JP7435550B2 - 車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に関する。
従来、磁界結合（電磁誘導）、電界結合、磁界共振結合（磁界共鳴）及び電界共振結合（電界共鳴）のような伝送方式を用いて、地面に設けられた地上給電装置から、走行中の車両に電力を非接触で伝送する非接触給電システムが知られている。特許文献１には、従来の非接触給電システムとして、走行中の車両から地上給電装置に対して給電要求が送信されると、その給電要求を受信した地上給電装置が、走行中の車両に対して非接触給電を実施するように構成されたものが開示されている。
特開２０１８－１５７６８６号公報
走行中の車両に対して非接触給電を実施した場合と、走行終了後の駐停車した状態の車両に対して有線による接触給電又は無線による非接触給電を実施した場合とを比較すると、前者の方が、電力損失が大きくなる傾向にある。そのため、走行中に非接触給電によって電力を受電した場合の電力料金と、停車中に接触給電又は非接触給電によって電力を受電した場合の電力料金とを比較すると、仮に受電電力量が同じであっても、前者の方が、電力料金が割高になるおそれがある。
しかしながら現状では、このような観点に基づいて走行中に非接触給電を実施するか否かの判断を実施することができていないため、走行終了後の停車した状態の車両に対して接触給電又は非接触給電を実施できるにもかかわらず、電力損失が大きくなる走行中に非接触給電を実施してしまうおそれがある。
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、走行中に非接触給電を実施するか否かについて、適切な判断を行うことができるようにすることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のある態様による車両は、地上給電装置から非接触で電力を受電する車両であって、車両の走行終了後の充電予定に基づいて、走行中における前記地上給電装置からの電力の受電を制御する制御装置を備える。
本発明のこの態様によれば、車両の走行終了後の充電予定を考慮して走行中に非接触給電を実施するか否かを適切に判断することができる。その結果として、走行終了後の駐停車した状態の車両に対して接触給電又は非接触給電を実施できるにもかかわらず、電力損失が大きくなる走行中に非接触給電によって電力を受電してしまうのを抑制することができる。
図１は、非接触給電システムの構成を概略的に示す図である。 図２は、コントローラ及びコントローラに接続された機器の概略的な構成図である。 図３は、ＥＣＵ及びＥＣＵに接続された機器の概略的な構成図である。 図４は、非接触給電システムにおいて用いられる通信システムの概略的な構成図である。 図５は、サーバのハードウェア構成を概略的に示す図である。 図６は、ＥＣＵにおいて行われる本発明の一実施形態による処理の一例について説明するフローチャートである。 図７は、ＥＣＵにおいて行われる本発明の変形例による処理の一例について説明するフローチャートである。
以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
＜非接触給電システム１の全体構成＞
図１は、非接触給電システム１の構成を概略的に示す図である。非接触給電システム１は、地上給電装置２と、道路１００上の走行する車両３とを有し、地上給電装置２から車両３へ磁界共振結合（磁界共鳴）による非接触電力伝送を行う。特に、本実施形態では、非接触給電システム１は、車両３が走行しているときに、地上給電装置２から車両３への非接触電力伝送を行う。したがって、地上給電装置２は、車両３が走行しているときに、車両３へ非接触で電力を送電し、車両３は、車両３が走行しているときに、地上給電装置２から非接触で電力を受電する。地上給電装置２は、非接触で車両３に送電するように構成された送電装置４を有し、車両３は、非接触で送電装置４から受電するように構成された受電装置５を有する。図１に示されるように、送電装置４は車両３が走行する道路１００内（地中）に、例えば車両３が走行する車線の中央に、埋め込まれる。
なお、走行中という用語は、車両３が走行のために道路上に位置する状態を意味する。したがって、走行中という用語は、車両３が実際にゼロよりも大きい任意の速度で走っている状態のみならず、例えば信号待ちなどによって道路上で停止している状態も含む。一方、車両３が道路上に位置していても、例えば駐停車されているような場合には、走行中には含まれない。
＜地上給電装置の構成＞
図１に示されるように、地上給電装置２は、送電装置４に加えて、電源２１及びコントローラ２２を備える。電源２１及びコントローラ２２は、道路１００内に埋め込まれてもよいし、道路１００内とは別の場所（地上を含む）に配置されてもよい。
電源２１は、送電装置４に電力を供給する。電源２１は、例えば、単層交流電力を供給する商用交流電源である。なお、電源２１は、三相交流電力を供給する他の交流電源であってもよいし、燃料電池のような直流電源であってもよい。
送電装置４は、電源２１から供給された電力を車両３へ送る。送電装置４は、送電側整流回路４１、インバータ４２及び送電側共振回路４３を有する。送電装置４では、電源２１から供給される交流電力が送電側整流回路４１において整流されて直流電流に変換され、この直流電流がインバータ４２において交流電力に変換され、この交流電力が送電側共振回路４３に供給される。
送電側整流回路４１は、電源２１及びインバータ４２に電気的に接続される。送電側整流回路４１は、電源２１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力をインバータ４２に供給する。送電側整流回路４１は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。
インバータ４２は送電側整流回路４１及び送電側共振回路４３に電気的に接続される。インバータ４２は、送電側整流回路４１から供給された直流電力を、電源２１の交流電力よりも高い周波数の交流電力（高周波電力）に変換し、高周波電力を送電側共振回路４３に供給する。
送電側共振回路４３は、コイル４４及びコンデンサ４５から構成される共振器を有する。コイル４４及びコンデンサ４５の各種パラメータ（コイル４４の外径及び内径、コイル４４の巻数、コンデンサ４５の静電容量等）は、送電側共振回路４３の共振周波数が所定の設定値になるように定められる。所定の設定値は、例えば１０ｋＨｚ～１００ＧＨｚであり、好ましくは、非接触電力伝送用の周波数帯域としてＳＡＥ ＴＩＲ Ｊ２９５４規格によって定められた８５ｋＨｚである。
