JP6462467B2

JP6462467B2 - 給電車両および車両給電システム

Info

Publication number: JP6462467B2
Application number: JP2015079839A
Authority: JP
Inventors: 小林　茂; 茂小林
Original assignee: Nagano Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-04-09
Also published as: JP2016201884A

Description

本発明は、走行中の受電車両に対して走行状態のまま非接触で給電する給電車両、およびこの給電車両を備えた車両給電システムに関するものである。

この種の給電車両として、例えば、下記の特許文献１に開示された非接触給電装置を搭載した送電車両（給電車両）が知られている。この送電車両は、受電車両に電力を送電（給電）する車両であり、送電コイル、高周波電源および送電車両用駆動力変換装置を備えて、受電車両が走行する路面の下に配設されたレールの上を走行する。この送電車両用駆動力変換装置は、送電車両用モータドライバ、送電車両用モータ、送電車両用駆動装置、送電車両用車輪から構成され、送電側電気エネルギーを駆動力に変換して送電車両を走行させる。

一方、受電車両は、人物や積荷を運搬する車両であり、受電コイル、受電車両用駆動力変換装置および操舵装置を備え、路面の上を走行する。この受電車両用駆動力変換装置は、充電器、蓄電装置、受電車両用モータドライバ、受電車両用モータ、受電車両用駆動装置、受電車両用車輪から構成されて、受電コイルから得た受電側電気エネルギーを駆動力に変換して受電車両を走行させる。

この送電車両と受電車両とを備えたシステムでは、走行中の受電車両に送電車両から電力を送電する場合、受電車両は、送電車両の進行方向の速度と合うように並走し、受電コイルと送電コイル間の給電効率が最大となる位置関係となるように、操舵装置にて受電車両の左右の位置が制御され、かつ受電車両用モータドライバにて受電車両の進行方向の速度が制御される。

この送電車両によれば、走行中の受電車両に対して、並走する送電車両から非接触で給電することができるため、非接触給電において生じる漏れ磁束の抑制が可能となる。しかしながら、この送電車両を備えたシステムでは、走行中の受電車両に対して送電車両を並走させるためのレールを、受電車両が走行する路面の下に設ける必要があるため、多額の建設費が必要になるという課題が存在している。

このような建設費に関する課題が生じない他の給電車両として、下記の特許文献２に開示された給電装置搭載車両（給電車両）が知られている。この給電装置搭載車両は、車両本体に給電装置および受電装置としての受給電装置を搭載し、同じ路面の上を走行する他の給電装置搭載車両に対して非接触で給電可能に構成されている。

受給電装置は、外部の電力供給先である受電装置（例えば、他車搭載の受電装置）に対して非接触給電を行ったり、外部の電力供給元である給電装置（例えば、他車搭載の給電装置）からの非接触給電を受けたりすることが可能である。また、受給電装置は、車両本体の前部および後部に設置されている。また、受給電装置は、車両本体に対して水平方向および上下方向に回動する非接触ユニットと、車両本体に対する非接触ユニットの姿勢を変更可能とする非接触ユニット可動機構と、非接触ユニット可動機構を駆動させるユニット駆動部と、非接触ユニットを進退させる非接触ユニット進退機構とを備えている。

この特許文献２に開示された給電車両が、例えば、同じ路面上において前方を走行する前方車両に給電するときには、前方車両と縦列で走行する状態に移行し、この状態において給電する。この場合、給電車両および前方車両に搭載されている各受給電装置は、非接触ユニットを回動させて走行方向（進行方向）に向く姿勢に移動させ、この姿勢を非接触ユニットの基本姿勢として、給電車両および前方車両の双方の非接触ユニット同士が対向するように、水平方向および上下方向の回動の組み合わせによってそれぞれの非接触ユニットの姿勢をリアルタイムで微調整する。また、各受給電装置は、非接触ユニット同士の距離がほぼ一定となるように、非接触ユニットをリアルタイムで進退させる。

このように、この給電車両では、非接触ユニットの水平方向および上下方向の姿勢や、受電車両の非接触ユニットとの間の距離がリアルタイムで制御されるため、給電車両および前方車両の双方の非接触ユニット同士が常に対向する状態で、受電車両に電力を非接触で供給することが可能になっている。また、この給電車両では、このようにして同じ路面上において他の車両に非接触で給電することができるため、路面の下にレールを建設する必要がないことから、多額の建設費は不要となる。

