JP6024361B2 - Non-contact power feeding device - Google Patents
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Description
本発明は、電気自動車等の車両への電力供給を非接触で行う非接触給電装置に関する。 The present invention relates to a non-contact power supply apparatus that performs non-contact power supply to a vehicle such as an electric vehicle.
特許文献1には、駐車スペースに給電部として一次コイルを設け、車両に受電部として二次コイルを設けて、一次コイルから電磁誘導作用により二次コイルに電力供給を受け、該二次コイルによる受電電力で車両に搭載したバッテリを充電するようにした技術が開示されている。
In
特許文献1の開示技術では、車両を駐車スペースに一次コイルと二次コイルとが正対する適正な給電ポジションに駐車したとしても、パーキングブレーキの掛け忘れ、あるいはパーキングブレーキが不適正で給電中に車両が前後方向にずれ動いて位置ずれが生じると、給電不足を誘発する可能性がある。
In the disclosed technique of
そこで、本発明は給電中に車両が駐車スペースで前後方向にずれ動いて位置ずれを生じた場合に、これを速やかに検出できて警告あるいは給電停止を促すことができる非接触給電装置を提供するものである。 Therefore, the present invention provides a non-contact power feeding device that can quickly detect a vehicle when a vehicle is displaced in the front-rear direction in a parking space and causes a positional shift during power feeding and can prompt a warning or stop power feeding. Is.
本発明の非接触給電装置は、駐車スペースに設置した給電部と、車両に搭載した受電部との磁気的結合によって、車両に対して非接触で電力供給を行う構成を基本としている。 The non-contact power supply apparatus of the present invention is basically configured to supply power to a vehicle in a non-contact manner by magnetic coupling between a power supply unit installed in a parking space and a power receiving unit mounted on the vehicle.
この非接触給電装置は、前記駐車スペースの前記給電部に対して受電部がほぼ正対する給電ポジションに駐車した車両の進入側端部と、その対向位置との相互に配置された投・受光器と反射板とを備えて、該反射板に入射した反射光を測定して車両の位置ずれを検出する光電センサを備えている。 This non-contact power feeding device is configured such that a vehicle-side entry side end portion of a vehicle parked at a power feeding position where a power receiving unit faces the power feeding unit of the parking space, and a projecting / light-receiving device disposed opposite to each other. And a reflecting plate, and a photoelectric sensor that detects the positional deviation of the vehicle by measuring the reflected light incident on the reflecting plate.
そして、この光電センサの反射板を、前記給電部に対する受電部の車幅方向および上下方向の位置ずれ許容範囲に相当する大きさに面積設定したことを主要な特徴としている。 The main feature of the photoelectric sensor is that the reflecting plate has an area set to a size corresponding to an allowable range of displacement in the vehicle width direction and the vertical direction of the power receiving unit with respect to the power feeding unit.
本発明によれば、パーキングブレーキの掛け忘れ等、何等かの理由で給電中に車両が前後方向にずれ動いた場合は、給電部に対して受電部が前後方向に、および場合によっては車幅方向にも位置ずれを生じるが、これを反射型の光電センサにより車両の位置ずれとして速やかに検出できるため、警告あるいは給電停止を促して給電不良を誘発するのを回避することができる。 According to the present invention, when the vehicle is displaced in the front-rear direction during power feeding for some reason, such as forgetting to apply the parking brake, the power receiving unit is moved in the front-rear direction with respect to the power feeding unit, and in some cases the vehicle width. Although a positional deviation also occurs in the direction, this can be promptly detected as a positional deviation of the vehicle by a reflective photoelectric sensor, so that it is possible to avoid a warning or a power feeding stop and induce a power feeding failure.
また、給電中に何等かの理由で車高が変化して上下方向に位置ずれが生じた場合にあっても、同様に光電センサの検出作用により、速やかに警告あるいは給電停止を促すことができる。 Also, even when the vehicle height changes for some reason during power feeding and a vertical displacement occurs, it is possible to promptly prompt a warning or stop power feeding by the detection action of the photoelectric sensor. .
