JP2012050288A - 車両用給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用給電装置において、重い送電ケーブル及び給電プラグを持ち運ぶ労力を軽減することができ、さらに、送電ケーブルの余剰部分が、地面と擦れて破損したり邪魔になることを防止できること。
【解決手段】車両用給電装置１において、制御ユニット４４は、駐車検知部５０によって駐車エリア７内での電動車両５の駐車が検知されたことを前提に、操作・表示部４２に対する操作の内容に従って、給電プラグ８の移動の制御信号を出力する。昇降ユニット１０は、駐車エリア７の上方において、制御信号に従ってコードリール１１への送電ケーブル９の巻き取り及びコードリール１１からの送電ケーブルの繰り出しを行うことにより、送電ケーブル９を通じて垂下された給電プラグを昇降させる。二次元移動部２０，３０は、駐車エリア７の上方において昇降ユニット１０を支持しつつ、制御信号に従って昇降ユニット１０を水平面内において二次元移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両の充電ポートに接続されることにより、電源から得た電力を充電ポートを通じて電動車両のバッテリへ供給する車両用給電装置に関する。

昨今、電気自動車及びハイブリッド自動車など、大容量のバッテリを備える電動車両が普及しつつある。それに伴い、電動車両のバッテリを充電するための電力を電動車両へ供給する車両用給電装置の普及が重要となっている。

車両用給電装置は、電源から得た電力を伝送する送電ケーブルと、送電ケーブルの末端に設けられ、電動車両の充電ポートに接続されることにより送電ケーブルから充電ポートを通じて電動車両のバッテリへ電力を供給する給電プラグとを備える。通常、電動車両の所有者などの操作者は、充電の開始前に、操作盤又は壁などにセットされた給電プラグの部分を手に持ち、その給電プラグを電動車両の充電ポートの位置まで運び、給電プラグを充電ポートへ接続する。

また、特許文献１には、送電ケーブルをドラムに巻き取る機能及びドラムから送電ケーブルを及び繰り出す機能を備えた電動車両充電用のコードセットが示されている。このコードセットは、壁などに固定され、充電が行われないときには送電ケーブルを巻き取って筐体内に収容し、充電が行われるときに、必要な長さ分の送電ケーブルをドラムから繰り出す。なお、送電ケーブルの巻き取りは、手操作でドラムを回転することによって行われる。

特開２０１０−５２８６１号公報

ところで、現状、車両用給電装置における送電ケーブル及び給電プラグは、絶縁性能及び耐久性能を十分に確保できる構造を有するために比較的重い。さらに、現状、電動車両における充電ポートの位置は統一されていない。従って、車両用給電装置においては、給電プラグの移動可能範囲を十分に確保するために、比較的長い送電ケーブルが採用される。

以上のことから、従来の車両用給電装置は、重い送電ケーブル及び給電プラグを取り扱いつつ給電プラグを充電ポートに接続する作業に要する労力が大きいという問題点を有している。また、従来の車両用給電装置は、長い送電ケーブルの余剰部分が地面に擦れて破損しやすいという問題点も有している。さらに、従来の車両用給電装置は、長い送電ケーブルの余剰部分が駐車及び作業などの邪魔になるという問題点も有している。

また、特許文献１に示されるコードセットが採用された場合であっても、上記の各問題点は依然として残る。例えば、重い送電ケーブルを手操作で巻き取り又は繰り出す作業の労力は大きい。また、充電中においては、送電ケーブルが壁などに固定されたコードセットから繰り出された状態であるため、送電ケーブルの余剰部分が地面に擦れて破損しやすく、送電ケーブルの余剰部分が邪魔になる。

本発明の目的は、車両用給電装置において、重い送電ケーブル及び給電プラグを持ち運ぶ労力を軽減することができ、さらに、送電ケーブルの余剰部分が、地面と擦れて破損したり邪魔になることを防止できることである。

上記の目的を達成するために、第１発明に係る車両用給電装置は、以下に示される各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、電源から得た電力を伝送する送電ケーブルである。
（２）第２の構成要素は、送電ケーブルの末端に設けられ、電動車両の充電ポートに接続されることにより送電ケーブルから充電ポートを通じて電動車両のバッテリへ電力を供給する給電プラグである。
（３）第３の構成要素は、予め定められた駐車エリア内に電動車両が駐車したことを検知する駐車検知部である。
（４）第４の構成要素は、駐車検知部により電動車両の駐車が検知されたことを前提に、所定の操作部に対する操作の内容に従って、給電プラグの移動の制御信号を出力する移動制御部である。
（５）第５の構成要素は、駐車エリアの上方において、制御信号に従ってコードリールへの送電ケーブルの巻き取り及びコードリールからの送電ケーブルの繰り出しを行うことにより、送電ケーブルを通じて垂下された給電プラグを昇降させる昇降部である。
（６）第６の構成要素は、駐車エリアの上方において昇降部を支持しつつ、制御信号に従って昇降部を水平面内において二次元移動させる二次元移動部である。

