給電装置搭載車両
【課題】車両本体の給電部が外部の電力供給先に対して位置ずれしている状態であっても、給電部から外部の電力供給先への非接触給電を行うことができる給電装置搭載車両の提供にある。
【解決手段】外部の電力供給先へ電力供給する受給電装置２０を車両本体１１に搭載した給電装置搭載車両であって、受給電装置２０は、非接触給電により外部の電力供給先へ電力供給する給電部を有する非接触ユニット２１と、非接触ユニット２１の向きを変更可能に、車両本体１１に取り付ける非接触ユニット可動機構と、を備え、非接触ユニット可動機構を駆動させるユニット駆動部と、を備え、ユニット駆動部は、非接触ユニット２１の向きを前記電力供給先の向きに対向させた。
【解決手段】外部の電力供給先へ電力供給する受給電装置２０を車両本体１１に搭載した給電装置搭載車両であって、受給電装置２０は、非接触給電により外部の電力供給先へ電力供給する給電部を有する非接触ユニット２１と、非接触ユニット２１の向きを変更可能に、車両本体１１に取り付ける非接触ユニット可動機構と、を備え、非接触ユニット可動機構を駆動させるユニット駆動部と、を備え、ユニット駆動部は、非接触ユニット２１の向きを前記電力供給先の向きに対向させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電を行う給電装置を車体に搭載した給電装置搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
給電装置搭載車両の従来の技術としては、例えば、特許文献１に開示された移動充電装置及び移動充電方法を挙げることができる。
特許文献１に開示された移動充電装置は、移動している移動充電車から移動している被充電車の受電部へ充電を行う充電部とを備えている。
そして、移動充電装置には、移動している被充電車と移動している移動充電車との間を、充電可能な所定距離に保つように、被充電車へ移動充電車を追従させる距離維持部を備えている。
【０００３】
この距離維持部が、移動充電車の駆動系により加速・減速を行わせて被充電車と移動充電車との車間距離を維持することから、被充電車の受電部に対して移動充電車の充電部が充電可能な範囲に位置することになる。
因みに、移動充電車の充電部は、被充電車の受電部の高さと同じ高さになるように車体に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３５３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、被充電車の受電部の位置に合わせて移動充電車の充電部を設置していることから、両車が直進する状態では充電部と受電部を充電可能な範囲に位置させることができる。
しかしながら、走行時や停止時において両車の位置が幅方向に互いに位置ずれしている場合では、受電部が充電部へ向くことができず充電ができないという問題がある。
つまり、移動充電車の充電部が受電部への充電可能な範囲から幅方向の位置ずれが生じないように移動充電車を走行させたりあるいは停止させたりする必要がある。
また、従来技術では、移動充電車の充電部が被充電車の受電部の高さと同じ高さになるように設置されているが、充電部の高さと異なる高さに設置されている受電部である場合には、充電部と受電部の位置が合わず充電は不可能である。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、車両本体の給電部が外部の電力供給先に対して位置ずれしている状態であっても、給電部から外部の電力供給先への非接触給電を行うことができる給電装置搭載車両の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、外部の電力供給先へ電力供給する給電装置を車両本体に搭載した給電装置搭載車両であって、前記給電装置は、非接触給電により外部の電力供給先へ電力供給する給電部を有する非接触ユニットと、前記非接触ユニットの向きを変更可能に、前記車両本体に取り付ける非接触ユニット可動機構と、前記非接触ユニット可動機構を駆動させるユニット駆動部と、を備え、前記ユニット駆動部は、前記非接触ユニットを前記電力供給先に対向させることを特徴とする。
なお、非接触ユニットの車両本体に対する可動の自由度は１軸以上であればよく、好ましくは２軸の自由度であり、より好ましくは３軸の自由度である。
【０００８】
本発明によれば、給電部を有する非接触ユニットが非接触ユニット可動機構を介して外部の電力供給先に向くように姿勢を変更することが可能である。
非接触ユニットが外部の電力供給先と対向することにより、車両本体の給電部が外部の電力供給先に対して位置ずれしている状態であっても、非接触ユニットの給電部から外部の電力供給先への電力供給が可能となる。
【０００９】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記非接触ユニットは、前記車両本体の前部および後部の少なくとも一方に設置されてもよい。
【００１０】
この場合、車両前方や車両後方に存在する外部の電力供給先に対して非接触給電を行うことができる。
【００１１】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記非接触ユニットは、非接触給電により外部の電力供給元から電力供給を受ける受電部を有してもよい。
【００１２】
この場合、非接触ユニットが受電部を有することで、非接触ユニットによる外部の電力供給先に対する非接触給電を行うことができるだけでなく、外部の電力供給元からの非接触給電を受けることができる。
また、車両本体の前部および後部に非接触ユニットが存在する場合、一方の非接触ユニットにより外部の電力供給先への非接触給電を行いつつ、他方の非接触ユニットにより外部の電力供給元から非接触給電を受けることも可能である。
【００１３】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記非接触ユニットは、外部の電力供給先又は電力供給元と通信可能な送受信部を有してもよい。
【００１４】
この場合、非接触ユニットが送受信部を有することで、外部の電力供給先に対する非接触給電を行うだけでなく、非接触ユニットと外部の電力供給先との間で各種情報の通信を行うことができる。
【００１５】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記給電装置は、外部の電力供給先の位置又は向きを探知する探知器を備え、前記探知器による外部の電力供給先の位置又は向きに基づき、前記非接触ユニットの向きを制御するコントローラと、を備えてもよい。
【００１６】
この場合、探知器が外部の電力供給先の位置又は向きを探知し、外部の電力供給先の位置又は向きが探知された場合には、非接触ユニットを外部の電力供給先へ向けられるように、コントローラがユニット駆動部を制御する。
このため、非接触ユニットを外部の電力供給先へ確実に向けることができ、非接触ユニットの給電部から外部の電力供給先への電力供給がより確実となる。
【００１７】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記非接触ユニットは路面に対して対向可能であってもよい。
【００１８】
この場合、非接触ユニットが路面と対向可能であることから、非接触ユニットは路面方向の外部の電力供給元からの非接触給電を受けることができる。
【００１９】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、外部の電力供給先が受電装置を搭載した受電側車両であって、前記給電装置は、前記受電側車両との距離を計測する測距器と、前記非接触ユニットを前記車両の前後方向に進退させる非接触ユニット進退機構と、を備え、前記コントローラは、前記測距器により計測された前記受電側車両との距離に基づき非接触ユニット進退機構を制御してもよい。
【００２０】
この場合、測距器が非接触ユニットと受電側車両との距離を計測する。コントローラは、非接触ユニットと受電側車両との計測距離に基づき、非接触ユニット進退機構を制御する。
非接触ユニット進退機構が制御されることにより、非接触ユニットと受電装置との距離を一定範囲内とすることが可能であり、非接触ユニットの給電部から受電装置への非接触給電をより適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、車両本体の給電部が外部の電力供給先に対して位置ずれしている状態であっても、給電部から外部の電力供給先への非接触給電を行うことができる給電装置搭載車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係る電気自動車の概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）は非接触ユニットを示す平面図であり、（ｂ）は非接触ユニットを示す側面図である。
【図３】非接触ユニットおよびマーカーの画像上での表示例を示す説明図である。
【図４】電気自動車による他の車両への非接触給電の例を示す平面図であり、（ａ）は両車の中心が一致して縦列で直進走行する例であり、（ｂ）は両車の中心が不一致で同方向へ直進走行する例であり、（ｃ）は両車の進行方向が不一致となるカーブを走行する例である。
【図５】他の車両による電気自動車への非接触給電の例を示す平面図であり、（ａ）は両車の中心が一致して縦列で直進走行する例であり、（ｂ）は両車の中心が不一致で同方向へ直進走行する例であり、（ｃ）は両車の進行方向が不一致となるカーブを走行する例である。
【図６】電気自動車３台の縦列走行時の非接触給電を示す側面図である。
【図７】非接触ユニットが路面側の給電装置と対向した状態の側面図である。
【図８】第２の実施形態に係る電気自動車の概略構成を示す図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は第３の実施形態に係る電気自動車の非接触ユニットの正面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂは）別例に係る受電部Ｒの作用を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る給電装置搭載車両を図面に基づいて説明する。
本実施形態は、給電装置搭載車両の一例としての電気自動車について説明する。
図１における電気自動車１０の左方を車両前方とし、図１の右方を車両後方としている。
図１に示す電気自動車１０の車両本体１１には前輪１２と後輪１３が備えられている。
車両本体１１は、走行駆動源である駆動モータ１４と、駆動モータ１４への電力制御を行うインバータ（図示せず）やコンバータ（図示せず）等を有する電力制御部１５と、電力を蓄えるバッテリ１６を備えている。
バッテリ１６に蓄えられた電力が電力制御部１５を通じて駆動モータ１４へ供給されるように電力配線１７が配設されている。
駆動モータ１４と電力制御部１５が電力配線１７により接続されているほか、電力制御部１５とバッテリ１６も電力配線１７により接続されている。
電力制御部１５に備えられる電力系の各機器は車両本体１１に設けられたＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８に制御される。
本実施形態のＥＣＵ１８はコントローラに相当し、電力制御部１５を制御するほか、車両本体１１に設けられているその他の機器を制御する。
【００２４】
この実施形態の電気自動車１０は、車両本体１１に給電装置および受電装置としての受給電装置２０を搭載している。
受給電装置２０は、外部の電力供給先である受電装置（例えば、他車搭載の受電装置）に対して非接触給電を行ったり、外部の電力供給元である給電装置（例えば、他車搭載の給電装置）からの非接触給電を受けたりすることが可能である。
この実施形態では、受給電装置２０は車両本体１１の前部および後部に設置されているが、車両本体１１の前部に設置されている受給電装置２０と車両本体１１の後部に設置されている受給電装置２０は構成が同じである。
