(57)【要約】【課題】移動車両給電システムにおいて、安定して非接触の給電を行うことである。【解決手段】移動車両６の走行経路８に設けられる複数の給電エリア３００に系統電源２００から電力を供給し、任意の給電エリア３００に駐停車中の移動車両側蓄電装置６４へ電力を非接触で給電する移動車両給電システム１０であって、各給電エリア３００は、系統電源２００からの電力を充電する給電エリア側蓄電装置３０と、給電エリア側蓄電装置３０の放電を利用して系統電源２００の電力を非接触で移動車両６に送電する送電装置５０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動車両の走行経路に設けられる複数の給電エリアに系統電源から電力を供給し、任意の給電エリアに駐停車中の移動車両側蓄電装置へ電力を非接触で給電する移動車両給電システムであって、
各給電エリアは、
系統電源からの電力を充電する給電エリア側蓄電装置と、
給電エリア側蓄電装置の放電を利用して系統電源の電力を非接触で移動車両に送電する送電装置と、
を備えることを特徴とする移動車両給電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の移動車両給電システムにおいて、
各給電エリアは、
移動車両の走行経路に設けられる交通信号機が進行表示のときに系統電源の電力が給電エリア側蓄電装置に充電され、交通信号機が停止表示のときに給電エリア側蓄電装置からの電力の放電により移動車両に送電することを特徴とする移動車両給電システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の移動車両給電システムにおいて、
移動車両の蓄電情報と、各給電エリアにおける給電エリア側蓄電装置の蓄電量と、移動車両の位置情報とを取得する取得手段と、
取得された蓄電情報と蓄電量と位置情報とに基づいて、当該移動車両に対する最適な給電エリアを探索する最適給電エリア探索手段と、
を備えることを特徴とする移動車両給電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の移動車両給電システムにおいて、
取得された蓄電情報と蓄電量と位置情報とに基づいて、各給電エリアの給電エリア側蓄電装置のそれぞれの充電量を調整する調整手段を備えることを特徴とする移動車両給電システム。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の移動車両給電システムにおいて、
移動車両の走行経路に設けられ、移動車両との間で無線により通信を行うことで移動車両の蓄電情報と位置情報とを取得する複数の無線通信機と、
最適な給電エリアまでの最適経路を探索する最適経路手段と、
無線通信機によって最適給電エリアと最適経路とを移動車両に提供する提供手段と、
を備えることを特徴とする移動車両給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動車両給電システムに係り、特に、非接触で給電を行う移動車両給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車に給電する移動車両給電システムでは、自宅での給電等、移動車両が長時間駐車している間に行われる給電だけでは車載バッテリの性能等の問題から長距離の走行が困難な場合がある。そこで、移動車両が走行する途中の種々の場所で給電が行えるように複数の給電エリアが設置されることが提案されている。例えば、特許文献１には、間歇給電式電気車両システムが開示されている。ここでは、給電装置を備えた給電ステーションを停留所、ガソリンスタンド、坂道、交差点等の予め定めた複数の地点に設置し、蓄電器（池）と複数のスイッチを含む充放電回路を有するモータ駆動の電気車両を給電ステーションに停車させる。そして、少なくとも停車中にスイッチのオンオフ制御により給電装置から給電される電力により蓄電器（池）を充電し、その後は該蓄電器（池）からの放電によりモータを駆動して走行するものが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、電源から給電線を介して非接触で移動体に電力を供給する非接触給電システムが開示されている。ここでは、給電線を複数の区間に分割したときに、隣接する区間を分離または接続する複数の第１のスイッチ手段と、複数の区間の給電線の一端を区間毎に短絡させる複数の第２のスイッチ手段とを備えることが述べられている。さらに、給電線のインダクタンス分を補償する複数のコンデンサと、電源から移動体の存在する区間までが閉区間となるように第１及び第２のスイッチ手段を制御する制御手段を備えることが述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−８６８７６号公報
