JP6115453B2 - 非接触電力伝送システム、および車両 - Google Patents

Description

本発明は、非接触電力伝送システムおよび車両に関する。

特開２０１１−０１５５４９号公報（特許文献１）は、非接触で車両から充電ステーションに電力伝送する非接触充電システムを開示する。非接触充電システムでは、送受電の効率を高めるために充電ステーションの送電部と車両の受電部との位置合わせが問題となる。

上記公報には、位置合わせを実施する際に、車両と目標駐車位置との距離が所定値よりも小さくなった場合に、カメラで撮像した第一画像を表示し、その後、第一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二画像を作成し表示部に表示開始させる駐車支援装置が開示されている。

特開２０１１−０１５５４９号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

非接触充電では、送電部との位置合わせが重要となるため、駐車前に適切に運転者に送電部との位置関係の情報をユーザインターフェースを介して伝える必要がある。

しかしながら、上記の先行文献には、その情報を示す第二画像の表示タイミングについては記載されていない。画像を表示するタイミングが遅ければ、運転者は、画像を用いた位置合わせを実施することが実質的にできなくなる。その一方で、画像を表示するタイミングが早すぎる場合には、ナビゲーション画面に送電部に関する画像が映し出されることで、タッチパネルの操作ボタンが表示できなくなるなど、ナビゲーション画面の操作性が悪くなる。特に、常時、位置関係の情報を表示する場合には、過剰な情報提供となる。

本発明の目的は、車両の操作性をなるべく損なわないようにして位置合わせを支援することができる非接触電力伝送システム、および車両を提供することである。

この発明は、要約すると、非接触電力伝送システムであって、車両と、充電ステーションとを備える。充電ステーションは、第１通信部と、送電部とを含む。車両は、第１通信部との間で通信が可能に構成された第２通信部と、送電部から非接触で受電が可能に構成された受電部と、受電部と送電部との相対的な位置関係を示すための表示部と、第２通信部、受電部および表示部を制御する制御部とを備える。送電部に受電部が対向するように配置された状態において車両が位置する領域を車両停車領域とすると、第１通信部は、車両停車領域外に達するように信号を発信可能とされ、第２通信部は、車両停車領域外から充電ステーションからの信号を受信可能とされる。第１通信部は、第１信号を発信し、制御部は、第１信号を受信すると、表示部に位置関係の表示を開始させる。

上記の構成によれば、車両の第２通信部が充電ステーションの第１通信部からの信号を受信するまでは、表示部には、たとえばナビゲーション画面が表示され、不必要な情報は表示されない。第１通信部からの信号は、たとえばブロードキャスト信号であり、これを受信したことを契機として位置関係の表示が開始される。これにより、駐車区画から適度に離れた位置で画像が表示開始されるので、運転手は当該表示された画像に基づいて受電装置と送電装置との位置あわせを実施することができる。換言すれば、駐車区画から適度に離れた位置から画像が表示される一方で、車両が駐車区画から大きく離れた位置では、上記画像が表示されない。このため、たとえば、充電ステーションから離れ、道路を走行しているときなどに上記画像が表示部に表示されず、画面が煩雑となることが抑制されている。

好ましくは、充電ステーションの駐車区画は複数設けられ、充電ステーションは、少なくとも１つの送電部上に車両が停車していないと判断すると、第１信号を発信する。

より好ましくは、充電ステーションは、送電部上に位置する車両を検知可能な検知部を含む。

上記構成によれば、駐車区画が空いているときに車両が充電ステーション内に案内されることになる。

好ましくは、車両は、第１信号を受信すると、第２信号を発信し、充電ステーションは、第２信号を受信すると、送電部から受電部に電力を送電し、制御部は、受電部で受電された電力によって生じる受電電圧に基づいて表示部に受電部と送電部との位置関係を表示させる。

上記の構成によれば、実際に送電部と受電部との間で電力伝送を行なわせて、その結果に応じて位置合わせを行なうことができるので確実に車両の充電をすることができる。

より好ましくは、車両は、使用者によって操作される非接触充電スイッチを含み、非接触充電スイッチがＯＮのときに、第１信号を受信すると、第２信号の発信と、表示部の表示とを実行する。

上記の構成によれば、たとえば、使用者が充電をしたいときには、非接触充電スイッチをＯＮとすることで、表示部にインジケータが表示され、受電電圧に基づいて、受電部と送電部との位置あわせを実施することができる。

好ましくは、充電ステーションは、複数の送電部を含み、制御部は、表示部に位置関係の表示を開始させた後に、複数の送電部のうちの１つと受電部との位置合わせが完了すると、受電部が位置合わせされたのが複数の送電部のいずれであるかを充電ステーションに特定させるためのペアリング処理を充電ステーションとの間で実行する。

このように処理することで、充電ステーションが、複数の送電部を有する充電ステーションである場合でも位置合わせを行なった送電部を特定することができる。

より好ましくは、ペアリング処理は、互いに異なる複数のパターン送電がそれぞれ複数の送電部から送電され、受電部が受電したパターン送電に対応した信号を第２通信部から第１通信部に送信する処理を含む。

