JP6665803B2 - 受電装置及び非接触電力伝送システム - Google Patents

Description

本開示は、受電装置及び非接触電力伝送システムに関し、特に、送電装置と正対する位置から所定範囲内の位置に存在する場合に送電装置から非接触で受電するように構成された受電装置及び該受電装置を備える非接触電力伝送システムに関する。

送電装置から受電装置に非接触で送電する非接触電力伝送システムが知られている（特許文献１〜６参照）。送電装置は送電コイルを含み、受電装置は受電コイルを含む。

たとえば、特許第５８４８３５９号公報（特許文献１）は、送電装置から非接触で受電するように構成された受電装置を開示する。この受電装置は、送電装置から送電ユニット（送電コイルを含む。）の大きさを示す情報を受信する。この受電装置においては、受信された送電ユニットの大きさを示す情報に基づいて、受電装置が送電装置に対して適切な位置に存在する場合に受電装置が送電装置から受電可能か否かが判定される（特許文献１参照）。

特許第５８４８３５９号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

送電装置の送電コイルの大きさは、送電装置の種類（たとえば、メーカ名、品番、年式等によって特定される種類）によって異なる可能性がある。送電コイルの大きさが変われば、送電装置に対して受電装置がどのような範囲に存在すれば受電装置が送電装置から十分に受電できるかが変わる。たとえば、送電コイルの大きさが比較的大きく送電装置に対する受電装置のずれ量が比較的大きくても十分に受電できるにも拘わらず、小さい送電コイルを想定して送電装置に対する受電装置のずれ量として小さい量しか許容されないとすると、送電装置に対する受電装置の位置合わせが必要以上に難しくなってしまう。また、送電装置の種類によっては、送電装置の種類を受電装置に伝達できない場合も考えられる。上記特許文献１においては、このような問題について特に検討されていない。

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、受電装置の現在の位置における送電装置からの受電の可否を送電装置の種類毎に適切に判定できるとともに、種類が不明な送電装置からの受電の可否も判定可能な受電装置及び該受電装置を備える非接触電力伝送システムを提供することである。

本開示の受電装置は、送電装置と正対する位置から所定範囲内の位置に存在する場合に送電装置から非接触で受電するように構成されている。送電装置には複数の種類が存在する。受電装置は、受電部と、通信部と、制御部と、記憶部とを備える。受電部は、送電装置から非接触で受電するように構成されている。通信部は、送電装置と通信するように構成されている。制御部は、受電部による受電の可否を判定するように構成されている。記憶部は、第１の範囲情報と、上記複数の種類のそれぞれに対応する複数の第２の範囲情報とを記憶するように構成されている。第１の範囲情報は、送電装置の種類に拘わらず適用可能な上記所定範囲を示す。複数の第２の範囲情報の各々は、対応する種類の送電装置に適用可能な上記所定範囲を示す。制御部は、通信部を介して送電装置の種類を示す種類情報が受信された場合には、種類情報が示す種類に適用可能な第２の範囲情報に従って受電部による受電の可否を判定する一方、通信部を介して種類情報が受信されなかった場合には、第１の範囲情報に従って受電部による受電の可否を判定する。

また、本開示の非接触電力伝送システムは、送電装置と、送電装置と正対する位置から所定範囲内の位置に存在する場合に送電装置から非接触で受電するように構成された受電装置とを備える。送電装置には複数の種類が存在する。送電装置は、送電部と、第１の通信部とを含む。送電部は、受電装置に非接触で送電するように構成されている。第１の通信部は、送電装置の種類を示す種類情報を受電装置に送信するように構成されている。受電装置は、受電部と、第２の通信部と、制御部と、記憶部とを含む。受電部は、送電部から非接触で受電するように構成されている。第２の通信部は、第１の通信部と通信するように構成されている。制御部は、受電部による受電の可否を判定するように構成されている。記憶部は、第１の範囲情報と、上記複数の種類のそれぞれに対応する複数の第２の範囲情報とを記憶するように構成されている。第１の範囲情報は、送電装置の種類に拘わらず適用可能な上記所定範囲を示す。複数の第２の範囲情報の各々は、対応する種類の送電装置に適用可能な上記所定範囲を示す。制御部は、第２の通信部を介して送電装置の種類情報が受信された場合には、種類情報が示す種類に適用可能な第２の範囲情報に従って受電の可否を判定する一方、第２の通信部を介して種類情報が受信されなかった場合には、第１の範囲情報に従って受電の可否を判定する。

