(57)【要約】【課題】車両の外部に設置される送電装置の送電コイルと、車両に搭載される受電装置の受電コイルとの間の相対的な位置関係を正確に検出する。【解決手段】コイル位置検知装置は、送電コイル２３５と、受電コイル１１５との間の相対的な位置関係を検出する。センサ２５１は、車両１００の進入予定方向Ｍ１に対して垂直な方向Ｍ２に沿って延びる。センサ２５２は、センサ２５１から間隔Ｌ０を空けて、方向Ｍ２に沿って延びる。センサ２５３は、方向Ｍ２に対して角度θをなすようにセンサ２５２の中央部Ｐ３からセンサ２５１へ延び、タイヤ１０４ａの通過を検出する。センサ２５４は、方向Ｍ２の反対方向に対して角度θをなすようにセンサ２５２の中央部Ｐ３からセンサ２５１へ延び、タイヤ１０４ｂの通過を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両外部から車両に搭載される受電コイルへ非接触で送電するための送電コイルと、前記受電コイルとの間の相対的な位置関係を検出するコイル位置検知装置であって、
前記車両の幅方向に並設される第１および第２のタイヤの通過を検知するためのセンサユニットと、
前記センサユニットの出力に基づいて前記位置関係を検知する検知部とを備え、
前記センサユニットは、
前記送電コイルの設置場所への前記車両の進入が予定される方向を示す第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿って延びる第１のセンサと、
前記第１のセンサから所定の間隔を空けて、前記第２の方向に沿って延びる第２のセンサと、
前記第２の方向に対して所定の角度をなすように前記第２のセンサの中央部から前記第１のセンサへ延び、前記第１のタイヤの通過を検出する第３のセンサと、
前記第２の方向の反対方向に対して前記所定の角度をなすように前記第２のセンサの中央部から前記第１のセンサへ延び、前記第２のタイヤの通過を検出する第４のセンサとを含み、
前記第２のセンサの中央部は、前記送電コイルに近接して配置される、コイル位置検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コイル位置検知装置に関し、特に、車両に搭載される受電装置へ非接触で電力を送るために車両の外部に設置される送電装置の送電コイルと、送電コイルから電力を受ける受電装置の受電コイルとの間の相対的な位置関係を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１２−１７５７９３号公報（特許文献１）は、送電コイルから受電コイルへの給電を実行する移動体用非接触給電装置を開示している。この給電装置は、サーチコイルを用いて送電コイルと受電コイルとの間の相対的な位置ずれを検出する。
【０００３】
特開２０１２−８０７７０号公報（特許文献２）は、車両の駐車位置の位置ずれを抑制するための駐車支援装置を開示している。この車両は、車両外部に設けられた送電装置から非接触で電力を受ける受電部を備える。駐車支援装置は、送電装置に微弱電流を流したときの受電部の受電効率に基づいて受電部が送電装置に対して受電可能な位置にあるのかを判断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７５７９３号公報
【特許文献２】特開２０１２−８０７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の外部に設置される送電装置から車両に搭載される受電装置へ非接触で電力を送る際には、送電装置の送電コイルと、送電コイルから電力を受ける受電装置の受電コイルとの間の相対的な位置関係によって電力伝送効率が変化する。たとえば、受電コイルの送電コイルに対する位置ずれが小さくなるように車両の停止位置を調整することによって、高い電力伝送効率で送電を実行することができる。したがって、送電コイルと、受電コイルとの間の相対的な位置関係を正確に検出することが重要である。
【０００６】
上記特許文献１に記載の方法では、送電コイルと受電コイルとの間に形成される磁界の分布に起因して送電コイルと受電コイルとの間の相対的な位置ずれを誤検出する場合がある。上記特許文献２に記載の方法では、送電コイルが受電コイルに対してどの方向に位置しているのかまでは検出することができない。
【０００７】
