JP5170451B2 - Induction power receiving circuit - Google Patents
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Description
本発明は、バッテリや電気二重層コンデンサを備えた無接触給電設備の誘導受電回路に関するものである。 The present invention relates to an inductive power receiving circuit of a contactless power supply facility including a battery and an electric double layer capacitor.
従来の無接触給電設備の誘導受電回路のなかで、バッテリや電気二重層コンデンサを備えた誘導受電回路の一例が特許文献1に開示されている。
特許文献1に開示されている誘導受電回路は、移動体に搭載され、移動体の移動経路に沿って敷設された、高周波電流を流す誘導線路から無接触で受電して、移動体の負荷(例えば、走行用のドライバおよびモータ)へ供給すると共に、蓄電池を充放電する回路であり、前記誘導線路に近接して配置されるフェライトコアに巻回された受電コイルと、受電コイルに並列接続されている共振コンデンサと、共振コンデンサに並列接続されている整流器と、整流器が出力した電流を所定電圧に制御する定電圧回路と、定電圧回路に並列接続された蓄電池とを備えている。
An example of an inductive power receiving circuit including a battery and an electric double layer capacitor is disclosed in
The inductive power receiving circuit disclosed in
この構成により、誘導線路に電流を流すと、誘導線路の周囲に発生した磁束により受電コイルに誘導起電力が発生し、この誘導起電力を受けて受電コイルおよび共振コンデンサが交流の定電流を出力し、この定電流を整流器が整流し、整流された定電流を定電圧回路が所定の電圧に整圧してドライバを介してモータへ給電すると共に、蓄電池を充電している。 With this configuration, when a current is passed through the induction line, an induced electromotive force is generated in the receiving coil due to the magnetic flux generated around the induction line, and the receiving coil and the resonant capacitor output an alternating constant current by receiving this induced electromotive force. The constant current is rectified by the rectifier, and the constant voltage is regulated to a predetermined voltage by the constant voltage circuit and supplied to the motor through the driver, and the storage battery is charged.
蓄電池は、負荷が大きくなった場合、又は誘導線路の電流もしくは電圧が減少した場合に、充電された電力を放電し、モータを最適に駆動する。
しかし、特許文献1に開示されている誘導受電回路には、蓄電池の充電/放電を制御する手段が設けられていないため、モータへ電力を供給し続ける限り、例えば蓄電池が充電不足で負荷が大きくなった場合でも蓄電池は常に充電され続ける。つまり、場合によってはモータへの給電が十分に行えない恐れがある。また、蓄電池は、モータへの給電が十分な場合であっても放電する場合があり、放電による電力供給が必要となったときに充電不足のため、モータへ十分な給電を行えない恐れもある。
The storage battery discharges the charged power and drives the motor optimally when the load increases or when the current or voltage of the induction line decreases.
However, since the inductive power receiving circuit disclosed in
そこで、このような恐れを解消するための誘導受電回路が、特許文献2に開示されている。
特許文献2には、蓄電池の充電/放電を制御する手段が設けられている。すなわち、走行用のモータやドライバが接続される誘導受電回路の出力端子の電圧(出力端子電圧)を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された出力端子電圧が第1基準電圧値以上であるか否か、またはこの第1基準電圧値よりも低い値の第2基準電圧値以下であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により判定された端子電圧が前記第1基準電圧値以上である場合には、前記蓄電池を充電する充電手段と、前記判定手段により判定された端子電圧が前記第2基準電圧値以下である場合には、前記蓄電池に充電された電力を放電する放電手段が備えられている。
An inductive power receiving circuit for eliminating such fear is disclosed in Patent Document 2.
Patent Document 2 is provided with means for controlling charging / discharging of a storage battery. That is, a detecting means for detecting a voltage (output terminal voltage) of an output terminal of an induction power receiving circuit to which a traveling motor or driver is connected, and an output terminal voltage detected by the detecting means is equal to or higher than a first reference voltage value. Determining means for determining whether or not there is a second reference voltage value lower than the first reference voltage value, and the terminal voltage determined by the determining means is the first reference voltage When the value is equal to or greater than the value, the charging means for charging the storage battery, and when the terminal voltage determined by the determination means is equal to or lower than the second reference voltage value, the power charged in the storage battery is discharged. Discharge means is provided.
この蓄電池の充電/放電を制御する手段の構成により、前記検出手段により検出された出力端子電圧 が第1基準電圧値以上であると判定手段が判定した場合、充電手段は蓄電池を充電すると共に、誘導起電力を直接移動体の負荷へ給電し、また前記出力端子電圧 が第2基準電圧値以下であると判定手段が判定した場合、放電手段は蓄電池に充電された電力を放電することにより、蓄電池の放電による電力を移動体の負荷へ給電している。 The output terminal voltage detected by the detecting means by the structure of the means for controlling charging / discharging of the storage battery. Is determined to be equal to or higher than the first reference voltage value, the charging means charges the storage battery, supplies the induced electromotive force directly to the load of the mobile body, and outputs the output terminal voltage. Is determined to be equal to or lower than the second reference voltage value, the discharging means discharges the electric power charged in the storage battery, thereby supplying the electric power generated by the discharge of the storage battery to the load of the mobile body.
これにより、移動体の負荷へ給電する電力が小さいときに蓄電池への充電を行うことにより、負荷の駆動に影響を与えずに充電を行うことができ、また負荷が大きい場合は蓄電池を放電することにより、負荷へ適切な電力を給電することができる。また、誘導線路だけで移動体の負荷最大電力をまかなう必要がないため、誘導線路に流れる電流を小さくでき、システムの小型化および低コスト化を図ることができる。 As a result, by charging the storage battery when the power supplied to the load of the mobile body is small, the storage battery can be charged without affecting the driving of the load, and when the load is large, the storage battery is discharged. Thus, it is possible to supply appropriate power to the load. In addition, since it is not necessary to cover the maximum load power of the moving body with only the induction line, the current flowing through the induction line can be reduced, and the system can be reduced in size and cost.
また誘導受電回路の定格電圧(出力端子電圧)は、例えばDC300Vであり、蓄電池の定格電圧(特許文献2ではDC48V)とかけ離れているために、前記充電/放電を制御する手段は、蓄電池へ充電電圧および電流を制御して充電している。すなわち、DC300VをDC48Vに降圧して充電している。そして、放電の際には、蓄電池の電圧を適切な電圧(250〜300V)に昇圧して負荷へ給電する昇圧回路を備えている。 In addition, the rated voltage (output terminal voltage) of the induction power receiving circuit is, for example, DC300V, and is far from the rated voltage of the storage battery (DC48V in Patent Document 2). The battery is charged by controlling the voltage and current. That is, charging is performed by stepping down DC300V to DC48V. And in the case of discharge, the booster circuit which boosts the voltage of a storage battery to an appropriate voltage (250-300V) and supplies electric power to a load is provided.
また特許文献2には、蓄電池を電気二重層コンデンサに代えた場合についても開示されている。 Patent Document 2 also discloses a case where the storage battery is replaced with an electric double layer capacitor.
上記特許文献2に開示されている蓄電池の充電/放電を制御する手段は、誘導受電回路の定格電圧と蓄電池の定格電圧との電圧比がかけ離れていることを解消する降圧回路(上記充電回路)と昇圧回路を別々に備える必要があるために回路構成が複雑になり、コストが高くなるという問題があった。また昇圧回路には、通常、高周波トランスやインダクタやDCチョークが必要であり、これら高周波トランスやインダクタやDCチョークは、装置寸法が大きく移動体の設置には不向きな大きさであり、移動体ではこのようなスペースを確保することは困難であった。 The means for controlling charging / discharging of the storage battery disclosed in Patent Document 2 is a step-down circuit that eliminates the fact that the voltage ratio between the rated voltage of the induction power receiving circuit and the rated voltage of the storage battery is far apart (the charging circuit) And the booster circuit need to be provided separately, so that the circuit configuration becomes complicated and the cost increases. A booster circuit usually requires a high-frequency transformer, inductor, and DC choke. These high-frequency transformer, inductor, and DC choke are large in size and unsuitable for installation of a moving body. It was difficult to secure such a space.
また上記特許文献1に開示されている蓄電池は、誘導受電回路の定格電圧と蓄電池の定格電圧との電圧比が大きくかけ離れているために、直列接続された複数の蓄電池からなる蓄電池群であると理解される。また特許文献2に開示されている蓄電池も、定格電圧がDC12Vの4個の蓄電池を直列に接続した蓄電池群であると理解される。
In addition, the storage battery disclosed in
現在、蓄電池に代えて、メンテナンスフリーの電気二重層コンデンサが多く使用されるようになってきている。この電気二重層コンデンサは定格電圧が1セル当たり3V程度と低く、特許文献1と特許文献2の構成では、複数の電気二重層コンデンサを直列に接続して使用することになる。このように複数の電気二重層コンデンサを直列に接続して使用する場合、各電気二重層コンデンサの放電特性のバラツキにより、放電後には各電気二重層コンデンサの電圧にバラツキが生じ、充電の際に定格通りに充電できなくなることから、各電気二重層コンデンサにそれぞれ並列に抵抗を接続して均等放電回路を形成し、放電後の各電気二重層コンデンサの電圧のバラツキを解消している。このような均等放電回路は、電力を消費するために無いほうがよく、定格電圧が低い電気二重層コンデンサは、できるだけ直列する数を少なくして使用したほうが好ましい。
Currently, many maintenance-free electric double layer capacitors are used instead of storage batteries. This electric double layer capacitor has a low rated voltage of about 3 V per cell. In the configurations of
そこで本発明は、簡単な回路構成で安価に提供でき、また並列接続される電気二重層コンデンサを充電対象として低電圧で充放電することができ、省スペースを実現できる誘導受電回路を提供することを目的としたものである。 Therefore, the present invention provides an inductive power receiving circuit that can be provided at low cost with a simple circuit configuration, can be charged / discharged at a low voltage for charging an electric double layer capacitor connected in parallel, and can realize space saving. It is aimed at.
