KR101849513B1 - 비접촉 급전 시스템 - Google Patents

비접촉 급전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101849513B1
KR101849513B1 KR1020177032064A KR20177032064A KR101849513B1 KR 101849513 B1 KR101849513 B1 KR 101849513B1 KR 1020177032064 A KR1020177032064 A KR 1020177032064A KR 20177032064 A KR20177032064 A KR 20177032064A KR 101849513 B1 KR101849513 B1 KR 101849513B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
coil
frequency
transmission coil
power reception
Prior art date
Application number
KR1020177032064A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170131698A (ko
Inventor
겐고 마이카와
Original Assignee
닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 filed Critical 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Publication of KR20170131698A publication Critical patent/KR20170131698A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101849513B1 publication Critical patent/KR101849513B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L11/1831—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
    • B60L53/39—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer with position-responsive activation of primary coils
    • B60L11/182—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0069—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to the isolation, e.g. ground fault or leak current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/31—Charging columns specially adapted for electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/37—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles using optical position determination, e.g. using cameras
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
    • B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M7/00—Power lines or rails specially adapted for electrically-propelled vehicles of special types, e.g. suspension tramway, ropeway, underground railway
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명의 비접촉 급전 시스템은, 주차 스페이스에 설치된 송전 코일과 차량에 탑재된 수전 코일의 사이에서 비접촉 급전을 행하고, 주차 스페이스에 차량이 주차할 때, 주차 위치를 판정하기 위한 판정 전력을 송전 코일로부터 수전 코일에 송전하고, 판정 전력의 여자 주파수를 동상 공진점보다 낮게, 또는 역상 공진점보다 높게 한다.

Description

비접촉 급전 시스템
본 발명은 주차 스페이스에 설치된 송전 코일과 차량에 탑재된 수전 코일의 사이에서 비접촉 급전을 행하는 비접촉 급전 시스템에 관한 것이다.
종래에는, 비접촉 급전할 때의 주차 지원 시스템으로서 특허문헌 1이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 주차 지원 시스템에서는, 차량이 후퇴하면서 주차할 때 후방 카메라의 화상을 표시하여 차량을 유도한다. 그리고, 급전 유닛이 차체 하부에 들어가서 촬영할 수 없게 되면, 급전 유닛으로부터 수전 유닛으로 약한 전력의 급전을 행하고, 수전 유닛에서 측정된 수전 전압에 따라서 급전 유닛과 수전 유닛 사이의 거리를 산출하여, 차량의 위치를 판정하고 있었다.
일본 특허 공개 제2011-15549호 공보
그러나, 상술한 종래의 주차 지원 시스템에서는, 급전 유닛과 수전 유닛 사이의 거리가 가까워져도 수전 유닛의 수전 전압이 단조롭게 증가하지 않는 경우가 있다. 그로 인해, 추가의 장치나 복잡한 제어를 행할 필요가 있어, 저비용으로 차량의 위치를 판정할 수 없다는 문제점이 있었다.
그래서 본 발명은, 상술한 실정을 감안하여 제안된 것이며, 추가의 장치나 복잡한 제어를 행하는 일 없이 저비용으로 차량의 위치를 판정할 수 있는 비접촉 급전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 관한 비접촉 급전 시스템에서는, 주차 스페이스에 차량이 주차할 때, 주차 위치를 판정하기 위한 판정 전력을 송전 코일로부터 수전 코일에 송전하고, 이 판정 전력의 여자 주파수를 동상 공진점보다 낮게, 또는 역상 공진점보다 높게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 있어서의 수전 코일의 수전 전압의 주파수 특성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 있어서의 동상 공진점 및 역상 공진점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 있어서의 동상 공진점 및 역상 공진점을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 있어서의 동상 공진점 및 역상 공진점을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 있어서의 동상 공진점 및 역상 공진점을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 있어서의 수전 코일의 수전 전압과 결합 계수 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 있어서의 수전 코일의 수전 전압과 결합 계수 사이의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 있어서의 송전 코일의 여자 전류의 주파수 특성과 수전 코일의 수전 전압의 주파수 특성을 비교하여 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 있어서의 수전 코일의 수전 전압의 주파수 특성과 트랜스 임피던스의 주파수 특성을 비교하여 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 의한 주차 위치의 판정 처리의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템에 의한 주차 위치의 판정 처리의 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명을 적용한 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[비접촉 급전 시스템의 구성]
도 1은 본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템(1)은 지상측 유닛인 급전 장치(100)와, 차량측 유닛인 수전 장치(200)를 구비하고 있다. 이 비접촉 급전 시스템(1)은 급전 스탠드 등에 배치된 급전 장치(100)로부터 전기 자동차나 하이브리드 차 등의 차량(10)에 탑재된 수전 장치(200)에 비접촉으로 전력을 공급하여, 차량 탑재 배터리를 충전하는 것이다.
급전 장치(100)는 급전 스탠드 근방의 주차 스페이스(2)에 배치된 송전 코일(12)을 구비하고 있다. 한편, 수전 장치(200)는 차량(10)의 저면에 설치된 수전 코일(22)을 구비하고 있다. 이 수전 코일(22)은 차량(10)이 주차 스페이스(2)의 소정 위치에 정차했을 때, 송전 코일(12)에 대향하도록 배치되어 있다.
송전 코일(12)은 도전선을 포함하는 일차 코일에 의해 구성되고, 수전 코일(22)에 전력을 송전한다. 또한, 수전 코일(22)은 동일하게 도전선을 포함하는 2차 코일에 의해 구성되고, 송전 코일(12)로부터의 전력을 수전한다. 양쪽 코일 간에 있어서의 전자기 유도 작용에 의해, 송전 코일(12)로부터 수전 코일(22)에 비접촉으로 전력을 공급하는 것이 가능하게 된다.
