JP5141770B2

JP5141770B2 - 非接触の方法によって外部からエネルギーの供給を受ける車両および車両の制御方法

Info

Publication number: JP5141770B2
Application number: JP2010532729A
Authority: JP
Inventors: 将佐々木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-10-08
Also published as: JPWO2010041312A1; WO2010041312A1

Description

この発明は、車両に関し、特に、非接触の方法によって外部からエネルギーの供給を受ける車両に関する。

近年、環境に配慮した自動車として、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池車など、モータで走行することが可能な車両の開発が進められ、実用化されている。

特開２００６−１７４６７６号公報（特許文献１）は、電動車両用マイクロ波送電システムを開示する。この送電システムは、車両のモータジェネレータのトルク指令、蓄電装置の蓄電量、車両の走行情報、路面側マイクロ波送電アンテナ設備から送られる道路情報に基づいて、蓄電装置の適正蓄電量を設定する。送電システムは、設定された適正蓄電量に基づいて、車両が必要とする電力量を算出し、受電可能な総電力に対して必要電力が下回る場合は、送電電力を電力の下回り状態に応じて段階的に減少させる。その結果、必要最小限の電力のみをマイクロ波にて路面より車両に送電するので、電力効率が良くなる。
特開２００６−１７４６７６号公報特開２００６−３４０５４１号公報特開２００２−３５１５４６号公報国際公開第２００７／００８６４６号パンフレット Andre Kurs et al., "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances"、［online］、２００７年７月６日、Science、第３１７巻、ｐ．８３−８６、［２００７年９月１２日検索］、インターネット＜URL：http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/83.pdf＞

しかしながら、路面から電力の供給を受ける場合、路面側に設置する電力供給装置（たとえば送電アンテナ）が車両走行路に延々と配置するとコストがかかりすぎるので、現実的ではない。したがって、一定の区間に限定して電力供給装置が敷設されることが考えられる。このような場合、電力供給装置側から車両に対して供給可能な電力上限が決まっている以上、車両が受電できる電力はそのような一定の区間にどれだけ留まっていられるかによって決まるが、運転者にはそのような事情がわからず、必要な電力を十分に受電できずに一定の区間を通過してしまうことも考えられる。

この発明の目的は、必要な場合に電力供給装置から過不足なく必要量のエネルギーを受けることができる車両および車両の制御装置を提供することである。

この発明は、要約すると、走行中に所定の区間において車両外部のエネルギー供給装置から非接触の方法を用いて送られたエネルギーの供給を受ける車両であって、エネルギー供給装置からエネルギーを受けるエネルギー受取部と、エネルギー供給装置に関する情報を取得するための通信部と、車両の状態に応じて、外部から供給を受けるエネルギーの目標量を決定し、通信部を介して得た情報に基づいて、目標量のエネルギーを受取るために所定の区間に滞在する時間に関するパラメータを算出する制御部とを備える。

好ましくは、車両は、エネルギー受取部が受取ったエネルギーを貯蔵する蓄電装置と、蓄電装置から電力の供給を受ける車両負荷とをさらに備える。制御部は、蓄電装置の蓄電状態に基づいて、目標量を決定する。

好ましくは、車両は、算出されたパラメータを制御部から受信して表示する表示部をさらに備える。

より好ましくは、パラメータは、所定の区間を走行する際に目標とすべき上限速度である。表示部は、上限速度を表示する。

さらに好ましくは、車両は、制御部の指示に応じて車輪を駆動する駆動系をさらに備える。制御部は、車両速度が上限速度となるように駆動系を制御する。

この発明は、他の局面にしたがうと、走行中に所定の区間において車両外部のエネルギー供給装置から非接触の方法を用いて送られたエネルギーの供給を受ける車両の制御方法であって、車両は、エネルギー供給装置からエネルギーを受けるエネルギー受取部と、エネルギー供給装置に関する情報を取得するための通信部と、制御部とを含む。制御方法は、制御部が、車両の状態に応じて、外部から供給を受けるエネルギーの目標量を決定するステップと、制御部が、通信部を介して得た情報に基づいて、目標量のエネルギーを受取るために所定の区間に滞在する時間に関するパラメータを算出するステップとを備える。

