特許 7533373 給電支援装置、車両及び給電装置

(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】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】給電支援装置、車両及び給電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/90 20160101AFI20240806BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20240806BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20240806BHJP

   B60L 53/12 20190101ALI20240806BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20240806BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

H02J50/90

B60M7/00 X

B60L5/00 B

B60L53/12

H02J50/12

H02J7/00 P

H02J7/00 301D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021101166

(22)【出願日】2021-06-17

(65)【公開番号】P2023000388

(43)【公開日】2023-01-04

【審査請求日】2023-04-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100133835

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 努

(74)【代理人】

【識別番号】100180194

【弁理士】

【氏名又は名称】利根 勇基

(72)【発明者】

【氏名】松田 和久

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】横山 大樹

【審査官】右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５３５５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－００９５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６１８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０６１３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００２１１４４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ５０／９０

Ｂ６０Ｍ ７／００

Ｂ６０Ｌ ５／００

Ｂ６０Ｌ ５３／１２

Ｈ０２Ｊ ５０／１２

Ｈ０２Ｊ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地面に設けられた給電装置の周辺の磁界を検出する磁界検出器の出力を取得する磁界取得部と、
前記磁界検出器の出力に基づいて、位置信号として車両から前記給電装置に対して発せられる交流磁界の周波数の変更を該車両に指示する周波数変更部と
を備え、
前記周波数変更部は、前記給電装置に対して発せられる交流磁界の周波数と、前記磁界検出器によって検出された交流磁界の周波数との差が所定値未満である場合に、前記給電装置に対して発せられる交流磁界の周波数の変更を指示する、給電支援装置。

【請求項2】

前記周波数変更部は前記交流磁界の周波数の推奨値を前記車両に送信することによって該交流磁界の周波数の変更を指示する、請求項１に記載の給電支援装置。

【請求項3】

前記周波数変更部は前記推奨値を前記車両及び前記給電装置に送信する、請求項２に記載の給電支援装置。

【請求項4】

前記給電装置は磁界共振結合による非接触給電を行い、
前記周波数変更部は、前記推奨値を前記磁界共振結合の共振周波数とは異なる値に設定する、請求項２又は３に記載の給電支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給電支援装置、車両及び給電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地面に設けられた給電装置と車両との間で非接触で電力を伝送する技術が知られている。例えば、特許文献１には、車両から給電装置に無線で給電要求を送信し、給電要求に応じて給電装置から車両への非接触給電を行うことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１５７６８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、給電装置への車両の接近が無線通信によって検出される場合には、障害物等によって無線通信が妨げられることで、適切なタイミングで交流磁界を発生させることができないおそれがある。

【0005】

そこで、本願の発明者等は、鋭意検討の結果、車両の位置信号として交流磁界を用いることを見出した。しかしながら、給電装置の周辺に車両以外の交流磁界の発生源が存在している場合には、給電装置の周辺に発生した交流磁界によって車両の検出が阻害されるおそれがある。

【0006】

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、給電装置から車両への非接触給電を行う際に、給電装置の周辺に発生した交流磁界の車両検出への影響を低減することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の要旨は以下のとおりである。

【0008】

（１）地面に設けられた給電装置の周辺の磁界を検出する磁界検出器の出力を取得する磁界取得部と、前記磁界検出器の出力に基づいて、位置信号として車両から前記給電装置に対して発せられる交流磁界の周波数の変更を該車両に指示する周波数変更部とを備える、給電支援装置。

【0009】

（２）前記周波数変更部は前記交流磁界の周波数の推奨値を前記車両に送信することによって該交流磁界の周波数の変更を指示する、上記（１）に記載の給電支援装置。

【0010】

（３）前記周波数変更部は前記推奨値を前記車両及び前記給電装置に送信する、上記（２）に記載の給電支援装置。

【0011】

（４）前記給電装置は磁界共振結合による非接触給電を行い、前記周波数変更部は、前記推奨値を前記磁界共振結合の共振周波数とは異なる値に設定する、上記（２）又は（３）に記載の給電支援装置。

【0012】

（５）前記周波数変更部は、前記給電装置に対して発せられる交流磁界の周波数と、前記磁界検出器によって検出された交流磁界の周波数との差が所定値未満である場合に、前記給電装置に対して発せられる交流磁界の周波数の変更を指示する、上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の給電支援装置。

【0013】

（６）地面に設けられた給電装置から非接触で給電されるように構成された車両であって、当該車両の位置信号として交流磁界を発生させる交流磁界発生回路と、制御装置とを備え、前記制御装置は、磁界検出器によって検出された前記給電装置の周辺の磁界に基づいて、前記交流磁界の周波数を変更する、車両。

【0014】

（７）非接触で車両を給電するように構成された給電装置であって、当該給電装置の周辺の磁界を検出する磁界検出器と、前記磁界検出器の出力から特定の周波数の交流磁界を抽出し、該特定の周波数の交流磁界に基づいて当該給電装置への前記車両の接近を検出する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記磁界検出器又は別の磁界検出器によって検出された当該給電装置の周辺の磁界に基づいて、前記特定の周波数を変更する、給電装置。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、給電装置から車両への非接触給電を行う際に、給電装置の周辺に発生した交流磁界の車両検出への影響を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の第一実施形態に係る非接触給電システムの構成を概略的に示す図である。

