JP2015116023A - Non-contact power supply system and power receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車およびハイブリッド自動車等の車載の蓄電池に、非接触で外部の給電施設から充電を行うための非接触給電システム及び受電装置に関するものである。 The present invention relates to a non-contact power supply system and a power receiving device for charging a storage battery mounted on an automobile such as an electric vehicle and a hybrid vehicle from an external power supply facility in a non-contact manner.
従来、車両に搭載された蓄電池に、プラグ接続を用いずに非接触で給電施設から充電を行えるようにするための非接触給電システムが提案されている。車両に搭載された蓄電池への充電を、非接触で行えるようになれば、電気コードの着脱等の手間が不要になる。そこで、例えば、駐車場等に設置された給電側の一次コイル(給電部)に交流電流を供給することにより、車両の底面に設置された受電側の二次コイル(受電部)に電磁誘導による交流電流を発生させ、当該受電側の二次コイルから蓄電池に電力を供給する充電装置が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a non-contact power feeding system has been proposed for allowing a storage battery mounted on a vehicle to be charged from a power feeding facility without using a plug connection. If the storage battery mounted on the vehicle can be charged in a non-contact manner, the trouble of attaching and detaching the electric cord becomes unnecessary. Therefore, for example, by supplying an alternating current to the primary coil (power supply unit) on the power supply side installed in a parking lot or the like, the secondary coil (power reception unit) on the power reception side installed on the bottom surface of the vehicle is electromagnetically induced. There has been proposed a charging device that generates an alternating current and supplies electric power to the storage battery from the secondary coil on the power receiving side.
非接触給電では、地上側にある送電コイルと車両側にある受電コイルの位置関係によって給電効率が変化する。そのため、非接触給電を行うために自動車を駐車する際には、地上側の送電コイルと車両側の受電コイルを、高効率で給電できる位置に合わせる必要がある。従来の技術では、駐車位置を最適な位置に合わせるために、受電コイルに生じる電圧値を指標としている。受電コイルに生じる電圧値は、給電効率によって異なるので、給電効率が高い場合の電圧値をコイル、キャパシタの特性値から算出し、受電コイルに生じる電圧の測定値が、算出された電圧値に近づくか、あるいは、算出された電圧値になると、操縦者に知らせたり、あるいは自動運転システムに指示を出したりすることで、車両を高効率で給電できる駐車位置に誘導することができる。 In the non-contact power supply, the power supply efficiency changes depending on the positional relationship between the power transmission coil on the ground side and the power reception coil on the vehicle side. For this reason, when a vehicle is parked in order to perform non-contact power feeding, it is necessary to match the ground-side power transmission coil and the vehicle-side power receiving coil to a position where power can be fed with high efficiency. In the conventional technique, in order to adjust the parking position to the optimum position, a voltage value generated in the power receiving coil is used as an index. Since the voltage value generated in the power receiving coil varies depending on the power feeding efficiency, the voltage value when the power feeding efficiency is high is calculated from the characteristic values of the coil and the capacitor, and the measured value of the voltage generated in the power receiving coil approaches the calculated voltage value. Alternatively, when the calculated voltage value is reached, the vehicle can be guided to a parking position where power can be supplied with high efficiency by notifying the operator or giving an instruction to the automatic driving system.
このような非接触充電装置の例として、例えば、特許文献1に示される非接触給電システムでは、非接触の給電を行うために車両10が送電コイル21に対して駐車するときに、受電コイル121で受電する目標受電電圧を算出し、駐車動作中に、受電コイル121で受電する受電電圧が目標受電電圧に近づくように車両10を誘導する。受電側の車両を送電側の装置に対して受電効率上、良好な位置に誘導することができる。
As an example of such a non-contact charging device, for example, in the non-contact power feeding system disclosed in
しかしながら、特許文献1の非接触給電システムにおいては、高効率で給電が可能となる最適な駐車位置の指標となる受電コイルに生じる受電電圧を、送電コイル、受電コイルおよび共振コンデンサの特性値から算出する必要があり、また、この送電コイル、受電コイルおよび共振コンデンサの特性値を事前に別途、測定しておく必要があった。また、経年変化や温度による特性値の変化により、誤差が生じてしまうという課題があった。
However, in the non-contact power feeding system of
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、送電コイルや受電コイル、共振コンデンサの特性値に依存すること無く、より簡易に最適な駐車位置に車両を誘導する非接触給電システム及び受電装置を実現することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is simple to guide the vehicle to the optimal parking position more easily without depending on the characteristic values of the power transmission coil, the power reception coil, and the resonance capacitor. The object is to realize a contact power feeding system and a power receiving device.
