JP7087974B2 - 位置検出システムおよび位置検出方法 - Google Patents

Description

本開示は、駐車スペースに設けられる送電ユニットから車両に搭載される受電ユニットに非接触で送電する非接触電力伝送システムに適用される位置検出システムおよび位置検出方法に関する。

特許第４８４９１９０号公報（特許文献１）には、駐車スペースに設けられる送電ユニット内の送電コイルから、車両に搭載される受電ユニット内の受電コイルに非接触で送電する電力伝送システムが開示されている。この電力伝送システムにおいては、送電ユニットに位置検出用の光を発する発光部が備えられ、車両に車載カメラが備えられる。車両は、送電ユニットの発光部を車載カメラで撮影することによって、送電ユニットと受電ユニットとの位置関係（以下、単に「ユニット位置関係」ともいう）を検出し、検出されたユニット位置関係に基づいて車両を送電ユニットから受電可能な目標位置に誘導するように構成される。

特許第４８４９１９０号公報 特開２０１５－１５９６４９号公報

特許文献１に記載された電力伝送システムでユニット位置関係を検出するためには、送電ユニットの発光部を撮影するためのカメラを車両に設ける必要がある。すなわち、特許文献１に記載された電力伝送システムは、当該カメラを備えない車両には適用することができない。そのため、カメラを用いることなくユニット位置関係を検出する技術を開発することが望まれる。

カメラを用いることなくユニット位置関係を検出する方式として、ＩＥＣ（国際電気標準会議）６１９８０シリーズには、アンテナ間で無線通信される低周波信号（以下「ＬＦ（Low Frequency）信号」ともいう）を用いる「ＬＦ方式」と、送電コイルから出力される低電力（以下「ＬＰＥ（Low Power Excitation）電力」ともいう）を用いる「ＬＰＥ方式」とが提示されている。

ＬＦ方式では、駐車スペースおよび車両のどちらか一方に設けられる少なくとも１つの送信アンテナと他方に設けられる複数の受信アンテナとの間で無線通信されるＬＦ信号を用いて、二次元的（平面的）あるいは三次元的（立体的）なユニット位置関係が検出される。そのため、ＬＦ方式では、車両が送電ユニットから遠い位置（たとえば数ｍ以上離れた位置）に存在する場合であってもユニット位置関係を検出可能である。その一方で、車両が送電ユニットに近づくと、ＬＦ信号が送信アンテナよりも体格の大きい送電ユニットおよび受電ユニットの干渉を大きく受ける影響で、ユニット位置関係の検出精度が低下してしまうという問題がある。

ＬＰＥ方式では、従来、送電ユニットがＬＰＥ電力を出力したときの電力伝送効率（送電ユニットが出力したＬＰＥ電力に対する、受電ユニットの受電電力の大きさの割合）に基づいて、一次元的（直線的）なユニット位置関係が検出される。そのため、送電ユニットと受電ユニットとが互いに電力伝送可能な近い位置に存在する場合には、ユニット間の位置ずれ量を精度よく検出することができる。その一方で、送電ユニットと受電ユニットとが互い遠い位置に存在する場合には、送電ユニットが出力したＬＰＥ電力を受電ユニットで受電することができなくなるため、ユニット間の位置ずれ量を検出することができないという問題がある。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、駐車スペースに設けられる送電ユニットから車両に搭載される受電ユニットに非接触で送電する非接触電力伝送システムにおいて、車両が送電ユニットから離れている場合および近づいた場合の双方において、カメラを用いることなく、送電ユニットと受電ユニットとの位置関係を精度よく検出することである。

（１） 本開示による位置検出システムは、駐車スペースに設けられる送電ユニットから車両に搭載される受電ユニットに非接触で送電する非接触電力伝送システムに適用され、受電ユニットと送電ユニットとの位置関係を検出する。この位置検出システムは、駐車スペースおよび車両の一方に設けられた少なくとも１つの送信アンテナと、駐車スペースおよび車両の他方に設けられた複数の受信アンテナと、車両が走行中である場合に第１検出処理を実行し、車両が停車中である場合に第２検出処理を実行するように構成された制御システムとを備える。第１検出処理は、送信アンテナから信号を出力させ、複数の受信アンテナの各々が送信アンテナから受信する信号の強度の違いに基づいて位置関係を検出する処理を含む。第２検出処理は、送電ユニットから電力を出力させ、受電ユニットまたは複数の受信アンテナが送電ユニットから受ける電力の大きさに基づいて位置関係を検出する処理を含む。

上記の位置検出システムによれば、車両が走行中である場合には、ユーザが車両を送電ユニットに向けて移動させている途中であり車両が送電ユニットから離れていることが想定されることに鑑み、遠距離での検出が可能なＬＦ方式で位置関係を検出する「第１検出処理」が実行される。一方、車両が停車中である場合には、ユーザが車両を送電ユニットに十分に近づけて停車させたことが想定されることに鑑み、近距離での検出精度がＬＦ方式よりも高いＬＰＥ方式で位置関係を検出する「第２検出処理」が実行される。その結果、車両が送電ユニットから離れている場合および近づいた場合の双方において、カメラを用いることなく、位置関係を精度よく検出することができる。

（２） ある形態においては、制御システムは、車両が走行中である場合に、第１検出処理によって検出された位置関係に基づいて車両の駐車を支援する処理を実行するように構成される。送信アンテナは駐車スペースに設けられる。複数の受信アンテナは車両に設けられる。

