(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両が停車される地面に設けられた格納部材と、
該格納部材内に収容されるとともに電源に接続された給電体であって、前記地面上を移動して前記格納部材外に出た後、停車された前記車両と前記地面との間に進入するための走行駆動部と、前記車両のバッテリに充電するために、前記電源からの電力を用いて前記車両の下面に形成された受電部に給電する電力供給部とを含む前記給電体と、
前記受電部に対する前記給電体の位置を検出する給電体位置検出部と、
前記車両から発信された充電情報を受信する情報受信部と、
前記給電体位置検出部の検出値および前記情報受信部が受信した前記充電情報に基づき、前記給電体の作動を制御する制御部と、
を備え、
前記格納部材は、前記車両の停車時における車輪の位置を規制する輪止めに対して、前記車両の幅方向位置に配置されており、
前記格納部材と停車時の前記車輪との間を遮るように、保護部材が前記地面上に取り付けられた車両給電装置。
【請求項２】
前記給電体位置検出部は、
前記受電部および前記給電体の上面の内のいずれか一方に形成された光源と、他方に設けられ前記光源からの光を受ける受光体とを含み、前記光源および前記受光体のうちの一側は、互いに交差する一対の直線により形成されている請求項１記載の車両給電装置。
【請求項３】
前記給電体位置検出部は、
前記給電体に設けられ、停車時の前記車両における前記車輪からの距離を検出する距離センサを含み、
前記制御部は、
前記車両と前記地面との間に進入した前記給電体を、前記距離センサの検出値に基づき、前記受電部から定められた範囲内に移動させた後、前記受光体の検出値に基づいて、前記受電部に対して給電可能な位置に前記給電体を移動させる請求項２記載の車両給電装置。
【請求項４】
前記給電体の前記電力供給部には、上下方向に延びる給電側コアと、前記給電側コアを取り巻くように巻回された給電コイルとが設けられるとともに、前記給電側コアは前記給電コイルに対して軸方向に移動可能に形成され、前記車両の前記受電部には、上下方向に延びる受電側コアと、前記受電側コアを取り巻くように巻回された受電コイルとが設けられ、
給電時において、前記給電コイルの軸方向端部と前記受電コイルの軸方向端部とが、互いに間隔を保持して対向した状態で、前記給電コイルに直流電流が印加されることにより、前記給電側コアが軸方向に移動して前記受電側コアに当接した後、前記給電コイルに交流電流を供給して、前記受電コイルに誘導電流を発生させる請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の車両給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のバッテリへの充電を行うために、車両に対し車外から給電する車両給電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
駐車場の輪止めの前方に装置本体を設置し、装置本体から突出させた支持アームの先端に形成された給電側コイルを、車両に設けられた受電側コイル内に下方から挿入して充電電流を印加し、電磁誘導作用によりバッテリを充電する車両充電装置に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された車両充電装置は、充電を開始する際に、電磁誘導作用により逆誘起された給電側コイルの交流電流変化を検出することにより、給電側コイルの車幅方向の位置を決定しており、車両に対する給電側コイルの位置精度を向上させることができる。
【０００３】
また、フロアに複数の溝を形成して、それぞれにより移動車を導くとともに、各移動車の前方に位置するように、溝に対して直交するように延びた一対の軌道を設け、当該軌道上を走行する台車により各々の移動車に充電をする車両充電装置に関する従来技術があった（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に開示された充電装置は、主に、工場あるいは倉庫といった場所において使用される業務用の充電装置であり、他数の移動車に順次充電することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１８２２１２号公報
【特許文献２】特開平１０−５１９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載された車両充電装置の装置本体は、その機能上、車両の長さ方向、幅方向および高さ方向において、相当の寸法を有している。したがって、当該充電装置を例えば家庭の駐車場等に設ける場合、そのスペース上の課題が発生し、特に都市部の家庭では充電装置を設置することが困難となる。
一方、特許文献２に記載された車両充電装置は、広大なフロアスペースと大型の装置本体を必要とするとともに、駐車場のフロア等を大幅に改造する必要がある。