JP6375934B2 - Wireless power transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤレス電力伝送システムに関するものである。 The present invention relates to a wireless power transmission system.
近年、環境にやさしいクルマとしてEV(Electric Vehicle)やHEV(Hybrid Electric Vehicle)、PHEV(Plug−in Hybrid Electric Vehicle)が普及しつつある。これらのクルマに充電する手段として、従来のプラグや電源ケーブルを用いず、ワイヤレスで給電するワイヤレス電力伝送技術が注目されている。 In recent years, EVs (Electric Vehicles), HEVs (Hybrid Electric Vehicles), and PHEVs (Plug-in Hybrid Electric Vehicles) are becoming popular as environmentally friendly vehicles. As a means for charging these vehicles, a wireless power transmission technique for supplying power wirelessly without using a conventional plug or power cable has attracted attention.
このようなワイヤレス電力伝送技術では、地上に配設された給電部とクルマに搭載された受電部を対向させて電力を給電するが、給電部と受電部の位置ずれが大きいと、電力伝送効率が著しく低下するために、移動体が良好な電力伝送効率が得られる位置に停車している場合のみ給電を実行する技術の要求が高まってきている。 In such wireless power transmission technology, power is supplied with the power supply unit arranged on the ground facing the power reception unit mounted on the car. However, if the positional deviation between the power supply unit and the power reception unit is large, the power transmission efficiency Therefore, there is an increasing demand for a technique for supplying power only when the moving body is stopped at a position where good power transmission efficiency can be obtained.
このような要求に対して、特許文献1には、反射板とセンサを用い、移動体が良好な電力伝送効率が得られる適正位置に停車していない場合に速やかに給電を停止させる技術が提案されている。
In response to such a request,
しかしながら、特許文献1に開示される技術では、受電側からの給電停止の指示は通信によって行われているため、構成が複雑となるという課題があった。また、クルマの充電が完了したのちも電力伝送を継続すると、無駄な電力消費が発生するため、受電側から速やかに給電停止の指示を出し給電停止させる技術の要求も高まってきているが、この点に関して、特許文献1では何ら考慮されておらず、依然課題として残っている。
However, the technique disclosed in
さらに、近年、クルマの稼働率を向上させるため、走行中にワイヤレスでの電力伝送を行い、クルマの充電をする技術が注目されているが、この場合、通信による給電停止には、地上側に多くの通信基地局を設ける必要が発生し、高コスト化に繋がるという課題があった。 Furthermore, in recent years, in order to improve the operation rate of cars, technology that wirelessly transmits electric power while driving and charges the car is attracting attention. It was necessary to provide many communication base stations, and there was a problem that led to high costs.
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、無駄な電力消費を抑えつつ、低コスト、且つ、簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をON/OFFできるワイヤレス電力伝送システムを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and provides a wireless power transmission system that can turn on / off a power feeding operation at a desired timing with a low cost and a simple configuration while suppressing wasteful power consumption. The purpose is to provide.
本発明者が鋭意研究した結果、上記目的を達成するために、受電装置に搭載される反射板の動作によって、無駄な電力消費を抑えつつ、低コスト、且つ、簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をON/OFFできることが見出されたため、以下の技術的手段を採用するに至った。 As a result of intensive studies by the present inventors, in order to achieve the above-described object, a desired timing can be achieved with a low cost and a simple configuration while suppressing wasteful power consumption by the operation of the reflector mounted on the power receiving device. Since it was found that the power feeding operation can be turned ON / OFF, the following technical means have been adopted.
本発明に係るワイヤレス電力伝送システムは、給電装置から受電装置にワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス電力伝送システムであって、給電装置は地上に配設され、電源からの電力で交流磁場を発生させる給電コイルと、光を出力する投光部と、光を検出する受光部を含む光センサ部と、受光部が光を検出した時、給電コイルへの電力を供給開始する給電制御部を備え、受電装置は、交流磁場を介して給電コイルから電力を受電する受電コイルと、受電コイルで充電した電力を消費あるいは蓄電する負荷と、投光部からの光を受電部に反射させる反射板と、反射板の光の反射機能を制御する反射板制御部と、を備え、反射板制御部は、受電側が受電拒絶するとき、反射板の受光部への反射機能を停止させることを特徴とする。 A wireless power transmission system according to the present invention is a wireless power transmission system that wirelessly transmits power from a power feeding device to a power receiving device, wherein the power feeding device is disposed on the ground and generates an AC magnetic field using power from a power source. A coil, a light projecting unit that outputs light, a light sensor unit that includes a light receiving unit that detects light, and a power feeding control unit that starts supplying power to the power feeding coil when the light receiving unit detects light. The apparatus includes a power receiving coil that receives power from the power feeding coil via an alternating magnetic field, a load that consumes or stores power charged by the power receiving coil, a reflector that reflects light from the light projecting unit to the power receiving unit, A reflection plate control unit that controls the light reflection function of the plate, and the reflection plate control unit stops the reflection function of the reflection plate to the light receiving unit when the power reception side rejects power reception.
本発明によれば、給電装置は受光部が光を検出したとき、給電コイルへの電力供給を開始する給電制御を備え、受電装置は投光部からの光を受光部に反射させる反射板と、反射板の光の反射機能を制御する反射板制御部を備え、反射板制御部は、受電側が受電拒絶するとき、反射板の受光部への反射機能を停止させている。そのため、給電コイルと受電コイルが良好な電力伝送効率が得られる位置にある場合のみ給電動作が行われるとともに、受電側にて受電拒絶の要求があると、給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を抑えつつ、所望のタイミングで給電動作をON/OFFすることができる。 According to the present invention, the power feeding device includes power feeding control for starting power supply to the power feeding coil when the light receiving unit detects light, and the power receiving device reflects the light from the light projecting unit to the light receiving unit; The reflection plate control unit that controls the light reflection function of the reflection plate is provided, and the reflection plate control unit stops the reflection function of the reflection plate to the light receiving unit when the power receiving side rejects the power reception. Therefore, the power feeding operation is performed only when the power feeding coil and the power receiving coil are in a position where good power transmission efficiency can be obtained, and the power feeding operation can be stopped when there is a request for power reception rejection on the power receiving side. Therefore, the power feeding operation can be turned on / off at a desired timing while suppressing unnecessary power consumption.
また、本発明に係るワイヤレス電力伝送システムにおいては、反射板制御部が、負荷が受電拒絶するとき、反射板の受光部への反射機能を停止させているため、給電側と受電側との通信を行わず、給電動作の制御が可能となる。その結果、低コスト、且つ簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をON/OFFすることができる。 Further, in the wireless power transmission system according to the present invention, the reflector control unit stops the reflection function to the light receiving unit of the reflector when the load rejects power reception, and therefore communication between the power feeding side and the power receiving side. The power feeding operation can be controlled without performing the above. As a result, the power feeding operation can be turned on / off at a desired timing with a low-cost and simple configuration.
好ましくは、反射板は、給電コイルと受電コイルの給電許可範囲の大きさに設定されているとよい。この場合、給電コイルと受電コイルの相対的位置関係が給電許可範囲にない場合、投光部から出力された光が受光部によって検出することができないため、給電コイルと受電コイルの相対的位置関係が給電許可範囲外の場合の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができる。 Preferably, the reflecting plate may be set to a size of a power supply permission range of the power feeding coil and the power receiving coil. In this case, if the relative positional relationship between the power feeding coil and the power receiving coil is not within the power feeding permission range, the light output from the light projecting unit cannot be detected by the light receiving unit, and therefore the relative positional relationship between the power feeding coil and the power receiving coil. Can be stopped when the power supply is out of the power supply permission range. Therefore, wasteful power consumption can be further suppressed.