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示す本実施形態の非接触給電装置は、地上側ユニットである給電装置100と、車両側ユニットである受電装置200と、を備え、給電スタンド等に設置される給電装置100から、電気自動車やハイブリッド車に代表される車両1に搭載された受電装置200に非接触で電力を供給し、車載バッテリ27を充電するものである。
The non-contact power feeding device of the present embodiment shown in FIG. 1 includes a
給電装置100は、給電スタンド近傍の駐車スペース2に設置した給電部12を備え、受電装置200は、車両1を駐車スペース2の所定位置に止めたときに給電部12(図2参照)に対向するように車両1の底面に配設した受電部22を備えている。
The
車両1は、図示は省略したが適宜の駐車誘導規制手段により、駐車スペース2への例えば後退移動を誘導し、給電部12に対して受電部22が正対する適正な給電ポジションに誘導して駐車位置が規制される。この駐車誘導規制手段としては、例えば、前述の特許文献1に開示された駐車スペース後方の位置決めマーカーと、これを撮像する車載カメラとの組合わせを用いることができる。
Although not shown, the
そして、駐車スペース2の後方、例えば、上述の給電装置100が組込まれる給電スタンドもしくはその近傍と、駐車スペース2に駐車した車両1の進入側端部、例えば、本実施形態では車両1を後退移動して駐車スペース2に駐車するものとして、当該車両1の後端部外板との相互に、車両1の位置ずれを検出する光電センサ3を設けてある。
Then, behind the
この光電センサ3は、図2に示すように駐車スペース2の後方に設けた投・受光器3Aと、これと対向する車両1の後端部外板に設けた反射板3Bと、からなる反射型光電センサが用いられる。
As shown in FIG. 2, the
この光電センサ3は、投・受光器3Aから出射したレーザー光,赤外線等の投光L1が反射板3Bに反射して投・受光器3Aに回帰する反射光L2を測定して車両1の位置ずれ、即ち、給電部12に対する受電部22の位置ずれを電気的に検出するものである。
The
具体的には、投光L1から反射光L2に至る反射時間から車両1の前後方向の相対距離を測定して車両1の前後方向の位置ずれを検出し、反射光L2の光量の減少変化をもって車幅方向の位置ずれを検出する。
Specifically, by measuring the front-rear direction of the relative distance of the
ここで、上述の光電センサ3の反射板3Bは、給電部12に対する受電部22の車幅方向および上下方向の位置ずれ許容範囲に相当する大きさの面積に設定してある。
Here, the
給電部12と受電部22とは、両者の磁気的結合による電磁誘導作用を成立させるためには、相互の上下方向の離間距離はある一定値に厳しく求められることから上下方向の位置ずれ許容範囲は小さいが、車幅方向の位置ずれ許容範囲はこれよりも多少余裕があって大きくされていることは広く認識されている。
In order for the
そこで、反射板3Bは上述の上下方向の位置ずれ許容範囲内となる所要の縦幅寸法と、これよりも大きな車幅方向の位置ずれ許容範囲内となる所要の横幅寸法とからなる所要面積の横長形状、例えば、横楕円形,長円形,長方形等に形成してある。
Therefore, the reflecting
本実施形態では、上述の反射型の光電センサ3に加えて、投・受光器4Aと反射板4Bとからなるもう1つの反射型の光電センサ4を並設してある。
In the present embodiment, in addition to the reflection type
この光電センサ4の反射板4Bは、光電センサ3の反射板3Bよりも縦幅寸法,横幅寸法を小さくした小面積に設定して、両光電センサ3,4の協働によって車両1の上下方向および車幅方向の位置ずれ検出精度を高められるようにしている。
The reflecting
図2に示す例では、光電センサ3と4とを車幅方向に並設してあるが、これは上下方向に並設してもよい。
In the example shown in FIG. 2, the
ここで、前記給電部12として導電線からなる一次コイルを主体とした送電コイルが用いられ、また、受電部22として同じく導電線からなる二次コイルを主体とした受電コイルが用いられ、両コイル間における電磁誘導作用により、送電コイル12から受電コイル22へ非接触に電力を供給可能としている。
Here, a power transmission coil mainly composed of a primary coil made of a conductive wire is used as the
地上側の給電装置100は、電力制御部11と、送電コイル12と、無線通信部13と、制御部14と、を備えている。
The ground-side
電力制御部11は、交流電源300から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル12に送電するための回路で、整流部111と、PFC回路112と、インバータ113と、センサ114と、を備えている。整流部111は、交流電源300に電気的に接続され、交流電源300からの出力交流電力を整流する回路である。PFC回路112は、整流部111からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路(Power Factor Correction)であり、整流部111とインバータ113との間に接続されている。
The
無線通信部13は、車両1側に設けられた無線通信部23と双方向に通信を行う。
The
