JP2015232199A - 非接触給電装置 - Google Patents

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Nariyuki Yoshida
成幸 吉田
正希 今野
Masaki Konno
正希 今野
肇 葛西
Hajime Kasai
肇 葛西
菊地　雅彦
Masahiko Kikuchi
雅彦 菊地
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Abstract

【課題】駐車目標の確認を容易化することが可能な非接触給電装置を提供する。
【解決手段】非接触給電装置１００は、車両２００に設けられた受電コイル２２に対して磁気的結合により非接触で送電を行う送電コイル１２を備え、地上側に設けられるものであって、送電コイル１２を収納する送電コイルユニット１０２と、送電コイルユニット１０２よりも駐車時における車両進入側において当該送電コイルユニット１０２と対応して設けられたマーカＭと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電装置に関する。
従来、車両に設けられた受電コイルと、地上に設けられた送電コイルとにより非接触にて電気自動車等のバッテリ充電を行う非接触給電装置が提案されている。このような非接触給電装置では、送電コイルと受電コイルと位置を合わせることにより効率の良い充電を行うことができる。このため、車両後方を撮像するカメラを有し、このカメラからの画像に基づいて駐車時に地上コイルと受電コイルとの位置合わせを支援する駐車支援装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２０１１−１５５４９号公報
しかし、駐車時においては、例えば車両の後方に送電コイルが存在するとは限らず、車両角度によってはカメラに送電コイル（詳細には送電コイルを収納する筐体）が映らず駐車目標を確認することが困難となってしまう場合がある。また、車両には、車両周囲を撮像し、撮像画像を鳥瞰画像変換したものを車内ディスプレイ上に表示するＡＶＭ（アラウンドビューモニタ）を備えるものが存在するが、ＡＶＭの表示範囲は車両周囲の近傍に限られることから、例えば車両後方のやや遠目となる位置に送電コイルがある場合にも、運転者はＡＶＭを参照しながら送電コイルまで車両を移動させることができず、駐車目標を確認することが困難となってしまう。
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、駐車目標の確認を容易化することが可能な非接触給電装置を提供することにある。
本発明の非接触給電装置は、送電コイルユニットよりも駐車時における車両進入側において当該送電コイルユニットと対応して設けられたマーカを備えている。
本発明によれば、例えば送電コイルユニットが撮像画像内に存在しない場合であっても、運転者は、送電コイルユニットへの目印となるマーカを参照することで、送電コイルユニットの存在を知ることができる。従って、駐車目標の確認を容易化をすることができる。
本実施形態に係る非接触給電装置を含む非接触給電システムの概略構成図である。 本実施形態に係る非接触給電装置の設置状態を示す図である。 ＡＶＭによる表示画像を示す図である。 本実施形態に係る非接触給電装置の設置状態の第１変形例を示す図である。 本実施形態に係る非接触給電装置の設置状態の第２変形例を示す図である。 車両の駐車の概要を説明する上面図である。
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る非接触給電装置を含む非接触給電システムの概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る非接触給電システム１は、車両２００に搭載される車両側ユニットと、地上側ユニットである非接触給電装置１００とを備え、非接触給電装置１００から非接触で電力を供給し、車両２００に設けられるバッテリ２８を充電するシステムである。
非接触給電装置１００は、給電スタンドや駐車場などに設置されるものであって、車両２００が所定の駐車位置に駐車されるとコイル（送電コイル１２と後述の受電コイル２２）間の非接触給電により電力を供給するものである。このような非接触給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル１２と、無線通信部１４と、制御部１５とを備えている。
