JP2023137923A - 送電制御装置及び送電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】道路に設けられた送電コイルから車両に設けられた受電コイルへの効率的な送電を実現する。
【解決手段】送電制御装置は、車両３が道路を走行しているときに、道路に設けられた送電コイル４５から車両に設けられた受電コイル５２へ電力を送電する送電部６３と、送電コイルと受電コイルとの間の相対的な位置関係を示すデータに基づいて、送電コイルと受電コイルとの位置ずれ量の推定値を算出する位置ずれ推定部６４と、車両の速度を取得する車速取得部６５とを備える。送電部は、推定値が閾値以下になったときに送電コイルから受電コイルへの送電を開始し、車両の速度が低いときには、車両の速度が高いときと比べて、閾値を小さくする。
【選択図】図７

Description

本発明は送電制御装置及び送電制御方法に関する。

従来、磁界共鳴方式のような伝送方式を用いて、道路に設けられた給電装置と車両との間で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、車両の走行中に車両への非接触給電を行うことができる。

特許文献１には、異物等の影響により給電装置から車両への電力伝送効率が基準値未満になったときには、この給電装置から他の車両への電力供給を停止することが記載されている。

特開２０２１－０７８２９４号公報

しかしながら、異物等の影響に関わらず、道路に設けられた送電コイルと車両に設けられた受電コイルとの間で位置ずれが生じている場合には、送電コイルから受電コイルへの電力伝送効率が低下する。このため、車両が送電コイルの上を通過するときに、送電コイルと受電コイルとの間の相対的な位置関係に応じて、送電コイルから受電コイルへの電力伝送効率が変化する。特許文献１に記載された送電方法では、この現象が一切考慮されておらず、送電コイルから受電コイルへの効率的な送電を実現するための手法に改善の余地がある。

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、道路に設けられた送電コイルから車両に設けられた受電コイルへの効率的な送電を実現することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）車両が道路を走行しているときに、該道路に設けられた送電コイルから該車両に設けられた受電コイルへ電力を送電する送電部と、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の相対的な位置関係を示すデータに基づいて、該送電コイルと該受電コイルとの位置ずれ量の推定値を算出する位置ずれ推定部と、前記車両の速度を取得する車速取得部とを備え、前記送電部は、前記推定値が閾値以下になったときに前記送電コイルから前記受電コイルへの送電を開始し、前記車両の速度が低いときには、該車両の速度が高いときと比べて、前記閾値を小さくする、送電制御装置。

（２）前記送電部は、前記推定値が前記閾値以下であるときに前記送電コイルから前記受電コイルへ電力を送電する、上記（１）に記載の送電制御装置。

（３）前記データは前記車両において取得される、上記（１）又は（２）に記載の送電制御装置。

（４）前記データは、前記送電コイルに交流電力を供給するインバータの入力電流である、上記（１）又は（２）に記載の送電制御装置。

（５）コンピュータにより実行され、道路に設けられた送電コイルから車両に設けられた受電コイルへの送電を制御する送電制御方法であって、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の相対的な位置関係を示すデータに基づいて、該送電コイルと該受電コイルとの位置ずれ量の推定値を算出することと、前記推定値が閾値以下になったときに前記送電コイルから前記受電コイルへの送電を開始することと、前記車両の速度を取得することと、前記車両の速度が低いときには、該車両の速度が高いときと比べて、前記閾値を小さくすることとを含む、送電制御方法。

本発明によれば、道路に設けられた送電コイルから車両に設けられた受電コイルへの効率的な送電を実現することができる。

図１は、非接触給電システムの構成を概略的に示す図である。 図２は、給電装置の構成の一部を概略的に示す図である。 図３は、車両の構成の一部を概略的に示す図である。 図４は、給電装置の送電コイルが設置された給電エリアの一例を示す図である。 図５は、コントローラのプロセッサの機能ブロック図である。 図６は、車両が給電エリアを通過するときの送電コイルから受電コイルへの送電制御を示すタイムチャートである。 図７は、送電処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 図８は、車両の速度と閾値との関係を示す図である。 図９は、インバータの入力電流を検出するための回路の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。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＞
以下、図１～図８を参照して本発明の第一実施形態について説明する。

