JP5488723B2 - Resonant contactless power supply system - Google Patents
Resonant contactless power supply system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5488723B2 JP5488723B2 JP2012557103A JP2012557103A JP5488723B2 JP 5488723 B2 JP5488723 B2 JP 5488723B2 JP 2012557103 A JP2012557103 A JP 2012557103A JP 2012557103 A JP2012557103 A JP 2012557103A JP 5488723 B2 JP5488723 B2 JP 5488723B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resonance
- resonance coil
- coil
- power
- primary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 45
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 34
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009774 resonance method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/12—Inductive energy transfer
- B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/12—Inductive energy transfer
- B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/30—AC to DC converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
Description
本発明は、共鳴型非接触給電システムに係る。詳しくは本発明は、移動体に搭載された2次電池に、非接触で充電を行うのに好適な共鳴型非接触給電システムに関する。 The present invention relates to a resonance type non-contact power feeding system. Specifically, the present invention relates to a resonance-type non-contact power feeding system suitable for charging a secondary battery mounted on a moving body in a non-contact manner.
特開2009−106136号公報(特許文献1)が提案する充電システムは、車両外部の電源から、共鳴法によってワイヤレスで充電電力を受電することで、車載の蓄電装置を充電する。前記文献の充電システムは、電動車両と給電装置とを備え、電動車両は、2次自己共振コイルつまり2次側共鳴コイルと、2次コイルと、整流器と、蓄電装置とを含む。給電装置は、高周波電力ドライバと、1次コイルと、1次自己共振コイルつまり1次側共鳴コイルとを備える。2次自己共振コイルの巻数は、蓄電装置の電圧や、1次自己共振コイルと2次自己共振コイルとの間の距離や、1次自己共振コイル及び2次自己共振コイルの共鳴周波数に基づき設定される。給電装置と車両との間の距離は、車両の状況たとえば積載状況やタイヤの空気圧等によって変化する。そして給電装置の1次自己共振コイルと、車両の2次自己共振コイルとの間の距離が変化すると、1次自己共振コイル及び2次自己共振コイルの共鳴周波数に変化が生じる。そこで前記文献の電動車両では、2次自己共振コイルの導線の端部同士の間に、可変コンデンサを接続している。前記文献の充電システムは、蓄電装置を充電する時に、蓄電装置の充電電力を、電圧センサ及び電流センサの検出値に基づき算出する。充電システムは、前記充電電力が最大となるように、2次自己共振コイルに接続されている前記可変コンデンサの容量を調整することによって、2次自己共振コイルのLC共振周波数を調整する、と前記文献に開示されている。 The charging system proposed by Japanese Patent Laying-Open No. 2009-106136 (Patent Document 1) charges an in-vehicle power storage device by receiving charging power wirelessly by a resonance method from a power source outside the vehicle. The charging system of the document includes an electric vehicle and a power feeding device, and the electric vehicle includes a secondary self-resonant coil, that is, a secondary resonance coil, a secondary coil, a rectifier, and a power storage device. The power feeding device includes a high-frequency power driver, a primary coil, and a primary self-resonant coil, that is, a primary-side resonant coil. The number of turns of the secondary self-resonant coil is set based on the voltage of the power storage device, the distance between the primary self-resonant coil and the secondary self-resonant coil, and the resonance frequency of the primary self-resonant coil and the secondary self-resonant coil. Is done. The distance between the power feeding device and the vehicle changes depending on the vehicle status, for example, the loading status and the tire air pressure. When the distance between the primary self-resonant coil of the power feeding device and the secondary self-resonant coil of the vehicle changes, the resonance frequencies of the primary self-resonant coil and the secondary self-resonant coil change. Therefore, in the electric vehicle disclosed in the above document, a variable capacitor is connected between the ends of the conductive wires of the secondary self-resonant coil. When charging the power storage device, the charging system described in the document calculates the charging power of the power storage device based on the detection values of the voltage sensor and the current sensor. The charging system adjusts the LC resonance frequency of the secondary self-resonant coil by adjusting the capacitance of the variable capacitor connected to the secondary self-resonant coil so that the charging power is maximized, and It is disclosed in the literature.
上述したように前記文献が開示する給電方法の目的は、1次自己共振コイルと2次自己共振コイルとの間の距離が、車両の状況すなわち積載状況やタイヤの空気圧等によって変化した場合にも、給電側から受電側に電力を効率良く供給することにある。そのために前記給電方法は、蓄電装置の充電電力が最大となるように、蓄電装置の充電時に2次自己共振コイルの可変コンデンサの容量を調整する。しかし、このような給電方法は、蓄電装置の充電電力を、電圧センサ及び電流センサの検出値に基づき算出し、且つ充電電力が最大になるまで可変コンデンサの容量を調整する必要がある。 As described above, the purpose of the power feeding method disclosed in the above document is also when the distance between the primary self-resonant coil and the secondary self-resonant coil changes depending on the vehicle situation, that is, the loading situation, tire pressure, etc. The purpose is to efficiently supply power from the power feeding side to the power receiving side. For this purpose, the power feeding method adjusts the capacity of the variable capacitor of the secondary self-resonant coil when charging the power storage device so that the charging power of the power storage device is maximized. However, in such a power supply method, it is necessary to calculate the charging power of the power storage device based on the detection values of the voltage sensor and the current sensor, and to adjust the capacity of the variable capacitor until the charging power becomes maximum.
受電側(移動体側)が、給電側の共鳴コイルと受電側の共鳴コイルとの間の距離を検出することができれば、受電側が受電側の整合器を距離に応じて調整することで、給電側は、電力を効率良く受電側に供給することが可能である。しかし、移動体に一般の距離センサを設けることで、距離センサが移動体と給電設備との間の距離を検出する場合、1次共鳴コイルと2次共鳴コイルとの間の距離を正確には検出し難い。 If the power receiving side (moving body side) can detect the distance between the resonance coil on the power feeding side and the resonance coil on the power receiving side, the power receiving side adjusts the matching unit on the power receiving side according to the distance. Can efficiently supply power to the power receiving side. However, by providing a general distance sensor in the moving body, when the distance sensor detects the distance between the moving body and the power supply facility, the distance between the primary resonance coil and the secondary resonance coil is accurately determined. It is difficult to detect.
本発明の目的は、受電側に設けられた整合器を利用することで、給電側の共鳴コイルと、受電側である移動体に装備された共鳴コイルとの間の距離を移動体側で検出し、よって給電側から電力を効率良く受電側に供給することができる共鳴型非接触給電システムを提供することにある。 An object of the present invention is to detect a distance between a resonance coil on a power feeding side and a resonance coil provided on a power receiving side on a moving body side by using a matching unit provided on the power receiving side. Therefore, an object of the present invention is to provide a resonance type non-contact power feeding system that can efficiently supply power from the power feeding side to the power receiving side.
