JP7413002B2 - 車両制御装置および車両 - Google Patents

Description

本開示は、外部の送電コイルから非接触で受電可能な受電コイルを備えた車両制御装置、およびそれを備えた車両に関する。

これまでに、車両に受電コイルを設ける一方、地上設備に送電コイル（給電コイル）を設け、両者を対向させた状態で給電コイルから受電コイルへ非接触に電力を伝送し、車両の高電圧バッテリを充電する非接触充電システムが検討されている（例えば特許文献１～２参照）。非接触充電システムでは、電力を伝送する前、送電コイルを弱励磁して、送電コイルと受電コイルとの結合強度を計測しながら、結合強度が高くなるように受電コイルの位置を合わせる処理が行われることが想定される。非接触充電の際には、ドライバーの運転操作または自動運転等により車両が移動することで、送電コイルに対する受電コイルの位置合わせが行われる。

国際公開第２０１１／１３２２７１号 国際公開第２０１３／０６９０８９号

ところで、このような受電コイルを備えた車両においては、地上に設けられた送電コイルに対する受電コイルの位置合わせが正確に行われることが望ましい。したがって、非接触充電への移行処理を正確に行うことのできる車両制御装置、およびそれを備えた車両が望まれる。

本開示の一実施態様としての車両制御装置は、受電コイルと、計測部と、相対位置推定部と、位置合わせ処理部と、想定受電量算出部とを備える。受電コイルは、車両に搭載され、車両の外部に設けられた送電コイルから非接触状態で受電可能である。計測部は、送電コイルの位置を計測する。相対位置推定部は、送電コイルの位置と受電コイルの位置との相対距離を、受電コイルが取り付けられていると想定される基準位置と送電コイルの位置とに基づいて推定する。位置合わせ処理部は、相対距離に基づいて送電コイルに対する受電コイルの位置合わせ又は位置合わせの支援を行う。想定受電量算出部は、相対距離と送電コイルの送電状態とに基づいて受電コイルで受電すると想定される想定受電量を算出する。さらに、相対位置推定部は、車両の進行方向において互いに異なる位置である複数の測定位置において、受電コイルにおける実際の受電量を順次取得し、複数の測定位置での複数の相対距離を求める。想定受電量算出部は、複数の相対距離と送電コイルの送電状態とに基づいて、複数の測定位置での想定受電量を算出する。相対位置推定部は、算出された複数の測定位置での想定受電量と、実際の受電量との差を各々算出し、相対距離を補正する。

本開示の一実施態様としての車両は、上記車両制御装置を備えたものである。

本開示の一実施態様としての車両制御装置および車両では、相対位置推定部が、想定受電量と受電コイルで受電される実際の受電量との差に基づいて、送電コイルと受電コイルとの相対位置を補正する。位置合わせ処理部は、上述の相対位置に基づいて送電コイルに対する受電コイルの位置合わせ又は位置合わせの支援を行うようにしている。そのため、送電コイルに対する受電コイルの位置合わせの精度が向上する。

本開示の一実施形態としての車両制御装置および車両によれば、非接触充電への移行処理を正確に行うことができる。

本開示の一実施の形態に係る車両および地上設備の概略構成例を表す模式図である。 図１に示した車両の基準位置、受電コイルの基準位置、および送電コイルの位置の相互の位置関係を説明するための模式図である。 図１に示した車両における第１の測定位置と、送電コイルの基準位置との位置合わせがなされたときの、送電コイルに対する受電コイルの相対位置を表す模式図である。 図１に示した車両における第２の測定位置と、送電コイルの基準位置との位置合わせがなされたときの、送電コイルに対する受電コイルの相対位置を表す模式図である。 図１に示した車両における第３の測定位置と、送電コイルの基準位置との位置合わせがなされたときの、送電コイルに対する受電コイルの相対位置を表す模式図である。 図１に示した車両制御部の機能ブロック図である。 図１に示した車両制御部により実行される非接触充電移行処理の手順を表す流れ図である。 自動操舵運転中の車両と地上設備との位置関係を表す模式図である。 ステアリングの操舵が終了した時点の車両と地上設備との位置関係を表す模式図である。 受電コイルにおける受電効率の変化に基づく車両の走行制御が行われる際の車両と地上設備との位置関係を表す模式図である。 図１に示した車両の走行位置に対する車両の速度変化を模式的に表す第１の概略図である。 図１に示した車両の走行位置に対する車両の速度変化を模式的に表す第２の概略図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（非接触送受電システムの例）
２．変形例

＜１．実施の形態＞
［非接触送受電システムの概略構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る非接触送受電システムの一構成例を表すブロック図である。この非接触送受電システムは、車両１と、地上設備２とを備える。

（車両１）
車両１は、非接触充電が可能なＥＶ（Electric Vehicle）である。車両１は、図１に示したように、車輪を駆動するモータ１０と、そのモータ１０を駆動するインバータ１１と、走行用の電力を蓄積および供給可能な高電圧バッテリ１４とを備える。車両１は、さらに、非接触充電ユニット１５と、運転者の運転操作等が入力される操作部３０と、車両１の走行の制御を行う車両制御部２０とを備える。また、車両１には、駐車時等に車両１の周囲の状況を確認するためのレーダ２１、カメラ２２および駐車支援システム２３が設けられている。駐車支援システム２３は、レーダ２１の出力およびカメラ２２の映像に基づいて所定の駐車位置へ車両１を移動させる自動運転機能を有している。カメラ２２は、車両１に対する地上設備２のうちの送電コイル１０３（後出）の位置ＲＰ１０３（後出）を検出し、送電コイル位置情報を車両制御部２０に送信する撮像装置である。カメラ２２は、運転者からの指令に基づき、あるいは外部からの指令に基づき送電コイル１０３を含む画像を取得することにより、送電コイル１０３の位置ＲＰ１０３を計測するようになっている。
ここで、カメラ２２は、本発明の「計測部」に対応する一具体例である。また、車両制御部２０に非接触充電ユニット１５を加えたものが本発明の「車両制御装置」に対応する一具体例である。