それゆえに、この発明の目的は、車両の外部に設置される送電装置の送電コイルと、車両に搭載される受電装置の受電コイルとの間の相対的な位置関係を正確に検出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明によれば、コイル位置検知装置は、車両外部から車両に搭載される受電コイルへ非接触で送電するための送電コイルと、受電コイルとの間の相対的な位置関係を検出する。コイル位置検知装置は、センサユニットと、検知部とを備える。センサユニットは、車両の幅方向に並設される第１および第２のタイヤの通過を検知する。検知部は、センサユニットの出力に基づいて位置関係を検知する。センサユニットは、第１のセンサと、第２のセンサと、第３のセンサと、第４のセンサとを含む。第１のセンサは、送電コイルの設置場所への車両の進入が予定される方向を示す第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿って延びる。第２のセンサは、第１のセンサから所定の間隔を空けて、第２の方向に沿って延びる。第３のセンサは、第２の方向に対して所定の角度をなすように第２のセンサの中央部から第１のセンサへ延び、第１のタイヤの通過を検出する。第４のセンサは、第２の方向の反対方向に対して所定の角度をなすように第２のセンサの中央部から第１のセンサへ延び、第２のタイヤの通過を検出する。第２のセンサの中央部は、送電コイルに近接して配置される。
【発明の効果】
【０００９】
この発明においては、第１〜第４のセンサの配置、および、第１〜第４のセンサによって検出される車両の幅方向に並設されるタイヤの通過時間に基づいて幾何学的に送電コイルと受電コイルとの相対的な位置関係を算出することができる。したがって、この発明によれば、車両の外部に設置される送電装置の送電コイルと、車両に搭載される受電装置の受電コイルとの間の相対的な位置関係を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態によるコイル位置検知装置が適用される電力伝送システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す電力伝送システムの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（電力伝送システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態によるコイル位置検知装置が適用される電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、この電力伝送システムは、車両１００と、送電装置２００とを備える。車両１００は、受電部１１０と、整流回路１２５と、蓄電装置１３０と、動力生成装置１４０と、車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１５０とを含む。
【００１３】
車両１００の受電部１１０は、送電装置２００の送電部２３０から送出される電力を非接触で受電して整流回路１２５へ出力する。この実施の形態では、地中または地表に送電部２３０が設けられ、受電部１１０は、車体下部のたとえば車両後方側に設けられる。なお、受電部１１０の配設箇所はこれに限定されるものではなく、地中または地表に送電部２３０が設けられる場合に、受電部１１０は、車体下部の車両前方側や中央部に設けてもよい。受電部１１０は、受電コイル１１５を含む。受電部１１０は、一例として、受電コイル１１５およびキャパシタを含む共振回路によって構成される。
【００１４】
整流回路１２５は、受電部１１０から受ける交流電力を直流電力に変換し、その変換された直流電力を蓄電装置１３０へ出力することによって蓄電装置１３０を充電する。蓄電装置１３０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によって構成される。蓄電装置１３０は、整流回路１２５から出力される電力を蓄えるほか、動力生成装置１４０によって発電される電力も蓄える。そして、蓄電装置１３０は、その蓄えられた電力を動力生成装置１４０へ供給する。なお、蓄電装置１３０として大容量のキャパシタも採用可能である。
【００１５】
動力生成装置１４０は、蓄電装置１３０に蓄えられる電力を用いて車両１００の走行駆動力を発生する。特に図示しないが、動力生成装置１４０は、たとえば、蓄電装置１３０から電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータによって駆
動される駆動輪等を含む。なお、動力生成装置１４０は、蓄電装置１３０を充電するための発電機と、その発電機を駆動可能なエンジンを含んでもよい。
【００１６】
車両ＥＣＵ１５０は、蓄電装置１３０から充電状態（ＳＯＣ：State  Of  Charge）に
関する充電情報を受け、その充電情報に基づいて送電装置２００による蓄電装置１３０の充電を制御する。
