JP2019140782A - 外部充電装置及び車両管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】外部充電装置及び車両管理システムに関し、外部充電の利便性，充電効率を改善する。【解決手段】車載の二次電池２５に充電される電力を供給する充電ガン４４と、充電ガン４４を駆動してその位置，向きを制御する駆動装置４５とを設ける。車両２０の型式及び年式の情報と充電口２６の位置，向きの情報とが関連付けられたデータベースを記憶部３に記憶させておく。取得部２が車両２０の型式及び年式の情報を取得する。その情報とデータベースとに基づき、特定部４が充電口２６の位置，向きを特定する。その充電口２６の位置，向きの情報を用いて制御部５が駆動装置４５を駆動する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載された二次電池の外部充電を自動化するための外部充電装置及び車両管理システムに関する。

従来、非接触式の外部充電装置（ワイヤレス充電装置）を搭載した車両に自動運転制御を適用することで、車載バッテリーの外部充電を効率よく実施する技術が検討されている。すなわち、車両の下面に取り付けられた受電コイルと路面に埋設された給電コイルとが近接するように車両位置を自動的に制御した上で、電磁誘導や磁気共鳴を利用して給電コイル側から受電コイル側へと送電する技術である。外部充電時の車両の動きを全自動化することで、路面側の給電コイルに対する、車両側の受電コイルの位置合わせ精度が向上し、充電効率が改善されうる（特許文献１参照）。

一方、車両を自動運転で移動させる代わりに、給電装置を移動させることによって位置合わせを実施することも提案されている。例えば、給電コイルが内蔵された自走ロボットを車両の下面に移動させ、受電コイルと給電コイルとの位置合わせをした上で給電コイルに交流電圧を印加することで車載のバッテリーを充電する技術が知られている（特許文献２参照）。

特開2016-141161号公報 特開2013-198187号公報

しかしながら、非接触式の外部充電装置は、有線接続式の外部充電装置と比較して伝送出力が小さく、多数の車両を短時間で充電するのには適さない。例えば、高速道路に付設されるサービスエリアやパーキングエリアの中には、数百台の車両を収容可能な駐車場を擁したものがあり、多数の車両を短時間で効率よく外部充電を実施する能力が求められる。このように、大規模な駐車場に非接触式の外部充電装置を適用した場合、外部充電の行列待ちのために滞在時間がむやみに長くなってしまうおそれがある。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、車両の外部充電の利便性，充電効率を改善することのできる外部充電装置及び車両管理システムを提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）開示の外部充電装置は、車両の外部から供給される電力で車載の二次電池を充電する外部充電装置である。本装置は、前記二次電池に充電される電力を供給すべく前記車両の充電口に接続される充電ガンと、前記充電ガンを駆動して前記充電ガンの位置及び向きを制御する駆動装置とを備える。また、前記車両の型式及び年式の情報を取得する取得部と、前記車両の型式及び年式の情報と当該車両における前記充電口の位置及び向きの情報とが関連付けられたデータベースを記憶する記憶部とを備える。さらに、前記取得部で取得された前記型式及び年式の情報と前記データベースとに基づき、当該車両における前記充電口の位置及び向きを特定する特定部と、前記特定部で特定された前記充電口の位置及び向きの情報を用いて前記駆動装置を駆動する制御部とを備える。

（２）前記駆動装置が、相対回転可能に接続された複数の腕部を有する多関節形状に形成され、前記充電ガンが、前記駆動装置の先端に取り付けられることが好ましい。
（３）前記充電ガンに設けられ、前記充電口の周囲を撮影するカメラを備えることが好ましい。
（４）前記車両が、前記充電口の周囲に配置された複数の光源を有し、前記制御部が、前記光源の光を併用して前記駆動装置を駆動することが好ましい。

（５）前記充電ガンが、前記駆動装置に支持された基部と、前記充電口に差し込まれるコネクタ部と、前記基部と前記コネクタ部との間に介装されて前記コネクタ部を前記基部に対して弾性的に支持する弾性支持部と、を有することが好ましい。
（６）前記充電ガンが、前記車両の駐停車枠のうち少なくとも半分の面積を占める範囲に設定された可動範囲を有することが好ましい。言い換えれば、前記充電ガンの可動範囲が、一つの駐停車枠のうち半分以上の面積を占めるように設定されることが好ましい。

（７）開示の車両管理システムは、自動運転機能を有する車両の二次電池を外部充電する駐車エリアの車両管理システムである。本システムは、前記二次電池に充電される電力を供給すべく前記車両の充電口に接続される充電ガンと、前記充電ガンの位置及び向きを制御しながら前記充電ガンを移動させる駆動装置と、前記駐車エリアに入場した前記車両の自動運転を管理する施設管理部とを備える。また、前記車両との無線通信により、前記車両の型式及び年式の情報を取得する取得部と、前記車両の型式及び年式の情報と当該車両における前記充電口の位置及び向きの情報とが関連付けられたデータベースを記憶する記憶部とを備える。さらに、前記取得部で取得された前記型式及び年式の情報と前記データベースとに基づき、当該車両における前記充電口の位置及び向きを特定する特定部と、前記特定部で特定された前記充電口の位置及び向きの情報を用いて前記駆動装置を駆動する制御部とを備える。

