KR20160100380A - 비접촉 급전 시스템 및 송전 장치 - Google Patents

비접촉 급전 시스템 및 송전 장치 Download PDF

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Abstract

지상 컨트롤러(13)는 차량이 주차 스페이스에 접근했을 때에, 식별 데이터를 포함하는 여자 패턴으로 송전 코일(11)을 여자하는 제1 여자로 한다. 차량 컨트롤러(24)는 송전 코일(11)이 제1 여자가 되었을 때에, 수전 코일(21)에서 수전된 여자 패턴으로부터 식별 데이터를 취득하고, 또한 이 식별 데이터를 송전 장치(101)로 송신한다. 그리고 지상 컨트롤러(13)는 송전 코일(11)을 제1 여자로 했을 때에 여자 패턴에 포함한 식별 데이터와, 수전 코일(21)에서 수전된 여자 패턴으로부터 취득한 식별 데이터와의 일치를 판단한다. 양쪽의 식별 데이터가 일치하는 경우에, 송전 코일(11)을, 차량이 주차 스페이스의 충전 가능 위치에 존재하는지 여부를 판단하기 위한 제2 여자로 한다.

Description

비접촉 급전 시스템 및 송전 장치 {WIRELESS POWER SUPPLY SYSTEM AND POWER TRANSMISSION DEVICE}
본 발명은, 전기 자동차 등의 배터리를 구비하는 차량에, 비접촉으로 전력을 공급하는 비접촉 급전 시스템 및 송전 장치에 관한 것이다.
종래부터 배터리를 구비하는 차량에 비접촉으로 전력을 공급하고, 해당 배터리를 충전하는 비접촉 충전 시스템으로서, 특허문헌 1에 개시된 것이 알려져 있다. 해당 특허문헌 1에서는, 복수의 송전 장치가 존재할 경우에, 송전 코일로부터 랜덤 신호를 약(弱)여자하고, 이 랜덤 신호를 차량에서 검출하고, 송전 장치와의 사이에서 랜덤 신호의 일치가 확인되었을 때에, 차량과 송전 장치 사이의 페어링을 행하는 것이 개시되어 있다.
국제 공개 제2012/042902호
그러나 상술한 특허문헌 1에 개시된 종래예는, 차량이 주차 스페이스로 진입하고, 차량이 정지된 상태에서, 송전 코일로부터 랜덤한 ID 패턴을 갖는 신호를 송신하고, 이것을 차량측에서 수신해서 페어링을 행하는 구성이므로, 주차 스페이스에 차량을 정지시키고 나서 실제로 충전을 개시할 때까지, 장시간을 요해 버린다고 하는 문제가 발생한다.
본 발명은, 이러한 종래의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 주차 스페이스로 진입하는 차량에 대하여 보다 신속하게 페어링을 행할 수 있는 비접촉 급전 시스템 및 송전 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 비접촉 급전 시스템에서는, 송전 장치는, 차량이 주차 스페이스에 접근하는 것을 검출하는 접근 검출 센서와, 송전 코일에 공급하는 전력을 제어하는 급전 제어부와, 수전 장치와의 사이에서 통신을 행하는 송전측 통신부를 구비하고 있다. 또한, 수전 장치는, 수전 코일에서의 전력의 수전을 제어하는 수전 제어부와, 송전 장치와의 사이에서 통신을 행하는 수전측 통신부를 구비하고 있다. 그리고 급전 제어부는, 차량이 주차 스페이스에 접근했을 때에, 식별 데이터를 포함하는 여자 패턴으로 송전 코일을 여자하는 제1 여자로 하고, 수전 제어부는, 송전 코일이 제1 여자가 되었을 때에, 수전 코일에 의해 수전된 여자 패턴으로부터 식별 데이터를 취득하고, 또한 이 식별 데이터를 송전 장치로 송신한다. 그리고 급전 제어부는, 송전 코일을 제1 여자로 했을 때에 여자 패턴에 포함한 식별 데이터와, 수전 코일에서 수전된 여자 패턴으로부터 취득한 식별 데이터와의 일치를 판단하여, 일치하는 경우에는 송전 코일을, 차량이 주차 스페이스의 충전 가능 위치에 존재하는지 여부를 판단하기 위한 제2 여자로 한다.
본 발명의 일 형태에 관한 송전 장치는, 차량이 주차 스페이스에 접근하는 것을 검출하는 접근 검출 센서와, 송전 코일에 공급하는 전류를 제어하는 급전 제어부와, 차량과의 사이에서 통신을 행하는 통신부를 구비하고 있다. 그리고 급전 제어부는, 차량이 주차 스페이스에 접근했을 때에, 식별 데이터를 포함하는 여자 패턴으로 송전 코일을 여자하는 제1 여자로 하고, 차량으로부터 송신되는 식별 데이터가 통신부에서 수신되었을 때에, 이 식별 데이터와, 송전 코일을 제1 여자로 했을 때에 여자 패턴에 포함한 식별 데이터와의 일치를 판단하여, 일치하는 경우에 송전 코일을, 차량이 주차 스페이스의 충전 가능 위치에 존재하는지 여부를 판단하기 위한 제2 여자로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 차량과 복수의 주차 스페이스와의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 파워 유닛, 송전 코일, 수전 코일 및 정류 평활 회로의 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 각 신호의 파형을 나타내는 타이밍 차트이며, (a)는 전류 I1, (b)는 전류 I2, (c)는 전류 I2의 절댓값, (d)는 전류 IL, (e)는 출력 전압 Vout, (f)는 로직을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 각 신호의 파형을 나타내는 타이밍 차트이며, (a)는 출력 전압 Vout, (b)는 전류 IL, (c)는 로직을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 파워 유닛, 송전 코일, 수전 코일 및 정류 평활 회로의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 파워 유닛, 송전 코일, 수전 코일 및 정류 평활 회로의 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 각 신호의 파형을 나타내는 타이밍 차트이며, (a)는 출력 전압 Vout, (b)는 전류 IL, (c)는 로직을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 각 신호의 파형을 나타내는 타이밍 차트이며, (a), (c)는 출력 전압 Vout, (b), (d)는 로직을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 각 신호의 파형을 나타내는 타이밍 차트이며, (a)는 출력 전압 Vout, (b)는 전류 IL, (c)는 로직을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 각 신호의 파형을 나타내는 타이밍 차트이며, (a)는 출력 전압 Vout, (b)는 로직을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 제5 실시 형태의 변형예에 관한 비접촉 급전 시스템의 각 신호의 파형을 나타내는 타이밍 차트이며, (a)는 출력 전압 Vout, (b)는 전류 IL, (c)는 로직을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 파워 유닛, 송전 코일, 수전 코일 및 정류 평활 회로의 회로도이다.
도 14는 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 파워 유닛, 송전 코일, 수전 코일 및 정류 평활 회로의 회로도이다.
도 15는 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 파워 유닛, 송전 코일, 수전 코일 및 정류 평활 회로의 회로도이다.
도 16은 본 발명의 제9 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 파워 유닛, 송전 코일, 수전 코일 및 정류 평활 회로의 회로도이다.
도 17은 지상 컨트롤러 및 차량 컨트롤러에 의한 처리 순서를 나타내는 시퀀스도이다.
도 18은 지상 컨트롤러 및 차량 컨트롤러에 의한 처리 순서를 나타내는 시퀀스도이다.
