JP5524724B2 - Vehicle power supply device - Google Patents

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Description

本発明は、磁気共鳴現象を利用して車載バッテリにワイヤレスで給電を行う車両用給電装置に関する。   The present invention relates to a vehicle power supply device that wirelessly supplies power to a vehicle-mounted battery using a magnetic resonance phenomenon.

このような車両用給電装置は、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両に搭載されているバッテリにワイヤレスで充電することのできる装置として、近年、注目されている。そして従来、この種の車両用給電装置としては、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。この特許文献１に記載の車両用給電装置では、地面に設置された送電コイルに高周波電力を供給することによってその共振周波数で振動する磁界を形成する。一方、電動車両には、送電コイルと同じ共振周波数を有する受電コイルが設けられている。すなわち、この給電装置では、送電コイルが設置されている場所にユーザが電動車両を停車させるなどして送電コイルの近傍に受電コイルが位置すると、送電コイルと受電コイルとが磁気共鳴により磁気的に結合して、送電コイルから受電コイルに電力が伝達される。そしてこの受電コイルに伝達された電力が車載バッテリに充電されることとなる。   In recent years, such a vehicle power supply device has attracted attention as a device that can wirelessly charge a battery mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. Conventionally, for example, a device disclosed in Patent Document 1 is known as this type of vehicle power supply device. In the vehicle power supply device described in Patent Document 1, a magnetic field that vibrates at a resonance frequency is formed by supplying high-frequency power to a power transmission coil installed on the ground. On the other hand, the electric vehicle is provided with a power receiving coil having the same resonance frequency as that of the power transmitting coil. That is, in this power feeding device, when the power receiving coil is positioned in the vicinity of the power transmission coil by the user stopping the electric vehicle at the place where the power transmission coil is installed, the power transmission coil and the power reception coil are magnetically coupled by magnetic resonance. In combination, power is transmitted from the power transmission coil to the power reception coil. Then, the electric power transmitted to the power receiving coil is charged to the in-vehicle battery.

このような車両用給電装置によれば、車載バッテリを充電する際に、電動車両に送電ケーブルなどを接続する必要がなくなることから、ユーザの利便性が大きく向上するようになる。   According to such a vehicle power supply device, it is not necessary to connect a power transmission cable or the like to the electric vehicle when charging the vehicle-mounted battery, so that the convenience for the user is greatly improved.

特開２００９−１０６１３６号公報JP 2009-106136 A

ところで、このような車両用給電装置にあっては、例えば車両の高さや車両の停車位置などによって、送電コイルと受電コイルとの間の距離が変化する。そして、これら各コイルの間の距離に変化が生じると、それらの共振周波数が予め定められた共振周波数からずれてしまい、電力伝送効率が低下するおそれがある。   By the way, in such a vehicle power supply device, the distance between the power transmission coil and the power reception coil varies depending on, for example, the height of the vehicle and the stop position of the vehicle. When the distance between the coils changes, the resonance frequency shifts from a predetermined resonance frequency, and power transmission efficiency may be reduced.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力伝送効率を高く維持することのできる車両用給電装置を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a situation, The objective is to provide the vehicle electric power feeder which can maintain electric power transmission efficiency highly.

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、交流電源から送電コイルへの給電に基づきその共振周波数で振動する磁場を形成し、前記送電コイルが車両に設けられている受電コイルと磁気共鳴することで、前記交流電源から前記送電コイルに供給される電力を前記受電コイルを介して車載バッテリに充電する車両用給電装置において、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離を計測する距離計測手段と、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離に基づき前記送電コイルの共振周波数を調整する周波数調整手段と、を備え、前記車両の外面には、前記受電コイルが設置されている位置に対応してマークが設けられ、前記距離計測手段は、前記マークの位置を検出するとともに、検出された前記マークの位置に基づいて前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離を計測することを要旨としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 forms a magnetic field that vibrates at a resonance frequency based on power supply from an AC power source to a power transmission coil, and the power reception coil is provided in a vehicle. In the vehicle power supply device that charges the vehicle-mounted battery with the electric power supplied from the AC power source to the power transmission coil through the power reception coil, the distance between the power transmission coil and the power reception coil is a distance measurement means for measuring the power transmission coil and based on the distance between the receiving coil and a frequency adjusting means for adjusting the resonance frequency of the transmitting coil, the outer surface of the vehicle, the power receiving coil is placed A mark is provided corresponding to the position of the mark, and the distance measuring means detects the position of the mark and detects the position based on the detected position of the mark. It is summarized in that to measure the distance between the receiving coil and the transmitting coil.

同構成によれば、送電コイルと受電コイルとの間の距離がずれた場合であれ、それらの間の距離に基づいて、その都度送電コイルの共振周波数が調整されるため、電力伝送効率を高く維持することができるようになる。   According to this configuration, even if the distance between the power transmission coil and the power reception coil is deviated, the resonance frequency of the power transmission coil is adjusted each time based on the distance between them, so that the power transmission efficiency is increased. Will be able to maintain.

また、同構成によれば、マークの位置を検出することで、車両における受電コイルの位置を正確に検出することができるため、送電コイルと受電コイルとの間の距離を高い精度で計測することができるようになる。したがって、送電コイルの共振周波数をより的確に調整することができ、ひいては電力伝送効率を高めることが可能となる。 In addition, according to the configuration, since the position of the power receiving coil in the vehicle can be accurately detected by detecting the position of the mark, the distance between the power transmitting coil and the power receiving coil can be measured with high accuracy. Will be able to. Therefore, the resonance frequency of the power transmission coil can be adjusted more accurately, and as a result, the power transmission efficiency can be increased.

