非接触給電システム
【課題】受電側の車両を送電側の装置に対して受電効率上良好な位置に誘導できる非接触給電システムを提供する。
【解決手段】非接触給電システムでは、非接触の給電を行うために車両１０が送電コイル２１に対して駐車するときに、受電コイル１２１で受電する目標受電電圧を算出し、駐車動作中に、受電コイル１２１で受電する受電電圧が目標受電電圧に近づくように車両１０を誘導する。
【解決手段】非接触給電システムでは、非接触の給電を行うために車両１０が送電コイル２１に対して駐車するときに、受電コイル１２１で受電する目標受電電圧を算出し、駐車動作中に、受電コイル１２１で受電する受電電圧が目標受電電圧に近づくように車両１０を誘導する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の電源から車載の蓄電装置へプラグ接続等によらず非接触で給電が行われる非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の技術によると、地上側に設けられた輪止めに内蔵された給電コイルが、電動車の運転操作により、輪止めに当接する電動車の車輪に付勢されて水平面内にて姿勢変更し、この状態で電動車を停止すると、給電コイルは電動車に対して一定の姿勢をとるようになる。例えば、電動車の後退方向が電動車の基準後退方向とずれている場合、電動車の一対の後輪の片方が先に輪止めに当接し、電動車の後退に応じて当接している方の後輪が輪止めを回動させ、その後、一対の後輪の両方が輪止めに当接すると、電動車の後退が制止される。このようにして給電コイルと受電コイルの位置合わせ動作が行われる。この輪止めの回動によって、輪止め内の給電コイルは、受電コイルと上下に重なり、その結果、両コイル間の送電効率が向上するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２２７００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術では、給電コイルは、受電コイルとの電磁変換効率が良好になるように、輪止めに当接する電動車に付勢されて姿勢変更することにより位置合わせを行う。したがって、給電を受ける電動車の大きさ、車種等によっては、受電コイルの搭載位置、地上からの高さ等の諸条件が異なるため、受電コイルが輪止めの姿勢変更可能な範囲内に位置しない場合には、受電コイルを給電コイルに対して良好な電磁変換効率をもつように位置決めすることができないという問題がある。また、様々な車種に対して、良好な電磁変換効率をもつように受電コイル及び給電コイルを予め配置しておくことは現実的には困難である。また、特許文献１のような機械式の位置合わせ構造では、数多くの車種について、良好な電磁変換効率を満足することは実現困難といわざるを得ない。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、受電側の車両を送電側の装置に対して受電効率上良好な位置に誘導できる非接触給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１は、車両（１０）に設けられる受電コイル（１２１）と車両外部の送電設備装置（１）に設けられる送電コイル（２１）との間で電磁界を発生して非接触の給電を行う非接触給電システムに係る発明であって、
非接触の給電を行うために車両が送電コイルに対して駐車するときに、受電コイルで受電する目標受電電圧を算出し、駐車動作中に受電コイルの受電電圧が目標受電電圧に近づくように車両を誘導することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、車両が非接触給電を行うための駐車位置に停止しようとするときに、目標受電電圧を算出し、駐車動作中に、受電コイルの受電電圧が当該算出した目標受電電圧に近づくように車両を誘導するため、駐車動作中の車両の動きが、受電効率が良好となる目標受電電圧を満たす駐車位置に近づくように案内されることになる。非接触給電システムがこの車両誘導に係る制御を有していれば、送電設備装置と車両との間の送電量に対する受電量の効率が良好になるように車両が誘導されるので、車種の違いによる受電コイルの位置の違い等に関わらず、高効率の給電運転を実現できる汎用性の高いシステムが得られる。したがって、受電側の車両を送電側の送電設備装置に対して受電効率上良好な位置に誘導できる非接触給電システムを提供することができる。なお、車両の誘導とは、車両を運転するドライバーの運転操作に影響を及ぼして車両の進行を誘導すること、自動駐車運転が行われる場合には、自動駐車運転を司る制御装置によって誘導が行われること等を含むものである。
【０００８】
請求項２によると、請求項１に記載の発明において、目標受電電圧は、少なくとも、送電設備装置（１）側のコイルインダクタンス、車両（１０）側のコイルインダクタンス、共振コンデンサの特性値を用いて算出されることを特徴とする。この発明によれば、高効率の給電運転を実現する駐車位置に車両を誘導できるように高精度の目標受電電圧を算出することができる。
【０００９】
請求項３によると、請求項１または請求項２に記請の発明において、目標受電電圧を算出する際には、送電設備装置（１）が備える高周波インバータ（５）の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することを特徴とする。この発明によれば、高い受電効率を実現できるように目標受電電圧を設定することができる。
【００１０】
請求項４によると、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、駐車動作中に車両を誘導するときに、非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する車両の現在位置を報知する報知手段（５０，５１）を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、報知手段によって最適駐車位置に対する車両の現在位置を報知することにより、車両のユーザーがあとどれくらいで駐車を完了することができるのかを認識することができる。したがって、駐車動作中にユーザーに対して安心感を与えることができ、本システムへの信頼感を高めることができる。
【００１２】
請求項５によると、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、送電コイル（２１）と受電コイル（１２１）の距離を検出する距離検出手段（３０，４０）を備え、当該距離と受電電圧との間に成立する特性を示したマップを予め記憶し、距離検出手段によって検出された当該距離と当該マップとから、受電電圧を求めることを特徴とする。この発明によれば、距離検出手段によって検出された詳細な距離情報を用いて受電電圧を求めるため、駐車精度を向上させることができる。
【００１３】
請求項６によると、請求項５に記載の発明において、駐車動作中に車両を誘導するときに、非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する車両の現在位置として、距離検出手段によって検出された距離を報知する報知手段（５２）を備えることを特徴とする。この発明によれば、距離検出手段によって検出された距離情報を報知することにより、車両のユーザーが詳細な距離情報を認識することができるため、駐車動作中のユーザーの安心感や、本システムへの信頼感をさらに向上することができる。
【００１４】
請求項７によると、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、駐車中の車両の誘導に使用する情報として、少なくとも、送電設備装置（１）側のコイルインダクタンス情報、共振コンデンサの特性値情報、及び入力電圧情報を、送電設備装置（１）から前記車両（１０）に対して送信することを特徴とする。この発明によれば、車両の誘導に関わる情報を送電設備装置から車両に送信することにより、車両側で車両の誘導に関わる処理を総括的に実施することができる。
【００１５】
なお、前述の各手段における括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図２】第１実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【図３】車両における給電運転に係る処理手順を示したフローチャートである。
【図４】送電設備装置における給電運転に係る処理手順を示したフローチャートである。
【図５】給電開始前に報知を行う場合の第１の表示例を示した図である。
【図６】給電開始前に報知を行う場合の第２の表示例を示した図である。
【図７】本発明を適用した第２実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図８】第２実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【図９】本発明を適用した第３実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図１０】第３実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【図１１】本発明を適用した第４実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図１２】第４実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【図１３】本発明を適用した第５実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図１４】第５実施形態の給電運転開始前の制御で使用される距離と受電電圧に係る特性マップである。
【図１５】第５実施形態に係る給電運転開始前の制御において報知を行うときの表示例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の非接触給電システムを適用する第１実施形態について図１〜図６を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【００１９】
図１に示すように、非接触充電システムは、主に車両１０の外部に設置された送電設備装置１と、車両１０に搭載される受電設備装置１１と、を備えて構成されている。
【００２０】
非接触給電システムは、例えば電気自動車、およびハイブリッド自動車等のメインバッテリに充電する場合に適用することができる。非接触給電システムは、蓄電装置１５と車両１０の外部に設置される外部電源の一例である系統電源２０との間で、磁気的に結合された状態、例えば、電磁誘導を利用した電力の授受によって非接触で電力を伝送する電力授受ステムである。この電磁誘導方式は、送電側で発生する磁束を受電側に鎖交させて電力を送る方式のことである。
【００２１】
車両１０には、受電設備装置１１、蓄電装置１５、負荷機器１６、走行用インバータ１７、モータジェネレータ１８等が搭載されており、例えば電磁結合により受電コイル１２１に電流が流れることによって蓄電装置１５が充電可能になる。受電設備装置１１は、例えば、受電コイル１２１、整流回路１１０、昇降圧回路１１１、充電制御装置１３、通信機１４、共振コンデンサ１１２、スイッチ１１３、負荷１１４、スイッチ１１５等を含む装置であり、車両１０において系統電源２０から供給される電力を充電する際に動作する装置である。
【００２２】
車両１０には、負荷機器１６が搭載され、負荷機器１６は蓄電装置１５に蓄えられた電力、または系統電源２０から供給される電力を使用して駆動されるようになっている。蓄電装置１５の蓄電力によって駆動される負荷機器１６には、空調装置、ナビゲーション装置、照明、電動パワーステアリングユニット、その他の補機類等を適用することができる。車両の走行に用いられるモータジェネレータ１８は、車両１０に搭載された車両制御装置による走行用インバータ１７の作動制御によって動作する。蓄電装置１５として用いられる二次電池は、その端子電圧が高圧となるように設定されている。この二次電池は、充放電可能に構成された電池であり、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池等を使用することができる。
【００２３】
ハイブリッド自動車の場合、モータジェネレータ１８は、電動機および発電機の両機能を有する三相交流の回転電機である。モータジェネレータ１８の回転軸の一方の端部は、内燃機関（図示せず）の出力軸に直結されており、他方の端部は、変速装置（図示せず）を介して駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ１８は、回転数および駆動トルクが制御されて、駆動輪に必要とされる駆動力を与える電動機として機能する。またモータジェネレータ１８は、減速時において駆動輪からの駆動力によって回転駆動されると、交流の回生電力を発生する発電機として機能する。