車両本体１１の後部に設置されている受給電装置２０は、車両本体１１の前部に設置されている受給電装置２０よりも高い位置に設置されている。
【００２５】
受給電装置２０は、車両本体１１に対して水平方向および上下方向に回動する非接触ユニット２１と、車両本体１１に対する非接触ユニット２１の姿勢を変更可能とする非接触ユニット可動機構と、非接触ユニット可動機構を駆動させるユニット駆動部と、非接触ユニット２１を進退させる非接触ユニット進退機構と、を備えている。
【００２６】
この実施形態の非接触ユニット２１は、非接触給電により外部の電力供給先へ電力供給する給電部および非接触給電により外部の電力供給元から電力供給を受ける受電部としての受給電部２２を備えている。
受給電部２２は方形状盤体であって、受給電部２２の内部には、コイル（図示せず）とコイルと電磁誘導により磁気的に結合される自己共振コイル（図示せず）を備えている。
受給電部２２における前方に向けられた盤面が給電および受電可能な受給電面である。
受給電部２２と電力制御部１５は電力配線１７に接続されており、受給電部２２のコイルが高周波電力の供給を受けると、電磁誘導により自己共振コイルへ高周波電力が供給される。
例えば、外部の電力供給先である受電装置の受電部に対して、高周波電力の供給を受けた受給電部２２が対向する場合、この受電部が受給電部２２の共振周波数と同じ共振周波数である場合、磁気共鳴し、受給電部２２から受電部に対する非接触給電が行われる。
【００２７】
非接触ユニット２１は、非接触ユニット可動機構に支持されるとともに、車両本体１１に対して水平方向および上下方向に回動可能である。
非接触ユニット可動機構は、車両本体１１に対して進退可能な進退部材２３に支持されており、進退部材２３に対して水平方向に回動するＬ字状のアーム２４を有している。
アーム２４の車両本体１１側は水平回動の軸心Ｐを形成する基軸部２４Ａを備え、基軸部２４Ａの下端から前方へ突出し、非接触ユニット２１を上下回動に支持する支持軸部２４Ｂを備えている。
【００２８】
受給電装置２０は、第１モータ２５、第２モータ２６および第３モータ２７を備えている。
第１モータ２５はアーム２４の水平回動を行うユニット駆動部に相当し、車両本体１１の前部に設けられ、第１モータ２５の回転軸（図示せず）は基軸部２４Ａの上端に連結されている。
第２モータ２６は非接触ユニット２１の上下回動を行うユニット駆動部に相当し、支持軸部２０Ｂの先端部に備えられている。
図２（ａ）に示すように、第２モータ２６の回転軸（図示せず）は非接触ユニット２１をアーム２４に軸支する軸２８に連結されている。
第３モータ２７は、進退部材２３の後方に設置されており第３モータ２７の回転軸は、進退部材と連結されている。
そして、第３モータ２７は、進退部材２３とともに非接触ユニット２１を前後に進退させる非接触ユニット進退機構を構成する。
第１モータ２５、第２モータ２６および第３モータ２７はいずれも電動モータであり、ＥＣＵ１８と接続されており、ＥＣＵ１８により制御される。
【００２９】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、非接触ユニット２１の姿勢の変更が可能な範囲を示す図である。
図２（ａ）に示すように、非接触ユニット２１の水平回動の範囲は、車両本体１１の幅方向の中心から左右それぞれに４５°の角度の範囲である。
なお、図中のＱは非接触ユニット２１の上下回動の軸心を示している。
図２（ｂ）に示すように、非接触ユニット２１の上下回動の範囲は、受給電部２２の盤面が路面と平行になる位置（盤面と水平面との角度０°）から盤面と水平面との角度１８０°の範囲である。
このため、非接触ユニット２１は水平回動および上下回動の２軸の自由度を持ち、広い範囲へ向きを変更することが可能である。
また、非接触ユニット２１の前後の進退距離Ｌは進退部材２３の進退可能範囲により設定されている。
【００３０】
図１に示す電気自動車１０は、外部の電力供給先や外部の電力供給元の位置および向きを探知する探知器３０を備えている。
この実施形態では探知器３０は、距離センサ３１と位置センサ３２を備えており、距離センサ３１は公知のミリ波レーダーであり、測距器に相当する。
位置センサは公知のＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサである。
距離センサ３１は、外部の電力供給先や外部の電力供給元と非接触ユニット２１との距離を測定する。
また、位置センサ３２は、外部の電力供給先や外部の電力供給元を撮像して撮像データを得て撮像データを画像処理する。
【００３１】
距離センサ３１および位置センサ３２はＥＣＵ１８と接続されている。
ＥＣＵ１８では画像処理された撮像データに基づき外部の電力供給先や外部の電力供給元の有無が認識されるほか、距離センサ３１により測定された距離に基づき外部の電力供給先や外部の電力供給元との距離や方向が認識される。
この実施形態では、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、非接触ユニット２１の受給電部２２に円錐状のマーカー３３が設けられている。
マーカー３３は、外部の電力供給先や外部の電力供給元に同じマーカーを有する受電部や給電部が備えられている場合、位置センサ３２の画像処理において目印として利用され、非接触ユニット２１と受電部や給電部との位置あわせを行い易くするために設けられている。
この受電部や給電部に対して非接触ユニット２１が完全に対向している状態では、画像上ではマーカー３３と受電部や給電部のマーカーが重畳する。
【００３２】
例えば、外部の電力供給先としての受電側車両が電気自動車１０の前方を走行する前方車両であり、前方車両がマーカー３３と同じマーカーＭを有する受電部Ｒを備えている場合、位置センサ３２により得られた前方車両の画像処理を行う。
図３（ａ）は画像処理における画像の一部を示しており、前方車両の受電部ＲとマーカーＭが表示され、予め画像領域Ｅにおいて位置設定された非接触ユニット２１とマーカー３３が表示される。
この画像処理の際に、マーカー３３およびマーカーＭの位置関係を把握することにより、非接触ユニット２１と受電部Ｒとの距離や方向が特定される。
画像処理において特定された距離や方向に基づき、非接触ユニット２１の向きを制御することで、画像上ではマーカー３３とマーカーＭが重畳し、受電部Ｒに対して非接触ユニット２１が正対する。
【００３３】
また、マーカー３３が円錐状であることで、画像上のマーカーＭは、非接触ユニット２１に対する受電部Ｒの位置に応じて変形して表示される。
図３（ｂ）に示すように、例えば、非接触ユニット２１が受電部Ｒと傾斜することなく正対している場合では、画像上のマーカーＭは円形表示となる。
また、非接触ユニット２１が受電部Ｒとが傾斜して正対していない場合は、マーカーＭは非接触ユニット２１と受電部Ｒとの傾斜の程度に応じて楕円形、扇形又は涙滴形として表示される。
また、非接触ユニット２１と受電部Ｒとの距離に応じて表示されるマーカーＭの表示サイズが変わる。
マーカーＭは、非接触ユニット２１と受電部Ｒが近い場合には大きく表示され、遠い場合には小さく表示される。
従って、ＥＣＵ１８は、距離センサ３１とは別に、画像上におけるマーカーＭの形状や大きさに基づき非接触ユニット２１と受電部Ｒとの距離や方向を特定する。
【００３４】
この実施形態の電気自動車１０は、外部の電力供給先や外部の電力供給元の通信装置（例えば、他車搭載の通信装置）と無線通信可能な送受信部３５を有している。
送受信部３５は、車両本体１１の上部に設置されるとともにＥＣＵ１８と接続されており、他の通信装置と無線による双方向の通信を行う。
送受信の通信データはＥＣＵ１８と送受信部３５との間でやり取りされ、通信データは非接触給電に必要な情報を含む。
通信データは、例えば、電気自動車１０の状態を示すデータ、外部の電力供給先を特定する識別データ、非接触給電に必要なデータおよび外部の電力供給先の状態（外部の電力供給先が受電装置搭載車両の場合は車両の状態を含む）を示すデータ等である。
【００３５】
本実施形態の電気自動車１０による非接触給電について説明する。
まず、電気自動車１０から外部の電力供給先である受電側車両の受電装置へ非接触給電を行う場合について説明する。
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、電気自動車１０の前に受電装置を搭載した受電側車両（以下「前方車両」と表記する）Ａが走行している状態であって、前方車両Ａが給電要求する状態を前提とする。
なお、前方車両Ａの受電装置には非接触給電を受けることが可能な受電部Ｒを備えているものとし、受電部Ｒは非接触ユニット２１の受給電部２２と同様に向きを変更することが可能な構成が好ましい。
【００３６】
前方車両Ａの給電要求を送受信部３５が受信すると、ＥＣＵ１８は電気自動車１０の走行時および停車時に関わらず、探知器３０を作動させる。
探知器３０の距離センサ３１は、前方車両Ａの受電装置における受電部Ｒと非接触ユニット２１との距離との距離を測定する。
位置センサ３２は受電部Ｒを含む前方車両Ａの後部を撮像し、受電部Ｒの位置および向きを認識できるように画像処理する。
ＥＣＵ１８は、探知器３０により得た受電部Ｒと非接触ユニット２１との距離と受電部Ｒの位置および向きに基づき、第１モータ２５および第２モータ２６の駆動を制御する。
第１モータ２５の駆動制御により、非接触ユニット２１は水平方向へ回動され、また、第２モータ２６の駆動制御により非接触ユニット２１が上下方向において回動される。
非接触ユニット２１の水平方向および上下方向の回動の組み合わせにより、非接触ユニット２１が受電部Ｒと対向するように、非接触ユニット２１の姿勢が変更される。
【００３７】
非接触ユニット２１が受電部Ｒと対向し、受電部Ｒと非接触ユニット２１との距離が予め設定された設定範囲内であるとき、ＥＣＵ１８は電力制御部１５を制御して非接触ユニット２１へ高周波電力を供給する。
このとき、非接触ユニット２１の受給電部２２と同じ構造を有する受電部Ｒに対しての受給電部２２の共振周波数と同じ共振周波数である場合、非接触ユニット２１と受電部Ｒは磁気共鳴し、受電部Ｒに対する非接触給電が行われる。
非接触給電を受けた受電部Ｒは高周波電力を整流し、得られた電力は受電装置を通じて電力が必要な電力機器（モータやバッテリ等）に供給される。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、前方車両Ａと電気自動車１０の幅方向の中心が一致する縦列で直進走行する場合、非接触ユニット２１と受電部Ｒは進行方向において前後に位置する。
この場合、第１モータ２５は非接触ユニット２１の向きが進行方向と一致する方向となるように制御される。
従って、非接触給電が可能な設定範囲内の車間距離にあれば、受電部Ｒに対する非接触ユニット２１からの非接触給電が維持される。
第３モータ２７は、非接触給電が可能な設定範囲の車間距離となるように進退部材２３を前後に進退させ、非接触ユニット２１を前方車両Ａに接近又は離隔する。
【００３９】
図４（ｂ）は、前方車両Ａと電気自動車１０の進行方向が一致しているものの、前方車両Ａと電気自動車１０の幅方向の中心が不一致の縦列で直進走行する場合であり、前方車両Ａが電気自動車１０よりも左寄りを走行している。
この場合、受電部Ｒに向けて非接触ユニット２１がやや左側へ向けられ、非接触ユニット２１と受電部Ｒが対向する状態を維持する。
また、この場合では、前方車両Ａの受電部Ｒも非接触ユニット２１へ向けることが望ましい。
走行時において前方車両Ａと電気自動車１０との幅方向の位置ずれが変化しても、非接触ユニット２１が受電部Ｒへ常に向けられることで受電部Ｒに対する非接触ユニット２１からの非接触給電が維持される。
【００４０】
図４（ｃ）は、前方車両Ａが左カーブを走行する場合であり、前方車両Ａの中心と電気自動車１０の進行方向は不一致である。
この場合、左方へ曲がる前方車両Ａの受電部Ｒへ非接触ユニット２１が向けられ、非接触ユニット２１と受電部Ｒとは対向する状態となる。
