JP2019126253A - 非接触充電システム及び非接触充電システムのペアリング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
システム及び該非接触充電システムに用いられる非接触充電システムのペアリング方法を提供することにある。
上記課題を解決する非接触充電システムは、充電対象機器としての車両に非接触で電力を供給する複数の送電部と、前記車両から送信される情報を取得可能な通信部と、前記複数の送電部から送電する電力を送電部の別に制御する給電制御部とを備える非接触充電システムであって、前記給電制御部は、前記車両の存在が検知されることに応じて、前記送電部から送電するパルス状の電力のパルス幅を前記送電部の別に相違する特定のパルス幅に設定し、前記通信部は、前記車両から送信された、前記車両が電磁的に誘起されることにより受電した電力から取得した特定のパルス幅に関する情報を受信し、前記給電制御部は、前記送電部と該送電部に対応する車両とを、前記設定した特定のパルス幅と前記受信した特定のパルス幅に関する情報とが対応することに基づいてペアリングする。
なお、こうしたペアリングによれば、給電制御部は通信により取得した蓄電池の状態に基づいて、蓄電池に適した充電を行うことができるようになる。
ターンの電力であれ好適に送電/受電できるような状態になる。
好ましくは、前記給電制御部は、前記位置合わせの終了をもって、前記送電部と該送電部に対応する車両とのペアリングを開始する。
このような構成によれば、位置合わせの終了が、送電部のインピーダンス、電流、電圧、位相、周期などの電気的変化に基づいて給電制御部により検出される。これにより、位置合わせの終了が少ない構成で検出されるため、構成の簡素化やコスト抑制が期待される。また、給電制御部は、続いて行われる例えばペアリングなどの処理に短い時間で移行することができる。
図1〜10を参照して、非接触充電システムを具体化した第1の実施形態について説明する。
本実施形態の非接触充電システムは、充電対象機器に非接触で電力を送電するシステムである。本実施形態では、非接触充電システムは、蓄電池24を搭載する車両20にその車両20の外部から車両20の蓄電池24を充電させるための交流電力(AC電力)を供給する給電装置を備える。なお本実施形態では、充電対象機器は車両20であり、車両20は電動モータの電源として蓄電池24を搭載する電気自動車もしくはハイブリッド自動車(特に、プラグインハイブリッド自動車)である。なお、図1には、複数の車両201〜20nを図示しているが、車両を特定して説明する必要のないときは単に、車両20と記す。
給電コントローラ10は、スタンド30における充電対象機器の有無を判断し、充電対象機器があると判断されるとき、送電する電力の制御に関する信号を送電装置31へ出力することを通じて当該充電対象機器へ送電する電力を制御する。給電コントローラ10による送電する電力の制御に関する信号には、送電の開始/終了、電圧、電流、位相や周期に関する制御信号などが挙げられる。
送電装置31は、充電対象機器に電力を非接触で送電する送電コイルL1が電気的に接続されている。各送電装置31は、給電コントローラ10から入力された送電電力の制御に関する信号に応じた電力を接続されている送電コイルL1から送電させる。すなわち、送電コイルL1から送電される電力がその送電コイルL1が接続されている送電装置31により調整される。
なお、各スタンド301〜30n及び各車両201〜20nは、略同様の構成をしていることから、図2においては、説明の便宜上、1つの給電コントローラ10と、1つのスタンド30と、1つの車両20とを例に説明する。
器23に接続されている。よって充電制御部22は、送電装置31から車両20の充電のための電力が送電されると、受電コイルL2により受電した電力を、同電力を整流する整流器23に送電するとともに、整流器23による電力変換を制御する。
位置CAでは、送電コイルL1から送信される電磁誘導や電磁界共鳴による信号強度が充電可能強度V1を超えるものとする。送電コイルL1から発せられる信号強度は、充電位置CAを横方向(水平方向)に外れると、急激に落ち込む。一例として、受電コイルL2全体が充電位置CA内部に入っている状態、すなわち受電コイルL2が一部でも電磁結合エリアからはみ出してはいない状態を、「受電コイルL2が送電コイルL1の直上に位置する」と呼ぶことにする。つまり受電コイルL2が送電コイルL1の直上に位置する場合、受電コイルL2は充電可能強度V1以上の信号強度によって円滑に送電コイルL1からの給電を受けることができる。
通信制御部25は、給電コントローラ10が送信した車両検知のための応答要求信号に応答する応答信号や、接続要求信号に応答する接続応答信号などを無線通信機27を介して給電コントローラ10へ送信する。また通信制御部25は、充電制御部22から入力される情報、例えば、パターン情報信号や、充電電力の情報や、蓄電池24の充電状態の情報などを無線通信機27を介して給電コントローラ10へ送信する。なお、パターン情報
