(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された蓄電装置に対して車外から電磁誘導により電力を供給する車両用給電装置において、
交番磁界を発生させるための送電側コイルと、前記送電側コイルを前記車両に位置決めするための位置決め手段と、前記送電側コイルに電流を供給する送電側回路とを含む送電ユニットと、
前記車両のリヤウィンドウ用窓材に配置されて前記送電側コイルが発生させた交番磁界に基づく誘導電流を発生させる受電側コイルと、該受電側コイルが発生させた誘導電流に基づく電力を前記蓄電装置に供給する受電側回路とを含む受電ユニットと、
を備える車両用給電装置。
【請求項２】
前記受電側コイルは、放送受信用アンテナとして共用される請求項１に記載の車両用給電装置。
【請求項３】
前記送電側コイルは、その最外周部が前記受電側コイルの最内周部の内側に収まるように形成される請求項１または２に記載の車両用給電装置。
【請求項４】
前記受電側コイルは、複数の金属材を互いに接触しないように並行に配置することにより形成される請求項１から３の何れか一項に記載の車両用給電装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の車両用給電装置において、
前記送電ユニットは、前記送電側コイルと連動して共振電流を生成する共振生成手段と、前記共振生成手段により生成された共振電流に基づいて前記送電側コイルと前記受電側コイルとの間のエネルギ授受効率を取得するエネルギ効率取得手段と、前記エネルギ効率取得手段により取得されたエネルギ授受効率に基づいて前記共振生成手段により生成される共振電流の周波数を変調する周波数変調手段とを含み、
前記受電ユニットは、前記受電側コイルと連動して共振電流を生成する受電側キャパシタを含む、
車両用給電装置。
【請求項６】
前記受電側キャパシタは、前記受電側コイルの互いに近接し合う部位同士の間に形成される寄生容量を用いて構成される請求項５に記載の車両用給電装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の車両用給電装置において、
前記受電ユニットは、前記蓄電装置への給電状態を取得すると共に、取得した給電状態に基づく情報を前記送電ユニットに送信し、
前記送電ユニットは、前記受電ユニットからの情報に基づいて前記送電側コイルへの電流の供給を制御する車両用給電装置。
【請求項８】
請求項７に記載の車両用給電装置において、
前記受電ユニットは、前記受電側コイルと前記受電側キャパシタとの間に生成される共振電流の周波数とは異なる周波数を持つ信号を媒体として前記給電状態に基づく情報を前記受電側コイルから前記送電側コイルへと送信する車両用給電装置。
【請求項９】
請求項５から８の何れか一項に記載の車両用給電装置において、
前記受電側コイルと前記受電側キャパシタとの間に生成される共振電流に基づいて前記受電側コイルに対して前記送電側コイルが適正に配置されているか否かを判定すると共に、前記受電側コイルに対して前記送電側コイルが適正に配置されていない場合にその旨を通知する判定通知手段を更に備える車両用給電装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか一項に記載の車両用給電装置であって、
前記車両は、前記蓄電装置からの電力を用いて走行用の動力を出力する電動機を有する車両用給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された所定の給電対象に対して車外から電磁誘導により電力を供給する車両用給電装置および車両用窓材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両に搭載されたバッテリに対して地上側の給電装置から電力を供給するシステムとして、車両の前部底面に設けられた受電側カプラと給電装置の送電側カプラとの間で電磁誘導により車外から車両側に電力を供給してバッテリを充電する自動充電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。この自動充電システムにおいては、送電側カプラと受電側カプラとの位置関係が多少ずれていると、可動式アームが送電側カプラを受電側カプラに移動させて、送電側カプラと受電側カプラとの位置関係を充電可能なものとする。更に、可動式アームによる位置補正をもってしても送電側カプラと受電側カプラの位置関係が充電可能な状態にならないときには、運転者に対してその旨を報知し、それにより、運転者に車両をより適正な位置へと移動させることを促している。
