JP7124780B2 - 非接触電力伝送システム - Google Patents

Description

本開示は、非接触電力伝送システムに関する。

従来から非接触電力伝送システムについて提案されている。たとえば、特開２０１２－２０９８８２号公報に記載された非接触電力伝送システムは、車両と、送電装置とを備える。車両は、受電装置と、車両後方を撮像する撮像装置とを含む。受電装置は車両の底面に配置されている。車両は、撮像装置が撮像した画像に基づいて、受電装置が送電装置の上方に位置するように移動する。そして、受電装置が送電装置の上方に配置された後、送電装置から受電装置に電力が送電される。

特開２０１２－２０９８８２号公報

上記の非接触電力伝送システムにおいては、車両が送電装置に近づき、送電装置が車両の下面側に入り込むと、送電装置は、撮像装置で撮像できなくなる。その結果、送電装置が車両の下方に入り込んだ後においては、送電装置および受電装置を正確に位置合わせすることが困難となる。

そこで、本願発明者は、たとえば、受電装置の下面に複数のマーカを設け、送電装置に当該マーカを撮像する撮像装置が配置されたシステムについて検討した。

このシステムにおいては、たとえば、複数のマーカは車幅方向に互いに間隔をあけて配置されており、当該マーカを撮像装置が撮像することで送電装置および受電装置の位置関係を把握する。本願発明者は、撮像装置が撮像したマーカの間隔に基づいて、ヨー角の有無を判定することが可能であるかについて検討した。

そして、発明者等は、送電装置に対して受電装置がヨー角を有している場合と、ヨー角がない場合とのいずれの場合においても、各マーカの間隔は等間隔となることを見出した。その結果、発明者等は、撮像したマーカの間隔が等間隔か否かでは、送電装置して受電装置がヨー角を有しているかを判定することは困難であることを見出した。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、第１コイルユニットおよび第２コイルユニットの間で電力伝送が行われる非接触電力伝送システムにおいて、第１コイルユニットおよび第２コイルユニットのヨー角の有無を判定することができる非接触電力伝送システムを提供することである。

本開示に係る非接触電力伝送システムは、第１コイルユニットと、第１コイルユニットから電力を受電する第２コイルユニットと制御部とを備えた非接触電力伝送システムである。上記第１コイルユニットは、第１コイルと、第１コイルを収容する第１ケースと、第１ケースに設けられた撮像装置とを含む。上記第２コイルユニットは、第２コイルと、第２コイルを収容する第２収容ケースと、第２収容ケースに設けられたマーカ列とを含む。上記マーカ列は、第１配列方向に第１間隔をあけて配列する複数の第１単位マーカを含む第１単位マーカ列と、第１配列方向と交差する第２配列方向に第２間隔をあけて配列する複数の第２単位マーカを含む第２単位マーカ列とを含む。上記制御部は、撮像装置が撮像した第１単位マーカの間隔と、撮像装置が撮像した第２単位マーカの間隔とから第１コイルユニットおよび第２コイルユニットのヨー角度の有無を判定する。

上記の非接触電力伝送システムによれば、撮像装置が撮像した第１単位マーカの間隔と、撮像装置が撮像した第２単位マーカの間隔を比較することで第１コイルユニットおよび第２コイルユニットのヨー角の有無を判定することができる。

本開示に係る非接触電力伝送システムによれば、第１コイルユニットおよび第２コイルユニットのヨー角の有無を判定することができる。

非接触電力伝送システム１を模式的に示す模式図である。 非接触電力伝送システム１を模式的に示すブロック図である。 コイルユニット４を上方から平面視したときの平面図である。 コイルユニット３を下方から視たときの底面図である。 コイルユニット４およびコイルユニット３を上方から視たときの平面図である。 図５に示す状態において、撮像装置２６でマーカ列３１を撮像した画像を模式的に示す模式図である。 コイルユニット４およびコイルユニット３を上方から視たときの平面図である。 図７に示す状態において、撮像装置２６でマーカ列３１を撮像した画像を模式的に示す模式図である。 コイルユニット４およびコイルユニット３を上方から視たときの平面図である。 図９に示す状態において、撮像装置２６でマーカ列３１を撮像した画像を模式的に示す模式図である。 コイルユニット４に対してコイルユニット３がヨー角を有しているか否かを判断する制御フローである。

図１から図１１を用いて、本実施の形態に係る非接触電力伝送システムについて説明する。図１から図１１に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、非接触電力伝送システム１を模式的に示す模式図である。非接触電力伝送システム１は、車両２に搭載されたコイルユニット３と、コイルユニット４とを備える。なお、コイルユニット３は、受電側のコイルユニットであり、コイルユニット４は、送電側のコイルユニットである。

