特許 5966332 移動車両及び非接触電力伝送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5966332

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】移動車両及び非接触電力伝送装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 11/18 20060101AFI20160728BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20160728BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20160728BHJP

   B60R 16/03 20060101ALI20160728BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20160728BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20160728BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   B60L11/18 C

   B60L5/00 B

   B60M7/00 X

   B60R16/03 V

   H02J7/00 P

   H02J7/00 301D

   H02J50/10

   H02J50/90

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-262609(P2011-262609)

(22)【出願日】2011年11月30日

(65)【公開番号】特開2013-116004(P2013-116004A)

(43)【公開日】2013年6月10日

【審査請求日】2014年9月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】新妻 素直

【審査官】 相羽 昌孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２５２４９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７２１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１１２９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０５２７８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−１８８６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８９２７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００−１３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００−１５／４２

Ｂ６０Ｍ １／００− ７／００

Ｂ６０Ｒ １６／００−１７／０２

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４− ７／３６

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動のための動力を発生するモータと、該モータを駆動する電力を供給する蓄電池とを備える移動車両において、
外部の一次側コイルから非接触で給電される電力を受電する二次側コイルと、
前記二次側コイルで受電された電力の電力量を示す受電量を求める受電量演算部と、
前記一次側コイルから給電される電力の電力量を示す給電量が入力される給電量入力部と、
前記受電量演算部で求められた受電量と前記給電量入力部に入力された給電量とを用いて、前記一次側コイルから前記二次側コイルへの電力伝送効率を求める効率算出部と、
前記効率算出部で求められた前記電力伝送効率が上昇しているか否かを判断し、前記電力伝送効率が上昇しているか否かを示す信号を提示する信号提示部と
を備えることを特徴とする移動車両。

【請求項2】

前記信号提示部は、前記信号を光又は音により提示することを特徴とする請求項１記載の移動車両。

【請求項3】

前記二次側コイルで受電された電力が前記モータを駆動する電力として用いられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の移動車両。

【請求項4】

前記二次側コイルで受電された電力を用いて前記蓄電池を充電する充電装置と、
前記充電装置による前記蓄電池の充電が行われている場合に、前記蓄電池から前記モータを電気的に切り離すスイッチ回路と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の移動車両。

【請求項5】

請求項１から請求項４の何れか一項に記載の移動車両が備える前記蓄電池を充電するための電力を、前記一次側コイルから非接触で伝送可能な非接触電力伝送装置であって、
前記一次側コイルから給電される電力の電力量を示す給電量を求める給電量演算部と、
前記給電量演算部で求められた前記給電量を外部に出力する給電量出力部と
を備えることを特徴とする非接触電力伝送装置。

【請求項6】

移動車両が備える蓄電池を充電するための電力を、一次側コイルから非接触で伝送可能な非接触電力伝送装置であって、
前記一次側コイルから給電される電力の電力量を示す給電量を求める給電量演算部と、
前記移動車両が備える二次側コイルで受電された電力の電力量を示す受電量が入力される受電量入力部と、
前記給電量演算部で求められた給電量と前記受電量入力部に入力された受電量とを用いて、前記一次側コイルから前記二次側コイルへの電力伝送効率を求める効率算出部と、
前記効率算出部で求められた前記電力伝送効率が上昇しているか否かを判断し、前記電力伝送効率が上昇しているか否かを示す信号を提示する信号提示部と
を備えることを特徴とする非接触電力伝送装置。

【請求項7】

前記信号提示部は、前記信号を光又は音により提示することを特徴とする請求項６記載の非接触電力伝送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの動力によって移動可能な移動車両、及び該移動車両に対して電力を非接触で伝送可能な非接触電力伝送装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、低炭素社会を実現すべく、動力発生源としてエンジンに代えて又はエンジンとともにモータを備える移動車両が多くなっている。エンジンに代えてモータを備える代表的な移動車両としては電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）が挙げられ、エンジンとともにモータを備える移動車両としてはハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）が挙げられる。このような移動車両は、モータを駆動する電力を供給する再充電が可能な蓄電池（例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池）を備えており、外部の電源装置から供給される電力によって蓄電池の充電が可能に構成されている。

【0003】

現在実用化されつつある電気自動車やハイブリッド自動車（正確には、プラグイン・ハイブリッド自動車）において、蓄電池を充電するための電力は、電源装置と移動車両とを接続するケーブルを介して伝送されるのが殆どである。これに対し、近年においては、蓄電池を充電するための電力を非接触で移動車両に伝送する方法が提案されている。電力を非接触で効率的に伝送するには、電源装置に設けられる給電コイル（一次側コイル）と移動車両に設けられる受電コイル（二次側コイル）との相対的な位置関係を適切にする必要がある。

