JPWO2017199374A1 - 非接触給電システムのコイル位置検出方法及び受電装置 - Google Patents

非接触給電システムのコイル位置検出方法及び受電装置 Download PDF

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Abstract

地上側の送電コイル（１２）から車両側の受電コイル（２２）に給電する非接触給電システムの、受電コイル（２２）の位置を検出するコイル位置検出方法であり、受電コイル（２２）で受電した交流電力を整流する整流回路（５３）の出力端は、駆動回路（５０）及びバッテリ（２７）に接続されている。また、整流回路（５３）の出力端と、バッテリ（２７）との間には、リレースイッチ（２６）が設けられている。そして、リレースイッチ（２６）がオンのときには、整流回路（５３）の前段に設けた第１電圧計（５１）で検出される交流電圧に基づいてコイル位置を検出する。また、リレースイッチ（２６）がオフのときには、整流回路（５３）の後段に設けた第２電圧計（５２）で検出される直流電圧に基づいてコイル位置を検出する。

Description

本発明は、非接触給電システムのコイル位置検出方法及び受電装置に関する。
電気自動車等に搭載されるバッテリに非接触で電力を給電する非接触給電システムでは、地上に設けた送電コイルと、車両に搭載した受電コイルを対向して配置し、送電コイルを励磁して、受電コイルに電力を給電する。このような非接触給電システムでは、受電コイルが送電コイルに対向するように、受電コイルを位置決めする必要があり、従来より、特許文献１に開示されたものが知られている。
特許文献１では、送電コイルを通常の給電電圧よりも低い電圧で励磁し、受電コイルで受電される電力を検出して、受電コイルが送電コイルに対して所望の位置に存在するか否かを判断している。
特許第４８４９１９０号公報
特許文献１に開示された従来例は、バッテリ及び駆動回路の前段にリレーが設けられており、受電コイルの位置決めを行う際には、受電コイルで検出される電圧を高精度に検出するためにリレーをオフとする必要がある。
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、位置決め時にリレーを切り替えることなく、高精度に受電コイルを位置決めできる非接触給電システムのコイル位置検出方法及び受電装置を提供することにある。
本発明の一態様のコイル位置検出方法は、受電コイルで受電した交流電力を整流する整流回路及び該整流回路に接続された駆動回路と、バッテリと、の間に設けられたリレー回路がオンのときには、整流回路の前段で検出される交流電圧に基づいてコイル位置を検出する。また、リレー回路がオフのときには、整流回路の後段で検出される直流電圧に基づいてコイル位置を検出する。
本発明の一態様の受電装置は、送電コイルが励磁された際に、受電コイルで受電される電圧を検出して受電コイルの位置を検出するコイル位置検出回路を備え、コイル位置検出回路は、リレー回路がオンのときには、整流回路の前段で検出される交流電圧に基づいて受電コイルの位置を検出し、リレー回路がオフのときには、整流回路の後段で検出される直流電圧に基づいて受電コイルの位置を検出する。
本発明によれば、位置決め時にリレー回路を切り替えることなく、高精度に受電コイルを位置決めすることが可能となる。
図１は、本発明の一実施形態に係るコイル位置検出方法が採用される非接触給電システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るコイル位置検出方法が採用される非接触給電システムの、整流回路及びその周辺機器を示す回路図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るコイル位置検出方法の、給電装置による処理手順を示すフローチャートである。 図４は、本発明の一実施形態に係るコイル位置検出方法の、車両が走行している場合の受電装置による処理手順を示すフローチャートである。 図５は、本発明の一実施形態に係るコイル位置検出方法の、車両が停止している場合の受電装置による処理手順を示すフローチャートである。 図６は、第１電圧計の設置位置の第１の変形例を示す説明図である。 図７は、第１電圧計の設置位置の第２の変形例を示す説明図である。 図８は、第１電圧計の設置位置の第３の変形例を示す説明図である。 図９は、第１電圧計或いは第２電圧計で電圧を検出する際に、検出電圧を分圧する第１の例を示す説明図である。 図１０は、第１電圧計或いは第２電圧計で電圧を検出する際に、検出電圧を分圧する第２の例を示す説明図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
［非接触給電システムの構成］
図１は、本実施形態に係るコイル位置検出方法が採用される非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、この非接触給電システム１は、地上側ユニットである給電装置１００と、車両側ユニットである受電装置２００を備えている。この非接触給電システム１は、給電スタンド等に配置された給電装置１００から電気自動車やハイブリッド車等の車両１０に搭載された受電装置２００に非接触で電力を供給し、車載のバッテリを充電するものである。
