特許 6738264 自走式給電装置

(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】6738264

(24)【登録日】2020年7月21日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】自走式給電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20200730BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20200730BHJP

   B60L 53/12 20190101ALI20200730BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20200730BHJP

   B60L 53/30 20190101ALI20200730BHJP

   B65H 75/42 20060101ALI20200730BHJP

   B65H 75/48 20060101ALI20200730BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20200730BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 301B

   H02J50/10

   H02J7/00 301D

   B60L53/12

   B60L53/14

   B60L53/30

   B65H75/42 F

   B65H75/48 Z

   B60M7/00 X

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-231137(P2016-231137)

(22)【出願日】2016年11月29日

(65)【公開番号】特開2018-88762(P2018-88762A)

(43)【公開日】2018年6月7日

【審査請求日】2019年8月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 達也

(72)【発明者】

【氏名】大抜 由起夫

【審査官】 辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１０３９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３００４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８４１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−３５１４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３７１１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２

７／３４− ７／３６

Ｈ０２Ｊ ５０／００−５０／９０

Ｂ６０Ｌ ５３／１２

Ｂ６０Ｌ ５３／１４

Ｂ６０Ｌ ５３／３０

Ｂ６０Ｍ ７／００

Ｂ６５Ｈ ７５／４２

Ｂ６５Ｈ ７５／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体と、
前記本体を走行させる走行部と、
車両のバッテリに給電する給電部と、
一端が外部電源に接続され、他端が前記給電部に接続されたケーブルと、
前記ケーブルの巻き取り、および、該ケーブルの繰り出しを行うリール部と、
繰り出された前記ケーブルを撮像する撮像装置と、
撮像された前記ケーブルの形状に基づいて、前記走行部を制御する制御部と、
を備える自走式給電装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記ケーブルの繰り出し時に、前記車両に向かう進行方向に対して、左方向および右方向に蛇行するように、前記走行部を制御する請求項１に記載の自走式給電装置。

【請求項3】

前記ケーブルは、
前記ケーブルの周方向に延在し、該ケーブルの長手方向に離隔する複数の線が設けられる請求項１または２に記載の自走式給電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両のバッテリに給電する自走式給電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、モータで車両を駆動させる電気自動車が普及している。電気自動車は、例えば、充電スタンドでバッテリに給電される。充電スタンドでは、外部電源に接続されたケーブルを搭載した自走式給電装置が配備されることが想定される。自走式給電装置は、ケーブルを繰り出しながら車両まで走行し、ケーブルを介してバッテリへの給電を行う。

【0003】

移動手段を持った給電装置が最適な給電位置を特定して向かう技術としては、例えば、特許文献１に双方向無線通信を用いたものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５２３９７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、給電後、自走式給電装置が給電位置から所定の待機位置まで戻る際、給電位置に向かった経路と異なる経路を走行すると、ケーブルが、例えば、車両の車輪などの障害物に引っ掛かってしまうおそれがある。

【0006】

そこで本発明は、このような課題に鑑み、ケーブルの保護性能を向上することが可能な自走式給電装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の自走式給電装置は、本体と、本体を走行させる走行部と、車両のバッテリに給電する給電部と、一端が外部電源に接続され、他端が給電部に接続されたケーブルと、ケーブルの巻き取り、および、ケーブルの繰り出しを行うリール部と、繰り出されたケーブルを撮像する撮像装置と、撮像されたケーブルの形状に基づいて、走行部を制御する制御部と、を備える。

【0008】

制御部は、ケーブルの繰り出し時に、車両に向かう進行方向に対して、左方向および右方向に蛇行するように、走行部を制御してもよい。

【0009】

ケーブルは、ケーブルの周方向に延在し、ケーブルの長手方向に離隔する複数の線が設けられてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ケーブルの保護性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】車両および自走式給電装置の斜視図である。