도 19는 차량 컨트롤러에 의한 캔슬 판단의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 20은 차량이 주차 스페이스로부터 이탈하는 경우의 지상 컨트롤러 및 차량 컨트롤러에 의한 처리 순서를 나타내는 시퀀스도이다.
도 21은 주차 스페이스를 변경하는 경우의 지상 컨트롤러 및 차량 컨트롤러에 의한 처리 순서를 나타내는 시퀀스도이다.
도 22는 지상 컨트롤러가 제1 여자에 의한 식별용 ID를 송신하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 23은 차량 컨트롤러가 제1 여자에 의한 식별용 ID를 수신하는 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 24는 차량이 주차 스페이스에 접근하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 25는 차량의 일부가 주차 스페이스 내로 진입하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 26은 차량이 주차 스페이스 내로 진입하고, 수전 코일이 송전 코일의 여자 영역 내에 달했을 때의 모습을 도시하는 설명도이다.
도 27은 차량이 주차 스페이스 내로 진입하고, 수전 코일이 충전 가능 위치에 달했을 때의 모습을 도시하는 설명도이다.
도 28은 차량이 주차 스페이스 내로 진입하고, 그 후 이탈하는 모습을 도시하는 설명도이다.
도 29는 차량이 주차 스페이스를 변경하는 모습을 도시하는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
[제1 실시 형태의 설명]
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 이 비접촉 급전 시스템은, 지상측의 주차 설비에 설치되는 송전 장치(101)와, 차량(20)에 탑재되는 수전 장치(102)로 구성된다.
송전 장치(101)는 차량(20)에 탑재되는 배터리를 충전하기 위한 복수의 주차 스페이스를 구비하고 있고, 각 주차 스페이스마다 지상 유닛(51)을 구비하고 있다. 또한, 도 1에서는, 일례로서 2개의 지상 유닛(51, 51a)을 나타내고 있다. 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 지상 유닛을 구비하는 경우에 대해서도 적용할 수 있다.
지상 유닛(51)은 주차 스페이스의 지면에 설치된 송전 코일(11)과, 해당 송전 코일(11)에 전류를 통전하여 여자하는 파워 유닛(12)과, 해당 파워 유닛(12)의 작동을 제어하는 지상 컨트롤러(13)(급전 제어부)와, 수전 장치(102)와의 사이에서 무선 통신을 행하는 통신부(14)(송전측 통신부)를 구비하고 있다. 지상 컨트롤러(13)에는, 주차 스페이스에 차량(20)이 접근했을 때에 이것을 검출하는 차량 검출 센서(33)(접근 검출 센서)가 접속되어 있다. 또한, 지상 유닛(51a)에 대해서도 마찬가지의 구성을 갖고 있으며, 송전 코일(11a) 및 차량 검출 센서(33a)가 접속되어 있다. 또한, 지상 유닛(51, 51a)은, 예를 들어 중앙 연산 유닛(CPU)이나, RAM, ROM, 하드 디스크 등의 기억 수단을 포함하는 일체형 컴퓨터로 구성할 수 있다.
차량(20)에 탑재되는 수전 장치(102)는 차량(20)의 저부 적소에 설치된 수전 코일(21)과, 해당 수전 코일(21)에 의해 수전되는 교류 전류를 정류하고, 또한 평활화하는 정류 평활 회로(22)를 구비하고 있다. 또한, 정류 평활 회로(22)의 작동을 제어하는 차량 컨트롤러(24)(수전 제어부)와, 수전 코일(21)에 의해 수전된 전력을 충전하는 배터리(23)와, 지상 유닛(51)과의 사이에서 통신을 행하는 통신부(25)(수전측 통신부)를 구비하고 있다. 수전 코일(21)은 차량(20)이 주차 스페이스의 소정 위치에 주차되었을 때에, 상술한 송전 코일(11)과 중복되는 위치에 배치되어 있다. 또한, 수전 장치(102)는, 예를 들어 중앙 연산 유닛(CPU)이나, RAM, ROM, 하드 디스크 등의 기억부를 포함하는 일체형 컴퓨터로 구성할 수 있다.
도 2는, 차량(20)과 복수의 주차 스페이스(32, 32a)와의 관계를 도시하는 설명도이다. 본 실시 형태에서는, 각 주차 스페이스(32, 32a)에 설치되는 지상 유닛(51, 51a)과 차량(20)에 탑재되는 수전 장치(102)와의 사이에서 무선 통신을 행함으로써, 차량(20)과 해당 차량(20)이 주차되는 주차 스페이스(32)를 페어링하는 처리를 행한다. 그리고 차량(20)과 페어링된 주차 스페이스(32)의 송전 코일(11)을 통전해서 여자하고, 비접촉으로 수전 장치(102)에 전력을 공급한다. 그리고 차량(20)에 탑재된 배터리(23)를 충전한다.
도 3은, 도 1에 도시한 파워 유닛(12), 송전 코일(11), 수전 코일(21), 정류 평활 회로(22), 및 그 주변 기기의 상세한 구성을 도시하는 회로도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 파워 유닛(12)은 복수의 스위치 회로(예를 들어, MOSFET 등)를 포함하는 인버터 회로(31)를 구비하고 있다. 그리고 지상 컨트롤러(13)(도 1 참조)의 제어에 의해 각 스위치 회로의 온, 오프를 제어하여, 직류 전원(15)으로부터 공급되는 직류 전압 Vin을 소정의 주파수의 교류 전압으로 변환한다.
송전 코일(11)에는, 저항 R1 및 콘덴서 C1이 접속되어 있고, 해당 송전 코일(11)에 파워 유닛(12)으로부터 출력되는 교류 전압을 인가해서 전류를 흐르게 함으로써, 송전 코일(11)을 후술하는 제1 여자 및 제2 여자로 할 수 있다. 또한, 해당 송전 코일(11)과 수전 코일(21)이 서로 중복되는 위치에 배치된 경우에는[도 1에 도시한 바와 같이 각 코일(11, 21)이 서로 마주 향하게 배치된 경우에는], 송전 코일(11)에 배터리 충전용의 전류를 공급하는 제3 여자로 함으로써, 비접촉으로 수전 코일(21)에 전력을 송전한다.
수전 코일(21)에는, 콘덴서 C2 및 저항 R2가 접속되어 있고, 송전 코일(11)로부터 송전된 전력을 비접촉으로 수전한다. 정류 평활 회로(22)는 복수의 다이오드를 포함하는 브리지 회로 및 콘덴서 C3, C4, 코일 L, 방전 저항 R3을 갖고 있으며, 수전 코일(21)에서 수전한 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 또한 평활화해서 배터리(23)(도 1 참조)에 공급한다. 또한, 정류 평활 회로(22)는 저항 R4와 스위치 SW1를 포함하는 방전 회로(26)를 갖고 있다. 정류 평활 회로(22)의 출력단부에는, 출력 전압 Vout를 측정하기 위한 전압 센서(27)가 설치되어 있고, 해당 전압 센서(27)에서 측정되는 출력 전압 Vout는, 차량 컨트롤러(24)(도 1 참조)에 출력된다. 스위치 SW1은, 차량 컨트롤러(24)의 제어 하에서 온, 오프가 제어된다. 상세하게는, 송전 코일(11)이 제1 여자로 되어 있을 때에, 출력 전압 Vout가 미리 설정한 임계치 전압 Vth 이하인 경우에는 스위치 SW1을 오프로 하고, 출력 전압 Vout가 임계치 전압 Vth를 상회하는 경우에 해당 스위치 SW1을 온으로 하여, 콘덴서 C4에 축적된 전압을 방전한다.
