JP2020088966A - 位置検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】使用する位置検出手段を切り替えながら車両の位置を検出する場合に、位置検出方法が変わることに起因した車両位置の検出値の変動を緩和することができる位置検出装置を提供する。【解決手段】車両の位置を検出する位置検出装置が、所定の目標位置に対して車両の位置合わせが行なわれる場合に、目標位置の周辺に設定された第1領域(手段Bレンジ)では、第1位置検出手段(手段B)のみを用いて車両の位置を検出し、第1領域よりも目標位置から遠い第2領域(手段Aレンジ)では、第2位置検出手段(手段A)のみを用いて車両の位置を検出し、第1領域と第2領域との間に設定された中間遷移領域(手段A+Bレンジ)では、第1位置検出手段及び第2位置検出手段の両方を用いて車両の位置を検出するように構成される。【選択図】図7
Description
本開示は、位置検出装置に関し、特に、車両の位置を検出する位置検出装置に関する。
地上に設置された送電ユニットから、車両の下面(床下)に設置された受電ユニットへ非接触で電力を伝送する非接触電力伝送システムが知られている。車両が送電ユニット周辺の所定スペース内に駐車されることで、受電ユニットが送電ユニットから電力の供給を受けられるようになる。特許文献1(特開2011−15549号公報)には、非接触電力伝送システムで用いられる駐車支援システムが開示されている。
特許文献1に記載される駐車支援システムでは、車両が、車載カメラで車両後方を撮影しながら後向きで送電ユニットに近づく。車両と送電ユニットとがある程度離れているときには、車載カメラによって送電ユニットが撮影される。車両が送電ユニットに到達して送電ユニットが車体下方に入り込むと、車載カメラによって送電ユニットが撮影されなくなる。このタイミングで、車両の位置(より特定的には、車両と目標位置との距離)の検出が開始される。この駐車支援システムでは、地上の送電ユニットが送電した電力(以下、「送電電力」とも称する)と、車両の受電ユニットが受電した電力(以下、「受電電力」とも称する)とを比較することによって、車両と目標位置との距離(以下、「位置ずれ量」とも称する)が検出される。目標位置に対して車両の位置合わせが行なわれる場合には、駐車支援のための画像が表示部に表示される。初期は、車載カメラで撮影された第1画像が表示部に表示されており、位置ずれ量が所定値よりも小さくなると、第1画像では得られない位置合わせについての情報を含む第2画像が表示部に表示されるようになる。
特許文献1に記載される駐車支援システムでは、送電ユニットが車体下方に入り込んだタイミング(すなわち、車両が送電ユニットに到達したタイミング)で、車両の位置の検出が開始される。このため、車両が送電ユニットに到達するまでの期間(以下、「アプローチ期間」とも称する)においては、車両の位置が検出されず、運転者に対する駐車支援が不十分になる可能性がある。
アプローチ期間において十分な駐車支援を行なうために、アプローチ期間においても車両の位置を検出することが考えられる。しかし、遠距離レンジ(すなわち、目標位置から遠い領域)と近距離レンジ(すなわち、目標位置に近い領域)との両方で車両の位置を高い精度で検出できる手段を実現することは技術的あるいは経済的な観点から困難である。たとえば、車両が送電ユニットから離れているときには、送電ユニットから受電ユニットへ電力の伝送を行なうことができないため、前述した送電電力と受電電力との比較によって車両の位置を検出することは困難である。
そこで、複数種の位置検出手段を用意し、使用する位置検出手段を切り替えながら車両の位置を検出することが考えられる。たとえば、遠距離レンジでは、遠距離用の位置検出手段を用いて車両の位置を検出し、近距離レンジでは、近距離用の位置検出手段を用いて車両の位置を検出することが考えられる。しかしながら、遠距離用の位置検出手段と近距離用の位置検出手段とでは位置検出の方法が異なるため、使用する位置検出手段を切り替えるときに、位置検出方法が変わることに起因した車両位置の検出値の変動が生じやすくなる。このため、こうして検出される車両の位置を表示部に表示して駐車支援を行なう場合には、使用する位置検出手段を遠距離用の位置検出手段から近距離用の位置検出手段に切り替えたときに車両の位置を示す表示が不連続になって、ユーザ(たとえば、車両の運転者)に違和感を与える可能性がある。
本開示は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、使用する位置検出手段を切り替えながら車両の位置を検出する場合に、位置検出方法が変わることに起因した車両位置の検出値の変動を緩和することができる位置検出装置を提供することである。
本開示の位置検出装置は、複数種の位置検出手段を用いて車両の位置を検出するように構成される。この位置検出装置は、所定の目標位置に対して車両の位置合わせが行なわれる場合に、目標位置の周辺に設定された第1領域では、第1位置検出手段のみを用いて車両の位置を検出し、第1領域よりも目標位置から遠い第2領域では、第2位置検出手段のみを用いて車両の位置を検出し、第1領域と第2領域との間に設定された中間遷移領域では、第1位置検出手段及び第2位置検出手段の両方を用いて車両の位置を検出するように構成される。
