(57)【要約】  本発明の非接触給電システムは、駐車スペースに設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行い、駐車スペースに車両が駐車するときに駐車位置を判定するための判定電力を送電コイルから受電コイルへ送電し、判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高くする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駐車スペースに設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムであって、
前記駐車スペースに前記車両が駐車するときに駐車位置を判定するための判定電力を前記送電コイルから前記受電コイルへ送電し、前記判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高くすることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
前記同相共振点は前記送電コイルに発生した磁束と前記受電コイルに発生した磁束が強めあって共振状態となったときの周波数であり、前記逆相共振点は前記送電コイルに発生した磁束と前記受電コイルに発生した磁束が打ち消しあって共振状態となったときの周波数であることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記判定電力の励磁周波数は、前記送電コイルの励磁電流に対する前記受電コイルの受電電圧の比を表すトランスインピーダンスが所定値以上となる周波数に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記受電コイルの受電電圧は、前記受電コイルの受電電圧を検出する電圧検出器の最小分解能より高い範囲に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
前記送電コイルの励磁電流は、前記送電コイルの表面漏洩磁束密度が前記送電コイルに設定された規格値以下となる範囲に設定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駐車スペースに設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、非接触給電する際の駐車支援システムとして特許文献１が開示されている。特許文献１に開示された駐車支援システムでは、車両が後退しながら駐車する際に後方カメラの画像を表示して車両を誘導する。そして、給電ユニットが車体下部に入り込んで撮影できなくなると、給電ユニットから受電ユニットへ弱い電力の給電を行って、受電ユニットで測定された受電電圧に応じて給電ユニットと受電ユニットとの間の距離を算出し、車両の位置を判定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５５４９号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の駐車支援システムでは、給電ユニットと受電ユニットとの間の距離が近づいても受電ユニットの受電電圧が単調に増加しない場合がある。そのため、追加の装置や複雑な制御を行う必要があり、低コストで車両の位置を判定することができないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、追加の装置や複雑な制御を行うことなく低コストで車両の位置を判定することのできる非接触給電システムを提供することを目的とする。
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る非接触給電システムでは、駐車スペースに車両が駐車するときに駐車位置を判定するための判定電力を送電コイルから受電コイルへ送電し、この判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高くする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムにおける受電コイルの受電電圧の周波数特性を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムにおける同相共振点及び逆相共振点を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムにおける同相共振点及び逆相共振点を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムにおける同相共振点及び逆相共振点を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムにおける同相共振点及び逆相共振点を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムにおける受電コイルの受電電圧と結合係数との間の関係を示す図である。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムにおける受電コイルの受電電圧と結合係数との間の関係を示す図である。
