JP2021118631A - 電動車両の給電システムおよびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アーム収納時に挟まれた異物を取り除く。【解決手段】路面（２０）側の送電部（３０）との間で電気的な接触または非接触で電力を受電する受電部（１９０）を一方の端部（ＡＰ２）で支持し、他方の端部（ＡＰ１）が電動車両に支持されたアーム（１８０）を前記他方の端部の回りに回動させることで前記受電部の位置を変更するアクチュエータ（１６０）を有する電動車両（１０）の給電システム（１１０）の制御方法であって、前記受電部の位置を変更する動作中に前記アームまたは前記受電部と、前記電動車両の構成部品（１００）との間の異物（４０）の挟み込みを検知した場合には、前記異物の挟み込みを解放する方向に前記アクチュエータを動作させる。【選択図】図２

Description

本開示は、電動車両の給電システムおよびその制御方法に関する。

特許文献１には、電動車両の接触充電システムが開示されている。この接触充電システムでは、電動車両の走行中に、道路脇に向けられた送電架線に向けて充電アームを延出し、充電アームに設けられた受電部を接触させて、電動車両の駆動用の蓄電装置を充電する。充電しないときには、受電アームを収納している。

特開２０１４−１３１４７５号公報

電動車両は、戸外を走行するため、ペットボトル、ブルーシート、ビニール袋、木の葉や枝等の異物と接触し、受電アームに引っかかる可能性がある。受電アームを収納する際に、受電アームと車両との間に異物が挟まれた場合には、受電アームを収納できなくなる。特許文献１では、受電アームを収納する際に、受電アームと車両との間に異物が挟まれた場合、どのように異物を取り除くか、については十分検討されていなかった。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態によれば、路面（２０）側の送電部（３０）との間で電気的な接触または非接触で電力を受電する受電部（１９０）を一方の端部（ＡＰ２）で支持し、他方の端部（ＡＰ１）が電動車両に支持されたアーム（１８０）を前記他方の端部の回りに回動させることで前記受電部の位置を変更するアクチュエータ（１６０）を有する電動車両（１０）の給電システム（１１０）の制御方法が提示される。この制御方法は、前記受電部の位置を変更する動作中に前記アームまたは前記受電部と、前記電動車両の構成部品（１００）との間の異物（４０）の挟み込みを検知した場合には、前記異物の挟み込みを解放する方向に前記アクチュエータを動作させる。この形態によれば、受電部の位置を変更する動作中にアームまたは受電部と電動車両の下部との間の異物の挟み込みを検知した場合には、異物の挟み込みを解放する方向にアクチュエータを動作させるので、異物を排除できる。

本開示の他の形態によれば、電動車両（１０）の給電システム（１１０）が提供される。この給電システムは、路面（２０）側の送電部（３０）との間で電気的な接触または非接触で電力を受電する受電部（１９０）と、一方の端部（ＡＰ１）が前記電動車両に支持され、他方の端部（ＡＰ２）で前記受電部を支持し、前記一方の端部の回りに回動可能なアーム（１８０）と、前記アームを回動することで前記受電部の位置を変更するアクチュエータ（１６０）と、前記アクチュエータの動作を制御する制御部（１３０）と、前記アームまたは前記受電部と前記電動車両の構成部品との間の異物（４０）の挟み込みを検知する検知部（１７１）と、を備え、前記制御部が前記受電部の位置を変更する動作中に前記検知部が前記異物の挟み込みを検知した場合、前記制御部は、前記異物の挟み込みを解放する方向に前記アクチュエータを動作させる。この形態によれば、制御部は、受電部の位置を変更する動作中にアームまたは受電部と電動車両の構成部品との間の異物の挟み込みを検知した場合には、異物の挟み込みを解放する方向にアクチュエータを動作させるので、異物を排除できる。

電動車両の側面図である。 受電部を移動させる機構を示す説明図である。 収納時と、給電時と、異物の挟み込みを検出した時、の状態をそれぞれ示す説明図である。 制御部がアーム、受電部の収納時に実行する制御フローチャートである。 図４のステップＳ４０で実行される異物挟み込み確認フローチャートである。 制御部が実行する異物排除フローチャートである。 挟み込み位置と、解放位置における状態を示す説明図である。 第２実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。 第２実施形態において、異物の排除を模式的に示す説明図である。 第３実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。 第３実施形態において、異物の排除を模式的に示す説明図である。 第４実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。 第４実施形態において、異物の排除を模式的に示す説明図である。 第５実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。 第６実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。 第７実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。 第８実施形態における受電部を移動させる機構を示す説明図である。 第８実施形態における、異物の排除を模式的に示す説明図である。 第８実施形態における、ステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。 第９実施形態における、ステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。 第１０実施形態における、制御部がアーム等の収納時に実行する駆動制御を示すフローチャートである。 第１０実施形態における、制御部が実行する異物排除フローチャートである。

・第１実施形態：
図１は、電動車両１０の側面図を示す。電動車両１０は、下部１００に、アーム１８０と、受電部１９０とを備える。アーム１８０の電動車両１０の前方側の端部は、下部１００に接続されており、アーム１８０は、その端部ＡＰ１を中心に回動可能である。アーム１８０の電動車両１０の後方側の他方の端部ＡＰ２には、受電部１９０が支持されている。受電部１９０は、路面２０に設けられた送電部である給電用レール３０と電気的に接触することで、給電用レール３０から電力を受電する。受電部１９０が給電用レール３０から電力を受電可能な受電位置では、図１の給電時の図に示すように、アーム１８０と電動車両１０の下部１００との間隔は、電動車両１０の前方側が狭く、後方側が広くなる。すなわち、電動車両１０の進行方向側が狭く、後方側が広くなっている。このように構成することで、電動車両１０が前進方向に走行する際に電動車両１０が走行中に給電を受ける場合、アーム１８０と下部１００との間への異物の挟み込みを生じ難くできる。ここで、異物とは、例えば、ペットボトル、ブルーシート、ビニール袋、木の葉や枝等、様々なものを含む。非給電時には、アーム１８０は、受電部１９０を、路面２０に設けられた給電用レール３０から離間させ、下部１００の収納位置に収納するように移動させる。非給電時における電動車両１０の後方側のアーム１８０と下部１００との間隔は、給電時における電動車両１０の後方側のアーム１８０と下部１００との間隔よりも狭くなっている。