그리고 본 실시 형태에서는, 차량(20)이 주차 스페이스(32)에 접근했을 때에는, 송전 코일(11)을 제1 여자로 함으로써, 차량(20)과 지상 유닛(51) 사이에서 페어링을 행한다. 또한, 페어링이 완료된 후에 송전 코일(11)을 제2 여자로 함으로써, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내의 소정 위치에 주차되었는지 여부를 판단한다. 제2 여자는 제1 여자보다도 강한 여자 패턴으로 되어 있다. 그 후, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내의 소정 위치에 주차되어 있다고 판단된 경우에는, 송전 코일(11)을 제3 여자로 하여, 비접촉 급전을 행한다.
이어서, 도 4에 도시하는 타이밍 차트를 참조하여 제1 여자에 대해서 설명한다. 도 4의 (a)는 송전 코일(11)에 흐르는 전류 I1의 파형을 나타내고, (b)는 수전 코일(21)에 흐르는 전류 I2의 파형을 나타내고, (c)는 전류 I2를 전파 정류한 전류의 파형을 나타내고 있다. 또한, (d)는 전파 정류한 전류 I2를 평활화한 전류 IL을 나타내고, (e)는 정류 평활 회로(22)의 출력 전압 Vout를 나타내고, (f)는 출력 전압 Vout에 의해 인식되는 「0」,「1」로 나타내는 로직을 나타내고 있다. 그리고 제1 여자에서는, 송전 코일(11)의 여자 패턴으로 식별용 ID(식별 데이터)를 설정한다.
제1 여자에서는, 스타트 비트로서, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 송전 코일(11)에 미약한 레벨의 펄스 형상의 전류 P0을 통전한다. 차량(20)이 주차 스페이스(32)에 접근하고 있는 경우에는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 수전 코일(21)에 전류 I2가 흐르고, 이것을 정류함으로써, 도 4의 (c)에 나타내는 전류 |I2|가 얻어진다. 그리고 이 전류 |I2|를 평활화함으로써 도 4의 (d)에 나타내는 전류 IL이 얻어진다.
정류 평활 회로(22)에 전류 IL이 흐름으로써, 도 4의 (e)와 같이, 시각 t0에서 출력 전압 Vout가 상승하고, 해당 출력 전압 Vout가 임계치 전압 Vth를 상회하면 스위치 SW1이 온이 되고, 출력 전압 Vout는 하강한다. 스타트 비트 후에, 시각 t1, t2, t3, t4에 있어서 펄스 형상의 전류 P1, P2, P3, P4를 통전함으로써, 4 비트의 식별용 ID를 설정한다. 즉, P1, P2, P4와 같이 전류 I1을 통전함으로써, 「1」의 로직을 설정하고, P3과 같이 전류 I1을 통전하지 않음으로써, 「0」의 로직을 설정한다. 도 4에 도시한 예에서는, 「1, 1, 0, 1」의 식별용 ID를 발생시키고 있다.
그리고 지상 유닛(51)에서 설정한 식별용 ID와, 출력 전압 Vout에 기초하여 차량 컨트롤러(24)가 인식한 식별용 ID가 일치하는 경우에, 차량(20)과 지상 유닛(51)이 페어링된 것이라고 판단한다. 즉, 송전 코일(11)을 제1 여자로 함으로써, 차량(20)과 주차 스페이스(32)를 페어링시킬 수 있다. 또한, 도 4에서는 기재를 생략하지만, 식별용 ID 「1, 1, 0, 1」후에 스탑 비트(stop bit)를 송신해도 된다. 또한, 제1 여자의 방법에 대해서는, 복수 종류의 방법이 있고, 상세에 대해서는 후술하는 제2 내지 제9 실시 형태에서 설명한다.
이어서, 제2 여자에 대해서 설명한다. 전술한 바와 같이 송전 코일(11)을 제1 여자로 함으로써, 차량(20)과 지상 유닛(51)의 페어링이 완료된 경우에는, 그 후, 송전 코일(11)을 제2 여자로 하여, 주차 스페이스(32)에 대한 차량(20)의 주차 위치가 충전 가능한 위치인지 여부를 판단한다.
지상 컨트롤러(13)는, 배터리 충전 시(제3 여자 시)의 전류보다도 작은 전류를 송전 코일(11)에 통전함으로써, 해당 송전 코일(11)을 배터리 충전 시의 여자(제3 여자)보다도 약한 제2 여자로 한다. 구체적으로는, 미리 설정한 전력 공급 명령값이 되는 전력이 급전되도록, 송전 코일(11)에 통전하는 전류를 설정해서 제2 여자로 한다. 차량 컨트롤러(24)는, 이때의 수전 코일(21)에서 수전되는 수전 전력을 검출하고, 또한 상기한 전력 공급 명령값에 기초하여, 전력의 송전 효율 Q1을 연산한다. 그리고 이 송전 효율 Q1에 기초하여 차량(20)이 충전 가능 위치에 달하였는지 여부를 판단한다. 바꾸어 말하면, 수전 코일(21)이 송전 코일(11)의 충전 가능 범위 내에 존재하는지 여부를 판단한다.
즉, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내로 진입하고, 송전 코일(11)과 수전 코일(21)이 접근하고, 또한 송전 코일(11)과 수전 코일(21) 중 적어도 일부가 중복되면, 송전 코일(11)에서 발생한 자속이 수전 코일(21)과 쇄교하여, 전력이 송전되어 배터리(23)를 충전할 수 있다. 또한, 중복되는 영역의 면적이 증가하면, 수전 코일(21)에 쇄교하는 자속이 증가하므로 송전 효율이 높아진다. 반대로, 송전 코일(11)과 수전 코일(21)이 중복되는 영역이 감소하면, 누설 자속이 많아지므로 송전 효율이 저하된다. 따라서, 송전 효율의 하한을 나타내는 임계치 효율 Qth를 설정하고, 송전 효율 Q1이 임계치 효율 Qth를 상회하는지 여부를 검출함으로써, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 상의 충전 가능한 위치에 주차되었는지 여부를 판단할 수 있다. 바꾸어 말하면, 수전 코일(21)이 충전 가능 범위 내에 존재하고 있는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 송전 코일(11)과 수전 코일(21)이 중복되는 영역의 면적이 작은 경우에는, 충전에 필요로 하는 시간이 길어지기는 하지만, 비접촉 충전은 가능하므로, 적어도 일부의 자속이 쇄교할 때의 송전 효율을 상기한 임계치 효율 Qth로 설정하는 것도 가능하다.
또한, 송전 효율 Q1은 차량 컨트롤러(24)에서 연산하는 것에 한정되지 않고, 지상 컨트롤러(13)에서 연산하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 수전 코일(21)에 의해 수전된 전력 데이터를, 통신부(25) 및 통신부(14)를 경유해서 지상 컨트롤러(13)에 송신하고, 해당 지상 컨트롤러(13)에서 송전 효율 Q1을 연산하면 된다.
여기서, 제2 여자로 할 때에 송전 코일(11)에 통전하는 전류는, 제1 여자 시에 통전한 전류보다도 큰 전류로 하고 있다. 이것은, 송전 코일(11)이 제1 여자로 되어 있을 때에, 차량 컨트롤러(24)가 제2 여자라고 오인식하는 것을 방지하기 위해서이다.