好ましくは、受電装置は、負荷の電圧値を検知する負荷電圧検知部を更に備え、負荷は電力を蓄電する蓄電部から構成され、負荷電圧検知部は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、反射動作部に受電拒絶であることを通知するとよい。この場合、負荷電圧検知部が蓄電部の充電完了後の電力負荷低下による過度な電流・電圧の上昇を検知し、反射動作部に受電拒絶であることを通知しているため、蓄電部の充電完了後の無駄な給電動作を防止できる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができる。 Preferably, the power receiving device further includes a load voltage detection unit that detects a voltage value of the load, wherein the load includes a power storage unit that stores electric power, and the load voltage detection unit has a detected voltage value exceeding a predetermined threshold value. In this case, the reflection operation unit may be notified that the power reception is rejected. In this case, since the load voltage detection unit detects an excessive increase in current and voltage due to a decrease in the power load after the charging of the power storage unit is completed and notifies the reflection operation unit that power reception is rejected, the charging of the power storage unit Unnecessary power supply operation after completion can be prevented. Therefore, wasteful power consumption can be further suppressed.
好ましくは、受電装置は、受電コイルから負荷への電力系統の電圧値を検知する電圧検知部と、受電コイルから負荷への電力系統の電流値を検知する電流検知部をさらに備え、電圧検知部は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部に受電拒絶であることを通知し、電流検知部は、検知した電流値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部に受電拒絶であることを通知するとよい。この場合、電圧検知部および電流検知部により、受電装置に異常が発生し、受電コイルから負荷への電力系統における電圧および電流の上昇を検知し、反射板制御部に受電拒絶であることを通知しているため、受電装置の異常発生時の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができるとともに、装置への負荷を抑制することができる。 Preferably, the power reception device further includes a voltage detection unit that detects a voltage value of the power system from the power reception coil to the load, and a current detection unit that detects a current value of the power system from the power reception coil to the load, and the voltage detection unit When the detected voltage value exceeds a predetermined threshold value, the reflector control unit is notified that the power reception is rejected. When the detected current value exceeds the predetermined threshold value, the reflector control unit It is good to notify the department that the power reception is rejected. In this case, the voltage detection unit and the current detection unit detect an abnormality in the power receiving device, detect an increase in voltage and current in the power system from the power receiving coil to the load, and notify the reflector control unit that power reception is rejected. Therefore, it is possible to stop the power feeding operation when an abnormality occurs in the power receiving device. Therefore, wasteful power consumption can be further suppressed, and the load on the apparatus can be suppressed.
好ましくは、受電装置は、受電コイルの温度と、受電コイルから負荷への電力系統接続部の温度を検知する温度検知部をさらに備え、温度検知部は、検知した温度が所定の閾値を超えたとき、反射板動作部に受電拒絶であることを通知するとよい。この場合、温度検知部により、受電装置に異常が発生し、受電コイルおよび受電コイルから負荷への電力系統接続部における温度の上昇を検知し、反射板制御部に受電拒絶であることを通知しているため、受電装置の異常発生時の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができるとともに、装置への負荷を抑制することができる。 Preferably, the power receiving device further includes a temperature detecting unit that detects a temperature of the power receiving coil and a temperature of the power system connection unit from the power receiving coil to the load, and the temperature detecting unit has detected the temperature exceeding a predetermined threshold value. At this time, it may be notified to the reflector operating unit that the power reception is rejected. In this case, the temperature detection unit detects an abnormality in the power receiving device, detects a temperature rise in the power receiving coil and the power system connection from the power receiving coil to the load, and notifies the reflector control unit that power reception is rejected. Therefore, the power feeding operation when an abnormality occurs in the power receiving device can be stopped. Therefore, wasteful power consumption can be further suppressed, and the load on the apparatus can be suppressed.
好ましくは、受電装置は、移動体に搭載され、移動体の所定の足置き位置における乗員の足の有無を検知する足置き検知部をさらに備え、足置き検知部は、乗員の足を検知しないとき、反射板制御部に受電拒絶であることを通知するとよい。この場合、足置き検知部が乗員の足が適正な位置にないときに、反射板制御部に受電拒絶であることを通知しているため、ワイヤレス電力伝送時に発生する漏洩磁束の乗員への影響を防止することができる。 Preferably, the power reception device further includes a footrest detection unit that is mounted on the moving body and detects presence / absence of an occupant's foot at a predetermined footrest position of the moving body, and the footrest detection unit does not detect the foot of the occupant. At this time, the reflector control unit may be notified that the power reception is rejected. In this case, since the footrest detection unit notifies the reflector control unit that the power reception is rejected when the occupant's foot is not in the proper position, the influence of leakage magnetic flux generated during wireless power transmission on the occupant Can be prevented.
好ましくは、反射板制御部は、反射板を回転可能に支持する反転軸部と、反転軸部の回転動作を制御する反転アクチュエータから構成されるとよい。この場合、簡素な構成で給電動作のON/OFF制御が実現できる。 Preferably, the reflecting plate control unit is configured by a reversing shaft portion that rotatably supports the reflecting plate, and a reversing actuator that controls the rotation operation of the reversing shaft portion. In this case, ON / OFF control of the power feeding operation can be realized with a simple configuration.
好ましくは、反射板制御部は、反射板に重なる位置と重ならない位置との間を移動可能な反射防止板と、反射防止板の動作を制御する移動アクチュエータから構成されるとよい。この場合、簡素な構成で給電動作のON/OFF制御が実現できる。 Preferably, the reflection plate control unit may include an antireflection plate that can move between a position that overlaps with a position that does not overlap the reflection plate, and a movement actuator that controls the operation of the reflection prevention plate. In this case, ON / OFF control of the power feeding operation can be realized with a simple configuration.
より好ましくは、反射防止板は、反射板と対向する面に、反射板の表面を拭う掃出し部をさらに備えるとよい。この場合、反射防止板の移動動作に伴って、反射板の表面の汚れを除去できる。そのため、反射板の反射機能が確保され、誤動作が防止できる。 More preferably, the antireflection plate may further include a sweeping unit that wipes the surface of the reflection plate on the surface facing the reflection plate. In this case, dirt on the surface of the reflection plate can be removed along with the movement of the antireflection plate. Therefore, the reflecting function of the reflector is ensured, and malfunction can be prevented.
好ましくは、受電装置は移動体に搭載され、給電装置は、給電コイルを含む給電エリアと、移動体の給電エリアへの進入および離脱を検知する移動体検知部を有し、光センサ部は、移動体検知部により、移動体の進入を検知したとき、投光部から光の出力を開始し、移動体検知部により、移動体の離脱を検知したとき、投光部から光の出力を停止するとよい。この場合、移動体が給電エリアに存在する場合のみ光センサ部が駆動するため、電力消費をさらに抑えることができる。 Preferably, the power receiving device is mounted on a moving body, and the power feeding device includes a power feeding area including a power feeding coil, and a moving body detecting unit that detects entry and detachment of the moving body to and from the power feeding area. When the moving body detection unit detects the entry of the moving body, it starts outputting light from the light projecting unit, and when the moving body detection unit detects the separation of the moving body, it stops outputting light from the light projecting unit. Good. In this case, since the optical sensor unit is driven only when the moving body is present in the power feeding area, it is possible to further reduce power consumption.
好ましくは、光センサ部は、投光部および受光部の表面を覆う開閉可能なカバー部を有するとよい。この場合、光センサ部の投光部および受光部の表面に汚れが付着することが抑制され、誤動作を防止できる。 Preferably, the optical sensor unit may include an openable / closable cover unit that covers surfaces of the light projecting unit and the light receiving unit. In this case, it is possible to prevent dirt from adhering to the surfaces of the light projecting unit and the light receiving unit of the optical sensor unit, thereby preventing malfunction.
好ましくは、投光部は、光を間欠発光させるとよい。この場合、受光部が外部環境から受ける光によって、誤動作することが抑制される。 Preferably, the light projecting unit may emit light intermittently. In this case, malfunction of the light receiving unit due to light received from the external environment is suppressed.
本発明によれば、無駄な電力消費を抑えつつ、低コスト、且つ、簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をON/OFFできるワイヤレス電力伝送システムを提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a wireless power transmission system capable of turning on / off a power feeding operation at a desired timing with a low cost and a simple configuration while suppressing wasteful power consumption.