上記形態においては、複数の受信アンテナは車両に設けられる。そのため、第１検出処理による位置関係の検出を車両内で行ない、その結果を用いて車両の駐車を支援する処理を車両内で実行することができる。そのため、通信処理に起因する駐車支援処理の遅れを回避することができる。すなわち、仮に複数の受信アンテナが駐車スペース側に設けられる場合には複数の受信アンテナの受信結果を駐車スペースから車両に送信する通信処理が必要となるところ、上記形態においてはそのような通信処理が不要となるため、通信処理に起因する駐車支援処理の遅れを回避することができる。

（３） ある形態においては、第２検出処理は、複数の受信アンテナの各々が送電ユニットから受ける電力の違いに基づいて位置関係を検出する処理である。

上記形態においては、第２検出処理（ＬＰＥ方式）において、ユニット位置関係を二次元的あるいは三次元的に検出することができる。すなわち、従来のＬＰＥ方式は送電コイルの出力電力を１つの受電コイルで受電するためユニット位置関係を一次元的にしか検出することができないが、上記形態においては、送電コイルの出力電力を複数の受信アンテナの各々が受ける電力の違いでユニット位置関係を検出するため、ユニット位置関係を二次元的あるいは三次元的に検出することができる。

（４） ある形態においては、制御システムは、車両が停車中である場合、第２検出処理によって検出された位置関係に基づいて送電ユニットから受電ユニットへの送電の可否を判定するアライメントチェックを実行する。制御システムは、アライメントチェックによって送電不可と判定された後に車両の走行が再開された場合、第２検出処理によって検出された位置関係から把握される受電ユニットと送電ユニットとの位置ずれ量が基準値よりも小さいか否かを判定する。制御システムは、位置ずれ量が基準値よりも小さい場合は第２検出処理を実行し、位置ずれ量が基準値よりも大きい場合は第１検出処理を実行する。

上記形態においては、アライメントチェックによって送電不可と判定された後に車両の走行が再開された場合、受電ユニットと送電ユニットとの位置ずれ量に応じて、第１検出処理および第２検出処理のどちらかが適切に選択される。そのため、アライメントチェックによって送電不可と判定された後においても、ユニット位置関係を精度よく検出することができる。

（５） ある形態においては、制御システムは、車両が走行中である場合、車速、操舵角、第１検出処理によって検出された位置関係に基づいて、所定時間経過後の位置関係を予測し、予測された位置関係に基づいて車両の駐車を支援する処理を実行する。

上記形態によれば、未来（所定時間経過後）の位置関係を予測して適切に駐車支援を実行することができる。

（６） 本開示による位置検出方法は、駐車スペースに設けられる送電ユニットから車両に搭載される受電ユニットに非接触で送電する非接触電力伝送システムに適用され、受電ユニットと送電ユニットとの位置関係を検出する。非接触電力伝送システムは、駐車スペースおよび車両の一方に設けられた少なくとも１つの送信アンテナと、駐車スペースおよび車両の他方に設けられた複数の受信アンテナとを備える。非接触電力伝送システムは、車両が走行中である場合に第１検出処理を実行するステップと、車両が停車中である場合に第２検出処理を実行するステップとを含む。第１検出処理は、送信アンテナから信号を出力させ、複数の受信アンテナの各々が送信アンテナから受信する信号の強度の違いに基づいて位置関係を検出する処理を含む。第２検出処理は、送電ユニットから電力を出力させ、受電ユニットまたは複数の受信アンテナが送電ユニットから受ける電力の大きさに基づいて位置関係を検出する処理を含む。

上記の位置検出方法によれば、車両が走行中である場合には、ユーザが車両を送電ユニットに向けて移動させている途中であり車両が送電ユニットから離れていることが想定されることに鑑み、遠距離での検出が可能なＬＦ方式で位置関係を検出する「第１検出処理」が実行される。一方、車両が停車中である場合には、ユーザが車両を送電ユニットに十分に近づけて停車させていることが想定されることに鑑み、近距離での検出精度が高いＬＰＥ方式で位置関係を検出する「第２検出処理」が実行される。その結果、車両が送電ユニットから離れている場合および近づいた場合の双方において、カメラを用いることなく、位置関係を精度よく検出することができる。

本開示によれば、駐車スペースに設けられる送電ユニットから車両に搭載される受電ユニットに非接触で送電する非接触電力伝送システムにおいて、車両が送電ユニットから離れている場合および近づいた場合の双方において、カメラを用いることなく、送電ユニットと受電ユニットとの位置関係を精度よく検出することができる。

位置検出システムが適用される電力伝送システムの外観図である。 送電ユニット内における送電コイルおよびＬＦ送信アンテナの配置の一例を模式的に示す図である。 受電ユニット内における受電コイルおよび複数のＬＦ受信アンテナの配置の一例を模式的に示す図である。 受電ユニット内の受電コイルが送電ユニット内の送電コイルに対向するように車両の位置合せが行なわれた状態を示している図である。 車両が送電ユニットから離れている場合のＬＦ信号の伝送経路を模式的に示す図である。 車両が送電ユニットに近づいた場合のＬＦ信号の伝送経路を模式的に示す図である。 送電ＥＣＵが実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。 車両ＥＣＵが実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示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、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下で用いられる図中の矢印Ｆ，Ｂ，Ｒ，Ｌ，Ｕ，Ｄは、車両を基準とする方向を示しており、矢印Ｆは「前方」、矢印Ｂは「後方」、矢印Ｒは「右」、矢印Ｌは「左」、矢印Ｕは「上」、矢印Ｄは「下」をそれぞれ表わしている。

