load drive device 400.

なお、負荷指令値は、負荷駆動装置４００に接続された中継装置２００または受電装置３００における受信器に送信されてもよい。その場合、負荷指令値は、電力コントロール装置５００から、中継装置２００または受電装置３００を介して、負荷側受信器４９０に送信される。この場合も、電力コントロール装置５００の送信器（通信器５８０）から負荷側受信器４９０に負荷指令値が送信されるものと解釈する。   Note that the load command value may be transmitted to a receiver in the relay device 200 or the power receiving device 300 connected to the load driving device 400. In that case, the load command value is transmitted from the power control apparatus 500 to the load-side receiver 490 via the relay apparatus 200 or the power receiving apparatus 300. Also in this case, it is interpreted that the load command value is transmitted from the transmitter (communication device 580) of the power control apparatus 500 to the load side receiver 490.

図２６は、本実施形態の無線電力伝送システムの構成をより詳細に示すブロック図である。ここでは簡単のため、中継装置２００の数が１つの場合の例を説明する。図示されるように、この無線電力伝送システムでは、送電装置１００と受電装置３００との間に、中継装置２００が配置されている。中継装置２００には、負荷駆動装置４００Ａが接続され、受電装置３００には、負荷駆動装置４００Ｂが接続されている。電力コントロール装置５００、送電装置１００、受電装置３００、および負荷駆動装置４００Ａ、４００Ｂは、実施形態１における対応する構成要素と同様の構成を有する。   FIG. 26 is a block diagram showing in more detail the configuration of the wireless power transmission system of the present embodiment. Here, for simplicity, an example in which the number of relay apparatuses 200 is one will be described. As illustrated, in this wireless power transmission system, a relay device 200 is disposed between a power transmission device 100 and a power reception device 300. The relay device 200 is connected to a load driving device 400A, and the power receiving device 300 is connected to a load driving device 400B. The power control device 500, the power transmission device 100, the power reception device 300, and the load driving devices 400A and 400B have the same configuration as the corresponding components in the first embodiment.

中継装置２００は、送電装置１００と同様、送電アンテナ２４０と、中継側インバータ回路２３０と、中継側制御回路２５０と、パルス出力回路２６０と、中継側受信器２９０とを備える。中継装置２００はまた、受電装置３００と同様、受電アンテナ２１０と、整流器２２０と、電圧検出器２３０と、中継側送信器２８０とを備える。中継装置２００におけるこれらの構成要素は、送電装置１００または受電装置３００における対応する構成要素と同様の機能を有する。   Similar to the power transmission device 100, the relay device 200 includes a power transmission antenna 240, a relay-side inverter circuit 230, a relay-side control circuit 250, a pulse output circuit 260, and a relay-side receiver 290. Similarly to the power receiving apparatus 300, the relay apparatus 200 includes a power receiving antenna 210, a rectifier 220, a voltage detector 230, and a relay side transmitter 280. These components in the relay device 200 have the same functions as the corresponding components in the power transmission device 100 or the power reception device 300.

受電アンテナ２１０は、前段の送電装置１００から送電された送電側交流電力を受け取る。整流器２２０は、中継側受電アンテナ２１０が受け取った送電側交流電力を中継側直流電力に変換して出力する。中継側インバータ回路２３０は、整流器２２０から出力された中継側直流電力を中継側交流電力に変換して出力する。送電アンテナ２４０は、中継側インバータ回路２３０から出力された中継側交流電力を送電する。中継側制御回路２５０およびパルス出力回路２６０は、中継側インバータ回路２３０を制御する。中継側受信器２９０は、受電側送信器３８０から送られてくる電圧値の情報を受信する。この電圧値の情報は、中継側制御回路２５０による受電側直流電力の電圧を一定にするフィードバック制御に用いられる。電圧検出器２３０は、整流器２２０から出力された中継側直流電力の電圧値を検出する。中継側送信器２８０は、電圧検出器２３０と、検出された電圧値を送電側受信器１９０に送信する。この電圧値の情報は、送電制御回路１５０による中継側直流電力の電圧を一定にするフィードバック制御に用いられる。フィードバック制御の方法は、実施形態１で説明したとおりである。   The power receiving antenna 210 receives power transmission side AC power transmitted from the power transmission device 100 in the previous stage. The rectifier 220 converts the transmission-side AC power received by the relay-side power receiving antenna 210 into the relay-side DC power and outputs it. The relay-side inverter circuit 230 converts the relay-side DC power output from the rectifier 220 into relay-side AC power and outputs it. The power transmission antenna 240 transmits the relay-side AC power output from the relay-side inverter circuit 230. The relay side control circuit 250 and the pulse output circuit 260 control the relay side inverter circuit 230. The relay-side receiver 290 receives information on the voltage value sent from the power-receiving-side transmitter 380. This voltage value information is used for feedback control in which the voltage of the receiving side DC power is made constant by the relay side control circuit 250. The voltage detector 230 detects the voltage value of the relay side DC power output from the rectifier 220. The relay side transmitter 280 transmits the voltage detector 230 and the detected voltage value to the power transmission side receiver 190. This voltage value information is used for feedback control by the power transmission control circuit 150 to keep the voltage of the relay side DC power constant. The feedback control method is as described in the first embodiment.