電力制御部１１は、交流電源３００から送電される交流電力を高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に送電するための回路であり、整流部１１１と、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ
Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路１１２と、インバータ１１３と、センサ１１４とを備えている。
整流部１１１は、交流電源３００に電気的に接続され、交流電源３００からの出力交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。インバータ１１３は、平滑コンデンサやＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有したＰＷＭ制御回路等を含む電力変換回路であって、制御部１５によるスイッチング制御信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に供給するものである。センサ１１４は、ＰＦＣ回路１１２とインバータ１１３との間に接続され、電流や電圧を検出するものである。
送電コイル１２は、車両２００側の受電コイル２２に対して非接触で電力を供給するためのコイルであって、駐車スペースの表面と平行な方向に円形形状に巻かれている。このような送電コイル１２は、駐車スペース上に設けられており、車両２００が適切な駐車位置に駐車されると、受電コイル２２と距離を保った状態で受電コイル２２の直下に位置するようになっている。
無線通信部１４は、車両２００側の無線通信部２４と双方向に通信を行うものである。無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信周波数には、インテリジェンスキーなどの車両周辺機器への干渉を考慮して、車両周辺機器で使用される周波数より高い周波数が設定されている。無線通信部１４及び無線通信部２４との間の通信には、例えば各種の無線ＬＡＮ方式などの遠距離に適した通信方式が用いられている。
制御部１５は、非接触給電装置１００全体を制御する部分であり、電力制御部１１、及び無線通信部１４を制御するものである。制御部１５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信により、非接触給電装置１００からの電力供給を開始する旨の制御信号を車両２００側に送信したり、車両２００側から非接触給電装置１００から電力を受給したい旨の制御信号を受信したりする。制御部１５は、センサ１１４の検出電流に基づいて、インバータ１１３のスイッチング制御を行い、送電コイル１２から送電される電力を制御する。
車両２００は、車両側ユニットとして、受電コイル２２と、無線通信部２４と、充電制
御部２５と、整流部２６と、リレー部２７と、バッテリ２８と、インバータ２９と、モータ３０とを備えている。受電コイル２２は、非接触給電装置１００の送電コイル１２から非接触にて給電を受けるコイルであって、車両２００の底面部、特に後方の車輪の間に設けられている。この受電コイル２２は、送電コイル１２と同様に、駐車スペースの表面と平行な方向に円形形状に巻かれている。このような受電コイル２２は、車両２００が適切な駐車位置に駐車されると、送電コイル１２と距離を保った状態で送電コイル１２の直上に位置するようになっている。
無線通信部２４は、非接触給電装置１００側に設けられた無線通信部１４と双方向に通信を行うものである。整流部２６は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２６で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。リレー部２７は、制御部２５の制御によりオン及びオフが切り変わるリレースイッチを備え、当該リレースイッチをオフにすることにより、バッテリ２８を含む強電系と、充電の回路部となる受電コイル２２及び整流部２６とを切り離す機能を有している。
バッテリ２８は、車両２００の電力源となるものであり、複数の二次電池を接続することで構成されている。インバータ２９は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有したＰＷＭ制御回路等の制御回路であって、スイッチング制御信号に基づいて、バッテリ２８から出力される直流電力を交流電力にし、モータ３０に供給するものである。モータ３０は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両２００を駆動させるための駆動源となるものである。