本発明によれば、必要な場合に電力供給装置から必要量のエネルギーを受け損じることがなくなる。

この発明の実施の形態１による給電システムの全体構成図である。共鳴法による送電の原理を説明するための図である。電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。走行中に車両が外部からエネルギーの供給を受ける給電区間について説明するための図である。図１の車両ＥＣＵ１８０で実行されるプログラムの制御構造を示した図である。ステップＳ４における目標給電エネルギーについて説明するための図である。ステップＳ７における目標車速の表示の例を示した図である。街路灯４００の支柱に給電装置２００Ａおよび通信アンテナ２５０Ａを設置して給電を行なう例を示した図である。車両および給電装置で実行される車速算出処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１００，１００Ａ車両、１１０，３４０二次自己共振コイル、１１０Ａ受電装置、１２０，３５０二次コイル、２３０，３２０一次コイル、２４０，３３０一次自己共振コイル、１３０整流器、１４０コンバータ、１５０，１５０Ａ蓄電装置、１７０モータ、１８０，１８０Ａ車両ＥＣＵ、１８５表示部、１９０，２５０通信装置、１９０Ａ，２５０Ａ通信アンテナ、２００，２００Ａ給電装置、２１０交流電源、２２０高周波電力ドライバ、３１０高周波電源、３６０負荷、４００街路灯。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。

一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、電磁波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。

このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対の自己共振コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である（非特許文献１参照）。

本発明は、走行中に車両外部からエネルギー供給を受けるものであれば、どのような車両にも適用可能であるが、共鳴法で送電がされる場合を例として説明を行なう。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による給電システムの全体構成図である。図１を参照して、この給電システムは、電動車両１００と、給電装置２００とを備える。電動車両１００は、二次自己共振コイル１１０と、二次コイル１２０と、整流器１３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、蓄電装置１５０とを含む。また、電動車両１００は、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」とも称する。）１６０と、モータ１７０と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８０と、通信装置１９０と、表示部１８５とをさらに含む。表示部１８５としては、液晶ディスプレイのようなものを用いることができる。

二次自己共振コイル１１０は、車体下部に配設されるが、給電装置２００が車両上方に配設されていれば、車体上部に配設されてもよい。二次自己共振コイル１１０は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０（後述）と電磁場を介して共鳴することにより給電装置２００から電力を受電する。なお、二次自己共振コイル１１０の容量成分は、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。

二次自己共振コイル１１０は、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル２４０と二次自己共振コイル１１０との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１０と磁気的に結合可能である。この二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器１３０へ出力する。整流器１３０は、二次コイル１２０によって取出された交流電力を整流する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、車両ＥＣＵ１８０からの制御信号に基づいて、整流器１３０によって整流された電力を蓄電装置１５０の電圧レベルに変換して蓄電装置１５０へ出力する。なお、車両の走行中に給電装置２００から受電する場合には（その場合には、給電装置２００はたとえば車両上方または側方に配設されてもよい。）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、整流器１３０によって整流された電力をシステム電圧に変換してＰＣＵ１６０へ直接供給してもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、必ずしも必要ではなく、二次コイル１２０によって取出された交流電力が整流器１３０によって整流された後に直接蓄電装置１５０に与えられるようにしても良い。

蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池を含む。蓄電装置１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から供給される電力を蓄えるほか、モータ１７０によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置１５０は、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給する。なお、蓄電装置１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置２００から供給される電力やモータ１７０からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。

ＰＣＵ１６０は、蓄電装置１５０から出力される電力あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から直接供給される電力によってモータ１７０を駆動する。また、ＰＣＵ１６０は、モータ１７０により発電された回生電力を整流して蓄電装置１５０へ出力し、蓄電装置１５０を充電する。モータ１７０は、ＰＣＵ１６０によって駆動され、車両駆動力を発生して駆動輪へ出力する。また、モータ１７０は、駆動輪や図示されないエンジンから受ける運動エネルギーによって発電し、その発電した回生電力をＰＣＵ１６０へ出力する。