【図９】図９は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムにおける送電コイルの励磁電流の周波数特性と受電コイルの受電電圧の周波数特性とを比較して示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムにおける受電コイルの受電電圧の周波数特性とトランスインピーダンスの周波数特性とを比較して示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムによる駐車位置の判定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の一実施形態に係る非接触給電システムによる駐車位置の判定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を適用した一実施形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
［非接触給電システムの構成］
図１は、本実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る非接触給電システム１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とを備えている。この非接触給電システム１は、給電スタンド等に配置された給電装置１００から電気自動車やハイブリッド車等の車両１０に搭載された受電装置２００に非接触で電力を供給し、車載バッテリを充電するものである。
【００１０】
給電装置１００は、給電スタンド近傍の駐車スペース２に配置された送電コイル１２を備えている。一方、受電装置２００は、車両１０の底面に設置された受電コイル２２を備えている。この受電コイル２２は、車両１０が駐車スペース２の所定位置に停車したときに送電コイル１２に対向するように配置されている。
【００１１】
送電コイル１２は、導電線からなる一次コイルによって構成され、受電コイル２２に電力を送電する。また、受電コイル２２は、同じく導電線からなる二次コイルによって構成され、送電コイル１２からの電力を受電する。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へ非接触で電力を供給することが可能となる。
【００１２】
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。
【００１３】
電力制御部１１は、交流電源１１０から送電される交流電力を高周波の交流電力に変換して送電コイル１２に送電するための回路である。そして、電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ回路１１２と、インバータ１１３とを備えている。
【００１４】
整流部１１１は、交流電源１１０に電気的に接続され、交流電源１１０から出力される交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１から出力される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。インバータ１１３は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいて直流電力を交流電力に変換して送電コイル１２に供給する。
【００１５】
無線通信部１３は、車両１０側に設けられた無線通信部２３と双方向の通信を行う。
【００１６】
制御部１４は、給電装置１００全体を制御する部分であり、インバータ制御部１４１と、ＰＦＣ制御部１４２と、シーケンス制御部１４３とを備えている。制御部１４は、車両１０が駐車スペース２に駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、ＰＦＣ制御部１４２は判定電力の励磁電圧指令を生成し、インバータ制御部１４１は判定電力の周波数指令やデューティーを生成してインバータ１１３を制御する。これにより、制御部１４は、駐車位置を判定するための判定電力を送電コイル１２から受電コイル２２へ送電する。判定電力の詳細については後述する。また、シーケンス制御部１４３は、無線通信部１３を介して受電装置２００とシーケンス情報をやり取りする。
【００１７】
一方、車両１０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２９と、通知部３０とを備えている。
【００１８】
受電コイル２２は、車両１０を駐車スペース２の所定の停止位置に駐車すると、送電コイル１２の直上に正対し、送電コイル１２までの距離が所定の値となる位置に配置されている。
【００１９】
無線通信部２３は、給電装置１００側に設けられた無線通信部１３と双方向の通信を行う。
【００２０】
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、電圧判定部２４１を備えている。特に、充電制御部２４は、車両１０が駐車スペース２に駐車するときに、駐車位置の判定処理を実行する。この際、電圧判定部２４１は、受電コイル２２による判定電力の受電状態を監視する。駐車位置の判定処理の詳細については後述する。また、充電制御部２４は、無線通信部２３、通知部３０、リレー部２６等を制御しており、充電を開始する旨の信号を、無線通信部２３を介して給電装置１００の制御部１４に送信する。