制御部２５は、バッテリ２８の充電を制御すると共に、無線通信部２４を制御するコントローラである。制御部２５は、無線通信部２４及び無線通信部１４を介して充電を開始する旨の信号を非接触給電装置１００の制御部１５に送信する。また、制御部２５は、図示しない、車両２００全体を制御するコントローラとＣＡＮ通信網で接続されている。当該コントローラは、インバータ２９のスイッチング制御や、バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ）を管理する。さらに、制御部２５は、当該コントローラにより、バッテリ２２のＳＯＣに基づいて満充電に達した場合に、充電を終了する旨の信号を、非接触給電装置１００の制御部１５に送信する。
このような非接触給電システム１では、送電コイル１２と受電コイル２２との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電及び受電を行う。言い換えると、送電コイル１２に電圧が加わると、送電コイル１２と受電コイル２２との間には磁気的な結合が生じ、送電コイル１２から受電コイル２２へ電力が供給される。
さらに、本実施形態において車両２００には、カメラ３１と、表示部３２とを備えている。カメラ３１は、車両２００の後方を撮像するものである。制御部２５は、カメラ３１により撮像された画像を処理し、その画像情報を表示部３２に送信する。表示部３２は、運転者が視認可能に設けられるディスプレイであって、制御部２５からの画像情報に基づいて、車両後方画像を運転者に提供するものである。
加えて、本実施形態に係る非接触給電装置１００は、以下の構成を備えている。図２は、本実施形態に係る非接触給電装置１００の設置状態を示す図である。図２に示すように、非接触給電装置１００は、給電装置本体１０１と、送電コイルユニット１０２とから構成されている。給電装置本体１０１は、図１に示した電力制御部１１、無線通信部１４及び制御部１５等を収納するものである。送電コイルユニット１０２は、少なくとも図１に示した送電コイル１２を収納する筐体である。このような構成であるため、バッテリ２８を充電する際に運転者は送電コイルユニット１０２上に受電コイル２２が位置するように、車両２００を駐車させる必要がある。
次に、本実施形態に係る非接触給電システム１による給電方法の一例を説明する。まず、車両２００が非接触給電装置１００に接近したとする。なお、接近したか否かはＧＰＳ情報及び地図情報等に基づいて判断される。
次いで、車両２００の制御部２５は、無線通信部２４を起動させて、非接触給電装置１００の無線通信部１４と通信可能な状態にする。無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信可能な状態になると、車両２００の制御部２５は、リンクを確立するための信号を、無線通信部２４から無線通信部１４に送信する。そして、非接触給電装置１００の制御部１５は、当該信号を受信した旨の信号を、無線通信部１４から無線通信部２４に送り返す。これにより、無線通信部１４と無線通信部２４との間でリンクが確立する。
また、車両２００の制御部２５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信で、車両２００のＩＤを非接触給電装置１００の制御部１５に送信する。非接触給電装置１００の制御部１５は、車両２００側から送信されたＩＤが、予め登録されているＩＤと合致するか否かを判定することで、ＩＤ認証を行う。なお、本実施形態に係る非接触給電システム１は、予め給電可能な車両２００のＩＤが非接触給電装置１００に登録されている。このため、上記のＩＤ認証により、登録ＩＤと合致した車両２００のみが給電することができる。しかし、非接触給電システム１は、これに限らず、ＩＤ認証なしであってもよい。
また、この間において、カメラ３１からの画像が表示部３２に提供される。このため、運転者は、画像を参照しつつ駐車を行うこととなる。そして、車両２００が適切に駐車され送電コイルユニット１０２の直上に受電コイル２２が位置すると、制御部１５は、インバータ１１３を制御して高周波電力を送電コイル１２に供給する。これにより、受電コイル２２を介して充電が行われる。また、充電中において車両２００の制御部２５は、バッテリ２８が満充電に達したか否かを判断する。満充電に達したと判断した場合、車両２００の制御部２５は満充電に達した旨の信号を非接触給電装置１００に送信し、制御部１５は当該信号に基づいて給電を終了させる。一方、満充電に達していないと判断した場合には、給電が継続されることとなる。
