JP2014117017A - Power supply system - Google Patents
Power supply system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014117017A JP2014117017A JP2012267697A JP2012267697A JP2014117017A JP 2014117017 A JP2014117017 A JP 2014117017A JP 2012267697 A JP2012267697 A JP 2012267697A JP 2012267697 A JP2012267697 A JP 2012267697A JP 2014117017 A JP2014117017 A JP 2014117017A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- output
- inverter
- duty
- voltage
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、給電システムに関する。 The present invention relates to a power feeding system.
従来より、給電システムとして、一対のコイルの磁気的結合によって非接触で電力の供給を行う非接触給電システムが知られている(例えば特許文献1,2参照)。この非接触給電システムは、例えば電気自動車といった電動車両への適用が進められており、給電スタンドなどの駐車スペースには交流電源に接続する一方のコイルが設置され、電動車両にはバッテリに接続する他方のコイルが設置されている。そして、駐車スペース側のコイルを一次コイル、電動車両側のコイルを二次コイルとして利用することにより、一対のコイルの磁気的結合により、駐車スペース側の交流電源から車両側のバッテリへと電力を供給することができる。 Conventionally, as a power feeding system, a non-contact power feeding system that supplies power in a non-contact manner by magnetic coupling of a pair of coils is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This non-contact power supply system is being applied to an electric vehicle such as an electric vehicle, for example. One coil connected to an AC power source is installed in a parking space such as a power supply stand, and the electric vehicle is connected to a battery. The other coil is installed. Then, by using the coil on the parking space side as the primary coil and the coil on the electric vehicle side as the secondary coil, the electric power is supplied from the parking space side AC power source to the vehicle side battery by the magnetic coupling of the pair of coils. Can be supplied.
しかしながら、一次コイルへ入力される入力電流は、交流電源からの交流電流を整流した波形となり、交流電源の周波数の2倍の成分を主とする波形となる。このため、コンデンサで平滑したとしても、その電圧にも交流電源の2倍の周波数成分が含まれることとなる。この周波数成分は、二次コイルでも受電されて、バッテリに交流電源の2倍の周波数のリプル電流を生じることとなる。リプル電流は不要な損失となるばかりか、また電流検出にも影響するという問題がある。また、このような問題は、コイルの磁気的結合により非接触で電力の供給を行う手法に限られず、これを有線で行う場合であっても同様に起こりえるものである。 However, the input current input to the primary coil has a waveform obtained by rectifying the AC current from the AC power supply, and has a waveform mainly composed of twice the frequency of the AC power supply. For this reason, even if it smooths with a capacitor | condenser, the frequency component of twice that of an alternating current power supply will be contained also in the voltage. This frequency component is also received by the secondary coil, and a ripple current having a frequency twice that of the AC power supply is generated in the battery. The ripple current not only causes unnecessary loss, but also has a problem of affecting current detection. Such a problem is not limited to the method of supplying power in a non-contact manner by magnetic coupling of coils, and can occur in the same manner even when this is performed by wire.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、給電システムにおいて、バッテリに大きなリプル電流が流れることを抑制することである。 This invention is made | formed in view of this situation, The objective is to suppress that a big ripple current flows into a battery in an electric power feeding system.
かかる課題を解決するために、本発明に係る給電システムは、直流電流を高周波交流電流へ変換して出力する第2の電力変換手段に、交流電源からの交流電流を直流電流に変換する第1の電力変換手段が接続される。また、充電装置は、第2の電力変換手段から出力された高周波交流電流を直流電流に変換して出力し、出力電力をバッテリに充電する。この場合、制御手段は、バッテリを充電する電力の充電電力指令と、電力検出手段により検出される充電装置の出力電力とのフィードバック制御から、第2の電力変換手段の出力パルスの平均デューティを演算する。そして、制御手段は、第2の電力変換手段に入力される入力電圧の平均値と電圧検出手段により検出される入力電圧とに基づいて平均デューティを補正するとともに、補正された平均デューティに基づいて第2の電力変換手段を制御する。 In order to solve such a problem, a power supply system according to the present invention includes a first power converter that converts a direct current into a high-frequency alternating current and outputs the first power, and converts the alternating current from the alternating current power source into a direct current. Are connected. The charging device converts the high-frequency alternating current output from the second power conversion means into a direct current and outputs the direct current, and charges the battery with the output power. In this case, the control means calculates the average duty of the output pulse of the second power conversion means from the feedback control of the charging power command for charging the battery and the output power of the charging device detected by the power detection means. To do. The control means corrects the average duty based on the average value of the input voltage input to the second power conversion means and the input voltage detected by the voltage detection means, and based on the corrected average duty. The second power conversion means is controlled.
本発明によれば、平均デューティの補正を通じて第2の電力変換手段の出力パルスを調整することで、充電装置の出力電流に含まれるリプル電流を抑制することができる。これ
により、バッテリに大きなリプル電流が流れることを抑制することができる。
According to the present invention, the ripple current contained in the output current of the charging device can be suppressed by adjusting the output pulse of the second power conversion means through the correction of the average duty. Thereby, it can suppress that a big ripple current flows into a battery.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る非接触給電システムの構成を模式的に示すブロック図であり、図2は、非接触給電システムの回路構成及び制御系の構成を模式的に示す説明図である。非接触給電システムは、地上側ユニットである給電装置100と、車両側ユニットを含む電動車両(以下単に「車両」という)200とを備え、給電装置100から非接触で電力を供給し、車両200に設けられるバッテリ28を充電する給電システムである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a non-contact power feeding system according to the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a circuit configuration of the non-contact power feeding system and a configuration of a control system. . The non-contact power supply system includes a power supply device 100 that is a ground-side unit and an electric vehicle (hereinafter simply referred to as “vehicle”) 200 including a vehicle-side unit, and supplies power from the power supply device 100 in a non-contact manner. It is the electric power feeding system which charges the battery 28 provided in.
