(57)【要約】【課題】車両移動設備を設ける場合よりも簡易な設備により、同一平面に設けられた複数の駐車スペースに駐車された車両に対して、共通の給電コイルを用いて充電を行うことができる非接触式充電装置を提供する。【解決手段】同一平面に設けられた複数の駐車スペース１ａ、１ｂに対して設置され、電磁誘導により、車両に搭載された充電コイルに電力を発生させ、この電力を車両に搭載された蓄電池に充電する非接触式充電装置において、複数の駐車スペース１ａ、１ｂにまたがって地下に配置された土台レール１０に沿って可動レール２０が移動でき、可動レール２０に沿って給電コイル３０が移動できるようにして、電磁誘導により充電コイルに電力を発生させるための給電コイル３０を各駐車スペースに移動させる構成とする。【選択図】図１
2013055803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面に設けられた複数の駐車スペース（１ａ、１ｂ）に対して設置され、電磁誘導により、車両に搭載された充電コイルに電力を発生させ、この電力を前記車両に搭載された蓄電池に充電する非接触式充電装置であって、
前記複数の駐車スペース（１ａ、１ｂ）にまたがるように、前記平面よりも下方に配置された土台レール（１０）と、
前記平面よりも下方に配置され、前記土台レール（１０）に沿って移動するとともに、前記土台レール（１０）と交差する方向に延びている可動レール（２０）と、
前記平面よりも下方に配置され、前記可動レール（２０）に沿って移動するとともに、電磁誘導により前記充電コイルに電力を発生させるための給電コイル（３０）と、
前記可動レール（２０）の移動および前記給電コイル（３０）の移動を制御する制御手段（６０）とを備え、
前記可動レール（２０）が前記土台レール（１０）に沿って移動することで、前記給電コイル（３０）が前記複数の駐車スペース（１ａ、１ｂ）間および１つの駐車スペース内を一方向に移動可能となっており、前記給電コイル（３０）が前記可動レール（２０）に沿って移動することで、前記給電コイル（３０）が前記１つの駐車スペース内で前記一方向に交差する方向に移動可能となっていることを特徴とする非接触式充電装置。
【請求項２】
前記給電コイル（３０）とともに前記可動レール（２０）に沿って移動し、前記給電コイル（３０）を昇降させる昇降手段（３７、３８）と、
前記複数の駐車スペース（１ａ、１ｂ）のそれぞれに設けられた開口部（４）と、
前記開口部（４）を開閉するドア（５）とを備え、
前記制御手段（６０）は、充電時に、前記ドア（５）を開いた状態とするとともに、前記昇降手段（３７、３８）により前記開口部（４）から前記給電コイル（３０）を前記平面よりも上方に位置させ、充電時以外では、前記ドア（５）を閉じた状態とするとともに、前記昇降手段（３７、３８）により前記給電コイル（３０）を前記平面よりも下方に位置させることを特徴とする請求項１に記載の非接触式充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導を利用して、車両に搭載された蓄電池を非接触で充電する非接触式充電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両に搭載された蓄電池を充電する充電装置として、リフト式の立体駐車装置の１箇所に給電器を設け、充電が必要な車両をパレットごと給電器まで移動させて充電を行うものが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、電磁誘導を利用して、車両に搭載された蓄電池を非接触で充電する非接触式充電装置として、フォーク式の立体駐車装置において、車両を乗せるトレイに給電コイルを設け、充電が必要な車両をトレイごと給電装置まで移動させて充電を行うものが開示されている。なお、この非接触式充電装置では、給電装置から給電コイルに電流を流し、電磁誘導により、車両に搭載された充電コイルに電力を発生させ、この電力を蓄電池に充電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５２４７０号公報