【0004】

以下の特許文献１〜６には、非接触での電力伝送を効率的に行うために、一次側コイルと二次側コイルとの相対的な位置関係を調整する様々な方法が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、地上に敷設された一次側コイルの位置を検出する磁気センサの検出結果に応じて、二次側コイルの位置を調整する技術が開示されている。以下の特許文献２，３には、二次側コイルの位置に応じて一次側コイルの位置を調整する技術が開示されている。

【0005】

また、以下の特許文献４には、駐車スペースに車両を駐車する際に、車両に設けられたカメラで撮像された位置決めマーカの画像を運転室内の表示装置に表示することによって、二次側コイルが設けられた車両を最適位置に誘導する技術が開示されている。以下の特許文献５には、無人搬送車に設けられた被当接部材が、給電装置に設けられた当接部材に当接することによって、一次側コイルと二次側コイルとの位置合わせを行う技術が開示されている。以下の特許文献６には、充電用の二次側コイルに加えてセンサ用の二次側コイルを設け、これら二次側コイルによって得られる電力の強度の検出結果に基づいて充電用の一次側コイルと充電用の二次側コイルとの位置合わせを行う技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８−３３１１２号公報

【特許文献2】特開２００６−３４５５８８号公報

【特許文献3】特開２０１１−２０５８２９号公報

【特許文献4】特開２０１０−２２６９４５号公報

【特許文献5】特開２０１０−２５９１３６号公報

【特許文献6】特開２０１１−１６０５１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上述した特許文献１〜３に開示された技術では、一次側コイルの位置に応じて二次側コイルの位置を調整し、或いは、二次側コイルの位置に応じて一次側コイルの位置を調整している。このため、一次側コイル又は二次側コイルの位置を調整するためのモータと駆動機構とが必要になり、大型化するとともにコストが上昇してしまうという問題があった。

【0008】

上述した特許文献４に開示された技術では、位置合わせマーカの撮像画像を表示して車両を最適位置に誘導しており、上述した特許文献５に開示された技術では、無人搬送車を給電装置に当接させることによって位置合わせを行っている。このため、これらの技術において、大きさや二次側コイルの取り付け位置が異なる様々な車両や無人搬送車に対応するためには、車両や無人搬送車の種類毎に最適な位置合わせマーカや当接部材を用意しておき、車両や無人搬送車の種類に応じて位置合わせマーカや当接部材を選択する必要があり、現実的ではないという問題があった。上述した特許文献６に開示された技術では、車両に設けられる二次側コイル及び回路の構成が複雑化するという問題があった。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、大型化、複雑化、及びコスト上昇を招くことなく、大きさやコイルの取り付け位置が異なっていても非接触での電力伝送を効率的に行うことができる移動車両及び非接触電力伝送装置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】

【0010】

上記課題を解決するために、第１発明の移動車両は、移動のための動力を発生するモータ（２１）と、該モータを駆動する電力を供給する蓄電池（２４）とを備える移動車両（２）において、外部の一次側コイル（１４）から非接触で給電される電力を受電する二次側コイル（２５）と、前記二次側コイルで受電された電力の電力量を示す受電量を求める受電量演算部（３０）と、前記一次側コイルから給電される電力の電力量を示す給電量が入力される給電量入力部（３１）と、前記受電量演算部で求められた受電量と前記給電量入力部に入力された給電量とを用いて、前記一次側コイルから前記二次側コイルへの電力伝送効率を求める効率算出部（３２）と、前記効率算出部で求められた前記電力伝送効率に応じて、移動すべき方向を示す信号を提示する信号提示部（Ｄ１）とを備えることを特徴としている。
また、第１発明の移動車両は、前記信号提示部が、前記移動すべき方向を示す信号を光又は音により提示することを特徴としている。
また、第１発明の移動車両は、前記二次側コイルで受電された電力が前記モータを駆動する電力として用いられることを特徴としている。
また、第１発明の移動車両は、前記二次側コイルで受電された電力を用いて前記蓄電池を充電する充電装置（２７）と、前記充電装置による前記蓄電池の充電が行われている場合に、前記蓄電池から前記モータを電気的に切り離すスイッチ回路（２３）とを備えることを特徴としている。
第１発明の非接触電力伝送装置は、上記の第１発明に係る何れかの移動車両が備える前記蓄電池を充電するための電力を、前記一次側コイルから非接触で伝送可能な非接触電力伝送装置（１）であって、前記一次側コイルから給電される電力の電力量を示す給電量を求める給電量演算部（１７）と、前記給電量演算部で求められた前記給電量を外部に出力する給電量出力部（１８）とを備えることを特徴としている。
上記課題を解決するために、第２発明の移動車両は、移動のための動力を発生するモータ（２１）と、該モータを駆動する電力を供給する蓄電池（２４）とを備える移動車両（４）において、外部の一次側コイル（１４）から非接触で給電される電力を受電する二次側コイル（２５）と、前記二次側コイルで受電された電力の電力量を示す受電量を求める受電量演算部（３０）と、前記受電量演算部で求められた前記受電量を外部に出力する受電量出力部（３１）とを備えることを特徴としている。
また、第２発明の移動車両は、前記二次側コイルで受電された電力が前記モータを駆動する電力として用いられることを特徴としている。
また、第２発明の移動車両は、前記二次側コイルで受電された電力を用いて前記蓄電池を充電する充電装置（２７）と、前記充電装置による前記蓄電池の充電が行われている場合に、前記蓄電池から前記モータを電気的に切り離すスイッチ回路（２３）とを備えることを特徴としている。
第２発明の非接触電力伝送装置は、上記の第２発明に係る何れかの移動車両が備える前記蓄電池を充電するための電力を、前記一次側コイルから非接触で伝送可能な非接触電力伝送装置（３）であって、前記一次側コイルから給電される電力の電力量を示す給電量を求める給電量演算部（１７）と、前記二次側コイルで受電された電力の電力量を示す受電量が入力される受電量入力部（１８）と、前記給電量演算部で求められた給電量と前記受電量入力部に入力された受電量とを用いて、前記一次側コイルから前記二次側コイルへの電力伝送効率を求める効率算出部（１９）と、前記効率算出部で求められた前記電力伝送効率に応じて、移動すべき方向を示す信号を提示する信号提示部（Ｄ２）とを備えることを特徴としている。
また、第２発明の非接触電力伝送装置は、前記信号提示部が、前記移動すべき方向を示す信号を光又は音により提示することを特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、非接触電力伝送装置から移動車両への電力伝送効率を求め、この電力伝送効率に応じて、移動車両の移動すべき方向を示す信号を提示するようにしている。このため、大きさや二次側コイルの取り付け位置が異なる移動車両であっても、運転者の運転によって一次側コイルに対する二次側の位置を正確に調整することができ、効率的に電力を伝送することができるという効果がある。また、一次側コイルや二次側コイルを単独で移動させる機構やセンサ用の二次側コイル等が不要であるため、大型化、複雑化、及びコスト上昇を招くこともないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置の要部構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置の電気的構成を詳細に示す図である。