前述した目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、高周波電流を流す誘導線路に対向して配置され前記誘導線路より起電力が誘起される、フェライトコアに巻かれた受電コイルと、前記受電コイルとともに前記誘導線路の周波数に共振する共振回路を形成する共振コンデンサとを備え、前記共振回路から出力される交流電流を整流回路により整流して、消費電力が変動する負荷へ給電する誘導受電回路であって、
バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、前記共振回路に電磁結合され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充放電を行う充放電回路とを備え、前記充放電回路は、放電動作時に、前記共振回路を共振要素として使用し、前記誘導線路の周波数で前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサより前記共振回路へ給電することを特徴とするものである。
上記構成によれば、充放電回路は、放電動作時に、共振回路を共振要素として使用して誘導線路の周波数で、バッテリあるいは電気二重層コンデンサより、共振回路へ給電する。
このように、従来のように、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、直流回路(整流器と負荷との間に構成される回路)との間で充放電を行うのではなく、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、交流回路(共振回路)との間で充放電を行うようにしており、放電動作時に、共振回路を共振要素として使用して、誘導線路の周波数で給電する回路構成となっている。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
A battery or an electric double layer capacitor; and a charge / discharge circuit that is electromagnetically coupled to the resonance circuit and charges / discharges the battery or the electric double layer capacitor. The charge / discharge circuit resonates the resonance circuit during a discharge operation. It is used as an element, and is fed to the resonance circuit from the battery or the electric double layer capacitor at the frequency of the induction line .
According to the above configuration, the charging / discharging circuit supplies power to the resonant circuit from the battery or the electric double layer capacitor at the frequency of the induction line using the resonant circuit as a resonant element during the discharging operation.
As described above, the battery or the electric double layer capacitor is not charged / discharged between the battery or the electric double layer capacitor and the DC circuit (a circuit formed between the rectifier and the load) as in the conventional case. And an AC circuit (resonant circuit) are charged and discharged, and at the time of discharge operation, the resonant circuit is used as a resonant element and power is supplied at the frequency of the induction line.
また請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明であって、前記充放電回路は、センタータップ付きコイルと、前記センタータップ付きコイルのセンタータップに一端が接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのプラス端子に他端が接続されたDCチョークと、前記センタータップ付きコイルの両端にそれぞれ一端が接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのマイナス端子にそれぞれ他端が接続された第1スイッチおよび第2スイッチを備え、前記共振回路とセンタータップ付きコイルは、前記共振回路を高電圧および前記センタータップ付きコイルを低電圧として電磁的に結合されており、前記充放電回路は、前記第1スイッチと第2スイッチを、前記共振回路の共振周波数で180゜おきに交互にゼロ電圧でON−OFF動作することを特徴とする。Moreover, invention of Claim 2 is invention of
上記構成によれば、バッテリあるいは電気二重層コンデンサを電源して放電するとき、センタータップ付きコイルと電磁結合された受電コイル(共振回路)を高周波トランスとして使用し、さらに共振回路を共振要素としたプッシュプル共振コンバータが構成され、第1スイッチと第2スイッチが、共振回路の共振周波数で180゜おきに交互にゼロ電圧でON−OFF動作されると、受電コイルに交流電流が流れ、負荷へ給電される。According to the above configuration, when the battery or the electric double layer capacitor is discharged by power supply, the power receiving coil (resonant circuit) electromagnetically coupled with the coil with the center tap is used as the high frequency transformer, and the resonance circuit is used as the resonance element. When a push-pull resonant converter is configured, and the first switch and the second switch are alternately turned on and off at zero voltage every 180 ° at the resonance frequency of the resonance circuit, an alternating current flows through the power receiving coil to the load. Power is supplied.
また請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明であって、前記充放電回路は、前記受電コイルとともに前記フェライトコアに巻かれ、前記センタータップ付きコイルに並列に接続され、前記共振回路とセンタータップ付きコイルとを電磁結合する補助コイルを備え、前記受電コイルと補助コイルの巻線比を、前記負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧との電圧比に基づいて設定したことを特徴とするものである。
上記構成によれば、誘導線路より補助コイルに誘起される電圧(補助コイルの両端電圧)は、センタータップ付きコイルの半分に第1スイッチと第2スイッチにより交互に印加されることにより、1/2に分圧され、続いてDCチョークにより交流分が平滑されて、バッテリあるいは電気二重層コンデンサは充電され、電気二重層コンデンサの充電電圧が、前記補助コイルの両端電圧の1/2の電圧まで上昇すると充電は停止される。また、充電が停止した時点で、受電コイルの両端電圧と、巻線比に応じた補助コイルの両端電圧は釣り合っている。
前記受電コイルと補助コイルの巻線比、すなわち補助コイルの巻数N2は、フェライトコアに巻かれる受電コイルの巻数N1、負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧VSAC、および電気二重層コンデンサの定格電圧VSDCより、下記の式を満たすように求められる。
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the charge / discharge circuit is wound around the ferrite core together with the power receiving coil, and is connected in parallel to the coil with the center tap. An auxiliary coil that electromagnetically couples a resonance circuit and a coil with a center tap; a winding ratio between the power receiving coil and the auxiliary coil; a voltage across the power receiving coil when the load is a rated load; and the battery or the electric double layer It is set based on the voltage ratio with the rated voltage of the capacitor.
According to the above configuration, the voltage induced in the auxiliary coil from the induction line (the voltage across the auxiliary coil) is alternately applied to the half of the center-tapped coil by the first switch and the second switch, so that 1 / Then, the AC component is smoothed by the DC choke, the battery or the electric double layer capacitor is charged, and the charging voltage of the electric double layer capacitor reaches a voltage half the voltage across the auxiliary coil. When it rises, charging stops. Further, when charging is stopped, the both-end voltage of the receiving coil and the both-end voltage of the auxiliary coil corresponding to the winding ratio are balanced.
The winding ratio of the power receiving coil to the auxiliary coil, that is, the number of turns N 2 of the auxiliary coil is the number N 1 of the power receiving coil wound around the ferrite core, the voltage V SAC across the power receiving coil when the load is a rated load, From the rated voltage V SDC of the multilayer capacitor, it is determined so as to satisfy the following formula.
VSAC×(N2/N1)×1/2(上記分圧)×0.9(結合率等)=VSDC
例えば、物理的に限定される、受電コイルの巻数N1を20ターン、受電コイルの両端電圧VSACを320V、電気二重層コンデンサの定格電圧VSDCを30Vとすると、補助コイルの巻数N2として、4ターンが求められる。
V SAC × (N 2 / N 1 ) × 1/2 (the above partial pressure) × 0.9 (coupling rate, etc.) = V SDC
For example, physically limited, the number of
また負荷が定格負荷以上となり誘導線路から供給される電力が不足し、あるいは誘導線路から電力を受取ることができなくなり、受電コイルの両端電圧が低下すると、受電コイルの両端電圧と巻線比に応じた補助コイルの両端電圧との電圧釣り合いが崩れ、補助コイルの両端電圧が高くなり、この状態で誘導線路の交流電圧に同期して2つのスイッチが交互に駆動されることにより、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧の2倍の電圧が印加される補助コイルの電圧によって、共振コンデンサの作用と巻線比に応じて、受電コイルに交流電流が流れ、すなわちバッテリあるいは電気二重層コンデンサが放電され、不足する負荷電力が補充され、受電コイルの両端電圧が上昇する。受電コイルの両端電圧と巻線比に応じた補助コイルの両端電圧が釣り合うと放電は停止される。 In addition, if the load exceeds the rated load and the power supplied from the induction line is insufficient or cannot be received from the induction line, and the voltage at both ends of the power receiving coil decreases, the voltage depending on the voltage at both ends of the power receiving coil and the turn ratio The voltage balance with the voltage at both ends of the auxiliary coil collapses and the voltage at both ends of the auxiliary coil increases, and in this state, the two switches are driven alternately in synchronism with the AC voltage of the induction line. The auxiliary coil voltage to which twice the voltage across the multilayer capacitor is applied causes an alternating current to flow through the receiving coil according to the action of the resonant capacitor and the winding ratio, that is, the battery or the electric double layer capacitor is discharged. Insufficient load power is replenished, and the voltage across the receiving coil increases. The discharge is stopped when the both-end voltage of the receiving coil and the both-end voltage of the auxiliary coil according to the winding ratio are balanced.
このように、負荷に応じて、受電コイルの両端電圧と、巻線比に応じた補助コイルの両端電圧が釣り合うように、充放電が自然に繰り返され、負荷が定格負荷以下のときは、バッテリあるいは電気二重層コンデンサは充電され、負荷が定格負荷以上となったとき、あるいは誘導線路から電力を受取ることができなくなるとき、放電される。よって、誘導線路には、負荷の定格負荷に応じた電力を供給できればよく、定格負荷以上の負荷に対応する必要がなくなるので、供給電力を抑えることができ、誘導線路に電力を供給する電源装置を安価なものに構成できる。 Thus, depending on the load, charging and discharging are naturally repeated so that the voltage at both ends of the receiving coil and the voltage at both ends of the auxiliary coil according to the winding ratio are balanced, and when the load is below the rated load, Alternatively, the electric double layer capacitor is charged and discharged when the load exceeds the rated load or when power cannot be received from the induction line. Therefore, it is only necessary to supply electric power according to the rated load of the load to the induction line, and it is not necessary to cope with a load higher than the rated load, so that it is possible to suppress supply power and supply power to the induction line. Can be configured inexpensively.
