JP2015012713A - 非接触充電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の給電スタンドと複数の車両が存在する状況下でも、給電スタンドと車両が互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定することができる、非接触充電システムを提供する。
【解決手段】非接触充電システム100では、送電ユニット14のケース14aの上面に凹部14dが形成されてその内部にアンテナ15が設置されると共に、受電ユニット43のケース43aの下面にアンテナ46が設置される。給電スタンド10は、自身のアンテナ15によって第1閾値以上のRSSIで受信される電波信号を送信するアンテナ46を有する電気自動車40を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定すると共に、電気自動車40は、自身のアンテナ46によって第1閾値以上のRSSIで受信される電波信号を送信するアンテナ15を有する給電スタンド10を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定する。
【選択図】図5
【解決手段】非接触充電システム100では、送電ユニット14のケース14aの上面に凹部14dが形成されてその内部にアンテナ15が設置されると共に、受電ユニット43のケース43aの下面にアンテナ46が設置される。給電スタンド10は、自身のアンテナ15によって第1閾値以上のRSSIで受信される電波信号を送信するアンテナ46を有する電気自動車40を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定すると共に、電気自動車40は、自身のアンテナ46によって第1閾値以上のRSSIで受信される電波信号を送信するアンテナ15を有する給電スタンド10を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定する。
【選択図】図5
Description
この発明は、バッテリ搭載車両のための非接触充電システムに関する。
電気モータによって走行する電気自動車(EV車)や電気モータとガソリンエンジンとの併用によって走行するプラグインハイブリッド車(PHV車)の普及が始まっている。これらEV車やPHV車にはバッテリが搭載されており、バッテリに蓄えられた電気エネルギーによってモータを駆動することにより車両の走行が行われる。
現在、EV車やPHV車用の充電システムとしては、駐車エリア内に設けられた複数の駐車スペースにそれぞれ給電スタンドを設置し、車両が駐車スペースに駐車している間に充電を行う方式が一般的である。また、給電スタンドから車両への電力供給の方法としては、給電スタンドと車両を専用の充電ケーブルで接続する接触充電システムと、給電スタンドと車両を非接触状態に保ったまま電磁誘導の原理を利用して電力供給を行う非接触充電システムとがあり、特許文献1には非接触充電システムの一例が記載されている。
給電スタンドから車両への充電を行う際には、給電スタンドと車両の間で各種の制御信号をやり取りする必要がある。給電スタンドと車両を充電ケーブルで接続する接触充電システムでは、充電ケーブル内に通信線を含めることによって制御信号のやり取りを有線通信によって行うことができるが、充電ケーブルを使用しない非接触充電システムの場合には、給電スタンドと車両の間の制御信号のやり取りを無線通信によって行う必要がある。その際、駐車エリア内に複数の給電スタンドが設置されており、また複数の車両が駐車している場合には、給電スタンドと車両は互いに自身が無線通信接続を確立すべき相手を特定しなければならない。
この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り、複数の給電スタンドと複数の車両が存在する状況下でも、給電スタンドと車両が互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定することができる、非接触充電システムを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、この発明に係る非接触充電システムは、給電スタンドからバッテリ搭載車両への充電を行う非接触充電システムであって、給電スタンドの給電ユニットとバッテリ搭載車両の受電ユニットが非接触状態に対向して配置されて、給電ユニット内に収容される第1コイルから受電ユニット内に収容される第2コイルに高周波電力が伝達されることによって、給電スタンドからバッテリ搭載車両への充電が行われ、給電ユニットの受電ユニットと対向する面に第1アンテナが設置されると共に、受電ユニットの給電ユニットと対向する面に第2アンテナが設置され、給電ユニットの受電ユニットと対向する面または受電ユニットの給電ユニットと対向する面に第1凹部が形成されて当該第1凹部の内部に第1アンテナまたは第2アンテナが設置され、給電スタンドは、自身の第1アンテナによって所定の第1閾値以上の受信信号強度で受信される電波信号を送信する第2アンテナを有するバッテリ搭載車両を自身が無線通信接続を確立すべきバッテリ搭載車両として特定すると共に、バッテリ搭載車両は、自身の第2アンテナによって第1閾値以上の受信信号強度で受信される電波信号を送信する第1アンテナを有する給電スタンドを自身が無線通信接続を確立すべき給電スタンドとして特定する。
