JP2019208321A

JP2019208321A - 給電車両

Info

Publication number: JP2019208321A
Application number: JP2018102937A
Authority: JP
Inventors: 健児山本; Kenji Yamamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-05

Abstract

【課題】送電効率を過度に低下させることなく被給電車両に給電ができる技術を提供する。【解決手段】自動運転で走行する給電車両１０は、バッテリ１１と、非接触で給電を行う送電パッド１３と、バッテリの電力を送電パッドを介して被給電車両２０に送電する送電ユニット１２と、被給電車両の背面または前面である端面と接触する接触部１４と、被給電車両と接触部との距離を検知する距離検知部１１６と、自動運転制御部１１２と、を備える。自動運転制御部は、走行をしながら被給電車両に給電を行う場合に、距離検知部が検知した距離が予め定められた第１閾値以下になるよう被給電車両に接近するよう制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、給電車両に関する。

電気自動車に給電を行う給電車両が知られている。特許文献１に記載の給電車両は、自動運転により走行しながら被給電車両に給電を行う。

特開２０１３−２４６７０１号公報

しかし、走行しながら非接触で給電を行う場合、被給電車両との距離が離れてしまうと送電効率が低下するおそれがある。そのため、送電効率を過度に低下させることなく被給電車両に給電ができる技術が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の一形態によれば、自動運転で走行する給電車両（１０、１０Ａ、１０Ｂ）が提供される。この給電車両は；バッテリ（１１）と；非接触で給電を行う送電パッド（１３）と；前記バッテリの電力を前記送電パッドを介して被給電車両（２０、２０Ａ、２０Ｂ）に送電する送電ユニット（１２）と；前記被給電車両の背面または前面である端面と接触する接触部（１４）と；前記被給電車両と前記接触部との距離を検知する距離検知部（１１６）と；自動運転制御部（１１２）と、を備える。前記自動運転制御部は、走行をしながら前記被給電車両に給電を行う場合に、前記距離検知部が検知した距離が予め定められた第１閾値以下になるよう前記被給電車両に接近する制御を行う。

この形態の給電車両によれば、被給電車両と接触部との距離が第１閾値以下になるよう制御するため、送電効率を過度に低下させることなく被給電車両に給電できる。

車両給電システムの構成の概要を示す説明図である。給電車両と被給電車両が接触した状態を示す説明図である。給電要求処理の一例を示したフローチャートである。給電処理の一例を示したフローチャートである。第２実施形態における給電車両と被給電車両が接触した状態を示す説明図である。被給電車両の背面の一例を示す説明図である。その他の実施形態における車両給電システムの構成の概要を示す説明図である。更にその他の実施形態における車両給電システムの構成の概要を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
図１に示すように、給電システム５００は、給電車両１０と被給電車両２０と管制センタ３０を備える。本実施形態の給電車両１０は、自動運転で走行可能な車両である。被給電車両２０は給電車両１０により給電される車両である。管制センタ３０は、被給電車両２０より給電希望要求を受信して、給電車両１０に給電の指示を行う。給電車両１０はバッテリ１１と、送電ユニット１２と、送電パッド１３と、接触部１４と、自動運転システム１００とを搭載する。

給電車両１０は、送電ユニット１２によりバッテリ１１の電力を送電パッド１３を介して被給電車両２０に非接触で給電する。本実施形態において「非接触」とは、給電車両１０の送電パッド１３と被給電車両２０の受電パッド２３とが面で接触し、無接点で給電する状態も含む。送電パッド１３および受電パッド２３は、電力の送受信に用いるコイル、または電極版、を含んでいる。接触部１４は、被給電車両２０の背面または前面である端面に接触する部材であり、被給電車両２０を傷つけにくいゴムやバネ等の弾性体や樹脂、電磁石が挙げられる。本実施形態では、接触部１４は、給電車両１０の前面の送電パッド１３の周囲に設けられており、被給電車両２０の背面に接触した場合に送電パッド１３と受電パッド２３との距離が予め実験的に求めた非接触給電が効率よく行える距離になる大きさであることが好ましい。

