JP2017005772A - Non-contact power supply device - Google Patents
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Abstract
Description
Translated fromJapanese本発明は、送電コイルと、受電コイルと、送電コイルに交流を供給する送電回路と、受電コイルから供給される交流を直流に変換する受電回路とを備えた非接触給電装置に関する。 The present invention relates to a non-contact power supply apparatus including a power transmission coil, a power reception coil, a power transmission circuit that supplies alternating current to the power transmission coil, and a power reception circuit that converts alternating current supplied from the power reception coil into direct current.
従来、送電コイルと、受電コイルと、送電コイルに交流を供給する送電回路と、受電コイルから供給される交流を直流に変換する受電回路とを備えた非接触給電装置として、例えば特許文献１に開示されている非接触給電システムがある。 Conventionally, as a non-contact power supply device including a power transmission coil, a power reception coil, a power transmission circuit that supplies alternating current to the power transmission coil, and a power reception circuit that converts alternating current supplied from the power reception coil into direct current, for example, Patent Document 1 There is a disclosed contactless power supply system.
この非接触給電システムは、１次コイルと、２次コイルと、電源部と、整合部と、整流部とを備えている。１次コイル及び２次コイルが送電コイル及び受電コイルに、電源部及び整流部が送電回路及び受電回路に相当する。 This non-contact power feeding system includes a primary coil, a secondary coil, a power supply unit, a matching unit, and a rectifying unit. The primary coil and the secondary coil correspond to the power transmission coil and the power reception coil, and the power supply unit and the rectification unit correspond to the power transmission circuit and the power reception circuit.
１次コイルと２次コイルの距離が変化すると、システムのインピーダンスが変化する。その結果、電力の伝送効率が低下してしまう場合がある。整合部は、１次コイルと２次コイルの距離の変化に伴うシステムのインピーダンスの変化を抑えるための回路である。整合部は、可変インダクタと、切換え器と、可変コンデンサとを備えている。電力の伝送に先立って、切換え器によって可変インダクタのインダクタンスを可変してシステムのインピーダンスを調整する。電力の伝送中は、可変コンデンサのキャパシタンスを可変してシステムのインピーダンスを調整する。これにより、１次コイルと２次コイルの距離の変化に伴うシステムのインピーダンスの変化を抑えることができる。その結果、電力の伝送効率の低下を抑えることができる。 As the distance between the primary and secondary coils changes, the impedance of the system changes. As a result, power transmission efficiency may be reduced. The matching unit is a circuit for suppressing a change in the impedance of the system accompanying a change in the distance between the primary coil and the secondary coil. The matching unit includes a variable inductor, a switch, and a variable capacitor. Prior to power transmission, the inductance of the variable inductor is varied by a switch to adjust the impedance of the system. During power transmission, the capacitance of the variable capacitor is varied to adjust the system impedance. Thereby, the change of the impedance of the system accompanying the change of the distance of a primary coil and a secondary coil can be suppressed. As a result, a reduction in power transmission efficiency can be suppressed.
前述した非接触給電システムは、１次コイルと２次コイルの距離の変化に伴うシステムのインピーダンスの変化を抑えるため、整合器を備えている。整合器は、可変インダクタと、切換え器と、可変コンデンサとを備えている。可変機構を有する可変インダクタや可変コンデンサを別途設けなければならない。そのため、構成が複雑になり、システムが大型化してしまう。また、可変機構や可動部を有するため、信頼性が低下してしまう可能性がある。 The above-described contactless power supply system includes a matching unit in order to suppress a change in the impedance of the system accompanying a change in the distance between the primary coil and the secondary coil. The matching device includes a variable inductor, a switching device, and a variable capacitor. A variable inductor or variable capacitor having a variable mechanism must be provided separately. This complicates the configuration and enlarges the system. Moreover, since it has a variable mechanism and a movable part, reliability may fall.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、可変インダクタや可変コンデンサを別途設けることなく、簡素な構成で装置のインピーダンスを調整することができる非接触給電装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a non-contact power feeding device capable of adjusting the impedance of the device with a simple configuration without separately providing a variable inductor or a variable capacitor. And
上記課題を解決するためになされた本発明は、交流が供給されることで磁束を発生する送電コイルと、送電コイルに直列接続され、送電コイルとともに共振回路を構成する送電側共振用コンデンサと、送電コイルの発生した磁束と鎖交することで交流を発生する受電コイルと、受電コイルに直列接続され、受電コイルとともに共振回路を構成する受電側共振用コンデンサと、直列接続された送電コイル及び送電側共振用コンデンサに接続され、送電コイルに交流を供給する送電回路と、直列接続された受電コイル及び受電側共振用コンデンサ、並びに、給電対象に接続され、受電コイルから供給される交流を直流に変換して給電対象に供給する受電回路と、を備えた非接触給電装置において、直列接続されたコイル及びコンデンサからなる、複数の直列ＬＣ回路と、複数の直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を切換える接続切換え回路と、を有し、直列接続された送電コイル及び送電側共振用コンデンサ、並びに、直列接続された受電コイル及び受電側共振用コンデンサの少なくともいずれかは、複数の直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていることを特徴とする。 The present invention made to solve the above problems, a power transmission coil that generates magnetic flux by being supplied with alternating current, a power transmission side resonance capacitor that is connected in series to the power transmission coil and forms a resonance circuit together with the power transmission coil, A power receiving coil that generates alternating current by interlinking with the magnetic flux generated by the power transmitting coil, a power receiving side resonance capacitor that is connected in series to the power receiving coil and forms a resonance circuit together with the power receiving coil, a power transmitting coil and power transmission that are connected in series A power transmission circuit that is connected to the side resonance capacitor and supplies alternating current to the power transmission coil, a power receiving coil and power reception side resonance capacitor that are connected in series, and an alternating current that is connected to the power supply target and is supplied from the power reception coil to direct current In a non-contact power feeding device including a power receiving circuit that converts and supplies power to a power supply target, the coil and the capacitor are connected in series. A plurality of series LC circuits, and a connection switching circuit that switches the manner of series connection of the plurality of series LC circuits, and a power transmission coil and a power transmission resonance capacitor connected in series, and a power reception coil connected in series, At least one of the power reception side resonance capacitors is configured by switching a series connection method of a plurality of series LC circuits by a connection switching circuit.
この構成によれば、直列接続された送電コイル及び送電側共振用コンデンサ、並びに、直列接続された受電コイル及び受電側共振用コンデンサを構成する際に、合わせて装置のインピーダンスも調整することができる。そのため、可変インダクタや可変コンデンサを別途設けることなく、簡素な構成で装置のインピーダンスを調整することができる。 According to this configuration, when configuring a power transmission coil and a power transmission resonance capacitor connected in series, and a power reception coil and a power reception resonance capacitor connected in series, the impedance of the device can also be adjusted. . Therefore, the impedance of the apparatus can be adjusted with a simple configuration without separately providing a variable inductor or a variable capacitor.
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。本実施形態では、本発明に係る非接触給電装置を、電気自動車やハイブリッド車に搭載された車載バッテリに非接触で送電する非接触給電装置に適用した例を示す。 Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. In this embodiment, the example which applied the non-contact electric power feeder which concerns on this invention to the non-contact electric power feeder which transmits non-contact to the vehicle-mounted battery mounted in the electric vehicle or the hybrid vehicle is shown.