그리고 상기한 제2 여자에 의해, 수전 코일(21)이 충전 가능 범위 내에 존재한다고 판단되었을 경우에는, 지상 컨트롤러(13)는 송전 코일(11)을 제3 여자로 하여 배터리 충전용의 전력을 급전한다.
이어서, 도 17 내지 도 21에 나타내는 시퀀스도를 참조하여, 지상 컨트롤러(13) 및 차량 컨트롤러(24)에 의한 처리 순서에 대해서 설명한다. 처음에, 도 17의 스텝 a1에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 대기 상태가 된다. 그리고 스텝 b1에 있어서, 차량(20)이 주차 스페이스(32)에 접근하면, 스텝 b2에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 무선 통신에 의해, 차량(20)이 갖는 인증용 ID를 송전 장치(101)에 송신한다. 이 통신 방식은, 예를 들어 무선 LAN을 사용할 수 있다.
스텝 a2에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 인증용 ID를 수신하고, 스텝 a3에 있어서, 수신한 인증용 ID를 인증한다. 일례로서, 지상 컨트롤러(13)는 수신한 인증용 ID가, 전력의 충전을 허가한 차량(20)에 대하여 부여한 인증용 ID인지 여부를 판단하여, 충전을 허가한 차량(20)인 것이 확인된 경우에, 이 인증용 ID를 인증한다.
스텝 a4에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 지상 유닛(51)을 기동한다. 또한, 스텝 a5에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 지상 유닛(51)이 기동한 것을 나타내는 신호를 무선 통신에 의해, 차량 컨트롤러(24)에 송신한다. 스텝 a6에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 차량 검출 센서(33)를 작동시킨다. 스텝 a7에 있어서, 차량(20)의 접근 대기 상태로 한다.
한편, 스텝 b3에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 지상 유닛(51)이 기동한 것을 사용자[차량(20)의 탑승원 등]에게 통지한다. 스텝 b4에 있어서, 지상 컨트롤러(13)로부터의 페어링 신호 대기 상태로 한다. 이때, 차량(20)의 주차 스페이스(32)로의 접근이 계속되고 있다. 즉, 도 24에 도시한 바와 같이, 주차 스페이스(32)에 대하여 차량(20)이 접근하고 있는 상태이다.
스텝 b5에 있어서, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내로 진입하면, 스텝 a8에 있어서, 차량 검출 센서(33)에 의해 차량(20)의 진입이 검출된다. 즉, 도 25에 도시한 바와 같이, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내에 설정되어 있는 차량 검출 센서(33)의 검출 영역 내에 달하면, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내로 진입한 것이 검출된다. 스텝 b6에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 페어링 대기 상태를 계속한다.
스텝 a9에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 제1 여자를 개시한다. 즉, 전술한 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 소정의 주기로 송전 코일(11)에 펄스 형상의 전류를 통전함으로써, 스타트 비트 신호가 되는 전류 P0 및 4 비트의 식별용 ID를 나타내는 전류 P1 내지 P4를 통전한다. 그리고 전류 P0, P1 내지 P4의 통전을 반복한다. 스텝 a10에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 페어링 요구 대기 상태로 하고, 스텝 a11에 있어서, 제1 여자를 계속한다.
스텝 b7에 있어서, 차량(20)에 탑재되어 있는 수전 코일(21)이 도 26에 나타내는 송전 코일(11)의 여자 영역 N1 내로 진입하면, 스텝 b8에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 4 비트의 식별용 ID를 수신한다. 즉, 도 4의 (e)에 나타낸 출력 전압 Vout와 임계치 전압 Vth와 대소의 관계에 기초하여, 도 4의 (f)에 도시한 바와 같이 식별용 ID 「1, 1, 0, 1」을 인식한다.
스텝 b9에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 지상 컨트롤러(13)를 향해, 인식한 식별용 ID를 송신하고, 페어링 요구를 행한다. 스텝 a12에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 송신된 식별용 ID를 수신한다. 스텝 a13에 있어서, 차량(20)과 지상 유닛(51)이 페어링된다. 즉, 지상 유닛(51)으로부터 송신한 4 비트의 식별용 ID와, 수전 장치(102)에서 수신된 4 비트의 식별용 ID가 일치하는 경우에는, 차량(20)과 지상 유닛(51)이 페어링된다.
그 후, 스텝 a14에 있어서, 지상 유닛(51)은 송전 코일(11)의 통전 전류를 변경해서 해당 송전 코일(11)을 제2 여자로 한다. 즉, 제2 여자를 개시한다. 스텝 b10에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내의 충전 가능 위치에 달하였는지 여부의 판단을 개시한다. 구체적으로는, 도 27에 도시한 바와 같이, 수전 코일(21)과 송전 코일(11)이 중복되는 면적이 커지고, 송전 효율 Q1이 높아져 해당 송전 효율 Q1이 미리 설정한 임계치 효율 Qth를 상회하는 경우에, 차량(20)이 충전 가능 위치에 달한 것이라 판단한다. 예를 들어, 수전 코일(21)이 급전 가능 영역 N2 내에 존재할 경우에, 충전 가능 위치에 달한 것이라 판단할 수 있다.
도 18의 스텝 b11에 있어서, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내의 충전 가능 범위로 진입하고, 또한 스텝 a15에 있어서, 송전 코일(11)의 제2 여자가 계속되고 있으면, 스텝 b12에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 송전 효율 Q1이 임계치 효율 Qth를 상회하고 있는지 여부를 판단한다. 이 판단은, 여자에 의해 수전 코일(21)에 발생하는 전압의 크기에 기초해서 판단할 수 있다. 그리고 Q1>Qth일 경우에는, 스텝 b13에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 디스플레이(도시 생략) 등에 의해, 배터리(23)의 충전이 가능한 상태인 것을 사용자에게 통지한다.
스텝 b14에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 캔슬 판단 처리를 실행한다. 이 처리는, 사용자에 의해 캔슬 조작이 입력되었는지 여부에 의해, 충전을 실행할지 정지할지의 판단을 행한다. 상세에 대해서는, 도 19를 참조하여 후술한다.
그리고 캔슬 조작되지 않는 경우에는, 스텝 b15에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 차량(20)이 정차되어 있는지 여부를 판단하여, 정차되어 있는 경우에는 스텝 b16에 있어서, 차량 전원을 오프로 한다. 계속해서, 스텝 b17에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 지상 컨트롤러(13)에 대하여 충전 개시 요구 신호를 송신한다.
스텝 a16에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 송전 코일(11)을 제3 여자로 한다. 스텝 a17에 있어서, 송전 코일(11)에 공급된 전력을 비접촉으로 수전 코일(21)에 급전하여, 배터리(23)(도 1 참조)를 충전한다. 이렇게 해서, 송전 코일(11)을 제1 여자로 하여 지상 유닛(51)과 차량(20)을 페어링시키고, 제2 여자로 하여 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내의 충전 가능 위치에 주차되어 있는 것을 확인하고, 그 후, 전력을 비접촉으로 급전함으로써, 배터리(23)를 충전할 수 있다.
이어서, 도 18의 스텝 b14에 나타낸 캔슬 판단 처리의 상세에 대해서, 도 19에 나타내는 흐름도를 참조하여 설명한다. 처음에 스텝 b31에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 송전 코일(11)이 제2 여자로 되어 있을 때에, 수전 코일(21)에서 수전되는 전압을 검출한다. 스텝 b32에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 검출한 전압에 기초하여, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내의 충전 가능 위치에 주차되었는지 여부를 판단한다.
