受电装置、停车辅助系统和电力传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种受电装置、停车辅助系统和电力传输系统。
【背景技术】
[0002]混合动力车辆和电气车辆众所周知。这些电动车辆配备有电池，并且通过使用电力对驱动轮驱动。近年来，开发了一种用于非接触地对电池充电的技术。为了以高效率非接触地对电池充电，需要将受电单元和送电单元布置在相互适当的位置处。
[0003]第2012-080770号日本专利申请公开(JP 2012-080770 A)描述一种包括停车辅助系统的车辆。停车辅助系统包括受电单元。受电单元从设置在车辆外部的送电单元非接触地接收电力。受电单元还用于检测受电单元与送电单元之间的相对位置。当引导车辆到达适当的停车位置时，使用有关相对位置的信息。
[0004]第2011-120387号日本专利申请公开(JP 2011-120387 A)描述一种用于电动车辆的充电控制系统。希望在受电单元与送电单元之间的间隙很小的状态下执行非接触充电。在上面申请中描述的系统中，受电单元通过升降部件向下移动。在受电单元位于布置在地面侧的送电单元附近的状态下对电池充电。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种能够准确地检测送电单元的位置的受电装置，以及一种包括所述受电装置的停车辅助系统。本发明还提供一种电力传输系统，其中所述受电装置能够准确地检测送电装置的位置。
[0006]本发明的第一方面提供一种用于车辆的受电装置。所述受电装置包括:受电单元，其包括受电线圈，所述受电单元被配置为在内缩位置与受电位置之间移动，所述受电单元被配置为在所述受电单元被布置在所述受电位置处的状态下，从设置在所述车辆外部的送电单元非接触地接收电力；至少一个检测器，其被配置为检测由所述送电单元形成的磁场或电场的强度，所述检测器设置在所述车辆的车体上并与所述受电单元分离，所述检测器被布置在第一位置或第二位置中，所述第一位置被包含在当沿着铅垂方向向上投影布置在所述受电位置处的所述受电单元的图像时形成的投影空间内，当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，所述第二位置位于所述受电单元的周围。在根据本发明的第一方面的受电装置中，当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，在被绘制以经过所述受电位置和所述检测器的假想直线上的所述检测器的所述第二位置与所述受电单元之间的距离可以小于在所述假想直线上的所述检测器的所述第二位置与所述车辆车体的底面的外周部分之间的距离。
[0007]在根据本发明的第一方面的受电装置中，所述受电线圈的卷绕轴可以沿着与第一方向相交的第二方向延伸，所述第一方向是其中所述受电线圈面对所述送电单元的方向。
[0008]在根据本发明的第一方面的受电装置中，所述检测器可以被布置为围绕基准线，并且所述基准线是这样的直线:当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，该直线沿着所述受电线圈的纵向经过所述受电线圈的中心位置并且沿着所述铅垂方向延伸。
[0009]在根据本发明的第一方面的受电装置中，所述至少一个检测器可以包括多个检测器。所述多个检测器可以包括第一检测器和第二检测器，当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，所述第一检测器可以沿着所述受电线圈的纵向被布置在相对于所述受电线圈的中心位置的车辆前侧，当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，所述第二检测器可以沿着所述受电线圈的所述纵向被布置在相对于所述受电线圈的所述中心位置的车辆后侧。