【特許文献２】特開２０１１−９７８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、平面タイプの駐車場においても、複数の駐車スペースのそれぞれに給電コイルおよび給電コイルに電流を流すための給電装置を設けると、コストが高くなるため、給電コイルおよび給電装置の数を駐車スペースの数よりも少なくし、複数の駐車スペースに対して給電コイルおよび給電装置を共有化することが望まれる。
【０００６】
そこで、平面タイプの駐車場において、上述の特許文献１、２のように、車両を移動させるための車両移動設備を設け、充電が必要な車両を給電コイルおよび給電装置の設置箇所まで移動させることが考えられる。
【０００７】
しかし、車両移動設備は、重量である車両を移動させるために大がかりな設備となり、コストが高くなる要因となるため、車両移動設備を設けることは好ましくない。
【０００８】
なお、このような問題は、地面に複数の駐車スペースを有する平面駐車場だけでなく、各階において同一平面上に駐車スペースを有する自走式の立体駐車場においても同様に生じる問題である。
【０００９】
そこで、本発明は上記点に鑑みて、車両移動設備を設ける場合よりも簡易な設備により、同一平面に設けられた複数の駐車スペースに駐車された車両に対して、共通の給電コイルを用いて充電を行うことができる非接触式充電装置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】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、同一平面に設けられた複数の駐車スペース（１ａ、１ｂ）に対して設置され、電磁誘導により、車両に搭載された充電コイルに電力を発生させ、この電力を車両に搭載された蓄電池に充電する非接触式充電装置であって、
複数の駐車スペース（１ａ、１ｂ）にまたがるように、平面よりも下方に配置された土台レール（１０）と、
平面よりも下方に配置され、土台レール（１０）に沿って移動するとともに、土台レール（１０）と交差する方向に延びている可動レール（２０）と、
平面よりも下方に配置され、可動レール（２０）に沿って移動するとともに、電磁誘導により充電コイルに電力を発生させるための給電コイル（３０）と、
可動レール（２０）の移動および給電コイル（３０）の移動を制御する制御手段（６０）とを備え、
可動レール（２０）が土台レール（１０）に沿って移動することで、給電コイル（３０）が複数の駐車スペース（１ａ、１ｂ）間および１つの駐車スペース内を一方向に移動可能となっており、給電コイル（３０）が可動レール（２０）に沿って移動することで、給電コイル（３０）が１つの駐車スペース内で一方向に交差する方向に移動可能となっていることを特徴としている。
【００１１】
これによれば、車両よりも軽量な給電コイルを各駐車スペースに移動させる構成であるので、車両移動設備を設ける場合よりも簡易な設備により、同一平面に設けられた複数の駐車スペースに駐車された車両に対して、共通の給電コイルを用いて充電を行うことができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、
給電コイル（３０）とともに可動レール（２０）に沿って移動し、給電コイル（３０）を昇降させる昇降手段（３７、３８）と、
複数の駐車スペース（１ａ、１ｂ）のそれぞれに設けられた開口部（４）と、
開口部（４）を開閉するドア（５）とを備え、
制御手段（６０）は、充電時に、ドア（５）を開いた状態とするとともに、昇降手段（３７、３８）により開口部（４）から給電コイル（３０）を平面よりも上方に位置させ、充電時以外では、ドア（５）を閉じた状態とするとともに、昇降手段（３７、３８）により給電コイル（３０）を平面よりも下方に位置させることを特徴としている。
【００１３】
このような構成を採用することで、充電時では給電コイルを車両に接近させて給電効率を高めることができ、充電時以外では開口部を塞いで安全を確保することができる。
【００１４】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態における非接触式充電装置の斜視図である。