制御部14は、給電装置100全体を制御する部分であり、無線通信部13,23間の通信により給電装置100からの電力供給を開始する旨の信号を車両1側に送信したり、車両1側から給電装置100からの電力を受給したい旨の信号を受信したりする。
The
制御部15は、この他に、センサ114の検出電流にもとづいてインバータ113のスイッチング制御を行い、送電コイル12から送電される電力を制御する。また、給電中に上述の光電センサ3,4からの検出信号にもとづいて、給電停止を行い、あるいは無線通信部13,23を通じて車両1側に警告信号を送信する。
In addition to this, the control unit 15 performs switching control of the
車両1側の受電装置200は、受電コイル22と、無線通信部23と、充電制御部24と、整流部25と、リレー部26と、バッテリ27と、インバータ28と、モータ30と、通知部32と、を備えている。
The
受電コイル22は、上述のように車両1の底面(シャシ)等で、左右の後輪W間に設けられ、上述のように図外の駐車誘導規制手段により車両1が駐車スペース2の所定位置に誘導,規制されて駐車すると、送電コイル12の直上に正対し、該送電コイル12と距離を保って位置づけられる。
The
整流部25は、受電コイル22に接続され、受電コイル22で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。
The
リレー部26は、充電制御部24の制御によりオンおよびオフが切り換わるリレースイッチを備えている。また、リレー部26は、リレースイッチをオフにすることで、バッテリ27を含む強電系と、充電の回路部となる受電コイル22および整流部25の弱電系とを切り離す。
The
バッテリ27は、複数の二次電池を接続することで構成され、車両1の電力源となる。インバータ28は、IGBT等のスイッチング素子を有したPWM制御回路等の制御回路であって、スイッチング制御信号にもとづいて、バッテリ27から出力される直流電力を交流電力にし、モータ29に供給する。モータ29は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両1を駆動させるための駆動源となる。
The
通知部30は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイまたはスピーカ等により構成され、充電制御部24による制御にもとづいて、ユーザに対して光、画像または音声等を出力する。
The
充電制御部24は、バッテリ27の充電を制御するためのコントローラであり、無線通信部23、通知部30、リレー部26等を制御する。充電制御部24は、充電を開始する旨の信号を、無線通信部23,13の通信により制御部14に送信する。また、充電制御部24は、車両1の全体を制御する図外のコントローラとCAN通信網で接続されている。このコントローラは、インバータ28のスイッチング制御や、バッテリ27の充電状態(SOC)を管理する。そして、充電制御部24は、このコントローラにより、バッテリ27の充電状態にもとづいて満充電に達した場合に、充電を終了する旨の信号を制御部14に送信する。
The
従って、本実施形態の非接触給電装置では、送電コイル12と受電コイル22との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電および受電を行う。言い換えると、送電コイル12に電圧が加わると、送電コイル12と受電コイル22との間には磁気的な結合が生じ、送電コイル12から受電コイル22へ電力が供給される。
Therefore, in the non-contact power feeding device of the present embodiment, high-frequency power is transmitted and received between the
以上の構成からなる本実施形態の非接触給電装置によれば、駐車スペース2にその送電コイル12に対して受電コイル22がほぼ正対する適正な給電ポジションに駐車した車両1が、パーキングブレーキの掛け忘れ等、何等かの理由で給電中に前後方向にずれ動いた場合、給電コイル12に対して受電コイル22が前後方向に位置ずれを生じる。
According to the non-contact power feeding device of the present embodiment having the above-described configuration, the
このとき、光電センサ3の投・受光器3Aと反射板3Bとによる投光L1から反射光L2への反射回帰作用で求められる反射時間から、車両1の相対距離を測定して車両1の前後方向の位置ずれを検出する。この検出結果より、車両1の前後方向の位置ずれが、送電コイル12に対する送電コイル22の前後方向の位置ずれ許容範囲以上であった場合、制御部14により直ちに警告あるいは給電停止を促して給電不良を誘発するのを回避することができる。
In this case, the reflection time obtained by the reflection return action of the reflected light L 2 from the light L 1 by the emitter and the
ここで、車両1の上述の前後方向のずれ動きは、受電コイル22を搭載した車両後部の車幅方向の位置ずれを伴うこともあり、これにより、送電コイル12に対する受電コイル22の車幅方向の位置ずれが想定される。
Here, the above-described forward / backward displacement movement of the
このような場合、車両1の前後方向の位置ずれが、送電コイル12に対する受電コイル22の前後方向の位置ずれ許容範囲内にあっても、車幅方向の位置ずれ許容範囲外であった場合にはやはり給電不良を誘発してしまう。
