JP2012188116A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁場の共鳴を利用して、車両外部に設けられた送電コイルから電力を受電可能な受電コイルが底面に配置された車両において、送電コイルに受電コイルを簡単に位置あわせすることができる車両を提供する。
【解決手段】電動車両１００は、外部に設けられた送電ユニット２２０から非接触で電力を受電する車両であって、底面１０２に配置され、電磁場の共鳴により送電ユニット２２０から電力を受電可能な受電ユニット１１０、外部を撮像するカメラ１２０と、カメラ１２０が撮像した車両の外部を表示する表示部とを備え、受電ユニット１１０は、車両の前後方向における底面の中央部から撮像装置が設けられた周面側にずれた位置に配置される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に関し、特に、非接触で車両外部に設けられた送電コイルから受電可能な車両に関する。

従来からワイヤレスで、車両に搭載されたバッテリを充電する充電システム等について各種提案されている。

特開２００４−２２９４２５号公報には、マイクロ波等の無線波を利用して、車両に搭載されたバッテリを充電する車両駐車システムが記載されている。

この車両駐車システムにおいては、車両の駐車中、駐車場やエネルギーステーションなどに設置されたエネルギー供給設備が車両にマイクロ波を送信する。マイクロ波発生器は、車両が走行中に供給されるマイクロ波よりも高い強度のマイクロ波を発生する。車両は、マイクロ波を受信して電気エネルギーに変換し、バッテリを充電する。

特開２００７−９７３４５号公報には、車両に搭載されたバッテリを充電するための駐車支援装置が記載されている。この車両支援装置は、車両の周囲状況を表示する表示部と、車両の周囲状況を撮影する撮影部と、車両の目標駐車位置を入力する入力部と、目標駐車位置に応じた経路を算出して、駐車支援制制御を行う制御部とを備えている。そして、制御部は、目標駐車位置付近に機器側電力授受部を示す識別子が存在する場合に、識別子の位置を認識して、車両に設けられた車両側電力授受部と、機器側電力授受部との位置あわせ制御を行う。

特開平９−１０２３２９号公報には、電気自動車を充電する充電システムが記載されている。この充電システムは、電気自動車の駐車場側に設けられた一次コイルと、電気自動車に設けられた二次コイルと、一次コイルおよび二次コイルが磁気的に結合可能な位置にあることを検出する自動車検出手段とを備える。さらに、この充電システムは、自動車位置検出位置手段により、電気自動車が所定位置にあることを検出したことを条件に、充電用電源により、一次コイルを励起する充電制御回路とを備える。

特開２００９−１０６１３６号公報に記載された電動車両は、共鳴法によって、車両外部に設けられた電源からワイヤレスで充電電力を受電し、車両に搭載された充電装置を充電する。

特開２００４−２２９４２５号公報 特開２００７−９７３４５号公報 特開平９−１０２３２９号公報 特開２００９−１０６１３６号公報

ここで、車両に搭載されたバッテリを充電する際に、車両に搭載されたコイルと、充電設備側に設けられたコイルとの位置あわせを行う必要がある。一方で、車両をバックさせる際に周囲の状況を撮像するカメラと、カメラからの画像を表示する表示部とが搭載された車両は従来から知られている。

そこで、車両に搭載されたコイルと、充電設備に設けられたコイルとの位置あわせを行う際に、カメラで充電設備に設けられたコイルを確認しながら、車両に設けられたコイルと充電設備に設けられたコイルとの位置あわせを行う方法が考えられる。

しかし、車両に搭載されるコイルを車両の底面に配置する場合には、車両の周面に設けられたカメラでは、車両に搭載されたコイルを表示部で確認することは困難である。

さらに、車両に搭載されたコイルを底面に配置した場合には、コイル同士を位置あわせする際には、充電設備側のコイルも、車両の下方に入り込む。

このため、単に、カメラが搭載されているからといって、車両に搭載されたコイルと、充電設備側のコイルとを簡単に位置あわせすることは容易ではない。

なお、上記従来の車両駐車システム等においては、車両に搭載されるコイルを車両の底面側に配置した際に、充電設備側のコイルとの位置あわせの容易性を確保するための構成を備えていない。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電磁場の共鳴を利用して、車両外部に設けられた送電コイルから電力を受電可能な受電コイルが底面に配置された車両において、送電コイルに受電コイルを簡単に位置あわせすることができる車両を提供することである。

本発明に係る車両は、外部に設けられた送電コイルから非接触で電力を受電する車両である。この車両は、車両の底面に配置され、電磁場の共鳴により送電コイルから電力を受電可能な受電コイルと、車両の外部を撮像する撮像装置と、撮像装置が撮像した車両の外部を表示する表示部とを備える。上記受電コイルは、車両の前後方向における底面の中央部から撮像装置が設けられた周面側にずれた位置に配置される。

好ましくは、上記撮像装置は、車両の背面に設けられ、受電コイルは、車両の前後方向における底面の中央部から背面側にずれた位置に設けられる。好ましくは、上記車両の幅方向に間隔をあけて設けられた一対の後輪をさらに備え、受電コイルは、後輪の間に設けられる。好ましくは、上記受電コイルが装着された中空状のボビンと、ボビンの内部に配置された電気機器とをさらに備える。

好ましくは、上記車両の前後方向に延び、車両の幅方向に配列する第１サイドフレームおよび第２サイドフレームをさらに備える。上記受電コイルは、第１サイドフレームと第２サイドフレームとの間に配置される。好ましくは、上記車両内に搭載されたバッテリをさらに備える。上記バッテリは、受電コイルの上方に配置される。好ましくは、上記受電コイルは、車両の周面から間隔をあけて配置される。好ましくは、上記受電コイルは、車両の幅方向の中央部に位置する。好ましくは、エンジンと、エンジンに接続された排気管とをさらに備え、排気管は、底面に配置されると共に、車両の一方の側面側に配置され、受電コイルは、他方の側面側に配置される。好ましくは、上記送電コイルを含む送電ユニットと、受電コイルを含む受電ユニットとの位置関係を検知する第１の検知部と、第１の検知部の検知結果に基づいて、送電ユニットへ車両を誘導するように車両を制御する第１の誘導制御部と、送電ユニットから受電ユニットへの給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの間の距離を検知する第２の検知部と、第１の誘導制御部により車両が送電ユニットに所定の距離まで近づくと、前期第２の検知部の検知結果に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの位置あわせを行うように、車両を制御する第２の誘導制御部とをさらに備える。

本発明に係る車両によれば、送電コイルに受電コイルを簡単に位置あわせすることができる。

この発明の実施の形態による車両用給電システムの全体構成図である。 電動車両の移動過程を示す模式図である。 電動車両の移動が完了し、受電ユニットと送電ユニットとが対向した状態を示す模式図である。 電動車両を移動させる過程において、受電ユニットおよび送電ユニットの位置関係を示す平面図である。 受電ユニットおよび送電ユニットが互いに対向した状態を示す斜視図である。 受電ユニットの断面図である。 受電ユニットの一部を断面視した側面図である。 送電ユニットの断面図である。 送電ユニットの一部を断面視した側面図である。 受電ユニットから漏れる電磁界の漏洩エリアおよび受電ユニット等を模式的に示す平面図である。 車両に搭載された蓄電装置、受電ユニットおよび後輪等の車両搭載機器の配置関係を模式的に示す平面図である。 蓄電装置、受電ユニットおよび後輪等の配置関係を模式的に示す電動車両の背面図である。 受電ユニットの搭載位置の第１変形例を示す平面図である。 受電ユニットおよびカメラの搭載位置の変形例を示す平面図である。 共鳴法による送電の原理を説明するための図である。 電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。 図１に示した電動車両の詳細構成図である。 図１７に示した制御装置の機能ブロック図である。 送電ユニットおよび受電ユニット間の距離と一次側電圧との関係を示した図である。 送電ユニットおよび受電ユニット間の距離と二次側電圧との関係を示した図である。 送電ユニットおよび受電ユニット間の距離と一次側電流との関係を示した図である。 送電ユニットおよび受電ユニット間の距離とその微分値の変化を示した図である。 図１に示した給電設備の機能ブロック図である。 電動車両の制御装置および給電設備のＥＣＵにより実行される車両の誘導制御を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による車両用給電システムの全体構成図である。図１を参照して、車両用給電システム１０は、電動車両１００と、給電設備２００とを備える。電動車両１００は、受電ユニット１１０と、カメラ１２０と、通信部１３０とを含む。

受電ユニット１１０は、車体底面に固設され、給電設備２００の送電ユニット２２０から送出される電力を非接触で受電するように構成される。受電ユニット１１０は、二次自己共振コイルを含み、送電ユニット２２０に含まれる一次自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより送電ユニット２２０から非接触で受電する。カメラ１２０は、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０との位置関係を検知するために設けられ、たとえば車両後方を撮影可能に車体に取付けられる。通信部１３０は、電動車両１００と給電設備２００との間で通信を行なうための通信インターフェースである。

受電ユニット１１０は、電動車両１００の底面に配置されており、カメラ１２０は、電動車両１００の背面１０１に設けられている。カメラ１２０は、電動車両１００の外部を撮像する。電動車両１００内部には、表示部１２１が設けられており、カメラ１２０が撮像した電動車両１００外部の様子を表示する。受電ユニット１１０は、電動車両１００の前後方向における電動車両１００の底面１０２の中央部より電動車両１００の背面１０１側に配置されている。電動車両１００には、蓄電装置１５０が搭載されている。

カメラ１２０は、電動車両１００の底面１０２および受電ユニット１１０よりも上方に位置している。背面１０１の下方には、リヤバンパ１２２が設けられており、カメラ１２０は、リヤバンパ１２２の外周端部の一部を撮像するとともに、リヤバンパ１２２から電動車両１００の後方側の領域を撮像している。

なお、カメラ１２０の撮像エリアＲが、カメラ１２０から下方に向かうにつれて、電動車両１００の後方に向かうように設定されているが、カメラ１２０が、カメラ１２０の直下に位置する領域をも撮像可能なようにカメラ１２０を配置してもよい。

蓄電装置１５０を充電する際には、充電効率を確保するために、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とを対向させる必要がある。この図１に示す状態では、電動車両１００を後退させる必要がある。

ここで、運転手は、カメラ１２０によって撮像された画像を表示部１２１で確認しながら、電動車両１００を後退させる。この図１に示す状態においては、カメラ１２０の撮像エリアＲ内に送電ユニット２２０が位置しており、表示部１２１には、送電ユニット２２０が表示される。

そして、運転手は、送電ユニット２２０が受電ユニット１１０と対向するように、電動車両１００を移動させる。図２は、電動車両１００の移動過程を示す模式図であり、図３は、電動車両１００の移動が完了し、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とが対向した状態を示す模式図である。

図２に示すように、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とを対向させるために、電動車両１００を後進させる過程において、電動車両１００の下方に入り込み、送電ユニット２２０が撮像エリアＲから外れる。この際、運転手は、表示部１２１で送電ユニット２２０を確認することができない。その一方で、受電ユニット１１０は、底面１０２のうち、背面１０１に近接した位置に設けられている。

このため、送電ユニット２２０が撮像エリアＲから外れて、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とが対向するまで電動車両１００を後進させる距離が短く抑えられている。

このため、図３に示すように、送電ユニット２２０が撮像エリアＲの外側に外れてから、直ぐに、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０とが充電可能なように、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０とが対向する。

図４は、電動車両１００を移動させる過程において、受電ユニット１１０および送電ユニット２２０の位置関係を示す平面図である。

図４に示す「Ｄ」は、リヤバンパ１２２によって生じる撮像エリアＲの死角領域を示す。実線で示された送電ユニット２２０は、撮像エリアＲ内であって死角領域Ｄから離れた領域に位置している。このため、運転手等は表示部１２１で送電ユニット２２０を確認することができる。

その後、電動車両１００が後進方向Ｂに後進すると、送電ユニット２２０が死角領域Ｄに差し掛かる。さらに、電動車両１００が後進方向Ｂに後進すると、送電ユニット２２０がさらに死角領域Ｄ内に入り込むと共に、送電ユニット２２０がリヤバンパ１２２および底面１０２の下側に入り込む。

送電ユニット２２０のうち、死角領域Ｄ内に入り込んだ部分や、リヤバンパ１２２および底面１０２下に入り込んだ部分は、撮像エリアＲから外れ、表示部１２１で確認することができない。

そして、さらに、電動車両１００が後進方向Ｂに後進すると、図中の二点鎖線で示すように、送電ユニット２２０が完全に、死角領域Ｄ、リヤバンパ１２２または底面１０２下の領域に入り込み、撮像エリアＲから外れる。

ここで、二点鎖線で示された送電ユニット２２０のうち、最も後方側に位置する部分は、死角領域Ｄの境界線上に位置している。その後、電動車両１００がさらに後進方向Ｂに後進することで、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０とが高さ方向に配列する。

図５は、受電ユニット１１０および送電ユニット２２０が互いに対向した状態を示す斜視図である。受電ユニット１１０および送電ユニット２２０とが対向した状態で、送電ユニット２２０内に収容された一次自己共振コイルと、受電ユニット１１０内に収容された二次自己共振コイルと間で、電力の受け渡しがなされる。

図４において、運転手が送電ユニット２２０を表示部１２１で確認できなくなってから、送電ユニット２２０が受電ユニット１１０と対向するまでに間に、電動車両１００を動かす距離Ｌは短い。特に、図４の二点差線に示すように、撮像エリアＲの外側に位置したときには、送電ユニット２２０の一部と受電ユニット１１０の一部とが既に対向している。

このため、運転手は、送電ユニット２２０が表示部１２１に表示されなくなってから、僅かに時間が経過した後、電動車両１００を停止させることで、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とを完全に対向させることができる。

電動車両１００を停車させたときに、仮に、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０とが位置ずれしたとしても、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０とのずれ量を小さく抑えることができる。その後、僅かに、電動車両１００を前後に動かすことで、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とを正確に対向させることができ、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とを対向させるための作業負担を軽減することができる。

図６は、受電ユニット１１０の断面図であり、図７は、受電ユニット１１０の一部を断面視した側面図である。

図６に示すように、受電ユニット１１０は、ケース１２９と、ケース１２９内に配置されたボビン１２８と、ボビン１２８内に配置されたキャパシタ１１１とを含む。

図７に示すように、ボビン１２８の外周面には、二次自己共振コイル１１２および二次コイル１１４が装着されている。

二次コイル１１４は、二次自己共振コイル１１２より電動車両１００側に配置されており、二次コイル１１４と二次自己共振コイル１１２とは互いに高さ方向に間隔をあけて配置されている。二次自己共振コイル１１２の両端部は、キャパシタ１１１に接続されている。

ケース１２９は、樹脂ケース１３２と、この樹脂ケース１３２の内面に形成されたシールド１３１とを含む。シールド１３１は、樹脂ケース１３２の内周面および天面を覆うように形成されている一方で、下方に向けて開口するように形成されている。シールド１３１を構成する材料としては、たとえば、フェライトやパーマロイなどの、高透磁率の強磁性体を含んだものが一般的に用いられる。一方、電界を遮蔽する電界シールドとしては、たとえば銅やアルミなどの、電気抵抗が小さい導電体を含んだものが一般的に用いられる。

このシールド１３１は、二次自己共振コイル１１２の周囲に発生する電磁場が車両の周囲および車両内部に漏洩することを抑制する。この図７に示す例においては、樹脂ケース１３２は、シールド１３１の開口部を閉塞する下面を有しているが、樹脂ケース１３２の下面に開口部を形成するようにしてもよい。

二次コイル１１４は、各種機器を介して、電動車両１００に搭載されたバッテリに接続されている。図８は、送電ユニット２２０の断面図であり、図９は、送電ユニット２２０の一部を断面視した側面図である。

図８および図９に示すように、送電ユニット２２０も、ケース２２９と、このケース２２９内に配置された筒状のボビン２２８と、このボビン２２８内に配置されたキャパシタ２１１とを含む。

ボビン２２８の外周面には、一次コイル２２２と、一次自己共振コイル２２４とが高さ方向に間隔をあけて装着されており、一次自己共振コイル２２４が一次コイル２２２の上方に配置されている。ケース２２９は、樹脂ケース２３２と、この樹脂ケース２３２の内周面および底面を覆うように形成されたシールド２３１とを含む。シールド２３１は上方に向けて開口するように形成されている。一次自己共振コイル２２４の両端部は、キャパシタ２１１に接続されている。一次コイル２２２は、各種機器を介して外部電源に接続されている。

送電ユニット２２０から受電ユニット１１０に電力を受け渡すときには、まず、外部電源から一次コイル２２２に電力が供給され、電磁誘導により一次コイル２２２から一次自己共振コイル２２４に電力が伝達される。

一次自己共振コイル２２４と、図７に示す二次自己共振コイル１１２との間においては、電磁場の共鳴により、一次自己共振コイル２２４から二次自己共振コイル１１２に電力が伝達される。二次自己共振コイル１１２に伝達された電力は、電磁誘導により二次コイル１１４に伝達される。二次コイル１１４に伝達された電力は各種機器を介して電動車両１００に搭載されたバッテリに供給される。なお、電力のメカニズムの概要は上記のとおりであるが、その詳細については、後述する。

このように、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０に電力が非接触で伝達されるときには、二次自己共振コイル１１２の周囲に電磁場が発生する。

図１０は、受電ユニット１１０から漏れる電磁界の漏洩エリアおよび受電ユニット１１０等を模式的に示す平面図である。図１０において、「Ｒ２」は、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０に電力を伝達する際に、受電ユニット１１０から漏れる電磁界の漏洩エリアを示す。

この図１０に示すように、受電ユニット１１０は、電動車両１００の背面１０１、および側面１０５，１０６から間隔をあけて配置されている。たとえば、受電ユニット１１０は、背面１０１および側面１０５，１０６からたとえば、３０ｃｍ程度間隔をあけて配置されている。

受電ユニット１１０が、背面１０１および側面１０５，１０６から間隔をあけて配置されているので、電動車両１００および受電ユニット１１０を平面視すると、漏洩エリアＲ２が電動車両１００内に位置している。これにより、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０に電力を送電するときに、電動車両１００の外部に電磁場が漏れることを抑制することができる。具体的には、受電ユニット１１０から漏れた電磁場が、リヤバンパ１２２と地面との間や、側面１０５および側面１０６の下部と地面との間から電動車両１００の周囲に漏れることが抑制されている。これにより、受電ユニット１１０から漏れた電磁場が電動車両１００の周囲に影響を与えることを抑制することができる。

図１１は、車両に搭載された蓄電装置１５０、受電ユニット１１０および後輪１０３，１０４等の車両搭載機器の配置関係を模式的に示す平面図である。図１２は、蓄電装置１５０、受電ユニット１１０および後輪１０３，１０４等の配置関係を模式的に示す電動車両１００の背面図である。

図１１および図１２に示すように、電動車両１００は、電動車両１００の幅方向配列する後輪１０３および後輪１０４を含む。後輪１０３は側面１０５側に配置され、後輪１０４は側面１０６側に配置されている。受電ユニット１１０は、後輪１０３および後輪１０４の間に配置されており、側面側から他の車両等によって衝突された時に受電ユニット１１０は後輪１０３および後輪１０４によって保護される。

また、受電ユニット１１０には、図６に示すように、キャパシタ１１１等の電気機器が搭載されており、これらの電気機器の保護も併せて図ることができる。

図１２において、電動車両１００は、フロアパネル１２５を含み、、フロアパネル１２５の下面には車両の幅方向に間隔をあけて配置されたフレーム１２６，１２７が設けられている。フレーム１２６，１２７は、具体的には、リヤフロアメンバであり、フレーム１２６，１２７は電動車両１００の前後方向に延びるように形成されている。

受電ユニット１１０は、フロアパネル１２５の下面に固定されると共に、フレーム１２６およびフレーム１２７の間に配置されている。このため、側面側から他の車両等によって衝突された時等に受電ユニット１１０を保護することができる。

受電ユニット１１０の高さと、フレーム１２６およびフレーム１２７の高さとに大きな差はなく、受電ユニット１１０の側面はフレーム１２６およびフレーム１２７によって覆われる。このため、電動車両１００の走行中に路面に落ちている石等がタイヤによって跳ね飛ばされたとしても、飛ばされた石等が受電ユニット１１０に衝突することを抑制することができる。

フロアパネル１２５の上面には蓄電装置１５０が配置されている。蓄電装置１５０は、受電ユニット１１０の上方に位置している。図１１に示すように、蓄電装置１５０および受電ユニット１１０を平面視すると、受電ユニット１１０と蓄電装置１５０とは、互いに少なくとも一部が重なるように配置されている。

このように、受電ユニット１１０の直ぐ上に蓄電装置１５０が配置されているので、受電ユニット１１０および蓄電装置１５０を接続するケーブル１２３を短くすることができる。ケーブル１２３の短縮化を図ることで、ケーブル１２３における電気損失を小さく抑えることができ、充電効率の向上を図ることができる。

なお、この図１２などに示す例においては、受電ユニット１１０は、車両の幅方向中央部に配置されている。このため、たとえば、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とを位置あわせする際には、運転手は、表示部１２１で確認しながら、送電ユニット２２０が電動車両１００の幅方向に中央部に位置するように電動車両１００を後進させる。これにより、受電ユニット１１０および送電ユニット２２０が車両の幅方向にずれることを抑制することができる。

図１３は、受電ユニット１１０の搭載位置の第１変形例を示す平面図である。この図１３に示すように、電動車両１００は、エンジン１７６を備え、エンジン１７６は、車両前方側に形成されたエンジンコンパートメント内に搭載されている。

エンジン１７６には、排気管１７９が接続されており、排気管１７９は車両の後方に向けて延びている。排気管１７９の後端部には、マフラー１７３が接続されている。マフラー１７３および排気管１７９の後端部は、車両の幅方向中央部から側面１０５側にオフセットした位置に設けられている。

その一方で、受電ユニット１１０は、受電ユニット１１０の幅方向中央部が、電動車両１００の幅方向中央部から側面１０６側にオフセットするように配置されている。このように、マフラー１７３および排気管１７９が側面１０５側に配置される一方で、受電ユニット１１０は側面１０６側に配置されているため、マフラー１７３および排気管１７９からの熱が受電ユニット１１０に達しにくくなっている。特に、図１２に示すフレーム１２７およびフレーム１２６の間で、受電ユニット１１０を側面１０６側にオフセットするように配置するのが好ましい。

図１４は、受電ユニット１１０およびカメラ１２０の搭載位置の変形例を示す平面図である。この図１４に示す例においては、電動車両１００は、前面１０７と、エンジンコンパートメント１６９とを含み、エンジンコンパートメント１６９内には、各種搭載機器が収容されている。

受電ユニット１１０は、電動車両１００の長手方向（前後方向）の中央部から前面１０７側にオフセットするように配置されている。このため、電動車両１００の下方に入り入り込み、カメラ１２０で確認することができなくなるときの送電ユニット２２０と、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０が対向するときの送電ユニット２２０との間の距離を短くすることができる。

このため、この図１４に示す例においても、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とを対向させるときの作業負担の低減を図ることができる。電動車両１００は、電動車両１００の幅方向に配列する駆動輪（前輪）１８１および駆動輪（前輪）１８２を含む。

受電ユニット１１０は、駆動輪１８１と駆動輪１８２との間に配置されている。このため、側面側から他の車両などが衝突したとしても、受電ユニット１１０を保護することができる。

電動車両１００は、電動車両１００の幅方向に配列するサイドメンバ１３３およびサイドメンバ１３４を含み、受電ユニット１１０は、サイドメンバ１３３およびサイドメンバ１３４の間に配置されている。これにより、側方から他の車両が衝突などしたとしても、受電ユニット１１０を保護することができる。

電動車両１００を平面視すると、受電ユニット１１０はエンジンコンパートメント１６９内に位置している。エンジンコンパートメント１６９内には、トランスアクスル１７０、ＰＣＵケース１７１およびエンジン１７６などが搭載されている。

この図１４に示す例においては、受電ユニット１１０とＰＣＵケース１７１とは、ケーブル１３５によって接続されている。

具体的には、ＰＣＵケース１７１内には、後述するインバータが搭載されており、このインバータと、受電ユニット１１０内の二次コイル１１４とを接続する。そして、インバータは、二次コイル１１４から供給される交流電流を直流電流に変換して、蓄電装置１５０を充電する。

受電ユニット１１０およびＰＣＵケース１７１のいずれもが、エンジンコンパートメント１６９内に搭載されているため、ケーブル１３５の長さを短く抑えることができる。これにより、ケーブル１３５における電気損失の低減を図ることができ、充電効率の向上を図ることができる。

図１および図１５から図２４を用いて、給電設備２００を用いて電動車両１００を充電する車両用充電システムおよび充電のメカニズムについて説明する。なお、上記の例においては、運転手の操作によって、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０との位置あわせを行っているが、以下に説明するように、誘導制御を行うことで受電ユニット１１０と送電ユニット２２０との位置あわせを行ってもよい。

図１を参照して、車両用給電システム１０は、電動車両１００と、給電設備２００とを備える。電動車両１００は、受電ユニット１１０と、カメラ１２０と、通信部１３０とを含む。通信部１３０は、電動車両１００と給電設備２００との間で通信を行なうための通信インターフェースである。

給電設備２００は、電源装置２１０と、送電ユニット２２０と、発光部２３０と、通信部２４０とを含む。電源装置２１０は、たとえば系統電源から供給される商用交流電力を高周波の電力に変換して送電ユニット２２０へ出力する。なお、電源装置２１０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。

送電ユニット２２０は、駐車場の床面に固設され、電源装置２１０から供給される高周波電力を電動車両１００の受電ユニット１１０へ非接触で送出するように構成される。発光部２３０は、送電ユニット２２０上に複数設けられ、送電ユニット２２０の位置を示すために設けられる。発光部２３０は、たとえばＬＥＤなどから成る。通信部２４０は、給電設備２００と電動車両１００との間で通信を行なうための通信インターフェースである。

ここで、給電設備２００から電動車両１００への給電に際し、電動車両１００を給電設備２００へ誘導して電動車両１００の受電ユニット１１０と給電設備２００の送電ユニット２２０との位置合わせを行なう必要がある。そして、この図１５から図２４に示す例においては、電動車両１００の給電設備２００への駐車制御は２段階で行なわれる。

すなわち、第１段階においては、カメラ１２０によって撮影される画像に基づいて電動車両１００の受電ユニット１１０と給電設備２００の送電ユニット２２０との位置関係が検知され、その検知結果に基づいて送電ユニット２２０へ車両を誘導するように車両が制御される。より詳しくは、送電ユニット２２０上に設けられた複数の発光部２３０がカメラ１２０によって撮影され、複数の発光部２３０の位置および向きが画像認識される。そして、その画像認識の結果に基づいて送電ユニット２２０と車両との位置および向きが認識され、その認識結果に基づいて送電ユニット２２０へ車両が誘導される。

ここで、受電ユニット１１０および送電ユニット２２０の対向面積は、車体底面の面積よりも小さいところ、送電ユニット２２０が車体下部に入り込むことによってカメラ１２０により送電ユニット２２０を撮影できなくなると、第１段階から第２段階に切替わる。この第２段階においては、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０への給電が行なわれ、その給電状況に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が検知される。そして、その距離情報に基づいて、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせを行なうように車両が制御される。

なお、上記の第２段階時に送電ユニット２２０から送出される電力の大きさは、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせの完了後に送電ユニット２２０から受電ユニット１１０へ供給される電力よりも小さく設定される。上記第２段階時に送電ユニット２２０から電力を送出するのは、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を検知するためであり、本格的な給電を行なう際の大電力は不要だからである。

次に、この実施の形態による車両用給電システム１０に用いられる非接触給電方法について説明する。この実施の形態による車両用給電システム１０では、共鳴法を用いて給電設備２００から電動車両１００への給電が行なわれる。

図１５は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図１５を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。

具体的には、高周波電源３１０に一次コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次コイル３２０と磁気的に結合される一次自己共振コイル３３０へ１Ｍ〜１０数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル３３０から二次自己共振コイル３４０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル３４０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル３４０と磁気的に結合される二次コイル３５０によって取出され、負荷３６０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル３３０と二次自己共振コイル３４０との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。

なお、図１との対応関係については、二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０が図１の受電ユニット１１０に対応し、一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０が図１の送電ユニット２２０に対応する。

図１６は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図１６を参照して、電磁界は３つの成分を含む。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。

この中でも波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域があるが、共鳴法では、この近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、近接場を利用して、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギー（電力）を伝送する。この近接場は遠方にエネルギー（電力）を伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。

図１７は、図１に示した電動車両１００の詳細構成図である。図１７を参照して、電動車両１００は、蓄電装置１５０と、システムメインリレーＳＭＲ１と、昇圧コンバータ１６２と、インバータ１６４，１６６と、モータジェネレータ１７２，１７４と、エンジン１７６と、動力分割装置１７７と、駆動輪１７８とを含む。また、電動車両１００は、二次自己共振コイル１１２と、二次コイル１１４と、整流器１４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と、システムメインリレーＳＭＲ２と、電圧センサ１９０とをさらに含む。さらに、電動車両１００は、制御装置１８０と、カメラ１２０と、通信部１３０とをさらに含む。

この電動車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４を動力源として搭載する。エンジン１７６およびモータジェネレータ１７２，１７４は、動力分割装置１７７に連結される。そして、電動車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン１７６が発生する動力は、動力分割装置１７７によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪１７８へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ１７２へ伝達される経路である。

モータジェネレータ１７２は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７２は、動力分割装置１７７によって分割されたエンジン１７６の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置１５０の充電状態（「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称される。）が予め定め
られた値よりも低くなると、エンジン１７６が始動してモータジェネレータ１７２により発電が行なわれ、蓄電装置１５０が充電される。

モータジェネレータ１７４も、交流回転電機であり、モータジェネレータ１７２と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機から成る。モータジェネレータ１７４は、蓄電装置１５０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１７２により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ１７４の駆動力は、駆動輪１７８に伝達される。

また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪１７８を介してモータジェネレータ１７４の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ１７４が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ１７４は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ１７４により発電された電力は、蓄電装置１５０に蓄えられる。

動力分割装置１７７は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から成る。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１７６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ１７２の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ１７４の回転軸および駆動輪１７８に連結される。

蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池から成る。蓄電装置１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２から供給される電力を蓄えるほか、モータジェネレータ１７２，１７４によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置１５０は、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２へ供給する。なお、蓄電装置１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電設備２００（図１）から供給される電力やモータジェネレータ１７２，１７４からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を昇圧コンバータ１６２へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。

システムメインリレーＳＭＲ１は、蓄電装置１５０と昇圧コンバータ１６２との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ１は、制御装置１８０からの信号ＳＥ１が活性化されると、蓄電装置１５０を昇圧コンバータ１６２と電気的に接続し、信号ＳＥ１が非活性化されると、蓄電装置１５０と昇圧コンバータ１６２との間の電路を遮断する。昇圧コンバータ１６２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＣに基づいて、正極線ＰＬ２の電圧を蓄電装置１５０から出力される電圧以上の電圧に昇圧する。なお、この昇圧コンバータ１６２は、たとえば直流チョッパ回路から成る。インバータ１６４，１６６は、それぞれモータジェネレータ１７２，１７４に対応して設けられる。インバータ１６４は、制御装置１８０からの信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ１７２を駆動し、インバータ１６６は、制御装置１８０からの信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ１７４を駆動する。なお、インバータ１６４，１６６は、たとえば三相ブリッジ回路から成る。

二次自己共振コイル１１２は、ＬＣ共振コイルであり、給電設備２００の一次自己共振コイルと電磁場を介して共鳴することにより給電設備２００から受電する。なお、二次自己共振コイル１１２の容量成分は、コイルの両端に接続されるコンデンサとされている。この二次自己共振コイル１１２については、給電設備２００の一次自己共振コイルとの距離や、一次自己共振コイルおよび二次自己共振コイル１１２の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイルと二次自己共振コイル１１２との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

二次コイル１１４は、二次自己共振コイル１１２と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１２と磁気的に結合可能である。この二次コイル１１４は、二次自己共振コイル１１２により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器１４０へ出力する。なお、二次自己共振コイル１１２および二次コイル１１４は、図１に示した受電ユニット１１０を形成する。

整流器１４０は、二次コイル１１４によって取出された交流電力を整流する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２は、制御装置１８０からの信号ＰＷＤに基づいて、整流器１４０によって整流された電力を蓄電装置１５０の電圧レベルに変換して蓄電装置１５０へ出力する。システムメインリレーＳＭＲ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と蓄電装置１５０との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ２は、制御装置１８０からの信号ＳＥ２が活性化されると、蓄電装置１５０をＤＣ／ＤＣコンバータ１４２と電気的に接続し、信号ＳＥ２が非活性化されると、蓄電装置１５０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４２との間の電路を遮断する。電圧センサ１９０は、整流器１４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４２との間の電圧ＶＨを検出し、その検出値を制御装置１８０へ出力する。

制御装置１８０は、アクセル開度や車両速度、その他種々のセンサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ１６２およびモータジェネレータ１７２，１７４をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ昇圧コンバータ１６２およびインバータ１６４，１６６へ出力する。そして、車両の走行時、制御装置１８０は、信号ＳＥ１を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１をオンさせるとともに、信号ＳＥ２を非活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオフさせる。

また、給電設備２００（図１）から電動車両１００への給電が行なわれるとき、制御装置１８０は、カメラ１２０によって撮影された画像をカメラ１２０から受ける。また、制御装置１８０は、給電設備２００から送出される電力の情報（電圧および電流）を給電設備２００から通信部１３０を介して受け、電圧センサ１９０によって検出される電圧ＶＨの検出値を電圧センサ１９０から受ける。そして、制御装置１８０は、これらのデータに基づいて、給電設備２００の送電ユニット２２０（図１）へ当該車両を誘導するように後述の方法により車両の駐車制御を実行する。

送電ユニット２２０への駐車制御が完了すると、制御装置１８０は、通信部１３０を介して給電設備２００へ給電指令を送信するとともに、信号ＳＥ２を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオンさせる。そして、制御装置１８０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を駆動するための信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１４２へ出力する。

図１８は、図１７に示した制御装置１８０の機能ブロック図である。図１８を参照して、制御装置１８０は、ＩＰＡ（Intelligent Parking Assist）−ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４１０と、ＥＰＳ（Electric Power Steering）４２０と、ＭＧ（Motor-Generator）−ＥＣＵ４３０と、ＥＣＢ（Electronically Controlled Brake）４４０と、ＥＰＢ（Electric Parking Brake）４５０と、共鳴ＥＣＵ４６０と、ＨＶ（Hybrid
Vehicle）−ＥＣＵ４７０とを含む。

ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、車両の動作モードが充電モードのとき、カメラ１２０から受ける画像情報に基づいて、給電設備２００の送電ユニット２２０（図１）へ車両を誘導する誘導制御を実行する（第１の誘導制御）。具体的には、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、カメラ１２０から受ける画像情報に基づいて送電ユニット２２０を認識する。ここで、送電ユニット２２０には、送電ユニット２２０の位置および向きを示す複数の発光部２３０が設けられており、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、カメラ１２０に映し出された複数の発光部２３０の映像に基づいて送電ユニット２２０との位置関係（おおよその距離および向き）を認識する。そして、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、その認識結果に基づいて、送電ユニット２２０へ適切な向きで車両が誘導されるようにＥＰＳ４２０へ指令を出力する。

また、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、送電ユニット２２０に車両が近づくことによって送電ユニット２２０が車体下部に入り込み、カメラ１２０によって送電ユニット２２０を撮影できなくなると、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）の終了をＨＶ−ＥＣＵ４７０へ通知する。ＥＰＳ４２０は、第１の誘導制御時、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０からの指令に基づいてステアリングの自動制御を行なう。

ＭＧ−ＥＣＵ４３０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０からの指令に基づいて、モータジェネレータ１７２，１７４および昇圧コンバータ１６２を制御する。詳しくは、ＭＧ−ＥＣＵ４３０は、モータジェネレータ１７２，１７４および昇圧コンバータ１６２を駆動するための信号を生成してそれぞれインバータ１６４，１６６および昇圧コンバータ１６２へ出力する。

ＥＣＢ４４０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０からの指令に基づいて、車両の制動を制御する。詳しくは、ＥＣＢ４４０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０からの指令に基づいて、油圧ブレーキの制御を行なうとともに、油圧ブレーキとモータジェネレータ１７４による回生ブレーキとの協調制御を行なう。ＥＰＢ４５０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０からの指令に基づいて、電動パーキングブレーキの制御を行なう。

共鳴ＥＣＵ４６０は、給電設備２００（図１）から送出される電力の情報を給電設備２００から通信部１３０を介して受ける。また、共鳴ＥＣＵ４６０は、車両における受電電圧を示す電圧ＶＨの検出値を電圧センサ１９０（図１７）から受ける。そして、共鳴ＥＣＵ４６０は、たとえば給電設備２００からの送電電圧と電圧ＶＨとを比較することによって、給電設備２００の送電ユニット２２０と車両の受電ユニット１１０との距離を検知する。

具体的には、図１９に示すような一定の一次側電圧（給電設備２００からの出力電圧）に対して、二次側電圧（電動車両１００の受電電圧）は、図２０に示すように、給電設備２００の送電ユニット２２０と電動車両１００の受電ユニット１１０との間の距離Ｌに応じて変化する。そこで、この図１９，２０に示される一次側電圧および二次側電圧の関係を予め測定するなどしてマップ等を作成しておき、二次側電圧を示す電圧ＶＨの検出値に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を検知することができる。

なお、図２１に示すように、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離Ｌに応じて一次側電流（給電設備２００からの出力電流）は変化するところ、この関係を用いて、給電設備２００からの出力電流の検出値に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を検知してもよい。

再び図１８を参照して、共鳴ＥＣＵ４６０は、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を検知すると、その距離情報をＨＶ−ＥＣＵ４７０へ出力する。また、共鳴ＥＣＵ４６０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０から充電開始指令を受けると、システムメインリレーＳＭＲ２へ出力される信号ＳＥ２を活性化することによってシステムメインリレーＳＭＲ２をオンさせる。そして、共鳴ＥＣＵ４６０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を駆動するための信号を生成してＤＣ／ＤＣコンバータ１４２へ出力する。

ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、車両の動作モードが走行モードのとき、アクセルペダル／ブレーキペダルの操作状況や車両の走行状況等に応じて、ＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０へ制御指令を出力する。また、パーキングブレーキスイッチが操作される等して運転者によりパーキングブレーキの作動が指示されると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、ＥＰＢ４５０へ動作指令を出力する。

一方、車両の動作モードが充電モードのとき、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、通信部１３０によって給電設備２００（図１）との通信を確立し、給電設備２００を起動するための起動指令を通信部１３０を介して給電設備２００へ出力する。給電設備２００が起動すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、給電設備２００の送電ユニット２２０上に設けられる発光部２３０の点灯指令を通信部１３０を介して給電設備２００へ出力する。そして、発光部２３０が点灯すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、電動車両１００を送電ユニット２２０へ誘導する誘導制御を実行中であることを示す誘導制御中信号を通信部１３０を介して給電設備２００へ出力するとともに、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）の実行を指示する指令をＩＰＡ−ＥＣＵ４１０へ出力する。

さらに、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、第１の誘導制御の終了通知をＩＰＡ−ＥＣＵ４１０から受けると、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離情報に基づく誘導制御を実行する（第２の誘導制御）。具体的には、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、給電設備２００の送電ユニット２２０と車両の受電ユニット１１０との距離情報を共鳴ＥＣＵ４６０から受け、その距離情報に基づいて、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が最小となるように、車両の駆動および制動をそれぞれ制御するＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０へ指令を出力する。

なお、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が最小であることの判断は、たとえば、図２２に示すように、共鳴ＥＣＵ４６０から受ける送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離Ｌの微分値が零となるときに基づいてなされる。

再び図１８を参照して、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせが完了すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、ＥＰＢ４５０へ動作指令を出力し、その後、給電設備２００からの給電を指示する給電指令を通信部１３０を介して給電設備２００へ出力するとともに共鳴ＥＣＵ４６０へ充電開始指令を出力する。

この制御装置１８０においては、車両の動作モードが充電モードになると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、通信部１３０によって給電設備２００との通信を確立し、通信部１３０を介して給電設備２００へ起動指令を送信する。起動指令に応じて給電設備２００が起動すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、通信部１３０を介して給電設備２００へ発光部２３０の点灯指令を送信する。送電ユニット２２０上の発光部２３０が点灯すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、通信部１３０を介して給電設備２００へ誘導制御中信号を送信するとともに、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）の実行を指示する指令をＩＰＡ−ＥＣＵ４１０へ出力する。

ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、ＨＶ−ＥＣＵ４７０から指令を受けると、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）を実行し、ステアリングを自動制御するための指令をＥＰＳ４２０へ出力する。そして、車両が送電ユニット２２０へ近づくことにより送電ユニット２２０が車体下部へ入り込み、カメラ１２０によって送電ユニット２２０を認識不可になると、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、第１の誘導制御の終了をＨＶ−ＥＣＵ４７０へ通知する。

一方、共鳴ＥＣＵ４６０は、上記の誘導制御中信号に応じて給電設備２００から送出される電力（上述のように、この電力は、駐車制御完了後に供給される電力よりも小さい。）の情報を給電設備２００から通信部１３０を介して受け、電動車両１００の受電電圧を示す電圧ＶＨの検出値を電圧センサ１９０から受ける。そして、共鳴ＥＣＵ４６０は、給電設備２００から電動車両１００への給電状況に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離を推定し、その距離情報をＨＶ−ＥＣＵ４７０へ出力する。ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、カメラ１２０からの画像情報に基づく第１の誘導制御の終了通知をＩＰＡ−ＥＣＵ４１０から受けると、共鳴ＥＣＵ４６０から受ける送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離情報に基づく誘導制御（第２の誘導制御）を実行し、車両の駆動および制動を自動制御するための指令をそれぞれＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０へ出力する。

そして、上記第２の誘導制御により送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせが完了すると、ＨＶ−ＥＣＵ４７０は、ＥＰＢ４５０へ動作指令を出力し、その後、通信部１３０を介して給電設備２００へ給電指令を出力するとともに共鳴ＥＣＵ４６０へ充電開始指令を出力する。これにより、給電設備２００から電動車両１００への実質的な給電が開始される。

図２３は、図１に示した給電設備２００の機能ブロック図である。図２３を参照して、給電設備２００は、交流電源２５０と、高周波電力ドライバ２６０と、一次コイル２２２と、一次自己共振コイル２２４と、電圧センサ２７２と、電流センサ２７４と、発光部２３０と、通信部２４０と、ＥＣＵ２７０とを含む。

交流電源２５０は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ２６０は、交流電源２５０から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル２２２へ供給する。なお、高周波電力ドライバ２６０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。

一次コイル２２２は、一次自己共振コイル２２４と同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル２２４と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル２２２は、高周波電力ドライバ２６０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル２２４へ給電する。

一次自己共振コイル２２４は、電動車両１００の二次自己共振コイル１１２と同様にＬＣ共振コイルであり、電動車両１００の二次自己共振コイル１１２と電磁場を介して共鳴することにより電動車両１００へ電力を送電する。なお、一次自己共振コイル２２４の容量成分も、コイルの両端に接続されるコンデンサとされている。この一次自己共振コイル２２４も、電動車両１００の二次自己共振コイル１１２との距離や、一次自己共振コイル２２４および二次自己共振コイル１１２の共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

なお、一次自己共振コイル２２４および一次コイル２２２は、図１に示した送電ユニット２２０を形成する。発光部２３０および通信部２４０は、図１で説明したとおりである。電圧センサ２７２は、高周波電力ドライバ２６０から出力される電圧ＶＳを検出し、その検出値をＥＣＵ２７０へ出力する。電流センサ２７４は、高周波電力ドライバ２６０から出力される電流ＩＳを検出し、その検出値をＥＣＵ２７０へ出力する。

ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して起動指令を受けると、給電設備２００を起動する。また、ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して発光部２３０の点灯指令を受けると、発光部２３０を点灯させる。そして、ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して給電指令を受けると、給電設備２００から電動車両１００へ供給される電力が目標値に一致するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する。

また、ＥＣＵ２７０は、電動車両１００から通信部２４０を介して誘導制御中信号を受けているとき、電圧センサ２７２からの電圧ＶＳおよび電流センサ２７４からの電流ＩＳの各検出値を含む給電設備２００の電力情報を通信部２４０を介して電動車両１００へ送信する。そして、ＥＣＵ２７０は、誘導制御中信号の受信中、給電指令に基づく給電実行時の電力よりも小さい所定の電力を出力するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する。

図２４は、電動車両１００の制御装置１８０および給電設備２００のＥＣＵ２６０により実行される車両の誘導制御を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立する毎に実行される。

図２４を参照して、電動車両１００において、制御装置１８０は、車両の動作モードが充電モードであるか否かを判定する（ステップＳ１０）。非充電モード時すなわち走行モード時は（ステップＳ１０においてＮＯ）、制御装置１８０は、以降の一連の処理を実行することなくステップＳ１２０へ処理を移行する。

ステップＳ１０において充電モードであると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置１８０は、車両の通信部１３０と給電設備２００の通信部２４０との通信を確立し、給電設備２００の起動を指示する起動指令を通信部１３０によって給電設備２００へ送信する（ステップＳ２０）。次いで、制御装置１８０は、給電設備２００の送電ユニット２２０上に設けられる発光部２３０の点灯要求があると（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、発光部２３０の点灯を指示する点灯指令を通信部１３０によって給電設備２００へ送信する（ステップＳ３０）。さらに次いで、制御装置１８０は、送電ユニット２２０への車両の誘導制御中であることを示す誘導制御中信号を通信部１３０によって給電設備２００へ送信し、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせが完了するまで送信を継続する（ステップＳ４０）。

そして、制御装置１８０は、上述の方法により、カメラ１２０からの画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）を実行する（ステップＳ５０）。この第１の誘導制御は、電動車両１００が給電設備２００へ近づくことにより送電ユニット２２０が車体下部に入り込むことによってカメラ１２０からの画像情報に基づき送電ユニット２２０を認識できなくなるまで実行される（ステップＳ６０）。

カメラ１２０からの画像情報に基づいて送電ユニット２２０を認識できなくなると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、制御装置１８０は、給電設備２００から送信される電力情報（給電設備２００からの出力電圧および電流）に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離を上記の方法により推定する。そして、制御装置１８０は、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０への給電状況に基づいて推定された上記の距離情報に基づく誘導制御（第２の誘導制御）を実行する（ステップＳ７０）。

第２の誘導制御中、制御装置１８０は、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離の微分値に基づいて、上述した方法により送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が極小になったか否かを判定する（ステップＳ８０）。そして、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離が極小になったと判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、制御装置１８０は、車両を停車させ、電動パーキングブレーキを作動させる（ステップＳ９０）。

その後、制御装置１８０は、給電設備２００から電動車両１００への実質的な給電を指示する給電指令を通信部１３０によって給電設備２００へ送信する（ステップＳ１００）。さらに、制御装置１８０は、システムメインリレーＳＭＲ２をオンするとともにＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を駆動し、蓄電装置１５０の充電制御を実行する（ステップＳ１１０）。

一方、給電設備２００においては、電動車両１００から送信された起動指令を通信部２４０が受信すると（ステップＳ２００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２７０は、給電設備２００の起動を行なう（ステップＳ２１０）。次いで、電動車両１００から送信された点灯指令を通信部２４０が受信すると（ステップＳ２２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２７０は、発光部２３０を点灯する（ステップＳ２３０）。さらに次いで、電動車両１００から送信される誘導制御中信号を通信部２４０が受信すると（ステップＳ２４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２７０は、充電時よりも小さい予め設定された電力を出力するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する（ステップＳ２５０）。

誘導制御中信号の受信中、ＥＣＵ２７０は、給電設備２００から出力される電圧の大きさを示す電圧センサ２７２からの電圧ＶＳの検出値、および給電設備２００から出力される電流の大きさを示す電流センサ２７４からの電流ＩＳの検出値を、給電設備２００の電力情報として通信部２４０によって電動車両１００へ送信する（ステップＳ２６０）。

そして、電動車両１００から送信される給電指令を通信部２４０が受信すると（ステップＳ２７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ２７０は、車両の充電を行なうための充電電力を出力するように高周波電力ドライバ２６０の出力を制御する（ステップＳ２８０）。

以上のように、図１５から図２４に示す誘導制御においては、電動車両１００の駐車制御は２段階で行なわれる。第１段階では、車両に搭載されたカメラ１２０からの画像情報に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置関係が検知され、その検知結果に基づいて、送電ユニット２２０へ車両を誘導するように車両が制御される（第１の誘導制御）。第２段階では、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０への給電状況に基づいて送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との間の距離Ｌが検知される。そして、送電ユニット２２０が車体下部に入り込むことによりカメラ１２０で送電ユニット２２０を撮影できない距離まで車両が送電ユニット２２０に近づくと、送電ユニット２２０から受電ユニット１１０への給電状況に基づき検知された送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との距離情報に基づいて、送電ユニット２２０と受電ユニット１１０との位置合わせを行なうように車両が制御される（第２の誘導制御）。これにより、大掛かりな設備を備えることなく、給電設備２００の送電ユニット２２０と車両に搭載された受電ユニット１１０との位置合わせを行なうことができる。したがって、図１５から図２４に示す誘導制御よれば、給電設備２００への駐車精度を確保しつつ簡易な構成で車両用給電システム１０を実現することができる。

また、図１５から図２４に示す誘導制御においては、給電設備２００と電動車両１００との距離が大きいときは、画像情報に基づく誘導制御（第１の誘導制御）とし、給電設備２００と電動車両１００との距離が小さくなってから、送電ユニット２２０からの送電を必要とする、距離情報に基づく誘導制御（第２の誘導制御）が実行される。さらに、第２の誘導制御時に送電ユニット２２０から出力される電力は、充電制御開始後に出力される電力よりも小さい。したがって、図１５から図２４に示す誘導制御よれば、電力の消費を抑えることができる。特に、本実施の形態に係る電動車両１００によれば、送電ユニット２２０が撮像エリアＲから外れてから受電ユニット１１０と対向するまでの距離が短いため、距離情報に基づく誘導制御の期間を短くすることができ、距離情報に基づく誘導制御の際に消費する電力を小さく抑えることができる。

本実施の形態に係る電動車両１００によれば、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とを位置あわせする過程において、送電ユニット２２０がカメラ１２０の撮像エリアＲから外れる期間を短く抑えられている。画像表示に基づく誘導制御（第１の誘導制御）の誘導精度の方が、距離情報に基づく誘導制御（第２の誘導制御）の誘導精度の方が高い。このため、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とを位置合わせする過程において、画像表示に基づく誘導制御の期間を長くすることができ、位置あわせ精度を高めることができる。

さらに、距離情報に基づく誘導制御を行うときには、受電ユニット１１０と送電ユニット２２０とは互いに一部が高さ方向に重なりあっており、距離情報に基づく誘導制御の誘導精度も高めることができる。

また、図１５から図２４に示す誘導制御においては、給電設備２００から給電を受ける電動車両１００からの指令に基づいて給電設備２００が起動され、さらに、電動車両１００からの指令に基づいて発光部２３０が点灯される。したがって、この図１５から図２４に示す誘導制御によれば、非充電時の無駄な電力消費を抑えることができる。

なお、図１５から図２４に示す誘導制御においては、送電ユニット２２０がカメラ１２０の死角に入るとカメラ１２０からの画像情報に基づく第１の誘導制御から距離情報に基づく第２の誘導制御に切替わるものとしたが、予め設定された所定の距離まで車両が送電ユニット２２０に近づいたときに第１の誘導制御から第２の誘導制御に切り替わるようにしてもよい。なお、上記所定の距離として、たとえば、受電ユニット１１０が送電ユニット２２０から受電可能な距離などを設定可能である。

また、図１５から図２４に示す誘導制御においては、給電設備２００の電力情報を電動車両１００へ送信し、その電力情報に基づいて車両側で距離情報を生成するものとしたが、給電設備２００における出力電流に基づいて、または車両における受電電圧を電動車両１００から給電設備２００へ送信することによって、給電設備２００側で距離情報を生成して電動車両１００へ送信してもよい。また、距離情報を給電設備２００が有することによって、給電設備２００において距離情報に基づく第２の誘導制御の終了判定を行なってもよい。

また、図１５から図２４に示す誘導制御においては、第１の誘導制御時は運転者がアクセル／ブレーキを操作するものとし、第２の誘導制御時はアクセル／ブレーキ操作を自動で行なうものとしたが、第１の誘導制御時もアクセル／ブレーキ操作も自動で行なうようにしてもよいし、あるいは、第２の誘導制御時も運転者がアクセル／ブレーキを操作するものとしてもよい。

また、図１５から図２４に示す誘導制御においては、カメラ１２０は車両後部に配設されるものとしたが、カメラ１２０の配設場所は車両後部に限定されるものではない。

また、図１５から図２４に示す誘導制御においては、共鳴法を用いて給電設備２００から電動車両１００へ非接触で送電するものとしたが、給電設備２００から電動車両１００への送電手法は、必ずしも共鳴法に限定されるものではなく、その他の非接触送電手法である、電磁誘導を用いた送電や、マイクロ波を用いた送電であってもよい。なお、これらの送電手法においても、給電設備から車両への給電状況に基づいて送電ユニットと受電ユニットとの距離を推定することが可能である。

また、図１５から図２４に示す誘導制御においては、発光部２３０に基づいて送電ユニット２２０の位置および方向を画像認識するものとしたが、発光部２３０を設けることなく送電ユニット２２０の形状等を画像認識してもよい。なお、図１５から図２４に示す誘導制御のように発光部２３０を設けることによって、夜間においても送電ユニット２２０の位置および方向を認識することが可能である。

また、図１５から図２４に示す誘導制御においては、一対の自己共振コイルを共鳴させて送電するものとしたが、共鳴体として自己共振コイルに代えて高誘電率材から成る高誘電体ディスクを用いることもできる。

また、図１５から図２４に示す誘導制御においては、電動車両として、動力分割装置１７７によりエンジン１７６の動力を分割して駆動輪１７８とモータジェネレータ１７２とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータ１７２を駆動するためにのみエンジン１７６を用い、モータジェネレータ１７４でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車や、エンジン１７６が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車などにもこの発明は適用可能である。

また、この発明は、エンジン１７６を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置１５０に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。また、この発明は、昇圧コンバータ１６２を備えない電動車両や、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４２を備えない電動車両にも適用可能である。

なお、図１５から図２４に示す誘導制御において、カメラ１２０およびＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、この発明における「第１の検知手段」（第１の検知部）を形成し、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０およびＥＰＳ４２０は、この発明における「第１の誘導制御手段」（第１の誘導制御部）を形成する。また、共鳴ＥＣＵ４６０は、この発明における「第２の検知手段」（第２の検知部）に対応し、ＨＶ−ＥＣＵ４７０、ＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０は、この発明における「第２の誘導制御手段」（第２の誘導制御部）を形成する。

さらに、カメラ１２０は、この発明における「撮影装置」に対応し、ＩＰＡ−ＥＣＵ４１０は、この発明における「画像認識部」に対応する。また、さらに、通信部１３０，２４０は、この発明における「通信手段」を形成し、一次自己共振コイル２２４は、この発明における「送電用コイル」に対応する。また、さらに、二次自己共振コイル１１２は、この発明における「受電用コイル」に対応し、共鳴ＥＣＵ４６０は、この発明における「距離推定部」に対応する。また、さらに、ＥＰＳ４２０は、この発明における「第１の制御部」に対応し、ＭＧ−ＥＣＵ４３０およびＥＣＢ４４０は、この発明における「第２の制御部」を形成する。また、さらに、高周波電力ドライバ２６０およびＥＣＵ２７０は、この発明における「電力制御部」を形成する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、電動車両に適用することができ、特に、非接触で車両外部に設けられた送電コイルから受電可能な電動車両に好適である。

１０ 車両用給電システム、１００ 電動車両、１０１ 背面、１０２ 底面、１０３，１０４ 後輪、１０５，１０６ 側面、１０７ 前面、１１０ 受電ユニット、１１１
キャパシタ、１１２ 二次自己共振コイル、１１４ 二次コイル、１２０ カメラ、１２１ 表示部、１２２ リヤバンパ、１２３ ケーブル、１２５ フロアパネル、１２６，１２７ フレーム、１２８ ボビン、１２９ ケース、１３０，２４０ 通信部、１３１ シールド、１３２ 樹脂ケース、１３３，１３４ サイドメンバ、１３５ ケーブル、１４０ 整流器、１４２ コンバータ、１５０ 蓄電装置、１６２ 昇圧コンバータ、１６４，１６６ インバータ、１６９ エンジンコンパートメント、１７０ トランスアクスル、１７１ ケース、１７２，１７４ モータジェネレータ、１７６ エンジン、１７７ 動力分割装置、１７８ 駆動輪、１７９ 排気管、１８０ 制御装置、１８１，１８２ 駆動輪、１９０ 電圧センサ、２００ 給電設備、２１０ 電源装置、２１１ キャパシタ、２２０ 送電ユニット、２２２ 一次コイル、２２４ 一次自己共振コイル、２２８ ボビン、２２９ ケース、２３０ 発光部、２３１ シールド、２３２ 樹脂ケース、２５０ 交流電源、２６０ 高周波電力ドライバ、２７２ 電圧センサ、２７４ 電流センサ。

Claims (10)

1. 外部に設けられた送電コイルから非接触で電力を受電する車両であって、
   前記車両の底面に配置され、電磁場の共鳴により前記送電コイルから電力を受電可能な受電コイルと、
   前記車両の外部を撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置が撮像した前記車両の外部を表示する表示部と、
   を備え、
   前記受電コイルは、前記車両の前後方向における前記底面の中央部から前記撮像装置が設けられた周面側にずれた位置に配置された、車両。
2. 前記撮像装置は、前記車両の背面に設けられ、
   前記受電コイルは、前記車両の前後方向における前記底面の中央部から前記背面側にずれた位置に設けられた、請求項１に記載の車両。
3. 前記車両の幅方向に間隔をあけて設けられた一対の後輪をさらに備え、
   前記受電コイルは、前記後輪の間に設けられた、請求項２に記載の車両。
4. 前記受電コイルが装着された中空状のボビンと、
   前記ボビンの内部に配置された電気機器と、
   をさらに備えた、請求項３に記載の車両。
5. 前記車両の前後方向に延び、前記車両の幅方向に配列する第１サイドフレームおよび第２サイドフレームをさらに備え、
   前記受電コイルは、前記第１サイドフレームと前記第２サイドフレームとの間に配置された、請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両。
6. 前記車両内に搭載されたバッテリをさらに備え、
   前記バッテリは、前記受電コイルの上方に配置された、請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両。
7. 前記受電コイルは、前記車両の周面から間隔をあけて配置された、請求項１から請求項６のいずれかに記載の車両。
8. 前記受電コイルは、前記車両の幅方向の中央部に位置する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の車両。
9. エンジンと、
   前記エンジンに接続された排気管とをさらに備え、
   前記排気管は、前記底面に配置されると共に、前記車両の一方の側面側に配置され、前記受電コイルは、他方の側面側に配置された、請求項１に記載の車両。
10. 前記送電コイルを含む送電ユニットと、前記受電コイルを含む受電ユニットとの位置関係を検知する第１の検知部と、
    前記第１の検知部の検知結果に基づいて、前記送電ユニットへ前記車両を誘導するように前記車両を制御する第１の誘導制御部と、
    前記送電ユニットから前記受電ユニットへの給電状況に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの間の距離を検知する第２の検知部と、
    前記第１の誘導制御部により前記車両が前記送電ユニットに所定の距離まで近づくと、前期第２の検知部の検知結果に基づいて前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置あわせを行うように、前記車両を制御する第２の誘導制御部と、
    を備えた、請求項１から請求項７のいずれかに記載の車両。

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