特許 7548136 非接触給電システム、位置推定方法、移動体及び給電装置

(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】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】非接触給電システム、位置推定方法、移動体及び給電装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/12 20160101AFI20240903BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20240903BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240903BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20240903BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20240903BHJP

   B60L 53/122 20190101ALI20240903BHJP

   B60L 53/38 20190101ALI20240903BHJP

   B60L 53/65 20190101ALI20240903BHJP

   B60L 53/66 20190101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

H02J50/12

H02J50/90

H02J7/00 P

H02J7/00 301D

B60M7/00 X

B60L5/00 B

B60L53/122

B60L53/38

B60L53/65

B60L53/66

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021101215

(22)【出願日】2021-06-17

(65)【公開番号】P2023000412

(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】岡崎 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】松田 和久

(72)【発明者】

【氏名】横山 大樹

【審査官】右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００２１１４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－００２６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７３９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１４／１４７８１９（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開平１１－０７３６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０４８６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０７９９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ５０／１２

Ｈ０２Ｊ ５０／９０

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｂ６０Ｍ ７／００

Ｂ６０Ｌ ５／００

Ｂ６０Ｌ ５３／１２２

Ｂ６０Ｌ ５３／３８

Ｂ６０Ｌ ５３／６５

Ｂ６０Ｌ ５３／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地上側装置と移動体との間で磁界共振結合による非接触電力伝送を行う非接触給電システムであって、
電力を送信する送電側共振回路と、
前記送電側共振回路から電力を受信する受電側共振回路と、
前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との相対的な位置関係を検知するための交流磁界を発生させる交流磁界発生回路と、
前記交流磁界を検出する磁界検出器と
を備え、
前記交流磁界の周波数が前記送電側共振回路及び前記受電側共振回路の共振周波数と異なり、
前記磁界検出器は前記移動体の進行方向に垂直な方向に沿って複数設けられる、非接触給電システム。

【請求項2】

前記交流磁界の周波数は前記共振周波数よりも低い、請求項１に記載の非接触給電システム。

【請求項3】

前記磁界検出器の出力をフィルタ処理するフィルタ回路を更に備え、
前記フィルタ回路は、前記交流磁界の周波数の信号を通過させ且つ前記共振周波数の信号を減衰させるように構成される、請求項１又は２に記載の非接触給電システム。

【請求項4】

前記送電側共振回路及び前記磁界検出器は前記移動体及び前記地上側装置の一方に設けられ、前記受電側共振回路及び前記交流磁界発生回路は前記移動体及び前記地上側装置の他方に設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。

【請求項5】

前記送電側共振回路及び前記磁界検出器は前記地上側装置に設けられ、前記受電側共振回路及び前記交流磁界発生回路は前記移動体に設けられる、請求項４に記載の非接触給電システム。

【請求項6】

前記磁界検出器の出力に基づいて前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との相対的な位置関係を推定する位置推定部と、
前記位置推定部によって推定された前記相対的な位置関係に基づいて前記非接触電力伝送を制御する給電制御部と
を更に備え、
前記給電制御部は、前記移動体の進行方向と垂直な方向において前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との位置ずれが生じている場合には、前記送電側共振回路から前記受電側共振回路への電力送信を禁止する、請求項１から５のいずれか１項に記載の非接触給電システム。

【請求項7】

前記磁界検出器の出力に基づいて前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との相対的な位置関係を推定する位置推定部と、
前記位置推定部によって推定された前記相対的な位置関係に基づいて前記非接触電力伝送を制御する給電制御部と
を更に備え、
前記送電側共振回路は前記移動体の進行方向に垂直な方向に沿って複数設けられ、
前記給電制御部は、前記移動体の進行方向と垂直な方向における前記相対的な位置関係に基づいて、前記受電側共振回路へ電力を送信する前記送電側共振回路を切り替える、請求項１から５のいずれか１項に記載の非接触給電システム。

【請求項8】

前記交流磁界に前記移動体の識別情報が含まれる、請求項１から７いずれか１項に記載の非接触給電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非接触給電システム、位置推定方法、移動体及び給電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、磁界結合（電磁誘導）、電界結合、磁界共振結合（磁界共鳴）及び電界共振結合（電界共鳴）のような伝送方式を用いて、地面に設けられた地上側装置と車両のような移動体との間で電力を非接触で伝送する技術が知られている。特に、同一の共鳴周波数を有する送電側共振回路及び受電側共振回路を用いる磁界共振結合方式の非接触電力伝送では、送電側共振回路において発生させた交流磁界を介して、移動体と地上側装置とが離れた状態でも大きな電力を伝送することが可能となる。

【0003】

しかしながら、地上側装置と移動体との間の電力伝送のために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。このため、移動体が地上側装置の上を通過する適切なタイミングで電力伝送のための交流磁界を発生させることが望ましい。

【0004】

これに関して、特許文献１には、車両から給電要求が無線送信されると、道路に埋め込まれた給電装置が、車両がその道路を通過するときに非接触で車両に電力を送信することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【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】

【0006】

しかしながら、地上側装置への車両の接近が無線通信によって検知される場合には、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。また、車両のような移動体が地上側装置の上を通過するときに送電側共振回路と受電側共振回路との位置ずれが生じていると、電力の伝送効率が低下する。

