(57)【要約】  ＩＰＡ−ＥＣＵ（４１０）は、車両に搭載されたカメラ（１２０）からの画像情報に基づいて送電ユニットの位置を画像認識する。そして、ＩＰＡ−ＥＣＵ（４１０）は、その画像認識結果に基づいて、送電ユニットへ車両を誘導するように誘導制御を実行する（第１の誘導制御）。共鳴ＥＣＵ（４６０）は、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの距離を推定する。そして、送電ユニットが車体下部に入り込むと、ＨＶ−ＥＣＵ（４７０）は、共鳴ＥＣＵ（４６０）からの距離情報に基づいて、送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせを行なうように車両の誘導制御を実行する（第２の誘導制御）。
2010052785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両外部に設けられる給電設備（２００）の送電ユニットから車両（１００）に搭載された受電ユニット（１１０）へ非接触で給電する車両用給電システムであって、
前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置関係を検知する第１の検知手段（１２０，４１０）と、
前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記送電ユニットへ前記車両を誘導するように前記車両を制御する第１の誘導制御手段（４１０，４２０）と、
前記送電ユニットから前記受電ユニットへの給電状況に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を検知する第２の検知手段（４６０）と、
前記第１の誘導制御手段により前記車両が前記送電ユニットに所定の距離まで近づくと、前記第２の検知手段の検知結果に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせを行なうように前記車両を制御する第２の誘導制御手段（４７０，４２０，４３０，４４０）とを備える車両用給電システム。
【請求項２】
前記送電ユニットは、地面に配置され、
前記受電ユニットは、車体底面に配置され、
前記送電ユニットおよび前記受電ユニットの対向面積は、前記車体底面の面積よりも小さく、
前記第１の検知手段は、
前記車両に搭載され、前記車両の外部を撮影する撮影装置（１２０）と、
前記撮影装置によって撮影された画像に基づいて前記送電ユニットの位置を認識する画像認識部（４１０）とを含み、
前記所定の距離は、前記車両が前記送電ユニットに近づくことにより前記送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、前記撮影装置により前記送電ユニットを撮影不可能となる距離である、請求の範囲第１項に記載の車両用給電システム。
【請求項３】
前記所定の距離は、前記受電ユニットが前記送電ユニットから受電可能な予め設定された距離である、請求の範囲第１項に記載の車両用給電システム。
【請求項４】
前記車両と前記給電設備との間で通信を行なう通信手段（１３０，２４０）をさらに備え、
前記第１の検知手段は、前記送電ユニットの位置を示す発光部（２３０）をさらに含み、
前記発光部は、前記通信手段により前記車両と前記給電設備との間の通信が確立した後に発光する、請求の範囲第１項に記載の車両用給電システム。
【請求項５】
前記発光部は、前記通信手段により前記車両から受ける指令に応じて発光する、請求の範囲第４項に記載の車両用給電システム。
【請求項６】
前記車両と前記給電設備との間で通信を行なう通信手段（１３０，２４０）をさらに備え、
前記給電設備は、前記通信手段により前記車両から受ける指令に応じて起動される、請求の範囲第１項に記載の車両用給電システム。
【請求項７】
前記送電ユニットは、電源から電力を受ける送電用コイル（２２４）を含み、
前記受電ユニットは、前記送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイル（１１２）を含み、
前記第２の検知手段は、前記送電用コイルから前記充電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を推定する距離推定部（４６０）を含む、請求の範囲第１項に記載の車両用給電システム。
【請求項８】
前記第２の誘導制御手段による前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせの実行中に前記送電ユニットから前記受電ユニットへ供給される電力の大きさは、前記位置合わせの完了後に前記送電ユニットから前記受電ユニットへ供給される電力よりも小さい、請求の範囲第１項に記載の車両用給電システム。
【請求項９】
前記第１の誘導制御手段は、前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記車両のステアリングを制御する第１の制御部（４２０）を含み、
前記第２の誘導制御手段は、前記第２の検知手段の検知結果に基づいて前記車両の駆動および制動を制御する第２の制御部（４３０，４４０）を含む、請求の範囲第１項に記載の車両用給電システム。
【請求項１０】
車両外部に設けられる給電設備（２００）の送電ユニット（２２０）から給電される電力を用いて電動機（１７４）により走行可能な電動車両であって、
前記送電ユニットから送出される電力を非接触で受電するように構成された受電ユニット（１１０）と、
前記送電ユニットの位置を検知する第１の検知部（１２０，４１０）と、
前記第１の検知部の検知結果に基づいて前記送電ユニットへ当該車両を誘導するように当該車両を制御する第１の誘導制御部（４１０，４２０）と、
前記送電ユニットから前記受電ユニットへの給電状況に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を検知する第２の検知部（４６０）と、
前記第１の誘導制御部により当該車両が前記送電ユニットに所定の距離まで近づくと、前記第２の検知部の検知結果に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせを行なうように当該車両を制御する第２の誘導制御部（４７０，４２０，４３０，４４０）とを備える電動車両。
【請求項１１】
前記送電ユニットは、地面に配置され、
前記受電ユニットは、車体底面に配置され、
前記送電ユニットおよび前記受電ユニットの対向面積は、前記車体底面の面積よりも小さく、
前記第１の検知部は、
前記車両の外部を撮影する撮影装置（１２０）と、
前記撮影装置によって撮影された画像に基づいて前記送電ユニットの位置を認識する画像認識部（４１０）とを含み、
前記所定の距離は、当該車両が前記送電ユニットに近づくことにより前記送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、前記撮影装置により前記送電ユニットを撮影不可能となる距離である、請求の範囲第１０項に記載の電動車両。
【請求項１２】
前記所定の距離は、前記受電ユニットが前記送電ユニットから受電可能な予め設定された距離である、請求の範囲第１０項に記載の電動車両。
【請求項１３】
前記給電設備と通信を行なう通信部（１３０）をさらに備え、
前記給電設備は、前記送電ユニットの位置を示す発光部（２３０）を含み、
前記通信部は、前記給電設備との通信が確立した後、前記発光部の点灯を指示する指令を前記給電設備へ送信する、請求の範囲第１０項に記載の電動車両。
【請求項１４】
前記給電設備と通信を行なう通信部（１３０）をさらに備え、
前記通信部は、前記給電設備の起動を指示する指令を前記給電設備へ送信する、請求の範囲第１０項に記載の電動車両。
【請求項１５】
前記送電ユニットは、電源から電力を受ける送電用コイル（２２４）を含み、
前記受電ユニットは、前記送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイル（１１２）を含み、
前記第２の検知部は、前記送電用コイルから前記充電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を推定する距離推定部（４６０）を含む、請求の範囲第１０項に記載の電動車両。
【請求項１６】
前記第２の誘導制御部による前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせ時に前記送電ユニットから前記受電ユニットへ供給される電力の大きさは、前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせ完了後に前記送電ユニットから前記受電ユニットへ供給される電力よりも小さい、請求の範囲第１０項に記載の電動車両。
【請求項１７】
前記第１の誘導制御部は、前記第１の検知部の検知結果に基づいて前記車両のステアリングを制御する第１の制御部（４２０）を含み、
前記第２の誘導制御部は、前記第２の検知部の検知結果に基づいて前記車両の駆動および制動を制御する第２の制御部（４３０，４４０）を含む、請求の範囲第１０項に記載の電動車両。
【請求項１８】
車両（１００）に搭載された受電ユニット（１１０）へ非接触で給電する車両用給電設備であって、
電源から受ける電力を前記受電ユニットへ非接触で送出するように構成された送電ユニット（２２０）と、
前記車両と通信を行なう通信部（２４０）と、
前記送電ユニットから前記受電ユニットへ送出される電力を制御する電力制御部（２６０，２７０）とを備え、
前記車両は、前記送電ユニットから前記受電ユニットへの給電状況に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせを行なうように構成され、
前記車両において前記位置合わせの実行中であることを示す信号を前記通信部により前記車両から受信しているとき、前記電力制御部は、前記位置合わせの完了後に前記送電ユニットから前記受電ユニットへ送出される電力よりも小さくなるように前記電力を制御する、車両用給電設備。
【請求項１９】
前記送電ユニットの位置を示す発光部（２３０）をさらに備え、
前記発光部は、前記通信部により前記車両との通信が確立した後に発光する、請求の範囲第１８項に記載の車両用給電設備。
【請求項２０】
前記発光部は、前記通信部により前記車両から受ける指令に応じて発光する、請求の範囲第１９項に記載の車両用給電設備。
【請求項２１】
