JP2022118856A - 制御装置、プログラム、およびシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】移動体の形状に依存しない効率の高い無線充電を実現する。【解決手段】給電ユニットと移動体に搭載される受電ユニットの間における無線充電を制御する制御部、を備え、前記制御部は、前記無線充電に係る伝送効率に基づいて、前記給電ユニットに備えられる給電コイルまたは前記受電ユニットに備えられる受電コイルのうちの少なくとも一方を、前記給電コイルが設置される設置面に対して直交する方向に移動させる、制御装置が提供される。【選択図】図2
Description
本発明は、制御装置、プログラム、およびシステムに関する。
近年、無線によりバッテリを充電する技術が開発されている。例えば、特許文献1
には、車両に搭載されるバッテリを無線充電するシステムが開示されている。
には、車両に搭載されるバッテリを無線充電するシステムが開示されている。
特許文献1に開示されるような無線充電においては、給電コイルと受電コイルとの間の距離が充電効率に大きく影響する。しかし、より多くの車種に対応するシステムを構築しようとする場合、例えば、車高の最も低い車種に合わせて給電コイルを設置することなどが求められる。この場合、車高が高い車種では充電効率が低下する可能性がある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、移動体の形状に依存しない効率の高い無線充電を実現することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、給電ユニットと移動体に搭載される受電ユニットの間における無線充電を制御する制御部、を備え、前記制御部は、前記無線充電に係る伝送効率に基づいて、前記給電ユニットに備えられる給電コイルまたは前記受電ユニットに備えられる受電コイルのうちの少なくとも一方を、前記給電コイルが設置される設置面に対して直交する方向に移動させる、制御装置が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータに、給電ユニットと移動体に搭載される受電ユニットの間における無線充電を制御する制御機能、を実現させ、前記制御機能に、前記無線充電に係る伝送効率に基づいて、前記給電ユニットに備えられる給電コイルまたは前記受電ユニットに備えられる受電コイルのうちの少なくとも一方を、前記給電コイルが設置される設置面に対して直交する方向に移動させる、プログラムが提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、給電ユニットと、移動体に搭載される受電ユニットと、前記給電ユニットと前記受電ユニットとの間における無線充電を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記無線充電に係る伝送効率に基づいて、前記給電ユニットに備えられる給電コイルまたは前記受電ユニットに備えられる受電コイルのうちの少なくとも一方を、前記給電コイルが設置される設置面に対して直交する方向に移動させる、システムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、移動体の形状に依存しない効率の高い無線充電を実現することが可能となる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<1.実施形態>
<<1.1.システム構成例>>
まず、本発明の一実施形態に係るシステム1の構成例について述べる。
<<1.1.システム構成例>>
まず、本発明の一実施形態に係るシステム1の構成例について述べる。
図1は、本発明の一実施形態に係るシステム1の構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係るシステム1は、給電ユニット10、車両などの移動体40に搭載される受電ユニット20、および制御装置30を備えてもよい。
(給電ユニット10)
図1に示すように、本実施形態に係る給電ユニットは、電源110、給電コイル120、および無線通信部130を備えてもよい。
図1に示すように、本実施形態に係る給電ユニットは、電源110、給電コイル120、および無線通信部130を備えてもよい。
電源110は、給電コイル120に電力を供給する。電源110から供給される交流電力は、より周波数の高い高周波電力に変化されて給電コイルに供給されてもよい。
給電コイル120は、移動体50に搭載される受電コイル220との間において磁界結合を形成し、受電コイル220に電力を伝送する。
また、本実施形態に係る給電コイル120は、制御装置30による制御に従い、位置が変更可能に設けられてもよい。
無線通信部130は、移動体40に搭載される無線通信部230との間において規定の通信規格に準拠した無線信号の送受信を行う。
上記の無線信号は、例えば、無線通信部130と無線通信部230との間の距離を推定する測距に用いられる。
本実施形態に係る規定の通信規格には、例えば、超広帯域(UWB:Ultra Wide Band)無線が挙げられる。
なお、上記はあくまで一例であり、本実施形態に係る規定の通信規格は係る例に限定されない。本実施形態に係る規定の通信規格には、無線通信部130と無線通信部230との間の距離の推定に利用可能な任意の通信規格が採用されてよい。
(受電ユニット20)
本実施形態に係る受電ユニット20は、車両などの移動体40に搭載される。