非接触充電ユニット１５は、非接触で電力を受けることのできる受電コイル１６と、その受電コイル１６に流れる交流電流を整流して高電圧バッテリ１４に充電電流を供給する整流器１７とを有する。非接触充電ユニット１５は、さらに、電力の供給元である地上設備２と無線通信（例えばｗｉ-ｆｉ通信）するための車両側通信部１９と、非接触の電力伝送の制御を行う整流器内制御部１８とを有する。受電コイル１６は、例えば、車両１の下部であって車両１の進行方向（前後方向）における前輪と後輪との間に配置される。

非接触充電ユニット１５には、記憶部４０がさらに設けられている。記憶部４０は、車両１の走行および高電圧バッテリ１４への充電を行う際に用いられる様々な情報を記憶する、書き変え可能な不揮発性のメモリである。

車両制御部２０は、例えば複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）が通信により連係して構成される。ＥＣＵは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と、そのＣＰＵが実行する制御プログラムおよび制御データが記憶された記憶装置と、ＣＰＵがデータを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）と、外部との間で信号の入出力を行うＩ／Ｏポートとを有するコンピュータである。車両制御部２０においては、ＣＰＵが制御プログラムを実行することで、複数の制御モジュールが実現される。車両制御部２０は、複数の制御モジュールとして、相対位置推定部２０Ａと、位置合わせ処理部２０Ｂと、想定受電量算出部２０Ｃとを有する。

図２は、車両１の基準位置ＲＰ１、受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６、および送電コイル１０３の位置ＲＰ１０３の相互の位置関係を説明するための模式図である。図２において、矢印Ｆは車両１から見て前方、矢印Ｂは車両１から見て後方、矢印Ｒは車両１から見て右方向、矢印Ｌは車両１から見て左方向をそれぞれ表している。符号１６を付した実線の円は受電コイル１６の外縁を示し、破線で示した円は、本来取り付けられるべき位置に取り付けられた受電コイル１６の外縁を示す。符号ＲＰ１６は、受電コイル１６の基準位置を表しており、例えば受電コイル１６の水平面内の中心位置であるが、任意に設定可能である。車両１の基準位置ＲＰ１とは、車両１のうちの、本来、受電コイル１６を取り付けるべき基準となる位置であり、本技術の「基準位置」に対応する一具体例である。すなわち、車両１の製造時や、点検・修理等において交換する新たな非接触充電ユニット１５を車両１に取り付ける作業は、非接触充電ユニット１５のうちの受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６が車両１の基準位置ＲＰ１に一致することを目標として行われる。

相対位置推定部２０Ａは、送電コイル１０３と受電コイル１６との相対位置を、受電コイル１６が取り付けられていると想定される車両１の基準位置ＲＰ１と、カメラ２２により計測された送電コイル１０３の位置ＲＰ１０３とに基づいて推定するようになっている（図２参照）。以下、相対位置推定部２０Ａにより推定された相対位置を推定相対位置ＲＤという。また、ここでいう相対位置は、車両１の前後方向の位置および車両１の左右方向の位置の双方を含む概念である。位置合わせ処理部２０Ｂは、推定相対位置ＲＤに基づいて送電コイル１０３に対する受電コイル１６の位置合わせ又は位置合わせの支援を行うものである。想定受電量算出部２０Ｃは、推定相対位置ＲＤと、送電コイル１０３の送電状態とに基づいて、受電コイル１６で受電すると想定される想定受電量（以下、想定受電量ＣＲという。）を算出するものである。送電コイル１０３の送電状態とは、例えば投入電力量である。

なお、ここでいう「位置合わせ」とは、例えばハンドル操作、アクセル操作およびブレーキ操作の全てを運転者ではなく車両１が実施するものである。これに対し「位置合わせの支援」とは、ハンドル操作、アクセル操作およびブレーキ操作の一部または全てを運転者が実施し、その運転者の実施に対して車両が行う何らかの操作または処理をいう。「位置合わせの支援」の具体例としては、ハンドル操作は車両１で自動的に制御（支援）し、アクセル操作およびブレーキ操作は運転者が操作すること（駐車支援機能「IPA：インテリジェントパーキングアシスト」に類似した処理）や、アクセル操作およびブレーキ操作は運転者が操作し、アクセル操作に対して駆動力の制限をかけることで位置合わせを支援することなどが挙げられる。

上述のように、相対位置推定部２０Ａは、受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６が車両１の基準位置ＲＰ１と一致していることを前提として、送電コイル１０３と受電コイル１６との推定相対位置ＲＤを求めるようにしている。しかしながら、実際には、例えば図２に示したように、車両１の基準位置ＲＰ１と、その車両１に取り付けられている受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６とは、僅かではあるが車両１の前後方向および左右方向にずれていることが多い。本来、受電コイル１６を取り付けるべき車両１の基準位置ＲＰ１と、車両１に実際に取り付けられた受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６とのずれ量を、便宜上、位置ずれ量ＳＬと呼ぶ。このような位置ずれ量ＳＬが存在することにより、推定相対位置ＲＤは、実際の相対位置（以下、実相対位置という。）ＡＤと異なっている。そこで、本実施の形態では、相対位置推定部２０Ａが、想定受電量ＣＲと、受電コイル１６で受電される実際の受電量（以下、実受電量という。）ＡＲとの差に基づいて、推定相対位置ＲＤを実相対位置ＡＤに近づけるように補正するようにしている。