請求項２に記載の発明は、交流電源から送電コイルへの給電に基づきその共振周波数で振動する磁場を形成し、前記送電コイルが車両に設けられている受電コイルと磁気共鳴することで、前記交流電源から前記送電コイルに供給される電力を前記受電コイルを介して車載バッテリに充電する車両用給電装置において、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離を計測する距離計測手段と、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離に基づき前記送電コイルの共振周波数を調整する周波数調整手段と、を備え、前記送電コイル及び受電コイルは、それぞれの中心軸が鉛直方向に平行となるように設けられるものであって、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離の計測が、それらの鉛直方向の距離及び水平方向の距離をそれぞれ計測することに基づいて行われ、前記周波数調整手段は、前記鉛直方向の距離及び水平方向の距離に基づき前記送電コイルの共振周波数を調整することを要旨としている。 According to a second aspect of the present invention, a magnetic field that vibrates at a resonance frequency based on power supply from an AC power source to a power transmission coil is formed, and the power transmission coil magnetically resonates with a power reception coil provided in a vehicle. In a vehicle power supply device that charges an in-vehicle battery with electric power supplied from an AC power source to the power transmission coil via the power reception coil, a distance measurement unit that measures a distance between the power transmission coil and the power reception coil; Frequency adjusting means for adjusting a resonance frequency of the power transmission coil based on a distance between the power transmission coil and the power reception coil, and the power transmission coil and the power reception coil have respective central axes parallel to the vertical direction. Measurement of the distance between the power transmission coil and the power reception coil, the distance in the vertical direction and the distance in the horizontal direction, respectively. Performed based on the measurement, the frequency adjustment means is in the spirit and Turkey adjust the resonance frequency of the power transmission coils based on the distance of the vertical distance and the horizontal direction.

送電コイル及び受電コイルのそれぞれの中心軸を鉛直方向に平行となるように設けた場合には、それらの鉛直方向の距離及び水平方向の距離が、各コイルの共振周波数を決定する上で重要なパラメータとなる。したがって、上記構成によるように、送電コイルと受電コイルとの間の鉛直方向の距離及び水平方向の距離をそれぞれ計測するとともに、計測されたそれぞれの距離に基づき送電コイルの共振周波数を調整することとすれば、各コイルの共振周波数を的確に設定することが可能となる。このため、電力伝送効率をより的確に維持することができるようになる。   When the central axes of the power transmission coil and the power reception coil are provided so as to be parallel to the vertical direction, the distance in the vertical direction and the distance in the horizontal direction are important in determining the resonance frequency of each coil. It becomes a parameter. Therefore, as in the above configuration, the vertical distance and the horizontal distance between the power transmission coil and the power reception coil are respectively measured, and the resonance frequency of the power transmission coil is adjusted based on the measured distances. By doing so, it is possible to accurately set the resonance frequency of each coil. For this reason, it becomes possible to maintain the power transmission efficiency more accurately.

本発明にかかる車両用給電装置によれば、電力伝送効率を高く維持することができるようになる。   According to the vehicle power supply device of the present invention, the power transmission efficiency can be kept high.

本発明にかかる車両用給電装置の一実施形態についてそのシステム構成を示すブロック図。The block diagram which shows the system configuration | structure about one Embodiment of the electric power feeder for vehicles concerning this invention. （ａ），（ｂ）は、車両の底面及び側面をそれぞれ模式的に示す図。(A), (b) is a figure which shows typically the bottom face and side surface of a vehicle, respectively. 同実施形態の車両用給電装置について送電コイルと受電コイルとの間の距離を計測する方法の一例を模式的に示す図。The figure which shows typically an example of the method of measuring the distance between a power transmission coil and a receiving coil about the vehicle electric power feeder of the embodiment. 同実施形態の車両用給電装置についてその周波数調整部の具体的な構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the specific structural example of the frequency adjustment part about the electric power feeder for vehicles of the embodiment. 同実施形態の車両用給電装置による送電コイルの共振周波数を変更する処理の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the process which changes the resonance frequency of the power transmission coil by the vehicle electric power feeder of the embodiment. 送電コイルと受電コイルとの間の水平方向の距離及びそれらの間の鉛直方向の距離から共振周波数を求めるためのマップ。The map for calculating | requiring the resonant frequency from the distance of the horizontal direction between a power transmission coil and a receiving coil, and the distance of the perpendicular direction between them. 共振周波数から可変コイルのリアクタンス及び可変コンデンサの静電容量を求めるためのマップ。The map for calculating | requiring the reactance of a variable coil and the electrostatic capacitance of a variable capacitor from resonance frequency.

以下、本発明にかかる車両用給電装置の一実施形態について図１〜図７を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる車両用給電装置のシステム構成をブロック図として示したものであり、はじめに、同図１参照して、この車両用給電装置の概要について説明する。なお、本実施形態では、給電を行う対象車両が、いわゆる電気自動車である場合について例示している。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a vehicle power supply device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration of a vehicle power supply apparatus according to the present embodiment. First, an outline of the vehicle power supply apparatus will be described with reference to FIG. In addition, in this embodiment, the case where the object vehicle which supplies electric power is what is called an electric vehicle is illustrated.

同図１に示されるように、この車両用給電装置には、交流電源としての系統電源１０から供給される交流電力を高周波の電力に変換する高周波電力ドライバ１１が設けられている。また、この高周波電力ドライバ１１には、地面に設置された送電コイル１２が接続されており、高周波電力ドライバ１１で変換された高周波電力は送電コイル１２に供給される。そして、送電コイル１２に高周波の電力が供給されることによって、その共振周波数で振動する磁場が送電コイル１２の周辺に形成される。ちなみに、送電コイル１２は、その中心軸が鉛直方向と平行になるように設置されている。また、高周波電力ドライバ１１から送電コイル１２への給電は、不揮発性のメモリ１３ａなどを備える制御装置１３によって制御されている。   As shown in FIG. 1, the vehicle power supply apparatus is provided with a high-frequency power driver 11 that converts AC power supplied from a system power supply 10 serving as AC power into high-frequency power. The high frequency power driver 11 is connected to a power transmission coil 12 installed on the ground, and the high frequency power converted by the high frequency power driver 11 is supplied to the power transmission coil 12. Then, by supplying high-frequency power to the power transmission coil 12, a magnetic field that vibrates at the resonance frequency is formed around the power transmission coil 12. Incidentally, the power transmission coil 12 is installed so that the central axis thereof is parallel to the vertical direction. In addition, power supply from the high-frequency power driver 11 to the power transmission coil 12 is controlled by a control device 13 including a nonvolatile memory 13a.