自動運転システム１００は、制御部１１０と、周辺認識カメラ１２２と、周辺物体センサ１２４と、車両位置センサ１２６と、圧力センサ１２８と、通信部２００と、駆動力制御ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）２２０と、制動力制御ＥＣＵ２３０と、操舵制御ＥＣＵ２４０と、車載ネットワーク２５０と、を備える。制御部１１０と、通信部２００と、駆動力制御ＥＣＵ２２０と、制動力制御ＥＣＵ２３０と、操舵制御ＥＣＵ２４０とは、車載ネットワーク２５０を介して接続される。

制御部１１０は、自動運転制御部１１２と、送電制御部１１４と、距離検知部１１６とを備える。制御部１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成されたマイクロコンピュータ等からなり、予めインストールされたプログラムをマイクロコンピュータが実行することによって、これらの各部の機能を実現する。

自動運転制御部１１２は、駆動力制御ＥＣＵ２２０と制動力制御ＥＣＵ２３０と操舵制御ＥＣＵ２４０とを制御して自動運転機能を実現する。送電制御部１１４は、送電ユニット１２を制御して非接触給電を行う。距離検知部１１６は、周辺物体センサ１２４や圧力センサ１２８の検出信号を用いて接触部１４と被給電車両２０の背面との距離Ｌ１を検知する。

周辺認識カメラ１２２は、給電車両１０の周囲を撮像して画像を取得する。

周辺物体センサ１２４は、給電車両１０の周囲の状況を検出する。周辺物体センサ１２４として、例えば、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波センサ等の反射波を利用した物体センサが挙げられる。

車両位置センサ１２６は、現在の給電車両１０の車両位置を検出する。車両位置センサ１２６として、例えば、汎地球航法衛星システム（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ（ｓ）（ＧＮＳＳ））やジャイロセンサ等が挙げられる。

圧力センサ１２８は、接触部１４が被給電車両２０の背面に接触した場合に接触部１４にかかる圧力値を検知する。

通信部２００は、管制センタ３０への車両位置や給電終了連絡等の送信と、被給電車両２０からの運転コントロール情報等や管制センタ３０からの給電指示等の受信と、を行う。本実施形態において「運転コントロール情報」とは、被給電車両２０の運転予定経路や操舵角等の自動運転制御部１１２が用いる運転情報を含む。通信部２００は、被給電車両２０と車車間通信を行ってもよい。

駆動力制御ＥＣＵ２２０は、モータなど車両の駆動力を発生するアクチュエータを制御する電子制御装置である。駆動力制御ＥＣＵ２２０は、自動運転制御部１１２で演算された要求駆動力に応じて動力源を制御する。

制動力制御ＥＣＵ２３０は、車両の制動力を発生するブレーキアクチュエータを制御する電子制御装置である。制動力制御ＥＣＵ２３０は、自動運転制御部１１２で演算された要求制動力に応じてブレーキアクチュエータを制御する。

操舵制御ＥＣＵ２４０は、車両の操舵トルクを発生するモータを制御する電子制御装置である。操舵制御ＥＣＵ２４０は、自動運転制御部１１２で演算された要求操舵角に応じてモータを制御することで操舵を行う。

図２に示すように、接触部１４は、送電パッド１３の周囲に設けられている。接触部１４は、送電パッド１３の上下左右の位置にそれぞれ一つ以上設けてもよく、送電パッド１３の周囲を囲むように枠状の形状としてもよい。本実施形態において、給電車両１０の前面と側面との角部１５は面取りされた形状を有する。給電車両１０をこのような形状にすることで、被給電車両２０と接近した状態でカーブ等を運転する場合でも角部が接触する可能性を抑制できるため、距離Ｌ１を広げること無く被給電車両２０に追従して走行できる。

図２に示すように、非接触給電は、接触部１４が被給電車両２０に接触している状態で行われることが好ましい。給電を行う際には、圧力センサ１２８で検出される圧力値が予め定めた閾値以上となっていることが好ましい。こうすれば、給電時に接触部１４が被給電車両２０に確実に接触した状態に維持できるので、接触部１４がスペーサとして機能して、送電パッド１３と受電パッド２３との距離をほぼ一定に保つことができる。なお、接触部１４により、給電時に給電車両１０が被給電車両２０を押した状態で走行するようにしてもよい。

図３に示す給電要求処理は、被給電車両２０からの要求を受けて給電車両１０に給電を指示する処理である。給電システム５００の動作中、管制センタ３０により繰り返し実行される処理である。

