JP6237887B2 - 非接触給電システム及び非接触受電装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリ等の電気負荷を備える車両に、非接触で電力を供給する非接触給電システム及び非接触受電装置に関する。

従来より、バッテリ（電気負荷）を備える車両に非接触で電力を供給し、該バッテリを充電する非接触充電システムとして、特許文献１に開示されたものが知られている。該特許文献１では、複数の送電装置が存在する場合に、送電コイルよりランダム信号を弱励磁し、このランダム信号を車両で検出し、送電装置との間でランダム信号の一致が確認された際に、車両と送電装置との間のペアリングを行うことが開示されている。

国際公開２０１２／０４２９０２号

しかしながら、上述した特許文献１に開示された従来例は、車両が駐車スペースに進入し、車両が停止した状態で、送電コイルよりランダムなＩＤパターンを有する信号を送信し、これを車両側で受信してペアリングを行う構成であるので、駐車スペースに車両を停止させてから実際に充電を開始するまでに、長時間を要してしまうという問題が発生する。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、駐車スペースに進入する車両に対してより迅速にペアリングを行うことが可能な非接触給電システム及び非接触受電装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る非接触給電システムは、送電装置と受電装置を備え、送電装置は、電力を送信する送電コイルと、送電コイルへ供給する電力を制御する給電制御部と、受電装置との間で通信を行う送電側通信部を備える。受電装置は、送電コイルより送信された電力を受信し、受信した電力を駆動力として車両に供給する受電コイルと、受電コイルに対して車両の前方側、及び後方側に設けられ、送電コイルより送信された電力を励磁パターン信号として受信するサブコイルと、受電コイル及びサブコイルによる電力の受信を制御する受電制御部と、送電装置との間で通信を行う受電側通信部とを備える。給電制御部は、車両が駐車スペースに接近した際に、識別データを含む励磁パターン信号で励磁し、受電制御部は、サブコイルにて受信された励磁パターン信号より識別データを取得し、且つ、受電側通信部は、この識別データを送電装置に送信する。給電制御部は、励磁パターン信号に含めた識別データと、受電制御部より送信された識別データとが一致した際に送電コイルと受電コイルをペアリングし、前方側に設けられたサブコイルで受信される識別データと、後方側に設けられたサブコイルで受信される識別データが相違する場合には、ペアリングをキャンセルする。

本発明の一態様に係る非接触受電装置は、受信した電力を駆動力として車両に供給する受電コイルと、受電コイルに対して車両の前方側、及び後方側にそれぞれ少なくとも一つ設けられ、送電装置の送電コイルより送信された電力を励磁パターン信号として受信するサブコイルと、受電コイル及びサブコイルによる電力の受信を制御する受電制御部と、送電装置との間で通信を行う受電側通信部とを備える。受電制御部は、送電装置が識別データを含む励磁パターン信号で励磁された際に、サブコイルで受信される励磁パターン信号より識別データを取得し、且つ、この識別データを送電装置に送信する。

本発明の実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。 車両と複数の駐車スペースとの関係を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る非接触給電システムの、パワーユニット、送電コイル、受電コイル、サブコイル、及び整流平滑回路の回路図である。 本発明の実施形態に係る非接触給電システムの、受電コイル及びサブコイルの配置を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る非接触給電システムで用いるペアリング信号のデータ列を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る非接触給電システムで用いる受電コイル、及びサブコイルの構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係り、車両が前進して駐車スペースに接近する様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に係り、サブコイルの受信電圧、及びサブコイルで取得される識別データを示す波形図である。 本発明の実施形態に係る非接触給電システムの、処理手順を示すフローチャートの第１の分図である。 本発明の実施形態に係る非接触給電システムの、処理手順を示すフローチャートの第２の分図である。 本発明の実施形態に係る非接触給電システムの、受電電圧判断処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る非接触給電システムの、ペアリング処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る非接触給電システムの、車両離脱時のペアリング処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係り、車両が駐車スペースに接近する様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に係り、車両が駐車スペース内に進入する様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に係り、車両が駐車スペース内に進入する様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に係り、車両が駐車スペース内の所定位置に停車した様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に係り、送電コイルの励磁電圧、及びサブコイルの受電電圧を示す波形図である。 本発明の実施形態に係り、隣接する２つのサブコイルでペアリング信号が受信される様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に係り、２つのサブコイルで受信される電圧の変化を示す波形図である。 本発明の実施形態に係り、２つのサブコイルで受信される識別データを合成して合成データを生成する手順を示す波形図である。 本発明の実施形態に係り、２つのサブコイルで受信される受信信号を合成する様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に係り、車両が２つの駐車スペースに跨って進入する様子を示す説明図である。 本発明の実施形態に係り、２つのサブコイルで受信される受信データが異なる場合の各受信データ、及び合成データを示す波形図である。 本発明の実施形態に係り、車両が駐車スペースから離脱する様子を示す説明図である。 サブコイルの配置の変形例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る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、この非接触給電システムは、地上側の駐車設備に設けられる複数の送電装置と（図１では、一例として２つの送電装置１０１，１０１ａを示している）、車両２０に搭載される受電装置１０２を備えている。

送電装置１０１は、車両２０を駐車するための駐車スペースを備えている。また、地上ユニット５１と、駐車スペースの地面に設置された送電コイル１１と、駐車スペースに車両２０が接近した際にこれを検出する車両検出センサ３３を備えている。なお、図１では、一例として２つの送電装置１０１，１０１ａを示している。本発明はこれに限定されるものではなく、３以上の送電装置を備える場合ついても適用することができる。