車両２は、車両本体５と、ＥＣＵ７と、通信機８と、バッテリ１０と、保護部材４６，４７とを含み、車両本体５はフロアパネル６を含む。フロアパネル６は、車両２の下面を形成する金属製の板状部材である。コイルユニット３は、フロアパネル６の下面に配置されている。バッテリ１０は、フロアパネル６の下面に配置されている。ＥＣＵ７は、車両２内に搭載されている。コイルユニット３は、送電ＥＣＵ１７と、通信機８と通信可能な通信機１８とを含む。

保護部材４６および保護部材４７は、フロアパネル６の下面に設けられている。保護部材４６はコイルユニット３の前方に間隔をあけて配置されており、保護部材４７はコイルユニット３の後方に間隔をあけて配置されている。保護部材４６，４７は、たとえば、路面に置かれた障害物などからコイルユニット３を保護する。

図２は、非接触電力伝送システム１を模式的に示すブロック図である。コイルユニット３は、フィルタ１１と、整流器１２と、受電コイル１３と、キャパシタ１４とを含む。

フィルタ１１は、充電リレー１５を通して、バッテリ１０に電気的に接続されている。整流器１２は、フィルタ１１に電気的に接続されている。受電コイル１３およびキャパシタ１４は、互いに電気的に直列に接続されている。受電コイル１３の一端はキャパシタ１４に電気的に接続されており、受電コイル１３の他端は整流器１２に電気的に接続されている。

キャパシタ１４の一方の電極は受電コイル１３に電気的に接続されており、キャパシタ１４の他方の電極は整流器１２に電気的に接続されている。

コイルユニット４は、フィルタ２０と、変換器２１と、送電コイル２２と、キャパシタ２３とを含む。フィルタ２０は、外部に設けられた外部電源１６に接続されている。変換器２１は、たとえば、コンバータおよびインバータを含む。変換器２１は、フィルタ２０に電気的に接続されている。送電コイル２２およびキャパシタ２３は、互いに電気的に直列に接続されている。送電コイル２２の一端はキャパシタ２３に接続されており、送電コイル２２の他端は変換器２１に接続されている。キャパシタ２３の一方の電極は、送電コイル２２に接続されており、キャパシタ２３の他方の電極は、変換器２１に接続されている。

上記のように構成された非接触電力伝送システム１において、コイルユニット４からコイルユニット３に電力を送電する際には、コイルユニット３がコイルユニット４の上方に位置合わせされるように車両２が移動する。

そして、外部電源１６からフィルタ２０に交流電力が供給され、フィルタ２０は供給された交流電力からノイズを除去する。変換器２１にはフィルタ２０から交流電力が供給され、変換器２１は供給された交流電力の電圧および周波数を調整して、送電コイル２２およびキャパシタ２３に供給する。送電コイル２２に交流電流が流れることで、送電コイル２２の周囲に電磁界が形成される。

受電コイル１３は、送電コイル２２の周囲に形成された電磁界を通して電力を受電する。整流器１２は、受電コイル１３から供給される交流電力を直流電力に変換する。フィルタ１１は、整流器１２から供給される直流電力からノイズを除去して、バッテリ１０に供給する。

図３は、コイルユニット４を上方から平面視したときの平面図である。コイルユニット４は、収容ケース２５と、撮像装置２６とを含む。

収容ケース２５は、たとえば、樹脂などによって形成されている。収容ケース２５は、上下方向に薄い直方体形状に形成されている。撮像装置２６は、たとえば、カメラであり、撮像装置２６は、収容ケース２５の上面の中央に設けられている。

図４は、コイルユニット３を下方から視たときの底面図である。コイルユニット３は、収容ケース３０と、マーカ列３１，４１とを含む。収容ケース３０は、たとえば、樹脂などによって形成されている。収容ケース３０は、上下方向に薄い直方体形状に形成されている。収容ケース３０は下面３６を含む。

下面３６は長方形形状に形成されており、下面３６の外周辺は、前辺３７Ｆと、後辺３７Ｂと、右側辺３８Ｒと、左側辺３８Ｌとを含む。

保護部材４６は前辺３７Ｆに沿って延びており、保護部材４６およびコイルユニット３の間には、隙間５０が形成されている。なお、隙間５０は、車幅方向に延びるように形成されている。

保護部材４７は、後辺３７Ｂに沿って延びており、保護部材４７およびコイルユニット３の間には、隙間５１が形成されている。隙間５１も車幅方向に延びるように形成されている。

マーカ列３１は、隙間５０に設けられており、マーカ列４１は隙間５１に設けられている。

マーカ列４１は、マーカ列３１と同様に形成されている。そこで、主に、マーカ列３１の構成について詳細に説明する。

マーカ列３１は、Ｖ字形状に形成されており、マーカ列３１は最も前方に位置する頂点部３９を含む。頂点部３９は、車幅方向においてコイルユニット３の中央の前方に位置している。マーカ列３１は単位マーカ列３２および単位マーカ列３３を含む。

