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【発明の名称】 電動車両用充電システム
【発明者】 【氏名】林 清孝

【氏名】小澤 晃

【氏名】曽根 利浩

【氏名】島田 道夫
【要約】 【課題】給電カプラと受電カプラとの結合時において異物等を挟み込みことがなく、支障無くこれらを結合させることのできる電動車両用充電システムを提供することを目的とする。

【解決手段】給電カプラ４０側に設けられた受発光素子９６は、受電カプラ１１８側に設けられたリフレクタ１３２の位置を検出し、前記リフレクタ１３２の検出状態を維持したまま給電カプラ４０を移動させ、受電カプラ１１８に結合させる。リフレクタ１３２を検出しない場合には、これらの間に障害物があるものと判断し、給電カプラ４０の移動動作を停止する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】電動車両に設けられた受電カプラに対して充電装置の給電カプラを結合し、前記電動車両に搭載されたバッテリの充電を行う電動車両用充電システムであって、前記電動車両は、前記受電カプラの近傍に配設される被検出物を備え、前記充電装置は、前記給電カプラの近傍に配設され、前記被検出物を検出する検出器と、前記給電カプラを前記受電カプラに結合させるべく変位させる変位機構と、前記変位機構を制御するとともに、前記変位機構による前記給電カプラの変位中に前記検出器が前記被検出物を検出しない状態となったとき、前記変位機構の変位動作を停止させる制御手段とを備えることを特徴とする電動車両用充電システム。
【請求項２】請求項１記載のシステムにおいて、前記制御手段は、前記変位機構による前記給電カプラの変位中に前記検出器が前記被検出物を検出しない状態となったとき、前記給電カプラを変位前の状態に復帰させた後、その変位動作を停止させることを特徴とする電動車両用充電システム。
【請求項３】請求項１記載のシステムにおいて、前記制御手段は、前記変位機構による前記給電カプラの変位中に前記検出器が前記被検出物を検出しない状態となったとき、前記給電カプラを変位前の状態に復帰させた後、前記給電カプラを受電カプラに結合させる動作制御を再度行うことを特徴とする電動車両用充電システム。
【請求項４】請求項１記載のシステムにおいて、前記制御手段は、前記変位機構による前記給電カプラの変位中に前記検出器が前記被検出物を検出しない状態となったとき、前記変位機構の変位動作を停止させ、前記検出器が前記被検出物を再度検出した後、前記給電カプラを受電カプラに結合させる動作制御を再度行うことを特徴とする電動車両用充電システム。
【請求項５】請求項１記載のシステムにおいて、前記受電カプラは、充電用リッドを備え、前記被検出物は、前記充電用リッドの全開状態で前記検出器により検出可能となる部位に配設されることを特徴とする電動車両用充電システム。
【請求項６】請求項１記載のシステムにおいて、前記被検出物は、受電カプラの近傍に複数配設され、前記制御手段は、前記各被検出物を前記検出器により検出して前記受電カプラの位置を求めることを特徴とする電動車両用充電システム。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動車両に設けられた受電カプラに対して充電装置の給電カプラを結合し、前記電動車両に搭載されたバッテリの充電を行う電動車両用充電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、化石燃料の枯渇化を抑制し、環境汚染等を回避可能な移送手段として、電動車両の開発が進んでいる。通常、電動車両は、搭載されているバッテリから供給される電力をエネルギとして駆動されるものであり、この電力は、ガソリンの場合と同様に、適宜外部からバッテリに充電しておく必要がある。従って、電動車両は、電力供給ステーションに設置された電力供給用のカプラが嵌合する受電カプラを有している。
【０００３】ここで、電動車両を電力供給ステーションに移動させた際、電力供給用のカプラが受電カプラに自動的に係合し、自動充電が開始されるように構成すれば、それだけ作業者の負担が軽減されることになる。
【０００４】このような処理を可能とする充電装置として、例えば、特開平６−１４４０８号公報に開示された充電装置がある。この従来技術では、電動車両の充電装置に対する２次元位置および姿勢を位置検出器により検出し、充電装置の給電カプラを検出された２次元位置および姿勢に対応して変位させることで電動車両の受電カプラに結合させるように構成している。
【０００５】また、特開平９−１８２２１２号公報に開示された充電装置では、電動車両の正面に配置された充電装置側に電動車両の車幅方向の位置を検出する位置検出器が設けられ、その検出位置に対応させて給電カプラを変位させ、受電カプラに結合させるように構成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来技術では、位置検出器が受電カプラの位置を検出し、その情報に基づいて給電カプラを変位させているだけであるため、例えば、この変位動作中に給電カプラと受電カプラとの間に異物が挿入されるような事態が生じると、給電カプラあるいは受電カプラが損傷してしまうおそれがある。