相対位置推定部２０Ａは、車両１の進行方向において互いに異なる位置である複数の測定位置ＭＬ１～ＭＬ３（図３Ａ～３Ｃ参照）に送電コイル１０３の位置ＲＰ１０３が存在する場合において、想定受電量ＣＲと受電コイル１６で受電される実受電量ＡＲとの差を算出し、推定相対位置ＲＤを補正するようになっている。具体的には、相対位置推定部２０Ａは、図３Ａ～３Ｃに示したように、車両１を送電コイル１０３へ向かうように進入させた際、例えば測定位置ＭＬ１と、測定位置ＭＬ２と、測定位置ＭＬ３とにおいて受電コイル１６における実受電量ＡＲ１～ＡＲ３を順次取得する。さらに、相対位置推定部２０Ａは、各々の測定位置ＭＬ１～ＭＬ３での推定相対位置ＲＤ１～ＲＤ３を求める。また、想定受電量算出部２０Ｃは、推定相対位置ＲＤ１～ＲＤ３と送電コイル１０３の送電状態とに基づいて、各々の測定位置ＭＬ１～ＭＬ３での想定受電量ＣＲ１～ＣＲ３を算出する。そののち、相対位置推定部２０Ａは、各々の測定位置ＭＬ１～ＭＬ３での想定受電量ＣＲ１～ＣＲ３と、実受電量ＡＲ１～ＡＲ３との差を算出し、推定相対位置ＲＤを補正するようになっている。なお、想定受電量ＣＲを求める際には、例えば想定受電量ＣＲと、推定相対位置ＲＤと、送電コイル１０３の送電状態との関係について予めマップを作成しておくなどすればよい。そのようなマップは、予め記憶部４０に格納しておくとよい。なお、図３Ａは、車両１における基準位置ＲＰ１とは異なる測定位置ＭＬ１に送電コイル１０３の位置ＲＰ１０３が存在する場合の、送電コイル１０３に対する受電コイル１６の相対位置を表している模式図である。同様に、図３Ｂおよび図３Ｃは、それぞれ、車両１における基準位置ＲＰ１とは異なる他の測定位置ＭＬ２，ＭＬ３に送電コイル１０３の位置ＲＰ１０３が存在する場合の、送電コイル１０３に対する受電コイル１６の相対位置を表している。

さらに、相対位置推定部２０Ａは、想定受電量ＣＲと実受電量ＡＲとの差が所定値以上であった場合、例えば記憶部４０に接続可能な診断部に異常信号を出力するようになっているとよい。車両１の基準位置ＲＰ１に対し受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６が許容できないほどずれていることを認知し、車両１に対する受電コイル１６の取り付け位置を速やかに修正することができるからである。

操作部３０は、例えばステアリング３１と、ペダル３２と、ＳＢＷ（Shift By Wire）３３と、操作量センサ３４，３５と、非接触充電移行スイッチ３６とを有する。ステアリング３１は、ユーザが操舵を行う操作部、すなわちハンドルであり、操作量センサ３５はステアリング３１の操作量を検出するデバイスである。ペダル３２は、例えばブレーキペダルやアクセルペダルなどの操作部であり、操作量センサ３４はペダル３２の操作量を検出するデバイスである。また、ＳＢＷ３３は、運転者のギヤのシフト操作を電子的に入力するシステムであり、ＳＢＷ３３から車両制御部２０へシフト位置を示す信号が送られる。さらに、非接触充電移行スイッチ３６は、運転者が操作可能なスイッチであり、非接触充電移行処理の開始、すなわち非接触充電前に車両１の位置合わせを開始することを運転者が車両１へ指示するためのスイッチである。

車両制御部２０は、ＳＢＷ３３および操作量センサ３４，３５の各々の出力に応じて、車両１の操舵制御とモータ１０の駆動制御とを行う。モータ１０の駆動制御は、車両制御部２０がインバータ１１の出力を制御することにより実現される。車両制御部２０による上記の制御により、運転者の運転操作に応じて車両１が走行することとなる。

図４は、主に車両制御部２０の内部構成を表す機能ブロック図である。図４に示したように、車両制御部２０における位置合わせ処理部２０Ｂは、第１誘導制御部２１０と、第２誘導制御部２２０とを備える。

第１誘導制御部２１０は、例えばカメラ２２により撮影される画像に基づいて車両１のステアリング３１の操作を制御し、車両１の正面に地上設備２の送電コイル１０３が位置するように車両１を誘導するようになっている。第２誘導制御部２２０は、受電コイル１６による受電状況などに基づいて車両１の走行速度を制御し、車両１の受電コイル１６と送電コイル１０３との位置合わせ又は位置合わせの支援を行うようになっている。

第１誘導制御部２１０は、例えば駐車支援ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０１と、ステアリングＥＣＵ２０２とを有している。第２誘導制御部２２０は、車両ＥＣＵ２０３と、モータ制御ＥＣＵ２０４と、充電ＥＣＵ２０５とを有している。

駐車支援ＥＣＵ２０１は、例えば操作部３０の非接触充電移行スイッチ３６がオンされると、カメラ２２から送信される画像情報、すなわち、車両位置情報に基づいて、車両１の受電コイル１６が送電コイル１０３に対し最適位置に近づくように車両１を誘導する制御を開始する。ここでいう最適位置とは、受電コイル１６における送電コイル１０３からの受電効率実測データが最大となる位置である。具体的には、駐車支援ＥＣＵ２０１は、カメラ２２からの画像情報に基づいて受電コイル１６と送電コイル１０３との位置関係、すなわち送電コイル１０３に対する受電コイル１６の向きおよび送電コイル１０３から受電コイル１６までの距離を把握する。さらに、駐車支援ＥＣＵ２０１は、把握された受電コイル１６と送電コイル１０３との位置関係に基づき、車両１を所定の速度で前進させるよう車両ＥＣＵ２０３へ走行の指令を行うと共に、車両１が送電コイル１０３に対し適切な向きとなるよう、ステアリングＥＣＵ２０２へ操舵の指令を行うようになっている。さらに、駐車支援ＥＣＵ２０１は、ステアリングＥＣＵ２０２の制御に基づくステアリング３１の操舵が終了すると、その旨を車両ＥＣＵ２０３へ通知するようになっている。ステアリングＥＣＵ２０２の制御に基づくステアリング３１の操舵が終了した際、車両１は、例えばステアリング３１をそれ以上操作することなくそのまま前進すれば、受電コイル１６が送電コイル１０３に対する最適位置に到達することとなる姿勢になっている。

