(57)【要約】【課題】車両が頻繁に利用する給電スタンドの識別情報を容易に登録することができ、車両と給電スタンドの間のペアリングを短時間で確定することができる、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、給電スタンド１０〜３０と、電気自動車４０とから構成されている。給電スタンド１０〜３０は、自機の識別情報を含むビーコン信号を定期的にブロードキャストする。電気自動車４０は、優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報を登録可能であり、現在ペアリングが確定しており（Ｓ１１３１＝ＹＥＳ）、かつ運転者（ユーザ）からの登録指示が行われた場合（Ｓ１１３２＝ＹＥＳ）に、現在ペアリングを確定している給電スタンドの識別情報を登録する（Ｓ１１３３）。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ搭載車両と一つまたは複数の給電スタンドとから構成される非接触充電システムであって、
前記車両は優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報を登録可能であり、ペアリングが確定して且つユーザからの登録指示が行われた場合に、ペアリングが確定している給電スタンドの識別情報を登録する、非接触充電システム。
【請求項２】
前記車両は、優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報として、複数の給電スタンドの識別情報を登録可能である、請求項１に記載の非接触充電システム。
【請求項３】
非接触充電可能なバッテリ搭載車両であって、
当該車両は、優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報を登録可能であり、ペアリングが確定して且つユーザからの登録指示が行われた場合に、ペアリングが確定している給電スタンドの識別情報を登録する、バッテリ搭載車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バッテリ搭載車両に非接触で充電電力を供給可能な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、車両の走行を行うことができる。
【０００３】
現在、ＥＶ車やＰＨＶ車用の充電システムとしては、駐車場内の各駐車スペースにそれぞれ給電スタンドを設置して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方式と、給電スタンドの給電コイルと車両の受電コイルとを非接触状態に保ったまま電磁誘導または共鳴の原理を利用して電力供給を行う非接触充電方式とがある。
【０００４】
給電スタンドから車両への電力供給を行う際には、両者の間で各種の制御信号がやり取りされる。給電スタンドと車両を充電ケーブルで接続する接触充電システムの場合には、ケーブル内に通信線を含めることによって制御信号のやり取りを有線通信によって行うことができるが、充電ケーブルを使用しない非接触充電システムの場合には、制御信号のやり取りを無線通信によって行わなければならない。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。
【０００５】
制御信号のやり取りが無線通信によって行われる非接触充電システムにおいて、駐車場内に複数の給電スタンドが設置され、また複数の車両が駐車している場合には、給電スタンドと車両との対応付け（「ペアリング」）を正しく行う必要がある。このペアリングの具体的な方法としては、例えば車両が無作為に選択した給電スタンドとの間で無線通信接続を順次確立していき、現在無線通信接続を確立している給電スタンドに対して弱電力の出力要求を送信した際に、当該給電スタンドの給電コイルから出力される弱電力が自車の受電コイルによって受電される場合に、自車と当該給電スタンドとの間のペアリングを確定する方法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、上記のように車両が無作為に選択した給電スタンドとの間で順次ペアリングを試行していく方法では、給電スタンドの数が多い場合にペアリング確定までの時間が長くかかってしまう。特に、自宅や勤務先等で車両が頻繁に利用する駐車スペースが決まっており、特定の給電スタンドとの間でペアリングが行われるような場合には、無作為に順次ペアリングを試行していく方法は効率が悪い。
【０００８】