しかし、例えば図２に示すように、車両２００の側方に駐車枠Ｓが存在する場合には、カメラ３１により送電コイルユニット１０２を撮像できず、特許文献１に示したような駐車支援はもとより、運転者は画像から送電コイルユニット１０２の確認も行うことができない。また、前方や側方にもカメラ３１を備えアラウンドビューを表示する車両２００であったとしても、ＡＶＭの表示範囲は車両周囲の近傍に限られることから、表示部３２上に送電コイルユニット１０２を表示することができない。このような場合、運転者は駐車目標を確認することが困難となってしまう。
そこで、本実施形態において非接触給電装置１００はマーカＭを備えている。図２に示すようにマーカＭは、送電コイルユニット１０２よりも駐車時における車両進入側において当該送電コイルユニット１０２と対応して設けられたものであり、例えばＬＥＤなどの発光体、路面に描かれたマーク、及び立体的な構造物などにより構成されている。なお、立体的な構造物は、車両２００の下に潜り込める高さであることはいうまでもない。また、マーカＭは、「送電コイルユニット１０２と対応して設けられ」ているが、これは、マーカＭが送電コイルユニット１０２の存在を示すために設けられていることを意味している。
このように本実施形態ではマーカＭを駐車時における車両進入側に備えているため、運転者は、例えば送電コイルユニット１０２が撮像画像内に存在しない場合であっても、送
電コイルユニット１０２への目印となるマーカＭを参照することで、送電コイルユニット１０２に向けて車両２００を移動させることができる。
図３は、ＡＶＭによる表示画像を示す図である。例えば車両２００がＡＶＭを備える場合、図３に示すように、表示領域は車両２００の周囲近傍に限られる。このため、表示画像内には送電コイルユニット１０２が存在しなくなってしまう。しかし、本実施形態に係る非接触給電装置１００はマーカＭを備えるため、図３に示すように、マーカＭが表示画像内に存在することとなり、駐車目標の確認が容易化されることとなる。
なお、上記ではカメラ３１を備え、カメラ３１による撮像画像を表示部３２から運転者に提供する車両２００について説明しているが、これに限らず、カメラ３１を備えない車両についても駐車目標の確認を容易化することができる。例えば、マーカＭがＬＥＤなどの発光体にて構成されている場合、夜間や降雨時には送電コイルユニット１０２自体が見え難くなり、駐車目標の確認が困難となってしまうが、本実施形態ではマーカＭの発光により、確認の容易化を図ることができる。
さらに、駐車場では停車中の他車両が多数存在することも多く、このような場合には、視界が良好なときであっても、他車両に送電コイルユニット１０２が隠れてしまい、駐車目標の確認が困難となってしまう。しかし、本実施形態では送電コイルユニット１０２によりもマーカＭを駐車時における車両進入側に備えているため、他車両に送電コイルユニット１０２が隠れてしまっても、マーカＭが確認できることがある。このため、駐車目標の確認について容易化を図ることができる。
さらに、マーカＭは、図２に示すように、送電コイルユニット１０２から駐車枠Ｓの長手方向前方側に伸びる位置に設けられている。このため、マーカＭを参照した運転者はマーカＭの位置から駐車枠Ｓの後方に車両２００を移動させることで送電コイルユニット１０２に向けて車両２００を移動させることができ、駐車目標を確認について一層容易化を図ることができる。
図４は、本実施形態に係る非接触給電装置１００の設置状態の第１変形例を示す図であり、図５は、本実施形態に係る非接触給電装置１００の設置状態の第２変形例を示す図である。図４に示すように、マーカＭは、送電コイルユニット１０２から駐車枠Ｓの長手方向前方側に伸びる位置に連続して複数個設けられていてもよい。さらには、図５に示すように、マーカＭは、長尺形状とされ、送電コイルユニット１０２から駐車枠の長手方向前方側に伸びる位置に連続的に設けられていてもよい。
このような構成とすることにより、運転者は連続するマーカＭに沿って車両２００を移動させることで、駐車枠Ｓ等と参照しなくとも送電コイルユニット１０２に向けて車両２００を移動させることができ、駐車目標の確認について、より一層容易化を図ることができる。
次に、本実施形態に係る非接触給電装置１００を用いた車両２００の駐車の概要について説明する。図６は、車両２００の駐車の概要を説明する上面図である。
