特許 7430576 車両用充電システム

(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】

(24)【登録日】2024-02-02

(45)【発行日】2024-02-13

(54)【発明の名称】車両用充電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240205BHJP

   B60L 53/35 20190101ALI20240205BHJP

   B60L 53/16 20190101ALI20240205BHJP

   H01M 10/46 20060101ALI20240205BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301B

H02J7/00 P

B60L53/35

B60L53/16

H01M10/46

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020090282

(22)【出願日】2020-05-25

(65)【公開番号】P2021185726

(43)【公開日】2021-12-09

【審査請求日】2023-03-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 雄一

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２０－５１４１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２１５２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７５９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５０４１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５０１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００６６５１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表平０８－５０２６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５２５７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７８１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１６／１２１０５０（ＪＰ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１０１８５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５８２１７３１（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１０２４１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５６５４６２１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｌ ５３／３５

Ｂ６０Ｌ ５３／１６

Ｈ０１Ｍ １０／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両に搭載され、第１電極部材を保持する第１嵌合体と、
前記第１嵌合体と嵌合した状態で前記第１電極部材に接続される第２電極部材を保持する第２嵌合体と、
前記車両が停止した停車状態で、前記第１嵌合体に対して前記第２嵌合体を水平方向に相対移動させる第１移動機構と、
前記停車状態で、前記第１嵌合体に対して前記第２嵌合体を前記水平方向と直交する方向である嵌合方向に相対移動させる第２移動機構と、
前記第１嵌合体及び前記第２嵌合体のうち、一方の嵌合体において、前記嵌合方向から見た場合に、前記電極部材を囲んで配置され、通電に応じて磁界を発生させるコイルと、
他方の前記嵌合体に配置され、前記コイルが発生する前記磁界を検出する少なくとも１つのセンサと、
前記センサにより検出される磁界の強さの変化に基づいて、前記第１嵌合体と前記第２嵌合体との相対的な位置ずれを特定する制御部と、を備え、
前記センサのうち主センサは、
前記第１嵌合体及び前記第２嵌合体が嵌合した嵌合状態において、前記コイルの中心軸上に位置し、
前記制御部は、
前記第１移動機構により前記第１嵌合体と前記第２嵌合体とが前記水平方向の一方から他方に相対移動することで、前記センサにより検出される前記磁界の強さの変化に基づいて、前記第１嵌合体と前記第２嵌合体とが前記第２移動機構により嵌合可能となる嵌合位置を特定し、
前記嵌合位置は、
前記主センサにより検出される磁界の強さが、前記磁界の強さが最も高い２点間における前記磁界の強さであると前記制御部により判断された際の位置である、
ことを特徴とする車両用充電システム。

【請求項2】

前記制御部は、
前記第１嵌合体と前記第２嵌合体とを前記水平方向のうち前回とは異なる方向に相対移動させたときに得られた第２推定嵌合位置と、前回の相対移動時に得られた第１推定嵌合位置とに基づいて前記嵌合位置を特定する、
請求項１に記載の車両用充電システム。

【請求項3】

前記センサのうち、前記主センサとは異なる複数の従センサは、
前記第１嵌合体及び前記第２嵌合体が嵌合した嵌合状態において、前記コイルの中心軸を中心として、前記電極部材を保持する外周壁に沿って一定の間隔をあけて配置され、
前記制御部は、
複数の前記従センサの検出結果に基づいて、他方の前記嵌合体から見た一方の前記嵌合体の相対的な方向を特定する、
請求項１または２に記載の車両用充電システム。

【請求項4】

他方の前記嵌合体は、
前記第１電極部材及び前記第２電極部材のうちの他方の前記電極部材を内側に保持し、かつ前記嵌合方向における一方の前記嵌合体側に突出して形成された凸部を有し、
一方の前記嵌合体は、
一方の前記電極部材を内側に保持し、かつ前記凸部が嵌入する凹部と、
前記凹部と連結し、前記嵌合方向に前記凹部から他方の前記嵌合体側に向かうにつれて、水平方向における前記凹部側と反対側に傾斜する案内面と、を有する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の車両用充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用充電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気自動車等の車両に搭載された受電側のインレットに対して、無人または自動で送電側のカプラを嵌合させて充電を行う車両用充電システムがある。例えば、特許文献１では、非接触充電において、車両側、地上側コイル相互の位置合わせを行う際に、磁力を発生させつつ地上側コイルを移動し、車両側コイルとの間の電磁誘導作用により生じる地上側コイルの電流変動を測定することで、相互の相対位置を測定し位置合わせを行っている。例えば、特許文献２では、地上側コイルの周辺に複数の磁気センサを配置し、車両側コイルが発生する磁界の強さを複数の磁気センサで検出し、磁界の強さの差を用いて相対位置を測定し位置合わせを行っている。例えば、特許文献３では、給電カプラ、受電カプラ相互の位置合わせを光学的に行う技術であり、受電カプラ付近にリフレクタを設け、給電カプラに設置した発光素子からリフレクタへ光を照射し、リフレクタからの反射光を受光素子で測定することで、相互の相対位置が所定の位置にあるか判定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－１８２２１２号公報