【特許文献１】特開平０９−１８２２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、従来の自動充電システムでは、送電側カプラの位置と受電側カプラとの位置ずれが許容範囲を超えてしまうと、可動式アームにより送電側カプラの位置を補正することができないから、送電側カプラと受電側カプラとが充電可能な位置関係になるまで、運転者は報知を頼りにしながら場合によっては何度も車両を移動させなければならなかった。
【０００４】
そこで、本発明の車両用給電装置および車両用窓材は、容易に効率よく車両に搭載された給電対象に給電可能な車両用給電装置および当該給電装置に適用される車両用窓材を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の、車両用給電装置および車両用窓材は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。
【０００６】
本発明の車両用給電装置は、
車両に搭載された所定の給電対象に対して車外から電磁誘導により電力を供給する車両用給電装置であって、
交番磁界を発生させるための送電側コイルと、前記送電側コイルを前記車両に位置決めするための位置決め手段と、前記送電側コイルに電流を供給する送電側回路とを含む送電ユニットと、
前記車両の非磁性体部分に配置されて前記送電側コイルが発生させた交番磁界に基づく誘導電流を発生させる受電側コイルと、該受電側コイルが発生させた誘導電流に基づく電力を前記給電対象に供給する受電側回路とを含む受電ユニットと、
を備えるものである。
【０００７】
この車両用給電装置では、位置決め手段を用いて車両の非磁性体部分に送電側コイルを位置決めすることにより、送電側コイルと受電側コイルとの位置関係を容易に充電可能な状態にすることができる。また、受電側コイルは車両の非磁性体部分に配置されているから、送電側コイルにより生成された磁束が車両の磁性体部分から生じる磁束の影響により受電側コイルの内部を貫通しにくくなることを抑制して、送電側コイルと受電側コイルとの間でより効率よく電力を授受することができる。従って、この車両用給電装置によれば、容易に効率よく車両に搭載された給電対象に給電することが可能となる。
【０００８】
また、前記非磁性体部分は、車両のリヤウィンドウ用窓材であってもよい。すなわち、リヤウィンドウという比較的広い部位に受電側コイルを配置することにより、受電側コイルを大きくしてより大きなインダクタンスを得ることが可能となり、送電側コイルとの間の電磁誘導により効率よく電力を授受することができる。
【０００９】
更に、前記受電側コイルは、放送受信用アンテナとして共用されるものであってもよい。これにより、車両に対して放送受信用アンテナを別途設置する必要がなくなり、車両の部品点数および製造コストを削減することができる。
【００１０】
また、前記送電側コイルは、その最外周部が前記受電側コイルの最内周部の内側に収まるように形成されるものであってもよい。こうすれば、送電側コイルにより生成される磁束が受電側コイルから漏れることを抑制して、効率よく電磁誘導を生じさせることができる。
【００１１】
更に、前記受電側コイルは、複数の金属材を互いに接触しないように並行に配置することにより形成されるものであってもよい。これにより、何れかの金属材が断線したとしても、残りの金属材が断線していなければ受電側コイルとしての機能を保つことができる。
【００１２】
また、前記送電ユニットは、前記送電側コイルと連動して共振電流を生成する共振生成手段と、前記共振生成手段により生成された共振電流に基づいて前記送電側コイルと前記受電側コイルとの間のエネルギ授受効率を取得するエネルギ効率取得手段と、前記エネルギ効率取得手段により取得されたエネルギ授受効率に基づいて前記共振生成手段により生成される共振電流の周波数を変調する周波数変調手段とを含むものであり、前記受電ユニットは、前記受電側コイルと連動して共振電流を生成する受電側キャパシタを含むものであってもよい。これにより、送電側コイルを流れる共振電流の周波数をより適正に変調し、送電側コイルと受電側コイルとの間で共振を用いて効率よく電力を授受することができる。
【００１３】