整流器２２０は、負荷駆動装置４００Ａにおける負荷側インバータ回路４３０に接続されている。負荷側インバータ回路４３０は、中継側直流電力を負荷側交流電力に変換して負荷４１０に供給する。これにより、負荷４１０が駆動される。   The rectifier 220 is connected to the load side inverter circuit 430 in the load driving device 400A. The load side inverter circuit 430 converts the relay side DC power into the load side AC power and supplies it to the load 410. As a result, the load 410 is driven.

電力コントロール装置５００の主制御回路５５０は、実施形態１と同様の方法により、中継装置２００に接続された第１の負荷駆動装置４００Ａに送信する第１の負荷指令値に基づき、送電装置１００に送信する第１の制御パラメータを決定する。同様に、主制御回路５５０は、受電装置３００に接続された第２の負荷駆動装置４００Ｂに送信する第２の負荷指令値に基づき、中継装置２００に送信する第２の制御パラメータを決定する。これにより、負荷駆動装置４００Ａ、４００Ｂの各々の動作状態を変化させるときに、短時間で所望の動作状態に到達できる。   The main control circuit 550 of the power control device 500 uses the same method as that of the first embodiment to send the power transmission device 100 to the power transmission device 100 based on the first load command value transmitted to the first load driving device 400A connected to the relay device 200. A first control parameter to be transmitted is determined. Similarly, the main control circuit 550 determines a second control parameter to be transmitted to the relay device 200 based on the second load command value transmitted to the second load driving device 400B connected to the power receiving device 300. Thereby, when changing each operation state of load drive device 400A, 400B, a desired operation state can be reached in a short time.

次に、複数の中継装置２００を備える無線電力伝送システムの例を説明する。   Next, an example of a wireless power transmission system including a plurality of relay devices 200 will be described.

図２７は、複数の中継装置２００を備える無線電力伝送システムの構成例を示す図である。図２７は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の中継装置２００のうちの、隣接する２つの中継装置２００を例示している。各中継装置２００は、図２６に示す中継装置２００と同じ構成を有する。各中継装置２００には、負荷駆動装置４００が接続されている。図２７では省略されているが、図２６と同様、１番目の中継装置２００に近接して送電装置１００が設けられ、Ｎ番目の中継装置２００に近接して受電装置３００が設けられている。   FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless power transmission system including a plurality of relay devices 200. FIG. 27 illustrates two adjacent relay devices 200 among N (N is an integer equal to or greater than 2) relay devices 200. Each relay apparatus 200 has the same configuration as relay apparatus 200 shown in FIG. A load driving device 400 is connected to each relay device 200. Although omitted in FIG. 27, as in FIG. 26, the power transmission device 100 is provided in the vicinity of the first relay device 200, and the power reception device 300 is provided in the vicinity of the Nth relay device 200.

電力コントロール装置５００の主制御回路５５０は、実施形態１と同様の方法により、ｉ番目（ｉ＝２〜Ｎ）の中継装置に接続されたｉ番目の負荷駆動装置に送信するｉ番目の負荷指令値に基づき、ｉ−１番目の中継装置に送信するｉ番目の制御パラメータを決定する。また、１番目の中継装置に接続された１番目の負荷駆動装置に送信する１番目の負荷指令値に基づき、送電装置に送信する１番目の制御パラメータを決定する。   The main control circuit 550 of the power control apparatus 500 uses the same method as in the first embodiment to send the i-th load command transmitted to the i-th load driving apparatus connected to the i-th (i = 2 to N) relay apparatus. Based on the value, the i-th control parameter to be transmitted to the (i-1) -th relay device is determined. Further, the first control parameter to be transmitted to the power transmission device is determined based on the first load command value transmitted to the first load driving device connected to the first relay device.