給電装置１００は、給電スタンド近傍の駐車スペース２に配置された送電コイル１２を備えている。一方、受電装置２００は、車両１０の底面に設置された受電コイル２２を備えている。この受電コイル２２は、車両１０が駐車スペース２の所定位置（後述する給電可能位置）に停車したときに送電コイル１２に対向するように配置されている。
送電コイル１２は、導電線からなる一次コイルによって構成され、受電コイル２２に電力を送電する。また、受電コイル２２は、同じく導電線からなる二次コイルによって構成され、送電コイル１２からの電力を受電する。両コイル間における電磁誘導作用により、送電コイル１２から受電コイル２２へ非接触で電力を供給することが可能となる。
地上側の給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル１２と、無線通信部１３と、制御部１４とを備えている。
電力制御部１１は、交流電源１１０から送電される交流電力を高周波の交流電力に変換して送電コイル１２に送電するための回路である。そして、電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ回路１１２と、ＤＣ電源１１４と、インバータ１１３とを備えている。
整流部１１１は、交流電源１１０に電気的に接続され、交流電源１１０から出力される交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１から出力される波形を整形することで力率を改善するための回路（Power Factor Correction）であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。
インバータ１１３は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいて直流電力を交流電力に変換して送電コイル１２に供給する。ＤＣ電源１１４は、送電コイル１２を微弱励磁（詳細は後述する）とする際の直流電圧を出力する。
無線通信部１３は、車両１０側に設けられた無線通信部２３と双方向の通信を行う。
制御部１４は、給電装置１００全体を制御するものであり、インバータ制御部１４１と、ＰＦＣ制御部１４２と、シーケンス制御部１４３とを備えている。制御部１４は、車両１０が駐車スペース２に駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、ＰＦＣ制御部１４２は送電コイル１２の励磁電力指令を生成し、インバータ制御部１４１は励磁電力の周波数指令やデューティーを生成してインバータ１１３を制御する。これにより、制御部１４は、駐車位置を判定するための電力を送電コイル１２から受電コイル２２へ送電する。後述するように、駐車位置の判定処理を実施する際には、送電コイル１２を微弱励磁、或いは弱励磁（いずれも、通常の充電時よりも弱い励磁）とすることにより駐車位置判定用の電力を送電する。また、シーケンス制御部１４３は、無線通信部１３を介して受電装置２００とシーケンス情報をやり取りする。
一方、車両１０側の受電装置２００は、受電コイル２２と、無線通信部２３と、充電制御部２４と、整流部２５と、リレースイッチ２６（リレー回路）と、バッテリ２７と、インバータ２８と、モータ２９と、通知部３０とを備えている。
受電コイル２２は、車両１０を駐車スペース２の所定の停止位置に駐車すると、送電コイル１２の直上に正対し、送電コイル１２までの距離が所定の値となる位置に配置されている。
無線通信部２３は、給電装置１００側に設けられた無線通信部１３と双方向の通信を行う。
充電制御部２４は、バッテリ２７の充電を制御するためのコントローラであり、電圧判定部２４１を備えている。特に、充電制御部２４は、車両１０が駐車スペース２に駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、電圧判定部２４１は、受電コイル２２で受電される電力を監視する。そして、送電コイル１２を励磁したときの受電コイル２２での受電電圧に基づいて受電コイル２２の位置を検出する。即ち、充電制御部２４は、送電コイル１２が励磁された際に、受電コイル２２で受電される電圧を検出して受電コイル２２の位置を検出するコイル位置検出回路としての機能を備えている。駐車位置の判定処理の詳細については後述する。
また、充電制御部２４は、無線通信部２３、通知部３０、リレースイッチ２６等を制御しており、充電を開始する旨の信号を、無線通信部２３を介して給電装置１００の制御部１４に送信する。
整流部２５は受電コイル２２に接続され、該受電コイル２２で受電した交流電力を直流に整流して、バッテリ２７、或いはインバータ２８に出力する。整流部２５の詳細については、図２を参照して後述する。
リレースイッチ２６は、充電制御部２４の制御によってオンオフが切り換えられる。また、該リレースイッチ２６をオフにすることで、バッテリ２７と整流部２５を電気的に切り離すことができる。バッテリ２７は、複数の二次電池を接続して構成され、車両１０の電力源となる。
インバータ２８は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいてバッテリ２７から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ２９に供給する。