給電ユニットの受電ユニットと対向する面の中心線上に第1凹部が形成されて当該第1凹部の内部に第1アンテナが設置されると共に、受電ユニットの給電ユニットと対向する面の中心線上に第2アンテナが設置されてもよい。
受電ユニットの給電ユニットと対向する面の中心線上に第1凹部が形成されて当該第1凹部の内部に第2アンテナが設置されると共に、給電ユニットの受電ユニットと対向する面の中心線上に第1アンテナが設置されてもよい。
バッテリ搭載車両は、給電スタンドの第1アンテナから送信されて自身の第2アンテナで受信される電波信号の受信信号強度が所定の第2閾値以上となるように自身の駐車位置を調整してもよい。
第1凹部の内側面には、電波吸収体が設けられてもよい。
給電ユニットの受電ユニットと対向する面に第3アンテナが設置されると共に、受電ユニットの給電ユニットと対向する面に第4アンテナが設置され、給電ユニットの受電ユニットと対向する面または受電ユニットの給電ユニットと対向する面に第2凹部が形成されて当該第2凹部の内部に第3アンテナまたは第4アンテナが設置されてもよい。
給電ユニットの受電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に第1、第2凹部が形成されて当該第1、第2凹部の内部に第1、第3アンテナが設置されると共に、受電ユニットの給電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に第2、第4アンテナが設置されてもよい。
受電ユニットの給電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に第1、第2凹部が形成されて当該第1、第2凹部の内部に第2、第4アンテナが設置されると共に、給電ユニットの受電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に第1、第2アンテナが設置されてもよい。
バッテリ搭載車両は、給電スタンドの第1、第3アンテナから送信されて自身の第2、第4アンテナでそれぞれ受信される各電波信号の受信信号強度がともに所定の第2閾値以上となるように自身の駐車位置を調整してもよい。
第1、第2凹部の内側面には、電波吸収体が設けられてもよい。
第1、第2コイルは、円型コイルであってもよい。
第1、第2コイルは、角型コイルであってもよい。
この発明に係る非接触充電システムによれば、複数の給電スタンドと複数の車両が存在する状況下でも、給電スタンドと車両が互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定することができる。
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る非接触充電システム100の構成を図1に示す。
駐車エリア内の各駐車スペースS1〜S3には、非接触型の給電スタンド10〜30がそれぞれ設置されており、各駐車スペースS1〜S3の地面には、給電スタンド10〜30の給電ユニット14〜34がそれぞれ設置されている。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係る非接触充電システム100の構成を図1に示す。
駐車エリア内の各駐車スペースS1〜S3には、非接触型の給電スタンド10〜30がそれぞれ設置されており、各駐車スペースS1〜S3の地面には、給電スタンド10〜30の給電ユニット14〜34がそれぞれ設置されている。
電気自動車40が例えば駐車スペースS1に駐車すると、給電スタンド10と電気自動車40の間で無線通信接続が確立された後、給電スタンド10の給電ユニット14に高周波電力が供給され、この高周波電力が電磁誘導の原理によって電気自動車40の受電ユニット43に伝達され、図示しない車載バッテリへの充電が行われる。なお、この実施の形態1では、3台の給電スタンド10〜30と1台の電気自動車40が存在する例が示されているが、本願発明はより一般的に、複数の給電スタンドと複数の電気自動車が存在する場合について適用することができる。
以下、この実施の形態1に係る非接触充電システム100における給電スタンド10〜30と電気自動車40の構成について、図2を参照して説明する。ただし、給電スタンド10〜30の構成はすべて同一であるため、これ以降、給電スタンド10を例にとって説明する。
(給電スタンド10の構成)
まず、給電スタンド10の構成について説明する。給電スタンド10は、無線通信手段11と、制御手段12と、給電手段13と、給電ユニット14と、アンテナ15と、車両検知センサ16とを備えている。