更に、前記受電側キャパシタは、前記受電側コイルの互いに近接し合う部位同士の間に形成される寄生容量を用いて構成されるものであってもよい。こうすれば、共振回路を構成するためのキャパシタを非磁性体部分に別途設置する必要がなくなるので、車両の部品点数および製造コストを削減することができる。更に、通常のキャパシタに比べて寄生容量は温度依存性が小さいから、受電側コイルと連動して生成する共振電流をより安定化させることが可能となる。
【００１４】
また、前記受電ユニットは、前記給電対象への給電状態を取得すると共に、取得した給電状態に基づく情報を前記送電ユニットに送信するものであり、前記送電ユニットは、前記受電ユニットからの情報に基づいて前記送電側コイルへの電流の供給を制御するものであってもよい。これにより、給電対象に充分な電力が供給された時点で送電側コイルへの電流の供給を停止して給電対象への給電を停止することができるから、給電対象への過剰な電力供給および送電ユニットにおける電力の浪費を抑制することが可能となる。
【００１５】
更に、前記受電ユニットは、前記受電側コイルと前記受電側キャパシタとの間に生成される共振電流の周波数とは異なる周波数を持つ信号を媒体として前記給電状態に基づく情報を前記受電側コイルから前記送電側コイルへと送信するものであってもよい。こうすれば、給電対象の給電状態に基づく情報を受電ユニットと送電ユニットとの間でやりとりするための専用の通信手段を設ける必要がなくなるので、車両の部品点数および製造コストを削減することができる。
【００１６】
また、前記受電側コイルと前記受電側キャパシタとの間に生成される共振電流に基づいて前記受電側コイルに対して前記送電側コイルが適正に配置されているか否かを判定すると共に、前記受電側コイルに対して前記送電側コイルが適正に配置されていない場合にその旨を通知する判定通知手段を更に備えるものであってもよい。これにより、使用者は判定通知手段からの通知に基づいて送電側コイルをより適正に位置決めすることができるから、送電側コイルと受電側コイルとの位置関係が悪く給電対象への給電が良好に実行されないまま放置されるような事態を招くのを抑制することができる。
【００１７】
更に、前記給電対象は、前記車両に搭載された蓄電装置であり、前記車両は、前記蓄電装置からの電力を用いて走行用の動力を出力する電動機を有するものであってもよい。こうすれば、車両の停車時に蓄電装置に電力を蓄えておき、蓄電装置に蓄えた電力により電動機を駆動して走行用の動力を得ることができる。
【００１８】
本発明の車両窓材は、
透明非磁性体からなる車両用窓材であって、
前記透明非磁性体の内部に配置されるコイルを備え、
前記コイルは、互いに近接し合う部位同士の間に形成される寄生容量と共に共振回路を構成することを特徴とする。
【００１９】
この車両用窓材では、窓材という比較的広い部位にコイルを配置することからコイルを大きくしてより大きなインダクタンスを得ることが可能となる。また、透明非磁性体の内部に配置されるコイルは、互いに近接し合う部位同士の間に形成される寄生容量と共に共振回路を構成するから、別途キャパシタを用いる必要がなくなる。更に、通常のキャパシタに比べて寄生容量の静電容量は個体差および温度依存性が小さいから、より安定した共振回路を構成することができる。従って、この車両用窓材を用いれば、容易に効率よく車両に搭載された給電対象に給電することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、本発明の一実施例に係る車両用給電装置１００の使用状態を示す斜視図であり、図２は、車両用給電装置１００のブロック構成図である。実施例の車両用給電装置１００は、送電ユニット１１０と受電ユニット１２０とから構成され、車両２０に搭載された給電対象であるバッテリ（二次電池）２１を充電すべく電磁誘導により車外から車両２０側に電力を供給するのに使用される。なお、実施例において、車両２０は、バッテリ２１と電力をやり取り可能であると共に走行用の動力や回生制動力を出力することができるモータＭＧを含むハイブリッド自動車または電気自動車として構成される。
【００２２】