【図２】図１中の非接触式充電装置の正面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図１中の可動レール２０の移動機構を示す平面図と側面図である。
【図４】図１中の給電コイル３０の移動機構を示す断面概略図である。
【図５】制御装置６０が実施する給電開始制御のフローチャートである。
【図６】制御装置６０が実施する給電終了制御のフローチャートである。
【図７】給電コイル３０の移動の様子を示す平面図である。
【図８】給電コイル３０の位置と検知器３９の測定値との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
図１と図２に、本実施形態における非接触式充電装置の斜視図と正面図を示す。図１中に矢印で示すＸ軸方向は車両左右方向、Ｙ軸方向は車両前後方向、Ｚ軸方向は天地方向である。
【００１７】
図１、２に示すように、本実施形態の非接触式充電装置は、地面に複数の駐車スペース１ａ、１ｂを有する平面駐車場１に対して設置されるものであり、主に、土台レール１０と、可動レール２０と、給電コイル３０と、充電本体装置４０とを備えている。
【００１８】
各駐車スペース１ａ、１ｂは、駐車線２で区画されており、各駐車スペース１ａ、１ｂ内には駐車位置ブロック３が設けられている。また、各駐車スペース１ａ、１ｂには、駐車された車両の真下となる位置に開口部４と、開口部４を開閉する板状のドア５とが設けられている。なお、図１中の左側の駐車スペース１ａでは開口部４が開いており、右側の駐車スペース１ｂでは開口部４がドア５によって閉じられている状態を示している。
【００１９】
土台レール１０は、複数の駐車スペース１ａ、１ｂにまたがるように、地面よりも下方（地下）に配置されている。土台レール１０は、一方向（本例ではＸ軸方向）に延びており、２本の土台レール１０が平行に配置されている。
【００２０】
可動レール２０は、地下に配置され、土台レール１０に沿って移動するものであり、土台レール１０と交差する方向（本例ではＹ軸方向）に延びている。また、この可動レール２０は、給電コイル３０の移動をガイドするものであり、この可動レール２０に沿って給電コイル３０が移動するようになっている。
【００２１】
本実施形態では、可動レール２０が土台レール１０に沿って移動することで、給電コイル３０が複数の駐車スペース１ａ、１ｂ間および１つの駐車スペース１ａ内をＸ軸方向に移動可能となっている。また、給電コイル３０が可動レール２０に沿って移動することで、給電コイル３０が１つの駐車スペース１ａ内でＹ軸方向に移動可能となっている。給電コイル３０は、Ｚ軸方向においても移動可能となっている。
【００２２】
給電コイル３０は、電磁誘導により、車両に搭載された図示しない充電コイルに電力を発生させるためのものである。すなわち、一次コイルである給電コイル３０に電流（高周波電力）を流して磁束を発生させ、この磁束を変化させることで、二次コイルである充電コイルで電圧（電力）を発生させるものである。そして、充電コイルは、車両に搭載された蓄電池に電気的に接続されており、この充電コイルで発生した電力が蓄電池に充電されるようになっている。
【００２３】
充電本体装置４０は、その内部に高周波電磁装置５０と制御装置６０とを備えている。充電本体装置４０と給電コイル３０とはケーブル（給電線、データ線）４１で繋がっており（図２参照）、高周波電磁装置５０および制御装置６０は、ケーブル４１を介して、給電コイル３０と電気的に接続されている。
【００２４】
高周波電磁装置５０は、給電コイル３０に高周波電力を送る給電装置であり、図示しない電源に電気的に接続されている。
【００２５】
制御装置６０は、可動レール２０の移動および給電コイル３０の移動を制御するとともに、ドア５の開閉を制御する制御手段である。また、制御装置６０は、例えば、充電が必要な車両を特定し、充電が必要な車両の駐車スペースに給電コイル３０を移動させた後、給電コイル３０の最適位置を調整して、電磁誘導により、車両に搭載された蓄電池に対する給電を行う制御を実施する。  
【００２６】