（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態の非接触給電装置の概略構成について説明する。(First embodiment)
First, a schematic configuration of the non-contact power feeding device according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図１に示す非接触給電装置１は、車両外部の商用電源ＡＣ１から車両に搭載された車載バッテリＢ１に非接触で送電し、車載バッテリＢ１を充電する装置である。非接触給電装置１は、送電回路１０と、送電コイル１１と、送電側共振用コンデンサ１２と、受電コイル１３と、受電側共振用コンデンサ１４と、受電回路１５と、制御回路１６とを備えている。 A non-contact power supply device 1 shown in FIG. 1 is a device that transmits power from a commercial power supply AC1 outside the vehicle to an in-vehicle battery B1 mounted on the vehicle in a non-contact manner and charges the in-vehicle battery B1. The non-contact power feeding device 1 includes a
送電回路１０は、商用電源ＡＣ１から供給される交流を高周波数の交流に変換して直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２に供給する回路である。送電回路１０は、車両外部に設けられている。送電回路１０の入力端は商用電源ＡＣ１に、出力端は送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２にそれぞれ接続されている。 The
送電コイル１１は、送電回路１０から交流が供給されることで交番磁束を発生する部材である。送電コイル１１は、駐車スペース内の所定位置に、地表面から露出した状態で設置されている。 The
送電側共振用コンデンサ１２は、送電コイル１１とともに共振回路を構成する素子である。送電側共振用コンデンサ１２は、車両外部の送電コイル１１の近傍に設けられ、送電コイル１１に直列接続されている。直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２は、送電回路１０の出力端に接続されている。 The power
受電コイル１３は、送電コイル１１の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する部材である。受電コイル１３は、車両の底部に設置されている。 The
受電側共振用コンデンサ１４は、受電コイル１３とともに共振回路を構成する素子である。受電側共振用コンデンサ１４は、車両底部の受電コイル１３の近傍に設けられ、受電コイル１３に直列接続されている。直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４は、受電回路１５に接続されている。 The power receiving
受電回路１５は、受電側共振用コンデンサ１４の接続された受電コイル１３から供給される交流を直流に変換して車載バッテリＢ１に供給し、車載バッテリＢ１を充電する回路である。受電回路１５は、車両に設けられている。受電回路１５の入力端は直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４に、出力端は車載バッテリＢ１にそれぞれ接続されている。 The
制御回路１６は、外部から入力される出力電力目標値、及び、自ら検出した電流や電圧等の検出結果に基づいて、送電回路１０及び受電回路１５を制御する回路である。制御回路１６は、送電側制御回路１６０と、受電側制御回路１６１とを備えている。 The
送電側制御回路１６０は、自らの検出した電流や電圧等の検出結果、及び、無線通信によって受電側制御回路１６１から受信した情報に基づいて、送電回路１０を制御する回路である。送電側制御回路１６０は、車両外部に設けられ、送電回路１０に接続されている。 The power transmission
受電側制御回路１６１は、外部から入力される出力電力目標値、及び、自ら検出した電流や電圧等の検出結果を無線通信によって送電側制御回路１６０に送信するとともに、送電側制御回路１６０から受信した情報に基づいて受電回路１５を制御する回路である。受電側制御回路１６１は、車両に設けられ、受電回路１５に接続されている。 The power receiving
次に、図１〜図３を参照して送電コイル及び送電側共振用コンデンサの構成について詳細に説明する。 Next, the configuration of the power transmission coil and the power transmission side resonance capacitor will be described in detail with reference to FIGS.
図２に示すように、非接触給電装置１は、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２と、接続切換え回路１８とを備えている。 As shown in FIG. 2, the non-contact power feeding device 1 includes three
直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、図１に示す直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２を構成するための直列接続されたコイル及びコンデンサからなる回路である。 The
図２に示すように、直列ＬＣ回路１７０は、直列接続されたコイル１７０ａ及びコンデンサ１７０ｂを備えている。コンデンサ１７０ｂの一端は送電回路１０に、コイル１７０ａの一端は接続切換え回路１８にそれぞれ接続されている。直列ＬＣ回路１７１は、直列接続されたコイル１７１ａ及びコンデンサ１７１ｂを備えている。コンデンサ１７１ｂの一端及びコイル１７１ａの一端は、接続切換え回路１８にそれぞれ接続されている。直列ＬＣ回路１７２は、直列接続されたコイル１７２ａ及びコンデンサ１７２ｂを備えている。コンデンサ１７２ｂの一端は接続切換え回路１８に、コイル１７２ａの一端は送電回路１０にそれぞれ接続されている。 As shown in FIG. 2, the
図３に示すように、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、磁路を構成するコア１７３に、それぞれ隣接して設けられている。具体的には、コア１７３にそれぞれ巻回されている。 As shown in FIG. 3, the
図２に示す接続切換え回路１８は、送電側制御回路１６０によって制御され、直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を切換える回路である。具体的には、図１に示す送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内で変化しても、送電コイル１１の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内に収まるように直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を切換える回路である。より具体的には、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換える回路である。ここで、送電コイル１１と受電コイル１３の距離の許容範囲とは、送電コイル１１から受電コイル１３に電力を供給することが可能な送電コイル１１と受電コイル１３の距離範囲のことである。送電コイル１１の後段回路とは、受電コイル１３、受電側共振用コンデンサ１４、受電回路１５及び車載バッテリＢ１によって構成される回路のことである。送電コイル１１の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎの許容範囲とは、入力インピーダンスＺｉｎの変化として許容できる範囲のことである。図２に示すように、接続切換え回路１８は、切換えスイッチ１８０、１８１を備えている。 The
切換えスイッチ１８０は、接点１８０ａと、端子１８０ｂ〜１８０ｄとを備えている。接点１８０ａの一端は端子１８０ｂに接続されている。端子１８０ｂはコイル１７０ａの一端に、端子１８０ｃはコンデンサ１７１ｂの一端に、端子１８０ｄは送電回路１０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ１８０の制御端は、送電側制御回路１６０に接続されている。 The
切換えスイッチ１８１は、接点１８１ａと、端子１８１ｂ〜１８１ｄとを備えている。接点１８１ａの一端は端子１８１ｂに接続されている。端子１８１ｂはコイル１７１ａの一端に、端子１８１ｃはコンデンサ１７２ｂの一端に、端子１８１ｄは送電回路１０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ１８１の制御端は、送電側制御回路１６０に接続されている。 The
図１に示す直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２は、図２に示す直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を接続切換え回路１８で切換えることによって構成されている。 The
送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０は、コイル１７０ａのインダクタンスＬ１が他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスより大きくなるように設定されている。直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスをそれぞれＬ２、Ｌ３とすると、Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３となるように設定されている。図３に示すように、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、隣接してコア１７４に巻回されている。このような場合、コイルのインダクタンスは、コイルのターン数の２乗に比例する。コイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ２、Ｌ３は、コイル１７１ａ、１７２ａの単体のインダクタンスではなく、コイル１７１ａ、１７２ａを直列接続した場合におけるインダクタンスの増加分を意味する。 The front-stage
直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、直列接続の仕方が接続切換え回路１８によって切換えられても、送電コイル１１と送電側共振用コンデンサ１２によって構成される共振回路の共振周波数ｆが許容範囲内に収まるように、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスとコンデンサ１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂのキャパシタンスの積が設定されている。具体的には、直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が、他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積と異なるように設定されている。直列ＬＣ回路１７１、１７２のコンデンサ１７１ｂ、１７２ｂのキャパシタンスをそれぞれＣ２、Ｃ３とすると、Ｌ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。 The
送電コイル１１を構成する直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、コア１７３に設けられている。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従ってコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスが大きくなる。送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が最も小さく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されている。Ｌ１・Ｃ１＜Ｌ２・Ｃ２＜Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。