【文献】特開平９－２１５２１１号公報

【文献】特開２０００－９２６１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１は、非接触充電を前提としており、接触自動充電に適用することが困難な技術である。特許文献２は、非接触充電を行う車両側コイルにより磁界を発生させていることから、非接触充電でなければ成立しない技術である。特許文献３は、受光素子が相互の位置関係によりリフレクタを検出できないと、相互の相対位置を検出することができず、嵌合動作を継続できない、という課題がある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、水平方向に離間する２つの嵌合体を、水平方向と直交する嵌合方向にて嵌合可能となる嵌合位置に精度よく移動させることができる車両用充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】

上記目的を達成するために、本発明に係る車両用充電システムは、車両に搭載され、第１電極部材を保持する第１嵌合体と、前記第１嵌合体と嵌合した状態で前記第１電極部材に接続される第２電極部材を保持する第２嵌合体と、前記車両が停止した停車状態で、前記第１嵌合体に対して前記第２嵌合体を水平方向に相対移動させる第１移動機構と、前記停車状態で、前記第１嵌合体に対して前記第２嵌合体を前記水平方向と直交する方向である嵌合方向に相対移動させる第２移動機構と、前記第１嵌合体及び前記第２嵌合体のうち、一方の嵌合体において、前記嵌合方向から見た場合に、前記電極部材を囲んで配置され、通電に応じて磁界を発生させるコイルと、他方の前記嵌合体に配置され、前記コイルが発生する前記磁界を検出する少なくとも１つのセンサと、前記センサにより検出される磁界の強さの変化に基づいて、前記第１嵌合体と前記第２嵌合体との相対的な位置ずれを特定する制御部と、を備え、前記センサのうち主センサは、前記第１嵌合体及び前記第２嵌合体が嵌合した嵌合状態において、前記コイルの中心軸上に位置し、前記制御部は、前記第１移動機構により前記第１嵌合体と前記第２嵌合体とが前記水平方向の一方から他方に相対移動することで、前記センサにより検出される前記磁界の強さの変化に基づいて、前記第１嵌合体と前記第２嵌合体とが前記第２移動機構により嵌合可能となる嵌合位置を特定し、前記嵌合位置は、前記主センサにより検出される磁界の強さが、前記磁界の強さが最も高い２点間における前記磁界の強さであると前記制御部により判断された際の位置である、ことを特徴とする。

【0007】

上記車両用充電システムにおいて、前記制御部（４０）は、前記第１嵌合体（１０）と前記第２嵌合体（３０）とを前記水平方向のうち前回とは異なる方向に相対移動させたときに得られた第２推定嵌合位置と、前回の相対移動時に得られた第１推定嵌合位置とに基づいて前記嵌合位置を特定する、ものである。

【0008】

上記車両用充電システムにおいて、前記センサのうち、前記主センサとは異なる複数の従センサは、前記第１嵌合体及び前記第２嵌合体が嵌合した嵌合状態において、前記コイルの中心軸を中心として、前記電極部材を保持する外周壁に沿って一定の間隔をあけて配置され、前記制御部は、複数の前記従センサの検出結果に基づいて、他方の前記嵌合体から見た一方の前記嵌合体の相対的な方向を特定する、ものである。

【0009】

上記車両用充電システムにおいて、他方の前記嵌合体は、前記第１電極部材及び前記第２電極部材のうちの他方の前記電極部材を内側に保持し、かつ前記嵌合方向における一方の前記嵌合体側に突出して形成された凸部を有し、一方の前記嵌合体は、一方の前記電極部材を内側に保持し、かつ前記凸部が嵌入する凹部と、前記凹部と連結し、前記嵌合方向に前記凹部から他方の前記嵌合体側に向かうにつれて、水平方向における前記凹部側と反対側に傾斜する案内面と、を有する、ものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係る車両用充電システムによれば、接触自動充電方式において、第１嵌合体と第２嵌合体の相互の位置合わせを精度よく行うことができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係る車両用充電システムの概略構成を示す模式図である。