【0007】

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、移動体と地上側装置との間で磁界共振結合による非接触電力伝送を行う際に、送電側共振回路と受電側共振回路との相対的な位置関係を精度良く検知することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の要旨は以下のとおりである。

【0009】

（１）地上側装置と移動体との間で磁界共振結合による非接触電力伝送を行う非接触給電システムであって、電力を送信する送電側共振回路と、前記送電側共振回路から電力を受信する受電側共振回路と、前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との相対的な位置関係を検知するための交流磁界を発生させる交流磁界発生回路と、前記交流磁界を検出する磁界検出器とを備え、前記交流磁界の周波数が前記送電側共振回路及び前記受電側共振回路の共振周波数と異なる、非接触給電システム。

【0010】

（２）前記交流磁界の周波数は前記共振周波数よりも低い、上記（１）に記載の非接触給電システム。

【0011】

（３）前記磁界検出器の出力をフィルタ処理するフィルタ回路を更に備え、前記フィルタ回路は、前記交流磁界の周波数の信号を通過させ且つ前記共振周波数の信号を減衰させるように構成される、上記（１）又は（２）に記載の非接触給電システム。

【0012】

（４）前記送電側共振回路及び前記磁界検出器は前記移動体及び前記地上側装置の一方に設けられ、前記受電側共振回路及び前記交流磁界発生回路は前記移動体及び前記地上側装置の他方に設けられる、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の非接触給電システム。

【0013】

（５）前記送電側共振回路及び前記磁界検出器は前記地上側装置に設けられ、前記受電側共振回路及び前記交流磁界発生回路は前記移動体に設けられる、上記（４）に記載の非接触給電システム。

【0014】

（６）前記磁界検出器は前記移動体の進行方向に垂直な方向に沿って複数設けられる、上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の非接触給電システム。

【0015】

（７）前記磁界検出器の出力に基づいて前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との相対的な位置関係を推定する位置推定部と、前記位置推定部によって推定された前記相対的な位置関係に基づいて前記非接触電力伝送を制御する給電制御部とを更に備え、前記給電制御部は、前記移動体の進行方向と垂直な方向において前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との位置ずれが生じている場合には、前記送電側共振回路から前記受電側共振回路への電力送信を禁止する、上記（６）に記載の非接触給電システム。

【0016】

（８）前記磁界検出器の出力に基づいて前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との相対的な位置関係を推定する位置推定部と、前記位置推定部によって推定された前記相対的な位置関係に基づいて前記非接触電力伝送を制御する給電制御部とを更に備え、前記送電側共振回路は前記移動体の進行方向に垂直な方向に沿って複数設けられ、前記給電制御部は、前記移動体の進行方向と垂直な方向における前記相対的な位置関係に基づいて、前記受電側共振回路へ電力を送信する前記送電側共振回路を切り替える、上記（６）に記載の非接触給電システム。

【0017】

（９）前記交流磁界に前記移動体の識別情報が含まれる、上記（１）から（８）のいずれか１つに記載の非接触給電システム。

【0018】

（１０）地上側装置と移動体との間で磁界共振結合による非接触電力伝送を行う非接触給電システムに適用される位置推定方法であって、交流磁界発生回路によって交流磁界を発生させることと、磁界検出器によって前記交流磁界を検出することと、前記磁界検出器の出力に基づいて、電力を送信する送電側共振回路と、該送電側共振回路から電力を受信する受電側共振回路との相対的な位置関係を推定することとを含み、前記交流磁界の周波数が前記送電側共振回路及び前記受電側共振回路の共振周波数と異なる、位置推定方法。

【0019】

（１１）地上側装置から非接触で電力が伝送されるように構成された移動体であって、前記地上側装置に設けられた送電側共振回路から送信される電力を受信する受電側共振回路と、前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との相対的な位置関係を検知するための交流磁界を発生させる交流磁界発生回路とを備え、前記交流磁界の周波数が前記送電側共振回路及び前記受電側共振回路の共振周波数と異なる、移動体。

【0020】

（１２）移動体への非接触給電を行うように構成された給電装置であって、前記移動体の受電側共振回路に電力を送信する送電側共振回路と、当該給電装置の周囲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前記送電側共振回路と前記受電側共振回路との相対的な位置関係を検知する制御装置とを備え、前記特定の周波数は前記送電側共振回路及び前記受電側共振回路の共振周波数と異なる、給電装置。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、移動体と地上側装置との間で磁界共振結合による非接触電力伝送を行う際に、送電側共振回路と受電側共振回路との相対的な位置関係を精度良く検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【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、地上側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の概略的な構成図である。

【図4】図４は、コントローラのプロセッサの機能ブロック図である。

【図5】図５は、本発明の第一実施形態における給電処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図6】図６は、本発明の第二実施形態における非接触給電システムの構成の一部を概略的に示す図である。

【図7】図７は、本発明の第三実施形態における磁界検出器の配列の一例を示す図である。

【図8】図８は、本発明の第二実施形態における給電処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図9】図９は、本発明の第四実施形態における磁界検出器及び送電側共振回路の配列の一例を示す図である。