給電装置100は、車両200の駐車スペースを備える充電スタンドなどに設置されており、車両200に対して電力を供給する。この給電装置100は、電力制御部11と、送電コイル12と、無線通信部14と、制御部15とを主体に構成されている。 The power supply apparatus 100 is installed in a charging stand or the like provided with a parking space for the vehicle 200 and supplies power to the vehicle 200. The power supply apparatus 100 is mainly configured by a power control unit 11, a power transmission coil 12, a wireless communication unit 14, and a control unit 15.
電力制御部11は、交流電源300から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル12に送電するための機能を備えている。この電力制御部11は、整流部111と、PFC(Power Factor Correction)回路112と、インバータ113とを
備えている。
The power control unit 11 has a function for converting AC power transmitted from the AC power source 300 into high-frequency AC power and transmitting the power to the power transmission coil 12. The power control unit 11 includes a rectification unit 111, a PFC (Power Factor Correction) circuit 112, and an inverter 113.
整流部111は、交流電源300と電気的に接続され、交流電源からの出力交流電流を整流する。すなわち、整流部111は、交流電源300からの交流電流を直流電流に変換して出力する第1の電力変換手段としての機能を担っている。 The rectifying unit 111 is electrically connected to the AC power source 300 and rectifies the output AC current from the AC power source. That is, the rectification unit 111 functions as a first power conversion unit that converts an alternating current from the alternating current power supply 300 into a direct current and outputs the direct current.
PFC回路112は、整流部111とインバータ113との間に接続されている。PFC回路112は、例えば昇圧チョッパ回路などを含み、整流部111からの出力電流の波形を整形することで力率を改善するための回路である。PFC回路112の出力は平滑コンデンサで平滑される。 The PFC circuit 112 is connected between the rectifier 111 and the inverter 113. The PFC circuit 112 includes a boost chopper circuit, for example, and is a circuit for improving the power factor by shaping the waveform of the output current from the rectifying unit 111. The output of the PFC circuit 112 is smoothed by a smoothing capacitor.
インバータ113は、平滑コンデンサやIGBT等のスイッチング素子等を含む電力変換装置(第2の電力変換手段)であり、制御部15からの駆動信号に基づいて、直流電流を高周波の交流電流に変換し、送電コイル12に供給する。例えば、インバータ113は、PWM制御により、直流電圧からPWMパルスを生成し、これにより、等価的な正弦波交流電圧を送電コイル12に印加する。 The inverter 113 is a power conversion device (second power conversion means) including a switching element such as a smoothing capacitor and IGBT, and converts a direct current into a high-frequency alternating current based on a drive signal from the control unit 15. The power is supplied to the power transmission coil 12. For example, the inverter 113 generates a PWM pulse from the DC voltage by PWM control, and thereby applies an equivalent sine wave AC voltage to the power transmission coil 12.
送電コイル12は、車両200側の受電コイル22に対して非接触で電力を供給するためのコイルである。送電コイル12は、コイルと、共振用のコンデンサとを直列に接続して構成されているが、コイルと共振コンデンサの接続は、並列や直並列などでもよい。また、送電コイル12は、金属等の導電体からなる導線を所定平面内で渦巻き状に巻回した構造を有している。この送電コイル12は、車両200を駐車する駐車スペースといった目的箇所に設けられており、車両200が駐車スペースの規定位置に駐車した場合、車両200側の受電コイル22の下方に対峙する。 The power transmission coil 12 is a coil for supplying power in a non-contact manner to the power reception coil 22 on the vehicle 200 side. The power transmission coil 12 is configured by connecting a coil and a resonance capacitor in series, but the connection between the coil and the resonance capacitor may be parallel or series-parallel. The power transmission coil 12 has a structure in which a conductive wire made of a conductor such as metal is wound in a spiral shape within a predetermined plane. The power transmission coil 12 is provided at a target location such as a parking space where the vehicle 200 is parked, and faces the lower side of the power receiving coil 22 on the vehicle 200 side when the vehicle 200 is parked at a specified position in the parking space.
無線通信部14は、車両200側に設けられた無線通信部24と、双方向に通信を行う
。無線通信部14と無線通信部24との間の通信周波数には、インテリジェントキーなどの車両周辺機器で使用される周波数より高い周波数が設定されているため、無線通信部14と無線通信部24との間で通信を行っても、車両周辺機器は、当該通信による干渉を受けにくい。無線通信部14及び無線通信部24との間の通信には、例えば各種の無線LAN方式が用いられ、遠距離に適した通信方式が用いられている。
The wireless communication unit 14 performs bidirectional communication with the wireless communication unit 24 provided on the vehicle 200 side. Since the communication frequency between the wireless communication unit 14 and the wireless communication unit 24 is set to a frequency higher than the frequency used in the vehicle peripheral device such as an intelligent key, the wireless communication unit 14 and the wireless communication unit 24 Even if it communicates between, vehicle peripheral devices are hard to receive the interference by the said communication. For communication between the wireless communication unit 14 and the wireless communication unit 24, for example, various wireless LAN methods are used, and communication methods suitable for long distances are used.