特開２０１４−１４２１７号公報（第４−７頁、第１，３図）特開２０１２−２２２９７５号公報（第５−９頁、第１−４図）

ところが、上記の特許文献２に開示の給電装置搭載車両（給電車両）には、以下のような解決すべき課題が存在している。すなわち、この給電車両では、非接触ユニットを走行方向（進行方向）に向けた状態（つまり、非接触ユニットを上下方向に沿って起立させた状態）で給電や受電を行う構成のため、給電車両には、受電車両と同じ路面（平面状の路面）の上を走行する場合であっても、給電車両の非接触ユニットと受電車両の非接触ユニットとの間には、両車両間の距離のずれに起因する走行方向に沿った位置ずれ（距離の位置ずれ）と、両車両のうちの一方の車両の走行方向に対して他の車両の走行方向が水平方向に平行にずれることに起因する水平方向に沿った位置ずれ（水平方向の位置ずれ）と、両車両の走行方向同士が非平行になることに起因する各非接触ユニット同士が非平行になる位置ずれ（向きの位置ずれ）とが生じる。したがって、この給電車両では、これらのずれに対応するために、上記のような非接触ユニットの姿勢をリアルタイムで変更可能とする非接触ユニット可動機構と、非接触ユニットをリアルタイムで進退させる非接触ユニット進退機構とが必要になっている。

しかしながら、非接触ユニットの姿勢をリアルタイムで変更する非接触ユニット可動機構、および非接触ユニットをリアルタイムで進退させる非接触ユニット進退機構は、一般的に高価なため、これに伴い、この特許文献２に開示の給電車両には、車両コストが上昇する（車両コストが高価になる）という新たな課題が生じる。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、建設費および車両コストの上昇を抑制しつつ、走行状態で他の車両に非接触で給電し得る給電車両、およびこの給電車両を備えた車両給電システムを提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の給電車両は、予め規定された走行面上を走行する車両本体、および当該車両本体に配設されて前記走行面上を走行する受電車両に対して非接触で給電する給電コイルを備えている給電車両であって、前記給電コイルは、前記走行面と平行な状態で前記車両本体に配設されると共に、前記受電車両との縦列走行状態において、前記走行面と平行な状態で当該受電車両に配設された受電コイルと対向して当該受電コイルに給電可能に構成されている。

また、請求項２記載の給電車両は、請求項１記載の給電車両において、前記車両本体の前部および後部の少なくとも一方の部位に、当該車両本体から前後方向に沿って延出する支持部が配設され、前記給電コイルは、前記支持部に配設されることにより、前記車両本体を平面視した状態において当該車両本体から突出した状態に支持されている。

また、請求項３記載の給電車両は、請求項２記載の給電車両において、前記車両本体には、当該車両本体を平面視した状態において、前記支持部を当該車両本体の領域内に位置する収納位置と当該車両本体の領域外に位置する延出位置との間で移動させる移動機構が配設されている。

また、請求項４記載の車両給電システムは、予め規定された周回経路を走行する請求項１から３のいずれかに記載の給電車両と、受電コイルを有すると共に前記周回経路の一部を含む予め規定された受電エリア内での走行中に当該受電コイルを介して前記給電車両から非接触で受電する受電車両と、前記給電車両の前記周回経路での走行状態を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記受電車両の前記受電エリア内への進入タイミングを取得し、当該取得した進入タイミングに基づいて前記給電車両の前記走行状態を制御することで、当該受電エリア内において前記受電車両と前記給電車両とを前記縦列走行状態に移行させる。

請求項１記載の給電車両および請求項４記載の車両給電システムでは、給電車両の給電コイルは、車両本体に走行面と平行な状態で配設されると共に、受電車両との縦列走行状態において、受電車両に上記の走行面と平行な状態で配設された受電コイルと対向して受電コイルに給電可能に構成されている。

したがって、この給電車両および車両給電システムによれば、従来の構成とは異なり、路面の下にレールを建設したり、また車両に非接触ユニット可動機構および非接触ユニット進退機構を配設して非接触ユニットの姿勢をリアルタイムで変更する制御を実行したりする必要が無いため、建設費および車両コストの上昇を抑制しつつ、受電車両に非接触で給電することができる。

請求項２記載の給電車両および請求項４記載の車両給電システムでは、給電車両の車両本体における前部および後部の少なくとも一方の部位に、この車両本体から前後方向に沿って延出する支持部が配設され、給電コイルは、この支持部に配設されることにより、車両本体を平面視した状態において車両本体から突出した状態に支持されている。

したがって、この給電車両および車両給電システムによれば、一例として、受電車両の車両本体にもこの車両本体から延出する支持部を配設すると共にこの支持部に受電コイルを走行面と平行な状態で配設することで、給電車両の車両本体と受電車両の車両本体との間に間隔を空けつつ（つまり、両車両本体の直接的な接触を回避しつつ）、給電車両を受電車両と縦列状態にさせ、かつ給電コイルと受電コイルとを一定の距離だけ上下方向に離間した状態で対向させることができる。