さらに好ましくは、複数のパターン送電は、所定期間中に互いに異なるパターンでオン・オフを繰返すように電力送電を行なう送電である。

さらに好ましくは、複数のパターン送電は、所定期間中に互いに異なる送電時間で電力送電を行なう送電である。

好ましくは、制御部は、第１通信部と第２通信部との間の通信が成立する前は、位置関係を表す画像を表示部に表示させない。

したがって、充電する可能性が高くなった状態で位置合わせに関する画像を表示させ、通信成立前に不必要な画像を表示させないので、たとえば、位置合わせ支援を実行させても、ユーザが行ないたいナビゲーションシステムの操作を損なう可能性が低減される。

この発明は、他の局面では、第１通信部と送電部とを含む充電ステーションから受電可能に構成された車両であって、駐車区画から離れた位置から第１通信部との間で通信が可能に構成された第２通信部と、送電部から非接触で受電が可能に構成された受電部と、受電部と送電部との相対的な位置関係を示すための表示部と、第２通信部、受電部および表示部を制御する制御部とを備える。送電部に受電部が対向するように配置された状態において車両が位置する領域を駐車区画とすると、第１通信部は、駐車区画外に達するように信号を発信可能とされ、第２通信部は、駐車区画外から充電ステーションから信号を送信可能とされる。第１通信部は、第１信号を発信し、制御部は、第１信号を受信すると、表示部に位置関係の表示を開始させる。

上記の構成によれば、車両の第２通信部が充電ステーションの第１通信部からの信号を受信するまでは、表示部には、たとえばナビゲーション画面が表示され、不必要な情報は表示されない。第１通信部からの信号は、たとえばブロードキャスト信号であり、これを受信したことを契機として位置関係の表示が開始される。これにより、駐車区画から適度に離れた位置で画像が表示開始されるので、運転手は当該表示された画像に基づいて受電装置と送電装置との位置あわせを実施することができる。換言すれば、駐車区画から適度に離れた位置から画像が表示される一方で、車両が駐車区画から大きく離れた位置では、上記画像が表示されない。このため、たとえば、充電ステーションから離れ、道路を走行しているときなどに上記画像が表示部に表示されず、画面が煩雑となることが抑制されている。

本発明によれば、運転者が充電を行なう際に、適切なタイミングで必要な情報が表示部に表示されるので、車両の操作性と駐車支援の便宜の両立を図ることができる。

本発明の実施の形態の一例である非接触電力伝送システムの全体構成図である。 車両が充電ステーション内の駐車位置に駐車する様子を説明するための図である。 送電部７００Ａおよび受電部１００の位置合わせ完了後の状態を表わす図である。 送電部７００Ａと受電部１００の間の磁束の通過経路を説明するための図である。 Ｙ方向オフセットを示した図である。 Ｘ方向オフセットを示した図である。 非接触電力伝送を実行する際に車両１０と充電ステーション９０が実行する処理の概略を説明するためのフローチャートである。 図７の処理の過程で変化する送電電力、受電電圧の変化を表わすタイミングチャートである。 車両が後進しながら位置合わせを行なう状態を示した図である。 表示部にインジケータが表示された状態を示す図である。 インジケータ表示の変化を説明するための図である。 ペアリング処理の変形例を説明するための図である。

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。

（非接触電力伝送システムの概要の説明）
図１は、本発明の実施の形態の一例である非接触電力伝送システムの全体構成図である。図２は、車両が充電ステーション内の駐車位置に駐車する様子を説明するための図である。最初に、本実施の形態についての概要を、図１、図２を用いて説明する。

図１、図２を参照して、本実施の形態の非接触電力伝送システムは、車両１０と、充電ステーション９０とを備える。充電ステーション９０は、通信部８１０と、駐車区画Ａ〜Ｃと、各駐車区画Ａ〜Ｃ内に設けられた送電部７００Ａ〜７００Ｃとを含む。図２の「車両停車領域Ｒ」は、車両１０の受電部１００と充電ステーション９０の送電部７００Ａ〜７００Ｃのいずれかが対向するように、車両１０が停車したときに、車両１０が位置する領域を示す。

なお、図２においては、送電装置２０Ｃの送電部７００Ｃに関する車両停車領域について示したが、当然のことながら、各送電装置２０Ａ，２０Ｂの送電部７００Ａ、７００Ｂにおいても、各々に車両停車領域を有する。

通信部８１０は、車両停車領域Ｒ内および車両停車領域Ｒ外に達するように信号を発信可能とされている。具体的には、通信部８１０の発信エリアは、通信部８１０を中心として、たとえば、半径５ｍ〜１０ｍの範囲である。

換言すれば、通信部８１０は、駐車区画Ａ〜Ｃ内のみならず、駐車区画Ａ〜Ｃから数メートル離れた位置まで達するように信号を発信する。仮に、駐車区画Ａ〜Ｃ内または各駐車区画Ａ〜Ｃから数メートルの範囲内に車両１０があると、当該車両１０は、充電ステーション９０からの信号を受信することができる。