モータ２９は、例えば三相の交流電動機によって構成され、車両１０を駆動するための駆動源となる。
通知部３０は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイまたはスピーカ等によって構成され、充電制御部２４の制御に基づいて、ユーザに対して光や画像または音声等を出力する。
このような構成により、非接触給電システム１は、送電コイル１２と受電コイル２２との間の電磁誘導作用によって非接触状態で高周波電力の送電および受電を行う。即ち、送電コイル１２に電力を供給することによって、送電コイル１２と受電コイル２２との間に磁気的な結合が生じ、送電コイル１２から受電コイル２２へ電力が供給される。
［微弱励磁及び弱励磁の説明］
本実施形態に係る非接触給電システム１は、車両１０を駐車スペース２に駐車して非接触給電を行う際に、車両１０が給電可能な駐車位置に達したか否かを判定するための駐車位置の判定処理を実行する。以下では、送電コイル１２による送電電力を受電コイル２２で受電してバッテリ２７への給電が可能な駐車位置を「給電可能位置」という。即ち、車両１０が駐車スペース２の給電可能位置に駐車した場合には、送電コイル１２と受電コイル２２とが対向する位置となる。より詳細には、送電コイル１２と受電コイル２２との間の結合係数が一定の結合係数（これを、「許容結合係数」とする）に達する。ここで、「結合係数」とは送電コイル１２が励磁されて出力される磁束のうち、受電コイル２２に鎖交する磁束の割合を示す。従って、送電コイル１２と受電コイル２２が正対した際に結合係数が最大となる。また、「許容結合係数」は、非接触給電を実施する際の、最低限の結合係数を示す。
駐車位置の判定処理では、車両１０が給電可能位置に接近していることが検出されたときに、送電コイル１２に判定用の電力として微弱電力を供給して、送電コイル１２を微弱励磁とする。更に、送電コイル１２を微弱励磁としているときに、受電コイル２２で受電されて第１電圧計５１で検出される電圧が予め設定した第１閾値電圧Ｖth１を上回った場合には、上記の微弱電力よりも大きい弱電力を送電コイル１２に供給して、送電コイル１２を弱励磁とする。例えば、車両１０が駐車スペース２の給電可能位置に接近することにより受電コイル２２の一部が送電コイル１２に重複し、受電コイル２２に電圧が発生し、この電圧が第１閾値電圧Ｖth１に達した場合に、送電コイル１２を微弱励磁から弱励磁に切り替える。また、車両が停止してリレースイッチ２６がオフとされている場合には、第２電圧計５２で検出される電圧が第３閾値電圧Ｖth３を上回っている場合に、送電コイル１２を弱励磁とする。第１電圧計５１と第２電圧計５２を使い分ける理由については、後述する。
更に、送電コイル１２を弱励磁とした後に、第１電圧計５１で検出される電圧が予め設定した第２閾値電圧Ｖth２を上回ったとき、車両１０が給電可能位置に達したものと判断する。換言すれば、送電コイル１２と受電コイル２２との結合係数が許容結合係数に達したものと判断する。また、車両が停止してリレースイッチ２６がオフとされている場合には、第２電圧計５２で検出される電圧が第４閾値電圧Ｖth４を上回っている場合に、車両１０が給電可能位置に達しているものと判断する。以下、送電コイル１２を微弱励磁から、弱励磁に切り替える理由について説明する。
車両１０が給電可能位置に接近しつつある場合には、駐車スペース２の適所に設置される送電コイル１２に人間が近づくことや、送電コイル１２の近傍に金属製の異物が置かれる恐れがある。従って、送電コイル１２が励磁された際に、人体や異物に影響を与える可能性があるので、できるだけ送電コイル１２の励磁を弱くすることが望まれる。そこで、車両１０が駐車スペース２から離れた位置に存在する場合には、送電コイル１２を微弱励磁とする。
一方、送電コイル１２が微弱励磁とされている場合には、受電コイル２２での受電電力、即ち、検出される電圧は極めて低い電圧となる。このため、一般的に用いられている安価な検出機器では、受電コイル２２に生じる電圧を高精度に測定することが難しい。このため、高機能を有する検出機器が必要となる。そこで、受電電圧が第１の閾値電圧Ｖth１に達した場合には、微弱励磁から弱励磁に切り替えることにより、高機能を有する検出機器が必要になるという問題を回避する。なお、微弱励磁から弱励磁に切り替える際には、車両１０は、駐車スペース２の給電可能位置に接近しているので、人間が近づくことや金属製の異物が置かれるという問題が起こる可能性は低くなる。
［受電電圧の測定についての説明］
次に、図２に示す回路図を参照して、受電コイル２２で受電した電圧の測定について説明する。図２は、図１に示した整流部２５、及びその周辺機器の詳細を示す回路図である。図２に示すように、整流部２５は、整流回路５３と、コンデンサＣ１〜Ｃ３と、第１電圧計５１と、第２電圧計５２を備えている。受電コイル２２は、コンデンサＣ１、Ｃ２を介して整流回路５３の入力端に接続されている。整流回路５３は、例えば、ダイオードブリッジ回路で構成され、受電コイル２２で受電される交流電圧を直流電圧に変換する。また、整流回路５３の入力端（前段）には、受電コイル２２で受電される交流電圧を測定する第１電圧計５１が設けられている。
