KR20120024732A - 비접촉 수전 장치 및 그것을 구비하는 차량 - Google Patents

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Abstract

비접촉 수전 장치는, 송전 코일로부터 송전된 전력을 전자 공명에 의해 수전하는 수전 코일(112)과, 수전 코일(112)에 의해 수전한 전력을 정류하는 정류기(140)와, 정류기(140)에서 정류된 전력이 공급되는 부하와, 수전 코일(112)로부터 정류기(140)를 경유하여 부하에 전력을 보내는 전력선쌍에 설치되어, 전력선쌍 사이에 직렬로 접속되는 저항(144) 및 접속 스위치(146)과, 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 수전 코일의 위치를 판단하는 경우에는 접속 스위치를 도통시키고, 수전 코일(112)로부터 정류기(140)를 경유하여 부하에 전력을 보내는 경우에는, 접속 스위치를 비도통으로 하게 한다.

Description

비접촉 수전 장치 및 그것을 구비하는 차량{NON-CONTACT POWER RECEIVING APPARATUS AND VEHICLE HAVING THE SAME}
본 발명은, 비접촉 수전 장치 및 그것을 구비하는 차량에 관한 것으로서, 특히 송전 코일로부터 송전된 전력을 전자 공명에 의해 수전하도록 구성된 수전 코일을 구비하는 비접촉 수전 장치 및 차량에 관한 것이다.
일본 공개특허공보 제2006-345588호(특허문헌 1)는, 전자 유도를 이용한 비접촉 급전 시스템에 있어서, 급전 효율 취득 수단에 의해 얻어진 급전 효율을 최대로 하도록, 1차 코일의 위치를 이동시키는 위치 결정 수단을 구비하는 것이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 제2006-345588호 일본 공개특허공보 평9-182212호 국제공개 제2007/008646호 팜플렛
전원 코드나 송전 케이블을 사용하지 않고 비접촉으로 송전하는 비접촉 송전 기술로는, 유력한 것으로서, 전자 유도를 이용한 송전 기술, 마이크로파를 이용한 송전 기술, 및 공명법에 의한 송전 기술의 3가지 기술이 알려져 있다. 이 중, 공명법은, 1쌍의 공명기(1쌍의 자기 공진 코일)를 전자장(근접장)에서 공명시켜, 전자장을 통해 송전하는 비접촉의 송전 기술로서, 수 kW의 대전력을 비교적 장거리(예를 들어, 수 미터) 송전하는 것도 가능하다.
상기 일본 공개특허공보 제2006-345588호에 개시되는 비접촉 급전 장치는, 1차 코일을 이동 가능하게 지지하는 위치 결정 수단을 급전 설비측에 설치할 필요가 있으므로, 장치가 대규모인 것이 된다. 앞으로, 일반적인 승용차용의 보급을 도모하기 위해서는, 보다 간이한 시스템 구성이 요망된다. 또 공명법에 있어서, 간이한 위치 검출 방법을 연구할 필요도 있다.
본 발명의 목적은, 급전 설비에 대한 주차 정밀도를 확보하면서, 구성이 간단한 비접촉 수전 장치 및 그것을 구비하는 차량을 제공하는 것이다.
본 발명은, 요약하면, 전원으로부터 전력을 받아 송전을 행하는 송전 코일로부터 전력을 수전하는 비접촉 수전 장치로서, 송전 코일로부터 송전된 전력을 전자 공명에 의해 수전하도록 구성된 수전 코일과, 수전 코일에 의해 수전한 전력을 정류하도록 구성된 정류기와, 정류기에서 정류된 전력이 공급되도록 배치된 부하와, 수전 코일로부터 정류기를 경유하여 부하에 전력을 보내기 위한 전력선쌍에 설치되어, 전력선쌍 사이에 직렬로 접속되는 저항 및 접속 스위치와, 수전 코일의 위치가 송전 코일에 대해 수전 가능한 위치인지의 여부를 판단하기 위해, 접속 스위치를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 수전 코일의 위치를 판단하는 경우에는 접속 스위치를 도통시키고, 수전 코일로부터 정류기를 경유하여 부하에 전력을 보내는 경우에는, 접속 스위치를 비도통으로 하게 한다.
바람직하게는, 비접촉 수전 장치는, 차량을 주행시키는 모터와, 모터에 공급하는 전력을 축전하는 축전 장치를 더 구비한다. 부하는, 축전 장치에 충전을 행하는 충전기를 포함한다. 저항 및 접속 스위치는, 전력선쌍의 일부이며 정류기와 축전 장치를 접속하는 부분에 배치된다.
바람직하게는, 비접촉 수전 장치는, 차량을 주행시키는 모터와, 모터에 공급하는 전력을 축전하는 축전 장치와, 수전 코일과 전력 수수 가능한 2차 코일을 더 구비한다. 부하는, 축전 장치에 충전을 행하는 충전기를 포함한다. 저항 및 접속 스위치는, 전력선쌍의 일부이며 정류기와 2차 코일을 접속하는 부분에 배치된다.
보다 바람직하게는, 비접촉 수전 장치는, 저항의 양단에 발생하는 전압을 검출하는 교류 피크 검출용의 전압 센서를 더 구비한다. 제어 장치는, 전압 센서의 검출 결과에 기초하여, 수전 코일의 위치를 판단한다.
바람직하게는, 전원 및 송전 코일은, 차량의 외부의 급전 장치에 설치된다. 제어 장치는, 차량의 운전자로부터 급전한다는 취지의 지시가 주어진 경우에는, 접속 스위치를 도통시킴과 함께 급전 장치에 대해 테스트용 송전을 개시시키고, 저항의 양단에 발생하는 전압의 크기에 기초하여, 수전 코일의 위치가 송전 코일에 대해 수전 가능한 위치인지의 여부를 판단한다.
보다 바람직하게는, 제어 장치는, 수전 코일의 위치가 송전 코일에 대해 수전 가능한 위치인지의 여부를 판단하는 것을 반복하면서, 수전 코일이 송전 코일에 대해 수전 가능한 위치가 되도록, 차량을 이동시키는 방향을 결정한다.
바람직하게는, 저항의 임피던스는, 전원의 임피던스에 매칭되어 있다.
본 발명은, 다른 국면에서는, 상기 어느 하나의 비접촉 수전 장치를 탑재하는 차량이다.
본 발명에 의하면, 공명법을 이용한 경우에 있어서 간이한 구성으로 차량의 위치가 적절한지의 여부를 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 차량용 급전 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 공명법에 의한 송전의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 전류원(자류원)으로부터의 거리와 전자계의 강도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 나타낸 차량(100)의 상세를 나타내는 구성도이다.
도 5는 차량측의 수전 유닛(110)과 급전 장치측의 송전 유닛(220)에 대해 보다 상세하게 설명하기 위한 회로도이다.
도 6은 도 4에 나타낸 제어 장치(180)의 기능 블록도이다.
도 7은 비접촉 급전을 실행할 때에 차량 위치를 조정하는 단계에서 실행되는 제어를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 8은 1차측 전압과 거리(L)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 2차측 전압과 거리(L)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10은 1차측 전류와 거리(L)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은 거리(L)의 미분값이 0이 되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 있어서 충전 동작을 설명하기 위한 동작 파형도이다.
도 13은 실시형태 2에 있어서 테스트 신호 검출용의 저항의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 전압 센서(190A)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일하거나 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
[실시형태 1]
도 1은, 본 발명의 실시형태에 의한 차량용 급전 시스템의 전체 구성도이다.
도 1을 참조하여, 차량용 급전 시스템(10)은, 차량(100)과, 급전 장치(200)를 구비한다. 차량(100)은, 수전 유닛(110)과, 카메라(120)와, 통신 유닛(130)을 포함한다.
수전 유닛(110)은, 차체 바닥면에 설치되어, 급전 장치(200)의 송전 유닛(220)으로부터 송출되는 전력을 비접촉으로 수전하도록 구성된다. 상세하게는, 수전 유닛(110)은, 뒤에 설명하는 자기 공진 코일을 포함하고, 송전 유닛(220)에 포함되는 자기 공진 코일과 전자장을 통해 공명함으로써 송전 유닛(220)으로부터 비접촉으로 수전한다. 카메라(120)는, 수전 유닛(110)과 송전 유닛(220)의 위치 관계를 검지하기 위하여 설치되고, 예를 들어 차량 후방을 촬영 가능하게 차체에 장착된다. 통신 유닛(130)은, 차량(100)과 급전 장치(200) 사이에서 통신을 행하기 위한 통신 인터페이스이다.