지상측의 급전 장치(100)는 전력 제어부(11)와, 송전 코일(12)과, 무선 통신부(13)와, 제어부(14)를 구비하고 있다.
전력 제어부(11)는, 교류 전원(110)으로부터 송전되는 교류 전력을 고주파의 교류 전력으로 변환하여 송전 코일(12)에 송전하기 위한 회로이다. 그리고, 전력 제어부(11)는 정류부(111)와, PFC 회로(112)와, 인버터(113)를 구비하고 있다.
정류부(111)는 교류 전원(110)에 전기적으로 접속되고, 교류 전원(110)으로부터 출력되는 교류 전력을 정류하는 회로이다. PFC 회로(112)는 정류부(111)로부터 출력되는 파형을 정형함으로써 역률을 개선하기 위한 회로(Power Factor Correction)이며, 정류부(111)와 인버터(113)의 사이에 접속되어 있다. 인버터(113)는 IGBT 등의 스위칭 소자로 구성된 PWM 제어 회로를 구비하고, 스위칭 제어 신호에 기초하여 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 송전 코일(12)에 공급한다.
무선 통신부(13)는 차량(10)측에 설치된 무선 통신부(23)와 쌍방향의 통신을 행한다.
제어부(14)는 급전 장치(100) 전체를 제어하는 부분이며, 인버터 제어부(141)와, PFC 제어부(142)와, 시퀀스 제어부(143)를 구비하고 있다. 제어부(14)는 차량(10)이 주차 스페이스(2)에 주차할 때, 주차 위치의 판정 처리를 실행한다. 이때, PFC 제어부(142)는 판정 전력의 여자 전압 지령을 생성하고, 인버터 제어부(141)는 판정 전력의 주파수 지령이나 듀티를 생성하여 인버터(113)를 제어한다. 이에 의해, 제어부(14)는 주차 위치를 판정하기 위한 판정 전력을 송전 코일(12)로부터 수전 코일(22)에 송전한다. 판정 전력의 상세에 대해서는 후술한다. 또한, 시퀀스 제어부(143)는 무선 통신부(13)를 통해 수전 장치(200)와 시퀀스 정보를 주고받는다.
한편, 차량(10)측의 수전 장치(200)는 수전 코일(22)과, 무선 통신부(23)와, 충전 제어부(24)와, 정류부(25)와, 릴레이부(26)와, 배터리(27)와, 인버터(28)와, 모터(29)와, 통지부(30)를 구비하고 있다.
수전 코일(22)은 차량(10)을 주차 스페이스(2)의 소정의 정지 위치에 주차하면, 송전 코일(12)의 바로 위에 정면으로 대향하여, 송전 코일(12)까지의 거리가 소정의 값이 되는 위치에 배치되어 있다.
무선 통신부(23)는 급전 장치(100)측에 설치된 무선 통신부(13)와 쌍방향의 통신을 행한다.
충전 제어부(24)는 배터리(27)의 충전을 제어하기 위한 컨트롤러이며, 전압 판정부(241)를 구비하고 있다. 특히, 충전 제어부(24)는 차량(10)이 주차 스페이스(2)에 주차할 때, 주차 위치의 판정 처리를 실행한다. 이때, 전압 판정부(241)는 수전 코일(22)에 의한 판정 전력의 수전 상태를 감시한다. 주차 위치의 판정 처리의 상세에 대해서는 후술한다. 또한, 충전 제어부(24)는 무선 통신부(23), 통지부(30), 릴레이부(26) 등을 제어하고 있으며, 충전을 개시한다는 취지의 신호를, 무선 통신부(23)를 통해 급전 장치(100)의 제어부(14)에 송신한다.
정류부(25)는 수전 코일(22)에 접속되고, 수전 코일(22)에서 수전한 교류 전력을 직류로 정류하는 정류 회로에 의해 구성되어 있다.
릴레이부(26)는 충전 제어부(24)의 제어에 의해 온/오프가 전환되는 릴레이 스위치를 구비하고 있다. 또한, 릴레이부(26)는 릴레이 스위치를 오프로 함으로써 배터리(27)를 포함하는 주회로계와, 충전 회로부가 되는 수전 코일(22) 및 정류부(25)를 분리하고 있다.
배터리(27)는 복수의 이차 전지를 접속하여 구성되며, 차량(10)의 전력원이 된다.
인버터(28)는 IGBT 등의 스위칭 소자로 구성된 PWM 제어 회로를 구비하고, 스위칭 제어 신호에 기초하여 배터리(27)로부터 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 모터(29)에 공급한다.
모터(29)는 예를 들어 삼상의 교류 전동기에 의해 구성되며, 차량(10)을 구동하기 위한 구동원이 된다.
통지부(30)는 경고 램프, 내비게이션 시스템의 디스플레이 또는 스피커 등으로 구성되며, 충전 제어부(24)의 제어에 기초하여, 유저에 대하여 광이나 화상 또는 음성 등을 출력한다.
이와 같은 구성에 의해, 비접촉 급전 시스템(1)은 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 전자기 유도 작용에 의해 비접촉 상태로 고주파 전력의 송전 및 수전을 행한다. 즉, 송전 코일(12)에 전압을 가함으로써, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)의 사이에 자기적인 결합이 발생하고, 송전 코일(12)로부터 수전 코일(22)에 전력이 공급된다.