車両の型式，年式から充電口の位置及び向きを把握して駆動装置の動作を制御することで、さまざまな車両の充電口に充電ガンを自動的に接続することができる。したがって、車両の外部充電の利便性，充電効率を改善することができる。

本実施形態の車両管理システムにおける駐車エリアを示す平面図である。 充電ガンの接続範囲を説明するための図である。 車両管理システムのブロック構成図である。 充電ロボットを説明するための図である。 充電ガンの構造を説明するための図である。 充電口の周辺構造を説明するための図である。 車両管理システムの動作説明のためのシーケンス図である。 充電ガンの接続に関するフローチャートである。

以下、図面を参照して実施形態としての外部充電装置及びその外部充電装置が適用された車両管理システムについて説明する。以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．施設の構成］
図１は、本実施形態の車両管理システムにおける駐車エリア１０の平面図である。駐車エリア１０は、例えば高速道路のパーキングエリア（PA），サービスエリア（SA），道の駅，ショッピングモール，商業施設，市役所などの駐車場内に設けられる。この駐車エリア１０は、路面に描かれた白線により、待機エリア１１，充電エリア１２，完了エリア１３の三つに区画される。それぞれのエリア１１〜１３には、複数の車両２０が駐停車するのに十分な広さが与えられ、複数の駐停車枠（ロット）が設けられる。

待機エリア１１は、充電前の車両２０が待機する区画である。待機エリア１１には、駐車エリア１０の入口が設けられる。したがって、駐車エリア１０の外部から内部へ進入した車両２０が最初に踏破するエリアが待機エリア１１となる。充電エリア１２は、複数の充電ロボット４０（外部充電装置）が設置された区画である。充電ロボット４０とは、車両２０に搭載されたバッテリー２５（駆動用バッテリー）の外部充電を実施すべく、車両２０の充電口２６に充電ガン４４を自動的に接続する産業用ロボット型の給電装置である。完了エリア１３は、充電後の車両２０が滞在する区画である。完了エリア１３には、駐車エリア１０の出口が設けられる。

上記の充電ロボット４０の動作や車両２０の自動運転の動作は、管理装置１によって管理される。管理装置１は、車両２０の乗員（ユーザー）が所持しているスマートフォン３０（通信端末装置）との無線通信を利用して自動運転制御を実施するとともに、充電ロボット４０との無線通信を利用して充電ガン４４の接続動作を含む外部充電制御を実施する。なお、スマートフォン３０は、所定の認証手続き（アカウント認証）や接続手続き（ペアリング）を通して、そのスマートフォン３０を所持している乗員の車両２０にあらかじめ紐付けられているものとする。

ここで、駐車エリア１０内における車両２０の動き及び制御の流れを説明する。まず、車両２０の乗員が待機エリア１１内の任意の駐停車枠に車両２０を止め、スマートフォン３０を用いて外部充電の実施を管理装置１に申請する。管理装置１は、充電対象となる車両２０の現充電量を確認し、乗員が希望する充電量（目標充電量）を考慮して、充電スケジュール（充電開始時刻や目標充電量）を設定する。このとき、車両２０の充電口２６の位置，向きを特定するための情報として、車両２０の型式及び年式の情報を取得する。その後、乗員は降車して商業施設，トイレ，娯楽施設などに移動してもよいし、車内で休憩してもよい。これ以後、車両２０の位置や制御状態は管理装置１によって自動的に管理される。

充電開始時刻になると、管理装置１が車両２０を自動運転で待機エリア１１から充電エリア１２へと移動させる。また、充電ロボット４０を駆動して充電ガン４４を充電口２６に自動接続し、外部充電を実施する。その後、充電された電力量があらかじめ設定された目標充電量に達したら、管理装置１が車両２０を充電エリア１２から完了エリア１３へと移動させ、充電が完了したことを乗員のスマートフォン３０に送信する。これを受けて、乗員が完了エリア１３に駐車している車両２０に乗車し、駐車エリア１０から退場する。

充電ガン４４と充電口２６との自動接続制御に関して、充電口２６の位置，向きは車両２０の種類によって相違する。しかし、車両２０の型式及び年式が特定されれば、その車両２０の充電口２６の位置，向きを特定することが可能である。そこで本実施形態の管理装置１には、車両２０の型式及び年式と当該車両２０における充電口２６の位置，向きの情報とが関連付けられたデータベースが設けられる。管理装置１は、このデータベースに基づき、型式及び年式の情報を用いて充電口２６の位置，向きを特定する。なお、型式とは構造・外形・性能・設備などによって分類される車両２０の種類（モデル）を表す分類指標であり、年式とは車両２０の製造年（販売年）を表す分類指標である。

充電ロボット４０は、充電ガン４４が少なくとも図２中に斜線表示された範囲（ハッチング部）内を移動可能となるように設けられる。すなわち、充電ガン４４の可動範囲は、充電エリア１２に設けられる駐停車枠の面積を半分以上占めるような範囲に設定される。図２中に示すハッチング部は、駐停車枠の奥行き寸法（駐車スペース長）をLとして、駐停車枠と同一幅かつ(L/2)の奥行き寸法を有する範囲を占めている。

