具有自動定位的感應(yīng)充電車輛的制作方法
【專利說明】具有自動定位的感應(yīng)充電車輛
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01180014127.3、申請日為2011年3月9日、申請人為“豐田自動車株式會社”、發(fā)明名稱為“具有自動定位的感應(yīng)充電車輛”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種車輛，并且具體地涉及一種以非接觸方式從設(shè)置在車輛外部的電力傳輸線圈接收電力的車輛。
【背景技術(shù)】
[0003]已經(jīng)提出了各種充電系統(tǒng)，諸如對安裝在車輛上的蓄電池?zé)o線地進(jìn)行充電的充電系統(tǒng)。
[0004]在日本專利申請公開N0.2004-229425 (JP-A-2004-229425)中，描述了一種使用諸如微波的無線電波對安裝在車輛上的蓄電池進(jìn)行充電的車輛停車系統(tǒng)。
[0005]在該車輛停車系統(tǒng)中，在停車時，在停車場或者泊車場或者能量站處安裝的能量供應(yīng)設(shè)施向車輛傳輸微波。微波生成器生成比在車輛運(yùn)行時供應(yīng)到車輛的微波更高強(qiáng)度的微波。車輛接收微波并且將微波轉(zhuǎn)換成電能以對蓄電池進(jìn)行充電。
[0006]日本專利申請公開N0.2007-97345 (JP-A-2007-97345)描述了一種用于對安裝在車輛上的蓄電池進(jìn)行充電的停車輔助系統(tǒng)。該車輛輔助系統(tǒng)包括:顯示從車輛觀察到的圖像的顯示部；捕捉從車輛觀察到的圖像的圖像捕捉器件；接收車輛的目標(biāo)停車位置的輸入部；以及根據(jù)目標(biāo)停車位置計算路徑以執(zhí)行停車輔助控制的控制部。當(dāng)指示設(shè)施側(cè)電力交換部的位置的指示器出現(xiàn)在目標(biāo)停車位置附近時，該控制部識別指示器的位置，并且執(zhí)行控制以對準(zhǔn)安裝在車輛中的車輛側(cè)電力交換部和設(shè)施側(cè)電力交換部。
[0007]日本專利申請公開N0.9-102329 (JP-A-9-102329)描述了一種對電動車輛進(jìn)行充電的充電系統(tǒng)。該充電系統(tǒng)包括設(shè)置在停車場側(cè)的初級線圈、設(shè)置在電動車輛側(cè)的次級線圈、以及用于檢測初級線圈和次級線圈是否被定位成使得這些線圈能夠彼此磁耦合的車輛位置檢測裝置。另外，該充電系統(tǒng)進(jìn)一步包括充電控制電路，當(dāng)車輛位置檢測裝置檢測到電動車輛位于適當(dāng)位置處時通過充電電源來激勵初級線圈。
[0008]在日本專利申請公開N0.2009-106136 (JP-A-2009-106136)中描述的電動車輛從設(shè)置在車輛外部的電源無線地接收充電電力，并且對安裝在車輛上的充電器件進(jìn)行充電。
[0009]為了對安裝在車輛上的蓄電池進(jìn)行充電，有必要使安裝在車輛上的線圈和設(shè)置在充電設(shè)施側(cè)的線圈對準(zhǔn)。同時，已經(jīng)提供了裝備有在車輛倒車時捕捉車輛附近的圖像的照相機(jī)和顯示由照相機(jī)捕捉的圖像的顯示單元的車輛。
[0010]因此，能夠設(shè)想一種方法，其中當(dāng)使安裝在車輛上的線圈和為充電設(shè)施提供的線圈對準(zhǔn)時，在經(jīng)由照相機(jī)觀察為充電設(shè)施提供的線圈時，執(zhí)行在車輛中安裝的線圈和為充電設(shè)備提供的線圈的對準(zhǔn)。
[0011]然而，當(dāng)安裝在車輛上的線圈被配置在車輛底部處時，難以經(jīng)由設(shè)置在車輛的側(cè)面的照相機(jī)在顯示單元上觀察安裝在車輛上的線圈。
[0012]另外，當(dāng)安裝在車輛上的線圈被配置在車輛的底部處時，當(dāng)線圈被對準(zhǔn)時，在充電設(shè)施側(cè)的線圈也變得位于車輛下面。
[0013]因此，在車輛上安裝照相機(jī)并不一定能有助于在車輛上安裝的線圈和在充電設(shè)施側(cè)的線圈的對準(zhǔn)。
[0014]注意，以上傳統(tǒng)車輛停車系統(tǒng)等不具有這樣的設(shè)備，即，在當(dāng)安裝在車輛上的線圈被配置在車輛的底部處時，該設(shè)備能夠有助于安裝在車輛上的線圈和在充電設(shè)施側(cè)的線圈的對準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明提供了一種車輛，其中從設(shè)置在車輛外部的電力傳輸線圈接收電力的電力接收線圈被配置在車輛的底部處，并且該車輛有助于電力傳輸線圈和電力接收線圈的對準(zhǔn)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個方面的車輛是以非接觸方式從設(shè)置在車輛外部的電力傳輸線圈接收電力的車輛。該車輛包括:電力接收線圈，該電力接收線圈被配置在該車輛的底部，并且經(jīng)由電磁場諧振來從該電力傳輸線圈接收電力；圖像捕捉器件，該圖像捕捉器件捕捉從該車輛來看位于外部的圖像；以及顯示單元，該顯示單元顯示由該圖像捕捉器件所捕捉到的該車輛外部的視圖。該電力接收線圈被配置在:相對于車輛的縱向方向上的底部的中心而朝著在上面配置有該圖像捕捉器件的外圍面偏移的位置處。