送電側共振回路４３は、コイル４４の中心が車線の中央に位置するように、車両３が通過する車線の中央に配置される。インバータ４２から供給された高周波電力が送電側共振回路４３に印加されると、送電側共振回路４３は、送電するための交流磁界を発生させる。なお、電源２１が直流電源である場合には、送電側整流回路４１は省略されてもよい。
コントローラ２２は、例えば汎用コンピュータであり、地上給電装置２の各種制御を行う。例えば、コントローラ２２は、送電装置４のインバータ４２に電気的に接続され、送電装置４による電力送信を制御すべくインバータ４２を制御する。さらに、コントローラ２２は、後述する地上側第１通信装置８１及び地上側第２通信装置８２を制御する。
図２は、コントローラ２２及びコントローラ２２に接続された機器の概略的な構成図である。コントローラ２２は、通信インターフェース２２１、メモリ２２２及びプロセッサ２２３を備える。通信インターフェース２２１、メモリ２２２及びプロセッサ２２３は信号線を介して互いに接続されている。
通信インターフェース２２１は、地上給電装置２を構成する各種機器（例えば、インバータ４２、後述する地上側センサ２３、地上側第１通信装置８１及び地上側第２通信装置８２など）にコントローラ２２を接続するためのインターフェース回路を有する。コントローラ２２は、通信インターフェース２２１を介して他の機器と通信する。
メモリ２２２は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えば、ＲＡＭ）、不揮発性の半導体メモリ（例えば、ＲＯＭ）等を有する。メモリ２２２は、プロセッサ２２３において各種処理を実行するためのコンピュータプログラムや、プロセッサ２２３によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。メモリ２２２は、例えば、地上給電装置２にて給電を行う可能性のある車両の車両識別情報のリスト（以下、「識別情報リスト」という）及び給電中の車両３の車両識別情報を記憶する。
プロセッサ２２３は、一つ又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びその周辺回路を有する。プロセッサ２２３は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。プロセッサ２２３は、メモリ２２２に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて、各種処理を実行する。
また、図２に示されるように、地上給電装置２は、地上側センサ２３を更に備える。地上側センサ２３は、地上給電装置２の状態を検出する。本実施形態では、地上側センサ２３は、例えば、送電装置４の各種機器（特に、送電側共振回路４３、インバータ４２及び送電側整流回路４１）に流れる電流を検出する送電装置電流センサ、送電装置４の各種機器に加わる電圧を検出する送電装置電圧センサ、送電装置４の各種機器の温度を検出する送電装置温度センサ、送電装置４が埋め込まれた道路上の異物を検出する異物センサ、及び送電装置４が埋め込まれた道路上の生体を検出する生体センサを含む。地上側センサ２３の出力は、コントローラ２２に入力される。
なお、送電装置４は、車両３から電力を受電することができるように構成されてもよい。この場合、送電装置４は、後述する車両３の受電装置５と同様に、受電した電力を電源２１に供給するための装置又は回路を有する。また、この場合、送電装置４は、車両３から電力を受電するのに、上述したコイル４４及びコンデンサ４５から構成される共振器を利用してもよい。
＜車両の構成＞
一方、車両３は、図１に示されるように、受電装置５に加えて、モータ３１、バッテリ３２、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）３３及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）３４を有する。本実施形態では、車両３は、バッテリ３２のみを動力源とする電動車両（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）である。しかしながら、車両３は、バッテリ３２以外にも内燃機関等の動力源を備えるハイブリッド車両（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle、又はＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよい。
モータ３１は、例えば交流同期モータであり、電動機及び発電機として機能する。モータ３１は、電動機として機能するとき、バッテリ３２に蓄えられた電力を動力源として駆動される。モータ３１の出力は減速機及び車軸を介して車輪３０に伝達される。一方、車両３の減速時には車輪３０の回転によってモータ３１が駆動され、モータ３１は発電機として機能して回生電力を発電する。
バッテリ３２は、充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等から構成される。バッテリ３２は車両３の走行に必要な電力（例えばモータ３１の駆動電力）を蓄える。送電装置４から受電装置５が受電した電力が供給されると、バッテリ３２が充電される。また、モータ３１によって発電された回生電力がバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電される。バッテリ３２が充電されると、バッテリ３２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が回復する。なお、バッテリ３２は、車両３に設けられた充電ポートを介して地上給電装置２以外の外部電源によっても充電可能であってもよい。