一方、車両２０には、送電コイル１２と同じ共振周波数を有する受電コイル２１が設けられている。なお、この受電コイル２１も、その中心軸が鉛直方向に平行となるように設置されている。また、受電コイル２１には、整流器２２を介して車載バッテリ２３が接続されており、受電コイル２１で発生した電力は、整流器２２で整流された後、車載バッテリ２３に充電される。また、この車両２０には、車載バッテリ２３に充電されている電力を交流電力に変換してモータ２５に供給するインバータ２４が設けられている。そして、この車両２０では、インバータ２４から供給される交流電力によってモータ２５が駆動することで、その動力が得られるようになっている。   On the other hand, the vehicle 20 is provided with a power receiving coil 21 having the same resonance frequency as that of the power transmitting coil 12. The power receiving coil 21 is also installed such that its central axis is parallel to the vertical direction. In addition, a vehicle-mounted battery 23 is connected to the power receiving coil 21 via a rectifier 22, and the electric power generated by the power receiving coil 21 is rectified by the rectifier 22 and then charged to the vehicle-mounted battery 23. Further, the vehicle 20 is provided with an inverter 24 that converts electric power charged in the in-vehicle battery 23 into AC power and supplies the AC power to the motor 25. And in this vehicle 20, the motive power is obtained because the motor 25 drives with the alternating current power supplied from the inverter 24. FIG.

このように構成された車両用給電装置にあって、送電コイル１２が設置されている場所にユーザが車両２０を停車させるなどして、送電コイル１２に対向するかたちで受電コイル２１が位置したとすると、同給電装置は次のように動作する。すなわち、送電コイル１２及び受電コイル２１が磁気共鳴により磁気的に結合し、送電コイル１２から受電コイル２１に電力を伝送することが可能となる。これにより、系統電源１０から送電コイル１２に供給される電力が受電コイル２１を介して車載バッテリ２３に充電されることとなる。   In the vehicular power supply apparatus configured as described above, the power receiving coil 21 is positioned in a form facing the power transmitting coil 12 by, for example, the user stopping the vehicle 20 where the power transmitting coil 12 is installed. Then, the power supply device operates as follows. That is, the power transmission coil 12 and the power reception coil 21 are magnetically coupled by magnetic resonance, and power can be transmitted from the power transmission coil 12 to the power reception coil 21. As a result, the electric power supplied from the system power supply 10 to the power transmission coil 12 is charged to the in-vehicle battery 23 via the power reception coil 21.

ところで、このような車両用給電装置にあっては、前述のように、送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離が、例えば車両２０の高さやその停車位置によって変化する。そして、それらの間の距離が変化すると、各コイル１２，２１の共振周波数が予め定められた共振周波数からずれてしまい、電力伝送効率が低下するおそれがあることも前述の通りである。   By the way, in such a vehicle power supply device, as described above, the distance between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21 varies depending on, for example, the height of the vehicle 20 and its stop position. And if the distance between them changes, the resonance frequency of each coil 12 and 21 will shift from the predetermined resonance frequency, and as mentioned above, there is a possibility that power transmission efficiency may fall.

そこで本実施形態では、同図１に併せ示すように、車両２０を撮像対象とする第１及び第２のＣＣＤカメラ１４，１５を送電コイル１２に併設するとともに、各カメラ１４，１５を通じて撮像される画像に基づいて、各コイル１２，２１の間の距離を計測するようにしている。具体的には、各コイル１２，２１のそれぞれの中心軸を鉛直方向に平行となるように設けた場合には、それらの間の鉛直方向の距離及び水平方向の距離が、各コイル１２，２１の共振周波数を決定する上で重要なパラメータとなる。このため、本実施形態では、各コイル１２，２１の間の鉛直方向の距離及び水平方向の距離を検出するようにしている。また、本実施形態では、送電コイル１２の共振周波数を調整するための周波数調整部３０を設けるようにしている。そして、各コイル１２，２１の間の水平方向の距離及び鉛直方向の距離に基づき、送電コイル１２の共振周波数を周波数調整部３０を通じて変更することで、電力伝送効率を高く維持する。以下、図２〜図７を参照して、その詳細を説明する。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the first and second CCD cameras 14 and 15 for imaging the vehicle 20 are provided in the power transmission coil 12 and are imaged through the cameras 14 and 15. The distance between the coils 12 and 21 is measured based on the image. Specifically, when the central axes of the coils 12 and 21 are provided so as to be parallel to the vertical direction, the distance in the vertical direction and the distance in the horizontal direction between the coils 12 and 21 are determined. This is an important parameter in determining the resonance frequency. For this reason, in this embodiment, the distance in the vertical direction and the distance in the horizontal direction between the coils 12 and 21 are detected. Moreover, in this embodiment, the frequency adjustment part 30 for adjusting the resonant frequency of the power transmission coil 12 is provided. The power transmission efficiency is maintained high by changing the resonance frequency of the power transmission coil 12 through the frequency adjustment unit 30 based on the horizontal distance and the vertical distance between the coils 12 and 21. Hereinafter, the details will be described with reference to FIGS.

まず、図２及び図３を参照して、第１及び第２のＣＣＤカメラ１４，１５を通じて撮像される画像に基づいて送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離を計測する方法について説明する。図２（ａ），（ｂ）は、車両２０の底面及び側面をそれぞれ模式的に示したものである。   First, a method for measuring the distance between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21 based on images captured through the first and second CCD cameras 14 and 15 will be described with reference to FIGS. . 2A and 2B schematically show the bottom surface and the side surface of the vehicle 20, respectively.