地上ユニット５１は、送電コイル１１に電流を通電して励磁するパワーユニット１２と、該パワーユニット１２の作動を制御する地上コントローラ１３（給電制御部）と、受電装置１０２との間で無線通信を行う通信部１４（送電側通信部）と、を備えている。パワーユニット１２は、あるパターンで励磁することによって形成される励磁パターン信号を送電コイル１１より送信する制御を行う。また、送電装置１０１ａについても同様の構成を有しており、地上ユニット５１ａ、送電コイル１１ａ、及び車両検出センサ３３ａを備えている。なお、地上コントローラ１３は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。

車両２０に搭載される受電装置１０２は、車両２０の底部適所に設置された受電コイル２１と、該受電コイル２１にて受信される交流電圧を直流化し、且つ平滑化する整流平滑回路２２を備えている。更に、整流平滑回路２２の作動を制御する車両コントローラ２４（受電制御部）と、受電コイル２１にて受信された電圧を充電するバッテリ２３（電気負荷）と、地上ユニット５１との間で通信を行う通信部２５（受電側通信部）と、を備えている。受電コイル２１は、車両２０が駐車スペースの所定位置に駐車された際に、上述した送電コイル１１と対向する位置となるように配置されている。そして、該受電コイル２１は、受信した電力をバッテリ２３に供給する。即ち、受信した電力を駆動力として車両２０に供給する。

また、受電装置１０２は、車両２０の底部に設置されたサブコイルＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４を備えている。該サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４は、車両２０が移動して駐車スペースの所定位置に停車するまでの間、送電コイル１１より出力される励磁パターン信号を受信し、車両コントローラ２４に出力する。各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４の配置構成については、後述する。なお、車両コントローラ２４は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶部からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。

図２は、車両２０と複数の駐車スペース３２，３２ａとの関係を示す説明図である。本実施形態では、各駐車スペース３２，３２ａに設けられる地上ユニット５１，５１ａと車両２０に搭載される受電装置１０２との間で無線通信を行うことにより、受電装置１０２と該車両２０が駐車する駐車スペース３２に対応する送電装置１０１とをペアリングする処理を行う。そして、車両２０とペアリングされた送電装置１０１の送電コイル１１を通電して電力を送信し、受電装置１０２はこの電力を受信して、車両２０に搭載されたバッテリ２３（図１参照）を充電する。

図３は、図１に示したパワーユニット１２、送電コイル１１、受電コイル２１、整流平滑回路２２、サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４、及びその周辺機器の詳細な構成を示す回路図である。図３に示すように、パワーユニット１２は、複数のスイッチ回路（例えば、半導体素子等）からなるインバータ回路３１を備えている。そして、地上コントローラ１３（図１参照）の制御により各スイッチ回路のオン、オフを制御して、直流電源１５より供給される直流電圧Ｖinを所定の周波数の交流電圧に変換する。

送電コイル１１には、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１が接続されており、該送電コイル１１にパワーユニット１２より出力される交流電圧を印加して電流を流すことにより、送電コイル１１を後述するペアリング用の励磁である第１励磁、及び車両２０の位置合わせのための励磁である第２励磁とすることができる。更に、図１に示すように、送電コイル１１と受電コイル２１が互いに対向する位置に配置された場合には、送電コイル１１をバッテリ充電用の励磁である第３励磁とすることにより、非接触で受電コイル２１にバッテリ充電用の電力を送信する。

受電コイル２１は、コンデンサＣ２及び抵抗Ｒ２に接続されており、送電コイル１１より送信された電力を非接触で受信する。整流平滑回路２２は、複数のダイオードからなるブリッジ回路、及びコンデンサＣ３を有しており、受電コイル２１で受信した交流電圧を直流電圧に変換し、更に、平滑化してバッテリ２３に供給する。

サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４は、送電コイル１１より出力される励磁パターン信号を受信した場合に、この励磁パターン信号を図１に示す車両コントローラ２４に出力する。即ち、車両２０が駐車スペース３２内に進入している際に、車両２０の移動に伴ってサブコイルＳＣ１〜ＳＣ４のうち少なくとも一つが送電コイル１１に接近して、該送電コイル１１より出力される励磁パターン信号が、サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４にて受信された場合に、この励磁パターン信号を車両コントローラ２４に出力する。

図４は、車両２０の底部に搭載される受電コイル２１、及び各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４の配置、及び各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４の受信可能領域を示す説明図である。図４に示すように、受電コイル２１に対して車両２０の前方側にサブコイルＳＣ２が設けられ、受電コイル２１に対して車両２０の後方側に２つのサブコイルＳＣ３，ＳＣ４が設けられている。更に、受電コイル２１に重複してサブコイルＳＣ１が設けられている。サブコイルＳＣ１は、受電コイル２１と同一のコアに巻回されている。即ち、図６に示すように、受電コイル２１は、平板形状のフェライトコア６１に螺旋状に巻回されており、更に、該フェライトコア６１のほぼ中央部に、サブコイルＳＣ１が巻回されている。

図４に示すように、各サブコイルＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４の受信可能領域はそれぞれＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４とされている。つまり、受信可能領域が送電コイル１１の励磁範囲と重複する位置となった場合に、該送電コイル１１より出力される励磁パターン信号を受信することができる。この際、互いに隣接するサブコイルの受信可能領域は、その一部で重複している。具体的には、受信可能領域Ｑ１とＱ２が一部で重複し、同様に受信可能領域Ｑ１とＱ３、Ｑ１とＱ４、及びＱ３とＱ４が一部で重複している。受信可能領域の一部を重複させる理由は、車両２０が駐車スペース３２内の所定位置に向けて移動している際に、送電コイル１１と、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４との間の励磁パターン信号の通信が途切れることを防止するためである。