所述多个检测器可以包括第三检测器和第四检测器，当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，所述第三检测器可以沿着所述受电线圈的纵向被布置在相对于所述受电线圈的中心位置的车辆左侦牝当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，所述第四检测器可以沿着所述受电线圈的所述纵向被布置在相对于所述受电线圈的所述中心位置的车辆右侧。所述检测器沿着所述铅垂方向的水平可以相同。可以布置所述检测器中的至少一个以便包含在当沿着所述铅垂方向向上投影布置在所述受电位置处的所述受电单元的所述图像时形成的所述投影空间内。
[0010]在根据本发明的第一方面的受电装置中，所述多个检测器可以包括第三检测器和第四检测器。当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，所述第三检测器可以沿着所述受电线圈的纵向被布置在相对于所述受电线圈的中心位置的车辆左侧，当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，当所述受电线圈在所述受电线圈的纵向时，所述第四检测器可以沿着所述受电线圈的所述纵向被布置在相对于所述受电线圈的所述中心位置的车辆右侧。
[0011]在根据本发明的第一方面的受电装置中，当沿着所述铅垂方向俯视所述检测器时，所述检测器可以被布置在相对于燃料箱的车辆后侧。
[0012]在根据本发明的第一方面的受电装置中，所述送电单元的固有频率与所述受电单元的固有频率之间的差可以小于或等于所述受电单元的固有频率的10%。在根据本发明的第一方面的受电装置中，所述受电单元与所述送电单元之间的耦合系数可以小于或等于0.3。
[0013]在根据本发明的第一方面的受电装置中，所述受电单元可以被配置为经由磁场和电场中的至少一者从所述送电单元接收电力，所述磁场在所述受电单元与所述送电单元之间形成并在预定频率下振荡，所述电场在所述受电单元与所述送电单元之间形成并在预定频率下振荡。
[0014]本发明的第二方面提供一种用于车辆的停车辅助系统。所述停车辅助系统包括:根据本发明的第一方面的受电装置；车辆驱动单元，其被配置为驱动所述车辆；以及控制器，其被配置为通过基于由所述检测器检测的所述磁场的强度控制所述车辆驱动单元来移动所述车辆。
[0015]本发明的第三方面提供一种用于车辆的电力传输系统。所述电力传输系统包括:受电单元，其包括受电线圈，所述受电单元被配置为在内缩位置与受电位置之间移动，所述受电单元被配置为在所述受电单元被布置在所述受电位置处的状态下，从设置在所述车辆外部的送电单元非接触地接收电力；送电装置，其包括所述送电单元，所述送电装置被配置为在所述送电装置面对所述受电装置的状态下，向所述受电装置非接触地传送电力；以及至少一个检测器，其被配置为检测由所述送电单元形成的磁场或电场的强度，所述检测器设置在所述车辆的车体上并与所述受电单元分离，所述检测器被布置在第一位置或第二位置中，所述第一位置被包含在当沿着铅垂方向向上投影布置在所述受电位置处的所述受电单元的图像时形成的投影空间内，当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，所述第二位置位于所述受电单元的周围。在根据本发明的第三方面的受电装置中，当沿着所述铅垂方向俯视布置在所述受电位置处的所述受电单元时，在被绘制以经过所述受电位置和所述检测器的假想直线上的所述检测器的所述第二位置与所述受电单元之间的距离可以小于在所述假想直线上的所述检测器的所述第二位置与所述车辆车体的底面的外周部分之间的距离。在根据本发明的第三方面的受电装置中，所述至少一个检测器可以包括多个检测器。
[0016]使用根据第一至第三方面的受电装置、停车辅助系统和电力传输系统，可准确地检测所述送电单元的位置和/或所述受电单元的位置。
【附图说明】
[0017]下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特性、优点以及技术和工业意义，其中相同标号表示相同元素，这些附图是:
[0018]图1是示出包括根据一个实施例的受电装置的电动车辆(车辆)的左侧视图；
[0019]图2是示出电动车辆的受电装置附近的一部分的放大左侧视图；
[0020]图3是示出电动车辆的底视图；
[0021]图4是示出受电装置和外部供电装置(送电装置)的分解透视图；
[0022]图5是示出包括受电装置的电动车辆和包括送电装置的外部供电装置的透视图；
[0023]图6是示意性地示出根据所述实施例的电力传输系统的视图；
[0024]图7是示出根据所述实施例的电力传输系统的细节的视图；
[0025]图8是图7中所示控制器的功能框图；
[0026]图9是示出受电单元和驱动机构的透视图；
[0027]图10是示意性地示出切换单元的侧视图，并且示出当沿着图9中箭头A指示的方向观看切换单元时的状态；
[0028]图11是示出当电动车辆在预定位置处停止时的受电单元、壳体和驱动机构的侧视图；
[0029]图12是示出受电单元通过驱动机构向下移动的状态的侧视图；
[0030]图13是示出受电单元从送电单元非接触地接收电力的状态的侧视图；
[0031]图14是示出当受电单元的位置与送电单元的位置对齐时的旋转角度的一个备选实施例的侧视图；
[0032]图15是用于示出布置在内缩位置处的受电单元、布置在受电位置处的受电单元以及检测器之间的布置关系的侧视图；
[0033]图16是用于示出布置在受电位置处的受电单元与检测器之间的布置关系的底视图；
[0034]图17是图16中所示受电单元和受电单元附近的一部分的放大视图；
[0035]图18是用于示出使用摄像头引导停车(第一引导控制)时的状态的视图；
[0036]图19是用于示出当执行非接触馈电时在其中对齐电动车辆的位置的步骤中执行的控制的流程图(前半部)；
[0037]图20是用于示出当执行非接触馈电时在其中对齐电动车辆的位置的步骤中执行的控制的流程图(后半部)；
[0038]图21是示出电力传输系统的仿真模型的图；
[0039]图22是用于示出在图20的步骤S9中检测车辆移动距离的流程图；
[0040]图23是示出其中通过图22的流程图将车辆速度设定为零的操作的一个实例的操作波形图；
[0041]图24是用于示出在图20的步骤S20中执行的操作模式2的过程的流程图；
[0042]图25是示出电力传输系统的仿真模型的图；
[0043]图26是示出送电单元和受电单元中的每一个的固有频率的差与电力传输效率之间的关联的图；
[0044]图27是示出在固有频率固定的状态下，当气隙变化时的电力传输效率与提供给初级线圈的电流的频率之间的关联的图；
[0045]图28是示出到电流源或磁流源的距离与电磁场的强度之间的关联的图；
[0046]图29是示出检测器的布置位置的第一备选实施例的透视图；
[0047]图30是示出检测器的布置位置的第二备选实施例的透视图；
[0048]图31是示出包括根据一个备选实施例的驱动机构的受电装置的侧视图；
[0049]图32是示出当包括驱动机构的受电装置的受电单元向下移动时的状态的侧视图；以及
[0050]图33是示出当包括驱动机构的受电装置的受电单元被布置在受电位置处时的状态的侧视图。
【具体实施方式】
[0051]以下，将参考附图描述本发明的实施例。在所述实施例的描述中，当涉及数值、数量等时，本发明的范围并不始终限于这些数值、数量等，除非另外指定。在所述实施例的描述中，相同的参考标号表示相同或对应的组件，并且可以省略重复描述。
[0052]首先，将描述电动车辆10的外观配置。图1是示出包括根据所述实施例的受电装置11的电动车辆10(车辆)的左侧视图。图2是示出电动车辆10的受电装置11附近的一部分的放大左侧视图。在图2中，为了方便起见，示出后挡泥板85L(稍后描述)的一部分，并且受电装置11 (壳体65)和驱动机构30由实线示出。
[0053]如图1中所示，电动车辆10包括车辆车体70和车轮19F、19B(参见图3中的车轮19FL、19FR、19BL、19BR)。驱动室80T、乘客室81T和行李室82T设置在车辆车体70内部。在驱动室80T中容纳引擎(未示出)(参见图7中的引擎176)等。