同図２（ａ），（ｂ）に示されるように、車両２０の底面には、受電コイル２１の中心軸上に位置するかたちでマーク２７が設けられている。なお、図２（ｂ）に示されるように、マーク２７から受電コイル２１の中心位置Ｐ２までの距離、換言すれば車両２０の底面から受電コイル２１の中心位置Ｐ２までの距離Ｌは予め設定された長さとなっている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, a mark 27 is provided on the bottom surface of the vehicle 20 so as to be positioned on the central axis of the power receiving coil 21. 2B, the distance from the mark 27 to the center position P2 of the power receiving coil 21, that is, the distance L from the bottom surface of the vehicle 20 to the center position P2 of the power receiving coil 21 is set in advance. The length is long.

一方、図３に示すように、上記第１及び第２のＣＣＤカメラ１４，１５のそれぞれの撮像範囲は、車両２０が送電コイル１２の付近に位置している状況で上記マーク２７が入るように調整されている。そして、上記第１及び第２のＣＣＤカメラ１４，１５は、マーク２７を含む車両２０の底面の一部を撮像するとともに、その画像データを制御装置１３にそれぞれ転送する。このとき、制御装置１３は、各カメラ１４，１５から転送される画像データに基づいて、各カメラ１４，１５から見たマーク２７の位置をそれぞれ取得した後、それらのマーク２７の位置の差異に基づいてステレオ視によりマーク２７の３次元位置を検出する。具体的には、同図に示されるように、送電コイル１２の中心位置Ｐ１を原点とする３次元位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）としてマーク２７の位置が検出される。なお、図中のｘ軸方向及びｙ軸方向は、水平方向に平行な２軸の方向を、また、ｚ軸方向は、鉛直方向に平行な方向を示している。そして制御装置１３は、マーク２７の３次元位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に基づいて、各コイル１２，２１の間の水平方向の距離及び鉛直方向の距離を次の（ｂ１），（ｂ２）に示すように算出する。   On the other hand, as shown in FIG. 3, the imaging ranges of the first and second CCD cameras 14 and 15 are set so that the mark 27 enters when the vehicle 20 is located in the vicinity of the power transmission coil 12. It has been adjusted. The first and second CCD cameras 14 and 15 image a part of the bottom surface of the vehicle 20 including the mark 27 and transfer the image data to the control device 13. At this time, the control device 13 obtains the positions of the marks 27 viewed from the cameras 14 and 15 based on the image data transferred from the cameras 14 and 15, respectively, and then determines the difference in the positions of the marks 27. Based on this, the three-dimensional position of the mark 27 is detected by stereo vision. Specifically, as shown in the figure, the position of the mark 27 is detected as a three-dimensional position (x1, y1, z1) with the center position P1 of the power transmission coil 12 as the origin. In the figure, the x-axis direction and the y-axis direction indicate two axial directions parallel to the horizontal direction, and the z-axis direction indicates a direction parallel to the vertical direction. Based on the three-dimensional position (x1, y1, z1) of the mark 27, the control device 13 determines the horizontal distance and the vertical distance between the coils 12, 21 as follows (b1), (b2). As shown in FIG.

（ｂ１）「ｘ１」の値の２乗及び「ｙ１」の値の２乗をそれぞれ加算してその平方根を算出し、算出された値を各コイル１２，２１の間の水平方向の距離ｄとする。
（ｂ２）「ｚ１」の値に上記距離Ｌの値を加算し、その値を各コイル１２，２１の間の鉛直方向の距離ｈとする。 (B1) The square of the value of “x1” and the square of the value of “y1” are respectively added to calculate the square root, and the calculated value is calculated as the horizontal distance d between the coils 12 and 21. To do.
(B2) The value of the distance L is added to the value of “z1”, and the value is set as a vertical distance h between the coils 12 and 21.

このような構成によれば、マーク２７の位置を検出することで、車両２０における受電コイル２１の位置を正確に検出することができるため、各コイル１２，２１の間の水平方向の距離ｄ及び鉛直方向の距離ｈを高い精度で計測することができるようになる。   According to such a configuration, since the position of the power receiving coil 21 in the vehicle 20 can be accurately detected by detecting the position of the mark 27, the horizontal distance d between the coils 12, 21 and The distance h in the vertical direction can be measured with high accuracy.

次に、図４を参照して、上記周波数調整部３０の構成について説明する。図４は、同周波数調整部３０の基本構成を示したものである。
同図４に示されるように、この周波数調整部３０は、基本的には、上記送電コイル１２をインダクタンス（Ｌ）成分として、このコイル１２にコンデンサ３１が電気的に並列に接続されるＬＣ並列共振回路を有している。そして、送電コイル１２には、可変コイル３２が電気的に直列に接続されるとともに、コンデンサ３１には、可変コンデンサ３３が電気的に並列に接続されている。すなわち、この周波数調整部３０では、コイル１２，３２によるインダクタンス成分（Ｌｏ，Ｌｖ）、及びコンデンサ３１，３３におけるキャパシタンス成分（Ｃｏ，Ｃｖ）により、送電コイル１２の共振周波数が定められている。そして、制御装置１３は、上記各コイル１２，２１の間の水平方向の距離ｄ及び鉛直方向の距離ｈに基づいて上記可変コイル３２のインダクタンスＬｖ及び上記可変コンデンサ３３の静電容量Ｃｖを可変操作することで、送電コイル１２の共振周波数を変更する。 Next, the configuration of the frequency adjusting unit 30 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a basic configuration of the frequency adjustment unit 30.
As shown in FIG. 4, the frequency adjustment unit 30 basically includes an LC parallel in which the power transmission coil 12 is used as an inductance (L) component, and a capacitor 31 is electrically connected to the coil 12 in parallel. It has a resonant circuit. A variable coil 32 is electrically connected in series to the power transmission coil 12, and a variable capacitor 33 is electrically connected in parallel to the capacitor 31. That is, in the frequency adjustment unit 30, the resonance frequency of the power transmission coil 12 is determined by the inductance components (Lo, Lv) due to the coils 12, 32 and the capacitance components (Co, Cv) at the capacitors 31, 33. Then, the control device 13 variably operates the inductance Lv of the variable coil 32 and the capacitance Cv of the variable capacitor 33 based on the horizontal distance d and the vertical distance h between the coils 12 and 21. Thus, the resonance frequency of the power transmission coil 12 is changed.

