JP2016103933A - Vehicle power supply equipment - Google Patents

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社本 純和
Sumikazu Shamoto
純和 社本
浅野 勝宏
Katsuhiro Asano
勝宏 浅野
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress an electromagnetic wave noise produced from a power cable for transmitting power from a power source to a power supply device, in vehicle power supply equipment having a movable power supply device.SOLUTION: A power supply device 280 includes a power transmission unit 120, a carriage 300 for loading the power transmission unit 120, and a power inverter circuit 330. The power transmission unit 120 engages with a power reception unit 500 and magnetically couples with the power reception unit 500, to transmit power to the power reception unit 500. The power inverter circuit 330 is loaded on the carriage 300, and transforms power received from a power source unit through a power cable 140 to output to the power transmission unit 120.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

この発明は、停車中の車両へ電力を供給する車両給電設備に関する。   The present invention relates to a vehicle power supply facility that supplies power to a stopped vehicle.

特開2013−198187号公報(特許文献1)は、車両外部の電源により車両のバッテリを充電可能な車両給電装置を開示する。この車両給電装置においては、車両の下面と地面との間に進入可能な自走ロボットに給電コイルが搭載され、地面に固設されて自走ロボットを収容可能な格納ボックスから自走ロボットの給電コイルへ電力ケーブルを介して電力が供給される。車両外部の電源によりバッテリの充電が行なわれるときは、自走ロボットを車両下面に設けられる受電コイルに対向する位置まで移動させ、給電コイルを受電コイルと磁気的に結合させて給電コイルから受電コイルへ給電が行なわれる。   Japanese Patent Laying-Open No. 2013-198187 (Patent Document 1) discloses a vehicle power supply device that can charge a battery of a vehicle with a power supply external to the vehicle. In this vehicle power supply device, a power supply coil is mounted on a self-propelled robot that can enter between the lower surface of the vehicle and the ground, and the power supply of the self-propelled robot is performed from a storage box that is fixed on the ground and can accommodate the self-propelled robot. Power is supplied to the coil via a power cable. When the battery is charged by the power supply outside the vehicle, the self-propelled robot is moved to a position facing the power receiving coil provided on the lower surface of the vehicle, and the power feeding coil is magnetically coupled with the power receiving coil to receive power from the power feeding coil. Is fed.

この車両給電装置によれば、大きな設置スペースや既存設備の大幅な改造を必要とせずに設置可能な車両給電装置を提供することができる(特許文献1参照)。   According to this vehicle power supply device, it is possible to provide a vehicle power supply device that can be installed without requiring a large installation space or significant modification of existing facilities (see Patent Document 1).

特開2013−198187号公報JP 2013-198187 A 特開平1−230326号公報JP-A-1-230326 特開2006−288034号公報JP 2006-288034 A

給電コイルを受電コイルと磁気的に結合させて給電コイルから受電コイルへ電力が伝送される場合、キロヘルツ又はメガヘルツオーダーの高周波の交流電力が給電コイルに供給される。このような交流電力が電力ケーブルに流れると、電力ケーブルが電磁波ノイズの発生源(アンテナ)となり得る。特に、上記のような自走ロボットを用いた給電設備においては、電力ケーブルが長くなるので、電力ケーブルから出力される電磁波ノイズをできる限り抑制する必要がある。   When power is transmitted from the power supply coil to the power reception coil by magnetically coupling the power supply coil to the power reception coil, high-frequency AC power in the order of kilohertz or megahertz is supplied to the power supply coil. When such AC power flows through the power cable, the power cable can be a source (antenna) of electromagnetic noise. In particular, in a power supply facility using a self-running robot as described above, since the power cable becomes long, it is necessary to suppress electromagnetic wave noise output from the power cable as much as possible.

この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、移動式の給電装置を備える車両給電設備において、電源から給電装置へ送電するための電力ケーブルから発生する電磁波ノイズを抑制することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to reduce electromagnetic wave noise generated from a power cable for power transmission from a power source to a power supply device in a vehicle power supply facility including a mobile power supply device. It is to suppress.

この発明によれば、車両給電設備は、停車中の車両へ電力を供給する車両給電設備であって、移動式の給電装置と、電源部と、電力ケーブルとを備える。給電装置は、車両に設けられる受電部に近接する位置まで移動して受電部へ給電するように構成される。電源部は、給電装置の外部に設けられる。電力ケーブルは、給電装置を電源部と電気的に接続し、電源部から給電装置へ送電するためのものである。給電装置は、送電部と、送電部を搭載する台車と、電力変換回路とを含む。送電部は、受電部と磁気的に結合することにより受電部へ送電するように構成される。電力変換回路は、台車に搭載され、電源部から電力ケーブルを通じて受ける電力を変換して送電部へ出力する。   According to the present invention, the vehicle power supply facility is a vehicle power supply facility that supplies power to a stopped vehicle, and includes a mobile power supply device, a power supply unit, and a power cable. The power feeding device is configured to move to a position close to a power receiving unit provided in the vehicle and to feed power to the power receiving unit. The power supply unit is provided outside the power supply apparatus. The power cable is for electrically connecting the power supply device to the power supply unit and transmitting power from the power supply unit to the power supply device. The power feeding device includes a power transmission unit, a carriage on which the power transmission unit is mounted, and a power conversion circuit. The power transmission unit is configured to transmit power to the power reception unit by being magnetically coupled to the power reception unit. The power conversion circuit is mounted on the carriage, converts power received from the power supply unit through the power cable, and outputs the converted power to the power transmission unit.

このような構成とすることにより、電力ケーブルに流れる交流電力の周波数を抑え、移動式の給電装置(台車)に搭載される電力変換回路において所望の周波数の電力を生成して送電部へ供給することが可能となる。したがって、この車両給電設備によれば、電力ケーブルから発生する電磁波ノイズを抑制することができる。   By adopting such a configuration, the frequency of the AC power flowing in the power cable is suppressed, and power of a desired frequency is generated and supplied to the power transmission unit in the power conversion circuit mounted on the mobile power supply apparatus (cart). It becomes possible. Therefore, according to the vehicle power supply facility, electromagnetic noise generated from the power cable can be suppressed.