【図3】本発明の第２実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置の要部構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の第２実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置の電気的構成を詳細に示す図である。

【図5】本発明の実施形態による非接触電力伝送装置に用いて好適な給電コイルの設置例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明の実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置について詳細に説明する。尚、以下では、移動車両が動力発生源としてモータのみを用いる電気自動車である場合を例に挙げて説明する。

【0014】

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の非接触電力伝送装置１は、地表面に設置されており、地上を走行する移動車両としての電気自動車２が、予め定められた位置関係（後述する電磁気結合回路が形成される位置関係）で停車しているときに、電気自動車２に対して電力（蓄電池２４を充電するための電力）を非接触で伝送可能である。この非接触電力伝送装置１は、外部電源１１、整流回路１２、給電回路１３、及び給電コイル１４（一次側コイル）等を備える。

【0015】

外部電源１１は、電気自動車２に伝送すべき電力を生成するために必要となる電力を供給する電源であり、例えば電圧が２００［Ｖ］である三相交流電力を供給する電源である。尚、この外部電源１１は、三相交流電源に限られることはなく、商用交流電源のような単相交流電力を供給する電源であっても良い。整流回路１２は、外部電源１１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する回路である。

【0016】

外部電源１１として燃料電池や太陽電池など直流電源を利用することも可能である。この場合、整流回路１２は省略可能である。

【0017】

給電回路１３は、整流回路１２から供給される電力を、給電コイル１４と電気自動車２に設けられる受電コイル２５とによって形成される電磁気結合回路を介して非接触で電気自動車２に供給する。具体的に、給電回路１３は、整流回路１２からの直流電力を交流電力に変換して給電コイル１４に与えることにより、電気自動車２に対する非接触給電を実現する。

【0018】

給電コイル１４は、地表面に設置されており、給電回路１３から供給される交流電力を非接触で電気自動車２に給電するためのコイルである。この給電コイル１４と電気自動車２に設けられた受電コイル２５とが近接した状態に配置されることで、上記の電磁気結合回路が形成される。この電磁気結合回路は、給電コイル１４と受電コイル２５とが電磁気的に結合して給電コイル１４から受電コイル２５への非接触の給電が行われる回路を意味し、「電磁誘導方式」で給電を行う回路と、「電磁界共鳴方式」で給電を行う回路との何れの回路であっても良い。

【0019】

図１に示す通り、移動車両としての電気自動車２は、モータ２１、インバータ２２、コンタクタ２３（スイッチ回路）、蓄電池２４、受電コイル２５（二次側コイル）、受電回路２６、充電装置２７、及び信号提示器Ｄ１（信号提示部）等を備えている。ここで、これらのうちの蓄電池２４及び充電装置２７は、直流バスＢ１に接続されており、インバータ２２、受電回路２６、及び充電装置２７は、直流バスＢ２に接続されている。