ステアリングＥＣＵ２０２は、駐車支援ＥＣＵ２０１からの操舵指令に基づき、ステアリング３１による操舵の制御を行うようになっている。

車両ＥＣＵ２０３は、通常の走行、すなわち非接触充電移行処理を行う場合以外の走行においては、ペダル３２の操作状況や、車両１の走行状況などに応じて、モータ制御ＥＣＵ２０４に制御指令を出力するようになっている。

非接触充電移行処理の際には、車両ＥＣＵ２０３は、駐車支援ＥＣＵ２０１から車両１の走行指令を受けると、所定の速度で車両１が前進走行する旨の駆動信号を生成し、モータ制御部ＥＣＵ２０４に出力するようになっている。

車両ＥＣＵ２０３は、ステアリングＥＣＵ２０２の制御に基づくステアリング３１の操舵が終了した旨の通知を駐車支援ＥＣＵ２０１から受けると、非接触充電ユニット１５における受電効率に基づいて車両１の走行を制御し、車両１の減速および停止を行う。具体的には、車両ＥＣＵ２０３は、受電コイル１６が送電コイル１０３に対応する位置（最適位置）で車両１が停止するように、すなわち、補正された推定相対位置ＲＤが零となる位置で車両１が停止するように車両１の走行を制御するようになっている。

すなわち、ステアリング３１の操舵が終了した位置から、受電コイル１６が送電コイル１０３に対する最適位置に至るまでの車両１の走行は、想定受電量ＣＲと、受電コイル１６で受電される実受電量ＡＲとの差に基づいて、車両ＥＣＵ２０３により制御される。

ここで、例えば受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６が車両１の基準位置ＲＰ１に対し車両１の前方にずれているとき、車両ＥＣＵ２０３は、車両１の減速開始タイミングを早めるように、車両１の走行を制御するようになっている。あるいは、車両ＥＣＵ２０３は、車両１が停止するまでの減速度の最大勾配を抑えつつ車両１の減速度の平均勾配を大きくするように、車両１の走行を制御するようになっている。

また、受電コイル１６の位置が車両１の基準位置に対し車両１の後方にずれているとき、車両ＥＣＵ２０３は、例えば車両１の減速開始タイミングを遅らせるように車両１の走行を制御するようになっている。

モータ制御ＥＣＵ２０４は、車両ＥＣＵ２０３からの指令に基づいて、モータ１０の制御を行うようになっている。具体的には、モータ制御ＥＣＵ２０４は、モータ１０を駆動するための信号を生成してインバータ１１へ出力するようになっている。

充電ＥＣＵ２０５は、地上設備２からの受電量の検出値を非接触充電ユニット１５から受け、その検出値を車両ＥＣＵ２０３へ出力するようになっている。また、充電ＥＣＵ２０５は、車両ＥＣＵ２０３から充電開始指令を受けると、非接触充電ユニット１５に対し、高電圧バッテリ１４への充電を開始させるようになっている。

（地上設備２）
地上設備２は、非接触に電力を送る送電コイル１０３と、電力系統から電力を入力して送電コイル１０３に電流を流すＰＦＣ（Power Factor Correction）１０１およびインバータ１０２とを備えている。地上設備２には、非接触充電の際に車両１と無線通信を行う地上側通信部１０６と、車両１と連携しながらインバータ１０２を駆動して送電コイル１０３を励磁する地上設備制御部１０５とがさらに設けられている。送電コイル１０３は、車両１が進入可能なスペースの地面に配置されている。地上設備制御部１０５は、地上側通信部１０６を介して車両１からの要求を受け、この要求に基づいてインバータ１０２の駆動制御を行う。車両１からの要求には、例えば送電用の励磁の要求と、送電用の励磁の停止要求と、位置合せ用の励磁の要求と、位置合せ用の励磁の停止の要求とが含まれる。送電用の励磁の要求に基づき、地上設備制御部１０５はインバータ１０２を駆動して送電コイル１０３を送電用に励磁する。位置合せ用の励磁の要求に基づき、地上設備制御部１０５はインバータ１０２を駆動して送電時よりも弱く送電コイル１０３を励磁する。

［非接触充電移行処理］
図５は、車両制御部２０により実行される非接触充電移行処理の手順を示すフローチャートである。

非接触充電移行処理は、運転者が非接触充電移行スイッチ３６をオン操作することで車両制御部２０により開始される。運転者は、通常、高電圧バッテリ１４を充電するために地上設備２の近くで非接触充電移行スイッチ３６をオン操作する。

最初に、車両制御部２０は、運転者により非接触充電移行処理が指示されたかどうかを判断する（ステップＳ３０１）。具体的には、運転者が非接触充電移行スイッチ３６をオン操作したかどうかを駐車支援ＥＣＵ２０１が判断する。非接触充電移行スイッチ３６がオン操作されていない場合（ステップＳ３０１Ｎ）、ステップＳ３０１を繰り返し行う。

非接触充電移行スイッチ３６がオン操作されたと判断した場合（ステップＳ３０１Ｙ）、車両制御部２０は、整流器内制御部１８に通信開始を指令し、その指令に基づき、車両側通信部１９が通信を開始する（ステップＳ３０２）。車両側通信部１９は、地上設備２の地上側通信部１０６との通信を確立して通信を開始する。そののち、車両制御部２０は、所定時間内に車両側通信部１９が通信を確立したか否かを判断する（ステップＳ３０３）。所定時間内に車両側通信部１９と地上側通信部１０６との通信が確立していると判断された場合（ステップＳ３０３Ｙ）、続くステップＳ３０４へ移行する。一方、所定時間内に車両側通信部１９と地上側通信部１０６との通信が確立しなかった場合（ステップＳ３０３Ｎ）、非接触充電移行処理を終了する（エンド）。通常、車両１が地上設備２の近傍にあれば所定時間内に通信が確立されるが、地上設備２から離れていれば通信が確立されずにタイムアウトとなる。

