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KR102048652B1 - 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법 및 비접촉 급전 시스템 - Google Patents

비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법 및 비접촉 급전 시스템 Download PDF

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KR102048652B1
KR102048652B1 KR1020187033281A KR20187033281A KR102048652B1 KR 102048652 B1 KR102048652 B1 KR 102048652B1 KR 1020187033281 A KR1020187033281 A KR 1020187033281A KR 20187033281 A KR20187033281 A KR 20187033281A KR 102048652 B1 KR102048652 B1 KR 102048652B1
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겐고 마이카와
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

지상측의 송전 코일(12)로부터 차량측의 수전 코일(22)에 급전하는 비접촉 급전 시스템, 수전 코일의 위치를 검출하는 코일 위치 검출 방법이며, 송전 코일(12)에 대한 수전 코일(22)의 위치에 따라, 송전 코일(12)의 여자 전압 및 여자 주파수를 변경한다. 그리고, 송전 코일(12)을 여자했을 때의, 수전 코일(22)에서의 수전 전압에 기초하여 수전 코일(22)의 위치를 검출한다.

Description

비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법 및 비접촉 급전 시스템
본 발명은 비접촉으로 차량에 전력을 급전하는 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법, 및 비접촉 급전 시스템에 관한 것이다.
종래부터 비접촉 급전할 때의 주차 위치를 지원하는 시스템으로서 특허문헌 1에 개시된 기술이 알려져 있다. 특허문헌 1에 개시된 주차 지원 시스템에서는, 차량이 후퇴하면서 주차할 때에 후방 카메라의 화상을 표시하여 차량을 유도한다. 그리고, 급전 유닛이 차량의 하부에 들어가서 촬영할 수 없게 되면, 급전 유닛을 통상의 충전시보다도 약한 전력으로 여자하고, 수전 유닛에서 검출되는 전력의 크기에 기초하여, 급전 유닛과 수전 유닛 사이의 거리를 산출하고, 차량의 위치를 판정하고 있었다.
일본 특허 공개 제2011-15549호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 종래예는, 차량이 급전 유닛으로부터 이격되어 있는 경우에는, 카메라로 촬상한 화상을 사용하여 차량을 유도하므로, 급전 유닛으로부터 출력되는 자속이 차량에 탑재되는 수전 유닛에 쇄교하고 있는지 여부를 판단할 수 없다. 따라서, 급전 유닛으로부터 출력되는 자속이 차량의 주위에 영향을 미칠 가능성이 있다.
본 발명은 이러한 종래의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 급전 장치로부터 출력되는 자속이 차량의 주위에 미치는 영향을 회피하는 것이 가능한 비접촉 급전 시스템 및 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 관한 코일 위치 검출 방법은, 송전 코일에 대한 수전 코일의 위치에 따라, 송전 코일의 여자 전압 및 여자 주파수를 변경하고, 송전 코일을 여자했을 때의, 수전 코일에서의 수전 전압에 기초하여 수전 코일의 위치를 검출한다.
본 발명의 일 형태에 관한 비접촉 급전 시스템은, 송전 코일과 수전 코일의 위치 관계에 따라, 송전 코일의 여자 전압 및 여자 주파수를 변경하는 여자 전압 및 주파수 변경 회로를 구비한다. 또한, 송전 코일을 여자했을 때의, 수전 코일에서의 수전 전압에 기초하여 수전 코일의 위치를 검출하는 위치 검출 회로를 구비한다.
본 발명에 따르면, 송전 코일의 여자 전압을 변경하고, 수전 코일에서의 수전 전압에 기초하여 수전 코일의 위치를 검출하므로, 여자에 의해 생기는 자속이 주위에 미치는 영향을 회피하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 것으로, 각 결합 계수에 있어서의 주파수와 수전 전압의 관계를 나타내는 특성도이며, 미약 여자의 주파수를 f1로 설정한 경우를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 것으로, 각 결합 계수에 있어서의 주파수와 수전 전압의 관계를 나타내는 특성도이며, 약 여자의 주파수를 범위 M1(주파수 f2)로 설정한 경우를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 것으로, 각 결합 계수에 있어서의 주파수와 수전 전압의 관계를 나타내는 특성도이며, 약 여자의 주파수를 범위 M2(주파수 f3)로 설정한 경우를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 것으로, 결합 계수와 수전 전압의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 것으로, 각 주파수 범위에 있어서의 결합 계수와 수전 전압의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 변형예에 관한 것으로, 각 결합 계수에 있어서의 주파수와 수전 전압의 관계를 나타내는 특성도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 개략적인 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 수전 장치에 있어서의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 급전 장치에 있어서의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의, 개략적인 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 수전 장치에 있어서의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 급전 장치에 있어서의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템의 개략적인 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 15는 제3 실시 형태의 변형예에 관한 비접촉 급전 시스템의 개략적인 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
[제1 실시 형태의 설명]
이하, 본 발명을 적용한 일 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
[비접촉 급전 시스템의 구성]
도 1은, 본 실시 형태에 관한 코일 위치 검출 방법이 채용되는 비접촉 급전 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 비접촉 급전 시스템(1)은, 지상측 유닛인 급전 장치(100)와, 차량측 유닛인 수전 장치(200)를 구비하고 있다. 이 비접촉 급전 시스템(1)은, 급전 스탠드 등에 배치된 급전 장치(100)로부터 전기 자동차나 하이브리드 차 등의 차량(10)에 탑재된 수전 장치(200)에 비접촉으로 전력을 공급하여, 차량 탑재 배터리를 충전하는 것이다.
급전 장치(100)는, 급전 스탠드 근방의 주차 스페이스(2)에 배치된 송전 코일(12)을 구비하고 있다. 한편, 수전 장치(200)는, 차량(10)의 저면에 설치된 수전 코일(22)을 구비하고 있다. 이 수전 코일(22)은, 차량(10)이 주차 스페이스(2)의 소정 위치(후술하는 급전 가능 위치)에 정차했을 때 송전 코일(12)에 대향하도록 배치되어 있다.
송전 코일(12)은, 도전선을 포함하는 1차 코일에 의해 구성되고, 수전 코일(22)에 전력을 송전한다. 또한, 수전 코일(22)은, 동일하게 도전선을 포함하는 2차 코일에 의해 구성되고, 송전 코일(12)로부터의 전력을 수전한다. 양쪽 코일간에 있어서의 전자기 유도 작용에 의해, 송전 코일(12)로부터 수전 코일(22)에 비접촉으로 전력을 공급하는 것이 가능해진다.
지상측의 급전 장치(100)는, 전력 제어부(11)와, 송전 코일(12)과, 무선 통신부(13)와, 제어부(14)를 구비하고 있다.
전력 제어부(11)는, 교류 전원(110)으로부터 송전되는 교류 전력을 고주파의 교류 전력으로 변환하여 송전 코일(12)에 송전하기 위한 회로이다. 그리고, 전력 제어부(11)는, 정류부(111)와, PFC 회로(112)와, DC 전원(114)과, 인버터(113)를 구비하고 있다.
정류부(111)는, 교류 전원(110)에 전기적으로 접속되고, 교류 전원(110)으로부터 출력되는 교류 전력을 정류하는 회로이다. PFC회로(112)는, 정류부(111)로부터 출력되는 파형을 정형함으로써 역률을 개선하기 위한 회로(Power Factor Correction)이며, 정류부(111)와 인버터(113) 사이에 접속되어 있다.
