特許 7594443 非接触充電装置および非接触充電システム

(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】2024-11-26

(45)【発行日】2024-12-04

(54)【発明の名称】非接触充電装置および非接触充電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/10 20160101AFI20241127BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241127BHJP

   H02J 50/90 20160101ALI20241127BHJP

   B60L 53/12 20190101ALI20241127BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20241127BHJP

【ＦＩ】

H02J50/10

H02J7/00 P

H02J7/00 301D

H02J50/90

B60L53/12

B60L5/00 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021003527

(22)【出願日】2021-01-13

(65)【公開番号】P2022108500

(43)【公開日】2022-07-26

【審査請求日】2023-12-18

(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】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三松 隼太

(72)【発明者】

【氏名】田中 泰史

【審査官】佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】特開平８－２３７８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０５１７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４４５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２５４１７３０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０６８５０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ５０／１０

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ５０／９０

Ｂ６０Ｌ ５３／１２

Ｂ６０Ｍ ７／００

Ｂ６０Ｌ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行しながら充電レーンの給電コイルから受電可能な車載コイルと、
前記車載コイルを通じて前記給電コイルから供給される電力によって車載バッテリを充電させる充電制御部と、
を備え、
前記充電制御部は、前記車載バッテリの電力によって前記車載コイルを電磁石にさせ、電磁石にされた前記車載コイルの電流変化に基づいて、前記充電レーンにおける非接触充電の開始位置を判断する非接触充電装置。

【請求項2】

前記車載バッテリと前記車載コイルとを電気的に接続させる第１スイッチと、
前記充電レーンの始端を検出するレーン検出部と、
をさらに備え、
前記充電制御部は、前記レーン検出部による前記充電レーンの始端の検出に応じて、前記第１スイッチをオンさせて前記車載コイルを電磁石にさせる請求項１に記載の非接触充電装置。

【請求項3】

交流直流変換部と、
前記交流直流変換部と直列に接続される第２スイッチと、をさらに備え、
前記第２スイッチおよび前記交流直流変換部は、前記第１スイッチに対して並列に接続され、
前記充電制御部は、電磁石にされた前記車載コイルの電流変化に基づいて、自車両が前記開始位置を通過したと判断した場合、前記第１スイッチをオフさせるとともに、前記第２スイッチをオンさせる請求項２に記載の非接触充電装置。

【請求項4】

前記充電制御部は、前記車載バッテリへの充電電流が所定閾値未満となってから所定時間が経過した場合に前記第２スイッチをオフさせる請求項３に記載の非接触充電装置。

【請求項5】

充電レーン内に配置される給電コイルと、
前記充電レーンの始端と前記給電コイルとの間の非接触充電の開始位置に配置される開始コイルと、
走行しながら前記給電コイルから受電可能な車載コイルと、
前記車載コイルを通じて前記給電コイルから供給される電力によって車載バッテリを充電させる充電制御部と、
を備え、
前記充電制御部は、前記車載バッテリの電力によって前記車載コイルを電磁石にさせ、電磁石にされた前記車載コイルと前記開始コイルとの相互作用による前記車載コイルの電流変化に基づいて、前記開始位置を判断する非接触充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の走行中に車載バッテリを非接触で充電可能な非接触充電装置および非接触充電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、車両が給電区間を移動しているときに、車両に非接触で給電が可能な給電設備の一例が開示されている。この種の技術では、車両に非接触で供給された電力によって車載バッテリを充電する非接触充電が実行される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－６７２０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

走行中の車両は、充電レーンの給電設備から供給される電力を適切に受電するために、充電レーンにおける非接触充電の開始位置を的確に認識可能であることが望まれる。

【0005】

そこで、本発明は、給電設備から供給される電力を適切に受電可能な非接触充電装置および非接触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】

上記課題を解決するために、本発明の非接触充電装置は、走行しながら充電レーンの給電コイルから受電可能な車載コイルと、車載コイルを通じて給電コイルから供給される電力によって車載バッテリを充電させる充電制御部と、を備え、充電制御部は、車載バッテリの電力によって車載コイルを電磁石にさせ、電磁石にされた車載コイルの電流変化に基づいて、充電レーンにおける非接触充電の開始位置を判断する。

【0007】

また、非接触充電装置は、車載バッテリと車載コイルとを電気的に接続させる第１スイッチと、充電レーンの始端を検出するレーン検出部と、をさらに備え、充電制御部は、レーン検出部による充電レーンの始端の検出に応じて、第１スイッチをオンさせて車載コイルを電磁石にさせるとしてもよい。

【0008】

また、非接触充電装置は、交流直流変換部と、交流直流変換部と直列に接続される第２スイッチと、をさらに備え、第２スイッチおよび交流直流変換部は、第１スイッチに対して並列に接続され、充電制御部は、電磁石にされた車載コイルの電流変化に基づいて、自車両が開始位置を通過したと判断した場合、第１スイッチをオフさせるとともに、第２スイッチをオンさせるとしてもよい。