また、第２発明に係る車両用給電装置は、第１発明に係る車両用給電装置が備える構成要素に加え、さらに、次の各構成要素を備える。
（７）第７の構成要素は、給電プラグが充電ポートに接続されていることを検知する接続検知部である。
（８）第８の構成要素は、入力される切替信号に従って電源と給電プラグとの電気的な接続と遮断とを切り替える給電スイッチである。
（９）第９の構成要素は、接続検知部により充電ポートへの給電プラグの接続が検知されていないときに給電スイッチに対して遮断の前記切替信号を出力し、接続検知部により充電ポートへの給電プラグの接続が検知されていることを前提に給電スイッチに対して接続の切替信号を出力するスイッチ制御部である。

また、第３発明に係る車両用給電装置は、第１発明又は第２発明に係る車両用給電装置の構成要素を備え、さらに、次の各構成を備える。まず、二次元移動部は、複数の駐車検知部各々に対応した複数の駐車エリアに渡る範囲の上方において昇降部を移動可能である。さらに、移動制御部は、給電プラグの移動範囲を、駐車検知部により電動車両の駐車が検知された一部の駐車エリアに対応する範囲内に制限する制約の下で、操作部に対する操作の内容に従った制御信号を出力する。

また、第４発明に係る車両用給電装置は、第１発明から第３発明のいずれかに係る車両用給電装置の構成要素に加え、さらに、操作部に対する操作の内容に従って、駐車エリアに対応する複数の目標位置の候補の中から一つの目標位置を選択する位置選択部を備える。そして、移動制御部は、位置選択部により選択された目標位置へ給電プラグを移動させる制御信号を自動的に出力する目標位置移動制御部を備える。

本発明（第１発明から第４発明）に係る車両用給電装置においては、給電プラグは、昇降部及び二次元移動部により、送電ケーブルを通じて垂下された状態で駐車エリア上方の三次元空間を移動する。また、給電プラグの移動は、操作部を通じた操作に従って制御される。従って、本発明によれば、重い送電ケーブル及び給電プラグを持ち運ぶ労力が軽減される。さらに、給電プラグは、送電ケーブルを通じて垂下される懸垂式の給電プラグであるため、給電プラグが充電ポートに接続された状態においても、送電ケーブルの余剰部分が、地面と擦れて破損したり、駐車エリアにおける車両及び人の移動の邪魔になることがない。

また、本発明のように、懸垂式の給電プラグが採用された場合、いたずらなどによって不必要に操作部の操作が行われることにより、降下してきた給電プラグが人に当たるなどの危険が伴う。しかしながら、本発明によれば、電動車両の駐車が検知されたことを前提に、給電プラグの移動が可能になるため、不要な操作による危険を防止できる。

また、第２発明によれば、給電プラグは、充電ポートへの給電プラグの接続が検知されていることを前提に、給電スイッチを通じて電源と電気的に接続される。そのため、操作者が、垂下された給電プラグに触れて感電する危険を回避できる。

また、第３発明によれば、給電プラグが、複数の駐車エリアに渡る範囲において移動可能である場合に、給電プラグの移動範囲は、電動車両の駐車が検知された一部の駐車エリアに対応する範囲内に制限される。そのため、操作者の誤操作などにより、降下してきた給電プラグが空きの駐車エリアに存在する人又は物に当たってしまう危険を防止できる。

また、第４発明によれば、操作者が、駐車エリアに対応する複数の目標位置の候補の中から一つの目標位置を選択する操作を行うだけで、給電プラグは、選択された一つの目標位置まで自動的に移動する。その結果、操作者が、給電プラグの位置を確認しつつ、給電プラグを目標位置まで移動させる操作を行う手間が省かれ、操作の容易性がより高まる。

本発明の実施形態に係る車両用給電装置１の概略構成図である。 車両用給電装置１による給電制御の手順を示すフローチャートである。 車両用給電装置１における給電プラグの許容移動範囲及び目標位置の一例を表す図である。 車両用給電装置１が出力する操作画面の一例を表す図である。 車両用給電装置１に適用可能な他の二次元移動装置の概略構成図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。

まず、図１を参照しつつ、本発明の実施形態に係る車両用給電装置１の構成について説明する。車両用給電装置１は、電気自動車及びハイブリッド自動車など、大容量のバッテリ５３を備える電動車両５における充電ポート５１に接続され、交流電源４１から得た電力を充電ポート５１を通じて電動車両５のバッテリ５３へ供給する装置である。

＜車両内充電装置＞
ところで、電動車両５に搭載された車両内充電装置は、充電ポート５１及び充電回路５３などを備えている。充電ポート５１は、車両用給電装置１の給電プラグ８が接続される部分である。充電回路５２は、車両用給電装置１の給電プラグ８から充電ポート５１を通じて伝送される交流電力をバッテリ５３の仕様に合った直流電力へ変換し、その直流電力をバッテリ５３に供給することにより、バッテリ５３の充電を行う回路である。例えば、充電回路５２は、交流電力を整流する整流回路、又は交流電圧をバッテリ５３の仕様に合った直流電圧へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータ回路などである。

電動車両５が備えるバッテリ５３は、電動車両５の走行のための動力源である電動機及び電動車両５に搭載された各種電装部品に電力を供給する充電池である。バッテリ５３は、例えば、ニッケル水素電池又はリチウムイオン電池などである。