급전 장치(200)는, 고주파 전원 장치(210)와, 송전 유닛(220)과, 발광부(230)와, 통신 유닛(240)을 포함한다. 고주파 전원 장치(210)는, 예를 들어 계통 전원으로부터 공급되는 상용 교류 전력을 고주파의 전력으로 변환하여 송전 유닛(220)에 출력한다. 또한, 고주파 전원 장치(210)가 생성하는 고주파 전력의 주파수는, 예를 들어 1MHz?수십MHz이다.
송전 유닛(220)은, 주차장의 플로어면에 고정되어, 고주파 전원 장치(210)로부터 공급되는 고주파 전력을 차량(100)의 수전 유닛(110)에 비접촉으로 송출하도록 구성된다. 상세하게는, 송전 유닛(220)은, 자기 공진 코일을 포함하고, 수전 유닛(110)에 포함되는 자기 공진 코일과 전자장을 통해 공명함으로써 수전 유닛(110)에 비접촉으로 송전한다. 발광부(230)는, 송전 유닛(220) 상에 복수 설치되고, 송전 유닛(220)의 위치를 나타내기 위해 설치된다. 발광부(230)는, 예를 들어 발광 다이오드 등을 포함한다. 통신 유닛(240)은, 급전 장치(200)와 차량(100) 사이에서 통신을 행하기 위한 통신 인터페이스이다.
이 차량용 급전 시스템(10)에 있어서는, 급전 장치(200)의 송전 유닛(220)으로부터 고주파의 전력이 송출되고, 차량(100)의 수전 유닛(110)에 포함되는 자기 공진 코일과 송전 유닛(220)에 포함되는 자기 공진 코일이 전자장을 통해 공명함으로써, 급전 장치(200)로부터 차량(100)으로 급전된다.
여기서, 급전 장치(200)로부터 차량(100)으로의 급전시에, 차량(100)을 급전 장치(200)로 유도하여 차량(100)의 수전 유닛(110)과 급전 장치(200)의 송전 유닛(220)의 위치 맞춤을 행할 필요가 있다.
위치 맞춤은, 먼저, 제1 단계에서는, 카메라(120)에 의해 촬영되는 화상에 기초하여 차량(100)의 수전 유닛(110)과 급전 장치(200)의 송전 유닛(220)의 위치 관계가 검지되고, 그 검지 결과에 기초하여 송전 유닛(220)으로 차량을 유도하도록 차량이 제어된다. 보다 상세하게는, 송전 유닛(220) 상에 설치된 복수의 발광부(230)가 카메라(120)에 의해 촬영되어, 복수의 발광부(230)의 위치 및 방향이 화상 인식된다. 그리고, 그 화상 인식의 결과에 기초하여 송전 유닛(220)과 차량의 위치 및 방향이 인식되고, 그 인식 결과에 기초하여 송전 유닛(220)으로 차량이 유도된다.
여기서, 수전 유닛(110) 및 송전 유닛(220)의 대향 면적은, 차체 바닥면의 면적보다 작기 때문에, 송전 유닛(220)이 차체 하부에 비집고 들어감으로써 카메라(120)에 의해 송전 유닛(220)을 촬영할 수 없게 되면, 제1 단계에서 제2 단계로 전환된다. 이 제2 단계에서는, 송전 유닛(220)으로부터 수전 유닛(110)으로의 급전이 행해지고, 그 급전 상황에 기초하여 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110)의 거리가 검지된다. 그리고, 그 거리 정보에 기초하여, 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110)의 위치 맞춤을 행하도록 차량이 제어된다.
또한, 상기의 제2 단계시에 송전 유닛(220)으로부터 테스트 신호로서 송출되는 전력의 크기는, 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110)의 위치 맞춤의 완료 후에 송전 유닛(220)으로부터 수전 유닛(110)으로 공급되는 충전을 위한 전력보다 작게 설정된다. 상기 제2 단계시에 송전 유닛(220)으로부터 전력을 송출하는 것은, 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110) 사이의 거리를 검지하기 위해서이며, 본격적인 급전을 행할 때의 대전력은 불필요하기 때문이다.
다음으로, 이 실시형태에 의한 차량용 급전 시스템(10)에 이용되는 비접촉 급전 방법에 대해 설명한다. 이 실시형태에 의한 차량용 급전 시스템(10)에서는, 공명법을 이용하여 급전 장치(200)로부터 차량(100)으로의 급전이 행해진다.
도 2는, 공명법에 의한 송전의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하여, 이 공명법에서는, 2개의 음차가 공명하는 것과 마찬가지로, 동일한 고유 진동수를 가지는 2개의 LC 공진 코일이 전자장(근접장)에서 공명함으로써, 일방의 코일로부터 타방의 코일로 전자장을 통해 전력이 전송된다.
구체적으로는, 고주파 전원(310)에 1차 코일(320)을 접속하고, 전자 유도에 의해 1차 코일(320)과 자기적으로 결합되는 1차 자기 공진 코일(330)에 1M?수십MHz의 고주파 전력을 급전한다. 1차 자기 공진 코일(330)은, 코일 자체의 인덕턴스와 부유 용량에 의한 LC 공진기로서, 1차 자기 공진 코일(330)과 동일한 공진 주파수를 가지는 2차 자기 공진 코일(340)과 전자장(근접장)을 통해 공명한다. 그렇게 하면, 1차 자기 공진 코일(330)로부터 2차 자기 공진 코일(340)로 전자장을 통해 에너지(전력)가 이동한다. 2차 자기 공진 코일(340)로 이동한 에너지(전력)는, 전자 유도에 의해 2차 자기 공진 코일(340)과 자기적으로 결합되는 2차 코일(350)에 의해 취출되어, 부하(360)로 공급된다. 또한, 공명법에 의한 송전은, 1차 자기 공진 코일(330)과 2차 자기 공진 코일(340)의 공명 강도를 나타내는 Q값이 예를 들어 100보다 클 때에 실현된다.
또한, 도 1과의 대응 관계에 대해서는, 2차 자기 공진 코일(340) 및 2차 코일(350)이 도 1의 수전 유닛(110)에 대응하고, 1차 코일(320) 및 1차 자기 공진 코일(330)이 도 1의 송전 유닛(220)에 대응한다.
도 3은, 전류원(자류원)으로부터의 거리와 전자계의 강도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하여, 전자계는 3개의 성분을 포함한다. 곡선 k1은, 파원(波源)으로부터의 거리에 반비례한 성분이며, 「복사 전자계」라고 칭해진다. 곡선 k2는, 파원으로부터의 거리의 2승에 반비례한 성분이며, 「유도 전자계」라고 칭해진다. 또한, 곡선 k3은, 파원으로부터의 거리의 3승에 반비례한 성분이며, 「정전자계」라고 칭해진다.
이 중에서도 파원으로부터의 거리와 함께 급격하게 전자파의 강도가 감소하는 영역이 있는데, 공명법에서는, 이 근접장(에바네센트장)을 이용하여 에너지(전력)의 전송이 행해진다. 즉, 근접장을 이용하여, 동일한 고유 진동수를 가지는 1쌍의 공명기(예를 들어 1쌍의 LC 공진 코일)를 공명시킴으로써, 일방의 공명기(1차 자기 공진 코일)로부터 타방의 공명기(2차 자기 공진 코일)로 에너지(전력)를 전송한다. 이 근접장은 원방(遠方)에 에너지(전력)를 전파하지 않으므로, 원방까지 에너지를 전파하는 「복사 전자계」에 의해 에너지(전력)를 전송하는 전자파에 비하여, 공명법은, 보다 적은 에너지 손실로 송전할 수 있다.
도 4는, 도 1에 나타낸 차량(100)의 상세를 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하여, 차량(100)은, 축전 장치(150)와, 시스템 메인 릴레이(SMR1)와, 승압 컨버터(162)와, 인버터(164, 166)와, 모터 제너레이터(172, 174)와, 엔진(176)과, 동력 분할 장치(177)와, 구동륜(178)을 포함한다.
차량(100)은, 또한, 2차 자기 공진 코일(112)과, 2차 코일(114)과, 정류기(140)와, DC/DC 컨버터(142)와, 시스템 메인 릴레이(SMR2)와, 전압 센서(190)를 포함한다.
차량(100)은, 또한, 차량 외부의 전원(194)으로부터 수전하기 위한 플러그인 충전용으로서 인렛(192)과, 충전기(191)를 포함한다. 차량(100)은, 또한, 제어 장치(180)와, 카메라(120)와, 통신 유닛(130)과, 급전 버튼(122)을 포함한다.
