JP2017099127A - 電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】走行中の車両間で効率的に電力を伝送する。
【解決手段】電力伝送システムは、電力を非接触で送電可能な送電部（３１０，３２０）及び電力を非接触で受電可能な受電部（２１０，２２０）の対を、車体の右側方及び左側方の各々に少なくとも一対ずつ備える複数の車両（１）と、複数の車両の隊列走行中に、電力を送電する送電車両（Ｖｔｒ）が、電力を受電する受電車両（Ｖｒｅ）の側方側に位置するように、送電車両又は受電車両の走行位置を制御する第１制御手段（１０）と、送電車両における受電車両側の送電部から、受電車両における送電車両側の受電部へ電力を伝送させる第２制御手段（１０）とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両間で電力を伝送する電力伝送システムの技術分野に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等のバッテリを搭載している車両の中には、車車間での電力伝送を非接触で行えるものがある。例えば特許文献１では、複数の車両が所定の車間距離を維持して走行する隊列走行中に、該複数の車両のうち一の車両から、該一の車両の直前又は直後を走行している車両に、非接触で電力を伝送するという技術が提案されている。

特開２０１３−０７０５１４号公報

上記特許文献１に記載の技術では、電力を送電する送電車両と電力を受電する受電車両との間に他の車両が存在していた場合であっても、該他の車両を中継車両として電力伝送が行えるとされている。しかしながら、電力の伝送効率は距離が大きくなるほど低下してしまうため、送電車両と受電車両との間に多くの中継車両が存在する場合には、効率よく電力を伝送できないという技術的問題点が生ずる。

また、送電車両と受電車両との距離を近くするための策として、隊列を組み直して送電車両を受電車両の直前又は直後に配置する方法も考えられるが、その場合には隊列走行中の複数の車両の位置を夫々調整することが要求されてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、走行中の車両間で電力を効率的に伝送することが可能な電力伝送システムを提供することを課題とする。

本発明の電力伝送システムは上記課題を解決するために、電力を非接触で送電可能な送電部及び電力を非接触で受電可能な受電部の対を、車体の右側方及び左側方の各々に少なくとも一対ずつ備える複数の車両と、前記複数の車両の隊列走行中に、電力を送電する送電車両が、電力を受電する受電車両の側方側に位置するように、前記送電車両又は前記受電車両の走行位置を制御する第１制御手段と、前記送電車両における前記受電車両側の前記送電部から、前記受電車両における前記送電車両側の前記受電部へ電力を伝送させる第２制御手段とを備える。

本発明の電力伝送システムによれば、隊列走行中の車両間で電力を送電しようとする場合には、電力を送電する送電車両が、電力を受電する受電車両の進行方向で見て側方側に位置するように制御される。そして、送電車両における受電車両側の送電部から、受電車両における送電車両側の受電部へ電力が伝送される。このように、本発明の電力伝送システムでは、横方向（即ち、進行方向と交わる方向）での電力の伝送が可能であり、前後方向（即ち、進行方向に沿う方向）でしか電力を伝送できない場合と比べると、効率的に電力を伝送することが可能である。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

実施形態に係る車両の構成を示す概略構成図である。 電力伝送時の走行パターンの一例を示す概念図（その１）である。 電力伝送時の走行パターンの一例を示す概念図（その２）である。 実施形態に係る車両の送受電システムの構成を示す回路図である。 電力伝送時の送受電システムのスイッチ状態を車両種別毎に示す表である。 実施形態に係る電力伝送システムの制御フローを示すダイアグラムである。 送電車両の制御フローを示すフローチャートである。 受電車両の制御フローを示すフローチャートである。 中継車両の制御フローを示すフローチャートである。 送電車両と受電車両との位置関係を示す上面図である。 車両の前後位置と受信電力との関係を示すグラフである。 車両の前後位置と電力の給電効率との関係を示す３次元グラフである。

本発明の電力伝送システムに係る実施形態を図面に基づいて説明する。

＜車両の構成＞
先ず、本実施形態に係る電力伝送システムで制御される複数の車両の構成について、図１を参照して説明する。ここに図１は、実施形態に係る車両の構成を示す概略構成図である。なお図１は、車両を後方から見た図である。図１では、車両を構成する部材のうち本実施形態に直接関連する部材のみを示し、その他の部材については図示を省略している。

