JP2018098831A - 車両位置ずれ修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両進行方向に対して左右方向への位置ずれが生じた際に、ドライバに違和感を極力与えることなく、その位置ずれを修正することを可能とした車両位置ずれ修正装置を提供する。【解決手段】道路側に設けられた給電ユニットＦから、無線で電力供給を受ける受電ユニット１０と、給電ユニットＦと受電ユニット１０との間の、正対位置からの車両進行方向に対する左右方向への位置ずれを検出する位置ずれ検出部１１と、位置ずれ検出部１１で検出された位置ずれ量に対応して、複数の位置ずれ修正方法の中から、特定の位置ずれ修正方法を選択する修正方法選択部１２と、修正方法選択部１２で選択した特定の位置ずれ修正方法に基づいて、位置ずれの修正制御を行なう位置ずれ修正部１３と、を備えた車両位置ずれ修正装置を構成する。【選択図】図１

Description

この発明は、走行レーンに設置された給電ユニットから、無線で電力供給を受ける車両の位置ずれを修正する車両走行制御装置に関する。

近年、路面上に設けられた給電ユニットから、車両に搭載された受電ユニットに無線で電力を供給し、この電力で車両を走行するとともに、車両に搭載されたバッテリを充電する技術の開発が進められている。図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、給電ユニットＦは、走行レーンＬのほぼ中央に埋設されている。車両１が、走行レーンＬの中央を走行すると、車両１の走行方向に対する給電ユニットＦと受電ユニット１０の左右方向位置がほぼ一致し（図２（ａ）（ｂ）参照）、給電ユニットＦから受電ユニット１０への給電効率が最大となる。その一方で、車両１が走行レーンＬの中央から左右にずれると、給電ユニットＦと受電ユニット１０の左右方向位置がずれて（図３（ａ）（ｂ）参照）、給電効率が低下する。

給電ユニットＦと受電ユニット１０との間の位置ずれを防止するために、例えば、特許文献１、２に示す構成が採用されることがある。特許文献１に示すワイヤレス給電システムでは、車両側充電制御部(受電ユニットに相当)と路面側充電制御部（給電ユニットに相当）との間で、位置合わせ信号などを送受信し、その結果に基づいて、車両のステアリングの自動調整を行うことによって、車両の走行位置の調整を行っている（特許文献１の段落００１３〜００１４など参照）。また、特許文献２に示す車載電源装置では、路側コイルアンテナ（給電ユニットに相当）の設置場所に沿って設けられている送受電時走行範囲上を自車両が走行するように、操舵装置の操舵を調節している（特許文献２の請求項５、段落００２２など参照）。

特開２０１３−５１７４４号公報 特開２０１２−１５７１６７号公報

特許文献１、２に係る構成においては、車両の左右方向の位置ずれ量に関係なく、常にステアリングの自動操舵によって車両の位置ずれを解消する。ステアリングを自動操舵すると、位置ずれ量が大きい場合でも、速やかにその位置ずれを解消することができる。ところが、ステアリングの自動操舵中は、ドライバの意思と関係なくステアリングが作動するため、ドライバに違和感を与えることがある。

そこで、この発明は、車両進行方向に対して左右方向への位置ずれが生じた際に、ドライバに違和感を極力与えることなく、その位置ずれを修正することを課題とする。

上記課題を解決するために、この発明においては、道路側に設けられた給電ユニットから、無線で電力供給を受ける受電ユニットと、前記給電ユニットと前記受電ユニットとの間の、正対位置からの車両進行方向に対する左右方向への位置ずれを検出する位置ずれ検出部と、前記位置ずれ検出部で検出された位置ずれ量に対応して、複数の位置ずれ修正方法の中から、特定の位置ずれ修正方法を選択する修正方法選択部と、前記修正方法選択部で選択した特定の位置ずれ修正方法に基づいて、位置ずれの修正制御を行なう位置ずれ修正部と、を備えた車両位置ずれ修正装置を構成した。