【００２１】
整流部２５は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２で受電した交流電力を直流に整流する整流回路によって構成されている。
【００２２】
リレー部２６は、充電制御部２４の制御によってオンオフが切り換えられ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を含む主回路系と、充電回路部となる受電コイル２２及び整流部２５とを切り離している。
【００２３】
バッテリ２７は、複数の二次電池を接続して構成され、車両１０の電力源となる。
【００２４】
インバータ２８は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいてバッテリ２７から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ２９に供給する。
【００２５】
モータ２９は、例えば三相の交流電動機によって構成され、車両１０を駆動するための駆動源となる。
【００２６】
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って構成され、充電制御部２４の制御に基づいて、ユーザに対して光や画像または音声等を出力する。
【００２７】
このような構成により、非接触給電システム１は、送電コイル１２と受電コイル２２との間の電磁誘導作用によって非接触状態で高周波電力の送電および受電を行う。すなわち、送電コイル１２に電圧を加えることによって、送電コイル１２と受電コイル２２との間に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。
【００２８】
［判定電力の励磁周波数の設定方法］
本実施形態に係る非接触給電システム１は、車両１０が駐車スペース２に駐車するときに駐車位置を判定するための駐車位置の判定処理を実行する。この駐車位置の判定処理では、車両１０の駐車位置を判定するための判定電力を送電コイル１２から受電コイル２２へ送電し、受電コイル２２の受電電圧を監視することによって車両１０の駐車位置を判定する。この駐車位置の判定処理で送電される判定電力は、送電コイル１２の励磁電圧と励磁周波数を一定にして、通常の充電電力よりも弱い電力を送電するものである。
【００２９】
ここで、受電コイル２２の受電電圧は、送電コイル１２と受電コイル２２との間の距離が近づくのに応じて単調に増加するように設定されているので、受電電圧が所定の閾値を超えると、送電コイル１２と受電コイル２２が十分に接近していることになる。
【００３０】
ただし、受電コイル２２の受電電圧が、送電コイル１２と受電コイル２２との間の距離に応じて単調に増加するように設定するためには、判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高く設定する必要がある。以下、この判定電力の励磁周波数の設定方法について詳細に説明する。
【００３１】
まず、送電コイル１２から受電コイル２２へ判定電力を送電した際に受電コイル２２が受電した受電電圧の周波数特性を、図２を参照して説明する。図２は、受電コイル２２の受電電圧と判定電力の励磁周波数との間の関係を示している。図２に示すように、受電コイル２２の受電電圧の周波数特性は、結合係数Ｋに応じた複数の曲線で表されており、図２ではＫ＝０．０３〜０．１７の８本の曲線で表されている。これらの曲線は、同相共振点が集まった同相共振点群と逆相共振点が集まった逆相共振点群の２つの頂点を有する形状をしている。
【００３２】
ここで、受電コイル２２の受電電圧の周波数特性において、同相共振点と逆相共振点が出現する原理を説明する。図３（ａ）は、サーキュラー型コイルの回路模式図を示しており、送電コイル１２とその共振回路及び受電コイル２２とその共振回路を示している。負荷はＲＬとし、送電コイル１２と受電コイル２２のコイル電流をそれぞれＩ１、Ｉ２として図示する方向に流れているものと定義する。送電コイル１２に電流Ｉ１が流れた場合、右ねじの法則から送電コイル１２に磁束Φ１が発生する。同様に、受電コイル２２に電流Ｉ２が流れた場合、磁束Φ２が発生する。
【００３３】
本実施形態では、Φ１とΦ２の位相差θが−９０度〜９０度の範囲を同相モードと定義し、Φ１とΦ２の位相差θが−１８０度〜−９０度もしくは９０度〜１８０度の範囲を逆相モードと定義する。同相モードではΦ１とΦ２の磁束和は図３（ｂ）に示すように強めあっているため、遠方磁界は増大する。一方、逆相モードではΦ１とΦ２が反転しているため、図３（ｃ）に示すように磁束和は双方が打ち消しあって減少する。
【００３４】
図４は、図３（ａ）のＴ型等価回路を示しており、Ｌ１が送電コイル１２の自己インダクタンス、Ｌ２が受電コイル２２の自己インダクタンス、Ｍが相互インダクタンス、Ｃ１、Ｃ２がそれぞれの容量を示している。Ｉ１とＩ２の電流方向は図３の定義と同様であり、図示した方向に電流が流れると、遠方の磁束が強めあう同相モードとなる。
【００３５】
図４の回路において励磁する周波数が極めて小さい場合、Ｃ１とＬ１−Ｍからなる線路のリアクタンスはＣ１からなるリアクタンス：−１／ωＣ１が支配的となる。また、Ｃ２とＬ２−Ｍからなる線路のリアクタンスはＣ２からなるリアクタンス：−１／ωＣ２が支配的となる。この状態から徐々に周波数を上げていくと共振状態となり、この回路の共振はＣ１、Ｃ２と相互インダクタンスＭによる共振が支配的となって図５に示すように強めあう状態となる。この状態が同相モードである。