図１において、本実施形態に係る車両１は、電力を駆動力に変換して走行可能な電動車両又はハイブリッド車両として構成されている。車両１は、隊列走行ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）１０、受信回路部２０、送信回路部３０、バッテリ４０、受信アンテナ２１０、２２０、及び送信アンテナ３１０、３２０を備えて構成されている。

隊列走行ＥＣＵ１０は、図示せぬ通信手段を介した車車間通信により所定の情報を送受信することによって、複数の車両１が互いの車間距離を所定の距離に維持しつつ走行する隊列走行を実施可能に構成されている。なお、隊列走行については、既存の技術を適用可能であるので、その詳細についての説明は割愛する。

また隊列走行ＥＣＵ１０は、上述した隊列走行に係る制御に加えて、車車間で電力を伝送する電力伝送制御を実施可能に構成されている。電力伝送制御の具体的な処理内容については、後に詳述する。

受信回路部２０は、受信アンテナ２１０又は２２０を介して、他車両から電力を受電することが可能に構成されている。受信回路部２０により受電された電力は、バッテリ４０に蓄電される構成となっている。

送信回路部３０は、送信アンテナ３１０又は３２０を介して、他車両に電力を送電することが可能に構成されている。送信回路部３０から送電される電力は、バッテリ４０から供給される構成となっている。

バッテリ４０は、例えばリチウムイオン電池として構成される蓄電手段である。なお、バッテリ４０に対する充電の要否、或いはバッテリ４０からの送電の可否を判定するために、バッテリ４０の充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）は周期的に検出され、隊列走行ＥＣＵに出力される構成となっている。

受信アンテナ２１０及び２２０は、「受電部」の一具体例であり、他車両の送信アンテナ３１０及び３２０から送電される電力を非接触で受電可能に構成されている。送信アンテナ３１０及び３２０は、「送電部」の一具体例であり、他車両の受信アンテナ２１０及び２２０に電力を非接触で送電可能に構成されている。なお、非接触の電力伝送の方式には、例えば電波方式等の既存の各種方式を適用可能である。

本実施形態では特に、受信アンテナ２１０及び２２０、並びに送信アンテナ３１０及び３２０が、車両１の側方（即ち、車体の側面に近い位置）に１対ずつ配置されている。具体的には、受信アンテナ２１０は、車両１の左下側に配置されており、受信アンテナ２２０は、車両１の右上側に配置されている。一方、送信アンテナ３１０は、車両１の左上側に配置されており、送信アンテナ３２０は、車両１の右下側に配置されている。

上述したように各アンテナを配置すれば、複数の車両１が横方向で隣接するように走行した場合に、一の車両の受信アンテナ２１０及び２２０と、他の車両の送信アンテナ３１０及び３２０とが向い合って配置されることになる。具体的には、右側に位置する一の車両の受信アンテナ２１０と左側に位置する他の車両の送信アンテナ３２０とが向い合って配置される。また、右側に位置する一の車両の送信アンテナ３１０と左側に位置する他の車両の受信アンテナ２２０とが向い合って配置される。

従って、本実施形態に係る電力伝送システムによれば、複数の車両１を横方向で隣接させて電力伝送制御を実施することが可能である。

＜電力伝送制御時の車両移動制御＞
次に、電力伝送制御時の車両移動制御について、図２及び図３を参照して具体的に説明する。ここに図２は、電力伝送時の走行パターンの一例を示す概念図（その１）である。また図３は、電力伝送時の走行パターンの一例を示す概念図（その２）である。

図２において、複数の車両１が１列で隊列走行している際に、電力を送電可能な送電車両Ｖｔｒに対して、後方を走行する受電車両Ｖｒｅから充電要求があったとする。この場合、送電車両Ｖｔｒは、１つ右側の車線に車線変更し、受電車両Ｖｒｅの隣まで移動するように自動運転される。これにより、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとが横方向で隣接することになり、横方向での電力伝送制御が実施可能となる。

