JP6503398B2 - 非接触電力伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、１次コイルと２次コイルとの間で電力を伝送する非接触電力伝送システムに関する。

電動車両、例えば電気自動車やハイブリッド自動車等の開発に伴い、電動車両のバッテリを非接触で充電する非接触充電に関する技術も開発されている。非接触充電を効率的に行うためには、充電ステーションに設けられる１次コイルと車両に設けられる２次コイルとの位置合わせを正確に行う必要がある。

例えば、特許文献１には、１次コイルから２次コイルに微弱電力を伝送し、１次コイルと２次コイルとの位置合わせを行うことが示される。微弱電力により発生する電圧値は１次コイルと２次コイルの距離に応じて変化することが知られている。特許文献１の技術は、車両側で微弱電力により発生する電圧値を検知し、電圧値に基づいて１次コイルと２次コイルとの水平距離を推定し、１次コイルと２次コイルとの位置合わせを行うようにしている。

特許第５９３７６３１号公報（段落［００８８］、［００８９］）

特許文献１の技術は、１次コイルと２次コイルとの位置合わせを行う際に、１次コイルと２次コイルの距離として水平距離を考慮する一方で垂直距離を考慮していない。このため、位置合わせの誤差が大きくなる可能性がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、１次コイルと２次コイルの位置合わせをより正確に行うことができる非接触電力伝送システムを提供することを目的とする。

本発明は、
充電ステーションに設けられる１次コイルから電動車両に設けられる２次コイルに対して非接触で充電電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、
前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせするための微弱電力を前記１次コイルに送電させる１次側制御装置と、
前記２次コイルで受電される前記微弱電力により発生する電圧を検知する電圧検知器と、
前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との距離と、前記距離に応じた前記電圧の値と、の関係を示す電圧値−距離情報を記憶するメモリと、
前記電圧検知器により検知される前記電圧の値に基づいて前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との垂直距離を推定する垂直距離推定部と、
前記垂直距離推定部により推定される前記垂直距離と、前記電圧検知器により検知される前記電圧の値と、前記メモリに記憶される前記電圧値−距離情報と、に基づいて前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との水平距離を推定する水平距離推定部と、を備える
ことを特徴とする。

上記構成によれば、１次コイルと２次コイルとの垂直距離を推定し、その結果に基づいて１次コイルと２次コイルとの水平距離を推定するため、１次コイルと２次コイルとの位置合わせをより正確に行うことができる。

本発明に係る非接触電力伝送システムにおいて、
前記電圧検知器により検知される前記電圧の値の位置微分値を算出する微分値算出部を更に備え、
前記メモリは、前記電圧値−距離情報として、前記水平距離と前記電圧の値との相関情報を前記垂直距離毎に記憶し、
前記相関情報は、前記位置微分値が０となる情報を含み、
前記位置微分値が０となるときの前記電圧の値は、前記垂直距離毎に異なり、
前記垂直距離推定部は、前記微分値算出部により算出される前記位置微分値が０になるときの前記電圧の値と前記電圧値−距離情報とに基づいて前記垂直距離を推定するようにしてもよい。

上記構成によれば、微弱電力により発生する電圧値の位置微分値を算出するといった容易な方法により１次コイルと２次コイルとの垂直距離を推定できる。

本発明に係る非接触電力伝送システムにおいて、
前記位置微分値が０になるときの前記電圧の値は、前記１次コイルと前記２次コイルとが位置合わせされているときに前記微弱電力により発生する前記電圧の値よりも小さくてもよい。

上記構成によれば、位置合わせされている状態の電圧の値を垂直距離の判定材料として使用しないため、垂直距離の判定を行うことができる。

本発明は、
充電ステーションに設けられる１次コイルから電動車両に設けられる２次コイルに対して非接触で充電電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、
前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせするための微弱電力を前記２次コイルに送電させる２次側制御装置と、
前記２次コイルで受電される前記微弱電力により発生する電圧の値を検知する電圧検知器と、
前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との垂直距離と、前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との水平距離と、前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との距離に応じた前記電圧の値と、の関係を示す電圧値−距離情報を記憶するメモリと、
前記電圧検知器により検知される前記電圧の値に基づいて前記垂直距離を推定する垂直距離推定部と、
前記垂直距離推定部により推定される前記垂直距離と、前記電圧検知器により検知される前記電圧の値と、前記メモリに記憶される前記電圧値−距離情報と、に基づいて前記水平距離を推定する水平距離推定部と、を備える
ことを特徴とする。

上記構成によれば、１次コイルと２次コイルとの垂直距離を推定し、その結果に基づいて１次コイルと２次コイルとの水平距離を推定するため、１次コイルと２次コイルとの位置合わせをより正確に行うことができる。

