JP2013240130A - Power transmission unit, power transmission device, power reception device, vehicle and contactless power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送電ユニット、送電装置、受電装置、車両、および非接触給電システムに関し、より特定的には、外部電源から車両へ非接触で電力を供給する非接触給電システムにおける送電装置と車両との間の通信制御に関する。 The present invention relates to a power transmission unit, a power transmission device, a power reception device, a vehicle, and a contactless power supply system, and more specifically, a power transmission device and a vehicle in a contactless power supply system that supplies power from an external power source to the vehicle in a contactless manner. Communication control between.
電源コードや送電ケーブルを用いない非接触のワイヤレス電力伝送が近年注目されており、車両外部の電源(以下「外部電源」とも称する。)によって車載の蓄電装置を充電可能な電気自動車やハイブリッド車両等への適用が提案されている。 In recent years, non-contact wireless power transmission without using a power cord or a power transmission cable has attracted attention, and an electric vehicle, a hybrid vehicle, or the like that can charge an in-vehicle power storage device with a power source outside the vehicle (hereinafter also referred to as “external power source”). Application to is proposed.
国際公開第2011/125525号パンフレット(特許文献1)は、制御装置の無線通信可能領域内にある複数の電力供給装置(以下、「送電ユニット」とも称する。)を有する車両用の非接触給電システムにおいて、電力供給装置と車両とのペアリングを特定する技術を開示する。国際公開第2011/125525号パンフレット(特許文献1)においては、非接触給電システムの制御装置は、各電力供給装置に対して、時間差をもって微弱な電力を順次供給させる信号発信指令を出力する。そして、信号発信指令に対応して供給された電力を受電したことを示す信号を車両から無線通信を用いて取得することによって、制御装置は、電力供給装置と車両とのペアリングを特定する。 WO 2011/125525 pamphlet (Patent Document 1) discloses a non-contact power feeding system for a vehicle having a plurality of power supply devices (hereinafter, also referred to as “power transmission units”) in a wireless communicable region of a control device. Discloses a technique for identifying pairing between a power supply device and a vehicle. In the international publication 2011/125525 pamphlet (patent document 1), the control device of the non-contact power supply system outputs a signal transmission command to sequentially supply weak power to each power supply device with a time difference. And a control apparatus specifies pairing with an electric power supply apparatus and a vehicle by acquiring the signal which shows having received the electric power supplied corresponding to signal transmission instruction | command from a vehicle using wireless communication.
国際公開第2011/125525号パンフレット(特許文献1)に開示された技術によれば、複数の電力供給装置を有する車両用の非接触給電システムにおいて、電力供給装置と車両とのペアリングを特定することができる。 According to the technology disclosed in the pamphlet of International Publication No. 2011/125525 (Patent Document 1), in a non-contact power feeding system for a vehicle having a plurality of power supply devices, pairing between the power supply device and the vehicle is specified. be able to.
しかしながら、国際公開第2011/125525号パンフレット(特許文献1)においては、複数の電力供給装置について、それぞれ異なるタイミングで信号発信指令を出力することが必要となる。そのため、制御装置の通信可能領域内に多数の電力供給装置が存在する場合には、制御装置において車両を認識するために多くの時間が必要となるおそれがある。 However, in the international publication 2011/125525 pamphlet (patent document 1), it is necessary to output signal transmission commands at different timings for a plurality of power supply apparatuses. Therefore, when there are a large number of power supply devices in the communicable region of the control device, it may take a lot of time to recognize the vehicle in the control device.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、複数の送電ユニットを有する非接触給電システムにおいて、送電ユニットと車両とのペアリングを効率よく行なうことである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to efficiently perform pairing between a power transmission unit and a vehicle in a non-contact power feeding system having a plurality of power transmission units. is there.
本発明による送電ユニットは、受電装置に非接触で電力を供給する。送電ユニットは、受電装置に非接触で電力を供給する送電部と、受電装置と無線通信を行なう通信部と、制御部とを備える。制御部は、受電装置からの送電要求に応答して、送電部から送電すべき受電装置を特定するためのテスト送電を実行する。制御部は、テスト送電により供給される電力が受電された場合であって、受電が成功したことを示す受電成功信号を受電装置から1つだけ受信したときは当該受電装置が送電すべき受電装置であると特定し、複数の受電装置から受電成功信号を受信したときはテスト送電を再度実行する。 The power transmission unit according to the present invention supplies electric power to the power receiving device in a contactless manner. The power transmission unit includes a power transmission unit that supplies power to the power reception device in a contactless manner, a communication unit that performs wireless communication with the power reception device, and a control unit. In response to the power transmission request from the power receiving device, the control unit executes test power transmission for specifying the power receiving device to be transmitted from the power transmitting unit. When the control unit receives power supplied by the test power transmission and receives only one power reception success signal indicating that power reception was successful from the power receiving apparatus, the power receiving apparatus to which the power receiving apparatus should transmit power When the power reception success signal is received from a plurality of power receiving apparatuses, the test power transmission is executed again.
好ましくは、制御部は、送電すべき受電装置を特定した場合は、特定された受電装置に対して、当該送電ユニットを識別するための信号を出力する。 Preferably, when the power receiving device to be transmitted is specified, the control unit outputs a signal for identifying the power transmission unit to the specified power receiving device.
好ましくは、制御部は、送電要求を送信した受電装置以外の他の受電装置に送電を行なっている場合には、送電要求を受信したときであってもテスト送電を実行しない。 Preferably, when the power is transmitted to another power receiving device other than the power receiving device that has transmitted the power transmission request, the control unit does not perform the test power transmission even when the power transmission request is received.
好ましくは、制御部は、送電要求を送信した受電装置以外の他の受電装置への送電が完了し、かつ他の受電装置が送電部の送電可能範囲に存在する場合は、送電要求を受信したときであってもテスト送電を実行しない。 Preferably, the control unit receives the power transmission request when the power transmission to another power receiving device other than the power receiving device that transmitted the power transmission request is completed and the other power receiving device exists in the power transmission possible range of the power transmission unit. Do not perform test transmission even at times.
好ましくは、送電ユニットは、送電部の送電可能範囲における受電装置の有無を検出する検出部をさらに備える。制御部は、検出部により、送電可能範囲内に受電装置が存在していないことが示されている場合は、送電要求を受信したときであってもテスト送電を実行しない。 Preferably, the power transmission unit further includes a detection unit that detects the presence or absence of a power receiving device in a power transmission possible range of the power transmission unit. When the detection unit indicates that the power receiving device does not exist within the power transmission possible range, the control unit does not execute the test power transmission even when the power transmission request is received.
好ましくは、受電装置は、送電ユニットから非接触で電力を受電する受電部を含む。送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、送電部の固有周波数または受電部の固有周波数の±10%以下である。 Preferably, the power reception device includes a power reception unit that receives power from the power transmission unit in a contactless manner. The difference between the natural frequency of the power transmission unit and the natural frequency of the power reception unit is ± 10% or less of the natural frequency of the power transmission unit or the natural frequency of the power reception unit.
好ましくは、受電装置は、送電ユニットから非接触で電力を受電する受電部を含む。送電部と受電部との結合係数は0.1以下である。 Preferably, the power reception device includes a power reception unit that receives power from the power transmission unit in a contactless manner. The coupling coefficient between the power transmission unit and the power reception unit is 0.1 or less.
好ましくは、受電装置は、送電ユニットから非接触で電力を受電する受電部を含む。受電部は、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。 Preferably, the power reception device includes a power reception unit that receives power from the power transmission unit in a contactless manner. The power receiving unit, through at least one of a magnetic field that vibrates at a specific frequency formed between the power receiving unit and the power transmitting unit, and an electric field that vibrates at a specific frequency formed between the power receiving unit and the power transmitting unit, Receives power from the power transmission unit.
本発明による送電装置は、上記の送電ユニットを複数備える。受電装置からの送電要求は、各送電ユニットに対して受電装置から一斉に送信される。 A power transmission device according to the present invention includes a plurality of the power transmission units described above. The power transmission request from the power receiving device is transmitted from the power receiving device simultaneously to each power transmission unit.
好ましくは、各送電ユニットは、送電要求に対して、他の送電ユニットと協調して一斉にテスト送電を実行する。 Preferably, each power transmission unit executes test power transmission in concert with other power transmission units in response to a power transmission request.
好ましくは、制御部は、テスト送電を再度実行する際には、他の送電ユニットとは異なるタイミングでテスト送電を実行する。 Preferably, when executing the test power transmission again, the control unit executes the test power transmission at a timing different from that of the other power transmission units.
本発明による送電装置は、受電装置に非接触で電力を供給する。送電装置は、複数の送電部と、受電装置と無線通信を行なうとともに、複数の送電部を制御する制御装置とを備える。制御装置は、受電装置からの送電要求に応答して、複数の送電部に対して、各複数の送電部が送電すべき受電装置を特定するためのテスト送電を一斉に実行させる。制御装置は、複数の送電部のうちテスト送電により供給される電力が受電された送電部が1つであり、かつ、受電が成功したことを示す受電成功信号を受電装置から1つだけ受信した場合は、当該受電装置が当該送電部から送電すべき受電装置であると特定する。制御装置は、複数の受電装置から受電成功信号を受信した場合は、テスト送電により供給される電力が受電された送電部について個別にテスト送電を再度実行させる。 The power transmission device according to the present invention supplies power to the power reception device in a contactless manner. The power transmission device includes a plurality of power transmission units and a control device that controls the plurality of power transmission units while performing wireless communication with the power reception device. In response to the power transmission request from the power receiving device, the control device causes the plurality of power transmitting units to simultaneously perform test power transmission for specifying the power receiving devices to be transmitted by each of the plurality of power transmitting units. The control device receives only one power reception success signal indicating that the power supplied by the test power transmission is received from a plurality of power transmission units, and that the power reception has been successful. In this case, the power receiving device is identified as a power receiving device that should transmit power from the power transmission unit. When receiving a power reception success signal from a plurality of power reception devices, the control device individually causes the power transmission unit that has received the power supplied by the test power transmission to individually execute the test power transmission again.
好ましくは、送電装置は、複数の送電部に対応する複数の制御部をさらに備える。制御装置は、複数の制御部を管理する管理サーバである。 Preferably, the power transmission device further includes a plurality of control units corresponding to the plurality of power transmission units. The control device is a management server that manages a plurality of control units.