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
まず、図1〜図4を参照して、本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10の構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムを示す模式図である。図2は、本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの給電コイル部を拡大した模式構成図である。図3は、本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの受電コイル部を拡大した模式構成図である。図4は、本発明の第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部、反射板、および反射板動作部を拡大した模式構成図である。
(First embodiment)
First, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the wireless
ワイヤレス電力伝送システム10は、図1に示されるように、給電装置100と、受電装置200と、を有する。本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム10を移動体への給電設備に適用した例を用いて説明する。すなわち、給電装置100は、地上に配設される給電設備に搭載され、受電装置200は、移動体に搭載されることとなる。
As illustrated in FIG. 1, the wireless
給電装置100は、電源110と、インバータ120と、給電コイル部130と、光センサ部140と、給電制御部150と、を有する。この給電装置100は、地上に配設される。
The
電源110は、直流電力を後述するインバータ120に供給する。電源110としては、直流電力を出力するものであれば特に制限されず、商用交流電源を整流・平滑した直流電源、二次電池、太陽光発電した直流電源、あるいはスイッチングコンバータなどのスイッチング電源装置などが挙げられる。
The
インバータ120は、電源110から供給される直流電力を交流電力に変換する機能を有している。本実施形態では、インバータ120は、電源110から供給される直流電力を交流電力に変換し、後述する給電コイル部に供給する。インバータ120としては、図示しない複数のスイッチング素子がブリッジ接続されたスイッチング回路から構成される。このスイッチング回路を構成するスイッチング素子としては、例えばMOS−FET(Metal Oxide Semiconductor−Field Effect Transistor)やIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などが挙げられる。
The
給電コイル部130は、インバータ120から供給された交流電力を後述する受電コイル部210に給電する機能を有する。本実施形態のように、ワイヤレス電力伝送システム10を移動体への給電設備に適用した場合、給電コイル部130は、地中または地面近傍に配設されることとなる。この給電コイル部130は、図2に示されるように、給電コイル131と、磁性体132と、給電側共振コンデンサ133と、を有し、給電コイル131と磁性体132が絶縁性を有する筺体134によってパッケージングされている。
The power
給電コイル131は、電源110からの電力を受けて交流磁場を発生させる。具体的には、給電コイル131は、インバータ120から所定の駆動周波数の交流電圧が供給されると、交流電流が流れて交流磁界を発生させる。この給電コイル131は、銅やアルミニウムなどのリッツ線を巻回して形成され、形状としては、例えば平面コイルやソレノイドコイルが挙げられる。なお、給電コイル131の巻数は、所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。
The
磁性体132は、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有する。つまり、磁性体132は、給電コイル131が効率良く磁界を発生するための機能を果たす。なお、給電コイル131を平面コイルで構成する場合、磁性体132は、給電コイル131の受電コイル211と対向する面とは反対側である給電コイル131の背面側に設置され、板状または棒状の磁性材料から構成される。このとき、磁性体132と給電コイル131の間には、絶縁性のシートが設置されていてもよい。一方、給電コイル131をソレノイドコイルで構成する場合、磁性体132は、ソレノイドコイルのコイル軸を貫通するように設置され、コアとして機能することとなる。このとき、中空状の絶縁性ボビンに磁性体132を挿入し、この絶縁性ボビンの外表面に受電コイル211の導線を巻回するようにしてもよい。この磁性体132としては、比較的透磁率の高いフェライトなどが挙げられる。
The
給電側共振コンデンサ133は、給電コイル131と接続されており、給電コイル131とともに給電側LC共振回路を形成している。給電側共振コンデンサ133は、給電側LC共振回路の共振周波数を調整する機能を有する。この給電側共振コンデンサ133は、給電コイル131に直列接続されていてもよく、並列接続されていてもよく、あるいは直並列接続されていてもよい。そして、給電側LC共振回路の共振周波数を後述する受電側LC共振回路の共振周波数とほぼ等しく構成することで、高効率な磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を実現することが可能となる。
The power supply
光センサ部140は、反射型光センサから構成され、光を出力する投光部141と、光を検出する受光部142と、を有する。具体的には、光センサ部140は、投光部141から後述する受電装置200に向けて光を出力し、後述する受電装置200に反射させた反射光を受光部142にて検出する。この光センサ部140は、後述する給電制御部150に接続されており、受光部142の受光の有無を出力する。ここで、投光部は、出力する光を間欠発光させてもよい。具体的には、光センサ部140は、図示しない光センサ制御部を用いて、投光部141から出力する光を所定の投光周波数にて間欠発光させ、受光部142は、検出する光が投光部141から出力する光の投光周波数と一致する場合のみ、後述する給電制御部150に受光部142が光を検出したことを出力するように構成すればよい。これにより、受光部142が外部環境から受ける光によって、誤動作することが抑制される。なお、光センサ部140の投光部141は、光源として、レーザー光や赤外線が用いられ、光センサ部140の受光部142は、フォトリフレクタなどの光半導体が用いられる。
The
給電制御部150は、インバータ120の給電動作を制御する機能を有する。具体的には、給電制御部150は、インバータ120を構成するスイッチング素子のスイッチング動作を制御している。本実施形態では、給電制御部150は、光センサ部140の受光部142が光を検出したとき、インバータ120を駆動させ、給電コイル131への電力の供給を開始(給電動作ON)させる。また、給電制御部150は、インバータ120の給電動作が駆動中、すなわち給電装置100から受電装置200への電力伝送中に、光センサ部140の受光部142が光を検出しなくなると、インバータ120の給電動作を停止(給電動作OFF)させるように制御する機能も有する。つまり、給電制御部150により、光センサ部140の投光部141から出力される光が、光センサ部140の受光部142にて受光しているときのみ、給電コイル131への電力の供給が行われることとなる。
The power
受電装置200は、受電コイル部210と、負荷220と、負荷電圧検知部230と、反射板240と、反射板制御部250と、を有する。この受電装置200は、移動体に搭載される。ここで、受電装置200が搭載される移動体は、電気自動車(EV:Electric Vehicle)やハイブリッド自動車(HV:Hybrid Vehicle)などの車両が挙げられる。車両は、運転者や乗員が座る座席空間と受電装置200が搭載される空間を含む車体と、車体前方下部に懸架されている左右の前輪と、車体後方下部に懸架されている左右の前輪を有し、左右の前輪は、車輪の略中心を貫通する前輪軸によって回動可能に支持されており、左右の後輪は、車輪の略中心を貫通する後輪軸によって回動可能に支持されている。そして、これらの車輪が回動することにより、車両に推進力が生まれ、車両が所定の進行方向に移動可能となる。なお、受電装置200が搭載される車両は、電気自動車やハイブリッド自動車だけではなく、工場内で物品等を搬送する走行車や移動ロボットなども挙げられる。また、本実施形態では、ワイヤレス電力伝送システム10を移動体への給電設備に適用しているがこれに限られることなく、例えばワイヤレス電力伝送システム10を、車輪を持たず、外部の駆動手段によって移動するエレベータへの給電設備に適用した場合、受電装置200はエレベータかごに搭載されることとなる。
The
受電コイル部210は、給電装置100から給電された交流電力を受電する機能を有する。本実施形態のように、ワイヤレス電力伝送システム10を移動体への給電設備に適用した場合、受電コイル部210は、移動体下部に搭載されることとなる。この受電コイル部210は、図3に示されるように、受電コイル211と、磁性体212と、受電側共振コンデンサ213と、を有し、受電コイル211と磁性体212が絶縁性を有する筐体214によってパッケージングされている。
The power
受電コイル211は、給電コイル131が発生させる交流磁場を介して、給電コイル131から電力を受電する。具体的には、受電コイル211は、給電コイル131が発生する交流磁場により、電磁誘導作用による起電力が生じ、この起電力に基づく交流電流が流れる。そして、受電コイル211に発生した交流電流は、後述する負荷220に供給される。この受電コイル211は、銅やアルミニウムなどのリッツ線を巻き回して形成され、形状としては、例えば平面コイルやソレノイドコイルが挙げられる。なお、受電コイル211の巻数は、所望の電力伝送効率に基づいて適宜設定される。
The