まず、給電スタンド10の構成について説明する。給電スタンド10は、無線通信手段11と、制御手段12と、給電手段13と、給電ユニット14と、アンテナ15と、車両検知センサ16とを備えている。
無線通信手段11は、制御手段12から入力される各種信号を変調してアンテナ15から電波信号として送信すると共に、アンテナ15によって受信される電波信号を復調して制御手段12に出力する。
制御手段12は、マイクロコンピュータによって構成されており、駐車スペースS1の地面に設置されている車両検知センサ16からの信号に基づいて駐車スペースS1に電気自動車40が駐車したことを検知すると、無線通信手段11を介して電気自動車40との間で各種制御信号をやり取りしながら給電手段13を制御することによって、電気自動車40への充電電力の供給を制御する。
給電手段13は、電力系統から供給される交流電力をより周波数の高い高周波電力に変換する。
給電ユニット14には、給電手段13から高周波電力が供給される。
(電気自動車40の構成)
次に、電気自動車40の構成について説明する。電気自動車40は、無線通信手段41と、制御手段42と、受電ユニット43と、充電手段44と、バッテリ45と、アンテナ46とを備えている。
次に、電気自動車40の構成について説明する。電気自動車40は、無線通信手段41と、制御手段42と、受電ユニット43と、充電手段44と、バッテリ45と、アンテナ46とを備えている。
無線通信手段41は、制御手段42から入力される各種信号を変調してアンテナ46から電波信号として送信すると共に、アンテナ46によって受信される電波信号を復調して制御手段42に出力する。
制御手段42は、マイクロコンピュータによって構成されており、無線通信手段41を介して給電スタンド10との間で各種制御信号をやり取りしながら充電手段44を制御することによって、バッテリ45の充電を制御する。
受電ユニット43には、給電スタンド10の給電ユニット14から電磁誘導の原理によって高周波電力が伝達される。
充電手段44は、受電ユニット43に伝達された高周波電力を直流電力に変換する。
バッテリ45は、充電手段44から出力される直流電力を蓄える。
(給電ユニット14と受電ユニット43の構成)
次に、この実施の形態1に係る非接触充電システム100における給電ユニット14と受電ユニット43の詳細な構成について、図3〜5を参照して説明する。
次に、この実施の形態1に係る非接触充電システム100における給電ユニット14と受電ユニット43の詳細な構成について、図3〜5を参照して説明する。
図3には、給電スタンド10の給電ユニット14の上面透視図(a)と断面図(b)が示されている。なお、図中のX軸は、駐車スペースS1に電気自動車40が駐車した際の車幅方向に沿って定義されている。給電ユニット14は、樹脂製ケース14aと、その内部に収容される板状コア14bおよび円型コイル14cとから構成されており、樹脂製ケース14aの上面の中心線L1上には円形の凹部14dが形成され、凹部14dの内部にアンテナ15が設置されている。また、凹部14dの内側面には電波吸収体14eが貼り付けられている。
図4には、電気自動車40の受電ユニット43の下面透視図(a)と断面図(b)が示されている。なお、図中のX軸は電気自動車40の車幅方向に沿って定義されている。受電ユニット43は、樹脂製ケース43aと、その内部に収容される板状コア43bおよび円型コイル43cとから構成されており、樹脂製ケース43aの下面の中心線L2上にアンテナ46が設置されている。
図5(a)は、給電スタンド10の駐車スペースS1に電気自動車40が駐車した際の給電ユニット14と受電ユニット43の位置関係を示した図である。また、図5(b)は、給電ユニット14と受電ユニット43の位置関係がX軸方向にΔLずれた場合における、給電スタンド10のアンテナ15から送信されて電気自動車40のアンテナ46で受信される電波信号の受信信号強度(RSSI)の変化を示したグラフである。なお、図3,4と同様に、図中のX軸は電気自動車40の車幅方向に沿って定義されている。
まず、図5(a)から見て取れるように、給電スタンド10のアンテナ15は給電ユニット14の上面に形成された凹部14d内に設置されており、また凹部14dの内側面には電波吸収体14eが貼り付けられているため、アンテナ15から送信された電波信号の直接波が届く範囲は図中にRで示される範囲に制限される。また、図5(b)から見て取れるように、給電ユニット14と受電ユニット43の位置関係がずれると、電気自動車40のアンテナ46で受信される電波信号のRSSIが著しく低下する。
駐車エリア内に複数の電気自動車が駐車していても、給電スタンド10のアンテナ15から送信された電波信号を所定の第1閾値(例えば−20dBm)以上のRSSIで受信できるのは、電気自動車40のアンテナ46だけである。同様に、駐車エリア内に複数の給電スタンドが設置されていても、電気自動車40のアンテナ46から送信された電波信号を第1閾値以上のRSSIで受信できるのは、給電スタンド10のアンテナ15だけである。後に詳述するように、給電スタンド10と電気自動車40は、自身のアンテナによって第1閾値以上のRSSIで受信される電波信号の送信元を特定することによって、自身が無線通信接続を確立すべき相手を互いに特定する。
