JP2023166193A

JP2023166193A - 車高調整方法及び車高調整システム

Info

Publication number: JP2023166193A
Application number: JP2022077071A
Authority: JP
Inventors: 哲弘西出; Tetsuhiro Nishide; 忍釜田; Shinobu Kamata; 宙兼重; Chu Kaneshige; 敏郎見波; Toshirro Minami; 有奈曽我; Yuna Soga
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2022-05-09
Filing date: 2022-05-09
Publication date: 2023-11-21
Also published as: WO2023218893A1

Abstract

【課題】送電手段の埋没距離が変動する場合であっても、所望の電力を受電することができる車両の車高調整方法及び車高調整システムを提供する。【解決手段】道路に埋設された送電手段に対応する受電手段と、前記道路からの車高を調整する車高調整手段を有する車両の車高調整方法であって、前記送電手段の送電側インバータ電圧を検知する送電側インバータ電圧検知工程と、前記送電側インバータ電圧に対応する前記送電手段と前記受電手段の結合係数を算出する結合係数算出工程と、前記結合係数に対応する車高に前記車高調整手段を駆動する車高調整工程とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車高調整方法及び車高調整システムに関する。

従来、車両の蓄電池の充電方法として、自宅や充電スタンドなどで有線接続による充電を行うほか、地面や道路に埋設された送電手段とこれに対応する受電手段を電気的に接続し、非接触で充電を行うことが知られている。

このような非接触での充電方法は、種々の方法が知られており、例えば、特許文献１に示すように、電気エネルギを非接触状態で送電装置から受電装置に送電を行う非接触送電システムであって、前記受電装置は、電磁的結合により受電する受電側アンテナを備え、前記送電装置は、前記受電側アンテナに対して前記電磁的結合により送電する送電側アンテナと、電源から受ける電力を、前記送電側アンテナから前記受電側アンテナへ送電可能な交流電力に変換する交流電力ドライバと、該交流電力ドライバと前記送電側アンテナを接続し、前記交流電力を送電する伝送線路と、前記伝送線路の反射特性を検出する検出回路と、前記伝送線路上に設けられ、インピーダンスを調整可能な整合回路と、前記検出回路により検出される反射特性に基づいて前記送電装置と前記受電装置を含む系全体のインピーダンスを整合するように前記整合回路のインピーダンスを調整する制御回路と、前記整合回路のインピーダンス調整の際、前記整合回路をバイパスする経路に前記伝送線路を切り替える切替回路とを備え、前記制御回路は、前記整合回路がバイパスされた前記伝送線路について前記検出回路により検出される反射特性に対する、前記伝送線路のインピーダンス候補、あるいは該インピーダンス候補の各々に付加して前記伝送線路をインピーダンス整合する前記整合回路のインピーダンス候補、を対応付ける対応付部を備える非接触送電システムが知られている。

特許第５５６９１８２号公報

しかし、従来の非接触充電方法によると、道路や地面に埋設された送電手段の埋没距離が一定でないため、道路表面と車両の受電距離を一定としても、所望の電力を受電することができず、充電効率を向上することが難しいという課題があった。

また、従来の非接触充電方法によると、上述したように埋没距離が変動し、送電手段と受電手段の受電距離が変動してしまうことによって送電手段のインバータ電圧が所定の値よりも高くなると、送電手段の故障や出力の低下を招くことから、充電効率を低く設定して送電手段の故障や出力の低下を防止する必要があった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、送電手段の埋没距離が変動する場合であっても、所望の電力を受電することができる車両の車高調整方法及び車高調整システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る車高調整方法は、道路に埋設された送電手段に対応する受電手段と、前記道路からの車高を調整する車高調整手段を有する車両の車高調整方法であって、前記送電手段の送電側インバータ電圧を検知する送電側インバータ電圧検知工程と、前記送電側インバータ電圧に対応する前記送電手段と前記受電手段の結合係数を算出する結合係数算出工程と、前記結合係数に対応する車高に前記車高調整手段を駆動する車高調整工程とを備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決する本発明に係る車高調整システムは、道路に埋設された送電手段に対応する受電手段と、前記道路からの車高を調整する車高調整手段を有する車両の車高調整システムであって、前記車高調整手段は、前記送電手段と前記受電手段の結合係数から所定の車高を算出して制御する車高制御手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る車高調整方法及び車高調整システムによれば、送電手段と受電手段の結合係数を算出し、算出された結合係数に対応する車高に車高調整手段を駆動するので、送電手段の埋設状況に応じて効率的に電力を受電することができる車高に車両を調整することができるので、非接触充電による充電効率を向上させることができる。また、本発明に係る車高調整方法及び車高調整システムを車両の走行中に用いることで、走行に伴う空気抵抗の低減を図ることができる。