これらの受電装置及び非接触電力伝送システムによれば、通信部又は第２の通信部を介して送電装置の種類情報が受信された場合には、受信された種類情報が示す種類に適用可能な第２の範囲情報に従って受電部による受電の可否が判定されるため、受電装置の現在の位置における受電部による受電の可否を送電装置の種類毎に適切に判定することができる。さらに、これらの受電装置及び非接触電力伝送システムによれば、通信部又は第２の通信部を介して送電装置の種類情報が受信されなかった場合には、送電装置の種類に拘わらず適用可能な第１の範囲情報に従って受電部による受電の可否が判定されるため、種類情報が割り当てられていない送電装置からの受電の可否も判定することができる。

本開示によれば、受電装置の現在の位置における送電装置からの受電の可否を送電装置の種類毎に適切に判定できるとともに、種類が不明な送電装置からの受電の可否も判定可能な受電装置及び該受電装置を備える非接触電力伝送システムを提供することができる。

非接触電力伝送システムの構成図である。 送電装置上に車両が停車している場合に、上方向から送電コイル及び受電コイルを見たときの一例を示す図である。 送電コイル及び受電コイルの大きさのメーカ毎の違いの一例を説明するための図である。 図３に示される前提の下、送電コイル及び受電コイルの組み合わせによって位置ずれ量がどの程度許容されるかの一例を説明するための図である。 送電装置からの受電可否の判定処理手順を示すフローチャートである。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［非接触電力伝送システムの構成］
図１は、本実施の形態に従う非接触電力伝送システム１の構成図である。図１を参照して、非接触電力伝送システム１は、車両１００と送電装置２００とを備える。車両１００と送電装置２００との間では、非接触で電力伝送が行なわれる。

送電装置２００は、送電部２１０と、撮像装置２２０と、通信部２４０と、制御装置２５０とを含む。送電装置２００は、系統電源３００から受けた交流電力を送電部２１０を介して車両１００に送電する。

送電部２１０は、送電コイル２１５（図２）を含む。送電コイル２１５は、系統電源３００の交流電力を基に生成された送電電力の供給を受けることにより磁界を形成し、形成された磁界を通じて受電部１１０の受電コイル１１５（図２）に非接触で送電する。なお、送電コイル２１５における導線の巻き数は、Ｑ値（たとえば、Ｑ≧１００）及び結合係数κが大きくなるように適宜設計される。

撮像装置２２０は、車両１００の底面を撮像可能である。撮像装置２２０は、たとえば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサを含むカメラユニットで構成される。

通信部２４０は、車両１００の通信部１２０（後述）と通信可能である。通信部２４０は、たとえば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格に準拠した通信モジュールで構成される。

制御装置２５０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ（不図示）からの情報に基づいて送電装置２００の各機器（送電部２１０、撮像装置２２０、通信部２４０等）を制御する。

制御装置２５０は、たとえば、撮像装置２２０によって撮影された画像に基づいて、送電部２１０の送電コイル２１５に対する受電部１１０の受電コイル１１５の水平方向の位置ずれ量（以下、単に「位置ずれ量」とも称する。）を算出する。位置ずれ量は、送電装置２００と正対している状態からの車両１００のずれ量ともいえる。

