WO2014057905A1 - 非接触給電装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a noncontact power feeding device.
- Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2012-224468, filed Oct. 9, 2012, the content of which is incorporated herein by reference.
- Patent Document 1 discloses an electric vehicle including a power receiving coil provided with non-contact power feeding from a power feeding coil provided in a power feeding facility, and performing positioning so that the power receiving coil and the power feeding coil are in a substantially facing frontal relationship. It is done.
- Such an electrically powered vehicle moves the electrically powered vehicle to the feeding coil by recognizing the position of the feeding coil based on the camera for photographing the outside and the image photographed by the camera and controlling the drive motor etc.
- a control device is provided that estimates the distance between the power receiving coil and the feeding coil based on the state of power reception of the coil, and controls the drive motor and the like based on the distance information to align the power receiving coil and the feeding coil.
- the feed coil embedded on the road surface becomes a shade of a vehicle traveling forward and photographed by a camera. It may not be possible. In particular, when the distance to the vehicle ahead is short, it is difficult to photograph the feeding coil. In the above-mentioned prior art, when the feed coil is blocked by the obstacle as described above, the feed coil can not be recognized, and there is a possibility that the alignment between the power receiving coil and the feed coil becomes difficult. Further, in the above-mentioned prior art, the control device for controlling the drive motor and the like based on the camera and the image taken by the camera has to be mounted on the vehicle, so the manufacturing cost of the vehicle is likely to increase significantly. .
- the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is capable of aligning the power receiving coil with the power feeding coil without being affected by obstacles and without an increase in manufacturing cost on the vehicle side. To aim.
- a first aspect of the present invention is a non-contact power feeding device including a power feeding coil for non-contact power feeding to a power receiving coil provided in a vehicle, comprising: tire detection means for detecting a tire of a vehicle; A moving mechanism that moves, and a control unit that controls the moving mechanism so that the power receiving coil and the feeding coil face each other based on the detection result of the tire detection unit.
- the tire detection means is a pressure sensor installed at a parking lot provided with a car stop.
- the pressure sensor is provided in each of the plurality of regions divided in the direction orthogonal to the traveling direction of the vehicle in the car stop.
- the pressure sensor is provided in each of a pair of vehicle stops aligned in a direction orthogonal to the traveling direction of the vehicle, and the control means is based on the detection result from the pressure sensor The relative position from the area which becomes the reference position of each car stop to the area where the tire of the vehicle is in contact is determined, and the moving mechanism is controlled based on the average value of the two determined relative positions.
- the position of the feeding coil is moved so that the receiving coil and the feeding coil face each other based on the detection result of the tire detection means for detecting the tire of the vehicle, so that the vehicle is less susceptible to obstacles and It enables alignment between the receiving coil and the feeding coil without increasing the manufacturing cost on the side.
- the non-contact power feeding device A As shown in FIGS. 1 and 2, the non-contact power feeding device A according to the present embodiment is configured of a power feeding coil 1, a tire detection unit 2, a moving mechanism 3, and a control device 4. Such a non-contact power feeding device A supplies (feeds) power to the vehicle M parked in the parking space Ps in a contactless manner via the feeding coil 1.
- the tire detection unit 2 is a tire detection unit in the present embodiment.
- the control device 4 is a control means in the present embodiment.
- the parking space Ps is a rectangular area as shown in FIG. 1 and has an area in which one vehicle M can park.
- one of the short sides of the pair is set as the entrance Sn (exit) of the vehicle M.
- the vehicle M enters the parking space Ps from the entrance Sn (exit), and exits the parking space Ps from the entrance Sn (exit).
- a pair of vehicle stops L, R for stopping the tire T of the rear wheel of the vehicle M is provided on the opposite side of the entrance Sn.
- the pair of vehicle stops L and R are arranged symmetrically with respect to a center line C in the short side direction of the parking space Ps, as shown in FIG.
- FIG. 3 shows a case where a plurality of parking spaces Ps are provided in a parking lot of a shopping center.
- the vehicle M charges the storage battery with the power received by the power receiving coil J from the feeding coil 1 in a contactless manner, and uses the power stored in the storage battery as a power source of the traveling motor.
- the vehicle M is an electric car or a hybrid car that travels by driving wheels with a motor.
- the power receiving coil J is a helical coil having a predetermined coil diameter, and is provided at the bottom of the vehicle M so that the coil axis is in the vertical direction.
- the power receiving coil J has a coil diameter substantially the same as that of the feed coil 1 which is ground equipment, and receives the AC power in a contactless manner by electromagnetically coupling with the feed coil 1.
- such a power receiving coil J is provided such that distances X and Y (see FIG. 1) from the tire T in the width direction and the length direction of the vehicle M become prescribed numerical values.
- the power receiving coil J is provided to be positioned at the center in the width direction of the vehicle M.
- the feeding coil 1 is a helical coil having a predetermined coil diameter, and is provided at the ground center of the parking space Ps.
- the feeding coil 1 radiates a magnetic field (feeding magnetic field) to the surroundings by being supplied with AC power of a predetermined frequency from a feeding circuit (not shown).
- a feeding coil 1 has a posture in which the coil axis is in the vertical direction (vertical direction) such that the feeding magnetic field acts on the receiving coil J of the vehicle M, and a state exposed in the parking space Ps or plastic It is embedded in the parking space Ps in a state of being molded by nonmagnetic material so that the upper surface is at the same height as the ground surface.
- Such a feeding coil 1 is movably provided by the moving mechanism 3 in the short side direction (left and right direction) of the parking space Ps, and is connected to the feeding circuit via a movable cable (not shown).
- the feed coil 1 is in an initial state in which the center of the feed coil 1 coincides with the center line C.