車両１０は、駐車区画内のみならず、駐車区画Ａ〜Ｃの外（たとえば、５〜１０ｍ程度離れた位置）から充電ステーションに信号を送信して、充電ステーションに受信させることが可能な通信部５１０と、送電部７００Ａ〜７００Ｃから非接触で受電が可能に構成された受電部１００と、受電部１００と送電部７００Ａ〜７００Ｃとの相対的な位置関係を示すための表示部５２０と、通信部５１０、受電部１００および表示部５２０を制御する制御部（車両ＥＣＵ５００）とを備える。

車両ＥＣＵ５００は、後述する充電可能であることを知らせるブロードキャスト信号（第１信号）を受信すると、表示部５２０に受電部１００と送電部７００Ａ〜７００Ｃとの相対的な位置関係の表示を開始させる。なお、車両１０は、たとえば、数メートル程度駐車区画Ａ〜Ｃから離れた位置で、上記のブロードキャスト信号を受信することになる。

上記の構成によれば、通信部５１０が上記ブロードキャスト信号を受信するまでは、表示部５２０には、たとえばナビゲーション画面が表示され、不必要な情報は表示されない。上記ブロードキャスト信号を受信したことを契機として位置関係の表示が開始される。これにより、駐車区画Ａ〜Ｃから適度に離れた位置で画像が表示開始されるので、運転手は当該表示された画像に基づいて受電装置と送電装置との位置あわせを実施することができる。換言すれば、駐車区画から適度に離れた位置から画像が表示される一方で、車両１０が駐車区画から大きく離れた位置では、上記画像が表示されない。このため、たとえば、充電ステーションから離れ、道路を走行しているときなどに上記画像が表示部に表示されず、画面が煩雑となることが抑制されている。

好ましくは、充電ステーション９０は、各駐車区画内Ａ〜Ｃに設けられたセンサ２１Ａ〜２１Ｃを含む。センサ２１Ａ〜２１Ｃは、駐車区画Ａ〜Ｃ内に停車している車両１０の有無を検知する。充電ステーション９０は、センサ２１Ａ〜２１Ｃからの出力に基づいて、駐車区画Ａ〜Ｃの少なくとも１つの駐車区画に車両１０が停車していないと判断すると、上記ブロードキャスト信号を周囲に発信する。その一方で、充電ステーションは、全ての駐車区画Ａ〜Ｃに車両１０が停車していると判断すると、上記ブロードキャスト信号を周囲に発信しない。

上記構成によれば、駐車区画が空いているときに車両１０が充電ステーション９０内に案内されることになる。

好ましくは、車両は、充電ステーション９０から上記ブロードキャスト信号を受信すると、車両１０は、後述するように微弱電力要求信号（第２信号）を周囲に発信する。なお、当該信号は、車両１０を中心として、５ｍ〜１０ｍ程度の範囲に届くように発信される。このため、車両１０が駐車区画Ａ〜Ｃの外側に位置していたとしても、充電ステーション９０は、上記信号微弱電力要求信号を受信することができる。

そして、充電ステーション９０が上記微弱電力要求信号を受信すると、充電ステーション９０は、少なくとも空いている駐車区画Ａ〜Ｃ内に設けられた送電部２０Ａ〜２０Ｃに微弱電力を供給する。車両ＥＣＵ５００は、受電部１００で受電された電力によって生じる受電電圧ＶＲに基づいて表示部５２０に受電部１００と送電部７００Ａ〜７００Ｃのいずれかとの位置関係を表示させる。

上記の構成によれば、実際に送電部と受電部との間で電力伝送を行なわせて、その結果に応じて位置合わせを行なうことができるので確実に車両の充電をすることができる。

好ましくは、車両１０は、使用者によって操作される非接触充電スイッチ１３０を含み、非接触充電スイッチ１３０がＯＮのときに、上記ブロードキャスト信号を受信すると、充電ステーション９０への微弱電力要求信号と、表示部５２０にインジケータ５２４を表示する。

上記の構成によれば、たとえば、使用者が充電をしたいときには、非接触充電スイッチをＯＮとすることで、表示部にインジケータが表示され、受電電圧に基づいて、受電部と送電部との位置あわせを実施することができる。

なお、ブロードキャスト信号を受信した後、微弱電力要求信号を発信し、その後、表示部５２０にインジケータ５２４を表示するのが好ましいが、ブロードキャスト信号を受信した後、表示部５２０にインジケータ５２４を表示し、その後、微弱電力要求信号を発信するようにしてもよい。

好ましくは、充電ステーション９０は、複数の送電部７００Ａ〜７００Ｃを含む。車両ＥＣＵ５００は、表示部５２０に位置関係の表示を開始させた後に、複数の送電部７００Ａ〜７００Ｃのうちの１つと受電部１００との位置合わせが完了すると、受電部１００が位置合わせされたのが複数の送電部７００Ａ〜７００Ｃのいずれであるかを充電ステーション９０に特定させるためのペアリング処理を充電ステーション９０との間で実行する。

このように処理することで、充電ステーションが、複数の送電部７００Ａ〜７００Ｃを有する充電ステーション９０である場合でも位置合わせを行なった送電部を特定することができる。