また請求項4に記載の発明は、請求項2に記載の発明であって、前記センタータップ付きコイルは、前記受電コイルとともに前記フェライトコアに巻かれ、前記共振回路と電磁結合されており、前記充放電回路は、前記DCチョークの他端にアノードが接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのプラス端子にカソードが接続された第1ダイオードと、前記第1ダイオードに並列接続された第3スイッチと、前記第1スイッチおよび第2スイッチの他端にアノードが接続され、前記DCチョークの他端にカソードが接続された第2ダイオードと、前記出力コンデンサの両端電圧を検出する検出手段とを備え、前記受電コイルと前記センタータップ付きコイルの巻線比を、前記負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧との電圧比に基づいて設定し、前記検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、前記負荷が定格負荷のときの前記出力コンデンサの出力電圧より低い第1設定電圧以下となると、前記第3スイッチをオンすることを特徴とするものである。 The invention according to claim 4, an invention of claim 2, wherein the center tapped coil, the wound with the power receiving coil to the ferrite core, are the resonant circuit and the electromagnetic coupling, wherein The charging / discharging circuit includes a first diode having an anode connected to the other end of the DC choke , a cathode connected to the positive terminal of the battery or the electric double layer capacitor, and a third switch connected in parallel to the first diode. And a second diode having an anode connected to the other end of the first switch and the second switch and a cathode connected to the other end of the DC choke, and a detecting means for detecting a voltage across the output capacitor. , The winding ratio of the power receiving coil and the center tapped coil, the voltage across the power receiving coil when the load is a rated load, Set based on the voltage ratio with the rated voltage of the battery or electric double layer capacitor, and the voltage across the output capacitor detected by the detecting means is lower than the output voltage of the output capacitor when the load is rated load The third switch is turned on when the voltage is lower than the first set voltage.
上記構成によれば、誘導線路よりセンタータップ付きコイルに誘起される電圧(センタータップ付きコイルの両端電圧)は、第1スイッチおよび第2スイッチが交互にON−OFF動作されることにより、前記センタータップでは1/2に分圧され、続いてDCチョークにより交流分が平滑されて、第1ダイオードを介してバッテリあるいは電気二重層コンデンサは充電され、電気二重層コンデンサの充電電圧が、第1ダイオードの作用により前記センタータップ付きコイルの両端電圧の1/2に、√2を乗算した電圧となると充電は停止される。また、充電が終了した時点で、受電コイルの両端電圧と、巻線比に応じた補助コイルの両端電圧は釣り合っている。 According to the above configuration, the voltage induced at the center-tapped coil from the induction line (the voltage across the center-tapped coil) is turned on and off alternately by the first switch and the second switch. At the tap, the voltage is divided by half, and then the AC component is smoothed by the DC choke. The battery or the electric double layer capacitor is charged through the first diode, and the charging voltage of the electric double layer capacitor is changed to the first diode. The charging is stopped when the voltage obtained by multiplying ½ of the voltage across the center-tapped coil by √2 is obtained by the above action. Further, when charging is finished, the both-end voltage of the power receiving coil is balanced with the both-end voltage of the auxiliary coil corresponding to the winding ratio.
また負荷が定格負荷以上となり誘導線路から供給できる電力が不足し、あるいは誘導線路から電力を受取ることができなくなり、出力コンデンサの両端電圧が上記第1設定電圧以下となると、第3スイッチがオンされ、第1スイッチおよび第2スイッチは前記誘導線路の交流電圧に同期して180゜おきに交互にゼロ電圧でON−OFF動作される。すると、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧の2倍の電圧がセンタータップ付きコイルに印加され、共振コンデンサの作用と受電コイルとセンタータップ付きコイルの巻線比に応じて、受電コイルに交流電流が流れ、すなわちバッテリあるいは電気二重層コンデンサは放電され、不足する負荷電力が補充され、出力コンデンサの両端電圧は回復する。なお、放電時にセンタータップ付きコイルに印加される電圧は、受電コイルの両端電圧と釣り合っていたときの√2倍になることから、受電コイルとセンタータップ付きコイルとの結合度が低くても十分に、バッテリあるいは電気二重層コンデンサから給電できる。出力コンデンサの両端電圧が前記第1設定電圧まで戻ると、第3スイッチはオフされて放電は停止される。 Also, when the load exceeds the rated load, the power that can be supplied from the induction line is insufficient, or the power cannot be received from the induction line, and the voltage across the output capacitor becomes equal to or lower than the first set voltage, the third switch is turned on. The first switch and the second switch are alternately turned on and off at zero voltage every 180 ° in synchronization with the AC voltage of the induction line. Then, a voltage twice the voltage across the battery or the electric double layer capacitor is applied to the coil with the center tap, and an alternating current is applied to the power receiving coil according to the action of the resonance capacitor and the winding ratio of the power receiving coil and the center tap coil. In other words, the battery or the electric double layer capacitor is discharged, the insufficient load power is replenished, and the voltage across the output capacitor is restored. Note that the voltage applied to the center-tapped coil during discharge is √2 times that of the voltage at both ends of the receiving coil, so that even if the degree of coupling between the receiving coil and the center-tapped coil is low In addition, power can be supplied from a battery or an electric double layer capacitor. When the voltage across the output capacitor returns to the first set voltage, the third switch is turned off and the discharge is stopped.
また請求項5に記載の発明は、請求項3または請求項4に記載の発明であって、前記共振回路に並列接続される可飽和リアクトルを備え、前記可飽和リアクトルの飽和電圧を、前記負荷が定格負荷のときの前記共振回路の電圧に基づいて設定することを特徴とするものである。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 3 or claim 4 , further comprising a saturable reactor connected in parallel to the resonant circuit, wherein the saturation voltage of the saturable reactor is set to the load. Is set based on the voltage of the resonance circuit when the load is rated load.
上記構成によれば、負荷電圧が上昇したとき、可飽和リアクトルにより負荷電圧は一定電圧に維持され、共振回路の電圧の上昇は抑えられる。よって、電圧の上昇により受電コイルと共振コンデンサに流れる電流が大きくなることが回避され、誘導線路から供給される電力(受電コイルの電圧・電流で決定される電力)が制限される。これにより、他の移動体が誘導線路から給電されなくなることが回避される。 According to the above configuration, when the load voltage increases, the load voltage is maintained at a constant voltage by the saturable reactor, and an increase in the voltage of the resonance circuit is suppressed. Therefore, it is avoided that the current flowing through the power receiving coil and the resonance capacitor is increased due to the voltage increase, and the power supplied from the induction line (power determined by the voltage and current of the power receiving coil) is limited. As a result, it is avoided that other moving bodies are not fed from the induction line.
また請求項6に記載の発明は、請求項4に記載の発明であって、前記検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、出力コンデンサの定格出力電圧より高い第2設定電圧以上となると、前記第1スイッチおよび第2スイッチをともにON動作し、前記出力コンデンサの両端電圧が略第2設定電圧に戻ると、前記第1スイッチおよび第2スイッチを前記誘導線路の交流電圧に同期して180゜おきに交互にゼロ電圧でON−OFF動作することを特徴とするものである。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 4 , wherein a voltage across the output capacitor detected by the detecting means is equal to or higher than a second set voltage higher than a rated output voltage of the output capacitor. Then, when both the first switch and the second switch are turned ON, and the voltage across the output capacitor returns to a substantially second set voltage, the first switch and the second switch are synchronized with the AC voltage of the induction line. In other words, the ON / OFF operation is alternately performed with a zero voltage every 180 °.
上記構成によれば、出力コンデンサの両端電圧が第2設定電圧以上となり、第1スイッチおよび第2スイッチをともにONとされると、センタータップ付きコイルの両端が接続されて閉ループが形成され、受電コイルの両端電圧はゼロとなり、出力コンデンサへ給電されなくなる。すると、出力コンデンサの両端電圧は低下し、出力コンデンサの両端電圧が略前記第2設定電圧に戻ると、通常のスイッチ動作へ戻され、出力コンデンサへ給電され、またセンタータップ付きコイルに印加される電圧は、共振電圧の立ち上がりのダンピング(オーバーシュート)で、通常の印加電圧より高い電圧で、バッテリあるいは電気二重層コンデンサが充電される。したがって、放電の際に、センタータップ付きコイルに印加される電圧は、通常の√2倍の電圧よりさらに高い電圧となり、センタータップ付きコイルと受電コイルの結合度が低い場合でも、バッテリあるいは電気二重層コンデンサから電流を供給できる。 According to the above configuration, when the voltage across the output capacitor is equal to or higher than the second set voltage and both the first switch and the second switch are turned on, both ends of the center-tapped coil are connected to form a closed loop, The voltage across the coil becomes zero and power is not supplied to the output capacitor. Then, the voltage across the output capacitor decreases, and when the voltage across the output capacitor returns to the second set voltage, the switch is returned to the normal switching operation, supplied to the output capacitor, and applied to the coil with the center tap. The voltage is damping (overshoot) at the rise of the resonance voltage, and the battery or the electric double layer capacitor is charged at a voltage higher than the normal applied voltage. Therefore, the voltage applied to the coil with the center tap at the time of discharge becomes a voltage higher than the normal voltage √2 times, and even when the coupling degree between the coil with the center tap and the receiving coil is low, the battery or the electric Current can be supplied from the multilayer capacitor.