- the tire detection unit 2 is a pressure sensor that detects a pressure having a switch that moves or deforms minutely by being pressed to change the conduction state.
- the tire detection unit 2 is provided in each of a plurality of regions (L1, L2, L3 and R1, R2, R3 shown in FIG. 1) divided in a direction orthogonal to the traveling direction of the vehicle M in the vehicle stops L, R A detection signal indicating the result is output to the control device 4.
- the control device 4 can determine the regions in the vehicle stops L and R abutting on the tire T of the vehicle M based on the detection signal from the tire detection unit 2.
- the moving mechanism 3 moves the feeding coil 1 in the short side direction of the parking space Ps based on a control command of the control device 4, and is configured of a guide rail 31, a motor 32 and a ball screw mechanism 33.
- the guide rails 31 are a pair of rails for guiding the feeding coil 1 in the direction of the short side of the parking space Ps (the direction orthogonal to the traveling direction of the vehicle M). It consists of a nonconductive material.
- Such guide rails 31 are formed to have the same or longer dimensions as the vehicle stops L and R, and are embedded in the ground of the central portion of the parking space Ps along the short side direction of the parking space Ps.
- the feed coil 1 moves horizontally along the ground of the parking space Ps while being guided by such a guide rail 31.
- a spacer made of a magnetic field permeable material such as resin that does not interrupt the magnetic field is provided between the feeding coil 1 and the guide rail 31 and the guide rail 31 is disposed at a distant position so as not to block the magnetic field by the feeding coil 1.
- the motor 32 is connected to one end of an externally threaded portion 33a of a ball screw mechanism 33 described later, and rotates the externally threaded portion 33a by rotating based on a motor drive signal supplied from the control device 4. It is an electric motor.
- the motor 32 may be connected to the male screw 33a via a gear or the like (not shown), or when the reduction ratio of the male screw 33a is large and the torque of the motor 32 is large, the motor 32 is not You may connect with the external thread part 33a.
- the ball screw mechanism 33 includes an external thread portion 33a having an external thread groove formed on the circumferential surface of a rod-like member, and an internal thread portion 33b having an internal thread groove formed in the thread hole and screwed to the external thread portion 33a.
- the male screw portion 33a is disposed in parallel with the guide rail 31, and the rotation shaft of the motor 32 is connected to one end. Further, the female screw portion 33 b is fixed to the back surface of the feed coil 1. In the ball screw mechanism 33, when the male screw 33a is rotated by the motor 32, the feed coil 1 fixed to the female screw 33b along with the rotation of the male screw 33a is guided along the guide rail 31 (shorting of the parking space Ps Move in the side direction).
- the control device 4 is a control device that entirely controls the non-contact power feeding device A, and is electrically connected to the tire detection unit 2 and the motor 32, and various control targets including a power feeding circuit (not shown). Although the details will be described later, such a control device 4 controls the moving mechanism 3 based on, for example, a control program stored in an internal non-volatile storage device and a detection signal from the tire detection unit 2.
- the driver causes the vehicle M to travel backward and to enter the parking space Ps from the entrance of the parking space Ps.
- the tire T of the rear wheel of the vehicle M abuts on the vehicle stops L, R.
- regions L1 and L2 of the non-contact power feeding device A that are in contact with the tire T of the vehicle M in the vehicle stops L and R in the non-contact power feeding device A , L3 and switches R1, R2, R3, and R3 are turned on.
- L2 and R2 are divided regions of the central regions of the vehicle stops L and R, respectively, and the control device 4 performs tire T on the regions L2 and R2 of the vehicle stops L and R. Controls the moving mechanism 3 on the basis of making the center of the feeding coil 1 coincide with the center line C when it abuts.
- center line C is a line passing through the center of feed coil 1, extends in a direction parallel to the traveling direction of vehicle M, and L2 and R2 which are divided regions of the center regions of detents L and R, respectively.
- the central axes of the two also extend in parallel directions and pass through the centers between the central axes.
- the control device 4 has a switch of the tire detection unit 2 installed in the area L1 and the area R1 with the tire T in contact with the areas L1 and R1 of the vehicle stops L and R.
- the distance L12 of the area L1 (the distance from the central axis of the area L2 to the central axis of the area L1) and the area R2 of the central area of the car stop R with reference to the area L2 of the central area of the car stop L
- an average value ((distance L12 + distance R12) / 2) of the distance L12 and the distance R12 is determined.
- the motor 32 is controlled such that the center of the feeding coil 1 moves to the position of the value, that is, the receiving coil J and the feeding coil 1 face each other.
- the tire detection unit 2 installed in the area L1 and the area L2
- the switch L is turned on, and a distance L12 'at an intermediate position between the area L2 and the area L1 with reference to the area R2 (the distance from the central axis of the central area L2 to the central axis of the area L1) is calculated.
- the control device 4 obtains an average value ((relative position L12 '+ relative position R12) / 2) from the distance L12' and the distance R12.
- the motor 32 is controlled such that the center of the feeding coil 1 is located at a position at which the distance of the average value deviates from the central axis, that is, the receiving coil J and the feeding coil 1 face each other.
- the control device 4 stops the feeding coil while keeping the center line C coincident with it. Do not use contactless power supply.
- the driver moves the vehicle M forward to leave the parking space Ps from the exit (entrance) of the parking space Ps.
- the switch of the tire detection unit 2 that is in contact with the tire T of the vehicle M is turned off in the non-contact power feeding device A.
- the control device 4 controls the motor 32 such that the center of the feed coil 1 coincides with the center line C, that is, the position of the initial state. If the tire detection unit 2 is turned off in a state where non-contact power feeding is performed, it is determined that the vehicle M is about to start moving from the parking space Ps, and non-contact power feeding is stopped.