인버터(113)는, IGBT 등의 스위칭 소자로 구성된 PWM 제어 회로를 구비하고, 스위칭 제어 신호에 기초하여 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 송전 코일(12)에 공급한다. DC 전원(114)은, 송전 코일(12)을 미약 여자(상세는 후술함)로 할 때의 직류 전압을 출력한다.
무선 통신부(13)는, 차량(10)측에 설치된 무선 통신부(23)와 쌍방향의 통신을 행한다.
제어부(14)는, 급전 장치(100) 전체를 제어하는 것이며, 인버터 제어부(141)와, PFC 제어부(142)와, 시퀀스 제어부(143)를 구비하고 있다. 제어부(14)는, 차량(10)이 주차 스페이스(2)에 주차할 때에, 주차 위치의 판정 처리를 실행한다. 이 때, PFC 제어부(142)는 송전 코일(12)의 여자 전력 명령을 생성하고, 인버터 제어부(141)는 여자 전력의 주파수 명령이나 듀티를 생성하여 인버터(113)를 제어한다. 이에 의해, 제어부(14)는, 주차 위치를 판정하기 위한 전력을 송전 코일(12)로부터 수전 코일(22)에 송전한다. 후술하는 바와 같이, 주차 위치의 판정 처리를 실시할 때에는, 송전 코일(12)을 미약 여자, 혹은 약 여자로 함으로써 주차 위치 판정용 전력을 송전한다. 또한, 시퀀스 제어부(143)는, 무선 통신부(13)를 통하여 수전 장치(200)와 시퀀스 정보를 주고 받는다. 따라서, 제어부(14)는, 송전 코일(12)에 대한 수전 코일(22)의 위치에 따라, 송전 코일(12)의 여자 전압 및 여자 주파수를 변경하는 여자 전압 및 주파수 변경 회로로서의 기능을 구비하고 있다.
한편, 차량(10)측의 수전 장치(200)는, 수전 코일(22)과, 무선 통신부(23)와, 충전 제어부(24)와, 정류부(25)와, 릴레이부(26)와, 배터리(27)와, 인버터(28)와, 모터(29)와, 통지부(30)를 구비하고 있다.
수전 코일(22)은, 차량(10)을 주차 스페이스(2)의 소정의 정지 위치에 주차하면, 송전 코일(12)의 바로 위에 정면에 대향하여, 송전 코일(12)까지의 거리가 소정의 값이 되는 위치에 배치되어 있다.
무선 통신부(23)는, 급전 장치(100)측에 설치된 무선 통신부(13)와 쌍방향의 통신을 행한다.
충전 제어부(24)는, 배터리(27)의 충전을 제어하기 위한 컨트롤러이며, 전압 판정부(241)를 구비하고 있다. 특히, 충전 제어부(24)는, 차량(10)이 주차 스페이스(2)에 주차할 때에, 주차 위치의 판정 처리를 실행한다. 이 때, 전압 판정부(241)는, 수전 코일(22)로 수전되는 전력을 감시한다. 그리고, 송전 코일(12)을 여자했을 때의 수전 코일(22)에서의 수전 전압에 기초하여 수전 코일(22)의 위치를 검출한다. 즉, 충전 제어부(24)는, 위치 검출 회로로서의 기능을 구비하고 있다. 주차 위치의 판정 처리의 상세에 대해서는 후술한다. 또한, 충전 제어부(24)는, 무선 통신부(23), 통지부(30), 릴레이부(26) 등을 제어하고 있으며, 충전을 개시한다는 취지의 신호를, 무선 통신부(23)를 통하여 급전 장치(100)의 제어부(14)에 송신한다.
정류부(25)는, 수전 코일(22)에 접속되고, 수전 코일(22)로 수전된 교류 전력을 직류로 정류하는 정류 회로에 의해 구성되어 있다.
릴레이부(26)는, 충전 제어부(24)의 제어에 의해 온/오프가 전환되는 릴레이 스위치를 구비하고 있다. 또한, 릴레이부(26)는, 릴레이 스위치를 오프로 함으로써, 배터리(27)를 포함하는 주회로계와, 충전 회로부가 되는 수전 코일(22) 및 정류부(25)를 분리하고 있다.
배터리(27)는, 복수의 이차 전지를 접속하여 구성되며, 차량(10)의 전력원이 된다.
인버터(28)는, IGBT 등의 스위칭 소자로 구성된 PWM제어 회로를 구비하고, 스위칭 제어 신호에 기초하여 배터리(27)로부터 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 모터(29)에 공급한다.
모터(29)는, 예를 들어 삼상의 교류 전동기에 의해 구성되어, 차량(10)을 구동하기 위한 구동원이 된다.
통지부(30)는, 경고 램프, 내비게이션 시스템의 디스플레이 또는 스피커 등으로 구성되며, 충전 제어부(24)의 제어에 기초하여, 유저에 대해 광이나 화상 또는 음성 등을 출력한다.
이와 같은 구성에 의해, 비접촉 급전 시스템(1)은, 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 전자기 유도 작용에 의해 비접촉 상태로 고주파 전력의 송전 및 수전을 행한다. 즉, 송전 코일(12)에 전력을 공급함으로써, 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이에 자기적인 결합이 생기고, 송전 코일(12)로부터 수전 코일(22)에 전력이 공급된다.
[송전 코일(12)의 미약 여자 및 약 여자의 설명]
본 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(1)은, 차량(10)을 주차 스페이스(2)에 주차하여 비접촉 급전을 행할 때에, 차량(10)이 급전 가능한 주차 위치에 도달했는지 여부를 판정하기 위한 주차 위치의 판정 처리를 실행한다. 이하에서는, 송전 코일(12)에 의한 송전 전력을 수전 코일(22)로 수전하여 배터리(27)에의 급전이 가능한 주차 위치를 「급전 가능 위치」라고 칭한다. 즉, 차량(10)이 주차 스페이스(2)의 급전 가능 위치에 주차한 경우에는, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)이 대향하는 위치가 된다. 더욱 상세하게는, 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 결합 계수가 일정한 결합 계수(이것을, 「허용 결합 계수」라 함)에 도달한다. 여기서, 「결합 계수」라 함은 송전 코일(12)이 여자되어 출력되는 자속 중, 수전 코일(22)에 쇄교하는 자속의 비율을 나타낸다. 따라서, 양쪽 코일(12, 22)이 정면에 대향한 때에 결합 계수가 최대가 된다. 또한, 「허용 결합 계수」는, 비접촉 급전을 실시할 때의, 최저한의 결합 계수를 나타낸다.
주차 위치의 판정 처리에서는, 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근하고 있음이 검출되었을 때, 송전 코일(12)에 판정용 전력으로서 미약 전력을 공급하여, 송전 코일(12)을 미약 여자로 한다. 또한, 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근하고, 수전 코일(22)로 수전되는 전압이 미리 설정된 제1 임계값 전압(Vth1)을 상회한 경우에는, 상기 미약 전력보다도 큰 전력인 약전력을 송전 코일(12)에 공급하고, 송전 코일(12)을 약 여자로 한다. 예를 들어, 차량(10)이 주차 스페이스(2)의 급전 가능 위치에 접근함으로써 수전 코일(22)의 일부가 송전 코일(12)에 중복하여, 수전 코일(22)에 전압이 발생되고, 이 전압이 제1 임계값 전압(Vth1)에 도달한 경우에, 송전 코일(12)을 미약 여자로부터 약 여자로 전환한다.
