JP2019140838A - 無接点充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電専用の駐車スペースを不要とし、かつ、充電装置の一部を駐車スペース近傍に配置することを不要とすることができる無接点充電装置を提供する。【解決手段】駐車場内を走行可能であり、電動の車両１に対し無接点充電を行うことができる充電パッド２と、充電パッド２の現在地、及び、車両１の位置を検出する第１検出手段を有し、第１検出手段の検出結果に基づき、充電パッド２が走行する第１ルートを作成し、充電パッド２に対し、第１ルート上の走行、及び、車両１への無接点充電の開始と終了の指示を行う充電制御部５とを備える。【選択図】図４

Description

本発明は、電気自動車用の無接点充電装置に関する。

現在、市場に流通している電気自動車は、車外に設置された電源と車載された受電部とを、充電ケーブルなどによって連結させることで、充電を行っている（例えば下記引用文献１参照）。すなわち、電気自動車に対して充電を行うには、給電側と受電側との物理的な接触が必要となる。しかしながら、このような充電方式はユーザーにとって煩雑な作業を伴う。

そのため、各自動車メーカーにおいて、電気自動車に対し上述のように物理的な接触を行わず充電する無接点充電についての研究開発が盛んに進められている。無接点充電は、地面に固定された給電側の充電パッドと、車載された無接点充電用の受電部とを相対向させて行われる。

特開２０１２‐０６０８６１号公報 特開２０１１‐２５４５９３号公報

しかしながら、充電パッドを地面に固定した場合、充電が終了した車両は、次に充電する車両のために、ただちに移動しなければならず、ユーザーにとって手間がかかる。

そこで上記特許文献２には、充電装置本体と接続ケーブルによって接続された移動式の充電パッドを、駐車スペースに形成された溝に沿って移動させる技術が開示されている。なお上記特許文献２では、駐車スペースに形成された溝の中に接続ケーブルを配している。

移動式の充電パッドを用いた場合には、充電終了後に充電パッドの方が別の車両に移動するため、充電が終了した車両をただちに移動させる必要がなくなる。また、地面に固定する充電パッドと異なり、移動式の充電パッドは車両ごとに用意する必要がないため、設備投資額を抑えられる。

しかしながら、上記特許文献２に開示された技術では、充電専用の駐車スペース、すなわち、上述した接続ケーブル及び溝を配した駐車スペースを新たに設けなければならず、また、接続ケーブル及び溝などの充電装置の一部は、例えば、上記特許文献２の図２に示すように駐車スペースの近傍にも配置しなければならず、その場所を人が歩行しにくくなり、不便である。

本発明は、上記技術的課題に鑑み、充電専用の駐車スペースを不要とし、かつ、充電装置の一部を駐車スペース近傍に配置することを不要とすることができる、無接点充電装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る無接点充電装置は、
電動車両に対し無接点充電を行うことができる無接点充電装置であり、
前記車両に給電を行うコイルと、タイヤと、前記タイヤを駆動させるモータと、前記コイル及び前記モータに電力を供給する蓄電装置とを有し、駐車場内を走行可能な充電パッドと、
前記充電パッドを格納するとともに前記蓄電装置を充電可能な基地と、
前記充電パッドの位置を検出する充電パッド位置検出手段と、
前記車両の位置を検出する車両位置検出手段と、
前記充電パッド位置検出手段及び前記車両位置検出手段の検出結果に基づき、前記充電パッドから前記車両までのルートである第１ルート及び、前記車両から前記基地までのルートである第２ルートを作成するルート作成部と、
前記充電パッドに対し、前記ルート作成部が作成したルート上の走行、及び、前記車両への無接点充電の開始と終了の指示を行う充電制御部とを備え、
前記充電制御部は、前記充電パッドに対し、前記第１ルートの走行を指示した後、前記車両への無接点充電の開始を指示し、無接点充電の終了の指示の後、前記第２ルートの走行を指示する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る無接点充電装置は、
上記第１の発明に係る無接点充電装置において、
前記蓄電装置の残存容量を取得する蓄電装置容量取得部と、前記車両に搭載される二次電池の残存容量を取得する車両容量取得部とを備え、
前記車両が複数である場合、
前記充電制御部は、
前記充電パッドに対し第１の車両への無接点充電の終了の指示を行った場合、
前記蓄電装置容量取得部が取得した前記蓄電装置の残存容量と、前記車両容量取得部が取得した前記二次電池の残存容量と、前記ルート作成部が作成した前記充電パッドの現在地から第２の車両までの第３ルート、及び、前記第２の車両から前記基地までの第４ルートの距離とに基づき、
前記充電パッドが、前記第２の車両を一定以上充電可能な値である場合のみ、前記充電パッドに対し、前記第３ルート上の走行、及び、前記第２の車両への無接点充電の開始と終了の指示を行うように制御し、
前記制御を、複数の前記車両がなくなるまで、あるいは、前記残充電率が前記一定以上充電可能な値でなくなるまで、複数の前記車両に対し繰り返し行い、前記残充電率が前記一定以上充電可能な値でなくなると、前記充電パッドに対し前記第４ルート上の走行の指示を行うことで、前記充電パッドを前記基地へ帰還させる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る無接点充電装置は、
上記第１の発明に係る無接点充電装置において、
前記蓄電装置の残存容量を取得する蓄電装置容量取得部と、前記車両に搭載される二次電池の残存容量を取得する車両容量取得部とを備え、
前記充電パッドを複数備えており、
前記充電制御部は、
前記蓄電装置容量取得部が取得した前記蓄電装置の残存容量と、前記車両容量取得部が取得した前記二次電池の残存容量とに基づき、
１つの前記充電パッドによる無接点充電のみでは前記車両を満充電状態にできない場合、前記車両が満充電状態となるまで、複数の前記充電パッドそれぞれに対し、前記第１ルートを作成し、前記第１ルート上の走行、及び、前記車両への無接点充電の開始と終了の指示を、順次行う
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る無接点充電装置は、
上記第１の発明に係る無接点充電装置において、
前記蓄電装置の残存容量を取得する蓄電装置容量取得部と、前記車両に搭載される二次電池の残存容量を取得する車両容量取得部とを備え、
前記充電パッドを複数備えており、
前記車両が複数である場合、
前記充電制御部は、
前記蓄電装置容量取得部が取得した前記蓄電装置の残存容量と、前記車両容量取得部が取得した前記二次電池の残存容量とに基づき、複数の前記車両がそれぞれ満充電状態となるように、複数の前記充電パッドそれぞれに対し各前記車両を割り当てる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る無接点充電装置は、
上記第４の発明に係る無接点充電装置において、
前記充電制御部は、前記車両を満充電状態とできる前記充電パッドのうち、前記蓄電装置の残存容量が最も少ない充電パッドを前記車両に対して割り当てる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の発明に係る無接点充電装置は、
上記第１から５のいずれか１つの発明に係る無接点充電装置において、
前記駐車場内の障害物の位置を検出する障害物位置検出手段を有し、
前記ルート作成部は、前記障害物位置検出手段で検出した前記障害物を回避するようにして前記ルートを作成する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第７の発明に係る無接点充電装置は、
上記第１から６のいずれか１つの発明に係る無接点充電装置において、
前記ルート上の障害物を検出可能な障害物検出手段を有し、
前記障害物検出手段により前記障害物を検出した場合、前記障害物を回避するように前記ルートを補正する
ことを特徴とする。