前記電力制御部は、前記通信部により前記車両から受ける指令に応じて起動される、請求の範囲第１８項に記載の車両用給電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用給電システム、電動車両および車両用給電設備に関し、特に、車両外部に設けられる給電設備から非接触で受電可能な電動車両の給電設備への駐車制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平９−２１５２１１号公報（特許文献１）は、車両外部の電源に接続される一次コイルと電気自動車の蓄電装置に接続される二次コイルとを電磁結合させて車両外部の電源から車両の蓄電装置を非接触で充電可能な電気自動車用充電システムを開示する。この充電システムにおいては、車体底部に二次コイルが設けられる。一方、駐車場の床面には凹所が形成され、その内部には一次コイルを移動可能に支持するコイル移動装置が設けられる。コイル移動装置のボディには、三つの磁気センサが備えられる。【０００３】
車両の蓄電装置を充電するには、凹所を跨ぐように車両を駐車し、二次コイルを励磁する。そうすると、磁気センサにより二次コイルの位置が検出される。そして、その検出結果に基づいてコイル移動装置が駆動され、両コイルが電磁的に結合する位置に一次コイルが案内される（特許文献１参照）。【０００４】
なお、電源コードや送電ケーブルを用いずに非接触で送電する非接触送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、マイクロ波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。【０００５】
このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対の自己共振コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２１５２１１号公報
【特許文献２】特開平１１−１１７７公報
【非特許文献１】Andre  Kurs  et  al.,  “Wireless  Power  Transfer  via  Strongly  Coupled  Magnetic  Resonances”、［online］、２００７年７月６日、Science、第３１７巻、ｐ．８３−８６、［２００７年９月１２日検索］、インターネット＜URL：http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/83.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特開平９−２１５２１１号公報に開示される充電システムは、一次コイルを移動可能に支持するコイル移動装置を駐車場に設ける必要があるので、装置が大掛かりなものとなる。今後、車両外部の給電設備から受電可能な車両の普及を図るためには、より簡易なシステム構成が望まれる。【０００７】
そこで、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、給電設備への駐車精度を確保しつつ簡易な構成から成る車両用給電システムならびにそれに用いられる電動車両および車両用給電設備を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、車両用給電システムは、車両外部に設けられる給電設備の送電ユニットから車両に搭載された受電ユニットへ非接触で給電する車両用給電システムであって、第１および第２の検知手段と、第１および第２の誘導制御手段とを備える。第１の検知手段は、送電ユニットと受電ユニットとの位置関係を検知する。第１の誘導制御手段は、第１の検知手段の検知結果に基づいて送電ユニットへ車両を誘導するように車両を制御する。第２の検知手段は、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの間の距離を検知する。第２の誘導制御手段は、第１の誘導制御手段により車両が送電ユニットに所定の距離まで近づくと、第２の検知手段の検知結果に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせを行なうように車両を制御する。【０００９】
好ましくは、送電ユニットは、地面に配置される。受電ユニットは、車体底面に配置される。送電ユニットおよび受電ユニットの対向面積は、車体底面の面積よりも小さい。第１の検知手段は、撮影装置と、画像認識部とを含む。撮影装置は、車両に搭載され、車両の外部を撮影する。画像認識部は、撮影装置によって撮影された画像に基づいて送電ユニットの位置を認識する。上記所定の距離は、車両が送電ユニットに近づくことにより送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、撮影装置により送電ユニットを撮影不可能となる距離である。【００１０】
また、好ましくは、上記所定の距離は、受電ユニットが送電ユニットから受電可能な予め設定された距離である。【００１１】
好ましくは、車両用給電システムは、通信手段をさらに備える。通信手段は、車両と給電設備との間で通信を行なう。第１の検知手段は、送電ユニットの位置を示す発光部をさらに含む。発光部は、通信手段により車両と給電設備との間の通信が確立した後に発光する。【００１２】
さらに好ましくは、発光部は、通信手段により車両から受ける指令に応じて発光する。
好ましくは、車両用給電システムは、通信手段をさらに備える。通信手段は、車両と給電設備との間で通信を行なう。給電設備は、通信手段により車両から受ける指令に応じて起動される。【００１３】
好ましくは、送電ユニットは、電源から電力を受ける送電用コイルを含む。受電ユニットは、送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイルを含む。第２の検知手段は、距離推定部を含む。距離推定部は、送電用コイルから充電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの間の距離を推定する。【００１４】
好ましくは、第２の誘導制御手段による送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせの実行中に送電ユニットから受電ユニットへ供給される電力の大きさは、位置合わせの完了後に送電ユニットから受電ユニットへ供給される電力よりも小さい。【００１５】
好ましくは、第１の誘導制御手段は、第１の制御部を含む。第１の制御部は、第１の検知手段の検知結果に基づいて車両のステアリングを制御する。第２の誘導制御手段は、第２の制御部を含む。第２の制御部は、第２の検知手段の検知結果に基づいて車両の駆動および制動を制御する。【００１６】
また、この発明によれば、電動車両は、車両外部に設けられる給電設備の送電ユニットから給電される電力を用いて電動機により走行可能な電動車両であって、受電ユニットと、第１および第２の検知部と、第１および第２の誘導制御部とを備える。受電ユニットは、送電ユニットから送出される電力を非接触で受電するように構成される。第１の検知部は、送電ユニットの位置を検知する。第１の誘導制御部は、第１の検知部の検知結果に基づいて送電ユニットへ当該車両を誘導するように当該車両を制御する。第２の検知部は、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの間の距離を検知する。第２の誘導制御部は、第１の誘導制御部により当該車両が送電ユニットに所定の距離まで近づくと、第２の検知部の検知結果に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせを行なうように当該車両を制御する。【００１７】
好ましくは、送電ユニットは、地面に配置される。受電ユニットは、車体底面に配置される。送電ユニットおよび受電ユニットの対向面積は、車体底面の面積よりも小さい。第１の検知部は、撮影装置と、画像認識部とを含む。撮影装置は、車両の外部を撮影する。画像認識部は、撮影装置によって撮影された画像に基づいて送電ユニットの位置を認識する。上記所定の距離は、当該車両が送電ユニットに近づくことにより送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、撮影装置により送電ユニットを撮影不可能となる距離である。【００１８】
また、好ましくは、上記所定の距離は、受電ユニットが送電ユニットから受電可能な予め設定された距離である。【００１９】
好ましくは、電動車両は、通信部をさらに備える。通信部は、給電設備と通信を行なう。給電設備は、送電ユニットの位置を示す発光部を含む。通信部は、給電設備との通信が確立した後、発光部の点灯を指示する指令を給電設備へ送信する。【００２０】
好ましくは、電動車両は、通信部をさらに備える。通信部は、給電設備と通信を行なう。通信部は、給電設備の起動を指示する指令を給電設備へ送信する。【００２１】
好ましくは、送電ユニットは、電源から電力を受ける送電用コイルを含む。受電ユニットは、送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイルを含む。第２の検知部は、距離推定部を含む。距離推定部は、送電用コイルから充電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの間の距離を推定する。【００２２】
好ましくは、第２の誘導制御部による送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせ時に送電ユニットから受電ユニットへ供給される電力の大きさは、送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせ完了後に送電ユニットから受電ユニットへ供給される電力よりも小さい。【００２３】
好ましくは、第１の誘導制御部は、第１の制御部を含む。第１の制御部は、第１の検知部の検知結果に基づいて車両のステアリングを制御する。第２の誘導制御部は、第２の制御部を含む。第２の制御部は、第２の検知部の検知結果に基づいて車両の駆動および制動を制御する。【００２４】