一方、整流回路５３の出力端（後段）には、該整流回路５３より出力される直流電圧を測定する第２電圧計５２が設けられている。また、整流回路５３の出力端には、平滑コンデンサＣ３が接続され、更に、リレースイッチ２６を介してバッテリ２７に接続されている。また、リレースイッチ２６の前段には、駆動回路５０が接続されている。駆動回路５０は、図１のインバータ２８、モータ２９に相当する。第１電圧計５１の検出データ、及び第２電圧計５２の検出データは、それぞれ図１に示した電圧判定部２４１に出力される。
そして、本実施形態では、送電コイル１２が微弱励磁、或いは弱励磁とされて駐車位置の判定処理を実施する際に、第１電圧計５１、及び第２電圧計５２を切り替えて電圧を検出する。具体的には、車両１０が停止しリレースイッチ２６がオフの場合には、第２電圧計５２で検出した電圧（直流電圧）を使用する。また、リレースイッチ２６がオンとされて車両１０が走行している場合には第１電圧計５１で検出した電圧（交流電圧）を使用する。
以下、車両１０の走行時と停止時で、第１電圧計５１と第２電圧計５２を切り替える理由について説明する。
車両１０の走行時には、駆動回路５０に電力を供給するために、リレースイッチ２６がオンとされている。従って、第２電圧計５２には、バッテリ２７の電圧が印加されている。このため、送電コイル１２が微弱励磁或いは弱励磁とされ、受電コイル２２で受電された電圧を第２電圧計５２で測定する場合には、バッテリ２７の電圧に受電コイル２２で受電された電圧が加算されることになる。受電コイル２２で受電される電圧は、バッテリ２７の出力電圧に対して極めて小さいので、第２電圧計５２にて受電コイル２２で受電される電圧を高精度に検出することが難しい。
また、整流回路５３の前段に設けた第１電圧計５１には、受電コイル２２で受電された電圧のみが発生しており、バッテリ２７の出力電圧は印加されない。従って、図１に示した電圧判定部２４１は、リレースイッチ２６がオンとされているときには、第１電圧計５１で検出された電圧を測定し、この電圧を用いて、駐車位置の判定処理を行う。
一方、車両１０の停止時には、リレースイッチ２６がオフとされるので、バッテリ２７は、第２電圧計５２から電気的に切り離される。また、図示しない放電装置により、平滑コンデンサＣ３に充電されている電圧は放電される。従って、送電コイル１２が微弱励磁或いは弱励磁とされている場合には、受電コイル２２で受電された電圧を第２電圧計５２で測定することができる。
また、車両１０の停止時には、リレースイッチ２６がオフとされ、且つ、平滑コンデンサＣ３が放電されるので、整流部２５の入力端に生じる電圧は、コンデンサＣ１、Ｃ２の充電状態や、整流回路５３に用いられるダイオードの温度の変化により電圧が安定しない。従って、受電コイル２２の受電電圧を第１電圧計５１にて測定すると、正確な電圧を測定することができない。このため、車両１０が停止し、リレースイッチ２６がオフとされているときには、第２電圧計５２で検出される電圧を用いて駐車位置の判定処理を行う。
このように、本実施形態では、車両１０の走行時（リレースイッチ２６のオン時）と車両１０の停止時（リレースイッチのオフ時）で、第１電圧計５１、及び第２電圧計５２を切り替えて電圧を測定することにより、電圧検出の精度を向上させ、ひいては駐車位置の判定処理を高精度に行うことができる。
［本実施形態の作用の説明］
次に、図３〜図５に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る非接触給電システムの作用について説明する。図３は、地上側に設けられる給電装置１００による処理手順を示すフローチャートである。図４、図５は、車両１０に設けられる受電装置２００による処理手順を示すフローチャートであり、図４は車両走行時の処理手順、図５は車両停止時の処理手順を示している。
初めに、図３を参照して、給電装置１００の処理手順について説明する。ステップＳ１１において、給電装置１００の制御部１４は、微弱励磁要求信号を取得したか否かを判断し、微弱励磁要求信号を取得した場合には、通信を開始する。微弱励磁要求信号は、後述するように、車両１０が駐車スペースに接近した際に、受電装置２００より出力される信号である。
通信を開始した場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２において、制御部１４は、送電コイル１２に微弱励磁の電力を供給して、該送電コイル１２を微弱励磁とする。
ステップＳ１３において、制御部１４は、車両１０の受電装置２００より送信される車両検出信号を受信したか否かを判断する。受電コイル２２にて受電される電圧が前述した第１閾値電圧Ｖth１に達した場合に、無線通信部２３より車両検出信号が送信される。
車両検出信号を受信しない場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ１２に処理を戻す。車両検出信号を受信した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４において、制御部１４は、送電コイル１２を弱励磁とする。即ち、受電コイル２２で検出される電圧が第１閾値電圧Ｖth１に達したということは、送電コイル１２に対して受電コイル２２の一部が対向する位置に来ているということであり、この場合には、受電装置２００より車両検出信号が送信される（後述する図４のＳ３３参照）。そして、車両検出信号が検出されると、送電コイル１２を微弱励磁から弱励磁に切り替える。
