WO2014199499A1 - 車両給電システム - Google Patents

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章雄 上田
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株式会社Ihi
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Definitions

  • the present invention relates to a mobile vehicle power supply system.
  • Patent Document 1 listed below discloses a parking assistance device that suppresses a relative displacement between a power transmission unit (power feeding coil) fixed to a road surface and a power reception unit (power reception coil) installed on the bottom surface of the vehicle. That is, the parking assist device is mounted on a vehicle and recognizes the position of the power transmission unit from a power reception unit that receives power from the power transmission unit in a non-contact state, a camera that captures the surroundings of the vehicle, and an image obtained from the camera. A first vehicle guidance unit that guides the vehicle toward the power transmission unit, and a second vehicle guidance unit that guides the vehicle based on the power received by the power reception unit.
  • Patent Document 2 discloses a non-contact power feeding system that suppresses the generation of loss due to energy conversion in the non-contact power feeding. That is, this non-contact power feeding system has a power transmission coil laid along the vehicle running path, a power reception coil that receives power supplied from the power transmission coil, and vehicle position information and accelerator pedal operation information (accelerator information). ), A beacon that outputs signal information of a traffic signal installed in the traveling direction of the vehicle, and vehicle position information and accelerator information so that Lorentz force is generated in the traveling direction in response to power reception by the power receiving coil. And a control device that controls energization timing of the power transmission coil that transmits power to the power receiving coil based on signal information from the beacon.
  • the parking assistance device disclosed in Patent Document 1 described above is applied to the road surface when applied to suppressing the positional deviation between the feeding coil installed in a column and the receiving coil of the vehicle in a stop area such as an intersection.
  • the installed power supply coil is behind a moving vehicle traveling in front and the power supply coil cannot be recognized by the camera.
  • the distance to the moving vehicle ahead is narrow, it is difficult to photograph the feeding coil.
  • the non-contact electric power feeding system disclosed by the said patent document 2 has laid the feeding coil along the road surface, there exists a problem that a system will enlarge and cost will rise.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and appropriately detects the position of the power supply coil in various places where the moving vehicle can stop without causing an increase in size and cost of the system, and the power supply coil and the vehicle on the ground. It aims at suppressing position shift with a receiving coil.
  • a moving vehicle power feeding system that performs non-contact power feeding to a moving vehicle, wherein the power feeding means is provided at a place where the moving vehicle can stop.
  • a positioning mark provided at a certain distance from the power feeding means, a power receiving means provided on the moving vehicle for receiving power from the power feeding means, and a power feeding means provided on the moving vehicle for detecting the positioning mark.
  • Distance specifying means for specifying the distance between the vehicle and the moving vehicle, and a driving support means for supporting traveling to the power supplying means of the moving vehicle based on the distance between the power supply means specified by the distance specifying means and the moving vehicle.
  • the distance specifying unit captures a surrounding image of the moving vehicle with a camera, and determines a distance between the power feeding unit and the moving vehicle based on the surrounding image. calculate.
  • a plurality of power supply means are provided, and one positioning mark is provided at a position separated from the plurality of power supply means by a certain distance.
  • the mobile vehicle power supply system further includes a power supply location notification means for notifying the moving vehicle of a power supply means that the mobile vehicle is not stopped as a power supply location, and the distance specifying means includes the power supply location notified from the power supply location notification means, The distance to the power supply location is calculated based on the detection result of the positioning mark.
  • the driving support means displays a driving support image indicating a distance between the power supply means and the moving vehicle on the display unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a mobile vehicle power feeding system according to an embodiment of the present invention, and is a schematic diagram illustrating a positional relationship of each component on a road. It is a schematic diagram which shows the detailed structure of the principal part of the mobile vehicle electric power feeding system which concerns on one Embodiment of this invention. It is a flowchart which shows operation
  • the mobile vehicle power supply system A As shown in FIG. 1, the mobile vehicle power supply system A according to this embodiment is provided in four power supply coils L1 to L4, a positioning mark post P, a control device C, and a mobile vehicle M that are fixedly provided on the ground. Vehicle device U.
  • Such a moving vehicle power feeding system A supplies (power feeds) electric power to the moving vehicle M stopped before the traffic light on the road D through the power feeding coils L1 to L4 in a non-contact manner.
  • Each of the power supply coils L1 to L4 constitutes a power supply unit in this embodiment together with a power supply circuit (not shown).
  • the positioning mark post P and the control device C constitute a power feeding location notifying unit in the present embodiment.
  • Each of the power supply coils L1 to L4 is a helical coil having a predetermined coil diameter, and is embedded at a certain interval in front of the traffic signal in the traveling direction of the moving vehicle M on the road D as shown in the figure. That is, among the four feeding coils L1 to L4, the feeding coil L1 is provided at a position closest to the traffic light on the road D, and the feeding coil L2 is provided at a position on the road D next to the traffic light next to the feeding coil L1.
  • the feeding coil L3 is provided on the road D at a position next to the traffic signal next to the feeding coil L2, and the feeding coil L4 is located on the road D next to the traffic signal next to the feeding coil L3 (that is, on the road D). (The farthest position from the traffic light).
  • Each of the feeding coils L1 to L4 radiates a magnetic field (feeding magnetic field) to the surroundings when AC power having a predetermined frequency is supplied from the feeding circuit.
  • Such feeding coils L1 to L4 have a posture in which the coil axis is in the vertical direction (vertical direction) so that the feeding magnetic field acts on the moving vehicle M, and is exposed to the road D or non-magnetic such as plastic. It is embed
  • the power supply circuit outputs AC power to each of the power supply coils L1 to L4 in accordance with a power supply control signal input from the control device C.