本発明の実施形態に係る車高調整システムを備える車両の概要図。本発明の実施形態に係る車高調整システムの概要を説明するための斜視図。本発明の実施形態に係る車高調整システムのブロック図。本発明の実施形態に係る車高調整システムの結合係数と送電側インバータ電圧の関係を示すグラフ。本発明の実施形態に係る車高調整システムの結合係数と車高の関係を示すグラフ。本発明の実施形態に係る車高調整方法を説明するためのフロー図。

以下、本発明に係る車高調整方法及び車高調整システムの実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係る車高調整システムを備える車両の概要図であり、図２は、本発明の実施形態に係る車高調整システムの概要を説明するための斜視図であり、図３は、本発明の実施形態に係る車高調整システムのブロック図であり、図４は、本発明の実施形態に係る車高調整システムの結合係数と送電側インバータ電圧の関係を示すグラフであり、図５は、本発明の実施形態に係る車高調整システムの結合係数と車高の関係を示すグラフであり、図６は、本発明の実施形態に係る車高調整方法を説明するためのフロー図である。

図１に示すように、本実施形態に係る車高調整システム１は、高速道路などに設置された非接触充電走行車線を車両Ｍが走行中に非接触充電を行う際に好適に用いられ、道路Ｌに埋設された送電手段２０に対応する受電手段１０と、道路Ｌからの車高を調整する車高調整手段３を有し、車高調整手段３は、送電手段２０と受電手段１０の結合係数から所定の車高を算出して制御する車高制御手段１１とを有している。ここで、車高とは、車両Ｍの最も低い位置から道路Ｌの路面までの最低地上高をいい、本実施形態では、受電手段１０の下面の中心から道路Ｌの路面までをいう。

送電手段２０は、道路Ｌに所定の深さで埋設されており、道路Ｌの所定の区間に所定の間隔で配設されている。送電手段２０は、従来周知の送電手段を用いることができ、例えば、道路Ｌの表面と略直交する方向に巻き線軸を有するコイルと、該コイルに電力を供給する図示しない送電側インバータ手段とを備えている。また、送電手段２０の送電側インバータ電圧は、送電側通信手段２１を介して車両Ｍに通信可能に構成されている。

車両Ｍと送電側通信手段２１の通信方法は、従来周知の種々の通信手段を用いることができ、例えば、車車間通信規格や５Ｇ規格などが好適に用いられる。このように、通信手段を無線により行うことで、有線等の追加設置を行う必要がなく、インフラ整備の低コスト化を図ることができる。

受電手段１０は、道路Ｌに埋設された送電手段２０に対応して車両Ｍに取り付けられており、好適には、車両Ｍ本体の道路Ｌと対向する面に取り付けられている。また、受電手段１０は、送電手段２０の巻き線軸と略平行な巻き線軸を有するコイルで構成されており、送電手段２０と受電手段１０との間の相互誘導によって生じた誘導起電力を車両Ｍの蓄電池へ充電する。