本実施形態では、車両２０が駐車スペース３２に接近した際には、送電コイル１１を第１励磁とする。第１励磁では、後述するように、ペアリング信号を含む励磁パターン信号を出力する。そして、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４のうち少なくとも一つで受信される励磁パターン信号に含まれるペアリング信号に基づいて、受電装置１０２と送電装置１０１との間でペアリングを行う。更に、ペアリングが完了した後に送電コイル１１を第２励磁とし、サブコイルＳＣ１にて受信される励磁パターン信号の強度から、車両２０が駐車スペース３２内の所定位置に駐車しているか否かを判断する。その後、車両２０が駐車スペース３２内の所定位置に駐車していると判断された場合には、送電コイル１１を第３励磁として、非接触給電を行う。

ここで、第２励磁とする際に送電コイル１１に供給する電力は、第１励磁とする際に送電コイル１１に供給する電力よりも大きくしている。これは、送電コイル１１が第１励磁とされているときに、車両コントローラ２４が第２励磁であると誤認識することを防止するためである。

以下、図５に示すデータ列を参照して、第１励磁について説明する。第１励磁では、スタートビット、ＩＤ、データ長コード、識別データ、サム値、終了ビットのデータ列からなるペアリング信号を含むパターンで送電コイル１１を励磁する。従って、送電コイル１１より出力される励磁パターン信号は、図５に示すペアリング信号を含むことになる。

ペアリング信号に含まれる識別データには、各駐車スペース毎に割り当てられた固有のビット列が設定される。例えば、４ビットのデータとした場合には「１、０、１、０」が設定される。地上コントローラ１３は、図５に示すペアリング信号が含まれるように、送電コイル１１に流れる電流を制御する。即ち、第１励磁では、識別データを含む励磁パターン信号で送電コイル１１を励磁する。

送電コイル１１に、図５に示したペアリング信号のデータ列で変調された電流が流れると、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４のうち、受信可能領域が送電コイル１１の励磁範囲と重複しているサブコイルではペアリング信号が受信され、このペアリング信号は、図１に示す車両コントローラ２４に供給される。

車両コントローラ２４では、サブコイルで受信された励磁パターン信号に含まれるペアリング信号からデータ列を読み取り、識別データを認識する。そして、認識した識別データを、通信部２５より通信部１４に送信し、地上コントローラ１３は、送電コイル１１にて送信した識別データと通信部１４で受信した識別データが一致した場合に、この駐車スペースと車両２０をペアリングする。

また、複数のサブコイルＳＣ１〜ＳＣ４のうち、複数のサブコイルにて、データ列が受信された場合には、各データ列のＯＲを演算する。この際、複数のサブコイルにて受信されるデータ列が、同一の送電コイル１１より送信されたペアリング信号である場合には、ＯＲを演算しても同一のデータ列となる。具体的に、ペアリング信号に含まれる識別データが「１，０，１，０」であり、複数のサブコイルでこのペアリング信号が受信された場合には、各ペアリング信号に含まれる識別データ「１，０，１，０」のＯＲを演算しても、その結果は「１，０，１，０」となる。従って、この識別データを用いたペアリングが可能となる。

一方、例えば、サブコイルＳＣ３で受信されるペアリング信号に含まれる識別データと、サブコイルＳＣ４で受信されるペアリング信号に含まれる識別データが異なる場合には、これらのＯＲを演算すると、同一の識別データとはならない。例えば、サブコイルＳＣ３で受信されたペアリング信号に含まれる識別データが「０，１，０，１」であり、サブコイルＳＣ４で受信されたペアリング信号に含まれる識別データが「１，０，１，０」である場合には、これらのＯＲを演算すると「１，１，１，１」となる。このデータは、意味をなさないデータとなるので、サム値がエラーとなる。車両コントローラ２４は、サム値がエラーとなった場合には、ペアリングをキャンセルする。詳細については、後述する。

次に、車両２０が前進して駐車枠３４内の駐車スペース３２に進入するときの、サブコイルＳＣ２（車両２０の前方側に搭載されるサブコイル）で受信される電圧の変化について、図７に示す説明図、及び図８に示す波形図を参照して説明する。車両２０が駐車スペース３２内に進入し、サブコイルＳＣ２の受信可能領域Ｑ２が送電コイル１１の励磁範囲の一部と重複すると、図８（ａ）に示すように、時刻ｔ０にてサブコイルＳＣ２で受信される電圧が徐々に大きくなり、その後減少に転じる。そして、時刻ｔ１においてサブコイルＳＣ２にて受信される電圧が第１閾値電圧Ｖth１を上回ると、ペアリング信号のデータ列を認識できる。即ち、図８（ｂ）に示すように、時刻ｔ１にて「０」、「１」で変化するペアリング信号のデータ列が取得される。そして、このデータ列を用いて、車両２０と駐車スペース３２のペアリングを行うことができる。

次に、車両２０が駐車スペース３２に接近し、その後、駐車スペース３２内の所定位置に停車するまでの動作について、図９、図１０に示すフローチャート、及び図１４〜図１７に示す説明図を参照して説明する。

図１４は、車両２０が駐車枠３４内の駐車スペース３２に接近している状態を示している。この際、地上コントローラ１３は待機中とされ（図９のステップａ１１）、車両コントローラ２４は駐車スペース３２に接近中である（ステップｂ１１）。そして、通信部２５よりＬＡＮ（Local_Area_Network）等の通信により、車両ＩＤを含む無線信号を送信する（ステップｂ１２）。

地上ユニット５１の通信部１４は、この無線信号を受信すると、該無線信号に含まれる車両ＩＤが正規の車両ＩＤであることを認識する（ステップａ１３）。その後、地上ユニット５１を起動させ（ステップａ１４）、地上ユニット５１が起動したことを無線信号にて車両コントローラ２４に通知する（ステップａ１５）。