- the position of the feeding coil 1 is moved so that the receiving coil J and the feeding coil 1 face each other based on the detection result of the tire detection unit 2 that detects the tire T of the vehicle M. Alignment of the power receiving coil J with the feeding coil 1 is enabled without being affected by obstacles and without an increase in manufacturing cost on the vehicle side.
- the vehicle stops L and R are divided into three regions L1, L2, L3 and R1, R2 and R3, respectively, and the vehicle stops L and R are symmetrical with respect to the center line C in the short side direction of the parking space Ps.
- the receiving coil J is disposed so as to be located at the center in the width direction of the mobile vehicle M, but in a more general case, the center of the feeding coil 1 is located at a position as described below
- the motor 32 may be controlled so as to be positioned. This will be described with reference to FIG. When the vehicle M is viewed from the rear surface, the distance from the left tire T to the center of the power receiving coil J is XL, and the distance from the right tire T to the center of the power receiving coil J is XR.
- the vehicle stop L is divided into NL regions from L1 to LNL, and the distances from the center line C to the boundaries of the respective regions are D0, D1, ..., DNL.
- D0 is the distance to the left end of the region L1
- D1 is the distance to the boundary between the regions L1 and L2
- DNL is the distance to the right end of the region LNL.
- the vehicle stop R is divided into NR regions from R1 to RNR, and the distances from the center line C to the boundaries of the respective regions are E0, E1, ..., ENR.
- E0 is the distance to the left end of the region R1
- E1 is the distance to the boundary between the regions R1 and R2
- ENR is the distance to the right end of the region RNR.
- NL and NR may be the same or different.
- the difference between DD and EE indicates how much the vehicle M is on the left and right with respect to the center line C.
- the center of the vehicle M is deviated by (EE-DD) / 2 (a) with respect to the center line C (the deviation to the right is positive and the deviation to the left is a negative value).
- the feeding coil 1 and the guide rail 31 may be on the ground as long as they do not interfere with the movement of the vehicle M, and may be installed above the ground surface You may (3) When the parking space Ps is exposed to rain or direct sunlight, the entire area in which the position of the feeding coil 1 is movable and the guide rail 31 have waterproofness and light resistance and shield the magnetic field. It may be covered or sealed with no plastic. (4) The above embodiment is installed in the parking space Ps provided on the ground, but supports the car such as the parking space on the second floor or more of the parking lot on the multi-story floor, the pallet upper surface of the mechanical parking lot It may be installed in general structure.
- the position of the feed coil 1 was moved using the ball screw mechanism 33 and the motor 32
- this invention is not limited to this.
- a normal screw may be used, or the rotation of the motor rotates the pulley, and the wire wound around the pulley is wound up or drawn out.
- the coil 1 may be moved.
- a hydraulic cylinder, an air cylinder or the like may be used as a moving means to move the position of the power feeding coil 1.
- the motor 32 which is an electric motor, a hydraulic motor, an air motor or the like may be used as the drive means.
- the pressure sensor is used as the tire detection unit 2 in the above embodiment, the present invention is not limited to this.
- an optical sensor or the like may be used to detect the tire.
- the magnetic field resonance method is adopted as the method of non-contact power feeding, but an electromagnetic induction method or another method may be adopted.
- the feeding coil 1 and the receiving coil J are not limited to the helical coil. If non-contact power feeding is possible between the feeding coil 1 and the receiving coil J, a coil of any type or shape such as a solenoid may be used, and the type, shape, and size of both coils may be different.
- the tire detection part 2 was installed in a pair of vehicle stop L and R both, this invention is not limited to this.
- the tire detection unit 2 is installed on one of the vehicle stops L and R, and the control device 4 controls the moving mechanism 3 based on the detection signal from the tire detection unit 2 installed on one of the vehicle stops L and R. It is also good.
- the pair of vehicle stops L and R are divided into right and left, they may be installed in a row by connecting the vehicle stops including the part passing through the central axis C.
- the tire in the present invention is not limited to a rubber tire, and includes general wheels for traveling of a vehicle, which rotate in contact with a traveling surface (road surface, ground surface) on which the vehicle travels.
- the tire according to the present invention is not limited to the rubber tire, and may be installed symmetrically on the left and right of the vehicle.
- bumpers, mudguards, warning lights, etc. may be used.
- the tire detection unit is installed at a height corresponding to the detection target. For example, if a warning light is to be detected, the tire detection unit is installed at a height at which the warning light can be detected.
- the power receiving coil is less susceptible to obstacles and the manufacturing cost on the vehicle side is not increased. Allows alignment with the feed coil.
