JP2013150430A - Contactless feed apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外部の電源から車両の電池に非接触で電力を給電する非接触給電装置に関する。 The present invention relates to a non-contact power feeding device that feeds power from an external power source to a battery of a vehicle in a non-contact manner.
電気自動車およびハイブリッド車などの電動車両には、走行用の電力を外部電源から充電可能とする電池が装備されている。充電用の電力を給電する方法としては、給電側の電源口と車両の充電口とをケーブルで接続するプラグイン式の給電装置、およびケーブルを用いない非接触式の給電装置が知られている。 An electric vehicle such as an electric vehicle and a hybrid vehicle is equipped with a battery that can charge electric power for traveling from an external power source. Known methods for supplying power for charging include a plug-in type power supply device that connects a power supply port on the power supply side and a vehicle charging port with a cable, and a non-contact type power supply device that does not use a cable. .
非接触式の給電装置では、電磁誘導を利用した方式がある。電磁誘導を利用した方式では、高周波磁界により金属性異物が発熱して高温となり、製品の安全性を確保できないという問題に対処するため、給電装置が高温になった場合に電力供給を自動的に停止するための装置が設けられている。また電力供給中に伝送効率を検出して、伝送効率に基づいて、電力供給中に物や人などの異物が近づいたことを検出している(たとえば特許文献1参照)。 A non-contact type power supply device includes a method using electromagnetic induction. In the method using electromagnetic induction, the metallic foreign object generates heat due to the high-frequency magnetic field and becomes high temperature. A device for stopping is provided. Further, the transmission efficiency is detected during power supply, and it is detected that a foreign object such as an object or a person is approaching during power supply based on the transmission efficiency (see, for example, Patent Document 1).
また非接触給電を、自動車の駐車中の充電に用いた場合、駐車位置にばらつきがあるので、送電部と受電部との位置ずれが毎回異なることになる。そこで特許文献2に記載の従来技術では、送受電間の伝送効率を用いて、伝送効率が向上するように相対位置を調整する技術が開示されている。 Further, when non-contact power feeding is used for charging while the car is parked, there are variations in the parking position, so that the positional deviation between the power transmitting unit and the power receiving unit is different each time. Therefore, in the conventional technique described in Patent Document 2, a technique for adjusting the relative position so as to improve the transmission efficiency by using the transmission efficiency between power transmission and reception is disclosed.
前述の特許文献1に記載の従来技術では、異物による効率悪化なのか、位置ずれによる効率悪化なのかが判断することができない。したがって位置ずれによる効率悪化を、異物による効率悪化と誤判定して、給電を停止してしまう場合があるという問題がある。
In the prior art described in
このような問題に対して、微少電力で周波数を変化させながら送電して、効率の周波数特性を検出し、検出結果に応じて異物による効率悪化か、コイルの位置ずれによる効率悪化かを判断し、コイルの位置調整部を用いてコイル位置を調整する技術が考えられる。また特許文献2に記載の従来技術では、給電コイルの効率最大になるように一次コイルを移動させ、位置ずれによる効率悪化を最小にする手段が示されている。しかし、これらの手段は、給電電力の周波数を変化させる回路や、コイルを物理的に移動する機構が必要である。したがって製造コストが高くなるだけでなく、給電中にコイル間に異物が侵入してきた場合には、異物の有無を検出することができないという問題があった。 In response to such problems, power is transmitted while changing the frequency with a small amount of power, and the frequency characteristics of the efficiency are detected, and it is determined whether the efficiency is deteriorated due to foreign matter or the coil is displaced depending on the detection result. A technique for adjusting the coil position using a coil position adjustment unit is conceivable. In the prior art described in Patent Document 2, a means for moving the primary coil so as to maximize the efficiency of the power supply coil and minimizing deterioration in efficiency due to misalignment is shown. However, these means require a circuit that changes the frequency of the power supply and a mechanism that physically moves the coil. Therefore, there is a problem that not only the manufacturing cost becomes high, but also if foreign matter enters between the coils during power feeding, the presence or absence of the foreign matter cannot be detected.
そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、異物を検出し、異物の有無に応じて給電状態を制御することができる非接触給電装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a non-contact power feeding device that can detect foreign matter and control a power feeding state according to the presence or absence of the foreign matter.
本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means in order to achieve the aforementioned object.
請求項1に記載の発明では、送電部(50)から受電部(30)へ非接触で送電を行う非接触給電装置(10)であって、
送電部から受電部に送電される電力の伝送効率を検出する効率検出手段(41)と、
送電部と受電部との相対的な位置を検出する位置検出手段(46)と、
位置検出手段によって検出された相対的な位置を用いて、相対的な位置における伝送効率の基準値を算出する基準値算出手段(41)と、
送電部から受電部への送電を制御する制御手段(41)と、を含み、
制御手段は、送電中に効率検出手段によって検出された伝送効率が、基準値算出手段によって求められた基準値未満である場合には、送電を停止するように送電部を制御することを特徴とする非接触給電装置である。
In invention of
Efficiency detection means (41) for detecting the transmission efficiency of power transmitted from the power transmission unit to the power reception unit;
Position detecting means (46) for detecting a relative position between the power transmitting unit and the power receiving unit;
A reference value calculating means (41) for calculating a reference value of transmission efficiency at the relative position using the relative position detected by the position detecting means;
Control means (41) for controlling power transmission from the power transmission unit to the power reception unit,
The control means controls the power transmission unit to stop power transmission when the transmission efficiency detected by the efficiency detection means during power transmission is less than the reference value obtained by the reference value calculation means. This is a non-contact power feeding device.