충전 가능 위치가 아니면, 스텝 b38에 있어서, 차량(20)이 주차 스페이스(32)의 소정 위치에 대하여 위치 어긋남이 발생하였음을 사용자에게 통지하고, 스텝 b31로 처리를 복귀시킨다. 한편, 충전 가능 위치일 경우에는, 스텝 b33에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 차량(20)이 충전 가능 위치에 주차되어 있는 것을 사용자에게 통지한다. 또한, 스텝 b34에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 디스플레이(도시 생략)에 캔슬 버튼을 표시한다.
스텝 S35에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 사용자에 의해 캔슬 조작이 행해졌는지 여부를 판단하여, 캔슬 조작이 행해진 경우에는 스텝 b39에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 제2 여자의 정지 지령 신호를 지상 유닛(51)으로 송신한다. 스텝 b40에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 지상 컨트롤러(13)와의 사이의 무선 통신을 정지한다.
한편, 캔슬 조작이 행해지지 않는 경우에는, 스텝 b36에 있어서, 차량 전원이 오프가 되었는지 여부를 판단하여, 오프가 된 경우에는 차량(20)의 충전 준비가 갖추어져 있는 것이라 판단하여, 스텝 b37에 있어서, 충전 개시 요구를 지상 유닛(51)에 송신한다. 그 후, 본 처리를 종료한다. 이렇게 해서, 차량(20)의 사용자에 의한 캔슬 조작을 행할 수 있는 것이다.
이어서, 차량(20)이 충전 가능 위치로부터 이탈한 경우의 처리를, 도 20에 나타내는 시퀀스도를 참조하여 설명한다. 이 처리는, 도 17에 나타낸 스텝 a14 및 스텝 b10 후에 실행된다. 스텝 b32에 있어서, 주차 스페이스의 변경 등의 이유에 의해 차량(20)이 주차 스페이스(32)로부터 이탈하면, 스텝 a32에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 차량 검출 센서(33)의 검출 신호에 의해 주차 스페이스(32)로부터의 이탈을 검출한다.
스텝 a33에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 차량(20)과의 사이의 페어링 해제의 요구 신호를 송신한다. 즉, 지상 유닛(51)과 차량(20)이 제1 여자에 의해 페어링되어 있으므로, 그 후 배터리(23)의 충전을 행하지 않는 경우에는, 이 페어링을 해제할 필요가 있어, 지상 컨트롤러(13)는 페어링 해제의 요구 신호를 송신한다.
스텝 b33에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 페어링 해제의 요구 신호를 수신한다. 또한, 스텝 b34에 있어서, 페어링의 해제를 나타내는 신호를 지상 유닛(51)으로 송신한다. 이에 의해, 지상 컨트롤러(13)는 차량(20)과의 사이의 페어링을 해제한다. 그 후, 스텝 b35에 있어서, 사용자에 의한 캔슬이 발생한 경우에는, 스텝 b36에 있어서, 무선 통신을 정지한다.
한편, 스텝 a34에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 차량(20)과의 사이의 페어링을 해제한다. 스텝 a35에 있어서, 송전 코일(11)의 제2 여자를 정지한다. 그 후, 스텝 a36에 있어서, 차량(20)이 주차 스페이스(32) 내에 주차되었는지 여부의 검출을 계속한다. 그리고 차량 컨트롤러(24)와의 사이의 무선이 정지한 경우에는, 스텝 a37에 있어서, 차량 검출 센서(33)에 의한 차량의 위치 검출을 정지한다.
도 28은, 차량(20)이 충전 가능 위치로부터 이탈할 경우의 동작을 도시하는 설명도이다. 도 28에 도시한 바와 같이, 차량(20)이 충전 가능 위치로부터 이탈하면, 해당 차량(20)은 차량 검출 센서(33)의 검출 범위로부터 이탈하게 되므로, 페어링이 해제된다. 이렇게 해서, 사용자에 의한 충전의 캔슬 조작이 행해진 경우에는, 페어링을 해제하고, 또한 송전 코일(11)의 여자를 정지한다.
이어서, 차량(20)의 주차 위치를, 지상 유닛(51)에 대응하는 주차 스페이스(32)로부터, 지상 유닛(51a)에 대응하는 주차 스페이스(32a)로 변경하는 처리를, 도 21에 나타내는 시퀀스도 및 도 29에 나타내는 동작도를 참조하여 설명한다. 또한 이하에서는, 지상 유닛(51, 51a)과 구별하기 위해서, 부호 51을 제1 지상 유닛으로 하고, 부호 51a를 제2 지상 유닛으로 한다. 또한, 주차 스페이스(32, 32a)를 구별하기 위해서, 부호 32를 제1 주차 스페이스, 부호 32a를 제2 주차 스페이스로 한다.
도 21에 나타내는 처리는, 도 17에 나타낸 스텝 a14 및 스텝 b10 후에 실행된다. 스텝 b52에 있어서, 차량(20)이 제1 지상 유닛(51)의 송전 코일(11)에 의한 여자 영역(도 29에 나타내는 N1)으로부터 이탈하면, 스텝 b53에 있어서 차량 컨트롤러(24)는 수전 코일(21)에 발생하는 전압의 저하를 검출한다. 즉, 송전 코일(11)과 수전 코일(21)이 중복되는 면적이 감소하면, 수전 코일(21)에 발생하는 전압이 저하되므로, 차량 컨트롤러(24)는 전압의 저하를 검출함으로써, 차량(20)이 여자 영역 N1로부터 이탈한 것을 인식할 수 있다.
스텝 b54에 있어서 차량 컨트롤러(24)는 지상 컨트롤러(13)에 대하여, 페어링 해제의 요구 신호를 송신하고, 스텝 b55에 있어서, 페어링을 해제한다. 즉, 차량(20)은 제1 주차 스페이스(32)에서 배터리(23)의 충전을 행하지 않으므로, 제1 지상 유닛(51)과 차량(20) 사이의 페어링을 해제한다. 한편, 스텝 a52에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 페어링 해제의 요구 신호를 수신하고, 스텝 a53에 있어서, 페어링을 해제한다. 그 후, 스텝 a54에 있어서, 제1 여자를 개시한다. 즉, 제2 여자를 종료시켜서, 제1 여자를 개시한다.
또한, 제2 지상 유닛(51a)은 스텝 c51에 있어서, 대기 상태가 되고, 스텝 c52에 있어서, 차량 컨트롤러(24)로부터의 무선 통신을 받아, 차량 검출 센서(33a)를 작동시킨다.
그 후, 스텝 b56에 있어서, 차량(20)이 제1 주차 스페이스(32)로부터 이탈하면, 스텝 a55에 있어서, 제1 지상 유닛(51)의 지상 컨트롤러(13)는 제1 여자를 정지한다. 스텝 b57에 있어서, 차량(20)이 제2 주차 스페이스(32a) 내로 진입하면, 스텝 c53에 있어서, 제2 지상 유닛(51a)의 지상 컨트롤러(13)는 차량(20)이 진입한 것을 검출한다. 또한, 스텝 c54에 있어서, 제1 여자를 개시한다.