- a Non-contact power feeding device 1 Feeding coil 2 Tire detecting portion 3 Moving mechanism 4 Control device 31 Guide rail 32 Motor 33 Ball screw mechanism 33a Male thread 33b Female thread T Tire L, R Car stop C Center line X, Y Distance
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Abstract
車両(M)に設けられた受電コイル(J)に非接触給電を行う給電コイル(1)を備える非接触給電装置(A)であって、車両(M)のタイヤ(T)を検出するタイヤ検出部(2)と、給電コイル(1)の位置を移動する移動機構(3)と、タイヤ検出部(2)の検出結果に基づいて受電コイル(J)と給電コイル(1)とが対向するように移動機構(3)を制御する制御装置(4)とを備える。
Description
本発明は、非接触給電装置に関する。
本願は、2012年10月9日に日本国に出願された特願2012-224468号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2012年10月9日に日本国に出願された特願2012-224468号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
特許文献1には、給電設備に設けられた給電コイルから非接触給電される受電コイルを備え、受電コイルと給電コイルとがほぼ真正面から向き合う位置関係になるように位置合わせを行う電動車両が開示されている。このような電動車両は、外部を撮影するカメラと、カメラによって撮影された画像に基づいて給電コイルの位置を認識して駆動モータ等を制御することで電動車両を給電コイルまで移動させ、さらに受電コイルの受電状況に基づいて受電コイルと給電コイルとの距離を推定し、この距離情報に基づいて駆動モータ等を制御して受電コイルと給電コイルとの位置合わせを行う制御装置とを備える。
上記従来技術では、例えば、交差点等の道路の停車エリアに埋設された給電コイルに対して位置合わせを行う場合、路面に埋設された給電コイルが前方を走行する車両の陰となってカメラで撮影できない可能性がある。特に、前方の車両との距離が詰まっている場合には、給電コイルを撮影することが難しい。上記従来技術は、上述のように給電コイルが障害物によって遮られた場合に、給電コイルを認識できず、受電コイルと給電コイルとの位置合わせが困難になるという可能性がある。また、上記従来技術では、カメラや、カメラによって撮影された画像に基づいて駆動モータ等を制御する制御装置を車両に搭載しなければならないため、車両の製造コストが大幅に上昇する可能性が高い。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、障害物の影響を受けにくく、かつ車両側の製造コストが上昇せずに受電コイルと給電コイルとの位置合わせを可能にすることを目的とする。
本発明の第1の態様は、車両に設けられた受電コイルに非接触給電を行う給電コイルを備える非接触給電装置であって、車両のタイヤを検出するタイヤ検出手段と、給電コイルの位置を移動する移動機構と、タイヤ検出手段の検出結果に基づいて受電コイルと給電コイルとが向かい合うように移動機構を制御する制御手段とを備える。
本発明の第2の態様は、上記第1の態様において、タイヤ検出手段は、車止めが設けられた駐停車場に設置された押圧センサである。
本発明の第3の態様は、上記第2の態様において、押圧センサは、車止めにおける車両の進行方向に直交する方向に分割された複数の領域各々に設けられている。
本発明の第4の態様は、上記第3の態様において、押圧センサは、車両の進行方向に直交する方向に並ぶ一対の車止め各々に設けられ、制御手段は、押圧センサからの検出結果に基づいて車止め各々の基準位置となる領域から車両のタイヤが当接された領域までの相対位置を求め、求められた2つの相対位置の平均値に基づいて移動機構を制御する。
本発明によれば、車両のタイヤを検出するタイヤ検出手段の検出結果に基づいて受電コイルと給電コイルとが向かい合うように給電コイルの位置を移動するので、障害物の影響を受けにくく、かつ車両側の製造コストが上昇せずに受電コイルと給電コイルとの位置合わせを可能にする。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る非接触給電装置Aは、図1及び図2に示すように、給電コイル1、タイヤ検出部2、移動機構3及び制御装置4から構成されている。このような非接触給電装置Aは、駐車スペースPsに駐車した車両Mに、給電コイル1を介して非接触で電力を供給(給電)する。なお、タイヤ検出部2は、本実施形態におけるタイヤ検出手段である。また、制御装置4は、本実施形態における制御手段である。
本実施形態に係る非接触給電装置Aは、図1及び図2に示すように、給電コイル1、タイヤ検出部2、移動機構3及び制御装置4から構成されている。このような非接触給電装置Aは、駐車スペースPsに駐車した車両Mに、給電コイル1を介して非接触で電力を供給(給電)する。なお、タイヤ検出部2は、本実施形態におけるタイヤ検出手段である。また、制御装置4は、本実施形態における制御手段である。
駐車スペースPsは、図1に示すように、長方形の領域であり、1台の車両Mが駐車し得る広さを有する。この駐車スペースPsは、図1に示すように、一対の短辺の一方が車両Mの進入口Sn(退出口)に設定されている。車両Mは、この進入口Sn(退出口)から駐車スペースPsに進入し、また進入口Sn(退出口)から駐車スペースPsの外に退出する。また、この駐車スペースPsには、車両Mの後輪のタイヤTを当て止める一対の車止めL、Rが進入口Snの反対側に設けられている。この一対の車止めL、Rは、図1に示すように、駐車スペースPsの短辺方向における中心線Cに対して左右対称に配置されると共に、車両Mの左側及び右側のタイヤTに当接するように離れた状態で固定されている。また、この車止めL、Rは、車両MのタイヤTに当接するが車両の底面に当接しない程度の高さとなっている。上記駐車スペースPsは、一つだけ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。例えば図3は、ショッピングセンターの駐車場に駐車スペースPsが複数設けられている場合を示している。
