JP2023002026A - 給電システム、給電方法及び給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機関制限エリアの周囲において給電装置から車両への非接触給電を効率的に行う。【解決手段】給電システム１、１’は、内燃機関３０の駆動が禁止又は制限されるエリアの周囲の道路に設置され且つ非接触で車両３へ電力を伝送するように構成された複数の給電装置を備える。複数の給電装置は、エリアの入口までの走行経路又はエリアの入口若しくは境界までの直線経路の距離が所定距離以下である第１の地点に設置された第１の給電装置２ａと、距離が所定距離よりも大きい第２の地点に設置された第２の給電装置２ｂとを含む。第１の給電装置から車両への給電量は第２の給電装置から車両への給電量よりも多くされる。【選択図】図５

Description

本発明は、給電システム、給電方法及び給電装置に関する。

従来、磁界共鳴方式のような伝送方式を用いて、地面に設けられた給電装置から車両へ非接触で電力を伝送する技術が知られている（例えば特許文献１）。斯かる技術を用いることで、車両の走行中に給電装置によって車両のバッテリを充電させることができる。

特開２０１８－１５７６８６号公報

ところで、近年、大気汚染を低減すべく、交通量の多い都市部のような場所において、車両の走行時に内燃機関の駆動が禁止又は制限されるエリア（機関制限エリア）が設定されてきている。ハイブリッド車両が斯かるエリアを走行するときには、内燃機関を停止させてモータのみによって走行用の動力を出力するＥＶ走行を行う必要がある。

しかしながら、機関制限エリアにおいてバッテリの充電率が不足すると、ハイブリッド車両の走行を継続するために内燃機関を作動させる必要が生じる。このため、ハイブリッド車両が機関制限エリアに進入する前にハイブリッド車両のバッテリを予め充電しておくことが望ましい。

例えば、車両への非接触給電が可能な給電装置を機関制限エリアの周囲の道路に設置し、給電装置から車両への非接触給電によってバッテリの充電を行うことが考えられる。しかしながら、機関制限エリアの周囲において車両への非接触給電が闇雲に行われると、非接触給電のための電力消費量が過大となる。

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、機関制限エリアの周囲において給電装置から車両への非接触給電を効率的に行うことにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）内燃機関の駆動が禁止又は制限されるエリアの周囲の道路に設置され且つ非接触で車両へ電力を伝送するように構成された複数の給電装置を備える給電システムであって、前記複数の給電装置は、前記エリアの入口までの走行経路又は前記エリアの入口若しくは境界までの直線経路の距離が所定距離以下である第１の地点に設置された第１の給電装置と、前記距離が前記所定距離よりも大きい第２の地点に設置された第２の給電装置とを含み、前記第１の給電装置から車両への給電量が前記第２の給電装置から車両への給電量よりも多くされる、給電システム。

（２）前記複数の給電装置は、互いに異なる地点に設置された三つ以上の給電装置を含み、前記複数の給電装置のそれぞれから車両への給電量が、前記距離が短いほど多くされる、上記（１）に記載の給電システム。

（３）前記エリアは、所定の時間帯において内燃機関の駆動が禁止又は制限される時間限定エリアであり、前記第１の給電装置は、前記時間帯の少なくとも一部を含む所定の設定時間における車両への給電量を、該設定時間以外の時間における車両への給電量よりも多くする、上記（１）又は（２）に記載の給電システム。

（４）前記設定時間の開始時点が前記時間帯よりも前の時点に設定される、上記（３）に記載の給電システム。

（５）前記第１の給電装置と通信可能なサーバを更に備え、前記第１の給電装置は前記サーバからの指示に基づいて車両への給電量を多くする、上記（３）又は（４）に記載の給電システム。

（６）前記サーバは、前記第１の地点における車両の交通量を取得し、現在時刻が前記設定時間内であり且つ前記交通量が所定値以上であるときに、前記第１の給電装置に車両への給電量の増加指示を送信する、上記（５）に記載の給電システム。

（７）内燃機関の駆動が禁止又は制限されるエリアの周囲の道路に設置され且つ非接触で車両へ電力を伝送するように構成された複数の給電装置を用いた給電方法であって、前記複数の給電装置は、前記エリアの入口までの走行経路又は前記エリアの入口若しくは境界までの直線経路の距離が所定距離以下である第１の地点に設置された第１の給電装置と、前記距離が前記所定距離よりも大きい第２の地点に設置された第２の給電装置とを含み、前記第１の給電装置から車両への給電量が前記第２の給電装置から車両への給電量よりも多くされる、給電方法。

（８）所定の時間帯において内燃機関の駆動が禁止又は制限されるエリアの周囲に設置された給電装置であって、前記時間帯の少なくとも一部を含む所定の設定時間における車両への給電量を、該設定時間以外の時間における車両への給電量よりも多くする、給電装置。