請求項1に記載の発明に従えば、効率検出手段によって検出された伝送効率が、基準値算出手段によって求められた基準値未満である場合には、送電を停止するように制御手段によって送電部が制御される。伝送効率は、相対的な位置によって異なるものであり、たとえばより送電部と受電部とが最も近接している位置(基準位置)にあるときが、最も伝送効率が良くなる。また両者が離れるにつれて、伝送効率が低下する。したがって実際の伝送効率が、相対的な位置における伝送効率の基準値未満の場合には、なんらかの原因、たとえば異物の侵入に起因していると判断することができる。したがって前述のように制御手段が、基準値未満の場合に、送電を停止することによって、異物の有無に応じて給電状態を制御することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the transmission efficiency detected by the efficiency detecting means is less than the reference value obtained by the reference value calculating means, the control means stops the power transmission by the control means. Is controlled. The transmission efficiency varies depending on the relative position. For example, when the power transmission unit and the power reception unit are closest to each other (reference position), the transmission efficiency is the highest. In addition, the transmission efficiency decreases as the distance between the two increases. Therefore, when the actual transmission efficiency is less than the reference value of the transmission efficiency at the relative position, it can be determined that it is caused by some cause, for example, the entry of foreign matter. Therefore, as described above, when the control means is less than the reference value, the power supply state can be controlled according to the presence or absence of foreign matter by stopping power transmission.
また請求項2に記載の発明では、送電部から受電部への送電に必要な電力量を算出する電力量算出手段(41)をさらに含み、
基準値算出手段は、相対的な位置および算出された電力量を用いて、相対的な位置における伝送効率の基準値を算出することを特徴とする。
The invention according to claim 2 further includes power amount calculation means (41) for calculating the amount of power necessary for power transmission from the power transmission unit to the power reception unit,
The reference value calculating means calculates a reference value of transmission efficiency at the relative position using the relative position and the calculated electric energy.
請求項2に記載の発明に従えば、送電部から受電部への送電に必要な電力量を算出する電力量算出手段をさらに含む。必要な電力量に応じて配線の抵抗損失等が異なるので、これらの影響を考慮するためである。基準値算出手段は、相対的な位置および算出された電力量を用いて、相対的な位置における伝送効率の基準値を算出する。したがって、制御手段による送電停止の制御を、必要な電力量の影響を考慮して、より確実に実施することができる。 According to the second aspect of the invention, it further includes power amount calculation means for calculating the amount of power necessary for power transmission from the power transmission unit to the power reception unit. This is because the resistance loss of the wiring differs depending on the required amount of power, and these effects are taken into consideration. The reference value calculation means calculates a reference value of transmission efficiency at the relative position using the relative position and the calculated electric energy. Therefore, the control of the power transmission stop by the control unit can be more reliably performed in consideration of the influence of the required power amount.
さらに請求項3に記載の発明では、位置検出手段の使用可否を判断する判断手段(41)をさらに含むことを特徴とする。 Furthermore, the invention described in claim 3 further includes a determination means (41) for determining whether or not the position detection means can be used.
請求項3に記載の発明に従えば、位置検出手段の使用可否を判断する判断手段をさらに含むので、位置検出手段の使用可否に応じて制御手段は制御を変更することができる。たとえば制御手段は、位置検出手段が搭載されていない場合や、位置検出手段が何らかの不具合などで使用できない場合には、最も厳しい基準値を用いて制御することができる。 According to the third aspect of the present invention, since it further includes determination means for determining whether or not the position detection means can be used, the control means can change the control according to whether or not the position detection means can be used. For example, the control means can perform control using the strictest reference value when the position detection means is not mounted or when the position detection means cannot be used due to some malfunction.
さらに請求項4に記載の発明では、制御手段は、判断手段によって位置検出手段が使用不可と判断された場合には、送電を停止するように送電部を制御することを特徴とする。 Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the control means controls the power transmission section so as to stop power transmission when the position detection means is determined to be unusable by the determination means.
請求項4に記載の発明に従えば、判断手段によって位置検出手段が使用不可と判断された場合には、送電を停止するように制御手段によって送電部が制御される。したがって位置検出手段が使用不可の場合、たとえば位置を検出できない場合には送電が停止される。これによって確実に送電できる場合にだけ、送電することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when the determination unit determines that the position detection unit is unusable, the control unit controls the power transmission unit so as to stop the power transmission. Therefore, when the position detection unit is not usable, for example, when the position cannot be detected, power transmission is stopped. As a result, power can be transmitted only when power can be reliably transmitted.
さらに請求項5に記載の発明では、制御手段は、判断手段によって位置検出手段が使用不可と判断された場合であって、送電可能なときには、最も高い基準値を用いて送電を制御することを特徴とする。
Furthermore, in the invention according to
請求項5に記載の発明に従えば、判断手段によって位置検出手段が使用不可と判断された場合であって、送電可能なときには、最も高い基準値を用いて送電するように制御される。最も高い基準値は、伝送効率が最も高い位置での基準値である。このような厳しい条件を用いることによって、位置検出手段が使用不可であっても、異物をあった場合には、送電を確実に停止することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the position detection unit is determined to be unusable by the determination unit, and when power transmission is possible, control is performed to transmit power using the highest reference value. The highest reference value is a reference value at a position where the transmission efficiency is highest. By using such strict conditions, power transmission can be reliably stopped if there is a foreign object even if the position detection means is unusable.
さらに請求項6に記載の発明では、判断手段の判断結果を報知する判断報知手段(45)をさらに含むことを特徴とする。 Furthermore, the invention described in claim 6 further includes a determination notification means (45) for notifying the determination result of the determination means.
請求項6に記載の発明に従えば、判断手段の判断結果を報知する判断報知手段をさらに含む。これによってユーザは、判断結果を認識し、異物の有無などを認識することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the information processing apparatus further includes a determination notification unit that notifies the determination result of the determination unit. Accordingly, the user can recognize the determination result and can recognize the presence or absence of a foreign object.
さらに請求項7に記載の発明では、送電を停止した場合に、送電停止を報知する送電報知手段(45)をさらに含むことを特徴とする。 Furthermore, the invention described in claim 7 further includes power transmission notifying means (45) for notifying power transmission stop when power transmission is stopped.