好ましくは、ペアリング処理は、互いに異なる複数のパターン送電がそれぞれ複数の送電部７００Ａ〜７００Ｃから送電され、受電部１００が受電したパターン送電に対応した信号を通信部５１０から通信部８１０に送信する処理を含む。

より好ましくは、複数のパターン送電は、所定期間中に互いに異なるパターンでオン・オフを繰返すように電力送電を行なう送電である（図１１）。

より好ましくは、複数のパターン送電は、所定期間中に互いに異なる送電時間で電力送電を行なう送電である（図１２）。

好ましくは、車両ＥＣＵ５００は、通信部８１０と通信部５１０との間の通信が成立する前は、位置関係を表わす画像を表示部５２０に表示させない。

したがって、充電する可能性が高くなった状態で位置合わせに関する画像を表示させ、通信成立前に不必要な画像を表示させないので、たとえば、位置合わせ支援を実行させても、ユーザが行ないたいナビゲーションシステムの操作を損なう可能性が低減される。

次に、非接触電力伝送システムの各構成の詳細についてさらに説明する。
（非接触電力伝送システムの詳細な構成）
図１を参照して、本実施の形態の非接触電力伝送システムは、非接触で受電可能に構成された受電装置１２０を搭載する車両１０と、車外から受電部１００に送電する送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを備えた充電ステーション９０によって構成される。

車両１０は、受電装置１２０と、非接触充電スイッチ１３０と、蓄電装置３００と、動力生成装置４００と、通信部５１０と、車両ＥＣＵ５００と、表示部５２０とを備える。受電装置１２０は、受電部１００と、フィルタ回路１５０と、整流部２００とを含む。

充電ステーション９０は、外部電源９００と、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃと、通信部８１０と、電源ＥＣＵ８００とを含む。送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、それぞれ、電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃと、フィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃと、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃとを含む。

たとえば、図２に示されるように、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃがそれぞれ、駐車位置Ａ，Ｂ，Ｃの地表または地中に設けられ、受電装置１２０は、車体下部に配置される。なお、受電装置１２０の配置箇所はこれに限定されるものではない。たとえば、仮に送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃが車両１０上方に設けられる場合には、受電装置１２０を車体上部に設けてもよい。

受電部１００は、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃのいずれから出力される電力（交流）を非接触で受電するための２次コイルを含む。受電部１００は、受電した電力を整流部２００へ出力する。整流部２００は、受電部１００によって受電された交流電力を整流して蓄電装置３００へ出力する。フィルタ回路１５０は、受電部１００と整流部２００との間に設けられ、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃのいずれかからの受電時に発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路１５０は、たとえば、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

蓄電装置３００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電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。蓄電装置３００の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。蓄電装置３００は、整流部２００から出力される電力を蓄えるほか、動力生成装置４００によって発電される電力も蓄える。そして、蓄電装置３００は、その蓄えられた電力を動力生成装置４００へ供給する。なお、蓄電装置３００として大容量のキャパシタも採用可能である。特に図示しないが、整流部２００と蓄電装置３００との間に、整流部２００の出力電圧を調整するＤＣ−ＤＣコンバータを設けてもよい。

動力生成装置４００は、蓄電装置３００に蓄えられる電力を用いて車両１０の走行駆動力を発生する。特に図示しないが、動力生成装置４００は、たとえば、蓄電装置３００から電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータによって駆動される駆動輪等を含む。なお、動力生成装置４００は、蓄電装置３００を充電するための発電機と、その発電機を駆動可能なエンジンとを含んでもよい。

車両ＥＣＵ５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両１０における各機器の制御を行なう。一例として、車両ＥＣＵ５００は、車両１０の走行制御や、蓄電装置３００の充電制御を実行する。なお、これらの制御については、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。

なお、整流部２００と蓄電装置３００との間には、リレー２１０が設けられる。リレー２１０は、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによる蓄電装置３００の充電時に車両ＥＣＵ５００によってオンされる。また、蓄電装置３００と動力生成装置４００との間には、システムメインリレー（ＳＭＲ）３１０が設けられる。ＳＭＲ３１０は、動力生成装置４００の起動が要求されると、車両ＥＣＵ５００によってオンされる。

さらに、整流部２００とリレー２１０の間にリレー２０２が設けられる。リレー２０２と直列に接続された抵抗２０１の両端の電圧ＶＲは、電圧センサ２０３によって検出され、車両ＥＣＵ５００へ送られる。

車両ＥＣＵ５００は、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによる蓄電装置３００の充電時には、通信部５１０を用いて充電ステーション９０の通信部８１０と通信を行ない、充電の開始／停止や車両１０の受電状況等の情報を電源ＥＣＵ８００とやり取りする。