カーブ走行時において前方車両Ａおよび電気自動車１０の進行方向が互いに変化しても、受電部Ｒの位置に基づき非接触ユニット２１が受電部Ｒへ常に向けられることで受電部Ｒに対する非接触ユニット２１からの非接触給電が維持される。
なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）は走行時に限らず、信号待ち等の前方車両Ａおよび電気自動車１０の停止時においても前方車両Ａと電気自動車１０との間の非接触給電が行われる。
【００４１】
次に、電気自動車１０が外部の電力供給元である給電側車両の給電装置から非接触給電を受ける場合について説明する。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、電気自動車１０の後に給電装置を搭載した給電側車両（以下「後方車両」と表記する）Ｂが走行している状態であって、電気自動車１０が給電要求する状態を前提とする。
なお、この場合、車両本体１１の後部の非接触ユニット２１を用い、給電装置には非接触給電を行うことが可能な給電部Ｓを備えているものとし、給電部Ｓは非接触ユニット２１の受給電部２２と同様に姿勢を変更可能な構成が好ましい。
【００４２】
電気自動車１０のＥＣＵ１８は、バッテリ１６の残電力が一定以下となる等、給電が必要な状態になると、送受信部３５を通じて外部に給電要求を発信する。
後方車両Ｂが電気自動車１０の給電要求を受信し、後方車両Ｂとの通信により、後方車両Ｂから給電が可能であると認識されると、ＥＣＵ１８は電気自動車１０の走行時および停車時に関わらず、車両本体１１の後部側の探知器３０を作動させる。
探知器３０の距離センサ３１は、後方車両Ｂの給電部Ｓと車両本体１１の後部側の非接触ユニット２１との距離を測定する。
位置センサ３２は給電部Ｓを含む後方車両Ｂの前部を撮像し、給電部Ｓの位置を認識できるように画像処理する。
ＥＣＵ１８は、探知器３０により得た給電部Ｓの探知結果としての給電部Ｓと非接触ユニット２１との距離と給電部Ｓの位置に基づき、第１モータ２５および第２モータ２６を制御する。
第１モータ２５の駆動制御により、非接触ユニット２１は水平方向へ回動され、また、第２モータ２６の駆動制御により非接触ユニット２１が上下方向において回動される。
非接触ユニット２１の水平方向および上下方向の回動の組み合わせにより、非接触ユニット２１は給電部Ｓに向けて姿勢が変更される。
【００４３】
非接触ユニット２１が給電部Ｓに向けられ、給電部Ｓと非接触ユニット２１との距離が予め設定された設定範囲内であって、かつ、後方車両Ｂの給電部Ｓに高周波電力が存在すると、非接触ユニット２１と給電部Ｓは磁気共鳴する。
磁気共鳴により後方車両Ｂの給電部Ｓから非接触ユニット２１の受給電部２２に対する非接触給電が行われる。
非接触給電を受けた受給電部２２は発生した高周波電力を整流し、得られた電力は受給電装置２０を通じて電力制御部１５に供給される。
得られた電力は電力制御部１５を通じて、バッテリ１６に充電されたり、駆動モータ１４等へ供給されたりする。
【００４４】
電気自動車１０は、図５（ａ）〜図５（ｃ）の状態で、後方車両Ｂの給電装置から非接触給電を受けることは可能である。
図５（ａ）は電気自動車１０および後方車両Ｂの幅方向の中心が一致して縦列で直進走行する例であり、図５（ｂ）は電気自動車１０および後方車両Ｂの幅方向の中心が不一致で同方向へ直進走行する例であり、図５（ｃ）は電気自動車１０および後方車両Ｂの進行方向が不一致となるカーブを走行する例である。
【００４５】
なお、非接触ユニット２１は受給電部２２を備えることから、図４（ａ）〜図４（ｃ）の状態で、前方車両Ａが給電装置を搭載した外部の電力供給元としての給電側車両である場合、前方車両Ａから電気自動車１０に対する非接触給電が可能である。
また、図５（ａ）〜図５（ｃ）の状態で、後方車両Ｂが受電装置を搭載した外部の電力供給先としての受電側車両である場合、電気自動車１０から後方車両Ｂに対する非接触給電も可能である。
【００４６】
また、図６に示すように、前方車両Ａが外部の電力供給先としての受電側車両であり、後方車両Ｂが外部の電力供給元としての給電側車両である場合、車両本体１１の前部の非接触ユニット２１により前方車両Ａへの給電を行うと同時に、車両本体１１の後部の非接触ユニット２１により後方車両Ｂからの非接触給電を受けてもよい。
さらに、図６において、前方車両Ａが外部の電力供給元としての給電側車両であって、後方車両Ｂが外部の電力供給先としての受電側車両である場合、電気自動車１０は前方車両Ａからの非接触給電を受ける一方で、後方車両Ｂへ非接触給電を行ってもよい。
さらに、図６において、前方車両Ａおよび後方車両Ｂが外部の電力供給元としての給電側車両である場合、電気自動車１０は前方車両Ａおよび後方車両Ｂからの非接触給電を受けてもよい。
さらに、図６において、前方車両Ａおよび後方車両Ｂが外部の電力供給先としての受電側車両である場合、電気自動車１０は前方車両Ａおよび後方車両Ｂへ非接触給電を行うことも可能である。
【００４７】
また、非接触ユニット２１は路面Ｇと対向する位置に姿勢を変えることができるため、路面Ｇと対向する姿勢の状態では、例えば、図７に示すように、路面Ｇに埋め込まれた給電装置Ｔの給電部Ｓから受給電部２２への非接触給電を受けることも可能である。
なお、図７に示す給電装置Ｔは電力制御部Ｃと電源Ｄを備えている。
【００４８】
本実施形態の電気自動車１０によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）非接触ユニット２１が非接触ユニット可動機構を介して外部の電力供給先である受電装置の受電部Ｒに向くように姿勢を変更することが可能である。非接触ユニット２１が受電部Ｒと対向することにより、非接触ユニット２１の受給電部２２が受電装置に対して位置ずれしている状態であっても、非接触ユニット２１の受給電部２２から受電装置への非接触による電力供給が可能となる。
（２）受給電部２２を備えた非接触ユニット２１が車両本体１１の前部および後部に設置されているから、電気自動車１０は車両前方や車両後方の外部の電力供給先としての受電装置に対して非接触給電を行うことができるほか、車両前方や車両後方の外部の電力供給元としての給電装置より非接触給電を受けることができる。
（３）受給電部２２を備えた非接触ユニット２１が車両本体１１の前部および後部に設置されているから、電気自動車１０は前方車両Ａへの給電を行うとともに、後方車両Ｂからの非接触給電を同時に受けることができる。これにより、例えば、前方車両Ａ、電気自動車１０、後方車両Ｂという３台の車両が縦列走行を行う場合でも、走行時の空気抵抗等により電力を消耗しやすい前方車両Ａに電気自動車１０を介して後方車両Ｂの電力を供給することも可能である。
【００４９】
（４）探知器３０が外部の電力供給先である受電装置や外部の電力供給元としての給電装置を探知する。受電装置や給電装置が探知された場合には、非接触ユニット２１が受電装置や給電装置へ向けられるように、ＥＣＵ１８は受電装置や給電装置の方向や位置に基づき、第１モータ２５および第２モータ２６を制御し、非接触ユニット２１の向きを制御する。このため、電気自動車１０の向きを変えることなく自動的に非接触ユニット２１を受電装置や給電装置へ向けることができるほか、探知器３０による探知を継続することにより非接触給電可能な状態を維持することができる。また、非接触ユニット２１の向きを変えることから、電気自動車１０が停止しても、受電装置や給電装置に対する非接触ユニット２１の向きを非接触給電に適した状態に保つことも可能である。
（５）非接触ユニット２１が路面と対向可能であることから、非接触ユニット２１は路面方向への非接触給電を行うことができる。例えば、路面Ｇに埋設された給電装置Ｔの給電部Ｓから非接触給電を受けることが可能となる。
（６）距離センサ３１が非接触ユニット２１と外部の電力供給先である受電装置や外部の電力供給元としての給電装置との距離を計測する。ＥＣＵ１８は、非接触ユニット２１と受電装置や給電装置との計測距離に基づき、第３モータ２７を制御して進退部材２３が制御されることにより、非接触ユニット２１と受電装置や給電装置との距離を一定範囲内とすることが可能である。このため、非接触ユニット２１の受給電部２２から受電装置への非接触による電力供給や、非接触ユニット２１に対する給電部Ｓからの非接触給電をより適切に行うことができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る給電装置搭載車両ついて説明する。
第２の実施形態の給電装置搭載車両は電気自動車の例であるが、送受信部が非接触ユニットに備えられる点で第１の実施形態と異なる。
非接触ユニットおよび送受信部以外の要素については、第１の実施形態と共通するため、共通する要素については、第１の実施形態の説明を援用し、同じ符号を用いる。
【００５１】
図８に示す第２の実施形態に係る電気自動車１０は、非接触ユニット４１の受給電部４２を備えているが、受給電部４２は非接触給電による電力送受のほか、外部の電力供給先又は外部の電力供給元と通信可能な送受信部として機能する。
通信のための情報は、非接触給電の高周波電力とは異なる通信用の周波数を用いて非接触給電の高周波電力に重畳させることで、非接触給電と同時に送受信を行う。
送受信のための情報は、ＥＣＵ１８と接続された電力制御部１５内に設けられた通信制御器４３において非接触給電の高周波電力に重畳される。
なお、非接触給電と同時に情報の送受信を行う場合、非接触ユニット４１と対向する受電装置の受電部Ｒや給電装置の給電部Ｓが受給電部４２に対応する同じ構成を有する必要がある。
【００５２】
この実施形態によれば、非接触ユニット４１を用いた非接触給電と同時に外部の電力供給先としての受電装置側や外部の電力供給元としての給電装置側との通信を行うことができる。
車両本体１１における非接触ユニット４１以外の場所に送受信部を設ける必要がない。
【００５３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る給電装置搭載車両について説明する。
第３の実施形態の給電装置搭載車両も電気自動車の例である。
第３の実施形態は、非接触ユニットを用いた非接触給電時における電力量の多寡に基づき、外部の電力供給元としての給電装置を探知する点、電気自動車が非接触給電により電力供給をうける受電側である点で第１の実施形態と異なる。
【００５４】
図９（ａ）は車両本体１１の前部の非接触ユニット５１を正面から見た図であり、受電部となる非接触ユニット５１は方形状であり、左右に分かれた受給電部５２Ｒ、５２Ｌを有している。
外部の電力供給元としての給電装置は、非接触ユニット５１と同一形状であるが単一の給電部Ｓ（図９（ａ）において二点鎖線で示す）を備えるものとする。
電気自動車１０における非接触ユニット５１以外の構成は、第１の実施形態と基本的に同一である。
なお、ＥＣＵ１８は受給電部５２Ｒ、５２Ｌを通じて得られる電力量（以下「受電量」と表記する）に基づき、受給電部５２Ｒ、５２Ｌ間の非接触給電の偏りを認識する機能を有している。
従って、この実施形態では、ＥＣＵ１８および非接触ユニット５１が探知器に相当する。
【００５５】
電気自動車１０が、送受信部３５による通信により、前方に外部の電力供給元としての給電装置を搭載した前方車両Ａの存在を認識すると、ＥＣＵ１８は、前方車両Ａの後部へ向けて非接触ユニット５１を向けるとともに、非接触ユニット５１が前方車両Ａの後部における一定範囲を走査するように第１モータ２５、第２モータ２６を制御する。
非接触ユニット５１が走査している状態では、ＥＣＵ１８は各受給電部５２Ｒ、５２Ｌの受電量を監視している。
【００５６】
例えば、図９（ａ）のように、非接触ユニット５１の一方の受給電部５２Ｒが他方の受給電部５２Ｌよりも受電量が多い状態では、ＥＣＵ１８は非接触ユニット５１における非接触給電に偏りがあることを受電量の偏りにより把握する。
そして、ＥＣＵ１８は、受電量の偏りの存在から前方車両Ａの給電部Ｓと非接触ユニット５１が正対している状態にないと認識する。