또한, 송전 코일(12)을 약 여자로 한 후에, 수전 코일(22)에서의 수전 전력이 미리 설정된 제2 임계값 전압(Vth2)을 상회했을 때, 차량(10)이 급전 가능 위치에 도달한 것으로 판단한다. 바꾸어 말하면, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)의 결합 계수가 허용 결합 계수에 도달한 것으로 판단한다. 이하, 송전 코일(12)을 미약 여자로부터, 약 여자로 전환하는 이유에 대해 설명한다.
차량(10)이 급전 가능 위치에 접근하고 있는 경우에는, 주차 스페이스(2)의 적소에 설치되는 송전 코일(12)에 인간이 접근하거나, 송전 코일(12)의 근방에 금속제의 이물이 놓일 우려가 있다. 따라서, 송전 코일(12)이 여자된 때에, 인체나 이물에 영향을 줄 가능성이 있어, 가능한 한 송전 코일(12)의 여자를 약하게 할 것이 요망된다. 그래서, 차량(10)이 주차 스페이스(2)로부터 이격된 위치에 존재하는 경우에는, 송전 코일(12)을 미약 여자로 한다.
한편, 송전 코일(12)이 미약 여자로 되어 있는 경우에는, 수전 코일(22)에서의 수전 전력, 즉, 검출되는 전압은 매우 낮은 전압이 된다. 이 때문에, 일반적으로 사용되고 있는 저렴한 검출 기기에서는, 수전 코일(22)에 생기는 전압을 고정 밀도로 측정하기가 어렵다. 이 때문에, 고기능을 갖는 검출 기기가 필요해진다. 즉, 인체나 이물에 대한 영향을 저감시키는 것과, 전압의 검출 정밀도를 향상시키는 것은 이율 배반이 된다.
본 실시 형태에서는, 송전 코일(12)을 미약 여자로 할 때에는, 더 높은 수전 전압이 얻어지도록, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)의 공진점 부근의 주파수에서 송전 코일을 여자한다. 그리고, 고기능을 갖는 검출 기기를 사용하지 않고 전압을 검출 가능하게 한다. 한편, 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근한 경우에는, 미약 여자로부터 약 여자로 전환함으로써, 높은 정밀도로 차량(10)의 위치를 검출한다.
이하, 송전 코일(12)을 미약 여자로 할 때의 여자 주파수를, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)의 공진점 부근의 주파수로 설정하는 이유에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는, 여자 주파수와 수전 전압, 및 송전 코일(12)과 수전 코일(22)의 결합 계수의 관계를 나타내는 특성도이다. 도 2에 나타내는 곡선군 P1은, 송전 코일(12)을 미약 여자(미약 전압에 의한 여자)로 했을 때의, 각 결합 계수에서의 주파수와 수전 전압[㏈V]의 관계를 나타낸다. 또한, 수전 전압[㏈V]은 대수를 나타내고 있다. 곡선군 P2는, 송전 코일(12)을 약 여자(미약 전압보다도 큰 약전압에 의한 여자)로 했을 때의 각 결합 계수에서의 주파수와 수전 전압[㏈V]의 관계를 나타내고 있다.
곡선군 P1에 있어서, 곡선 p1, p2, p3(p3-1)의 순서대로, 결합 계수가 커지고 있다. 그리고, 각 곡선 p1 내지 p3은 2개의 공진점의 주파수 q1, q1a 부근에서 수전 전압이 높게 되어 있다.
한편, 곡선군 P2에 있어서, 곡선 p3(p3-2), p4, p5, p6, p7의 순서대로 결합 계수가 커지고 있다. 또한, 곡선군 P1에 포함되는 곡선 p3(p3-1과 표기)과, 곡선군 P2에 포함되는 곡선 p3(p3-2과 표기)은 동일한 결합 계수이다. 따라서, 공진점이 일치하고 있다.
또한, 곡선군 P2에 포함되는 곡선 p7은, 결합 계수가 최대로 되었을 때의 특성을 나타내며, 곡선 p5는, 결합 계수가 허용 결합 계수에 달했을 때의 특성을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 허용 결합 계수란, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)의 위치 관계가, 비접촉 급전을 실행 가능한 상태가 되었을 때의 결합 계수를 나타내고 있다. 따라서, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)의 결합 계수가 허용 결합 계수를 상회한 경우에, 비접촉 급전이 가능해진다. 또한, 이하에서는 도 2에 나타내는 각 곡선 p1 내지 p7의 결합 계수를 각각 K1 내지 K7이라 한다.
도 2의 각 곡선군 P1, P2로부터 이해되는 바와 같이, 송전 코일(12)이 수전 코일(22)을 포함하는 회로는, 2개의 공진점(피크 주파수)을 갖고 있다. 그리고, 낮은 쪽의 공진점(피크 주파수)은 동상 공진점이며, 높은 쪽의 공진점(피크 주파수)은 역상 공진점이다. 또한, 곡선군 P2는, 결합 계수가 커질수록, 2개의 공진점의 간격이 확대되고 있다. 동상 공진점, 역상 공진점은 주지의 기술이므로, 상세한 설명을 생략한다.
그리고, 본 실시 형태에서는, 송전 코일(12)을 미약 여자로 할 때에는, 송전 코일(12)을 여자할 때의 주파수를, 송전 코일(12)과 수전 코일(22)로 형성되는 회로의 공진 주파수 근방 주파수로 설정한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 동상 공진점 q1의 근방 주파수 f1로 설정한다. 이와 같이 함으로써, 미약 여자여도, 수전 코일(22)에 의해 보다 높은 수전 전압을 얻을 수 있다. 즉, 고정밀도의 검출기를 사용하지 않고 수전 전압의 검출이 가능해진다.
송전 코일(12)을 미약 여자로 한 상태에서, 차량(10)이 주차 스페이스(2)의 급전 가능 위치에 접근하여, 수전 코일(22)의 수전 전압이 도 2에 나타내는 제1 임계값 전압(Vth1)에 도달한 경우에는, 송전 코일(12)을 미약 여자로부터 약 여자로 전환된다. 예를 들어, 결합 계수가 K3(곡선 p3-1)이 되었을 때, 수전 전압이 제1 임계값 전압(Vth1)을 상회한 경우에는, 이 시점에서 송전 코일(12)을 미약 여자로부터 약 여자로 전환한다. 또한, 도 2의 주파수 f1에 있어서, 「×」표시는 제1 임계값 전압(Vth1)에 달하지 않은 것을 나타내며, 「○」 표시는 제1 임계값 전압(Vth1)에 달하였음을 나타내고 있다.
여기서, 약 여자로 전환할 때에는, 이와 동시에 송전 코일(12)을 여자할 때의 주파수를 변경한다. 이 때, 하기 (A), (B)에 나타내는 주파수 범위 중 어느 범위의 주파수로 설정한다.
(A) 결합 계수가 최대 결합 계수 K7이 되었을 때의 공진점, 즉 곡선 p7의 피크(도 2의 q2)보다도 낮은 일정한 범위의 주파수(도 3의 M1로 표기)
(B) 허용 결합 계수 K5일 때의 곡선 p5와 최대 결합 계수 K7일 때의 곡선 p7이 교차하는 주파수 q3과, 상기 주파수 q2 사이의 주파수(도 3의 M2로 표기)
[상기 (A)의 범위에 주파수로 전환하는 경우]
이하, 상기 (A)의 범위의 주파수로 하는 경우에 대해, 도 3에 나타내는 특성도를 참조하여 설명한다. 송전 코일(12)을 미약 여자로부터 약 여자로 전환할 때에, 이와 동시에 여자 주파수를 전환한다. 이 때, 송전 코일(12)의 여자 전압이 변화하는 점에서, 결합 계수 K3일 때의 특성은, 곡선 p3-1로부터, 곡선 p3-2로 전환된다. 또한, 미약 여자에서의 수전 전압(도 2에 나타내는 Vth1)보다도 약 여자에서의 수전 전압(도 3에 나타내는 Vth3; 하한 임계값 전압) 쪽이 커지도록 설정된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 결합 계수가 상승하여, 미약 여자로부터 약 여자로의 전환이 행하여지면, 수전 전압은, Vth1로부터 Vth3(Vth3>Vth1)으로 전환된다. 도 5는, 결합 계수와 수전 전압의 관계를 나타내는 특성도이며, 미약 여자로부터 약 여자로 전환됨으로써, 곡선 S1로부터 곡선 S2로 전환된다.