このため、当該充電装置を、例えば、家庭等において設置することは、そのスペースおよび設置コストの面において困難である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、大きな設置スペースや既存設備の大幅な改造を必要とせずに設置可能な車両給電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、請求項１に係る車両給電装置の発明は、車両が停車される地面に設けられた格納部材と、格納部材内に収容されるとともに電源に接続された給電体であって、地面上を移動して格納部材外に出た後、停車された車両と地面との間に進入するための走行駆動部と、車両のバッテリに充電するために、電源からの電力を用いて車両の下面に形成された受電部に給電する電力供給部とを含む給電体と、受電部に対する給電体の位置を検出する給電体位置検出部と、車両から発信された充電情報を受信する情報受信部と、給電体位置検出部の検出値および情報受信部が受信した充電情報に基づき、給電体の作動を制御する制御部と、を備え、格納部材は、車両の停車時における車輪の位置を規制する輪止めに対して、車両の幅方向位置に配置されており、格納部材と停車時の車輪との間を遮るように、保護部材が地面上に取り付けられたことである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１の車両給電装置において、給電体位置検出部は、受電部および給電体の上面の内のいずれか一方に形成された光源と、他方に設けられ光源からの光を受ける受光体とを含み、光源および受光体のうちの一側は、互いに交差する一対の直線により形成されていることである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２の車両給電装置において、給電体位置検出部は、給電体に設けられ、停車時の車両における車輪からの距離を検出する距離センサを含み、制御部は、車両と地面との間に進入した給電体を、距離センサの検出値に基づき受電部から定められた範囲内に移動させた後、受光体の検出値に基づいて、受電部に対して給電可能な位置に給電体を移動させることである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のうちのいずれかの車両給電装置において、給電体の電力供給部には、上下方向に延びる給電側コアと、給電側コアを取り巻くように巻回された給電コイルとが設けられるとともに、給電側コアは給電コイルに対して軸方向に移動可能に形成され、車両の受電部には、上下方向に延びる受電側コアと、受電側コアを取り巻くように巻回された受電コイルとが設けられ、給電時において、給電コイルの軸方向端部と受電コイルの軸方向端部とが、互いに間隔を保持して対向した状態で、給電コイルに直流電流が印加されることにより、給電側コアが軸方向に移動して受電側コアに当接した後、給電コイルに交流電流を供給して、受電コイルに誘導電流を発生させることである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る車両給電装置の発明によれば、格納部材内に収容されるとともに電源に接続され、地面上を移動して格納部材外に出た後、停車された車両と地面との間に進入し、電源からの電力を用いて、車両の下面に形成された受電部に給電する給電体と、受電部に対する給電体の位置を検出する給電体位置検出部と、車両から発信された充電情報を受信する情報受信部と、給電体位置検出部の検出値および情報受信部が受信した充電情報に基づき、給電体の作動を制御する制御部と、を備えたことにより、車両と地面との間に進入可能な薄型の給電体を収容する僅かな設置スペースを地面上に設けるのみで車両給電装置を形成することができる。したがって、設置場所の制約を受けることなく、既存設備の大幅な改造を必要とせずに車両給電装置を設置することが可能となる。
【００１３】
また、格納部材は車両の停車時における車輪の位置を規制する輪止めに対して、車両の幅方向位置に配置されることにより、車両を駐車場に停車すれば格納部材が車両の下方に入り込むため、給電体に雨水等がかからない状態で車両への給電を行うことができる。
【００１４】
また、格納部材と停車時の車輪との間を遮るように、保護部材が地面上に取り付けられたことにより、車両を駐車場に停車する際に、誤って車輪が格納部材を踏みつぶすことを防止することができる。
【００１５】
請求項２に係る車両給電装置の発明によれば、給電体位置検出部は、受電部および給電体の上面の内のいずれか一方に形成された光源と、他方に設けられ光源からの光を受ける受光体とを含み、光源および受光体のうちの一側は、互いに交差する一対の直線により形成されていることにより、光源および受光体のうちのいずれかを相手側である直線の交点まで容易に移動させることができるため、短時間で受電部と給電体との位置合わせをすることができる。
【００１６】
請求項３に係る車両給電装置の発明によれば、給電体位置検出部は、給電体の車輪からの距離を検出する距離センサを含み、距離センサの検出値に基づき、給電体を受電部から定められた範囲内に移動させた後、受光体の検出値に基づいて、受電部に対して給電可能な位置に給電体を移動させることにより、車両と地面との間に進入した給電体を、最初に距離センサを用いて受電部の近くまで迅速に移動させ、その後、受光体の検出値に基づいて、受電部に対して給電体を正確に位置合わせすることができる。
【００１７】
請求項４に係る車両給電装置の発明によれば、給電時において、給電コイルに直流電流を印加して、給電側コアを軸方向に移動させて受電側コアに当接させた後、給電コイルに交流電流を供給して、受電コイルに発生させる誘導電流によって受電部に給電することにより、特別なアクチュエータを使用しなくても給電側コアを受電側コアに当接させることができ、低周波の電流でも受電部に十分な給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】駐車場に設けられた本発明の実施形態１による給電装置の外観図
【図２】図１に示した給電装置に含まれる自走ロボットと固定装置の斜視図
【図３】図１に示した給電装置および車両の電気的な構成を示したブロック図
【図４】車両の下方において自走ロボットが移動する方法を説明するために車両を上方より見た場合の簡略図