請求項7に記載の発明に従えば、送電を停止した場合に、送電停止を報知する送電報知手段をさらに含む。これによってユーザは、送電がなんらかの原因で停止したことを認識することができる。 According to the seventh aspect of the invention, it further includes power transmission notifying means for notifying power transmission stop when power transmission is stopped. As a result, the user can recognize that power transmission has stopped for some reason.
さらに請求項8に記載の発明では、相対的な位置には、送電部に対する受電部の回転角が含まれ、
位置検出手段は、回転角をさらに検出することを特徴とする。
Furthermore, in the invention according to claim 8, the relative position includes the rotation angle of the power receiving unit with respect to the power transmitting unit,
The position detecting means further detects the rotation angle.
請求項8に記載の発明に従えば、位置検出手段は、回転角をさらに検出する。回転角の大小によっても、伝送効率は変化する。このような回転角を用いることによって、より正確な基準値を算出することができる。 According to the invention described in claim 8, the position detecting means further detects the rotation angle. The transmission efficiency varies depending on the rotation angle. By using such a rotation angle, a more accurate reference value can be calculated.
さらに請求項9に記載の発明では、相対的な位置には、送電部に対する受電部の傾き角が含まれ、
位置検出手段は、傾き角をさらに検出することを特徴とする。
Furthermore, in the invention according to claim 9, the relative position includes an inclination angle of the power receiving unit with respect to the power transmitting unit,
The position detecting means further detects the tilt angle.
請求項9に記載の発明に従えば、位置検出手段は、傾き角をさらに検出する。傾き角の大小によっても、伝送効率は変化する。このような傾き角を用いることによって、より正確な基準値を算出することができる。 According to the invention described in claim 9, the position detecting means further detects the tilt angle. The transmission efficiency also changes depending on the inclination angle. By using such an inclination angle, a more accurate reference value can be calculated.
さらに請求項10に記載の発明では、位置検出手段は、所定位置から発信された超音波が所定位置で受信されるまでの到達時間を用いて、相対的な位置を検出することを特徴とする。
Further, the invention according to
請求項10に記載の発明に従えば、位置検出手段は、所定位置から発信された超音波が所定位置で受信されるまでの到達時間を用いて、相対的な位置を検出する。したがって正確に相対的な位置を検出することができる。 According to the tenth aspect of the present invention, the position detecting means detects the relative position using the arrival time until the ultrasonic wave transmitted from the predetermined position is received at the predetermined position. Accordingly, the relative position can be detected accurately.
さらに請求項11に記載の発明では、位置検出手段は、所定の位置に付与されたマーク(33)を撮像し、撮像したマークの位置を用いて、相対的な位置を検出することを特徴とする。 Further, the invention according to claim 11 is characterized in that the position detecting means images the mark (33) given at a predetermined position and detects a relative position using the position of the imaged mark. To do.
請求項11に記載の発明に従えば、位置検出手段は、所定の位置に付与されたマークを撮像し、撮像したマークの位置を用いて、相対的な位置を検出する。したがって正確に相対的な位置を検出することができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, the position detecting means images the mark given to the predetermined position, and detects the relative position using the position of the imaged mark. Accordingly, the relative position can be detected accurately.
さらに請求項12に記載の発明では、位置検出手段は、所定の位置に付与された反射部に赤外線を照射し、反射部からの反射波を検出して、相対的な位置を検出することを特徴とする。
Furthermore, in the invention described in
請求項12に記載の発明に従えば、位置検出手段は、所定の位置に付与された反射部に赤外線を照射し、反射部からの反射波を検出して、相対的な位置を検出する。したがって正確に相対的な位置を検出することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, the position detection means detects the relative position by irradiating the reflection portion provided at the predetermined position with infrared rays and detecting the reflected wave from the reflection portion. Accordingly, the relative position can be detected accurately.
なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each above-mentioned means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各実施形態で先行する実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付すか、または先行の参照符号に一文字追加し、重複する説明を略する場合がある。また各実施形態にて構成の一部を説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In some embodiments, portions corresponding to the matters described in the preceding embodiments may be given the same reference numerals, or one letter may be added to the preceding reference numerals, and overlapping descriptions may be omitted. In addition, when a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those of the embodiment described in advance. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination does not hinder the combination.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に関して、図1〜図6を用いて説明する。図1は、第1実施形態の非接触給電システム10の電気的構成を示すブロック図である。非接触給電システム10は、たとえば電気自動車、およびプラグインハイブリッド自動車などのメインバッテリに充電する場合に適用することができる。非接触給電システム10は、2次電池であるメインバッテリ11と車両12の外部に設置される外部電源(図示せず)との間で、非接触で電磁誘導方式によって電力を伝送するシステムである。電磁誘導方式は、送電側と受電側との間で発生する誘導磁束を利用して電力を送る方式のことである。非接触給電システム10は、車両12に搭載される受電装置20および車両側パッド30、ならびに車両12の外部に設置される送電装置40および地上側パッド50を含んで構成される。また地上側パッド50および車両側パッド30を総称して、非接触給電装置という。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram illustrating an electrical configuration of a contactless