また請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明であって、前記出力コンデンサの両端電圧を検出する第1検出手段に加えて、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧を検出する第2検出手段を備え、前記第1スイッチおよび第2スイッチをともにON動作する実行条件を、前記第2検出手段により検出されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧以上のとき、前記第1検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が前記第2設定電圧以上とし、前記第2検出手段により検出されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が前記定格電圧未満のとき、前記第1検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、前記第2設定電圧より高い第3設定電圧以上としたことを特徴とするものである。 The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6 , wherein in addition to the first detection means for detecting the voltage across the output capacitor, the voltage across the battery or the electric double layer capacitor is detected. A battery or electric double layer voltage across the battery or the electric double layer capacitor detected by the second detection means is determined as an execution condition for turning on both the first switch and the second switch. When the voltage is equal to or higher than the rated voltage of the capacitor, the voltage across the output capacitor detected by the first detection means is equal to or higher than the second set voltage, and the voltage across the battery or electric double layer capacitor detected by the second detection means Is less than the rated voltage, the voltage across the output capacitor detected by the first detecting means is the first voltage. It is characterized in that it has a higher than the set voltage third predetermined voltage or more.
上記構成によれば、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が定格電圧以上のとき、出力コンデンサの両端電圧が第2設定電圧になると第1スイッチおよび第2スイッチをともにONされ、第2設定電圧未満では、第1スイッチおよび第2スイッチが交互にON−OFF動作され、充電が実行される。 According to the above configuration, when the both-end voltage of the battery or the electric double layer capacitor is equal to or higher than the rated voltage, when the both-end voltage of the output capacitor reaches the second set voltage, both the first switch and the second switch are turned on. If less, the first switch and the second switch are alternately turned on and off, and charging is performed.
またバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が定格電圧未満のときは、出力コンデンサの両端電圧が第2設定電圧より高い第3設定電圧になると、第1スイッチおよび第2スイッチをともにONされ、第3設定電圧未満では、第1スイッチおよび第2スイッチが交互にON−OFF動作され、このとき前記第2設定電圧未満で第1スイッチおよび第2スイッチが交互にON−OFF動作されているときと比較して高い電圧が、センタータップ付きコイルに印加され、バッテリあるいは電気二重層コンデンサは急速に充電される。 Further, when the voltage across the battery or the electric double layer capacitor is less than the rated voltage, when the voltage across the output capacitor reaches the third set voltage higher than the second set voltage, both the first switch and the second switch are turned on. When the voltage is less than 3 set voltages, the first switch and the second switch are alternately turned on and off, and when the voltage is less than the second set voltage and the first switch and the second switch are alternately turned on and off. A relatively high voltage is applied to the center-tapped coil, and the battery or electric double layer capacitor is rapidly charged.
また請求項8に記載の発明は、請求項4〜請求項7のいずれか1項に記載の発明であって、フェライトコアを断面視H字状に形成し、フェライトコアの中央部に、前記受電コイルと前記センタータップ付きコイルが巻かれ、一方の端部に前記中央部を挟んで巻数を振り分けて前記DCチョークのコイルが巻かれていることを特徴とするものである。 The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 4 to 7 , wherein the ferrite core is formed in an H shape in a cross-sectional view, The power receiving coil and the coil with the center tap are wound, and the coil of the DC choke is wound around one end portion with the number of turns distributed across the central portion.
上記構成によれば、DCチョークのコイルが、フェライトコアの一方の端部に中央部を挟んで巻数が振り分けられていることにより、フェライトコアに誘導線路に流れる高周波電流により発生する磁束は互いに打ち消しあい、磁束の影響を受けることがないことから、DCチョークのコア部材をフェライトコアで代用でき、DCチョークのための設置スペースが不要となる。 According to the above configuration, the number of turns of the DC choke coil with the central portion sandwiched between one end of the ferrite core cancels the magnetic fluxes generated by the high-frequency current flowing in the induction line in the ferrite core. On the other hand, since it is not affected by the magnetic flux, the core member of the DC choke can be replaced with a ferrite core, and an installation space for the DC choke becomes unnecessary.
また請求項9に記載の発明は、請求項3〜請求項8のいずれか1項に記載の発明であって、前記DCチョークのコイルは、前記誘導線路に流れる高周波電流により発生する交流磁束の影響を打消すように前記フェライトコアに巻かれていることを特徴とするものである。 The invention according to claim 9 is the invention according to any one of claims 3 to 8 , wherein the coil of the DC choke has an AC magnetic flux generated by a high-frequency current flowing in the induction line. It is characterized by being wound around the ferrite core so as to cancel the influence.
上記構成によれば、DCチョークのコイルが、フェライトコアに誘導線路に流れる高周波電流により発生する交流磁束の影響を打消しあうように巻かれることにより、交流磁束の影響を受けることがないことから、DCチョークのコア部材をフェライトコアで代用でき、DCチョークのための設置スペースが不要となる。 According to the above configuration, the DC choke coil is not affected by the AC magnetic flux by being wound around the ferrite core so as to cancel the influence of the AC magnetic flux generated by the high-frequency current flowing in the induction line. The core member of the DC choke can be replaced with a ferrite core, and an installation space for the DC choke is not required.
また請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の発明であって、前記DCチョークのコイルは、前記受電コイルが巻かれている前記フェライトコアの箇所以外に巻かれていることを特徴とするものである。 The invention according to claim 10 is the invention according to claim 9 , wherein the coil of the DC choke is wound at a place other than the portion of the ferrite core around which the power receiving coil is wound. It is what.
受電コイルが巻かれている前記フェライトコアの箇所は、フェライトコアに誘導線路に流れる高周波電流により発生する交流磁束が集中することにより、DCチョークのコイルを、交流磁束の影響を受けることがないように巻くことは困難である。 In the ferrite core portion around which the power receiving coil is wound, the AC magnetic flux generated by the high-frequency current flowing in the induction line is concentrated on the ferrite core so that the DC choke coil is not affected by the AC magnetic flux. It is difficult to wind it around.
上記構成によれば、受電コイルが巻かれているフェライトコアの箇所以外の箇所にDCチョークのコイルが巻かれる。 According to the above configuration, the DC choke coil is wound around a portion other than the portion of the ferrite core around which the power receiving coil is wound.
本発明の誘導受電回路は、従来のように、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、直流回路(整流器と負荷との間に構成される回路)との間で充放電を行うのではなく、バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、交流回路(共振回路)との間で充放電を行うようにしており、受電コイルが巻かれるフェライトに、補助コイルあるいはセンタータップ付きコイルを巻いて、高周波トランスとして使用することにより、従来のDC/DCコンバータに必要な高周波トランスが不要となり、並列接続される電気二重層コンデンサを充電対象として低電圧で充放電できる充放電回路を安価に提供でき、また省スペースを実現でき、さらに負荷が定格負荷以上となると、バッテリあるいは電気二重層コンデンサが放電されて不足する電力が補償されることにより、誘導線路は定格負荷以上の負荷に対応する必要がなくなるので、供給電力を抑えることができ、誘導線路に電力を供給する電源装置を安価なものに構成できる、という効果を有している。 The inductive power receiving circuit of the present invention does not perform charging / discharging between a battery or an electric double layer capacitor and a DC circuit (a circuit configured between a rectifier and a load) as in the prior art. Charging and discharging is performed between the electric double layer capacitor and the AC circuit (resonance circuit), and an auxiliary coil or a coil with a center tap is wound around the ferrite around which the power receiving coil is wound, so that it can be used as a high frequency transformer. This eliminates the need for a high-frequency transformer required for a conventional DC / DC converter, and can provide a low-voltage charge / discharge circuit that can charge and discharge an electric double layer capacitor connected in parallel at a low cost, and can also save space. In addition, if the load exceeds the rated load, the battery or electric double layer capacitor is discharged and the insufficient power is compensated. This eliminates the need for the induction line to handle a load higher than the rated load, so that the power supply can be suppressed, and the power supply device that supplies power to the induction line can be configured inexpensively. ing.