制御部15は、給電装置100を制御する機能を担っている。この制御部15としては、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。例えば、制御部15は、電力制御部11、送電コイル12及び無線通信部14を制御する。制御部15は、無線通信部14と無線通信部24との間の通信により、電力供給を開始する旨の制御信号を車両200側に送信したり、車両200側からの電力を受給したい旨の制御信号を受信したりする。制御部15は、インバータ113のスイッチング制御などを行い、送電コイル12から供給される電力を制御する。 The control unit 15 has a function of controlling the power supply apparatus 100. As the control unit 15, a microcomputer mainly composed of a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface can be used. For example, the control unit 15 controls the power control unit 11, the power transmission coil 12, and the wireless communication unit 14. The control unit 15 transmits a control signal to start power supply to the vehicle 200 side or receives power from the vehicle 200 side through communication between the wireless communication unit 14 and the wireless communication unit 24. Receive control signals. The control unit 15 performs switching control of the inverter 113 and controls power supplied from the power transmission coil 12.
車両200は、受電コイル22と、無線通信部24と、充電制御部25と、整流部26と、リレー部27と、バッテリ28と、インバータ29と、モータ30と、通知部32とを備えている。 The vehicle 200 includes a power receiving coil 22, a wireless communication unit 24, a charging control unit 25, a rectifying unit 26, a relay unit 27, a battery 28, an inverter 29, a motor 30, and a notification unit 32. Yes.
受電コイル22は、給電装置100側の送電コイル12から非接触で電力を受けるためのコイルである。受電コイル22は、コイルと、共振用のコンデンサとを直列に接続して構成されているが、コイルと共振コンデンサの接続は、並列や直並列などでもよい。また、受電コイル22は、金属等の導電体からなる導線を渦巻き状に巻回した構造を有している。この受電コイル22は、例えば、車両200の底面(シャシ)等で後方の車輪の間といった目的箇所に設けられており、車両200が駐車スペースの規定位置に駐車されると、給電装置100側の送電コイル12の上方に対峙する。 The power receiving coil 22 is a coil for receiving power in a non-contact manner from the power transmitting coil 12 on the power supply apparatus 100 side. The power receiving coil 22 is configured by connecting a coil and a resonance capacitor in series, but the connection between the coil and the resonance capacitor may be parallel or series-parallel. The power receiving coil 22 has a structure in which a conducting wire made of a conductor such as metal is wound in a spiral shape. The power receiving coil 22 is provided at a target location, for example, between the rear wheels on the bottom surface (chassis) or the like of the vehicle 200, and when the vehicle 200 is parked at a specified position in the parking space, It faces the upper side of the power transmission coil 12.
無線通信部24は、給電装置100側に設けられた無線通信部14と、双方向に通信を行う。 The wireless communication unit 24 performs bidirectional communication with the wireless communication unit 14 provided on the power supply apparatus 100 side.
整流部26は、受電コイル22に接続され、受電コイル22で受電された交流電力を直流に整流する整流回路を主体に構成されている。この整流部26は、受電コイル22からの出力を、整流及びフィルタ回路によりフィルタ処理することで、直流電力に変換して出力する。 The rectification unit 26 is connected to the power reception coil 22 and is mainly configured by a rectification circuit that rectifies AC power received by the power reception coil 22 into direct current. The rectifying unit 26 converts the output from the power receiving coil 22 into DC power by filtering the output with a rectifying and filtering circuit, and outputs the DC power.
リレー部27は、充電制御部25の制御によりオン及びオフが切り変わるリレースイッチを備えている。リレー部27は、当該リレースイッチをオフにすることで、バッテリ28を含む強電系と、充電の回路部となる受電コイル22及び整流部26の弱電系とを切り離すことできる。 The relay unit 27 includes a relay switch that is turned on and off under the control of the charging control unit 25. The relay unit 27 can disconnect the high-power system including the battery 28 from the low-power system of the power receiving coil 22 and the rectifying unit 26 serving as a charging circuit unit by turning off the relay switch.
バッテリ28は、車両200の電力源であり、例えば複数の二次電池を電気的に接続して構成されている。ここで、上述した受電コイル22及び整流部26は、給電装置100側のインバータ113から出力される高周波交流電力を直流電力に変換して出力し、当該直流電力をバッテリ28に充電する充電装置としての機能を担っている。 The battery 28 is a power source of the vehicle 200 and is configured by electrically connecting a plurality of secondary batteries, for example. Here, the power receiving coil 22 and the rectifying unit 26 described above serve as a charging device that converts the high-frequency AC power output from the inverter 113 on the power feeding device 100 side to DC power, outputs the DC power, and charges the battery 28 with the DC power. Responsible for the function.
インバータ29は、IGBT等のスイッチング素子、PWM制御回路等を含む電力変換装置であり、制御信号に基づいて、バッテリ28から出力される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力をモータ30に供給する。モータ30は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両200を駆動させるための駆動源である。 The inverter 29 is a power conversion device that includes a switching element such as an IGBT, a PWM control circuit, and the like. The inverter 29 converts the DC power output from the battery 28 into AC power based on the control signal, and converts the AC power to the motor 30. Supply. The motor 30 is composed of, for example, a three-phase AC motor, and is a drive source for driving the vehicle 200.
