JP2004246518A - 無線受電装置およびエネルギー供給設備 - Google Patents
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Abstract
【課題】課金処理を確実に行うことのできる無線受電装置を提供する。
【解決手段】本発明による無線受電装置は、起動スイッチ50の動作に連動して、通信器16からエネルギー課金に関する情報を外部の課金センターに送信することができる。これにより、課金処理を確実に行うことができる。無線受電装置は、エネルギー供給に関する基準信号を受けて、エネルギー取得の可否を定めてもよく、ETC車載機を用いて外部から供給された無線波の課金処理を行ってもよい。
【選択図】 図4
【解決手段】本発明による無線受電装置は、起動スイッチ50の動作に連動して、通信器16からエネルギー課金に関する情報を外部の課金センターに送信することができる。これにより、課金処理を確実に行うことができる。無線受電装置は、エネルギー供給に関する基準信号を受けて、エネルギー取得の可否を定めてもよく、ETC車載機を用いて外部から供給された無線波の課金処理を行ってもよい。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などの移動体にエネルギーを供給する技術に関し、特に移動体に対して無線波によりエネルギーを供給する設備、およびエネルギー供給設備から供給される無線波を電気エネルギーに変換する無線受電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
移動体から供給設備に発信された移動体側の情報に基づいて、供給設備から移動体にエネルギーを供給するシステムが考案されている。搭乗者に関する情報や、移動体の認識番号などを移動体側から供給設備に発信することを提案するシステムもある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−145203号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
エネルギー供給システムにおいて、課金処理は確実に行われる必要があり、そのためには、課金に関する情報が、移動体とエネルギー供給設備との間で確実に通信される必要がある。
【0005】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、確実な課金処理を行うことのできるエネルギー供給設備および無線受電装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、外部からの無線波を受信する受信手段と、受信手段で受信した無線波を電気エネルギーに変換する電力変換手段と、電力変換手段により変換された電気エネルギーを利用する電気負荷と、エネルギー課金に関する情報を通信する課金情報通信手段とを備える無線受電装置を提供し、課金情報通信手段は、外部からエネルギー供給に関する基準信号を受け取り、無線受電装置は、基準信号をもとに、電気エネルギーの取得を許可する制御手段をさらに備える。エネルギー課金に関する情報は、例えば受電量の積算値など、受電料金を算出するために用いられる情報であってよい。エネルギー供給に関する基準信号は、例えばエネルギー供給設備の提供主体を識別するための信号であってもよい。無線受電装置がエネルギー供給設備の提供主体の管理下のもとでユーザに引き渡される場合、無線受電装置は、定められた基準信号を受けたときに電気エネルギーの取得を可能とするように構成されることができる。この場合、無線受電装置は、基準信号をもとに、自身の電気エネルギーの取得を許可することができる。これにより、エネルギー供給設備の提供主体は、正規の無線受電装置を搭載した移動体に無線波を供給することができ、そのため料金回収を確実に行うことが可能となる。
【0007】
本発明の別の態様は、外部からの無線波を受信する受信手段と、受信手段で受信した無線波を電気エネルギーに変換する電力変換手段と、電力変換手段により変換された電気エネルギーを利用する電気負荷とを含む電気負荷システムと、エネルギー課金に関する情報を通信する課金情報通信手段とを備える無線受電装置であって、課金情報通信手段を電気負荷システムの起動スイッチの動作に連動して動作させる制御手段をさらに備える無線受電装置を提供する。エネルギー課金に関する情報は、例えば受電量の積算値など、外部において受電料金を算出するために用いられる情報であってよい。起動スイッチの動作に連動して課金情報通信手段を動作させることにより、課金処理を行う外部の課金センターなどに、課金に関する情報を確実に送信することができ、課金センターなどが料金回収を確実に行うことが可能となる。なお、電気負荷システムは、無線受電およびエネルギー課金に関わる受信手段、電力変換手段および電気負荷を含んで構成されるが、さらに他の構成を含んでもよい。また起動スイッチの動作により、電気負荷システムの一部の構成が起動または停止されればよく、全ての構成が起動または停止される必要はない。
【0008】
本発明のさらに別の態様は、外部からの無線波を受信する受信手段と、受信手段で受信した無線波を電気エネルギーに変換する電力変換手段と、電力変換手段により変換された電気エネルギーを利用する電気負荷と、エネルギー課金に関する情報を通信するETC車載機とを備える無線受電装置であって、ETC車載機を用いて、ETCにおける路側アンテナとの間で、外部から供給された無線波の課金処理を行う無線受電装置を提供する。無線波受信の課金処理をETC車載機を用いて行うことにより、現状のインフラを有効に活用した課金システムを実現することができる。
【0009】
本発明のさらに別の態様は、電気エネルギー変換用の無線波を生成する無線波発生手段と、エネルギー供給に関する基準信号を生成する基準信号発生手段と、無線波および基準信号を送信する送信手段とを備えるエネルギー供給設備を提供する。例えば基準信号は、エネルギー供給設備の提供主体を識別するための信号であってもよい。車両などの移動体に搭載される無線受電装置に無線波を送信する場合、基準信号をもとに無線受電装置が動作するように無線受電装置を構成することにより、確実な課金処理を行うことが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車両1にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す。車両1は、マイクロ波を受信してエネルギーに変換する無線受電装置を備える。具体的に、車両1は、道路を走行中、外部に設けられるエネルギー供給設備100から供給されるマイクロ波を受信アンテナ10で受信して、整流回路12で受信したマイクロ波を電気エネルギーに変換する。第1の実施の形態において、無線受電装置は、例えばエネルギー供給設備100の提供主体から提供され、エネルギー供給に関する基準信号をエネルギー供給設備100から受け取ったことを条件として、電気エネルギーを取得できるように構成されてもよい。なお無線受電装置は、他の主体から提供されてもよい。
【0011】
図示のごとく、外部のエネルギー供給設備100は路面に埋め込まれていてもよく、また路面上に設置されていてもよい。さらに、人工衛星がエネルギー供給設備100として車両1にマイクロ波を供給してもよい。整流回路12で取り出された電気エネルギーはバッテリ14に充電され、車載の電気負荷18により利用される。受信アンテナ10、整流回路12および電気負荷18は、電気負荷システムを構成し、起動スイッチ50により起動される。電気負荷18は、例えば車輪の駆動モータやライトなどである。
【0012】
一方、路側のエネルギー供給設備100では、マイクロ波発生器102が、電気エネルギー変換用のマイクロ波を生成し、基準信号発生器104が、エネルギー供給に関する基準信号を生成する。基準信号は、例えばエネルギー供給設備100の提供主体の識別番号などであってよく、所定の周波数帯域をもって生成される。重畳器108は、基準信号にマイクロ波を重畳させる。送信アンテナ110は、重畳された基準信号とマイクロ波を送信する。マイクロ波を生成するタイミングやマイクロ波の強度は、エネルギー供給電子制御装置(以下、電子制御装置を「ECU」と表記する)106が制御する。マイクロ波発生器102は常時マイクロ波を発生してもよいが、車両1がエネルギー供給設備100付近を通過していないときにマイクロ波を生成しても電力の浪費であることや、外部の環境に対するマイクロ波の影響を低減するためにも、車両1が通過したときのみマイクロ波を発生するようにしてもよい。この場合、車両1の通信器16がエネルギー供給設備100の送受信器112に対してマイクロ波の送電要求を送り、エネルギー供給ECU106が、その要求を契機としてマイクロ波発生器102を駆動してもよい。なお、エネルギー供給ECU106は、同様に基準信号発生器104を制御して、基準信号の生成タイミングおよび強度を調整してもよい。基準信号は、基準信号発生器104により常時生成されてもよく、またマイクロ波と同期して生成されてもよい。なおマイクロ波および基準信号は、重畳されずに送信されてもよく、その場合には、別個の送信アンテナ110が、マイクロ波と基準信号を送信する。
【0013】
図2は、第1の実施の形態における車両1の構成を示す。電気負荷システムは、受信アンテナ10、整流回路12および電気負荷18を含んで構成され、起動スイッチ50により起動される。車両1において、受信アンテナ10が、エネルギー供給設備100の送信アンテナ110から重畳されたマイクロ波および基準信号を受信し、分離器32に供給する。分離器32は、例えばバンドパスフィルタなどのフィルタ回路により構成され、基準信号とマイクロ波とを分離する。マイクロ波は整流回路12に供給され、整流回路12により電気エネルギーに変換される。バッテリ14は、この電気エネルギーを充電する。エネルギー管理ECU30は、バッテリ14の充電状態を管理する。
【0014】
分離された基準信号は、エネルギー管理ECU30に供給される。例えば基準信号がエネルギー供給設備100の提供主体を特定する識別番号を含む場合、エネルギー管理ECU30は、基準信号をもとに電気エネルギーの取得を許可する。エネルギー管理ECU30は、比較用の参照信号をメモリに保持し、基準信号と参照信号とが同一である場合に電気エネルギーの取得を許可するようにしてもよい。同一でない場合には、エネルギー管理ECU30は、電気エネルギーがバッテリ14に供給されないように、受信アンテナ10からバッテリ14までの間の構成を制御する。エネルギー供給設備100は、例えば日付に応じて基準信号を変更してもよく、この場合、エネルギー管理ECU30は、同様に日付に応じて参照信号を変更する機能をもつ。基準信号と参照信号とを同期して変更することにより、正規のエネルギー管理ECU30は、常に電気エネルギーを取得することができる。
【0015】
エネルギー管理ECU30は課金管理手段として機能し、例えば受電量の積算値をエネルギー課金に関する情報として生成してもよい。通信器16は課金情報通信手段として機能し、エネルギー課金に関する情報を、外部のエネルギー供給設備100などに通信する。これにより、エネルギー供給設備100の提供主体は、正規の無線受電装置を搭載した車両1のユーザから、確実な料金回収を行うことができる。なお、エネルギー供給設備100の提供主体は、受電量の積算値に基づき受電料金を算出することにより、エネルギー供給の実態に即した課金処理を行うことができる。
【0016】
エネルギー管理ECU30は、通信器16を通じてマイクロ波の供給に関する要求をエネルギー供給設備100との間でやりとりする。この意味において、エネルギー管理ECU30は、要求送信手段としても機能する。エネルギー管理ECU30は、負荷ECU34と接続されており、搭乗者の利用に供する電気負荷18に対する電気エネルギーの供給を統括的に制御してもよい。各ECUは、CPU、RAM、ROMを備えて構成され、互いに必要な情報を授受し合って動作する。
【0017】
<第2の実施の形態>
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る車両1にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す。車両1は、マイクロ波を受信してエネルギーに変換する無線受電装置を備える。具体的に、車両1は、道路を走行中、外部に設けられるエネルギー供給設備100から供給されるマイクロ波をレクテナ40で受信して、受信したマイクロ波を電気エネルギーに変換する。レクテナ40は、受信アンテナと整流回路で構成されており、マイクロ波から直接に直流電力を取り出す機能をもつ。なお、第1の実施の形態に示したように、受信アンテナとマイクロ波を電気エネルギーに変換する回路とは、別体として形成されてもよい。レクテナ40により変換された電気エネルギーはバッテリ14に供給され、電気負荷18が、この電気エネルギーを利用する。図示しないエネルギー管理ECUは、例えばエネルギー課金に関する情報として受電量の積算値をフラッシュメモリなどの不揮発性メモリに記憶している。レクテナ40および電気負荷18は、電気負荷システムを構成する。起動スイッチ50は、電気負荷システムを起動または停止するためのスイッチである。
【0018】
第2の実施の形態では、課金情報通信手段である通信器16が、課金センター200の受信アンテナ202との間で、エネルギー課金に関する情報である受電量積算値を通信する。エネルギー課金を確実に行うため、エネルギー管理ECUは、通信器16を起動スイッチ50の動作に連動して動作させ、受電量積算値を課金センター200に送信させる。これにより、受電量積算値を確実に課金センター200に伝達することができ、確実な課金処理を行うことができる。なお、課金の対象者を特定するために、受電量積算値とともに車両1の識別番号や搭乗者の識別番号などが課金センター200に伝達される。
【0019】
第2の実施の形態において、起動スイッチ50の動作とは、起動スイッチ50がオンまたはオフされる状態を含む。起動スイッチ50のオン時に通信器16を動作させて受電量積算値を送信させる場合、電気負荷システムの起動時に、前回走行中に取得した受電量の積算値が課金センター200に送信されることになる。また、起動スイッチ50のオフ時に通信器16を動作させる場合には、今回走行時において取得した受電量の積算値が課金センター200に送信されることになる。第2の実施の形態において、起動スイッチ50のオンまたはオフは、イグニションスイッチのオン、オフだけでなく、例えばイグニションキーの差込み、ドアの開閉、運転者の着席などの動作により検知されてもよい。すなわち、電気負荷システムのオンまたはオフが指示または開始される状況を検出することにより、起動スイッチ50のオンまたはオフが検知されればよい。なお、起動スイッチ50の動作により、電気負荷システムの一部の構成が起動または停止されればよく、全ての構成が起動または停止される必要はない。
【0020】
図4は、第2の実施の形態における車両1の構成を示す。走行中の車両1において、レクテナ40が、エネルギー供給設備100より供給されるマイクロ波を受信し、電気エネルギーに変換する。なおマイクロ波は、第1の実施の形態に関して説明したように、基準信号に重畳されて送信され、分離器32により基準信号とマイクロ波とに分離されてもよい。バッテリ14および補機バッテリ42は、電気エネルギーを充電する。エネルギー管理ECU30は、バッテリ14および補機バッテリ42の充電状態を管理する。マイクロ波の受信時、エネルギー管理ECU30は、受電量を積算して、その積算値をフラッシュメモリなどの揮発性メモリに保持する。
【0021】
エネルギー管理ECU30は、起動スイッチ50の動作に連動して、通信器16から受電量積算値を、車両1の識別番号や搭乗者の識別番号とともに課金センター200に送信させる。既述のごとく、受電量積算値は、起動スイッチ50のオンまたはオフに合わせて送信されてもよい。起動スイッチ50のオンに合わせて送信する場合、オンにした直後、例えば車両1がエネルギー供給設備100からマイクロ波を受電する前に、エネルギー管理ECU30が、バッテリ14の電力を用いて通信器16を動作させてもよい。また起動スイッチ50のオフに合わせて送信する場合、オフにした直後、しばらくの間、バッテリ14が動作できる場合には、エネルギー管理ECU30は、バッテリ14の電力を用いて通信器16を動作させてもよい。また、補機バッテリ42は起動スイッチ50をオフにした後であっても動作可能であるため、補機バッテリ42の電力を用いて通信器16を動作させてもよい。なお、通信器16とは別個に、課金センター200との信号の授受を行う通信器を設けてもよい。通信器16と課金センター200との間の通信は、既知の技術を用いて実現することができる。
【0022】
<第3の実施の形態>
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る車両1にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す。図1または図3の符号と同一の符号を付した構成は、対応する構成と同一または同様の機能および作用を奏する。車両1は、道路を走行中、外部に設けられるエネルギー供給設備100から供給されるマイクロ波をレクテナ40で受信して、電気エネルギーに変換し、バッテリ14を充電する。バッテリ14の電力は電気負荷18により利用される。なお第1の実施の形態に示したように、受信アンテナとマイクロ波を電気エネルギーに変換する回路とは、別体として形成されてもよい。電気負荷18などから構成される電気負荷システムは、起動スイッチ50により起動される。
【0023】
路側のエネルギー供給設備100では、マイクロ波発生器102がマイクロ波を生成し、送信アンテナ110が、生成したマイクロ波を送信する。マイクロ波を生成するタイミングやマイクロ波の強度は、エネルギー供給ECU106が制御する。エネルギー供給設備100の送受信器112は、車両1の通信器16との間で、エネルギー供給に関する情報を通信する。
【0024】
第3の実施の形態における車両1は、路側ETC(ノンストップ自動料金収受システム:Electronic Toll Collection System)装置300が設けられた有料道路において使用され、有料道路出口の路側ETC装置300との間で道路使用料を自動課金処理するETC車載機60を備える。ETC車載機60は、道路使用料を課金処理すると同時に、エネルギー供給設備100から供給されたマイクロ波の課金処理を行う。ETC車載機60は、課金情報を記録するためのICカードを有している。路側ETC装置300は、車両1が通過するゲート302と、ゲート302に設けられた路側アンテナ304とを有し、ETC車載機60は、路側アンテナ304との間で、道路使用料およびエネルギー課金に関する情報を通信する。
【0025】
図6は、第3の実施の形態における車両1の構成を示す。図2または図4の符号と同一の符号を付した構成は、対応する構成と同一または同様の機能および作用を奏する。電気負荷システムは、起動スイッチ50により起動される。バッテリ14は、レクテナ40で取得された電気エネルギーを充電する。負荷ECU34は、モータなどの電気負荷18を制御する。エネルギー管理ECU30は、例えば有料道路の走行中、エネルギー供給設備100からの受電量を積算して、その積算値をメモリに保持する。この積算値は、ETC車載機60に伝達される。
【0026】
車両が有料道路の出口ゲートを通過する際、ETC車載機60は、有料道路使用料の課金処理のために入口ゲート情報を路側アンテナ304に送信するとともに、エネルギー課金処理のために受電量積算値も送信する。路側ETC装置300は、有料道路の使用料と、受電量積算値に基づいたエネルギー課金情報をETC車載機60に返信する。ETC車載機60は有料道路使用料およびエネルギー課金情報を受け取り、ICカードに記録する。これにより、ETCのインフラをエネルギー課金に有効利用することができ、課金システムを効率よく実現することができる。
【0027】
図7は、ETCを備えた有料道路を走行する車両1と路側ETC装置300およびエネルギー供給設備100との間の信号授受を示すシーケンスである。まず、ETC車載機60を搭載した車両1がETC入口ゲートを通過する(S10)。このとき、ETC車載機60は、入口における路側ETC装置300の路側アンテナ304との間で所定の情報を通信する(S12)。路側アンテナ304からは、入口ゲートを特定する入口ゲート情報や、有料道路内にエネルギー供給設備100が存在するか否かを示す情報などが送信される。ETC車載機60からは、無線受電装置の有無や、無線波供給の契約のIDなどが送信される。路側ETC装置300は、無線波の供給の可否を定めるエネルギー供給可否情報をETC車載機60に送信する(S14)。例えば、無線波供給契約が料金未払いなどにより抹消されていることが、ETC車載機60から供給される契約IDにより判明した場合、車両1に対して受電を禁止するエネルギー供給可否情報が、路側ETC装置300からETC車載機60に送信される。
【0028】
ETC車載機60はエネルギー供給可否情報に基づいて、自身がマイクロ波を受電可能か否かを判断する(S16)。受電可能でない場合には(S16のN)、エネルギー管理ECU30のマイクロ波受電機能を起動させない。受電可能である場合(S16のY)、エネルギー管理ECU30のマイクロ波受電機能を起動させるべく、起動信号をエネルギー管理ECU30に供給する(S18)。エネルギー管理ECU30は、起動信号を受けると、自身のマイクロ波受電機能を起動する(S20)。これにより、エネルギー管理ECU30は、エネルギー供給設備100からマイクロ波を受電できる状態になる。
【0029】
エネルギー管理ECU30は、エネルギー供給設備100に対して送電要求を送信する(S22)。エネルギー供給設備100は、送電要求を受けてマイクロ波を車両1に対して送信する(S24)。このとき、エネルギー管理ECU30は受電量を積算する(S26)。積算した受電量はETC車載機60に通知される(S28)。受電量積算値の通知は、S22における送電要求の生成後、所定の時間間隔で行われてもよい。ETC車載機60が受電量積算値の通知を所定のタイミングで受ける場合(S30のY)、有料道路の出口における路側ETC装置300の路側アンテナ304から出口ゲート信号を受信したか否かを判定する(S32)。出口ゲート信号は、出口の路側アンテナ304から送信される信号であり、出口ゲート信号を受信した場合には(S32のY)、出口が近いため受電を停止することとする。出口ゲート信号を受信していない場合は、ETC車載機60は受電許可信号をエネルギー管理ECU30に送信し(S34)、エネルギー管理ECU30が送電要求を送信しうる状態となる。以後、S22、S24、S26、S28、S30およびS32のステップを繰り返す。
【0030】
S30で、ETC車載機60が、エネルギー管理ECU30から受電量積算値の通知を所期のタイミングで受けない場合(S30のN)、課金処理が適切に実行されていないことから、ETC車載機60は、エネルギー管理ECU30に対して受電中止要求を送る(S36)。エネルギー管理ECU30は、受電中止要求を受けて、自身の受電を中止するとともに(S40)、エネルギー供給設備100に対して送電中止要求を送信する(S38)。エネルギー供給設備100は、送電中止要求を受けて、マイクロ波の送信を中止する(S42)。
【0031】
ETC車載機60が出口ETCゲート付近で出口ゲート信号を受信し(S32のY)、車両1がETC出口ゲートを通過する際(S44)、ETC車載機60は、入口ゲート情報と、受電量積算値を、出口における路側ETC装置300に対して送信する(S46)。出口の路側ETC装置300は、入口ゲート情報をもとに有料道路の使用料を算出し、受電量積算値をもとに受電料金を算出して、ETC車載機60に送信する(S48)。以上により、ETC車載機60は、有料道路の使用料とともに受電した受電料金も自動的に課金することが可能となり、ETCのインフラを効率的に活用した課金システムを実現することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明によると、確実な課金処理を実行するように構成されたエネルギー供給設備および無線受電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る車両にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す図である。
【図2】第1の実施の形態における車両の構成を示す図である。
【図3】第2の実施の形態に係る車両にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す図である。
【図4】第2の実施の形態における車両の構成を示す図である。
【図5】第3の実施の形態に係る車両にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す図である。
【図6】第3の実施の形態における車両の構成を示す図である。
【図7】ETCを備えた有料道路を走行する車両と路側ETC装置およびエネルギー供給設備との間の信号授受を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
10・・・受信アンテナ、12・・・整流回路、14・・・バッテリ、16・・・通信器、18・・・電気負荷、30・・・エネルギー管理ECU、32・・・分離器、34・・・負荷ECU、40・・・レクテナ、42・・・補機バッテリ、50・・・起動スイッチ、60・・・ETC車載機、100・・・エネルギー供給設備、102・・・マイクロ波発生器、104・・・基準信号発生器、106・・・エネルギー供給ECU、108・・・重畳器、110・・・送信アンテナ、112・・・送受信器、200・・・課金センター、202・・・受信アンテナ、300・・・路側ETC装置、302・・・ゲート、304・・・路側アンテナ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などの移動体にエネルギーを供給する技術に関し、特に移動体に対して無線波によりエネルギーを供給する設備、およびエネルギー供給設備から供給される無線波を電気エネルギーに変換する無線受電装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
移動体から供給設備に発信された移動体側の情報に基づいて、供給設備から移動体にエネルギーを供給するシステムが考案されている。搭乗者に関する情報や、移動体の認識番号などを移動体側から供給設備に発信することを提案するシステムもある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−145203号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
エネルギー供給システムにおいて、課金処理は確実に行われる必要があり、そのためには、課金に関する情報が、移動体とエネルギー供給設備との間で確実に通信される必要がある。
【0005】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、確実な課金処理を行うことのできるエネルギー供給設備および無線受電装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、外部からの無線波を受信する受信手段と、受信手段で受信した無線波を電気エネルギーに変換する電力変換手段と、電力変換手段により変換された電気エネルギーを利用する電気負荷と、エネルギー課金に関する情報を通信する課金情報通信手段とを備える無線受電装置を提供し、課金情報通信手段は、外部からエネルギー供給に関する基準信号を受け取り、無線受電装置は、基準信号をもとに、電気エネルギーの取得を許可する制御手段をさらに備える。エネルギー課金に関する情報は、例えば受電量の積算値など、受電料金を算出するために用いられる情報であってよい。エネルギー供給に関する基準信号は、例えばエネルギー供給設備の提供主体を識別するための信号であってもよい。無線受電装置がエネルギー供給設備の提供主体の管理下のもとでユーザに引き渡される場合、無線受電装置は、定められた基準信号を受けたときに電気エネルギーの取得を可能とするように構成されることができる。この場合、無線受電装置は、基準信号をもとに、自身の電気エネルギーの取得を許可することができる。これにより、エネルギー供給設備の提供主体は、正規の無線受電装置を搭載した移動体に無線波を供給することができ、そのため料金回収を確実に行うことが可能となる。
【0007】
本発明の別の態様は、外部からの無線波を受信する受信手段と、受信手段で受信した無線波を電気エネルギーに変換する電力変換手段と、電力変換手段により変換された電気エネルギーを利用する電気負荷とを含む電気負荷システムと、エネルギー課金に関する情報を通信する課金情報通信手段とを備える無線受電装置であって、課金情報通信手段を電気負荷システムの起動スイッチの動作に連動して動作させる制御手段をさらに備える無線受電装置を提供する。エネルギー課金に関する情報は、例えば受電量の積算値など、外部において受電料金を算出するために用いられる情報であってよい。起動スイッチの動作に連動して課金情報通信手段を動作させることにより、課金処理を行う外部の課金センターなどに、課金に関する情報を確実に送信することができ、課金センターなどが料金回収を確実に行うことが可能となる。なお、電気負荷システムは、無線受電およびエネルギー課金に関わる受信手段、電力変換手段および電気負荷を含んで構成されるが、さらに他の構成を含んでもよい。また起動スイッチの動作により、電気負荷システムの一部の構成が起動または停止されればよく、全ての構成が起動または停止される必要はない。
【0008】
本発明のさらに別の態様は、外部からの無線波を受信する受信手段と、受信手段で受信した無線波を電気エネルギーに変換する電力変換手段と、電力変換手段により変換された電気エネルギーを利用する電気負荷と、エネルギー課金に関する情報を通信するETC車載機とを備える無線受電装置であって、ETC車載機を用いて、ETCにおける路側アンテナとの間で、外部から供給された無線波の課金処理を行う無線受電装置を提供する。無線波受信の課金処理をETC車載機を用いて行うことにより、現状のインフラを有効に活用した課金システムを実現することができる。
【0009】
本発明のさらに別の態様は、電気エネルギー変換用の無線波を生成する無線波発生手段と、エネルギー供給に関する基準信号を生成する基準信号発生手段と、無線波および基準信号を送信する送信手段とを備えるエネルギー供給設備を提供する。例えば基準信号は、エネルギー供給設備の提供主体を識別するための信号であってもよい。車両などの移動体に搭載される無線受電装置に無線波を送信する場合、基準信号をもとに無線受電装置が動作するように無線受電装置を構成することにより、確実な課金処理を行うことが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車両1にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す。車両1は、マイクロ波を受信してエネルギーに変換する無線受電装置を備える。具体的に、車両1は、道路を走行中、外部に設けられるエネルギー供給設備100から供給されるマイクロ波を受信アンテナ10で受信して、整流回路12で受信したマイクロ波を電気エネルギーに変換する。第1の実施の形態において、無線受電装置は、例えばエネルギー供給設備100の提供主体から提供され、エネルギー供給に関する基準信号をエネルギー供給設備100から受け取ったことを条件として、電気エネルギーを取得できるように構成されてもよい。なお無線受電装置は、他の主体から提供されてもよい。
【0011】
図示のごとく、外部のエネルギー供給設備100は路面に埋め込まれていてもよく、また路面上に設置されていてもよい。さらに、人工衛星がエネルギー供給設備100として車両1にマイクロ波を供給してもよい。整流回路12で取り出された電気エネルギーはバッテリ14に充電され、車載の電気負荷18により利用される。受信アンテナ10、整流回路12および電気負荷18は、電気負荷システムを構成し、起動スイッチ50により起動される。電気負荷18は、例えば車輪の駆動モータやライトなどである。
【0012】
一方、路側のエネルギー供給設備100では、マイクロ波発生器102が、電気エネルギー変換用のマイクロ波を生成し、基準信号発生器104が、エネルギー供給に関する基準信号を生成する。基準信号は、例えばエネルギー供給設備100の提供主体の識別番号などであってよく、所定の周波数帯域をもって生成される。重畳器108は、基準信号にマイクロ波を重畳させる。送信アンテナ110は、重畳された基準信号とマイクロ波を送信する。マイクロ波を生成するタイミングやマイクロ波の強度は、エネルギー供給電子制御装置(以下、電子制御装置を「ECU」と表記する)106が制御する。マイクロ波発生器102は常時マイクロ波を発生してもよいが、車両1がエネルギー供給設備100付近を通過していないときにマイクロ波を生成しても電力の浪費であることや、外部の環境に対するマイクロ波の影響を低減するためにも、車両1が通過したときのみマイクロ波を発生するようにしてもよい。この場合、車両1の通信器16がエネルギー供給設備100の送受信器112に対してマイクロ波の送電要求を送り、エネルギー供給ECU106が、その要求を契機としてマイクロ波発生器102を駆動してもよい。なお、エネルギー供給ECU106は、同様に基準信号発生器104を制御して、基準信号の生成タイミングおよび強度を調整してもよい。基準信号は、基準信号発生器104により常時生成されてもよく、またマイクロ波と同期して生成されてもよい。なおマイクロ波および基準信号は、重畳されずに送信されてもよく、その場合には、別個の送信アンテナ110が、マイクロ波と基準信号を送信する。
【0013】
図2は、第1の実施の形態における車両1の構成を示す。電気負荷システムは、受信アンテナ10、整流回路12および電気負荷18を含んで構成され、起動スイッチ50により起動される。車両1において、受信アンテナ10が、エネルギー供給設備100の送信アンテナ110から重畳されたマイクロ波および基準信号を受信し、分離器32に供給する。分離器32は、例えばバンドパスフィルタなどのフィルタ回路により構成され、基準信号とマイクロ波とを分離する。マイクロ波は整流回路12に供給され、整流回路12により電気エネルギーに変換される。バッテリ14は、この電気エネルギーを充電する。エネルギー管理ECU30は、バッテリ14の充電状態を管理する。
【0014】
分離された基準信号は、エネルギー管理ECU30に供給される。例えば基準信号がエネルギー供給設備100の提供主体を特定する識別番号を含む場合、エネルギー管理ECU30は、基準信号をもとに電気エネルギーの取得を許可する。エネルギー管理ECU30は、比較用の参照信号をメモリに保持し、基準信号と参照信号とが同一である場合に電気エネルギーの取得を許可するようにしてもよい。同一でない場合には、エネルギー管理ECU30は、電気エネルギーがバッテリ14に供給されないように、受信アンテナ10からバッテリ14までの間の構成を制御する。エネルギー供給設備100は、例えば日付に応じて基準信号を変更してもよく、この場合、エネルギー管理ECU30は、同様に日付に応じて参照信号を変更する機能をもつ。基準信号と参照信号とを同期して変更することにより、正規のエネルギー管理ECU30は、常に電気エネルギーを取得することができる。
【0015】
エネルギー管理ECU30は課金管理手段として機能し、例えば受電量の積算値をエネルギー課金に関する情報として生成してもよい。通信器16は課金情報通信手段として機能し、エネルギー課金に関する情報を、外部のエネルギー供給設備100などに通信する。これにより、エネルギー供給設備100の提供主体は、正規の無線受電装置を搭載した車両1のユーザから、確実な料金回収を行うことができる。なお、エネルギー供給設備100の提供主体は、受電量の積算値に基づき受電料金を算出することにより、エネルギー供給の実態に即した課金処理を行うことができる。
【0016】
エネルギー管理ECU30は、通信器16を通じてマイクロ波の供給に関する要求をエネルギー供給設備100との間でやりとりする。この意味において、エネルギー管理ECU30は、要求送信手段としても機能する。エネルギー管理ECU30は、負荷ECU34と接続されており、搭乗者の利用に供する電気負荷18に対する電気エネルギーの供給を統括的に制御してもよい。各ECUは、CPU、RAM、ROMを備えて構成され、互いに必要な情報を授受し合って動作する。
【0017】
<第2の実施の形態>
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る車両1にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す。車両1は、マイクロ波を受信してエネルギーに変換する無線受電装置を備える。具体的に、車両1は、道路を走行中、外部に設けられるエネルギー供給設備100から供給されるマイクロ波をレクテナ40で受信して、受信したマイクロ波を電気エネルギーに変換する。レクテナ40は、受信アンテナと整流回路で構成されており、マイクロ波から直接に直流電力を取り出す機能をもつ。なお、第1の実施の形態に示したように、受信アンテナとマイクロ波を電気エネルギーに変換する回路とは、別体として形成されてもよい。レクテナ40により変換された電気エネルギーはバッテリ14に供給され、電気負荷18が、この電気エネルギーを利用する。図示しないエネルギー管理ECUは、例えばエネルギー課金に関する情報として受電量の積算値をフラッシュメモリなどの不揮発性メモリに記憶している。レクテナ40および電気負荷18は、電気負荷システムを構成する。起動スイッチ50は、電気負荷システムを起動または停止するためのスイッチである。
【0018】
第2の実施の形態では、課金情報通信手段である通信器16が、課金センター200の受信アンテナ202との間で、エネルギー課金に関する情報である受電量積算値を通信する。エネルギー課金を確実に行うため、エネルギー管理ECUは、通信器16を起動スイッチ50の動作に連動して動作させ、受電量積算値を課金センター200に送信させる。これにより、受電量積算値を確実に課金センター200に伝達することができ、確実な課金処理を行うことができる。なお、課金の対象者を特定するために、受電量積算値とともに車両1の識別番号や搭乗者の識別番号などが課金センター200に伝達される。
【0019】
第2の実施の形態において、起動スイッチ50の動作とは、起動スイッチ50がオンまたはオフされる状態を含む。起動スイッチ50のオン時に通信器16を動作させて受電量積算値を送信させる場合、電気負荷システムの起動時に、前回走行中に取得した受電量の積算値が課金センター200に送信されることになる。また、起動スイッチ50のオフ時に通信器16を動作させる場合には、今回走行時において取得した受電量の積算値が課金センター200に送信されることになる。第2の実施の形態において、起動スイッチ50のオンまたはオフは、イグニションスイッチのオン、オフだけでなく、例えばイグニションキーの差込み、ドアの開閉、運転者の着席などの動作により検知されてもよい。すなわち、電気負荷システムのオンまたはオフが指示または開始される状況を検出することにより、起動スイッチ50のオンまたはオフが検知されればよい。なお、起動スイッチ50の動作により、電気負荷システムの一部の構成が起動または停止されればよく、全ての構成が起動または停止される必要はない。
【0020】
図4は、第2の実施の形態における車両1の構成を示す。走行中の車両1において、レクテナ40が、エネルギー供給設備100より供給されるマイクロ波を受信し、電気エネルギーに変換する。なおマイクロ波は、第1の実施の形態に関して説明したように、基準信号に重畳されて送信され、分離器32により基準信号とマイクロ波とに分離されてもよい。バッテリ14および補機バッテリ42は、電気エネルギーを充電する。エネルギー管理ECU30は、バッテリ14および補機バッテリ42の充電状態を管理する。マイクロ波の受信時、エネルギー管理ECU30は、受電量を積算して、その積算値をフラッシュメモリなどの揮発性メモリに保持する。
【0021】
エネルギー管理ECU30は、起動スイッチ50の動作に連動して、通信器16から受電量積算値を、車両1の識別番号や搭乗者の識別番号とともに課金センター200に送信させる。既述のごとく、受電量積算値は、起動スイッチ50のオンまたはオフに合わせて送信されてもよい。起動スイッチ50のオンに合わせて送信する場合、オンにした直後、例えば車両1がエネルギー供給設備100からマイクロ波を受電する前に、エネルギー管理ECU30が、バッテリ14の電力を用いて通信器16を動作させてもよい。また起動スイッチ50のオフに合わせて送信する場合、オフにした直後、しばらくの間、バッテリ14が動作できる場合には、エネルギー管理ECU30は、バッテリ14の電力を用いて通信器16を動作させてもよい。また、補機バッテリ42は起動スイッチ50をオフにした後であっても動作可能であるため、補機バッテリ42の電力を用いて通信器16を動作させてもよい。なお、通信器16とは別個に、課金センター200との信号の授受を行う通信器を設けてもよい。通信器16と課金センター200との間の通信は、既知の技術を用いて実現することができる。
【0022】
<第3の実施の形態>
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る車両1にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す。図1または図3の符号と同一の符号を付した構成は、対応する構成と同一または同様の機能および作用を奏する。車両1は、道路を走行中、外部に設けられるエネルギー供給設備100から供給されるマイクロ波をレクテナ40で受信して、電気エネルギーに変換し、バッテリ14を充電する。バッテリ14の電力は電気負荷18により利用される。なお第1の実施の形態に示したように、受信アンテナとマイクロ波を電気エネルギーに変換する回路とは、別体として形成されてもよい。電気負荷18などから構成される電気負荷システムは、起動スイッチ50により起動される。
【0023】
路側のエネルギー供給設備100では、マイクロ波発生器102がマイクロ波を生成し、送信アンテナ110が、生成したマイクロ波を送信する。マイクロ波を生成するタイミングやマイクロ波の強度は、エネルギー供給ECU106が制御する。エネルギー供給設備100の送受信器112は、車両1の通信器16との間で、エネルギー供給に関する情報を通信する。
【0024】
第3の実施の形態における車両1は、路側ETC(ノンストップ自動料金収受システム:Electronic Toll Collection System)装置300が設けられた有料道路において使用され、有料道路出口の路側ETC装置300との間で道路使用料を自動課金処理するETC車載機60を備える。ETC車載機60は、道路使用料を課金処理すると同時に、エネルギー供給設備100から供給されたマイクロ波の課金処理を行う。ETC車載機60は、課金情報を記録するためのICカードを有している。路側ETC装置300は、車両1が通過するゲート302と、ゲート302に設けられた路側アンテナ304とを有し、ETC車載機60は、路側アンテナ304との間で、道路使用料およびエネルギー課金に関する情報を通信する。
【0025】
図6は、第3の実施の形態における車両1の構成を示す。図2または図4の符号と同一の符号を付した構成は、対応する構成と同一または同様の機能および作用を奏する。電気負荷システムは、起動スイッチ50により起動される。バッテリ14は、レクテナ40で取得された電気エネルギーを充電する。負荷ECU34は、モータなどの電気負荷18を制御する。エネルギー管理ECU30は、例えば有料道路の走行中、エネルギー供給設備100からの受電量を積算して、その積算値をメモリに保持する。この積算値は、ETC車載機60に伝達される。
【0026】
車両が有料道路の出口ゲートを通過する際、ETC車載機60は、有料道路使用料の課金処理のために入口ゲート情報を路側アンテナ304に送信するとともに、エネルギー課金処理のために受電量積算値も送信する。路側ETC装置300は、有料道路の使用料と、受電量積算値に基づいたエネルギー課金情報をETC車載機60に返信する。ETC車載機60は有料道路使用料およびエネルギー課金情報を受け取り、ICカードに記録する。これにより、ETCのインフラをエネルギー課金に有効利用することができ、課金システムを効率よく実現することができる。
【0027】
図7は、ETCを備えた有料道路を走行する車両1と路側ETC装置300およびエネルギー供給設備100との間の信号授受を示すシーケンスである。まず、ETC車載機60を搭載した車両1がETC入口ゲートを通過する(S10)。このとき、ETC車載機60は、入口における路側ETC装置300の路側アンテナ304との間で所定の情報を通信する(S12)。路側アンテナ304からは、入口ゲートを特定する入口ゲート情報や、有料道路内にエネルギー供給設備100が存在するか否かを示す情報などが送信される。ETC車載機60からは、無線受電装置の有無や、無線波供給の契約のIDなどが送信される。路側ETC装置300は、無線波の供給の可否を定めるエネルギー供給可否情報をETC車載機60に送信する(S14)。例えば、無線波供給契約が料金未払いなどにより抹消されていることが、ETC車載機60から供給される契約IDにより判明した場合、車両1に対して受電を禁止するエネルギー供給可否情報が、路側ETC装置300からETC車載機60に送信される。
【0028】
ETC車載機60はエネルギー供給可否情報に基づいて、自身がマイクロ波を受電可能か否かを判断する(S16)。受電可能でない場合には(S16のN)、エネルギー管理ECU30のマイクロ波受電機能を起動させない。受電可能である場合(S16のY)、エネルギー管理ECU30のマイクロ波受電機能を起動させるべく、起動信号をエネルギー管理ECU30に供給する(S18)。エネルギー管理ECU30は、起動信号を受けると、自身のマイクロ波受電機能を起動する(S20)。これにより、エネルギー管理ECU30は、エネルギー供給設備100からマイクロ波を受電できる状態になる。
【0029】
エネルギー管理ECU30は、エネルギー供給設備100に対して送電要求を送信する(S22)。エネルギー供給設備100は、送電要求を受けてマイクロ波を車両1に対して送信する(S24)。このとき、エネルギー管理ECU30は受電量を積算する(S26)。積算した受電量はETC車載機60に通知される(S28)。受電量積算値の通知は、S22における送電要求の生成後、所定の時間間隔で行われてもよい。ETC車載機60が受電量積算値の通知を所定のタイミングで受ける場合(S30のY)、有料道路の出口における路側ETC装置300の路側アンテナ304から出口ゲート信号を受信したか否かを判定する(S32)。出口ゲート信号は、出口の路側アンテナ304から送信される信号であり、出口ゲート信号を受信した場合には(S32のY)、出口が近いため受電を停止することとする。出口ゲート信号を受信していない場合は、ETC車載機60は受電許可信号をエネルギー管理ECU30に送信し(S34)、エネルギー管理ECU30が送電要求を送信しうる状態となる。以後、S22、S24、S26、S28、S30およびS32のステップを繰り返す。
【0030】
S30で、ETC車載機60が、エネルギー管理ECU30から受電量積算値の通知を所期のタイミングで受けない場合(S30のN)、課金処理が適切に実行されていないことから、ETC車載機60は、エネルギー管理ECU30に対して受電中止要求を送る(S36)。エネルギー管理ECU30は、受電中止要求を受けて、自身の受電を中止するとともに(S40)、エネルギー供給設備100に対して送電中止要求を送信する(S38)。エネルギー供給設備100は、送電中止要求を受けて、マイクロ波の送信を中止する(S42)。
【0031】
ETC車載機60が出口ETCゲート付近で出口ゲート信号を受信し(S32のY)、車両1がETC出口ゲートを通過する際(S44)、ETC車載機60は、入口ゲート情報と、受電量積算値を、出口における路側ETC装置300に対して送信する(S46)。出口の路側ETC装置300は、入口ゲート情報をもとに有料道路の使用料を算出し、受電量積算値をもとに受電料金を算出して、ETC車載機60に送信する(S48)。以上により、ETC車載機60は、有料道路の使用料とともに受電した受電料金も自動的に課金することが可能となり、ETCのインフラを効率的に活用した課金システムを実現することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明によると、確実な課金処理を実行するように構成されたエネルギー供給設備および無線受電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る車両にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す図である。
【図2】第1の実施の形態における車両の構成を示す図である。
【図3】第2の実施の形態に係る車両にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す図である。
【図4】第2の実施の形態における車両の構成を示す図である。
【図5】第3の実施の形態に係る車両にエネルギーを供給するエネルギー供給システムの構成を示す図である。
【図6】第3の実施の形態における車両の構成を示す図である。
【図7】ETCを備えた有料道路を走行する車両と路側ETC装置およびエネルギー供給設備との間の信号授受を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
10・・・受信アンテナ、12・・・整流回路、14・・・バッテリ、16・・・通信器、18・・・電気負荷、30・・・エネルギー管理ECU、32・・・分離器、34・・・負荷ECU、40・・・レクテナ、42・・・補機バッテリ、50・・・起動スイッチ、60・・・ETC車載機、100・・・エネルギー供給設備、102・・・マイクロ波発生器、104・・・基準信号発生器、106・・・エネルギー供給ECU、108・・・重畳器、110・・・送信アンテナ、112・・・送受信器、200・・・課金センター、202・・・受信アンテナ、300・・・路側ETC装置、302・・・ゲート、304・・・路側アンテナ。
Claims (4)
- 外部からの無線波を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した無線波を電気エネルギーに変換する電力変換手段と、前記電力変換手段により変換された電気エネルギーを利用する電気負荷と、エネルギー課金に関する情報を通信する課金情報通信手段とを備える無線受電装置であって、前記課金情報通信手段は、外部からエネルギー供給に関する基準信号を受け取り、
前記基準信号をもとに、電気エネルギーの取得を許可する制御手段を備えることを特徴とする無線受電装置。 - 外部からの無線波を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した無線波を電気エネルギーに変換する電力変換手段と、前記電力変換手段により変換された電気エネルギーを利用する電気負荷とを含む電気負荷システムと、エネルギー課金に関する情報を通信する課金情報通信手段とを備える無線受電装置であって、
前記課金情報通信手段を、前記電気負荷システムの起動スイッチの動作に連動して動作させる制御手段を備えることを特徴とする無線受電装置。 - 外部からの無線波を受信する受信手段と、前記受信手段で受信した無線波を電気エネルギーに変換する電力変換手段と、前記電力変換手段により変換された電気エネルギーを利用する電気負荷と、エネルギー課金に関する情報を通信するETC車載機とを備える無線受電装置であって、
前記ETC車載機を用いて、ETCにおける路側アンテナとの間で、外部から供給された無線波の課金処理を行うことを特徴とする無線受電装置。 - 電気エネルギー変換用の無線波を生成する無線波発生手段と、エネルギー供給に関する基準信号を生成する基準信号発生手段と、無線波および基準信号を送信する送信手段とを備えることを特徴とするエネルギー供給設備。
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