JP7342975B2 - 電動車両の給電装置、給電システム、及び給電方法 - Google Patents

Description

本開示は、電動車両の給電装置、給電システム、及び給電方法に関する。

複数の電動車両に対して効率良く給電する給電装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１では、高速道路のパーキングエリア等において、車両を待機させる待機エリア、給電を行う給電エリア、及び給電が完了した車両を停車させる完了エリアを設置している。給電の対象となる車両を待機エリアに停車させると、その後自動運転により給電エリアに移動して給電が行われる。

特開２０１９－９６１０２号公報

上述したように、特許文献１に開示された給電装置では、車両を自動運転で給電エリアに移動させて給電する。しかし、給電が終了した車両は給電エリアに進入した順序に関係なく、目標充電量に達した車両から順次完了エリアへと移動させる構成である。このため、給電エリアには目標充電量に達していない車両の間に空きスペースができる。一方、このような空きスペースに車両を駐車させる際には、車両を後退させて縦列駐車する場合であっても、車両長の１．５倍程度の長さの空きスペースが必要となる。従って、給電エリア内で給電を行う車両の駐車スペースを狭くすることができない。換言すれば、特許文献１に開示された給電装置では、限られたエリア内に多くの給電を行うためのスペースをとることができないという問題があった。

本開示は、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る。その目的とするところは、限られたエリア内により多くの給電スペースを確保することが可能な電動車両の給電装置、給電システム、及び給電方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本開示に係る給電装置は、自動駐車機能を備えた電動車両に非接触で給電する電動車両の給電装置であって、先頭側から後尾側に向けて縦列に駐車することが可能な複数の給電スペースにそれぞれ設けられた送電コイルと、前記送電コイルが、前記電動車両に設置された受電コイルと対向した際に、前記送電コイルを経由して前記電動車両に電力を供給する電源部と、２以上の前記電動車両を先頭側の前記給電スペースから縦列に駐車させると共に、先頭の前記給電スペースに駐車した一の電動車両への給電を停止した後に、前記一の電動車両を前記給電スペースの外へ移動させ、前記一の電動車両の後方に位置する他の電動車両を先頭側の給電スペースに移動させる制御を行う車両移動制御部と、を備える。

本開示に係る給電システムは、自動駐車機能を備えた電動車両と、前記電動車両に非接触で給電する給電装置からなる給電システムであって、前記電動車両は、前記給電装置より送電された電力を受電する受電コイルを備え、前記給電装置は、先頭側から後尾側に向けて縦列に駐車することが可能な複数の給電スペースにそれぞれ設けられた送電コイルと、前記送電コイルが、前記受電コイルと対向した際に、前記送電コイルを経由して前記電動車両に電力を供給する電源部と、電動車両を先頭側の前記給電スペースから縦列に駐車させると共に、先頭の前記給電スペースに駐車した一の電動車両への給電を停止した後に、前記一の電動車両を前記給電スペースの外へ移動させ、前記一の電動車両の後方に位置する他の電動車両を先頭側の給電スペースに移動させる制御を行う車両移動制御部と、を備える。

本開示に係る給電方法は、自動駐車機能を備えた電動車両に非接触で給電する電動車両の給電方法であって、先頭側から後尾側に向けて縦列に駐車することが可能な複数の給電スペースに、給電の対象となる電動車両を移動させるステップと、前記給電スペースに設置された送電コイルと、前記電動車両に設置された受電コイルが対向した際に、前記送電コイルを経由して前記電動車両に給電するステップと、前記電動車両を先頭側の前記給電スペースから縦列に駐車させるステップと、先頭の前記給電スペースに駐車している一の電動車両への給電を停止した後に、前記一の電動車両を前記給電スペースの外へ移動させるステップと、前記一の電動車両の後方に位置する他の電動車両を先頭側の給電スペースに移動させるステップと、を備える。

本開示によれば、限られたエリア内により多くの給電スペースを確保することが可能となる。

図１は、一実施形態に係る給電システムの構成を示すブロック図である。 図２は、一実施形態に係る給電システムの給電スペースの配置を示す説明図である。 図３は、給電スペースから電動車両を退去させる処理、及び給電スペースへ電動車両を進入させる処理の手順を示すフローチャートである。 図４Ａは、給電スペースから電動車両を退去させる処理の詳細を示すフローチャートである。 図４Ｂは、給電スペースへ電動車両を進入させる処理の詳細を示すフローチャートである。 図５Ａは、給電スペースから電動車両を退去させる際の、電動車両の第１の配置状態を示す説明図である。 図５Ｂは、給電スペースから電動車両を退去させる際の、電動車両の第２の配置状態を示す説明図である。 図５Ｃは、給電スペースから電動車両を退去させる際の、電動車両の第３の配置状態を示す説明図である。 図５Ｄは、給電スペースから電動車両を退去させる際の、電動車両の第４の配置状態を示す説明図である。 図６Ａは、給電スペースへ電動車両を進入させる際の、電動車両の第１の配置状態を示す説明図である。 図６Ｂは、給電スペースへ電動車両を進入させる際の、電動車両の第２の配置状態を示す説明図である。 図６Ｃは、給電スペースへ電動車両を進入させる際の、電動車両の第３の配置状態を示す説明図である。 図６Ｄは、給電スペースへ電動車両を進入させる際の、電動車両の第４の配置状態を示す説明図である。 図７は、障害物の側方のエリアに給電スペースを設定した構成を示す説明図である。 図８は、曲線形状のエリアに給電スペースを設定した構成を示す説明図である。 図９は、第１変形例に係り、縦方向に連続する給電スペースが３系統敷設されている例を示す説明図である。 図１０は、第２変形例に係り、給電スペースに駐車する電動車両の受電コイルユニットと、給電スペースに設けられる送電コイルユニットとの位置関係を示す説明図である。 図１１Ａは、第３変形例に係り、電動車両を高所に設けた走行レーンに沿って移動させる例を、側方から見た際の様子を示す図である。 図１１Ｂは、第３変形例に係り、電動車両を高所に設けた走行レーンに沿って移動させる例を、進行方向後方から見た際の様子を示す図である。