図２は、給電システム１１０におけるアーム１８０と受電部１９０の駆動機構を示す説明図である。給電システム１１０は、ＥＣＵ１２０と、制御部１３０と、直流電源１４０と、インバータ１５０と、アクチュエータ１６０と、関節機構１７０と、アーム１８０と、受電部１９０と、電力制御部２００と、バッテリ２１０と、駆動モータ２２０と、補機２３０と、を備える。ＥＣＵ１２０は、電動車両１０の全体の動作を制御する。電力制御部２００は、ＥＣＵ１２０からの指示を受けて、受電部１９０で受電した電力をバッテリ２１０に充電するとともに、受電部１９０で受電した電力あるいは、バッテリ２１０の電力を、駆動モータ２２０と補機２３０に供給すると共に制御する。駆動モータ２２０は、電動車両１０を走らせるためのモータである。補機２３０は、電動車両１０の走行に必要な機器であり、例えば、ヘッドライト、ウインカなどを含む。

ＥＣＵ１２０は、制御部１３０に対し受電状態、非受電状態を切り替える駆動指令Ｃｍｄを発する。また、制御部１３０から、その動作状態や、アーム１８０と下部１００の間の異物の挟み込み状態を含むインバータ情報Ｉｎｆｉｎｖを取得する。制御部１３０は、インバータ１５０の駆動を制御する。インバータ１５０は、直流電源１４０から得られる直流を３相交流に変換して、アクチュエータ１６０に供給する。インバータ１５０は、６個のスイッチング素子を有する、いわゆる３相ブリッジ回路である。各スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴで形成されている。制御部１３０は、ＥＣＵ１２０からの駆動指令Ｃｍｄを受けると、インバータ１５０のスイッチング素子をオン・オフするゲート駆動信号Ｄｓを発信する。アクチュエータ１６０は、例えば３相電動モータである。なお、インバータ１５０を、４個のスイッチング素子を有する、２相のＨブリッジ回路とし、アクチュエータ１６０を交流モータとしてもよい。関節機構１７０は、アクチュエータ１６０とアーム１８０と間に設けられ、アクチュエータ１６０の回転に応じてアーム１８０を正方向（または「収納方向」とも呼ぶ（図２のＡ方向））または逆方向（または「解放方向」とも呼ぶ（図２のＢ方向））に回転させる。アーム１８０の端部ＡＰ２には、受電部１９０が支持されている。すなわち、アクチュエータ１６０は、アーム１８０を回動することで受電部１９０の位置を変更する。

給電システム１１０は、電圧センサ１４１と、電流センサ１５１と、回転角センサ１６１と、異物センサ１７１と、を備える。電圧センサ１４１は、直流電源１４０の出力電圧Ｖｄｃを検知する。電流センサ１５１は、インバータ１５０の出力電流Ｉｉｎｖを検知する。３相のインバータ１５０の場合、出力電流は、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの３つ有るが、電流センサ１５１は、そのうち２つの出力電流、例えば出力電流Ｉｕ、Ｉｖを検知出来れば良い。残りの出力電流Ｉｗは、Ｉｗ＝−（Ｉｕ＋Ｉｖ）で算出できる。回転角センサ１６１は、例えばロータリーエンコーダで構成されており、アクチュエータ１６０の回転角θを検知する。異物センサ１７１は、アーム１８０または受電部１９０と下部１００との間に異物が挟まったか否かを検知し、異物挟み込み情報Ｉｎｆｍを発信する。異物センサ１７１は、異物の挟み込みを検知する検知部として機能する。異物センサ１７１は、例えば赤外線センサで構成され、アーム１８０に赤外線を照射し、その反射波を検知することで異物の挟み込みを検知する。また、異物センサ１７１を接触センサとし、アーム１８０に設ける構成であっても良い。制御部１３０は、直流電源１４０の出力電圧Ｖｄｃ、インバータ１５０の出力電流Ｉｉｎｖ、アクチュエータ１６０の回転角θ、異物挟み込み情報Ｉｎｆｍを用いて、インバータ１５０の６個のスイッチング素子のオン・オフを制御し、アクチュエータ１６０の回転θを制御する。

図３は、収納時と、給電時と、異物４０の挟み込みを検出した時、アーム１８０と受電部１９０の状態をそれぞれ示す説明図である。アクチュエータ１６０は、関節機構１７０を介して、アーム１８０を駆動する。関節機構１７０は、アクチュエータ１６０の出力軸に接続された第１ギア１７２と、第１ギア１７２と噛み合う第２ギア１７３とを備える。第２ギア１７３とアーム１８０とは、固定されている。アクチュエータ１６０が回転すると、アーム１８０は、第２ギア１７３の回転中心回りに回転駆動される。収納時には、アーム１８０、受電部１９０は、下部１００に接近した状態である。収納時には、下部１００の鉛直方向下端と収納時における受電部１９０の鉛直下方の端部の位置Ｐｚ０と、の間隔は、Ｚ０である。

給電時には、アーム１８０が第２ギア１７３の回転中心を軸に回転駆動され、受電部１９０は下部１００から離れ、図１の給電時の図に示すように、給電用レール３０に接触する。下部１００の鉛直方向下端と給電時における受電部１９０の鉛直下方の受電位置Ｐｚ２との間隔をＺ２とする。Ｚ０＜Ｚ２を満たしている。給電時には、アーム１８０あるいは受電部１９０と下部１００との間隔Ｚ２が広いので、異物４０が、アーム１８０あるいは受電部１９０の上に載る場合がある。図３の給電時の図では、アーム１８０の上に異物４０が載った例を示している。