【図５】車両の位置センサ発光体と自走ロボットの位置センサ受光体との機能を説明するための簡略図であって、位置センサ受光体が位置センサ発光体の第１直線に接近する状態を示した図（ａ）、位置センサ受光体が第１直線からのレーザ光を検出し、これまでの進行方向に対し直角方向に進んでいる状態を示した図（ｂ）、位置センサ受光体がさらに進行方向の角度を変化させた状態を示した図（ｃ）、位置センサ受光体が第１直線の近傍を第１直線の延びる方向に進行している状態を示した図（ｄ）および位置センサ受光体が第２直線に沿って双方の直線の交点に向かって進行している状態を示した図（ｅ）
【図６】給電コイルを用いて受電部に給電する状態を示した簡略図
【図７】本発明の実施形態２による給電装置において、受電部に給電する前の状態を示した給電コイルと受電部の部分断面図（ａ）および受電部に給電するために給電側コアを受電側コアに当接させた状態を示した部分断面図（ｂ）
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜実施形態１＞
図１乃至図６に基づき、本発明の実施形態１による給電装置１について説明する。図１に示したように、駐車場の地面ＬＤ上には、停車時における車両７の後輪７１Ｒ（前輪７１Ｆでもよい）の位置を規制する一対のホイールストッパＳＴ（輪止めに該当する）が取り付けられている。一対のホイールストッパＳＴは一直線状に配置され、長さ方向に互いに所定距離だけ離れている。以下、車両７の前輪７１Ｆおよび後輪７１Ｒを包括する場合、車輪７１Ｆ、７１Ｒという。
【００２０】
地面ＬＤ上には、双方のホイールストッパＳＴの間に位置する（換言すれば、ホイールストッパＳＴに対して車両７の幅方向に位置する）ように、給電装置１に含まれる固定装置２が取り付けられている。固定装置２は、合成樹脂材料等にて形成された格納ボックス２１（格納部材に該当する）内に、後述する各構成が内蔵されて形成されている。格納ボックス２１は双方のホイールストッパＳＴの間に配置可能な幅および奥行きを有するとともに、ホイールストッパＳＴと同程度の高さ寸法を有している。
【００２１】
格納ボックス２１は、内蔵された構成に加えて、後述する自走ロボット４（給電体に該当する）を収容可能な容積を有している。固定装置２には、先端にプラグ２２ａが設けられた電源ライン２２が引き込まれており、プラグ２２ａを交流電源８（電源に該当する）のコンセントに差し込むことにより、固定装置２に電力が供給される。尚、本実施形態において、固定装置２には単相交流電源が接続されているが、固定装置２には給電のための電源として、三相交流電源のような多相交流電源を接続してもよい。
【００２２】
また、一対のホイールストッパＳＴの間には、駐車時に接近する車両７の車輪７１Ｆ、７１Ｒにより、固定装置２が誤って踏みつぶされることがないように、パーキングプロテクタ５（保護部材に該当する）が設置されている。パーキングプロテクタ５は、強度の大きい硬質の強化樹脂材料または石材あるいは金属等により形成されており、駐車場に停車された車両７の車輪７１Ｆ、７１Ｒと固定装置２との間を遮っている。パーキングプロテクタ５は、各々のホイールストッパＳＴの端部に当接するように地面ＬＤに取り付けられた一対の脚柱部５ａと、脚柱部５ａ同士を連結する横架部５ｂとを有しており、固定装置２を跨いだブリッジ状に形成されている。また、パーキングプロテクタ５は、ホイールストッパＳＴと一体に形成してもよい。
【００２３】
以下、図２および図３に基づき、固定装置２について説明する。尚、説明の便宜上、固定装置２について電源ライン２２が接続された側を後方とし、ホイールストッパＳＴと対向した側をそれぞれ側方とする。
固定装置２の格納ボックス２１は、後述する回動板２１ｇを除いて一体に形成されている。図２に示すように、格納ボックス２１は、地面ＬＤ上に固定された平板状の底板２１ａを備えている。底板２１ａの前後端には、それぞれ前壁２１ｂおよび後壁２１ｃが互いに対向するように立設されている。また、格納ボックス２１は、前壁２１ｂと後壁２１ｃの側端同士を連結するように、それぞれ外方へ向けて湾曲した一対の斜板２１ｄを備えている。さらに、格納ボックス２１は、上述した前壁２１ｂ、後壁２１ｃおよび斜板２１ｄの上端部を連結する天井板２１ｅを含んでいる。前壁２１ｂには、後述する収容口２１ｆが貫通している。
【００２４】
格納ボックス２１内には、ＣＰＵ、記憶部および入出力部等により形成された制御部２３が設けられている。制御部２３は、固定装置２および自走ロボット４の漏電絶縁性の確認を行い、確認結果を給電時の車両７の充電状態とともに家屋内等に設けられたディスプレイ（図示せず）に表示している。図３に示すように、制御部２３はＩＤ認証部２３ａおよび回転数演算部２３ｂを含んでいる。ＩＤ認証部２３ａには、給電装置１により給電することが許可されている車両ＩＤが予め登録されている。
【００２５】
制御部２３には、信号入力部２４（情報受信部に該当する）が接続されており、信号入力部２４は、車両７の発信部７２が無線により発信した車両ＩＤ信号を受信することが可能である。この送受信には、車両７の既存のスマートキーシステムを使用することが可能である。また、制御部２３には情報発信部２５が接続されている。情報発信部２５はトランスミッタを備え、車両７の受信部７３または携帯電話ＰＳ等のモバイル機器に向けて無線送信可能に形成されている。
【００２６】
格納ボックス２１内には、制御部２３と隣接して作動部２６が設けられている（図２示）。作動部２６の後方には、上述した電源ライン２２が接続されている。また、格納ボックス２１には、一端が自走ロボット４に接続されたコントロールケーブル２７の他端が引き込まれている。コントロールケーブル２７は、図示しない複数の電力供給線と信号線とが束ねられて形成されており、電力供給線の端部は作動部２６に接続され、信号線の端部は制御部２３に接続されている。コントロールケーブル２７の外表皮は、地面ＬＤ等に対する摩耗防止のため耐摺動性を有した材料にて形成されている。