【００２４】
共振コンデンサ１１２及び共振コンデンサ７は、効率よく電力伝送するため、高周波インバータ５の出力電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し整流回路１１０に与える。整流回路１１０は、ダイオード及びコンデンサから構成されており、ダイオードにより、受電コイル１２１から供給された高周波電力を整流し、コンデンサで平滑化した後、昇降圧回路１１１に供給する。昇降圧回路１１１は、整流回路１１０からの電力の電圧を所定電圧まで昇降圧し、蓄電装置１５に供給する。
【００２５】
受電パッド１２は、非接触で電力を受電する受電コイル１２１を内部に有し、車両１０に設けられる。受電コイル１２１は、送電コイル２１との間で非接触による電力の受け渡しを行う。受電コイル１２１には、送電コイル２１が発生した磁界を受電コイル１２１に鎖交させ、受電コイル１２１に誘導電流を発生させる。受電コイル１２１は、発生した高周波電力を、共振コンデンサ１１２を介して整流回路１１０に与える。
【００２６】
受電設備装置１１は、車両１０において、外部の系統電源２０から供給される電力を充電する際に動作する受電回路を備えている。受電回路は、受電パッド１２に内蔵される受電コイル１２１から送電された電力を直流電圧として出力し、蓄電装置１５を充電する。また、通信機１４は、充電制御装置１３によって制御され、送電設備側の通信機４を介して送電設備装置１と通信し、通信した各種情報は送電制御装置３に入力される。
【００２７】
送電設備装置１は、送電回路を有し、例えば、家庭、集合住宅、コインパーキング等の駐車設備、商業施設、公共施設等に設けられ、プラグ８が接続された系統電源２０から、車両１０に対して電力を送電する装置である。送電設備装置１は、非接触で電力を送電する送電コイル２１を覆い地上に露出する送電パッド２、整流回路６、高周波インバータ５、送電制御装置３、通信機４、共振コンデンサ７等を含む送電回路を有し、車両１０の受電コイル１２１に送電する際に動作する。
【００２８】
送電制御装置３は、送電設備装置１の各部を制御し、送電の開始および停止などを制御する。高周波インバータ５は、系統電源２０から供給された電力を高周波の電力に変換し、共振コンデンサ７に与える高周波変換回路である。共振コンデンサ７は、効率よく電力伝送するため、高周波インバータ５から与えられた電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し、送電パッド２に与える。通信機４は、送電制御装置３によって制御され、車両１０の通信機１４を介して受電設備装置１１と通信し、通信した各種情報は、充電制御装置１３に入力される。
【００２９】
送電コイル２１は、設備側コアに巻回されるコイルであり、駐車設備に画成された駐車スペース内に各々設置または埋設され、所定の通電によって電磁界を発生するように構成されている。この送電コイル２１は、駐車スペースへの車両の進入を検知するとともに、車両１０側に設けられた受電コイル１２１との間で非接触による電力の受け渡しを行う。送電コイル２１に高周波電流が流れると、右ねじの法則にしたがった所定の向きに磁束が発生する。そして、給電時に、電流が流れる送電コイル２１から車両側の受電コイル１２１に鎖交する磁束の向きに対して、受電コイル１２１が適切な向きになるように停車された場合には、受電コイル１２１には誘導電流が流れる。このように送電コイル２１は、電流が流れることにより、磁束を発生し、高周波電力を電磁誘導によって、受電コイル１２１が搭載される車両１０に対して送電する。
【００３０】
なお、設備側コア及び車両側コアは、透磁率が高い材料からなり、たとえばフェライトで成形される。送電コイル２１及び受電コイル１２１は、電気抵抗が少ない材料からなり、例えばリッツ線が用いられる。
【００３１】
第１実施形態は、車両１０が備える受電回路において、共振コンデンサ１１２が受電コイル１２１等と並列に接続されており、送電設備装置１が備える送電回路において、共振コンデンサ７が送電コイル２１等と直列に接続されているモデル例である。このような共振コンデンサ７及び共振コンデンサ１１２の接続状態により、第１実施形態に示す非接触給電システムを直列−並列共振接続モデルとする。
【００３２】
第１実施形態に示す非接触給電システムでは、非接触の給電を行うために車両１０が送電コイル２１に対して駐車するときに、受電コイル１２１で受電される目標受電電圧を算出し、駐車中において、受電コイル１２１で受電する受電電圧が当該算出された目標受電電圧に近づくように車両１０を誘導する。このように給電開始前に車両１０を給電のために適切な駐車位置に誘導する制御は、送電制御装置３と充電制御装置１３とによって実行されることにより、受電側の車両１０を送電設備装置１に対して受電効率上良好な位置に誘導することができる。
【００３３】
目標受電電圧の算出は、図２を参照して後述する。車両１０が実際に検出する受電電圧を求める方法は、以下のとおりである。スイッチ１１３は、車両１０が送電設備装置１から給電を得ようとする場合に送電コイル２１に対して停止する前に、ＯＮされるようになっている。スイッチ１１３がＯＮされると、特性値として所定の抵抗値を有する抵抗体である負荷１１４は、共振コンデンサ１１２と並列に接続され、受電コイル１２１と直列に接続される。なお、このときスイッチ１１５は、ＯＦＦされており、受電コイル１２１と整流回路１１０は通電する関係にない。このように、蓄電装置１５等への給電開始前に、共振コンデンサ１１２が負荷１１４と並列に接続されることにより、負荷１１４にかかる電圧を検出し、充電制御装置１３は、検出された電圧を用いて、受電コイル１２１が受電する受電電圧を計測することができる。
【００３４】
本実施形態では、送電側の装置から受電側の装置へ、１次側コイルインダクタンス、１次側共振コンデンサの特性値、１次側共振コンデンサの送電回路における接続状態（送電コイルに対して並列接続か直列接続か）、車両１０を誘導するときの入力電圧（１０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ等）等に係る情報が送られ、目標受電電圧の算出に用いられることになる。図２は目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。第１実施形態の直列−並列共振接続モデルの場合、図２に示す電気回路図を構成し、各部のインピーダンスは、図２の右枠内に示すとおりである。図２の電気回路図にしたがい、目標相互インダクタンス及び目標電圧を算出する手順を説明する。図２の電気回路図では、インバータ出力電圧Ｖ１とインバータ出力電流Ｉ１の間に満たされる関係から、下記の数１、数２に示す関係式が導き出せる。
【数１】
【数２】
【００３５】
上記の数１、数２から、Ｖ１／Ｉ１を算出し、その虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める。つまり、虚数部が０となるＺＭの解を求めることになる。
【００３６】
次に、目標受電電圧Ｖ３とインバータ出力電圧Ｖ１の間に満たされる関係から、下記の数３、数４に示す関係式が導き出せる。
【数３】
【数４】
【００３７】
上記の数３に数４及び上記の目標相互インダクタンスの解（ＺＭの解）を代入することにより、目標受電電圧Ｖ３を算出することができる。このように、虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める手法は、送電設備装置１が備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することになる。
【００３８】
次に、本実施形態の非接触給電システムが実施する給電運転に係る作動について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、主に車両１０における給電運転開始前の処理手順を示したフローチャートである。図４は、送電設備装置１における給電運転開始前及び給電運転終了の処理手順を示したフローチャートである。図３及び図４に示すように、車両１０と送電設備装置１は、互いに情報を通信し、一方が他方から受信した情報を用いて後の処理を実行する。例えば、情報の通信は、通信機４と通信機１４のデータの送受信により実施する。
【００３９】
送電設備装置１では、送電制御装置３は、ステップ５０で、送電対象の車両１０を検知したか否かを判定する。この車両検知の判定処理では、例えば、互いの通信機４及び通信機１４が通信を認識した場合、車両１０から受信した「送電要求」の情報、送電設備装置１に対して車両１０が所定のエリア内（送電を受け得る範囲内）に進入したこと等を検知したときに、「車両検知」と判定する。送電制御装置３は、ステップ５０で、車両１０を検知したと判定すると、ステップ５２で、送信設備装置１の各種情報を当該車両１０に対して送信する。送信する情報は、後述するステップ２８またはステップ３０で必要とする目標受電電圧の算出に用いられる情報であり、例えば、１次側コイルインダクタンス、１次側共振コンデンサの特性値、１次側共振コンデンサの送電回路における接続状態（送電コイルに対して並列接続か直列接続か）、車両１０を誘導するときの入力電圧（１０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ等）等である。
【００４０】
車両１０では、充電制御装置１３は、ステップ１０で、送信設備装置１の各種情報を受信したか否かを判定する。充電制御装置１３は、送信設備装置１の各種情報を受信した場合には、次にステップ１２で、上述した手法により目標相互インダクタンスを算出する処理を実行し、さらにステップ１４で目標受電電圧を算出する処理を実行する。そして、充電制御装置１３は、送電設備装置１に対して、送電準備の要求を送信する。
【００４１】
送電設備装置１では、ステップ５４で、車両１０から送電準備の要求を受信したか否かを判定する。送電準備の要求受信の判定をした場合には、車両１０からの「送電準備要求」の情報に対して、ステップ５６で送電設備装置１における給電運転に必要な送電準備を完了するとともに、「送電準備完了」の情報を車両１０に対して送信する。
【００４２】
車両１０では、送電設備装置１から「送電準備完了」の情報を受信すると、ステップ１６で、送電設備装置１から「送電準備完了」の情報を受信したか否かを判定する。送電準備完了の情報を受信したと判定した場合には、ステップ１８で、給電運転の実施のために、車両１０が送電設備装置１に対して停止する駐車が開始されたか否かを判定する。この駐車開始の判定処理では、車両１０において、シフトレバーポジションが「リバース」に設定された場合、ハザードランプが点灯した場合、ブレーキが解除された場合、自動駐車誘導制御システムを搭載している車両では車両搭載の「駐車ボタンスイッチ」が操作された場合等において、駐車開始であると判定する。
【００４３】
充電制御装置１３は、ステップ１８で駐車開始と判定した場合には、送電設備装置１に対して、送電開始の要求を送信し、ステップ２０で受電準備を開始する。この受電準備は、上述したように、車両１０が送電設備装置１から給電を得ようとする場合に送電コイル２１に対して停止する前に、行われる準備であり、受電回路のスイッチ１１３をＯＮし、スイッチ１１５をＯＦＦすることにより、負荷１１４を共振コンデンサ１１２に並列に接続する処理である。
【００４４】
送電設備装置１では、ステップ５８で「送電開始要求有り」の情報を受信したか否かを判定する。車両１０からの送電開始の要求を受信すると、ステップ６０で送電を開始する処理を実行する。この送電開始時の送電入力電圧は、充電時の入力電圧と異なる電圧であってもよく、例えば省電力のため、１０Ｖの低入力電圧とすることもできる。また、車両１０から、給電開始指示の旨の情報が送信された後、送電入力電圧を給電用の入力電圧に増加させて、本格的に給電運転を開始するようにしてもよい。
【００４５】
車両１０では、ステップ２２で、異常状態であるか否かを判定する。この異常状態の判定ステップでは、送電設備装置１側からの異常信号を受信した場合、または車両１０内において発生した現象に伴う異常を検知した場合に「異常有り」と判定する。送電設備装置１側での異常は、例えば、送電パッド２及びその周辺での異物検知、過電圧状態または過電流状態の検知、通信異常等に伴うものである。車両１０側での異常は、例えば、過電圧状態または過電流状態の検知、通信異常等に伴うものである。
【００４６】
充電制御装置１３は、ステップ２２で異常有りと判定すると、ステップ２４で受電停止処理を実行するとともに、送電設備装置１に対してその旨を送信し、本フローチャートを終了する。ステップ２２で異常なしと判定すると、ステップ２６で、上述した手法によって、駐車の最中に受電コイル１２１が受電する受電電圧を測定する処理を実行する。このステップ２６は駐車動作中に所定の周期で継続して実行される。そして、ステップ２８で、「ステップ２６で測定した受電電圧」が「ステップ１４で算出した目標受電電圧」に近づいているか否かを判定する。この判定処理では、具体的には目標受電電圧と受電電圧の差が予め設定した所定値α以内である場合にはＹＥＳと判定する。両者の差が所定値αを超える場合はＮＯと判定し、測定された受電電圧の目標受電電圧に対する不足分が所定値αを超えているため、受電電圧は小さいとみなされる。所定値αは、例えば５Ｖとする。