[판정 전력의 여자 주파수의 설정 방법]
본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템(1)은 차량(10)이 주차 스페이스(2)에 주차할 때, 주차 위치를 판정하기 위한 주차 위치의 판정 처리를 실행한다. 이 주차 위치의 판정 처리에서는, 차량(10)의 주차 위치를 판정하기 위한 판정 전력을 송전 코일(12)로부터 수전 코일(22)에 송전하고, 수전 코일(22)의 수전 전압을 감시함으로써 차량(10)의 주차 위치를 판정한다. 이 주차 위치의 판정 처리에서 송전되는 판정 전력은, 송전 코일(12)의 여자 전압과 여자 주파수를 일정하게 해서, 통상의 충전 전력보다도 약한 전력을 송전하는 것이다.
여기서, 수전 코일(22)의 수전 전압은, 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 거리가 가까워짐에 따라서 단조롭게 증가하도록 설정되어 있으므로, 수전 전압이 소정의 역치를 초과하면, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)이 충분히 접근하고 있는 것이 된다.
단, 수전 코일(22)의 수전 전압이, 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 거리에 따라 단조롭게 증가하도록 설정하기 위해서는, 판정 전력의 여자 주파수를 동상 공진점보다 낮게, 또는 역상 공진점보가 높게 설정할 필요가 있다. 이하, 이 판정 전력의 여자 주파수의 설정 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 송전 코일(12)로부터 수전 코일(22)에 판정 전력을 송전했을 때, 수전 코일(22)이 수전한 수전 전압의 주파수 특성을, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 수전 코일(22)의 수전 전압과 판정 전력의 여자 주파수 사이의 관계를 나타내고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 수전 코일(22)의 수전 전압의 주파수 특성은, 결합 계수 K에 따른 복수의 곡선으로 나타나 있으며, 도 2에서는 K=0.03 내지 0.17의 8개의 곡선으로 나타나 있다. 이들 곡선은, 동상 공진점이 모인 동상 공진점군과 역상 공진점이 모인 역상 공진점군의 2개의 정점을 갖는 형상을 하고 있다.
여기서, 수전 코일(22)의 수전 전압의 주파수 특성에 있어서, 동상 공진점과 역상 공진점이 출현하는 원리를 설명한다. 도 3의 (a)는 서큘러형 코일의 회로 모식도를 나타내고 있고, 송전 코일(12)과 그 공진 회로 및 수전 코일(22)과 그 공진 회로를 나타내고 있다. 부하는 RL이라 하고, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)의 코일 전류를 각각 I1, I2라 하여 도시하는 방향으로 흐르고 있는 것이라 정의한다. 송전 코일(12)에 전류 I1이 흘렀을 경우, 오른 나사의 법칙으로부터 송전 코일(12)에 자속 Φ1이 발생한다. 마찬가지로, 수전 코일(22)에 전류 I2가 흘렀을 경우, 자속 Φ2가 발생한다.
본 실시 형태에서는, Φ1과 Φ2의 위상차 θ가 -90도 내지 90도인 범위를 동상 모드라 정의하고, Φ1과 Φ2의 위상차 θ가 -180도 내지 -90도 혹은 90도 내지 180도인 범위를 역상 모드라 정의한다. 동상 모드에서는 Φ1과 Φ2의 자속 합은 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이 서로 강화하고 있기 때문에, 먼 곳 자계는 증대된다. 한편, 역상 모드에서는 Φ1과 Φ2가 반전되어 있기 때문에, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이 자속 합은 양쪽이 서로 상쇄되어 감소한다.
도 4는 도 3의 (a)의 T형 등가 회로를 나타내고 있고, L1이 송전 코일(12)의 자기 인덕턴스, L2가 수전 코일(22)의 자기 인덕턴스, M이 상호 인덕턴스, C1, C2가 각각의 용량을 나타내고 있다. I1과 I2의 전류 방향은 도 3의 정의와 마찬가지이며, 도시한 방향으로 전류가 흐르면, 먼 곳의 자속이 서로 강화되는 동상 모드가 된다.
도 4의 회로에 있어서 여자하는 주파수가 매우 작은 경우, C1과 L1-M을 포함하는 선로의 리액턴스는 C1을 포함하는 리액턴스: -1/ωC1이 지배적이 된다. 또한, C2와 L2-M을 포함하는 선로의 리액턴스는 C2를 포함하는 리액턴스: -1/ωC2가 지배적이 된다. 이 상태로부터 서서히 주파수를 올려 가면 공진 상태가 되고, 이 회로의 공진은 C1, C2와 상호 인덕턴스 M에 의한 공진이 지배적이 되어 도 5에 도시하는 바와 같이 서로 강화하는 상태가 된다. 이 상태가 동상 모드이다.
한편, 도 4의 회로에 있어서 주파수가 매우 큰 경우, C1과 L1-M을 포함하는 선로의 리액턴스는 L1-M을 포함하는 리액턴스: ω(L1-M)가 지배적이 된다. 또한, C2와 L2-M을 포함하는 선로의 리액턴스는 L2-M을 포함하는 리액턴스: ω(L2-M)가 지배적이 된다. 이 상태로부터 주파수를 서서히 낮춰 가면 공진 상태가 되고, 도 6에 도시한 바와 같은 L1-M, L2-M, C1, C2의 직렬 공진 회로를 포함하는 공진이 지배적이 된다. 이 상태가 역상 모드이다.
또한, 자동차용 비접촉 급전 시스템에서는, 결합 계수가 비교적 작다. 그로 인해, 상호 인덕턴스 M은 누설되어 인덕턴스 L1-M, L2-M에 비해 작아지고, 이 상태에서는 L1-M, L2-M이 지배적이 된다. 이것이, 동상 공진점 및 역상 공진점이 출현하는 원리이다. 또한, 이러한 출현 원리 때문에, 동상 공진점은 역상 공진점보다 낮은 주파수가 된다.
