(57)【要約】【課題】送信時間の総和に制約が課せられている無線通信方式を使用する場合でも、充電を要求する車両を給電スタンドまで確実に誘導することができる非接触充電システムを提供する。【解決手段】非接触充電システム１００は、駐車場内の各駐車スペースＳ１〜Ｓ３にそれぞれ設置された給電スタンド１０〜３０から構成されている。各給電スタンド１０〜３０は、電気自動車４０を給電スタンド１０〜３０のいずれかまで誘導するための所定の誘導用送信可能時間を有しており、この誘導用送信可能時間の最も少ない給電スタンドに電気自動車４０を誘導する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の給電スタンドから構成される非接触充電システムであって、
各給電スタンドは、車両を前記複数の給電スタンドのいずれかまで誘導する車両誘導処理のための所定の第１送信可能時間を有し、該第１送信可能時間の最も少ない給電スタンドに前記車両を誘導する、非接触充電システム。
【請求項２】
各給電スタンドは、自機の前記第１送信可能時間がゼロになった場合には、前記車両誘導処理を停止する、請求項１に記載の非接触充電システム。
【請求項３】
各給電スタンドは、前記車両への充電処理を行うための所定の第２送信可能時間をさらに有し、自機の前記第１送信可能時間がゼロになった場合には、前記第２送信可能時間の一部を前記第１送信可能時間として用いる、請求項１に記載の非接触充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータによって走行する電気自動車（ＥＶ車）や電気モータとガソリンエンジンとの併用によって走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）の普及が始まっている。これらＥＶ車やＰＨＶ車にはバッテリが搭載されており、バッテリに蓄えられた電気エネルギーによってモータを駆動することにより車両の走行が行われる。
【０００３】
現在、ＥＶ車やＰＨＶ車用の充電システムとしては、駐車場内に設けられた複数の駐車スペースにそれぞれ給電スタンドを設置し、車両が駐車スペースに駐車している間に充電を行う方式が一般的である。また、給電スタンドから車両への電力供給の方法としては、給電スタンドと車両を専用の充電ケーブルで接続する接触充電システムと、給電スタンドと車両を非接触状態に保ったまま電磁誘導の原理を利用して電力供給を行う非接触充電システムとがあり、特許文献１には非接触充電システムの一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−１８２２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非接触充電システムにおいて給電スタンドから車両への充電を行う際には、給電スタンドと車両の間で各種制御信号が無線通信によってやり取りされる。また、駐車場内に利用可能な給電スタンドが複数ある場合に、充電を要求する車両をいずれかの給電スタンドまで無線通信によって誘導することが検討されている。
【０００６】
現在、非接触充電システムで用いられる無線通信方式の候補として、９２０ＭＨｚ帯のＺｉｇＢｅｅ（ＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇ）が検討されている。ただし、９２０ＭＨｚ帯のＺｉｇＢｅｅ規格には、電波法の規定によって送信時間の総和に制約が課せられており、各給電スタンドは自機の無線送信時間の総和を１時間のうちの１０％（６分）以内に抑えなければならない。そのため、各給電スタンドの送信可能時間を適切に管理しないと、充電を要求する車両をいずれかの給電スタンドまで誘導する途中で送信可能時間が尽きてしまい、車両の誘導処理を完了できないおそれがある。
【０００７】
この発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、送信時間の総和に制約が課せられている無線通信方式を使用する場合でも、充電を要求する車両を給電スタンドまで確実に誘導することができる非接触充電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明に係る非接触充電システムは、複数の給電スタンドから構成される非接触充電システムであって、各給電スタンドは、車両を複数の給電スタンドのいずれかまで誘導する車両誘導処理のための所定の第１送信可能時間を有し、当該第１送信可能時間の最も少ない給電スタンドに車両を誘導する。
【０００９】
各給電スタンドは、自機の第１送信可能時間がゼロになった場合には、車両誘導処理を停止してもよい。