図３において、複数の車両１が２列で隊列走行している際に、送電車両Ｖｔｒに対して、後方を走行する受電車両Ｖｒｅから充電要求があったとする。この場合、送電車両Ｖｔｒは、２つ右側の車線に車線変更し、受電車両Ｖｒｅの隣を走行する中継車両Ｖｔｈの隣まで移動するように自動運転される。

上述した例のように、複数の車両１が複数列で隊列走行している場合には、送電車両Ｖｔｒが必ずしも受電車両Ｖｒｅと隣接する位置に移動できない可能性がある。このような場合には、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの間で直接送電を行うことができないため、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの間を走行する中継車両Ｖｔｈを介して、電力伝送制御が実施される。具体的には、送電車両Ｖｔｒから中継車両Ｖｔｈへの送電が実施されると共に、中継車両Ｖｔｈから受電車両Ｖｒｅへの送電が実施される。この際、中継車両Ｖｔｈは、送電車両Ｖｔｒから受電した電力をスルーして（即ち、バッテリ４０を介することなく）受電車両Ｖｒｅに送電する。

以上のように、本実施形態では、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとが隣接する場合だけでなく、その間に中継車両Ｖｔｈを介する場合であっても電力伝送制御を実行することができる。言い換えれば、送電車両Ｖｔｒが受電車両Ｖｒｅの側方側に位置していれば（即ち、受電車両Ｖｒｅから見て受電車両が進行方向と交わる直線上に位置していれば）、中継車両Ｖｔｈの有無によらず、電力伝送制御を実行することができる。なお、中継車両Ｖｔｈは、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの間に複数台存在していてもよい。

ちなみに、上述した例では、送電車両Ｖｔｒが受電車両Ｖｒｅに送電可能な位置まで移動する制御について説明したが、受電車両Ｖｒｅが送電車両Ｖｔｒから受電可能な位置まで移動するように制御されても構わない。即ち、充電可能な位置まで移動されるのは、送電車両Ｖｔｒでもよいし、受電車両Ｖｒｅでもよい。

＜送受電システムの構成＞
次に、車両１における送受電システム（即ち、受信回路部２０、送信回路部３０、バッテリ４０、受信アンテナ２１０、２２０、及び送信アンテナ３１０、３２０によって構成される回路）の具体的な構成について、図４及び図５を参照して説明する。ここに図４は、実施形態に係る車両の送受電システムの構成を示す回路図である。また図５は、電力伝送時の送受電システムのスイッチ状態を車両種別毎に示す表である。

図４において、送信アンテナ３１０には、スイッチＳ１が設けられている。スイッチＳ１が図の下側にオンされることで、送信アンテナ３１０は、送信回路部３０と電気的に接続される。一方、スイッチＳ１が図の上側にオンされることで、送信アンテナ３１０は、受信アンテナ２２０への直通経路と電気的に接続される。

受信アンテナ２１０には、スイッチＳ２が設けられている。スイッチＳ２が図の上側にオンされることで、受信アンテナ２１０は、受信回路部３０と電気的に接続される。一方、スイッチＳ２が図の下側にオンされることで、受信アンテナ２１０は、送信アンテナ３２０への直通経路と電気的に接続される。

受信アンテナ２２０には、スイッチＳ３が設けられている。スイッチＳ２が図の下側にオンされることで、受信アンテナ２２０は、受信回路部３０と電気的に接続される。一方、スイッチＳ２が図の上側にオンされることで、受信アンテナ２２０は、送信アンテナ３１０への直通経路と電気的に接続される。

送信アンテナ３２０には、スイッチＳ４が設けられている。スイッチＳ４が図の上側にオンされることで、送信アンテナ３２０は、送信回路部３０と電気的に接続される。一方、スイッチＳ４が図の下側にオンされることで、送信アンテナ３２０は、受信アンテナ２１０への直通経路と電気的に接続される。

図５において、電力伝送制御時には、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４を車両種別毎（即ち、送電車両Ｖｔｒ、受電車両Ｖｒｅ、及び中継車両Ｖｔｈ毎）に所定の状態に切り替えることで、電力の伝送が実現される。