車両ＥＣＵ１８０は、車両の走行時、車両の走行状況や蓄電装置１５０の充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称する。）に基づいてＰＣＵ１６０を制御する。通信装置１９０は、車両外部の給電装置２００と無線通信を行なうための通信インターフェースである。

また、表示部１８５は、車両状態と給電装置２００の能力等の情報とに基づいて、給電区間を走行する推奨速度または時間を表示する。

一方、給電装置２００は、交流電源２１０と、高周波電力ドライバ２２０と、一次コイル２３０と、一次自己共振コイル２４０と、通信装置２５０と、ＥＣＵ２６０とを含む。

交流電源２１０は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ２２０は、交流電源２１０から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル２３０へ供給する。なお、高周波電力ドライバ２２０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。

一次コイル２３０は、一次自己共振コイル２４０と同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル２４０と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル２３０は、高周波電力ドライバ２２０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル２４０へ給電する。

一次自己共振コイル２４０は、地面近傍に配設されるが、車両上方から電動車両１００へ給電する場合には車両上方または側方に配設されてもよい。一次自己共振コイル２４０も、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０と電磁場を介して共鳴することにより電動車両１００へ電力を送電する。なお、一次自己共振コイル２４０の容量成分も、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。

この一次自己共振コイル２４０も、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

通信装置２５０は、給電先の電動車両１００と無線通信を行なうための通信インターフェースである。ＥＣＵ２６０は、電動車両１００の受電電力が目標値となるように高周波電力ドライバ２２０を制御する。具体的には、ＥＣＵ２６０は、電動車両１００の受電電力およびその目標値を通信装置２５０によって電動車両１００から取得し、電動車両１００の受電電力が目標値に一致するように高周波電力ドライバ２２０の出力を制御する。また、ＥＣＵ２６０は、給電装置２００のインピーダンス値を電動車両１００へ送信することができる。

図２は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図２を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。

具体的には、高周波電源３１０に一次コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次コイル３２０と磁気的に結合される一次自己共振コイル３３０へ１Ｍ〜１０数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル３３０から二次自己共振コイル３４０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル３４０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル３４０と磁気的に結合される二次コイル３５０によって取出され、負荷３６０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル３３０と二次自己共振コイル３４０との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。

なお、図１との対応関係について説明すると、図１の交流電源２１０および高周波電力ドライバ２２０は、図２の高周波電源３１０に相当する。また、図１の一次コイル２３０および一次自己共振コイル２４０は、それぞれ図２の一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０に相当し、図１の二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０は、それぞれ図２の二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０に相当する。そして、図１の整流器１３０以降が負荷３６０として総括的に示されている。

図３は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図３を参照して、電磁界は３つの成分を含む。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電界」と称される。

「静電界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、共鳴法では、この「静電界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電界」が支配的な近接場において、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。

図４は、走行中に車両が外部からエネルギーの供給を受ける給電区間について説明するための図である。

図４を参照して、給電区間の長さは、たとえば２ｋｍである。電気自動車やハイブリッド自動車などの移動体への非接触給電システムにおいては、バッテリの飛躍的な性能向上がない限り、プラグイン充電などの駐停車時の給電だけでは、高速道路などでの長距離走行は困難である。したがって、車両のバッテリやモータに対して移動中の給電が必要となる。

たとえば、路面に図１に示したようなコイル２３０，２４０を埋設しておき、車両が受電しながら走行することが考えられる。しかしながら、高速道路等のすべての路面にコイルを埋設することは現実的ではない。したがって、所定の限られた距離区間、たとえば２ｋｍを給電区間としてその間にエネルギーの供給を受ける。このような給電区間を一定距離毎に設けておけば目的地にエネルギーの補給のために停車することなく到達することができる。