前記構成においては、前記給電ユニットと前記受電ユニットとの間の給電効率に基づいて、前記位置ずれ検出部が前記位置ずれ量を検出するのが好ましい。

前記各構成においては、前記複数の位置ずれ修正方法が、左右の車輪の駆動力配分に差を設けることによって、車両を左右方向に横滑りさせて位置ずれを修正する駆動力配分法と、ステアリングの操舵アシストによって左右方向への位置ずれを修正する操舵アシスト法、の２種類の方法を含み、前記位置ずれ検出部で検出した前記位置ずれ量が規定のずれ量閾値以下のときは駆動力配分法を、前記位置ずれ量が前記ずれ量閾値よりも大きいときは操舵アシスト法を選択する構成とするのが好ましい。

位置ずれ修正方法として、前記駆動力配分法を選択した際には、前記給電ユニットに対する要求給電量が既定の要求閾値よりも大きいときは、車両の前後輪をいずれも力行状態とする一方で、前記要求給電量が前記要求閾値以下のときは、車両の前輪を力行状態かつ後輪を回生状態とすることができる。

前記各構成においては、ステアリングの操作角が所定値未満のときに、前記位置ずれ検出部が前記位置ずれ量を検出する構成とすることができる。

この発明に係る車両位置ずれ修正装置は、位置ずれ検出部で検出した位置ずれの大きさに対応して、修正方法選択部が、複数の位置ずれ修正方法の中から、適切な位置ずれ修正方法を選択するようにしたので、車両に位置ずれが生じた際に、ドライバに違和感を極力与えることなく、その位置ずれを修正することができる。

この発明に係る車両位置ずれ修正装置の構成を示す概略図 （ａ）は走行レーンの中央を車両が走行している状態を示す図、（ｂ）は（ａ）のときの給電ユニットと受電ユニットの位置関係を示す図 （ａ）は走行レーンの中央からずれた位置を車両が走行している状態を示す図、（ｂ）は（ａ）のときの給電ユニットと受電ユニットの位置関係を示す図 駆動力配分法における車両の挙動を示す図であって、（ａ）は制御開始前、（ｂ）は制御開始後 操舵アシスト法における車両の挙動を示す図であって、（ａ）は制御開始前、（ｂ）は制御開始後 駆動力配分法における各車輪への駆動力配分の一例を示す図であって、（ａ）は駆動力が大きいとき（１００ｋＷ）、（ｂ）は駆動力が小さいとき（１０ｋＷ） 図１に示す車両位置ずれ装置による制御フローの一例を示すフローチャート 駆動力配分法による制御フローの一例を示すフローチャート

この発明に係る車両位置ずれ修正装置の一実施形態を図１に示す。この車両位置ずれ修正装置は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、路面上に給電ユニットＦが設けられた走行レーンＬを車両１が走行中に（図２（ａ）中の白抜き矢印参照）、図３（ａ）（ｂ）に示すように、進行方向に対して左右方向に、給電ユニットＦと車両１に搭載した受電ユニット１０の位置関係が正対位置からずれたときに、この車両１の左右方向への位置ずれを自動的に修正する機能を有している。この車両位置ずれ修正装置は、受電ユニット１０、位置ずれ検出部１１、修正方法選択部１２、および、位置ずれ修正部１３を主要な構成要素としている。これらは、車両全体の制御を司る電子制御ユニット１４に接続されている。

受電ユニット１０は、路面上に設けられた給電ユニットＦから無線で電力供給を受ける機能を有している。この受電ユニット１０および給電ユニットＦには、その内部にコイル（図示せず）がそれぞれ設けられている。給電ユニットＦのコイルの電流によって生じた磁場によって、受電ユニット１０のコイルに電流が誘起され、その電力が駆動部１５（モータなど）に送られて車両１が駆動されるとともに、受電ユニット１４に接続されたバッテリ１６が充電される。バッテリ１６に充電された電力によって、駆動部１５を直接駆動することもできる。受電ユニット１０から供給された電力量に関する情報は、電子制御ユニット１４に送られる。