送電車両Ｖｔｒが右側を走行している受電車両Ｖｒｅに対して電力を送電する場合には、送電車両ＶｔｒではスイッチＳ４のみが上側にオンされる。このようにすれば、バッテリ４０に蓄電されている電力が送信回路部３０を介して送信アンテナ３２０に供給される。よって、送信アンテナ３２０により、送電車両Ｖｔｒの右側を走行する受電車両Ｖｒｅに電力を送電することが可能となる。

送電車両Ｖｔｒが左側を走行している受電車両Ｖｒｅに対して電力を送電する場合には、送電車両ＶｔｒではスイッチＳ１のみが下側にオンされる。このようにすれば、バッテリ４０に蓄電されている電力が送信回路部３０を介して送信アンテナ３１０に供給される。よって、送信アンテナ３１０により、送電車両Ｖｔｒの左側を走行する受電車両Ｖｒｅに電力を送電することが可能となる。

受電車両Ｖｒｅが右側を走行している送電車両Ｖｔｒから電力を受電する場合には、受電車両ＶｒｅではスイッチＳ３のみが下側にオンされる。このようにすれば、受信アンテナ２２０が受信回路部２０を介してバッテリ４０に接続される。よって、受電車両Ｖｒｅの右側を走行する送電車両Ｖｔｒから受信アンテナ２２０を介して受電した電力を、受信回路部２０を経由してバッテリ４０に充電することが可能となる。

受電車両Ｖｒｅが左側を走行している送電車両Ｖｔｒから電力を受電する場合には、受電車両ＶｒｅではスイッチＳ２のみが上側にオンされる。このようにすれば、受信アンテナ２１０が受信回路部２０を介してバッテリ４０に接続される。よって、受電車両Ｖｒｅの左側を走行する送電車両Ｖｔｒから受信アンテナ２１０を介して受電した電力を、受信回路部２０を経由してバッテリ４０に充電することが可能となる。

中継車両Ｖｔｈにおいて、右側を走行する送電車両Ｖｔｒから左側を走行する受電車両Ｖｒｅに電力をスルーさせる場合には、スイッチＳ１及びＳ３がそれぞれ上側にオンされる。これにより、受信アンテナ２２０と送信アンテナ３１０とが直通経路で接続される。従って、右側を走行する送電車両Ｖｔｒから受信アンテナ２２０を介して受電した電力を、送信アンテナ３１０によって左側を走行する受電車両Ｖｒｅに送電することが可能となる。

中継車両Ｖｔｈにおいて、左側を走行する送電車両Ｖｔｒから右側を走行する受電車両Ｖｒｅに電力をスルーさせる場合には、スイッチＳ２及びＳ４がそれぞれ下側にオンされる。これにより、受信アンテナ２１０と送信アンテナ３２０とが直通経路で接続される。従って、左側を走行する送電車両Ｖｔｒから受信アンテナ２１０を介して受電した電力を、送信アンテナ３２０によって右側を走行する受電車両Ｖｒｅに送電することが可能となる。

＜電力伝送制御＞
次に、電力伝送制御の制御フローについて、図６を参照して詳細に説明する。ここに図６は、実施形態に係る電力伝送システムの制御フローを示すダイアグラムである。なお、以下で説明する電力伝送制御における各処理は、送電車両Ｖｔｒ、受電車両Ｖｒｅ及び中継車両Ｖｔｈの各々における隊列走行ＥＣＵ１０において実行されるものである。

図６において、受電車両Ｖｒｅにおいてバッテリ４０の残量不足が検出されると（ステップＳ１０）、送電車両Ｖｔｒに対して充電要求が出力される。なお、受電車両Ｖｒｅは、受信アンテナ２１０及び２２０による受電を可能とするため、受電方向（即ち、送電車両Ｖｔｒが隣接する方向）に応じて、図５で示したようにスイッチを切り替えることを要求されるが、通常走行時においてスイッチＳ２は上側にオンされ、スイッチＳ３は下側にオンされている（即ち、既に受電可能な状態とされている）ため、この時点で改めてスイッチ制御を行う必要はない。