따라서, 상술한 바와 같이, 동상 공진점은 송전 코일(12)에 발생한 자속과 수전 코일(22)에 발생한 자속이 서로 강화되어 공진 상태가 되었을 때의 주파수이다. 또한, 역상 공진점은 송전 코일(12)에 발생한 자속과 수전 코일(22)에 발생한 자속이 서로 상쇄되어 공진 상태가 되었을 때의 주파수이다.
이어서, 결합 계수가 변화한 경우에 공진점이 이동하는 원리에 대하여 설명한다. 결합 계수가 증가한 경우에는, 상호 인덕턴스 M이 증가한다. 여기서, LC 직렬 공진에 있어서의 공진 주파수 f는 일반적으로 1/(2π√LC)로 표현되기 때문에, L 또는 C가 커지면, 공진 주파수는 감소한다. 이 원리에 의해, 상호 인덕턴스 M이 증가한 경우, 동상 모드에서는 공진점이 낮은 주파수측으로 이동한다.
한편, 역상 모드에서는 L1-M, L2-M, C1, C2의 직렬 공진 회로가 지배적이기 때문에, 상호 인덕턴스 M이 증가함에 따라서 인덕턴스 L1-M, L2-M은 감소한다. 따라서, 역상 모드에서는 공진점이 높은 주파수측으로 이동한다. 이것이, 결합 계수의 증가에 따라 공진점의 주파수가 이동하는 원리이다. 이러한 원리에 의해, 도 2에 도시하는 바와 같이 주파수가 낮은 측에 동상 공진점이 발생하고, 주파수가 높은 측에 역상 공진점이 발생한다. 또한, 결합 계수가 높아질수록 동상 공진점과 역상 공진점의 주파수가 이격되게 된다.
또한, 수전 코일(22)의 수전 전압은 공진점의 전류 진폭이 증가함에 따라서 마찬가지로 증가하기 때문에, 코일의 공진점이 그대로 수전 코일(22)의 전압 특성과 유사하다. 또한, 비접촉 충전 코일의 공진 주파수 이외에, 외장형 필터 회로와 같은 공진 주파수를 갖는 회로를 접속한 경우, 결합 계수가 변화해도 외장형 필터 회로에 의한 공진 주파수는 변화하지 않는다. 따라서, 여기서는 결합 계수가 변화하는 자동차용 비접촉 충전의 용도에 있어서, 공진 주파수가 변화하는 시스템을 대상으로 하고 있다.
이어서, 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 거리가 가까워짐에 따라서 수전 코일(22)의 수전 전압을 단조롭게 증가시키기 위해, 판정 전력의 여자 주파수를 동상 공진점보다 낮게, 또는 역상 공진점보다 높게 설정하는 이유를 설명한다.
도 2에 도시하는 수전 코일(22)의 수전 전압의 주파수 특성에 있어서, 판정 전력의 여자 주파수를 85㎑로 하면, 수전 코일(22)의 수전 전압과 결합 계수 사이의 관계는 도 7에 나타내는 관계가 된다. 도 7에 있어서, 수전 코일(22)의 수전 전압은, 결합 계수가 K=0.03으로부터 0.05로 증가하는 데 맞추어 급상승하여, 결합 계수가 K=0.05 부근에서 피크가 되며, 그 후에 크게 감소하고 있다. 즉, 결합 계수가 증가해도(송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 거리가 가까워져도), 수전 코일(22)의 수전 전압은 단조롭게 증가하지 않음을 나타내고 있다. 또한, 지상 코일(12)의 여자 전류도 마찬가지의 변화를 한다. 따라서, 이러한 경우에는 수전 코일(22)과 송전 코일(12)이 접근했는지 여부를 판정하기 위한 로직이 복잡화되어 버린다는 문제점이 있었다.
이에 비해, 판정 전력의 여자 주파수를 동상 공진점군보다도 낮은 주파수인 80㎑로 설정하면, 수전 코일(22)의 수전 전압과 결합 계수 사이의 관계는 도 8에 나타내는 관계가 된다. 도 8에 있어서, 수전 코일(22)의 수전 전압은, 결합 계수가 증가함에 따라서(송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 거리가 가까워짐에 따라), 단조롭게 증가한다. 이때, 지상 코일(12)의 여자 전류도 마찬가지의 변화를 한다. 이 특성은, 판정 전력의 여자 주파수를 역상 공진점군보다도 높은 주파수로 설정한 경우도 마찬가지이다.
따라서, 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 거리가 가까워짐에 따라, 수전 코일(22)의 수전 전압을 단조롭게 증가하도록 설정하기 위해서는, 판정 전력의 여자 주파수를 동상 공진점보다 낮게, 또는 역상 공진점보다 높게 설정할 필요가 있다. 또한, 구체적인 설정 방법으로서는, 최대의 결합 계수가 되는 곡선의 동상 공진점보다 낮게, 또는 역상 공진점보다 높아지도록 여자 주파수를 설정하면 된다. 예를 들어, 도 2에서는, 최대의 결합 계수인 K=0.17의 곡선 동상 공진점보다 낮게, 또는 역상 공진점보다 높게 설정하면 되므로, 81.2㎑보다도 낮게, 또는 95.6㎑보다도 높게 설정하면 된다.
[트랜스 임피던스]
본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템(1)에서는, 판정 전력을 송전할 때, 송전 코일(12)로부터의 누설 자계를 작게 할 필요가 있다. 그래서, 송전 코일(12)의 표면 누설 자속 밀도가 송전 코일(12)에 설정된 규격값 이하가 되는 범위로 할 필요가 있으므로, 송전 코일(12)의 여자 전류는, 예를 들어 1A보다 낮게 할 필요가 있다. 그로 인해, 도 9의 (b)의 여자 전류의 주파수 특성에 나타내는 바와 같이, 판정 전력의 여자 주파수는, 모든 결합 계수에 있어서 여자 전류가 1A보다 낮아지는 영역 X로 설정할 필요가 있다. 도 9의 (b)에서는, 80.9㎑보다 낮은 범위, 또는 95.8㎑보다도 높은 범위로 설정된다.