このような可動範囲の設定により、充電口２６の位置に関わらず、その充電口２６に充電ガン４４を接続することが可能となる。例えば、車両２０の前方（前フェンダー面，フード上面，フードの側方など）に充電口２６が設けられている場合には、前向き駐車（前進駐車）とすればよい。反対に、車両２０の後方（後フェンダー面，リヤクォーター面，リヤバンパーの近傍など）に充電口２６が設けられている場合には、後ろ向き駐車（後退駐車）とすればよい。

［２．ハードウェア構成］
図３は、車両管理システムのブロック構成図である。このシステムには、管理装置１，場内カメラ８，車両２０，スマートフォン３０，充電ロボット４０が含まれる。管理装置１は、駐車エリア１０内に存在する車両２０や充電ロボット４０を管理する機能を持った電子計算機（コンピューター）である。また、場内カメラ８は、駐車エリア１０内に存在する車両２０の位置や駐車状態を監視するためのビデオカメラである。

管理装置１には、プロセッサ（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェース装置などが内蔵され、内部バスを介して互いに接続される。また、管理装置１は、ネットワーク７を介して場内カメラ８，車両２０，スマートフォン３０，充電ロボット４０などと通信する機能を併せ持つ。ネットワーク７は、例えば通信事業者の無線通信網（キャリア網）やインターネットを利用して形成された有線又は無線の通信網の総称である。

車両２０は、バッテリー２５を動力源とする駆動用モータが搭載された電動車両（電気自動車，プラグインハイブリッド自動車など）であり、自動運転機能を備えたものである。バッテリー２５は、リチウムイオン二次電池，ニッケル水素電池などの二次電池であり、充電ロボット４０による充電（外部充電）が可能とされる。また、車両２０の表面のうち外部からアクセスがしやすい任意の位置には開閉自在のリッド２７が設けられ、その内側に外部充電用の充電口２６が設けられる。

車両２０の自動運転時の制御対象となる装置は、駆動源７１，ブレーキ装置７２，操舵装置７３などであり、自動運転の状態は、自動運転制御装置２２（電子制御装置，コンピュータ）によって制御される。また、この車両２０には、測位装置２３と通信装置２４とが設けられる。測位装置２３は、GNSS（Global Navigation Satellite System，全球測位衛星システム）や車速センサー，舵角センサー，ヨーレイトセンサーなどの検出情報に基づいて、車両２０の位置を計測するための電子制御装置である。

通信装置２４は、ネットワーク７を介して管理装置１やスマートフォン３０と通信を行うための電子制御装置である。外部充電制御装置２１，自動運転制御装置２２，測位装置２３，通信装置２４のそれぞれは、独立した電子制御装置として設けられてもよいし、一体の電子制御装置として設けられてもよい。なお、ここでいう電子制御装置には、例えばプロセッサ（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェース装置などが内蔵され、内部バスを介して互いに接続される。

スマートフォン３０は、車両２０の乗員が所持する携帯型の通信装置であり、電子計算機（コンピューター）としての機能を併せ持つ。周知の通り、スマートフォン３０には、プロセッサ（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェース装置などが内蔵され、内部バスを介して互いに接続される。また、このスマートフォン３０には、入出力制御装置３１，通信装置３２，ディスプレイ３３，タッチパネル３４が内蔵される。ディスプレイ３３に表示される情報やタッチパネル３４への操作入力情報は、入出力制御装置３１によって制御される。通信装置３２は、ネットワーク７を介して管理装置１や車両２０と通信を行うための電子制御装置である。

本実施形態では、車両２０の乗員が外部充電の申請をするために、あるいは車両２０の充電状態を確認するためにスマートフォン３０が用いられる。スマートフォン３０の通信対象には、少なくとも車両２０が含まれていればよい。すなわち、スマートフォン３０と管理装置１との間の情報交換は、車両２０を介して実現してもよいし、ネットワーク７経由で直接的な接続を実現してもよい。なお、スマートフォン３０の代わりに、携帯電話機，タブレット端末，ノートパソコン，音楽プレーヤー，携帯型ゲーム機などの電子機器類（ガジェット）を用いることも可能である。

充電ロボット４０は、産業用ロボット型の給電装置である。充電ロボット４０には、給電制御装置４１，通信装置４２，電源４３，充電ガン４４，駆動装置４５，カメラ４６が設けられる。給電制御装置４１は、充電ガン４４を駆動する機能と、充電ガン４４が車両２０の充電口２６に接続された状態で充電（給電）を実施する機能とを併せ持つ電子計算機（コンピューター）である。給電制御装置４１には、例えばプロセッサ（中央処理装置），メモリ（メインメモリ），記憶装置（ストレージ），インタフェース装置などが内蔵され、内部バスを介して互いに接続される。電源４３，充電ガン４４，駆動装置４５の作動状態は、給電制御装置４１によって制御される。

通信装置４２は、ネットワーク７を介して管理装置１と通信を行うための電子制御装置である。充電ロボット４０は、少なくとも管理装置１との間で情報交換できるものであればよい。したがって、無線通信の代わりに有線（ケーブル）で管理装置１に接続される装置構成としてもよい。電源４３は、車両２０のバッテリー２５に供給される電力を蓄える二次電池、あるいはバッテリー２５の充電に適した大きさの電圧，電流を出力する給電装置である。