先ず、送電装置40に関して説明する。送電装置40は、たとえば、家庭、集合住宅、コインパーキングなどの駐車設備、商業施設、および公共施設などに設けられる。送電装置40は、車両12にとって外部となる外部電源(図示せず)、および地上側パッド50に接続される。外部電源は、たとえば系統電源である。送電装置40は、車両12の車両側パッド30に給電する際に動作する。したがって送電装置40は、外部電源からの電力を車両12に送電する。送電装置40は、送電側制御装置41、送電制御回路42、送電回路43、送電側無線通信回路44、報知部45および位置検出部46を含んで構成される。送電装置40は、送電側制御装置41によって制御される。
First, the
送電側無線通信回路44は、受電装置20と無線通信し、送電装置40の各種情報と受電装置20の各種情報を送受信する。送電側無線通信回路44は、受信した情報を送電側制御装置41に与える。また送電側無線通信回路44は、送電側制御装置41からの情報を受電装置20に送信する。
The power transmission side
報知部45は、報知手段であって、送電装置40および受電装置20の状況をユーザに報知する。報知部45は、送電側制御装置41から与えられる情報、たとえば充電完了時間および充電量などを報知する。
The
位置検出部46は、位置検出手段であって、地上側パッド50と車両側パッド30との相対的な位置を検出する。位置検出部46は、検出した相対位置を送電側制御装置41に与える。
The
送電制御回路42は、送電回路43を制御し、送電の開始および停止などを制御する。送電制御回路42は、送電側制御装置41によって制御される。送電回路43は、図示は省略するが、高周波変換回路および共振回路を含んで構成される。
The power
高周波変換回路は、外部電源から供給された電力を高周波の電力に変換し、共振回路に与える。共振回路は、効率よく電力伝送するため、高周波変換回路から与えられた電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し、地上側パッド50に与える。
The high-frequency conversion circuit converts power supplied from an external power source into high-frequency power and supplies it to the resonance circuit. In order to transmit power efficiently, the resonance circuit converts the voltage and current of the power applied from the high-frequency conversion circuit so as to coincide with each other, and applies the same to the
送電側制御装置41は、送電側無線通信回路44からの情報、位置検出部46からの情報、および地上側パッド50に送電される電圧および電流に基づいて、送電制御回路42を制御する。
The power transmission
次に、地上側パッド50に関して説明する。地上側パッド50は、非接触で電力を送電する送電コイル(1次側コイル)を内部に有し、地上に露出するように設けられる。地上側パッド50の外郭は、送電コイル(図示せず)を覆い一部が地上に露出する。
Next, the
送電コイルは、地上側パッド50に内蔵される。送電コイルは、地上側パッド50とともに駐車設備に画成された駐車スペース内に各々設置または埋設され、所定の通電によって電磁界を発生するように構成されている。送電コイルは、車両12側に設けられた受電コイルとの間で非接触による電力の受け渡しを行う。送電コイルは、送電回路43に接続され、送電回路43から与えられる高周波電力を電磁誘導により受電コイルが搭載される車両12へ電力を送電する。
The power transmission coil is built in the
次に、車両側パッド30に関して説明する。車両側パッド30は、非接触で電力を受電する受電コイル(2次側コイル)を内部に有し、車外に露出するように車両12に設けられる。
Next, the
受電コイル(図示せず)は、車両側パッド30に内蔵される。受電コイルは、送電コイルとの間で非接触による電力の受け渡しを行う。受電コイルは、送電コイルが発生した電磁界の影響により、受電コイルにも電磁界が発生し、受電コイルに電流が流れ、電圧が発生する。受電コイルは、受電回路23に接続され、発生した高周波電力を受電回路23に与える。
A power receiving coil (not shown) is built in the vehicle-
先ず、受電装置20に関して説明する。受電装置20は、車両側パッド30に接続される。受電装置20は、外部電源を用いてメインバッテリ11を充電する際に動作する。受電装置20は、受電側制御装置21、受電制御回路22、受電回路23、受電側無線通信回路24およびメインバッテリ11を含んで構成される。受電装置20は、受電側制御装置21によって制御される。
First, the
受電側無線通信回路24は、送電装置40と無線通信し、受電装置20の各種情報と送電装置40の各種情報を送受信する。受電側無線通信回路24は、受信した情報を受電側制御装置21に与える。また受電側無線通信回路24は、受電側制御装置21からの情報を受電装置20に送信する。
The power receiving side
受電制御回路22は、受電回路23を制御し、受電の開始および停止などを制御する。受電回路23は、車両側パッド30に内蔵される受電コイルから給電された電力を直流電圧として出力し、メインバッテリ11を充電する。受電回路23は、受電制御回路22によって制御される。受電回路23は、図示は省略するが、共振回路、整流回路および昇圧回路を含んで構成される。
The power reception control circuit 22 controls the
共振回路は、効率よく電力伝送するため、受電コイルから供給された電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し整流回路に与える。整流回路は、ダイオードおよびコンデンサから構成されている。整流回路は、ダイオードにより、共振回路から供給された高周波電力を整流し、コンデンサで平滑化した後、昇圧回路に供給する。昇圧回路は、整流回路からの電力の電圧をメインバッテリ11の電圧以上に昇圧し、メインバッテリ11に電流を供給する。 In order to transmit power efficiently, the resonant circuit converts the voltage and current of the power supplied from the power receiving coil so as to coincide with each other, and supplies the rectifier circuit with the converted voltage. The rectifier circuit is composed of a diode and a capacitor. The rectifier circuit rectifies the high-frequency power supplied from the resonance circuit with a diode, smoothes it with a capacitor, and then supplies it to the booster circuit. The booster circuit boosts the voltage of the power from the rectifier circuit to a voltage higher than that of the main battery 11 and supplies current to the main battery 11.