たとえば、受電部１１０の底面に所定マークがプリントされており、制御装置２５０は、撮像装置２２０による撮影画像における所定マークの位置を認識することによって、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の水平方向の位置ずれ量を算出する。なお、位置ずれ量の検知は、必ずしも撮像装置２２０の撮影画像に基づいて行なわれる必要はなく、たとえば、送電装置２００にソナー装置を設け、ソナー装置を用いることによって行なわれてもよい。また、位置ずれ量は、必ずしも送電装置２００側で算出される必要はない。たとえば、撮像装置２２０によって撮影された画像が送電装置２００から車両１００に送信されれば、車両１００において、受信された撮影画像に従って位置ずれ量が算出されてもよい。

図２は、送電装置２００上に車両１００が停車している場合に、上方向（矢印Ｕ方向）から送電部２１０の送電コイル２１５及び受電部１１０の受電コイル１１５を見たときの一例を示す図である。図２を参照して、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の位置ずれ量は、左右方向（ＬＲ方向）の位置ずれ量（ｄＸ）と、前後方向（ＦＢ方向）の位置ずれ量（ｄＹ）とで表わされる。送電コイル２１５の中心と受電コイル１１５の中心とが、左右方向にｄＸずれており、前後方向にｄＹずれている場合に、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の位置ずれ量は、（ｄＸ，ｄＹ）として表わされる。

再び図１を参照して、車両１００は、受電部１１０と、通信部１２０と、記憶部１３０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１４０とを含む。車両１００においては、送電装置２００から非接触で受電された電力が蓄電装置（不図示）に蓄えられる。そして、車両１００においては、蓄電装置に蓄えられた電力に基づいて車両１００の走行駆動力が生成される。

受電部１１０は、受電コイル１１５を含む。受電コイル１１５は、送電部２１０の送電コイル２１５から非接触で受電する。受電部１１０により受電された電力（交流）は、直流電力に変換され、電圧が所望の電圧に変換された上で蓄電装置（不図示）に蓄えられる。なお、受電コイル１１５における導線の巻き数は、Ｑ値（たとえば、Ｑ≧１００）及び結合係数κが大きくなるように適宜設計される。

通信部１２０は、送電装置２００の通信部２４０と通信可能である。通信部１２０は、たとえば、制御装置２５０によって算出された位置ずれ量を示す情報を送電装置２００から受信する。通信部１２０は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格に準拠した通信モジュールで構成される。

記憶部１３０は、たとえば、非接触電力伝送を行なう場合に車両１００が許容可能な位置ずれ量に関する情報を記憶する。本情報の詳細については後程説明する。記憶部１３０は、たとえば、フラッシュメモリで構成される。

ＥＣＵ１４０は、図示しないＣＰＵ及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ（不図示）からの情報に基づいて車両１００の各機器（受電部１１０、通信部１２０、記憶部１３０等）を制御する。

［送電コイルの種類に応じた許容可能な位置ずれ量］
送電装置２００の送電コイル２１５の大きさは、送電装置２００の種類（たとえば、メーカ名、品番、年式等によって特定される種類）によって異なる可能性がある。たとえば、あるメーカは、非接触電力伝送システム１全体としてのコスト低減を重視し、送電コイル２１５の大きさと受電コイル１１５の大きさとの和がなるべく小さくなるように送電コイル２１５の大きさを決定する一方（以下、このような設計思想を「第１の設計思想」とも称する。）、他のメーカは、車両１００への搭載を容易にするために、送電コイル２１５の大きさが多少大きくなったとしても受電コイル１１５の大きさがなるべく小さくなるように送電コイル２１５の大きさを決定するということも考えられる（以下、このような設計思想を「第２の設計思想」とも称する。）。