【0020】

モータ２１は、電気自動車２を移動させるための動力を発生する動力発生源として電気自動車２に搭載されており、インバータ２２の駆動に応じた動力を発生する。このモータ２１としては、永久磁石型同期モータ、誘導モータ等のモータを用いることができる。インバータ２２は、制御器３３（図１では図示省略、図２参照）の制御の下で、蓄電池２４からコンタクタ２３を介して供給される電力を用いてモータ２１を駆動する。

【0021】

コンタクタ２３は、直流バスＢ１と直流バスＢ２との間に設けられ、電気自動車２に搭載される制御装置（図示省略）の制御の下で直流バスＢ１と直流バスＢ２とを接続状態にするか切断状態にするかを切り替える。具体的に、コンタクタ２３は、蓄電池２４の電力を放電する場合には、直流バスＢ１と直流バスＢ２とを接続状態にするよう制御され、これによって蓄電池２４とインバータ２２及び受電回路２６とが接続される。これに対し、蓄電池２４を充電する場合には、直流バスＢ１と直流バスＢ２とを切断状態にするよう制御され、これによって蓄電池２４とインバータ２２及び受電回路２６とが切断され、蓄電池２４からモータ２１が電気的に切り離される。

【0022】

蓄電池２４は、電気自動車２に搭載された再充電が可能な電池（例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池）であり、モータ２１を駆動するための電力を供給する。受電コイル２５は、電気自動車２の底部に設けられており、非接触電力伝送装置１に設けられた給電コイル１４から供給される電力（交流電力）を非接触で受電するためのコイルである。この受電コイル２５が非接触電力伝送装置１の給電コイル１４に近接することによって、前述した電磁気結合回路が形成される。

【0023】

受電回路２６は、非接触電力伝送装置１の給電コイル１４と受電コイル２５とによって形成される電磁気結合回路を介して非接触で供給されてくる電力（交流電力）を受電し、受電した電力を直流電力に変換して直流バスＢ２に供給する。充電装置２７は、受電回路２６から直流バスＢ２を介して供給される電力（直流電力）を用いて蓄電池２４の充電を行う装置である。

【0024】

尚、上述した給電回路１３、給電コイル１４、受電コイル２５、及び受電回路２６の構成と動作の詳細は、例えば特開２００９−２２５５５１号公報（「電力伝送システム」）或いは特開２００８−２３６９１６号公報（「非接触電力伝送装置」）に開示されている。

【0025】

信号提示器Ｄ１は、非接触電力伝送装置１からの電力を用いて電気自動車２に搭載された蓄電池２４を充電する際に、非接触電力伝送装置１の給電コイル１４と電気自動車２の受電コイル２５との位置調整のために、運転者に対して電気自動車２の移動すべき方向を示す信号を提示する。具体的に、信号提示器Ｄ１は、緑色ランプｄ１と赤色ランプｄ２とを備えており、非接触電力電送装置１から電気自動車２への電力伝送効率（詳細は後述する）に応じて、緑色ランプｄ１又は赤色ランプｄ２を点灯させることによって電気自動車２の移動すべき方向を示す信号を提示する。

【0026】

例えば、信号提示器Ｄ１は、電力伝送効率が上昇する方向に電気自動車２が移動している場合には緑色ランプｄ１を点灯させ、電力伝送効率が下降する方向に電気自動車２が移動している場合には赤色ランプｄ２を点灯させる。尚、信号提示器Ｄ１は、電気自動車２の移動すべき方向を示す信号を光により提示しても良く、或いは音（例えば、短い音の繰り返し）により提示しても良い。

【0027】

図２は、本発明の第１実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置の電気的構成を詳細に示す図である。尚、図２において、図１に示す構成と同じ構成については同一の符号を付している。図２に示す通り、上述した非接触電力伝送装置１の整流回路１２は、三相全波整流回路（ブリッジ整流回路）で実現されている。また、非接触電力伝送装置１の給電回路１３は、スイッチングレッグＬ１，Ｌ２（直列接続された２つのトランジスタと、これら２つのトランジスタにそれぞれ並列接続されたダイオードとからなる回路）が並列接続された回路で実現されている。

【0028】

尚、給電回路１３と給電コイル１４との間には２つのコンデンサ１４ａが設けられている。このコンデンサ１４ａは、給電コイル１４とともに直列共振回路を形成する。給電コイル１４の一端は、一方のコンデンサ１４ａを介して給電回路１３のスイッチングレッグＬ１に接続されており、給電コイル１４の他端は、他方のコンデンサ１４ａを介して給電回路１３のスイッチングレッグＬ２に接続されている。