本発明によれば、機関制限エリアの周囲において給電装置から車両への非接触給電を効率的に行うことができる。

図１は、給電装置から車両への非接触給電を行うための構成を概略的に示す図である。 図２は、コントローラの概略的な構成図である。 図３は、ＥＣＵの概略的な構成及び他の車載機器を示す図である。 図４は、第一実施形態に係る給電システムを概略的に示す図である。 図５は、機関制限エリアの周辺に設置された給電装置に関して、機関制限エリアの入口までの走行経路の距離と、給電装置から車両への単位時間当たりの給電量との関係を示す図である。 図６は、第二実施形態に係る給電システムを概略的に示す図である。 図７は、サーバの構成を概略的に示す図である。 図８は、第二実施形態においてサーバにおいて実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。 図９は、第二実施形態において第１の給電装置において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。 図１０は、第三実施形態においてサーバにおいて実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜第一実施形態＞
最初に、図１～図５を参照して、本発明の第一実施形態について説明する。

近年、大気汚染を低減すべく、交通量の多い都市部のような場所において、車両の走行時に内燃機関の駆動が禁止又は制限されるエリア（以下、「機関制限エリア」と称する）が設定されてきている。ハイブリッド車両が斯かるエリアを走行するときには、内燃機関を停止させてモータのみによって走行用の動力を出力するＥＶ走行を行う必要がある。

しかしながら、機関制限エリアにおいてバッテリの充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が不足すると、ハイブリッド車両の走行を継続するために内燃機関を作動させる必要が生じる。このため、ハイブリッド車両が機関制限エリアに進入する前にハイブリッド車両のバッテリを予め充電しておくことが望ましい。

例えば、車両への非接触給電が可能な給電装置を機関制限エリアの周囲の道路に設置し、車両の走行中に非接触給電によってバッテリの充電を行うことが考えられる。以下、非接触給電を行うための構成の一例を説明する。

図１は、給電装置２から車両３への非接触給電を行うための構成を概略的に示す図である。給電装置２は道路に設けられ、車両３がその道路を通過するときに給電装置２から車両３への非接触給電が行われる。すなわち、給電装置２は非接触で車両３へ電力を伝送するように構成され、車両３は給電装置２から非接触で給電されるように構成される。具体的には、給電装置２は、非接触で電力を送信するように構成された送電装置４を備え、車両３は、非接触で送電装置４から電力を受信するように構成された受電装置５を備える。

特に、本実施形態では、磁界共振結合（磁界共鳴）によって給電装置２から車両３への非接触給電が行われる。すなわち、給電装置２は磁界を媒体として車両３へ電力を伝送する。なお、非接触給電は、非接触電力伝送、ワイヤレス電力伝送又はワイヤレス給電とも称される。

図１に示されるように、給電装置２は、送電装置４に加えて、電源２１、コントローラ６及び通信装置２２を備える。給電装置２は、車両３が通過する道路（車線）に設けられ、例えば地中（路面の下）に埋め込まれる。なお、給電装置２の少なくとも一部（例えば、電源２１、コントローラ６及び通信装置２２）は路面の上に配置されてもよい。

電源２１は、送電装置４の電力源であり、送電装置４に電力を供給する。電源２１は、例えば、単相交流電力を供給する商用交流電源である。なお、電源２１は、三相交流電力を供給する交流電源等であってもよい。

送電装置４は、送電側整流回路４１、インバータ４２及び送電側共振回路４３を備える。送電装置４では、送電側整流回路４１及びインバータ４２を介して送電側共振回路４３に適切な交流電力（高周波電力）が供給される。

送電側整流回路４１は電源２１及びインバータ４２に電気的に接続される。送電側整流回路４１は、電源２１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力をインバータ４２に供給する。送電側整流回路４１は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。

インバータ４２は送電側整流回路４１及び送電側共振回路４３に電気的に接続される。インバータ４２は、送電側整流回路４１から供給された直流電力を、電源２１の交流電力よりも高い周波数の交流電力（高周波電力）に変換し、高周波電力を送電側共振回路４３に供給する。

送電側共振回路４３は、コイル４４及びコンデンサ４５から構成される共振器を有する。コイル４４及びコンデンサ４５の各種パラメータ（コイル４４の外径及び内径、コイル４４の巻数、コンデンサ４５の静電容量等）は、送電側共振回路４３の共振周波数が所定の設定値になるように定められる。所定の設定値は、例えば１０ｋＨｚ～１００ＧＨｚであり、好ましくは、車両の非接触給電用の周波数帯域としてＳＡＥ ＴＩＲ Ｊ２９５４規格によって定められた８５ｋＨｚである。

送電側共振回路４３は、コイル４４の中心が車線の中央に位置するように、車両３が通過する車線の中央に配置される。インバータ４２から供給された高周波電力が送電側共振回路４３に印加されると、送電側共振回路４３は、電力を送信するための交流磁界を発生させる。なお、電源２１は燃料電池又は太陽電池のような直流電源であってもよく、この場合に送電側整流回路４１が省略されてもよい。

コントローラ６は、例えば汎用コンピュータであり、給電装置２の各種制御を行う。例えば、コントローラ６は、送電装置４のインバータ４２に電気的に接続され、送電装置４による電力送信を制御すべくインバータ４２を制御する。