前記の目的を達成するため、本発明の一態様によれば、給電設備と移動体設備とを備える共鳴型非接触給電システムが提供される。前記給電設備は、交流電源と、前記交流電源から電力の供給を受ける1次側共鳴コイルとを備える。前記移動体設備は、前記1次側共鳴コイルからの電力を受電する2次側共鳴コイルと;前記2次側共鳴コイルが受電した電力を整流する整流器と;前記整流器によって整流された電力が供給される2次電池とを備える。前記移動体設備はさらに、前記2次側共鳴コイルと前記整流器との間に、2次整合器と距離計測高周波電源とを備える。前記1次側共鳴コイルと前記2次側共鳴コイルとの間の距離が検出されるとき、前記距離計測高周波電源の出力は、前記2次整合器を介して前記2次側共鳴コイルへ供給されるように構成される。前記給電設備が電力供給するとき、前記距離計測高周波電源が停止されるとともに、前記給電設備が供給した電力は、前記2次整合器と整流器とを介して、前記2次電池に供給されるように構成される。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a resonant non-contact power feeding system including a power feeding facility and a moving body facility is provided. The power supply facility includes an AC power source and a primary resonance coil that receives power from the AC power source. The mobile facility includes a secondary resonance coil that receives power from the primary resonance coil; a rectifier that rectifies the power received by the secondary resonance coil; and power that is rectified by the rectifier Secondary battery. The mobile facility further includes a secondary matching unit and a distance measuring high-frequency power source between the secondary resonance coil and the rectifier. When the distance between the primary side resonance coil and the secondary side resonance coil is detected, the output of the distance measurement high frequency power supply is supplied to the secondary side resonance coil via the secondary matching unit. Configured to be When the power supply facility supplies power, the distance measuring high-frequency power supply is stopped, and the power supplied by the power supply facility is supplied to the secondary battery via the secondary matching device and the rectifier. Configured.
この構成によれば、給電設備から移動体設備の2次電池への電力供給に先立って、1次側共鳴コイルと2次側共鳴コイルとの間の距離が、検出される。この距離検出のとき、距離計測高周波電源の出力は、2次電池側へは供給されず、2次側共鳴コイルに供給される。このため共鳴系の入力インピーダンスは、2次電池の充電状態の影響を受けない。 According to this configuration, the distance between the primary resonance coil and the secondary resonance coil is detected prior to the supply of power from the power supply facility to the secondary battery of the mobile facility. At the time of this distance detection, the output of the distance measuring high-frequency power supply is not supplied to the secondary battery side but is supplied to the secondary resonance coil. For this reason, the input impedance of the resonance system is not affected by the state of charge of the secondary battery.
「共鳴系」とは、1次側共鳴コイルと2次側共鳴コイルとを有し、移動体設備における距離検出時には、距離検出用高周波電源と2次側共鳴コイルとの間に存在する回路部品たとえば2次整合器や2次コイルと、給電設備の1次側共鳴コイルと交流電源との間に存在する回路部品たとえば1次コイルや1次整合器とを含む。一方、2次側共鳴コイルが1次側共鳴コイルから電力を受電する時には「共鳴系」は、交流電源と1次側共鳴コイルとの間に存在する回路部品たとえば1次整合器や1次コイルと、2次側共鳴コイルから電力が供給される整流器及び2次電池を含み、さらに2次側共鳴コイルと整流器との間に存在する回路部品たとえば2次整合器や2次コイルを「共鳴系」は含む。 "Resonance system" is a circuit component that has a primary side resonance coil and a secondary side resonance coil, and is present between the high frequency power source for distance detection and the secondary side resonance coil at the time of distance detection in mobile equipment. For example, it includes a secondary matching unit and a secondary coil, and circuit parts such as a primary coil and a primary matching unit that exist between the primary resonance coil of the power supply facility and the AC power source. On the other hand, when the secondary side resonance coil receives power from the primary side resonance coil, the “resonance system” is a circuit component that exists between the AC power source and the primary side resonance coil, such as a primary matching device and a primary coil. And a rectifier and a secondary battery to which power is supplied from the secondary resonance coil, and further, circuit components such as a secondary matching device and a secondary coil existing between the secondary resonance coil and the rectifier are referred to as “resonance system”. Is included.
また「共鳴系の入力インピーダンス」は、1次側共鳴コイルと2次側共鳴コイルとの間の距離検出時に、交流が入力される入力側のコイルの両端同士の間で測定した共鳴系全体のインピーダンスを指す。たとえば移動体設備の距離検出用高周波電源から交流が入力される時で、2次コイル装置が2次コイルと2次側共鳴コイルとによって構成される時には「共鳴系の入力インピーダンス」は、2次コイルの両端同士の間で測定した共鳴系全体のインピーダンスを指す。もしくは2次コイル装置が2次側共鳴コイルのみの時には「共鳴系の入力インピーダンス」は、2次側共鳴コイルの両端同士の間で測定した共鳴系全体のインピーダンスを指す。一方、2次側共鳴コイルが1次側共鳴コイルから電力受電する時には「共鳴系の入力インピーダンス」は、1次コイル装置が1次コイルと1次側共鳴コイルとによって構成される時には1次コイルの両端同士の間で測定した共鳴系全体のインピーダンスを指す。あるいは1次コイル装置が1次側共鳴コイルのみによって構成される時には「共鳴系の入力インピーダンス」は、1次側共鳴コイルの両端同士の間で測定した共鳴系全体のインピーダンスを指す。 The “resonance system input impedance” is the total resonance system measured between both ends of the input side coil to which alternating current is input when detecting the distance between the primary side resonance coil and the secondary side resonance coil. Refers to impedance. For example, when alternating current is input from a high-frequency power source for distance detection of a mobile equipment, and the secondary coil device is composed of a secondary coil and a secondary resonance coil, the “resonance system input impedance” is the secondary The impedance of the entire resonance system measured between both ends of the coil. Alternatively, when the secondary coil device is only the secondary side resonance coil, the “resonance system input impedance” indicates the impedance of the entire resonance system measured between both ends of the secondary side resonance coil. On the other hand, when the secondary resonance coil receives power from the primary resonance coil, the “resonance system input impedance” is the primary coil when the primary coil device is composed of the primary coil and the primary resonance coil. The impedance of the entire resonance system measured between both ends of the. Alternatively, when the primary coil device is configured by only the primary side resonance coil, the “resonance system input impedance” indicates the impedance of the entire resonance system measured between both ends of the primary side resonance coil.