【００３６】
一方、図４の回路において周波数が極めて大きい場合、Ｃ１とＬ１−Ｍからなる線路のリアクタンスはＬ１−Ｍからなるリアクタンス：ω（Ｌ１−Ｍ）が支配的となる。また、Ｃ２とＬ２−Ｍからなる線路のリアクタンスはＬ２−Ｍからなるリアクタンス：ω（Ｌ２−Ｍ）が支配的となる。この状態から周波数を徐々に下げていくと共振状態となり、図６に示すようなＬ１−Ｍ、Ｌ２−Ｍ、Ｃ１、Ｃ２の直列共振回路から成る共振が支配的となる。この状態が逆相モードである。
【００３７】
尚、自動車用の非接触給電システムでは、結合係数が比較的小さい。そのため、相互インダクタンスＭは漏れインダクタンスＬ１−Ｍ、Ｌ２−Ｍに比べて小さくなり、この状態ではＬ１−Ｍ、Ｌ２−Ｍが支配的となる。これが、同相共振点及び逆相共振点が出現する原理である。また、このような出現原理のため、同相共振点は逆相共振点より低い周波数となる。
【００３８】
したがって、上述したように、同相共振点は送電コイル１２に発生した磁束と受電コイル２２に発生した磁束が強めあって共振状態となったときの周波数である。また、逆相共振点は送電コイル１２に発生した磁束と受電コイル２２に発生した磁束が打ち消しあって共振状態となったときの周波数である。
【００３９】
次に、結合係数が変化した場合に共振点が移動する原理について説明する。結合係数が増加した場合には、相互インダクタンスＭが増加する。ここで、ＬＣ直列共振における共振周波数ｆは一般的に１／（２π√ＬＣ）で表されるため、ＬまたはＣが大きくなると、共振周波数は減少する。この原理により、相互インダクタンスＭが増加した場合、同相モードでは共振点が低い周波数側へ移動する。
【００４０】
一方、逆相モードではＬ１−Ｍ、Ｌ２−Ｍ、Ｃ１、Ｃ２の直列共振回路が支配的であるため、相互インダクタンスＭが増加するにつれてインダクタンスＬ１−Ｍ、Ｌ２−Ｍは減少する。よって、逆相モードでは共振点が高い周波数側へ移動する。これが、結合係数の増加によって共振点の周波数が移動する原理である。このような原理により、図２に示すように周波数の低い側に同相共振点が発生し、周波数の高い側に逆相共振点が発生する。また、結合係数が高くなるほど同相共振点と逆相共振点の周波数が離れることになる。
【００４１】
また、受電コイル２２の受電電圧は共振点の電流振幅が増加するにつれて同様に増加するため、コイルの共振点がそのまま受電コイル２２の電圧特性に類似する。さらに、非接触充電コイルの共振周波数以外に、外付けフィルタ回路のような共振周波数を有する回路を接続した場合、結合係数が変化しても外付けフィルタ回路による共振周波数は変化しない。したがって、ここでは結合係数が変化する自動車用の非接触充電の用途において、共振周波数が変化するシステムを対象としている。
【００４２】
次に、送電コイル１２と受電コイル２２との間の距離が近づくのに応じて受電コイル２２の受電電圧を単調に増加させるために、判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高く設定する理由を説明する。
【００４３】
図２に示す受電コイル２２の受電電圧の周波数特性において、判定電力の励磁周波数を８５ｋＨｚにすると、受電コイル２２の受電電圧と結合係数との間の関係は図７に示す関係となる。図７において、受電コイル２２の受電電圧は、結合係数がＫ＝０．０３から０．０５へ増加するのに合わせて急上昇し、結合係数がＫ＝０．０５付近でピークとなって、その後に大きく減少している。すなわち、結合係数が増加しても（送電コイル１２と受電コイル２２との間の距離が近づいても）、受電コイル２２の受電電圧は単調に増加しないことを示している。また、地上コイル１２の励磁電流も同様の変化をする。したがって、このような場合には受電コイル２２と送電コイル１２が接近したか否かを判定するためのロジックが複雑化してしまうという問題点があった。
【００４４】
これに対して、判定電力の励磁周波数を同相共振点群よりも低い周波数である８０ｋＨｚに設定すると、受電コイル２２の受電電圧と結合係数との間の関係は図８に示す関係となる。図８において、受電コイル２２の受電電圧は、結合係数が増加するのに応じて（送電コイル１２と受電コイル２２との間の距離が近づくのに応じて）、単調に増加する。このとき、地上コイル１２の励磁電流も同様の変化をする。この特性は、判定電力の励磁周波数を逆相共振点群よりも高い周波数に設定した場合も同様である。
【００４５】
したがって、送電コイル１２と受電コイル２２との間の距離が近づくのに応じて、受電コイル２２の受電電圧を単調に増加するように設定するためには、判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高く設定する必要がある。尚、具体的な設定方法としては、最大の結合係数となる曲線の同相共振点より低く、または逆相共振点より高くなるように励磁周波数を設定すればよい。例えば、図２では、最大の結合係数であるＫ＝０．１７の曲線の同相共振点より低く、または逆相共振点より高く設定すればよいので、８１．２ｋＨｚよりも低く、または９５．６ｋＨｚよりも高く設定すればよい。
【００４６】
［トランスインピーダンス］