【0029】

非接触電力伝送装置１は、上記の外部電源１１〜給電コイル１４に加えて、電圧測定器１５、電流測定器１６、電力量演算器１７（給電量算出部）、及び無線通信装置１８（給電量出力部）を備える。電圧測定器１５及び電流測定器１６は、整流回路１２と給電回路１３との間に設けられており、給電回路１３の入力電圧Ｖ１（ｔ）及び入力電流Ｉ１（ｔ）をそれぞれ測定する。

【0030】

電力量演算器１７は、電圧測定器１５で測定された入力電圧Ｖ１（ｔ）と電流測定器１６で測定された入力電流Ｉ１（ｔ）とを用いて給電回路１３に供給される電力の電力量Ｐ１を求める。具体的には、Ｖ１（ｔ）とＩ１（ｔ）を乗じて電力量Ｐ１を算出する。尚、給電回路１３及び給電コイル１４の損失が零であれば、給電回路１３に供給される電力の電力量Ｐ１は、給電コイル１４から給電される電力の電力量（給電量）と等しくなる。

【0031】

無線通信装置１８は、電気自動車２に設けられた無線通信装置３１と各種情報の無線通信が可能であり、例えば電力量演算器１７で求められた電力量Ｐ１を示す情報を無線通信装置３１に送信する。尚、無線通信装置１８は、その設置位置を中心として半径が数メートル程度のエリア内に電気自動車２の無線通信装置３１が位置する場合に無線通信装置３１との通信が可能である。

【0032】

また、図２に示す通り、電気自動車２の受電回路２６は、４つのダイオードからなるブリッジ整流回路と、ブリッジ整流回路の出力端に並列接続されたコンデンサとによって実現されている。尚、受電コイル２５と受電回路２６との間にはコンデンサ２５ａが並列接続されており、モータ２１にはモータ２１の回転角を検出するレゾルバやエンコーダ等の回転角検出器２１ａが取り付けられている。

【0033】

電気自動車２は、上記のモータ２１〜充電装置２７及び信号提示器Ｄ１に加えて、電圧測定器２８、電流測定器２９、電力量演算器３０（受電量演算部）、無線通信装置３１（給電量入力部）、効率計算器３２（効率算出部）、及び制御器３３を備える。電圧測定器２８及び電流測定器２９は、受電回路２６と充電装置２７との間（図１に示す直流バスＢ２）に設けられており、受電回路２６の出力電圧Ｖ２（ｔ）及び出力電流Ｉ２（ｔ）をそれぞれ測定する。

【0034】

電力量演算器３０は、電圧測定器２８で測定された出力電圧Ｖ２（ｔ）と電流測定器２９で測定された出力電流Ｉ２（ｔ）とを用いて受電回路２６で受電された電力の電力量Ｐ２を求める。具体的には、Ｖ２（ｔ）とＩ２（ｔ）を乗じて電力量Ｐ２を算出する。尚、受電コイル２５及び受電回路２６の損失が零であれば、受電回路２６で受電された電力の電力量Ｐ２は、受電コイル２５で受電される電力の電力量（受電量）と等しくなる。

【0035】

無線通信装置３１は、非接触電力伝送装置１に設けられた無線通信装置１８と各種情報の無線通信が可能であり、例えば無線通信装置１８から送信されてくる電力量Ｐ１を示す情報を受信する。尚、無線通信装置３１は、自身を中心として半径が数メートル程度のエリア内に非接触電力伝送装置１の無線通信装置１８が位置する場合に無線通信装置１８との通信が可能である。

【0036】

効率計算器３２は、電力量演算器３０で求められた電力量Ｐ２と無線通信装置３１で受信された電力量Ｐ１を示す情報とに基づいて、非接触電力伝送装置１から電気自動車２への電力伝送効率εを算出する。具体的には、電力量Ｐ２を電力量Ｐ１で除算することによって電力伝送効率εを算出する。制御器３３は、運転者のオペレーション（運転操作）に応じたモータ２１の回転角指令値に基づいて、回転角検出器２１ａの検出結果をモニタしつつ、インバータ２２に対してトルク指令値を出力する。

【0037】

ここで、モータ２１は、減速比が既知の減速機（図示省略）を介して半径が既知のタイヤを回転させるため、モータ２１の回転角と電気自動車２の移動量は一定の関係にある。具体的には、タイヤの半径をｒ、減速機の減速比をｎとすると、モータが１回転したときに電気自動車２は距離（２πｒ／ｎ）だけ移動する。このため、モータ２１の回転角を制御することにより、電気自動車２の移動量を制御することができる。

【0038】

次に、上記構成における非接触電力伝送装置１及び電気自動車２の動作について説明する。尚、以下では、主に電気自動車２に搭載された蓄電池２４を、非接触電力伝送装置１から供給される電力を用いて充電する場合の動作について説明する。