上記課題を解決するために、本発明に係る非接触給電システムは、地上側に設置されるとともに電力を送電する送電コイルと、車両に搭載されるとともに送電コイルから送電された電力を非接触により受電する受電コイルと、受電された電力が給電される蓄電装置と、受電された電力を検出する受電電力検出手段と、を備え、送電する電力を一定の出力に設定し、受電された電力が最大値となる位置に車両を誘導する情報を提示し、当該位置において蓄電装置に給電を行うことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, a contactless power feeding system according to the present invention includes a power transmission coil that is installed on the ground side and transmits power, and power that is mounted on a vehicle and transmitted from the power transmission coil in a contactless manner. A power receiving coil for receiving power, a power storage device to which the received power is fed, and a received power detecting means for detecting the received power, wherein the power to be transmitted is set to a constant output, and the received power is Information for guiding the vehicle to a position where the maximum value is obtained is presented, and power is supplied to the power storage device at the position.
また、本発明に係る受電装置は、車両に搭載されるとともに外部に設置された送電装置から送電された電力を非接触により受電する受電コイルと、受電された電力を検出する受電電力検出手段と、を備え、送電する電力が一定の出力に設定され、受電された電力が最大値となる位置にて車両に搭載された蓄電装置に給電を行うように車両を誘導する情報を提示することを特徴とするものである。 In addition, a power receiving device according to the present invention includes a power receiving coil that receives power transmitted from a power transmitting device that is mounted on a vehicle and installed outside, in a non-contact manner, and a received power detection unit that detects the received power. And presenting information for guiding the vehicle to supply power to the power storage device mounted on the vehicle at a position where the power to be transmitted is set to a constant output and the received power reaches the maximum value. It is a feature.
本発明の非接触給電システム及び受電装置によれば、車両が非接触給電を行うために駐車位置に駐車しようとするときに、地上側の送電コイルから一定の出力で電力を送り、受電コイルの受電電力が最大値に近づくように車両を誘導することにより、給電効率が最大となる位置に車両を誘導することができ、高効率で蓄電装置に給電することができるという効果がある。 According to the non-contact power feeding system and the power receiving device of the present invention, when the vehicle tries to park at the parking position in order to perform the non-contact power feeding, power is sent from the ground side power transmission coil with a constant output, By guiding the vehicle so that the received power approaches the maximum value, the vehicle can be guided to a position where the power supply efficiency is maximized, and power can be supplied to the power storage device with high efficiency.
以下、本発明の実施の形態に係る非接触給電システムについて、図1から図14を参照して説明する。 Hereinafter, a non-contact power feeding system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る非接触給電システムの構成を示す図であり、図2は、非接触給電システムの受電電圧検出回路の回路構成を示す図である。図3は、駐車動作時の非接触給電システムの状態を示す図である。図4は、受電装置の誘導処理手順を示すフローチャートであり、図5は、送電装置の誘導処理手順を示すフローチャートである。また、図6は、最適駐車位置に対する誘導表示例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a contactless power feeding system according to
まず、図1および図2を用いて、実施の形態1に係る非接触給電システムの構成について説明する。非接触給電システムは、地上側の送電装置1と、車両側の受電装置2と、送電装置1を介して受電装置2に電力を供給する電源3と、受電装置2に供給された電力を蓄える蓄電装置4と、で構成されている。また、蓄電装置4には、モータ用インバータ17が接続されており、蓄電池のエネルギがモータ用インバータ17により変換され、モータジェネレータ18を駆動させることによって、車両21を駆動する。
First, the configuration of the non-contact power feeding system according to
送電装置1は、駐車場などの地上側に設置されており、また、系統電源や蓄電池などの電源3に接続され、電源3から電力が供給される。送電装置1は、電源3から供給された交流電力を直流電力に変換する整流回路5と、整流回路5から出力された直流電力を高周波電力に変換するインバータ6と、インバータ6に接続され、受電装置2との通信を行う通信機7と、インバータ6からの高周波電力を高周波磁界に変換して送出するために直列に接続された共振コンデンサ8および送電コイル9と、で構成されている。
The
受電装置2は、送電コイル9から送出された高周波磁界により形成された誘導電流から高周波電力を出力するために直列に接続された受電コイル10および共振コンデンサ11と、出力された高周波電力を直流電力に変換する整流回路12と、整流回路12から出力された直流電力を抵抗13aの両端にかかる受電電圧Vを検出する受電電圧検出回路13と、受電電圧検出回路13を介して直流電力の電圧を変換し、蓄電装置4に電力を供給する昇降圧コンバータ(DC/DCコンバータ)14と、受電電圧検出回路13にて検出された受電電圧Vを測定するとともに受電電圧検出回路13のスイッチ13bの開閉動作を行う制御装置15と、制御装置15からの指令により送電装置1の通信機7との通信を行う通信機16と、で構成されている。なお、ここでは、受電電力検出手段として、受電電圧を検出する受電電圧検出回路13を用いた実施の形態について説明する。
The
次に、非接触給電システムの動作について説明する。
電源3から供給された電力は、電源3が系統電源のような交流である場合には、整流回路5で直流に整流され、平滑される。整流回路5は、例えば、ダイオードブリッジ、平滑用リアクトルおよび平滑用コンデンサで構成される。なお、整流回路5は平滑用リアクトルを用いずに構成される場合であってもよい。整流回路5で平滑された電力は、整流回路5の後段に接続されたインバータ6で高周波電力に変換される。インバータ6には、通信機7が接続されており、通信機7が通信機16から受け取った信号により、所定の動作を行う。
Next, the operation of the non-contact power feeding system will be described.