【００２７】
図３に示すように、作動部２６のリールモータ２６ａは、スイッチング素子により形成されたリールドライバ２６ｂを介して制御部２３と接続されている。また、リールモータ２６ａの図示しない出力軸には、リールシャフト２６ｃ（図２示）が連結されている。リールドライバ２６ｂは、制御部２３からの信号に基づいて電源ライン２２からの電力をリールモータ２６ａに対し供給し、リールシャフト２６ｃを回転させる。リールシャフト２６ｃは、自走ロボット４を格納ボックス２１に収容する際に回転され、その外周面にコントロールケーブル２７を巻き取る。
【００２８】
また、作動部２６には、それぞれスイッチング素子により形成され、制御部２３と接続された直流モータドライバ２６ｄおよびコイルドライバ２６ｅが含まれている。直流モータドライバ２６ｄおよびコイルドライバ２６ｅは、コントロールケーブル２７を介して自走ロボット４とも接続されている。直流モータドライバ２６ｄおよびコイルドライバ２６ｅについては後述する。
【００２９】
さらに、固定装置２の制御部２３には、スイッチング素子により形成された開閉モータドライバ２８が接続されている。開閉モータドライバ２８には開閉モータ２９が接続されており、開閉モータドライバ２８は制御部２３からの信号に基づき、電源ライン２２により供給された電力によって開閉モータ２９を駆動する。開閉モータ２９の駆動シャフト２９ａにはナット部材２９ｂが螺合しており、ナット部材２９ｂは、駆動シャフト２９ａの駆動に拘わらず回転せず、駆動シャフト２９ａ上を軸方向に移動可能に形成されている（図２示）。
【００３０】
ナット部材２９ｂの外周面上には、ステー２９ｃを介してリンク部材２９ｄの一端が回動可能に接続されている。リンク部材２９ｄの他端は、格納ボックス２１の収容口２１ｆを塞ぐ回動板２１ｇに対し回動可能に接続されている。回動板２１ｇの両端部からは、それぞれ枢支軸２１ｈが突出しており、回動板２１ｇは格納ボックス２１に対し、枢支軸２１ｈを中心に回動可能に取り付けられている。開閉モータ２９の回転によりナット部材２９ｂが移動すると、リンク部材２９ｄを介して回動板２１ｇが回動し収容口２１ｆを開閉させる。
【００３１】
図２に示すように、収容口２１ｆの開口部には合成ゴム材料等にて形成された端部シール２１ｉが設けられている。収容口２１ｆが閉じられた際、端部シール２１ｉは回動板２１ｇにより押圧され、収容口２１ｆを介した外部から格納ボックス２１内への水の浸入を防止している。その他、格納ボックス２１には、上述した電源ライン２２を接続するために内外を貫通する孔や、後述する停車センサ６からの信号線を引き入れるために形成された通路が設けられているが、これらについても、収容口２１ｆと同様に外部からの水の浸入を防ぐように、図示しないシール部材が設けられている。
【００３２】
図２に示すように、格納ボックス２１の天井板２１ｅの下面には、ブラシシート２１ｊが貼付されている。ブラシシート２１ｊの下面には、可撓性を有する多数の毛状材が下方に延びるように形成されている。後述するように、自走ロボット４が格納ボックス２１内を移動することにより、その上面がブラシシート２１ｊの毛状材と擦れあうため、自走ロボット４に形成された位置センサ受光体４５の汚れ、埃等を排除することができる。
【００３３】
固定装置２には、各々のホイールストッパＳＴの上部に形成された停車センサ６（図１において一方のもののみ示す）からの信号線（図示せず）が接続されている。停車センサ６は、これに限定されるべきものではないが、赤外線センサ等が使用可能である。停車センサ６は、駐車場の地面ＬＤ上に車両７が停車されていない時にはＬ信号（またはＨ信号）を発信し、駐車場に車両７が停車されてホイールストッパＳＴの上方が車両７の下面により覆われた場合にはＨ信号（またはＬ信号）を発信する。また、停車センサ６は、車両７の下面との間の距離を検出するリニアセンサであってもよい。
【００３４】
次に、図２および図３に基づき、自走ロボット４について説明する。給電装置１による給電が行われていない場合、自走ロボット４は格納ボックス２１内に収容され、回動板２１ｇは格納ボックス２１に対し閉じられている。自走ロボット４は、上面視が略正方形を呈した箱型のロボットハウジング４１と、ロボットハウジング４１の４つの側面４１ａにそれぞれ回転可能に取り付けられた走行ホイール４２を備えており、車両７の下方に進入可能なように薄型に形成されている（図２示）。ロボットハウジング４１内には、前述したコントロールケーブル２７が引き込まれている。
【００３５】
各々の走行ホイール４２は、水平方向のいずれの向きにも移動可能な全方向車輪であり、これに限定されるべきものではないが、例えばオムニホイールが適用可能である。尚、自走ロボット４は、ロボットハウジング４１を上面視が三角形状の箱体とし、それぞれの側面に走行ホイール４２（合計３個）を取り付けた構成としてもよい。
【００３６】
ロボットハウジング４１内には４つの直流モータ４３が設けられ、それぞれ図示しない減速機を介して走行ホイール４２に連結されている。それぞれの直流モータ４３は、コントロールケーブル２７により上述した直流モータドライバ２６ｄに接続されている（図３示）。直流モータドライバ２６ｄは、制御部２３からの信号に基づいて各々の直流モータ４３に電力を供給し、それぞれの走行ホイール４２を独立して駆動する。これにより、自走ロボット４を、あらゆる方向に所定距離だけ移動させることができる。尚、走行ホイール４２、直流モータ４３および減速機を包括した構成は、走行駆動部に該当する。
【００３７】