充電ガン４４は、車両２０の外部充電時に充電口２６に接続されるコネクタである。駆動装置４５は、充電ガン４４を駆動するためのアクチュエーター（モーター，シリンダーなど）を含む集成装置（アッセンブリー）である。駆動装置４５は、充電ガン４４の位置及び向きを制御する機能を持つ。カメラ４６は、充電ガン４４を充電口２６に接続する際に、充電口２６の位置や向きを確認するためのビデオカメラである。カメラ４６は、充電ガン４４に設けられる。電源４３，充電ガン４４，駆動装置４５，カメラ４６の作動状態は、給電制御装置４１によって制御される。

駆動装置４５の先端には、充電ガン４４が取り付けられる。一方、駆動装置４５の基端は、駐停車枠の上方に架設されたレールに沿って摺動可能に支持される。また、本実施形態の駆動装置４５は、複数の腕部及び関節部を連結してなる多関節形状に形成される。複数の腕部は、図４に示すように、隣接するもの同士が相対回転可能に接続される。なお、関節部の回転軸（相対回転の中心軸）の向きとしては、隣接する腕部の延在方向に垂直なものと、腕部の延在方向に平行なものとが存在する。これにより、充電口２６の向きや、充電ロボット４０から充電口２６までの距離の大小に関わらず、充電ガン４４の位置及び向きを適切に制御することが可能となる。

本実施形態の充電ガン４４の先端面には、充電口２６のコネクタ形状に対応する凹凸のほか、充電口２６の周囲を撮影するためのカメラ４６が埋設固定される。また、図５に示すように、充電ガン４４にはコネクタ部４７，基部４８，弾性支持部４９が設けられる。コネクタ部４７は、充電口２６に差し込まれる部位（充電口２６と嵌合する部位）であり、基部４８は、駆動装置４５に支持された部位である。カメラ４６は、コネクタ部４７の中心位置に配置される。また、弾性支持部４９は、コネクタ部４７と基部４８との間に介装されて、コネクタ部４７を基部４８に対して弾性的に支持する部位である。弾性支持部４９の具体例としては、スプリング（ばね）やゴムなどが挙げられる。充電ガン４４に弾性支持部４９を形成しておくことで、コネクタ部４７と充電口２６との接続時におけるガタつきや位置の誤差が吸収され、しっかりと接続されやすくなる。

図６は、位置調節用の光源６１〜６３が設けられた充電口２６の例を示す図である。これらの光源６１〜６３は、例えばレーザー光源やLED光源である。光源６１〜６３から発せられる光は、コネクタ部４７と充電口２６との接続時におけるパイロット信号として利用される。光源６１〜６３のレイアウトは任意であるが、図６中に示すように、各光源６１〜６３が充電口２６を囲む正三角形の頂点をなすように配置することが好ましい。また、三つの光源６１〜６３のうち、最も上方に位置するもの（図６中では光源６１）を他のものと異なる色に発光させて、レイアウトの向きを把握しやすくしてもよい。

もしも充電ガン４４の向き（挿入角度）が充電口２６に対して垂直であれば、カメラ４６の撮影画像中の光源６１〜６３を結んで描画される三角形が正三角形となる。一方、充電ガン４４の向きが充電口２６に対して傾斜していれば、その傾斜に応じて撮影画像中の三角形が歪んだ形状（例えば不等辺三角形）となる。また、本実施形態ではカメラ４６がコネクタ部４７の中央に配置されているため、充電ガン４４が充電口２６の正面に位置するときに、光源６１〜６３を結んで描画される三角形が撮像画像中の中央に配置される。一方、充電ガン４４が充電口２６の正面からずれているときには、撮像画像中の中央から外れた位置に三角形が現れる。このように、三つの光源６１〜６３を利用することで、充電口２６に対する充電ガン４４の相対的な位置及び向きが精度よく把握され、位置合わせが容易となる。

［３．ソフトウェア構成］
管理装置１の記憶装置には、車両２０の自動運転制御と外部充電制御とを実施するためのソフトウェア（プログラム）がインストールされる。本実施形態では、おもに外部充電のための接続制御について詳述し、外部充電制御や自動運転制御については説明を適宜省略する。管理装置１には、取得部２，記憶部３，特定部４，制御部５，施設管理部６が設けられる。これらは、おもに接続制御に関する機能を便宜的に分類して示したものであり、個々の要素を独立したプログラムとして記述してもよいし、これらの機能を兼ね備えた複合プログラムとして記述してもよい。これらのプログラムは、メモリやストレージに記憶され、プロセッサによって実行される。あるいは、これらのプログラムが光学ディスクや半導体メモリなどの記録媒体（リムーバブルメディア）に記録され、記録媒体ドライブを介してメモリ上に読み込まれた上で実行される。