【００４７】
ステップ２８でＮＯと判定すると、さらにステップ３０で、目標受電電圧と受電電圧の差が予め設定した所定値β以内であるか否かを判定する。所定値βは、所定値αよりも大きい値に設定され、αが５Ｖの場合にはβは３０Ｖとする。すなわち、ステップ３０でＮＯと判定されると、測定された受電電圧は目標受電電圧に対して、３０Ｖを超える値で大きくかけ離れており、車両１０の受電コイル１２１は、送電コイル２１とはかなり離れているとみなされる。したがって、ステップ３０でＮＯと判定されると、ステップ２２に戻り以降の処理を実行していくことになる。
【００４８】
ステップ３０でＹＥＳと判定されると、測定された受電電圧は目標受電電圧に対して、５Ｖを超えて３０Ｖ以内の値で離れており、車両１０の受電コイル１２１は、送電コイル２１に対して少し離れていることになる。この場合、受電コイル１２１と送電コイル２１の位置関係は、給電運転を開始するための適切な位置関係ではないが、両者があともう少し近づくことで、給電運転を開始可能な駐車位置になることを示している。したがって、ステップ３０でＹＥＳと判定されると、ステップ３２に進み、ドライバー等のユーザーに対して報知Ａの処理を実行した後、ステップ２２に戻り以降の処理を実行していくことになる。
【００４９】
報知Ａは、車両１０が送電設備装置１に対して最適駐車位置から近い状態にあることを示す報知状態である。この報知により、ドライバー等のユーザーに対して、給電運転開始前に必要な適切な駐車位置が近づいていることを認識させることができる。ユーザーはこのままの進行方向をあとどのくらい進めばいいのかを確認できるため、安心感を得ることができる。報知Ａは、例えば、図５に示すように、表示画面５０において「近いこと」を示すＬＥＤを点灯することによって実施する。また、図６に示すように、メーター等の表示画面５１において「駐車最適位置まであと３０ｃｍ以内です」と表示することによって実施してもよい。表示画面は、例えば、ハンドルの前方またはダッシュボードの中央部に配された計器表示盤の一部に配置される液晶ディスプレイ等である。
【００５０】
ステップ２８でＹＥＳと判定すると、目標受電電圧と受電電圧の差が所定値α以内であるため、車両１０が送電設備装置１に対して最適駐車位置にあるとみなす。ステップ３２に進み、ドライバー等のユーザーに対して報知Ａの処理を実行した後、この場合、ステップ３４に進み、ドライバー等のユーザーに対して報知Ｂの処理を実行する。ステップ３４の報知Ｂの処理実行後は、ステップ３６で給電運転開始指示処理を実行するとともに、送電設備装置１に対してその旨を送信して本フローチャートを終了する。なお、給電運転開始指示処理では、受電回路において、スイッチ１１５をＯＮして、受電電力を整流回路１１０に突入させるように制御する。
【００５１】
報知Ｂは、車両１０が送電設備装置１に対して最適駐車位置にあることを示す報知状態である。報知Ｂは、例えば、図５に示すように、メーター等の表示画面において「最適駐車位置」を示すＬＥＤを点灯することによって実施する。また、図６に示すように、メーター等の表示画面において「駐車最適位置です」と表示することによって実施してもよい。
【００５２】
このように、ステップ２２、ステップ２６、ステップ２８、ステップ３０、ステップ３２における処理が繰り返されることにより、車両１０は、給電運転開始前の最適な駐車位置に徐々に近づいていくようになる。そして、最適駐車位置が満たされると、ステップ２８からステップ３４、ステップ３６を経て、給電運転が開始するようになる。
【００５３】
一方、送電設備装置１では、ステップ６０での送電開始処理の後、ステップ６２で、異常状態であるか否かを判定する。この異常状態の判定ステップでは、車両１０側からの異常信号を受信した場合、または送電設備装置１内において発生した現象に伴う異常を検知した場合に「異常有り」と判定する。すなわち、前述のステップ２２と同様の処理が実行されることになる。
【００５４】
送電制御装置３は、ステップ６２で異常有りと判定すると、ステップ６３で受電停止処理を実行するとともに、車両１０に対してその旨を送信し、本フローチャートを終了する。ステップ６２で異常なしと判定すると、ステップ６４で給電終了条件が成立したと判定するまで給電運転を継続する。給電終了条件が成立する場合とは、例えば、充電終了ＳＯＣの条件が成立することである。
【００５５】
ステップ６４で給電終了条件が成立していないと判定すると、ステップ６２に戻る。ステップ６４で給電条件が成立していると判定すると、ステップ６６で車両１０への送電を停止する処理を実行し、本フローを終了する。
【００５６】
本実施形態の非接触給電システムがもたらす作用効果について説明する。非接触給電システムでは、非接触の給電を行うために車両１０が送電コイル２１に対して駐車するときに、受電コイル１２１で受電する目標受電電圧を算出し（ステップ１４）、駐車動作中に、受電コイル１２１で受電する受電電圧が目標受電電圧に近づくように車両１０を誘導する（ステップ２２，２６，２８，３０，３２，３４）。
【００５７】
この制御によれば、車両１０が非接触給電を行うための駐車位置に停止しようとするときに、目標受電電圧を算出し、駐車動作中に、受電コイル１２１の受電電圧が当該算出した目標受電電圧に近づくように車両１０を誘導する。このため、駐車動作中の車両１０の動きが、受電効率が良好となる目標受電電圧を満たす駐車位置に近づくように案内される。このように非接触給電システムが当該車両誘導に係る制御を有していれば、送電設備装置１と車両１０との間の送電量に対する受電量の効率が良好になるように車両１０が誘導される。このため、車種の違いによる受電コイル１２１の位置の違い等に関わらず、高効率の給電運転を実現可能な汎用性の高いシステムが得られる。したがって、受電側の車両１０を送電側の送電設備装置１に対して受電効率上良好な位置に誘導できる非接触給電システムを提供できる。
【００５８】
また、目標受電電圧は、少なくとも、送電設備装置１側のコイルインダクタンス、車両１０側のコイルインダクタンス、共振コンデンサ１１２，７の特性値を用いて算出される。これによれば、高効率の給電運転を実現する駐車位置に車両１０を誘導できるように高精度の目標受電電圧を算出することができる。
【００５９】
また、目標受電電圧を算出する際には、送電設備装置１が備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出する。これによれば、高い受電効率を実現できるように目標受電電圧を設定することができる。
【００６０】
また、本実施形態の非接触給電システムによれば、駐車動作中に車両１０を誘導するときに、非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する車両１０の現在位置を報知する報知手段（表示画面５０，５１）を備えている。この構成によれば、報知手段によって最適駐車位置に対する車両１０の現在位置を報知することにより、車両１０のユーザーがあとどれくらいで駐車を完了することができるのかをおおよそ認識することができる。したがって、駐車動作中にユーザーに対して安心感を与えることができる。また、本システムへの信頼感を高めることができる。
【００６１】
また、送電設備装置１は、ステップ１０において、駐車中の車両１０の誘導に使用する情報として、少なくとも、送電設備装置１側のコイルインダクタンス情報、共振コンデンサの特性値情報、及び入力電圧情報を車両１０に対して送信する。この処理によれば、車両１０の誘導に関わる情報を送電設備装置１から車両１０に送信することにより、車両１０側で車両の誘導に関わる処理を総括的に実施することができる。したがって、車両誘導制御に関わるプログラムを車両１０側の制御装置に一括してもたせておけばよく、当該プログラムの標準化、量産化を促進することにも寄与する。
【００６２】
また逆に、車両１０が駐車中の車両１０の誘導に使用する情報として必要な各種情報を送電設備装置１に対して送信するように構成してもよい。この構成によれば、車両１０の誘導に関わる情報を車両１０から送電設備装置１に送信することにより、送電設備装置１側で車両の誘導に関わる処理を総括的に実施することができる。したがって、車両誘導制御に関わるプログラムを送電設備装置１側の制御装置に一括してもたせておけばよく、様々な車種に対して当該プログラムを搭載する必要がない。
【００６３】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムに対して、送電設備装置１Ａの送電回路の構成が異なる形態となっている。第２実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、給電開始前及び給電運転時のフローチャート、作用効果等については第１実施形態と同様である。図７は、第２実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。図８は、第２実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【００６４】
第２実施形態の非接触給電システムでは、車両１０の受電回路における共振コンデンサ１１２は、第１実施形態と同様に受電コイル１２１等と並列に接続されているが、送電設備装置１Ａの送電回路における共振コンデンサ７は、第１実施形態と異なり、送電コイル２１等と並列に接続されているモデル例である。このような共振コンデンサ７及び共振コンデンサ１１２の接続状態により、第２実施形態に示す非接触給電システムを並列−並列共振接続モデルとする。
【００６５】
図８は目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。第２実施形態の並列−並列共振接続モデルの場合、図８に示す電気回路図を構成し、各部のインピーダンスは、図８の右枠内に示すとおりである。図８の電気回路図にしたがい、目標相互インダクタンス及び目標電圧を算出する手順を説明する。図８の電気回路図では、インバータ出力電圧Ｖ１とインバータ出力電流Ｉ１の間に満たされる関係から、下記の数５、数６及び数７に示す関係式が導き出せる。
【数５】
【数６】
【数７】
【００６６】
上記の数５、数６及び数７から、Ｖ１／Ｉ１を算出し、その虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める。つまり、虚数部が０となるＺＭの解を求めることになる。
【００６７】
次に、目標受電電圧Ｖ４とインバータ出力電圧Ｖ１の間に満たされる関係から、下記の数８、数９に示す関係式が導き出せる。
【数８】
【数９】
【００６８】
上記の数８に数９及び上記の目標相互インダクタンスの解（ＺＭの解）を代入することにより、目標受電電圧Ｖ４を算出することができる。このように、虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める手法は、送電設備装置１Ａが備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することになる。
【００６９】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムに対して、車両１０Ａにおける受電設備装置１１Ａの送電回路の構成が異なる形態となっている。第３実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、給電開始前及び給電運転時のフローチャート、作用効果等については第１実施形態と同様である。図９は、第３実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。図１０は、第３実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【００７０】
第３実施形態の非接触給電システムでは、送電設備装置１の送電回路における共振コンデンサ７は、第１実施形態と同様に、送電コイル２１等と直列に接続されているが、受電設備装置１１Ａの受電回路における共振コンデンサ１１２は、第１実施形態と異なり、受電コイル１２１等と直列に接続されているモデル例である。このような共振コンデンサ７及び共振コンデンサ１１２の接続状態により、第３実施形態に示す非接触給電システムを直列−直列共振接続モデルとする。
【００７１】
図１０は目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。第３実施形態の直列−直列共振接続モデルの場合、図１０に示す電気回路図を構成し、各部のインピーダンスは、図１０の右枠内に示すとおりである。図１０の電気回路図にしたがい、目標相互インダクタンス及び目標電圧を算出する手順を説明する。図１０の電気回路図では、インバータ出力電圧Ｖ１とインバータ出力電流Ｉ１の間に満たされる関係から、下記の数１０に示す関係式が導き出せる。