アーム１８０の上に異物４０が載った状態でアーム１８０と受電部１９０が収納されると、アーム１８０と下部１００との間に異物４０が挟み込まれる場合がある。異物４０の挟み込みが検知されたときの下部１００の鉛直方向下端と受電部１９０の鉛直下方の位置Ｐｚ１と、の間隔をＺ１とする。Ｚ１は、Ｚ１＜Ｚ２を満たしている。なお、アーム１８０と受電部１９０の収納動作中に異物４０が排除されれば、アーム１８０と受電部１９０とが収納される。

図４は、制御部１３０がアーム１８０、受電部１９０の収納時に実行する制御フローチャートである。制御部１３０は、ＥＣＵ１１０の指示を受けると、受電部１９０の収納を実行する。例えば、バッテリ２１０の電力量が予め定められた電力以上であり、バッテリ２１０への充電をする必要が無い場合、あるいは、電動車両１０が走行する路面２０に給電用レール３０が存在しない場合には、ＥＣＵ１１０は、制御部１３０に対し、受電部１９０の収納を指示する。ステップＳ１０では、制御部１３０は、受電部１９０の位置Ｐｚを検出する。具体的には、制御部１３０は、回転角センサ１６１が検出するアクチュエータ１６０の回転角θを用いて、受電部１９０の位置Ｐｚを検出できる。ステップＳ２０では、制御部１３０は、受電部１９０の目標位置Ｐｚｔを設定する。ステップＳ３０では、制御部１３０は、インバータ１５０を駆動し、受電部１９０が目標位置Ｐｚｔに移動するようにアクチュエータ１６０を駆動する。目標位置Ｐｚｔは、制御部１３０が受電部１９０を収納位置に移動させようとするときは、位置Ｐｚ０である。ステップＳ４０では、制御部１３０は、アクチュエータ１６０の駆動中に、異物センサ１７１からの異物挟み込み情報Ｉｎｆｍを用いて、アーム１８０または受電部１９０と下部１００との間への異物の挟み込みがあったか否かを確認する。ステップＳ４０における処理については、後述する。

ステップＳ７０では、制御部１３０は、回転角センサ１６１が検出するアクチュエータ１６０の回転角θを用いて、受電部１９０が目標位置Ｐｚｔに到達したか否かを判断する。受電部１９０が目標位置Ｐｚｔに到達した場合には、制御部１３０は、処理をステップＳ８０に移行し、アクチュエータ１６０の駆動を停止する。一方、受電部１９０が目標位置Ｐｚｔに到達していない場合には、制御部１３０は、処理をステップＳ１０に移行する。

図５は、図４のステップＳ４０で実行される異物挟み込み確認フローチャートである。ステップＳ４１では、制御部１３０は、アーム１８０または受電部１９０と下部１００との間の異物４０の挟み込みの有無を検知する。例えば、制御部１３０は、異物センサ１７１からの異物挟み込み情報Ｉｎｆｍを用いて異物４０の挟み込みを検知する。制御部１３０は、ステップＳ４１で異物４０が挟み込まれたことを検知した場合には、処理をステップＳ４２に移行し、異物排除フローを実行する。制御部１３０は、ステップＳ４１で異物４０が挟み込まれたことを検知していない場合には、図４のステップＳ７０に戻る。

図６は、制御部１３０が実行する異物排除フローチャートである。ステップＳ４４では、制御部１３０は、アクチュエータ１６０を逆方向Ｂ、すなわち、アーム１８０及び受電部１９０と下部１００との間の間隔を広げる解放方向に駆動する。

図７は、第１実施形態において、アーム１８０が異物４０を挟み込んだ挟み込み位置Ｐｚ１と、アーム１８０が解放位置Ｐｚｏｐにある状態を示す説明図である。アーム１８０が挟み込み位置Ｐｚ１から解放位置Ｐｚｏｐに移動すると、アーム１８０と下部１００との間の間隔がＺｏｐに広がり、異物４０が挟まれなくなる。その結果、自然に、あるいは、走行による電動車両１０の振動や走行風により異物が排除される。なお、第１実施形態では、Ｚｏｐ＞Ｚ１であればよく、Ｚｏｐは、Ｚ２と、同じでも、小さくても、大きくても良い。

以上、第１実施形態によれば、異物４０が検知された場合には、制御部１３０は、異物４０の挟み込みを解放する方向にアクチュエータ１６０を動作させるので、異物４０を排除できる。また、制御部１３０は、異物４０の挟み込みを検知した後は、異物４０をより挟み込む方向にアクチュエータ１６０を動作させないので、アクチュエータ１６０や、関節機構１７０、アーム１８０に無理な力を加えることがない。また、異物４０がアーム１８０と下部１００との間に強く挟み込まれることもない。

・第２実施形態：
第２実施形態は、ステップＳ４２の異物４０の排除の具体的な処理の仕方を除いて、第１実施形態と同じである。第１実施形態では、アーム１８０を解放方向に移動させるだけであったが、第２実施形態では、アーム１８０を解放方向（逆方向）と、収納方向（正方向）に交互に切り替える点で相違する。

図８は、第２実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。図９は、第２実施形態において、異物４０の排除を模式的に示す説明図である。図８に示す第２実施形態におけるフローチャートでは、第１実施形態のフローチャートのステップＳ４４の次にステップＳ４５が実行される点が異なる。図８のステップＳ４５では、制御部１３０は、予め定められた回数、アクチュエータ１６０を正逆方向に交互に切り替えて駆動する。予め定められた回数は、例えば、数回から１０回程度でよい。また、アクチュエータ１６０を正逆方向に切り替える速度は、毎回同じであってもよく、各回で異なっていても良い。