信号は、給電コントローラ10によりスタンド30に割り当てられ特定のパターンで変化されて送電コイルL1と受電コイルL2とを介して受電した電力から取得される電力そのものの状態から取得される電力に関する情報である。
なお、通信制御部25は、受信した通信が当該車両20宛の通信であるか否かを車両IDに基づいて判別したり、送信する情報に車両IDを付与することなどにより、給電コントローラ10にて情報を送信した車両20を特定することができるようにしている。
位置合わせ支援部112は、充電に利用されていない、つまり空いている充電エリアBSに位置合わせ用のパターンの電力を供給させるように該当するスタンド30を制御する。これにより、空いている充電エリアBSに対応するスタンド30の送電コイルL1から位置合わせ用のパターンの電力が送電される。なお、位置合わせ用のパターンは、強度が一定に持続されている電力である。
1の直上に車両20の受電コイルL2が配置されたことを検出する。位置合わせ支援部112は、送電コイルL1の直上に受電コイルL2が配置されたことを、例えば、送電している電力の電圧や電流が所定の値になったり、送電コイルL1のインピーダンスが所定の値になったりすることなどによって検出することができる。また例えば、位置合わせ支援部112は、受電コイルL2にて受電されている電力強度を送電コイルL1へ送電している電力から判定し、電力強度が充電可能強度V1未満であると判定する場合、受電コイルL2が送電コイルL1の直上には位置しておらず充電位置CAから受電コイルL2が外れていると判断する。逆に、位置合わせ支援部112は、電力強度が充電可能強度V1以上であると判定する場合、受電コイルL2が送電コイルL1の直上には位置しており充電位置CAの範囲に受電コイルL2が配置されていると検知することもできる。
おり、各パターンはそれぞれ、その時間の長さ(パルス幅)が相違するように設定されている。例えば、第1パターンのステップの長さは時間t0〜時間t1までの長さとして設定され、第2パターンのステップの長さは時間t0〜時間t2までの長さとして設定され、第3パターンのステップの長さは時間t0〜時間t3までの長さとして設定されている。また例えば、第4パターンのステップの長さは時間t0〜時間t4までの長さとして設定され、第nパターンのステップの長さは時間t0〜時間tnまでの長さとして設定されている。そして、時間t0からの経過時間をt1<t2<t3<t4<・・・<tnとすることで、第1パターンから第nパターンまでの各パターンのステップの時間の長さが相違するようになっている。例えば、時間t0を「0秒」としたとき、時間t1を「1秒」、時間t2を「2秒」、時間t3を「3秒」、時間t4を「4秒」、時間tnを「n秒」と設定することができる。なおパルス幅は、1秒より短くても、5秒より長くてもよいが、1秒以上のパルス幅であれば、高周波の放射を少なくすることができる。
2が充電のために新たに進入してきたものとする。そして、第1の車両201は充電のために第1スタンド301に駐車し、第2の車両202は充電のために第2スタンド302に駐車するものとする。
充電エリア内車両検知処理では、給電コントローラ10が車両検知処理として、所定の時間間隔で給電コントローラ10が管理する複数の充電エリアBSとその近傍に無線通信機12を介して応答要求信号M100を出力する(図7のステップS100)。この応答要求信号M100は、給電コントローラ10が受信先を指定せずに送信する信号であって、受信側は必要に応じて処理し、応答する信号である。そして、応答要求信号M100に応答が無ければ、給電コントローラ10は充電エリア内に新たな車両20は進入していないと判断する。なお充電中の車両20は応答要求信号M100に応答しなくてもよい。また、給電コントローラ10は充電中の車両20が応答したとしても、その車両の車両IDなどから充電中の車両20であり、新たに進入した車両20でないことを判断することができる。
電(出力)する(図9のステップS320)。つまり、第1スタンド301の送電コイルL1からはパルス幅が1秒のパルスが1つ出力され、第2スタンド302の送電コイルL1からはパルス幅が2秒のパルスが1つ出力される。
また、給電コントローラ10は、受信先を指定せずに送信する信号としてペアリング完了通知信号M301を送信する。そして、このペアリング完了通知信号M301を受信した第1の車両201及び第2の車両202は、ペアリング処理の終了を認知する(図9のステップS343,S353)。
)。また、第1の車両201からの接続要求信号M440を受信した給電コントローラ10は、第1の車両201と当該第1の車両201に対応する第1スタンド301との間の通信を確立させる処理を行う。そして、通信を確立させる処理が終了すると、給電コントローラ10は、無線通信機12を介して第1の車両201に接続応答信号M400を送信する(図10のステップS400)。これにより、給電コントローラ10では第1の車両201との間の通信が確立される(図10のステップS401)。また、接続処理を行ったとともに、接続応答信号M400を受信した第1の車両201でも、給電コントローラ10との通信が確立される(図10のステップS442)。