【特許文献２】特開２０００−１０３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の構成によれば、充放電回路を利用して電気車両の蓄電器に給電を行うことができる。しかし、特許文献１の構成では、充放電回路は電気車両に設けられて電気車両が走行運行中での一時停車中に充放電を行っている。このように、短時間の停止中に充放電を行う場合は、送電の切替時間が短くなる。そして、車両への給電は数ｋＷの大電力を送電する必要があり、送電の切替スピードを早くすると、例えば系統電源から電力を供給する場合には電力損失が大きくなるため、安定した電力供給が困難となることがある。
【０００６】
また、上記特許文献２の構成によれば、非接触給電を行うことができる。しかし、特許文献２の構成では、上記と同様に短時間の停車中に非接触給電を行うと、同様に系統電源の電力損失が大きくなるため、安定した電力供給が困難となることがある。
【０００７】
本発明の目的は、安定して非接触の給電を行う移動車両給電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る移動車両給電システムは、移動車両の走行経路に設けられる複数の給電エリアに系統電源から電力を供給し、任意の給電エリアに駐停車中の移動車両側蓄電装置へ電力を非接触で給電する移動車両給電システムであって、各給電エリアは、系統電源からの電力を充電する給電エリア側蓄電装置と、給電エリア側蓄電装置の放電を利用して系統電源の電力を非接触で移動車両に送電する送電装置と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る移動車両給電システムにおいて、各給電エリアは、移動車両の走行経路に設けられる交通信号機が進行表示のときに系統電源の電力が給電エリア側蓄電装置に充電され、交通信号機が停止表示のときに給電エリア側蓄電装置からの電力の放電により移動車両に送電することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る移動車両給電システムにおいて、移動車両の蓄電情報と、各給電エリアにおける給電エリア側蓄電装置の蓄電量と、移動車両の位置情報とを取得する取得手段と、取得された蓄電情報と蓄電量と位置情報とに基づいて、当該移動車両に対する最適な給電エリアを探索する最適給電エリア探索手段と、を備えることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る移動車両給電システムにおいて、取得された蓄電情報と蓄電量と位置情報とに基づいて、各給電エリアの給電エリア側蓄電装置のそれぞれの充電量を調整する調整手段を備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る移動車両給電システムにおいて、移動車両の走行経路に設けられ、移動車両との間で無線により通信を行うことで移動車両の蓄電情報と位置情報とを取得する複数の無線通信機と、最適な給電エリアまでの最適経路を探索する最適経路手段と、無線通信機によって最適給電エリアと最適経路とを移動車両に提供する提供手段と、を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記構成によれば、系統電源からの電力を給電エリアに設けられる給電エリア側蓄電装置に充電した後、給電エリア側蓄電装置の放電を利用して系統電源の電力を非接触で移動車両に送電する。これにより、系統電源から直接ではなく、給電エリア側蓄電装置を介して移動車両に電力を給電するため、例えば短時間の給電を行う時でも安定した電力供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態である移動車両給電システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態である移動車両給電システムにおいて、送電装置と受電装置の各要素を詳細に示した図である。