最初に、給電装置を用いて車両に非接触で電力を供給するための構成について説明する。図１は、非接触給電システム１の構成を概略的に示す図である。非接触給電システム１は、給電装置２及び車両３を備え、給電装置２と車両３との間の非接触給電を行う。特に、本実施形態では、非接触給電システム１は、車両３が走行しているときに、磁界共振結合（磁界共鳴）によって給電装置２から車両３への非接触給電を行う。すなわち、非接触給電システム１は磁界を媒体として給電装置２から車両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。

給電装置２は車両３への非接触給電を行うように構成される。具体的には、図１に示されるように、給電装置２は送電装置４及び電源２１を備える。本実施形態では、給電装置２は、車両３が走行する道路に設けられ、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）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、車両３に電力を送電するための交流磁界を発生させるように構成される。本実施形態では、送電装置４は、送電側整流回路４１、インバータ４２、フィルタ回路４３及び送電側共振回路４４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４４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及びフィルタ回路４３に電気的に接続され、フィルタ回路４３はインバータ４２及び送電側共振回路４４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、高周波電力をフィルタ回路４３を介して送電側共振回路４４に供給する。フィルタ回路４３は、インバータ４２から発生する高調波ノイズを抑制する。

送電側共振回路４４は、送電コイル４５及び送電側コンデンサ４６から構成される共振器を有する。送電コイル４５及び送電側コンデンサ４６の各種パラメータ（送電コイル４５の外径及び内径、送電コイル４５の巻数、送電側コンデンサ４６の静電容量等）は、送電側共振回路４４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４４は、路面との距離が小さくなるように路面の直下に配置される。また、本実施形態では、送電側共振回路４４は、送電コイル４５の中心が車線の中央に位置するように、車両３が走行する道路に配置される。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４４に印加されると、送電側共振回路４４の送電コイル４５に交流電流が流れる。この結果、送電コイル４５は、車両３に電力を送電するための交流磁界を発生させる。なお、送電装置４において、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。

図２は、給電装置２の構成の一部を概略的に示す図である。図２に示されるように、給電装置２はコントローラ６及び通信装置２２を更に備える。

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。すなわち、コントローラ６は給電装置２の制御装置として機能する。図２に示されるように、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をインターネット網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コンピュータプログラム、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。

図２に示されるように、送電装置４のインバータ４２はコントローラ６に電気的に接続される。コントローラ６はインバータ４２を制御して送電コイル４５への電力供給を制御する。

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である。例えば、通信装置２２は、近距離無線通信を行う近距離無線通信モジュール（例えば、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）アンテナ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール等）として構成される。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を用いて車両３と通信する。

一方、車両３は、道路に設けられた送電コイル４５の上を通過するときに、給電装置２によって給電されるように構成される。具体的には、図１に示されるように、車両３は、受電装置５、モータ３１、バッテリ３２及びパワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）３３を備える。本実施形態では、車両３は、内燃機関を搭載していない電気自動車（ＢＥＶ）であり、モータ３１が走行用の動力を出力する。

モータ３１は、電気モータ（例えば交流同期モータ）であり、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。なお、モータ３１は、電動機及び発電機として機能するモータジェネレータであってもよい。この場合、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は車両３の減速エネルギーを用い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、電力を蓄え、車両３の電子機器（例えばモータ３１）に電力を供給する。車両３に設けられた充電ポートを介して外部電源からバッテリ３２に電力が供給されると、バッテリ３２が充電され、バッテリ３２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）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。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、送電装置４から発せられた交流磁界を介して電力を受電するように構成される。本実施形態では、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から電力を受電し、受電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。また、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４４と同様の構成を有し、受電コイル５２及び受電側コンデンサ５３から構成される共振器を有する。受電コイル５２及び受電側コンデンサ５３の各種パラメータ（受電コイル５２の外径及び内径、受電コイル５２の巻数、受電側コンデンサ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４４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４４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４４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４４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の受電コイル５２が送電側共振回路４４の送電コイル４５と対向しているときに、送電側共振回路４４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４４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の受電コイル５２に誘導電流が流れ、誘導電流によって電力が発生する。すなわち、受電コイル５２は、道路に設けられた送電コイル４５から電力を受電する。