次に、図１〜図７を参照して第１実施形態の非接触給電装置の動作について説明する。 Next, the operation of the non-contact power feeding device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
駐車スペース内に車両を駐車すると、図１に示す送電コイル１１に対する受電コイル１３の相対位置が決まる。そして、送電コイル１１と受電コイル１３が上下方向に所定の間隔をあけて対向する。この状態で充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、非接触給電装置１は動作を開始する。 When the vehicle is parked in the parking space, the relative position of the
送電側共振用コンデンサ１２及び受電側共振用コンデンサ１４は、送電コイル１１及び受電コイル１３に直列接続されている。このような構成の場合、送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル１１と受電コイル１３の結合係数ｋ、及び、送電コイル１１のインダクタンスＬに比例する。 The power transmission
結合係数ｋは、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。従って、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほどインダクタンスＬを大きく、近いほどインダクタンスＬを小さくすればよい。つまり、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど直列ＬＣ回路の接続数を増やし、近いほど直列ＬＣ回路の接続数を減らせばよい。 The coupling coefficient k decreases as the distance between the
送電側制御回路１６０は、図４に示すように、図２に示す接続切換え回路１８を制御して、送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のみを送電回路１０に接続させる（Ｓ１００）。そして、送電回路１０を制御して、送電回路１０を動作させる（Ｓ１０１）。なお、ステップＳ１００においては、送電コイルと受電コイルの距離に応じて直列接続される直列ＬＣ回路の接続数を決定してもよい。 As shown in FIG. 4, the power transmission
その後、送電側制御回路１６０は、無線通信によって受電側制御回路１６１から受信した情報に基づいて、図１に示す受電回路１５の出力電流が許容電流より大きいか否かを判定する（Ｓ１０２）。 Thereafter, the power transmission
ステップＳ１０２において、受電回路１５の出力電流が許容電流以下であると判定した場合、送電側制御回路１６０は、接続切換え回路１８を制御して、直列接続される直列ＬＣ回路の接続数を増加させ（Ｓ１０３）、ステップＳ１０２に戻る。一方、ステップＳ１０２において、受電回路１５の出力電流が許容電流より大きいと判定した場合、送電側制御回路１６０は、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値と等しいか否かを判定する（Ｓ１０４）。 If it is determined in step S102 that the output current of the
ステップＳ１０４において、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値と等しいと判定した場合、送電側制御回路１６０は、ステップＳ１０２に戻る。一方、ステップＳ１０４において、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値と等しくないと判定した場合、送電側制御回路１６０は、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値より大きいか否かを判定する（Ｓ１０５）。 In step S104, when it is determined that the output power of the
ステップＳ１０５において、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値より大きいと判定した場合、送電側制御回路１６０は、送電回路１０を制御して、送電回路１０の出力電圧を低下させ（Ｓ１０６）、ステップＳ１０２に戻る。一方、ステップＳ１０５において、受電回路１５の出力電力が出力電力目標値より小さいと判定した場合、送電側制御回路１６０は、送電回路１０の出力電圧を上昇させることができるか否かを判定する（Ｓ１０７）。 If it is determined in step S105 that the output power of the
ステップＳ１０７において、送電回路１０の出力電圧を上昇させることができると判定した場合、送電側制御回路１６０は、送電回路１０を制御して、送電回路１０の出力電圧を増加させる（Ｓ１０８）。一方、ステップＳ１０７において、送電回路１０の出力電圧を上昇させることができないと判定した場合、送電側制御回路１６０は、直列接続される直列ＬＣ回路の接続数を減少させた際に許容電流及び出力電力目標値を超えないようにするため、送電回路１０を制御して、送電回路１０の出力電圧を低下させる（Ｓ１０９）。そして、接続切換え回路１８を制御して、直列接続される直列ＬＣ回路の接続数を減少させ（Ｓ１１０）、ステップＳ１０２に戻る。 If it is determined in step S107 that the output voltage of the
図２に示す接続切換え回路１８は、送電側制御回路１６０によって制御され、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換える。 The
具体的には、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内において遠い状態にある場合、図５に示すように、接続切換え回路１８は、接点１８０ａの他端を端子１８０ｃに接続するとともに、接点１８１ａの他端を端子１８１ｃに接続する。つまり、直列ＬＣ回路１７０〜１７２を直列接続して送電回路１０の出力端に接続する。その結果、直列接続されたコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ及び直列接続されたコンデンサ１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂが、図１に示す送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２になる。 Specifically, when the distance between the
送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内において前述した状態よりも近い状態にある場合、図６に示すように、接続切換え回路１８は、接点１８０ａの他端を端子１８０ｃに接続するとともに、接点１８１ａの他端を端子１８１ｄに接続する。つまり、直列ＬＣ回路１７０、１７１を直列接続して送電回路１０の出力端に接続する。その結果、直列接続されたコイル１７０ａ、１７１ａ及び直列接続されたコンデンサ１７０ｂ、１７１ｂが、図１に示す送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２になる。 When the distance between the
送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内において前述した状態よりもさらに近い状態にある場合、図７に示すように、接続切換え回路１８は、接点１８０ａの他端を端子１８０ｄに接続するとともに、接点１８１ａの他端を非接続状態にする。つまり、直列ＬＣ回路１７０だけを送電回路１０の出力端に接続する。その結果、コイル１７０ａ及びコンデンサ１７０ｂが、図１に示す送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２になる。 When the distance between the
これにより、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎを許容範囲内にすることができる。つまり、装置のインピーダンスを所定囲内に調整することができる。 Thereby, the input impedance Zin can be within the allowable range without being affected by the distance between the
図１に示す送電コイル１１と送電側共振用コンデンサ１２によって構成される共振回路の共振周波数ｆは、送電コイル１１のインダクタンスＬと送電側共振用コンデンサ１２のキャパシタンスＣの積の平方根に反比例する。図３に示すように、送電コイル１１を構成する直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、コア１７３に設けられている。このような構成の場合、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに比例し、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、図２に示す接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル１１と受電コイル１３の距離の変化に伴うコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積がＬ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように、具体的には、Ｌ１・Ｃ１＜Ｌ２・Ｃ２＜Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。そのため、入力インピーダンスＺｉｎが結合係数ｋ及びインダクタンスＬに比例するとともにインダクタンスＬが結合係数ｋに比例するように構成された非接触給電装置１において、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。 The resonance frequency f of the resonance circuit constituted by the
その後、非接触給電装置１は、商用電源ＡＣ１から車載バッテリＢ１に送電するための動作を開始する。 Thereafter, the non-contact power feeding device 1 starts an operation for transmitting power from the commercial power source AC1 to the in-vehicle battery B1.
図１に示す受電側制御回路１６１は、外部から入力される出力電力目標値、及び、自ら検出した電流や電圧等の検出結果を無線通信によって送電側制御回路１６０に送信するとともに、送電側制御回路１６０から受信した情報に基づいて受電回路１５を制御する。送電側制御回路１６０は、自ら検出した電流や電圧等の検出結果、及び、無線通信によって受電側制御回路１６１から受信した情報に基づいて送電回路１０を制御する。 The power receiving
送電回路１０は、商用電源ＡＣ１から供給される交流を高周波の交流に変換して直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２に供給する。交流が供給されると、送電コイル１１は交番磁束を発生する。 The
受電コイル１３は、送電コイル１１の発生した交番磁束と鎖交することで電磁誘導によって交流を発生する。受電側制御回路１６１は、無線通信によって送電側制御回路１６０から受信した情報に基づいて受電回路１５を制御する。受電回路１５は、受電側共振用コンデンサ１４が直列接続された受電コイル１３から供給される交流を直流に変換して車載バッテリＢ１に供給し、車載バッテリＢ１を充電する。 The
このようにして、商用電源ＡＣ１から車載バッテリＢ１に非接触で送電することができる。 In this way, power can be transmitted from the commercial power supply AC1 to the in-vehicle battery B1 in a contactless manner.
次に、第１実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。 Next, the effect of the non-contact power feeding device of the first embodiment will be described.