本発明は、
充電ステーションに設けられる１次コイルから電動車両に設けられる２次コイルに対して非接触で充電電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、
前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせするための微弱電力を前記１次コイルに送電させる１次側制御装置と、
前記２次コイルで受電される前記微弱電力により発生する電圧を検知する電圧検知器と、
前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との距離と、前記距離に応じた前記電圧の値と、の関係を示す電圧値−距離情報を記憶するメモリと、
前記電圧検知器により検知される前記電圧の値に基づいて前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との垂直距離を推定する垂直距離推定部と、
前記垂直距離推定部により推定される前記垂直距離と、前記電圧検知器により検知される前記電圧の値と、前記メモリに記憶される前記電圧値−距離情報と、に基づいて前記電動車両の現在位置が空車状態で充電可能な位置であるか否かを推定する充電可否推定部と、を備える
ことを特徴とする。

充電可否推定部は、前記電圧検知器により検知される前記電圧の値を、前記電動車両の現在位置が空車状態である場合に前記電圧検知器により検知される前記電圧の値である補正電圧値に補正したうえで、前記垂直距離推定部により推定される前記垂直距離と、補正後の前記電圧の値と、前記メモリに記憶される前記電圧値−距離情報と、に基づいて前記電動車両の現在位置が空車状態で充電可能な位置であるか否かを推定するようにしてもよい。

上記構成によれば、電動車両の現在位置が空車状態で充電可能な位置であるか否かを推定するため、１次コイルと２次コイルとの位置合わせをより正確に行うだけでなく、位置合わせ後に乗員が降車しても、確実に充電を行うことができる。

本発明によれば、１次コイルと２次コイルとの垂直距離を推定し、その結果に基づいて１次コイルと２次コイルとの水平距離を推定するため、１次コイルと２次コイルとの位置合わせをより正確に行うことができる。

図１は第１実施形態に係る非接触電力伝送システムを示すシステム構成図である。 図２は電圧値−距離情報を示す特性図である。 図３は第１実施形態において電動車両で行われる処理を示すフローチャートである。 図４Ａ、図４Ｂは充電ステーションに対する電動車両の駐車動作の説明に供する説明図である。 図５は第２実施形態に係る非接触電力伝送システムを示すシステム構成図である。 図６は乗車状態の電圧値と空車状態の電圧値との違いの説明に供する図である。 図７は第１実施形態において電動車両で行われる処理を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る非接触電力伝送システムについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

［１ 第１実施形態］
［１．１ 非接触電力伝送システム１０の構成］
図１を用いて第１実施形態に係る非接触電力伝送システム１０の構成を説明する。非接触電力伝送システム１０は、地面（設置面）に設けられる１次側（給電側）の充電ステーション２０と、２次側（受電側）の電動車両４０とで構成される。図１中、２点鎖線の下側の構成要素が充電ステーション２０を示し、２点鎖線の上側の構成要素が電動車両４０を示す。非接触電力伝送システム１０において、電動車両４０に搭載されるバッテリ５４は非接触で充電ステーション２０により充電される。

充電ステーション２０は、主として送電回路２２と、１次側制御装置３４と、１次側通信装置３６と、を備える。送電回路２２は、交流電源２４と、交流電源２４から供給される交流電力を送電電力に変換する電力変換器２６と、共振用の１次コンデンサ（不図示）および１次コイル２８と、を備える。１次コイル２８は、１次パッド３０で覆われて地面（設置面）に配置される。

１次側制御装置３４は、ＣＰＵ等のプロセッサ（不図示）がメモリ（不図示）に格納されるプログラムを読み出して実行することで所定の動作部として機能する。第１実施形態において、１次側制御装置３４は、１次コイル２８と２次コイル４４とを位置合わせするための微弱電力、および、バッテリ５４を充電するための充電電力を１次コイル２８に送電させる送電制御部として機能する。

１次側通信装置３６は、１次側制御装置３４に対して通信線で接続される。１次側通信装置３６は、電動車両４０の２次側通信装置６８との間で無線通信を行う。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信が使用可能である。

電動車両４０は、主として受電回路４２と、バッテリ５４と、２次側制御装置５６と、２次側通信装置６８と、距離センサ７０と、表示装置７２と、走行装置７４と、を備える。受電回路４２は、共振用の２次コンデンサ（不図示）および２次コイル４４と、２次コイル４４で受電した交流電力である受電電力（充電電力、微弱電力）を整流する整流器４８と、受電電力（微弱電力）により発生する電圧を検知する電圧検知器５０と、受電回路４２とバッテリ５４との電気的接続／切断を切り替えるコンタクタ５２と、を備える。２次コイル４４は、２次パッド４６で覆われて電動車両４０の下面に配置される。

