JP6919244B2

JP6919244B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP6919244B2
Application number: JP2017052716A
Authority: JP
Inventors: 勝忠弓削
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2017-03-17
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-03-17
Also published as: JP2018157686A

Description

この発明は、外部から供給される電力で走行可能な車両が給電レーンを走行中に、異物が介在することで発熱等の不具合が生じることを抑止する車両制御装置に関する。

近年、電気自動車の充電を行なえる給電スタンドが普及しつつある。充電ケーブルをコンセントに接続して給電を受けるシステムが多く用いられている。しかしそのような端子の物理的な抜き差しは手間がかかるため、そのような物理的な接続を行なわなくても充電できるシステムが開発されつつある。その一例として、給電スタンドの床面に埋め込まれた給電部として、電磁誘導可能なコイルのような給電ユニットが用いられる。これによる給電を受けるには、車両の底部に電磁誘導によって電流が流されるコイルを含む受電ユニットを取り付け、かつそれに接続された充電池を設ける。給電時には給電部の上方に給電を受けようとする車両を配置させ、給電ユニットに交流電流を流すことで、電磁誘導により受電ユニットのコイルにも交流電流が流れる。

このような非接触給電システムにおいて、図５に示すように給電ユニット２１と受電ユニット１５の間に、ネズミや猫などの動物や、ねじや空き缶などの金属片が異物Ｆとして存在していると、その部分にも電流が流れて給電効率が低下したり、発熱を起こしたりするおそれがある。そのため、給電スタンドにおける異物の侵入を検知する手法が検討されている。

たとえば、特許文献１には、給電ユニットの給電面と車両下部の受電面との距離をレーダーやソナーで測定し続け、最初の基準距離から測定距離が変動した際には異物が混入したとみなして充電を停止する手法が提案されている。

また、給電ユニットを複数用意しておき、異物の存在を検知した場合には、その異物が乗っている給電ユニット以外の給電ユニットに車両を誘導することで、個々の車両への給電効率が低下しないようにすることが提案されている（特許文献２）。

特開２０１３−２２３３９７号公報特開２０１６−２０８８３６号公報

さらに近年、給電スタンドではなく給電レーンとなる車線の路面上や側壁等に連なって設けられた給電ユニットから電力を受電して、この電力で車両を走行させるとともに、車両に搭載されたバッテリを充電する技術の開発が進められている。給電レーンは通常の車線と同様に走行可能な車線であり、給電レーン上に落下物等の異物が存在することは当然に起こりうる。一方で、走りながら給電を受ける以上、給電レーンはある程度の長さが必要であり、異物が存在しうる可能性は給電スタンドによる方式よりも高くなる。

しかしながら、このような給電レーンから走行中に給電を受ける場合には、特許文献１のような基準距離からの変動を測定する手法はそのまま適用することができない。また、給電レーンの設置には多大なコストがかかるため、二車線以上の給電レーンを設けることは社会的に見て現実性が薄く、特許文献２のような手法をそのまま適用することもできない。

そこでこの発明は、給電レーンを走行する車両が給電を受ける場合に、異物の存在を検知して、発熱などの危険が生じる可能性を抑制することを課題とする。

この発明は、上記の課題を解決するため、
複数の給電ユニットが走行車線に沿って設けられた給電レーンを車両が走行する際に、上記給電ユニットへの給電を管理する給電管理装置へ給電要求を無線送信する給電要求送信手段と、
車体前方の道路上における一定範囲に存在する異物の存在を検知する異物検知手段と、
上記異物の存在を検知した地点の前後の所定の範囲に存在する上記給電ユニットからの給電を停止又は抑制させる給電一時停止要求を送信する給電一時停止指示手段と、
を備える車両制御装置を構成した。

上記異物検知手段としては、サーモグラフィによって給電レーン上の特に温度が高い温度異常の存在を検知する構成が挙げられる。温度異常の値が高い場合には、安全性を鑑みて上記所定の範囲の長さを通常の場合よりも長くすることが好ましい。