本実施形態に係る非接触給電システム１では、判定電力を送電する際に送電コイル１２からの漏洩磁界を小さくする必要がある。そこで、送電コイル１２の表面漏洩磁束密度が送電コイル１２に設定された規格値以下となる範囲にする必要があるので、送電コイル１２の励磁電流は、例えば１Ａより低くする必要がある。そのため、図９（ｂ）の励磁電流の周波数特性に示すように、判定電力の励磁周波数は、すべての結合係数において励磁電流が１Ａより低くなる領域Ｘに設定する必要がある。図９（ｂ）では、８０．９ｋＨｚより低い範囲、または９５．８ｋＨｚよりも高い範囲に設定される。
【００４７】
一方、受電コイル２２の受電電圧は、少なくとも受電コイル２２の受電電圧を検出する電圧検出器（図示せず）の最小分解能より高い範囲に設定する必要がある。そのため、最小分解能が２Ｖである場合、図９（ａ）の受電電圧の周波数特性に示すように、判定電力の励磁周波数は、駐車位置の判定がＯＫとなるＫ＝０．１５の曲線において、受電電圧が２Ｖより高くなる領域Ｙに設定する必要がある。図９（ａ）では、７９．９ｋＨｚより高く、９６．４ｋＨｚよりも低い範囲に設定される。したがって、これら両方の条件を満たす励磁周波数の範囲は、領域Ｚとなる。図９では、７９．９ｋＨｚより高くて８０．９ｋＨｚより低い範囲と、９５．８ｋＨｚより高くて９６．４ｋＨｚより低い範囲となる。
【００４８】
しかしながら、これら励磁電流と受電電圧の条件を別々に考慮して判定電力の励磁周波数を設定しようとすると、条件が厳しくなる。そこで、本実施形態では、トランスインピーダンスという指標を導入して励磁周波数の選択を容易に行うことができるようにする。
【００４９】
トランスインピーダンスは、送電コイル１２の励磁電流に対する受電コイル２２の受電電圧の比を表しており、以下の式で表すことができる。
【００５０】
トランスインピーダンス＝受電コイル２２の受電電圧／送電コイル１２の励磁電流
例えば、受電コイル２２の受電電圧を２Ｖより高く、送電コイル１２の励磁電流を１Ａより低く設定したい場合には、トランスインピーダンスが２より大きくなる領域に判定電力の励磁周波数を設定すればよい。このようにトランスインピーダンスを設定したことにより、受電コイル２２の受電電圧が高くなるとともに送電コイル１２の励磁電流が低くなる領域を特定することができる。具体的に、図１０（ｂ）のトランスインピーダンスの周波数特性を参照して説明する。図１０（ｂ）に示すように、トランスインピーダンスは、結合係数に応じた複数の曲線で表されており、図１０（ｂ）ではＫ＝０．０３〜０．１７の８本の曲線で表されている。このうち、結合係数Ｋ＝０．１５の曲線が、駐車位置を判定する際に駐車位置をＯＫと判定する閾値となる。したがって、判定電力の励磁周波数は、結合係数Ｋ＝０．１５の曲線において、トランスインピーダンスが２より大きくなる領域Ｕに設定すればよい。図１０（ｂ）では、５２．８ｋＨｚより高く、１５１．６ｋＨｚよりも低い範囲になる。
【００５１】
さらに、判定電力の励磁周波数は、図２で説明したように同相共振点よりも低く、逆相共振点よりも高くする必要があるため、図１０（ａ）に示すように領域Ｖに設定される。領域Ｖは８１．２ｋＨｚよりも低い範囲、または９５．６ｋＨｚよりも高い範囲である。
【００５２】
したがって、領域Ｕと領域Ｖの両方を満たす領域Ｗの周波数範囲に判定電力の励磁周波数を設定すれば、受電コイル２２の受電電圧が単調に増加するとともにトランスインピーダンスが条件を満たすように設定することができる。すなわち、漏洩磁界を小さくするとともに、受電電圧が高くなるように設定することができる。このような領域Ｗは、５２．８ｋＨｚより高くて８１．２ｋＨｚより低い範囲と、９５．６ｋＨｚより高くて１５１．６ｋＨｚより低い範囲となる。さらに、図９で説明したように、励磁電流と受電電圧の条件を別々に考慮して判定電力の励磁周波数を設定すれば、より厳密に両方の条件を満たした領域Ｚに設定することができる。このようにトランスインピーダンスを設定し、トランスインピーダンスが所定値以上となる周波数に判定電力の励磁周波数を設定すれば、漏洩磁界を小さくできるとともに、受電電圧を電圧検出器の最小分解能より高くなるように設定することができる。
【００５３】
［駐車位置の判定処理の手順］
次に、本実施形態に係る非接触給電システム１による駐車位置の判定処理の手順を図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００５４】
図１１に示すように、まずステップＳ１０において、車両１０が駐車スペース２に接近すると、ステップＳ２０において、受電装置２００の充電制御部２４が、車両１０の駐車スペース２への接近を、無線通信部２３を介して地上側の給電装置１００に通知する。
【００５５】
ステップＳ３０において、給電装置１００の制御部１４は、無線通信部１３を介して受電装置２００からの通知を受信し、車両１０の接近を認識する。
【００５６】
ステップＳ４０において、制御部１４は、インバータ１１３を制御することによって送電コイル１２から判定電力の送電を開始し、無線通信部１３を介して受電装置２００に判定電力の送電開始を通知する。
【００５７】
ステップＳ５０において、充電制御部２４は、無線通信部２３を介して給電装置１００からの通知を受信すると、車両１０による駐車スペース２への駐車開始を許可し、受電コイル２２による判定電力の受電状態を監視する。
【００５８】