以上の構成により、実施形態１と同様の効果を、複数の負荷駆動装置４００の動作状態を変更する際にも得ることができる。   With the above configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained also when the operation states of the plurality of load driving devices 400 are changed.

以上のように、本開示は、以下の項目に記載の無線電力伝送システムを含む。   As described above, the present disclosure includes the wireless power transmission system described in the following items.

［項目１］
送電装置と、受電装置と、負荷駆動装置と、直流電源からの電力を前記送電装置及び前記受電装置を介して前記負荷駆動装置に供給し、前記負荷駆動装置の負荷指令値を前記送電装置及び前記受電装置を介さずに前記負荷駆動装置に出力する電力コントロール装置と、を含む無線電力伝送システムであって、
前記電力コントロール装置は、
前記直流電源と、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化する毎に前記負荷駆動装置の負荷指令値を更新する主制御回路と、
更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力する通信器と、を有し、
前記送電装置は、
前記直流電源から供給される第１の直流電力を第１の交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
変換された前記第１の交流電力を無線で送電する送電アンテナと、を有し、
前記受電装置は、
前記送電アンテナと電磁気的に結合し、送電された前記第１の交流電力を受電する受電アンテナと、
受電された前記第１の交流電力を第２の直流電力に変換する整流器と、を有し、
前記負荷駆動装置は、
負荷と、
前記第２の直流電力を第２の交流電力に変換する負荷側インバータ回路と、
前記電力コントロール装置から前記負荷指令値を受信する負荷側受信器と、
前記負荷指令値に基づき前記第２の交流電力の電流値を決定し、前記負荷を駆動する負荷制御回路と、を有し、
前記電力コントロール装置における前記主制御回路は、更に、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化するとき、前記送電装置が前記第１の直流電力を前記第１の交流電力に変換する際に用いる、前記第１の交流電力の電圧を調整するための制御パラメータを更新し、
前記電力コントロール装置における前記通信器は、更に、
更新された前記制御パラメータを前記送電装置に出力し、更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力し、
前記送電装置は、更に、
前記電力コントロール装置からの更新された前記制御パラメータに基づき前記第１の交流電力の電圧を決定し、前記インバータ回路を制御する送電制御回路を有する、
無線電力伝送システム。 [Item 1]
A power transmission device, a power reception device, a load drive device, and power from a DC power source are supplied to the load drive device via the power transmission device and the power reception device, and a load command value of the load drive device is supplied to the power transmission device and A power control device that outputs to the load driving device without going through the power receiving device, and a wireless power transmission system comprising:
The power control device includes:
The DC power supply;
A main control circuit for updating a load command value of the load driving device every time an operation load by the load driving device changes;
A communicator for outputting the updated load command value to the load driving device,
The power transmission device is:
A power transmission side inverter circuit for converting the first DC power supplied from the DC power source to first AC power;
A power transmission antenna that wirelessly transmits the converted first AC power,
The power receiving device is:
A power receiving antenna that electromagnetically couples with the power transmitting antenna and receives the transmitted first AC power;
A rectifier that converts the received first AC power into second DC power;
The load driving device includes:
Load,
A load-side inverter circuit that converts the second DC power into second AC power;
A load-side receiver that receives the load command value from the power control device;
A load control circuit for determining a current value of the second AC power based on the load command value and driving the load;
The main control circuit in the power control device further includes:
Control for adjusting the voltage of the first AC power that is used when the power transmission device converts the first DC power into the first AC power when the operation load of the load driving device changes. Update the parameters,
The communicator in the power control device further includes:
Outputting the updated control parameter to the power transmission device, outputting the updated load command value to the load driving device;
The power transmission device further includes:
A power transmission control circuit for determining the voltage of the first AC power based on the updated control parameter from the power control device and controlling the inverter circuit;
Wireless power transmission system.