図１および図２に示すように、送電ユニット１１０は、交番磁界を発生させるための送電側コイル１１１と、送電側コイル１１１を車両２０に位置決めするための例えば吸盤等である位置決め部材１１２と、送電側コイル１１１に電流を供給する送電側回路１１４とを含む。送電側コイル１１１は、樹脂材等により構成される位置決め部材１１２の内部に埋設（配置）されると共に、比較的長尺の例えばケース１１０ａに対して巻き取り可能なケーブル１１３を介して送電側回路１１４と接続されている。送電側回路１１４は、ケース１１０ａの内部に収容されており、図２に示すように、所定周波数の正弦波またはパルス波（電流）を発信する発振回路１１５と、発振回路１１５からの電流を変調するキャリア変調回路１１６と、送電側コイル１１１と共に共振回路を構成する図示しないキャパシタを有すると共にキャリア変調回路１１６から印加される電圧を所定電圧値まで増幅して送電側コイル１１１に供給するバッファ部１１７と、送電側コイル１１１等に生じる共振電流に振幅を検出する検波回路１１７ａとを含む。また、送電ユニット１１０のケース１１０ａの内部には、送電側回路１１４すなわち発振回路１１５、キャリア変調回路１１６およびバッファ部１１７を制御する送電側電子制御ユニット（以下「送電側ＥＣＵ」という）１１８が配置されており、この送電側ＥＣＵ１１８には、上述の検波回路１１７ａが接続されている。更に、ケース１１０ａの表面には、送電側ＥＣＵ１１８により制御されて各種情報を表示させるディスプレイや警告ランプ、警告音を発生するスピーカ、各種操作スイッチ等を含む操作パネル１１９が配置されている。
【００２３】
受電ユニット１２０は、送電側コイル１１１が発生させた交番磁界に基づく誘導電流を発生させる受電側コイル１２１と、受電側コイル１２１が発生させた誘導電流に基づく電力をバッテリ２１に供給する受電側回路１２２とを含む。受電ユニット１２０の受電側回路１２２は、図２に示すように、受電側コイル１２１に接続されて共振電流を整流可能な整流回路１２３と、整流回路１２３により整流された電流を復調する復調回路１２４と、復調回路１２４からの電力を所定電圧値に変換してバッテリ２１に提供する定電圧回路１２５とを有する。また、受電側回路１２２には、受電側コイル１２１等に生じる共振電流に振幅を検出する検波回路１２６と、受電側コイル１２１を介して送電ユニット１１０側に送信する信号を設定するための信号送信回路１２７とが含まれており、これらの検波回路１２６と信号送信回路１２７とは、車両２０に搭載されたバッテリ２１を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下「バッテリＥＣＵ」という）２５に接続されている。なお、バッテリＥＣＵ２５は、バッテリ２１の端子間電圧や充放電電流、バッテリ２１の温度等に基づいてバッテリ２１の残容量やバッテリ２１の充電に許容される電力である充電許容電力としての入力制限、バッテリ２１の放電に許容される電力である放電許容電力としての出力制限等を算出する。
【００２４】
ここで、実施例において、受電ユニット１２０の受電側コイル１２１は、図１に示すように車両２０のリヤウィンドウ用窓材（以下、適宜「窓材」という）３０に対して配置されている。窓材３０は、例えば室外側のガラス、中間膜および室内側のガラスといった複数の透明非磁性体を積層して構成される、いわゆる合わせガラスである。そして、実施例では、例えば室外側のガラスと中間膜との間に極薄い銅箔等の金属材からなる渦巻き状の受電側コイル１２１ができるだけ窓材３０の周縁部付近に位置するように挟み込まれ、これにより受電側コイル１２１は、窓材３０の内部に埋設される。そして、受電側コイル１２１は、その最内周部の内側に送電ユニット１１０の位置決め部材１１２すなわち送電側コイル１１１が収まるように窓材３０に対して配置される。このように車両２０のリヤウィンドウ用窓材３０に受電側コイル１２１を配置すればインダクタンスをより大きくすることが可能となる。また、受電側コイル１２１をできるだけ窓材３０の周縁部付近に配置することにより、受電側コイル１２１により車両後方の視界が遮られることを抑制可能となる。更に、受電側コイル１２１の最内周部の内側に送電ユニット１１０の送電側コイル１１１が収まるようにすれば、送電側コイル１１１により生成される磁束が受電側コイル１２１から漏れることを抑制することができる。そして、実施例では、受電側コイル１２１を構成する金属材の互いに近接し合う部位同士の間隔を調整することにより、図３に示すように寄生容量ＰＣを形成し、こうして形成される寄生容量ＰＣを受電側コイル１２１と共に共振回路を構成するキャパシタ１２８（図２参照）として利用している。これにより、受電側回路１２２にキャパシタを別途設ける必要がなくなり、キャパシタを別途設置する場合に比べてインダクタンスの温度変化を抑制することも可能となる。なお、窓材３０の周縁部付近に配置されるモールの内側に配置されてもよい。
【００２５】
次に、図４を参照しながら、上述のように構成される実施例の車両用給電装置１００を用いて車外から車両２０側に電力を供給し、給電対象であるバッテリ２１を充電する手順について説明する。