이 차량(100)은, 엔진(176) 및 모터 제너레이터(174)를 동력원으로서 탑재한다. 엔진(176) 및 모터 제너레이터(172, 174)는, 동력 분할 장치(177)에 연결된다. 그리고, 차량(100)은, 엔진(176) 및 모터 제너레이터(174)의 적어도 일방이 발생시키는 구동력에 의해 주행한다. 엔진(176)이 발생시키는 동력은, 동력 분할 장치(177)에 의해 2경로로 분할된다. 즉, 일방은 구동륜(178)에 전달되는 경로이고, 다른 일방은 모터 제너레이터(172)에 전달되는 경로이다.
모터 제너레이터(172)는, 교류 회전 전기(電機)이며, 예를 들어 로터에 영구 자석이 매설된 3상 교류 동기 전동기를 포함한다. 모터 제너레이터(172)는, 동력 분할 장치(177)에 의해 분할된 엔진(176)의 운동 에너지를 이용하여 발전한다. 예를 들어, 축전 장치(150)의 충전 상태(「SOC(State Of Charge)」라고도 칭해진다)가 미리 정해진 값보다 낮아지면, 엔진(176)이 시동되어 모터 제너레이터(172)에 의해 발전이 행해져, 축전 장치(150)가 충전된다.
모터 제너레이터(174)도, 교류 회전 전기이며, 모터 제너레이터(172)와 마찬가지로, 예를 들어 로터에 영구 자석이 매설된 3상 교류 동기 전동기를 포함한다. 모터 제너레이터(174)는, 축전 장치(150)에 축적된 전력 및 모터 제너레이터(172)에 의해 발전된 전력의 적어도 일방을 사용하여 구동력을 발생시킨다. 그리고, 모터 제너레이터(174)의 구동력은, 구동륜(178)에 전달된다.
또한, 차량의 제동시나 하향 경사면에서의 가속도 저감시에는, 운동 에너지나 위치 에너지로서 차량에 축적된 역학적 에너지가 구동륜(178)을 통해 모터 제너레이터(174)의 회전 구동에 사용되어, 모터 제너레이터(174)가 발전기로서 작동한다. 이에 따라, 모터 제너레이터(174)는, 주행 에너지를 전력으로 변환하여 제동력을 발생시키는 회생 브레이크로서 작동한다. 그리고, 모터 제너레이터(174)에 의해 발전된 전력은, 축전 장치(150)에 축적된다.
동력 분할 장치(177)는, 선 기어와, 피니언 기어와, 캐리어와, 링 기어를 포함하는 유성 톱니바퀴를 사용할 수 있다. 피니언 기어는, 선 기어 및 링 기어와 걸어맞춰진다. 캐리어는, 피니언 기어를 자전 가능하게 지지함과 함께, 엔진(176)의 크랭크샤프트에 연결된다. 선 기어는, 모터 제너레이터(172)의 회전축에 연결된다. 링 기어는 모터 제너레이터(174)의 회전축 및 구동륜(178)에 연결된다.
축전 장치(150)는, 재충전 가능한 직류 전원이며, 예를 들어 리튬 이온이나 니켈수소 등의 2차 전지를 포함한다. 축전 장치(150)는, DC/DC 컨버터(142)로부터 공급되는 전력을 축적하는 것 외에, 모터 제너레이터(172, 174)에 의해 발전되는 회생 전력도 축적한다. 그리고, 축전 장치(150)는, 그 축적한 전력을 승압 컨버터(162)에 공급한다. 또한, 축전 장치(150)로서 대용량의 커패시터도 채용 가능하며, 급전 장치(200)(도 1)로부터 공급되는 전력이나 모터 제너레이터(172, 174)로부터의 회생 전력을 일시적으로 축적하고, 그 축적한 전력을 승압 컨버터(162)에 공급 가능한 전력 버퍼이면 어떠한 것이어도 된다.
시스템 메인 릴레이(SMR1)는, 축전 장치(150)와 승압 컨버터(162) 사이에 배치 설치된다. 시스템 메인 릴레이(SMR1)는, 제어 장치(180)로부터의 신호(SE1)가 활성화되면, 축전 장치(150)를 승압 컨버터(162)와 전기적으로 접속하고, 신호(SE1)가 비활성화되면, 축전 장치(150)와 승압 컨버터(162) 사이의 전로를 차단한다. 승압 컨버터(162)는, 제어 장치(180)로부터의 신호(PWC)에 기초하여, 정극선(PL2)의 전압을 축전 장치(150)로부터 출력되는 전압 이상의 전압으로 승압한다. 또한, 이 승압 컨버터(162)는, 예를 들어 직류 초퍼 회로를 포함한다.
인버터(164, 166)는, 각각 모터 제너레이터(172, 174)에 대응하여 설치된다. 인버터(164)는, 제어 장치(180)로부터의 신호(PWI1)에 기초하여 모터 제너레이터(172)를 구동하고, 인버터(166)는, 제어 장치(180)로부터의 신호(PWI2)에 기초하여 모터 제너레이터(174)를 구동한다. 또한, 인버터(164, 166)는, 예를 들어 3상 브리지 회로를 포함한다.
2차 자기 공진 코일(112)은, 양단이 스위치[릴레이(113)]를 통해 콘덴서(111)에 접속되어 있고, 스위치[릴레이(113)]가 도통 상태가 되었을 때에 급전 장치(200)의 1차 공진 코일과 전자장을 통해 공명한다. 이 공명에 의해 급전 장치(200)로부터 수전이 행해진다. 또한, 도 4에서는 콘덴서(111)를 설치한 예를 나타냈으나, 콘덴서 대신에 코일의 부유 용량에 의해 공진하도록, 1차 자기 공진 코일과의 조정을 해도 된다.
또한, 2차 자기 공진 코일(112)에 대해서는, 급전 장치(200)의 1차 자기 공진 코일과의 거리나, 1차 자기 공진 코일과 2차 자기 공진 코일(112)의 공명 강도를 나타내는 Q값(예를 들어 Q>100) 및 그 결합도를 나타내는 κ 등이 커지도록 그 감김수가 적절히 설정된다.
2차 코일(114)은, 2차 자기 공진 코일(112)과 동축 상에 배치 설치되고, 전자 유도에 의해 2차 자기 공진 코일(112)과 자기적으로 결합 가능하다. 이 2차 코일(114)은, 2차 자기 공진 코일(112)에 의해 수전된 전력을 전자 유도에 의해 취출하여 정류기(140)에 출력한다. 또한, 2차 자기 공진 코일(112) 및 2차 코일(114)은, 도 1에 나타낸 수전 유닛(110)을 형성한다.
정류기(140)는, 2차 코일(114)에 의해 취출된 교류 전력을 정류한다. DC/DC 컨버터(142)는, 제어 장치(180)로부터의 신호(PWD)에 기초하여, 정류기(140)에 의해 정류된 전력을 축전 장치(150)의 전압 레벨로 변환하여 축전 장치(150)에 출력한다.
시스템 메인 릴레이(SMR2)는, DC/DC 컨버터(142)와 축전 장치(150) 사이에 배치 설치된다. 시스템 메인 릴레이(SMR2)는, 제어 장치(180)로부터의 신호(SE2)가 활성화되면, 축전 장치(150)를 DC/DC 컨버터(142)와 전기적으로 접속하고, 신호(SE2)가 비활성화되면, 축전 장치(150)와 DC/DC 컨버터(142) 사이의 전로를 차단한다. 전압 센서(190)는, 정류기(140)와 DC/DC 컨버터(142) 사이의 전압(VR)을 검출하고, 그 검출값을 제어 장치(180)에 출력한다.
정류기(140)와 DC/DC 컨버터(142) 사이에는 직렬로 접속된 저항(144) 및 릴레이(146)가 설치된다. 릴레이(146)는, 뒤에 설명하는 바와 같이, 차량(100)이 비접촉 급전을 행하는 경우에 차량 위치를 조정할 때에 제어 장치(180)에 의해 도통 상태로 제어된다.
제어 장치(180)는, 액셀러레이터 개도나 차량 속도, 기타 다양한 센서로부터의 신호에 기초하여, 승압 컨버터(162) 및 모터 제너레이터(172, 174)를 각각 구동하기 위한 신호(PWC, PWI1, PWI2)를 생성한다. 제어 장치(180)는, 생성한 신호(PWC, PWI1, PWI2)를 각각 승압 컨버터(162) 및 인버터(164, 166)에 출력한다. 그리고, 차량의 주행시, 제어 장치(180)는, 신호(SE1)를 활성화하여 시스템 메인 릴레이(SMR1)를 온시킴과 함께, 신호(SE2)를 비활성화하여 시스템 메인 릴레이(SMR2)를 오프시킨다.