【図2】図２は、給電装置のコントローラの概略的な構成図である。

【図3】図３は、車両のＥＣＵの概略的な構成及び他の車載機器を示す図である。

【図4】図４は、本発明の第一実施形態に係る給電支援システムを概略的に示す図である。

【図5】図５は、サーバの構成を概略的に示す図である。

【図6】図６は、第一実施形態におけるサーバのプロセッサの機能ブロック図である。

【図7】図７は、第一実施形態においてサーバにおいて実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図8】図８は、第一実施形態において車両において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図9】図９は、本発明の第二実施形態に係る給電支援システムを概略的に示す図である。

【図10】図１０は、第二実施形態においてサーバにおいて実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図11】図１１は、第二実施形態において給電装置において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図12】図１２は、本発明の第三実施形態に係る給電支援システムを概略的に示す図である。

【図13】図１３は、第三実施形態におけるコントローラのプロセッサの機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

【0018】

＜第一実施形態＞
以下、図１～図８を参照して本発明の第一実施形態について説明する。

【0019】

図１は、本発明の第一実施形態に係る非接触給電システム１の構成を概略的に示す図である。非接触給電システム１は、地面に設けられた給電装置２と、車両３とを備え、給電装置２と車両３との間の非接触給電を行う。特に、本実施形態では、非接触給電システム１は、車両３が走行しているときに、磁界共振結合（磁界共鳴）によって給電装置２から車両３への非接触給電を行う。すなわち、非接触給電システム１は磁界を媒体として給電装置２から車両３へ電力を伝送する。なお、非接触給電は、非接触電力伝送、ワイヤレス電力伝送又はワイヤレス給電とも称される。

【0020】

給電装置２は非接触で車両３を給電するように構成され、車両３は給電装置２から非接触で給電されるように構成される。具体的には、給電装置２は、非接触で電力を送信するように構成された送電装置４を備え、車両３は、非接触で送電装置４から電力を受信するように構成された受電装置５を備える。

【0021】

図１に示されるように、給電装置２は、送電装置４に加えて、電源２１及びコントローラ２２を備える。給電装置２は、車両３が通過する道路（車線）に設けられ、例えば地中（路面の下）に埋め込まれる。なお、給電装置２の少なくとも一部（例えば電源２１及びコントローラ２２）は路面の上に配置されてもよい。

【0022】

電源２１は、送電装置４の電力源であり、送電装置４に電力を供給する。電源２１は、例えば、単相交流電力を供給する商用交流電源である。なお、電源２１は、三相交流電力を供給する交流電源等であってもよい。

【0023】

送電装置４は、送電側整流回路４１、インバータ４２及び送電側共振回路４３を備える。送電装置４では、送電側整流回路４１及びインバータ４２を介して送電側共振回路４３に交流磁界を発生させるための交流電力（高周波電力）が供給される。

【0024】

送電側整流回路４１は電源２１及びインバータ４２に電気的に接続される。送電側整流回路４１は、電源２１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力をインバータ４２に供給する。送電側整流回路４１は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。

【0025】

インバータ４２は送電側整流回路４１及び送電側共振回路４３に電気的に接続される。インバータ４２は、送電側整流回路４１から供給された直流電力を、電源２１の交流電力よりも高い周波数の交流電力（高周波電力）に変換し、高周波電力を送電側共振回路４３に供給する。

【0026】

送電側共振回路４３は、コイル４４及びコンデンサ４５から構成される共振器を有する。コイル４４及びコンデンサ４５の各種パラメータ（コイル４４の外径及び内径、コイル４４の巻数、コンデンサ４５の静電容量等）は、送電側共振回路４３の共振周波数が所定の設定値になるように定められる。所定の設定値は、例えば１０ｋＨｚ～１００ＧＨｚであり、好ましくは、非接触電力伝送用の周波数帯域としてＳＡＥ ＴＩＲ Ｊ２９５４規格によって定められた８５ｋＨｚである。

【0027】

送電側共振回路４３は、コイル４４の中心が車線の中央に位置するように、車両３が通過する車線の中央に配置される。インバータ４２から供給された高周波電力が送電側共振回路４３に印加されると、送電側共振回路４３は、電力を送信するための交流磁界を発生させる。なお、電源２１が燃料電池又は太陽電池のような直流電源であってもよく、この場合に送電側整流回路４１が省略されてもよい。

【0028】

コントローラ２２は、例えば汎用コンピュータであり、給電装置２の各種制御を行う。例えば、コントローラ２２は、送電装置４のインバータ４２に電気的に接続され、送電装置４による電力送信を制御すべくインバータ４２を制御する。

【0029】

図２は、コントローラ２２の概略的な構成図である。コントローラ２２はメモリ２３及びプロセッサ２４を有する。メモリ２３及びプロセッサ２４は信号線を介して互いに接続されている。なお、コントローラ２２は、給電装置２と給電装置２の外部との通信を可能とする通信インターフェース等を更に有していてもよい。コントローラ２２は給電装置２の制御装置の一例である。

【0030】

メモリ２３は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えばＲＡＭ）及び不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＯＭ）を有する。メモリ２３は、プロセッサ２４において実行されるプログラム、プロセッサ２４によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。

【0031】

プロセッサ２４は、一つ又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有し、各種処理を実行する。なお、プロセッサ２４は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。

【0032】

一方、車両３は、図１に示されるように、受電装置５に加えて、モータ３１、バッテリ３２、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）３３及び電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３４を備える。本実施形態では、車両３は、内燃機関を搭載していない電気自動車（ＥＶ）であり、モータ３１が走行用の動力を出力する。

【0033】

モータ３１は、例えば交流同期モータであり、電動機及び発電機として機能する。モータ３１は、電動機として機能するとき、バッテリ３２に蓄えられた電力を動力源として駆動される。モータ３１の出力は減速機及び車軸を介して車輪９０に伝達される。一方、車両３の減速時には車輪９０の回転によってモータ３１が駆動され、モータ３１は発電機として機能して回生電力を発電する。

【0034】

バッテリ３２は、充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等から構成される。バッテリ３２は車両３の走行に必要な電力（例えばモータ３１の駆動電力）を蓄える。モータ３１によって発電された回生電力がバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電され、バッテリ３２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が回復する。なお、バッテリ３２は、車両３に設けられた充電ポートを介して給電装置２以外の外部電源によっても充電可能であってもよい。

【0035】

ＰＣＵ３３はバッテリ３２及びモータ３１に電気的に接続される。ＰＣＵ３３は、インバータ、昇圧コンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを有する。インバータは、バッテリ３２から供給された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ３１に供給する。一方、インバータは、モータ３１によって発電された交流電力（回生電力）を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ３２に供給する。昇圧コンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がモータ３１に供給されるときに、必要に応じてバッテリ３２の電圧を昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がヘッドライト等の電子機器に供給されるときに、バッテリ３２の電圧を降圧する。

【0036】

受電装置５は、受電側共振回路５１、受電側整流回路５４及び充電回路５５を備える。受電装置５は、送電装置４から電力を受信し、受信した電力をバッテリ３２に供給する。

【0037】

受電側共振回路５１は、路面との距離が小さくなるように車両３の底部に配置される。本実施形態では、受電側共振回路５１は、車幅方向において車両３の中央に配置され、車両３の前後方向において前輪９０と後輪９０との間に配置される。

【0038】

受電側共振回路５１は、送電側共振回路４３と同様の構成を有し、コイル５２及びコンデンサ５３から構成される共振器を有する。コイル５２及びコンデンサ５３の各種パラメータ（コイル５２の外径及び内径、コイル５２の巻数、コンデンサ５３の静電容量等）は、受電側共振回路５１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数と一致するように定められる。なお、受電側共振回路５１の共振周波数と送電側共振回路４３の共振周波数とのずれ量が小さければ、例えば受電側共振回路５１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数の±２０％の範囲内であれば、受電側共振回路５１の共振周波数は送電側共振回路４３の共振周波数と必ずしも一致している必要はない。

【0039】

図１に示されるように受電側共振回路５１が送電側共振回路４３と対向しているときに、送電側共振回路４３に交流磁界が発生すると、交流磁界の振動が、送電側共振回路４３と同一の共振周波数で共鳴する受電側共振回路５１に伝達する。この結果、電磁誘導によって受電側共振回路５１に誘導電流が流れ、誘導電流によって受電側共振回路５１において誘導起電力が発生する。受電側共振回路５１において発生した誘導起電力は受電側整流回路５４及び充電回路５５を介してバッテリ３２に回収される。すなわち、送電側共振回路４３は受電側共振回路５１へ電力を送信し、受電側共振回路５１は送電側共振回路４３から電力を受信する。

【0040】

受電側整流回路５４は受電側共振回路５１及び充電回路５５に電気的に接続される。受電側整流回路５４は、受電側共振回路５１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力を充電回路５５に供給する。受電側整流回路５４は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。

【0041】

充電回路５５は受電側整流回路５４及びバッテリ３２に電気的に接続される。充電回路５５は、受電側整流回路５４から供給された直流電力をバッテリ３２の電圧レベルに変換してバッテリ３２に供給する。送電装置４から送信された電力が受電装置５によってバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電され、バッテリ３２のＳＯＣが回復する。充電回路５５は例えばＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0042】

ＥＣＵ３４は車両３の各種制御を行う。例えば、ＥＣＵ３４は、受電装置５の充電回路５５に電気的に接続され、送電装置４から送信された電力によるバッテリ３２の充電を制御すべく充電回路５５を制御する。また、ＥＣＵ３４は、ＰＣＵ３３に電気的に接続され、バッテリ３２と車載機器（例えばモータ３１）との間の電力の授受を制御すべくＰＣＵ３３を制御する。

【0043】

図３は、ＥＣＵ３４の概略的な構成及び他の車載機器を示す図である。ＥＣＵ３４は、通信インターフェース３５、メモリ３６及びプロセッサ３７を有する。通信インターフェース３５、メモリ３６及びプロセッサ３７は信号線を介して互いに接続されている。ＥＣＵ３４は車両３の制御装置の一例である。

【0044】

通信インターフェース３５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ネットワークにＥＣＵ３４を接続するためのインターフェース回路を有する。

【0045】

メモリ３６は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えばＲＡＭ）及び不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＯＭ）を有する。メモリ３６は、プロセッサ３７において実行されるプログラム、プロセッサ３７によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。

【0046】

プロセッサ３７は、一つ又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有し、各種処理を実行する。なお、プロセッサ３７は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。

【0047】

また、図３に示されるように、車両３は、ＧＮＳＳ受信機３８、地図データベース３９及び通信装置４０を更に備える。ＧＮＳＳ受信機３８、地図データベース３９及び通信装置４０はＥＣＵ３４に電気的に接続される。

【0048】

ＧＮＳＳ受信機３８は、複数（例えば３つ以上）の測位衛星から得られる測位情報に基づいて、車両３の現在位置（例えば車両３の緯度及び経度）を検出する。具体的には、ＧＮＳＳ受信機３８は、複数の測位衛星を捕捉し、測位衛星から発信された電波を受信する。そして、ＧＮＳＳ受信機３８は、電波の発信時刻と受信時刻との差に基づいて測位衛星までの距離を算出し、測位衛星までの距離及び測位衛星の位置（軌道情報）に基づいて車両３の現在位置を検出する。ＧＮＳＳ受信機３８の出力、すなわちＧＮＳＳ受信機３８によって検出された車両３の現在位置はＥＣＵ３４に送信される。

【0049】

なお、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム）は、米国のＧＰＳ、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳ、欧州のＧａｌｉｌｅｏ、日本のＱＺＳＳ、中国のＢｅｉＤｏｕ、インドのＩＲＮＳＳ等の衛星測位システムの総称である。したがって、ＧＮＳＳ受信機３８にはＧＰＳ受信機が含まれる。

【0050】

地図データベース３９は地図情報を記憶している。地図情報には、給電装置２の位置情報等が含まれる。ＥＣＵ３４は地図データベース３９から地図情報を取得する。なお、地図データベース３９が車両３の外部（例えばサーバ等）に設けられ、ＥＣＵ３４は車両３の外部から地図情報を取得してもよい。

【0051】

通信装置４０は、車両３と車両３の外部との通信を可能とする機器（例えば、近距離無線通信モジュール、インターネットのような通信ネットワークに車両３を接続するためのデータ通信モジュール（ＤＣＭ：Data communication module）等）である。ＥＣＵ３４は通信装置４０を介して車両３の外部と通信する。

【0052】

上記のように、非接触給電システム１では、給電装置２において発生させた交流磁界を介して車両３の非接触給電が行われる。しかしながら、非接触給電のために給電装置２において交流磁界を常に発生させることは電力の浪費をもたらす。また、交流磁界による電子機器等への影響も懸念される。

【0053】

このため、車両３が給電装置２の上を通過する適切なタイミングで給電のための交流磁界を発生させることが望ましい。しかしながら、給電装置２への車両３の接近が無線通信によって検出される場合には、障害物等によって無線通信が妨げられることで、適切なタイミングで交流磁界を発生させることができないおそれがある。

【0054】

そこで、本実施形態では、非接触給電システム１は、位置信号送信装置６及び車両検出装置７を備え、位置信号送信装置６及び車両検出装置７を用いて給電装置２への車両３の接近を検出する。図１に示されるように、位置信号送信装置６は車両３に設けられ、車両検出装置７は給電装置２に設けられる。

【0055】

位置信号送信装置６は車両３の位置信号を給電装置２に送信する。図１に示されるように、位置信号送信装置６は交流電力発生回路６１及び交流磁界発生回路６２を備える。位置信号送信装置６は車両３の位置信号として交流磁界を発生させる。なお、位置信号送信装置６は車両３の位置信号に加えて車両３の識別情報（例えば車両ＩＤ）を交流磁界を介して給電装置２に送信してもよい。

【0056】

交流電力発生回路６１は、バッテリ３２及び交流磁界発生回路６２に電気的に接続される。交流電力発生回路６１は、交流電力を発生させ、交流電力を交流磁界発生回路６２に供給する。例えば、交流電力発生回路６１は発振回路及び増幅器を有する。発振回路は、例えばインバータから構成され、バッテリ３２から供給された直流電力を所定周波数の交流電力に変換する。増幅器は発振回路の出力電力（交流電力）を増幅する。

【0057】

図１に示されるように、交流磁界発生回路６２は、路面との距離が小さくなるように車両３の底部に配置される。本実施形態では、交流磁界発生回路６２は、車幅方向において車両３の中央に配置され、車両３の前後方向において受電側共振回路５１よりも後方に配置される。なお、交流磁界発生回路６２は車両３の前後方向において受電側共振回路５１と同一の位置又は受電側共振回路５１よりも前方に配置されてもよい。

【0058】

交流磁界発生回路６２は、送電側共振回路４３及び受電側共振回路５１と同様の構成を有し、コイル６３及びコンデンサ６４から構成される共振器を有する。交流電力発生回路６１から供給された交流電力が交流磁界発生回路６２に印加されると、交流磁界発生回路６２は車両３の位置信号として交流磁界を発生させる。

【0059】

図１に示されるように、交流電力発生回路６１はＥＣＵ３４に電気的に接続され、ＥＣＵ３４は交流電力発生回路６１を制御する。交流電力発生回路６１は、ＥＣＵ３４からの指令に基づいて、バッテリ３２から供給された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を交流磁界発生回路６２に供給する。

【0060】

例えば、ＥＣＵ３４は、給電装置２と車両３との間の距離が所定値以下になったときに、交流電力発生回路６１を制御して交流磁界発生回路６２によって交流磁界を発生させる。給電装置２と車両３との間の距離は、例えば、ＧＮＳＳ受信機３８によって検出された車両３の現在位置と、地図データベース３９に記憶された給電装置２の位置とを照合することによって算出される。なお、ＥＣＵ３４は、給電装置２の手前に設けられた路側機から通信装置４０を介して所定の信号を受信したときに、交流電力発生回路６１を制御して交流磁界発生回路６２によって交流磁界を発生させてもよい。また、ＥＣＵ３４は、車両３が走行しているときに、交流磁界発生回路６２によって微弱な交流磁界を常に発生させてもよい。

【0061】

また、ＰＣＵ３３が交流電力発生回路６１として機能してもよい。この場合、ＰＣＵ３３は交流磁界発生回路６２に電気的に接続され、ＥＣＵ３４はＰＣＵ３３を制御して交流磁界発生回路６２によって交流磁界を発生させる。

【0062】

本実施形態では、車両検出装置７は、給電装置２の周辺の磁界を検出する磁気検出器として構成される。車両検出装置７は、例えば、磁気インピーダンス（ＭＩ：Magneto-Impedance）センサである。車両検出装置７の駆動電力は、例えば電源２１等から駆動回路を介して車両検出装置７に供給される。なお、車両検出装置７は、ホールセンサ、磁気抵抗効果（ＭＲ：Magneto Resistive）センサ等であってもよい。

【0063】

車両検出装置７は、送電装置４が設けられた道路において、車両３の進行方向において送電装置４の送電側共振回路４３よりも手前に配置され、車両３が通過する車線の中央に配置される。車両検出装置７は地中（路面の下）又は路面の上に配置される。給電装置２に接近する車両３から位置信号として交流磁界が発生されると、車両検出装置７は、車両３から発せられた交流磁界を検出する。なお、車両検出装置７は車両３の進行方向と垂直な方向に沿って複数配置されていてもよい。

【0064】

車両検出装置７はコントローラ２２に電気的に接続され、車両検出装置７の出力はコントローラ２２に送信される。コントローラ２２は、車両検出装置７の出力に基づいて給電装置２への車両３の接近を検出し、給電装置２から車両３への非接触給電を制御する。具体的には、コントローラ２２は、車両検出装置７の出力から特定の周波数の交流磁界を抽出し、抽出した特定の周波数の交流磁界に基づいて給電装置２への車両３の接近を検出する。特定の周波数は、位置信号として車両３から発せられる交流磁界の周波数であり、検出対象の交流磁界の周波数に相当する。本実施形態では、このように車両３の位置信号として交流磁界を用いることによって、位置信号の送受信における障害物の影響を低減することができる。

【0065】

さらに、本実施形態では、位置信号として用いられる交流磁界の周波数は送電側共振回路４３及び受電側共振回路５１の共振周波数と異なる。このため、給電のために給電装置２の送電側共振回路４３において発生する交流磁界と、車両３の交流磁界発生回路６２において発生する交流磁界との識別が容易となる。したがって、車両３の位置信号として、給電用の交流磁界とは異なる周波数の交流磁界を用いることによって、給電装置２に接近する車両３を精度良く検出することができる。

【0066】

好ましくは、位置信号として用いられる交流磁界の周波数は送電側共振回路４３及び受電側共振回路５１の共振周波数よりも低い値に設定される。このことによって、位置信号として用いられる交流磁界をより容易に発生させることができる。例えば、送電側共振回路４３及び受電側共振回路５１の共振周波数が８５ｋＨｚである場合、位置検知用の交流磁界の周波数は、５０Ｈｚ～５０ｋＨｚ、例えば１ｋＨｚに設定される。

【0067】

しかしながら、給電装置２の周辺に車両３以外の交流磁界の発生源（例えば電子機器等）が存在している場合には、給電装置２の周辺に発生した交流磁界によって車両３の検出が阻害されるおそれがある。そこで、本実施形態では、給電装置２の周辺に発生している交流磁界の周波数に応じて、位置信号として車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数を変更する。

【0068】

図４は、本発明の第一実施形態に係る給電支援システム１０を概略的に示す図である。給電支援システム１０は、位置信号として車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数を最適化することによって給電装置２から車両３への非接触給電を支援する。図４に示されるように、給電支援システム１０は磁界検出器１１及びサーバ１２を備える。サーバ１２は給電支援装置の一例である。

【0069】

磁界検出器１１は、給電装置２の周辺に設けられ、給電装置２の周辺の磁界を検出する。磁界検出器１１は給電装置２の設置エリア毎に設けられる。すなわち、給電装置２の設置エリアが複数存在する場合には、複数の設置エリアのそれぞれに磁界検出器１１が設けられる。

【0070】

磁界検出器１１は、例えば、磁気インピーダンス（ＭＩセンサ）である。なお、磁界検出器１１は、ホールセンサ、磁気抵抗効果（ＭＲセンサ）等であってもよい。

【0071】

磁界検出器１１は、通信インターフェースを有し、通信インターフェースを介して通信ネットワーク８に接続される。磁界検出器１１の出力、すなわち磁界検出器１１によって検出された給電装置２の周辺の磁界は通信ネットワーク８を介してサーバ１２に送信される。

【0072】

図５は、サーバ１２の構成を概略的に示す図である。サーバ１２は、通信インターフェース１３、ストレージ装置１４、メモリ１５及びプロセッサ１６を備える。通信インターフェース１３、ストレージ装置１４及びメモリ１５は、信号線を介してプロセッサ１６に接続されている。なお、サーバ１２は、キーボード及びマウスのような入力装置、ディスプレイのような出力装置等を更に備えていてもよい。また、サーバ１２は複数のコンピュータから構成されていてもよい。

【0073】

通信インターフェース１３は、サーバ１２を通信ネットワーク８に接続するためのインターフェース回路を有し、サーバ１２とサーバ１２の外部との通信を可能とする。サーバ１２は通信ネットワーク８及び無線基地局９を介して車両３と互いに通信可能である。通信インターフェース１３はサーバ１２の通信部の一例である。

【0074】

ストレージ装置１４は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＤＤ）、又は光記録媒体及びそのアクセス装置を有する。ストレージ装置１４は、各種データを記憶し、例えばプロセッサ１６が各種処理を実行するためのコンピュータプログラム等を記憶する。ストレージ装置１４はサーバ１２の記憶部の一例である。

【0075】

メモリ１５は不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＡＭ）を有する。メモリ１５は、例えばプロセッサ１６によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を一時的に記憶する。メモリ１５はサーバ１２の記憶部の一例である。

【0076】

プロセッサ１６は、一つ又は複数のＣＰＵ及びその周辺回路を有し、各種処理を実行する。なお、プロセッサ１６は、論理演算ユニット、数値演算ユニット又はグラフィック処理ユニットのような他の演算回路を更に有していてもよい。

【0077】

図６は、第一実施形態におけるサーバ１２のプロセッサ１６の機能ブロック図である。本実施形態では、プロセッサ１６は磁界取得部１７及び周波数変更部１８を有する。磁界取得部１７及び周波数変更部１８は、サーバ１２のストレージ装置１４に記憶されたコンピュータプログラムをサーバ１２のプロセッサ１６が実行することによって実現される機能モジュールである。なお、磁界取得部１７及び周波数変更部１８は、プロセッサ１６に設けられた専用の演算回路によって実現されてもよい。

【0078】

磁界取得部１７は磁界検出器１１の出力を取得する。周波数変更部１８は、磁界検出器１１の出力に基づいて、位置信号として車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数の変更を車両３に指示する。そして、車両３のＥＣＵ３４は、サーバ１２からの指示に基づいて、車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数を変更する。すなわち、ＥＣＵ３４は、磁界検出器１１によって検出された給電装置２の周辺の磁界に基づいて、車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数を変更する。したがって、本実施形態では、車両３の位置信号に相当する交流磁界の周波数が給電装置２の周辺の磁界を考慮して設定されるため、給電装置２の周辺に発生した磁界の車両検出への影響を低減することができる。

【0079】

以下、図７及び図８のフローチャートを参照して、上述した制御について詳細に説明する。図７は、第一実施形態においてサーバ１２において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはサーバ１２のプロセッサ１６によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。なお、磁界検出器１１が設けられた給電装置２の設置エリアが複数存在する場合、複数の設置エリアのそれぞれに対して、本制御ルーチンが実行される。

【0080】

最初に、ステップＳ１０１において、磁界取得部１７は、磁界検出器１１から通信ネットワーク８を介してサーバ１２に送信された磁界検出器１１の出力を取得する。

【0081】

次いで、ステップＳ１０２において、周波数変更部１８は、磁界検出器１１の出力に基づいて、給電装置２の周辺で車両３の位置信号以外の交流磁界が発生しているか否かを判定する。例えば、周波数変更部１８は、磁界検出器１１によって検出された交流磁界に車両３の識別情報が含まれていない場合に、給電装置２の周辺で車両３の位置信号以外の交流磁界が発生していると判定する。

【0082】

また、周波数変更部１８は、給電装置２の周辺に車両３が存在しないときに交流磁界が磁界検出器１１によって検出された場合に、給電装置２の周辺で車両３の位置信号以外の交流磁界が発生していると判定してもよい。この場合、周波数変更部１８は、例えば、複数の車両３のそれぞれからサーバ１２に定期的に送信される車両３の位置情報（例えば車両３のＧＮＳＳ受信機３８によって検出された車両３の現在位置）に基づいて、給電装置２の周辺に車両３が存在しているか否かを判定する。また、金属探知機、光電センサ（例えば拡散反射型の光電センサ）又はカメラのような検出器が磁界検出器１１と共に給電装置２の周辺に設けられ、周波数変更部１８は、この検出器の出力に基づいて、給電装置２の周辺に車両３が存在しているか否かを判定してもよい。

【0083】

ステップＳ１０２において車両３の位置信号以外の交流磁界が発生していないと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップＳ１０２において車両３の位置信号以外の交流磁界が発生していると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０３に進む。

【0084】

ステップＳ１０３では、周波数変更部１８は、位置信号として車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数の変更が必要か否かを判定する。例えば、周波数変更部１８は、給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数と、磁界検出器１１によって検出された交流磁界の周波数との差が所定値未満である場合に、交流磁界の周波数の変更が必要であると判定する。所定値は、車両３以外の発生源から発生する交流磁界の車両検出への影響度合いを考慮して予め定められる。なお、周波数変更部１８は、上記差が所定値未満であり且つ磁界検出器１１によって検出された交流磁界の強度が予め定められた閾値以上である場合に、交流磁界の周波数の変更が必要であると判定してもよい。

【0085】

ステップＳ１０３において交流磁界の周波数の変更が不要であると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、ステップ１０３において交流磁界の周波数の変更が必要であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４に進む。

【0086】

ステップＳ１０４では、周波数変更部１８は、車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数が磁界検出器１１によって検出された交流磁界の周波数と相違するように、車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数の推奨値を決定する。例えば、周波数変更部１８は、交流磁界の周波数の現在の設定値を所定量シフトさせることによって推奨値を算出する。このとき、本実施形態では、周波数変更部１８は、推奨値を磁界共振結合の共振周波数（例えば８５ｋＨｚ）とは異なる値に設定する。このことによって、周波数の変更後においても、給電装置２に対して発せられる交流磁界と、給電装置２の送電側共振回路４３において発生する交流磁界との識別を容易にすることができる。

【0087】

また、好ましくは、推奨値は磁界共振結合の共振周波数よりも低い値に設定される。このことによって、給電装置２に対して発せられる交流磁界をより容易に発生させることができる。なお、交流磁界の周波数として複数の選択肢が予め用意され、周波数変更部１８は、複数の選択肢の中から、磁界検出器１１によって検出された交流磁界の周波数とは異なる周波数を推奨値として選択してもよい。

【0088】

ステップＳ１０５では、周波数変更部１８は、車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数の変更を車両３に指示する。具体的には、周波数変更部１８は、推奨値を車両３に送信することによって交流磁界の周波数の変更を指示する。なお、受電装置５を備えた車両３が複数存在する場合、周波数変更部１８は、複数の車両３のそれぞれに対して、交流磁界の周波数の変更を指示する。

【0089】

また、周波数変更部１８は、複数の車両３のうちの特定の車両３のみに対して、交流磁界の周波数の変更を指示してもよい。例えば、周波数変更部１８は、給電装置２からの非接触給電が予定される車両３、例えば給電装置２が設けられた車線を給電装置２に向かって走行している車両３のみに対して、交流磁界の周波数の変更を指示してもよい。この場合、車両３の位置及び走行方向は、複数の車両３のそれぞれからサーバ１２に定期的に送信される車両３の位置情報（例えば車両３のＧＮＳＳ受信機３８によって検出された車両３の現在位置）に基づいて特定される。ステップＳ１０５の後、本制御ルーチンは終了する。

【0090】

図８は、第一実施形態において車両３において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは車両３のＥＣＵ３４のプロセッサ３７によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。

【0091】

最初に、ステップＳ２０１において、プロセッサ３７は、交流磁界の周波数の変更指示をサーバ１２から受信したか否かを判定する。周波数の変更指示を受信していないと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、周波数の変更指示を受信したと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０２に進む。

【0092】

ステップＳ２０２では、プロセッサ３７は、位置信号として車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数、すなわち車両３が給電装置２に接近したときに交流磁界発生回路６２によって発生させる交流磁界の周波数を変更する。具体的には、プロセッサ３７は交流磁界の周波数を現在の設定値からサーバ１２から送信された推奨値に変更する。プロセッサ３７は、交流磁界の周波数を変更するとき、例えば交流電力発生回路６１のインバータにおけるＰＷＭ制御の設定（例えば出力電圧の正負を切り替えるスイッチのクロック周波数のカウンタ値等）を変更することによって交流電力発生回路６１の出力周波数を変更する。ステップＳ２０２の後、本制御ルーチンは終了する。

【0093】

なお、図７のステップＳ１０４が省略され、サーバ１２から車両３に送信される周波数の変更指示に変更後の周波数の値（推奨値）が含まれなくてもよい。この場合、ステップＳ２０２において、プロセッサ３７は交流磁界の周波数を現在の設定値とは異なる値に変更する。変更後の周波数の値は、例えば、磁界共振結合の共振周波数（例えば８５ｋＨｚ）とは異なる値、好ましくは磁界共振結合の共振周波数よりも低い値である。

【0094】

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る給電支援システムの構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る給電支援システムの構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第二実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0095】

図９は、本発明の第二実施形態に係る給電支援システム１０’を概略的に示す図である。第一実施形態と同様に、給電支援システム１０’は磁界検出器１１及びサーバ１２を備える。

【0096】

第二実施形態では、給電支援装置として機能するサーバ１２は通信ネットワーク８を介して給電装置２と通信可能である。サーバ１２の周波数変更部１８は、位置信号として車両３から給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数の変更を車両３及び給電装置２に指示する。そして、給電装置２のコントローラ２２はサーバ１２からの指示に基づいて検出対象の交流磁界の周波数を変更する。すなわち、コントローラ２２は、磁界検出器１１によって検出された給電装置２の周辺の磁界に基づいて、検出対象の交流磁界の周波数を変更する。

【0097】

図１０は、第二実施形態においてサーバ１２において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはサーバ１２のプロセッサ１６によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。なお、磁界検出器１１が設けられた給電装置２の設置エリアが複数存在する場合、複数の設置エリアのそれぞれに対して、本制御ルーチンが実行される。

