JP2015012713A - 非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の給電スタンドと複数の車両が存在する状況下でも、給電スタンドと車両が互いに無線通信接続を確立すべき相手を特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では、送電ユニット１４のケース１４ａの上面に凹部１４ｄが形成されてその内部にアンテナ１５が設置されると共に、受電ユニット４３のケース４３ａの下面にアンテナ４６が設置される。給電スタンド１０は、自身のアンテナ１５によって第１閾値以上のＲＳＳＩで受信される電波信号を送信するアンテナ４６を有する電気自動車４０を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定すると共に、電気自動車４０は、自身のアンテナ４６によって第１閾値以上のＲＳＳＩで受信される電波信号を送信するアンテナ１５を有する給電スタンド１０を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定する。
【選択図】図５

Description

この発明は、バッテリ搭載車両のための非接触充電システムに関する。

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。

現在、ＥＶ車やＰＨＶ車用の充電システムとしては、駐車エリア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。

特開平０９−１８２２１２号公報

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の制御信号をやり取りする必要がある。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では、充電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、給電スタンドと車両の間の制御信号のやり取りを無線通信によって行う必要がある。その際、駐車エリア内に複数の給電スタンドが設置されており、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は互いに自身が無線通信接続を確立すべき相手を特定しなければならない。

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、複数の給電スタンドと複数の車両が存在する状況下でも、給電スタンドと車両が互いに無線通信接続を確立すべき相手を特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。

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、給電スタンドからバッテリ搭載車両への充電を行う非接触充電システムであって、給電スタンドの給電ユニットとバッテリ搭載車両の受電ユニットが非接触状態に対向して配置されて、給電ユニット内に収容される第１コイルから受電ユニット内に収容される第２コイルに高周波電力が伝達されることによって、給電スタンドからバッテリ搭載車両への充電が行われ、給電ユニットの受電ユニットと対向する面に第１アンテナが設置されると共に、受電ユニットの給電ユニットと対向する面に第２アンテナが設置され、給電ユニットの受電ユニットと対向する面または受電ユニットの給電ユニットと対向する面に第１凹部が形成されて当該第１凹部の内部に第１アンテナまたは第２アンテナが設置され、給電スタンドは、自身の第１アンテナによって所定の第１閾値以上の受信信号強度で受信される電波信号を送信する第２アンテナを有するバッテリ搭載車両を自身が無線通信接続を確立すべきバッテリ搭載車両として特定すると共に、バッテリ搭載車両は、自身の第２アンテナによって第１閾値以上の受信信号強度で受信される電波信号を送信する第１アンテナを有する給電スタンドを自身が無線通信接続を確立すべき給電スタンドとして特定する。

給電ユニットの受電ユニットと対向する面の中心線上に第１凹部が形成されて当該第１凹部の内部に第１アンテナが設置されると共に、受電ユニットの給電ユニットと対向する面の中心線上に第２アンテナが設置されてもよい。

受電ユニットの給電ユニットと対向する面の中心線上に第１凹部が形成されて当該第１凹部の内部に第２アンテナが設置されると共に、給電ユニットの受電ユニットと対向する面の中心線上に第１アンテナが設置されてもよい。

バッテリ搭載車両は、給電スタンドの第１アンテナから送信されて自身の第２アンテナで受信される電波信号の受信信号強度が所定の第２閾値以上となるように自身の駐車位置を調整してもよい。

第１凹部の内側面には、電波吸収体が設けられてもよい。

給電ユニットの受電ユニットと対向する面に第３アンテナが設置されると共に、受電ユニットの給電ユニットと対向する面に第４アンテナが設置され、給電ユニットの受電ユニットと対向する面または受電ユニットの給電ユニットと対向する面に第２凹部が形成されて当該第２凹部の内部に第３アンテナまたは第４アンテナが設置されてもよい。

給電ユニットの受電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に第１、第２凹部が形成されて当該第１、第２凹部の内部に第１、第３アンテナが設置されると共に、受電ユニットの給電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に第２、第４アンテナが設置されてもよい。

受電ユニットの給電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に第１、第２凹部が形成されて当該第１、第２凹部の内部に第２、第４アンテナが設置されると共に、給電ユニットの受電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に第１、第２アンテナが設置されてもよい。

バッテリ搭載車両は、給電スタンドの第１、第３アンテナから送信されて自身の第２、第４アンテナでそれぞれ受信される各電波信号の受信信号強度がともに所定の第２閾値以上となるように自身の駐車位置を調整してもよい。

第１、第２凹部の内側面には、電波吸収体が設けられてもよい。

第１、第２コイルは、円型コイルであってもよい。

第１、第２コイルは、角型コイルであってもよい。

この発明に係る非接触充電システムによれば、複数の給電スタンドと複数の車両が存在する状況下でも、給電スタンドと車両が互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定することができる。

この発明の実施の形態１に係る非接触充電システムの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る非接触充電システムにおける、給電スタンドと電気自動車の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る非接触充電システムにおける、給電スタンドの給電ユニットの上面透視図（ａ）と断面図（ｂ）である。 この発明の実施の形態１に係る非接触充電システムにおける、電気自動車の受電ユニットの下面透視図（ａ）と断面図（ｂ）である。 この発明の実施の形態１に係る非接触充電システムにおける、給電ユニットと受電ユニットの位置関係を示した図（ａ）と、給電ユニットと受電ユニットの位置関係のずれに対する受信信号強度（ＲＳＳＩ）の変化を示した図（ｂ）である。 この発明の実施の形態１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図である。 この発明の実施の形態１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図である。 この発明の実施の形態２に係る非接触充電システムにおける、給電スタンドと電気自動車の構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る非接触充電システムにおける、給電スタンドの給電ユニットの上面透視図（ａ）と断面図（ｂ）である。 この発明の実施の形態２に係る非接触充電システムにおける、電気自動車の受電ユニットの下面透視図（ａ）と断面図（ｂ）である。 この発明の実施の形態２に係る非接触充電システムにおける、給電ユニットと受電ユニットの位置関係を示した図（ａ）と、給電ユニットと受電ユニットの位置関係のずれに対する受信信号強度（ＲＳＳＩ）の変化を示した図（ｂ）である。 この発明の実施の形態２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図である。 この発明の実施の形態２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図である。 この発明の実施の形態１に係る非接触充電システムの変形形態における、給電スタンドの給電ユニットの上面透視図（ａ）と断面図（ｂ）である。 この発明の実施の形態１に係る非接触充電システムの変形形態における、電気自動車の受電ユニットの下面透視図（ａ）と断面図（ｂ）である。

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１．
この発明の実施の形態１に係る非接触充電システム１００の構成を図１に示す。
駐車エリア内の各駐車スペースＳ１〜Ｓ３には、非接触型の給電スタンド１０〜３０がそれぞれ設置されており、各駐車スペースＳ１〜Ｓ３の地面には、給電スタンド１０〜３０の給電ユニット１４〜３４がそれぞれ設置されている。

電気自動車４０が例えば駐車スペースＳ１に駐車すると、給電スタンド１０と電気自動車４０の間で無線通信接続が確立された後、給電スタンド１０の給電ユニット１４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の受電ユニット４３に伝達され、図示しない車載バッテリへの充電が行われる。なお、この実施の形態１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、本願発明はより一般的に、複数の給電スタンドと複数の電気自動車が存在する場合について適用することができる。

以下、この実施の形態１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、図２を参照して説明する。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、これ以降、給電スタンド１０を例にとって説明する。

（給電スタンド１０の構成）
まず、給電スタンド１０の構成について説明する。給電スタンド１０は、無線通信手段１１と、制御手段１２と、給電手段１３と、給電ユニット１４と、アンテナ１５と、車両検知センサ１６とを備えている。

無線通信手段１１は、制御手段１２から入力される各種信号を変調してアンテナ１５から電波信号として送信すると共に、アンテナ１５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。

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、駐車スペースＳ１の地面に設置されている車両検知センサ１６からの信号に基づいて駐車スペースＳ１に電気自動車４０が駐車したことを検知すると、無線通信手段１１を介して電気自動車４０との間で各種制御信号をやり取りしながら給電手段１３を制御することによって、電気自動車４０への充電電力の供給を制御する。

給電手段１３は、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。

給電ユニット１４には、給電手段１３から高周波電力が供給される。

（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。電気自動車４０は、無線通信手段４１と、制御手段４２と、受電ユニット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。

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。

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を介して給電スタンド１０との間で各種制御信号をやり取りしながら充電手段４４を制御することによって、バッテリ４５の充電を制御する。

受電ユニット４３には、給電スタンド１０の給電ユニット１４から電磁誘導の原理によって高周波電力が伝達される。

充電手段４４は、受電ユニット４３に伝達された高周波電力を直流電力に変換する。

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。

（給電ユニット１４と受電ユニット４３の構成）
次に、この実施の形態１に係る非接触充電システム１００における給電ユニット１４と受電ユニット４３の詳細な構成について、図３〜５を参照して説明する。

図３には、給電スタンド１０の給電ユニット１４の上面透視図（ａ）と断面図（ｂ）が示されている。なお、図中のＸ軸は、駐車スペースＳ１に電気自動車４０が駐車した際の車幅方向に沿って定義されている。給電ユニット１４は、樹脂製ケース１４ａと、その内部に収容される板状コア１４ｂおよび円型コイル１４ｃとから構成されており、樹脂製ケース１４ａの上面の中心線Ｌ１上には円形の凹部１４ｄが形成され、凹部１４ｄの内部にアンテナ１５が設置されている。また、凹部１４ｄの内側面には電波吸収体１４ｅが貼り付けられている。

図４には、電気自動車４０の受電ユニット４３の下面透視図（ａ）と断面図（ｂ）が示されている。なお、図中のＸ軸は電気自動車４０の車幅方向に沿って定義されている。受電ユニット４３は、樹脂製ケース４３ａと、その内部に収容される板状コア４３ｂおよび円型コイル４３ｃとから構成されており、樹脂製ケース４３ａの下面の中心線Ｌ２上にアンテナ４６が設置されている。

図５（ａ）は、給電スタンド１０の駐車スペースＳ１に電気自動車４０が駐車した際の給電ユニット１４と受電ユニット４３の位置関係を示した図である。また、図５（ｂ）は、給電ユニット１４と受電ユニット４３の位置関係がＸ軸方向にΔＬずれた場合における、給電スタンド１０のアンテナ１５から送信されて電気自動車４０のアンテナ４６で受信される電波信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）の変化を示したグラフである。なお、図３，４と同様に、図中のＸ軸は電気自動車４０の車幅方向に沿って定義されている。

まず、図５（ａ）から見て取れるように、給電スタンド１０のアンテナ１５は給電ユニット１４の上面に形成された凹部１４ｄ内に設置されており、また凹部１４ｄの内側面には電波吸収体１４ｅが貼り付けられているため、アンテナ１５から送信された電波信号の直接波が届く範囲は図中にＲで示される範囲に制限される。また、図５（ｂ）から見て取れるように、給電ユニット１４と受電ユニット４３の位置関係がずれると、電気自動車４０のアンテナ４６で受信される電波信号のＲＳＳＩが著しく低下する。

駐車エリア内に複数の電気自動車が駐車していても、給電スタンド１０のアンテナ１５から送信された電波信号を所定の第１閾値（例えば−２０ｄＢｍ）以上のＲＳＳＩで受信できるのは、電気自動車４０のアンテナ４６だけである。同様に、駐車エリア内に複数の給電スタンドが設置されていても、電気自動車４０のアンテナ４６から送信された電波信号を第１閾値以上のＲＳＳＩで受信できるのは、給電スタンド１０のアンテナ１５だけである。後に詳述するように、給電スタンド１０と電気自動車４０は、自身のアンテナによって第１閾値以上のＲＳＳＩで受信される電波信号の送信元を特定することによって、自身が無線通信接続を確立すべき相手を互いに特定する。

また、給電スタンド１０のアンテナ１５から送信された電波信号を電気自動車４０のアンテナ４６で受信する際に、そのＲＳＳＩが所定の第２閾値（例えば−１０ｄＢｍ）以上となるのは、アンテナ１５のほぼ真上にアンテナ４６が位置し、給電ユニット１４と受電ユニット４３のＸ軸方向のずれΔＬが殆どゼロとなる場合である。このような状態においては、給電ユニット１４から受電ユニット４３への高周波電力の伝達が効率良く行われる。後に詳述するように、電気自動車４０は、給電スタンド１０のアンテナ１５から送信されて自身のアンテナ４６で受信される電波信号のＲＳＳＩが第２閾値以上となるように自身の駐車位置を調整することにより、給電ユニット１４と受電ユニット４３の位置合わせを行い、給電ユニット１４から受電ユニット４３への高周波電力の伝達が効率良く行われるようにする。

（非接触充電システム１００の充電処理）
次に、この実施の形態１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、給電スタンド１０から電気自動車４０への充電処理を行う場合を例にとって、図６Ａ，Ｂを参照して説明する。

まず、図６Ａに示されるように、電気自動車４０が駐車スペースＳ１に駐車したことが給電スタンド１０の車両検知センサ１６によって検知されると（Ｓ１０１）、給電スタンド１０の制御手段１２は、自機の識別子を含む受信信号強度（ＲＳＳＩ）測定用パケットを、無線通信手段１１によってアンテナ１５からブロードキャストする（Ｓ１０２）。なお、給電スタンド１０の識別子としては、例えば給電スタンド１０のＭＡＣアドレスを使用することができる。

電気自動車４０の制御手段４２は、給電スタンド１０のアンテナ１５からブロードキャストされたＲＳＳＩ測定用パケットを、自車のアンテナ４６に接続されている無線通信手段４１によって受信すると（Ｓ１０３）、そのＲＳＳＩを測定し（Ｓ１０４）、ＲＳＳＩが所定の第１閾値（−２０ｄＢｍ）以上であるか否かを調べる（Ｓ１０５）。

先に図５を参照して説明したように、受信パケットのＲＳＳＩが第１閾値以上である場合には、そのパケットは自車の駐車位置に設置されている給電スタンドのアンテナ（この例では給電スタンド１０のアンテナ１５）から送信されたものであると考えられる。その場合、電気自動車４０の制御手段４２は、ステップＳ１０６以降の処理を行う。一方、ＲＳＳＩが第１閾値未満である場合には、そのパケットは自車の駐車位置に設置されている給電スタンドのアンテナから送信されたものではなく、他の駐車スペースに設置されている給電スタンドのアンテナから送信されたものであると考えられる。その場合、電気自動車４０の制御手段４２は、ステップＳ１０３で受信したパケットを無視し、ステップＳ１０３以前の状態に戻る。

ステップＳ１０５において受信パケットのＲＳＳＩが第１閾値以上であると判定された場合、電気自動車４０の制御手段４２は、受信パケット内に含まれている給電スタンド１０の識別子を抽出し（Ｓ１０６）、給電スタンド１０に向けて自車の識別子を含むＲＳＳＩ測定用パケットを、無線通信手段４１によってアンテナ４６からユニキャストで送信する（Ｓ１０７）。給電スタンド１０の制御手段１２は、電気自動車４０のアンテナ４６から自機に向けて送信されたＲＳＳＩ測定用パケットを、自機のアンテナ１５に接続されている無線通信手段１１によって受信すると（Ｓ１０８）、そのＲＳＳＩを測定し（Ｓ１０９）、ＲＳＳＩがステップＳ１０５と同様の第１閾値（−２０ｄＢｍ）以上であるか否かを調べる（Ｓ１１０）。

受信パケットのＲＳＳＩが第１閾値以上である場合には、そのパケットは自機が設置されている駐車スペースＳ１に駐車している車両のアンテナから送信されたものであると考えられる。その場合、給電スタンド１０の制御手段１２は、ステップＳ１１１以降の処理を行う。一方、ＲＳＳＩが第１閾値未満である場合には、そのパケットは自機が設置されている駐車スペースＳ１に駐車している車両のアンテナから送信されたものではなく、他の駐車スペースに駐車している車両のアンテナから送信されたものであると考えられる。その場合、給電スタンド１０の制御手段１２は、ステップＳ１０８で受信したパケットを無視し、ステップＳ１０８以前の状態に戻る。なお、一定時間たってもＳ１０８でＲＳＳＩ測定用パケットを受信しない場合や、Ｓ１１０がＹｅｓにならない場合は、Ｓ１０２に戻っても良い。

ステップＳ１１０において受信パケットのＲＳＳＩが第１閾値以上であると判定された場合、給電スタンド１０の制御手段１２は、受信パケット内に含まれている電気自動車４０の識別子を抽出する（Ｓ１１１）。この状態において、給電スタンド１０の制御手段１２と電気自動車４０の制御手段４２は、互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定したことになり、通信接続要求パケットと通信接続応答パケットをやり取りすることによって、両者の間で無線通信接続を確立する（Ｓ１１２）。

次に、図６Ｂに示されるように、給電スタンド１０の制御手段１２は、電気自動車４０に向けて駐車位置調整用パケットを、無線通信手段１１によってアンテナ１５から連続送信する（Ｓ１１３）。電気自動車４０の制御手段４２は、給電スタンド１０のアンテナ１５から送信された駐車位置調整用パケットを、自機のアンテナ４６に接続されている無線通信手段４１によって受信すると（Ｓ１１４）、そのＲＳＳＩを測定し（Ｓ１１５）、ＲＳＳＩが所定の第２閾値（−１０ｄＢｍ）以上であるか否かを調べる（Ｓ１１６）。

先に図５を参照して説明したように、受信パケットのＲＳＳＩが第２閾値以上となるのは、給電スタンド１０のアンテナ１５のほぼ真上に電気自動車４０のアンテナ４６が位置し、給電ユニット１４と受電ユニット４３の間のずれΔＬが殆どゼロとなる場合である。このような状態においては、給電ユニット１４から受電ユニット４３への高周波電力の伝達が効率良く行われる。

電気自動車４０の制御手段４２は、ステップＳ１１６において受信パケットのＲＳＳＩが第２閾値未満である場合には、車両に搭載されているカーナビゲーションシステムにガイド情報を表示することによって運転者に駐車位置を調整するように促し（Ｓ１１７）、ＲＳＳＩが第２閾値以上になるまでの間、ステップＳ１１４〜Ｓ１１７の処理を繰り返す。そして、ステップＳ１１６において受信パケットのＲＳＳＩが第２閾値以上になると、電気自動車４０の制御手段４２は、給電スタンド１０に向けて完了通知パケットを送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１１９でこれを受信した給電スタンド１０の制御手段１２は、駐車位置調整用パケットの連続送信を終了する（Ｓ１２０）。

上記ステップＳ１１３からＳ１２０の駐車位置の調整処理が完了すると、給電スタンド１０の給電ユニット１４のほぼ真上に電気自動車４０の受電ユニット４３が位置する状態となり、給電スタンド１０から電気自動車４０への充電処理が開始される（Ｓ１２１）。

給電スタンド１０から電気自動車４０への充電処理の際には、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とともに、給電スタンド１０の給電手段１３から給電ユニット１４の円型コイル１４ｃ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の受電ユニット４３の円型コイル４３ｃ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２参照）。

電気自動車４０のバッテリ４５への充電が完了し、給電スタンド１０から電気自動車４０への充電処理が完了すると、給電スタンド１０の制御手段１２と電気自動車４０の制御手段４２は、通信切断要求パケットと通信切断応答パケット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（Ｓ１２２）。

以上説明したように、この実施の形態１に係る非接触充電システム１００では、送電ユニット１４のケース１４ａの上面に凹部１４ｄが形成されてその内部にアンテナ１５が設置されると共に、受電ユニット４３のケース４３ａの下面にアンテナ４６が設置されている。給電スタンド１０は、自身のアンテナ１５によって第１閾値（−２０ｄＢｍ）以上のＲＳＳＩで受信される電波信号を送信するアンテナ４６を有する電気自動車４０を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定すると共に、電気自動車４０は、自身のアンテナ４６によって第１閾値（−２０ｄＢｍ）以上のＲＳＳＩで受信される電波信号を送信するアンテナ１５を有する給電スタンド１０を自身が無線通信接続を確立すべき相手として特定する。これにより、複数の給電スタンドと複数の電気自動車が存在する状況下でも、給電スタンド１０と電気自動車４０は互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定することができる。

また、電気自動車４０は、給電スタンド１０のアンテナ１５から送信されて自身のアンテナ４６で受信される電波信号のＲＳＳＩが第２閾値（−１０ｄＢｍ）以上となるように自身の駐車位置を調整する。これにより、給電ユニット１４と受電ユニット４３の位置合わせを行い、給電ユニット１４から受電ユニット４３への高周波電力の伝達を効率良く行うことができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る非接触充電システム２００について、図７〜１１を参照して説明する。実施の形態２に係る非接触充電システム２００は、実施の形態１よりもさらに正確に給電ユニット２１４と受電ユニット２４３の位置合わせを行うことを意図している。なお、以降の説明において、実施の形態１と同一の符号は、同一または同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。

（給電スタンド２１０と電気自動車２４０の構成）
図７には、実施の形態２における給電スタンド２１０と電気自動車２４０の構成が示されている。給電スタンド２１０は、２つの無線通信手段２１１Ａ，Ｂを備えており、給電ユニット２１４には２つのアンテナ２１５Ａ，Ｂが設置されている。無線通信手段２１１Ａはアンテナ２１５Ａに電気的に接続され、無線通信手段２１１Ｂはアンテナ２１５Ｂに電気的に接続されている。

電気自動車２４０は、２つの無線通信手段２４１Ａ，Ｂを備えており、受電ユニット２４３には２つのアンテナ２４６Ａ，Ｂが設置されている。無線通信手段２４１Ａはアンテナ２４６Ａに電気的に接続され、無線通信手段２４１Ｂはアンテナ２４６Ｂに電気的に接続されている。

（給電ユニット２１４と受電ユニット２４３の構成）

図８には、給電ユニット２１４の上面透視図（ａ）と断面図（ｂ）が示されている。給電ユニット２１４は、樹脂製ケース２１４ａと、その内部に収容される板状コア２１４ｂおよび円型コイル２１４ｃとから構成されており、樹脂製ケース２１４ａの上面には、２つの円形の凹部２１４ｄ，ｄ’が中心線Ｌ１に関して線対称に形成されている。各凹部２１４ｄ，ｄ’の内部には２つのアンテナ２１５Ａ，Ｂがそれぞれ設置されると共に、各凹部２１４ｄ，ｄ’の内側面には電波吸収体２１４ｅ，ｅ’が貼り付けられている。

図９には、受電ユニット２４３の下面透視図（ａ）と断面図（ｂ）が示されている。受電ユニット２４３は、樹脂製ケース２４３ａと、その内部に収容される板状コア２４３ｂおよび円型コイル２４３ｃとから構成されており、樹脂製ケース２４３ａの下面には、２つのアンテナ２４６Ａ，Ｂが中心線Ｌ２に関して線対称に設置されている。

図１０（ａ）は、給電ユニット２１４と受電ユニット２４３の位置関係を示した図である。また、図１０（ｂ）は、給電ユニット２１４と受電ユニット２４３の位置関係がＸ軸方向にΔＬずれた場合における、給電スタンド２１０のアンテナ２１５Ａ，Ｂから送信されて電気自動車２４０のアンテナ２４６Ａ，Ｂでそれぞれ受信される各電波信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ）の変化を示したグラフである。

図１０（ａ）から見て取れるように、アンテナ２１５Ａ，Ｂから送信された電波信号の直接波が届く範囲は図中にＲ’で示される範囲に制限される。また、図１０（ｂ）から見て取れるように、給電ユニット２１４と受電ユニット２４３の位置関係がずれると、電気自動車２４０のアンテナ２４６Ａ，Ｂで受信される各電波信号のＲＳＳＩが著しく低下する。

給電スタンド２１０のアンテナ２１５Ａ，Ｂから送信された各電波信号を電気自動車２４０のアンテナ２４６Ａ，Ｂでそれぞれ受信する際に、それらのＲＳＳＩがともに第２閾値（−１０ｄＢｍ）以上となるのは、アンテナ２１５Ａのほぼ真上にアンテナ２４６Ａが位置すると共に、アンテナ２１５Ｂのほぼ真上にアンテナ２４６Ｂが位置する場合である。次に詳述するように、電気自動車２４０は、給電スタンド２１０のアンテナ２１５Ａ，Ｂから送信されて自身のアンテナ２４６Ａ，Ｂでそれぞれ受信される各電波信号のＲＳＳＩがともに第２閾値以上となるように自身の駐車位置を調整することにより、実施の形態１よりもさらに正確に給電ユニット２１４と受電ユニット２４３の位置合わせを行う。

（非接触充電システム２００の充電処理）
次に、この実施の形態２に係る非接触充電システム２００における充電処理の詳細について、給電スタンド２１０から電気自動車２４０への充電処理を行う場合を例にとって、図１１Ａ，Ｂを参照して説明する。

まず、図１１Ａに示されるように、電気自動車２４０が駐車スペースＳ１に駐車したことが検知されると（Ｓ１０１）、給電スタンド２１０の制御手段２１２は、自機の識別子を含む受信信号強度（ＲＳＳＩ）測定用パケットを、無線通信手段２１１Ａ．Ｂによってアンテナ２１５Ａ，Ｂからブロードキャストする（Ｓ２０２）。

電気自動車２４０の制御手段２４２は、給電スタンド２１０のアンテナ２１５Ａ，ＢからブロードキャストされたＲＳＳＩ測定用パケットを、自車のアンテナ２４６Ａに接続されている無線通信手段２４１Ａまたはアンテナ２４６Ｂに接続されている無線通信手段２４１Ｂのいずれか一方（両方でもよい）によって受信すると（Ｓ２０３）、そのＲＳＳＩを測定し（Ｓ１０４）、ＲＳＳＩが所定の第１閾値（−２０ｄＢｍ）以上であるか否かを調べる（Ｓ１０５）。

ステップＳ１０５において受信パケットのＲＳＳＩが第１閾値以上であると判定された場合、電気自動車２４０の制御手段２４２は、受信パケット内に含まれている給電スタンド２１０の識別子を抽出し（Ｓ１０６）、給電スタンド２１０に向けて自車の識別子を含むＲＳＳＩ測定用パケットを、無線通信手段２４１Ａ，Ｂによってアンテナ２４６Ａ，Ｂからユニキャストで送信する（Ｓ２０７）。

給電スタンド２１０の制御手段２１２は、電気自動車２４０のアンテナ２４６Ａ，Ｂから自機に向けて送信されたＲＳＳＩ測定用パケットを、自機のアンテナ２１５Ａに接続されている無線通信手段２１１Ａまたはアンテナ２１５Ｂに接続されている無線通信手段２１１Ｂのいずれか一方（両方でもよい）によって受信すると（Ｓ２０８）、そのＲＳＳＩを測定し（Ｓ１０９）、ＲＳＳＩがステップＳ１０５と同様の第１閾値（−２０ｄＢｍ）以上であるか否かを調べる（Ｓ１１０）。

ステップＳ１１０において受信パケットのＲＳＳＩが第１閾値以上であると判定された場合、給電スタンド２１０の制御手段２１２は、受信パケット内に含まれている電気自動車２４０の識別子を抽出する（Ｓ１１１）。この状態において、給電スタンド２１０の制御手段２１２と電気自動車２４０の制御手段２４２は、互いに無線通信接続を確立すべき相手を特定したことになり、通信接続要求パケットと通信接続応答パケットをやり取りすることによって、両者の間で無線通信接続を確立する（Ｓ１１２）。詳細には、給電スタンド２１０の無線通信手段２１１Ａと電気自動車２４０の無線通信手段２４１Ｂの間で無線通信接続を確立すると共に、給電スタンド２１０の無線通信手段２１１Ｂと電気自動車２４０の無線通信手段２４１Ｂの間で無線通信接続を確立する。

次に、図１１Ｂに示されるように、給電スタンド２１０の制御手段２１２は、電気自動車２４０に向けて第１、第２駐車位置調整用パケットを、無線通信手段２１１Ａ，Ｂによって自機のアンテナ２１５Ａ，Ｂからそれぞれ連続送信する（Ｓ２１３）。

電気自動車２４０の制御手段２４２は、給電スタンド２１０のアンテナ２１５Ａ，Ｂからそれぞれ送信された第１、第２駐車位置調整用パケットを、自車のアンテナ２４６Ａ，Ｂに接続されている無線通信手段２４１Ａ，Ｂによってそれぞれ受信すると（Ｓ２１４）、それらのＲＳＳＩを測定し（Ｓ２１５）、２つのＲＳＳＩがともに所定の第２閾値（−１０ｄＢｍ）以上であるか否かを調べる（Ｓ２１６）。

先に図１０を参照して説明したように、２つのＲＳＳＩがともに第２閾値以上となるのは、給電スタンド２１０のアンテナ２１５Ａのほぼ真上に電気自動車２４０のアンテナ２４６Ａが位置すると共に、給電スタンド２１０のアンテナ２１５Ｂのほぼ真上に電気自動車２４０のアンテナ２４６Ｂが位置し、給電ユニット２１４と受電ユニット２４３のずれΔＬが殆ど完全にゼロとなる場合である。このような状態においては、給電ユニット２１４から受電ユニット２４３への高周波電力の伝達が実施の形態１よりもさらに効率良く行われる。

電気自動車２４０の制御手段２４２は、ステップＳ２１６において２つのＲＳＳＩのうちの少なくとも一方が第２閾値未満である場合には、車両に搭載されているカーナビゲーションシステムにガイド情報を表示することによって運転者に駐車位置を調整するように促し（Ｓ２１７）、２つのＲＳＳＩがともに第２閾値以上となるまでの間、ステップＳ２１４〜Ｓ２１７の処理を繰り返す。そして、ステップＳ２１６において２つのＲＳＳＩがともに第２閾値以上になると、電気自動車２４０の制御手段２４２は、給電スタンド２１０に向けて完了通知パケットを送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１１９でこれを受信した給電スタンド２１０の制御手段２１２は、第１、第２駐車位置調整用パケットの連続送信を終了する（Ｓ２２０）。

上記ステップＳ２１３からＳ２２０の駐車位置の調整処理が完了すると、給電スタンド２１０から電気自動車２４０への充電処理が開始され（Ｓ１２１）、充電処理が完了すると、給電スタンド２１０の制御手段２１２と電気自動車２４０の制御手段２４２は、通信切断要求パケットと通信切断応答パケット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（Ｓ１２２）。

以上説明したように、この実施の形態２に係る非接触充電システム２００では、送電ユニット２１４のケース２１４ａの上面に２つの凹部２１４ｄ，ｄ’が形成されてそれらの内部にアンテナ２１５Ａ，Ｂがそれぞれ設置されると共に、受電ユニット２４３のケース２４３ａの下面にアンテナ２４６Ａ，Ｂが設置されている。電気自動車２４０は、給電スタンド２１０のアンテナ２１５Ａ，Ｂからそれぞれ送信されて自身のアンテナ２４６Ａ，Ｂでそれぞれ受信される電波信号のＲＳＳＩがともに第２閾値（−１０ｄＢｍ）以上となるように自身の駐車位置を調整する。これにより、実施の形態１よりもさらに正確に給電ユニット２１４と受電ユニット２４３の位置合わせを行い、給電ユニット２１４から受電ユニット２４３への高周波電力の伝達をさらに効率良く行うことができる。

その他の実施の形態．
実施の形態１において、給電ユニット１４と受電ユニット４３の内部に収容されるコイルは、図３，４の１４ｃ、４３ｃに示されるような円型コイルであったが、これらは図１２，１３の３１４ｃ、３４３ｃに示されるような角型コイルでもよく、実施の形態２においても同様である。また、実施の形態１，２では、給電ユニット１４，２１４の上面に凹部１４ｄ、２１４ｄ，ｄ’を形成していたが、受電ユニット４３，２４３の下面に凹部を形成してもよい。また、送電ユニットのケースの上面におよび、受電ユニットの下面に設置されるアンテナ、および凹部は３つ以上でもよい。３つ以上にすることで、実施の形態１、２よりもさらに正確に給電ユニットと受電ユニットの位置合わせを行うことができる。

１００，２００ 非接触充電システム、１０，２１０ 給電スタンド、１４，２１４ 給電ユニット、１４ｃ 円型コイル（第１コイル）、３１４ｃ 角型コイル（第１コイル）、１４ｄ，２１４ｄ 凹部（第１凹部）、２１４ｄ’ 凹部（第２凹部）、１４ｅ，２１４ｅ，２１４ｅ’ 電波吸収体、１５，２１５Ａ アンテナ（第１アンテナ）、２１５Ｂ アンテナ（第３アンテナ）、４０，２４０ 電気自動車（バッテリ搭載車両）、４３，２４３ 受電ユニット、４３ｃ 円型コイル（第２コイル）、３４３ｃ 角型コイル（第２コイル）、４６，２４６Ａ アンテナ（第２アンテナ）、２４６Ｂ アンテナ（第４アンテナ）。

Claims (12)

1. 給電スタンドからバッテリ搭載車両への充電を行う非接触充電システムであって、
   前記給電スタンドの給電ユニットと前記バッテリ搭載車両の受電ユニットが非接触状態に対向して配置されて、前記給電ユニット内に収容される第１コイルから前記受電ユニット内に収容される第２コイルに高周波電力が伝達されることによって、前記給電スタンドから前記バッテリ搭載車両への充電が行われ、
   前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面に第１アンテナが設置されると共に、前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面に第２アンテナが設置され、
   前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面または前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面に第１凹部が形成されて該第１凹部の内部に前記第１アンテナまたは前記第２アンテナが設置され、
   前記給電スタンドは、自身の前記第１アンテナによって所定の第１閾値以上の受信信号強度で受信される電波信号を送信する前記第２アンテナを有する前記バッテリ搭載車両を自身が無線通信接続を確立すべきバッテリ搭載車両として特定すると共に、前記バッテリ搭載車両は、自身の前記第２アンテナによって前記第１閾値以上の受信信号強度で受信される電波信号を送信する前記第１アンテナを有する前記給電スタンドを自身が無線通信接続を確立すべき給電スタンドとして特定する、非接触充電システム。
2. 前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面の中心線上に前記第１凹部が形成されて該第１凹部の内部に前記第１アンテナが設置されると共に、前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面の中心線上に前記第２アンテナが設置されることを特徴とする、請求項１に記載の非接触充電システム。
3. 前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面の中心線上に前記第１凹部が形成されて該第１凹部の内部に前記第２アンテナが設置されると共に、前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面の中心線上に前記第１アンテナが設置されることを特徴とする、請求項１に記載の非接触充電システム。
4. 前記バッテリ搭載車両は、前記給電スタンドの前記第１アンテナから送信されて自身の前記第２アンテナで受信される電波信号の受信信号強度が所定の第２閾値以上となるように自身の駐車位置を調整することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
5. 前記第１凹部の内側面には、電波吸収体が設けられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
6. 前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面に第３アンテナが設置されると共に、前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面に第４アンテナが設置され、
   前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面または前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面に第２凹部が形成されて該第２凹部の内部に前記第３アンテナまたは前記第４アンテナが設置されることを特徴とする、請求項１に記載の非接触充電システム。
7. 前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に前記第１、第２凹部が形成されて該第１、第２凹部の内部に前記第１、第３アンテナが設置されると共に、前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に前記第２、第４アンテナが設置されることを特徴とする、請求項６に記載の非接触充電システム。
8. 前記受電ユニットの前記給電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に前記第１、第２凹部が形成されて該第１、第２凹部の内部に前記第２、第４アンテナが設置されると共に、前記給電ユニットの前記受電ユニットと対向する面の中心線に関して線対称に前記第１、第２アンテナが設置されることを特徴とする、請求項６に記載の非接触充電システム。
9. 前記バッテリ搭載車両は、前記給電スタンドの前記第１、第３アンテナから送信されて自身の前記第２、第４アンテナでそれぞれ受信される各電波信号の受信信号強度がともに所定の第２閾値以上となるように自身の駐車位置を調整することを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
10. 前記第１、第２凹部の内側面には、電波吸収体が設けられることを特徴とする、請求項６〜９のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
11. 前記第１、第２コイルは、円型コイルであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の非接触充電システム。
12. 前記第１、第２コイルは、角型コイルであることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の非接触充電システム。

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