また、受電手段１０は、送電側通信手段２１と対応する受電側通信手段１２を有しており、該受電側通信手段１２によって送電手段２０の送電側インバータ電圧を取得している。

車両Ｍの前方には、路面検知手段３０及び障害物検知手段４０が設けられており、道路Ｌの路面高さや道路上の障害物の有無を検知している。路面検知手段３０は、車両Ｍの車体下部から路面までの距離を測定することができる距離センサなどが好適に用いられ、障害物検知手段４０は、車両Ｍの前方側の所定の範囲の障害物の有無を検知することができるセンサが好適に用いられる。これらのセンサは、超音波式、光学式又は電波式など従来周知の種々のセンサを用いることができる。

車高調整手段３は、車両Ｍの各車輪２毎にそれぞれ設けられており、車両Ｍの姿勢を所定の状態に調整することが可能である。

図２に示すように、車高調整手段３は、各車輪２と車体との間に取り付けられ、路面から入力される振動や衝撃をやわらげ、走行安定性を確保する。車高調整手段３は、スプリング４と、ショックアブソーバ５と、アクチュエータ６とを有している。

スプリング４は、圧縮コイルばねであって、車重を支え、ばねの固さによって走行中に発生する前後左右の車体の傾き量を決定する。スプリング４は、路面の凹凸にあわせて伸縮し、車輪２が路面から離れないように維持する。

ショックアブソーバ５は、振幅するスプリング４の動きを抑制する。ショックアブソーバ５は、スプリング４の内側であって、スプリング４と同心に配置される。ショックアブソーバ５は、後述するアクチュエータ６の駆動装置７のモータを発電機として機能させて減衰力を発生させる。なお、本実施形態においてショックアブソーバ５は、このような構造に限らず、ショックアブソーバ５内部に充填される作動油と、作動油内で上下移動可能なピストンとにより減衰力を発生させる構造であっても構わない。

アクチュエータ６は、車高調整手段３の全長を伸縮させることにより、各車輪２と車体との間の間隔を変化させ、地上からの車体の高さを調整する。アクチュエータ６は、一例として、駆動装置７と、ねじ軸８と、ナット９とを有する。

駆動装置７は、後述する車高制御手段１１からの信号によって制御されるモータと、モータの動力をねじ軸８に伝達する歯車装置とを有する。

ねじ軸８は、ショックアブソーバ５の軸心と連結し同軸方向に延びる。ねじ軸８は、外面に台形ねじ等の雄ねじが形成される。ねじ軸８は、回り止め機構によってアクチュエータ６の本体に対して回転不能かつ軸方向移動可能に支持される。

ナット９は、ねじ軸８を囲むように配置される。ナット９は、内面にねじ軸８の雄ねじと螺合可能な台形ねじ等の雌ねじが形成される。ナット９は、歯車装置を介し駆動装置７のモータの動力が伝達され、軸中心に回転する。ナット９は、軸受け等を介してアクチュエータ６の本体に対して軸中心に回転可能かつ軸方向に移動不能に支持される。

このように構成される車高調整手段３は、以下に説明する動作によって全長を伸縮させることができる。

車高制御手段１１からの信号によって、駆動装置７のモータを回転させると、モータの出力軸に連結された歯車装置によって、ナット９が回転する。ナット９に螺合するねじ軸８は、回り止め機構によって回転不能とされているので、ナット９の回転方向に従って軸方向に上下に移動する。ねじ軸８に連結されたショックアブソーバ５は、ねじ軸８と共に上下に移動し、車高調整手段３の全長が伸縮される。

なお、ねじ軸８とナット９は、ボールねじ等によって螺合されるとして説明を行ったが、これに限らず、ねじ軸８のねじ溝とナット９のねじ溝との間に転がり運動可能に多数のボールを介在させた、台形ねじの構成としても構わない。

また、ショックアブソーバ５はねじ軸８に連結され、ナット９を回転させてねじ軸８を上下移動させ、車高調整手段３の全長を伸縮させる構造について説明を行ったが、車高調整手段３の全長を伸縮させる構造はこれに限らず、ショックアブソーバ５はナット９に連結され、ねじ軸８を駆動装置７により回転させてナット９を上下移動させても構わない。この場合、ナット９は、回り止め機構によってアクチュエータ６の本体に対して回転不能かつ軸方向に移動可能に支持され、ねじ軸８は、軸受け等を介してアクチュエータ６の本体に対して軸中心に回転可能かつ軸方向に移動不能に支持される。