本実施形態に係る受電ユニット20は、車両などの移動体40に搭載される。
図1に示すように、本実施形態に係る受電ユニット20は、バッテリ210、受電コイル220、および無線通信部230を備えてもよい。
バッテリ210は、電力を蓄え、また移動体40に搭載される各構成に電力を供給する。
受電コイル220は、給電コイル120との間において磁界結合を形成し、給電コイル120から高周波電力を受電する。
受電コイル220により受電された高周波電力は直流電力に変換されバッテリ210に蓄えられる。
また、本実施形態に係る受電コイル220は、制御装置30による制御に従い、位置が変更可能に設けられてもよい。
無線通信部230は、給電ユニット10に備えられる無線通信部130との間において規定の通信規格に準拠した無線信号の送受信を行う。
(制御装置30)
図1示すように、本実施形態に係る制御装置30は、制御部310を備える。
図1示すように、本実施形態に係る制御装置30は、制御部310を備える。
本実施形態に係る制御部310は、給電ユニット10と移動体40に搭載される受電ユニットの間における無線充電を制御する。
また、本実施形態に係る制御部310は、上記無線充電に係る伝送効率に基づいて、給電ユニット10に備えられる給電コイル120または受電ユニット20に備えられる受電コイル220のうちの少なくとも一方を、給電コイルが設置される設置面に対して直交する方向に移動させることを特徴の一つとする。
本実施形態に係る制御部310が有する機能は、各種のプロセッサにより実現される。本実施形態に係る制御部310が有する機能の詳細については別途説明する。
また、本実施形態に係る制御装置30は、給電ユニット10または受電ユニット20との間で情報通信を行う通信部(図示しない)を備えてよい。
以上、本実施形態に係るシステム1の構成例について述べた。なお、図1を用いて説明した上記の構成はあくまで一例であり、本実施形態に係るシステム1の構成は係る例に限定されない。
本実施形態に係るシステム1の構成は、例えば、後述するように、無線充電に係る伝送効率の推定手法に応じて適宜設計されてよい。
なお、図1には、無線充電に係る伝送効率の推定に、規定の通信規格に準拠した無線信号を用いる場合の構成例が示されている。
<<1.2.制御の詳細>>
次に、本実施形態に係る制御装置30が有する制御機能について詳細に説明する。
次に、本実施形態に係る制御装置30が有する制御機能について詳細に説明する。
図2は、本実施形態に係る制御部310による制御について説明するための模式図である。
図2には、地面と平行な設置面Sに給電コイル120が設置され、また、受電コイル220が移動体40の底面に配置される場合の一例が示されている。
この際、給電コイル120から受電コイル220に伝送される電力の伝送効率は、給電コイル120と受電コイル220との間の距離に大きく影響される。
給電コイル120と受電コイル220との間の距離が大きく離れている場合、電力の伝送効率は著しく低下する。
一方、給電コイル120と受電コイル220とが接触してしまうと、給電コイル120や受電コイル220が損傷を受ける可能性がある。
また、電力の伝送効率は、給電コイル120と受電コイル220との間の距離がある程度以下となると飽和状態となり、ほぼ変化がなくなる。
これらのことから、給電ユニット10と受電ユニット20との間における無線充電は、給電コイル120と受電コイル220との間の距離が、0より大きく(すなわち、接触せず)、かつ電力の伝送効率が規定以上となる範囲であることが望ましい。
しかし、ここで、システム1をより多くの車種に対応させようとした場合、車高の最も低い車種に合わせて給電コイル120を設置することが求められる。この場合、車高が高い車種では電力の伝送効率が低下する可能性がある。
本発明に係る技術思想は上記のような点に着目して発想されたものであり、移動体の形状に依存しない効率の高い無線充電を実現するものである。
このために、本実施形態に係る制御装置30の制御部310は、無線充電に係る伝送効率に基づいて、給電コイル120または受電コイル220のうちの少なくとも一方を、給電コイル120が設置される設置面に対して直交する方向に移動させることを特徴の一つとする。
この際、本実施形態に係る制御部310は、無線充電に係る伝送効率が規定の範囲となるよう、給電コイル120と受電コイルとを接近させてもよい。
例えば、図2に示すように、本実施形態に係る制御部310は、給電コイル120が受電コイル220に対して接近するように、給電コイル120の位置を制御してもよい。
一方、本実施形態に係る制御部310は、受電コイル220が給電コイル120に対して接近するように、受電コイル220の位置を制御してもよい。
他方、本実施形態に係る制御部310は、給電コイル120と受電コイル220とが互いに接近するように、給電コイル120および受電コイル220の位置を制御してもよい。
上記に挙げたような制御によれば、移動体40の形状に依らず、移動体40ごとに適した距離で給電コイル120から受電コイル220への電力の伝送を行うことが可能となる。
なお、上記のような位置制御に用いられる無線充電に係る伝送効率の推定には、いくつかの方法が想定される。
例えば、本実施形態に係る無線充電に係る伝送効率は、給電コイル120と受電コイル220との間における磁界結合の強度に基づいて推定されてもよい。
この場合、例えば、給電コイル120は、上記磁界結合の強度を測定し、測定の結果を無線通信部130などを介して制御装置30に送信してもよい。
