JP2017135875A - 非接触送電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】非接触送電システムにおいて、送電装置と、その送電装置と無線通信を行なう車両との間でペアリング処理を適切に実施する。【解決手段】非接触送電システム1は、車両10に搭載された受電装置100と、車両10との間でペアリング処理が完了した場合に、受電装置100に非接触で送電可能に構成された送電装置202とを備える。受電装置100は、車両外部に向けて発光する発光部130を含む。送電装置202は、発光部130を撮影可能に構成されたカメラ230を含む。送電装置202は、所定の発光パターンで発光部130を発光させるように受電装置100に無線通信により指示し、無線通信により指示した所定の発光パターンと、カメラ230が撮影した発光パターンとが一致した場合に、ペアリング処理を完了する。【選択図】図2
Description
本発明は非接触送電システムに関し、より特定的には、非接触送電システムの送電装置と受電装置との間のペアリング処理に関する。
近年、地中に埋設された送電装置から、ハイブリッド車または電気自動車等の車両に搭載された受電装置へと非接触で送電する非接触送電システムの開発が進められている。たとえば特開2013−154815号公報(特許文献1)、特開2013−146154号公報(特許文献2)、特開2013−146148号公報(特許文献3)、特開2013−110822号公報(特許文献4)、および特開2013−126327号公報(特許文献5)は非接触送電技術を開示する。
また、特開2015−12713号公報(特許文献6)は、複数の駐車スペースにそれぞれ設けられた複数の送電装置を備える非接触送電システムを開示する。この非接触送電システムでは、送電装置と車両との間で無線通信が確立された後、送電装置と車両との間で各種制御信号が無線通信により送受信される。
非接触送電においては、まず、送電装置(または充電スタンド)と受電装置(すなわち車両)との間の無線通信が確立される。その後、送電装置と受電装置との間で送電および受電が可能な適切な位置に車両が駐車しているか否かが判定される。車両が適切な位置に駐車している場合に、当該車両が送電対象の車両であると特定され、送電装置と当該車両とを紐付けるペアリング処理が完了する。
たとえば特許文献6に開示されているように複数の駐車スペースに複数の送電装置がそれぞれ設けられている場合には、送電装置の周囲に複数の車両が存在する可能性がある。そのため、送電装置と、その送電装置に対応する適切な位置に駐車した車両との間でペアリング処理を適切に実施することが求められる。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、非接触送電システムにおいて、送電装置と、その送電装置と無線通信を行なう車両との間でペアリング処理を適切に実施可能な技術を提供することである。
本発明のある局面に従う非接触送電システムは、車両に搭載された受電装置と、車両との間でペアリング処理が完了した場合に、受電装置に非接触で送電可能に構成された送電装置とを備える。受電装置は、車両外部に向けて発光する発光部を含む。送電装置は、発光部を撮影可能に構成された撮影部を含む。送電装置は、所定の発光パターンで発光部を発光させるように受電装置に無線通信により指示し、無線通信により指示した所定の発光パターンと、撮影部が撮影した発光パターンとが一致した場合に、ペアリング処理を完了する。
上記構成によれば、無線通信により指示した所定の発光パターンと、撮影部が撮影した発光パターンとが比較され、これらの発光パターンが一致した場合にペアリング処理が完了する。撮影部が撮影可能な範囲(撮影範囲)は限られているので、発光部が撮影範囲内に入っていることで、車両が適切な位置に駐車されていることを担保できる。また、送電装置の指示による発光パターンを用いることで、送電装置と無線通信中の受電装置の発光部が発光したものであることを担保できる。したがって、上記構成によれば、ペアリング処理を適切に実施することができる。
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。
[実施の形態1]
<非接触送電システムの構成>
図1は、実施の形態1に係る非接触送電システムの全体構成図である。駐車場には、たとえば3台分の駐車スペースP1〜P3が設けられている。これら駐車スペースP1〜P3の地中には、車両へと非接触で送電するための送電装置201〜203がそれぞれ埋設されている。
<非接触送電システムの構成>