また、例えば、ペアリング処理の終了を認知すると、第2の車両202は無線通信機27を介して、接続要求信号M450を給電コントローラ10へ送信する(図10のステップS450)とともに、接続処理を行う(図10のステップS451)。また、第2の車両202からの接続要求信号M450を受信した給電コントローラ10は、第2の車両202と当該第2の車両202に対応する第2スタンド302との間の通信を確立させる処理を行う。そして、通信を確立させる処理が終了すると、給電コントローラ10は、無線通信機12を介して第2の車両202に接続応答信号M401を送信する(図10のステップS402)。これにより、給電コントローラ10では第2の車両202との間の通信が確立される(図10のステップS403)。また、接続処理を行ったとともに、接続応答信号M401を受信した第2の車両202でも、給電コントローラ10との通信が確立される(図10のステップS452)。
電力送電部32にて生成した送電電力を送電コイルL1に供給することで、送電コイルL1からの送電を開始させる(図10のステップS410)。そして、送電コイルL1から送電された電力が対向配置されている第1の車両201の受電コイルL2により受電が開始され、この受電が開始された電力に基づいて第1の車両201の蓄電池24が充電されるようになる(図10のステップS442)。
(1)ペアリング用の特定のパターンを送電装置31(スタンド30)の別に相違させるようにした。よって、この送電装置31の別に相違する特定のパターンに基づいて、送電装置31とその送電装置31に対応する車両20とが特定、すなわちペアリングされる。これにより、送電装置31と車両20とのペアリングを好適に行うことができるようになる。
などの電気的変化に基づいて給電処理部11により検出される。これにより、位置合わせの終了が少ない構成で検出されるため、構成の簡素化やコスト抑制が期待される。また、給電処理部11は、続いて行われる例えばペアリングなどの処理に短い時間で移行することができる。
図11及び図12を参照して、非接触充電システムを具体化した第2の実施形態について説明する。なお、本実施形態は、駐車位置合わせからペアリング処理にかかる手順の一部が第1の実施形態における駐車位置合わせからペアリング処理にかかる手順と相違することから以下では、相違点を中心に説明する。なお、給電装置や車両20の構成については同様であることから、説明の便宜上、同様な構成についてはその説明を割愛する。
開始されると、それを受電する第1及び第2の車両201,202は、受電される電力が充電可能強度V1以上の強度になるように位置合わせを開始する(図11のステップS541,S551)。そして、受電される電力が充電可能強度V1以上の強度になると、第1及び第2の車両201,202は、位置合わせの完了を検知する(図11のステップS542,S552)。この位置合わせ完了検知に応じて、第1及び第2の車両201,202は、その車両内の運転者に位置合わせの完了を通知したりする。
の供給時間が「1秒」であったことを含むパターン情報信号M641を送信する(図12のステップS642)。そして、この送信されたパターン情報信号M641が給電コントローラ10に受信される(図12のステップS603)。同様に例えば、第2の車両202は、受電された電力のパターンとして供給時間が「2秒」であったことを検出する(図12のステップS651)とともに、無線通信機27を介して給電コントローラ10に、電力の供給時間が「2秒」であったことを含むパターン情報信号M651を送信する(図12のステップS652)。そして、この送信されたパターン情報信号M651が給電コントローラ10に受信される(図12のステップS604)。
以上説明したように、本実施形態に係る非接触充電システムによれば、上記第1の実施形態に記載の効果(1)〜(3),(6)〜(10)に加え、以下に列記する効果が得られるようになる。
図13及び図14を参照して、非接触充電システムを具体化した第3の実施形態について説明する。なお、本実施形態は、駐車位置合わせからペアリング処理にかかる手順の一部が第1の実施形態における駐車位置合わせからペアリング処理にかかる手順と相違することから以下では、相違点を中心に説明する。なお、給電装置や車両20の構成については同様であることから、説明の便宜上、同様な構成についてはその説明を割愛する。
以上説明したように、本実施形態に係る非接触充電システムによれば、上記第1の実施形態に記載の効果(1)〜(3)及び(6)〜(10)に加え、以下に列記する効果が得られるようになる。
なお、上記各実施形態は、以下の態様で実施することもできる。
・上記各実施形態では、ペアリングが終了されると、通信確立のための処理が第1及び第2の車両201,202からの接続要求信号M440,M450に基づいて開始される場合について例示した。しかしこれに限らず、通信確立のための処理は、給電コントローラから開始されてもよい。
・上記各実施形態では、充電エリアBSは空いている順にペアリング用の特定のパターンが割り当てられる場合について例示した。しかしこれに限らず、ペアリング用の特定のパターンが、充電エリアに優先度の順に割り当てられてもよい。