送電車両Ｖｔｒは、受電車両Ｖｒｅから充電要求を受けるまでは充電待機状態（ステップＳ１１０）であるが、充電要求を受けると車線を変更して充電可能な位置に移動する。即ち、送電車両Ｖｔｒは、受電車両Ｖｒｅの側方（望ましくは隣接する位置）に移動する。

続いて、送電車両Ｖｔｒから受電車両Ｖｒｅに直接充電可能であるか否か（即ち、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとが隣接した車線を走行しているか否か）が判定される（ステップＳ１２０）。ここで、直接充電可能でない場合（即ち、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの間に中継車両Ｖｔｈが存在する場合）には、送電車両Ｖｔｒから中継車両Ｖｔｈに対して電力スルー制御要求が出力される。即ち、中継車両Ｖｔｈに対して、送電した電力を受電車両Ｖｒｅにスルー通電するように要求が出力される。

送電車両Ｖｔｒから電力スルー制御要求を受けた中継車両Ｖｔｈは、送電車両Ｖｔｒの位置（言い換えれば、電力をスルーさせる方向）を確認し（ステップＳ２１０）、電力をスルーさせるためのスイッチ制御を行う。具体的には、図５で説明したように、電力を右から左にスルーさせたい場合は、スイッチＳ１及びＳ３を上側にオンにし、電力を左から右にスルーさせたい場合は、スイッチＳ２及びＳ４を下側にオンにする。中継車両Ｖｔｈは、上記スイッチ制御によりスルー通電準備完了となり（ステップＳ２２０）、送電車両Ｖｔｒにスルー通電準備完了通知を出力する。

中継車両Ｖｔｈからスルー通電準備完了通知を受け取った、或いは中継車両Ｖｔｈを介さずに直接充電可能な送電車両Ｖｔｒは、自車の走行車線（即ち、走行位置）を確認し（ステップＳ１３０）、電力を送電するためのスイッチ制御を行う。具体的には、図５で説明したように、右側に送電する場合にはスイッチＳ４を上側にオンにし、左側に送電する場合にはスイッチＳ１を下側にオンにする。送電車両Ｖｔｒは、上記スイッチ制御及び受電車両Ｖｒｅからの充電開始許可通知により充電準備完了となり（ステップＳ１４０）、充電が開始される。即ち、送電車両Ｖｔｒによる送電、中継車両Ｖｔｈによるスルー通電、受電車両Ｖｒｅによる受電がそれぞれ開始される。

受電車両Ｖｒｅは、充電が完了すると（ステップＳ２０）、送電車両Ｖｔｒに充電停止要求を出力する。送電車両Ｖｔｒは、受電車両Ｖｒｅから充電停止要求を受け取るまでは充電完了待機状態（ステップＳ１５０）であるが、充電停止要求を受け取ると、送電を停止させるためのスイッチ制御を行う。即ち、充電開始前にオンにしたスイッチＳ１又はＳ４をオフにする。これにより、送電車両Ｖｔｒからの送電は停止されることになり、充電停止状態となる（ステップＳ３０及びＳ１６０）。

また、送電車両Ｖｔｒは、中継車両Ｖｔｈに対して充電完了通知を出力する。中継車両Ｖｔｈは、送電車両Ｖｔｒ充電完了通知を受け取るまでは充電完了待機状態（ステップＳ２３０）であるが、充電完了通知を受け取ると、スルー通電を停止するためのスイッチ制御を行う。即ち、充電開始前にオンにしたスイッチＳ１及びＳ３、又はスイッチＳ２及びＳ４をオフにする。これにより、中継車両Ｖｔｈは通電停止状態となる（ステップＳ２４０）。

以上説明したように、本実施形態に係る電力伝送システムによる電力伝送制御は、電力を送電する送電車両Ｖｔｒ、電力を受電する受電車両Ｖｒｅ、及び電力を中継する中継車両Ｖｔｈがそれぞれ制御されることにより実行される。