The power supplied from the power source 3 is rectified and smoothed by the rectifier circuit 5 when the power source 3 is an alternating current such as a system power source. The rectifier circuit 5 includes, for example, a diode bridge, a smoothing reactor, and a smoothing capacitor. The rectifier circuit 5 may be configured without using a smoothing reactor. The power smoothed by the rectifier circuit 5 is converted into high-frequency power by the
通信機7が、通信機16から車両21が駐車動作を開始したことを知らせる信号を受け取ったとき、インバータ6からの電力を一定の出力で送出する。通信機7が、通信機16から車両21の駐車が完了したことを知らせる信号を受信したときは、蓄電装置4の蓄電池に通常の充電を開始する。インバータ6は、インバータ6からの出力電力を一定に保つことができるフィードバック制御機能を備えている。
When the communication device 7 receives a signal notifying that the
この制御を行うために、インバータ6には、出力電流と出力電圧を測定することができる、例えば、マイコン等の装置が備えられており、常に出力電力を一定にすることができるよう、測定された出力電圧値と出力電流値に応じて、インバータ6のスイッチング素子のオン/オフ比を制御する機能を有している。
In order to perform this control, the
インバータ6の出力端には、共振コンデンサ8と送電コイル9が直列に接続され、インバータ6から送電コイル9に高周波電流が供給され、送電コイル9の周囲に高周波磁界が形成される。送電コイル9は、リッツ線などの導線を渦巻状やソレノイド状に巻回して形成してものを使用することができる。また、送電コイル9には、受電コイル10との結合係数を向上させるために、フェライトコアを挿入してもよいが、フェライトコアを用いない送電コイル9であってもよい。
A
受電装置2では、送電コイル9が作る高周波磁界によって、受電コイル10に誘導電流が生じ、受電コイル10と並列に接続された共振コンデンサ11とで構成された回路により、送電装置1から受電された高周波電力は、整流回路12により直流電力に変換される。ここで、受電コイル10も送電コイル9と同様、リッツ線などの導線で形成されたコイルであり、送電コイル9との結合係数を向上させるために、フェライトコアを挿入してもよいが、フェライトコアを用いない送電コイル9であってもよい。また、整流回路12はダイオードブリッジと平滑用リアクトル、平滑用コンデンサで構成される。なお、整流回路12は平滑用リアクトルを用いずに構成してもよい。
In the
整流回路12の後段には受電電圧検出回路13が接続されており、図2に示すように、受電電圧検出回路13は、直列に接続された抵抗13aとスイッチ13bとで構成されている。このスイッチ13bは、FETやIGBTなどのスイッチング素子等で構成される。また、このスイッチ13bの開閉操作は、制御装置15において行われる。
A power reception
非接触給電システムが車両21の駐車動作時には、制御装置15からの指令により受電電圧検出回路13のスイッチ13bは導通状態にされ、非接触給電システムが蓄電池充電動作時には、制御装置15からの指令により受電電圧検出回路13のスイッチ13bは遮断状態にされる。また、車両21の駐車動作時には、制御装置15によって受電電圧検出回路13の抵抗13aの両端にかかる受電電圧Vが測定される。通信機16は、制御装置15に接続されており、通信機7との通信を行う。
When the non-contact power feeding system is in the parking operation of the
通信機16は、車両21の駐車動作の開始時には、駐車動作が開始されたことを知らせる信号を通信機7に送信する。また、通信機16は、車両21の駐車が完了したときは、駐車が完了したことを知らせる信号を通信機7に送信する。
The
受電電圧検出回路13の後段には、DC/DCコンバータ14が接続されている。非接触給電システムが蓄電池充電動作時には、整流回路12で平滑された電力は、DC/DCコンバータ14により適切な電圧に変換されたあと、DC/DCコンバータ14の後段に接続された蓄電装置4に電力が供給される。この蓄電装置4としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などが用いられる。また、駐車動作時には、蓄電装置4の蓄電池に充電が行われず、蓄電装置4は車両21を駆動するためのモータ用インバータ17に接続され、モータに電力に供給するため、非接触給電システムは、図3に示すように、DC/DCコンバータ14と蓄電装置4とが切り離された状態となる。
A DC /
続いて、本実施の形態における非接触給電システムの処理手順について、図4、図5のフローチャートを参照して説明する。図4は、受電装置2の誘導処理手順を示すフローチャートであり、図5は、送電装置1の誘導処理手順を示すフローチャートである。
Next, a processing procedure of the non-contact power feeding system in the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. FIG. 4 is a flowchart illustrating the guidance processing procedure of the
最初に、車両21の制御装置15で駐車動作が開始されたか否かの判定を行う(ステップS10)。車両21の駐車動作が開始されている場合には、ステップS12に移行し、制御装置15が通信機16を介して地上の通信機7に駐車動作が開始されたことを知らせる駐車開始信号を送信する。駐車動作が行われていない場合には、駐車動作が開始されるまで、ステップS10で駐車動作開始の判定を継続する。