図1は、実施の形態1に係る非接触送電システムの全体構成図である。駐車場には、たとえば3台分の駐車スペースP1〜P3が設けられている。これら駐車スペースP1〜P3の地中には、車両へと非接触で送電するための送電装置201〜203がそれぞれ埋設されている。
図1には車両10が中央の駐車スペースP2に駐車しようとする様子が一例として示されている。車両10は、受電装置100およびバッテリ12(いずれも図2参照)を搭載した車両であり、たとえばハイブリッド車、燃料自動車または電気自動車である。
車両10が駐車スペースP2に駐車する際に、送電装置202と車両10との間で無線通信が確立される。さらに、車両10が駐車スペースP2内の適切な位置に駐車した場合に、送電装置202との車両10との間のペアリング処理が完了する。その後、商用電源等の系統電源300から送電装置202へと供給された電力が受電装置100に電磁誘導の原理により非接触で送電されてバッテリ12(いずれも図2参照)に充電される。
なお、図1では3台の送電装置201〜203が設けられる例が示されているが、本発明はより一般的に、1または複数の送電装置が設けられる場合に適用可能である。送電装置201〜203の構成は同等であるため、以下では送電装置202について代表的に説明する。
図2は、車両10および送電装置202の構成をより詳細に示すブロック図である。車両10は、バッテリ12と、受電装置100とを備える。受電装置100は、受電部110と、無線通信部120と、発光部130と、制御部140とを含む。送電装置202は、送電部210と、無線通信部220と、カメラ230と、制御部240とを含む。
バッテリ12は、たとえばニッケル水素二次電池またはリチウムイオン二次電池(図示せず)等を含み、受電部110により受電された電力を蓄える。車両10においては、バッテリ12に蓄えられた電力を用いてモータ(図示せず)を駆動させることによって車両10の走行駆動力が生成される。
受電部110は、図示しない受電コイルを含む。受電コイルは、送電部210の送電コイル(後述)から非接触で受電する。受電部110により受電された交流電力は直流電力に変換され、かつ、直流電力の電圧が所定の電圧に変換される。なお、受電コイルにおける導線の巻き数は、Q値(たとえば、Q≧100)および結合係数κが大きくなるように適宜設計される。
無線通信部120は、たとえばIEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)802.11等の無線LAN規格に準拠した通信モジュールを含み、送電装置202の無線通信部220と無線通信を行なうことが可能に構成される。この無線通信により、送電装置202と車両10との間のペアリング処理、および、送電装置202から受電装置100へと非接触で送電するための送電制御に用いられる各種情報が送受信される。
発光部130は、たとえばLED(Light Emitting Diode)またはLD(Laser Diode)等の発光素子と、その発光素子の駆動回路(いずれも図示せず)とを含む。発光部130は、車両下方において受電部110に隣接して設けられ、制御部140による制御に応じて車両下方に向けて発光する。なお、発光部130は、図示しない補機バッテリから供給された電力を用いて発光してもよいし、受電部110により受電された微小電力の一部を用いて発光してもよい。
制御部140は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報および各センサ(図示せず)からの情報に基づいて、車両10の各機器(受電部110、無線通信部120、および発光部130等)を制御する。なお、制御部140は、車両10全体を制御する電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)であってもよい。
送電部210は、図示しない送電コイルを含む。送電コイルは、系統電源300の交流電力を基に生成された送電電力の供給を受けることにより磁界を形成し、形成された磁界を通じて受電部110の受電コイル(図示せず)に非接触で送電する。なお、送電コイルにおける導線の巻き数は、Q値(たとえば、Q≧100)および結合係数κが大きくなるように適宜設計される。
無線通信部220は、受電装置100の無線通信部120と同様に、たとえばIEEE802.11等の無線LAN規格に準拠した通信モジュールを含み、無線通信部120と無線通信を行なうことが可能に構成される。