また、この発明によれば、車両用給電設備は、車両に搭載された受電ユニットへ非接触で給電する車両用給電設備であって、送電ユニットと、通信部と、電力制御部とを備える。送電ユニットは、電源から受ける電力を受電ユニットへ非接触で送出するように構成される。通信部は、車両と通信を行なう。電力制御部は、送電ユニットから受電ユニットへ送出される電力を制御する。車両は、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせを行なうように構成される。車両において位置合わせの実行中であることを示す信号を通信部により車両から受信しているとき、電力制御部は、位置合わせの完了後に送電ユニットから受電ユニットへ送出される電力よりも小さくなるように電力を制御する。【００２５】
好ましくは、車両用給電設備は、送電ユニットの位置を示す発光部をさらに備える。発光部は、通信部により車両との通信が確立した後に発光する。【００２６】
さらに好ましくは、発光部は、通信部により車両から受ける指令に応じて発光する。
好ましくは、電力制御部は、通信部により車両から受ける指令に応じて起動される。
【発明の効果】
【００２７】
この発明においては、車両の駐車制御は２段階で行なわれる。第１段階では、第１の検知手段により送電ユニットと受電ユニットとの位置関係が検知され、その検知結果に基づいて送電ユニットへ車両を誘導するように第１の誘導制御手段により車両が制御される。第２段階では、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて第２の検知手段により送電ユニットと受電ユニットとの間の距離が検知される。そして、第１の誘導制御手段により車両が送電ユニットに所定の距離まで近づくと、第２の検知手段の検知結果に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの位置合わせを行なうように第２の誘導制御手段により車両が制御される。これにより、大掛かりな設備を備えることなく、給電設備の送電ユニットと車両に搭載された受電ユニットとの位置合わせを行なうことができる。【００２８】
したがって、この発明によれば、給電設備への駐車精度を確保しつつ簡易な構成で車両用給電システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態による車両用給電システムの全体構成図である。
【図２】共鳴法による送電の原理を説明するための図である。
【図３】電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図４】図１に示す電動車両の詳細構成図である。
【図５】図４に示す制御装置の機能ブロック図である。
【図６】送電ユニットおよび受電ユニット間の距離と一次側電圧との関係を示した図である。
【図７】送電ユニットおよび受電ユニット間の距離と二次側電圧との関係を示した図である。
【図８】送電ユニットおよび受電ユニット間の距離と一次側電流との関係を示した図である。
【図９】送電ユニットおよび受電ユニット間の距離とその微分値の変化を示した図である。
【図１０】図１に示す給電設備の機能ブロック図である。
【図１１】電動車両の制御装置および給電設備のＥＣＵにより実行される車両の誘導制御を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  車両用給電システム、１００  電動車両、１１０  受電ユニット、１１２，３４０  二次自己共振コイル、１１４，３５０  二次コイル、１２０  カメラ、１３０，２４０  通信部、１４０  整流器、１４２  ＤＣ／ＤＣコンバータ、１５０  蓄電装置、１６２  昇圧コンバータ、１６４，１６６  インバータ、１７２，１７４  モータジェネレータ、１７６  エンジン、１７７  動力分割装置、１７８  駆動輪、１８０  制御装置、１９０，２７２  電圧センサ、２００  給電設備、２１０  電源装置、２２０  送電ユニット、２２２，３２０  一次コイル、２２４，３３０  一次自己共振コイル、２３０  発光部、２５０  交流電源、２６０  高周波電力ドライバ、２７０  ＥＣＵ、２７４  電流センサ、３１０  高周波電源、３６０  負荷、４１０  ＩＰＡ−ＥＣＵ、４２０  ＥＰＳ、４３０  ＭＧ−ＥＣＵ、４４０  ＥＣＢ、４５０  ＥＰＢ、４６０  共鳴ＥＣＵ、４７０  ＨＶ−ＥＣＵ、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２  システムメインリレー、ＰＬ１，ＰＬ２  正極線、ＮＬ  負極線。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。【００３２】
図１は、この発明の実施の形態による車両用給電システムの全体構成図である。図１を参照して、車両用給電システム１０は、電動車両１００と、給電設備２００とを備える。電動車両１００は、受電ユニット１１０と、カメラ１２０と、通信部１３０とを含む。【００３３】
受電ユニット１１０は、車体底面に固設され、給電設備２００の送電ユニット２２０（後述）から送出される電力を非接触で受電するように構成される。詳しくは、受電ユニット１１０は、自己共振コイル（後述）を含み、送電ユニット２２０に含まれる自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより送電ユニット２２０から非接触で受電する。カメラ１２０は、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０との位置関係を検知するために設けられ、たとえば車両後方を撮影可能に車体に取付けられる。通信部１３０は、電動車両１００と給電設備２００との間で通信を行なうための通信インターフェースである。【００３４】
給電設備２００は、電源装置２１０と、送電ユニット２２０と、発光部２３０と、通信部２４０とを含む。電源装置２１０は、たとえば系統電源から供給される商用交流電力を高周波の電力に変換して送電ユニット２２０へ出力する。なお、電源装置２１０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。【００３５】
送電ユニット２２０は、駐車場の床面に固設され、電源装置２１０から供給される高周波電力を電動車両１００の受電ユニット１１０へ非接触で送出するように構成される。詳しくは、送電ユニット２２０は、自己共振コイル（後述）を含み、受電ユニット１１０に含まれる自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより受電ユニット１１０へ非接触で送電する。発光部２３０は、送電ユニット２２０上に複数設けられ、送電ユニット２２０の位置を示すために設けられる。発光部２３０は、たとえばＬＥＤなどから成る。通信部２４０は、給電設備２００と電動車両１００との間で通信を行なうための通信インターフェースである。【００３６】
この車両用給電システム１０においては、給電設備２００の送電ユニット２２０から高周波の電力が送出され、電動車両１００の受電ユニット１１０に含まれる自己共振コイルと送電ユニット２２０に含まれる自己共振コイルとが電磁場を介して共鳴することにより、給電設備２００から電動車両１００へ給電される。ここで、給電設備２００から電動車両１００への給電に際し、電動車両１００を給電設備２００へ誘導して電動車両１００の受電ユニット１１０と給電設備２００の送電ユニット２２０との位置合わせを行なう必要がある。そして、この実施の形態においては、電動車両１００の給電設備２００への駐車制御は２段階で行なわれる。【００３７】
すなわち、第１段階においては、カメラ１２０によって撮影される画像に基づいて電動車両１００の受電ユニット１１０と給電設備２００の送電ユニット２２０との位置関係が検知され、その検知結果に基づいて送電ユニット２２０へ車両を誘導するように車両が制御される。より詳しくは、送電ユニット２２０上に設けられた複数の発光部２３０がカメラ１２０によって撮影され、複数の発光部２３０の位置および向きが画像認識される。そして、その画像認識の結果に基づいて送電ユニット２２０と車両との位置および向きが認識され、その認識結果に基づいて送電ユニット２２０へ車両が誘導される。【００３８】
ここで、受電ユニット１１０および送電ユニット２２０の対向面積は、車体底面の面積よりも小さいところ、送電ユニット２２０が車体下部に入り込むことによってカメラ１２０により送電ユニット２２０を撮影できなくなると、第１段階から第２段階に切替わる。この第２段階においては、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０への給電が行なわれ、その給電状況に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が検知される。そして、その距離情報に基づいて、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせを行なうように車両が制御される。【００３９】
なお、上記の第２段階時に送電ユニット２２０から送出される電力の大きさは、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせの完了後に送電ユニット２２０から受電ユニット１１０へ供給される電力よりも小さく設定される。上記第２段階時に送電ユニット２２０から電力を送出するのは、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を検知するためであり、本格的な給電を行なう際の大電力は不要だからである。【００４０】
次に、この実施の形態による車両用給電システム１０に用いられる非接触給電方法について説明する。この実施の形態による車両用給電システム１０では、共鳴法を用いて給電設備２００から電動車両１００への給電が行なわれる。【００４１】
図２は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図２を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。【００４２】
具体的には、高周波電源３１０に一次コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次コイル３２０と磁気的に結合される一次自己共振コイル３３０へ１Ｍ〜１０数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル３３０から二次自己共振コイル３４０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル３４０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル３４０と磁気的に結合される二次コイル３５０によって取出され、負荷３６０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル３３０と二次自己共振コイル３４０との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。【００４３】