取得部２は、駐車エリア１０内の車両２０に関する各種情報を取得するものである。ここでは、場内カメラ８で撮影された画像に基づき、駐車エリア１０内の各エリア１１〜１３に位置する各車両２０の台数及び位置の情報が検出される。駐車エリア１０内の各所にレーダー装置を設置しておき、そのレーダー装置を用いて各車両２０の位置の情報を検出してもよい。あるいは、各車両２０が自力で検出した位置情報（例えば、車両２０の測位装置２３で検出されたGNSS測位情報）を各車両２０に提示させてもよい。

また、取得部２は、待機エリア１１に入場した車両２０の乗員が所持するスマートフォン３０との通信により、外部充電の申請とともに、車両２０の型式，年式の情報や現充電量，目標充電量，希望充電量などの情報を取得する。車両２０の型式，年式の情報は、その車両２０の充電口２６の位置，向きを特定するために使用される。また、現充電量，目標充電量，希望充電量などの情報は、外部充電のスケジューリングのために使用される。

記憶部３は、車両２０の型式及び年式の情報とその車両２０の充電口２６の位置，向きの情報とが関連付けられたデータベースを記憶するものである。データベースの内容を表１に例示する。このデータベースに記録されている各レコードには、少なくとも車両２０の型式及び年式の情報と、その車両２０の充電口２６の位置情報及び向き情報とが一つずつ含まれる。型式及び年式の情報は、各レコードで重複しないものとする。

表１に示す通り、車両２０を個別に識別するための情報（ナンバープレート，車台番号などの情報）や、その車両２０に紐付けられたスマートフォン３０を識別するための情報などを各レコードに含ませてもよい。また、充電口２６の位置は、例えば車両２０の重心位置や重心の路面への垂直投影点を原点とした直交座標系を基準として、図６中に示す中心Cの座標(x,y,z)で表すことができる。同様に、充電口２６の向きは、図６中に示す方向Nに相当する三次元ベクトル(Nx,Ny,Nz)で表現することができる。

特定部４は、取得部２で取得された車両２０の型式及び年式の情報と上記のデータベースとに基づき、その車両２０の充電口２６の位置を特定するものである。本実施形態では、充電口２６の位置だけでなく、充電口２６の向きも特定される。充電口２６の位置，向きは、車種や製造年などによって異なる。一方、車両２０の型式及び年式の情報を用いることで、当該車両２０の充電口２６の位置，向きを一意に特定可能となる。ここで特定された充電口２６の位置及び向きの情報は、制御部５に伝達される。

制御部５は、特定部４で特定された充電口２６の位置，向きの情報と、光源６１〜６３の光とを用いて、駆動装置４５を駆動するものである。まず制御部５は、充電口２６の位置，向きの情報に基づいて、充電ガン４４を充電口２６の近傍に移動させる。ここでいう「近傍」とは、車両２０の駐車位置の誤差や製造誤差などの累積を考慮して、充電口２６の中心Cから三方向の各軸について例えば±50[mm]程度の範囲とする。充電ガン４４が充電口２６の近傍に移動した後、制御部５は、光源６１〜６３の光を用いて、充電ガン４４の位置を微調整して充電口２６に正対させるとともに、充電口２６に充電ガン４４を嵌合させる。本実施形態では、カメラ４６の撮影画像中における光源６１〜６３の光に基づいて、充電ガン４４の位置を微調整する。ただし、カメラ４６の代わりに場内カメラ８を用いて同様の制御を実施することも可能である。充電ガン４４の微調整の範囲は、上記の近傍（±50[mm]程度の範囲）よりもやや広めの範囲とすることが望ましく、例えばコネクタ部４７の中心位置から三方向の各軸について±100[mm]程度の範囲とする。

施設管理部６は、駐車エリア１０に入場した各車両２０の外部充電状態，自動運転状態を管理するものである。施設管理部６は、待機エリア１１に入場した車両２０の乗員から外部充電の申請を受け取ると、充電スケジュール（充電開始時刻や目標充電量）を設定し、その車両２０を自動運転で充電エリア１２まで移動させる。このとき、車両２０の自動運転制御装置２２は、ネットワーク７を介して施設管理部６から伝達される制御信号に基づいて制御される。

車両２０が充電エリア１２に到着すると、施設管理部６は車両２０にリッド２７を開放させ、光源６１〜６３を点灯させる。一方、充電ロボット４０は、制御部５によって制御される。これにより、充電ガン４４が充電口２６に自動接続され、外部充電が開始される。バッテリー２５の充電量が目標充電量に達して外部充電が完了すると、制御部５が充電ロボット４０に制御信号を出力し、充電口２６から充電ガン４４が自動的に取り外される。また、施設管理部６が車両２０にリッド２７を閉鎖させ、光源６１〜６３を消灯させる。その後、施設管理部６は車両２０を自動運転で完了エリア１３まで移動させる。

［４．シーケンス図］
図７は、車両２０が駐車エリア１０に入場してから退場するまでの制御の流れを説明するためのシーケンス図である。車両２０が駐車エリア１０内に入場すると、駐車エリア１０に設置された場内カメラ８で車両２０の動きが捕捉され、管理装置１に認識される。車両２０の乗員は、待機エリア１１の好きな駐停車枠に車両２０を駐車し、外部充電の実施をスマートフォン３０で管理装置１に申請する。この申請時には、例えば車両２０を駐車した場所の情報（駐停車枠の番号）やナンバープレートなどの情報が管理装置１に送信される。