本発明による受電装置は、複数の送電部を含む送電装置からの電力を非接触で受電する。受電装置は、複数の送電部のうちの1つから非接触で電力を受電する受電部と、送電装置と無線通信を行なう通信部と、制御装置とを備える。制御装置は、受電部へ送電を行なう送電部を特定するためのテスト送電を実行させるための第1の送電要求を送電装置に送信し、送電装置から送信されるテスト送電により供給される電力が受電されたことを示す送電成功信号に基づいて、受電部へ送電を行なう送電部の候補を判定し、候補に含まれる送電部に対して個別にテスト送電を再実行させるための第2の送電要求を送信し、第2の送電要求に対するテスト送電によって供給される電力の受電状態に応じて、受電部へ送電を行なう送電部を特定する。 A power receiving device according to the present invention receives power from a power transmitting device including a plurality of power transmission units in a contactless manner. The power receiving device includes a power receiving unit that receives power in a non-contact manner from one of a plurality of power transmitting units, a communication unit that performs wireless communication with the power transmitting device, and a control device. The control device transmits to the power transmission device a first power transmission request for executing test power transmission for specifying a power transmission unit that performs power transmission to the power receiving unit, and the power supplied by the test power transmission transmitted from the power transmission device is A second power transmission for determining a power transmission unit candidate to transmit power to the power receiving unit based on a power transmission success signal indicating that the power has been received, and causing the power transmission unit included in the candidate to individually re-execute the test power transmission The request is transmitted, and the power transmission unit that transmits power to the power reception unit is specified according to the power reception state of the power supplied by the test power transmission for the second power transmission request.
好ましくは、第1の送電要求は、複数の送電部に対して一斉にテスト送電を実行させる信号である。 Preferably, the first power transmission request is a signal that causes a plurality of power transmission units to perform test power transmission all at once.
好ましくは、送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、送電部の固有周波数または受電部の固有周波数の±10%以下である。 Preferably, the difference between the natural frequency of the power transmission unit and the natural frequency of the power reception unit is ± 10% or less of the natural frequency of the power transmission unit or the natural frequency of the power reception unit.
好ましくは、送電部と受電部との結合係数は0.1以下である。
好ましくは、受電部は、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。
Preferably, the coupling coefficient between the power transmission unit and the power reception unit is 0.1 or less.
Preferably, the power receiving unit includes at least a magnetic field that vibrates at a specific frequency formed between the power receiving unit and the power transmitting unit, and an electric field that vibrates at a specific frequency formed between the power receiving unit and the power transmitting unit. The power is received from the power transmission unit through one side.
本発明による車両は、上記の受電装置と、受電装置で受電した電力を充電可能な蓄電装置と、蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生するための駆動装置とを備える。 A vehicle according to the present invention includes the above-described power receiving device, a power storage device capable of charging the power received by the power receiving device, and a drive device for generating travel driving force using the power from the power storage device.
本発明による非接触給電システムは、送電装置と車両との間で非接触で電力を伝達する。送電装置は、複数の送電ユニットを含む。送電装置と車両とは、互いに無線通信を行なうことが可能である。送電装置は、車両からの送電要求に応答して、複数の送電ユニットによって、車両へ送電を行なう送電ユニットを特定するためのテスト送電を一斉に実行する。車両は、テスト送電により供給される電力が受電されたことに応答して、受電が成功したことを示す受電成功信号を送電装置に送信する。送電装置は、複数の送電ユニットのうちテスト送電により供給される電力が受電された送電ユニットが1つであり、かつ、受信した受電成功信号が1つだけの場合は、当該送電ユニットが受電成功信号を送信した車両へ送電を行なう送電ユニットであると特定し、複数の車両から受電成功信号を受信した場合は、テスト送電により供給される電力が受電された送電ユニットについて個別にテスト送電を再度実行する。 The non-contact power feeding system according to the present invention transmits electric power in a non-contact manner between a power transmission device and a vehicle. The power transmission device includes a plurality of power transmission units. The power transmission device and the vehicle can perform wireless communication with each other. In response to a power transmission request from the vehicle, the power transmission device simultaneously performs test power transmission for specifying power transmission units that transmit power to the vehicle by a plurality of power transmission units. In response to receiving the power supplied by the test power transmission, the vehicle transmits a power reception success signal indicating that the power reception is successful to the power transmission device. A power transmission device has one power transmission unit that has received power supplied by test power transmission among a plurality of power transmission units, and when only one power reception success signal is received, the power transmission unit has received power successfully. If the power transmission unit is identified as a power transmission unit that transmits power to the vehicle that transmitted the signal, and a power reception success signal is received from multiple vehicles, the test power transmission is individually performed again for the power transmission unit that received the power supplied by the test power transmission. Run.
本発明によれば、複数の送電ユニットを有する非接触給電システムにおいて、送電ユニットと車両とのペアリングを効率よく行なうことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the non-contact electric power feeding system which has several power transmission units, pairing with a power transmission unit and a vehicle can be performed efficiently.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
(非接触給電システムの構成)
図1は、本発明の実施の形態1に従う車両給電システム(非接触給電システム)10の全体構成図である。図1を参照して、車両給電システム10は、複数の送電ユニット200A,200B,200Cを含む送電装置20と、車両100A,100Bとを備える。
[Embodiment 1]
(Configuration of contactless power supply system)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a vehicle power supply system (non-contact power supply system) 10 according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, vehicle
なお、図1においては、送電装置20が3つの送電ユニット200A,200B,200Cを含む構成として示されているが、送電ユニットの数は2つ以上であれば任意の数とすることができる。また、車両の数についても図1のような2つの車両には限定されず、複数の送電ユニットのうちの少なくとも1つに対応していればよい。
In addition, in FIG. 1, although the
複数の送電ユニット200A,200B,200Cの各々は基本的には同様の構成を有しており、車両100A,100Bについても互いに同様の構成を有しているものとする。そのため、以下の説明においては、複数の送電ユニット200A,200B,200Cを代表的に「送電ユニット200」のように表わし、車両100A,100Bを代表的に「車両100」のように表わす。なお、送電ユニットおよび車両を構成する各要素についても同様に表わす。
Each of the plurality of power transmission units 200A, 200B, and 200C basically has the same configuration, and the
車両100は、受電部110と、通信部160とを含む。また、送電ユニット200は、電源装置210と、送電部220と、通信部230とを含む。
受電部110は、たとえば車体底面に設置され、送電ユニット200の送電部220から出力される高周波の交流電力を、電磁界を介して非接触で受電する。なお、受電部110の詳細な構成については、送電部220の構成、ならびに送電部220から受電部110への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部160は、車両100が送電ユニット200と通信を行なうための通信インターフェースである。
The
送電ユニット200における電源装置210は、所定の周波数を有する交流電力を発生する。一例として、電源装置210は、図示されない系統電源から電力を受けて高周波の交流電力を発生し、その発生した交流電力を送電部220へ供給する。
The
送電部220は、たとえば駐車場の床面に設置され、電源装置210から高周波の交流電力の供給を受ける。そして、送電部220は、送電部220の周囲に発生する電磁界を介して車両100の受電部110へ非接触で電力を出力する。なお、送電部220の詳細な構成についても、受電部110の構成、ならびに送電部220から受電部110への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部230は、送電ユニット200が車両100と通信を行なうための通信インターフェースである。
The
このように、車両給電システム10においては、送電ユニット200の送電部220から車両100の受電部110へ非接触で電力が伝送される。
Thus, in the vehicle
図2は、図1に示した車両給電システム10の詳細構成図である。図2を参照して、送電ユニット200は、上述のように、電源装置210と、送電部220と、車両検出部270とを含む。電源装置210は、通信部230に加えて、制御装置である送電ECU240と、電源部250と、整合器260とをさらに含む。また、送電部220は、共振コイル221(1次コイルとも言う)と、キャパシタ222と、電磁誘導コイル223とを含む。
FIG. 2 is a detailed configuration diagram of the vehicle
電源部250は、送電ECU240からの制御信号MODによって制御され、商用電源400などの交流電源から受ける電力を高周波の電力に変換する。そして、電源部250は、その変換した高周波電力を、整合器260を介して電磁誘導コイル223へ供給する。
また、電源部250は、図示されない電圧センサ,電流センサによってそれぞれ検出される送電電圧Vtrおよび送電電流Itrを送電ECU240へ出力する。
In addition,
整合器260は、送電ユニット200と車両100との間のインピーダンスをマッチングさせるための回路である。整合器260は、電源部250と送電部220との間に設けられ、回路のインピーダンスを変更することができる。整合器260は、任意の構成を採用することができるが、一例として、可変キャパシタとコイルとによって構成され(図示せず)、可変キャパシタの容量を変化させることによってインピーダンスを変更することができる。この整合器260においてインピーダンスを変更することによって、送電ユニット200のインピーダンスを車両100のインピーダンスと整合させることができる(インピーダンスマッチング)。なお、図2においては、整合器260は、電源部250と分離して設けられる構成として記述されているが、電源部250が整合器260の機能を含むようにしてもよい。
車両検出部270は、車両100が送電ユニット200の送電可能範囲内に存在していることを検出する。車両検出部270は、たとえば、レーザ、赤外線、超音波などの非接触型のセンサや、リミットスイッチなどの接触型センサ、あるいは車重を検知する荷重センサなどの任意のセンサを用いることができる。
The
共振コイル221は、車両100の受電部110に含まれる共振コイル111へ非接触で電力を転送する。なお、受電部110と送電部220との間の電力伝送については、図3を用いて後述する。
The
通信部230は、上述のように、送電ユニット200と車両100との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、通信部160と情報INFOの授受を行なう。通信部230は、車両100側の通信部160から送信される車両情報、ならびに、送電の開始および停止を指示する信号等を受信し、受信したこれらの情報を送電ECU240へ出力する。また、通信部230は、送電ECU240からの送電電圧Vtrおよび送電電流Itrを含む情報を車両100へ送信する。
As described above,