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から送電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。

図３は、車両３の構成の一部を概略的に示す図である。図３に示されるように、車両３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）７、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機３４、地図データベース３５、車速センサ３６、磁気センサ３７及び通信装置３８を更に備える。

ＥＣＵ７は、コンピュータとして構成され、車両３の各種制御を行う。すなわち、ＥＣＵ７は車両３の制御装置として機能する。図３に示されるように、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。

図３に示されるように、充電回路５５及びＰＣＵ３３はＥＣＵ７に電気的に接続される。ＥＣＵ７は、充電回路５５を介して、送電装置４から受電装置５に送電された電力によるバッテリ３２の充電を制御する。また、ＥＣＵ７は、ＰＣＵ３３を介して、バッテリ３２と電子機器（例えばモータ３１）との間の電力の授受を制御する。なお、ＥＣＵ７は、送電装置４から受電装置５に送電された電力をバッテリ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。

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の具体例としてＧＰＳ受信機が挙げられる。ＧＮＳＳ受信機３４はＥＣＵ７に電気的に接続され、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。

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の送電コイル４５が設置された給電エリアの位置情報等が含まれる。地図データベース３５はＥＣＵ７に電気的に接続され、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。

車速センサ３６は車両３の速度を検出する。車速センサ３６は例えば車輪の回転数を検出することによって車両３の速度を検出する。車速センサ３６はＥＣＵ７に電気的に接続され、車速センサ３６の出力、すなわち車速センサ３６によって検出された車両３の速度はＥＣＵ７に送信される。

磁気センサ３７は車両３の周囲の磁界強度を検出する。磁気センサ３７は、例えば、磁気インピーダンス（ＭＩ：Magneto-Impedance）センサ、ホールセンサ、磁気抵抗効果（ＭＲ：Magneto Resistive）センサ等である。磁気センサ３７は例えば車両３の底部に配置される。磁気センサ３７はＥＣＵ７に電気的に接続され、磁気センサ３７の出力、すなわち磁気センサ３７によって検出された磁界強度はＥＣＵ７に送信される。

通信装置３８は、車両３と車両３の外部との通信を可能とする機器である。例えば、通信装置３８は、近距離無線通信を行う近距離無線通信モジュール（例えば、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）車載器、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、ＲＦＩＤリーダ等）として構成される。通信装置３８はＥＣＵ７に電気的に接続され、ＥＣＵ７は通信装置３８を用いて給電装置２（具体的にはコントローラ６）と通信する。

図４は、給電装置２の送電コイル４５が設置された給電エリアの一例を示す図である。図４の例では、三つの送電コイル４５が道路の同一車線上に車両３の進行方向に沿って離間して配置されている。送電コイル４５が設置された車線上の範囲が給電エリアに相当する。なお、一つの給電エリアに設置される送電コイル４５の数は他の数（例えば一つ）であってもよい。

給電エリアにおいて車両３への給電が行われる場合、車両３のＥＣＵ７は、車両３が給電エリアに接近したときに、通信装置３８を用いて、車両３への給電を要求する給電要求信号を給電装置２に対して発信する。給電装置２のコントローラ６は、車両３から給電要求信号を受信すると、送電装置４によって送電用の交流磁界を発生させる。すなわち、コントローラ６は、車両３から給電要求信号を受信すると、給電装置２から車両３への非接触給電を行う。このことによって、車両３が道路を走行しているときに、給電装置２から車両３への非接触給電によって車両３のバッテリ３２のＳＯＣを回復させることができる。