【0009】

また、充電制御部は、車載バッテリへの充電電流が所定閾値未満となってから所定時間が経過した場合に第２スイッチをオフさせるとしてもよい。

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の非接触充電システムは、充電レーン内に配置される給電コイルと、充電レーンの始端と給電コイルとの間の非接触充電の開始位置に配置される開始コイルと、走行しながら給電コイルから受電可能な車載コイルと、車載コイルを通じて給電コイルから供給される電力によって車載バッテリを充電させる充電制御部と、を備え、充電制御部は、車載バッテリの電力によって車載コイルを電磁石にさせ、電磁石にされた車載コイルと開始コイルとの相互作用による車載コイルの電流変化に基づいて、開始位置を判断する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、給電設備から供給される電力を適切に受電可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本実施形態にかかる非接触充電システムの構成を示す概略図である。

【図2】図２は、給電設備の詳細を説明する概略図である。

【図3】図３は、非接触充電装置の詳細を説明する概略図である。

【図4】図４は、車両が充電レーンに進入する前の状態を説明する図である。

【図5】図５は、車両が充電レーン内に進入するときの状態を説明する図である。

【図6】図６は、車載コイルが開始コイル上に到達した状態を説明する図である。

【図7】図７は、車載コイルが開始コイル上を通過した状態を説明する図である。

【図8】図８は、車載コイルが給電コイル上を通過する状態を説明する図である。

【図9】図９は、車載コイルが終了コイル上を通過する状態を説明する図である。

【図10】図１０は、車載コイルが終了コイルを通過した後の状態を説明する図である。

【図11】図１１は、設備制御部の動作の流れを説明するフローチャートである。

【図12】図１２は、充電制御部の動作の流れを説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の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。

【0014】

図１は、本実施形態にかかる非接触充電システム１の構成を示す概略図である。非接触充電システム１は、非接触充電装置１０が適用された車両１２と、充電レーン１４とを含む。

【0015】

車両１２は、例えば、電気自動車またはハイブリッド車である。車両１２には、車載バッテリ２０が設けられている。車載バッテリ２０は、車両１２の駆動源である不図示のモータに電力を供給する。非接触充電装置１０は、後に詳述するが、走行中に、車外から非接触で供給される電力によって車載バッテリ２０を充電する非接触充電を実行する。非接触充電装置１０は、車載コイル２２を含む。車載コイル２２は、例えば、車両１２の底部に設けられる。非接触充電装置１０は、車載コイル２２を通じて非接触充電を実行する。

【0016】

充電レーン１４は、車両１２に非接触で電力を供給するための給電設備３０が設けられた走行路である。給電設備３０は、給電コイル３２を含む。給電コイル３２は、充電レーン１４において、進行方向に沿って所定間隔毎に複数設置される。給電コイル３２は、充電レーン１４の長さに従った任意の数だけ設置される。給電コイル３２は、例えば、地中に埋設されるとするが、路面に戴置されてもよい。給電設備３０は、給電コイル３２を通じて充電レーン１４上の空間に電力を送出（放出）する。

【0017】

車両１２は、充電レーン１４の始端１４ａから充電レーン１４内に進入し、充電レーン１４を走行した後、充電レーン１４の終端１４ｂから充電レーン１４外に退出する。車載コイル２２は、車両１２が充電レーン１４を走行中に、給電コイル３２から送出される電力を、電磁誘導によって非接触で受電可能である。非接触充電装置１０は、車両１２が充電レーン１４を走行中に車載コイル２２を通じて供給された電力によって、車載バッテリ２０の充電を行う。

【0018】

また、給電設備３０は、開始コイル３４および終了コイル３６を含む。開始コイル３４は、複数の給電コイル３２のうち充電レーン１４の始端１４ａに最も近い給電コイル３２と、充電レーン１４の始端１４ａとの間の、非接触充電の開始位置に設置される。後に詳述するが、開始コイル３４は、非接触充電用の電力の送出を行わない。開始コイル３４は、給電設備３０が給電を開始するために利用されるとともに、車両１２が非接触充電の開始位置を検出するために利用される。

【0019】

終了コイル３６は、複数の給電コイル３２のうち充電レーン１４の終端１４ｂに最も近い給電コイル３２と、充電レーン１４の終端１４ｂとの間の、非接触充電の終了位置に設置される。後に詳述するが、終了コイル３６は、非接触充電用の電力の送出を行う。終了コイル３６は、給電設備３０が給電を終了するために利用されるとともに、車両１２側において非接触充電の終了の判断の起点として利用される。