以上、第２実施形態によれば、制御部１３０は、アクチュエータ１６０を駆動して受電部１９０と下部１００との間隔を異物４０の挟み込みが検知された時の間隔Ｚ１よりも広げ、その後、アクチュエータ１６０の移動方向を、解放方向と反対方向である収納方向及び解放方向に交互に切り替える。この結果、制御部１３０は、ステップＳ４４の処理で異物４０を排除できなかった時であっても、ステップＳ４５の処理により、異物４０を振るい落とす可能性を高めることができる。また、異物４０を排除する専用の機構やアクチュエータを設ける必要がない。

・第３実施形態：
第３実施形態は、アクチュエータ１６０の移動範囲を第１記憶位置よりも解放方向側の範囲に限定している点で第２実施形態と相違する。図１０は、第３実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。図１１は、第３実施形態において、異物４０の排除を模式的に示す説明図である。図１０のステップＳ４３では、制御部１３０は、異物４０の挟み込みを検知したときの受電部１９０の位置Ｐｚ１を第１記憶位置Ｐｚ１として記憶する。ステップＳ４４では、制御部１３０は、第１実施形態、第２実施形態と同様に、アクチュエータ１６０を逆方向に、すなわち、アーム１８０及び受電部１９０と下部１００との間の間隔を広げる解放方向に、解放位置Ｐｚｏｐまで駆動する。ステップＳ４６では、制御部１３０は、受電部１９０の位置が第１記憶位置Ｐｚ１とＰｚｏｐの間で、アクチュエータ１６０の移動方向が正逆方向に交互に切り替わるように、アクチュエータ１６０を駆動する。

以上、第３実施形態によれば、制御部１３０は、異物４０の挟み込みを検知したときの受電部１９０の位置Ｐｚ１を第１記憶位置Ｐｚ１として記憶し、第１記憶位置Ｐｚ１よりも解放方向側の範囲でアクチュエータ１６０の移動方向を、収納方向及び解放方向に交互に切り替える。その結果、制御部１３０がステップＳ４６を実行する場合に、異物４０の挟み込みを検知したときの受電部１９０の第１記憶位置Ｐｚ１Ｐｚ１よりも収納方向側の位置に移動しないので、異物４０がアーム１８０と下部１００との間に再び挟み込まれることを抑制できる。

・第４実施形態：
図１２は、第４実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。図１３は、第４実施形態において、異物４０の排除を模式的に示す説明図である。図１２のステップＳ４３では、制御部１３０は、第３実施形態と同様に、異物４０の挟み込みを検知したときの受電部１９０の位置Ｐｚ１を第１記憶位置Ｐｚ１として記憶する。ステップＳ４７では、制御部１３０は、第１実施形態、第２実施形態と同様に、アクチュエータ１６０を逆方向に、すなわち、アーム１８０及び受電部１９０と下部１００との間の間隔を広げる解放方向に駆動する。ステップＳ４８では、制御部１３０は、アーム１８０または受電部１９０が干渉物４１と接触したか否かを判断する。ここで、干渉物４１とは、路面２０や給電用レール３０、路面２０の上のペットボトル、ブルーシート、ビニール袋、木の葉や枝等の異物４０を意味する。制御部１３０は、アーム１８０または受電部１９０が干渉物４１と接触した場合には、処理をステップＳ４９に移行し、干渉していない場合には、処理をステップＳ４７に戻す。すなわち、制御部１３０は、ステップＳ４８においてアーム１８０または受電部１９０が干渉物と接触したと検知されるまで、アクチュエータ１６０を逆方向（解放方向）に駆動する。ステップＳ４９では、制御部１３０は、アーム１８０または受電部１９０が干渉物と接触した位置Ｐｚ３を第２記憶位置Ｐｚ３として記憶する。ステップＳ５０では、制御部１３０は、受電部１９０が第１記憶位置Ｐｚ１よりも解放方向側、かつ、第２記憶位置Ｐｚ３よりも収納方向側となる範囲で、アクチュエータ１６０の移動方向が正逆方向に交互に切り替わるように、アクチュエータ１６０を駆動する。

以上、第４実施形態によれば、制御部１３０は、異物４０の挟み込みを検知したときの受電部１９０の位置Ｐｚ１を第１記憶位置として記憶し、アーム１８０または受電部１９０が干渉物と接触した位置を第２記憶位置として記憶し、受電部１９０が第１記憶位置Ｐｚ１よりも解放方向側、かつ、第２記憶位置Ｐｚ３よりも収納方向側となる範囲で、アクチュエータ１６０の移動方向を、正逆方向に交互に切り替える。その結果、異物４０を排除するときのアーム１８０や受電部１９０の振幅を大きくし、異物４０を排除し易くできる。また、アーム１８０または受電部１９０が干渉物と接触して破損することを抑制できる。

なお、図１３に示す例では、干渉物４１は、路面２０の上にあるため、Ｚ３＞Ｚ２であるが、干渉物４１が給電用レール３０の上にある場合には、Ｚ３＜Ｚ２となる。また、路面２０の上に給電用レール３０が有るが、干渉物４１が無い場合には、Ｚ２＝Ｚ３となる。給電用レール３０や路面２０の上に干渉物４１が無い場合には、電動車両１０の下部１００から路面２０までの間隔がＺ３となる。

・第５実施形態：
図１４は、第５実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。図１２に示す第４実施形態のフローチャートと比較すると、ステップＳ５０の代わりにステップＳ５１を備える点で相違する。以下ステップＳ５１について説明する。