好ましくは、電源部は、第1の周波数を有する交流電力を電力ケーブルへ出力する。電力変換回路は、電力ケーブルから受ける交流電力を、第1の周波数よりも高い第2の周波数に変換して送電部へ出力する。   Preferably, the power supply unit outputs AC power having the first frequency to the power cable. The power conversion circuit converts AC power received from the power cable into a second frequency higher than the first frequency and outputs the second frequency to the power transmission unit.

さらに好ましくは、第1の周波数は、商用電源周波数である。
このような構成とすることにより、電力ケーブルに流れる交流電力の周波数は、送電部からの送電周波数である第2の周波数よりも低い第1の周波数(好ましくは商用電源周波数)に抑えられる。したがって、この車両給電設備によれば、電力ケーブルから発生する電磁波ノイズを抑制することができる。
More preferably, the first frequency is a commercial power supply frequency.
By setting it as such a structure, the frequency of the alternating current power which flows into an electric power cable is suppressed to the 1st frequency (preferably commercial power supply frequency) lower than the 2nd frequency which is the power transmission frequency from a power transmission part. Therefore, according to the vehicle power supply facility, electromagnetic noise generated from the power cable can be suppressed.

好ましくは、給電装置は、電力ケーブルを巻取可能に構成されたケーブルリールをさらに含む。   Preferably, the power feeding device further includes a cable reel configured to wind up the power cable.

ケーブルリールに巻き取られた状態の電力ケーブルも電磁波ノイズの発生源となり得るところ、この車両給電設備においては、電力ケーブルに流れる交流電力の周波数は第1の周波数に抑えられる。したがって、この車両給電設備によれば、給電装置(ケーブルリール)から発生する電磁波ノイズを抑制することができる。   Although the power cable wound around the cable reel can also be a source of electromagnetic noise, in this vehicle power supply facility, the frequency of AC power flowing through the power cable is suppressed to the first frequency. Therefore, according to this vehicle power supply facility, electromagnetic wave noise generated from the power supply device (cable reel) can be suppressed.

この発明によれば、移動式の給電装置を備える車両給電設備において、電源から給電装置へ送電するための電力ケーブルや給電装置(ケーブルリール)から発生する電磁波ノイズを抑制することができる。また、電力ケーブルや給電装置(ケーブルリール)から発生する高調波による銅損も減少し、熱の発生を抑制することができる。その結果、低品位の電力ケーブルを用いることも可能となる。   According to the present invention, in a vehicle power supply facility including a mobile power supply device, electromagnetic noise generated from a power cable or power supply device (cable reel) for transmitting power from the power source to the power supply device can be suppressed. Moreover, the copper loss by the harmonics generated from the power cable or the power feeding device (cable reel) is also reduced, and the generation of heat can be suppressed. As a result, it is possible to use a low-quality power cable.

この発明の実施の形態による車両給電設備が適用される給電システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a power supply system to which a vehicle power supply facility according to an embodiment of the present invention is applied. 給電装置と車両の受電部との平面的な位置関係を示した図である。It is the figure which showed the planar positional relationship of an electric power feeder and the receiving part of a vehicle. 給電装置の構成を概略的に示す側面図である。It is a side view which shows the structure of an electric power feeder roughly. 給電装置の構成を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows the structure of an electric power feeder roughly. 車両給電設備及び車両の詳細な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the vehicle power supply equipment and the detailed structure of a vehicle.

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、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   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.

(給電システムの全体構成)
図1は、この発明の実施の形態による車両給電設備が適用される給電システムの全体構成図である。図1を参照して、この給電システムは、車両給電設備10と、車両20とを備える。車両給電設備10は、電源装置100と、電力ケーブル140と、移動式の給電装置280とを備える。
(Overall configuration of power supply system)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power supply system to which a vehicle power supply facility according to an embodiment of the present invention is applied. With reference to FIG. 1, the power supply system includes a vehicle power supply facility 10 and a vehicle 20. The vehicle power supply facility 10 includes a power supply device 100, a power cable 140, and a mobile power supply device 280.

電源装置100は、地面に対して固設され、電力ケーブル140を通じて移動式の給電装置280へ電力(交流)を供給する。後ほど詳しく説明するが、この実施の形態では、電源装置100は、商用電源周波数を有する交流電力を出力し、電力ケーブル140には、商用電源周波数の交流電力が流れる。   The power supply device 100 is fixed to the ground and supplies power (alternating current) to the mobile power supply device 280 through the power cable 140. As will be described in detail later, in this embodiment, power supply apparatus 100 outputs AC power having a commercial power frequency, and AC power at the commercial power frequency flows through power cable 140.

電力ケーブル140は、給電装置280を電源装置100と電気的に接続し、電源装置100から給電装置280へ送電する。電力ケーブル140は、電源装置100と給電装置280との間で通信を行なうための信号線を含む。なお、電源装置100と給電装置280との通信は、無線で行なってもよい。   The power cable 140 electrically connects the power supply apparatus 280 to the power supply apparatus 100 and transmits power from the power supply apparatus 100 to the power supply apparatus 280. Power cable 140 includes a signal line for performing communication between power supply apparatus 100 and power supply apparatus 280. Note that communication between the power supply apparatus 100 and the power supply apparatus 280 may be performed wirelessly.