位置ずれ検出部１１は、給電ユニットＦと受電ユニット１０との間の車両進行方向に対する左右方向への位置ずれを検出する機能を有する。給電ユニットＦと受電ユニット１０との間の位置ずれは、受電ユニット１０による給電効率αを算出することによって検出される。この給電効率αは、給電ユニットＦから供給された電力に対する、受電ユニット１０で受電した電力の比率である。給電ユニットＦから供給された電力に関する情報は、無線通信によって電子制御ユニット１４に送られる。

車両１が走行レーンＬの中央を走行し、給電ユニットＦと受電ユニット１０との間の左右方向の位置ずれがないときに（図２（ａ）参照）、給電効率αは最大値（例えば９０％）となる。車両１が走行レーンＬの中央から左右方向にそれると、給電ユニットＦと受電ユニット１０が左右方向に位置ずれする（図３（ａ）参照）。そして、この位置ずれ量が大きくなるほど、給電効率αは前記最大値から低下する。位置ずれ検出部１１は、この給電効率αの低下によって位置ずれを検出している。

このように、給電効率αに基づいて位置ずれを検出する代わりに、車両１に車載カメラを設け、この車載カメラで撮影された画像から、左右方向への位置ずれ量を直接検出することもできる。

左右のいずれに位置ずれしているかについては、車両１に設けられた車載カメラ、位置ずれを検出可能なセンサ類などのずれ方向検出装置を別途設けることによって検出することができるが、既存の装置構成によって検出することもできる。例えば、自動操舵によってステアリングを左右一方向にわずかに動かし、これによって、位置ずれ検出部１１によって検出された位置ずれ（給電効率α）の変化をみる。ステアリングを動かしたことにより、位置ずれがさらに増大（給電効率αが低下）したのであれば、車両１は、ステアリングを動かした方向に元々位置ずれしていたといえる。また、ドライバによるステアリング操作の操作履歴と、ナビゲーションシステムから得られる情報（道路のカーブ形状）、給電効率αの履歴などの様々な情報から、現時点で左右のいずれに位置ずれしているのか、判断できる可能性がある。

修正方法選択部１２は、位置ずれ検出部１１で検出された位置ずれに対応して、複数の位置ずれ修正方法の中から、特定の位置ずれ修正方法を選択する機能を有する。複数の位置ずれ修正方法として、例えば、左右の車輪の駆動力配分に差を設けることによって、車両１を横方向に横滑りさせて位置ずれを修正する駆動力配分法と、ステアリングの操舵アシストによって左右方向への位置ずれを修正する操舵アシスト法を採用することができる。位置ずれが規定のずれ量閾値以下のとき（例えば、給電効率αが８０％以上のとき）は駆動力配分法が、位置ずれ量がずれ量閾値よりも大きいとき（例えば、給電効率αが８０％未満のとき）は操舵アシスト法がそれぞれ採用される。

駆動力配分法は、図４（ａ）に示すように、車両１が、走行レーンＬの中央に対して右側に位置ずれした状態で直進走行しているときに、進行方向に対して右側の車輪の駆動力（前後輪の駆動力の和）を左側の車輪の駆動力（前後輪の駆動力の和）よりも大きくする方法である（例えば、左側の車輪の駆動力：右側の車輪の駆動力＝４９：５１（図４（ｂ）中の丸数字参照））。このように、左右の車輪の駆動力配分に差を設けることによって、ヨーの発生に伴う横滑り現象が生じる。すると、図４（ｂ）に示すように、車輪の駆動力が小さい左側に移動させる力が車両１に対して作用し、車両１の左右方向の位置ずれが修正される。

操舵アシスト法は、図５（ａ）に示すように、車両１が、走行レーンＬの中央に対して右側に位置ずれした状態で直進走行しているときに、ステアリングを左に切るように操舵アシスト（自動操舵）する方法である。このように、操舵アシストを行うことによって、図５（ｂ）に示すように、車両１を左側に移動させる力が作用し、車両１の左右方向の位置ずれが修正される。