【0098】

ステップＳ３０１～Ｓ３０４は図７のステップＳ１０１～Ｓ１０４と同様に実行される。ステップＳ３０４の後、ステップＳ３０５において、周波数変更部１８は、給電装置２に対して発せられる交流磁界の周波数の変更を車両３及び給電装置２に指示する。具体的には、周波数変更部１８は、交流磁界の周波数の推奨値を車両３及び給電装置２に送信することによって交流磁界の周波数の変更を指示する。ステップＳ３０５の後、本制御ルーチンは終了する。

【0099】

図１１は、第二実施形態において給電装置２において実行される制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンは給電装置２のコントローラ２２のプロセッサ２４によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。

【0100】

最初に、ステップＳ４０１において、プロセッサ２４は、交流磁界の周波数の変更指示をサーバ１２から受信したか否かを判定する。周波数の変更指示を受信していないと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、周波数の変更指示を受信したと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ４０２に進む。

【0101】

ステップＳ４０２では、プロセッサ２４は交流磁界の検出対象の周波数を変更する。具体的には、プロセッサ２４は検出対象の周波数を現在の設定値からサーバ１２から送信された推奨値に変更する。例えば、プロセッサ２４は、車両検出装置７の出力を周波数解析して検出対象の周数数成分を抽出し、抽出した周波数成分の値（波高値）に基づいて、車両３が給電装置２に接近しているか否かを判定する。この場合、周波数解析（例えばフーリエ変換）における検出対象の周波数成分が推奨値に変更される。

【0102】

また、プロセッサ２４は車両検出装置７の出力をフィルタ処理して検出対象の周波数成分を抽出してもよい。この場合、検出対象の周波数成分が異なる複数のフィルタ回路が車両検出装置７とコントローラ２２との間に設けられ、複数のフィルタ回路のうち、推奨値に対応する周波数成分を抽出するフィルタ回路が車両検出装置７に接続される。ステップＳ４０２の後、本制御ルーチンは終了する。

【0103】

なお、第二実施形態においても、第一実施形態と同様に車両３において図８の制御ルーチンが実行される。

【0104】

＜第三実施形態＞
第三実施形態に係る給電支援システムの構成及び制御は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る給電支援システムの構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第三実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0105】

図１２は、本発明の第三実施形態に係る給電支援システムを概略的に示す図である。第三実施形態では、給電支援システムは給電装置２の車両検出装置７及びコントローラ２２を備える。すなわち、車両検出装置７が、給電装置２の周辺の磁界を検出する磁界検出器として機能し、コントローラ２２が給電支援装置として機能する。コントローラ２２は通信インターフェースを有し、コントローラ２２及び車両３は通信ネットワーク８及び無線基地局９を介して互いに通信可能である。

【0106】

図１３は、第三実施形態におけるコントローラ２２のプロセッサ２４の機能ブロック図である。第三実施形態では、プロセッサ２４は磁界取得部１７及び周波数変更部１８を有する。磁界取得部１７及び周波数変更部１８は、コントローラ２２のメモリ２３に記憶されたコンピュータプログラムをコントローラ２２のプロセッサ２４が実行することによって実現される機能モジュールである。なお、磁界取得部１７及び周波数変更部１８は、プロセッサ２４に設けられた専用の演算回路によって実現されてもよい。

【0107】

第三実施形態では、コントローラ２２のプロセッサ２４によって図７の制御ルーチンが実行される。このとき、ステップＳ１０１において、磁界取得部１７は車両検出装置７の出力を取得する。ステップＳ１０２～Ｓ１０５は、第一実施形態に関して上述したように実行される。

【0108】

＜その他の実施形態＞
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、車両３の位置信号として交流磁界を発生させる交流磁界発生回路６２は、磁界共振結合を用いる必要はないため、コンデンサ６４を有していなくてもよい。

【0109】

また、車両３は、走行用の動力源として内燃機関及びモータを備えたハイブリッド車両（ＨＶ）又はプラグインハイブリッド車両（ＰＨＶ）であってもよい。また、車両３は、車両３の加速、操舵及び減速（制動）の少なくとも一部が自動的に制御される自動運転車両であってもよい。さらに、車両３は、バス又はトラックのような商用車、無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）等であってもよい。

【0110】

また、給電装置２から車両３への非接触給電の手法として、磁界共鳴方式を含む電磁誘導方式に限られず、電界を媒体として電力を伝送する電界結合方式のような様々な手法を用いることができる。

【0111】

また、上述した実施形態は、任意に組み合わせて実施可能である。例えば、第一実施形態及び第二実施形態において、磁界検出器１１が省略され、給電装置２の車両検出装置７が、給電装置２の周辺の磁界を検出する磁界検出器として機能してもよい。また、第二実施形態に第三実施形態が組み合わされる場合、コントローラ２２のプロセッサ２４によって図１０の制御ルーチンが実行される。このとき、ステップＳ３０１において磁界取得部１７は車両検出装置７の出力を取得し、ステップＳ３０５において周波数変更部１８は交流磁界の周波数の変更を車両３に指示すると共に給電装置２における交流磁界の検出対象の周波数を変更する。

【符号の説明】

【0112】

１ 非接触給電システム
２ 給電装置
３ 車両
７ 車両検出装置
１０、１０’、１０” 給電支援システム
１１ 磁界検出器
１２ サーバ
１６ プロセッサ
１７ 磁界取得部
１８ 周波数変更部
２２ コントローラ
２４ プロセッサ
３４ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３７ プロセッサ
６２ 交流磁界発生回路

【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】