磁性体212は、磁路の磁気抵抗を減らし、コイル間の磁気的な結合を高める作用を有する。つまり、磁性体212は、給電コイル131が発生する交流磁場を効率良く受電コイル211に集中させる機能を果たす。なお、受電コイル211を平面コイルで構成する場合、磁性体212は、受電コイル211の給電側のコイルと対向する面とは反対側である背面側に設置され、板状または棒状の磁性材料から構成される。このとき、磁性体212と受電コイル211の間には、絶縁性のシートが設置されていてもよい。一方、受電コイル211をソレノイドコイルで構成する場合、磁性体212は、ソレノイドコイルのコイル軸を貫通するように設置され、コアとして機能することとなる。このとき、中空状の絶縁性ボビンに磁性体212を挿入し、この絶縁性ボビンの外表面に受電コイル211の導線を巻回するようにしてもよい。この磁性体212としては、比較的透磁率の高いフェライトなどが挙げられる。
The
受電側共振コンデンサ213は、受電コイル211と接続されており、受電コイル211とともに受電側LC共振回路を形成している。受電側共振コンデンサ213は、受電側LC共振回路の共振周波数を調整する機能を有する。この受電側共振コンデンサ213は、受電コイル211に直列接続されていてもよく、並列接続されていてもよく、あるいは直並列接続されていてもよい。そして、受電側LC共振回路の共振周波数を給電側LC共振回路の共振周波数とほぼ等しく構成することで、高効率な磁界共鳴方式のワイヤレス電力伝送を実現することが可能となる。
The power reception
負荷220は、受電コイル211で受電した電力を消費あるいは蓄電するものである。本実施形態では、負荷220は、整流部221と、充電部222と、蓄電部223と、モータ部224から構成されている。
The
整流部221は、受電コイル211が受電した交流電力を直流電力に整流して、後述する充電部222に出力する。整流部221を構成する素子としては、トランジスタやダイオード等の半導体素子が挙げられる。例えば、複数のダイオードがブリッジ接続されたブリッジ型回路と、このブリッジ型回路に並列に接続され、整流された電圧を平滑して直流電圧を生成する平滑コンデンサから構成される。
The rectifying
充電部222は、整流部221により整流された直流電力の電圧を後述する蓄電部223に充電するための電圧に変換している。具体的には、後述する蓄電部223に対して定電流定電圧充電(CCCV充電)を行うように充電を制御している。すなわち、後述する蓄電部223に一定の充電電流を流す定電流充電過程と、定電流充電の後に、後述する蓄電器223の電圧が一定になるように充電電流を制御する定電圧充電過程とを含むように充電を制御する2段階方式の充電が行われる。充電部222としては、DC/DCコンバータが挙げられる。なお、本実施形態では、負荷220が充電部222を備える構成を説明したがこれに限られることなく、受電コイル211が受電した電力を整流部221によって整流したのち、充電部222を介さず、後述する蓄電部223に直接供給するように構成してもよい。
The charging
蓄電部223は、繰り返し充電可能な電池であれば特に制限されず、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが挙げられる。また、蓄電部223は、蓄電量の高い電気二重層キャパシタ(EDLC:Electric Double−Layer Capacitor)であってもよく、電力を一時的に蓄え、蓄えられた電力を後述するモータ部224に供給、あるいは他の車両制御部に供給が可能な電力バッファとして機能するものであれば構わない。
The
モータ部224は、蓄電部223に接続されている。具体的には、モータ部224は、モータ(図示しない)とモータ駆動回路(図示しない)を有し、蓄電部223からモータ駆動回路に電力が供給され、モータ駆動回路によりモータを駆動し、このモータが回転することで、車両の車輪を回転させる。これにより、車両に推進力が生まれ、車両が所定の進行方向に移動可能となる。ここで、モータにより車体に設置された全ての車輪を回転させてもよく、車輪ごとにモータを内蔵したインホイールモータであってもよい。
The
負荷電圧検知部230は、負荷220の電圧値を検知している。具体的には、負荷電圧検知部230は、蓄電部223の端子電圧を検知している。この負荷電圧検知部230により検知される電圧値を読み取ることで、蓄電部223の充電状態が確認できる。また、負荷電圧検知部230は、所定の閾値と検知した電圧値を比較して、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、出力信号を後述する反射板制御部250に送信する。このような負荷電圧検知部230としては、分圧回路や電圧検出カレントトランスなどが挙げられる。なお、所定の閾値は、受電側が受電拒絶したいタイミングに応じて適宜設定される。つまり、負荷電圧検知部230は、受電側が受電拒絶であることを後述する反射板制御部250に通知する役割を果たす。ここで、蓄電部223を定電流定電圧充電方式で充電する場合、充電の進行に伴い蓄電部223の端子電圧が上昇し、蓄電部223が満充電近くなると、充電電流は減少して蓄電部223の端子電圧が一定の電圧となる。そして、蓄電部223の充電が完了すると、電力負荷低下による過度な電流・電圧の上昇が生じる。つまり、本実施形態では、負荷電圧検知部230の所定の閾値を電力負荷低下により上昇する電圧の許容上限値に設定すると、蓄電部223の充電完了後に受電拒絶することが可能となる。
The load
反射板240は、光センサ部140の投光部141が出力する光を受光部142に反射させる機能を有する。本実施形態では、反射板240は、図4に示されるように、直方体状を呈しており、車両下部に設置されている。この反射板240の設置箇所は、給電コイル131と受電コイル211が正対したときに、光センサ部140の投光部141が出力する光を受光部142に反射させることができる位置に設置され、反射板240の大きさは、給電コイル131と受電コイル211の給電許可範囲の大きさに設定されている。ここで、給電コイル131と受電コイル211の給電許可範囲とは、給電コイル131と受電コイル211の相対的位置関係が許容できる範囲のことである。つまり、反射板240は、給電コイル131と受電コイル211が正対したときはもちろん、給電コイル131と受電コイル211の相対的位置関係が許容できる範囲内にあるときに、光センサ部140の投光部141が出力する光を受光部142に反射することができるように構成されている。これにより、給電コイル131と受電コイル211の相対的位置関係が給電許可範囲にない場合、投光部141から出力された光が受光部142によって検出することができないため、給電コイル131と受電コイル211の相対的位置関係が給電許可範囲外の場合の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができる。
The
反射板制御部250は、反射板240の光の反射機能を制御する機能を有する。具体的には、反射板制御部250は、受電側が受電拒絶であるとき、反射板240の受光部142への反射機能を停止させる。本実施形態では、反射板制御部250は、反転軸部251と、反転アクチュエータ252から構成されている。
The
反転軸部251は、図4に示されるように、反射板240の光センサ部140と対向する面とは反対面である背面側に設置され、反射板240を回転可能に支持している。本実施形態では、反転軸部251は、反射板240の中心を通り、反射板240の一方の短辺から他方の短辺に至るように延びる棒状の軸253と、軸253を反射板240の背面に固定するカバー254から構成されている。
As shown in FIG. 4, the
反転アクチュエータ252は、反転軸部251の回転動作を制御する機能を有する。本実施形態では、反転アクチュエータ252は、図4に示されるように、反転軸部251の軸253の一端に連結され、軸253を回動可能に構成されている。この反転アクチュエータ252は、直流電力で動作するロータリアクチュエータなどが挙げられる。このように構成される反射板制御部250は、負荷電圧検知部230からの出力信号を受信し、受電側が受電拒絶であると判定したとき、反射板240が、光センサ部140の投光部141が出力する光を受光部142に受光させないように、反転アクチュエータ252を駆動させ、反転軸部251を回転させることにより、反射板240の姿勢を制御する。このとき、反射板制御部250が回転させる反射板240の角度は、光センサ部140の投光部141が出力する光を受光部142に受光させない範囲で適宜設定される。ここで、図5を参照して、受電側が受電拒絶であるとき、反射板制御部250により、反射板240の受光部142への反射機能を停止させる方法について詳細に説明する。図5aは、反射板を傾斜させた場合を示す模式構成図である。図5bは、反射板を90°回転させた場合を示す模式構成図である。図5cは、反射板を反転させた場合を示す模式構成図である。例えば、光センサ部140の投光部141からの光を受光部142とは異なる箇所に反射させる場合は、図5aに示すように、反射板240を地面に対して傾くように回転させるとよい。また、光センサ部140の投光部141からの光を反射しないようにする場合は、図5bに示すように、反射板240を地面に対して略直交するように回転させる、あるいは、図5cに示すように、反射板240を反転するように回転させればよい。このように反射板制御部250を反転軸部251と反転アクチュエータ252から構成することにより、簡素な構成で給電動作のON/OFF制御が実現できる。
The reversing
このような構成を備えることにより、給電装置100から受電装置200にワイヤレスにて電力伝送するワイヤレス電力伝送システム10が実現される。
By providing such a configuration, the wireless
続いて、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10の給電動作について説明する。
Subsequently, a power feeding operation of the wireless
まず、受電装置200を備えた車両が、給電装置100が配設されている給電エリアに進入し、駐車位置に停車する。
First, a vehicle including the