そのため、共鳴型非接触給電システムは、共鳴系の入力インピーダンスを測定することによって、1次側共鳴コイルと2次側共鳴コイルとの間の距離を検出することができる。そして、当該検出した距離が給電設備から移動体設備への給電に適した値の位置に移動体が停止した状態で、給電設備から移動体設備への給電が行われる。給電設備から移動体設備の2次電池への電力供給時には、2次整合器のインピーダンスは、検出された距離において給電設備から移動体設備へ効率良く電力が供給される値に調整される。そして距離計測高周波電源の出力が停止された状態で、給電設備の1次側共鳴コイルから電力は、非接触共鳴で2次側共鳴コイルへ供給される。2次側共鳴コイルが受電した電力は、2次整合器及び整流器を介して2次電池に供給され、よって2次電池が充電される。したがって共
鳴型非接触給電システムは、受電側に設けられた2次整合器を利用することで、給電側の1次側共鳴コイルと、受電側である移動体に装備された2次側共鳴コイルとの間の距離を移動体側で検出し且つ給電側から電力を効率良く受電側に供給することができる。
Therefore, the resonance type non-contact power feeding system can detect the distance between the primary side resonance coil and the secondary side resonance coil by measuring the input impedance of the resonance system. Then, power supply from the power supply facility to the mobile facility is performed in a state where the detected distance is a value suitable for power supply from the power supply facility to the mobile facility. When power is supplied from the power supply facility to the secondary battery of the mobile facility, the impedance of the secondary matching unit is adjusted to a value at which power is efficiently supplied from the power supply facility to the mobile facility at the detected distance. Then, with the output of the distance measurement high-frequency power supply stopped, power is supplied from the primary resonance coil of the power supply facility to the secondary resonance coil by non-contact resonance. The electric power received by the secondary resonance coil is supplied to the secondary battery via the secondary matching device and the rectifier, so that the secondary battery is charged. Therefore, the resonance-type non-contact power feeding system uses the secondary matching unit provided on the power receiving side, so that the primary side resonance coil on the power feeding side and the secondary side resonance coil equipped on the mobile body on the power receiving side. Can be detected on the mobile body side and power can be efficiently supplied from the power supply side to the power reception side.
好ましくは前記2次整合器はπ型であり、前記距離計測高周波電源は、前記2次整合器に電力を供給する。この場合には2次整合器は、給電設備から移動体設備の2次電池への電力供給時と、1次側共鳴コイルと2次側共鳴コイルとの間の距離検出時とで、双方向に支障なく機能する。 Preferably, the secondary matching unit is a π-type, and the distance measuring high-frequency power supply supplies power to the secondary matching unit. In this case, the secondary matching unit is bidirectional when supplying power from the power supply facility to the secondary battery of the mobile facility and when detecting the distance between the primary resonance coil and the secondary resonance coil. It works without trouble.
好ましくは前記移動体設備はさらに、前記整流器と前記2次電池との間に設けられた充電器を備えてもよい。前記整流器によって整流された電力は、前記充電器に供給され、前記2次電池は、前記充電器に接続されてもよい。 Preferably, the mobile facility may further include a charger provided between the rectifier and the secondary battery . The electric power rectified by the rectifier may be supplied to the charger, and the secondary battery may be connected to the charger.
この構成によっても、給電設備から移動体設備の充電器への電力供給に先立って、1次側共鳴コイルと2次側共鳴コイルとの間の距離が、検出される。この距離検出のとき、距離計測高周波電源の出力は、充電器側へは供給されず、2次側共鳴コイルに供給される。このため共鳴系の入力インピーダンスは、充電器の影響や2次電池の充電状態の影響を受けない。 Also with this configuration, the distance between the primary resonance coil and the secondary resonance coil is detected prior to the supply of power from the power supply facility to the charger of the mobile facility. At the time of this distance detection, the output of the distance measurement high frequency power supply is not supplied to the charger side but is supplied to the secondary resonance coil. For this reason, the input impedance of the resonance system is not affected by the influence of the charger or the state of charge of the secondary battery.
本発明の他の特徴と利点は、以下の詳細な説明と、本発明の特徴を説明するために付随する図面とによって明らかであろう。
本発明の新規であると思われる特徴は、特に、添付した請求の範囲において明らかである。目的と利益を伴う本発明は、以下に示す現時点における好ましい実施形態の説明を添付した図面とともに参照することによって、理解されるであろう。
Other features and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description and the accompanying drawings that illustrate the features of the invention.
The features believed to be novel of the invention are particularly apparent in the appended claims. The present invention with objects and advantages will be understood by reference to the following description of the presently preferred embodiment, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:
図1と図2は、本発明を、車載バッテリを充電するための共鳴型非接触給電システムに具体化した第1実施形態を説明する。
図1に示すように、共鳴型非接触給電システムは給電設備10と移動体設備20とで構成され、給電設備10は、地上側に設けられる送電側設備である。移動体設備20は、移動体としての車両に搭載される受電側設備である。
1 and 2 illustrate a first embodiment in which the present invention is embodied in a resonance type non-contact power feeding system for charging an in-vehicle battery.