＜車両種別毎の制御＞
次に、上述した電力伝送制御における車両種別毎の制御フローについて、図７から図９を参照して詳細に説明する。ここに図７は、送電車両の制御フローを示すフローチャートである。また図８は、受電車両の制御フローを示すフローチャートである。更に図９は、中継車両の制御フローを示すフローチャートである。以下では、図６を用いて既に説明した処理については、適宜説明を省略することがある。

図７において、送電車両Ｖｔｒでは、受電車両Ｖｒｅから充電要求があると（ステップＳ３０１）、受電車両Ｖｒｅに対して横方向からの充電が行える位置（以下、適宜「充電可能横位置」と称する）に移動可能であるか否かが判定される（ステップＳ３０２）。なお、受電車両Ｖｒｅからの充電要求がない場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、又は充電可能横位置に移動できない場合（ステップＳ３０２）には、以降の処理は実行されず、一連の処理は終了することになる。

一方、充電可能横位置に移動できる場合、送電車両Ｖｔｒが充電可能横位置に自動運転により移動される（ステップＳ３０３）。そして、移動後の充電可能横位置において、受電車両Ｖｒｅとの間に他の車両が存在しているか否かが判定される（ステップＳ３０４）。

受電車両Ｖｒｅとの間に他の車両が存在している場合（ステップＳ３０４：ＹＥＳ）、当該他の車両に中継車両Ｖｔｈとしての電力スルー制御を実行させるため、電力スルー制御要求が出力される（ステップＳ３０５）。そして、中継車両Ｖｔｈにおいて電力スルー制御の準備が整った場合には（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、ステップＳ３０７以降の処理に進む。なお、受電車両Ｖｒｅとの間に他の車両が存在していない場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、上述したステップＳ３０５及びＳ３０６の処理は行われず、直接ステップＳ３０７以降の処理に進む。

続いて、受電車両Ｖｒｅが送電車両Ｖｔｒから見て右側の車線を走行しているか否かが判定される（ステップＳ３０７）。受電車両Ｖｒｅが右側の車線を走行している場合（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、右側に向けての送電が要求されるので、送信アンテナ３２０を有効にするためにスイッチＳ４が上側にオンされる（ステップＳ３０８）。一方、受電車両Ｖｒｅが左側の車線を走行している場合（ステップＳ３０７：ＮＯ）、左側に向けての送電が要求されるので、送信アンテナ３１０を有効にするためにスイッチＳ１が下側にオンされる（ステップＳ３０９）。

スイッチ制御後には、受電車両Ｖｒｅの充電開始準備が整ったか否かが判定される（ステップＳ３１０）。具体的には、受電車両Ｖｒｅから充電開始許可通知を受け取ったか否かが判定される。受電車両Ｖｒｅの充電開始準備が整っていると判定された場合には（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）、送信アンテナ３１０又は３２０を用いた非接触給電が開始される（ステップＳ３１１）。

非接触給電開始後は、受電車両Ｖｒｅの充電が完了するまで給電が続けられる。受電車両Ｖｒｅの充電完了は、受電車両Ｖｒｅからの充電停止要求の有無によって判定される（ステップＳ３１２）。送電車両Ｖｔｒが受電車両Ｖｒｅから充電停止要求を受信すると、受電車両Ｖｒｅの充電は完了したと判定され（ステップＳ３１２：ＹＥＳ）、スイッチＳ１又はＳ４がオフされる（ステップＳ３１３）。これにより、送電車両Ｖｔｒによる受電車両Ｖｒｅへの充電は停止されることになる（ステップＳ３１４）。

図８において、受電車両Ｖｒｅでは、バッテリ４０の残量不足が検出されると（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、送電車両Ｖｔｒに対して充電要求が出力される（ステップＳ４０２）。なお、バッテリ４０の残量不足は、例えばバッテリ４０のＳＯＣが所定の第１閾値未満になっているか否かによって判定することができる。