［一実施形態の構成説明］
以下、いくつかの例示的な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は一実施形態に係る給電システムの構成を示すブロック図、図２は一実施形態に係る給電システムの給電スペースの配置を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態に係る給電システムは、給電装置１０１、及び複数台の電動車両３１から構成されている。また、本実施形態に係る給電システムは、図２に示すように、車両の進行方向に複数（図では４箇所）敷設された給電スペース１１（１１Ａ～１１Ｄ）に電動車両３１を駐車させる。そして、本実施形態に係る給電システムは、非接触で電力を供給して各電動車両３１に設けられたバッテリに給電する。給電スペース１１の後方には降車エリア１４（給電待ちエリア）が敷設されている。給電スペース１１の前方には乗車エリア１５が敷設されている。

なお、以下では、個々の給電スペースを特定して示す場合には「給電スペース１１Ａ」のようにサフィックス「Ａ」を付して示すことにする。また、個々を特定せずに示す場合には「給電スペース１１」とサフィックスを付さずに示すことにする。他の符号についても同様とする。

図１に示す電動車両３１は、自動駐車制御器３２と、バッテリ３３と、整流器３４と、受電コイルユニット３５と、無線通信器３６を備えている。

無線通信器３６は、給電装置１０１との間で無線による通信を行う。

自動駐車制御器３２は、運転者や外部からの駐車指令に基づいて、電動車両３１を所望の駐車エリアに駐車させる。例えば、外部より図２に示す給電スペース１１Ａに駐車させるべき指令信号が与えられた場合には、電動車両３１をこの給電スペース１１Ａに自動で駐車する制御を実施する。電動車両３１を所望の駐車エリアに移動させる制御は、周知の技術を採用することができる。

例えば、カメラ（図示省略）で撮像される画像や、LIDAR（Laser Imaging Detection and Ranging；図示省略）で得られる輝度画像・距離画像に基づいて、所望の給電スペース１１に設置された送電コイルユニット１２（詳細は後述）の直上に受電コイルユニット３５が位置するように、電動車両３１の移動を制御する。具体的に、電動車両３１のステアリング、アクセル、ブレーキを操作して電動車両３１が所望の給電位置に移動するように制御する。或いは、移動の目標となる送電コイルユニット１２の緯度、経度の情報を取得し、ＧＰＳ受信機で受信される車両の位置情報に基づいて、電動車両３１を所望の給電スペース１１に駐車させることも可能である。

自動駐車制御器３２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。

バッテリ３３は、例えばリチウムイオン電池であり、電動車両３１を駆動させるための電力を蓄電する。

受電コイルユニット３５は、全体が筐体に覆われており、内部に受電コイル、及びインダクタもしくはキャパシタもしくはインダクタとキャパシタからなる整合回路を有している。受電コイルは、例えばリッツ線を巻いた平面渦巻き型のコイルである。

また、受電コイルユニット３５は、電動車両３１の底部に設置されており、電動車両３１が給電スペース１１に駐車した状態で、該給電スペース１１に設置された送電コイルユニット１２と所定の距離だけ離れて対向するようになっている。

整流器３４は、受電コイルユニット３５で受電した交流電力を、例えばダイオードで構成された整流回路により直流電力に変換して、バッテリ３３に供給する。整流器３４とバッテリ３３との間に、ＤＣ－ＤＣコンバータを備える構成としてもよい。また、整流器３４より出力される直流電力をバッテリ３３に供給するとともに、エアコンなどの車両搭載機器の電力として使用してもよい。

一方、図１に示す給電装置１０１は、４個の送電コイルユニット１２（１２Ａ～１２Ｄ）と、４個の電源回路２２（２２Ａ～２２Ｄ）と、制御器２１と、無線通信器２３と、を備えている。

送電コイルユニット１２は、全体が筐体に覆われており、内部に送電コイル、及びインダクタもしくはキャパシタもしくはインダクタとキャパシタからなる整合回路を有している。送電コイルは、例えばリッツ線を巻いた平面渦巻き型のコイルである。各送電コイルユニット１２は、図２に示すように、各給電スペース１１の路面上に設置、或いは路面内に埋設して設置されている。

電源回路２２は、整流器、力率改善回路、インバータ回路（いずれも図示省略）を備えている。電源回路２２は、図示しない電源から供給される電力を、制御器２１から送信される指令信号にしたがって所望の電圧、所望の周波数（例えば、１００ＫＨｚ）に変換して各送電コイルユニット１２に供給する。電源として、商用電源（例えば２００Ｖ、５０Ｈｚ）や太陽電池、風力発電で得られる電力を使用することができる。電源回路２２は、有線または無線により制御器２１から指令信号を受信する。なお、送電コイルユニット１２と電源回路２２を同一の筐体内に設置する構成とすることも可能である。

電源回路２２は、送電コイルユニット１２に設けられる送電コイルが、受電コイルユニット３５に設けられる受電コイルと対向した際に、送電コイルを経由して電動車両３１に電力を供給する電源部としての機能を備えている。

無線通信器２３は、給電の対象となる各電動車両３１の無線通信器３６との間で無線通信を行う。無線通信器２３は、各電動車両３１との間の通信により、給電リクエスト信号を受信する。また、各電動車両３１に自動駐車の指令信号を送信する。

制御器２１は、給電の対象となる電動車両３１の自動駐車を制御する。制御器２１は、給電の対象となる電動車両３１が所望の給電スペース１１内で駐車したことが検出された際に、この給電スペース１１に設置された送電コイルユニット１２に給電用の電力を供給する制御を行う。