【図10】図１０は、本発明の第四実施形態における給電処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。

【図11】図１１は、本発明の第五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12】図１２は、ＥＣＵのプロセッサの機能ブロック図である。

【図13】図１３は、本発明の第五実施形態における給電処理の制御ルーチン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】

【0023】

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。

【0024】

＜第一実施形態＞
以下、図１～図５を参照して本発明の第一実施形態について説明する。

【0025】

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、地上側装置２と車両３との間で磁界共振結合（磁界共鳴）による非接触電力伝送を行う。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、地上側装置２と車両３との間の非接触電力伝送を行う。地上側装置２は給電装置の一例であり、車両３は移動体の一例である。なお、非接触電力伝送は、非接触給電、ワイヤレス電力伝送又はワイヤレス給電とも称される。

【0026】

非接触給電システム１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と、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とを備える。本実施形態では、送電装置４が地上側装置２に搭載され、受電装置５が車両３に搭載される。すなわち、地上側装置２が車両３への非接触給電を行い、非接触給電システム１は非接触で地上側装置２から車両３に電力を伝送する。

【0027】

図１に示されるように、地上側装置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。地上側装置２は、車両３が通過する道路に設けられ、例えば地中（路面の下）に埋め込まれる。なお、地上側装置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。

【0028】

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。

【0029】

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に適切な交流電力（高周波電力）が供給される。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

コントローラ２２は、例えば汎用コンピュータであり、地上側装置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。

【0035】

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を備える。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、地上側装置２と地上側装置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備えていてもよい。コントローラ２２は地上側装置２の制御装置の一例である。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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地上側装置２以外の外部電源によっても充電可能であってもよい。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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において電力が発生する。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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

図３は、ＥＣＵ３４の概略的な構成図である。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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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、地上側装置２の設置エリア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。

【0057】

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、路車間通信機、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。

【0058】

上記のように、非接触給電システム１は、送電装置４の送電側共振回路４３において発生させた交流磁界を介して、地上側装置２から車両３に電力を伝送する。しかしながら、地上側装置２と車両３との間の電力伝送のために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。

【0059】

このため、車両３が地上側装置２の上を通過する適切なタイミングで電力伝送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、地上側装置２への車両３の接近が無線通信によって検知される場合には、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。また、車両３が地上側装置２の上を通過するときに送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との位置ずれが生じていると、電力の伝送効率が低下する。

【0060】

そこで、本実施形態では、非接触給電システム１は、交流磁界発生回路６及び磁界検出器７を備え、交流磁界発生回路６及び磁界検出器７を用いて送電装置４の送電側共振回路４３と受電装置５の受電側共振回路５１との相対的な位置関係を検知する。本実施形態では、図１に示されるように、交流磁界発生回路６は車両３に設けられ、磁界検出器７は地上側装置２に設けられる。

【0061】

交流磁界発生回路６は、送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係を検知するための交流磁界（以下、「位置検知用の交流磁界」と称する）を発生させる。交流磁界発生回路６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６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６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。

【0062】

交流磁界発生回路６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６１及びコンデンサ６２から構成される共振器を有する。コイル６１及びコンデンサ６２の各種パラメータ（コイル６１の外径及び内径、コイル６１の巻数、コンデンサ６２の静電容量等）は、交流磁界発生回路６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、送電側共振回路４３及び受電側共振回路５１の共振周波数、すなわち磁界共振結合の共振周波数とは異なる値に設定される。

【0063】

図１に示されるように、交流磁界発生回路６はＰＣＵ３３に電気的に接続され、ＥＣＵ３４はＰＣＵ３３を介して交流磁界発生回路６を制御する。ＰＣＵ３３のインバータは、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６に供給する。ＰＣＵ３３から供給された交流電力が交流磁界発生回路６に印加されると、交流磁界発生回路６は位置検知用の交流磁界を発生させる。すなわち、交流磁界発生回路６は車両３の位置信号として交流磁界を発生させる。

【0064】

例えば、ＥＣＵ３４は、地上側装置２の設置エリアと車両３との間の距離が所定値以下になったときに、ＰＣＵ３３を制御して交流磁界発生回路６によって位置検知用の交流磁界を発生させる。地上側装置２の設置エリアと車両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に記憶された地上側装置２の設置エリアの位置とを照合することによって算出される。なお、ＥＣＵ３４は、地上側装置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、ＰＣＵ３３を制御して交流磁界発生回路６によって位置検知用の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６によって微弱な交流磁界を常に発生させてもよい。また、ＥＣＵ３４は、ＰＣＵ３３とは別に設けられたインバータを介して交流磁界発生回路６を制御してもよい。

【0065】

また、車両３の位置信号として交流磁界発生回路６によって発せられる交流磁界に車両３の識別情報（例えば車両ＩＤ）が含まれていてもよい。すなわち、車両３は車両３の位置信号に加えて車両３の識別情報を交流磁界を介して地上側装置２に送信してもよい。この場合、例えば、車両３のＥＣＵ３４は、交流磁界発生回路６によって交流磁界を発生させるときに、車両３の識別情報に応じて交流磁界を変調することによって車両３の位置信号及び識別情報を地上側装置２に送信する。