また、給電スタンド10のアンテナ15から送信された電波信号を電気自動車40のアンテナ46で受信する際に、そのRSSIが所定の第2閾値(例えば−10dBm)以上となるのは、アンテナ15のほぼ真上にアンテナ46が位置し、給電ユニット14と受電ユニット43のX軸方向のずれΔLが殆どゼロとなる場合である。このような状態においては、給電ユニット14から受電ユニット43への高周波電力の伝達が効率良く行われる。後に詳述するように、電気自動車40は、給電スタンド10のアンテナ15から送信されて自身のアンテナ46で受信される電波信号のRSSIが第2閾値以上となるように自身の駐車位置を調整することにより、給電ユニット14と受電ユニット43の位置合わせを行い、給電ユニット14から受電ユニット43への高周波電力の伝達が効率良く行われるようにする。
(非接触充電システム100の充電処理)
次に、この実施の形態1に係る非接触充電システム100における充電処理の詳細について、給電スタンド10から電気自動車40への充電処理を行う場合を例にとって、図6A,Bを参照して説明する。
次に、この実施の形態1に係る非接触充電システム100における充電処理の詳細について、給電スタンド10から電気自動車40への充電処理を行う場合を例にとって、図6A,Bを参照して説明する。
まず、図6Aに示されるように、電気自動車40が駐車スペースS1に駐車したことが給電スタンド10の車両検知センサ16によって検知されると(S101)、給電スタンド10の制御手段12は、自機の識別子を含む受信信号強度(RSSI)測定用パケットを、無線通信手段11によってアンテナ15からブロードキャストする(S102)。なお、給電スタンド10の識別子としては、例えば給電スタンド10のMACアドレスを使用することができる。
電気自動車40の制御手段42は、給電スタンド10のアンテナ15からブロードキャストされたRSSI測定用パケットを、自車のアンテナ46に接続されている無線通信手段41によって受信すると(S103)、そのRSSIを測定し(S104)、RSSIが所定の第1閾値(−20dBm)以上であるか否かを調べる(S105)。
先に図5を参照して説明したように、受信パケットのRSSIが第1閾値以上である場合には、そのパケットは自車の駐車位置に設置されている給電スタンドのアンテナ(この例では給電スタンド10のアンテナ15)から送信されたものであると考えられる。その場合、電気自動車40の制御手段42は、ステップS106以降の処理を行う。一方、RSSIが第1閾値未満である場合には、そのパケットは自車の駐車位置に設置されている給電スタンドのアンテナから送信されたものではなく、他の駐車スペースに設置されている給電スタンドのアンテナから送信されたものであると考えられる。その場合、電気自動車40の制御手段42は、ステップS103で受信したパケットを無視し、ステップS103以前の状態に戻る。
ステップS105において受信パケットのRSSIが第1閾値以上であると判定された場合、電気自動車40の制御手段42は、受信パケット内に含まれている給電スタンド10の識別子を抽出し(S106)、給電スタンド10に向けて自車の識別子を含むRSSI測定用パケットを、無線通信手段41によってアンテナ46からユニキャストで送信する(S107)。給電スタンド10の制御手段12は、電気自動車40のアンテナ46から自機に向けて送信されたRSSI測定用パケットを、自機のアンテナ15に接続されている無線通信手段11によって受信すると(S108)、そのRSSIを測定し(S109)、RSSIがステップS105と同様の第1閾値(−20dBm)以上であるか否かを調べる(S110)。
受信パケットのRSSIが第1閾値以上である場合には、そのパケットは自機が設置されている駐車スペースS1に駐車している車両のアンテナから送信されたものであると考えられる。その場合、給電スタンド10の制御手段12は、ステップS111以降の処理を行う。一方、RSSIが第1閾値未満である場合には、そのパケットは自機が設置されている駐車スペースS1に駐車している車両のアンテナから送信されたものではなく、他の駐車スペースに駐車している車両のアンテナから送信されたものであると考えられる。その場合、給電スタンド10の制御手段12は、ステップS108で受信したパケットを無視し、ステップS108以前の状態に戻る。なお、一定時間たってもS108でRSSI測定用パケットを受信しない場合や、S110がYesにならない場合は、S102に戻っても良い。
ステップS110において受信パケットのRSSIが第1閾値以上であると判定された場合、給電スタンド10の制御手段12は、受信パケット内に含まれている電気自動車40の識別子を抽出する(S111)。この状態において、給電スタンド10の制御手段12と電気自動車40の制御手段42は、互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定したことになり、通信接続要求パケットと通信接続応答パケットをやり取りすることによって、両者の間で無線通信接続を確立する(S112)。