【図2】図２は、車両充電システムにおける第１嵌合体の概略構成を示す斜視図である。

【図3】図３は、車両充電システムにおける第２嵌合体の概略構成を示す斜視図である。

【図4】図４は、第１嵌合体の概略構成を示す模式図である。

【図5】図５は、第２嵌合体の概略構成を示す模式図である。

【図6】図６は、水平方向の一方から他方に相対移動した際の第１嵌合体及び第２嵌合体の位置と磁気センサにより検出される磁界の強さとの関係を示す模式図である。

【図7】図７は、コイルが発生する磁界と水平方向に移動する磁気センサとの関係を示す模式図である。

【図8】図８は、実施形態の変形例に係る第２嵌合体の概略構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本発明に係る車両用充電システムの実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記実施形態により本発明が限定されるものではない。下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記実施形態における構成要素は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

【0013】

［実施形態］
実施形態に係る車両用充電システムについて図１～図７を参照して説明する。以下の説明において、特に記載しない限り、図１、図３、図５、図８におけるＸ方向は、本実施形態における車両の幅方向である。Ｙ方向は、本実施形態における車両の前後方向であり、幅方向と直交する方向である。Ｚ方向は、本実施形態における車両の上下方向であり、幅方向及び前後方向と直交する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、相互に直交するものとする。なお、便宜的に、Ｚ方向のうち、Ｚ１方向を上方向、Ｚ２方向を下方向とする。Ｚ方向は、例えば、車両の鉛直方向に従う。

【0014】

図１に示す車両用充電システム１は、車両１００に対して充電装置３００から充電を行うものである。車両１００は、充放電可能な蓄電池であるバッテリ(不図示)から供給される電力を利用しモータ（不図示）を駆動することで、当該モータを動力源の一部または全部として走行するものである。車両１００は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等である。車両用充電システム１は、第１嵌合体１０と、第２嵌合体３０と、第１移動機構５０と、第２移動機構５１と、制御部４０とを備える。第１嵌合体１０は、車両１００側に設けられている。第２嵌合体３０、第１移動機構５０、第２移動機構５１、及び制御部４０は、充電装置３００側に設けられている。

【0015】

充電装置３００は、例えば、車両１００を使用する使用者の駐車場等に設けられており、駐車場の停車位置に停車した車両１００に対して、人手を介することなく自動で充電を行うものである。停車位置は、例えば、車両１００側の第１嵌合体１０と、充電装置３００側の第２嵌合体３０とが上下方向に略対向するように設定されている。充電装置３００は、地上面２００よりも下方側に設置されている。充電装置３００は、商用電源等を含む外部電源（不図示）に接続されており、外部電源から供給される交流電力を車両１００内のバッテリの充電に適した直流電力に変換し、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが嵌合した嵌合状態において、当該バッテリへの充電を行う。

【0016】

第１移動機構５０は、車両１００が停止した停車状態で、第１嵌合体１０に対して第２嵌合体３０を前後方向及び／又は幅方向に相対移動させるものである。第１移動機構５０は、不図示のアクチュエータやセンサ等を含んで構成され、例えば、制御部４０からの制御信号に応じて、第２嵌合体３０を移動させる。第１移動機構５０は、第２移動機構５１ごと第２嵌合体３０を移動することができる。

【0017】

第２移動機構５１は、車両１００が停止した停車状態で、第１嵌合体１０に対して第２嵌合体３０を水平方向と直交する方向である嵌合方向に相対移動させるものである。第２移動機構５１は、不図示のアクチュエータやセンサ等を含んで構成され、例えば、制御部４０からの制御信号に応じて、第２嵌合体３０を昇降する。第２移動機構５１は、例えば、パンタグラフで構成された昇降機構を有し、パンタグラフの伸縮方向の一方の端部に第２嵌合体３０が配置されている。

【0018】

第１嵌合体１０は、例えばインレットであり、第２嵌合体３０と嵌合可能に形成されている。第１嵌合体１０は、車両１００の底部に設けられ、停車状態において、第２嵌合体３０の上方側に位置する。第１嵌合体１０は、図２、図４に示すように、第１電極部材１１と、凹部１２と、コイル２０とを有する。

