(57)【要約】【課題】第１，第２架線７１，７２に対する第１，第２シュー３１，３２の接触圧を調整する場合における制御応答性を向上できる接触受電システムを提供する。【解決手段】システムは、車両１０に対して相対変位可能に取り付けられるアーム２０と、アーム２０を駆動する駆動部４０と、アーム２０の先端に取り付けられた第１，第２シュー３１，３２と、電磁石８０と、制御部９０とを備えている。電磁石８０は、アーム２０に設けられ、第１，第２シュー３１，３２及び第１，第２架線７１，７２を流れる磁束を発生することにより、第１，第２シュー３１，３２を第１，第２架線７１，７２に押し付ける力を発生させる。制御部９０は、第１，第２架線７１，７２に対する第１，第２シュー３１，３２の接触圧を調整すべく、電磁石８０のコイルへの通電制御により上記磁束を制御する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１０，１００）に対して相対変位可能に取り付けられるアーム（２０，１１０）と、
前記アームを駆動する駆動部（４０）と、
前記アームの先端に取り付けられた受電部（３１，３２，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，１２１，１２２）と、を備え、前記車両の走行路に沿って設けられた架線（７１，７２，８１，８２，１３１，１３２）に前記受電部が接触することにより、前記架線から前記受電部を介して受電する接触受電システムにおいて、
前記アームに設けられ、前記受電部及び前記架線を流れる磁束を発生することにより、前記受電部を前記架線に押し付ける力を発生させる磁束発生部（８０，９１〜９３，１４０）と、
前記架線に対する前記受電部の接触圧を調整すべく、前記磁束発生部の駆動制御により前記受電部及び前記架線を流れる磁束を制御する制御部（９０）と、を備える接触受電システム。
【請求項２】
前記架線は、第１架線（８１）と、前記第１架線から離間して設けられた第２架線（８２）と、を有し、
前記受電部は、
前記第１架線に当接し、互いに離間して設けられた対となる第１電極部（３３ａ，３３ｂ）と、
前記第２架線に当接し、互いに離間して設けられた対となる第２電極部（３４ａ，３４ｂ）と、を有し、
前記磁束発生部は、前記各第１電極部、前記第１架線及び前記磁束発生部を含む磁気回路に流れる磁束と、前記各第２電極部、前記第２架線及び前記磁束発生部を含む磁気回路に流れる磁束とを発生し、
前記制御部は、前記第１架線に対する前記各第１電極部の接触圧を調整すべく、前記各第１電極部、前記第１架線及び前記磁束発生部を流れる磁束を制御し、前記第２架線に対する前記各第２電極部の接触圧を調整すべく、前記各第２電極部、前記第２架線及び前記磁束発生部を流れる磁束を制御する請求項１に記載の接触受電システム。
【請求項３】
前記架線は、第１架線（７１，１３１）と、前記第１架線から離間して設けられた第２架線（７２，１３２）と、前記第１架線及び前記第２架線を接続する磁性材料からなる接続部（７３，１３３）と、を有し、
前記受電部は、
前記第１架線に当接する第１電極部（３１，１２１）と、
前記第１電極部から離間して設けられ、前記第２架線に当接する第２電極部（３２，１２２）と、を有し、
前記磁束発生部は、前記第１電極部、前記第１架線、前記接続部、前記第２架線、前記第２電極部及び前記磁束発生部を含む磁気回路に流れる磁束を発生し、
前記制御部は、前記磁束発生部から、前記第１電極部、前記第１架線、前記接続部、前記第２架線及び前記第２電極部を通過して前記磁束発生部に戻る磁束と、前記磁束発生部から、前記第２電極部、前記第２架線、前記接続部、前記第１架線及び前記第１電極部を通過して前記磁束発生部に戻る磁束とを交互に流すように前記磁束発生部の駆動制御を行う請求項１に記載の接触受電システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記受電部が前記架線のつなぎ目を通過するか否かを判定し、前記受電部が前記架線のつなぎ目を通過すると判定した場合の前記磁束を、前記受電部が前記架線のつなぎ目を通過しないと判定した場合の前記磁束よりも小さくする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接触受電システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記受電部及び前記架線の少なくとも一方に異物が付着しているか否かを判定し、前記異物が付着している判定した場合の前記磁束を、前記異物が付着していないと判定した場合の前記磁束よりも小さくする請求項１〜４のいずれか１項に記載の接触受電システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記駆動部の駆動制御を行うことにより前記受電部が前記架線に押し付けられるように前記アームを駆動するとともに、該アームの駆動に伴い発生する前記接触圧がその目標値に対して不足する分を補償するように、前記磁束発生部の駆動制御により前記磁束を制御する請求項１〜５のいずれか１項に記載の接触受電システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記架線と前記受電部との間に火花が発生しているか否かを判定し、その判定結果に基づいて、前記磁束発生部の駆動制御により前記磁束を制御する請求項１〜６のいずれか１項に記載の接触受電システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記架線から前記受電部が受電している受電量に基づいて、前記磁束発生部の駆動制御により前記磁束を制御する請求項１〜７のいずれか１項に記載の接触受電システム。