車両がペアリングを試行する給電スタンドを無作為に選択するのではなく、優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報を車両に登録しておけば、ペアリング確定までの時間を短縮することができる。例えば、非接触充電システムがＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ネットワーク構成を有しており、給電スタンドがアクセスポイント、車両がクライアントとして機能する場合には、給電スタンドのＭＡＣアドレスやＳＳＩＤを識別情報として車両に登録すればよい。
【０００９】
ただし、ノートＰＣやスマートフォン等とは異なり、車両の場合には入力手段が限られている。例えばカーナビゲーションシステム（カーナビ）を使用してＭＡＣアドレスやＳＳＩＤを入力する場合、カーナビと車両の制御手段（マイコン等）との間でやり取りされる通信パケットは通常８バイト単位であるため、４８ビットのＭＡＣアドレスはともかく、任意の長さのアルファベットと数字から構成されるＳＳＩＤをカーナビから入力するのは極めて効率が悪い。
【００１０】
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、車両が頻繁に利用する給電スタンドの識別情報を容易に登録することができ、車両と給電スタンドの間のペアリングを短時間で確定することができる、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】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明に係るバッテリ搭載車両と一つまたは複数の給電スタンドとから構成される非接触充電システムでは、車両は優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報を登録可能であり、ペアリングが確定して且つユーザからの登録指示が行われた場合に、ペアリングが確定している給電スタンドの識別情報を登録する。
【００１２】
車両は、優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報として、複数の給電スタンドの識別情報を登録可能であってもよい。
【００１３】
また、この発明に係る非接触充電可能なバッテリ搭載車両は、優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報を登録可能であり、ペアリングが確定して且つユーザからの登録指示が行われた場合に、ペアリングが確定している給電スタンドの識別情報を登録する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る非接触充電システムによれば、車両が頻繁に利用する給電スタンドの識別情報を容易に登録することができ、車両と給電スタンドの間のペアリングを短時間で確定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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電気自動車の構成を示す図である。
【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充電処理の詳細を示すフロー図である。
【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スタンドリストの一例を示す図である。
【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おけるペアリングを試行する給電スタンドを選択する処理の詳細を示す図である。
【図７】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識別情報登録部と識別情報記憶部の内容の変化を示す図である。
【図８】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識別情報の登録処理の詳細を示す図である。
【図９】この発明のその他の実施の形態に係る非接触充電システムにおける識別情報登録部の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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について説明する。
図１に示されるように、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る給電スタンド１０〜３０と、電気自動車４０とから構成されている。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１５〜３５がそれぞれ設置されている。なお、この実施の形態では３台の給電スタンド１０〜３０と１台の電気自動車４０が存在する例が示されているが、本発明はより一般的に１台または複数台の給電スタンドと１台または複数台のバッテリ搭載車両が存在する場合について適用することができる。