ＰＣＵ３３はバッテリ３２及びモータ３１に電気的に接続される。ＰＣＵ３３は、インバータ、昇圧コンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを有する。インバータは、バッテリ３２から供給された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ３１に供給する。一方、インバータは、モータ３１によって発電された交流電力（回生電力）を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ３２に供給する。昇圧コンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がモータ３１に供給されるときに、必要に応じてバッテリ３２の電圧を昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がヘッドライト等の電子機器に供給されるときに、バッテリ３２の電圧を降圧する。
受電装置５は、送電装置４から受電し、受電した電力をバッテリ３２に供給する。受電装置５は、受電側共振回路５１、受電側整流回路５４及び充電回路５５を有する。
受電側共振回路５１は、路面との距離が小さくなるように車両３の底部に配置される。本実施形態では、受電側共振回路５１は、車幅方向において車両３の中央に配置される。受電側共振回路５１は、送電側共振回路４３と同様の構成を有し、コイル５２及びコンデンサ５３から構成される共振器を有する。コイル５２及びコンデンサ５３の各種パラメータ（コイル５２の外径及び内径、コイル５２の巻数、コンデンサ５３の静電容量等）は、受電側共振回路５１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数と一致するように定められる。なお、受電側共振回路５１の共振周波数と送電側共振回路４３の共振周波数とのずれ量が小さければ、例えば受電側共振回路５１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数の±２０％の範囲内であれば、受電側共振回路５１の共振周波数は送電側共振回路４３の共振周波数と必ずしも一致している必要はない。
図１に示されるように受電側共振回路５１が送電側共振回路４３と対向しているときに、送電側共振回路４３によって交流磁界が生成されると、交流磁界の振動が、送電側共振回路４３と同一の共振周波数で共鳴する受電側共振回路５１に伝達される。この結果、電磁誘導によって受電側共振回路５１に誘導電流が流れ、誘導電流によって受電側共振回路５１において誘導起電力が発生する。すなわち、送電側共振回路４３は受電側共振回路５１へ送電し、受電側共振回路５１は送電側共振回路４３から受電する。
受電側整流回路５４は受電側共振回路５１及び充電回路５５に電気的に接続される。受電側整流回路５４は、受電側共振回路５１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力を充電回路５５に供給する。受電側整流回路５４は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。
充電回路５５は受電側整流回路５４及びバッテリ３２に電気的に接続される。特に、バッテリ３２へは、リレー３８を介して接続される。充電回路５５は、受電側整流回路５４から供給された直流電力をバッテリ３２の電圧レベルに変換してバッテリ３２に供給する。送電装置４から送電された電力が受電装置５によってバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電される。充電回路５５は例えばＤＣ／ＤＣコンバータである。
ＥＣＵ３４は車両３の各種制御を行う。例えば、ＥＣＵ３４は、受電装置５の充電回路５５に電気的に接続され、送電装置４から送信された電力によるバッテリ３２の充電を制御すべく充電回路５５を制御する。また、ＥＣＵ３４は、ＰＣＵ３３に電気的に接続され、バッテリ３２とモータ３１との間の電力の授受を制御すべくＰＣＵ３３を制御する。さらに、ＥＣＵ３４は、後述する車両側第１通信装置７１及び車両側第２通信装置７２を制御する。
図３は、ＥＣＵ３４及びＥＣＵ３４に接続された機器の概略的な構成図である。ＥＣＵ３４は、通信インターフェース３４１、メモリ３４２及びプロセッサ３４３を有する。通信インターフェース３４１、メモリ３４２及びプロセッサ３４３は信号線を介して互いに接続されている。
通信インターフェース３４１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ネットワークにＥＣＵ３４を接続するためのインターフェース回路を有する。ＥＣＵ３４は、通信インターフェース３４１を介して他の機器と通信する。
メモリ３４２は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えば、ＲＡＭ）及び不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＯＭ）を有する。メモリ３４２は、プロセッサ３４３において各種処理を実行するためのコンピュータプログラムや、プロセッサ３４３によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。
プロセッサ３４３は、一つ又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ３４３は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。プロセッサ３４３は、メモリ３４２に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて、各種処理を実行する。
また、図３に示されるように、車両３は、ＧＮＳＳ受信機３５、ストレージ装置３６、複数の車両側センサ３７、リレー３８及びＨＭＩ装置３９を更に備える。ＧＮＳＳ受信機３５、ストレージ装置３６、車両側センサ３７、リレー３８及びＨＭＩ装置３９は車内ネットワークを介してＥＣＵ３４に電気的に接続される。
ＧＮＳＳ受信機３５は、複数（例えば３つ以上）の測位衛星から得られる測位情報に基づいて、車両３の現在位置（例えば車両３の緯度及び経度）を検出する。具体的には、ＧＮＳＳ受信機３５は、複数の測位衛星を捕捉し、測位衛星から発信された電波を受信する。そして、ＧＮＳＳ受信機３５は、電波の発信時刻と受信時刻との差に基づいて測位衛星までの距離を算出し、測位衛星までの距離及び測位衛星の位置（軌道情報）に基づいて車両３の現在位置を検出する。ＧＮＳＳ受信機３５の出力、すなわちＧＮＳＳ受信機３５によって検出された車両３の現在位置はＥＣＵ３４に送信される。このＧＮＳＳ受信機３５として、例えば、ＧＰＳ受信機が用いられる。