【0019】

第１電極部材１１は、例えば、雌型電極端子であり、円柱状（または円筒状）に形成されている。第１電極部材１１は、嵌合方向に延在して形成されており、嵌合方向の一方が外部に露出し、他方がケーブル等を介して車両１００内のバッテリと電気的に接続されている。第１電極部材１１は、例えば、導電性を有する金属材料（銅や銅合金等）で構成される。第１電極部材１１は、一対の正極、陰極で構成される。

【0020】

凹部１２は、第１電極部材１１を内側に保持し、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが嵌合した嵌合状態において、当該第２嵌合体３０側の凸部３２が嵌入する部分である。凹部１２は、例えば、絶縁性を有する合成樹脂材料等で形成される。なお、図示例では、凹部１２は、接続確認端子（図２の小円筒部分）を内側に保持している。凹部１２は、開口部１２ａと、案内面１２ｂと、底面１２ｃと、内周壁１２ｄとを含んで構成される。

【0021】

開口部１２ａは、円形状を有し、車両１００の底部に連結され、下方向に向けて開口する。案内面１２ｂは、凹部１２と連結し、嵌合方向に凹部１２から第２嵌合体３０側に向かうにつれて、水平方向における凹部１２側と反対側に傾斜する部分である。案内面１２ｂは、開口部１２ａと内周壁１２ｄとを連結する部分に形成される。案内面１２ｂは、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが嵌合する際に、第２嵌合体３０側の凸部３２の嵌合方向先端が当接すると、第２嵌合体３０の上昇に応じて凸部３２を凹部１２に向けて案内する。底面１２ｃは、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが嵌合した嵌合状態において、凸部３２の底面３２ｃと対向する部分である。底面１２ｃには、複数の第１電極部材１１が互いに間隔を空けて立設されている。内周壁１２ｄは、円筒状に形成され、嵌合方向の一方の端部に案内面１２ｂが連結され、他方の端部に底面１２ｃが連結される。内周壁１２ｄの内方向には、一対の第１電極部材１１が配置されている。

【0022】

コイル２０は、第１嵌合体１０において、嵌合方向から見た場合に、第１電極部材１１を囲んで配置され、通電に応じて磁界Ｍを発生させるものである。コイル２０は、嵌合方向から見た場合、内周壁１２ｄの径方向外側を巻回するように配置される。コイル２０は、水平方向から見た場合、案内面１２ｂと内周壁１２ｄとの嵌合方向の連結部分に配置される。コイル２０は、電線２１を介して通電部２２に電気的に接続され、当該通電部２２からの通電により磁界Ｍを発生させる。磁界Ｍは、図７に示すように、コイル２０を流れる電流を囲むように、コイル２０の周囲に円状に発生する。通電部２２は、車両１００内のＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等に電気的に接続され、当該ＭＰＵの制御によりコイル２０に対して通電を行う。例えば、通電部２２は、充電装置３００が設けられた駐車場の所定の停車位置に車両１００が停車した際に、コイル２０に対して通電を開始する。例えば、通電部２２は、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが嵌合することで、第１電極部材１１と第２電極部材３１とが電気的に接続された際に、コイル２０に対する通電を終了する。

【0023】

第２嵌合体３０は、例えばカプラであり、第１嵌合体１０と嵌合可能に形成されている。第２嵌合体３０は、車両１００が停車状態になる前には、地上面２００に設けられた凹状部分に収容されており、停車状態において、第１嵌合体１０の下方側に位置する。第２嵌合体は、車両１００の停車状態において、第２移動機構５１の駆動により昇降する。第２嵌合体３０は、上昇時には、地上面２００から所定の高さ（例えば、上昇時及び水平移動時に車両１００の底部等に接触することがない高さ）になるまで上昇する。第２嵌合体３０は、第２移動機構５１による上昇後、第１移動機構５０により前後方向及び幅方向にそれぞれ移動可能となる。第２嵌合体３０は、図３、図５に示すように、第２電極部材３１と、凸部３２と、磁気センサＳ１とを含んで構成される。

【0024】

第２電極部材３１は、例えば、雄型電極端子であり、嵌合方向から見た場合、円柱状に形成されている。第２電極部材３１は、嵌合方向に延在して形成されており、嵌合方向の一方が外部に露出し、他方がケーブル等を介して充電装置３００の電源と電気的に接続されている。第２電極部材３１は、例えば、導電性を有する金属材料（銅や銅合金等）で構成される。第２電極部材３１は、第１電極部材１１に対応して、一対の正極、陰極で構成される。