한편, 수전 코일(22)의 수전 전압은, 적어도 수전 코일(22)의 수전 전압을 검출하는 전압 검출기(도시하지 않음)의 최소 분해능보다 높은 범위로 설정할 필요가 있다. 그로 인해, 최소 분해능이 2V일 경우, 도 9의 (a)의 수전 전압의 주파수 특성에 나타내는 바와 같이, 판정 전력의 여자 주파수는, 주차 위치의 판정이 OK가 되는 K=0.15의 곡선에 있어서, 수전 전압이 2V보다 높아지는 영역 Y로 설정할 필요가 있다. 도 9의 (a)에서는, 79.9㎑보다 높고, 96.4㎑보다도 낮은 범위로 설정된다. 따라서, 이들 양쪽의 조건을 충족하는 여자 주파수의 범위는 영역 Z가 된다. 도 9에서는, 79.9㎑보다 높고 80.9㎑보다 낮은 범위와, 95.8㎑보다 높고 96.4㎑보다 낮은 범위가 된다.
그러나, 이들 여자 전류와 수전 전압의 조건을 별도로 고려하여 판정 전력의 여자 주파수를 설정하고자 하면, 조건이 엄격해진다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 트랜스 임피던스라는 지표를 도입하여 여자 주파수의 선택을 용이하게 행할 수 있도록 한다.
트랜스 임피던스는, 송전 코일(12)의 여자 전류에 대한 수전 코일(22)의 수전 전압의 비를 나타내고 있으며, 이하의 식으로 나타낼 수 있다.
트랜스 임피던스=수전 코일(22)의 수전 전압/송전 코일(12)의 여자 전류
예를 들어, 수전 코일(22)의 수전 전압을 2V보다 높게, 송전 코일(12)의 여자 전류를 1A보다 낮게 설정하고 싶을 경우에는, 트랜스 임피던스가 2보다 커지는 영역에 판정 전력의 여자 주파수를 설정하면 된다. 이렇게 트랜스 임피던스를 설정함으로써, 수전 코일(22)의 수전 전압이 높아짐과 함께 송전 코일(12)의 여자 전류가 낮아지는 영역을 특정할 수 있다. 구체적으로, 도 10의 (b)의 트랜스 임피던스의 주파수 특성을 참조하여 설명한다. 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 트랜스 임피던스는, 결합 계수에 따른 복수의 곡선으로 나타나 있고, 도 10의 (b)에서는 K=0.03 내지 0.17의 8개의 곡선으로 나타나 있다. 이 중, 결합 계수 K=0.15의 곡선이, 주차 위치를 판정할 때 주차 위치를 OK라 판정하는 역치가 된다. 따라서, 판정 전력의 여자 주파수는, 결합 계수 K=0.15의 곡선에 있어서, 트랜스 임피던스가 2보다 커지는 영역 U로 설정하면 된다. 도 10의 (b)에서는, 52.8㎑보다 높고, 151.6㎑보다도 낮은 범위가 된다.
또한, 판정 전력의 여자 주파수는, 도 2에서 설명한 바와 같이 동상 공진점보다도 낮고, 역상 공진점보다도 높게 할 필요가 있기 때문에, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이 영역 V로 설정된다. 영역 V는 81.2㎑보다도 낮은 범위, 또는 95.6㎑보다도 높은 범위이다.
따라서, 영역 U와 영역 V의 양쪽을 충족하는 영역 W의 주파수 범위에 판정 전력의 여자 주파수를 설정하면, 수전 코일(22)의 수전 전압이 단조롭게 증가함과 함께 트랜스 임피던스가 조건을 충족하도록 설정할 수 있다. 즉, 누설 자계를 작게 함과 함께, 수전 전압이 높아지도록 설정할 수 있다. 이러한 영역 W는, 52.8㎑보다 높고 81.2㎑보다 낮은 범위와, 95.6㎑보다 높고 151.6㎑보다 낮은 범위가 된다. 또한, 도 9에서 설명한 바와 같이, 여자 전류와 수전 전압의 조건을 별도로 고려하여 판정 전력의 여자 주파수를 설정하면, 보다 엄밀하게 양쪽의 조건을 충족한 영역 Z로 설정할 수 있다. 이렇게 트랜스 임피던스를 설정하고, 트랜스 임피던스가 소정값 이상이 되는 주파수로 판정 전력의 여자 주파수를 설정하면, 누설 자계를 작게 할 수 있음과 함께, 수전 전압을 전압 검출기의 최소 분해능보다 높아지도록 설정할 수 있다.
[주차 위치의 판정 처리의 수순]
이어서, 본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템(1)에 의한 주차 위치의 판정 처리의 수순을 도 11의 흐름도를 참조하여 설명한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 먼저 스텝 S10에 있어서, 차량(10)이 주차 스페이스(2)에 접근하면, 스텝 S20에 있어서, 수전 장치(200)의 충전 제어부(24)가 차량(10)의 주차 스페이스(2)로의 접근을, 무선 통신부(23)를 통해 지상측의 급전 장치(100)에 통지한다.
스텝 S30에 있어서, 급전 장치(100)의 제어부(14)는 무선 통신부(13)를 개재하여 수전 장치(200)로부터의 통지를 수신하고, 차량(10)의 접근을 인식한다.