図２は、コントローラ６の概略的な構成図である。コントローラ６はメモリ６１及びプロセッサ６２を備える。メモリ６１及びプロセッサ６２は信号線を介して互いに接続されている。なお、コントローラ６は、コントローラ６をインターネットのような通信ネットワークに接続するための通信インターフェース等を更に備えていてもよい。

メモリ６１は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えばＲＡＭ）及び不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＯＭ）を有する。メモリ６１は、プロセッサ６２において実行されるプログラム、プロセッサ６２によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。

プロセッサ６２は、一つ又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有し、各種処理を実行する。なお、プロセッサ６２は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。プロセッサ６２は給電装置２の制御部の一例である。

通信装置２２は、給電装置２と給電装置２の外部との通信を可能とする機器（例えば近距離無線通信モジュール）である。通信装置２２はコントローラ６に電気的に接続され、コントローラ６は通信装置２２を介して車両３と通信する。

一方、車両３は、図１に示されるように、受電装置５に加えて、内燃機関３０、モータ３１、バッテリ３２、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）３３及び電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）７を備える。本実施形態では、車両３は、ハイブリッド車両（ＨＶ）であり、内燃機関３０及びモータ３１の少なくとも一方によって走行用の動力を出力する。

内燃機関３０は、燃料と空気との混合気を気筒内で燃焼させて動力を出力し、例えばガソリンエンジン又はディーゼルエンジンである。内燃機関３０の出力は減速機及び車軸を介して車輪９０に伝達される。

モータ３１は、例えば交流同期モータであり、電動機及び発電機として機能する。モータ３１は、電動機として機能するとき、バッテリ３２に蓄えられた電力を動力源として駆動される。モータ３１の出力は減速機及び車軸を介して車輪９０に伝達される。一方、車両３の減速時には車輪９０の回転によってモータ３１が駆動され、モータ３１は発電機として機能して回生電力を発電する。

バッテリ３２は、充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等から構成される。バッテリ３２は車両３の走行に必要な電力（例えばモータ３１の駆動電力）を蓄える。モータ３１によって発電された回生電力がバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電され、バッテリ３２の充電率が回復する。

ＰＣＵ３３はバッテリ３２及びモータ３１に電気的に接続される。ＰＣＵ３３は、インバータ、昇圧コンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを有する。インバータは、バッテリ３２から供給された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ３１に供給する。一方、インバータは、モータ３１によって発電された交流電力（回生電力）を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ３２に供給する。昇圧コンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がモータ３１に供給されるときに、必要に応じてバッテリ３２の電圧を昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がヘッドライト等の電子機器に供給されるときに、バッテリ３２の電圧を降圧する。

受電装置５は、受電側共振回路５１、受電側整流回路５４及び充電回路５５を備える。受電装置５は、送電装置４から電力を受信し、受信した電力をバッテリ３２に供給する。

受電側共振回路５１は、路面との距離が小さくなるように車両３の底部に配置される。本実施形態では、受電側共振回路５１は、車幅方向において車両３の中央に配置され、車両３の前後方向において前輪９０と後輪９０との間に配置される。

受電側共振回路５１は、送電側共振回路４３と同様の構成を有し、コイル５２及びコンデンサ５３から構成される共振器を有する。コイル５２及びコンデンサ５３の各種パラメータ（コイル５２の外径及び内径、コイル５２の巻数、コンデンサ５３の静電容量等）は、受電側共振回路５１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数と一致するように定められる。なお、受電側共振回路５１の共振周波数と送電側共振回路４３の共振周波数とのずれ量が小さければ、例えば受電側共振回路５１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数の±２０％の範囲内であれば、受電側共振回路５１の共振周波数は送電側共振回路４３の共振周波数と必ずしも一致している必要はない。

図１に示されるように受電側共振回路５１が送電側共振回路４３と対向しているときに、送電側共振回路４３に交流磁界が発生すると、交流磁界の振動が、送電側共振回路４３と同一の共振周波数で共鳴する受電側共振回路５１に伝達する。この結果、電磁誘導によって受電側共振回路５１に誘導電流が流れ、誘導電流によって受電側共振回路５１において電力が発生する。すなわち、送電側共振回路４３は磁界を介して受電側共振回路５１へ電力を送信し、受電側共振回路５１は磁界を介して送電側共振回路４３から電力を受信する。

受電側整流回路５４は受電側共振回路５１及び充電回路５５に電気的に接続される。受電側整流回路５４は、受電側共振回路５１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力を充電回路５５に供給する。受電側整流回路５４は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。

充電回路５５は受電側整流回路５４及びバッテリ３２に電気的に接続される。充電回路５５は、受電側整流回路５４から供給された直流電力をバッテリ３２の電圧レベルに変換してバッテリ３２に供給する。送電装置４から送信された電力が受電装置５によってバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電され、バッテリ３２のＳＯＣが回復する。充電回路５５は例えばＤＣ／ＤＣコンバータである。