또한, 급전 장치(200)(도 1)로부터 차량(100)으로의 급전이 행해질 때, 제어 장치(180)는, 카메라(120)에 의해 촬영된 화상을 카메라(120)로부터 받는다. 또한, 제어 장치(180)는, 급전 장치(200)로부터 송출되는 전력의 정보(전압 및 전류)를 급전 장치(200)로부터 통신 유닛(130)을 통해 받고, 전압 센서(190)에 의해 검출되는 전압(VR)의 검출값을 전압 센서(190)로부터 받는다. 그리고, 제어 장치(180)는, 이들의 데이터에 기초하여, 급전 장치(200)의 송전 유닛(220)(도 1)으로 당해 차량을 유도하도록 후술하는 방법에 의해 차량의 주차 제어를 실행한다.
송전 유닛(220)으로의 주차 제어가 완료되면, 제어 장치(180)는, 통신 유닛(130)을 통해 급전 장치(200)로 급전 지령을 송신함과 함께, 신호(SE2)를 활성화하여 시스템 메인 릴레이(SMR2)를 온시킨다. 그리고, 제어 장치(180)는, DC/DC 컨버터(142)를 구동하기 위한 신호(PWD)를 생성하고, 그 생성한 신호(PWD)를 DC/DC 컨버터(142)에 출력한다.
도 5는, 차량측의 수전 유닛(110)과 급전 장치측의 송전 유닛(220)에 대해 보다 상세하게 설명하기 위한 회로도이다.
도 5를 참조하여, 고주파 전원 장치(210)는, 고주파 교류 전원(213)과, 전원의 임피던스를 나타내는 저항(211)으로 나타낸다.
송전 유닛(220)은, 고주파 전원 장치(210)에 접속되는 1차 코일(232)과, 전자 유도에 의해 1차 코일(232)과 자기적으로 결합되는 1차 자기 공진 코일(234)과, 1차 자기 공진 코일(234)의 양단에 접속된 콘덴서(242)를 포함한다.
수전 유닛(110)은, 1차 자기 공진 코일(234)과, 전자장을 통해 공명하는 2차 자기 공진 코일(112)과, 2차 자기 공진 코일(112)의 양단에 직렬로 접속되는 콘덴서(111) 및 릴레이(113)를 포함한다. 릴레이(113)는, 수전하는 경우에 도통 상태로 제어된다.
수전 유닛(110)은, 2차 자기 공진 코일(112)과 자기적으로 결합되는 2차 코일(114)을 더 포함한다. 2차 코일(114)에서 수전된 교류 전력은 정류기(140)에서 정류된다. 정류기(140)의 출력에는 콘덴서(C1)가 접속되어 있고, 차량과 급전 설비의 위치를 조정하는 경우에 사용되는 릴레이(146) 및 저항(144)이 콘덴서(C1)의 전극 사이에 접속되어 있다. 정류기(140)의 출력측에는 추가로 충전기(142)(DC/DC 컨버터)가 접속되어 적절한 충전 전압으로 전압이 변환되고, 변환 후의 충전 전압은 배터리[축전 장치(150)]에 주어진다.
저항(144)은, 예를 들어 50Ω의 임피던스로 설정되어 있고, 이 값은 고주파 전원 장치(210)의 저항(211)으로 나타내는 임피던스와 매칭되도록 조정되어 있다.
전압 센서(190)는, 차량에 비접촉 급전이 행해질 때에 차량의 정지 위치를 조정할 때에는 저항(144)의 양단의 전압을 검출하여, 검출값(VR)을 제어 장치(180)에 출력한다.
한편 차량 위치의 조정이 완료되어 외부 전원으로부터 차량에 비접촉 급전에 의해 충전이 행해지고 있는 경우에는, 충전기(142)에 대한 입력 전압을 검출값(VR)으로서 전압 센서(190)가 검출한다.
도 6은, 도 4에 나타낸 제어 장치(180)의 기능 블록도이다.
도 6을 참조하여, 제어 장치(180)는, IPA(Intelligent Parking Assist)-ECU(Electronic Control Unit)(410)와, EPS(Electric Power Steering)(420)와, MG(Motor-Generator)-ECU(430)와, ECB(Electronically Controlled Brake)(440)와, EPB(Electric Parking Brake)(450)와, 공명 ECU(460)와, HV(Hybrid Vehicle)-ECU(470)를 포함한다.
IPA-ECU(410)는, 차량의 동작 모드가 충전 모드일 때, 카메라(120)로부터 받는 화상 정보에 기초하여, 급전 장치(200)의 송전 유닛(220)(도 1)으로 차량을 유도하는 유도 제어를 실행한다(제1 유도 제어).
구체적으로는, IPA-ECU(410)는, 카메라(120)로부터 받는 화상 정보에 기초하여 송전 유닛(220)을 인식한다. 여기서, 송전 유닛(220)에는, 송전 유닛(220)의 위치 및 방향을 나타내는 복수의 발광부(230)가 설치되어 있고, IPA-ECU(410)는, 카메라(120)에 투영된 복수의 발광부(230)의 영상에 기초하여 송전 유닛(220)과의 위치 관계(대략의 거리 및 방향)를 인식한다. 그리고, IPA-ECU(410)는, 그 인식 결과에 기초하여, 송전 유닛(220)으로 적절한 방향에서 차량이 유도되도록 EPS(420)에 지령을 출력한다.
또한, IPA-ECU(410)는, 송전 유닛(220)에 차량이 접근함으로써 송전 유닛(220)이 차체 하부에 비집고 들어가, 카메라(120)에 의해 송전 유닛(220)을 촬영할 수 없게 되면, 카메라(120)로부터의 화상 정보에 기초하는 유도 제어(제1 유도 제어)의 종료를 HV-ECU(470)에 통지한다. EPS(420)는, 제1 유도 제어시, IPA-ECU(410)로부터의 지령에 기초하여 스티어링의 자동 제어를 행한다.
MG-ECU(430)는, HV-ECU(470)로부터의 지령에 기초하여, 모터 제너레이터(172, 174) 및 승압 컨버터(162)를 제어한다. 상세하게는, MG-ECU(430)는, 모터 제너레이터(172, 174) 및 승압 컨버터(162)를 구동하기 위한 신호를 생성하여 각각 인버터(164, 166) 및 승압 컨버터(162)에 출력한다.
ECB(440)는, HV-ECU(470)로부터의 지령에 기초하여, 차량의 제동을 제어한다. 상세하게는, ECB(440)는, HV-ECU(470)로부터의 지령에 기초하여, 유압 브레이크의 제어를 행함과 함께, 유압 브레이크와 모터 제너레이터(174)에 의한 회생 브레이크와의 협조 제어를 행한다. EPB(450)는, HV-ECU(470)로부터의 지령에 기초하여, 전동 파킹 브레이크의 제어를 행한다.
공명 ECU(460)는, 급전 장치(200)(도 1)로부터 송출되는 전력의 정보를 급전 장치(200)로부터 통신 유닛(130)을 통해 받는다. 또한, 공명 ECU(460)는, 차량에 있어서의 수전 전압을 나타내는 전압(VR)의 검출값을 전압 센서(190)(도 4)로부터 받는다. 그리고, 공명 ECU(460)는, 예를 들어 급전 장치(200)로부터의 송전 전압과 전압(VR)을 비교함으로써, 급전 장치(200)의 송전 유닛(220)과 차량의 수전 유닛(110)의 거리를 검지한다.
도 7은, 비접촉 급전을 실행할 때에 차량 위치를 조정하는 단계에서 실행되는 제어를 설명하기 위한 플로우차트이다. 도 7에서 좌측 절반에는 차량측에서 실행되는 제어를 나타내고, 우측 절반에는 급전 장치측에서 실행되는 제어를 나타내고 있다.
도 1, 도 7을 참조하여, 먼저 차량측에서 단계 S1에서 정차 처리가 행해지고, 계속해서 단계 S2에서 급전 버튼(122)이 온 상태로 설정되었는지의 여부가 검출된다. 급전 버튼이 온 상태로 설정되어 있지 않은 경우에는 제어 장치(180)는 급전 버튼이 온으로 설정될 때까지 기다린다. 단계 S2에서 급전 버튼(122)이 온 상태로 설정된 것이 검출된 경우에는 단계 S3으로 처리가 진행된다. 단계 S3에서는, 제어 장치(180)는 통신 유닛(130)을 사용하여 급전 장치(200)와 통신을 개시한다.
여기서 급전 장치측에서는 단계 S51에서 처리가 개시되면 차량측으로부터 통신이 있을 때까지 단계 S52에서 기다리고 있고, 통신의 개시가 요구된 경우에는 단계 S53에서 통신을 개시한다. 그리고 단계 S54에서 테스트 신호 송전 요구가 온 상태가 되는 것을 기다린다.