また、給電量が多い場合には流れる電流が多くなり、漏れ磁束による周囲への影響が大きくなるため、より安全性を確保するため上記所定の範囲の長さを給電量に応じて拡大させると好ましい。

さらに、上記所定の範囲の長さを、上記地点の手前側の長さが、上記地点の遠方側の長さよりも長くなるように設定すると好ましい。

この発明にかかる車両制御装置は、給電レーンを走行する際に給電要求を送信して給電を受けるにあたって、給電レーン上に異物が存在しても、その異物を発熱させる可能性を低下させ、通行時の安全性を高めることができる。

この発明に係る車両制御装置を備えた車両の機能ブロック図この発明に係る車両制御装置が給電レーンから給電され、異物を発見する状況を示す概念図この発明に係る車両制御装置からの信号を受けて給電する給電レーン側の概念図この発明に係る車両制御装置が受電時に異物を発見する状況のフロー例図従来の受電ユニット搭載車両の下部に異物が入り込んだ際の概念図

この発明に係る車両制御装置の一実施形態を図１に示す。この車両制御装置は、バッテリ１０の電力によって車両１の駆動モータ（図示せず）を駆動する電気自動車、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車などの車両に搭載される。この車両制御装置は、無線送受信部１１、前方認識部１２を有する。これらは車両全体の制御を行なう制御部１４と接続されており、この制御部１４を介して信号伝達が行われ、後述する各手段が実行される。

車両１には受電ユニット１５が搭載されている。この実施形態では基本的に車両１の底部に受電ユニット１５が設けられている例を説明する。受電ユニット１５には、コイル式の受信アンテナ（図示せず）が搭載されており、非接触で磁力線Ｍによる電磁誘導を用いた給電を受ける。給電された電力はバッテリ１０を充電し、この車両１自体を駆動させる電力となる。この車両１が給電される際の一実施形態を図２に示す。車両１に給電を行なう車線である給電レーン２２には、車線に沿って複数の給電ユニット２１が設けられている。給電ユニット２１は車両１の受電ユニット１５と対向するように設置される。この実施形態では車両１の底部に相対するように、路面上に埋め込んで設置する。

給電レーン２２では、任意の手段によって、そこが給電可能な給電レーン２２であることを車両１に通知する。例えば、給電レーン２２であることを定義した無線ビーコンを車線に沿って無線アンテナ２４などから発信しておき、車両１の無線送受信部１１に受信させて告知してもよい。また、車両１が搭載するカーナビゲーションにどの道路のどの車線が給電レーン２２であるかをあらかじめ登録させておき、車両１が認識できるようにしておいてもよい。さらに、給電レーン２２であることを示す特定のマーカー、標識などを前方認識部１２により撮影された画像によって認識できるようにしてもよい。その他、方式は特に限定されない。

この車両１が、給電ユニット２１が車線に沿って設置された給電レーン２２を走行する際に、バッテリ１０の充電量が減っていて充電を希望したり、または外部電源による走行を希望したりすると、無線送受信部１１から給電要求を無線送信する給電要求送信手段を実行する。無線送信する相手先は、給電ユニット２１を管理する給電管理装置２３に直接接続される無線アンテナ２４でもよいし、インターネットに接続された給電管理装置２３を宛先として指定してＬＴＥなどの携帯電話回線用アンテナへ送信してもよいし、特に限定されない。タイムラグの関係から、無線アンテナ２４に直接接続する形態が望ましい。無線アンテナ２４を用いる場合の概念図を図３に示す。また、この給電要求には、ＧＰＳによる車両１の現在の走行位置情報と現在の走行速度を含めておくとよい。

上記の給電管理装置２３は給電ユニット２１への電力供給を制御し、車両１との間で通信をやりとりするサーバである。上記の給電要求を受けた給電管理装置２３は、当該車両１が通過するタイミングに合わせて、該当する位置にある給電ユニット２１へ順に通電させていく。車両１が存在しない間も個々の給電ユニット２１に常時電流を流しているのは消費電力の点から無駄であるからである。実際にはタイムラグやブレーキ・アクセルによる変動があるため、上記走行位置情報や上記走行速度から算出されるタイミングの前後にある程度幅を持たせて通電すると望ましい。