ステップＳ５１では、制御部１３０は、第４実施形態の図１２のステップＳ５０と同様に、受電部１９０が第１記憶位置Ｐｚ１よりも解放方向側、かつ、第２記憶位置Ｐｚ３よりも収納方向側となる範囲で、アクチュエータ１６０の移動方向が正逆方向に交互に切り替わるように、アクチュエータ１６０を駆動する。このとき、制御部１３０は、受電部１９０の位置を第１記憶位置Ｐｚ１から第２記憶位置Ｐｚ３に移動させる場合には、アクチュエータ１６０を駆動せず、重力により自然落下させることで移動させる。一方、受電部１９０の位置を第２記憶位置Ｐｚ３から第１記憶位置Ｐｚ１に移動させる場合には、制御部１３０は、アクチュエータ１６０を駆動して、移動させる。例えば、アクチュエータ１６０の駆動軸にクラッチを有し、制御部１３０は、クラッチを切ることでアクチュエータ１６０を駆動せず、重力により、受電部１９０の位置を第１記憶位置Ｐｚ１から第２記憶位置Ｐｚ３に自然落下させる。なお、制御部１３０がクラッチを切った場合には、回転角センサ１６１が検出するアクチュエータ１６０の回転角θは変わらないので、クラッチを切る前の第１記憶位置Ｐｚ１における回転角センサ１６１が検出するアクチュエータ１６０の回転角を、クラッチを切った後の第２記憶位置Ｐｚ３におけるアクチュエータ１６０の回転角とする。このように、アクチュエータ１６０の駆動方向を一方向とすることで、駆動力が掛かるときの関節機構１７０の第１ギア１７２と第２ギア１７３におけるバックラッシ部を同じ接触面にできる。その結果、衝撃による第１ギア１７２と第２ギア１７３の破壊を抑制できる。なお、アーム１８０や受電部１９０を解放方向に移動させるときに重力を利用することは、第２実施形態、第３実施形態において適用しても良い。

・第６実施形態：
図１５は、第６実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。図１２に示す第４実施形態のフローチャートと比較すると、ステップＳ５０の代わりにステップＳ５２を備える点で相違する。以下、ステップＳ５２について説明する。ステップＳ５２では、ステップＳ５０と同様に、受電部１９０が第１記憶位置Ｐｚ１よりも解放方向側、かつ、第２記憶位置Ｐｚ３よりも収納方向側となる範囲で、アクチュエータ１６０の移動方向を、正逆方向、すなわち、収納方向及び解放方向に切り替える。このとき、制御部１３０は、アクチュエータ１６０の移動方向を正逆方向に切り替えるときの周波数Ｆを、周波数Ｆ１から周波数Ｆ２の間でスイープさせる。受電部１９０が第１記憶位置Ｐｚ１から第２記憶位置Ｐｚ３に移動し、第１記憶位置Ｐｚ１に戻るまでの時間をＴとするとき、周波数Ｆは、Ｆ＝１／Ｔで算出される。周波数Ｆ１は、関節機構１７０とアーム１８０と受電部１９０の機械的共振周波数Ｆｍよりも低い周波数であり、周波数Ｆ２は、関節機構１７０とアーム１８０と受電部１９０の機械的共振周波数Ｆｍよりも高い周波数である。

以上、第６実施形態によれば、制御部１３０は、アクチュエータ１６０により振動させる周波数を、関節機構１７０とアーム１８０と受電部１９０の機械的共振周波数Ｆｍに一致させやすくすることができる。

・第７実施形態：
図１６は、第７実施形態におけるステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。図１５に示す第６実施形態のフローチャートと比較すると、ステップＳ５２の代わりにステップＳ５３を備える点で相違する。以下、ステップＳ５３について説明する。ステップＳ５３では、ステップＳ５２と同様に、第１記憶位置Ｐｚ１と、第２記憶位置Ｐｚ３よりも収納側と、の間でアクチュエータ１６０の移動方向を、正逆方向、すなわち、収納方向及び解放方向に切り替える。このとき、制御部１３０は、アクチュエータ１６０の移動方向を正逆方向に切り替えるときの周波数Ｆを、関節機構１７０とアーム１８０と受電部１９０の機械的共振周波数Ｆｍとする。機械的共振周波数Ｆｍでアクチュエータ１６０を駆動すれば、少ないアクチュエータ１６０の駆動力で、アーム１８０と受電部１９０の振幅を大きくできる。アーム１８０と受電部１９０の振幅を同じ大きさにするときに、アクチュエータ１６０の駆動力を小さくできる。

以上、第７実施形態によれば、少ないアクチュエータ１６０を駆動力でも大きな振動を得ることができ、異物４０を振り落し易くできる。

・第８実施形態：
図１７は、第８実施形態における給電システム１１５を示す説明図である。図１８は、第８実施形態における、異物４０の排除を模式的に示す説明図である。第８実施形態は、第１実施形態から第７実施形態に用いたハードウェア構成と比較すると、図２に示した構成に加え、第２制御部１３５と、第２直流電源１４５と、第２インバータ１５５と、第２電圧センサ１４６、第２電流センサ１５７と、第２アクチュエータ１６５と、を備える点で異なる。なお、給電システム１１５は、図２に示した電力制御部２００と、バッテリ２１０と、駆動モータ２２０と、補機２３０を備えるが、図１７では図示を省略している。また、第１実施形態から第７実施形態の制御部１３０、直流電源１４０、電圧センサ１４１、電流センサ１５１、アクチュエータ１６０は、第８実施形態では、それぞれ、第１制御部１３０、第１直流電源１４０、第１電圧センサ１４１、第１電流センサ１５１、第１アクチュエータ１６０と呼ぶ。

第２制御部１３５は、第２インバータ１５５のスイッチング素子（図示せず）をオン・オフするゲート駆動信号を発信する。第２インバータ１５５は、第２直流電源１４５から得られる直流を３相交流に変換して、第２アクチュエータ１６５に供給する。第２アクチュエータ１６５は、関節機構１７０と、アーム１８０と、受電部１９０とを、アクチュエータ１６０による収納方向または解放方向と異なる方向、例えば図１７、図１８に示す右方向Ｃあるいは左方向Ｄに移動させる。なお、第２制御部１３５と、第２直流電源１４５は、それぞれ第１制御部１３０、第１直流電源１４０と同一であってもよい。