上記位置検出装置では、位置検出領域が区別され、第1領域と第2領域との間に中間遷移領域が設けられている。このため、第2領域から第1領域への車両の移動に伴い、使用する位置検出手段が第2位置検出手段から第1位置検出手段に切り替わるときに、上記位置検出装置によって検出される車両の位置(車両位置の検出値)は、第2位置検出手段のみを用いて検出された車両の位置(以下、「第2車両位置」とも称する)から、第1位置検出手段のみを用いて検出された車両の位置(以下、「第1車両位置」とも称する)に、直接的には切り替わらない。上記位置検出装置によって検出される車両の位置は、第2車両位置から、第1位置検出手段及び第2位置検出手段の両方を用いて検出される車両の位置(以下、「第3車両位置」とも称する)を経て、第1車両位置に切り替わることになる。このため、位置検出方法が変わることに起因した車両位置の検出値の変動を緩和することができる。使用する位置検出手段が第1位置検出手段から第2位置検出手段に切り替わるときについても同様のことがいえる。
車両の位置は、たとえば、所定の座標系における位置を示す座標値(たとえば、平面直角座標系におけるX座標及びY座標)で表すことができる。車両の位置の例としては、上記目標位置を原点とする車両の位置座標が挙げられる。
第1位置検出手段は、第1領域において第2位置検出手段よりも高い精度で車両の位置を検出するように構成されることが好ましい。こうした構成によれば、目標位置の周辺に設定された第1領域において高い精度で車両の位置を検出することが可能になる。
中間遷移領域における第3車両位置は、中間遷移領域において車両が第1領域に近づくほど第1車両位置に近い値となり、中間遷移領域において車両が第2領域に近づくほど第2車両位置に近い値となるように算出されてもよい。こうした構成によれば、車両が中間遷移領域を通って第1領域と第2領域との間を行き来したときに車両位置の検出値(第1〜第3車両位置)を連続的に変化させることが可能になる。
第3車両位置は、第1車両位置と、第2車両位置と、補間係数とを用いて算出されてもよい。第3車両位置は、補間係数が大きくなるほど第1車両位置及び第2車両位置の一方に近づき、補間係数が小さくなるほど第1車両位置及び第2車両位置の他方に近づくように算出されてもよい。補間係数は、第1位置検出手段のみを用いて検出された、目標位置と車両との距離に応じて可変であってもよい。
上記位置検出装置は、3種類以上の位置検出手段を用いて車両の位置を検出するように構成されてもよい。たとえば、上記位置検出装置は、第2領域よりも目標位置から遠い第3領域では、第3位置検出手段のみを用いて車両の位置を検出し、第1領域と第2領域との間に設定された第1中間遷移領域では、第1位置検出手段及び第2位置検出手段の両方を用いて車両の位置を検出し、第2領域と第3領域との間に設定された第2中間遷移領域では、第2位置検出手段及び第3位置検出手段の両方を用いて車両の位置を検出するように構成されてもよい。さらに中間遷移領域の数を増やして、4種類以上の位置検出手段を用いて車両の位置を検出するようにしてもよい。
上記位置検出装置によって検出される車両の位置は、送電ユニットから受電ユニットへ非接触で電力の伝送を行なう非接触電力伝送システムにおいて、地上の送電ユニットと車両の受電ユニットとの位置合わせを行なうために用いられてもよい。
本開示によれば、使用する位置検出手段を切り替えながら車両の位置を検出する場合に、位置検出方法が変わることに起因した車両位置の検出値の変動を緩和することができる位置検出装置を提供することが可能になる。
本開示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。図中、同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。以下では、電子制御ユニット(Electronic Control Unit)を、「ECU」と称する。
図1は、本開示の実施の形態に係る駐車支援システムの全体構成図である。図1を参照して、この駐車支援システムは、送電設備1及び車両2を含む。
送電設備1は、送電コイル101を含む送電ユニット100と、送電ユニット100を制御する送電ECU150と、送電ユニット100へ電力を供給する交流電源700とを備える。送電ユニット100は地面F10(たとえば、駐車場の地表面)に設置されている。交流電源700の例としては、系統電源が挙げられる。系統電源は、電力系統(電力会社等によって提供される電力網)から電力の供給を受ける交流電源(たとえば、電圧100V又は200Vの単相交流電源)である。
車両2は、受電コイル201を含む受電ユニット200と、受電ユニット200が受電した電力によって充電される蓄電装置300と、受電ユニット200を制御する車両ECU500とを備える。受電ユニット200は、車両2の下面F20(床下)に設置された蓄電装置300の下面(路面側)に設けられている。
蓄電装置300は、たとえば二次電池(リチウムイオン電池やニッケル水素電池等)と、車両ECU500によってON/OFF制御される充電リレーと、蓄電装置300の状態を監視する監視ユニットと(いずれも図示せず)を含んで構成される。監視ユニットは、蓄電装置300の状態(温度、電流、電圧等)を検出する各種センサを含み、検出結果を車両ECU500へ出力する。車両ECU500は、監視ユニットの出力に基づいて蓄電装置300の状態(SOC(State Of Charge)等)を取得する。充電リレーは、受電ユニット200による蓄電装置300の充電時にON(導通状態)にされる。蓄電装置300は、たとえば図示しない車両駆動装置(インバータ及び駆動モータ等)へ電力を供給する。車両2は、蓄電装置300に蓄えられた電力のみを用いて走行可能な電気自動車であってもよいし、蓄電装置300に蓄えられた電力とエンジン(図示せず)の出力との両方を用いて走行可能なハイブリッド車であってもよい。