請求項３記載の給電車両および請求項４記載の車両給電システムによれば、車両本体を平面視した状態において、支持部を車両本体の領域内に位置する収納位置と車両本体の領域外に位置する延出位置との間で移動させる移動機構を車両本体に配設したことにより、受電エリア外での給電車両についての平面視状態での全長を短くすることができると共に、非給電時における給電車両の外観の見栄えをよくすることができる。

車両給電システム１の構成を説明するための平面図である。図１において破線で示す受電エリア（給電エリアでもある）Ｂ内のエリアＣ１のような直線状の走行経路６，７での給電動作および受電動作を説明するための平面図である。図２に示す給電車両２および受電車両４の側面図である。図１において破線で示す受電エリア（給電エリアでもある）Ｂ内のエリアＣ２のような曲線状（弧状）の走行経路６，７での給電動作および受電動作を説明するための平面図である。他の車両給電システム１Ａでの給電車両２Ａおよび他の受電車両４Ａの構成を説明するための側面図である。他の車両給電システム１Ｂでの給電車両２Ｂおよび他の受電車両４Ｂの構成を説明するための側面図である。

以下、添付図面を参照して、給電車両、およびこの給電車両を備えた車両給電システムの各実施の形態について説明する。

最初に、給電車両を備えた車両給電システムの一例としての図１に示す車両給電システム１の構成について説明する。

車両給電システム１は、一例として、給電車両２、給電装置３、受電車両４および制御装置５を備え、予め規定された走行面Ａ（路面）上に規定された走行経路（周回経路）６を走行する給電車両２から、同じ走行面Ａ上に規定された他の走行経路７を走行する受電車両４に対して、走行状態のままで電力を非接触で送電（給電）する。

給電車両２は、図３に示すように、車両としての機械的な基本要素（車両本体（ボディ）１１および車輪１２など）と、車輪１２を駆動するために車両本体１１に内蔵された不図示の駆動機構（車輪の回転駆動機構および車輪の操舵機構などのモータを含む駆動機構）と、モータを作動させるための電力を蓄電するために車両本体１１に内蔵された二次電池やキャパシタなどの不図示の蓄電部と、蓄電部を充電するために車両本体１１に内蔵された充電装置と、車両本体１１に内蔵された不図示の位置検出回路（例えば、給電車両２自体の走行経路（周回経路）６上での位置および縦列状態で走行する他の車両（本例では受電車両４）についての給電車両２に対する位置（給電車両２との間の距離）を検出する回路）と、給電車両２の現在の速度を検出する速度検出回路と、車両本体１１に内蔵された不図示の制御回路とを備えている。この給電車両２は、一例として、制御回路が走行経路６上に設けられた不図示の白線（案内線の一例）を画像認識などの認識手法で認識しつつ、制御装置５から指示される速度となるように駆動機構を制御することで、この白線に沿って指示された速度で自律走行可能に構成されている。

また、給電車両２は、一例として、給電側電源ユニット（図示せず）および給電コイル（送電コイル）１３を備え、受電車両４に対して非接触で電力を送電（給電）する。給電側電源ユニットは、一例として、インバータなどで構成されて高い周波数の交流信号を出力する不図示の高周波駆動回路と、給電コイル１３と共に共振回路を構成して交流信号の周波数で給電コイル１３をＬＣ共振させる不図示の共振コンデンサとを備えている。なお、この共振回路の共振周波数は、受電車両４側の後述する受電コイル２３と、不図示の受電側電源ユニット内の図示しない共振コンデンサとで構成される共振回路の共振周波数と一致するように設定されている。この構成により、車両給電システム１では、給電車両２から受電車両４に対して、一例として磁界共鳴方式による非接触電力送電（非接触給電）が行われる。なお、給電車両２から受電車両４への非接触での給電の他の方式として、電磁誘導方式や電波方式などを採用することもできる。

また、給電車両２は、車両本体１１における走行方向（進行方向）に沿った両端部（前部および後部）の少なくとも一方の部位に、車両本体１１から前後方向（走行方向）に沿って延出する支持部１４が配設されている。本例の給電車両２では、一例として、図２，３に示すように、受電車両４との縦列状態のときに受電車両４の前部と対向する車両本体１１の後部に支持部１４が配設されている。なお、図示はしないが、受電車両４との縦列状態のときに受電車両４の後部と給電車両２の前部とが対向するときには、給電車両２の前部に支持部１４を配設する。また、受電車両４と縦列状態に移行するタイミングによっては、給電車両２の前部が受電車両４と対向したり、給電車両２の後部が受電車両４と対向したりする場合には、給電車両２の前部および後部の双方に支持部１４を配設する構成を採用することもできる。