［項目２］
前記送電制御回路は、
更新された前記負荷指令値に基づき前記負荷が駆動される前に、前記電力コントロール装置からの前記制御パラメータに基づき前記第１の交流電力の電圧を決定し、前記インバータ回路を制御する、
項目１に記載の無線電力伝送システム。 [Item 2]
The power transmission control circuit includes:
Before the load is driven based on the updated load command value, the voltage of the first AC power is determined based on the control parameter from the power control device, and the inverter circuit is controlled.
Item 2. The wireless power transmission system according to item 1.

［項目３］
前記送電制御回路は、
更新された前記制御パラメータを前記送電装置に出力すると同時に、更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力する、
項目１に記載の無線電力伝送システム。 [Item 3]
The power transmission control circuit includes:
Outputting the updated control parameter to the power transmission device, and simultaneously outputting the updated load command value to the load driving device;
Item 2. The wireless power transmission system according to item 1.

［項目４］
前記主制御回路は、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化するとき、前記負荷指令値と前記制御パラメータとを関連づけて記憶したテーブルを用いて、前記制御パラメータを更新する、
項目１に記載の無線電力伝送システム。 [Item 4]
The main control circuit includes:
When the operating load by the load driving device changes, the control parameter is updated using a table that stores the load command value and the control parameter in association with each other.
Item 2. The wireless power transmission system according to item 1.

［項目５］
前記負荷は、モータである、
項目１に記載の無線電力伝送システム。 [Item 5]
The load is a motor.
Item 2. The wireless power transmission system according to item 1.

［項目６］
前記第２の交流電力は、三相交流電力を含む、
項目１に記載の無線電力伝送システム。 [Item 6]
The second AC power includes three-phase AC power.
Item 2. The wireless power transmission system according to item 1.

［項目７］
前記受電装置は、さらに、
前記第２の直流電力の電圧値を検出する電圧検出器と、
検出された前記第２の直流電力の前記電圧値を前記送電装置に出力する受電側送信器と、を有し、
前記送電制御回路は、
前記送電側インバータ回路を用いて、ｉ）更新される前の前記制御パラメータに基づく前記第１の交流電力に対応する前記第２の直流電力の電圧値と、ｉｉ）更新された前記制御パラメータに基づく前記第１の交流電力に対応する前記第２の直流電力の電圧値との差分を無くす制御を行う、
項目１〜６のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。 [Item 7]
The power receiving device further includes:
A voltage detector for detecting a voltage value of the second DC power;
A power-receiving-side transmitter that outputs the detected voltage value of the second DC power to the power transmission device,
The power transmission control circuit includes:
Using the power transmission side inverter circuit, i) a voltage value of the second DC power corresponding to the first AC power based on the control parameter before being updated, and ii) the updated control parameter Performing control to eliminate the difference from the voltage value of the second DC power corresponding to the first AC power based on
Item 7. The wireless power transmission system according to any one of items 1-6.

［項目８］
前記送電側インバータ回路は、４つのスイッチング素子を有し、
前記４つのスイッチング素子は、前記電源から供給された前記第１の直流電力の電圧と同じ極性の電圧を導通時に出力する第１スイッチング素子対と、前記第１の直流電力の電圧と逆の極性の電圧を導通時に出力する第２スイッチング素子対とを含み、
前記送電制御回路は、
前記４つのスイッチング素子の各々に、導通および非導通の状態を切り替えるパルス信号を供給し、
前記第１スイッチング素子対に供給される２つのパルス信号の位相差、および前記第２スイッチング素子対に供給される２つのパルス信号の位相差を調整することにより、前記送電側インバータ回路から出力される前記第１の交流電力の電圧を調整し、
前記制御パラメータは、前記位相差を表す値である、
項目１〜７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。 [Item 8]
The power transmission side inverter circuit has four switching elements,
The four switching elements include a first switching element pair that outputs a voltage having the same polarity as the voltage of the first DC power supplied from the power supply, and a polarity opposite to the voltage of the first DC power. A second switching element pair that outputs a voltage of
The power transmission control circuit includes:
Supplying a pulse signal for switching between a conductive state and a non-conductive state to each of the four switching elements;
By adjusting the phase difference between the two pulse signals supplied to the first switching element pair and the phase difference between the two pulse signals supplied to the second switching element pair, it is output from the power transmission side inverter circuit. Adjusting the voltage of the first AC power,
The control parameter is a value representing the phase difference.
The wireless power transmission system according to any one of items 1 to 7.