給電レーン２２を走行している間、車両１の制御部１４は主に前方認識部１２により、車体前方、すなわちこれから給電を受けようとする領域の道路上における一定範囲に存在する異物Ｆの存在を検知する異物検知手段を実行する。前方認識部１２としては、車体前方を撮影するカメラ、サーモグラフィ、前方に向けたレーダーなどが挙げられる。図２では車体前面にサーモグラフィである前方認識部１２を備えた形態を示す。また、車両１そのものに据えられた前方認識部１２だけではなく、給電レーン２２に沿って連続して設けられたカメラ、サーモグラフィなどから情報を受けとってもよい。さらに、他の車両１から情報を受け取って検知してもよい。さらにまた、これらのうちの複数の手法を併用してもよい。いずれの実施形態であっても、受け取った情報から異物の存在を検知し、その存在位置を相対位置または絶対位置で把握できればよい。

上記の前方認識部１２としてサーモグラフィを用いる場合は、特に周囲の道路と温度が異なる部分（温度異常）の有無を検知する。基本的にサーモグラフィの背景はアスファルトとなるが、アスファルトとは熱容量が異なるものがあれば異なった温度で観測される可能性が高い。また、すでにその異物が給電に応じて加熱されてしまっている場合は特に注意が必要であるが、そのような異物ほど高温になっており、容易に検出できるようになる。

制御部１４は上記の異物の存在を検知したら、その検知した異物のある地点の前後の範囲に存在する給電ユニット２１からの給電を停止又は抑制させる給電一時停止要求を無線送受信部１１から送信する給電一時停止指示手段を実行する。送信先は直接に給電管理装置２３に直結するアンテナ２４へ送ってもよいし、携帯電話回線を通じて送ってもよい。上記給電一時停止要求には、検知した異物の地点を示す情報のほか、前方認識部１２がサーモグラフィであった場合には温度情報を含めてもよいし、その他有益な情報を含めてよい。

上記の給電一時停止要求を受信した給電管理装置２３は、その車両１の走行に合わせて進行させている給電ユニット２１への通電を、上記給電一時停止要求において通知された地点の前後の所定の範囲（給電一時停止区間Ｌ_０）に該当する給電ユニット２１のみ、限定的に停止、または抑制する。ここで抑制とは、異物が仮に存在していても過熱しすぎない程度にコイルに通電する電流量を抑制することである。これにより車両１は上記異物の周辺でのみ給電を受けられないか給電効率が低下するが、車体の下部や周囲に存在する異物が異常に発熱することがなく、安全に走行することができる。

上記の給電一時停止区間Ｌ_０は異物Ｆとして通知された地点の前後に一律に設定してもよいが、状況に応じて最適化すると給電効率や安全性の点からより好ましい。例えば、給電一時停止区間Ｌ_０の長さを、上記温度異常の値の高さに応じて拡大させると、特に高温であるものを漏れ磁束からもより確実に回避させることができる。また、上記の給電一時停止区間Ｌ_０の長さを、上記給電要求の給電量に応じて拡大させると、給電量が多い分だけ電流量が多くなり、周囲に発生する漏れ磁束も大きくなる状況に対応して、より確実に回避させることができる。

さらに、給電一時停止区間Ｌ_０を、異物Ｆの検出地点の前後に同じだけ確保するのではなく、車両に近い側である手前側給電一時停止区間Ｌ_１を、車両から遠い側である遠方側給電一時停止区間Ｌ_２よりも長くなるように設定すると好ましい。上記給電一時停止要求を送信してから実際に該当する給電ユニット２１の給電が停止するまでのタイムラグがあっても、給電の停止や抑制が間に合いやすくなるためである。