単位マーカ列３２は、頂点部３９から後辺３７Ｂに向かうにつれて、左側辺３８Ｌに近づくように延びるように形成されており、単位マーカ列３２は、配列方向Ｄ１に延びるように形成されている。単位マーカ列３２は間隔を設けられた複数の単位マーカ３４を含む。なお、車幅方向における単位マーカ３４の間隔を間隔Ｐ１とする。

単位マーカ列３３は、頂点部３９から後辺３７Ｂに向かうにつれて、右側辺３８Ｒに近づくように延びるように形成されており、単位マーカ列３３は、配列方向Ｄ２に延びるように形成されている。単位マーカ列３３は、配列方向Ｄ２に間隔をあけて設けられた複数の単位マーカ３５を含む。配列方向Ｄ２は、配列方向Ｄ１に対して交差する方向である。なお、車幅方向における単位マーカ３５の間隔を間隔Ｐ２とすると、間隔Ｐ１と間隔Ｐ２とは実質的に同じである。

マーカ列４１は、単位マーカ列４２および単位マーカ列４３を含む。マーカ列４１は、Ｖ字形状に形成されており、マーカ列４１は最も後方に位置する頂点４９を含む。頂点４９、車幅方向においてコイルユニット３の中央の後方に位置している。マーカ列４１は、単位マーカ列４２および単位マーカ列４３を含む。

単位マーカ列４２は、頂点４９から前辺３７Ｆに向かうにつれて、左側辺３８Ｌに向かうように延びており、単位マーカ列４３は、頂点４９から前辺３７Ｆに向かうにつれて、右側辺３８Ｒに向かうにように延びている。

なお、単位マーカ列４２は間隔をあけて配置された複数の単位マーカ４４を含み、単位マーカ列４３は間隔をあけた配置された複数の単位マーカ４５を含む。なお、車幅方向において、単位マーカ４４同士の間隔と、単位マーカ４５同士の間隔とは実質的に同じである。

図５は、コイルユニット４およびコイルユニット３を上方から視たときの平面図である。なお、この図５においては、コイルユニット４およびコイルユニット３は、互いに車両の前後方向Ｄ３に離れている状態である。具体的には、マーカ列３１の頂点部３９は、撮像装置２６に対して、前後方向Ｄ３の後方に位置している。

ここで、仮想直線Ｌ１は、前辺３７Ｆおよび後辺３７Ｂを通ると共に、頂点部３９を通ると共に、前後方向Ｄ３に延びる仮想直線である。

仮想直線Ｌ２は、コイルユニット３およびコイルユニット４が位置合わせされた状態において、仮想直線Ｌ１が位置する仮想直線である。なお、本実施の形態においては、仮想直線Ｌ２は、撮像装置２６を通る。ヨー角θは、仮想直線Ｌ１および仮想直線Ｌ２の交差角度である。

なお、図５に示す状態においては、コイルユニット３およびコイルユニット４を上方から平面視した状態において、仮想直線Ｌ１と、仮想直線Ｌ２とは重なり合っており、ヨー角θは、０度である。

図６は、図５に示す状態において、撮像装置２６でマーカ列３１を撮像した画像を模式的に示す模式図である。

図５に示すようなコイルユニット３およびコイルユニット４の位置関係（ヨー角θ＝０度）のときには、単位マーカ列３２の単位マーカ３４同士の間隔Ｐ３と、単位マーカ列３３の単位マーカ３５同士の間隔Ｐ４は、略一致している。

図７は、コイルユニット４およびコイルユニット３を上方から視たときの平面図である。この図７に示す状態は、コイルユニット４に対してコイルユニット３が回転した状態であり、ヨー角θが０度よりも大きい状態である。

図８は、図７に示す状態において、撮像装置２６でマーカ列３１を撮像した画像を模式的に示す模式図である。撮像装置２６が撮像した画像において、単位マーカ列３２の単位マーカ３４同士の間隔Ｐ３は、単位マーカ列３３の単位マーカ３５同士の間隔Ｐ４よりも小さくなる。

図９は、コイルユニット４およびコイルユニット３を上方から視たときの平面図である。この図９に示す状態は、コイルユニット４に対してコイルユニット３が回転した状態であり、ヨー角θが０度よりも小さい状態である。

図１０は、図９に示す状態において、撮像装置２６でマーカ列３１を撮像した画像を模式的に示す模式図である。この図１０に示すように、単位マーカ列３２の単位マーカ３４同士の間隔Ｐ３は、単位マーカ列３３の単位マーカ３５同士の間隔Ｐ４よりも大きくなる。