そして、運転者または自動運転による車両１０の駐車が開始されると、ステップＳ６０において、充電制御部２４の電圧判定部２４１は、受電コイル２２の受電電圧が所定の閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する。そして、受電コイル２２の受電電圧が閾値Ｖｔｈ以下の場合にはステップＳ５０に戻って判定電力の受電状態を継続して監視し、受電コイル２２の受電電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合にはステップＳ７０に進む。
【００５９】
ステップＳ７０において、充電制御部２４は、受電コイル２２と送電コイル１２との間の距離が十分に近づいて駐車位置が合ったと判定し、通知部３０を介して運転者に駐車位置の判定がＯＫであることを通知する。
【００６０】
ステップＳ８０において、運転者が車両１０を停止させて駐車が完了すると、駐車位置の判定処理は終了する。この後、充電制御部２４は充電シーケンスへと移行する。
【００６１】
また、上述した図１１の駐車位置の判定処理では、車両１０が駐車しているときに判定電力を送電していたが、車両１０が停止してから判定電力を送電するようにしてもよい。以下、車両１０が停止してから判定電力を送電する場合の駐車位置の判定処理を、図１２を参照して説明する。
【００６２】
図１２に示すように、まずステップＳ１１０において、車両１０が駐車スペース２に接近すると、ステップＳ１２０において、運転者または自動運転によって駐車スペース２に対して車両１０の駐車が開始される。
【００６３】
そして、ステップＳ１３０において車両１０が停止すると、ステップＳ１４０において受電装置２００の充電制御部２４が、車両１０の停止を、無線通信部２３を介して地上側の給電装置１００に通知する。
【００６４】
ステップＳ１５０において、給電装置１００の制御部１４は、無線通信部１３を介して受電装置２００からの通知を受信して車両１０の停止を認識する。
【００６５】
ステップＳ１６０において、制御部１４は、インバータ１１３を制御することによって送電コイル１２から判定電力の送電を開始し、無線通信部１３を介して受電装置２００に判定電力の送電開始を通知する。
【００６６】
ステップＳ１７０において、充電制御部２４は、無線通信部２３を介して給電装置１００からの通知を受信すると、受電コイル２２による判定電力の受電状態を監視する。このとき、電圧判定部２４１は、受電コイル２２の受電電圧が所定の閾値Ｖｔｈよりも大きいか否かを判定する。そして、受電コイル２２の受電電圧が閾値Ｖｔｈ以下の場合にはステップＳ１２０に戻り、充電制御部２４は、車両１０の駐車のやり直しを、通知部３０から運転者に通知する。一方、受電コイル２２の受電電圧が閾値Ｖｔｈより大きい場合にはステップＳ１８０に進む。
【００６７】
ステップＳ１８０において、充電制御部２４は、受電コイル２２と送電コイル１２との間の距離が十分に近づいて駐車位置が合ったと判定し、通知部３０を介して運転者に駐車位置の判定がＯＫであることを通知する。これにより車両１０の駐車は完了し、駐車位置の判定処理は終了する。この後、充電制御部２４は充電シーケンスへと移行する。
【００６８】
［実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る非接触給電システム１では、駐車位置を判定するための判定電力を送電コイル１２から受電コイル２２へ送電し、この判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高くする。これにより、送電コイル１２と受電コイル２２との間の距離が近づくのに応じて、受電コイル２２の受電電圧を単調に増加させることができるので、追加の装置や複雑な制御を行うことなく低コストで車両の位置を判定することができる。
【００６９】
また、本実施形態に係る非接触給電システム１では、送電コイル１２に発生した磁束と受電コイル２２に発生した磁束が強めあって共振状態となったときの周波数を同相共振点とする。また、送電コイル１２に発生した磁束と受電コイル２２に発生した磁束が打ち消しあって共振状態となったときの周波数を逆相共振点とする。これにより、受電コイル２２の受電電圧がピークとなる周波数を特定することができるので、必要となる励磁周波数の範囲を設定することができる。
【００７０】
さらに、本実施形態に係る非接触給電システム１では、送電コイル１２の励磁電流に対する受電コイル２２の受電電圧の比をトランスインピーダンスと設定し、判定電力の励磁周波数をトランスインピーダンスが所定値以上となる周波数に設定する。これにより、送電コイル１２の励磁電流を小さくして送電コイル１２の漏洩磁界を少なくできるとともに、受電コイル２２の受電電圧が電圧検出器の最小分解能より高くなるように励磁周波数を設定することができる。
【００７１】
また、本実施形態に係る非接触給電システム１では、受電コイル２２の受電電圧を電圧検出器の最小分解能より高い範囲に設定する。これにより、受電コイル２２の受電電圧を電圧検出器で確実に測定することができるので、安定した駐車位置の判定が可能となる。
【００７２】
さらに、本実施形態に係る非接触給電システム１では、送電コイル１２の励磁電流を、送電コイル１２の表面漏洩磁束密度が規格値以下となる範囲に設定する。これにより、送電コイル１２に追加してシールドを設ける必要がなくなるので、コストを低減することができる。