駆動力配分法によると、ステアリング操作を行うことなく車両１の位置ずれを修正することができるため、ドライバに違和感をほとんど与えないというメリットがある。その一方で、左右の車輪の駆動力の差を大きくし過ぎると、横滑り量が大きくなって、乗員が普段あまり慣れていない横滑りに対し不快感を覚えやすくなるというデメリットがある。また、操舵アシスト法によると、ステアリングの自動操舵によって、スムーズに車両１の位置ずれを修正することができるメリットがある。その一方で、ドライバの意思によらずステアリングが自動操舵されるので、ドライバに違和感を与えるというデメリットがある。そこで、位置ずれ量が小さいときは、ステアリングの自動操舵によらない駆動力配分法で、位置ずれ量が大きいときは、横滑りに対する不快感が生じない操舵アシスト法で位置ずれを修正することにより、この修正時における、ドライバを含めた乗員の違和感や不快感を極力小さくして、乗車時の快適性を高めることができる。

なお、駆動力配分法および操舵アシスト法は、複数の位置ずれ修正方法の例示に過ぎず、車両の位置ずれを修正可能な限りにおいて、これ以外の位置ずれ修正方法を採用することもできる。

位置ずれ修正部１３は、修正方法選択部１２で選択した特定の位置ずれ修正方法に基づいて、位置ずれの修正制御を行なう機能を有する。この位置ずれ修正部１３は電子制御ユニット１４に接続されており、電子制御ユニット１４と連携して、駆動部１５に対して、ステアリングの操舵信号、各車輪の駆動力制御信号など、種々の制御信号を送る。

位置ずれ修正方法として、駆動力配分法が採用された場合において、給電ユニットＦに対する要求給電量（駆動力）が既定の要求閾値よりも大きい場合は（例えば１００ｋＷ）、図６（ａ）に示すように、車両１（白抜き矢印の向きが前方）の前後輪をいずれも力行状態としつつ、左右の車輪の駆動力を異ならせる（例えば、丸数字で示すように、左側の前後輪をそれぞれ２４ｋＷ、右側の前後輪をそれぞれ２６ｋＷとする）。このように、左右の前後輪に駆動力を配分することで、トータルとして大きな駆動力を車輪に効率的に与えつつ、位置ずれ修正をスムーズに行うことができる。

その一方で、要求給電量が既定の要求閾値以下の場合は（例えば１０ｋＷ）、図６（ｂ）に示すように、車両１（白抜き矢印の向きが前方）の前輪を力行状態、後輪を回生状態とする。このとき、左右の前輪に駆動力を等しく配分する一方で、左右の後輪の回生量を横ずれしている側で小さくするのが好ましい（例えば、丸数字で示すように、左右の前輪をそれぞれ６ｋＷ、左の後輪を−１．５ｋＷ、右の後輪を−０．５ｋＷ（負号は回生を示す）とする）。このように、前後の車輪で力行・回生状態を異ならせつつ、後輪の回生力を左右で異ならせることで、低駆動力時における車両１の走行安定性を維持しつつ、位置ずれ修正をスムーズに行うことができる。

なお、前後の車輪で力行・回生状態を異ならせるためには、前後の車輪（車軸）に、それぞれモータを設ける必要があるが、前後の車輪で、常に力行・回生状態を同じにする場合は、全ての車輪を１個のモータで駆動させることもできる。

図１においては、位置ずれ検出部１１、修正方法選択部１２、および、位置ずれ修正部１３と電子制御ユニット１４を別部材として図示したが、電子制御ユニット１４が、位置ずれ検出部１１などの機能を含んだ構成としてもよい。