ストレージ装置３６は、データを記憶する。ストレージ装置３６は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）又は光記録媒体を備える。本実施形態では、ストレージ装置３６は、地図情報を記憶する。地図情報には、道路に関する情報に加えて、地上給電装置２の設置位置情報等の情報が含まれる。ＥＣＵ３４はストレージ装置３６から地図情報を取得する。なお、ストレージ装置３６には地図情報が含まれていなくてもよく、この場合、ＥＣＵ３４は車両側第１通信装置７１を介して車両３の外部（例えば、後述するサーバ９１）から地図情報を取得してもよい。
車両側センサ３７は、車両３の状態を検出する。本実施形態では、車両側センサ３７は、車両３の状態を検出するセンサとして、車両３の速度を検出する速度センサ、バッテリ３２の温度を検出するバッテリ温度センサ、受電装置５の各種機器（特に、受電側共振回路５１及び受電側整流回路５４）の温度を検出する受電装置温度センサ、バッテリ３２の充電電流値及び放電電流値を検出するバッテリ電流センサ、受電装置５の各種機器に流れる電流を検出する受電装置電流センサ、及び受電装置５の各種機器に加わる電圧を検出する受電装置電圧センサを含む。車両側センサ３７の出力は、ＥＣＵ３４に入力される。
リレー３８は、バッテリ３２と受電装置５との間に配置されて、バッテリ３２と受電装置５とを接続・遮断する。リレー３８が接続されているときには受電装置５が受電した電力がバッテリ３２に供給される。しかしながら、リレー３８が遮断されているときには受電装置５からバッテリ３２へ電流が流れず、よって受電装置５は実質的に受電することができなくなる。
ＨＭＩ装置３９は、車両乗員との間で情報のやり取りを行うためのインターフェースである。本実施形態によるＨＭＩ装置３９は、車両乗員に各種の情報を提供するためのディスプレイ及びスピーカと、車両乗員が情報の入力操作を行うためのタッチパネル（又は操作ボタン）と、を備える。ＨＭＩ装置３９は、車両乗員によって入力された入力情報を、車内ネットワークを介して当該入力情報を必要とする各種の装置（例えばＥＵＣ３４）に送信すると共に、車内ネットワークを介して受信した情報をディスプレイに表示するなどして車両乗員に提供する。
なお、受電装置５は、地上給電装置２へ電力を送電することができるように構成されてもよい。この場合、受電装置５は、地上給電装置２の送電装置４と同様に、バッテリ３２の電力を地上給電装置２へ送電するための構成を有する。また、この場合、受電装置５は、地上給電装置２へ電力を送電するのに、上述したコイル５２及びコンデンサ５３から構成される共振器を利用してもよい。
＜通信システムの構成＞
図１に示されるような非接触給電システム１において、地上給電装置２から車両３へ非接触電力伝送を行うためには、地上給電装置２は、送電装置４上を走行する車両３を特定する必要があり、また、その車両３の要求給電電力などの情報が必要になる。
そこで、本実施形態では、車両３は、車両３が地上給電装置２の設置位置からある程度離れているときに、車両識別情報と紐づけられた車両情報を広域無線通信により、車両３から地上給電装置へ送信する。そして、車両３は、車両３が地上給電装置２の設置位置に近づいたときに、或いは車両３が地上給電装置２の送電装置４に到達したときに、車両識別情報を狭域無線通信により車両３から地上給電装置２に送信する。すなわち、本実施形態では、車両情報が広域無線通信で車両３から地上給電装置２に予め送信された後、車両識別情報が狭域無線通信で車両３から地上給電装置２に送信される。
ここで、車両識別情報は、車両３を識別するための情報、例えば、車両ＩＤである。この車両識別情報は、車両３のＥＣＵ３４のメモリ３４２内に予め記憶されている。
また、車両情報は、電力伝送に関する車両３の情報であり、車両識別情報を含む。車両情報は、例えば、地上給電装置２から受電することを要求する電力（又は、電力量）、すなわち、車両要求電力（又は、車両要求電力量）を含む。車両要求電力は、車両３のＥＣＵ３４内において算出される。また、車両情報は、受電装置５の状態（バッテリ３２と受電装置５との接続状態）、バッテリ３２の充電率ＳＯＣ、バッテリ３２の温度及び許容充電電力Ｗｉｎのような車両の状態に関する情報を含んでもよい。この場合、バッテリ３２の充電率ＳＯＣは、車両側センサ３７（バッテリ電流センサ）によって検出されたバッテリ３２の充電電流値及び放電電流値に基づいて、ＥＣＵ３４において算出される。また、バッテリ３２の温度は、車両側センサ３７（バッテリ温度センサ）により検出される。また、許容充電電力Ｗｉｎは、リチウムイオン電池の負極表面に金属リチウムを析出させないための充電電力の最大値を示しており、この許容充電電力Ｗｉｎは、バッテリ３２の充電履歴、バッテリ３２の充電率ＳＯＣおよびバッテリ３２の温度に基づいてＥＣＵ３４において算出される。
加えて、車両情報は、車両３の現在位置情報を含む。車両３の現在位置情報は、ＧＮＳＳ受信機３５の出力に基づいて、ＥＣＵ３４において算出される。さらに、車両情報は、受電装置５のコイル４４およびコンデンサ４５の各種パラメータ（コイル４４の外径及び内径、コイル４４の巻数、コンデンサ４５の静電容量等）、コイル４４の地面からの高さ、及び受電側共振回路５１の共振周波数のような受電装置５に関する情報を含んでもよい。斯かる車両情報は、車両３のＥＣＵ３４のメモリ３４２内に予め記憶されている。さらに、車両情報は、利用料金を請求する際に必要なユーザ情報、例えば、ユーザの決済口座を特定するための認証情報を含んでもよい。斯かる車両情報は、例えば、車両３の入力装置によりユーザにより事前に登録されるか、又は車両３に設けられたカード読み取り装置に認証情報を有するカードを挿入することによって事前に登録される。
図４は、非接触給電システム１において用いられる通信システムの概略的な構成図である。図３及び図４に示されるように、車両３は、広域無線通信を行う車両側第１通信装置７１と、狭域無線通信を行う車両側第２通信装置７２とを有する。これら車両側第１通信装置７１及び車両側第２通信装置７２は、車内ネットワークを介してＥＣＵ３４に接続される。一方、図２及び図４に示されるように、地上給電装置２は、広域無線通信を行う地上側第１通信装置８１と、狭域無線通信を行う地上側第２通信装置８２とを有する。これら地上側第１通信装置８１及び地上側第２通信装置８２は、有線で電気的にコントローラ２２に接続される。特に、本実施形態では、車両側第１通信装置７１と地上側第１通信装置８１とは広域無線通信を利用して直接的に又は間接的に一方向又は双方向の通信を行う。また、車両側第２通信装置７２と地上側第２通信装置８２とは、狭域無線通信を利用して直接的に一方向又は双方向の通信を行う。