【0020】

図２は、給電設備３０の詳細を説明する概略図である。図２では、充電レーン１４を平面図で示しており、充電レーン１４の範囲をクロスハッチングで示している。

【0021】

図２で示すように、給電コイル３２、開始コイル３４および終了コイル３６の各々は、充電レーン１４の幅方向の大凡中央に配置される。給電コイル３２、開始コイル３４および終了コイル３６は、各々のコイルに電流が流れることで発生する磁束が鉛直方向に延びるように配置される。

【0022】

給電コイル３２、開始コイル３４および終了コイル３６は、路面への投影面の面積が各々等しくなるように、同程度のサイズとされている。なお、給電コイル３２、開始コイル３４および終了コイル３６は、それぞれの役割を果たせる範囲で大きさを異ならせてもよい。

【0023】

給電設備３０は、給電コイル３２、開始コイル３４および終了コイル３６の他、給電部４０、オン側電流センサ４２、オフ側電流センサ４４、および、設備制御部４６を含む。給電部４０および設備制御部４６は、例えば、共通の筐体４８に収容される。

【0024】

給電部４０は、給電コイル３２と、終了コイル３６と、電力供給源５０とにそれぞれ接続されている。電力供給源５０は、例えば、商用の電力系統である。給電部４０は、電力供給源５０から供給される電力を変換して、給電コイル３２および終了コイル３６に供給する。具体的には、給電部４０は、商用周波数の電力を高周波の電力に変換し、高周波の電力を給電コイル３２および終了コイル３６に供給する。

【0025】

オン側電流センサ４２は、開始コイル３４に設けられ、開始コイル３４に流れる電流を検出する。オフ側電流センサ４４は、終了コイル３６に設けられ、終了コイル３６に流れる電流を検出する。具体的には、終了コイル３６が給電部４０に接続されているため、オフ側電流センサ４４は、給電部４０から終了コイル３６を通じて流れる電流を検出する。

【0026】

設備制御部４６は、中央処理装置、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成されるコンピュータである。設備制御部４６は、プログラムを実行することで給電設備３０全体を制御する。

【0027】

設備制御部４６は、オン側電流センサ４２およびオフ側電流センサ４４の検出結果を取得する。設備制御部４６は、オン側電流センサ４２で検出される電流変化に基づいて、給電部４０に、給電コイル３２および終了コイル３６への給電を開始させる。また、設備制御部４６は、オフ側電流センサ４４で検出される電流変化に基づいて、給電部４０に、給電コイルおよび終了コイルへの給電を終了させる。

【0028】

図３は、非接触充電装置１０の詳細を説明する概略図である。図３では、非接触充電装置１０が適用された車両１２を示している。非接触充電装置１０は、車載コイル２２の他、第１スイッチ６０、第２スイッチ６２、整流器６４、バッテリ電流センサ６６、レーン検出部６８、および、充電制御部７０を含む。

【0029】

第１スイッチ６０の一端は、車載バッテリ２０に接続され、第１スイッチ６０の他端は、車載コイル２２に接続されている。第１スイッチ６０は、オン状態となると、車載バッテリ２０と車載コイル２２とを電気的に接続させる。第１スイッチ６０がオン状態となると、後述するが、車載バッテリ２０の電力が第１スイッチ６０を通じて車載コイル２２に供給される。

【0030】

第２スイッチ６２の一端は、第１スイッチ６０の車載バッテリ２０側端と接続されている。第２スイッチ６２の他端は、整流器６４を介して第１スイッチ６０の車載コイル２２側端と接続されている。つまり、第２スイッチ６２は、整流器６４と直列に接続されており、第２スイッチ６２および整流器６４は、第１スイッチ６０に対して並列に接続されている。

【0031】

第２スイッチ６２は、オン状態となると、車載バッテリ２０と車載コイル２２との間に整流器６４を電気的に挿入させる。整流器６４は、例えば、ダイオードブリッジで構成される。整流器６４は、車載コイル２２側から入力される交流電力を直流電力に変換して車載バッテリ２０側に出力する交流直流変換部である。第１スイッチ６０がオフ状態であり、かつ、第２スイッチ６２がオン状態となると、車載コイル２２で受電された電力が直流に変換されて、第２スイッチ６２を通じて車載バッテリ２０に供給される。

【0032】

バッテリ電流センサ６６は、例えば、第１スイッチ６０と第２スイッチ６２との接続ノード７２と、車載バッテリ２０の端子との間に設けられる。バッテリ電流センサ６６は、車載バッテリ２０から第１スイッチ６０を通じて車載コイル２２に流れる電流を検出する。また、バッテリ電流センサ６６は、車載コイル２２から第２スイッチ６２を通じて車載バッテリ２０に流れる充電電流を検出する。