【数１０】
【００７２】
上記の数１０から、Ｖ１／Ｉ１を算出し、その虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める。つまり、虚数部が０となるＺＭの解を求めることになる。
【００７３】
次に、目標受電電圧Ｖ２とインバータ出力電圧Ｖ１の間に満たされる関係から、下記の数１１に示す関係式が導き出せる。
【数１１】
【００７４】
上記の数１１に上記の目標相互インダクタンスの解（ＺＭの解）を代入することにより、目標受電電圧Ｖ2を算出することができる。このように、虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める手法は、送電設備装置１が備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することになる。
【００７５】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムに対して、送電設備装置１Ａの送電回路の構成と受電設備装置１１Ａの受電回路の構成がともに異なる形態となっている。第４実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、給電開始前及び給電運転時のフローチャート、作用効果等については第１実施形態と同様である。図１１は、第４実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。図１２は、第４実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【００７６】
第４実施形態の非接触給電システムでは、第１実施形態と異なり、車両１０Ａの受電回路における共振コンデンサ１１２が受電コイル１２１等と直列に接続され、かつ、送電設備装置１Ａの送電回路における共振コンデンサ７が送電コイル２１等と並列に接続されているモデル例である。このような共振コンデンサ７及び共振コンデンサ１１２の接続状態により、第４実施形態に示す非接触給電システムを並列−直列共振接続モデルとする。
【００７７】
図１２は目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。第４実施形態の並列−直列共振接続モデルの場合、図１２に示す電気回路図を構成し、各部のインピーダンスは、図１２の右枠内に示すとおりである。図１２の電気回路図にしたがい、目標相互インダクタンス及び目標電圧を算出する手順を説明する。図１２の電気回路図では、インバータ出力電圧Ｖ１とインバータ出力電流Ｉ１の間に満たされる関係から、下記の数１２及び数１３に示す関係式が導き出せる。
【数１２】
【数１３】
【００７８】
上記の数１２及び数１３から、Ｖ１／Ｉ１を算出し、その虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める。つまり、虚数部が０となるＺＭの解を求めることになる。
【００７９】
次に、目標受電電圧Ｖ３とインバータ出力電圧Ｖ１の間に満たされる関係から、下記の数１４に示す関係式が導き出せる。
【数１４】
【００８０】
上記の数１４に上記の目標相互インダクタンスの解（ＺＭの解）を代入することにより、目標受電電圧Ｖ３を算出することができる。このように、虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める手法は、送電設備装置１Ａが備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することになる。
【００８１】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムに対して、送電設備装置１Ｂ及び車両１０Ｂの両方に距離検出手段を有している点で相違する。第５実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、給電開始前及び給電運転時のフローチャート、作用効果等については、以下に説明する内容以外は第１実施形態と同様である。図１３は、第５実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。図１４は、給電運転開始前の制御で使用される距離と受電電圧に係る特性マップである。図１５は、給電運転開始前の制御において報知を行うときの表示例を示した図である。
【００８２】
第５実施形態の非接触給電システムは、距離検出手段として、送電設備装置１Ｂにセンサ受電部３０を備え、車両１０Ｂにセンサ送信部４０を備えている。距離検出手段は、例えば音波、レーザーを用いた計測媒体の送受信により、送電設備装置１Ｂと車両１０Ｂとの距離、具体的には送電コイル２１と受電コイル１２１との距離を検出することができる。
したがって、車両１０Ｂのセンサ送信部４０から発信された音波、レーザー等の計測媒体が送電設備装置１Ｂのセンサ受信部３０で反射して戻ってくるまでに要する時間、センサ送信部４０から発光された基準信号とセンサ受信部３０で反射して戻ってきた受光信号の位相差等によって、送電コイル２１及び受電コイル１２１の２点間距離を計測することができる。
【００８３】
本実施形態のように、距離検出手段によって、送電コイル２１と受電コイル１２１との距離を検出する形態では、非接触給電システムは、例えば、図１４に示すような距離と受電電圧に係る特性マップを記憶している。このような特性マップは、充電制御装置１３または送電制御装置３に記憶されている。図１４には、上記の第１実施形態〜第４実施形態の各モデル例に対応した特性曲線が示されている。充電制御装置１３及び送電制御装置３は、前述のように互いに通信することにより、どのモデル例についての特性曲線を使用すべきかを選択する。
【００８４】
本実施形態の非接触給電システムは、前述する図３のフローチャートにおいて、駐車開始判定（ステップ１８）、受電準備（ステップ２０）、異常なし判定（ステップ２２）を順に実行すると、所定時間経過する毎に、距離検出手段によって、送電コイル２１と受電コイル１２１間の距離を検出していく。そして、検出された距離を図１４から選択された特性曲線に適用し、受電電圧を求める。つまり、本実施形態では、前述の図３に示すフローチャートにおけるステップ２６の処理の代わりに、図１４に示す特性マップと距離検出手段とを用いて受電電圧を求めるのである。この受電電圧を求める処理は、充電制御装置１３、送電制御装置３のいずれが実行してもよい。充電制御装置１３は、このようにして求められた受電電圧を用いて、図３のステップ２８及びステップ３０の判定処理を実行するのである。
【００８５】
また、本実施形態の非接触給電システムは、図３のステップ３２における報知Ａの処理において、図１５に示すような表示をナビゲーション装置画面５２に表示する。つまり、距離検出手段による詳細な距離検出を実施するため、詳細な距離（図１５に示す例では、「最適駐車位置まであと３０ｃｍです」）を明確に表示することができる。
【００８６】
本実施形態の非接触給電システムは、送電コイル２１と受電コイル１２１の距離を検出する距離検出手段（センサ送信部４０及びセンサ受信部３０）を備え、当該距離と受電電圧との間に成立する特性を示したマップ（例えば図１４参照）を予め記憶し、距離検出手段によって検出された当該距離と当該マップとから、受電電圧を求める。この制御によれば、距離検出手段によって検出された詳細な距離情報を用いて受電電圧を求めることにより、車両１０Ｂの駐車精度をさらに向上させることができる。
【００８７】
また、本実施形態の非接触給電システムによれば、駐車動作中に車両１０Ｂを誘導するときに、非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する車両の現在位置として、距離検出手段によって検出された距離を報知する報知手段（ナビゲーション装置画面５２）を備える。この構成によれば、距離検出手段によって検出された距離情報を報知することにより、車両１０Ｂのドライバー等が詳細な距離情報を認識することができるため、駐車動作中のユーザーの安心感や、本非接触給電システムに対するユーザーの信頼感をさらに向上することができる。
【００８８】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００８９】
上記の各実施形態における車両の誘導については、ドライバーによる駐車運転及びドライバーによらない自動駐車運転を含む。したがって、車両の誘導とは、車両を運転するドライバーの運転操作に影響を及ぼして車両の進行を誘導すること、自動駐車運転が行われる場合には、自動駐車運転を司る制御装置によって誘導が行われること等を含むものである。
【００９０】
上記の第１実施形態では、ステップ２８やステップ３０で、受電電圧が目標受電電圧にどの程度近づいているかを、車両１０側で判定するが、送電設備装置１側で判定するようにしてもよい。また、目標受電電圧の算出についても送電設備装置１側で算出するようにしてもよい。
【００９１】
上記の第１実施形態及び第５実施形態においては、ステップ３４またはステップ３２での報知処理において、メーター、ナビゲーション装置等の表示画面に表示することとしているが、この形態に限定するものではない。例えば、報知Ａ、報知Ｂは、音声案内によるものであってもよい。例えば、報知Ａでは、「あと３０ｃｍ以内です。」と音声案内し、報知Ｂでは、「駐車できました。シフトをパーキングに入れてください。」と音声案内することができる
上記の第５実施形態の非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムの構成に、距離センサを送電設備側及び車両側の両方に備えるものであるが、この形態は一例であり、この実施形態に限定するものではない。例えば、送電設備側及び車両側の両方に距離センサを備える構成は、第２実施形態〜第４実施形態のいずれの形態にも適用することは可能である。
【００９２】
上記の実施形態では、各コアは、フェライト以外の磁性体材料、例えば、ダストコアや珪素鋼板など交流損失の少ない強磁性体を用いて形成してもよい。また、各コイルは、リッツ線以外の線で構成してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１，１Ａ，１Ｂ…送電設備装置
５…高周波インバータ
１０，１０Ａ，１０Ｂ…車両
２１…送電コイル
３０…センサ受信部（距離検出手段）
４０…センサ送信部（距離検出手段）
５０，５１…表示画面（報知手段）
５２…ナビゲーション装置画面（報知手段）
１２１…受電コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部の電源から車載の蓄電装置へプラグ接続等によらず非接触で給電が行われる非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の技術によると、地上側に設けられた輪止めに内蔵された給電コイルが、電動車の運転操作により、輪止めに当接する電動車の車輪に付勢されて水平面内にて姿勢変更し、この状態で電動車を停止すると、給電コイルは電動車に対して一定の姿勢をとるようになる。例えば、電動車の後退方向が電動車の基準後退方向とずれている場合、電動車の一対の後輪の片方が先に輪止めに当接し、電動車の後退に応じて当接している方の後輪が輪止めを回動させ、その後、一対の後輪の両方が輪止めに当接すると、電動車の後退が制止される。このようにして給電コイルと受電コイルの位置合わせ動作が行われる。この輪止めの回動によって、輪止め内の給電コイルは、受電コイルと上下に重なり、その結果、両コイル間の送電効率が向上するようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２２７００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術では、給電コイルは、受電コイルとの電磁変換効率が良好になるように、輪止めに当接する電動車に付勢されて姿勢変更することにより位置合わせを行う。したがって、給電を受ける電動車の大きさ、車種等によっては、受電コイルの搭載位置、地上からの高さ等の諸条件が異なるため、受電コイルが輪止めの姿勢変更可能な範囲内に位置しない場合には、受電コイルを給電コイルに対して良好な電磁変換効率をもつように位置決めすることができないという問題がある。また、様々な車種に対して、良好な電磁変換効率をもつように受電コイル及び給電コイルを予め配置しておくことは現実的には困難である。また、特許文献１のような機械式の位置合わせ構造では、数多くの車種について、良好な電磁変換効率を満足することは実現困難といわざるを得ない。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、受電側の車両を送電側の装置に対して受電効率上良好な位置に誘導できる非接触給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１は、車両（１０）に設けられる受電コイル（１２１）と車両外部の送電設備装置（１）に設けられる送電コイル（２１）との間で電磁界を発生して非接触の給電を行う非接触給電システムに係る発明であって、