電圧検知器５０は、例えば、上述した特許文献１に示されるように、所定の抵抗と電圧センサとの並列回路およびスイッチ素子（いずれも不図示）を有する。電圧センサは微弱電力の受電時に抵抗の両端に発生する電圧を検知する。この電圧をＬＰＥ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）電圧という。

バッテリ５４は、リチウムイオン電池等からなり、コンタクタ５２が接続状態にされ、１次コイル２８と２次コイル４４とが磁気結合されると、受電回路４２を介して充電される。

２次側制御装置５６はＥＣＵであり、充電処理を管理する。２次側制御装置５６は、ＣＰＵ等のプロセッサ（不図示）がメモリ６６に格納されるプログラムを読み出し実行することで、充電管理部５８と微分値算出部６０と垂直距離推定部６２と水平距離推定部６４として機能する。

充電管理部５８は、充電処理を一括して管理する。微分値算出部６０は、電圧検知器５０で検知されるＬＰＥ電圧の値Ｖ＿ＬＰＥ（以下、電圧値Ｖ＿ＬＰＥという。）と、距離センサ７０で検知される電動車両４０の走行距離Ｘと、に基づいて、微小な走行距離Ｘに対する電圧値Ｖ＿ＬＰＥの変化量、すなわちＬＰＥ電圧に関する位置微分値ｄＶ／ｄＸを算出する。垂直距離推定部６２は、電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、位置微分値ｄＶ／ｄＸと、メモリ６６に記憶される電圧値−距離情報（図２）と、に基づいて、１次コイル２８と２次コイル４４との垂直距離Ｚを推定する。水平距離推定部６４は、電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、垂直距離Ｚに対応する電圧値−距離情報（図２）と、に基づいて、１次コイル２８と２次コイル４４との水平距離Ｄ（図４Ａ）を推定する。

２次側通信装置６８は、２次側制御装置５６に対して通信線で接続される。２次側通信装置６８は、上述したように充電ステーション２０の１次側通信装置３６との間で無線通信を行う。

走行装置７４は、運転者が行うアクセルペダルの操作に応じて駆動力を発生させる駆動力装置の他に、運転者が行うステアリングホイールの操作に応じて操舵する操舵装置と、運転者が行うブレーキペダルの操作に応じて制動力を発生させる制動装置を含む。駆動力装置は、駆動源としてバッテリ５４から電力が供給される電動モータを含む。

［１．２ 電圧値−距離情報］
２次側制御装置５６のメモリ６６は、各種プログラムと所定値等の各種数値の他に、図２に示されるような電圧値−距離情報をマップＭとして記憶する。この電圧値−距離情報は、１次コイル２８の基準部位と２次コイル４４の基準部位との距離と、その距離に応じた電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、の関係を示す電圧値−距離特性である。より詳細には、１次コイル２８の中心と２次コイル４４の中心との垂直距離Ｚと、１次コイル２８の中心と２次コイル４４の中心との水平距離Ｄと、垂直距離Ｚおよび水平距離Ｄに応じた電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、の関係を示す電圧値−距離特性である。

電動車両４０が充電ステーション２０内を走行して１次コイル２８に対する２次コイル４４の位置合わせを行う場合、垂直距離Ｚは変わらないものの水平距離Ｄは変わる。図２では、３種類の垂直距離Ｚ１〜Ｚ３（Ｚ１＜Ｚ２＜Ｚ３）に応じた電圧値Ｖ＿ＬＰＥ−水平距離Ｄの特性が２次元のグラフとして示されている。垂直距離Ｚが大きくなるにつれて電圧値Ｖ＿ＬＰＥは小さくなる。一方、水平距離Ｄが０から大きくなるにつれて、電圧値Ｖ＿ＬＰＥは小さくなり、距離Ｄ１で極小値となる。更に、水平距離Ｄが距離Ｄ１から大きくなるにつれて、電圧値Ｖ＿ＬＰＥは大きくなり、距離Ｄ２で極大値となる。更に、水平距離Ｄが距離Ｄ２から大きくなるにつれて、電圧値Ｖ＿ＬＰＥは小さくなり、最小値に収束する。

図２に示されるように、垂直距離Ｚに応じて一義的に電圧値Ｖ＿ＬＰＥ−水平距離Ｄの特性は決まる。そして、電圧値Ｖ＿ＬＰＥが極大値となる距離Ｄ２において、その極大値（電圧値Ｖ＿ＬＰＥ）は垂直距離Ｚ毎に異なっている。すなわち、各特性の極大値は個々の固有値となる。このため、１次コイル２８に対する２次コイル４４の位置合わせを行う場合に、電圧値Ｖ＿ＬＰＥが極大値となるとき、すなわち位置微分値ｄＶ／ｄＸが０になるときの電圧値Ｖ＿ＬＰＥ自体から垂直距離Ｚを推定できる。そして、推定した垂直距離Ｚに対応する電圧値Ｖ＿ＬＰＥ−水平距離Ｄの特性を特定し、その特性を用いることにより水平距離Ｄを推定することができる。