送電ECU240は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、電源装置210における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
Although not shown in FIG. 1, the
車両100は、受電部110および通信部160に加えて、充電リレーCHR170と、整流器180と、蓄電装置190と、システムメインリレーSMR115と、駆動装置155と、制御装置である車両ECU(Electronic Control Unit)300と、電圧センサ195と、電流センサ196とを含む。
In addition to
駆動装置155は、パワーコントロールユニットPCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130と、動力伝達ギヤ140と、駆動輪150とを含む。受電部110は、共振コイル111(2次コイルとも言う)と、キャパシタ112と、電磁誘導コイル113とを含む。
なお、本実施の形態においては、車両100として電気自動車を例として説明するが、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行が可能な車両であれば車両100の構成はこれに限られない。車両100の他の例としては、エンジンを搭載したハイブリッド車両や、燃料電池を搭載した燃料電池車などが含まれる。
In this embodiment, an electric vehicle is described as an example of
共振コイル111は、送電ユニット200に含まれる共振コイル221から非接触で電力を受電する。
The
整流器180は、電磁誘導コイル113から受けた交流電力を整流し、その整流された直流電力を、CHR170を介して蓄電装置190に出力する。整流器180としては、たとえば、ダイオードブリッジおよび平滑用のキャパシタ(いずれも図示せず)を含む構成とすることができる。整流器180として、スイッチング制御を用いて整流を行なう、いわゆるスイッチングレギュレータを用いることも可能である。整流器180が受電部110に含まれる場合には、発生する電磁場に伴うスイッチング素子の誤動作等を防止するために、ダイオードブリッジのような静止型の整流器とすることがより好ましい。
CHR170は、整流器180と蓄電装置190との間に電気的に接続される。CHR170は、車両ECU300からの制御信号SE2により制御され、整流器180から蓄電装置190への電力の供給と遮断とを切換える。
蓄電装置190は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置190は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
The
蓄電装置190は、整流器180に接続される。そして、蓄電装置190は、受電部110で受電されかつ整流器180で整流された電力を蓄電する。また、蓄電装置190は、SMR115を介してPCU120とも接続される。蓄電装置190は、車両駆動力を発生させるための電力をPCU120へ供給する。さらに、蓄電装置190は、モータジェネレータ130で発電された電力を蓄電する。蓄電装置190の出力は、たとえば200V程度である。
なお、図2には示されていないが、受電電圧と蓄電装置190の充電電圧とが異なる場合には、整流器180と蓄電装置190との間に、DC−DCコンバータのような電力変換装置を設けるようにしてもよい。また、送電ユニット200と同様に、インピーダンスマッチングを行なう整合器が設けられてもよい。
Although not shown in FIG. 2, when the power reception voltage and the charging voltage of the
蓄電装置190には、いずれも図示しないが、蓄電装置190の電圧VBおよび入出力される電流IBを検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。これらの検出値は、車両ECU300へ出力される。車両ECU300は、この電圧VBおよび電流IBに基づいて、蓄電装置190の充電状態(「SOC(State Of Charge)」とも称する。)を演算する。
Although not shown,
SMR115は、蓄電装置190とPCU120との間に電気的に接続される。そして、SMR115は、車両ECU300からの制御信号SE1によって制御され、蓄電装置190とPCU120との間での電力の供給と遮断とを切換える。
PCU120は、いずれも図示しないが、コンバータやインバータを含む。コンバータは、車両ECU300からの制御信号PWCにより制御されて蓄電装置190からの電圧を変換する。インバータは、車両ECU300からの制御信号PWIにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ130を駆動する。
Although not shown, the
モータジェネレータ130は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
モータジェネレータ130の出力トルクは、動力伝達ギヤ140を介して駆動輪150に伝達される。車両100は、このトルクを用いて走行する。モータジェネレータ130は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪150の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU120によって蓄電装置190の充電電力に変換される。
The output torque of
また、モータジェネレータ130の他にエンジン(図示せず)が搭載されたハイブリッド自動車では、エンジンおよびモータジェネレータ130を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置190を充電することも可能である。
Further, in a hybrid vehicle equipped with an engine (not shown) in addition to
通信部160は、上述のように、車両100と送電ユニット200との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、送電ユニット200の通信部230と情報INFOの授受を行なう。通信部160から送電ユニット200へ出力される情報INFOには、車両ECU300からの車両情報や、送電の開始および停止を指示する信号が含まれる。
As described above, the
車両ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両100における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
Although not shown in FIG. 1,
電圧センサ195は、電磁誘導コイル113に並列に接続され、受電部110で受電された受電電圧Vreを検出する。電流センサ196は、電磁誘導コイル113と整流器180とを結ぶ電力線に設けられ、受電電流Ireを検出する。検出された受電電圧Vreおよび受電電流Ireは車両ECU300に送信され、伝送効率の演算に用いられる。
The
なお、図2においては、受電部110および送電部220に、電磁誘導コイル113,223がそれぞれ設けられる構成を示したが、受電部110および送電部220に電磁誘導コイル113,223が設けられない構成とすることも可能である。この場合には、図2には示されないが、送電部220においては共振コイル221が整合器260に接続され、受電部110においては共振コイル111が整流器180に接続される。
2 shows a configuration in which the
(電力伝送の原理)
図3は、送電ユニット200から車両100への電力伝送時の等価回路図である。図3を参照して、送電ユニット200の送電部220は、共振コイル221と、キャパシタ222と、電磁誘導コイル223とを含む。
(Principle of power transmission)
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram at the time of power transmission from the
電磁誘導コイル223は、共振コイル221と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル221と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル223は、電磁誘導により共振コイル221と磁気的に結合し、電源装置210から供給される高周波電力を電磁誘導により共振コイル221へ供給する。
The
共振コイル221は、キャパシタ222とともにLC共振回路を形成する。なお、後述するように、車両100の受電部110においてもLC共振回路が形成される。共振コイル221およびキャパシタ222によって形成されるLC共振回路の固有周波数と、受電部110のLC共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±10%以下である。そして、共振コイル221は、電磁誘導コイル223から電磁誘導により電力を受け、車両100の受電部110へ非接触で送電する。
The
なお、電磁誘導コイル223は、電源装置210から共振コイル221への給電を容易にするために設けられるものであり、電磁誘導コイル223を設けずに共振コイル221に電源装置210を直接接続してもよい。また、キャパシタ222は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル221の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ222を設けない構成としてもよい。
The
車両100の受電部110は、共振コイル111と、キャパシタ112と、電磁誘導コイル113とを含む。共振コイル111は、キャパシタ112とともにLC共振回路を形成する。上述のように、共振コイル111およびキャパシタ112によって形成されるLC共振回路の固有周波数と、送電ユニット200の送電部220における、共振コイル221およびキャパシタ222によって形成されるLC共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±10%である。そして、共振コイル111は、送電ユニット200の送電部220から非接触で受電する。
電磁誘導コイル113は、共振コイル111と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル111と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル113は、電磁誘導により共振コイル111と磁気的に結合し、共振コイル111によって受電された電力を電磁誘導により取出して電気負荷装置118へ出力する。なお、電気負荷装置118は、整流器180(図2)以降の電気機器を包括的に表わしたものである。
The
なお、電磁誘導コイル113は、共振コイル111からの電力の取出しを容易にするために設けられるものであり、電磁誘導コイル113を設けずに共振コイル111に整流器180を直接接続してもよい。また、キャパシタ112は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル111の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ112を設けない構成としてもよい。
The
送電ユニット200において、電源装置210から電磁誘導コイル223へ高周波の交流電力が供給され、電磁誘導コイル223を用いて共振コイル221へ電力が供給される。そうすると、共振コイル221と車両100の共振コイル111との間に形成される磁界を通じて共振コイル221から共振コイル111へエネルギ(電力)が移動する。共振コイル111へ移動したエネルギ(電力)は、電磁誘導コイル113を用いて取出され、車両100の電気負荷装置118へ伝送される。
In the
上述のように、この電力伝送システムにおいては、送電ユニット200の送電部220の固有周波数と、車両100の受電部110の固有周波数との差は、送電部220の固有周波数または受電部110の固有周波数の±10%以下である。このような範囲に送電部220および受電部110の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができる。一方、上記の固有周波数の差が±10%よりも大きくなると、電力伝送効率が10%よりも小さくなり、電力伝送時間が長くなるなどの弊害が生じる可能性がある。
As described above, in this power transmission system, the difference between the natural frequency of the
なお、送電部220(受電部110)の固有周波数とは、送電部220(受電部110)を構成する電気回路(共振回路)が自由振動する場合の振動周波数を意味する。なお、送電部220(受電部110)を構成する電気回路(共振回路)において、制動力または電気抵抗を実質的に零としたときの固有周波数は、送電部220(受電部110)の共振周波数とも呼ばれる。 In addition, the natural frequency of the power transmission unit 220 (power reception unit 110) means a vibration frequency when the electric circuit (resonance circuit) constituting the power transmission unit 220 (power reception unit 110) freely vibrates. In the electric circuit (resonance circuit) constituting the power transmission unit 220 (power reception unit 110), the natural frequency when the braking force or the electrical resistance is substantially zero is the resonance frequency of the power transmission unit 220 (power reception unit 110). Also called.
図4および図5を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図4は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。また、図5は、送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。 A simulation result obtained by analyzing the relationship between the natural frequency difference and the power transmission efficiency will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram illustrating a simulation model of the power transmission system. FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the deviation of the natural frequency of the power transmission unit and the power reception unit and the power transmission efficiency.
図4を参照して、電力伝送システム89は、送電部90と、受電部91とを備える。送電部90は、第1コイル92と、第2コイル93とを含む。第2コイル93は、共振コイル94と、共振コイル94に設けられたキャパシタ95とを含む。受電部91は、第3コイル96と、第4コイル97とを備える。第3コイル96は、共振コイル99とこの共振コイル99に接続されたキャパシタ98とを含む。
Referring to FIG. 4, power transmission system 89 includes a
共振コイル94のインダクタンスをインダクタンスLtとし、キャパシタ95のキャパシタンスをキャパシタンスC1とする。また、共振コイル99のインダクタンスをインダクタンスLrとし、キャパシタ98のキャパシタンスをキャパシタンスC2とする。このように各パラメータを設定すると、第2コイル93の固有周波数f1は、下記の式(1)によって示され、第3コイル96の固有周波数f2は下記の式(2)によって示される。
The inductance of the
f1=1/{2π(Lt×C1)1/2} … (1)
f2=1/{2π(Lr×C2)1/2} … (2)
ここで、インダクタンスLrおよびキャパシタンスC1,C2を固定して、インダクタンスLtのみを変化させた場合において、第2コイル93および第3コイル96の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図5に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル94および共振コイル99の相対的な位置関係は固定とし、さらに、第2コイル93に供給される電流の周波数は一定である。
f1 = 1 / {2π (Lt × C1) 1/2 } (1)
f2 = 1 / {2π (Lr × C2) 1/2 } (2)
Here, when the inductance Lr and the capacitances C1 and C2 are fixed and only the inductance Lt is changed, the relationship between the deviation of the natural frequency of the
図5に示すグラフのうち、横軸は固有周波数のズレ(%)を示し、縦軸は一定周波数の電流における電力伝送効率(%)を示す。固有周波数のズレ(%)は、下記の式(3)によって示される。 In the graph shown in FIG. 5, the horizontal axis indicates the deviation (%) of the natural frequency, and the vertical axis indicates the power transmission efficiency (%) at a constant frequency current. The deviation (%) in natural frequency is expressed by the following equation (3).