First, it is determined whether or not the parking operation is started by the
通信機7は、通信機16から駐車開始信号を受信したか否かの判定を行う(ステップS30)。駐車開始信号が受信された場合には、車両21を最適駐車位置に誘導するために、インバータ6からの電力が一定の出力となるように制御を行い、一定の出力での送電を開始する(ステップS32)。駐車開始信号が受信されていない場合には、駐車開始信号が受信されまで、ステップS30で駐車開始信号の受信の判定を継続する。この際の電力は、蓄電装置4を充電する場合の電力よりも小さな電力で送電を行う。それによって、駐車動作中の無駄な電力消費が抑制され、受電装置2および送電装置1の回路やコイルの発熱、破壊を防止でき、また漏れ磁束を抑制することができる。
The communication device 7 determines whether or not a parking start signal has been received from the communication device 16 (step S30). When the parking start signal is received, in order to guide the
通信機16が駐車開始信号を通信機7に送信後、制御装置15により受電装置2の受電電圧検出回路13のスイッチ13bをオンにする(ステップS14)。ここでは、まだ駐車動作を行っているので、図3に示すように、DC/DC14と蓄電装置4は、切り離された状態である。受電装置2の受電コイル10は、送電コイル9と磁界結合しており、非接触で、送電装置1から、電力の供給を受ける。送電された電力は、整流回路12を介して受電電圧検出回路13にて受電電圧Vの測定を行う(ステップS16)。送電装置1のインバータ6により、送電コイル9と受電コイル10の位置関係に関わらず、常に、インバータ6からの出力電力は一定に保たれているので、車両21が移動し、送電コイル9に対して、受電コイル10が接近すると、給電効率ηが向上し、受電電圧検出回路13で測定される受電電圧Vは、給電効率ηの向上とともに大きくなり、給電効率ηが最大になったときに、受電電力Poutも最大となる。
After the
ここで、受電電圧検出回路13にて測定される受電コイル10での受電電力をPout、給電効率をη、送電装置1の送電コイル9からの送電電力をPinとすると、
Pout=η×Pin (1)
で表される。また、この受電電力をPoutは、受電電圧検出回路13にかかる受電電圧をV、負荷抵抗13aをRとすると(図2)、
Pout=V2/R (2)
となる。(2)式より、受電電圧検出回路13にかかる受電電圧Vが最大であるときに、受電電力Poutが最大となる。したがって、受電電圧検出回路13にかかる受電電圧Vをモニタしながら駐車動作を行い、受電電圧検出回路13にかかる受電電圧Vが最大になるところで、ドライバーにその情報を提供することで、車両21を給電効率ηが最大になる場所に誘導することができる。この方法では、受電電圧Vをモニタするだけで、給電効率ηがわかるため、車両21の位置検出が容易であり、また、追加部品が少なくて済み低コストで実現することができることから、電圧検出および最適駐車位置への誘導の演算処理を少なくすることができる。
Here, when the received power in the
Pout = η × Pin (1)
It is represented by In addition, when the received power is Pout, the received voltage applied to the received
Pout = V 2 / R (2)
It becomes. From the equation (2), when the received voltage V applied to the received
また、図6の他の実施態様(その1)の構成に示すように、受電電力検出手段として、受電電圧検出回路13ではなく、受電電流検出回路23を用いてもよく、図7の受電電流検出回路23の第1の回路構成例に示すように、この受電電力をPoutは、受電電流検出回路23のシャント抵抗23cに流れる電流をI、負荷抵抗23aをRとすると、
Pout=I2R (3)
となる。(3)式より、受電電流検出回路23に流れる電流Iが最大であるときに、受電電力Poutが最大となる。したがって、受電電流検出回路23に流れる電流Iをモニタしながら駐車動作を行い、受電電流検出回路23に流れる電流Iが最大になるところで、ドライバーにその情報を提供することで、電圧検出の場合と同様、車両21を給電効率ηが最大になる場所に誘導することができる。ここで、図8の受電電流検出回路23の第2の回路構成例に示すように、電流検出にシャント抵抗23cの替わりにカレントトランス
23dを用いてもよい。
Further, as shown in the configuration of the other embodiment (part 1) in FIG. 6, the received
Pout = I 2 R (3)
It becomes. From equation (3), when the current I flowing through the received
また、図9の他の実施態様(その2)の構成に示すように、受電電力検出手段として、受電電圧検出回路13ではなく、受電電圧の検出と受電電流の検出の両方を備えた受電電力検出回路33を用いてもよく、受電電力Poutをモニタしながら駐車動作を行い、受電電力Poutが最大になるところで、ドライバーにその情報を提供することで、車両21を給電効率ηが最大になる場所に誘導することができる。
Further, as shown in the configuration of the other embodiment (part 2) in FIG. 9, the received power having both the detection of the received voltage and the detection of the received current as the received power detection means, instead of the received