給電装置280は、電源装置100から電力ケーブル140を通じて電力を受け、車両20の受電部500(後述)へ給電する。給電装置280には、受電部500へ送電するための送電部120が搭載される。この実施の形態では、送電部120及び受電部500の各々がコイルによって構成され、送電部120を受電部500に近接(係合)させて送電部120と受電部500とを磁気的に結合させることにより、送電部120から受電部500へ非接触で送電される。   The power feeding device 280 receives power from the power supply device 100 through the power cable 140 and feeds power to the power receiving unit 500 (described later) of the vehicle 20. The power feeding device 280 is equipped with a power transmission unit 120 for transmitting power to the power receiving unit 500. In this embodiment, each of power transmission unit 120 and power reception unit 500 is configured by a coil, and power transmission unit 120 is brought close to (engaged) with power reception unit 500 to magnetically couple power transmission unit 120 and power reception unit 500. Thus, power is transmitted from the power transmitting unit 120 to the power receiving unit 500 in a non-contact manner.

給電装置280は、自走式のロボットによって構成され、送電部120は、給電装置280の台車上において昇降装置(後述)により上昇可能に構成される。給電装置280は、停車中の車両20の車体下部に進入して図2に示すように受電部500に対向する位置まで移動し、送電部120を受電部500に向けて上昇させて送電部120を受電部500に係合させることにより、送電部120から受電部500へ電力を供給する。   The power feeding device 280 is configured by a self-propelled robot, and the power transmission unit 120 is configured to be lifted by a lifting device (described later) on the carriage of the power feeding device 280. The power feeding device 280 enters the lower part of the vehicle 20 of the parked vehicle 20 and moves to a position facing the power receiving unit 500 as illustrated in FIG. 2, and raises the power transmitting unit 120 toward the power receiving unit 500 to transmit the power transmitting unit 120. Is engaged with the power receiving unit 500 to supply electric power from the power transmitting unit 120 to the power receiving unit 500.

車両20は、受電部500と、整流部520と、蓄電装置560と、動力生成装置600とを備える。受電部500は、車両20の車体下部に設けられる。この実施の形態では、上述のように受電部500はコイルによって構成され、受電部500は、同様にコイルによって構成される送電部120と磁気的に結合することによって送電部120から受電し、整流部520へ出力する。   Vehicle 20 includes a power reception unit 500, a rectification unit 520, a power storage device 560, and a power generation device 600. The power receiving unit 500 is provided at the lower part of the vehicle 20. In this embodiment, as described above, the power receiving unit 500 is configured by a coil, and the power receiving unit 500 receives power from the power transmitting unit 120 by being magnetically coupled to the power transmitting unit 120 that is also configured by a coil, and rectifies. Output to the unit 520.

整流部520は、受電部500によって受電された交流電力を整流して蓄電装置560へ出力する。整流部520は、たとえばダイオードブリッジ回路によって構成される。蓄電装置560は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置560は、給電装置280から供給される電力を蓄えるほか、動力生成装置600によって発電される電力も蓄える。そして、蓄電装置560は、その蓄えられた電力を動力生成装置600へ供給する。   Rectifying unit 520 rectifies the AC power received by power receiving unit 500 and outputs the rectified power to power storage device 560. The rectifying unit 520 is configured by a diode bridge circuit, for example. Power storage device 560 is a rechargeable DC power supply, and is constituted by a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery, for example. The power storage device 560 stores power supplied from the power supply device 280 and also stores power generated by the power generation device 600. Then, power storage device 560 supplies the stored power to power generation device 600.

動力生成装置600は、蓄電装置560に蓄えられる電力を用いて車両20の走行駆動力を発生する。特に図示しないが、動力生成装置600は、たとえば、蓄電装置560から電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータによって駆動される駆動輪等を含む。なお、動力生成装置600は、蓄電装置560を充電するための発電機と、その発電機を駆動可能なエンジンとを含んでもよい。   Power generation device 600 generates a driving force for driving vehicle 20 using electric power stored in power storage device 560. Although not particularly illustrated, power generation device 600 includes, for example, an inverter that receives electric power from power storage device 560, a motor driven by the inverter, a drive wheel driven by the motor, and the like. Power generation device 600 may include a power generator for charging power storage device 560 and an engine capable of driving the power generator.

この給電システムにおいては、電源装置100から電力ケーブル140を通じて給電装置280へ交流電力が供給される。電源装置100から電力ケーブル140へ出力される交流電力の周波数は、商用電源周波数である。そして、電力ケーブル140を通じて給電装置280へ供給された交流電力は、給電装置280に搭載される電力変換回路(後述)によって商用電源周波数よりも高い周波数(たとえばキロヘルツ又はメガヘルツオーダー)を有する交流電力に変換され、送電部120から送電部120に磁気的に結合される車両20の受電部500へ非接触で送電される。送電部120から受電部500へ伝送される電力を高周波化することにより、送電部120及び受電部500を構成するコイルを小型化することができる。   In this power supply system, AC power is supplied from the power supply apparatus 100 to the power supply apparatus 280 through the power cable 140. The frequency of AC power output from the power supply apparatus 100 to the power cable 140 is a commercial power supply frequency. The AC power supplied to the power feeding device 280 through the power cable 140 is converted into AC power having a frequency (for example, kilohertz or megahertz order) higher than the commercial power supply frequency by a power conversion circuit (described later) mounted on the power feeding device 280. The power is converted and transmitted from the power transmitting unit 120 to the power receiving unit 500 of the vehicle 20 that is magnetically coupled to the power transmitting unit 120 in a contactless manner. By increasing the frequency of the power transmitted from the power transmission unit 120 to the power reception unit 500, the coils constituting the power transmission unit 120 and the power reception unit 500 can be reduced in size.

(給電装置280の構成)
図3は、給電装置280の構成を概略的に示す側面図である。図4は、給電装置280の構成を概略的に示す平面図である。図3及び図4を参照して、給電装置280は、台車300と、ケーブルリール310と、昇降装置320と、送電部120と、電力変換回路330とを含む。
(Configuration of power supply device 280)
FIG. 3 is a side view schematically showing the configuration of the power feeding device 280. FIG. 4 is a plan view schematically showing the configuration of the power feeding device 280. Referring to FIGS. 3 and 4, power supply device 280 includes a carriage 300, a cable reel 310, a lifting device 320, a power transmission unit 120, and a power conversion circuit 330.