第１実施形態によれば、非接触給電装置１は、直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２を備えている。また、直列接続されたコイル及びコンデンサからなる直列ＬＣ回路１７０〜１７２と、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を切換える接続切換え回路１８とを備えている。直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２は、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を接続切換え回路１８で切換えることによって構成されている。これにより、直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２を構成する際に、合わせて装置のインピーダンスも調整することができる。従って、可変インダクタや可変コンデンサを別途設けることなく、簡素な構成で装置のインピーダンスを調整することができる。 According to the first embodiment, the contactless power supply device 1 includes a
第１実施形態によれば、接続切換え回路１８は、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内で変化しても、送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内に収まるように直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方を切換える。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内で変化しても、装置のインピーダンスを確実に所定範囲内に調整することができる。 According to the first embodiment, the
送電側共振用コンデンサ１２及び受電側共振用コンデンサ１４は、送電コイル１１及び受電コイル１３に直列接続されている。このような構成の場合、送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル１１と受電コイル１３の結合係数ｋに比例し、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。従って、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほどインダクタンスＬを大きく、近いほどインダクタンスＬを小さくすればよい。第１実施形態によれば、接続切換え回路１８は、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換える。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が許容範囲内で変化しても、装置のインピーダンスを確実に所定範囲内に調整することができる。 The power transmission
第１実施形態によれば、直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、直列接続の仕方が接続切換え回路１８によって切換えられても、送電コイル１１と送電側共振用コンデンサ１２によって構成される共振回路の共振周波数ｆが許容範囲内に収まるようにコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が設定されている。そのため、接続切換え回路１８によって、直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方が切換えられても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。 According to the first embodiment, the
直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が全て同一であった場合、接続切換え回路１８によって、直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方が切換えられても、共振周波数ｆを変えることはできない。しかし、第１実施形態によれば、直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が、他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積と異なるように設定されている。Ｌ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。少なくとも１つの直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が、他の直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積と異なるように設定されている。そのため、接続切換え回路１８によって、直列ＬＣ回路１７０〜１７２の直列接続の仕方が切換えられても、共振周波数ｆを確実に許容範囲内に調整することができる。 When the products of the inductance of the coils of the
図３に示すように、直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、コア１７３に設けられている。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従ってコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスが大きくなる。従って、図２に示す接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル１１と受電コイル１３の距離の変化に伴うコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、第１実施形態によれば、送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が最も小さく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されている。そのため、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。 As shown in FIG. 3, the
送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａは、常に送電回路１０に接続されている。そのため、コイル１７０ａに他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイル１７１ａ、１７２ａを接続することによって送電コイル１１を構成することになる。第１実施形態によれば、送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０は、コイル１７０ａのインダクタンスＬ１が他の直列ＬＣ回路１７１、１７２のコイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスより大きくなるように設定されている。Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３となるように設定されている。そのため、コイル１７０ａのインダクタンスＬ１を基準として、コイル１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ２、Ｌ３によって送電コイル１１のインダクタンスＬを細かく調整することができる。 The
なお、第１実施形態では、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２を有し、接続切換え回路１８がこれらの直列接続の仕方を切換える例を挙げているが、これに限られるものではない。２つ又は４つ以上の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにしてもよい。複数の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにすればよい。 In the first embodiment, an example is shown in which three
第１実施形態では、直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていてもよい。直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２、並びに、直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４の少なくともいずれかが、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていればよい。 In the first embodiment, an example is described in which the
第１実施形態では、直列ＬＣ回路１７０〜１７２及び接続切換え回路１８が、図２に示すように構成されている例を挙げている、これに限られるものではない。直列ＬＣ回路１７０〜１７２及び接続切換え回路１８は、図８に示すように構成されていてもよい。コイル１７０ａの一端はコンデンサ１７１ｂの一端に接続されている。コイル１７１ａの一端はコンデンサ１７２ｂの一端に接続されている。切換えスイッチ１８０は、接点１８０ａと、端子１８０ｂ、１８０ｃとを備えている。接点１８０ａの一端は端子１８０ｂに接続されている。端子１８０ｂはコイル１７０ａ及びコンデンサ１７１ｂの一端に、端子１８０ｃは送電回路１０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ１８０の制御端は、送電側制御回路１６０に接続されている。切換えスイッチ１８１は、接点１８１ａと、端子１８１ｂ、１８１ｃとを備えている。接点１８１ａの一端は端子１８１ｂに接続されている。端子１８１ｂはコイル１７１ａ及びコンデンサ１７１ｂの一端に、端子１８１ｃは送電回路１０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ１８１の制御端は、送電側制御回路１６０に接続されている。このような構成であっても、同様に動作させることができる。 In the first embodiment, the example in which the
第１実施形態では、非接触給電装置１が、送電回路１０と、送電コイル１１と、送電側共振用コンデンサ１２と、受電コイル１３と、受電側共振用コンデンサ１４と、受電回路１５とを備えている例を挙げているが、これに限られるものではない。図９に示すように、送電回路１０と直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２の間、並びに、直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４と受電回路１５の間に、ローパスフィルタ回路１９０、１９１を有していてもよい。このような構成の場合、送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、同様に、送電コイル１１と受電コイル１３の結合係数ｋ、及び、送電コイル１１のインダクタンスＬに比例する。直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を同様に切換えることで、同様の効果を得ることができる。 In the first embodiment, the contactless power supply device 1 includes a
第１実施形態では、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａが、図３に示すようにコア１７３に巻回されている例を挙げているが、これに限られるものではない。コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、どのような形状であってもよい。どのようにコア１７３に巻回されていてもよい。コア１７３に設けられていればよい。 In the first embodiment, the
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の非接触給電装置について説明する。第２実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置が、送電コイルと受電コイルの距離が近くなるに従って直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスが大きくなるのに対して、送電コイルと受電コイルの距離が近くなるに従って直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスが小さくなるようにしたものである。また、それに伴って、直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積の設定を変更したものである。(Second Embodiment)
Next, the non-contact power feeding device of the second embodiment will be described. The contactless power supply device of the second embodiment is different from the contactless power supply device of the first embodiment in that the inductance of the coil of the series LC circuit increases as the distance between the power transmission coil and the power reception coil decreases. And the inductance of the coil of the series LC circuit is made smaller as the distance of the power receiving coil becomes shorter. Along with this, the setting of the product of the inductance of the coil of the series LC circuit and the capacitance of the capacitor is changed.
第２実施形態の非接触給電装置は、直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、直列ＬＣ回路のコイル以外は、必要がある場合を除いて説明を省略する。直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第１実施形態と同一であることから、第１実施形態の回路図を示す図２を参照するとともに、第２実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を示す図１０を参照して直列ＬＣ回路のコイルの構成について説明する。 The non-contact power feeding device of the second embodiment is the same as the non-contact power feeding device of the first embodiment except for the mechanical structure of the coil of the series LC circuit. Therefore, the description is omitted except where necessary except for the coils of the series LC circuit. Since it is the same as that of the first embodiment except for the mechanical structure of the coil of the series LC circuit, reference is made to FIG. 2 showing a circuit diagram of the first embodiment, and the coil of the series LC circuit in the second embodiment. The configuration of the coils of the series LC circuit will be described with reference to FIG. 10 showing the mechanical structure.