申請を受けた管理装置１は、乗員から送信された駐停車枠の番号や場内カメラ８の映像などから、そのスマートフォン３０に紐付けられた車両２０の存在を確認する。充電対象となる車両２０が認識された場合、管理装置１は車両２０に対して各種情報の提示を要求し、車両２０の型式及び年式，バッテリー２５の電池容量，電費，現充電量，目標充電量などの情報を取得する。この時点で外部充電の申請が正式に管理装置１に受諾され、充電スケジュール（充電開始時刻，充電完了時刻）及び目標充電量の情報がスマートフォン３０に伝達される。その後、乗員は車両２０を離れ、駐車エリア１０に隣接する商業施設，娯楽施設などで過ごしてもよい。

充電開始時刻になると、充電エリア１２の駐停車枠に空きがあることを条件として、管理装置１が車両２０にドアロックスイッチの施錠状態やセレクトレバーの操作位置などに関する情報を請求する。車両２０がこれらの情報を管理装置１に伝達すると、管理装置１は自動運転の実施条件が成立することを確認した上で、車両２０の自動運転制御を開始する。これにより、車両２０は待機エリア１１から充電エリア１２の空いている駐停車枠へと移動する。また、管理装置１は、自動運転制御が開始されたことをスマートフォン３０に連絡する。

車両２０が充電エリア１２の駐停車枠に到着すると、車両２０が移動を完了したことを管理装置１に通知する。これを受けて管理装置１は自動接続制御を開始し、車両２０のリッド２７を開放させるとともに、充電口２６に充電ガン４４を自動接続し、充電ロボット４０に外部充電を実施させる。充電された電力量があらかじめ設定された目標充電量に達したら、管理装置１が車両２０を充電エリア１２から完了エリア１３へと移動させ、充電が完了したことを乗員のスマートフォン３０に送信する。これを受けて、乗員が完了エリア１３に駐車している車両２０に乗車し、駐車エリア１０から退場する。車両２０が駐車エリア１０から退場したことは、場内カメラ８の画像に基づいて管理装置１に認識される。これにより、車両２０に対する管理装置１の管理業務が終了する。

［５．フローチャート］
図８は、自動接続制御の手順を例示するフローチャートである。このフローの内容は、乗員が外部充電の実施を申請してから外部充電が実施されるまでの制御内容に対応する。まず、車両２０の乗員が待機エリア１１に車両２０を停車させ、スマートフォン３０で外部充電の実施を申請する。その申請を管理装置１が受信すると（ステップＡ１）、管理装置１は車両２０に各種情報（車両２０の型式及び年式，バッテリー２５の電池容量，電費，現充電量，目標充電量など）の提示を要求し、それらの情報を取得する（ステップＡ２）。

管理装置１は記憶部３に保存されているデータベースを参照し、車両２０の充電口２６の位置，向きを特定する（ステップＡ３）。このとき、充電口２６の位置，向きに応じて、充電時の車両２０の姿勢（駐車方向）が設定される。例えば、充電口２６の位置が車体前方側であれば前向き駐車の姿勢が設定され、車体後方側であれば後ろ向き駐車の姿勢が設定される。また、現充電量や目標充電量に基づいて、充電スケジュールが設定され、乗員に提示される（ステップＡ４）。なお、充電エリア１２の駐停車枠に空きがない場合には、その時点で充電している各車両２０の充電状況に応じた充電開始時刻が設定される。

自動運転を開始するにあたり、管理装置１は車両２０のドアロックが施錠状態であることを確認するとともに（ステップＡ５）、充電エリア１２の駐停車枠に空きがあることを確認する（ステップＡ６）。その後、車両２０を自動運転で充電エリア１２に移送する（ステップＡ７）。車両２０が充電エリア１２に到着すると、車両２０のリッド２７を開放させ（ステップＡ８）、充電ガン４４を充電口２６に自動接続させる（ステップＡ９）。このとき、充電ガン４４が充電口２６の近傍まで移動したときには、光源６１〜６３の光を用いて充電ガン４４の位置を微調整し、充電口２６に正対させてから嵌合させる。その後、充電ガン４４が充電口２６に正しく嵌合したことを検知するインターロックスイッチがオンになったことを確認した上で、外部充電を実施する（ステップＡ１０）。

［６．作用，効果］
（１）上述の実施形態では、車両２０の型式，年式から充電口２６の位置，向きが把握され、その情報を用いて充電ガン４４の駆動装置４５が駆動される。このような構成により、さまざまな車両２０の充電口２６に充電ガン４４を自動的に接続することができ、効率的に外部充電を実施することができるとともに、利便性を向上させることができる。また、充電口２６の位置情報だけでなく向き情報を併用することで、コネクタ部４７に正対する方向（差し込み方向）を高精度に特定することができ、コネクタ部４７と充電口２６との接続時における適切なアプローチ軌跡を策定することができる。したがって、自動接続の精度を向上させることができ、接続不良，接触不良，接続部の変形などの発生をより確実に防止することができる。また、表１に示すようなデータベースは、車両２０の型式及び年式の情報と充電口２６の位置，向きの情報との関係が規定されたレコードを随時追加することが可能である。つまり、新たな車種への対応が容易であり、データベースを適宜更新することで自動接続制御の対応車種を増加させることができ、利便性をさらに向上させることができる。