広域無線通信は、狭域無線通信に比べて通信距離が長い通信であり、具体的には例えば通信距離が１０メートルから１０キロメートルの通信である。広域無線通信としては、通信距離が長い種々の無線通信を用いることができ、例えば、３ＧＰＰ、ＩＥＥＥによって策定された４Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇ、ＷｉＭＡＸ等の任意の通信規格に準拠した通信が用いられる。上述したように、本実施形態では、広域無線通信を利用して、車両識別情報と紐づけられた車両情報が、車両３から地上給電装置２へ送信される。
本実施形態では、車両３の車両側第１通信装置７１と、地上給電装置２の地上側第１通信装置８１とは、サーバ９１を介して通信を行う。具体的には、サーバ９１は、光通信回線などで構成される通信ネットワーク９２を介して、複数の無線基地局９３に接続される。車両側第１通信装置７１及び地上側第１通信装置８１は、広域無線通信を用いて、無線基地局９３と通信する。したがって、車両３の車両側第１通信装置７１と、地上給電装置２の地上側第１通信装置８１とは、広域無線通信を用いて通信を行う。
なお、地上側第１通信装置８１は、通信ネットワーク９２に有線で接続されていてもよい。したがって、地上側第１通信装置８１は、無線でなく有線でサーバ９１に接続されていてもよい。また、車両側第１通信装置７１は、無線により直接、又は通信ネットワークを介して、サーバ９１を介さずに地上側第１通信装置８１と通信を行ってもよい。したがって、サーバ９１は、車両３と広域無線通信により通信を行うと共に、地上給電装置２と無線又は有線で通信を行う。
図５は、サーバ９１のハードウェア構成を概略的に示す図である。サーバ９１は、図５に示されるように、外部通信モジュール９１１と、記憶装置９１２と、プロセッサ９１３とを備える。また、サーバ９１は、キーボード及びマウスといった入力装置、及び、ディスプレイといった出力装置を有していてもよい。
外部通信モジュール９１１は、サーバ９１外の機器（地上給電装置２、車両３など）と通信を行う。外部通信モジュール９１１は、サーバ９１を通信ネットワーク９２に接続するためのインターフェース回路を備える。外部通信モジュール９１１は、通信ネットワーク９２及び無線基地局９３を介して、複数の車両３及び地上給電装置２それぞれと通信可能に構成される。
記憶装置９１２は、揮発性の半導体メモリ（例えば、ＲＡＭ）、不揮発性の半導体メモリ（例えば、ＲＯＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）又は光記録媒体を有する。記憶装置９１２は、プロセッサ９１３によって各種処理を実行するためのコンピュータプログラムや、プロセッサ９１３によって各種処理が実行されるときに使用される各種データを記憶する。また、本実施形態では、記憶装置９１２は、地図情報を記憶する。地図情報には、道路に関する情報に加えて、地上給電装置２の設置位置情報等の情報や、充電スタンドや駐車場などの定置式給電設備の設置位置情報等の情報が含まれる。
プロセッサ９１３は、一つ又は複数のＣＰＵ及びその周辺回路を有する。プロセッサ９１３は、ＧＰＵ、又は論理演算ユニット若しくは数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。プロセッサ９１３は、サーバ９１の記憶装置９１２に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて、各種の演算処理を実行する。
狭域無線通信とは、広域無線通信に比べて通信距離が短い通信を示しており、具体的には例えば通信距離が１０メートル未満である通信を示している。狭域無線通信としては、通信距離が短い種々の近距離無線通信を用いることができ、例えば、ＩＥＥＥ、ＩＳＯ、ＩＥＣ等によって策定された任意の通信規格（例えば、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標））に準拠した通信が用いられる。また、狭域無線通信を行うための技術としては、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、ＤＳＲＣ（dedicated Short Range Communication）等が用いられる。上述したように、本実施形態では、狭域無線通信を利用して、車両識別情報が、車両３から地上給電装置２へ送信される。
本実施形態では、車両３の車両側第２通信装置７２と、地上給電装置２の地上側第２通信装置８２とは、狭域無線通信により直接通信を行う。本実施形態では、車両側第２通信装置７２は、車両識別情報を含む信号を送信し、地上側第２通信装置８２は、車両識別情報を含む信号を受信する。
車両側第２通信装置７２は、電波又は磁界を発生させるアンテナと、アンテナに電力又は電流を供給する送信回路とを有する。送信回路は、発振回路、変調回路及び増幅回路を有し、発振回路で生成された搬送波を、変調回路にて車両識別情報に応じて変調し、変調された搬送波を増幅回路によって増幅した交流電流（交流電力）を、アンテナに流す。この結果、アンテナにおいて、電波又は磁界が発生する。
地上側第２通信装置８２は、電波又は磁界を受信するアンテナと、アンテナが受信した電波又は磁界から情報と取り出す受信回路とを有する。受信回路は、増幅回路及び復調回路を有し、アンテナで受信した電波又は磁界によって生成された微弱電流を増幅回路にて増幅し、増幅された信号を復調回路にて復調することで、信号に含まれていた情報（ここでは、車両識別情報）を取り出す。
なお、車両側第２通信装置７２と地上側第２通信装置８２との通信は、電波によって行われてもよいし、磁界によって（すなわち、電磁誘導によって）行われてもよい。特に、搬送波の周波数が低い場合（例えば、５０Ｈｚ～５０ｋＨｚ）には、磁界によって通信が行われる。この場合、アンテナとしては、コイルが用いられる。
また、本実施形態では、車両側第２通信装置７２は信号を送信し、地上側第２通信装置８２は信号を受信するように構成される。しかしながら、車両側第２通信装置７２は信号の送信に加えて受信を行うことができるように受信回路を有していてもよく、また、地上側第２通信装置８２は信号の受信に加えて送信を行うことができるように送信回路を有していてもよい。
＜給電の概略的な流れ＞