(固有周波数のズレ)={(f1−f2)/f2}×100(%) … (3)
図5から明らかなように、固有周波数のズレ(%)が0%の場合には、電力伝送効率は100%近くとなる。固有周波数のズレ(%)が±5%の場合には、電力伝送効率は40%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±10%の場合には、電力伝送効率は10%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±15%の場合には、電力伝送効率は5%程度となる。すなわち、固有周波数のズレ(%)の絶対値(固有周波数の差)が、第3コイル96の固有周波数の10%以下の範囲となるように第2コイル93および第3コイル96の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ(%)の絶対値が第3コイル96の固有周波数の5%以下となるように第2コイル93および第3コイル96の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア(JMAG(登録商標):株式会社JSOL製)を採用している。
(Deviation of natural frequency) = {(f1−f2) / f2} × 100 (%) (3)
As is clear from FIG. 5, when the deviation (%) of the natural frequency is 0%, the power transmission efficiency is close to 100%. When the deviation (%) in natural frequency is ± 5%, the power transmission efficiency is about 40%. When the deviation (%) in natural frequency is ± 10%, the power transmission efficiency is about 10%. When the deviation (%) in natural frequency is ± 15%, the power transmission efficiency is about 5%. That is, the natural frequencies of the
再び図2を参照して、送電ユニット200の送電部220および車両100の受電部110は、送電部220と受電部110との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送電部220と受電部110との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、非接触で電力を授受する。送電部220と受電部110との結合係数κは0.1以下が好ましく、送電部220と受電部110とを電磁界によって共振(共鳴)させることで、送電部220から受電部110へ電力が伝送される。
Referring to FIG. 2 again,
ここで、送電部220の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と送電部220に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、送電部220に供給される電流の周波数との関係について説明する。送電部220から受電部110に電力を伝送するときの電力伝送効率は、送電部220および受電部110間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部220および受電部110の固有周波数(共振周波数)をf0とし、送電部220に供給される電流の周波数をf3とし、送電部220および受電部110の間のエアギャップをエアギャップAGとする。
Here, a magnetic field having a specific frequency formed around the
図6は、固有周波数f0を固定した状態で、エアギャップAGを変化させたときの電力伝送効率と、送電部220に供給される電流の周波数f3との関係を示すグラフである。図6を参照して、横軸は、送電部220に供給される電流の周波数f3を示し、縦軸は、電力伝送効率(%)を示す。効率曲線L1は、エアギャップAGが小さいときの電力伝送効率と、送電部220に供給される電流の周波数f3との関係を模式的に示す。この効率曲線L1に示すように、エアギャップAGが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数f4,f5(f4<f5)において生じる。エアギャップAGを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの2つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線L2に示すように、エアギャップAGを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは1つとなり、送電部220に供給される電流の周波数が周波数f6のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップAGを効率曲線L2の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線L3に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the power transmission efficiency when the air gap AG is changed and the frequency f3 of the current supplied to the
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような手法が考えられる。第1の手法としては、エアギャップAGにあわせて、送電部220に供給される電流の周波数を一定として、キャパシタ222やキャパシタ112のキャパシタンスを変化させることで、送電部220と受電部110との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、送電部220に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ222およびキャパシタ112のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップAGの大きさに関係なく、送電部220および受電部110に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電ユニット200の整合器260を利用する手法や、車両100において整流器180と蓄電装置190との間に設けられるコンバータ(図示せず)を利用する手法などを採用することも可能である。
For example, the following method can be considered as a method for improving the power transmission efficiency. As a first technique, the frequency of the current supplied to the
また、第2の手法としては、エアギャップAGの大きさに基づいて、送電部220に供給される電流の周波数を調整する手法である。たとえば、電力伝送特性が効率曲線L1となる場合には、周波数f4またはf5の電流を送電部220に供給する。周波数特性が効率曲線L2,L3となる場合には、周波数f6の電流を送電部220に供給する。この場合においては、エアギャップAGの大きさに合わせて送電部220および受電部110に流れる電流の周波数を変化させることになる。
The second method is a method of adjusting the frequency of the current supplied to the
第1の手法では、送電部220を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第2の手法では、送電部220を流れる周波数は、エアギャップAGによって適宜変化する周波数となる。第1の手法や第2の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が送電部220に供給される。送電部220に特定の周波数の電流が流れることで、送電部220の周囲には、特定の周波数で振動する磁界(電磁界)が形成される。受電部110は、受電部110と送電部220との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部220から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップAGに着目して、送電部220に供給される電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、送電部220および受電部110の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、送電部220に供給される電流の周波数を調整する場合がある。
In the first method, the frequency of the current flowing through the
なお、上記の説明では、共振コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共振コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、送電部220に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が送電部220の周囲に形成される。そして、この電界を通して、送電部220と受電部110との間で電力伝送が行なわれる。
In the above description, an example in which a helical coil is used as the resonance coil has been described. However, when an antenna such as a meander line is used as the resonance coil, a current having a specific frequency flows in the
この電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。 In this power transmission system, power transmission and power reception efficiency are improved by using a near field (evanescent field) in which the “electrostatic magnetic field” of the electromagnetic field is dominant.
図7は、電流源(磁流源)からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図7を参照して、電磁界は3つの成分から成る。曲線k1は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線k2は、波源からの距離の2乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線k3は、波源からの距離の3乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ/2πと表わすことができる。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the distance from the current source (magnetic current source) and the intensity of the electromagnetic field. Referring to FIG. 7, the electromagnetic field is composed of three components. The curve k1 is a component that is inversely proportional to the distance from the wave source, and is referred to as a “radiated electromagnetic field”. A curve k2 is a component inversely proportional to the square of the distance from the wave source, and is referred to as an “induction electromagnetic field”. The curve k3 is a component inversely proportional to the cube of the distance from the wave source, and is referred to as an “electrostatic magnetic field”. When the wavelength of the electromagnetic field is “λ”, the distance at which the strengths of “radiation electromagnetic field”, “induction electromagnetic field”, and “electrostatic magnetic field” are substantially equal can be expressed as λ / 2π.
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、この実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用してエネルギ(電力)の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部220および受電部110(たとえば一対のLC共振コイル)を共鳴させることにより、送電部220から他方の受電部110へエネルギ(電力)を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギを伝播しないので、遠方までエネルギを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギ(電力)を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギ損失で送電することができる。
The “electrostatic magnetic field” is a region where the intensity of the electromagnetic wave suddenly decreases with the distance from the wave source. In the power transmission system according to this embodiment, the near field (evanescent field) in which the “electrostatic magnetic field” is dominant. ) Is used to transmit energy (electric power). That is, in the near field where the “electrostatic magnetic field” is dominant, by resonating the
このように、この電力伝送システムにおいては、送電部220と受電部110とを電磁界によって共振(共鳴)させることで、送電部220と受電部110との間で非接触で電力が伝送される。このような受電部と送電部との間に形成される電磁場は、たとえば、近接場共振(共鳴)結合場という場合がある。そして、送電部220と受電部110との間の結合係数(κ)は、たとえば、0.3以下程度であり、好ましくは、0.1以下である。当然のことながら、結合係数(κ)を0.1〜0.3程度の範囲も採用することができる。結合係数(κ)は、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。
Thus, in this power transmission system, power is transmitted between the
なお、電力伝送における、上記のような送電部220と受電部110との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「磁場共振(共鳴)結合」、「近接場共振(共鳴)結合」、「電磁界(電磁場)共振結合」、「電界(電場)共振結合」等という。「電磁界(電磁場)共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「電界(電場)共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
Note that the coupling between the
送電部220と受電部110とが上記のようにコイルによって形成される場合には、送電部220と受電部110とは、主に磁界(磁場)によって結合し、「磁気共鳴結合」または「磁界(磁場)共鳴結合」が形成される。なお、送電部220と受電部110とに、たとえば、メアンダライン等のアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部220と受電部110とは、主に電界(電場)によって結合し、「電界(電場)共鳴結合」が形成される。
When the
(送電ユニットと車両とのペアリング制御の説明)
上述のような非接触で電力を伝達する車両給電システムにおいては、送電ユニットと車両との間の電力伝達のための有線接続を行なわない。そのため、多くの場合、送電ユニットと車両との間の情報伝達についても無線通信を用いて行なわれ、送電ユニットおよび車両において、無線通信によって得た情報に基づいて互いに認証が行なわれる。
(Description of pairing control between power transmission unit and vehicle)
In the vehicle power feeding system that transmits power in a non-contact manner as described above, wired connection for power transmission between the power transmission unit and the vehicle is not performed. For this reason, in many cases, information transmission between the power transmission unit and the vehicle is also performed using wireless communication, and the power transmission unit and the vehicle are mutually authenticated based on information obtained by wireless communication.
無線通信においては、その通信範囲内に通信可能な複数の機器(車両,送電ユニット)が存在する場合には、それぞれの機器と個別に通信をすることができる。したがって、商業施設の駐車場のように隣接した複数の駐車スペースにおいて、上記のような非接触給電システムが設けられる図1のような場合には、送電ユニットは複数の車両と通信し、そして車両は複数の送電ユニットと通信する状態となり得る。 In wireless communication, when there are a plurality of devices (vehicles, power transmission units) that can communicate within the communication range, it is possible to communicate with each device individually. Accordingly, in the case of FIG. 1 in which a non-contact power feeding system as described above is provided in a plurality of adjacent parking spaces such as a parking lot of a commercial facility, the power transmission unit communicates with the plurality of vehicles, and the vehicle May be in a state of communicating with a plurality of power transmission units.
そうすると、各機器において、送電あるいは受電すべき相手側の機器が複数存在することになる。そのため、送電ユニットから車両への電力供給を適切に行なうためには、送電あるいは受電すべき相手側の機器を確実に特定することが必要となる。 Then, in each device, there are a plurality of counterpart devices that should transmit or receive power. Therefore, in order to appropriately supply power from the power transmission unit to the vehicle, it is necessary to reliably identify the counterpart device to be transmitted or received.
このような課題を解決するための手法として、複数の送電ユニットに対して、充電動作を行なう場合に比べて微小な電力を送電(以下、「テスト送電」とも称する。)を時間差を設けて順次実行し、その電力を受電した車両からの応答信号に基づいて、送電ユニットと車両とのペアリングを認識する技術が知られている。しかしながら、大規模な駐車場においては、すべての送電ユニットに対する送電のために、送電ユニットと車両との間の認証作業に時間がかかってしまう可能性がある。そうすると、駐車完了後にユーザが充電を開始しようとした場合に、ユーザは送電ユニットと車両とのペアリングが完了するまで車両の近辺で待たなくてはならない状態が生じ得る。 As a technique for solving such a problem, a small amount of power (hereinafter also referred to as “test power transmission”) is sequentially transmitted to a plurality of power transmission units with a time difference compared to a case where a charging operation is performed. A technique is known that recognizes pairing between a power transmission unit and a vehicle based on a response signal from the vehicle that has been executed and received the power. However, in a large-scale parking lot, authentication work between the power transmission unit and the vehicle may take time for power transmission to all the power transmission units. Then, when the user tries to start charging after the parking is completed, the user may have to wait in the vicinity of the vehicle until the pairing between the power transmission unit and the vehicle is completed.