図１０に示すように、送電コイル１１を構成する直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板１７４に、隙間をあけて、それぞれ隣接して設けられている。第１実施形態の場合とは異なり、磁路を構成するコアは有していない。ここで、シールド板１７４は、共振周波数で変動する磁界に対して比透磁率が１未満となる、例えば銅やアルミニウム等の材質によって形成されている。このような構成の場合、第１実施形態の場合とは異なり、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに反比例し、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。つまり、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従ってコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３が小さくなる。図２に示す送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１積Ｌ１・Ｃ１が最も大きく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されている。つまり、Ｌ１・Ｃ１＞Ｌ２・Ｃ２＞Ｌ３・Ｃ３になるように設定されている。なお、このような構成の場合、シールド板によるインダクタンスの変化は、相手側のコイルに発生する。例えば、受電コイルにシールド板がある場合、送電コイルが近づいた際に送電コイルのインダクタンスが低下する。コアを有している場合も同様である。 As shown in FIG. 10, the
直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第１実施形態と同一であることから、第１実施形態の回路図を示す図１及び図２を参照するとともに、第２実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を示す図１０を参照して第２実施形態の非接触給電装置の動作について説明する。 Since it is the same as that of the first embodiment except for the mechanical structure of the coil of the series LC circuit, reference is made to FIGS. 1 and 2 showing the circuit diagrams of the first embodiment, and the series LC circuit in the second embodiment. The operation of the non-contact power feeding device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
第２実施形態の非接触給電装置は、直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第１実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図１に示す送電回路１０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、第１実施形態の場合と同様に、送電コイル１１と受電コイル１３の結合係数ｋ、及び、送電コイル１１のインダクタンスＬに比例する。つまり、入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、第１実施形態の場合と同様に、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど直列ＬＣ回路の接続数を増やし、近いほど直列ＬＣ回路の接続数を減らせばよい。つまり、第１実施形態の場合と同様の動作をすればよい。 The non-contact power feeding device of the second embodiment is the same as the non-contact power feeding device of the first embodiment except for the mechanical structure of the coil of the series LC circuit. Therefore, the input impedance Zin of the subsequent circuit of the
図２に示す接続切換え回路１８は、第１実施形態の場合と同様に、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換える。これにより、送電コイル１１と受電コイル１３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎを許容範囲内にすることができる。つまり、装置のインピーダンスを所定囲内に調整することができる。 As in the case of the first embodiment, the
図１に示す送電コイル１１と送電側共振用コンデンサ１２によって構成される共振回路の共振周波数ｆは、送電コイル１１のインダクタンスＬと送電側共振用コンデンサ１２のキャパシタンスＣの積の平方根に反比例する。図１０に示すように、送電コイル１１を構成する直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板１７４に設けられている。そのため、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに反比例し、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。従って、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル１１と受電コイル１３の距離の変化に伴うコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、直列ＬＣ回路１７０〜１７２は、コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積がＬ１・Ｃ１＞Ｌ２・Ｃ２＞Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。そのため、入力インピーダンスＺｉｎが結合係数ｋ及びインダクタンスＬに比例するとともにインダクタンスＬが結合係数ｋに反比例するように構成された非接触給電装置１において、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。 The resonance frequency f of the resonance circuit constituted by the
次に、第２実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。 Next, the effect of the non-contact power feeding device of the second embodiment will be described.
第２実施形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the second embodiment, by having the same configuration as that of the first embodiment, the same effect as that of the first embodiment corresponding to the same configuration can be obtained.
第２実施形態によれば、図１０に示すように、直列ＬＣ回路１７０〜１７２のコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板１７４に設けられている。そのため、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従ってコイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３が小さくなる。図２に示す送電回路１０に接続される最前段の直列ＬＣ回路１７０のコイル１７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ１７０ｂのキャパシタンスＣ１積Ｌ１・Ｃ１が最も大きく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されている。そのため、接続切換え回路１８が、送電コイル１１と受電コイル１３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を減らすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。 According to the second embodiment, as shown in FIG. 10, the
なお、第２実施形態では、３つの直列ＬＣ回路１７０〜１７２を有し、接続切換え回路１８がこれらの直列接続の仕方を切換える例を挙げているが、これに限られるものではない。複数の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにすればよい。 In the second embodiment, an example in which the three
第２実施形態では、直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２、並びに、直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４の少なくともいずれかが、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていればよい。 In the second embodiment, an example is given in which the
第２実施形態では、非接触給電装置１が、送電回路１０と、送電コイル１１と、送電側共振用コンデンサ１２と、受電コイル１３と、受電側共振用コンデンサ１４と、受電回路１５とを備えている例を挙げているが、これに限られるものではない。図９に示すように、送電回路１０と直列接続された送電コイル１１及び送電側共振用コンデンサ１２の間、及び、直列接続された受電コイル１３及び受電側共振用コンデンサ１４と受電回路１５の間に、ローパスフィルタ回路１９０、１９１を有していてもよい。 In the second embodiment, the contactless power supply device 1 includes a
第２実施形態では、コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａが、図１０に示すようにシールド板１７４に設けられている例を挙げているが、これに限られるものではない。コイル１７０ａ、１７１ａ、１７２ａは、どのような形状であってもよい。どのように巻回されていてもよい。シールド板１７４に設けられていればよい。 In the second embodiment, the
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の非接触給電装置について説明する。第３実施形態の非接触給電装置は、第１実施形態の非接触給電装置が、送電回路の後段回路の入力インピーダンスが送電コイルと受電コイルの結合係数に比例するのに対して、入力インピーダンスが結合係数に反比例するようにしたものである。また、それに伴って、直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積の設定を変更したものである。(Third embodiment)
Next, the non-contact electric power feeder of 3rd Embodiment is demonstrated. In the non-contact power supply device of the third embodiment, the input impedance of the non-contact power supply device of the first embodiment is proportional to the coupling coefficient between the power transmission coil and the power reception coil, whereas the input impedance of the subsequent circuit of the power transmission circuit is This is inversely proportional to the coupling coefficient. Along with this, the setting of the product of the inductance of the coil of the series LC circuit and the capacitance of the capacitor is changed.
まず、図１１を参照して第３実施形態の非接触給電装置の概略構成について説明する。 First, a schematic configuration of the non-contact power feeding device according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
図１１に示す非接触給電装置３は、車両外部の商用電源ＡＣ３から車両に搭載された車載バッテリＢ３に非接触で送電し、車載バッテリＢ３を充電する装置である。非接触給電装置３は、送電回路３０と、送電コイル３１と、送電側共振用コンデンサ３２と、受電コイル３３と、受電側共振用コンデンサ３４と、受電回路３５と、制御回路３６とを備えている。さらに、送電側イミタンス変換回路３９０と、受電側イミタンス変換回路３９１とを備えている。 A non-contact
送電回路３０は、第１実施形態の送電回路１０と同一の回路である。送電コイル３１は、第１実施形態の送電コイル１１と同一の機能を有する部材である。送電側共振用コンデンサ３２は、第１実施形態の送電側共振用コンデンサ１２と同一の素子である。受電コイル３３は、第１実施形態の受電コイル１３と同一の機能を有する部材である。受電側共振用コンデンサ３４は、第１実施形態の受電側共振用コンデンサ１４と同一の素子である。受電回路３５は、第１実施形態の受電回路１５と同一の回路である。 The
制御回路３６は、外部から入力される出力電力目標値、及び、自ら検出した電流や電圧等の検出結果に基づいて、送電回路３０及び受電回路３５を制御する回路である。制御回路３６は、送電側制御回路３６０と、受電側制御回路３６１とを備えている。 The
送電側制御回路３６０は、後述する接続切換え回路３８の制御を除いて、第１実施形態の送電側制御回路１６０と同一の回路である。受電側制御回路３６１は、第１実施形態の受電側制御回路１６１と同一の回路である。 The power transmission
送電側イミタンス変換回路３９０は、イミタンス変換を行う回路である。具体的には、一方の端子対から見たインピーダンスが、他方の端子対に接続された回路のアドミタンスに比例する回路である。送電側イミタンス変換回路３９０は、送電回路３０と直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２の間に接続されている。 The power transmission side
受電側イミタンス変換回路３９１は、イミタンス変換を行う回路である。具体的には、一方の端子対から見たインピーダンスが、他方の端子対に接続された回路のアドミタンスに比例する回路である。受電側イミタンス変換回路３９１は、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４と受電回路３５の間に接続されている。 The power receiving side
次に、図１１〜図１３を参照して送電コイル及び送電側共振用コンデンサの構成について詳細に説明する。 Next, the configuration of the power transmission coil and the power transmission side resonance capacitor will be described in detail with reference to FIGS.