台車300は、送電部120を搭載し、図示しない駆動装置によって給電装置280を移動可能とする。ケーブルリール310は、電源装置100(図1)からの給電装置280の距離に応じて電力ケーブル140を適宜引出/巻取可能に構成される。待機位置からの給電装置280の移動に応じてケーブルリール310から電力ケーブル140が排出される。給電装置280の移動に伴なう電力ケーブル140のスムースな排出及びストレスフリーを実現するために、給電装置280は、待機位置からの給電装置280の移動距離に電力ケーブル140の排出長を同期させながら移動する。   The carriage 300 is equipped with the power transmission unit 120 and allows the power feeding device 280 to be moved by a driving device (not shown). The cable reel 310 is configured such that the power cable 140 can be appropriately drawn / wound according to the distance of the power feeding device 280 from the power supply device 100 (FIG. 1). The power cable 140 is discharged from the cable reel 310 in accordance with the movement of the power feeding device 280 from the standby position. In order to realize smooth discharge and stress-free of the power cable 140 accompanying the movement of the power supply device 280, the power supply device 280 synchronizes the discharge length of the power cable 140 with the moving distance of the power supply device 280 from the standby position. Move while.

昇降装置320は、台車300上において送電部120を上昇可能に構成される。一例として、昇降装置320は、伸縮可能な多段構造の支持部材と、支持部材の伸縮を駆動するモータ(図示せず)とを含む。なお、昇降装置320の構成は、このようなものに限られず、ラック式歯車によって送電部120を上下に駆動してもよい。そして、昇降装置320は、給電装置280の移動中は送電部120を台車300上に降ろした状態とし、給電装置280が車両20の車体下部に進入して受電部500と対向する位置で停止した後、送電部120を受電部500へ向けて上昇させる。   The lifting device 320 is configured to be able to lift the power transmission unit 120 on the carriage 300. As an example, the elevating device 320 includes a support member having a multistage structure that can be extended and contracted, and a motor (not shown) that drives expansion and contraction of the support member. In addition, the structure of the raising / lowering apparatus 320 is not restricted to such a thing, You may drive the power transmission part 120 up and down with a rack-type gearwheel. The elevating device 320 keeps the power transmission unit 120 lowered on the carriage 300 while the power feeding device 280 is moving, and stops at a position where the power feeding device 280 enters the lower body of the vehicle 20 and faces the power receiving unit 500. Thereafter, the power transmission unit 120 is raised toward the power reception unit 500.

電力変換回路330は、台車300(すなわち、移動式の給電装置280)に搭載され、ケーブルリール310に巻回される電力ケーブル140の終端と送電部120との間に電気的に接続される。そして、電力変換回路330は、電源装置100(図1)から電力ケーブル140を通じて受ける交流電力を、商用電源周波数よりも高い周波数(たとえばキロヘルツ又はメガヘルツオーダー)に変換して送電部120へ出力する。   The power conversion circuit 330 is mounted on the carriage 300 (that is, the mobile power supply device 280), and is electrically connected between the terminal end of the power cable 140 wound around the cable reel 310 and the power transmission unit 120. Then, the power conversion circuit 330 converts AC power received from the power supply apparatus 100 (FIG. 1) through the power cable 140 into a frequency (for example, kilohertz or megahertz order) higher than the commercial power supply frequency, and outputs it to the power transmission unit 120.

この給電装置280においては、キロヘルツ又はメガヘルツオーダーの高周波の交流電力が送電部120へ供給され、送電部120が車両20の受電部500と磁気的に結合することにより送電部120から受電部500へ電力が伝送される。   In the power feeding device 280, high-frequency alternating current power in the order of kilohertz or megahertz is supplied to the power transmission unit 120, and the power transmission unit 120 is magnetically coupled to the power reception unit 500 of the vehicle 20, whereby the power transmission unit 120 transfers to the power reception unit 500. Power is transmitted.

ここで、このような高周波の交流電力が電力ケーブル140に流れると、電力ケーブル140が電磁波ノイズの発生源(アンテナ)となり得る。特に、上記のような移動式の給電装置280においては、電力ケーブル140が長くなるので、電力ケーブル140から出力される電磁波ノイズをできる限り抑制する必要がある。   Here, when such high-frequency AC power flows through the power cable 140, the power cable 140 can be a source (antenna) of electromagnetic noise. In particular, in the mobile power supply device 280 as described above, the power cable 140 becomes long, and therefore it is necessary to suppress electromagnetic wave noise output from the power cable 140 as much as possible.