なお、図２に示される電圧値Ｖ＿ＬＰＥ−水平距離Ｄの各特性において、位置微分値ｄＶ／ｄＸが０となるのは、水平距離Ｄが０、Ｄ１近傍、Ｄ２近傍のときである。このうち水平距離Ｄが０のときの電圧値Ｖ＿ＬＰＥは各特性の中で最大値となる。しかし、水平距離Ｄが０ということは、１次コイル２８の中心と２次コイル４４の中心との位置が既に合っている状態を意味する。このため、第１実施形態の位置合わせ処理では、最大となる電圧値Ｖ＿ＬＰＥを垂直距離Ｚの判定材料として使用しない。第１実施形態において垂直距離Ｚの判定材料として使用するのは、遠方から１次コイル２８に近づく際に、位置微分値ｄＶ／ｄＸが変化を始めてから最初に０になる距離Ｄ２の位置の電圧値Ｖ＿ＬＰＥ（極大値）である。

［１．３ 位置合わせ処理］
図３を中心にして電動車両４０側で行われる位置合わせ処理を説明する。以下で説明する処理は、電動車両４０の運転者が位置合わせ処理の開始スイッチ（不図示）をオン操作した場合に行われる。図４Ａに示されるように、例えば充電ステーション２０は線８２で区画される。運転者は充電ステーション２０から離れた位置Ｐ１で駐車開始スイッチをオン操作し、電動車両４０を充電ステーション２０に向けて走行させる。駐車開始スイッチの操作信号は２次側制御装置５６に送信される。

ステップＳ１において、充電管理部５８は、２次側通信装置６８に対して微弱電力の伝送要求を指示する。２次側通信装置６８は１次側通信装置３６と認証等のペアリングを行い、微弱電力の伝送要求信号を送信する。１次側制御装置３４は、１次側通信装置３６で受信される伝送要求信号に応じて電力変換器２６を制御して送電を開始させる。電力変換器２６は、交流電力を所定の微弱電力に変換して１次コイル２８に供給する。すると、１次コイル２８から外部に位置合わせ用の微弱電力が送信される。

ステップＳ２において、充電管理部５８は、微弱電力により発生する電圧値Ｖ＿ＬＰＥが所定値以上か否かを判定する。電動車両４０の走行に伴い、２次コイル４４は１次コイル２８に近づく。２次コイル４４が１次コイル２８の微弱電力を受電できる位置（水平距離Ｄ３）に達すると、電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥが所定値以上となる。電圧値Ｖ＿ＬＰＥが所定値以上の場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、処理はステップＳ３に移行する。一方、電圧値Ｖ＿ＬＰＥが所定値を下まわる場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ステップＳ２の処理が繰り返し行われる。

ステップＳ２からステップＳ３に移行した場合、微分値算出部６０は、電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥと距離センサ７０で検知される走行距離Ｘとに基づいて位置微分値ｄＶ／ｄＸを算出する。

ステップＳ４において、微分値算出部６０は、位置微分値ｄＶ／ｄＸが０であるか否かを判定する。図４Ａに示されるように、１次コイル２８の中心と２次コイル４４の中心との水平距離Ｄが距離Ｄ２になると、位置微分値ｄＶ／ｄＸは０になる。位置微分値ｄＶ／ｄＸが０となる場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、処理はステップＳ５に移行する。一方、位置微分値ｄＶ／ｄＸが０でない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ステップＳ３の処理に戻る。

ステップＳ４からステップＳ５に移行した場合、垂直距離推定部６２は、位置微分値ｄＶ／ｄＸが０となったときの電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、メモリ６６に記憶されるマップＭと、に基づいて垂直距離Ｚを推定する。例えば、図２に示されるように、電圧値Ｖ＿ＬＰＥがＶ１＿ＬＰＥである場合、極大値がＶ１＿ＬＰＥとなるのは、垂直距離Ｚ１の電圧値Ｖ＿ＬＰＥ−水平距離Ｄの特性である。この場合、垂直距離推定部６２は、垂直距離ＺがＺ１であると推定する。そして、以降の処理で使用する特性を、垂直距離Ｚ１の電圧値Ｖ＿ＬＰＥ−水平距離Ｄの特性に特定する。

ステップＳ６において、水平距離推定部６４は、ステップＳ５で特定された電圧値Ｖ＿ＬＰＥ−水平距離Ｄの特性（例えば垂直距離Ｚ１の特性）と、電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、に基づいて、電圧値Ｖ＿ＬＰＥに応じた水平距離Ｄを推定する。充電管理部５８は、水平距離推定部６４により推定された水平距離Ｄを表示装置７２に表示させる。運転者は、表示装置７２を確認しながら走行装置７４を操作して、１次コイル２８の中心に対する２次コイル４４の中心の位置合わせを行う。