以下、本発明の実施の形態における誘導受電回路について、図面を参照しながら説明する。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1における誘導受電回路を搬送台車に備えた物品搬送設備の走行経路図、図2は同物品搬送設備の同要部構成図である。
Hereinafter, an induction power receiving circuit according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a travel route diagram of an article conveying facility provided with an induction power receiving circuit in a conveying cart according to
図1および図2において、11はフロア12に設置された一対の走行レールであり、13はこの走行レール11に案内されて自走し、物品Rを搬送する4輪の搬送台車(移動体の一例)である。なお、搬送台車13の総台数を5台としている。
1 and 2,
前記走行レール11により、ループ状(環状)に形成される搬送経路(移動経路の一例)14が構成され、この搬送経路14に沿って複数(図では9台)のステーション(物品受け手段)15が配置されており、搬送台車13は、搬送経路14に沿って走行し、搬送経路14に沿って配置されたステーション15間に渡って物品Rを搬送する搬送車を構成している。
The
また各ステーション15にはそれぞれ、各搬送台車13との間で物品Rの移載、すなわち搬入、搬出を行う移載用コンベヤ装置(たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ)16が設けられている。
In addition, each
また走行レール11の外方側面に走行方向に沿って上下一対の誘導線路17が、無給電区間となる隙間(例えば、走行レール11のカーブ部等の敷設が困難な箇所)19を空けて複数本(図では4本)の敷設されており、各誘導線路17にはそれぞれ電源装置18により所定周波数(例えば、10kHz)の高周波電流(交流電流)が供給されている。
Also, a plurality of upper and
前記搬送台車13は、図2に示すように、車体21と、この車体21上に設置され、物品Rを移載し載置する移載・載置用コンベヤ装置(たとえば、ローラコンベヤやチェンコンベヤ)22と、車体21の下部に取付けられ、車体21を一方の走行レール11に対して支持する2台の旋回式従動車輪装置23と、車体21の下部に取付けられ、車体21を他方の走行レール11に対して支持するとともに走行レール11の曲がり形状に追従可能でかつ旋回式従動車輪装置23に対して遠近移動自在(スライド自在)とした2台の旋回・スライド式車輪装置24と、これら旋回・スライド式車輪装置24のうちの一方に連結された走行用モータ(消費電力が変動する負荷の一例)25と、ステーション15と間の信号授受に使用される光伝送装置26Aを備えている。前記走行用モータ25の駆動により搬送台車13は走行される。
As shown in FIG. 2, the
また各ステーション15毎にそれぞれ、搬送台車13の光伝送装置26Aとの間で信号の授受を行う光伝送装置26Bが設けられている。
また各搬送台車13にはそれぞれ、一方の旋回式従動車輪装置23の外方に、この誘導線路17により起電力が誘起され、走行用モータ25等へ給電するためのピックアップユニット28が設置され、誘導受電回路29(図4)が設置されている。
Each
In addition, a pick-up
前記ピックアップユニット28は、図3に示すように、所定の間隔を空けてアルミ板からなる取付板39にビス止めされた、複数個(図では2個)の断面形状がE字状のフェライト(フェライトコア)30と、これら断面形状がE字状のフェライト30の中央凸部30aに渡って巻かれ、10KHzほどの一定周波数の交番磁界中に置かれて誘導起電力を発生するリッツ線からなる受電コイル31と、中央凸部30aの底部に渡って巻かれた銅線からなる補助コイル32とから形成されており、両凹部30bの中心に誘導線路17が位置するように調整して取付板39が搬送台車13に固定されている。
As shown in FIG. 3, the pick-up
このようにフェライト30が間隔を置いて配置されていることにより、熱の発散が容易となり温度が下げられ、また大きい端効果が得られることから、受電コイル31と補助コイル32に高い起電力が誘起され、効率が改善され、大きい電力が得られる。
Since the
上記誘導受電回路29は、図4に示すように、前記受電コイル31と、受電コイル31に並列に接続され受電コイル31とともに誘導線路17の周波数に共振する並列共振回路を形成する共振コンデンサ33と、この共振コンデンサ33に並列に接続された可飽和リアクトル34と、可飽和リアクトル34に並列に接続された(全波)整流回路35と、整流回路35のプラス側出力端に一端が接続されたDCチョーク36と、DCチョーク36の他端と整流回路35のマイナス側出力端間に接続された出力コンデンサ37を備えており、出力コンデンサ37の両端に、負荷として、上記走行用モータ25を駆動するインバータ38が接続されている。前記可飽和リアクトル34の飽和電圧は、前記負荷が定格負荷のときの電圧(出力コンデンサ37の電圧)に相当する前記並列共振回路の電圧(整流器35の入力側の電圧)に設定されている。
As shown in FIG. 4, the induction
さらに誘導受電回路29は、上記補助コイル32と、補助コイル32の両端に接続されたセンタータップ付きコイル40と、センタータップ付きコイル40のセンタータップ40Aに一端が接続されたDCチョーク41と、センタータップ付きコイル40の両端にそれぞれ一端が接続され、誘導線路17の交流電圧に同期して180゜おきに交互にゼロ電圧でON−OFF動作される、スイッチングトランジスタ(Tr)からなる2つの第1スイッチ42および第2スイッチ43と、DCチョーク41の他端と2つのスイッチ42,43の他端との間に、並列接続された複数の電気二重層コンデンサ(EDLC)44を備えており、これら構成要素により、電気二重層コンデンサ44を電源して放電するとき、ピックアップユニット28を高周波トランスとして使用し、さらに受電コイル31と共振コンデンサ33を共振要素としたプッシュプル共振コンバータが構成される。前記電気二重層コンデンサ44の定格電圧VSDCは、低電圧、例えばDC30Vとしている。
Further, the induction
また受電コイル31と補助コイル32の巻線比、すなわち補助コイルの巻数N2は、フェライト30に巻かれる受電コイル31の巻数N1、負荷が定格負荷のときの受電コイル31の両端電圧VSAC、電気二重層コンデンサ44の定格電圧VSDCより、下記の式を満たすように求められる。
The turns ratio of the
VSAC×(N2/N1)×1/2(上記分圧)×0.9(結合率等)=VSDC
例えば、物理的に限定される、受電コイル31の巻数N1を20ターン、受電コイル31の両端電圧VSACを320V、電気二重層コンデンサ44の定格電圧VSDCを30Vとすると、補助コイル32の巻数N2として、約4ターンが求められる。補助コイル32の巻数N2を4ターンに設定すると、
VSAC×(N2/N1)×1/2(後述する)×0.9(結合率等)≒29V
が得られ、最大約29Vの印加により電気二重層コンデンサ44が充電される。
V SAC × (N 2 / N 1 ) × 1/2 (the above partial pressure) × 0.9 (coupling rate, etc.) = V SDC
For example, physically limited, the number of
V SAC × (N 2 / N 1 ) × 1/2 (described later) × 0.9 (coupling rate, etc.) ≈29 V
And the electric
以下、上記実施の形態1における作用を説明する。
搬送台車13は、誘導受電回路29によりインバータ38へ給電し、インバータ38を制御して走行用モータ25を駆動して旋回・スライド式車輪装置24を駆動し、走行レール11上を走行してステーション15間を移動し、ステーション15に到着すると、搬送台車13は、光伝送装置26A,26Bを介してステーション15側と物品Rの移載情報を交換し、移載・載置用コンベヤ装置22を駆動し、ステーション15では移載用コンベヤ装置16を駆動して物品Rの移載を実行する。
Hereinafter, the operation in the first embodiment will be described.
The
誘導受電回路29の作用は以下の通りである。
誘導線路17に発生する磁束により、受電コイル31に誘導起電力が発生し、この受電コイル31と共振コンデンサ33とから形成される並列共振回路より交流の一定電流が整流回路35を介してインバータ38と走行用モータ25からなる負荷へ給電される。このとき、前記並列共振回路から出力される電流は一定電流であることから、前記負荷の負荷電力により、並列共振回路の両端電圧は決定されるが、前記負荷電力が大きくなると、受電コイル31と共振コンデンサ33に流れる電流は大きくなる。この電流は誘導線路17から非接触で供給される。
The operation of the induction
An induced electromotive force is generated in the receiving
また負荷が低下し、出力コンデンサ37の出力電圧が上昇すると、可飽和リアクトル34により電圧は一定電圧に維持され、並列共振回路の電圧の上昇は抑えられる。よって、この電圧の上昇により受電コイル31と共振コンデンサ33に流れる電流が大きくなることが回避され、誘導線路17から供給される電力(受電コイル31の電圧・電流で決定される電力)が制限される。これにより、他の搬送台車(移動体)13が誘導線路17から給電されなくなることが回避される。
[電気二重層コンデンサ44の充電]
電気二重層コンデンサ44は、次のように充電される。
Further, when the load decreases and the output voltage of the
[Charging of electric double layer capacitor 44]
The electric
誘導線路17から補助コイル32に誘起される電圧(補助コイル32の両端電圧)は、上記スイッチ42,43のON−OFF動作によりセンタータップ付きコイル40の半分に交互に印加され、よって前記補助コイル32の両端電圧の1/2の電圧が出力され、続いてDCチョーク41により交流分が平滑されて、電気二重層コンデンサ44は充電される。電気二重層コンデンサ44の充電電圧のが、補助コイル32の両端電圧の1/2の電圧まで上昇すると充電は停止される。この充電が停止した状態では、受電コイル31の両端電圧と、巻線比に応じた補助コイル32の両端電圧は釣り合っており、また受電コイル31の両端電圧は負荷に見合う出力コンデンサ37の出力電圧に釣り合っている。
[電気二重層コンデンサ44の放電]
電気二重層コンデンサ44は、次のように放電される。
The voltage induced in the
[Discharging of Electric Double Layer Capacitor 44]
The electric
前記負荷が定格負荷以上となると、あるいは隙間19に搬送台車13が進入して誘導線路17からの給電がなくなると、出力コンデンサ37の出力電圧が低下し、受電コイル31の両端電圧が低下し、受電コイル31の両端電圧と巻線比に応じた補助コイル32の両端電圧との電圧釣り合いが崩れ、補助コイル32の両端電圧(電気二重層コンデンサ44の両端電圧の2倍の電圧)が高くなる。すると、電気二重層コンデンサ44から放電され、不足した電力が、電気二重層コンデンサ44から放電される電力により補充され、出力コンデンサ37の出力電圧は回復する。
When the load exceeds the rated load, or when the
すなわち、誘導線路17の交流電圧に同期して180゜おきにスイッチ42,43が交互にゼロ電圧でON−OFF動作され、すなわち並列共振回路の共振周波数に応じて交互に駆動され、受電コイル31と共振コンデンサ33の作用および受電コイル31と補助コイル32の巻線比に応じて、受電コイル31に交流電流が流れ、不足する負荷電力が補充される。そして、受電コイル31の両端電圧が上昇し、巻線比に応じた補助コイル32の電圧が釣り合うと放電は停止される。
That is, the
このように、負荷に応じて、受電コイル31の両端電圧と、巻線比に応じた補助コイル32の両端電圧とが釣り合うように、充放電が自然に繰り返され、負荷が定格負荷以下のときは、電気二重層コンデンサ44は充電され、負荷が定格負荷以上となったとき、あるいは誘導線路17から電力を受取ることができなくなるとき、放電される。
Thus, when the load is less than or equal to the rated load, charging and discharging are naturally repeated so that the both-end voltage of the