図５は、制御装置１３を通じて実行される、送電コイル１２の共振周波数ｆｒを変更する処理についてその手順をフローチャートとして示したものであり、次に、同図を参照して、この処理の手順を詳述する。なおこの処理は、例えば上記第１及び第２のＣＣＤカメラ１４，１５から転送される画像データに基づいて送電コイル１２の付近にマーク２７が位置していることが検知されたときに実行される。   FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of changing the resonance frequency fr of the power transmission coil 12 executed through the control device 13. Next, the procedure of this process will be described with reference to FIG. Detailed description. This process is executed when it is detected that the mark 27 is located in the vicinity of the power transmission coil 12 based on the image data transferred from the first and second CCD cameras 14 and 15, for example. .

同図５に示されるように、この処理では、はじめに、送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離が計測される（ステップＳ１）。具体的には、前述のように、各カメラ１４，１５から転送される画像データに基づいて各カメラ１４，１５から見たマーク２７の位置がそれぞれ取得された後、それぞれのマーク２７の位置の差異に基づいてステレオ視によりマーク２７の３次元位置が検出される。また、このマーク２７の３次元位置に基づいて、各コイル１２，２１の間の水平方向の距離ｄ及び鉛直方向の距離ｈがそれぞれ算出される。そして、このステップＳ１の処理に続いて、各コイル１２，２１の間の距離に基づいて共振周波数ｆｒがマップ演算される（ステップＳ２）。この処理では、具体的には、図６に示す第１のマップ、すなわち各コイル１２，２１の間の水平方向の距離ｄ及び鉛直方向の距離ｈをパラメータとしてそれらから共振周波数ｆｒを求めるためのマップを用いて共振周波数ｆｒがマップ演算される。なお、各コイル１２，２１の間の水平方向の距離ｄ、それらの間の鉛直方向の距離ｈ、及び共振周波数ｆｒの関係は、最適な電力伝送効率を得ることができるように予め実験等により求められており、ここではそれらの関係を図６に例示する態様でマップ化している。なお、図６に例示したマップは、制御装置１３に内蔵される不揮発性のメモリ１３ａに予め記憶されている。   As shown in FIG. 5, in this process, first, the distance between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21 is measured (step S1). Specifically, as described above, after the positions of the marks 27 viewed from the respective cameras 14 and 15 are acquired based on the image data transferred from the respective cameras 14 and 15, the positions of the respective marks 27 are determined. Based on the difference, the three-dimensional position of the mark 27 is detected by stereo viewing. Further, based on the three-dimensional position of the mark 27, the horizontal distance d and the vertical distance h between the coils 12, 21 are respectively calculated. Then, following the processing of step S1, the resonance frequency fr is calculated based on the distance between the coils 12 and 21 (step S2). Specifically, in this process, the first map shown in FIG. 6, that is, the distance d in the horizontal direction between the coils 12 and 21 and the distance h in the vertical direction are used as parameters to obtain the resonance frequency fr from them. The map is used to calculate the resonance frequency fr. The relationship between the horizontal distance d between the coils 12 and 21, the vertical distance h between them, and the resonance frequency fr is experimentally determined in advance so that the optimum power transmission efficiency can be obtained. Here, these relationships are mapped in the manner illustrated in FIG. Note that the map illustrated in FIG. 6 is stored in advance in a non-volatile memory 13 a built in the control device 13.

また、図５に示されるように、ステップＳ２の処理に続いて、演算された共振周波数ｆｒに基づいて可変コイル３２のインダクタンスＬｖ及び可変コンデンサ３３の静電容量Ｃｖがそれぞれ設定される（ステップＳ３）。この処理では、具体的には、図７に示す第２のマップ、すなわち共振周波数ｆｒをパラメータとして同共振周波数ｆｒから可変コイル３２のインダクタンスＬｖ及び可変コンデンサ３３の静電容量Ｃｖを求めるためのマップを用いて、それらの値が選定される。そして、選定した値に基づいて、可変コイル３２のインダクタンスＬｖ及び可変コンデンサ３３の静電容量Ｃｖがそれぞれ操作される。なお、共振周波数ｆｒ、可変コイル３２のインダクタンスＬｖ、及び可変コンデンサ３３の静電容量Ｃｖの関係は予め実験等により求められており、ここではそれらの関係を図７に示す態様でマップ化している。なお、図７に例示したマップも、制御装置１３に内蔵される不揮発性のメモリ１３ａに記憶されている。   Further, as shown in FIG. 5, following the process of step S2, the inductance Lv of the variable coil 32 and the capacitance Cv of the variable capacitor 33 are set based on the calculated resonance frequency fr (step S3). ). In this processing, specifically, the second map shown in FIG. 7, that is, a map for obtaining the inductance Lv of the variable coil 32 and the capacitance Cv of the variable capacitor 33 from the resonance frequency fr using the resonance frequency fr as a parameter. Are used to select those values. Then, based on the selected value, the inductance Lv of the variable coil 32 and the electrostatic capacitance Cv of the variable capacitor 33 are respectively operated. Note that the relationship between the resonance frequency fr, the inductance Lv of the variable coil 32, and the capacitance Cv of the variable capacitor 33 is obtained in advance by experiments or the like, and here, these relationships are mapped in the manner shown in FIG. . Note that the map illustrated in FIG. 7 is also stored in the nonvolatile memory 13 a built in the control device 13.