ステップＳ１５において、車両１０が駐車スペース内の充電可能位置（結合係数が許容結合係数となる位置）に達したか否かを判断する。これは、受電装置２００より送信される位置検出ＯＫ信号を受信したか否かで判断することができる。そして、充電可能位置に達していない場合には（ステップＳ１５でＮＯ）、ステップＳ１６に処理を進め、達している場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップＳ１７に処理を進める。
ステップＳ１６において、制御部１４は、受電装置２００より、車両検出信号が送信されているか否かを判断する。そして、車両検出信号が送信されている場合には（ステップＳ１６でＹＥＳ）、ステップＳ１４に処理を戻す。この処理は、例えば、車両１０が駐車スペース２内で充電可能位置に接近しているけれども、充電可能位置に達していない場合であり、この場合には弱励磁を継続する。また、車両検出信号が送信されていない場合には（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ２０において、弱励磁を停止してステップＳ１２に処理を戻す。この処理は、例えば、駐車スペース２を変更する場合や非接触給電を行わない場合で、車両１０が駐車スペース２から遠ざかった場合であり、弱励磁を停止する。
ステップＳ１７において、制御部１４は、車両１０が駐車スペース２内の充電可能位置に停止しているものと判断し、非接触給電を開始するために、受電装置２００に対して駆動力オフ要求信号を送信する。駆動力オフ要求信号は、車両１０に対して、インバータ２８、及びモータ２９の駆動を停止させる要求信号である。
ステップＳ１８において、制御部１４は、受電装置２００から送信される充電開始要求信号（後述する図４のＳ４１）が受信されたか否かを判断する。そして、充電開始要求信号が受信された場合には（ステップＳ１８でＹＥＳ）、ステップＳ１９において、充電を開始する。即ち、制御部１４は、送電コイル１２を励磁して非接触給電用の電力を給電する。
一方、充電開始要求信号が受信されない場合には（ステップＳ１８でＮＯ）、ステップＳ２１において、受電装置２００より停止要求信号（後述する図４のＳ４２）が送信されたか否かを判断し、送信されていない場合には（ステップＳ２１でＮＯ）、ステップＳ１４に処理を戻す。一方、停止要求信号が送信された場合には（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２２において処理を停止する。
このように、給電装置１００では、車両１０と駐車スペース２との位置関係に応じて、微弱励磁及び弱励磁を切り替え、更に、車両１０が充電可能位置に達した場合には、非接触給電を開始する。
次に、図４に示すフローチャートを参照して、車両１０が走行して駐車スペース２内の充電可能位置に停止する場合の、受電装置２００による処理手順について説明する。
初めに、図４のステップＳ３１において、受電装置２００の充電制御部２４は、地上側の給電装置１００との間の通信を開始し、該給電装置１００に微弱励磁要求信号を送信する。この通信は、図１に示す無線通信部２３と無線通信部１３の間で実行される。この際、通信開始のトリガーは、ユーザによる手動操作、自動駐車システムの起動、受電装置２００によるサーチ等により行うことができる。その結果、送電コイル１２は微弱励磁とされる（図３のＳ１２参照）。
ステップＳ３２において、充電制御部２４の電圧判定部２４１は、第１電圧計５１で検出される受電電圧Ｖ１を取得する。受電電圧Ｖ１は、受電コイル２２に発生する交流電圧である。そして、受電電圧Ｖ１が予め設定した第１閾値電圧Ｖth１よりも高いか否かを判断する。
そして、受電電圧Ｖ１が第１閾値電圧Ｖth１よりも低い場合には（ステップＳ３２でＮＯ）、処理を戻す。受電電圧Ｖ１が第１閾値電圧Ｖth１よりも高い場合には（ステップＳ３２でＹＥＳ）、ステップＳ３３において、充電制御部２４は、駐車スペース２内にて車両１０が検出されたことを示す車両検出信号を送信する。車両検出信号を送信することにより、送電コイル１２は、微弱励磁から弱励磁に切り替えられる（図３のＳ１３、Ｓ１４参照）。
ステップＳ３４において、充電制御部２４は、車両速度が閾値速度ｖ０を下回ったか否かを判断する。車両速度は、図示省略の車速センサより供給される。ここで、閾値速度ｖ０は、車両１０を駐車スペース２内の所定の位置に合わせるために走行する際の極めて遅い速度である。なお、車両１０のシフトポジションがパーキングに入れられたことを検出して、閾値速度ｖ０を下回ったものと判断することも可能である。
車両速度が閾値速度ｖ０を下回っていない場合には（ステップＳ３４でＮＯ）、ステップＳ３３に処理を戻す。一方、車両速度が閾値速度ｖ０を下回った場合には（ステップＳ３４でＹＥＳ）、ステップＳ３５において、充電制御部２４は、無線通信部２３より車両停止信号を送信する。
次いで、ステップＳ３６において、充電制御部２４は、第１電圧計５１で検出される受電電圧Ｖ１が、第２閾値電圧Ｖth２よりも高いか否かを判断する。