［項目９］
前記送電制御回路は、前記送電側インバータ回路から出力される前記第１の交流電力の周波数を変化させることにより、前記インバータ回路から出力される前記第１の交流電力の電圧を調整し、前記制御パラメータは、前記周波数を表す値である、
項目１〜７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。 [Item 9]
The power transmission control circuit adjusts a voltage of the first AC power output from the inverter circuit by changing a frequency of the first AC power output from the power transmission side inverter circuit, and the control The parameter is a value representing the frequency,
The wireless power transmission system according to any one of items 1 to 7.

［項目１０］
前記送電側インバータ回路は、複数のスイッチング素子を有し、
前記送電制御回路は、前記複数のスイッチング素子の各々に、導通および非導通の状態を切り替えるパルス信号を供給し、
前記パルス信号のデューティ比を調整することにより、前記送電側インバータ回路から出力される前記第１の交流電力の電圧を調整する、
項目１〜７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。 [Item 10]
The power transmission side inverter circuit has a plurality of switching elements,
The power transmission control circuit supplies a pulse signal that switches between a conductive state and a non-conductive state to each of the plurality of switching elements,
By adjusting the duty ratio of the pulse signal, the voltage of the first AC power output from the power transmission side inverter circuit is adjusted,
The wireless power transmission system according to any one of items 1 to 7.

本開示の技術は、例えば、監視カメラ、ロボットなど、電力供給とともにデータを伝送する必要がある機器に利用可能である。   The technology of the present disclosure can be used for devices that need to transmit data together with power supply, such as surveillance cameras and robots.

１００ 送電装置
１３０ 送電側インバータ回路
１４０ 送電側送電アンテナ
１５０ 送電制御回路
１６０ 送電側パルス出力回路
１７０ 入力検出回路
１９０ 送電側受信器
２００ 中継装置
２１０ 中継側受電アンテナ
２２０ 中継側整流器
２２５ 中継側電圧検出器
２３０ 中継側インバータ回路
２４０ 中継側送電アンテナ
２５０ 中継側制御回路
２６０ 中継側パルス出力回路
２８０ 中継側送信器
２９０ 中継側受信器
３００ 受電装置
３１０ 受電側受電アンテナ
３２０ 受電側整流器
３３０ 受電側電圧検出器
３８０ 受電側送信器
３９５ 受電側負荷
４００ 負荷駆動装置
４１０ 負荷
４３０ 負荷側インバータ回路
４５０ 負荷制御回路
４６０ 負荷側パルス出力回路
４７０ 負荷検出器
４９０ 負荷側受信器
５００ 電力コントロール装置
５１０ 直流電源
５５０ 主制御回路
５７０ メモリ
５８０ 通信器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Power transmission device 130 Power transmission side inverter circuit 140 Power transmission side power transmission antenna 150 Power transmission control circuit 160 Power transmission side pulse output circuit 170 Input detection circuit 190 Power transmission side receiver 200 Relay device 210 Relay side power reception antenna 220 Relay side rectifier 225 Relay side voltage detector 230 Relay-side inverter circuit 240 Relay-side power transmission antenna 250 Relay-side control circuit 260 Relay-side pulse output circuit 280 Relay-side transmitter 290 Relay-side receiver 300 Power-receiving device 310 Power-receiving-side power-receiving antenna 320 Power-receiving-side rectifier 330 Power-receiving-side voltage detector 380 Power-receiving-side transmitter 395 Power-receiving-side load 400 Load drive device 410 Load 430 Load-side inverter circuit 450 Load control circuit 460 Load-side pulse output circuit 470 Load detector 490 Load-side receiver 500 Power control device 10 DC power supply 550 main control circuit 570 memory 580 communication device

Claims (10)