As shown in FIG. 1, the resonance-type non-contact power feeding system includes a
給電設備10は、高周波電源11と、1次整合器12と、1次コイル装置13と、及び電源コントローラ14とを備えている給電側設備である。交流電源としての高周波電源11には、電源側コントローラとしての電源コントローラ14から電源オン/オフ信号が送られ、この信号によって高周波電源11がオン/オフされる。高周波電源11は、共鳴系の予め設定された共鳴周波数に等しい周波数の交流電力、たとえば数MHz程度の高周波電力を出力する。
The
図2に示すように、1次コイル装置13は、1次コイル13aと1次側共鳴コイル13bとで構成されている1次側コイルである。1次コイル13aは、1次整合器12を介し
て高周波電源11に接続されている。1次コイル13aと1次側共鳴コイル13bとは同軸上に位置するように配設され、1次側共鳴コイル13bにはコンデンサCが並列に接続されている。1次コイル13aは、1次側共鳴コイル13bに電磁誘導で結合され、高周波電源11から1次コイル13aに供給された交流電力は、電磁誘導で1次側共鳴コイル13bに供給される。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、1次整合器12は、π型整合器で構成されている1次側整合器である。詳述すると、1次整合器12は、可変リアクタンスとしての2つの1次可変コンデンサ15,16と、1次インダクタ17とから構成されている。一方の1次可変コンデンサ15は高周波電源11に接続され、他方の1次可変コンデンサ16は、1次コイル13aに並列に接続されている。1次インダクタ17は、両1次可変コンデンサ15,16間に接続されている。1次可変コンデンサ15,16の容量が変更されることで、1次整合器12のインピーダンスが変更される。1次可変コンデンサ15,16は、たとえば図示しないモータによって駆動される回転シャフトを有する公知の構成であり、モータが電源コントローラ14からの駆動信号によって駆動されると、1次可変コンデンサ15,16それぞれの容量が変更される。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、移動体設備20は、2次コイル装置21、2次整合器22、距離計測高周波電源23、整流器24、充電器25、2次電池26、及び車両コントローラ27を備えている移動体側設備である。2次電池26は、充電器25に接続されたバッテリである。2次整合器22は、スイッチSW1を介して距離計測高周波電源23に接続される状態と、スイッチSW1を介して整流器24に接続される状態とに切換可能になっている。距離計測高周波電源23は、高周波電源11が電力伝送時に出力する交流電流よりも、二桁程度小さな交流電力を出力するように構成されている距離計測高周波電源である。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、詳述すると2次コイル装置21は、2次コイル21aと2次側共鳴コイル21bとで構成されている2次側コイルである。2次コイル21aと2次側共鳴コイル21bとは同軸上に位置するように配設され、2次側共鳴コイル21bには、1次側共鳴コイル13bとは異なるコンデンサCが接続されている。2次コイル21aは、2次側共鳴コイル21bに電磁誘導で結合される。つまり共鳴によって1次側共鳴コイル13bから2次側共鳴コイル21bに供給された交流電力は、電磁誘導で2次コイル21aに供給される。2次コイル21aは、2次整合器22に接続されている。
As shown in FIG. 2, in detail, the
図2に示すように、2次整合器22は、π型整合器で構成されている2次整合器である。詳述すると2次整合器22は、可変リアクタンスとしての2つの2次可変コンデンサ28,29と、2次インダクタ30とから構成されている。一方の2次可変コンデンサ28は2次コイル21aに並列に接続される。他方の2次可変コンデンサ29は、スイッチSW1を介して、距離計測高周波電源23と整流器24とのうちのいずれか一方に選択的に接続されるようになっている。2次可変コンデンサ28,29それぞれの容量が変更されると、2次整合器22のインピーダンスが変更される。2次可変コンデンサ28,29それぞれは、たとえば図示しないモータによって駆動される回転シャフトを有する公知の構成であり、モータが車両コントローラ27からの駆動信号によって駆動されると、2次可変コンデンサ28,29それぞれの容量は変更される。
As shown in FIG. 2, the
図2に示すように、入力インピーダンス測定部としての電圧センサ31は、2次コイル21aに並列に接続されている。
図1に示す充電器25は、整流器24で整流された直流を、2次電池26に充電するのに適した電圧に変換するDC/DCコンバータ(図示せず)を備えている。車両コントローラ27は、2次電池26の充電時に、充電器25のDC/DCコンバータのスイッチング素子を制御する。
As shown in FIG. 2, the
The
なお1次コイル13a、1次側共鳴コイル13b、2次側共鳴コイル21b、及び2次コイル21aそれぞれの巻数や巻径は、給電設備10から移動体設備20へ給電(伝送)しようとする電力の大きさ等に対応して適宜設定される。スイッチSW1は、リレーのc接点を示す。図1と図2には、リレーのc接点が有接点式で図示されているが、これに限らず、たとえば半導体素子を用いた無接点リレーによってスイッチSW1のc接点を構成してもよい。
Note that the number of turns and the diameter of each of the
制御装置としての車両コントローラ27は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出するときには、スイッチSW1によって2次整合器22と距離計測高周波電源23とを互いに接続させる車両側コントローラである。さらに車両コントローラ27は、給電設備10から移動体設備20へ電力が供給されるときには、スイッチSW1によって2次整合器22と整流器24とを互いに接続させるようにスイッチSW1を切換制御する。また車両コントローラ27は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出するときは、距離計測高周波電源23によって所定周波数の交流を出力させる。さらに車両コントローラ27は、給電設備10から移動体設備20に電力が供給されるときは、距離計測高周波電源23の出力を停止するように距離計測高周波電源23を制御する。
When the
車両コントローラ27は車載CPU及び車載メモリを備える。車載メモリは、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離と、距離計測高周波電源23から所定周波数の交流を出力したときの共鳴系の入力インピーダンスとの関係を示すデータを、マップ又は関係式として記憶している。このデータは、予め試験によって求められる。車両コントローラ27は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出する時に、電圧センサ31によって2次コイル21aの両端の電圧を検出することで、共鳴系の入力インピーダンスを測定する。そして車両コントローラ27は、検出された共鳴系の入力インピーダンスと、前記マップ又は関係式とに基づき、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を算出する。このように車両コントローラ27は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を算出する距離算出部として機能する。また車両コントローラ27及び電圧センサ31は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出する距離検出部を構成する。
The
電源コントローラ14と車両コントローラ27とは、図示しない無線通信装置を介して互いに通信可能になっている。電源コントローラ14は、車両コントローラ27から送信された給電要求信号を受信すると、給電作業を実行する。
The
(作用)
次に、前記のように構成された共鳴型非接触給電システムの作用を説明する。
車両に搭載された2次電池26が充電される場合、車両は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離が所定距離になる充電位置に駐車(停止)する必要がある。そのため、給電設備10から移動体設備20の充電器25への電力供給に先立って、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離検出が実行される必要がある。1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離検出のとき、車両コントローラ27は、スイッチSW1を、2次整合器22と距離計測高周波電源23とを互いに接続する状態に切換える。そしてその状態で、距離計測高周波電源23が所定周波数の交流電力を出力すると、電力が、2次コイル装置21から1次コイル装置13へ非接触で伝送される。このとき、距離計測高周波電源23の出力は、充電器25側へは供給されずに、2次側共鳴コイル21bにのみ供給される。このため共鳴系の入力インピーダンスは、充電器25や2次電池26による充電状態の影響を受けない。その状態で車両コントローラ27は、電圧センサ31の検出信号に基づき、2次コイル21aの入力イン
ピーダンスを算出し、この入力インピーダンスの値と、前記マップ又は関係式とに基づき、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出(算出。演算)する。
(Function)
Next, the operation of the resonance type non-contact power feeding system configured as described above will be described.