そして、図５に示されるように、可変コイル３２のインダクタンスＬｖ及び可変コンデンサ３３の静電容量Ｃｖが設定された後（ステップＳ３）、上記高周波電力ドライバ１１を通じて送電コイル１２への給電を行う給電制御が実行されて（ステップＳ４）、制御装置１３は、この一連の処理を終了する。   Then, as shown in FIG. 5, after the inductance Lv of the variable coil 32 and the electrostatic capacitance Cv of the variable capacitor 33 are set (step S <b> 3), the power supply that supplies power to the power transmission coil 12 through the high-frequency power driver 11. The control is executed (step S4), and the control device 13 ends this series of processes.

車両用給電装置としてのこうした構成によれば、送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離がずれた場合であれ、それらの間の距離に基づいて、その都度送電コイル１２の共振周波数が適切に調整されるようになる。このため、電力伝送効率を高く維持することができるようになる。   According to such a configuration as the vehicle power supply device, even if the distance between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21 is deviated, the resonance frequency of the power transmission coil 12 is appropriately set each time based on the distance between them. Will be adjusted to. For this reason, it becomes possible to maintain high power transmission efficiency.

以上説明したように、本実施形態にかかる車両用給電装置によれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離を計測するとともに、計測された距離に基づいて送電コイル１２の共振周波数を調整するようにした。これにより、送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離がずれた場合であれ、それらの間の距離に基づいて、その都度送電コイル１２の共振周波数が調整されるため、電力伝送効率を高く維持することができるようになる。 As described above, according to the vehicle power supply device of this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) While measuring the distance between the power transmission coil 12 and the receiving coil 21, the resonance frequency of the power transmission coil 12 was adjusted based on the measured distance. Thereby, even if the distance between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21 is deviated, the resonance frequency of the power transmission coil 12 is adjusted each time based on the distance between them, so that the power transmission efficiency is increased. Will be able to maintain.

（２）車両２０の底面には、受電コイル２１の中心軸上に位置するかたちでマーク２７を設けるようにした。そしてこのマーク２７の位置に基づいて、送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離を計測するようにした。これにより、各コイル１２，２１の間の距離を高い精度で計測することができるようになるため、送電コイルの共振周波数をより的確に調整することができ、ひいては電力伝送効率を高めることが可能となる。   (2) The mark 27 is provided on the bottom surface of the vehicle 20 so as to be positioned on the central axis of the power receiving coil 21. Based on the position of the mark 27, the distance between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21 is measured. As a result, the distance between the coils 12 and 21 can be measured with high accuracy, so that the resonance frequency of the power transmission coil can be adjusted more accurately, and the power transmission efficiency can be improved. It becomes.

（３）送電コイル１２と受電コイル２１との間の水平方向の距離ｄ及び鉛直方向の距離ｈに基づいて送電コイル１２の共振周波数を調整するようにした。これにより、各コイル１２，２１の共振周波数を的確に設定することが可能となるため、電力伝送効率を的確に維持することができるようになる。   (3) The resonance frequency of the power transmission coil 12 is adjusted based on the horizontal distance d and the vertical distance h between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21. As a result, the resonance frequency of each of the coils 12 and 21 can be set accurately, so that the power transmission efficiency can be accurately maintained.

（４）ＬＣ並列共振回路のインダクタンス（Ｌ）成分及びキャパシタンス（Ｃ）成分の変更を通じて送電コイル１２の共振周波数を調整するようにした。これにより、送電コイル１２の共振周波数を決定するパラメータ操作にかかる自由度が向上し、ひいては電力伝送効率の維持にかかる自由度も高められるようになる。   (4) The resonance frequency of the power transmission coil 12 is adjusted by changing the inductance (L) component and the capacitance (C) component of the LC parallel resonance circuit. Thereby, the freedom degree concerning the parameter operation which determines the resonant frequency of the power transmission coil 12 improves, and also the freedom degree concerning maintenance of electric power transmission efficiency comes to be raised by extension.

（５）マーク２７を撮像するための第１及び第２のＣＣＤカメラ１４，１５を設けた上で、これらのカメラ１４，１５を通じて撮像される画像の差異からステレオ視によりマーク２７の位置を検出するようにした。これにより、マーク２７の位置を的確に検出することができるようになる。   (5) The first and second CCD cameras 14 and 15 for imaging the mark 27 are provided, and the position of the mark 27 is detected by stereo vision from the difference between images captured through these cameras 14 and 15. I tried to do it. Thereby, the position of the mark 27 can be accurately detected.

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、本発明にかかる車両用給電装置を、車両の底部から給電を行う給電装置に適用したが、これに代えて、例えば車両の後部や側部から給電を行う給電装置に適用してもよい。なおこの場合、上記マーク２７を車両の後部に設けるなど、マーク２７の位置を適宜変更してもよい。 In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, the vehicle power supply device according to the present invention is applied to a power supply device that supplies power from the bottom of the vehicle, but instead, for example, applied to a power supply device that supplies power from the rear or side of the vehicle. May be. In this case, the position of the mark 27 may be changed as appropriate, such as providing the mark 27 at the rear of the vehicle.

・上記実施形態では、受電コイル２１の中心軸上にマーク２７を設けるようにしたが、その中心軸からずれた位置にマーク２７を設けてもよい。要は、受電コイル２１が設けられている位置に対応して車両の外面にマークが設けられるとともに、マークの位置に基づいて送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離を計測するものであればよい。   In the above embodiment, the mark 27 is provided on the central axis of the power receiving coil 21, but the mark 27 may be provided at a position shifted from the central axis. In short, a mark is provided on the outer surface of the vehicle corresponding to the position where the power receiving coil 21 is provided, and the distance between the power transmitting coil 12 and the power receiving coil 21 is measured based on the position of the mark. That's fine.