【００２６】
図４は、車両用給電装置１００を用いて車両２０に搭載されたバッテリ２１を充電する手順を例示するフローチャートである。図４は、ユーザにより送電側コイル１１１すなわち位置決め部材１１２が車両２０のリヤウィンドウ用窓材３０に対して位置決めされ、送電ユニット１１０の図示しない給電開始スイッチがオンされると、送電ユニット１１０の送電側ＥＣＵ１１８により実行される処理を示す。すなわち、給電開始スイッチがオンされると、送電側ＥＣＵ１１８は、発振回路１１５およびキャリア変調回路１１６から送電側コイル１１１への給電を開始させると共に、検波回路１１７ａにより検出される共振電流の振幅等に基づいてキャリア変調回路１１６を制御する（ステップＳ１００）。すなわち、位置決め部材１１２を用いて車両２０の窓材３０に送電側コイル１１１が位置決めされると、送電側コイル１１１と受電側コイル１２１との間に形成される寄生容量等によっても送電側コイル１１１やバッファ部１１７のキャパシタに生じる共振電流の周波数が変化する。従って、車両２０の窓材３０に対して送電側コイル１１１が位置決めされた段階で、効率よく電力をやり取りできる周波数を探索すると共にキャリア変調回路１１６にて発振回路１１５からの電流を適宜変調することにより、送電側コイル１１１等に生じる共振電流の周波数（共振周波数）を受電側コイル１２１との間でより効率よく電力のやり取りを可能とする値に設定することが可能となる。
【００２７】
こうして共振周波数を設定すると、送電側ＥＣＵ１１８は、設定した共振周波数が維持されたまま送電側コイル１１１に電流が供給されるようにバッファ部１１７等を制御しながら、受電ユニット１２０からコイル配置状態信号が送信されるまで待機する。ここで、ステップＳ１００にて共振周波数が設定された後、受電ユニット１２０側では、検波回路１２６により送電側コイル１１１によって生成された磁束に基づく電磁誘導により受電側コイル１２１（およびキャパシタ１２８すなわち寄生容量ＰＣ）に生じる共振電流の振幅が検出されてバッテリＥＣＵ２５へと送信される。バッテリＥＣＵ２５は、検波回路１２６から最初に信号を受け取ってから所定時間が経過した時点で共振電流の振幅が所定の閾値以上であれば送電側コイル１１１の配置状態が適正であって電力授受の効率が充分であると判断する。また、バッテリＥＣＵ２５は、検波回路１２６から最初に信号を受け取ってから所定時間が経過した時点で共振電流の振幅が所定の閾値未満であれば送電側コイル１１１の配置状態が適正ではなく電力授受の効率が不充分であると判断する。これにより、受電側コイル１２１に生じる共振電流に基づいて、送電側コイル１１１が車両２０のリヤウィンドウ用窓材３０すなわち受電側コイル１２１に対して適正に位置決めされているか否かを精度よく判定することが可能となる。
【００２８】
そして、バッテリＥＣＵ２５は、上記判定の結果に応じて、送電側コイル１１１の配置が適正である旨または不適正である旨を示すコイル配置状態信号を送信するように信号送信回路１２７に指令を与える。バッテリＥＣＵ２５からの指令を受け取った信号送信回路１２７は、受電側コイル１２１等に生じている共振電流の周波数とは異なる周波数をもつと共に送電側コイル１１１の配置状態の適否を示すパルス信号を設定し、当該パルス信号をコイル配置状態信号として受電側コイル１２１に供給する。コイル配置状態信号は、受電側コイル１２１から送電側コイル１１１へと送られ、バッファ部１１７等を介して送電側ＥＣＵ１１８により受信される（ステップＳ１１０）。このように、受電側コイル１２１等に生じている共振電流の周波数とは異なる周波数をもつパルス信号であるコイル配置状態信号を受電側コイル１２１から送電側コイル１１１へと送信すれば、専用の通信機器を用いることなく、すなわち部品点数や製造コストを削減しつつ送電側コイル１１１の配置の適否を受電ユニット１２０から送電ユニット１１０へと通知することが可能となる。
【００２９】