そして、受電電圧Ｖ１が第２閾値電圧Ｖth２よりも低い場合には（ステップＳ３６でＮＯ）、ステップＳ４３において、充電制御部２４は、受電電圧Ｖ１が予め設定した所定電圧よりも高いか否かを判断する。「所定電圧」とは、送電コイル１２が弱励磁とされ、且つ、受電コイル２２が送電コイル１２に対して少なくとも一部が重複したときに受電コイル２２に生じる最低限の電圧である。所定電圧よりも高い場合には（ステップＳ４３でＹＥＳ）、ステップＳ３３に処理を戻す。一方、所定電圧よりも低い場合には（ステップＳ４３でＮＯ）、車両１０は駐車スペースから離れているものと判断し、ステップＳ４４において、車両検知ＮＧ信号を送信する。その後、ステップＳ３２に処理を戻す。つまり、受電電圧Ｖ１が上記の所定電圧を下回ったということは、車両１０が駐車スペース２から遠ざかったということであり、駐車スペース２を変更するか、或いは給電の意思が無くなったものと判断して、車両検知ＮＧ信号を送信する。
ステップＳ３７において、充電制御部２４は、車両１０が駐車スペース２内の充電可能位置に停車したものと判断し、位置検知ＯＫ信号を送信する。その結果、無線通信部２３から無線通信部１３（図１参照）より位置検知ＯＫ信号が送信される（図３のＳ１５参照）。
ステップＳ３８において、給電装置１００より、車両１０の駆動力オフ要求信号が送信され、この駆動力オフ要求信号を受信したか否かを判断する。即ち、図３のステップＳ１７の処理で、駆動力オフ要求信号が送信されているか否かを判断する。
駆動力オフ要求信号を受信しない場合には（ステップＳ３８でＮＯ）、ステップＳ３３に処理を戻し、駆動力オフ要求信号を受信した場合にはステップＳ３９に処理を進める。
ステップＳ３９において、充電制御部２４は、リレースイッチ２６をオフとし、更に、平滑コンデンサＣ３（図２参照）を放電する処理を行う。その結果、第２電圧計５２には、バッテリ２７の電圧、及び平滑コンデンサＣ３の電圧は印加されなくなる。
次いで、ステップＳ４０において、充電制御部２４の電圧判定部２４１は、第２電圧計５２で検出される受電電圧Ｖ２を取得する。受電電圧Ｖ２は、受電コイル２２に発生する交流電圧を整流回路５３で整流した後の直流電圧である。そして、受電電圧Ｖ２が予め設定した第４閾値電圧Ｖth４よりも高いか否かを判断する。
そして、受電電圧Ｖ２が第４閾値電圧Ｖth４よりも高い場合には（ステップＳ４０でＹＥＳ）、車両１０は駐車スペース２内の充電可能位置に停止しており、非接触給電が可能であるので、ステップＳ４１において、充電制御部２４は、給電装置１００に充電開始要求信号を送信する（図３のＳ１８参照）。一方、受電電圧Ｖ２が第４閾値電圧Ｖth４よりも低い場合には（ステップＳ４０でＮＯ）、例えば、乗員が降車したことにより、送電コイル１２と受電コイル２２との間のギャップが広がった場合には、非接触給電を行うことができないので、ステップＳ４２において、充電制御部２４は停止要求信号を送信する（図３のＳ２１参照）。
このように、車両１０が非接触給電を行うための駐車スペース２に接近する際において、車両１０が走行している場合（リレースイッチ２６がオンの場合）には第１電圧計５１で検出される受電電圧Ｖ１を用いて車両１０が給電可能位置に達しているか否かを判断する。また、車両１０が停止してリレースイッチ２６がオフとされた場合には第２電圧計５２で検出される受電電圧Ｖ２を用いて、車両１０が給電可能位置に停止しているか否かを判断する。
従って、受電コイル２２で受電される電圧を高精度に検出することができ、車両１０が給電可能位置に停止していることを高精度に検出して非接触給電を実施することができる。
次に、図５に示すフローチャートを参照して、車両が停止している場合の、受電装置２００による処理手順について説明する。この処理は、予め車両が駐車スペース２内に停止している際に、この車両１０に対して非接触給電を行う場合に実行される処理である。なお、リレースイッチ２６はオフとされている。
初めに、図５のステップＳ５１において、受電装置２００の充電制御部２４は、地上側の給電装置１００との間の通信を開始し、該給電装置１００に微弱励磁要求信号を送信する。この処理は、図４のＳ３１と同様である。
ステップＳ５２において、充電制御部２４の電圧判定部２４１は、第２電圧計５２による受電電圧Ｖ２を取得する。受電電圧Ｖ２は、整流回路５３の後段の電圧であり、直流電圧である。更に、この受電電圧Ｖ２が予め設定した第３閾値電圧Ｖth３よりも高いか否かを判断する。
そして、受電電圧Ｖ２が第３閾値電圧Ｖth３よりも低い場合には（ステップＳ５２でＮＯ）、ステップＳ５７において、停止要求信号を送信する。
受電電圧Ｖ２が第３閾値電圧Ｖth３よりも高い場合には（ステップＳ５２でＹＥＳ）、ステップＳ５３において、充電制御部２４は、車両１０が検出されたことを示す車両検出信号を送信する。車両検出信号を送信することにより、送電コイル１２は、微弱励磁から弱励磁に切り替えられる（図３のＳ１４参照）。
ステップＳ５４において、充電制御部２４は、第２電圧計５２で検出される受電電圧Ｖ２が、第４閾値電圧Ｖth４よりも高いか否かを判断する。
