JP7774665B2 - 非接触電力伝送システムおよび非接触電力伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、非接触電力伝送システムおよび非接触電力伝送方法に関する。

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池を搭載する車両での充給電に関する研究開発が行われている。これに関連して、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する非接触電力伝送システムでは、非接触での電力伝送の送電側と受電側との間の認証の有無によって給電可否を制御したり、非接触での電力伝送の受電側の負荷に応じて、送電側の電力変換ユニットのスイッチング周波数を制御するシステムが知られている（例えば、特許文献１および２参照）。

特開２０１２－７５３０２号公報 特開２０１７－１６３８２４号公報

ところで、二次電池を搭載する車両等の移動体での充給電に関する技術において、移動路の状況によっては、移動体が充電レーンにおける他の移動体の追い越しや移動体間への割り込み等をすることによって、次々と異なる種類の移動体が通過するため、移動体の個別検出が適切にできない場合ある。これに対応するため、例えば、Ｄｏｕｂｌｅ－ＬＣＣ方式のように、直上以外のコイルインピーダンスが上昇して自動的に送電されない方式が存在するが、同様のコイルを設置した他車両が通過する場合には送電が開始されてしまうため混合交通が行えない。また、従来では、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）の検出コイルを地上側表面に４つ、車載側に検出コイルを２つ設置して検出する等の方法があるが、走行中の非接触給電を行うために検出コイルを道路内に埋め込むと性能が低下して使用することができない。このように、従来では、適切な電力伝送を行うことができない場合があるという課題があった。

本願は上記課題の解決のため、移動体に対してより適切な電力伝送を行うことができる非接触電力伝送システムおよび非接触電力伝送方法を提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。

この発明に係る非接触電力伝送システムおよび非接触電力伝送方法は、以下の構成を採用した。
（１）：本発明の一態様に係る非接触電力伝送システムは、移動体の移動路に設置された給電装置から前記移動体に設置された受電装置に非接触で給電する非接触電力伝送システムであって、前記受電装置は、前記給電装置の位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部により検出された前記給電装置と磁界結合によるペアリングを行い、ペアリングを行った前記給電装置から得られる電力に基づく受電制御を行う受電側制御部と、を備え、前記給電装置は、ペアリングされた前記受電装置からの要求電力に対応する電力を前記受電装置に供給する給電側制御部を備える、
非接触電力伝送システム。
である。

（２）：上記（１）の態様において、前記給電装置は、前記受電装置からの信号に基づく磁界結合によって発生する電圧波形を用いて前記受電装置と通信する給電側制御部を備える、非接触電力伝送システムである。

（３）：上記（１）の態様において、前記給電装置は、前記受電装置と前記受電装置とのそれぞれに、受信した信号によって発生した電圧を分圧する分圧部を備え、前記給電側制御部は、前記分圧部により前記電圧の波形を矩形波にしてビット列の情報を取得させるものである。

（４）：上記（１）の態様において、前記受電側制御部は、前記受電装置からの信号の位相シフト量が閾値未満となるように制御するものである。

（５）：上記（１）の態様において、前記移動体は、周辺状況を認識するための検知デバイスと、前記検知デバイスの出力に基づいて前記移動体の速度と操舵とのうち、少なくとも操舵を制御する運転制御部とを備え、前記運転制御部により前記移動路の中央を前記移動体が走行するように制御される運転制御に基づいて、前記検出部により検出された前記給電装置の位置に対応する位置に前記移動体を位置決めするものである。

（６）：上記（１）の態様において、前記給電装置は、前記受電装置との電力伝送の効率が所定値以下の場合に前記受電装置との通信を行い、前記効率が前記所定値より大きくなった場合に前記受電装置に対する給電制御を行うものである。

（７）：本発明の一態様に係る非接触電力伝送方法は、移動体の移動路に設置された給電装置から前記移動体に設置された受電装置に非接触で給電する非接触電力伝送方法であって、前記受電装置が、前記給電装置の位置を検出し、検出した前記給電装置と弱磁界結合によるペアリングを行い、ペアリングを行った前記給電装置から得られる電力に基づく受電制御を行い、
前記給電装置が、前記ペアリングによりペアリングされた前記受電装置からの要求電力に対応する電力を前記受電装置に供給する、非接触電力伝送方法である。

上記（１）～（７）の態様によれば、移動体に対してより適切な電力伝送を行うことができる。

実施形態に係る非接触電力伝送システムの概略構成図である。 実施形態の給電装置１００の構成の一例を示す図である。 実施形態の車両２００の構成の一例を示す図である。 実施形態の送電側と受電側の回路構成の一例を示す図である。 送電部１１６と受電部２１１の回路構成の一例を示す図である。 動作モードの遷移について説明するための図である。 ペアリングおよび電力伝送処理の詳細について説明するための図である。 受電装置側と給電装置側の電流値および電圧値の遷移について説明するための図である。 実施形態における電力伝送制御の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る非接触電力伝送システムおよび非接触電力伝送方法について、図面を参照しながら説明する。

［システム構成］
図１は、実施形態に係る非接触電力伝送システムの概略構成図である。実施形態に係る非接触電力伝送システム１は、例えば、給電装置１００と、移動体の一例である車両２００と、情報処理サーバ３００とを備える。給電装置１００と、情報処理サーバ３００とは、例えば、ネットワークＮＷを介して通信する。ネットワークＮＷは、例えば、インターネット、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、セルラー網、公衆回線、プロバイダ装置、無線基地局等を含む。なお、非接触電力伝送システム１においては、車両２００も搭載された通信装置によって、ネットワークＮＷを介して情報処理サーバ３００と通信してもよい。また、非接触電力伝送システム１において、給電装置１００と車両２００とは、後述する他の通信手段を用いて通信を行う。また、非接触電力伝送システム１において、車両２００は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車両および燃料電池車両等の電動車両である。なお、実施形態の移動体は、車両２００の他、電動ロボット等の移動路を移動可能な物体であってもよい。また、移動体は、人を搭乗させてもよく、搭乗させなくてもよい。また、移動体は、乗員（運転者）の手動運転だけでなく、自動運転が可能な構成を備えていてもよい。以下では、移動体が車両であるものとして説明する。

非接触電力伝送システム１は、給電装置１００と車両２００との間の非接触での電力伝送により、給電装置１００から車両２００に対して電力を供給する。なお、非接触電力伝送システム１において、給電装置１００は、複数の車両２００に対して給電を行い、車両２００は、複数の給電装置１００から電力を受電するが、説明の便宜上、主に１対１での非接触給電を中心として説明する。

給電装置１００は、例えば、車両２００が走行可能な車線Ｌ１、Ｌ２（移動路の一例）のうち、予め決められた給電レーン（例えば、車線Ｌ１）の路面に所定間隔で設置（埋設）されている（例えば、図１に示す給電装置１００－１、１００－２、１００－３等）。所定間隔は、例えば、給電装置１００間で磁界結合領域が重複しない間隔である。また、所定間隔は、道路の種類（例えば、一般道路や高速道路）に応じて設定されてもよく、道路の制限速度等の交通規則に応じて設定されてもよい。給電装置１００は、例えば、所定距離以内に接近してきた車両２００との通信を行い、車両２００からの給電要求に対する電力を供給する。また、給電装置１００は、要求に応じた電力制御や電力保護機能（例えば、ＦＳＡ（Fail Safe Action））に関する処理を行う。