なお、図１との対応関係については、二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０が図１の受電ユニット１１０に対応し、一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０が図１の送電ユニット２２０に対応する。【００４４】
図３は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図３を参照して、電磁界は３つの成分を含む。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。【００４５】
この中でも波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域があるが、共鳴法では、この近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、近接場を利用して、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギー（電力）を伝送する。この近接場は遠方にエネルギー（電力）を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。【００４６】
図４は、図１に示した電動車両１００の詳細構成図である。図４を参照して、電動車両１００は、蓄電装置１５０と、システムメインリレーＳＭＲ１と、昇圧コンバータ１６２と、インバータ１６４，１６６と、モータジェネレータ１７２，１７４と、エンジン１７６と、動力分割装置１７７と、駆動輪１７８とを含む。また、電動車両１００は、二次自己共振コイル１１２と、二次コイル１１４と、整流器１４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と、システムメインリレーＳＭＲ２と、電圧センサ１９０とをさらに含む。さらに、電動車両１００は、制御装置１８０と、カメラ１２０と、通信部１３０とをさらに含む。【００４７】
この電動車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４を動力源として搭載する。エンジン１７６およびモータジェネレータ１７２，１７４は、動力分割装置１７７に連結される。そして、電動車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン１７６が発生する動力は、動力分割装置１７７によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪１７８へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ１７２へ伝達される経路である。【００４８】
モータジェネレータ１７２は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７２は、動力分割装置１７７によって分割されたエンジン１７６の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置１５０の充電状態（「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」とも称される。）が予め定められた値よりも低くなると、エンジン１７６が始動してモータジェネレータ１７２により発電が行なわれ、蓄電装置１５０が充電される。【００４９】
モータジェネレータ１７４も、交流回転電機であり、モータジェネレータ１７２と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７４は、蓄電装置１５０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１７２により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ１７４の駆動力は、駆動輪１７８に伝達される。【００５０】
また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪１７８を介してモータジェネレータ１７４の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ１７４が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ１７４は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ１７４により発電された電力は、蓄電装置１５０に蓄えられる。【００５１】
動力分割装置１７７は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１７６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ１７２の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ１７４の回転軸および駆動輪１７８に連結される。【００５２】
蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。蓄電装置１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２から供給される電力を蓄えるほか、モータジェネレータ１７２，１７４によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置１５０は、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２へ供給する。なお、蓄電装置１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電設備２００（図１）から供給される電力やモータジェネレータ１７２，１７４からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。【００５３】
システムメインリレーＳＭＲ１は、蓄電装置１５０と昇圧コンバータ１６２との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ１は、制御装置１８０からの信号ＳＥ１が活性化されると、蓄電装置１５０を昇圧コンバータ１６２と電気的に接続し、信号ＳＥ１が非活性化されると、蓄電装置１５０と昇圧コンバータ１６２との間の電路を遮断する。昇圧コンバータ１６２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ２の電圧を蓄電装置１５０から出力される電圧以上の電圧に昇圧する。なお、この昇圧コンバータ１６２は、たとえば直流チョッパ回路から成る。インバータ１６４，１６６は、それぞれモータジェネレータ１７２，１７４に対応して設けられる。インバータ１６４は、制御装置１８０からの信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ１７２を駆動し、インバータ１６６は、制御装置１８０からの信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ１７４を駆動する。なお、インバータ１６４，１６６は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。【００５４】
二次自己共振コイル１１２は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、給電設備２００の一次自己共振コイル（後述）と電磁場を介して共鳴することにより給電設備２００から受電する。なお、二次自己共振コイル１１２の容量成分は、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。この二次自己共振コイル１１２については、給電設備２００の一次自己共振コイルとの距離や、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイル１１２の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイルと二次自己共振コイル１１２との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。【００５５】
二次コイル１１４は、二次自己共振コイル１１２と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１２と磁気的に結合可能である。この二次コイル１１４は、二次自己共振コイル１１２により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器１４０へ出力する。なお、二次自己共振コイル１１２および二次コイル１１４は、図１に示した受電ユニット１１０を形成する。【００５６】
整流器１４０は、二次コイル１１４によって取出された交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＤに基づいて、整流器１４０によって整流された電力を蓄電装置１５０の電圧レベルに変換して蓄電装置１５０へ出力する。システムメインリレーＳＭＲ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と蓄電装置１５０との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ２は、制御装置１８０からの信号ＳＥ２が活性化されると、蓄電装置１５０をＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と電気的に接続し、信号ＳＥ２が非活性化されると、蓄電装置１５０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４２との間の電路を遮断する。電圧センサ１９０は、整流器１４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４２との間の電圧ＶＨを検出し、その検出値を制御装置１８０へ出力する。【００５７】