そこで、実施の形態1においては、複数の送電ユニットを有する送電装置において、テスト送電の実行形態を工夫することで、送電ユニットと車両とのペアリングにかかる時間を短縮する。具体的には、車両からの充電要求が指示された場合に、複数の送電ユニットに対して上述のテスト送電の実行が一斉に指示される。そして、そのテスト送電の実行状態に基づいて、送電対象の候補となり得る送電ユニットが選択される。そして、選択された送電ユニットの候補についてさらにテスト送電を行なわせることで、送電すべき車両が特定される。 Therefore, in the first embodiment, the time required for pairing between the power transmission unit and the vehicle is shortened by devising the execution form of the test power transmission in the power transmission device having a plurality of power transmission units. Specifically, when a charge request from a vehicle is instructed, execution of the above-described test power transmission is instructed simultaneously to a plurality of power transmission units. Then, based on the execution state of the test power transmission, a power transmission unit that can be a candidate for power transmission is selected. And the vehicle which should be transmitted is specified by performing test power transmission further about the candidate of the selected power transmission unit.
図8は、実施の形態1における、概略的な通信シーケンスを説明するための図である。図8においては、図1の例のように、3つの送電ユニット(以下、「充電スタンド」または「スタンド」とも称する。)200A,200B,200Cを含む送電装置において、2台の車両100A,100Bに対して充電がなされる場合を例として説明する。そして、送電ユニット200A(スタンド1)が車両100A(車両A)に送電を行ない、送電ユニット200B(スタンド2)が車両100B(車両B)に送電を行なうものとする。なお、送電ユニット200C(スタンド3)は空車状態である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a schematic communication sequence in the first embodiment. 8, in the power transmission apparatus including three power transmission units (hereinafter also referred to as “charging stands” or “stands”) 200A, 200B, and 200C as in the example of FIG. 1, two
図8を参照して、スタンド1およびスタンド2の所定の停車位置への車両Aおよび車両Bの駐車がそれぞれ完了している状態において、車両Aおよび車両Bのユーザにより、各車両においてほぼ同時に充電開始操作が行なわれた場合を考える。このとき、各車両からすべての充電スタンドに対して充電要求信号が一斉送信(ブロードキャスト)される。各車両から送信される充電要求信号には、車両を識別するためのIDが含まれている。そのため、充電要求信号を受信した各スタンドにおいては、受信したその信号が、いずれの車両から送信されたものであるかを識別することができる。
Referring to FIG. 8, in the state where parking of vehicle A and vehicle B at predetermined stop positions of
各スタンドは、充電要求信号に応答して、個別にまたは他のスタンドと協調して、上述したようなテスト送電の一斉実行を試みる。なお、充電要求信号を受信した際に、他の車両への送電を実行しているスタンド、および他の車両への送電は完了しているがまだ当該車両が駐車スペースに残っているスタンドについては、テスト送電は行なわれない。ここで、テスト送電の「一斉」実行は、必ずしも完全に同時に実行される場合を意味するものではなく、充電要求信号の受信のタイミングや各スタンドの応答時間による区別できない程度の時間差を有する場合も含まれる。 In response to the charge request signal, each stand attempts to perform the test power transmission as described above individually or in cooperation with other stands. In addition, when a charge request signal is received, a stand that is performing power transmission to another vehicle, and a stand that has completed power transmission to another vehicle but the vehicle is still in the parking space No test transmission is performed. Here, “simultaneous” execution of test power transmission does not necessarily mean that it is executed completely at the same time, and there may be a time difference that is indistinguishable depending on the timing of receiving the charging request signal and the response time of each stand. included.
このとき、スタンド1およびスタンド2においては、駐車中の車両によって受電されるので、微小電力が送電される。一方、スタンド3については、車両が存在しない、すなわち受電部110以降が存在しないために電源部250以降のインピーダンスが車両が存在するときと比べて大きく異なる。そのため、スタンド3においては、送電電圧および送電電流を監視することによって、受電されていないことが認識できるので、この段階で、スタンド3は、送電すべき車両が存在しないことを認識する。
At this time, since power is received by the parked vehicle at the
このような充電要求信号の一斉送信によって、送電が可能なスタンドの数を絞り込むことができる。 By simultaneous transmission of such charge request signals, the number of stands that can transmit power can be reduced.
車両Aおよび車両Bは、スタンドから供給された電力を受電するが、この段階ではどのスタンドから供給された電力を受電したのかは認識ができない。そのため、各車両は、全スタンドに向けて、受電ができたことを示す受電成功通知を一斉送信する。 The vehicles A and B receive the power supplied from the stand, but at this stage, it is not possible to recognize which stand has received the power. Therefore, each vehicle simultaneously transmits a power reception success notification indicating that power has been received toward all the stands.
このとき、スタンド1およびスタンド2においては、短い時間間隔の間に、車両Aおよび車両Bからの2つの受電成功通知を受ける。そのため、この段階では、スタンド1およびスタンド2は、送電すべき車両を特定することはできない。
At this time, the
そこで、スタンド1およびスタンド2は、互いに異なる所定の時間間隔で、個別にテスト送電を再実行する。たとえば、スタンド1については、時間間隔T1(たとえば3秒)でテスト送電を実行し、スタンド2については、時間間隔T2(たとえば5秒)でテスト送電を実行する。なお、上記の時間間隔は、予め定められた固定値には限定されず、互いにランダムな時間を設定するようにしてもよい。
Therefore, the
時間間隔T1後のスタンド1からの単独のテスト送電に対しては、車両Aのみから受電成功通知が一斉送信される。これによって、スタンド1は、送電すべき車両が車両Aであることを認識することができる。送電すべき車両を認識したスタンド1は、車両Aに対して、無線通信によってスタンドIDを通知する。車両Aは、スタンド1からのID通知によって、相手側のスタンドを特定することができる。
For a single test power transmission from the
同様に、時間間隔T2後のスタンド2からの単独のテスト送電に対しては、車両Bのみから受電成功通知が一斉送信される。これによって、スタンド2は、送電すべき車両が車両Bであることを認識することができる。そして、スタンド2から車両BへID通知が送信されることによって、車両Bにおいて相手側のスタンドを特定することができる。 Similarly, for a single test power transmission from the stand 2 after the time interval T2, a power reception success notification is transmitted simultaneously from only the vehicle B. Thereby, the stand 2 can recognize that the vehicle to be transmitted is the vehicle B. Then, the ID notification is transmitted from the stand 2 to the vehicle B, whereby the other party's stand can be specified in the vehicle B.
なお、充電が要求される車両が1台である場合には、各スタンドからの最初の一斉送電を行なう際に、テスト送電が実際に実行できるスタンドは1台であり、かつ受電成功通知が送信される車両も1台であるので、結果的に、この段階で車両とスタンドとのペアリングを特定することができる。 In addition, when only one vehicle is required to be charged, when performing the first simultaneous power transmission from each stand, only one station can actually perform the test power transmission, and a power reception success notification is transmitted. Since only one vehicle is used, as a result, pairing between the vehicle and the stand can be specified at this stage.
このように、ユーザにより充電が指示された場合に、複数の送電ユニットに一斉にテスト送電を試行させることによって送電対象となり得る送電ユニットの候補を限定するとともに、その後、限定された送電ユニットの候補から個別にテスト送電を再実行させることによって車両と送電ユニットとの正しいペアリングを特定することができる。送電対象となり得る送電ユニットの候補が限定されることによって、全送電ユニットに対して順次テスト送電を行なって車両と送電ユニットとの正しいペアリングを特定する場合と比較して、ペアリングの特定までの時間が短縮できる。 As described above, when charging is instructed by the user, the power transmission unit candidates that can be the power transmission target are limited by causing a plurality of power transmission units to try the test power transmission all at once, and then the limited power transmission unit candidates are limited. The correct pairing between the vehicle and the power transmission unit can be specified by re-execution of the test power transmission individually. By limiting the power transmission unit candidates that can be the target of power transmission, it is possible to specify pairing as compared to the case where test power transmission is performed sequentially for all power transmission units to identify the correct pairing between the vehicle and the power transmission unit. Can be shortened.
図9は、図8で説明した車両と送電ユニットとのペアリング制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。図9に示すフローチャート中の各ステップについては、送電ECU240あるいは車両ECU300に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期もしくは所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
FIG. 9 is a flowchart for explaining details of the pairing control process between the vehicle and the power transmission unit described in FIG. 8. Each step in the flowchart shown in FIG. 9 is executed by a program stored in advance in
なお、図9に示すフローチャートにおいては、代表的に、図2で示したような送電ユニット200と車両100との間で通信が行なわれる場合を例として説明する。
In the flowchart shown in FIG. 9, a case where communication is performed between the
図9を参照して、まず送電ユニット200の送電ECU240における処理について説明する。送電ECU240は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)200にて通信を開始すると、次に、S210にて車両から充電要求信号を受信したか否かを判定する。
With reference to FIG. 9, the process in power transmission ECU240 of the
充電要求信号を受信していない場合(S210にてNO)は、以降の処理は不要であるので、送電ECU240は処理を終了する。
If the charging request signal has not been received (NO in S210), the subsequent processing is unnecessary, and
充電要求信号を受信した場合(S210にてYES)は、処理がS220に進められて、送電ECU240はテスト送電を試みる。そして、送電ECU240は、S230にてテスト送電が成功したか否かを判定する。
If the charging request signal has been received (YES in S210), the process proceeds to S220, and
テスト送電が成功しなかった場合(S230にてNO)は、当該送電ユニットの駐車スペースには車両が存在しないため、送電ECU240は処理を終了する。
If the test power transmission is not successful (NO in S230), since there is no vehicle in the parking space of the power transmission unit,
テスト送電が成功した場合(S230にてYES)は、処理がS240に進められ、送電ECU240は、車両からの受電成功通知を受信したか否かを判定する。
If the test power transmission is successful (YES in S230), the process proceeds to S240, and
受電成功通知を受信しなかった場合(S240にてNO)は、受電可能な車両が存在しないため、送電ECU240は処理を終了する。
If power reception success notification has not been received (NO in S240), there is no vehicle that can receive power, and
受電成功通知を受信した場合(S240にてNO)は、送電ECU240は、S250にて受電成功通知を通知した車両が1台であるか否かを判定する。
When power reception success notification is received (NO in S240),
受信した受電成功通知が1つである場合(S250にてYES)は、処理がS280に進められ、送電ECU240は、受電成功通知を送信した車両が、送電すべき車両であると認識する。そして、送電ECU240は、S290にて、送電すべき車両と認識した車両に対してスタンドIDを通知する。これによって、車両側においても、送電が実行される送電ユニットが特定される。
If the received power reception success notification is one (YES in S250), the process proceeds to S280, and
次に、車両100の車両ECU300における処理について説明する。車両ECU300は、車両が駐車スペースに駐車されユーザにより充電要求操作がなされると、S100にて通信を開始するとともに、S110にてすべての送信ユニットに対して充電要求信号を一斉送信する。
Next, processing in
そして、車両ECU300は、S120にて、S110で送信した充電要求信号に応答して送電ユニットからテスト送電として供給された電力を受電したか否かを判定する。
In S120,
受電がされない場合(S120にてNO)は、車両ECU300は、故障等の何らかの条件のために、当該送電ユニットからは送電ができない状態であると判断し、処理を終了する。
If power is not received (NO in S120),
受電がされた場合(S120にてYES)は、S130に処理が進められ、車両ECU300はすべての送電ユニットに対して受電成功通知を一斉送信する。そして、車両ECU300は、S140にて、送電ユニットからスタンドIDが通知されたか否かを判定する。
If power is received (YES in S120), the process proceeds to S130, and
上述の送電ユニットの処理において説明したように、初回のテスト送電に対する受電成功通知が1台の車両からのみ送信された場合には、送電ユニットにおいて送電すべき相手側の車両の特定が可能である。そのため、S140にてスタンドIDが通知された場合(S140にてYES)は、処理がS170に進められて、車両ECU300は、IDを通知した送電ユニットを、車両100への送電が行なわれる送電ユニットであると特定する。
As described in the processing of the power transmission unit described above, when the power reception success notification for the first test power transmission is transmitted from only one vehicle, it is possible to identify the counterpart vehicle to be transmitted by the power transmission unit. . Therefore, when the stand ID is notified in S140 (YES in S140), the process proceeds to S170, and
スタンドIDが通知されなかった場合(S140にてNO)は、各送電ユニットが単独で実行するテスト送電による電力を受電したか否かを判定する。 If the stand ID is not notified (NO in S140), it is determined whether or not the power from the test power transmission that each power transmission unit executes independently is received.