非接触の給電を行うために車両が送電コイルに対して駐車するときに、受電コイルで受電する目標受電電圧を算出し、駐車動作中に受電コイルの受電電圧が目標受電電圧に近づくように車両を誘導することを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、車両が非接触給電を行うための駐車位置に停止しようとするときに、目標受電電圧を算出し、駐車動作中に、受電コイルの受電電圧が当該算出した目標受電電圧に近づくように車両を誘導するため、駐車動作中の車両の動きが、受電効率が良好となる目標受電電圧を満たす駐車位置に近づくように案内されることになる。非接触給電システムがこの車両誘導に係る制御を有していれば、送電設備装置と車両との間の送電量に対する受電量の効率が良好になるように車両が誘導されるので、車種の違いによる受電コイルの位置の違い等に関わらず、高効率の給電運転を実現できる汎用性の高いシステムが得られる。したがって、受電側の車両を送電側の送電設備装置に対して受電効率上良好な位置に誘導できる非接触給電システムを提供することができる。なお、車両の誘導とは、車両を運転するドライバーの運転操作に影響を及ぼして車両の進行を誘導すること、自動駐車運転が行われる場合には、自動駐車運転を司る制御装置によって誘導が行われること等を含むものである。
【０００８】
請求項２によると、請求項１に記載の発明において、目標受電電圧は、少なくとも、送電設備装置（１）側のコイルインダクタンス、車両（１０）側のコイルインダクタンス、共振コンデンサの特性値を用いて算出されることを特徴とする。この発明によれば、高効率の給電運転を実現する駐車位置に車両を誘導できるように高精度の目標受電電圧を算出することができる。
【０００９】
請求項３によると、請求項１または請求項２に記請の発明において、目標受電電圧を算出する際には、送電設備装置（１）が備える高周波インバータ（５）の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することを特徴とする。この発明によれば、高い受電効率を実現できるように目標受電電圧を設定することができる。
【００１０】
請求項４によると、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、駐車動作中に車両を誘導するときに、非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する車両の現在位置を報知する報知手段（５０，５１）を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、報知手段によって最適駐車位置に対する車両の現在位置を報知することにより、車両のユーザーがあとどれくらいで駐車を完了することができるのかを認識することができる。したがって、駐車動作中にユーザーに対して安心感を与えることができ、本システムへの信頼感を高めることができる。
【００１２】
請求項５によると、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、送電コイル（２１）と受電コイル（１２１）の距離を検出する距離検出手段（３０，４０）を備え、当該距離と受電電圧との間に成立する特性を示したマップを予め記憶し、距離検出手段によって検出された当該距離と当該マップとから、受電電圧を求めることを特徴とする。この発明によれば、距離検出手段によって検出された詳細な距離情報を用いて受電電圧を求めるため、駐車精度を向上させることができる。
【００１３】
請求項６によると、請求項５に記載の発明において、駐車動作中に車両を誘導するときに、非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する車両の現在位置として、距離検出手段によって検出された距離を報知する報知手段（５２）を備えることを特徴とする。この発明によれば、距離検出手段によって検出された距離情報を報知することにより、車両のユーザーが詳細な距離情報を認識することができるため、駐車動作中のユーザーの安心感や、本システムへの信頼感をさらに向上することができる。
【００１４】
請求項７によると、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、駐車中の車両の誘導に使用する情報として、少なくとも、送電設備装置（１）側のコイルインダクタンス情報、共振コンデンサの特性値情報、及び入力電圧情報を、送電設備装置（１）から前記車両（１０）に対して送信することを特徴とする。この発明によれば、車両の誘導に関わる情報を送電設備装置から車両に送信することにより、車両側で車両の誘導に関わる処理を総括的に実施することができる。
【００１５】
なお、前述の各手段における括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図２】第１実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【図３】車両における給電運転に係る処理手順を示したフローチャートである。
【図４】送電設備装置における給電運転に係る処理手順を示したフローチャートである。
【図５】給電開始前に報知を行う場合の第１の表示例を示した図である。
【図６】給電開始前に報知を行う場合の第２の表示例を示した図である。
【図７】本発明を適用した第２実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図８】第２実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【図９】本発明を適用した第３実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図１０】第３実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【図１１】本発明を適用した第４実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図１２】第４実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【図１３】本発明を適用した第５実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【図１４】第５実施形態の給電運転開始前の制御で使用される距離と受電電圧に係る特性マップである。
【図１５】第５実施形態に係る給電運転開始前の制御において報知を行うときの表示例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１８】
（第１実施形態）
本発明の非接触給電システムを適用する第１実施形態について図１〜図６を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。
【００１９】
図１に示すように、非接触充電システムは、主に車両１０の外部に設置された送電設備装置１と、車両１０に搭載される受電設備装置１１と、を備えて構成されている。
【００２０】
非接触給電システムは、例えば電気自動車、およびハイブリッド自動車等のメインバッテリに充電する場合に適用することができる。非接触給電システムは、蓄電装置１５と車両１０の外部に設置される外部電源の一例である系統電源２０との間で、磁気的に結合された状態、例えば、電磁誘導を利用した電力の授受によって非接触で電力を伝送する電力授受ステムである。この電磁誘導方式は、送電側で発生する磁束を受電側に鎖交させて電力を送る方式のことである。
【００２１】
車両１０には、受電設備装置１１、蓄電装置１５、負荷機器１６、走行用インバータ１７、モータジェネレータ１８等が搭載されており、例えば電磁結合により受電コイル１２１に電流が流れることによって蓄電装置１５が充電可能になる。受電設備装置１１は、例えば、受電コイル１２１、整流回路１１０、昇降圧回路１１１、充電制御装置１３、通信機１４、共振コンデンサ１１２、スイッチ１１３、負荷１１４、スイッチ１１５等を含む装置であり、車両１０において系統電源２０から供給される電力を充電する際に動作する装置である。
【００２２】
車両１０には、負荷機器１６が搭載され、負荷機器１６は蓄電装置１５に蓄えられた電力、または系統電源２０から供給される電力を使用して駆動されるようになっている。蓄電装置１５の蓄電力によって駆動される負荷機器１６には、空調装置、ナビゲーション装置、照明、電動パワーステアリングユニット、その他の補機類等を適用することができる。車両の走行に用いられるモータジェネレータ１８は、車両１０に搭載された車両制御装置による走行用インバータ１７の作動制御によって動作する。蓄電装置１５として用いられる二次電池は、その端子電圧が高圧となるように設定されている。この二次電池は、充放電可能に構成された電池であり、例えばニッケル水素電池、リチウムイオン電池等を使用することができる。
【００２３】
ハイブリッド自動車の場合、モータジェネレータ１８は、電動機および発電機の両機能を有する三相交流の回転電機である。モータジェネレータ１８の回転軸の一方の端部は、内燃機関（図示せず）の出力軸に直結されており、他方の端部は、変速装置（図示せず）を介して駆動輪に機械的に連結されている。モータジェネレータ１８は、回転数および駆動トルクが制御されて、駆動輪に必要とされる駆動力を与える電動機として機能する。またモータジェネレータ１８は、減速時において駆動輪からの駆動力によって回転駆動されると、交流の回生電力を発生する発電機として機能する。
【００２４】
共振コンデンサ１１２及び共振コンデンサ７は、効率よく電力伝送するため、高周波インバータ５の出力電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し整流回路１１０に与える。整流回路１１０は、ダイオード及びコンデンサから構成されており、ダイオードにより、受電コイル１２１から供給された高周波電力を整流し、コンデンサで平滑化した後、昇降圧回路１１１に供給する。昇降圧回路１１１は、整流回路１１０からの電力の電圧を所定電圧まで昇降圧し、蓄電装置１５に供給する。
【００２５】
受電パッド１２は、非接触で電力を受電する受電コイル１２１を内部に有し、車両１０に設けられる。受電コイル１２１は、送電コイル２１との間で非接触による電力の受け渡しを行う。受電コイル１２１には、送電コイル２１が発生した磁界を受電コイル１２１に鎖交させ、受電コイル１２１に誘導電流を発生させる。受電コイル１２１は、発生した高周波電力を、共振コンデンサ１１２を介して整流回路１１０に与える。
【００２６】
受電設備装置１１は、車両１０において、外部の系統電源２０から供給される電力を充電する際に動作する受電回路を備えている。受電回路は、受電パッド１２に内蔵される受電コイル１２１から送電された電力を直流電圧として出力し、蓄電装置１５を充電する。また、通信機１４は、充電制御装置１３によって制御され、送電設備側の通信機４を介して送電設備装置１と通信し、通信した各種情報は送電制御装置３に入力される。
【００２７】
送電設備装置１は、送電回路を有し、例えば、家庭、集合住宅、コインパーキング等の駐車設備、商業施設、公共施設等に設けられ、プラグ８が接続された系統電源２０から、車両１０に対して電力を送電する装置である。送電設備装置１は、非接触で電力を送電する送電コイル２１を覆い地上に露出する送電パッド２、整流回路６、高周波インバータ５、送電制御装置３、通信機４、共振コンデンサ７等を含む送電回路を有し、車両１０の受電コイル１２１に送電する際に動作する。
【００２８】
送電制御装置３は、送電設備装置１の各部を制御し、送電の開始および停止などを制御する。高周波インバータ５は、系統電源２０から供給された電力を高周波の電力に変換し、共振コンデンサ７に与える高周波変換回路である。共振コンデンサ７は、効率よく電力伝送するため、高周波インバータ５から与えられた電力の電圧と電流との位相を一致するように変換し、送電パッド２に与える。通信機４は、送電制御装置３によって制御され、車両１０の通信機１４を介して受電設備装置１１と通信し、通信した各種情報は、充電制御装置１３に入力される。
【００２９】
送電コイル２１は、設備側コアに巻回されるコイルであり、駐車設備に画成された駐車スペース内に各々設置または埋設され、所定の通電によって電磁界を発生するように構成されている。この送電コイル２１は、駐車スペースへの車両の進入を検知するとともに、車両１０側に設けられた受電コイル１２１との間で非接触による電力の受け渡しを行う。送電コイル２１に高周波電流が流れると、右ねじの法則にしたがった所定の向きに磁束が発生する。そして、給電時に、電流が流れる送電コイル２１から車両側の受電コイル１２１に鎖交する磁束の向きに対して、受電コイル１２１が適切な向きになるように停車された場合には、受電コイル１２１には誘導電流が流れる。このように送電コイル２１は、電流が流れることにより、磁束を発生し、高周波電力を電磁誘導によって、受電コイル１２１が搭載される車両１０に対して送電する。