続いて、車両制御部２０は、カメラ２２から送信される車両位置情報を駐車支援ＥＣＵ２０１が受信しているかどうかを判断する（ステップＳ３０４）。車両位置情報を駐車支援ＥＣＵ２０１が受信していない場合（ステップＳ３０４Ｎ）、車両位置情報が確認できるまでステップＳ３０４を繰り返し行う。

車両位置情報を駐車支援ＥＣＵ２０１が受信している場合（ステップＳ３０４Ｙ）、車両制御部２０は、車両１の自動操舵運転を開始する（ステップＳ３０５）。この段階では、例えば図６Ａに示したように、路面Ｓの下方に埋設された送電コイル１０３は、車両１の前方に位置しており、車両１の上部に取り付けられたカメラ２２に視野ＥＳに収まっている。そこで、駐車支援ＥＣＵ２０１は、カメラ２２から送信される車両位置情報に基づき、車両１の受電コイル１６が送電コイル１０３に対し最適位置に近づくように車両１を誘導する制御を開始する。具体的には、駐車支援ＥＣＵ２０１は、カメラ２２から送信される車両位置情報により認識される受電コイル１６と送電コイル１０３との位置関係に基づき、車両１を所定の速度で前進させるよう車両ＥＣＵ２０３へ走行の指令を行うと共に、車両１が送電コイル１０３に対し適切な向きとなるよう、ステアリングＥＣＵ２０２へ操舵の指令を行う。その指令に基づき、車両ＥＣＵ２０３がモータ１０を駆動させることで車両１を所定の速度で前進させ、ステアリングＥＣＵ２０２がステアリング３１による操舵の制御を行う。なお、図６Ａは、路面Ｓ上を自動操舵運転により走行中の車両１と、地上設備２との位置関係を表す模式図である。

次に、車両制御部２０は、ステアリングＥＣＵ２０２の制御に基づくステアリング３１の操舵が終了したかどうかを判断する（ステップＳ３０６）。ステアリング３１の操舵が終了していない場合（ステップＳ３０６Ｎ）、その終了が確認できるまでステップＳ１０６を繰り返し行う。なお、ステアリング３１の操舵は、例えばステアリング３１をそれ以上操作することなく車両１がそのまま前進すれば、受電コイル１６が送電コイル１０３に対する最適位置に到達する姿勢になることで終了する。また、ステアリング３１の操舵は、遅くともカメラ２２の視野ＥＳから送電コイル１０３が外れるまでに終了する。

ステアリング３１の操舵が終了している場合（ステップＳ３０６Ｙ）、その旨の通知を受けた車両ＥＣＵ２０３は、車両側通信部１９および地上側通信部１０６を介して地上設備制御部１０５に対し、位置合わせ用の励磁を要求する。位置合わせ用の励磁は、位置合わせ後の充電時の励磁に比べて弱い励磁である。この要求に応じて、地上設備制御部１０５はインバータ１０２を駆動して送電コイル１０３が位置合わせ用に励磁される。これにより、受電コイル１６は、送電コイル１０３の生成する磁界を受けることができる状態となる。車両ＥＣＵ２０３は、先にカメラ２２から送信された車両位置情報から推定される推定相対位置ＲＤに、受電コイル１６における実受電量に基づく補正を加え、補正された推定相対位置ＲＤが零となる位置で車両１が停止するように車両１の走行を制御する（ステップＳ３０７）。あるいは、車両ＥＣＵ２０３は、運転者に対し車両１をどの向きにどれだけの距離移動させるのか、といった情報を音声出力や表示出力により提供することで、位置合わせの支援を行う。ここで、車両ＥＣＵ２０３は、送電コイル１０３に対する受電コイル１６の位置が相対的に遠い場合には車速を高く保ち、受電コイル１６の位置と送電コイル１０３の位置とが相対的に近づくにつれて車速が低下するように車両１の減速を行い、あるいはそのような情報の提供を行う。その際、制動距離が受電コイル１６と送電コイル１０３との距離を超えない範囲でできるだけ高く車速を維持するようにするとよい。このように、送電コイル１０３に対する受電コイル１６の補正後の位置が比較的遠い場合には車速を高く維持することで、送電コイル１０３に対する受電コイル１６の位置合わせに要する時間を短縮できる。さらに、受電コイル１６が送電コイル１０３に接近した場合には車速をあらかじめ低下させることにより、送電コイル１０３に対する受電コイル１６の最適位置で車両１を停止させる際、車両１の減速度を緩和でき、搭乗者の快適性を向上させることができる。なお、図６Ｂは、ステアリング３１の操舵が終了した時点の車両１と地上設備２との位置関係を表す模式図である。

ここで、例えば受電コイル１６の位置が車両１の基準位置ＲＰ１に対し車両１の前方にずれている場合に推定相対位置ＲＤに実受電量ＡＲを考慮した補正を加えた車両１の走行制御について説明する。この場合、車両ＥＣＵ２０３は、図７Ａに示したように、車両１の減速開始タイミングを、基準位置ＲＰ１からのずれ量が零（０）である場合よりも早めるように、車両１の走行を制御するようになっている。図７Ａは、車両１の走行位置に対する車両１の走行速度の変化を模式的に表す概略図である。図７Ａでは、受電コイル１６の位置が車両１の基準位置ＲＰ１に対し車両１の前方にずれているときに、推定相対位置ＲＤに実受電量ＡＲを考慮した補正を加えて車両１の走行制御を実施したときの車両１の速度変化を実線で示している。また、図７Ａにおける破線は、参考例として、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えない推定相対位置ＲＤに基づいて実行される制御における車両１の速度変化を示している。また、図７Ａの横軸における矢印は、車両１の進行方向を表している。