制御器２１はまた、４つの給電スペース１１Ａ～１１Ｄのうちの先頭の給電スペース１１Ａにおいて、電動車両３１への給電が停止した際には、この電動車両３１を前方の乗車エリア１５に移動させる。更に、給電スペース１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄにて給電を実施している各電動車両３１への給電を停止し、各電動車両３１をそれぞれ、給電スペース１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃに移動させる処理を実施する。また、降車エリア１４にて待機中の電動車両３１を、給電スペース１１Ｄに移動させる制御を実施する。

即ち、制御器２１は、電動車両３１を給電スペース１１の先頭側から縦列に駐車させる。制御器２１は、給電スペース１１の先頭に駐車した一の電動車両３１への電力供給が停止した後に、一の電動車両３１を給電スペース１１の外へ移動させる。その後、一の電動車両３１の後方に位置する他の電動車両３１を先頭側の給電スペース１１に移動させる車両移動制御部としての機能を備えている。

制御器２１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。

［給電スペースの説明］
図２に示すように給電スペース１１（１１Ａ～１１Ｄ）は、縦方向（電動車両３１の進行方向）に連続して配置されており、各給電スペース１１にはそれぞれ送電コイルユニット１２（１２Ａ～１２Ｄ）が設けられている。給電スペース１１の後方には降車エリア１４が敷設され、電動車両３１の運転者は降車エリア１４で車両から降りる。降車エリア１４に駐車している電動車両３１は、自動駐車機能により、所望の給電スペース１１に移動する。例えば、先頭の給電スペース１１Ａまで自動で移動する。

一方、給電スペース１１の前方には乗車エリア１５が敷設され、給電が終了した電動車両３１は自動駐車機能により乗車エリア１５に移動する。運転者は乗車エリア１５にて電動車両３１に乗車することができる。

また、各給電スペース１１の前後方向の長さは、給電対象となる電動車両のうち最も車両長（車両の前後方向の長さ）が長い電動車両の車両長よりも若干長い長さに設定されている。即ち、本実施形態では、降車エリア１４から給電スペース１１に進入した電動車両３１は、いずれも同一の経路を前進して給電スペース１１に移動する。そして、この給電スペース１１で給電が行われるので、前方に存在する車両を追い越して外に出ることや、空いている給電スペース１１に縦列駐車などにより横から進入することはない。従って、前方車両との間の車間距離を大きくとる必要がなく、各給電スペース１１の前後方向の長さは、車両長よりも若干長ければよい。例えば、車両長よりも長く、車両長の１．５倍よりも短い長さに設定することができる。

［一実施形態の作用の説明］
次に、本実施形態に係る給電システムの作用について説明する。図３は電動車両３１を給電スペース１１から退去させる処理、及び、給電スペース１１内へ進入させる処理の手順を示すフローチャートである。また、図４Ａは図３に示すステップＳ２の詳細を示し、図４Ｂは図３に示すステップＳ４の詳細を示すフローチャートである。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄは電動車両３１が給電スペース１１から退去する際の電動車両３１の移動を示す説明図である。図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄは電動車両３１が給電スペースに進入する際の電動車両の移動を示す説明図である。

以下の説明において、あらかじめ「Ｎ」には、給電スペース１１の数が設定されているものとする。Ｎ≧１であり、本実施形態では４つの給電スペース１１Ａ～１１Ｄがあるので、Ｎ＝４である。

「Ｍ」は給電スペース１１に駐車している電動車両３１の台数を記憶している変数であり、０≦Ｍ≦Ｎの範囲のいずれかの値である。給電システムが動作を開始する時点（給電スペース１１に電動車両３１が駐車していない状態）で、Ｍ＝０に初期化されているものとする。以下に詳細を示す処理ステップによって、Ｍの値は、１台の電動車両３１が給電スペース１１に進入すれば１だけ増加する。また、Ｍの値は、１台の電動車両３１が給電スペース１１から退去すれば１だけ減少する。すなわち、Ｍの値は、常に、給電スペース１１に駐車している電動車両３１の台数を示す。

図３に示すように、ステップＳ１において、図１に示した給電装置１０１の制御器２１は、給電スペース１１から退去可能な電動車両３１が存在するか否かを判断する。退去可能な電動車両３１が存在する場合には（Ｓ１；ＹＥＳ）、ステップＳ２に処理を進める。ステップＳ２において、給電スペース１１からの退去処理が行われる。また、退去可能な電動車両３１が存在しない場合には（Ｓ１；ＮＯ）、ステップＳ３に処理を進める。

ステップＳ３において、制御器２１は、給電スペース１１へ進入させる電動車両３１が存在するか否かを判断する。進入させる電動車両３１が存在する場合には（Ｓ３；ＹＥＳ）、ステップＳ４に処理を進める。ステップＳ４において、給電スペースへの進入処理が行われる。進入させる電動車両３１が存在しない場合には（Ｓ３；ＮＯ）、本処理を終了する。

次に、図４Ａ、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄを参照して、電動車両３１を給電スペース１１から退去させる際の処理手順について説明する。ここでは、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄに示すように、３つの給電スペース１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃで給電が行われている場合を例に挙げて説明する。「Ｍ」は以下に説明する処理手順により、常に、給電スペース１１に駐車している（給電されている）電動車両３１の台数を示している。給電スペースからの退去処理の場合、少なくとも１台の電動車両３１が給電スペース１１に駐車しているので、Ｍ≧１である。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄに示す例では、Ｍ＝３となっている。図４ＡのステップＳ３１において、給電装置１０１の制御器２１は、変数Ｘを「Ｘ＝１」に設定する。Ｘは、１つの給電スペース（本実施形態では、１１Ａ～１１Ｄのいずれか）を特定する変数であり、１≦Ｘ≦Ｎの範囲のいずれかの値である。