なお、電動車両５に搭載された車両内充電装置は、以上に示した構成要素の他、電流計、充電回路５２を制御する制御装置なども備えるが、図１にはそれらの記載は省略されている。

一方、車両用給電装置１は、給電プラグ８、送電ケーブル９、複数の車両計量機５０、昇降ユニット１０、横移動装置２０、縦移動装置３０及び制御盤４０を備えている。複数の車両計量機５０は、複数の駐車エリア７ごとに設けられており、縦移動装置３０は、複数の駐車エリア７に渡る範囲の上方の天井部６に設置されている。

＜送電ケーブル＞
送電ケーブル９は、交流電源４１から得られる電力を交流電源４１から給電プラグ８まで電装するケーブルである。送電ケーブル９は、給電プラグ８から、昇降ユニット１０、横移動装置２０、縦移動装置３０及び制御盤４０を経て交流電源４１まで配設される。この送電ケーブル９は、概ね、第１送電ケーブル９１から第５送電ケーブル９５までの５つの部分に区分される。

第１送電ケーブル９１は、給電プラグ８が直接接続され、給電プラグ８との接続部から昇降ユニット１０に至るまでの範囲に設けられたケーブルである。第２送電ケーブル９２は、昇降ユニット１０を出た部分から横移動装置２０に至るまでの範囲に設けられたケーブルである。第３送電ケーブル９３は、横移動装置２０を出た部分から縦移動装置３０に至るまでの範囲に設けられたケーブルである。第４送電ケーブル９４は、縦移動装置３０を出た部分から、制御盤４０内の給電リレー４３の二次側端子に至るまでの範囲に設けられたケーブルである。そして、第５送電ケーブル９５は、制御盤４０内の給電リレー４３の一次側端子から交流電源４１に至るまでの範囲に設けられたケーブルである。

＜給電プラグ＞
給電プラグ８は、送電ケーブル９の末端に設けられ、電動車両５の充電ポート５１に接続されることにより送電ケーブル９から充電ポート５１を通じて電動車両５のバッテリ５３へ電力を供給するプラグである。

＜車両計量機＞
車両計量機５０は、各駐車エリア７に駐車された電動車両５の重量を検出する計量機である。車両計量機５０は、電動車両５が乗り上がる計量台を備え、その計量台は、その上面が、各駐車エリア７において周囲の地面又は床面とほぼ面一になるように各駐車エリア７に埋め込まれている。車両計量機５０の検出値が、予め定められたしきい値以上であることは、その車両計量機５０が配置された駐車エリア７内に電動車両５が駐車したことを表す。即ち、車両計量機５０は、予め定められた駐車エリア７内に電動車両５が駐車したことを検知する駐車検知部の一例である。

＜昇降ユニット＞
昇降ユニット１０は、コードリール１１と、昇降モータ１２と、昇降センサ１３とを備えている。昇降ユニット１０は、駐車エリア７の上方の一定の高さの位置において、横移動装置２０によって支持されている。

コードリール１１は、第１送電ケーブル９１における給電プラグ８が設けられた側の第１の端部に対して反対側の第２の端部が固定され、回転可能に支持されたドラム部を備える。さらに、コードリール１１は、例えば、周知のスリップリング機構など、ドラム部の回転に連動して回転する第１送電ケーブル９１の第２の端部と、第２送電ケーブル９２とを電気的に接続する機構を備えている。

昇降モータ１２は、制御盤４０の制御ユニット４４から出力される昇降制御信号に従って正回転又は逆回転し、コードリール１１を回転駆動するモータである。昇降モータ１２が正回転することにより、正回転するコードリール１１が送電ケーブル９１を巻き取り、第１送電ケーブル９１を通じて垂下された給電プラグ８は上昇する。また、昇降モータが逆回転することにより、逆回転するコードリール１１が、既に巻き取っている第１送電ケーブル９１を繰り出し、第１送電ケーブル９１を通じて垂下された給電プラグ８は下降する。

以上に示したように、昇降ユニット１０は、駐車エリア７の上方において、昇降制御信号に従ってコードリール１１への第１送電ケーブル９１の巻き取り及びコードリール１１からの第１送電ケーブルの繰り出しを行うことにより、第１送電ケーブル９１を通じて垂下された給電プラグ８を昇降させる装置である。

また、昇降センサ１３は、例えば、コードリール１１の正回転及び逆回転の回数をカウントすることなどにより、給電プラグ８の高さを検出するセンサである。昇降センサ１３の検出結果は、無線通信又は不図示の制御信号線を通じて、制御盤４０内の制御ユニット４４へ伝送される。

＜横移動装置＞
横移動装置２０は、駐車エリア７の上方において、昇降ユニット１０を一定の高さで支持しつつ、制御盤４０内の制御ユニット４４から出力される横移動制御信号に従って、昇降ユニット１０を水平面内において直線移動させる装置である。以下、横移動装置２０による昇降ユニット１０の移動方向をＸ軸方向と称する。

横移動装置２０は、第１レール２１と、第１可動支持部２２と、第１環状ベルト２３と、２つの第１ベルト支持ローラ２４と、横移動用モータ２５と、横位置センサ２６とを備えている。