車両２００には、受電装置２１０が搭載されている。受電装置２１０は、路面に設置された給電装置からの電力等を受信し易いように車両２００の底部に設置されるが設置位置についてはこれに限定されない。受電装置２１０は、例えば、車両エネルギーマネジメントや電力保護機能（例えば、ＦＳＡ）に関する処理を行う。また、車両２００は、搭載されたバッテリ等の蓄電部に充電された電力を用いて走行したり、他の車載機器に電力を供給する。また、車両２００は、給電レーン（車線Ｌ１）を走行しながら、給電装置１００－１～１００－３と通信を行い、要求に応じて供給される電力を用いて、車両２００に搭載された蓄電部を充電する。非接触電力伝送システム１において、給電装置１００と車両２００との間で必要な通信システムは、少なくとも車両２００が個別に識別可能であり、且つ、車両２００の速度Ｖ１が約０～１００［ｋｍ／ｈ］程度で移動している状態で通信可能なシステムである。給電装置１００および車両２００の機能構成の詳細については、後述する。

情報処理サーバ３００は、例えば、サーバ装置やＰＣ（Personal Computer）でもよく、一以上の情報処理装置からなるクラウドコンピューティングにより構成されたクラウドサーバ等でもよい。情報処理サーバ３００は、給電装置１００や車両２００等と通信を行い、電力に関する各種処理等を行う。情報処理サーバ３００は、例えば、非接触給電に関する課金システムであってもよく、電力入力システムであってもよく、これらのシステムと連携したシステムであってもよい。課金システムとは、例えば、車両２００を個別に認識して充電された電力に応じて料金を徴収するためのシステムである。電力入札システムとは、例えば、需要予測に基づく廉価な電力入札等を行うための各種制御や管理を行う。また、情報処理サーバ３００は、給電装置１００の状態を管理したり、各給電装置１００－１～１００－３から車両２００に供給された電力を積算したり、各車両２００への実送電電力の算出、管理等を行う。

［給電装置］
図２は、実施形態の給電装置１００の構成の一例を示す図である。給電装置１００は、例えば、送電装置１１０と、給電側通信部１３０とを備える。送電装置１１０は、例えば、電源部１１２と、送電電力変換部１１４と、送電部１１６と、送電側制御部（給電側制御部の一例）１１８と、通信制御部１２０と、を備える。送電側制御部１１８は、電圧検出部１１８Ａを備える。送電側制御部１１８と、通信制御部１２０とのうち一部または全部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＳＯＣ（System On Chip）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め給電装置１００のＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで給電装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。

送電装置１１０の電源部１１２は、送電電力変換部１１４に接続される。電源部１１２は、例えば、商用電源等の交流電源と、交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータと、電力平滑用のキャパシタとを備える。電源部１１２は、例えば、交流電源から供給される交流電力をＡＣ－ＤＣコンバータによって直流電力に変換する。また、電源部１１２は、電力変換時にキャパシタによって電力の平滑処理を行う。

送電電力変換部１１４は、送電部１１６に接続される。送電電力変換部１１４は、例えば、直流電力を交流電力に変換するインバータを備える。インバータは、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子や整流素子によって形成されるブリッジ回路と、コイルの共振調整用の共振コンデンサと、分圧用の分圧回路（分圧部の一例）とを備える。送電電力変換部１１４の回路構成の詳細については後述する。

送電部１１６は、例えば、磁界共鳴による磁界結合により、高周波の磁界の変化によって電力を外部（例えば、車両２００の受電装置２１０）に送る。磁界共鳴では、例えば、送電側コイルに電流を流すと磁界の振動が発生し、同じ周波数で共鳴する受電側の共振回路に伝わることで電流が流れる。また、磁界結合は、磁界共鳴の他、電磁誘導等の既知の結合方式を用いてもよい。電磁誘導では、例えば送電側と受電側との間で発生する誘導磁束を利用して電力を送電する。

送電側制御部１１８は、送電装置１１０または給電装置１００全体の各機能を統合的に制御する。例えば、送電側制御部１１８は、給電側通信部１３０が車両２００の車両側通信部２３０と通信することで得られた情報（例えば、ペアリング信号や受電側動作モード）等に基づいて、ペアリングや送電等の制御を行う。ペアリング信号には、例えば、受電装置２１０を特定するための識別情報である受電装置ＩＤまたは車両２００を特定するための識別情報である車両ＩＤ、要求電力、バッテリ電圧等のパラメータ情報が含まれる。例えば、送電側制御部１１８は、受電装置ＩＤや車両ＩＤに基づいて受電装置２１０や車両２００を特定してペアリングを成立（完了）させる。また、送電側制御部１１８は、受電装置ＩＤや車両ＩＤに基づいて予め登録された利用者情報等を参照し、給電可能（給電サービスを利用可能）な車両（または利用者）である場合にペアリングを成立させてもよい。送電側制御部１１８は、ペアリングが成立した車両２００に対して電力が供給されるように電力伝送を制御する。

受電側動作モードは、車両２００に搭載された後述する受電装置２１０の動作モードであり、例えばショートモード、パラメータ送信モード、待機（スタンバイ）モード、受電モード等が含まれる。ショートモードは、予期しない受電を防止するモードであり、例えば、ＦＳＡ等で利用されるモードである。パラメータ送信モードは、パラメータ情報を送信するモードである。待機モードは、例えば、給電側との通信を待機するモードである。受電モードは、ペアリングが成立し受電部２１１および受電電力変換部２１２が作動して状態で受電を待機したり、所定の周波数（共振させるための要求周波数）に基づいて受電可能な状態または受電中の状態となるモードである。

また、送電側制御部１１８は、状況に応じて送電装置１１０の動作モード（送電側動作モード）を制御する。例えば、オフモード、サーチ（探索）モード、待機（スタンバイ）モード、送電モード等が含まれる。送電側動作モードにおけるオフモードは、送電サービス区間（エレクトリックロード）内にサービス提供する車両が存在せず作動していないモードである。サーチモードは、車両２００とのペアリングが成立し、結合係数が上昇して送電効率が確保できる状況を検出し、送電を保留する状態となるモードである。待機モードは、例えば、受電側との通信を待機するモードである。送電モードは、例えば、要求周波数に基づいて送電可能な状態または送電中の状態（電力伝送状態）である。

送電側制御部１１８は、例えば、車両２００とのペアリングが成立した時点で送電装置１１０の動作モードをオフモードから受信（待機）モードに移行させる。また、送電側制御部１１８は、通信制御部１２０を介して、車両２００から電力伝送の要求周波数等の情報を受電装置２１０から受け取ると、動作モードを受信モードからサーチモードに移行させる。なお、送電側制御部１１８は、電力伝送状態において、要求周波数に代えて、予め設定される駆動周波数で電力伝送を行ってもよい。送電側制御部１１８は、要求周波数に応じて、送電電力変換部１１４の各スイッチング素子のオン（導通）およびオフ（遮断）のスイッチングを制御することによって、車両２００の受電装置２１０への電力伝送を行う。また、送電側制御部１１８は、例えば車両２００側への電力伝送ができなくなった場合や通信ができなくなった場合に、ペアリングを終了して送電装置１１０をオフモードに移行させる。