送電装置と、受電装置と、負荷駆動装置と、直流電源からの電力を前記送電装置及び前記受電装置を介して前記負荷駆動装置に供給し、前記負荷駆動装置の負荷指令値を前記送電装置及び前記受電装置を介さずに前記負荷駆動装置に出力する電力コントロール装置と、を含む無線電力伝送システムであって、
前記電力コントロール装置は、
前記直流電源と、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化する毎に前記負荷駆動装置の負荷指令値を更新する主制御回路と、
更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力する通信器と、を有し、
前記送電装置は、
前記直流電源から供給される第１の直流電力を第１の交流電力に変換する送電側インバータ回路と、
変換された前記第１の交流電力を無線で送電する送電アンテナと、を有し、
前記受電装置は、
前記送電アンテナと電磁気的に結合し、送電された前記第１の交流電力を受電する受電アンテナと、
受電された前記第１の交流電力を第２の直流電力に変換する整流器と、を有し、
前記負荷駆動装置は、
負荷と、
前記第２の直流電力を第２の交流電力に変換する負荷側インバータ回路と、
前記電力コントロール装置から前記負荷指令値を受信する負荷側受信器と、
前記負荷指令値に基づき前記第２の交流電力の電流値を決定し、前記負荷を駆動する負荷制御回路と、を有し、
前記電力コントロール装置における前記主制御回路は、更に、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化するとき、前記送電装置が前記第１の直流電力を前記第１の交流電力に変換する際に用いる、前記第１の交流電力の電圧を調整するための制御パラメータを更新し、
前記電力コントロール装置における前記通信器は、更に、
更新された前記制御パラメータを前記送電装置に出力し、更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力し、
前記送電装置は、更に、
前記電力コントロール装置からの更新された前記制御パラメータに基づき前記第１の交流電力の電圧を決定し、前記インバータ回路を制御する送電制御回路を有する、
無線電力伝送システム。 A power transmission device, a power reception device, a load drive device, and power from a DC power source are supplied to the load drive device via the power transmission device and the power reception device, and a load command value of the load drive device is supplied to the power transmission device and A power control device that outputs to the load driving device without going through the power receiving device, and a wireless power transmission system comprising:
The power control device includes:
The DC power supply;
A main control circuit for updating a load command value of the load driving device every time an operation load by the load driving device changes;
A communicator for outputting the updated load command value to the load driving device,
The power transmission device is:
A power transmission side inverter circuit for converting the first DC power supplied from the DC power source to first AC power;
A power transmission antenna that wirelessly transmits the converted first AC power,
The power receiving device is:
A power receiving antenna that electromagnetically couples with the power transmitting antenna and receives the transmitted first AC power;
A rectifier that converts the received first AC power into second DC power;
The load driving device includes:
Load,
A load-side inverter circuit that converts the second DC power into second AC power;
A load-side receiver that receives the load command value from the power control device;
A load control circuit for determining a current value of the second AC power based on the load command value and driving the load;
The main control circuit in the power control device further includes:
Control for adjusting the voltage of the first AC power that is used when the power transmission device converts the first DC power into the first AC power when the operation load of the load driving device changes. Update the parameters,
The communicator in the power control device further includes:
Outputting the updated control parameter to the power transmission device, outputting the updated load command value to the load driving device;
The power transmission device further includes:
A power transmission control circuit for determining the voltage of the first AC power based on the updated control parameter from the power control device and controlling the inverter circuit;
Wireless power transmission system. 前記送電制御回路は、
更新された前記負荷指令値に基づき前記負荷が駆動される前に、前記電力コントロール装置からの前記制御パラメータに基づき前記第１の交流電力の電圧を決定し、前記インバータ回路を制御する、
請求項１に記載の無線電力伝送システム。 The power transmission control circuit includes:
Before the load is driven based on the updated load command value, the voltage of the first AC power is determined based on the control parameter from the power control device, and the inverter circuit is controlled.
The wireless power transmission system according to claim 1. 前記送電制御回路は、
更新された前記制御パラメータを前記送電装置に出力すると同時に、更新された前記負荷指令値を前記負荷駆動装置に出力する、
請求項１に記載の無線電力伝送システム。 The power transmission control circuit includes:
Outputting the updated control parameter to the power transmission device, and simultaneously outputting the updated load command value to the load driving device;
The wireless power transmission system according to claim 1. 前記主制御回路は、
前記負荷駆動装置による動作負荷が変化するとき、前記負荷指令値と前記制御パラメータとを関連づけて記憶したテーブルを用いて、前記制御パラメータを更新する、