第１レール２１は、直線状に伸びて形成され、その長手方向がＸ軸方向に沿うように、縦移動装置２０によって一定の高さで支持されている。第１可動支持部２２は、昇降ユニット１０が固定された部分であり、第１レール２１によって、Ｘ軸方向に移動可能に支持されている。例えば、第１可動支持部２２は、第１レール２１上を転がる車輪と、その車輪の軸に対して回転自在に支持され、昇降ユニット１０が固定された支持部とを備えている。

第１環状ベルト２３は、環状に形成された線状又は帯状の部材であり、その一部が第１可動支持部２２に固定されている。２つの第１ベルト支持ローラ２４は、第１レール２１におけるＸ軸方向の両端部付近各々に固定され、第１環状ベルト２３をＸ軸方向を長手方向とする環状に保持した状態で回転可能に支持する回転機構である。

横移動用モータ２５は、制御盤４０の制御ユニット４４から出力される横移動制御信号に従って正回転又は逆回転し、２つの第１ベルト支持ローラ２４の少なくとも一方を回転駆動するモータである。横移動モータ２５が正回転することにより、正回転する第１ベルト支持ローラ２４及び第１環状ベルト２３の動きに連動して、昇降ユニット１０がＸ軸方向における正方向へ直線移動する。横移動モータ２５が逆回転することにより、逆回転する第１ベルト支持ローラ２４及び第１環状ベルト２３の動きに連動して、昇降ユニット１０がＸ軸方向における負方向へ直線移動する。

また、横位置センサ２６は、例えば、第１ベルト支持ローラ２４の正回転及び逆回転の回数をカウントすることなどにより、昇降ユニット１０のＸ軸方向の位置、即ち、給電プラグ８のＸ軸方向の位置を検出するセンサである。横位置センサ２６の検出結果は、無線通信又は不図示の制御信号線を通じて、制御盤４０内の制御ユニット４４へ伝送される。

＜縦移動装置＞
縦移動装置３０は、駐車エリア７の上方において、横移動装置２０を一定の高さで支持しつつ、制御盤４０内の制御ユニット４４から出力される縦移動制御信号に従って、横移動装置２０の第１レール２１を水平面内において直線移動させる装置である。以下、縦移動装置３０による第１レール２１の移動方向をＹ軸方向と称する。

縦移動装置３０は、２つの第２レール３１と、２つの第２可動支持部３２と、２つの第２環状ベルト３３と、４つの第２ベルト支持ローラ３４と、２つの横移動用モータ３５と、縦位置センサ３６とを備えている。

２つの第２レール３１は、直線状に伸びて形成され、その長手方向がＹ軸方向に沿うように、天井部６に平行に固定されている。２つの第２レール３１各々に設けられた第２可動支持部３２は、横移動装置２０の第１レール２１の両端部各々が固定された部分であり、第２レール３１によって、Ｙ軸方向に移動可能に支持されている。例えば、第２可動支持部３２は、第２レール３１上を転がる車輪と、その車輪の軸に対して回転自在に支持され、第１レール２１が固定された支持部とを備えている。

２つの第２レール３１各々に設けられた第２環状ベルト３３は、環状に形成された線状又は帯状の部材であり、その一部が第２可動支持部３２に固定されている。２つの第２レール３１各々に対して２つずつ設けられた第２ベルト支持ローラ３４は、第２レール３１各々におけるＹ軸方向の両端部付近各々に固定され、第２環状ベルト３３をＹ軸方向を長手方向とする環状に保持した状態で回転可能に支持する回転機構である。

２つの第２レール３１各々に設けられた縦移動用モータ３５は、制御盤４０の制御ユニット４４から出力される縦移動制御信号に従って正回転又は逆回転し、第２レール３１ごとに２つの第２ベルト支持ローラ３４の少なくとも一方を回転駆動するモータである。縦移動モータ３５が正回転することにより、正回転する第２ベルト支持ローラ３４及び第２環状ベルト３３の動きに連動して、第１レール２１は、Ｘ軸方向に沿う姿勢のままＹ軸方向における正方向へ直線移動する。縦移動モータ３５が逆回転することにより、逆回転する第２ベルト支持ローラ３４及び第２環状ベルト３３の動きに連動して、第１レール２１は、Ｘ軸方向に沿う姿勢のままＹ軸方向における負方向へ直線移動する。

また、縦位置センサ３６は、例えば、第２ベルト支持ローラ３４の正回転及び逆回転の回数をカウントすることなどにより、第１レール２１のＹ軸方向の位置、即ち、給電プラグ８のＹ軸方向の位置を検出するセンサである。縦位置センサ３６の検出結果は、無線通信又は不図示の制御信号線を通じて、制御盤４０内の制御ユニット４４へ伝送される。

以上に示した横移動装置２０及び縦移動装置３０は、駐車エリア７の上方において、制御盤４０内の制御ユニット４４からの制御信号に従って、昇降ユニット１０を水平面内において二次元移動させる。ここで、横移動装置２０及び縦移動装置３０は、複数の車両計量機５０各々に対応した複数の駐車エリア７に渡る範囲の上方において昇降ユニット１０を移動可能である。以下、横移動装置２０と縦移動装置３０とを併せて二次元移動装置２０，３０と総称する。

また、第３送電ケーブル９３は、第２レール３１によってＹ軸方向に沿って移動自在に支持された複数の可動支持部３８により、その複数箇所において支持されている。可動支持部３８は、例えば、Ｙ軸方向に沿って第２レール３１に形成された溝３７に嵌り込んだ状態で、その溝３７内を摺動する。これにより、第３送電ケーブル９３は、Ｙ軸方向の寸法が、第２レール３１の移動に応じて伸縮自在に変化する。また、第２送電ケーブル９２も、第１レール２１によってＸ軸方向に沿って移動自在に支持された複数の可動支持部（不図示）により、その複数箇所において支持されている。これにより、第２送電ケーブル９２は、Ｘ軸方向の寸法が、昇降ユニット１０の移動に応じて伸縮自在に変化する。

一方、第４送電ケーブル９４及び第５送電ケーブル９５は、予め定められた経路に固定される状態で配線されたケーブルである。

＜制御盤＞
制御盤４０には、交流電源４１と、操作・表示部４２と、給電リレー４３と、制御ユニット４４と、接続検知回路４５とが設けられている。

操作・表示部４２は、例えば、液晶タッチパネルなどであり、操作者により操作されて情報を入力する操作部としての機能と、操作者に提供する情報を出力する表示部としての機能とを併せ持つ。操作・表示部４２により操作者の操作に応じて入力された情報は、制御ユニット４４へ伝送される。また、操作・表示部４２による出力情報は、制御ユニット４４から伝送される。

給電リレー４３は、入力される切替信号に従って第５送電ケーブル９５と第４送電ケーブル９４との電気的な接続と遮断とを切り替えるスイッチである。この給電リレー４３により、交流電源４１と給電プラグ８との電気的な接続と遮断とが切り替えられる。給電リレー４３の初期状態は、遮断状態である。即ち、初期状態において、制御ユニット４４から給電リレー４３に対し、経路遮断の切替信号が出力されている。

接続検知回路４５は、給電プラグ８が電動車両５の充電ポート５１に対して正常に接続されていることを検知する回路である。例えば、接続検知回路４５は、給電リレー４３が遮断状態であるときに、第４送電ケーブル９４に対して所定の電圧を印加するとともに、第４伝送ケーブル９４に流れる電流を検出する。そして、接続検知回路４５は、電圧印加に応じて予め定められたレベルの微弱電流が検出された場合に、給電プラグ８が電動車両５の充電ポート５１に対して正常に接続されていると判定し、そうでない場合には正常に接続されていないと判定する。

制御ユニット４４は、操作・表示部４２、給電リレー４３及び接続検知回路４５を制御する回路である。制御ユニット４４は、制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリと、そのメモリに記憶されたプログラムを実行することにより、各種の演算を行うＭＰＵ（Micro Processor Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサとを備えている。

＜給電制御の手順＞
次に、図２に示されるフローチャートを参照しつつ、車両用給電装置１の制御ユニット４４による給電制御の手順の一例について説明する。なお、以下の説明において、Ｓ１〜Ｓ１１は、処理の手順の識別符号である。

＜ステップＳ１＞
まず、制御ユニット４４は、車両計量機５０の検出結果を随時入力し、その検出結果に基づいて、駐車エリア７に電動車両５が駐車されたか否かを随時判別する（Ｓ１）。そして、制御ユニット４４は、駐車エリア７に電動車両５が駐車されたことを検知した場合に、処理を以下のステップＳ２以降の処理へ移行させる。

＜ステップＳ２＞
車両計量機５０の検出結果により電動車両５の駐車が検知されると、制御ユニット４４は、駐車が検知された駐車エリア７に対応する給電プラグ８の許容移動範囲を設定する（Ｓ２）。許容移動範囲は、駐車エリア７ごとに予め設定されたＸ軸方向及びＹ軸方向における位置の範囲であり、給電プラグ８の移動範囲は、以後、許容移動範囲内に制限される。

許容移動範囲は、例えば、制御ユニット４４の記憶部に予め記憶されている。ステップＳ２では、駐車エリア７ごとに予め設定されている複数の許容移動範囲の候補の中から、駐車が検知された駐車エリア７に対応する一つの許容移動範囲が選択される。以下、駐車が検知された駐車エリア７のことを、対象駐車エリア７ａと称する。この対象駐車エリア７ａは、複数の駐車エリア７の中で、車両計量機５０により電動車両５の駐車が検知された一部の駐車エリア７である。

図３は、車両用給電装置１における給電プラグ８の許容移動範囲４及び目標位置４１の候補の一例を表す図である。図３に示されるように、駐車エリア７ごとに、その駐車エリア７の外縁を形成する一定の範囲が、許容移動範囲４として設定されている。一般に、充電ポート５１は、電動車両５のフロントグリル、リアグリル、又は側面部など、電動車両５の周囲の面に配置されている。許容移動範囲４が、駐車エリア７の外縁の部分に設定されることにより、給電プラグ８を充電プラグ８の最寄りの位置まで移動させることができるとともに、給電プラグ８が電動車両５に接触することを回避できる。

また、目標位置４１は、駐車エリア７ごとに予め設定されたＸ軸方向及びＹ軸方向における位置であり、駐車エリア７ごとに複数の目標位置４１の候補が、予め設定されている。目標位置４１の候補は、例えば、図３に示されるように、駐車エリア７に駐車した電動車両５のフロントグリルの中央部、リアグリルの中央部及び４つのタイヤの付近など、電動車両５において充電ポート５１が配置されている可能性の高い部位に対する最寄りの位置に設定されている。

＜ステップＳ３＞
続いて、制御ユニット４４は、二次元移動装置２０，３０に対して横移動制御信号及び縦移動制御信号を出力することにより、給電プラグ８を許容移動範囲４内の位置へ水平動させる（Ｓ３）。例えば、制御ユニット４４は、許容移動範囲４内の初期位置と、横位置センサ２６及び縦位置センサ３６により検出される給電プラグ８の現在位置との偏差を算出し、さらに、その偏差を無くすための横移動制御信号及び縦移動信号を算出する。許容移動範囲４内の初期位置は、例えば、駐車エリア７ごとに予め定められた位置、又は現在位置の最寄り位置などであることが考えられる。

＜ステップＳ４＞
次に、制御ユニット４４は、操作・表示部４２に、操作者が給電プラグ８の移動に関する操作を行うための操作画面を表示させる（Ｓ４）。

図４は、制御ユニット４４が操作・表示部４２に出力させる操作画面の一例である。図４に示されるように、操作画面には、駐車エリア７を示すエリア描画７ｇと、複数の目標位置４１の候補の中から目当ての目標位置４１を選択するための目標位置選択ボタン４１ｇのアイコンとが含まれている。目標位置選択ボタン４１ｇは、駐車エリア７と目標位置４１との位置関係に対応するように、エリア描画７ｇの位置を基準にして配置されている。操作者は、複数の目標位置選択ボタン４１ｇのアイコンのうちのいずれか一つをタッチすることにより、実際の充電ポート５１の位置に対して最も近い目標位置４１を選択する。

さらに、操作画面において、給電プラグ８が目標位置４１へ到達した後に、給電プラグ８の位置を許容移動範囲４内で移動させるための位置調整用の操作ボタン１０ｇ，２０ｇ，３０ｂのアイコンが表示される。位置調整用の操作ボタンには、給電プラグ８を上方向又は下方向へ移動させるための昇降ボタン１０ｇと、給電プラグ８をＸ軸方向へ移動させるための横移動ボタン２０ｇと、給電プラグ８をＹ軸方向へ移動させるための縦移動ボタン３０ｇとが含まれる。

＜ステップＳ５，Ｓ６＞
続いて、制御ユニット４４は、操作・表示部４２に表示させた操作画面に対する目標位置４１の選択操作が検知されることを監視する（Ｓ５）。そして、目標位置４１の選択操作が検知されると、制御ユニット４４は、二次元移動装置２０，３０に対して横移動制御信号及び縦移動制御信号を出力することにより、給電プラグ８を選択された目標位置４１へ水平動させる（Ｓ６）。例えば、制御ユニット４４は、許容移動範囲４内の目標位置４１と、横位置センサ２６及び縦位置センサ３６により検出される給電プラグ８の現在位置との偏差を算出し、さらに、その偏差を無くすための横移動制御信号及び縦移動信号を算出する。

＜ステップＳ７＞
そして、給電プラグ８が目標位置４１まで移動すると、制御ユニット４４は、昇降ユニット１０に対して昇降制御信号を出力することにより、給電プラグ８を予め定められた高さまで降下させる（Ｓ７）。このステップＳ７において給電プラグ８が降下して到達する高さは、概ね、一般的な電動車両５において充電ポート５１が配置されている高さである。これにより、多くの場合、給電プラグ８は、そのまま充電ポート５１へ接続可能な位置で垂下された状態で保持される。

＜ステップＳ８＞
次に、制御ユニット４４は、接続検知回路４５により、給電プラグ８が充電ポート５１に対して正常に接続されたことが検知されることを監視する（Ｓ８）。

＜ステップＳ９，Ｓ１０＞
さらに、制御ユニット４４は、充電ポート５１に対する給電プラグ８の接続状態を監視しつつ、給電プラグ８の正常な接続が検知されるまで、以下に示すステップＳ９，Ｓ１０の処理を実行する。まず、制御ユニット４４は、操作画面での給電プラグ８の位置調整の操作、即ち、位置調整用の操作ボタン１０ｇ，２０ｇ，３０ｂのアイコン操作が検知されたか否かを監視する（Ｓ９）。

そして、位置調整の操作が検知されるごとに、制御ユニット４４は、操作内容に従って給電プラグ８の位置を移動させる制御を行う（Ｓ１０）。即ち、昇降ボタン１０ｇの操作が検知されたときは、操作されたボタンが示す方向に応じた昇降制御信号が、昇降ユニット１０に対して出力される。また、横移動ボタン２０ｇの操作が検知されたときは、操作されたボタンが示す方向に応じた横移動制御信号が、横移動装置２０に対して出力される。また、縦移動ボタン３０ｇの操作が検知されたときは、操作されたボタンが示す方向に応じた縦移動制御信号が、縦移動装置３０に対して出力される。

但し、制御ユニット４４は、横位置センサ２６及び縦位置センサ３６により検出される給電プラグ８の現在位置とステップＳ２で設定された許容移動範囲４とを常時比較する。そして、制御ユニット４４は、許容移動範囲４を超える位置への位置調整の操作が検知された場合、その操作に応じた制御信号の出力は行わない。

さらに、制御ユニット４４は、昇降センサ１３により検出される給電プラグ８の現在位置（高さ）と、地面よりも高い予め定められた下限高さとを常時比較する。そして、制御ユニット４４は、下限高さよりも低い位置への位置調整の操作が検知された場合、その操作に応じた制御信号の出力は行わない。

以上に示したように、制御ユニット４４は、給電プラグ８の移動範囲を、対象駐車エリア７ａに対応する範囲内に制限する制約の下で、操作・表示部４２に対する操作の内容に従った制御信号を出力する。なお、制御ユニット４４は、移動制御部の一例である。

＜ステップＳ１１＞
一方、給電プラグ８の正常な接続が検知されると、制御ユニット４４は、給電リレー４３に対して給電経路を接続状態へ切り替える切替信号であるＯＮ信号を出力し（Ｓ１１）、その後、給電制御を終了させる。

このように、接続検知回路４５によって充電ポート５１への給電プラグ８の正常な接続が検知されていない初期状態においては、制御ユニット４４は、給電リレー４３に対して経路遮断の切替信号を出力する。そして、制御ユニット４４は、接続検知回路４５によって充電ポート５１への給電プラグ８の正常な接続が検知されていることを前提に、給電リレー４３に対して経路接続の切替信号を出力する。なお、制御ユニット４４は、スイッチ制御部の一例でもある。

車両用給電装置１においては、給電プラグ８は、昇降ユニット１０及び二次元移動装置２０，３０により、送電ケーブル９を通じて垂下された状態で駐車エリア７上方の三次元空間を移動する。また、給電プラグ８の移動は、操作・表示部４２を通じた操作に従って制御される。重い送電ケーブル９及び給電プラグ８を持ち運ぶ労力が軽減される。さらに、給電プラグ８は、送電ケーブル９を通じて垂下される懸垂式の給電プラグ８であるため、給電プラグ８が充電ポート５１に接続された状態においても、送電ケーブル９の余剰部分が、地面と擦れて破損したり、駐車エリア７における車両及び人の移動の邪魔になることがない。

また、懸垂式の給電プラグ８が採用された場合、いたずらなどによって不必要に操作・表示部４２の操作が行われることにより、降下してきた給電プラグ８が人に当たるなどの危険が伴う。しかしながら、車両用給電装置１においては、電動車両５の駐車が検知されたことを前提に、給電プラグ８の移動が可能になるため、不要な操作による危険を防止できる。

また、給電プラグ８は、充電ポート５１への給電プラグ８の正常な接続が検知されていることを前提に、給電リレー４３を通じて交流電源４１と電気的に接続される。そのため、操作者が、垂下された給電プラグ８に触れて感電する危険を回避できる。

また、給電プラグ８は、複数の駐車エリア７に渡る範囲において移動可能であるが、給電プラグ８の移動範囲は、電動車両５の駐車が検知された一部の駐車エリア７に対応する範囲内に制限される。そのため、操作者の誤操作などにより、降下してきた給電プラグ８が空きの駐車エリア７に存在する人又は物に当たってしまう危険は回避される。

また、操作者が、対象駐車エリア７ａに対応する複数の目標位置４１の候補の中から一つの目標位置４１を選択する操作を行うだけで、給電プラグ８は、選択された一つの目標位置４１まで自動的に移動する。その結果、操作者が、給電プラグ８の位置を確認しつつ、給電プラグ８を目標位置４１まで移動させる操作を行う手間が省かれ、操作の容易性がより高い。

＜他の例＞
図５は、車両用給電装置１に適用可能な他の二次元移動装置の概略構成図である。図５に示される二次元移動装置は、図１に示された横移動装置２０と、横移動装置２０を回転させる回転装置６０とを備えている。

回転装置６０は、円形フレーム６１と、フレーム支持ローラ６２と、回転駆動モータ６３とを備えている。円形フレーム６１は、横移動装置２０の第１レール２１を支持する円環状の部材である。フレーム支持ローラ６２は、円形フレーム６１を水平面内において回転自在に支持するローラである。回転駆動もオー多６３は、円形フレーム６１を回転駆動するモータである。

円形フレーム６１が回転することにより、円形フレーム６１に支持された第１レール２１の水平面内における回転角度θが変化する。従って、第１レール２１に沿って直線移動可能に支持された昇降ユニット１０は、第１レール２１の角度θと、第１レール２１に沿うＸ軸方向における位置とが変化することにより、水平面内において二次元移動する。

図５に示される二次元移動装置２０，６０が採用された場合、制御ユニット４４は、横移動装置２０に対して横移動制御信号を出力し、回転装置６０に対して回転角度θを指定する回転制御信号を出力する。また、制御ユニット４４は、操作画面に、昇降ボタン１０ｇ及び横移動ボタン２０ｇに加え、回転方向を指定する操作ボタンを表示させ、それらのボタンの操作に応じた制御信号を出力する。

車両用給電装置１において、図１に示された二次元移動装置２０，３０の代わりに、図５に示されるような二次元移動装置２０，６０が採用された場合であっても、前述したのと同様の効果が得られる。

また、車両用給電装置１は、駐車エリア１が１つである対象に対しても適用可能である。また、駐車エリア１が３つ以上存在する対象に対しても適用可能である。

また、駐車エリア１に電動車両５が駐車したことを検知するセンサとして、車両計量機５０以外のセンサ、例えば、赤外線センサ、超音波センサ及び光センサなどのセンサが採用されることも考えられる。

１ 車両用給電装置
４ 許容移動範囲
４ａ 目標位置
５ 電動車両
６ 天井部
７ 駐車エリア
７ａ 対象駐車エリア
７ｇ エリア描画
８ 給電プラグ
９ 送電ケーブル
１０ 昇降ユニット
１０ｇ 昇降ボタン
１１ コードリール
１２ 昇降モータ
１３ 昇降センサ
２０，３０ 二次元移動装置
２０，６０ 二次元移動装置
２０ 横移動装置
２０ｇ 横移動ボタン
２１ 第１レール
２２ 第１可動支持部
２３ 第１環状ベルト
２４ 第１ベルト支持ローラ
２５ 横移動モータ
２５ 横移動モータ
２６ 横位置センサ
３０ 縦移動装置
３０ｇ 縦移動ボタン
３１ 第２レール
３２ 第２可動支持部
３３ 第２環状ベルト
３４ 第２ベルト支持ローラ
３５ 縦移動モータ
３６ 縦位置センサ
３７ 溝
３８ 可動支持部
４０ 制御盤
４１ 交流電源
４１ｇ 目標位置選択ボタン
４２ 操作・表示部
４３ 給電リレー
４４ 制御ユニット
４５ 接続検知回路
５０ 車両計量機
５１ 充電ポート
５２ 充電回路
５３ バッテリ
６０ 回転装置
６１ 円形フレーム
６２ フレーム支持ローラ
６３ 回転駆動モータ
９１ 第１送電ケーブル
９２ 第２送電ケーブル
９３ 第３送電ケーブル
９４ 第４送電ケーブル
９５ 第５送電ケーブル

Claims (4)

1. 電源から得た電力を伝送する送電ケーブルと、
   前記送電ケーブルの末端に設けられ、電動車両の充電ポートに接続されることにより前記送電ケーブルから前記充電ポートを通じて前記電動車両のバッテリへ電力を供給する給電プラグと、を備えた車両用給電装置であって、
   予め定められた駐車エリア内に前記電動車両が駐車したことを検知する駐車検知部と、
   前記駐車検知部により前記電動車両の駐車が検知されたことを前提に、所定の操作部に対する操作の内容に従って、前記給電プラグの移動の制御信号を出力する移動制御部と、
   前記駐車エリアの上方において、前記制御信号に従ってコードリールへの前記送電ケーブルの巻き取り及び前記コードリールからの前記送電ケーブルの繰り出しを行うことにより、前記送電ケーブルを通じて垂下された前記給電プラグを昇降させる昇降部と、
   前記駐車エリアの上方において前記昇降部を支持しつつ、前記制御信号に従って前記昇降部を水平面内において二次元移動させる二次元移動部と、を備えることを特徴とする車両用給電装置。
2. 前記給電プラグが前記充電ポートに接続されていることを検知する接続検知部と、
   入力される切替信号に従って前記電源と前記給電プラグとの電気的な接続と遮断とを切り替える給電スイッチと、
   前記接続検知部により前記充電ポートへの前記給電プラグの接続が検知されていないときに前記給電スイッチに対して遮断の前記切替信号を出力し、前記接続検知部により前記充電ポートへの前記給電プラグの接続が検知されていることを前提に前記給電スイッチに対して接続の前記切替信号を出力するスイッチ制御部と、をさらに備える請求項１に記載の車両用給電装置。
3. 前記二次元移動部は、複数の前記駐車検知部各々に対応した複数の前記駐車エリアに渡る範囲の上方において前記昇降部を移動可能であり、
   前記移動制御部は、前記給電プラグの移動範囲を、前記駐車検知部により前記電動車両の駐車が検知された一部の前記駐車エリアに対応する範囲内に制限する制約の下で、前記操作部に対する操作の内容に従った前記制御信号を出力する、請求項１又は請求項２に記載の車両用給電装置。
4. 前記操作部に対する操作の内容に従って、前記駐車エリアに対応する複数の目標位置の候補の中から一つの前記目標位置を選択する位置選択部を備え、
   前記移動制御部は、前記位置選択部により選択された前記目標位置へ前記給電プラグを移動させる前記制御信号を自動的に出力する目標位置移動制御部を備える、請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用給電装置。

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