차량측에서는 단계 S3의 통신 개시의 처리에 이어서 단계 S4에서 릴레이(113)를 온 상태로 설정하는 제어가 실행된다. 그리고 단계 S5에서 주차 제어의 개시가 행해진다. 주차 제어는, 제1 단계에서는, 카메라를 사용한 IPA(인텔리전트 파킹 어시스트) 시스템이 이용된다.
그리고 차량이 급전 위치에 어느 정도 접근하면 제어 장치(180) 내부에서 거리 검출 요구가 온 상태로 설정된다. 그러면 단계 S6에서 단계 S7로 처리가 진행되고, 제어 장치(180)는 릴레이(146)를 온 상태로 설정한다. 그리고 단계 S8에서 급전 장치측에 테스트 신호 송전 요구를 온 상태로 한 것을 송신한다. 그러면 급전 장치는 단계 S54에서 테스트 신호 송전 요구가 온 상태로 설정된 것을 검출하여 단계 S55로 처리를 진행시켜 테스트 신호를 차량에 송전한다. 이 테스트 신호는, 충전 개시 후에 송전하는 경우와 동일한 전력을 송신해도 되지만, 본격적인 송전시에 보내는 신호보다 약한 신호로 설정하는 것이 바람직하다.
그리고 이 테스트 신호를 이용하여 저항(144)의 양단에 발생하는 전압이 어느 전압에 도달한 것으로써 급전 가능한 거리에 차량이 도달한 것이 검출된다.
도 8은, 1차측 전압과 거리(L)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는, 2차측 전압과 거리(L)의 관계를 나타낸 도면이다.
구체적으로는, 도 8에 나타내는 일정한 1차측 전압[급전 장치(200)로부터의 출력 전압]에 대하여, 2차측 전압[차량(100)의 수전 전압]은, 도 9에 나타내는 바와 같이, 급전 장치(200)의 송전 유닛(220)과 차량(100)의 수전 유닛(110) 사이의 거리(L)에 따라 변화한다. 그래서, 이 도 8, 도 9에 나타내는 1차측 전압 및 2차측 전압의 관계를 미리 측정하거나 하여 맵 등을 작성해 두고, 2차측 전압을 나타내는 전압(VR)의 검출값에 기초하여 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110) 사이의 거리를 검출할 수 있다.
또한, 1차측 전류에 기초하여 거리를 검출하는 것도 가능하다.
도 10은, 1차측 전류와 거리(L)의 관계를 나타낸 도면이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110) 사이의 거리(L)에 따라 1차측 전류[급전 장치(200)로부터의 출력 전류]도 변화하지만, 이 관계를 이용하여, 급전 장치(200)로부터의 출력 전류의 검출값에 기초하여 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110) 사이의 거리를 검지해도 된다.
다시 도 6을 참조하여, 공명 ECU(460)는, 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110) 사이의 거리를 검지하면, 그 거리 정보를 HV-ECU(470)에 출력한다. 또한, 공명 ECU(460)는, HV-ECU(470)로부터 충전 개시 지령을 받으면, 시스템 메인 릴레이(SMR2)에 출력되는 신호(SE2)를 활성화함으로써 시스템 메인 릴레이(SMR2)를 온시킨다. 그리고, 공명 ECU(460)는, DC/DC 컨버터(142)를 구동하기 위한 신호를 생성하여 DC/DC 컨버터(142)에 출력한다.
HV-ECU(470)는, 차량의 동작 모드가 주행 모드일 때, 액셀러레이터 페달/브레이크 페달의 조작 상황이나 차량의 주행 상황 등에 따라, MG-ECU(430) 및 ECB(440)에 제어 지령을 출력한다. 또한, 파킹 브레이크 스위치가 조작되거나 하여 운전자에 의해 파킹 브레이크의 작동이 지시되면, HV-ECU(470)는, EPB(450)에 동작 지령을 출력한다.
한편, 차량의 동작 모드가 충전 모드일 때, HV-ECU(470)는, 통신 유닛(130)에 의해 급전 장치(200)(도 1)와의 통신을 확립하고, 급전 장치(200)를 기동하기 위한 기동 지령을 통신 유닛(130)을 통해 급전 장치(200)에 출력한다. 급전 장치(200)가 기동하면, HV-ECU(470)는, 급전 장치(200)의 송전 유닛(220) 상에 설치되는 발광부(230)의 점등 지령을 통신 유닛(130)을 통해 급전 장치(200)에 출력한다. 그리고, 발광부(230)가 점등되면, HV-ECU(470)는, 차량(100)을 송전 유닛(220)으로 유도하는 유도 제어를 실행 중인 것을 나타내는 유도 제어 중 신호를 통신 유닛(130)을 통해 급전 장치(200)에 출력함과 함께, 카메라(120)로부터의 화상 정보에 기초하는 유도 제어(제1 유도 제어)의 실행을 지시하는 지령을 IPA-ECU(410)에 출력한다.
또한, HV-ECU(470)는, 제1 유도 제어의 종료 통지를 IPA-ECU(410)로부터 받으면, 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110)의 거리 정보에 기초하는 유도 제어를 실행한다(제2 유도 제어). 구체적으로는, HV-ECU(470)는, 급전 장치(200)의 송전 유닛(220)과 차량의 수전 유닛(110)의 거리 정보를 공명 ECU(460)로부터 받고, 그 거리 정보에 기초하여, 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110)의 거리가 최소가 되도록, 차량의 구동 및 제동을 각각 제어하는 MG-ECU(430) 및 ECB(440)에 지령을 출력한다.
또한, 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110)의 거리가 최소인 것의 판단은, 예를 들어, 공명 ECU(460)로부터 받는 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110)의 거리(L)의 미분값이 0이 될 때에 기초하여 이루어진다.
도 11은, 거리(L)의 미분값이 0이 되는 모습을 나타낸 도면이다. 도 11에 나타내는 dL/Dt=0이 된 시점에서 차량을 정지시키면 된다. 송전 유닛(220)과 수전 유닛(110)의 위치 맞춤이 완료되면, HV-ECU(470)는, EPB(450)에 동작 지령을 출력한다.
다시 도 7을 참조하여, 단계 S10에서는, 제어 장치(180)는, 수전 코일[2차 자기 공진 코일(112)]의 위치가 송전 코일[1차 자기 공진 코일(234)]에 대해 수전 가능한 위치인지의 여부를 판단하는 것을 반복하면서, 수전 코일이 송전 코일에 대해 수전 가능한 위치가 되도록, 차량을 이동시키는 방향을 결정한다.
단계 S10에서 주차 위치가 확정되어 주차 종료라고 판단된 경우에는 단계 S10에서 단계 S11로 처리가 진행되고, 차량의 제어 장치(180)는 테스트 신호 송전 요구를 오프 상태로 설정한다. 그 설정이 통신에 의해 급전 장치에 연락되면, 단계 S56에서 테스트 신호 송전 요구가 오프 상태로 변화한 것이 검출되어 테스트 신호의 송전이 중지된다.
급전 장치에서는, 계속해서 단계 S57에서 급전 요구가 온 상태로 변화하는지의 여부가 검출된다.
차량측에서는 단계 S11에서 테스트 신호 송전 요구를 오프 상태로 설정한 후 단계 S12에서 전압(VR)이 소정값보다 작아졌는지의 여부가 판단된다. 단계 S12에서 전압(VR)이 소정값보다 작아질 때까지 시간 대기가 행해진 후, 단계 S12에서 단계 S13으로 처리가 진행된다.
단계 S13에서는 릴레이(146)가 온 상태에서 오프 상태로 제어된다. HV-ECU(470)는, 그 후, 급전 장치(200)로부터의 급전을 지시하는 급전 지령을 통신 유닛(130)을 통해 급전 장치(200)에 출력함과 함께 공명 ECU(460)에 충전 개시 지령을 출력한다. 그리고 단계 S14에서, HV-ECU(470)는, 급전 장치를 향하여 급전 요구를 온 상태로 한 것을 통신한다.
급전 장치측에서는 단계 S57에서 급전 요구가 온 상태가 된 것이 검출되어 단계 S58에서 급전을 개시한다. 이에 수반하여 차량측에서는 단계 S15에서 수전이 개시된다.
도 12는, 본 발명의 실시형태에 있어서 충전 동작을 설명하기 위한 동작 파형도이다.
도 12를 참조하여, 시각 t1에서 급전 장치의 전원이 오프 상태에서 온 상태로 기동되고 이에 수반하여 급전 장치의 제어 ECU도 오프 상태에서 온 상태로 기동된다.
시각 t2에서 차량의 기동 스위치가 조작된다. 계속해서 시각 t3에서 통신 유닛에 의한 통신이 개시되어 통신이 오프 상태에서 온 상태로 변화한다.