図３は、送電コイル２１５及び受電コイル１１５の大きさのメーカ毎の違いの一例を説明するための図である。図３を参照して、各行は上方からメーカＡ１，Ａ２を示し、各列は左方から送電コイル２１５のサイズ、及び、受電コイル１１５のサイズを示す。たとえば、メーカＡ１は、上記第１の設計思想を採用しており、メーカＡ２は上記第２の設計思想を採用している。メーカＡ１は第１の設計思想を採用しているため、（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）＜（Ｌ５＋Ｌ６＋Ｌ７＋Ｌ８）という関係が成立する。また、メーカＡ２は第２の設計思想を採用しているため、Ｌ７＜Ｌ３という関係、及び、Ｌ８＜Ｌ４という関係が成立する。また、Ｌ５＞Ｌ１という関係、及び、Ｌ６＞Ｌ２という関係が成立する。

このように、送電コイル２１５の大きさは、送電装置２００の種類によって異なる可能性がある。送電コイル２１５の大きさが変われば、送電コイル２１５に対して受電コイル１１５がどのような位置に存在すれば受電コイル１１５が送電コイル２１５から十分に受電できるかが変わる。

図４は、図３に示される前提の下、送電コイル２１５及び受電コイル１１５の組み合わせによって位置ずれ量が本来的にどの程度許容されるかの一例を説明するための図である。図４を参照して、各行は上方から送電コイル２１５のメーカＡ１，Ａ２を示し、各列は左方から受電コイル１１５のメーカＡ１，Ａ２を示す。

たとえば、メーカＡ１の受電コイル１１５がメーカＡ１の送電コイル２１５から受電する場合、及び、メーカＡ２の受電コイル１１５がメーカＡ２の送電コイル２１５から受電する場合には、共に位置ずれ量として（ＬＸ１，ＬＹ１）が許容される。

一方、メーカＡ２の受電コイル１１５（メーカＡ１の受電コイルよりも小さい）がメーカＡ１の送電コイル２１５から受電する場合には、本来的に許容される位置ずれ量は、（ＬＸ２（ＬＸ２＜ＬＸ１）、ＬＹ２（ＬＹ２＜ＬＹ１））となる。すなわち、メーカＡ１の受電コイル１１５よりも小さい受電コイルがメーカＡ１の送電コイル２１５から受電する場合には、許容される位置ずれ量が小さくなる。

また、メーカＡ１の受電コイル１１５がメーカＡ２の送電コイル２１５（メーカＡ１の送電コイル２１５よりも大きい）から受電する場合には、本来的に許容される位置ずれ量は、（ＬＸ３（ＬＸ３＞ＬＸ１）、ＬＹ３（ＬＹ３＞ＬＹ１））となる。すなわち、メーカＡ２の受電コイル１１５がメーカＡ２の送電コイル２１５よりも大きい送電コイルから受電する場合には、許容される位置ずれ量が大きくなる。

したがって、たとえば、送電コイル２１５の大きさが比較的大きいため、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の位置ずれ量が比較的大きくても本来的には十分に受電できるにも拘わらず、小さい送電コイル２１５を想定して位置ずれ量として小さい量しか許容されないとすると、送電装置２００に対する車両１００の位置合わせが必要以上に難しくなってしまう。

たとえば、送電装置２００の種類毎に許容可能な位置ずれ量が車両１００において予め記憶されており、送電装置２００が送電装置２００の種類（たとえば、メーカ名、品番、年式等によって特定される種類）を示す情報（以下、「種類情報」とも称する。）を車両１００に送信すれば、車両１００のＥＣＵ１４０は、種類情報に基づいて送電装置２００の種類毎に許容可能な位置ずれ量を適切に設定することができる。しかしながら、送電装置２００の種類によっては、種類情報が割り当てられておらず、種類情報を車両１００に送信できない場合も考えられる。