また、図２に示したように、ロボットハウジング４１の上部の４隅にはそれぞれ距離センサ４４が取り付けられている。距離センサ４４は赤外線距離センサであって、コントロールケーブル２７により固定装置２の制御部２３に接続されるとともに、固定装置２から電力が供給される。それぞれの距離センサ４４は、制御部２３からの信号に基づいて赤外線（図４においてＥＬにて示す）を発する発光部４４ａと、車両７の対応する車輪７１Ｆ、７１Ｒ（タイヤ）に到達した後、反射した赤外線（図４においてＲＬにて示す）を受光する受光部４４ｂとを備えている。各々の距離センサ４４は、各車輪７１Ｆ、７１Ｒからの距離を検出し、後述する車両７の受電部７４に対する自走ロボット４の位置を検出している。
【００３８】
また、ロボットハウジング４１のハウジング上面４１ｂには、位置センサ受光体４５（受光体に該当する）が形成されている。図２に示したように、位置センサ受光体４５はハウジング上面４１ｂの略中央部に形成されている。位置センサ受光体４５は、車両７の受電部７４に設けられた位置センサ発光体７４ａ（光源に該当する）からのレーザ光を受光し、受電部７４に対する自走ロボット４の位置を検出し、双方の位置合わせを行う。位置センサ受光体４５は、コントロールケーブル２７の信号線により、固定装置２の制御部２３へ送信可能に形成されている。位置センサ発光体７４ａおよび位置センサ受光体４５は、フォトセンサ等を利用したものであってもよい。尚、距離センサ４４、位置センサ受光体４５および位置センサ発光体７４ａを包括した構成は、給電体位置検出部に該当する。
【００３９】
なお、本実施形態においては、外乱光の影響を比較的受けにくい車両７の下面と地面ＬＤとの間の隙間で自走ロボット４が移動するため、距離センサ４４、位置センサ受光体４５、位置センサ発光体７４ａはいずれも安価な受発光素子を用いているが、超音波発信機と超音波センサとを用いて、各車輪７１Ｆ、７１Ｒからの距離を検出する距離センサおよび受電部７４に対する自走ロボット４の位置を検出する位置センサを構成してもよく、また撮像素子（カメラ）を用いて当該距離センサおよび位置センサを構成してもよい。
【００４０】
さらに、ロボットハウジング４１内には、給電コイル４６（電力供給部に該当する）が形成されている（図６示）。給電コイル４６は、コントロールケーブル２７により、前述した固定装置２のコイルドライバ２６ｅと接続されており、制御部２３からの信号によりコイルドライバ２６ｅから電力が供給されて、所定周波数の交流電流が発生する。給電コイル４６は、自走ロボット４の軽量化のために、アルミニウム合金による線材を使用してもよい。給電コイル４６は給電時に車両７の下面と対向するように、その軸心は上下方向に向いており、ロボットハウジング４１内に収容可能なように、その軸方向寸法は短く形成されている（図６示）。
【００４１】
次に、図２に基づき、車両７における本発明に関係する構成について説明する。前述した発信部７２および受信部７３には、車両制御部７５が接続されている。車両制御部７５は、ＣＰＵ、記憶部および入出力部等により形成され、車両７の漏電絶縁性の確認を行っている。車両制御部７５に接続された表示部７６は、車両７の図示しないインスツルメントパネル等に設けられており、後述するバッテリ７８の充電状態、固定装置２による車両７のＩＤ認証結果、車両７の漏電絶縁性確認結果等を表示する。
【００４２】
車両制御部７５には、電源回路である駆動部７７を介して前述した位置センサ発光体７４ａが接続されている。駆動部７７は車両制御部７５からの信号に基づいて、車両７の図示しない低圧バッテリからの電力により位置センサ発光体７４ａを駆動している。尚、位置センサ発光体７４ａに対し、低圧バッテリに代えて後述するバッテリ７８から電力を供給するように構成してもよい。電力が供給された位置センサ発光体７４ａは、前述した位置センサ受光体４５が車両７の下方において受光可能なように、車両７の略中央部から下方に向けてレーザ光を発生させるように形成されている。
【００４３】
位置センサ発光体７４ａは、光源として車両７の下面に沿って延びるとともに互いに交差する一対の直線７４ａ１、７４ａ２（以下、第１直線７４ａ１、第２直線７４ａ２という）を有し、交点７４ａ３において互いに直交し十字形状を呈している（図５示）。但し、第１直線７４ａ１と第２直線７４ａ２とは、必ずしも直交していなければならないわけではなく、９０°以外の角度で交差していてもよい。後述するように、給電時においては自走ロボット４の給電コイル４６と車両７の受電コイル７４ｂとの軸心同士を一致させた状態で対向させるため、位置センサ発光体７４ａの交点７４ａ３は、後述する受電コイル７４ｂの軸心に位置するように形成されている。
【００４４】
なお、車両によっては、車両７の平面視において車両７の中央部に受電コイル７４ｂの軸心、言い換えれば交点７４ａ３を配置できない場合もあり、受電コイル７４ｂの軸心をたとえば（右または左）前輪７１Ｆにより近く配置してもよく、あるいは（右または左）後輪７１Ｒにより近く配置してもよく、さらには、前輪７１Ｆ同士の中間または後輪７１Ｒ同士の中間に配置していてもよい。
【００４５】
バッテリ７８は、リチウムイオン電池等により形成された高圧バッテリであり、車両７の車輪７１Ｆ、７１Ｒを駆動するモータジェネレータ（図示せず）に電力を供給する。バッテリ７８には図示しない電流センサおよび電圧センサが設けられ、これらのセンサは車両制御部７５に接続されている。車両制御部７５は、電流センサおよび電圧センサからの検出値に基づき、常時、バッテリ７８の充電状態（バッテリ残量ＳＯＣ）を監視している。
【００４６】