ＥＣＵ７は車両３の各種制御を行う。例えば、ＥＣＵ７は、受電装置５の充電回路５５に電気的に接続され、送電装置４から送信された電力によるバッテリ３２の充電を制御すべく充電回路５５を制御する。また、ＥＣＵ７は、ＰＣＵ３３に電気的に接続され、バッテリ３２と電気負荷（例えばモータ３１）との間の電力の授受を制御すべくＰＣＵ３３を制御する。なお、受電装置５は、送電装置４から受信した電力をバッテリ３２の代わりに電気負荷（例えばモータ３１）に供給してもよい。

図３は、ＥＣＵ７の概略的な構成及び他の車載機器を示す図である。ＥＣＵ７は、通信インターフェース７１、メモリ７２及びプロセッサ７３を有する。通信インターフェース７１、メモリ７２及びプロセッサ７３は信号線を介して互いに接続されている。

通信インターフェース７１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ネットワークにＥＣＵ７を接続するためのインターフェース回路を有する。

メモリ７２は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えばＲＡＭ）及び不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＯＭ）を有する。メモリ７２は、プロセッサ７３において実行されるプログラム、プロセッサ７３によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。

プロセッサ７３は、一つ又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有し、各種処理を実行する。なお、プロセッサ７３は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。

また、図３に示されるように、車両３は、ＧＮＳＳ受信機３４、地図データベース３５及び通信装置３６を更に備える。ＧＮＳＳ受信機３４、地図データベース３５通信装置３６はＥＣＵ７に電気的に接続される。

ＧＮＳＳ受信機３４は、複数（例えば３つ以上）の測位衛星から得られる測位情報に基づいて、車両３の現在位置（例えば車両３の緯度及び経度）を検出する。具体的には、ＧＮＳＳ受信機３４は、複数の測位衛星を捕捉し、測位衛星から発信された電波を受信する。そして、ＧＮＳＳ受信機３４は、電波の発信時刻と受信時刻との差に基づいて測位衛星までの距離を算出し、測位衛星までの距離及び測位衛星の位置（軌道情報）に基づいて車両３の現在位置を検出する。ＧＮＳＳ受信機３４の出力、すなわちＧＮＳＳ受信機３４によって検出された車両３の現在位置はＥＣＵ７に送信される。

なお、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム）は、米国のＧＰＳ、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ、欧州のＧａｌｉｌｅｏ、日本のＱＺＳＳ、中国のＢｅｉＤｏｕ、インドのＩＲＮＳＳ等の衛星測位システムの総称である。したがって、ＧＮＳＳ受信機３４にはＧＰＳ受信機が含まれる。

地図データベース３５は地図情報を記憶している。地図情報には、給電装置２の位置情報、機関制限エリアの位置情報等が含まれる。ＥＣＵ７は地図データベース３５から地図情報を取得する。なお、地図データベース３５が車両３の外部（例えばサーバ等）に設けられ、ＥＣＵ７は車両３の外部から地図情報を取得してもよい。

通信装置３６は、車両３と車両３の外部との通信を可能とする機器（例えば、近距離無線通信モジュール、インターネットのような通信ネットワークに車両３を接続するためのデータ通信モジュール（ＤＣＭ：Data communication module）等）である。ＥＣＵ７は通信装置３６を介して給電装置２と通信する。

例えば、ＥＣＵ７は、給電装置２が設置された給電エリアに車両３が接近したときに、給電装置２に非接触給電を要求する。給電装置２のコントローラ６は、車両３から非接触給電の要求を受信すると、送電装置４によって交流磁界を発生させる。この結果、給電装置２から車両３への非接触給電が行われる。

したがって、給電装置２を機関制限エリアの周囲の道路に設置することによって、車両３のようなハイブリッド車両が機関制限エリアに進入する際に、車両３のバッテリ３２を予め充電することができる。しかしながら、機関制限エリアの周囲において車両への非接触給電が闇雲に行われると、非接触給電のための電力消費量が過大となる。そこで、本実施形態では、給電装置２の設置位置を考慮して給電装置２から車両への給電量が設定される。

図４は、第一実施形態に係る給電システム１を概略的に示す図である。図４の破線は機関制限エリアＥＬＡの境界を示し、破線によって囲まれた範囲が機関制限エリアＥＬＡに相当する。図４の例では、機関制限エリアＥＬＡの周囲の複数の道路が機関制限エリアＥＬＡ内の道路に接続されている。なお、機関制限エリアＥＬＡは、低排出ゾーン（ＬＥＺ）、Ｅドライブゾーン、ジオフェンシングゾーン等とも称される。

給電システム１は、機関制限エリアＥＬＡの周囲に設置され且つ非接触で車両へ電力を伝送するように構成された複数の給電装置を備える。本実施形態では、複数の給電装置は、機関制限エリアＥＬＡの入口までの走行経路の距離が所定距離以下である第１の地点に設置された第１の給電装置２ａと、機関制限エリアＥＬＡの入口までの走行経路の距離が所定距離よりも大きい第２の地点に設置された第２の給電装置２ｂとを含む。なお、走行経路の距離とは、車両が道路に沿って走行するときの車両の走行距離を意味する。また、機関制限エリアの入口とは、車両が道路に沿って機関制限エリア内に進入するときの機関制限エリアの境界地点を意味する。