図１９は、図５のステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。図１５、図１６に示す第６、第７実施形態のフローチャートと比較すると、ステップＳ５２、Ｓ５３の代わりにステップＳ５４、Ｓ５５を備える点が異なる。

ステップＳ５４では、第１制御部１３０は、第１アクチュエータ１６０を駆動し、受電部１９０を、第１記憶位置Ｐｚ１と、第２記憶位置Ｐｚ３との中間に移動する。ステップＳ５５では、第１制御部１３０は、第２制御部１３５に制御を移し、第２制御部１３５は、第２アクチュエータ１６５駆動し、アーム１８０と受電部１９０とを、例えば電動車両１０の右方向Ｃ、左方向Ｄに、交互に駆動する。

以上、第８実施形態によれば、制御部１３５は、第２アクチュエータ１６５を駆動し、アーム１８０と受電部１９０とを、例えば電動車両１０の左右方向、すなわち、右方向Ｃ、左方向Ｄに、交互に駆動するので、異物４０をより排除し易くできる。

・第９実施形態：
第９実施形態は、制御部１３５が第２アクチュエータ１６５を駆動するときに、衝撃的に駆動する点で、第８実施形態と相違する。

図２０は、図５のステップＳ４２の処理を示すフローチャートである。図１９に示す第８実施形態のフローチャートと比較すると、ステップＳ５５の代わりにステップＳ５６を備える点が異なる。

ステップＳ５６では、第２制御部１３５は、第２アクチュエータ１６５を駆動し、アーム１８０と受電部１９０とを、例えば電動車両１０の左右方向に、交互に、且つ、衝動的に、駆動する。アーム１８０と受電部１９０とを衝動的に駆動させるとは、例えば、受電部１９０が加速するときには、躍度をプラスとし、受電部１９０が減速するときには、躍度をマイナスとすることを意味する。なお、制御部１３０は、加速、減速の両方でアーム１８０と受電部１９０とを衝動的に駆動させる必要はなく、いずれか一方でアーム１８０と受電部１９０とを衝動的に駆動させればよい。制御部１３３がこのようにアーム１８０と受電部１９０とを衝動的に移動させれば、アーム１８０あるいは受電部１９０の上に載った異物４０は、慣性によりアーム１８０や受電部１９０の動きに追従し難い。その結果、異物４０をより排除し易くできる。

以上、第８実施形態によれば、制御部１３５は、第２アクチュエータ１６５を駆動し、アーム１８０と受電部１９０とを、正逆方向、例えば電動車両１０の左右方向に、交互に、且つ、衝動的に、駆動するので、異物４０をより排除し易くできる。

・第１０実施形態：
第１０実施形態は、制御部１３０が異物４０の排除処理を予め定められた回数実行しても異物４０が排除されなかった場合に、異物４０の排除フローを停止し、異物４０が排除されなかった旨をＥＣＵ１２０に送信する点で、第１実施形態から第９実施形態と相違する。

図２１は、制御部１３０が一定時間毎に実行するアーム１８０と受電部１９０の駆動制御を示すフローチャートであり、第１実施形態から第９実施形態の図４に対応するフローチャートである。図４のフローチャートとは、ステップＳ９０、Ｓ１００、Ｓ１１０を備える点で異なる。また、ステップＳ４０では、異物４０の挟み込み回数をカウントしている点も相違するが、ステップＳ４０については、図２２を用いて説明する。

ステップＳ９０では、制御部１３０は、挟み込み回数値Ｎｐが閾値Ｎｔｈを超えたか否かを判断する。挟み込み回数値は、異物４０がアーム１８０または受電部１９０と下部１００との間に挟み込まれた回数である挟み込み回数値Ｎｐが閾値Ｎｔｈを越えている場合には、制御部１３０は、処理をステップＳ１００に移行し、越えていない場合には、処理をステップＳ１０に戻す。

ステップＳ１００では、制御部１３０は、アクチュエータ１６０の駆動を停止する。ステップＳ１１０では、制御部１３０は、ＥＣＵ１２０に、異物４０が排除されなかった旨の異常信号を送信する。ＥＣＵ１２０は、物４０が排除されなかった旨の異常信号を受信すると、例えば、運転席のインストルメントパネルに表示する。運転者は、この表示から、アーム１８０及び受電部１９０が正しく収納されなかったことを知ることができる。ＥＣＵ１２０は、音声等の他の方法を用いて物４０が排除されなかった旨を運転者に知らせても良い。

図２２は、制御部１３０が実行する異物排除フローチャートである。なお、図５に対応するフローチャートは、省略しているが、第１実施形態から第９実施形態におけるフローチャートと同じである。図２２に示す異物排除フローチャートは、図１２に示す第４実施形態の異物フローチャートと比較すると、ステップＳ４３の前にステップＳ６１、Ｓ６２を備える点が相違する。ステップＳ６１では、制御部１３０は、挟み込み回数値Ｎｐに１を加える。ステップＳ６２では、制御部１３０は、挟み込み回数値Ｎｐが閾値Ｎｔｈを超えたか否かを判断し、越えている場合には、図２２に示すサブルーチンを終了し、越えていない場合には、ステップＳ４３に処理を移行する。

なお、制御部１３０は、ステップＳ６２を、省略してもよい。図２２に示すサブルーチンを終了した後、受電部１９０が目標位置Ｐｚｔに到達していない場合には、制御部１３０は、図２１のステップＳ９０を実行するため、挟み込み回数値Ｎｐが閾値Ｎｔｈを越えているか否かを判断できる。また、ステップＳ６２を省略した場合には、制御部１３０は、ステップＳ６１をステップＳ５５の次に実行してもよい。