【００１７】
非接触充電システム１００は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ネットワーク構成を有しており、給電スタンド１０〜３０がアクセスポイント、電気自動車４０がクライアントとして機能する。アクセスポイントとして機能する給電スタンド１０〜３０は、自機の識別情報（ＭＡＣアドレスとＳＳＩＤ）を含むビーコン信号を定期的にブロードキャストする。なお、非接触充電システム１００の無線通信規格はＩＥＥＥ８０２．１１に限定されるものではなく、他の規格でもよい。
【００１８】
以下、この実施の形態に係る非接触充電システム１００における給電スタンド１０〜３０と電気自動車４０の構成について順に説明する。ただし、給電スタンド１０〜３０の構成はすべて同一であるため、給電スタンド１０を例にとって説明する。
【００１９】
（給電スタンド１０の構成）
給電スタンド１０の構成を図２に示す。給電スタンド１０は、無線通信手段１１と、制御手段１２と、電力変換手段１３と、整合手段１４と、給電コイル１５と、アンテナ１６とを備えている。
【００２０】
無線通信手段１１は、次に述べる制御手段１２から入力される信号を変調してアンテナ１６から電波信号として送信すると共に、アンテナ１６によって受信される電波信号を復調して制御手段１２に出力することによって、給電スタンド１０と電気自動車４０の間で無線通信を行うことを可能にする。
【００２１】
制御手段１２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と次に述べる電力変換手段１３を制御することによって、給電スタンド１０の動作を制御する。給電スタンド１０から電気自動車４０への給電を行う際には、制御手段１２は、無線通信手段１１を介して電気自動車４０との間で無線通信を行いながら電力変換手段１３を制御することによって、電気自動車４０への給電を制御する。
【００２２】
電力変換手段１３は、系統電源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。
【００２３】
整合手段１４は、電力変換手段１３と給電コイル１５のインピーダンスを整合させる。
【００２４】
給電コイル１５には、電力変換手段１３から整合手段１４を介して供給される高周波電力が出力される。
【００２５】
（電気自動車４０の構成）
電気自動車４０の構成を図３に示す。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、カーナビゲーションシステム（カーナビ）４６と、アンテナ４７とを備えている。
【００２６】
無線通信手段４１は、次に述べる制御手段４２から入力される信号を変調してアンテナ４７から電波信号として送信すると共に、アンテナ４７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と給電スタンド１０〜３０の間で無線通信を行うことを可能にする。
【００２７】
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の動作を制御する。また、制御手段４２は、識別情報登録部４２ａと識別情報記憶部４２ｂを備えている。識別情報登録部４２ａには、充電処理の際に優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報が登録される。識別情報記憶部４２ｂには、充電処理中に現在ペアリングを確立している給電スタンドの識別情報が一時的に記憶される。
【００２８】
受電コイル４３には、給電スタンド１０〜３０のいずれかの給電コイルから電磁誘導または共鳴の原理によって高周波電力が受電される。
【００２９】
充電手段４４は、受電コイル４３によって受電された高周波電力を直流電力に変換する。
【００３０】
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。
【００３１】
カーナビ４６は、車両の運転席内に設置されており、制御手段４２から入力されるナビゲート情報を図示しないタッチパネル上に表示すると共に、タッチパネルを介して入力される運転者からの指示を制御手段４２に通知する。
【００３２】
（非接触充電システム１００における充電処理）
次に、この実施の形態に係る非接触充電システム１００における充電処理の詳細について、図４のフロー図を参照して説明する。なお、このフロー図では電気自動車４０が駐車スペースＳ１に駐車する場合を例に説明する。
【００３３】
先述したようにＩＥＥＥ８０２．１１規格準拠のアクセスポイントとして機能する給電スタンド１０〜３０は、自機の識別情報（ＭＡＣアドレスとＳＳＩＤ）を含むビーコン信号を定期的にブロードキャストする（Ｓ１０１〜Ｓ１０１”）。
【００３４】
電気自動車４０が駐車スペースＳ１に駐車すると、電気自動車４０の制御手段４２は、給電スタンド１０〜３０から送信される各ビーコン信号を無線通信手段４１によって受信し（Ｓ１０２）、受信された各ビーコン信号からＭＡＣアドレスとＳＳＩＤを抽出して図５に示されるようなスタンドリストを作成する（Ｓ１０３）。図５のスタンドリストには、電気自動車４０がビーコン信号を受信することができた給電スタンド１０〜３０の識別情報の一覧が格納されている。
【００３５】
次に、電気自動車４０の制御手段４２は、図５のスタンドリストの中からペアリングを試行する給電スタンドを１つ選択する（Ｓ１０４）。詳細には、図６に示されるように、制御手段４２の識別情報登録部４２ａに登録されている識別情報（登録識別情報）がスタンドリスト中に存在する場合（Ｓ１０４１＝ＹＥＳ）には、当該登録識別情報を有する給電スタンドをペアリングを試行する相手として選択し（Ｓ１０４２）、登録識別情報がスタンドリスト中に存在しない場合（Ｓ１０４１＝ＮＯ）には、スタンドリストの中から無作為にペアリングを試行する給電スタンドを選択する（Ｓ１０４３）。ここでは、登録識別情報が図５のスタンドリスト中に存在せず（Ｓ１０４１＝ＮＯ）、ステップＳ１０４３において無作為に給電スタンド１０が選択されたものとして説明する。
【００３６】
上記ステップＳ１０４でペアリングを試行する相手として給電スタンド１０が無作為に選択されると、電気自動車４０の制御手段４２は、選択された給電スタンド１０に向けて無線通信接続の確立を要求するメッセージを無線通信手段４１によってユニキャストで送信する（Ｓ１０５）。このメッセージを無線通信手段１１によって受信した給電スタンド１０の制御手段１２は、接続応答メッセージを無線通信手段１１によってユニキャストで返信する（Ｓ１０６）。これにより、電気自動車４０と給電スタンド１０の間で無線通信接続が確立される（Ｓ１０７）。
【００３７】
電気自動車４０と給電スタンド１０の間で無線通信接続が確立されると、電気自動車４０の制御手段４２は、ペアリング用の弱電力の出力要求メッセージを無線通信手段４１によって給電スタンド１０に送信する（Ｓ１０８）。このメッセージを無線通信手段１１によって受信した給電スタンド１０の制御手段１２は、電力変換手段１３を制御することによって給電コイル１４にペアリング用の弱電力を一定時間出力する（Ｓ１０９）。
【００３８】
電気自動車４０の制御手段４２は、上記ステップＳ１０８で弱電力の出力要求メッセージを送信してから一定時間、自車の受電コイル４３に弱電力が受電されるか否かを調べる（Ｓ１１０）。この例では、電気自動車４０は給電スタンド１０の設置されている駐車スペースＳ１に駐車しているため、受電コイル４３に弱電力が受電される。そのため、電気自動車４０の制御手段４２は、給電スタンド１０が正しいペアリングの相手であると判断し、電気自動車４０と給電スタンド１０の間でペアリングが確定する（Ｓ１１１）。
【００３９】
なお、仮に電気自動車４０が駐車しているのが給電スタンド１０の設置されている駐車スペースＳ１でない場合には、上記ステップＳ１１０で受電コイル４３に弱電力が受電されず、ペアリング失敗となる。その場合には、電気自動車４０の制御手段４２は、ステップＳ１０４に戻って図５のスタンドリストの中から他の給電スタンドをペアリング試行の相手として無作為に選択し、ステップＳ１０５〜Ｓ１１０をステップＳ１１１でペアリングが確定するまで繰り返す。
【００４０】
電気自動車４０と給電スタンド１０の間でペアリングが確定すると、電気自動車４０の制御手段４２は、給電スタンド１０の識別情報を自身の識別情報記憶部４２ｂに一時的に記憶する（Ｓ１１２）（図７（ａ）参照）。これは電気自動車４０と給電スタンド１０の間の無線通信接続が電波障害等によって意図せずに切断されてしまった際に、両者の間の無線通信接続を速やかに回復するために記憶しておくものである。
【００４１】
次に、電気自動車４０は、現在ペアリングが確定している給電スタンド１０の識別情報の登録判定を行う（Ｓ１１３）。詳細には、図８に示されるように、電気自動車４０と給電スタンド１０の間で現在ペアリングが確定しており（Ｓ１１３１＝ＹＥＳ）、かつ運転者（ユーザ）からの登録指示が行われた場合（Ｓ１１３２＝ＹＥＳ）に、現在ペアリング情報記憶部４２ｂに一時的に記憶されている給電スタンド１０の識別情報を、識別情報登録部４２ａに登録する（Ｓ１１３３）（図７（ｂ）参照）。
【００４２】
運転者は、給電スタンド１０を今後頻繁に利用するのであれば登録指示を行い、そうでないならば登録指示を行わない。運転者が制御手段４２に対して識別情報の登録指示を行う方法としては様々な方法が考えられるが、例えばカーナビ４６に設けられている既存のボタンの長押しによってこのような指示を行うことが考えられる。また、識別情報の登録判定を行うタイミングは、ステップＳ１１１のペアリングの確定直後に限定されるものではない。例えば、カーナビ４６のボタンの長押しによって制御手段４２への割り込みが発生し、当該割り込み処理ルーチン内で現在ペアリングが確定しているか否か（識別情報記憶部４２ｂに識別情報が記憶されているか否か）を調べ、ペアリングが確定している場合には現在識別情報記憶部４２ｂに一時的に記憶されている識別情報を識別情報登録部４２ａに登録するようにしてもよい。この方法によれば、識別情報の登録判定を任意のタイミングで何度でも行うことができる。
【００４３】
続いて、給電スタンド１０から電気自動車４０への給電処理が開始される（Ｓ１１４）。この際、両者の間で各種の制御信号が無線通信によってやり取りされ、給電スタンド１０の電力変換手段１３から整合手段１４を介して給電コイル１５に高周波電力が出力される。この高周波電力が電磁誘導または共鳴の原理によって電気自動車４０の受電コイル４３によって受電され、充電手段４４を介してバッテリ４５への充電が行われる（図２〜３参照）。
【００４４】
給電スタンド１０から電気自動車４０への給電処理が終了すると、電気自動車４０の制御手段４２は、給電スタンド１０に向けて無線通信接続の切断を要求するメッセージを無線通信手段４１によって送信する（Ｓ１１５）。このメッセージを無線通信手段１１によって受信した給電スタンド１０の制御手段１２は、切断応答メッセージを無線通信手段１１によって返信する（Ｓ１１６）。これにより、電気自動車４０と給電スタンド１０の間の無線通信接続が切断される（Ｓ１１７）。
【００４５】
電気自動車４０と給電スタンド１０の間の無線通信接続が切断された後、電気自動車４０の制御手段４２が車両の発進を検知すると（Ｓ１１８）、制御手段４２は識別情報記憶部４２ｂに一時的に記憶されていた給電スタンド１０の識別情報を消去する（Ｓ１１９）（図７（ｃ）参照）。一方、識別情報登録部４２ａに登録された給電スタンド１０の識別情報は車両発進後も保持される。この識別情報登録部４２ａに登録された識別情報は、電気自動車４０が別の給電スタンドとの間でペアリングを確定して充電処理を行った際に、上記ステップＳ１１３３のタイミングで上書きされるまで消えることはない。そのため、電気自動車４０が次回再び給電スタンド１０を利用する際には、上記ステップＳ１０４で給電スタンド１０が真っ先に選択されることになり、電気自動車４０と給電スタンド１０の間のペアリングが優先的に試行される。その結果、電気自動車４０と給電スタンド１０の間のペアリングが短時間で確定する。
【００４６】
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、電気自動車４０は、優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報を登録可能であり、ペアリングが確定して且つ運転者（ユーザ）からの登録指示が行われた場合に、ペアリングが確定している給電スタンドの識別情報を登録する。これにより、頻繁に利用する給電スタンド１０の識別情報を容易に登録することができ、電気自動車４０と給電スタンド１０の間のペアリングを短時間で確定することができる。
【００４７】
その他の実施の形態．
上記の実施の形態では、電気自動車４０が優先的にペアリングを試行する給電スタンドの識別情報として、１台の給電スタンドの識別情報しか登録することができなかったが、複数台の給電スタンドの識別情報を登録できるようにしてもよい。具体的には、図９に示されるように、識別情報登録部に複数の識別情報を登録できるようにしておき、運転者からの登録指示が行われる毎に識別情報を追加登録していけばよい。また、登録可能な最大数を超えた場合には一番古く登録された識別情報に上書きする所謂リングバッファ構造を採用するとよい。
【符号の説明】
【００４８】
１００  非接触充電システム、１０，２０，３０  給電スタンド、４０  電気自動車（バッテリ搭載車両）。
【図１】
2016054575.tif 000003
【図２】
2016054575.tif 000004
【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】
2016054575.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016054575.tif 000011