また、以下で用いられる図中の矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは、車両の駐車スペースの地表面に設置される送電装置を基準とする位置座標の軸方向を示しており、矢印Ｘは駐車スペースの長手方向（車両が侵入すると想定される方向）に沿ったＸ軸方向、矢印Ｚは高さ方向に沿ったＺ軸方向、矢印ＹはＸ軸およびＺ軸に垂直なＹ軸方向をそれぞれ表わしている。なお、位置座標の原点は任意に設定可能である。

以下では、電子制御ユニット（Electronic Control Unit）を、「ＥＣＵ」とも記載する。以下で説明する具体的な数値は、あくまで例示であって適宜変更可能である。

＜電力伝送システムの構成＞
図１は、本実施の形態による位置検出システムが適用される電力伝送システムの外観図である。電力伝送システムは、送電ユニット１０を有する送電設備１と、受電ユニット２０を有する車両２とを備える。

送電設備１は、送電ユニット１０に加えて、電力変換装置１１０と、送電ＥＣＵ１２０と、通信装置１３０とを備える。送電ユニット１０は、筐体１１に覆われている。送電ユニット１０の筐体１１内には、送電コイル１２と、ＬＦ（Low Frequency）送信アンテナ１４とが含まれる。

車両２は、受電ユニット２０に加えて、表示装置２１０と、舵角センサ２２２と、シフトセンサ２２４と、車速センサ２２６と、車両ＥＣＵ２６０と、通信装置２７０とを含む。受電ユニット２０は、筐体２１に覆われている。受電ユニット２０の筐体２１内には、受電コイル２２と、複数のＬＦ受信アンテナ２４とが含まれる。

図２は、送電ユニット１０の筐体１１内における送電コイル１２およびＬＦ送信アンテナ１４の配置の一例を模式的に示す図である。なお、図２は、送電ユニット１０を上側（Ｚ軸方向）から見た図である。図２に示すように、送電コイル１２は、環状に形成される円形コイルである。また、本実施の形態においては、ＬＦ送信アンテナ１４は、送電コイル１２の内側の中央部付近に配置される。

図３は、受電ユニット２０の筐体２１内における受電コイル２２および複数のＬＦ受信アンテナ２４の配置の一例を模式的に示す図である。なお、図３は、受電ユニット２０を上側（Ｕ方向）から見た図である。図３に示すように、送電コイル１２は、環状に形成される円形コイルである。また、本実施の形態においては、受電ユニット２０の下面が長方形状に形成されており、４つのＬＦ受信アンテナ２４（２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ）が受電ユニット２０の下面内側の四隅部分にそれぞれ配置される。

図４は、受電ユニット２０内の受電コイル２２が送電ユニット１０内の送電コイル１２に対向するように車両２の位置合せが行なわれた状態を示している図である。このような状態において、送電コイル１２から受電コイル２２へ磁界を通じて非接触（ワイヤレス）で送電することが可能になる。非接触での送電方式は、たとえば磁界共鳴方式である。非接触での送電方式は、磁界共鳴方式に限られず、他の方式（電磁誘導方式等）を採用してもよい。

図１に戻って、送電ユニット１０は、車両の駐車スペースに設置される。送電ユニット１０は、交流電源１００（たとえば商用系統電源）から電力の供給を受ける。電力変換装置１１０は、力率改善回路、インバータなど（いずれも図示せず）を備える。電力変換装置１１０は、交流電源１００から受ける電力を力率改善回路で整流および昇圧した後、インバータで交流電力に変換して送電コイル１２に出力する。なお、図１には電力変換装置１１０が送電ユニット１０の外部に設けられる例が示されているが、電力変換装置１１０を構成する回路の全部または一部が送電ユニット１０の内部に設けられてもよい。

送電コイル１２は、伝送周波数（伝送される電力の周波数）において共振する共振回路を構成する。共振回路の共振強度を示すＱ値は１００以上であることが好ましい。電力変換装置１１０から送電コイル１２へ交流電力が供給されると、送電コイル１２と、車両２の受電コイル２２との間に形成される磁界を通じて、送電コイル１２から受電コイル２２へエネルギー（電力）が移動する。受電コイル２２へ移動したエネルギー（電力）は蓄電装置３５０へ供給される。これにより、送電ユニット１０からの電力で蓄電装置３５０が充電される外部充電が行なわれる。

ＬＦ送信アンテナ１４は、送電ＥＣＵ１２０からの指令に応じて、比較的低い周波数ｆ１（たとえば百数十ｋＨｚ程度）の電波信号（以下「ＬＦ信号」ともいう）を出力するように構成される。ＬＦ送信アンテナ１４は、車両の侵入予定方向（Ｘ軸方向）に向けてＬＦ信号を出力するための１軸のソレノイドコイルを備える。ＬＦ信号は、送電ユニット１０の送電コイル１２と車両２の受電ユニット２０内の受電コイル２２との位置関係（以下、単に「ユニット位置関係」あるいは「コイル位置関係」ともいう）を検出するための信号として用いることができる。

電力変換装置１１０は、送電ＥＣＵ１２０からの制御信号に応じて、送電コイル１２から出力される電力の大きさおよび周波数を調整可能に構成される。たとえば、電力変換装置１１０は、送電ＥＣＵ１２０からの送電指令に応じて、蓄電装置３５０を充電するための大きい電力を送電コイル１２から出力させることができる。また、電力変換装置１１０は、送電ＥＣＵ１２０からのＬＰＥ（Low Power Excitation）指令に応じて、比較的低い周波数ｆ２（たとえば数十ｋＨｚ程度）の微弱な交流電力（以下「ＬＰＥ電力」ともいう）を送電コイル１２から出力させることができる。ＬＰＥ電力は、ユニット位置関係（コイル位置関係）を検出するための信号として用いることができる。