また定格負荷を超えた負荷に対しては、電気二重層コンデンサ44からの放電により誘導受電回路29において対応できることにより、誘導線路17は定格負荷以上の負荷に対応する必要がなくなることから、電源装置18の定格電力を減少させることができる。
In addition, the load exceeding the rated load can be handled in the induction
以上のように本実施の形態1によれば、受電コイル31が巻かれるフェライト30に、補助コイル32を巻いて、高周波トランスとして使用し、プッシュプルの共振要素として受電コイル31と共振コンデンサ33を使用することによって、簡単な回路構成で、並列に配置された電気二重層コンデンサ44の充放電を低電圧で行うことができ、また充放電回路を安価に提供できる。また従来のDC/DCコンバータに必要な高周波トランスが不要となることにより、省スペースを実現できる。
As described above, according to the first embodiment, the
また誘導線路17に電流を流すと、受電コイル31の両端電圧と、巻線比に応じた補助コイル32の両端電圧との釣り合いにより、電気二重層コンデンサ44の充放電が行われることにより、充放電のための制御を不要にできる。
Further, when a current is passed through the
さらに負荷が定格負荷以上となると、あるいは隙間19に搬送台車13が進入して誘導線路17から給電されなくなると、電気二重層コンデンサ44が放電されて不足する電力が補償されることにより、誘導線路17は定格負荷以上の負荷に対応する必要がなくなるので、供給電力を抑えることができ、誘導線路17に電力を供給する電源装置18を安価なものに構成できる。また同じ供給電力で、より長い誘導線路17に給電できることにより、電源装置18の台数を削減することができる。
Further, when the load exceeds the rated load or when the
また負荷が低下し、出力コンデンサ37の出力電圧が上昇すると、可飽和リアクトル34により電圧は一定電圧に維持され、共振回路の電圧の上昇は抑えられ、誘導線路17から供給される電力(受電コイル31の電圧・電流で決定される電力)が制限されることにより、他の搬送台車(移動体)13が誘導線路17から給電されなくなることを回避できる。
[実施の形態2]
図5は本発明の実施の形態2における誘導受電回路に使用されるピックアップユニットを示す断面図、斜視図、図6は同誘導受電回路の回路図である。なお、実施の形態1と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
Further, when the load decreases and the output voltage of the
[Embodiment 2]
FIG. 5 is a cross-sectional view, a perspective view showing a pickup unit used in the induction power reception circuit according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 6 is a circuit diagram of the induction power reception circuit. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as
各搬送台車13にはそれぞれ、図5に示すピックアップユニット48と、図6に示す誘導受電回路51が設置されている。
実施の形態2におけるピックアップユニット48は、図6に示すように、所定の間隔を空けてアルミ板からなる取付板57にビス止めされた、複数個(図では3個)の断面形状がH字状のフェライト(フェライトコア)50と、これら断面形状がH字状のフェライト50の中央部50aに渡って巻かれ、10KHzほどの一定周波数の交番磁界中に置かれて誘導起電力を発生するリッツ線からなる上記受電コイル31と、中央部50aに渡って受電コイル31を挟むように巻かれた銅線からなるセンタータップ付きコイル52と、フェライト50の上部50bに中央部50aを挟んで巻数が振り分けられて巻かれたDCチョーク53(詳細は後述する)のコイル53aから形成されており、両凹部50cの中心に誘導線路17が位置するように調整して取付板57が搬送台車13に固定されている。
Each
As shown in FIG. 6, the
このようにフェライト50が間隔を置いて配置されていることにより、熱の発散が容易となり温度が下げられ、また大きい端効果が得られることから、受電コイル31とセンタータップ付きコイル52に高い起電力が誘起され、効率が改善され、大きい電力が得られる。
Since the
またDCチョーク53のコイル53aが、フェライト50の上端部50bに中央部50aを挟んで巻数が振り分けられて巻かれていることにより、フェライト50に誘導線路17により発生する交流磁界の磁束gACは互いに打ち消しあい、よって交流磁界の磁束gACの影響を受けることなく、DCチョーク53のコア部材をフェライト50で代用でき、DCチョーク53のための設置スペースを不要とすることができる。DCチョーク53(コア部材)に発生する直流磁界の磁束をgDCで示す。
Further, the
なお、DCチョーク53のコイル53aは、3個のH字状のフェライト50のうち中央のフェライト50の上部50bに巻かれているが、左右のいずれかのフェライト50の上部50bに巻かれてもよく、さらに上部50bだけでなくフェライト50の下部50dに巻くようにしてもよい。すなわち、DCチョーク53のコイル53aは、受電コイル31およびセンタータップ付きコイル52が巻かれ交流磁界の磁束gACが集中するフェライト50の中央部50a以外の箇所で、誘導線路17に流れる高周波電流により発生する交流磁界の磁束gACの影響を打消すようにフェライト50に巻かれていればよい。また中央部50aは、誘導線路17に流れる高周波電流により発生する交流磁界の磁束gACが集中することにより、DCチョーク53のコイル53aをこの磁束gACの影響を受けることがないように巻くことは困難であり、中央部50aに巻くことを避けている。
The
上記誘導受電回路51は、図6に示すように、上記受電コイル31と、共振コンデンサ33と、整流回路35と、DCチョーク36と、出力コンデンサ37を備え、出力コンデンサ37の両端に、負荷として、上記走行用モータ25を駆動するインバータ38が接続されている。
As shown in FIG. 6, the induction
さらに誘導受電回路51は、前記センタータップ付きコイル52と、センタータップ付きコイル52のセンタータップ52Aに一端が接続された前記DCチョーク53と、上記第1スイッチ42および第2スイッチ43と、DCチョーク53の他端に、アノードが接続された第1ダイオード54と、第1ダイオード54のカソードと前記2つのスイッチ42,43の他端との間、並列接続された複数の電気二重層コンデンサ(EDLC)44と、第1ダイオード54に並列に接続された、スイッチングトランジスタ(Tr)からなる第3スイッチ55と、第1スイッチ42および第2スイッチ43の他端にアノードが接続され、DCチョーク53の他端にカソードが接続された第2ダイオード56と、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCおよび電気二重層コンデンサ44の両端電圧VEDCを検出する第1検出手段および第2検出手段を兼ね、第1スイッチ42、第2スイッチ43および第3スイッチ55を制御・駆動する制御装置60(詳細は後述する)を備えている。
Further, the induction
前記受電コイル31と前記センタータップ付きコイル52の巻線比、すなわちセンタータップ付きコイル52の巻線数は、実施の形態1の補助コイル32と同様に、フェライト50に巻かれる受電コイル31の巻数N1、負荷が定格負荷のときの受電コイル31の両端電圧VSAC、電気二重層コンデンサ44の定格電圧VSDCより、すなわち受電コイル31の両端電圧VSACと電気二重層コンデンサ44の定格電圧VSDCとの比に基づいて設定されている。
The winding ratio between the
上記制御装置60には、前記負荷が定格負荷のときの出力コンデンサ37の両端電圧VSDCを定格出力電圧VK(例えば、DC250v)として、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCをこの定格出力電圧VKに維持する電圧設定範囲として第1上限値(第2設定電圧の一例)VKH(=VK+α)と第1下限値VKL(=VK−α)が設定され、また第1下限値VKLより低く、定格出力電圧VKを維持できなく電気二重層コンデンサ44から電力補充が必要な放電開始設定値(第1設定電圧の一例;例えば、DC230v)VDISが設定されている。この放電開始設定値VDISは、インバータ38を使用できる最低許容電圧に一致している。また上記αは、不感帯を設けるための電圧値を示す。
The
また上記制御装置60には、インバータ(負荷の一例)38を使用できる最大許容電圧をVM(>VK+α;例えば、DC330v)として、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCを、この最大許容電圧VMに維持する電圧設定範囲として第2上限値(第3設定電圧の一例)VMH(=VM)と第2下限値VML(=VM−2α)が設定されている。第2上限値(第3設定電圧の一例)VMHは、第1上限値(第2設定電圧の一例)VKHより高い電圧である。
Further, the
制御装置60の動作を図7のフローチャートにしたがって説明する。
第3スイッチ55がOFF状態で、誘導線路17の交流電圧に同期して180゜おきにスイッチ42,43を交互にゼロ電圧でON−OFF動作しており(ステップ−1)、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCが放電開始設定値VDIS以下かどうかを確認し(ステップ−2)、確認すると第3スイッチ55をON動作して電気二重層コンデンサ44を放電モードとする(ステップ−3)。この第3スイッチ55のON動作は、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCをフィードバックしながら、パルス幅制御される。
The operation of the
When the
ステップ−2において、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCが放電開始設定値VDISより高いと確認すると、第3スイッチ55をOFF動作(完全なOFF状態と)して電気二重層コンデンサ44を充電モードとする(ステップ−4)。
In step-2, when it is confirmed that the voltage V SDC across the
次に、電気二重層コンデンサ44の両端電圧VEDCが定格電圧VP以上かどうかを確認し(ステップ−5)、未満のとき(以上ではないとき)、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCの上限電圧VHを第2上限値VMH、下限電圧VLを第2下限値VMLに設定し(ステップ−6)、定格電圧VPに達すると(以上となると)、上限電圧VHを第1上限値VKH、下限電圧VLを第1下限値VKLに設定する(ステップ−7)。
Then, the voltage across V EDC of the electric
次に、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCが上限電圧VH以上かどうかを確認し(ステップ−8)、確認するとスイッチ42,43を共にON動作して給電をカットする(ステップ−9)。続いて出力コンデンサ37の両端電圧VSDCが下限電圧VL以下かどうかを確認し(ステップ−10)、確認すると、ステップ−1へ戻る。またステップ−8において、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCが上限電圧VH未満のときステップ−1へ戻り、スイッチ42,43を交互にON−OFF動作する。
Next, it is confirmed whether or not the voltage V SDC across the
以下、上記実施の形態2における作用を説明する。
搬送台車13は、誘導受電回路51によりインバータ38へ給電し、インバータ38を制御して走行用モータ25を駆動して旋回・スライド式車輪装置24を駆動し、走行レール11上を走行してステーション15間を移動し、ステーション15に到着すると、搬送台車13は、光伝送装置26A,26Bを介してステーション15側と物品Rの移載情報を交換し、移載・載置用コンベヤ装置22を駆動し、ステーション15では移載用コンベヤ装置16を駆動して物品Rの移載を実行する。
Hereinafter, the operation in the second embodiment will be described.