メインバッテリ11には、電池ECU25が搭載される。電池ECU25は、メインバッテリ11の充電量、温度などを監視し、メインバッテリ11の情報を受電側制御装置21に与える。
A
受電側制御装置21は、受電側無線通信回路24からの情報、電池ECU25からの情報、およびメインバッテリ11に送電される電圧および電流に基づいて、受電制御回路22を制御する。
The power receiving
充電の開始は、充電開始ボタン26によって行われる。ユーザが充電開始ボタン26を操作すると、受電側制御装置21が動作し、送電装置40と通信し、各種情報に基づいて、充電の開始が可能であれば、充電を開始する。
Charging is started by the charging
次に、送電側制御装置41の具体的な制御に関して説明する。図2は、送電側制御装置41の充電処理を示すフローチャートである。充電処理は、送電装置40の電源投入状態において実行される処理である。
Next, specific control of the power transmission
ステップS1では、充電開始ボタン26が操作されて、充電開始要求(充電開始ON)がなされたか否かを判断し、充電開始ONがされた場合には、ステップS2に移り、充電開始ONがなされるまでステップS1の処理を繰返す。
In step S1, it is determined whether or not the
ステップS2では、位置検出部46の有無を確認し、ステップS3に移る。位置検出部46がない場合とは、受電装置20(車両12)に車両側パッド30の位置を検出可能な構成が搭載されていない場合や何らかの不具合で機能していないである。位置検出部46がない場合には、位置検出部46が検出した位置情報を用いることができない。したがって位置検出部46の有無によって処理が異なるので、ステップS2で確認する。
In step S2, the presence or absence of the
ステップS3では、ステップS2の結果に基づき、位置検出部46があるか否かを判断し、位置検出部46がある場合には、ステップS4に移り、位置検出部46がない場合には、ステップS13に移る。
In step S3, based on the result of step S2, it is determined whether or not there is a
ステップS4では、位置検出部46からの位置情報を取得し、ステップS5に移る。ステップS5では、位置検出ができたか否かを判断し、位置検出ができた場合には、ステップS6に移り、位置検出ができない場合(位置情報を取得できない場合)には、ステップS14に移る。
In step S4, the position information from the
ステップS6では、相対位置が所定範囲(所定距離内)であるか否かを判断し、相対位置が所定範囲内である場合には、ステップS7に移り、相対位置が所定範囲内でない場合には、ステップS14に移る。 In step S6, it is determined whether or not the relative position is within a predetermined range (within a predetermined distance). If the relative position is within the predetermined range, the process proceeds to step S7, and if the relative position is not within the predetermined range. The process proceeds to step S14.
ステップS7では、充電要求電流(以下、「要求電流」ということがある)を算出し、ステップS8に移る。要求電流は、充電を効率良く行える電流であって、電池ECU25が検出したSOC(State of Charge)を用いて算出される。
In step S7, a charge request current (hereinafter sometimes referred to as “request current”) is calculated, and the process proceeds to step S8. The required current is a current that can be charged efficiently, and is calculated using an SOC (State of Charge) detected by the
ステップS8では、基準効率を算出し、ステップS9に移る。基準効率は、相対的な位置(相対位置)を用いて算出され、相対位置における伝送効率の基準値である。基準効率は、相対位置が近いほど伝送効率が高いという相対位置と伝送効率との相関関係に基づいて求められる。 In step S8, the reference efficiency is calculated, and the process proceeds to step S9. The reference efficiency is calculated using a relative position (relative position), and is a reference value of transmission efficiency at the relative position. The reference efficiency is obtained based on the correlation between the relative position and the transmission efficiency that the transmission efficiency is higher as the relative position is closer.
ステップS13では、位置検出部46がないので、位置検出部46がない場合の基準効率を算出し、ステップS9に移る。位置検出部46がないと相対位置が判らないので、最も厳しい条件(最も伝送効率が高い位置)における、基準効率を算出する。
In step S13, since there is no
ステップS9では、送電を開始するように送電制御回路42を制御し、ステップS10に移る。ステップS10では、送電中の充電電流を制御し、ステップS11に移る。充電電流の制御は、ステップS7で算出した要求電流となるように、受電装置20に指示する。これによって受電装置20は、受電制御回路22を制御し、充電電流が要求電流になるように制御する。
In step S9, the power
ステップS11では、現在の伝送効率を算出し、ステップS12に移る。伝送効率は、送電回路43の出力(実効値)を、受電回路23の出力で除して算出される。ステップS12では、伝送効率が基準効率以上であるか否かを判断し、伝送効率が基準効率以上である場合には、ステップS3に移り、伝送効率が基準効率以上でない場合には、ステップS14に移る。したがって伝送効率が基準効率以上の場合には、地上側パッド50と車両側パッド30との間に異物などがなく、順調に送電できていると判断されて、ステップS3からの処理が再び繰返される。
In step S11, the current transmission efficiency is calculated, and the process proceeds to step S12. The transmission efficiency is calculated by dividing the output (effective value) of the
ステップS14では、伝送効率が基準効率以上でないので、異物が侵入した可能性があるので、警報を出力するように報知部45を制御するとともに送電を中止し、ステップS1に戻る。異物によって伝送効率に損失、たとえば金属異物内の渦電流による損失する場合があるからである。またステップS14では、ステップS5にて位置検出部46があるのに、位置検出ができない場合には、何らかの異常があると判断し、同様に警報を出力し、ステップS1に戻る。またステップS14では、ステップS6にて相対位置が所定範囲外の場合には、位置ずれによって送電が困難であると判断し、同様に警報を出力し、ステップS1に戻る。
In step S14, since the transmission efficiency is not equal to or higher than the reference efficiency, there is a possibility that a foreign object has entered. Therefore, the
このように送電側制御装置41は、地上側パッド50と車両側パッド30との相対的な位置関係に基づいて、伝送効率の基準値を算出して、伝送効率が規定値未満の時は、送電を一時停止する。これによって地上側パッド50および車両側パッド30の位置ずれが生じていても、給電中にリアルタイムに異物を検出することができる。
Thus, the power transmission
次に、位置検出部46の構成に関して説明する。図3は、地上側パッド50を示す平面図である。図4は、車両側パッド30を示す平面図である。位置検出部46の位置検出方法は、所定位置から発信された超音波が所定位置で受信されるまでの到達時間を用いて、相対的な位置を検出する。具体的には、車両側パッド30の表面のうち、地上側パッド50側に位置する表面の中央には、超音波発振器31が設けられている。また地上側パッド50の表面のうち、車両側パッド30側に位置する表面には、超音波受信器51が複数、本実施形態では3個設けられている。3個の超音波受信器51は、互いに離れて配置される。本実施形態では、3個の超音波受信器51は、地上側パッド50の表面の中央を中心とし、長辺側の二つの角付近を結ぶ線を底辺をする、二等辺三角形の頂点にそれぞれ配置されている。
Next, the configuration of the
位置の検出方法は、車両側パッド30の1個の超音波発振器31から発信した超音波を、3個の超音波受信器51で受信し、それぞれの超音波受信器51までの音波の到達時間の違いを利用して、3点測量の原理で超音波発振器31の位置を特定する。したがって正確に相対的な位置を検出することができる。超音波発振器31の位置として、車両進行方向X、車両幅方向Yおよび車両高さ方向Zが検出される。また車両側パッド30と地上側パッド50とが正対して、車両高さ方向Zに見て、中心が完全に重なった状態を原点として変位を算出する。
In the position detection method, the ultrasonic waves transmitted from one