本発明に係る無接点充電装置は、充電専用の駐車スペースを不要とし、かつ、充電装置の一部を駐車スペース近傍に配置することを不要とすることができる。

電気自動車の無接点充電時における、充電パッドと受電部との位置関係を説明する概略図である。 本発明の実施例１における充電パッドに設けられた充電コイル、タイヤ、バッテリ、充電パッドカメラ、及び、超音波センサの各配置を示す概略的斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施例１における充電パッドの走行について説明する模式的上面図であり、（ｂ）は、本発明の実施例１における充電パッドの待機場所を説明する模式的上面図である。 本発明の実施例１に係る無接点充電装置の構成を説明するブロック図である。 本発明の実施例１に係る無接点充電装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施例１において、車両が満充電になった後に、充電パッドが基地に帰還する様子を説明する模式的上面図であり、（ａ）は、充電パッドが基地に帰還する様子を矢印で示した図、（ｂ）は、車両と充電パッドのＳＯＣをそれぞれ表した図である。 本発明の実施例１において、一方の車両が満充電になった後に、充電パッドが他方の車両へ向かう様子を説明する模式的上面図であり、（ａ）は、充電パッドが他方の車両へ向かう様子を矢印で示した図、（ｂ）は、各車両と充電パッドのＳＯＣをそれぞれ表した図である。 本発明の実施例２において、一方の充電パッドのＳＯＣが第１所定値未満となり、基地へ帰還するとともに、他方の充電パッドが車両へ向かう様子を説明する模式的上面図であり、（ａ）は、一方の充電パッドが基地へ、他方の充電パッドが車両へ向かう様子をそれぞれ矢印で示した図、（ｂ）は、一方の充電パッドにより車両に対し充電を行う前の各充電パッドと車両のＳＯＣをそれぞれ表した図、（ｃ）は、一方の充電パッドにより車両に対し充電を行った後の各充電パッドと車両のＳＯＣをそれぞれ表した図である。 本発明の実施例２において、複数の充電パッドが複数の車両に向かう様子を説明する模式的上面図であり、（ａ）は、一方の充電パッドが一方の車両に向かい、他方の充電パッドが他方の車両に向かう様子を矢印で示した図、（ｂ）は、各車両と各充電パッドのＳＯＣをそれぞれ表した図である。 本発明の実施例２に係る無接点充電装置の動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明に係る無接点充電装置について、実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例１］
図１は、電動の車両（電気自動車）１の無接点充電時における、充電パッド２と受電部３との位置関係を説明する概略図である。図１に示すように、無接点充電時においては、車外に設けられた充電パッド２と、車両１の下面に配置された受電部３とが相対向する位置関係において、充電パッド２から受電部３に対し無接点充電を行う。

図２は、充電パッド２に設けられた充電コイル１１、タイヤ１２、バッテリ１３、充電パッドカメラ１４、及び、超音波センサ１５の各配置を示す概略的斜視図である。

このうち、充電コイル１１は受電部３に対し無接点充電を行うことができるものである。また、充電パッド２にはタイヤ１２が設けられており、後述する充電制御部５との情報の送受信に基づき、駐車場内において自由に自律走行を行うことができる。バッテリ１３には、充電パッド２が受電部３への充電及び駐車場内の自律走行を行うための電力が蓄えられている。

また、充電パッドカメラ１４は、電気自動車１のナンバープレート及び受電部３を撮像可能に、充電パッド２に設置されている。さらに、超音波センサ１５は、後述する充電パッド２のルート上の障害物を検出可能に、充電パッド２に設置されている。なお、充電パッドカメラ１４においても、障害物を検出（撮像）可能であるようにしてもよい。

図３（ａ）は、充電パッド２の走行について説明する模式的上面図であり、図３（ｂ）は、充電パッド２の待機場所を説明する模式的上面図である。

図３（ａ）に示すように、充電パッド２は、現在地から、駐車している充電すべき車両１のもとへ走行する。そして、充電パッド２が車両１の受電部３に対し、図１に示す相対位置となると、無接点充電を開始する。なお、充電パッド２は、車両１への充電を行わない場合、基地４に待機させる（格納する）ものとする。

図３（ｂ）では、一例として、充電パッド２Ａ，２Ｂ，２Ｃ（それぞれ充電パッド２に対応）の３台が基地４に待機している様子が示されている（充電パッドが複数台設けられた場合の動作については、実施例２で説明する）。図示していないが、基地４では、充電パッドのバッテリ１３の充電あるいは交換を行う、すなわち、充電パッドのバッテリ１３の充電状態、すなわちＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ：充電率）の補充を行うことができる。なお、以下では、搭載されたバッテリ１３のＳＯＣを充電パッドＳＯＣと呼称する場合もある。