【0066】

磁界検出器７は地上側装置２の周囲の磁界を検出する。磁界検出器７は、例えば、磁気インピーダンス（ＭＩ：Magneto-Impedance）センサである。磁界検出器７の駆動電力は、例えば電源２１等から駆動回路を介して磁界検出器７に供給される。なお、磁界検出器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。

【0067】

磁界検出器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。磁界検出器７は地中（路面の下）又は路面の上に配置される。磁界検出器７の周囲の車両３から位置検知用の交流磁界が発せられると、磁界検出器７は位置検知用の交流磁界を検出する。

【0068】

磁界検出器７はコントローラ２２に電気的に接続され、磁界検出器７の出力はコントローラ２２に送信される。本実施形態では、非接触給電システム１はコントローラ２２を備え、コントローラ２２は、地上側装置２と車両３との間の非接触給電に関する制御を行う。

【0069】

図４は、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。本実施形態では、プロセッサ２４は位置推定部２５及び給電制御部２６を有する。位置推定部２５及び給電制御部２６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、位置推定部２５及び給電制御部２６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。

【0070】

位置推定部２５は磁界検出器７の出力に基づいて送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係を推定する。具体的には、位置推定部２５は、磁界検出器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送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係を推定する。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。すなわち、位置推定部２５は、交流磁界発生回路６から発せられた位置検知用の交流磁界を検出することによって、送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係を推定する。

【0071】

本実施形態では、位置検知用の信号として交流磁界を用いることによって、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。また、地上側装置２の周囲に存在する金属等によって定常磁界（直流磁界）が生じている場合であっても、斯かる定常磁界と位置検知用の信号（交流磁界）との識別が容易となる。

【0072】

さらに、本実施形態では、位置検知用の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、電力伝送のために送電側共振回路４３において発生する交流磁界と、位置検知のために交流磁界発生回路６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、位置検知用の信号として、電力伝送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、送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係を精度良く検知することができる。

【0073】

好ましくは、位置検知用の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、位置検知用の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。

【0074】

また、本実施形態では、送電側共振回路４３及び磁界検出器７が地上側装置２に設けられ、受電側共振回路５１及び交流磁界発生回路６は車両３に設けられている。すなわち、送電側共振回路４３及び磁界検出器７が車両３及び地上側装置２の一方に設けられ、受電側共振回路５１及び交流磁界発生回路６は車両３及び地上側装置２の他方に設けられている。この場合、電力伝送用の交流磁界の発生源と位置検知用の交流磁界の発生源とが異なるため、磁界検出器７によって検出される信号強度の時間変化が位置検知用の交流磁界と電力伝送用の交流磁界との間で異なるものとなる。この結果、位置検知用の交流磁界と電力伝送用の交流磁界との識別がより容易となり、ひいては送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係をより精度良く検知することができる。

【0075】

なお、交流磁界発生回路６２によって発せられる交流磁界に車両３の識別情報が含まれる場合、位置推定部２５は磁界検出器７の出力から車両３の識別情報を取得する。このことによって給電対象の車両３を特定することができ、この結果、例えば車両３に対する給電料金の請求を容易にすることができる。

【0076】

一方、給電制御部２６は、位置推定部２５によって推定された送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係に基づいて、地上側装置２と車両３との間の非接触電力伝送を制御する。すなわち、給電制御部２６は、位置推定部２５による推定結果に基づいて、送電装置４の送電側共振回路４３から受電装置５の受電側共振回路５１への電力送信を制御する。例えば、給電制御部２６は、受電側共振回路５１を搭載した車両３の地上側装置２への接近が位置推定部２５によって検知されたときに、送電側共振回路４３から受電側共振回路５１への電力送信を開始する。

【0077】

以下、図５のフローチャートを参照して、上述した制御のフローについて説明する。図５は、本発明の第一実施形態における給電処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはコントローラ２２のプロセッサ２４によって繰り返し実行される。

【0078】

最初に、ステップＳ１０１において、位置推定部２５は磁界検出器７の出力を取得する。

【0079】

次いで、ステップＳ１０２において、位置推定部２５は、磁界検出器７の出力に基づいて、車両３が地上側装置２に接近しているか否か、すなわち受電側共振回路５１が送電側共振回路４３に接近しているか否かを判定する。例えば、位置推定部２５は、磁界検出器７の出力を周波数解析して位置検知用の交流磁界の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の値（波高値）が所定値以上であるときに、車両３が地上側装置２に接近していると判定する。周波数解析の手法として、例えばフーリエ変換が挙げられる。

【0080】

ステップＳ１０２において車両３が地上側装置２に接近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が地上側装置２に接近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。

【0081】

ステップＳ１０３では、給電制御部２６は地上側装置２から車両３へ電力を伝送する。具体的には、給電制御部２６は、送電装置４のインバータ４２を制御して高周波電力を送電側共振回路４３に供給することによって送電側共振回路４３から受電側共振回路５１へ電力を送信する。

【0082】

例えば、給電制御部２６は、所定時間、送電側共振回路４３から受電側共振回路５１へ電力を送信する。所定時間は、車両３が地上側装置２の上を通過する時間を考慮して予め定められる。なお、給電制御部２６は、車両３が地上側装置２の上を通過したことが検知されたときに送電側共振回路４３から受電側共振回路５１への電力送信を停止してもよい。この場合、例えば、磁界検出器７が車両３の進行方向において送電側共振回路４３の前後に設けられ、送電側共振回路４３よりも前方の磁界検出器７の出力に基づいて、車両３が地上側装置２の上を通過したことが検知される。また、車両３と路側機との路車間通信等によって車両３の通過が検出されてもよい。ステップＳ１０３の後、本制御ルーチンは終了する。

【0083】

＜第二実施形態＞
第二実施形態に係る非接触給電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非接触給電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。

【0084】

図６は、本発明の第二実施形態における非接触給電システム１’の構成の一部を概略的に示す図である。第二実施形態では、非接触給電システム１’は、磁界検出器７の出力をフィルタ処理するフィルタ回路８を更に備える。

【0085】

フィルタ回路８は、地上側装置２において磁界検出器７とコントローラ２２との間に設けられ、磁界検出器７及びコントローラ２２に電気的に接続される。フィルタ回路８は、位置検知用の交流磁界の周波数の信号を通過させ且つ送電側共振回路４３及び受電側共振回路５１の共振周波数の信号を減衰させるように構成される。

【0086】

コントローラ２２の位置推定部２５は、フィルタ回路８によってフィルタ処理された磁界検出器７の出力、すなわち位置検知用の交流磁界の周波数成分に相当する磁界検出器７の出力を取得する。そして、位置推定部２５は、フィルタ処理された磁界検出器７の出力に基づいて、送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係を推定する。したがって、第二実施形態では、磁界検出器７の周波数解析が省略又は簡易化され、位置検知のためのコントローラ２２の演算負荷を低減することができる。

【0087】

位置検知用の交流磁界の周波数が送電側共振回路４３及び受電側共振回路５１の共振周波数よりも高い場合には、例えば、フィルタ回路８としてハイパスフィルタ（ＨＰＦ）が用いられる。一方、位置検知用の交流磁界の周波数が送電側共振回路４３及び受電側共振回路５１の共振周波数よりも低い場合には、例えば、フィルタ回路８としてローパスフィルタ（ＬＰＦ）が用いられる。なお、フィルタ回路８として、位置検知用の交流磁界の周波数を含み且つ電力伝送用の交流磁界の周波数を含まない特定の周波数帯の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が用いられてもよい。このことによって、磁界検出器７の出力から位置検知用の交流磁界の周波数成分をより精度良く抽出することができる。

【0088】

第二実施形態においても、図５の制御ルーチンが実行され、ステップＳ１０１において、位置推定部２５は、フィルタ回路８によってフィルタ処理された磁界検出器７の出力を取得し、ステップＳ１０２において、位置推定部２５は、フィルタ処理された磁界検出器７の出力に基づいて、車両３が地上側装置２に接近しているか否かを判定する。

【0089】

＜第三実施形態＞
第三実施形態に係る非接触給電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非接触給電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。

【0090】

図７は、本発明の第三実施形態における磁界検出器７の配列の一例を示す図である。第三実施形態では、磁界検出器７は車両３の進行方向に垂直な方向に沿って複数設けられる。すなわち、非接触給電システム１は複数の磁界検出器７を備え、複数の磁界検出器７が地上側装置２に設けられる。複数の磁界検出器７は車両３の進行方向に垂直な方向に沿って互いに離間される。例えば、複数の磁界検出器７は車両３の進行方向に垂直な方向に沿って等間隔で配置される。

【0091】

上述したように、車両３に設けられた受電側共振回路５１及び交流磁界発生回路６は、車幅方向において車両３の中央に配置され、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。このため、複数の磁界検出器７のうちの一つは、車両３が通過する車線の中央に配置される。したがって、複数の磁界検出器７のうちの一つは、車両３の進行方向に垂直な方向において、送電側共振回路４３と同じ位置に配置される。図７の例では、車線の中央に磁界検出器７が配置され、中央の磁界検出器７の左右に磁界検出器７が配置され、合計三つの磁界検出器７が等間隔で配置されている。

【0092】

車両３が地上側装置２の上を通過するときに受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれが生じている場合、すなわち車両３が車線の中央からずれて走行している場合には、受電側共振回路５１から送電側共振回路４３への電力の伝送効率が低下する。このため、第三実施形態では、給電制御部２６は、車両３の進行方向と垂直な方向において受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれが生じている場合、送電側共振回路４３から受電側共振回路５１への電力送信を禁止する。このことによって、電力の伝送効率が低下した状態で電力が送信されることを抑制することができ、ひいては送電装置４における消費電力の浪費を抑制することができる。

【0093】

図８は、本発明の第二実施形態における給電処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはコントローラ２２のプロセッサ２４によって繰り返し実行される。

【0094】

最初に、ステップＳ２０１において、位置推定部２５は複数の磁界検出器７の出力を取得する。

【0095】

次いで、ステップＳ２０２において、図５のステップＳ１０２と同様に、位置推定部２５は、車両３が地上側装置２に接近しているか否かを判定する。例えば、位置推定部２５は、少なくとも一つの磁界検出器７の出力において位置検知用の交流磁界の周波数成分の値（波高値）が所定値以上であるときに、車両３が地上側装置２に接近していると判定する。

【0096】

ステップＳ２０２において車両３が地上側装置２に接近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Ｓ２０２において車両３が地上側装置２に接近していると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０３に進む。

【0097】

ステップＳ２０３では、位置推定部２５は、車両３の進行方向と垂直な方向において受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれが生じているか否かを判定する。例えば、位置推定部２５は、複数の磁界検出器７の出力のうち、車線の中央に配置された磁界検出器７の出力が最大ではない場合、すなわち、車線の中央以外に配置された磁界検出器７の出力が最大である場合に、受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれが生じていると判定する。なお、位置推定部２５は、車線の幅方向において最も外側に配置された磁界検出器７の出力が最大である場合に、受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれが生じていると判定してもよい。また、位置推定部２５は、複数の磁界検出器７の出力に基づいて受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量が所定値以上である場合に、受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれが生じていると判定してもよい。

【0098】

ステップＳ２０３において受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれが生じていると判定された場合、本制御ルーチンは終了する。すなわち、車両３が地上側装置２の上を通過するときに送電側共振回路４３から受電側共振回路５１への電力送信が禁止される。

【0099】

一方、ステップＳ２０３において受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれが生じていないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、図５のステップＳ１０３と同様に、給電制御部２６は地上側装置２から車両３へ電力を伝送する。ステップＳ２０４の後、本制御ルーチンは終了する。

【0100】

＜第四実施形態＞
第四実施形態に係る非接触給電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非接触給電システムの構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第四実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0101】

図９は、本発明の第四実施形態における磁界検出器７及び送電側共振回路４３の配列の一例を示す図である。第四実施形態では、第三実施形態と同様に、磁界検出器７は車両３の進行方向に垂直な方向に沿って複数設けられる。

【0102】

また、第四実施形態では、磁界検出器７だけでなく、送電装置４の送電側共振回路４３も車両３の進行方向に垂直な方向に沿って複数設けられる。すなわち、非接触給電システム１は複数の送電側共振回路４３備え、複数の送電側共振回路４３が地上側装置２に設けられる。複数の送電側共振回路４３は車両３の進行方向に垂直な方向に沿って互いに離間される。例えば、複数の送電側共振回路４３は車両３の進行方向に垂直な方向に沿って等間隔で配置される。

【0103】

上述したように、車両３に設けられた受電側共振回路５１は車幅方向において車両３の中央に配置される。このため、複数の送電側共振回路４３のうちの一つは、車両３が通過する道路の車線の中央に配置される。図７の例では、車線の中央に送電側共振回路４３が配置され、中央の送電側共振回路４３の左右に送電側共振回路４３が配置され、合計三つの送電側共振回路４３が等間隔で配置されている。すなわち、送電側共振回路４３の数は磁界検出器７の数と等しい。

【0104】

このように車幅方向に複数の送電側共振回路４３が配置されている場合、車両３の横位置に応じて、車両３に設けられた受電側共振回路５１と最も近い送電側共振回路４３が異なる。例えば、車両３が進行方向右側にずれて走行している場合には右側の送電側共振回路４３が受電側共振回路５１に最も近くなり、車両３が進行方向左側にずれて走行している場合には左側の送電側共振回路４３が受電側共振回路５１に最も近くなる。

【0105】

このため、第四実施形態では、給電制御部２６は、車両３の進行方向と垂直な方向における送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係に基づいて、受電側共振回路５１へ電力を送信する送電側共振回路４３を切り替える。このことによって、受電側共振回路５１と送電側共振回路４３との位置ずれによって電力の伝送効率が低下することを抑制することができ、ひいては送電装置４における消費電力の浪費を抑制することができる。

【0106】

図１０は、本発明の第四実施形態における給電処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはコントローラ２２のプロセッサ２４によって繰り返し実行される。

【0107】

ステップＳ３０１及びＳ３０２は図８のステップＳ２０１及びＳ２０２と同様に実行される。ステップＳ３０２において車両３が地上側装置２に接近していると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０３に進む。

【0108】

ステップＳ３０３では、位置推定部２５は、位置検知用の交流磁界の周波数成分に関して、車両３の進行方向右側の磁界検出器７の出力が車線中央の磁界検出器７の出力よりも大きいか否かを判定する。右側の磁界検出器７の出力が中央の磁界検出器７の出力以下であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ３０４に進む。

【0109】

ステップＳ３０４では、位置推定部２５は、位置検知用の交流磁界の周波数成分に関して、車両３の進行方向左側の磁界検出器７の出力が車線中央の磁界検出器７の出力よりも大きいか否かを判定する。左側の磁界検出器７の出力が中央の磁界検出器７の出力以下であると判定された場合、すなわち中央の磁界検出器７の出力が最大である場合、位置推定部２５は車両３の位置ずれが生じていないと判定し、本制御ルーチンはステップＳ３０５に進む。

【0110】

ステップＳ３０５では、給電制御部２６は車線中央の送電側共振回路４３から受電側共振回路５１へ電力を送信する。具体的には、給電制御部２６は送電装置４のインバータ４２を制御して高周波電力を車線中央の送電側共振回路４３に供給する。ステップＳ３０５の後、本制御ルーチンは終了する。

【0111】

一方、ステップＳ３０３において右側の磁界検出器７の出力が中央の磁界検出器７の出力よりも大きいと判定された場合、位置推定部２５は車両３が進行方向右側にずれていると判定し、本制御ルーチンはステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、給電制御部２６は車両３の進行方向右側の送電側共振回路４３から受電側共振回路５１へ電力を送信する。具体的には、給電制御部２６は送電装置４のインバータ４２を制御して高周波電力を右側の送電側共振回路４３に供給する。ステップＳ３０６の後、本制御ルーチンは終了する。

【0112】

また、ステップＳ３０４において左側の磁界検出器７の出力が中央の磁界検出器７の出力よりも大きいと判定された場合、位置推定部２５は車両３が進行方向左側にずれていると判定し、本制御ルーチンはステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７では、給電制御部２６は車両３の進行方向左側の送電側共振回路４３から受電側共振回路５１へ電力を送信する。具体的には、給電制御部２６は送電装置４のインバータ４２を制御して高周波電力を左側の送電側共振回路４３に供給する。ステップＳ３０７の後、本制御ルーチンは終了する。

【0113】

なお、ステップＳ３０５において、給電制御部２６は全ての送電側共振回路４３から受電側共振回路５１へ電力を送信してもよい。また、ステップＳ３０６において、給電制御部２６は車両３の進行方向右側の送電側共振回路４３及び車線中央の送電側共振回路４３から受電側共振回路５１へ電力を送信してもよい。また、ステップＳ３０７において、給電制御部２６は車両３の進行方向左側の送電側共振回路４３及び車線中央の送電側共振回路４３から受電側共振回路５１へ電力を送信してもよい。

【0114】

＜第五実施形態＞
第五実施形態に係る非接触給電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非接触給電システムの構成及び制御と同様である。このため、以下、本発明の第五実施形態について、第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0115】

図１１は、本発明の第五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。上述したように、車両３のバッテリ３２は、モータ３１によって発電された回生電力によって充電可能である。しかしながら、バッテリ３２のＳＯＣが高いときには回生電力をバッテリ３２に供給することができない。また、バッテリ３２のＳＯＣが高い状態が維持されると、バッテリ３２の劣化が促進される。このため、車両３の走行中にバッテリ３２のＳＯＣを減少させるニーズが存在する。

【0116】

そこで、第五実施形態では、第一実施形態と異なり、送電装置４が車両３に搭載され、受電装置５が地上側装置２に搭載される。すなわち、非接触給電システム１”は、車両３が走行しているときに、非接触で車両３から地上側装置２に電力を伝送する。

【0117】

第五実施形態では、送電装置４はインバータ４２及び送電側共振回路４３を備える。また、送電装置４の電力源としてバッテリ３２が用いられ、車両３から地上側装置２への電力伝送によってバッテリ３２の電力が消費される。

【0118】

インバータ４２はバッテリ３２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、バッテリ３２から供給された直流電力を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。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、電力を伝送するための交流磁界を発生させる。ＥＣＵ３４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。なお、インバータ４２が省略され、ＰＣＵ３３が、送電側共振回路４３に電気的に接続され、送電装置４のインバータとして機能してもよい。

【0119】

一方、受電装置５は、第一実施形態と同様に、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。地上側装置２は蓄電池２７を備え、送電装置４から受電装置５へ送信された電力は蓄電池２７に供給される。蓄電池２７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。

【0120】

図１１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において電力が発生する。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。

【0121】

充電回路５５は、受電側整流回路５４及び蓄電池２７に電気的に接続され、受電側整流回路５４から供給された直流電力を蓄電池２７の電圧レベルに変換して蓄電池２７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によって蓄電池２７に供給されると、蓄電池２７が充電される。

【0122】

また、第五実施形態では、交流磁界発生回路６が地上側装置２に設けられ、磁界検出器７が車両３に設けられる。交流磁界発生回路６は、車両３が通過する車線の中央に配置され、車両３の進行方向において受電側共振回路５１よりも手前に配置される。なお、交流磁界発生回路６は車両３の進行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。

【0123】

地上側装置２はインバータ２８を備え、交流磁界発生回路６は、インバータ２８から供給された電力を用いて位置検知用の交流磁界を発生させる。インバータ２８は蓄電池２７及び交流磁界発生回路６に電気的に接続される。コントローラ２２は、インバータ２８に電気的に接続され、インバータ２８を介して交流磁界発生回路６を制御する。

【0124】

インバータ２８は、コントローラ２２からの指令に基づいて、蓄電池２７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６に供給する。インバータ２８から供給された交流電力が交流磁界発生回路６に印加されると、交流磁界発生回路６は位置検知用の交流磁界を発生させる。

【0125】

例えば、地上側装置２の手前に設けられた路側機が車両３を検知し、コントローラ２２は、この路側機からの信号を受信したときに、インバータ２８を制御して交流磁界発生回路６によって位置検知用の交流磁界を発生させる。なお、コントローラ２２は、所定の時間帯（例えば夜間以外の時間帯）において又は終日、交流磁界発生回路６によって微弱な交流磁界を常に発生させてもよい。

【0126】

図１１に示されるように、磁界検出器７は車両３において送電側共振回路４３よりも前方に配置される。また、磁界検出器７はＥＣＵ３４に電気的に接続され、磁界検出器７の出力はＥＣＵ３４に送信される。第五実施形態では、非接触給電システム１”はＥＣＵ３４を備え、ＥＣＵ３４は、地上側装置２と車両３との間の非接触給電に関する制御を行う。

【0127】

図１２は、ＥＣＵ３４のプロセッサ３７の機能ブロック図である。本実施形態では、プロセッサ３７は位置推定部２５及び給電制御部２６を有する。位置推定部２５及び給電制御部２６は、ＥＣＵ３４のメモリ３６に記憶されたコンピュータプログラムをＥＣＵ３４のプロセッサ３７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、位置推定部２５及び給電制御部２６は、プロセッサ３７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。

【0128】

図１３は、本発明の第五実施形態における給電処理の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ＥＣＵ３４のプロセッサ３７によって繰り返し実行される。

【0129】

ステップＳ４０１及びＳ４０２は図５のステップＳ１０１及びＳ１０２と同様に実行される。ステップＳ４０２において車両３が地上側装置２に接近していると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ４０３に進む。

【0130】

ステップＳ４０３において、給電制御部２６は、車両３のバッテリ３２のＳＯＣが所定値以上であるか否かを判定する。所定値は例えば回生電力を回収可能な値の上限値に設定される。

【0131】

バッテリ３２のＳＯＣは公知の手法によって算出される。例えば、バッテリ３２の状態パラメータを検出するバッテリセンサがバッテリ３２に設けられ、給電制御部２６は、バッテリセンサによって検出されたバッテリ３２の電圧及び温度に基づいてバッテリ３２のＳＯＣを算出する。なお、給電制御部２６は、バッテリセンサによって検出されたバッテリ３２の入出力電流を積算することによってバッテリ３２のＳＯＣを算出してもよい。また、給電制御部２６はカルマンフィルタのような状態推定法を用いてバッテリ３２のＳＯＣを算出してもよい。

【0132】

ステップＳ４０３においてバッテリ３２のＳＯＣが所定値未満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Ｓ４０３においてバッテリ３２のＳＯＣが所定値以上であると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ４０４に進む。

【0133】

ステップＳ４０４では、給電制御部２６は車両３から地上側装置２へ電力を伝送する。具体的には、給電制御部２６は、図５のステップＳ１０３と同様に、送電装置４のインバータ４２を制御して高周波電力を送電側共振回路４３に供給することによって送電側共振回路４３から受電側共振回路５１へ電力を送信する。ステップＳ４０４の後、本制御ルーチンは終了する。

【0134】

＜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、送電側共振回路４３、受電側共振回路５１及び交流磁界発生回路６の共振器の構成は一例に過ぎず、例えばコンデンサ４５、５３、６２の数は一つであってもよい。また、位置検知用の交流磁界を発生させる交流磁界発生回路６は、磁界共振結合を用いる必要はないため、コンデンサ６２を有していなくてもよい。

【0135】

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、地上側装置２と電力の授受を行う移動体は、バス又はトラックのような商用車、無人搬送車（ＡＧＶ：Automated Guided Vehicle）、ドローン等であってもよい。

【0136】

また、図１に示される第一実施形態において、交流磁界発生回路６が地上側装置２に設けられ、磁界検出器７及び位置推定部２５が車両３に設けられてもよい。この場合、例えば、磁界検出器７の出力に基づいて位置推定部２５によって推定された送電側共振回路４３と受電側共振回路５１との相対的な位置関係が車両３の表示装置（ＨＭＩ等）を介してドライバに提示される。このことによって、ドライバは、電力の伝送量を増加させるために、必要に応じて車両３の減速、操舵等を行うことができる。なお、位置推定部２５による推定結果に基づいて、電力の伝送量が増加するように車両３が自動的に制御されてもよい。

【0137】

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、第三実施形態～第五実施形態において、第二実施形態と同様に、磁界検出器７とコントローラ２２との間又は磁界検出器７とＥＣＵ３４との間にフィルタ回路８が設けられてもよい。

【0138】

また、第五実施形態に第三実施形態が組み合わされ、車両３の車幅方向に沿って離間された複数の磁界検出器７が車両３に設けられてもよい。この場合も、磁界検出器７は車両３の進行方向に垂直な方向に沿って複数設けられることとなる。また、第五実施形態に第四実施形態が組み合わされ、車両３の車幅方向に沿って離間された複数の磁界検出器７及び送電側共振回路４３が車両３に設けられてもよい。この場合も、磁界検出器７及び送電側共振回路４３は車両３の進行方向に垂直な方向に沿って複数設けられることとなる。

【符号の説明】

【0139】

１、１’、１” 非接触給電システム
２ 地上側装置
３ 車両
６ 交流磁界発生回路
７ 磁界検出器
２２ コントローラ
４３ 送電側共振回路
５１ 受電側共振回路

【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】