계속해서 시각 t4에서 충전 버튼[도 4의 급전 버튼(122)]이 오프 상태에서 온 상태로 설정되면 이때 인렛(192)으로부터 플러그인 충전이 행해지는지의 여부를 나타내는 신호(CNCT)의 입력의 유무가 판정된다. 신호(CNCT)가 온 상태이면 외부 전원(194)으로부터의 플러그인 충전이 실행되는 경우이고, 신호(CNCT)가 오프 상태이면 플러그인 충전을 사용하지 않고 비접촉 충전이 행해지는 경우이다. 이 판정은 충전 버튼이 오프 상태에서 온 상태로 설정된 타이밍에서 행해진다. 그리고 도 12로 나타낸 경우에는 시각 t4에서는 신호(CNCT)는 오프 상태이므로 모드 판정은 비접촉 충전이라고 판정되어 있다. 비접촉부 충전이 가능해지기 때문에 릴레이(113)가 오프 상태에서 온 상태로 설정 변경된다. 이에 의해 2차 자기 공진 코일(112)의 임피던스가 1차 자기 공진 코일(234)의 임피던스와 매칭되게 되어 공명법에 의한 전력 전송이 가능하게 된다.
그 후 시각 t5?t6에서 거리 검출을 행하면서 주차 위치의 조정이 행해진다. 먼저 거리 검출의 요구가 오프 상태에서 온 상태로 변경되고 이어서 릴레이(146)가 오프 상태에서 온 상태로 변경되고 이어서 테스트 신호 요구가 오프 상태에서 온 상태로 변경된다. 이에 따라 급전 장치는 거리 검출용으로 테스트 송전을 개시한다. 이에 따라 전압(VR)은 변화한다. 차량측에서는 제어 장치(180)가 도 9에 나타낸 관계를 이용하여 급전 유닛과 수전 유닛의 거리를 검출한다. 거리가 적절한 위치인 것이 검출되면(거리 검출 온에서 오프로 변화) 테스트 신호 요구도 온 상태에서 오프 상태로 변화하고 릴레이(146)도 온 상태에서 오프 상태로 변화하여 충전기(142)에 전력이 입력 가능한 상태가 된다.
여기서 시각 t6에서 시프트 동작, 즉 파킹 위치에 시프트가 변경된 것이 검출되면 도 4의 시스템 메인 릴레이(SMR2)가 도통 상태로 제어되고, 그 후 차량으로부터 급전 요구가 급전 장치를 향하여 행해짐과 함께 전력 지령이 수치로 통신된다. 이에 의해 충전기(142)에 전압(VR)이 인가되어 충전이 개시되고, 배터리의 충전 상태(SOC)가 서서히 증가한다.
시각 t8에서 충전 상태(SOC)가 충전 정지에 상당하는 문턱값에 도달하면 차량으로부터 급전 장치에 대한 급전 요구가 오프 상태로 변화함과 함께, 전력 지령도 0으로 변화한다. 그리고 이것에 응답하여 급전 장치는 출력 전력을 0으로 되돌려 송전이 정지된다. 그리고 도 5의 콘덴서(C1)에 차지되어 있던 전하가 없어질 때까지 시간 대기가 행해진 후에 도 4의 시스템 메인 릴레이(SMR2)가 온 상태에서 오프 상태로 제어되어 충전 처리의 완료가 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 실시형태 1에서는, 급전 장치의 전원의 임피던스에 매칭시킨 저항(144)을 정류기(140)와 충전기(142)에 접속하여 테스트 송전 결과에 의해 거리를 검출하고 있다. 이에 따라, 간이한 방법에 의해, 양호한 정밀도로 소전력으로 거리 검출을 행할 수 있다.
[실시형태 2]
실시형태 1에 있어서는 도 5에 나타낸 바와 같이 정류기(140)와 충전기(142) 사이에 테스트 송전 신호 검출용의 저항(144)을 배치하였다. 이 저항(144)의 위치는 다른 위치여도 된다.
도 13은, 실시형태 2에 있어서 테스트 신호 검출용의 저항의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 13에 있어서는, 저항(144A)과 릴레이(146A)가, 2차 코일(114)의 단자 사이에 직렬로 접속되어 있다. 그리고 콘덴서(C2)가 마찬가지로 2차 코일(114)의 단자 사이에 접속되어 있다.
릴레이(146A)는 거리를 검출하면서 주차 위치를 결정할 때에 도통 상태로 제어되고, 충전기(142)를 경유하여 배터리[축전 장치(150)]에 충전이 행해져 있는 경우에는 오프 상태로 제어된다. 2차 코일(114)로부터는 교류 신호가 출력되기 때문에, 이것을 검출하는 전압 센서(190A)는 교류 피크 검출용의 전압 센서를 사용할 필요가 있다. 이 교류는 메가헤르츠대의 주파수이기 때문에, 전압 센서로서 샘플링 주파수가 높게 설정된 AD 컨버터를 내장한 것이 이용된다.
도 14는, 전압 센서(190A)의 구성의 일례를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하여, 전압 센서(190A)는, 2차 코일(114)의 양단에 각각 접속되는 단자(T1, T2)와, 단자(T1, T2) 사이에 인가되는 전압(VR)을 분압하기 위한 직렬로 접속된 저항(512, 516)과, 저항(512)에 병렬 접속되는 커패시터(510)와, 저항(516)에 병렬 접속되는 커패시터(514)를 포함한다.
저항(512, 516)의 접속 노드로부터는 분압된 전압이 취출된다. 분압비를 결정하는 저항(512, 516)의 저항값은, 입력 전압(VR)과 AD 컨버터의 입력 레인지와의 관계로 설정된다.
전압 센서(190A)는, 분압 전압의 노이즈를 제거하기 위한 필터를 구성하는 코일(506) 및 커패시터(508)와, 이 코일(506) 및 커패시터(508)로 구성된 필터로부터의 출력을 받는 AD 컨버터(504)와, AD 컨버터에서 디지털값으로 변경된 측정값을 받아들이는 CPU(502)를 포함한다. CPU(502)는, 도 4의 제어 장치(180)에 대해 전압값(VR)을 출력한다.
실시형태 2에서 나타낸 위치에, 거리 검출용의 저항을 거리 검출시에 접속하는 경우에도, 실시형태 1과 마찬가지로, 간이한 방법에 의해, 양호한 정밀도로 소전력으로 거리 검출을 행할 수 있다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구범위에 의해 나타내어지며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
10 차량용 급전 시스템
100 차량
110 수전 유닛
111, 113, 242, C1, C2 콘덴서
112, 340 2차 자기 공진 코일
114, 350 2차 코일
120 카메라
122 급전 버튼
130 통신 유닛
140 정류기
142, 191 충전기
144, 144A, 211, 512, 516 저항
146, 146A 릴레이
150 축전 장치
162 승압 컨버터
164, 166 인버터
172, 174 모터 제너레이터
176 엔진
177 동력 분할 장치
178 구동륜
180 제어 장치
190, 190A 전압 센서
192 인렛
194 외부 전원
200 급전 장치
210 고주파 전원 장치
213 고주파 교류 전원
220 송전 유닛
230 발광부
232, 320 1차 코일
234, 330 1차 자기 공진 코일
240 통신 유닛
310 고주파 전원
360 부하
410 IPA-ECU
420 EPS
430 MG-ECU
440 ECB
450 EPB
460 공명 ECU
470 HV-ECU
502 CPU
504 AD 컨버터
506 코일
508, 510, 514 커패시터
PL2 정극선
SMR1, SMR2 시스템 메인 릴레이
T1 단자

Claims (8)

  1. 전원으로부터 전력을 받아 송전을 행하는 송전 코일로부터 전력을 수전하는 비접촉 수전 장치로서,
    상기 송전 코일로부터 송전된 전력을 전자 공명에 의해 수전하도록 구성된 수전 코일(112)과,
    상기 수전 코일(112)에 의해 수전한 전력을 정류하도록 구성된 정류기(140)와,
    상기 정류기(140)에서 정류된 전력이 공급되도록 배치된 부하와,
    상기 수전 코일(112)로부터 상기 정류기(140)를 경유하여 상기 부하에 전력을 보내기 위한 전력선쌍에 설치되어, 상기 전력선쌍 사이에 직렬로 접속되는 저항(144) 및 접속 스위치(146)와,
    상기 수전 코일의 위치가 상기 송전 코일에 대해 수전 가능한 위치인지의 여부를 판단하기 위해, 상기 접속 스위치를 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 수전 코일의 위치를 판단하는 경우에는 상기 접속 스위치를 도통시키고, 상기 수전 코일(112)로부터 상기 정류기(140)를 경유하여 상기 부하에 전력을 보내는 경우에는, 상기 접속 스위치를 비도통으로 하게 하는, 비접촉 수전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    차량을 주행시키는 모터(174)와,
    상기 모터에 공급하는 전력을 축전하는 축전 장치(150)를 더 구비하고,
    상기 부하는,
    상기 축전 장치에 충전을 행하는 충전기(142)를 포함하고,
    상기 저항 및 상기 접속 스위치는, 상기 전력선쌍의 일부이며 상기 정류기와 상기 축전 장치를 접속하는 부분에 배치되는, 비접촉 수전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    차량을 주행시키는 모터(174)와,
    상기 모터에 공급하는 전력을 축전하는 축전 장치(150)와,
    상기 수전 코일과 전력 수수 가능한 2차 코일(114)을 더 구비하고,
    상기 부하는,
    상기 축전 장치에 충전을 행하는 충전기(142)를 포함하고,
    상기 저항 및 상기 접속 스위치는, 상기 전력선쌍의 일부이며 상기 정류기와 상기 2차 코일을 접속하는 부분에 배치되는, 비접촉 수전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 저항의 양단에 발생하는 전압을 검출하는 교류 피크 검출용의 전압 센서(190A)를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 전압 센서의 검출 결과에 기초하여, 상기 수전 코일의 위치를 판단하는, 비접촉 수전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전원 및 상기 송전 코일은, 차량의 외부의 급전 장치에 설치되고,
    상기 제어 장치는, 상기 차량의 운전자로부터 급전한다는 취지의 지시가 주어진 경우에는, 상기 접속 스위치를 도통시킴과 함께 상기 급전 장치에 대해 테스트용 송전을 개시시키고, 상기 저항의 양단에 발생하는 전압의 크기에 기초하여, 상기 수전 코일의 위치가 상기 송전 코일에 대해 수전 가능한 위치인지의 여부를 판단하는, 비접촉 수전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 수전 코일의 위치가 상기 송전 코일에 대해 수전 가능한 위치인지의 여부를 판단하는 것을 반복하면서, 상기 수전 코일이 상기 송전 코일에 대해 수전 가능한 위치가 되도록, 차량을 이동시키는 방향을 결정하는, 비접촉 수전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 저항의 임피던스는, 상기 전원의 임피던스에 매칭되어 있는, 비접촉 수전 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 비접촉 수전 장치를 탑재하는 차량.