  • the positioning mark post P is provided on the shoulder of the road D and on the road D on the upstream side (side far from the traffic light) by a certain distance from the feeding coil L4 farthest from the traffic light. And. That is, since the distance between the power supply coils L1 to L4 on the road D is a fixed value, and the distance between the power supply coil L4 and the positioning mark post P is also a fixed value, the positioning mark post P is connected to each of the power supply coils L1 to L4. On the other hand, it is provided upstream by a certain distance.
  • the positioning mark p1 is a sign for making the moving vehicle M recognize the presence of the positioning mark post P, and is a very unique figure that cannot exist around the road D.
  • the beacon p2 is a wireless communication device that transmits a stop assistance signal to the moving vehicle M based on a control signal input from the control device C.
  • This stop assistance signal is a signal for notifying the moving vehicle M of the feeding coils L1 to L4 as the “feeding place” that is the closest to the traffic signal where the moving vehicle M is not stopped.
  • the control device C is a software-type control device that functions based on a predetermined system control program, and supplies AC power to the power supply circuit when the moving vehicle M stops on any of the power supply coils L1 to L4. In addition, when there is no moving vehicle M that stops on any of the power supply coils L1 to L4, the control device C ends the supply of AC power to the power supply circuit.
  • a receiving coil of the moving vehicle M described later is electromagnetically coupled to the feeding coil L1, so that the impedance facing the feeding coil L1 from the feeding circuit is reached.
  • (Output impedance of the power feeding circuit) varies greatly with respect to a state where the moving vehicle M is not stopped.
  • the control device C monitors such a change in the output impedance for each of the power supply coils L1 to L4, thereby determining in which position the moving vehicle M has stopped on the power supply coils L1 to L4 to the power supply circuit.
  • the mobile vehicle M is notified of the power feeding location as a stop assistance signal via the beacon p2.
  • the moving vehicle M is a vehicle that is driven by a driver and travels on the road D, and is, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle that travels using electric power as a power source.
  • the moving vehicle M includes a vehicle device U that constitutes the moving vehicle power supply system A together with the above-described power supply coils L1 to L4, a power supply circuit (not shown), a positioning mark post P, and ground equipment including a control device C. .
  • the vehicle device U includes a power receiving coil 1, a communication unit 2, a camera 3, a speed sensor 4, a distance calculation unit 5, a control unit 6, and a touch panel 7, as shown in FIG.
  • the moving vehicle M naturally includes components necessary for traveling such as an engine, a traveling motor, an operation handle, a brake, and a storage battery (secondary battery).
  • the communication unit 2, the camera 3, the speed sensor 4, and the distance calculation unit 5 constitute a distance specifying unit in the present embodiment
  • the control unit 6 and the touch panel 7 travel in the present embodiment. It constitutes a support means.
  • the power receiving coil 1 is provided at the bottom of the moving vehicle M in such a posture that the coil axis is in the vertical direction (vertical direction) so as to be able to face the power feeding coils L1 to L4.
  • the power receiving coil 1 has substantially the same coil diameter as each of the power feeding coils L1 to L4 that are ground facilities, and receives AC power in a contactless manner by being electromagnetically coupled to any of the power feeding coils L1 to L4.
  • Such a power receiving coil 1 constitutes a power receiving means in this embodiment together with a charging circuit (not shown).
  • the AC power (received power) received by the power receiving coil 1 is supplied from the power receiving coil 1 to the drive motor through the charging circuit, and is converted into DC power to be charged in a storage battery (not shown).
  • non-contact power reception from the power feeding coils L1 to L4 by the power receiving coil 1 of the moving vehicle M is performed based on a magnetic field resonance method. That is, a resonance capacitor (not shown) for constituting a resonance circuit is connected to each of the power receiving coil 1 and each of the power feeding coils L1 to L4. Further, for example, the capacitance of the resonance capacitor includes the resonance frequency of the power reception side resonance circuit composed of the power reception coil 1 and the resonance capacitor, and the resonance frequency of the power supply side resonance circuit composed of the power supply coils L1 to L4 and the resonance capacitor. Are set to have the same frequency.
  • the communication unit 2 is a wireless communication device that receives the stop assistance signal transmitted from the beacon p2 and outputs the stop assistance signal to the distance calculation unit 5.
  • the camera 3 captures a surrounding image of the moving vehicle M in the forward traveling direction and outputs it to the distance calculation unit 5. This camera 3 is installed so that the field angle of view is fixed near the windshield of the moving vehicle M so that, for example, a surrounding image of a specific fixed region in the traveling direction of the moving vehicle M is captured.
  • the speed sensor 4 is a sensor that detects the traveling speed of the moving vehicle M, and outputs the traveling speed of the moving vehicle M to the distance calculation unit 5 as a speed signal.
  • the distance calculation unit 5 is a software-type calculation device that functions based on a predetermined distance calculation program, and the position of the mark post P in the surrounding image input from the camera 3 and the surrounding image stored in advance as calculation parameters. And distance data table showing the relationship between the distance between the moving vehicle M and the mark post P, and each between the feeding coils L1 to L4 and the positioning mark post P (positioning mark p1) stored in advance as calculation parameters. Based on the distance, the stop assistance signal input from the communication unit 2, and the traveling speed of the moving vehicle M input from the speed sensor 4, the distance between the moving vehicle M and the power feeding location (power feeding travel distance K) is calculated. . The distance calculation unit 5 outputs the power feeding travel distance K to the control unit 6.
  • the control unit 6 is a software-type control device that functions based on a predetermined vehicle control program, and instructs the distance calculation unit 5 to acquire the power feed travel distance K based on an operation instruction signal input from the touch panel 7. To do.
  • the control unit 6 generates a driving support image that assists the driver in order to stop the moving vehicle M at the power supply location based on the power supply travel distance K input from the distance calculation unit 5, and the driving support image Is output to the touch panel 7.
  • This driving support image displays, for example, a numerical value of a power feeding travel distance K that gradually decreases as the mobile vehicle M travels.