そして、第４閾値電圧Ｖth４よりも低い場合には（ステップＳ５４でＮＯ）、ステップＳ５７において、停止要求信号を送信する。即ち、第２電圧計５２で検出される受電電圧Ｖ２が第３閾値電圧Ｖth３よりも低い場合（Ｓ５２でＮＯ）、及び第４閾値電圧th４よりも低い場合（Ｓ５４でＮＯ）には、現在の車両１０の停止位置では非接触給電を実施することができないので、停止要求信号を送信する。これは、例えば、車両１０を駐車スペース２の充電可能位置に停止させた後、何等かの理由で車両が移動した場合や、乗員が降車することにより送電コイル１２と受電コイル２２の間のギャップが広がった場合等に起こり得る。
一方、受電電圧Ｖ２が第４閾値電圧Ｖth４よりも高い場合には（ステップＳ５４でＹＥＳ）、ステップＳ５５において、充電制御部２４は、位置検出ＯＫ信号を送信する。その後、ステップＳ５６において、充電制御部２４は、充電開始要求信号を送信する。この充電開始要求信号を受けて、前述した図３のステップＳ１８の処理が行われ、非接触給電が開始されることになる。
こうして、車両１０が非接触給電を行うための駐車スペース２に停止している場合（リレースイッチ２６がオフの場合）において、第２電圧計５２で検出される受電電圧Ｖ２を用いて、車両１０が給電可能位置であるか否かを判断する。従って、受電コイル２２で受電される電圧を高精度に検出することができ、車両１０が給電可能位置に停止していることを高精度に検出して非接触給電を実施することができる。
［本実施形態の効果の説明］
このようにして、本実施形態に係る非接触給電システム１では、車両１０が停止してリレースイッチ２６がオフとされている場合には、整流回路５３の後段に設けた第２電圧計５２で検出される電圧に基づいて、受電電圧を検出する。また、車両１０が走行している場合には、整流回路５３の前段に設けた第１電圧計５１で検出される電圧に基づいて、受電電圧を検出する。従って、送電コイル１２が微弱励磁、或いは弱励磁とされているときに、リレースイッチ２６を切り替えることなく受電コイル２２に発生する電圧を高精度に検出することが可能となる。その結果、車両１０の位置合わせを高精度に実施できる。
［変形例の説明］
前述した実施形態では、図２に示したように、整流回路５３の２つの入力端に第１電圧計５１を設け、整流回路５３の２つの出力端に第２電圧計５２を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されず、入力側の電圧、及び出力側の電圧を測定できれば、これらの位置に限定する必要はない。
例えば、図６に示すように、受電コイル２２の２つの端子間（符号Ｐ１）やコンデンサＣ１の両端（符号Ｐ２）に設けることも可能である。
また、図７に示すように、受電コイル２２に３つのコンデンサＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を設ける構成とし、コンデンサＣ１１の両端（符号Ｐ３）、コンデンサＣ１２の両端（符号Ｐ４）とすることも可能である。更に、図８に示すように、４つのコンデンサＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４を設ける構成とし、各コンデンサＣ２１〜Ｃ２４の両端（符号５〜Ｐ８）に設けることも可能である。
更に、前述した実施形態では、図２に示したように、整流回路５３の２つの入力端の間に第１電圧計５１を設置し、２つの出力端の間に第２電圧計５２を設置する構成とした。しかし、送電コイル１２を微弱励磁とした場合と弱励磁とした場合で、受電コイル２２で受電される電圧は変化する。従って、図９、図１０に示すように、分圧抵抗を挿入して各励磁状態での受電電圧を検出するようにすることも可能である。
図９に示すように、２本の母線に対して抵抗Ｒ１、及び抵抗Ｒ２とＲ３の直列接続回路を挿入する。そして、微弱励磁の場合には、抵抗Ｒ１の両端に生じる電圧を検出してＲＭＳ変換回路６２にてＲＭＳ変換する。また、弱励磁の場合には抵抗Ｒ２の両端に生じる電圧を検出してＲＭＳ変換回路６１にてＲＭＳ変換する。そして、各ＲＭＳ変換回路６１、６２より出力される信号をマルチプレクサ回路６３を用いて出力する。こうすることにより、微弱励磁の際に検出される受電電圧と弱励磁の際に検出される受電電圧が相違する場合でも、出力電圧をある範囲のレベルに調整することが可能となる。
例えば、弱励磁の際に検出される受電電圧が、微弱励磁の際に検出される受電電圧に対して１０倍の数値である場合には、抵抗Ｒ３の抵抗値を、抵抗Ｒ２の抵抗値の１０倍程度とすれば良い。その結果、図１に示す電圧判定部２４１での電圧検出時のダイナミックレンジを小さくすることが可能となる。
更に、図１０に示すように、２本の母線に対して抵抗Ｒ４、Ｒ５の直列接続回路を挿入する。この際、抵抗Ｒ４の抵抗値が抵抗Ｒ５の抵抗値と比較して小さい値とする。即ち、Ｒ４＜Ｒ５とする。そして、微弱励磁の場合には抵抗Ｒ５の両端電圧を検出し、弱励磁の場合には抵抗Ｒ４の両端電圧を検出する。更に、マルチプレクサ６４を介して送信し、その後、ＲＭＳ変換回路６５にてＲＭＳ変換を行う。例えば、弱励磁の際に検出される受電電圧が、微弱励磁の際に検出される受電電圧に対して１０倍の数値である場合には、抵抗Ｒ５の抵抗値を、抵抗Ｒ４の抵抗値の１０倍程度とすれば良い。