また、送電側制御部１１８は、車両２００側のシステム利用後の利用電力量［ｋＷｈ］に応じた課金、決済に関する制御を行ってもよい。また、送電側制御部１１８の電圧検出部１１８Ａは、送電電力変換部１１４における電圧を検出する。送電側制御部１１８は、検出した電圧の波形（例えば矩形波）に基づいて車両側からの情報（例えば、ビット列情報）を取得する。この処理の詳細については後述する。送電側制御部１１８は、給電側通信部１３０と車両側通信部２３０との通信、または電圧波形に基づいて得られる情報によって得られた各種情報に基づいて、上述した各種制御等を行う。

通信制御部１２０は、給電側通信部１３０の動作を制御する。例えば、給電装置１００に給電側通信部１３０が複数存在する場合、通信制御部１２０は、全ての給電側通信部１３０の動作を制御する。例えば、通信制御部１２０は、所定周期等のタイミングで給電側通信部１３０と周辺の車両２００の車両側通信部２３０との通信によって所定情報（例えば、ペアリング信号や電力伝送に関する情報（例えば、要求周波数やシステム利用後の課金、決済に必要な情報等）の取得を試みる。通信制御部１２０は、取得した情報を送電側制御部１１８に出力したり、送電側制御部１１８から取得した情報（ペアリング成立情報や電力伝送の開始に必要な情報）等を、給電側通信部１３０を介して車両側通信部２３０に送信する。

給電側通信部１３０は、無線通信用のアンテナ等を備え、外部装置（例えば、情報処理サーバ３００、車両２００）と無線で通信を行う。また、給電側通信部１３０は、例えば、送電装置１１０から車両２００への電力伝送に関する情報等の送受信を行う。具体的には、給電側通信部１３０は、送電側制御部１１８や通信制御部１２０の制御により特定の車両２００に電力が供給されるように車両２００側とペアリングを行うための情報を送受信したり、伝送する電力量を調整するための情報を送受信する。また、給電側通信部１３０は、ネットワークＮＷを介して他の外部装置から情報を取得してもよい。

［車両］
図３は、実施形態の車両２００の構成の一例を示す図である。車両２００は、例えば、受電装置２１０と、回転電機２２０と、車両側通信部２３０と、検知デバイス２４０と、車両センサ２５０と、運転制御部２６０とを備える。なお、車両２００は、図１には示していないが、上述の車載機に加えて、例えば、運転者による手動運転または自動運転により道路を走行するための各種装置（走行制御装置等）や、カーナビゲーション装置、音響装置等の各種車載機（負荷、補機の一例）を備える。受電装置２１０は、例えば、受電部２１１と、受電電力変換部２１２と、電力変換部２１３と、蓄電部２１４と、受電側制御部２１５と、通信制御部２１６と、位置検出部２１７とを備える。受電側制御部２１５は、例えば、電圧検出部２１５Ａを備える。受電側制御部２１５と通信制御部２１６と位置検出部２１７とのうち一部または全部は、例えば、ＣＰＵ等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め車両２００または受電装置２１０のＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体（非一過性の記憶媒体）がドライブ装置に装着されることで車両２００または受電装置２１０のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。

受電装置２１０の受電部２１１は、受電電力変換部２１２に接続される。受電部２１１は、例えば、磁界共鳴または電磁誘導等の磁界結合により、送電部１１６から伝えられる高周波の磁界の変化によって電力を受け取る。

受電電力変換部２１２は、電力変換部２１３に接続される。受電電力変換部２１２は、例えば、交流電力を直流電力に変換すると共に電圧の平滑や分圧を行うインバータを備える。インバータは、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子および整流素子によって形成されるブリッジ回路と、電圧平滑用のキャパシタと、分圧用の分圧回路（分圧部の一例）とを備える。受電電力変換部２１２の回路構成の詳細については後述する。

例えば、受電部２１１と受電電力変換部２１２を備える受電装置２１０は、受電側制御部２１５の制御により、送電装置１１０による電力伝送の周波数の情報に応じて、受電電力変換部２１２の各スイッチング素子のオン（導通）およびオフ（遮断）のスイッチングを制御することによって、送電装置１１０から伝送される電力を受け取る。

電力変換部２１３は、回転電機２２０に接続される。電力変換部２１３は、例えば、直流電力と交流電力との変換を行う電力変換器を備える。電力変換器は、例えば、素子モジュールと、電圧平滑用のキャパシタとを備える。電力変換部２１３の回路構成の詳細については後述する。

回転電機２２０は、例えば、車両の走行駆動用に設けられる３相交流のブラシレスＤＣモータである。回転電機２２０は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させる３相のステータ巻線を有する固定子とを備える。３相のステータ巻線は、電力変換部２１３の３相の交流端子に接続される。回転電機２２０は、電力変換部２１３から供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させる。回転電機２２０は、例えば、車両２００の車輪に連結可能である場合、電力変換部２１３から供給される電力により力行動作することによって走行駆動力を発生させる。回転電機２２０は、車両２００の車輪側から入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させてもよい。回転電機２２０は、車両２００の内燃機関に連結可能である場合、内燃機関の動力によって発電してもよい。

蓄電部２１４は、例えば、リチウムイオンバッテリ等のバッテリ（二次電池の一例）と、バッテリの電流を検出する電流センサ、バッテリの電圧を検出する電圧センサ、およびバッテリの温度を測定する温度センサとを備える。車両２００において、蓄電部２１４は、後述する電力変換部２１３および受電電力変換部２１２に接続される。蓄電部２１４は、例えば、受電側制御部２１５の制御により、給電装置１００または回転電機２２０からの電力を充電すると共に、充電された電力を回転電機２２０やその他の各種車載装置（負荷、補機）に供給する。

受電側制御部２１５は、例えば、受電装置２１０または車両２００全体の各機能を統合的に制御する。例えば、受電側制御部２１５は、各スイッチング素子をオン（導通）およびオフ（遮断）に駆動するタイミングを示す制御信号を生成するとともに、制御信号に基づいて各スイッチング素子を実際にオンおよびオフに駆動するためのゲート信号を生成する。例えば、受電側制御部２１５は、受電装置２１０の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、送電装置１１０から受け取る交流電力を直流電力に整流しつつ、入力電圧および入力電流の力率改善等を行う。

また、受電側制御部２１５は、給電装置１００から電力伝送させるための所定情報（例えば、ペアリング信号や電力伝送に関する情報）を生成し、生成した信号を車両側通信部２３０から外部に送信する。なお、受電側制御部２１５は、ペアリング信号を所定周期で送信してもよく、その他の所定のタイミングで送信してもよい。また、受電側制御部２１５は、給電装置１００側から給電可能であること示す許可情報（ペアリング完了情報）や電力伝送の開始に必要な情報等を車両側通信部２３０から取得した場合に、受電装置２１０の複数のスイッチング素子を同期的にオンおよびオフに駆動する同期整流動作と、後述する二次側コイルを短絡させる短絡動作とによって、目標電力を取得する。また、受電側制御部２１５は、送電装置１１０の電流を制御することによって、受電装置２１０側で送電停止等の独立した電力制御を実行する。