ステップＳ７において、充電管理部５８は、充電を開始するか否かを判定する。運転者は、１次コイル２８の中心に対する２次コイル４４の中心の位置合わせが終了すると、電動車両４０を停止させて充電開始スイッチ（不図示）をオン操作する。充電開始スイッチがオン操作される場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、一連の位置合わせ処理は終了する。一方、充電開始スイッチがオン操作されない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、ステップＳ６の処理に戻る。

充電開始スイッチの操作信号は２次側制御装置５６に送信される。充電管理部５８は、２次側通信装置６８に対して微弱電力の停止要求および充電電力の伝送要求を指示する。２次側通信装置６８は、１次側通信装置３６に対して微弱電力の停止要求信号および充電電力の伝送要求信号を送信する。１次側制御装置３４は、１次側通信装置３６で受信される停止要求信号に応じて電力変換器２６を制御して微弱電力の送電を停止させ、１次側通信装置３６で受信される伝送要求信号に応じて電力変換器２６を制御して充電電力の送電を開始させる。

［１．４ 第１実施形態のまとめ］
第１実施形態に係る非接触電力伝送システム１０は、１次コイル２８と２次コイル４４とを位置合わせするための微弱電力を１次コイル２８に送電させる１次側制御装置３４と、２次コイル４４で受電される微弱電力により発生する電圧を検知する電圧検知器５０と、１次コイル２８の中心（基準部位）と２次コイル４４の中心（基準部位）との水平距離Ｄおよび垂直距離Ｚと、水平距離Ｄおよび垂直距離Ｚに応じた電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、の関係を示す電圧値−距離情報（マップＭ）を記憶するメモリ６６と、電圧検知器５０により検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥに基づいて１次コイル２８の中心と２次コイル４４の中心との垂直距離Ｚを推定する垂直距離推定部６２と、垂直距離推定部６２により推定される垂直距離Ｚと、電圧検知器５０により検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、メモリ６６に記憶される電圧値−距離情報と、に基づいて１次コイル２８の中心と２次コイル４４の中心との水平距離Ｄを推定する水平距離推定部６４と、を備える。

上記構成によれば、１次コイル２８と２次コイル４４との垂直距離Ｚを推定し、その結果に基づいて１次コイル２８と２次コイル４４との水平距離Ｄを推定するため、１次コイル２８と２次コイル４４との位置合わせをより正確に行うことができる。

非接触電力伝送システム１０は、電圧検知器５０により検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥの位置微分値ｄＶ／ｄＸを算出する微分値算出部６０を備える。図２に示されるように、メモリ６６は、電圧値−距離情報として、水平距離Ｄと電圧値Ｖ＿ＬＰＥとの相関情報を垂直距離Ｚ毎に設定されるマップＭを記憶する。相関情報は、位置微分値ｄＶ／ｄＸが０となる情報（距離Ｄ２とそのときの電圧値Ｖ＿ＬＰＥ）を含む。位置微分値ｄＶ／ｄＸが０となるときの電圧値Ｖ＿ＬＰＥは、垂直距離Ｚ毎に異なる。垂直距離推定部６２は、微分値算出部６０により算出される位置微分値ｄＶ／ｄＸが０になるときの電圧値Ｖ＿ＬＰＥと電圧値−距離情報とに基づいて垂直距離Ｚを推定する。

上記構成によれば、微弱電力により発生する電圧値Ｖ＿ＬＰＥの位置微分値ｄＶ／ｄＸを算出するといった容易な方法により１次コイル２８と２次コイル４４との垂直距離Ｚを推定できる。

位置微分値ｄＶ／ｄＸが０になるときの電圧値Ｖ＿ＬＰＥは、１次コイル２８と２次コイル４４とが位置合わせされているときに微弱電力により発生する電圧値Ｖ＿ＬＰＥよりも小さい。

上記構成によれば、位置合わせされている状態の電圧値Ｖ＿ＬＰＥを垂直距離Ｚの判定材料として使用しないため、垂直距離Ｚの判定を行うことができる。

［１．５ 第１実施形態の変形例］
なお、本発明に係る非接触電力伝送システムは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