このようにして、充電パッド２は、車両の位置及び充電の要否を判断し、充電すべき車両のもとへ自動で移動し、充電が完了すると当該車両のもとから自動で移動する。

以下では、図４のブロック図を用いて、本実施例に係る無接点充電装置の構成について詳述する。本実施例に係る無接点充電装置は、まず主な構成として、充電パッド２及び充電制御部５を備えている。

車両端末６は、車両１に設けられ、車両１に対する充電開始及び充電終了の要求（充電要求）、車両１の車両番号（ナンバープレートに記載された番号）、及び、車両１の車両充電状態（車両に搭載された走行用バッテリのＳＯＣ。以下、車両ＳＯＣと呼称する場合もある）の各情報を、ネットワークを介して充電制御部５に備わる第１通信部１６に送信する。

充電制御部５は、充電パッド２の待機場所である基地４に設けられており、第１通信部１６、充電順序判定部１７、位置認識部１８、ルート作成部１９、及び、充電パッド制御部２０を備えている。

第１通信部１６は、車両１の充電順番の情報を、ネットワークを介して車両端末６に送信し、また、充電パッド２の現在地から目的地までのルート、及び、充電開始と終了の指示の各情報を、充電パッド２に備わる第２通信部２１に送信する。車両端末６に送信された充電順番の情報は、ユーザーの携帯端末等に送信するなどしても良い。なお、ここでの目的地とは、次に充電する車両の位置、又は、充電後に充電パッド２が帰還する基地４を指す。

充電順序判定部１７は、第１通信部１６が車両端末６から受信した充電開始の要求の順序に基づき、駐車場内の各車両の充電順序を決定する（決定された充電順序は、車両番号で管理する）。充電順序は、この他にも車両１のＳＯＣや、充電パッド２のバッテリ１３のＳＯＣなどを考慮して決定しても良い。

さらに、本実施例に係る無接点充電装置は、駐車場カメラ７を備えている。駐車場カメラ７は、駐車場全体、すなわち、駐車場内の各車両、充電パッド２、駐車場内の各車両の車両番号、及び、駐車場内の障害物（充電パッド２の走行の障害となる物）を撮像可能な位置に、１台以上設けられ、撮像情報を充電制御部５に備わる位置認識部１８に送信する。

位置認識部１８は、駐車場カメラ７から受信した撮像情報に基づき、駐車場内における各車両の位置（車両位置）、充電パッド２の現在地（充電パッド位置）、駐車場内における各車両の車両番号、及び、駐車場内における障害物の位置（障害物位置）を検出する。なお、駐車場カメラ７及び位置認識部１８を纏めて第１検出手段と呼称するものとする。

ルート作成部１９は、位置認識部１８で認識した車両位置、充電パッド位置、車両番号、及び、障害物位置（すなわち第１検出手段の検出結果）、さらに、充電順序判定部１７で決定された充電順序に基づき、充電パッド２の現在地から目的地までのルートを作成する。

すなわち、充電すべき車両１へ充電パッド２を向かわせる際には、充電パッド２の現在地から充電すべき車両１へのルート（後述の第１，３ルート）を作成し、充電終了後基地４へ充電パッド２を帰還させる際には、充電パッド２の現在地（すなわち、車両１の位置）から基地４までのルート（第２，４ルート）を作成する。ただし、これらのルートは、第１検出手段において検出した障害物の位置を回避するようにして作成される。

充電パッド制御部２０は、車両端末６から受信した充電開始及び終了の要求に基づき、充電パッド２に対して、車両１あるいは基地４への移動、及び、車両１に到着した後の無接点充電の開始と終了の指示を出す。ここで、「車両１あるいは基地４への移動」とは、ルート（第１〜３ルート）上の走行を指す。

また、充電パッド制御部２０は、第１通信部１６が充電パッド２の第２通信部２１から受信した充電パッドＳＯＣの情報に基づき、充電パッド２の充電管理を行い、充電パッド２の充電量が所定値（後述する第１，２所定値）を下回ると、基地４への帰還指示を行う。

充電パッド制御部２０の各指示は、第１通信部１６を通して充電パッド２の第２通信部２１へ送信される。

図４に示すように、充電パッド２は、図２に示した各構成のほか、第２通信部２１、障害物検知部２２、確認部２３、移動制御部２４、充電駆動部２５、及び、充電状態検出部２７を備えている。

第２通信部２１は、充電制御部５に備わる第１通信部１６に対し、車両充電時の充電パッド２の充電パッドＳＯＣの情報を送信する。

障害物検知部２２は、超音波センサ１５（又は充電パッドカメラ１４でも可）の検出情報に基づき、障害物の有無を判定する。

既に説明したように、ルート作成部１９によって、障害物を避けるようにして充電パッド２の目的地までのルートが作成されるものの、充電パッド２が当該ルートを走行している最中に、人や他の車両などが移動して当該ルート上に新たな障害物として現れることがあり得る。したがって、本実施例では、超音波センサ１５（又は充電パッドカメラ１４）及び障害物検知部２２からの情報を用いて、充電パッド２の走行中にリアルタイムでルート上の障害物の有無を検知するようにしている。なお、超音波センサ１５（又は充電パッドカメラ１４）及び障害物検知部２２を纏めて第２検出手段と呼称することにする。

確認部２３は、充電パッドカメラ１４の撮像情報に基づき、充電パッド２の走行中に、次に充電する車両１の車両位置及び車両番号を確認し、さらに、充電パッド２が当該車両まで到着した後には、受電部３の位置確認を行う。その際、電気自動車１の下面に配置された受電部３の縁部には、充電パッドカメラ１４で撮像可能な専用マークを付しておいてもよい。