しかし、移動体への非接触給電システムにおいては、高速で移動する車両はこのような給電区間を一瞬で通り過ぎてしまう。バッテリ残量が少ない場合には、必要なエネルギーを受取ることができず給電不足になる等の不具合が生じる。反対に、ほぼ満充電状態にも拘らず給電し過ぎてエネルギー消費の無駄が生じる可能性もある。

高速道路に設置される社会資本である車両外部のエネルギー供給装置側（以下、インフラ側と呼ぶ）から車両が要求するエネルギーを瞬時に車両に伝送することは技術的に不可能である。過不足なくエネルギーを給電するためには、事前に車両の充電状態とインフラ側の情報とを把握してから給電区間に突入する必要がある。

図４において、給電区間において車両速度によって走行レーンが分けられている。レーンＡは時速６０ｋｍまでの速度の車両が走るためのレーンである。レーンＢは、時速８０ｋｍまでの車両が走るためのレーンである。レーンＣは、時速１００ｋｍまでの速度の車両が走るためのレーンである。

ここで、車両の蓄電装置の充電状態が満充電でなく、給電区間において必要量のエネルギーを受取る必要が生じているとする。そして、時速１００ｋｍで走行していては、給電区間に滞在する時間が短かすぎて必要なエネルギーを受取れないとする。この場合には、給電区間に突入する前に車両外部のエネルギー供給装置と通信を行ない時間当りにエネルギー授受可能なエネルギー量を確認し、必要なエネルギー量を受取るために必要な時間を算出する。そして給電区間の長さと給電区間に滞在すべき時間とに基づいて、走行すべき車速が算出できる。運転者にこの車速を事前に報知して、車両を給電区間に突入する前に走行レーンをレーンＣからレーンＢに変更させる。

このようにすれば、車両が必要なエネルギーを受取れるとともに、他の車両の交通を妨げることを避けることもできる。

図５は、図１の車両ＥＣＵ１８０で実行されるプログラムの制御構造を示した図である。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図１、図５を参照して、まず車両ＥＣＵ１８０は、ステップＳ１において蓄電装置１５０の充電状態（ＳＯＣ）を確認する。続いて、ステップＳ２において車両ＥＣＵ１８０は、満充電までのエネルギー量を算出する。たとえば現状のＳＯＣは８０％であり、蓄電装置が満充電でたとえば５ｋＷｈの蓄電量であるとすると、現在の蓄電量は４ｋＷｈである。この例では、ステップＳ２において満充電まで２０％に相当するエネルギー量である１ｋＷｈが算出される。

続いてステップＳ３において、車両ＥＣＵ１８０は、給電区間における充電を実行するか否かを決定する。ステップＳ２において算出された満充電までのエネルギー量が充電開始するための設定しきい値を超えるか否かで充電を実行するか否かが判断される。ステップＳ３において充電を実行しないと決定された場合には処理はステップＳ１０に進み制御はメインルーチンに移される。

一方ステップＳ３において充電を実行することを決定した場合には、ステップＳ４に処理が進む。ステップＳ４では、目標給電エネルギーが決定される。目標給電エネルギーは、たとえばステップＳ２で算出されたエネルギー量以下の値であって、蓄電装置の寿命などを考慮した値たとえば０．５ｋＷｈ（５％）などに設定される。

図６は、ステップＳ４における目標給電エネルギーについて説明するための図である。
図６を参照して、目標ＳＯＣは、たとえば蓄電装置の寿命等を考慮して上限値が定められている。そして現状のＳＯＣとその上限値の差はたとえば０．５ｋＷｈであったとするとその不足分が目標給電エネルギーとして決定される。