  • the distance calculation unit 5 and the control unit 6 are shown as separate functional components, but the distance calculation unit 5 and the control unit 6 are the same in terms of hardware. That is, the distance calculation unit 5 and the control unit 6 are a kind of computer composed of hardware elements such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). Each function mentioned above is implement
  • the touch panel 7 is, for example, a liquid crystal display with an operation panel attached in the vicinity of the operation handle.
  • the touch panel 7 displays the driving support image based on the support image signal input from the control unit 6 and receives a driver's operation instruction. It outputs to the control part 6 as an operation instruction signal.
  • the control device C constantly monitors the stop / non-stop state of the moving vehicle M in each of the power supply coils L1 to L4, and among the power supply coils L1 to L4, the power supply coil in the non-stop state closest to the traffic light That is, the leading empty state power supply coil in the traveling direction of the moving vehicle M is detected as a “power supply location”, and this power supply location is output to the beacon p2 as a stop auxiliary signal.
  • the leading moving vehicle M stops at the stop line in front of the traffic light, and the subsequent moving vehicles M sequentially stop behind the preceding moving vehicle M. Therefore, when the traffic light becomes “red”, the moving vehicle M sequentially stops on the feeding coil closer to the traffic light. For example, when two moving vehicles M are traveling on the road D, the leading moving vehicle M stops on the feeding coil L1, and the following moving vehicle M stops on the feeding coil L2.
  • the control device C detects the power feeding coil L3 as a “power feeding place” and outputs it to the beacon p2.
  • the control device C repeatedly performs such detection of the power supply location and output to the beacon p2 at predetermined time intervals.
  • the beacon p2 transmits a stop assistance signal indicating the “power supply location” to the surroundings at the predetermined time interval.
  • the moving vehicle M traveling in the area where the stop assistance signal can be received can sequentially receive the stop assistance signal and grasp the “power supply location”.
  • the vehicle apparatus U mounted on the moving vehicle M operates as shown in FIG.
  • the control unit 6 determines whether or not an acquisition instruction (distance acquisition instruction) for the power supply travel distance K is input from the touch panel 7 (step S1). That is, the control unit 6 constantly monitors whether or not the acquisition instruction is input while the moving vehicle M is traveling. When the acquisition instruction is input and the determination in step S1 is “Yes”, the distance calculation is performed. The unit 5 is instructed to start the acquisition of the power feed travel distance K, and on the other hand, when the acquisition instruction is not input, a standby state is repeated in which the determination process of step S1 is repeated. When the driver of the moving vehicle M determines that the remaining charge of the storage battery is low and needs to be charged, the driver of the moving vehicle M inputs an instruction to acquire the power supply travel distance K to the touch panel 7.
  • an acquisition instruction distance acquisition instruction
  • the distance calculation unit 5 receives the surrounding image input from the camera 3, the position of the mark post P in the surrounding image, the moving vehicle M, and the mark post P.
  • a distance data table (computation parameter) indicating the relationship with the distance between the power supply coils L1 to L4 and each positioning mark post P (computation parameter), a stop auxiliary signal input from the communication unit 2, The calculation process of the power supply travel distance K based on the travel speed of the moving vehicle M input from the speed sensor 4 is started.
  • the surrounding image captured by the camera 3 whose shooting angle of view is fixed with respect to the moving vehicle M includes the mark post P when the moving moving vehicle M enters within a predetermined distance before the mark post P. That is, the mark post P does not appear in the surrounding image when the moving vehicle M travels before the predetermined distance.
  • the surrounding image includes the mark post P, and the mark in the surrounding image as the traveling position of the moving vehicle M approaches the mark post P sequentially. The position of the post P changes sequentially.
  • the distance calculating unit 5 extracts the mark post P by performing predetermined image processing on the surrounding image, specifies the position of the mark post P in the surrounding image, and uses the specified position of the mark post P to determine the distance data. By searching the table (calculation parameters), the distance (first power supply travel distance k1) between the moving vehicle M and the mark post P is specified (step S2).
  • the distance calculation unit 5 determines the distance between the stop location and the positioning mark post P based on the stop location based on the stop assist signal and each distance (calculation parameter) between each of the feeding coils L1 to L4 and the positioning mark post P (second parameter).
  • the power supply travel distance k2) is specified (step S3).
  • the distance calculation unit 5 calculates the initial value of the power supply travel distance K by adding the first power supply travel distance k1 and the second power supply travel distance k2 acquired in this way, and outputs them to the control unit 6 ( Step S4).
  • the control unit 6 generates a driving support image indicating the initial value input from the distance calculation unit 5 and outputs the driving support image as a support image signal to the touch panel 7 (step S5).
  • the initial value of the power supply travel distance K obtained in this way is the distance between the mobile vehicle M and the power supply location at a certain instantaneous time, with respect to the mobile vehicle M whose travel position approaches the positioning mark post P every moment. Since the moving vehicle M is traveling, the power supply traveling distance K is gradually decreased from the initial value according to the traveling speed of the moving vehicle M.
  • the distance calculation unit 5 subtracts a distance (actual traveling distance k3) obtained by sequentially multiplying the traveling speed of the moving vehicle M input from the speed sensor 4 by a predetermined time T from the initial value every predetermined time T.
  • the power supply travel distance K at each time after the time when the initial value is acquired is calculated and output to the control unit 6 (step S6).
  • control part 6 produces
  • power feeding travel distance K that sequentially decreases after the initial value is sequentially displayed in time series.
  • the driver of the moving vehicle M stops the moving vehicle M at the power feeding place by operating the moving vehicle M with reference to such a driving support image.
  • the power receiving coil 1 of the moving vehicle M is opposed to the power feeding place (for example, the power feeding coil L3).
  • the control device C detects that the power receiving coil 1 is electromagnetically coupled to the power feeding coil L3
  • the control device C causes the power feeding circuit (not shown) to start outputting AC power to the power feeding coil L3.