制御装置１８０は、アクセル開度や車両速度、その他種々のセンサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ１６２およびモータジェネレータ１７２，１７４をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ昇圧コンバータ１６２およびインバータ１６４，１６６へ出力する。そして、車両の走行時、制御装置１８０は、信号ＳＥ１を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１をオンさせるとともに、信号ＳＥ２を非活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオフさせる。【００５８】
また、給電設備２００（図１）から電動車両１００への給電が行なわれるとき、制御装置１８０は、カメラ１２０によって撮影された画像をカメラ１２０から受ける。また、制御装置１８０は、給電設備２００から送出される電力の情報（電圧および電流）を給電設備２００から通信部１３０を介して受け、電圧センサ１９０によって検出される電圧ＶＨの検出値を電圧センサ１９０から受ける。そして、制御装置１８０は、これらのデータに基づいて、給電設備２００の送電ユニット２２０（図１）へ当該車両を誘導するように後述の方法により車両の駐車制御を実行する。【００５９】
送電ユニット２２０への駐車制御が完了すると、制御装置１８０は、通信部１３０を介して給電設備２００へ給電指令を送信するとともに、信号ＳＥ２を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオンさせる。そして、制御装置１８０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を駆動するための信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１４２へ出力する。【００６０】
図５は、図４に示した制御装置１８０の機能ブロック図である。図５を参照して、制御装置１８０は、ＩＰＡ（Intelligent  Parking  Assist）−ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）４１０と、ＥＰＳ（Electric  Power  Steering）４２０と、ＭＧ（Motor-Generator）−ＥＣＵ４３０と、ＥＣＢ（Electronically  Controlled  Brake）４４０と、ＥＰＢ（Electric  Parking  Brake）４５０と、共鳴ＥＣＵ４６０と、ＨＶ（Hybrid  Vehicle）−ＥＣＵ４７０とを含む。【００６１】
ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、車両の動作モードが充電モードのとき、カメラ１２０から受ける画像情報に基づいて、給電設備２００の送電ユニット２２０（図１）へ車両を誘導する誘導制御を実行する（第１の誘導制御）。具体的には、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、カメラ１２０から受ける画像情報に基づいて送電ユニット２２０を認識する。ここで、送電ユニット２２０には、送電ユニット２２０の位置および向きを示す複数の発光部２３０が設けられており、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、カメラ１２０に映し出された複数の発光部２３０の映像に基づいて送電ユニット２２０との位置関係（おおよその距離および向き）を認識する。そして、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、その認識結果に基づいて、送電ユニット２２０へ適切な向きで車両が誘導されるようにＥＰＳ４２０へ指令を出力する。【００６２】
また、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、送電ユニット２２０に車両が近づくことによって送電ユニット２２０が車体下部に入り込み、カメラ１２０によって送電ユニット２２０を撮影できなくなると、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）の終了をＨＶ−ＥＣＵ４７０へ通知する。ＥＰＳ４２０は、第１の誘導制御時、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０からの指令に基づいてステアリングの自動制御を行なう。【００６３】
ＭＧ−ＥＣＵ４３０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０からの指令に基づいて、モータジェネレータ１７２，１７４および昇圧コンバータ１６２を制御する。詳しくは、ＭＧ−ＥＣＵ４３０は、モータジェネレータ１７２，１７４および昇圧コンバータ１６２を駆動するための信号を生成してそれぞれインバータ１６４，１６６および昇圧コンバータ１６２へ出力する。【００６４】
ＥＣＢ４４０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０からの指令に基づいて、車両の制動を制御する。詳しくは、ＥＣＢ４４０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０からの指令に基づいて、油圧ブレーキの制御を行なうとともに、油圧ブレーキとモータジェネレータ１７４による回生ブレーキとの協調制御を行なう。ＥＰＢ４５０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０からの指令に基づいて、電動パーキングブレーキの制御を行なう。【００６５】
共鳴ＥＣＵ４６０は、給電設備２００（図１）から送出される電力の情報を給電設備２００から通信部１３０を介して受ける。また、共鳴ＥＣＵ４６０は、車両における受電電圧を示す電圧ＶＨの検出値を電圧センサ１９０（図４）から受ける。そして、共鳴ＥＣＵ４６０は、たとえば給電設備２００からの送電電圧と電圧ＶＨとを比較することによって、給電設備２００の送電ユニット２２０と車両の受電ユニット１１０との距離を検知する。【００６６】
具体的には、図６に示すような一定の一次側電圧（給電設備２００からの出力電圧）に対して、二次側電圧（電動車両１００の受電電圧）は、図７に示すように、給電設備２００の送電ユニット２２０と電動車両１００の受電ユニット１１０との間の距離Ｌに応じて変化する。そこで、この図６，７に示される一次側電圧および二次側電圧の関係を予め測定するなどしてマップ等を作成しておき、二次側電圧を示す電圧ＶＨの検出値に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を検知することができる。【００６７】
なお、図８に示すように、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離Ｌに応じて一次側電流（給電設備２００からの出力電流）は変化するところ、この関係を用いて、給電設備２００からの出力電流の検出値に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を検知してもよい。【００６８】
再び図５を参照して、共鳴ＥＣＵ４６０は、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を検知すると、その距離情報をＨＶ−ＥＣＵ４７０へ出力する。また、共鳴ＥＣＵ４６０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０から充電開始指令を受けると、システムメインリレーＳＭＲ２へ出力される信号ＳＥ２を活性化することによってシステムメインリレーＳＭＲ２をオンさせる。そして、共鳴ＥＣＵ４６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を駆動するための信号を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１４２へ出力する。【００６９】
ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、車両の動作モードが走行モードのとき、アクセルペダル／ブレーキペダルの操作状況や車両の走行状況等に応じて、ＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０へ制御指令を出力する。また、パーキングブレーキスイッチが操作される等して運転者によりパーキングブレーキの作動が指示されると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、ＥＰＢ４５０へ動作指令を出力する。【００７０】
一方、車両の動作モードが充電モードのとき、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、通信部１３０によって給電設備２００（図１）との通信を確立し、給電設備２００を起動するための起動指令を通信部１３０を介して給電設備２００へ出力する。給電設備２００が起動すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、給電設備２００の送電ユニット２２０上に設けられる発光部２３０の点灯指令を通信部１３０を介して給電設備２００へ出力する。そして、発光部２３０が点灯すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、電動車両１００を送電ユニット２２０へ誘導する誘導制御を実行中であることを示す誘導制御中信号を通信部１３０を介して給電設備２００へ出力するとともに、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）の実行を指示する指令をＩＰＡ−ＥＣＵ４１０へ出力する。【００７１】