図７Ａに示したように、本実施の形態では、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えた推定相対位置ＲＤに基づく走行制御を行い、実線で示したように、車両１の進行方向において位置Ｐ１まで定速走行をしたのち、位置Ｐ１において減速を開始して位置Ｐ２において停止するようにしている。一方、推定相対位置ＲＤに実受電量ＡＲを考慮した補正を加えない場合、破線で示したように、車両１の進行方向において位置Ｐ３まで定速走行をしたのち、位置Ｐ３において減速を開始する。さらに、位置Ｐ４においてさらなる減速を行い、位置Ｐ２において停止するようにしている。例えば位置Ｐ４に至るまでは、先にカメラ２２により取得された車両位置情報に基づく車両１の走行制御がなされるのに対し、位置Ｐ４から位置Ｐ２に至るまでは、受電コイル１６における受電量の変化に基づく車両１の走行制御がなされる。図６Ｃに、位置Ｐ４における車両１と地上設備２との位置関係を表す。図６Ｃに示したように、位置Ｐ４では、受電コイル１６が送電コイル１０３の一部に差し掛かっているので、受電コイル１６における受電量の変化を検出することができる。

このとき、車両１から見て、位置Ｐ１は位置Ｐ３よりも手前である。なお、位置Ｐ１と位置Ｐ３との距離Ｌ１３は、車両１の基準位置ＲＰ１からの受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６の位置ずれ量ＳＬ（図２参照）に相当する。実受電量ＡＲを考慮した補正を加えた推定相対位置ＲＤに基づく走行制御の場合（実線）においては、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えなかった推定相対位置ＲＤに基づく走行制御の場合（破線）と比較すると、位置Ｐ１から位置Ｐ２に至るまで、全体として緩やかな速度変化となる。これに対し、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えなかった推定相対位置ＲＤに基づく走行制御の場合（破線）、位置Ｐ４から位置Ｐ２までの勾配は、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えた推定相対位置ＲＤに基づく走行制御の場合（実線）の位置Ｐ１から位置Ｐ２に至る勾配よりも高くなっている。すなわち、推定相対位置ＲＤに補正を加えなかった場合（破線）、推定相対位置ＲＤに補正を加えた場合（実線）に比べて急減速が行われることとなる。これは、受電コイル１６の位置ずれ量ＳＬに起因して、車両１から見て、カメラ２２により取得された車両位置情報に基づく受電コイル１６の最適位置よりも、受電コイル１６における受電効率実測データに基づく受電コイル１６の最適位置が手前に位置するからである。

あるいは、例えば受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６が車両１の基準位置ＲＰ１に対し車両１の後方にずれている場合には、位置合わせ処理部２０Ｂにより、以下の走行制御がなされる。この場合、車両ＥＣＵ２０３は、図７Ｂに示したように、車両１の減速開始タイミングを、基準位置ＲＰ１からのずれ量が零（０）である場合よりも遅くするように、車両１の走行を制御するようになっている。図７Ｂは、車両１の走行位置に対する車両１の走行速度の変化を模式的に表す概略図である。図７Ｂでは、受電コイル１６の位置が車両１の基準位置に対し車両１の後方にずれているときに、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えた推定相対位置ＲＤに基づく走行制御における車両１の速度変化を実線で示している。また、図７Ｂにおける破線は、参考例として、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えない推定相対位置ＲＤに基づいて実行される制御における車両１の速度変化を示している。また、図７Ｂの横軸における矢印は、車両１の進行方向を表している。

図７Ｂに示したように、本実施の形態では、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えた推定相対位置ＲＤに基づく走行制御を行い、実線で示したように、車両１の進行方向において位置Ｐ５まで定速走行をしたのち、位置Ｐ５において減速を開始して位置Ｐ６において停止するようにしている。一方、推定相対位置ＲＤに実受電量ＡＲを考慮した補正を加えない場合、破線で示したように、車両１の進行方向において位置Ｐ７まで定速走行をしたのち、位置Ｐ７において減速を開始する。さらに、位置Ｐ８において減速の勾配を緩め、位置Ｐ６において停止するようにしている。例えば位置Ｐ７から位置Ｐ８に至るまでは、先にカメラ２２により取得された車両位置情報に基づく車両１の走行制御がなされるのに対し、位置Ｐ８から位置Ｐ６に至るまでは、受電コイル１６における受電量の変化に基づく車両１の走行制御がなされる。このとき、位置Ｐ７は位置Ｐ５よりも手前である。なお、位置Ｐ５と位置Ｐ７との距離Ｌ７５は、車両１の基準位置ＲＰ１からの受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６の位置ずれ量ＳＬに相当する。実受電量ＡＲを考慮した補正を加えた推定相対位置ＲＤに基づく走行制御の場合（実線）においては、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えなかった推定相対位置ＲＤに基づく走行制御の場合（破線）と比較すると、位置Ｐ５から位置Ｐ６に至るまで、全体として減速の勾配の変化がほとんどない。これに対し、実受電量ＡＲを考慮した補正を加えなかった推定相対位置ＲＤに基づく走行制御の場合（破線）、位置Ｐ７から位置Ｐ８までの勾配と、位置Ｐ８から位置Ｐ６に至る勾配とが大きく異なっている。すなわち、推定相対位置ＲＤに補正を加えなかった場合（破線）、推定相対位置ＲＤに補正を加えた場合（実線）に比べて減速度の変化が大きく、乗り心地に影響を与えていると思われる。さらに、推定相対位置ＲＤに補正を加えなかった場合（破線）、位置Ｐ７から位置Ｐ６に至るまで、位置Ｐ５から位置Ｐ６までの距離よりも長い距離に亘って低速で車両１が走行することとなり、停止するまでの所要時間が長くなってしまう。これは、受電コイル１６の位置ずれ量ＳＬに起因して、車両１から見て、カメラ２２により取得された車両位置情報に基づく受電コイル１６の最適位置Ｐ９よりも、受電コイル１６における受電効率に基づく受電コイル１６の最適の位置Ｐ６が距離Ｌ９６だけ遠くに位置するからである。