このようにして、確認部２３は、充電パッドカメラ１４から入力した撮像情報に基づき、受電部３と充電パッド２（正確には充電コイル１１）との相対位置が、充電可能範囲内か否かの判定を行う。なお、上述のように専用マークを付している場合は、その専用マークの位置に基づき判定を行う。

移動制御部２４は、充電制御部５の第１通信部１６から、充電パッド２の第２通信部２１が受信した情報、障害物検知部２２及び確認部２３からの情報に基づき、充電パッド２に設けられたタイヤ１２を駆動するモータ２６の制御を行う。

すなわち、移動制御部２４は、ルート作成部１９からの現在地から目的地までのルート情報、充電パッド制御部２０からの移動（走行）指示、及び、確認部２３からの車両位置及び車両番号情報に基づき、モータ２６を制御して充電パッド２を走行させる。

さらに移動制御部２４は、充電パッド２の走行中に第２検出手段において障害物を検知した場合には、当該障害物を回避する制御を行い（ルートの補正）、車両１のもとに到着した後は、確認部２３により受電部３の位置確認が行われ、充電パッド２（の充電コイル１１）と受電部３との相対位置が充電可能範囲内となるように充電パッド２を調整移動させる。

ただし、障害物を検知した場合、充電制御部５において障害物を回避するようにルートの補正を行うようにしてもよい。すなわち、障害物検知部２２において障害物を検知した場合、この検知情報を第２通信部２１から充電制御部５の第１通信部１６へ送信し、この検知情報に基づき、ルート作成部１９において再度ルートを作成し、このルートを再度充電パッド２へ送信してもよい。

充電駆動部２５は、移動制御部２４により充電パッド２が受電部３への充電可能範囲内に到着した後、充電制御部５の第１通信部１６から充電パッド２の第２通信部２１が受信した、充電パッド制御部２０による充電開始及び終了の指示に基づき、充電コイル１１に対し受電部３への充電指示を行う。これにより車両１への充電が行われる。

充電パッド２は、搭載されたバッテリ１３の充電状態（ＳＯＣ。以下、充電パッドＳＯＣと呼称する場合もある。）を検出する充電状態検出部２７を有する。充電状態検出部２７で検出された充電パッドＳＯＣは、充電パッド２の第２通信部２１から充電制御部５に送信される。充電状態検出部２７は、充電パッドＳＯＣを定期的に検出しても良いし、車両１からの充電要求があったときや、充電パッド２により車両１を充電中のときなど、必要なときにのみ検出しても良い。

本実施例に係る無接点充電装置の動作について、図５のフローチャートを用いて説明する。なお、既に説明したごとく、充電制御部５と充電パッド２との各情報の送受信は、第１通信部１６と第２通信部２１とで行われ、車両端末６と充電制御部５との各情報の送受信はネットワークを介して第１通信部１６によって行われるが、以下ではその旨を省略して説明する。

ステップＳ１では、充電制御部５において、車両１の車両端末６からの充電開始の要求があるか否かを判断する。車両端末６は、充電開始の要求を送信する際に、車両番号も送信する。充電開始の要求がある場合のみ、ステップＳ２へ移行する。

ステップＳ２では、車両端末６から充電制御部５へ車両１の充電状態（車両ＳＯＣ）の情報を送信する。

ステップＳ３では、位置認識部１８において、駐車場カメラ７から受信した撮像情報に基づき、充電開始の要求があった車両１の車両番号を探し出し、車両位置を特定するとともに、充電パッド位置、及び、障害物位置を特定する。

ステップＳ４では、ルート作成部１９において、充電パッド２の現在地から車両１までのルート（第１ルート）、及び、車両１から基地４までのルート（第２ルート）を作成する。

ステップＳ５では、充電パッド制御部２０の指示により、充電パッド２をステップＳ４で作成したルート情報に基づき、車両１に向かわせる。充電パッド２は、充電パッドカメラ１４及び超音波センサ１５からの情報に基づき、移動制御部２４又はルート作成部１９により、障害物を回避するようにルートを補正しながら走行し、車両１のもとへ向かう。このとき、充電パッド制御部２０は、充電パッド２の充電パッドＳＯＣ情報を受け取り、充電パッド２の充電パッドＳＯＣが十分でないときは（第１ルート及び第２ルートを走行できるＳＯＣに達しない場合は）、基地４で充電パッド２のバッテリ１３の充電を行う。

ステップＳ６では、確認部２３により、充電パッド２が充電すべき車両１のもとに到着したことを確認し、その情報を充電パッド制御部２０に送信する。

ステップＳ７では、充電パッド制御部２０から充電駆動部２５に充電開始を指示する。

ステップＳ８では、充電駆動部２５により充電コイル１１を駆動し、受電部３に対し充電を開始する。

ステップＳ９では、充電パッド制御部２０において、充電制御部５が車両端末６から充電終了の要求を受信したか否かを判定する。充電終了の要求がない場合はステップＳ１０へ、充電終了の要求がある場合はステップＳ１２へ移行する。

ステップＳ１０では、充電パッド制御部２０において、充電パッドＳＯＣが第１所定値以上か否かを判定する。第１所定値以上の場合はステップＳ１１へ、第１所定値未満の場合はステップＳ１２へ移行する。なお、ここでの第１所定値は、充電パッド２が基地４へ帰還するのに必要なＳＯＣよりも大きな値に設定する。

ステップＳ１１では、充電パッド制御部２０において、充電制御部５が車両端末６から車両１が満充電であるとの情報を受信したか否かを判断する。車両１が満充電であるとの情報を受信した場合はステップＳ１２へ、車両１が満充電であるとの情報を受信していない場合はステップＳ９へ移行する。

ステップＳ１２では、充電パッド制御部２０による、車両１への無接点充電の終了の指示に基づき、充電駆動部２５にて充電コイル１１による充電を終了する。

ステップＳ１３では、各車両の車両端末６それぞれから受信した充電要求に基づき、充電順序判定部１７により、充電待ちの車両１（すなわち、次に充電すべき車両１）があるか否かを判定する。充電待ちの車両１がある場合はステップＳ１４へ、充電待ちの車両１がない場合はステップＳ１６へ移行する。