カメラ(撮影部)230は、たとえばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサまたはCCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサ等の撮像素子(図示せず)を含んで構成される。カメラ230は、制御部240による制御に応じて、送電部210と受電部110との間に存在する異物(たとえば金属片または動物など送電時に存在してはならないもの)を撮影する。また、カメラ230は、発光部130を撮影可能に構成される。カメラ230により撮影された画像情報は制御部240に出力される。
制御部240は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ(図示せず)からの情報に基づいて、送電装置202の各機器(送電部210、無線通信部220、およびカメラ230等)を制御する。なお、送電装置201〜203を制御する充電ステーションが別途設置されている場合には、制御部240は、充電ステーション(図示せず)内に設けられてもよい。
<ペアリング処理>
以上のように構成された非接触送電システム1においては、まず、送電装置202と車両10との間の無線通信が確立される。その後、送電装置202と受電装置100との間で送電および受電が可能な適切な位置(駐車スペースP2内の適切な位置)に車両10が駐車しているか否かが判定される。そして、車両10が適切な位置に駐車している場合に、その車両10が送電対象の車両であると特定する処理が実施される。この処理は、送電装置202と車両10との間の「ペアリング処理」と称される。ペアリング処理の完了後に、送電装置202から車両10(受電装置100)への送電制御が実行される。
以上のように構成された非接触送電システム1においては、まず、送電装置202と車両10との間の無線通信が確立される。その後、送電装置202と受電装置100との間で送電および受電が可能な適切な位置(駐車スペースP2内の適切な位置)に車両10が駐車しているか否かが判定される。そして、車両10が適切な位置に駐車している場合に、その車両10が送電対象の車両であると特定する処理が実施される。この処理は、送電装置202と車両10との間の「ペアリング処理」と称される。ペアリング処理の完了後に、送電装置202から車両10(受電装置100)への送電制御が実行される。
ここで、送電装置202(無線通信部220)による無線通信が可能な範囲は、図1に破線で示すようにある程度広い。そのため、駐車スペースP2の周囲を走行中の他の車両が存在したり、駐車スペースP2に隣接する駐車スペースP1,P3に他の車両が駐車していたりする可能性が考えられる。したがって、送電装置202と、送電装置202に対応する適切な位置に駐車した車両10との間でペアリング処理を適切に実施することが求められる。
そこで、本実施の形態においては、送電装置202から車両10に所定の発光パターンで発光部130を発光させるように無線通信により指示し、発光部130をカメラ230により撮影する構成を採用する。そして、無線通信により指示した所定の発光パターンと、カメラ230が撮影した発光パターンとを比較し、これらの発光パターンが互いが一致した場合にペアリング処理を完了する。以下、車両10および送電装置202間のペアリング処理時の情報伝達について詳細に説明する。
図3は、実施の形態1における車両10および送電装置202間のペアリング処理時の情報伝達に関する機能ブロック図である。送電装置202の制御部240は、発光パターン記憶部242と、比較部244とを含む。
発光パターン記憶部242は、発光部130を発光させるための所定の発光パターンを記憶する。この発光パターンは、無線通信部120に出力される。制御部240は、発光パターン記憶部242に記憶された発光パターンで発光部130を発光させるべき旨の指示(発光指示)を無線通信部220から無線通信部120へと送信する。制御部140は、送電装置202からの発光パターンおよび発光指示を受信すると、その発光パターンで発光部130を発光させる。
カメラ230は、発光部130の発光パターンを撮影し、その画像情報を比較部244に出力する。比較部244は、無線通信により指示した上記所定の発光パターンと、カメラ230が撮影した発光パターンとを比較する。これら2つの発光パターンが互いに一致した場合、制御部240は、車両10が駐車スペースP2内の適切な位置に駐車されているとして、無線通信により制御部140にペアリングを完了すべき旨を通知する。これにより、送電装置202と車両10との間のペアリング処理が完了する。