受電がされない場合(S150にてNO)は、車両ECU300は処理を終了する。
受電がされた場合(S150にてYES)は、処理がS160に進められて、車両ECU300は、受電成功通知をすべての送電ユニットに対して送信する。このとき、上述のように、送電ユニットにおいては、単独でテスト送電を行なっているので、送電すべき車両を特定することができる。そのため、車両が特定できた送電ユニットからスタンドIDが通知される。これに応答して、車両ECU300は、当該車両100への送電が行なわれる送電ユニットを特定する(S170)。
If no power is received (NO in S150),
If power is received (YES in S150), the process proceeds to S160, and
このような処理に従って制御を行なうことによって、複数の送電ユニットを有する非接触給電システムにおいて、送電ユニットと車両とのペアリングを効率よく行なうことができる。 By performing control according to such processing, in the non-contact power feeding system having a plurality of power transmission units, pairing between the power transmission unit and the vehicle can be performed efficiently.
なお、上述の例においては、初回のテスト送電が実行できなかった場合に、送電ユニットに車両が駐車していないと判断したが、駐車スペースにおける車両の有無を検出するための車両検出部270(図2)が送電ユニットに設けられる場合には、この車両検出部270の検出信号によって車両の有無を判定するようにしてもよい。このように車両検出部270を有する構成においては、車両検出部270により車両が存在していることを初回のテスト送電を行なう条件とすることで、車両の存在しない送電ユニットにおいて不必要なテスト送電が行なわれることを防止できる。
In the above example, when the first test power transmission cannot be executed, it is determined that the vehicle is not parked in the power transmission unit, but the vehicle detection unit 270 (for detecting the presence or absence of the vehicle in the parking space) When FIG. 2) is provided in the power transmission unit, the presence or absence of the vehicle may be determined based on the detection signal of the
図10は、送電ユニット200に車両検出部270が設けられる場合の、送電ECU240における状態遷移を示したものである。
FIG. 10 shows a state transition in
この場合、送電ECU240は、状態として、空車状態と、待機状態と、充電中状態と、充電終了状態とを含む。
In this case,
空車状態とは、車両検出部270によって車両が検出されない状態である。車両検出部270によって車両が検出されると、空車状態から待機状態に遷移する。この待機状態とは、送電ユニット200の駐車スペースに車両は存在するが、送電ユニット200からの電力供給がまだされていない状態である。
The empty state is a state in which the vehicle is not detected by the
送電ユニット200からの送電が開始され、さらに車両の蓄電装置190の充電が開始されると、送電ユニット200の状態が待機状態から充電中状態へと遷移する。
When power transmission from the
そして、蓄電装置190が満充電となって充電動作が終了した場には、充電中状態から充電終了状態へと状態が遷移する。なお、ユーザによって満充電前に強制的に充電が停止させられた場合にも、送電ユニット200の状態が充電終了状態へ遷移する。
When the
送電ユニット200の状態が待機状態、充電中状態、および充電終了状態の場合に、ユーザによって車両が移動され、車両検出部270によって車両が検出できなくなった場合には、送電ユニット200の状態は、各状態から空車状態に遷移する。
When the state of the
[実施の形態2]
実施の形態1においては、複数の送電ユニットの各々が通信部を有し、各車両と通信を行なう構成について説明した。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the configuration in which each of the plurality of power transmission units has a communication unit and communicates with each vehicle has been described.
実施の形態2においては、送電装置が、複数の送電ユニットを管理するための管理サーバを有しており、管理サーバと各車両とが通信を行なう構成について説明する。 In the second embodiment, a configuration in which the power transmission apparatus has a management server for managing a plurality of power transmission units, and the management server and each vehicle communicate with each other will be described.
図11は、実施の形態2に従う車両給電システム10Aの全体構成図である。車両給電システム10Aにおける送電装置20Aは、送電ユニット200A,200B,200Cに加えて、これらの送電ユニットを管理する管理サーバ30を含む。管理サーバ30は、各送電ユニットに接続され、有線通信にて情報の授受を行なう。
FIG. 11 is an overall configuration diagram of a vehicle
管理サーバ30は、通信部31を含む。通信部31は、管理サーバ30が車両100A,100Bと通信するための通信インターフェースである。通信部31で受信した情報は、各送電ユニットに含まれる送電ECUへ送信される。また、各送電ユニットから車両へ送信すべき情報は、管理サーバ30の通信部31から各車両へ送信される。なお、実施の形態2における各送電ユニットには個別の通信部は設けられていない。
The
図12は、実施の形態2における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。図12は、実施の形態1の図8に管理サーバ30の動作が加えられたものとなっている。図12においては、各車両および各送電ユニットが管理サーバ30を介して互いに通信を行なう点、および、各送電ユニットから管理サーバ30へテスト送電の成功通知が送信される点を除けば、テスト送電を用いた車両と送電装置とのペアリングの手法は図8で説明したものとほぼ同じである。そのため、図12において詳細な説明は繰り返さない。
FIG. 12 is a diagram for explaining a schematic communication sequence in the second embodiment. FIG. 12 is obtained by adding the operation of the
図13は、実施の形態2における、車両と送電ユニットとのペアリング制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。なお、図13において、車両100の制御は、実施の形態1における処理と同じであるのでその説明は繰り返さない。そのため、図13では、管理サーバ30および送電ユニット200における処理について説明する。
FIG. 13 is a flowchart for explaining details of the pairing control process between the vehicle and the power transmission unit in the second embodiment. In FIG. 13, control of
図13を参照して、まず管理サーバ30の処理について説明する。管理サーバ30は、S300において通信を開始すると、S310にて車両からの充電要求信号を受信したか否かを判定する。
With reference to FIG. 13, the process of the
充電要求信号を受信していない場合(S310にてNO)は、以降の処理は不要であるので、管理サーバ30は処理を終了する。
If the charging request signal has not been received (NO in S310), the subsequent processing is unnecessary, and
充電要求信号を受信した場合(S310にてYES)は、処理がS320に進められて、管理サーバ30は、各送電ユニットから、図10で説明したような送電ユニットの状態に関する情報を受け、その情報に基づいて送電に用いられる送電ユニットの候補のリストを作成する。
When the charge request signal is received (YES in S310), the process proceeds to S320, and
ここで、図14を用いて、図13のS320における候補リスト作成の詳細な処理の一例を説明する。図14を参照して、管理サーバ30は、S321にて、送電ユニットからの情報に基づいて、送電ユニット(i)の状態に関する情報を取得する。なお、「i」は繰り返し処理のインデックスであり、たとえば、初期値はi=1に設定される。
Here, an example of detailed processing of candidate list creation in S320 of FIG. 13 will be described using FIG. With reference to FIG. 14, the
そして、管理サーバ30は、S322にて、取得した送電ユニット(i)の状態に関する情報が「待機状態」を示しているか否かを判定する。「待機状態」である場合には、管理サーバ30は、S323にて、候補リストに送電ユニット(i)を登録して処理をS324に進める。
In step S322, the
一方、「待機状態」でない場合は、テスト送電が実行できる状態ではないので、管理サーバ30は、S323をスキップしてS324へ処理を進める。
On the other hand, if it is not in the “standby state”, it is not in a state where test power transmission can be executed, and therefore the
S324では、管理サーバ30は、すべての送電ユニットについての探索が終了したか否かを判定する。そして、すべての送電ユニットの探索が終了していれば(S324にてYES)、処理が図13のS330に進められて後続の処理が実行される。
In S324, the
すべての送電ユニットの探索が終了していなければ(S324にてNO)、S325においてインデックスが1つ増加されて(i=i+1)、S321へ処理が戻されて次の送電ユニットに対してS321からS324の処理が繰り返される。 If all the power transmission units have not been searched (NO in S324), the index is incremented by 1 in S325 (i = i + 1), the process returns to S321, and the next power transmission unit starts from S321. The process of S324 is repeated.
このようにして、送電ユニットの候補リストが生成される。
再び図13を参照して、管理サーバ30は、S320で作成した候補リストに列挙されている送電ユニットに対して、送電要求信号を一斉送信する。候補リストに列挙されている送電ユニットは、この送電要求信号に応答して一斉にテスト送電を試行する。
In this way, a candidate list of power transmission units is generated.