ステップＳ１４では、ルート作成部１９により、充電パッド２の現在地から充電待ちの車両１Ｂまでのルート（第３ルート）及び、車両１Ｂから基地４までのルート（第４ルート）を作成する。

ステップＳ１５では、充電パッド制御部２０において、充電パッドＳＯＣが第２所定値以上か否かを判定する。第２所定値以上の場合はステップＳ５へ、第２所定値未満の場合はステップＳ１６へ移行する。

ステップＳ１６では、充電パッド制御部２０の、第２ルート上の走行の指示により、移動制御部２４がモータ２３を駆動させ、充電パッド２を基地４へ帰還させる。充電パッド２は、充電パッドカメラ１４及び超音波センサ１５からの情報に基づき、移動制御部２４又はルート作成部１９により、障害物を回避するようにルートを補正しながら走行し、基地４へ向かう。なお、車両１の充電前と充電を終了した後とでは、駐車場内の環境（障害物の位置など）が変化している可能性もあるため、本ステップ（ステップＳ１６）の直前で、再度第２ルートの作成を行ってもよい。

ここで、ステップＳ１４〜Ｓ１６について、図６，７を用いて詳述する。図６は、車両１Ａが満充電になった後に、充電パッド２が基地４に帰還する様子を説明する模式的上面図であり、図６（ａ）は、充電パッド２が基地４に帰還する様子を矢印で示した図、図６（ｂ）は、車両１Ａと充電パッド２のＳＯＣ（黒色部分）をそれぞれ表した図である。なお、図６（ｂ）において、１Ａは車両１ＡのＳＯＣを示し、２は充電パッド２の（バッテリ１３の）ＳＯＣを示している。

また、図７は、車両１Ａが満充電になった後に、充電パッド２が車両１Ｂへ向かう様子を説明する模式的上面図であり、図７（ａ）は、充電パッド２が車両１Ｂへ向かう様子を矢印で示した図、図７（ｂ）は、車両１Ａ，１Ｂと充電パッド２のＳＯＣ（黒色部分）をそれぞれ表した図である。なお、図７（ｂ）において、１Ａ，１Ｂはそれぞれ車両１Ａ，１ＢのＳＯＣを示し、２は充電パッド２の（バッテリ１３の）ＳＯＣを示している。

ステップＳ１５において、図６（ｂ）に示すように、車両１Ａを例えば満充電とし、車両１Ａの充電を終了した時点で、充電パッド２のＳＯＣが少なくなっている（上記第２所定値未満となっている）場合、図６（ａ）において矢印で示すように、たとえ他に充電待ちの車両があったとしても、充電パッド２を基地４に帰還させ（ステップＳ１５，Ｓ１６）、基地４にて充電パッド２を充電する。

一方、ステップＳ１５において、図７（ｂ）に示すように、車両１Ａを満充電とし充電を終了した時点で、充電パッド２のＳＯＣが多く残っている（上記第２所定値以上となっている）場合、図７（ａ）において矢印で示すように、充電パッド２をその場から充電待ちの車両１Ｂへ直行させ、車両１Ｂに対して充電を行う（ステップＳ５〜）。

すなわち、車両１Ａの充電が終了すると、ステップＳ１４で作成した第３ルート及び第４ルートを走行するのに消費するバッテリ１３のＳＯＣ、つまり、充電パッド２が車両１Ｂまで移動し、車両１Ｂから基地４に帰還するまでに消費するバッテリ１３のＳＯＣ（消費充電率）を求める。

そして、このＳＯＣ（上記消費充電率）を現在のバッテリ１３のＳＯＣから除算して、残りのＳＯＣ（残充電率）で車両１Ｂを一定（例えば１０％）以上充電可能な場合のみ（このようになる除算前のＳＯＣの最小値が上記第２所定値となる。）、充電パッド２に対し、第３ルート上の走行、及び、車両１Ｂへの無接点充電の開始と終了の指示を行う。

一方、バッテリ１３の残りのＳＯＣが、車両１Ｂまで向かうとその後基地４に帰還できない、あるいは、基地４への帰還はできても車両１Ｂを一定以上充電できる値ではない場合（除算前のＳＯＣが第２所定値未満）には、充電パッド２は車両１Ｂに向かわせず、基地４へ帰還させる。

第２所定値は、第３ルート、第４ルートの距離、及び、車両１Ｂの情報（バッテリの容量や車両ＳＯＣなど）を基に、その都度設定しても良いし、駐車場の端から端までの移動距離（第３ルート、第４ルートの最も長い距離）と、一般的な車両のバッテリ容量（一般的な車両のバッテリを１０％充電できる容量）などを基に、予め一定値に設定しても良い。

換言すると、充電パッド２０では、ステップＳ１２〜Ｓ１４までの制御を、充電要求のある車両がなくなるまで、あるいは、残充電率が一定以上充電可能な値でなくなるまで、充電要求のある車両に対し繰り返し行い、残充電率が一定以上充電可能な値でなくなると、充電パッド２に対し第４ルート上の走行の指示を行うことで、充電パッド２を基地４へ帰還させるということになる。

なお、ステップＳ１４の制御は、充電パッド制御部２０により行われるものとする。

このようにして、本実施例に係る無接点充電装置は、車両の充電終了後、ＳＯＣが十分に残っている充電パッドを充電待ちの車両まで直行させ、続けて充電することで、充電パッドの移動時間、及び、充電パッドの移動に要する電力を節約することができる。また、充電パッドに対し、充電待ちの車両に対しある程度充電できる値ではない場合には、充電パッドを基地４へ帰還させることにより、充電効率の低下を防ぐことができる。