次に、図6Bに示されるように、給電スタンド10の制御手段12は、電気自動車40に向けて駐車位置調整用パケットを、無線通信手段11によってアンテナ15から連続送信する(S113)。電気自動車40の制御手段42は、給電スタンド10のアンテナ15から送信された駐車位置調整用パケットを、自機のアンテナ46に接続されている無線通信手段41によって受信すると(S114)、そのRSSIを測定し(S115)、RSSIが所定の第2閾値(−10dBm)以上であるか否かを調べる(S116)。
先に図5を参照して説明したように、受信パケットのRSSIが第2閾値以上となるのは、給電スタンド10のアンテナ15のほぼ真上に電気自動車40のアンテナ46が位置し、給電ユニット14と受電ユニット43の間のずれΔLが殆どゼロとなる場合である。このような状態においては、給電ユニット14から受電ユニット43への高周波電力の伝達が効率良く行われる。
電気自動車40の制御手段42は、ステップS116において受信パケットのRSSIが第2閾値未満である場合には、車両に搭載されているカーナビゲーションシステムにガイド情報を表示することによって運転者に駐車位置を調整するように促し(S117)、RSSIが第2閾値以上になるまでの間、ステップS114〜S117の処理を繰り返す。そして、ステップS116において受信パケットのRSSIが第2閾値以上になると、電気自動車40の制御手段42は、給電スタンド10に向けて完了通知パケットを送信し(S118)、ステップS119でこれを受信した給電スタンド10の制御手段12は、駐車位置調整用パケットの連続送信を終了する(S120)。
上記ステップS113からS120の駐車位置の調整処理が完了すると、給電スタンド10の給電ユニット14のほぼ真上に電気自動車40の受電ユニット43が位置する状態となり、給電スタンド10から電気自動車40への充電処理が開始される(S121)。
給電スタンド10から電気自動車40への充電処理の際には、両者の間で各種制御信号が無線通信によってやり取りされるとともに、給電スタンド10の給電手段13から給電ユニット14の円型コイル14cに高周波電力が供給され、この高周波電力が電磁誘導の原理によって電気自動車40の受電ユニット43の円型コイル43cに伝達され、充電手段44を介してバッテリ45への充電が行われる(図2参照)。
電気自動車40のバッテリ45への充電が完了し、給電スタンド10から電気自動車40への充電処理が完了すると、給電スタンド10の制御手段12と電気自動車40の制御手段42は、通信切断要求パケットと通信切断応答パケットをやり取りすることによって、両者の間の無線通信接続を切断する(S122)。
以上説明したように、この実施の形態1に係る非接触充電システム100では、送電ユニット14のケース14aの上面に凹部14dが形成されてその内部にアンテナ15が設置されると共に、受電ユニット43のケース43aの下面にアンテナ46が設置されている。給電スタンド10は、自身のアンテナ15によって第1閾値(−20dBm)以上のRSSIで受信される電波信号を送信するアンテナ46を有する電気自動車40を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定すると共に、電気自動車40は、自身のアンテナ46によって第1閾値(−20dBm)以上のRSSIで受信される電波信号を送信するアンテナ15を有する給電スタンド10を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定する。これにより、複数の給電スタンドと複数の電気自動車が存在する状況下でも、給電スタンド10と電気自動車40は互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定することができる。
また、電気自動車40は、給電スタンド10のアンテナ15から送信されて自身のアンテナ46で受信される電波信号のRSSIが第2閾値(−10dBm)以上となるように自身の駐車位置を調整する。これにより、給電ユニット14と受電ユニット43の位置合わせを行い、給電ユニット14から受電ユニット43への高周波電力の伝達を効率良く行うことができる。
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る非接触充電システム200について、図7〜11を参照して説明する。実施の形態2に係る非接触充電システム200は、実施の形態1よりもさらに正確に給電ユニット214と受電ユニット243の位置合わせを行うことを意図している。なお、以降の説明において、実施の形態1と同一の符号は、同一または同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態2に係る非接触充電システム200について、図7〜11を参照して説明する。実施の形態2に係る非接触充電システム200は、実施の形態1よりもさらに正確に給電ユニット214と受電ユニット243の位置合わせを行うことを意図している。なお、以降の説明において、実施の形態1と同一の符号は、同一または同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