【図2】自走式給電装置の一方側の斜視図である。

【図3】自走式給電装置の外観図である。

【図4】自走式給電装置の概略を示すブロック図である。

【図5】ケーブルを説明するための図である。

【図6】第２撮像装置が撮像したケーブルの画像の一例である。

【図7】ケーブルの乗り上げを説明するための図である。

【図8】待機位置移動処理の概略的な処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0013】

図１は、車両１および自走式給電装置１０の斜視図である。車両１は、例えば、電気自動車である。自走式給電装置１０は、例えば、電気自動車のバッテリを充電するための充電スタンドに配備される。図１に示すように、自走式給電装置１０は、ケーブル１１を搭載しており、ケーブル１１の一端が不図示の外部電源に接続されている。車両１を充電スタンドの駐車位置に駐車すると、自走式給電装置１０は、ケーブル１１を繰り出しながら走行し、所定の給電位置に到達する。

【0014】

自走式給電装置１０は、例えば、非接触充電方式を用いて、ケーブル１１を介して外部電源から供給された電力を車両１のバッテリに給電する。ここでは、非接触充電方式を例に挙げて説明したが、ケーブル１１の端子を車両１に接続してバッテリを充電してもよい。

【0015】

以下では、自走式給電装置１０が車両１に向かって走行するとき、進行方向の前方側を、自走式給電装置１０の一方側、進行方向の後方側を、自走式給電装置１０の他方側として説明する。

【0016】

図２は、自走式給電装置１０の一方側の斜視図である。図２に示すように、自走式給電装置１０は、大凡円柱形状の本体１２と、本体１２を走行させる走行部１３を有する。走行部１３は、４つの車輪で構成され、本体１２の下面１２ａ側に配される。４つの車輪のうち、一方側の２つの車輪１３ａは、不図示のモータの動力で回転駆動する。また、車輪１３ａは、左右の車輪１３ａで同一方向、または、逆方向の回転が可能である。車輪１３ａの回転方向を制御することで、自走式給電装置１０の進行方向が可変となっている。

【0017】

給電部１４は、本体１２の上面１２ｂに設けられる。給電部１４は、ケーブル１１の他端が電気的に（直接、または、他の部材を介して間接的に）接続されており、ケーブル１１を介して外部電源から供給された電力を、非接触充電方式で車両１のバッテリに給電する。給電部１４は、例えば、本体１２の上面１２ｂから上方に伸長して、車両１に搭載されたコイルとの距離を短縮する機能を有する。このコイルは、非接触充電時に誘導起電力が生じる。

【0018】

図３は、自走式給電装置１０の外観図である。図３（ａ）には、自走式給電装置１０の一方側の側面図を示し、図３（ｂ）には、自走式給電装置１０の他方側の側面図を示し、図３（ｃ）には、自走式給電装置１０の図３（ｂ）におけるＩＩＩｃ矢視図を示す。

【0019】

図３（ａ）に示すように、第１撮像装置１５は、本体１２の外周面１２ｃのうち、一方側に２つ設けられる。第１撮像装置１５は、自走式給電装置１０が所定の給電位置に向かう際、一方側を、例えばカラー画像として撮像する。ここで、所定の給電位置は、車種ごとに予め設定されており、例えば、車両１の２つの後輪の間などである。

【0020】

図３（ｂ）に示すように、第２撮像装置１６（撮像装置）は、本体１２の外周面１２ｃのうち、他方側に１つ設けられる。第２撮像装置１６は、自走式給電装置１０が所定の待機位置に向かう際、他方側を、例えばカラー画像として撮像する。ここで、所定の待機位置は、充電スタンドのうち、例えば、車両１の走行経路から外れた領域に設定される。

【0021】

図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、リール部１８は、本体１２に内蔵され、モータなどの動力を受けてケーブル１１を巻き取ったり、繰り出したりする。

【0022】

本体１２の内部には、制御装置１７（制御部）が搭載される（図２参照）。制御装置１７は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータで構成され、自走式給電装置１０の各部を統括制御する。

【0023】

図４は、自走式給電装置１０の概略を示すブロック図である。図４に示すように、自走式給電装置１０は、無線通信部１９を有する。無線通信部１９は、本体１２に取り付けられ、車両１に搭載された無線装置と無線通信を行う。

【0024】

制御装置１７は、走行制御部３０（制御部）、撮像制御部３１、画像処理部３２、通信制御部３３、リール制御部３４として機能する。走行制御部３０は、走行部１３を制御し、自走式給電装置１０を所定の給電位置に移動させたり、所定の待機位置に移動させたりする。