【００１０】
各給電スタンドは、車両への充電処理を行うための所定の第２送信可能時間をさらに有し、自機の第１送信可能時間がゼロになった場合には、第２送信可能時間の一部を第１送信可能時間として用いてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る非接触充電システムによれば、送信時間の総和に制約が課せられている無線通信方式を使用する場合でも、充電を要求する車両を給電スタンドまで確実に誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおけるマスタ給電スタンドの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおける各給電スタンドの状態情報の一覧を管理するテーブルを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおける給電スタンドの構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおける電気自動車の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムによって行われる処理の詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態．
この発明の実施の形態に係る非接触充電システム１００の構成を図１に示す。
非接触充電システム１００は、駐車場内の各駐車スペースＳ１〜Ｓ３にそれぞれ設置された給電スタンド１０〜３０から構成されており、各給電スタンド１０〜３０は通信ケーブルＬによって有線接続されている。また、各駐車スペースＳ１〜Ｓ３の地面には、給電スタンド１０〜３０の給電コイル１６〜３６と車両検知センサ１７〜３７とがそれぞれ設置されている。
【００１４】
給電スタンド１０〜３０は、充電を要求する電気自動車４０との間で無線通信を行いながら当該電気自動車４０を駐車スペースＳ１〜Ｓ３のいずれかまで誘導する「車両誘導処理」と、自機の駐車スペースに停車した電気自動車４０との間で無線通信を行いながら当該電気自動車４０に充電電力を供給する「充電処理」とを行うことができる。
【００１５】
また、給電スタンド１０〜３０は、先述のように送信時間の総和に制約が課せられているＺｉｇＢｅｅ規格に従う無線通信を行うことができ、自機の無線送信可能時間を上記車両誘導処理のための「誘導用送信可能時間」と上記充電処理のための「充電用送信可能時間」とに分けて管理する。分割の比率は任意であるが、少なくとも充電用送信可能時間は、充電処理の際に電気自動車４０に向けて送信される各種の制御信号がすべて確実に送信できるだけの長さが確保されている必要がある。
【００１６】
この実施の形態に係る非接触充電システム１００において、給電スタンド１０は「マスタ給電スタンド」と呼ばれる。マスタ給電スタンド１０は、自機を含む給電スタンド１０〜３０の中から「誘導役」の給電スタンドを一つ決定する。誘導役の給電スタンドは、充電を要求する電気自動車４０を駐車スペースＳ１〜Ｓ３のいずれかまで誘導する車両誘導処理を行う。この車両誘導処理の際、誘導役の給電スタンドは、電気自動車４０の「誘導先」をマスタ充電スタンド１０に問い合わせ、自機の誘導用送信可能時間を使用して電気自動車４０との間で無線通信を行いながら、現在充電処理を行っていない給電スタンドの中で最も誘導用送信可能時間の少ない給電スタンドに電気自動車４０を誘導する。
【００１７】
以下、この実施の形態に係る非接触充電システム１００における、マスタ給電スタンド１０、給電スタンド２０〜３０、および電気自動車４０の構成について説明した後、非接触充電システム１００によって行われる処理の詳細について説明する。
【００１８】
（マスタ給電スタンド１０の構成）
まず、マスタ給電スタンド１０の構成について説明する。図２に示されるように、マスタ給電スタンド１０は、無線通信手段１１と、有線通信手段１２と、管理手段１３と、制御手段１４と、給電手段１５と、給電コイル１６と、車両検知センサ１７と、アンテナ１８とを備えている。
【００１９】
無線通信手段１１は、後述する制御手段１４から入力される各種信号を変調してアンテナ１８から電波信号として送信すると共に、アンテナ１８によって受信される電波信号を復調して制御手段１４に出力することによって、給電スタンド１０が電気自動車４０との間でＺｉｇＢｅｅ規格に従う無線通信を行うことを可能にする。また、無線通信手段１１は、電波信号の送信時間を積算することによって、自機の誘導用送信可能時間と充電用送信可能時間を逐次算出する機能を有している。