(給電スタンド210と電気自動車240の構成)
図7には、実施の形態2における給電スタンド210と電気自動車240の構成が示されている。給電スタンド210は、2つの無線通信手段211A,Bを備えており、給電ユニット214には2つのアンテナ215A,Bが設置されている。無線通信手段211Aはアンテナ215Aに電気的に接続され、無線通信手段211Bはアンテナ215Bに電気的に接続されている。
図7には、実施の形態2における給電スタンド210と電気自動車240の構成が示されている。給電スタンド210は、2つの無線通信手段211A,Bを備えており、給電ユニット214には2つのアンテナ215A,Bが設置されている。無線通信手段211Aはアンテナ215Aに電気的に接続され、無線通信手段211Bはアンテナ215Bに電気的に接続されている。
電気自動車240は、2つの無線通信手段241A,Bを備えており、受電ユニット243には2つのアンテナ246A,Bが設置されている。無線通信手段241Aはアンテナ246Aに電気的に接続され、無線通信手段241Bはアンテナ246Bに電気的に接続されている。
(給電ユニット214と受電ユニット243の構成)
図8には、給電ユニット214の上面透視図(a)と断面図(b)が示されている。給電ユニット214は、樹脂製ケース214aと、その内部に収容される板状コア214bおよび円型コイル214cとから構成されており、樹脂製ケース214aの上面には、2つの円形の凹部214d,d’が中心線L1に関して線対称に形成されている。各凹部214d,d’の内部には2つのアンテナ215A,Bがそれぞれ設置されると共に、各凹部214d,d’の内側面には電波吸収体214e,e’が貼り付けられている。
図9には、受電ユニット243の下面透視図(a)と断面図(b)が示されている。受電ユニット243は、樹脂製ケース243aと、その内部に収容される板状コア243bおよび円型コイル243cとから構成されており、樹脂製ケース243aの下面には、2つのアンテナ246A,Bが中心線L2に関して線対称に設置されている。
図10(a)は、給電ユニット214と受電ユニット243の位置関係を示した図である。また、図10(b)は、給電ユニット214と受電ユニット243の位置関係がX軸方向にΔLずれた場合における、給電スタンド210のアンテナ215A,Bから送信されて電気自動車240のアンテナ246A,Bでそれぞれ受信される各電波信号の受信信号強度(RSSI)の変化を示したグラフである。
図10(a)から見て取れるように、アンテナ215A,Bから送信された電波信号の直接波が届く範囲は図中にR’で示される範囲に制限される。また、図10(b)から見て取れるように、給電ユニット214と受電ユニット243の位置関係がずれると、電気自動車240のアンテナ246A,Bで受信される各電波信号のRSSIが著しく低下する。
給電スタンド210のアンテナ215A,Bから送信された各電波信号を電気自動車240のアンテナ246A,Bでそれぞれ受信する際に、それらのRSSIがともに第2閾値(−10dBm)以上となるのは、アンテナ215Aのほぼ真上にアンテナ246Aが位置すると共に、アンテナ215Bのほぼ真上にアンテナ246Bが位置する場合である。次に詳述するように、電気自動車240は、給電スタンド210のアンテナ215A,Bから送信されて自身のアンテナ246A,Bでそれぞれ受信される各電波信号のRSSIがともに第2閾値以上となるように自身の駐車位置を調整することにより、実施の形態1よりもさらに正確に給電ユニット214と受電ユニット243の位置合わせを行う。
(非接触充電システム200の充電処理)
次に、この実施の形態2に係る非接触充電システム200における充電処理の詳細について、給電スタンド210から電気自動車240への充電処理を行う場合を例にとって、図11A,Bを参照して説明する。
次に、この実施の形態2に係る非接触充電システム200における充電処理の詳細について、給電スタンド210から電気自動車240への充電処理を行う場合を例にとって、図11A,Bを参照して説明する。
まず、図11Aに示されるように、電気自動車240が駐車スペースS1に駐車したことが検知されると(S101)、給電スタンド210の制御手段212は、自機の識別子を含む受信信号強度(RSSI)測定用パケットを、無線通信手段211A.Bによってアンテナ215A,Bからブロードキャストする(S202)。
電気自動車240の制御手段242は、給電スタンド210のアンテナ215A,BからブロードキャストされたRSSI測定用パケットを、自車のアンテナ246Aに接続されている無線通信手段241Aまたはアンテナ246Bに接続されている無線通信手段241Bのいずれか一方(両方でもよい)によって受信すると(S203)、そのRSSIを測定し(S104)、RSSIが所定の第1閾値(−20dBm)以上であるか否かを調べる(S105)。