  • the control unit 6 of the moving vehicle M determines whether or not the power receiving coil 1 has received power from the power feeding coil L3 (step S8). When this determination is “Yes”, all the processes are terminated.
  • the power supply from such ground equipment to the moving vehicle M is terminated when the traffic light becomes “blue”. That is, when the traffic signal turns “blue” and the moving vehicle M starts running, the electromagnetic coupling of the power receiving coil 1 with respect to the power feeding coil L3 is eliminated, and the power feeding coil (not shown) is fed to the power feeding circuit (not shown). The supply to L3 is terminated.
  • the moving vehicle M can stop without causing an increase in system size and cost. It is possible to appropriately detect the positions of the power feeding coils L1 to L4 in various places, and to suppress the positional deviation between the power feeding coils L1 to L4 and the power receiving coil 1 of the moving vehicle M.
  • the acquisition of the power feeding travel distance K is started based on the driver's operation instruction, but the present invention is not limited to this.
  • the control unit 6 stores in advance the installation position of the positioning mark post P on the map and grasps the current location of the moving vehicle M based on a GPS (Global Positioning System) signal and other wireless information in addition to the speed sensor 4. Then, when the moving vehicle M approaches the positioning mark post P, acquisition of the power feeding travel distance K may be automatically started.
  • GPS Global Positioning System
  • the mark post P is provided in front of each of the feeding coils L1 to L4 in the traveling direction, but the present invention is not limited to this.
  • the mark post P may be provided in the same manner as the feeding coil L4 positioned closest to the moving vehicle M.
  • the power feeding location is grasped by the moving vehicle M by transmitting the power feeding location from the beacon p2 to the moving vehicle M, but the present invention is not limited to this.
  • a display unit that displays an image indicating the power feeding location on the positioning mark post P may be provided, and the moving vehicle M may grasp the power feeding location by capturing the image with the camera 3.
  • the power supply travel distance K is acquired by capturing the surrounding image including the mark post P with the camera 3, but the present invention is not limited to this.
  • a laser sensor may be employed, and the power feeding travel distance K may be acquired based on the detection result of the positioning mark post P by the laser sensor.
  • one positioning mark post P is provided for the four power supply coils L1 to L4.
  • the present invention is not limited to this.
  • one positioning mark post P may be provided for one power supply coil L1.
  • the electric power feeding distance K was displayed on the touchscreen 7, this invention is not limited to this.