充電要求の出力後には、送電車両Ｖｔｒが充電可能横位置に移動完了したか否かが判定される（ステップＳ４０３）。なお、中継車両Ｖｔｈが存在する場合には、中継車両Ｖｔｈにおいてスルー通電の準備が完了しているか否かも判定される。そして、送電車両Ｖｔｒが充電可能横位置に移動完了しており、且つ中継車両Ｖｔｈにおいてスルー通電の準備が完了している場合には（ステップＳ４０３：ＹＥＳ）、送電車両Ｖｔｒから受電車両Ｖｒｅへの非接触充電が開始される（ステップＳ４０４）。

非接触充電の開始後、受電車両Ｖｒｅではバッテリ４０の充電が完了したか否かが判定される（ステップＳ４０５）。なお、バッテリ４０の充電完了は、例えばバッテリ４０のＳＯＣが所定の第２閾値以上になっているか否かによって判定することができる。バッテリ４０の充電が完了したと判定された場合には（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）、受電車両Ｖｒｅから送電車両Ｖｔｒに対して充電停止要求が出力される（ステップＳ４０６）。これにより、送電車両Ｖｔｒからの送電が停止され、受電車両Ｖｒｅへの充電が停止されることになる（ステップＳ４０７）。

図９において、中継車両Ｖｔｈでは、送電車両Ｖｔｒからの電力スルー制御要求があると（ステップＳ５０１：ＹＥＳ）、送電車両Ｖｔｒが中継車両Ｖｔｈから見て右側の車線を走行しているか否かが判定される（ステップＳ５０２）。送電車両Ｖｔｒが右側の車線を走行している場合（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、右側から左側に向けてのスルー通電が要求されるので、受信アンテナ２２０と送信アンテナ３１０を直接接続するために、スイッチＳ１及びＳ３が上側にオンとされる（ステップＳ５０３）。一方、送電車両Ｖｔｒが左側の車線を走行している場合（ステップＳ５０２：ＮＯ）、左側から右側に向けてのスルー通電が要求されるので、受信アンテナ２１０と送信アンテナ３２０を直接接続するために、スイッチＳ２及びＳ４が下側にオンとされる（ステップＳ５０４）。

スイッチ制御後、中継車両Ｖｔｈから送電車両Ｖｔｒに対してスルー通電準備完了通知が出力される（ステップＳ５０５）。これにより、送電車両Ｖｔｒから送電が開始され、中継車両Ｖｔｈではスルー通電が開始されることになる。中継車両Ｖｔｈでは、送電車両Ｖｔｒから充電完了通知が入力されるまでスルー通電が続けられる。

送電車両Ｖｔｒから充電完了通知が入力されると（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）、充電開始前にオンとされたスイッチＳ１及びＳ３、又はスイッチＳ２及びＳ４がオフされる（ステップＳ５０７）。これにより、中継車両Ｖｔｈによるスルー通電は停止されることになる（ステップＳ５０８）。

＜発明の効果＞
最後に、本実施形態に係る電力伝送システムによって得られる技術的効果について、図１０から図１２を参照して詳細に説明する。ここに図１０は、送電車両と受電車両との位置関係を示す上面図である。また図１１は、車両の前後位置と受信電力との関係を示すグラフである。更に図１２は、車両の前後位置と電力の給電効率との関係を示す３次元グラフである。

図１０に示すように、送電車両Ｖｔｒの送信アンテナ３１０及び３２０と、受電車両Ｖｒｅの受信アンテナ２１０及び２２０との距離を定義する。具体的には、送電車両Ｖｔｒの送信アンテナ３１０及び３２０と、受電車両Ｖｒｅの受信アンテナ２１０及び２２０との前後方向（即ち、進行方向に沿う方向）の距離をΔαと定義する。なお、距離Δαは、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの基準位置（図中のマーク参照）間の距離として定義される。他方、送電車両Ｖｔｒの送信アンテナ３１０及び３２０と、受電車両Ｖｒｅの受信アンテナ２１０及び２２０との横方向（即ち、進行方向に交わる方向）の距離をΔβとする。なお、距離Δβは、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの車体の端部間の距離として定義される。

図１１に示すように、受電車両Ｖｒｅにおける受信電力Ｐｒは、上述した距離Δα及び距離Δβが大きいほど小さくなることが分かる。ちなみに、受信電力Ｐｒは、フリスの伝達公式（デシベル表示）から、以下の数式（１）のように求めることができる。