送電ＥＣＵ１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、各種信号を入出力するための入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、送電設備１における各種機器の制御を実行する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

通信装置１３０は、車両２の通信装置２７０と無線通信するように構成され、車両２との間でさまざまな情報をやり取りする。

車両２は、送電ユニット１０から供給され蓄電装置３５０に蓄えられた電力を用いて走行可能に構成される。蓄電装置３５０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電池やニッケル水素電池などの二次電池を含んで構成される。車両２は、蓄電装置３５０に蓄えられた電力のみを用いて走行可能な電気自動車であってもよいし、蓄電装置３５０に蓄えられた電力とエンジン（図示せず）の出力との両方を用いて走行可能なハイブリッド車であってもよい。

受電ユニット２０は、車両２の底面、たとえば車両２の底面に設置された蓄電装置３５０の下面外側（路面側）に設けられる。

受電コイル２２は、受電コイル２２が送電コイル１２に対向するように車両２の位置合せが行なわれた状態において、送電コイル１２から磁界を通じて非接触で受電するように構成される。

複数のＬＦ受信アンテナ２４（２４ａ～２４ｄ）の各々は、比較的低い周波数の信号を受信可能に構成される。本実施の形態においては、各ＬＦ受信アンテナ２４は、車両ＥＣＵ２６０からの指令に応じて、受信可能な周波数（以下「整合周波数」ともいう）を、ＬＦ送信アンテナ１４からのＬＦ信号の周波数ｆ１と、送電コイル１２からのＰＬＥ電力の周波数ｆ２との間で切り替えるための切替回路を備える。すなわち、各ＬＦ受信アンテナ２４は、周波数ｆ１のＬＦ信号だけでなく、周波数ｆ２のＰＬＥ電力を受けることも可能である。

上述の図３に示したように複数のＬＦ受信アンテナ２４（２４ａ～２４ｄ）はそれぞれ異なる位置に配置されており、ＬＦ送信アンテナ１４あるいは送電コイル１２と各ＬＦ受信アンテナ２４との距離には差が生じ得る。そのため、各ＬＦ受信アンテナ２４が受信するＬＦ信号あるいはＰＬＥ電力の強度には、ＬＦ送信アンテナ１４あるいは送電コイル１２までの距離に応じた差が生じる。この強度差を解析することによって、ユニット位置関係を三次元的に検出することが可能となる。

なお、上述の図３には、４つのＬＦ受信アンテナ２４ａ～２４ｄが受電ユニット２０の下面内側の四隅部分にそれぞれ配置される例を示したが、ＬＦ受信アンテナ２４の数および配置は図３に示すものに限定されるものではない。具体的には、ＬＦ受信アンテナ２４の数は、４つに限定されるものではなく、複数（２つ以上）であればよい。ＬＦ受信アンテナ２４の数が２つである場合にはユニット位置関係を二次元的に検出することができ、ＬＦ受信アンテナ２４の数が３つ以上である場合にはユニット位置関係を三次元的に検出することができる。また、各ＬＦ受信アンテナ２４は、上述の図３に示す位置ではなく、たとえば、受電ユニット２０内の受電コイル２２の内側に配置されてもよいし、受電ユニット２０の外部に配置されてもよい。

また、上述の図２には、１つのＬＦ送信アンテナ１４が送電ユニット１０内の送電コイル１２の内側の中央部付近に配置される例を示したが、ＬＦ送信アンテナ１４の数および配置は図２に示すものに限定されるものではない。具体的には、ＬＦ送信アンテナ１４の数は、必ずしも１つに限定されるものではなく、２つ以上であってもよい。また、ＬＦ送信アンテナ１４は、上述の図２に示す位置ではなく、送電ユニット１０内の送電コイル１２の外側に配置されていてもよいし、送電ユニット１０の外部（たとえば駐車スペースの路面）に配置されていてもよい。２つ以上のＬＦ送信アンテナ１４を車両２の異なる位置に配置することによって、上述のユニット位置関係に加えて、送電ユニット１０に対する車両２の姿勢をも検出することが可能になる。

表示装置２１０は、車両ＥＣＵ２６０から入力される情報を表示する。表示装置２１０は、メータパネルに設けられる表示部であってもよいし、車載カーナビゲーション装置に設けられる表示部であってもよいし、携帯機器（スマートフォン、ノートパソコン、スマートウォッチ等）の表示部であってもよい。表示装置２１０はスピーカー機能を備えていてもよい。

舵角センサ２２２は、ユーザによるステアリングホイールの操作量などに基づいて車両２の操舵角を検出する。シフトセンサ２２４は、ユーザによって操作されるシフトレバーの位置などに基づいて、車両２のシフトレンジを検出する。なお、シフトレンジが走行（ドライブ）レンジである場合には、ユーザのアクセルペダルの操作量に応じた駆動力が車両２の駆動輪に伝達され、車両２が走行可能となる。シフトレンジが駐車（Ｐ）レンジである場合には、車両２の駆動輪の回転が物理的に固定（ロック）される。車速センサ２２６は、車両２の走行速度（車速）を検出する。これらのセンサは、検出結果を車両ＥＣＵ２６０に送信する。

通信装置２７０は、送電設備１の通信装置１３０と無線通信するように構成され、送電設備１との間でさまざまな情報をやり取りする。

車両ＥＣＵ２６０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、受電ユニット２０における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