ステップＳ３２において、制御器２１は、先頭からＸ番目（即ち、１番目）の給電スペース１１Ａに設置された電源回路２２Ａに対して給電を停止させる指令信号を送信する。すなわち、図５Ａに示すように、制御器２１は、先頭の給電スペース１１Ａに設置されている電源回路２２Ａ（図１参照）に対して給電を停止する指令信号を送信して給電を停止させる。そして、制御器２１は、給電スペース１１Ａに駐車している電動車両３１への給電を停止させる。

ステップＳ３３において、制御器２１は、１台目の電動車両３１Ａに対して、乗車エリア１５を目標として、自動駐車するように指令信号を送信する。その結果、電動車両３１Ａの自動駐車制御器３２は、電動車両３１Ａを移動させて乗車エリア１５へ自動駐車させる。

ステップＳ３４において、電動車両３１Ａの自動駐車制御器３２は、乗車エリア１５に到着したか否かを判断する。到着した場合には（Ｓ３４；ＹＥＳ）、ステップＳ３５において、自動駐車制御器３２は、乗車エリア１５に駐車したことを示す信号を給電装置１０１に送信する。

ステップＳ３６において、制御器２１は、「Ｍ」が、「Ｍ＝１」であるか否かを判断する。即ち、４つの給電スペース１１に駐車している電動車両３１が１台であるか否かを判断する。「Ｍ＝１」である場合には（Ｓ３６；ＹＥＳ）、「Ｍ＝０」として退去処理（図３のステップＳ２の処理）を終了する。即ち、電動車両３１の台数が１台であるから、この電動車両３１が乗車エリア１５に移動することにより、給電スペース１１には、電動車両３１は駐車していないので、退去処理を終了する。

一方、「Ｍ＝１」でない場合には（Ｓ３６；ＮＯ）、ステップＳ３７において、制御器２１は、「Ｘ＝Ｘ＋１」とする。

ステップＳ３８において、制御器２１は、先頭からＸ番目の給電スペース１１に設置された電源回路２２に対して給電を停止させる指令信号を送信する。例えば、先頭から２番目の給電スペース１１Ｂに設置されている電源回路２２Ｂに対して給電を停止する指令信号を送信して給電を停止させ、給電スペース１１Ｂに駐車している電動車両３１Ｂへの給電を停止させる。

ステップＳ３９において、制御器２１は、Ｘ台目の電動車両３１に対して、「Ｘ－１」番目の給電スペース１１に自動駐車するように指令信号を送信する。即ち、図５Ａに示したように、先頭の電動車両３１Ａが乗車エリア１５に移動することにより、図５Ｂに示すように、先頭の給電スペース１１Ａが空いている。従って、２番目の給電スペース１１Ｂで給電されている電動車両３１Ｂへの給電を停止し、この電動車両３１Ｂを給電スペース１１Ａに移動させる。

ステップＳ４０において、Ｘ台目の電動車両３１の自動駐車制御器３２は、自動駐車機能により、「Ｘ－１」番目の給電スペース１１に駐車させるための制御を実施し、給電スペース１１に到着したか否かを判断する。具体的に、自動駐車制御器３２は、受電コイルユニット３５が給電スペース１１に設置された送電コイルユニット１２と対向する位置、或いは所定のずれ量の範囲内に駐車したか否かを判断する。給電スペース１１に駐車した場合には（Ｓ４０；ＹＥＳ）、ステップＳ４１に処理を進める。

ステップＳ４１において、Ｘ台目の電動車両３１の無線通信器３６は、電動車両３１が「Ｘ－１」番目の給電スペース１１に到着したこと示す信号を、制御器２１に送信する。

ステップＳ４２において、制御器２１は、「Ｘ－１」番目の給電スペース１１に設置された電源回路２２に対して、給電の開始を指示する指令信号を送信する。例えば、図５Ｂに示すように、給電スペース１１Ｂに駐車している電動車両３１Ｂが、給電スペース１１Ａに移動した場合を想定する。この場合には、制御器２１は、この給電スペース１１Ａに設置されている電源回路２２Ａに対して、送電コイルユニット１２Ａに給電の開始を指示する指令信号を送信する。その結果、給電スペース１１Ａに駐車している電動車両３１Ｂへの給電を行うことが可能となる。

ステップＳ４３において、制御器２１は、「Ｘ＝Ｍ」となったか否かを判断する。「Ｘ＝Ｍ」でない場合には（Ｓ４３；ＮＯ）、ステップＳ３７に処理を戻す。即ち、図５Ｃに示すように、先頭から３番目の給電スペース１１Ｃに駐車している電動車両３１Ｃを一つ前の給電スペース１１Ｂに移動させる。移動の後、図５Ｄに示すように、給電スペース１１Ｂにて給電を行う。

このように、先頭の給電スペース１１Ａにおいて電動車両３１への給電が終了して乗車エリア１５に移動した場合には、後続の電動車両３１を順次前方の給電スペース１１に移動させて給電を継続させる。

一方、「Ｘ＝Ｍ」である場合には（Ｓ４３；ＹＥＳ）、ステップＳ４４において、制御器２１は、「Ｍ＝Ｍ－１」として、退去処理を終了する。即ち、給電スペース１１に駐車している電動車両３１が1台少ない台数になっている。

次に、図４Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄを参照して電動車両３１を給電スペース１１へ進入させる際の処理手順について説明する。図４ＢのステップＳ１２において、図１に示した給電装置１０１の制御器２１は、降車エリア１４で駐車した電動車両３１との間で通信を行い、電動車両３１から給電のリクエスト信号を受信する。即ち、電動車両３１の運転者は、該電動車両３１への給電を行いたいときには、図６Ａに示す降車エリア１４に電動車両３１を駐車させる。また、運転者は無線通信器３６（図１参照）より、給電のリクエスト信号を送信する。その後、電動車両３１から降車する。このリクエスト信号は、給電装置１０１の無線通信器２３にて受信される。