しかしながら、給電装置２の送電コイル４５と車両３の受電コイル５２との間で位置ずれが生じている場合には、送電コイル４５から受電コイル５２への電力伝送効率が低下する。このため、車両３が給電エリアにおいて送電コイル４５の上を通過するときに、送電コイル４５と受電コイル５２との間の相対的な位置関係に応じて、送電コイル４５から受電コイル５２への電力伝送効率が変化する。

非接触給電における電力の浪費を最小限にするためには、電力伝送効率が高いときにのみ送電コイル４５から受電コイル５２への送電を行うことが望ましい。一方、車両３が高速で走行しているときには、車両３における電力消費量が多くなり、車両３における電力需要が高まる傾向にある。しかしながら、車両３が給電エリアを高速で通過するときには、車両３の進行方向において受電コイル５２が送電コイル４５に重なる時間が短いため、電力伝送効率が高いときのみの送電では必要な給電量を確保することが困難である。

そこで、本実施形態では、給電装置２に設けられた送電制御装置によって、車両３の速度に応じて、車両３が給電エリアを通過するときの給電装置２の送電コイル４５から車両３の受電コイル５２への送電タイミングを変更する。本実施形態では、給電装置２のコントローラ６が送電制御装置として機能する。

図５は、コントローラ６のプロセッサ６２の機能ブロック図である。本実施形態では、プロセッサ６２は、送電部６３、位置ずれ推定部６４及び車速取得部６５を有する。送電部６３、位置ずれ推定部６４及び車速取得部６５は、コントローラ６のメモリ６１に記憶されたコンピュータプログラムをコントローラ６のプロセッサ６２が実行することによって実現される機能モジュールである。なお、送電部６３、位置ずれ推定部６４及び車速取得部６５は、プロセッサ６２に設けられた専用の演算回路によって実現されてもよい。

送電部６３は、車両３が道路を走行しているときに、道路に設けられた送電コイル４５から車両３に設けられた受電コイル５２へ電力を送電する。送電部６３はインバータ４２を介して送電コイル４５から受電コイル５２への送電を制御する。

位置ずれ推定部６４は、送電コイル４５と受電コイル５２との間の相対的な位置関係を示すデータに基づいて、車両３の進行方向における送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量の推定値を算出する。なお、車両３の進行方向における送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量は、車両３の進行方向における送電コイル４５の中心と受電コイル５２の中心との間の距離として定義され、車両３の進行方向において受電コイル５２の中心が送電コイル４５の中心と一致するときにゼロとなる。

本実施形態では、送電コイル４５と受電コイル５２との間の相対的な位置関係を示すデータが車両３において取得される。このことによって、道路に設けられた多数の送電コイル４５の各々に対して、斯かるデータを取得するための高価な構成を別個に設ける必要がなくなり、給電装置２の設置コストが増大することを抑制することができる。

例えば、送電コイル４５と受電コイル５２との間の相対的な位置関係を示すデータは、車両３において取得される磁気データである。この場合、磁界を発生させる磁界発生器（例えば磁気マーカ）が道路に設けられ、車両３の磁気センサ３７は、磁界発生器から発せられる磁界の強度を検出する。

例えば、図４に示されるように、送電コイル４５と同数の磁気マーカ４７が道路に設けられ、磁気マーカ４７は車両３の進行方向において送電コイル４５の手前に配置される。車両３の磁気センサ３７は、車両３が給電エリアを走行するときに、磁気マーカ４７から発せられる磁界の強度を検出し、磁気センサ３７の出力は無線通信によって車両３から給電装置２に送信される。位置ずれ推定部６４は、車両３から送信された磁気センサ３７の出力に基づいて、車両３の進行方向における送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量の推定値を算出する。なお、図４に示される磁気マーカ４７の構成は一例であり、磁気マーカ４７の位置及び数は、図４に示されるものに限定されない。また、磁気マーカ４７は、磁気マーカ４７の位置情報（例えば位置ＩＤ）を発信するＲＦＩＤタグ等を有していてもよい。