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RU (1) RU2488495C1 (ko)
WO (1) WO2010131346A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140008021A (ko) * 2012-07-10 2014-01-21 삼성전자주식회사 무선 전력 수신 장치 및 방법

Families Citing this family (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008154727A1 (en) * 2007-06-21 2008-12-24 Harris Korn System and method for locating a vehicle
BRPI0823235B1 (pt) 2008-11-07 2019-04-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Sistema de alimentação de energia para veículo e veículo eletricamente ativado.
JP5262785B2 (ja) * 2009-02-09 2013-08-14 株式会社豊田自動織機 非接触電力伝送装置
JP5474463B2 (ja) * 2009-09-16 2014-04-16 トヨタ自動車株式会社 非接触受電装置およびそれを備える電動車両
JP5474470B2 (ja) * 2009-09-24 2014-04-16 トヨタ自動車株式会社 非接触受電装置およびそれを備える電動車両
TWI610512B (zh) * 2010-02-05 2018-01-01 半導體能源研究所股份有限公司 受電裝置
US8583303B2 (en) * 2010-03-04 2013-11-12 General Electric Company Electric drive vehicle, system and method
JP4905571B2 (ja) 2010-03-10 2012-03-28 トヨタ自動車株式会社 車両の駐車支援装置およびそれを備える車両
JP5051257B2 (ja) 2010-03-16 2012-10-17 トヨタ自動車株式会社 車両
US10343535B2 (en) 2010-04-08 2019-07-09 Witricity Corporation Wireless power antenna alignment adjustment system for vehicles
US9561730B2 (en) 2010-04-08 2017-02-07 Qualcomm Incorporated Wireless power transmission in electric vehicles
CN102858584B (zh) 2010-04-21 2015-01-07 丰田自动车株式会社 车辆的停车支援装置和具有该装置的电动车辆
FR2959357B1 (fr) 2010-04-27 2017-08-11 Denso Corp Dispositif d'alimentation electrique pour vehicule
KR101318848B1 (ko) 2010-12-01 2013-10-17 도요타 지도샤（주） 비접촉 급전 설비, 차량 및 비접촉 급전 시스템의 제어 방법
DE102011056516B4 (de) * 2010-12-16 2022-10-13 Denso Corporation Leistungsversorgungsvorrichtung für Fahrzeuge
DE102010055925A1 (de) * 2010-12-23 2012-06-28 Daimler Ag Kraftfahrzeugvorrichtung
US10281915B2 (en) 2011-01-05 2019-05-07 Sphero, Inc. Multi-purposed self-propelled device
US9218316B2 (en) 2011-01-05 2015-12-22 Sphero, Inc. Remotely controlling a self-propelled device in a virtualized environment
US9090214B2 (en) 2011-01-05 2015-07-28 Orbotix, Inc. Magnetically coupled accessory for a self-propelled device
WO2012094349A2 (en) 2011-01-05 2012-07-12 Orbotix, Inc. Self-propelled device with actively engaged drive system
US9429940B2 (en) 2011-01-05 2016-08-30 Sphero, Inc. Self propelled device with magnetic coupling
JP5657415B2 (ja) * 2011-02-16 2015-01-21 東光株式会社 ワイヤレス電力伝送装置
JP5635134B2 (ja) * 2011-02-18 2014-12-03 パイオニア株式会社 位置合わせ装置、受電装置及び送電装置
JP5602069B2 (ja) * 2011-03-15 2014-10-08 長野日本無線株式会社 受電装置および非接触型電力伝送装置
DE102011017369A1 (de) * 2011-04-16 2012-10-18 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Ladesystem zum Laden der Traktionsbatterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs
JP5794563B2 (ja) * 2011-05-11 2015-10-14 一般財団法人電力中央研究所 非接触給電システム
CN103597697A (zh) * 2011-06-09 2014-02-19 丰田自动车株式会社 受电装置、车辆以及非接触供电系统
JP2012257395A (ja) * 2011-06-09 2012-12-27 Toyota Motor Corp 非接触受電装置およびそれを備える車両、非接触送電装置、ならびに非接触電力伝送システム
JP5703988B2 (ja) * 2011-06-17 2015-04-22 トヨタ自動車株式会社 受電装置、送電装置、車両、および非接触給電システム
US9379571B2 (en) * 2011-07-11 2016-06-28 Delphi Technologies, Inc. Electrical charging system having energy coupling arrangement for wireless energy transmission therebetween
DE102011080973A1 (de) * 2011-08-16 2013-02-21 Komet Group Gmbh Drehübertrager für Werkzeugmaschinen
JP2014212581A (ja) * 2011-09-01 2014-11-13 三洋電機株式会社 電池充電器と充電台、及び電池充電器
CN103782487A (zh) 2011-09-13 2014-05-07 株式会社Ihi 移动车辆供电系统
JP5700133B2 (ja) 2011-10-27 2015-04-15 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
FR2987513B1 (fr) * 2012-02-27 2015-04-24 Valeo Sys Controle Moteur Sas Circuit electrique pour la charge par un reseau electrique d'au moins une unite de stockage d'energie electrique
JP5611256B2 (ja) * 2012-03-12 2014-10-22 三菱電機株式会社 バッテリ充放電システムおよび電力マネジメントシステム
WO2013154131A1 (ja) * 2012-04-13 2013-10-17 株式会社Ihi 船舶の受電構造、給電装置及び給電方法
CN104428791A (zh) 2012-05-14 2015-03-18 澳宝提克斯公司 通过检测图像中的圆形物体操作计算装置
US9827487B2 (en) 2012-05-14 2017-11-28 Sphero, Inc. Interactive augmented reality using a self-propelled device
US10056791B2 (en) * 2012-07-13 2018-08-21 Sphero, Inc. Self-optimizing power transfer
DE102012015262A1 (de) * 2012-08-01 2014-02-06 Audi Ag Verfahren zum Positionieren eines Kraftwagens, System mit einem solchen Kraftwagen sowie Kraftwagen
CN102882287B (zh) * 2012-09-28 2015-12-02 杭州电子科技大学 一种级联型非接触式供电系统和移动受电体
DE102012217779A1 (de) * 2012-09-28 2014-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Ladesteuereinheit und Verfahren zur Einstellung eines Abstands für einen induktiven Ladevorgang
JP5718879B2 (ja) * 2012-10-31 2015-05-13 トヨタ自動車株式会社 車両の駐車支援装置
JP6172915B2 (ja) * 2012-11-10 2017-08-02 Ｉｈｉ運搬機械株式会社 車両給電装置
JP5920185B2 (ja) * 2012-11-19 2016-05-18 トヨタ自動車株式会社 非接触受電装置
WO2014087823A1 (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 日産自動車株式会社 非接触給電装置、非接触給電システム及び非接触給電方法
JP6119868B2 (ja) * 2013-09-30 2017-04-26 日産自動車株式会社 非接触給電装置及び駐車支援装置
US10038340B2 (en) * 2013-10-21 2018-07-31 Electronics And Telecommunications Research Institute Wireless power transmission method and apparatus for improving spectrum efficiency and space efficiency based on impedance matching and relay resonance
US9470739B2 (en) * 2013-11-12 2016-10-18 Ford Global Technologies, Llc DC link capacitance measurement for electric vehicle drivetrain
JP2015100230A (ja) * 2013-11-20 2015-05-28 トヨタ自動車株式会社 非接触送受電システム
JP6221699B2 (ja) * 2013-12-03 2017-11-01 トヨタ自動車株式会社 受電部を備えた車両
US10075028B2 (en) 2013-12-03 2018-09-11 Utah State University Determining physical alignment between magnetic couplers for wireless power transfer