また、車両の充電完了までの所要時間は、基地に備え付けられたＰＣやユーザーの携帯端末に表示される（図示略）。これにより、ユーザーや管理者が認識することができる。

以上、本実施例に係る無接点充電装置について説明したが、本実施例に係る無接点充電装置では、充電パッドが自律走行を行い、車両のもとへ移動することができるため、駐車スペースの数に対して充電パッドの数が少ない場合であっても、全ての車両の充電を行うことができ、設備投資額を抑えることができる。

また、充電専用の駐車スペースを設ける必要がなくなり、ユーザーは好きな駐車スペースに駐車することができる。また、充電パッドが車両から車両へと移動することができるため、充電が終了した車両が次に充電する車両のために移動する必要がなく、次に充電する車両も充電のために移動する必要がない。

さらに、本実施例に係る無接点充電装置は、上記特許文献２のように充電装置の一部を駐車スペース近傍に配置することを不要とすることができる。また、充電パッドがバッテリ１３を搭載しているので、充電パッドから充電装置へ繋がるケーブルを設ける必要が無く、充電パッドが自由に動くことができるとともに、ケーブルが歩行者や車両の通行の邪魔にならない。

［実施例２］
本実施例に係る無接点充電装置は、実施例１に係る無接点充電装置において、図３（ｂ）に示すように充電パッドを複数台設けた場合についてのものである。以下では、実施例１に係る無接点充電装置と相違する部分を中心に説明する。

本実施例では、図５のステップＳ４において、ルート作成部１９により、複数の充電パッド（図３（ｂ）の充電パッド２Ａ，２Ｂ，２Ｃとする）から車両１までのルートをそれぞれ作成する。

充電パッド制御部２０は、充電パッド２Ａ，２Ｂ，２Ｃのなかから、車両１に向かわせる充電パッドを選択する。この選択は、各充電パッドから車両１までのルートの距離、車両１の車両ＳＯＣ、及び、各充電パッドの充電パッドＳＯＣに基づき行われる。

選択する充電パッドは１台とは限らず、複数台の場合もあり得る。選択した充電パッドが複数台の場合は、１台の車両に対し、順番に向かわせる。すなわち、充電パッド制御部２０は、各充電パッドから車両１までのルートの距離、車両１の車両ＳＯＣ、及び、各充電パッドの充電パッドＳＯＣに基づき、車両１を満充電するにあたり必要な充電パッドの組合せを作成する。このとき、充電パッド制御部２０は、必要な充電パッドの数がより少なくなる組み合わせを選択し、選択した充電パッドを車両に向かわせる。
また、図５のステップＳ５においては、ステップＳ４で選択した充電パッドを車両１に向かわせる。選択した充電パッドは、実施例１同様、充電パッドカメラ１４及び超音波センサ１５からの情報に基づき、移動制御部２４又はルート作成部１９により、障害物を回避するようにルートを補正しながら走行し、車両１のもとへ向かう。

ここで、本実施例では、複数の充電パッド（充電パッド２Ａ，２Ｂとする）を選択して充電を行う場合には、まず１つの充電パッド（充電パッド２Ａとする）のみを車両１のもとへ向かわせ、他の充電パッド（充電パッド２Ｂとする）は、基地４又は車両１付近で待機させる。

図５のステップＳ１０においては、充電パッド制御部２０により、充電パッド２Ａのバッテリ１３の充電パッドＳＯＣが第１所定値以上か否かを判定する。充電パッド２Ａの充電パッドＳＯＣが第１所定値未満である場合、ステップＳ１２のように充電パッド２Ａによる充電を終了し、ステップＳ１５，Ｓ１６のように充電パッド２Ａを基地４へ帰還させる。

また、それとともに、充電パッド制御部２０の指示により、充電パッド２Ｂを車両１へ向かわせ、再びステップＳ８から行う。

図８は、充電パッド２Ａの充電パッドＳＯＣが第１所定値未満となり、基地４へ帰還するとともに、充電パッド２Ｂが車両１へ向かう様子を説明する模式的上面図であり、図８（ａ）は、充電パッド２Ａが基地４へ、充電パッド２Ｂが車両１へ向かう様子をそれぞれ矢印で示した図、図８（ｂ）は、充電パッド２Ａにより車両１に対し充電を行う前の充電パッド２Ａ，２Ｂと車両１のＳＯＣ（黒色部分）をそれぞれ表した図、図８（ｃ）は、充電パッド２Ａにより車両１に対し充電を行った後の充電パッド２Ａ，２Ｂと車両１のＳＯＣ（黒色部分）をそれぞれ表した図である。なお、図８（ｂ）（ｃ）において、２Ａ，２Ｂはそれぞれ充電パッド２Ａ，２Ｂの（バッテリ１３の）充電パッドＳＯＣを示し、１は車両１の車両ＳＯＣを示している。

充電パッド２Ａにより車両１に対し充電を行う前の充電パッド２Ａ，２Ｂと車両１のＳＯＣが図８（ｂ）に示す状態であった場合、充電パッド２Ａにより車両１に対し充電を行った後の充電パッド２Ａ，２Ｂと車両１のＳＯＣは、図８（ｃ）の状態になる。

すなわち、充電パッド２Ａの充電パッドＳＯＣを第１所定値まで用いたとしても、車両１Ａを満充電にできない場合が起こり得る。したがって、そのような場合には、図８（ａ）に示すように、充電パッド２Ａを帰還させ、充電パッド２Ｂを車両１のもとに向かわせ、充電パッド２Ｂにより車両１の充電を行うものとする。

換言すると、本実施例に係る無接点充電装置は、充電パッドを複数備えており、充電制御部５は、１つの充電パッドによる無接点充電のみでは車両１を満充電状態にできない場合、車両１が満充電状態となるまで、複数の充電パッドそれぞれに対し、ルート作成部１９において、第１ルートを作成し、充電パッド制御部２０において、第１ルート上の走行、及び、車両１への無接点充電の開始と終了の指示を、順次行うものである。