（２）上述の実施形態では、図４に示すように、充電ガン４４の駆動装置４５が多関節形状に形成される。このような形状により、多様な充電口２６の位置，向きに対応することが容易となり、外部充電の実施効率をさらに向上させることができる。例えば、図２に示すように、充電口２６がフード面に設けられている場合であっても、あるいは車体側面に配置されている場合であっても、確実に充電ガン４４を充電口２６に嵌合させることができる。

（３）上述の実施形態では、図５に示すように、充電口２６の周囲を撮影するカメラ４６が充電ガン４４に設けられる。これにより、充電口２６に対する充電ガン４４の相対位置（あるいは相対的な向き）を精度よく把握することができ、充電ガン４４の自動接続をより容易にすることができる。特に、上述の実施形態では、カメラ４６がコネクタ部４７の中央に配置されているため、充電口２６に正対する位置，向きを精度よく把握することができ、自動接続の精度を向上させることができるとともに、自動接続にかかる時間を短縮することができる。

（４）上述の実施形態では、図６に示すように、充電口２６の周囲に配置された複数の光源６１〜６３の光を利用して駆動装置４５を駆動している。このように、複数の光源６１〜６３から発せられる光をパイロット信号として利用することで、充電口２６に対する充電ガン４４の相対位置を精度よく把握することができ、充電ガン４４の自動接続をより容易にすることができる。特に、上述の実施形態では、光源６１〜６３が充電口２６を囲む正三角形の頂点をなすように配置されているため、充電口２６と充電ガン４４との位置ずれを簡単に把握することができる。つまり、充電口２６に対する充電ガン４４の相対的な位置及び向きの把握精度を向上させることができ、簡素な構成で位置合わせ精度を改善することができる。

（５）上述の実施形態の充電ガン４４には、図５に示すように、コネクタ部４７，基部４８，弾性支持部４９が設けられる。弾性支持部４９は、基部４８に対してコネクタ部４７を弾性的に支持するように機能する。これにより、充電口２６に対する充電ガン４４の相対位置や向きが僅かにずれていたとしても、そのずれを吸収した上で接続することができる。したがって、自動接続の精度を向上させることができるとともに、自動接続にかかる時間を短縮することができる。

（６）上述の実施形態では、図２に示すように、充電ガン４４の可動範囲が充電エリア１２の駐停車枠のうち少なくとも半分の面積を占める範囲に設定される。このような可動範囲の設定により、充電口２６の位置，向きに関わらず、二通りの駐車方向を使い分けることによって充電ガン４４を充電口２６に接続することができる。なお、充電ガン４４の可動範囲を充電エリア１２の駐停車枠と同一範囲にした場合と比較して、充電ロボット４０を移動させるための装置構成を簡素化することができ、充電ロボット４０及び車両管理システムの製造コストを大幅に削減することができる。

［７．変形例］
上述の実施形態では、高速道路のパーキングエリアやサービスエリアに設けられる駐車エリア１０の車両管理システムや外部充電装置（充電ロボット４０）について詳述したが、駐車エリア１０の設置場所はこれらに限定されず、道の駅，ショッピングモール，商業施設，市役所などの駐車場内に設けることが可能である。少なくとも、外部充電の対象となる車両２０の型式，年式の情報を取得し、その情報に基づいて当該車両２０の充電口２６の位置，向きを特定した上で充電ガン４４の駆動装置４５を駆動することで、上述の実施形態と同様の作用，効果が実現されうる。

上述の実施形態では、車両２０の型式及び年式の情報をその車両２０との無線通信で取得しているが、場内カメラ８の画像を解析することで型式及び年式の情報を取得してもよい。この場合、車両２０の外観や色などに基づいて型式及び年式の情報を判断してもよいし、ナンバープレートの番号に基づいて型式及び年式の情報を取得してもよい。このような画像解析による車両２０の型式及び年式の判断においては、公知の画像認識技術を適用することができる。

上述の実施形態では、図４に示すように、駐停車枠の上方に架設されたレールに沿って摺動可能に支持された駆動装置４５を例示したが、駆動装置４５は床面に固定されたものとしてもよいし、床面上を移動可能に設けられたものとしてもよい。地上設置型（床置きタイプ）の充電ロボット４０は、吊るし型（吊下タイプ）と比較して設置コストを削減することができる。一方、充電口２６へのアクセス性を考慮すると、地上設置型よりも吊るし型とすることが好ましい。なお、駐車エリア１０が屋内である場合には、天井下面にレールを固定してもよい。また、駐車エリア１０が屋外である場合には、風雨の影響を考慮して、充電ロボット４０の上方に庇状の構造物を取り付けてもよい。