【００３０】
なお、設備側コア及び車両側コアは、透磁率が高い材料からなり、たとえばフェライトで成形される。送電コイル２１及び受電コイル１２１は、電気抵抗が少ない材料からなり、例えばリッツ線が用いられる。
【００３１】
第１実施形態は、車両１０が備える受電回路において、共振コンデンサ１１２が受電コイル１２１等と並列に接続されており、送電設備装置１が備える送電回路において、共振コンデンサ７が送電コイル２１等と直列に接続されているモデル例である。このような共振コンデンサ７及び共振コンデンサ１１２の接続状態により、第１実施形態に示す非接触給電システムを直列−並列共振接続モデルとする。
【００３２】
第１実施形態に示す非接触給電システムでは、非接触の給電を行うために車両１０が送電コイル２１に対して駐車するときに、受電コイル１２１で受電される目標受電電圧を算出し、駐車中において、受電コイル１２１で受電する受電電圧が当該算出された目標受電電圧に近づくように車両１０を誘導する。このように給電開始前に車両１０を給電のために適切な駐車位置に誘導する制御は、送電制御装置３と充電制御装置１３とによって実行されることにより、受電側の車両１０を送電設備装置１に対して受電効率上良好な位置に誘導することができる。
【００３３】
目標受電電圧の算出は、図２を参照して後述する。車両１０が実際に検出する受電電圧を求める方法は、以下のとおりである。スイッチ１１３は、車両１０が送電設備装置１から給電を得ようとする場合に送電コイル２１に対して停止する前に、ＯＮされるようになっている。スイッチ１１３がＯＮされると、特性値として所定の抵抗値を有する抵抗体である負荷１１４は、共振コンデンサ１１２と並列に接続され、受電コイル１２１と直列に接続される。なお、このときスイッチ１１５は、ＯＦＦされており、受電コイル１２１と整流回路１１０は通電する関係にない。このように、蓄電装置１５等への給電開始前に、共振コンデンサ１１２が負荷１１４と並列に接続されることにより、負荷１１４にかかる電圧を検出し、充電制御装置１３は、検出された電圧を用いて、受電コイル１２１が受電する受電電圧を計測することができる。
【００３４】
本実施形態では、送電側の装置から受電側の装置へ、１次側コイルインダクタンス、１次側共振コンデンサの特性値、１次側共振コンデンサの送電回路における接続状態（送電コイルに対して並列接続か直列接続か）、車両１０を誘導するときの入力電圧（１０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ等）等に係る情報が送られ、目標受電電圧の算出に用いられることになる。図２は目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。第１実施形態の直列−並列共振接続モデルの場合、図２に示す電気回路図を構成し、各部のインピーダンスは、図２の右枠内に示すとおりである。図２の電気回路図にしたがい、目標相互インダクタンス及び目標電圧を算出する手順を説明する。図２の電気回路図では、インバータ出力電圧Ｖ１とインバータ出力電流Ｉ１の間に満たされる関係から、下記の数１、数２に示す関係式が導き出せる。
【数１】
【数２】
【００３５】
上記の数１、数２から、Ｖ１／Ｉ１を算出し、その虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める。つまり、虚数部が０となるＺＭの解を求めることになる。
【００３６】
次に、目標受電電圧Ｖ３とインバータ出力電圧Ｖ１の間に満たされる関係から、下記の数３、数４に示す関係式が導き出せる。
【数３】
【数４】
【００３７】
上記の数３に数４及び上記の目標相互インダクタンスの解（ＺＭの解）を代入することにより、目標受電電圧Ｖ３を算出することができる。このように、虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める手法は、送電設備装置１が備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することになる。
【００３８】
次に、本実施形態の非接触給電システムが実施する給電運転に係る作動について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、主に車両１０における給電運転開始前の処理手順を示したフローチャートである。図４は、送電設備装置１における給電運転開始前及び給電運転終了の処理手順を示したフローチャートである。図３及び図４に示すように、車両１０と送電設備装置１は、互いに情報を通信し、一方が他方から受信した情報を用いて後の処理を実行する。例えば、情報の通信は、通信機４と通信機１４のデータの送受信により実施する。
【００３９】
送電設備装置１では、送電制御装置３は、ステップ５０で、送電対象の車両１０を検知したか否かを判定する。この車両検知の判定処理では、例えば、互いの通信機４及び通信機１４が通信を認識した場合、車両１０から受信した「送電要求」の情報、送電設備装置１に対して車両１０が所定のエリア内（送電を受け得る範囲内）に進入したこと等を検知したときに、「車両検知」と判定する。送電制御装置３は、ステップ５０で、車両１０を検知したと判定すると、ステップ５２で、送信設備装置１の各種情報を当該車両１０に対して送信する。送信する情報は、後述するステップ２８またはステップ３０で必要とする目標受電電圧の算出に用いられる情報であり、例えば、１次側コイルインダクタンス、１次側共振コンデンサの特性値、１次側共振コンデンサの送電回路における接続状態（送電コイルに対して並列接続か直列接続か）、車両１０を誘導するときの入力電圧（１０Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖ等）等である。
【００４０】
車両１０では、充電制御装置１３は、ステップ１０で、送信設備装置１の各種情報を受信したか否かを判定する。充電制御装置１３は、送信設備装置１の各種情報を受信した場合には、次にステップ１２で、上述した手法により目標相互インダクタンスを算出する処理を実行し、さらにステップ１４で目標受電電圧を算出する処理を実行する。そして、充電制御装置１３は、送電設備装置１に対して、送電準備の要求を送信する。
【００４１】
送電設備装置１では、ステップ５４で、車両１０から送電準備の要求を受信したか否かを判定する。送電準備の要求受信の判定をした場合には、車両１０からの「送電準備要求」の情報に対して、ステップ５６で送電設備装置１における給電運転に必要な送電準備を完了するとともに、「送電準備完了」の情報を車両１０に対して送信する。
【００４２】
車両１０では、送電設備装置１から「送電準備完了」の情報を受信すると、ステップ１６で、送電設備装置１から「送電準備完了」の情報を受信したか否かを判定する。送電準備完了の情報を受信したと判定した場合には、ステップ１８で、給電運転の実施のために、車両１０が送電設備装置１に対して停止する駐車が開始されたか否かを判定する。この駐車開始の判定処理では、車両１０において、シフトレバーポジションが「リバース」に設定された場合、ハザードランプが点灯した場合、ブレーキが解除された場合、自動駐車誘導制御システムを搭載している車両では車両搭載の「駐車ボタンスイッチ」が操作された場合等において、駐車開始であると判定する。
【００４３】
充電制御装置１３は、ステップ１８で駐車開始と判定した場合には、送電設備装置１に対して、送電開始の要求を送信し、ステップ２０で受電準備を開始する。この受電準備は、上述したように、車両１０が送電設備装置１から給電を得ようとする場合に送電コイル２１に対して停止する前に、行われる準備であり、受電回路のスイッチ１１３をＯＮし、スイッチ１１５をＯＦＦすることにより、負荷１１４を共振コンデンサ１１２に並列に接続する処理である。
【００４４】
送電設備装置１では、ステップ５８で「送電開始要求有り」の情報を受信したか否かを判定する。車両１０からの送電開始の要求を受信すると、ステップ６０で送電を開始する処理を実行する。この送電開始時の送電入力電圧は、充電時の入力電圧と異なる電圧であってもよく、例えば省電力のため、１０Ｖの低入力電圧とすることもできる。また、車両１０から、給電開始指示の旨の情報が送信された後、送電入力電圧を給電用の入力電圧に増加させて、本格的に給電運転を開始するようにしてもよい。
【００４５】
車両１０では、ステップ２２で、異常状態であるか否かを判定する。この異常状態の判定ステップでは、送電設備装置１側からの異常信号を受信した場合、または車両１０内において発生した現象に伴う異常を検知した場合に「異常有り」と判定する。送電設備装置１側での異常は、例えば、送電パッド２及びその周辺での異物検知、過電圧状態または過電流状態の検知、通信異常等に伴うものである。車両１０側での異常は、例えば、過電圧状態または過電流状態の検知、通信異常等に伴うものである。
【００４６】
充電制御装置１３は、ステップ２２で異常有りと判定すると、ステップ２４で受電停止処理を実行するとともに、送電設備装置１に対してその旨を送信し、本フローチャートを終了する。ステップ２２で異常なしと判定すると、ステップ２６で、上述した手法によって、駐車の最中に受電コイル１２１が受電する受電電圧を測定する処理を実行する。このステップ２６は駐車動作中に所定の周期で継続して実行される。そして、ステップ２８で、「ステップ２６で測定した受電電圧」が「ステップ１４で算出した目標受電電圧」に近づいているか否かを判定する。この判定処理では、具体的には目標受電電圧と受電電圧の差が予め設定した所定値α以内である場合にはＹＥＳと判定する。両者の差が所定値αを超える場合はＮＯと判定し、測定された受電電圧の目標受電電圧に対する不足分が所定値αを超えているため、受電電圧は小さいとみなされる。所定値αは、例えば５Ｖとする。
【００４７】
ステップ２８でＮＯと判定すると、さらにステップ３０で、目標受電電圧と受電電圧の差が予め設定した所定値β以内であるか否かを判定する。所定値βは、所定値αよりも大きい値に設定され、αが５Ｖの場合にはβは３０Ｖとする。すなわち、ステップ３０でＮＯと判定されると、測定された受電電圧は目標受電電圧に対して、３０Ｖを超える値で大きくかけ離れており、車両１０の受電コイル１２１は、送電コイル２１とはかなり離れているとみなされる。したがって、ステップ３０でＮＯと判定されると、ステップ２２に戻り以降の処理を実行していくことになる。
【００４８】
ステップ３０でＹＥＳと判定されると、測定された受電電圧は目標受電電圧に対して、５Ｖを超えて３０Ｖ以内の値で離れており、車両１０の受電コイル１２１は、送電コイル２１に対して少し離れていることになる。この場合、受電コイル１２１と送電コイル２１の位置関係は、給電運転を開始するための適切な位置関係ではないが、両者があともう少し近づくことで、給電運転を開始可能な駐車位置になることを示している。したがって、ステップ３０でＹＥＳと判定されると、ステップ３２に進み、ドライバー等のユーザーに対して報知Ａの処理を実行した後、ステップ２２に戻り以降の処理を実行していくことになる。
【００４９】
報知Ａは、車両１０が送電設備装置１に対して最適駐車位置から近い状態にあることを示す報知状態である。この報知により、ドライバー等のユーザーに対して、給電運転開始前に必要な適切な駐車位置が近づいていることを認識させることができる。ユーザーはこのままの進行方向をあとどのくらい進めばいいのかを確認できるため、安心感を得ることができる。報知Ａは、例えば、図５に示すように、表示画面５０において「近いこと」を示すＬＥＤを点灯することによって実施する。また、図６に示すように、メーター等の表示画面５１において「駐車最適位置まであと３０ｃｍ以内です」と表示することによって実施してもよい。表示画面は、例えば、ハンドルの前方またはダッシュボードの中央部に配された計器表示盤の一部に配置される液晶ディスプレイ等である。
【００５０】
ステップ２８でＹＥＳと判定すると、目標受電電圧と受電電圧の差が所定値α以内であるため、車両１０が送電設備装置１に対して最適駐車位置にあるとみなす。ステップ３２に進み、ドライバー等のユーザーに対して報知Ａの処理を実行した後、この場合、ステップ３４に進み、ドライバー等のユーザーに対して報知Ｂの処理を実行する。ステップ３４の報知Ｂの処理実行後は、ステップ３６で給電運転開始指示処理を実行するとともに、送電設備装置１に対してその旨を送信して本フローチャートを終了する。なお、給電運転開始指示処理では、受電回路において、スイッチ１１５をＯＮして、受電電力を整流回路１１０に突入させるように制御する。
【００５１】
報知Ｂは、車両１０が送電設備装置１に対して最適駐車位置にあることを示す報知状態である。報知Ｂは、例えば、図５に示すように、メーター等の表示画面において「最適駐車位置」を示すＬＥＤを点灯することによって実施する。また、図６に示すように、メーター等の表示画面において「駐車最適位置です」と表示することによって実施してもよい。