まず、図６（ａ）に示すように、車両２００が駐車場に進入したとする。このとき、車両２００の運転者からは、他車両４００が影となり送電コイルユニット１０２を確認することができないが、マーカＭを確認できるため、駐車目標の確認について容易化を図ることができる。
さらに、運転者は車両２００を駐車枠Ｓ内に駐車しようとして、やや左旋回しつつ前方
に進行したとする。このとき、図６（ｂ）に示すように、カメラ３１の視野角内にマーカＭは存在するが、送電コイルユニット１０２が存在しない場合もある。このような場合、本実施形態では表示部３２の表示画像からマーカＭを確認でき、駐車目標の確認について容易化を図ることができる。
その後、運転者は、図６（ｃ）に示すように車両２００を後退させて、車両２００を適切な位置に駐車しようとする。このとき、図６（ｃ）の破線に示すように、駐車枠Ｓの長手方向にマーカＭが連続していれば（すなわち図４及び図５に示す例のように構成されていれば）、連続する方向に送電コイルユニット１０２が存在することを伝えることができ、駐車目標の確認についてより一層容易化を図ることができる。
なお、図６では、車両後方にカメラ３１を備える例を説明したが、ＡＶＭを備える車両であっても、図３及び図６に示すように、駐車目標の確認について容易化を図ることができることはいうまでもない。
このようにして、本実施形態に係る非接触給電装置１００及び方法によれば、送電コイルユニット１０２よりも、駐車時における車両進入側において当該送電コイルユニット１０２と対応して設けられたマーカＭを備えるため、例えば送電コイルユニット１０２が撮像画像内に存在しない場合であっても、運転者は、送電コイルユニット１０２への目印となるマーカＭを参照することで、送電コイルユニット１０２の存在を知ることができる。従って、駐車目標の確認について容易化を図ることができる。
また、マーカＭは、送電コイルユニット１０２から駐車枠Ｓの長手方向前方側に伸びる位置に設けられているため、マーカＭを参照した運転者はマーカＭの位置から駐車枠Ｓの後方に送電コイルユニット１０２が存在することを知ることができる。従って、駐車目標の確認について一層容易化を図ることができる。
また、マーカＭは、送電コイルユニット１０２から駐車枠Ｓの長手方向前方側に伸びる位置に連続して設けられているため、運転者はマーカＭが連続する方向に、送電コイルユニット１０２が存在することを知ることができる。従って、駐車目標の確認について、より一層容易化を図ることができる。また、連続するマーカＭに沿って車両２００を移動させることで、駐車枠Ｓ等と参照しなくとも送電コイルユニット１０２に向けて車両を移動させることもできる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば本実施形態においては、マーカＭは肉眼で視認可能なものにより構成されているが、これに限らず、肉眼では視認不可であるが、表示画像で視認可能なものであってもよい。
１…非接触給電システム
１００…非接触給電装置
１０１…給電装置本体
１０２…送電コイルユニット
１１…電力制御部
１１１…整流部
１１２…ＰＦＣ回路
１１３…インバータ
１１４…センサ
１２…送電コイル
１４…無線通信部
１５…制御部
２００…車両
２２…受電コイル
２４…無線通信部
２５…制御部
２６…整流部
２７…リレー部
２８…バッテリ
２９…インバータ
３０…モータ
３１…カメラ
３２…表示部
３００…交流電源
４００…他車両
Ｍ…マーカ
Ｓ…駐車枠

Claims (3)

  1. 車両に設けられた受電コイルに対して磁気的結合により非接触で送電を行う送電コイルを備えた地上側に設けられる非接触給電装置であって、
    前記送電コイルを収納する送電コイルユニットと、
    前記送電コイルユニットよりも駐車時における車両進入側において当該送電コイルユニットと対応して設けられたマーカと、
    を備えることを特徴とする非接触給電装置。
  2. 前記マーカは、前記送電コイルユニットから駐車枠の長手方向前方側に伸びる位置に設けられている
    ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
  3. 前記マーカは、前記送電コイルユニットから駐車枠の長手方向前方側に伸びる位置に連続して設けられている
    ことを特徴とする請求項２に記載の非接触給電装置。
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