続いて、給電装置100が車両の駐車位置への停車を確認すると、光センサ部140の投光部141から受電装置200の反射板240に向けて光が出力される。ここで、車両の停車位置が、給電コイル131と受電コイル211の給電許可範囲外の場合、光センサ部140の投光部141から出力された光は、反射板240よって反射されることなく、受光部142は光を受光しない。そのため、給電制御部150による給電コイル131への電力の供給が開始されないため、給電装置100と受電装置200との間のワイヤレス電力伝送は行われない。一方、車両の停車位置が、給電コイル131と受電コイル211の給電許可範囲内の場合、光センサ部140の投光部141から出力された光は、反射板240によって反射され、受光部142は光を検出する。このとき、受光部142は、受光したことを示す信号を給電制御部150に出力する。そして、給電制御部150が、光センサ部140の受光部142から受光したことの信号を受信すると、インバータ120を駆動させ、給電コイルへの電力の供給を開始(給電動作ON)させる。これにより、給電装置100から受電装置200へのワイヤレス電力伝送が開始する。
Subsequently, when the
続いて、ワイヤレス電力伝送が開始されると、負荷電圧検知部230によって蓄電部223の端子電圧が検知される。ここで、負荷電圧検知部230により検知した電圧が所定の閾値以下のとき、負荷電圧検知部230から反射板制御部250には出力信号が送信されない。つまり、反射板制御部250は、受電側が受電許可であると判断し、光センサ部140の投光部141から出力された光が反射板240に反射し、受光部142に受光されるように反射板240の姿勢を維持する。
Subsequently, when wireless power transmission is started, the load
続いて、充電の進行に伴い、蓄電部223の端子電圧は上昇する。そして、蓄電部223が満充電状態となり充電が完了すると、電力負荷低下により端子電圧が過度に上昇する。負荷電圧検知部230により検知した電圧が所定の閾値を超えたとき、負荷電圧検知部230は出力信号を反射板制御部250に出力する。
Subsequently, as the charging progresses, the terminal voltage of the
続いて、反射板制御部250が、負荷電圧検知部230からの出力信号を受信し、受電側が受電拒絶であると判定したとき、反射板240が、光センサ部140の投光部141が出力する光を受光部142に受光させないように、反転アクチュエータ252を駆動させ、反転軸部251を回転させることにより、反射板240の姿勢を制御する。これにより、反射板240の受光部142への反射機能が停止する。そして、光センサ部140の受光部142が光を検出しなくなると、給電制御部150は、インバータ120の給電動作を停止(給電動作OFF)させる。つまり、給電装置100から受電装置200へのワイヤレス電力伝送が終了する。以上により、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10では、給電コイル131と受電コイル211が給電許可範囲にあり、負荷220が電力を要求するときのみ、効率よくワイヤレス電力伝送することが可能となる。
Subsequently, when the
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10は、給電装置100は受光部142が光を検出したとき、給電コイル131への電力供給を開始する給電制御部150を備え、受電装置200は投光部141からの光を受光部142に反射させる反射板240と、反射板240の光の反射機能を制御する反射板制御部250を備え、反射板制御部250は、受電側が受電拒絶するとき、反射板240の受光部142への反射機能を停止させている。そのため、給電コイル131と受電コイル211が良好な電力伝送効率が得られる位置にある場合のみ給電動作が行われるとともに、受電側にて受電拒絶の要求があると、給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を抑えつつ、所望のタイミングで給電動作をON/OFFすることができる。
As described above, in the wireless
また、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10においては、反射板制御部250が、受電側が受電拒絶するとき、反射板240の受光部142への反射機能を停止させているため、給電側と受電側との通信を行わず、給電動作の制御が可能となる。その結果、低コスト、且つ簡素な構成で、所望のタイミングで給電動作をON/OFFすることができる。
Further, in the wireless
またさらには、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10では、受電装置200は、負荷220の電圧値を検知する負荷電圧検知部230を更に備え、負荷220は電力を蓄電する蓄電部を含み、負荷電圧検知部230は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部250に受電拒絶であることを通知している。そのため、負荷電圧検知部230が蓄電部223の充電完了後の電力負荷低下による過度な電流・電圧の上昇を検知し、反射板制御部250に受電拒絶であることを通知しているため、蓄電部223の充電完了後の無駄な給電動作を防止できる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができる。
Furthermore, in the wireless
(第2実施形態)
次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム20の構成について説明する。図6は、本発明の第2実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの模式図である。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the wireless
ワイヤレス電力伝送システム20は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様に、給電装置100と、受電装置200と、を有する。給電装置100は、図6に示されるように、電源110と、インバータ120と、給電コイル部130と、光センサ部140と、給電制御部150と、を有し、受電装置200は、図6に示されるように、受電コイル部210と、負荷220と、電圧検知部260と、電流検知部270と、反射板240と、反射板制御部250と、を有する。電源110、インバータ120、給電コイル部130、光センサ部140、給電制御部150、受電コイル部210、負荷220、反射板240、反射板制御部250の構成は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様である。すなわち、第2実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム20は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10の負荷電圧検知部230に代えて、電圧検知部260と、電流検知部270を備えている点において、第1実施形態と相違する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Similar to the wireless
電圧検知部260は、受電コイル211から負荷220への電力系統の電圧値を検知する。本実施形態では、電圧検知部260は、受電コイル部210と整流部221との間の接続部、整流部221と充電部222との間の接続部、充電部222と蓄電部223との間の接続部、蓄電部223とモータ部224との間の接続部の電圧値をそれぞれ検知している。また、電圧検知部260は、所定の閾値と検知した電圧値を比較して、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、出力信号を反射板制御部250に送信する。このような電圧検知部260としては、分圧回路や電圧検出カレントトランスなどが挙げられる。なお、所定の閾値は、受電側が受電拒絶したいタイミングに応じて適宜設定される。つまり、電圧検知部260は、受電側が受電拒絶であることを反射板制御部250に通知する役割を果たす。本実施形態では、電圧検知部260の所定の閾値を、負荷220を構成するそれぞれの回路素子の許容電圧値に設定すると、受電装置200の異常発生時に受電拒絶することができる。また、電圧検知部260の所定の閾値は、電圧値を検知する電力系統の箇所に応じて個別に設定してもよい。
The
電流検知部270は、受電コイル211から負荷220への電力系統の電流値を検知する。本実施形態では、電流検知部270は、受電コイル部210と整流部221との間の接続部、整流部221と充電部222との間の接続部、充電部222と蓄電部223との間の接続部、蓄電部223とモータ部224との間の接続部の電流値をそれぞれ検知している。また、電流検知部270は、所定の閾値と検知した電流値を比較して、検知した電流値が所定の閾値を超えたとき、出力信号を反射板制御部250に送信する。このような電流検知部270としては、電流センサやカレントトランスなどが挙げられる。なお、所定の閾値は、受電側が受電拒絶したいタイミングに応じて適宜設定される。つまり、電流検知部270は、受電側が受電拒絶であることを反射板制御部250に通知する役割を果たす。本実施形態では、電流検知部270の所定の閾値を、負荷220を構成するそれぞれの回路素子の許容電流値に設定すると、受電装置200の異常発生時に受電拒絶することができる。また、電流検知部270の所定の閾値は、電流値を検知する電力系統の箇所に応じて個別に設定してもよい。
The
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム20は、受電装置200は、受電コイル211から負荷220への電力系統の電圧値を検知する電圧検知部260と、受電コイル211から負荷220への電力系統の電流値を検知する電流検知部270を更に備え、電圧検知部260は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部250に受電拒絶であることを通知し、電流検知部270は、検知した電流値が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部250に受電拒絶であることを通知している。そのため、電圧検知部260および電流検知部270により、受電装置200に異常が発生し、受電コイル211から負荷220への電力系統における電圧および電流の上昇を検知し、反射板制御部250に受電拒絶であることを通知しているため、受電装置200の異常発生時の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができるとともに、装置への負荷を抑制することができる。