次に、基準効率の算出方法に関して説明する。図5は、基準効率マップを示すグラフである。図6は、電流補正係数マップを示すグラフである。これらのマップは、事前に計測されており、送電側制御装置41または受電側制御装置21のメモリに記憶されている。基準効率は、次式(1)によって算出される。
Next, a method for calculating the reference efficiency will be described. FIG. 5 is a graph showing a reference efficiency map. FIG. 6 is a graph showing a current correction coefficient map. These maps are measured in advance and stored in the memory of the power transmission
基準効率=基準効率(補正前)×電流補正係数 …(1)
ここで補正前の基準効率は、前述のX,Y,Zの変位(位置ずれ)から図5に示すマップを用いて求められる。図5に示すマップは、Zは一定であるとした場合の、Y変位と基準効率(補正前)との関係を示している。Y変位が大きくなるにつれて、基準効率は小さくなるとともに、X変位が大きくなるにつれても、基準効率は小さくなる。送電側制御装置41は、基準効率マップから基準効率(補正前)が決定する。
Reference efficiency = reference efficiency (before correction) x current correction coefficient (1)
Here, the reference efficiency before correction is obtained using the map shown in FIG. 5 from the displacement (positional deviation) of X, Y, and Z described above. The map shown in FIG. 5 shows the relationship between the Y displacement and the reference efficiency (before correction) when Z is constant. The reference efficiency decreases as the Y displacement increases, and the reference efficiency decreases as the X displacement increases. The power transmission
これによって車両側パッド30と地上側パッド50との位置ずれによる効率変化を考慮することができる。したがって、パッド30,50の位置ずれが生じても、より正確に異物の検出が可能になり、送電を停止できる。
As a result, it is possible to consider a change in efficiency due to a positional shift between the
また電流補正係数は、図6の電流補正係数マップを用いて求められる。電流補正係数は、要求電流が小さい場合および大きい場合に、1よりも小さくなる。これは配線などの損失特性が影響している。要求電流は前述の充電処理によって算出されているので、送電側制御装置41は、電流補正係数マップから電流補正係数が決定する。
The current correction coefficient is obtained using the current correction coefficient map of FIG. The current correction coefficient is smaller than 1 when the required current is small and large. This is affected by loss characteristics such as wiring. Since the required current is calculated by the above-described charging process, the power transmission
これによって送電回路43/受電回路23の損失、配線の抵抗損失の電流変化に対する影響を考慮することができる。したがって、より正確な異物の検出が可能になり、送電を停止できる。
As a result, the influence of the loss of the
以上説明したように本実施形態の非接触給電システム10は、送電中に、効率検出手段として機能する送電側制御装置41によって検出された伝送効率が、基準値算出手段として機能する送電側制御装置41によって求められた基準値未満である場合には、送電を停止するように制御手段として機能する送電側制御装置41によって送電部として機能する送電制御回路42が制御される。伝送効率は、相対的な位置によって異なるものであり、たとえばより車両側パッド30と地上側パッド50とが最も近接している位置(基準位置)にあるときが、最も伝送効率が良くなる。また両者が離れるにつれて、伝送効率が低下する。したがって実際の伝送効率が、相対的な位置における伝送効率の基準値未満の場合には、なんらかの原因、たとえば異物の侵入に起因していると判断することができる。したがって前述のように送電側制御装置41が、基準値未満の場合に、送電を停止することによって、異物の有無に応じて給電状態を制御することができる。
As described above, the non-contact
また本実施形態では、送電側制御装置41は、送電部である地上側パッド50から受電部である車両側パッド30への送電に必要な電力量を算出する電力量算出手段としても機能する。必要な電力量に応じて配線の抵抗損失等が異なるので、これらの影響を考慮するためである(図6参照)。送電側制御装置41は、相対的な位置および算出された電力量を用いて、相対的な位置における伝送効率の基準値を算出する。したがって、送電側制御装置41による送電停止の制御を、必要な電力量の影響を考慮して、より確実に実施することができる。
Moreover, in this embodiment, the power transmission
さらに本実施形態では、送電側制御装置41は、位置検出手段である位置検出部46の使用可否を判断する判断手段の機能も有する。位置検出部46の使用可否に応じて送電側制御装置41は制御を変更することができる。たとえば送電側制御装置41は、位置検出部46が搭載されていない場合や、何らかの不具合などで使用できない場合には、最も厳しい基準値を用いて制御することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the power transmission
また本実施形態では、位置検出部46が使用不可と判断された場合には、送電を停止するように制御される(ステップS5参照)。したがって位置検出部46が使用不可の場合、たとえば位置を検出できない場合には送電が停止される。これによって確実に送電できる場合にだけ、送電することができる。
Moreover, in this embodiment, when it is judged that the
さらに本実施形態では、位置検出部46が使用不可と判断された場合であって、送電可能なときには、最も高い基準値を用いて送電するように制御される(ステップS13参照)。最も高い基準値は、最も伝送効率が高くなる位置での基準値である。このような厳しい条件を用いることによって、位置検出部46が使用不可であっても、異物があった場合には、送電を確実に停止することができる。
Furthermore, in this embodiment, when it is determined that the
また本実施形態では、報知部45は、送電側制御装置41の判断結果を報知する判断報知手段としての機能を有する。これによってユーザは、判断結果を認識し、異物の有無などを認識することができる(ステップS14参照)。
Moreover, in this embodiment, the alerting | reporting
さらに本実施形態では、報知部45は、送電を停止した場合に、送電停止を報知する送電報知手段としての機能を有する。これによってユーザは、送電がなんらかの原因で停止したことを認識することができる(ステップS14参照)。
Furthermore, in this embodiment, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に関して、図7〜図9を用いて説明する。図7は、車両側パッド30Aを示す平面図である。本実施形態では、位置検出部46の構成のうち、車両側パッド30Aに2つの超音波発振器31Aが設けられる点に特徴を有する。車両側パッド30Aの表面のうち地上側パッド50側に位置する表面には、車両幅方向Yに並んで、間隔をあけて2つの超音波発振器31Aが設けられている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a plan view showing the vehicle-
位置の検出方法は、車両側パッド30Aの2個の超音波発振器31Aから交互に発信した超音波を、3個の超音波受信器51で受信し、それぞれの超音波受信器51までの音波の到達時間の違いを利用して、3点測量の原理で2つの超音波発振器31Aの位置を特定する。これによってパッドの車両高さ方向Z周りの回転角αも検出することができる。このように本実施形態の位置検出部46は、回転角を検出する回転角検出部をさらに含む。
In the position detection method, the ultrasonic waves alternately transmitted from the two
次に、基準効率の算出方法に関して説明する。図8は、回転角αが0度の場合の基準効率マップを示すグラフである。図9は、回転角αが5度の場合の基準効率マップを示すグラフである。 Next, a method for calculating the reference efficiency will be described. FIG. 8 is a graph showing a reference efficiency map when the rotation angle α is 0 degree. FIG. 9 is a graph showing a reference efficiency map when the rotation angle α is 5 degrees.