ステップＳ１１０にてコイル配置状態信号を受け取った送電側ＥＣＵ１１８は、コイル配置状態信号に基づいて送電側コイル１１１が窓材３０すなわち受電側コイル１２１に対して適正に配置されているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。送電側コイル１１１が窓材３０に対して適正に配置されていないと判断した場合、送電側ＥＣＵ１１８は、操作パネル１１９のディスプレイ上に送電側コイル１１１が適正に配置されていない旨を示す警告メッセージを表示させたり、警告ランプを点灯させたり、スピーカから警告音を発生させ（ステップＳ１３０）、発振回路１１５等を停止させて送電側コイル１１１への給電を断つことにより送電ユニット１１０から受電ユニット１２０への給電を停止させた上で（ステップＳ１７０）、図４の処理を一旦終了させる。これにより、送電側コイル１１１が窓材３０すなわち受電側コイル１２１に対して適正に配置されていないときに、使用者に送電側コイル１１１の再位置決めを行うよう通知することが可能となり、車両２０側へと効率よく給電し得ない状態で車両用給電装置１００が作動したまま放置されてしまうのを抑制することができる。
【００３０】
また、ステップＳ１２０にて送電側コイル１１１が窓材３０に対して適正に配置されていると判断した場合、送電側ＥＣＵ１１８は、ステップＳ１００にて設定した共振周波数が維持されたまま送電側コイル１１１に電流が供給されるようにするための制御を続行する（ステップＳ１４０）。これにより、送電側コイル１１１に生じる共振電流の周波数と受電側コイル１２１に生じる共振電流の周波数とを概ね一致させた状態で送電側コイル１１１および受電側コイル１２１を介して送電ユニット１１０から受電ユニット１２０へと電磁誘導により効率よく電力を供給し、当該電力を定電圧回路１２５を介してバッテリ２１に供給することでバッテリ２１を充電することが可能となる。
【００３１】
そして、ステップＳ１４０にて送電側コイル１１１への給電を続行させた場合、送電側ＥＣＵ１１８は、受電ユニット１２０からの充電状態信号を受信する（ステップＳ１５０）。ここで、受電ユニット１２０に接続されたバッテリＥＣＵ２５は、バッテリ２１の充放電電流に基づいて残容量を求めた上で、求めた残容量が所定の基準値以上であるか否かを判定し、判定の結果に応じてバッテリ２１の充電状態が満充電状態ではない旨または満充電状態である旨を示す充電状態信号を送信するように信号送信回路１２７に指令を与える。バッテリＥＣＵ２５からの指令を受け取った信号送信回路１２７は、受電側コイル１２１等に生じている共振電流の周波数とは異なる周波数をもつと共にバッテリ２１の充電状態を示すパルス信号を設定し、当該パルス信号を充電状態信号として受電側コイル１２１に供給する。充電状態信号は、受電側コイル１２１から送電側コイル１１１へと送られ、バッファ部１１７等を介して送電側ＥＣＵ１１８により受信される（ステップＳ１５０）。このように、受電側コイル１２１等に生じている共振電流の周波数とは異なる周波数をもつパルス信号である充電状態信号を受電側コイル１２１から送電側コイル１１１へと送信すれば、専用の通信機器を用いることなく、すなわち部品点数や製造コストを削減しつつバッテリ２１の充電状態を受電ユニット１２０から送電ユニット１１０へと通知することが可能となる。
【００３２】
ステップＳ１５０にて充電状態信号を受け取った送電側ＥＣＵ１１８は、受電ユニット１２０からの充電状態信号に基づいてバッテリ２１が満充電になっているか否かを判定し（ステップＳ１６０）、バッテリ２１が満充電になっていなければ、再度ステップＳ１５０およびＳ１６０の処理を実行する。また、ステップＳ１６０にてバッテリ２１が満充電になっていると判断した場合、送電側ＥＣＵ１１８は、発振回路１１５等を停止させて送電側コイル１１１への給電を断つことにより、送電ユニット１１０から受電ユニット１２０への給電を停止させ、それによりバッテリ２１を充電するための本処理を終了させる（ステップＳ１７０）。これにより、実施例の車両用給電装置１００によれば、バッテリ２１の過充電や送電ユニット１１０における電力の浪費を抑制することが可能となる。そして、車両２０の停車時に上述のようにしてバッテリ２１に電力を蓄えておけば、次の車両２０の走行に際して、バッテリ２１に蓄えた電力によりモータＭＧを駆動して走行用の動力を得ることができる。
【００３３】
以上説明したように、実施例の車両用給電装置１００では、位置決め部材１１２を用いて車両２０の非磁性体部分であるリヤウィンドウ用窓材３０に送電側コイル１１１を位置決めすることにより、送電側コイル１１１と受電側コイル１２１との位置関係を容易に充電可能な状態にすることができる。また、受電側コイル１２１は車両２０の非磁性体部分であるリヤウィンドウ用窓材３０に配置されているから、送電側コイル１１１により生成された磁束が車両２０の磁性体部分から生じる磁束の影響により受電側コイル１２１の内部を貫通しにくくなることを抑制して、送電側コイル１１１と受電側コイル１２１との間でより効率よく電力を授受することができる。従って、車両用給電装置１００によれば、容易に効率よく車両２０側に電力を供給して給電対象であるバッテリ２１を充電することが可能となる。