【0025】

凸部３２は、第２電極部材３１を内側に保持し、かつ嵌合方向における第１嵌合体１０側に突出して形成された部分である。凸部３２は、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが嵌合した嵌合状態において、当該第１嵌合体１０側の凹部１２に嵌入する部分である。凸部３２は、例えば、絶縁性を有する合成樹脂材料等で構成される。なお、図示例では、凸部３２は、凹部１２側の接続確認端子に対応する端子（図３の十字形状部分）を内側に保持している。凸部３２は、開口部３２ａと、外周壁３２ｂと、底面３２ｃと、保護部３２ｄと、基部３３とを含んで構成される。

【0026】

開口部３２ａは、円形状を有し、上方向に向けて開口する。外周壁３２ｂは、円筒状に形成され、嵌合方向の一方の端部に開口部３２ａが形成され、他方の端部が基部３３に連結される。外周壁３２ｂの内方向には、複数の保護部３２ｄと、複数の第２電極部材３１とが配置されている。底面３２ｃは、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが嵌合した嵌合状態において、凹部１２の底面１２ｃと対向する部分である。底面１２ｃには、複数組の保護部３２ｄ及び第２電極部材３１が互いに間隔を空けて立設されている。保護部３２ｄは、円筒状を有し、内方向に第２電極部材３１が配置されている。保護部３２ｄは、各第２電極部材３１を保護するものである。

【0027】

磁気センサＳ１は、第２嵌合体３０に配置され、コイル２０が発生する磁界Ｍの強さを検出するものである。磁気センサＳ１は、第１嵌合体１０及び第２嵌合体３０が嵌合した嵌合状態において、コイル２０の中心軸Ｏ１上に位置する。磁気センサＳ１は、例えば、凸部３２の底面３２ｃの中央に配置される。磁気センサＳ１は、電線３５を介して制御部４０に電気的に接続されており、検出結果を当該制御部４０に出力する。磁気センサＳ１は、例えば、電線を巻回した小型コイルやホール素子、磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス素子等で構成される。

【0028】

制御部４０は、充電装置３００の各部を制御する部分であり、例えば、第１移動機構５０及び第２移動機構５１を駆動制御する。制御部４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部４０は、第２嵌合体３０内の磁気センサＳ１に電気的に接続されており、当該磁気センサＳ１により検出される磁界Ｍの強さの変化に基づいて、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０との相対的な位置ずれを特定する。制御部４０は、第１移動機構５０により第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが水平方向の一方から他方に相対移動することで、磁気センサＳ１により検出される磁界Ｍの強さの変化に基づいて、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが第２移動機構５１により嵌合可能となる嵌合位置を特定する。嵌合位置は、磁気センサＳ１により検出される磁界Ｍの強さが、磁界Ｍの強さが最も高い２点間における磁界Ｍの強さであると制御部４０により判断された際の位置である。制御部４０は、嵌合位置にある第２嵌合体３０を第２移動機構５１により上昇させて、第１嵌合体１０と嵌合させる。制御部４０は、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが嵌合すると、充電装置３００による車両１００側のバッテリに対する充電を開始させる。

【0029】

次に、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０の相対移動時における磁界の強さの変化について図６を参照して説明する。図６に示すグラフは、縦軸が磁気センサＳ１により検出された磁界Ｍの強さを表し、横軸が第１嵌合体１０と第２嵌合体３０との位置ずれ量を表す。

【0030】

車両１００が停車位置に停車すると、制御部４０は、第２移動機構５１を駆動制御し第２嵌合体３０を地上面２００から所定の高さまで上昇させる。このとき、車両１００側のＭＰＵは、車両１００の停車に応じてコイル２０を通電状態にする。制御部４０は、磁気センサＳ１により磁界Ｍの強さを検出し、磁気センサＳ１から受信した検出結果に基づいて、磁界Ｍの強さをＲＡＭ等に記録する。

【0031】

次に、制御部４０は、第１移動機構５０を駆動制御し第２嵌合体３０を水平方向に移動させ、当該移動に合わせて磁気センサＳ１により検出された磁界Ｍの強さを記録する。制御部４０は、第２嵌合体３０の水平方向の移動を複数回行うことで嵌合位置を特定する。例えば、制御部４０は、第１嵌合体１０に対して第２嵌合体３０を、水平方向のうちの一方向において、図６に示す（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の順に相対移動させ、磁界Ｍの強さを記録する。つづいて、制御部４０は、水平方向のうちの一の方向と異なる他の方向における２つの嵌合体１０，３０の相対移動を複数回行い、その都度、磁界Ｍの強さを記録していく。制御部４０は、２つの嵌合体１０，３０を相対移動させながら、磁界Ｍの強さを記録する際、前回の磁界Ｍの強さと今回の磁界Ｍの強さとを比較し、それらの差分が正の数か、負の数かに応じて図６に示すグラフの傾き及びピーク（頂点）を特定する。また、制御部４０は、前回と今回の磁界Ｍの強さを比較する際に、上記に加えて、差分の変化に基づいて図６に示すグラフの傾き及びピークを特定する。制御部４０は、２つの嵌合体１０，３０を相対移動させたとき、磁界Ｍの強さが図６に示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に変化した場合、磁界Ｍの強さが最も高いＢＤ間を嵌合位置と判断する。制御部４０は、特定した複数の嵌合位置から適正な嵌合位置を特定し、当該嵌合位置に向けて第１移動機構５０により第２嵌合体３０を移動させる。

【0032】

磁界Ｍの強さが最も高いＤとＢとの間、すなわち範囲Ｃは、２つの嵌合体１０，３０が相対移動しても磁界Ｍの強さが略一定となる。範囲Ｃには、位置ずれ量が０となる嵌合位置が含まれる。２つの嵌合体１０，３０の相対位置が、（２）、（４）である場合、磁気センサＳ１とコイル２０の周方向の一部とが嵌合方向に沿って磁気センサＳ１を通る軸Ｏ２上で重なっている。２つの嵌合体１０，３０の相対位置が、（３）である場合、磁気センサＳ１を通る軸Ｏ２がコイル２０の中心軸Ｏ１と重なっている。すなわち、軸Ｏ２と中心軸Ｏ１とが重なる位置では、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが嵌合方向において正対する。

【0033】

制御部４０は、水平方向のうちの他の方向における相対移動を複数回行う場合、２つの嵌合体１０，３０を、水平方向のうち前回とは異なる方向に相対移動させたときに得られた第２推定嵌合位置と、前回の相対移動時に得られた第１推定嵌合位置とに基づいて嵌合位置を特定する。ここで、水平方向のうち前回とは異なる方向には、例えば、前後方向と幅方向はもちろん、前後方向であっても幅方向にずれている場合も含まれる。例えば、制御部４０は、２つの嵌合体１０，３０を前後方向に相対移動させたときに得られた第１推定嵌合位置と、当該前後方向と平行かつ幅方向の一方に１～２センチずらした方向に相対移動させたときに得られた第２推定嵌合位置とを比較する。そして、制御部４０は、第１推定嵌合位置に対応する範囲Ｃの長さが、第２推定嵌合位置に対応する範囲Ｃの長さよりも短くなっている場合、幅方向の一方側よりに嵌合位置があると、推定することができる。このように、相対移動を複数回行う場合、制御部４０は、２つの嵌合体１０，３０の相対移動方向をランダムに決定してもよいが、前回の相対移動時のＢ，Ｄの位置や強さ、範囲Ｃの長さ等を利用して決定するようにしてもよい。

【0034】

制御部４０は、相対移動を複数回行った後に嵌合位置を特定すると、第１移動機構５０を駆動制御し第２嵌合体３０を当該嵌合位置に移動させる。つづいて、制御部４０は、嵌合位置にて第２移動機構５１を駆動制御し第２嵌合体３０を上昇させる。ここで、第１嵌合体１０に対して第２嵌合体３０が水平方向において位置ずれしていた場合、第２嵌合体３０が上昇すると、凸部３２の上方向側の先端が凹部１２の案内面１２ｂに当接する。第２嵌合体３０がさらに上昇すると、凸部３２の上方向側の先端が案内面１２ｂに沿って底面１２ｃに向けて移動する。このとき、第２嵌合体３０に与えられた上方向に向かう力のうち、水平方向に向かう分力により凸部３２が水平方向に移動する。この結果、凸部３２が案内面１２ｂに沿って底面１２ｃに向けて案内され、凸部３２が凹部１２に嵌入される。