스텝 S40에 있어서, 제어부(14)는 인버터(113)를 제어함으로써 송전 코일(12)로부터 판정 전력의 송전을 개시하고, 무선 통신부(13)를 개재하여 수전 장치(200)에 판정 전력의 송전 개시를 통지한다.
스텝 S50에 있어서, 충전 제어부(24)는 무선 통신부(23)를 통해 급전 장치(100)로부터의 통지를 수신하면, 차량(10)에 의한 주차 스페이스(2)에 대한 주차 개시를 허가하고, 수전 코일(22)에 의한 판정 전력의 수전 상태를 감시한다.
그리고, 운전자 또는 자동 운전에 의한 차량(10)의 주차가 개시되면, 스텝 S60에 있어서, 충전 제어부(24)의 전압 판정부(241)는 수전 코일(22)의 수전 전압이 소정의 역치 Vth보다도 큰지 여부를 판정한다. 그리고, 수전 코일(22)의 수전 전압이 역치 Vth 이하인 경우에는 스텝 S50으로 복귀되어 판정 전력의 수전 상태를 계속해서 감시하고, 수전 코일(22)의 수전 전압이 역치 Vth보다 큰 경우에는 스텝 S70으로 진행한다.
스텝 S70에 있어서, 충전 제어부(24)는 수전 코일(22)과 송전 코일(12) 사이의 거리가 충분히 가까워져서 주차 위치가 맞았다고 판정하고, 통지부(30)를 통해 운전자에게 주차 위치의 판정이 OK임을 통지한다.
스텝 S80에 있어서, 운전자가 차량(10)을 정지시키고 주차가 완료되면, 주차 위치의 판정 처리는 종료된다. 이후, 충전 제어부(24)는 충전 시퀀스로 이행한다.
또한, 상술한 도 11의 주차 위치의 판정 처리에서는, 차량(10)이 주차되어 있을 때 판정 전력을 송전하고 있었지만, 차량(10)이 정지하고 나서 판정 전력을 송전하도록 해도 된다. 이하, 차량(10)이 정지하고 나서 판정 전력을 송전할 경우의 주차 위치의 판정 처리를, 도 12를 참조하여 설명한다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 먼저 스텝 S110에 있어서, 차량(10)이 주차 스페이스(2)에 접근하면, 스텝 S120에 있어서, 운전자 또는 자동 운전에 의해 주차 스페이스(2)에 대하여 차량(10)의 주차가 개시된다.
그리고, 스텝 S130에 있어서 차량(10)이 정지되면, 스텝 S140에 있어서 수전 장치(200)의 충전 제어부(24)가 차량(10)의 정지를, 무선 통신부(23)를 통해 지상측의 급전 장치(100)에 통지한다.
스텝 S150에 있어서, 급전 장치(100)의 제어부(14)는 무선 통신부(13)를 통해 수전 장치(200)로부터의 통지를 수신하여 차량(10)의 정지를 인식한다.
스텝 S160에 있어서, 제어부(14)는 인버터(113)를 제어함으로써 송전 코일(12)로부터 판정 전력의 송전을 개시하고, 무선 통신부(13)를 통해 수전 장치(200)에 판정 전력의 송전 개시를 통지한다.
스텝 S170에 있어서, 충전 제어부(24)는 무선 통신부(23)를 통해 급전 장치(100)로부터의 통지를 수신하면, 수전 코일(22)에 의한 판정 전력의 수전 상태를 감시한다. 이때, 전압 판정부(241)는, 수전 코일(22)의 수전 전압이 소정의 역치 Vth보다도 큰지 여부를 판정한다. 그리고, 수전 코일(22)의 수전 전압이 역치 Vth 이하인 경우에는 스텝 S120으로 복귀되고, 충전 제어부(24)는 차량(10)의 주차의 재시도를, 통지부(30)로부터 운전자에게 통지한다. 한편, 수전 코일(22)의 수전 전압이 역치 Vth보다 큰 경우에는 스텝 S180으로 진행된다.
스텝 S180에 있어서, 충전 제어부(24)는 수전 코일(22)과 송전 코일(12) 사이의 거리가 충분히 가까워져서 주차 위치가 맞았다고 판정하고, 통지부(30)를 통해 운전자에게 주차 위치의 판정이 OK임을 통지한다. 이에 의해 차량(10)의 주차는 완료되고, 주차 위치의 판정 처리는 종료된다. 이 후, 충전 제어부(24)는 충전 시퀀스로 이행한다.