【００３４】
また、非磁性体部分である車両２０のリヤウィンドウという比較的広い部位に受電側コイル１２１を配置することにより、受電側コイル１２１を大きくしてより大きなインダクタンスを得ることが可能となり、送電側コイル１１１との間の電磁誘導により効率よく電力を授受することができる。更に、上記実施例において、送電側コイル１１１は、その最外周部が受電側コイル１２１の最内周部の内側に収まるようになっているので、送電側コイル１１１により生成される磁束が受電側コイル１２１から漏れることを抑制して、効率よく電磁誘導を生じさせることができる。そして、上記実施例では、受電側コイル１２１の互いに近接し合う部位同士の間に形成される寄生容量ＰＣを用いて受電側のキャパシタ１２８を構成しているので、共振回路を構成するためのキャパシタを非磁性体部分としての窓材３０に別途設置する必要がなくなり、車両２０の部品点数および製造コストを削減することができる。更に、通常のキャパシタに比べて寄生容量ＰＣは個体差や温度依存性が小さいから、受電側コイル１２１と連動して生成する共振電流をより安定化させることが可能となる。
【００３５】
ただし、受電側コイル１２１は、非磁性体部分であれば、例えば車両２０のバンパーといったリヤウィンドウ用窓材３０以外の他の部分に配置されてもよい。また、受電側コイル１２１は、ＡＭ放送やＦＭ放送といった放送を受信するためのアンテナとして共用されてもよい。これにより、車両２０に対して放送受信用のアンテナを別途設置する必要がなくなり、車両２０の部品点数および製造コストを削減することができる。更に、図５に示す受電側コイル１２１Ｂのような複数の金属材を互いに接触しないように並行に配置することにより形成されたコイルを窓材３０等の非磁性体部分に配置してもよい。このような受電側コイル１２１Ｂによれば、何れかの金属材が断線したとしても、残りの金属材が断線していなければコイルとしての機能を保つことができる。
【００３６】
更に、実施例の送電ユニット１１０は、送電側コイル１１１と連動して共振電流を生成するキャパシタを含むバッファ部１１７と、送電側コイル１１１とバッファ部１１７との間におけるエネルギ授受効率としての共振電流の振幅をモニタする検波回路１１７ａおよび送電側ＥＣＵ１１８と、エネルギ授受効率を示す共振電流の振幅に基づいてバッファ部１１７により生成される共振電流の周波数を変調するキャリア変調回路１１６とを含む。従って、実施例の車両用給電装置１００では、送電側コイル１１１を流れる共振電流の周波数をより適正に変調し、送電側コイル１１１と受電側コイル１２１との間で共振を用いて効率よく電力を授受することが可能となる。
【００３７】
また、上記実施例の受電ユニット１２０側では、給電対象としてのバッテリ２１への給電状態を示す残容量がバッテリＥＣＵ２５により取得され、受電ユニット１２０からは、残容量に基づくバッテリ２１の充電状態に関する情報を示す充電状態信号が送電ユニット１１０へと送信される。そして、送電ユニット１１０側では、受電ユニット１２０からの充電状態信号に基づいて送電側コイル１１１への電流の供給が制御される。これにより、車両２０側へと充分な電力が供給されてバッテリ２１が満充電となった時点で送電側コイル１１１への電流の供給を停止してバッテリ２１への給電を停止することができるから、バッテリ２１の過充電や送電ユニット１１０における電力の浪費を抑制することが可能となる。
【００３８】
また、上記実施例では、受電側コイル１２１と受電側のキャパシタ１２８（寄生容量ＰＣ）との間に生成される共振電流（その振幅）に基づいて受電側コイル１２１に対して送電側コイル１１１が適正に配置されているか否かが受電ユニット１２０側で判定される。このような判定の結果に応じて、送電側コイル１１１の配置状態の適否を示すパルス信号であるコイル配置状態信号が受電側コイル１２１および送電側コイル１１１を介して受電ユニット１２０から送電ユニット１１０へと送信される。そして、コイル配置状態信号が受電側コイル１２１に対して送電側コイル１１１が適正に配置されていない旨を示す場合には、ディスプレイ上に所定の警告が表示されたり、スピーカから警告音が発生されたりする。これにより、使用者は、これらの警告（通知）に基づいて送電側コイル１１１をより適正に位置決めすることができるから、送電側コイル１１１と受電側コイル１２１との位置関係が悪くバッテリ２１への給電が良好に実行されないまま放置されるような事態を招くのを抑制することができる。