[0054]电动车辆10包括电池(未示出)(参见图7中的电池150)，并且用作混合动力车辆。只要电动车辆10是由电动机驱动的车辆，电动车辆10就可以用作燃料电池车辆或者可以用作电气车辆。在本实施例中，受电对象是车辆；相反，受电对象可以是车辆之外的装置。
[0055]乘客用开口部82L、门83L、前挡泥板84L、前保险杠86T、后挡泥板85L和后保险杠87T设置在车辆车体70的左侧面71。乘客用开口部82L与乘客室81T连通。门83L打开或关闭乘客用开口部82L。
[0056]摄像头120设置在后保险杠87T附近。摄像头120用于检测电动车辆10 (受电装置11)与外部供电装置61 (参见图5)(稍后描述)之间的相对位置关系。摄像头120例如被固定到后保险杠87T(参见图3)，以便能够捕获电动车辆10后面的图像。通信单元160设置在车辆车体70的上部。通信单元160是用于在电动车辆10与外部供电装置61 (参见图5)之间执行通信的通信接口。
[0057]如图1和图2中所示，车辆车体70具有底面76。受电装置11和包括在受电装置11中的受电单元200 (参见图3)设置在车辆车体70的底面76。受电装置11的壳体65由驱动机构30 (参见图2)支撑，并且被配置为可以在内缩位置与受电位置(稍后描述)之间移动。当驱动机构30被驱动时，壳体65中的受电单元200可以按照图2中的箭头ARl的指示，向上或向下移动(稍后参考图9等详细描述)。
[0058]检测器310设置在底面76处并在受电装置11附近(稍后详细描述)。检测器310(参见图3中的检测器310FL、310FR、310BL、310BR)设置在电动车辆10内并与受电单元200分离。如稍后参考图4详细描述的那样，壳体65容纳受电单元200。
[0059]检测器310与受电单元200分离设置的情况包括以下情况:检测器310被布置在壳体65外部以便不与壳体65接触、检测器310被布置在壳体65外部以便与壳体65接触，以及检测器310被布置在壳体65内以便不与受电单元200接触。
[0060]在本实施例中，检测器310设置在电动车辆10的底面76并在壳体65外部，以便不与壳体65接触。多个检测器310FL、310FR、310BL、310BR沿着铅垂方向的水平(levels)基本相同。术语“基本相同”在此意味着计算四个检测器沿着铅垂方向的水平的平均值，四个检测器沿着铅垂方向的水平全部落入相对于平均值的高于或等于80%并且低于或等于120%的范围内。
[0061]四个检测器沿着铅垂方向的水平理想地落入相对于平均值的高于或等于90%并且低于或等于110%的范围内，并且更理想地落入相对于平均值的高于或等于95%并且低于或等于105%的范围内。检测器310能够检测由外部供电装置61(参见图5)的送电单元56在检测器310所在位置处形成的磁场或电场的强度(稍后详细描述)。
[0062]图3是示出电动车辆10的底视图。在图3中，“D”表示铅垂向下方向D。“L”表示车辆向左方向L。“R”表示车辆向右方向R。“F”表示车辆向前方向F。“B”表示车辆向后方向B。受电单元200、驱动机构30和检测器310设置在车辆车体70的底面76。受电单元200设置在底面76的情况包括以下情况:在受电装置11设置在底面76的状态下，受电单元200容纳在壳体65 (稍后描述)中。
[0063]底面76具有中心部分P1。中心部分Pl沿着纵向位于电动车辆10的中心，并且沿着宽度方向位于电动车辆10的中心。电动车辆10包括沿着电动车辆10的宽度方向布置的前轮19FR、19FL，以及沿着电动车辆10的宽度方向布置的后轮19BR、19BL。前轮19FR、19FL可以构成驱动轮，后轮19BR、19BL可以构成驱动轮，或者所有这些前轮和后轮都可以构成驱动轮。