電力伝送に関する情報は、例えば、電力伝送の要求電力および要求周波数、フェイルセーフのための目標出力（消費電力）、各種異常に関する情報等である。電力伝送の要求電力は、受電装置２１０が送電装置１１０から受け取る電力の目標値であって、例えば、車両２００または回転電機２２０の目標駆動力、蓄電部２１４に接続される各種補機の消費電力および蓄電部２１４の電力状態（ＳＯＣ：State Of Charge）等に応じて設定される。電力状態には、例えば、蓄電部２１４の残容量、充電率等が含まれる。電力伝送の要求周波数は、送電装置１１０の電力伝送に要求される周波数であって、要求電力に応じて設定される。要求周波数は、例えば、車両２００の最低地上高および車両２００での受電装置２１０の搭載レイアウト等に基づいて、電力伝送の効率および出力（電力）の低下を抑制するように設定される。要求周波数は、例えば、送電装置１１０と受電装置２１０との間の電力伝送の状態に応じて設定されてもよい。また、電力伝送に関する情報には、システム利用後の課金、決済に必要な情報が含まれてよい。

また、受電側制御部２１５は、車両２００の状況に応じて受電装置２１０の動作モードを制御する。動作モードには、上述したようにショートモードと、パラメータ送信モードと、待機（スタンバイ）モードと、受電モードとが含まれる。例えば、受電側制御部２１５は、約数十［μｓ］から数［ｍｓ］程度等の所定周期でペアリング信号を送信し、給電装置１００からペアリング信号に対する応答信号を受信すると、受電装置２１０の動作モードをオフモードからショートモードに移行して、要求周波数等の情報を送信する。更に、受電側制御部２１５は、ショートモードから受電モードに移行して、電力伝送区間での給電装置１００からの電力伝送に対する受電制御を開始する。また、受電側制御部２１５は、受電が完了すると受電装置２１０の動作モードを受電モードからオフモードに移行する。

また、受電側制御部２１５の電圧検出部２１５Ａは、受電電力変換部２１２の電圧を検出する。また、検出された電圧の波形（例えば、矩形波）により、給電装置１００から所定の情報を取得する。

通信制御部２１６は、車両側通信部２３０の動作を制御する。例えば、通信制御部２１６は、所定周期等のタイミングで所定情報（例えば、ペアリング信号等のパラメータ情報）を車両側通信部２３０に送信させる。また、通信制御部２１６は、位置検出部２１７により検出された給電装置１００の位置に基づいて、車両２００の位置が給電装置１００の設置位置（給電区間）から所定距離以内となった場合に、所定情報を送信させてもよい。そして、ペアリングが成立した場合、電力伝送に関する情報（例えば、要求周波数やシステム利用後の課金、決済に必要な情報等）を車両側通信部２３０に送信させる。

位置検出部２１７は、検知デバイス２４０により検出された車両２００の周辺状況や車両センサ２５０により検出された車両２００に関する情報等に基づいて、給電装置１００の位置を検出する。

車両側通信部２３０は、無線通信用のアンテナ等を備え、外部装置（例えば、情報処理サーバ３００、給電装置１００）と無線で通信を行う。また、車両側通信部２３０は、例えば、給電装置１００からの電力伝送に関する情報の送受信を行う。具体的には、車両側通信部２３０は、受電側制御部２１５の制御により特定の給電装置１００から電力が供給されるように給電装置１００側とペアリングを行うための情報を送受信したり、伝送される電力量を調整するための情報等を送受信する。また、車両側通信部２３０は、ネットワークＮＷを介して他の外部装置から情報を取得してもよい。

検知デバイス２４０は、車両２００の周辺状況（車両２００から所定距離以内）を検知する各種デバイスである。検知デバイス２４０は、例えば、カメラ、レーダー装置、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、センサフュージョン装置等を含む。また、検知デバイス２４０は、検知結果に基づいて周辺に存在する物体の種類、形状、位置（相対位置）、速度（相対速度）等を認識する。物体には、他車両や歩行者等の交通参加者の他、車両２００が走行する走行車線や走行車線を区画する道路区画線、その他の道路構造物（道路標識、中央分離帯、縁石、信号機）等が含まれる。また、検知デバイス２４０は、車両センサ２５０により検出された車両２００の位置情報に基づいて、車両２００内の記憶部に記憶された地図情報等を参照し、車両２００の位置から周囲の道路形状等（例えば、道路区画線の位置）や給電レーンや給電装置１００の位置等を認識してもよい。

車両センサ２５０は、例えば、車両２００の速度Ｖ１を検出する速度センサや、加速度を検出する加速度センサ、ヨーレート（角速度）を検出するヨーレートセンサ、車両２００の正面方向の方位を検出する方位センサ、並びに運転操作子に取り付けられた操作量検出センサなどを含む。運転操作子は、例えば、加減速を指示するための操作子（例えばアクセルペダルやブレーキペダル）と、操舵を指示するための操作子（例えばステアリングホイール）とを含む。この場合、車両センサ２５０は、アクセル開度センサやブレーキ踏量センサ、ステアリングトルクセンサ等を含んでよい。また、車両センサ２５０は、車両２００の位置を検出する位置センサが設けられていてもよい。位置センサは、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置から位置情報（経度・緯度情報）を取得するセンサである。また、位置センサは、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機を用いて位置情報を取得するセンサであってもよい。

上述の位置検出部２１７は、検知デバイス２４０による検出結果により、給電レーンや給電装置の位置を検出する。例えば、位置検出部２１７は、カメラにより撮像された車両２００の周辺画像を既知の画像解析処理により解析し、道路標識や道路に描画された文字やマーク等から給電レーンの位置や給電装置１００の位置を検出する。また、位置検出部２１７は、車両２００に搭載された位置センサ等により車両の位置情報を取得した場合に、予め記憶部等に記憶された地図情報を参照して、給電装置１００の設置位置（または給電区間情報）を取得する。

運転制御部２６０は、検知デバイス２４０により検出された周辺状況や車両センサ２５０により検出された情報等に基づいて、車両２００の操舵と速度とのうち少なくとも一つを制御して運転制御を実行する。運転制御には、例えば、車両２００が走行車線（移動路）の中央を走行するように（言い換えると走行車線を区画する道路区画線を逸脱しないように）、操舵制御を行うＬＫＡＳ（Lane Keeping Assistance System）制御（車線維持制御）が含まれる。また、運転制御には、車両２００を予め設定した速度で定速走行させ、先行車両に近づいた場合に先行車両との距離や速度差を測定して自動的に加減速を行うＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）、運転者によるウインカスイッチの操作により車両２００を車線変更させる指示を受け付けた場合に、指示された方向に車線変更（操舵制御）を実行するＡＬＣ（Auto Lane Changing）制御が含まれる。

［送電側と受電側の回路構成］
次に、実施形態における送電装置１１０による送電側と受電装置２１０による受電側の回路構成の一例について説明する。図４は、実施形態の送電側と受電側の回路構成の一例を示す図である。なお、図４の例では、主に、送電装置１１０における送電電力変換部１１４の回路構成と、受電装置２１０における受電電力変換部２１２、電力変換部２１３の回路構成を具体的に示している。