通知部32は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイ又はスピーカ等に
より構成され、車室内のインストルメントパネル等に配置されている。この通知部32は、充電制御部25による制御に基づいて、ユーザに対して光、画像又は音等を出力する。
The notification unit 32 includes a warning lamp, a display of a navigation system, a speaker, and the like, and is arranged on an instrument panel or the like in the vehicle interior. The notification unit 32 outputs light, an image, sound, or the like to the user based on the control by the charging control unit 25.
充電制御部25は、バッテリ28の充電を制御する機能を担っている。この充電制御部25としては、CPU、ROM、RAM、I/Oインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。例えば、充電制御部25は、無線通信部24及び無線通信部14の通信により、電力供給を開始する旨の制御信号を給電装置100側から受信したり、電力を受給したい旨の制御信号を給電装置100側に送信したりする。 The charging control unit 25 has a function of controlling charging of the battery 28. As the charging control unit 25, a microcomputer mainly composed of a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface can be used. For example, the charging control unit 25 receives a control signal for starting power supply from the power supply apparatus 100 side or supplies a control signal for receiving power through communication between the wireless communication unit 24 and the wireless communication unit 14. Or transmitted to the device 100 side.
また、図示を省略しているが、充電制御部25は、車両200全体を制御するコントローラとCAN通信網で接続されている。当該コントローラは、インバータ29のスイッチング制御や、バッテリ28の充電状態(SOC)を管理している。充電制御部25は、コントローラから得られるバッテリ28のSOCに基づいて満充電を判断した場合に、充電を終了する旨の制御信号を給電装置100側に送信する。 Although not shown, the charging control unit 25 is connected to a controller that controls the entire vehicle 200 via a CAN communication network. The controller manages the switching control of the inverter 29 and the state of charge (SOC) of the battery 28. When the charging control unit 25 determines full charging based on the SOC of the battery 28 obtained from the controller, the charging control unit 25 transmits a control signal to the power supply apparatus 100 to end charging.
本実施形態に係る非接触給電システムでは、送電コイル12と受電コイル22との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電を行う。すなわち、一次コイルである送電コイル12に電圧が加わると、送電コイル12と二次コイルである受電コイル22との間に磁気的な結合が生じ、送電コイル12から受電コイル22へ電力が供給される。 In the non-contact power feeding system according to the present embodiment, high-frequency power is transmitted between the power transmission coil 12 and the power receiving coil 22 in a non-contact state by electromagnetic induction. That is, when a voltage is applied to the power transmission coil 12 that is the primary coil, magnetic coupling occurs between the power transmission coil 12 and the power reception coil 22 that is the secondary coil, and power is supplied from the power transmission coil 12 to the power reception coil 22. The
以下、非接触給電システムによる具体的な給電制御の手法について説明する。図2に示すように、車両200側の充電制御部25は、車両200のバッテリ28の充電状態に応じてコントローラ(図示せず)から出力される充電電力指令に基づいて、地上側ユニットである給電装置100を制御する。具体的には、充電制御部25は、受電コイル22の出力電圧と出力電流を電圧センサ261と電流センサ262でそれぞれ検出し、充電電力指令、受電コイル22の出力電圧及び出力電流を無線通信用のデータに変換する。変換されたデータは、車両200側の無線通信部24により送信されることで、給電装置100側の無線通信部14により受信され、給電装置100側の制御部15に出力される。ここで、電圧センサ261及び電流センサ262は、充電装置である受電コイル22及び整流部26の出力電力(出力電圧及び出力電圧)を検出する電力検出手段として機能する。 Hereinafter, a specific power feeding control method by the non-contact power feeding system will be described. As shown in FIG. 2, the charging control unit 25 on the vehicle 200 side is a ground side unit based on a charging power command output from a controller (not shown) according to the charging state of the battery 28 of the vehicle 200. The power supply apparatus 100 is controlled. Specifically, the charging control unit 25 detects the output voltage and output current of the power receiving coil 22 with the voltage sensor 261 and the current sensor 262, respectively, and uses the charging power command, the output voltage and output current of the power receiving coil 22 for wireless communication. Convert to data. The converted data is transmitted by the wireless communication unit 24 on the vehicle 200 side, received by the wireless communication unit 14 on the power supply device 100 side, and output to the control unit 15 on the power supply device 100 side. Here, the voltage sensor 261 and the current sensor 262 function as a power detection unit that detects output power (output voltage and output voltage) of the power receiving coil 22 and the rectifying unit 26 that are charging devices.
図2に示すように、給電装置100側の制御部15は、これを機能的に捉えた場合、PFC制御部151と、インバータ制御部152とを有している。 As illustrated in FIG. 2, the control unit 15 on the power supply apparatus 100 side includes a PFC control unit 151 and an inverter control unit 152 when this is functionally grasped.
PFC制御部151には、電圧センサ114で検出されるPFC回路112の入力電圧と、電流センサ115で検出されるPFC回路112の入力電流と、電圧センサ116で検出されるPFC回路112の出力電圧(以下「PFC出力電圧」という)が入力されている。PFC制御部151は、これらの情報に基づいて、入力電流とPFC出力電圧とを昇圧チョッパ回路を操作することで制御する。 The PFC control unit 151 includes an input voltage of the PFC circuit 112 detected by the voltage sensor 114, an input current of the PFC circuit 112 detected by the current sensor 115, and an output voltage of the PFC circuit 112 detected by the voltage sensor 116. (Hereinafter referred to as “PFC output voltage”). Based on these pieces of information, the PFC control unit 151 controls the input current and the PFC output voltage by operating the boost chopper circuit.