バッテリ７８にはＡＣ−ＤＣコンバータ７９が接続されており、ＡＣ−ＤＣコンバータ７９には、車両７の下面に形成された受電部７４に含まれる受電コイル７４ｂが接続されている。受電コイル７４ｂは、上方から見た場合の車両７の略中央部に位置しており、その軸心方向は車両７の上下方向に向いている（図６示）。受電コイル７４ｂは、車両７の軽量化のために、アルミニウム合金による線材を使用してもよい。受電コイル７４ｂは、給電時に自走ロボット４の給電コイル４６と対向し、給電コイル４６における通電電流の変化によって誘導電流が発生する。受電コイル７４ｂに発生した電流は、車両制御部７５が制御するＡＣ−ＤＣコンバータ７９により直流に変換された後、バッテリ７８に充電される。
【００４７】
次に、給電装置１による、車両７の受電部７４に対する給電方法について説明する。車両７の発信部７２からは、常時、車両ＩＤ信号が発せられている。バッテリ７８に充電するために車両７を給電装置１に接近させると、制御部２３のＩＤ認証部２３ａは、固定装置２の信号入力部２４から入力された車両ＩＤ信号が、給電を許可された車両７のものであるか否かを判定する。車両７から出力された車両ＩＤ信号が給電を許可された車両のものである場合、制御部２３は固定装置２および自走ロボット４をスタンバイさせるとともに、車両ＩＤ信号から車両７のバッテリ７８の現在の充電状態を認識する。車両７から出力された車両ＩＤ信号が給電を許可された車両のものではない場合、給電装置１は車両７への給電を行わない。
【００４８】
車両７が給電を許可された車両である場合に、車両７の車輪７１Ｆ、７１ＲがホイールストッパＳＴに接近（または当接）した状態になると、停車センサ６により車両７が給電可能な位置に停車したことが検出される。これにより、制御装置２３は情報送信部２５から車両７の受信部７３に向けて、受電部７４への給電を開始することを通知する給電開始信号を送信する。給電開始信号を受信すると、車両７の車両制御部７５は、表示部７６に給電の開始を知らせる表示を行うとともに、駆動部７７を作動させて位置センサ発光体７４ａからレーザ光を発生させる。また、車両制御部７５はＡＣ／ＤＣコンバータ７９をスタンバイさせ、受電コイル７４ｂによって発生された電力をバッテリ７８に充電可能な状態にする。
【００４９】
車両７の停車を検出した固定装置２の制御部２３は、開閉モータ２９を作動させて回動板２１ｇを開放するとともに、直流モータ４３を駆動し自走ロボット４を格納ボックス２１外に移動させる。自走ロボット４が地面ＬＤ上を移動して、格納ボックス２１から車両７の下方（車両７のフロアと地面ＬＤとの間）に進入すると、図４に示すように、自走ロボット４の各々の距離センサ４４は、対向した各車輪７１Ｆ、７１Ｒに対する距離を検出する。
【００５０】
制御部２３の回転数演算部２３ｂは、それぞれの距離センサ４４による検出距離に基づき、自走ロボット４の移動方向を決め、各直流モータ４３の回転数（回転速度）を演算する。各々の直流モータ４３は、直流モータドライバ２６ｄによって所定速度で駆動され、自走ロボット４を車輪７１Ｆ、７１Ｒによって囲まれた車両７の略中央部に移動させる。
【００５１】
距離センサ４４による検出値に基づき、自走ロボット４が車両７の受電コイル７４ｂから定められた範囲内に移動したと判断すると、制御部２３は、距離センサ４４に代えて（あるいは距離センサ４４とともに）、位置センサ受光体４５の検出値に基づいて、受電コイル７４ｂに対して給電可能な位置に自走ロボット４を移動させる。具体的には以下のようにして、給電コイル４６と受電コイル７４ｂとの位置合わせを行うことができるが、この方法に限られるものではない。
【００５２】
最初に図５（ａ）に示すように、自走ロボット４の移動によって、車両７側の位置センサ発光体７４ａを構成する第１直線７４ａ１に向けて位置センサ受光体４５が接近する。位置センサ受光体４５が第１直線７４ａ１からのレーザ光を受光すると、これまでの進行方向に対し直角方向に進行方向を変えて往復移動ＶＬ１を開始する（図５（ｂ）示）。位置センサ受光体４５の往復移動ＶＬ１により、第１直線７４ａ１からのレーザ光を受光できなくなった場合（往復移動ＶＬ１の方向と第１直線７４ａ１の延びる方向とが異なっている場合）、その進行方向の角度を変化させて往復移動ＶＬ２を繰り返す（図５（ｃ）示）。
【００５３】
往復移動の方向と第１直線７４ａ１の延びる方向とが一致した場合、第１直線７４ａ１から所定距離ｄだけ離れた位置において、位置センサ受光体４５を第１直線７４ａ１の延びる方向に移動させる（図５（ｄ）示）。その後、位置センサ受光体４５が第２直線７４ａ２からのレーザ光を受光すると、現在の進行方向に対し直角方向に、その位置からｄだけはなれた地点が第１直線７４ａ１と第２直線７４ａ２との交点７４ａ３であることがわかる。したがって、交点７４ａ３に向けて位置センサ受光体４５を移動させ、受電コイル７４ｂに対する給電コイル４６の位置合わせが完了する（図５（ｅ）示）。
【００５４】
ここで、図５（ｄ）に示した状態において、位置センサ受光体４５が第１直線７４ａ１の延びる方向であって、第２直線７４ａ２から離れる方向（図５（ｄ）において下方）に移動したため、所定距離移動しても第２直線７４ａ２からの受光を検出できない場合、逆方向に向きを変えて移動することにより、第２直線７４ａ２に到達することができる。これまで説明してきたように、距離センサ４４および位置センサ受光体４５の検出値によって、自走ロボット４が格納ボックス２１から受電コイル７４ｂの下方に到達するまでにたどった経路（往路）は、制御部２３において記憶されている。
【００５５】
図６に示すように、車両７の受電コイル７４ｂと自走ロボット４の給電コイル４６との位置合わせが完了し、受電コイル７４ｂが給電コイル４６に対し軸方向に対向すると、制御部２３は受電部７４への給電を開始する。受電部７４への給電は、コイルドライバ２６ｅにより給電コイル４６に対して所定周波数の交流電流ＳＣを印加することにより行われる。給電コイル４６においては、加えられた交流電流ＳＣにより磁束φが変化するため、受電コイル７４ｂにおいて同じ周波数の誘導電流ＩＣが誘起される。受電コイル７４ｂにおいて発生した誘導電流ＩＣは、ＡＣ／ＤＣコンバータ７９において直流電流に変換されバッテリ７８に充電される。