車両コントローラ２４は、ディスプレイ（図示省略）等により地上ユニット５１が起動したことを車両２０の運転者に通知する（ステップｂ１３）。その結果、運転者は地上ユニット５１が起動したことを認識できる。車両コントローラ２４は、ペアリング信号待ちとなる（ステップｂ１４）。

地上ユニット５１が起動すると、地上コントローラ１３は、車両検出センサ３３を起動させる（ステップａ１６）。地上コントローラ１３は車両２０の接近待ち状態となる（ステップａ１７）。

その後、図１５に示すように、車両２０の一部が駐車スペース３２の駐車枠内に侵入すると（ステップｂ１５）、車両検出センサ３３により、車両２０が駐車スペース３２内に侵入したことが検出される（ステップａ１８）。地上コントローラ１３は、ペアリング信号を含む励磁パターン信号で送電コイル１１を第１励磁とする（図１０のステップａ１９）。更に、第１励磁を継続させる（ステップａ２０）。このとき、車両コントローラ２４は、ペアリング信号待ち状態とされる（ステップｂ１６）。

その後、図１６に示すように、車両２０が駐車スペース３２内の送電コイル１１に接近し、サブコイルＳＣ４の受信可能領域Ｑ４が送電コイル１１の励磁範囲と重複する位置に達すると（ステップｂ１７）、サブコイルＳＣ４にてペアリング信号が受信され、車両コントローラ２４は、このペアリング信号に含まれる識別データを認識する（ステップｂ１８）。

車両コントローラ２４は、認識した識別データを、通信部２５より送信し、地上コントローラ１３に対してペアリングを要求する（ステップｂ１９）。地上コントローラ１３は、識別データを受信し（ステップａ２１）、第１励磁で送信したペアリング信号に含まれる識別データと、車両コントローラ２４より送信された識別データの一致、不一致を判断する。そして、両者が一致した場合には、受電装置１０２と送電装置１０１をペアリングする（ステップａ２２）。ペアリング処理の詳細については、後述する。その後、地上コントローラ１３は、充電可能位置判断制御を開始する（ステップａ２３）。

車両コントローラ２４は、ペアリングされたことを認識し（ステップｂ２０）、充電可能位置判断制御を開始する（ステップｂ２１）。

地上コントローラ１３は、送電コイル１１を第２励磁とするように、該送電コイル１１に流れる電流を制御する（ステップａ２４）。その後、非接触充電に移行する（ステップａ２５）。車両コントローラ２４は、受電コイル２１の近傍に設けられているサブコイルＳＣ１で受信される電圧の大きさを判断する（ステップｂ２２）。この受電電圧判断処理の詳細については、後述する。

そして、図１７に示すように、車両２０が駐車スペース３２内の所定位置に停車した場合、即ち、送電コイル１１と受電コイル２１が互いに向き合う位置に達した場合には、非接触充電に移行する（ステップｂ２３）。

次に、図１０のステップｂ２２に示した受電電圧判断処理の詳細な手順を図１１に示すフローチャートを参照して説明する。受電電圧判断処理が開始されると、地上コントローラ１３は、送電コイル１１を第２励磁とする。即ち、前述した第１励磁よりも高い電圧で送電コイル１１を励磁し、該送電コイル１１より電力を送信する。

図１１のステップＳ１１において、受電コイル２１に併設されたサブコイルＳＣ１が第２励磁による電力を受信すると、車両コントローラ２４は、この電力による電圧が予め設定した第２閾値電圧Ｖth２（＞Ｖth１）に達しているか否かを判断する。

そして、第２閾値電圧Ｖth２に達していない場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、車両２０の停車位置が所定位置に達していないと判断し、ステップＳ１３においてその旨を運転者に通知し、ステップＳ１１に処理を戻す。

一方、サブコイルＳＣ１で受信される電圧が閾値電圧Ｖth２に達している場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、車両２０は所定位置に到達しているものと判断する。そして、ステップＳ１４において、車両の停車位置が充電可能位置に到達していることをディスプレイ（図示省略）等に表示して、運転者に通知する。運転者は、この表示を見ることにより、車両２０を停止させる。

即ち、送電コイル１１とサブコイルＳＣ１が重複する面積の大きさが大きいほど、サブコイルＳＣ１で受信される電圧が増加する。従って、サブコイルＳＣ１で受信される電圧を監視することにより、駐車スペース３２内の所定位置（充電可能な位置）に車両２０が停車しているか否かを判断することができる。

ステップＳ１５において、運転者による充電開始要求が入力されたか否かを判断する。そして、充電開始要求が入力された場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、ステップａ２５，ｂ２３において、バッテリ２３の充電を開始する。

上記の処理を、図１８（ａ），（ｂ）を参照して説明する。図１８（ａ）は送電コイル１１に励磁される電圧変化を示す波形図、図１８（ｂ）はサブコイルＳＣ１で受信される電圧変化を示す波形図である。図１８（ａ）に示す時刻ｔ０にて送電コイル１１を第１励磁とする。即ち、送電コイル１１をペアリング信号を含む励磁パターン信号で励磁する。サブコイルＳＣ１では、図１８（ｂ）に示すように、時刻ｔ０にてペアリング信号が受信され、更に、受信信号の強度が強くなり、時刻ｔ１にてペアリングが行われる。その後、時刻ｔ２にて送電コイル１１を第１励磁から第２励磁に切り替える。車両２０は駐車スペース３２に対して移動しているので、受電コイル２１で受信される電圧は図１８（ｂ）に示すように変動する。そして、受信電圧が予め設定した第２閾値電圧Ｖth２に達した場合に、車両２０が充電可能位置に達していると判断する。