  • the operation time to the power supply location may be displayed.
  • necessary operations and the like may be displayed. That is, the support information based on the power supply travel distance K may be information that supports driving to the power supply location.
  • the power supply travel distance K is displayed on the touch panel 7, but the present invention is not limited to this.
  • a speaker may be provided in the moving vehicle M, and the power feeding travel distance K may be notified by voice to the speaker.
  • the position of the power feeding coil in various places where the moving vehicle can stop is appropriately detected to suppress positional deviation between the ground power feeding coil and the power receiving coil of the vehicle.

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Abstract

本発明の移動車両給電システムは、移動車両（Ｍ）に対して非接触給電を行い、移動車両（Ｍ）が停車し得る場所に設けられた給電コイル（Ｌ１）～（Ｌ４）と、給電コイル（Ｌ１）～（Ｌ４）から一定距離離れた位置に設けられた位置決めマークと、移動車両（Ｍ）に設けられ、給電コイル（Ｌ１）～（Ｌ４）から電力を受電する受電コイルと、移動車両（Ｍ）に設けられ、位置決めマークを検知することにより給電コイル（Ｌ１）～（Ｌ４）と移動車両（Ｍ）との距離を特定する距離特定手段と、前記距離特定手段によって特定された給電コイル（Ｌ１）～（Ｌ４）と移動車両（Ｍ）との距離に基づいて移動車両Ｍの給電コイル（Ｌ１）～（Ｌ４）までの走行を支援する制御部とを備える。

Description

車両給電システム
　本発明は、移動車両給電システムに関する。
　下記特許文献１には、路面に固定された送電ユニット（給電コイル）と車両底面に設置された受電ユニット（受電コイル）との相対的な位置ずれを抑える駐車支援装置が開示されている。すなわち、この駐車支援装置は、車両に搭載され、送電ユニットから非接触状態で電力を受電する受電ユニットと、車両の周囲を撮影するカメラと、カメラから得られる画像で送電ユニットの位置を認識して送電ユニットに向けて車両を誘導する第１の車両誘導部と、受電ユニットの受電した電力に基づいて車両を誘導する第２の車両誘導部とを備えている。
　また、下記特許文献２には、非接触給電におけるエネルギー変換に伴う損失の発生を抑制する非接触給電システムが開示されている。すなわち、この非接触給電システムは、車両の走路に沿って敷き詰められた送電コイルと、送電コイルから供給された電力を受電する受電コイルを有すると共に車両の位置情報及びアクセルペダルの操作情報（アクセル情報）を発信する車両と、車両の進行方向に設置された信号機の信号情報を出力するビーコンと、受電コイルにて受電に伴い進行方向にローレンツ力が発生するように、車両の位置情報及びアクセル情報並びにビーコンからの信号情報に基づいて受電コイルへ送電する送電コイルの通電タイミングを制御する制御装置とを備えている。
日本国特開２０１１－１８８６７９号公報 日本国特開２０１０－２６８６６１号公報
　ところで、上記特許文献１に開示された駐車支援装置は、例えば、交差点等の停車エリアにおいて縦列に設置された給電コイルと車両の受電コイルとの位置ずれを抑制することに適用した場合、路面に設置された給電コイルが前方を走行する移動車両の陰となって、給電コイルをカメラで認識できない可能性が高い。特に、前方の移動車両との距離が詰まっている場合には、給電コイルを撮影することが難しい。また、上記特許文献２に開示された非接触給電システムは、給電コイルを路面に沿って敷き詰めているので，システムが大型化すると共にコストが上昇する問題がある。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされ、システムの大型化及びコスト上昇を招くことなく、移動車両が停車し得る様々な場所における給電コイルの位置を適切に検知して地上の給電コイルと車両の受電コイルとの位置ずれを抑制することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る、第１の態様は、移動車両に対して非接触給電を行う移動車両給電システムであって、移動車両が停車し得る場所に設けられた給電手段と、給電手段から一定距離離れた位置に設けられた位置決めマークと、移動車両に設けられ、給電手段から電力を受電する受電手段と、移動車両に設けられ、位置決めマークを検知することにより給電手段と移動車両との距離を特定する距離特定手段と、前記距離特定手段によって特定された給電手段と移動車両との距離に基づいて移動車両の給電手段までの走行を支援する走行支援手段とを備える。
　本発明に係る、第２の態様は、上記第１の態様において、距離特定手段は、前記移動車両の周囲画像をカメラによって撮影し、前記周囲画像に基づいて給電手段と移動車両との距離を算出する。
　本発明に係る、第３の態様は、上記第１または第２の態様において、給電手段が複数設けられ、前記複数の給電手段に対して一定距離離れた位置に1つの位置決めマークが設けられた移動車両給電システムであって、移動車両が停車していない給電手段を給電場所として移動車両に通知する給電場所通知手段をさらに備え、距離特定手段は、給電場所通知手段から通知された給電場所と位置決めマークの検知結果とに基づいて給電場所までの距離を算出する。
　本発明に係る、第４の態様は、上記第１～第３のいずれか１つの態様において、走行支援手段は、給電手段と移動車両との距離を示す運転支援画像を表示部に表示させる。
　本発明によれば、位置決めマークを用いて給電手段と移動車両との距離を特定するので、システムの大型化及びコスト上昇を招くことなく、移動車両が停車し得る様々な場所における給電手段の位置を適切に検知して前記給電コイル手段と移動車両の受電手段との位置ずれを抑制することができる。