そこで、本実施の形態に従う車両１００において、記憶部１３０は、第１の範囲情報と、複数の第２の範囲情報とを記憶している。第１の範囲情報は、送電装置２００の種類に拘わらず許容される（適用可能な）左右方向及び前後方向の位置ずれ量（小さい送電コイル２１５でも十分に受電できるように、許容される位置ずれ量は小さく設定されている。）を示す。複数の第２の範囲情報の各々は、いずれかの種類の送電装置２００に許容される（適用可能な）左右方向及び前後方向の位置ずれ量を示す。たとえば、図４において、受電コイル１１５がメーカＡ１製である場合に、メーカＡ１製の送電コイル２１５に対応する第２の範囲情報（位置ずれ量）は（ＬＸ１，ＬＹ１）であり、メーカＡ２製の送電コイル２１５に対応する第２の範囲情報は（ＬＸ３，ＬＹ３）である。

通信部１２０は、送電装置２００から送電装置２００の種類情報を受信するように構成されている。送電装置２００の種類情報は、たとえば、制御装置２５０の内部メモリに記憶されている。

そして、ＥＣＵ１４０は、通信部１２０を介して送電装置２００の種類情報が受信された場合には、受信された種類情報が示す種類の送電装置２００に適用可能な第２の範囲情報（位置ずれ量）に従って送電装置２００からの受電の可否を判定する一方、通信部１２０を介して送電装置２００の種類情報が受信されなかった場合には、第１の範囲情報に従って送電装置２００からの受電の可否を判定する。

したがって、本実施の形態に従う車両１００によれば、通信部１２０を介して送電装置２００の種類情報が受信された場合には、受信された種類情報が示す種類に適用可能な第２の範囲情報（位置ずれ量）に従って受電部１１０による受電の可否が判定されるため、車両１００の現在の位置における受電部１１０による受電の可否を送電装置２００の種類毎に適切に判定することができる。さらに、車両１００によれば、通信部１２０を介して送電装置２００の種類情報が受信されなかった場合には、送電装置２００の種類に拘わらず適用可能な第１の範囲情報（位置ずれ量）に従って受電部１１０による受電の可否が判定されるため、種類情報が割り当てられていない送電装置２００からの車両１００の現在の位置における受電の可否も判定することができる。

［受電可否の判定処理手順］
図５は、送電装置２００からの受電可否の判定処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、送電装置２００上に車両１００が停車した場合に実行される。

図５を参照して、ＥＣＵ１４０は、送電部２１０の送電コイル２１５に対する受電部１１０の受電コイル１１５の位置ずれ量を通信部１２０を介して送電装置２００から受信する（ステップＳ１００）。なお、位置ずれ量は、撮像装置２２０による撮影画像に基づいて制御装置２５０によって算出されている。

ＥＣＵ１４０は、送電装置２００の種類情報（ＩＤ（identification））を受信可能か否かを判定する（ステップＳ１１０）。送電装置２００の種類情報を受信できないと判定されると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、第１の範囲情報（送電装置２００の種類に拘わらず許容可能な位置ずれ量）を記憶部１３０から読み出す（ステップＳ１４０）。すなわち、ＥＣＵ１４０は、種類情報が受信されなかった場合には、第１の範囲情報を記憶部１３０から読み出す。

一方、送電装置２００の種類情報（ＩＤ）を受信できると判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、通信部１２０を介して送電装置２００から種類情報（ＩＤ）を受信する（ステップＳ１２０）。その後、ＥＣＵ１４０は、記憶部１３０において、取得された種類情報に対応付けられている第２の範囲情報（位置ずれ量）を記憶部１３０から読み出す（ステップＳ１３０）。

ＥＣＵ１４０は、ステップＳ１００において受信された左右方向及び前後方向の位置ずれ量がそれぞれステップＳ１３０又はステップＳ１４０において読み出された、許容可能な左右方向及び前後方向の位置ずれ量以下か否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１００において受信された左右方向及び前後方向の位置ずれ量がそれぞれ許容可能な左右方向及び前後方向の位置ずれ量以下であると判定されると（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、受電部１１０による受電が可能であると判定する（ステップＳ１６０）。一方、ステップＳ１００において受信された左右方向及び前後方向の位置ずれ量の少なくとも一方が許容可能な位置ずれ量を上回っていると判定されると（ステップＳ１５０においてＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、受電部１１０による受電が不可能であると判定する（ステップＳ１７０）。