【0035】

凸部３２の凹部１２への嵌入に応じて、第１電極部材１１と第２電極部材３１とが接触を開始する。第２嵌合体３０の上昇が終了すると、凸部３２の凹部１２への挿入が完了する。この結果、第１嵌合体１０に対して第２嵌合体３０が嵌合し、第１電極部材１１と第２電極部材３１との接続が完了する。制御部４０は、第１電極部材１１と第２電極部材３１との電気的な接続を検知すると、充電を開始する。

【0036】

以上説明した実施形態に係る車両用充電システム１は、第１嵌合体１０において、嵌合方向から見た場合に、第１電極部材１１を囲んで配置され、通電に応じて磁界Ｍを発生させるコイル２０と、第２嵌合体３０に配置され、コイル２０が発生する磁界Ｍを検出する磁気センサＳ１と、磁気センサＳ１により検出される磁界Ｍの強さの変化に基づいて、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０との相対的な位置ずれを特定する制御部４０とを備える。磁気センサＳ１は、第１嵌合体１０及び第２嵌合体３０が嵌合した嵌合状態において、コイル２０の中心軸上に位置する。制御部４０は、第１移動機構５０により第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが水平方向の一方から他方に相対移動することで、磁気センサＳ１により検出される磁界の強さの変化に基づいて、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とが第２移動機構５１により嵌合可能となる嵌合位置を特定する。嵌合位置は、磁気センサＳ１により検出される磁界Ｍの強さが、磁界Ｍの強さが最も高い２点間ＢＤにおける磁界Ｍの強さであると制御部４０により判断された際の位置である。

【0037】

上記構成により、例えば、一方の嵌合体を他方の嵌合体に向けて案内する物理的な案内機構を利用できない位置における２つの嵌合体間の位置合わせを行うことができる。この結果、水平方向に離間する２つの第１嵌合体１０、第２嵌合体３０を、水平方向と直交する嵌合方向にて嵌合可能となる嵌合位置に精度よく移動させることができる。

【0038】

また、実施形態に係る車両用充電システム１は、制御部４０が、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０とを水平方向のうち前回とは異なる方向に相対移動させたときに得られた第２推定嵌合位置と、前回の相対移動時に得られた第１推定嵌合位置とに基づいて嵌合位置を特定する。これにより、例えば、２つの嵌合体の相対移動を、異なる方向での相対移動（同一方向で異なる位置での相対移動を含む）で複数行うことが可能となり、嵌合位置を精度よく特定することができる。

【0039】

また、本実施形態に係る車両用充電システム１は、第１嵌合体１０が、第１電極部材１１を内側に保持し、かつ凸部３２が嵌入する凹部１２と、凹部１２と連結し、嵌合方向に凹部１２から第２嵌合体３０側に向かうにつれて、水平方向における凹部１２側と反対側に傾斜する案内面１２ｂとを有する。これにより、一方の嵌合体を他方の嵌合体に向けて案内する物理的な案内機構を利用できる位置における２つの嵌合体間の位置合わせを精度よく、かつ容易に行うことができる。

【0040】

上記実施形態では、第２嵌合体３０は、１つの磁気センサＳ１を備えるが、これに限定されるものではなく、図８に示すように、複数の磁気センサＳ１～Ｓ５を備えるものであってもよい。磁気センサＳ２～Ｓ５は、磁気センサＳ１を主センサとすると、当該主センサとは異なる複数の従センサであり、凸部３２における基部３３に配置されている。磁気センサＳ２～Ｓ５は、第１嵌合体１０及び第２嵌合体３０が嵌合した嵌合状態において、コイル２０の中心軸Ｏ１を中心として、外周壁３２ｂに沿って一定の間隔をあけて配置される。磁気センサＳ２～Ｓ５は、磁気センサＳ１を中心として放射状に配置される。磁気センサＳ２～Ｓ５は、電線（不図示）を介して制御部４０に電気的に接続されており、検出結果を当該制御部４０に出力する。磁気センサＳ２～Ｓ５は、例えば、電線を巻回した小型コイルやホール素子、磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス素子等で構成される。