さらに、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、第１の誘導制御の終了通知をＩＰＡ−ＥＣＵ４１０から受けると、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離情報に基づく誘導制御を実行する（第２の誘導制御）。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、給電設備２００の送電ユニット２２０と車両の受電ユニット１１０との距離情報を共鳴ＥＣＵ４６０から受け、その距離情報に基づいて、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が最小となるように、車両の駆動および制動をそれぞれ制御するＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０へ指令を出力する。【００７２】
なお、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が最小であることの判断は、たとえば、図９に示すように、共鳴ＥＣＵ４６０から受ける送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離Ｌの微分値が零となるときに基づいてなされる。【００７３】
再び図５を参照して、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせが完了すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、ＥＰＢ４５０へ動作指令を出力し、その後、給電設備２００からの給電を指示する給電指令を通信部１３０を介して給電設備２００へ出力するとともに共鳴ＥＣＵ４６０へ充電開始指令を出力する。【００７４】
この制御装置１８０においては、車両の動作モードが充電モードになると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、通信部１３０によって給電設備２００との通信を確立し、通信部１３０を介して給電設備２００へ起動指令を送信する。起動指令に応じて給電設備２００が起動すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、通信部１３０を介して給電設備２００へ発光部２３０の点灯指令を送信する。送電ユニット２２０上の発光部２３０が点灯すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、通信部１３０を介して給電設備２００へ誘導制御中信号を送信するとともに、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）の実行を指示する指令をＩＰＡ−ＥＣＵ４１０へ出力する。【００７５】
ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０から指令を受けると、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）を実行し、ステアリングを自動制御するための指令をＥＰＳ４２０へ出力する。そして、車両が送電ユニット２２０へ近づくことにより送電ユニット２２０が車体下部へ入り込み、カメラ１２０によって送電ユニット２２０を認識不可になると、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、第１の誘導制御の終了をＨＶ−ＥＣＵ４７０へ通知する。【００７６】
一方、共鳴ＥＣＵ４６０は、上記の誘導制御中信号に応じて給電設備２００から送出される電力（上述のように、この電力は、駐車制御完了後に供給される電力よりも小さい。）の情報を給電設備２００から通信部１３０を介して受け、電動車両１００の受電電圧を示す電圧ＶＨの検出値を電圧センサ１９０から受ける。そして、共鳴ＥＣＵ４６０は、給電設備２００から電動車両１００への給電状況に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を推定し、その距離情報をＨＶ−ＥＣＵ４７０へ出力する。ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、カメラ１２０からの画像情報に基づく第１の誘導制御の終了通知をＩＰＡ−ＥＣＵ４１０から受けると、共鳴ＥＣＵ４６０から受ける送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離情報に基づく誘導制御（第２の誘導制御）を実行し、車両の駆動および制動を自動制御するための指令をそれぞれＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０へ出力する。【００７７】
そして、上記第２の誘導制御により送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせが完了すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、ＥＰＢ４５０へ動作指令を出力し、その後、通信部１３０を介して給電設備２００へ給電指令を出力するとともに共鳴ＥＣＵ４６０へ充電開始指令を出力する。これにより、給電設備２００から電動車両１００への実質的な給電が開始される。【００７８】
図１０は、図１に示した給電設備２００の機能ブロック図である。図１０を参照して、給電設備２００は、交流電源２５０と、高周波電力ドライバ２６０と、一次コイル２２２と、一次自己共振コイル２２４と、電圧センサ２７２と、電流センサ２７４と、発光部２３０と、通信部２４０と、ＥＣＵ２７０とを含む。【００７９】
交流電源２５０は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ２６０は、交流電源２５０から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル２２２へ供給する。なお、高周波電力ドライバ２６０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。【００８０】
一次コイル２２２は、一次自己共振コイル２２４と同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル２２４と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル２２２は、高周波電力ドライバ２６０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル２２４へ給電する。【００８１】
一次自己共振コイル２２４は、電動車両１００の二次自己共振コイル１１２と同様に両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、電動車両１００の二次自己共振コイル１１２と電磁場を介して共鳴することにより電動車両１００へ電力を送電する。なお、一次自己共振コイル２２４の容量成分も、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。この一次自己共振コイル２２４も、電動車両１００の二次自己共振コイル１１２との距離や、一次自己共振コイル２２４および二次自己共振コイル１１２の共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。【００８２】
なお、一次自己共振コイル２２４および一次コイル２２２は、図１に示した送電ユニット２２０を形成する。発光部２３０および通信部２４０は、図１で説明したとおりである。電圧センサ２７２は、高周波電力ドライバ２６０から出力される電圧ＶＳを検出し、その検出値をＥＣＵ２７０へ出力する。電流センサ２７４は、高周波電力ドライバ２６０から出力される電流ＩＳを検出し、その検出値をＥＣＵ２７０へ出力する。【００８３】
ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して起動指令を受けると、給電設備２００を起動する。また、ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して発光部２３０の点灯指令を受けると、発光部２３０を点灯させる。そして、ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して給電指令を受けると、給電設備２００から電動車両１００へ供給される電力が目標値に一致するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する。【００８４】
また、ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して誘導制御中信号を受けているとき、電圧センサ２７２からの電圧ＶＳおよび電流センサ２７４からの電流ＩＳの各検出値を含む給電設備２００の電力情報を通信部２４０を介して電動車両１００へ送信する。そして、ＥＣＵ２７０は、誘導制御中信号の受信中、給電指令に基づく給電実行時の電力よりも小さい所定の電力を出力するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する。【００８５】
図１１は、電動車両１００の制御装置１８０および給電設備２００のＥＣＵ２６０により実行される車両の誘導制御を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎に実行される。【００８６】
図１１を参照して、電動車両１００において、制御装置１８０は、車両の動作モードが充電モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０）。非充電モード時すなわち走行モード時は（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御装置１８０は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ１２０へ処理を移行する。【００８７】
ステップＳ１０において充電モードであると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置１８０は、車両の通信部１３０と給電設備２００の通信部２４０との通信を確立し、給電設備２００の起動を指示する起動指令を通信部１３０によって給電設備２００へ送信する（ステップＳ２０）。次いで、制御装置１８０は、給電設備２００の送電ユニット２２０上に設けられる発光部２３０の点灯要求があると（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、発光部２３０の点灯を指示する点灯指令を通信部１３０によって給電設備２００へ送信する（ステップＳ３０）。さらに次いで、制御装置１８０は、送電ユニット２２０への車両の誘導制御中であることを示す誘導制御中信号を通信部１３０によって給電設備２００へ送信し、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせが完了するまで送信を継続する（ステップＳ４０）。【００８８】