The
誘導受電回路29の作用は以下の通りである。
誘導線路17に発生する磁束により、受電コイル31に誘導起電力が発生し、この受電コイル31と共振コンデンサ33とから形成される並列共振回路より一定電流が整流回路35を介してインバータ38と走行用モータ25からなる負荷へ給電される。このとき、前記並列共振回路から出力される電流は一定電流なので、前記負荷の負荷電力により、並列共振回路の両端電圧は決定されるが、前記負荷電力が大きくなると、受電コイル31と共振コンデンサ33に流れる電流は大きくなる。電流は誘導線路17から非接触で供給される。
[電気二重層コンデンサ44の充電]
電気二重層コンデンサ44は、次のように充電される。
The operation of the induction
An induced electromotive force is generated in the
[Charging of electric double layer capacitor 44]
The electric
誘導線路17からセンタータップ付きコイル52に誘起される電圧は、上記スイッチ42,43のON−OFF動作によりセンタータップ付きコイル40の誘起電圧の1/2の電圧がDCチョーク53に出力され、続いてDCチョーク53により交流分が平滑されて、第1ダイオード54を介して電気二重層コンデンサ44は充電される。このとき、第1ダイオード54の作用により第1ダイオード54の入力電圧のピーク値まで充電され、前記1/2の電圧の√2倍の電圧まで電気二重層コンデンサ44は充電される。この1/2の電圧の√2倍の電圧まで電気二重層コンデンサ44の充電電圧が上昇すると、充電は停止される。この充電が停止した状態では、受電コイル31の両端電圧と、巻線比に応じたセンタータップ付きコイル52の両端電圧は釣り合っており、また受電コイル31の両端電圧は負荷に見合う出力コンデンサ37の出力電圧に釣り合っている。
The voltage induced in the center-tapped
なお、詳細は後述するが、電気二重層コンデンサ44の両端電圧VEDCが定格電圧VP以上のとき、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCが第1上限値(例えば、DC250v;第2設定電圧の一例)VKHになると、スイッチ42,43はともにON動作され、第1上限値VKH未満では、スイッチ42,43が交互にON−OFF動作され、充電が実行される。
Although the details will be described later, when the voltage across V EDC of the electric
また電気二重層コンデンサ44の両端電圧VEDCが定格電圧VP未満のときは、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCが第2上限値(例えば、DC330v;第3設定電圧の一例)VMH(=VM)になると、スイッチ42,43はともにON動作され、第2上限値VMH未満では、スイッチ42,43は交互にON−OFF動作され、このとき上記第1上限値VKH未満でスイッチ42,43が交互にON−OFF動作されているときと比較して高い電圧が、センタータップ付きコイル52に印加され、電気二重層コンデンサ44は急速に充電され、フル充電される。
[電気二重層コンデンサ44の放電]
電気二重層コンデンサ44は、次のように放電される。
Also when the voltage across V EDC of the electric
[Discharging of Electric Double Layer Capacitor 44]
The electric
前記負荷が定格負荷以上となると、あるいは隙間19に搬送台車13が進入して誘導線路17からの給電がなくなると、誘導線路17から供給できる電力では不足することから、出力コンデンサ37の出力電圧VSDCが低下し、上記放電開始設定値VDIS以下となると、第3スイッチ55がON動作(PWM制御)される。
If the load exceeds the rated load, or if the
すると、誘導線路17の交流電圧に同期して180゜おきにスイッチ42,43が交互にゼロ電圧でON−OFF動作され、すなわち並列共振回路の共振周波数に応じて交互に駆動され、受電コイル31と共振コンデンサ33の作用および受電コイル31とセンタータップ付きコイル52の巻線比に応じて、受電コイル31に交流電流が流れ、不足する負荷電力が補充される。このとき、電気二重層コンデンサ44の両端電圧は、√2倍の電圧に充電されており、放電時にセンタータップ付きコイル52に印加される電圧は、受電コイル31の両端電圧と釣り合っていたときの√2倍になることから、受電コイル31とセンタータップ付きコイル52との結合度が低くても十分に、電気二重層コンデンサ44から給電できる。
Then, the
また第3スイッチ55がPWM制御されていることにより、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCは徐々に上昇する。さらに第3スイッチ55がPWM制御によりONからOFFとなると、DCチョーク53はセンタータップ付きコイル52側へ電流を流そうする。このとき第2ダイオード56により閉ループが形成される。
Further, since the
そして、出力コンデンサ37の出力電圧VSDCが上記放電開始設定値VDISより高くなると、第3スイッチ55がOFF動作されて上記のようにスイッチ42,43が交互にON−OFF動作されて充電される。
[給電カット]
負荷が低下し、出力コンデンサ37の出力電圧VSDCが上限電圧VH以上となると、第1スイッチ42および第2スイッチ43はともにONされ、センタータップ付きコイル52の両端が接続されて閉ループが形成され、受電コイル51の両端電圧はゼロとなり、出力コンデンサ37へ給電されなくなる(給電がカットされる)。なお、第3スイッチ55がOFF状態であるので、電気二重層コンデンサ44から放電されることはない。すると、出力コンデンサ37の両端電圧は低下し、出力コンデンサ37の両端電圧が下限電圧VL以下となると、通常のスイッチ動作、すなわちスイッチ42,43の交互のON−OFF動作に戻され、出力コンデンサ37への給電が再開される。このとき、センタータップ付きコイル52に印加される電圧は、共振電圧の立ち上がりのダンピング(オーバーシュート)で、通常誘起される電圧より高い電圧で、電気二重層コンデンサ44が充電される。したがって、放電の際に、センタータップ付きコイル52に印加される電圧は、通常の√2倍の電圧よりさらに高い電圧となり、センタータップ付きコイル52と受電コイル31の結合度がさらに低くても、電気二重層コンデンサ44から不足電力を補充できる。
When the output voltage V SDC of the
[Power cut]
When the load decreases and the output voltage V SDC of the
なお、電気二重層コンデンサ44の両端電圧VEDCが定格電圧VP未満のとき(以上ではないとき)、上限電圧VHは第2上限値VMH、下限電圧VLは第2下限値VMLに設定され、定格電圧VPに達すると、上限電圧VHは第1上限値VKH、下限電圧VLは第1下限値VKLに設定されることにより、電気二重層コンデンサ44の両端電圧VEDCが定格電圧VP未満のとき、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCはインバータ38の最大許容電圧VMに制御され、以上のとき、出力コンデンサ37の両端電圧VSDCは定格出力電圧VKに制御される。
Note that (if not higher) voltage across V EDC of the electric
以上のように本実施の形態2によれば、受電コイル31が巻かれるフェライト50に、センタータップ付きコイル52を巻いて、高周波トランスとして使用し、プッシュプルの共振要素として受電コイル31と共振コンデンサ33を使用することによって、簡単な回路構成で、並列に配置された電気二重層コンデンサ44の充放電を低電圧で行うことができる充放電回路を提供でき、また従来のDC/DCコンバータに必要な高周波トランスが不要となることにより、省スペースを実現できる。また充電時に、第1ダイオード54の作用によりピーク電圧まで充電されることにより、センタータップ付きコイル52に誘起される電圧の1/2ではなく、その√2倍の電圧まで充電される。
As described above, according to the second embodiment, the
また出力コンデンサ37の出力電圧VSDCが上記放電開始設定値VDIS以下となると、第3スイッチ55がON動作され、不足する負荷電力が補充されるが、このとき電気二重層コンデンサ44の両端電圧は、上記√2倍の電圧に充電されていることにより、センタータップ付きコイル52に通常、誘導線路17により誘起される電圧の√2倍の電圧が印加され、受電コイル31とセンタータップ付きコイル52の結合度が低くても、不足する負荷電力を確実に補充することができる。
Further, when the output voltage V SDC of the
さらに負荷が定格負荷以上となると、あるいは隙間19に搬送台車13が進入して誘導線路17から給電されなくなると、電気二重層コンデンサ44が放電されて不足する電力が補償されることにより、誘導線路17は定格負荷以上の負荷に対応する必要がなくなるので、供給電力を抑えることができ、誘導線路17に電力を供給する電源装置18を安価なものに構成できる。また同じ供給電力で、より長い誘導線路17に給電できることにより、電源装置18の台数を削減することができる。
Further, when the load exceeds the rated load or when the
また負荷が低下し、出力コンデンサ37の出力電圧が上昇すると、第1スイッチ42および第2スイッチ43はともにONされ、並列共振回路の電圧の上昇は抑えられ、誘導線路17から供給される電力(受電コイル31の電圧・電流で決定される電力)が制限されることにより、他の搬送台車(移動体)13が誘導線路17から給電されなくなることを回避できる。
When the load decreases and the output voltage of the
なお、本実施の形態1,2では、充電対象を電気二重層コンデンサ44としているが、バッテリでもよい。
また本実施の形態1では、DCチョーク36を、ピックアップユニット28とは別置きとしているが、実施の形態2と同様に、DCチョーク36のコイルを、E字状のフェライト(フェライトコア)30の受電コイル31および補助コイル32が巻かれ交流磁界の磁束gACが集中する中央凸部30a以外の箇所で、誘導線路17に流れる高周波電流により発生する交流磁界の磁束gACの影響を打消すように巻くようにしてもよい。これにより、交流磁界の磁束gACの影響を受けることなく、DCチョーク36のコア部材をフェライト30で代用でき、DCチョーク36のための設置スペースを不要とすることができる。
In the first and second embodiments, the electric
In the first embodiment, the
また本実施の形態2では、2つのスイッチ42,43をともにオンすることに負荷低下時の並列共振回路の電圧の上昇を抑えているが、2つのスイッチ42,43をともにオンする機能に代えて、実施の形態1と同様に並列共振回路の両端に可飽和リアクトルを接続するようにしてもよい。
In the second embodiment, the two
17 誘導線路
18 電源装置
28 ピックアップユニット
29,51 誘導受電回路
30 フェライト
30a 中央凸部
30b 凹部
31 受電コイル
32 補助コイル
33 共振コンデンサ
34 可飽和リアクトル
35 整流回路
36 DCチョーク
37 出力コンデンサ
38 インバータ
40,52 センタータップ付きコイル
40A,52A センタータップ
41 DCチョーク
42 第1スイッチ
43 第2スイッチ
44 電気二重層キャパシタ
48 ピックアップユニット
50 フェライト
50a 中央部
50b 上部
50c 凹部
50d 下部
53 DCチョーク
53a コイル
54 第1ダイオード
55 第3スイッチ
56 第2ダイオード
60 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
バッテリあるいは電気二重層コンデンサと、
前記共振回路に電磁結合され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの充放電を行う充放電回路と
を備え、
前記充放電回路は、放電動作時に、前記共振回路を共振要素として使用し、前記誘導線路の周波数で前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサより前記共振回路へ給電すること
を特徴とする誘導受電回路。 A receiving coil wound around a ferrite core, which is arranged opposite to an induction line through which a high-frequency current flows and in which an electromotive force is induced from the induction line, and a resonance circuit that resonates with the frequency of the induction line together with the receiving coil An inductive power receiving circuit that rectifies an alternating current output from the resonant circuit by a rectifier circuit and supplies power to a load whose power consumption fluctuates,
Battery or electric double layer capacitor,
A charge / discharge circuit that is electromagnetically coupled to the resonance circuit and charges / discharges the battery or the electric double layer capacitor;
With
The charging / discharging circuit uses the resonant circuit as a resonant element and supplies power to the resonant circuit from the battery or an electric double layer capacitor at a frequency of the induction line during a discharging operation. Power receiving circuit.