【００２０】
有線通信手段１２は、通信ケーブルＬを介して他の給電スタンド２０〜３０の各有線通信手段に接続されている。有線通信手段１２は、制御手段１４から入力される信号を通信ケーブルＬを介して送信すると共に、通信ケーブルＬを介して受信される信号を制御手段１４に出力することによって、給電スタンド１０が他の給電スタンド２０〜３０と有線通信を行うことを可能にする。
【００２１】
管理手段１３は、半導体メモリによって構成されており、図３に示されるような各給電スタンド１０〜３０の状態情報（充電処理中であるか否か、誘導用送信可能時間、および充電用送信可能時間）の一覧を管理するテーブルを記憶している。
【００２２】
制御手段１４は、マイクロコンピュータによって構成されており、無線通信手段１１、有線通信手段１２、管理手段１３、および次に述べる給電手段１４を制御することによって、車両誘導処理や充電処理等の給電スタンド１０が行う各種処理を制御する。
【００２３】
給電手段１５は、図示しない電力系統から供給される交流電力をより周波数の高い高周波電力に変換する。
【００２４】
給電コイル１６には、給電手段１５から高周波電力が供給される。
【００２５】
車両検知センサ１７は、周知の荷重センサであり、駐車スペースＳ１上に電気自動車４０が停車したことを検知すると、その旨を制御手段１４に通知する。
【００２６】
（給電スタンド２０〜３０の構成）
次に、給電スタンド２０〜３０の構成について説明する。ただし、給電スタンド２０と３０の構成はまったく同一であるため、給電スタンド２０の構成のみを図４に示す。この図から見て取れるように、給電スタンド２０は、マスタ給電スタンド１０の管理手段１３に相当する機能を備えていない点を除けば、その他の構成および機能はマスタ給電スタンド１０と同様である。
【００２７】
（電気自動車４０の構成）
次に、電気自動車４０の構成について説明する。図５に示されるように、電気自動車４０は、無線通信手段４１と、制御手段４２と、受電コイル４３と、充電手段４４と、バッテリ４５と、アンテナ４６とを備えている。
【００２８】
無線通信手段４１は、制御手段４２から入力される各種信号を変調してアンテナ４６から電波信号として送信すると共に、アンテナ４６によって受信される電波信号を復調して制御手段４２に出力することによって、電気自動車４０が給電スタンド１０〜３０との間でＺｉｇＢｅｅ規格に従う無線通信を行うことを可能にする。
【００２９】
制御手段４２は、マイクロコンピュータによって構成されており、無線通信手段４１と次に述べる充電手段４４を制御することによって、電気自動車４０が行う各種処理を制御する。
【００３０】
受電コイル４３には、給電スタンドの給電コイルから電磁誘導の原理によって高周波電力が伝達される。
【００３１】
充電手段４４は、受電コイル４３に伝達された高周波電力を直流電力に変換する。
【００３２】
バッテリ４５は、充電手段４４から出力される直流電力を蓄える。
【００３３】
（非接触充電システム１００によって行われる処理の詳細）
次に、この実施の形態に係る非接触給電システム１００によって行われる処理の詳細について、図６を参照して説明する。図６の初期状態において、各給電スタンド１０〜３０は充電処理を行っておらず、それらの駐車スペースＳ１〜Ｓ３は空き状態である。また、上述したように給電スタンド１０はマスタ給電スタンドである。現在の誘導役は給電スタンド２０が務めており、給電スタンド２０が車両誘導処理を行っている。図６のシーケンスは、給電スタンド２０の誘導用送信可能時間がゼロになった状態からスタートする。
【００３４】
はじめに、現在誘導役を務めている給電スタンド２０は、自機の誘導用送信可能時間がゼロになったことを検知すると（Ｓ１０１）、その旨を通知するゼロ通知メッセージを有線通信によってマスタ給電スタンド１０に送信する（Ｓ１０２）。このゼロ通知メッセージを受信したマスタ給電スタンド１０は、ゼロ通知応答メッセージを有線通信によって給電スタンド２０に返信する（Ｓ１０３）。マスタ給電スタンド１０からの応答を受信した給電スタンド２０は車両誘導処理を停止し（Ｓ１０４）、マスタ給電スタンド１０は次に述べる誘導役の変更処理を行う（Ｓ１０５）。
【００３５】
ステップＳ１０５の誘導役の変更処理において、マスタ給電スタンド１０は、管理手段１３が記憶している図３に示されるテーブルの内容を最新状態に更新する。詳細には、マスタ給電スタンド１０は、現在の自機の状態情報（充電処理中か否か、誘導用送信可能時間、および充電用送信可能時間）を車両検知センサ１７および無線通信手段１１から取得すると共に、給電スタンド２０〜３０の各状態情報を有線通信によってそれぞれ取得することによって、図３のテーブルの内容を最新状態に更新する。そして、このテーブルの内容に基いて新たな誘導役を決定する。