送電設備1の送電ユニット100は、筐体内に送電コイル101を備える。送電コイル101は、伝送周波数(伝送される電力の周波数)において共振する共振回路を構成する。共振回路の共振強度を示すQ値は100以上であることが好ましい。送電ユニット100の筐体内には、送電コイル101のほか、フェライト板(送電コイル101のコア)、電磁遮蔽用の金属板、回路基板、及び監視ユニット等(いずれも図示せず)がさらに収容されている。回路基板は、交流電源700から受ける電力に所定の電力変換処理を行なう電力変換部(AC/DCコンバータ、インバータ、及びフィルタ回路等)を含む。また、監視ユニットは、回路基板の状態(温度、電流、電圧等)を検出する各種センサを含み、検出結果を送電ECU150へ出力する。送電ECU150が電力変換部を制御することにより、所定の大きさ及び周波数の交流電力が送電コイル101に供給される。
一方、車両2の受電ユニット200は、筐体内に受電コイル201を備える。受電コイル201は、伝送周波数において共振する共振回路を構成する。共振回路の共振強度を示すQ値は100以上であることが好ましい。受電ユニット200の筐体内には、受電コイル201のほか、フェライト板(受電コイル201のコア)、電磁遮蔽用の金属板、回路基板、及び監視ユニット等(いずれも図示せず)がさらに収容されている。回路基板は、フィルタ回路、整流回路、及び平滑用のキャパシタ等を含む。また、監視ユニットは、回路基板の状態(温度、電流、電圧等)を検出する各種センサを含み、検出結果を車両ECU500へ出力する。受電コイル201が受電した交流電力は上記の回路基板によって直流電力に変換される。これにより、受電ユニット200の出力電力として直流電力が蓄電装置300に供給される。
送電ユニット100と受電ユニット200とは、非接触電力伝送システムを構成する。この実施の形態に係る非接触電力伝送システムは、送電ユニット100から受電ユニット200へ非接触で電力の伝送を行なうように構成される。受電ユニット200の受電コイル201が送電ユニット100の送電コイル101に対向するように車両2の位置合わせが行なわれた状態において、送電コイル101から受電コイル201へ磁界を通じて非接触で電力の伝送が行なわれる。受電ユニット200は、送電ユニット100からの電力を非接触で受電する。非接触(ワイヤレス)での電力伝送方式は、たとえば磁界共鳴方式である。しかしこれに限られず、他の方式(電磁誘導方式等)を採用してもよい。
上記各ECU(送電ECU150、車両ECU500)は、演算装置、記憶装置、入出力ポート、及び通信ポート等(いずれも図示せず)を含む。演算装置は、たとえばCPU(Central Processing Unit)を含むマイクロプロセッサによって構成される。記憶装置は、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、プログラム等を保存するストレージ(ROM(Read Only Memory)、及び書き換え可能な不揮発性メモリ等)とを含む。記憶装置に記憶されているプログラムを演算装置が実行することで、各種制御が実行される。
車両ECU500において、演算部510は演算装置によって具現化され、記憶部520は記憶装置によって具現化される。また、演算装置と、演算装置により実行されるプログラムとによって、レンジ判定部530、第1位置検出部531、及び第2位置検出部532が具現化される。車両ECU500に含まれる演算部510、記憶部520、レンジ判定部530、第1位置検出部531、及び第2位置検出部532の詳細については後述する。なお、各種処理については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
送電設備1は通信装置160をさらに備え、車両2は通信装置600をさらに備える。通信装置160及び600は、送電設備1と車両2との間で無線通信を行なうための通信インターフェースである。送電設備1の通信装置160と車両2の通信装置600との間で無線通信が行なわれることによって、送電ECU150と車両ECU500との間で情報のやり取りを行なうことが可能になる。
車両2は、車両2の後面に設けられた後方カメラ202をさらに備える。後方カメラ202は、車両2の後方を撮像するように構成される。後方カメラ202は、たとえばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ及び/又はCCD(Charge-Coupled Device)イメージセンサを含んで構成される。なお、車両2は、車両2の前方を撮像する前方カメラ(図示せず)をさらに備えていてもよい。
車両2は、車両ECU500から入力される情報を表示する表示装置400をさらに備える。車両ECU500は、表示装置400を通じてユーザへの報知を行なうことができる。表示装置400の例としては、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、タッチパネルディスプレイが挙げられる。表示装置400は、メータパネルであってもよいし、車載カーナビゲーションシステムの表示部であってもよいし、携帯機器(スマートフォン、ノートパソコン、スマートウォッチ等)の表示部であってもよい。表示装置400はスピーカー機能を備えていてもよい。
車両2は、車両2の走行速度(車速)を検出する車速センサ430をさらに備える。車速センサ430は、たとえば車両2の車輪又は車輪と一体的に回転するドライブシャフトもしくはトランスミッションなどに設けられて、車両2の車輪の回転速度(ひいては、車速)を検出するように構成される。
車両ECU500は、所定の目標位置に対して車両2の位置合わせが行なわれる場合に、車両2の位置を検出するように構成される。目標位置は任意に設定できるが、この実施の形態では、送電コイル101の中心軸の位置を「目標位置」とする。また、車両の位置の検出においては、車両の位置を示す任意のパラメータを「車両の位置」として扱うことができるが、この実施の形態では、受電コイル201の中心軸の位置を「車両2の位置」とする。車両2の位置は、たとえば目標位置(送電コイル101の中心軸の位置)を原点とする車両2の位置座標(X座標及びY座標)で表すことができる。この実施の形態に係る車両ECU500は、本開示に係る「位置検出装置」の一例に相当する。