【図３】本発明の一実施形態である移動車両給電システムにおいて、制御部の各要素を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態である移動車両給電システムにおいて、移動車両から制御部１００に対して車両に関する情報を送信する手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態である移動車両給電システムにおいて、制御部で移動車両給電プログラムが実行されて最適給電エリアの探索とその給電エリアまでの最適ルートの情報を当該移動車両に送信される手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態である移動車両給電システムにおいて、当該移動車両が最適給電エリアと最適ルート情報を取得して給電を開始する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】
【００１５】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。また、以下では、移動車両と制御部との間の通信は光ビーコンによって行われるものとして説明するが、無線により通信を行えるものあればよく、例えば電波等により通信を行う無線通信機であってもよい。また、以下では、交通信号機が青信号のときに給電エリア側蓄電装置を充電し、赤信号のときに放電を行うものとして説明するが、それ以外のタイミングで充放電してもよく、例えば予め定められた時間で充放電をしてもよい。
【００１６】
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態である移動車両給電システム１０を示す図である。移動車両給電システム１０は、系統電源２００と、給電エリア３００と、無線通信機４０、交通信号機９と、制御部１００とを含んで構成される。移動車両給電システム１０は、給電エリア３００において移動車両６に対して給電するシステムである。給電エリア３００は、給電ポイント６０と、給電エリア側蓄電装置３０と、送電装置５０とを含んで構成される。
【００１８】
移動車両６は、街等に設けられる走行経路８（換言すれば道路）を走行して目的地までの移動を行うための車両である。そして、走行経路８の側部には、交通信号機９と無線通信機４０等を取り付けるための構造物１５が所定の間隔で配置される。
【００１９】
交通信号機９は、複数の移動車両６を走行経路８を安全かつ円滑に走行させるために、例えば図示しない交差点等において設けられる信号機である。そして、交通信号機９は、移動車両６に対して進行可能であることを表示する青信号と、移動車両６に対して進行注意であることを表示する黄信号と、移動車両６に対して進行禁止であることを表示する赤信号といった３つの信号から構成されている。もちろん、交通信号機９は、これらの信号の種類に限定されず、例えば青信号が点灯している場合には進行可能であることを表示し、青信号が点滅へと切り替わった場合には進行注意であることを表示し、その後青信号から赤信号へと切り替わった場合には進行禁止であることを表示するものであってもよい。
【００２０】
系統電源２００は、電力会社が保有する商用電力を各給電エリア３００に供給するための電源である。系統電源２００は、電力線１０６を用いて各給電エリア３００の給電エリア側蓄電装置３０に接続される。系統電源２００は、後述する制御部１００からの指令により各給電エリア側蓄電装置３０への充放電制御を行う。電力線１０６は、電力を給電エリア側蓄電装置３０に送電するための電気配線であるが、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）技術により通信回線として利用することもできる。これにより、系統電源２００は、各給電エリア側蓄電装置３０の蓄電量を取得することもできる。
【００２１】