[실시 형태의 효과]
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템(1)에서는, 주차 위치를 판정하기 위한 판정 전력을 송전 코일(12)로부터 수전 코일(22)로 송전하고, 이 판정 전력의 여자 주파수를 동상 공진점보다 낮게, 또는 역상 공진점보다 높게 한다. 이에 의해, 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 거리가 가까워짐에 따라, 수전 코일(22)의 수전 전압을 단조롭게 증가시킬 수 있으므로, 추가의 장치나 복잡한 제어를 행하는 일 없이 저비용으로 차량의 위치를 판정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템(1)에서는, 송전 코일(12)에 발생한 자속과 수전 코일(22)에 발생한 자속이 서로 강화되어 공진 상태가 되었을 때의 주파수를 동상 공진점으로 한다. 또한, 송전 코일(12)에 발생한 자속과 수전 코일(22)에 발생한 자속이 서로 상쇄되어 공진 상태가 되었을 때의 주파수를 역상 공진점으로 한다. 이에 의해, 수전 코일(22)의 수전 전압이 피크가 되는 주파수를 특정할 수 있으므로, 필요해지는 여자 주파수의 범위를 설정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템(1)에서는, 송전 코일(12)의 여자 전류에 대한 수전 코일(22)의 수전 전압의 비를 트랜스 임피던스로 설정하고, 판정 전력의 여자 주파수를 트랜스 임피던스가 소정값 이상이 되는 주파수로 설정한다. 이에 의해, 송전 코일(12)의 여자 전류를 작게 하여 송전 코일(12)의 누설 자계를 적게할 수 있음과 함께, 수전 코일(22)의 수전 전압이 전압 검출기의 최소 분해능보다 높아지도록 여자 주파수를 설정할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템(1)에서는, 수전 코일(22)의 수전 전압을 전압 검출기의 최소 분해능보다 높은 범위로 설정한다. 이에 의해, 수전 코일(22)의 수전 전압을 전압 검출기로 확실하게 측정할 수 있으므로, 안정된 주차 위치의 판정이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 비접촉 급전 시스템(1)에서는, 송전 코일(12)의 여자 전류를, 송전 코일(12)의 표면 누설 자속 밀도가 규격값 이하가 되는 범위로 설정한다. 이에 의해, 송전 코일(12)에 추가하여 실드를 설치할 필요가 없어지므로, 비용을 저감할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태는 본 발명의 일례이다. 이로 인해, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 일 없이, 이 실시 형태 이외의 형태이더라도, 본 발명에 관한 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위라면, 설계 등에 따라 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다.
1: 비접촉 급전 시스템
2: 주차 스페이스
10: 차량
11: 전력 제어부
12: 송전 코일
13: 무선 통신부
14: 제어부
22: 수전 코일
23: 무선 통신부
24: 충전 제어부
25: 정류부
26: 릴레이부
27: 배터리
28: 인버터
29: 모터
30: 통지부
100: 급전 장치
110: 교류 전원
111: 정류부
112: PFC 회로
113: 인버터
141: 인버터 제어부
142: PFC 제어부
143: 시퀀스 제어부
200: 수전 장치
241: 전압 판정부

Claims (5)

  1. 주차 스페이스에 설치된 송전 코일과 차량에 탑재된 수전 코일의 사이에서 비접촉 급전을 행하는 비접촉 급전 시스템이며,
    상기 주차 스페이스에 상기 차량이 주차할 때, 주차 위치를 판정하기 위한 판정 전력을 상기 송전 코일로부터 상기 수전 코일에 송전하고, 상기 판정 전력의 여자 주파수를 동상 공진점보다 낮게, 또는 역상 공진점보다 높게 하고,
    상기 판정 전력의 여자 주파수는, 상기 송전 코일의 여자 전류에 대한 상기 수전 코일의 수전 전압의 비를 나타내는 트랜스 임피던스가 소정값 이상이 되는 주파수로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수전 코일의 수전 전압은, 상기 수전 코일의 수전 전압을 검출하는 전압 검출기의 최소 분해능보다 높은 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 송전 코일의 여자 전류는, 상기 송전 코일의 표면 누설 자속 밀도가 상기 송전 코일에 설정된 규격값 이하가 되는 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 동상 공진점은 상기 송전 코일에 발생한 자속과 상기 수전 코일에 발생한 자속이 서로 강화되어 공진 상태가 되었을 때의 주파수이며, 상기 역상 공진점은 상기 송전 코일에 발생한 자속과 상기 수전 코일에 발생한 자속이 서로 상쇄되어 공진 상태가 되었을 때의 주파수인 것을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템.
  5. 삭제
KR1020177032064A 2015-04-09 2015-04-09 비접촉 급전 시스템 KR101849513B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2015/061065 WO2016162996A1 (ja) 2015-04-09 2015-04-09 非接触給電システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170131698A KR20170131698A (ko) 2017-11-29
KR101849513B1 true KR101849513B1 (ko) 2018-04-16

Family

ID=57072310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177032064A KR101849513B1 (ko) 2015-04-09 2015-04-09 비접촉 급전 시스템

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10195951B2 (ko)
EP (1) EP3282556B1 (ko)
JP (1) JP6358391B2 (ko)
KR (1) KR101849513B1 (ko)
CN (1) CN107567674B (ko)
CA (1) CA2982802C (ko)
MX (1) MX2017012580A (ko)
RU (1) RU2660914C1 (ko)
WO (1) WO2016162996A1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109314409B (zh) * 2016-05-23 2020-02-07 日产自动车株式会社 非接触供电系统的线圈位置检测方法和非接触供电系统
WO2018023063A1 (en) * 2016-07-28 2018-02-01 Witricity Corporation Relative position determination and vehicle guidance in wireless power transfer systems
JP6680243B2 (ja) 2017-03-02 2020-04-15 オムロン株式会社 非接触給電装置
JP7275648B2 (ja) * 2018-06-26 2023-05-18 株式会社デンソー 走行中非接触給電システム
GB2587634A (en) * 2019-10-02 2021-04-07 Univ Of West Bohemia Wireless power supply
JP2023000399A (ja) * 2021-06-17 2023-01-04 トヨタ自動車株式会社 車両、給電方法及び通信装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011015549A (ja) 2009-07-02 2011-01-20 Toyota Motor Corp 駐車支援システムおよび駐車支援システムの制御方法
JP2011121456A (ja) 2009-12-10 2011-06-23 Toyota Motor Corp 給電装置、車両および車両給電システム
JP2013005539A (ja) 2011-06-14 2013-01-07 Denso Corp 非接触給電システム
WO2013061440A1 (ja) 2011-10-27 2013-05-02 トヨタ自動車株式会社 非接触受電装置、非接触送電装置および非接触送受電システム