【００５６】
バッテリ７８における充電状態は、車両７の表示部７６において表示されるとともに、充電状態信号が発信部７２を介して固定装置２に送信され、家屋内においても表示される。さらに、充電状態信号は固定装置２から携帯電話ＰＳにも送信され、現在の充電状態が携帯電話ＰＳの使用者にも知らされる。
【００５７】
バッテリ７８が満充電状態となると、車両７から固定装置２に対して充電完了信号が送信されるため、制御部２３は給電コイル４６への通電を停止した後、自走ロボット４を再び格納ボックス２１に収容し、回動板２１ｇを格納ボックス２１に対して閉止状態とする。自走ロボット４を格納ボック２１内に戻す場合、制御部２３に記憶されている自走ロボット４の往路の経路を逆方向にたどるようにして移動させる。また、自走ロボット４が格納ボックス２１に戻る場合、リールモータ２６ａを駆動して、リールシャフト２６ｃによりコントロールケーブル２７を巻き取りながら移動させる。
【００５８】
本実施形態によれば、格納ボックス２１内に収容されるとともに電源に接続され、地面ＬＤ上を移動して格納ボックス２１外に出た後、停車された車両７と地面ＬＤとの間に進入し、電源からの電力を用いて、車両７の下面に形成された受電部７４に給電する自走ロボット４と、受電部７４に対する自走ロボット４の位置を検出する距離センサ４４または位置センサ受光体４５と、車両７から発信された車両７の車両ＩＤ信号を受信する信号入力部２４と、距離センサ４４または位置センサ受光体４５の検出値および信号入力部２４が受信した車両ＩＤ信号に基づき、自走ロボット４の作動を制御する制御部２３とを備えたことにより、車両７と地面ＬＤとの間に進入可能な薄型の自走ロボット４を収容する僅かな設置スペースを地面ＬＤ上に設けるのみで給電装置１を形成することができる。したがって、家庭に設けるか公共施設に設けるかといった設置場所の制約を受けることなく、既存設備の大幅な改造を必要とせずに給電装置１を設置することが可能となる。
【００５９】
また、普段、自走ロボット４は格納ボックス２１内に収容されているため、車両７の洗車時、ドア開閉時、後方ハッチバックドア開閉時等に邪魔になることがない。
また、車両７への給電を自走ロボット４が自動的に行なうため、面倒な充電作業を車両７の使用者が行う必要がない。そのため、充電作業にともなう身体の汚れを防止でき、高電圧に対する危険を防ぐことができる。
【００６０】
また、格納ボックス２１は車両７の停車時における車輪７１Ｆ、７１Ｒの位置を規制する一対のホイールストッパＳＴ間に配置されることにより、車両７を駐車場に停車すれば格納ボックス２１が車両７の下方に入り込むため、自走ロボット４に雨水等がかからない状態で車両７への給電を行うことができる。
また、格納ボックス２１と停車時の車輪７１Ｆ、７１Ｒとの間を遮るように、パーキングプロテクタ５が地面ＬＤ上に取り付けられたことにより、車両７を駐車場に停車する際に、誤って車輪７１Ｆ、７１Ｒが固定装置２を踏みつぶすことを防止することができる。
【００６１】
また、受電部７４に形成された光源としての位置センサ発光体７４ａと、位置センサ発光体７４ａからの光を受ける位置センサ受光体４５とを備え、位置センサ発光体７４ａは、互いに交差する一対の第１直線７４ａ１と第２直線７４ａ２とにより形成されていることにより、位置センサ受光体４５を第１直線７４ａ１と第２直線７４ａ２との交点７４ａ３まで容易に移動させることができるため、短時間で受電部７４と自走ロボット４との位置合わせをすることができる。
【００６２】
また、自走ロボット４の車輪７１Ｆ、７１Ｒからの距離を検出する距離センサ４４を備え、距離センサ４４の検出値に基づき、自走ロボット４を受電コイル７４ｂから定められた範囲内に移動させた後、位置センサ受光体４５の検出値に基づいて、受電部７４に対して給電可能な位置に自走ロボット４を移動させることにより、車両７と地面ＬＤとの間に進入した自走ロボット４を、最初に距離センサ４４を用いて受電部７４の近くまで迅速に移動させ、その後、位置センサ受光体４５の検出値に基づいて、受電部７４に対して正確に位置合わせすることができる。
【００６３】
＜実施形態２＞
以下、図７に基づき、本発明の実施形態２による給電装置１について説明する。本実施形態による給電コイル４６は、合成樹脂材料により形成された給電側インシュレータ４６ａに巻回されている。給電側インシュレータ４６ａの内孔４６ａ１には、給電側コア４６ｂが軸方向（図７において上下方向）に移動可能に挿入されている。また、給電側インシュレータ４６ａには、内孔４６ａ１に対して直交するように、複数のプランジャ孔４６ａ２が形成されている。
【００６４】
また、給電側コア４６ｂの外周面には、プランジャ孔４６ａ２と対向して円周上を取り巻くように凹部４６ｂ１が形成されている。図７に示すように凹部４６ｂ１には、図７において下方に行くにつれて深くなる複数のノッチ段差４６ｂ２が形成され、各々のノッチ段差４６ｂ２の間には段差壁４６ｂ３が形成されている。さらに、図７において凹部４６ｂ１の上端部には端部壁４６ｂ４が形成されており、端部壁４６ｂ４は段差壁４６ｂ３よりも高く形成されている。
【００６５】
上述した各々のプランジャ孔４６ａ２内には、保持ピストン４６ｃが軸方向に移動可能に設けられている。また、保持ピストン４６ｃとプランジャ孔４６ａ２の底部との間には、保持ピストン４６ｃを給電側コア４６ｂに向けて付勢するピストンバネ４６ｄが配置されている。ピストンバネ４６ｄの付勢力により保持ピストン４６ｃは、常時、ノッチ段差４６ｂ２のいずれかと係合しており、端部壁４６ｂ４を乗り越えることは不能に形成されている。
【００６６】