【0039】

まず、ユーザが電気自動車２を運転して、電気自動車２を非接触電力伝送装置１の設置場所又はその近くに移動させて停車させる。すると、非接触電力伝送装置１は電気自動車２が電力伝送可能エリア内にいるか否かを判断する。例えば、非接触電力伝送装置１の無線通信装置１８が、電気自動車２の無線通信装置３１と無線通信が可能であるか否かによって、電気自動車２が電力伝送可能エリア内にいるか否かを判断する。

【0040】

電気自動車２が電力伝送可能エリア内にいると判断した場合には、非接触電力伝送装置１は給電回路１３を動作させて電力の伝送を開始する。尚、電気自動車２が電力伝送可能エリア内にいる場合には、非接触電力伝送装置１の給電コイル１４と電気自動車２の受電コイル２５とによって電磁気結合回路が形成される。

【0041】

電気自動車２を非接触電力伝送装置１の設置場所又はその近くに移動させて停車させた後に、ユーザが電気自動車２に対して充電指示を行うと、電気自動車２に搭載された不図示の制御装置は、まずコンタクタ２３を制御して直流バスＢ１と直流バスＢ２とを切断状態にし、受電回路２６を制御して動作を開始させる一方で充電装置２７を制御して動作を停止させる。

【0042】

非接触電力伝送装置１からの電力伝送がなされていない場合には、電流測定器２９で出力電流Ｉ２（ｔ）が測定されず、電力量演算器３０で求められる電力量Ｐ２が零である。このため、効率計算器３２で算出される電力伝送効率εも零になり、信号提示器Ｄ１に設けられた緑色ランプｄ１及び赤色ランプｄ２は、何れも点灯されない。

【0043】

これに対し、非接触電力伝送装置１からの電力伝送がなされると、電流測定器２９で出力電流Ｉ２（ｔ）が測定され、測定された出力電流Ｉ２（ｔ）に応じた電力量Ｐ２が電力量演算器３０で求められる。尚、非接触電力伝送装置１が電力の伝送を行っている間は、給電回路１３に供給される電力の電力量Ｐ１が電力量演算器１７で常時求められ、その電力量Ｐ１を示す情報が無線通信装置１８から送信されている。

【0044】

電力量演算器３０で求められた電力量Ｐ２と無線通信装置３１で受信された電力量Ｐ１を示す情報は効率計算器３２に入力され、効率計算器３２は、これら電力量Ｐ１，Ｐ２を用いて非接触電力伝送装置１から電気自動車２への電力伝送効率εを算出する。効率計算器３２で算出された電力伝送効率εは信号提示器Ｄ１に入力され、信号提示器Ｄ１は一定の時間間隔（例えば１／１０秒）毎に電力伝送効率εが上昇しているか否かを判断する。

【0045】

ここで、ユーザがセレクターをＤレンジに設定してアクセルを操作すると、非接触電力伝送装置１から伝送された電力がモータ２１を駆動する電力として用いられ、電気自動車２がゆっくりと前進する。電気自動車２の前進によって電力伝送効率εが上昇したと判断した場合には、信号提示器Ｄ１は緑色ランプｄ１を点灯し、電気自動車２の運転者に対して移動（前進）の継続を促す。

【0046】

これに対し、電気自動車２の前進によって電力伝送効率εが一定であるか或いは下降したと判断した場合には、信号提示器Ｄ１は赤色ランプｄ２を点灯し、電気自動車２の運転者に対して停止或いは移動方向の変更（後進）を促す。電力伝送効率εは、信号提示器Ｄ１の緑色ランプｄ１が一旦点灯した後に、赤色ランプｄ２の点灯に切り替わった時点で最大になるため、運転者はこの時点で電気自動車２を停車させる。

【0047】

電気自動車２が停止すると、不図示の制御装置が充電装置２７を制御して動作を開始させる一方でインバータ２２を制御して動作を停止させて、蓄電池２４の充電を開始させる。具体的に、非接触電力伝送装置１からの交流電力は、給電コイル１４と受電コイル２５とによって形成される電磁気結合回路を介して電気自動車２に非接触で伝送されて受電回路２６で受電される。受電回路２６で受電された交流電力は直流電力に変換され、この変換された直流電力が充電装置２７に供給される。そして、この直流電流を用いた蓄電池２４の充電が充電装置２７によって行われる。受電装置２７による充電によって蓄電池２４が満状態になると、不図示の制御装置は充電装置２７を停止させて蓄電池２４の充電を停止させる。

【0048】

非接触電力伝送装置１は、電力の伝送を開始した後に、電気自動車２に搭載された蓄電池２４の充電が完了したか否かを判断する。例えば、電気自動車２の無線通信装置３１から蓄電池２４の充電完了を示す信号が送信されてきたか否かを判断する。充電が完了したと判断した場合には、非接触電力伝送装置１は、給電回路１３を停止させて電力伝送を停止する。

