JP2023130257A - 非接触給電システム、サーバ及び非接触給電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力の需給バランスを適切に保ちつつ、電力供給の必要性が高い移動体に対して適切に非接触給電を実施できるようにする。
【解決手段】非接触給電システム１００は、移動体３と、移動体３に対して非接触給電を実施可能に構成された地上給電装置２と、移動体３及び地上給電装置２のそれぞれと通信可能に構成されたサーバ１と、を備える。サーバ１は、電力需要に基づいて非接触給電システム１００のシステム利用価格を設定し、移動体３によるシステム利用価格での非接触給電システムの利用意思が確認された場合に、利用意思が確認された移動体３に対して非接触給電を行うことができるように、利用意思が確認された移動体３及び地上給電装置２に対して、非接触給電に必要な情報を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電システム、サーバ及び非接触給電方法に関する。

特許文献１には、磁界結合（電磁誘導）、電界結合、磁界共振結合（磁界共鳴）及び電界共振結合（電界共鳴）のような伝送方式を用いて、地面に設けられた地上給電装置から、走行中の車両に電力を非接触で伝送する非接触給電システムが開示されている。

特開２０１８－１５７６８６号公報

電力を市場に安定的に供給するためには、電力の需給バランスを適切に保つ必要がある。電力需要に対して電力供給が不足している場合又は不足することが予想される場合に、非接触給電を希望する全ての車両に対して非接触給電による電力供給を実施してしまうと、需給バランスを適切に保つことが難しくなるおそれがある。そのため、そのような場合には、電力供給の必要性が高い移動体に対して適切に非接触給電を実施できるようにする必要がある。

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、電力の需給バランスを適切に保ちつつ、電力供給の必要性が高い移動体に対して適切に非接触給電を実施できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様による非接触給電システムは、移動体と、移動体に対して非接触給電を実施可能に構成された地上給電装置と、移動体及び地上給電装置のそれぞれと通信可能に構成されたサーバと、を備える。そしてサーバは、電力需要に基づいて非接触給電システムのシステム利用価格を設定し、移動体によるシステム利用価格での非接触給電システムの利用意思が確認された場合に、利用意思が確認された移動体に対して非接触給電を行うことができるように、利用意思が確認された移動体及び地上給電装置に対して、非接触給電に必要な情報を送信するように構成されている。

また、本発明のある態様によるサーバは、処理部と、移動体及び移動体に対して非接触給電を実施可能に構成された地上給電装置のそれぞれと通信する通信部と、を備える。そして処理部は、電力需要に基づいて、移動体に対して非接触給電を実施する非接触給電システムのシステム利用価格を設定し、移動体によるシステム利用価格での非接触給電システムの利用意思が確認された場合に、利用意思が確認された移動体に対して非接触給電を行うことができるように、利用意思が確認された移動体及び地上給電装置に対して、非接触給電に必要な情報を送信するように構成されている。

また、本発明のある態様による非接触給電方法は、移動体と、移動体に対して非接触給電を実施可能に構成された地上給電装置と、移動体及び地上給電装置のそれぞれと通信可能に構成されたサーバと、を備える非接触給電システムの非接触給電方法であって、電力需要に基づいて非接触給電システムのシステム利用価格を設定し、移動体による前記システム利用価格での非接触給電システムの利用意思を確認し、利用意思が確認された場合に、利用意思が確認された移動体に対して非接触給電を行うことができるように、利用意思が確認された移動体及び地上給電装置に対して、非接触給電に必要な情報を送信する。

本発明のこれらの態様によれば、電力需要に基づいて決定されたシステム利用価格での利用意思が確認された移動体に対して非接触給電による電力供給を行うことができる。システム利用価格が高くなるにつれて、電力供給の必要性が低い移動体については非接触給電の実施を希望しなくなることが想定される。そのため、電力需要に応じた適切なシステム利用価格を設定することで、電力の需給バランスを適切に保ちつつ、電力供給の必要性が高い移動体に対して適切に非接触給電を実施することができる。

図１は、非接触給電システムの概略構成図である。 図２は、地上給電装置及び車両の構成の一例を示す図である。 図３は、送電コントローラ及び送電コントローラに接続された機器の概略的な構成図である。 図４は、車両コントローラ及び車両コントローラに接続された機器の概略的な構成図である。 図５は、本発明の第１実施形態による非接触給電による電力供給の実施方法について説明する動作シーケンス図である。 図６は、本発明の第２実施形態による非接触給電による電力供給の実施方法について説明する動作シーケンス図である。 図７は、地上給電装置及の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による非接触給電システム１００の概略構成図である。

非接触給電システム１００は、サーバ１と、地上給電装置２と、移動体の一例である車両３と、を備え、システム利用許可を得た走行中及び駐停車中の車両３に対して、地上給電装置２から磁界共振結合（磁界共鳴）による非接触電力伝送を実施することができるように構成される。なお図１では、地上給電装置２の設置例の一例として、地上給電装置２が道路に沿って所定間隔で連続的に設定されている例を示している。以下の説明では、地上給電装置２が設置されている道路のことを、必要に応じて「電化道路」という。

なお、本明細書において、「走行」という用語は、車両３が走行のために道路上に位置する状態を意味する。したがって、「走行」という用語は、車両３が実際にゼロよりも大きい任意の速度で走っている状態のみならず、例えば信号待ちなどによって道路上で停止している状態も含む。

図１に示すように、サーバ１は、サーバ通信部１１と、サーバ記憶部１２と、サーバ処理部１３と、を備える。

サーバ通信部１１は、サーバ１をネットワーク６と接続するための通信インターフェース回路を有し、ネットワーク６を介して地上給電装置２及び車両３のそれぞれと通信することができるように構成される。