車両ECU500によって検出される車両2の位置は、非接触電力伝送システムにおいて、地上の送電ユニット100と車両2の受電ユニット200との位置合わせを行なうために用いられる。送電コイル101の中心軸の位置と受電コイル201の中心軸の位置とが一致した状態で送電コイル101から受電コイル201への電力の伝送が行なわれると、電力の伝送効率が高くなる。このため、送電ユニット100から受電ユニット200への送電に先立ち、上記目標位置に対して車両2の位置合わせが行なわれる。
図2は、上記車両2の位置合わせについて説明するための図である。図2において、位置C1は、送電コイル101の中心軸の位置(目標位置)を示し、位置C2は、受電コイル201の中心軸の位置(車両2の位置)を示している。図2中には、互いに直交する2つの軸(X軸及びY軸)が示されている。以下では、X軸及びY軸の各々の矢印が指し示す方向には「+」を、その反対の方向には「−」を付けて各方向を表すことがある。たとえば、X軸の矢印が指し示す方向は「+X」、その反対の方向は「−X」と表記することがある。
図1とともに図2を参照して、送電設備1及び車両2は、通信装置160と通信装置600との間での無線通信の接続(たとえば、無線LAN(Local Area Network)への接続)を確立させる。車両ECU500は、車両2の位置を検出する。ユーザ(車両2の運転者)が車両2の位置合わせを行なうときには、車両ECU500によって検出された車両2の位置情報を含む駐車支援情報が、表示装置400の画面に表示される。ユーザは、表示装置400の画面で車両2の位置を確認しつつ、車両2と目標位置との距離(位置ずれ量)が小さくなるように車両2を動かすことができる。このように車両2を動かすことによって、位置ずれ量が許容範囲内になるように車両2の位置合わせを行なうことができる。図2の例では、車両2が後向きで−Y側に進み、送電ユニット100に近づく。位置ずれ量が許容範囲内になると、車両2の位置合わせが完了したと判断される。この実施の形態では、ユーザ自身の運転によって車両2の位置合わせが行なわれるが、自動運転によって車両2の位置合わせが行なわれてもよい。
駐車支援情報は、車両2の運転者に対して駐車支援を行なうための情報である。表示装置400に表示させた駐車支援情報をユーザが見ることにより、ユーザ自身の運転によって車両2を目標位置に駐車することが容易になり、車両2の駐車がスムーズに行なわれるようになる。駐車支援情報は、たとえば、以下に説明する送電可否情報及び位置ずれ情報を含む。
送電可否情報は、車両2の位置が送電(ひいては、非接触充電)を行なうことが可能な位置か否か(すなわち、送電が許可される位置か否か)を示す情報である。車両2の位置が所定の送電許可範囲(以下、「駐車OK範囲」とも称する)に入ると、車両2の位置合わせが完了したと判断され、送電ユニット100による送電が許可される。これにより、送電(ひいては、非接触充電)が可能になる。駐車OK範囲は、位置ずれ量が許容範囲内になる範囲である。
位置ずれ情報は、位置ずれの程度を示す情報である。位置ずれ情報は、Xずれ情報及びYずれ情報を含む。Xずれ情報は、図2に示すX軸の方向(X方向)における位置ずれの程度を示す情報である。Yずれ情報は、図2に示すY軸の方向(Y方向)における位置ずれの程度を示す情報である。なお、位置ずれの程度は、所定のルールに基づいて図形、記号、色などで抽象的に表示されてもよいし、文字及び/又は数値などで明確に表示されてもよい。たとえば、位置ずれが大きいときには「赤色」、位置ずれが小さいときには「青色」のように、画面上のランプを異なる色で点灯させることによって位置ずれの程度を表示してもよい。
図3は、駐車支援情報を表示するための画像の第1の例を示す図である。図3を参照して、この画像D10は、矢印ランプP11とSTOPランプP12とを含む。画像D10は、矢印ランプP11の長さによってYずれ情報(より特定的には、目標位置までの距離)を表示し、STOPランプP12の点灯/消灯によって送電可否情報を表示する。より具体的には、目標位置までの距離に応じて矢印ランプP11の長さが変わることによって、Yずれ情報を表示することができる。画像D10の表示(矢印ランプP11の長さ等)は、車両ECU500によって制御される。たとえば、目標位置までの距離が長い場合には長い矢印ランプP11が表示され(図3の左側を参照)、目標位置までの距離が短くなるにつれて矢印ランプP11の長さが短くなる(図3の真ん中を参照)。こうした表示により、目標位置までの距離の報知が可能になる。また、車両2が駐車OK範囲に入ったらSTOPランプP12が点灯する(図3の右側を参照)。こうした表示により、車両2の位置が送電可能な位置になったことを報知することができる。
図4は、駐車支援情報を表示するための画像の第2の例を示す図である。図4を参照して、この画像D20は、ランプP21,P22とOKランプP23とを含む。ランプP21,P22及びOKランプP23のうちいずれか1つのランプを点灯(点滅を含む)させることによって、Xずれ情報を表示することができる。画像D20の表示(各ランプの点灯/消灯等)は、車両ECU500によって制御される。たとえば、車両2がY方向に直進することによって駐車OK範囲に入る場合又は車両2がすでに駐車OK範囲内に存在する場合(すなわち、X方向の位置ずれが無い場合)には、OKランプP23が点灯する。他方、車両2がY方向に直進しても駐車OK範囲に入らない場合(すなわち、X方向の位置ずれがある場合)には、ランプP21,P22のいずれかが点灯する。たとえば、車両2が−X側にずれているときにはランプP21が点灯し、車両2が+X側にずれているときにはランプP22が点灯する。こうした表示により、X方向における位置ずれの程度(より特定的には、X方向の位置ずれの有無)を報知することが可能になる。
図5は、駐車支援情報を表示するための画像の第3の例を示す図である。図5を参照して、この画像D30は、駐車OK範囲を示す図形P31(たとえば、円)と、車両2の位置を示す図形P32(たとえば、円)とを含む。図形P31と図形P32との位置関係によって、送電可否情報及び位置ずれ情報を表示することができる。画像D30の表示(図形P32の移動等)は、車両ECU500によって制御される。たとえば、図形P32の全体が図形P31内に入っていないこと(図5の左側を参照)は、車両2が駐車OK範囲に入っていないことを意味する。図形P31と図形P32との位置関係から、車両2の位置が駐車OK範囲に対してどの方向にどの程度ずれているかを報知することができる。他方、図形P32の全体が図形P31内に入っていること(図5の右側を参照)は、車両2が駐車OK範囲に入っていることを意味する。車両2が駐車OK範囲に入ると、図形P32が点灯する。こうした表示により、車両2の位置が送電可能な位置になったことを報知できる。なお、図形P31,P32の大きさ及び形状等は適宜変更可能である。たとえば、「車両2の位置」を車両の画像で示し、「目標位置」をコイルの画像で示してもよい。
遠距離レンジ(目標位置から遠い領域)と近距離レンジ(目標位置に近い領域)との両方で車両2の位置を高い精度で検出するためには、遠距離用の位置検出手段と近距離用の位置検出手段とを用意し、使用する位置検出手段を切り替えながら車両2の位置を検出することが考えられる。
この実施の形態では、遠距離用の位置検出手段として、後方カメラ202で撮影された画像(以下、「後方画像」とも称する)と、車速積算値(より特定的には、車速センサ430により検出される車速の積算値)とを用いて、車両2の位置を検出する手段(以下、「手段A」と称する)を採用する。車両ECU500における第1位置検出部531が、手段Aとして機能する。第1位置検出部531は、後方カメラ202による後方画像と車速センサ430の検出値とを逐次取得し、取得した情報を用いて車両2の位置を検出するように構成される。車速積算値によって後方画像を車両2の位置座標に変換することができる。この実施の形態に係る手段Aは、本開示に係る「第2位置検出手段」の一例に相当する。
この実施の形態では、近距離用の位置検出手段として、LPE(Low Power Excitation)方式で車両2の位置を検出する手段(以下、「手段B」と称する)を採用する。LPE方式は、送電コイル101から微弱電力を送電したときに受電コイル201(又は、受電ユニット200に追加された補助コイル)が受電する電力に基づいて車両2の位置を検出する位置検出方式である。車両ECU500における第2位置検出部532が、手段Bとして機能する。第2位置検出部532は、通信装置600を制御して送電ECU150に微弱電力の送電を指示するとともに、受電コイル201が受電する電力(受電電力)に基づいて車両2の位置を検出するように構成される。この実施の形態に係る手段Bは、本開示に係る「第1位置検出手段」の一例に相当する。
遠距離用の位置検出手段及び近距離用の位置検出手段は、上記に限られず適宜変更可能である。たとえば、遠距離用の位置検出手段として、低周波シグナル(LF Signal)方式を採用してもよい。LPE方式と低周波シグナル方式とは、IEC(国際電気標準会議)61980シリーズによって提示される位置検出方式である。
上記手段A及びBを切り替えながら車両2の位置を検出することで、遠距離レンジ及び近距離レンジの両方において高い精度で車両2の位置を検出することが可能になる。しかしながら、手段Aと手段Bとでは位置検出の方法が異なるため、使用する位置検出手段を手段Aから手段Bに直接的に切り替える場合には、位置検出方法が変わることに起因した車両位置の検出値の変動が生じやすくなる。
図6は、使用する位置検出手段を手段Aから手段Bに直接的に切り替えるときに生じる課題を説明するための図である。図6において、縦軸は車両2と目標位置との距離(位置ずれ量)を示し、横軸は時間を示す。実線L10は、実際の位置ずれ量を示している。図6の例では、時間の経過とともに車両2が目標位置に近づく。線L11は、手段Aによって検出される位置ずれ量を示し、線L12は、手段Bによって検出される位置ずれ量を示す。
図6を参照して、手段Aによって検出される位置ずれ量が閾値X10よりも小さい領域では、手段A(線L11)よりも手段B(線L12)のほうが高い精度で車両2の位置を検出することができる。手段Aによって検出される位置ずれ量が閾値X10よりも小さくなるタイミングt10で、位置検出装置において使用する位置検出手段を手段Aから手段Bに切り替えると、位置検出装置で検出される車両2の位置(ひいては、位置ずれ量)が、手段Aの検出値(線L11)から手段Bの検出値(線L12)に変わることになる。タイミングt10における手段Aの検出値と手段Bの検出値とは連続していないため、位置検出装置による位置検出結果は不連続になる。こうして検出される車両2の位置に基づいて作成される駐車支援情報を表示装置400の画面に表示して駐車支援を行なう場合には、タイミングt10で車両2の位置を示す表示が不連続になって、ユーザ(たとえば、車両2の運転者)に違和感を与える可能性がある。
そこで、この実施の形態に係る車両ECU500は、目標位置に対して車両2の位置合わせが行なわれる場合に、目標位置の周辺に設定された手段Bレンジでは、手段Bのみを用いて車両2の位置を検出し、手段Bレンジよりも目標位置から遠い手段Aレンジでは、手段Aのみを用いて車両2の位置を検出し、手段Bレンジと手段Aレンジとの間に設定された手段A+Bレンジでは、手段A及びBの両方を用いて車両2の位置を検出するように構成される。この実施の形態に係る手段Bレンジ、手段Aレンジ、手段A+Bレンジは、それぞれ本開示に係る「第1領域」、「第2領域」、「中間遷移領域」の一例に相当する。
図7は、手段Bレンジ、手段Aレンジ、及び手段A+Bレンジを示す図である。図7を参照して、線L1は、手段Bレンジと手段A+Bレンジとの境界を示している。線L2は、手段Aレンジと手段A+Bレンジとの境界を示している。線L1の内側の領域が手段Bレンジに相当する。線L2の外側の領域が手段Aレンジに相当する。線L1と線L2との間の領域が手段A+Bレンジに相当する。図7の例では、線L1,L2が真円になっているが、線L1,L2は必ずしも真円になるとは限らない。たとえば、検出誤差によって各領域が歪むことがある。
図8は、車両ECU500によって実行される位置検出の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、目標位置に対して車両2の位置合わせが行なわれているときに、所定の制御周期ごとにメインルーチン(図示せず)から呼び出されて繰り返し実行される。なお、車両2の位置(受電コイル201の中心軸の位置)は、目標位置(送電コイル101の中心軸の位置)を原点(0,0)とする位置座標(X座標及びY座標)で表わされる。
図1とともに図8を参照して、ステップ(以下、単に「S」とも表記する)11では、第1位置検出部531が車両2の位置を検出する。第1位置検出部531(手段A)によって、車両2のX座標、Y座標、及び位置ずれ量が検出される。以下、第1位置検出部531によって検出される車両2のX座標、Y座標、位置ずれ量を、それぞれ「disXA」、「disYA」、「dis_A」と表記する。dis_Aは、式「dis_A=(disXA 2+disYA 2)1/2」を用いて算出することができる。
S12では、レンジ判定部530が、S11で検出された車両2の位置を用いて、手段Bによって位置検出が行なわれる領域(以下、「手段Bの検出レンジ」と称する)に車両2が入ったか否かを判断する。手段Bの検出レンジは、手段Bレンジと、手段A+Bレンジと、手段Aレンジの一部(手段A+Bレンジの近傍)とを含む領域である。すなわち、手段Bの検出レンジの境界線は、図7に示した線L2よりも少し外側(目標位置から遠ざかる側)に位置する。レンジ判定部530は、たとえば、dis_Aが所定値以上であるときに車両2が手段Bの検出レンジに存在しないと判断し、dis_Aが所定値未満であるときに車両2が手段Bの検出レンジに存在すると判断する。
車両2が手段Bの検出レンジに存在しない場合(S12にてNO)には、処理がS16へ進む。車両2が手段Bの検出レンジに存在しないことは、車両2が手段Aレンジに存在することを意味する。S16では、演算部510が、車両2のX座標及びY座標を検出する。これにより、車両ECU500によって検出される車両2の位置(車両位置の検出値)が決定される。以下、車両ECU500によって検出される車両2のX座標、Y座標を、それぞれ「disX」、「disY」と表記する。S16では、disX、disYにそれぞれdisXA、disYAが設定される。
車両2が手段Bの検出レンジに存在しない期間においては、S11、S12、及びS16の処理が制御周期ごとに繰り返され、車両ECU500によって検出される車両2の位置(disX及びdisY)としてdisXA及びdisYAが採用される。このように、手段Bの検出レンジよりも外側の領域(手段Aレンジに含まれる領域)における車両2の位置は、手段Aのみによって検出される。
車両2が手段Bの検出レンジに存在する場合(S12にてYES)には、処理がS13へ進む。S13では、第2位置検出部532が車両2の位置を検出する。第2位置検出部532(手段B)によって、車両2のX座標、Y座標、及び位置ずれ量が検出される。以下、第2位置検出部532によって検出される車両2のX座標、Y座標、位置ずれ量を、それぞれ「disXB」、「disYB」、「dis_B」と表記する。dis_Bは、式「dis_B=(disXB 2+disYB 2)1/2」を用いて算出することができる。
S14では、演算部510が、補間係数kdis(以下、単に「kdis」とも表記する)とdis_Bとの関係を示す情報(以下、「補間情報」とも称する)を用いて、S13で検出されたdis_Bに対応する補間係数kdisを取得する。補間情報は、予め実験等によって求められて記憶部520に記憶されている。補間情報としては、マップ、テーブル、数式、モデルなどを採用できるが、この実施の形態ではマップを採用する。図9は、補間情報の一例(マップ)を示す図である。
図9を参照して、線L20で示されるように、このマップでは、dis_Bが閾値X1よりも小さい場合にkdisが1になり、dis_Bが閾値X2よりも大きい場合にkdisが0になる。dis_Bが閾値X1以上閾値X2以下である場合には、dis_Bが大きくなるほどkdisが小さくなる。閾値X1、X2は、それぞれ図7に示した線L1、L2に対応した値になる。dis_Bが閾値X1よりも小さいことは、車両2が手段Bレンジに存在することを意味する。dis_Bが閾値X2よりも大きいことは、車両2が手段Aレンジに存在することを意味する。dis_Bが閾値X1以上閾値X2以下であることは、車両2が手段A+Bレンジに存在することを意味する。
図8及び図9を参照して、S15では、演算部510が、S14で取得した補間係数kdisを用いて、車両2のX座標及びY座標を検出する。これにより、車両ECU500によって検出されるdisX及びdisY(すなわち、車両ECU500の検出値)が決定される。S15では、disXが式「disX=(1−kdis)×disXA+kdis×disXB」で算出され、disYが式「disY=(1−kdis)×disYA+kdis×disYB」で算出される。このため、disX、disYは、kdisが大きくなるほどdisXB、disYB(手段Bの検出値)に近い値になり、kdisが小さくなるほどdisXA、disYA(手段Aの検出値)に近い値になる。
dis_Bが閾値X2よりも大きい期間(車両2が手段Aレンジに存在する期間)においては、kdisが0になり(図9参照)、車両ECU500によって検出される車両2の位置(disX及びdisY)としてdisXA及びdisYAが採用される。このように、手段Aレンジにおける車両2の位置は、手段Aのみによって検出される。
dis_Bが閾値X1よりも小さい期間(車両2が手段Bレンジに存在する期間)においては、kdisが1になり(図9参照)、車両ECU500によって検出される車両2の位置(disX及びdisY)としてdisXB及びdisYBが採用される。このように、手段Bレンジにおける車両2の位置は、手段Bのみによって検出される。
dis_Bが閾値X1以上閾値X2以下である期間(車両2が手段A+Bレンジに存在する期間)においては、kdisが0超1未満になる(図9参照)。車両ECU500によって検出される車両2のX座標disXは、disXA及びdisXBを用いて算出され、disXAとdisXBとの間の値になる。車両ECU500によって検出される車両2のY座標disYは、disYA及びdisYBを用いて算出され、disYAとdisYBとの間の値になる。手段A+BレンジにおけるdisX、disYは、手段A+Bレンジにおいて車両2が手段Aレンジに近づくほどdisXA、disYAに近い値となり、手段A+Bレンジにおいて車両2が手段Bレンジに近づくほどdisXB、disYBに近い値となる。このように、手段A+Bレンジにおける車両2の位置は、手段A及びBの両方を用いて検出される。
S15及びS16のいずれかで車両2の位置が検出されると、処理がS10へ進む。S10では、車両ECU500が、S15及びS16のいずれかで検出した車両2の位置(disX及びdisY)に基づいて駐車支援情報を作成し、車両2の位置情報を含む駐車支援情報を表示装置400に表示させる。S15及びS16のいずれかで検出された車両2の位置(disX及びdisY)を示す車両2の位置情報は、前述した画像(図3〜図5)で表示されてもよい。さらに、画像と併せて、車両2のX座標及びY座標を示す数字が表示されてもよい。車両2の運転者は、表示装置400の画面で車両2の位置を確認しながら車両2を運転して、位置ずれ量が許容範囲内になるように車両2の位置合わせを行なうことができる。
車両2の位置合わせが完了すると、上記図8の処理が終了し、送電ECU150が、所定の開始条件が成立するか否かを判断する。そして、開始条件が成立する場合には、送電ECU150が送電ユニット100を制御して送電を実行する。これにより、送電ユニット100から受電ユニット200へ電力の伝送が行なわれ、受電ユニット200が受電した電力によって蓄電装置300の充電が行なわれる。その後、所定の終了条件が成立すると、蓄電装置300の充電が終了する。なお、上記の開始条件及び終了条件は任意に設定できる。開始条件は、たとえば送電ユニット100と受電ユニット200との間に異物(金属又は動物等)が存在しないときに成立するようにしてもよい。終了条件は、たとえば蓄電装置300が満充電状態になったときに成立するようにしてもよい。
以上説明したように、この実施の形態に係る位置検出装置(車両ECU500)では、位置検出領域が区別され、手段Bレンジ(第1領域)と手段Aレンジ(第2領域)との間に手段A+Bレンジ(中間遷移領域)が設けられている(図7参照)。手段Aレンジから手段Bレンジへの車両2の移動に伴い、使用する位置検出手段が手段A(第2位置検出手段)から手段B(第1位置検出手段)に切り替わるときには、車両ECU500によって検出されるdisX及びdisY(車両位置の検出値)は、手段Aのみを用いて検出されたdisXA及びdisYA(第2車両位置)から、手段Bのみを用いて検出されたdisXB及びdisYB(第1車両位置)に、直接的には切り替わらない。disX及びdisYは、disXA及びdisYAから、手段A及びBの両方を用いて検出される車両2の位置(第3車両位置)を経て、disXB及びdisYBに切り替わることになる(S15で使用される式、及び図9参照)。このため、位置検出方法が変わることに起因した車両位置の検出値の変動を緩和することができる。
車両ECU500によって算出されるdisX及びdisYは、手段A+Bレンジにおいて車両2が手段Bレンジに近づくほどdisXB及びdisYBに近い値となり、手段A+Bレンジにおいて車両2が手段Aレンジに近づくほどdisXA及びdisYAに近い値となる(S15で使用される式、及び図9参照)。こうした車両ECU500によれば、車両2が手段A+Bレンジを通って手段Aレンジと手段Bレンジとの間を行き来したときにdisX及びdisYを連続的に変化させることが可能になる。
上記実施の形態において、図8の処理に代えて、図10の処理が実行されてもよい。図10は、図8の処理の変形例を示す図である。図10の処理も、図8の処理と同様、目標位置に対して車両2の位置合わせが行なわれているときに、所定の制御周期ごとにメインルーチン(図示せず)から呼び出されて繰り返し実行される。
図10を参照して、この例では、まずS21でレンジ判定を行ない、レンジ判定の結果に基づいて、使用する位置検出手段を決定する。車両2が手段Aレンジに存在する場合には、手段Aのみによって車両2の位置を検出し(S26)、車両2が手段Bレンジに存在する場合には、手段Bのみによって車両2の位置を検出し(S27)、車両2が手段A+Bレンジに存在する場合には、手段A及びBの両方を用いて車両2の位置を検出する(S22〜S25)。
S21では、レンジ判定部530が、前回検出された車両2の位置(後述するS25〜S27のいずれかで検出された車両2の位置)を用いて、車両2が、手段Aレンジ、手段Bレンジ、及び手段A+Bレンジのいずれに存在するかを判定する。なお、初回は、前回値が無いため、手段Aの検出値を用いてレンジ判定を行なう。
S21において車両2が手段Aレンジに存在すると判定された場合には、S26において、図8のS11と同じように第1位置検出部531(手段A)が車両2の位置を検出し、検出されたdisXA、disYAがそれぞれdisX、disYに設定される。
S21において車両2が手段Bレンジに存在すると判定された場合には、S27において、図8のS13と同じように第2位置検出部532(手段B)が車両2の位置を検出し、検出されたdisXB、disYBがそれぞれdisX、disYに設定される。
S21において車両2が手段A+Bレンジに存在すると判定された場合には、S22〜S25において、車両2の位置が検出される。S22、S23、S24、S25は、それぞれ図8のS11、S13、S14、S15と同じである。S25では、disXが式「disX=(1−kdis)×disXA+kdis×disXB」で算出され、disYが式「disY=(1−kdis)×disYA+kdis×disYB」で算出される。ただし、S25で使用されるkdisは0超1未満である。このため、S25では、車両2の位置が手段A及びBの両方を用いて検出される。
S25〜S27のいずれかで車両2の位置が検出されると、処理がS20へ進む。S20は、図8のS10と同じである。
車両ECU500は、上記図10の処理を実行することによっても、使用する位置検出手段を切り替えながら車両2の位置を検出し、かつ、位置検出方法が変わることに起因した車両位置の検出値の変動を緩和することができる。
車両2の位置合わせを行なうときには、必ずしもユーザ自身が駐車操作(ステアリング操作、アクセル操作、及びブレーキ操作等)を行なわなくてもよい。自動運転機能によって駐車可能に構成される車両においては、車両を自動運転状態にすることで、ユーザの駐車操作によらずに車両の位置合わせを自動的に行なうことが可能になる。
位置検出装置によって検出される車両の位置の用途は、非接触電力伝送システムにおける位置合わせでの使用に限られない。たとえば、自動駐車システムにおけるアクチュエータ指令値(たとえば、車両のブレーキ、アクセル、及びステアリングに対する指令値)が、上記の位置検出装置(車両ECU500)によって検出される車両の位置に基づいて生成されてもよい。位置検出手段の切替時における車両位置の検出値の変動が緩和されることで、自動駐車における車両の挙動をなめらかにすることができる。
位置検出装置は、3種類以上の位置検出手段を用いて車両の位置を検出するように構成されてもよい。たとえば、手段Aレンジよりも目標位置から遠い領域として手段Cレンジが設定されるとともに、手段Aレンジと手段Cレンジとの間に手段A+Cレンジが設定されてもよい。そして、位置検出装置は、手段Aレンジでは手段Aのみを用いて車両の位置を検出し、手段Bレンジでは手段Bのみを用いて車両の位置を検出し、手段Cレンジでは手段Cのみを用いて車両の位置を検出し、手段A+Bレンジでは、手段A及びBの両方を用いて車両の位置を検出し、手段A+Cレンジでは、手段A及びCの両方を用いて車両の位置を検出するように構成されてもよい。手段Cとしては、たとえば低周波シグナル方式で車両の位置を検出する手段を採用することができる。
上記した実施の形態及び変形例は組み合わせて実施してもよい。部分的に組み合わせてもよい。
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特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及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。
1 送電設備、2 車両、100 送電ユニット、101 送電コイル、150 送電ECU、160 通信装置、200 受電ユニット、201 受電コイル、202 後方カメラ、300 蓄電装置、400 表示装置、430 車速センサ、500 車両ECU、510 演算部、520 記憶部、530 レンジ判定部、531 第1位置検出部、532 第2位置検出部、600 通信装置、700 交流電源。
Claims (1)
- 複数種の位置検出手段を用いて車両の位置を検出する位置検出装置であって、
所定の目標位置に対して車両の位置合わせが行なわれる場合に、前記目標位置の周辺に設定された第1領域では、第1位置検出手段のみを用いて前記車両の位置を検出し、前記第1領域よりも前記目標位置から遠い第2領域では、第2位置検出手段のみを用いて前記車両の位置を検出し、前記第1領域と前記第2領域との間に設定された中間遷移領域では、前記第1位置検出手段及び前記第2位置検出手段の両方を用いて前記車両の位置を検出するように構成される、位置検出装置。
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JP2018174690A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 本田技研工業株式会社 | 非接触電力伝送システム |
-
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