【００１７】
送電装置２００は、受電コイル１１５に送電するための構成として、高周波電源２２０と、送電部２３０とを含む。高周波電源２２０は、たとえば系統電源２１０から電力を受けて高周波の交流電力を生成する。送電部２３０は、高周波電源２２０から高周波の交流電力の供給を受け、車両１００の受電部１１０へ非接触で電力を伝送する。送電部２３０は、送電コイル２３５を含む。送電部２３０は、一例として、送電コイル２３５およびキャパシタを含む共振回路によって構成される。
【００１８】
受電コイル１１５は、送電コイル２３５から非接触で電力を受電する。高周波電源２２０から送電コイル２３５へ電力が供給されると、送電コイル２３５と受電コイル１１５との間に形成される磁界を通じて送電コイル２３５から受電コイル１１５へエネルギ（電力）が移動する。送電部２３０の固有周波数および受電部１１０の固有周波数を、送電コイル２３５から受電コイル１１５への送電周波数（高周波電源２２０の電源周波数）に合わせることによって、電力伝送効率を高めることができる。
【００１９】
ここで、受電部１１０と送電部２３０との間で電力を伝送する際には、送電コイル２３５が受電コイル１１５に対して鉛直方向に対向するように車両１００が移動される。しかしながら、送電装置２００が設置されている場所に車両１００を移動する際には、送電コイル２３５が受電コイル１１５に対して鉛直方向に対向する位置からずれて駐車される可能性がある。送電コイル２３５が受電コイル１１５に対してずれて位置すると、受電部１１０と送電部２３０との間の電力伝送効率が低下してしまう。たとえば、受電コイル１１５の送電コイル２３５に対する位置ずれが小さくなるように車両１００の停止位置を調整することによって、高い電力伝送効率で送電を実行することができる。したがって、送電コイル２３５と、受電コイル１１５との間の相対的な位置関係を正確に検出することが重要である。
【００２０】
送電装置２００は、送電コイル２３５に対する受電コイル１１５の位置を検出するための構成として、制御部２４０と、センサユニット２５０をさらに含む。センサユニット２５０は、車両１００のタイヤ１０４ａ，１０４ｂの通過を検出する。制御部２４０は、センサユニット２５０からの出力に基づいて受電コイル１１５の位置を検出する。センサユニット２５０の配置および構成については、後ほど詳しく説明する。以下、受電コイル１１５の位置を検出する方法について詳しく説明する。
（コイル位置検知の方法）
図２は、図１に示す電力伝送システムの平面図である。この図２を参照して、「Ｌ」は車両左方向を示し、「Ｒ」は車両右方向を示す。また、「Ｆ」は車両前方向を示し、「Ｂ」は車両後方向を示す。車両１００は、進入予定方向Ｍ１に沿って送電コイル２３５の設置場所に移動するものとする。なお、図２では、車両１００が車両後方向Ｂへ移動する場合が示されるが、車両１００は車両前方向Ｆへ移動してもよい。
【００２１】
受電コイル１１５は、車体の幅方向の略中央に配置され、たとえば、車体中央部よりも車両後方向Ｂ側に配置される。車両１００は、タイヤ１０４ａ，１０４ｂを含む。タイヤ１０４ａ，１０４ｂは、車両１００の幅方向に並設される。なお、図２では、タイヤ１０４ａ，１０４ｂが車両１００の後輪である場合が示されるが、タイヤ１０４ａ，１０４ｂは車両１００の前輪であってもよい。
【００２２】
送電装置２００のセンサユニット２５０は、センサユニット２５０上をタイヤ１０４ａ，１０４ｂが通過したことを示す信号を制御部２４０へ出力する。センサユニット２５０は、たとえば、圧力センサであってもよい。センサユニット２５０は、センサ２５１〜２５４を含む。
【００２３】
センサ２５１は、車両１００の進入予定方向Ｍ１に対して垂直な方向Ｍ２に沿って延びる。センサ２５２は、センサ２５１から距離Ｌ０を空けて、方向Ｍ２に沿って延びる。また、センサ２５１，２５２の各々の長さは、車両１００の幅よりも長い。センサ２５２の中央部Ｐ３は、送電コイル２３５に近接して配置される。
【００２４】
センサ２５３は、方向Ｍ２に対して角度θをなすようにセンサ２５２の中央部Ｐ３からセンサ２５１へ延び、タイヤ１０４ａの通過を検出する。センサ２５４は、方向Ｍ２の反対方向に対して角度θをなすようにセンサ２５２の中央部Ｐ３からセンサ２５１へ延び、タイヤ１０４ｂの通過を検出する。
【００２５】
言い換えると、センサ２５３は、センサ２５２の中央部Ｐ３からセンサ２５１の一方の端部Ｐ１へ延びる。センサ２５４は、センサ２５２の中央部Ｐ３からセンサ２５１の他方の端部Ｐ２へ延びる。センサ２５３の長手方向は、センサ２５２の長手方向に対して角度θをなす。同様に、センサ２５４の長手方向は、センサ２５２の長手方向に対して角度θをなす。