サーバ記憶部１２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State DRIVE）、光記録媒体、半導体メモリ等の記憶媒体を有し、サーバ処理部１３での処理に用いられる各種のコンピュータプログラムやデータ等を記憶する。

サーバ処理部１３は、一又は複数個のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びその周辺回路を有する。サーバ処理部１３は、サーバ記憶部１２に格納された各種のコンピュータプログラムを実行し、サーバ１の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えばプロセッサである。

続いて、図２から図４を参照して、本実施形態による地上給電装置２及び車両３の構成について説明する。図２は、本実施形態による地上給電装置２及び車両３の構成の一例を示す図である。

図２に示すように、地上給電装置２は、地上側通信装置７１、送電装置４、電源２１及び送電コントローラ２２を有する。地上側通信装置７１、電源２１及び送電コントローラ２２は、道路内に埋め込まれてもよいし、道路内とは別の場所（地上を含む）に配置されてもよい。

地上側通信装置７１は、サーバ１及び車両３と通信可能に構成される。

本実施形態では地上側通信装置７１は、ネットワーク６とゲートウェイ等を介して接続される無線基地局にアクセスすることで、無線基地局を介してネットワーク６と接続することができるように構成される。これにより、地上側通信装置７１とサーバ１との間で広域無線通信が行われ、例えば、車両３に対して非接触給電を行うために必要な各種の情報のやり取りが行われる。広域無線通信は、後述する狭域無線通信に比べて通信距離が長い通信であり、具体的には例えば通信距離が１０メートルから１０キロメートルの通信である。広域無線通信としては、通信距離が長い種々の無線通信を用いることができ、例えば、３ＧＰＰ、ＩＥＥＥによって策定された４Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇ、ＷｉＭＡＸ等の任意の通信規格に準拠した通信が用いられる。

また本実施形態では、地上側通信装置７１は、所定の無線通信回線を利用して、車両３に搭載された車両側通信装置７２と直接的に狭域無線通信を行うことができるように構成される。狭域無線通信は、広域無線通信に比べて通信距離が短い通信であり、具体的には例えば通信距離が１０メートル未満の通信である。狭域無線通信としては、通信距離が短い種々の近距離無線通信を用いることができ、例えば、ＩＥＥＥ、ＩＳＯ、ＩＥＣ等によって策定された任意の通信規格（例えば、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標））に準拠した通信が用いられる。また、狭域無線通信を行うための技術としては、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、ＤＳＲＣ（dedicated Short Range Communication）等が用いられる。

電源２１は、送電装置４に電力を供給する。電源２１は、例えば、単相交流電力を供給する商用交流電源である。なお、電源２１は、三相交流電力を供給する他の交流電源であってもよいし、燃料電池のような直流電源であってもよい。

送電装置４は、電源２１から供給された電力を車両３へ伝送する。送電装置４は、送電側整流回路４１、インバータ４２及び送電側共振回路４３を有する。送電装置４では、電源２１から供給される交流電力が送電側整流回路４１において整流されて直流電流に変換され、この直流電流がインバータ４２において交流電力に変換され、この交流電力が送電側共振回路４３に供給される。

送電側整流回路４１は、電源２１及びインバータ４２に電気的に接続される。送電側整流回路４１は、電源２１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力をインバータ４２に供給する。送電側整流回路４１は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。

インバータ４２は送電側整流回路４１及び送電側共振回路４３に電気的に接続される。インバータ４２は、送電側整流回路４１から供給された直流電力を、電源２１の交流電力よりも高い周波数の交流電力（高周波電力）に変換し、高周波電力を送電側共振回路４３に供給する。

送電側共振回路４３は、コイル４４及びコンデンサ４５から構成される共振器を有する。コイル４４及びコンデンサ４５の各種パラメータ（コイル４４の外径及び内径、コイル４４の巻数、コンデンサ４５の静電容量等）は、送電側共振回路４３の共振周波数が所定の設定値になるように定められる。所定の設定値は、例えば１０［ｋＨｚ］～１００［ＧＨｚ］であり、好ましくは、非接触電力伝送用の周波数帯域としてＳＡＥ ＴＩＲ Ｊ２９５４規格によって定められた８５［ｋＨｚ］である。

送電側共振回路４３は、コイル４４の中心が車線の中央に位置するように、車両３が通過する車線の中央に配置される。インバータ４２から供給された高周波電力が送電側共振回路４３に印加されると、送電側共振回路４３は、送電するための交流磁界を発生させる。なお、電源２１が直流電源である場合には、送電側整流回路４１は省略されてもよい。

送電コントローラ２２は、地上給電装置２の各種制御を行う。例えば、送電コントローラ２２は、送電装置４のインバータ４２に電気的に接続され、送電装置４による電力送信を制御すべくインバータ４２を制御する。また送電コントローラ２２は、地上側通信装置７１を介してサーバ１及び車両３と通信を行う。なお車両３とは、地上側通信装置７１を介して直接的に通信することもできるし、地上側通信装置７１からサーバ１を経由して間接的に通信することもできる。

図３は、送電コントローラ２２及び送電コントローラ２２に接続された機器の概略的な構成図である。

送電コントローラ２２は、通信インターフェース２２１、記憶部２２２及び送電処理部２２３を備える。通信インターフェース２２１、記憶部２２２及び送電処理部２２３は信号線を介して互いに接続されている。

通信インターフェース２２１は、地上給電装置２を構成する各種機器（例えば、インバータ４２、地上側通信装置７１及び後述する地上側センサ２３など）に送電コントローラ２２を接続するためのインターフェース回路を有する。送電コントローラ２２は、通信インターフェース２２１を介して地上給電装置２を構成する各種機器と通信する。

記憶部２２２は、ＨＤＤやＳＳＤ、光記録媒体、半導体メモリ等の記憶媒体を有し、送電処理部２２３での処理に用いられる各種のコンピュータプログラムやデータ等を記憶する。