センタータップ付きコイルと、
前記センタータップ付きコイルのセンタータップに一端が接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのプラス端子に他端が接続されたDCチョークと、
前記センタータップ付きコイルの両端にそれぞれ一端が接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのマイナス端子にそれぞれ他端が接続された第1スイッチおよび第2スイッチ
を備え、
前記共振回路とセンタータップ付きコイルは、前記共振回路を高電圧および前記センタータップ付きコイルを低電圧として電磁的に結合されており、
前記充放電回路は、前記第1スイッチと第2スイッチを、前記共振回路の共振周波数で180゜おきに交互にゼロ電圧でON−OFF動作すること
を特徴とする請求項1に記載の誘導受電回路。 The charge / discharge circuit is
A coil with a center tap,
A DC choke having one end connected to the center tap of the coil with the center tap and the other end connected to the positive terminal of the battery or the electric double layer capacitor;
A first switch and a second switch each having one end connected to both ends of the coil with the center tap and each other connected to the negative terminal of the battery or the electric double layer capacitor
With
The resonant circuit and the center-tapped coil are electromagnetically coupled with the resonant circuit as a high voltage and the center-tapped coil as a low voltage,
The charge / discharge circuit performs ON-OFF operation of the first switch and the second switch alternately at a zero voltage every 180 ° at a resonance frequency of the resonance circuit. The inductive power receiving circuit described.
前記受電コイルとともに前記フェライトコアに巻かれ、前記センタータップ付きコイルに並列に接続され、前記共振回路とセンタータップ付きコイルとを電磁結合する補助コイル
を備え、
前記受電コイルと補助コイルの巻線比を、前記負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧との電圧比に基づいて設定したこと
を特徴とする請求項2に記載の誘導受電回路。 The charge / discharge circuit is
Auxiliary coil wound around the ferrite core together with the power receiving coil, connected in parallel to the center tapped coil, and electromagnetically coupling the resonance circuit and the center tapped coil
With
The winding ratio between the power receiving coil and the auxiliary coil is set based on the voltage ratio between the voltage across the power receiving coil when the load is a rated load and the rated voltage of the battery or the electric double layer capacitor.
The inductive power receiving circuit according to claim 2 .
前記充放電回路は、
前記DCチョークの他端にアノードが接続され、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサのプラス端子にカソードが接続された第1ダイオードと、
前記第1ダイオードに並列接続された第3スイッチと、
前記第1スイッチおよび第2スイッチの他端にアノードが接続され、前記DCチョークの他端にカソードが接続された第2ダイオードと、
前記出力コンデンサの両端電圧を検出する検出手段と
を備え、
前記受電コイルと前記センタータップ付きコイルの巻線比を、前記負荷が定格負荷のときの受電コイルの両端電圧と、前記バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧との電圧比に基づいて設定し、
前記検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、前記負荷が定格負荷のときの前記出力コンデンサの出力電圧より低い第1設定電圧以下となると、前記第3スイッチをオンすること
を特徴とする請求項2に記載の誘導受電回路。 The coil with the center tap is wound around the ferrite core together with the power receiving coil, and is electromagnetically coupled to the resonance circuit,
The charge / discharge circuit is
A first diode having an anode connected to the other end of the DC choke and a cathode connected to a positive terminal of the battery or the electric double layer capacitor;
A third switch connected in parallel to the first diode;
A second diode having an anode connected to the other end of the first switch and the second switch, and a cathode connected to the other end of the DC choke;
Detection means for detecting a voltage across the output capacitor;
With
A winding ratio between the power receiving coil and the center-tapped coil is set based on a voltage ratio between a voltage across the power receiving coil when the load is a rated load and a rated voltage of the battery or the electric double layer capacitor,
When the voltage across the output capacitor detected by the detecting means is equal to or lower than a first set voltage lower than the output voltage of the output capacitor when the load is a rated load, the third switch is turned on. The induction power receiving circuit according to claim 2 , wherein:
前記可飽和リアクトルの飽和電圧を、前記負荷が定格負荷のときの前記共振回路の電圧に基づいて設定すること
を特徴とする請求項3または請求項4に記載の誘導受電回路。 A saturable reactor connected in parallel to the resonant circuit;
The induction power reception circuit according to claim 3 or 4 , wherein a saturation voltage of the saturable reactor is set based on a voltage of the resonance circuit when the load is a rated load .
を特徴とする請求項4に記載の誘導受電回路。 When the voltage across the output capacitor detected by the detection means is equal to or higher than a second set voltage higher than the rated output voltage of the output capacitor, both the first switch and the second switch are turned on, and both ends of the output capacitor When the voltage returns to approximately the second set voltage, the first switch and the second switch are alternately turned on and off at zero voltage every 180 ° in synchronization with the AC voltage of the induction line. The inductive power receiving circuit according to claim 4 , wherein
前記第1スイッチおよび第2スイッチをともにON動作する実行条件を、
前記第2検出手段により検出されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が、バッテリあるいは電気二重層コンデンサの定格電圧以上のとき、前記第1検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が前記第2設定電圧以上とし、
前記第2検出手段により検出されるバッテリあるいは電気二重層コンデンサの両端電圧が前記定格電圧未満のとき、前記第1検出手段により検出される前記出力コンデンサの両端電圧が、前記第2設定電圧より高い第3設定電圧以上としたこと
を特徴とする請求項6に記載の誘導受電回路。 In addition to the first detection means for detecting the voltage across the output capacitor, the second detection means for detecting the voltage across the battery or electric double layer capacitor,
Execution conditions for turning on both the first switch and the second switch are as follows:
When the voltage across the battery or electric double layer capacitor detected by the second detection means is equal to or higher than the rated voltage of the battery or electric double layer capacitor, the voltage across the output capacitor detected by the first detection means is Over the second set voltage,
When the voltage across the battery or electric double layer capacitor detected by the second detection means is less than the rated voltage, the voltage across the output capacitor detected by the first detection means is higher than the second set voltage. The induction power reception circuit according to claim 6 , wherein the induction power reception circuit is set to be equal to or higher than a third set voltage .
を特徴とする請求項4〜請求項7のいずれか1項に記載の誘導受電回路。 The ferrite core is formed in an H shape in cross-section, and the power receiving coil and the center-tapped coil are wound around the central portion of the ferrite core, and the number of turns is distributed to one end portion with the central portion interposed therebetween. The induction power receiving circuit according to any one of claims 4 to 7, wherein the coil is wound .
を特徴とする請求項3〜請求項8のいずれか1項に記載の誘導受電回路。 The DC choke coils claims 3 to 8, characterized in <br/> that are wound around the ferrite core so as to cancel the effect of the alternating magnetic flux generated by the high frequency current flowing through the induction line An induction power receiving circuit according to any one of the above.
を特徴とする請求項9に記載の誘導受電回路。The inductive power receiving circuit according to claim 9.
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