また、給電車両２および受電車両４が走行する走行面Ａのうちの、少なくとも双方が縦列状態で走行して受電車両４が給電車両２から受電する受電エリアＢ（図１において破線で示すエリア。給電車両２が受電車両４に給電する給電エリアでもある）での走行面は、凹凸のない平面（フラットな面）に形成されている。給電車両２の支持部１４は、図３に示すように、この受電エリアＢ内での走行面Ａと平行な状態で延出する平板体（例えば、合成樹脂などの非磁性材料で形成された板体）に形成されて、その上面、その下面およびその内部のうちのいずれかの部位（本例では一例として下面）に給電コイル１３が支持部１４と平行な状態（給電コイル１３の軸線が支持部１４に対して直交する状態）で配設されている。このようにして、車両本体１１から延出する支持部１４に給電コイル１３が配設される構成のため、給電コイル１３は、図２に示すように、車両本体１１を平面視した状態において車両本体１１から突出した状態で支持部１４に支持されている。

この受電エリアＢは、図１に示すように、走行経路６の一部を含むと共に、後述する受電車両４についての走行経路７の一部についても含むように予め規定されている。また、受電車両４は、後述するように、この受電エリアＢ内での給電車両２との縦列走行状態において、給電車両２から受電する。したがって、給電車両２および受電車両４が受電エリアＢ内において縦列状態となり得るように、受電エリアＢ内での走行経路６および走行経路７は、同図に示すように、一定の距離を空けて互いに近接した状態に規定されている。

給電装置３は、図１に示すように、給電車両２の走行経路６の近傍に配設されて、給電装置３に近接する位置（図１に示す位置。待機位置）に停止している給電車両２の充電装置に対して給電（接触または非接触で給電）することで、給電車両２の蓄電部を充電する。なお、図示はしないが、給電車両２の走行経路６に沿って給電用電路（架線）を配設して、給電装置３から給電用電路を介して給電車両２に常時給電し得る構成を採用することもできる。

受電車両４は、図３に示すように、給電車両２と同様にして、車両としての機械的な基本要素（車両本体（ボディ）２１および車輪２２など）と、車輪２２を駆動するために車両本体２１に内蔵された不図示の駆動機構（車輪の回転駆動機構および車輪の操舵機構などのモータを含む駆動機構）と、モータを作動させるための電力を蓄電するために車両本体２１に内蔵された二次電池やキャパシタなどの不図示の蓄電部と、蓄電部を充電するために車両本体２１に内蔵された充電装置と、車両本体２１に内蔵された不図示の位置検出回路（例えば、受電車両４自体の走行経路７上での位置を検出する回路）と、受電車両４の現在の速度を検出する速度検出回路と、車両本体２１に内蔵された不図示の制御回路とを備えている。この受電車両４は、一例として、制御回路が走行経路７上に設けられた不図示の白線を画像認識などの認識手法で認識しつつ、駆動機構を制御することで、この白線に沿って予め規定された速度で自律走行可能に構成されている。

また、受電車両４は、一例として、受電側電源ユニット（図示せず）および受電コイル２３を備え、給電車両２から非接触で受電する。受電側電源ユニットは、一例として、共振コンデンサ、整流回路および充電回路（いずれも図示せず）を備えて構成されて、受電コイル２３を介して給電車両２から受電している状態において、受電コイル２３から出力される交流電圧に基づいて直流電圧を生成して蓄電部を充電する。

また、受電車両４は、車両本体２１における走行方向（進行方向）に沿った両端部（前部および後部）の少なくとも一方の部位に、車両本体２１から前後方向（走行方向）に沿って延出する支持部２４が配設されている。本例の受電車両４では、一例として、図２，３に示すように、給電車両２との縦列状態のときに給電車両２の後部と対向する車両本体２１の前部に支持部２４が配設されている。また、支持部２４は、一例として図３に示すように、走行面Ａ（受電エリアＢでの走行面Ａ）と平行な状態で延出する平板体（例えば、合成樹脂などの非磁性材料で形成された板体）に形成されて、その上面、その下面およびその内部のうちのいずれかの部位（本例では一例として上面）に受電コイル２３が支持部２４と平行な状態（受電コイル２３の軸線が支持部２４に対して直交する状態）で配設されている。このようにして、車両本体２１から延出する支持部２４に受電コイル２３が配設される構成のため、受電コイル２３は、図２に示すように、車両本体２１を平面視した状態において車両本体２１から突出した状態で支持部２４に支持されている。

また、支持部２４は、走行面Ａからの取付高さが支持部１４の走行面Ａからの高さと異なるように設定されている。本例では一例として、支持部１４よりも支持部２４が、支持部１４に対して、給電コイル１３および受電コイル２３の各厚みの合計長よりも低くなるように設定されている。

この構成（つまり、車両本体１１から延出する支持部１４に給電コイル１３を配置し、車両本体２１から延出する支持部２４に受電コイル２３を配置する構成）により、給電コイル１３および受電コイル２３が互いに干渉することなく、また給電車両２の車両本体１１と受電車両４の車両本体２１との間に間隔を空けつつ（つまり、車両本体１１，２１同士の直接的な接触を回避しつつ）、支持部１４における給電コイル１３の配設部位の下側に、支持部２４における受電コイル２３の配設部位が入り込んだ状態で、給電車両２と受電車両４とが縦列可能となっている。また、この給電車両２と受電車両４とが縦列している状態において、給電車両２の速度が制御装置５によって制御されて、給電車両２と受電車両４との間隔が図２，３に示すような所定の距離に維持されることで、支持部１４に配設された給電コイル１３と支持部２４に配設された受電コイル２３とが、一定の距離だけ上下方向に離間した状態で対向（正対）する。なお、図示はしないが、各支持部１４，２４の上下関係（つまり、給電コイル１３と受電コイル２３の上下関係）が図３に示す上下関係とは逆の関係となる構成を採用することもできる。

制御装置５は、走行経路６での給電車両２の走行状態を制御する。具体的には、この走行状態の制御として、制御装置５は、受電車両４側から取得した受電車両４の走行経路７上での位置を示す位置情報Ｄｐ２および受電車両４の速度情報Ｄｓｐ２と、給電車両２側から取得した走行経路６上での給電車両２の位置を示す位置情報Ｄｐ１、給電車両２の速度情報Ｄｓｐ１および給電車両２と受電車両４との間の距離を示す距離情報Ｄｄとに基づいて、給電車両２に対する駆動制御を実行することにより、受電エリアＢ内において、給電車両２が受電車両４と縦列走行状態となる（縦列状態で走行する）ように制御する。また、制御装置５は、給電車両２に対する駆動制御を実行することにより、受電エリアＢから脱した給電車両２を図１に示すように待機位置に停止させるという制御と共に、受電車両４が検出ポイントに達した時点で給電車両２の待機位置からの走行を開始させるという制御を実行する。

また、制御装置５は、上記した給電車両２の走行状態についての制御と共に、給電車両２に対する受電車両４への給電動作についての制御、受電車両４に対する受電動作についての制御、および給電装置３に対する給電車両２への充電動作についても実行する。

次に、給電車両２および車両給電システム１の動作について説明する。なお、受電車両４は、走行経路７上を矢印の向きで継続して自律走行しているものとする。また、この自律走行では、受電車両４は、走行経路７における少なくとも検出ポイントから受電エリアＢの出口までの間の区間については、一定の速度で走行するものとする。

車両給電システム１では、制御装置５は、まず、受電エリアＢ内での受電車両４に対する給電が完了して受電エリアＢを脱した直後の給電車両２に対して、位置情報Ｄｐ１および速度情報Ｄｓｐ１に基づいて、減速させて待機位置（待機位置は、一般的に、図１に示すように、受電エリアＢの出口の近傍に設定されている）に停止させる駆動制御を実行する。また、制御装置５は、給電車両２を待機位置に停止させている状態において、給電装置３に対して、給電車両２への充電動作を実行させる。これにより、給電車両２では、車両本体１１に内蔵された充電装置により、同じく車両本体１１に内蔵された蓄電部が充電される。

次いで、制御装置５は、給電装置３から給電車両２への給電を継続しつつ、受電車両４の位置情報Ｄｐ２に基づいて、受電車両４が予め規定された検出ポイント（例えば、図１に示すように、走行経路７の全長に対して受電エリアＢの入口に近い位置に規定された検出ポイント）を通過したか否かを検出する。

続いて、制御装置５は、受電車両４が検出ポイントを通過したことを検出したときには、給電装置３から給電車両２への給電を停止させると共に、検出ポイントから受電エリアＢの入口までの距離（既知）と、受電車両４の速度情報Ｄｓｐ２（つまり、受電車両４の速度）とに基づいて、受電車両４が検出ポイントから受電エリアＢの入口に到達するまでに要する時間ｔ１（つまり、受電エリアＢに進入するまでの時間（進入タイミングの一例））を予測計算（取得）する。

また、受電エリアＢ内において、図２，３に示すように、給電車両２を先頭にして給電車両２と受電車両４とを縦列状態で走行させるためには、制御装置５は、受電車両４の受電エリアＢへの進入よりも若干早いタイミングで給電車両２を受電エリアＢに進入させる必要がある。このため、制御装置５は、受電エリアＢに進入する際の受電車両４の速度（受電エリアＢへの進入速度であって、速度情報Ｄｓｐ１に基づいて算出される速度）と、予測計算した時間ｔ１（具体的には、時間ｔ１よりも若干短い時間ｔ２（受電車両４の受電エリアＢへの進入速度に対応させて予め実験やシミュレーションで求めた時間））とに基づいて、給電車両２の速度が、初期速度（ゼロ）から、この時間ｔ２の経過後に、受電エリアＢへの受電車両４の進入速度と同じ速度まで上昇するのに必要な加速度を算出する。また、制御装置５は、算出した加速度となるように給電車両２の走行状態を制御する動作を開始する（算出した加速度での給電車両２の移動を開始させる）。制御装置５は、これらの計算を極めて短時間に実行して、受電車両４が検出ポイントを通過したことを検出した時点からのタイムラグが殆どない状態で、つまり給電装置３から給電車両２への給電の停止とほぼ同時に、給電車両２の移動を開始させる。

したがって、給電車両２が、受電車両４の検出ポイントの通過のときから時間ｔ２の経過後に受電エリアＢに進入し、続いて、受電車両４が、検出ポイントの通過のときから時間ｔ１の経過後に（つまり、給電車両２よりも若干遅れて）、受電エリアＢに進入する。また、制御装置５は、給電車両２が受電エリアＢに進入したとき（受電車両４の検出ポイントの通過のときから時間ｔ２が経過したとき）には、給電車両２に対して、受電エリアＢへの進入速度で定速度走行させる制御を実行する。これにより、給電車両２および受電車両４は、受電エリアＢへの進入の直後から、給電車両２を先頭にした縦列状態で走行する。この縦列状態では、給電車両２の支持部１４における給電コイル１３の配設部位の下側に、受電車両４の支持部２４における受電コイル２３の配設部位が入り込んだ状態となる。

次いで、制御装置５は、給電車両２側からの位置情報Ｄｐ１または受電車両４側からの位置情報Ｄｐ２に基づいて、給電車両２および受電車両４が受電エリアＢ内に位置しているか否か（具体的には、受電エリアＢから脱したか否か）を検出しつつ、受電エリアＢ内に位置しているときには、給電車両２側からの距離情報Ｄｄに基づいて、給電車両２に対する駆動制御（走行速度の制御）を実行することにより、受電車両４との間隔が上記の所定の距離に維持されるように給電車両２を走行させる。これにより、支持部１４に配設された給電コイル１３と支持部２４に配設された受電コイル２３とが受電エリアＢ内において一定の距離だけ上下方向に離間した状態で対向（正対）する、という状態が維持される。

この車両給電システム１では、上記したように、走行面Ａにおける受電エリアＢでの走行面は凹凸のない平面に形成され、給電車両２の支持部１４はこの受電エリアＢ内での走行面Ａと平行な状態で延出する平板体に形成されると共に給電コイル１３が支持部１４と平行な状態で支持部１４に配設され、かつ受電車両４の支持部２４はこの受電エリアＢ内での走行面Ａと平行な状態で延出する平板体に形成されると共に受電コイル２３が支持部２４と平行な状態で支持部２４に配設されている。これにより、給電コイル１３と受電コイル２３とは、受電エリアＢ内において、給電車両２と受電車両４との間隔が変化したとしても、常に、互いに平行で、かつ一定の距離だけ上下方向に離間した状態に維持されている。

したがって、制御装置５は、受電車両４との間隔が所定の距離に維持されるように給電車両２を走行させるという制御を給電車両２に対して実行するだけで、給電コイル１３と受電コイル２３を受電エリアＢ内において、互いに平行で、互いに一定の距離だけ上下方向に離間し、かつ互いに対向（正対）するという状態に維持することが可能となる。なお、受電エリアＢ内のエリアＣ１（走行経路６および走行経路７が直線状となるエリア）では、給電車両２および受電車両４が図２，３に示すように直線的な縦列状態となって、給電コイル１３と受電コイル２３は互いに正対する状態に維持される。一方、受電エリアＢ内のエリアＣ２（走行経路６および走行経路７が曲線状（弧状）となるエリア）では、給電車両２および受電車両４が図４に示すように非直線的な縦列状態となることから、給電コイル１３と受電コイル２３は、直線的な縦列状態での正対状態から若干ずれるおそれがある。しかしながら、例えば、エリアＣ２での走行経路６および走行経路７の半径（走行経路６および走行経路７は近接しているため、ほぼ同じ半径）が既知のときには、制御装置５は、この半径に合わせて、エリアＣ２内での給電車両２および受電車両４の間隔を微調整することにより、直線的な縦列状態のときと同様にして、給電コイル１３と受電コイル２３を互いに正対する状態に維持することが可能である。

このため、この車両給電システム１では、従来の構成とは異なり、路面の下にレールを建設したり、また車両に非接触ユニット可動機構および非接触ユニット進退機構を配設して非接触ユニットの姿勢をリアルタイムで変更する制御を実行したりする必要が無いことから、建設費および車両コストの上昇を抑制することが可能になっている。

また、制御装置５は、給電車両２に対して給電動作を開始させる制御、および受電車両４に対して受電動作を開始させる制御を実行する。これにより、給電車両２および受電車両４が上記の縦列状態で受電エリアＢ内を走行しているときに、受電車両４は、給電車両２から非接触で受電して、自らの蓄電部を充電する。

続いて、制御装置５は、給電車両２側からの位置情報Ｄｐ１または受電車両４側からの位置情報Ｄｐ２に基づいて、給電車両２および受電車両４が受電エリアＢから脱したことを検出したときには、給電車両２に対して給電動作を停止させる制御、および受電車両４に対して受電動作を停止させる制御を実行する。また、制御装置５は、給電車両２に対して、減速させて待機位置に停止させる制御を実行する。また、制御装置５は、給電車両２を待機位置に停止させている状態において、給電装置３に対して、給電車両２への充電動作を開始させる。

その後、制御装置５は、上記した各動作を繰り返し実行する。すなわち、制御装置５は、受電エリアＢから脱した受電車両４が検出ポイントを通過する都度、まず、給電装置３によって自らの蓄電部が充電された給電車両２を待機位置から受電エリアＢに向けて移動を開始させると共に、給電車両２の速度を受電車両４の速度（検出ポイントを通過した時点での速度）と同じ速度まで上昇させた状態で受電エリアＢに進入させて受電車両４と縦列状態で走行させるという動作を実行し、次いで、受電エリアＢ内において縦列状態の給電車両２から受電車両４に非接触で給電させるという動作を実行し、続いて、受電エリアＢから脱した給電車両２を待機位置に停止させると共に、給電装置３に対して給電車両２への充電動作を実行させるという動作を繰り返し実行する。これにより、受電車両４は、蓄電部に充電されている電力が定期的に給電車両２から補充されるため、蓄電部に充電されている電力に基づいて、走行経路７上を継続して自律走行することが可能となる。

このように、この給電車両２およびこの車両給電システム１では、給電車両２の給電コイル１３は、車両本体１１に走行面Ａ（受電エリアＢ内での走行面Ａ）と平行な状態で配設されると共に、受電車両４との縦列走行状態において、受電車両４に走行面Ａ（受電エリアＢ内での走行面Ａ）と平行な状態で配設された受電コイル２３と対向して受電コイル２３に給電可能に構成されている。

したがって、この給電車両２およびこの車両給電システム１によれば、従来の構成とは異なり、路面の下にレールを建設したり、また車両に非接触ユニット可動機構および非接触ユニット進退機構を配設して非接触ユニットの姿勢をリアルタイムで変更する制御を実行したりする必要が無いため、建設費および車両コストの上昇を抑制しつつ、受電車両４に非接触で給電することができる。

また、この給電車両２およびこの車両給電システム１では、給電車両２の車両本体１１における前部および後部の少なくとも一方の部位に、車両本体１１から前後方向に沿って延出する支持部１４が配設され、給電コイル１３は、支持部１４に配設されることにより、車両本体１１を平面視した状態においてこの車両本体１１から突出した状態に支持されている。

したがって、この給電車両２およびこの車両給電システム１によれば、一例として上記した受電車両４のように、受電車両４の車両本体２１から延出する支持部２４に受電コイル２３を走行面Ａ（受電エリアＢでの走行面Ａ）と平行な状態で配設することで、給電コイル１３および受電コイル２３が互いに干渉することなく、また給電車両２の車両本体１１と受電車両４の車両本体２１との間に間隔を空けつつ（つまり、車両本体１１，２１同士の直接的な接触を回避しつつ）、給電車両２を受電車両４と縦列状態にさせ、かつ給電コイル１３と受電コイル２３とを一定の距離だけ上下方向に離間した状態で対向（正対）させることができる。

なお、上記の給電車両２では、支持部１４を車両本体１１から常時延出する状態で配設し、また上記の受電車両４でも、支持部２４を車両本体２１から常時延出する状態で配設する構成を採用しているが、図示はしないが、背景技術で説明した非接触ユニット進退機構と同じような構成の支持部進退機構（移動機構）を車両本体１１，２１に配設して、受電エリアＢ内では、この支持部進退機構によって支持部１４，２４を車両本体１１，２１から延出させ（図２，３に示すような延出位置に移動させ）、受電エリアＢ外では、この支持部進退機構によって支持部１４，２４を、車両本体１１，２１を平面視した状態において車両本体１１，２１の領域内に位置する不図示の収納位置に移動させる構成を採用することもできる。

この構成によれば、受電エリアＢ外での給電車両２および受電車両４についての平面視状態での全長を短くすることができると共に、非給電時（非受電時）における給電車両２および受電車両４の外観の見栄えをよくすることができる。