これに対し、上記2つの発光パターンが互いに一致しなかった場合には、制御部240は、車両10が駐車スペースP2内の適切な位置に駐車されていない、あるいは車両10以外の他の車両(駐車スペースP2に駐車されていない車両)との間で無線通信が確立されているとして、制御部140への通知は行なわない。この場合には、送電装置202と車両10とのペアリング処理は完了しない。
このように、実施の形態1によれば、送電装置202は、所定の発光パターンで発光部130を発光させるべき旨の発光指示を車両10に送信する。車両10は、この発光指示に従って発光部130を発光させる。そして、送電装置202は、カメラ230を用いて発光部130の発光パターンを撮影する。
カメラ230によって撮影可能な所定の撮影範囲(画角)内に発光部130が入らなければ、発光部130の発光パターンは撮影されない。つまり、送電装置202と受電装置200との間で適切に送電を行なうために発光部130とカメラ230とが取るべき相対的な位置関係を考慮して、発光部130の配光角度およびカメラ230の画角等を設計することで、駐車スペースP2内の適切な位置に駐車された車両10からの発光パターンは撮影しつつ、それ以外の車両(駐車スペースP2外に存在する車両、または、駐車スペースP2内の適切でない位置に駐車された車両10)からの発光パターンによる誤判定を防ぐことができる。したがって、実施の形態1によれば、車両10が適切な位置に駐車されていることを担保できる。よって、送電装置202と、その送電装置と無線通信を行なう車両10との間でペアリング処理を適切に実施することができる。
なお、図3では、発光パターン記憶部242に予め記憶された発光パターンを送電装置202から車両10へと送信する例を説明した。しかし、送電装置202は、所定のプログラムに従って(たとえばランダムに)発光パターンを生成し、生成された発光パターンを車両10に送信してもよい。
また、送電装置202から車両10へと発光パターンを送信することは必須ではない。たとえば、送電装置202および車両10の各々が、共通する複数の発光パターン(たとえば1番から10番までの発光パターン)を予め保持しておくことができる。この場合、送電装置202は、複数の発光パターンのうちの特定の発光パターン(たとえば3番の発光パターン)をたとえばランダムに選択し、選択された発光パターンで発光部130を発光させるべき旨の指示を車両10に送信すればよい。このようにすることで発光パターンを送信しなくてよくなるので、無線通信処理の負担を低減することができる。
図4は、実施の形態1におけるペアリング処理を説明するためのフローチャートである。図4および後述する図6に示すフローチャートは、所定の周期毎または所定の条件が成立する度にメインルーチンから呼び出されて実行される。また、これらのフローチャートに含まれる各ステップ(Sと略す)は、基本的には車両10の制御部140または送電装置202の制御部240によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部が制御部140または制御部240内に作製されたハードウェア(電子回路)によって実現されてもよい。
なお、図4および図6では、送電装置202の制御部240によって実行される一連の処理を図中左側に示し、車両10の制御部140によって実行される一連の処理を図中右側に示す。また、無線通信による情報伝達を破線で示し、発光部130の発光による情報伝達を1点鎖線で示す。各フローチャートに示す一連の処理の開始時には、送電装置202と車両10との間で無線通信が確立されているとする。
S21において、制御部240は、所定の発光パターンで発光部130を発光させるべき旨の指示を無線通信により車両10に送信する。
制御部140は、送電装置202から発光パターンを受けると、その発光パターンで発光部130を発光させる(S11)。その後、制御部140は、送電装置202からの通知を所定時間だけ待機する(S12)。
S22において、制御部240は、カメラ230を用いて発光部130を撮影する。そして、制御部240は、公知の画像処理を施すことにより、発光部130の画像情報から発光パターンを抽出する。
S23において、制御部240は、S21にて無線通信により指示した発光パターンと、S22にてカメラ230が撮影した発光パターンとを比較する。2つの発光パターンが互いに一致する場合(S23においてYES)、制御部240は、車両10を送電対象の車両であると特定し、ペアリング処理を完了すべき旨を無線通信により車両10に通知する(S24)。これにより、ペアリング処理が完了する(S25)。一方、制御部140は、送電装置202からの通知を受けると(S12においてYES)、ペアリング処理を完了する(S13)。