図１２に示すように、非接触給電装置３は、３つの直列ＬＣ回路３７０〜３７２と、接続切換え回路３８とを備えている。 As shown in FIG. 12, the non-contact
直列ＬＣ回路３７０〜３７２は、図１１に示す直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２を構成するための直列接続されたコイル及びコンデンサからなる回路である。 The
図１２に示すように、直列ＬＣ回路３７０は、直列接続されたコイル３７０ａ及びコンデンサ３７０ｂを備えている。コンデンサ３７０ｂの一端は送電側イミタンス変換回路３９０に、コイル３７０ａの一端は接続切換え回路３８にそれぞれ接続されている。直列ＬＣ回路３７１は、直列接続されたコイル３７１ａ及びコンデンサ３７１ｂを備えている。コンデンサ３７１ｂの一端及びコイル３７１ａの一端は、接続切換え回路３８にそれぞれ接続されている。直列ＬＣ回路３７２は、直列接続されたコイル３７２ａ及びコンデンサ３７２ｂを備えている。コンデンサ３７２ｂの一端は接続切換え回路３８に、コイル３７２ａの一端は送電側イミタンス変換回路３９０にそれぞれ接続されている。 As shown in FIG. 12, the
図１３に示すように、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、磁路を構成するコア３７３に、それぞれ隣接して設けられている。具体的には、コア３７３にそれぞれ巻回されている。 As shown in FIG. 13, the
図１２に示す接続切換え回３８は、送電側制御回路３６０によって制御され、図１１に示す送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内で変化しても、送電コイル３１の後段回路の入力インピーダンスが許容範囲内に収まるように直列ＬＣ回路３７０〜３７２の直列接続の仕方を切換える回路である。具体的には、第１実施形態の場合と異なり、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換える回路である。図１２に示すように、接続切換え回路３８は、切換えスイッチ３８０、３８１を備えている。 The
切換えスイッチ３８０は、接点３８０ａと、端子３８０ｂ〜３８０ｄとを備えている。接点３８０ａの一端は端子３８０ｂに接続されている。端子３８０ｂはコイル３７０ａの一端に、端子３８０ｃはコンデンサ３７１ｂの一端に、端子３８０ｄは送電側イミタンス変換回路３９０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ３８０の制御端は、送電側制御回路３６０に接続されている。 The
切換えスイッチ３８１は、接点３８１ａと、端子３８１ｂ〜３８１ｄとを備えている。接点３８１ａの一端は端子３８１ｂに接続されている。端子３８１ｂはコイル３７１ａの一端に、端子３８１ｃはコンデンサ３７２ｂの一端に、端子３８１ｄは送電側イミタンス変換回路３９０にそれぞれ接続されている。切換えスイッチ３８１の制御端は、送電側制御回路３６０に接続されている。 The
図１１に示す直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２は、図１２に示す直列ＬＣ回路３７０〜３７２の直列接続の仕方を接続切換え回路３８で切換えることによって構成されている。 The
送電側イミタンス変換回路３９０を介して送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０は、第１実施形態の場合と同様に、コイル３７０ａのインダクタンスＬ１が他の直列ＬＣ回路３７１、３７２のコイル３７１ａ、３７２ａのインダクタンスより大きくなるように設定されている。Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３となるように設定されている。 As in the case of the first embodiment, the foremost
直列ＬＣ回路３７０〜３７２は、直列接続の仕方が接続切換え回路３８によって切換えられても、送電コイル３１と送電側共振用コンデンサ３２によって構成される共振回路の共振周波数ｆが許容範囲内に収まるようにコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスとコンデンサ３７０ｂ、３７１ｂ、３７２ｂのキャパシタンスの積が設定されている。具体的には、第１実施形態の場合と同様に、直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が、他の直列ＬＣ回路３７１、３７２のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積と異なるように設定されている。Ｌ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。 The
送電コイル３１を構成する直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、コア３７３に設けられている。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従ってコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスが大きくなる。第１実施形態の場合とは異なり、送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が最も大きく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されている。Ｌ１・Ｃ１＞Ｌ２・Ｃ２＞Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。
次に、図１１〜図１６を参照して第３実施形態の非接触給電装置の動作について説明する。 Next, the operation of the non-contact power feeding device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
駐車スペース内に車両を駐車すると、図１１に示す送電コイル３１に対する受電コイル３３の相対位置が決まる。そして、送電コイル３１と受電コイル３３が上下方向に所定の間隔をあけて対向する。この状態で充電開始ボタン（図略）が押され、充電の開始が指示されると、非接触給電装置３は動作を開始する。 When the vehicle is parked in the parking space, the relative position of the
送電側共振用コンデンサ３２及び受電側共振用コンデンサ３４は、送電コイル３１及び受電コイル３３に直列接続されている。また、送電側イミタンス変換回路３９０及び受電側イミタンス変換回路３９１は、送電回路３０と直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２の間、並びに、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４と受電回路３５の間に接続されている。このような構成の場合、送電回路３０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル３１と受電コイル３３の結合係数ｋに反比例するとともに、送電コイル３１のインダクタンスＬに比例する。 The power transmission
結合係数ｋは、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、入力インピーダンスＺｉｎは、第１実施形態の場合とは異なり、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。従って、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほどインダクタンスＬを小さく、近いほどインダクタンスＬを大きくすればよい。つまり、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど直列ＬＣ回路の接続数を減らし、近いほど直列ＬＣ回路の接続数を増やせばよい。 The coupling coefficient k decreases as the distance between the
図１２に示す接続切換え回路３８は、送電側制御回路３６０によって制御され、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換える。 The
具体的には、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内において遠い状態にある場合、図１４に示すように、接続切換え回路３８は、接点３８０ａの他端を端子３８０ｄに接続するとともに、接点３８１ａの他端を非接続状態にする。つまり、直列ＬＣ回路３７０だけを送電側イミタンス変換回路３９０に接続する。その結果、コイル３７０ａ及びコンデンサ３７０ｂが、図１１に示す送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２になる。 Specifically, when the distance between the
送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内において前述した状態よりも近い状態にある場合、図１５に示すように、接続切換え回路３８は、接点３８０ａの他端を端子３８０ｃに接続するとともに、接点３８１ａの他端を端子３８１ｄに接続する。つまり、直列ＬＣ回路３７０、３７１を直列接続して送電側イミタンス変換回路３９０に接続する。その結果、直列接続されたコイル３７０ａ、３７１ａ及び直列接続されたコンデンサ３７０ｂ、３７１ｂが、図１１に示す送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２になる。 When the distance between the
送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内において前述した状態よりもさらに近い状態にある場合、図１６に示すように、接続切換え回路３８は、接点３８０ａの他端を端子３８０ｃに接続するとともに、接点３８１ａの他端を端子３８１ｃに接続する。つまり、直列ＬＣ回路３７０〜３７２を直列接続して送電側イミタンス変換回路３９０に接続する。その結果、直列接続されたコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａ及び直列接続されたコンデンサ３７０ｂ、３７１ｂ、３７２ｂが、図１１に示す送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２になる。 When the distance between the
これにより、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎを許容範囲内にすることができる。つまり、装置のインピーダンスを所定範囲内に調整することができる。 Thereby, the input impedance Zin can be within the allowable range without being affected by the distance between the
図１１に示す送電コイル３１と送電側共振用コンデンサ３２によって構成される共振回路の共振周波数ｆは、送電コイル３１のインダクタンスＬと送電側共振用コンデンサ３２のキャパシタンスＣの積の平方根に反比例する。図１３に示すように、送電コイル３１を構成する直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、コア３７３に設けられている。このような構成の場合、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに比例し、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど小さくなり、近いほど大きくなる。そのため、図１２に示す接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル３１と受電コイル３３の距離の変化に伴うコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、直列ＬＣ回路３７０〜３７２は、コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積がＬ１・Ｃ１≠Ｌ２・Ｃ２、Ｌ３・Ｃ３となるように、具体的には、Ｌ１・Ｃ１＞Ｌ２・Ｃ２＞Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。そのため、入力インピーダンスＺｉｎが結合係数ｋに反比例するとともにインダクタンスＬに比例し、インダクタンスＬが結合係数ｋに比例するように構成された非接触給電装置３において、接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。 The resonance frequency f of the resonance circuit constituted by the
その後、非接触給電装置３は、商用電源ＡＣ３から車載バッテリＢ３に送電するため、第１実施形態の場合と同様の動作をし、商用電源ＡＣ３から車載バッテリＢ３に非接触で送電する。 Thereafter, the non-contact
次に、第３実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。 Next, the effect of the non-contact power feeding device of the third embodiment will be described.