例えば、図３に示されるステップＳ２において、電圧値Ｖ＿ＬＰＥが所定値以上か否かを判定する代わりに、微分値算出部６０により算出される位置微分値ｄＶ／ｄＸが０以外かを判定してもよい。２次コイル４４が１次コイル２８の微弱電力を受電できる位置（水平距離Ｄ３）に達すると、電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥが変化を始める。すると、それまで０だった位置微分値ｄＶ／ｄＸが０以外になる。このタイミングでステップＳ３に移行するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、微弱電力を充電ステーション２０に設けられる１次コイル２８から送電し、電動車両４０に設けられる２次コイル４４で受電するようにしている。これとは逆に、微弱電力を電動車両４０に設けられる２次コイル４４から送電し、充電ステーション２０に設けられる１次コイル２８で受電することもできる。この場合、充電ステーション２０が受電回路４２に相当する構成を有し、電動車両４０が送電回路２２に相当する構成を有する。また、１次側制御装置３４が２次側制御装置５６と同じように機能を有する。更に、位置合わせの最中に、１次側通信装置３６から２次側通信装置６８に対して水平距離Ｄの情報が定期的に送信され、その水平距離Ｄの情報が表示装置７２に表示される。

［２ 第２実施形態］
［２．１ 非接触電力伝送システム１０の構成］
図５を用いて第２実施形態に係る非接触電力伝送システム１０の構成を説明する。なお、図１に示される非接触電力伝送システム１０と同一の構成については同一の符号を付して、その説明を省略する。

２次側制御装置５６は、ＣＰＵ等のプロセッサ（不図示）がメモリ６６に格納されるプログラムを読み出し実行することで、充電管理部５８と微分値算出部６０と垂直距離推定部６２と充電可否推定部１００として機能する。充電可否推定部１００は、電動車両４０の現在位置が空車状態で充電可能な位置であるか否かを推定する。メモリ６６は、図２に示されるような電圧値−距離情報のマップＭの他に、充電可能領域と充電不可能領域との境界で検知される電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥを記憶する。

［２．２ 乗車状態の電圧値Ｖ＿ＬＰＥと空車状態の電圧値Ｖ＿ＬＰＥとの違い］
充電ステーション２０の１次コイル２８から電動車両４０の２次コイル４４に充電電力が伝送される際に、１次コイル２８と２次コイル４４とが近くなるほど充電効率がよくなる一方で、１次コイル２８と２次コイル４４とがある程度離れると充電自体ができなくなる。つまり、１次コイル２８の周りには１次コイル２８を中心とする充電可能領域があり、更にその周りには充電不可能領域がある。

電動車両４０の位置合わせ時に、２次コイル４４が充電可能領域にあるか否かは、微弱電力により発生する電圧値Ｖ＿ＬＰＥを監視することにより推測できる。充電可能領域と充電不可能領域との境界で検出される電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥ（以下、充電可能電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥという。）は一定であるため、電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥと充電可能電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥとの比較により、２次コイル４４が充電可能領域にあるか否かを推測できる。

ところで、電動車両４０の位置合わせは乗員の乗車状態で行われるが、充電の際には乗員が降車して空車状態となる場合がある。通常、空車状態は乗車状態よりも車高が高い。車高が高いほど、１次コイル２８と２次コイル４４の垂直距離Ｚが大きくなるため、２次コイル４４が１次コイル２８から離れることになる。このため、電動車両４０がある位置で停車し乗員が降車すると、降車前よりも充電効率が低下し、最悪の場合は２次コイル４４の充電が不可になる可能性もある。

図６を用いて乗車状態の電圧値Ｖ＿ＬＰＥと空車状態の電圧値Ｖ＿ＬＰＥとの違いを説明する。図６は、図２と同様に電圧値Ｖ＿ＬＰＥと水平距離Ｄとの特性を示す。ここで示される曲線Ａは垂直距離Ｚ＝Ｚｒの特性であり、電動車両４０が乗車状態であるときの電圧値Ｖ＿ＬＰＥと水平距離Ｄとの特性である。曲線Ｂは垂直距離Ｚ＝Ｚｅ（＞Ｚｒ）の特性であり、電動車両４０が空車状態であるときの電圧値Ｖ＿ＬＰＥと水平距離Ｄとの特性である。乗車状態における水平距離Ｄの充電可能範囲ＲＡは、１次コイル２８を中心とする距離Ｄ４の範囲であり、空車状態における水平距離Ｄの充電可能範囲ＲＢ（＜ＲＡ）は、１次コイル２８を中心とする範囲Ｄ５の領域である。メモリ６６は、マップＭとしてこれらの情報を記憶している。

例えば、乗車状態である電動車両４０が１次コイル２８に近づくと、電圧値Ｖ＿ＬＰＥは、曲線Ａで示される特性のように変化する。２次コイル４４が１次コイル２８の中心から距離Ｄ４の位置に到達すると、電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥは充電可能電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥになる。この位置で電動車両４０が乗車状態であれば充電は可能である。一方、この位置で電動車両４０から乗員が降車し、乗車状態になるとする。すると、１次コイル２８と２次コイル４４との垂直距離Ｚは距離Ｚｒから距離Ｚｅに変化し、電圧値Ｖ＿ＬＰＥと水平距離Ｄとの特性は曲線Ａから曲線Ｂに変化する。この状態（垂直距離Ｚｅ、水平距離Ｄ４）において電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥは充電不可能電圧値Ｖｉ＿ＬＰＥ（＜Ｖｐ＿ＬＰＥ）となる。