なお、給電車両２の支持部１４の構成は、上記した構成に限定されない。例えば、図５に示す車両給電システム１Ａのように、受電車両４の車両本体２１における底部に、支持部２４を設けることなく受電コイル２３を直接配設する構成のときには、同図に示す給電車両２Ａのように、その車両本体１１の底部に支持部１４を、車両本体１１から延出する状態で配設して、この支持部１４に給電コイル１３を配設する構成を採用することもできる。この場合、支持部１４における給電コイル１３の配設部位の走行面Ａからの高さは、同図に示すように、車両本体２１における底部と走行面Ａとの間の隙間に進入する高さに規定する。

この構成により、この給電車両２Ａおよび車両給電システム１Ａにおいても、図５に示すような縦列走行状態において（受電エリアＢ内において）、支持部１４に配設された給電コイル１３と車両本体２１に配設された受電コイル２３とが、一定の距離だけ上下方向に離間した状態で対向（正対）することができるため、路面の下にレールを建設したり、また車両に非接触ユニット可動機構および非接触ユニット進退機構を配設して非接触ユニットの姿勢をリアルタイムで変更する制御を実行したりすることなく、つまり、建設費および車両コストの上昇を抑制しつつ、給電車両２Ａから受電車両４Ａに非接触で給電することができる。なお、車両給電システム１と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略した。

また、図６に示す車両給電システム１Ｂのように、受電車両４Ｂの車両本体２１における屋根部に、支持部２４を設けることなく受電コイル２３を直接配設する構成のときには、同図に示す給電車両２Ｂのように、その車両本体１１の屋根部に支持部１４を、車両本体１１から延出する状態で配設して、この支持部１４に給電コイル１３を配設する構成を採用することもできる。この場合、支持部１４における給電コイル１３の配設部位の走行面Ａからの高さは、同図に示すように、受電車両４Ｂの車両本体２１および受電コイル２３のうちの最も高い部材（同図では一例として受電コイル２３）よりも若干高くなる高さに規定する。

この構成により、この給電車両２Ｂおよび車両給電システム１Ｂにおいても、図６に示すような縦列走行状態において（受電エリアＢ内において）、支持部１４に配設された給電コイル１３と車両本体２１に配設された受電コイル２３とが、一定の距離だけ上下方向に離間した状態で対向（正対）することができるため、路面の下にレールを建設したり、また車両に非接触ユニット可動機構および非接触ユニット進退機構を配設して非接触ユニットの姿勢をリアルタイムで変更する制御を実行したりすることなく、つまり、建設費および車両コストの上昇を抑制しつつ、給電車両２Ｂから受電車両４Ｂに非接触で給電することができる。

また、上記の例では、制御装置５が受電車両４（４Ａ，４Ｂ）に対する受電動作についての制御（受電動作の開始および停止の制御）を実行する構成を採用しているが、受電車両４（４Ａ，４Ｂ）４が、自ら給電車両２（２Ａ，２Ｂ）からの給電の開始を検出して受電動作を開始すると共に、給電の停止を検出して受電動作を停止する構成を採用することもでき、この構成を採用したときには、受電車両４（４Ａ，４Ｂ）に対する受電動作についての制御装置５の制御を不要にすることができる。

１，１Ａ，１Ｂ車両給電システム
２，２Ａ，２Ｂ給電車両
４，４Ａ，４Ｂ受電車両
５制御装置
１１，２１車両本体
１３給電コイル
１４，２４支持部
２３受電コイル
Ａ走行面
Ｂ受電エリア

Claims

予め規定された走行面上を走行する車両本体、および当該車両本体に配設されて前記走行面上を走行する受電車両に対して非接触で給電する給電コイルを備えている給電車両であって、
前記給電コイルは、前記走行面と平行な状態で前記車両本体に配設されると共に、前記受電車両との縦列走行状態において、前記走行面と平行な状態で当該受電車両に配設された受電コイルと対向して当該受電コイルに給電可能に構成されている給電車両。
前記車両本体の前部および後部の少なくとも一方の部位に、当該車両本体から前後方向に沿って延出する支持部が配設され、
前記給電コイルは、前記支持部に配設されることにより、前記車両本体を平面視した状態において当該車両本体から突出した状態に支持されている請求項１記載の給電車両。
前記車両本体には、当該車両本体を平面視した状態において、前記支持部を当該車両本体の領域内に位置する収納位置と当該車両本体の領域外に位置する延出位置との間で移動させる移動機構が配設されている請求項２記載の給電車両。
予め規定された周回経路を走行する請求項１から３のいずれかに記載の給電車両と、
受電コイルを有すると共に前記周回経路の一部を含む予め規定された受電エリア内での走行中に当該受電コイルを介して前記給電車両から非接触で受電する受電車両と、
前記給電車両の前記周回経路での走行状態を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記受電車両の前記受電エリア内への進入タイミングを取得し、当該取得した進入タイミングに基づいて前記給電車両の前記走行状態を制御することで、当該受電エリア内において前記受電車両と前記給電車両とを前記縦列走行状態に移行させる車両給電システム。