まず、管制センタ３０は、ステップＳ１００において、被給電車両２０から給電希望要求があるか否か判別する。給電希望要求がない場合、管制センタ３０はステップＳ１００の処理に戻る。一方、給電希望要求がある場合、管制センタ３０は、ステップＳ１１０に進み、被給電車両２０に給電を行う給電車両１０を選択する。本実施形態では、ステップＳ１００で給電希望要求と共に受信した被給電車両２０の位置情報と、各給電車両１０の位置情報等と、を用いて、被給電車両２０に最も近い給電車両１０を選択する。なお、ステップＳ１１０は省略してもよい。最後に管制センタ３０は、ステップＳ１２０において、通信部２００を介してステップＳ１１０で選択した給電車両１０に被給電車両２０の位置情報等と共に給電指示を送信する。

図４に示す給電処理は、管制センタ３０から給電指示があった場合に、給電車両１０が被給電車両２０に給電をする処理である。この処理は給電システム５００の動作中、給電車両１０の制御部１１０により繰り返し実行される処理である。

まず、制御部１１０は、ステップＳ２００において、管制センタ３０より被給電車両２０の位置情報を取得する。次に、自動運転制御部１１２は、ステップＳ２１０において、ステップＳ２００で取得した被給電車両２０の位置情報を目的地として走行する制御を行う。続いて、制御部１１０は、ステップＳ２２０において、被給電車両２０と合流できたか否か判定する。より具体的には、例えば、給電車両１０と被給電車両２０との位置情報が近似しているか否かや、周辺認識カメラ１２２により被給電車両２０が検出されたか否かで判定する。被給電車両２０と合流できていない場合、ステップＳ２２０に戻る。つまり、自動運転制御部１１２は、被給電車両２０と合流できるまで走行制御を続ける。一方、被給電車両２０と合流できた場合、ステップＳ２３０に進む。

制御部１１０は、ステップＳ２３０において、被給電車両２０より車車間通信等で運転コントロール情報を取得する。続いて、自動運転制御部１１２は、ステップＳ２４０に進み、ステップＳ２３０で取得した運転コントロール情報を用いて、追従走行する制御を行う。本実施形態において「追従走行」とは、被給電車両２０に追従して直後を走行することを意味する。なお、ステップＳ２３０の処理は省略してもよい。

続いて、距離検知部１１６は、ステップＳ２５０において、被給電車両２０と接触部１４との距離Ｌ１が第１閾値Ｌｔ１以下か否か判定する。第１閾値Ｌｔ１は、非接触給電が効率よく行える距離であり、予め実験的に定めることができる。第１閾値Ｌｔ１は、例えば０ｃｍ以上３ｃｍ以下である。距離Ｌ１が第１閾値Ｌｔ１より大きい場合、ステップＳ２５０に戻る。つまり、自動運転制御部１１２は、距離Ｌ１がＬｔ１以下になるまで被給電車両２０に近づくよう追従走行する制御を行う。一方、距離Ｌ１が第１閾値Ｌｔ１以下の場合、ステップＳ２６０に進み、送電制御部１１４は、被給電車両２０へ給電を開始する。なお、距離検知部１１６は、圧力センサ１２８が検知した圧力値を用いて距離Ｌ１が第１閾値Ｌｔ１以下か否か判定してもよく、この場合第１閾値Ｌｔ１は０ｃｍと定められる。

続いて、制御部１１０、ステップＳ２７０において、給電が完了したか否か判定する。より具体的には、例えば、車車間通信により取得した被給電車両２０のバッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ）の値が予め定めた目標範囲に収まったか否か判定する。また、バッテリ１１が予め定めた蓄電量以下になった場合に、給電が完了したと判定してもよい。給電が完了した場合、ステップＳ２８０に進み、制御部１１０は管制センタ３０に給電終了連絡を行う。また、追従走行を終了してもよい。なお、ステップＳ２８０の処理は省略してもよい。一方、給電が完了していない場合、ステップＳ２７２に進む。