インバータ制御部152には、インバータ113に入力される入力電圧、すなわち、電圧センサ116で検出されるPFC出力電圧と、車両200側から取得した充電電力指令と、充電装置(受電コイル22及び整流部26)の出力電圧及び出力電流が入力されている。インバータ制御部152は、これらの情報に基づいて、インバータ113の出力パルスの周波数とそのデューティとを演算し、この演算結果に基づいてインバータ113をなす各スイッチング素子の駆動信号を生成する。ここで、図3に示すように、インバータ113の出力パルスのデューティDは、出力電圧波形に対する正の電圧出力時間Tponを正
負1周期のPWM周期Tsに対する比率として定義される。
The inverter control unit 152 includes an input voltage input to the inverter 113, that is, a PFC output voltage detected by the voltage sensor 116, a charging power command acquired from the vehicle 200 side, and a charging device (the receiving coil 22 and the rectifying unit). The output voltage and output current of (26) are input. Based on these pieces of information, inverter control unit 152 calculates the frequency of the output pulse of inverter 113 and its duty, and generates a drive signal for each switching element forming inverter 113 based on the calculation result. Here, as shown in FIG. 3, the duty D of the output pulse of the inverter 113 is defined as a ratio of the positive voltage output time Tpon with respect to the output voltage waveform to the PWM cycle Ts of one positive / negative cycle.
以下、インバータ制御部152による制御概念を説明する。インバータ113の出力パ
ルスの基本波成分の振幅Vaは、パルスの高さとなるPFC出力電圧Vpfcと出力パルス
のデューティDとを用いて次のように表せる。
ここで、PFC出力電圧Vpfcは、整流部111で整流されるため、交流電源300の
2倍の周波数のリプルを含むため、出力パルスの振幅にもリプル成分が含まれることになる。そこで、理想状態となる出力パルスの目標振幅Va*を、リプルを含まないPFC出力電圧、すなわち、PFC出力電圧Vpfcの平均値(以下「PFC平均電圧」という)Vpfc0と、予め設定された平均デューティDaveとから定めると、下式で表される。
そこで、インバータ制御部152は、目標振幅Va*と、実際の出力パルスの基本波成分の振幅Vaを一致するようにデューティを制御することで、出力パルスに含まれるリプル
成分を補償することとする。ここで、リプルを補償するためのデューティDを「デューティDcmp」とすること、このデューティDcmpは下式で示される。
同数式に示すデューティDcmpは、インバータ113に入力される入力電圧の平均値に
相当するPFC平均電圧Vpfc0と、インバータ113に入力される入力電圧のセンサ検出値(実値)に相当するPFC出力電圧Vpfcとに基づいて平均デューティDaveを補正して得られる値となる。
The duty Dcmp shown in the equation is the PFC average voltage Vpfc0 corresponding to the average value of the input voltage input to the inverter 113, and the PFC output voltage corresponding to the sensor detection value (actual value) of the input voltage input to the inverter 113. This is a value obtained by correcting the average duty Dave based on Vpfc.
図4は、インバータ制御部152の機能を模式的に示す説明図である。インバータ制御部152において、PFC平均電圧演算部152aは、検出したPFC電圧Vpfcをフィ
ルタ処理し、PFC平均電圧Vpfc0を出力する。デューティ演算部152bは、PFC平均電圧Vpfc0と、PFC出力電圧Vpfcと、平均デューティDaveとを用いて、上述の補正演算を行う(数式3参照)。なお、デューティ演算部152bは、数式3に示す演算をリアルタイムで行ってもよいが、マップなどを用いてデューティDcmpを特定してもよい。
また、平均デューティDaveは、受電コイル22の出力電力と充電電力指令とのフィード
バック制御から演算される値として予め設定されている(例えば0.4など)。
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically illustrating the function of the inverter control unit 152. In the inverter control unit 152, the PFC average voltage calculation unit 152a filters the detected PFC voltage Vpfc and outputs the PFC average voltage Vpfc0. The duty calculator 152b performs the above correction calculation using the PFC average voltage Vpfc0, the PFC output voltage Vpfc, and the average duty Dave (see Formula 3). The duty calculator 152b may perform the calculation shown in Equation 3 in real time, but may specify the duty Dcmp using a map or the like.
The average duty Dave is preset as a value calculated from feedback control of the output power of the power receiving coil 22 and the charging power command (for example, 0.4).
一方、積算部152eは、受電コイル22の出力電圧及び出力電流から出力電力を演算する。そして、周波数演算部152fは、積算部152eにおいて演算した充電装置(受電コイル22及び整流部26)の出力電力と、充電電力指令との差異に応じて、フィードバック制御による周波数演算で出力周波数fpwmを求める。周波数演算部152fにおい
て求められた出力周波数fpwmは、キャリア比較値変換部152c及びPWMキャリア比
較部152dに出力される。
On the other hand, the integrating unit 152 e calculates output power from the output voltage and output current of the power receiving coil 22. Then, the frequency calculation unit 152f calculates the output frequency fpwm by frequency calculation based on feedback control according to the difference between the output power of the charging device (the receiving coil 22 and the rectification unit 26) calculated by the integration unit 152e and the charging power command. Ask. The output frequency fpwm obtained by the frequency calculator 152f is output to the carrier comparison value converter 152c and the PWM carrier comparator 152d.