続いて処理はステップＳ５に進み、車両ＥＣＵ１８０は、インフラ給電情報の取得を行なう。インフラ給電情報とは、たとえばインフラである車両外部のエネルギー供給装置が供給可能な給電電力や、給電区間の長さ、給電区間における走行レーンの情報などが含まれる。たとえばステップＳ５においては、車両と車両外部のエネルギー供給装置との間で通信が行なわれた結果、給電区間が２ｋｍ、給電電力が２０ｋＷといったような情報が車両側に送信される。なお、給電電力の２０ｋＷは、車両外部のエネルギー供給装置の供給能力と、車両の受電能力との兼ね合いで決定される。

続いてステップＳ６において給電区間を走行する際の目標車速が算出される。たとえば先程の例では、０．５ｋＷｈのエネルギーを受取るためには、０．５ｋＷｈ／２０ｋＷ＝０．０２５ｈの時間だけ給電区間に車両が滞在していないといけない。このため、２ｋｍ／０．０２５ｈ＝８０ｋｍ／ｈの速度で給電区間を走行すればちょうど良いことがわかる。

続いて、ステップＳ７において、車両ＥＣＵ１８０は、ステップＳ６で算出された目標車速を運転者に対して報知する。

図７は、ステップＳ７における目標車速の表示の例を示した図である。
図７に示すように、表示部１８５の下段には現在の速度９５ｋｍ／ｈと表示されており、その上段にはやや小さ目の文字で目標速度８０ｋｍ／ｈと表示されている。報知は、たとえば、表示部１８５に現在の走行車速と目標車速とを併記して表示するようにする。このように現在の速度に対して目標速度が高いか低いかすぐ認識できるような配置として表示することが望ましい。

さらに、目標車速を報知するだけでなく、オートクルーズコントロールなどの機能を有する車両においては、設定車速を目標車速に変更するように制御を行なってもよい。

そしてステップＳ８において、走行レーンの情報に基づいて目標車速に対応するレーンを運転者に報知する。たとえば、図４に示した場合には、中央レーンに移動して下さいなど音声で運転者に報知してもよいし、表示部１８５にそのようなレーンの表示を行なってもよい。

そしてステップＳ９において車両ＥＣＵは、通信装置１９０、２５０を介して車両外部のエネルギー供給装置に対して給電の開始を指令する。その後ステップＳ１０において制御はメインルーチンに移される。

［実施の形態２］
実施の形態１では、共鳴法を利用した送電を例に挙げたが、そのような方式に限らず非接触でエネルギーを送受信できるものであれば電磁波、光、電場、磁場などを用いてもよい。図８は、街路灯４００の支柱に給電装置２００Ａおよび通信アンテナ２５０Ａを設置して給電を行なう例を示した図である。

給電装置２００Ａは、たとえばパッチアンテナのフェーズドアレイが表面に形成されたものであり、機械的にアンテナを首振りしなくても、給電可能区間の車両を追尾して電波を放射することが可能である。

車両１００Ａは、バッテリ等の蓄電装置１５０Ａと高周波無線電力を受電整流する受電装置１１０Ａと、通信アンテナ１９０Ａと、車両ＥＣＵ１８０Ａとを含む。車両１００Ａは、受電装置１１０Ａと、蓄電装置１５０Ａを搭載した電気駆動車両である。受電装置１１０Ａは、給電装置２００Ａからの高周波無線電力（電磁波、光、電場、磁場）を受電および整流する受電装置であり、たとえば整流器などを含むものであってもよく、アンテナに限らず太陽電池のようなものであってもよい。

図示しないが、車両１００Ａも、車両１００と同様に蓄電装置１５０Ａから電力の供給を受ける車両負荷（ＰＣＵ１６０やモータ１７０）を搭載している。

蓄電装置１５０Ａは、受電装置１１０Ａで整流した電力を蓄電するものであり、バッテリに限らずキャパシタのようなものであってもよい。車両ＥＣＵ１８０Ａは、蓄電装置のＳＯＣと、通信アンテナ１９０Ａを介して得た給電装置２００Ａの給電情報とに基づいて、車両１００Ａが給電区間（たとえば２ｋｍ）を走行するのに最適な車速を算出する。なお、通信アンテナ１９０Ａは、電波に限らず、発光ダイオード等の光点滅による情報通信を行なうものであってもよい。