車両ＥＣＵ２０３による車両１の走行制御が開始されたのち、送電コイル１０３に対する受電コイル１６の位置合わせが終了したかどうか、すなわち受電コイル１６が最適位置を中心とした所定範囲にあるかどうかを判断する（ステップＳ３０８）。

位置合わせが終了していない場合（ステップＳ３０８Ｎ）には、例えばステアリング３１の操舵が終了（ステップＳ３０６）してから所定時間が経過しているかどうかを判断する（ステップＳ３１０）。所定時間が経過していた場合（ステップＳ３１０Ｙ）、非接触充電移行処理を終了する（エンド）。その際、車両ＥＣＵ２０３は、車両側通信部１９および地上側通信部１０６を介して地上設備制御部１０５に対し、位置合わせ用の励磁の停止を要求する。地上設備制御部１０５は、車両ＥＣＵ２０３からの要求を受け、この要求に基づいてインバータ１０２の駆動制御を行い、位置合せ用の励磁の停止を行う。ステップＳ３１０において所定時間が経過していなかった場合（ステップＳ３１０Ｎ）、再度、ステップＳ３０７に戻る。

位置合わせが終了している場合（ステップＳ３０８Ｙ）には、車両１を停止する（ステップＳ３０９）。併せて、車両ＥＣＵ２０３は地上設備制御部１０５に対し位置合わせ用の励磁の停止を要求する。これにより、非接触充電移行処理が完了し（エンド）、非接触充電ユニット１５による地上設備２からの充電処理が可能な状態となる。

［非接触送受電システムの作用効果］
本実施の形態の一実施態様としての車両１では、相対位置推定部２０Ａが、想定受電量ＣＲと受電コイルで受電される実受電量ＡＲとの差に基づいて、送電コイルと受電コイルとの相対位置ＲＤを補正する。位置合わせ処理部２０Ｂは、上述の相対位置ＲＡに基づいて送電コイル１０３に対する受電コイル１６の位置合わせ又は位置合わせの支援を行うようにしている。そのため、送電コイル１０３に対する受電コイル１６の位置合わせの精度が向上する。したがって、本実施の形態の車両１によれば、非接触充電への移行処理を正確に行うことができる。

相対位置推定部２０Ａは、車両１の進行方向において互いに異なる位置である複数の測定位置において、想定受電量ＣＲと実受電量ＡＲとの差を算出し、相対位置ＲＤを補正するようにしている。そのため、車両１の前後方向の位置ずれが低減でき、送電コイル１０３に対する受電コイル１６の位置合わせ精度が向上する。また、車両１を前後方向に１回往復走行させる間に、複数の測定位置ＭＬ１～ＭＬ３と送電コイル１０３との各々の位置合わせを実行させることができる。このため、より短い時間で効率的に送電コイル１０３に対する受電コイル１６の位置合わせを行うことができる。

本実施の形態では、想定受電量ＣＲと実受電量ＡＲとの差が所定値以上であった場合、相対位置推定部２０Ａが、警報音や警報表示など何らかの異常信号を出力するようになっているとよい。その場合、車両１の基準位置ＲＰ１に対し受電コイル１６の基準位置ＲＰ１６が許容できないほどずれていることを認知し、車両１に対する受電コイル１６の取り付け位置を速やかに修正することができる。

本実施の形態では、例えば受電コイル１６の位置が基準位置ＲＰ１に対し車両１の前方にずれているとき、車両制御部２０は、車両１の減速開始タイミングを早めるように車両１の走行を制御するようにしている。このため、非接触充電移行処理の際、急な減速を回避でき、比較的緩やかな減速により停止できる。

本実施の形態では、例えば受電コイル１６の位置が基準位置ＲＰ１に対し車両１の後方にずれているとき、車両制御部２０は、車両１の減速開始タイミングを遅らせるように車両１の走行を制御するようにしている。このため、非接触充電移行処理の際、減速度の変化を抑えつつ、車両１が停止するまでの時間を短縮できる。

＜２．変形例＞
以上、実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば上記実施の形態では、計測部としてカメラ２２を用いて車両位置情報を取得し、車両制御部２０に送信するようにしたが、本技術はこれに限定されるものではなく、例えばレーダ２１を用いて車両位置情報を取得するなどしてもよい。

また、上記実施の形態では、記憶部４０や車両制御部２０を車両１に搭載するようにしたが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば記憶部や制御部を車両の外部に設け、記憶部および制御部と車両との間において無線通信を行う構成であってもよい。

また、上記実施の形態では、地上設備２を路面下に埋設するようにしたが、本技術はこれに限定されるものではない。送電コイルを含む地上設備を、例えば路面に立設する壁面に設けてもよいし、建屋の天井部分に設けるようにしてもよい。そのような構成の場合であっても受電コイル等の位置を車両の適切な位置に設けることで、高い受電効率を確保するようにすればよい。

また、上記実施の形態では、受電コイル１６の中心位置を基準位置ＲＰ１６に設定し、その基準位置ＲＰ１６と車両１の基準位置ＲＰ１との位置ずれ量ＳＬのデータを用いて車両１の走行を制御するようにした。しかしながら、本開示はこれに限定されず、受電コイルの基準位置は任意の位置に設定してよい。あるいは、受電コイルの基準位置を設定しなくともよい。同様に、上記実施の形態では、送電コイル１０３の中心位置を基準位置ＲＰ１０３に設定し、車両制御部２０の制御により、基準位置ＲＰ１と基準位置ＲＰ１０３との位置合わせを実行するようにしたが、本開示はこれに限定されず、送電コイルの基準位置は任意の位置に設定してよい。あるいは、送電コイルの基準位置を設定しなくともよい。