次に、本実施形態の非接触給電システム１において、地上給電装置２から車両３へ非接触電力伝送を行うときの制御の概略的な流れについて説明する。
地上給電装置２から車両３へ非接触電力伝送を行うにあたっては、まず、車両３のＥＣＵ３４が、車両側第１通信装置７１に、車両識別情報と紐づけられた車両情報を地上給電装置２の地上側第１通信装置８１へ送信させる。車両側第１通信装置７１が車両識別情報と紐づけられた車両情報を送信すると、広域無線通信を介して、地上給電装置２の地上側第１通信装置８１が斯かる車両情報を受信する。特に、本実施形態では、地上給電装置２の地上側第１通信装置８１は、地上給電装置２の周りの所定の近傍領域内に位置する車両３について、その車両３の車両情報を受信する。
上述したように、地上給電装置２のコントローラ２２のメモリ２２２には、地上給電装置にて給電を行う可能性のある車両３の車両識別情報の識別情報リストが記憶されている。地上給電装置２のコントローラ２２は、地上側第１通信装置８１が車両３から車両識別情報と紐づけられた車両情報を受信すると、この車両情報に紐づけられた車両識別情報を識別情報リストに登録する。特に、本実施形態では、地上側第１通信装置８１が近傍領域内に位置する車両３の車両情報を受信することから、識別情報リストには、近傍領域内に位置する車両３の車両識別情報が登録されていることになる。
地上給電装置２のコントローラ２２は、識別情報リストに車両３の車両識別情報が一つでも登録されていると、車両側第２通信装置７２と通信することができるように、すなわち車両側第２通信装置７２から車両識別情報を受信することができるように地上側第２通信装置８２を作動させ、地上給電装置２を受信待機状態にする。このように地上側第２通信装置８２が受信待機状態にされると、車両側第２通信装置７２から車両識別情報を含む信号を発信している車両３が近づくと、地上側第２通信装置８２は車両側第２通信装置７２が発信する車両識別情報を含む信号を受信することができる。
また、地上給電装置２のコントローラ２２は、識別情報リストに車両識別情報が登録されたときには、地上側第１通信装置８１に、車両識別情報が識別情報リストに登録された旨の通知をこの車両識別情報により特定される車両３へ送信させる。なお、上述したように識別情報リストに車両識別情報が登録されると、地上側第２通信装置８２が作動される。したがって、車両識別情報が識別情報リストに登録された旨の通知は、地上給電装置２が狭域無線通信を利用して車両識別情報を受信することができるように地上側第２通信装置８２が作動されること又は作動されていることを示す通知であるということができる。
車両識別情報が識別情報リストに登録された旨の通知を地上側第１通信装置８１から広域無線通信を介して車両側第１通信装置７１が受信すると、車両３のＥＣＵ３４は、車両３が地上給電装置２に近づいたときに、車両識別情報を含む信号を地上給電装置２の地上側第２通信装置８２に発信することができるように車両側第２通信装置７２に電力を供給して作動させ、加えて、車両３が地上給電装置２の上を走行したときに地上給電装置２から電力を受電することができるように受電装置５に電力を供給して作動させる。これにより、車両３を受電アクティブ・信号発信状態にする。
車両側第２通信装置７２が作動されて車両識別情報を含む信号を発信し、地上側第２通信装置８２が車両側第２通信装置７２と通信することができるように作動されている状態で、車両３が地上給電装置２に接近すると、地上側第２通信装置８２は、車両３の車両側第２通信装置７２から発信された車両識別情報を含む信号を受信する。
地上給電装置２のコントローラ２２は、地上側第２通信装置８２が車両識別情報を受信すると、受信した車両識別情報を識別情報リストと照合する。そして、受信した車両識別情報が識別情報リストに登録されているときには、車両３が地上給電装置２の上を走行したときに車両３へ電力を送電することができるように送電側共振回路４３に電力を供給し、地上給電装置２を送電アクティブ状態にする。このように地上給電装置２の送電側共振回路４３に電力が供給された状態であって且つ車両３の受電装置５が作動された状態で車両３が移動して、車両３の受電側共振回路５１が地上給電装置２の送電側共振回路４３上に位置すると、地上給電装置２から車両３への給電が行われる。その後、車両３が移動して、車両３の受電装置５が地上給電装置２の送電装置４から離れると給電が終了される。
＜走行中給電の実施可否＞
ここで、走行中の車両３に対して非接触給電を実施した場合と、走行終了後の駐停車した状態の車両３に対して有線による接触給電又は無線による非接触給電を実施した場合とを比較すると、前者の方が、電力損失が大きくなる傾向にある。そのため、走行中に非接触給電によって電力を受電した場合の電力料金と、駐停車中に接触給電又は非接触給電によって電力を受電した場合の電力料金とを比較すると、仮に受電電力量が同じであっても、前者の方が、電力料金が割高になるおそれがある。
そして、走行終了後の駐停車した状態の車両３に対して接触給電又は非接触給電を実施できる場合には、電力損失が大きくなる走行中に敢えて非接触給電によって電力を受電しなくてもよいときがある。しかしながら現状では、このような観点に基づいて走行中に非接触給電によって電力を受電するか否かの判断を実施することができていないため、走行終了後の駐停車した状態の車両３に対して接触給電又は非接触給電を実施できるにもかかわらず、電力損失が大きくなる走行中に非接触給電が実施されてしまうおそれがある。
そこで本実施形態では、車両３の走行終了後の充電予定に基づいて、走行中に非接触給電によって電力を受電するか否かを判断できるようにした。
図６は、車両３のＥＣＵ３４において行われる処理、特に車両３の走行終了後の充電予定に基づいて走行中に非接触給電によって電力を受電するか否かを判断するための処理の一例について説明するフローチャートである。ＥＣＵ３４は、本ルーチンを車両３の走行中に所定の周期で繰り返し演算する。
ステップＳ１において、ＥＣＵ３４は、走行終了後に充電予定があるか否かを判定する。ＥＣＵ３４は、走行終了後に充電予定がある場合は、ステップＳ２の処理に進む。一方で走行終了後に充電予定がない場合は、ステップＳ４の処理に進む。