充電本体装置４０は、ユーザによって操作される操作スイッチ７０を備えている。この操作スイッチ７０は、充電対象の車両を特定するための情報がユーザによって入力される入力手段である。操作スイッチ７０の操作信号が制御装置６０に入力されるようになっている。ユーザが操作スイッチ７０を操作することで、充電が必要な車両が特定される。なお、操作スイッチ７０の代わりに、ユーザによって操作される操作画面を設けても良い。
【００２７】
また、図示していないが、各駐車スペース１ａ、１ｂには、車両の入庫を検知する検知手段としての重量センサが設けられている。重量センサのセンサ信号が制御装置６０に入力されるようになっている。なお、車両の入庫を検知する検知手段として、重量センサの代わりに、入庫した車両の画像を取得するためのカメラを設けても良い。  
【００２８】
図３（ａ）、（ｂ）に可動レール２０の移動機構を示す。図３（ａ）は可動レール２０の平面図であり、図３（ｂ）は可動レール２０の側面図である。
【００２９】
可動レール２０は、土台レール１０上を移動するための車輪２１を有している。
【００３０】
また、Ｘ軸方向の一端側（図中右側）に駆動軸２２が配置され、Ｘ軸方向の他端側に（図中左側）に回転軸２３が配置されている。駆動軸２２は電動モータ２４によって回転されるようになっている。この電導モータ２４は制御装置６０によって制御される。
【００３１】
可動レール２０は、駆動軸２２と回転軸２３のそれぞれと、金属製のロープ（チェーン）２５、２６によって繋がっている。図３（ｂ）に示すように、可動レール２０に接続されたロープ２５、２６は、それぞれ環状となっており、ロープ２５、２６が周方向に移動可能に駆動軸２２、回転軸２３に支持されている。
【００３２】
これにより、図３（ｂ）の実線矢印もしくは破線矢印のように、電動モータ２４によって駆動軸２２を回転させることで、可動レール２０をＸ軸方向に移動させることができ、電動モータ２４の回転方向を変えることで、可動レール２０の移動の向きを変えることができる。
【００３３】
また、駆動軸２２には、回転角センサ２７が取り付けられており、回転角センサ２７の検出結果が制御装置６０に入力されるようになっている。制御装置６０は、この回転角センサ２７で検出した回転角より、Ｘ軸方向における給電コイル３０の移動距離を把握でき、給電コイル３０を所望の駐車スペースへ移動させることができる。
【００３４】
図４に給電コイル３０の移動機構を示す。
【００３５】
給電コイル３０は、上ケース３１と下ケース３２とを有するケース３３の最上部に取り付けられている。下ケース３２には、可動レール２０上を移動するための車輪３４が設けられている。この車輪３４は車輪３４に繋がる車軸を電動モータ３５によって回転する。この電動モータ３５は制御装置６０によって制御される。電動モータ３５によって車輪３４を回転させることで、給電コイル３０をＹ軸方向に移動させるようになっている。
【００３６】
また、下ケース３２には電動モータ３６によって回転するラック３７が設けられ、上ケース３１にはラック３７によって上下方向に移動する直線状のピニオン３８が設けられている。ラック３７とピニオン３８が給電コイル３０を昇降させる昇降手段である。この電動モータ３６によってラック３７を回転させることで、給電コイル３０を上下方向に移動させるようになっている。なお、電動モータ３６は制御装置６０によって制御される。
【００３７】
また、ケース３３の最上部に、車両に搭載された充電コイルの位置を検知するための検知器３９が設けられている。この検知器３９は、制御装置６０に検知結果を入力するようになっている。この検知器３９は、特許文献２に記載されているものと同様のものであり、磁束を発生させることで、充電コイルの共振を電流値で検知するものである。検知器３９と充電コイルとの距離が近いほど、電流値が大きくなるという関係を利用することにより、車種により搭載位置が異なる充電コイルの位置を特定し、給電コイル３０の位置を動かして、給電コイル３０を最適位置とすることができる（後述の図８参照）。
【００３８】
次に、制御装置６０が実施する給電開始制御および給電終了制御について説明する。図５に給電開始制御のフローチャートを示し、図６に給電終了制御のフローチャートを示す。
【００３９】