そして、制御装置１８０は、上述の方法により、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）を実行する（ステップＳ５０）。この第１の誘導制御は、電動車両１００が給電設備２００へ近づくことにより送電ユニット２２０が車体下部に入り込むことによってカメラ１２０からの画像情報に基づき送電ユニット２２０を認識できなくなるまで実行される（ステップＳ６０）。【００８９】
カメラ１２０からの画像情報に基づいて送電ユニット２２０を認識できなくなると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、制御装置１８０は、給電設備２００から送信される電力情報（給電設備２００からの出力電圧および電流）に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離を上記の方法により推定する。そして、制御装置１８０は、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０への給電状況に基づいて推定された上記の距離情報に基づく誘導制御（第２の誘導制御）を実行する（ステップＳ７０）。【００９０】
第２の誘導制御中、制御装置１８０は、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離の微分値に基づいて、上述した方法により送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が極小になったか否かを判定する（ステップＳ８０）。そして、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が極小になったと判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、制御装置１８０は、車両を停車させ、電動パーキングブレーキを作動させる（ステップＳ９０）。【００９１】
その後、制御装置１８０は、給電設備２００から電動車両１００への実質的な給電を指示する給電指令を通信部１３０によって給電設備２００へ送信する（ステップＳ１００）。さらに、制御装置１８０は、システムメインリレーＳＭＲ２をオンするとともにＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を駆動し、蓄電装置１５０の充電制御を実行する（ステップＳ１１０）。【００９２】
一方、給電設備２００においては、電動車両１００から送信された起動指令を通信部２４０が受信すると（ステップＳ２００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２７０は、給電設備２００の起動を行なう（ステップＳ２１０）。次いで、電動車両１００から送信された点灯指令を通信部２４０が受信すると（ステップＳ２２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２７０は、発光部２３０を点灯する（ステップＳ２３０）。さらに次いで、電動車両１００から送信される誘導制御中信号を通信部２４０が受信すると（ステップＳ２４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２７０は、充電時よりも小さい予め設定された電力を出力するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する（ステップＳ２５０）。【００９３】
誘導制御中信号の受信中、ＥＣＵ２７０は、給電設備２００から出力される電圧の大きさを示す電圧センサ２７２からの電圧ＶＳの検出値、および給電設備２００から出力される電流の大きさを示す電流センサ２７４からの電流ＩＳの検出値を、給電設備２００の電力情報として通信部２４０によって電動車両１００へ送信する（ステップＳ２６０）。【００９４】
そして、電動車両１００から送信される給電指令を通信部２４０が受信すると（ステップＳ２７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２７０は、車両の充電を行なうための充電電力を出力するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する（ステップＳ２８０）。【００９５】
以上のように、この実施の形態においては、電動車両１００の駐車制御は２段階で行なわれる。第１段階では、車両に搭載されたカメラ１２０からの画像情報に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置関係が検知され、その検知結果に基づいて、送電ユニット２２０へ車両を誘導するように車両が制御される（第１の誘導制御）。第２段階では、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０への給電状況に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離Ｌが検知される。そして、送電ユニット２２０が車体下部に入り込むことによりカメラ１２０で送電ユニット２２０を撮影できない距離まで車両が送電ユニット２２０に近づくと、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０への給電状況に基づき検知された送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離情報に基づいて、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせを行なうように車両が制御される（第２の誘導制御）。これにより、大掛かりな設備を備えることなく、給電設備２００の送電ユニット２２０と車両に搭載された受電ユニット１１０との位置合わせを行なうことができる。したがって、この実施の形態によれば、給電設備２００への駐車精度を確保しつつ簡易な構成で車両用給電システム１０を実現することができる。【００９６】
また、上記の実施の形態においては、給電設備２００と電動車両１００との距離が大きいときは、画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）とし、給電設備２００と電動車両１００との距離が小さくなってから、送電ユニット２２０からの送電を必要とする、距離情報に基づく誘導制御（第２の誘導制御）が実行される。さらに、第２の誘導制御時に送電ユニット２２０から出力される電力は、充電制御開始後に出力される電力よりも小さい。したがって、この実施の形態によれば、電力の消費を抑えることができる。【００９７】
また、上記の実施の形態においては、給電設備２００から給電を受ける電動車両１００からの指令に基づいて給電設備２００が起動され、さらに、電動車両１００からの指令に基づいて発光部２３０が点灯される。したがって、この実施の形態によれば、非充電時の無駄な電力消費を抑えることができる。【００９８】
なお、上記の実施の形態においては、送電ユニット２２０がカメラ１２０の死角に入るとカメラ１２０からの画像情報に基づく第１の誘導制御から距離情報に基づく第２の誘導制御に切替わるものとしたが、予め設定された所定の距離まで車両が送電ユニット２２０に近づいたときに第１の誘導制御から第２の誘導制御に切り替わるようにしてもよい。なお、上記所定の距離として、たとえば、受電ユニット１１０が送電ユニット２２０から受電可能な距離などを設定可能である。【００９９】
また、上記においては、給電設備２００の電力情報を電動車両１００へ送信し、その電力情報に基づいて車両側で距離情報を生成するものとしたが、給電設備２００における出力電流に基づいて、または車両における受電電圧を電動車両１００から給電設備２００へ送信することによって、給電設備２００側で距離情報を生成して電動車両１００へ送信してもよい。また、距離情報を給電設備２００が有することによって、給電設備２００において距離情報に基づく第２の誘導制御の終了判定を行なってもよい。【０１００】
また、上記においては、第１の誘導制御時は運転者がアクセル／ブレーキを操作するものとし、第２の誘導制御時はアクセル／ブレーキ操作を自動で行なうものとしたが、第１の誘導制御時もアクセル／ブレーキ操作も自動で行なうようにしてもよいし、あるいは、第２の誘導制御時も運転者がアクセル／ブレーキを操作するものとしてもよい。【０１０１】
また、上記においては、カメラ１２０は車両後部に配設されるものとしたが、カメラ１２０の配設場所は車両後部に限定されるものではない。【０１０２】
また、上記においては、共鳴法を用いて給電設備２００から電動車両１００へ非接触で送電するものとしたが、給電設備２００から電動車両１００への送電手法は、必ずしも共鳴法に限定されるものではなく、その他の非接触送電手法である、電磁誘導を用いた送電や、マイクロ波を用いた送電であってもよい。なお、これらの送電手法においても、給電設備から車両への給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの距離を推定することが可能である。【０１０３】
また、上記においては、発光部２３０に基づいて送電ユニット２２０の位置および方向を画像認識するものとしたが、発光部２３０を設けることなく送電ユニット２２０の形状等を画像認識してもよい。なお、上記の実施の形態のように発光部２３０を設けることによって、夜間においても送電ユニット２２０の位置および方向を認識することが可能である。【０１０４】
また、上記においては、一対の自己共振コイルを共鳴させて送電するものとしたが、共鳴体として自己共振コイルに代えて高誘電率材から成る高誘電体ディスクを用いることもできる。【０１０５】
また、上記においては、電動車両として、動力分割装置１７７によりエンジン１７６の動力を分割して駆動輪１７８とモータジェネレータ１７２とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータ１７２を駆動するためにのみエンジン１７６を用い、モータジェネレータ１７４でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車や、エンジン１７６が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車などにもこの発明は適用可能である。【０１０６】