US9829882B2 (en) 2013-12-20 2017-11-28 Sphero, Inc. Self-propelled device with center of mass drive system
JP5910642B2 (ja) * 2014-01-22 2016-04-27 トヨタ自動車株式会社 非接触充電システム
JP5937631B2 (ja) * 2014-01-31 2016-06-22 トヨタ自動車株式会社 非接触電力伝送システムおよび充電ステーション
CN104901429A (zh) * 2014-03-05 2015-09-09 库珀工业控股（爱尔兰）公司 磁耦合谐振式无线能量传输接收电路
CN106165244A (zh) 2014-05-30 2016-11-23 株式会社Ihi 非接触供电系统、受电装置及送电装置
JP2015231308A (ja) * 2014-06-06 2015-12-21 株式会社Ihi 受電装置及び非接触給電システム
JP2015231258A (ja) * 2014-06-03 2015-12-21 株式会社Ihi 非接触給電システム及び受電装置
EP2962890B1 (en) * 2014-06-30 2016-05-11 ABB Technology Ltd Energy storage robot
JP6359924B2 (ja) * 2014-09-17 2018-07-18 トヨタ自動車株式会社 非接触送受電システム
DE102014220261A1 (de) * 2014-10-07 2016-04-07 Robert Bosch Gmbh Steuervorrichtung zur Positionierung eines Fahrzeugs, Fahrzeug, Ladestation und Verfahren
US9718352B2 (en) 2014-10-28 2017-08-01 General Electric Company System and method for material transfer and transport
US9722442B2 (en) * 2014-10-28 2017-08-01 General Electric Company System and method for transferring energy between vehicles
JP6376284B2 (ja) * 2015-04-08 2018-08-22 日産自動車株式会社 地上側コイルユニット
WO2016168751A1 (en) * 2015-04-15 2016-10-20 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Inc. Removable inductive power transfer pad
DE102015006298B4 (de) * 2015-05-16 2022-01-27 Audi Ag Ladestation für Kraftfahrzeuge und Verfahren zum Betreiben einer Ladestation
IL302340A (en) * 2016-03-18 2023-06-01 Global Energy Trans Co Wireless power transmission system
EP3442107A4 (en) * 2016-04-06 2019-12-04 Hitachi, Ltd. WIRELESS CURRENT TRANSMISSION AND RECEPTION SYSTEM, CURRENT CONVERTING APPARATUS HAVING THE SAME, AND CURRENT CONVERTING METHOD
WO2017205878A1 (en) 2016-05-27 2017-11-30 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Inc. Checking alignment of inductive charge pads in motion
DE102016211387A1 (de) * 2016-06-24 2017-12-28 Siemens Aktiengesellschaft Ladevorrichtung
DE102017108562A1 (de) 2017-04-21 2018-10-25 Wobben Properties Gmbh Ladestation zum Laden mehrerer Elektrofahrzeuge, insbesondere Elektroautomobile
CN107104517A (zh) * 2017-06-05 2017-08-29 三峡大学 一种能实现稳定电压输出的mcr‑wpt电路及其控制方法
JP6772978B2 (ja) * 2017-07-12 2020-10-21 トヨタ自動車株式会社 送電装置
CN111742464A (zh) 2017-12-22 2020-10-02 无线先进车辆电气化有限公司 具有多个绕组的无线电力传输焊盘
US11462943B2 (en) 2018-01-30 2022-10-04 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Llc DC link charging of capacitor in a wireless power transfer pad
US11437854B2 (en) 2018-02-12 2022-09-06 Wireless Advanced Vehicle Electrification, Llc Variable wireless power transfer system

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5341280A (en) * 1991-09-27 1994-08-23 Electric Power Research Institute Contactless coaxial winding transformer power transfer system
JPH07227007A (ja) * 1994-02-09 1995-08-22 Toyota Autom Loom Works Ltd 電動車用電磁給電装置
JPH09182212A (ja) 1995-12-25 1997-07-11 Toyota Autom Loom Works Ltd 自動充電装置
SG54559A1 (en) * 1996-09-13 1998-11-16 Hitachi Ltd Power transmission system ic card and information communication system using ic card
JPH10136588A (ja) * 1996-10-28 1998-05-22 Sanyo Electric Co Ltd 電動車両の充電システム
PT929926E (pt) * 1997-08-08 2007-03-30 Jurgen G Meins Processo e aparelho para fornecer energia sem contacto
DE19836401A1 (de) * 1997-09-19 2000-02-17 Salcomp Oy Salo Vorrichtung zum Aufladen von Akkumulatoren
JPH11164497A (ja) * 1997-11-28 1999-06-18 Shinko Electric Co Ltd 非接触給電装置
DE19837675A1 (de) * 1998-08-19 2000-02-24 Nokia Technology Gmbh Ladevorrichtung für Akkumulatoren in einem mobilen elektrischen Gerät mit induktiver Energieübertragung
RU2143775C1 (ru) * 1999-03-25 1999-12-27 Стребков Дмитрий Семенович Способ и устройство для передачи электрической энергии
US6160374A (en) * 1999-08-02 2000-12-12 General Motors Corporation Power-factor-corrected single-stage inductive charger
JP2002272134A (ja) * 2001-03-08 2002-09-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高周波電力の非接触給電装置及び非接触給電方法
JP2006288034A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 送受電装置
US7710751B2 (en) 2005-04-22 2010-05-04 Daifuku Co., Ltd. Secondary-side power receiving circuit of noncontact power supplying equipment
JP4442517B2 (ja) 2005-06-07 2010-03-31 パナソニック電工株式会社 非接触給電装置及び自律移動装置用給電システム
CN101258658B (zh) 2005-07-12 2012-11-14 麻省理工学院 无线非辐射能量传递
US7825543B2 (en) 2005-07-12 2010-11-02 Massachusetts Institute Of Technology Wireless energy transfer
JP4978082B2 (ja) * 2006-03-31 2012-07-18 トヨタ自動車株式会社 電源システムおよびそれを備えた車両
CN103384095B (zh) 2007-03-27 2016-05-18 麻省理工学院 用于无线能量传输的设备
JP4586832B2 (ja) * 2007-08-10 2010-11-24 トヨタ自動車株式会社 電動車両
RU2353531C1 (ru) * 2007-09-07 2009-04-27 Дмитрий Семенович Стребков Способ питания электрических транспортных средств и устройство для его осушествления
JP4453741B2 (ja) 2007-10-25 2010-04-21 トヨタ自動車株式会社 電動車両および車両用給電装置
JP5238420B2 (ja) * 2008-09-11 2013-07-17 矢崎総業株式会社 車両用ワイヤレス充電システム
JP5224295B2 (ja) * 2009-08-21 2013-07-03 国立大学法人埼玉大学 非接触給電装置及び非接触給電方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140008021A (ko) * 2012-07-10 2014-01-21 삼성전자주식회사 무선 전력 수신 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2431212A4 (en) 2017-08-16
US9186995B2 (en) 2015-11-17
CN102421629A (zh) 2012-04-18
EP2431212A1 (en) 2012-03-21
KR101376241B1 (ko) 2014-03-24
RU2011150408A (ru) 2013-06-20
BRPI0924914A2 (pt) 2016-08-30
CN102421629B (zh) 2013-12-25
US20120043172A1 (en) 2012-02-23
JP5263391B2 (ja) 2013-08-14
JPWO2010131346A1 (ja) 2012-11-01
RU2488495C1 (ru) 2013-07-27
WO2010131346A1 (ja) 2010-11-18

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