그 후, 전술한 바와 마찬가지의 처리를 실행하고, 스텝 b58에 있어서, 제2 지상 유닛(51a)과 차량(20)이 페어링된다. 한편, 스텝 a56에 있어서, 제1 지상 유닛(51)의 차량 검출 센서(33)를 정지시킨다. 이렇게 해서, 차량(20)의 사용자가, 차량(20)의 주차 위치를 제1 주차 스페이스(32)로부터 제2 주차 스페이스(32a)로 변경한 경우의 처리가 행하여지고, 제2 지상 유닛(51a)을 사용한 배터리(23)의 충전을 행할 수 있는 것이다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템에서 실시되는 페어링 처리의 상세한 처리 순서를, 도 22, 도 23에 나타내는 흐름도를 참조하여 설명한다. 도 23은, 지상 컨트롤러(13)의 제어에 의한 처리 순서를 나타내는 흐름도이다. 이 처리는, 차량 검출 센서(33)에 의해 차량(20)이 주차 스페이스(32)의 원하는 위치에 접근하고 있는 것이 검출된 경우에 실행된다.
처음에, 스텝 S11에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 제1 여자로 하기 위한 약여자 통신의 기동 처리를 행하고, 또한 스텝 S12에 있어서, 약여자 개시의 수신 대기 상태로 한다. 스텝 S13에 있어서, 약여자의 개시 지령이 부여되었는지 여부를 판단해 개시 지령이 부여된 경우에는(스텝 S13에서 "예"), 스텝 S14로 처리를 진행시킨다.
스텝 S14에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 송전 코일(11)에 스타트 비트용의 전류를 공급해서 여자시키고, 그 후 스텝 S15에 있어서, 식별용 ID용의 전류를 공급해서 여자시킨다. 또한, 스텝 S16에 있어서, 스탑 비트용의 전류를 공급해서 여자시킨다.
스텝 S17에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 차량 컨트롤러(24)로부터 수신 확인 신호가 수신되었는지 여부를 판단한다. 스텝 S18에 있어서, 약여자를 정지할 것인지 여부를 판단한다. 스텝 S18에 있어서, 수신 확인 신호를 수신하였다고 판단한 경우에는, 약여자를 정지한다. 한편, 수신 확인 신호를 수신하지 못한 경우에는, 스텝 S14의 처리로 복귀한다. 스텝 S19에 있어서, 지상 컨트롤러(13)는 약여자를 정지한다. 즉, 페어링이 완료된 경우에는, 제1 여자를 종료한다.
이어서, 도 23에 나타내는 흐름도를 참조하여 차량 컨트롤러(24)의 처리 순서에 대해서 설명한다. 처음에, 차량 컨트롤러(24)는, 스텝 S31에 있어서, 약여자 통신의 기동 처리를 행하고, 스텝 S32에 있어서, 약여자의 개시를 나타내는 신호를 송신한다. 스텝 S33에 있어서, 수신 버퍼(도시 생략)를 클리어한다.
스텝 S34에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 스타트 비트 대기 상태로 한다. 스텝 S35에 있어서, 스타트 비트가 수신되었는지 여부를 판단한다. 그리고 스타트 비트가 수신된 경우에는(스텝 S35에서 "예"), 스텝 S36에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 동기 처리를 행한다. 이 처리에서는, 송전 코일(11)로부터 송신되는 스타트 비트와 수전 코일(21)에서 수신되는 스타트 비트의 타이밍에 맞추어 동기시킨다.
스텝 S37에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 수신 처리를 행한다. 이 처리에서는, 송전 코일(11)로부터 송신된 식별용 ID를 수신한다. 스텝 S38에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 비트 수를 카운트한다. 본 실시 형태에서는, 일례로서 4 비트의 식별용 ID를 설정하므로, 스텝 S39에 있어서, 4 비트의 식별용 ID를 수신했는지 여부를 판단한다. 비트 수가 소정 수에 달하지 않은 경우에는(스텝 S39에서 "아니오"), 스텝 S36의 처리로 복귀한다. 한편, 비트 수가 소정 수에 도달한 경우에는(스텝 S39에서 "예"), 스텝 S40으로 처리를 진행시킨다.
스텝 S40에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 수신한 4 비트의 식별용 ID를 체크한다. 스텝 S41에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 수신한 식별용 ID가 주차 스페이스(32)에 할당되어 있는 식별용 ID와 일치하는지 여부를 판단한다. 그리고 일치하지 않는 경우에는(스텝 S41에서 "아니오"), 스텝 S34로 처리를 복귀시킨다. 일치하는 경우에는(스텝 S41에서 "예"), 스텝 S42에 있어서, 차량 컨트롤러(24)는 약여자의 정지 신호를 통신부(25)를 지나 지상 컨트롤러(13)로 송신한다. 그 후, 스텝 S43에 있어서, 제1 여자에 의한 식별용 ID의 통신 처리가 종료된다.
이와 같이 하여, 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템에서는, 차량 검출 센서(33)에 의해 차량(20)이 주차 스페이스(32)에 접근하고 있는 것이 검출된 경우에는, 송전 코일(11)을 통전하여, 제1 여자로 하여 식별용 ID를 송신한다. 그리고 차량 컨트롤러(24)에 의해, 식별용 ID를 인식하고, 이 식별용 ID와, 송전 코일(11)로부터 송신한 식별용 ID가 일치하는 경우에는, 이 주차 스페이스(32)와 차량(20)의 페어링이 완료된다. 즉, 복수 설치되어 있는 주차 스페이스(32) 중 1개와 차량(20)이 페어링된다. 따라서, 배터리의 충전을 희망하는 차량(20)과, 전력을 공급하는 지상 유닛(51)과의 대응이 성립된다.
그 후, 송전 코일(11)의 통전 전류를 변경해서 해당 송전 코일(11)을 제2 여자로 하고, 이때 수전 코일(21)에서 수전되는 전력으로부터 송전 효율 Q1을 구한다. 그리고 송전 효율 Q1이 임계치 효율 Qth를 상회하는 경우에, 차량(20)이 충전 가능 범위에 주차되어 있는 것이라 판단하여, 송전 코일(11)을 제3 여자로 하여, 배터리(23)의 충전을 개시한다.
따라서, 지상 컨트롤러(13)는 차량(20)이 주차 스페이스(32)에 접근한 것을 즉시 인식할 수 있어, 송전 코일(11)을 제2 여자로 하고 그 후 제3 여자로 할 때까지의 소요 시간을 단축화할 수 있다. 그 결과, 차량의 사용자를 장시간 기다리게 하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 송전 코일(11)을 제2 여자로 할 때에는, 제1 여자보다도 통전 전류를 크게 한다. 바꾸어 말하면, 제2 여자는, 제1 여자보다도 강하게 하고 있다. 따라서, 제1 여자와 제2 여자의 오검출을 방지할 수 있다. 또한, 송전 코일(11)을 제2 여자로 하고, 이때에 수전 코일(21)에 송신되는 전력에 기초하여, 송전 효율 Q1을 구하고, 이 송전 효율 Q1이 임계치 효율 Qth를 상회하는 경우에, 송전 코일(11)에 대하여 수전 코일(21)이 충전 가능 범위에 존재하는 것이라 판단한다. 따라서, 차량(20)에 카메라 등의 센서를 설치하지 않고, 충전 가능 범위에 달한 것을 알 수 있으므로, 장치 구성을 간소화할 수 있다.
또한, 수전 장치(102)의 정류 평활 회로(22)에 방전 회로(26)를 설치함으로써, 식별용 ID를 인식할 때의 전압을 일정 레벨로 할 수 있으므로, 식별용 ID의 인식 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.