このような構成とした場合でも、前述した図９に示した回路と同様に、電圧判定部２４１での電圧検出時のダイナミックレンジを小さくすることが可能となる。即ち、整流回路５３の前段に、互いに異なる２以上の分圧比を有する分圧回路を設置し、送電コイル１２の励磁の変化に応じて、分圧比を切り替えて電圧を検出することにより、電圧判定部２４１でのダイナミックレンジを小さくすることが可能になる。
以上、本発明の非接触給電システムのコイル位置検出方法及び受電装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
１ 非接触給電システム
２ 駐車スペース
１０ 車両
１１ 電力制御部
１２ 送電コイル
１３ 無線通信部
１４ 制御部
２２ 受電コイル
２３ 無線通信部
２４ 充電制御部
２５ 整流部
２６ リレースイッチ（リレー回路）
２７ バッテリ
２８ インバータ
２９ モータ
５０ 駆動回路
５１ 第１電圧計
５２ 第２電圧計
５３ 整流回路
６１、６２、６５ ＲＭＳ変換器
６３、６４ マルチプレクサ
１００ 給電装置
１１０ 交流電源
１１１ 整流部
１１２ ＰＦＣ回路
１１３ インバータ
１１４ ＤＣ電源
１４１ インバータ制御部
１４２ ＰＦＣ制御部
１４３ シーケンス制御部
２００ 受電装置
２４１ 電圧判定部
Ｃ３ 平滑コイル
ステップＳ３７において、充電制御部２４は、車両１０が駐車スペース２内の充電可能位置に停車したものと判断し、位置検出ＯＫ信号を送信する。その結果、無線通信部２３から無線通信部１３（図１参照）より位置検出ＯＫ信号が送信される（図３のＳ１５参照）。
そして、第４閾値電圧Ｖth４よりも低い場合には（ステップＳ５４でＮＯ）、ステップＳ５７において、停止要求信号を送信する。即ち、第２電圧計５２で検出される受電電圧Ｖ２が第３閾値電圧Ｖth３よりも低い場合（Ｓ５２でＮＯ）、及び第４閾値電圧Ｖth４よりも低い場合（Ｓ５４でＮＯ）には、現在の車両１０の停止位置では非接触給電を実施することができないので、停止要求信号を送信する。これは、例えば、車両１０を駐車スペース２の充電可能位置に停止させた後、何等かの理由で車両が移動した場合や、乗員が降車することにより送電コイル１２と受電コイル２２の間のギャップが広がった場合等に起こり得る。
また、図７に示すように、受電コイル２２に３つのコンデンサＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を設ける構成とし、コンデンサＣ１１の両端（符号Ｐ３）、コンデンサＣ１２の両端（符号Ｐ４）とすることも可能である。更に、図８に示すように、４つのコンデンサＣ２１、Ｃ２２、Ｃ２３、Ｃ２４を設ける構成とし、各コンデンサＣ２１〜Ｃ２４の両端（符号Ｐ５〜Ｐ８）に設けることも可能である。
１ 非接触給電システム
２ 駐車スペース
１０ 車両
１１ 電力制御部
１２ 送電コイル
１３ 無線通信部
１４ 制御部
２２ 受電コイル
２３ 無線通信部
２４ 充電制御部
２５ 整流部
２６ リレースイッチ（リレー回路）
２７ バッテリ
２８ インバータ
２９ モータ
５０ 駆動回路
５１ 第１電圧計
５２ 第２電圧計
５３ 整流回路
６１、６２、６５ ＲＭＳ変換回路
６３、６４ マルチプレクサ
１００ 給電装置
１１０ 交流電源
１１１ 整流部
１１２ ＰＦＣ回路
１１３ インバータ
１１４ ＤＣ電源
１４１ インバータ制御部
１４２ ＰＦＣ制御部
１４３ シーケンス制御部
２００ 受電装置
２４１ 電圧判定部
Ｃ３ 平滑コンデンサ

Claims (3)

  1. 地上側の送電コイルから車両側の受電コイルに給電する非接触給電システムの、前記受電コイルの位置を検出するコイル位置検出方法であって、
    前記受電コイルで受電した交流電力を整流する整流回路及び該整流回路に接続された駆動回路と、バッテリと、の間に設けられたリレー回路がオンのときには、前記整流回路の前段で検出される交流電圧に基づいてコイル位置を検出し、
    前記リレー回路がオフのときには、前記整流回路の後段で検出される直流電圧に基づいてコイル位置を検出すること
    を特徴とする非接触給電システムのコイル位置検出方法。
  2. 前記整流回路の前段には、互いに異なる２以上の分圧比を有する分圧回路が設けられ、前記送電コイルの励磁の変化に応じて、分圧比を変更して電圧を検出すること
    を特徴とする請求項１に記載の非接触給電システムのコイル位置検出方法。
  3. 地上側の送電コイルより送電される交流電力を非接触で受電する受電コイルと、
    前記受電コイルで受電した交流電力を整流する整流回路と、
    前記整流回路に接続された駆動回路と、
    前記整流回路で整流された直流電力を充電するバッテリと、
    前記整流回路及び前記駆動回路と、前記バッテリと、の間に設けられたリレー回路と、
    前記送電コイルが励磁された際に、前記受電コイルで受電される電圧を検出して受電コイルの位置を検出するコイル位置検出回路と、
    を備え、
    前記コイル位置検出回路は、前記リレー回路がオンのときには、前記整流回路の前段で検出される交流電圧に基づいて受電コイルの位置を検出し、前記リレー回路がオフのときには、前記整流回路の後段で検出される直流電圧に基づいて受電コイルの位置を検出すること
    を特徴とする受電装置。
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