また、図７に示したように、保持ピストン４６ｃの先端は半球状に形成されており、給電コイル４６によって給電側コア４６ｂに所定の電磁力が発生した場合、給電側コア４６ｂの軸方向上方への移動は許容されるが、下方への移動を防止するように形成されている。しかしながら、給電側コア４６ｂに所定値よりもさらに大きい電磁力が発生した場合、ピストンバネ４６ｄを撓ませることにより、保持ピストン４６ｃが段差壁４６ｂ３を乗り越え、給電側コア４６ｂの軸方向下方への移動も許容されるように形成されている。
【００６７】
一方、受電コイル７４ｂは、合成樹脂材料により形成された受電側インシュレータ７４ｃに巻回されている。受電側インシュレータ７４ｃの内孔７４ｃ１には、受電側コア７４ｄが挿入された状態で固定されている。尚、本実施形態においては、位置センサ受光体４５および位置センサ発光体７４ａを、それぞれ給電コイル４６または受電コイル７４ｂの軸心上以外の位置に配置する必要がある。
【００６８】
次に、本実施形態の給電装置１による給電方法について説明する。図７（ａ）に示したように、給電を開始する前に、給電コイル４６の軸方向上端部と受電コイル７４ｂの軸方向下端部とは、互いに間隔を保持して対向した状態にある。この状態において、ピストンバネ４６ｄからの付勢力を受けた保持ピストン４６ｃは、凹部４６ｂ１の上端にあるノッチ段差４６ｂ２と係合している。
【００６９】
次に、給電コイル４６に直流電流を印加することにより、給電側コア４６ｂが電磁力Ｆを受けて軸方向上方に移動して、受電側コア７４ｄの下端面に当接する（図７（ｂ）示）。この時、保持ピストン４６ｃは、より深いノッチ段差４６ｂ２と係合することが可能であるため、給電側コア４６ｂの上方への移動を妨げることはない。その後、給電コイル４６に交流電流を供給して、受電コイル７４ｂに誘導電流を発生させることにより受電部７４に給電を行う。交流電流が給電コイル４６に供給されたとき、保持ピストン４６ｃがノッチ段差４６ｂ２と係合しているため、給電側コア４６ｂは下降せずに保持される。
【００７０】
受電部７４への充電が終了すると、給電コイル４６に対し、給電前とは逆方向に、給電時の交流電流よりも多くの磁束を発生させるように直流電流を印加する。これにより、給電側コア４６ｂが軸方向下方に移動して、受電側コア７４ｄから離れる。この時、強大な電磁力によって給電側コア４６ｂが付勢されるため、保持ピストン４６ｃはピストンバネ４６ｄを撓ませて段差壁４６ｂ３を乗り越えることができる。
【００７１】
本実施形態によれば、給電時において、給電コイル４６に直流電流を印加して、給電側コア４６ｂを軸方向に移動させて受電側コア７４ｄに当接させた後、給電コイル４６に交流電流を供給して、受電コイル７４ｂに発生させる誘導電流によって受電部７４に給電することにより、特別なアクチュエータを使用しなくても給電側コア４６ｂを受電側コア７４ｄに当接させることができ、低周波の電流でも受電部７４に十分な給電を行うことができる。
【００７２】
＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
自走ロボット４を収容する格納ボックス２１を家屋の床下に形成したり、家屋の床材を用いて形成するようにしてもよい。
また、自走ロボット４を格納ボックス２１に収容する場合、記憶されている自走ロボット４の往路の経路に基づいて移動させる代わりに、固定装置２に発光装置を設け、自走ロボット４が検出した当該発光装置からの光に基づいて移動させてもよい。
また、自走ロボット４を格納ボックス２１に収容する場合、コントロールケーブル２７をリールシャフト２６ｃにより巻き取るのではなく、図１に示したように、伸縮自在のコントロールケーブル２７にしてもよい。
【００７３】
また、自走ロボット４による受電部７４への給電方式は、上述したように非接触方式に限られるものではなく、接触方式であってもよい。
また、給電体位置検出部として、距離センサ４４のみを使用してもよいし、位置センサ受光体４５および位置センサ発光体７４ａの組み合わせのみを使用してもよい。
また、位置センサ発光体７４ａを自走ロボット４側に設け、位置センサ受光体４５を車両７側に設けてもよい。
また、位置センサ発光体７４ａを点状に形成し、位置センサ受光体４５を十字形状に形成してもよい。
また、駐車場の地面ＬＤ上にホイールストッパＳＴを１つだけ取り付け、固定装置２を当該ホイールストッパＳＴに対して、車両７の幅方向位置に近接するように設けてもよい。
また、バッテリ７８が満充電状態となったことを検出して給電を停止する代わりに、制御部２３に形成されたタイマーによって所定時間だけ給電した後、受電部７４への給電を終了するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
図面中、１は給電装置、４は自走ロボット（給電体）、５はパーキングプロテクタ（保護部材）、７は車両、８は交流電源（電源）、２１は格納ボックス（格納部材）、２３は制御部、２４は信号入力部（情報受信部）、４２は走行ホイール（走行駆動部）、４３は直流モータ（走行駆動部）、４４は距離センサ、４５は位置センサ受光体（受光体、給電体位置検出部）、４６は給電コイル（電力供給部）、４６ｂは給電側コア（電力供給部）、７１Ｆは前輪、７１Ｒは後輪、７４は受電部、７４ａは位置センサ発光体（光源、給電体位置検出部）、７４ａ１は第１直線、７４ａ２は第２直線、７４ｂは受電コイル、７４ｄは受電側コア、７８はバッテリ、ＬＤは地面、ＳＴはホイールストッパ（輪止め）を示している。
【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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