【0033】

レーン検出部６８は、充電レーン１４の始端１４ａを検出する。例えば、レーン検出部６８は、ＧＰＳセンサが内蔵されたナビゲーション装置によって構成される。レーン検出部６８は、ＧＰＳセンサによって自車両の位置を示す車両位置情報を取得することができる。また、レーン検出部６８は、充電レーン１４の場所が登録された地図情報を取得することができる。レーン検出部６８は、車両位置情報と地図情報とに基づいて、走行経路における自車両に最も近い充電レーン１４の始端１４ａを検出することができる。その結果、レーン検出部６８は、自車両が充電レーン１４内に進入したか否かを検出することができる。

【0034】

充電制御部７０は、中央処理装置、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成されるコンピュータである。充電制御部７０は、プログラムを実行することで車載バッテリ２０の充電に関する制御を実行する。

【0035】

充電制御部７０は、レーン検出部６８による充電レーン１４の始端１４ａの検出に応じて、第１スイッチ６０をオンさせる。第１スイッチ６０がオンされると、第１スイッチ６０を通じて車載バッテリ２０から車載コイル２２に電力が供給される。そうすると、車載コイル２２は、車載バッテリ２０の電力によって電磁石として機能する。

【0036】

また、バッテリ電流センサ６６は、電磁石とされた車載コイル２２の電流変化を検出することができる。充電制御部７０は、電磁石とされた車載コイル２２の電流変化に基づいて、充電レーン１４における非接触充電の開始位置を判断する。また、充電制御部７０は、自車両が開始位置を通過したと判断した場合、第１スイッチ６０をオフさせるとともに、第２スイッチ６２をオンさせる。このように、充電制御部７０は、レーン検出部６８およびバッテリ電流センサ６６の検出結果に応じて、第１スイッチ６０および第２スイッチ６２のいずれか一方または双方のオンオフを制御する。

【0037】

以下、図４～図１０を参照して、１台の車両１２が充電レーン１４を通過する例により、充電制御部７０および設備制御部４６の動作を詳述する。

【0038】

図４は、車両１２が充電レーン１４に進入する前の状態を説明する図である。車両１２が充電レーン１４に進入する前、第１スイッチ６０および第２スイッチ６２は、オフ状態となっている。これにより、充電レーン１４の外部に存在する車両１２では、車載バッテリ２０と車載コイル２２とが絶縁されている。

【0039】

また、充電レーン１４内に車両１２が存在しない場合、設備制御部４６は、給電コイル３２および終了コイル３６から電力を送出させない。これにより、給電コイル３２および終了コイル３６から無駄な電力が送出されることが抑制される。

【0040】

図５は、車両１２が充電レーン１４内に進入するときの状態を説明する図である。車両１２の前端が充電レーン１４の始端１４ａにかかると、レーン検出部６８は、充電レーン１４の始端１４ａを検出する。充電制御部７０は、図５の破線の矢印で示すように、充電レーン１４の始端１４ａの検出に応じて第１スイッチ６０をオンさせる。なお、第２スイッチ６２については、オフ状態で維持させる。

【0041】

第１スイッチ６０がオン状態となると、図５の一点鎖線の矢印Ａ１で示すように、車載バッテリ２０から車載コイル２２に電力が供給される。そうすると、車載コイル２２は、車載バッテリ２０の電力によって電磁石にされる。車載コイル２２は、電磁石にされると、図５の実線の矢印で例示するように、鉛直下方に延びる磁束を発生する。このため、車両１２は、車載コイル２２から磁束が発生した状態で進んでいく。

【0042】

図６は、車載コイル２２が開始コイル３４上に到達した状態を説明する図である。車載コイル２２が開始コイル３４上に到達すると、車載コイル２２の磁束が開始コイル３４に作用する。具体的には、路面側では、車載コイル２２の磁束が開始コイル３４に鎖交し、開始コイル３４に鎖交する磁束が時間変化する。このため、開始コイル３４には、車載コイル２２の磁束による電磁誘導によって誘導電流が発生する。

【0043】

オン側電流センサ４２は、電磁誘導によって発生した誘導電流を検出する。設備制御部４６は、オン側電流センサ４２によって誘導電流の発生が検出されると、図６の破線の矢印で示すように、給電部４０に給電開始指令を送信する。給電部４０は、給電指令を受信すると、給電コイル３２および終了コイル３６への電力の供給を開始する。そうすると、給電コイル３２および終了コイル３６は、図６の実線の矢印で示すように、充電レーン１４上の空間に電力を送出する。これにより、給電設備３０は、車両１２への給電が可能な状態となる。

【0044】

なお、車載コイル２２が開始コイル３４上に到達したことがオン側電流センサ４２を通じて検知されてから、給電コイル３２および終了コイル３６から十分な電力が送出されるまでには、少し時間がかかる。そこで、このような給電の立ち上がり時間、および、充電レーン１４における制限速度に基づいて、最も開始コイル３４側に位置する給電コイル３２と、開始コイル３４との間隔が設定される。これにより、給電の立ち上がり時間が経過する前に、車載コイル２２が、最も開始コイル３４側に位置する給電コイル３２上を通過してしまうことを抑制することができ、より効率的な非接触充電を実行させることができる。

【0045】

また、開始コイル３４に誘導電流が発生すると、開始コイル３４には、その誘導電流の発生を妨げる方向の磁束が生じる。車両１２側では、この開始コイル３４に生じる磁束によって、車載コイル２２に逆起電力が生じる。そうすると、車載コイル２２にかかる電圧が減少し、その結果、車載バッテリ２０から車載コイル２２に流れる電流が減少する。換言すると、車載コイル２２の少なくとも一部が開始コイル３４上に位置する状態の車載コイル２２の電流は、車載コイル２２が開始コイル３４上に位置しない状態の車載コイル２２の電流と比べて減少する。このように、車載コイル２２と開始コイル３４との相互作用である相互誘導によって、車載コイル２２に流れる電流が変化する。

【0046】

バッテリ電流センサ６６は、車載コイル２２に流れる電流を検出する。充電制御部７０は、バッテリ電流センサ６６によって検出される電流変化に基づいて、非接触充電の開始位置を判断することができる。具体的には、充電制御部７０は、バッテリ電流センサ６６を通じて車載コイル２２の電流の時間推移を取得する。充電制御部７０は、単位時間当たりの電流の低下量の絶対値が所定閾値以上である場合、非接触充電の開始位置に到達したと判断することができる。

【0047】

図７は、車載コイル２２が開始コイル３４上を通過した状態を説明する図である。開始コイル３４上に到達した車載コイル２２が、開始コイル３４上を通過すると、車載コイル２２の磁束の少なくとも一部が開始コイル３４と鎖交する状態から、車載コイル２２の磁束が開始コイル３４と鎖交しない状態に移る。そうすると、車両１２側では、開始コイル３４に誘導電流が発生しないようになるため、車載コイル２２に逆起電力が生じないようになる。その結果、車載コイル２２に流れる電流は、車載コイル２２が開始コイル３４上に位置するときの値から上昇して、車載コイル２２が開始コイル３４上に到達する前に戻る。

【0048】

そこで、車両１２側において、充電制御部７０は、バッテリ電流センサ６６によって検出される電流変化に基づいて、非接触充電の開始位置を通過したことを判断することができる。具体的には、充電制御部７０は、開始位置に到達したと判断した後に、単位時間当たりの電流の上昇量の絶対値が所定閾値以上である場合、非接触充電の開始位置を通過したと判断することができる。

【0049】

充電制御部７０は、非接触充電の開始位置を通過したと判断した場合、図７の破線の矢印で示すように、第１スイッチ６０をオフさせるとともに、第２スイッチ６２をオンさせる。これにより、車載バッテリ２０と車載コイル２２との間に、整流器６４が電気的に接続される。整流器６４は、車載バッテリ２０側から車載コイル２２側へ向かう方向の電流を遮断する。車載バッテリ２０から車載コイル２２に電力が供給されないようになるため、車載コイル２２は、電磁石の状態が解除される。そうすると、車載コイル２２からの磁束が発生しないようになる。

【0050】

図８は、車載コイル２２が給電コイル３２上を通過する状態を説明する図である。車載コイル２２が給電コイル３２上を通過する際、車載コイル２２は、給電コイル３２から送出された電力を電磁誘導によって受電する。

【0051】

上述のように、車載コイル２２は、整流器６４を通じて車載バッテリ２０に電気的に接続されている。整流器６４は、車載コイル２２側から車載バッテリ２０側へ向かう方向の電流を許容する。このため、図８の一点鎖線の矢印Ａ２で示すように、車載コイル２２で受電された電力による充電電流が車載バッテリ２０に流れる。つまり、車載コイル２２を通じた車載バッテリ２０の非接触充電が行われる。

【0052】

図９は、車載コイル２２が終了コイル３６上を通過する状態を説明する図である。終了コイル３６は、給電コイル３２と同様に、給電部４０から供給される電力を路面上の空間に送出している。このため、車載コイル２２が終了コイル３６上を通過する際、車両１２側の車載コイル２２は、終了コイル３６から送出された電力を電磁誘導によって受電する。その結果、終了コイル３６を通過する際にも、車載コイル２２で受電された電力による充電電流が車載バッテリ２０に流れる。つまり、終了コイル３６を通過するまで非接触充電が行われる。

【0053】

終了コイル３６から送出された電力が受電されると、終了コイル３６から送出された電力が非接触充電によって消費される。このため、路面側では、終了コイル３６から送出された電力が受電されると、終了コイル３６から送出された電力が受電されない場合と比べ、終了コイル３６の消費電力が増加する。つまり、終了コイル３６から送出された電力が受電されることで、終了コイル３６に流れる電流が上昇する。

【0054】

オフ側電流センサ４４は、終了コイル３６に流れる電流を検出する。路面側において、設備制御部４６は、オフ側電流センサ４４によって検出される電流変化に基づいて、車両１２が非接触充電の終了位置を通過したことを判断することができる。具体的には、設備制御部４６は、オフ側電流センサ４４による単位時間当たりの電流の上昇量の絶対値が所定閾値以上となったタイミングで、終了コイルの電力が受電されたと判断することができる。設備制御部４６は、終了コイルの電力が受電されたと判断した後に、単位時間当たりの電流の低下量の絶対値が所定閾値以上となったタイミングで、非接触充電の終了位置を通過したと判断することができる。

【0055】

設備制御部４６は、車両１２が非接触充電の終了位置を通過したと判断した場合、給電部４０に給電終了指令を送信する。給電部４０は、給電終了指令を受信すると、給電コイル３２および終了コイル３６への電力の供給を終了する。これにより、給電コイル３２および終了コイル３６から電力が送出されないようになる。

【0056】

図１０は、車載コイル２２が終了コイル３６を通過した後の状態を説明する図である。車載コイル２２が終了コイル３６を通過した後の状態では、車載コイル２２の受電が行われず、充電電流が流れない。

【0057】

車両１２側において、充電制御部７０は、バッテリ電流センサ６６を通じて取得される充電電流が所定閾値以上の状態から所定閾値未満に変化したタイミングで計時を開始する。充電制御部７０は、充電電流が所定閾値未満に変化してから所定時間が経過したタイミングで、第２スイッチ６２をオフさせる。そして、充電制御部７０は、車両１２が次の充電レーン１４に進入するまで、第１スイッチ６０および第２スイッチ６２をオフ状態で維持させる。

【0058】

上記の図４～図１０の説明では、１台の車両１２が充電レーン１４を通過する流れを説明していた。しかし、例えば、相対的に先行する先行車両が充電レーン１４に進入し、先行車両が充電レーン１４を退出する前に、先行車両に後続する後続車両が充電レーン１４に進入するというように、複数台の車両１２が連続して充電レーン１４を通過する場合もある。この場合、先行車両が終了コイル３６を通過したことによって給電コイル３２および終了コイル３６の電力の送出が終了されると、後続車両の非接触充電が不十分となるおそれがある。

【0059】

この点を考慮し、設備制御部４６は、開始コイル３４と終了コイル３６との間に車両１２が少なくとも１台以上存在する場合に、給電コイル３２および終了コイル３６に電力を送出させる。そして、設備制御部４６は、開始コイル３４と終了コイル３６との間に車両１２が存在しない場合に、給電コイル３２および終了コイル３６の電力の送出を終了させる。

【0060】

図１１は、設備制御部４６の動作の流れを説明するフローチャートである。設備制御部４６は、所定の制御周期で訪れる割込みタイミングごとに、図１１のフローチャートで示す一連の処理を実行する。

【0061】

設備制御部４６は、割込みタイミングとなると、オン側電流センサ４２による電流変化に基づいて、車両１２が開始コイル３４上を通過したか否かを判断する（Ｓ１０）。すなわち、ステップＳ１０では、開始コイル３４と終了コイル３６との間の非接触充電の対象となる車両１２が増加したか否かが判断される。

【0062】

車両１２が開始コイル３４上を通過した場合（Ｓ１０におけるＹＥＳ）、設備制御部４６は、カウント値をインクリメントし（Ｓ１１）、ステップＳ１２の処理に進む。カウント値は、開始コイル３４と終了コイル３６との間の車両１２の総数、換言すると、非接触充電の対象となる車両１２の総数を示す。開始コイル３４と終了コイル３６との間に車両１２が存在しない場合、カウント値は０とされる。

【0063】

車両１２が開始コイル３４上を通過しなかった場合（Ｓ１０におけるＮＯ）、設備制御部４６は、ステップＳ１１の処理を行わずにステップＳ１２の処理に進む。この場合、カウント値は変化しない。

【0064】

ステップＳ１２において、設備制御部４６は、オフ側電流センサ４４による電流変化に基づいて、車両１２が終了コイル３６上を通過したか否かを判断する（Ｓ１２）。すなわち、ステップＳ１２では、開始コイル３４と終了コイル３６との間の非接触充電の対象となる車両１２が減少したか否かが判断される。

【0065】

車両１２が終了コイル３６上を通過した場合（Ｓ１２におけるＹＥＳ）、設備制御部４６は、カウント値をデクリメントし（Ｓ１３）、ステップＳ１４の処理に進む。

【0066】

車両１２が終了コイル３６上を通過しなかった場合（Ｓ１２におけるＮＯ）、設備制御部４６は、ステップＳ１３の処理を行わずにステップＳ１４の処理に進む。この場合、カウント値は変化しない。

【0067】

ステップＳ１４において、設備制御部４６は、カウント値が０より大きいか否かを判断する（Ｓ１４）。カウント値が０より大きい場合（Ｓ１４におけるＹＥＳ）、設備制御部４６は、給電コイル３２および終了コイル３６への給電をオン状態とさせ（Ｓ１５）、一連の処理を終了する。カウント値が０以下の場合（Ｓ１４におけるＮＯ）、設備制御部４６は、給電コイル３２および終了コイル３６への給電をオフ状態とさせ（Ｓ１６）、一連の処理を終了する。

【0068】

このように、設備制御部４６は、カウント値が０より大きくなっている期間、給電コイル３２への給電が継続される。これにより、例えば、複数台の車両１２が充電レーン１４に進入し、そのうちの１台が充電レーン１４から退出しても、充電レーン１４から未退出の車両１２の非接触充電を継続させることができる。

【0069】

また、設備制御部４６は、カウント値が０以下となっている期間、給電コイル３２および終了コイル３６の給電をオフさせる。これにより、給電設備３０は、非接触充電の対象となる車両１２が存在しない期間に、給電コイル３２から無駄な電力を送出させないようにすることができる。その結果、給電設備３０は、消費電力および電磁ノイズを抑制することができる。

【0070】

図１２は、充電制御部７０の動作の流れを説明するフローチャートである。充電制御部７０は、所定の制御周期で訪れる割込みタイミングごとに、図１２の一連の処理を実行する。

【0071】

充電制御部７０は、割込みタイミングとなると、充電レーンフラグがオン状態であるか否かを判断する（Ｓ２０）。充電レーンフラグは、自車両が充電レーン１４内に位置するか否かを示すフラグである。充電レーンフラグは、自車両が充電レーン１４内に位置する場合にオン状態とされ、自車両が充電レーン１４内に位置しない場合にオフ状態とされる。

【0072】

充電レーンフラグがオフ状態である場合（Ｓ２０におけるＮＯ）、充電制御部７０は、レーン検出部６８によって充電レーン１４の始端１４ａが検出されたか否かを判断する（Ｓ２１）。

【0073】

充電レーン１４の始端１４ａが検出された場合（Ｓ２１におけるＹＥＳ）、充電制御部７０は、第１スイッチ６０をオンさせる（Ｓ２２）。そして、充電制御部７０は、充電レーンフラグをオンさせ（Ｓ２３）、一連の処理を終了する。これにより、車載コイル２２が電磁石とされ、非接触充電の開始位置の検知が可能となる。

【0074】

また、充電レーンフラグがオン状態である場合（Ｓ２０におけるＹＥＳ）、充電制御部７０は、充電中フラグがオン状態であるか否かを判断する（Ｓ２４）。充電中フラグは、非接触充電の実行中であるか否かを示すフラグである。充電中フラグは、非接触充電の実行中の場合にオン状態とされ、非接触充電が実行されていない場合にオフ状態とされる。

【0075】

充電中フラグがオフ状態である場合（Ｓ２４におけるＮＯ）、充電制御部７０は、電磁石とされた車載コイル２２と開始コイル３４との相互作用による電流変化に基づいて、自車両が非接触充電の開始位置を通過したか否かを判断する（Ｓ２５）。

【0076】

自車両が開始位置を通過していない場合（Ｓ２５におけるＮＯ）、充電制御部７０は、一連の処理を終了する。この場合、自車両が開始位置を通過するまで、車載コイル２２が電磁石として維持される。なお、充電レーンフラグがオンとなってから所定時間が経過しても開始位置を通過しなかった場合、充電制御部７０は、非接触充電が正常に開始されなかったとみなして、第１スイッチ６０および充電レーンフラグをオフさせてもよい。

【0077】

自車両が開始位置を通過した場合（Ｓ２５にけるＹＥＳ）、充電制御部７０は、第１スイッチ６０をオフさせ、（Ｓ２６）、第２スイッチ６２をオンさせる（Ｓ２７）。そして、充電制御部７０は、充電中フラグをオンさせ（Ｓ２８）、一連の処理を終了する。これにより、車載コイル２２の電磁石が解除され、車両１２は、非接触充電が可能な状態となる。

【0078】

また、充電中フラグがオン状態である場合（Ｓ２４におけるＹＥＳ）、充電制御部７０は、充電電流が所定閾値未満であるか否かを判断する（Ｓ２９）。

【0079】

充電電流が所定閾値以上である場合（Ｓ２９におけるＮＯ）、充電制御部７０は、一連の処理を終了する。この場合、車両１２は、非接触充電中となっている。

【0080】

充電電流が所定閾値未満である場合（Ｓ２９におけるＹＥＳ）、充電制御部７０は、充電電流が所定閾値以上から所定閾値未満に変化したタイミングから所定時間が経過したか否かを判断する（Ｓ３０）。所定時間が経過していない場合（Ｓ３０におけるＮＯ）、充電制御部７０は、一連の処理を終了する。

【0081】

なお、所定時間が経過する前に、再度、充電電流が所定閾値以上となった場合、充電制御部７０は、計時をリセットする。これにより、車両１２が複数の給電コイル３２上を進むに従って充電電流が短期間に変化しても、非接触充電を適切に継続させることができる。

【0082】

充電電流が所定閾値以上から所定閾値未満に変化したタイミングから所定時間が経過した場合（Ｓ３０におけるＹＥＳ）、充電制御部７０は、第２スイッチ６２をオフさせる（Ｓ３１）。そして、充電制御部７０は、充電中フラグをオフさせ（Ｓ３２）、充電レーンフラグをオフさせ（Ｓ３３）、一連の処理を終了する。これにより、車両１２は、非接触充電が終了される。

【0083】

以上のように、本実施形態の非接触充電装置１０では、車載バッテリ２０の電力によって車載コイル２２を電磁石にさせ、電磁石にされた車載コイル２２の電流変化に基づいて、充電レーン１４における非接触充電の開始位置が判断される。このため、本実施形態の非接触充電装置１０によれば、車両１２が非接触充電の開始位置を認識できるため、給電設備３０から供給される電力を適切に受電可能となる。

【0084】

また、本実施形態の非接触充電装置１０では、給電コイル３２から受電する車載コイル２２を電磁石として機能させることで、車載コイル２２が非接触充電の開始位置を検出するための要素として兼用される。このため、本実施形態では、受電用の車載コイル２２を有効活用することができ、非接触充電装置１０をコンパクトに構成することが可能となる。

【0085】

また、本実施形態の非接触充電装置１０では、充電レーン１４の始端１４ａの検出に応じて、車載コイル２２が電磁石とされる。このため、本実施形態の非接触充電装置１０では、車載コイル２２を電磁石とさせてから非接触充電の開始位置に到達するまでの時間を極力短くすることができ、車載コイル２２を電磁石とさせるための車載バッテリ２０の消費電力を抑制可能となる。

【0086】

また、充電制御部７０は、電磁石にされた車載コイル２２の電流変化に基づいて、自車両が開始位置を通過したと判断した場合、第１スイッチ６０をオフさせるとともに、第２スイッチ６２をオンさせる。これにより、本実施形態の非接触充電装置１０では、車載コイル２２を通じた非接触充電を遅滞なく開始することができる。

【0087】

また、充電レーン１４での受電量を多くするために、充電レーン１４での車両１２の速度が低速にされることがあり得る。車両１２が低速の場合、終了コイル３６から充電レーン１４の終端１４ｂに至るまでに時間がかかることがある。しかし、本実施形態の充電制御部７０は、車載バッテリ２０への充電電流が所定閾値未満となってから所定時間が経過した場合に第２スイッチ６２をオフさせる。これにより、本実施形態の非接触充電装置１０では、車両１２の速度が低速であっても、終了コイル３６上を通過後に、より早期に第２スイッチ６２をオフさせることができる。

【0088】

また、本実施形態の非接触充電システム１では、非接触充電の開始位置に開始コイル３４が配置されるとともに、車載コイル２２が電磁石にされる。これにより、本実施形態の給電設備３０では、電磁石にされた車載コイル２２が開始コイル３４に到達したことを容易に判断することができ、非接触充電の対象となる車両１２が存在する場合にのみ給電をオンさせることが可能となる。

【0089】

以上、添付図面を参照しながら本発明の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。

【0090】

例えば、上記実施形態では、充電電流が所定閾値未満となってから所定時間が経過した場合に第２スイッチ６２がオフされていた。しかし、充電制御部７０は、レーン検出部６８によって充電レーン１４の終端１４ｂが検出された場合に第２スイッチ６２をオフしてもよい。例えば、高速道路など、車両１２が高速で充電レーン１４を通過する場合、充電電流が所定閾値未満となってから所定時間が経過するまでの走行距離が比較的長くなる。このような充電レーン１４では、終端１４ｂの検出に応じて第２スイッチ６２をオフする態様の方が、終了コイル３６上を通過後に、早期に第２スイッチ６２をオフすることが可能となる。

【符号の説明】

【0091】

１ 非接触充電システム
１０ 非接触充電装置
１４ 充電レーン
２０ 車載バッテリ
２２ 車載コイル
３２ 給電コイル
３４ 開始コイル
６０ 第１スイッチ
６２ 第２スイッチ
６４ 整流器
６８ レーン検出部
７０ 充電制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】