第１の給電装置２ａ及び第２の給電装置２ｂは、それぞれ、上述した給電装置２と同様の構成を有する。第１の給電装置２ａは、直進走行によって機関制限エリアＥＬＡに進入可能な道路、すなわち機関制限エリアに通じる道路に設置される。図４の例では、第１の給電装置２ａ及び第２の給電装置２ｂは同一の道路に設置され、第１の給電装置２ａと第２の給電装置２ｂとの間には分岐路が存在している。

第１の給電装置２ａが設置された第１の地点は、第２の給電装置２ｂが設置された第２の地点よりも機関制限エリアＥＬＡに近い。このため、第１の地点を通過する車両は、第２の地点を通過する車両に比べて、機関制限エリアＥＬＡに進入する可能性が高い。したがって、機関制限エリアＥＬＡの周囲において使用可能な電力量が限られる場合、第２の地点を通過する車両よりも第１の地点を通過する車両への給電を優先的に行うことが望ましい。

そこで、本実施形態では、第１の地点に設置された第１の給電装置２ａから車両への給電量が、第２の地点に設置された第２の給電装置２ｂから車両への給電量よりも多くされる。このことによって、機関制限エリアＥＬＡの周囲における給電のための消費電力量を低減しつつ、機関制限エリアＥＬＡ内での車両の電欠を抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、機関制限エリアの周囲において給電装置から車両への非接触給電を効率的に行うことができる。

例えば、第１の給電装置２ａ及び第２の給電装置２ｂは、第１の給電装置２ａから車両への単位時間当たりの給電量が第２の給電装置２ｂから車両への単位時間当たりの給電量よりも多くなるように構成される。また、第１の給電装置２ａ及び第２の給電装置２ｂは、車両が所定速度で第１の給電装置２ａを通過するときの第１の給電装置２ａから車両への給電量が、車両が所定速度で第２の給電装置２ｂを通過するときの第２の給電装置２ｂから車両への給電量よりも多くなるように構成されてもよい。

給電装置２ａ、２ｂから車両への給電量は、例えば、送電装置４から発せられる交流磁界の強度及び発生範囲の少なくとも一方を変更することによって調整される。交流磁界の強度が高いほど車両への給電量が多くなり、交流磁界の発生範囲が広いほど車両への給電量が多くなる。交流磁界の強度は、送電側共振回路４３の物理的なパラメータ（例えばコイル４４の巻数等）、送電側共振回路４３に供給される交流電力の電圧値等に応じて変化し、交流磁界の発生範囲は、送電側共振回路４３のコイル４４の設置範囲等に応じて変化する。

なお、第１の給電装置２ａが設置される第１の地点が、機関制限エリアＥＬＡの入口までの直線経路又は機関制限エリアＥＬＡの境界までの直線経路の距離が所定距離以下である地点であり、第２の給電装置２ｂが設置される第２の地点が、上記距離が所定距離よりも大きい地点であってもよい。機関制限エリアＥＬＡの入口までの直線経路の距離とは、対象の地点（第１の地点又は第２の地点）と、対象の地点から最も近い機関制限エリアＥＬＡの入口とを直線で結ぶ経路の距離を意味する。機関制限エリアＥＬＡの境界までの直線経路の距離とは、対象の地点（第１の地点又は第２の地点）と、対象の地点から最も近い機関制限エリアＥＬＡの境界とを直線で結ぶ経路の距離を意味する。

また、給電システム１は、機関制限エリアＥＬＡの入口までの走行経路又は機関制限エリアＥＬＡの入口若しくは境界までの直線経路の距離が所定距離以下である複数の第１の地点に設置された複数の第１の給電装置と、上記距離が所定距離よりも大きい複数の第２の地点に設置された複数の第２の給電装置とを備えていてもよい。この場合、複数の第１の給電装置のそれぞれから車両への給電量が複数の第２の給電装置のそれぞれから車両への給電量よりも多くされる。

また、給電システム１は、互いに異なる地点に設置された三つ以上の給電装置２を備え、複数の給電装置２のそれぞれから車両への給電量が、機関制限エリアＥＬＡの入口までの走行経路又は機関制限エリアＥＬＡの入口若しくは境界までの直線経路の距離が短いほど多くされてもよい。図５は、機関制限エリアＥＬＡの周辺に設置された給電装置２に関して、機関制限エリアＥＬＡの入口までの走行経路の距離と、給電装置２から車両への単位時間当たりの給電量との関係を示す図である。例えば、図５の示されるように、走行経路の距離が短くなるにつれて、すなわち給電装置２の設置位置が機関制限エリアＥＬＡに近付くにつれて、車両への給電量は、指数関数的（実線）、線形的（破線）又は段階的（一点鎖線）に多くされる。なお、機関制限エリアＥＬＡの入口又は境界までの直線経路の距離と、給電装置２から車両への単位時間当たりの給電量との関係も同様に設定される。