制御部310は、受信した測定の結果に基づいて、無線充電に係る伝送効率が規定の範囲内となるよう、給電コイル120または受電コイル220のうちの少なくとも一方の位置を制御してもよい。
一方、本実施形態に係る無線充電に係る伝送効率は、給電コイル120と受電コイル220との間の距離に基づいて推定されてもよい。
この場合、無線充電に係る伝送効率が規定の範囲内となる給電コイル120と受電コイル220との間の距離の範囲が求められる。
制御部310は、給電コイル120と受電コイル220との間の距離が上記のように求められた規定の範囲となるよう、給電コイル120または受電コイル220のうちの少なくとも一方の位置を制御してもよい。
なお、給電コイル120と受電コイル220との間の距離は、無線通信部130と無線通信部230との間において送受信される規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距により推定されてもよい。
上記の測距は、例えば、無線通信部130または無線通信部230のうちの一方が送信する第1の測距用信号と、無線通信部130または無線通信部230のうちの他方が、第1の測距用信号への応答として送信する第2の測距用信号に基づいて行われてもよい。
ここでは、無線通信部130が第1の測距用信号を送信し、無線通信部230が受信した第1の測距用信号への応答として第2の測距用信号を送信する場合を想定する。
この場合、無線通信部130は、第1の測距用信号を送信した時刻から第2の測距用信号を受信する時刻までの時間ΔT1と、無線通信部230が第1の測距用信号を受信した時刻から第2の測距用信号を送信するまでの時間ΔT2とに基づいて、無線通信部230との間における距離の推定値である測距値を算出することが可能である。
より具体的には、無線通信部130は、時間ΔT1から時間ΔT2を差し引くことにより第1の測距用信号および第2の測距用信号の伝搬に要した時間(すなわち往復の通信に要した時間)を算出することができ、また当該時間を2で割ることにより、第1の測距用信号または第2の測距用信号のいずれかの伝搬に要した時間(すなわち片道の通信に要した時間)を算出することができる。
さらには、無線通信部130は、(時間ΔT1-時間ΔT2)/2の値に信号の速度を掛けることで、測距値を算出することが可能である。
一方、給電コイル120と受電コイル220との間の距離は、給電コイル120と受電コイル220との間の距離は、無線通信部130または無線通信部230のうちの一方が送信する規定の通信規格に準拠した無線信号に由来する反射波に基づいて推定されてもよい。
例えば、無線通信部130または無線通信部230のうちの一方は、物体検知用の信号を繰り返し送信してもよい。この場合、上記物体検知用の信号を送信した無線通信部130または無線通信部230のうちの一方は、上記物体検知用の信号が給電コイル120または受電コイル220に到達することで発生する反射波を受信することができる。
上記検知用の信号および反射波の伝搬速度は一定であることから、検知用信号が直線的に給電コイル120または受電コイル220に到達し、反射波を直線的に受信されるまでの時間は、給電コイル120または受電コイル220との間の距離に応じて変化する。
このことから、無線通信部130または無線通信部230は、上記時間に基づいて給電コイル120または受電コイル220との間の距離を推定することができる。
他方、給電コイル120と受電コイル220との間の距離は、カメラやToFセンサなどを用いて推定されてもよい。
なお、図2においては、制御部310が、給電コイル120を設置面Sに対して直交する方向に移動させる場合を例示したが、制御部310による制御は係る例に限定されない。
本実施形態に係る制御部310は、無線充電に係る伝送効率に基づいて、給電コイル120または受電コイル220のうちの少なくとも一方を、給電コイル120が設置される設置面Sに対して水平方向に移動させてもよい。
この場合、制御部310は、上記水平方向における給電コイル120と受電コイル220との間の距離が0に近づくよう、給電コイル120または受電コイル220のうちの少なくとも一方を制御してもよい。
上記のような制御によれば、上記水平方向における給電コイル120と受電コイル220との位置ずれを補正し、より効率的な無線充電を実現することができる。
また、図2においては、給電コイル120が地面と平行な設置面Sに設置される場合を例示したが、本実施形態に係る設置面Sは、例えば壁などであってもよい。この場合、受電コイル220は、移動体40の側面に配置されればよい。
<<1.3.処理の流れ>>
次に、本実施形態に係るシステム1による処理の流れについて一例を挙げて詳細に説明する。
次に、本実施形態に係るシステム1による処理の流れについて一例を挙げて詳細に説明する。
図3は、本実施形態に係るシステム1による処理の流れの一例を示すシーケンス図である。
なお、図3には、給電コイル120と受電コイル220との間の距離が、規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距により推定される場合の一例が示されている。
また、図3には、無線通信部130が第1の測距用信号を送信し、無線通信部230が第1の測距用信号への応答として第2の測距用信号を送信する場合の一例が示されている。
また、図3には、制御部310が測距値に基づいて、給電コイル120の位置を制御する場合の一例が示されている。
図3に示す一例の場合、まず、制御装置30の制御部310が、給電ユニットの無線通信部130に対して測距実行指示を送信する(S102)。