給電装置２００Ａは、電力を高周波に変換し、車両搭載の受電装置１１０Ａに向けてエネルギーを送る。その際に先立って通信アンテナ２５０Ａで車両との通信を行なって給電電力を決定する。

車両１００Ａにおいても、図５に示したようなフローチャートに基づいて車速を算出して表示すればよい。なお、車速の算出は、必ずしも車両側で行なう必要はなく、必要な情報を給電装置２００Ａの方に送っておいて給電装置側で車速を算出しそれを車両に送信してもよい。

図９は、車両および給電装置で実行される車速算出処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、所定のメインルーチンから一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとに呼び出されて実行される。

図９を参照して、まず車両ＥＣＵ１８０Ａは、ステップＳ１００において蓄電装置１５０Ａの充電状態（ＳＯＣ）を確認する。続いて、ステップＳ２において車両ＥＣＵ１８０Ａは、満充電までのエネルギー量を算出する。たとえば現状のＳＯＣは８０％であり、蓄電装置１５０Ａが満充電でたとえば５ｋＷｈの蓄電量であるとすると、現在の蓄電量は４ｋＷｈである。この例では、ステップＳ１０１において満充電まで２０％に相当するエネルギー量である１ｋＷｈが算出される。

続いてステップＳ１０２において、車両ＥＣＵ１８０Ａは、給電可能区間における充電を実行するか否かを決定する。ステップＳ１０１において算出された満充電までのエネルギー量が充電開始するための設定しきい値を超えるか否かで充電を実行するか否かが判断される。ステップＳ１０２において充電を実行しないと決定された場合には処理はステップＳ１０７に進み制御はメインルーチンに移される。

一方ステップＳ１０２において充電を実行することを決定した場合には、ステップＳ１０３に処理が進む。ステップＳ１０３では、目標給電エネルギーが決定される。目標給電エネルギーは、たとえばステップＳ１０１で算出されたエネルギー量以下の値であって、蓄電装置の寿命などを考慮した値たとえば０．５ｋＷｈ（５％）などに設定される。

続いて処理はステップＳ１０４に進み、目標給電エネルギー量および車両情報を給電装置に対して送信する。車両情報には、車両が受電可能な最大電力などが含まれている。

給電装置２００Ａは、ステップＳ２００に至るまでは、車両から通信が開始されるのを待ち受けている。ステップＳ１０４において車両から目標給電エネルギー量および車両情報が送信されると、ステップＳ２００において給電装置２００Ａは車両から情報を受信する。そして、給電装置２００Ａは、自分が保有している給電可能区間長と給電可能な電力の大きさについての情報と、車両から受信した情報とに基づいて、車速または、給電区間に滞在すべき時間を算出し、車両１００Ａに向けて送信する。

続いてステップＳ１０５において車両１００Ａが給電区間を走行する際の目標車速を受信する。そして、ステップＳ１０６において、車両ＥＣＵ１８０Ａは、ステップＳ６で算出された目標車速を運転者に対して報知する。この場合の報知は、報知は、たとえば、表示部１８５に図７で示したように現在の走行車速と目標車速とを併記して表示するようにする。このように現在の速度に対して目標速度が高いか低いかすぐ認識できるような配置として表示することが望ましい。

その後、走行レーンの情報に基づいて目標車速に対応するレーンを運転者に報知してもよい。

そして、車両ＥＣＵ１８０Ａは、通信アンテナ１９０Ａ、２５０Ａを介して車両外部のエネルギー供給装置２００Ａに対して給電の開始を要求し、ステップＳ１０７において制御はメインルーチンに移される。