また、上記車両Mは、受電コイルJが給電コイル1から非接触で受電した電力を蓄電池に充電すると共に、この蓄電池に充電した電力を走行用モータの動力源として利用する。この車両Mは、モータで車輪を駆動して走行する電気自動車あるいはハイブリッド自動車である。上記受電コイルJは、所定のコイル径を有するヘリカルコイルであり、コイル軸が垂直方向となるように車両Mの底部に設けられている。この受電コイルJは、地上設備である給電コイル1と略同一のコイル径を有し、給電コイル1と電磁気的に結合することによって交流電力を非接触で受電する。また、このような受電コイルJは、車両Mにおける幅方向及び長さ方向におけるタイヤTとの距離X、Y(図1参照)が規定の数値になるように設けられている。本実施例では、受電コイルJは、車両Mの幅方向における中心に位置するように設けられている。
一方、給電コイル1は、所定のコイル径を有するヘリカルコイルであり、駐車スペースPsの地面中央に設けられている。また、給電コイル1は、図示しない給電回路から所定周波数の交流電力が供給されることにより磁界(給電磁界)を周囲に放射する。このような給電コイル1は、上記給電磁界が車両Mの受電コイルJに作用するように、コイル軸を上下方向(垂直方向)とした姿勢、かつ、駐車スペースPsに露出した状態あるいはプラスチック等の非磁性材料によってモールドされた状態で駐車スペースPsに、上面が地上面と同じ高さになるように埋設されている。さらに、このような給電コイル1は、移動機構3によって駐車スペースPsの短辺方向(左右方向)に可動可能に設けられ、上記給電回路に図示しない可動式ケーブルを介して接続されている。なお、給電コイル1は、自身の中心が中心線Cに一致する状態が初期状態である。
タイヤ検出部2は、押されることにより微小に移動もしくは変形して導通状態が変化するスイッチを有する押圧を検出する押圧センサである。タイヤ検出部2は、車止めL、Rにおける車両Mの進行方向に直交する方向に分割された複数の領域(図1に示すL1、L2、L3及びR1、R2、R3)各々に設けられ、検出結果を示す検出信号を制御装置4に出力する。制御装置4は、タイヤ検出部2からの検出信号に基づいて車両MのタイヤTに当接する車止めL、Rにおける領域を判断できる。
移動機構3は、制御装置4の制御指令に基づいて給電コイル1を駐車スペースPsの短辺方向に移動し、ガイドレール31、モータ32及びボールねじ機構33から構成されている。
ガイドレール31は、駐車スペースPsの短辺方向(車両Mの進行方向に直交する方向)に給電コイル1を案内する一対のレールであり、給電コイル1による磁界を遮らない樹脂等の非磁性かつ非導電性材料からなる。このようなガイドレール31は、車止めL、Rと同じもしくはより長い寸法に形成され、駐車スペースPsの短辺方向に沿って駐車スペースPsの中央部の地面に埋設されている。給電コイル1は、このようなガイドレール31に案内されながら、駐車スペースPsの地面に沿って水平移動する。なお、給電コイル1とガイドレール31の間に磁界を遮らない樹脂等の磁界透過性材料からなるスペーサを設け、ガイドレール31を給電コイル1による磁界を遮らないよう離れた位置に配置する場合には、金属製のガイドレール31であってもよい。
ガイドレール31は、駐車スペースPsの短辺方向(車両Mの進行方向に直交する方向)に給電コイル1を案内する一対のレールであり、給電コイル1による磁界を遮らない樹脂等の非磁性かつ非導電性材料からなる。このようなガイドレール31は、車止めL、Rと同じもしくはより長い寸法に形成され、駐車スペースPsの短辺方向に沿って駐車スペースPsの中央部の地面に埋設されている。給電コイル1は、このようなガイドレール31に案内されながら、駐車スペースPsの地面に沿って水平移動する。なお、給電コイル1とガイドレール31の間に磁界を遮らない樹脂等の磁界透過性材料からなるスペーサを設け、ガイドレール31を給電コイル1による磁界を遮らないよう離れた位置に配置する場合には、金属製のガイドレール31であってもよい。
モータ32は、図2に示すように、後述するボールねじ機構33の雄ねじ部33aの一端に連結され、制御装置4から供給されるモータ駆動信号に基づいて回転することにより雄ねじ部33aを回転させる電動モータである。このようなモータ32は、図示しないギア等を介して雄ねじ部33aに連結されてもよいし、雄ねじ部33aの減速比が大きくかつモータ32のトルクが大きい場合には、ギア等を介さずに雄ねじ部33aと連結されてもよい。
ボールねじ機構33は、棒状部材の周面に雄ねじ溝が形成された雄ねじ部33aと、ねじ穴に雌ねじ溝が形成され、雄ねじ部33aに螺合される雌ねじ部33bとから構成されている。上記雄ねじ部33aは、ガイドレール31と平行に配置され、一端にモータ32の回転軸が連結されている。また、雌ねじ部33bは、給電コイル1の裏面に固定されている。このようなボールねじ機構33は、モータ32により雄ねじ部33aが回転すると、雄ねじ部33aの回転に伴って雌ねじ部33bに固定される給電コイル1をガイドレール31に沿って(駐車スペースPsの短辺方向に)移動させる。
制御装置4は、非接触給電装置Aを全体的に制御する制御装置であり、タイヤ検出部2及びモータ32や、給電回路(図示略)を含む各種制御対象と電気的に接続されている。詳細については後述するが、このような制御装置4は、例えば内部の不揮発性記憶装置に記憶された制御プログラムと、タイヤ検出部2からの検出信号とに基づいて移動機構3を制御する。