また、上記実施の形態では、車両１が１つのモータを搭載したＥＶである場合を例示して説明するようにしたが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば前輪駆動用の第１モータと後輪駆動用の第２モータとを備えたＥＶであってもよいし、あるいは、モータとエンジンとを１つずつ備えたＨＥＶ（Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよい。

また、上記実施の形態では、非接触充電移行処理の際に車両の自動操舵運転を行うようにしたが、その自動操舵運転は、運転者によるアクセルペダルの踏み込みを契機として実行されるようにしてもよい。また、その自動操舵運転の終了後の車両１の走行の制御についても、完全に自動で行われる場合に限定されず、例えば運転者によるアクセルペダルの踏み込みを契機として実行されるようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、制御部が、受電コイルにおける想定受電量および実際の受電量に基づいて車両の走行を制御する場合について説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば受電コイルにおける想定受電効率および実際の受電効率に基づいて車両の走行を制御するようにしてもよい。

なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

１…車両、１０…モータ、１１…インバータ、１４…高電圧バッテリ、１５…非接触充電ユニット、１６…受電コイル、１７…整流器、１８…整流器内制御部、１９…車両側通信部、２０…車両制御部、２１０…第１誘導制御部、２２０…第２誘導制御部、２０１…駐車支援ＥＣＵ、２０２…ステアリングＥＣＵ、２０３…車両ＥＣＵ、２０４…モータ制御ＥＣＵ、２０５…充電ＥＣＵ、２１…レーダ、２２…カメラ、２３…駐車支援システム、３０…操作部、３１…ステアリング、３２…ペダル、３３…ＳＢＷ、３４，３５…操作量センサ、３６…非接触充電移行スイッチ、４０…記憶部、２…地上設備、１０１…ＰＦＣ、１０２…インバータ、１０３…送電コイル、１０５…地上設備制御部、１０６…地上側通信部、ＭＬ１～ＭＬ３…測定位置、ＲＰ１，ＲＰ１６，ＲＰ１０３…基準位置。

Claims (9)

1. 車両に搭載され、前記車両の外部に設けられた送電コイルから非接触状態で受電可能である受電コイルと、
   前記送電コイルの位置を計測する計測部と、
   前記送電コイルの位置と前記受電コイルの位置との相対距離を、前記受電コイルが取り付けられていると想定される基準位置と前記送電コイルの位置とに基づいて推定する相対位置推定部と、
   前記相対距離に基づいて前記送電コイルに対する前記受電コイルの位置合わせ又は前記位置合わせの支援を行う位置合わせ処理部と、
   前記相対距離と前記送電コイルの送電状態とに基づいて前記受電コイルで受電すると想定される想定受電量を算出する想定受電量算出部と
   を備え、
   前記相対位置推定部は、前記車両の進行方向において互いに異なる位置である複数の測定位置において、前記受電コイルにおける実際の受電量を順次取得し、前記複数の測定位置での複数の前記相対距離を求め、
   前記想定受電量算出部は、前記複数の相対距離と前記送電コイルの送電状態とに基づいて、前記複数の測定位置での想定受電量を算出し、
   前記相対位置推定部は、算出された前記複数の測定位置での想定受電量と、前記実際の受電量との差を各々算出し、前記相対距離を補正する
   車両制御装置。
2. 前記計測部は、外部からの指令に基づき、前記送電コイルの位置を計測する
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記計測部は、画像を取得することにより前記送電コイルの位置を計測する撮像装置を有する
   請求項１または請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記位置合わせ処理部は、前記相対距離が零となる位置で前記車両が停止するように、前記車両の走行を制御する
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 前記相対位置推定部は、前記想定受電量と前記実際の受電量との差が所定値以上であった場合、異常信号を出力する
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両制御装置。
6. 前記受電コイルが前記基準位置に対し前記車両の前方にずれているとき、
   前記位置合わせ処理部は、前記車両の減速開始タイミングを早めるように前記車両の走行を制御する
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両制御装置。
7. 前記受電コイルが前記基準位置に対し前記車両の後方にずれているとき、
   前記位置合わせ処理部は、前記車両の減速開始タイミングを遅らせるように、前記車両の走行を制御する
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両制御装置。
8. 前記位置合わせ処理部は、前記相対距離が零に近づくように前記車両の操舵を制御する
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両制御装置。
9. 車両制御装置を備えた車両であって、
   前記車両制御装置は、
   前記車両に搭載され、前記車両の外部に設けられた送電コイルから非接触状態で受電可能である受電コイルと、
   前記送電コイルの位置を計測する計測部と、
   前記送電コイルの位置と前記受電コイルの位置との相対距離を、前記受電コイルが取り付けられていると想定される基準位置と前記送電コイルの位置とに基づいて推定する相対位置推定部と、
   前記相対距離に基づいて前記送電コイルに対する前記受電コイルの位置合わせ又は前記位置合わせの支援を行う位置合わせ処理部と、
   前記相対距離と前記送電コイルの送電状態とに基づいて前記受電コイルで受電すると想定される想定受電量を算出する想定受電量算出部と
   を備え、
   前記相対位置推定部は、前記車両の進行方向において互いに異なる位置である複数の測定位置において、前記受電コイルにおける実際の受電量を順次取得し、前記複数の測定位置での複数の前記相対距離を求め、
   前記想定受電量算出部は、前記複数の相対距離と前記送電コイルの送電状態とに基づいて、前記複数の測定位置での想定受電量を算出し、
   前記相対位置推定部は、算出された前記複数の測定位置での想定受電量と、前記実際の受電量との差を各々算出し、前記相対距離を補正する
   車両。

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