再び、図１、図８等を参照して本実施の形態について総括する。
本実施の形態の車両（１００，１００Ａ）は、車両外部のエネルギー供給装置（２００，２００Ａ）から非接触の方法を用いて送られたエネルギーの供給を受ける。車両は、エネルギー供給装置からエネルギーを受けるエネルギー受取部（コイル１１０，受電装置１１０Ａ）と、エネルギー供給装置に関する情報を取得するための通信部（通信装置１９０，通信アンテナ１９０Ａ）と、車両の状態に応じて、外部から供給を受けるエネルギーの目標量を決定し、通信部を介して得た情報に基づいて、目標量のエネルギーを受取るために所定の区間に滞在する時間に関するパラメータを算出する制御部（制御装置１８０，１８０Ａ）とを備える。

好ましくは、車両は、エネルギー受取部が受取ったエネルギーを貯蔵する蓄電装置（１５０，１５０Ａ）と、蓄電装置から電力の供給を受ける車両負荷（ＰＣＵ１６０，モータ１７０）とをさらに備える。制御部は、蓄電装置の蓄電状態に基づいて、目標量を決定する。

好ましくは、車両は、算出されたパラメータを制御部から受信して表示する表示部１８５をさらに備える。

以上説明したように、給電装置から送電されるエネルギーを車両に搭載した受電装置で受電および整流し、蓄電装置に電力を蓄えて移動時の移動体への非接触給電を行なう。このような非接触給電システムにおいて、車両搭載の蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）によって充電の可否判断および車両要求エネルギーの設定を行ない、通信アンテナから得られたインフラ給電情報（給電区間、給電電力、給電レーンの種類）と車両要求エネルギーとに基づいて車両ＥＣＵで車両速度を算出する。車両は算出された車速に合った給電レーンへ移動し、車両への給電が開始される。

以上により、車両は過不足なく要求エネルギーを受取ることができ、かつ、インフラ装置のエネルギー消費の無駄も解消できる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

走行中に所定の区間において車両外部のエネルギー供給装置（２００，２００Ａ）から非接触の方法を用いて送られたエネルギーの供給を受ける車両（１００，１００Ａ）であって、
前記エネルギー供給装置からエネルギーを受けるエネルギー受取部（１１０，１１０Ａ）と、
前記エネルギー供給装置に関する情報を取得するための通信部（１９０，１９０Ａ）と、
車両の状態に応じて、外部から供給を受けるエネルギーの目標量を決定し、前記通信部を介して得た前記情報に基づいて、前記目標量のエネルギーを受取るために前記所定の区間に滞在する時間に関するパラメータを算出する制御部（１８０，１８０Ａ）とを備える、車両。
前記エネルギー受取部が受取ったエネルギーを貯蔵する蓄電装置（１５０，１５０Ａ）と、
前記蓄電装置から電力の供給を受ける車両負荷（１６０，１７０）とをさらに備え、
前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電状態に基づいて、前記目標量を決定する、請求の範囲第１項に記載の車両。
算出された前記パラメータを前記制御部から受信して表示する表示部（１８５）をさらに備える、請求の範囲第１または２項に記載の車両。
前記パラメータは、前記所定の区間を走行する際に目標とすべき上限速度であり、
前記表示部は、前記上限速度を表示する、請求の範囲第３項に記載の車両。
前記車両は、
前記制御部の指示に応じて車輪を駆動する駆動系をさらに備え、
前記制御部は、車両速度が前記上限速度となるように前記駆動系を制御する、請求の範囲第４項に記載の車両。
走行中に所定の区間において車両外部のエネルギー供給装置（２００，２００Ａ）から非接触の方法を用いて送られたエネルギーの供給を受ける車両（１００，１００Ａ）の制御方法であって、前記車両は、前記エネルギー供給装置からエネルギーを受けるエネルギー受取部（１１０，１１０Ａ）と、前記エネルギー供給装置に関する情報を取得するための通信部（１９０，１９０Ａ）と、制御部（１８０，１８０Ａ）とを含み、
前記制御部が、車両の状態に応じて、外部から供給を受けるエネルギーの目標量を決定するステップと、
前記制御部が、前記通信部を介して得た前記情報に基づいて、前記目標量のエネルギーを受取るために前記所定の区間に滞在する時間に関するパラメータを算出するステップとを備える、車両の制御方法。