【0025】

撮像制御部３１は、自走式給電装置１０が待機位置から給電位置に向かうとき、第１撮像装置１５に撮像処理を遂行させる。また、撮像制御部３１は、自走式給電装置１０が給電位置から待機位置に向かうとき、第２撮像装置１６に撮像処理を遂行させる。

【0026】

画像処理部３２は、２つの第１撮像装置１５それぞれから画像データを取得し、それぞれの画像データに対するパターンマッチング処理を行って視差情報を導出する。そして、画像処理部３２は、三角測量法を用いることで、視差情報から第１撮像装置１５に対する相対距離を導出し、車両１などの３次元位置情報を特定する。３次元位置情報は、例えば、路面からの高さを示す高さ方向、２つの第１撮像装置１５の並び方向、高さ方向および並び方向に垂直な奥行方向の座標を含んで構成される。走行制御部３０は、特定された３次元位置情報に基づいて、車両１に向かって走行部１３を駆動させる。

【0027】

また、画像処理部３２は、第２撮像装置１６から画像データを取得し、取得した画像データに対して所定の画像処理を施す。第２撮像装置１６から取得した画像データに対する画像処理については、後に詳述する。

【0028】

通信制御部３３は、無線通信部１９を介した無線通信により車両１から車種を特定する情報を取得する。画像処理部３２は、車種が特定されると、車両１近傍のどの位置が給電位置であるかを、例えば、制御装置１７に記憶されたテーブルなどから特定する。テーブルには、例えば、車種ごとに車両１における給電位置が対応付けられている。画像処理部３２は、車両１の３次元位置情報に基づいて、特定された給電位置（例えば、車両１の２つの後輪の間など）の３次元位置を特定する。走行制御部３０は、３次元位置が特定された給電位置に向かって走行部１３を駆動させる。

【0029】

なお、走行制御部３０は、無線通信部１９が取得可能な車両１の無線装置から出力された電波の電界強度に基づいて、車両１の位置を特定してもよい。この場合、無線装置が車両１における上記のコイル近傍に配されていれば、車両１近傍の給電位置も、電界強度によって特定可能となる。

【0030】

リール制御部３４は、リール部１８を回転させるモータなどを制御する。リール制御部３４は、自走式給電装置１０が給電位置に向かうとき、走行部１３の走行速度に合わせて、リール部１８を回転させてケーブル１１を本体１２内から繰り出させる。また、リール制御部３４は、自走式給電装置１０が待機位置に向かうとき、走行部１３の走行速度に合わせて、リール部１８を回転させてケーブル１１を本体１２内に巻き取らせる。

【0031】

図５は、ケーブル１１を説明するための図であり、図５（ａ）には、自走式給電装置１０の上面図を示し、図５（ｂ）には、図５（ａ）中のケーブル１１の抽出図を示す。図５（ａ）に示すように、走行制御部３０は、自走式給電装置１０が待機位置から給電位置に向かう際に、車両１近傍の給電位置に向かう進行方向に対して、左右方向に蛇行させるように走行部１３を制御する。これにより、ケーブル１１は、撓んだ状態で繰り出されている。

【0032】

走行部１３が蛇行するため、繰り出されたケーブル１１は、左右に撓んだ状態となっている。このように、走行部１３が蛇行することで、繰り出されたケーブル１１の長さに余裕が生じる。そのため、外乱要因によってケーブル１１が引っ張られたとしても、ケーブル１１の張力を抑え、ケーブル１１の保護性能を向上することが可能となる。

【0033】

また、待機位置から給電位置までの経路近傍に立体物がある場合、ケーブル１１が引っ掛かって立体物が倒れたり、立体物にケーブルが挟まったりすることが想定される。走行部１３が蛇行することで、繰り出されたケーブル１１の長さに余裕が生じるため、このような事態を抑制することができる。

【0034】

図５（ｂ）に示すように、ケーブル１１の外表面には、縞模様が施されている。すなわち、ケーブル１１には、ケーブル１１の周方向に延在し、ケーブル１１の長手方向に離隔する複数の線１１ａが設けられる。線１１ａの間隔は、例えば、５ｃｍ程度である。

【0035】

図６は、第２撮像装置１６が撮像したケーブル１１の画像の一例である。ケーブル１１の外表面の色は、予め設定されており、線１１ａの色も、予め設定されている。ケーブル１１の外表面の色や線１１ａの色は、例えば、自走式給電装置１０が走行する路面Ｒの色との識別が容易な色がよい。