＜送電装置から受電装置への送電＞
以下、送電ユニット１０から受電ユニット２０への送電がどのように行なわれるかについて説明する。

車両２が送電設備１に近づいて互いの距離が所定距離未満になった場合、車両２の通信装置２７０と送電設備１の通信装置１３０との間での無線通信が確立される。

送電設備１と車両２との間で無線通信が確立されると、車両ＥＣＵ２６０は、送電ユニット１０の送電コイル１２と受電ユニット２０の受電コイル２２との位置ずれ量が許容範囲内となる位置（以下「受電可能位置」ともいう）に車両２が駐車するように支援するための画像を表示装置２１０の画面に表示させる処理（以下「駐車支援処理」ともいう）を実行する。この駐車支援処理は、後述するように、ＬＦ方式で検出されたユニット位置関係に基づいて実行される。

車両２のユーザは、表示装置２１０の画面に表示された駐車支援画像を見ながら、車両２を運転して送電ユニット１０と受電ユニット２０との位置合わせ（位置の補正）を行なうことができる。

そして、車両２のユーザがシフトレバーを操作してシフトレンジをＰレンジにして車両２を停車させると、車両ＥＣＵ２６０は、送電ユニット１０と受電ユニット２０との位置合わせが完了したと判断して、駐車支援処理を停止し、表示装置２１０の画面への駐車支援画像の表示を停止する。

その後、車両ＥＣＵ２６０は、送電ユニット１０から受電ユニット２０への送電可否を判定する処理（以下「アライメントチェック」ともいう）を実行する。このアライメントチェックは、後述するように、ＬＰＥ方式で検出されたユニット位置関係に基づいて実行される。

アライメントチェックによって送電可能と判定されると、車両ＥＣＵ２６０は、送電開始要求を送電ユニット１０に送信する。車両２からの送電開始要求を送電設備１の通信装置１３０が受信すると、送電ＥＣＵ１２０は、受電ユニット２０への送電を開始する。

送電ユニット１０からの送電が開始されると、車両ＥＣＵ２６０は、送電ユニット１０からの電力で蓄電装置３５０を充電する外部充電を実行する。そして、所定の充電終了条件が成立すると、車両ＥＣＵ２６０は、外部充電を終了させる。

＜ユニット位置関係の検出方法＞
本実施の形態による電力伝送システムは、ユニット位置関係の検出方法として、ＬＦ（Low Frequency）方式と、ＬＰＥ（Low Power Excitation）方式との２種類の検出方式を具備している。

ＬＦ方式では、送電設備１に設けられる１つのＬＦ送信アンテナ１４と車両２に設けられる複数のＬＦ受信アンテナ２４との間で無線通信されるＬＦ信号を用いて、ユニット位置関係が二次元的あるいは三次元的に検出される。そのため、ＬＦ方式では、車両２が送電ユニット１０から遠い位置（たとえば数ｍ以上離れた位置）に存在する場合であっても、二次元的あるいは三次元的なユニット位置関係を検出可能である。その一方で、車両２が送電ユニット１０に近づくと、ＬＦ方式によるユニット位置関係の検出精度は低下してしまう。

図５は、車両２が送電ユニット１０から離れている場合のＬＦ信号の伝送経路を模式的に示す図である。車両２が送電ユニット１０から離れている場合には、ＬＦ信号の伝送経路が送電コイル１２および受電コイル２２の影響を受け難い経路となる。

図６は、車両２が送電ユニット１０に近づいた場合のＬＦ信号の伝送経路を模式的に示す図である。車両２が送電ユニット１０に近づいた場合には、ＬＦ信号の伝送経路が送電コイル１２および受電コイル２２の影響を受け難い経路となる。そのため、ＬＦ信号がＬＦ送信アンテナ１４よりも体格の大きい送電コイル１２および受電コイル２２の干渉を大きく受け、その影響でＬＦ方式によるユニット位置関係の検出精度は低下してしまい、アライメントチェックに要する位置検出精度（プラスマイナス数ｃｍ程度）を得ることは難しい。

一方、従来のＬＰＥ方式では、送電コイル１２がＬＰＥ電力を出力したときの電力伝送効率（送電コイル１２が出力したＬＰＥ電力に対する、受電コイル２２の受電電力の大きさの割合）に基づいて、一次元的（直線的）なユニット位置関係が検出される。そのため、送電コイル１２と受電コイル２２とが互いに電力伝送可能な近い位置に存在する場合には、ユニット間の位置ずれ量を精度よく検出することができる。その一方で、送電コイル１２と受電コイル２２とが互いに遠い位置に存在する場合には、送電コイル１２が出力したＬＰＥ電力を受電コイル２２で受電することができなくなるため、ユニット間の位置ずれ量を検出することができないという問題がある。

そこで、本実施の形態による車両ＥＣＵ２６０は、車両２が走行中である場合はＬＦ方式でユニット位置関係を検出する処理（第１検出処理）を実行し、車両２が停車中である場合はＬＰＥ方式でユニット位置関係を検出する処理（第２検出処理）を実行する。これにより、車両２が送電ユニット１０から離れている場合および近づいた場合の双方において、カメラを用いることなく、ユニット位置関係を精度よく検出することができる。

図７は、送電ＥＣＵ１２０が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、予め定められた条件が成立する毎（たとえば所定周期毎）に繰り返し実行される。

送電ＥＣＵ１２０は、車両２との無線通信が確立したか否かを判定する（ステップＳ０１）。車両２との無線通信が確立していない場合（ステップＳ０１においてＮＯ）、送電ＥＣＵ１２０は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。

車両２との無線通信が確立した場合（ステップＳ０１においてＹＥＳ）、送電ＥＣＵ１２０は、車両２からＬＦ要求信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ０２）。