なお、本実施形態では、サブコイルＳＣ１で受信される電圧の大きさから車両２０が充電可能位置に停車しているか否かを判断する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、受電コイル２１で受信される電圧の大きさから車両２０が充電可能位置に停車しているか否かを判断することも可能である。

次に、図１０のステップａ２２に示したペアリング処理の詳細な手順について、図１２に示すフローチャートを参照して説明する。

初めに、ステップＳ３１において、車両コントローラ２４は、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４のうちのいずれかでペアリング信号が受信されている場合には、該ペアリング信号から識別データを取得する。この際、２以上のサブコイルにてペアリング信号が受信されている場合には、各サブコイルで受信されたペアリング信号に含まれる識別データを合成した合成データを取得する。

以下、合成データの生成方法について、図１９に示す説明図及び図２０、図２１に示す波形図を参照して説明する。図１９は、車両２０が駐車スペース３２に進入するときの位置関係を示す説明図、図２０は２つのサブコイルＳＣ４，ＳＣ１の受信信号を示す波形図である。図１９に示すように、車両２０が後退しながら図中矢印Ｙ１のように駐車スペース３２に進入すると、初めに、サブコイルＳＣ４の受信可能領域Ｑ４が送電コイル１１の励磁範囲と重複するので、図２０（ａ）に示すように、サブコイルＳＣ４で受信される電圧が徐々に上昇し、時刻ｔ１１にて通信可能な電圧である第１閾値電圧Ｖth１に達する。その後、車両２０が更に駐車スペース３２内に進入すると、サブコイルＳＣ４の受信可能領域Ｑ４は送電コイル１１から徐々に遠ざかるので、サブコイルＳＣ４で受信される電圧は下降に転じる。

一方、受電コイル２１と同一のコア（図６のフェライトコア６１）に巻回されたサブコイルＳＣ１の受信可能領域Ｑ１は、受信可能領域Ｑ４よりも遅れて送電コイル１１の励磁範囲と重複するので、図２０（ｂ）に示すように、時刻ｔ１２において第１閾値電圧Ｖth１に達する。この際、受信可能領域Ｑ１とＱ４がそれぞれの一部で重複するので、サブコイルＳＣ４で受信される電圧が第１閾値電圧Ｖth１を下回る時刻ｔ１３よりも早い時刻ｔ１２にて、サブコイルＳＣ１で受信される電圧が第１閾値電圧Ｖth１を達することになる。従って、送電コイル１１との間の通信をサブコイルＳＣ４からサブコイルＳＣ１に引き継ぐことができ、途中で通信が途切れることを防止できる。

これは、サブコイルＳＣ４とＳＣ１との関係のみならず、ＳＣ１とＳＣ２，ＳＣ１とＳＣ３，ＳＣ３とＳＣ４の間、即ち、互いに隣接するサブコイルどうしで、各受信可能領域の一部が重複している。従って、互いに隣接するサブコイル間において、途中で通信が途切れることを防止できる。

また、サブコイルＳＣ４は、図２０（ａ）に示すように、受信される電圧が第１閾値電圧Ｖth１を上回る時間帯（ｔ１１〜ｔ１３）にて、「０」、「１」で変化する識別データを取得できる。その結果、図２１（ａ）に示すように、時刻ｔ１１〜ｔ１３の時間帯にて識別データが取得される。一方、サブコイルＳＣ１は、図２０（ｂ）に示すように、時刻ｔ１２において、受信電圧が閾値電圧Ｖth１に達するので、時刻ｔ１２以後に識別データを取得できる。その結果、図２１（ｂ）に示す如くの識別データが取得される。車両コントローラ２４は、双方の識別データを合成し、合成データを生成する。具体的には、サブコイルＳＣ４で取得した識別データ（図２１（ａ）の波形）とサブコイルＳＣ１で取得した識別データ（図２１（ｂ）の波形）のＯＲを演算することにより、合成データを求める。その結果、図２１（ｃ）に示す合成データが得られる。
なお、本実施形態では、図２１（ａ）〜（ｃ）に示したように、２つの識別データのＯＲを演算して合成データを求める例について説明したが、２つの識別データを重ね合わせて得られる信号から合成データを求めるようにしてもよい。例えば、図２２に示すように、サブコイルＳＣ４にて曲線ｑ１３に示す受信信号が得られ、サブコイルＳＣ１にて曲線ｑ１２に示す受信信号が得られた場合には、各受信信号ｑ１２，ｑ１３を合成した信号ｑ１１を合成データとすることができる。即ち、受信信号ｑ１２とｑ１３のうちのいずれか大きい方の信号を求めることにより、ＯＲを演算することと同様の合成データを取得することができる。

図１２に示すステップＳ３２において、車両コントローラ２４は、合成データのサム値を演算する。そして、ステップＳ３３において、ステップＳ３２で求めたサム値が、送電コイル１１より送信した識別データのサム値と一致するか否かを判断する。そして、一致しない場合には（ステップＳ３３でＮＯ）、ペアリングを行わず、現時点でペアリングされている場合には、ステップＳ３４において、このペアリングをキャンセルする。その後、ステップＳ３１に処理を戻す。

一方、サム値が一致する場合には（ステップＳ３３でＹＥＳ）、ステップＳ３５において、車両コントローラ２４は、ペアリングを開始する。この処理では、合成データのデータ列と、送電コイル１１より送信した識別データのデータ列を対比し、双方が一致した場合には、この車両２０の受電装置１０２と送電装置１０１をペアリングさせる。具体的には、例えば合成データのデータ列が「１，０，１，０」であり、送電コイル１１より送信した識別データのデータ列が「１，０，１，０」である場合には、双方は一致するので、これらをペアリングさせる。