この状態では、非接触ユニット５１における非接触給電時の受電量に偏りがなくなる方向（図９（ａ）における矢印方向）を探知しつつ走査し、非接触ユニット５１をその方向へ移動させるように、ＥＣＵ１８は第１モータ２５、第２モータ２６を制御する。
非接触ユニット５１が非接触給電に偏りがなくなる方向へ移動するにつれて、受給電部５２Ｒ、５２Ｌの受電量が増大し、非接触ユニット５１が給電部Ｓと正対する方向へ移動する。
【００５７】
図９（ｂ）に示すように、非接触ユニット５１が給電部Ｓと正対すると、非接触ユニット５１の受給電部５２Ｒ、５２Ｌ間では受電量に偏りがなくなる。
このとき、各受給電部５２Ｒ、５２Ｌからの受電量を監視しているＥＣＵ１８は、非接触ユニット５１と給電部Ｓが完全に対向していると認識する。
【００５８】
この実施形態では、非接触給電による受電量が多くなるように非接触ユニット５１が給電部Ｓを探知する。つまり、非接触給電による受電量の偏りに基づいて非接触ユニット５１を向けるべき方向を探知することができ、探知器３０においてイメージセンサ等の位置決めのための位置センサ３２を必要とすることがない。
このように、非接触ユニット５１およびＥＣＵ１８を用い、非接触給電時の複数の受給電部５２Ｒ、５２Ｌにおける受電量の偏りに基づき給電部Ｓの向きを探知することができる。
また、非接触ユニット５１が常に給電部Ｓを探知するから非接触給電の開始のタイミングを制御する必要がない。
さらに言うと、ＥＣＵ１８が、非接触ユニット５１と給電部Ｓとの距離を受電量の多寡に基づき特定することも可能であり、この場合、距離センサ３１を不要とすることも可能となる。
【００５９】
（別例）
次に、別例に係る電力供給先の受電部Ｒについて図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して説明する。
別例では、給電装置搭載車両としての電気自動車は第１の実施形態と同じであるが、外部の電力供給先の受電部Ｒに偏光シートが用いられている点で第１の実施形態と異なる。
【００６０】
図１０（ａ）は、位置センサ３２により撮像された電力供給先の受電部Ｒの正面を示しており、左図は遠い位置から撮像された受電部Ｒを示し、右図は左図の撮像位置よりも受電部Ｒに接近した位置にて撮像された受電部Ｒを示す。
この別例では、受電部Ｒは４分割され、分割された領域に対応する偏光シートＬ１〜Ｌ４が備えられている。
これらの偏光シートＬ１〜Ｌ４は撮像の方向によって明度が切り換わる性質を有しており、偏光シートＬ１〜Ｌ４の共通する性質としては、いずれの偏光シートＬ１〜Ｌ４も正面から撮像された場合には偏光シートにおける明度が高くなり、位置センサ３２は偏光シートＬ１〜Ｌ４を認識できる。
図１０（ａ）ではいずれも正面から撮像した受電部Ｒであり、明度が高い状態を便宜的にハッチングにより示すが、正面から撮像した受電部Ｒであることから偏光シートＬ１〜Ｌ４は全てハッチングにより示される。
【００６１】
図１０（ｂ）は、受電部Ｒを見る角度のパターン毎の受電部Ｒを示す図である。
図１０（ｂ）における白抜矢印は撮像の方向を示しており、明度が高い状態を便宜的にハッチングにより示し、明度が低い状態を無地により示す。
また、図１０（ｂ）では、正面から撮像した場合を除き、各受電部Ｒの撮像方向と偏光シートＬ１〜４との傾斜角度を例として４５度としている。
【００６２】
斜め左上から撮像された受電部Ｒは偏光シートＬ１のみが明度の高い状態となり、偏光シートＬ２〜Ｌ４は明度の低い状態である。
斜め上から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ１、Ｌ２が明度の高い状態となり、偏光シートＬ３、Ｌ４は明度の低い状態である。
斜め右上から撮像された受電部Ｒは偏光シートＬ２のみが明度の高い状態となり、偏光シートＬ１、Ｌ３、Ｌ４は明度の低い状態である。
斜め左から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ１、Ｌ３が明度の高い状態となり、偏光シートＬ２、Ｌ４は明度の低い状態である。
【００６３】
正面から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ１〜Ｌ４全てが明度の高い状態となる。
斜め右から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ２、Ｌ４が明度の高い状態となり、偏光シートＬ１、Ｌ３は明度の低い状態である。
斜め左下から撮像された受電部Ｒは偏光シートＬ３のみが明度の高い状態となり、偏光シートＬ１、Ｌ２、Ｌ４は明度の低い状態である。
斜め下から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ３、Ｌ４が明度の高い状態となり、偏光シートＬ１、Ｌ２は明度の低い状態である。
斜め右下から撮像された受電部Ｒは偏光シートＬ４のみが明度の高い状態となり、偏光シートＬ１〜Ｌ３は明度の低い状態である。
【００６４】
このように、明度の高い状態の偏光シートと明度の低い偏光シートの組み合わせパターンにより、受電部Ｒに対する非接触ユニット２１の角度が把握できる。
従って、マーカーＭを用いたと同様に、非接触ユニット２１と受電部Ｒとの距離や方向が特定され、ＥＣＵ１８は受電部Ｒの向きに基づき非接触ユニット２１の向きを制御することができる。
なお、受電部Ｒを例示したが、給電部Ｓに偏光シートＬ１〜Ｌ４を適用してもよく、受電部Ｒや給電部Ｓの分割数や分割された領域の形状は特に限定されず、偏光シートを分割された領域に設けるようにすればよい。
また、別例では明度が高い偏光シートを認識する位置センサ３２としたが、明度が低い偏光シートを認識する位置センサ３２を用いてもよい。
【００６５】
なお、上記の各実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○ 上記の各実施形態では、給電装置搭載車両として電気自動車を例示して説明したが、給電装置搭載車両は給電装置を搭載した電気自動車に限定されない。本発明が適用できる給電装置搭載車両としては、例えば、ハイブリッド車や燃料電池車のほか、内燃機関搭載の車両等、自走可能な車両であればよく、いずれも給電装置を搭載していればよい。
○ 上記の各実施形態では、非接触ユニットは、水平回動および上下回動の２軸の自由度を有して車両本体に対する姿勢を変更することを可能としたが、２軸の自由度に限定されず多関節ロボットのように３軸以上の多軸の自由度を有する構造であってもよい。この場合、非接触ユニット可動機構と非接触ユニット進退機構との一体化を図ることができる。
○ 上記の各実施形態では、非接触給電として、高周波電力に基づく磁場共鳴による送電を例示したが、磁場共鳴以外の方式の非接触給電を採用してもよい。その他の非接触給電の方式としては、電磁誘導によって電力の伝送を行う方式、電力をマイクロ波又はレーザー光に変換して伝送する方式を挙げることができる。この場合、給電装置における非接触ユニットにおける給電部や受電部をそれぞれの方式に適した構成とする必要がある。
【００６６】
○ 上記の実施形態では、探知器として距離センサと位置センサとを組み合わせた探知器や、非接触ユニットおよびＥＣＵによる走査型の探知器としたが、探知器はこれらの方式に限定されない。例えば、ＧＰＳ（全地球測位システム）による位置情報を用いて受電部や給電部を探知する探知器であってもよい。また、距離センサはミリ波レーダーのほかレーザー光を用いた距離センサとしてもよい。なお、距離センサと位置センサを別々に設けてもよい。
○ 上記の実施形態では、非接触ユニット可動機構として水平回動可能なＬ字状のアームや非接触ユニットを上下回動可能とする機構を用いたが、非接触ユニット可動機構の構成は特に限定されない。非接触ユニット可動機構は、例えば、水平回動および上下回動の軸心を形成する円弧状のアームでもよく、少なくとも非接触ユニットの向きを変更可能に、車両本体に取り付ける機構であればよい。また、非接触ユニット可動機構は、受給電部と受電部又は給電部との高さが同じである場合は、水平回動のみを実現する非接触ユニット可動機構であってもよい。
○ 上記の実施形態では、非接触ユニットはＥＣＵの制御を受けるユニット駆動部の駆動により自動的に向きを変更されたが、例えば、電気車両に搭乗するオペレータなどにより非接触ユニットの向きの変更を手動にて行ってもよい。また、ユニット駆動部として電動モータを用いたがモータは電動モータに限らず、超音波モータや流体圧を利用したアクチュエータ等を用いてもよい。
【００６７】
○ 上記の実施形態では、車両前部および車両後部に非接触ユニットを設けた例を説明したが、車両前部および車両後部以外の部位に非接触ユニットを設けてもよい。車両本体の天井や側部に非接触ユニットを設けてもよく、非接触ユニットの数も特に制限されない。
○ 上記の実施形態では、非接触ユニット進退機構は、第３モータの駆動により進退部材を車両本体に対して前後方向に進退させる構成としたが、例えば、進退部材に代えて、伸縮可能なアームやパンタグラフ機構を利用した非接触ユニットの進退機構としてもよい。
○ 上記の実施形態では、非接触給電において非接触ユニットの受給電部と受電部（又は給電部）との間は何も介在しない状態であるが、例えば、受電部（又は給電部）の外側に隔壁等の介在物が存在する場合、非接触ユニットの受給電部を隔壁に当接させてもよい。この場合、隔壁に非接触ユニットの受給電部を隔壁に当接されているものの、非接触ユニットの受給電部と受電部（又は給電部）との間に隔壁が介在物として存在するから、非接触ユニットの受給電部と受電部（又は給電部）との間では非接触給電が行われる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 電気自動車
１１ 車両本体
１５ 電力制御部
１８ ＥＣＵ
２０ 受給電装置
２１、４１、５１ 非接触ユニット
２２、４２、５２Ｒ、５２Ｌ 受給電部
２３ 進退部材
２４ アーム
２５ 第１モータ
２６ 第２モータ
２７ 第３モータ
３０ 探知器
３１ 距離センサ
３２ 位置センサ
３３ マーカー
３５ 送受信部
４３ 通信制御部
Ａ 前方車両
Ｂ 後方車両
Ｍ マーカー
Ｒ 受電部
Ｓ 給電部
Ｌ１〜Ｌ４ 偏光シート
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触給電を行う給電装置を車体に搭載した給電装置搭載車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
給電装置搭載車両の従来の技術としては、例えば、特許文献１に開示された移動充電装置及び移動充電方法を挙げることができる。
特許文献１に開示された移動充電装置は、移動している移動充電車から移動している被充電車の受電部へ充電を行う充電部とを備えている。
そして、移動充電装置には、移動している被充電車と移動している移動充電車との間を、充電可能な所定距離に保つように、被充電車へ移動充電車を追従させる距離維持部を備えている。
【０００３】
この距離維持部が、移動充電車の駆動系により加速・減速を行わせて被充電車と移動充電車との車間距離を維持することから、被充電車の受電部に対して移動充電車の充電部が充電可能な範囲に位置することになる。
因みに、移動充電車の充電部は、被充電車の受電部の高さと同じ高さになるように車体に固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３５３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、被充電車の受電部の位置に合わせて移動充電車の充電部を設置していることから、両車が直進する状態では充電部と受電部を充電可能な範囲に位置させることができる。
しかしながら、走行時や停止時において両車の位置が幅方向に互いに位置ずれしている場合では、受電部が充電部へ向くことができず充電ができないという問題がある。