なお、充電装置(受電コイル22及び整流部26)の出力電力は、サンプリングした値の平均値として検出することが好ましい。平均値を求める手法としては、充電制御部25が、電力検出手段(電圧センサ261及び電流センサ262)の一部として、当該電力検
出手段の検出値に対して平均値を演算して出力してよいし、電圧センサ261及び電流センサ262自体がサンプリングした値を平均して出力する構成としてもよい。また、積算部152eが電力検出手段の一部として、入力される出力電圧及び出力電流について平均値の積算を行ってもよい。これにより、脈動成分の特定部分のみが検出されることなく、その平均的な傾向を捉えることができるので、演算精度の向上を図ることができる。
Note that the output power of the charging device (the power receiving coil 22 and the rectifying unit 26) is preferably detected as an average value of the sampled values. As a method for obtaining the average value, the charging control unit 25 calculates and outputs the average value for the detection value of the power detection means as a part of the power detection means (voltage sensor 261 and current sensor 262). Alternatively, the voltage sensor 261 and the current sensor 262 themselves may average and output the values sampled. Further, the integration unit 152e may integrate average values for the input output voltage and output current as part of the power detection means. Thereby, since the average tendency can be caught without detecting only a specific portion of the pulsation component, the calculation accuracy can be improved.
キャリア比較値変換部152cは、キャリア比較によるPWMパルス生成のため、PWMキャリアの周波数を出力周波数fpwmで設定すると共に、デューティDcmpを規格化することにより、PWMキャリアと比較する値(比較値)を演算する。 The carrier comparison value conversion unit 152c sets the frequency of the PWM carrier by the output frequency fpwm and standardizes the duty Dcmp to generate a PWM pulse by carrier comparison, and thereby compares the value (comparison value) with the PWM carrier. Calculate.
PWMキャリア比較部152dは、比較値をPWMキャリアと比較し、インバータ113をなす各スイッチング素子のオン・オフを制御する駆動信号を生成する。 The PWM carrier comparison unit 152d compares the comparison value with the PWM carrier, and generates a drive signal for controlling on / off of each switching element forming the inverter 113.
図5は、車両200側での出力電流を示す説明図である。ここで、同図(a)は、平均デューティDaveにて制御を行った場合の車両200側での出力電流を示す説明図であり
、同図(b)は補正されたデューティDcmpにて制御を行った場合の車両200側での出
力電流を示す説明図である。同図(b)は、同図(a)と比較してリプル電流が抑制されていることが理解される。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an output current on the vehicle 200 side. Here, (a) in the figure is an explanatory diagram showing the output current on the vehicle 200 side when the control is performed with the average duty Dave, and (b) is the control with the corrected duty Dcmp. It is explanatory drawing which shows the output current by the side of the vehicle 200 at the time of performing. In FIG. 6B, it is understood that the ripple current is suppressed as compared with FIG.
このように本実施形態において、インバータ制御部152は、バッテリの充電電力指令と、電圧センサ261及び電流センサ262により検出される出力電力とのフィードバック制御からインバータ113の出力パルスの平均デューティDaveを演算する。そして、
インバータ制御部152は、PFC平均電圧Vpfc0(インバータ113に入力される入力電圧の平均値)と、PFC出力電圧Vpfc(電圧センサ116により検出されるインバー
タ113の入力電圧)とに基づいて平均デューティDaveを補正するとともに、補正され
たデューティDcmpに基づいてインバータ113を制御している。
Thus, in the present embodiment, the inverter control unit 152 calculates the average duty Dave of the output pulse of the inverter 113 from the feedback control of the battery charging power command and the output power detected by the voltage sensor 261 and the current sensor 262. To do. And
The inverter control unit 152 determines the average duty Dave based on the PFC average voltage Vpfc0 (average value of the input voltage input to the inverter 113) and the PFC output voltage Vpfc (input voltage of the inverter 113 detected by the voltage sensor 116). And the inverter 113 is controlled based on the corrected duty Dcmp.
本実施形態によれば、PFC平均電圧Vpfc0から理想状態となるPFC出力電圧の全体的な推移傾向を把握することができ、また、その瞬時値であるPFC出力電圧VpfcとP
FC平均電圧Vpfc0との差から脈動成分を把握することができる。このため、平均デューティDaveの補正を通じてインバータ113の出力パルスを調整することで、充電装置の
出力電流、すなわち、バッテリ28に入力される電流に含まれる脈動成分を抑制することができる。これにより、バッテリ28に大きなリプル電流が流れることを抑制することができる。
According to the present embodiment, it is possible to grasp the overall transition tendency of the PFC output voltage that is in the ideal state from the PFC average voltage Vpfc0, and the instantaneous values of the PFC output voltages Vpfc and Pp
The pulsation component can be grasped from the difference from the FC average voltage Vpfc0. For this reason, by adjusting the output pulse of the inverter 113 through the correction of the average duty Dave, the pulsating component included in the output current of the charging device, that is, the current input to the battery 28 can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress a large ripple current from flowing through the battery 28.
また、本実施形態によれば、無線通信部14及び無線通信部24により、車両200側の電力情報が給電装置100にフィードバックされる。このため、車両200側の電力情報がインバータ制御部152に対して遅れて入力されるため、フィードバック制御における応答性が悪く、リプル電流の抑制をフィードバック制御にて改善することが困難であるという事情を含んでいる。しかしながら、本実施形態によれば、給電装置100側の情報であるPFC平均電圧Vpfc0とPFC出力電圧Vpfcとに基づいて平均デューティDaveを補正することとしているので、リプル電流を適切に抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, the power information on the vehicle 200 side is fed back to the power supply apparatus 100 by the wireless communication unit 14 and the wireless communication unit 24. For this reason, since the electric power information on the vehicle 200 side is input to the inverter control unit 152 with a delay, the responsiveness in the feedback control is poor, and it is difficult to improve the suppression of the ripple current by the feedback control. Is included. However, according to the present embodiment, the average duty Dave is corrected based on the PFC average voltage Vpfc0 and the PFC output voltage Vpfc, which are information on the power supply apparatus 100 side, so that the ripple current can be appropriately suppressed. it can.