本実施例に係る無接点充電装置では、上述のようにすることで、充電パッド１つでは車両を満充電にできない場合であっても、続けて他の充電パッドを向かわせるため、その充電パッドを基地にて一から充電する時間を省くことができ、ユーザーの充電待ちの時間を延ばさずに充電することができる。

また、本実施例に係る無接点充電装置では、充電待ちの車両が複数ある場合、複数の充電パッドをそれぞれ異なる車両に向かわせるようにしてもよい。この場合、充電待ちの複数の車両のうち、充電順序の早い車両から順に充電パッドを割り振る。このとき、車両を満充電にできるＳＯＣをもった充電パッドのうち、最もＳＯＣの小さい充電パッドを割り振る。

図９は、複数の充電パッドが複数の車両に向かう様子を説明する模式的上面図であり、図９（ａ）は、充電パッド２Ａが車両１Ａに向かい、充電パッド２Ｂが車両１Ｂに向かう様子を矢印で示した図、図９（ｂ）は、車両１Ａ，１Ｂと充電パッド２Ａ，２ＢのＳＯＣ（黒色部分）をそれぞれ表した図である。なお、図９（ｂ）において、１Ａ，１Ｂはそれぞれ車両１Ａ，１Ｂの車両ＳＯＣを示し、２Ａ，２Ｂは充電パッド２Ａ，２Ｂの（バッテリ１３の）充電パッドＳＯＣを示している。

図９（ｂ）には、車両１Ａの方が車両１ＢよりもＳＯＣが高く、充電パッド２Ａの方が充電パッド２ＢよりもＳＯＣが低い状態を示している。また、充電パッド２ＡのＳＯＣは車両１Ａを満充電することができる量であり、充電パッド２ＢのＳＯＣは車両１Ｂを満充電することができる量である。ここで、充電パッドが車両を満充電できる量とは、充電パッドが車両まで移動した後、車両を満充電まで充電し、その後基地まで帰還できる量である。

ここで、充電順序は車両１Ａが車両１Ｂより早いものとする。
このような場合、先ず図１０（本実施例に係る無接点充電装置の動作を説明するフローチャート）のステップＳ４において、ルート作成部１９により、複数の充電パッドすべてに対して、複数の車両への第１，２ルートを作成する。すなわち、充電パッド２Ａに対する第１ルート（車両１Ａに向かう第１ルートＡと、車両１Ｂに向かう第１ルートＢ）と第２ルート（車両１Ａから基地へ帰還する第２ルートＡと、車両１Ｂから基地へ帰還する第２ルートＢ）、充電パッド２Ｂに対する第１ルート（第１ルートＡ、第１ルートＢ）と第２ルート（第２ルートＡ、第２ルートＢ）を作成する。

ステップＳ４ａにおいて、ステップＳ４で作成した第１，２ルート、及び、充電パッド２Ａ，２ＢのＳＯＣに基づき、充電順序の早い車両１Ａから、充電パッドを割り振っていく。本実施例では、充電パッド２Ａ、２Ｂのどちらでも車両１Ａを満充電とできるが、車両１Ａを満充電とできる充電パッド２Ａ、２Ｂのうち、最もＳＯＣの小さい充電パッド、すなわち充電パッド２Ａを車両１Ａに割り振る。車両１Ｂについても同様の手順で充電パッドを割り振る。本実施例では、充電パッド２Ｂが割り振られる。

ステップＳ５において、充電パッド制御部２０により、複数の充電パッドをそれぞれ対応する車両に向かわせる。すなわち、車両１Ａには充電パッド２Ａを向かわせ、車両２Ｂには充電パッド２Ｂを向かわせる。

その後のステップについては、車両１Ａと充電パッド２Ａ、車両１Ｂと充電パッド２Ｂとで、それぞれ実施例１と同様である。ただし、ステップＳ２〜Ｓ４のいずれかの間に、充電順序判定部１７により、車両の充電順序を判定し、充電順序の早い車両から優先して充電パッドを割り振る。

このようにして、本実施例に係る無接点充電装置では、充電パッドは、自身のバッテリを充電中であっても、現状の充電量で満充電することができる車両に向かい移動するものと設定することができ、ユーザーの充電待ち時間を短縮することができる。

また、充電待ちの車両に充電パッドを割り振る際に、車両を満充電にできるＳＯＣをもった充電パッドのうち、最もＳＯＣの小さい充電パッドを割り振ることとすることで、充電順序の早い車両のＳＯＣが大きい場合でも、その後に控えているＳＯＣの小さい車両のために、ＳＯＣの大きい充電パッドを残しておくことができる。

もし、車両１Ａ，１Ｂの車両ＳＯＣ残量の状態が、いずれも、充電パッド２Ａ，２Ｂの一方だけでは満充電にできない場合には、充電順序の早い車両に充電パッド２Ａ，２Ｂの両方を向かわせ、優先的に満充電にする（充電順序は、図４の充電順序判定部１７で判定する）。その際の動作は、既に説明したごとくである。

換言すると、本実施例に係る無接点充電装置は、充電パッドを複数備えており、かつ、車両が複数である場合、充電制御部５は、充電パッド２０により、複数の車両それぞれの充電率、及び、複数の充電パッドそれぞれの充電率に基づき、複数の車両がそれぞれ満充電状態となるように、複数の充電パッドそれぞれに対し各車両を割り当て、それぞれに第１ルート作成し、第１ルート上の走行、及び、各車両への無接点充電の開始と終了の指示を行い、全ての車両を満充電とすることができない場合には、充電順序の早い順に、車両を満充電とするように、複数の充電パッドそれぞれに対し、第１ルート作成し、各車両への走行、及び、無接点充電の開始の指示を行うものとしてもよい。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、車両１や充電パッド２の位置を検出する方法として、駐車場カメラ７を利用したが、その他、ＧＰＳを用いたり、駐車場内に印を設け、車両や充電パッドのカメラでその印を確認することにより位置を特定したり等、様々な方法を用いることができる。また、充電パッド２の位置は、基地４にいるか、駐車場内を走行中か、車両１のもとにいるか、が分かれば、駐車場内のどの位置にいるのかを正確に把握する必要は無く、すなわち、充電パッド位置検出手段は、充電パッド２が基地４にて待機中か、充電制御部５により第１〜第４ルート走行の指示を受けているか、確認部２３により充電すべき車両１のもとに到着したことを確認できたか、の判断ができるものであれば良い。その場合、第１〜第４ルートを走行するための充電パッド２の制御内容（タイヤを何回転させるか、どのタイミングでタイヤを切るか、など）を予め作成しておき、その通りに充電パッド２を制御することによって、充電パッド２の位置を正確に把握せずとも、第１〜第４ルートを走行させることができる。