Ｐｒ＝２０ｌｏｇ（λ／４πｒ）＋Ｇｔ＋Ｇｒ＋Ｐｔ ・・・（１）

なお、ここでのλは波長、ｒは送信アンテナ３１０及び３２０と受信アンテナ２１０及び２２０との距離（即ち、上記Δα、Δβに相当）、Ｇｔは送信アンテナ利得、Ｇｒは受信アンテナ利得、Ｐｔは送信電力である。

図１２に示すように、送電車両Ｖｔｒから受電車両Ｖｒｅへの給電効率（電力の伝送効率）も、距離Δα及び距離Δβが大きいほど小さくなることが分かる。ちなみに、給電効率＝Ｐｒ／Ｐｔは、以下の数式（２）のように求めることができる。

Ｐｒ／Ｐｔ＝２０ｌｏｇ（λ／４πｒ）＋Ｇｔ＋Ｇｒ ・・・（２）

以上の結果から分かるように、電力伝送制御における給電効率を高めるためには、送信アンテナ３１０及び３２０と受信アンテナ２１０及び２２０との距離（即ち、Δα、Δβ）をできるだけ小さくすることが好ましい。言い換えれば、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの距離をできるだけ近づけることが好ましい。

しかしながら、仮に本実施形態に係る横方向での電力伝送制御が実施できず、前後方向での電力伝送制御しか実施できないとすれば、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの距離が大きくなってしまうおそれがある。具体的には、安全な走行に要求される車間距離の分だけ、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの間に距離が空いてしまう。

これに対し、本実施形態に係る電力伝送システムによれば、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとを横方向に配置すればよいため、前後方向の車間距離と比べると、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとを比較的近い位置まで近づけることができる。また、車体の横幅は車体の長さと比べると小さいため、中継車両Ｖｔｈが存在する場合であっても、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの距離は比較的近くなる。従って、高い給電効率を実現することができる。

他方で、中継車両Ｖｔｈが存在する場合において、前後方向での電力伝送制御しか実施できないとしても、隊列を組み直して送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの距離を近づけることもできると考えられる。即ち、送電車両Ｖｔｒを受電車両Ｖｒｅの直前又は直後に移動させて、送電車両Ｖｔｒと受電車両Ｖｒｅとの距離を小さくすることができる。しかしながら、その場合には送電車両Ｖｔｒを隊列中に割り込ませる必要があるため、隊列走行中の複数の車両の位置を夫々調整することが要求されてしまう。

これに対し、本実施形態に係る電力伝送システムによれば、図２及び図３で示した例のように、隊列を崩すことなく、送電車両Ｖｔｒを受電車両Ｖｒｅの近くに移動させることができる。従って、隊列を組み直すことなく、給電効率の向上を図ることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電力伝送システムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ 車両
１０ 隊列走行ＥＣＵ
２０ 受信回路部
３０ 送信回路部
４０ バッテリ
２１０，２２０ 受信アンテナ
３１０，３２０ 送信アンテナ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４ スイッチ
Ｖｔｒ 送電車両
Ｖｒｅ 受電車両
Ｖｔｈ 中継車両
Δα 前後方向アンテナ間距離
Δβ 横方向アンテナ間距離
Ｐｒ 受信電力
Ｐｔ 送信電力
Ｇｒ 受信アンテナ利得
Ｇｒ 送信アンテナ利得

Claims (1)

1. 電力を非接触で送電可能な送電部及び電力を非接触で受電可能な受電部の対を、車体の右側方及び左側方の各々に少なくとも一対ずつ備える複数の車両と、
   前記複数の車両の隊列走行中に、電力を送電する送電車両が、電力を受電する受電車両の側方側に位置するように、前記送電車両又は前記受電車両の走行位置を制御する第１制御手段と、
   前記送電車両における前記受電車両側の前記送電部から、前記受電車両における前記送電車両側の前記受電部へ電力を伝送させる第２制御手段と
   を備えることを特徴とする電力伝送システム。

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