なお、走行終了後に充電予定があるか否かの判定は、ＨＭＩ装置３９を介して車両乗員が車両３の走行予定や充電予定を入力している場合であれば、その走行予定や充電予定に基づいて行うことができる。例えば走行予定が入力されている場合であれば、その走行予定から目的地及び目的地での滞在時間を把握すると共に、例えばサーバ９１と通信を行うことによってその目的地の設備情報（有線又は無線による定置式給電設備の有無）を把握し、目的地の設備情報と目的地での滞在時間とに基づいて、充電予定の有無を判定することができる。具体的には、目的地に定置式給電設備が存在し、かつ目的地の滞在時間が所定時間以上である場合には、目的地で定置式給電設備を使用して充電される可能性が高いため、充電予定があると判定することができる。また、充電予定が入力されている場合であれば、その充電予定から走行終了後に充電予定があるか否かを直接判定することができる。
また、車両乗員が車両３の走行予定や充電予定を入力していない場合であっても、走行終了後に充電される予定があるか否かの判定は、車両３の過去の充電履歴情報（例えば、駐停車前の走行経路や走行時刻に関する情報や、駐停車した状態で充電が行われた場所及び時刻に関する情報など）に基づいて行うことができる。
ステップＳ２において、ＥＣＵ３４は、走行中に非接触給電を実施せずに目的地まで到達することができるか否かを判定する。本実施形態ではＥＣＵ３４は、目的地までの距離が、所定の判定閾値未満であれば、走行中に非接触給電を実施せずに目的地まで到達することができると判定して、ステップＳ３の処理に進む。一方でＥＣＵ３４は、目的地までの距離が、判定閾値を超える場合は、走行中に非接触給電を実施しないと目的地まで到達できないおそれがあると判定して、ステップＳ４の処理に進む。
なお判定閾値は、例えば車両３の航続可能距離に基づいて設定することができる。具体的には判定閾値は、車両３の航続可能距離が長いときほど、すなわちバッテリ３２の充電率ＳＯＣが高いときほど、大きい値に設定することができる。なお、例えば判定閾値を車両３の航続可能距離そのものに設定してもよい。
また判定閾値は、エアコン稼働状況や外気温を考慮して設定してもよく、例えば、エアコンが稼働しているときはバッテリ３２の充電率ＳＯＣの減りが早くなりやすいので、エアコンが稼働していないときよりも判定閾値を小さくしてもよい。また外気温が、エアコンが稼働される可能性の高い温度範囲内にあるときは、温度範囲外にあるときよりも判定閾値を小さくしてもよい。
また判定閾値は、車両３が電動車両であるか、ハイブリッド車両であるかなどの車両タイプを考慮して設定してもよく、例えば、車両３が電動車両である場合は電欠になると走行不能になるので、車両３がハイブリッド車両である場合よりも判定閾値を小さくしてもよい。
また目的地がどこであるかは、ＨＭＩ装置３９を介して車両乗員が車両３の走行予定を入力している場合であれば、その走行予定に基づいて判断することができる。また、走行予定の入力が行われていない場合であれば、車両３の過去の走行・充電履歴情報に基づいて判断することができる。
ステップＳ３において、ＥＣＵ３４は、走行中における非接触給電を不許可とする。本実施形態では、本ステップで走行中における非接触給電が不許可とされたときは、例えば、地上給電装置２が前述した送電アクティブ状態とならないように、車両側第１通信装置７１による車両情報の送信や、車両側第２通信装置７２による車両識別情報を含む信号の発信が停止される。
ステップＳ４において、ＥＣＵ３４は、走行中における非接触給電を許可する。
＜変形例＞
なお、図６のフローチャートでは、走行終了後に充電予定がない場合は、走行中における非接触給電が許可されているが、例えば、図７に示すフローチャートのように、目的地近傍の定置式給電設備の稼働状況と、当該定置式給電設備を利用中の他車両の充電状態と、に基づいて、車両３（自車両）が当該定置式給電設備を利用して充電を始めることが可能な時刻（すなわち、定置式給電設備の利用開始可能時刻）を推定し（ステップＳ１１）、その定置式給電設備の利用開始可能時刻が、車両３の電欠予想時刻よりも早い場合には、走行終了後に充電予定がないときであっても、走行中における地上給電装置からの電力の受電を不許可にすることができるようにしてもよい（ステップＳ１２）。これにより、車両３の目的地まで電欠のおそれなく到達でき、かつ目的地において定置式給電設備を利用して充電できる可能性が高い場合に、走行中に非接触給電によって電力を受電してしまうのを抑制することができる。
なお、目的地近傍の定置式給電設備の稼働状況や、当該定置式給電設備を利用中の他車両の充電状態に関しては、例えば、それらの情報が集約されるサーバ（サーバ９１でもよいし、別のサーバでもよい）と通信を行うことで、取得することができる。また、車両３の電欠予想時刻は、例えば、車両３が現在の走行状態を維持した場合に、電欠が予想される時刻とすることができる。
また、定置式給電設備の利用開始可能時刻が車両３の電欠予想時刻よりも早い場合に走行中における地上給電装置からの電力の受電を不許可にするか否かは、車両３の乗員の好みによって、選択的に実施できるようにしてもよい。
また、図６のフローチャートでは、ステップＳ１の後にステップＳ２の判断を行っていたが、ステップＳ２の判断を実施せずに、ステップＳ３の処理に移行するようにしてもよい。すなわち、車両の３走行終了後に充電予定がある場合には、走行中における地上給電装置２からの電力の受電を不許可とするようにしてもよい。
＜作用効果＞
以上説明した本実施形態によれば、地上給電装置２から非接触で電力を受電する車両３は、車両３の走行終了後の充電予定に基づいて、走行中における地上給電装置２からの電力の受電を制御するＥＣＵ３４（制御装置）を備える。
これにより本実施形態によれば、車両３の走行終了後の充電予定を考慮して走行中に非接触給電を実施するか否かを適切に判断することができるので、走行終了後の駐停車した状態の車両に対して接触給電又は非接触給電を実施できるにもかかわらず、電力損失が大きくなる走行中に非接触給電によって電力を受電してしまうのを抑制することができる。
なお、車両３の走行終了後の充電予定は、車両３の乗員から提供される車両３の充電予定又は走行予定に関する情報、又は車両３の過去の充電履歴情報に基づいて把握することができる。
また本実施形態によるＥＣＵ３４は、車両３の走行終了後の充電予定と、さらに車両３の目的地までの距離と所定の判定閾値とを比較した比較結果と、に基づいて、走行中における地上給電装置２からの電力の受電を制御するように構成されている。具体的にはＥＣＵ３４は、車両３の航続可能距離又は車両３に搭載されたバッテリ３２の充電率ＳＯＣに基づいて判定閾値を設定し、車両３の走行終了後に充電予定があり、かつ、車両３の目的地までの距離が判定閾値未満であれば、走行中における地上給電装置２からの電力の受電を不許可とするように構成されている。