When the
上記のように検出された1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離が、充電に適した距離であれば車両コントローラ27は、スイッチSW1を、2次整合器22と整流器24とを互いに接続する状態に切換える。そして車両コントローラ27は、2次整合器22のインピーダンスが、検出された距離において給電設備10から移動体設備20へ効率良く電力が供給される値になるように、2次可変コンデンサ28,29を調整する。その後に車両コントローラ27は、電源コントローラ14に、無線通信装置を介して給電要求信号を送信する。電源コントローラ14は、車両コントローラ27からの給電要求信号を受信すると、給電を開始する。
If the distance between the
また検出された距離が、充電に適した距離でなければ、車両が移動され後に車両コントローラ27は、前記と同様に1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離検出を実行する。そして車両コントローラ27は、検出された距離が充電に適した距離であれば、前記と同様にスイッチSW1の切換や2次整合器22のインピーダンス調整を実行した後、電源コントローラ14に給電要求信号を送信する。
If the detected distance is not a suitable distance for charging, the
給電要求信号を受信した電源コントローラ14は、給電設備10の高周波電源11によって、1次コイル13aに共鳴周波数の交流電圧を印加する。すると電力が、1次側共鳴コイル13bから非接触共鳴で2次側共鳴コイル21bへ供給される。2次側共鳴コイル21bが受電した電力は、2次整合器22及び整流器24を介して充電器25に供給され、よって充電器25に接続された2次電池26が充電される。車両コントローラ27は、たとえば2次電池26の電圧が所定電圧になった時点からの経過時間によって充電完了を判断し、2次電池26の充電が完了すると、電源コントローラ14に充電完了信号を送信する。電源コントローラ14は、充電完了信号を受信すると、電力伝送を終了する。
The
この実施形態は、以下の利点を有する。
(1)共鳴型非接触給電システムは給電設備10と移動体設備20とを備え、給電設備10は、交流電源としての高周波電源11と、交流電源から電力の供給を受ける1次側共鳴コイル13bとを備える。移動体設備20は、給電設備10から非接触で電力が供給される。つまり移動体設備20は、1次側共鳴コイル13bからの電力を受電する2次側共鳴コイル21bと、2次側共鳴コイル21bが受電した電力を整流する整流器24と、整流器24によって整流された電力が供給される充電器25と、充電器25に接続された2次電池26とを備えている。移動体設備20は、2次側共鳴コイル21bと整流器24との間に、2次整合器22と距離計測高周波電源23とを備えている。1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出するために、距離計測高周波電源23の出力は、2次整合器22を介して2次側共鳴コイル21bへ供給される。給電設備10が電力供給するとき、距離計測高周波電源23は停止させられ、且つ給電設備10が出力した電力は、2次整合器22及び整流器24を介して、充電器25に供給される。したがって本実施形態の給電システムは、受電側つまり移動体設備20に設けられた2次整合器22を利用することで、給電側の共鳴コイルつまり1次側共鳴コイル13bと、受電側である移動体に装備された共鳴コイルつまり2次側共鳴コイル21bとの間の距離を、移動体側で検出することができる。このように検出した距離を用いることで給電システムは、給電側から電力を効率良く受電側に供給することができる。
This embodiment has the following advantages.
(1) The resonance-type non-contact power feeding system includes a
(2)移動体設備20は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出できる。よって運転者は移動体を、給電設備10から効率良く電力の給電を受けることができる充電位置に容易に移動させることができる。したがって移動体に搭載さ
れた2次電池26を、効率良く充電することができる。
(2) The
(3)2次整合器22として、二つの2次可変コンデンサ28,29と一つの2次インダクタ30とで構成されたπ型の整合器が使用されている。したがって、一方の可変コンデンサたとえば2次可変コンデンサ28が調整されることで共鳴系のインピーダンスが大きく調整され、他方の可変コンデンサたとえば2次可変コンデンサ29が調整されることで共鳴系のインピーダンスが微調整されることで、共鳴系のインピーダンス調整を簡単に行うことが可能になる。
(3) As the
(4)移動体設備20は、距離計測高周波電源23から交流電力が出力される状態における共鳴系の入力インピーダンスを測定する入力インピーダンス測定部(電圧センサ31)と、距離算出部(車両コントローラ27)とを備えている。距離算出部は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離と、共鳴系の入力インピーダンスとの関係に基づき、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を算出する。したがって移動体設備20は、給電設備10とは通信せずに、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離検出を行うことができる。
(4) The
図3と図4は、第2実施形態を説明する。この実施形態では、給電設備10の構成は第1実施形態と同じであるが、2次整合器22の構成と、距離計測高周波電源23の接続状態とが、第1実施形態とは異なっている。第1実施形態と基本的に同一部分には、同一符号を付して詳しい説明を省略する。
3 and 4 illustrate a second embodiment. In this embodiment, the configuration of the
図3に示すように、移動体設備20は、2次コイル装置21、2次整合器22A、距離計測高周波電源23、整流器24、充電器25、2次電池26、及び車両コントローラ27を備えている。距離計測高周波電源23は、2次整合器22に接続されている。2次電池26は、充電器25に接続されたバッテリである。
As shown in FIG. 3, the
図4Aと図4Bに示すように、2次整合器22Aは、π型の整合器で構成されている。詳述すると、2次整合器22Aは、2つの2次可変コンデンサ28,29と、2次インダクタ30と、スイッチSW2とから構成されている。一方の2次可変コンデンサ28は2次コイル21aに接続され、他方の2次可変コンデンサ29は整流器24に接続されている。2次インダクタ30の一端は、2次コイル21aと2次可変コンデンサ28とに接続され、2次インダクタ30の他端は、スイッチSW2を介して整流器24と2次可変コンデンサ29とに接続されている。距離計測高周波電源23の出力端子は、2次インダクタ30の他端と、スイッチSW2との間に接続されている。スイッチSW2は、リレーの接点を示す。図4Aと図4Bには、スイッチSW2のリレーの接点が有接点式で図示されているが、これに限らず、半導体素子を用いた無接点リレーでスイッチSW2を構成してもよい。なお図4Aと図4Bでは、電圧センサ31の図示を省略している。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the
この実施形態では車両コントローラ27は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出するとき、図4Aに示すようにスイッチSW2を開かれた状態に保持するとともに、距離計測高周波電源23が交流電力を出力するように指令する。距離計測高周波電源23から出力された交流電力は、整流器24側へは供給されずに、2次コイル21a側へ供給される。この状態で第1実施形態と同様に、車両コントローラ27は、電圧センサ31の検出信号から、共鳴系の入力インピーダンスを算出し、その算出結果から、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出する。
In this embodiment, when the
また距離検出以外のときには車両コントローラ27は、図4Bに示すように、スイッチSW2を閉じた状態に保持するとともに、距離計測高周波電源23からの交流電力の出力を停止させるように指令する。給電設備10が非接触給電を実行すると、2次側共鳴コイ
ル21bが受電した電力は、2次整合器22A及び整流器24を介して充電器25に供給され、そして充電器25に接続された2次電池26が充電される。
In addition to the distance detection, as shown in FIG. 4B, the
この第2実施形態は、第1実施形態の(2)〜(4)と同様な効果に加えて以下の効果を有する。
(5)2次整合器22Aはπ型である。そして2次インダクタ30と2次可変コンデンサ29との間には、スイッチSW2が設けられる。距離計測高周波電源23は、スイッチSW2と2次インダクタ30との間に接続され、2次整合器22Aに電力を供給する。したがって2次整合器22Aは、高周波電源11によって給電設備10から移動体設備20の充電器25へ電力供給する時と、距離計測高周波電源23によって1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出する時とで、双方向に支障なく機能する。また本実施形態では、給電設備10から移動体設備20への給電時に、たとえば距離計測高周波電源23をスイッチによって2次整合器22Aから切り離す必要がない。
The second embodiment has the following effects in addition to the same effects as (2) to (4) of the first embodiment.