ステップS16で、受電電圧検出回路13にて受電電圧Vの測定を行った結果を制御装置15により、カーナビゲーションシステムなどの情報表示が可能な表示装置20に、現在の車両位置情報を表示させる(ステップS18)。例えば、表示装置20に、車両21が最適駐車位置に近づいていることの状況を示す図10(a)の表示Aを表示し、ドライバーに車両を誘導する情報を提供する。さらに、ステップS20において、制御装置15は、受電電圧検出回路13で測定された受電電圧Vが減少したか否かの判定を行う。送電コイル9と受電コイル10の相対位置が接近し、給電効率ηが増加するに従って、受電電圧検出回路13の受電電圧Vが増加する。受電電圧Vが増加しなくなった位置、減少に転じた位置を最適駐車位置としている。受電電圧検出回路13の受電電圧Vが増加中の場合は、ステップS16に戻り、受電電圧検出回路13で受電電圧Vの測定を継続し、表示装置20に現在の状況を表示して、ドライバーに車両操作を誘導する情報を提供する。
In step S16, the result of measuring the received voltage V by the received
ステップS20において、受電電圧検出回路13で測定された受電電圧Vが、増加から減少に転じたと判定された場合には、ステップS22において、車両21が最適駐車位置に来たと判断し、制御装置15により、表示装置20に、車両21が最適駐車位置にあることの状況を示す図10(b)の表示Bを表示し、ドライバーにその情報を提供する。
If it is determined in step S20 that the power reception voltage V measured by the power reception
さらに、ステップS24において、車両21が最適駐車位置にあると表示装置20に表示された情報に基づきドライバーが車両21を停止させ、駐車が完了すると、制御装置15は受電電圧検出回路13のスイッチ13bをオフにし、通信機16を介して通信機7に駐車が完了したとの情報を送信する。受電電圧検出回路13のスイッチ13bをオフにさせることにより、蓄電装置4に充電する際に受電電圧検出回路13で無駄な電力を消費することが無くなる。
Further, in step S24, the driver stops the
ステップS34では、通信機7が通信機16から駐車が完了したとの情報を受信したかどうかの判定を行い、ステップS24から駐車完了の情報を受信した場合には、ステップS36に移り、送電装置1は、インバータ6からの位置誘導用の一定電力の送電を終了させる。駐車完了の情報を受信していない場合には、ステップS34に戻り、インバータ6からの位置誘導用の一定電力の送電を継続する。
In step S34, it is determined whether or not the communication device 7 has received information that parking has been completed from the
インバータ6からの位置誘導用の一定電力の送電が終了すると、ステップS38とステップS26に移り、送電装置1は、給電用電力の送電動作を開始し(ステップS38)、受電装置2は、蓄電装置4の蓄電池の充電動作を開始する(ステップS26)。ここで、蓄電池の充電動作に移行する際には、非接触給電システムは、DC/DCコンバータ14と蓄電装置4が受電電圧検出回路13を介して整流回路12と回路的に接続された状態となる。
When the transmission of the constant power for position guidance from the
従来の特許文献1では、送電装置の送電コイルと共振コンデンサの特性値を、受電装置に送信し、受電装置の受電コイルと共振コンデンサの特性値から、給電効率が最大となるときの受電装置での受電電圧値を算出し、その電圧値を指標として、車両を誘導する。この方法では、各素子の特性値を予め測定記憶しておく必要があり、また、使用状態や使用状況による特性値の変化に対応することができない。
In the
これに対して、本発明では、非接触給電で蓄電装置4に充電を行うために車両21が駐車動作を行う際、送電装置1が、常に送電コイル9からの送電電力が一定となるように制御し、受電コイル10の受電電圧Vを受電電圧検出回路13においてモニタし、受電電圧Vが最大となるように車両21を誘導する。したがって、受電電圧検出回路13にかかる受電電圧Vが最大となるとき、給電効率ηは最大となるので、本発明の制御機構を有していれば、車種の違いによる受電コイル10の位置の違い、送電コイル9、受電コイル10、共振コンデンサ8、共振コンデンサ11の特性値の違いに依らず、また、それらの情報を、送電装置1から受電装置2に送信することなしに、車両21を、給電効率ηの最大点となる位置に誘導することができる汎用性の高い非接触給電システムを得ることができる。
In contrast, in the present invention, when the
なお、図11の他の実施態様(その3)の構成に示すように、受電電圧検出回路13は、整流回路12の前段にある構成であってもよい。また、受電電流検出回路23、受電電力検出回路33を用いる場合であっても、これらが、整流回路12の前段にある構成でも、後段にある構成でもどちらであってもよい。
Note that, as shown in the configuration of another embodiment (part 3) in FIG. 11, the power reception
このように、実施の形態1に係る非接触給電システムによれば、車両が非接触給電を行うために駐車位置に駐車しようとするときに、地上側の送電コイルからの電力を一定の出力に設定し、受電コイルの受電電力が最大値に近づくように車両を誘導することにより、給電効率が最大となる位置に車両を誘導することができ、高効率で蓄電装置に給電することができるという効果がある。
Thus, according to the contactless power supply system according to
実施の形態2.