S23において2つの発光パターンが互いに一致しなかった場合(S23においてNO)には、制御部240は、ペアリング処理を完了することなく、処理をメインルーチンへと戻す。また、この場合にはS23の処理での通知が行なわれないので(S12においてNO)、制御部140は、ペアリング処理を完了することなく処理をメインルーチンへと戻す。
以上のように、実施の形態1によれば、送電装置202が無線通信により指示した所定の発光パターンと、カメラ230が撮影した発光パターンとが比較され、これらの発光パターンが互いに一致した場合にペアリング処理が完了する。カメラ230の撮影範囲は限られているので、発光部130が撮影範囲内に入っていることで、車両10が適切な位置に駐車されていることを担保できる。
また、実施の形態1では、送電装置202が車両10に発光パターンを指示する構成について説明した。これに対し、送電装置202からの指示に変えて、予め定められた特定の発光パターンで発光部130を発光させることも考えられる。しかしながら、不正を働こうとする者がいる場合、その者が上記特定の発光パターンを取得し、発光部130とは別に準備した発光部をカメラ230に向けて発光させることで、不正に充電が行なわれてしまう可能性がある。実施の形態1によれば、送電装置202からの指示により発光パターンを決定することで、上記不正を防止することができ、セキュリティをより堅牢にすることができる。
なお、車両10が駐車スペースP2に駐車した後に図5に示すフローチャートの処理を実行することは必須ではない。図5に示すフローチャートは、ドライバによる車両10の駐車操作中に実行してもよい。カメラ230は、駐車操作に伴って移動する発光部130を撮影する。制御部240は、発光部130とカメラ230との相対的な位置関係に基づいて、車両10が進むべき方向および車速等を算出し、算出された各パラメータを車両10に無線通信により送信する。これにより、車両10は、音声等によりドライバの駐車操作を補助(誘導)することができる。
[実施の形態2]
たとえば非接触送電システム1による充電が課金される場合などには、セキュリティを向上させ、一層確実にペアリング処理を実施することが望ましい。実施の形態2においては、実施の形態1と比べて、一層確実なペアリング処理について説明する。なお、実施の形態2に係る非接触送電システムの構成は、実施の形態1に係る非接触送電システム1の構成(図1および図2参照)と同等である。
たとえば非接触送電システム1による充電が課金される場合などには、セキュリティを向上させ、一層確実にペアリング処理を実施することが望ましい。実施の形態2においては、実施の形態1と比べて、一層確実なペアリング処理について説明する。なお、実施の形態2に係る非接触送電システムの構成は、実施の形態1に係る非接触送電システム1の構成(図1および図2参照)と同等である。
図5は、実施の形態2における車両10および送電装置202間のペアリング処理時の情報伝達に関する機能ブロック図である。図面が煩雑になるのを防ぐため、図5には、図3に示した機能ブロック図をベースとした上でさらに追加する機能ブロックが示されている。制御部140は、ID(Identification)情報記憶部142と、変調部144とを含む。制御部240は、発光パターン記憶部242(図示せず)および比較部244に加えて、復調部246をさらに含む。
ID情報記憶部142は、車両10に固有の識別情報であるID情報を記憶する。このID情報は無線通信部120に出力される。なお、ID情報は、他の車両から車両10を区別可能な情報であれば特に限定されるものではないが、たとえば車両10のナンバー情報を用いることができる。
無線通信部120は、ID情報記憶部142に記憶されたID情報を無線通信部220に送信する。無線通信部220はID情報を比較部244に出力する。
変調部144は、ID情報記憶部142に記憶されたID情報を受ける。変調部144は、ID情報を変調することで発光パターンを生成し、生成された発光パターンを発光部130に出力する。これにより、制御部140は、変調部144からの発光パターンで発光部130を発光させる。
カメラ230は、発光部130の発光パターンを撮影し、その画像情報を復調部246に出力する。復調部246は、カメラ230により撮影された発光パターンを復調することでID情報を取得し、取得されたID情報を比較部244に出力する。
比較部244は、無線通信部120,220間の無線通信により取得したID情報と、発光部130およびカメラ230を用いて発光部130の発光パターンから取得したID情報とを比較する。これら2つの発光パターンが互いに一致した場合、制御部240は、車両10が駐車スペースP2内の適切な位置に駐車されているとして、無線通信により制御部140にペアリング処理を継続すべき旨を通知する。これにより、送電装置202と車両10との間のペアリング処理が進められる。