ステップS102において測距実行指示を受信した無線通信部130は、第1の測距用信号を送信する(S104)。
ステップS104において第1の測距用信号を受信した受電ユニット20の無線通信部230は、第1の測距用信号への応答として第2の測距用信号を送信する(S106)。
ステップS106において第2の測距用信号を受信した無線通信部130は、第1の測距用信号と第2の測距用信号を算出する(S108)。
また、無線通信部130は、ステップS108において算出した測距値を制御部310に送信する(S110)。
次に、制御部310は、ステップS110において受信した測距値に基づいて、給電コイル120の位置を制御する(S112)。
<2.補足>
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
また、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記録媒体(非一時的な媒体:non-transitory media)に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、コンピュータによる実行時にRAMに読み込まれ、CPUなどのプロセッサにより実行される。上記記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
10:給電ユニット、110:電源、120:給電コイル、130:無線通信部、20:受電ユニット、210:バッテリ、220:受電コイル、230:無線通信部、30:制御装置、310:制御部、40:移動体
Claims (11)
- 給電ユニットと移動体に搭載される受電ユニットの間における無線充電を制御する制御部、
を備え、
前記制御部は、前記無線充電に係る伝送効率に基づいて、前記給電ユニットに備えられる給電コイルまたは前記受電ユニットに備えられる受電コイルのうちの少なくとも一方を、前記給電コイルが設置される設置面に対して直交する方向に移動させる、
制御装置。 - 前記制御部は、前記無線充電に係る伝送効率が規定の範囲となるよう、前記給電コイルと前記受電コイルとを接近させる、
請求項1に記載される制御装置。 - 前記無線充電に係る伝送効率は、前記給電コイルと前記受電コイルとの間における磁界結合の強度に基づいて推定される、
請求項1または請求項2のうちいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記無線充電に係る伝送効率は、前記給電コイルと前記受電コイルとの間の距離に基づいて推定される、
請求項1または請求項2のうちいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記給電コイルと前記受電コイルとの間の距離が規定の範囲となるよう、前記給電コイルまたは前記受電コイルのうちの少なくとも一方を、前記給電ユニットが設置される設置面に対して直交する方向に移動させる、
請求項4に記載の制御装置。 - 前記給電コイルと前記受電コイルとの間の距離は、前記給電ユニットと前記受電ユニットとの間において送受信される規定の通信規格に準拠した無線信号を用いた測距により推定される、
請求項4または請求項5のうちいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記給電コイルと前記受電コイルとの間の距離は、前記給電ユニットまたは前記受電ユニットのうちの一方が送信する規定の通信規格に準拠した無線信号に由来する反射波に基づいて推定される、
請求項4または請求項5のうちいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記規定の通信規格は、超広帯域無線を含む、
請求項6または請求項7のうちいずれか一項に記載の制御装置。 - 前記制御部は、前記無線充電に係る伝送効率に基づいて、前記給電ユニットに備えられる給電コイルまたは前記受電ユニットに備えられる受電コイルのうちの少なくとも一方を、前記給電コイルが設置される設置面に対して水平方向に移動させる、
請求項1から請求項8までのうちいずれか一項に記載の制御装置。 - コンピュータに、
給電ユニットと移動体に搭載される受電ユニットの間における無線充電を制御する制御機能、
を実現させ、
前記制御機能に、前記無線充電に係る伝送効率に基づいて、前記給電ユニットに備えられる給電コイルまたは前記受電ユニットに備えられる受電コイルのうちの少なくとも一方を、前記給電コイルが設置される設置面に対して直交する方向に移動させる、
プログラム。 - 給電ユニットと、
移動体に搭載される受電ユニットと、
前記給電ユニットと前記受電ユニットとの間における無線充電を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記無線充電に係る伝送効率に基づいて、前記給電ユニットに備えられる給電コイルまたは前記受電ユニットに備えられる受電コイルのうちの少なくとも一方を、前記給電コイルが設置される設置面に対して直交する方向に移動させる、
システム。
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---|---|---|---|
JP2021015635A JP2022118856A (ja) | 2021-02-03 | 2021-02-03 | 制御装置、プログラム、およびシステム |
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