【００７３】
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７４】
１  非接触給電システム
２  駐車スペース
１０  車両
１１  電力制御部
１２  送電コイル
１３  無線通信部
１４  制御部
２２  受電コイル
２３  無線通信部
２４  充電制御部
２５  整流部
２６  リレー部
２７  バッテリ
２８  インバータ
２９  モータ
３０  通知部
１００  給電装置
１１０  交流電源
１１１  整流部
１１２  ＰＦＣ回路
１１３  インバータ
１４１  インバータ制御部
１４２  ＰＦＣ制御部
１４３  シーケンス制御部
２００  受電装置
２４１  電圧判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年9月7日(2015.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駐車スペースに設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムであって、
前記駐車スペースに前記車両が駐車するときに駐車位置を判定するための判定電力を前記送電コイルから前記受電コイルへ送電し、前記判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高くし、
前記判定電力の励磁周波数は、前記送電コイルの励磁電流に対する前記受電コイルの受電電圧の比を表すトランスインピーダンスが所定値以上となる周波数に設定されていることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
駐車スペースに設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムであって、
前記駐車スペースに前記車両が駐車するときに駐車位置を判定するための判定電力を前記送電コイルから前記受電コイルへ送電し、前記判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高くし、
前記受電コイルの受電電圧は、前記受電コイルの受電電圧を検出する電圧検出器の最小分解能より高い範囲に設定されていることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項３】
駐車スペースに設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムであって、
前記駐車スペースに前記車両が駐車するときに駐車位置を判定するための判定電力を前記送電コイルから前記受電コイルへ送電し、前記判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高くし、
前記送電コイルの励磁電流は、前記送電コイルの表面漏洩磁束密度が前記送電コイルに設定された規格値以下となる範囲に設定されていることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項４】
前記同相共振点は前記送電コイルに発生した磁束と前記受電コイルに発生した磁束が強めあって共振状態となったときの周波数であり、前記逆相共振点は前記送電コイルに発生した磁束と前記受電コイルに発生した磁束が打ち消しあって共振状態となったときの周波数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月24日(2015.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駐車スペースに設置された送電コイルと車両に搭載された受電コイルとの間で非接触給電を行う非接触給電システムであって、
前記駐車スペースに前記車両が駐車するときに駐車位置を判定するための判定電力を前記送電コイルから前記受電コイルへ送電し、前記判定電力の励磁周波数を同相共振点より低く、または逆相共振点より高くし、
前記判定電力の励磁周波数は、前記送電コイルの励磁電流に対する前記受電コイルの受電電圧の比を表すトランスインピーダンスが所定値以上となる周波数に設定されていることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
前記受電コイルの受電電圧は、前記受電コイルの受電電圧を検出する電圧検出器の最小分解能より高い範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記送電コイルの励磁電流は、前記送電コイルの表面漏洩磁束密度が前記送電コイルに設定された規格値以下となる範囲に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記同相共振点は前記送電コイルに発生した磁束と前記受電コイルに発生した磁束が強めあって共振状態となったときの周波数であり、前記逆相共振点は前記送電コイルに発生した磁束と前記受電コイルに発生した磁束が打ち消しあって共振状態となったときの周波数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【国際調査報告】
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