各電動車両３１には、１台ごとに異なるＩＤ番号が設定されており、無線通信器２３は、各電動車両３１からＩＤ番号を受信して、メモリなどの記憶部に記憶する。こうすることにより、複数の電動車両３１をＩＤ番号で管理することができる。

「Ｍ」は今までに説明してきた、および、以下に説明する処理手順により、常に、給電スペース１１に駐車している（給電されている）電動車両３１の台数を示している。例えば、図６Ａに示すように、全ての給電スペース１１に電動車両３１が駐車していない場合には、「Ｍ＝０」である。

ステップＳ１３において、制御器２１は、「Ｍ＝Ｎ」であるか否かを判定する。Ｍ＝Ｎである場合には（Ｓ１３；ＹＥＳ）、進入処理（図３のステップＳ４の処理）を終了する。即ち、４つの給電スペース１１Ａ～１１Ｄの全てに電動車両３１が駐車している場合には、降車エリア１４に駐車している電動車両３１を給電スペース１１に進入させることはできない。そのため、制御器２１は、給電スペース１１に電動車両３１を進入させる処理を行わない。

一方、Ｍ＝Ｎでない場合には（Ｓ１３；ＮＯ）、ステップＳ１４において、制御器２１は、降車エリア１４に駐車している電動車両３１に対して、先頭から「Ｍ＋１」番目の給電スペース１１に自動駐車するように指令信号を送信する。例えば、図６Ａに示すように、全ての給電スペース１１に電動車両３１が駐車していない場合には、「Ｍ＝０」であるから、電動車両３１に対して１番目の給電スペース１１Ａに自動駐車する指令信号を送信する。

ステップＳ１５において、電動車両３１の自動駐車制御器３２は、自動駐車機能により、「Ｍ＋１」番目の給電スペース１１に駐車させるための制御を実施し、給電スペース１１に到着したか否かを判断する。具体的に、自動駐車制御器３２は、受電コイルユニット３５が給電スペース１１に設置された送電コイルユニット１２と対向する位置、或いは所定のずれ量の範囲内に駐車したか否かを判断する。給電スペース１１に駐車した場合には（Ｓ１５；ＹＥＳ）、ステップＳ１６に処理を進める。

ステップＳ１６において、電動車両３１の無線通信器３６は、給電スペース１１に到着したことを示す信号、及び当該電動車両３１のＩＤ番号を給電装置１０１に送信する。

ステップＳ１７において、制御器２１は、電動車両３１が駐車した給電スペース１１に設置された電源回路２２に対して、給電の開始を指示する指令信号を送信する。例えば、図６Ｂに示すように、給電スペース１１Ａに電動車両３１Ａが駐車している場合を想定する。この場合には、制御器２１は、この給電スペース１１Ａに設置されている電源回路２２Ａに対して、送電コイルユニット１２Ａに給電の開始を指示する指令信号を送信する。その結果、給電スペース１１Ａに駐車している電動車両３１Ａへの給電を行うことが可能となる。

ステップＳ１８において、制御器２１は、「Ｍ＝Ｍ＋１」として進入処理を終了する。即ち、給電スペース１１に駐車している電動車両３１が１台多い台数になっている。

もし、図６Ｂに示すように、先頭の給電スペース１１Ａにて電動車両３１Ａへの給電が行われている場合には、「Ｍ＝１」である。よって、この場合に進入処理を行うと、制御器２１は、降車エリア１４で待機している電動車両３１に対して、２番目の給電スペース１１Ｂに自動駐車する指令信号を送信する。その結果、図６Ｃに示す状態となり、「Ｍ＝２」になって、進入処理を終了する。

もし、図６Ｃに示すように、給電スペース１１Ａ、１１Ｂにて電動車両３１Ａ、３１Ｂへの給電が行われている場合には、「Ｍ＝２」である。よって、この場合に進入処理を行うと、制御器２１は、降車エリア１４で待機している電動車両３１に対して、３番目の給電スペース１１Ｃに自動駐車する指令信号を送信する。その結果、図６Ｄに示す状態となり、「Ｍ＝３」になって、進入処理を終了する。

もし、図６Ｄに示すように、給電スペース１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃにて電動車両３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃへの給電が行われている場合には、「Ｍ＝３」である。よって、この場合に進入処理を行うと、制御器２１は、降車エリア１４で待機している電動車両３１に対して、４番目の給電スペース１１Ｄに自動駐車する指令信号を送信する。その結果、「Ｍ＝４」になって進入処理を終了する。

こうして、進入処理を複数回実施することにより、先頭側から後尾側に向けて設置された４つの給電スペース１１（１１Ａ～１１Ｄ）に対して、電動車両３１を先頭側の給電スペース１１Ａから後方に向けて順次駐車させて給電を行うことが可能になる。

実際には、進入する電動車両と退去する電動車両は混在するので、図３にフローチャートを示す動作を反復する。たとえば、以下のように動作する。

最初は図６Ａに示すように電動車両３１が一台も給電スペース１１に駐車していない状態である（Ｍ＝０）。ステップＳ１において、退去可能な車両は１台も無いので（Ｓ１；ＮＯ）、ステップＳ３に処理が進む。降車エリア１４が空の場合（Ｓ３；ＮＯ）、図３にフローチャートを示す処理は終了し、ステップＳ１から反復する。降車エリア１４が空の場合、この動作が繰り返され、進入処理も退去処理も行われない。