또한, 약 여자로 전환했을 때의 여자 주파수를 도 3에 나타내는 범위 M1의 주파수, 예를 들어 주파수 f2로 설정한다. 이와 같이 함으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 결합 계수의 상승에 수반해서(곡선 p3-2, p4, p5, p6, p7의 순서대로), 수전 코일(22)에서의 수전 전압이 단조 증가한다. 또한, 도 3의 주파수 f2에 있어서, 「×」표시는 제2 임계값 전압(Vth2)에 달하지 않은 것을 나타내며, 「○」 표시는 제2 임계값 전압(Vth2)에 달하였음을 나타내고 있다.
따라서, 여자 주파수를 주파수 f2로 설정한 상태에서, 차량(10)을 급전 가능 위치를 향하여 점차 접근시키면, 허용 결합 계수 K5(곡선 p5)일 때의 수전 전압인 제2 임계값 전압(Vth2)을 상회하고, 또한, 결합 계수가 최댓값에 접근한 위치에서 차량(10)을 정차시키면, 최대 결합 계수 K7, 혹은 그 근방에서 차량(10)을 정차시키는 것이 가능해진다.
즉, 수전 전압이 제2 임계값 전압(Vth2)에 도달한 것이, 예를 들어 도 1에 도시된 통지부(30)에 의해 통지된 경우에는, 그 후 적당한 위치에서 차량(10)을 정차시키면, 차량(10)은 급전 가능 위치에 정차하게 된다.
도 6은, 결합 계수와 수전 전압[㏈V]의 관계를 나타내는 특성도이며, 곡선 S11은, 주파수를 상기 (A)의 조건으로 설정했을 때의 결합 계수와 수전 전압의 관계를 나타내고 있다. 그리고, 곡선 S11에서 이해되는 바와 같이, 결합 계수의 증가에 수반하여, 수전 전압은 단조 증가하므로, 상술한 바와 같이, 용이한 조작으로 결합 계수가 최대, 혹은 그 근방의 위치에 맞추는 것이 가능해진다.
또한, 상기에서는, 최대 결합 계수 K7일 때의 곡선 p7의 동상 공진점의 주파수 q2보다도 낮은 주파수로 설정하는 예에 대해 설명했지만, 도 2에 나타내는 역상 공진점의 주파수 q2a보다도 높은 주파수로 설정하는 것도 가능하다. 이 경우에 있어서도, 도 2로부터 명백한 바와 같이, 결합 계수의 증가에 수반하여 수전 전압이 단조 증가하므로, 상기와 마찬가지의 효과를 달성하는 것이 가능해진다. 또한, 범위 M1의 하한값은 주파수 q2보다도 낮은 임의의 주파수로 설정할 수 있다.
[상기 (B)의 범위에 주파수로 전환하는 경우]
다음에, 상기 (B)의 범위의 주파수로 하는 경우에 대해, 도 4에 나타내는 특성도를 참조하여 설명한다. 이 예에서는, 송전 코일(12)을 미약 여자로부터 약 여자로 전환했을 때, 이와 동시에 도 4에 나타내는 범위 M2의 주파수로 설정한다. 상세하게는, 허용 결합 계수 K5일 때의 곡선 p5와 최대 결합 계수 K7일 때의 곡선 p7이 교차하는 주파수를 q3으로 하고, 이 주파수 q3으로부터 상기 주파수 q2까지의 범위 M2의 주파수로 설정한다.
이 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이 결합 계수가 증가되면, 이에 수반하여 수전 전압이 상승하지만, 어느 일정한 레벨에서 수전 전압은 하강으로 돌아선다. 즉, 단조 증가가 아니고, 도 4에 나타내는 부호 a1, a3, a2의 순서대로 변화한다. 그러나, 수전 전압이 하강으로 변한 경우에도, 허용 결합 계수 K5일 때의 수전 전압(제2 임계값 전압(Vth2))보다도 하회하는 경우는 없다. 즉, 도 6의 곡선 S12에 나타내는 바와 같이, 결합 계수가 증가되면 수전 전압은 제2 임계값 전압(Vth2)(결합 계수 K5일 때의 수전 전압; 기준 전압)을 초과하여 최대 전압에 도달한다. 그 후, 수전 전압은 하강으로 돌아서지만, 제2 임계값 전압(Vth2)을 하회하는 경우는 없다.
따라서, 전술한 범위 M1의 경우와 마찬가지로, 수전 전압이 제2 임계값 전압(Vth2)에 도달한 것이, 예를 들어 도 1에 도시된 통지부(30)에서 통지된 경우에는, 그 후 적당한 위치에서 차량(10)을 정차시키면, 차량(10)은 급전 가능 위치에 정차하게 된다.
또한, 여기에서의 설명에서는 동상 공진점에 대해 설명했지만, 역상 공진점에 대해서도 마찬가지 효과를 얻는 것이 가능하다.
[상기 (A), (B)의 범위 이외의 주파수로 전환하는 경우]
다음에, 약 여자로 전환했을 때의 주파수를, 상기 (A), (B)에 나타낸 범위 이외의 주파수로 설정한 경우에 대해 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 주파수 q3보다도 높은 주파수의 범위 M3으로 설정하면, 결합 계수의 증가에 수반하여 수전 전압은 도 6의 곡선 S13에 나타내는 바와 같이 변화한다. 구체적으로는, 결합 계수의 증가에 수반하여 수전 전압이 상승하고, 허용 결합 계수 K5를 상회하면(제2 임계값 전압(Vth2)을 상회하면), 수전 전압은 하강으로 돌아선다. 또한, 수전 전압은 허용 결합 계수 K5일 때의 수전 전압인 제2 임계값 전압(Vth2)을 하회하게 된다. 즉, 결합 계수의 변화에 따라 수전 전압이 도 6의 곡선 S13에 나타내는 바와 같이 변화하므로, 어느 수전 전압이 얻어진 경우에, 이 수전 전압이 K5보다도 큰 결합 계수에서 생긴 것인지, 혹은 K5보다도 작은 결합 계수에서 생긴 것인지 판단을 할 수 없게 된다. 따라서, 차량(10)이 급전 가능 위치인지 여부의 판단을 할 수 없게 될 가능성이 있다. 즉, 송전 코일(12)을 약 여자로 할 때에는, 상기 (A), (B)에 나타낸 주파수의 범위 M1 또는 M2로 설정함으로써, 확실하게 차량(10)을 급전 가능 위치에 정차시키는 것이 가능해진다. 또한, 도 6에 나타내는 곡선 S14는, 주파수 q2의 경우, 곡선 S15는 주파수 q3의 경우를 나타내고 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근할 때에 초기적으로는 미약 여자로 한다. 이 때, 송전 코일(12)의 여자 주파수를 수전 코일(22)에 의한 수전 전압이 보다 높아지도록, 공진점 근방의 주파수로 설정한다. 그 후, 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근한 경우, 예를 들어 수전 코일(22)이 송전 코일(12)의 일부와 중복된 경우에는, 약 여자로 전환된다. 이 때, 여자 주파수를, 상술한 (A), (B)에 나타낸 범위 M1, M2의 주파수로 설정한다. 이와 같이 함으로써, 검출 정밀도가 높은 검출 기기를 사용하지 않고, 또한, 차량(10)을 확실하게 급전 가능 위치로 유도할 수 있는 것이 이해된다.