【０００７】本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであって、給電カプラと受電カプラとの結合時において異物等を挟み込みことがなく、支障なくこれらを結合させることのできる電動車両用充電システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電動車両用充電システムでは、給電カプラの近傍に配設された検出器が受電カプラの近傍に配設された被検出物を検出したとき、その状態を維持しながら変位機構により給電カプラを変位させ、受電カプラに対する結合動作を行う。そして、この動作中において、検出器が被検出物を検出しない状態となったとき、充電装置の制御手段は、給電カプラと受電カプラとの間に異物があると判断し、給電カプラの受電カプラに対する変位動作を停止させる。
【０００９】なお、給電カプラを変位前の状態に復帰させた後に変位動作を停止させることにより、異物の挟み込みを確実に回避することができる。
【００１０】また、給電カプラを変位前の状態に復帰させた後、再度、結合動作を行わせるようにすれば、一時的な異物の挿入に対して、充電装置の動作を継続して行わせることができる。この場合、再度の結合動作に先だって、検出器による被検出物の検出動作を行わせれば、異物の挟み込みをより確実に回避することができる。
【００１１】被検出物は、受電カプラに設けた充電用リッドが全開となった状態で検出される部位に配設すると、異物の１つとしての充電用リッドに給電カプラを接触させてしまう事態を回避することができる。
【００１２】さらに、被検出物を受電カプラの近傍に複数設け、各被検出物の位置から受電カプラの位置を高精度に求めることにより、より正確な結合を実現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本実施形態の電動車両用充電システムが適用される電動車両共用システムの概略説明図である。この電動車両共用システムは、複数の電動車両１０を複数の利用者によって共用することを目的として構築されたものである。例えば、電動車両１０の利用可能範囲１２には、複数台の電動車両１０を確保可能なポート１３が設けられており、自宅や会社の近傍のポート１３から電動車両１０を借り出した利用者は、その電動車両１０に乗車して駅やスーパ等に移動し、所期の目的を達成した後、最寄りのポート１３に電動車両１０を返却する。なお、電動車両１０の利用可能範囲１２内には、電動車両１０の利用状況等に係る情報を通信によって送信するための複数の通信手段１４が設けられており、収集された情報は、当該電動車両共用システムのセンタ１６に送信されて処理される。
【００１４】図２は、各ポート１３の構成を示したものである。ポート１３には、利用者が電動車両１０を借り出しあるいは返却するための乗降場１８と、複数台の電動車両１０をプールする駐車場１９とが設けられ、乗降場１８には、借り出しあるいは返却処理のためのポート端末管制装置２０が設置される。利用者は、例えば、このポート端末管制装置２０において、利用情報等の記録されたＩＣカードを用いて所望の電動車両１０の借り出しあるいは返却を行うことになる。
【００１５】乗降場１８と各駐車場１９との間には、電動車両１０を自動運転にて移動させるための誘導ケーブル２２および磁気ネイル２４が埋設される。また、駐車場１９の１つには、搭載されているバッテリに対して充電を行うための充電装置２６が設置されている。
【００１６】図３および図４は、充電装置２６およびその充電装置２６が設置された駐車場１９に駐車している電動車両１０を示す。充電装置２６は、電動車両１０からの充電指令信号に基づいて電力を供給する一方、電動車両１０からの充電完了信号に基づいて電力の供給を停止する充電器２８と、前記充電器２８に接続され、電動車両１０に対して自動充電を行う充電ロボット３０とから構成される。
【００１７】充電ロボット３０は、ベース３２上に設置される本体部３４と、本体部３４上に一端部が軸支される第１アーム３６と、第１アーム３６の他端部に一端部が軸支される第２アーム３８と、第２アーム３８の他端部に揺動自在に保持される給電カプラ４０とから構成される。この場合、本体部３４は、上下方向（矢印Ｙ方向）に変位可能に構成され、第１アーム３６および第２アーム３８は、夫々本体部３４および第１アーム３６を中心として旋回可能に構成される。従って、第２アーム３８の端部に軸支された給電カプラ４０は、電動車両１０に対して矢印Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の３次元方向に変位可能である。