距離検知部１１６は、ステップＳ２７２において、被給電車両２０と接触部１４との距離Ｌ１が第２閾値Ｌｔ２より大きいか否か判定する。第２閾値Ｌｔ２は、送電パッド１３より送電され受電パッド２３が受電できずに漏れ出た漏れ磁束が過度に大きくなる距離であり、予め実験的に定めることができる。第２閾値Ｌｔ２は、第１閾値Ｌｔ１以上であることが好ましい。距離Ｌ１が第２閾値Ｌｔ２以下の場合、ステップＳ２７０に戻り、送電制御部１１４は給電を続ける。一方、距離Ｌ１が第２閾値Ｌｔ２より大きい場合、ステップＳ２７４に進み、送電制御部１１４は給電を停止し、ステップＳ２５０の処理に戻る。

以上で説明した本実施形態の給電車両１０によれば、被給電車両２０と接触部１４との距離Ｌ１が第１閾値以下になるよう制御するため、送電効率を過度に低下させることなく被給電車両２０に給電できる。また、給電中に距離Ｌ１が第２閾値Ｌｔ２より大きくなる場合、給電を停止するため、被給電車両２０の急加速等によって距離Ｌ１が広がる場合でも漏れ磁束の発生を抑制することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図５に示す第２実施形態の給電車両１０と被給電車両２０の構成は、給電車両１０がバネ部１６を備え、被給電車両２０の背面に設けられた凹部２４に収まるように構成されている点が第１実施形態と異なり、他の構成は同一である。バネ部１６は、送電パッド１３と接触部１４とを含む送電パッドアセンブリを被給電車両２０に向けて押すように付勢されている。従って、給電車両１０と被給電車両２０との距離Ｌ１が多少変化しても、接触部１４が被給電車両２０の背面に接触した状態を維持することができる。

図６に示すように、第２実施形態において、被給電車両２０は、受電パッド２３の周囲に凹部２４を備えている。凹部２４は、受電パッド２３の上下左右の４箇所に設けられていることが好ましいが、任意に定めることができる。

以上で説明した本実施形態の給電車両１０によれば、接触部１４が凹部２４に収容されるので、上下左右にずれにくく、送電効率を高めることができる。また、給電車両１０と被給電車両２０との距離Ｌ１が開いても、バネ部１６により、被給電車両２０と接触部１４との距離Ｌ１が長くなることを抑制できるため、被給電車両２０との間隔を一定に保つことができる。なお、凹部２４とバネ部１６の一方を省略してもよい。

Ｃ．その他の実施形態：
上記実施形態において、給電車両１０は車両前面に送電パッド１３を備え、被給電車両２０は車両背面に受電パッド２３を備えている。この代わりに、図７に示すように、被給電車両２０Ａは、車両後方下面に受電パッド２３を備え、給電車両１０Ａは、車両前方に車両から突き出るように送電パッド１３を備えていてもよい。なお、送電パッド１３は、給電処理時以外は車両下面に収納されるように構成されていてもよい。

また、図８に示すように、被給電車両２０Ｂは、車両中央下面に受電パッド２３を備え、給電車両１０Ｂは、車両前方に給電車両１０Ｂから突き出るように可動式の送電アーム１７と、送電アーム１７を移動させるアーム駆動部１８と、を備えていてもよい。アーム駆動部１８は、図示しないモータ等を用いて、送電パッド１３が給電車両１０Ｂの前方の送電位置にある第１状態と、送電パッド１３が送電位置よりも後方の待機位置にある第２状態と、のいずれかの状態をとるように送電アーム１７を移動させる。アーム駆動部１８は、走行をしながら被給電車両２０Ｂに給電を行う場合に、例えば、距離検知部１１６から取得した距離Ｌ１を用いて、受電パッド２３までの距離を算出し、送電パッド１３が送電位置に至るように送電アーム１７を移動させることによって、送電パッド１３を被給電車両２０Ｂの受電パッド２３の下方に位置させる。

送電アーム１７は、前後方向だけで無く受電パッド２３の位置する高さに合わせて上下方向にも可動することが好ましく、被給電車両２０Ｂの下方に差し込めるよう薄く構成されていることが好ましい。また、送電アーム１７が備える送電パッド１３の周囲に接触部１４ｂが設けられていてもよい。アーム駆動部１８は、非接触給電において、接触部１４ｂが被給電車両２０Ｂの下面に接触するよう送電アーム１７を移動させることが好ましい。こうすれば、給電時に接触部１４ｂが被給電車両２０Ｂに確実に接触した状態に維持できるので、接触部１４ｂがスペーサとして機能して、送電パッド１３と受電パッド２３との距離をほぼ一定に保つことができる。