そこで、この実施の形態に従う車両給電設備10では、電力変換回路330を電源装置100ではなく給電装置280に搭載することにより、電力ケーブル140から受ける交流電力を給電装置280において変換するようにし、これによって電力ケーブル140に流れる交流電力の周波数を抑制することとしたものである。すなわち、電源装置100から電力ケーブル140へは商用電源周波数の交流電力が出力され、給電装置280に搭載される電力変換回路330によって、電力ケーブル140から受ける商用電源周波数の交流電力をキロヘルツ又はメガヘルツオーダーの交流電力に変換して送電部120へ供給する。このような構成とすることにより、電力ケーブル140に流れる交流電力の周波数を商用電源周波数に抑えるとともに、送電部120にはキロヘルツ又はメガヘルツオーダーの高周波数の交流電力を供給することができる。したがって、この車両給電設備10によれば、電力ケーブル140から発生する電磁波ノイズを抑制することができる。また、電力ケーブル140から発生する高調波による銅損も減少し、熱の発生を抑制することができる。その結果、低品位の電力ケーブルを用いることも可能となる。   In view of this, in the vehicle power supply facility 10 according to this embodiment, the power conversion circuit 330 is mounted not on the power supply apparatus 100 but on the power supply apparatus 280 so that the AC power received from the power cable 140 is converted in the power supply apparatus 280. Thus, the frequency of the AC power flowing through the power cable 140 is suppressed. That is, AC power of commercial power frequency is output from the power supply device 100 to the power cable 140, and the AC power of commercial power frequency received from the power cable 140 by the power conversion circuit 330 mounted on the power feeding device 280 is in the order of kilohertz or megahertz. Is converted to AC power and supplied to the power transmission unit 120. With such a configuration, the frequency of the AC power flowing through the power cable 140 can be suppressed to the commercial power supply frequency, and high-frequency AC power on the order of kilohertz or megahertz can be supplied to the power transmission unit 120. Therefore, according to the vehicle power supply facility 10, electromagnetic wave noise generated from the power cable 140 can be suppressed. Moreover, the copper loss by the harmonics generated from the power cable 140 is also reduced, and the generation of heat can be suppressed. As a result, it is possible to use a low-quality power cable.

そして、この給電システムにおいては、移動式の給電装置280が車両20の車体下部に進入し、車両20の受電部500と対向する位置まで移動する。その後、台車300上において昇降装置320により送電部120が上昇し、送電部120が受電部500と係合して送電部120と受電部500とが磁気的に結合することにより、送電部120から受電部500への給電が行なわれる。   In this power feeding system, the mobile power feeding device 280 enters the lower part of the vehicle 20 and moves to a position facing the power receiving unit 500 of the vehicle 20. Thereafter, the power transmission unit 120 is raised by the lifting device 320 on the carriage 300, the power transmission unit 120 engages with the power reception unit 500, and the power transmission unit 120 and the power reception unit 500 are magnetically coupled. Power is supplied to the power receiving unit 500.

このように、給電装置280が車体下部に進入した状態で送電部120を上昇させて受電部500への送電が行なわれるので、熱が集中する送電部120及び電力変換回路330が外気に開放され、送電部120及び電力変換回路330の冷却が容易になる。また、ユーザが不用意に触れることのない場所(車体下部)で電力伝送を行なうことができる。   As described above, the power transmission unit 120 is lifted while the power feeding device 280 enters the lower part of the vehicle body, and power is transmitted to the power reception unit 500. Therefore, the power transmission unit 120 and the power conversion circuit 330 in which heat is concentrated are opened to the outside air. The power transmission unit 120 and the power conversion circuit 330 can be easily cooled. Moreover, electric power transmission can be performed in a place where the user does not touch carelessly (lower part of the vehicle body).

(車両給電設備10及び車両20の詳細な構成)
図5は、車両給電設備10及び車両20の詳細な構成を示すブロック図である。図5を参照して、車両給電設備10において、電源装置100は、電源部110と、電源ECU(Electronic Control Unit)160とを含む。
(Detailed configuration of vehicle power supply facility 10 and vehicle 20)
FIG. 5 is a block diagram showing detailed configurations of the vehicle power supply facility 10 and the vehicle 20. Referring to FIG. 5, in vehicle power supply facility 10, power supply device 100 includes a power supply unit 110 and a power supply ECU (Electronic Control Unit) 160.

電源部110は、電源ECU160によって制御され、電源ECU160から給電指令を受けると、商用電源周波数の交流電力を電力ケーブル140へ出力する。一例として、電源部110は、図示しない商用系統電源から電力を受け、電源ECU160からの給電指令に応じてリレー(図示せず)をオンにすることにより、商用系統電源から受ける商用電源周波数の交流電力を電力ケーブル140へ出力する。   When power supply unit 110 is controlled by power supply ECU 160 and receives a power supply command from power supply ECU 160, AC power having a commercial power supply frequency is output to power cable 140. As an example, the power supply unit 110 receives electric power from a commercial system power supply (not shown), and turns on a relay (not shown) in accordance with a power supply command from the power supply ECU 160, thereby alternating current of commercial power supply frequency received from the commercial system power supply. Power is output to the power cable 140.

電源ECU160は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、送電部120から車両20の受電部500への送電を制御する。具体的には、給電装置280が車両20の受電部500に対向する位置まで移動して送電部120から受電部500への送電準備が完了すると、電源ECU160は、電源部110から電力ケーブル140へ電力を出力するように電源部110へ給電指令を出力する。   The power supply ECU 160 includes a CPU (Central Processing Unit), a storage device, an input / output buffer, and the like (all not shown), and controls power transmission from the power transmission unit 120 to the power reception unit 500 of the vehicle 20. Specifically, when the power feeding device 280 moves to a position facing the power receiving unit 500 of the vehicle 20 and preparation for power transmission from the power transmitting unit 120 to the power receiving unit 500 is completed, the power supply ECU 160 transfers from the power source unit 110 to the power cable 140. A power supply command is output to the power supply unit 110 so as to output electric power.

なお、電源ECU160は、車両給電設備10から車両20への給電が実行される際に、通信装置180を用いて車両20と無線通信を行ない、車両20に関する情報(車両20の駐車位置等)や、給電の開始/停止、車両20の受電状況等の情報を車両20とやり取りする。また、電源ECU160は、給電装置280に搭載される移動ECU200(後述)とも通信を行ない、車両20に関する情報や、給電装置280の移動に関する情報(目標位置への移動完了等)をやり取りする。なお、電源ECU160と移動ECU200との間の情報のやり取りは、電力ケーブル140を介して行なわれるものとするが、無線通信によって行なってもよい。   The power supply ECU 160 performs wireless communication with the vehicle 20 using the communication device 180 when power supply from the vehicle power supply facility 10 to the vehicle 20 is performed, information on the vehicle 20 (such as a parking position of the vehicle 20), and the like. Information such as the start / stop of power feeding and the power reception status of the vehicle 20 is exchanged with the vehicle 20. The power supply ECU 160 also communicates with a mobile ECU 200 (described later) mounted on the power supply device 280 to exchange information regarding the vehicle 20 and information regarding movement of the power supply device 280 (such as completion of movement to the target position). Information exchange between power supply ECU 160 and mobile ECU 200 is performed via power cable 140, but may be performed by wireless communication.