・上記実施形態では、マーク２７を撮像するための撮像装置として、ＣＣＤカメラ１４，１５を利用したが、これに代えて、例えば赤外線カメラなどを利用してもよい。
・上記実施形態では、送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離を計測するための距離計測手段として、第１及び第２のＣＣＤカメラ１４，１５を用いるようにしたが、これに代えて、例えばレーザや超音波装置などを用いてもよい。要は、送電コイル１２と受電コイル２１との間の距離を計測することができるものであればよい。 In the above embodiment, the CCD cameras 14 and 15 are used as the imaging device for imaging the mark 27. However, instead of this, for example, an infrared camera or the like may be used.
In the above embodiment, the first and second CCD cameras 14 and 15 are used as the distance measurement means for measuring the distance between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21. For example, a laser or an ultrasonic device may be used. In short, any device capable of measuring the distance between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21 may be used.

・上記実施形態では、周波数調整手段としての周波数調整部３０に、可変コイル３２及び可変コンデンサ３３をそれぞれ設けるようにしたが、これに代えて、例えば可変コイル３２のみを設けるようにしてもよい。すなわちこの場合には、ＬＣ並列共振回路のインダクタンス（Ｌ）成分のみの変更を通じて送電コイル１２の共振周波数を変更する。また、周波数調整部３０に可変コンデンサ３３のみを設けるようにしてもよい。すなわちこの場合には、ＬＣ並列共振回路のキャパシタンス（Ｃ）成分のみの変更を通じて送電コイル１２の共振周波数を変更する。   In the above embodiment, the variable coil 32 and the variable capacitor 33 are provided in the frequency adjustment unit 30 as the frequency adjustment unit, but instead, for example, only the variable coil 32 may be provided. That is, in this case, the resonance frequency of the power transmission coil 12 is changed through the change of only the inductance (L) component of the LC parallel resonance circuit. Further, only the variable capacitor 33 may be provided in the frequency adjustment unit 30. That is, in this case, the resonance frequency of the power transmission coil 12 is changed through only changing the capacitance (C) component of the LC parallel resonance circuit.

・上記実施形態では、送電コイル１２と受電コイル２１との間の水平方向の距離及び鉛直方向の距離に基づいて送電コイル１２の共振周波数を変更するようにした。これに代えて、例えば各コイル１２，２１の間の水平方向のずれがほとんど生じない場合では、それらの間の鉛直方向の距離のみに基づいて送電コイル１２の共振周波数を変更してもよい。また、各コイル１２，２１の間の鉛直方向のずれがほとんど生じない場合では、それらの間の水平方向の距離のみに基づいて送電コイル１２の共振周波数を変更してもよい。   In the above embodiment, the resonance frequency of the power transmission coil 12 is changed based on the horizontal distance and the vertical distance between the power transmission coil 12 and the power reception coil 21. Instead of this, for example, when there is almost no horizontal shift between the coils 12 and 21, the resonance frequency of the power transmission coil 12 may be changed based only on the vertical distance between them. Moreover, when the deviation of the vertical direction between each coil 12 and 21 hardly arises, you may change the resonant frequency of the power transmission coil 12 only based on the distance of the horizontal direction between them.

・上記実施形態では、本発明にかかる車両用給電装置を、電気自動車に給電を行う給電装置に適用したが、これに代えて、例えばハイブリッド車や、外部から電力供給されて充電される機能を有するプラグインハイブリッド車など、適宜の電動車両に給電を行う給電装置に適用してもよい。
（付記）
次に、上記実施形態及びその変形例から把握できる技術的思想について追記する。 In the above embodiment, the vehicle power supply device according to the present invention is applied to a power supply device that supplies power to an electric vehicle. Instead, for example, a hybrid vehicle or a function that is charged by being supplied with power from the outside is used. You may apply to the electric power feeder which supplies electric power to appropriate electric vehicles, such as a plug-in hybrid vehicle which has.
(Appendix)
Next, a technical idea that can be grasped from the above embodiment and its modifications will be additionally described.

（イ）前記マークは、前記受電コイルの中心軸上に設けられてなることを特徴とする車両用給電装置。同構成によるように、受電コイルの中心軸上にマークを設けることとすれば、受電コイルの位置を容易に検出することが可能となり、ひいては送電コイルと受電コイルとの間の距離を容易に計測することができるようになる。 (B) prior to symbols during the vehicle power supply apparatus characterized by comprising provided on a central axis of the power receiving coil. If the mark is provided on the center axis of the power receiving coil as in the same configuration, the position of the power receiving coil can be easily detected, and thus the distance between the power transmitting coil and the power receiving coil can be easily measured. Will be able to.

（ロ）前記共振周波数が、前記送電コイルをインダクタンス（Ｌ）成分とするＬＣ並列共振回路の回路定数を通じて決定され、前記周波数調整手段は、前記ＬＣ並列共振回路のインダクタンス（Ｌ）成分及びキャパシタンス（Ｃ）成分の少なくとも一方の変更を通じて前記送電コイルの共振周波数を調整するものであることを特徴とする車両用給電装置。同構成によるように、周波数調整手段による送電コイルの共振周波数調整方法として、
（ａ１）ＬＣ並列共振回路のインダクタンス（Ｌ）成分のみを変更する。
（ａ２）ＬＣ並列共振回路のキャパシタンス（Ｃ）成分のみを変更する。
（ａ３）ＬＣ並列共振回路のインダクタンス（Ｌ）成分及びキャパシタンス（Ｃ）成分の両者を変更する。
といった方法が自由に選択可能となることで、送電コイルの共振周波数を決定するパラメータ操作にかかる自由度が向上し、ひいては電力伝送効率の維持にかかる自由度も高められるようになる。 (B) the previous SL resonance frequency, the power transmission coil is determined through the circuit constant of the LC parallel resonance circuit of inductance (L) component, said frequency adjusting means, said LC parallel resonance circuit of inductance (L) component and a capacitance (C) A vehicle power supply device that adjusts a resonance frequency of the power transmission coil through a change of at least one of the components. As with the same configuration, as a resonance frequency adjustment method of the power transmission coil by the frequency adjustment means,
(A1) Only the inductance (L) component of the LC parallel resonant circuit is changed.
(A2) Only the capacitance (C) component of the LC parallel resonant circuit is changed.
(A3) Both the inductance (L) component and the capacitance (C) component of the LC parallel resonant circuit are changed.
Such a method can be freely selected, so that the degree of freedom in parameter operation for determining the resonance frequency of the power transmission coil is improved, and the degree of freedom in maintaining power transmission efficiency is also increased.