図１、図２を参照して、図示しない車載カメラや送電部７００Ａでのテスト送電（微弱電力で送電）での受電強度などにより、受電装置１２０内の２次コイルが送電装置２０Ａ内の１次コイルに対して位置が合っているかを車両１０または充電ステーション９０が判断し、表示部５２０によってユーザに報知される。ユーザは、表示部５２０から得た情報に基づいて、受電装置１２０と送電装置２０Ａとの位置関係が送受電に良好な位置関係になるように、車両１０を移動させる。なお、必ずしもユーザがハンドル操作やアクセル操作をしなくてもよく、車両１０が自動的に移動して位置を合わせて、ユーザがそれを表示部５２０で見守るようにしてもよい。表示部５２０には、たとえば情報を示すために図１０に示すようなインジケータが表示される。

再び、図１を参照して、電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃは、商用系統電源等の外部電源９００から電力を受け、所定の伝送周波数を有する交流電力を発生する。

送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃは、受電部１００へ非接触で送電するための１次コイルを含む。送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃは、伝送周波数を有する交流電力を電源部６００Ａから受け、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃの周囲に生成される電磁界を介して、車両１０の受電部１００へ非接触で送電する。

フィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃは、電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃと送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃとの間に設けられ、電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃから発生する高調波ノイズを抑制する。フィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃは、インダクタおよびキャパシタを含むＬＣフィルタによって構成される。

電源ＥＣＵ８００は、ＣＰＵ、記憶装置、入出力バッファ等を含み（いずれも図示せず）、各種センサからの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、充電ステーション９０における各機器の制御を行なう。一例として、電源ＥＣＵ８００は、伝送周波数を有する交流電力を電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃが生成するように、電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃのスイッチング制御を行なう。なお、これらの制御については、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。

なお、電源ＥＣＵ８００は、車両１０への送電時には、通信部８１０を用いて車両１０の通信部５１０と通信を行ない、充電の開始／停止や車両１０の受電状況等の情報を車両１０とやり取りする。

電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃからフィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃを介して送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃへ、所定の伝送周波数を有する交流電力が供給される。送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃおよび車両１０の受電部１００の各々は、コイルとキャパシタとを含み、伝送周波数において共振するように設計されている。送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃおよび受電部１００の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃからフィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃを介して送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃへ交流電力が供給されると、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃのいずれかに含まれる１次コイルと、受電部１００の２次コイルとの間に形成される電磁界を通じて、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃのいずれかから受電部１００へエネルギ（電力）が移動する。そして、受電部１００へ移動したエネルギ（電力）は、フィルタ回路１５０および整流部２００を介して蓄電装置３００へ供給される。

なお、特に図示しないが、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃにおいて、送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃと電源部６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃとの間（たとえば送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃとフィルタ回路６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃとの間）に絶縁トランスを設けてもよい。また、車両１０においても、受電部１００と整流部２００との間（たとえば受電部１００とフィルタ回路１５０との間）に絶縁トランスを設けてもよい。

（送電部、受電部のコイル）
送電部７００Ａ，７００Ｂ，７００Ｃに含まれる１次コイル、受電部１００に含まれる２次コイルは、磁束が一方端から他方端に抜ける両端型のコイルである。

車両１０が駐車位置Ａに駐車する場合には、図３に示すように、送電部７００Ａと受電部１００によって電力が伝送される。

図３は、送電部７００Ａおよび受電部１００の位置合わせが完了後の状態を表わす図である。送電部７００Ａは、１次コイル１３Ａと、１次コイル１３Ａが巻回される平板状の磁性材（コア）１４Ａとを含む。受電部１００は、２次コイル１２と、２次コイル１２が巻回される平板状の磁性材（コア）１６とを含む。

図４は、送電部７００Ａと受電部１００の間の磁束の通過経路を説明するための図である。

図３、図４を参照して、磁性材１４Ａ，１６に巻回されたコイル１０Ａ，１２の中央部分（磁性材内部）に磁束が通る。１次コイル１３Ａの一方端から他方端に向けて磁性材１４Ａの内部を通った磁束は、２次コイル１２の一方端に向かい、２次コイル１２の一方端から他方端に向けて磁性材１６の内部を通り、１次コイル１３Ａの一方端に戻る。

磁性材（コア）１４Ａの重心Ｏ１が１次コイル１３Ａの重心Ｏ１と一致し、磁性材（コア）１６の重心Ｏ２が２次コイル１２の重心Ｏ２と一致する。磁性材１４Ａおよび磁性材１６は、鉛直方向（Ｚ方向）に垂直に配置される。ここでは、車両１０の前後方向をＸ方向とし、車両１０の左右方向をＹ方向とする。１次コイル１３Ａのコア１４Ａの重心Ｏ１を３次元（Ｘ、Ｙ、Ｚ）座標の原点とする。

１次コイル１３Ａのコア１４Ａの重心Ｏ１と２次コイル１２のコア１６の重心Ｏ２との間の距離の鉛直方向（Ｚ方向）の成分をギャップ長と呼ぶ。１次コイル１３Ａのコア１４Ａの重心Ｏ１と２次コイル１２のコア１６の重心Ｏ２の水平方向の位置が一致（すなわち、Ｘ座標とＹ座標が一致）している場合には、１次コイル１３Ａのコア１４Ａの重心Ｏ１と２次コイル１２のコア１６の重心Ｏ２と間の距離がギャップ長となる。