次に、このように構成された非接触給電装置Aの動作について説明する。なお、以下では、車両Mがバック走行することにより駐車スペースPsに進入して停車する場合について説明する。
車両Mを駐車スペースPsに駐車させようとする場合、運転手は、車両Mをバック走行させて駐車スペースPsの進入口から駐車スペースPsに進入させる。車両Mは、進入口から駐車スペースPsに真っ直ぐバック走行すると、車両Mの後輪のタイヤTが車止めL、Rに当接する。
このような駐車時における車両Mの駐車スペースPsへの進入に対し、非接触給電装置Aにおいて、タイヤ検出部2では、車止めL,Rにおける車両MのタイヤTに当接される領域L1、L2、L3及びR1、R2、R3に設置された押圧センサのスイッチがONされる。
このような非接触給電装置Aにおいて、L2及びR2は、それぞれ車止めL及びRの中心領域の分割された領域であり、制御装置4は、車止めL、Rの領域L2と領域R2とにタイヤTが当接した場合に、給電コイル1の中心を中心線Cと一致させることを基準として、移動機構3を制御する。すなわち、中心線Cは給電コイル1の中心を通過する線であり、車両Mの進行方向に並行する方向に伸びており、それぞれ車止めL及びRの中心領域の分割された領域であるL2及びR2の中心軸も並行する方向に伸びており、この中心軸間の中心を通過する。
このような非接触給電装置Aにおいて、L2及びR2は、それぞれ車止めL及びRの中心領域の分割された領域であり、制御装置4は、車止めL、Rの領域L2と領域R2とにタイヤTが当接した場合に、給電コイル1の中心を中心線Cと一致させることを基準として、移動機構3を制御する。すなわち、中心線Cは給電コイル1の中心を通過する線であり、車両Mの進行方向に並行する方向に伸びており、それぞれ車止めL及びRの中心領域の分割された領域であるL2及びR2の中心軸も並行する方向に伸びており、この中心軸間の中心を通過する。
例えば、制御装置4は、図4Aに示すように、車止めL、Rの領域L1及び領域R1にタイヤTが当接されて、領域L1と領域R1とに設置されたタイヤ検出部2のスイッチがONされた場合には、車止めLの中心領域の領域L2を基準とした領域L1の距離L12(領域L2の中心軸から領域L1の中心軸の距離)と、車止めRの中心領域の領域R2を基準とした領域R1の距離R12(領域R2の中心軸から領域R1の中心軸の距離)とから、距離L12と距離R12との平均値((距離L12+距離R12)/2)を求め、この平均値の位置に給電コイル1の中心が移動する、つまり受電コイルJと給電コイル1とが向き合うようにモータ32を制御する。
また、制御装置4は、図4Bに示すように、左側のタイヤTが車止めLの領域L1と領域L2との中間に当接する場合には、領域L1及び領域L2に設置されたタイヤ検出部2のスイッチがONされ、領域R2を基準とした領域L2と領域L1との中間位置の距離L12´(中心領域L2の中心軸から領域L1の中心軸の距離)を計算し求める。この際、制御装置4は、右側のタイヤTが領域R1に当接している場合には、距離L12´と距離R12とから平均値((相対位置L12´+相対位置R12)/2)を求め、中心軸からこの平均値の距離がずれた位置に給電コイル1の中心が位置するように、つまり受電コイルJと給電コイル1とが向き合うようにモータ32を制御する。
また、制御装置4は、車が斜めに駐車してしまい、車止めL、Rの片方にしかタイヤTが当接しない場合には、例えば、給電コイルは中心線Cと一致させたまま停止させ、非接触給電を行わない。
その後、車両Mを駐車スペースPsから発進させる場合、運転手は、車両Mを前進させて駐車スペースPsの退出口(進入口)から駐車スペースPsを退出させる。このような駐車時における車両Mの駐車スペースPsからの退出に際し、非接触給電装置Aでは、車両MのタイヤTによって当接されるタイヤ検出部2のスイッチがOFFされる。制御装置4は、タイヤ検出部2がOFFされると、給電コイル1の中心が中心線Cに一致する状態、つまり初期状態の位置になるように、モータ32を制御する。もし、非接触給電を行っている状態でタイヤ検出部2がOFFされた場合は、車両Mが駐車スペースPsから発進しようとしていると判断し、非接触給電を停止する。
このような本実施形態によれば、車両MのタイヤTを検出するタイヤ検出部2の検出結果に基づいて受電コイルJと給電コイル1とが向かい合うように給電コイル1の位置を移動するので、障害物の影響を受けにくく、かつ車両側の製造コストが上昇せずに受電コイルJと給電コイル1との位置合わせを可能にする。
以上の説明において、車止めL,Rはそれぞれ領域L1、L2、L3及びR1、R2、R3に3分割され、車止めL、Rは駐車スペースPsの短辺方向における中心線Cに対して左右対称に配置され、受電コイルJは、移動車両Mの幅方向における中心に位置するように設けられているとしたが、より一般的な場合には、以下に説明するような位置に給電コイル1の中心が位置するようにモータ32を制御すればよい。図5を参照して説明する。
車両Mを後面から見たとき、左側のタイヤTから受電コイルJの中心までの距離をXL、右側のタイヤTから受電コイルJの中心までの距離をXRとする。
車止めLはL1からLNLまでのNL個の領域に分けられているとし、中心線Cからそれぞれの領域の境界までの距離をD0、D1、…、DNLとする。D0は領域L1の左端まで、D1は領域L1とL2の境界まで、DNLは領域LNLの右端までの距離である。
車止めRはR1からRNRまでのNR個の領域に分けられているとし、中心線Cからそれぞれの領域の境界までの距離をE0、E1、…、ENRとする。E0は領域R1の左端まで、E1は領域R1とR2の境界まで、ENRは領域RNRの右端までの距離である。
NLとNRは同じでも、違っていてもよい。
車両Mを後面から見たとき、左側のタイヤTから受電コイルJの中心までの距離をXL、右側のタイヤTから受電コイルJの中心までの距離をXRとする。
車止めLはL1からLNLまでのNL個の領域に分けられているとし、中心線Cからそれぞれの領域の境界までの距離をD0、D1、…、DNLとする。D0は領域L1の左端まで、D1は領域L1とL2の境界まで、DNLは領域LNLの右端までの距離である。