As described above, in the wireless
(第3実施形態)
次に、図7を参照して、本発明の第3実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム30の構成について説明する。図7は、本発明の第3実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの模式図である。
(Third embodiment)
Next, the configuration of the wireless
ワイヤレス電力伝送システム30は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様に、給電装置100と、受電装置200と、を有する。給電装置100は、図7に示されるように、電源110と、インバータ120と、給電コイル部130と、光センサ部140と、給電制御部150と、を有し、受電装置200は、図7に示されるように、受電コイル部210と、負荷220と、温度検知部280と、反射板240と、反射板制御部250と、を有する。電源110、インバータ120、給電コイル部130、光センサ部140、給電制御部150、受電コイル部210、負荷220、反射板240、反射板制御部250の構成は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様である。すなわち、第3実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム30は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10の負荷電圧検知部230に代えて、温度検知部280を備えている点において、第1実施形態と相違する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Similar to the wireless
温度検知部280は、受電コイル211の温度を検知する。また、温度検知部280は、受電コイル211から負荷220への電力系統の温度を検知する。本実施形態では、温度検知部280は、受電コイル部210と整流部221との間の接続部、整流部221の半導体素子、充電部222のケースと端子、蓄電部223のケースと端子、モータ部224のモータと端子の温度をそれぞれ検知している。また、温度検知部280は、所定の閾値と検知した温度を比較して、検知した温度が所定の閾値を超えたとき、出力信号を反射板制御部250に送信する。このような温度検知部280としては、サーミスタなどの温度センサが挙げられる。例えば、温度検知部280が受電コイル211の温度を検知する場合、サーミスタを断熱テープで受電コイル211上に貼りつけて構成してもよく、サーミスタを耐熱樹脂で受電コイル211に接触させた状態で、サーミスタから引き出される配線を受電コイル211に固着させて構成してもよい。なお、所定の閾値は、受電側が受電拒絶したいタイミングに応じて適宜設定される。つまり、温度検知部280は、受電側が受電拒絶であることを反射板動作部250に通知する役割を果たす。本実施形態では、温度検知部280の所定の閾値を、負荷220を構成するそれぞれの回路素子の許容温度に設定すると、受電装置200の異常発生時に受電拒絶することができる。また、温度検知部280の所定の閾値は、温度を検知する受電コイル、電力系統接続部の箇所に応じて個別に設定してもよい。
The
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム30は、受電装置200は、受電コイル211の温度と、受電コイル211から負荷への電力系統の温度を検知する温度検知部280を更に備え、温度検知部280は、検知した温度が所定の閾値を超えたとき、反射板制御部250に受電拒絶であることを通知している。そのため、温度検知部280により、受電装置200に異常が発生し、受電コイル211および受電コイル211から負荷220への電力系統における温度の上昇を検知し、反射板制御部250に受電拒絶であることを通知しているため、受電装置200の異常発生時の給電動作を停止することができる。したがって、無駄な電力消費を一層抑えることができるとともに、装置への負荷を抑制することができる。
As described above, in the wireless
(第4実施形態)
次に、図8を参照して、本発明の第4実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム40の構成について説明する。図8は、本発明の第4実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの模式図である。
(Fourth embodiment)
Next, a configuration of the wireless
ワイヤレス電力伝送システム40は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様に、給電装置100と、受電装置200と、を有する。給電装置100は、図8に示されるように、電源110と、インバータ120と、給電コイル部130と、光センサ部140と、給電制御部150と、を有し、受電装置200は、図8に示されるように、受電コイル部210と、負荷220と、足置き検知部290と、反射板240と、反射板制御部250と、を有する。電源110、インバータ120、給電コイル部130、光センサ部140、給電制御部150、受電コイル部210、負荷220、反射板240、反射板制御部250の構成は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様である。すなわち、第4実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム40は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10の負荷電圧検知部230に代えて、足置き検知部290を備えている点において、第1実施形態と相違する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Similar to the wireless
足置き検知部290は、受電装置200が搭載される移動体の所定の足置き位置における乗員の足の有無を検知する。具体的には、足置き検知部290は、車両の車体における運転者や乗員が座る座席空間に乗員が着席した際に足が置かれることとなるアクセルペダル上、ブレーキペダル上、あるいは各ペダルの側部に設けられるフットレスト空間に設置される。また、足置き検知部290は、乗員の足を検知しないとき、出力信号を反射板制御部250に送信する。つまり、足置き検知部290は、受電側が受電拒絶であることを反射板制御部250に通知する役割を果たす。このような足置き検知部290としては、光センサなどの非接触検知手段や圧電センサなどの接触検知手段が挙げられる。
The
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム40は、受電装置200は、移動体に搭載され、移動体の所定の足置き位置における乗員の足の有無を検知する足置き検知部290を更に備え、足置き検知部290は、乗員の足を検知しないとき、反射板制御部250に受電拒絶であることを通知している。そのため、足置き検知部290が、乗員の足が適正な位置にないときに、反射板制御部250に受電拒絶であることを通知しているため、ワイヤレス電力伝送時に発生する漏洩磁束の乗員への影響を防止することができる。
As described above, in the wireless
(第5実施形態)
次に、図9〜図11を参照して、本発明の第5実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム50の構成について説明する。図9は、本発明の第5実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部、反射板、および反射板制御部を拡大した模式構成図である。図10aは、反射防止板の開放動作時を示した模式構成図である。図10bは、反射防止板の閉鎖動作時を示した模式構成図である。図11aは、反射防止板が掃出し部を備えた場合における反射防止板が開放動作時を示した模式構成図である。図11bは、反射防止板が掃出し部を備えた場合における反射防止板の閉鎖動作時を示した模式構成図である。
(Fifth embodiment)
Next, the configuration of a wireless power transmission system 50 according to the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is an enlarged schematic configuration diagram of the optical sensor unit, the reflector, and the reflector controller of the wireless power transmission system according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 10 a is a schematic configuration diagram illustrating the opening operation of the antireflection plate. FIG. 10 b is a schematic configuration diagram showing the antireflection plate closing operation. FIG. 11 a is a schematic configuration diagram illustrating the antireflection plate when the antireflection plate is provided with a sweeping portion during the opening operation. FIG. 11 b is a schematic configuration diagram illustrating the antireflection plate closing operation when the antireflection plate includes a sweeping portion.