図５は、Ｙ方向オフセットを示した図である。図６は、Ｘ方向オフセットを示した図である。図５および図６を参照して、オフセットについて説明する。

Ｙ方向のオフセットは、１次コイル１３Ａのコア１４Ａの重心Ｏ１と２次コイル１２のコア１６の重心Ｏ２の間の距離のＹ方向の成分である。Ｘ方向のオフセットは、１次コイル１３Ａのコア１４Ａの重心Ｏ１と２次コイル１２のコア１６の重心Ｏ２の間の距離のＸ方向の成分である。

所定のギャップ長の場合に、受電電圧ＶＲとＸ方向またはＹ方向のオフセットとの関係が予め実験的に求められており、車両は、受電電圧ＶＲから対応するオフセットを求め、このオフセットに対応するインジケータ表示を表示部５２０に行なう。

なお、図２では、図３〜図６のＹ方向を車両進行方向に一致させるように受電部１００を車両に配置した例を示しているが、Ｘ方向を車両進行方向に一致させるように受電部１００を車両に配置してもよい。

（非接触電力伝送の手順）
図７は、非接触電力伝送を実行する際に車両１０と充電ステーション９０が実行する処理の概略を説明するためのフローチャートである。図８は、図７の処理の過程で変化する送電電力、受電電圧の変化を表わすタイミングチャートである。

図１、図７、図８を参照して、ステップＳ５１０において、充電ステーション９０の電源ＥＣＵ８００は、センサ２１Ａ〜２１Ｃからの出力に基づいて、駐車区画Ａ〜Ｃの少なくとも１つの駐車区画が空きと判断すると、周囲に充電可能な状況であることを知らせる信号をブロードキャスト信号を発信する。

ステップＳ１において、車両１０は、車両１０に設けられた非接触充電スイッチ１３０が「ＯＮ」であるか否かを判断する。非接触充電スイッチ１３０は、使用者によって操作されなければ「ＯＮ」の状態であり、使用者によって操作されることで「ＯＦＦ」となる。

車両は、非接触充電スイッチ１３０が「ＯＦＦ」であることを検知すると、処理を終了する。これにより、たとえば、充電直後などにおいては、使用者は非接触充電スイッチ１３０を「ＯＦＦ」とすることで、後述するインジケータなどが表示部に表示されることを抑制することができる。

ステップＳ１０において、車両１０の車両ＥＣＵ５００は、充電ステーション９０からブロードキャスト信号を受信したか否かを判断する。ブロードキャスト信号を受信していないと判断すると、上記のステップＳ１に処理が戻される。

そして、ステップＳ１において、車両１０は、ブロードキャスト信号を受信したと判断すると、ステップＳ３０に処理が進められ、車両１０は、充電ステーション９０に微弱電力要求を送信する。

充電ステーション９０は、ステップ５４０において、車両１０からの微弱電力要求を受信すると、ステップ５５０において、少なくとも、車両が停車していない送電部２０Ａ〜２０Ｃに微弱電力を供給する。なお、センサ２１Ａ〜２１Ｃが設けられていない場合には、充電ステーションの電源ＥＣＵ８００は、どの駐車位置に車両が駐車しようとしているのかわからない。したがって、車両に向けて本充電を実施していない送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃすべてから微弱電力を送電する。

ステップＳ４０において、送電部２０Ａ〜２０Ｃからの微弱電力を受電する受電電圧に基づいて、車両ＥＣＵ５００は、位置合わせ用のインジケータの表示を表示部５２０に表示開始させる。表示部５２０としては、たとえば、カーナビゲーションシステムの液晶表示パネルが用いられるが、他の表示装置であってもよい。

図９は、車両が後進しながら位置合わせを行なう状態を示した図である。図１０は、表示部にインジケータが表示された状態を示す図である。

図９、図１０を参照して、車両１０のシフトレバーを後退（Ｒ）ポジションに設定すると、表示部５２０には、車両後部に設けられたカメラ５２６によって撮影された映像が表示される。そして、表示部５２０には、受電部と送電部との位置関係を表わすインジケータ５２４が表示される。

なお、表示部５２０には、車幅延長線５２２と予想進路線５２３とが表示される。この時に、駐車支援装置（パーキングアシストシステム）が作動しているとアイコン５２１が表示される。

図１１は、インジケータ表示の変化を説明するための図である。図１１を参照して、充電可能状態を示すのが表示５５０である。そして受電部に対して車両前方方向に送電部が遠く離れた状態にあることを示すのが表示５４６である。そして表示５４７，５４８，５４９の順に送電部が受電部に近づいている状態が示される。

逆に、表示５５４は、受電部に対して車両後方方向に送電部が遠く離れた状態にあることを示す。そして表示５５３，５５２，５５１の順に送電部が受電部に近づいている状態が示される。図１０の画面例は後進方向でありまだ駐車位置から遠く離れているので、表示５５４がインジケータ５２４として示されている。

なお、表示５４８〜５５２は受電強度がある程度強い状態を示し、インジケータの一部または全部の輝度が表示５４６，５４７，５５３，５５４で示されるよりも増すように表示されている。