第３実施形態によれば、第１実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the third embodiment, by having the same configuration as that of the first embodiment, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment corresponding to the same configuration.
送電側共振用コンデンサ３２及び受電側共振用コンデンサ３４は、送電コイル３１及び受電コイル３３に直列接続されている。また、送電側イミタンス変換回路３９０及び受電側イミタンス変換回路３９１は、送電回路３０と直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２の間、並びに、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４と受電回路３５の間に接続されている。そのため、送電回路３０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル３１と受電コイル３３の結合係数ｋに反比例するとともに、送電コイル３１のインダクタンスＬに比例する。従って、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほどインダクタンスＬを小さく、近いほどインダクタンスＬを大きくすればよい。第３実施形態によれば、接続切換え回路３８は、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換える。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が許容範囲内で変化しても、装置のインピーダンスを確実に所定範囲内に調整することができる。 The power transmission
図１２に示すように、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、コア３７３に設けられている。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くになるに従ってコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスが大きくなる。そのため、図１２に示す接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル３１と受電コイル３３の距離の変化に伴うコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、第３実施形態によれば、送電側イミタンス変換回路３９０を介して送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１の積Ｌ１・Ｃ１が最も大きく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が小さくなるように設定されている。そのため、接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。 As shown in FIG. 12, the
なお、第３実施形態では、３つの直列ＬＣ回路３７０〜３７２を有し、接続切換え回路３８がこれらの直列接続の仕方を切換える例を挙げているが、これに限られるものではない。複数の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにすればよい。 In the third embodiment, there are three
第３実施形態では、直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２、並びに、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４の少なくともいずれかが、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていればよい。 In the third embodiment, an example is described in which the
第３実施形態では、直列ＬＣ回路３７０〜３７２及び接続切換え回路３８が、図１２に示すように構成されている例を挙げている、これに限られるものではない。直列ＬＣ回路３７０〜３７２及び接続切換え回路３８は、第１実施形態における変形形態を示す図８に示すように構成されていてもよい。 In the third embodiment, an example in which the
第３実施形態では、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａが、図１３に示すようにコア３７３に巻回されている例を挙げているが、これに限られるものではない。コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、どのような形状であってもよい。どのようにコア３７３に巻回されていてもよい。コア３７３に設けられていればよい。 In the third embodiment, the
（第４実施形態）
次に、第４実施形態の非接触給電装置について説明する。第４実施形態の非接触給電装置は、第３実施形態の非接触給電装置が、送電コイルと受電コイルの距離が近くなるに従って直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスが大きくなるのに対して、送電コイルと受電コイルの距離が近くなるに従って直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスが小さくなるようにしたものである。また、それに伴って、直列ＬＣ回路のコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積の設定を変更したものである。(Fourth embodiment)
Next, the non-contact electric power feeder of 4th Embodiment is demonstrated. The non-contact power feeding device of the fourth embodiment is different from the non-contact power feeding device of the third embodiment in that the inductance of the series LC circuit coil increases as the distance between the power transmitting coil and the power receiving coil decreases. And the inductance of the coil of the series LC circuit is made smaller as the distance of the power receiving coil becomes shorter. Along with this, the setting of the product of the inductance of the coil of the series LC circuit and the capacitance of the capacitor is changed.
第４実施形態の非接触給電装置は、直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第３実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、直列ＬＣ回路のコイル以外は、必要がある場合を除いて説明を省略する。直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第３実施形態と同一であることから、第３実施形態の回路図を示す図１２を参照するとともに、第４実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を示す図１７を参照して直列ＬＣ回路のコイルの構成について説明する。 The contactless power supply device of the fourth embodiment is the same as the contactless power supply device of the third embodiment except for the mechanical structure of the coil of the series LC circuit. Therefore, the description is omitted except where necessary except for the coils of the series LC circuit. Since it is the same as that of the third embodiment except for the mechanical structure of the coil of the series LC circuit, reference is made to FIG. 12 showing a circuit diagram of the third embodiment, and the coil of the series LC circuit in the fourth embodiment The configuration of the coil of the serial LC circuit will be described with reference to FIG. 17 showing the mechanical structure.
図１７に示すように、送電コイル３１を構成する直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板３７４に、隙間をあけて、それぞれ隣接して設けられている。第３実施形態の場合とは異なり、磁路を構成するコアは有していない。ここで、シールド板３７４は、共振周波数で変動する磁界に対して比透磁率が１未満となる、例えば銅やアルミニウム等の材質によって形成されている。このような構成の場合、第３実施形態の場合とは異なり、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに反比例し、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。つまり、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従ってコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３が小さくなる。第３実施形態の場合とは異なり、図１２に示す送電側イミタンス変換回路３９０を介して送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１積Ｌ１・Ｃ１が最も小さく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されている。つまり、Ｌ１・Ｃ１＜Ｌ２・Ｃ２＜Ｌ３・Ｃ３になるように設定されている。 As shown in FIG. 17, the
直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第３実施形態と同一であることから、第３実施形態の回路図を示す図１１及び図１２を参照するとともに、第４実施形態における直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を示す図１７を参照して第４実施形態の非接触給電装置の動作について説明する。 Since it is the same as that of the third embodiment except for the mechanical structure of the coil of the serial LC circuit, reference is made to FIGS. 11 and 12 showing the circuit diagrams of the third embodiment, and the serial LC circuit in the fourth embodiment. The operation of the non-contact power feeding device of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
第４実施形態の非接触給電装置は、直列ＬＣ回路のコイルの機械的構造を除いて第３実施形態の非接触給電装置と同一である。そのため、図１１に示す送電回路３０の後段回路の入力インピーダンスＺｉｎは、第３実施形態の場合と同様に、送電コイル３１と受電コイル３３の結合係数ｋに反比例するとともに、送電コイル３１のインダクタンスＬに比例する。つまり、入力インピーダンスＺｉｎは、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎが許容範囲内になるようにするには、第３実施形態の場合と同様に、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど直列ＬＣ回路の接続数を減らし、近いほど直列ＬＣ回路の接続数を増やせばよい。つまり、第３実施形態の場合と同様の動作をすればよい。 The contactless power supply device of the fourth embodiment is the same as the contactless power supply device of the third embodiment except for the mechanical structure of the coil of the series LC circuit. Therefore, the input impedance Zin of the subsequent circuit of the
図１２に示す接続切換え回路３８は、第３実施形態の場合と同様に、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換える。これにより、送電コイル３１と受電コイル３３の距離に影響されることなく、入力インピーダンスＺｉｎを許容範囲内にすることができる。つまり、装置のインピーダンスを所定囲内に調整することができる。 As in the case of the third embodiment, the
図１１に示す送電コイル３１と送電側共振用コンデンサ３２によって構成される共振回路の共振周波数ｆは、送電コイル３１のインダクタンスＬと送電側共振用コンデンサ３２のキャパシタンスＣの積の平方根に反比例する。図１７に示すように、送電コイル３１を構成する直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板３７４に設けられている。そのため、コイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、結合係数ｋに反比例し、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が遠いほど大きくなり、近いほど小さくなる。従って、接続切換え回路３８が送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えると、直列接続されるコイルの数の変化に伴うインダクタンスの変化と、送電コイル３１と受電コイル３３の距離の変化に伴うコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａ自体のインダクタンスの変化によって、共振周波数ｆが変化してしまう。しかし、直列ＬＣ回路３７０〜３７２は、コイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積がＬ１・Ｃ１＜Ｌ２・Ｃ２＜Ｌ３・Ｃ３となるように設定されている。そのため、入力インピーダンスＺｉｎが結合係数ｋに反比例するとともに、及びインダクタンスＬに比例し、インダクタンスＬが結合係数ｋに反比例するように構成された非接触給電装置３において、接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。 The resonance frequency f of the resonance circuit constituted by the
次に、第４実施形態の非接触給電装置の効果について説明する。 Next, the effect of the non-contact power feeding device of the fourth embodiment will be described.