給電装置280は、ケーブルリール310と、電力変換回路330と、送電部120と、移動ECU200と、受光部220と、駆動装置260と、昇降装置320とを含む。電力変換回路330は、ケーブルリール310と送電部120との間の電力線に設けられ、たとえば、整流部332と、インバータ334とによって構成される。   Power feeding device 280 includes a cable reel 310, a power conversion circuit 330, a power transmission unit 120, a mobile ECU 200, a light receiving unit 220, a driving device 260, and a lifting device 320. The power conversion circuit 330 is provided on a power line between the cable reel 310 and the power transmission unit 120 and includes, for example, a rectification unit 332 and an inverter 334.

すなわち、整流部332は、電源部110から電力ケーブル140を通じて受ける商用電源周波数の交流電力を整流してインバータ334へ出力する。整流部332は、たとえばダイオードブリッジ回路によって構成される。インバータ334は、整流部332から受ける直流電力を、商用電源周波数よりも高い周波数(たとえばキロヘルツ又はメガヘルツオーダー)の交流電力に変換し、送電部120へ供給する。インバータ334は、たとえば、単相フルブリッジ回路によって構成される。   That is, rectification unit 332 rectifies AC power of commercial power frequency received from power supply unit 110 through power cable 140 and outputs the AC power to inverter 334. The rectifying unit 332 is configured by a diode bridge circuit, for example. The inverter 334 converts the DC power received from the rectifying unit 332 into AC power having a frequency (for example, kilohertz or megahertz order) higher than the commercial power supply frequency, and supplies the AC power to the power transmission unit 120. Inverter 334 is formed of, for example, a single-phase full bridge circuit.

移動ECU200は、CPU、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、給電装置280の移動及び昇降装置320による送電部120の昇降、並びに電力変換回路330による電力変換を制御する。   The mobile ECU 200 includes a CPU, a storage device, an input / output buffer, and the like (all not shown), and controls the movement of the power feeding device 280, the lifting / lowering of the power transmission unit 120 by the lifting / lowering device 320, and the power conversion by the power conversion circuit 330. .

具体的には、移動ECU200は、車両20に関する情報を電源ECU160から受け、駐車位置に停車した車両20を認識する。そして、移動ECU200は、送電部120と車両20の受電部500との位置合わせを行なうための受光部220からの検出信号に基づいて、送電部120と受電部500との相対位置関係を検出し、送電部120が受電部500と対向する位置に給電装置280が配置されるように給電装置280の移動を制御する。   Specifically, the mobile ECU 200 receives information about the vehicle 20 from the power supply ECU 160 and recognizes the vehicle 20 stopped at the parking position. Then, mobile ECU 200 detects the relative positional relationship between power transmission unit 120 and power reception unit 500 based on a detection signal from light receiving unit 220 for performing alignment between power transmission unit 120 and power reception unit 500 of vehicle 20. The movement of the power feeding device 280 is controlled such that the power feeding device 280 is disposed at a position where the power transmission unit 120 faces the power receiving unit 500.

給電装置280の移動が完了すると、移動ECU200は、昇降装置320を制御することによって送電部120を上昇させる。そして、送電部120が車両20の受電部500と係合し、電源ECU160から移動ECU200へ給電開始指令が出力されると、移動ECU200は、電力変換回路330のインバータ334へ駆動指令を出力する。これにより、インバータ334から送電部120へ電力が供給され、送電部120から車両20の受電部500へ電力が伝送される。   When the movement of the power feeding device 280 is completed, the movement ECU 200 raises the power transmission unit 120 by controlling the lifting device 320. Then, when power transmission unit 120 is engaged with power reception unit 500 of vehicle 20 and power supply start command is output from power supply ECU 160 to mobile ECU 200, mobile ECU 200 outputs a drive command to inverter 334 of power conversion circuit 330. Thus, power is supplied from inverter 334 to power transmission unit 120, and power is transmitted from power transmission unit 120 to power reception unit 500 of vehicle 20.

受光部220は、車両20に設けられる発光部660(後述)から出力される光を受光ためのセンサである。受光部220は、たとえば、発光部660から出力される赤外線を検知可能な全方位カメラによって構成され、受光部220の検出結果に基づいて、給電装置280に対する発光部660の方向が検知される。   The light receiving unit 220 is a sensor for receiving light output from a light emitting unit 660 (described later) provided in the vehicle 20. The light receiving unit 220 is configured by, for example, an omnidirectional camera that can detect infrared rays output from the light emitting unit 660, and the direction of the light emitting unit 660 relative to the power feeding device 280 is detected based on the detection result of the light receiving unit 220.

昇降装置320は、台車300(図3)上において送電部120を上昇させるため装置であり、詳細は図3で説明したとおりである。駆動装置260は、給電装置280の移動を可能とするための各種機構を含む。具体的には、駆動装置260は、走行ホイールと、走行ホイールを駆動するためのモータとを含む。走行ホイールには、たとえば全方向に移動可能なオムニホイール(登録商標)やメカナムホイール等を用いることができる。   The lifting device 320 is a device for raising the power transmission unit 120 on the carriage 300 (FIG. 3), and the details are as described in FIG. 3. The driving device 260 includes various mechanisms for enabling the power feeding device 280 to move. Specifically, drive device 260 includes a traveling wheel and a motor for driving the traveling wheel. As the traveling wheel, for example, an omni wheel (registered trademark) or a Mecanum wheel that can move in all directions can be used.