ステップＳ５０において、車両１０は、自動または手動で車両１０を移動させることによって位置合わせを実行する（図８の時点ｔ１を参照）。位置合わせ時には、車両ＥＣＵ５００は、リレー２０２を導通させ、電圧センサ２０３で検出される抵抗２０１の両端に生じる受電電圧ＶＲの大きさを取得する。この電圧は本格送電時よりも小さいので、検出時に蓄電装置３００の影響を受けないように、車両ＥＣＵ５００は、リレー２１０をオフ状態に設定する。

車両１０が移動すると、ステップＳ５５においてインジケータ表示が更新され、車両１０の受電部１００と送電部７００Ａとが近づくにつれて、図１１の表示５５４から５５３，５５２，５５１，５５０の順に表示が変化する。この表示の切り替えは、受電電圧ＶＲに基づいて実行される。

ステップＳ６０において、車両ＥＣＵ５００は、受電電圧ＶＲの大きさが閾値ＴＨを超えた場合に、表示部５２０に、表示５４８〜５５２のいずれかの表示をインジケータとして表示する。これにより、ユーザは、位置合わせが成功した旨を認識する。その後、ユーザが車両１０内のパーキングスイッチを押すことによって駐車位置がＯＫであることを知らせると、処理がステップＳ７０に進む（図８の時点ｔ２を参照）。

ステップＳ７０において、車両ＥＣＵ５００は、位置合わせ用の微弱送電停止の要求を充電ステーション９０に送信する。ステップＳ５６０において、充電ステーション９０の電源ＥＣＵ８００は、微弱送電停止の要求を受信し、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃによる位置合わせ用の微弱送電が終了する（図８の時点ｔ３を参照）。

一定の１次側電圧（送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃからの出力電圧）に対して、２次側電圧（受電電圧ＶＲ）は、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの１次コイルと受電装置１２０の２次コイルとの間の距離に応じて変化する。そこで、１次コイルのコアの重心Ｏ１と２次コイルのコアの重心Ｏ２の水平方向の位置の差と、受電電圧ＶＲとの関係を予め測定しておき、１次コイルのコアの重心Ｏ１と２次コイルのコアの重心Ｏ２の水平方向の位置の差の許容値に対する受電電圧ＶＲが閾値ＴＨとして設定される。

ステップＳ８０およびステップＳ５８０において、車両ＥＣＵ５００および電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃのうちいずれと位置合わせが行われたかを特定するペアリング処理を実行する。電源ＥＣＵ８００は、送電装置ごとに、送電電力のオンの継続時間を異ならせる。すなわち、送電装置２０Ａは、送電電力をＴＡ時間オンにし、送電装置２０Ｂは、送電電力をＴＢ時間オンにし、送電装置２０Ｃは、送電電力をＴＣ時間オンにする（図８の時点ｔ４を参照）。

車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンの継続時間を電源ＥＣＵ８００に通知する。図１２の例では、受電装置１２０は、送電装置２０Ａからの送電電力を受電する。車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンの継続時間はＴＡである旨を電源ＥＣＵ８００に通知する。これによって、電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ａと位置合わせが行なわれたことがわかる。

ステップＳ５９０において、充電ステーション９０は、位置合わせが行なわれ、ペアリングによる特定が完了した送電装置によって、本格的な送電処理を行なう（図８の時点ｔ６を参照）。図８の例では、送電装置２０Ａが送電処理を行なう。ステップＳ９０おいて、車両１０は、受電装置１２０によって本格的な受電処理を行なって、受電した電力で蓄電装置３００を充電する。そして蓄電装置３００への充電が完了すると車両側および充電ステーションでの処理が終了する。

以上説明したように、本実施の形態では、車両１０が充電ステーションからの信号を受信してから、受電部と送電部との位置関係を表示部５２０に示すこととしたので、常時位置関係の情報を表示する場合と比べて、過剰な情報提供となる時間が少なく、運転者が操作しやすい。

（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含まれる。

図１２は、ペアリング処理の変形例を説明するための図である。
図１２では、電源ＥＣＵ８００は、送電装置ごとに、送電電力のオン／オフの切替周期を異ならせる。すなわち、送電装置２０Ａは、周期ΔＴＡごとに送電電力のオンとオフを切替え、送電装置２０Ｂは、周期ΔＴＢごとに送電電力のオンとオフを切替え、送電装置２０Ｃは、周期ΔＴＣごとに送電電力のオンとオフを切替える（図１２の時点ｔ４〜ｔ５を参照）。

車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンとオフの切替周期を電源ＥＣＵ８００に通知する。図１２の例では、受電装置１２０は、送電装置２０Ａからの送電電力を受電する。車両ＥＣＵ５００は、受電電力のオンとオフの切替周期はΔＴＡである旨を電源ＥＣＵ８００に通知する。これによって、電源ＥＣＵ８００は、送電装置２０Ａと位置合わせが行なわれたことがわかる（図１２の時点ｔ５を参照）。

図１２の変形例は、ペアリングを送電電力を用いて行なう変形例であったが、これに限定されるものではない。ペアリングは、各種の技術で可能であり、たとえば、ペアリングは、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification：無線周波数識別）技術を用いて、ＲＦＩＤタグと、ＲＦＩＤリーダーを車両と送電部にそれぞれ設けて行なっても良い。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、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。