補正前の基準効率は、前述のX,Y,Zの変位(位置ずれ)および回転角αから図8および図9に示すマップを用いて求められる。図8に示すマップは、回転角αが5度であり、Zは一定であるとした場合の、Y変位と基準効率(補正前)との関係を示している。図9に示すマップは、回転角αが5度であり、Zは一定であるとした場合の、Y変位と基準効率(補正前)との関係を示している。回転角αが異なると、基準効率(補正前)が異なる。これによって車両12が駐車位置に対して曲がって停止した場合でも、正確に基準効率を補正することができる。したがってより正確に異物を検知することができる。
The reference efficiency before correction is obtained using the maps shown in FIGS. 8 and 9 from the aforementioned X, Y, Z displacement (positional deviation) and the rotation angle α. The map shown in FIG. 8 shows the relationship between the Y displacement and the reference efficiency (before correction) when the rotation angle α is 5 degrees and Z is constant. The map shown in FIG. 9 shows the relationship between the Y displacement and the reference efficiency (before correction) when the rotation angle α is 5 degrees and Z is constant. When the rotation angle α is different, the reference efficiency (before correction) is different. Accordingly, even when the
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に関して、図10〜図12を用いて説明する。図10は、車両側パッド30Bを示す平面図である。本実施形態では、位置検出部46の構成のうち、車両側パッド30Bに3つの超音波発振器31Bが設けられる点に特徴を有する。車両側パッド30Bの表面のうち地上側パッド50側に位置する表面には、車両幅方向Yに並んで、間隔をあけて2つの超音波発振器31Bが設けられている。また3つ目の超音波発振器31Bは、車両側パッド30Bの表面の中央から、車両後退方向側にずれた位置に設けられている。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a plan view showing the vehicle-
位置の検出方法は、車両側パッド30Bの3個の超音波発振器31Bから交互に発信した超音波を、3個の超音波受信器51で受信し、それぞれの超音波受信器51までの音波の到達時間の違いを利用して、3点測量の原理で3つの超音波発振器31Bの位置を特定する。これによってパッドの三次元の回転方向を検出することができる。具体的には、車両幅方向Y周りのピッチ角βおよび車両進行方向X周りのロール角γをさらに検出することができる。したがって位置検出部46は、傾き角(ピッチ角βおよびロール角γ)を検出する傾き角検出部をさらに含む。
In the position detection method, ultrasonic waves alternately transmitted from the three
次に、基準効率の算出方法に関して説明する。図11は、角度α=β=γが0度の場合の基準効率マップを示すグラフである。図12は、回転角αが10度、ピッチ角βが2度、ロール角γが0度の場合の基準効率マップを示すグラフである。 Next, a method for calculating the reference efficiency will be described. FIG. 11 is a graph showing a reference efficiency map when the angle α = β = γ is 0 degree. FIG. 12 is a graph showing a reference efficiency map when the rotation angle α is 10 degrees, the pitch angle β is 2 degrees, and the roll angle γ is 0 degrees.