また、本実施形態において、インバータ制御部152は、電圧センサ261及び電流センサ262により検出される出力電力と充電電力指令とのフィードバック制御からインバータ113の出力パルスの周波数fpwmを求め、補正されたデューティDcmp及び周波数fpwmに基づいてインバータ113を制御している。 In this embodiment, the inverter control unit 152 obtains the frequency fpwm of the output pulse of the inverter 113 from the feedback control of the output power detected by the voltage sensor 261 and the current sensor 262 and the charging power command, and the corrected duty The inverter 113 is controlled based on Dcmp and the frequency fpwm.
かかる構成によれば、リプル電流を抑制するように適切にインバータ113を制御することができる。 According to such a configuration, the inverter 113 can be appropriately controlled so as to suppress the ripple current.
なお、本実施形態では、平均デューティDaveをPFC出力電圧Vpfcの平均値を演算することで求めているが、PFC制御部151により制御されるPFC回路112の出力電圧の指令値を用いてもよい。 In this embodiment, the average duty Dave is obtained by calculating the average value of the PFC output voltage Vpfc. However, the command value of the output voltage of the PFC circuit 112 controlled by the PFC control unit 151 may be used. .
(第2の実施形態)
第2の実施形態に係る非接触給電システムが、第1の実施形態のそれと相違する点は、給電装置100の制御部15によるデューティDcmpの演算手法である。なお、第1の実
施形態と共通する点については説明を省略することとし、以下、相違点を中心に説明を行う。
(Second Embodiment)
The non-contact power supply system according to the second embodiment is different from that of the first embodiment in the calculation method of the duty Dcmp by the control unit 15 of the power supply apparatus 100. Note that description of points that are the same as in the first embodiment will be omitted, and hereinafter, differences will be mainly described.
リプルを補償するデューティDcmpは、平均デューティDaveを補正して得られる値であるが、数式3に示す基本式より、この補正量は微少量であることが分かっている。そこで、このような知得に基づいて近似計算よりデューティDcmpを求めることとし、制御部1
5による演算負荷を軽減することとする。デューティDcmpは下式により示すことができ
る。
The calculation load due to 5 is reduced. The duty Dcmp can be expressed by the following equation.
このように本実施形態によれば、近似計算により、デューティDcmpの演算式を導出し
ている。かかる構成によれば、第1の実施形態に示すように、逆正弦関数の演算を行う必要がないので、演算負荷の軽減を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the calculation formula of the duty Dcmp is derived by the approximate calculation. According to such a configuration, as shown in the first embodiment, it is not necessary to perform an inverse sine function, so that the calculation load can be reduced.
なお、上述した各実施形態によれば、給電装置100のインバータ113から、車両200側の整流部26までの間の電力の供給を、磁気的結合によって送電コイル12と受電コイル22との間で非接触で行うこととしている。しかしながら、本発明はこのような形態に限定されることなく、単に、給電装置のインバータから車両側の整流部までの接続を有線で行ってもよい。 In addition, according to each embodiment mentioned above, supply of the electric power from the inverter 113 of the electric power feeder 100 to the rectification | straightening part 26 by the side of the vehicle 200 is carried out between the power transmission coil 12 and the power reception coil 22 by magnetic coupling. It is supposed to be done without contact. However, the present invention is not limited to such a form, and the connection from the inverter of the power feeding device to the rectifying unit on the vehicle side may be simply made by wire.
また、本実施形態に示す手法によれば、無線通信に起因する応答性の遅れのみならず、充電装置の出力電力をサンプリングする周期が、インバータの出力パルスのデューティを生成するスイッチング周期よりも長い状況であれば、同様に適用することができる。 Further, according to the method shown in the present embodiment, not only the delay in response due to wireless communication but also the cycle of sampling the output power of the charging device is longer than the switching cycle of generating the duty of the output pulse of the inverter. It can be applied as well if the situation.
また、非接触給電システムの車両200側のユニットは電気自動車に搭載されるが、ハイブリッド車両等の車両でもよい。 The unit on the vehicle 200 side of the non-contact power feeding system is mounted on an electric vehicle, but may be a vehicle such as a hybrid vehicle.
以上、本発明の非接触充電装置を適用した非接触充電システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。 The contactless charging system to which the contactless charging apparatus of the present invention is applied has been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention. Needless to say.