図12は、実施の形態2に係る非接触給電システムの構成を示す図である。図13は、受電装置の誘導処理手順を示すフローチャートであり、図14は、送電装置の誘導処理手順を示すフローチャートである。図1に示す実施の形態1に係る非接触給電システムと図12に示す実施の形態2に係る非接触給電システムとの相違点は、実施の形態1では、給電効率が最大となる最適駐車位置についての情報をカーナビゲーションシステムなどのディスプレイに表示することによって、ドライバーに車両21が最適駐車位置に駐車できるよう誘導するのに対して、実施の形態2では、自動運転制御装置19を備え、最適駐車位置についての情報を自動運転制御装置19に送り、自動運転システムによって、車両21を制御し、最適駐車位置に駐車させるものである。
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of a non-contact power feeding system according to the second embodiment. FIG. 13 is a flowchart illustrating the guidance processing procedure of the power receiving apparatus, and FIG. 14 is a flowchart illustrating the guidance processing procedure of the power transmission apparatus. The difference between the non-contact power feeding system according to the first embodiment shown in FIG. 1 and the non-contact power feeding system according to the second embodiment shown in FIG. 12 is that the optimal parking position at which the power feeding efficiency is maximum in the first embodiment. By displaying the information about the vehicle on a display such as a car navigation system, the driver is guided so that the
まず、図12を用いて、実施の形態2に係る非接触給電システムの構成について説明する。実施の形態2の非接触給電システムでは、モータ用インバータ17に自動運転制御装置19が接続されている点を除き、図1の実施の形態1と同様であるので、他の構成要素についての説明を省略する。モータ用インバータ17は、自動運転制御装置19により制御され、モータジェネレータ18を駆動させることによって、車両21を運転制御する。制御装置15は、自動運転制御装置19に、最適駐車位置であるかどうかの情報を送信する。
First, the configuration of the non-contact power feeding system according to
続いて、本実施の形態における非接触給電システムの処理手順について、図13、図14のフローチャートを参照して説明する。図13は、受電装置2の誘導処理手順を示すフローチャートであり、図14は、送電装置1の誘導処理手順を示すフローチャートである。
Subsequently, a processing procedure of the non-contact power feeding system in the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 13 and 14. FIG. 13 is a flowchart illustrating a guidance processing procedure of the
最初に、車両21の制御装置15で駐車動作が開始されたか否かの判定を行う(ステップS40)。車両21の駐車動作が開始されている場合には、ステップS42に移行し、制御装置15が通信機16を介して地上の通信機7に駐車動作が開始されたことを知らせる駐車開始信号を送信する。駐車動作が行われていない場合には、駐車動作が開始されるまで、ステップS40で駐車動作開始の判定を継続する。
First, it is determined whether or not the parking operation is started by the
通信機7は、通信機16から駐車開始信号を受信したか否かの判定を行う(ステップS60)。駐車開始信号が受信された場合には、車両21を最適駐車位置に誘導するために、インバータ6からの電力が一定の出力となるように制御を行い、一定の出力での送電を開始する(ステップS62)。駐車開始信号が受信されていない場合には、駐車開始信号が受信されまで、ステップS60で駐車開始信号の受信の判定を継続する。この際の電力は、蓄電装置4を充電する場合の電力よりも小さな電力で送電を行う。それによって、駐車動作中の無駄な電力消費が抑制され、受電装置2および送電装置1の回路やコイルの発熱、破壊を防止でき、また漏れ磁束を抑制することができる。
The communication device 7 determines whether or not a parking start signal has been received from the communication device 16 (step S60). When the parking start signal is received, in order to guide the
通信機16が駐車開始信号を通信機7に送信後、制御装置15により受電装置2の受電電圧検出回路13のスイッチ13bをオンにする(ステップS44)。ここでは、まだ駐車動作を行っているので、図3に示すように、DC/DC14と蓄電装置4は、切り離された状態である。受電装置2の受電コイル10は、送電コイル9と磁界結合しており、非接触で、送電装置1から、電力の供給を受ける。送電された電力は、整流回路12を介して受電電圧検出回路13にて受電電圧Vの測定を行う(ステップS46)。送電装置1のインバータ6により、送電コイル9と受電コイル10の位置関係に関わらず、常に、インバータ6からの出力電力は一定に保たれているので、車両21が移動し、送電コイル9に対して、受電コイル10が接近すると、給電効率ηが向上し、受電電圧検出回路13で測定される受電電圧Vは、給電効率ηの向上とともに大きくなり、給電効率ηが最大になったときに、受電電力Poutも最大となる。
After the
したがって、制御装置15が受電電圧検出回路13にかかる受電電圧Vをモニタしながら駐車動作を行い、受電電圧検出回路13にかかる受電電圧Vが最大になったところで、自動運転制御装置19が駐車動作を完了することで、車両21を給電効率ηが最大になる場所に誘導することができる。
Therefore, the