【００５２】
このように、ステップ２２、ステップ２６、ステップ２８、ステップ３０、ステップ３２における処理が繰り返されることにより、車両１０は、給電運転開始前の最適な駐車位置に徐々に近づいていくようになる。そして、最適駐車位置が満たされると、ステップ２８からステップ３４、ステップ３６を経て、給電運転が開始するようになる。
【００５３】
一方、送電設備装置１では、ステップ６０での送電開始処理の後、ステップ６２で、異常状態であるか否かを判定する。この異常状態の判定ステップでは、車両１０側からの異常信号を受信した場合、または送電設備装置１内において発生した現象に伴う異常を検知した場合に「異常有り」と判定する。すなわち、前述のステップ２２と同様の処理が実行されることになる。
【００５４】
送電制御装置３は、ステップ６２で異常有りと判定すると、ステップ６３で受電停止処理を実行するとともに、車両１０に対してその旨を送信し、本フローチャートを終了する。ステップ６２で異常なしと判定すると、ステップ６４で給電終了条件が成立したと判定するまで給電運転を継続する。給電終了条件が成立する場合とは、例えば、充電終了ＳＯＣの条件が成立することである。
【００５５】
ステップ６４で給電終了条件が成立していないと判定すると、ステップ６２に戻る。ステップ６４で給電条件が成立していると判定すると、ステップ６６で車両１０への送電を停止する処理を実行し、本フローを終了する。
【００５６】
本実施形態の非接触給電システムがもたらす作用効果について説明する。非接触給電システムでは、非接触の給電を行うために車両１０が送電コイル２１に対して駐車するときに、受電コイル１２１で受電する目標受電電圧を算出し（ステップ１４）、駐車動作中に、受電コイル１２１で受電する受電電圧が目標受電電圧に近づくように車両１０を誘導する（ステップ２２，２６，２８，３０，３２，３４）。
【００５７】
この制御によれば、車両１０が非接触給電を行うための駐車位置に停止しようとするときに、目標受電電圧を算出し、駐車動作中に、受電コイル１２１の受電電圧が当該算出した目標受電電圧に近づくように車両１０を誘導する。このため、駐車動作中の車両１０の動きが、受電効率が良好となる目標受電電圧を満たす駐車位置に近づくように案内される。このように非接触給電システムが当該車両誘導に係る制御を有していれば、送電設備装置１と車両１０との間の送電量に対する受電量の効率が良好になるように車両１０が誘導される。このため、車種の違いによる受電コイル１２１の位置の違い等に関わらず、高効率の給電運転を実現可能な汎用性の高いシステムが得られる。したがって、受電側の車両１０を送電側の送電設備装置１に対して受電効率上良好な位置に誘導できる非接触給電システムを提供できる。
【００５８】
また、目標受電電圧は、少なくとも、送電設備装置１側のコイルインダクタンス、車両１０側のコイルインダクタンス、共振コンデンサ１１２，７の特性値を用いて算出される。これによれば、高効率の給電運転を実現する駐車位置に車両１０を誘導できるように高精度の目標受電電圧を算出することができる。
【００５９】
また、目標受電電圧を算出する際には、送電設備装置１が備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出する。これによれば、高い受電効率を実現できるように目標受電電圧を設定することができる。
【００６０】
また、本実施形態の非接触給電システムによれば、駐車動作中に車両１０を誘導するときに、非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する車両１０の現在位置を報知する報知手段（表示画面５０，５１）を備えている。この構成によれば、報知手段によって最適駐車位置に対する車両１０の現在位置を報知することにより、車両１０のユーザーがあとどれくらいで駐車を完了することができるのかをおおよそ認識することができる。したがって、駐車動作中にユーザーに対して安心感を与えることができる。また、本システムへの信頼感を高めることができる。
【００６１】
また、送電設備装置１は、ステップ１０において、駐車中の車両１０の誘導に使用する情報として、少なくとも、送電設備装置１側のコイルインダクタンス情報、共振コンデンサの特性値情報、及び入力電圧情報を車両１０に対して送信する。この処理によれば、車両１０の誘導に関わる情報を送電設備装置１から車両１０に送信することにより、車両１０側で車両の誘導に関わる処理を総括的に実施することができる。したがって、車両誘導制御に関わるプログラムを車両１０側の制御装置に一括してもたせておけばよく、当該プログラムの標準化、量産化を促進することにも寄与する。
【００６２】
また逆に、車両１０が駐車中の車両１０の誘導に使用する情報として必要な各種情報を送電設備装置１に対して送信するように構成してもよい。この構成によれば、車両１０の誘導に関わる情報を車両１０から送電設備装置１に送信することにより、送電設備装置１側で車両の誘導に関わる処理を総括的に実施することができる。したがって、車両誘導制御に関わるプログラムを送電設備装置１側の制御装置に一括してもたせておけばよく、様々な車種に対して当該プログラムを搭載する必要がない。
【００６３】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムに対して、送電設備装置１Ａの送電回路の構成が異なる形態となっている。第２実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、給電開始前及び給電運転時のフローチャート、作用効果等については第１実施形態と同様である。図７は、第２実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。図８は、第２実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【００６４】
第２実施形態の非接触給電システムでは、車両１０の受電回路における共振コンデンサ１１２は、第１実施形態と同様に受電コイル１２１等と並列に接続されているが、送電設備装置１Ａの送電回路における共振コンデンサ７は、第１実施形態と異なり、送電コイル２１等と並列に接続されているモデル例である。このような共振コンデンサ７及び共振コンデンサ１１２の接続状態により、第２実施形態に示す非接触給電システムを並列−並列共振接続モデルとする。
【００６５】
図８は目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。第２実施形態の並列−並列共振接続モデルの場合、図８に示す電気回路図を構成し、各部のインピーダンスは、図８の右枠内に示すとおりである。図８の電気回路図にしたがい、目標相互インダクタンス及び目標電圧を算出する手順を説明する。図８の電気回路図では、インバータ出力電圧Ｖ１とインバータ出力電流Ｉ１の間に満たされる関係から、下記の数５、数６及び数７に示す関係式が導き出せる。
【数５】
【数６】
【数７】
【００６６】
上記の数５、数６及び数７から、Ｖ１／Ｉ１を算出し、その虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める。つまり、虚数部が０となるＺＭの解を求めることになる。
【００６７】
次に、目標受電電圧Ｖ４とインバータ出力電圧Ｖ１の間に満たされる関係から、下記の数８、数９に示す関係式が導き出せる。
【数８】
【数９】
【００６８】
上記の数８に数９及び上記の目標相互インダクタンスの解（ＺＭの解）を代入することにより、目標受電電圧Ｖ４を算出することができる。このように、虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める手法は、送電設備装置１Ａが備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することになる。
【００６９】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムに対して、車両１０Ａにおける受電設備装置１１Ａの送電回路の構成が異なる形態となっている。第３実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、給電開始前及び給電運転時のフローチャート、作用効果等については第１実施形態と同様である。図９は、第３実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。図１０は、第３実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【００７０】
第３実施形態の非接触給電システムでは、送電設備装置１の送電回路における共振コンデンサ７は、第１実施形態と同様に、送電コイル２１等と直列に接続されているが、受電設備装置１１Ａの受電回路における共振コンデンサ１１２は、第１実施形態と異なり、受電コイル１２１等と直列に接続されているモデル例である。このような共振コンデンサ７及び共振コンデンサ１１２の接続状態により、第３実施形態に示す非接触給電システムを直列−直列共振接続モデルとする。
【００７１】
図１０は目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。第３実施形態の直列−直列共振接続モデルの場合、図１０に示す電気回路図を構成し、各部のインピーダンスは、図１０の右枠内に示すとおりである。図１０の電気回路図にしたがい、目標相互インダクタンス及び目標電圧を算出する手順を説明する。図１０の電気回路図では、インバータ出力電圧Ｖ１とインバータ出力電流Ｉ１の間に満たされる関係から、下記の数１０に示す関係式が導き出せる。
【数１０】
【００７２】
上記の数１０から、Ｖ１／Ｉ１を算出し、その虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める。つまり、虚数部が０となるＺＭの解を求めることになる。
【００７３】
次に、目標受電電圧Ｖ２とインバータ出力電圧Ｖ１の間に満たされる関係から、下記の数１１に示す関係式が導き出せる。
【数１１】
【００７４】
上記の数１１に上記の目標相互インダクタンスの解（ＺＭの解）を代入することにより、目標受電電圧Ｖ2を算出することができる。このように、虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める手法は、送電設備装置１が備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することになる。
【００７５】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムに対して、送電設備装置１Ａの送電回路の構成と受電設備装置１１Ａの受電回路の構成がともに異なる形態となっている。第４実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、給電開始前及び給電運転時のフローチャート、作用効果等については第１実施形態と同様である。図１１は、第４実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。図１２は、第４実施形態における目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。
【００７６】
第４実施形態の非接触給電システムでは、第１実施形態と異なり、車両１０Ａの受電回路における共振コンデンサ１１２が受電コイル１２１等と直列に接続され、かつ、送電設備装置１Ａの送電回路における共振コンデンサ７が送電コイル２１等と並列に接続されているモデル例である。このような共振コンデンサ７及び共振コンデンサ１１２の接続状態により、第４実施形態に示す非接触給電システムを並列−直列共振接続モデルとする。
【００７７】
図１２は目標受電電圧の算出方法を説明するための説明図である。第４実施形態の並列−直列共振接続モデルの場合、図１２に示す電気回路図を構成し、各部のインピーダンスは、図１２の右枠内に示すとおりである。図１２の電気回路図にしたがい、目標相互インダクタンス及び目標電圧を算出する手順を説明する。図１２の電気回路図では、インバータ出力電圧Ｖ１とインバータ出力電流Ｉ１の間に満たされる関係から、下記の数１２及び数１３に示す関係式が導き出せる。
【数１２】
【数１３】
【００７８】
上記の数１２及び数１３から、Ｖ１／Ｉ１を算出し、その虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める。つまり、虚数部が０となるＺＭの解を求めることになる。
【００７９】
次に、目標受電電圧Ｖ３とインバータ出力電圧Ｖ１の間に満たされる関係から、下記の数１４に示す関係式が導き出せる。
【数１４】
【００８０】