ステップＳ３６において、車両コントローラ２４は、ペアリングが成功したか否かを判断する。そして、ペアリングに成功しない場合には（ステップＳ３６でＮＯ）、ステップＳ３１に処理を戻す。ペアリングに成功した場合には（ステップＳ３６でＹＥＳ）、ステップａ２３において、充電可能位置判断制御を開始する。

次に、車両コントローラ２４にて取得される合成データと、地上コントローラ１３より送信された識別データが一致する場合、及び一致しない場合について詳細に説明する。図１９に示したように、車両２０が駐車スペース３２の駐車枠３４内に正常に進入している場合には、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４で取得される識別データは、同一の送電コイル１１より送信される識別データとなる。

従って、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４にて取得される識別データのＯＲを演算して合成データを生成した場合、この合成データは、地上コントローラ１３より送信された識別データと一致する。即ち、図２１（ａ）〜（ｃ）にて説明したように、サブコイルＳＣ４で受信された識別データと、サブコイルＳＣ１で受信された識別データを合成して合成データを生成すると、この合成データは送電コイル１１より送信された識別データと一致する。よって、図１２のステップＳ３３の処理では、合成データのサム値が一致すると判断されるので、この合成データを用いたペアリングが行われる。

一方、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４にて取得される識別データが一致しない場合には、送電コイル１１より送信される識別データと、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４で受信される識別データの合成データとが一致しないので、エラーとなる。以下、これを図２３に示す説明図、及び図２４に示す波形図を参照して説明する。

図２３に示すように、車両２０が２つの駐車スペース３２，３２ａに跨って進入した場合を考える。この場合には、サブコイルＳＣ３は、駐車スペース３２の送電コイル１１より送信されたペアリング信号を受信する。一方、サブコイルＳＣ４は、駐車スペース３２ａの送電コイル１１ａより送信されたペアリング信号を受信する。その結果、サブコイルＳＣ３で取得される識別データは、図２４（ａ）に示す波形となり、サブコイルＳＣ４で取得される識別データは、図２４（ｂ）に示す波形となる。

そして、双方の波形は相違するので、双方のＯＲを演算して合成データを生成すると、図２４（ｃ）に示すように、意味をなさない波形となる。従って、図１２のステップＳ３３の処理では、サム値が不一致と判断され、ペアリングがキャンセルされる。

つまり、図２３に示すように、車両２０が２つの駐車スペース３２，３２ａに跨って進入した場合には、いずれの駐車スペース３２，３２ａともペアリングが行われない。従って、車両２０の運転者は、車両２０を移動させて、所望の駐車スペース内に進入する操作を行うことになる。

また、図２３では、受電コイル２１の後方側に設けられるサブコイルＳＣ３、及びサブコイルＳＣ４で取得される識別データが相違する場合に、ペアリングをキャンセルする例について示したが、受電コイル２１の前方側に設けられるサブコイルＳＣ２と、後方側に設けられるサブコイルＳＣ３またはＳＣ４との間で識別データが相違した場合においても、ペアリングをキャンセルする。即ち、本実施形態に係る非接触給電システムでは、受電コイル２１の前方側に設けられたサブコイルで受信される識別データと、受電コイル２１の後方側に設けられたサブコイルで受信される識別データが相違する場合には、ペアリングをキャンセルする。

更に、複数の識別データを合成しなくても、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４で取得される識別データを対比し、少なくとも一つの識別データが他の識別データと相違する場合に、ペアリングをキャンセルすることも可能である。

次に、受電装置１０２と送電装置１０１がペアリングされ、その後、該駐車スペース３２から逸脱する場合の動作を、図１３に示すフローチャート、及び図２５に示す説明図を参照して説明する。この動作は、車両２０と駐車スペース３２とのペアリングが完了し、その後、バッテリ２３の充電を行わずに車両２０を駐車スペース３２から逸脱する場合に等に行われる。

初めに、図１３のステップＳ５１において、車両コントローラ２４は、合成データの待ち受け状態となる。ステップＳ５２において、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４にてペアリング信号が受信され、識別データが取得されたか否かを判断する。そして、一定時間以上識別データが取得されない場合には（ステップＳ５２でＮＯ）、ステップＳ５３において、ペアリングをキャンセルする。その後、ステップＳ５１に処理を戻す。

一方、識別データが取得された場合には（ステップＳ５２でＹＥＳ）、ステップＳ５４において、車両コントローラ２４は、各サブコイルで取得した識別データのＯＲを演算し、合成データを生成する。

ステップＳ５５において、車両コントローラ２４は、生成した合成データのサム値を演算し、更に、ステップＳ５６において、地上コントローラ１３より送信されたペアリング信号に含まれる識別データのサム値と一致するか否かを判断する。

その結果、一致しない場合には（ステップＳ５６でＮＯ）、ステップＳ５３において、ペアリングをキャンセルする。一方、一致する場合には（ステップＳ５６でＹＥＳ）、ステップＳ５７において、車両コントローラ２４は、ペアリングを開始する。ステップＳ５８において、車両コントローラ２４は、ペアリングが成功したか否かを判断し、成功している場合には、ステップａ２３（図１０参照）において、充電可能位置判断制御を開始する。

このように、車両２０が駐車スペース３２から逸脱する場合には、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４と送電コイル１１との間の通信が途切れた場合に、即時にペアリングがキャンセルされることになる。

このようにして、本実施形態に係る非接触給電システムでは、車両２０の底面に複数のサブコイルＳＣ１〜ＳＣ４を搭載している。また、車両２０が駐車スペース３２に接近すると、送電コイル１１が第１励磁とされ、ペアリング信号が送信される。そして、このペアリング信号がサブコイルＳＣ１〜ＳＣ４の少なくとも一つで受信されると、このペアリング信号に含まれる識別データと、送電コイル１１より送信されたペアリング信号に含まれる識別データとの一致が判断され、一致した場合には、この車両２０に搭載される受電装置１０２と、送電装置１０１がペアリングされる。