以上のように、本実施の形態に従う車両１００において、ＥＣＵ１４０は、通信部１２０を介して送電装置２００の種類情報（ＩＤ）が受信された場合には、受信された種類情報が示す種類の送電装置２００に適用可能な第２の範囲情報（位置ずれ量）に従って送電装置２００からの受電の可否を判定する一方、通信部１２０を介して送電装置２００の種類情報（ＩＤ）が受信されなかった場合には、第１の範囲情報に従って送電装置２００からの受電の可否を判定する。したがって、車両１００によれば、車両１００の現在の位置における送電装置２００からの受電の可否を送電装置２００の種類毎に適切に判定できるとともに、種類が不明な送電装置２００からの車両１００の現在の位置における受電の可否も判定することができる。

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。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許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、１００ 車両、１１０ 受電部、１１５ 受電コイル、１２０，２４０ 通信部、１３０ 記憶部、１４０ ＥＣＵ、２００ 送電装置、２１０ 送電部、２１５ 送電コイル、２２０ 撮像装置、２５０ 制御装置、３００ 系統電源。

Claims (2)

1. 送電装置と正対する位置から所定範囲内の位置に存在する場合に前記送電装置から非接触で受電するように構成された受電装置であって、
   前記送電装置には複数の種類が存在し、
   前記送電装置から非接触で受電するように構成された受電部と、
   前記送電装置と通信するように構成された通信部と、
   前記受電部による受電の可否を判定するように構成された制御部と、
   第１の範囲情報と、前記複数の種類にそれぞれ対応する複数の第２の範囲情報とを記憶するように構成された記憶部とを備え、
   前記第１の範囲情報は、前記送電装置の種類に拘わらず適用可能な前記所定範囲を示し、
   前記複数の第２の範囲情報の各々は、対応する種類の前記送電装置に適用可能な前記所定範囲を示し、
   前記制御部は、
   前記通信部を介して前記送電装置の種類を示す種類情報が受信された場合には、前記種類情報が示す種類に適用可能な前記第２の範囲情報に従って前記受電の可否を判定する一方、
   前記通信部を介して前記種類情報が受信されなかった場合には、前記第１の範囲情報に従って前記受電の可否を判定する、受電装置。
2. 送電装置と、前記送電装置と正対する位置から所定範囲内の位置に存在する場合に前記送電装置から非接触で受電するように構成された受電装置とを備える非接触電力伝送システムであって、
   前記送電装置には複数の種類が存在し、
   前記送電装置は、
   前記受電装置に非接触で送電するように構成された送電部と、
   前記送電装置の種類を示す種類情報を前記受電装置に送信するように構成された第１の通信部とを含み、
   前記受電装置は、
   前記送電部から非接触で受電するように構成された受電部と、
   前記第１の通信部と通信するように構成された第２の通信部と、
   前記受電部による受電の可否を判定するように構成された制御部と、
   第１の範囲情報と、前記複数の種類にそれぞれ対応する複数の第２の範囲情報とを記憶するように構成された記憶部とを含み、
   前記第１の範囲情報は、前記送電装置の種類に拘わらず適用可能な前記所定範囲を示し、
   前記複数の第２の範囲情報の各々は、対応する種類の前記送電装置に適用可能な前記所定範囲を示し、
   前記制御部は、
   前記第２の通信部を介して前記種類情報が受信された場合には、前記種類情報が示す種類に適用可能な前記第２の範囲情報に従って前記受電の可否を判定する一方、
   前記第２の通信部を介して前記種類情報が受信されなかった場合には、前記第１の範囲情報に従って前記受電の可否を判定する、非接触電力伝送システム。

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