第４実施形態によれば、第３実施形態と同一構成を有することにより、その同一構成に対応した第３実施形態と同様の効果を得ることができる。 According to the fourth embodiment, by having the same configuration as that of the third embodiment, the same effect as that of the third embodiment corresponding to the same configuration can be obtained.
第４実施形態によれば、図１７に示すように、直列ＬＣ回路３７０〜３７２のコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａは、漏洩磁束を遮蔽するシールド板３７４に設けられている。そのため、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従ってコイル３７０ａ、３７１ａ、３７２ａのインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３が小さくなる。図１２に示す送電側イミタンス変換回路３９０を介して送電回路３０に接続される最前段の直列ＬＣ回路３７０のコイル３７０ａのインダクタンスＬ１とコンデンサ３７０ｂのキャパシタンスＣ１積Ｌ１・Ｃ１が最も小さく、後段に接続される直列ＬＣ回路ほどコイルのインダクタンスとコンデンサのキャパシタンスの積が大きくなるように設定されている。そのため、接続切換え回路３８が、送電コイル３１と受電コイル３３の距離が近くなるに従って直列接続される直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えても、共振周波数ｆを許容範囲内に調整することができる。 According to the fourth embodiment, as shown in FIG. 17, the
なお、第４実施形態では、３つの直列ＬＣ回路３７０〜３７２を有し、接続切換え回路３８がこれらの直列接続の仕方を切換える例を挙げているが、これに限られるものではない。複数の直列ＬＣ回路を有し、これらの直列接続の仕方を切換えるようにすればよい。 Although the fourth embodiment has an example in which the three
第４実施形態では、直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２が、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されている例を挙げているが、これに限られるものではない。直列接続された送電コイル３１及び送電側共振用コンデンサ３２、並びに、直列接続された受電コイル３３及び受電側共振用コンデンサ３４の少なくともいずれかが、直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を接続切換え回路で切換えることによって構成されていればよい。 In the fourth embodiment, an example in which the
第４実施形態では、コイル４７０ａ、４７１ａ、４７２ａが、図１７に示すようにシールド板４７４に設けられている例を挙げているが、これに限られるものではない。コイル４７０ａ、４７１ａ、４７２ａは、どのような形状であってもよい。どのように巻回されていてもよい。シールド板４７４に設けられていればよい。 In the fourth embodiment, the coils 470a, 471a, and 472a are provided on the shield plate 474 as shown in FIG. 17, but the present invention is not limited to this. The coils 470a, 471a, 472a may have any shape. It may be wound in any way. What is necessary is just to be provided in the shield board 474. FIG.
１・・・非接触給電装置、１０・・・送電回路、１１・・・送電コイル、１２・・・送電側共振用コンデンサ、１３・・・受電コイル、１４・・・受電側共振用コンデンサ、１５・・・受電回路、１６・・・制御回路、１６０・・・送電側制御回路、１６１・・・受電側制御回路、１７０〜１７２・・・直列ＬＣ回路、１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ・・・コイル、１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂ・・・コンデンサ、１８・・・接続切換え回路、ＡＣ１・・・商用電源、Ｂ１・・・車載バッテリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Non-contact electric power feeder, 10 ... Power transmission circuit, 11 ... Power transmission coil, 12 ... Power transmission side resonance capacitor, 13 ... Power reception coil, 14 ... Power reception side resonance capacitor, DESCRIPTION OF
Claims (14)
Translated fromJapanese前記送電コイルに直列接続され、前記送電コイルとともに共振回路を構成する送電側共振用コンデンサ（１２、３２）と、
前記送電コイルの発生した磁束と鎖交することで交流を発生する受電コイル（１３、３３）と、
前記受電コイルに直列接続され、前記受電コイルとともに共振回路を構成する受電側共振用コンデンサ（１４、３４）と、
直列接続された前記送電コイル及び前記送電側共振用コンデンサに接続され、前記送電コイルに交流を供給する送電回路（１０、３０）と、
直列接続された前記受電コイル及び前記受電側共振用コンデンサ、並びに、給電対象（Ｂ１、Ｂ３）に接続され、前記受電コイルから供給される交流を直流に変換して前記給電対象に供給する受電回路（１５、３５）と、
を備えた非接触給電装置において、
直列接続されたコイル及びコンデンサからなる、複数の直列ＬＣ回路（１７０〜１７２、３７０〜３７２）と、
複数の前記直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を切換える接続切換え回路（１８、３８）と、
を有し、
直列接続された前記送電コイル及び前記送電側共振用コンデンサ、並びに、直列接続された前記受電コイル及び前記受電側共振用コンデンサの少なくともいずれかは、複数の前記直列ＬＣ回路の直列接続の仕方を前記接続切換え回路で切換えることによって構成されていることを特徴とする非接触給電装置。A power transmission coil (11, 31) that generates magnetic flux by being supplied with alternating current;
A power transmission side resonance capacitor (12, 32) connected in series to the power transmission coil and constituting a resonance circuit together with the power transmission coil;
A power receiving coil (13, 33) that generates alternating current by interlinking with the magnetic flux generated by the power transmitting coil;
A power-receiving-side resonance capacitor (14, 34) that is connected in series to the power-receiving coil and forms a resonance circuit together with the power-receiving coil;
A power transmission circuit (10, 30) connected to the power transmission coil and the power transmission resonance capacitor connected in series and supplying alternating current to the power transmission coil;
The power receiving circuit connected to the power receiving side, the power receiving side resonance capacitor, and the power feeding target (B1, B3), and the power receiving circuit that converts the alternating current supplied from the power receiving coil into direct current and supplies the power to the power feeding target (15, 35),
In a non-contact power feeding device with
A plurality of series LC circuits (170 to 172, 370 to 372) composed of coils and capacitors connected in series;
A connection switching circuit (18, 38) for switching a series connection method of the plurality of series LC circuits;
Have
At least one of the power transmission coil and the power transmission side resonance capacitor connected in series, and the power reception coil and the power reception side resonance capacitor connected in series, the method of serial connection of a plurality of the series LC circuits, A non-contact power feeding device configured by switching with a connection switching circuit.
前記接続切換え回路（３８）は、前記送電コイルと前記受電コイルの距離が近くなるに従って直列接続される前記直列ＬＣ回路の数を増やすように直列接続の仕方を切換えることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。An immittance conversion circuit (390) is provided between the power transmission coil and the power transmission resonance capacitor connected in series with the power transmission circuit, and between the power reception coil and power reception resonance capacitor and the power reception circuit connected in series. 391),
The connection switching circuit (38) switches the way of series connection so as to increase the number of the series LC circuits connected in series as the distance between the power transmission coil and the power reception coil becomes shorter. The non-contact electric power feeder as described in.
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| JP2010124545A (en)* | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Olympus Corp | Power feeder |
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| JP2014155250A (en)* | 2013-02-05 | 2014-08-25 | Toyota Motor Corp | Power transmission device and power reception device |
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