【００１８】充電ロボット３０のベース３２側には、電動車両１０の受電カプラ１１８までの矢印Ｚ方向の距離を検出する超音波センサ４２が設けられる。また、駐車場１９には、後輪タイヤが載置されたことにより電動車両１０の矢印Ｘ方向およびＺ方向の位置を検出するタイヤ踏力検出センサ４４が設けられる。なお、タイヤ踏力検出センサ４４の代わりに、ＣＣＤカメラ等を用いてもよい。
【００１９】図５〜図８は、充電ロボット３０の給電カプラ４０の構成を示す。給電カプラ４０は、第２アーム３８の端部に第１ブラケット４６を介して装着されている。第１ブラケット４６には、２本のピン部材４８および５０を介して第２ブラケット５２が矢印Ｘ方向（図５および図６の紙面に直交する方向）に変位可能な状態で連結される。第２ブラケット５２には、中間部の外形形状が角柱状に構成されたスリーブ５３が一体に形成されている。スリーブ５３の中空部分には、シャフト５４が摺動自在に挿入されている。また、スリーブ５３の第１ブラケット４６から離間した端部開口部には、外形形状が円形に拡径された爪部５６が形成される。
【００２０】第２ブラケット５２を貫通するシャフト５４の一端部には、板状部材５８を介してストッパピン６０が連結される。このストッパピン６０が第１ブラケット４６に形成された穴部６２に係合することで、給電カプラ４０の矢印Ｘ方向に対する変位が阻止される。なお、シャフト５４の一端部に近接して、前記シャフト５４の軸線方向に対する変位を検出するリミットスイッチ６３が配設されている。シャフト５４の他端部には、ボール６４が係合する。ボール６４の近傍にはカラー６６が係合しており、このカラー６６とスリーブ５３に形成された爪部５６との間には、スプリング６８が設けられる。
【００２１】シャフト５４の端部に設けられたボール６４は、軸受け部材７０を介して給電カプラ本体７２を揺動自在に支持する。給電カプラ本体７２は、軸受け部材７０を支持するブラケット７３と、ブラケット７３に連結されるコア部７４と、コア部７４の電動車両１０側に突出する部位に巻装される給電コイル７６とを備える。ブラケット７３は、中央部が円筒状に構成され、その内周部には、第２ブラケット５２の爪部５６に係合するドーナツ状のストッパリング７８が設けられる。また、ブラケット７３には、放射状に配置される４本のスプリング８０、８２、８４、８６を保持するホルダ７５が連結される。これらのスプリング８０、８２、８４、８６は、端部がスリーブ５３の角柱状に構成される外周部に当接する。
【００２２】以上のように構成される給電カプラ４０は、その外周部がケーシング８８によって囲繞されている。なお、電動車両１０側のケーシング８８の内周部には、軸部材９０を介して３組の係合爪９２が設けられる。これらの係合爪９２は、充電時において電動車両１０側に係合するものであり、ブラケット７３と係合爪９２の端部との間に配設されたスプリング９４により揺動可能である。また、給電カプラ４０の電動車両１０側端部には、電動車両１０との係合時において、相互の位置等を確認するための受発光素子９６が配設されるとともに、充電に係る種々の信号、例えば、電動車両１０からの充電開始指令信号や充電完了信号等のやり取りを行うための受発光素子９８が配設される。
【００２３】図９は、前記のように構成される充電ロボット３０の制御回路の構成を示す。この制御回路は、充電ロボット３０の動作制御を行う充電ロボット制御部９９と、電動車両１０からの制御信号に基づいて充電制御を行う充電制御部１０１とを備える。充電ロボット制御部９９には、超音波センサ４２、タイヤ踏力検出センサ４４および受発光素子９６が接続されており、本体部３４、第１アーム３６、第２アーム３８の動作制御を行う。充電制御部１０１には、充電器２８、給電コイル７６および受発光素子９８が接続される。
【００２４】一方、充電装置２６によって自動充電可能な電動車両１０は、図１０に示すように構成される。すなわち、電動車両１０は、運転制御および充電制御を含む全体制御を行う車両制御用ＥＣＵ１００と、駆動用の電力を保持するバッテリ１０２と、バッテリ１０２から供給される電力に基づいて当該電動車両１０を駆動する電動モータ１０４とを備える。また、車両制御用ＥＣＵ１００には、外部と通信を行う通信ユニット１０６、自動運転を行うためのブレーキ制御部１０８、ステアリング制御部１１０、ポート１３（図２参照）内に埋設された誘導ケーブル２２を検出するためのセンサ１１２、１１４、磁気ネイル２４を検出するためのセンサ１１６が接続される。
【００２５】センサ１１２、１１４は、誘導ケーブル２２（図２参照）に流れる交流電流によって発生する磁界を検出するもので、後輪軸に沿って左右一対設けられる。電動車両１０が誘導ケーブル２２上を走行しているときは、左右のセンサ１１２、１１４の出力値が一致するが、誘導ケーブル２２から左右に変位した場合、片側のセンサ１１２、１１４の出力信号が他方のセンサ１１２、１１４の出力より大きくなるため、電動車両１０が誘導経路上を走行していないことが検出される。