【請求項９】
前記磁束発生部は、通電されることにより磁束を発生する電磁石（８０）を備え、
前記制御部は、前記電磁石のコイルへの通電量に基づいて、前記磁束発生部の駆動制御により前記磁束を制御する請求項１〜８のいずれか１項に記載の接触受電システム。
【請求項１０】
前記磁束発生部は、永久磁石（９３）を備え、
前記制御部は、前記永久磁石の配置を変更する磁石配置変更部（９４〜９８）を用いた前記磁束発生部の駆動制御により前記磁束を制御する請求項１〜８のいずれか１項に記載の接触受電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された接触受電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシステムとしては、特許文献１に記載されているように、車両から車幅方向に延出するアームを備え、車両の走行路に沿って設けられた架線にアームの受電部が接触することにより、架線から受電部を介して受電するものが知られている。ここで、受電部が架線から離れる現象である離線の発生や、受電部や架線の摩耗を抑制するためには、架線に対する受電部の接触圧を適正な値に調整する必要がある。
【０００３】
そこで、上記システムは、車体の前後方向に沿って設けられたスライドレールと、スライドレール上をスライド可能に設けられたアクチュエータと、一端がアームに回転自在に取り付けられ、他端がアクチュエータに回転自在に取り付けられたスプリングダンパとを備えている。スライドレール上をアクチュエータが特定方向にスライドすることにより、車体に対してアームが車幅方向外側に変位する。アクチュエータのスライド量が調整されることにより、架線に対するアームの押し付け力が調整され、ひいては架線に対する受電部の接触圧が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１１５４７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
架線に対するアームの押し付け力の調整によって受電部の接触圧が調整される構成では、接触圧を適正な値に調整する場合における制御応答性が低くなることが懸念される。
【０００６】
本発明は、接触圧を調整する場合における制御応答性を向上できる接触受電システムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車両に対して相対変位可能に取り付けられるアームと、
前記アームを駆動する駆動部と、
前記アームの先端に取り付けられた受電部と、を備え、前記車両の走行路に沿って設けられた架線に前記受電部が接触することにより、前記架線から前記受電部を介して受電する接触受電システムにおいて、
前記アームに設けられ、前記受電部及び前記架線を流れる磁束を発生することにより、前記受電部を前記架線に押し付ける力を発生させる磁束発生部と、
前記架線に対する前記受電部の接触圧を調整すべく、前記磁束発生部の駆動制御により前記受電部及び前記架線を流れる磁束を制御する制御部と、を備える。
【０００８】
本発明では、磁束発生部の駆動制御によって受電部及び架線を流れる磁束が制御される。磁束が流れると、受電部と架線との間に磁力が発生し、受電部が架線に吸引される。その結果、架線において、受電部に作用する吸引力の方向とは異なる方向に対する受電部のずれを抑制することができる。
【０００９】
本発明では、上述した磁束の制御により、受電部に作用する吸引力が調整され、ひいては架線に対する受電部の接触圧が調整される。アームの先端側において吸引力によって接触圧が調整されるため、駆動部によりアームを架線に押し付けて受電部の接触圧を調整する構成と比較して、接触圧を適正な値に調整する場合における制御応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る車両を上方から見た場合の接触受電システムの全体構成を模式的に示す図。
【図２】接触受電システムの全体構成を模式的に示す図。
【図３】磁束の流れを示す図。
【図４】制御部が行う処理の手順を示すフローチャート。
【図５】第２実施形態に係る接触受電システムのアーム先端付近の構成を模式的に示す図。
【図６】接触受電システムのアーム先端付近の構成を模式的に示す図。
【図７】接触受電システムのアーム先端付近の構成を模式的に示す図。
【図８】第３実施形態に係る制御部が行う処理の手順を示すフローチャート。
【図９】第４実施形態に係る接触受電システムのアーム先端付近の構成を模式的に示す図。
【図１０】第４実施形態の変形例に係る接触受電システムのアーム先端付近の構成を模式的に示す図。
【図１１】第４実施形態の変形例に係る接触受電システムのアーム先端付近の構成を模式的に示す図。
【図１２】第５実施形態に係る車両を側方から見た場合の接触受電システムの全体構成を模式的に示す図。
【図１３】接触受電システムのアーム先端付近の構成を模式的に示す図。
【図１４】アームの車幅方向のズレを補正する構成を示す図。
【図１５】アームの車幅方向のズレを補正する構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る接触受電システムを具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、このシステムは、車両の走行動力源となる回転電機を備える乗用車や商用車に搭載されている。