ステップS46で、受電電圧検出回路13にて受電電圧Vの測定を行った結果を制御装置15が、自動運転制御装置19に車両21が最適駐車位置に接近中であることを送信する(ステップS48)。さらに、ステップS50において、制御装置15は、受電電圧検出回路13で測定された受電電圧Vが減少したか否かの判定を行う。送電コイル9と受電コイル10の相対位置が接近し、給電効率ηが増加するに従って、受電電圧検出回路13の受電電圧Vが増加する。受電電圧Vが増加しなくなった位置、減少に転じた位置を最適駐車位置としている。受電電圧検出回路13の受電電圧Vが増加中の場合は、ステップS46に戻り、受電電圧検出回路13で受電電圧Vの測定を継続し、表示装置20に現在の状況を表示する。
In step S46, the
ステップS50において、受電電圧検出回路13で測定された受電電圧Vが、増加から減少に転じたと判定された場合には、車両21が最適駐車位置に来たと判断し、ステップS52において、制御装置15から自動運転制御装置19に車両21が最適駐車位置にある信号を送信するともに、表示装置20に車両21の位置情報を表示し、ドライバーにもその情報を提供する。
If it is determined in step S50 that the received voltage V measured by the received
さらに、ステップS52において、自動運転制御装置19が、制御装置15から車両21が最適駐車位置にあるという信号を受信すると、車両21を停止させる。駐車が完了すると、制御装置15は、受電電圧検出回路13のスイッチ13bをオフにし、通信機16を介して通信機7に駐車が完了したとの情報を送信する。受電電圧検出回路13のスイッチ13bをオフにさせることにより、蓄電装置4に充電する際に受電電圧検出回路13で
無駄な電力を消費することが無くなる。
Further, in step S52, when the automatic
ステップS64では、通信機7が通信機16から駐車が完了したとの情報を受信したかどうかの判定を行い、ステップS52から駐車完了の情報を受信した場合には、ステップS66に移り、送電装置1は、インバータ6からの位置誘導用の一定電力の送電を終了させる。駐車完了の情報を受信していない場合には、ステップS64に戻り、インバータ6からの位置誘導用の一定電力の送電を継続する。
In step S64, it is determined whether or not the communication device 7 has received information that parking has been completed from the
インバータ6からの位置誘導用の一定電力の送電が終了すると、ステップS68とステップS54に移り、送電装置1は、給電用電力の送電動作を開始し(ステップS68)、受電装置2は、蓄電装置4の蓄電池の充電動作を開始する(ステップS54)。ここで、蓄電池の充電動作に移行する際には、非接触給電システムは、DC/DCコンバータ14と蓄電装置4が受電電圧検出回路13を介して整流回路12と回路的に接続された状態となる。
When the transmission of the constant power for position guidance from the
このように、実施の形態2に係る非接触給電システムによれば、車両が非接触給電を行うために駐車位置に駐車しようとするときに、地上側の送電コイルからの電力を一定の出力に設定し、受電コイルの受電電力が最大値に近づくように自動運転制御装置により車両を誘導することにより、給電効率が最大となる位置に車両を誘導することができ、高効率で蓄電装置に給電することができるという効果がある。 Thus, according to the non-contact power feeding system according to the second embodiment, when the vehicle attempts to park at the parking position in order to perform non-contact power feeding, the power from the power transmission coil on the ground side is set to a constant output. By setting and guiding the vehicle by the automatic operation control device so that the power received by the power receiving coil approaches the maximum value, the vehicle can be guided to a position where the power feeding efficiency is maximized, and the power storage device is fed with high efficiency. There is an effect that can be done.
なお、本実施の形態では、送電装置を地上面に設置する例について説明したが、壁面等に設置してもよく、駐車場等の駐車領域において地上面や壁面等、設置可能な場所に設置し、これに対向させて車両側の受電装置も設置すればよく、これに限定されるものではない。 In this embodiment, an example in which the power transmission device is installed on the ground surface has been described. However, the power transmission device may be installed on a wall surface or the like, and installed in a place where it can be installed, such as the ground surface or a wall surface in a parking area such as a parking lot. However, the power receiving device on the vehicle side may be installed to face this, and the present invention is not limited to this.
また、本実施の形態では、地上側に設置された送電装置から車両側に設置された受電装置に電力を送る場合について説明したが、地上面に受電装置、車両側に送電装置を設けることにより、車両の蓄電装置から地上側に電力を送ることも可能である。 Further, in the present embodiment, a case has been described in which power is transmitted from a power transmission device installed on the ground side to a power reception device installed on the vehicle side, but by providing a power reception device on the ground surface and a power transmission device on the vehicle side. It is also possible to send electric power from the power storage device of the vehicle to the ground side.