また、駆動装置７は、歯車装置を有しモータの動力を伝達させてねじ軸８またはナット９を回転させる構造について説明を行ったが、ねじ軸８またはナット９を回転させる構造はこれに限らず、中空モータによりねじ軸８またはナット９を直接回転させても構わない。

次に、図３を参照して車高制御手段１１について説明を行う。車高制御手段１１は、制御手段であるマイクロプロセッサを有し、図示しないバッテリからの給電によって作動する。車高制御手段１１は、走行時の基本的な車高を設定する基本車高設定部１３と、充電時の車高に補正する車高位置補正部１４と、車高調整手段３を補正された車高に設定するように制御を行う車高調整手段制御部１５とを有している。

基本車高設定部１３の設定する車高は、車両Ｍの形状や車重などに応じて適宜設定することが可能であるが、例えば、９０ｍｍ～４６０ｍｍの範囲で設定されると好適である。

車高位置補正部１４は、車両Ｍが非接触充電を行うように非接触充電走行車線を走行中であると図示しない判定手段によって判定された場合に、送電側インバータ電圧を検知して車高を補正する。具体的には、車高位置補正部１４は、目標送電側インバータ電圧（例えば、６００Ｖ）と、送電側通信手段２１から無線通信によって受電側通信手段１２が取得した実送電側インバータ電圧（例えば、５８０Ｖ）とを比較し、取得した送電側インバータ電圧に対応する車高となるように車高の補正量を算出する。

車高調整手段制御部１５は、車高位置補正部１４で算出された補正量を受けて補正された車高となるように車高調整手段３を駆動する。なお、基本車高設定部１３、車高位置補正部１４及び車高調整手段制御部１５は、車高制御手段１１において、これらの処理を実行するプログラムとして構成されていると好適である。

次に、送電側インバータ電圧と車高の関係について説明を行う。図４に示すように、送電側インバータ電圧が高くなるほど、送電手段２０と受電手段１０との結合係数が下がっていくことが知られており、結合係数と車高とは図５に示すような関係となることが知られている。本実施形態に係る車高調整システム１は、図４及び図５を組み合わせて、取得した送電側インバータ電圧に対応した車高となるように車高調整手段３の電圧を変更している。

具体的には、目標送信側インバータ電圧が６００Ｖであった場合に、実送信側インバータ電圧が５８０Ｖであると受電側通信手段１２が通信によって取得すると、車高位置補正部図は、２０Ｖ分の車高調整を行う。詳細に説明すると、図４に示すように、送電側インバータ電圧が５８０Ｖの場合は、これに対応する結合係数は、約０．１８であるため、結合係数算出手段において、当該結合係数を算出する。

次に、図５に示すように、結合係数が０．１８に対応する車高は、約１７０ｍｍであるため、基本車高設定部１３が設定する基本車高から車高位置補正部１４が算出する車高が１７０ｍｍとなるように車高位置補正部１４が補正量を算出する。

その後、当該補正量を車高調整手段制御部１５に送信し、車高調整手段制御部１５は、補正された車高となるように車高調整手段３を駆動させて車両の設定を行う。

次に、図６を参照して本実施形態に係る車高調整システムの動作について説明を行う。まず、車両Ｍが非接触充電を行うことができる非接触充電走行車線を走行していることを図示しない判定手段によって判定された場合に、本実施形態に係る車高調整システムの動作が開始される。

まず、車両Ｍは、受電側通信手段１２が道路Ｌに埋設された送電手段２０の送電側インバータ電圧を送電側通信手段２１が送信する信号を受信することによって取得する（Ｓ１０１）。

次に、図４のグラフを参照して通信取得した送電側インバータ電圧に対応する結合係数を算出し（Ｓ１０２）、図５のグラフを参照して算出された結合係数に対応する車高を算出する（Ｓ１０３）。