【００２６】
制御部２４０は、センサ２５１〜２５４から受けた信号に基づいて送電コイル２３５に対する受電コイル１１５の位置を検出する。なお、制御部２４０は、距離Ｌ０、角度θを予め記憶しているものとする。
【００２７】
具体的には、車両１００が進入予定方向Ｍ１へ移動を開始してタイヤ１０４ａ，１０４ｂがセンサ２５１上を通過したときに、制御部２４０は、タイマＴｍ０のカウントを開始する。
【００２８】
車両１００がさらに移動してタイヤ１０４ａがセンサ２５３上を通過したときに、制御部２４０は、タイマＴｍ１のカウントを開始し、タイヤ１０４ｂがセンサ２５４上を通過したときに、制御部２４０は、タイマＴｍ２のカウントを開始する。
【００２９】
車両１００がさらに移動してタイヤ１０４ａ，１０４ｂがセンサ２５２上を通過したときに、制御部２４０は、タイマＴｍ０，Ｔｍ１，Ｔｍ２のカウントを停止する。なお、タイマＴｍ０によって計測された時間を時間Ｔ０とし、タイマＴｍ１によって計測された時間を時間Ｔ１とし、タイマＴｍ２によって計測された時間を時間Ｔ２とする。
【００３０】
制御部２４０は、次式を用いて車両１００の速度Ｖを算出する。
Ｖ＝Ｌ０／Ｔ０  …（１）
制御部２４０は、次式を用いてセンサ２５２の中央部Ｐ３からタイヤ１０４ａまでの車両幅方向の距離Ｌ３を算出する。
【００３１】
Ｌ１＝Ｖ×Ｔ１  …（２）
Ｌ３＝Ｌ１／ｔａｎθ  …（３）
制御部２４０は、次式を用いてセンサ２５２の中央部Ｐ３からタイヤ１０４ｂまでの車両幅方向の距離Ｌ４を算出する。
【００３２】
Ｌ２＝Ｖ×Ｔ２  …（４）
Ｌ４＝Ｌ２／ｔａｎθ  …（５）
制御部２４０は、次式を用いて送電コイル２３５の中心軸Ｘ２から受電コイル１１５の中心軸Ｘ１までの車両幅方向の距離ｄＬを算出する。
【００３３】
ｄＬ＝（Ｌ３−Ｌ４）／２  …（６）
以上のように、この実施の形態においては、センサ２５１〜２５４の配置、および、センサ２５１〜２５４によって検出されるタイヤ１０４ａ，１０４ｂの通過時間に基づいて幾何学的に送電コイル２３５と受電コイル１１５との相対的な位置関係を算出することができる。したがって、この実施の形態によれば、送電コイル２３５と、受電コイル１１５との間の相対的な位置関係を正確に検出することができる。
【００３４】
また、この実施の形態においては、センサ２５１〜２５４の長さを変更することによって、異なる大きさの車両に対応することができる。
【００３５】
また、この実施の形態においては、制御部２４０は、送電コイル２３５に対する受電コイル１１５の位置を検出するために車両１００と連動して動作する必要がない。
【００３６】
また、この実施の形態においては、センサを４つのみ設けるだけで送電コイル２３５に対する受電コイル１１５の位置を検出することができる。よって、少ないセンサの数で位置の検出を実行することができる。
【００３７】
また、この実施の形態においては、天候や障害物などの外部環境の影響を受けにくいため、送電コイル２３５に対する受電コイル１１５の位置を確実に検知することができる。
【００３８】
なお、上記において、センサ２５１からセンサ２５２へ向けて車両１００がセンサユニット２５０を通過する場合を説明したが、センサ２５２からセンサ２５１へ向けて車両１００がセンサユニット２５０を通過する構成としてもよい。
【００３９】
なお、上記において、センサ２５１は、この発明における「第１のセンサ」の一実施例に対応し、センサ２５２は、この発明における「第２のセンサ」の一実施例に対応する。また、センサ２５３は、この発明における「第３のセンサ」の一実施例に対応し、センサ２５４は、この発明における「第４のセンサ」の一実施例に対応する。また、制御部２４０は、この発明における「検知部」の一実施例に対応する。
【００４０】
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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【００４１】
１００  車両、１５０  車両ＥＣＵ、１０４ａ，１０４ｂ  タイヤ、１１０  受電部、１１５  受電コイル、１２５  整流回路、１３０  蓄電装置、１４０  動力生成装置、２００  送電装置、２１０  系統電源、２２０  高周波電源、２３０  送電部、２３５  送電コイル、２４０  制御部、２５０  センサユニット、２５１〜２５４  センサ、Ｐ１，Ｐ２  端部、Ｐ３  中央部、Ｔｍ０，Ｔｍ１，Ｔｍ２  タイマ。
【図１】
2015028436.tif 000003
【図２】
2015028436.tif 000004