つまり、移動充電車の充電部が受電部への充電可能な範囲から幅方向の位置ずれが生じないように移動充電車を走行させたりあるいは停止させたりする必要がある。
また、従来技術では、移動充電車の充電部が被充電車の受電部の高さと同じ高さになるように設置されているが、充電部の高さと異なる高さに設置されている受電部である場合には、充電部と受電部の位置が合わず充電は不可能である。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、車両本体の給電部が外部の電力供給先に対して位置ずれしている状態であっても、給電部から外部の電力供給先への非接触給電を行うことができる給電装置搭載車両の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、外部の電力供給先へ電力供給する給電装置を車両本体に搭載した給電装置搭載車両であって、前記給電装置は、非接触給電により外部の電力供給先へ電力供給する給電部を有する非接触ユニットと、前記非接触ユニットの向きを変更可能に、前記車両本体に取り付ける非接触ユニット可動機構と、前記非接触ユニット可動機構を駆動させるユニット駆動部と、を備え、前記ユニット駆動部は、前記非接触ユニットを前記電力供給先に対向させることを特徴とする。
なお、非接触ユニットの車両本体に対する可動の自由度は１軸以上であればよく、好ましくは２軸の自由度であり、より好ましくは３軸の自由度である。
【０００８】
本発明によれば、給電部を有する非接触ユニットが非接触ユニット可動機構を介して外部の電力供給先に向くように姿勢を変更することが可能である。
非接触ユニットが外部の電力供給先と対向することにより、車両本体の給電部が外部の電力供給先に対して位置ずれしている状態であっても、非接触ユニットの給電部から外部の電力供給先への電力供給が可能となる。
【０００９】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記非接触ユニットは、前記車両本体の前部および後部の少なくとも一方に設置されてもよい。
【００１０】
この場合、車両前方や車両後方に存在する外部の電力供給先に対して非接触給電を行うことができる。
【００１１】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記非接触ユニットは、非接触給電により外部の電力供給元から電力供給を受ける受電部を有してもよい。
【００１２】
この場合、非接触ユニットが受電部を有することで、非接触ユニットによる外部の電力供給先に対する非接触給電を行うことができるだけでなく、外部の電力供給元からの非接触給電を受けることができる。
また、車両本体の前部および後部に非接触ユニットが存在する場合、一方の非接触ユニットにより外部の電力供給先への非接触給電を行いつつ、他方の非接触ユニットにより外部の電力供給元から非接触給電を受けることも可能である。
【００１３】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記非接触ユニットは、外部の電力供給先又は電力供給元と通信可能な送受信部を有してもよい。
【００１４】
この場合、非接触ユニットが送受信部を有することで、外部の電力供給先に対する非接触給電を行うだけでなく、非接触ユニットと外部の電力供給先との間で各種情報の通信を行うことができる。
【００１５】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記給電装置は、外部の電力供給先の位置又は向きを探知する探知器を備え、前記探知器による外部の電力供給先の位置又は向きに基づき、前記非接触ユニットの向きを制御するコントローラと、を備えてもよい。
【００１６】
この場合、探知器が外部の電力供給先の位置又は向きを探知し、外部の電力供給先の位置又は向きが探知された場合には、非接触ユニットを外部の電力供給先へ向けられるように、コントローラがユニット駆動部を制御する。
このため、非接触ユニットを外部の電力供給先へ確実に向けることができ、非接触ユニットの給電部から外部の電力供給先への電力供給がより確実となる。
【００１７】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、前記非接触ユニットは路面に対して対向可能であってもよい。
【００１８】
この場合、非接触ユニットが路面と対向可能であることから、非接触ユニットは路面方向の外部の電力供給元からの非接触給電を受けることができる。
【００１９】
また、本発明では、上記の給電装置搭載車両において、外部の電力供給先が受電装置を搭載した受電側車両であって、前記給電装置は、前記受電側車両との距離を計測する測距器と、前記非接触ユニットを前記車両の前後方向に進退させる非接触ユニット進退機構と、を備え、前記コントローラは、前記測距器により計測された前記受電側車両との距離に基づき非接触ユニット進退機構を制御してもよい。
【００２０】
この場合、測距器が非接触ユニットと受電側車両との距離を計測する。コントローラは、非接触ユニットと受電側車両との計測距離に基づき、非接触ユニット進退機構を制御する。
非接触ユニット進退機構が制御されることにより、非接触ユニットと受電装置との距離を一定範囲内とすることが可能であり、非接触ユニットの給電部から受電装置への非接触給電をより適切に行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、車両本体の給電部が外部の電力供給先に対して位置ずれしている状態であっても、給電部から外部の電力供給先への非接触給電を行うことができる給電装置搭載車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係る電気自動車の概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）は非接触ユニットを示す平面図であり、（ｂ）は非接触ユニットを示す側面図である。
【図３】非接触ユニットおよびマーカーの画像上での表示例を示す説明図である。
【図４】電気自動車による他の車両への非接触給電の例を示す平面図であり、（ａ）は両車の中心が一致して縦列で直進走行する例であり、（ｂ）は両車の中心が不一致で同方向へ直進走行する例であり、（ｃ）は両車の進行方向が不一致となるカーブを走行する例である。
【図５】他の車両による電気自動車への非接触給電の例を示す平面図であり、（ａ）は両車の中心が一致して縦列で直進走行する例であり、（ｂ）は両車の中心が不一致で同方向へ直進走行する例であり、（ｃ）は両車の進行方向が不一致となるカーブを走行する例である。
【図６】電気自動車３台の縦列走行時の非接触給電を示す側面図である。
【図７】非接触ユニットが路面側の給電装置と対向した状態の側面図である。
【図８】第２の実施形態に係る電気自動車の概略構成を示す図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）は第３の実施形態に係る電気自動車の非接触ユニットの正面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂは）別例に係る受電部Ｒの作用を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る給電装置搭載車両を図面に基づいて説明する。
本実施形態は、給電装置搭載車両の一例としての電気自動車について説明する。
図１における電気自動車１０の左方を車両前方とし、図１の右方を車両後方としている。
図１に示す電気自動車１０の車両本体１１には前輪１２と後輪１３が備えられている。
車両本体１１は、走行駆動源である駆動モータ１４と、駆動モータ１４への電力制御を行うインバータ（図示せず）やコンバータ（図示せず）等を有する電力制御部１５と、電力を蓄えるバッテリ１６を備えている。
バッテリ１６に蓄えられた電力が電力制御部１５を通じて駆動モータ１４へ供給されるように電力配線１７が配設されている。
駆動モータ１４と電力制御部１５が電力配線１７により接続されているほか、電力制御部１５とバッテリ１６も電力配線１７により接続されている。
電力制御部１５に備えられる電力系の各機器は車両本体１１に設けられたＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８に制御される。
本実施形態のＥＣＵ１８はコントローラに相当し、電力制御部１５を制御するほか、車両本体１１に設けられているその他の機器を制御する。
【００２４】
この実施形態の電気自動車１０は、車両本体１１に給電装置および受電装置としての受給電装置２０を搭載している。
受給電装置２０は、外部の電力供給先である受電装置（例えば、他車搭載の受電装置）に対して非接触給電を行ったり、外部の電力供給元である給電装置（例えば、他車搭載の給電装置）からの非接触給電を受けたりすることが可能である。
この実施形態では、受給電装置２０は車両本体１１の前部および後部に設置されているが、車両本体１１の前部に設置されている受給電装置２０と車両本体１１の後部に設置されている受給電装置２０は構成が同じである。
車両本体１１の後部に設置されている受給電装置２０は、車両本体１１の前部に設置されている受給電装置２０よりも高い位置に設置されている。
【００２５】
受給電装置２０は、車両本体１１に対して水平方向および上下方向に回動する非接触ユニット２１と、車両本体１１に対する非接触ユニット２１の姿勢を変更可能とする非接触ユニット可動機構と、非接触ユニット可動機構を駆動させるユニット駆動部と、非接触ユニット２１を進退させる非接触ユニット進退機構と、を備えている。
【００２６】
この実施形態の非接触ユニット２１は、非接触給電により外部の電力供給先へ電力供給する給電部および非接触給電により外部の電力供給元から電力供給を受ける受電部としての受給電部２２を備えている。
受給電部２２は方形状盤体であって、受給電部２２の内部には、コイル（図示せず）とコイルと電磁誘導により磁気的に結合される自己共振コイル（図示せず）を備えている。
受給電部２２における前方に向けられた盤面が給電および受電可能な受給電面である。
受給電部２２と電力制御部１５は電力配線１７に接続されており、受給電部２２のコイルが高周波電力の供給を受けると、電磁誘導により自己共振コイルへ高周波電力が供給される。
例えば、外部の電力供給先である受電装置の受電部に対して、高周波電力の供給を受けた受給電部２２が対向する場合、この受電部が受給電部２２の共振周波数と同じ共振周波数である場合、磁気共鳴し、受給電部２２から受電部に対する非接触給電が行われる。
【００２７】
非接触ユニット２１は、非接触ユニット可動機構に支持されるとともに、車両本体１１に対して水平方向および上下方向に回動可能である。
非接触ユニット可動機構は、車両本体１１に対して進退可能な進退部材２３に支持されており、進退部材２３に対して水平方向に回動するＬ字状のアーム２４を有している。
アーム２４の車両本体１１側は水平回動の軸心Ｐを形成する基軸部２４Ａを備え、基軸部２４Ａの下端から前方へ突出し、非接触ユニット２１を上下回動に支持する支持軸部２４Ｂを備えている。
【００２８】
受給電装置２０は、第１モータ２５、第２モータ２６および第３モータ２７を備えている。
第１モータ２５はアーム２４の水平回動を行うユニット駆動部に相当し、車両本体１１の前部に設けられ、第１モータ２５の回転軸（図示せず）は基軸部２４Ａの上端に連結されている。
第２モータ２６は非接触ユニット２１の上下回動を行うユニット駆動部に相当し、支持軸部２０Ｂの先端部に備えられている。
図２（ａ）に示すように、第２モータ２６の回転軸（図示せず）は非接触ユニット２１をアーム２４に軸支する軸２８に連結されている。
第３モータ２７は、進退部材２３の後方に設置されており第３モータ２７の回転軸は、進退部材と連結されている。
そして、第３モータ２７は、進退部材２３とともに非接触ユニット２１を前後に進退させる非接触ユニット進退機構を構成する。
第１モータ２５、第２モータ２６および第３モータ２７はいずれも電動モータであり、ＥＣＵ１８と接続されており、ＥＣＵ１８により制御される。