送電電力変換部１１４は、直流電力を交流電力に変換するインバータを備える。送電電力変換部１１４のインバータは、例えば２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子および整流素子によって形成されるブリッジ回路１１４ａと、電圧平滑用のキャパシタ１１４ｂと、分圧回路１１４ｃとを備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣ（Silicon Carbide）のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアームおよびローサイドアームのトランジスタ１１４ａ－１，１１４ａ－２である。整流素子は、例えば、各トランジスタ１１４ａ－１，１１４ａ－２に並列に接続される還流ダイオードである。電圧平滑用のキャパシタ１１４ｂは、ブリッジ回路に並列に接続される。分圧回路１１４ｃは、例えば、＋端子側と－端子側のそれぞれに一以上の抵抗素子が直列または並列に設けられており、この抵抗素子によって送電電力変換部１１４における電圧を分圧して電圧降下させる。

例えば、送電側制御部１１８は、受電装置２１０側からの要求周波数に応じて送電電力変換部１１４の各スイッチング素子のオン（導通）およびオフ（遮断）のスイッチングを制御することによって、送電部１１６を介して送電装置１１０から電力を伝送する。また、送電側制御部１１８は、分圧回路１１４ｃに対して、スイッチによって導電させる抵抗素子を制御することで、送電側で所望の電圧波形（例えば、矩形波形）を生成することができる。送電側制御部１１８は、この波形の電圧を電圧検出部１１８Ａで検出し、検出結果に基づいて０（ゼロ）と１からなるビット列信号を生成することで、例えば受信した信号によって発生した電圧等から情報を取得することができる。

受電電力変換部２１２は、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子および整流素子によって形成されるブリッジ回路２１２ａと、電圧平滑用のキャパシタ２１２ｂと、分圧回路２１２ｃとを備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアームおよびローサイドアームのトランジスタ２１２ａ-１，２１２ａ-２である。整流素子は、例えば、各トランジスタ２１２ａ-１，２１２ａ-２に並列に接続される還流ダイオードである。電圧平滑用のキャパシタ２１２ｂは、ブリッジ回路に並列に接続される。分圧回路２１２ｃは、例えば、＋端子側と－端子側のそれぞれに一以上の抵抗素子が直列または並列に設けられており、この抵抗素子によって受電電力変換部２１２における電圧を分圧して電圧降下させる。

また、電力変換部２１３は、例えば、第２素子モジュール２１３ａと、電圧平滑用のキャパシタと２１３ｂとを備える。第２素子モジュール２１３ａは、例えば、３相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成される第２ブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ２１３ａ－１，２１３ａ－２である。整流素子は、例えば、各トランジスタ２１３ａ－１，２１３ａ－２に並列に接続される還流ダイオードである。電圧平滑用のキャパシタ２１３ｂは、第２ブリッジ回路に並列に接続される。

第２素子モジュール２１３ａは、電力の授受によって回転電機２２０の動作を制御する。第２素子モジュール２１３ａは、例えば回転電機２２０の力行時には、正極及び負極の直流端子２１３ｐ，２１３ｎから入力される直流電力を３相交流電力に変換して、３相交流電力を３相の交流端子２１３ｃから回転電機２２０に供給する。第２素子モジュール２１３ａは、回転電機２２０の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることによって回転駆動力を発生させる。第２素子モジュール２１３ａは、例えば回転電機２２０の回生時には、回転電機２２０の回転に同期がとられた各相のスイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の駆動によって、３相のステータ巻線から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２素子モジュール２１３ａは、３相交流電力から変換された直流電力を蓄電部２１４に供給することが可能である。

例えば、受電側制御部２１５は、要求周波数に応じて、受電電力変換部２１２の各スイッチング素子のオン（導通）およびオフ（遮断）のスイッチングを制御することによって、受電部２１１を介して送電装置１１０から伝送される電力を受け取る。また、受電側制御部２１５は、分圧回路２１２ｃに対して、スイッチによって導電させる抵抗素子を制御することで、受電側で所望の電圧波形（例えば、矩形波形）を生成することができる。受電側制御部２１５は、この波形の電圧を電圧検出部２１５Ａで検出し、検出結果に基づいて０と１からなるビット列信号を生成することで、例えば受信した信号によって発生した電圧等から情報を取得することができる。

図５は、送電部１１６と受電部２１１の回路構成の一例を示す図である。送電部１１６は、例えば、直列に接続される一次側コイル（Ｌｔ）１１６ａ、一次側抵抗（Ｒｔ）１１６ｂ、および一次側キャパシタ（共振コンデンサ、Ｃｔ）１１６ｃによって形成される共振回路を備える。電圧検出部１１８Ａは、共振回路に流れる電圧Ｖｔを検出してもよい。また、送電装置１１０は、共振回路に流れる電流（送電側電流）Ｉｔを検出する電流検出部を備えていてもよい。
電圧センサ等の各種センサを備えていてもよい。

受電部２１１は、例えば、直列に接続される二次側コイル（Ｌｒ）２１１ａ、二次側抵抗（Ｒｒ）２１１ｂ、および二次側キャパシタ（共振コンデンサ、Ｃｒ）２１１ｃによって形成される共振回路を備える。一次側キャパシタ１１６ｃおよび二次側キャパシタ２１１ｃは、例えば、磁界共鳴用コンデンサである。電圧検出部２１５Ａは、共振回路に流れる電圧Ｖｒを検出してもよい。また、受電装置２１０は、共振回路に流れる電流（受電側電流）Ｉｒを検出する電流検出部を備えていてもよい。

［送電装置１１０および受電装置２１０による情報の送受信］
ここで、実施形態では、上述したように、送電側のインバータである送電電力変換部１１４と、受電側のインバータである受電電力変換部２１２のそれぞれに、分圧回路１１４ｃ、２１２ｃを設けると共に電圧検出部１１８Ａ、２１５Ａを設け、分圧された電圧波形の電圧値を０と１のビット列情報に変換することで、送電装置１１０と受電装置２１０を用いた通信を可能にし、給電側通信部１３０と車両側通信部２３０との通信による電力消費を低減させる。なお、以下では、主に受電装置２１０から給電装置１００（送電装置１１０）に情報を送信する場合を中心として説明するが、本実施形態では、後述する制御を適用して給電装置１００から受電装置２１０への情報の送信も可能である。

実施形態において、給電装置１００では、送電部１１６が受電側の電圧波形信号に基づく磁界結合により励起された電圧を分圧回路１１４ｃで分圧し、分圧した電圧から電圧波形を取得する。なお、送電側制御部１１８は、分圧回路１１４ｃにより分圧された電圧により電圧波形を矩形波にして、ビット列の情報を取得する。なお、実施形態では、電圧波形（矩形波）のデューティ（ｄｕｔｙ）比（例えば所定周期において電圧がオン（所定値以上）となる割合）が５０［％］の電圧励起が起こっているが、受電側制御部２１５による電圧制御により波形を調整することができる。

送電側制御部１１８は、電圧波形の電圧の低い場合（最小値）を「０」、高い場合（最大値）を「１」として、０と１のビット列情報を取得する。実施形態における電圧制御を行うことで、円滑な磁界結合によって、より確実に電圧励起を発生させることができ、矩形の電圧波形から情報を取得することができる。