［８．付記］
上述の実施例，変形例に関して、以下の付記を開示する。
（付記１〜６：外部充電装置の制御方法）
（付記１）
車両の外部充電に際し前記車両の充電口に接続される充電ガンと、前記充電ガンの位置及び向きを制御する駆動装置と、を具備した外部充電装置の制御方法であって、
前記車両の型式及び年式の情報と当該車両における前記充電口の位置及び向きの情報とをデータベースに関連付けて記憶し、
前記車両の型式及び年式の情報を取得し、
前記型式及び年式の情報と前記データベースとに基づき、当該車両における前記充電口の位置及び向きを特定し、
特定された前記充電口の位置及び向きの情報を用いて前記駆動装置を駆動する
ことを特徴とする、外部充電装置の制御方法。

（付記２）
前記駆動装置が、相対回転可能に接続された複数の腕部を有する多関節形状に形成され、前記充電ガンが、前記駆動装置の先端に取り付けられた外部充電装置の制御方法であって、
前記充電口の位置及び向きの情報を用いて前記充電ガンを前記充電口に正対させた状態で前記充電口に嵌合させる
ことを特徴とする、付記１記載の外部充電装置の制御方法。
（付記３）
前記充電ガンに設けられたカメラで、前記充電口の周囲を撮影する
ことを特徴とする、付記１または２記載の外部充電装置の制御方法。
（付記４）
前記充電口の周囲に配置された複数の光源を用いて、前記駆動装置を駆動する
ことを特徴とする、付記１〜３の何れか１項に記載の外部充電装置の制御方法。

（付記５）
前記充電ガンに、前記駆動装置に支持された基部と、前記充電口に差し込まれるコネクタ部と、前記基部と前記コネクタ部との間に介装されて前記コネクタ部を前記基部に対して弾性的に支持する弾性支持部と、を設ける
ことを特徴とする、付記１〜４の何れか１項に記載の外部充電装置の制御方法。
（付記６）
前記充電ガンの可動範囲を、前記車両の駐停車枠のうち少なくとも半分の面積を占める範囲に設定する
ことを特徴とする、付記１〜５の何れか１項に記載の外部充電装置の制御方法。

１ 管理装置
２ 取得部
３ 記憶部
４ 特定部
５ 制御部
６ 施設管理部
７ ネットワーク
８ 場内カメラ
１０ 駐車エリア
２０ 車両
２５ バッテリー
２６ 充電口
３０ スマートフォン（通信端末装置）
４０ 充電ロボット（外部充電装置）
４４ 充電ガン
４５ 駆動装置
４６ カメラ
４７ コネクタ部
４８ 基部
４９ 弾性支持部
６１〜６３ 光源

Claims (7)

1. 車両の外部から供給される電力で車載の二次電池を充電する外部充電装置であって、
   前記二次電池に充電される電力を供給すべく前記車両の充電口に接続される充電ガンと、
   前記充電ガンを駆動して前記充電ガンの位置及び向きを制御する駆動装置と、
   前記車両の型式及び年式の情報を取得する取得部と、
   前記車両の型式及び年式の情報と当該車両における前記充電口の位置及び向きの情報とが関連付けられたデータベースを記憶する記憶部と、
   前記取得部で取得された前記型式及び年式の情報と前記データベースとに基づき、当該車両における前記充電口の位置及び向きを特定する特定部と、
   前記特定部で特定された前記充電口の位置及び向きの情報を用いて前記駆動装置を駆動する制御部と、
   を備えたことを特徴とする、外部充電装置。
2. 前記駆動装置が、相対回転可能に接続された複数の腕部を有する多関節形状に形成され、
   前記充電ガンが、前記駆動装置の先端に取り付けられる
   ことを特徴とする、請求項１記載の外部充電装置。
3. 前記充電ガンに設けられ、前記充電口の周囲を撮影するカメラ
   を備えたことを特徴とする、請求項１または２記載の外部充電装置。
4. 前記車両が、前記充電口の周囲に配置された複数の光源を有し、
   前記制御部が、前記光源の光を併用して前記駆動装置を駆動する
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の外部充電装置。
5. 前記充電ガンが、前記駆動装置に支持された基部と、前記充電口に差し込まれるコネクタ部と、前記基部と前記コネクタ部との間に介装されて前記コネクタ部を前記基部に対して弾性的に支持する弾性支持部と、を有する
   ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の外部充電装置。
6. 前記充電ガンが、前記車両の駐停車枠のうち少なくとも半分の面積を占める範囲に設定された可動範囲を有する
   ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載の外部充電装置。
7. 自動運転機能を有する車両の二次電池を外部充電する駐車エリアの車両管理システムであって、
   前記二次電池に充電される電力を供給すべく前記車両の充電口に接続される充電ガンと、
   前記充電ガンの位置及び向きを制御しながら前記充電ガンを移動させる駆動装置と、
   前記駐車エリアに入場した前記車両の自動運転を管理する施設管理部と、
   前記車両との無線通信により、前記車両の型式及び年式の情報を取得する取得部と、
   前記車両の型式及び年式の情報と当該車両における前記充電口の位置及び向きの情報とが関連付けられたデータベースを記憶する記憶部と、
   前記取得部で取得された前記型式及び年式の情報と前記データベースとに基づき、当該車両における前記充電口の位置及び向きを特定する特定部と、
   前記特定部で特定された前記充電口の位置及び向きの情報を用いて前記駆動装置を駆動する制御部と、
   を備えたことを特徴とする、車両管理システム。

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