１０ 車両、１２ ２次コイル、１３Ａ １次コイル、１４Ａ，１６ 磁性材、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 送電装置、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ センサ、９０ 充電ステーション、１００ 受電部、１２０ 受電装置、１３０ 非接触充電スイッチ、１５０，６１０Ａ，６１０Ｂ，６１０Ｃ フィルタ回路、２００ 整流部、２０１ 抵抗、２０２，２１０ リレー、２０３ 電圧センサ、３００ 蓄電装置、４００ 動力生成装置、５００ 車両ＥＣＵ、５１０，８１０ 通信装置、５２０ 表示部、５２６ カメラ、６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃ 電源部、７００，７００Ｂ，７００Ｃ 送電部、８００ 電源ＥＣＵ、９００ 外部電源。

Claims (10)

1. 非接触電力伝送システムであって、
   車両と、
   充電ステーションとを備え、
   前記充電ステーションは、
   第１通信部と、
   送電部とを含み、
   前記車両は、
   前記第１通信部との間で通信が可能に構成された第２通信部と、
   前記送電部から非接触で受電が可能に構成された受電部と、
   前記受電部と前記送電部との相対的な位置関係を示すための表示部と、
   前記第２通信部、前記受電部および前記表示部を制御する制御部とを備え、
   前記送電部に前記受電部が対向するように配置された状態において前記車両が位置する領域を車両停車領域とすると、
   前記第１通信部は、前記車両停車領域外に達するように信号を発信可能とされ、
   前記第２通信部は、前記車両停車領域外から前記充電ステーションからの信号を受信可能とされ、
   前記第１通信部は、第１信号を発信し、
   前記制御部は、前記第１信号を受信すると、前記表示部に前記位置関係の表示を開始させ、
   前記制御部は、前記第１通信部と前記第２通信部との間の通信が成立する前は、前記位置関係を表す画像を前記表示部に表示させない、非接触電力伝送システム。
2. 前記充電ステーションの駐車区画は複数設けられ、
   前記充電ステーションは、少なくとも１つの送電部上に車両が停車していないと判断すると、前記第１信号を発信する、請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
3. 前記充電ステーションは、前記送電部上に位置する車両を検知可能な検知部を含む、請求項２に記載の非接触電力伝送システム。
4. 前記車両は、前記第１信号を受信すると、第２信号を発信し、
   前記充電ステーションは、前記第２信号を受信すると、前記送電部から前記受電部に電力を送電し、
   前記制御部は、前記受電部で受電された電力によって生じる受電電圧に基づいて前記表示部に前記受電部と前記送電部との位置関係を表示させる、請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
5. 前記車両は、使用者によって操作される非接触充電スイッチを含み、
   前記非接触充電スイッチがＯＮのときに、前記第１信号を受信すると、前記第２信号の発信と、前記表示部の表示とを実行する、請求項４に記載の非接触電力伝送システム。
6. 前記充電ステーションは、複数の送電部を含み、
   前記制御部は、前記表示部に前記位置関係の表示を開始させた後に、前記複数の送電部のうちの１つと前記受電部との位置合わせが完了すると、前記受電部が位置合わせされたのが前記複数の送電部のいずれであるかを前記充電ステーションに特定させるためのペアリング処理を前記充電ステーションとの間で実行する、請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
7. 前記ペアリング処理は、互いに異なる複数のパターン送電がそれぞれ前記複数の送電部から送電され、前記受電部が受電したパターン送電に対応した信号を前記第２通信部から前記第１通信部に送信する処理を含む、請求項６に記載の非接触電力伝送システム。
8. 前記複数のパターン送電は、所定期間中に互いに異なるパターンでオン・オフを繰返すように電力送電を行なう送電である、請求項７に記載の非接触電力伝送システム。
9. 前記複数のパターン送電は、所定期間中に互いに異なる送電時間で電力送電を行なう送電である、請求項７に記載の非接触電力伝送システム。
10. 第１通信部と送電部とを含む充電ステーションから受電可能に構成された車両であって、
    駐車区画から離れた位置から前記第１通信部との間で通信が可能に構成された第２通信部と、
    前記送電部から非接触で受電が可能に構成された受電部と、
    前記受電部と前記送電部との相対的な位置関係を示すための表示部と、
    前記第２通信部、前記受電部および前記表示部を制御する制御部とを備え、
    前記送電部に前記受電部が対向するように配置された状態において前記車両が位置する領域を駐車区画とすると、
    前記第１通信部は、前記駐車区画外に達するように信号を発信可能とされ、
    前記第２通信部は、前記駐車区画外から前記充電ステーションから信号を送信可能とされ、
    前記第１通信部は、第１信号を発信し、
    前記制御部は、前記第１信号を受信すると、前記表示部に前記位置関係の表示を開始させ、
    前記制御部は、前記第１通信部と前記第２通信部との間の通信が成立する前は、前記位置関係を表す画像を前記表示部に表示させない、車両。

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