Referring to FIG. 13 again, the
次に、管理サーバ30は、S340にて、車両からのテスト送電により供給された電力の受電成功通知を受信したか否かを判定する。
Next, in S340, the
受電成功通知を受信しなかった場合(S340にてNO)は、受電可能な車両が存在しないため、管理サーバ30は処理を終了する。
If the power reception success notification has not been received (NO in S340), there is no vehicle that can receive power, and the
受電成功通知を受信した場合(S340にてNO)は、管理サーバ30は、S350にて、送電ユニットから送信されるテスト送電の成功通知を考慮して、車両と送電ユニットとの対応が特定できるか否かを判定する。具体的には、管理サーバ30は、テスト送電の成功通知および受電成功通知がともに1つである場合には、送電成功通知を送信した送電ユニットに受電成功通知を送信した車両が対応していると判断する。
When the power reception success notification is received (NO in S340), the
車両と送電ユニットとの対応が特定できる場合(S350にてYES)は、処理がS380に進められ、管理サーバ30は、該当する車両および送電ユニットに対して、スタンドIDおよび車両IDをそれぞれ通知する。
If the correspondence between the vehicle and the power transmission unit can be specified (YES in S350), the process proceeds to S380, and
車両と送電ユニットとの対応が特定できない場合(S350にてNO)は、処理がS360に進められ、送電成功通知を送信した送電ユニットに対して、互いに異なるタイミングで個別にテスト送電が実行されるように、送電要求信号を送信する。送電成功通知を送信した送電ユニットは、この送電要求信号に応答して再度テスト送電を実行する。すなわち、この段階におけるテスト送電は、最初のテスト送電が成功した送電ユニットごとに単独で実行される。 If the correspondence between the vehicle and the power transmission unit cannot be specified (NO in S350), the process proceeds to S360, and the test power transmission is executed individually at different timings with respect to the power transmission unit that transmitted the power transmission success notification. As described above, the power transmission request signal is transmitted. The power transmission unit that has transmitted the power transmission success notification executes test power transmission again in response to the power transmission request signal. That is, the test power transmission at this stage is executed independently for each power transmission unit for which the first test power transmission has succeeded.
その後、管理サーバ30は、S370にて、各送電ユニットについての再度のテスト送電の成功通知に対して、車両から送信される受電成功通知を受信したか否かを判定する。
Thereafter, in S370, the
受電成功通知を受信しなかった場合(S370にてNO)は、管理サーバ30は処理を終了する。
If the power reception success notification has not been received (NO in S370),
受電成功通知を受信した場合(S370にてYES)は、管理サーバ30は、送電成功通知を送信した送電ユニットに受電成功通知を送信した車両が対応していると判断し、該当する車両および送電ユニットに対して、スタンドIDおよび車両IDをそれぞれ通知する(S380)。
When the power reception success notification is received (YES in S370), the
なお、S360〜S380までの処理は、初回のテスト送電が成功した送電ユニットに対して順次実行される。 Note that the processing from S360 to S380 is sequentially performed on the power transmission units for which the first test power transmission has succeeded.
次に、送電ユニット200の送電ECU240における処理について説明する。送電ECU240は、S400にて、当該送電ユニットの状態が、図10で示されるような「空車状態」、「待機状態」、「充電中状態」および「充電終了状態」のいずれであるかを示す情報を、管理サーバ30へ出力する。
Next, processing in
その後、送電ECU240は、S410にて、管理サーバ30からテスト送電の送電要求信号を受信したか否かを判定する。
Thereafter,
送電要求信号を受信していない場合(S410にてNO)は、すなわち、当該送電ユニットが、「待機状態」以外のテスト送電を実行できない状態であることを意味しているので、送電ECU240は処理を終了する。
If the power transmission request signal has not been received (NO in S410), that is, it means that the power transmission unit is in a state in which test power transmission other than “standby state” cannot be performed, and therefore
送電要求信号を受信した場合(S410にてYES)は、S420に処理が進められて、送電ECU240は、テスト送電を試みる。
If a power transmission request signal has been received (YES in S410), the process proceeds to S420, and
そして、送電ECU240は、S430にてテスト送電を実行できたか否かを判定する。送電ECU240は、テスト送電が実行できた場合(S430にてYES)は、送電成功通知を管理サーバ30へ出力し(S440)、テスト送電が実行できなかった場合(S430にてNO)は処理を終了する。
Then, the
次に、送電ECU240は、管理サーバ30からの、個別の送電要求信号を受信した場合(S450にてYES)は、S460にて再びテスト送電を実行する。そして、テスト送電が成功した場合(S470にてYES)は、送電ECU240は、送電成功通知を管理サーバ30へ送信する。なお、テスト送電が成功しなかった場合(S470にてNO)は、送電ECU240は処理を終了する。
Next, when
その後、管理サーバ30によって、車両と送電ユニットとの対応が特定された場合には、管理サーバ30から車両IDが通知され、送電ECU240は、S490にて送電すべき車両を特定する。
After that, when the correspondence between the vehicle and the power transmission unit is specified by the
なお、上記の実施の形態2の説明においては、図2に示すように、管理サーバが各送電ユニットにおける送電ECUの統括的な管理制御を実行し、各送電ユニットの動作は送電ECUにて制御される構成の例について説明したが、各送電ユニットが送電ECUを有さず、管理サーバが各送電ユニットを直接制御する構成としてもよい。この場合、管理サーバは、図13における管理サーバの処理および送電ECUの処理の双方を実行する。 In the description of the second embodiment, as shown in FIG. 2, the management server executes overall management control of the power transmission ECU in each power transmission unit, and the operation of each power transmission unit is controlled by the power transmission ECU. Although an example of a configuration to be performed has been described, each power transmission unit may not have a power transmission ECU, and the management server may directly control each power transmission unit. In this case, the management server executes both the processing of the management server and the processing of the power transmission ECU in FIG.
[実施の形態3]
実施の形態1,2においては、テスト送電の再実行を送電装置において判断し、送電すべき相手側の車両を特定する場合について説明した。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, the case has been described in which the power transmission apparatus determines that the test power transmission is to be re-executed and specifies the counterpart vehicle to which power is to be transmitted.
実施の形態3においては、車両側でテスト送電の再実行を判断し、相手側の送電ユニットを特定する例について説明する。 In the third embodiment, an example in which re-execution of test power transmission is determined on the vehicle side and the power transmission unit on the other side is specified will be described.
図15は、実施の形態3における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。図15においても、実施の形態1と同様に、車両Aがスタンド1の駐車スペースに駐車しており、車両Bがスタンド2の駐車スペースに駐車しているものとし、スタンド3は空車状態である。
FIG. 15 is a diagram for explaining a schematic communication sequence in the third embodiment. In FIG. 15, similarly to the first embodiment, it is assumed that the vehicle A is parked in the parking space of the
図15を参照して、実施の形態1の図8と同様に、車両Aおよび車両Bからほぼ同じタイミングで、相手側のスタンドを特定せずに充電要求信号が送信されると、その充電要求信号を受信したスタンド1,2,3は、テスト送電を試みる。 Referring to FIG. 15, as in FIG. 8 of the first embodiment, when a charge request signal is transmitted from vehicle A and vehicle B at almost the same timing without specifying the opponent's stand, the charge request The stands 1, 2, and 3 that have received the signal attempt test transmission.
スタンド1,2においては、それぞれ車両A,Bにおいて受電されるためにテスト送電は成功し、スタンド1,2からは送電成功通知が車両A,Bへ送信される。一方、スタンド3は空車状態であるためにテスト送電は成功せず、スタンド3から送電成功通知は送信されない。
In the
車両A,Bにおいては、いずれも、スタンド1,2からの送電成功通知を受ける。したがって、この段階では、車両A,Bにおいて、対応するスタンドを特定することができない。
Vehicles A and B both receive power transmission success notifications from
そのため、このように複数の送電成功通知を受信した場合は、車両A,Bの各々は、送電成功通知を送信したスタンドを候補スタンドとして判定し、この候補スタンドに対して、時間差を設けて個別にテスト送電の要求信号を送信する。そうすると、たとえば、車両Aにおいては、スタンド1を特定して送信した送電要求信号に対して、テスト送電により供給される電力が適切に充電されるとともに、スタンド1からの送電成功通知が受信される。一方、スタンド2を特定して送信した送電要求信号に対しては、車両Aはスタンド2からの電力を受電できない。このとき、車両Bについては、送電要求信号を出力していないので、スタンド2から供給される電力は車両Bにて受電されず、そのため、スタンド2からは送電成功通知が送信されない。これによって、車両Aにおいて、スタンド1が対応する送電ユニットであることが特定できる。なお、スタンド1においても、車両Aからのスタンドを特定した送電要求信号に対して送電が成功したことが認識できるので、送電すべき車両が車両Aであることを特定することができる。
Therefore, when a plurality of power transmission success notifications are received in this manner, each of the vehicles A and B determines the stand that transmitted the power transmission success notification as a candidate stand, and provides an individual time difference with respect to this candidate stand. A request signal for test power transmission is transmitted. Then, for example, in the vehicle A, the power supplied by the test power transmission is appropriately charged with respect to the power transmission request signal transmitted by specifying the
逆に、車両Bについては、スタンド2を特定して送信した送電要求信号に対しては、適切に充電がされるとともに、スタンド2から送電成功通知が受信されるが、スタンド1からの電力は受電されず、かつ送電成功通知も受信されない。これによって、車両Bおよびスタンド2においても、互いに相手側を特定することができる。
Conversely, for the vehicle B, the power transmission request signal transmitted by specifying the stand 2 is appropriately charged and a power transmission success notification is received from the stand 2, but the power from the
このように、車両側において、相手側の送電ユニットを特定せずに送信した充電要求信号に対して、複数の送電成功通知を受信した場合に、各車両が送電成功通知を受けた送電ユニットの候補に限定して個別に再度の送電要求を送信することで、すべての送電ユニットに対して個別に送電要求を送信する場合よりも効率的に車両および送電ユニットのペアリングを特定することが可能となる。 As described above, when a plurality of power transmission success notifications are received in response to a charging request signal transmitted without specifying the counterpart power transmission unit on the vehicle side, each vehicle receives the power transmission success notification. It is possible to specify pairing of vehicles and power transmission units more efficiently than sending power transmission requests individually to all power transmission units by sending a separate power transmission request to candidates only. It becomes.
上記において、相手側のスタンドを特定せずに送信する充電要求信号に対して、車両が1つのスタンドからの送電成功通知のみを受信した場合には、スタンドを特定した個別の送電要求を行なわなくても、この段階で、相手側のスタンドが特定される。 In the above, when the vehicle receives only the power transmission success notification from one stand in response to the charge request signal transmitted without specifying the other party's stand, the individual power transmission request specifying the stand is not performed. But at this stage, the other party's stand is identified.
なお、各車両において実行されるスタンドを特定した送電要求が複数の車両で同じタイミングで実行されると、各車両において、再び複数の送電成功通知を受信することになり得る。そのため、スタンドを特定して行なう送電要求については、たとえば、車両間にて送信タイミングを調整したり、互いにランダムなタイミングで実行するようにすることが好ましい。 If a power transmission request specifying a stand executed in each vehicle is executed in a plurality of vehicles at the same timing, a plurality of power transmission success notifications may be received again in each vehicle. For this reason, it is preferable that the power transmission request to be performed by specifying a stand is performed at a random timing, for example, by adjusting the transmission timing between vehicles.