次に、車両Ｍに取り付けられた路面検知手段３０から得られた路面までの距離と、算出された車高を比較する（Ｓ１０４）。路面までの距離と算出された車高比較した結果、算出された車高の方が大きい場合には、この車高に設定した場合に受電手段１０が路面に接触してしまうため、車高の調整は行わずに車高調整システムは動作を終了する。これによって、受電手段１０の損傷や破損を防止することができる。

また、路面までの距離が車高よりも大きい場合には、車両Ｍの前方に取り付けられた障害物検知手段４０によって道路上の障害物の有無を検知する。障害物検知手段４０が所定の高さ以上の障害物があると検知した場合には、受電手段１０が障害物に衝突してしまうため、車高の調整は行わずに車高調整システムは動作を終了する。これによって、受電手段１０の損傷や破損を防止することができる。

道路に障害物がない場合には、車高制御手段１１が車高調整手段３を算出された車高となるように駆動信号を送信して車高調整手段３が所定の車高となるように車高の調整を行う（Ｓ１０６）。

なお、本実施形態に係る車高調整システムは、道路が渋滞などしてバッテリの充電状況が満充電である場合には、送電側通信手段２１に通信要求を行わないように制御されると好適である。このように、車両Ｍからの要求時に送電側インバータ電圧を取得するように制御することで、エネルギ効率の向上を図ることができる。

このように構成された本実施形態に係る車高調整システム及び車高調整方法によれば、送電側インバータ電圧に応じた結合係数に対応する車高を設定するので、受信した送電側インバータ電圧における最も効率のよい結合係数で非接触充電を行うことができるので、送電手段２０の電圧限界を考慮した車高に調整することができ、道路の凹凸や車両側の振動による効率向上の限界を改善することができる。また、送電手段２０の送電側インバータ電圧によって、車高を調整することができるので、送電手段２０の埋設状況に影響されることなく、効率的な充電を行うことができる。

なお、上述した実施形態においては、道路に設置された非接触充電走行車線を車両Ｍが走行中に非接触充電を行う場合について説明を行ったが、本実施形態に係る車高調整システム及び車高調整方法は、非接触充電区域に車両Ｍが停車中に非接触充電を行う場合に適用しても構わない。また、車両に限らず、小型モビリティや配送ロボットなど、電動移動体に適用しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

３車高調整手段，１０受電手段，１１車高制御手段，３０路面検知手段，４０障害物検知手段，Ｍ車両，Ｌ道路，Ｓ１０１送電側インバータ電圧検知工程，Ｓ１０２結合係数算出工程，Ｓ１０３車高調整工程，Ｓ１０４路面検知工程，Ｓ１０５障害物検知工程。

Claims

道路に埋設された送電手段に対応する受電手段と、前記道路からの車高を調整する車高調整手段を有する車両の車高調整方法であって、
前記送電手段の送電側インバータ電圧を検知する送電側インバータ電圧検知工程と、
前記送電側インバータ電圧に対応する前記送電手段と前記受電手段の結合係数を算出する結合係数算出工程と、
前記結合係数に対応する車高に前記車高調整手段を駆動する車高調整工程とを備えることを特徴とする車高調整方法。
請求項１に記載の車高調整方法において、
前記道路の路面を検知する路面検知工程を有することを特徴とする車高調整方法。
請求項１又は２に記載の車高調整方法において、
前記道路上の障害物を検知する障害物検知工程を有することを特徴とする車高調整方法。
請求項１又は２に記載の車高調整方法において、
前記送電側インバータ電圧は、前記送電手段との無線通信によって取得されることを特徴とする車高調整方法。
請求項４に記載の車高調整方法において、
前記送電側インバータ電圧検知工程は、前記車両からの要求時に前記送電側インバータ電圧を取得することを特徴とする車高調整方法。
道路に埋設された送電手段に対応する受電手段と、前記道路からの車高を調整する車高調整手段を有する車両の車高調整システムであって、
前記車高調整手段は、前記送電手段と前記受電手段の結合係数から所定の車高を算出して制御する車高制御手段を備えることを特徴とする車高調整システム。