【００２９】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、非接触ユニット２１の姿勢の変更が可能な範囲を示す図である。
図２（ａ）に示すように、非接触ユニット２１の水平回動の範囲は、車両本体１１の幅方向の中心から左右それぞれに４５°の角度の範囲である。
なお、図中のＱは非接触ユニット２１の上下回動の軸心を示している。
図２（ｂ）に示すように、非接触ユニット２１の上下回動の範囲は、受給電部２２の盤面が路面と平行になる位置（盤面と水平面との角度０°）から盤面と水平面との角度１８０°の範囲である。
このため、非接触ユニット２１は水平回動および上下回動の２軸の自由度を持ち、広い範囲へ向きを変更することが可能である。
また、非接触ユニット２１の前後の進退距離Ｌは進退部材２３の進退可能範囲により設定されている。
【００３０】
図１に示す電気自動車１０は、外部の電力供給先や外部の電力供給元の位置および向きを探知する探知器３０を備えている。
この実施形態では探知器３０は、距離センサ３１と位置センサ３２を備えており、距離センサ３１は公知のミリ波レーダーであり、測距器に相当する。
位置センサは公知のＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサである。
距離センサ３１は、外部の電力供給先や外部の電力供給元と非接触ユニット２１との距離を測定する。
また、位置センサ３２は、外部の電力供給先や外部の電力供給元を撮像して撮像データを得て撮像データを画像処理する。
【００３１】
距離センサ３１および位置センサ３２はＥＣＵ１８と接続されている。
ＥＣＵ１８では画像処理された撮像データに基づき外部の電力供給先や外部の電力供給元の有無が認識されるほか、距離センサ３１により測定された距離に基づき外部の電力供給先や外部の電力供給元との距離や方向が認識される。
この実施形態では、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、非接触ユニット２１の受給電部２２に円錐状のマーカー３３が設けられている。
マーカー３３は、外部の電力供給先や外部の電力供給元に同じマーカーを有する受電部や給電部が備えられている場合、位置センサ３２の画像処理において目印として利用され、非接触ユニット２１と受電部や給電部との位置あわせを行い易くするために設けられている。
この受電部や給電部に対して非接触ユニット２１が完全に対向している状態では、画像上ではマーカー３３と受電部や給電部のマーカーが重畳する。
【００３２】
例えば、外部の電力供給先としての受電側車両が電気自動車１０の前方を走行する前方車両であり、前方車両がマーカー３３と同じマーカーＭを有する受電部Ｒを備えている場合、位置センサ３２により得られた前方車両の画像処理を行う。
図３（ａ）は画像処理における画像の一部を示しており、前方車両の受電部ＲとマーカーＭが表示され、予め画像領域Ｅにおいて位置設定された非接触ユニット２１とマーカー３３が表示される。
この画像処理の際に、マーカー３３およびマーカーＭの位置関係を把握することにより、非接触ユニット２１と受電部Ｒとの距離や方向が特定される。
画像処理において特定された距離や方向に基づき、非接触ユニット２１の向きを制御することで、画像上ではマーカー３３とマーカーＭが重畳し、受電部Ｒに対して非接触ユニット２１が正対する。
【００３３】
また、マーカー３３が円錐状であることで、画像上のマーカーＭは、非接触ユニット２１に対する受電部Ｒの位置に応じて変形して表示される。
図３（ｂ）に示すように、例えば、非接触ユニット２１が受電部Ｒと傾斜することなく正対している場合では、画像上のマーカーＭは円形表示となる。
また、非接触ユニット２１が受電部Ｒとが傾斜して正対していない場合は、マーカーＭは非接触ユニット２１と受電部Ｒとの傾斜の程度に応じて楕円形、扇形又は涙滴形として表示される。
また、非接触ユニット２１と受電部Ｒとの距離に応じて表示されるマーカーＭの表示サイズが変わる。
マーカーＭは、非接触ユニット２１と受電部Ｒが近い場合には大きく表示され、遠い場合には小さく表示される。
従って、ＥＣＵ１８は、距離センサ３１とは別に、画像上におけるマーカーＭの形状や大きさに基づき非接触ユニット２１と受電部Ｒとの距離や方向を特定する。
【００３４】
この実施形態の電気自動車１０は、外部の電力供給先や外部の電力供給元の通信装置（例えば、他車搭載の通信装置）と無線通信可能な送受信部３５を有している。
送受信部３５は、車両本体１１の上部に設置されるとともにＥＣＵ１８と接続されており、他の通信装置と無線による双方向の通信を行う。
送受信の通信データはＥＣＵ１８と送受信部３５との間でやり取りされ、通信データは非接触給電に必要な情報を含む。
通信データは、例えば、電気自動車１０の状態を示すデータ、外部の電力供給先を特定する識別データ、非接触給電に必要なデータおよび外部の電力供給先の状態（外部の電力供給先が受電装置搭載車両の場合は車両の状態を含む）を示すデータ等である。
【００３５】
本実施形態の電気自動車１０による非接触給電について説明する。
まず、電気自動車１０から外部の電力供給先である受電側車両の受電装置へ非接触給電を行う場合について説明する。
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、電気自動車１０の前に受電装置を搭載した受電側車両（以下「前方車両」と表記する）Ａが走行している状態であって、前方車両Ａが給電要求する状態を前提とする。
なお、前方車両Ａの受電装置には非接触給電を受けることが可能な受電部Ｒを備えているものとし、受電部Ｒは非接触ユニット２１の受給電部２２と同様に向きを変更することが可能な構成が好ましい。
【００３６】
前方車両Ａの給電要求を送受信部３５が受信すると、ＥＣＵ１８は電気自動車１０の走行時および停車時に関わらず、探知器３０を作動させる。
探知器３０の距離センサ３１は、前方車両Ａの受電装置における受電部Ｒと非接触ユニット２１との距離との距離を測定する。
位置センサ３２は受電部Ｒを含む前方車両Ａの後部を撮像し、受電部Ｒの位置および向きを認識できるように画像処理する。
ＥＣＵ１８は、探知器３０により得た受電部Ｒと非接触ユニット２１との距離と受電部Ｒの位置および向きに基づき、第１モータ２５および第２モータ２６の駆動を制御する。
第１モータ２５の駆動制御により、非接触ユニット２１は水平方向へ回動され、また、第２モータ２６の駆動制御により非接触ユニット２１が上下方向において回動される。
非接触ユニット２１の水平方向および上下方向の回動の組み合わせにより、非接触ユニット２１が受電部Ｒと対向するように、非接触ユニット２１の姿勢が変更される。
【００３７】
非接触ユニット２１が受電部Ｒと対向し、受電部Ｒと非接触ユニット２１との距離が予め設定された設定範囲内であるとき、ＥＣＵ１８は電力制御部１５を制御して非接触ユニット２１へ高周波電力を供給する。
このとき、非接触ユニット２１の受給電部２２と同じ構造を有する受電部Ｒに対しての受給電部２２の共振周波数と同じ共振周波数である場合、非接触ユニット２１と受電部Ｒは磁気共鳴し、受電部Ｒに対する非接触給電が行われる。
非接触給電を受けた受電部Ｒは高周波電力を整流し、得られた電力は受電装置を通じて電力が必要な電力機器（モータやバッテリ等）に供給される。
【００３８】
図４（ａ）に示すように、前方車両Ａと電気自動車１０の幅方向の中心が一致する縦列で直進走行する場合、非接触ユニット２１と受電部Ｒは進行方向において前後に位置する。
この場合、第１モータ２５は非接触ユニット２１の向きが進行方向と一致する方向となるように制御される。
従って、非接触給電が可能な設定範囲内の車間距離にあれば、受電部Ｒに対する非接触ユニット２１からの非接触給電が維持される。
第３モータ２７は、非接触給電が可能な設定範囲の車間距離となるように進退部材２３を前後に進退させ、非接触ユニット２１を前方車両Ａに接近又は離隔する。
【００３９】
図４（ｂ）は、前方車両Ａと電気自動車１０の進行方向が一致しているものの、前方車両Ａと電気自動車１０の幅方向の中心が不一致の縦列で直進走行する場合であり、前方車両Ａが電気自動車１０よりも左寄りを走行している。
この場合、受電部Ｒに向けて非接触ユニット２１がやや左側へ向けられ、非接触ユニット２１と受電部Ｒが対向する状態を維持する。
また、この場合では、前方車両Ａの受電部Ｒも非接触ユニット２１へ向けることが望ましい。
走行時において前方車両Ａと電気自動車１０との幅方向の位置ずれが変化しても、非接触ユニット２１が受電部Ｒへ常に向けられることで受電部Ｒに対する非接触ユニット２１からの非接触給電が維持される。
【００４０】
図４（ｃ）は、前方車両Ａが左カーブを走行する場合であり、前方車両Ａの中心と電気自動車１０の進行方向は不一致である。
この場合、左方へ曲がる前方車両Ａの受電部Ｒへ非接触ユニット２１が向けられ、非接触ユニット２１と受電部Ｒとは対向する状態となる。
カーブ走行時において前方車両Ａおよび電気自動車１０の進行方向が互いに変化しても、受電部Ｒの位置に基づき非接触ユニット２１が受電部Ｒへ常に向けられることで受電部Ｒに対する非接触ユニット２１からの非接触給電が維持される。
なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）は走行時に限らず、信号待ち等の前方車両Ａおよび電気自動車１０の停止時においても前方車両Ａと電気自動車１０との間の非接触給電が行われる。
【００４１】
次に、電気自動車１０が外部の電力供給元である給電側車両の給電装置から非接触給電を受ける場合について説明する。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、電気自動車１０の後に給電装置を搭載した給電側車両（以下「後方車両」と表記する）Ｂが走行している状態であって、電気自動車１０が給電要求する状態を前提とする。
なお、この場合、車両本体１１の後部の非接触ユニット２１を用い、給電装置には非接触給電を行うことが可能な給電部Ｓを備えているものとし、給電部Ｓは非接触ユニット２１の受給電部２２と同様に姿勢を変更可能な構成が好ましい。
【００４２】
電気自動車１０のＥＣＵ１８は、バッテリ１６の残電力が一定以下となる等、給電が必要な状態になると、送受信部３５を通じて外部に給電要求を発信する。
後方車両Ｂが電気自動車１０の給電要求を受信し、後方車両Ｂとの通信により、後方車両Ｂから給電が可能であると認識されると、ＥＣＵ１８は電気自動車１０の走行時および停車時に関わらず、車両本体１１の後部側の探知器３０を作動させる。
探知器３０の距離センサ３１は、後方車両Ｂの給電部Ｓと車両本体１１の後部側の非接触ユニット２１との距離を測定する。
位置センサ３２は給電部Ｓを含む後方車両Ｂの前部を撮像し、給電部Ｓの位置を認識できるように画像処理する。
ＥＣＵ１８は、探知器３０により得た給電部Ｓの探知結果としての給電部Ｓと非接触ユニット２１との距離と給電部Ｓの位置に基づき、第１モータ２５および第２モータ２６を制御する。
第１モータ２５の駆動制御により、非接触ユニット２１は水平方向へ回動され、また、第２モータ２６の駆動制御により非接触ユニット２１が上下方向において回動される。
非接触ユニット２１の水平方向および上下方向の回動の組み合わせにより、非接触ユニット２１は給電部Ｓに向けて姿勢が変更される。
【００４３】
非接触ユニット２１が給電部Ｓに向けられ、給電部Ｓと非接触ユニット２１との距離が予め設定された設定範囲内であって、かつ、後方車両Ｂの給電部Ｓに高周波電力が存在すると、非接触ユニット２１と給電部Ｓは磁気共鳴する。
磁気共鳴により後方車両Ｂの給電部Ｓから非接触ユニット２１の受給電部２２に対する非接触給電が行われる。
非接触給電を受けた受給電部２２は発生した高周波電力を整流し、得られた電力は受給電装置２０を通じて電力制御部１５に供給される。
得られた電力は電力制御部１５を通じて、バッテリ１６に充電されたり、駆動モータ１４等へ供給されたりする。