[주차 위치의 판정 처리의 설명]
다음에, 본 실시 형태에 관한 코일 위치 검출 방법을 사용하여 차량(10)의 주차 위치를 판정하는 처리를 도 8 내지 도 10에 나타내는 흐름도를 참조하여 설명한다. 도 8은, 전체의 흐름을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 9는, 차량(10)에 탑재되는 수전 장치(200)에 의한 처리 수순을 나타내고, 도 10은, 급전 장치(100)에 의한 처리 수순을 나타낸다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(1)은, 스텝 S1에 있어서, 차량(10)측에 설치되는 수전 장치(200)와, 지상측에 설치되는 급전 장치(100) 사이의 통신을 개시한다.
다음에, 스텝 S2에 있어서, 송전 코일(12)을 미약 여자로 하여 스텝 S3에 있어서, 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근한 것인지 여부를 판단한다.
그 후, 스텝 S4에 있어서, 송전 코일(12)을 약 여자로 전환하고, 스텝 S5에 있어서, 차량(10)이 급전 가능 위치에 주차했는지 여부를 판단한다. 그리고, 차량(10)이 급전 가능 위치에 정차한 것으로 판단한 경우에는, 스텝 S6에 있어서, 비접촉 급전을 실행한다.
다음에, 도 9에 나타내는 흐름도를 참조하여, 차량(10)에 탑재되는 수전 장치(200)의 처리 수순에 대해 설명한다. 먼저, 스텝 S11에 있어서, 수전 장치(200)의 충전 제어부(24)는, 지상측의 급전 장치(100) 사이의 통신을 개시하고, 해당 급전 장치(100)에 미약 여자 요구 신호를 송신한다. 이 통신은, 무선 통신부(23)와 무선 통신부(13)사이에 실행된다. 이 때, 통신 개시의 트리거는, 유저에 의한 수동 조작, 자동 주차 시스템의 기동, 수전 장치(200)에 의한 서치 등에 의해 행할 수 있다. 그 결과, 송전 코일(12)은 미약 여자가 된다(후술하는 도 10의 S32 참조).
스텝 S12에 있어서, 충전 제어부(24)는, 수전 코일(22)에서의 수전 전압 Va를 취득하고, 또한, 스텝 S13에 있어서, 이 수전 전압 Va가 미리 설정된 제1 임계값 전압(Vth1)에 도달했는지 여부를 판단한다.
구체적으로는, 전술한 도 2의 곡선군 P1에 도시된 바와 같이, 송전 코일(12)이 주파수 f1로 미약 여자로 되어 있을 때에, 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근하여 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 결합 계수가 증가되면, 곡선 p1, p2, p3-1의 순서대로 수전 전압(이것을 Va로 함)이 상승하고, 결합 계수 K3(곡선 p3-1)이 되었을 때에 제1 임계값 전압(Vth1)에 도달한다. 예를 들어, 송전 코일(12)에 대해 수전 코일(22)의 일부가 중복하여 수전 전압 Va가 발생되고, 이 수전 전압 Va가 제1 임계값 전압(Vth1)에 도달한다.
수전 전압 Va가 제1 임계값 전압(Vth1)을 상회한 경우에는(스텝 S13에서 "예"), 스텝 S14에 있어서, 충전 제어부(24)는 무선 통신부(23)에 의해 급전 장치(100)에, 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근한 것을 나타내는 접근 신호 Q1을 송신한다. 그 결과, 송전 코일(12)은 미약 여자로부터 약 여자로 전환된다(후술하는 도 10의 S34 참조). 이 때, 여자 주파수는, 도 3에 도시된 범위 M1 혹은 M2로 나타내는 주파수로 설정된다.
스텝 S15에 있어서, 충전 제어부(24)는, 수전 코일(22)에서의 수전 전압(이것을 Vb라 함)을 취득하고, 또한, 스텝 S16에 있어서, 이 수전 전압 Vb가 미리 설정된 제2 임계값 전압(Vth2)에 도달했는지 여부를 판단한다. 전술한 바와 같이, 송전 코일(12)과 수전 코일(22) 사이의 결합 계수가 허용 결합 계수 K5에 달할 때의 수전 전압 Vb를, 제2 임계값 전압(Vth2)으로 설정하고 있다.
따라서, 수전 전압 Vb가 제2 임계값 전압(Vth2)을 상회한 경우에는(스텝 S16에서 "예"), 스텝 S17에 있어서, 충전 제어부(24)는, 차량(10)이 급전 가능 위치에 달하였음을 나타내는 신호인 확인 신호 Q2를 송신한다.
이 때, 전술한 바와 같이 약 여자의 주파수가 도 3의 M1에 나타내는 범위인 경우에는, 결합 계수의 증가에 수반하여, 수전 전압이 단조 증가하므로, 수전 전압이 최댓값이 된 위치에서 차량(10)을 정차시킴으로써, 용이하고 또한 확실하게 차량(10)을 급전 가능 위치에 정차시킬 수 있다.
또한, 약 여자의 주파수가 도 3의 M2에 나타내는 범위인 경우에는, 차량(10)이 급전 가능 위치에 달하고, 수전 전압은 단조 증가로 되지 않기는 하지만, 허용 결합 계수가 되었을 때의 수전 전압을 하회하지 않으므로, 수전 전압 Vb가 제2 임계값 전압(Vth2)을 상회한 후에 차량을 정차시킴으로써, 용이하면서도 확실하게 차량(10)을 급전 가능 위치에 정차시키는 것이 가능해진다.
한편, 도 9의 스텝 S16에 있어서, 수전 전압 Vb가 제2 임계값 전압(Vth2)에 달하지 않은 경우에는(스텝 S16에서 "아니오"), 스텝 S18에 있어서, 충전 제어부(24)는, 수전 전압 Vb가 미리 설정한 제3 임계값 전압(Vth3)을 상회하고 있는지 여부를 판단한다. 제3 임계값 전압(Vth3)은, 송전 코일(12)을 약 여자로 하고 있을 때에, 송전 코일(12)이 수전 코일(22)로부터 이격된 것이라고 판단하기 위한 전압이다(도 5의 곡선 S2 참조).
따라서, 수전 전압 Vb가 제3 임계값 전압(Vth3)을 하회한 경우에는(스텝 S18에서 "아니오"), 스텝 S19에서 검출 NG 신호를 송신한다. 이 검출 NG 신호에 의해, 송전 코일(12)은 약 여자로부터 다시 미약 여자로 전환되고, 스텝 S12의 처리로 복귀한다.
또한, 수전 전압 Vb가 제3 임계값 전압(Vth3)을 하회하지 않은 경우에는(스텝 S18에서 "예"), 스텝 S15로 처리를 복귀시킨다.