ステップS105において受信パケットのRSSIが第1閾値以上であると判定された場合、電気自動車240の制御手段242は、受信パケット内に含まれている給電スタンド210の識別子を抽出し(S106)、給電スタンド210に向けて自車の識別子を含むRSSI測定用パケットを、無線通信手段241A,Bによってアンテナ246A,Bからユニキャストで送信する(S207)。
給電スタンド210の制御手段212は、電気自動車240のアンテナ246A,Bから自機に向けて送信されたRSSI測定用パケットを、自機のアンテナ215Aに接続されている無線通信手段211Aまたはアンテナ215Bに接続されている無線通信手段211Bのいずれか一方(両方でもよい)によって受信すると(S208)、そのRSSIを測定し(S109)、RSSIがステップS105と同様の第1閾値(−20dBm)以上であるか否かを調べる(S110)。
ステップS110において受信パケットのRSSIが第1閾値以上であると判定された場合、給電スタンド210の制御手段212は、受信パケット内に含まれている電気自動車240の識別子を抽出する(S111)。この状態において、給電スタンド210の制御手段212と電気自動車240の制御手段242は、互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定したことになり、通信接続要求パケットと通信接続応答パケットをやり取りすることによって、両者の間で無線通信接続を確立する(S112)。詳細には、給電スタンド210の無線通信手段211Aと電気自動車240の無線通信手段241Bの間で無線通信接続を確立すると共に、給電スタンド210の無線通信手段211Bと電気自動車240の無線通信手段241Bの間で無線通信接続を確立する。
次に、図11Bに示されるように、給電スタンド210の制御手段212は、電気自動車240に向けて第1、第2駐車位置調整用パケットを、無線通信手段211A,Bによって自機のアンテナ215A,Bからそれぞれ連続送信する(S213)。
電気自動車240の制御手段242は、給電スタンド210のアンテナ215A,Bからそれぞれ送信された第1、第2駐車位置調整用パケットを、自車のアンテナ246A,Bに接続されている無線通信手段241A,Bによってそれぞれ受信すると(S214)、それらのRSSIを測定し(S215)、2つのRSSIがともに所定の第2閾値(−10dBm)以上であるか否かを調べる(S216)。
先に図10を参照して説明したように、2つのRSSIがともに第2閾値以上となるのは、給電スタンド210のアンテナ215Aのほぼ真上に電気自動車240のアンテナ246Aが位置すると共に、給電スタンド210のアンテナ215Bのほぼ真上に電気自動車240のアンテナ246Bが位置し、給電ユニット214と受電ユニット243のずれΔLが殆ど完全にゼロとなる場合である。このような状態においては、給電ユニット214から受電ユニット243への高周波電力の伝達が実施の形態1よりもさらに効率良く行われる。
電気自動車240の制御手段242は、ステップS216において2つのRSSIのうちの少なくとも一方が第2閾値未満である場合には、車両に搭載されているカーナビゲーションシステムにガイド情報を表示することによって運転者に駐車位置を調整するように促し(S217)、2つのRSSIがともに第2閾値以上となるまでの間、ステップS214〜S217の処理を繰り返す。そして、ステップS216において2つのRSSIがともに第2閾値以上になると、電気自動車240の制御手段242は、給電スタンド210に向けて完了通知パケットを送信し(S118)、ステップS119でこれを受信した給電スタンド210の制御手段212は、第1、第2駐車位置調整用パケットの連続送信を終了する(S220)。
上記ステップS213からS220の駐車位置の調整処理が完了すると、給電スタンド210から電気自動車240への充電処理が開始され(S121)、充電処理が完了すると、給電スタンド210の制御手段212と電気自動車240の制御手段242は、通信切断要求パケットと通信切断応答パケットをやり取りすることによって、両者の間の無線通信接続を切断する(S122)。
以上説明したように、この実施の形態2に係る非接触充電システム200では、送電ユニット214のケース214aの上面に2つの凹部214d,d’が形成されてそれらの内部にアンテナ215A,Bがそれぞれ設置されると共に、受電ユニット243のケース243aの下面にアンテナ246A,Bが設置されている。電気自動車240は、給電スタンド210のアンテナ215A,Bからそれぞれ送信されて自身のアンテナ246A,Bでそれぞれ受信される電波信号のRSSIがともに第2閾値(−10dBm)以上となるように自身の駐車位置を調整する。これにより、実施の形態1よりもさらに正確に給電ユニット214と受電ユニット243の位置合わせを行い、給電ユニット214から受電ユニット243への高周波電力の伝達をさらに効率良く行うことができる。
その他の実施の形態.