従って、車両２０が駐車スペース３２内の所定位置に停車する前の時点で、車両２０と駐車スペース３２をペアリングすることが可能となる。その結果、ペアリングの後に実行する充電可能位置判断制御、及び、非接触充電を迅速に行うことが可能となる。

また、受電コイル２１に対して前方側、及び後方側のそれぞれに少なくとも一つのサブコイルを搭載している。具体的には、受電コイル２１の前方側にサブコイルＳＣ２を搭載し、受電コイル２１の後方側にサブコイルＳＣ３，ＳＣ４を搭載している。従って、車両２０が前進して駐車スペース３２に接近する場合、及び車両２０が後退して駐車スペース３２に接近する場合の双方において、送電コイル１１より送信される識別データをいずれかのサブコイルにて受信することができる。

更に、受電コイル２１の前方側、及び後方側の少なくとも一方には、２以上のサブコイルが設けられている。具体的には、受電コイル２１の後方側には、２つのサブコイルＳＣ３，ＳＣ４が設けられている。従って、一旦ペアリングが成立した場合には、その後の車両２０が移動して駐車スペース３２の所定位置に到達するまで、ペアリング信号の受信を継続させることができる。

また、互いに隣接するサブコイルの受信可能領域は、それぞれの一部が互いに重複しているので、送電コイル１１との間の通信が途切れることを防止できる。

また、サブコイルにて受信される識別データまたはこれらの合成データのサム値と、送電コイルより送信した識別データのサム値が一致しない場合には、識別データを送信しない。即ち、車両コントローラ２４は、合成した識別データの健全性を判断し、健全でなければ、合成した識別データを地上ユニット５１に送信しないので、例えば、複数の駐車スペースより送信される識別データが混在する場合には、ペアリングを回避し、運転者に対して、車両２０の駐車位置が不正であることを認識させることができる。

更に、全てのサブコイルＳＣ１〜ＳＣ４で受信されるペアリング信号が途切れた場合、或いは、ペアリング信号に含まれる識別データが、地上ユニット５１より送信するペアリング信号に含まれる識別データと一致しなくなった場合には、ペアリングがキャンセルされる。従って、車両２０が駐車スペース３２から逸脱する場合には、各サブコイルＳＣ１〜ＳＣ４と送電コイル１１との間の通信が途切れた際に、即時にペアリングがキャンセルされることになる。このため、車両２０は、即時に他の駐車スペースとの間でのペアリング動作に移行することが可能となる。更に、ペアリングがキャンセルされた駐車スペース３２は、他の車両との間でのペアリングに移行することが可能となる。

［本実施形態の変形例の説明］
前述した実施形態では、車両２０の底部に設けるサブコイルとして、図４に示したサブコイルＳＣ１〜ＳＣ４を搭載する例について説明した。即ち、受電コイル２１と同一のコアに巻回されたサブコイルＳＣ１と、該サブコイルＳＣ１の前方側に設けられるサブコイルＳＣ２と、サブコイルＳＣ１の後方側の左右にそれぞれ設けられるサブコイルＳＣ３，ＳＣ４を搭載する例について説明した。

本発明は、受電コイル２１の前方側、及び後方側のそれぞれに、少なくとも一つのサブコイルを搭載すればよく、図４に示したサブコイルの配置以外に、例えば、図２６（ａ）〜（ｄ）に示すようにしてもよい。図２６（ａ）は、受電コイル２１の前方側に設けられるサブコイルＳＣ２と、受電コイル２１の後方側に設けられるサブコイルＳＣ５と、を備えている。また、受電コイル２１の近傍にはサブコイルは搭載されない。即ち、図４に示したサブコイルＳＣ１を搭載していない。そして、受電コイル２１の周囲に受信可能領域Ｑ０が設定され、サブコイルＳＣ２の周囲に受信可能領域Ｑ２が設定され、サブコイルＳＣ５の周囲に受信可能領域Ｑ５が設定されている。

この場合、受電コイル２１にて、送電コイル１１より送信されるペアリング信号を受信し、識別データを取得する。つまり、受電コイル２１の受信可能領域Ｑ０が送電コイル１１の励磁範囲と重複した際には、該送電コイル１１より送信されるペアリング信号が受電コイル２１にて受信されるので、該受電コイル２１で受信されたペアリング信号に含まれる識別データを取得して、ペアリングを行う。そして、このようなサブコイルの配置構成とした場合においても、前述した実施形態と同様の効果を達成できる。また、受電コイル２１を用いて識別データを取得するので、サブコイルの個数を削減できる。

図２６（ｂ）は、受電コイル２１と同一のコアに巻回されたサブコイルＳＣ１と、受電コイル２１の前方側に設けられたサブコイルＳＣ２と、受電コイル２１の後方側に設けられたサブコイルＳＣ５を備えている。そして、サブコイルＳＣ１の周囲に受信可能領域Ｑ１が設定され、サブコイルＳＣ２の周囲に受信可能領域Ｑ２が設定され、サブコイルＳＣ５の周囲に受信可能領域Ｑ５が設定されている。このようなサブコイルの配置構成とした場合においても、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図２６（ｃ）は、受電コイル２１の前方側に設けられるサブコイルＳＣ２と、受電コイル２１の後方側の左右にそれぞれ設けられるサブコイルＳＣ３，ＳＣ４と、該サブコイルＳＣ３，ＳＣ４よりも後方側に設けられるサブコイルＳＣ６を備えている。そして、受電コイル２１の周囲に受信可能領域Ｑ０が設定され、サブコイルＳＣ２の周囲に受信可能領域Ｑ２が設定され、サブコイルＳＣ３の周囲に受信可能領域Ｑ３が設定され、サブコイルＳＣ４の周囲に受信可能領域Ｑ４が設定され、サブコイルＳＣ６の周囲に受信可能領域Ｑ６が設定されている。このようなサブコイルの配置構成とした場合においても、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図２６（ｄ）は、受電コイル２１の前方側に設けられるサブコイルＳＣ２と、受電コイル２１の後方側の左右にそれぞれ設けられるサブコイルＳＣ３，ＳＣ４を備えている。そして、受電コイル２１の周囲に受信可能領域Ｑ０が設定され、サブコイルＳＣ２の周囲に受信可能領域Ｑ２が設定され、サブコイルＳＣ３の周囲に受信可能領域Ｑ３が設定され、サブコイルＳＣ４の周囲に受信可能領域Ｑ４が設定されている。このようなサブコイルの配置構成とした場合においても、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の非接触給電システム、及び非接触受電装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。