送電処理部２２３は、一又は複数個のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びその周辺回路を有する。送電処理部２２３は、記憶部２２２に格納された各種のコンピュータプログラムを実行し、地上給電装置２の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えばプロセッサである。

送電コントローラ２２には、地上側センサ２３が接続されている。地上側センサ２３は、例えば、送電装置４の各種機器（特に、送電側共振回路４３、インバータ４２及び送電側整流回路４１）に流れる電流を検出する送電装置電流センサ、送電装置４の各種機器に加わる電圧を検出する送電装置電圧センサ、送電装置４の各種機器の温度を検出する送電装置温度センサ、送電装置４が埋め込まれた道路上の異物を検出する異物センサ、及び送電装置４が埋め込まれた道路上の生体を検出する生体センサを含む。地上側センサ２３の出力は、送電コントローラ２２に入力される。

図２に戻り、車両３は、車両側通信装置７２、受電装置５、モータ３１、バッテリ３２、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）３３及び車両コントローラ３４を有する。本実施形態による車両３は、バッテリ３２のみを動力源とする電動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）であるが、バッテリ３２以外にも内燃機関等の動力源を備えるいわゆるハイブリッド車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle、又はＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）であってもよく、特にその種類が限られるものではない。

車両側通信装置７２は、サーバ１及び地上給電装置２と通信可能に構成される。本実施形態では車両側通信装置７２は、ネットワーク６とゲートウェイ等を介して接続される無線基地局にアクセスすることで、無線基地局を介してネットワーク６と接続することができるように構成される。これにより、車両側通信装置７２とサーバ１との間で広域無線通信が行われる。

また車両側通信装置７２は、所定の無線通信回線を利用して各地上給電装置２の地上側通信装置７１との間で直接的に狭域無線通信を行うことができるように構成される。

モータ３１は、例えば交流同期モータであり、電動機及び発電機として機能する。モータ３１は、電動機として機能するとき、バッテリ３２に蓄えられた電力を動力源として駆動される。モータ３１の出力は減速機及び車軸を介して車輪３０に伝達される。一方、車両３の減速時には車輪３０の回転によってモータ３１が駆動され、モータ３１は発電機として機能して回生電力を発電する。

バッテリ３２は、充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等から構成される。バッテリ３２は車両３の走行に必要な電力（例えばモータ３１の駆動電力）を蓄える。受電装置５によって受電した電力がバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電される。また、モータ３１によって発電された回生電力がバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電される。バッテリ３２が充電されると、バッテリ３２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が回復する。なお、バッテリ３２は、車両３に設けられた充電ポートを介して地上給電装置２以外の外部電源によっても充電可能であってもよい。

ＰＣＵ３３は、バッテリ３２及びモータ３１に電気的に接続される。ＰＣＵ３３は、インバータ、昇圧コンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを有する。インバータは、バッテリ３２から供給された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ３１に供給する。一方、インバータは、モータ３１によって発電された交流電力（回生電力）を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ３２に供給する。昇圧コンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がモータ３１に供給されるときに、必要に応じてバッテリ３２の電圧を昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がヘッドライト等の電子機器に供給されるときに、バッテリ３２の電圧を降圧する。

受電装置５は、送電装置４から受電した電力をバッテリ３２に供給する。受電装置５は、受電側共振回路５１、受電側整流回路５４及び充電回路５５を有する。

受電側共振回路５１は、路面との距離が小さくなるように車両３の底部に配置される。受電側共振回路５１は、送電側共振回路４３と同様の構成を有し、コイル５２及びコンデンサ５３から構成される共振器を有する。コイル５２及びコンデンサ５３の各種パラメータ（コイル５２の外径及び内径、コイル５２の巻数、コンデンサ５３の静電容量等）は、受電側共振回路５１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数と一致するように定められる。なお、受電側共振回路５１の共振周波数と送電側共振回路４３の共振周波数とのずれ量が小さければ、例えば受電側共振回路５１の共振周波数が送電側共振回路４３の共振周波数の±２０％の範囲内であれば、受電側共振回路５１の共振周波数は送電側共振回路４３の共振周波数と必ずしも一致している必要はない。

受電側共振回路５１が送電側共振回路４３と対向しているときに、送電側共振回路４３によって交流磁界が生成されると、交流磁界の振動が、送電側共振回路４３と同一の共振周波数で共鳴する受電側共振回路５１に伝達される。この結果、電磁誘導によって受電側共振回路５１に誘導電流が流れ、誘導電流によって受電側共振回路５１において誘導起電力が発生する。すなわち、送電側共振回路４３は受電側共振回路５１へ送電し、受電側共振回路５１は送電側共振回路４３から受電する。

受電側整流回路５４は、受電側共振回路５１及び充電回路５５に電気的に接続される。受電側整流回路５４は、受電側共振回路５１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力を充電回路５５に供給する。受電側整流回路５４は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。

充電回路５５は受電側整流回路５４及びバッテリ３２に電気的に接続される。特に、バッテリ３２へは、リレー３８を介して接続される。充電回路５５は、受電側整流回路５４から供給された直流電力をバッテリ３２の電圧レベルに変換してバッテリ３２に供給する。送電装置４から送電された電力が受電装置５によってバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電される。充電回路５５は例えばＤＣ／ＤＣコンバータである。

車両コントローラ３４は、車両３の各種制御を行う。例えば、車両コントローラ３４は、受電装置５の充電回路５５に電気的に接続され、送電装置４から送信された電力によるバッテリ３２の充電を制御すべく充電回路５５を制御する。また、車両コントローラ３４は、ＰＣＵ３３に電気的に接続され、バッテリ３２とモータ３１との間の電力の授受を制御すべくＰＣＵ３３を制御する。さらに、車両コントローラ３４は、車両側通信装置７２を制御する。

図４は、車両コントローラ３４及び車両コントローラ３４に接続された機器の概略的な構成図である。

車両コントローラ３４は、通信インターフェース３４１、記憶部３４２及び車両処理部３４３を有する。通信インターフェース３４１、記憶部３４２及び車両処理部３４３は、信号線を介して互いに接続されている。

通信インターフェース３４１は、ＣＡＮ等の規格に準拠した車内ネットワークに車両コントローラ３４を接続するためのインターフェース回路を有する。車両コントローラ３４は、通信インターフェース３４１を介して他の機器と通信する。

記憶部３４２は、ＨＤＤやＳＳＤ、光記録媒体、半導体メモリ等の記憶媒体を有し、車両処理部３４３での処理に用いられる各種のコンピュータプログラムやデータ等を記憶する。

車両処理部３４３は、一又は複数個のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びその周辺回路を有する。車両処理部３４３は、記憶部３４２に格納された各種のコンピュータプログラムを実行し、車両３の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えばプロセッサである。

また、車両３は、ＧＮＳＳ受信機３５、ストレージ装置３６、複数の車両側センサ３７、リレー３８及びＨＭＩ装置３９を更に備える。ＧＮＳＳ受信機３５、ストレージ装置３６、車両側センサ３７、リレー３８及びＨＭＩ装置３９は車内ネットワークを介して車両コントローラ３４に電気的に接続される。

ＧＮＳＳ受信機３５は、複数（例えば３つ以上）の測位衛星から得られる測位情報に基づいて、車両３の現在位置（例えば車両３の緯度及び経度）を検出する。ＧＮＳＳ受信機３５の出力、すなわちＧＮＳＳ受信機３５によって検出された車両３の現在位置は車両コントローラ３４に送信される。

ストレージ装置３６は、データを記憶する。ストレージ装置３６は、例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ（Solid State Drive）又は光記録媒体を備える。本実施形態では、ストレージ装置３６は、地図情報を記憶する。地図情報には、道路に関する情報に加えて、地上給電装置２の設置位置情報等の情報が含まれる。車両コントローラ３４はストレージ装置３６から地図情報を取得する。なお、ストレージ装置３６には地図情報が含まれていなくてもよく、この場合、車両コントローラ３４は車両側通信装置７２を介して車両３の外部（例えば、サーバ１）から地図情報を取得してもよい。

車両側センサ３７は、車両３の状態を検出する。本実施形態では、車両側センサ３７は、車両３の状態を検出するセンサとして、車両３の速度を検出する速度センサ、バッテリ３２の温度を検出するバッテリ温度センサ、受電装置５の各種機器（特に、受電側共振回路５１及び受電側整流回路５４）の温度を検出する受電装置温度センサ、バッテリ３２の充電電流値及び放電電流値を検出するバッテリ電流センサ、受電装置５の各種機器に流れる電流を検出する受電装置電流センサ、及び受電装置５の各種機器に加わる電圧を検出する受電装置電圧センサを含む。車両側センサ３７の出力は、車両コントローラ３４に入力される。

リレー３８は、バッテリ３２と受電装置５との間に配置されて、バッテリ３２と受電装置５とを接続・遮断する。リレー３８が接続されているときには受電装置５が受電した電力がバッテリ３２に供給される。しかしながら、リレー３８が遮断されているときには受電装置５からバッテリ３２へ電流が流れず、よって受電装置５は実質的に受電することができなくなる。

ＨＭＩ装置３９は、車両乗員との間で情報のやり取りを行うためのインターフェースである。本実施形態によるＨＭＩ装置３９は、車両乗員に各種の情報を提供するためのディスプレイ及びスピーカと、車両乗員が情報の入力操作を行うためのタッチパネル（又は操作ボタン）と、を備える。ＨＭＩ装置３９は、車両乗員によって入力された入力情報を、車内ネットワークを介して当該入力情報を必要とする各種の装置（例えば車両コントローラ３４）に送信すると共に、車内ネットワークを介して受信した情報をディスプレイに表示するなどして車両乗員に提供する。

ところで、電力を市場に安定的に供給するためには、電力の需給バランスを適切に保つ必要がある。電力需要に対して電力供給が不足している場合又は不足することが予想される場合に、非接触給電を希望する全ての車両３に対して非接触給電による電力供給を実施してしまうと、需給バランスを適切に保つことが難しくなるおそれがある。そのため、そのような場合には、電力供給の必要性が高い車両３に対して適切に非接触給電を実施することが求められる。

そこで本実施形態では、電力の需給バランスを適切に保ちつつ、電力供給の必要性が高い車両３に対して適切に非接触給電を実施できるようにするために、電力需要に基づいて非接触給電システム１００の利用価格（以下「システム利用価格」という。）を決定し、システム利用価格での利用意思が確認された車両３に対して非接触給電を実施することができるようにした。

図５は、この本実施形態による非接触給電による電力供給の実施方法について説明する動作シーケンス図である。

ステップＳ１において、車両コントローラ３４は、当該車両コントローラ３４が搭載された車両３（自車両）が非接触給電を要求しているか否かを判定する。車両コントローラ３４は、自車両３が非接触給電を要求していればステップＳ２の処理に進む。一方で車両コントローラ３４は、自車両３が非接触給電を要求していなければ今回の処理を終了する。本実施形態では、車両乗員がＨＭＩ装置３９を介して非接触給電の要求の有無を手動で切り替えることができるようになっているが、これに限らず、例えばバッテリ３２の充電率に応じて非接触給電の要求の有無が自動的に切り替わるようになっていてもよい。

ステップＳ２において、車両コントローラ３４は、例えば３ウェイハンドシェイクを行ってサーバ１との通信コネクションを確立した後、サーバ１に対して、非接触給電システム１００の利用要求信号を送信する。この利用要求信号には、例えば、非接触給電システム１００を利用するために必要な各種の情報（例えば認証情報など）が含まれる。

ステップＳ３において、サーバ１は、認証情報などに基づいて、ステップＳ２で通信コネクションが確立された車両３（コネクション確立車両）が非接触給電システム１００を利用する権限を有しているかの確認を行い、その確認が取れた車両３に対して、電力需要に基づいて決定した現在のシステム利用価格と、後述する暗号化されたシステム利用チケットを復号するための暗号鍵と、を送信する。

本実施形態ではサーバ１は、通信コネクションが確立されている車両３の台数、すなわち非接触給電を要求している車両３の台数に基づいて電力需要を判断し、電力需要が大きいときほどシステム利用価格を高くする。電力需要は、当然、非接触給電を要求している車両３の台数が多くなるほど大きいと判断される。電力需要に関しては、例えば住宅等の冷暖房のための電力需要などの非接触給電以外の電力需要を考慮してもよく、非接触給電を要求している車両３の台数以外の例えば外気温などの要素も考慮にいれて、その大小を判断してもよい。また本実施形態では、システム利用価格を電力消費量１［ｋＷｈ］あたりの値段（円／ｋＷｈ）としているが、これに限られるものではない。

ステップＳ４において、車両コントローラ３４は、受信した現在のシステム利用価格を、ＨＭＩ装置３９を介して車両乗員に提示し、提示したシステム利用価格で非接触給電システム１００を利用する意思（非接触給電を受ける意思）が有るか否かの確認を行う。その結果として、車両乗員が、提示されたシステム利用価格で非接触給電システム１００を利用する意思がある旨の回答を行った場合は、車両コントローラ３４は、ステップＳ５の処理に進む。一方で、車両乗員が、提示されたシステム利用価格では非接触給電システム１００を利用する意思がない旨の回答を行った場合、又はシステム利用価格を提示してから所定時間経過した後もいずれの回答も得られていない場合は、車両コントローラ３４は、今回の処理を終了する。

ステップＳ５において、車両コントローラ３４は、電化道路区間よりも手前の地点に設定されるチェックポイントを通過したか否かを判定する。車両コントローラ３４は、チェックポイントを通過していれば、ステップＳ６の処理に進む。一方で車両コントローラ３４は、チェックポイントを通過していなければ、所定時間経過後にチェックポイントを通過したか否かを再度判定する。

チェックポイントを通過したか否かは、例えばチェックポイントにゲートが設置されている場合であれば、車両コントローラ３４は、ゲートから発生される信号を受信することによって、チェックポイントを通過したことを判断することができる。その際、車両コントローラ３４は、チェックポイントの位置情報などを含むチェックポイントに関する情報をゲートから受信することができる。また例えば、チェックポイントに関する情報がストレージ装置３６内の地図情報に含まれている場合や、サーバ１からチェックポイントに関する情報を受信できる場合であれば、自車両３の位置情報とチェックポイントの位置情報とに基づいて、チェックポイントを通過したことを判断することもできる。このように、チェックポイントを通過したか否かを判定する方法は、特に限られるものではない。

なお本実施形態では、このステップＳ５において、チェックポイントを通過したか否かを判定しているが、これに限らず、例えばチェックポイントに接近したか否かを判定するようにしてもよい。

チェックポイントに接近したか否かは、例えば、チェックポイントを基準とした或る一定範囲内に位置する車両３に対して信号を送信する装置がチェックポイントに設けられている場合であれば、車両コントローラ３４は、当該装置から発生される信号を受信することによって判断することができるし、これに限らず、自車両３の位置情報とチェックポイントの位置情報とに基づいて判断することもできる。チェックポイントを基準とした或る一定範囲は、例えば、信号待ちの車両に対して非接触給電を実施できるように信号待ちが発生する所定範囲の道路区間が電化道路区間となっている場合であれば、その電化道路区間に進入する前の一部の道路区間とすることができる。

ステップＳ６において、車両コントローラ３４は、サーバ１に対して、非接触給電システム１００を利用するための仮想的なチケットであるシステム利用チケットの発行要求を、自車両の識別情報及び通過したチェックポイントに関する情報と併せて送信する。

ステップＳ７において、サーバ１は、システム利用チケットの発行要求を受信すると、特定した発行要求元の車両３にはシステム利用価格での非接触給電システム１００の利用意思があると判断して識別情報に基づいて発行要求元の車両３を特定し、特定した発行要求元の車両３に対して送信するためのシステム利用チケットであり、かつ非接触給電システム１００を利用する権限を有している車両３毎に用意される固有のシステム利用チケットである第１チケットを発行する。またサーバ１は、第１チケットに対応するシステム利用チケットであり、かつ地上給電装置２に送信するためのシステム利用チケットである第２チケットを発行する。

なお本実施形態では、このようにシステム利用チケット発行要求の受信をもって発行要求元の車両３にシステム利用価格での利用意思があると判断しているが、これに限られるものではなく、システム利用価格での利用意思がある場合には車両からその旨の通知がサーバ１に送信されることになっていて、当該通知の受信をもって利用意思があると判断してもよい。

ステップＳ８において、サーバ１は、暗号化した第１チケットをシステム利用チケットの発行要求元の車両３に送信し、第２チケットをチェックポイントに関連付けられた各地上給電装置２に送信する。チェックポイントに関連付けられた地上給電装置２とは、チェックポイントを通過した車両３が走行することになる電化道路区間に設置された地上給電装置２のことであって、本実施形態によるサーバ１のサーバ記憶部１２には、チェックポイント毎に、そのチェックポイントに関連付けられた地上給電装置２が予め記憶されている。

ステップＳ９において、車両コントローラ３４は、受信した第１チケットを、暗号鍵を使って復号し、復号した第１チケットの地上給電装置２への周期的かつ直接的な送信を、車両側通信装置７２を介して狭域無線通信により開始すると共に、自車両３が地上給電装置２の上を走行したとき又は駐停車したときに電力を受電できるように受電装置５を制御する。

ステップＳ１０において、地上給電装置２は、所定の通信強度（受信信号強度）以上で第１チケットを受信すると、受信した第１チケットに対応する第２チケットを既にサーバ１から受け取っているか、すなわち受信した第１チケットに対応する第２チケットを所持しているか否かを判定する。地上給電装置２は、第１チケットに対応する第２チケットを所持していれば、ステップＳ１１の処理に進む。一方で地上給電装置２は、第１チケットに対応する第２チケットを所持していなければ、ステップＳ１２の処理に進む。

ステップＳ１１において、地上給電装置２は、これから自装置の上を走行又は駐停車する車両３はシステム利用許可を得ている送電許可車両であると判断し、当該車両３が自装置の上を走行又は駐停車したときに車両３に電力を送電することができるように送電装置４を制御する。

ステップＳ１２において、地上給電装置２は、これから自装置の上を走行又は駐停車する車両３はシステム利用許可が得られていない送電不許可車両であると判断し、当該車両３が自装置の上を走行又は駐停車したとしても車両３に対して電力を送電しないように送電装置４を制御する。

なお、ステップＳ３で車両３に対して提示したシステム利用価格でのシステム利用をいつまで許可するのか、換言すれば、電力需要に基づいて新たに設定されたシステム利用価格でのシステム利用意思の確認をいつの時点で新たに行うのか、については種々のバリエーションが考えられ、例えば簡易的には、システム利用を許可してからの経過時間や走行距離、電力供給量などが一定値を超えた場合にシステム利用意思の新たな確認を行うことができる。

そして本実施形態のように、車両３によるチェックポイントの通過又は接近をサーバ側で確認することができる場合には、車両３によるチェックポイントの通過又は接近を確認する度に、次のチェックポイントからのシステム利用意思を、新たに設定されたシステム利用価格を車両３に対して提示して行うこともできる。

以上説明した本実施形態による非接触給電システム１００は、車両３（移動体）と、車両３に対して非接触給電を実施可能に構成された地上給電装置２と、車両３及び地上給電装置２のそれぞれと通信可能に構成されたサーバ１と、を備える。そして本実施形態によるサーバ１は、電力需要に基づいて非接触給電システム１００のシステム利用価格を設定し、車両３によるシステム利用価格での非接触給電システム１００の利用意思が確認された場合に、利用意思が確認された車両３に対して非接触給電を行うことができるように、利用意思が確認された車両３及び地上給電装置２に対して、非接触給電に必要な情報を送信するようにさらに構成されている。

具体的には本実施形態によるサーバ１は、システム利用価格を車両３に通知し、当該通知に基づく返信を車両３から受信することにより、車両３によるシステム利用価格での非接触給電システム１００の利用意思を確認するように構成されており、当該通知に基づく返信は、非接触給電システム１００を利用するためのシステム利用チケット（仮想的なチケット）の発行要求とされる。

これにより、電力需要に基づいて決定されたシステム利用価格での利用意思が確認された車両３に対して非接触給電による電力供給を行うことができる。システム利用価格が高くなるにつれて、電力供給の必要性が低い車両３については非接触給電の実施を希望しなくなることが想定される。そのため、電力需要に応じた適切なシステム利用価格を設定することで、電力の需給バランスを適切に保ちつつ、電力供給の必要性が高い車両３に対して適切に非接触給電を実施することができる。

また本実施形態では、車両３は、予め設定されたチェックポイントを通過したときに、システム利用チケットの発行要求をサーバ１に対して送信するように構成され、サーバ１は、システム利用チケットの発行要求元の車両３と、当該車両３が通過したチェックポイントと関連付けられた地上給電装置２とに対して、非接触給電に必要な情報を送信するように、さらに構成されている。より詳細には、サーバ１は、非接触給電に必要な情報として、システム利用チケットの発行要求元の車両３に対して第１チケットを送信し、車両３が通過したチェックポイントと関連付けられた地上給電装置２に対して第１チケットに対応する第２チケットを送信するように構成されている。

これにより、チェックポイントを通過した車両３が走行することになる電化道路区間に設置された地上給電装置２に対して、第１チケットに対応する第２チケットを送信することができる。

システム利用チケットの発行要求を送信してきた車両３が通過する電化道路区間が不明だと、例えば車両３の位置情報等に基づいて、車両３が今後走行する可能性のある電化道路区間を予想し、予想された全ての電化道路区間に設定された地上給電装置２に対して第２チケットを送信しなければならなくなる。そのため、第２チケットを広範囲に亘る領域内に設置された全ての地上給電装置２に対して送信しなければならなくなり、通信負荷が過大になるおそれがある。これに対して、本実施形態によれば、チェックポイントを通過した車両３が走行することになる電化道路区間に設置された地上給電装置２に対してだけ第２チケットを送信すればよいので、通信負荷が過大になるのを抑制することができる。

また本実施形態によるサーバ１は、電力需要に基づいて新たに設定されたシステム利用価格での非接触給電システム１００の利用意思の確認を、車両３によるチェックポイントの通過又は接近を確認できたときに新たに行うように構成されている。

すなわち本実施形態によれば、車両３によるチェックポイントの通過又は接近を確認する度に、次のチェックポイントからのシステム利用意思を、新たに設定されたシステム利用価格を車両３に対して提示して行うことができる。そのため、システム利用者にとって分かりやすいタイミング（切りの良いタイミング）で、電力需要に応じて新たに設定されたシステム利用価格でのシステム利用意思の確認を定期的に行うことができる。

また本実施形態によるサーバ１は、電力需要が大きいときほどシステム利用価格を高くするように構成されているので、電力の需給バランスを適切に保つことができ、また非接触給電を要求する車両３の数が多いときほど電力需要を大きくするように構成されているので、システム利用価格を非接触給電の需要に応じた適切な価格に設定することができる。

なお本実施形態は、見方を変えれば、車両３（移動体）及び車両３に対して非接触給電を実施する地上給電装置２のそれぞれと通信可能なサーバ１によって実行される、非接触給電システムの非接触給電方法であって、電力需要に基づいて非接触給電システム１００のシステム利用価格を設定し、車両３によるシステム利用価格での非接触給電システム１００の利用意思を確認し、利用意思が確認された場合に、利用意思が確認された車両３に対して非接触給電を行うことができるように、利用意思が確認された車両３及び地上給電装置２に対して、非接触給電に必要な情報を送信する、非接触給電方法と捉えることもできる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、システム利用価格での非接触給電システム１００の利用意思の確認方法が第１実施形態と相違する。以下、その相違点を中心に説明する。

図６は、本実施形態による非接触給電による電力供給の実施方法について説明する動作シーケンス図である。なお図６において、ステップＳ１、ステップＳ２、及びステップＳ５からステップＳ１２までの各処理の内容は、第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。

ステップＳ２１において、車両コントローラ３４は、例えば３ウェイハンドシェイクを行ってサーバ１との通信コネクションを確立する。

ステップＳ２２において、車両コントローラ３４は、車両乗員に対してＨＭＩ装置３９を介して非接触給電システム１００の利用上限額（以下「システム利用上限額」という。）の設定を要求し、設定されたシステム利用上限額を含む利用要求信号をサーバ１に送信する。システム利用上限額は、車両乗員が非接触給電による電力供給を希望する際のシステム利用価格の上限値である。

ステップＳ２３において、サーバ１は、利用要求信号の送信元車両３が、非接触給電システム１００を利用する権限を有していることの確認が取れると、現在のシステム利用価格とシステム利用上限額とを比較し、システム利用上限額の範囲内でシステム利用が可能か否かを連絡するためのシステム利用可否通知を、利用要求信号の送信元車両３に送信する。

具体的にはサーバ１は、現在のシステム利用価格がシステム利用上限額以下であれば、システム利用可否通知として、システム利用上限額の範囲内でシステム利用が可能な旨の通知を行う。サーバ１は、システム利用上限額の範囲内でシステム利用が可能な旨の通知を行う際には、少なくともシステム利用チケットを復号するための暗号鍵を、システム利用可否通知と併せてシステム利用上限額の発信元車両３に送信する。本実施形態ではサーバ１は、システム利用上限額の範囲内でシステム利用が可能な旨の通知を行う際には、現在のシステム利用価格と暗号鍵とを、システム利用可否通知と併せてシステム利用上限額の発信元車両３に送信する。

一方でサーバ１は、現在のシステム利用価格がシステム利用上限額よりも高ければ、システム利用可否通知として、システム利用上限額の範囲内ではシステム利用が不可能な旨の通知を行う。サーバ１は、システム利用上限額の範囲内ではシステム利用が不可能な旨の通知を行う際には、暗号鍵の送信は行わない。システム利用上限額の範囲内ではシステム利用が不可能な旨の通知を行う際には、その通知のみを送信してもよいし、その通知と併せてシステム利用価格を併せて送信してもよい。

ステップＳ２４において、車両コントローラ３４は、受信したシステム利用可否通知がシステム利用上限額の範囲内でシステム利用が可能な旨の通知であれば、車両乗員に対してＨＭＩ装置３９を介してその旨の通知を行って、ステップＳ５の処理に進む。一方で車両コントローラ３４は、受信したシステム利用可否通知がシステム利用上限額の範囲内ではシステム利用が不可能な旨の通知であれば、車両乗員に対してＨＭＩ装置３９を介してその旨の通知を行って、処理を終了する。

以上説明した本実施形態によるサーバ１は、システム利用価格と、車両３から受信したシステム利用上限額と、に基づいて、車両３によるシステム利用価格での非接触給電システム１００の利用意思を確認するように構成されている。具体的にはサーバ１は、システム利用価格が、システム利用上限額以下である場合に、車両３によるシステム利用価格での非接触給電システムの利用意思があると判断するように構成されている。

これにより、電力需要に基づいて決定されたシステム利用価格がシステム利用上限額以下である限り、システム利用価格が変動しても非接触給電による電力供給を引き続き行うことができる。そのため、第１実施形態と同様の効果が得られるほか、システム利用時の利便性を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば上記の各実施形態において、車両３が例えば救急車等の緊急車両である場合には、システム利用意思の確認を行うことなくシステム利用許可を与えて、緊急車両に対しては必ず非接触給電を行うことができるようにしてもよい。

また、例えば上記の各実施形態において、図７に示すように、地上給電装置２が、例えば１つの送電コントローラ２２によって制御される複数の送電装置４を備えていてもよい。

また上記の各実施形態において、電力需要に応じてシステム利用価格を高額にしていってもシステム利用者が減らず、電力需要に対して電力供給が不足するおそれがある場合には、システム利用意思が確認された車両３の中からシステム利用許可を与える車両を何らかの手法で選択するようにしてもよい。

その手法の一つとしては、例えば、システム利用の緊急性の高さなどに応じて優先度を決定し、優先度の高い車両３に対してシステム利用許可を与える手法が挙げられる。システム利用の緊急性は、例えば、車両３のバッテリ充電率が低い車両ほど高いと判断してもよいし、車両の種別（私用車、公用車、商用車など）に基づいて判断してもよいし、車両３の今後の走行予定経路から判断してもよい。車両３の今後の走行予定経路から判断する場合は、例えば、電化道路から離れて通常の道路を走行しなければならなくなる車両など、非接触給電を行う機会が早めになくなる車両ほど緊急性が高いと判断することができる。また別の手法としては、例えばシステム利用意思が確認された車両３の中からシステム利用許可を与える車両をランダムに選択する方法が挙げられる。

また上記の各実施形態において、電力需要を判断するにあたって、非接触給電システム１００のシステム利用意思が確認された車両３が、例えばバッテリ充電率が所定の充電率を超えるなどの何らかの理由で受電をしなくなった場合には、実質的な電力需要が低下したと判断してもよい。そして、その判断結果をシステム利用料金に反映させてシステム利用料金を低下させてもよい。

また上記の第１実施形態では、利用要求信号を送信してきた車両３に対して、電力需要に基づいて設定されたシステム利用価格を最初から提示して、システム利用意思を確認していた。

しかしながらこれに限らず、利用要求信号を送信してきた車両３に対して、まず、通常よりも割高な予め設定されたシステム利用価格（初期設定価格）を提示してシステム利用意思を確認し、次に、その車両３が初期設定価格でのシステム利用を断った場合には、初期設定価格でのシステム利用を希望するその他の車両３の台数も少なく実際の電力需要が低ければ、その車両３に対して、初期設定価格よりも低額のシステム利用価格を再度提示してシステム利用意思を再確認するようにしてもよい。このように、電力需要に応じて、システム利用価格を予め設定された初期設定価格から下げるようにしていってもよい。

これにより、割高な初期設定価格でのシステム利用を希望する想定的に非接触給電の緊急性の高い車両３に対して非接触給電を実施しつつ、電力供給に余裕がある場合には、その余裕分を余らせること無く非接触給電のために使用することができる。

１ サーバ
２ 地上給電装置
３ 車両（移動体）
１００ 非接触給電システム

Claims (12)

1. 移動体と、
   前記移動体に対して非接触給電を実施可能に構成された地上給電装置と、
   前記移動体及び前記地上給電装置のそれぞれと通信可能に構成されたサーバと、
   を備える非接触給電システムであって、
   前記サーバは、
   電力需要に基づいて非接触給電システムのシステム利用価格を設定し、
   前記移動体による前記システム利用価格での非接触給電システムの利用意思が確認された場合に、利用意思が確認された前記移動体に対して非接触給電を行うことができるように、利用意思が確認された前記移動体及び前記地上給電装置に対して、非接触給電に必要な情報を送信する、
   非接触給電システム。
2. 前記サーバは、
   前記システム利用価格を前記移動体に通知し、前記通知に基づく返信を前記移動体から受信することにより、前記移動体による前記システム利用価格での非接触給電システムの利用意思を確認する、
   請求項１に記載の非接触給電システム。
3. 前記返信は、
   非接触給電システムを利用するための仮想的なチケットの発行要求である、
   請求項２に記載の非接触給電システム。
4. 前記移動体は、
   予め設定されたチェックポイントを通過したとき又は前記チェックポイントに接近したときに、前記チケットの発行要求を前記サーバに対して送信し、
   前記サーバは、
   前記チケットの発行要求元の前記移動体と、前記移動体が通過又は接近した前記チェックポイントと関連付けられた前記地上給電装置とに対して、非接触給電に必要な前記情報を送信する、
   請求項３に記載の非接触給電システム。
5. 前記サーバは、
   非接触給電に必要な前記情報として、前記チケットの発行要求元の前記移動体に対して第１チケットを送信し、前記移動体が通過した前記チェックポイントと関連付けられた前記地上給電装置に対して前記第１チケットに対応する第２チケットを送信する、
   請求項４に記載の非接触給電システム。
6. 前記サーバは、
   電力需要に基づいて新たに設定された前記システム利用価格での非接触給電システムの利用意思の確認を、前記移動体による前記チェックポイントの通過又は接近を確認できたときに新たに行う、
   請求項４又は請求項５に記載の非接触給電システム。
7. 前記サーバは、
   前記システム利用価格と、前記移動体から受信したシステム利用上限額と、に基づいて、前記移動体の前記システム利用価格での非接触給電システムの利用意思を確認する、
   請求項１に記載の非接触給電システム。
8. 前記サーバは、
   前記システム利用価格が、前記システム利用上限額以下である場合に、前記移動体の前記システム利用価格での非接触給電システムの利用意思があると判断する、
   請求項７に記載の非接触給電システム。
9. 前記サーバは、
   前記電力需要が大きいときほど、前記システム利用価格を高くする、
   請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の非接触給電システム。
10. 前記サーバは、
    非接触給電を要求する前記移動体の数が多いときほど、前記電力需要を大きくする、
    請求項９に記載の非接触給電システム。
11. 処理部と、
    移動体及び前記移動体に対して非接触給電を実施可能に構成された地上給電装置のそれぞれと通信する通信部と、
    を備えるサーバであって、
    前記処理部は、
    電力需要に基づいて、前記移動体に対して非接触給電を実施する非接触給電システムのシステム利用価格を設定し、
    前記移動体による前記システム利用価格での非接触給電システムの利用意思が確認された場合に、利用意思が確認された前記移動体に対して非接触給電を行うことができるように、利用意思が確認された前記移動体及び前記地上給電装置に対して、非接触給電に必要な情報を送信する、
    サーバ。
12. 移動体及び前記移動体に対して非接触給電を実施する地上給電装置のそれぞれと通信可能なサーバによって実行される、非接触給電システムの非接触給電方法であって、
    電力需要に基づいて非接触給電システムのシステム利用価格を設定し、
    前記移動体による前記システム利用価格での非接触給電システムの利用意思を確認し、
    前記利用意思が確認された場合に、前記利用意思が確認された前記移動体に対して非接触給電を行うことができるように、前記利用意思が確認された前記移動体及び前記地上給電装置に対して、非接触給電に必要な情報を送信する、
    非接触給電方法。

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