図５に示すように、ステップＳ１で、重量センサからのセンサ信号を読み込み、ステップＳ２で、重量センサの検出結果に基づいて、複数の駐車スペース１ａ、１ｂの何れかに車両が入庫したか否かを判定する。これにより、例えば、１つの駐車スペース１ａに車両が入庫した場合、重量センサが検出した重量から車両が入庫したと肯定判定し、ステップＳ３に進む。一方、車両が入庫していなければ、否定判定して、ステップＳ１に戻る。
【００４０】
ステップＳ３では、駐車スペース１ａの車両に搭載された蓄電池の充電量情報を取得する。充電量情報の取得は、例えば、車両側と制御装置６０との間での無線通信により行われる。
【００４１】
続いて、ステップＳ４で、取得した充電量情報に基づいて、充電が必要か否かを判定する。例えば、充電量が所定のしきい値よりも小さければ、充電が必要と肯定判定して、ステップＳ５に進み、充電量が所定のしきい値よりも大きければ、否定判定して、給電開始制御を終了する。
【００４２】
なお、駐車車両に対する充電をユーザが希望し、充電本体装置４０の操作スイッチ７０を操作して、駐車スペースの位置、充電量等を入力した場合は、ステップＳ５から行うようになっている。
【００４３】
そして、ステップＳ５で、ドア５を移動させて開口部４を開ける。続いて、ステップＳ６で、充電が必要と判定した車両の下へ給電コイル３０を移動させ、給電効率が高くなるように給電コイル３０の位置調整を行う。このときの給電コイル３０の移動の様子を図７（ａ）〜（ｃ）に示す。また、図８に給電コイル３０の位置と検知器３９の測定値との関係を示す。
【００４４】
具体的には、図７（ａ）に示すように、可動レール２０を土台レール１０に沿って移動させて（給電コイル３０をＸ軸方向に移動させて）、充電が必要と判定した車両の駐車スペース１ａにおける所定の初期位置に給電コイル３０を位置させる。初期位置は、例えば、開口部４内の領域のうちＸ軸方向での中心位置である。
【００４５】
これにより、充電が必要と判定した車両の駐車スペース１ａとは異なる駐車スペースに給電コイル３０が位置している場合、充電が必要と判定した車両の駐車スペース１ａまで給電コイル３０が移動する。一方、充電が必要と判定した車両の駐車スペース１ａに給電コイル３０が既に位置している場合では、給電コイル３０の位置を初期位置にリセットする。
【００４６】
続いて、図７（ｂ）に示すように、給電コイル３０を可動レール２０に沿って移動（Ｙ軸方向に移動）させて、Ｙ軸方向での異なる複数の位置において、検知器３９により電流量を測定する。例えば、図８に示すように、開口部４の中心位置を通るＹ軸上の５つの位置Ｙ１〜Ｙ５において電流量を測定する。そして、電流値が最も高い位置Ｙ４に給電コイル３０を位置させる。
【００４７】
続いて、図７（ｃ）に示すように、可動レール２０を土台レール１０に沿って移動させて、Ｘ軸方向での異なる複数の位置において、検知器３９にて電流量を測定する。例えば、図８に示すように、Ｙ４の位置を通るＸ軸上の４つの位置Ｘ１〜Ｘ４において電流量を測定する。そして、電流値が最も高い位置Ｘ２に給電コイル３０を位置させる。このようにして、給電効率が最も高くなるように、給電コイル３０を位置させる。
【００４８】
位置調整の終了後、ステップＳ７に進み、給電コイル３０が開口部から地上に出て車両に近づくように、給電コイル３０をＺ軸方向に移動させる。
【００４９】
続いて、ステップＳ８で、給電を開始する。すなわち、高周波電磁装置５０から給電コイル３０に高周波電力を送り、電磁誘導により、車両に搭載された充電コイルに電力を発生させ、この充電コイルで発生した電力を蓄電池に充電する。
【００５０】
そして、制御装置６０は、蓄電池の充電量がしきい値よりも大きい等の所定条件を満たした場合に、図６に示す給電終了制御を行う。
【００５１】
すなわち、ステップＳ１１で、給電を停止する。続いて、ステップＳ１２で、給電コイル３０が開口部４から地下に入るように、給電コイル３０をＺ軸方向で移動させる。続いて、ステップＳ１３で、ドア５を移動させて、開口部４を閉じる。このようにして、給電が終了する。そして、制御装置６０は、再び、図５に示す制御を行い、他の駐車スペースに車両が入庫し、車両に搭載の蓄電池に充電の必要があれば、蓄電池の充電を行う。