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る給電システムは、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る給電システムと同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図６は、第二実施形態に係る給電システム１’を概略的に示す図である。給電システム１’は複数の給電装置及びサーバ８を備える。第一実施形態と同様に、複数の給電装置は、機関制限エリアＥＬＡの入口までの走行経路又は機関制限エリアＥＬＡの入口若しくは境界までの直線経路の距離が所定距離以下である第１の地点に設置された第１の給電装置２ａと、上記距離が所定距離よりも大きい第２の地点に設置された第２の給電装置２ｂとを含む。第１の給電装置２ａのコントローラ６は、第１の給電装置２ａを通信ネットワーク９に接続するための通信インターフェースを有する。すなわち、第１の給電装置２ａは通信ネットワーク９を介して第１の給電装置２ａの外部と通信可能である。

図７は、サーバ８の構成を概略的に示す図である。サーバ８は、通信インターフェース８１、ストレージ装置８２、メモリ８３及びプロセッサ８４を備える。通信インターフェース８１、ストレージ装置８２及びメモリ８３は、信号線を介してプロセッサ８４に接続されている。なお、サーバ８は、キーボード及びマウスのような入力装置、ディスプレイのような出力装置等を更に備えていてもよい。また、サーバ８は複数のコンピュータから構成されていてもよい。

通信インターフェース８１は、サーバ８を通信ネットワーク９に接続するためのインターフェース回路を有し、サーバ８とサーバ８の外部との通信を可能とする。例えば、サーバ８は通信ネットワーク９を介して第１の給電装置２ａと通信可能である。通信インターフェース８１はサーバ８の通信部の一例である。

ストレージ装置８２は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＤＤ）、又は光記録媒体及びそのアクセス装置を有する。ストレージ装置８２は、各種データを記憶し、例えば、機関制限エリアＥＬＡに関する情報、第１の給電装置２ａに関する情報、プロセッサ８４が各種処理を実行するためのコンピュータプログラム等を記憶する。ストレージ装置８２はサーバ８の記憶部の一例である。

メモリ８３は不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＡＭ）を有する。メモリ８３は、例えばプロセッサ８４によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を一時的に記憶する。メモリ８３はサーバ８の記憶部の一例である。

プロセッサ８４は、一つ又は複数のＣＰＵ及びその周辺回路を有し、各種処理を実行する。なお、プロセッサ８４は、論理演算ユニット、数値演算ユニット又はグラフィック処理ユニットのような他の演算回路を更に有していてもよい。プロセッサ８４はサーバ８の制御部の一例である。

第二実施形態では、機関制限エリアＥＬＡは、所定の時間帯において内燃機関の駆動が禁止又は制限される時間限定エリアとして設定されている。例えば、機関制限エリアＥＬＡでは、一日のうち、６時から１０時までの時間帯において内燃機関の駆動が禁止又は制限され、他の時間帯において内燃機関の駆動が許可される。なお、所定の時間帯は、曜日、日付等に応じて変更されてもよい。

機関制限エリアＥＬＡが時間限定エリアである場合、所定の時間帯において機関制限エリアＥＬＡ内で車両の電欠が生じることを抑制する必要がある。そこで、第二実施形態では、第１の給電装置２ａは、内燃機関の駆動が禁止又は制限される所定の時間帯の少なくとも一部を含む所定の設定時間における車両への給電量を、設定時間以外の時間における車両への給電量よりも多くする。このことによって、機関制限エリアＥＬＡの周囲における給電のための消費電力量を低減しつつ、所定の時間帯における機関制限エリアＥＬＡ内での車両の電欠を抑制することができる。

例えば、設定時間の開始時点は、内燃機関の駆動が禁止又は制限される所定の時間帯よりも前の時点に設定される。このことによって、所定の時間帯が開始されたときにバッテリの充電率が既に低下していることを抑制することができる。したがって、所定の時間帯における機関制限エリアＥＬＡ内での車両の電欠をより効果的に抑制することができる。一方、設定時間の終了時点は、例えば、内燃機関の駆動が禁止又は制限される所定の時間帯の終了時点に設定される。

なお、第２の給電装置２ｂから車両への給電量は、設定時間における第１の給電装置２ａから車両への給電量よりも少なくされ、例えば設定時間以外の時間における第１の給電装置２ａから車両への給電量と同じにされる。

第二実施形態では、第１の給電装置２ａは、サーバ８からの指示に基づいて、所定の設定時間における車両への給電量を、設定時間以外の時間における車両への給電量よりも多くする。以下、図８及び図９のフローチャートを参照して、斯かる制御のフローについて説明する。

図８は、第二実施形態においてサーバ８において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはサーバ８のプロセッサ８４によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。

最初に、ステップＳ１０１において、プロセッサ８４は、現在時刻が設定時間内であるか否かを判定する。現在時刻は、例えば、サーバ８に設けられたデジタル時計から取得される。なお、現在時刻は通信ネットワーク９を介してサーバ８の外部から取得されてもよい。設定時間は、機関制限エリアＥＬＡにおいて内燃機関の駆動が禁止又は制限される時間帯に応じて予め設定され、サーバ８のストレージ装置８２等に記憶される。なお、機関制限エリアＥＬＡにおいて内燃機関の駆動が禁止又は制限される時間帯が変更された場合には、その変更内容に応じてサーバ８のオペレータ等によって設定時間が再設定される。