また、受電側制御部２１５は、上述した電圧制御において受電装置２１０からの信号の位相シフト量が閾値未満となるように制御する。閾値とは、例えば、デューティ比（オン状態）が５０［％］である。受電側制御部２１５は、所定周期において、電圧のオン状態が０［％］より大きく、５０［％］より小さくなる範囲で電圧がオン状態となるように制御を行う。このように、電圧の高い状態（オン状態）の時間を低減させることで、車両２００側の消費電力を低減させることができる。

［非接触給電における動作モードの遷移について］
次に、非接触給電における、送電装置１１０と受電装置２１０とのそれぞれの動作モードの遷移について図を用いて説明する。図６は、動作モードの遷移について説明するための図である。図６の例において、横軸は時刻を示し、縦軸は車両２００の動作、受電装置２１０側の動作モード（ＶＡ動作）、および給電装置１００の動作モード（ＧＡ動作）を示している。なお、図６の動作遷移は、一例として車両２００が、所定速度（例えば、約８０［ｋｍ／ｈ］）で走行している状態で、給電装置１００と、受電装置２１０との間で非接触電力伝送を行う場合の例を示している。以下に、時間の経過に伴う動作遷移について説明する。なお、図６の例では、非接触給電において、受電装置２１０側と給電装置１００側とで、常時、異常検知や異常が検知された場合に安全側に制御を行うＦＳＡ（Fail Safe Action）が実行されている（ＶＡ側ＦＳＡ、ＧＡ側ＦＳＡ）。

時刻Ｔ１において、車両２００の受電側制御部２１５は、例えば、車両側通信部２３０を介して情報処理サーバ３００等と通信を行い、非接触給電を行うための課金処理または供給される電力量に対応する課金を行うための事前処理を行う（車載機課金）。なお、時刻Ｔ１の前段階において、受電装置２１０側の動作モードは、スタンバイモードとなっている。また、課金処理中の間、給電装置側の動作モードは、オフ（ＯＦＦ）モードとなる。

時刻Ｔ２において、課金処理が終了後、受電装置２１０が、道路（例えば、給電レーン）の路面に設置された給電装置１００上を通過するように、車両２００の位置合わせを行う。この場合、位置合わせは、位置検出部２１７により検出された情報に基づいて運転制御部２６０により実行されてもよく、給電装置１００の位置（または給電レーンの位置）と車両２００の現在位置とを示す画像を車両２００に搭載された表示部（不図示）等に表示して、運転者が表示部に表示された画像を見ながら手動運転により位置合わせを行ってもよい。例えば、運転制御部２６０によりＬＫＡＳ制御が実行中の場合には、車両２００は、車線の中央を走行するように制御させるため、ＬＫＡＳ制御を行って給電レーン上を走行することで、結果的に位置合わせを行うことができる。なお、時刻Ｔ２～Ｔ３までの間、受電装置２１０は、ショートのままであり、給電装置１００は、オフモードからスタンバイ（待機）モードに遷移する。

時刻Ｔ３において、車両２００の走行により、受電装置２１０と給電装置１００との距離が、所定距離以内（通信可能な距離）まで近づいた場合、車両２００の受電側制御部２１５は、受電装置２１０と給電装置１００との間での通信（ＶＡ－ＧＡ通信）によるペアリングを開始する。時刻Ｔ３～Ｔ４の間、電力伝送の効率が所定値より大きく（例えば、０［％］よりも大きく）なるまで、受電側制御部２１５は、パラメータ情報（ＩＤ、要求電力、バッテリ電圧等）を送信する送信モードとスタンバイモードとを繰り返す。一方、給電装置１００の送電側制御部１１８は、受信モードとサーチモードとを繰り返す。サーチモードでは、例えば、予め設定された実施形態の非接触電力伝送システム１での水平距離（路面に平行な方向での一次側コイルと二次側コイルとの間の相対的な移動量）に応じた電力伝送の電力（伝送電力）および効率の対応関係情報に対して、電圧値と電流値によって得られる電力に対して、対応関係情報から効率を取得する。また、送電側制御部１１８は、電圧と電流の比率に基づいて効率判定を行い、所定値以下の場合には、その旨の情報を受電装置２１０側に出力して、リトライ動作を実行させる。つまり、本実施形態では、電力の給電に適していない伝送効率の場合には、上述したペアリングに関する通信を行うことができる。例えば、車両２００が８０［ｋｍ／ｈ］の速度で走行している場合、時刻Ｔ３～Ｔ４の想定期間（想定通信完了時間）は、約２２．５［ｍｓｅｃ］程度である。

時刻Ｔ４において、電力伝送の効率が所定値より大きくなったため、電力伝送制御が実行される。例えば、給電装置１００側では、パラメータで指定された要求電力に対応する電力を外部に送信する電力制御（ＧＡ電力制御）を行う。また、受電装置２１０側では、給電装置１００から送信された電力を受信して車両２００に搭載された蓄電部２１４に電力を蓄える電力制御（ＶＡ充電（受電）制御）が実行される。つまり、給電装置１００は、受電装置２１０との電力伝送の効率が所定値以下の場合に受電装置２１０との通信（ペアリング通信）を行い、効率が所定値より大きくなった場合に受電装置２１０に対する給電制御を行う。これにより、電力伝送効率が良くない状態でペアリング通信を完了させておくことができ、電力伝送効率が良い状態で、より効率的に給電を行うことができる。

時刻Ｔ５では、電力伝送効率が所定値未満となったため、この時点では、給電動作を終了する。これにより、効率的な電力伝送を用いた給電制御を行うことができる。例えば、車両２００が８０［ｋｍ／ｈ］で走行している場合、時刻Ｔ４～Ｔ５の想定期間（想定電力伝送時間）は、約１８［ｍｓｅｃ］程度である。なお、給電装置１００は、給電レーン上に所定間隔で複数設置されているため、図６に示すような制御を各給電装置１００で行うことで、車両２００を要求された電力まで充電させることができる。また、給電が完了した時点で、それまでの電力量が積算され、その分の請求処理（課金処理）等が実行される。

次に、図６で説明した時刻Ｔ３～Ｔ５までのペアリングおよび電力伝送処理の詳細について説明する。図７は、ペアリングおよび電力伝送処理の詳細について説明するための図である。時刻Ｔ１～Ｔ３までの間、車両２００は、ペアリング開始タイミング処理として、カメラや他の車載機等を用いた協調制御等によって、車両２００の受電装置２１０が給電装置１００と通信を行うタイミングを制御する（図中（１））。

時刻Ｔ３において、車両２００の受電装置２１０は、給電装置１００側とＰＩＮＧ通信を行う（図中（２））。この場合の送信手法は、磁界結合方式を用いる。より具体的には、電力伝送周波数を利用した弱磁界結合方式を用いる。例えば、ＰＩＮＧ送信時に受電装置２１０の二次側コイルによって磁界が発生すると、送電装置１１０の一次側コイルに誘起される電圧によって受電装置２１０からの通信が検出される。送電側制御部１１８は、ＰＩＮＧ送信時に検出する電圧を復調することによって、ＰＩＮＧ信号に重畳されている情報を取得する。また、上述したように電力伝送の効率が所定値（８０％）より大きくならない場合には、所定回数分のリトライ処理を行う。また、送信される信号には、例えば、車両２００を識別する識別情報（車両ＩＤ）、要求電力、バッテリ電圧等の情報が含まれる。ペアリングに必要な情報を車両ＩＤ、要求電力、バッテリ電圧といった最小限の情報にすることで、車両を適切に判別し、且つ適切な電力制御が実現できる。ここで、要求電力は、充電可能な最大電力でもよく、車両２００が走行中である場合と停車中である場合とで異なる値であってもよい。また、充電が開始される時刻Ｔ４までの間（電流値が閾値より大きくなるまで）、所定のタイミングでＰＩＮＧ通信と待機モード（受信待機）とを繰り返し行う（タイムアウトリトライ）。なお、待機モードであっても、ダイオード整流された電流値が閾値より大きいか否かの判定を行う。