車止めRはR1からRNRまでのNR個の領域に分けられているとし、中心線Cからそれぞれの領域の境界までの距離をE0、E1、…、ENRとする。E0は領域R1の左端まで、E1は領域R1とR2の境界まで、ENRは領域RNRの右端までの距離である。
NLとNRは同じでも、違っていてもよい。
車止めLのどの領域にタイヤTが当接しているか(どのタイヤ検出部のスイッチがオンしているか)に応じて、DDを以下のように定義する。
(ケース1)車止めLの領域のうち、1つだけにタイヤTが当接している(タイヤ検出部のスイッチが1つだけオンしている)場合:
タイヤTが当接している領域をLX(Xは1からNLまでのいずれか)とすれば、DD=(D(X-1)+DX)/2、つまり、中心線CからLXの中心までの距離と定義する。
(ケース2)車止めLの領域のうち、隣接する2つの領域にタイヤTが当接している(隣接するタイヤ検出部のスイッチが両方ともオンしている)場合:
タイヤTが当接している領域をLXおよびL(X+1)(Xは1からNL-1までのいずれか)とすれば、DD=DX、つまり、中心線CからLXとL(X+1)の境界までの距離と定義する。
(ケース1)車止めLの領域のうち、1つだけにタイヤTが当接している(タイヤ検出部のスイッチが1つだけオンしている)場合:
タイヤTが当接している領域をLX(Xは1からNLまでのいずれか)とすれば、DD=(D(X-1)+DX)/2、つまり、中心線CからLXの中心までの距離と定義する。
(ケース2)車止めLの領域のうち、隣接する2つの領域にタイヤTが当接している(隣接するタイヤ検出部のスイッチが両方ともオンしている)場合:
タイヤTが当接している領域をLXおよびL(X+1)(Xは1からNL-1までのいずれか)とすれば、DD=DX、つまり、中心線CからLXとL(X+1)の境界までの距離と定義する。
同様に、車止めRのどの領域にタイヤTが当接しているか(どのタイヤ検出部のスイッチがオンしているか)に応じて、EEを以下のように定義する。
(ケース1)車止めRの領域のうち、1つだけにタイヤTが当接している(タイヤ検出部のスイッチが1つだけオンしている)場合:
タイヤTが当接している領域をRY(Yは1からNRまでのいずれか)とすれば、EE=(E(Y-1)+EY)/2、つまり、中心線CからRYの中心までの距離と定義する。
(ケース2)車止めRの領域のうち、隣接する2つの領域にタイヤTが当接している(隣接するタイヤ検出部のスイッチが両方ともオンしている)場合:
タイヤTが当接している領域をRYおよびR(Y+1)(Yは1からNR-1までのいずれか)とすれば、EE=EY、つまり、中心線CからRYとR(Y+1)の境界までの距離と定義する。
(ケース1)車止めRの領域のうち、1つだけにタイヤTが当接している(タイヤ検出部のスイッチが1つだけオンしている)場合:
タイヤTが当接している領域をRY(Yは1からNRまでのいずれか)とすれば、EE=(E(Y-1)+EY)/2、つまり、中心線CからRYの中心までの距離と定義する。
(ケース2)車止めRの領域のうち、隣接する2つの領域にタイヤTが当接している(隣接するタイヤ検出部のスイッチが両方ともオンしている)場合:
タイヤTが当接している領域をRYおよびR(Y+1)(Yは1からNR-1までのいずれか)とすれば、EE=EY、つまり、中心線CからRYとR(Y+1)の境界までの距離と定義する。
車両Mにおいて左右のタイヤTは車両Mの中心に対し左右対称に位置しているので、DDとEEの差は、車両Mが中心線Cに対し左右にどれくらいずれているかを示している。具体的には、車両Mの中心は中心線Cに対し(EE-DD)/2(a)だけずれている(右へのずれが正、左へのずれが負の値)。
一方、車両Mの中心に対し、受電コイルJの中心は(XL―XR)/2(b)だけずれているので(右へのずれが正、左へのずれが負の値)、受電コイルJの中心線Cに対するずれは(a)と(b)の和、すなわち(EE-DD)/2+(XL―XR)/2(c)である(右へのずれが正、左へのずれが負の値)。よって、給電コイル1の中心が中心線Cに対し(c)だけずれるようにモータ32を制御することにより、給電コイル1と受電コイルJが向き合う位置関係、すなわち効率よく給電できる位置関係になる。
一方、車両Mの中心に対し、受電コイルJの中心は(XL―XR)/2(b)だけずれているので(右へのずれが正、左へのずれが負の値)、受電コイルJの中心線Cに対するずれは(a)と(b)の和、すなわち(EE-DD)/2+(XL―XR)/2(c)である(右へのずれが正、左へのずれが負の値)。よって、給電コイル1の中心が中心線Cに対し(c)だけずれるようにモータ32を制御することにより、給電コイル1と受電コイルJが向き合う位置関係、すなわち効率よく給電できる位置関係になる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
(1)上記実施形態では、車両Mのバック走行による駐車スペースPsへの進入を想定しているが、本願発明はこれに限定されない。つまり、車両Mにおける受電コイルJが、車両Mにおける幅方向及び長さ方向における前輪のタイヤとの距離が規定の数値になるように設けられている場合には、車両Mの前進走行による駐車スペースPsへの進入を想定したものであってもよい。
(1)上記実施形態では、車両Mのバック走行による駐車スペースPsへの進入を想定しているが、本願発明はこれに限定されない。つまり、車両Mにおける受電コイルJが、車両Mにおける幅方向及び長さ方向における前輪のタイヤとの距離が規定の数値になるように設けられている場合には、車両Mの前進走行による駐車スペースPsへの進入を想定したものであってもよい。
(2)上記実施形態において、給電コイル1とガイドレール31は、車両Mが乗り越えて移動するのに支障ない高さであれば、地上に出ていてもよいし、また地上面より上に設置してもよい。
(3)駐車スペースPsが雨や直射日光にさらされる場合には、給電コイル1の位置が移動可能である領域の全体およびガイドレール31を、防水性や耐光性を有し、かつ磁界を遮らない種類のプラスチックで覆ったり密閉してもよい。