このように、撮像装置２６がマーカ列３１を撮像したときの、単位マーカ列３２の単位マーカ３４同士の間隔Ｐ３と、単位マーカ列３３の単位マーカ３５同士の間隔Ｐ４とからコイルユニット３のヨー角θの有無を判断することができる。

図１１は、コイルユニット４に対してコイルユニット３がヨー角を有しているか否かを判断する制御フローである。なお、コイルユニット４がコイルユニット３に対してヨー角を有しているか否かを判断するタイミングとしては、たとえば、コイルユニット３をコイルユニット４に位置合わせする過程などで実施される。

車両２のＥＣＵ７は、通信機８を通してコイルユニット４に要求信号を送信する（ステップＳ１０）。コイルユニット４の送電ＥＣＵ１７は通信機１８を通して要求信号を受信したと判断すると（ステップＳ２０にてＹｅｓ）、送電ＥＣＵ１７は撮像装置２６を起動する（ステップＳ２１）。

そして、送電ＥＣＵ１７は、撮像装置２６が撮像した画像データを通信機１８を通して車両２に送信する（ステップＳ２２）。

ＥＣＵ７は、撮像装置２６が撮像した画像データを受信すると（ステップＳ１１）、ＥＣＵ７は、受信した画像データから単位マーカ列３２の間隔Ｐ３と、単位マーカ列３３の間隔Ｐ４とが同じであるかを判断する（ステップＳ１２）。

そして、間隔Ｐ３と間隔Ｐ４が同じであると判断すると（ステップＳ１２にてＹｅｓ）、ＥＣＵ７は、ヨー角θが０度であると判定する（ステップＳ１４）。

その一方で、ＥＣＵ７は、間隔Ｐ３と間隔Ｐ４とが異なると判断すると（ステップＳ１２にてＮｏ）、ＥＣＵ７は、間隔Ｐ３が間隔Ｐ４よりも小さいか否かを判断する（ステップＳ１３）。

そして、間隔Ｐ３が間隔Ｐ４よりも小さいと判断すると（ステップＳ１３にてＹｅｓ）、ＥＣＵ７は、ヨー角θが０度よりも大きいと判定する（ステップＳ１５）。その一方で、間隔Ｐ３が間隔Ｐ４よりも大きいと判断すると（ステップＳ１３にてＮｏ）、ＥＣＵ７は、ヨー角θが０よりも小さいと判定する。

なお、上記の実施の形態においては、ＥＣＵ７が画像データに基づいて、ヨー角θの有無を判断しているが、送電ＥＣＵ１７が撮像装置２６が撮像した画像データに基づいて、ヨー角θの有無を判断するようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 非接触電力伝送システム、２ 車両、３，４ コイルユニット、５ 車両本体、６ フロアパネル、７ ＥＣＵ、８，１８ 通信機、１０ バッテリ、１１，２０ フィルタ、１２ 整流器、１３ 受電コイル、１４，２３ キャパシタ、１５ 充電リレー、１６ 外部電源、２１ 変換器、２２ 送電コイル、２５，３０ 収容ケース、２６ 撮像装置、３１，４１ マーカ列、３２，３３，４２，４３ 単位マーカ列、３４，３５，４４，４５ 単位マーカ、３６ 下面、３７Ｂ 後辺、３７Ｆ 前辺、３８Ｌ 左側辺、３８Ｒ 右側辺、３９ 頂点部、４６，４７ 保護部材、４９ 頂点、５０，５１ 隙間、Ｄ１，Ｄ２ 配列方向、Ｄ３ 前後方向、１７ 送電ＥＣＵ、 Ｌ１，Ｌ２ 仮想直線、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 間隔。

Claims (1)

1. 第１コイルユニットと、
   車両に搭載されており、前記第１コイルユニットから電力を受電する第２コイルユニットと、
   制御部とを備え、
   前記第１コイルユニットは、第１コイルと、前記第１コイルを収容する第１収容ケースと、
   前記第１収容ケースに設けられた撮像装置とを含み、
   前記第２コイルユニットは、第２コイルと、前記第２コイルを収容すると共に車両の底面に配置された第２収容ケースと、前記第２収容ケースに設けられたマーカ列とを含み、
   前記マーカ列は、前記第２コイルより、前記車両の前後方向に離れた位置に設けられており、
   前記マーカ列は、
   第１配列方向に第１間隔をあけて配列する複数の第１単位マーカを含む第１単位マーカ列と、
   前記第１配列方向と交差する第２配列方向に第１間隔をあけて配列する複数の第２単位マーカを含む第２単位マーカ列と、
   を含み、
   前記制御部は、前記撮像装置が撮像した前記第１単位マーカの間隔と、前記撮像装置が撮像した第２単位マーカの間隔とから前記第１コイルユニットおよび前記第２コイルユニットのヨー角度の有無を判定する、非接触電力伝送システム。

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