なお、給電車両１０Ｂは被給電車両２０Ｂの前方から送電アーム１７や送電パッド１３を移動させるようにしてもよい。この場合、給電車両１０Ｂは、車両後方に給電車両１０Ｂから突き出るように可動式の送電アーム１７を備え、アーム駆動部１８は、送電パッド１３が給電車両１０Ｂの後方の送電位置にある第１状態と、送電パッド１３が送電位置よりも前方の待機位置にある第２状態と、のいずれかの状態をとるように送電アーム１７を移動させる。また、給電車両１０Ｂは、被給電車両２０Ｂの前面である端面に設けられた凹部２４に収まるように車両後方に接触部１４が構成されていてもよく、給電車両１０Ｂの背面と側面との角部は面取りされた形状を有していてもよい。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。

１０、１０Ａ、１０Ｂ給電車両、１１バッテリ、１２送電ユニット、１３送電パッド、１４接触部、１５角部、１６バネ部、１７送電アーム、１８アーム駆動部、２０、２０Ａ、２０Ｂ被給電車両、２３受電パッド、２４凹部、３０管制センタ、１００自動運転システム、１１０制御部、１１２自動運転制御部、１１４送電制御部、１１６距離検知部、１２２周辺認識カメラ、１２４周辺物体センサ、１２６車両位置センサ、１２８圧力センサ、２００通信部、２２０駆動力制御ＥＣＵ、２３０制動力制御ＥＣＵ、２４０操舵制御ＥＣＵ、２５０車載ネットワーク、５００給電システム

Claims

自動運転で走行する給電車両（１０、１０Ａ、１０Ｂ）であって、
バッテリ（１１）と、
非接触で給電を行う送電パッド（１３）と、
前記バッテリの電力を前記送電パッドを介して被給電車両（２０、２０Ａ、２０Ｂ）に送電する送電ユニット（１２）と、
前記被給電車両の背面または前面である端面と接触する接触部（１４）と、
前記被給電車両と前記接触部との距離を検知する距離検知部（１１６）と、
自動運転制御部（１１２）と、を備え、
前記自動運転制御部は、走行をしながら前記被給電車両に給電を行う場合に、前記距離検知部が検知した距離が予め定められた第１閾値以下になるよう前記被給電車両に接近する制御を行う、給電車両。
請求項１に記載の給電車両であって、更に、
前記接触部にかかる圧力値を検知する圧力センサ（１２８）を備え、
前記第１閾値はゼロであり、
前記距離検知部は、前記圧力センサが検知した圧力値を用いて前記被給電車両と前記接触部との距離がゼロになることを検知する、給電車両。
請求項１または請求項２に記載の給電車両であって、
前記送電パッドは、該給電車両の前面または背面に設けられている、給電車両。
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の給電車両であって、
前記接触部は、前記被給電車両の前記端面に設けられた凹部（２４）に収まるように構成されている、給電車両。
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の給電車両であって、
前記送電ユニットは、前記距離検知部が検知した距離が前記第１閾値以上である第２閾値より大きい場合に、送電を停止する、給電車両。
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の給電車両であって、更に、
該給電車両は、該給電車両の前面または背面と側面との角部（１５）が面取りされた形状を有する、給電車両。
請求項１または請求項２に記載の給電車両であって、
前記被給電車両の下面に備えられた受電パッド（２３）を介して給電する、給電車両。
請求項７に記載の給電車両であって、更に、
前記送電パッドを設けた可動式の送電アーム（１７）と、
前記送電パッドが前記給電車両の前方または後方の送電位置にある第１状態と、前記送電パッドが前記送電位置よりも後方または前方の待機位置にある第２状態と、のいずれかの状態をとるように前記送電アームを移動させるアーム駆動部（１８）と、を備え、
前記アーム駆動部は、走行をしながら前記被給電車両に給電を行う場合に、前記送電パッドが前記送電位置に至るように前記送電アームを移動させることによって、前記送電パッドを前記被給電車両の前記受電パッドの下方に位置させる、給電車両。