請求項１に記載の無線電力伝送システム。 The main control circuit includes:
When the operating load by the load driving device changes, the control parameter is updated using a table that stores the load command value and the control parameter in association with each other.
The wireless power transmission system according to claim 1. 前記負荷は、モータである、
請求項１に記載の無線電力伝送システム。 The load is a motor.
The wireless power transmission system according to claim 1. 前記第２の交流電力は、三相交流電力を含む、
請求項１に記載の無線電力伝送システム。 The second AC power includes three-phase AC power.
The wireless power transmission system according to claim 1. 前記受電装置は、さらに、
前記第２の直流電力の電圧値を検出する電圧検出器と、
検出された前記第２の直流電力の前記電圧値を前記送電装置に出力する受電側送信器と、を有し、
前記送電制御回路は、
前記送電側インバータ回路を用いて、ｉ）更新される前の前記制御パラメータに基づく前記第１の交流電力に対応する前記第２の直流電力の電圧値と、ｉｉ）更新された前記制御パラメータに基づく前記第１の交流電力に対応する前記第２の直流電力の電圧値との差分を無くす制御を行う、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。 The power receiving device further includes:
A voltage detector for detecting a voltage value of the second DC power;
A power-receiving-side transmitter that outputs the detected voltage value of the second DC power to the power transmission device,
The power transmission control circuit includes:
Using the power transmission side inverter circuit, i) a voltage value of the second DC power corresponding to the first AC power based on the control parameter before being updated, and ii) the updated control parameter Performing control to eliminate the difference from the voltage value of the second DC power corresponding to the first AC power based on
The wireless power transmission system according to any one of claims 1 to 6. 前記送電側インバータ回路は、４つのスイッチング素子を有し、
前記４つのスイッチング素子は、前記電源から供給された前記第１の直流電力の電圧と同じ極性の電圧を導通時に出力する第１スイッチング素子対と、前記第１の直流電力の電圧と逆の極性の電圧を導通時に出力する第２スイッチング素子対とを含み、
前記送電制御回路は、
前記４つのスイッチング素子の各々に、導通および非導通の状態を切り替えるパルス信号を供給し、
前記第１スイッチング素子対に供給される２つのパルス信号の位相差、および前記第２スイッチング素子対に供給される２つのパルス信号の位相差を調整することにより、前記送電側インバータ回路から出力される前記第１の交流電力の電圧を調整し、
前記制御パラメータは、前記位相差を表す値である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。 The power transmission side inverter circuit has four switching elements,
The four switching elements include a first switching element pair that outputs a voltage having the same polarity as the voltage of the first DC power supplied from the power supply, and a polarity opposite to the voltage of the first DC power. A second switching element pair that outputs a voltage of
The power transmission control circuit includes:
Supplying a pulse signal for switching between a conductive state and a non-conductive state to each of the four switching elements;
By adjusting the phase difference between the two pulse signals supplied to the first switching element pair and the phase difference between the two pulse signals supplied to the second switching element pair, it is output from the power transmission side inverter circuit. Adjusting the voltage of the first AC power,
The control parameter is a value representing the phase difference.
The wireless power transmission system according to any one of claims 1 to 7. 前記送電制御回路は、前記送電側インバータ回路から出力される前記第１の交流電力の周波数を変化させることにより、前記インバータ回路から出力される前記第１の交流電力の電圧を調整し、前記制御パラメータは、前記周波数を表す値である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。 The power transmission control circuit adjusts a voltage of the first AC power output from the inverter circuit by changing a frequency of the first AC power output from the power transmission side inverter circuit, and the control The parameter is a value representing the frequency,
The wireless power transmission system according to any one of claims 1 to 7. 前記送電側インバータ回路は、複数のスイッチング素子を有し、
前記送電制御回路は、前記複数のスイッチング素子の各々に、導通および非導通の状態を切り替えるパルス信号を供給し、
前記パルス信号のデューティ比を調整することにより、前記送電側インバータ回路から出力される前記第１の交流電力の電圧を調整する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。 The power transmission side inverter circuit has a plurality of switching elements,
The power transmission control circuit supplies a pulse signal that switches between a conductive state and a non-conductive state to each of the plurality of switching elements,
By adjusting the duty ratio of the pulse signal, the voltage of the first AC power output from the power transmission side inverter circuit is adjusted,
The wireless power transmission system according to any one of claims 1 to 7.
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