JP2013172506A (ja) 2012-02-20 2013-09-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 非接触給電システム、非接触給電装置、非接触受電装置及び非接触給電方法
US20140139038A1 (en) 2011-05-27 2014-05-22 Nissan Motor Co., Ltd. Non-contact power supply device, vehicle, and non-contact power supply system
JP2014124019A (ja) 2012-12-20 2014-07-03 Tdk Corp ワイヤレス電力伝送システム
JP2014187843A (ja) 2013-03-25 2014-10-02 Nitto Denko Corp 無線電力伝送によって電力供給される被給電機器の受電電圧制御方法、当該受電電圧制御方法によって調整された無線電力伝送装置、及び、その無線電力伝送装置の製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4441210A (en) * 1981-09-18 1984-04-03 Hochmair Erwin S Transcutaneous signal transmission system and methods
US8299652B2 (en) * 2008-08-20 2012-10-30 Intel Corporation Wireless power transfer apparatus and method thereof
RU2466042C1 (ru) * 2008-11-07 2012-11-10 Тойота Дзидося Кабусики Кайся Система питания для транспортного средства, электрическое транспортное средство и устройство питания для транспортного средства
JP5621203B2 (ja) * 2009-03-30 2014-11-12 富士通株式会社 無線電力供給システム、無線電力供給方法
CA2767279A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Conductix-Wampfler Ag System for inductively charging vehicles, comprising an electronic positioning aid
DE112010006090B4 (de) * 2010-12-24 2021-10-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha System für kontaktloses Laden, Verfahren für kontaktloses Laden, Fahrzeug zum kontaktlosen Laden und Verwaltungsvorrichtung für kontaktloses Laden
JP5658592B2 (ja) * 2011-02-21 2015-01-28 国立大学法人埼玉大学 移動体用非接触給電装置
JP5591283B2 (ja) * 2012-06-14 2014-09-17 トヨタ自動車株式会社 非接触送電装置、非接触受電装置、および非接触送受電システム
US9768643B2 (en) * 2012-11-02 2017-09-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Wireless power transmission system capable of continuing power transmission while suppressing heatup of foreign objects
JP5857999B2 (ja) 2013-04-26 2016-02-10 トヨタ自動車株式会社 受電装置、駐車支援装置、および電力伝送システム

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011015549A (ja) 2009-07-02 2011-01-20 Toyota Motor Corp 駐車支援システムおよび駐車支援システムの制御方法
JP2011121456A (ja) 2009-12-10 2011-06-23 Toyota Motor Corp 給電装置、車両および車両給電システム
US20140139038A1 (en) 2011-05-27 2014-05-22 Nissan Motor Co., Ltd. Non-contact power supply device, vehicle, and non-contact power supply system
JP2013005539A (ja) 2011-06-14 2013-01-07 Denso Corp 非接触給電システム
WO2013061440A1 (ja) 2011-10-27 2013-05-02 トヨタ自動車株式会社 非接触受電装置、非接触送電装置および非接触送受電システム
JP2013172506A (ja) 2012-02-20 2013-09-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 非接触給電システム、非接触給電装置、非接触受電装置及び非接触給電方法
JP2014124019A (ja) 2012-12-20 2014-07-03 Tdk Corp ワイヤレス電力伝送システム
JP2014187843A (ja) 2013-03-25 2014-10-02 Nitto Denko Corp 無線電力伝送によって電力供給される被給電機器の受電電圧制御方法、当該受電電圧制御方法によって調整された無線電力伝送装置、及び、その無線電力伝送装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
MX2017012580A (es) 2018-01-25
US20180105049A1 (en) 2018-04-19
CN107567674A (zh) 2018-01-09
KR20170131698A (ko) 2017-11-29
JP6358391B2 (ja) 2018-07-25
US10195951B2 (en) 2019-02-05
CA2982802A1 (en) 2016-10-13
WO2016162996A1 (ja) 2016-10-13
EP3282556B1 (en) 2019-09-18
JPWO2016162996A1 (ja) 2018-03-01
EP3282556A1 (en) 2018-02-14
CA2982802C (en) 2018-05-01
RU2660914C1 (ru) 2018-07-11
CN107567674B (zh) 2019-03-19
EP3282556A4 (en) 2018-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101849513B1 (ko) 비접촉 급전 시스템
JP5643270B2 (ja) 車両および非接触給電システム
JP5747863B2 (ja) 車両、受電装置、送電装置および非接触給電システム
JP5716725B2 (ja) 送電装置および電力伝送システム
JP5347708B2 (ja) コイルユニット、非接触電力伝送装置、非接触給電システムおよび車両
US20150048688A1 (en) Electric power transmission system
WO2015097968A1 (en) Contactless power transfer system and method of controlling the same
JPWO2013061440A1 (ja) 非接触受電装置、非接触送電装置および非接触送受電システム
WO2014147818A1 (ja) 送電装置、受電装置、車両、および非接触給電システム
JP2015208191A (ja) 非接触送電装置、非接触受電装置及び非接触送電システム
JP5852225B2 (ja) 電力受電装置及び電力受電方法
US20160197487A1 (en) Wireless power receiving device
WO2014147819A1 (ja) 車両および非接触給電システム
US10787085B2 (en) Vehicle, power transmission device, and power feeding system
JP6176547B2 (ja) 非接触給電装置及び非接触給電装置の始動方法
CN109314409B (zh) 非接触供电系统的线圈位置检测方法和非接触供电系统
JP6111160B2 (ja) 電動車両
JP2013132141A (ja) 電力伝送システム
JP6232699B2 (ja) 非接触給電システム
JP2014197935A (ja) 電力伝送システム
WO2021014831A1 (ja) 非接触給電システム
JP2016007087A (ja) 非接触給電装置
JP2019193431A (ja) 非接触送電装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant