JP2016185066A - 非接触電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】充電ステーションに新たに到着した車両を、空いている送電部に誘導することができる非接触電力伝送システムを提供する。【解決手段】非接触電力伝送システムは、車両１０Ａ，１０Ｂと、充電ステーションとを備える。充電ステーションは、非接触で車両に送電可能な複数の送電部７００Ａ，７００Ｂと、複数の送電部７００Ａ，７００Ｂからの送電を制御する送電制御部（電源ＥＣＵ８００）とを含む。送電部７００Ｂから受電可能な位置に車両１０Ｂが駐車しており、車両１０Ｂが送電部７００Ｂからの微弱電力を受電した場合には、車両１０Ｂは駐車位置が送電部７００Ｂに対応する位置であることを特定可能な占有信号を電源ＥＣＵ８００に送信する。電源ＥＣＵ８００は、車両１０Ｂから送電部７００Ｂの占有信号を受けた場合には送電部７００Ｂからの微弱電力の送電を中止し、送電部７００Ａに車両１０Ａを誘導する。【選択図】図３

Description

本発明は、非接触電力伝送システムおよび充電ステーションに関する。

特開２０１３−１３５５７２号公報（特許文献１）は、非接触で車両から充電ステーションに電力伝送する非接触充電システムを開示する。非接触充電システムでは、送受電の効率を高めるために充電ステーションの送電部と車両の受電部との位置合わせを実行している。

特開２０１３−１３５５７２号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

上記の公報においては、充電ステーションには、送電側制御部が一つ設けられており、この送電側制御部によって、一つの送電部（送電コイル）の制御がなされている。

しかし、充電ステーションのタイプとして、一つの制御部が複数の送電部を制御するタイプが考えられる。

ここで、複数の送電部のうち、いくつかの送電部に車両が停車している状況下で、新たな車両が充電をすべく充電ステーションに入ってくることが考えられる。充電ステーションは、既に停車している車両に送電部から電力供給を行なっている場合には、その送電部には車両が存在していると判定することができる。一方で、車両への充電が完了しているが、車両が移動せずに送電部の上に停車したままの状態であることも考えられる。そのような状態では、充電ステーション側からは車両が送電部に停車中であるか否かは知ることができない。

その結果、充電ステーションは、新たに充電ステーションに入ってきた車両をどの送電部に誘導すべきかを判断することができないという問題があった。

仮に、車両位置確認センサなどを、各駐車枠に設けたとすると、充電ステーションの設置コストが高くなるとともに、施工にも手間がかかる。

本発明の目的は、充電ステーションに新たに到着した車両を、空いている送電部に誘導することができる非接触電力伝送システムおよび充電ステーションを提供することである。

この発明は、要約すると、非接触電力伝送システムであって、第１、第２の車両と、充電ステーションとを備える。充電ステーションは、非接触で車両に送電可能な複数の送電部と、複数の送電部からの送電を制御する送電制御部とを含む。送電制御部は、第１の車両から送電要求信号を受信すると、複数の送電部のうち電力の送電をしていない第１の送電部から微弱電力を送電させる。第１の送電部から受電可能な位置に第２の車両が駐車しており、第２の車両が第１の送電部からの微弱電力を受電した場合には、第２の車両は駐車位置が第１の送電部に対応する位置であることを特定可能な占有信号を送電制御部に送信する。送電制御部は、第２の車両から占有信号を受けた場合には、第１の送電部以外の送電部に第１の車両を誘導する。

上記の構成とすると、たとえば、第２の車両が第１の送電部で充電後に移動せずにそのまま停車していた場合でも、第２の車両が第１の送電部を占有していることを充電ステーションに通知するので、充電ステーションは、第１の送電部以外の送電部に送電要求信号を送ってきた第１の車両を誘導することができる。

好ましくは、送電制御部は、複数の送電部からの微弱電力の電力特性を送電部毎に異ならせて送電を実行し、第２の車両は、受電した微弱電力の電力特性に応じた占有信号を送電制御部に送信する。

このような構成とすると、第２の車両が自分が停車している送電部がどのような送電部であるのかを受電した微弱電力の電力特性に基づいて知ることができる。そして第２の車両が送電部を特定することができる情報を充電ステーションに返信することができる。

より好ましくは、送電部毎に異ならせた電力特性は、微弱電力の供給時間であり、第２の車両は、占有信号として供給時間を示す信号を送信する。

より好ましくは、送電部毎に異ならせた電力特性は、微弱電力のオン／オフの切替回数であり、第２の車両は、占有信号として切替回数を示す信号を送信する。

好ましくは、第２の車両は、充電実行時に使用した送電部が複数の送電部のうちの第１の送電部であることを示す情報を充電終了後も保持する。第２の車両は、充電終了後において第１の送電部に対応する位置に駐車している場合に微弱電力を受電したときには、保持している情報に基づいて占有信号を送信する。

上記の構成によれば、微弱電力送信時に送電部毎に電力特性を異ならせるような処理をしなくても、第２の車両は占有信号を送信することができる。

好ましくは、第２の車両は、複数の送電部のいずれかから受電が可能な受電装置と、蓄電装置と、受電装置と蓄電装置との間に設けられた充電リレーと、距離検知部と、充電リレーと距離検知部とを制御する受電制御部とを含む。距離検知部は、抵抗と、抵抗を受電装置の出力線対間に接続する距離検知リレーとを有する。受電制御部は、蓄電装置に充電を行なう場合には、充電リレーを導通状態にする一方で距離検知リレーを非導通とし、蓄電装置への充電完了後には、充電リレーを非導通状態にする一方で距離検知リレーを導通させる。

上記の構成とすれば、車両で微弱電力の受電を蓄電装置の充電とは切り離して行なうことができ、微弱電力によって発生する受電電圧による距離検知を好適に行なうことができる。

この発明は、他の局面では、第１、第２の車両に非接触で送電が可能な充電ステーションであって、非接触で車両に送電可能な複数の送電部と、複数の送電部からの送電を制御する送電制御部とを含む。送電制御部は、第１の車両から送電要求信号を受信すると、複数の送電部のうち電力の送電をしていない第１の送電部から微弱電力を送電させる。第１の送電部から受電可能な位置に第２の車両が駐車しており、第２の車両が第１の送電部からの微弱電力を受電した場合には、第２の車両は駐車位置が第１の送電部に対応する位置であることを特定可能な占有信号を送電制御部に送信する。送電制御部は、第２の車両から占有信号を受けた場合には、第１の送電部以外の送電部に第１の車両を誘導する。

上記の構成とすると、たとえば、第２の車両が第１の送電部で充電後に移動せずにそのまま停車していた場合でも、第２の車両が第１の送電部を占有していることを充電ステーションに通知するので、充電ステーションは、第１の送電部以外の送電部に送電要求信号を送ってきた第１の車両を誘導することができる。

この発明は、他の局面では、車両であって、非接触で充電ステーションから受電が可能な受電装置と、蓄電装置と、受電装置と蓄電装置との間に設けられた充電リレーと、距離検知部と、充電リレーと距離検知部とを制御する受電制御部とを含む。距離検知部は、抵抗と、抵抗を受電装置の出力線対間に接続する距離検知リレーとを有する。受電制御部は、蓄電装置に充電を行なう場合には、充電リレーを導通状態にする一方で距離検知リレーを非導通とし、蓄電装置への充電完了後には、充電リレーを非導通状態にする一方で距離検知リレーを導通させる。

上記の構成とすれば、車両で微弱電力の受電を蓄電装置の充電とは切り離して行なうことができ、微弱電力によって発生する受電電圧による距離検知を好適に行なうことができる。

本発明によれば、充電ステーションに新たに到着した車両に対して、既に他の車両に駐車されている送電部を避けて、空いている送電部に誘導を行なうことができる。

本発明の実施の形態の一例である非接触電力伝送システムの全体構成図である。 車両（１台め）が充電ステーション内の駐車位置に駐車する様子を説明するための図である。 車両（２台め）が充電ステーション内の駐車位置に駐車する様子を説明するための図である。 非接触電力伝送を実行する際に車両１０Ａまたは１０Ｂと充電ステーション９０が実行する処理の概略を説明するためのフローチャートである。 図４のステップＳ５４０において実行される送電コイル選定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 図４、図５の処理の過程で変化する送電電力、受電電圧の変化を表わすタイミングチャートである。 占有確認処理またはペアリング処理の変形例を説明するための図である。

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。

（非接触電力伝送システムの概要の説明）
図１は、本発明の実施の形態の一例である非接触電力伝送システムの全体構成図である。図２、図３は、車両が充電ステーション内の駐車位置に駐車する様子を説明するための図である。最初に、本実施の形態についての概要を、図１〜図３を用いて説明する。

図１を参照して、本実施の形態の非接触電力伝送システムは、車両１０Ａ，１０Ｂと、充電ステーション９０とを備える。充電ステーション９０は、非接触で車両に送電可能な複数の送電部７００Ａ，７００Ｂと、複数の送電部７００Ａ，７００Ｂからの送電を制御する送電制御部（電源ＥＣＵ８００）とを含む。

図２に示すように、先着の車両１０Ｂが充電するために、送電部７００Ｂの上に駐車する場合を考える。車両１０Ｂは、位置合わせのテスト信号として送電部７００Ｂからの微弱電力を使用する。このため、車両１０Ｂは、充電ステーションに送電要求信号を送信する。充電ステーションは、送電要求信号を受信すると、複数の送電部７００Ａ，７００Ｂのうち電力の送電をしていない送電部から微弱電力を送電させる。図２の場合には、複数の送電部７００Ａ，７００Ｂのいずれにも車両は駐車しておらず送電中ではないので、送電部７００Ａ，７００Ｂの両方から微弱電力が送電される。車両１０Ｂは、送電部７００Ｂを選択し、送電部７００Ｂに近づくと、微弱電力が受電部１００で検出され始めるので、微弱電力の強度（受電電圧ＶＲ）に基づいて位置合わせを実行する。

ここで、図３のように、車両１０Ｂが充電完了しても、まだ送電部７００Ｂから移動していない場合を考える。図３に示すように、電源ＥＣＵ８００は、車両１０Ａから送電要求信号を受信すると、複数の送電部７００Ａ，７００Ｂのうち電力の送電をしていない送電部から微弱電力を送電させる。たとえば、車両１０Ｂに対する送電部７００Ｂからの充電が完了していた場合には、複数の送電部７００Ａ，７００Ｂの両方から微弱電力が送電される。

送電部７００Ｂから受電可能な位置に車両１０Ｂが駐車しており、車両１０Ｂが送電部７００Ｂからの微弱電力を受電した場合には、車両１０Ｂは駐車位置が送電部７００Ｂに対応する位置であることを特定可能な占有信号を電源ＥＣＵ８００に送信する。送信は、図１の通信部５１０および通信部８１０を介して実行される。電源ＥＣＵ８００は、車両１０Ｂから送電部７００Ｂの占有信号を受けた場合には送電部７００Ｂからの微弱電力の送電を中止し、送電部７００Ｂ以外の送電部、すなわち図３の場合には送電部７００Ａに車両１０Ａを誘導する。

上記の構成とすると、たとえば、車両１０Ｂが送電部７００Ｂで充電後に移動せずにそのまま停車していた場合でも、車両１０Ｂが送電部７００Ｂを占有していることを充電ステーション９０に通知するので、充電ステーション９０は、送電部７００Ｂ以外の送電部（図３では、送電部７００Ａ）に送電要求信号を送ってきた車両１０Ａを誘導することができる。

好ましくは、電源ＥＣＵ８００は、複数の送電部７００Ａ，７００Ｂからの微弱電力の電力特性を送電部毎に異ならせて送電を実行する。車両１０Ｂは、受電した微弱電力の電力特性に応じた送電部７００Ｂの占有信号を電源ＥＣＵ８００に送信する。

このような構成とすると、車両１０Ｂが自分が停車している送電部がどのような送電部であるのかを受電した微弱電力の電力特性に基づいて知ることができる。そして車両１０Ｂが送電部を特定することができる情報を充電ステーション９０に返信することができる。

より好ましくは、送電部毎に異ならせた電力特性は、微弱電力の供給時間（図６のＴＡ，ＴＢ）であり、車両１０Ｂは、送電部７００Ｂの占有信号として供給時間（図６のＴＢ）を示す信号を送信する。

より好ましくは、送電部毎に異ならせた電力特性は、微弱電力のオン／オフの切替回数（図７参照）であり、車両１０Ｂは、送電部７００Ｂの占有信号として切替回数を示す信号を送信する。

なお、微弱電力の特性を送電部毎に異ならせた送電を実行しなくても、車両１０Ｂが充電前にペアリングして送電部を特定した際に、その時の情報を充電終了後も保持していれば、すべての送電部に同じ微弱電力を送電させたり、通信部８１０から通信を受けたりしたことに応じて、送電部を特定することができる情報を充電ステーション９０に返信しても良い。

すなわち、好ましくは、車両１０Ｂは、充電実行時に使用した送電部が複数の送電部のうちの送電部７００Ｂであることを示す情報を充電終了後も保持するように構成される。そして、車両１０Ｂは、充電終了後において送電部７００Ｂに対応する位置（図２の駐車位置Ｂ）に駐車している場合に微弱電力を受電したときには、保持している情報に基づいて占有信号を送信する。

好ましくは、車両１０Ａ，１０Ｂの各々は、複数の送電部のいずれかから受電が可能な受電装置１２０と、蓄電装置３００と、受電装置１２０と蓄電装置３００との間に設けられた充電リレー２１０と、距離検知部２０４と、充電リレー２１０と距離検知部２０４とを制御する受電制御部（車両ＥＣＵ５００）とを含む。距離検知部２０４は、抵抗２０１と、抵抗２０１を受電装置１２０の出力線対間に接続する距離検知リレー２０２とを有する。車両ＥＣＵ５００は、蓄電装置３００に充電を行なう場合には、充電リレー２１０を導通状態にする一方で距離検知リレー２０２を非導通とし、蓄電装置３００への充電完了後には、充電リレー２１０を非導通状態にする一方で距離検知リレー２０２を導通させる。

上記の構成とすれば、車両で微弱電力の受電を蓄電装置３００の充電とは切り離して行なうことができ、微弱電力によって発生する受電電圧ＶＲによる距離検知を好適に行なうことができる。

次に、非接触電力伝送システムの各構成の詳細についてさらに説明する。
（非接触電力伝送システムの詳細な構成）
図１を参照して、本実施の形態の非接触電力伝送システムは、非接触で受電可能に構成された受電装置１２０を搭載する車両１０Ａ，１０Ｂと、車外から受電部１００に送電する送電装置２０Ａ，２０Ｂを備えた充電ステーション９０とによって構成される。

車両１０Ａは、受電装置１２０と、蓄電装置３００と、動力生成装置４００と、通信部５１０と、車両ＥＣＵ５００と、表示部５２０とを備える。受電装置１２０は、受電部１００と、フィルタ回路１５０と、整流部２００とを含む。なお、車両１０Ｂも、内部は図示しないが、車両１０Ａと同様な構成である。

充電ステーション９０は、外部電源９００と、送電装置２０Ａ，２０Ｂと、通信部８１０と、電源ＥＣＵ８００とを含む。送電装置２０Ａ，２０Ｂは、それぞれ、電源部６００Ａ，６００Ｂと、フィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂと、送電部７００Ａ，７００Ｂとを含む。

たとえば、図２に示されるように、送電装置２０Ａ，２０Ｂがそれぞれ、駐車位置Ａ，Ｂの地表または地中に設けられ、受電装置１２０は、車体下部に配置される。なお、受電装置１２０の配置箇所はこれに限定されるものではない。たとえば、仮に送電装置２０Ａ，２０Ｂが車両１０上方または側方に設けられる場合には、受電装置１２０を車体上部または車体周面（前面、後面、側面）に設けてもよい。

受電部１００は、送電装置２０Ａ，２０Ｂの送電部７００Ａ，７００Ｂのいずれから出力される電力（交流）を非接触で受電するための２次コイルを含む。受電部１００は、受電した電力を整流部２００へ出力する。整流部２００は、受電部１００によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３００へ出力する。フィルタ回路１５０は、受電部１００と整流部２００との間に設けられ、送電部７００Ａ，７００Ｂのいずれかからの受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路１５０は、たとえば、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

蓄電装置３００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電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置３００の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置３００は、整流部２００から出力される電力を蓄えるほか、動力生成装置４００によって発電される電力も蓄える。そして、蓄電装置３００は、その蓄えられた電力を動力生成装置４００へ供給する。なお、蓄電装置３００として大容量のキャパシタも採用可能である。特に図示しないが、整流部２００と蓄電装置３００との間に、整流部２００の出力電圧を調整するＤＣ−ＤＣコンバータを設けてもよい。

動力生成装置４００は、蓄電装置３００に蓄えられる電力を用いて車両１０Ａ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４００は、たとえば、蓄電装置３００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４００は、蓄電装置３００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とを含んでもよい。

車両ＥＣＵ５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１０Ａにおける各機器の制御を行なう。一例として、車両ＥＣＵ５００は、車両１０Ａの走行制御や、蓄電装置３００の充電制御を実行する。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

なお、整流部２００と蓄電装置３００との間には、リレー２１０が設けられる。リレー２１０は、送電装置２０Ａ，２０Ｂによる蓄電装置３００の充電時に車両ＥＣＵ５００によってオンされる。また、蓄電装置３００と動力生成装置４００との間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）３１０が設けられる。ＳＭＲ３１０は、動力生成装置４００の起動が要求されると、車両ＥＣＵ５００によってオンされる。

さらに、整流部２００とリレー２１０の間にリレー２０２が設けられる。リレー２０２と直列に接続された抵抗２０１の両端の電圧ＶＲは、電圧センサ２０３によって検出され、車両ＥＣＵ５００へ送られる。

車両ＥＣＵ５００は、送電装置２０Ａ，２０Ｂによる蓄電装置３００の充電時には、通信部５１０を用いて充電ステーション９０の通信部８１０と通信を行ない、充電の開始／停止や車両１０Ａの受電状況等の情報を電源ＥＣＵ８００とやり取りする。

図１、図２を参照して、図示しない車載カメラや送電部７００Ａでのテスト送電（微弱電力で送電）での受電強度などにより、受電装置１２０内の２次コイルが送電装置２０Ａ内の１次コイルに対して位置が合っているかを車両１０Ａまたは充電ステーション９０が判断し、表示部５２０によってユーザに報知される。ユーザは、表示部５２０から得た情報に基づいて、受電装置１２０と送電装置２０Ａとの位置関係が送受電に良好な位置関係になるように、車両１０Ａを移動させる。なお、必ずしもユーザがハンドル操作やアクセル操作をしなくてもよく、車両１０Ａが自動的に移動して位置を合わせて、ユーザがそれを表示部５２０で見守るようにしてもよい。

なお、微弱電力でのテスト送電は、いわゆる特定小電力無線局で使用される程度の出力（充電に使用する本送電時の１００分の１以下）とすることが好ましい。

再び、図１を参照して、電源部６００Ａ，６００Ｂは、商用系統電源等の外部電源９００から電力を受け、所定の伝送周波数を有する交流電力を発生する。

送電部７００Ａ，７００Ｂは、受電部１００へ非接触で送電するための１次コイルを含む。送電部７００Ａ，７００Ｂは、伝送周波数を有する交流電力を電源部６００Ａから受け、送電部７００Ａ，７００Ｂの周囲に生成される電磁界を介して、車両１０Ａの受電部１００へ非接触で送電する。

フィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂは、電源部６００Ａ，６００Ｂと送電部７００Ａ，７００Ｂとの間に設けられ、電源部６００Ａ，６００Ｂから発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂは、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

電源ＥＣＵ８００は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、充電ステーション９０における各機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ８００は、伝送周波数を有する交流電力を電源部６００Ａ，６００Ｂが生成するように、電源部６００Ａ，６００Ｂのスイッチング制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

なお、電源ＥＣＵ８００は、車両１０Ａへの送電時には、通信部８１０を用いて車両１０Ａの通信部５１０と通信を行ない、充電の開始／停止や車両１０Ａの受電状況等の情報を車両１０Ａとやり取りする。

電源部６００Ａ，６００Ｂからフィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂを介して送電部７００Ａ，７００Ｂへ、所定の伝送周波数を有する交流電力が供給される。送電部７００Ａ，７００Ｂおよび車両１０Ａの受電部１００の各々は、コイルとキャパシタとを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部７００Ａ，７００Ｂおよび受電部１００の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

電源部６００Ａ，６００Ｂからフィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂを介して送電部７００Ａ，７００Ｂへ交流電力が供給されると、送電部７００Ａ，７００Ｂのいずれかに含まれる１次コイルと、受電部１００の２次コイルとの間に形成される電磁界を通じて、送電部７００Ａ，７００Ｂのいずれかから受電部１００へエネルギ（電力）が移動する。そして、受電部１００へ移動したエネルギ（電力）は、フィルタ回路１５０および整流部２００を介して蓄電装置３００へ供給される。

なお、特に図示しないが、送電装置２０Ａ，２０Ｂにおいて、送電部７００Ａ，７００Ｂと電源部６００Ａ，６００Ｂとの間（たとえば送電部７００Ａ，７００Ｂとフィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂとの間）に絶縁トランスを設けてもよい。また、車両１０Ａにおいても、受電部１００と整流部２００との間（たとえば受電部１００とフィルタ回路１５０との間）に絶縁トランスを設けてもよい。

（非接触電力伝送の手順）
図４は、非接触電力伝送を実行する際に車両１０Ａまたは１０Ｂと充電ステーション９０が実行する処理の概略を説明するためのフローチャートである。

図１、図４を参照して、車両では、ステップＳ１０において非接触充電を行なうか否かを指定する非接触充電スイッチがＯＮ状態であるか否かが判断される。なお、特に限定されないが、非接触充電スイッチは、車両が起動した状態で自動的にＯＮ状態に設定され、ユーザがＯＦＦ状態に設定を切替えることができるように車両を構成しておくことが好ましい。

ステップＳ５１０において、充電ステーション９０の電源ＥＣＵ８００は、空いている駐車位置がある場合に、充電可能な状況であることを知らせる信号をブロードキャスト送信する。

ステップＳ２０において、車両１０Ａの車両ＥＣＵ５００は、この信号を受信すると、ステップＳ３０に処理を進め、微弱送電の要求を充電ステーション９０に送信する。

ステップＳ５３０において、充電ステーション９０の電源ＥＣＵ８００は、送電要求を受信する。

ステップＳ５３０において、充電ステーション９０で、車両からの送電要求が受信されると、これに応じてステップＳ５４０において、充電ステーションでは送電コイル選定処理が実行される。

図５は、図４のステップＳ５４０において実行される送電コイル選定処理の詳細を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、充電ステーション９０の電源ＥＣＵ８００で実行される。図１、図５を参照して、まずステップＳ７０１において送電部７００Ａが送電中であるか否かが判断される。ステップＳ７０１において、送電部７００Ａが送電中である場合には、ステップＳ７０２に処理が進められ、送電部７００Ａが送電中でない場合には、ステップＳ７０３に処理が進められる。

ステップＳ７０２においては、送電部７００Ｂが送電中であるか否かが判断される。ステップＳ７０２において、送電部７００Ｂが送電中である場合には、ステップＳ７１２に処理が進められ、送電部７００Ｂが送電中でない場合には、ステップＳ７０４に処理が進められる。

ステップＳ７０３においては、送電部７００Ｂが送電中であるか否かが判断される。ステップＳ７０３において、送電部７００Ｂが送電中である場合には、ステップＳ７０５に処理が進められ、送電部７００Ｂが送電中でない場合には、ステップＳ７０６に処理が進められる。

ステップＳ７０４に処理が進められた場合、電源ＥＣＵ８００は、送電部７００Ｂを送電候補として選択する。ステップＳ７０５に処理が進められた場合、電源ＥＣＵ８００は、送電部７００Ａを送電候補として選択する。ステップＳ７０６に処理が進められた場合、電源ＥＣＵ８００は、送電部７００Ａおよび７００Ｂを送電候補として選択する。

ステップＳ７０４〜Ｓ７０６のいずれかにおいて送電候補が決定された場合には、ステップＳ７０７において、選択した送電部から微弱送電が実行される。この微弱送電は、いずれかの送電部が他の車両に占有されていないかを確認するためのテスト信号である。たとえば、図３に示したように、充電が完了した車両１０Ａによって送電部７００Ａが占有されている場合に車両１０Ｂが充電を行なうために位置合わせ用の微弱電力の送電を要求してきた場合には、送電部７００Ａ，７００Ｂの両方から微弱電力の送電が実行される。

このときに、車両１０Ａは直ちに送電部７００Ａからの微弱電力を受電することができる。車両１０ＡはステップＳ７０８における「他の車両」に該当する。車両１０Ａは、充電が完了していても、送電部７００Ａからの微弱電力の受電が可能な状態で待機している。そして、送電部７００Ａからの微弱電力を受電した場合には、車両１０Ａは、送電部７００Ａを占有していることを知らせる信号を充電ステーション９０の電源ＥＣＵ８００に送信する。なお、車両１０Ａが送電部７００Ｂを占有している場合には、車両１０Ａは、送電部７００Ｂを占有していることを知らせる信号（占有信号）を電源ＥＣＵ８００に送信する。

ステップＳ７０８では、電源ＥＣＵ８００は、駐車中の他の車両（充電のために微弱電力の送電を要求した車両以外の車両）からの占有信号の受信内容を確認する。

なお、本実施の形態では、車両が微弱電力を受電して充電ステーション９０に占有信号を返信する例を示したが、微弱電力を送信した後に充電ステーション９０側で各送電部の占有の有無を検出しても良い。たとえば、受電可能位置に車両が存在すると、送信側の有効電力が増大する。したがって、微弱送電時の有効電力を各送電部に設けた電流センサおよび電圧センサによって検出して、占有されている送電部の占有信号を充電ステーション側で発生しても良い。

続いて、ステップＳ７０９において送電部７００Ａが占有中または送電中であるか否かが判断される。ステップＳ７０９において、送電部７００Ａが占有中または送電中である場合には、ステップＳ７１０に処理が進められ、送電部７００Ａが占有中および送電中のいずれでもない場合には、ステップＳ７１１に処理が進められる。

ステップＳ７１０においては、送電部７００Ｂが占有中または送電中であるか否かが判断される。ステップＳ７１０において、送電部７００Ｂが占有中または送電中である場合には、ステップＳ７１２に処理が進められ、送電部７００Ｂが占有中および送電中のいずれでもない場合には、ステップＳ７１３に処理が進められる。

ステップＳ７１１においては、送電部７００Ｂが占有中または送電中であるか否かが判断される。ステップＳ７１１において、送電部７００Ｂが占有中または送電中である場合には、ステップＳ７１４に処理が進められ、送電部７００Ｂが占有中および送電中のいずれでもない場合には、ステップＳ７１５に処理が進められる。

以上の選定処理によって、ステップＳ７１２〜Ｓ７１５のいずれかに処理が振り分けられる。ステップＳ７１２に処理が進められた場合には、いずれの送電部も送電中または占有中であるので、新たに充電ステーション９０に来た車両からの位置合わせ要求は拒否される。ステップＳ７１３に処理が進められた場合には、位置合わせ用の微弱電力の送電を行なう対象として、送電部７００Ｂが選択される。ステップＳ７１４に処理が進められた場合には、位置合わせ用の微弱電力の送電を行なう対象として、送電部７００Ａが選択される。ステップＳ７１５に処理が進められた場合には、位置合わせ用の微弱電力の送電を行なう対象として、送電部７００Ａおよび７００Ｂが選択される。

ステップＳ７１２〜Ｓ７１５のいずれかの処理が完了すると、ステップＳ７１６に処理が進められ、制御は図４のフローチャートに戻される。

図６は、図４、図５の処理の過程で変化する送電電力、受電電圧の変化を表わすタイミングチャートである。

図６には、図３で例示したように、車両１０Ｂが充電完了後（送電部７００Ｂが送電していない状態）に送電部７００Ｂを占有している状況で車両１０Ａから位置合わせ用の微弱電力の送電要求があった場合の動作波形が示されている。

車両１０Ａから微弱電力の送電要求（図４のステップＳ３０）があったことに応じて、時刻ｔ１において送電装置２０Ａの送電部７００Ａおよび送電装置２０Ｂの送電部７００Ｂから微弱電力が送電される。

好ましくは、この時の微弱電力の送電は、送電部毎に異なる電力特性を有するように送電される。電力特性を送電部毎に異ならせる一例としては、送電部７００Ａからは供給時間ＴＡ、送電部７００Ｂからは供給時間ＴＢのように、送電の供給時間を異ならせることが考えられる。なお、電力特性を送電部毎に異ならせる他の例として、図７に示すように送電部ごとにオン・オフ回数を異ならせるように送電しても良い。

図６に示した例では、時刻ｔ１〜ｔ２において、車両１０Ｂが送電部７００Ｂから供給時間ＴＢの微弱電力を受電している。車両１０Ｂは供給時間ＴＢを示す信号を充電ステーションに返信すると、充電ステーションは供給時間ＴＢに相当する送電部７００Ｂが占有されていると認識する。なお、車両１０Ｂで送電部７００Ｂからの送電であることを認識して、送電部７００Ｂの占有を示す信号を返信しても良い。

時刻ｔ１１からは、車両１０Ａを案内可能な送電部からは送電部７００Ｂが除外され、送電部７００Ａに対して位置合わせが行なわれる様子が示されている。

再び図４を参照して、ステップＳ５４０のコイル選定処理が完了すると、充電ステーション９０では、ステップＳ５５０において、選択された送電部を含む送電装置、受電装置１２０との位置合わせ用の微弱送電を実行する。図６の波形例では、送電装置２０Ｂは、先着の車両１０Ｂによって占有されているので、送電装置２０Ａからのみ微弱送電が実行される。

ステップＳ５０において、車両１０Ａは、自動または手動で車両１０Ａを移動させることによって位置合わせを実行する（図６の時点ｔ１１を参照）。位置合わせ時には、車両ＥＣＵ５００は、リレー２０２を導通させ、電圧センサ２０３で検出される抵抗２０１の両端に生じる受電電圧ＶＲの大きさを取得する。この電圧は本格送電時よりも小さいので、検出時に蓄電装置３００の影響を受けないように、車両ＥＣＵ５００は、リレー２１０をオフ状態に設定する。

車両側では、ステップＳ６０において受電電圧ＶＲの大きさが閾値ＴＨを超えた場合に、車両ＥＣＵ５００が表示部５２０を用いてその旨を報知する。これにより、ユーザは、位置合わせが成功した旨を認識する。その後、ユーザが車両１０Ａ内のパーキングスイッチを押すことによって駐車位置がＯＫであることを知らせると、処理がステップＳ７０に進む（図６の時点ｔ１２を参照）。

ステップＳ７０において、車両ＥＣＵ５００は、位置合わせ用の微弱送電停止の要求を充電ステーション９０に送信する。ステップＳ５７０において、充電ステーション９０の電源ＥＣＵ８００は、微弱送電停止の要求を受信し、送電装置２０Ａ，２０Ｂによる位置合わせ用の微弱送電が終了する（図６の時点ｔ１３を参照）。

ステップＳ８０およびステップＳ５８０において、車両ＥＣＵ５００および電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ａ，２０Ｂのうちいずれかと確実に位置合わせが行なわれたか否かを確認するペアリング処理を実行する。

図６の時刻ｔ１４〜ｔ１５に示すように、ステップＳ５４０において、送電対象として送電装置２０Ａが選択されていた場合には、電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ａの送電部７００Ａからペアリング用のテスト送電を実行する。

逆に、ステップＳ５４０において、送電対象として送電装置２０Ｂが選択されていた場合には、電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ｂの送電部７００Ｂからペアリング用のテスト送電を実行する。

なお、ペアリング処理で使用するテスト送電は、位置合わせ時と同様に、いわゆる特定小電力無線局で使用される程度の出力（充電に使用する本送電時の１００分の１以下）とすることが好ましい。

図６では、電源ＥＣＵ８００は、送電装置ごとに、送電電力のオンの継続時間を異ならせる。すなわち、送電装置２０Ａで送電を行なう場合には、送電電力をＴＡ時間オンにして送電が実行される（図６の時点ｔ１４を参照）。また、車両１０Ｂによって送電装置２０Ｂが占有されていなかった場合には、破線で示すように、送電装置２０Ｂからも送電電力をＴＢ時間オンにして送電が実行される（図６の時点ｔ１４〜ｔ１６を参照）。

ステップＳ９０およびＳ１００において、車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンの継続時間を計測し、ステップＳ１１０において計測したオン継続時間を電源ＥＣＵ８００に通知する。図６の例では、受電装置１２０は、送電装置２０Ａからの送電電力を受電する。車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンの継続時間はＴＡである旨を電源ＥＣＵ８００に通知する。これによって、電源ＥＣＵ８００は、車両１０Ａが送電装置２０Ａと位置合わせが行なわれたことが確実に確認できる。

ステップＳ６２０において、充電ステーション９０は、位置合わせが行なわれ、ペアリングによる対象特定の確認が完了した送電装置によって、本格的な送電処理を行なう（図６の時点ｔ１７を参照）。図６の例では、送電装置２０Ａが送電処理を行なう。ステップＳ１２０において、車両１０Ａは、受電装置１２０によって本格的な受電処理を行なって、受電した電力で蓄電装置３００を充電する。そして蓄電装置３００への充電が完了すると車両側および充電ステーションでの処理が終了する。

なお、図６のｔ１〜ｔ２では微弱電力の特性を送電部毎に異ならせた送電を実行する例を示した。しかし、微弱電力の特性を送電部毎に異ならせた送電を実行しなくても、車両１０Ｂが充電前にペアリングして送電部を特定した際に、その時の情報を充電終了後も保持していれば、すべての送電部に同じ微弱電力を送電させたり、通信部８１０から通信を受けたりしたことに応じて、送電部を特定することができる情報を充電ステーション９０に返信しても良い。

（占有確認処理およびペアリングの変形例）
図７は、占有確認処理またはペアリング処理の変形例を説明するための図である。図７では、電源ＥＣＵ８００は、送電装置ごとに、送電電力のオン／オフの切替周期を異ならせる。すなわち、送電装置２０Ａは、周期ΔＴＡごとに送電電力のオンとオフを切替え、送電装置２０Ｂは、周期ΔＴＢごとに送電電力のオンとオフを切替える。

車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンとオフの切替回数を電源ＥＣＵ８００に通知する。図７の例では、車両ＥＣＵ５００は、時刻ｔ２０〜ｔ２１においてオンとオフの切替えが何回発生したかをカウントし電源ＥＣＵ８００に通知する。これによって、電源ＥＣＵ８００は、車両がどちらの送電装置を占有しているか、またどちら送電装置と位置合わせがされたかがわかる。

なお、図７の変形例は、占有確認処理またはペアリングを送電電力を用いて行なう変形例であったが、これに限定されるものではない。ペアリングは、各種の技術で可能であり、たとえば、ペアリングは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification：無線周波数識別）技術を用いて、ＲＦＩＤタグと、ＲＦＩＤリーダーを車両と送電部にそれぞれ設けて行なっても良い。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、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。

１０Ａ，１０Ｂ 車両、２０Ａ，２０Ｂ 送電装置、９０ 充電ステーション、１００ 受電部、１２０ 受電装置、１５０，６１０Ａ，６１０Ｂ フィルタ回路、２００ 整流部、２０１ 抵抗、２０２，２１０ リレー、２０３ 電圧センサ、３００ 蓄電装置、４００ 動力生成装置、５００ 車両ＥＣＵ、５１０，８１０ 通信部、５２０ 表示部、６００Ａ，６００Ｂ 電源部、７００Ａ，７００Ｂ 送電部、８００ 電源ＥＣＵ、９００ 外部電源。

本発明は、非接触電力伝送システムに関する。

本発明の目的は、充電ステーションに新たに到着した車両を、空いている送電部に誘導することができる非接触電力伝送システムを提供することである。

Claims (6)

1. 非接触電力伝送システムであって、
   第１、第２の車両と、
   充電ステーションとを備え、
   前記充電ステーションは、
   非接触で車両に送電可能な複数の送電部と、
   前記複数の送電部からの送電を制御する送電制御部とを含み、
   前記送電制御部は、前記第１の車両から送電要求信号を受信すると、前記複数の送電部のうち電力の送電をしていない第１の送電部から微弱電力を送電させ、
   前記第１の送電部から受電可能な位置に前記第２の車両が駐車しており、前記第２の車両が前記第１の送電部からの微弱電力を受電した場合には、前記第２の車両は駐車位置が前記第１の送電部に対応する位置であることを特定可能な占有信号を前記送電制御部に送信し、
   前記送電制御部は、前記第２の車両から前記占有信号を受けた場合には、前記第２の車両が停車していない送電部から位置合わせ用の微弱電力の送電を開始し、
   前記第１の車両は、前記位置合わせ用の微弱電力の受電電圧を用いて位置合わせを実施する、非接触電力伝送システム。
2. 前記送電制御部は、前記複数の送電部からの微弱電力の電力特性を送電部毎に異ならせて送電を実行し、
   前記第２の車両は、受電した微弱電力の電力特性に応じた前記占有信号を前記送電制御部に送信する、請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
3. 送電部毎に異ならせた前記電力特性は、前記微弱電力の供給時間であり、
   前記第２の車両は、前記占有信号として前記供給時間を示す信号を送信する、請求項２に記載の非接触電力伝送システム。
4. 送電部毎に異ならせた前記電力特性は、前記微弱電力のオン／オフの切替回数であり、
   前記第２の車両は、前記占有信号として前記切替回数を示す信号を送信する、請求項２に記載の非接触電力伝送システム。
5. 前記第２の車両は、充電実行時に使用した送電部が前記複数の送電部のうちの前記第１の送電部であることを示す情報を充電終了後も保持し、
   前記第２の車両は、充電終了後において前記第１の送電部に対応する位置に駐車している場合に前記微弱電力を受電したときには、前記情報に基づいて前記占有信号を送信する、請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
6. 第１、第２の車両に非接触で送電が可能な充電ステーションであって、
   非接触で車両に送電可能な複数の送電部と、
   前記複数の送電部からの送電を制御する送電制御部とを含み、
   前記送電制御部は、前記第１の車両から送電要求信号を受信すると、前記複数の送電部のうち電力の送電をしていない第１の送電部から微弱電力を送電させ、
   前記第１の送電部から受電可能な位置に前記第２の車両が駐車しており、前記第２の車両が前記第１の送電部からの微弱電力を受電した場合には、前記第２の車両は駐車位置が前記第１の送電部に対応する位置であることを特定可能な占有信号を前記送電制御部に送信し、
   前記送電制御部は、前記第２の車両から前記占有信号を受けた場合には、前記第２の車両が停車していない送電部から位置合わせ用の微弱電力の送電を開始し、
   前記第１の車両は、前記位置合わせ用の微弱電力の受電電圧を用いて位置合わせを実施する、充電ステーション。
   

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