【0041】

制御部４０は、第２嵌合体３０内の磁気センサＳ２～Ｓ５に電気的に接続されており、各磁気センサＳ２～Ｓ５により検出される磁界Ｍの強さの変化に基づいて、第１嵌合体１０と第２嵌合体３０との相対的に位置ずれを特定する。制御部４０は、磁気センサＳ２～Ｓ５の検出結果に基づいて、第２嵌合体３０から見た第１嵌合体１０の相対的な方向を特定する。磁気センサが１つ（磁気センサＳ１）である場合、初期段階では、位置ずれが図６のグラフのＡ，Ｅ位置にあるのか、Ｂ～Ｄ位置にあるのか判断するため、第２嵌合体３０を異なる方向に複数回相対移動させる必要がある。そこで、磁気センサＳ１と水平方向において異なる位置に複数の磁気センサＳ２～Ｓ５を配置することで、複数回の相対移動を簡略化することができる。制御部４０は、例えば、２つの嵌合体１０，３０を相対移動させた際に、磁気センサＳ１により磁界Ｍが検出されなかった場合、磁気センサＳ２，Ｓ３により磁界Ｍが検出され、かつ磁気センサＳ４，Ｓ５により磁界Ｍが検出されなかったとき、第２嵌合体３０から見た第１嵌合体１０の相対的な方向が幅方向の一方であって磁気センサＳ２，Ｓ３側にあると判定する。このとき、磁気センサＳ２の検出結果に対して磁気センサＳ３の検出結果が大きい場合、制御部４０は、嵌合位置が磁気センサＳ３側にあると判定することができる。一方、磁気センサＳ３の検出結果と磁気センサＳ３の検出結果が略同一である場合、制御部４０は、相対移動方向（例えば前後方向）と直交する方向（例えば幅方向）の一方（磁気センサＳ２，Ｓ３側）に嵌合位置があると判定することができる。つまり、制御部４０は、磁気センサＳ１により磁界Ｍが検出されなかった場合、磁気センサＳ２～Ｓ５の検出結果を相互に比較し、それら検出結果の大きさや差分から、第２嵌合体３０から見た第１嵌合体１０の相対的な方向を判定することができる。これにより、制御部４０は、第２嵌合体３０を異なる方向に複数回相対移動させることなく、容易に嵌合位置を特定することができる。なお、磁気センサＳ２～Ｓ５の検出結果により第２嵌合体３０から見た第１嵌合体１０の相対的な方向を判定し、当該方向に第２嵌合体３０を移動させて相対移動させた際に、磁気センサＳ１により磁界Ｍが検出されたときは、以降の磁気センサＳ２～Ｓ５による検出を行わないようにしてもよい。

【0042】

以上説明した実施形態の変形例に係る車両用充電システム１は、磁気センサＳ１～Ｓ５のうち、磁気センサＳ１とは異なる複数の磁気センサＳ２～Ｓ５が、第１嵌合体１０及び第２嵌合体３０が嵌合した嵌合状態において、コイル２０の中心軸Ｏ１を中心として、第２電極部材３１を保持する外周壁３２ｂに沿って一定の間隔をあけて配置される。制御部４０は、隣り合う磁気センサＳ２～Ｓ５の検出結果に基づいて嵌合位置を特定する。これにより、複数の磁気センサＳ２～Ｓ５間における磁界Ｍの強さの変化を比較することができ、より精度よく嵌合位置を特定することができる。

【0043】

また、上記実施形態では、凹部１２及び凸部３２は、対向方向から視た場合、円形状を有するが、これに限定されるものではなく、楕円（または長円）形状を有するものでもよい。この場合、コイル２０は、嵌合方向から見た形状が楕円（または長円）形状を有するものでもよい。

【0044】

また、上記実施形態では、凹部１２が第１電極部材１１を内方に配置し、凸部３２が第２電極部材３１を内方に保持しているが、これに限定されるものではない。例えば、凹部１２が第２電極部材３１を内方に配置し、凸部３２が第１電極部材１１を内方に保持していてもよい。

【0045】

また、上記実施形態では、本発明を車両に適用しているが、車両に限定されるものではない。例えば、電動自転車（電動アシスト自転車を含む）であってもよいし、自動走行する電動車両、掃除器、人型や動物型の歩行ロボットであってもよい。

【符号の説明】

【0046】

１ 車両用充電システム
１０ 第１嵌合体
１１ 第１電極部材
１２ 凹部
１２ａ 開口部
１２ｂ 案内面
１２ｃ 底面
１２ｄ 内周壁
２０ コイル
２１ 電線
２２ 通電部
３０ 第２嵌合体
３１ 第２電極部材
３２ 凸部
３２ａ 開口部
３２ｂ 外周壁
３２ｃ 底面
３３ 基部
４０ 制御部
５０ 第１移動機構
５１ 第２移動機構
１００ 車両
２００ 地上面
３００ 充電装置
Ｍ 磁界
Ｏ１ 中心軸
Ｏ２ 軸
Ｓ１,Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５ 磁気センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】