車速取得部６５は車両３の速度を取得する。本実施形態では、車両３の車速センサ３６が車両３の速度を検出し、車速センサ３６の出力が無線通信によって車両３から給電装置２に送信される。すなわち、車速取得部６５は車両３の速度として車速センサ３６の出力を取得する。

送電部６３は、位置ずれ推定部６４によって推定された位置ずれ量の推定値が閾値以下であるときに、送電コイル４５から受電コイル５２へ電力を送電し、車両３の速度が低いときには、車両３の速度が高いときと比べて、閾値を小さくする。このことによって、車両３の速度に応じた適切なタイミングで送電コイル４５から受電コイル５２へ電力を送電することができる。

以下、図６を参照して、上述した送電制御を具体的に説明する。図６は、車両３が給電エリアを通過するときの送電コイル４５から受電コイル５２への送電制御を示すタイムチャートである。タイムチャートには、車両３の進行方向における送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量と、送電コイル４５から受電コイル５２への送電の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）とが示されている。

図６（ａ）には、車両３の速度が低いときの送電制御が示され、送電の有無を切り替えるための閾値がＴＨａに設定されている。時刻ｔ０において、車両３は、三つの送電コイル４５が設けられた給電エリアの手前に位置している。時刻ｔ０の後、車両３が一番目の送電コイル４５に近付くにつれて、位置ずれ量が徐々に小さくなる。この結果、時刻ｔａにおいて、位置ずれ量が閾値ＴＨａに達し、一番目の送電コイル４５から受電コイル５２への送電が開始される。

時刻ｔａの後、車両３の進行方向において受電コイル５２の中心が一番目の送電コイル４５の中心と一致したときに位置ずれ量がゼロになり、その後、車両３が一番目の送電コイル４５から離れるにつれて、位置ずれ量が徐々に大きくなる。この結果、時刻ｔｂにおいて位置ずれ量が閾値ＴＨａよりも大きくなり、一番目の送電コイル４５から受電コイル５２への送電が停止される。

時刻ｔｂの後、車両３が一番目の送電コイル４５と二番目の送電コイル４５との中間位置に達すると、位置ずれ量が最大となり、その後、車両３が二番目の送電コイル４５に近付くにつれて、位置ずれ量が徐々に小さくなる。この結果、時刻ｔｃにおいて、位置ずれ量が閾値ＴＨａに達し、二番目の送電コイル４５から受電コイル５２への送電が開始される。

時刻ｔｃの後、車両３の進行方向において受電コイル５２の中心が二番目の送電コイル４５の中心と一致したときに位置ずれ量がゼロになり、その後、車両３が二番目の送電コイル４５から離れるにつれて、位置ずれ量が徐々に大きくなる。この結果、時刻ｔｄにおいて位置ずれ量が閾値ＴＨａよりも大きくなり、二番目の送電コイル４５から受電コイル５２への送電が停止される。

時刻ｔｄの後、車両３が二番目の送電コイル４５と三番目の送電コイル４５との中間位置に達すると、位置ずれ量が最大となり、その後、車両３が三番目の送電コイル４５に近付くにつれて、位置ずれ量が徐々に小さくなる。この結果、時刻ｔｅにおいて、位置ずれ量が閾値ＴＨａに達し、三番目の送電コイル４５から受電コイル５２への送電が開始される。

時刻ｔｅの後、車両３の進行方向において受電コイル５２の中心が三番目の送電コイル４５の中心と一致したときに位置ずれ量がゼロになり、その後、車両３が三番目の送電コイル４５から離れるにつれて、位置ずれ量が徐々に大きくなる。この結果、時刻ｔｆにおいて位置ずれ量が閾値ＴＨａよりも大きくなり、三番目の送電コイル４５から受電コイル５２への送電が停止される。

図６（ｂ）には、車両３の速度が高いときの送電制御が示され、送電の有無を切り替えるための閾値がＴＨｂに設定されている。閾値ＴＨｂは図６（ａ）における閾値ＴＨａよりも大きい。したがって、車両３の速度が高いときには、車両３の速度が低いときと比べて、送電コイル４５から受電コイル５２への送電を開始又は停止するときの送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量が大きくなる。