【００３６】
新たな誘導役の決定方法としては様々な方法が考えられるが、例えば現在充電処理を行っていない給電スタンドの中から、最も誘導用送信可能時間の多い給電スタンドを新たな誘導役に決定する。図３の例では、給電スタンド１０〜３０はいずれも現在充電処理を行っておらず、それらの中で最も誘導用送信可能時間が多いのは給電スタンド３０であるから、給電スタンド３０が新たな誘導役に決定される。なお、誘導役の給電スタンドを決定する際に現在充電処理を行っている給電スタンドを除外するのは、充電処理用の無線通信を行っている給電スタンドが同時に車両誘導処理用の無線通信を行うことは出来ないからである。
【００３７】
マスタ給電スタンド１０は、ステップＳ１０５において給電スタンド３０を新たな誘導役に決定すると、誘導役通知メッセージを有線通信によって給電スタンド３０に送信する（Ｓ１０６）。この誘導役通知メッセージを受信した給電スタンド３０は、誘導役通知応答メッセージを有線通信によってマスタ給電スタンド１０に返信し（Ｓ１０７）、新たな誘導役となって車両誘導処理を開始する（Ｓ１０８）。
【００３８】
給電スタンド３０が車両誘導処理を開始した状態において、駐車場内に進入してきた電気自動車４０は、自車を駐車場内のいずれかの駐車スペースまで誘導するように要求する、誘導要求メッセージを無線通信によってブロードキャストする（Ｓ１０９）。この際、現在誘導役でない給電スタンド１０と２０はこの誘導要求メッセージを無視するが、現在新たな誘導役を務めている給電スタンド３０は、この誘導要求メッセージを受信すると、電気自動車４０の誘導先を問い合わせる誘導先問い合わせメッセージを有線通信によってマスタ給電スタンド１０に送信する（Ｓ１１０）。
【００３９】
誘導先問い合わせメッセージを受信したマスタ給電スタンド１０は、ステップＳ１０５と同様の方法で図３のテーブルの内容を最新状態に更新し、現在充電処理を行っていない給電スタンドの中から、最も誘導用送信可能時間の少ない給電スタンドを誘導先に決定する（Ｓ１１１）。図３の例では、給電スタンド１０〜３０はいずれも充電処理を行っておらず、それらの中で最も誘導用送信可能時間が少ないのは給電スタンド２０であるため、給電スタンド２０が誘導先に決定される。マスタ給電スタンド１０は、誘導先の給電スタンド２０の識別子とＩＰアドレスおよび車両を給電スタンド２０の駐車スペースＳ２まで誘導するための誘導情報（これらは予め制御手段１４の内部メモリに記憶されている）を含む、誘導先問い合わせ応答メッセージを有線通信によって給電スタンド３０に返信する（Ｓ１１２）。
【００４０】
なお、上記ステップＳ１１１の誘導先の決定処理において、最も誘導用送信可能時間の少ない給電スタンド２０を誘導先に決定するのは、充電処理用の無線通信を行っている給電スタンドが同時に車両誘導処理用の無線通信を行うことはできないためである。すなわち、仮に誘導用送信可能時間の最も多い給電スタンド３０に電気自動車４０を誘導してしまうと、給電スタンド３０から電気自動車４０への充電処理が行われている間は、給電スタンド３０の誘導用送信可能時間を活用することができず、給電スタンド３０よりも誘導用送信可能時間の少ない給電スタンド１０が誘導役を務めなければならない。これに対して、最も誘導用送信可能時間の少ない給電スタンド２０を誘導先に決定することにより、給電スタンド２０から電気自動車４０への充電処理が行われている間でも、誘導用送信可能時間が多く残っている給電スタンド３０が誘導役を務めて別の電気自動車を誘導することができる。
【００４１】
上記ステップＳ１１２の誘導先問い合わせ応答メッセージを受信した給電スタンド３０は、先にステップＳ１０９で電気自動車４０から受信した誘導要求メッセージへの応答として、給電スタンド２０のＩＰアドレスと電気自動車４０を給電スタンド２０の駐車スペースＳ２まで誘導するための誘導情報を含む、誘導要求応答メッセージを自機の誘導用送信可能時間を使用した無線通信によって電気自動車４０に送信する（Ｓ１１３）。なお、電気自動車４０を給電スタンド２０の駐車スペースＳ２まで誘導するための誘導情報としては、例えば電気自動車４０に搭載されているカーナビゲーションシステム上に表示される駐車スペースＳ２までの経路情報でもよいし、あるいは電気自動車４０が自動運転機能を備えている場合には、電気自動車４０を駐車スペースＳ２まで自動運転するのに必要な情報でもよい。また、給電スタンド３０は、電気自動車４０の給電スタンド２０への誘導を開始した旨を通知する誘導開始通知メッセージを有線通信によって給電スタンド１０と２０に送信する（Ｓ１１４）。