なお、上述した説明における非接触給電システムは、受電装置が車両の場合を例として説明したが、給電対象は車両には限られず、充電可能な蓄電装置を備えた任意の電気システムに適用可能である。 Note that the contactless power supply system in the above description has been described by taking the case where the power receiving device is a vehicle as an example, but the power supply target is not limited to the vehicle, and can be applied to any electric system including a chargeable power storage device. is there.
また、上記において、「テスト送電」は、通常の充電動作に比べて微小な電力を送電する場合として説明したが、「テスト送電」として他の送電状態を採用することも可能である。たとえば、電力は充電時と同様ではあるが、パルス状の短時間送電を行なうような場合も「テスト送電」に含まれるものとする。 In the above description, “test power transmission” has been described as a case where a small amount of electric power is transmitted compared to a normal charging operation, but other power transmission states may be employed as “test power transmission”. For example, although the power is the same as that at the time of charging, the case where pulsed short-time power transmission is performed is also included in “test power transmission”.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10,10A 車両給電システム、20,20A 送電装置、30 管理サーバ、31,160,230 通信部、89 電力伝送システム、90,220 送電部、91,110 受電部、92,93,96,97 コイル、94,99,111,221 共振コイル、95,98,112,222 キャパシタ、100,100A,100B 車両、113,223 電磁誘導コイル、115 SMR、118 電気負荷装置、120 PCU、130 モータジェネレータ、140 動力伝達ギヤ、150 駆動輪、155 駆動装置、CHR 170、180 整流器、190 蓄電装置、195 電圧センサ、196 電流センサ、200,200A〜200C 送電ユニット、210 電源装置、250 電源部、260 整合器、270 車両検出部、300 車両ECU、400 商用電源。
10, 10A vehicle power supply system, 20, 20A power transmission device, 30 management server, 31, 160, 230 communication unit, 89 power transmission system, 90, 220 power transmission unit, 91, 110 power reception unit, 92, 93, 96, 97
Claims (20)
受電装置に非接触で電力を供給する送電部と、
受電装置と無線通信を行なう通信部と、
制御部とを備え、
前記制御部は、受電装置からの送電要求に応答して、前記送電部から送電すべき受電装置を特定するためのテスト送電を実行し、
前記制御部は、前記テスト送電により供給される電力が受電された場合であって、受電が成功したことを示す受電成功信号を受電装置から1つだけ受信したときは当該受電装置が前記送電すべき受電装置であると特定し、複数の受電装置から前記受電成功信号を受信したときは前記テスト送電を再度実行する、送電ユニット。 A power transmission unit that supplies power to a power receiving device in a contactless manner,
A power transmission unit that supplies power to the power receiving device in a contactless manner;
A communication unit that performs wireless communication with the power receiving device;
A control unit,
In response to the power transmission request from the power receiving device, the control unit executes test power transmission for identifying the power receiving device to be transmitted from the power transmission unit,
The control unit is a case where the power supplied by the test power transmission is received, and when the power reception apparatus receives only one power reception success signal indicating that the power reception is successful, the power reception apparatus transmits the power. A power transmission unit that identifies a power reception device to be executed and performs the test power transmission again when the power reception success signal is received from a plurality of power reception devices.
前記送電要求は、各送電ユニットに対して受電装置から一斉に送信される、送電装置。 A plurality of power transmission units according to claim 1 are provided,
The power transmission request is transmitted from the power receiving apparatus to the power transmission units all at once.
前記制御部は、前記検出部により、前記送電可能範囲内に受電装置が存在していないことが示されている場合は、前記送電要求を受信したときであっても前記テスト送電を実行しない、請求項1に記載の送電ユニット。 The power transmission unit further includes a detection unit that detects the presence or absence of a power receiving device in a power transmission possible range of the power transmission unit,
The control unit does not execute the test power transmission even when the power transmission request is received when the detection unit indicates that there is no power receiving device in the power transmission possible range. The power transmission unit according to claim 1.
前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±10%以下である、請求項1に記載の送電ユニット。 The power receiving device includes a power receiving unit that receives power from the power transmission unit in a contactless manner,
The power transmission unit according to claim 1, wherein a difference between the natural frequency of the power transmission unit and the natural frequency of the power reception unit is ± 10% or less of the natural frequency of the power transmission unit or the natural frequency of the power reception unit.
前記送電部と前記受電部との結合係数は0.1以下である、請求項1に記載の送電ユニット。 The power receiving device includes a power receiving unit that receives power from the power transmission unit in a contactless manner,
The power transmission unit according to claim 1, wherein a coupling coefficient between the power transmission unit and the power reception unit is 0.1 or less.
前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項1に記載の送電ユニット。 The power receiving device includes a power receiving unit that receives power from the power transmission unit in a contactless manner,
The power reception unit includes a magnetic field that vibrates at a specific frequency formed between the power reception unit and the power transmission unit, and an electric field that vibrates at a specific frequency formed between the power reception unit and the power transmission unit. The power transmission unit according to claim 1, wherein the power transmission unit receives power from at least one of the power transmission units.
複数の送電部と、
受電装置と無線通信を行なうとともに、前記複数の送電部を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、受電装置からの送電要求に応答して、前記複数の送電部に対して、各前記複数の送電部が送電すべき受電装置を特定するためのテスト送電を一斉に実行させ、
前記制御装置は、前記複数の送電部のうち前記テスト送電により供給される電力が受電された送電部が1つであり、かつ、受電が成功したことを示す受電成功信号を受電装置から1つだけ受信した場合は、当該受電装置が当該送電部から送電すべき受電装置であると特定し、
前記制御装置は、複数の受電装置から前記受電成功信号を受信した場合は、前記テスト送電により供給される電力が受電された送電部について個別に前記テスト送電を再度実行させる、送電装置。 A power transmission device that supplies power to a power receiving device in a contactless manner,
A plurality of power transmission units;
A wireless communication with the power receiving device, and a control device for controlling the plurality of power transmission units,
The control device, in response to a power transmission request from the power receiving device, causes the plurality of power transmission units to simultaneously execute test power transmission for identifying the power receiving devices to be transmitted by each of the plurality of power transmission units,
The control device has one power transmission unit that has received power supplied by the test power transmission among the plurality of power transmission units, and one power reception success signal indicating that power reception has been successful from the power reception device. If it is received only, the power receiving device is identified as the power receiving device that should transmit power from the power transmission unit,
When the control device receives the power reception success signal from a plurality of power reception devices, the control device individually causes the test power transmission to be executed again for a power transmission unit that has received power supplied by the test power transmission.
前記制御装置は、前記複数の制御部を管理する管理サーバである、請求項12に記載の送電装置。 The power transmission device further includes a plurality of control units corresponding to the plurality of power transmission units,
The power transmission device according to claim 12, wherein the control device is a management server that manages the plurality of control units.
前記複数の送電部のうちの1つから非接触で電力を受電する受電部と、
前記送電装置と無線通信を行なう通信部と、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記受電部へ送電を行なう送電部を特定するためのテスト送電を実行させるための第1の送電要求を送電装置に送信し、前記送電装置から送信される前記テスト送電により供給される電力が受電されたことを示す送電成功信号に基づいて、前記受電部へ送電を行なう送電部の候補を判定し、前記候補に含まれる送電部に対して個別に前記テスト送電を再実行させるための第2の送電要求を送信し、前記第2の送電要求に対する前記テスト送電によって供給される電力の受電状態に応じて、前記受電部へ送電を行なう送電部を特定する、受電装置。 A power receiving device that receives power from a power transmission device including a plurality of power transmission units in a contactless manner,
A power receiving unit that receives power in a contactless manner from one of the plurality of power transmitting units;
A communication unit for performing wireless communication with the power transmission device;
A control device,
The control device transmits to the power transmission device a first power transmission request for executing test power transmission for specifying a power transmission unit that performs power transmission to the power receiving unit, and is supplied by the test power transmission transmitted from the power transmission device. Based on a power transmission success signal indicating that the received power has been received, a power transmission unit candidate for transmitting power to the power receiving unit is determined, and the test power transmission is individually re-executed for the power transmission units included in the candidate A power receiving device that transmits a second power transmission request for causing the power receiving unit to transmit power to the power receiving unit according to a power receiving state of power supplied by the test power transmission in response to the second power transmission request.
前記受電装置で受電した電力を充電可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置からの電力を用いて走行駆動力を発生するための駆動装置とを備える、車両。 The power receiving device according to any one of claims 14 to 18,
A power storage device capable of charging the power received by the power receiving device;
A vehicle comprising: a driving device for generating a driving force using electric power from the power storage device.
前記送電装置は、複数の送電ユニットを含み、
前記送電装置と前記車両とは、互いに無線通信を行なうことが可能であり、
前記送電装置は、前記車両からの送電要求に応答して、前記複数の送電ユニットによって、前記車両へ送電を行なう送電ユニットを特定するためのテスト送電を一斉に実行し、
前記車両は、前記テスト送電により供給される電力が受電されたことに応答して、受電が成功したことを示す受電成功信号を前記送電装置に送信し、
前記送電装置は、前記複数の送電ユニットのうち前記テスト送電により供給される電力が受電された送電ユニットが1つであり、かつ、受信した前記受電成功信号が1つだけの場合は、当該送電ユニットが前記受電成功信号を送信した車両へ送電を行なう送電ユニットであると特定し、複数の車両から前記受電成功信号を受信した場合は、前記テスト送電により供給される電力が受電された送電ユニットについて個別に前記テスト送電を再度実行する、非接触給電システム。 A non-contact power feeding system that transmits power in a non-contact manner between a power transmission device and a vehicle,
The power transmission device includes a plurality of power transmission units,
The power transmission device and the vehicle can perform wireless communication with each other,
The power transmission device, in response to a power transmission request from the vehicle, simultaneously performs test power transmission for identifying power transmission units that perform power transmission to the vehicle by the plurality of power transmission units,
In response to receiving power supplied by the test power transmission, the vehicle transmits a power reception success signal indicating that power reception has been successful to the power transmission device,
When the power transmission device has one power transmission unit that has received power supplied by the test power transmission among the plurality of power transmission units and only one power reception success signal is received, the power transmission When the unit is identified as a power transmission unit that transmits power to the vehicle that has transmitted the power reception success signal and receives the power reception success signal from a plurality of vehicles, the power transmission unit that has received power supplied by the test power transmission A non-contact power feeding system that individually executes the test power transmission again with respect to.
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