100 給電装置
11 電力制御部
111 整流部
112 PFC回路
113 インバータ
114 電圧センサ
115 電流センサ
12 送電コイル
14 無線通信部
15 制御部
151 PFC制御部
152 インバータ制御部
152a PFC平均電圧演算部
152b デューティ演算部
152c キャリア比較値変換部
152d PWMキャリア比較部
152e 積算部
200 車両
22 受電コイル
24 無線通信部
25 充電制御部
26 整流部
27 リレー部
28 バッテリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Power supply apparatus 11 Power control part 111 Rectification part 112 PFC circuit 113 Inverter 114 Voltage sensor 115 Current sensor 12 Power transmission coil 14 Wireless communication part 15 Control part 151 PFC control part 152 Inverter control part 152a PFC average voltage calculating part 152b Duty calculating part 152c Carrier comparison value conversion unit 152d PWM carrier comparison unit 152e integration unit 200 vehicle 22 power receiving coil 24 wireless communication unit 25 charge control unit 26 rectification unit 27 relay unit 28 battery
Claims (3)
前記第1の電力変手段から出力される直流電流を高周波交流電流へ変換して出力する第2の電力変換手段と、
前記第2の電力変換手段から出力された高周波交流電流を直流電流に変換して出力し、出力電力をバッテリに充電する充電装置と、
前記第2の電力変換手段を制御する制御手段と、
前記充電装置の出力電力を検出する電力検出手段と、
前記第2の電力変換手段に入力される入力電圧を検出する電圧検出手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記バッテリを充電する電力の充電電力指令と前記電力検出手段により検出される出力電力とのフィードバック制御から前記第2の電力変換手段の出力パルスの平均デューティを演算し、前記第2の電力変換手段に入力される入力電圧の平均値と前記電圧検出手段により検出される入力電圧とに基づいて前記平均デューティを補正するとともに、当該補正された平均デューティに基づいて前記第2の電力変換手段を制御することを特徴とする給電システム。 First power conversion means for converting an alternating current from an alternating current power source into a direct current and outputting the direct current;
Second power conversion means for converting a direct current output from the first power conversion means into a high-frequency alternating current and outputting;
A charging device for converting the high-frequency alternating current output from the second power conversion means into a direct current and outputting the direct current, and charging the output power to the battery;
Control means for controlling the second power conversion means;
Power detection means for detecting the output power of the charging device;
Voltage detection means for detecting an input voltage input to the second power conversion means,
The control means includes
An average duty of an output pulse of the second power conversion means is calculated from feedback control of a charging power command for charging the battery and output power detected by the power detection means, and the second power conversion means The average duty is corrected based on the average value of the input voltage input to the input voltage and the input voltage detected by the voltage detection means, and the second power conversion means is controlled based on the corrected average duty. A power supply system characterized by that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012267697A JP2014117017A (en) | 2012-12-06 | 2012-12-06 | Power supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012267697A JP2014117017A (en) | 2012-12-06 | 2012-12-06 | Power supply system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014117017A true JP2014117017A (en) | 2014-06-26 |
Family
ID=51172508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012267697A Pending JP2014117017A (en) | 2012-12-06 | 2012-12-06 | Power supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014117017A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105958814A (en) * | 2016-06-12 | 2016-09-21 | 海信(广东)空调有限公司 | PFC converter control method and device and variable frequency electric appliance |
KR101836571B1 (en) * | 2015-08-18 | 2018-03-09 | 현대자동차주식회사 | Charging control method and system for electric vehicle |
US10498220B2 (en) | 2015-09-17 | 2019-12-03 | Ihi Corporation | Power transmitter and wireless power transfer system |
-
2012
- 2012-12-06 JP JP2012267697A patent/JP2014117017A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101836571B1 (en) * | 2015-08-18 | 2018-03-09 | 현대자동차주식회사 | Charging control method and system for electric vehicle |
US10498220B2 (en) | 2015-09-17 | 2019-12-03 | Ihi Corporation | Power transmitter and wireless power transfer system |
CN105958814A (en) * | 2016-06-12 | 2016-09-21 | 海信(广东)空调有限公司 | PFC converter control method and device and variable frequency electric appliance |
CN105958814B (en) * | 2016-06-12 | 2018-10-12 | 海信(广东)空调有限公司 | PFC converter control method and device and variable frequency electric appliance |
US10693366B2 (en) | 2016-06-12 | 2020-06-23 | Hisense Home Appliances Group Co., Ltd. | PFC Converter control method, inverter household appliance, and PFC converter control method for an inverter household appliance |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6201388B2 (en) | Contactless power supply system | |
US10305334B2 (en) | Wireless power-supplying system, power-receiving device, and power-transmitting device | |
CN106134029B (en) | Vehicle charger | |
JP5810632B2 (en) | Non-contact power feeding device | |
US10256675B2 (en) | Power-supplying device and wireless power supply system | |
US10277082B2 (en) | Power-transmitting device and wireless power-supplying system | |
JP6187384B2 (en) | Power transmission equipment | |
JP5853889B2 (en) | Power receiving device and power transmission system | |
US11427095B2 (en) | Wireless charging system | |
WO2014171255A1 (en) | Contactless power supply system | |
US20190393728A1 (en) | Multi-Mode Wireless Power Receiver Control | |
JP6390450B2 (en) | Power transmission device for contactless power supply system | |
JP2013169081A (en) | Charger | |
JP2016195512A (en) | Power transmission apparatus for non-contact power transmission system | |
JP2016086472A (en) | Dc power supply device and dc power supply method | |
JP6551100B2 (en) | Power transmission device and non-contact power feeding system | |
JP2014117017A (en) | Power supply system | |
JP2017060328A (en) | Non-contact power receiving apparatus and power transmission system | |
JP5696674B2 (en) | Electric vehicle | |
CN109314405B (en) | Transmission system for contactless transmission of energy | |
CN109969008B (en) | Mutual inductance estimation method and system based on AC/DC converter multi-source wireless charging | |
JP2017085784A (en) | Power supply system | |
JP6115077B2 (en) | Non-contact power feeding device | |
JP2012070600A (en) | Power-factor improvement circuit and power conversion equipment | |
JP2016007087A (en) | Contactless power supply device |