給電ポイント６０は、交通信号機９が設置される交差点において移動車両６が一時停車するために設けられた領域である。給電エリア側蓄電装置３０は、交通信号機９が取り付けられる構造物１５の近傍に配置される。また、給電エリア側蓄電装置３０は、複数の単電池を組み合わせて所定の電圧とした組電池であって、系統電源２００からの電力を充電によって蓄電し、放電によってその電力を送電装置５０に対して出力できるようにした二次電池である。給電エリア側蓄電装置３０は、系統電源２００からの制御により、交通信号機９が青信号のときに系統電源２００からの電力によって充電が行われ、交通信号機９が赤信号のときに送電装置５０を介して移動車両６に対して電力の放電を行う。もちろん、給電エリア側蓄電装置３０は、充放電できるものであれば二次電池以外のものであってもよく、例えば、キャパシタを用いて構成してもよい。
【００２２】
送電装置５０は、給電ポイント６０の地下に埋め込んで配置される装置である。また、送電装置５０は、給電ポイント６０に移動車両６が停車できる数に対応して複数の送電装置５０が配置されている。送電装置５０は、移動車両６の受電装置６２に対して電力を送電するための装置であり、詳細な機能と構成については後述する。
【００２３】
無線通信機４０は、構造物１５に設けられ、赤外線を用いて移動車両６の車両側通信機６６との間で双方向通信を行う光ビーコンである。無線通信機４０は、移動車両６からは、移動車両６の移動車両側蓄電装置６４に関する蓄電情報や、走行経路８における移動車両６の位置情報を取得し、後述する制御部１００に対して、それらの情報を送信する機能を有する。また、無線通信機４０は、制御部１００から取得する給電エリア情報を移動車両６に対して送信する機能を有する。
【００２４】
移動車両６は、車両側通信機６６と、受電装置６２と、移動車両側蓄電装置６４とを含んで構成される。車両側通信機６６は、無線通信機４０（光ビーコン）との間で赤外線により双方向通信を行う通信機である。
【００２５】
移動車両側蓄電装置６４は、複数の単電池を組み合わせて所定の電圧とした組電池であって、受電装置６２からの電力を充電によって蓄電し、放電によって図示しないモータに対して電力を供給するための二次電池である。もちろん、移動車両側蓄電装置６４は、充放電できるものであれば二次電池以外のものであってもよく、例えば、キャパシタを用いて構成してもよい。なお、受電装置６２については後述する。
【００２６】
図２は、送電装置５０と受電装置６２の各要素を詳細に示した図である。送電装置５０は、送電アンテナ５０２と送電回路５００とを含んで構成される。一方、受電装置６２は、受電アンテナ６２２と受電回路６２４とを含んで構成される。
【００２７】
送電アンテナ５０２は、図示しない送電コアに導線が巻回されて構成され、受電アンテナ６２２に対して非接触により電力を供給するコイルである。一方、受電アンテナ６２２は、図示しない受電コアに導線が巻回されて構成され、送電アンテナ５０２から送電される電力を受電するコイルである。そして、移動車両６が給電を行う際に給電ポイント６０において送電装置５０と受電装置６２とが対向する位置に停車したときに、送電アンテナ５０２と受電アンテナ６２２との電磁誘導回路が構成される。つまり、送電アンテナ５０２は、受電アンテナ６２２に対して非接触の電磁誘導作用により電力の給電が可能となる。
【００２８】
送電回路５００は、給電エリア側蓄電装置３０から放電された直流電力を所定の高周波電力に変換し、この高周波電力を送電アンテナ５０２に供給する。また、送電回路５００が送電する電流値、電圧値、周波数は図示していない制御回路により制御される。受電回路６２４は、受電アンテナ６２２の高周波電力を整流して直流電力に変換し、移動車両側蓄電装置６４に対して供給する機能を有する。
【００２９】
図３は、制御部１００の各要素を示す図である。制御部１００は、系統電源Ｉ／Ｆ１３０と、無線通信機Ｉ／Ｆ１４０と、記憶部１２０と、ＣＰＵ１１０とを含んで構成される。各要素は、内部バスを通じて相互に接続される。かかる制御部１００は、移動車両給電システムに適したコンピュータを用いることができる。
【００３０】
系統電源Ｉ／Ｆ１３０は、系統電源２００と接続されるインターフェース回路である。無線通信機Ｉ／Ｆ１４０は、無線通信機４０と接続されるインターフェース回路である。記憶部１２０は、ＣＰＵ１１０の各機能モジュールにおいて実行される移動車両給電プログラム等を格納する記憶装置である。
【００３１】