（ハ）前記距離計測手段は、前記マークを撮像するための複数の撮像装置を有するとともに、同複数の撮像装置を通じて撮像される画像の差異からステレオ視により前記マークの位置を検出するものであることを特徴とする車両用給電装置。同構成によるように、複数の撮像装置を通じて撮像される画像の差異からステレオ視によりマークの位置を検出することとすれば、マークの位置を的確に検出することができるようになる。 (C) before Symbol distance measuring means has a plurality of imaging devices for imaging the marks, and detects the position of the mark by the stereo vision from the difference images captured through the plurality of imaging devices There is a power supply device for a vehicle. As in the same configuration, if the position of the mark is detected by stereo viewing from the difference between images captured through a plurality of imaging devices, the position of the mark can be accurately detected.

１０…系統電源、１１…高周波電力ドライバ、１２…送電コイル、１３…制御装置、１３ａ…メモリ、１４…第１のＣＣＤカメラ、１５…第２のＣＣＤカメラ、２０…車両、２１…受電コイル、２２…整流器、２３…車載バッテリ、２４…インバータ、２５…モータ、２７…マーク、３０…周波数調整部、３１…コンデンサ、３２…可変コイル、３３…可変コンデンサ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... System power supply, 11 ... High frequency electric power driver, 12 ... Power transmission coil, 13 ... Control apparatus, 13a ... Memory, 14 ... 1st CCD camera, 15 ... 2nd CCD camera, 20 ... Vehicle, 21 ... Power receiving coil, DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 ... Rectifier, 23 ... Car-mounted battery, 24 ... Inverter, 25 ... Motor, 27 ... Mark, 30 ... Frequency adjustment part, 31 ... Capacitor, 32 ... Variable coil, 33 ... Variable capacitor

Claims (2)

交流電源から送電コイルへの給電に基づきその共振周波数で振動する磁場を形成し、前記送電コイルが車両に設けられている受電コイルと磁気共鳴することで、前記交流電源から前記送電コイルに供給される電力を前記受電コイルを介して車載バッテリに充電する車両用給電装置において、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離を計測する距離計測手段と、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離に基づき前記送電コイルの共振周波数を調整する周波数調整手段と、を備え、
前記車両の外面には、前記受電コイルが設置されている位置に対応してマークが設けられ、
前記距離計測手段は、前記マークの位置を検出するとともに、検出された前記マークの位置に基づいて前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離を計測する
ことを特徴とする車両用給電装置。 A magnetic field that oscillates at the resonance frequency based on power supply from the AC power supply to the power transmission coil is formed, and the power transmission coil is magnetically resonated with the power reception coil provided in the vehicle, whereby the AC power supply supplies the power transmission coil. In the vehicle power supply device for charging the vehicle-mounted battery via the power receiving coil,
Distance measuring means for measuring a distance between the power transmission coil and the power receiving coil;
And a frequency adjusting means for adjusting the resonance frequency of the power transmission coils based on the distance between the receiving coil and the transmitting coil,
A mark is provided on the outer surface of the vehicle corresponding to the position where the power receiving coil is installed,
The distance measuring means detects the position of the mark and measures the distance between the power transmission coil and the power reception coil based on the detected position of the mark . 交流電源から送電コイルへの給電に基づきその共振周波数で振動する磁場を形成し、前記送電コイルが車両に設けられている受電コイルと磁気共鳴することで、前記交流電源から前記送電コイルに供給される電力を前記受電コイルを介して車載バッテリに充電する車両用給電装置において、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離を計測する距離計測手段と、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離に基づき前記送電コイルの共振周波数を調整する周波数調整手段と、を備え、
前記送電コイル及び受電コイルは、それぞれの中心軸が鉛直方向に平行となるように設けられるものであって、
前記送電コイルと前記受電コイルとの間の距離の計測が、それらの鉛直方向の距離及び水平方向の距離をそれぞれ計測することに基づいて行われ、
前記周波数調整手段は、前記鉛直方向の距離及び水平方向の距離に基づき前記送電コイルの共振周波数を調整する
ことを特徴とする車両用給電装置。 A magnetic field that oscillates at the resonance frequency based on power supply from the AC power supply to the power transmission coil is formed, and the power transmission coil is magnetically resonated with the power reception coil provided in the vehicle, whereby the AC power supply supplies the power transmission coil. In the vehicle power supply device for charging the vehicle-mounted battery via the power receiving coil,
Distance measuring means for measuring a distance between the power transmission coil and the power receiving coil;
A frequency adjusting means for adjusting a resonance frequency of the power transmission coil based on a distance between the power transmission coil and the power reception coil;
The power transmission coil and the power reception coil are provided so that their respective central axes are parallel to the vertical direction,
Measurement of the distance between the power transmission coil and the power reception coil is performed based on measuring the distance in the vertical direction and the distance in the horizontal direction,
The frequency adjusting means adjusts a resonance frequency of the power transmission coil based on the vertical distance and the horizontal distance.
A power supply device for a vehicle.
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