(5) The
図5は、第3実施形態を説明する。この実施形態の2次整合器22Bの構成は、前記両実施形態の2次整合器22Aとは異なっている。2次整合器22B以外の共鳴型非接触給電システムの構成は、第2実施形態と同様に構成されている。図5に示すように、2次整合器22Bは、2つの2次可変コンデンサ28,29と、互いに直列に接続された二つの2次インダクタ32とから構成されている。一方の2次可変コンデンサ28は2次コイル21aに接続され、他方の2次可変コンデンサ29は整流器24に接続されている。一方の2次インダクタ32の一端は、2次コイル21aと2次可変コンデンサ28とに接続されている。他方の2次インダクタ32は、整流器24と2次可変コンデンサ29とに接続されている。距離計測高周波電源23の出力端子は、二つの2次インダクタ32同士の接合点に接続されている。なお図5は、電圧センサ31の図示を省略している。
FIG. 5 illustrates a third embodiment. The configuration of the
車両コントローラ27は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出するときは、充電器25をハイインピーダンスにした状態で、距離計測高周波電源23から交流電力を出力する。具体的には車両コントローラ27は、たとえば充電器25が装備しているDC/DCコンバータのスイッチング素子をオフ状態に保持するように充電器25に指令信号を出力するとともに、距離計測高周波電源23をオン状態にする。充電器25がハイインピーダンスの状態で、距離計測高周波電源23が交流電力を出力すると、距離計測高周波電源23からの交流電力は、充電器25へは供給されずに、2次側共鳴コイル21bへ供給される。車両コントローラ27には、その状態で電圧センサ31の検出信号が入力される。そして車両コントローラ27は、電圧センサ31の検出信号から、共鳴系の入力インピーダンスを算出し、算出結果から1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出する。
When the
また距離検出以外のとき車両コントローラ27は、距離計測高周波電源23からの交流電力の出力を停止させた状態で、2次整合器22Bを調整したり、充電器25のDC/DCコンバータのスイッチング素子を制御したりする。
When the
この第3実施形態によれば、第1実施形態の(2)〜(4)と同様な利点に加えて、以下の利点を有する。
(6)2次整合器22Bはπ型である。車両コントローラ27は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出するときには、充電器25をハイインピーダンス状態に保持するように充電器25に指令する。したがって、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離が検出される時に、距離計測高周波電源23から2次整合器22Bに供給される電力は、充電器25へは供給されずに、2次側共鳴コイル21bへ供給される状態になる。このように本実施形態は、リレー等のスイッチを新たに設けずに、充電器25(充電器25側)をハイインピーダンスにすることで、距離
計測高周波電源23の出力電力が充電器25には供給されずに、2次側共鳴コイル21bに供給される状態へと対応することができる。
According to the third embodiment, in addition to the same advantages as (2) to (4) of the first embodiment, the following advantages are obtained.
(6) The
図6は、第4実施形態を説明する。この実施形態の給電設備10の構成は、前記第1実施形態とは異なっている。一方、移動体設備20は、第1実施形態と同様に構成されている。第1実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 6 illustrates a fourth embodiment. The configuration of the
図6に示すように、給電設備10には、終端抵抗18が設けられている。終端抵抗18は、スイッチSW3を介して共鳴系に接続可能に設けられている。スイッチSW3は、電源コントローラ14からの指令によって1次整合器12を、高周波電源11と終端抵抗18とのうちのいずれか一方に選択的に接続するように構成されている。スイッチSW3は、移動体設備20が1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出する時には、1次整合器12を終端抵抗18に接続する状態に切換えられる。一方、高周波電源11が移動体設備20に電力を供給する時には、スイッチSW3は、1次整合器12を高周波電源11に接続する状態に切換えられる。即ち共鳴系は、移動体設備20が1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出する時には、高周波電源11から切離されて終端抵抗18に接続される。スイッチSW3は、たとえばリレーのc接点によって構成される。図6は、リレーのc接点を有接点式で図示しているが、これに限らず、半導体素子を用いた無接点リレーでスイッチSW3を構成しもよい。
As shown in FIG. 6, the
電源コントローラ14は、車両コントローラ27から送信された給電要求信号を受信すると、1次整合器12が高周波電源11に接続する状態になるようにスイッチSW3を切換えた後、給電を行う。
When the
この第4実施形態は、第1実施形態の(1)〜(4)と同様な効果に加えて、以下の効果を有する。
(7)給電設備10には、スイッチSW3を介して共鳴系に接続可能な終端抵抗18が設けられる。移動体設備20による距離検出時には共鳴系は、スイッチSW3によって交流電源(高周波電源11)から切離され、終端抵抗18に接続される。ここで仮に、距離検出時に共鳴系が高周波電源11に接続された状態であっても、高周波電源11から共鳴系に電力が供給されない状態であれば、移動体設備20は1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出することが可能である。しかしこの場合、共鳴系のインピーダンスに対する高周波電源11の影響が多少あるため、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離の検出精度が低くなる。そこで本実施形態では、距離検出時に共鳴系は、スイッチSW3によって高周波電源11から切離され、終端抵抗18に接続される。このため本実施形態では、距離検出時には共鳴系のインピーダンスに対する高周波電源11の影響が無くなるため、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離検出精度が高くなる。
The fourth embodiment has the following effects in addition to the same effects as (1) to (4) of the first embodiment.
(7) The
実施形態は、前記に限定されるものではなく、たとえば次のように具体化してもよい。
共鳴型非接触給電システムは、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離と、共鳴系の入力インピーダンスとの関係を示すデータに基づき距離検出を行うことに限らない。たとえば共鳴型非接触給電システムは、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離と、1次コイル13aの出力電圧との関係を示すデータに基づき、距離検出を行うようにしてもよい。この場合、1次コイル13aの出力電圧を検出する電圧センサを、給電設備10に設ける。車両コントローラ27は、給電設備10の電圧センサの検出結果を、電源コントローラ14から無線通信によって受信することで、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出(算出)する。
The embodiment is not limited to the above, and may be embodied as follows, for example.