[제2 실시 형태의 설명]
이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 시스템 구성은, 전술한 도 1과 마찬가지이다. 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템은, 전술한 제1 실시 형태와 대비하여, 제1 여자의 여자 패턴이 상이하다. 이하, 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 작용을, 도 5에 도시하는 타이밍 차트를 참조하여 설명한다. 전술한 제1 실시 형태에서는, 스타트 비트를 송신한 후, 식별용 ID가 「1」인 경우에는, 전류 I1을 흐르게 하는 여자 패턴으로 하고(도 4의 P1, P2, P4 참조), 「0」인 경우에는 전류 I1을 흐르게 하지 않는 여자 패턴으로 하였다(도 4의 P3 참조).
이에 반해, 제2 실시 형태에서는, 송전 코일(11)을 여자하는 시간 간격을 변경해서 식별용 ID를 설정한다. 구체적으로는, 「1」인 경우에는 금회 통전한 후, 다음 번 통전 시각까지의 시간 간격을 도 5에 도시하는 T1로 하고, 「0」인 경우에는 다음 번 통전 시각까지의 시간 간격을 T1보다도 긴 T0으로 한다. 그리고 차량 컨트롤러(24)는, 도 5의 (b)에 나타내는 전류 IL이 발생하는 시간 간격을 검출하여, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이 「1, 1, 0, 1」의 식별용 ID를 인식할 수 있다.
이와 같이, 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템에 있어서도, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 주차 스페이스(32)와 차량(20)을 페어링시킬 수 있어, 송전 코일(11)을 제2 여자 및 제3 여자로 할 때까지의 소요 시간을 단축화할 수 있다.
[제3 실시 형태의 설명]
이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 6은, 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 제3 실시 형태에서는, 전술한 제1, 제2 실시 형태에서 나타낸 도 3의 회로와 대비하여, 저항 R4 및 스위치 SW1를 포함하는 방전 회로(26)의 설치 위치가 상이하다. 즉, 방전 회로(26)가 콘덴서 C3의 양단부에 접속되어 있다. 그 이외의 구성은, 도 3에 도시한 회로와 마찬가지이다.
그리고 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템에서는, 출력 전압 Vout가 임계치 전압 Vth를 상회했을 때에, 스위치 SW1이 온이 되어서 콘덴서 C3(평활 콘덴서)에 충전되어 있는 전압을 방전시킨다. 이에 의해, 출력 전압 Vout를 저하시킬 수 있다. 이와 같이, 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템에 있어서도, 전술한 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 주차 스페이스(32)와 차량(20)을 페어링시킬 수 있어, 송전 코일(11)을 제2 여자 및 제3 여자로 할 때까지의 소요 시간을 단축화할 수 있다.
[제4 실시 형태의 설명]
이어서, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 7은, 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템은, 도 3, 도 6에 나타낸 시스템과 대비하여, 저항 R4 및 스위치 SW1를 포함하는 방전 회로(26)를 탑재하고 있지 않은 점에서 상이하다. 즉, 전술한 제1 내지 제3 실시 형태에서는, 출력 전압 Vout가 임계치 전압 Vth를 상회했을 때에, 스위치 SW1을 온으로 하여 출력 전압 Vout를 저하시키도록 하였다. 이에 비해, 제4 실시 형태에서는, 콘덴서 C3, C4를 충전하지 않는 시간대는, 방전 저항 R3에 의해 콘덴서 C4에 충전되어 있는 전압을 방전함으로써, 출력 전압 Vout를 저감시킨다.
이어서, 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 작용을, 도 8에 나타내는 타이밍 차트를 참조하여 설명한다. 시각 t1에서 스타트 비트를 나타내는 전류 IL이 흐르면, 출력 전압 Vout가 상승해 임계치 전압 Vth를 상회한다. 그 후, 시각 t2에서 전류 IL이 저하되면 도 7에 나타내는 콘덴서 C4의 전압은, 방전 저항 R3을 경유해서 방전되므로, 출력 전압 Vout는 저하된다. 그리고 시각 t3에서 로직 「1」을 나타내기 위한 전류 IL이 흐르면, 다시 출력 전압 Vout가 상승해서 임계치 전압 Vth를 상회한다. 시각 t4에서 출력 전압 Vout가 저하되고, 이하, 시각 t5 내지 t9에서 마찬가지의 동작을 행함으로써, 「1, 1, 0, 1」의 로직을 인식할 수 있다. 그 후의 처리는, 전술한 제1 내지 제3 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 도 9의 (a), (b)는 「1, 1, 1, 1」의 로직 파형을 나타내고, 도 9의 (c), (d)는 「1, 0, 1, 0」의 로직 파형을 나타내고 있다.
이와 같이, 제4 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템에 있어서도, 전술한 제1 내지 제3 실시 형태와 마찬가지로, 주차 스페이스(32)와 차량(20)을 페어링시킬 수 있어, 송전 코일(11)을 제2 여자 및 제3 여자로 할 때까지의 소요 시간을 단축화할 수 있다. 또한, 방전 회로(26)를 설치할 필요가 없으므로, 장치 구성을 간소화할 수 있다.
[제5 실시 형태의 설명]
이어서, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해서 설명한다. 시스템 구성은, 제4 실시 형태에서 나타낸 도 7과 마찬가지이므로, 구성 설명을 생략한다. 도 10은, 제5 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 작용을 나타내는 타이밍 차트이며, (a)는 출력 전압 Vout를 나타내고, (b)는 전류 IL을 나타내고, (c)는 로직을 나타내고 있다. 도 10에서는, 「1, 1, 1, 0」의 로직이 송신될 때의 예를 나타내고 있으며, 도 10에 도시하는 시각 t1에서 스타트 비트를 나타내는 전류 IL이 흐르고, 그 후, 시각 t2, t3, t4, t5에서 전류 IL이 흐른다. 그리고 로직이 「1」인 경우에는, 다음 번 전류 IL이 흐르는 시각까지의 시간을 T1로 하고, 「0」인 경우에는 다음 번 전류 IL이 흐르는 시각까지의 시간을 T0(T0>T1)으로 한다. 이와 같이 함으로써, 「1」, 「0」인 로직을 인식할 수 있다. 또한, 로직이 「1, 0, 1, 0」인 경우에는, 도 11의 (a)와 같이 출력 전압 Vout가 변화되어, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 「1, 0, 1, 0」의 로직을 인식할 수 있다.
이와 같이, 제5 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템에 있어서도, 전술한 제1 내지 제4 실시 형태와 마찬가지로, 주차 스페이스(32)와 차량(20)을 페어링시킬 수 있어, 송전 코일(11)을 제2 여자 및 제3 여자로 할 때까지의 소요 시간을 단축화할 수 있다. 또한, 방전 회로(26)를 설치할 필요가 없으므로, 장치 구성을 간소화할 수 있다.
도 12는, 제5 실시 형태의 변형예를 나타내는 타이밍 차트이며, 해당 변형예에서는, 전류 IL의 간격을 T1, T2, T3, T0의 4가지로 변화시킴으로써, 2 비트의 로직을 설정한다. 그 결과, 0, 1, 2, 3의 4가지의 로직을 설정할 수 있어, 보다 많은 식별용 ID를 설정할 수 있게 된다. 또한, 3 비트 이상으로 하는 것도 가능하다.