給電装置１００側では、給電側通信部１３０がＰＩＮＧ通信により受電装置２１０側から送信された信号を受信し、送電側制御部１１８が受信信号から電圧値、電流値等を取得し、取得したＰ－Ｐ（peak-to-peak）の電圧、電流の比等から電力伝送の効率を取得する（図中（３））。次に、送電側制御部１１８は、サーチパルス処理（サーチモード）として、Ｄｕｔｙ、位相シフトに絞った状態で電力効率が８０％より大きいか否かを判定する（図中（４））。なお、給電装置１００は、受信処理とサーチパルス処理は、電力効率が８０％より大きくなるまで、所定のタイミングで繰り返し行う（タイムアウトリトライ）。

時刻Ｔ４において、受電装置２１０は、電流値が閾値より大きくなった場合に、受電制御を行う（図中（５））。この場合、受電装置２１０は、同期整流動作により効率よく受電を行う。例えば、受電側制御部２１５は、受電装置２１０の複数のスイッチング素子を同期的にオン及びオフに駆動する同期整流動作と、二次側コイルを短絡する短絡動作とによって、目標出力に応じた出力を制御する。例えば、受電側制御部２１５は、送電装置１１０から送られる電力によって受電装置２１０に発生する電流、つまり二次側コイルに流れる電流Ｉｒの大きさ及び位相に応じて同期整流動作を制御する。受電側制御部２１５は、受電電力変換部２１２の複数のスイッチング素子を、いわゆるゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ：Zero Voltage Switching）のソフトスイッチングで制御する。ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）では、各スイッチング素子は、各相のデッドタイム期間のオフ状態での出力容量（寄生容量）の放電によって両端電圧がゼロにされてからターンオン（オフ状態からオン状態への切り換え）が実行される。例えば、受電側制御部２１５は、受電電力変換部２１２の各相のハイサイドアームでゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）の同期整流動作を継続させつつ、各相のローサイドアームのみオンにすることで短絡動作を制御する。受電側制御部２１５は、二次側コイルを短絡することによって、一次側の送電装置１１０から二次側の受電装置２１０を見た場合の二次側のインピーダンスを大きくして、一次側の電流（送電側電流：一次側コイルに流れる電流）を絞る。受電側制御装置１７は、二次側の受電装置２１０によって一次側の送電装置１１０の電流を制御することによって、受電装置２１０側で送電停止等の独立した電力制御を実行する。また、受電装置２１０は、異常等があった場合には、安全側の制御（ＦＳＡ）が実行されてもよい。

また、時刻Ｔ４において、給電装置１００側は、効率が８０％より大きい場合に、徐々に電力を上げるランプアップ制御、電力ＦＢ（Feedback）制御、および徐々に電力を下げるランプダウン制御を行う（図中（６））。なお、ランプアップ制御やランプダウン制御は、例えば、車両２００が１００［ｋｍ／ｈ］で通過する場合でも対応できるようにノイズが少なく、高速に処理する。

次に、受電装置２１０側と、給電装置１００側の状況に対応する電流値および電圧値の遷移について図を用いて説明する。図８は、受電装置側と給電装置側の電流値および電圧値の遷移について説明するための図である。図８の例において、横軸は時刻を示し、縦軸は、給電装置（ＧＡ）側と受電装置（ＶＡ）側とのそれぞれの動作による信号と、それぞれの動作に対応する測定電流値および測定電圧値とを示している。なお、図８の例では、給電装置１００側の動作として、図７に示す（４）のサーチパルス処理（サーチモード）、（６）に示すランプアップ処理と電力ＦＢ制御とが示され、受電装置２１０側の制御では、図７に示す（２）のＰＩＮＧ通信と、（５）の同期整流とが示されている。

受電装置２１０側（ＶＡ側）において、ＰＩＮＧ信号が送信されるタイミングでは、測定電流値が小さく（≒０）、電力消費は最小（ｍｉｎ）になる。また、給電装置１００側でもサーチモードの実行時について、給電装置１００側では測定電圧（ＧＡ測定電圧）が大きくなる。また、図８の例では、ＧＡ測定電圧が大きくなるタイミングで受電装置２１０側の測定電圧（ＶＡ測定電圧）は小さくなっている。ここで、電力効率が所定値より大きくなった場合には、ランプアップ動作により給電装置１００側の測定電流（ＧＡ測定電流）が増加し、電力ＦＢ制御等を実行しながら同期整流に基づいてＶＡ測定電流が増加する。これにより、受電装置２１０側の受電（充電）制御が実行される。

なお、上述の処理では、車両２００は、高速（例えば８０［ｋｍ／ｈ］）で走行する場合を示していたが、低速時または停車時にも同様の制御が適用されてよい。つまり、本実施形態の処理は、例えば、車両２００の速度Ｖ１が０～１００［ｋｍ／ｈ］の場面で広く適用可能である。なお、停車中の場合の給電については、例えば、予め設定される１、３、１０秒等の時間定格を考慮して電力制御を行う。

［処理フロー］
次に、実施形態における電力伝送処理の流れについて説明する。なお、以下の処理では、非接触電力伝送システム１における処理のうち、主に車両２００（受電装置２１０）と送電装置１１０とによるシステム全体の非接触電力伝送処理を中心として説明する。図９は、実施形態における電力伝送制御の一例を示すフローチャートである。図９の例において、車両２００は、カメラ等の検知デバイス２４０の検出結果に基づいて充電レーンの位置を検索する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００の処理では、例えば、カメラにより撮像されたカメラ画像を公知の画像解析処理等で解析し、カメラ画像に含まれる給電レーン（または給電装置１００）の位置を示す道路標識や文字情報の位置から給電レーンの位置を取得する。また、ステップＳ１００の処理において、車両２００は、車両センサ２５０から得られる車両２００の位置情報に基づいて地図情報を参照し、地図情報に含まれる給電レーンの情報から車両２００の周辺に存在する給電レーンの位置を取得してもよい。更に、車両２００の運転者が目視で道路標識や文字情報から給電レーンの位置を見つけて手動運転により車両２００Ｍを給電レーンに進入させる場合には、ステップＳ１００の処理が省略されてもよい。

次に、車両２００は、位置決め処理を行う（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の処理において、例えば、運転制御部２６０は、ＬＫＡＳ制御を実行することで、車両２００が車線の中央を走行するように位置決めを行うことができる。例えば、給電装置１００は車線の中央に設置されており、受電装置２１０は、車両２００の横幅方向の中央（真ん中付近）に設置されているため、ＬＫＡＳ制御を実行することで、結果的に非接触給電を行う上でより適切な位置に車両２００を位置付けることができる。