다음에, 도 10에 나타내는 흐름도를 참조하여, 급전 장치(100)에 의한 처리 수순을 설명한다. 먼저, 스텝 S31에 있어서, 급전 장치(100)의 제어부(14)는, 미약 여자 요구 신호가 취득되었는지 여부를 판단한다. 미약 여자 요구 신호는, 도 9의 스텝 S11의 처리에서 수전 장치(200)의 무선 통신부(23)로부터 송신되는 신호이다.
미약 여자 요구 신호가 취득된 경우에는(스텝 S31에서 "예"), 스텝 S32에 있어서, 제어부(14)는, 송전 코일(12)에 미약 여자의 전력을 공급하고, 해당 송전 코일(12)을 미약 여자로 한다. 이 때, 전술한 바와 같이, 여자 주파수는 공진점 근방의 주파수로 설정한다. 예를 들어, 도 2에 나타내는 주파수 f1로 설정한다.
스텝 S33에 있어서, 제어부(14)는, 도 9의 스텝 S14의 처리에 의한 접근 신호 Q1이 수신되었는지 여부를 판단한다. 접근 신호 Q1이 수신된 경우에는(스텝 S33에서 "예"), 스텝 S34에 있어서, 제어부(14)는, 송전 코일(12)에 공급하는 전력을 증대하여 약 여자로 전환한다. 이 때, 전술한 바와 같이, 약 여자로 할 때의 송전 코일(12)의 여자 주파수는, 도 3에 도시된 범위 M1 혹은 범위 M2의 주파수가 되도록 설정한다.
스텝 S35에 있어서, 제어부(14)는, 도 9의 스텝 S17의 처리에 의한 확인 신호 Q2가 수신되었는지 여부를 판단한다.
확인 신호 Q2가 수신되지 않은 경우, 즉, 차량(10)이 급전 가능 위치에 달하지 않은 경우에는(스텝 S35에서 "아니오"), 스텝 S37에 있어서, 제어부(14)는, 도 9의 스텝 S19의 처리에 의한 검출 NG 신호가 수신되었는지 여부를 판단한다.
검출 NG 신호가 수신되지 않은 경우에는(스텝 S37에서 "아니오"), 스텝 S34에 처리를 복귀시키고, 약 여자를 계속한다. 한편, 검출 NG 신호가 수신된 경우에는(스텝 S37에서 "예"), 스텝 S38에 있어서 제어부(14)는, 약 여자를 정지시킨다. 또한, 스텝 S32에 처리를 복귀시키고, 송전 코일(12)을 미약 여자로 한다.
또한, 스텝 S35의 처리에서 확인 신호 Q2가 수신된 경우에는(스텝 S35에서 "예"), 스텝 S36에 있어서, 제어부(14)는, 차량(10)은 주차 스페이스(2)의 급전 가능 위치에 정차하고 있다고 판단하여, 비접촉 급전이 가능하다고 판단한다.
이와 같이 해서, 차량(10)을 비접촉 충전용 주차 스페이스(2)에 주차할 때에는, 처음에 송전 코일(12)을 미약 여자로 하여 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근한 경우에, 송전 코일(12)을 약 여자로 전환한다. 그리고, 차량(10)이 급전 가능 위치에 도달한 경우에, 급전 가능하다고 판단하여, 비접촉 충전을 행하게 된다.
이와 같이 하여, 본 실시 형태에 관한 코일 위치 검출 방법을 채용한 비접촉 급전 시스템(1)에서는, 송전 코일(12)에 대한 수전 코일(22)의 위치에 따라, 송전 코일(12)의 여자 전압 및 여자 주파수를 변경한다. 그리고, 수전 코일(22)에서 검출되는 수전 전압에 기초하여 수전 코일(22)의 위치를 검출한다. 따라서, 고정밀도의 검출 기기를 사용하지 않고, 또한 확실하게 송전 코일(12)에 대한 수전 코일(22)의 위치를 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 차량(10)이 비접촉 급전을 행하는 주차 스페이스(2)의 급전 가능 위치에 도달할 때까지의 사이는, 송전 코일(12)을 미약 여자로 한다. 즉, 제1 주파수(f1)에서 제1 여자 전압의 제1 여자(미약 여자)로 한다. 그 후, 차량(10)이 주차 스페이스(2)에 접근하고, 급전 가능 위치에 도달한 경우, 즉, 수전 전압이 제1 임계값 전압(Vth1)에 도달한 경우에는, 송전 코일(12)을 약 여자로 전환한다. 즉, 제2 주파수(f2)에서 제2 여자 전압의 제2 여자(약 여자)로 전환한다. 그리고, 약 여자로 했을 때, 결합 계수가 허용 결합 계수에 도달한 경우에는, 급전 가능하다고 판단한다.
따라서, 차량(10)이 주차 스페이스(2)에 접근하고 있는 경우에는, 송전 코일(12)을 미약 여자(제1 여자)로 하므로, 가령 송전 코일(12)의 근방에 인간이 존재하거나, 혹은 금속제의 이물이 놓여 있는 경우에도, 이들에 끼치는 영향을 회피할 수 있다. 또한, 차량(10)이 급전 가능 위치에 도달한 경우에는, 도 3, 도 4에 도시된 범위 M1, M2의 여자 주파수의 약 여자(제1 여자보다도 상대적으로 여자 전압이 큰 제2 여자)로 하므로, 차량(10)을 확실하게 급전 가능 위치로 유도할 수 있다.
즉, 약 여자로 전환했을 때에, 여자 주파수를 도 3에 도시된 범위 M1 혹은 범위 M2의 주파수로 설정하므로, 결합 계수의 변화에 수반하여, 도 6에 나타낸 곡선 S11, 혹은 S12에 나타내는 바와 같이 수전 전압이 변화하므로, 수전 전압이 2 임계값 전압(Vth2)을 상회한 경우에는 확실하게 차량(10)이 급전 가능 위치에 도달한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 확실하고 또한 용이하게 차량(10)을 급전 가능 위치에 정차시킬 수 있다.
또한, 미약 여자로 할 때의 주파수(제1 주파수)를 공진 주파수 근방의 주파수로 설정하므로(도 2의 f1 참조), 수전 코일(22)에 생기는 수전 전압이 큰 값이 되어, 비교적 저렴한 범용적인 검출 기기에서 수전 전압을 검출하는 것이 가능해진다.
또한, 송전 코일(12)을 약 여자(제2 여자)로 한 후, 수전 전압이 하한 임계값 전압(Vth3)을 하회한 경우에는, 미약 여자(제1 여자)로 되돌리므로, 예를 들어 주차 스페이스(2)의 부근에서 차량(10)을 반격하는 경우 등에, 일단 주차 스페이스(2)에 접근한 후에, 다시 멀어지는 경우에도, 확실하게 약 여자와 미약 여자를 전환하는 것이 가능해진다.
또한, 약 여자로 할 때의 주파수(제2 주파수)를, 도 3, 도 4에 나타내는 범위 M1, M2 내의 주파수로 하고 있다. 상세하게는, 결합 계수가 증가되어 허용 결합 계수에 달했을 때의 수전 전압을 기준 전압(예를 들어, 제2 임계값 전압(Vth2))으로 했을 때, 그 후, 결합 계수가 증가했을 때, 수전 전압이 기준 전압을 하회하지 않는 특성을 갖는 주파수로 설정한다. 따라서, 수전 전압이 기준 전압에 도달한 경우에는, 차량은 확실하게 급전 가능 위치에 정차하고 있으므로, 확실하게 비접촉 급전을 실행하는 것이 가능해진다.