図１に示した車両位置ずれ修正装置における制御フローの一例を、図１などに記載の符号を参照しつつ図７および図８に示すフローチャートを用いて説明する。

この制御フローでは、ステアリング操作角が所定値以上かどうか判断される（ステップＳ１０）。ステアリング操作角が所定値以上のときは（ステップＳ１０のＹＥＳ側）、このままこの判断を継続して行う（ステップＳ１０）。このように、ステアリング操作角が所定値以上のときは、ドライバがカーブや車線変更などでステアリング操作を行う意思を有していると考えられる。この場合に位置ずれ修正を介入させると、ドライバによるステアリング操作と位置ずれ修正操作が競合して、ドライバに違和感を与えるためである。この所定値は適宜決定することができるが、例えば、±１０度未満とすることができる。カーブなどでのステアリング操作角は、±１０度以上であることが多く、この所定値以下であれば、ドライバがステアリング操作の意思を有していないと明確に判断できるためである。

この所定値は、車速に対応して適宜変化させることもできる。すなわち、低速走行時（例えば、７０ｋｍ／時未満）は、前記所定値を±１０度未満とする一方で、高速走行時（例えば、７０ｋｍ／時以上）は、カーブ走行時のステアリング操作角が小さくなる傾向があるため、前記所定値を±５度未満とすることもできる。

ステアリング操作角が所定値よりも小さいときは（ステップ１０のＮＯ側）、位置ずれ検出部１１によって、給電ユニットＦと受電ユニット１０との間の位置ずれの検出が行なわれる。具体的には、給電ユニットＦと受電ユニット１０との間の給電効率αを算出することによって位置ずれが検出される。この給電効率αは、給電ユニットＦと受電ユニット１０との間の位置ずれがないとき（図２（ａ）参照）に、最大値（例えば９０％）となる。

この最大値は、受電ユニット１０の経年劣化や、受電ユニット１０への汚れの付着などの位置ずれ以外の要因によって低下することがある。そこで、これらの要因による低下の可能性を考慮に入れ、最大値よりも少し低い値を、位置ずれ修正の必要がない適正値（例えば、最大値が９０％の場合であれば、それよりも２％低い８８％）とし、給電効率αが、この適正値よりも低いかどうか判断される（ステップＳ１２）。

給電効率αが適正値以上のときは（ステップＳ１２のＮＯ側）、この制御フローによって位置ずれを修正する必要がないため、一連の制御フローを抜けてリターン処理を行う（ステップＳ１３）。その一方で、給電効率αが適正値よりも小さいときは（ステップＳ１２のＹＥＳ側）、給電効率αが制御分岐値以上かどうか判断される（ステップＳ１４）。この制御分岐値は、車両の位置ずれの修正を、駆動力配分法または操舵アシスト法のいずれで行うか、判断の分岐となる給電効率αであり、例えば８０％とすることができる。

給電効率αが制御分岐値以上のときは（ステップＳ１４のＹＥＳ側）、車両１の左右方向への位置ずれは比較的小さい。この場合、駆動力配分法による位置ずれ修正が開始される（ステップＳ１５）。この駆動力配分法においては、図８に示すように、車両１が走行方向に対して右にずれているかどうか判断される（ステップＳ２０）。右にずれているときは（ステップＳ２０のＹＥＳ側）、右車輪側への駆動力配分を多めに設定する（ステップＳ２１）。その一方で、左にずれているときは（ステップＳ２０にＮＯ側）、左車輪側への駆動力配分を多めに設定する（ステップＳ２３）。駆動力配分の設定が完了したら、リターン処理（ステップＳ２２）によって、図７に示したフローチャートに戻る。

駆動力配分法による修正開始後、給電効率αが既述の適正値以上かどうか判断される（ステップＳ１６）。給電効率αが適正値以上であれば（ステップＳ１６のＹＥＳ側）、車両の位置ずれが解消したと判断できるため、リターン処理（ステップＳ１３）によって、一連の処理フローを抜ける。その一方で、給電効率αが適正値よりも小さいときは（ステップＳ１６のＮＯ側）、まだ車両１が位置ずれしている状態であると判断できるため、駆動力配分法による位置ずれ修正と、給電効率αが適正値以上かどうかの判断を継続して行う（ステップＳ１６）。