これに対し、2つの発光パターンが互いに一致しなかった場合には、制御部240は、車両10が駐車スペースP2内の適切な位置に駐車されていない(あるいは車両10以外の他の車両との無線通信が確立されている)として、制御部140への通知は行なわない。この場合には、送電装置202と車両10とのペアリング処理は完了しない。
図6は、実施の形態2におけるペアリング処理を説明するためのフローチャートである。S31において、制御部140は、無線通信により車両10のID情報を送電装置202に送信する。制御部240は、無線通信により車両10のID情報を受ける(S41)。
S32において、制御部140は、ID情報記憶部142に記憶されたID情報を変調することで発光パターンを生成する。なお、発光パターンの生成に代えて、制御部140に内蔵されたメモリ(図示せず)に発光パターンを予め記憶させておいてもよい。
S33において、制御部140は、S32にて生成した発光パターンで発光部130を発光させる。その後、制御部140は、送電装置202からの通知を所定時間だけ待機する(S34)。
制御部240は、カメラ230を用いて発光部130を撮影する(S42)。そして、制御部240は、発光部130の発光パターンを復調することでID情報を取得する(S43)。
S44において、制御部240は、S41にて無線通信により取得したID情報と、S43にて発光パターンから取得したID情報とを比較する。2つのID情報が互いに一致する場合(S44においてYES)、制御部240は、ペアリング処理を継続すべき旨を無線通信により車両10に通知する(S45)。制御部140は、送電装置202からの通知を受けると(S34においてYES)、ペアリング処理を継続する。その後のS35〜S37,S46〜S50の処理は、実施の形態1におけるS11〜S13,S21〜S25の処理とそれぞれ同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。
S44において2つのID情報が互いに一致しなかった場合、すなわち、車両10が駐車スペースP2内の適切な位置に駐車されていない場合、あるいは車両10以外の他の車両との無線通信が確立されている場合(S44においてNO)には、制御部240は、車両10への通知は行なわず、処理をメインルーチンへと戻す。これにより、このフローチャートに示す一連の処理が繰り返される。また、制御部140においても、2つのID情報が互いに一致しなかった場合には送電装置202から車両10へ通知が行なわれないので(S34においてNO)、ペアリング処理を完了することなく処理をメインルーチンへと戻す。
以上のように、実施の形態2によれば、発光パターンの比較(S48参照)に加え、ID情報の比較(S44参照)が行なわれる。これらの比較結果が両方とも一致しないとペアリング処理が完了しないので、実施の形態1と比べて、ペアリング処理を一層確実に実施することができる。
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。
1 非接触送電システム、10 車両、12 バッテリ、100 受電装置、110 受電部、120 無線通信部、130 発光部、140 制御部、142 ID情報記憶部、144 変調部、201〜203 送電装置、210 送電部、220 無線通信部、230 カメラ、240 制御部、242 発光パターン記憶部、244 比較部、246 復調部、300 系統電源、P1〜P3 駐車スペース。
Claims (1)
- 車両に搭載された受電装置と、
前記車両との間でペアリング処理が完了した場合に、前記受電装置に非接触で送電可能に構成された送電装置とを備え、
前記受電装置は、前記車両外部に向けて発光する発光部を含み、
前記送電装置は、前記発光部を撮影可能に構成された撮影部を含み、
前記送電装置は、
所定の発光パターンで前記発光部を発光させるように前記受電装置に無線通信により指示し、
無線通信により指示した前記所定の発光パターンと、前記撮影部が撮影した発光パターンとが一致した場合に、前記ペアリング処理を完了する、非接触送電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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2016
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