これにより、走行終了後に充電予定があり、かつ、車両３の目的地までの距離が判定閾値未満であって走行中に非接触給電を実施せずに目的地まで到達できると予想されるときには、走行中における地上給電装置２からの電力の受電を不許可とすることができる。そのため、走行終了後の駐停車した状態の車両に対して接触給電又は非接触給電を実施できるにもかかわらず、走行中に非接触給電によって電力を受電してしまうのを抑制することができる。
なお、判定閾値は、車両３に搭載されたエアコンの稼働状況又は外気温を考慮して設定してもよいし、車両３の車両タイプを考慮して設定してもよい。車両３の車両タイプを考慮して設定する場合、車両３がバッテリ以外のエネルギ源を有していない車両（例えばＢＥＶ）であるときは、バッテリ以外のエネルギ源を有している車両（例えばＨＥＶやＰＨＥＶ）であるときよりも小さくされる。
これにより、走行中に非接触給電を実施せずに目的地まで到達できるか否かを精度良く予想することができる。
また本実施形態によるＥＣＵ３４は、車両３の乗員から提供される情報、特に車両３の走行予定に関する情報に基づいて、車両３の目的地の設備情報と滞在時間とを把握し、目的地に定置式給電設備があり、かつ目的地での滞在時間が所定時間以上であれば、走行中における地上給電装置２からの電力の受電を不許可とするように構成されている。
これにより、充電予定に関する直接的な情報がない場合であっても、走行予定に関する情報から、目的地で定置式給電設備を使用した充電が行われる確率を判断して、走行中に非接触給電を実施するか否かを適切に判断することができる。
また本実施形態の変形例によるＥＣＵ３４は、車両３の走行終了後に充電予定がない場合であっても、目的地近傍の定置式給電設備の稼働状況と、当該定置式給電設備を利用中の他車両の充電状態と、に基づいて推定された当該定置式給電設備の利用開始可能時刻が、車両３の電欠予想時刻よりも早いときは、走行中における地上給電装置２からの電力の受電を不許可とするように構成されている。
これにより、車両３の目的地まで電欠のおそれなく到達でき、かつ目的地において定置式給電設備を利用して充電できる可能性が高い場合に、走行中に非接触給電によって電力を受電してしまうのを抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
例えば本実施形態では、車両に搭載された制御装置としてのＥＣＵ３４によって、図６及び図７に示した処理、すなわち車両３の走行終了後の充電予定に基づいて走行中に非接触給電によって電力を受電するか否かを判断するための処理を実施していたが、制御装置はＥＣＵ３４に限らず、例えば車両と通信可能に構成されると共に当該車両と関連付けられたスマートフォン等の端末であってもよい。
２ 地上給電装置
３ 車両
３４ ＥＣＵ（制御装置）

Claims (11)

  1. 地上給電装置から非接触で電力を受電する車両であって、
    前記車両の走行終了後の充電予定に基づいて、走行中における前記地上給電装置からの電力の受電を制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    前記車両の走行終了後の充電予定と、さらに前記車両の目的地までの距離と所定の判定閾値とを比較した比較結果と、に基づいて、走行中における前記地上給電装置からの電力の受電を制御する、
    車両。
  2. 前記制御装置は、
    前記車両の乗員から提供される情報、又は前記車両の過去の充電履歴情報に基づいて、前記充電予定を把握する、
    請求項１に記載の車両。
  3. 前記車両の乗員から提供される情報は、前記車両の充電予定に関する情報である、
    請求項２に記載の車両。
  4. 前記車両の乗員から提供される情報は、前記車両の走行予定に関する情報である、
    請求項２に記載の車両。
  5. 前記制御装置は、
    前記車両の乗員から提供される情報に基づいて、前記車両の目的地の設備情報と滞在時間とを把握し、
    前記目的地に定置式給電設備があり、かつ前記目的地での滞在時間が所定時間以上であれば、走行中における前記地上給電装置からの電力の受電を不許可とする、
    請求項４に記載の車両。
  6. 前記制御装置は、
    前記車両の走行終了後に充電予定がある場合は、走行中における前記地上給電装置からの電力の受電を不許可とする、
    請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両。
  7. 前記制御装置は、
    前記車両の航続可能距離又は前記車両に搭載されたバッテリの充電率に基づいて、前記判定閾値を設定し
    前記車両の走行終了後に充電予定があり、かつ、前記車両の目的地までの距離が前記判定閾値未満であれば、走行中における前記地上給電装置からの電力の受電を不許可とする、
    請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の車両。
  8. 前記判定閾値は、さらに前記車両に搭載されたエアコンの稼働状況又は外気温を考慮して設定される、
    請求項７に記載の車両。
  9. 前記判定閾値は、さらに前記車両の車両タイプを考慮して設定される、
    請求項７又は請求項８に記載の車両。
  10. 前記判定閾値は、前記車両が、バッテリ以外のエネルギ源を有していない車両である場合は、バッテリ以外にもエネルギ源を有している車両である場合よりも小さくされる、
    請求項９に記載の車両。
  11. 地上給電装置から非接触で電力を受電する車両であって、
    前記車両の走行終了後の充電予定に基づいて、走行中における前記地上給電装置からの電力の受電を制御する制御装置を備え、
    前記制御装置は、
    前記車両の走行終了後に充電予定がある場合に、走行中における前記地上給電装置からの電力の受電を不許可とし、
    前記車両の走行終了後に充電予定がない場合であっても、目的地近傍の定置式給電設備の稼働状況と、当該定置式給電設備を利用中の他車両の充電状態と、に基づいて推定された当該定置式給電設備の利用開始可能時刻が、前記車両の電欠予想時刻よりも早いときは、走行中における前記地上給電装置からの電力の受電を不許可とする、
    車両。
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