図６（ａ）と同様に、時刻ｔ０において、車両３は、三つの送電コイル４５が設けられた給電エリアの手前に位置している。時刻ｔ０の後、図６（ａ）と同様に、車両３が給電エリアを通過するときに送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量が増減する。このとき、図６（ｂ）では、図６（ａ）と比べて、車両３の速度が高いため、位置ずれ量が増減する速度が速くなる。

図６（ｂ）では、時刻ｔ０の後、時刻ｔｇから時刻ｔｈまで、一番目の送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量が閾値ＴＨｂ以下となり、一番目の送電コイル４５から受電コイル５２へ電力が送電される。時刻ｔｈの後、時刻ｔｉから時刻ｔｊまで、二番目の送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量が閾値ＴＨｂ以下となり、二番目の送電コイル４５から受電コイル５２へ電力が送電される。時刻ｔｊの後、時刻ｔｋから時刻ｔｌまで、三番目の送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量が閾値ＴＨｂ以下となり、三番目の送電コイル４５から受電コイル５２へ電力が送電される。

図６（ｂ）から分かるように、車両３の速度が高いとき、すなわち電力需要が高く且つ車両３が送電コイル４５を通過する時間が短いときには、位置ずれ量が大きいときにも送電コイル４５から受電コイル５２へ電力が送電されることとなり、車両３への給電量を確保することができる。一方、図６（ａ）から分かるように、車両３の速度が低いとき、すなわち電力需要が低く且つ車両３が送電コイル４５を通過する時間が長いときには、位置ずれ量が小さいときにのみ送電コイル４５から受電コイル５２へ電力が送電されることとなり、車両３への給電量を確保しつつ、電力伝送効率が低下したときの電力の浪費を低減することができる。したがって、上記のように送電コイル４５から受電コイル５２への送電を制御することによって、送電コイル４５から受電コイル５２への効率的な送電を実現することができる。

以下、図７のフローチャートを参照して、上述した制御のフローについて説明する。図７は、送電処理の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ＥＣＵ７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、送電部６３は、給電エリアにおける車両３への給電が要求されたか否かを判定する。例えば、送電部６３は、車両３から給電装置２に給電要求信号が送信された場合に、給電エリアにおける車両３への給電が要求されたと判定する。ステップＳ１０１において車両３への給電が要求されていないと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ１０１において車両３への給電が要求されたと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、車速取得部６５は車両３から車両３の速度を取得する。

次いで、ステップＳ１０３において、送電部６３はマップ又は計算式を用いて車両３の速度に基づいて閾値を設定する。このとき、送電部６３は、車両３の速度が低いときには、車両３の速度が高いときと比べて、閾値を小さくする。例えば、図８に実線で示されるように、送電部６３は、車両３の速度が低くなるにつれて、閾値を段階的に（ステップ状に）小さくする。なお、図８に破線で示されるように、送電部６３は、車両３の速度が低くなるにつれて、閾値を線形的に小さくしてもよい。

次いで、ステップＳ１０４において、位置ずれ推定部６４は、送電コイル４５と受電コイル５２との間の相対的な位置関係を示すデータ（以下、「相対位置データ」という）として車両３から磁気センサ３７の出力を取得する。次いで、ステップＳ１０５において、位置ずれ推定部６４は、相対位置データに基づいて、車両３の進行方向における送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量の推定値を算出する。

次いで、ステップＳ１０６において、送電部６３は、位置ずれ推定部６４によって算出された位置ずれ量の推定値が、ステップＳ１０３において設定された閾値以下であるか否かを判定する。位置ずれ量の推定値が閾値以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、送電部６３は送電コイル４５から車両３の受電コイル５２へ電力を送電する。具体的には、送電部６３はインバータ４２から送電コイル４５へ交流電力を供給して送電コイル４５によって所定の共振周波数の交流磁界を発生させる。