降車エリア１４に電動車両３１が駐車し、ステップＳ３において、給電スペース１１へ進入させる電動車両３１が存在するようになると（Ｓ３；ＹＥＳ）、進入処理が行われる。図６Ｂに示すように給電スペース１１Ａにて電動車両３１へ給電が行われている状態になる（Ｍ＝１）。

再び図３にフローチャートを示す処理を反復し、降車エリア１４が空の場合（Ｓ３；ＮＯ）、図３にフローチャートを示す処理は終了し、ステップＳ１から反復する。降車エリア１４が空の場合、この動作が繰り返され、給電スペース１１Ａに駐車した電動車両３１への給電が継続する。

新たに、降車エリア１４に電動車両３１が駐車し、ステップＳ３において、給電スペース１１へ進入させる電動車両３１が存在するようになると（Ｓ３；ＹＥＳ）、進入処理が行われる。図６Ｃに示すように給電スペース１１Ａおよび１１Ｂにて電動車両３１へ給電が行われている状態になる（Ｍ＝２）。

再び図３にフローチャートを示す処理を反復し、降車エリア１４が空の場合（Ｓ３；ＮＯ）、図３にフローチャートを示す処理は終了し、ステップＳ１から反復する。降車エリア１４が空の場合、この動作が繰り返され、給電スペース１１Ａおよび１１Ｂに駐車した電動車両３１への給電が継続する。

さらにもう一台、降車エリア１４に電動車両３１が駐車し、ステップＳ３において、給電スペース１１へ進入させる電動車両３１が存在するようになると（Ｓ３；ＹＥＳ）、進入処理が行われる。図６Ｄ（もしくは、同じ状態を示す図５Ａ）に示すように給電スペース１１Ａ、１１Ｂおよび１１Ｃにて電動車両３１へ給電が行われている状態になる（Ｍ＝３）。

再び図３にフローチャートを示す処理を反復し、降車エリア１４が空の場合（Ｓ３；ＮＯ）、図３にフローチャートを示す処理は終了し、ステップＳ１から反復する。降車エリア１４が空の場合、この動作が繰り返され、給電スペース１１Ａ、１１Ｂおよび１１Ｃに駐車した電動車両３１への給電が継続する。

もし、給電スペース１１Ａに駐車した電動車両３１が満充電になると、ステップＳ１において、退去可能な電動車両３１が存在する（Ｓ１；ＹＥＳ）と判断し、退去処理が行われる。満充電になった電動車両３１は乗車エリア１５に移動し、給電スペース１１における電動車両３１の状態は、図５Ａから図５Ｂおよび図５Ｃを経て図５Ｄ（もしくは、同じ状態を示す図６Ｃ）の状態まで変化する（Ｍ＝２）。

再び図３にフローチャートを示す処理を反復し、給電スペース１１Ａに駐車した電動車両３１が満充電でなくステップＳ１で（Ｓ１；ＮＯ）であり、降車エリア１４が空であってステップＳ３で（Ｓ３；ＮＯ）の場合、図３にフローチャートを示す処理は終了する。そして、ステップＳ１から反復する。給電スペース１１Ａおよび１１Ｂに駐車した電動車両３１への給電が継続する。

もし、給電スペース１１Ａに駐車した電動車両３１が満充電になれば、ステップＳ１で（Ｓ１；ＹＥＳ）となり退去処理が行われてＭ＝１（図６Ｂの状態）となる。降車エリア１４に電動車両３１が駐車し給電スペース１１へ進入させる電動車両３１が存在するようになればステップＳ３で（Ｓ３；ＹＥＳ）となり進入処理が行われる。そして、Ｍ＝３（図６Ｄの状態）となる。

以上に例示したように、図３にフローチャートを示す処理を反復することにより、先頭の給電スペース１１Ａで給電を受ける電動車両３１が満充電になれば乗車エリア１５に退去させる。そして、降車エリア１４に駐車した車両を給電スペース１１に進入させ、かつ、給電を受ける複数の電動車両３１は常に前進方向のみに移動して縦列に駐車している状態を保つことができる。電動車両の給電スペースからの退去と給電スペースへの進入は、退去と進入が交互に行われてもよいし、退去が続いたり、進入が続いたりしてもよく、任意の順番で行われてよい。

［一実施形態の効果の説明］
このようにして、本実施形態に係る電動車両の給電システムでは、複数の給電スペース１１を縦方向に連続して敷設している。給電の対象となる電動車両３１が降車エリア１４に駐車した場合には、電動車両３１の自動駐車機能を利用して、該電動車両３１を前進させ、より先頭に近い給電スペース１１に詰めて駐車させ、非接触による給電を行う。その後、先頭の給電スペース１１Ａで給電が行われている電動車両３１Ａが満充電となると、この電動車両３１Ａへの給電を終了して、前方の乗車エリア１５へ移動させる。更に、後続の電動車両３１を前進させて、それぞれ前方の給電スペース１１へ移動させ、給電を再開させる。

従って、給電対象となる複数の電動車両３１を同一の経路で前進だけさせながら、各電動車両３１に対して給電することができる。このため、後方の電動車両３１が前方の電動車両３１よりも先に退去することや、電動車両３１を給電スペース１１に横から縦列駐車で進入させる必要がなく、各給電スペース１１の長さを短くすることができる。例えば、給電対象となる電動車両３１のうち最も車両長が長い車両よりも若干長い長さに給電スペース１１の長さを設定することができる。

具体的には、前述した通り、縦方向に複数設置された給電スペース１１に縦列駐車で車両を駐車させる際には、少なくとも車両長の１．５倍の長さが必要である。しかし、本実施形態によれば、車両長の１倍よりも長く、且つ１．５倍よりも短い長さとすることができる。このため、限られたエリア内に、より多くの給電スペース１１を敷設することができ、エリアを有効に活用することが可能となる。