次に、車両２００は、充電レーンにおける充電スポットを検知する（ステップＳ１２０）。充電スポットとは、給電装置１００が設置されている位置である。給電装置１００の位置は、カメラ画像から検出されてもよく、地図情報から検出されてもよく、車両２００の位置と速度に基づいて、所定間隔に設置された給電装置１００の次の位置を検出してもよい。次に、車両２００は、弱電解結合を利用したＰＩＮＧ通信によって、給電装置１００と車両２００（または受電装置２１０）とのペアリング処理を行う（ステップＳ１３０）。ペアリングが完了後、給電装置１００は、サーチモードによるサーチ判定を行い、電力伝送の効率が所定値より大きい状態を判定する（ステップＳ１４０）。効率が所定値より大きい状態となった場合、非接触の給電制御を実行する（ステップＳ１５０）。なお、給電制御において、異常等が生じた場合には、ＦＳＡ制御等が実行されてよい。

次に、車両２００は、給電を完了するか否かを判定する（ステップＳ１６０）。例えば、要求量に応じた給電完了した場合には、給電が完了したと判定する。また、電力伝送の効率が所定値以下となった場合にも給電を完了すると判定してもよい。給電を完了しないと判定した場合には、ステップＳ１５０の処理に戻って給電制御を継続して行い、給電を完了すると判定した場合には、本フローチャートの処理を終了する。なお、図９の処理では、給電完了後に課金処理等をＪ実行してもよい。

以上説明した実施形態によれば、車両２００（移動体の一例）の道路（移動路の一例）に設置された給電装置１００から車両２００に設置された受電装置２１０に非接触で給電する非接触電力伝送システム１であって、受電装置２１０は、給電装置１００の位置を検出する位置検出部２１７と、位置検出部２１７により検出された前記給電装置と磁界結合によるペアリングを行い、ペアリングを行った前記給電装置から得られる電力に基づく受電制御を行う受電側制御部２１５と、を備え、給電装置１００は、ペアリングされた前記受電装置からの要求電力に対応する電力を前記受電装置に供給する送電側制御部１１８（給電側制御部の一例）を備えることにより、移動体に対してより適切な電力伝送を行うことができる。

例えば、実施形態では、給電装置１００側と受電装置２１０側のそれぞれに分圧回路を設定すると共に電圧検出部を設定する。また、車載側は、ショートモードにより意図しない送電を受けることを防止する。また、実施形態では、例えば、給電装置が存在する場所へ接近するとペアリング信号を発信し、検出側は供給電圧に応じた電圧励起を発生させ、通信送信側は７９－９０［ｋＨｚ］でのスイッチングを行い、位相シフト量をＤｕｔｙ比０～５０［％］の範囲で行い最低限の出力にする。このように、位相シフト量で送電することで消費電力を低減することができる。また、実施形態によれば、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ等を用いた通信によって、充電スポットを検索する必要がないため、停車時だけでなく、高速走行時にも適用することができる。

また、実施形態によれば、例えば、電力伝送の効率が規定（例えば、インバータ・コイルの総合効率＝８０％）より大きくなる場合のみ電力伝送することができる。また、実施形態によれば、ＶＡ側は車両電圧に応じて通信波高値が決定できるため車両２００に応じた検出回路部を設定でき、ＧＡ側も車両電圧によらずに供給電圧に応じた波高値が検出できる。

また、実施形態によれば、電力伝送周波数を利用した弱磁界結合方式によってペアリング処理を行うため、車両２００の速度Ｖ１が高速（約１００［ｋｍ／ｈ］程度）であっても通信することができ、電力伝送の効率が所定値より大きくなる前に効率が低い状態での通信を利用してペアリングを完了させることで、効率が所定値より大きくなった状態で、より効率的な電力伝送を行うことができる。また、実施形態によれば、ペアリングに必要な情報を要求電力、バッテリ電圧、および車両ＩＤの最小限の情報にするだけで、車両を判別して適切な電力制御を実行できる。

また実施形態では、ペアリングに必要な情報を車両ＩＤ、要求電力、バッテリ電圧といった最小限の情報にすることで、車両を適切に判別し、且つ適切な電力制御が実現できる。また、実施形態によれば、小電力となるサーチパルスに基づいて結合状態を推定することで、電力伝送の開始タイミングを適切にサーチすることができる。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…非接触電力伝送システム、１００…給電装置、１１０…送電装置、１１２…電源部、１１４…送電電力変換部、１１６…送電部、１１８…送電側制御部、１１８Ａ、２１５Ａ…電圧検出部、１２０、２１６…通信制御部、１３０…給電側通信部、２００…車両、２１０…受電装置、２１１…受電部、２１２…受電電力変換部、２１３…電力変換部、２１４…蓄電部、２１５…受電側制御部、２１６…通信制御部、２１７…位置検出部、２２０…回転電機、２３０…車両側通信部、２４０…検知デバイス、２５０…車両センサ、２６０…運転制御部

Claims (6)

1. 移動体の移動路に設置された給電装置から前記移動体に設置された受電装置に非接触で給電する非接触電力伝送システムであって、
   前記受電装置は、
   前記給電装置の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部により検出された前記給電装置と磁界結合による通信を実行してペアリングを行い、ペアリングを行った前記給電装置から得られる電力に基づく受電制御を行う受電側制御部と、を備え、
   前記給電装置は、
   前記受電装置からの信号に基づく磁界結合によって発生する電圧波形を用いて前記受電装置と前記通信を実行してペアリングされた前記受電装置からの要求電力に対応する電力を前記受電装置に供給する給電側制御部を備える、
   非接触電力伝送システム。
2. 前記給電装置と前記受電装置とのそれぞれに、受信した信号によって発生した電圧を分圧する分圧部を備え、
   前記分圧部により前記電圧の波形を矩形波にしてビット列の情報を取得させる、
   請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
3. 前記受電側制御部は、
   前記受電装置からの信号の位相シフト量が閾値未満となるように制御する、
   請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
4. 前記移動体は、周辺状況を認識するための検知デバイスと、前記検知デバイスの出力に基づいて前記移動体の速度と操舵とのうち、少なくとも操舵を制御する運転制御部とを備え、
   前記運転制御部により前記移動路の中央を前記移動体が走行するように制御される運転制御に基づいて、前記位置検出部により検出された前記給電装置の位置に対応する位置に前記移動体を位置決めする、
   請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
5. 前記給電装置は、
   前記受電装置との電力伝送の効率が所定値以下の場合に前記受電装置との通信を行い、
   前記効率が前記所定値より大きくなった場合に前記受電装置に対する給電制御を行う、
   請求項１に記載の非接触電力伝送システム。
6. 移動体の移動路に設置された給電装置から前記移動体に設置された受電装置に非接触で給電する非接触電力伝送方法であって、
   前記受電装置が、
   前記給電装置の位置を検出し、
   検出した前記給電装置と弱磁界結合による通信を実行してペアリングを行い、
   ペアリングを行った前記給電装置から得られる電力に基づく受電制御を行い、
   前記給電装置が、
   前記受電装置からの信号に基づく磁界結合によって発生する電圧波形を用いて前記受電装置と前記通信を実行して前記ペアリングを行い、
   前記ペアリングによりペアリングされた前記受電装置からの要求電力に対応する電力を前記受電装置に供給する、
   非接触電力伝送方法。