【００４４】
電気自動車１０は、図５（ａ）〜図５（ｃ）の状態で、後方車両Ｂの給電装置から非接触給電を受けることは可能である。
図５（ａ）は電気自動車１０および後方車両Ｂの幅方向の中心が一致して縦列で直進走行する例であり、図５（ｂ）は電気自動車１０および後方車両Ｂの幅方向の中心が不一致で同方向へ直進走行する例であり、図５（ｃ）は電気自動車１０および後方車両Ｂの進行方向が不一致となるカーブを走行する例である。
【００４５】
なお、非接触ユニット２１は受給電部２２を備えることから、図４（ａ）〜図４（ｃ）の状態で、前方車両Ａが給電装置を搭載した外部の電力供給元としての給電側車両である場合、前方車両Ａから電気自動車１０に対する非接触給電が可能である。
また、図５（ａ）〜図５（ｃ）の状態で、後方車両Ｂが受電装置を搭載した外部の電力供給先としての受電側車両である場合、電気自動車１０から後方車両Ｂに対する非接触給電も可能である。
【００４６】
また、図６に示すように、前方車両Ａが外部の電力供給先としての受電側車両であり、後方車両Ｂが外部の電力供給元としての給電側車両である場合、車両本体１１の前部の非接触ユニット２１により前方車両Ａへの給電を行うと同時に、車両本体１１の後部の非接触ユニット２１により後方車両Ｂからの非接触給電を受けてもよい。
さらに、図６において、前方車両Ａが外部の電力供給元としての給電側車両であって、後方車両Ｂが外部の電力供給先としての受電側車両である場合、電気自動車１０は前方車両Ａからの非接触給電を受ける一方で、後方車両Ｂへ非接触給電を行ってもよい。
さらに、図６において、前方車両Ａおよび後方車両Ｂが外部の電力供給元としての給電側車両である場合、電気自動車１０は前方車両Ａおよび後方車両Ｂからの非接触給電を受けてもよい。
さらに、図６において、前方車両Ａおよび後方車両Ｂが外部の電力供給先としての受電側車両である場合、電気自動車１０は前方車両Ａおよび後方車両Ｂへ非接触給電を行うことも可能である。
【００４７】
また、非接触ユニット２１は路面Ｇと対向する位置に姿勢を変えることができるため、路面Ｇと対向する姿勢の状態では、例えば、図７に示すように、路面Ｇに埋め込まれた給電装置Ｔの給電部Ｓから受給電部２２への非接触給電を受けることも可能である。
なお、図７に示す給電装置Ｔは電力制御部Ｃと電源Ｄを備えている。
【００４８】
本実施形態の電気自動車１０によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）非接触ユニット２１が非接触ユニット可動機構を介して外部の電力供給先である受電装置の受電部Ｒに向くように姿勢を変更することが可能である。非接触ユニット２１が受電部Ｒと対向することにより、非接触ユニット２１の受給電部２２が受電装置に対して位置ずれしている状態であっても、非接触ユニット２１の受給電部２２から受電装置への非接触による電力供給が可能となる。
（２）受給電部２２を備えた非接触ユニット２１が車両本体１１の前部および後部に設置されているから、電気自動車１０は車両前方や車両後方の外部の電力供給先としての受電装置に対して非接触給電を行うことができるほか、車両前方や車両後方の外部の電力供給元としての給電装置より非接触給電を受けることができる。
（３）受給電部２２を備えた非接触ユニット２１が車両本体１１の前部および後部に設置されているから、電気自動車１０は前方車両Ａへの給電を行うとともに、後方車両Ｂからの非接触給電を同時に受けることができる。これにより、例えば、前方車両Ａ、電気自動車１０、後方車両Ｂという３台の車両が縦列走行を行う場合でも、走行時の空気抵抗等により電力を消耗しやすい前方車両Ａに電気自動車１０を介して後方車両Ｂの電力を供給することも可能である。
【００４９】
（４）探知器３０が外部の電力供給先である受電装置や外部の電力供給元としての給電装置を探知する。受電装置や給電装置が探知された場合には、非接触ユニット２１が受電装置や給電装置へ向けられるように、ＥＣＵ１８は受電装置や給電装置の方向や位置に基づき、第１モータ２５および第２モータ２６を制御し、非接触ユニット２１の向きを制御する。このため、電気自動車１０の向きを変えることなく自動的に非接触ユニット２１を受電装置や給電装置へ向けることができるほか、探知器３０による探知を継続することにより非接触給電可能な状態を維持することができる。また、非接触ユニット２１の向きを変えることから、電気自動車１０が停止しても、受電装置や給電装置に対する非接触ユニット２１の向きを非接触給電に適した状態に保つことも可能である。
（５）非接触ユニット２１が路面と対向可能であることから、非接触ユニット２１は路面方向への非接触給電を行うことができる。例えば、路面Ｇに埋設された給電装置Ｔの給電部Ｓから非接触給電を受けることが可能となる。
（６）距離センサ３１が非接触ユニット２１と外部の電力供給先である受電装置や外部の電力供給元としての給電装置との距離を計測する。ＥＣＵ１８は、非接触ユニット２１と受電装置や給電装置との計測距離に基づき、第３モータ２７を制御して進退部材２３が制御されることにより、非接触ユニット２１と受電装置や給電装置との距離を一定範囲内とすることが可能である。このため、非接触ユニット２１の受給電部２２から受電装置への非接触による電力供給や、非接触ユニット２１に対する給電部Ｓからの非接触給電をより適切に行うことができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る給電装置搭載車両ついて説明する。
第２の実施形態の給電装置搭載車両は電気自動車の例であるが、送受信部が非接触ユニットに備えられる点で第１の実施形態と異なる。
非接触ユニットおよび送受信部以外の要素については、第１の実施形態と共通するため、共通する要素については、第１の実施形態の説明を援用し、同じ符号を用いる。
【００５１】
図８に示す第２の実施形態に係る電気自動車１０は、非接触ユニット４１の受給電部４２を備えているが、受給電部４２は非接触給電による電力送受のほか、外部の電力供給先又は外部の電力供給元と通信可能な送受信部として機能する。
通信のための情報は、非接触給電の高周波電力とは異なる通信用の周波数を用いて非接触給電の高周波電力に重畳させることで、非接触給電と同時に送受信を行う。
送受信のための情報は、ＥＣＵ１８と接続された電力制御部１５内に設けられた通信制御器４３において非接触給電の高周波電力に重畳される。
なお、非接触給電と同時に情報の送受信を行う場合、非接触ユニット４１と対向する受電装置の受電部Ｒや給電装置の給電部Ｓが受給電部４２に対応する同じ構成を有する必要がある。
【００５２】
この実施形態によれば、非接触ユニット４１を用いた非接触給電と同時に外部の電力供給先としての受電装置側や外部の電力供給元としての給電装置側との通信を行うことができる。
車両本体１１における非接触ユニット４１以外の場所に送受信部を設ける必要がない。
【００５３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る給電装置搭載車両について説明する。
第３の実施形態の給電装置搭載車両も電気自動車の例である。
第３の実施形態は、非接触ユニットを用いた非接触給電時における電力量の多寡に基づき、外部の電力供給元としての給電装置を探知する点、電気自動車が非接触給電により電力供給をうける受電側である点で第１の実施形態と異なる。
【００５４】
図９（ａ）は車両本体１１の前部の非接触ユニット５１を正面から見た図であり、受電部となる非接触ユニット５１は方形状であり、左右に分かれた受給電部５２Ｒ、５２Ｌを有している。
外部の電力供給元としての給電装置は、非接触ユニット５１と同一形状であるが単一の給電部Ｓ（図９（ａ）において二点鎖線で示す）を備えるものとする。
電気自動車１０における非接触ユニット５１以外の構成は、第１の実施形態と基本的に同一である。
なお、ＥＣＵ１８は受給電部５２Ｒ、５２Ｌを通じて得られる電力量（以下「受電量」と表記する）に基づき、受給電部５２Ｒ、５２Ｌ間の非接触給電の偏りを認識する機能を有している。
従って、この実施形態では、ＥＣＵ１８および非接触ユニット５１が探知器に相当する。
【００５５】
電気自動車１０が、送受信部３５による通信により、前方に外部の電力供給元としての給電装置を搭載した前方車両Ａの存在を認識すると、ＥＣＵ１８は、前方車両Ａの後部へ向けて非接触ユニット５１を向けるとともに、非接触ユニット５１が前方車両Ａの後部における一定範囲を走査するように第１モータ２５、第２モータ２６を制御する。
非接触ユニット５１が走査している状態では、ＥＣＵ１８は各受給電部５２Ｒ、５２Ｌの受電量を監視している。
【００５６】
例えば、図９（ａ）のように、非接触ユニット５１の一方の受給電部５２Ｒが他方の受給電部５２Ｌよりも受電量が多い状態では、ＥＣＵ１８は非接触ユニット５１における非接触給電に偏りがあることを受電量の偏りにより把握する。
そして、ＥＣＵ１８は、受電量の偏りの存在から前方車両Ａの給電部Ｓと非接触ユニット５１が正対している状態にないと認識する。
この状態では、非接触ユニット５１における非接触給電時の受電量に偏りがなくなる方向（図９（ａ）における矢印方向）を探知しつつ走査し、非接触ユニット５１をその方向へ移動させるように、ＥＣＵ１８は第１モータ２５、第２モータ２６を制御する。
非接触ユニット５１が非接触給電に偏りがなくなる方向へ移動するにつれて、受給電部５２Ｒ、５２Ｌの受電量が増大し、非接触ユニット５１が給電部Ｓと正対する方向へ移動する。
【００５７】
図９（ｂ）に示すように、非接触ユニット５１が給電部Ｓと正対すると、非接触ユニット５１の受給電部５２Ｒ、５２Ｌ間では受電量に偏りがなくなる。
このとき、各受給電部５２Ｒ、５２Ｌからの受電量を監視しているＥＣＵ１８は、非接触ユニット５１と給電部Ｓが完全に対向していると認識する。
【００５８】
この実施形態では、非接触給電による受電量が多くなるように非接触ユニット５１が給電部Ｓを探知する。つまり、非接触給電による受電量の偏りに基づいて非接触ユニット５１を向けるべき方向を探知することができ、探知器３０においてイメージセンサ等の位置決めのための位置センサ３２を必要とすることがない。
このように、非接触ユニット５１およびＥＣＵ１８を用い、非接触給電時の複数の受給電部５２Ｒ、５２Ｌにおける受電量の偏りに基づき給電部Ｓの向きを探知することができる。
また、非接触ユニット５１が常に給電部Ｓを探知するから非接触給電の開始のタイミングを制御する必要がない。
さらに言うと、ＥＣＵ１８が、非接触ユニット５１と給電部Ｓとの距離を受電量の多寡に基づき特定することも可能であり、この場合、距離センサ３１を不要とすることも可能となる。
【００５９】
（別例）
次に、別例に係る電力供給先の受電部Ｒについて図１０（ａ）および図１０（ｂ）を参照して説明する。
別例では、給電装置搭載車両としての電気自動車は第１の実施形態と同じであるが、外部の電力供給先の受電部Ｒに偏光シートが用いられている点で第１の実施形態と異なる。
【００６０】
図１０（ａ）は、位置センサ３２により撮像された電力供給先の受電部Ｒの正面を示しており、左図は遠い位置から撮像された受電部Ｒを示し、右図は左図の撮像位置よりも受電部Ｒに接近した位置にて撮像された受電部Ｒを示す。
この別例では、受電部Ｒは４分割され、分割された領域に対応する偏光シートＬ１〜Ｌ４が備えられている。
これらの偏光シートＬ１〜Ｌ４は撮像の方向によって明度が切り換わる性質を有しており、偏光シートＬ１〜Ｌ４の共通する性質としては、いずれの偏光シートＬ１〜Ｌ４も正面から撮像された場合には偏光シートにおける明度が高くなり、位置センサ３２は偏光シートＬ１〜Ｌ４を認識できる。
図１０（ａ）ではいずれも正面から撮像した受電部Ｒであり、明度が高い状態を便宜的にハッチングにより示すが、正面から撮像した受電部Ｒであることから偏光シートＬ１〜Ｌ４は全てハッチングにより示される。
【００６１】
図１０（ｂ）は、受電部Ｒを見る角度のパターン毎の受電部Ｒを示す図である。