【００３９】
更に、受電ユニット１２０は、受電側コイル１２１と受電側のキャパシタ１２８（寄生容量ＰＣ）との間に生成される共振電流の共振周波数とは異なる周波数を持つパルス信号を媒体として送電側コイル１１１の配置状態の適否やバッテリ２１の充電状態についての情報が受電側コイル１２１から送電側コイル１１１へと送信可能なものである。これにより、これらの情報を受電ユニット１２０と送電ユニット１１０との間でやり取りするための専用の通信手段を設ける必要がなくなるので、車両２０の部品点数および製造コストを削減することができる。ただし、このような送電ユニット１１０と受電ユニット１２０とに対して、専用の通信機器を設けてもよいことはいうまでもない。
【００４０】
ここで、上記実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明しておく。すなわち、上記実施例では、車両２０に搭載されたバッテリ２１に対して車外から電磁誘導により電力を供給する車両用給電装置１００が「車両用給電装置」に相当し、交番磁界を発生させるための送電側コイル１１１と、送電側コイル１１１を車両２０に位置決めするための位置決め部材１１２と、送電側コイル１１１に電流を供給する送電側回路１１４とを含む送電ユニット１１０が「送電ユニット」に相当し、車両２０の非磁性体部分であるリヤウィンドウ用窓材３０に配置されて送電側コイル１１１が発生させた交番磁界に基づく誘導電流を発生させる受電側コイル１２１と、受電側コイル１２１が発生させた誘導電流に基づく電力を給電対象に供給する受電側回路１２２とを含む受電ユニット１２０が「受電ユニット」に相当する。また、送電側コイルと連動して共振電流を生成可能なバッファ部１１７が「共振生成手段」に相当し、バッファ部１１７により生成された共振電流の振幅をモニタしてエネルギ効率を算出する検波回路１１７ａおよび送電側ＥＣＵ１１８が「エネルギ効率取得手段」に相当し、共振電流の振幅に基づいてバッファ部１１７により生成される共振電流の周波数を変調するキャリア変調回路１１６が「周波数変調手段」に相当し、受電側コイル１２１により形成される寄生容量ＰＣを用いたキャパシタ１２８が「受電側キャパシタ」に相当する。更に、バッテリＥＣＵ２５、受電ユニット１２０の検波回路１２６、受電側コイル１２１および送電側コイル１１１、送電側ＥＣＵ１１８、操作パネル１１９等の組み合わせが「判定通知手段」に相当する。
【００４１】
何れにしても、これら実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。
【００４２】
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、車両用給電装置や車両用窓材の製造産業等において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係る車両用給電装置１００の使用状態を示す斜視図である。
【図２】車両用給電装置１００のブロック構成図である。
【図３】受電側コイル１２１の構成を例示する説明図である。
【図４】車両用給電装置１００を用いて車両２０に搭載されたバッテリ２１を充電する手順を例示するフローチャートである。
【図５】受電側コイル１２１の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
２０  車両、２１  バッテリ、２５  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、３０  リヤウィンドウ用窓材、１００  車両用給電装置、１１０  送電ユニット、１１０ａ  ケース、１１１  送電側コイル、１１２  位置決め部材、１１３  ケーブル、１１４  送電側回路、１１５  発振回路、１１６  キャリア変調回路、１１７  バッファ部、１１７ａ  検波回路、１１８  送電側電子制御ユニット（送電側ＥＣＵ）、１１９  操作パネル、１２０  受電ユニット、１２１，１２１Ｂ  受電側コイル、１２２  受電側回路、１２３  整流回路、１２４  復調回路、１２５  定電圧回路、１２６  検波回路、１２７  信号送信回路、１２８  キャパシタ。
【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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