実施の形態1において、給電ユニット14と受電ユニット43の内部に収容されるコイルは、図3,4の14c、43cに示されるような円型コイルであったが、これらは図12,13の314c、343cに示されるような角型コイルでもよく、実施の形態2においても同様である。また、実施の形態1,2では、給電ユニット14,214の上面に凹部14d、214d,d’を形成していたが、受電ユニット43,243の下面に凹部を形成してもよい。また、送電ユニットのケースの上面におよび、受電ユニットの下面に設置されるアンテナ、および凹部は3つ以上でもよい。3つ以上にすることで、実施の形態1、2よりもさらに正確に給電ユニットと受電ユニットの位置合わせを行うことができる。
実施の形態1において、給電ユニット14と受電ユニット43の内部に収容されるコイルは、図3,4の14c、43cに示されるような円型コイルであったが、これらは図12,13の314c、343cに示されるような角型コイルでもよく、実施の形態2においても同様である。また、実施の形態1,2では、給電ユニット14,214の上面に凹部14d、214d,d’を形成していたが、受電ユニット43,243の下面に凹部を形成してもよい。また、送電ユニットのケースの上面におよび、受電ユニットの下面に設置されるアンテナ、および凹部は3つ以上でもよい。3つ以上にすることで、実施の形態1、2よりもさらに正確に給電ユニットと受電ユニットの位置合わせを行うことができる。
100,200 非接触充電システム、10,210 給電スタンド、14,214 給電ユニット、14c 円型コイル(第1コイル)、314c 角型コイル(第1コイル)、14d,214d 凹部(第1凹部)、214d’ 凹部(第2凹部)、14e,214e,214e’ 電波吸収体、15,215A アンテナ(第1アンテナ)、215B アンテナ(第3アンテナ)、40,240 電気自動車(バッテリ搭載車両)、43,243 受電ユニット、43c 円型コイル(第2コイル)、343c 角型コイル(第2コイル)、46,246A アンテナ(第2アンテナ)、246B アンテナ(第4アンテナ)。
Claims (12)
- 給電スタンドからバッテリ搭載車両への充電を行う非接触充電システムであって、
前記給電スタンドの給電ユニットと前記バッテリ搭載車両の受電ユニットが非接触状態に対向して配置されて、前記給電ユニット内に収容される第1コイルから前記受電ユニット内に収容される第2コイルに高周波電力が伝達されることによって、前記給電スタンドから前記バッテリ搭載車両への充電が行われ、
前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面に第1アンテナが設置されると共に、前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面に第2アンテナが設置され、
前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面または前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面に第1凹部が形成されて該第1凹部の内部に前記第1アンテナまたは前記第2アンテナが設置され、
前記給電スタンドは、自身の前記第1アンテナによって所定の第1閾値以上の受信信号強度で受信される電波信号を送信する前記第2アンテナを有する前記バッテリ搭載車両を自身が無線通信接続を確立すべきバッテリ搭載車両として特定すると共に、前記バッテリ搭載車両は、自身の前記第2アンテナによって前記第1閾値以上の受信信号強度で受信される電波信号を送信する前記第1アンテナを有する前記給電スタンドを自身が無線通信接続を確立すべき給電スタンドとして特定する、非接触充電システム。 - 前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面の中心線上に前記第1凹部が形成されて該第1凹部の内部に前記第1アンテナが設置されると共に、前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面の中心線上に前記第2アンテナが設置されることを特徴とする、請求項1に記載の非接触充電システム。
- 前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面の中心線上に前記第1凹部が形成されて該第1凹部の内部に前記第2アンテナが設置されると共に、前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面の中心線上に前記第1アンテナが設置されることを特徴とする、請求項1に記載の非接触充電システム。
- 前記バッテリ搭載車両は、前記給電スタンドの前記第1アンテナから送信されて自身の前記第2アンテナで受信される電波信号の受信信号強度が所定の第2閾値以上となるように自身の駐車位置を調整することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
- 前記第1凹部の内側面には、電波吸収体が設けられることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
- 前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面に第3アンテナが設置されると共に、前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面に第4アンテナが設置され、
前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面または前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面に第2凹部が形成されて該第2凹部の内部に前記第3アンテナまたは前記第4アンテナが設置されることを特徴とする、請求項1に記載の非接触充電システム。 - 前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に前記第1、第2凹部が形成されて該第1、第2凹部の内部に前記第1、第3アンテナが設置されると共に、前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に前記第2、第4アンテナが設置されることを特徴とする、請求項6に記載の非接触充電システム。
- 前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に前記第1、第2凹部が形成されて該第1、第2凹部の内部に前記第2、第4アンテナが設置されると共に、前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に前記第1、第2アンテナが設置されることを特徴とする、請求項6に記載の非接触充電システム。
- 前記バッテリ搭載車両は、前記給電スタンドの前記第1、第3アンテナから送信されて自身の前記第2、第4アンテナでそれぞれ受信される各電波信号の受信信号強度がともに所定の第2閾値以上となるように自身の駐車位置を調整することを特徴とする、請求項6〜8のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
- 前記第1、第2凹部の内側面には、電波吸収体が設けられることを特徴とする、請求項6〜9のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
- 前記第1、第2コイルは、円型コイルであることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
- 前記第1、第2コイルは、角型コイルであることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
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