また、給電装置１０１から電動車両３１への給電を非接触で行い、給電装置１０１と電動車両３１の間の通信を無線通信で行うことにより、給電装置１０１と電動車両３１との間には電動車両３１の動きを拘束するようなケーブルは必要無い。さらには、ケーブルを着脱する必要も無い。そのため、以上で説明した動作は、人が介在することなく自動的に行われる。電動車両３１の運転者は、降車エリア１４に電動車両３１を駐車させて降車し、しばらくの時間が経過した後に、乗車エリア１５に移動した自身の電動車両３１に乗車するという、極めて簡単な手順で電動車両３１への給電を行うことが可能となる。

更に、ＧＰＳ受信機を用いて、電動車両３１を所望の給電スペース１１に移動させるので、受電コイルユニット３５と送電コイルユニット１２の位置合わせを精度よく行うことが可能となる。

更に、図７に示すように、縦方向に連続して敷設された複数の給電スペース１１の側方に、縁石や壁などの障害物５１が存在し車両を側方に移動させることができない場合でも、このエリアを、非接触給電を行うエリアとして有効に利用することが可能となる。

また、図８に示すように、縦長の曲線状を成し、車両が１台通れる程度の狭いエリアにおいても、このエリアに複数の給電スペース１１を敷設することが可能となる。

前述した実施形態では、先頭の給電スペース１１Ａにて給電が行われている電動車両３１Ａが満充電となった際に、退去可能な電動車両が存在すると判断し、電動車両を給電スペースから退去させる処理を行う例について説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。

例えば、先頭の給電スペース１１Ａにおいて電動車両３１Ａの給電時間が予め設定した閾値時間（基準時間）に達した場合に、満充電となっているか否かに関わらず、退去可能な電動車両が存在すると判断する処理を行うことも可能である。また、電動車両を給電スペースから退去させる処理を行うことも可能である。このような構成とすることにより、後続車両が長時間待たされるなどの問題を回避することができる。

また、降車エリア１４に給電待ちの電動車両３１が駐車しているときに、先頭の電動車両３１Ａが退去可能と判断し、電動車両を給電スペースから退去させる処理を行う構成とすることも可能である。このような構成とすることにより、給電待ちをしている電動車両３１を長時間待たせることを回避することができる。

更には、複数の条件を併用して、先頭の電動車両３１を移動させる制御を行うようにすることもできる。例えば、下記（１）～（３）のうちの少なくとも一つの条件が成立したときに、退去可能な電動車両が存在すると判断し、電動車両を給電スペースから退去させる処理を行うことも可能である。
（１）先頭の給電スペース１１Ａで給電されている電動車両３１が満充電になった。
（２）先頭の給電スペース１１Ａで給電されている電動車両３１の給電時間が上限給電時間に達した。
（３）降車エリア１４で待機している電動車両３１の待機時間が上限待機時間に達した。
このような条件を設定することにより、給電装置１０１の設置条件、たとえば、仕事場で通勤に利用する車に給電するのか、ショッピングセンターで買い物客の車に給電するのか、等に応じて利便性の高い給電を行うことが可能となる。

なお、上述した実施形態では、非接触で給電する方式として送電コイルと受電コイルによる磁気的な結合を用いて電力を送電する例を示したが、その他の非接触給電方式を採用することも可能である。

［第１変形例の説明］
次に、上述した実施形態の第１変形例について説明する。図９は、第１変形例に係る非接触給電システムの、給電スペースを示す説明図である。

図９に示すように、第１変形例では、縦方向に連続する給電スペース１１が複数系統（図では３系統）敷設した例を示している。このような構成とすることにより、複数系統の給電スペース１１のうち、空いている系統を選択して、降車エリア１４で給電待ちをしている電動車両３１を給電スペース１１に移動して給電を行うことができる。また、縦方向、及び横方向に長いエリアを有効に活用して、より多くの給電スペース１１を敷設することが可能となる。

［第２変形例の説明］
次に、第２変形例について説明する。前述した実施形態では、給電スペース１１にて給電される電動車両３１は、任意の大きさの電動車両３１を対象としていた。これに対して、第２変形例では、例えば、業務用車両やカーシェアリングで使用する車両のように、同一車種の電動車両を給電の対象とするものである。

同一車種の車両であれば、車両長は同一であるので、給電スペース１１の長さをその車両長に合わせて設定することが可能となる。具体的には、前述した通り、車両長の１倍よりも大きく、１．５倍よりも短く設定することが可能となる。

以下、図１０を参照して、給電スペース１１と電動車両３１の駐車位置との関係について説明する。図１０は、３つの給電スペース１１Ａ～１１Ｃに設置されている送電コイルユニット１２Ａ～１２Ｃと、電動車両３１Ａ～３１Ｃに設置されている受電コイルユニット３５Ａ～３５Ｃの位置関係を示す説明図である。

送電コイルユニット１２と受電コイルユニット３５との位置ずれの許容範囲は、送電コイルユニット１２に対して後方側に距離α、前方側に距離βとして設定されている。なお、位置ずれの許容範囲内であれば、送電コイルユニットから受電コイルユニットに対し効率よく非接触給電を行うことができる。この範囲内に電動車両３１を駐車させればよいことになる。従って、電動車両３１Ａが後方に距離αだけずれており、その後方の電動車両３１Ｂが前方に距離βにずれた場合でも、車両どうしが接触しないように、送電コイルユニット１２どうしの距離ＬＶ（給電スペース１１の長さ）を設定すればよい。即ち、「車両長＋α＋β」よりも長くすればよい。このため、従来のように、縦列駐車が可能な程度にスペースを確保する必要がなく、一定のエリア内に多くの給電スペース１１をとることが可能となる。