또한, 약 여자로 할 때의 주파수(제2 주파수)를, 도 3에 나타내는 동상 공진점의 주파수 f2보다도 낮은 주파수(범위 M1), 혹은, 도 3에 나타내는 역상 공진점의 주파수보다도 높은 주파수로 설정함으로써, 결합 계수의 증가에 수반하여 수전 전압이 단조 증가하므로, 확실하게 차량을 급전 가능 위치에 정차시키는 것이 가능해진다.
또한, 약 여자(제2 여자)로 했을 때의 최소 수전 전압을, 미약 여자(제1 여자)로 했을 때의 최대 수전 전압보다도 높게 설정하고 있다. 구체적으로는, 도 5에 나타내는 하한 임계값 전압(Vth3)의 쪽이, 제1 임계값 전압(Vth1)보다도 커지도록 설정하고 있다. 이러한 설정에 의해, 미약 여자로부터 약 여자로 전환된 때에, 수전 전압이 상승하므로, 원활하게 수전 전압을 검출하는 것이 가능해진다.
[제1 실시 형태의 변형예의 설명]
다음에, 전술한 제1 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 제1 실시 형태에서는, 송전 코일(12)을 미약 여자로 했을 때, 수전 코일(22)에서의 수전 전압 Va가 제1 임계값 전압(Vth1)에 도달한 경우에, 약 여자로 전환하는 예에 대해 나타냈다.
이에 반하여, 변형예에 관한 코일 위치 검출 방법에서는, 송전 코일(12)이 미약 여자로 되어 있을 때, 수전 코일(22)로 수전 전압이 검출된 것을 조건으로 하고, 송전 코일(12)을 약 여자로 전환한다. 즉, 미약 여자로 되어 있을 때에는, 검출되는 수전 전압은 매우 작고, 수전 코일(22)의 일부가 송전 코일(12)에 중복된 경우에, 수전 전압이 검출되게 된다.
즉, 도 7에 나타내는 바와 같이, 여자 주파수를 f1로서 미약 여자하고 있는 경우에는, 결합 계수가 일정한 레벨(도면에서는, 곡선 p3의 경우)에 도달한 경우에, 수전 전압이 검출된다. 도 7에서는, 결합 계수가 K3(곡선 p3-1)에 달하지 않은 경우(수전 전압이 Vth1 미만인 경우)에는, 수전 전압이 발생되지 않으므로 특성 곡선은 공백이 되어 있다. 그리고, 이 수전 전압이 검출되었을 때 약 여자로 전환된다. 즉, 송전 코일(12)을 제1 여자(미약 여자)로 하고, 수전 코일(22)로 수전 전압이 검출되었을 때, 제2 여자(약 여자)로 전환된다. 이러한 수순으로 한 경우에 있어서도, 전술한 제1 실시 형태와 마찬가지 효과를 달성하는 것이 가능해진다.
[제2 실시 형태의 설명]
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 전술한 제1 실시 형태에서는, 송전 코일(12)이 미약 여자로 되어 있을 때, 차량(10)이 주차 스페이스(2)의 급전 가능 위치에 접근하여 수전 코일(22)로 검출되는 수전 전압 Va가 제1 임계값 전압(Vth1)을 상회한 때에, 송전 코일(12)을 약 여자로 전환하는 예에 대해 설명하였다.
이에 반하여, 제2 실시 형태에서는, 수전 전압 Va가 제1 임계값 전압(Vth1)을 상회한 후, 차량(10)이 정차한 경우에, 송전 코일(12)을 약 여자로 전환한다. 시스템의 구성은, 도 1에 도시된 것과 동일하므로 구성 설명을 생략한다.
이하, 제2 실시 형태에 관한 코일 검출 방법이 채용된 비접촉 급전 시스템의 처리 수순을, 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다. 도 11은, 전체의 흐름을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 12는, 차량(10)에 탑재되는 수전 장치(200)에 의한 처리 수순을 나타내고, 도 13은, 급전 장치(100)에 의한 처리 수순을 나타낸다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(1)은, 스텝 S1에 있어서, 차량(10)측에 설치되는 수전 장치(200)와, 지상측에 설치되는 급전 장치(100) 사이의 통신을 개시한다.
이어서, 스텝 S2에 있어서, 송전 코일(12)을 미약 여자로 하고, 스텝 S3에 있어서, 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근했는지 여부를 판단한다. 스텝 S3a에 있어서, 차량(10)이 정차했는지 여부를 판단한다. 그 후, 스텝 S4에 있어서, 송전 코일(12)을 약 여자로 전환하고, 스텝 S5에 있어서, 차량(10)이 급전 가능 위치에 정차했는지 여부를 판단한다. 그리고, 차량(10)이 급전 가능 위치에 정차한 것으로 판단한 경우에는, 비접촉 충전을 실행한다.
다음에, 도 12에 나타내는 흐름도를 참조하여, 수전 장치(200)의 처리 수순에 대해 설명한다. 도 12에 나타내는 처리는, 전술한 도 9에 나타낸 처리와 대비하여, 스텝 S14a, S14b의 처리가 추가되어 있는 점에서 상이하다. 그 이외의 처리, 즉, 스텝 S11 내지 S14, S15 내지 S19의 처리는, 도 9에 나타낸 처리와 동일하므로, 동일한 스텝 번호를 부여하여 설명을 생략한다.
도 12의 스텝 S14에 있어서, 접근 신호 Q1을 송신하면, 충전 제어부(24)는, 차속 V1이 미리 설정된 임계값 속도 V0 미만인지 여부를 판단한다. 임계값 속도 V0은, 차량(10)의 정차를 판정하기 위한 수치이며, 차량(10)이 정차하고 있는 경우에는, V1<V0이 된다.
그리고, 차량(10)이 정차되어 있는 경우에는(스텝 S14a에서 "예"), 스텝 S14b에 있어서, 충전 제어부(24)는, 차량 정차 신호를 송신한다. 그 후, 스텝 S15의 처리로 이행한다.
다음에, 도 13에 나타내는 흐름도를 참조하여, 급전 장치(100)의 처리 수순에 대해 설명한다. 도 13에 나타내는 처리는, 전술한 도 10에 도시된 처리와 대비하여, 스텝 S33a의 처리가 추가되어 있는 점에서 상이하다. 그 이외의 처리, 즉, 스텝 S31 내지 S33, S34 내지 S38의 처리는, 도 10에 도시된 처리와 동일하므로, 동일한 스텝 번호를 부여하여 설명을 생략한다.
도 13의 스텝 S33에 있어서, 제어부(14)는, 접근 신호 Q1을 수신하면, 다음에, 스텝 S33a에 있어서, 차량 정차 신호를 수신했는지 여부를 판단한다. 그리고, 차량 정차 신호를 수신한 경우에(스텝 S33a에서 "예"), 스텝 S34에 처리를 진행시키고, 송전 코일을 약 여자로 한다.
이와 같이, 제2 실시 형태에 관한 코일 위치 검출 방법이 채용된 비접촉 급전 시스템(1)에서는, 송전 코일(12)을 미약 여자로서 차량(10)이 급전 가능 위치에 접근한 경우에, 그 후, 차량(10)이 정차했을 때, 송전 코일의 여자를 미약 여자로부터 약 여자로 전환한다. 차량(10)이 정차한다는 조건을 설정함으로써, 안전하게 미약 여자로부터 약 여자로 전환하는 것이 가능해진다. 또한, 차량이 정차했을 때, 어떤 전환 조건을 설정하는 것도 가능하다.