[0064]在电动车辆10的车轮19FL、19FR、19BL、19BR与地面接触的状态下，当相对于地面沿着铅垂方向从向下相隔某一距离的位置观看电动车辆10时，电动车辆10的底面76是电动车辆10内的可视觉识别的区域。底面76的外周部分包括前外周部分34F、后外周部分34B、右外周部分34R和左外周部分34L。
[0065]前外周部分34F相对于前轮19FR和前轮19FL位于沿着车辆向前方向F的一侧。右外周部分34R和左外周部分34L沿着电动车辆10的宽度方向布置。右外周部分34R和左外周部分34L位于前外周部分34F与后外周部分34B之间。后外周部分34B相对于后轮19BR和后轮19BL位于沿着车辆向后方向B的一侧。
[0066]后外周部分34B具有后侧部分66B、右后侧部分66R和左后侧部分66L。后侧部分66B沿着电动车辆10的宽度方向延伸。右后侧部分66R与后侧部分66B的一端相连，并且朝向后轮19BR延伸。左后侧部分66L与后侧部分66B的另一端相连，并且朝向后轮19BL延伸。
[0067]底板69、侧梁67S、横梁、排气消声器(未不出)等设置在电动车辆10的底面76。底板69具有板形形状，并且将电动车辆10的内部与电动车辆10的外部彼此分开。侧梁67S和横梁被布置在底板69的下面。
[0068]驱动机构30设置在电动车辆10的底面76，并且被布置在后轮19BR与后轮19BL之间。燃料箱67T安装在车辆车体70内。当俯视底面76时，燃料箱67T相对于驱动机构30沿着车辆向前方向F的一侧布置。
[0069]驱动机构30支撑壳体65。在壳体65 (受电单元200)被布置在电动车辆10的底面76的状态下，壳体65 (受电单元200)位于后轮19BR与后轮19BL之间。电池150被布置在受电装置11附近。如稍后详细描述的那样，图3的底视图示出受电单元200被布置在受电位置S2处的状态。
[0070]可以采用各种方法以便将驱动机构30固定到车辆车体70的底面76。例如，可以通过将驱动机构30悬挂在侧梁67S或横梁上，将驱动机构30固定到车辆车体70的底面76。可以将驱动机构30固定到底板69。驱动机构30的设置位置并不限于图3中所示的配置。驱动机构30可以相对于图3中所示的驱动机构30的位置，设置在沿着车辆向前方向F的一侧，或者可以相对于图3中所示的驱动机构30的位置，设置在沿着车辆向后方向B的一侧。
[0071]用作检测单元的检测器310包括沿着电动车辆10的宽度方向布置的检测器310FL、310FR，以及沿着电动车辆10的宽度方向布置的检测器310BL、310BR。这些检测器检测由外部供电装置61 (参见图5)形成的磁场或电场的强度。本实施例的检测器310包括四个检测器310FL、310FR、310BL、310BR。但是，检测器310可以由单个检测器形成，或者可以由四个之外的多个检测器形成。
[0072]当俯视底面76时，检测器31FR和检测器31FL相对于受电单元200设置在沿着车辆向前方向F的一侧，以及相对于中心部分Pl设置在沿着车辆向后方向B的一侧。检测器310BR和检测器310BL相对于受电单元200设置在沿着车辆向后方向B的一侧，以及相对于后侧部分66B设置在沿着车辆向前方向F的一侧。
[0073]四个检测器310FR、310FL、310BR、310BL的设置位置并不限于图3中所示的位置。四个检测器中的部分或全部可以相对于中心部分Pl设置在沿着电动车辆10的行驶方向的向前侧(沿着车辆向前方向F的一侧)。四个检测器中的部分或全部可以相对于受电单元200设置在沿着电动车辆10的行驶方向的向后侧(沿着车辆向后方向B的一侧)。四个检测器中的部分或全部可以相对于受电单元200设置在沿着车辆向右方向R的一侧。四个检测器中的部分或全部可以相对于受电单元200设置在沿着车辆向左方向L的一侧。
[0074]如果检测器310包括多个检测器(传感器单元)，则当如图3中所示俯视车辆车体70的底面76时，多个检测器(传感器单元)应该被布置在相对于受电单元200的受电线圈22 (稍后参考图4详细描述)的卷绕轴02线对称的位置处。图3中所示的多个检测器(传