ステップＳ１０７の後、本制御ルーチンはステップＳ１０８に進む。一方、ステップＳ１０６において位置ずれ量の推定値が閾値よりも大きいと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０７をスキップしてステップＳ１０８に進む。すなわち、位置ずれ量の推定値が閾値よりも大きいときには送電コイル４５から受電コイル５２へ電力が送信されない。

ステップＳ１０８では、送電部６３は、車両３が給電エリアを通過したか否かを判定する。例えば、送電部６３は、給電エリアの最後方に配置された送電コイル４５（図４の例では三番目の送電コイル４５）から受電コイル５２への送電がステップＳ１０６の判定結果によって停止されたときに、車両３が給電エリアを通過したと判定する。なお、送電部６３は、他の判定基準に基づいて、車両３が給電エリアを通過したか否かを判定してもよい。例えば、金属探知機、光電センサ、カメラ又は路側機のような車両３を検出可能な車両検出装置が給電エリアの終端に設けられ、送電部６３は、車両検出装置の出力に基づいて、車両３が給電エリアを通過したか否かを判定してもよい。また、送電部６３は、車両３から給電装置２へ給電終了信号等が送信されたときに、車両３が給電エリアを通過したと判定してもよい。

ステップＳ１０８において車両３が給電エリアを通過していないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４に戻り、受電コイル５２への送電の要否が再び判定される。一方、ステップＳ１０８において車両３が給電エリアを通過したと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。

なお、車両３において取得される相対位置データは車両３の位置データであってもよい。この場合、例えば、車両３は、ＧＮＳＳ受信機３４として、車両３の位置を高精度に検出可能なＲＴＫ－ＧＮＳＳ（Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite System）を備え、ＲＴＫ－ＧＮＳＳの出力が無線通信によって車両３から給電装置２に送信される。また、車両３において取得される相対位置データは車両３の周囲のデータ（例えば、画像データ、点群データ等）であってもよい。この場合、車両３は周辺情報検出装置を備え、周辺情報検出装置の出力が無線通信によって車両３から給電装置２に送信される。斯かる周辺情報検出装置の例として、ミリ波レーダ、カメラ（例えばステレオカメラ）、ライダ（ＬＩＤＡＲ：Laser Imaging Detection And Ranging））、又は超音波センサ（ソナー）が挙げられる。

また、車両３のＥＣＵ７のプロセッサ７３が、相対位置データに基づいて、車両３の進行方向における送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量の推定値を算出し、相対位置データの代わりに位置ずれ量の推定値が車両３から給電装置２に送信されてもよい。すなわち、ＥＣＵ７のプロセッサ７３が位置ずれ推定部として機能してもよい。

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る送電制御装置の構成及び制御は、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送電制御装置の構成及び制御と同様である。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。

インバータ４２から送電コイル４５に交流電力が供給されているときには、送電コイル４５と車両３の受電コイル５２との間の相対的な位置関係に応じて、インバータ４２の入力電流が変化する。第二実施形態では、この現象に着目し、位置ずれ推定部６４は、相対位置データとして、インバータ４２の出力電流を取得する。このことによって、相対位置データを取得するための構成を車両３及び道路に別個に設ける必要がないため、送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれに基づく送電制御を簡易的な構成で実現することができる。また、車両３の代わりに給電装置２において相対位置データが取得されるため、位置ずれ量の算出が遅れて送電タイミングがずれることを抑制することができる。

図９は、インバータ４２の入力電流を検出するための回路の構成の一例を示す図である。図９には、インバータ４２、フィルタ回路４３及び送電側共振回路４４を含む送電装置４の回路が示されている。図９に示される回路では、インバータ４２の入力電流を検出する電流計４８がインバータ４２の入力側に設けられている。電流計４８はコントローラ６に電気的に接続され、電流計４８の出力はコントローラ６に送信される。

第二実施形態においても、第一実施形態と同様に、図７の送電処理の制御ルーチンが実行される。このとき、ステップＳ１０４において、位置ずれ推定部６４は、相対位置データとして、電流計４８の出力、すなわちインバータ４２の入力電流を取得する。なお、第二実施形態では、送電コイル４５から受電コイル５２へ電力が送電されないときであっても、位置検出のための微弱な電力がインバータ４２から送電コイル４５に供給される。