本発明の一実施形態に係る移動車両給電システムの全体構成を示す図であり、各構成要素の道路上における位置関係も示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る移動車両給電システムの要部の詳細な構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る移動車両給電システムの動作を示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
　本実施形態に係る移動車両給電システムＡは、図１に示すように、地上に固定的に設けられた４つの給電コイルＬ１～Ｌ４、位置決めマークポストＰ及び制御装置Ｃ、また移動車両Ｍに設けられた車両装置Ｕから構成されている。
　このような移動車両給電システムＡは、道路Ｄ上の信号機の手前に停車した移動車両Ｍに、給電コイルＬ１～Ｌ４を介することにより非接触で電力を供給（給電）する。各給電コイルＬ１～Ｌ４は、図示しない給電回路と共に本実施形態における給電手段を構成する。また、位置決めマークポストＰ及び制御装置Ｃは、本実施形態における給電場所通知手段を構成している。
　各給電コイルＬ１～Ｌ４は、所定のコイル径を有するヘリカルコイルであり、図示するように道路Ｄにおける移動車両Ｍの走行方向において信号機の手前に一定間隔を空けて埋設されている。すなわち、４つの給電コイルＬ１～Ｌ４のうち、給電コイルＬ１は道路Ｄ上において信号機に最も近い位置に設けられ、給電コイルＬ２は道路Ｄ上において上記給電コイルＬ１の次に信号機に近い位置に設けられ、給電コイルＬ３は道路Ｄ上において上記給電コイルＬ２の次に信号機に近い位置に設けられ、給電コイルＬ４は道路Ｄ上において上記給電コイルＬ３の次に信号機に近い位置（つまり道路Ｄ上において信号機から最も遠い位置）に設けられている。
　また、各給電コイルＬ１～Ｌ４は、上記給電回路から所定周波数の交流電力が供給されることにより磁界（給電磁界）を周囲に放射する。このような給電コイルＬ１～Ｌ４は、上記給電磁界が移動車両Ｍに作用するように、コイル軸を上下方向（垂直方向）とした姿勢、かつ、道路Ｄに露出した状態あるいはプラスチック等の非磁性材料によってモールドされた状態で道路Ｄ上に埋設されている。なお、上記給電回路は、制御装置Ｃから入力される給電制御信号に応じて各給電コイルＬ１～Ｌ４に交流電力を出力する。
　位置決めマークポストＰは、図示するように、道路Ｄの路肩かつ道路Ｄにおいて信号機から最も遠い給電コイルＬ４から一定距離だけ上流側（信号機から遠い側）に設けられており、位置決めマークｐ１とビーコンｐ２とを備えている。すなわち、道路Ｄ上における各給電コイルＬ１～Ｌ４の距離は固定値であり、また給電コイルＬ４と位置決めマークポストＰとの距離も固定値なので、位置決めマークポストＰは、各給電コイルＬ１～Ｌ４に対して一定距離だけ上流側に設けられていることになる。
　位置決めマークｐ１は、位置決めマークポストＰの存在を移動車両Ｍに認識させるための標識であり、道路Ｄの周辺に存在し得ない極めて特異な図形である。ビーコンｐ２は、制御装置Ｃから入力される制御信号に基づいて移動車両Ｍに停車補助信号を送信する無線通信機である。この停車補助信号は、各給電コイルＬ１～Ｌ４のうち、移動車両Ｍが停車していない信号機に最も近い給電コイルを「給電場所」として移動車両Ｍに通知するための信号である。
　制御装置Ｃは、所定のシステム制御プログラムに基づいて機能するソフトウエア型制御装置であり、移動車両Ｍが給電コイルＬ１～Ｌ４上の何れかに停車すると、給電回路に交流電力を供給する。また、この制御装置Ｃは、給電コイルＬ１～Ｌ４上の何れかに停車する移動車両Ｍが存在しなくなると、給電回路に交流電力の供給を終了させる。
　給電コイルＬ１～Ｌ４上の何れか（例えば給電コイルＬ１）に移動車両Ｍが停車すると、後述する移動車両Ｍの受電コイルが給電コイルＬ１と電磁結合するので、給電回路から給電コイルＬ１を臨むインピーダンス（給電回路の出力インピーダンス）は、移動車両Ｍが停車していない状態に対して大きく変化する。例えば、制御装置Ｃは、このような出力インピーダンスの変化を各給電コイルＬ１～Ｌ４についてモニタすることにより、移動車両Ｍが給電コイルＬ１～Ｌ４上の何れに停車したかを判定して給電回路に給電を開始させると共に、ビーコンｐ２を介して上記給電場所を停車補助信号として移動車両Ｍに通知する。
　移動車両Ｍは、運転者によって運転されて道路Ｄ上を走行する自動車であり、例えば電力を動力源として走行する電気自動車やハイブリッド自動車である。この移動車両Ｍは、上述した給電コイルＬ１～Ｌ４、給電回路（図示略）、位置決めマークポストＰ及び制御装置Ｃからなる地上設備とともに本移動車両給電システムＡを構成する車両装置Ｕを備えている。
　この車両装置Ｕは、図２に示すように、受電コイル１、通信部２、カメラ３、速度センサ４、距離演算部５、制御部６及びタッチパネル７を備えている。なお、図２では省略しているが、移動車両Ｍは、エンジン、走行モータ、操作ハンドル、ブレーキ及び蓄電池（二次電池）等の走行に必要な構成要素を当然に具備する。このような各構成要件のうち、通信部２、カメラ３、速度センサ４及び距離演算部５は、本実施形態における距離特定手段を構成し、また制御部６及びタッチパネル７は本実施形態における走行支援手段を構成している。
　受電コイル１は、上記給電コイルＬ１～Ｌ４と対向可能なように、コイル軸が上下方向（垂直方向）となる姿勢で移動車両Ｍの底部に設けられている。この受電コイル１は、地上設備である各給電コイルＬ１～Ｌ４と略同一のコイル径を有し、給電コイルＬ１～Ｌ４の何れかと電磁気的に結合することによって交流電力を非接触で受電する。このような受電コイル１は、図示しない充電回路と共に本実施形態における受電手段を構成している。
　受電コイル１が受電した交流電力（受電電力）は、受電コイル１から上記充電回路を経て駆動モータに供給され、また直流電力に変換されて蓄電池（図示略）に充電される。
　ここで、移動車両Ｍの受電コイル１による給電コイルＬ１～Ｌ４からの非接触受電は、磁界共鳴方式に基づいて行われる。すなわち、受電コイル１と各給電コイルＬ１～Ｌ４とには各々に共振回路を構成するための共振用コンデンサ（図示略）が接続されている。また、例えば共振用コンデンサの静電容量は、受電コイル１と共振用コンデンサとからなる受電側共振回路の共振周波数と給電コイルＬ１～Ｌ４と共振用コンデンサとからなる給電側共振回路の共振周波数とは同一周波数となるように設定されている。
　通信部２は、上記ビーコンｐ２から送信された上記停車補助信号を受信する無線通信機であり、停車補助信号を距離演算部５に出力する。カメラ３は、移動車両Ｍの前方進行方向の周囲画像を撮影して距離演算部５に出力する。このカメラ３は、例えば移動車両Ｍの進行方向における特定の固定領域の周囲画像を撮影するように、移動車両Ｍのフロントガラス近傍に撮影画角が固定するように設置されている。速度センサ４は、移動車両Ｍの走行速度を検出するセンサであり、移動車両Ｍの走行速度を速度信号として距離演算部５に出力する。