The resonance-type non-contact power feeding system is not limited to performing distance detection based on data indicating the relationship between the distance between the
共鳴型非接触給電システムが給電設備10と移動体設備20との間で非接触給電を行う
ためには、共鳴系は、1次コイル13a、1次側共鳴コイル13b、2次コイル21a、及び2次側共鳴コイル21bの全てを必須とすることに限らない。つまり共鳴系は、少なくとも1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとを備えていればよい。たとえば1次コイル装置13を、1次コイル13aと1次側共鳴コイル13bとで構成する代わりに、たとえば1次コイル13aを削除する。この場合、1次側共鳴コイル13bを、1次整合器12を介して高周波電源11に接続する。あるいは2次コイル装置21を2次コイル21aと2次側共鳴コイル21bとで構成する代わりに、たとえば2次コイル21aを削除する。この場合、2次側共鳴コイル21bを、2次整合器22等を介して整流器24に接続する。しかし、1次コイル13a、1次側共鳴コイル13b、2次コイル21a、及び2次側共鳴コイル21bの全てを備えた構成の共鳴系の方が、共鳴状態に調整するのが容易である。さらに1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの距離が大きくなった場合でも、1次コイル13a、1次側共鳴コイル13b、2次コイル21a、及び2次側共鳴コイル21bの全てを備えた構成の共鳴系の方が、共鳴状態を維持し易い。
In order for the resonance-type non-contact power supply system to perform non-contact power supply between the
2次コイル21aを無くした場合、距離推定部を構成する電圧センサ31は、2次側共鳴コイル21bの両端同士の間の電圧を測定する。たとえば給電設備10は、検出した電圧値に基づき1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を推定する場合、2次コイル21aの出力電圧を検出することに代えて、2次側共鳴コイル21bの電圧を検出する。車両コントローラ27は、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離と、それらの電圧値との関係を示すマップ又は関係式から、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出する。
When the
第1実施形態のように距離計測高周波電源23がスイッチSW1を介して、2次整合器22に接続される状態と、整流器24に接続される状態とに切換可能な構成の場合、2次整合器22は、π型に限らずT型やL型の整合器であってもよい。
In the case where the distance measurement high-
給電設備10に設けられた1次整合器12は、π型に限らず、T型やL型の整合器であってもよい。
1次整合器12と2次整合器22,22A,22Bはそれぞれ、二つの可変コンデンサとインダクタとを備えた構成に限らない。インダクタとして可変インダクタを備えた構成や、可変インダクタと二つの非可変コンデンサとからなる構成で、1次整合器12と2次整合器22,22A,22Bそれぞれを構成してもよい。
The
The
給電設備10から、1次整合器12を省略してもよい。ただし、1次整合器12を省略した場合、給電側から電力を効率良く受電側に供給するためには、高周波電源11から出力される交流電力の周波数の調整に手間がかかる。
The
第4実施形態の終端抵抗18は、第1実施形態の給電設備10に設けることに限らず、第2実施形態や第3実施形態あるいは他の実施形態でも給電設備10に設けてよい。終端抵抗18は、スイッチSW3を介して1次整合器12を、高周波電源11と終端抵抗18とうちのいずれか一方に選択的に接続可能に構成される。移動体設備20が1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bとの間の距離を検出する時には、スイッチSW3は共鳴系を、高周波電源11から切離し、終端抵抗18に接続する。
The
1次コイル13a、1次側共鳴コイル13b、2次側共鳴コイル21b、及び2次コイル21aの軸心は、水平方向あるいは鉛直方向に延びるように設けられる構成に限らず、水平方向に対して斜めに延びるように設けられる構成であってもよい。
The axial center of the
移動体としての車両は、運転者を必要とする車両に限らず、無人搬送車でもよい。
移動体は、車両に限らず、ロボットであってもよい。
充電器25に昇圧回路を設けなくてもよい。たとえば充電器25は、2次コイル装置21から出力される交流電流が整流器24によって整流されただけで、2次電池26に充電するようにしてもよい。
The vehicle as the moving body is not limited to a vehicle that requires a driver, and may be an automatic guided vehicle.
The moving body is not limited to a vehicle but may be a robot.
The
移動体設備20から、充電器25を省略してもよい。この場合、前記整流器24によって整流された電力は、そのまま2次電池26に供給される。また充電器25の有無に限らず、給電設備10は、高周波電源11の出力電力を調整するように構成されてもよい。
The
1次コイル13aと2次コイル21aそれぞれの径は、1次側共鳴コイル13b及び2次側共鳴コイル21bの径と同じに形成されている構成に限らず、より小さくても大きくてもよい。
The diameters of the
1次側共鳴コイル13b及び2次側共鳴コイル21bは、それぞれ電線が螺旋状に巻回された形状に限らず、一平面上で渦巻き状に巻回された形状としてもよい。
1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bにそれぞれ接続されたコンデンサCを、省略してもよい。しかし、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bにそれぞれコンデンサCを接続した構成の方が、コンデンサCを省略した場合に比べて、共鳴周波数を下げることができる。また共鳴周波数が同じであれば、コンデンサCを省略した場合に比べて、1次側共鳴コイル13bと2次側共鳴コイル21bにそれぞれコンデンサCを接続した構成の方が、1次側共鳴コイル13b及び2次側共鳴コイル21bの小型化が可能になる。
The primary-
The capacitors C connected to the
Claims (7)
前記給電設備は、交流電源と、前記交流電源から電力の供給を受ける1次側共鳴コイルとを備え、
前記移動体設備は、前記1次側共鳴コイルからの電力を受電する2次側共鳴コイルと、前記2次側共鳴コイルが受電した電力を整流する整流器と、前記整流器によって整流された電力が供給される2次電池とを備え、
前記共鳴型非接触給電システムは以下を特徴とし、
前記移動体設備はさらに、前記2次側共鳴コイルと前記整流器との間に、2次整合器と距離計測高周波電源とを備え、
前記1次側共鳴コイルと前記2次側共鳴コイルとの間の距離が検出されるとき、前記距離計測高周波電源の出力は、前記2次整合器を介して前記2次側共鳴コイルへ供給されるように構成され、
前記給電設備が電力供給するとき、前記距離計測高周波電源が停止されるとともに、前記給電設備が供給した電力は、前記2次整合器と整流器とを介して、前記2次電池に供給されるように構成されている、
共鳴型非接触給電システム。 A resonance-type non-contact power feeding system including a power feeding facility and a moving body facility,
The power supply facility includes an AC power source and a primary resonance coil that receives power from the AC power source,
The mobile facility is supplied with a secondary resonance coil that receives power from the primary resonance coil, a rectifier that rectifies the power received by the secondary resonance coil, and power rectified by the rectifier A rechargeable battery,
The resonance-type non-contact power feeding system is characterized by the following:
The mobile equipment further includes a secondary matching unit and a distance measuring high-frequency power source between the secondary side resonance coil and the rectifier,
When the distance between the primary side resonance coil and the secondary side resonance coil is detected, the output of the distance measurement high frequency power supply is supplied to the secondary side resonance coil via the secondary matching unit. Configured to
When the power supply facility supplies power, the distance measuring high-frequency power supply is stopped, and the power supplied by the power supply facility is supplied to the secondary battery via the secondary matching device and the rectifier. Configured to,
Resonant contactless power supply system.