【００１２】
図１及び図２に示すように、車両１０は、アーム２０、駆動部４０、電力変換器５０、バッテリ５１、回転電機５２及びインバータ５３を備えている。アーム２０は、長尺形状をなし、その回転軸２１を中心として回転可能に設けられている。アーム２０は、アクチュエータとしての駆動部４０により回転駆動される。この回転駆動により、アーム２０は、車両１０の側方に突出したり、車両１０に格納されたりする。
【００１３】
アーム２０の先端部には、受電部としての第１シュー３１（「第１電極部」に相当）及び第２シュー３２（「第２電極部」に相当）が取り付けられている。詳しくは、アーム２０の先端部のうち、上側に第１シュー３１が取り付けられ、下側に第２シュー３２が取り付けられている。第１シュー３１及び第２シュー３２は、導電性を有する強磁性材料（軟磁性材料）で構成されている。第１シュー３１は、第１架線７１に当接可能に設けられ、第２シュー３２は、第２架線７２に当接可能に設けられている。
【００１４】
第１架線７１及び第２架線７２は、地上側の設備であり、導電性を有する強磁性材料（軟磁性材料）で構成されている。第１架線７１及び第２架線７２は、車両１０の走行路に沿って設けられている。第１架線７１及び第２架線７２は、車両１０の側方に位置するように設けられ、例えば走行路に沿って所定間隔で設けられたガードポストに固定されている。第１架線７１及び第２架線７２のそれぞれは、複数の長尺板状の導電部材により構成されている。第１架線７１及び第２架線７２は、それらの長手方向から見た場合に略Ｖ字状に配置されている。
【００１５】
第１架線７１及び第２架線７２は、地上側の設備である電源装置７４に電気的に接続されている。第１架線７１と第２架線７２との間には、ギャップを介して接続部７３が設けられている。接続部７３は、第１架線７１と第２架線７２との間を電気的に遮断しつつ、第１架線７１と第２架線７２とを磁気的に接続する磁性材料から構成され、具体的には強磁性材料（軟磁性材料）で構成されている。接続部７３は、第１架線７１及び第２架線７２に沿って、連続的に設けられていてもよいし、所定間隔で設けられていてもよい。第１架線７１、第２架線７２、接続部７３及び電源装置７４により、地上側の給電設備が構成されている。なお、第１，第２架線７１，７２と接続部７３との間にギャップが設けられる構成に代えて、第１，第２架線７１，７２と接続部７３とが当接する構成であってもよい。この場合、接続部７３のうち、第１架線７１から第２架線７２へと向かう中間位置にギャップが設けられればよい。また、そのギャップや、図２に示したギャップに、電気的絶縁性を有する絶縁材がギャップを埋めるように設けられていてもよい。
【００１６】
第１シュー３１は、第１配線５４ａを介して電力変換器５０に電気的に接続され、第２シュー３２は、第２配線５４ｂを介して電力変換器５０に電気的に接続されている。各架線７１，７２と各シュー３１，３２との間で直流電力をやりとりする場合、電源装置７４から第１架線７１に第１直流電圧Ｖ１が印加され、電源装置７４から第２架線７２に第２直流電圧Ｖ２（＜Ｖ１）が印加される。このとき、電力変換器５０は、例えば、入力される直流電圧を変圧（例えば昇圧）して出力するＤＣＤＣコンバータである。一方、各架線７１，７２と各シュー３１，３２との間で交流電力をやりとりする場合、電源装置７４から各架線７１，７２に交流電圧が印加される。このとき、電力変換器５０は、例えば、入力される交流電流を直流電流に変換して出力するＡＣＤＣコンバータである。
【００１７】
電力変換器５０の出力電力は、バッテリ５１に供給される。これにより、バッテリ５１が充電される。また、電力変換器５０の出力電力は、インバータ５３を介して回転電機５２に供給される。これにより、回転電機５２のロータが回転駆動され、ロータと動力伝達可能な車両１０の駆動輪が回転する。
【００１８】
アーム２０には、磁束発生部としての電磁石８０が設けられている。電磁石８０は、鉄心と、鉄心に巻き付けられたコイルとを備えている。コイルに通電されることにより、電磁石８０は磁束を発生する。この磁束は、図３に破線の矢印で示すように、第１シュー３１、第１架線７１、接続部７３、第２架線７２、第２シュー３２及び電磁石８０を含む磁気回路を流れる。
【００１９】
システムは、第１圧力センサ６０ａ、第２圧力センサ６０ｂ、撮像装置としてのカメラ６１及び電流センサ６２を備えている。第１圧力センサ６０ａは、第１シュー３１に設けられ、第１架線７１に対する第１シュー３１の接触圧を検出する。第２圧力センサ６０ｂは、第２シュー３２に設けられ、第２架線７２に対する第２シュー３２の接触圧を検出する。本実施形態では、各圧力センサ６０ａ，６０ｂは、各シュー３１，３２のうち、各架線７１，７２との摺動面から離れた位置に設けられている。これは、各圧力センサ６０ａ，６０ｂの摩耗を抑制するためである。
【００２０】
カメラ６１は、アーム２０の先端側に設けられ、各シュー３１，３２の近傍を撮像する。電流センサ６２は、第１配線５４ａ、第２配線５４ｂ、電力変換器５０から出力される直流電流、及び電磁石８０のコイルのうち、少なくとも１つに流れる電流を検出可能に設けられている。電流検出箇所が複数の場合、その検出箇所に対応して複数の電流センサ６２が設けられる。なお、図２には、便宜上、電流センサ６２を車両１０内に図示したが、電流検出箇所によっては、アーム２０に電流センサ６２が設けられることもある。
【００２１】
システムは、制御部９０を備えている。本実施形態において、制御部９０は、マイコンを主体として構成され、アーム２０に設けられている。制御部９０には、各センサ６０ａ，６０ｂ，６２の検出値や、カメラ６１の撮像データが入力される。制御部９０は、第１，第２架線７１，７２に対する第１，第２シュー３１，３２の接触圧を調整すべく、電磁石８０のコイルに流れる電流を制御する。詳しくは、制御部９０は、電磁石８０から、第１シュー３１、第１架線７１、接続部７３、第２架線７２及び第２シュー３２を通過して電磁石８０に戻る磁束を流すように、電磁石８０のコイルに流す電流を制御する。
【００２２】
なお、制御部９０が提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。
【００２３】
続いて、図４を用いて、制御部９０により実行される受電処理について説明する。
【００２４】
ステップＳ１０では、車両１０の受電要求があるか否かを判定する。例えば、車両１０の車幅方向外側に各架線７１，７２があると判定していることを条件として、バッテリ５１の残存容量が所定容量以下であるとの条件、及び回転電機５２を含む車載電気負荷の消費電力が所定電力以上であるとの条件のうち少なくとも一方が成立していると判定した場合、受電要求があると判定すればよい。
【００２５】
ステップＳ１０において否定判定した場合には、この一連の処理を終了する。一方、ステップＳ１０において肯定判定した場合には、ステップＳ１１に進み、アーム２０を車幅方向外側に延出させて各シュー３１，３２を各架線７１，７２に押し付けるように駆動部４０の駆動制御を行う。本実施形態では、ステップＳ１１の処理により各シュー３１，３２が各架線７１，７２に押し付けられた場合において、各架線７１，７２に対する各シュー３１，３２の接触圧がその目標値に対して小さくなっている。この目標値は、各シュー３１，３２が各架線７１，７２から離れる現象である離線の発生や、各シュー３１，３２や各架線７１，７２の摩耗を抑制するための適正な値に設定され、例えば予め実験や計算により定めることができる。なお、ステップＳ１１の処理により定まる接触圧が、車両１０の走行速度や車両周囲の環境条件（例えば、気温や天候）に基づいて可変とされるように、車両１０の走行速度や車両周囲の環境条件に基づいて駆動部４０の駆動制御を行ってもよい。
【００２６】
ステップＳ１２では、電磁石８０のコイルに電流（直流電流）を流す。これにより、第１シュー３１、第１架線７１、接続部７３、第２架線７２、第２シュー３２及び電磁石８０の鉄心を含む磁気回路に磁束が流れ、各シュー３１，３２と各架線７１，７２との間に磁力が発生する。その結果、各シュー３１，３２に吸引力が作用する。
【００２７】
ステップＳ１３，Ｓ１４では、各架線７１，７２に対する各シュー３１，３２の接触状態を検出し、その検出結果に基づいて、ステップＳ１１の処理で発生した接触圧が目標値に対して不足する分を補償するように、電磁石８０のコイルに流れる電流をフィードバック制御する。本実施形態では、以下の（Ａ）〜（Ｄ）の少なくとも１つにより、コイルに流れる電流を制御する。なお、（Ａ）〜（Ｄ）のうち少なくとも２つの組み合わせも可能である。
【００２８】
（Ａ）第１，第２圧力センサ６０ａ，６０ｂの検出圧力のうち大きい方、第１，第２圧力センサ６０ａ，６０ｂの検出圧力のうち小さい方、又は第１，第２圧力センサ６０ａ，６０ｂの検出圧力の平均値を圧力検出値とする。この場合、圧力検出値が目標値よりも高いと判定した場合、電磁石８０のコイルに流す電流を低減し、磁束を低減させる。これにより、各シュー３１，３２に作用する吸引力が低減され、圧力検出値が目標値に近づく。
【００２９】
一方、圧力検出値が目標値よりも低いと判定した場合、電磁石８０のコイルに流す電流を増加し、磁束を増加させる。これにより、各シュー３１，３２に作用する吸引力が増加し、圧力検出値が目標値に近づく。
【００３０】
（Ｂ）カメラ６１の撮像データに基づいて、第１架線７１と第１シュー３１との間、及び第２架線７２と第２シュー３２との間の少なくとも一方に火花が発生しているか否かを判定する。火花は、架線とシューとが接触したり離れたりを繰り返している場合に発生し得る。火花が発生していると判定した場合、電磁石８０のコイルに流す電流を増加し、磁束を増加させる。これにより、各シュー３１，３２に作用する吸引力が増加し、不足していた接触圧が目標値に近づく。その結果、火花の発生を抑制するとともに、各架線７１，７２と各シュー３１，３２との間で電力をやりとりすることに伴う損失を低減できる。なお、各架線７１，７２と各シュー３１，３２との間の火花観測のため、カメラ６１で直接見る代わりにファイバースコープを介して見ることも可能である。また、各架線７１，７２と各シュー３１，３２との間の摩擦損失を下げるため、火花が出ない程度まで吸引力を弱める制御も併用することも可能である。つまり、火花が発生しなくなったら、吸引力をそれ以上高くしない制御が可能になる。
【００３１】
（Ｃ）各シュー３１，３２を介した受電電流（例えば、電力変換器５０の出力電流）又は受電電力を算出する。そして、算出した受電電流又は受電電力がその規定値よりも小さいと判定した場合、電磁石８０のコイルに流す電流を増加し、磁束を増加させる。この制御は、各架線７１，７２に対する各シュー３１，３２の接触圧が目標値よりも低いと、各架線７１，７２に対する各シュー３１，３２の接触状態が悪化し、瞬時の受電電流又は受電電力が平均受電電流または受電電力に対し小さくなることに基づくものである。なお、受電電流又は受電電力は、例えば、電流センサ６２の検出値に基づいて算出すればよい。
【００３２】
（Ｄ）電磁石８０のコイルに所定の電圧（直流電圧）を印加した場合にそのコイルに流れる電流を検出する。そして、検出した電流が所定電流よりも小さいと判定した場合、コイルに流す電流を増加させ、磁束を増加させる。この制御は、接触圧が不足してシューと架線との間にギャップが発生している場合、磁気回路の磁気抵抗が増加することに鑑みてなされるものである。検出した電流が所定電流よりも小さいと判定した場合、磁束を増加させることにより、各シュー３１，３２に作用する吸引力を増加させる。これにより、不足していた接触圧が目標値に近づき、各シュー３１，３２と各架線７１，７２との接触状態を良好なものとする。
【００３３】
なお、上記（Ｄ）の処理において用いられる所定電流は、例えば、コイルに印加する所定の電圧と所定電流とが関係付けられたマップ情報又は数式情報に基づいて設定されればよい。この設定は、コイルに印加する所定の電圧が大きいほど、検出される電流が大きくなることに基づくものである。
【００３４】
ステップＳ１５では、受電要求が継続しているか否か判定する。受電要求が継続していると判定した場合には、ステップＳ１１に戻る。一方、受電要求がないと判定した場合には、ステップＳ１６に進み、電磁石８０のコイルへの通電を停止する。そして、ステップＳ１７において、アーム２０を車両１０に格納するように駆動部４０の駆動制御を行う。
【００３５】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００３６】
電磁石８０のコイルへの通電制御により、各架線７１，７２、接続部７３、各シュー３１，３２及び電磁石８０に流れる磁束が制御される。その結果、各シュー３１，３２に作用する吸引力が調整され、ひいては各架線７１，７２に対する各シュー３１，３２の接触圧が調整される。アーム２０の先端側において吸引力によって接触圧が調整されるため、駆動部４０のみによって各シュー３１，３２の接触圧を調整する構成と比較して、接触圧をその目標値に制御する場合における制御応答性を向上させることができる。その結果、接触圧を調整することに伴う車両１０の挙動悪化を防止でき、乗り心地を改善できる。また、制御応答性が向上するため、例えばドライバの運転状態や風によって都度変化する各シュー３１，３２の接触圧をその目標値に適正に制御することができる。
【００３７】
磁束によって吸引力が制御されるため、アーム２０の長さが接触圧の調整に及ぼす影響が小さい。また、アーム２０の先端側で接触圧が調整できるため、その接触圧の調整のために、例えば特許文献１に記載の構成のように、アーム２０を駆動する駆動部４０に大きな力を発生させる必要がない。これにより、接触受電システムの簡素化を図ることができる。
【００３８】
各架線７１，７２に対する各シュー３１，３２の接触状態を検出し、その検出結果に基づいて、ステップＳ１１の処理で発生した接触圧が目標値に対して不足する分を補償するように、電磁石８０のコイルに流れる電流をフィードバック制御した。これにより、接触圧を目標値に制御するために必要な電磁石８０の発生磁力を小さくでき、ひいては接触受電システムの小型化を図ることができる。
【００３９】
＜第１実施形態の変形例＞
・図４のステップＳ１４で説明した上記（Ｂ）の処理に代えて、以下の処理を実施することもできる。詳しくは、カメラ６１の撮像データに基づいて、第１架線７１と第１シュー３１との間、及び第２架線７２と第２シュー３２との間の双方に火花が発生していないと判定している期間に渡って、電磁石８０のコイルに流す電流を増加し続ける。その後、カメラ６１の撮像データに基づいて、第１架線７１と第１シュー３１との間、及び第２架線７２と第２シュー３２との間の少なくとも一方に火花が発生したと判定した場合、上記電流を所定量低減する。この制御方法によれば、火花の発生を抑制しつつ、接触圧を高い値に維持することができる。
【００４０】
・電磁石８０のコイルに流す電流は、直流電流ではなく交流電流でも良い。この場合、図４のステップＳ１４において、コイルに流す交流電流の振幅が制御されればよい。
【００４１】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、アーム２０の先端部に取り付けられた受電部の構成が変更されている。
【００４２】
図５〜図７に、本実施形態の受電部の構成を示す。図５〜図７において、Ｘ方向は車両の前後方向を示し、Ｙ方向は車両の車幅方向を示し、Ｚ方向は車両の高さ方向を示す。図５は、アーム２０の先端側を車両前方から見た図であり、図６は、アーム２０の先端側を車両上方から見た図であり、図７は、アーム２０の先端側を車両下方から見た図である。図５〜図７において、先の図２に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【００４３】
本実施形態において、給電設備は、接続部７３を備えておらず、第１架線８１と、第１架線８１から離間して設けられた第２架線８２とを備えている。第１架線８１及び第２架線８２それぞれの走行路側は、互いに平行な平坦面とされている。
【００４４】
アーム２０の先端部における上側には、第１Ａシュー３３ａと第１Ｂシュー３３ｂとが、車両の前後方向において離間して取り付けられている。詳しくは、アーム２０の先端部における上側のうち、車両の前方側に第１Ａシュー３３ａが取り付けられ、車両の後方側に第１Ｂシュー３３ｂが取り付けられている。第１Ａシュー３３ａ及び第１Ｂシュー３３ｂは、第１架線８１に当接可能に設けられ、「対となる第１電極部」に相当する。
【００４５】
アーム２０の先端部における下側には、第２Ａシュー３４ａと第２Ｂシュー３４ｂとが、車両の前後方向において離間して取り付けられている。詳しくは、アーム２０の先端部における下側のうち、車両の前方側に第２Ａシュー３４ａが取り付けられ、車両の後方側に第２Ｂシュー３４ｂが取り付けられている。第２Ａシュー３４ａ及び第２Ｂシュー３４ｂは、第２架線８２に当接可能に設けられ、「対となる第２電極部」に相当する。
【００４６】
なお、第１Ａシュー３３ａ及び第１Ｂシュー３３ｂは、図示しない第１配線５４ａを介して電力変換器５０に電気的に接続され、第２Ａシュー３４ａ及び第２Ｂシュー３４ｂは、図示しない第２配線５４ｂを介して電力変換器５０に電気的に接続されている。
【００４７】
アーム２０には、磁束発生部としての第１電磁石９１及び第２電磁石９２が設けられている。各電磁石９１，９２は、第１実施形態の電磁石８０と同様に、鉄心と、鉄心に巻き付けられたコイルとを備えている。
【００４８】
本実施形態では、第１電磁石９１のコイルに直流電流が流れる。これにより発生する磁束は、図６に破線の矢印で示すように、第１電磁石９１から、第１Ｂシュー３３ｂ、第１架線８１及び第１Ａシュー３３ａを通過して第１電磁石９１に戻るように流れる。
【００４９】
また、第２電磁石９２のコイルに直流電流が流れる。これにより発生する磁束は、図７に破線の矢印で示すように、第２電磁石９２から、第２Ａシュー３４ａ、第２架線８２及び第２Ｂシュー３４ｂを通過して第２電磁石９２に戻るように流れる。
【００５０】
本実施形態において、制御部９０は、第１架線８１に対する第１Ａシュー３３ａ及び第１Ｂシュー３３ｂの接触圧と、第２架線８２に対する第２Ａシュー３４ａ及び第２Ｂシュー３４ｂの接触圧とを個別に制御する。詳しくは、制御部９０は、第１架線８１に対する第１Ａシュー３３ａ及び第１Ｂシュー３３ｂの接触圧をその目標値に制御すべく、第１電磁石９１のコイルに流す直流電流を制御し、第２架線８２に対する第２Ａシュー３４ａ及び第２Ｂシュー３４ｂの接触圧をその目標値に制御すべく、第２電磁石９２のコイルに流す直流電流を制御する。なお、第１架線８１に対する第１Ａシュー３３ａ及び第１Ｂシュー３３ｂの接触圧の制御と、第２架線８２に対する第２Ａシュー３４ａ及び第２Ｂシュー３４ｂの接触圧の制御とのそれぞれは、図４に示した方法と同様な方法で実施されればよい。
【００５１】
以上説明した本実施形態によれば、第１架線８１に対する第１Ａシュー３３ａ及び第１Ｂシュー３３ｂの接触圧と、第２架線８２に対する第２Ａシュー３４ａ及び第２Ｂシュー３４ｂの接触圧とを個別に制御することができる。このため、例えば、第１Ａシュー３３ａ及び第１Ｂシュー３３ｂと、第２Ａシュー３４ａ及び第２Ｂシュー３４ｂとの摩耗の進行を好適に抑制することができる。
【００５２】
また、各架線８１，８２の各シュー３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂの接触面が平坦面であったとしても、各シュー３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂに作用する吸引力により、各シュー３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂのずれを好適に抑制することができる。
【００５３】
＜第２実施形態の変形例＞
・アーム２０の先端部における上側に、対となるシューが複数組取り付けられていてもよい。例えば、対となるシューが２組取り付けられている場合、アーム２０の先端部における上側に取り付けられたシューの数は４つとなる。なお、アーム２０の先端部における下側についても同様である。
【００５４】
・第１，第２電磁石９１，９２のコイルに交流電流を流してもよい。
【００５５】
・図５に示した第１，第２架線８１，８２が第１実施形態で用いられてもよい。
【００５６】
＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態において、制御部９０は、第１，第２シュー３１，３２が第１，第２架線７１，７２のつなぎ目を通過するか否かを判定し、つなぎ目を通過すると判定した場合における電磁石８０のコイルに流す電流を、つなぎ目を通過しないと判定した場合における上記電流よりも小さくする。ここで、つなぎ目は、各架線７１，７２を構成する長尺形状の導電部材の境界に存在する。
【００５７】
また、制御部９０は、第１，第２シュー３１，３２及び第１，第２架線７１，７２の少なくとも１つに金属（強磁性体）異物が付着しているか否かを判定し、異物が付着している判定した場合における上記電流を、異物が付着していないと判定した場合における上記電流よりも小さくする。以下、図８を用いて、本実施形態において制御部９０が実行する処理について説明する。本実施形態では、図８の処理と合わせて、先の図４の処理も実施されることとする。
【００５８】
ステップＳ２０では、ステップＳ１０と同様に、車両の受電要求があるか否かを判定する。
【００５９】
ステップＳ２０において否定判定した場合には、この一連の処理を終了する。一方、ステップＳ２０において肯定判定した場合には、ステップＳ２１に進み、第１，第２シュー３１，３２が第１，第２架線７１，７２のつなぎ目を通過するか否かを判定する。この判定は、例えば以下の（Ｅ），（Ｆ）のように実施することができる。
【００６０】
（Ｅ）カメラ６１の撮像データに基づいて、第１，第２シュー３１，３２が第１，第２架線７１，７２のつなぎ目を通過するか否かを判定する。
【００６１】
（Ｆ）第１，第２シュー３１，３２が第１，第２架線７１，７２のつなぎ目を通過する場合に振動が発生すると考えられる。このため、例えば圧力センサ６０ａ，６０ｂの検出値に基づいて、振動の発生タイミング及び発生周期を算出し、その算出結果に基づいて、第１，第２シュー３１，３２が第１，第２架線７１，７２のつなぎ目を通過するか否かを判定する。
【００６２】
ステップＳ２１では、第１，第２シュー３１，３２及び第１，第２架線７１，７２の少なくとも１つに異物が付着しているか否かも判定する。この判定は、例えば、カメラ６１の撮像データに基づいて実施すればよい。
【００６３】
ステップＳ２１において１，第２シュー３１，３２が第１，第２架線７１，７２のつなぎ目を通過すると判定した場合や、第１，第２シュー３１，３２及び第１，第２架線７１，７２の少なくとも１つに異物が付着していると判定した場合には、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、第１，第２シュー３１，３２が第１，第２架線７１，７２のつなぎ目を通過する場合に一時的に、先の図４のステップＳ１４で定まったコイルに流す電流を低減する。この場合、振幅を、０よりも大きい所定値まで低減してもよいし、０まで低減してもよい。つなぎ目を通過すると判定された場合、電流の低減により、第１，第２シュー３１，３２が第１，第２架線７１，７２のつなぎ目を通過するときにおける第１，第２シュー３１，３２に作用する吸引力が一時的に小さくなる。その結果、つなぎ目での段差等に起因した各シュー３１，３２や各架線７１，７２の摩耗を抑制することができる。一方、異物が付着していると判定された場合、電流の低減により、各シュー３１，３２や各架線７１，７２に付着した異物を除去することができる。なお、強磁性体以外の物質が粘着など他の要因で付着している可能性があるため、異物に関しては数回通電を停止しても除去できない場合は、異物による通電停止をキャンセルすることも可能である。
【００６４】
＜第３実施形態の変形例＞
第３実施形態の構成を第２実施形態に適用することもできる。
【００６５】
＜第４実施形態＞
以下、第４実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図９に示すように、磁束発生部として永久磁石９３が用いられている。図９において、先の図２等に示した構成と同一の構成又は対応する構成については、便宜上、同一の符号を付している。
【００６６】
アーム２０には、磁石配置変更部としてのモータ９４及びボールネジ９５が設けられている。モータ９４は、ボールネジ９５に機械的に接続され、ボールネジ９５は、永久磁石９３に機械的に接続されている。制御部９０は、モータ９４を駆動することにより、ボールネジ９５を介して永久磁石９３の位置を変化させる。永久磁石９３が各シュー３１，３２から離れる方向に変位すると、永久磁石９３、第１シュー３１、第１架線７１、接続部７３、第２架線７２及び第２シュー３２を含む磁気回路を流れる磁束が低減する。永久磁石９３を各シュー３１，３２から離れる方向に変位させることは、第１実施形態において電磁石８０のコイルに流す電流を低減することに等しい。
【００６７】
一方、永久磁石９３が各シュー３１，３２に近づく方向に変位すると、永久磁石９３、第１シュー３１、第１架線７１、接続部７３、第２架線７２及び第２シュー３２を含む磁気回路を流れる磁束が増加する。永久磁石９３を各シュー３１，３２に近づける方向に変位させることは、電磁石８０のコイルに流す電流を増加することに等しい。
【００６８】
以上説明した本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、各架線７１，７２に対する各シュー３１，３２の接触圧を制御することができる。
【００６９】
＜第４実施形態の変形例＞
永久磁石９３の配置を変化させるための構成としては、モータ９４及びボールネジ９５を用いた構成に限らない。
【００７０】
例えば、図１０に示すように、油圧を用いて永久磁石９３を移動させる構成であってもよい。詳しくは、この構成は、磁石配置変更部として、バネ９６と、ピストン９７と、油圧源９８とを備えている。バネ９６は、各シュー３１，３２から永久磁石９３が離れる方向に永久磁石９３を付勢している。ピストン９７は、油圧源９８の油圧が調整されることにより、永久磁石９３が各シュー３１，３２に近づく方向に変位したり、永久磁石９３が各シュー３１，３２から離れる方向に変位したりする。なお、油圧源９８の油圧は、例えば制御部９０により調整されればよい。
【００７１】
また、例えば、図１１に示すように、永久磁石９３を回転させる構成であってもよい。図１１には、アーム２０の長手方向において車両側からアーム２０の先端部を見た場合の模式的な構成を示す。永久磁石９３をその回転中心Ｐまわりに回転させることで、磁束φが磁性材以外の部分（例えば空気）を通過する距離が変化し、磁気抵抗が変化する。その結果、磁束量が変化して吸引力を制御することが可能となる。例えば、永久磁石９３が、図１１（Ａ）に示す状態から図１１（Ｂ）に示す状態となることにより、磁気抵抗が増加し、吸引力が減少する。なお、永久磁石９３は、例えばモータにより回転されればよい。このモータは、制御部９０により駆動されればよい。
【００７２】
＜第５実施形態＞
以下、第５実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図１２に示すように、車両１００の下部にアーム１１０が取り付けられている。アーム１１０は、長尺形状をなし、その回転軸１１１を中心として回転可能に設けられている。アーム１１０は、図示しない駆動部により回転駆動される。この回転駆動により、アーム１１０は、車両１００の下方に延出したり、車両１００に格納されたりする。
【００７３】
給電設備は、第１架線１３１、第２架線１３２、及び導電性を有する強磁性材料（軟磁性材料）で構成された接続部１３３を備えている。本実施形態において、第１架線１３１、第２架線１３２及び接続部１３３は、図１３に示すように、車両１００の走行路２００の表面に露出した状態で設けられている。本実施形態では、第１架線１３１と接続部１３３との間にギャップが設けられている。なお、例えば、第２架線１３２と接続部１３３との間にギャップが設けられたり、接続部１３３のうち、第１架線１３１から第２架線１３２へと向かう中間位置にギャップが設けられたりしてもよい。さらに、上記ギャップに絶縁材が設けられていてもよい。
【００７４】
アーム１１０の先端部には、第１シュー１２１及び第２シュー１２２が車幅方向に離間して取り付けられている。第１シュー１２１は、第１架線１３１に当接可能に設けられ、第２シュー１２２は、第２架線１３２に当接可能に設けられている。
【００７５】
アーム１１０には、磁束発生部としての電磁石１４０が設けられている。電磁石１４０のコイルに通電されることにより発生する磁束は、図１３に破線の矢印で示すように、第１シュー１２１、第１架線１３１、接続部１３３、第２架線１３２、第２シュー１２２及び電磁石１４０を含む磁気回路を流れる。
【００７６】
以上説明した本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、各架線１３１，１３２に対する各シュー１２１，１２２の接触圧を目標値に制御することができる。このため、例えば、車両１００が走行路２００の凹凸部分を走行する場合に車両１００の上下位置が変化したときであっても、各シュー１２１，１２２の接触圧が目標値から大きくずれることを防止できる。
【００７７】
アーム１１０を回転させる図１２に示した構成に加えて、各架線１３１，１３２に対する各シュー１２１，１２２の車幅方向のずれを補正する構成が車両１００に備えられ得る。この構成は、図１４に示すように、車両１００を上方から見た場合において、車両の高さ方向に延びる回転軸１１２を中心としてアーム１１０を回転駆動させるものである。この場合において、アーム１１０が左右方向（車幅方向）にゆれて各架線１３１，１３２と各シュー１２１，１２２との間にズレが生じる場合でも、このズレを無くす方向に架線１３１，１３２とシュー１２１，１２２との間に吸引力が働くことで、給電能力を確保することが可能となる。なお、図１４では、接続部１３３等の図示を省略している。
【００７８】
なお、各架線１３１，１３２に対する各シュー１２１，１２２の車幅方向のずれを補正する構成としては、図１４に示す構成に限らず、例えば、図１５に示すように、アーム１１０の根元部を車幅方向にスライドさせる構成であってもよい。
【００７９】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００８０】
第１実施形態において、アーム１１０を回転させる図１に示した構成に加えて、各架線７１，７２に対する各シュー３１，３２の車両１０の高さ方向のずれを補正する構成が車両１０に備えられてもよい。この構成は、例えば、車両の前後方向に延びる回転軸を中心としてアーム１１０を回転駆動させたり、アーム１１０の根元部を車両の高さ方向にスライドさせたりする構成であればよい。なお、第２〜第４実施形態についても同様である。
【００８１】
・図８のステップＳ２１において、つなぎ目を通過するか否かを判定する処理と、異物が付着しているか否かを判定する処理とのうち、いずれか１つのみが実施されてもよい。
【００８２】
・上記各実施形態で説明した構成は、車両の走行中に限らず、車両の駐停車中での受電も可能である。
【００８３】
・アームとしては、回転駆動されるものに限らず、例えば、車両の側方又は下方に直線状に延びて架線に押し付けられるものであってもよい。
【００８４】
・受電部を構成する電極部は、シューに限らず、例えば、架線に当接することにより回転するローラであってもよい。
【００８５】
・バッテリが搭載されないバッテリレス車両に本発明を適用してもよい。この場合、受電した電力は、回転電機等の車載電気負荷に供給される。
【００８６】
本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
１０…車両、２０…アーム、３１，３２…第１，第２シュー、４０…駆動部、７１，７２…第１，第２架線、８０…電磁石、９０…制御部。
【図１】
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【図２】
2020174504.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020174504.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2020174504.tif 000009
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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