[0017]該圖像捕捉裝置可以被配置在車輛的背面處，并且電力接收線圈可以被配置在:相對于車輛的縱向方向上的底部的中心而朝著背面偏移的位置處。該車輛可以進(jìn)一步包括:在車輛的寬度方向上彼此隔開的一對后輪，其中該電力接收線圈被配置在后輪之間。該車輛可以進(jìn)一步包括:適配于該電力接收線圈的中空線軸；以及配置在線軸內(nèi)部的電氣器件。
[0018]該車輛可以進(jìn)一步包括，沿著車輛的寬度方向布置的、均在車輛的縱向方向上延伸的第一側(cè)面機(jī)架和第二側(cè)面機(jī)架。在該情況下，電力接收線圈被配置在第一側(cè)面機(jī)架和第二側(cè)面機(jī)架之間。該車輛可以進(jìn)一步包括安裝在車輛中的蓄電池。該蓄電池被配置在電力接收線圈的上方。該蓄電池可以被配置成當(dāng)從上方觀察時至少部分地與電力接收線圈重疊。該電力接收線圈可以被配置為與車輛的側(cè)外圍相間隔開。該電力接收線圈位于在車輛寬的度方向上的車輛的中心處。該車輛可以進(jìn)一步包括發(fā)動機(jī)；以及連接到發(fā)動機(jī)的排氣管道，其中排氣管道被配置在底部處并且被配置在車輛的一個橫向側(cè)上，并且電力接收線圈被配置在車輛的另一個橫向側(cè)上。該車輛可以進(jìn)一步包括:第一檢測部，該第一檢測部用于檢測在包括電力傳輸線圈的電力傳輸單元與包括電力接收線圈的電力接收單元之間的位置關(guān)系；第一引導(dǎo)控制部，該第一引導(dǎo)控制部基于第一檢測部的檢測結(jié)果來控制該車輛，使得車輛被引導(dǎo)到電力傳輸單元；第二檢測部，該第二檢測部基于從電力傳輸單元到電力接收單元的電力供應(yīng)狀態(tài)，來檢測在電力傳輸單元和電力接收單元之間的距離；以及第二引導(dǎo)控制部，當(dāng)?shù)谝灰龑?dǎo)控制部使得車輛在電力傳輸單元的預(yù)定距離內(nèi)接近電力傳輸單元時，第二引導(dǎo)控制部基于第二檢測部的檢測結(jié)果來控制該車輛，使得電力傳輸單元和電力接收單元進(jìn)行對準(zhǔn)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的車輛，有助于電力傳輸線圈和電力接收線圈的對準(zhǔn)。
【附圖說明】
[0020]根據(jù)參考附圖的示例性實(shí)施例的以下說明，本發(fā)明前述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，在附圖中，類似的附圖標(biāo)記用于表示類似的元件，并且在附圖中:
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的車輛電力供應(yīng)系統(tǒng)的總體構(gòu)造示圖；
[0022]圖2是示出電動車輛的移動的過程的示意圖；
[0023]圖3是示出其中電動車輛已經(jīng)移動并且電力接收單元和電力傳輸單元彼此面對的狀態(tài)的示意圖；
[0024]圖4是示出在移動電動車輛的過程中在電力接收單元和電力傳輸單元之間的位置關(guān)系的平面視圖；
[0025]圖5是示出其中電力接收單元和電力傳輸單元彼此面對的狀態(tài)的立體圖；
[0026]圖6是電力接收單元的截面視圖；
[0027]圖7是電力接收單元的部分截面?zhèn)纫晥D；
[0028]圖8是電力傳輸單元的截面視圖；
[0029]圖9是電力傳輸單元的部分截面?zhèn)纫晥D；
[0030]圖10是示意性地示出泄漏區(qū)域的平面視圖，在該泄漏區(qū)域中，電磁場從電力接收單元、電力接收單元等泄漏；
[0031]圖11是示意性地示出在一些車載設(shè)備，諸如安裝在車輛上的電力存儲裝置、電力接收單元、后輪等之間的位置關(guān)系的平面視圖；
[0032]圖12是示意性地示出在電力存儲裝置、電力接收單元、后輪等之間的位置關(guān)系的電動車輛的后視圖；
[0033]圖13是示出關(guān)于安裝電力接收單元的位置的第一修改的平面視圖；
[0034]圖14是示出關(guān)于安裝電力接收單元和照相機(jī)的位置的修改的平面視圖；
[0035]圖15是用于解釋使用諧振方法的電力傳輸原理的示圖；
[0036]圖16是示出在距電流源(磁流源)的距離與電磁場的強(qiáng)度之間的關(guān)系的示圖；