ＬＦ要求信号を受信した場合（ステップＳ０２においてＹＥＳ）、送電ＥＣＵ１２０は、ＬＦ送信アンテナ１４から周波数ｆ１のＬＦ信号を出力させる（ステップＳ０３）。

一方、ＬＦ要求信号を受信していない場合（ステップＳ０２においてＮＯ）、送電ＥＣＵ１２０は、車両２からＬＰＥ要求信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ０４）。ＬＰＥ要求信号を受信していない場合（ステップＳ０４においてＮＯ）、送電ＥＣＵ１２０は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。

ＬＰＥ要求信号を受信した場合（ステップＳ０４においてＹＥＳ）、送電ＥＣＵ１２０は、電力変換装置１１０を制御して、送電コイル１２から周波数ｆ２のＬＰＥ電力を出力させる（ステップＳ０５）。

図８は、車両ＥＣＵ２６０が実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、車両２の走行中（シフトレンジが走行レンジである場合）に開始される。

車両ＥＣＵ２６０は、送電設備１との無線通信が確立したか否かを判定する（ステップＳ１０）。送電設備１との無線通信が確立していない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ２６０は、以降の処理をスキップしてリターンへと処理を移す。

送電設備１との無線通信が確立した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＦ方式でユニット位置関係を検出するための処理（第１検出処理）を実行する（ステップＳ２０）。具体的には、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＦ要求信号を送電設備１に出力するとともに、複数のＬＦ受信アンテナ２４の整合周波数をＬＦ信号の周波数ｆ１にする。これにより、送電ユニット１０のＬＦ送信アンテナ１４からＬＦ信号が出力され、そのＬＦ信号が複数のＬＦ受信アンテナ２４でそれぞれ受信される。送電ＥＣＵ１２０は、複数のＬＦ受信アンテナ２４でそれぞれ受信された複数のＬＦ信号の強度の違いに基づいて、ユニット位置関係を検出する。

次いで、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＦ方式で検出されたユニット位置関係に基づいて、上述の駐車支援処理を行なう（ステップＳ３０）。すなわち、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＦ方式で検出されたユニット位置関係に基づいて、車両２が受電可能位置に駐車するように支援するための駐車支援画像を表示装置２１０の画面に表示させる。

次いで、車両ＥＣＵ２６０は、シフトレンジがＰレンジに切り替えられたか否かを判定する（ステップＳ４０）。シフトレンジがＰレンジに切り替えられていない場合（ステップＳ４０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ２６０は、処理をステップＳ２０に戻し、シフトレンジがＰレンジになるまでステップＳ２０，Ｓ３０，Ｓ４０の処理を繰り返す。

シフトレンジがＰレンジに切り替えられた場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＰＥ方式でユニット位置関係を検出するための処理（第２検出処理）を実行する（ステップＳ５０）。具体的には、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＰＥ要求信号を送電ユニット１０に出力するとともに、複数のＬＦ受信アンテナ２４の整合周波数をＬＰＥ電力の周波数ｆ２に切り替える。これにより、送電ユニット１０の送電コイル１２からＬＰＥ電力が出力され、そのＬＰＥ電力が複数のＬＦ受信アンテナ２４でそれぞれ受信される。送電ＥＣＵ１２０は、複数のＬＦ受信アンテナ２４でそれぞれ受信された複数のＬＰＥ電力の強度（大きさ）の違いに基づいて、ユニット位置関係を検出する。

次いで、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＰＥ方式で検出されたユニット位置関係に基づいて、上述のアライメントチェックを行なう（ステップＳ６０，Ｓ６２，Ｓ６４）。具体的には、まず、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＰＥ方式で検出されたユニット位置関係から推定される送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれ量が閾値Ｄｔｈ（たとえば数ｃｍ程度）よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ６０）。位置ずれ量が閾値Ｄｔｈよりも小さい場合（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ２６０は、アライメントチェックＯＫ（充電許可）と判定する（ステップＳ６２）。一方、位置ずれ量が閾値Ｄｔｈよりも大きい場合（ステップＳ６０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ２６０は、アライメントチェックＮＧ（充電不可）と判定する（ステップＳ６４）。なお、車両ＥＣＵ２６０は、アライメントチェックの結果（ＯＫまたはＮＧ）を表示装置２１０に表示する。

アライメントチェックの結果がＮＧ（充電不可）である場合、位置合せのためにユーザが車両２を移動させることが想定されるため、車両ＥＣＵ２６０は、Ｐレンジが解除されたか否かを判定する（ステップＳ７０）。Ｐレンジが解除されずに維持されている場合（ステップＳ７０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ２６０は、処理をステップＳ７０に戻し、Ｐレンジが解除されるまで待つ。

Ｐレンジが解除された場合（ステップＳ７０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ２６０は、再びＬＰＥ方式でユニット位置関係を検出するための処理（第２検出処理）を実行する（ステップＳ７２）。ステップＳ７２の処理内容は、上述のステップＳ５０の処理内容と同じである。

次いで、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＰＥ方式で検出されたユニット位置関係から推定される位置ずれ量が所定値Ｄ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ７４）。所定値Ｄ１は、ＬＰＥ方式でのユニット位置関係の検出精度によって決められる値であって、閾値Ｄｔｈよりも大きい値（たとえば数十ｃｍ程度）である。