第２実施形態は、乗車状態であっても空車状態を想定して電動車両４０の位置合わせを行うものである。具体的には、電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥを、空車状態で同位置にいるときに電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖｃ＿ＬＰＥ（以下、補正電圧値Ｖｃ＿ＬＰＥという。）に補正するものである。更に、補正電圧値Ｖｃ＿ＬＰＥと充電可能電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥとを比較して、電動車両４０が充電可能範囲ＲＢ内に到達したか否かを乗員に報知するものである。

［２．３ 位置合わせ処理］
図７を中心にして電動車両４０側で行われる位置合わせ処理を説明する。図７に示される処理のうちステップＳ１１〜ステップＳ１５の処理は、図３に示されるステップＳ１〜ステップＳ５の処理と同じであり、ステップＳ１９の処理は、図３に示されるステップＳ７処理と同じであるため、その説明を省略する。なお、図３の処理と同様に、以下で説明する処理は、電動車両４０の運転者が位置合わせ処理の開始スイッチ（不図示）をオン操作した場合に行われる。

ステップＳ１６において、充電可否推定部１００は、ステップＳ１５で特定された電圧値Ｖ＿ＬＰＥ−水平距離Ｄの特性に基づいて補正電圧値Ｖｃ＿ＬＰＥを推定する。例えば、ステップＳ１５において、図６の曲線Ａで示される垂直距離Ｚｒの特性が特定されたとする。電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥが充電可能電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥである場合、垂直距離Ｚｒの特性から水平距離Ｄは距離Ｄ４であることが推定される。一方、空車状態の際に距離Ｄ４の位置で検出される電圧値Ｖ＿ＬＰＥは、曲線Ｂで示される垂直距離Ｚｅの特性からＶｉ＿ＬＰＥであると推定される。このように、充電可否推定部１００は、電圧検知器５０で検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥを、マップＭの情報に基づいて、空車状態の際にその位置で検出される補正電圧値Ｖｃ＿ＬＰＥに補正する。

ステップＳ１７において、充電可否推定部１００は、補正電圧値Ｖｃ＿ＬＰＥと充電可能電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥとを比較して充電の可否を推定する。補正電圧値Ｖｃ＿ＬＰＥ≧充電可能電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥである場合は充電可能範囲ＲＢ内である。この場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１８に移行する。一方、補正電圧値Ｖｃ＿ＬＰＥ＜充電可能電圧値Ｖｐ＿ＬＰＥである場合は充電可能範囲ＲＢ外である。この場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、処理はステップＳ１６に戻る。

ステップＳ１７からステップＳ１８に移行した場合、充電管理部５８は、充電可能範囲ＲＢに入ったことを乗員に報知する。例えば、表示装置７２に表示させてもよいし、音響装置（不図示）で音声を出力してもよい。そして、ステップＳ１８の処理に移行する。

［２．４ 第２実施形態のまとめ］
第２実施形態に係る非接触電力伝送システム１０は、１次コイル２８と２次コイル４４とを位置合わせするための微弱電力を１次コイル２８に送電させる１次側制御装置３４と、２次コイル４４で受電される微弱電力により発生する電圧を検知する電圧検知器５０と、１次コイル２８の中心（基準部位）と２次コイル４４の中心（基準部位）との水平距離Ｄおよび垂直距離Ｚと、水平距離Ｄおよび垂直距離Ｚに応じた電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、の関係を示す電圧値−距離情報を記憶するメモリ６６と、電圧検知器５０により検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥに基づいて１次コイル２８の中心と２次コイル４４の中心との垂直距離Ｚを推定する垂直距離推定部６２と、垂直距離推定部６２により推定される垂直距離Ｚと、電圧検知器５０により検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥと、メモリ６６に記憶される電圧値−距離情報と、に基づいて電動車両４０の現在位置が空車状態で充電可能な位置であるか否かを推定する充電可否推定部１００と、を備える。

具体的には、充電可否推定部１００は、電圧検知器５０により検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥを、電動車両４０の現在位置が空車状態である場合に電圧検知器５０により検知される電圧値Ｖ＿ＬＰＥに相当する補正電圧値Ｖｃ＿ＬＰＥに補正したうえで、電動車両４０の現在位置が空車状態で充電可能な位置であるか否かを推定する。

上記構成によれば、電動車両４０の現在位置が空車状態で充電可能な位置であるか否かを推定するため、１次コイル２８と２次コイル４４との位置合わせをより正確に行うだけでなく、位置合わせ後に乗員が降車しても、確実に充電を行うことができる。