また、本実施の形態では、非接触による給電方法として、二つのコイル間に発生する誘導電流から高周波電力による給電を利用する方式について説明したが、例えば、電磁界の共鳴現象を利用した電磁界共鳴方式、マイクロ波を使った無線電力伝送方式を利用してもよい。 In the present embodiment, as a non-contact power feeding method, a method of using power feeding by high-frequency power from an induced current generated between two coils has been described. However, for example, an electromagnetic field using a resonance phenomenon of an electromagnetic field A resonance method or a wireless power transmission method using microwaves may be used.
また、本発明の非接触給電システム及び受電装置において、対象となる車両としては、外部の給電施設からの充電により供給される電力によって走行することが可能な動力源がモータのみの電気自動車であってもよいし、内燃機関とモータを併用するハイブリッド車両であってもよい。さらには、車両は、直流を電源とする燃料電池を搭載した燃料電池車であってもよい。 In the non-contact power feeding system and the power receiving device of the present invention, the target vehicle is an electric vehicle having only a motor as a power source that can be driven by electric power supplied by charging from an external power feeding facility. Alternatively, it may be a hybrid vehicle that uses both an internal combustion engine and a motor. Further, the vehicle may be a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell using DC as a power source.
また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 Also, within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.
また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。 Moreover, in the figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.
1 送電装置、2 受電装置、3 電源、4 蓄電装置、5,12 整流回路、6 インバータ、7,16 通信機、9 送電コイル、10 受電コイル、13 受電電圧検出回路、14 DC/DCコンバータ、15 制御装置、17 モータ用インバータ、18 モータジェネレータ、19 自動運転制御装置、20 表示装置、21 車両、23 受電電流検出回路、33 受電電力検出回路。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
車両に搭載されるとともに前記送電コイルから送電された前記電力を非接触により受電する受電コイルと、
前記受電された電力が給電される蓄電装置と、
前記受電された電力を検出する受電電力検出手段と、を備え、
前記送電する電力を一定の出力に設定し、前記受電された電力が最大値となる位置に前記車両を誘導する情報を提示し、前記位置において前記蓄電装置に給電を行うことを特徴とする非接触給電システム。 A power transmission coil installed on the ground side and transmitting power;
A power receiving coil that is mounted on a vehicle and receives the power transmitted from the power transmitting coil in a contactless manner;
A power storage device to which the received power is fed; and
Receiving power detection means for detecting the received power,
The power to be transmitted is set to a constant output, information for guiding the vehicle to a position where the received power reaches a maximum value is presented, and power is supplied to the power storage device at the position. Contact power supply system.
車両に搭載されるとともに前記送電コイルから送電された前記電力を非接触により受電する受電コイルと、
前記受電された電力が給電される蓄電装置と、
前記受電された電力を検出する受電電力検出手段と、
前記車両を自動運転により制御する自動運転制御装置と、を備え、
前記送電する電力を一定の出力に設定し、前記受電された電力が最大値となる位置に前記自動運転制御装置により前記車両を誘導し、前記位置において前記蓄電装置に給電を行うことを特徴とする非接触給電システム。 A power transmission coil installed on the ground side and transmitting power;
A power receiving coil that is mounted on a vehicle and receives the power transmitted from the power transmitting coil in a contactless manner;
A power storage device to which the received power is fed; and
A received power detection means for detecting the received power;
An automatic operation control device for controlling the vehicle by automatic operation,
The power to be transmitted is set to a constant output, the vehicle is guided by the automatic driving control device to a position where the received power becomes a maximum value, and power is supplied to the power storage device at the position. A contactless power supply system.
前記受電された電力を検出する受電電力検出手段と、を備え、
前記送電する電力が一定の出力に設定され、前記受電された電力が最大値となる位置にて前記車両に搭載された蓄電装置に給電を行うように前記車両を誘導する情報を提示することを特徴とする受電装置。 A power receiving coil that is mounted in a vehicle and receives power transmitted from a power transmitting device installed outside in a contactless manner;
Receiving power detection means for detecting the received power,
Presenting information for guiding the vehicle to supply power to the power storage device mounted on the vehicle at a position where the electric power to be transmitted is set to a constant output and the received electric power reaches a maximum value. A power receiving device.
前記受電された電力を検出する受電電力検出手段と、
前記車両を自動運転により制御する自動運転制御装置と、を備え、
前記送電する電力を一定の出力に設定し、前記受電された電力が最大値となる位置にて前記車両に搭載された蓄電装置に給電を行うように前記自動運転制御装置により前記車両を誘導することを特徴とする受電装置。 A power receiving coil that is mounted in a vehicle and receives power transmitted from a power transmitting device installed outside in a contactless manner;
A received power detection means for detecting the received power;
An automatic operation control device for controlling the vehicle by automatic operation,
The electric power to be transmitted is set to a constant output, and the vehicle is guided by the automatic operation control device so as to supply power to the power storage device mounted on the vehicle at a position where the received electric power reaches a maximum value. A power receiving device.
The power receiving device according to claim 5, wherein the constant output is smaller than electric power at the time of the power feeding.
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