ＣＰＵ１１０は、車両蓄電情報取得モジュール１１２と、給電エリア蓄電情報取得モジュール１１３と、車両位置情報取得モジュール１１４と、最適給電エリア探索モジュール１１５と、最適ルート探索モジュール１１６と、系統電源制御モジュール１１８と、給電エリア・ルート情報送信モジュール１１９とを含んで構成される。これらの各機能は、ソフトウェアを実行することで実現でき、具体的には記憶部１２０に記憶された移動車両給電プログラムを実行することにより実現できる。また、かかる機能の一部あるいは全部をハードウェアで実現するものとしてもよい。
【００３２】
車両蓄電情報取得モジュール１１２は、無線通信機４０によって取得された移動車両６に必要な充電量が反映された車両蓄電情報を無線通信機Ｉ／Ｆ１４０を介して取得する機能を有する。
【００３３】
給電エリア蓄電情報取得モジュール１１３は、系統電源２００によって取得された給電エリア３００の給電エリア側蓄電装置３０の蓄電量を系統電源Ｉ／Ｆ１３０を介して取得する機能を有する。
【００３４】
車両位置情報取得モジュール１１４は、無線通信機４０によって取得された走行経路８における移動車両６の位置情報を無線通信機Ｉ／Ｆ１４０を介して取得する機能を有する。
【００３５】
最適給電エリア探索モジュール１１５は、車両蓄電情報取得モジュール１１２によって取得された移動車両６の車両蓄電情報と、給電エリア蓄電情報取得モジュール１１３によって取得された給電エリア側蓄電装置３０の蓄電量と、車両位置情報取得モジュール１１４によって取得された移動車両６の位置情報とに基づいて、当該移動車両６が給電を行うのに最適な給電エリア３００を探索する機能を有する。
【００３６】
最適ルート探索モジュール１１６は、最適給電エリア探索モジュール１１５によって探索された走行経路８における最適な給電エリア３００への最適ルートを探索する機能を有する。
【００３７】
系統電源制御モジュール１１８は、車両蓄電情報取得モジュール１１２によって取得された移動車両６の車両蓄電情報と、給電エリア蓄電情報取得モジュール１１３によって取得された給電エリア側蓄電装置３０の蓄電量と、車両位置情報取得モジュール１１４によって取得された移動車両６の位置情報とに基づいて、系統電源Ｉ／Ｆ１３０を介して系統電源２００に対し、各給電エリア側蓄電装置３０のそれぞれの充電量を調整する機能を有する。
【００３８】
給電エリア・ルート情報送信モジュール１１９は、最適給電エリア探索モジュール１１５によって取得された最適給電エリアの情報と、最適ルート探索モジュール１１６によって取得された最適ルートの情報とを無線通信機Ｉ／Ｆ１４０を介して無線通信機４０に対して送信する機能を有する。
【００３９】
続いて、上記構成の移動車両給電システム１０の動作について、図１〜図６を参照して説明する。図４は、移動車両６から制御部１００に対して車両に関する情報を送信する手順を示すフローチャートである。図５は、制御部１００で移動車両給電プログラムが実行されて最適給電エリアの探索とその給電エリアまでの最適ルートの情報を当該移動車両６に送信される手順を示すフローチャートである。図６は、当該移動車両６が最適給電エリアと最適ルート情報を取得して給電を開始する手順を示すフローチャートである。
【００４０】
まず、図４を用いて、最初に移動車両６から制御部１００に対して車両に関する情報を送信する手順について説明する。移動車両６において移動車両側蓄電装置６４の蓄電状態であるＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）を確認する（Ｓ２）。そして、移動車両６が継続して走行するために充電が必要なエネルギを算出する（Ｓ４）。次に、Ｓ４において算出されたエネルギに基づいて、当該移動車両６に給電が必要かどうかを判断する（Ｓ６）。ここで、当該移動車両６に給電が必要でないと判断すれば、再びＳ２に戻る。また、当該移動車両６に給電が必要であると判断すれば、移動車両６の蓄電情報や走行経路８における当該移動車両６の位置情報といった車両情報が車両側通信機６６から無線通信機４０に対して送信される（Ｓ８）。その後、ＥＮＤ処理へと進む。なお、これらの手順の処理は、移動車両６に搭載される図示しない車両制御装置の機能によって実行される。
【００４１】
次に、図５を用いて、制御部１００で移動車両給電プログラムが実行されて最適給電エリアの探索とその給電エリアまでの最適ルートの情報を当該移動車両６に送信される手順について説明する。まず、無線通信機４０を介して移動車両６の蓄電情報と位置情報を取得する（Ｓ１０）。この機能は、ＣＰＵ１１０の車両蓄電情報取得モジュール１１２と車両位置情報取得モジュール１１４の機能によって実行される。