＜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、車両３は、走行用の動力源として内燃機関及びモータを備えたハイブリッド車両（ＨＥＶ）又はプラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）であってもよい。

また、送電部６３は、位置ずれ推定部６４によって算出された位置ずれ量の推定値が閾値以下になったときに送電コイル４５から受電コイル５２への送電を開始し、所定のタイミングで送電コイル４５から受電コイル５２への送電を停止させてもよい。この場合、例えば、所定のタイミングは、送電コイル４５から受電コイル５２への送電が開始されてから所定時間が経過したときであり、所定時間は、車両３の速度が高いほど短くされる。

また、車両３の位置を示す磁界を発生させる磁界発生器（例えば、磁気マーカ、交流磁界発生器等）が車両３に設けられ、磁界発生器から発せられる磁界の強度を検出する磁気センサが地上側（例えば道路）に設けられてもよい。この場合、位置ずれ推定部６４は、地上側に設けられた磁気センサの出力に基づいて、車両３の進行方向における送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量の推定値を算出する。

また、車両３の速度を検出する車速センサ（例えばループコイル式又はレーダ式の車速センサ）が地上側に設けられ、車速取得部６５は、地上側に設けられた車速センサの出力に基づいて車両３の速度を取得してもよい。

また、上述した実施形態では、車両３の進行方向における送電コイル４５と受電コイル５２との位置ずれ量の推定値に基づいて送電コイル４５から受電コイル５２への送電タイミングを決定しているが、送電コイル４５と受電コイル５２との横ずれ（車幅方向の位置ずれ）も含めた位置ずれ量の推定値に基づいて送電タイミングを決定してもよい。また、上述した実施形態では、車両３の速度に応じて、送電タイミングを決定するための位置ずれ量の閾値を変化させているため、閾値の設定次第では、一台の車両３の受電コイル５２に対して複数の送電コイル４５から同時に電力が供給される場合もある。

３ 車両
７ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
７３ プロセッサ
４５ 送電コイル
５２ 受電コイル
６ コントローラ
６２ プロセッサ
６３ 送電部
６４ 位置ずれ推定部
６５ 車速取得部

Claims (5)

1. 車両が道路を走行しているときに、該道路に設けられた送電コイルから該車両に設けられた受電コイルへ電力を送電する送電部と、
   前記送電コイルと前記受電コイルとの間の相対的な位置関係を示すデータに基づいて、該送電コイルと該受電コイルとの位置ずれ量の推定値を算出する位置ずれ推定部と、
   前記車両の速度を取得する車速取得部と
   を備え、
   前記送電部は、前記推定値が閾値以下になったときに前記送電コイルから前記受電コイルへの送電を開始し、前記車両の速度が低いときには、該車両の速度が高いときと比べて、前記閾値を小さくする、送電制御装置。
2. 前記送電部は、前記推定値が前記閾値以下であるときに前記送電コイルから前記受電コイルへ電力を送電する、請求項１に記載の送電制御装置。
3. 前記データは前記車両において取得される、請求項１又は２に記載の送電制御装置。
4. 前記データは、前記送電コイルに交流電力を供給するインバータの入力電流である、請求項１又は２に記載の送電制御装置。
5. コンピュータにより実行され、道路に設けられた送電コイルから車両に設けられた受電コイルへの送電を制御する送電制御方法であって、
   前記送電コイルと前記受電コイルとの間の相対的な位置関係を示すデータに基づいて、該送電コイルと該受電コイルとの位置ずれ量の推定値を算出することと、
   前記推定値が閾値以下になったときに前記送電コイルから前記受電コイルへの送電を開始することと、
   前記車両の速度を取得することと、
   前記車両の速度が低いときには、該車両の速度が高いときと比べて、前記閾値を小さくすることと
   を含む、送電制御方法。

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