ステップＳ１０１において現在時刻が設定時間内であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２では、プロセッサ８４は、給電フラグＦが１であるか否かを判定する。給電フラグＦは、車両への給電量の増加指示が第１の給電装置２ａに送信されたときに１に設定され、車両への給電量の初期化指示が第１の給電装置２ａに送信されたときにゼロに設定される。なお、給電フラグＦの初期値はゼロである。

ステップＳ１０２において給電フラグＦがゼロであると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、プロセッサ８４は、通信ネットワーク９を介して、車両への給電量の増加指示を第１の給電装置２ａに送信する。次いで、ステップＳ１０４において、プロセッサ８４は給電フラグＦを１に設定する。ステップＳ１０４の後、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ１０２において給電フラグＦが１であると判定された場合、車両への給電量の増加指示が送信済みであるため、本制御ルーチンはステップＳ１０３及びＳ１０４をスキップして終了する。

また、ステップＳ１０１において現在時刻が設定時間外であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、プロセッサ８４は、給電フラグＦがゼロであるか否かを判定する。給電フラグＦが１であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、プロセッサ８４は、通信ネットワーク９を介して、車両への給電量の初期化指示を第１の給電装置２ａに送信する。次いで、ステップＳ１０７において、プロセッサ８４は給電フラグＦをゼロに設定する。ステップＳ１０７の後、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ１０５において給電フラグＦがゼロであると判定された場合、車両への給電量の初期化指示が送信済みであるため、本制御ルーチンはステップＳ１０６及びＳ１０７をスキップして終了する。

図９は、第二実施形態において第１の給電装置２ａにおいて実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは第１の給電装置２ａのコントローラ６のプロセッサ６２によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。

最初に、ステップＳ２０１において、プロセッサ６２は、車両への給電量の増加指示を受信したか否かを判定する。車両への給電量の増加指示を受信したと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、プロセッサ６２は第１の給電装置２ａから車両への給電量を初期値から増加させる。例えば、プロセッサ６２は、送電装置４の送電側共振回路４３に供給される交流電力の電圧値を所定量高くする。ステップＳ２０２の後、本制御ルーチンは終了する。

一方、ステップＳ２０１において車両への給電量の増加指示を受信しなかったと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３では、プロセッサ６２は、車両への給電量の初期化指示を受信したか否かを判定する。車両への給電量の初期化指示を受信したと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、プロセッサ６２は第１の給電装置２ａから車両への給電量を初期化する。すなわち、プロセッサ６２は第１の給電装置２ａから車両への給電量を初期値に戻す。ステップＳ２０４の後、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ２０３において車両への給電量の初期化指示を受信しなかったと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。

なお、機関制限エリアＥＬＡにおいて内燃機関の駆動が禁止又は制限される時間帯に応じて予め定められた設定時間がコントローラ６のメモリ６１等に記憶され、第１の給電装置２ａは、設定時間が開始したときに車両への給電量を増加させ、設定時間が終了したときに車両への給電量を初期化してもよい。この場合、サーバ８が省略され、又はサーバ８が通信ネットワーク９を介して第１の給電装置２ａに設定時間を送信する。

＜第三実施形態＞
第三実施形態に係る給電システムは、以下に説明する点を除いて、基本的に第二実施形態に係る給電システムと同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第二実施形態と異なる部分を中心に説明する。

第二実施形態のように機関制限エリアＥＬＡが時間限定エリアである場合、機関制限エリアＥＬＡにおいて内燃機関の駆動が禁止又は制限される時間が限定される。このため、サーバ８は、機関制限エリアＥＬＡにおいて内燃機関の駆動が禁止又は制限される時間帯を考慮して、現在時刻が設定時間内であるときに、第１の給電装置２ａに車両への給電量の増加指示を送信する。

しかしながら、第１の給電装置２ａが設置された第１の地点を通過する車両が少ない場合、第１の給電装置２ａから車両への給電量を増加させる必要性は低い。このため、第三実施形態では、サーバ８は、第１の地点における車両の交通量を取得し、現在時刻が設定時間内であり且つ車両の交通量が所定値以上であるときに、第１の給電装置２ａに車両への給電量の増加指示を送信する。このことによって、第１の給電装置２ａから車両への非接触給電をより効率的に行うことができる。なお、第１の地点における車両の交通量とは、所定時間の間に第１の地点を通過する車両の数を意味する。

図１０は、第三実施形態においてサーバ８において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはサーバ８のプロセッサ８４によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。