(4)上記実施形態は、地面に設けられた駐車スペースPsに設置されているが、多層階の駐車場の2階以上の駐車スペースや、機械式駐車場のパレット上面など、車を支持する構造一般に設置してもよい。
(3)駐車スペースPsが雨や直射日光にさらされる場合には、給電コイル1の位置が移動可能である領域の全体およびガイドレール31を、防水性や耐光性を有し、かつ磁界を遮らない種類のプラスチックで覆ったり密閉してもよい。
(4)上記実施形態は、地面に設けられた駐車スペースPsに設置されているが、多層階の駐車場の2階以上の駐車スペースや、機械式駐車場のパレット上面など、車を支持する構造一般に設置してもよい。
(5)上記実施形態では、ボールねじ機構33及びモータ32を用いて給電コイル1の位置を移動させたが本発明はこれに限定されない。例えば、ボールねじ機構33の代わりに、通常のねじを使用してもよいし、モータの回転によりプーリを回転させ、プーリに巻きつけたワイヤが巻き取られたり繰り出されることによりワイヤと連動する給電コイル1を移動させてもよい。また、ボールねじ機構33及びモータ32の代わりに油圧シリンダや空気シリンダ等を移動手段として用いて、給電コイル1の位置を移動してもよい。また、駆動手段として、電動モータであるモータ32の代わりに油圧モータやエアモータ等を用いてもよい。
(6)上記実施形態では、タイヤ検出部2として、押圧センサを用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、押圧センサの代わりに、光センサ等を用いてタイヤを検出してもよい。
(7)上記実施形態では、非接触給電する方法として磁界共鳴方式を採用したが、電磁誘導方式やその他の方式を採用してもよい。
(8)給電コイル1や受電コイルJはヘリカルコイルに限定されない。給電コイル1と受電コイルJの間で非接触給電が可能であればソレノイド状など任意の形式や形状のコイルでよく、また両コイルの形式、形状、大きさが異なってもよい。
(7)上記実施形態では、非接触給電する方法として磁界共鳴方式を採用したが、電磁誘導方式やその他の方式を採用してもよい。
(8)給電コイル1や受電コイルJはヘリカルコイルに限定されない。給電コイル1と受電コイルJの間で非接触給電が可能であればソレノイド状など任意の形式や形状のコイルでよく、また両コイルの形式、形状、大きさが異なってもよい。
(9)上記実施形態では、一対の車止めL、R両方にタイヤ検出部2を設置したが、本発明はこれに限定されない。例えば、車止めL、Rの一方にタイヤ検出部2を設置し、制御装置4は、車止めL、Rの一方に設置されたタイヤ検出部2からの検出信号に基づいて移動機構3を制御してもよい。
(10)また、一対の車止めL、Rを左右に分けたが、中心軸Cを通過する部分も含めて車止めを繋げて一列に設置してもよい。
(11)本発明におけるタイヤは、ゴムタイヤに限られるものではなく、車両が走行する走行面(道路面、地表面)に接して回転する、車両の走行のための車輪一般を含む。
(12)本発明におけるタイヤは、ゴムタイヤに限られるものではなく、車両に左右に対称に設置されているものでもよい。例えば、バンパー、泥除け、警告灯等でもよい。ここで、タイヤ検出部は検出対象に応じた高さに設置するものとする。たとえば、警告灯を検出するのであれば、タイヤ検出部は警告灯を検出できる高さに設置する。
(10)また、一対の車止めL、Rを左右に分けたが、中心軸Cを通過する部分も含めて車止めを繋げて一列に設置してもよい。
(11)本発明におけるタイヤは、ゴムタイヤに限られるものではなく、車両が走行する走行面(道路面、地表面)に接して回転する、車両の走行のための車輪一般を含む。
(12)本発明におけるタイヤは、ゴムタイヤに限られるものではなく、車両に左右に対称に設置されているものでもよい。例えば、バンパー、泥除け、警告灯等でもよい。ここで、タイヤ検出部は検出対象に応じた高さに設置するものとする。たとえば、警告灯を検出するのであれば、タイヤ検出部は警告灯を検出できる高さに設置する。
本発明の車両に設けられた受電コイルに非接触給電を行う給電コイルを備える非接触給電装置によれば、障害物の影響を受けにくく、かつ車両側の製造コストが上昇せずに受電コイルと給電コイルとの位置合わせを可能とする。
A 非接触給電装置
1 給電コイル
2 タイヤ検出部
3 移動機構
4 制御装置
31 ガイドレール
32 モータ
33 ボールねじ機構
33a 雄ねじ部
33b 雌ねじ部
T タイヤ
L、R 車止め
C 中心線
X,Y 距離
1 給電コイル
2 タイヤ検出部
3 移動機構
4 制御装置
31 ガイドレール
32 モータ
33 ボールねじ機構
33a 雄ねじ部
33b 雌ねじ部
T タイヤ
L、R 車止め
C 中心線
X,Y 距離
Claims (4)
- 車両に設けられた受電コイルに非接触給電を行う給電コイルを備える非接触給電装置であって、
前記車両のタイヤを検出するタイヤ検出手段と、
前記給電コイルの位置を移動する移動機構と、
前記タイヤ検出手段の検出結果に基づいて前記受電コイルと前記給電コイルとが向かい合うように前記移動機構を制御する制御手段と
を備える非接触給電装置。 - 前記タイヤ検出手段は、車止めが設けられた駐停車場に設置された押圧センサである請求項1に記載の非接触給電装置。
- 前記押圧センサは、前記車止めにおける前記車両の進行方向に直交する方向に分割された複数の領域各々に設けられている請求項2に記載の非接触給電装置。
- 前記押圧センサは、前記車両の進行方向に直交する方向に並ぶ一対の車止め各々に設けられ、
前記制御手段は、前記押圧センサからの検出結果に基づいて前記車止め各々の基準位置となる領域から前記車両の前記タイヤが当接された領域までの相対位置を求め、求められた2つの前記相対位置の平均値に基づいて前記移動機構を制御する請求項3に記載の非接触給電装置。
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