給電効率αが制御分岐値よりも小さいときは（ステップＳ１４のＮＯ側）、車両１の左右方向への位置ずれ量は比較的大きい。この場合、ドライバに対し、操舵アシストを行う旨の警告を行った上で（ステップＳ１７）、操舵アシスト法による位置ずれ修正が開始される（ステップＳ１９）。この開始後、給電効率αが、既述の適正値以上かどうか判断される（ステップＳ１９）。給電効率αが適正値以上であれば（ステップＳ１９のＹＥＳ側）、車両の位置ずれが解消したと判断できるため、リターン処理（ステップＳ１３）によって、一連の処理フローを抜ける。その一方で、給電効率αが適正値よりも小さいときは（ステップＳ１９のＮＯ側）、まだ車両１が位置ずれしている状態であると判断できるため、操舵アシスト法による位置ずれ修正と、給電効率αが適正値以上かどうかの判断を継続して行う（ステップＳ１９）。なお、ステアバイワイヤ方式のように、自動転舵に伴ってステアリングが動かない構成のときは、ドライバに対する警告を省略することができる。

上記の実施形態はあくまでも例示に過ぎず、車両進行方向に対して左右方向への位置ずれが生じた際に、ドライバに違和感を極力与えることなく、その位置ずれを修正する、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、車両位置ずれ修正装置の構成要素を適宜追加したり変更したりすることができる。また、制御フローにおける条件分岐の判断基準となるステアリング操作角の所定値、給電効率αの適正値、制御分岐値の各数値は例示であって、適宜変更することができる。

１ 車両
１０ 受電ユニット
１１ 位置ずれ検出部
１２ 修正方法選択部
１３ 位置ずれ修正部
１４ 電子制御ユニット
１５ 駆動部
１６ バッテリ
Ｆ 給電ユニット
α 給電効率

Claims (5)

1. 道路側に設けられた給電ユニットから、無線で電力供給を受ける受電ユニットと、
   前記給電ユニットと前記受電ユニットとの間の、正対位置からの車両進行方向に対する左右方向への位置ずれを検出する位置ずれ検出部と、
   前記位置ずれ検出部で検出された位置ずれ量に対応して、複数の位置ずれ修正方法の中から、特定の位置ずれ修正方法を選択する修正方法選択部と、
   前記修正方法選択部で選択した特定の位置ずれ修正方法に基づいて、位置ずれの修正制御を行なう位置ずれ修正部と、
   を備えた車両位置ずれ修正装置。
2. 前記給電ユニットと前記受電ユニットとの間の給電効率に基づいて、前記位置ずれ検出部が前記位置ずれ量を検出する請求項１に記載の車両位置ずれ修正装置。
3. 前記複数の位置ずれ修正方法が、
   左右の車輪の駆動力配分に差を設けることによって、車両を左右方向に横滑りさせて位置ずれを修正する駆動力配分法と、
   ステアリングの操舵アシストによって左右方向への位置ずれを修正する操舵アシスト法、
   の２種類の方法を含み、前記位置ずれ検出部で検出した前記位置ずれ量が規定のずれ量閾値以下のときは駆動力配分法を、前記位置ずれ量が前記ずれ量閾値よりも大きいときは操舵アシスト法を選択する請求項１または２に記載の車両位置ずれ修正装置。
4. 前記駆動力配分法において、前記給電ユニットに対する要求給電量が既定の要求閾値よりも大きいときは、車両の前後輪をいずれも力行状態とする一方で、前記要求給電量が前記要求閾値以下のときは、車両の前輪を力行状態かつ後輪を回生状態とする請求項３に記載の車両位置ずれ修正装置。
5. ステアリングの操作角が所定値未満のときに、前記位置ずれ検出部が前記位置ずれ量を検出する請求項１から４のいずれか１項に記載の車両位置ずれ修正装置。

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