上記の数１４に上記の目標相互インダクタンスの解（ＺＭの解）を代入することにより、目標受電電圧Ｖ３を算出することができる。このように、虚数部を０としたときの目標相互インダクタンスを求める手法は、送電設備装置１Ａが備える高周波インバータ５の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて目標受電電圧を導出することになる。
【００８１】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムに対して、送電設備装置１Ｂ及び車両１０Ｂの両方に距離検出手段を有している点で相違する。第５実施形態は、以下に特に説明しない実施形態、例えば、構成、各部の作動、給電開始前及び給電運転時のフローチャート、作用効果等については、以下に説明する内容以外は第１実施形態と同様である。図１３は、第５実施形態に係る非接触給電システムの構成図である。図１４は、給電運転開始前の制御で使用される距離と受電電圧に係る特性マップである。図１５は、給電運転開始前の制御において報知を行うときの表示例を示した図である。
【００８２】
第５実施形態の非接触給電システムは、距離検出手段として、送電設備装置１Ｂにセンサ受電部３０を備え、車両１０Ｂにセンサ送信部４０を備えている。距離検出手段は、例えば音波、レーザーを用いた計測媒体の送受信により、送電設備装置１Ｂと車両１０Ｂとの距離、具体的には送電コイル２１と受電コイル１２１との距離を検出することができる。
したがって、車両１０Ｂのセンサ送信部４０から発信された音波、レーザー等の計測媒体が送電設備装置１Ｂのセンサ受信部３０で反射して戻ってくるまでに要する時間、センサ送信部４０から発光された基準信号とセンサ受信部３０で反射して戻ってきた受光信号の位相差等によって、送電コイル２１及び受電コイル１２１の２点間距離を計測することができる。
【００８３】
本実施形態のように、距離検出手段によって、送電コイル２１と受電コイル１２１との距離を検出する形態では、非接触給電システムは、例えば、図１４に示すような距離と受電電圧に係る特性マップを記憶している。このような特性マップは、充電制御装置１３または送電制御装置３に記憶されている。図１４には、上記の第１実施形態〜第４実施形態の各モデル例に対応した特性曲線が示されている。充電制御装置１３及び送電制御装置３は、前述のように互いに通信することにより、どのモデル例についての特性曲線を使用すべきかを選択する。
【００８４】
本実施形態の非接触給電システムは、前述する図３のフローチャートにおいて、駐車開始判定（ステップ１８）、受電準備（ステップ２０）、異常なし判定（ステップ２２）を順に実行すると、所定時間経過する毎に、距離検出手段によって、送電コイル２１と受電コイル１２１間の距離を検出していく。そして、検出された距離を図１４から選択された特性曲線に適用し、受電電圧を求める。つまり、本実施形態では、前述の図３に示すフローチャートにおけるステップ２６の処理の代わりに、図１４に示す特性マップと距離検出手段とを用いて受電電圧を求めるのである。この受電電圧を求める処理は、充電制御装置１３、送電制御装置３のいずれが実行してもよい。充電制御装置１３は、このようにして求められた受電電圧を用いて、図３のステップ２８及びステップ３０の判定処理を実行するのである。
【００８５】
また、本実施形態の非接触給電システムは、図３のステップ３２における報知Ａの処理において、図１５に示すような表示をナビゲーション装置画面５２に表示する。つまり、距離検出手段による詳細な距離検出を実施するため、詳細な距離（図１５に示す例では、「最適駐車位置まであと３０ｃｍです」）を明確に表示することができる。
【００８６】
本実施形態の非接触給電システムは、送電コイル２１と受電コイル１２１の距離を検出する距離検出手段（センサ送信部４０及びセンサ受信部３０）を備え、当該距離と受電電圧との間に成立する特性を示したマップ（例えば図１４参照）を予め記憶し、距離検出手段によって検出された当該距離と当該マップとから、受電電圧を求める。この制御によれば、距離検出手段によって検出された詳細な距離情報を用いて受電電圧を求めることにより、車両１０Ｂの駐車精度をさらに向上させることができる。
【００８７】
また、本実施形態の非接触給電システムによれば、駐車動作中に車両１０Ｂを誘導するときに、非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する車両の現在位置として、距離検出手段によって検出された距離を報知する報知手段（ナビゲーション装置画面５２）を備える。この構成によれば、距離検出手段によって検出された距離情報を報知することにより、車両１０Ｂのドライバー等が詳細な距離情報を認識することができるため、駐車動作中のユーザーの安心感や、本非接触給電システムに対するユーザーの信頼感をさらに向上することができる。
【００８８】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００８９】
上記の各実施形態における車両の誘導については、ドライバーによる駐車運転及びドライバーによらない自動駐車運転を含む。したがって、車両の誘導とは、車両を運転するドライバーの運転操作に影響を及ぼして車両の進行を誘導すること、自動駐車運転が行われる場合には、自動駐車運転を司る制御装置によって誘導が行われること等を含むものである。
【００９０】
上記の第１実施形態では、ステップ２８やステップ３０で、受電電圧が目標受電電圧にどの程度近づいているかを、車両１０側で判定するが、送電設備装置１側で判定するようにしてもよい。また、目標受電電圧の算出についても送電設備装置１側で算出するようにしてもよい。
【００９１】
上記の第１実施形態及び第５実施形態においては、ステップ３４またはステップ３２での報知処理において、メーター、ナビゲーション装置等の表示画面に表示することとしているが、この形態に限定するものではない。例えば、報知Ａ、報知Ｂは、音声案内によるものであってもよい。例えば、報知Ａでは、「あと３０ｃｍ以内です。」と音声案内し、報知Ｂでは、「駐車できました。シフトをパーキングに入れてください。」と音声案内することができる
上記の第５実施形態の非接触給電システムは、第１実施形態の非接触給電システムの構成に、距離センサを送電設備側及び車両側の両方に備えるものであるが、この形態は一例であり、この実施形態に限定するものではない。例えば、送電設備側及び車両側の両方に距離センサを備える構成は、第２実施形態〜第４実施形態のいずれの形態にも適用することは可能である。
【００９２】
上記の実施形態では、各コアは、フェライト以外の磁性体材料、例えば、ダストコアや珪素鋼板など交流損失の少ない強磁性体を用いて形成してもよい。また、各コイルは、リッツ線以外の線で構成してもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１，１Ａ，１Ｂ…送電設備装置
５…高周波インバータ
１０，１０Ａ，１０Ｂ…車両
２１…送電コイル
３０…センサ受信部（距離検出手段）
４０…センサ送信部（距離検出手段）
５０，５１…表示画面（報知手段）
５２…ナビゲーション装置画面（報知手段）
１２１…受電コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１０）に設けられる受電コイル（１２１）と前記車両外部の送電設備装置（１）に設けられる送電コイル（２１）との間で電磁界を発生して非接触の給電を行う非接触給電システムであって、
前記非接触の給電を行うために前記車両が前記送電コイルに対して駐車するときに、前記受電コイルで受電する目標受電電圧を算出し、前記駐車動作中に前記受電コイルの受電電圧が前記目標受電電圧に近づくように前記車両を誘導することを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
前記目標受電電圧は、少なくとも、前記送電設備装置（１）側のコイルインダクタンス、前記車両（１０）側のコイルインダクタンス、共振コンデンサの特性値を用いて算出されることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記目標受電電圧を算出する際には、前記送電設備装置（１）が備える高周波インバータ（５）の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて前記目標受電電圧を導出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記駐車動作中に前記車両を誘導するときに、前記非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する前記車両の現在位置を報知する報知手段（５０，５１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
前記送電コイル（２１）と前記受電コイル（１２１）の距離を検出する距離検出手段（３０，４０）を備え、
前記距離と前記受電電圧との間に成立する特性を示したマップを予め記憶し、
前記距離検出手段によって検出された前記距離と前記マップとから、前記受電電圧を求めることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
前記駐車動作中に前記車両を誘導するときに、前記非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する前記車両の現在位置として、前記距離検出手段によって検出された前記距離を報知する報知手段（５２）を備えることを特徴とする請求項５に記載の非接触給電システム。
【請求項７】
前記駐車中の前記車両の誘導に使用する情報として、少なくとも、前記送電設備装置（１）側のコイルインダクタンス情報、共振コンデンサの特性値情報、及び入力電圧情報を、前記送電設備装置（１）から前記車両（１０）に対して送信することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項１】
車両（１０）に設けられる受電コイル（１２１）と前記車両外部の送電設備装置（１）に設けられる送電コイル（２１）との間で電磁界を発生して非接触の給電を行う非接触給電システムであって、
前記非接触の給電を行うために前記車両が前記送電コイルに対して駐車するときに、前記受電コイルで受電する目標受電電圧を算出し、前記駐車動作中に前記受電コイルの受電電圧が前記目標受電電圧に近づくように前記車両を誘導することを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
前記目標受電電圧は、少なくとも、前記送電設備装置（１）側のコイルインダクタンス、前記車両（１０）側のコイルインダクタンス、共振コンデンサの特性値を用いて算出されることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記目標受電電圧を算出する際には、前記送電設備装置（１）が備える高周波インバータ（５）の入力力率が１となる解、または１に近似する値となる解を求め、当該解を用いて前記目標受電電圧を導出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記駐車動作中に前記車両を誘導するときに、前記非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する前記車両の現在位置を報知する報知手段（５０，５１）を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
前記送電コイル（２１）と前記受電コイル（１２１）の距離を検出する距離検出手段（３０，４０）を備え、
前記距離と前記受電電圧との間に成立する特性を示したマップを予め記憶し、
前記距離検出手段によって検出された前記距離と前記マップとから、前記受電電圧を求めることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
前記駐車動作中に前記車両を誘導するときに、前記非接触の給電を行うための最適駐車位置に対する前記車両の現在位置として、前記距離検出手段によって検出された前記距離を報知する報知手段（５２）を備えることを特徴とする請求項５に記載の非接触給電システム。
【請求項７】
前記駐車中の前記車両の誘導に使用する情報として、少なくとも、前記送電設備装置（１）側のコイルインダクタンス情報、共振コンデンサの特性値情報、及び入力電圧情報を、前記送電設備装置（１）から前記車両（１０）に対して送信することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−５５３９（Ｐ２０１３−５５３９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２５９５（Ｐ２０１１−１３２５９５）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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