【0049】

以上の通り、本実施形態では、非接触電力伝送装置１から電気自動車２への電力伝送効率εを求め、この電力伝送効率εに応じて電気自動車２が移動すべき方向を示す信号を信号提示器Ｄ１により運転者に提示している。このため、大きさや受電コイル２５の取り付け位置が異なる電気自動車２であっても運転者の運転によって正確に位置を調整することができ、効率的に電力を伝送することができる。また、給電コイル１４や受電コイル２５を単独で移動させる機構やセンサ用の二次側コイル等が不要であるため、大型化、複雑化、及びコスト上昇を招くこともない。

【0050】

また、本実施形態では、非接触電力伝送装置１の給電回路１３に供給される電力の電力量Ｐ１と、電気自動車２の受電回路２６で受電された電力の電力量Ｐ２とに基づいて、非接触電力伝送装置１から電気自動車２への電力伝送効率εを求めている。この電力伝送効率εは、給電コイル１４と受電コイル２５との間の電力伝送効率だけではなく、給電回路１３と受電回路２６とを含めた電力伝送効率であり、実際の電力伝送効率とほぼ同じである。このため、実際の電力伝送効率が最大となるように、非接触電力伝送装置１の給電コイル１４と電気自動車２の受電コイル２５との位置をより適切な位置に調整することができる。

【0051】

更に、本実施形態では、電気自動車２を前後に移動させて非接触電力伝送装置１の給電コイル１４と電気自動車２の受電コイル２５との位置調整を行う際に、非接触電力伝送装置１から伝送された電力を、モータ２１を駆動する電力として用いている。このため、蓄電池２４の残容量が零であっても上記の位置調整を行うことができる。

【0052】

〔第２実施形態〕
図３は、本発明の第２実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置の要部構成を示すブロック図である。また、図４は、本発明の第２実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置の電気的構成を詳細に示す図である。上述した第１実施形態では、電気自動車の移動すべき方向を示す信号を提示する信号提示器が電気自動車側に設けられていたが、本実施形態では、その信号提示器が電気自動車の外部（非接触電力伝送装置）に設けられている。

【0053】

つまり、図３，図４に示す通り、本実施形態の非接触電力伝送装置３は、図１，図２に示す非接触電力伝送装置１が備える外部電源１１〜無線通信装置１８に効率計算器１９（効率算出部）及び信号提示器Ｄ２（信号提示部）を加えた構成である。また、本実施形態の電気自動車４は、図１，図２に示す電気自動車２が備える効率計算器３２及び信号提示器Ｄ１を省略した構成である。尚、非接触電力伝送装置３の無線通信装置１８（受電量入力部）は、電気自動車４の無線通信装置３１（受電量出力部）から送信されてくる電力量Ｐ２を示す情報を受信し、電気自動車４の無線通信装置３１は、電力量Ｐ２を示す情報を送信する。

【0054】

効率計算器１９は、電力量演算器１７で求められた電力量Ｐ１と無線通信装置１８で受信された電力量Ｐ２を示す情報とに基づいて、非接触電力伝送装置３から電気自動車４への電力伝送効率εを算出する。具体的には、電力量Ｐ２を電力量Ｐ１で除算することによって電力伝送効率εを算出する。信号提示器Ｄ２は、信号提示器Ｄ１と同様のものであるが、防水処理等が施されて例えばポール４０上に設置される。

【0055】

上記構成における非接触電力伝送装置３及び電気自動車４では、非接触電力伝送装置３において、非接触電力伝送装置３から電気自動車４への電力伝送効率εが算出され、その電力伝送効率εの算出結果に応じて信号提示器Ｄ２に設けられた緑色ランプｄ１又は赤色ランプｄ２の点灯がなされる。電気自動車４の位置調整時の動作及び電気自動車４に搭載された蓄電池２４の充電時の動作は、前述した第１実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。

【0056】

以上の通り、本実施形態では、非接触電力伝送装置３から電気自動車４への電力伝送効率εを求め、この電力伝送効率εに応じて電気自動車４が移動すべき方向を示す信号を信号提示器Ｄ２により運転者に提示している。このため、大きさや受電コイル２５の取り付け位置が異なる電気自動車４であっても運転者の運転によって正確に位置を調整することができ、効率的に電力を伝送することができる。また、給電コイル１４や受電コイル２５を単独で移動させる機構やセンサ用の二次側コイル等が不要であるため、大型化、複雑化、及びコスト上昇を招くこともない。

【0057】

また、本実施形態においても、非接触電力伝送装置３の給電回路１３に供給される電力の電力量Ｐ１と、電気自動車４の受電回路２６で受電された電力の電力量Ｐ２とに基づいて、非接触電力伝送装置３から電気自動車４への電力伝送効率εを求めている。この電力伝送効率εは、給電コイル１４と受電コイル２５との間の電力伝送効率だけではなく、給電回路１３と受電回路２６とを含めた電力伝送効率であり、実際の電力伝送効率とほぼ同じである。このため、実際の電力伝送効率が最大となるように、非接触電力伝送装置３の給電コイル１４と電気自動車４の受電コイル２５との位置をより適切な位置に調整することができる。