【００４２】
誘導要求応答メッセージを受信した電気自動車４０は、当該誘導要求応答メッセージに含まれる誘導情報に基いて、給電スタンド２０の駐車スペースＳ２への移動を開始する（Ｓ１１５）。また、誘導開始通知メッセージを受信した給電スタンド１０と２０は、自機の管理する駐車スペースＳ１とＳ２への車両進入検知待ち状態に入る（Ｓ１１６〜Ｓ１１７）。さらに、給電スタンド３０も車両進入検知待ち状態に入る（Ｓ１１８）。なお、電気自動車４０の誘導先である給電スタンド２０だけでなく給電スタンド１０と３０も車両進入検知待ち状態に入るのは、電気自動車４０が誤って給電スタンド１０や３０の駐車スペースＳ１やＳ３に進入してしまった際に、適切なエラー処理が行えるようにするためである。
【００４３】
電気自動車４０が駐車スペースＳ２に進入したことが給電スタンド２０の車両検知センサ２７によって検知されると（Ｓ１１９）、給電スタンド２０は自機の車両進入検知待ち状態を解除し（Ｓ１２０）、車両検知通知メッセージを有線通信によって給電スタンド３０に送信する（Ｓ１２１）。この車両検知通知メッセージを受信した給電スタンド３０は、検知待ち解除メッセージを有線通信によって給電スタンド１０に送信し（Ｓ１２２）、給電スタンド１０と３０は車両進入検知待ち状態を解除する（Ｓ１２３〜Ｓ１２４）。
【００４４】
給電スタンド２０の駐車スペースＳ２に停車した電気自動車４０は、上記ステップＳ１１３で受信した誘導要求応答メッセージに含まれていた給電スタンド２０のＩＰアドレスを使用して、通信接続要求メッセージを無線通信によって給電スタンド２０に送信する（Ｓ１２５）。この通信接続要求メッセージを受信した給電スタンド２０は、通信接続応答メッセージを自機の充電用送信可能時間を使用した無線通信によって返信する（Ｓ１２６）。これにより、電気自動車４０と給電スタンド２０との間で無線通信接続が確立され、給電スタンド２０から電気自動車４０への充電処理が開始される（Ｓ１２７）。
【００４５】
給電スタンド２０から電気自動車４０への充電処理においては、両者の間で各種制御信号が無線通信によってやり取りされる。その際、給電スタンド２０は自機の充電用送信可能時間を使用して無線通信を行う。そして、給電スタンド２０の給電手段２５から給電コイル２６に高周波電力が供給され、この高周波電力が電磁誘導の原理によって電気自動車４０の受電コイル４３に伝達され、充電手段４４を介してバッテリ４５への充電が行われる（図４〜５参照）。
【００４６】
電気自動車４０のバッテリ４５への充電が完了すると、給電スタンド２０と電気自動車４０は、通信切断要求メッセージと通信切断応答メッセージをやり取りすることによって、両者の間の無線通信接続を切断する（Ｓ１２８〜Ｓ１２９）。
【００４７】
以上説明したように、この実施の形態に係る非接触充電システム１００では、各給電スタンド１０〜３０は、電気自動車４０を給電スタンド１０〜３０のいずれかまで誘導するための所定の誘導用送信可能時間を有しており、この誘導用送信可能時間の最も少ない給電スタンド（この例では、給電スタンド２０）に電気自動車４０を誘導する。これにより、給電スタンド２０から電気自動車４０への充電処理が行われている間でも、誘導用送信可能時間が多く残っている給電スタンド３０が誘導役を務めて別の電気自動車を誘導することができるため、ＺｉｇＢｅｅのように送信時間の総和に制約が課せられている無線通信方式を使用する場合でも、充電を要求する電気自動車を給電スタンドまで確実に誘導することができる。
【００４８】
その他の実施の形態．
上記の実施の形態において、給電スタンド２０は自機の誘導用送信可能時間がゼロになった際に車両誘導処理を停止したが、自機の充電用送信可能時間に余裕がある場合には、充電用送信可能時間の一部を誘導用送信可能時間として用いて車両誘導処理を継続してもよい。
【００４９】
また、上記の実施の形態において、給電スタンド１０〜３０間の通信は有線通信によって行われていたが、各給電スタンド１０〜３０の無線送信可能時間を「誘導用送信可能時間」と「充電用送信可能時間」と「スタンド間送信可能時間」の３つに分け、給電スタンド１０〜３０間の通信を無線通信によって行ってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００  非接触充電システム、１０，２０，３０  給電スタンド、４０  電気自走車（車両）。
【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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