【００５２】
なお、制御装置６０は、平面駐車場１に駐車された複数の車両に対して充電が必要な場合、複数の駐車スペース１ａ、１ｂのそれぞれに駐車された車両における残電力量や、ユーザの駐車予定時間等から立てた最適な充電スケジューリングを行う機能を備え、複数車両を効率的に充電することができるようになっている。
【００５３】
例えば、充電本体装置４０にユーザが駐車予定時間を入力できる操作画面が設けられており、ユーザがその操作画面を操作して駐車予定時間を入力することで、制御装置６０はユーザの駐車予定時間を取得する。そして、制御装置６０は、残電力量が所定量よりも小さい車両を優先するとともに、駐車予定時間が短い車両を優先することにより、最適な充電スケジューリングを行う。
【００５４】
以上の説明の通り、本実施形態によれば、車両よりも軽量な給電コイル３０を各駐車スペース１ａ、１ｂに移動させる構成を採用しているので、車両移動設備を設ける場合よりも簡易な設備により、地面に設けられた複数の駐車スペース１ａ、１ｂに駐車された車両に対して、共通の給電コイル３０を用いて充電を行うことができる。
【００５５】
また、本実施形態では、制御装置６０が、充電時に、ドア５を開いた状態とするとともに、開口部４から給電コイル３０を地上に位置させ、充電時以外では、ドア５を閉じた状態とするとともに、給電コイル３０を地下に位置させるように制御している。
【００５６】
これによれば、充電時では給電コイルを車両に接近させて給電効率を高めることができ、充電時以外では開口部を塞いで安全を確保することができる。
【００５７】
（他の実施形態）
（１）上述の実施形態では、本発明の非接触式充電装置を、地面に複数の駐車スペース１ａ、１ｂを有する平面駐車場１に対して設置していたが、各階において同一平面上に駐車スペースを有する自走式の立体駐車場に対しても設置することができる。
【００５８】
（２）上述の実施形態では、土台レール１０はＸ軸方向に延びているとともに、可動レール２０はＹ軸方向に延びており、可動レール２０が土台レール１０に対して垂直な方向に延びていたが、必ずしも垂直な方向でなくても良い。可動レール２０が土台レール１０に対して交差する方向に延びていれば、１つの駐車スペース内の全域を給電コイル３０の移動範囲とすることができる。
【００５９】
（３）上述の実施形態では、各駐車スペース１ａ、１ｂに開口部４およびドア５を設け、さらに、給電コイル３０がＺ軸方向に移動できるように昇降手段（ラック３７、ピニオン３８）を設けたが、これらを省略して、常に、駐車平面よりも下方に給電コイル３０が位置するようにしても良い。このようにしても、蓄電池への充電は可能である。ただし、給電コイルと充電コイルとの距離が近いほど給電効率が高くなることから、この場合よりも、上述の実施形態の方が好ましい。
【００６０】
（４）上述の実施形態では、図１に示すように、複数の駐車スペース１ａ、１ｂが横並びであったので、土台レール１０がＸ軸方向（車両左右方向）に延びるように、複数の駐車スペース１ａ、１ｂにまたがって配置されていたが、複数の駐車スペースが縦並び（縦列駐車）の場合では、土台レール１０を車両前後方向に延びるように配置し、可動レール２０を土台レール１０に交差する方向に延びるように配置すれば良い。
【符号の説明】
【００６１】
１      平面駐車場
１ａ    １つの駐車スペース
１ｂ    １つの駐車スペース
４      開口部
５      ドア
１０    土台レール
２０    可動レール
３０    給電コイル
３７    ラック（昇降手段）
３８    ピニオン（昇降手段）
６０    制御装置
【図１】
2013055803.tif 000003
【図２】
2013055803.tif 000004
【図３】
2013055803.tif 000005
【図４】
2013055803.tif 000006
【図５】
2013055803.tif 000007
【図６】
2013055803.tif 000008
【図７】
2013055803.tif 000009
【図８】
2013055803.tif 000010