車両20は、図1に示した受電部500、整流部520、蓄電装置560及び動力生成装置600のほか、充電リレー540と、システムメインリレー(SMR)580と、車両ECU620と、通信装置640とをさらに含む。   In addition to the power receiving unit 500, the rectifying unit 520, the power storage device 560, and the power generation device 600 shown in FIG. 1, the vehicle 20 includes a charging relay 540, a system main relay (SMR) 580, a vehicle ECU 620, and a communication device 640. Further included.

車両ECU620は、CPU、記憶装置、入出力バッファ等を含み(いずれも図示せず)、各種センサ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20における各機器の制御を行なう。一例として、車両ECU620は、蓄電装置560の充電制御や、車両20の走行制御を実行する。   The vehicle ECU 620 includes a CPU, a storage device, an input / output buffer, etc. (all not shown), inputs signals from various sensors and outputs control signals to each device, and controls each device in the vehicle 20. To do. As an example, vehicle ECU 620 executes charge control for power storage device 560 and travel control for vehicle 20.

また、受電部500と車両給電設備10の送電部120との位置合わせが行なわれるとき、車両ECU620は、通信装置640によって受信される車両給電設備10からの指令に応じて発光部660を発光させる。発光部660は、受電部500に近接して配置される。発光部660は、たとえば、車両給電設備10の受光部220によって受光可能な赤外線を全方位へ向けて発光する。   Further, when the power receiving unit 500 and the power transmission unit 120 of the vehicle power supply facility 10 are aligned, the vehicle ECU 620 causes the light emitting unit 660 to emit light in accordance with a command from the vehicle power supply facility 10 received by the communication device 640. . The light emitting unit 660 is disposed in the vicinity of the power receiving unit 500. For example, the light emitting unit 660 emits infrared light that can be received by the light receiving unit 220 of the vehicle power supply facility 10 in all directions.

なお、送電部120と受電部500との位置合わせは、赤外線を用いた上記のような方法に限られない。たとえば、放射状又は回転式のレーザー発信器を給電装置280に搭載し、その反射光を給電装置280で受信することによって送電部120と受電部500との相対位置関係を検出してもよい。或いは、超音波発信器を車両20に搭載し、発信された超音波を給電装置280で受信することによって送電部120と受電部500との相対位置関係を検出してもよい。   In addition, alignment with the power transmission part 120 and the power receiving part 500 is not restricted to the above methods using infrared rays. For example, the relative positional relationship between the power transmission unit 120 and the power reception unit 500 may be detected by mounting a radial or rotary laser transmitter on the power supply device 280 and receiving the reflected light by the power supply device 280. Alternatively, the relative position relationship between the power transmission unit 120 and the power reception unit 500 may be detected by mounting an ultrasonic transmitter on the vehicle 20 and receiving the transmitted ultrasonic wave with the power feeding device 280.

充電リレー540は、車両給電設備10による蓄電装置560の充電時に車両ECU620によってオンされる。SMR580は、動力生成装置600の起動が要求されると、車両ECU620によってオンされる。   Charging relay 540 is turned on by vehicle ECU 620 when power storage device 560 is charged by vehicle power supply facility 10. SMR 580 is turned on by vehicle ECU 620 when activation of power generation device 600 is requested.

なお、車両ECU620は、車両給電設備10から車両20への給電が実行される際に、通信装置640を用いて車両給電設備10と通信を行ない、車両20に関する情報(車両20の駐車位置等)や、給電の開始/停止、車両20の受電状況等の情報を車両給電設備10とやり取りする。   The vehicle ECU 620 communicates with the vehicle power supply facility 10 using the communication device 640 when power supply from the vehicle power supply facility 10 to the vehicle 20 is performed, and information related to the vehicle 20 (such as a parking position of the vehicle 20). In addition, information such as the start / stop of power supply and the power reception status of the vehicle 20 is exchanged with the vehicle power supply facility 10.

以上のように、この実施の形態によれば、電力ケーブル140に流れる交流電力の周波数を商用電源周波数に抑えるとともに、送電部120にはキロヘルツ又はメガヘルツオーダーの高周波数の交流電力を供給することができる。したがって、この実施の形態によれば、電力ケーブル140から発生する電磁波ノイズを抑制することができる。   As described above, according to this embodiment, the frequency of the AC power flowing through the power cable 140 is suppressed to the commercial power supply frequency, and high-frequency AC power of the kilohertz or megahertz order is supplied to the power transmission unit 120. it can. Therefore, according to this embodiment, electromagnetic wave noise generated from power cable 140 can be suppressed.

また、この実施の形態においては、ケーブルリール310は、給電装置280に搭載され、ケーブルリール310に巻き取られた状態の電力ケーブル140も電磁波ノイズの発生源となり得るところ、この実施の形態においては、電力ケーブル140に流れる交流電力の周波数は商用電源周波数に抑えられる。したがって、この実施の形態によれば、給電装置280(ケーブルリール310に巻き取られた状態の電力ケーブル140)から発生する電磁波ノイズを抑制することができる。また、電力ケーブル140や給電装置280(ケーブルリール310)から発生する高調波による銅損も減少し、熱の発生を抑制することができる。その結果、低品位の電力ケーブルを用いることも可能となる。   In this embodiment, the cable reel 310 is mounted on the power supply device 280, and the power cable 140 wound around the cable reel 310 can also be a source of electromagnetic noise. In this embodiment, The frequency of the AC power flowing through the power cable 140 is suppressed to the commercial power frequency. Therefore, according to this embodiment, electromagnetic wave noise generated from the power feeding device 280 (the power cable 140 wound around the cable reel 310) can be suppressed. In addition, copper loss due to harmonics generated from the power cable 140 and the power feeding device 280 (cable reel 310) is reduced, and heat generation can be suppressed. As a result, it is possible to use a low-quality power cable.