【0058】

更に、本実施形態においても、電気自動車４を前後に移動させて非接触電力伝送装置３の給電コイル１４と電気自動車４の受電コイル２５との位置調整を行う際に、非接触電力伝送装置３から伝送された電力を、モータ２１を駆動する電力として用いている。このため、蓄電池２４の残容量が零であっても上記の位置調整を行うことができる。

【0059】

以上、本発明の実施形態による移動車両及び非接触電力伝送装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、非接触電力伝送装置１，３から電気自動車２，４への電力伝送効率εに応じて移動すべき方向を示す信号を提示していたが、電力伝送効率εに代えて電力量演算器３０で求められた電力量Ｐ２（受電回路２６で受電された電力）に応じて移動すべき方向を示す信号を提示しても良い。

【0060】

非接触電力伝送装置１，３及び給電コイル１４は、厳密に地表面に一致して設置されていなくてもよい。例えば、非接触電力伝送の効率を著しく低下させない範囲で埋め込んで地表面より低く設置してもよいし、電気自動車２，４の走行に著しく支障しない範囲で突出させて地表面より高く設置してもよい。

【0061】

また、上述した実施形態では、電気自動車２を前後に移動させて位置調整を行う場合を例に挙げて説明したが、左右方向に直線的に移動可能な移動車両であれば、左右方向に移動させて位置調整を行うことができる。ここで、移動車両は、ステアリングを操作しなければ前後にのみ移動可能であり、左右方向に直線的に移動することはできないものが殆どである。このため、左右方向の位置ずれが生じても伝送効率の大幅な低下を招くことのない給電コイルを用いるのが望ましい。

【0062】

図５は、本発明の実施形態による非接触電力伝送装置に用いて好適な給電コイルの設置例を示す図である。図５に示す通り、非接触電力伝送装置１，３の給電コイル１４は、平面視形状が長方形状のコイルであって、例えば駐車場Ｗにおいて、その長手方向が区画線Ｗに直交し、車止めＳＴから１メートル程度離間するように区画線Ｗの間に設置される。このように設置された給電コイル１４の電力伝送可能エリアは、区画線Ｗに直交する方向に長いため、区画線Ｗの間における電気自動車２，４の左右方向の多少のずれが生じたとしても伝送効率の大幅な低下を招くことはない。

【0063】

尚、電気自動車２，４の移動方向が一方向に制限される場所（例えば、前進のみに制限される場所）に非接触電力伝送装置１，３が設置されている場合には、電気自動車２，４が電力伝送可能エリアに進入した直後に電気自動車２，４を停車させれば良い。つまり、受電コイル２５が電力伝送可能エリアの外縁の近くに配置されるように電気自動車２を停車させれば良い。これにより、電気自動車２，４を前進させれば電力伝送効率εが上昇することになるため、電気自動車２，４が後進するのを防止することができる。

【0064】

また、位置調整を行っている最中に電力伝送効率εが著しく低下した場合には、第１実施形態であれば信号提示器Ｄ１の赤色ランプｄ２を点灯して運転者に停止を促し、無線通信装置３１，１８を介して電力伝送効率εが著しく低下した旨を非接触電力伝送装置１に通知して、電力の伝送を停止させるのが望ましい。また、第２実施形態であれば信号提示器Ｄ２の赤色ランプｄ２を点灯して運転者に停止を促し、非接触電力伝送装置３に電力の伝送を停止させるのが望ましい。これにより、位置調整を行っている最中に生ずる想定外の事故を防止することができる。

【0065】

また、信号提示器Ｄ１，Ｄ２を複数箇所に設け、同一の信号を提示するようにしても良い。例えば、第２実施形態では、電気自動車４が停車すべき位置の前後に同一の信号を提示する信号提示器Ｄ２を設けることにより、運転者が認知しやすくなる。また、上記実施形態では、給電対象が蓄電池を搭載した電気自動車である場合を例に挙げて説明したが、本発明はプラグイン・ハイブリッド自動車に適用することもでき、搬送車にも適用することができる。更には、無人式移動車両にも適用することができる。

【符号の説明】

【0066】

１，３ 非接触電力伝送装置
２，４ 電気自動車
１４ 給電コイル
１７ 電力量演算器
１８ 無線通信装置
１９ 効率計算器
２１ モータ
２３ コンタクタ
２４ 蓄電池
２５ 受電コイル
２７ 充電装置
３０ 電力量演算器
３１ 無線通信装置
３２ 効率計算器
Ｄ１，Ｄ２ 信号提示器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】