[제3 실시 형태의 설명]
다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 전술한 제1 실시 형태에서는, 차량(10)에 탑재되는 수전 장치(200)와, 비접촉 급전을 행하는 급전 장치(100)가 일대일로 대응하는 경우에 대해 설명하였다. 이에 반하여, 제3 실시 형태에서는, 복수의 주차 스페이스가 존재하는 경우에 대해 설명한다. 이 경우에는, 차량(10)와 비접촉 급전용 주차 스페이스(2) 사이의 페어링 처리가 필요해진다.
이하, 도 14에 나타내는 흐름도를 참조하여, 제3 실시 형태에 관한 비접촉 급전 시스템(1)의 작용에 대해 설명한다. 전술한 도 8과 대비하여, 스텝 S1의 후에, 스텝 S1a의 처리가 추가되어 있는 점에서 상이하다. 그리고, 스텝 S1a의 처리에 있어서, 페어링 처리를 실행한다. 이 처리는, 무선 LAN을 사용하여 차량(10)과, 각 주차 스페이스에 설치되는 복수의 급전 장치 사이에서 통신을 행한다. 그리고, 통신에 의해, 급전을 실시하는 급전 장치(100)가 결정된 경우에는, 이 급전 장치(100)에 설치되는 송전 코일(12)에 의해 약 여자를 개시한다. 그 후의 처리는, 전술한 도 8과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
이와 같이, 제3 실시 형태에서는, 차량(10)과 주차 스페이스 사이에서 페어링을 실행하므로, 차량(10)에 탑재되는 수전 장치(200)와, 해당 차량(10)과 페어링된 주차 스페이스의 급전 장치(100) 사이에서의 통신에 의해, 전술한 미약 여자, 약 여자의 전환이 행하여진다. 따라서, 복수의 주차 스페이스가 존재하는 경우에도, 확실하게 원하는 주차 스페이스가 없는 급전 가능 위치에 정차시키는 것이 가능해진다.
[제3 실시 형태의 변형예의 설명]
다음에, 제3 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 변형예에서는, 미약 여자를 사용하여 페어링을 실행한다. 즉, 도 15의 흐름도에 나타내는 바와 같이, 스텝 S2의 처리에서 각주차 스페이스에 설치되는 급전 장치(100)의 송전 코일(12)을 미약 여자로 한다. 또한, 스텝 S2a에 있어서, 미약 여자로 할 때의 전력에 통신 데이터를 중첩하고, 미약 여자 전력을 검출함으로써, 페어링을 행한다. 그 후, 스텝 S3 이후의 처리를 실행한다.
이러한 구성으로 해도, 차량(10)과 복수의 급전 장치(100) 중에 하나를 페어링시키는 것이 가능해지고, 페어링된 급전 장치(100)의 주차 스페이스에 차량(10)을 정차하고, 비접촉 급전을 행할 수 있다.
또한, 미약 여자를 사용하여 페어링을 행하므로, 다른 통신을 행할 필요가 없고, 구성을 간소화할 수 있다. 또한, 이 변형예에서는, 복수의 급전 장치(100)에 설치되는 송전 코일(12)이 모두 미약 여자되는 경우가 있지만, 여자 전력이 작으므로 주위의 인간이나 금속제의 이물에 영향을 미칠 가능성은 매우 낮다.
이상, 본 발명의 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법 및 비접촉 급전 시스템을 도시된 실시 형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 각 부의 구성은, 마찬가지의 기능을 갖는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다.
1: 비접촉 급전 시스템
2: 주차 스페이스
10: 차량
11: 전력 제어부
12: 송전 코일
13: 무선 통신부
14: 제어부
22: 수전 코일
23: 무선 통신부
24: 충전 제어부
25: 정류부
26: 릴레이부
27: 배터리
28: 인버터
29: 모터
30: 통지부
100: 급전 장치
110: 교류 전원
111: 정류부
112: PFC회로
113: 인버터
114: DC 전원
141: 인버터 제어부
142: PFC 제어부
143: 시퀀스 제어부
200: 수전 장치
241: 전압 판정부

Claims (9)

  1. 지상측의 송전 코일로부터 차량측의 수전 코일에 급전하는 비접촉 급전 시스템의, 상기 수전 코일의 위치를 검출하는 코일 위치 검출 방법이며,
    상기 송전 코일에 대한 상기 수전 코일의 위치에 따라, 상기 송전 코일의 여자 전압 및 여자 주파수를 변경하고,
    상기 송전 코일을 여자했을 때의, 상기 수전 코일에서의 수전 전압에 기초하여 상기 수전 코일의 위치를 검출하는 것
    을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 송전 코일을 제1 주파수이며 제1 여자 전압의 제1 여자로 하고 상기 수전 코일에서 검출되는 수전 전압이 제1 임계값 전압에 도달한 때에, 상기 송전 코일을 제2 주파수이며 상기 제1 여자 전압보다도 큰 제2 여자 전압의 제2 여자로 하고,
    상기 송전 코일을 제2 여자로 했을 때의, 상기 수전 코일에서의 수전 전압에 기초하여 상기 수전 코일의 위치를 검출하는 것
    을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 송전 코일을 상기 제2 여자로 했을 때, 상기 수전 코일에서의 수전 전압이 하한 임계값 전압(Vth3)을 하회한 때에, 상기 송전 코일을 상기 제1 여자로 하는 것
    을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 송전 코일을 제1 주파수 또한 제1 여자 전압의 제1 여자로 하고, 상기 수전 코일에서 수전 전압이 검출되었을 때, 상기 송전 코일을 제2 주파수 또한 상기 제1 여자 전압보다도 큰 제2 여자 전압의 제2 여자로 하고,
    상기 송전 코일을 제2 여자로 했을 때의, 상기 수전 코일에서의 수전 전압에 기초하여 상기 수전 코일의 위치를 검출하는 것
    을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 주파수를, 상기 수전 코일과 상기 송전 코일로 형성되는 회로의 공진 주파수 근방의 주파수로 설정하는 것
    을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 주파수를,
    결합 계수가 증가되어 허용 결합 계수에 달했을 때의 수전 전압을 기준 전압으로 했을 때, 그 후, 결합 계수가 증가하는 경우, 수전 전압이 상기 기준 전압을 하회하지 않는 특성을 갖는 주파수로 설정하는 것
    을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법.
  7. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 주파수를,
    송전 코일과 수전 코일의 결합 계수가 최대로 되었을 때의, 주파수와 수전 전압의 특성 곡선의 2개의 피크 주파수 중 낮은 쪽의 피크 주파수보다도 낮은 주파수, 혹은 높은 쪽의 주파수보다도 높은 주파수로 설정하는 것
    을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법.
  8. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송전 코일을 상기 제2 여자로 했을 때의, 상기 수전 코일의 최소 수전 전압을, 상기 송전 코일을 상기 제1 여자로 했을 때의, 상기 수전 코일의 최대 수전 전압보다도 높게 설정하는 것
    을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템의 코일 위치 검출 방법.
  9. 지상측의 송전 코일로부터 차량측의 수전 코일에 급전할 때에 상기 수전 코일의 위치를 검출하는 비접촉 급전 시스템이며,
    상기 송전 코일에 대한 상기 수전 코일의 위치에 따라, 상기 송전 코일의 여자 전압 및 여자 주파수를 변경하는 여자 전압 및 주파수 변경 회로와,
    상기 여자 전압 및 주파수 변경 회로가 상기 송전 코일을 여자했을 때의, 상기 수전 코일에서의 수전 전압에 기초하여 상기 수전 코일의 위치를 검출하는 위치 검출 회로
    를 구비한 것을 특징으로 하는 비접촉 급전 시스템.
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