また、車両端末６は、車両のインナパネルなどに設けられたナビゲーション装置の操作パネルなどでもよいし、車両と通信可能な携帯機器でも良い。

本発明は、電気自動車用の無接点充電装置として好適である。

１ 車両（電気自動車）
２ 充電パッド
３ 受電部
４ 基地
５ 充電制御部
６ 車両端末
７ 駐車場カメラ
１１ 充電コイル
１２ タイヤ
１３ バッテリ
１４ 充電パッドカメラ
１５ 超音波センサ
１６ 第１通信部
１７ 充電順序判定部
１８ 位置認識部
１９ ルート作成部
２０ 充電パッド制御部
２１ 第２通信部
２２ 障害物検知部
２３ 確認部
２４ 移動制御部
２５ 充電駆動部
２６ モータ

Claims (7)

1. 電動車両に対し無接点充電を行うことができる無接点充電装置であり、
   前記車両に給電を行うコイルと、タイヤと、前記タイヤを駆動させるモータと、前記コイル及び前記モータに電力を供給する蓄電装置とを有し、駐車場内を走行可能な充電パッドと、
   前記充電パッドを格納するとともに前記蓄電装置を充電可能な基地と、
   前記充電パッドの位置を検出する充電パッド位置検出手段と、
   前記車両の位置を検出する車両位置検出手段と、
   前記充電パッド位置検出手段及び前記車両位置検出手段の検出結果に基づき、前記充電パッドから前記車両までのルートである第１ルート及び、前記車両から前記基地までのルートである第２ルートを作成するルート作成部と、
   前記充電パッドに対し、前記ルート作成部が作成したルート上の走行、及び、前記車両への無接点充電の開始と終了の指示を行う充電制御部とを備え、
   前記充電制御部は、前記充電パッドに対し、前記第１ルートの走行を指示した後、前記車両への無接点充電の開始を指示し、無接点充電の終了の指示の後、前記第２ルートの走行を指示する
   ことを特徴とする無接点充電装置。
2. 前記蓄電装置の残存容量を取得する蓄電装置容量取得部と、前記車両に搭載される二次電池の残存容量を取得する車両容量取得部とを備え、
   前記車両が複数である場合、
   前記充電制御部は、
   前記充電パッドに対し第１の車両への無接点充電の終了の指示を行った場合、
   前記蓄電装置容量取得部が取得した前記蓄電装置の残存容量と、前記車両容量取得部が取得した前記二次電池の残存容量と、前記ルート作成部が作成した前記充電パッドの現在地から第２の車両までの第３ルート、及び、前記第２の車両から前記基地までの第４ルートの距離とに基づき、
   前記充電パッドが、前記第２の車両を一定以上充電可能な値である場合のみ、前記充電パッドに対し、前記第３ルート上の走行、及び、前記第２の車両への無接点充電の開始と終了の指示を行うように制御し、
   前記制御を、複数の前記車両がなくなるまで、あるいは、前記残充電率が前記一定以上充電可能な値でなくなるまで、複数の前記車両に対し繰り返し行い、前記残充電率が前記一定以上充電可能な値でなくなると、前記充電パッドに対し前記第４ルート上の走行の指示を行うことで、前記充電パッドを前記基地へ帰還させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の無接点充電装置。
3. 前記蓄電装置の残存容量を取得する蓄電装置容量取得部と、前記車両に搭載される二次電池の残存容量を取得する車両容量取得部とを備え、
   前記充電パッドを複数備えており、
   前記充電制御部は、
   前記蓄電装置容量取得部が取得した前記蓄電装置の残存容量と、前記車両容量取得部が取得した前記二次電池の残存容量とに基づき、
   １つの前記充電パッドによる無接点充電のみでは前記車両を満充電状態にできない場合、前記車両が満充電状態となるまで、複数の前記充電パッドそれぞれに対し、前記第１ルートを作成し、前記第１ルート上の走行、及び、前記車両への無接点充電の開始と終了の指示を、順次行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の無接点充電装置。
4. 前記蓄電装置の残存容量を取得する蓄電装置容量取得部と、前記車両に搭載される二次電池の残存容量を取得する車両容量取得部とを備え、
   前記充電パッドを複数備えており、
   前記車両が複数である場合、
   前記充電制御部は、
   前記蓄電装置容量取得部が取得した前記蓄電装置の残存容量と、前記車両容量取得部が取得した前記二次電池の残存容量とに基づき、複数の前記車両がそれぞれ満充電状態となるように、複数の前記充電パッドそれぞれに対し各前記車両を割り当てる
   ことを特徴とする請求項１に記載の無接点充電装置。
5. 前記充電制御部は、前記車両を満充電状態とできる前記充電パッドのうち、前記蓄電装置の残存容量が最も少ない充電パッドを前記車両に対して割り当てる
   ことを特徴とする請求項４に記載の無接点充電装置。
6. 前記駐車場内の障害物の位置を検出する障害物位置検出手段を有し、
   前記ルート作成部は、前記障害物位置検出手段で検出した前記障害物を回避するようにして前記ルートを作成する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無接点充電装置。
7. 前記ルート上の障害物を検出可能な障害物検出手段を有し、
   前記障害物検出手段により前記障害物を検出した場合、前記障害物を回避するように前記ルートを補正する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の無接点充電装置。

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