このような車両１が給電レーン２２を走行し、給電一時停止区間Ｌ_０にて受電が一時停止する際の処理を図４のフローチャートとともに説明する。まず（Ｓ１０１）、給電レーン２２を走行していなければ特に異物検知を行う必要はない。給電レーン２２を走行しており（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、給電要求を送信して給電を受けている状態になったら、カメラやサーモグラフィなどの前方認識部１２を稼働させて、給電レーン２２上に異物Ｆが無いかの検知を開始する（Ｓ１０３）。走行中の道路、すなわち給電レーン２２上に異物Ｆが検知されたら（Ｓ１０４→Ｙｅｓ）、その位置及び温度等その他の情報を確認した上で、給電一時停止区間Ｌ_０を設定する（Ｓ１０５）。なお、この設定は車両１側で行ってもよいし、位置や温度等を送信した給電管理装置２３に任せてもよい。車両１側で設定した場合には、その区間の情報を給電管理装置２３に送信する。給電管理装置２３は自身で設定又は車両１で設定した給電一時停止区間Ｌ_０に含まれる給電ユニット２１への通電を停止、又は抑制する。

車両１はそのまま給電を受けたまま走行していき、給電一時停止区間Ｌ_０に突入したら（Ｓ１０６→Ｙｅｓ）、そこでは給電ユニット２１からの給電がないため、車両１の受電は一時的に停止する（Ｓ１０７）。給電一時停止区間Ｌ_０を抜けたら（Ｓ１０８→Ｙｅｓ）、給電ユニット２１からの給電がされるようになるため、受電が再開する（Ｓ１０９）。引き続き、バッテリ１０が満充電となるか、給電レーン２２から抜けるまで受電が続く（Ｓ１１０→Ｓ１０２）。ただし、新たに異物Ｆを検知した場合にはまた上記の処理が行われる。

なお、図４のフローチャートに示すように、一時停止とは、車両１にとっての受電が給電一時停止区間Ｌ_０を走行している間のみ停止又は抑制することを意味する。その車両１が通過した後も、異物Ｆが取り除かれるまでは、その給電一時停止区間Ｌ_０に含まれる給電ユニット２１による給電を行わないか、行う場合は低電力で行うことが望ましい。このため、給電管理装置２３は、異物Ｆを観測された地点及び給電一時停止区間Ｌ_０の情報を一時的に保持しておき、次の車両１が当該区間に接近してきた際には、その次の車両１に対して異物の存在を通知して、上記異物検知手段として動作してもよい。この場合、異物Ｆの周囲にある給電ユニット２１は継続的に給電を停止又は抑制し続けることになる。

１車両
１０バッテリ
１１無線送受信部
１２前方認識部
１４制御部
１５受電ユニット
２１給電ユニット
２２給電レーン
２３給電管理装置
２４無線アンテナ
Ｆ異物
Ｌ_０給電一時停止区間
Ｌ_１手前側給電一時停止区間
Ｌ_２遠方側給電一時停止区間
Ｍ磁力線

Claims

複数の給電ユニットが走行車線に沿って設けられた給電レーンを車両が走行する際に、直接又は間接に上記給電ユニットへの給電を管理する給電管理装置へ給電要求を送信する給電要求送信手段と、
車体前方の道路上における一定範囲に存在する異物の存在を検知する異物検知手段と、
上記異物の存在を検知した地点の前後の所定の範囲に存在する上記給電ユニットからの給電を停止又は抑制させる給電一時停止要求を送信する給電一時停止指示手段と、
を備え、
上記所定の範囲の長さを、上記給電の給電量に応じて拡大させる、
車両制御装置。
上記異物検知手段が、サーモグラフィにより撮影される上記一定範囲内の赤外線データにおける温度異常の検出により上記異物の存在を検知する、請求項１に記載の車両制御装置。
上記所定の範囲の長さを、上記温度異常の値の高さに応じて拡大させる、請求項２に記載の車両制御装置。
上記所定の範囲の長さが、上記地点の手前側が、上記地点の遠方側よりも長くなるように設定する請求項１から３のいずれかに記載の車両制御装置。