前記距離計測高周波電源は、前記2次整合器に電力を供給する、
請求項1記載の共鳴型非接触給電システム。 The secondary matching unit is π-type,
The distance measuring high-frequency power supply supplies power to the secondary matching unit.
The resonance-type non-contact power feeding system according to claim 1 .
前記1次側共鳴コイルと前記2次側共鳴コイルとの間の距離が検出されるときに、前記整流器の入力端のインピーダンスをハイインピーダンスにする制御装置を備えている、
請求項2記載の共鳴型非接触給電システム。 The resonant non-contact power feeding system further includes:
A control device for setting the impedance of the input terminal of the rectifier to a high impedance when a distance between the primary resonance coil and the secondary resonance coil is detected;
The resonance-type non-contact power feeding system according to claim 2 .
前記移動体設備は、
前記距離計測高周波電源から交流電力が出力される状態における前記共鳴系の入力インピーダンスを測定する入力インピーダンス測定部と;
前記1次側共鳴コイルと前記2次側共鳴コイルとの間の距離と、共鳴系の入力インピーダンスとの関係に基づき、1次側共鳴コイルと2次側共鳴コイルとの間の距離を算出する距離算出部と
を備えている、
請求項1〜3何れか一項記載の共鳴型非接触給電システム。 The resonance-type non-contact power feeding system has a resonance system,
The mobile equipment is
An input impedance measuring unit for measuring an input impedance of the resonance system in a state where AC power is output from the distance measuring high-frequency power source;
Based on the relationship between the distance between the primary resonance coil and the secondary resonance coil and the input impedance of the resonance system, the distance between the primary resonance coil and the secondary resonance coil is calculated. A distance calculation unit,
The resonance-type non-contact electric power feeding system according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1〜4何れか一項記載の共鳴型非接触給電システム。 The secondary matching device is a π-type matching device including two variable capacitors and an inductor provided between the two variable capacitors.
The resonance-type non-contact electric power feeding system according to any one of claims 1 to 4 .
請求項1〜4何れか一項記載の共鳴型非接触給電システム。 The moving body is a vehicle.
The resonance-type non-contact electric power feeding system according to any one of claims 1 to 4 .
前記整流器によって整流された電力は、前記充電器に供給され、
前記2次電池は、前記充電器に接続される、
請求項1〜6何れか一項記載の共鳴型非接触給電システム。 The mobile facility further includes a charger provided between the rectifier and the secondary battery,
The power rectified by the rectifier is supplied to the charger,
The secondary battery is connected to the charger.
The resonance type non-contact electric power feeding system according to any one of claims 1 to 6 .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012557103A JP5488723B2 (en) | 2010-07-29 | 2011-07-28 | Resonant contactless power supply system |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010170593 | 2010-07-29 | ||
JP2010170593 | 2010-07-29 | ||
JP2012557103A JP5488723B2 (en) | 2010-07-29 | 2011-07-28 | Resonant contactless power supply system |
PCT/JP2011/004282 WO2012014484A2 (en) | 2010-07-29 | 2011-07-28 | Resonance type non-contact power supply system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013537788A JP2013537788A (en) | 2013-10-03 |
JP5488723B2 true JP5488723B2 (en) | 2014-05-14 |
Family
ID=44583292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012557103A Expired - Fee Related JP5488723B2 (en) | 2010-07-29 | 2011-07-28 | Resonant contactless power supply system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5488723B2 (en) |
WO (1) | WO2012014484A2 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006288034A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Transmitter-receiver |
JP4453741B2 (en) * | 2007-10-25 | 2010-04-21 | トヨタ自動車株式会社 | Electric vehicle and vehicle power supply device |
JP5114372B2 (en) * | 2008-12-09 | 2013-01-09 | 株式会社豊田自動織機 | Power transmission method and non-contact power transmission apparatus in non-contact power transmission apparatus |
JP2010183813A (en) * | 2009-02-09 | 2010-08-19 | Toyota Industries Corp | Resonance type non-contact charging system |
JP5262785B2 (en) * | 2009-02-09 | 2013-08-14 | 株式会社豊田自動織機 | Non-contact power transmission device |
-
2011
- 2011-07-28 WO PCT/JP2011/004282 patent/WO2012014484A2/en active Application Filing
- 2011-07-28 JP JP2012557103A patent/JP5488723B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012014484A2 (en) | 2012-02-02 |
JP2013537788A (en) | 2013-10-03 |
WO2012014484A3 (en) | 2012-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5458187B2 (en) | Resonant contactless power supply system | |
JP5499186B2 (en) | Resonant contactless power supply system | |
JP5282068B2 (en) | Receiving side equipment of resonance type non-contact power feeding system | |
JP5307073B2 (en) | Contactless power receiving system and contactless power transmission system | |
US8994326B2 (en) | Resonance-type non-contact power supply system | |
JP5083480B2 (en) | Non-contact power supply facility, vehicle, and control method for non-contact power supply system | |
US9391468B2 (en) | Resonance-type non-contact power supply system, and adjustment method for matching unit during charging of resonance-type non-contact power supply system | |
US9649946B2 (en) | Vehicle and contactless power supply system for adjusting impedence based on power transfer efficiency | |
WO2013012061A1 (en) | Power supply side equipment and resonance-type non-contact power supply system | |
JP5488724B2 (en) | Resonant contactless power supply system | |
JP2012034468A (en) | Resonance type non-contact power feeding system for vehicle | |
JP5488723B2 (en) | Resonant contactless power supply system | |
JP2014121142A (en) | Power transmission apparatus and non-contact power transmission device | |
JP2016208602A (en) | Non-contact power transmission device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140210 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |