JP6168164B2 - 駐車支援装置及び駐車支援方法 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載された車両コイルに対して非接触で電力を供給する地上コイルを、駐車スペースに設置し、この駐車スペースに車両を駐車する際の駐車支援を行う駐車支援装置及びその方法に関する。
近年、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車が普及し、これに伴って車両に搭載された車両コイルに対して非接触で電力を供給する非接触充電システムが開発されている。ここで、非接触充電システムでは、車両コイルと地上コイルとの間の充電効率を向上させるために高い駐車精度が求められている。
そこで、特許文献１に開示された駐車支援システムでは、地上コイルが車体下部に入ってカメラで地上コイルを撮影できなくなった後は、地上コイルから車両コイルへ通常の給電よりも低い電力で給電を行って地上コイルと車両コイルとの間の距離を検知していた。そして、駐車支援システムは、車両コイルを示すマークと地上コイルを示すマークを表示部に表示し、検知したコイル間の距離をマーク間の距離に反映させることで、車両が正確に駐車できるように支援していた。
特開２０１１−１５５４９号公報
しかしながら、上述した従来の駐車支援システムでは、地上コイルと車両コイルとの間の距離を検知しているだけなので、地上コイルと車両コイルとの間の位置を合わせることはできても角度を合わせることはできないという問題点があった。特に、地上コイルと車両コイルにソレノイドタイプのコイルを用いた場合には、角度ズレによって充電効率が著しく低下するので、地上コイルと車両コイルとの間の角度ズレは問題であった。
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、地上コイルと車両コイルとの間の位置だけではなく角度も精度良く合わせることのできる駐車支援装置及びその方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る駐車支援装置は、地上コイルのコイル軸方向及び位置を示す地上マークを駐車スペースに設置し、車両コイルのコイル軸方向及び位置を示す車両マークを表示部の画像に重畳して表示する。そして、駐車支援装置は、車両コイルを搭載した車両が非接触充電可能な位置及び角度になったときに、車両マークと地上マークとが重畳するように車両マークを画像に表示する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る駐車支援装置を備えた非接触充電システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る駐車支援装置における地上マークと車両マークの配置を説明するための図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る駐車支援装置によって駐車支援時に表示部に表示される画像を示す図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る駐車支援装置によって駐車支援時に表示部に表示される画像を示す図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係る駐車支援装置によって駐車支援時に表示部に表示される画像を示す図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係る駐車支援装置における地上マークと車両マークの配置及び形状を説明するための図である。 図７は、非接触充電システムの地上コイルと車両コイルにソレノイドタイプのコイルを用いた場合の配置方法を説明するための図である。 図８は、本発明の第１実施形態に係る駐車支援装置における地上マークの設置場所を説明するための図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係る駐車支援装置における地上マークと車両マークの形状を説明するための図である。
以下、本発明を適用した第１及び第２実施形態について図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
［非接触給電システムの構成］
図１は本実施形態に係る駐車支援装置を備えた非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、非接触給電システムは、地上側ユニットである給電装置１００と、車両側ユニットである受電装置２００と、駐車支援装置３００とを備えている。この非接触給電システムは、給電スタンド等に配置された給電装置１００から電気自動車やハイブリッド車等の車両１に搭載された受電装置２００に非接触で電力を供給し、車載バッテリを充電する。
給電装置１００は、給電スタンド近傍の駐車スペース２に配置された地上コイル１２を備えている。一方、受電装置２００は、車両１の底面に設置された車両コイル２２を備えている。この車両コイル２２は、車両１が駐車スペース２の所定位置に停車したときに地上コイル１２に対向するように配置されている。
地上コイル１２は、導電線からなる一次コイルによって構成され、車両コイル２２に電力を送電する送電コイルとして機能する。また、車両コイル２２は、同じく導電線からなる二次コイルによって構成され、地上コイル１２からの電力を受電する受電コイルとして機能する。両コイル間における電磁誘導作用により、地上コイル１２から車両コイル２２へ非接触で電力を供給することが可能となる。
地上側の給電装置１００は、電力制御部１１と、地上コイル１２と、無線通信部１３と、制御部１４とを備えている。
電力制御部１１は、交流電源１１０から送電される交流電力を高周波の交流電力に変換して地上コイル１２に送電するための回路である。そして、電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ回路１１２と、インバータ１１３とを備えている。
整流部１１１は、交流電源１１０に電気的に接続され、交流電源１１０から出力される交流電力を整流する回路である。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１から出力される波形を整形することで力率を改善するための回路（Power Factor Correction）であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。インバータ１１３は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいて直流電力を交流電力に変換して地上コイル１２に供給する。
無線通信部１３は、車両１側に設けられた無線通信部２３と双方向の通信を行う。
制御部１４は、給電装置１００全体を制御する部分であり、特に無線通信部１３、２３間の通信を制御する。例えば、給電装置１００から電力供給を開始する旨の信号を車両１側に送信したり、給電装置１００から電力の供給を受けたい旨の信号を車両１側から受信したりする。この他に、制御部１４は、インバータ１１３のスイッチング制御を行ったり、地上コイル１２から送電される電力を制御したりする。
一方、車両１側の受電装置２００は、車両コイル２２と、無線通信部２３と、充電制御部２４と、整流部２５と、リレー部２６と、バッテリ２７と、インバータ２８と、モータ２９と、通知部３０とを備えている。
車両コイル２２は、車両１を駐車スペース２の所定の停止位置に駐車すると、地上コイル１２の直上に正対し、地上コイル１２までの距離が所定の値となる位置に配置される。
無線通信部２３は、給電装置１００側に設けられた無線通信部１３と双方向の通信を行う。
充電制御部２４は、バッテリ２７の充電を制御するためのコントローラであり、無線通信部２３、通知部３０、リレー部２６等を制御する。充電制御部２４は、充電を開始する旨の信号を、無線通信部１３、２３間の通信によって制御部１４に送信する。
整流部２５は、車両コイル２２に接続され、車両コイル２２で受電した交流電力を直流に整流する整流回路によって構成されている。
リレー部２６は、充電制御部２４の制御によってオンオフが切り換えられるリレースイッチを備えている。また、リレー部２６は、リレースイッチをオフにすることで、バッテリ２７を含む主回路系と、充電回路部となる車両コイル２２及び整流部２５とを切り離している。
バッテリ２７は、複数の二次電池を接続して構成され、車両１の電力源となる。
インバータ２８は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子で構成されたＰＷＭ制御回路を備え、スイッチング制御信号に基づいてバッテリ２７から出力される直流電力を交流電力に変換してモータ２９に供給する。
モータ２９は、例えば三相の交流電動機によって構成され、車両１を駆動するための駆動源となる。
通知部３０は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイまたはスピーカ等によって構成され、充電制御部２４の制御に基づいて、ユーザに対して光や画像または音声等を出力する。
このような構成により、非接触給電システムは、地上コイル１２と車両コイル２２との間の電磁誘導作用によって非接触状態で高周波電力の送電および受電を行う。すなわち、地上コイル１２に電圧を加えることによって、地上コイル１２と車両コイル２２との間に磁気的な結合が生じ、地上コイル１２から車両コイル２２へ電力が供給される。
［駐車支援装置の構成］
次に、図１を参照して、本実施形態に係る駐車支援装置３００の構成を説明する。駐車支援装置３００は、車両１を駐車スペース２に駐車する際の駐車支援を行っており、地上コイル１２と車両コイル２２の位置だけではなく角度も合わせられるように駐車支援を行う。ここで、駐車支援装置３００は、カメラ５１と、表示部５３と、画像制御部５５とを備えている。また、駐車スペース２には地上マーク５７が設置されている。この地上マーク５７は、地上コイル１２のコイル軸方向及び地上コイル１２の位置を示しており、その形状については以下で詳細に説明する。
カメラ５１は、路面を撮像可能な高さと向きに調整されており、地上マーク５７を含む駐車スペース２の画像を撮像するための撮像部の一例である。尚、本実施形態では、カメラ５１がバックカメラである場合を例示して説明するが、前方駐車する場合を想定してフロントカメラであってもよい。
表示部５３は、運転者に対して画像を提示するディスプレイであり、カメラ５１によって撮像された画像を表示する。尚、ナビゲーション装置のディスプレイでもよい。
画像制御部５５は、駐車支援を行う際に表示部５３に表示される画像を制御し、表示部５３に表示された画像の中に車両マークを表示する。この車両マークは、車両コイル２２のコイル軸方向と車両コイル２２の位置を示す表示マークである。そして、画像制御部５５は、車両コイル２２を搭載した車両１が非接触充電可能な位置及び角度になったときに、車両マークと地上マーク５７とが重畳するように、車両マークを表示部５３の画像に表示する。また、画像制御部５５は、非接触充電の充電効率が最大となる位置及び角度に車両１がなったときに、車両マークと地上マーク５７とが重畳するように、車両マークを表示部５３の画像に表示してもよい。
尚、駐車支援装置３００は、マイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、ＣＰＵを含む汎用の電子回路と周辺機器から構成されており、特定のプログラムを実行することにより、画像制御部５５として動作する。
［地上マークと車両マークの配置及び形状］
次に、図２を参照して地上マーク５７と車両マークの配置を説明する。図２に示すように、地上マーク５７は駐車スペース２の後方に設置されている。この位置は、地上コイル１２の中心線上の位置であり、尚且つ車両１を非接触充電可能位置に駐車した状態でカメラ５１から地上マーク５７を撮像可能な位置である。
一方、車両マーク５９は、表示部５３に表示された画像上において、車両コイル２２の中心線上の位置にあり、車両１が非接触充電可能な位置及び角度になったときに地上マーク５７と重畳するような位置に表示される。
したがって、運転者は、図３に示すような表示部５３の画像を見ながら地上マーク５７と車両マーク５９が重畳するように車両１の駐車操作を行う。このとき、画像制御部５５は、図４に示すように車両マーク５９の軌跡を予測する軌跡予測線Ｌを表示部５３の画像上に表示し、車両１の舵角センサ等から車両１の舵角を取得して舵角の変化に応じて軌跡予測線Ｌを変化させる。
また、画像制御部５５は、車両１の姿勢の変化から地上コイル１２と車両コイル２２との間のコイル間距離の変化を検出し、このコイル間距離の変化に応じて車両マーク５９の位置及び形状を補正してもよい。この場合に、画像制御部５５は、車両１に搭載された空気圧センサやストロークセンサ、ハイトセンサ等から検出値を取得し、乗車人数や積載状態によって車両１の姿勢が変化してコイル間距離が変化しているか否かを判定する。そして、コイル間距離が変化している場合には、画像制御部５５はコイル間距離の変化に応じて車両マーク５９の位置及び形状を補正する。例えば、画像制御部５５は、基準となるサスペンションストロークを予め記憶しておき、荷物や乗員によって車両が沈み込んでサスペンションストロークが変化すると、その変化からコイル間距離の変化を推定する。そして、そのコイル間距離の変化に応じて、画像制御部５５は車両マーク５９の位置や大きさを変化させて補正する。
このような画像制御によって運転者への駐車支援が行われ、最終的に図５に示すように地上マーク５７と車両マーク５９が重畳するように車両１を駐車させれば、車両１を非接触充電可能な位置及び角度に駐車させることができる。また、地上マーク５７と車両マーク５９が重畳するように車両１を駐車させれば、非接触充電の充電効率が最大となる位置及び角度に車両１を駐車させることができる。
次に、図６を参照して、地上マーク５７と車両マーク５９の詳細な配置と形状を説明する。図６（ａ）に示すように、カメラ５１の視界Ｓが地面Ｇと交差する点６０がカメラ５１の画角下端となっており、表示画面の下端となっている。この画角下端と車両１の中心線とが交差する点を第１原点６３とし、この第１原点６３から車両１の中心線上を所定距離Ａだけ離れた位置にある点を第２原点６５とする。尚、車両１の中心と車両コイル２２の中心がオフセットしている場合には、車両コイル２２の位置に合わせて第１及び第２原点６３、６５の位置を補正する。
そして、第２原点６５を中心として、図６（ｂ）に示すように、車両１の車幅方向に長さａ、車両１の前後方向に幅ｂとなる線分形状の地上マーク５７を駐車スペース２に設置する。例えば、ａ＝２００ｍｍ、ｂ＝１００ｍｍとすればよい。
また、車両マーク５９は、第２原点６５を中心として、図６（ｂ）に示すように、車両１の車幅方向に長さ２ａ、車両１の前後方向に幅ｂの線分形状とし、この線分形状を画面上のサイズに置き換えて表示する。例えば、ａ＝２００ｍｍ、ｂ＝１００ｍｍの場合には、車両マーク５９は、車両１の車幅方向に長さ４００ｍｍ、車両１の前後方向に幅１００ｍｍの形状となる。ただし、図６では車両マーク５９を地上マーク５７より長くしているが、地上マーク５７を長くしてもよい。
ここで、車両マーク５９の線分形状は、車両コイル２２のコイル軸の方向を示している。例えば、図７に示すように、車両コイル２２がソレノイドタイプのコイルであり、リッツ線７１が車幅方向となるように配置された場合には、車両コイル２２のコイル軸７３は車両の前後方向となって磁束７５も車両の前後方向に発生する。したがって、この場合には、車両マーク５９の線分形状はコイル軸７３と垂直な方向に長く表示され、これによってコイル軸７３の方向を示すことになる。また、リッツ線７１が車両の前後方向となるように車両コイル２２を配置した場合には、コイル軸７３は車幅方向となるので、車両マーク５９の線分形状はコイル軸７３と平行な方向に長く表示され、コイル軸７３の方向を示すことになる。
同様に、地上マーク５７の線分形状についても、図７に示すように地上コイル１２のコイル軸７７の方向を示すように設置される。すなわち、地上コイル１２のリッツ線が車幅方向となるように配置された場合には、地上マーク５７の線分形状はコイル軸７７と垂直な方向に長く表示され、これによってコイル軸７７の方向を示すことになる。また、地上コイル１２のリッツ線が車両の前後方向となるように配置された場合には、地上マーク５７の線分形状はコイル軸７７と平行な方向に長く表示され、コイル軸７７の方向を示すことになる。
このように地上マーク５７と車両マーク５９の線分形状を設定しておくことにより、運転者は、地上マーク５７と車両マーク５９を画面上で重畳させれば、地上コイル１２のコイル軸の方向と車両コイル２２のコイル軸の方向とを一致させることができる。したがって、地上コイル１２から発生した磁束は、車両コイル２２をコイル軸の方向へ貫くことになり、地上コイル１２から車両コイル２２への充電効率を向上させることができる。
また、地上マーク５７と車両マーク５９は、それぞれ地上コイル１２と車両コイル２２の位置を示している。図６に示すように、地上マーク５７は地上コイル１２からＡ＋Ｂ＝Ｃの距離に設置され、車両マーク５９も車両コイル２２からＣの距離に表示される。したがって、地上マーク５７と車両マーク５９は、それぞれ地上コイル１２と車両コイル２２からの位置を示している。さらに、地上マーク５７と車両マーク５９は、図２に示したようにそれぞれ地上コイル１２と車両コイル２２の中心線上に位置しているので、車幅方向の位置についても示している。
したがって、運転者は、地上マーク５７と車両マーク５９を画面上で重畳させれば、地上コイル１２と車両コイル２２の角度とともに位置も精度良く合わせることができる。
尚、地上マーク５７の設置位置は、図８（ａ）に示す駐車スペース２の地面Ｇに限定されるわけではなく、図８（ｂ）に示すように歩道８１の上であってもよい。また、図８（ｃ）に示すように駐車スペース２に設けられた壁やポール８３に設置してもよく、図８（ｄ）に示すフェンス８５に設置してもよい。
［第１実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る駐車支援装置３００では、地上コイル１２のコイル軸方向及び位置を示す地上マーク５７を駐車スペース２に設置し、表示部５３の画像に車両コイル２２のコイル軸方向及び位置を示す車両マーク５９を表示する。そして、駐車支援装置３００は、車両が非接触充電可能な位置及び角度になったときに車両マーク５９が地上マーク５７と重畳するように画像に表示する。これにより、運転者は、表示部５３に表示された画像上で地上マーク５７と車両マーク５９を重畳させるように駐車すれば、地上コイル１２と車両コイル２２との間の位置だけではなく角度も精度良く合わせることができる。
また、本実施形態に係る駐車支援装置３００では、地上コイル１２と車両コイル２２にソレノイドタイプのコイルを用い、地上マーク５７が地上コイル１２のコイル軸方向を示す線分の形状をしている。また、車両マーク５９が車両コイル２２のコイル軸方向を示す線分の形状をしている。これにより、角度を精度よく合わせる必要のあるソレノイドタイプのコイルを用いた場合に、簡単な線分形状を用いて地上コイル１２と車両コイル２２との間の位置だけではなく角度も精度良く合わせることができる。
さらに、本実施形態に係る駐車支援装置３００では、車両１の姿勢の変化から地上コイル１２と車両コイル２２との間のコイル間距離の変化を検出し、コイル間距離の変化に応じて車両マーク５９の位置及び形状を補正する。これにより、乗員や積載物によって車両１の姿勢が変化した場合でも地上コイル１２と車両コイル２２との間の位置及び角度を精度良く合わせることができる。
また、本実施形態に係る駐車支援装置３００では、車両マーク５９の軌跡を予測する軌跡予測線Ｌを画像上に表示し、車両１の舵角に応じて軌跡予測線Ｌを変化させる。これにより、運転者は、地上コイル１２と車両コイル２２との間の位置及び角度を合わせるための駐車操作を容易に行うことができる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る駐車支援装置について図面を参照して説明する。ただし、本実施形態では、非接触給電システム及び駐車支援装置の構成は第１実施形態と同一なので、詳細な説明は省略する。
本実施形態に係る駐車支援装置３００では、車両マークの形状が第１実施形態と相違している。車両マークは、第１実施形態では車両コイル２２のコイル軸の方向を示す線分の形状をしていたが、本実施形態では車両コイル２２のコイル軸の方向を示す線分の形状に加えて所定の充電効率を達成できる範囲に対応した幅を有している。
具体的に説明すると、図９に示すように、地上マーク５７は、第１実施形態と同様に第２原点６５を中心として車両１の車幅方向に長さａ、車両１の前後方向に幅ｂとなる線分形状をしている。例えば、ａ＝２００ｍｍ、ｂ＝１００ｍｍとする。
これに対して、車両マーク９１は、第２原点６５を中心として、図９に示すように車両１の車幅方向に長さ２ａ、車両１の前後方向に幅２ｂの線分形状をしており、この線分形状を画面上のサイズに置き換えて表示する。例えば、ａ＝２００ｍｍ、ｂ＝１００ｍｍの場合には、車両マーク９１は、車両１の車幅方向に長さ４００ｍｍ、車両１の前後方向に幅２００ｍｍの形状となる。
このように、図９では、車両マーク９１の幅が地上マーク５７よりも前後方向にｂ／２ずつ拡大し、合わせてｂだけ拡大している。この拡大した幅ｂは所定の充電効率を達成できる範囲に対応している。
ここで、地上コイル１２と車両コイル２２にソレノイドタイプのコイルを採用した場合には、要求される所定の充電効率が予め設定されている。そして、この充電効率を達成するためには地上コイル１２と車両コイル２２との間のなす角度が所定値以下となる必要がある。
そこで、図９に示すように、所定の充電効率を達成できる所定の角度、例えば３０度だけ地上マーク５７を回転させ、回転させた地上マーク５７が納まるように車両マーク９１の幅を設定する。これにより、車両マーク９１の幅は、所定の充電効率を達成できる範囲に対応することになる。ただし、図９では車両マーク９１を地上マーク５７より大きくしているが、地上マーク５７を大きくしてもよい。
［第２実施形態の効果］
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る駐車支援装置３００では、車両マーク９１が所定の充電効率を達成できる範囲に対応した幅を有している。これにより、運転者は地上マーク５７が車両マーク９１内に収まるように駐車すれば、要求される所定の充電効率を確実に達成することができる。
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外の形態であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計などに応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
１ 車両
２ 駐車スペース
１１ 電力制御部
１２ 地上コイル
１３ 無線通信部
１４ 制御部
２２ 車両コイル
２３ 無線通信部
２４ 充電制御部
２５ 整流部
２６ リレー部
２７ バッテリ
２８ インバータ
２９ モータ
３０ 通知部
５１ カメラ
５３ 表示部
５５ 画像制御部
５７ 地上マーク
５９、９１ 車両マーク
１００ 給電装置
１１０ 交流電源
１１１ 整流部
１１２ ＰＦＣ回路
１１３ インバータ
２００ 受電装置
３００ 駐車支援装置
Ｌ 軌跡予測線

Claims (6)

  1. 車両に搭載された車両コイルに対して非接触で電力を供給する地上コイルを、駐車スペースに設置し、前記車両を前記駐車スペースに駐車する際の駐車支援を行う駐車支援装置であって、
    前記地上コイルのコイル軸方向及び前記地上コイルの位置を示す地上マークを前記駐車スペースに設置し、
    前記駐車支援装置は、
    前記地上マークを含む前記駐車スペースの画像を撮像する撮像部と、
    前記撮像部によって撮像された画像を表示する表示部と、
    前記表示部に表示された画像の中に、前記車両コイルのコイル軸方向及び前記車両コイルの位置を示す車両マークを表示する画像制御部とを備え、
    前記画像制御部は、前記車両コイルを搭載した車両が非接触充電可能な位置及び角度になったときに、前記車両マークと前記地上マークとが重畳するように前記車両マークを画像に表示することを特徴とする駐車支援装置。
  2. 前記車両コイル及び前記地上コイルはソレノイドタイプのコイルであり、前記地上マークは前記地上コイルのコイル軸方向を示す線分の形状をしており、前記車両マークは前記車両コイルのコイル軸方向を示す線分の形状をしていることを特徴とする請求項１に記載の駐車支援装置。
  3. 前記車両マークは、所定の充電効率を達成できる範囲に対応した幅を有することを特徴とする請求項２に記載の駐車支援装置。
  4. 前記画像制御部は、前記車両コイルを搭載した車両の姿勢の変化から前記地上コイルと前記車両コイルとの間のコイル間距離の変化を検出し、前記コイル間距離の変化に応じて前記車両マークの位置及び形状を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駐車支援装置。
  5. 前記画像制御部は、前記車両マークの軌跡を予測する軌跡予測線を画像上に表示し、前記車両コイルを搭載した車両の舵角に応じて前記軌跡予測線を変化させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の駐車支援装置。
  6. 車両に搭載された車両コイルに対して非接触で電力を供給する地上コイルを駐車スペースに設置し、前記車両を前記駐車スペースに駐車する際の駐車支援方法であって、
    前記地上コイルのコイル軸方向及び前記地上コイルの位置を示す地上マークを前記駐車スペースに設置し、
    前記地上マークを含む前記駐車スペースの画像を撮像部で撮像し、
    前記撮像部によって撮像された画像を表示部に表示し、
    前記表示部に表示された画像の中に、前記車両コイルのコイル軸方向及び前記車両コイルの位置を示す車両マークを表示する画像制御処理を実行し、
    前記画像制御処理は、前記車両コイルを搭載した車両が非接触充電可能な位置及び角度になったときに、前記車両マークと前記地上マークとが重畳するように前記車両マークを画像に表示することを特徴とする駐車支援方法。
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