また、この発明は、エンジン１７６を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置１５０に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。また、この発明は、昇圧コンバータ１６２を備えない電動車両や、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を備えない電動車両にも適用可能である。【０１０７】
なお、上記において、カメラ１２０およびＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、この発明における「第１の検知手段」（第１の検知部）を形成し、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０およびＥＰＳ４２０は、この発明における「第１の誘導制御手段」（第１の誘導制御部）を形成する。また、共鳴ＥＣＵ４６０は、この発明における「第２の検知手段」（第２の検知部）に対応し、ＨＶ−ＥＣＵ４７０、ＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０は、この発明における「第２の誘導制御手段」（第２の誘導制御部）を形成する。【０１０８】
さらに、カメラ１２０は、この発明における「撮影装置」に対応し、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、この発明における「画像認識部」に対応する。また、さらに、通信部１３０，２４０は、この発明における「通信手段」を形成し、一次自己共振コイル２２４は、この発明における「送電用コイル」に対応する。また、さらに、二次自己共振コイル１１２は、この発明における「受電用コイル」に対応し、共鳴ＥＣＵ４６０は、この発明における「距離推定部」に対応する。また、さらに、ＥＰＳ４２０は、この発明における「第１の制御部」に対応し、ＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０は、この発明における「第２の制御部」を形成する。また、さらに、高周波電力ドライバ２６０およびＥＣＵ２７０は、この発明における「電力制御部」を形成する。【０１０９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【手続補正２】
【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】
車両外部に設けられる給電設備の送電ユニットから車両に搭載された受電ユニットへ非接触で給電する車両用給電システムであって、
前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置関係を検知する第１の検知手段と、
前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記送電ユニットへ前記車両を誘導するように前記車両を制御する第１の誘導制御手段と、
前記送電ユニットから前記受電ユニットへの給電状況に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を検知する第２の検知手段と、
前記第１の誘導制御手段により前記車両が前記送電ユニットに所定の距離まで近づくと、前記第２の検知手段の検知結果に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせを行なうように前記車両を制御する第２の誘導制御手段とを備え、
前記送電ユニットは、地面に配置され、
前記受電ユニットは、車体底面に配置され、
前記送電ユニットおよび前記受電ユニットの対向面積は、前記車体底面の面積よりも小さく、
前記第１の検知手段は、
前記車両に搭載され、前記車両の外部を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置によって撮影された画像に基づいて前記送電ユニットの位置を認識する画像認識部とを含み、
前記所定の距離は、前記車両が前記送電ユニットに近づくことにより前記送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、前記撮影装置により前記送電ユニットを撮影不可能となる距離である、車両用給電システム。
【請求項２】
前記所定の距離は、前記受電ユニットが前記送電ユニットから受電可能な予め設定された距離である、請求項１に記載の車両用給電システム。
【請求項３】
前記車両と前記給電設備との間で通信を行なう通信手段をさらに備え、
前記第１の検知手段は、前記送電ユニットの位置を示す発光部をさらに含み、
前記発光部は、前記通信手段により前記車両と前記給電設備との間の通信が確立した後に発光する、請求項１に記載の車両用給電システム。
【請求項４】
前記発光部は、前記通信手段により前記車両から受ける指令に応じて発光する、請求項３に記載の車両用給電システム。
【請求項５】
前記車両と前記給電設備との間で通信を行なう通信手段をさらに備え、
前記給電設備は、前記通信手段により前記車両から受ける指令に応じて起動される、請求項１に記載の車両用給電システム。
【請求項６】
前記送電ユニットは、電源から電力を受ける送電用コイルを含み、
前記受電ユニットは、前記送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイルを含み、
前記第２の検知手段は、前記送電用コイルから前記受電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を推定する距離推定部を含む、請求項１に記載の車両用給電システム。
【請求項７】
前記第２の誘導制御手段による前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせの実行中に前記送電ユニットから前記受電ユニットへ供給される電力の大きさは、前記位置合わせの完了後に前記送電ユニットから前記受電ユニットへ供給される電力よりも小さい、請求項１に記載の車両用給電システム。
【請求項８】
前記第１の誘導制御手段は、前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記車両のステアリングを制御する第１の制御部を含み、
前記第２の誘導制御手段は、前記第２の検知手段の検知結果に基づいて前記車両の駆動および制動を制御する第２の制御部を含む、請求項１に記載の車両用給電システム。
【請求項９】
車両外部に設けられる給電設備の送電ユニットから給電される電力を用いて電動機により走行可能な電動車両であって、
前記送電ユニットから送出される電力を非接触で受電するように構成された受電ユニットと、
前記送電ユニットの位置を検知する第１の検知部と、
前記第１の検知部の検知結果に基づいて前記送電ユニットへ当該車両を誘導するように当該車両を制御する第１の誘導制御部と、
前記送電ユニットから前記受電ユニットへの給電状況に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を検知する第２の検知部と、
前記第１の誘導制御部により当該車両が前記送電ユニットに所定の距離まで近づくと、前記第２の検知部の検知結果に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせを行なうように当該車両を制御する第２の誘導制御部とを備え、
前記送電ユニットは、地面に配置され、
前記受電ユニットは、車体底面に配置され、
前記送電ユニットおよび前記受電ユニットの対向面積は、前記車体底面の面積よりも小さく、
前記第１の検知部は、
前記車両の外部を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置によって撮影された画像に基づいて前記送電ユニットの位置を認識する画像認識部とを含み、
前記所定の距離は、当該車両が前記送電ユニットに近づくことにより前記送電ユニットが車体下部に入り込むことによって、前記撮影装置により前記送電ユニットを撮影不可能となる距離である、電動車両。
【請求項１０】
前記所定の距離は、前記受電ユニットが前記送電ユニットから受電可能な予め設定された距離である、請求項９に記載の電動車両。
【請求項１１】
前記給電設備と通信を行なう通信部をさらに備え、
前記給電設備は、前記送電ユニットの位置を示す発光部を含み、
前記通信部は、前記給電設備との通信が確立した後、前記発光部の点灯を指示する指令を前記給電設備へ送信する、請求項９に記載の電動車両。
【請求項１２】
前記給電設備と通信を行なう通信部をさらに備え、
前記通信部は、前記給電設備の起動を指示する指令を前記給電設備へ送信する、請求項９に記載の電動車両。
【請求項１３】
前記送電ユニットは、電源から電力を受ける送電用コイルを含み、
前記受電ユニットは、前記送電用コイルから非接触で受電するための受電用コイルを含み、
前記第２の検知部は、前記送電用コイルから前記受電用コイルへ送電される電力の情報に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を推定する距離推定部を含む、請求項９に記載の電動車両。
【請求項１４】
前記第２の誘導制御部による前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせ時に前記送電ユニットから前記受電ユニットへ供給される電力の大きさは、前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置合わせ完了後に前記送電ユニットから前記受電ユニットへ供給される電力よりも小さい、請求項９に記載の電動車両。
【請求項１５】
前記第１の誘導制御部は、前記第１の検知部の検知結果に基づいて前記車両のステアリングを制御する第１の制御部を含み、
前記第２の誘導制御部は、前記第２の検知部の検知結果に基づいて前記車両の駆動および制動を制御する第２の制御部を含む、請求項９に記載の電動車両。
【国際調査報告】
2010052785.tif 000014
2010052785.tif 000015
2010052785.tif 000016
2010052785.tif 000017