【0036】

撮像制御部３１は、第２撮像装置１６に対し、所定周期で繰り返し、新たなカラー画像を撮像させる。ここで、所定周期は、例えば、第２撮像装置１６の画角内で、走行により２本程度の線１１ａが入れ替わる程度の時間とする。

【0037】

画像処理部３２は、第２撮像装置１６から出力されたカラー画像に対し、予め設定されたケーブル１１の色に対応する画素をグループ化して、ケーブル１１の形状を特定する。同様に、画像処理部３２は、第２撮像装置１６から出力されたカラー画像に対し、予め設定された線１１ａの色に対応する画素をグループ化して、線１１ａの形状を特定する。

【0038】

画像処理部３２は、カラー画像における特定の位置の線１１ａを対象として、画角の水平方向に対する傾斜角θを測定する。ここで、特定の位置の線１１ａは、カラー画像のうち、予め設定された所定範囲（例えば、カラー画像中の中央部を含む範囲）に含まれる線１１ａとする。図６（ａ）では、線１１ａが、右側が上がる向きに偏っている場合を示す。画像処理部３２は、傾斜角θが角度閾値を超えていると、有意の値と見做し、走行制御部３０に傾斜角θを出力する。

【0039】

走行制御部３０は、対象となる線１１ａの現在の位置まで、自走式給電装置１０が到達したとき、自走式給電装置１０を傾斜角θ分だけ左側に曲がるように、走行部１３を制御する。

【0040】

こうして、給電位置に向かうときに自走式給電装置１０が蛇行して、ケーブル１１が撓んでいても、自走式給電装置１０は、待機位置に向かうときにケーブル１１に沿って走行でき、ケーブル１１がリール部１８によって適切に巻き取られる。リール制御部３４は、傾斜角θに基づいてケーブル１１の撓み具合を推定し、巻き取りの速度を制御することが可能となる。

【0041】

また、図６（ｂ）では、ケーブル１１が障害物に乗り上げている状態を示す。ケーブル１１が障害物に乗り上げている場合、複数の線１１ａの間隔が、通常時よりも大きくなる。例えば、図６（ｂ）中、下から１つ目と２つ目、２つ目と３つ目の線１１ａの間隔を間隔Ｌａとする。図６（ｂ）中、下から３つ目と４つ目の線１１ａの間隔を間隔Ｌｂとする。通常時、間隔Ｌａとなるところ、下から３つ目と４つ目の線１１ａの間隔Ｌｂとなっているため、下から３つ目と４つ目の線１１ａ近傍で、ケーブル１１が障害物に乗り上げていることがわかる。

【0042】

図７は、ケーブル１１の乗り上げを説明するための図である。図７（ａ）に示すように、ケーブル１１が障害物に乗り上げていない場合、第２撮像装置１６からケーブル１１を撮像するときには、斜め方向から撮像することとなる。

【0043】

図７（ｂ）に示すように、ケーブル１１が障害物に乗り上げている場合、第２撮像装置１６からケーブル１１を撮像するとき、障害物に乗り上げていない場合よりも正面に近い角度から撮像することとなる。斜め方向から撮像したときよりも、正面から撮像したときの方が、線１１ａの間隔は大きくなる。すなわち、障害物に乗り上げている場合の方が、線１１ａの間隔が大きくなる。

【0044】

画像処理部３２は、複数の線１１ａの間隔を導出する。画像処理部３２は、例えば、複数の線１１ａの間の画素数をカウントして、複数の線１１ａの間隔とする。測定された間隔が予め設定された間隔閾値を超えていると、ケーブル１１が障害物に乗り上げていると判断し、その旨、走行制御部３０およびリール制御部３４に出力する。そうすると、走行制御部３０は、自走式給電装置１０の現在位置近傍で蛇行走行を繰り返し、ケーブル１１の障害物への乗り上げ解消を図る。その間、リール制御部３４は、ケーブル１１の巻き取りを停止しておく。

【0045】

画像処理部３２は、複数の線１１ａの間隔が間隔閾値以下となると、ケーブル１１の障害物への乗り上げが解消されたものと判断し、その旨、走行制御部３０およびリール制御部３４に出力する。走行制御部３０は、待機位置への走行を再開し、リール制御部３４は、ケーブル１１の巻き取りを再開する。