図１０（ｂ）における白抜矢印は撮像の方向を示しており、明度が高い状態を便宜的にハッチングにより示し、明度が低い状態を無地により示す。
また、図１０（ｂ）では、正面から撮像した場合を除き、各受電部Ｒの撮像方向と偏光シートＬ１〜４との傾斜角度を例として４５度としている。
【００６２】
斜め左上から撮像された受電部Ｒは偏光シートＬ１のみが明度の高い状態となり、偏光シートＬ２〜Ｌ４は明度の低い状態である。
斜め上から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ１、Ｌ２が明度の高い状態となり、偏光シートＬ３、Ｌ４は明度の低い状態である。
斜め右上から撮像された受電部Ｒは偏光シートＬ２のみが明度の高い状態となり、偏光シートＬ１、Ｌ３、Ｌ４は明度の低い状態である。
斜め左から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ１、Ｌ３が明度の高い状態となり、偏光シートＬ２、Ｌ４は明度の低い状態である。
【００６３】
正面から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ１〜Ｌ４全てが明度の高い状態となる。
斜め右から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ２、Ｌ４が明度の高い状態となり、偏光シートＬ１、Ｌ３は明度の低い状態である。
斜め左下から撮像された受電部Ｒは偏光シートＬ３のみが明度の高い状態となり、偏光シートＬ１、Ｌ２、Ｌ４は明度の低い状態である。
斜め下から撮像された受電部Ｒは、偏光シートＬ３、Ｌ４が明度の高い状態となり、偏光シートＬ１、Ｌ２は明度の低い状態である。
斜め右下から撮像された受電部Ｒは偏光シートＬ４のみが明度の高い状態となり、偏光シートＬ１〜Ｌ３は明度の低い状態である。
【００６４】
このように、明度の高い状態の偏光シートと明度の低い偏光シートの組み合わせパターンにより、受電部Ｒに対する非接触ユニット２１の角度が把握できる。
従って、マーカーＭを用いたと同様に、非接触ユニット２１と受電部Ｒとの距離や方向が特定され、ＥＣＵ１８は受電部Ｒの向きに基づき非接触ユニット２１の向きを制御することができる。
なお、受電部Ｒを例示したが、給電部Ｓに偏光シートＬ１〜Ｌ４を適用してもよく、受電部Ｒや給電部Ｓの分割数や分割された領域の形状は特に限定されず、偏光シートを分割された領域に設けるようにすればよい。
また、別例では明度が高い偏光シートを認識する位置センサ３２としたが、明度が低い偏光シートを認識する位置センサ３２を用いてもよい。
【００６５】
なお、上記の各実施形態は、本発明の一実施形態を示すものであり、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、下記のように発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○ 上記の各実施形態では、給電装置搭載車両として電気自動車を例示して説明したが、給電装置搭載車両は給電装置を搭載した電気自動車に限定されない。本発明が適用できる給電装置搭載車両としては、例えば、ハイブリッド車や燃料電池車のほか、内燃機関搭載の車両等、自走可能な車両であればよく、いずれも給電装置を搭載していればよい。
○ 上記の各実施形態では、非接触ユニットは、水平回動および上下回動の２軸の自由度を有して車両本体に対する姿勢を変更することを可能としたが、２軸の自由度に限定されず多関節ロボットのように３軸以上の多軸の自由度を有する構造であってもよい。この場合、非接触ユニット可動機構と非接触ユニット進退機構との一体化を図ることができる。
○ 上記の各実施形態では、非接触給電として、高周波電力に基づく磁場共鳴による送電を例示したが、磁場共鳴以外の方式の非接触給電を採用してもよい。その他の非接触給電の方式としては、電磁誘導によって電力の伝送を行う方式、電力をマイクロ波又はレーザー光に変換して伝送する方式を挙げることができる。この場合、給電装置における非接触ユニットにおける給電部や受電部をそれぞれの方式に適した構成とする必要がある。
【００６６】
○ 上記の実施形態では、探知器として距離センサと位置センサとを組み合わせた探知器や、非接触ユニットおよびＥＣＵによる走査型の探知器としたが、探知器はこれらの方式に限定されない。例えば、ＧＰＳ（全地球測位システム）による位置情報を用いて受電部や給電部を探知する探知器であってもよい。また、距離センサはミリ波レーダーのほかレーザー光を用いた距離センサとしてもよい。なお、距離センサと位置センサを別々に設けてもよい。
○ 上記の実施形態では、非接触ユニット可動機構として水平回動可能なＬ字状のアームや非接触ユニットを上下回動可能とする機構を用いたが、非接触ユニット可動機構の構成は特に限定されない。非接触ユニット可動機構は、例えば、水平回動および上下回動の軸心を形成する円弧状のアームでもよく、少なくとも非接触ユニットの向きを変更可能に、車両本体に取り付ける機構であればよい。また、非接触ユニット可動機構は、受給電部と受電部又は給電部との高さが同じである場合は、水平回動のみを実現する非接触ユニット可動機構であってもよい。
○ 上記の実施形態では、非接触ユニットはＥＣＵの制御を受けるユニット駆動部の駆動により自動的に向きを変更されたが、例えば、電気車両に搭乗するオペレータなどにより非接触ユニットの向きの変更を手動にて行ってもよい。また、ユニット駆動部として電動モータを用いたがモータは電動モータに限らず、超音波モータや流体圧を利用したアクチュエータ等を用いてもよい。
【００６７】
○ 上記の実施形態では、車両前部および車両後部に非接触ユニットを設けた例を説明したが、車両前部および車両後部以外の部位に非接触ユニットを設けてもよい。車両本体の天井や側部に非接触ユニットを設けてもよく、非接触ユニットの数も特に制限されない。
○ 上記の実施形態では、非接触ユニット進退機構は、第３モータの駆動により進退部材を車両本体に対して前後方向に進退させる構成としたが、例えば、進退部材に代えて、伸縮可能なアームやパンタグラフ機構を利用した非接触ユニットの進退機構としてもよい。
○ 上記の実施形態では、非接触給電において非接触ユニットの受給電部と受電部（又は給電部）との間は何も介在しない状態であるが、例えば、受電部（又は給電部）の外側に隔壁等の介在物が存在する場合、非接触ユニットの受給電部を隔壁に当接させてもよい。この場合、隔壁に非接触ユニットの受給電部を隔壁に当接されているものの、非接触ユニットの受給電部と受電部（又は給電部）との間に隔壁が介在物として存在するから、非接触ユニットの受給電部と受電部（又は給電部）との間では非接触給電が行われる。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 電気自動車
１１ 車両本体
１５ 電力制御部
１８ ＥＣＵ
２０ 受給電装置
２１、４１、５１ 非接触ユニット
２２、４２、５２Ｒ、５２Ｌ 受給電部
２３ 進退部材
２４ アーム
２５ 第１モータ
２６ 第２モータ
２７ 第３モータ
３０ 探知器
３１ 距離センサ
３２ 位置センサ
３３ マーカー
３５ 送受信部
４３ 通信制御部
Ａ 前方車両
Ｂ 後方車両
Ｍ マーカー
Ｒ 受電部
Ｓ 給電部
Ｌ１〜Ｌ４ 偏光シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の電力供給先へ電力供給する給電装置を車両本体に搭載した給電装置搭載車両であって、
前記給電装置は、
非接触給電により外部の電力供給先へ電力供給する給電部を有する非接触ユニットと、
前記非接触ユニットの向きを変更可能に、前記車両本体に取り付ける非接触ユニット可動機構と、
前記非接触ユニット可動機構を駆動させるユニット駆動部と、を備え、
前記ユニット駆動部は、前記非接触ユニットを前記電力供給先に対向させることを特徴とする給電装置搭載車両。
【請求項２】
前記非接触ユニットは、車両本体の前部および後部の少なくとも一方に設置されていることを特徴とする請求項１記載の給電装置搭載車両。
【請求項３】
前記非接触ユニットは、非接触給電により外部の電力供給元から電力供給を受ける受電部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の給電装置搭載車両。
【請求項４】
前記非接触ユニットは、外部の電力供給先又は電力供給元と通信可能な送受信部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の給電装置搭載車両。
【請求項５】
前記給電装置は、
外部の電力供給先の位置又は向きを探知する探知器を備え、
前記探知器による外部の電力供給先の位置又は向きに基づき、前記非接触ユニットの向きを制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の給電装置搭載車両。
【請求項６】
前記非接触ユニットは路面に対して対向可能であることを特徴とする請求項３記載の給電装置搭載車両。
【請求項７】
外部の電力供給先が受電装置を搭載した受電側車両であって、
前記給電装置は、
前記受電側車両との距離を計測する測距器と、
前記非接触ユニットを前記車両の前後方向に進退させる非接触ユニット進退機構と、を備え、
前記コントローラは、前記測距器により計測された前記受電側車両との距離に基づいて非接触ユニット進退機構を制御することを特徴とする請求項５記載の給電装置搭載車両。
【請求項１】
外部の電力供給先へ電力供給する給電装置を車両本体に搭載した給電装置搭載車両であって、
前記給電装置は、
非接触給電により外部の電力供給先へ電力供給する給電部を有する非接触ユニットと、
前記非接触ユニットの向きを変更可能に、前記車両本体に取り付ける非接触ユニット可動機構と、
前記非接触ユニット可動機構を駆動させるユニット駆動部と、を備え、
前記ユニット駆動部は、前記非接触ユニットを前記電力供給先に対向させることを特徴とする給電装置搭載車両。
【請求項２】
前記非接触ユニットは、車両本体の前部および後部の少なくとも一方に設置されていることを特徴とする請求項１記載の給電装置搭載車両。
【請求項３】
前記非接触ユニットは、非接触給電により外部の電力供給元から電力供給を受ける受電部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の給電装置搭載車両。
【請求項４】
前記非接触ユニットは、外部の電力供給先又は電力供給元と通信可能な送受信部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の給電装置搭載車両。
【請求項５】
前記給電装置は、
外部の電力供給先の位置又は向きを探知する探知器を備え、
前記探知器による外部の電力供給先の位置又は向きに基づき、前記非接触ユニットの向きを制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の給電装置搭載車両。
【請求項６】
前記非接触ユニットは路面に対して対向可能であることを特徴とする請求項３記載の給電装置搭載車両。
【請求項７】
外部の電力供給先が受電装置を搭載した受電側車両であって、
前記給電装置は、
前記受電側車両との距離を計測する測距器と、
前記非接触ユニットを前記車両の前後方向に進退させる非接触ユニット進退機構と、を備え、
前記コントローラは、前記測距器により計測された前記受電側車両との距離に基づいて非接触ユニット進退機構を制御することを特徴とする請求項５記載の給電装置搭載車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２２９７５（Ｐ２０１２−２２２９７５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６９０９（Ｐ２０１１−８６９０９）
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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