位置ずれ量が所定値Ｄ１よりも小さい場合（ステップＳ７４においてＹＥＳ）、ユーザは車両２をそれほど大きくは移動させておらずＬＰＥ方式でのユニット位置関係の検出精度がアライメントチェックに要する位置検出精度を満たしていると考えられるため、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＰＥ方式でのユニット位置関係の検出を維持する。具体的には、車両ＥＣＵ２６０は、シフトレンジが再びＰレンジに切り替えられたか否かを判定し（ステップＳ７６）、Ｐレンジに切り替えられていない場合（ステップＳ７６においてＮＯ）には処理をステップＳ７２に戻し、Ｐレンジに切り替えられた場合（ステップＳ７６においてＹＥＳ）には処理をステップＳ５０に戻してＬＰＥ方式でユニット位置関係を検出し、その結果で再びアライメントチェックを行なう。

一方、位置ずれ量が所定値Ｄ１よりも大きい場合（ステップＳ７４においてＮＯ）、ユーザが車両２を大きく移動させたことによってＬＰＥ方式でのユニット位置関係の検出精度がアライメントチェックに要する位置検出精度よりも低下していると考えられるため、車両ＥＣＵ２６０は、ＬＰＥ方式でのユニット位置関係の検出を止めて、ＬＦ方式でのユニット位置関係の検出を行なう。具体的には、車両ＥＣＵ２６０は、処理をステップＳ２０に戻して、駐車支援処理からやり直す。

以上のように、本実施の形態による電力伝送システムにおいては、車両２が走行中である場合には、ユーザが車両２を送電ユニット１０に向けて移動させている途中であり車両２が送電ユニット１０から離れていることが想定されることに鑑み、遠距離での検出が可能なＬＦ方式でユニット位置関係を検出する処理（第１検出処理）が実行される。一方、車両２が停車中である場合には、ユーザが車両２を送電ユニット１０に十分に近づけて停車させたことが想定されることに鑑み、近距離での検出精度がＬＦ方式よりも高いＬＰＥ方式でユニット位置関係を検出する処理（第２検出処理）が実行される。その結果、車両２が送電ユニット１０から離れている場合および近づいた場合の双方において、カメラを用いることなく、ユニット位置関係を精度よく検出することができる。

特に、本実施の形態による電力伝送システムにおいては、複数のＬＦ受信アンテナ２４が車両２に設けられる。そのため、ＬＦ方式によるユニット位置関係の検出を車両２内で行ない、その結果を用いて駐車支援処理を車両２内で実行することができる。そのため、通信処理に起因する駐車支援処理の遅れを回避することができる。すなわち、仮に複数のＬＦ受信アンテナ２４が送電設備１側（駐車スペース側）に設けられる場合には複数のＬＦ受信アンテナ２４の受信結果を送電設備１側から車両２側に送信する通信処理が必要となるところ、本実施の形態においてはそのような通信処理が不要となるため、通信処理に起因する駐車支援処理の遅れを回避することができる。

さらに、本実施の形態によるＬＰＥ方式での検出処理（第２検出処理）においては、複数のＬＦ受信アンテナ２４の各々が送電ユニット１０の送電コイル１２から受ける電力の大きさの違いに基づいてユニット位置関係が検出される。そのため、ＬＰＥ方式でユニット位置関係を検出する処理（第２検出処理）においても、ユニット位置関係を二次元的あるいは三次元的に検出することができる。すなわち、従来のＬＰＥ方式は送電コイル１２の出力電力を１つの受電コイル２２で受電するためユニット位置関係を一次元的にしか検出することができないが、本実施の形態においては、送電コイル１２の出力電力を１つの受電コイル２２ではなく複数のＬＦ受信アンテナ２４の各々が受ける電力の大きさの違いでユニット位置関係を検出するため、ユニット位置関係を二次元的あるいは三次元的に検出することができる。

さらに、本実施の形態においては、ＬＰＥ方式での検出処理（第２検出処理）に用いる車両２側の受信アンテナを、ＬＦ方式での検出処理（第１検出処理）に用いる車両２側のＬＦ受信アンテナ２４と共用することができる。すなわち、仮にＬＦ方式での検出処理に用いる複数のＬＦ受信アンテナ２４が送電設備１側に設けられる場合には、ＬＰＥ方式でユニット位置関係を二次元的あるいは三次元的に検出しようとすると、車両２側に複数のＬＰＥ受電用コイルを別途設けなければならない。しかしながら、本実施の形態においては、車両２側に複数のＬＦ受信アンテナ２４が設けられ、それらのＬＦ受信アンテナ２４がＬＰＥ受電用コイルとしても機能するため、車両２側に複数のＬＰＥ受電用コイルを別途設けるという無駄を回避できる。

さらに、本実施の形態においては、アライメントチェックによって送電不可と判定された後にＰレンジが解除された場合、車両２の走行が再開されることに鑑み、ＰＬＥ方式で検出されたコイル位置関係から把握される位置ずれ量に応じてＬＰＥ方式による検出処理およびＬＦ方式による検出処理のどちらかが適切に選択される。そのため、アライメントチェックによって送電不可と判定された後においても、ユニット位置関係を精度よく検出することができる。

＜変形例１＞
上述の実施の形態においは、車両２が走行中である場合、ＬＦ方式で検出された現在のユニット位置関係に基づいて駐車支援処理が実行される。

これに対し、車両２が走行中である場合に、車速センサ２２６で検出された車速、舵角センサ２２２で検出された操舵角、ＬＦ方式で検出された現在のユニット位置関係に基づいて、未来（所定時間経過後）のユニット位置関係を予測し、予測されたユニット位置関係に基づいて車両駐車処理を実行するように変形してもよい。これにより、未来（所定時間経過後）のユニット位置関係を予測して適切に駐車支援を実行することができる。