［２．５ 第２実施形態の変形例］
なお、本発明に係る非接触電力伝送システムは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、第２実施形態に第１実施形態と同じ変形例を利用することも可能である。

１０…非接触電力伝送システム ２０…充電ステーション
２８…１次コイル ３４…１次側制御装置
４０…電動車両 ４４…２次コイル
５０…電圧検知器 ５６…２次側制御装置
６０…微分値算出部 ６２…垂直距離推定部
６４…水平距離推定部 ６６…メモリ
１００…充電可否推定部

Claims (6)

1. 充電ステーションに設けられる１次コイルから電動車両に設けられる２次コイルに対して非接触で充電電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、
   前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせするための微弱電力を前記１次コイルに送電させる１次側制御装置と、
   前記２次コイルで受電される前記微弱電力により発生する電圧を検知する電圧検知器と、
   前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との距離と、前記距離に応じた前記電圧の値と、の関係を示す電圧値−距離情報を記憶するメモリと、
   前記電圧検知器により検知される前記電圧の値に基づいて前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との垂直距離を推定する垂直距離推定部と、
   前記垂直距離推定部により推定される前記垂直距離と、前記電圧検知器により検知される前記電圧の値と、前記メモリに記憶される前記電圧値−距離情報と、に基づいて前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との水平距離を推定する水平距離推定部と、を備える
   ことを特徴とする非接触電力伝送システム。
2. 請求項１に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
   前記電圧検知器により検知される前記電圧の値の位置微分値を算出する微分値算出部を更に備え、
   前記メモリは、前記電圧値−距離情報として、前記水平距離と前記電圧の値との相関情報を前記垂直距離毎に記憶し、
   前記相関情報は、前記位置微分値が０となる情報を含み、
   前記位置微分値が０となるときの前記電圧の値は、前記垂直距離毎に異なり、
   前記垂直距離推定部は、前記微分値算出部により算出される前記位置微分値が０になるときの前記電圧の値と前記電圧値−距離情報とに基づいて前記垂直距離を推定する
   ことを特徴とする非接触電力伝送システム。
3. 請求項２に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
   前記位置微分値が０になるときの前記電圧の値は、前記１次コイルと前記２次コイルとが位置合わせされているときに前記微弱電力により発生する前記電圧の値よりも小さい
   ことを特徴とする非接触電力伝送システム。
4. 充電ステーションに設けられる１次コイルから電動車両に設けられる２次コイルに対して非接触で充電電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、
   前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせするための微弱電力を前記２次コイルに送電させる２次側制御装置と、
   前記２次コイルで受電される前記微弱電力により発生する電圧の値を検知する電圧検知器と、
   前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との垂直距離と、前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との水平距離と、前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との距離に応じた前記電圧の値と、の関係を示す電圧値−距離情報を記憶するメモリと、
   前記電圧検知器により検知される前記電圧の値に基づいて前記垂直距離を推定する垂直距離推定部と、
   前記垂直距離推定部により推定される前記垂直距離と、前記電圧検知器により検知される前記電圧の値と、前記メモリに記憶される前記電圧値−距離情報と、に基づいて前記水平距離を推定する水平距離推定部と、を備える
   ことを特徴とする非接触電力伝送システム。
5. 充電ステーションに設けられる１次コイルから電動車両に設けられる２次コイルに対して非接触で充電電力を伝送する非接触電力伝送システムであって、
   前記１次コイルと前記２次コイルとを位置合わせするための微弱電力を前記１次コイルに送電させる１次側制御装置と、
   前記２次コイルで受電される前記微弱電力により発生する電圧を検知する電圧検知器と、
   前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との距離と、前記距離に応じた前記電圧の値と、の関係を示す電圧値−距離情報を記憶するメモリと、
   前記電圧検知器により検知される前記電圧の値に基づいて前記１次コイルの基準部位と前記２次コイルの基準部位との垂直距離を推定する垂直距離推定部と、
   前記垂直距離推定部により推定される前記垂直距離と、前記電圧検知器により検知される前記電圧の値と、前記メモリに記憶される前記電圧値−距離情報と、に基づいて前記電動車両の現在位置が空車状態で充電可能な位置であるか否かを推定する充電可否推定部と、を備える
   ことを特徴とする非接触電力伝送システム。
6. 請求項５に記載の非接触電力伝送システムにおいて、
   充電可否推定部は、前記電圧検知器により検知される前記電圧の値を、前記電動車両の現在位置が空車状態である場合に前記電圧検知器により検知される前記電圧の値である補正電圧値に補正したうえで、前記垂直距離推定部により推定される前記垂直距離と、補正後の前記電圧の値と、前記メモリに記憶される前記電圧値−距離情報と、に基づいて前記電動車両の現在位置が空車状態で充電可能な位置であるか否かを推定する
   ことを特徴とする非接触電力伝送システム。

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