　距離演算部５は、所定の距離演算プログラムに基づいて機能するソフトウエア型演算装置であり、カメラ３から入力された周囲画像、演算パラメータとして予め記憶している周囲画像内におけるマークポストＰの位置と移動車両ＭとマークポストＰとの間の距離との関係を示す距離データテーブル、同じく演算パラメータとして予め記憶している各給電コイルＬ１～Ｌ４と位置決めマークポストＰ（位置決めマークｐ１）間の各距離、通信部２から入力される停車補助信号、また速度センサ４から入力される移動車両Ｍの走行速度に基づいて、移動車両Ｍと上記給電場所までの距離（給電走行距離Ｋ）を算出する。この距離演算部５は、上記給電走行距離Ｋを制御部６に出力する。
　制御部６は、所定の車両制御プログラムに基づいて機能するソフトウエア型制御装置であり、タッチパネル７から入力される操作指示信号に基づいて上記距離演算部５に給電走行距離Ｋの取得処理を指示する。また、この制御部６は、距離演算部５から入力された給電走行距離Ｋに基づいて移動車両Ｍを給電場所に停車させるために運転者を支援する運転支援画像を生成し、前記運転支援画像を示す画像信号（支援画像信号）をタッチパネル７に出力する。この運転支援画像は、例えば移動車両Ｍの走行に伴って徐々に小さくなる給電走行距離Ｋを数値表示する。
　ここで、図２では距離演算部５と制御部６とを別の機能構成要素として示しているが、距離演算部５と制御部６とはハードウエア的には同一である。すなわち、距離演算部５と制御部６とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のハードウエア要素から構成される一種のコンピュータであり、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された上記距離演算プログラムや車両制御プログラムを実行することにより上述した各機能を実現する。このような制御部６の詳細処理については、後述する動作説明の中で説明する。
　タッチパネル７は、例えば操作ハンドル近傍に取り付けられた操作パネル付き液晶ディスプレイであり、制御部６から入力された支援画像信号に基づいて上記運転支援画像を表示すると共に、運転者の操作指示を受け付けて操作指示信号として制御部６に出力する。
　次に、このように構成された本移動車両給電システムＡの動作について、図３のフローチャートに沿って説明する。
　最初に、地上設備の動作について説明する。すなわち、制御装置Ｃは、各給電コイルＬ１～Ｌ４における移動車両Ｍの停車／非停車の状態を常時監視しており、各給電コイルＬ１～Ｌ４のうち、信号機に最も近い非停車状態の給電コイル、つまり移動車両Ｍの進行方向において最も先頭の空状態給電コイルを「給電場所」として検知し、この給電場所を停車補助信号としてビーコンｐ２に出力する。
　ここで、信号機が「赤」になると、先頭の移動車両Ｍが前記信号機の手前の停止線に停車し、後続の移動車両Ｍは前の移動車両Ｍの後ろに順次停車する。したがって、信号機が「赤」になると、移動車両Ｍは、信号機により近い給電コイル上に順次停車することになる。例えば、２台の移動車両Ｍが道路Ｄ上を走行していた場合、先頭の移動車両Ｍは、給電コイルＬ１上に停車し、これに続く移動車両Ｍは給電コイルＬ２上に停車する。この場合、制御装置Ｃは、給電コイルＬ３を「給電場所」として検知してビーコンｐ２に出力する。
　制御装置Ｃは、このような給電場所の検知とビーコンｐ２への出力とを所定のタイムインターバルで繰り返し行う。この結果、ビーコンｐ２は、前記所定のタイムインターバルで「給電場所」を示す停車補助信号を周囲に送信している。この停車補助信号の受信可能圏内を走行する移動車両Ｍは、前記停車補助信号を順次受信して「給電場所」を把握することができる。
　このような地上設備に対して、移動車両Ｍに搭載された車両装置Ｕは、図３に示すように動作する。最初に、制御部６はタッチパネル７から給電走行距離Ｋの取得指示（距離取得指示）が入力されたか否かを判断する（ステップＳ１）。すなわち、制御部６は、移動車両Ｍの走行中において上記取得指示が入力されたか否かを常時監視しており、前記取得指示が入力されてステップＳ１の判断が「Ｙｅｓ」となると、距離演算部５に給電走行距離Ｋの取得開始を指示し、一方、取得指示が入力されない状態ではステップＳ１の判断処理を繰り返す待機状態となる。移動車両Ｍの運転者は、蓄電池の充電残量が少なくなり充電が必要であると判断すると、給電走行距離Ｋの取得指示をタッチパネル７に入力する。
　距離演算部５は、制御部６から給電走行距離Ｋの取得開始指示が入力されると、カメラ３から入力される周囲画像、周囲画像内におけるマークポストＰの位置と移動車両ＭとマークポストＰとの間の距離との関係を示す距離データテーブル（演算パラメータ）、各給電コイルＬ１～Ｌ４と位置決めマークポストＰ間の各距離（演算パラメータ）、通信部２から入力される停車補助信号、また速度センサ４から入力される移動車両Ｍの走行速度に基づく給電走行距離Ｋの算出処理を開始する。
　ここで、撮影画角が移動車両Ｍに対して固定されたカメラ３が撮影する周囲画像は、走行中の移動車両ＭがマークポストＰの手前の所定距離内に入るとマークポストＰを含む。つまり、移動車両Ｍが上記所定距離以前を走行している状態では、マークポストＰは周囲画像内に現れない。しかしながら、移動車両ＭがマークポストＰの手前の所定距離内に入ると、周囲画像はマークポストＰを含み、また移動車両Ｍの走行位置がマークポストＰに順次近づくに応じて周囲画像内におけるマークポストＰの位置が順次変化する。
　距離演算部５は、周囲画像に所定の画像処理を施すことによりマークポストＰを抽出して周囲画像内におけるマークポストＰの位置を特定し、特定したマークポストＰの位置を用いて上記距離データテーブル（演算パラメータ）を検索することにより移動車両ＭとマークポストＰとの間の距離（第１給電走行距離ｋ１）を特定する（ステップＳ２）。
　距離演算部５は、停車補助信号に基づく停車場所と各給電コイルＬ１～Ｌ４と位置決めマークポストＰ間の各距離（演算パラメータ）とに基づいて停車場所と位置決めマークポストＰ間の距離（第２給電走行距離ｋ２）を特定する（ステップＳ３）。距離演算部５は、このようにして取得した第１給電走行距離ｋ１と第２給電走行距離ｋ２とを合算することにより、給電走行距離Ｋの初期値を算出して制御部６に出力する（ステップＳ４）。この結果、制御部６は、距離演算部５から入力された上記初期値を示す運転支援画像を生成して支援画像信号としてタッチパネル７に出力する（ステップＳ５）。
　このようにして求められた給電走行距離Ｋの初期値は、走行位置が時々刻々と位置決めマークポストＰに近づく移動車両Ｍに係る、ある瞬時時刻における移動車両Ｍと給電場所までの距離である。移動車両Ｍは走行しているので、給電走行距離Ｋは、移動車両Ｍの走行速度に応じて上記初期値から時々刻々と順次小さくなる。距離演算部５は、速度センサ４から入力される移動車両Ｍの走行速度に所定時間Ｔを順次掛け算して得られる距離（実走行距離ｋ3）を所定時間Ｔ毎に上記初期値から減算することにより、上記初期値を取得した時刻以降の各時刻における給電走行距離Ｋを計算して制御部６に出力する（ステップＳ６）。