ワイヤレス電力伝送システム50は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様に、給電装置100と、受電装置200と、を有する。給電装置100は、電源110と、インバータ120と、給電コイル部130と、光センサ部140と、給電制御部150と、を有し、受電装置200は、受電コイル部210と、負荷220と、負荷電圧検知部230と、反射板240と、反射板制御部250と、を有する。電源110、インバータ120、給電コイル部130、光センサ部140、給電制御部150、受電コイル部210、負荷220、負荷電圧検知部230、反射板240の構成は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様である。すなわち、第5実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム50は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10の反射板制御部250に代えて、反射板制御部300を備えている点において、第1実施形態と相違する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Similar to the wireless
反射板制御部300は、第1実施形態と同様に、反射板240の光の反射機能を制御する機能を有する。具体的には、反射板制御部300は、受電側が受電拒絶であるとき、反射板240の受光部142への反射機能を停止させる。本実施形態では、反射板制御部300は、図9に示されるように、反射防止板301と、移動アクチュエータ302から構成されている。
The
反射防止板301は、図9に示されるように、反射板240の光センサ部140と対向する面側であって、反射板240よりも光センサ部140に近いに配置され、反射板240に重なる位置と重ならない位置との間を移動可能に構成されている。具体的には、図10aに示されるように、反射防止板301は、第1反射防止板303と、第2反射防止板304を有し、反射板240と重ならない位置のとき、反射板240の長辺同士が対向する方向において、第1反射防止板303が反射板240の一方の外側に位置し、第2反射防止板304が反射板240の他方の外側に位置する。また、図10bに示されるように、第1および第2反射防止板301は、反射防止板301が反射板240に重なる位置のとき、第1反射防止板303の端部と第2反射防止板304の端部が接触するように移動する。この反射防止板301としては、光センサ部140の投光部141が出力する光を吸収あるいは反射率を低減する材料から構成されていればよい。また、反射防止板301の大きさは、反射板240と重なる位置のとき、反射板240の主面を全て覆う面積に設定すればよい。本実施形態では、反射防止板301が反射板240と重なる位置のとき、第1反射防止板303が反射板240の主面の半分を覆い、第2反射防止板304が反射板240の主面の残り半分を覆うように設定されている。さらに、反射防止板301は、反射板240と対向する面に、反射板240の表面を拭う掃出し部305を備えていると好ましい。具体的には、図11aに示されるように、第1反射防止板303は、反射板240と対向する面に第1掃出し部306が設けられ、第2反射防止板304は、反射板240と対向する面に第2掃出し部307が設けられている。第1および第2掃出し部305は、図11bに示されるように、それぞれ第1および第2反射防止板301が、反射板240と重ならない位置から重なる位置に移動する際に、反射板240の表面に接触するブラシから構成されている。これにより、反射防止板301の移動動作に伴って、反射板240の表面の汚れが除去できる。そのため、反射板240の反射機能が確保され、誤動作が防止できる。
As shown in FIG. 9, the
移動アクチュエータ302は、反射防止板301の動作を制御している。具体的には、移動アクチュエータ302は、負荷電圧検知部230からの出力信号を受信し、受電側が受電拒絶であると判定したとき、第1反射防止板303を、反射板240に重ならない位置から重なる位置に移動するように制御するとともに、第2反射防止板304を、反射板240に重ならない位置から重なる位置に移動するように制御している。この移動アクチュエータ302としては、例えば直動ソレノイドが挙げられる。なお、移動アクチュエータ302は、負荷電圧検知部230からの出力信号を受信しない場合は、第1および第2反射防止板301を、反射板240に重ならない位置に待機するよう制御しているが、ワイヤレス電力伝送が行われていないとき、第1および第2反射防止板301を、反射板240に重なる位置に移動するように制御してもよい。この場合、ワイヤレス電力伝送システム10が給電動作を行っていないときに反射板240の表面が汚れることを防止できる。
The moving
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム50は、反射板制御部300は、反射板240に重なる位置と重ならない位置との間を移動可能な反射防止板301と、反射防止板301の動作を制御する移動アクチュエータ302から構成されている。そのため、簡素な構成で給電動作のON/OFF制御が実現できる。
As described above, in the wireless power transmission system 50 according to the present embodiment, the reflection
(第6実施形態)
次に、図12および図13を参照して、本発明の第6実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム60の構成について説明する。図12は、本発明の第6実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの給電装置を拡大した模式図である。図13aは、移動体が給電エリアに進入するときを示した模式図である。図13bは、移動体が給電エリアから離脱するときを示した模式図である。
(Sixth embodiment)
Next, with reference to FIG. 12 and FIG. 13, the structure of the wireless power transmission system 60 which concerns on 6th Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 12 is an enlarged schematic diagram of the power feeding apparatus of the wireless power transmission system according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 13 a is a schematic diagram illustrating when the moving body enters the power supply area. FIG. 13B is a schematic diagram illustrating the time when the moving object leaves the power supply area.
ワイヤレス電力伝送システム60は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様に、給電装置100と、受電装置200と、を有する。給電装置100は、図12に示されるように、電源110と、インバータ120と、給電コイル部130と、光センサ部140と、給電制御部150と、給電エリア310と、移動体検知部320と、を有し、受電装置200は、受電コイル部210と、負荷220と、負荷電圧検知部230と、反射板240と、反射板動作部250と、を有する。電源110、インバータ120、給電コイル部130、給電制御部150、受電コイル部210、負荷220、負荷電圧検知部230、反射板240、反射板制御部250の構成は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様である。すなわち、第6実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム60は、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10に加えて、給電エリア310と移動体検知部320を備えている点ならびに光センサ部140の機能の点において、第1実施形態と相違する。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Similar to the wireless
給電エリア310は、受電装置200が搭載される移動体の給電装置100からの給電が可能な停車スペースのことである。給電エリア310は、給電装置100が搭載される給電設備が配設される地上の給電ステーションに区画された領域であって、給電コイル131を含む領域である。
The
移動体検知部320は、移動体の給電エリア310への進入および離脱を検知する。移動体検知部320は、光センサ等の非接触検知手段から構成され、例えば透過型光センサを用いると好ましい。また、移動体検知部320は、移動体の進入および離脱を検知したとき、出力信号を光センサ部140に送信する。本実施形態では、移動体検知部320は、給電エリアを挟んで移動体進入側(入口側)に設置される第1移動体検知部321と移動体離脱側(出口側)に設置される第2移動体検知部322を有する。つまり、図13aに示すように、移動体が給電エリアに進入する際、第1移動体検知部321が移動体の進入を検知し、出力信号を光センサ部140に送信し、また、図13bに示すように、移動体が給電エリアから離脱する際、第2移動体検知部322が移動体の離脱を検知し、出力信号を光センサ部140に送信する。
The moving
本実施形態では、光センサ部140は、移動体検知部320により、移動体の進入を検知したとき、投光部141から光の出力を開始し、移動体検知部320により、移動体の離脱を検知したとき、投光部141から光の出力を停止する。具体的には、光センサ部140は、第1移動体検知部321から出力信号を受信すると、投光部141から光の出力を開始し、第2移動体検知部322から出力信号を受信すると、投光部141から光の出力を停止する。
In the present embodiment, the
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム60は、受電装置200は、移動体に搭載され、給電装置100は、給電コイル131を含む給電エリア310と、移動体の給電エリア310への進入および離脱を検知する移動体検知部320を有し、光センサ部140は、移動体検知部320により、移動体の進入を検知したとき、投光部141から光の出力を開始し、移動体検知部320により、移動体の離脱を検知したとき、投光部141から光の出力を停止している。そのため、移動体が給電エリア310に存在する場合のみ光センサ部140が駆動するため、電力消費をさらに抑えることができる。
As described above, in the wireless power transmission system 60 according to the present embodiment, the
(第7実施形態)
次に、図14および図15を参照して、本発明の第7実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム70の構成について説明する。図14は、本発明の第7実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの構成図である。図15aは、本発明の第7実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部(カバー部開)を拡大した模式構成図である。図15bは、本発明の第7実施形態に係るワイヤレス電力伝送システムの光センサ部(カバー部閉)を拡大した模式構成図である。
(Seventh embodiment)
Next, a configuration of a wireless power transmission system 70 according to the seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is a configuration diagram of a wireless power transmission system according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 15a is an enlarged schematic configuration diagram of an optical sensor unit (cover opening) of the wireless power transmission system according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 15B is an enlarged schematic configuration diagram of the optical sensor unit (cover unit closed) of the wireless power transmission system according to the seventh embodiment of the present invention.