未使用であれば、各充電エリアの使用率の高い順に短いパターンが割り当てられる(パターン11)。また第2,第3,第5充電エリアBS2,BS3,BS5が未使用であれば、使用率の高い順である第5充電エリアBS5、第2充電エリアBS2、第3充電エリアBS3の順に短いパターンが割り当てられる(パターン12)。これによれば、充電に使用されていない全てのスタンドに対してペアリング処理を実行するような場合であれ、車両は短い特定のパターンが割り当てた送電装置31に配置されている可能性が高くなるため、ペアリングに要する時間を短くすることができることが期待される。
することができるようになる。これにより、こうした非接触充電システムの利便性が向上されるようになる。
や上方に対応する位置に設けられていてもよい。これによれば、車両に踏まれることがないため、送電コイルを簡易な構造にしたり、送電コイルの設置を容易にしたりすることができる。また、送電コイルの位置が前後や左右であれば、送電コイルの位置を確認しながら、車両を送電コイルに近づけることができる。なお、このとき、車両の受電コイルを送電コイルに対応する車両の前後や側面、又は上面に設ければよい。これにより、非接触充電システムの設計自由度の向上や適用範囲の拡大が図られるようになる。
Claims (8)
- 充電対象機器としての車両に非接触で電力を供給する複数の送電部と、前記車両から送信される情報を取得可能な通信部と、前記複数の送電部から送電する電力を送電部の別に制御する給電制御部とを備える非接触充電システムであって、
前記給電制御部は、前記車両の存在が検知されることに応じて、前記送電部から送電するパルス状の電力のパルス幅を前記送電部の別に相違する特定のパルス幅に設定し、
前記通信部は、前記車両から送信された、前記車両が電磁的に誘起されることにより受電した電力から取得した特定のパルス幅に関する情報を受信し、
前記給電制御部は、前記送電部と該送電部に対応する車両とを、前記設定した特定のパルス幅と前記受信した特定のパルス幅に関する情報とが対応することに基づいてペアリングする
ことを特徴とする非接触充電システム。 - 前記給電制御部は、前記送電部から送電する電力のパルス幅を前記送電部の別に相違させた特定のパルス幅に設定する部分に加え、前記送電部から送電する電力のパターンを、前記車両の受電部を前記送電部に位置合わせさせるための位置合わせ用のパターンに設定する部分を有し、
前記位置合わせ用のパターンは、強度が一定に維持されている電力である
請求項1に記載の非接触充電システム。 - 前記位置合わせ用のパターンは、前記特定のパルス幅で送電される電力とは相違するパターンである
請求項2に記載の非接触充電システム。 - 前記給電制御部は、前記位置合わせの終了をもって、前記送電部と該送電部に対応する車両とのペアリングを開始する
請求項2又は3に記載の非接触充電システム。 - 前記給電制御部は、前記位置合わせの終了を前記送電部に生じる電気的変化に基づいて検出する
請求項4に記載の非接触充電システム。 - 前記給電制御部は、前記設定した特定のパルス幅の電力を前記複数の送電部から各特定のパルス幅の電力の出力時期の少なくとも一部が重なるタイミングで出力させる
請求項1〜5のいずれか一項に記載の非接触充電システム。 - 蓄電池に充電させる電力を電磁的に誘起されることにより受電する受電部と、外部の装置と通信可能な通信部とを備えた充電対象機器としての車両と、
前記車両との相互通信が可能な通信部を備える給電制御部と、
前記車両に非接触で送電する電力が前記給電制御部により制御される複数の送電部とを備える非接触充電システムであって、
前記給電制御部は、前記車両の存在が検知されることに応じて、前記送電部の別に電力のパルス幅が相違するように設定した電力を各送電部から送電させ、
前記車両は、該当する送電部から前記受電部を介して受電した電力から取得した特定のパルス幅に関する情報を前記通信部を介して前記給電制御部に送信し、
前記給電制御部は、前記送電部と車両とを、前記設定した特定のパルス幅と前記送信された特定のパルス幅に関する情報とが対応することに基づいてペアリングする
ことを特徴とする非接触充電システム。 - 充電対象機器としての車両に非接触で電力を供給する複数の送電部と、前記車両から送信される情報を取得可能な通信部と、前記複数の送電部から送電する電力を送電部の別に制御する給電制御部とを備える非接触充電システムに用いられる非接触充電システムのペアリング方法であって、
前記車両の存在が検知されることに応じて、前記送電部から送電するパルス状の電力のパルス幅を前記給電制御部が前記送電部の別に相違するパルス幅に設定する設定工程と、
前記車両から送信された、前記車両が電磁的に誘起されることにより受電した電力から取得した特定のパルス幅に関する情報を通信部にて受信する受信工程と、
前記送電部と該送電部に対応する車両とを、前記設定した特定のパルス幅と前記受信した特定のパルス幅に関する情報とが対応することに基づいて前記給電制御部にてペアリングするペアリング工程と
を備えることを特徴とする非接触充電システムのペアリング方法。
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