例えば、前述した実施形態では、電気負荷としてバッテリ２３を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電動機を電気負荷とすることができる。

１１，１１ａ 送電コイル
１２ パワーユニット
１３ 地上コントローラ
１４ 通信部
１５ 直流電源
２０ 車両
２１ 受電コイル
２２ 整流平滑回路
２３ バッテリ
２４ 車両コントローラ
２５ 通信部
３１ インバータ回路
３２，３２ａ 駐車スペース
３３，３３ａ 車両検出センサ
５１，５１ａ 地上ユニット
６１ フェライトコア
１０１ 送電装置
１０２ 受電装置

Claims (9)

1. 地上側に設けられ電力を送信する送電装置と、車両に設けられ前記送電装置より送信された電力を受信して電気負荷に供給する受電装置と、を備えた非接触給電システムにおいて、
   前記送電装置は、
   駐車スペースに設けられ、電力を送信する送電コイルと、
   前記送電コイルへ供給する電力を制御する給電制御部と、
   前記受電装置との間で通信を行う送電側通信部と、
   を備え、
   前記受電装置は、
   前記送電コイルより送信された電力を受信し、受信した電力を駆動力として車両に供給する受電コイルと、
   前記受電コイルに対して車両の前方側、及び後方側にそれぞれ少なくとも一つ設けられ、前記送電コイルより送信された電力を励磁パターン信号として受信するサブコイルと、
   前記受電コイル及びサブコイルによる電力の受信を制御する受電制御部と、
   前記送電装置との間で通信を行う受電側通信部と、
   を備え、
   前記給電制御部は、車両が前記駐車スペースに接近した際に、識別データを含む励磁パターン信号で励磁し、
   前記受電制御部は、少なくとも一つの前記サブコイルにて受信された励磁パターン信号より前記識別データを取得し、且つ、前記受電側通信部は、この識別データを前記送電装置に送信し、
   前記給電制御部は、前記励磁パターン信号に含めた識別データと、前記受電制御部より送信された識別データとが一致した際に前記送電コイルと前記受電コイルをペアリングし、
   前記前方側に設けられたサブコイルで受信される識別データと、前記後方側に設けられたサブコイルで受信される識別データが相違する場合には、前記ペアリングをキャンセルすること
   を特徴とする非接触給電システム。
2. 前記受電コイルに対して車両の前方側、及び車両の後方側の少なくとも一方側には、２以上のサブコイルが設けられ、
   前記受電制御部は、前記車両の少なくとも一方側に設けられた２以上のサブコイルで検出される前記識別データを合成して合成データを生成し、該合成データを前記送電装置に送信すること
   を特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
3. 前記受電制御部は、前記合成データの健全性を判断し、健全でなければ前記合成データを前記送電装置に送信しないこと
   を特徴とする請求項２に記載の非接触給電システム。
4. 前記車両の少なくとも一方側に設けられた２以上のサブコイルは、励磁パターン信号の受信可能領域が一部の領域で重複していることを特徴とする請求項２または３に記載の非接触給電システム。
5. 前記給電制御部は、前記送電コイルと受電コイルをペアリングした後、前記受電制御部より送信される識別データが途切れた場合、或いは、識別データが不一致となった場合には、前記ペアリングをキャンセルすること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
6. 車両に設けられ、地上に設けられた送電装置より送信される電力を非接触で受信する非接触受電装置において、
   前記受信した電力を駆動力として車両に供給する受電コイルと、
   前記受電コイルに対して車両の前方側、及び後方側にそれぞれ少なくとも一つ設けられ、前記送電装置の送電コイルより送信された電力を励磁パターン信号として受信するサブコイルと、
   前記受電コイル及びサブコイルによる電力の受信を制御する受電制御部と、
   前記送電装置との間で通信を行う受電側通信部と、を備え、
   前記受電制御部は、前記送電装置が識別データを含む励磁パターン信号で励磁された際に、前記サブコイルで受信される励磁パターン信号より前記識別データを取得し、且つ、この識別データを前記送電装置に送信すること
   を特徴とする非接触受電装置。
7. 前記受電コイルに対して車両の前方側、及び車両の後方側の少なくとも一方側には、２以上のサブコイルが設けられ、
   前記受電制御部は、前記車両の少なくとも一方側に設けられた２以上のサブコイルで検出される前記識別データを合成し、合成した識別データを前記送電装置に送信すること
   を特徴とする請求項６に記載の非接触受電装置。
8. 前記受電制御部は、前記合成した識別データの健全性を判断し、健全でなければ前記合成した識別データを前記送電装置に送信しないこと
   を特徴とする請求項７に記載の非接触受電装置。
9. 前記車両の少なくとも一方側に設けられた２以上のサブコイルは、励磁パターン信号の受信可能領域が一部の領域で重複していることを特徴とする請求項７又は８に記載の非接触受電装置。
   

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