以上、第１０実施形態によれば、異物４０が振るい落とされず排除されなかった場合、アーム１８０や受電部１９０が格納できない状態を電動車両１０へ異常信号として送り、電動車両１０の運転者に警告することができる。

第１０実施形態では、第４実施形態における異物４０の排除における挟み込み回数を例に挙げて説明したが、第１０実施形態は、第１実施形態から第９実施形態のいずれとも組み合わせることができる。

なお、上記各実施形態では、送電部である給電用レール３０を路面２０の上に備え、給電時には、アーム１８０と受電部１９０と電動車両１０の下方に移動させる構成であったが、送電部である給電用レール３０を道路脇に設け、アーム１８０と受電部１９０とを電動車両１０の側面方向に移動させる構成であってもよい。この場合、異物４０は、アーム１８０または受電部１９０と、電動車両１０の側面との間に挟み込まれる。すなわち、異物４０は、アーム１８０または受電部１９０以外の電動車両１０の構成部品との間に挟み込まれても良い。また、受電部１９０を受電コイルで形成し、給電用レール３０の代わりに送電コイルを用い、非接触で電力を給電するように構成してもよい。

なお、上記各実施形態では、制御部１３０は、異物センサ１７１を用いて異物４０の挟み込みを検出している。一般に、異物４０が挟み込みこまれた場合には、異物が挟み込みこまれていない場合に比べて、アクチュエータ１６０の駆動トルクが増大し、出力電流Ｉｉｎｖが増加する。したがって、制御部１３０は、異物の挟み込みを検知する検知部として、アクチュエータ１６０の出力電流Ｉｉｎｖを取得し、出力電流Ｉｉｎｖの大きさから異物の挟み込みを検知する構成を採用しても良い。

上記各実施形態では、制御部１３０が、アーム１８０及び受電部１９０を収納するときに異物４０を挟み込んだ場合を例に挙げて説明したが、アーム１８０及び受電部１９０の構成によっては、アーム１８０及び受電部１９０を受電位置に移動させるときに、異物４０を挟み込む場合も有り得る。この場合についても、制御部１３０は、同様に、異物４０の挟み込みを解放する方向にアーム１８０及び受電部１９０を駆動することで、異物４０を排除できる。

上記各実施形態では、アクチュエータ１６０、１６５をインバータ式の３相モータとしたが、ＤＣモータであってもよい。また、アクチュエータ１６０、１６５をモータの代わりに、ソレノイドなどを用いて構成しても良い。

本開示は、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、実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、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。

（１）本開示の他の形態によれば、電動車両（１０）の給電システム（１１０）が提供される。この給電システムは、路面（２０）側の送電部（３０）との間で電気的な接触または非接触で電力を受電する受電部（１９０）と、一方の端部（ＡＰ１）が前記電動車両に支持され、他方の端部（ＡＰ２）で前記受電部を支持し、前記一方の端部の回りに回動可能なアーム（１８０）と、前記アームを回動することで前記受電部の位置を変更するアクチュエータ（１６０）と、前記アクチュエータの動作を制御する制御部（１３０）と、前記アームまたは前記受電部と前記電動車両の構成部品（１００）との間の異物（４０）の挟み込みを検知する検知部（１７１）と、を備え、前記制御部が前記受電部の位置を変更する動作中に前記検知部が前記異物の挟み込みを検知した場合、前記制御部は、前記異物の挟み込みを解放する方向に前記アクチュエータを動作させる。この形態によれば、制御部は、受電部の位置を変更する動作中にアームまたは受電部と電動車両の構成部品との間の異物の挟み込みを検知した場合には、異物の挟み込みを解放する方向にアクチュエータを動作させるので、異物を排除できる。

（２）上記形態において、前記制御部は、前記アクチュエータを駆動して前記受電部と前記電動車両の構成部品との間隔を前記検知部が前記異物の挟み込みを検知したときの間隔（Ｚ１）よりも広げる解放方向に移動させ、その後、前記アクチュエータの移動方向を、前記解放方向と反対方向である収納方向及び前記解放方向に交互に切り替えてもよい。

（３）上記形態において、前記制御部は、前記検知部が前記異物の挟み込みを検知したときの前記受電部の位置を第１記憶位置（Ｐｚ１）として記憶し、前記受電部の位置が前記第１記憶位置よりも前記解放方向側となる範囲で前記アクチュエータを移動させ、前記アクチュエータの移動方向を、前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替えてもよい。

（４）上記形態において、前記制御部は、前記アクチュエータを前記解放方向に移動させたときに前記アームと前記受電部の少なくとも一方が干渉物と干渉した位置を第２記憶位置（Ｐｚ３）として記憶し、前記受電部の位置が前記第２記憶位置より前記収納方向側となる範囲で、前記アクチュエータの移動方向を、前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替えてもよい。

（５）上記形態において、前記制御部は、前記受電部を前記収納方向に移動させるときの前記アクチュエータの駆動力と、前記解放方向に移動させるときの前記アクチュエータの駆動力と、を異ならせてもよい。

（６）上記形態において、前記制御部は、前記アクチュエータの移動方向を前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替えるときに、前記アームと前記受電部との機械的共振周波数（Ｆｍ）を含む周波数の範囲でスイープさせてもよい。

（７）上記形態において、前記制御部は、前記アクチュエータの移動方向を前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替えるときに、前記アームと前記受電部との機械的共振周波数で、前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替えてもよい。

（８）上記形態において、前記アクチュエータは、前記アームと前記受電部とを前記収納方向または前記解放方向に移動させる第１アクチュエータと、前記アームと前記受電部とを前記収納方向または前記解放方向と異なる２つの方向（Ｃ、Ｄ）に移動させる第２アクチュエータ（１６５）とを含み、前記制御部は、前記第２アクチュエータの移動方向を交互に切り替えてもよい。