【0046】

図８は、待機位置移動処理の概略的な処理の流れを示すフローチャートである。図８に示す処理は、所定周期で繰り返し実行される。

【0047】

（Ｓ１００）
画像処理部３２は、第２撮像装置１６から出力されたカラー画像に対し、予め設定されたケーブル１１の色に対応する画素をグループ化して、ケーブル１１の形状を特定する。同様に、画像処理部３２は、第２撮像装置１６から出力されたカラー画像に対し、予め設定された線１１ａの色に対応する画素をグループ化して、線１１ａの形状を特定する。

【0048】

（Ｓ１０２）
画像処理部３２は、複数の線１１ａの間隔を導出する。

【0049】

（Ｓ１０４）
画像処理部３２は、測定された間隔が、予め設定された間隔閾値を超えているか否かを判定する。測定された間隔が、予め設定された間隔閾値を超えていれば、Ｓ１０６に処理を移す。測定された間隔が、予め設定された間隔閾値を超えていなければ、Ｓ１１０に処理を移す。

【0050】

（Ｓ１０６）
リール制御部３４は、ケーブル１１の巻き取りが継続中であれば、ケーブル１１の巻き取りを停止する。

【0051】

（Ｓ１０８）
走行制御部３０は、自走式給電装置１０の現在位置近傍で蛇行走行を繰り返し、ケーブル１１の障害物への乗り上げ解消を図り、当該待機位置移動処理を終了する。

【0052】

（Ｓ１１０）
リール制御部３４は、ケーブル１１の巻き取りが停止中であれば、ケーブル１１の巻き取りを開始する。

【0053】

（Ｓ１１２）
画像処理部３２は、カラー画像における特定の位置の線１１ａを対象として、画角の水平方向に対する傾斜角θを測定する。

【0054】

（Ｓ１１４）
画像処理部３２は、測定された傾斜角が、予め設定された角度閾値を超えているか否かを判定する。測定された傾斜角が、予め設定された角度閾値を超えていれば、Ｓ１１６に処理を移す。測定された傾斜角が、予め設定された角度閾値以下ならば、Ｓ１１８に処理を移す。

【0055】

（Ｓ１１６）
走行制御部３０は、対象となる線１１ａの現在の位置まで、自走式給電装置１０が到達したとき、自走式給電装置１０が傾斜角θ分だけ傾斜方向に曲がるように、進行方向を修正する。

【0056】

（Ｓ１１８）
走行制御部３０は、自走式給電装置１０が待機位置に向かって進行するように、走行部１３を制御し、当該待機位置移動処理を終了する。

【0057】

上述したように、第２撮像装置１６は、ケーブル１１を撮像しており、画像処理部３２がケーブル１１の形状を特定し、走行制御部３０は、ケーブル１１の形状に基づいて走行部１３を制御する。そのため、自走式給電装置１０が給電位置に向かうときに蛇行走行してケーブル１１を撓ませても、待機位置に戻るときに適切にケーブル１１を巻き取ることができる。その結果、繰り出されたケーブル１１の長さに余裕を持たせ、ケーブル１１の保護性能を向上することが可能となる。

【0058】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0059】

例えば、上述した実施形態では、第２撮像装置１６は、１つのみ配される場合について説明したが、第１撮像装置１５と同様、２つの第２撮像装置１６が配されてもよい。第２撮像装置１６を２つ設けることで、第１撮像装置１５と同様、視差情報に基づいて、ケーブル１１や障害物の形状や３次元位置の特定が容易となる。

【0060】

また、上述した実施形態では、ケーブル１１に複数の線１１ａが設けられる場合について説明したが、複数の線１１ａは、必須構成ではない。例えば、ケーブル１１の輪郭線が特定されれば、ケーブルの傾斜角θは特定できる。ただし、複数の線１１ａを設ける場合、複数の線１１ａの間隔から、ケーブル１１の乗り上げを特定することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、車両のバッテリに給電する自走式給電装置に利用できる。

【符号の説明】

【0062】

１ 車両
１０ 自走式給電装置
１１ ケーブル
１１ａ 線
１２ 本体
１３ 走行部
１４ 給電部
１６ 第２撮像装置（撮像装置）
１８ リール部
３０ 走行制御部（制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】