[제6 실시 형태의 설명]
이어서, 본 발명의 제6 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 13은, 제6 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 제6 실시 형태에서는, 도 7에 나타낸 회로와 대비하여, 전압 센서(27)의 설치 위치를 변경하고 있다. 구체적으로는, 콘덴서 C3의 양단부에 전압 센서(27)를 설치하여, 해당 콘덴서 C에 발생하는 전압을 출력 전압 Vout로 하고 있다. 그 이외의 구성은, 제2 실시 형태와 마찬가지이다. 그리고 제6 실시 형태에 있어서도, 전술한 제1 내지 제5 실시 형태와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.
[제7 실시 형태의 설명]
이어서, 본 발명의 제7 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 14는, 제7 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 제7 실시 형태에서는, 도 7에 나타낸 회로와 대비하여, 전압 센서(27) 대신에 코일 L에 흐르는 전류를 측정하는 전류 센서(41)를 설치하고 있는 점에서 상이하다. 제7 실시 형태에서는, 전류 센서(41)에서 측정되는 전류 Ic에 기초하여, 로직을 검출한다. 제7 실시 형태에 있어서도, 전술한 제1 내지 제5 실시 형태와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.
[제8 실시 형태의 설명]
이어서, 본 발명의 제8 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 15는, 제8 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 15에 도시한 바와 같이, 제8 실시 형태에서는, 도 7에 나타낸 회로와 대비하여, 전압 센서(27) 대신에 브리지 회로의 출력 전류를 측정하는 전류 센서(41)를 설치하고 있는 점에서 상이하다. 제8 실시 형태에서는, 전류 센서(41)에서 측정되는 전류 Ic에 기초하여, 로직을 검출한다. 제8 실시 형태에 있어서도, 전술한 제1 내지 제5 실시 형태와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있다.
[제9 실시 형태의 설명]
이어서, 본 발명의 제9 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 16은, 제9 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 16에 도시한 바와 같이, 제9 실시 형태에서는, 도 7에 나타낸 회로와 대비하여, 전압 센서(27) 대신에 콘덴서 C4의 출력 전류를 측정하는 전류 센서(41)를 설치하고 있는 점에서 상이하다. 제9 실시 형태에서는, 전류 센서(41)에서 측정되는 전류 Ic에 기초하여, 로직을 검출한다. 그리고 제9 실시 형태에 있어서도, 전술한 제1 내지 제5 실시 형태와 마찬가지의 효과를 달성할 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 비접촉 급전 시스템 및 송전 장치를 도시한 실시 형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 각 부의 구성은, 마찬가지의 기능을 갖는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다.
11, 11a : 송전 코일
12, 12a : 파워 유닛
13 : 지상 컨트롤러
14 : 통신부
15 : 직류 전원(전압 Vin)
20 : 차량
21 : 수전 코일
22 : 정류 평활 회로
23 : 배터리
24 : 차량 컨트롤러
25 : 통신부
26 : 방전 회로
27 : 전압 센서
31 : 인버터 회로
32, 32a : 주차 스페이스
33, 33a : 차량 검출 센서
41 : 전류 센서
51, 51a : 지상 유닛
101 : 송전 장치
102 : 수전 장치

Claims (7)

  1. 지상측에 설치되어 주차 스페이스에 설치한 송전 코일을 갖는 송전 장치, 및 차량에 설치되어 수전 코일을 갖는 수전 장치를 구비하고, 상기 송전 장치로부터 상기 수전 장치로, 비접촉으로 전력을 송전하는 비접촉 급전 시스템에 있어서,
    상기 송전 장치는,
    차량이 주차 스페이스에 접근하는 것을 검출하는 접근 검출 센서와,
    상기 송전 코일에 공급하는 전력을 제어하는 급전 제어부와,
    상기 수전 장치와의 사이에서 통신을 행하는 송전측 통신부를 구비하고,
    상기 수전 장치는,
    상기 수전 코일에서의 전력의 수전을 제어하는 수전 제어부와,
    상기 송전 장치와의 사이에서 통신을 행하는 수전측 통신부를 구비하고,
    상기 급전 제어부는, 상기 차량이 주차 스페이스에 접근했을 때에, 식별 데이터를 포함하는 여자 패턴으로 상기 송전 코일을 여자하는 제1 여자로 하고,
    상기 수전 제어부는, 송전 코일이 제1 여자가 되었을 때에, 수전 코일에 의해 수전된 여자 패턴으로부터 상기 식별 데이터를 취득하고, 또한 이 식별 데이터를 상기 송전 장치로 송신하고,
    상기 급전 제어부는, 상기 송전 코일을 제1 여자로 했을 때에 상기 여자 패턴에 포함한 식별 데이터와, 상기 수전 코일에서 수전된 여자 패턴으로부터 취득한 식별 데이터와의 일치를 판단하여, 일치하는 경우에는 상기 송전 코일을, 차량이 주차 스페이스의 충전 가능 위치에 존재하는지 여부를 판단하기 위한 제2 여자로 하는 것을 특징으로 하는, 비접촉 급전 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수전 제어부는, 상기 송전 코일이 제2 여자가 되었을 때의 수전 전력을 검출하고,
    상기 수전 제어부 또는 급전 제어부는, 상기 수전 전력과 송전 장치의 전력 공급 명령값으로부터 송전 효율을 연산하고,
    상기 급전 제어부는, 상기 송전 효율에 기초하여, 상기 차량이 주차 스페이스의 충전 가능 위치에 존재하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 비접촉 급전 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수전 장치는, 상기 수전 코일에서 수전한 전력을 평활화하는 평활 콘덴서를 구비하고, 또한 해당 수전 장치의 출력 전압 Vout가 미리 설정한 임계치 전압 Vth를 상회했을 때에, 상기 평활 콘덴서에 축적된 전력을 방전하는 방전 회로를 갖는 것을 특징으로 하는, 비접촉 급전 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 여자는, 제1 여자보다도 강한 것을 특징으로 하는, 비접촉 급전 시스템.
  5. 주차 스페이스에 설치한 송전 코일을 갖고, 해당 주차 스페이스에 수전 코일을 탑재한 차량이 정차했을 때에, 상기 송전 코일을 여자해서 상기 수전 코일에 비접촉으로 전력을 공급하는 송전 장치에 있어서,
    상기 차량이 주차 스페이스에 접근하는 것을 검출하는 접근 검출 센서와,
    상기 송전 코일에 공급하는 전류를 제어하는 급전 제어부와,
    상기 차량과의 사이에서 통신을 행하는 통신부를 구비하고,
    상기 급전 제어부는,
    상기 차량이 주차 스페이스에 접근했을 때에, 식별 데이터를 포함하는 여자 패턴으로 상기 송전 코일을 여자하는 제1 여자로 하고,
    상기 차량으로부터 송신되는 식별 데이터가 상기 통신부에서 수신되었을 때에, 이 식별 데이터와, 상기 송전 코일을 제1 여자로 했을 때에 상기 여자 패턴에 포함한 식별 데이터와의 일치를 판단하여, 일치하는 경우에 상기 송전 코일을, 차량이 주차 스페이스의 충전 가능 위치에 존재하는지 여부를 판단하기 위한 제2 여자로 하는 것을 특징으로 하는, 송전 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 급전 제어부는, 상기 차량으로부터 송신되는 수전 전력을 취득하고, 상기 수전 전력과 급전 제어부의 전력 공급 명령값으로부터 송전 효율을 연산하고, 해당 송전 효율이 임계치 효율을 상회하는 경우에, 상기 차량이 주차 스페이스의 충전 가능 위치에 존재한다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 송전 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 제2 여자는, 제1 여자보다도 강한 것을 특징으로 하는, 송전 장치.
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