（９）上記形態において、前記制御部は、前記アクチュエータの移動方向を交互に切り替えるときに、前記アクチュエータの駆動力を衝撃的に切り替えてもよい。

（１０）上記形態において、前記検知部が前記異物の挟み込みを検知した後、前記制御部が前記異物の排除処理を予め定められた回数実行した後においても前記異物が排除されずに挟み込まれたままであることを前記検知部が検知した場合には、前記制御部は、前記アクチュエータの動作を停止させ、前記電動車両の運転者に知らせてもよい。

１０…電動車両、２０…路面、３０…給電用レール、４０、４１…異物、１００…下部、１１０、１１５…給電システム、１３０…第１制御部、１３５…第２制御部、１４０…第１直流電源、１４１…第１電圧センサ、１４５…第２直流電源、１４６…第２電圧センサ、１５０…インバータ、１５１…第１電流センサ、１５５…第２インバータ、１５７…第２電流センサ、１６０…第１アクチュエータ、１６１…回転角センサ、１６５…第２アクチュエータ、１７０…関節機構、１７１…異物センサ、１７２…第１ギア、１７３…第２ギア、１８０…アーム、１９０…受電部

Claims (11)

1. 路面（２０）側の送電部（３０）との間で電気的な接触または非接触で電力を受電する受電部（１９０）を一方の端部（ＡＰ２）で支持し、他方の端部（ＡＰ１）が電動車両に支持されたアーム（１８０）を前記他方の端部の回りに回動させることで前記受電部の位置を変更するアクチュエータ（１６０）を有する電動車両（１０）の給電システム（１１０）の制御方法であって、
   前記受電部の位置を変更する動作中に前記アームまたは前記受電部と、前記電動車両の構成部品（１００）との間の異物（４０）の挟み込みを検知した場合には、前記異物の挟み込みを解放する方向に前記アクチュエータを動作させる、給電システムの制御方法。
2. 請求項１に記載の給電システムの制御方法であって、
   前記受電部と前記電動車両の構成部品との間隔を前記異物の挟み込みが検知されたときの間隔（Ｚ１）よりも広げる解放方向に移動させ、その後、前記アクチュエータの移動方向を、前記解放方向と反対方向である収納方向及び前記解放方向に交互に切り替える、給電システムの制御方法。
3. 請求項２に記載の給電システムの制御方法であって、
   前記異物の挟み込みが検知されたときの前記受電部の位置を第１記憶位置（Ｐｚ１）として記憶し、前記受電部の位置が前記第１記憶位置よりも前記解放方向側となる範囲で前記アクチュエータを移動させ、前記アクチュエータの移動方向を前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替える、給電システムの制御方法。
4. 請求項３に記載の給電システムの制御方法であって、
   前記アクチュエータを前記解放方向に移動させたときに前記アームと前記受電部の少なくとも一方が干渉物と干渉した位置を第２記憶位置（Ｐｚ３）として記憶し、前記受電部の位置が前記第２記憶位置よりも前記収納方向側となる範囲で、前記アクチュエータの移動方向を前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替える、給電システムの制御方法。
5. 請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の給電システムの制御方法であって、
   前記アクチュエータを前記受電部の前記収納方向に移動させるときの前記アクチュエータの駆動力と、前記解放方向に移動させるときの前記アクチュエータの駆動力と、を異ならせる、給電システムの制御方法。
6. 請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の給電システムの制御方法であって、
   前記アクチュエータの移動方向を前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替えるときに、前記アームと前記受電部との機械的共振周波数（Ｆｍ）を含む周波数の範囲でスイープさせる、給電システムの制御方法。
7. 請求項６に記載の給電システムの制御方法であって、
   前記アクチュエータの移動方向を前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替えるときに、前記アームと前記受電部との機械的共振周波数で、前記収納方向及び前記解放方向に交互に切り替える、給電システムの制御方法。
8. 請求項３から請求項７のいずれか一項に記載の給電システムの制御方法であって、
   前記アクチュエータは、前記アームと前記受電部とを前記収納方向または前記解放方向に移動させる第１アクチュエータと、前記アームと前記受電部とを前記収納方向または前記解放方向と異なる２つの方向（Ｃ、Ｄ）に移動させる第２アクチュエータ（１６５）とを含み、
   前記第２アクチュエータの移動方向を交互に切り替える、給電システムの制御方法。
9. 請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の給電システムの制御方法であって、
   前記アクチュエータの移動方向を交互に切り替えるときに、前記アクチュエータの駆動力を衝撃的に切り替える、給電システムの制御方法。
10. 請求項２から請求項９のいずれか一項に記載の給電システムの制御方法であって、
    前記異物の挟み込みが検知された後、前記異物の排除処理を予め定められた回数実行した後においても前記異物が排除されずに挟み込まれたままである場合には、前記アクチュエータの動作を停止させ、前記電動車両の運転者に知らせる、給電システムの制御方法。
11. 電動車両（１０）の給電システム（１１０）であって、
    路面（２０）側の送電部（３０）との間で電気的な接触または非接触で電力を受電する受電部（１９０）と、
    一方の端部（ＡＰ１）が前記電動車両に支持され、他方の端部（ＡＰ２）で前記受電部を支持し、前記一方の端部の回りに回動可能なアーム（１８０）と、
    前記アームを回動することで前記受電部の位置を変更するアクチュエータ（１６０）と、
    前記アクチュエータの動作を制御する制御部（１３０）と、
    前記アームまたは前記受電部と前記電動車両の構成部品との間の異物（４０）の挟み込みを検知する検知部（１７１）と、
    を備え、
    前記制御部が前記受電部の位置を変更する動作中に前記検知部が前記異物の挟み込みを検知した場合、前記制御部は、前記異物の挟み込みを解放する方向に前記アクチュエータを動作させる、
    給電システム。

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