ワイヤレス電力伝送システム70は、第6実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム60と同様に、給電装置100と、受電装置200と、を有する。給電装置100は、図14に示されるように、電源110と、インバータ120と、給電コイル部130と、光センサ部140と、給電制御部150と、を有し、受電装置200は、図14に示されるように、受電コイル部210と、負荷220と、負荷電圧検知部230と、反射板240と、反射板制御部250と、を有する。電源110、インバータ120、給電コイル部130、給電制御部150、受電コイル部210、負荷220、負荷電圧検知部230、反射板240、反射板制御部250の構成は、第6実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム60と同様である。すなわち、第7実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム70は、第6実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム60の光センサ部140に代えて、光センサ部330を備えている点において、第6実施形態と相違する。以下、第6実施形態と異なる点を中心に説明する。
Similarly to the wireless power transmission system 60 according to the sixth embodiment, the wireless power transmission system 70 includes a
光センサ部330は、図15aおよび図15bに示されるように、第1実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム10と同様に、反射型光センサから構成され、光を出力する投光部331と、光を検出する受光部332と、を有する。本実施形態では、光センサ部330は、投光部331の表面(光を出力する部分)および受光部332の表面(光を受ける部分)が鉛直方向に向くようにスタンド333に設置されており、投光部331と受光部332に加えて、カバー部334を有している。カバー部334は、光センサ部330を支持するスタンド333に、投光部331および受光部332の表面を開閉可能に覆うように設置されている。このカバー部334は、図15aに示されるように、投光部331から光を出力するとき、投光部331および受光部332の表面を露出するように開き、図15bに示されるように、投光部331から光の出力を停止するとき、投光部331および受光部332の表面を覆うように閉じるように構成されている。つまり、カバー部334は、光センサ部330の投光動作に連動して駆動するように構成されている。このように構成されるカバー部334の開閉動作は、例えばロータリアクチュエータにより制御される。
As shown in FIGS. 15a and 15b, the
以上のように、本実施形態に係るワイヤレス電力伝送システム70は、光センサ部330は、投光部331および受光部332の表面を覆う開閉可能なカバー部334を有している。そのため、光センサ部330の投光部331および受光部332の表面に汚れが付着することが抑制され、誤動作を防止できる。
As described above, in the wireless power transmission system 70 according to this embodiment, the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、様々な変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。したがって、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。 The present invention has been described based on the embodiments. It will be understood by those skilled in the art that the embodiments are illustrative, and that various modifications and changes are possible within the scope of the claims of the present invention, and that such modifications and changes are also within the scope of the claims of the present invention. It is a place. Accordingly, the description and drawings herein are to be regarded as illustrative rather than restrictive.
例えば、第1実施形態では負荷電圧検知部230、第2実施形態では電圧検知部260と電流検知部270、第3実施形態では温度検知部280、第4実施形態では足置き検知部290をそれぞれ受電側の受電拒絶を判定する手段として説明したが、これら検知部を組み合わせて使用してもよい。この場合、あらゆる受電側の受電拒絶を検知することができ、効率的なワイヤレス電力伝送が可能となる。
For example, the
10,20,30,40,50,60,70…ワイヤレス電力伝送システム、100…給電装置、110…電源、120…インバータ、130…給電コイル部、131…給電コイル、132…磁性体、133…給電側共振コンデンサ、134…筐体、140,330…光センサ部、141,331…投光部、142,332…受光部、150…給電制御部、200…受電装置、210…受電コイル部、211…受電コイル、212…磁性体、213…受電側共振コンデンサ、214…筐体、220…負荷、221…整流部、222…充電部、223…蓄電部、224…モータ部、230…負荷電圧検知部、240…反射板、250,300…反射板制御部、251…反転軸部、252…反転アクチュエータ、253…軸、254…カバー、260…電圧検知部、270…電流検知部、280…温度検知部、290…足置き検知部、301…反射防止板、302…移動アクチュエータ、303…第1反射防止板、304…第2反射防止板、305…掃出し部、306…第1掃出し部、307…第2掃出し部、310…給電エリア、320…移動体検知部、321…第1移動体検知部、322…第2…移動体検知部、333…スタンド、334…カバー部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記給電装置は、
地上に配設され、電源からの電力を受けて交流磁場を発生させる給電コイルと、
光を出力する投光部と、前記光を検出する受光部を含む光センサ部と、
前記受光部が前記光を検出したとき、前記給電コイルへの電力の供給を開始する給電制御部と、を備え、
前記受電装置は、
前記交流磁場を介して、前記給電コイルから電力を受電する受電コイルと、
前記受電コイルで受電した電力を消費あるいは蓄電する負荷と、
前記投光部からの前記光を前記受光部に反射させる反射板と、
前記反射板の前記光の反射機能を制御する反射板制御部と、を備え、
前記反射板制御部は、受電側が受電拒絶するとき、前記反射板の前記受光部への反射機能を停止させることを特徴とするワイヤレス電力伝送システム。 A wireless power transmission system that wirelessly transmits power from a power feeding device to a power receiving device,
The power supply device
A power supply coil that is arranged on the ground and receives an electric power from a power source to generate an alternating magnetic field;
A light projecting unit that outputs light, a light sensor unit that includes a light receiving unit that detects the light, and
A power supply control unit that starts supplying power to the power supply coil when the light receiving unit detects the light; and
The power receiving device is:
A receiving coil that receives power from the feeding coil via the alternating magnetic field;
A load that consumes or stores power received by the power receiving coil; and
A reflector that reflects the light from the light projecting unit to the light receiving unit;
A reflector control unit that controls the light reflection function of the reflector,
The said reflecting plate control part stops the reflection function to the said light-receiving part of the said reflecting plate, when a power receiving side refuses power reception, The wireless power transmission system characterized by the above-mentioned.
前記負荷は、電力を蓄電する蓄電部から構成され、
前記負荷電圧検知部は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知することを特徴とする請求項1または2に記載のワイヤレス電力伝送システム。 The power receiving device further includes a load voltage detection unit that detects a voltage value of the load,
The load is composed of a power storage unit that stores power,
3. The wireless power transmission according to claim 1, wherein when the detected voltage value exceeds a predetermined threshold, the load voltage detection unit notifies the reflector control unit that the power reception is rejected. 4. system.
前記電圧検知部は、検知した電圧値が所定の閾値を超えたとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知し、
前記電流検知部は、検知した電流値が所定の閾値を超えたとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。 The power receiving device further includes a voltage detection unit that detects a voltage value of a power system from the power reception coil to the load, and a current detection unit that detects a current value of the power system from the power reception coil to the load. ,
When the detected voltage value exceeds a predetermined threshold, the voltage detection unit notifies the reflector control unit that power reception is rejected,
The said current detection part notifies that it is a power reception refusal to the said reflector control part, when the detected electric current value exceeds a predetermined threshold value, It is characterized by the above-mentioned. Wireless power transmission system.
前記温度検知部は、検知した温度が所定の閾値を超えたとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。 The power receiving device further includes a temperature detection unit that detects a temperature of the power receiving coil and a temperature of a power system connection unit from the power receiving coil to the load,
5. The temperature detection unit according to claim 1, wherein when the detected temperature exceeds a predetermined threshold, the reflection plate control unit is notified that power reception is rejected. 6. Wireless power transmission system.
前記足置き検知部は、乗員の足を検知しないとき、前記反射板制御部に受電拒絶であることを通知することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。 The power receiving device further includes a footrest detection unit that is mounted on a moving body and detects the presence or absence of an occupant's foot at a predetermined footrest position of the moving body,
The wireless power transmission according to any one of claims 1 to 5, wherein when the footrest detection unit does not detect a passenger's foot, the reflector control unit notifies the reflector control unit that power reception is rejected. system.
前記給電装置は、前記給電コイルを含む給電エリアと、前記移動体の前記給電エリアへの進入および離脱を検知する移動体検知部を有し、
前記光センサ部は、前記移動体検知部により、前記移動体の進入を検知したとき、前記投光部から光の出力を開始し、前記移動体検知部により、前記移動体の離脱を検知したとき、前記投光部から光の出力を停止することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載のワイヤレス電力伝送システム。 The power receiving device is mounted on a moving body,
The power supply apparatus includes a power supply area including the power supply coil, and a moving body detection unit that detects the moving body entering and leaving the power supply area,
The optical sensor unit starts output of light from the light projecting unit when the moving body detection unit detects entry of the moving body, and the moving body detection unit detects separation of the moving body. Then, the wireless power transmission system according to any one of claims 1 to 9, wherein output of light from the light projecting unit is stopped.
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