　そして、制御部６は、距離演算部５から入力された各給電走行距離Ｋを示す運転支援画像を順次生成して支援画像信号としてタッチパネル７に出力する（ステップＳ７）。この結果、タッチパネル７には、初期値に続いて順次小さくなる給電走行距離Ｋが時系列的に順次表示される。
　移動車両Ｍの運転者は、このような運転支援画像を参照して移動車両Ｍを運転操作することにより、移動車両Ｍを給電場所に停車させる。この結果、移動車両Ｍの受電コイル１が給電場所（例えば給電コイルＬ３）に対向状態となる。制御装置Ｃは、給電コイルＬ３に受電コイル１が電磁結合したことを検知すると、給電回路（図示略）に給電コイルＬ３への交流電力の出力を開始させ、これによって移動車両Ｍへの給電が開始される。移動車両Ｍの制御部６は、受電コイル１が給電コイルＬ３から電力を受電したか否かを判断し（ステップＳ８）、この判断が「Ｙｅｓ」となると、全ての処理を終了する。
　このような地上設備から移動車両Ｍへの給電は、信号機が「青」になることによって終了する。すなわち、制御装置Ｃは、信号機が「青」になって移動車両Ｍが走行を開始することにより給電コイルＬ３に対する受電コイル１の電磁結合が解消されると、給電回路（図示略）に給電コイルＬ３への供給を終了させる。
　このような本実施形態によれば、位置決めマークポストＰ（位置決めマークｐ１）を用いて給電走行距離Ｋを取得するので、システムの大型化及びコスト上昇を招くことなく、移動車両Ｍが停車し得る様々な場所における給電コイルＬ１～Ｌ４の位置を適切に検知して給電コイルＬ１～Ｌ４と移動車両Ｍの受電コイル１との位置ずれ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、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形であってもよい。
（１）上記実施形態では、運転者の操作指示に基づいて給電走行距離Ｋの取得を開始するが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部６が地図上における位置決めマークポストＰの設置位置を予め記憶し、速度センサ４に加えて、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号やその他無線による情報に基づいて移動車両Ｍの現在地を把握し、移動車両Ｍが位置決めマークポストＰに接近すると、自動的に給電走行距離Ｋの取得を開始してもよい。
（２）また、運転者の操作指示に基づいて給電走行距離Ｋの取得を開始するのではなく、カメラ３がマークポストＰを撮影すると、自動的に給電走行距離Ｋの取得を開始してもよい。
（３）上記実施形態では、マークポストＰを走行方向において各給電コイルＬ１～Ｌ４の手前側に設けたが、本発明はこれに限定されない。例えばマークポストＰを移動車両Ｍに対して最も手前側に位置する給電コイルＬ４と同一に設けてもよい。
（４）上記実施形態では、ビーコンｐ２から移動車両Ｍに給電場所を送信することによって移動車両Ｍで給電場所を把握したが、本発明はこれに限定されない。例えば、位置決めマークポストＰに給電場所を示す画像を表示する表示部を設け、この画像をカメラ３によって撮影することにより移動車両Ｍで給電場所を把握してもよい。
（５）上記実施形態では、カメラ３によってマークポストＰを含む周囲画像を撮影することによって給電走行距離Ｋを取得したが、本発明はこれに限定されない。例えば、カメラ３に代えて、レーザーセンサを採用し、前記レーザーセンサによる位置決めマークポストＰの検出結果に基づいて給電走行距離Ｋを取得してもよい。
（６）上記実施形態では、４つの給電コイルＬ１～Ｌ４に対して１つの位置決めマークポストＰを設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば１つの給電コイルＬ１に対して１つの位置決めマークポストＰを設けてもよい。
（７）上記実施形態では、タッチパネル７に給電走行距離Ｋを表示させたが、本発明はこれに限定されない。給電走行距離Ｋに代えて、例えば給電場所までの運転時間を表示させてもよい。また、給電走行距離Ｋや運転時間以外にも、必要な操作等を表示させてもよい。すなわち、給電走行距離Ｋに基づく支援情報は給電場所までの運転を支援する情報であればよい。
（８）上記実施形態では、タッチパネル７に給電走行距離Ｋを表示させたが、本発明はこれに限定されない。例えば、移動車両Ｍにスピーカを設け、前記スピーカに給電走行距離Ｋを音声報知させてもよい。
システムの大型化及びコスト上昇を招くことなく、移動車両が停車し得る様々な場所における給電コイルの位置を適切に検知して地上の給電コイルと車両の受電コイルとの位置ずれを抑制する。
　Ａ　移動車両給電システム
Ｐ　位置決めマークポスト
Ｌ１～Ｌ４　給電コイル
Ｃ　制御装置
Ｍ　移動車両
Ｕ　車両装置
１　受電コイル
２　通信部
３　カメラ
４　速度センサ
５　距離演算部
６　制御部
７　タッチパネル
Ｄ　道路

Claims (4)

  1. 　移動車両に対して非接触給電を行う移動車両給電システムであって、
    前記移動車両が停車し得る場所に設けられた給電手段と、
    前記給電手段から一定距離離れた位置に設けられた位置決めマークと、
    前記移動車両に設けられ、前記給電手段から電力を受電する受電手段と、
    前記移動車両に設けられ、前記位置決めマークを検知することにより前記給電手段と前記移動車両との距離を特定する距離特定手段と、
    前記距離特定手段によって特定された前記給電手段と前記移動車両との距離に基づいて前記移動車両の前記給電手段までの走行を支援する走行支援手段と
    を備える移動車両給電システム。
  2. 　前記距離特定手段は、前記移動車両の周囲画像をカメラによって撮影し、前記周囲画像に基づいて前記給電手段と前記移動車両との距離を算出する請求項１に記載の移動車両給電システム。
  3. 　前記給電手段が複数設けられ、前記複数の給電手段に対して一定距離離れた位置に1つの前記位置決めマークが設けられた移動車両給電システムであって、
    前記移動車両が停車していない前記給電手段を給電場所として前記移動車両に通知する給電場所通知手段をさらに備え、
    前記距離特定手段は、前記空給電場所通知手段から通知された前記給電場所と前記位置決めマークの検知結果とに基づいて前記給電場所までの距離を算出する請求項１または２記載の移動車両給電システム。
  4. 　前記走行支援手段は、前記給電手段と前記移動車両との距離を示す運転支援画像を表示部に表示させる請求項１～３のいずれか一項に記載の移動車両給電システム。
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