In such a case, even when the positional deviation in the front-rear direction of the
しかし、反射板3Bは送電コイル12に対する受電コイル22の車幅方向の位置ずれ許
容範囲に相当する横幅寸法を備えているため、車両1がこの許容範囲を越えて車幅方向に位置ずれした場合には、光電センサ3がこれを直ちに検出する。
However, since the reflecting
即ち、この車両1の車幅方向の位置ずれは反射板3Bからの反射光L2の光量の変化から検出され、反射板3Bが車幅方向に位置ずれして反射光L2の光量が正規位置における光量よりも減少すると、この光量の低減変化をもって車両1の車幅方向の位置ずれを検出する。
That is, the position deviation of the vehicle width direction of the
このように、送電コイル12に対する給電コイル22の前後方向およびまたは車幅方向の位置ずれを、反射型の光電センサ3により車両1の位置ずれとして速やかに検出して警告あるいは給電停止を促すことができる。
In this manner, the positional deviation of the
ここで、車両1が駐車スペース2の適正な給電ポイントに駐車してあっても、何等かの理由により車高が変化して送電コイル12に対して受電コイル22が上下方向に位置ずれすることも想定される。
Here, even if the
この場合であっても、上述の反射板3Bは送電コイル12に対する受電コイル22の上下方向の位置ずれ許容範囲に相当する縦幅寸法を備えているため、車両1がこの許容範囲を越えて上下方向の位置ずれした場合には、光電センサ3がこれを直ちに検出して、上述と同様に速やかに警告あるいは給電停止を促せることができる。
Even in this case, the reflecting
本実施形態では上述の光電センサ3に加えて同様の光電センサ4を並設してあって、該光電センサ4の反射板4Bの面積を光電センサ3の反射板3Bの面積よりも小さく設定してある。
In the present embodiment, in addition to the above-described
このため、これら反射型の光電センサ3,4の協働によって、送電コイル12に対する受電コイル22の位置ずれ、とりわけ、車幅方向および上下方向の位置ずれ監視を徹底することができる。
For this reason, by the cooperation of the reflective
なお、本発明は上述の光電センサ3,4による送電コイル12と受電コイル22との位置ずれ検出作用、特に、前後方向および車幅方向の位置ずれ検出作用を有効利用して、駐車スペース2に対する車両1の後退移動の誘導規制手段を兼ねることもできる。
The present invention effectively utilizes the above-described
1…車両
2…駐車スペース
3,4…光電センサ
3A,4A…投・受光器
3B,4B…反射板
12…送電コイル(給電部)
22…受電コイル(受電部)
DESCRIPTION OF
22 ... Power receiving coil (power receiving unit)
Claims (2)
前記駐車スペースの前記給電部に対して受電部とがほぼ正対する給電ポジションに駐車した車両の進入側端部と、その対向位置との相互に配置された投・受光器と反射板とを備えて、該反射板に入射した投光の反射光を測定して車両の位置ずれを検出する光電センサを備え、
前記光電センサの反射板を、前記給電部に対する受電部の車幅方向および上下方向の位置ずれ許容範囲に相当する大きさの面積に設定したことを特徴とする非接触給電装置。 In a non-contact power feeding device that supplies power to a vehicle in a non-contact manner by magnetic coupling between a power feeding unit installed in a parking space and a power receiving unit mounted on the vehicle,
An entrance side end of a vehicle parked at a power feeding position where the power receiving unit faces the power feeding unit of the parking space, and a projecting / receiving device and a reflector arranged mutually opposite to each other And a photoelectric sensor that detects the positional deviation of the vehicle by measuring the reflected light of the light incident on the reflecting plate,
The non-contact power feeding apparatus according to claim 1, wherein the photoelectric sensor reflector is set to an area having a size corresponding to an allowable positional deviation in a vehicle width direction and a vertical direction of the power receiving unit with respect to the power feeding unit.
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