補正前の基準効率は、前述のX,Y,Zの変位(位置ずれ)および角度α,β,γから図11および図12に示すマップを用いて求められる。図11に示すマップは、角度α=β=γが0度であり、Zは一定であるとした場合の、Y変位と基準効率(補正前)との関係を示している。図12に示すマップは、回転角αが10度、ピッチ角βが2度、ロール角γが0度であり、Zは一定であるとした場合の、Y変位と基準効率(補正前)との関係を示している。角度α,β,γが異なると、基準効率(補正前)が異なる。これによって車両12が駐車位置に対して曲がって停止した場合でも、荷物の積載などにより車両12が地面に対して傾いた場合でも、正確に基準効率を補正することができる。したがってより正確に異物を検知することができる。
The reference efficiency before correction is obtained using the maps shown in FIGS. 11 and 12 from the displacements (positional deviations) of X, Y and Z and the angles α, β and γ. The map shown in FIG. 11 shows the relationship between the Y displacement and the reference efficiency (before correction) when the angle α = β = γ is 0 degree and Z is constant. The map shown in FIG. 12 shows the Y displacement and the reference efficiency (before correction) when the rotation angle α is 10 degrees, the pitch angle β is 2 degrees, the roll angle γ is 0 degrees, and Z is constant. Shows the relationship. When the angles α, β, and γ are different, the reference efficiency (before correction) is different. Accordingly, even when the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態に関して、図13および図14を用いて説明する。図13は、地上側パッド50Cを示す平面図である。図14は、車両側パッド30Cを示す平面図である。本実施形態では、位置検出部46は、超音波発振器31Bを用いず、カメラ32を用いる点に特徴を有する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a plan view showing the
地上側パッド50Cの表面のうち車両側パッド30C側に位置する表面には、車両幅方向Yに並んで、間隔をあけて2つのカメラ32(撮像手段)が設けられている。
Two cameras 32 (imaging means) are provided on the surface of the
車両側パッド30Cの表面のうち地上側パッド50C側に位置する表面には、3つのマーカ33が設けられている。2つのマーカ33は、車両幅方向Yに並んで、間隔をあけて設けられている。また3つ目のマーカ33は、車両側パッド30Cの表面の中央から、車両後退方向側にずれた位置に設けられている。
Three
位置検出部46の位置検出の方法は、3つのマーカ33を2つのカメラ32で撮像し、撮像した画像データから、3つのマーカ33を画像認識で特定し、それぞれのマーカ33の3次元位置を2つのカメラ32の視差を用いた方法で算出する。これによって3つのマーカ33の位置が特定できれば、前述の第3実施形態と同様に、車両側パッド30Cの3次元の回転方向を検出することができる。
The
このように地上側パッド50Cにコストの高いカメラ32を置くことで、送電側と受電側が一対多となった場合に、受電側が増えてもカメラ32を増やす必要がないので、コストを低減できる。
By placing the high-
(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
前述の第1実施形態では、制御手段は、送電側制御装置41であったが、送電側制御装置41に限るものではなく、非接触給電システム10内のいずれかの制御手段が図2に示す充電処理を実施すればよく、たとえば受電側制御装置21で充電処理を行ってもよい。また送電側制御装置41および受電側制御装置21は、相互に通信しながら制御を実施するので、それぞれ役割を定めて2つの制御装置で共同して充電処理を実施してもよい。
In the first embodiment described above, the control means is the power transmission
前述の第1実施形態では、位置検出部46は、超音波を用いた構成であるが、超音波に限るものではなく、光および電波を用いて同様に受信器および発振器を用いて位置を検出するように構成してもよい。たとえば赤外線発振器兼受信器と、所定位置に付与されたマーク(目印)として赤外線反射マーカ(反射部)を用い、赤外線を反射マーカに照射し、反射した反射波が再び受信器に受信するまでの到達時間を用いても、同様に位置を検出することができる。
In the first embodiment described above, the
前述の第1実施形態では、非接触給電装置は、車両に充電する際に用いられるが、車両に限るものではなく、船舶や航空機などの他の移動体に使用してもよい。給電された電力は、充電への使用に限るものではなく、給電された電力を逐次、負荷で消費する装置に給電してもよい。 In the first embodiment described above, the non-contact power feeding device is used when charging the vehicle, but is not limited to the vehicle, and may be used for other moving bodies such as a ship and an aircraft. The supplied electric power is not limited to use for charging, and the supplied electric power may be supplied to an apparatus that consumes the electric power sequentially with a load.
10…非接触給電システム(非接触給電装置)
30…車両側パッド(受電部)
31…超音波発振器
32…カメラ
33…マーカ(マーク)
41…送電側制御装置(効率検出手段,基準値算出手段,制御手段,電力量算出手段,判断手段)
45…報知部(判断報知手段,送電報知手段)
46…位置検出部(位置検出手段)
50…地上側パッド(送電部)
51…超音波受信器
10 ... Non-contact power feeding system (Non-contact power feeding device)
30 ... Vehicle side pad (power receiving part)
31 ...
41... Power transmission side control device (efficiency detection means, reference value calculation means, control means, power amount calculation means, determination means)
45. Informing part (judgment informing means, power transmission informing means)
46: Position detection unit (position detection means)
50 ... Ground side pad (power transmission part)
51. Ultrasonic receiver
Claims (12)
前記送電部から前記受電部に送電される電力の伝送効率を検出する効率検出手段(41)と、
前記送電部と前記受電部との相対的な位置を検出する位置検出手段(46)と、
前記位置検出手段によって検出された前記相対的な位置を用いて、前記相対的な位置における前記伝送効率の基準値を算出する基準値算出手段(41)と、
前記送電部から前記受電部への送電を制御する制御手段(41)と、を含み、
前記制御手段は、送電中に前記効率検出手段によって検出された伝送効率が、前記基準値算出手段によって求められた前記基準値未満である場合には、前記送電を停止するように前記送電部を制御することを特徴とする非接触給電装置。 A non-contact power feeding device (10) that performs non-contact power transmission from a power transmission unit (50) to a power reception unit (30),
Efficiency detection means (41) for detecting transmission efficiency of power transmitted from the power transmission unit to the power reception unit;
Position detection means (46) for detecting a relative position between the power transmission unit and the power reception unit;
A reference value calculating means (41) for calculating a reference value of the transmission efficiency at the relative position using the relative position detected by the position detecting means;
Control means (41) for controlling power transmission from the power transmission unit to the power reception unit,
When the transmission efficiency detected by the efficiency detection unit during power transmission is less than the reference value obtained by the reference value calculation unit, the control unit causes the power transmission unit to stop the power transmission. A non-contact power feeding device that is controlled.
前記基準値算出手段は、前記相対的な位置および算出された前記電力量を用いて、前記相対的な位置における前記伝送効率の基準値を算出することを特徴とする請求項1に記載の非接触給電装置。 And further includes an electric energy calculating means (41) for calculating electric energy required for power transmission from the power transmitting unit to the power receiving unit,
The non-standard value calculating unit according to claim 1, wherein the reference value calculating unit calculates a reference value of the transmission efficiency at the relative position using the relative position and the calculated electric energy. Contact power supply device.
前記位置検出手段は、前記回転角をさらに検出することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の非接触給電装置。 The relative position includes a rotation angle of the power reception unit with respect to the power transmission unit,
The non-contact power feeding apparatus according to claim 1, wherein the position detection unit further detects the rotation angle.
前記位置検出手段は、前記傾き角をさらに検出することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の非接触給電装置。 The relative position includes an inclination angle of the power reception unit with respect to the power transmission unit,
The non-contact power feeding apparatus according to claim 1, wherein the position detecting unit further detects the tilt angle.
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