また、この実施の形態においては、給電装置280が車体下部に進入した状態で送電部120を上昇させて受電部500への送電が行なわれるので、熱が集中する送電部120及び電力変換回路330が外気に開放され、送電部120及び電力変換回路330の冷却が容易になる。また、ユーザが不用意に触れることのない場所(車体下部)で電力伝送を行なうことができる。   In this embodiment, since the power transmission unit 120 is raised and power is transmitted to the power reception unit 500 in a state where the power feeding device 280 enters the lower part of the vehicle body, the power transmission unit 120 and the power conversion circuit 330 in which heat concentrates are performed. Is opened to the outside air, and cooling of the power transmission unit 120 and the power conversion circuit 330 is facilitated. Moreover, electric power transmission can be performed in a place where the user does not touch carelessly (lower part of the vehicle body).

なお、上記の実施の形態においては、電源装置100の電源部110から電力ケーブル140へ出力される交流電力の周波数は商用電源周波数としたが、電源部110から電力ケーブル140へ出力される交流電力の周波数はこれに限定されるものではない。電力ケーブル140に流れる交流電力の周波数がキロヘルツ又はメガヘルツオーダーの高周波数の場合には電力ケーブル140からの電磁波ノイズが問題となるところ、電源部110から電力ケーブル140へ出力される交流電力の周波数は、そのような電磁波ノイズが問題とならない低周波数(その一例が上記の商用電源周波数)であればよい。   In the above embodiment, the frequency of the AC power output from the power supply unit 110 of the power supply apparatus 100 to the power cable 140 is the commercial power supply frequency, but the AC power output from the power supply unit 110 to the power cable 140 is the same. However, the frequency is not limited to this. When the frequency of the AC power flowing through the power cable 140 is a high frequency of the order of kilohertz or megahertz, electromagnetic noise from the power cable 140 becomes a problem. The frequency of the AC power output from the power supply unit 110 to the power cable 140 is Any low frequency (an example of which is the above-described commercial power supply frequency) may be used as long as such electromagnetic noise is not a problem.

なお、上記の実施の形態では、ケーブルリール310は、給電装置280に搭載されるものとしたが、電源装置100(図1)に設けてもよい。これにより、移動体である給電装置280を軽量化及び小型化することができる。   In the above embodiment, the cable reel 310 is mounted on the power supply device 280, but may be provided on the power supply device 100 (FIG. 1). Accordingly, the power feeding device 280 that is a moving body can be reduced in weight and size.

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、上記した実施の形態の説明ではなくて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及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 shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

10 車両給電設備、20 車両、100 電源装置、110 電源部、120 送電部、140 電力ケーブル、160 電源ECU、180,640 通信装置、200 移動ECU、220 受光部、260 駆動装置、280 給電装置、300 台車、310 ケーブルリール、320 昇降装置、330 電力変換回路、332,520 整流部、334 インバータ、500 受電部、540 充電リレー、560 蓄電装置、580 SMR、600 動力生成装置、620 車両ECU、660 発光部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vehicle power supply equipment, 20 Vehicle, 100 Power supply device, 110 Power supply unit, 120 Power transmission unit, 140 Power cable, 160 Power supply ECU, 180,640 Communication device, 200 Mobile ECU, 220 Light receiving unit, 260 Drive device, 280 Power supply device, 300 trolley, 310 cable reel, 320 lifting device, 330 power conversion circuit, 332, 520 rectifier, 334 inverter, 500 power receiver, 540 charging relay, 560 power storage device, 580 SMR, 600 power generator, 620 vehicle ECU, 660 Light emitting part.

Claims (4)

停車中の車両へ電力を供給する車両給電設備であって、
前記車両に設けられる受電部に近接する位置まで移動して前記受電部へ給電するように構成された移動式の給電装置と、
前記給電装置の外部に設けられる電源部と、
前記給電装置を前記電源部と電気的に接続し、前記電源部から前記給電装置へ送電するための電力ケーブルとを備え、
前記給電装置は、
前記受電部と磁気的に結合することにより前記受電部へ送電するように構成された送電部と、
前記送電部を搭載する台車と、
前記台車に搭載され、前記電源部から前記電力ケーブルを通じて受ける電力を変換して前記送電部へ出力する電力変換回路とを含む、車両給電設備。
A vehicle power supply facility that supplies power to a stopped vehicle,
A mobile power supply device configured to move to a position close to a power reception unit provided in the vehicle and to supply power to the power reception unit;
A power supply unit provided outside the power supply device;
The power supply device is electrically connected to the power supply unit, and includes a power cable for transmitting power from the power supply unit to the power supply device,
The power supply device
A power transmission unit configured to transmit power to the power reception unit by being magnetically coupled to the power reception unit;
A carriage carrying the power transmission unit;
A vehicle power supply facility, comprising: a power conversion circuit that is mounted on the carriage and converts power received from the power supply unit through the power cable and outputs the power to the power transmission unit.
前記電源部は、第1の周波数を有する交流電力を前記電力ケーブルへ出力し、
前記電力変換回路は、前記電力ケーブルから受ける前記交流電力を、前記第1の周波数よりも高い第2の周波数に変換して前記送電部へ出力する、請求項1に記載の車両給電設備。
The power supply unit outputs AC power having a first frequency to the power cable,
The vehicle power supply facility according to claim 1, wherein the power conversion circuit converts the AC power received from the power cable into a second frequency higher than the first frequency and outputs the second frequency to the power transmission unit.
前記第1の周波数は、商用電源周波数である、請求項2に記載の車両給電設備。   The vehicle power supply facility according to claim 2, wherein the first frequency is a commercial power supply frequency. 前記給電装置は、前記電力ケーブルを巻取可能に構成されたケーブルリールをさらに含む、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車両給電設備。   The vehicle power supply facility according to any one of claims 1 to 3, wherein the power supply device further includes a cable reel configured to be capable of winding the power cable.
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