最初に、ステップＳ３０１において、図８のステップＳ１０１と同様に、プロセッサ８４は、現在時刻が設定時間内であるか否かを判定する。現在時刻が設定時間内であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、プロセッサ８４は第１の地点における車両の交通量を取得する。例えば、複数の車両のそれぞれについて車両の位置情報が定期的に通信ネットワーク９を介してサーバ８に送信され、サーバ８のプロセッサ８４は、車両の位置情報に基づいて、現在時刻までの所定時間の間に第１の地点を通過した車両の数を算出することによって第１の地点における車両の交通量を取得する。なお、金属探知機、光電センサ、カメラ又は路側機のような車両を検出可能な装置が第１の地点に設けられ、斯かる装置の出力が車両の位置情報の代わりにサーバ８に送信されてもよい。また、サーバ８のオペレータ等が第１の地点における車両の交通量をサーバ８に入力し、プロセッサ８４は、サーバ８に入力された値を第１の地点における車両の交通量として取得してもよい。また、プロセッサ８４はＶＩＣＳ（登録商標）情報のような道路交通情報から第１の地点における車両の交通量を取得してもよい。

次いで、ステップＳ３０３において、プロセッサ８４は、第１の地点における車両の交通量が所定値以上であるか否かを判定する。所定値は、例えば、一時間当たり１０台～一時間当たり１０００台に設定される。

ステップＳ３０３において第１の地点における車両の交通量が所定値以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０４に進み、ステップＳ３０４～Ｓ３０６が図８のステップＳ１０２～Ｓ１０４と同様に実行される。すなわち、給電フラグＦがゼロに設定されている場合には、車両への給電量の増加指示が第１の給電装置２ａに送信される。

一方、ステップＳ３０１において現在時刻が設定時間外であると判定された場合、又は第１の地点における車両の交通量が所定値未満であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０６に進み、ステップＳ３０６～Ｓ３０８が図８のステップＳ１０５～Ｓ１０７と同様に実行される。すなわち、給電フラグＦが１に設定されている場合には、車両への給電量の初期化指示が第１の給電装置２ａに送信される。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。

例えば、給電装置２ａ、２ｂによって給電される車両は、内燃機関を搭載していない電気自動車（ＥＶ）であってもよい。また、給電装置２ａ、２ｂから車両への非接触給電の手法として、磁界共鳴方式を含む電磁誘導方式に限られず、電界を媒体として電力を伝送する電界結合方式のような様々な手法を用いることができる。

１、１’ 給電システム
２ 給電装置
２ａ 第１の給電装置
２ｂ 第２の給電装置
３ 車両
３０ 内燃機関
ＥＬＡ 機関制限エリア

Claims (8)

1. 内燃機関の駆動が禁止又は制限されるエリアの周囲の道路に設置され且つ非接触で車両へ電力を伝送するように構成された複数の給電装置を備える給電システムであって、
   前記複数の給電装置は、
   前記エリアの入口までの走行経路又は前記エリアの入口若しくは境界までの直線経路の距離が所定距離以下である第１の地点に設置された第１の給電装置と、
   前記距離が前記所定距離よりも大きい第２の地点に設置された第２の給電装置と
   を含み、
   前記第１の給電装置から車両への給電量が前記第２の給電装置から車両への給電量よりも多くされる、給電システム。
2. 前記複数の給電装置は、互いに異なる地点に設置された三つ以上の給電装置を含み、
   前記複数の給電装置のそれぞれから車両への給電量が、前記距離が短いほど多くされる、請求項１に記載の給電システム。
3. 前記エリアは、所定の時間帯において内燃機関の駆動が禁止又は制限される時間限定エリアであり、
   前記第１の給電装置は、前記時間帯の少なくとも一部を含む所定の設定時間における車両への給電量を、該設定時間以外の時間における車両への給電量よりも多くする、請求項１又は２に記載の給電システム。
4. 前記設定時間の開始時点が前記時間帯よりも前の時点に設定される、請求項３に記載の給電システム。
5. 前記第１の給電装置と通信可能なサーバを更に備え、
   前記第１の給電装置は前記サーバからの指示に基づいて車両への給電量を多くする、請求項３又は４に記載の給電システム。
6. 前記サーバは、前記第１の地点における車両の交通量を取得し、現在時刻が前記設定時間内であり且つ前記交通量が所定値以上であるときに、前記第１の給電装置に車両への給電量の増加指示を送信する、請求項５に記載の給電システム。
7. 内燃機関の駆動が禁止又は制限されるエリアの周囲の道路に設置され且つ非接触で車両へ電力を伝送するように構成された複数の給電装置を用いた給電方法であって、
   前記複数の給電装置は、
   前記エリアの入口までの走行経路又は前記エリアの入口若しくは境界までの直線経路の距離が所定距離以下である第１の地点に設置された第１の給電装置と、
   前記距離が前記所定距離よりも大きい第２の地点に設置された第２の給電装置と
   を含み、
   前記第１の給電装置から車両への給電量が前記第２の給電装置から車両への給電量よりも多くされる、給電方法。
8. 所定の時間帯において内燃機関の駆動が禁止又は制限されるエリアの周囲に設置された給電装置であって、
   前記時間帯の少なくとも一部を含む所定の設定時間における車両への給電量を、該設定時間以外の時間における車両への給電量よりも多くする、給電装置。

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