［第３変形例の説明］
次に、第３変形例について説明する。図１１Ａ、図１１Ｂは、第３変形例に係る非接触給電システムの給電スペース１１を示す説明図であり、図１１Ａは側面方向から見た図、図１１Ｂは図１１Ａに示した「Ｙ」方向から見た図である。図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、第３変形例では、路面は無く、給電スペース１１の電動車両３１の進行方向に沿って、電動車両３１のタイヤが走行する箇所に左右に独立した走行レーン５２を敷設している。また、送電コイルユニット１２は左右の走行レーン５２の間に設置されている。走行レーン５２および送電コイルユニット１２は柱５４、及び梁５３により支持されており、電動車両３１を、この走行レーン５２上を走行させるようにしている。給電スペース１１において電動車両３１は、いずれも同一の経路を前進して移動するので、タイヤが走行する箇所にのみ敷設した走行レーン５２で電動車両３１を支持することができる。このような構成とすることにより、給電スペース１１を２階以上の高所に設けることができる。

本開示によれば、限られたエリア内により多くの給電スペースを確保することが可能となるため、例えば、国際連合が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する。」に貢献することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。上記実施形態のすべての構成要素、及び請求の範囲に記載されたすべての特徴は、それらが互いに矛盾しない限り、個々に抜き出して組み合わせてもよい。

本出願は、２０２０年１月３１日に出願された日本国特許願第２０２０－０１４４３９に基づく優先権を主張しており、この出願の全内容が参照により本明細書に組み込まれる。

１１（１１Ａ～１１Ｄ） 給電スペース
１２（１２Ａ～１２Ｄ） 送電コイルユニット
２１ 制御器（車両移動制御部）
２２（２２Ａ～２２Ｄ） 電源回路（電源部）
３１（３１Ａ～３１Ｃ） 電動車両
３５（３５Ａ～３５Ｃ） 受電コイルユニット
１０１ 給電装置

Claims (9)

1. 自動駐車機能を備えた電動車両に非接触で給電する電動車両の給電装置であって、
   先頭側から後尾側に向けて縦列に駐車することが可能な複数の給電スペースにそれぞれ設けられた送電コイルと、
   前記送電コイルが、前記電動車両に設置された受電コイルと対向した際に、前記送電コイルを経由して前記電動車両に電力を供給する電源部と、
   ２以上の前記電動車両を先頭側の前記給電スペースから縦列に駐車させると共に、先頭の前記給電スペースに駐車した一の電動車両への給電を停止した後に、前記一の電動車両を前記給電スペースの外へ移動させ、前記一の電動車両の後方に位置する他の電動車両を先頭側の給電スペースに移動させる制御を行う車両移動制御部と、を備えた電動車両の給電装置。
2. 前記車両移動制御部は、前記先頭の給電スペースにて給電されている前記電動車両が満充電となった際に、前記給電を停止する請求項１に記載の電動車両の給電装置。
3. 前記車両移動制御部は、前記先頭の給電スペースにて給電されている前記電動車両の給電時間が、予め設定した基準時間に達した際に、給電を停止する請求項１に記載の電動車両の給電装置。
4. 前記車両移動制御部は、前記複数の給電スペースの全てにて前記電動車両への給電が行われ、更に、給電待ちの前記電動車両が駐車する給電待ちエリアに前記電動車両が駐車した際に、前記先頭の給電スペースにおける前記電動車両への給電を停止する請求項１に記載の電動車両の給電装置。
5. 前記車両移動制御部は、前記先頭の給電スペースで給電された前記一の電動車両が移動した後に、前記一の電動車両の後方に位置する他の電動車両を先頭側から詰めて前記給電スペースに移動させる請求項１～４のいずれか１項に記載の電動車両の給電装置。
6. 前記車両移動制御部は、前記電動車両に搭載されているＧＰＳ受信機より、当該電動車両の位置情報を取得し、前記位置情報に基づいて、当該電動車両を所望の給電スペースに移動させる 請求項１～５のいずれか１項に記載の電動車両の給電装置。
7. 前記給電スペースでの給電対象となる電動車両の車両長は同一であり、前記給電スペースの長さは、前記車両長の１倍よりも長く、１．５倍よりも短い請求項１～６のいずれか１項に記載の電動車両の給電装置。
8. 自動駐車機能を備えた電動車両と、前記電動車両に非接触で給電する給電装置からなる給電システムであって、
   前記電動車両は、前記給電装置より送電された電力を受電する受電コイルを備え、
   前記給電装置は、
   先頭側から後尾側に向けて縦列に駐車することが可能な複数の給電スペースにそれぞれ設けられた送電コイルと、
   前記送電コイルが、前記受電コイルと対向した際に、前記送電コイルを経由して前記電動車両に電力を供給する電源部と、
   前記電動車両を先頭側の前記給電スペースから縦列に駐車させると共に、先頭の前記給電スペースに駐車した一の電動車両への給電を停止した後に、前記一の電動車両を前記給電スペースの外へ移動させ、前記一の電動車両の後方に位置する他の電動車両を先頭側の給電スペースに移動させる制御を行う車両移動制御部と、を備えた電動車両の給電システム。
9. 自動駐車機能を備えた電動車両に非接触で給電する電動車両の給電方法であって、
   先頭側から後尾側に向けて縦列に駐車することが可能な複数の給電スペースに、給電の対象となる電動車両を移動させるステップと、
   前記給電スペースに設置された送電コイルと、前記電動車両に設置された受電コイルが対向した際に、前記送電コイルを経由して前記電動車両に給電するステップと、
   前記電動車両を先頭側の前記給電スペースから縦列に駐車させるステップと、
   先頭の前記給電スペースに駐車している一の電動車両への給電を停止した後に、前記一の電動車両を前記給電スペースの外へ移動させるステップと、
   前記一の電動車両の後方に位置する他の電動車両を先頭側の給電スペースに移動させるステップと、
   を備えた電動車両の給電方法。

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