【００４２】
続いて、各給電エリア３００における給電エリア側蓄電装置３０の蓄電量を確認する（Ｓ１２）。この機能は、ＣＰＵ１１０の給電エリア蓄電情報取得モジュール１１３の機能によって実行される。
【００４３】
さらに、各給電エリア３００における給電エリア側蓄電装置３０の蓄電量に基づいて、各給電エリア側蓄電装置間の蓄電量の調整を行うように系統電源２００に対して指令を与える（Ｓ１４）。この指令を受けて、さらに交通信号機９が青信号のときに該当給電エリア側蓄電装置３０に対して充電が行われる。この機能は、ＣＰＵ１１０の系統電源制御モジュール１１８の機能によって実行される。
【００４４】
そして、移動車両６の蓄電情報及び位置情報と、給電エリア側蓄電装置３０の蓄電量とに基づいて、その移動車両６が給電を行うのに最適な給電エリア３００を探索する（Ｓ１６）。この機能は、ＣＰＵ１１０の最適給電エリア探索モジュール１１５の機能によって実行される。
【００４５】
次に、Ｓ１６において探索された最適給電エリア３００までの最適ルートを探索する（Ｓ１８）。この機能は、ＣＰＵ１１０の最適ルート探索モジュール１１６の機能によって実行される。
【００４６】
続いて、Ｓ１６，Ｓ１８で探索された給電エリア３００とその給電エリア３００までの最適ルートの情報について無線通信機４０を介して当該移動車両６に対して送信する（Ｓ２０）。この機能は、ＣＰＵ１１０の給電エリア・ルート情報送信モジュール１１９の機能によって実行される。その後、ＥＮＤ処理へと進む。
【００４７】
次に、図６を用いて、移動車両６が最適給電エリアと最適ルート情報を取得して給電を開始する手順について説明する。まず、移動車両６が、無線通信機４０から制御部１００によって探索された最適給電エリアの情報と最適ルートの情報を受信する（Ｓ２２）。続いて、移動車両６は、Ｓ２２において受信した最適ルートに基づいて、当該給電エリア３００に移動する（Ｓ２４）。なお、これらの手順の処理は、移動車両６に搭載される図示しない車両制御装置の機能によって実行される。
【００４８】
そして、交通信号機９が赤信号となり、当該移動車両６が当該給電エリア３００の給電ポイント６０に停車して送電装置５０と受電装置６２とが送受電可能な対応する位置となったときに必要な電力が供給される。つまり、当該移動車両６に対して給電が行われる（Ｓ２６）。そして、受電装置６２から移動車両側蓄電装置６４に必要な電力が充電される。
【００４９】
このように、移動車両給電システム１０によれば、系統電源２００から一旦、給電エリア側蓄電装置３０に電力を溜めておき、給電エリア側蓄電装置３０の充放電により移動車両６に電力を送電するため、系統電源２００の損失はなく安定した電力供給ができる。また、移動車両６は、制御部１００によって探索された最適給電エリアまでの最適ルートに基づいて移動して給電を行える。したがって、安定した電力の下で移動車両６の走行を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００５０】
６  移動車両、８  走行経路、９  交通信号機、１０  移動車両給電システム、１５  構造物、３０  給電エリア側蓄電装置、４０  無線通信機、５０  送電装置、６０  給電ポイント、６２  受電装置、６４  移動車両側蓄電装置、６６  車両側通信機、１００  制御部、１０６  電力線、１１０  ＣＰＵ、１１２  車両蓄電情報取得モジュール、１１３  給電エリア蓄電情報取得モジュール、１１４  車両位置情報取得モジュール、１１５  最適給電エリア探索モジュール、１１６  最適ルート探索モジュール、１１８  系統電源制御モジュール、１１９  給電エリア・ルート情報送信モジュール、１２０  記憶部、１３０  系統電源Ｉ／Ｆ、１４０  無線通信機Ｉ／Ｆ、２００  系統電源、３００  給電エリア、５００  送電回路、５０２  送電アンテナ、６２２  受電アンテナ、６２４  受電回路。
【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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