＜変形例２＞
上述の実施の形態においは、ＬＰＥ方式での検出処理（第２検出処理）において、４つのＬＦ受信アンテナ２４の各々が送電ユニット１０の送電コイル１２から受ける電力の大きさの違いに基づいて三次元的なユニット位置関係が検出される。

しかしながら、ＬＰＥ方式での検出処理（第２検出処理）において、従来のように、送電コイル１２がＬＰＥ電力を出力したときの電力伝送効率（送電コイル１２が出力したＬＰＥ電力に対する、受電コイル２２の受電電力の大きさの割合）に基づいて、一次元的（直線的）なユニット位置関係を検出するように変形してもよい。

＜変形例３＞
上述の実施の形態においては、ＬＦ送信アンテナ１４が送電設備１（駐車スペース）に設けられ、ＬＦ受信アンテナ２４（２４ａ～２４ｄ）が車両２に設けられる例を示した。

これに対し、ＬＦ送信アンテナ１４が車両２に設けられ、ＬＦ受信アンテナ２４（２４ａ～２４ｄ）が送電設備１（駐車スペース）に設けられるように変形してもよい。

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。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。

１ 送電設備、２ 車両、１０ 送電ユニット、１１，２１ 筐体、１２ 送電コイル、１４ ＬＦ送信アンテナ、２０ 受電ユニット、２２ 受電コイル、２４（２４ａ～２４ｄ） ＬＦ受信アンテナ、１００ 交流電源、１１０ 電力変換装置、１２０ 送電ＥＣＵ、１３０，２７０ 通信装置、２１０ 表示装置、２２２４ 舵角センサ、２２４ シフトセンサ、２２６ 車速センサ、２６０ 車両ＥＣＵ、３５０ 蓄電装置。

Claims (6)

1. 駐車スペースに設けられる送電ユニットから車両に搭載される受電ユニットに非接触で送電する非接触電力伝送システムに適用され、前記受電ユニットと前記送電ユニットとの位置関係を検出する位置検出システムであって、
   前記駐車スペースおよび前記車両の一方に設けられた少なくとも１つの送信アンテナと、
   前記駐車スペースおよび前記車両の他方に設けられた複数の受信アンテナと、
   前記車両が走行中である場合に第１検出処理を実行し、前記車両が停車中である場合に第２検出処理を実行するように構成された制御システムとを備え、
   前記第１検出処理は、前記送信アンテナから信号を出力させ、前記複数の受信アンテナの各々が前記送信アンテナから受信する信号の強度の違いに基づいて前記位置関係を検出する処理を含み、
   前記第２検出処理は、前記送電ユニットから電力を出力させ、前記受電ユニットが前記送電ユニットから受ける電力、または前記複数の受信アンテナの各々が前記送電ユニットから受ける電力の違いに基づいて、前記位置関係を検出する処理を含む、位置検出システム。
2. 前記制御システムは、前記車両が走行中である場合に、前記第１検出処理によって検出された前記位置関係に基づいて前記車両の駐車を支援する処理を実行するように構成され、
   前記送信アンテナは前記駐車スペースに設けられ、
   前記複数の受信アンテナは前記車両に設けられる、請求項１に記載の位置検出システム。
3. 前記第２検出処理は、前記複数の受信アンテナの各々が前記送電ユニットから受ける電力の違いに基づいて前記位置関係を検出する処理である、請求項１または２に記載の位置検出システム。
4. 前記制御システムは、前記車両が停車中である場合、前記第２検出処理によって検出された前記位置関係に基づいて前記送電ユニットから前記受電ユニットへの送電の可否を判定するアライメントチェックを実行し、
   前記制御システムは、
   前記アライメントチェックによって送電不可と判定された後に前記車両の走行が再開された場合、前記第２検出処理によって検出された前記位置関係から把握される前記受電ユニットと前記送電ユニットとの位置ずれ量が基準値よりも小さいか否かを判定し、
   前記位置ずれ量が前記基準値よりも小さい場合は前記第２検出処理を実行し、
   前記位置ずれ量が前記基準値よりも大きい場合は前記第１検出処理を実行する、請求項３に記載の位置検出システム。
5. 前記制御システムは、前記車両が走行中である場合、車速、操舵角、前記第１検出処理によって検出された前記位置関係に基づいて、所定時間経過後の前記位置関係を予測し、予測された前記位置関係に基づいて前記車両の駐車を支援する処理を実行する、請求項２に記載の位置検出システム。
6. 駐車スペースに設けられる送電ユニットから車両に搭載される受電ユニットに非接触で送電する非接触電力伝送システムに適用され、前記受電ユニットと前記送電ユニットとの位置関係を検出する位置検出方法であって、
   前記非接触電力伝送システムは、前記駐車スペースおよび前記車両の一方に設けられた少なくとも１つの送信アンテナと、前記駐車スペースおよび前記車両の他方に設けられた複数の受信アンテナとを備え、
   前記非接触電力伝送システムは、
   前記車両が走行中である場合に第１検出処理を実行するステップと、
   前記車両が停車中である場合に第２検出処理を実行するステップとを含み、
   前記第１検出処理は、前記送信アンテナから信号を出力させ、前記複数の受信アンテナの各々が前記送信アンテナから受信する信号の強度の違いに基づいて前記位置関係を検出する処理を含み、
   前記第２検出処理は、前記送電ユニットから電力を出力させ、前記受電ユニットまたは前記複数の受信アンテナが前記送電ユニットから受ける電力の大きさに基づいて前記位置関係を検出する処理を含む、位置検出方法。

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