[0037]圖17是示出在圖1中所示的電動車輛的細(xì)節(jié)的構(gòu)造示圖；
[0038]圖18是圖17中所示的控制器的功能框圖；
[0039]圖19是示出在電力傳輸單元和電力接收單元之間的距離與初級側(cè)電壓之間的關(guān)系的不圖；
[0040]圖20是示出在在電力傳輸單元和電力接收單元之間的距離與次級側(cè)電壓之間的關(guān)系的不圖；
[0041]圖21是示出在電力傳輸單元和電力接收單元之間的距離與初級側(cè)電流之間的關(guān)系的不圖；
[0042]圖22是示出在電力傳輸單元和電力接收單元之間的距離的變化及其導(dǎo)數(shù)的示圖；
[0043]圖23是圖1中所示的電力供應(yīng)設(shè)施的功能框圖；以及
[0044]圖24A和B是用于解釋由電動車輛的控制器和電力供應(yīng)設(shè)施的ECU執(zhí)行的車輛引導(dǎo)控制的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]將在下面參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。注意，在附圖中相同或者相應(yīng)的部分由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)注并且不重復(fù)其描述。
[0046]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的車輛電力供應(yīng)系統(tǒng)的總體構(gòu)造示圖。參考圖1，車輛電力供應(yīng)系統(tǒng)10包括電動車輛100和電力供應(yīng)設(shè)施200。電動車輛100包括電力接收單元110、照相機(jī)120和通信單元130。
[0047]電力接收單元110被固定在車輛本體的底部，并且被構(gòu)造為以非接觸方式接收從電力供應(yīng)設(shè)施200的電力傳輸單元220發(fā)送的電力。電力接收單元110包括次級自諧振線圈，并且通過經(jīng)由電磁場隨著包括在電力傳輸單元220中的初級自諧振線圈進(jìn)行諧振而以非接觸方式從電力傳輸單元220接收電力。照相機(jī)120被設(shè)置成檢測在電力接收單元110和電力傳輸單元220之間的位置關(guān)系，并且被安裝在車輛本體上，以便于能夠捕捉例如車輛后視圖的圖像。通信單元130是用于在電動車輛100和電力供應(yīng)設(shè)施200之間的通信的通信接口。
[0048]電力接收單元110被配置在電動車輛100的底部，并且照相機(jī)120被配置在電動車輛100的背面101。照相機(jī)120捕捉從電動車輛100觀察到的外部的圖像。顯示單元121被設(shè)置在電動車輛100中，并且顯示由照相機(jī)120捕捉到的電動車輛100的外部的視圖。電力接收單元110在電動車輛100的縱向方向上關(guān)于電動車輛100的底面102的中心被配置在背面101側(cè)。電動車輛100配備有電力存儲裝置150。
[0049]照相機(jī)120位于電動車輛100的底面102和電力接收單元110上方。后保險杠122被設(shè)置在背面101的下部處。照相機(jī)120捕捉后保險杠122的外圍部分的一部分，并且捕捉從后保險杠122到電動車輛100的后部的區(qū)域的圖像。
[0050]注意，雖然照相機(jī)120的可視區(qū)域R被設(shè)定為從照相機(jī)120開始在向下方向上關(guān)于電動車輛100向后移位，但是照相機(jī)120可以被配置成能夠捕捉在照相機(jī)120正下方的區(qū)域的圖像。
[0051]當(dāng)對電力存儲裝置150進(jìn)行充電時，為了確保高的充電效率，有必要使得電力接收單元110和電力傳輸單元220彼此面對。在圖1所示情況中，要求電動車輛100倒車。
[0052]駕駛員在觀察照相機(jī)120捕捉到的顯示單元121上的圖像的同時對電動車輛100進(jìn)行倒車。在圖1所示情況中，電力傳輸單元220位于照相機(jī)120的可視區(qū)域R中，并且顯示單元121示出電力傳輸單元220。
[0053]駕駛員移動電動車輛100，從而使得電力傳輸單元220面對電力接收單元110。圖2是示出電動車輛100的移動過程的概示意圖。圖3是示出其中電動車輛100已經(jīng)移動并且電力接收單元110和電力傳輸單元220彼此面對的狀態(tài)的示意圖。
[0054]如在圖2中所示，在對電動車輛100進(jìn)行倒車以使得電力接收單元110和電力傳輸單元220彼此面對的過程中，電力傳輸單元220變得位于電動車輛100下方并且處于可視區(qū)域R之外。當(dāng)這發(fā)生時，駕駛員變得不能在顯示單元121上觀察電力傳輸單元220。同時，電力接收單元110位于背面101附近的底面102的區(qū)域中。