【００２６】センサ１１６は、誘導経路に埋設された磁石（磁気ネイル２４）から発生する磁界を検出するもので、電動車両１０が磁気ネイル２４上を通過した瞬間に出力信号を発生する。なお、センサ１１６は、磁気ネイル２４が誘導ケーブル２２の埋設位置から右または左に所定間隔ずれた位置に埋設されているのに対応して、電動車両１０の中心線からずれた位置に設置されている。
【００２７】ここで、誘導ケーブル２２は、電動車両１０が誘導経路から左右にずれたことを検出するための機能しか有していないが、磁気ネイル２４は、電動車両１０の走行方向の位置、例えば、電動車両１０の停止位置等を正確に検出するための機能を有している。また、磁気ネイル２４は、誘導ケーブル２２で定義される誘導経路が急に曲がるような場合にも補助的に使用される。
【００２８】一方、センサ１１２、１１４および１１６は、磁界を検出するものであるため、磁気的外乱の影響を排除すべく、電動車両１０への取り付けに当たっては、磁性体から離れた位置に取り付けられることが望ましく、例えば、その取付部材として樹脂性のものを使用する等の工夫を施すと好適である。また、電動車両１０には、「外輪差」があるため、操舵輪（前輪）ではなく、後輪の軸上にセンサ１１２、１１４および１１６を設け、後輪軸上を誘導経路の目標として制御させることにより、自動走行の軌跡追従精度を向上させることができる。
【００２９】また、電動車両１０には、充電装置２６を用いてバッテリ１０２の充電を行うための受電カプラ１１８と、前記受電カプラ１１８を保護するための充電用リッド１２０の開閉を行う充電用リッド開閉装置１２２とが設けられる。受電カプラ１１８は、図１１に示すように、コア部１２４に受電コイル１２６を巻装して構成されており、受電コイル１２６は、整流器１２７およびコンタクタ１２９を介してバッテリ１０２に接続されている。なお、コア部１２４には、給電カプラ４０のコア部７４に設けられた受発光素子９６からの光信号を反射するリフレクタ１３２、１３３が設けられるとともに、受発光素子９８との間で光信号の授受を行う受発光素子１３４が設けられる。
【００３０】充電用リッド開閉装置１２２は、図１２および図１３に示すように構成される。すなわち、充電用リッド開閉装置１２２は、ケーシング１２３によって囲繞されており、ケーシング１２３より突出する回転軸部１２５の両端部には、ブラケット１２８、１３０を介して充電用リッド１２０と一体に構成されるステー１３１、１３５が連結される。
【００３１】ケーシング１２３内には、車両制御用ＥＣＵ１００から供給される充電用リッド１２０の開閉指令信号に基づいて駆動軸部１３６を回転するモータ１３８が配設される。モータ１３８の駆動軸部１３６には、ウォーム１４０が連結され、このウォーム１４０に対してウォームホイール１４２が噛合する。ウォームホイール１４２には、径の異なる複数のギアが交互に噛合するギアトレイン１４４が連結し、いわゆる、減速機構を構成している。ギアトレイン１４４の最終段のギア１４６には、外周にギアが形成されたベースプレート１４８が噛合する。
【００３２】ベースプレート１４８の中央部には、充電用リッド１２０の回転軸部１２５が回転自在な状態で挿入される。ベースプレート１４８の一方の面には、回転軸を中心として複数の溝部１５０が形成され、各溝部１５０には、ボール部材１５２が係合する。一方、回転軸部１２５には、ベースプレート１４８に対向してスライドカラー１５４が軸支される。スライドカラー１５４は、回転軸部１２５に形成された係合面１５６に係合するとともに、回転軸部１２５の軸線方向に変位可能に構成される。回転軸部１２５には、カラー１５７が固定されており、このカラー１５７とスライドカラー１５４との間には、スプリング１５９が配設される。スライドカラー１５４のベースプレート１４８に対向する面には、前記溝部１５０に対応する部位および溝部１５０間にボール部材１５２が係合する係合溝１５８が形成される。係合溝１５８は、ボール部材１５２が係脱可能なように円錐状に形成される。
【００３３】回転軸部１２５には、さらに、ドグ１６４が固定されている。一方、ケーシング１２３側には、ドグ１６４の回転軸部１２５による所定角度の回転を検知する充電用リッド開閉検知センサ１６６が設けられる。
【００３４】本実施形態の電動車両共用システムは、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。
【００３５】先ず、当該電動車両共用システムを用いた電動車両１０の貸出し処理につき、図１および図２に基づいて概略的に説明する。
【００３６】利用者は、任意のポート１３の乗降場１８において、ポート端末管制装置２０を用いて、例えば、ＩＣカードによるＩＤ情報の照合を行った後、電動車両１０を選択する。利用者によって選択された電動車両１０は、駐車場１９内に埋設された誘導ケーブル２２および磁気ネイル２４に導かれ、乗降場１８まで自動運転で移動する。
【００３７】この場合、電動車両１０には、図１０に示すように、後輪軸に沿って対称となる位置にセンサ１１２、１１４が配置されている。車両制御用ＥＣＵ１００は、誘導ケーブル２２に流れる電流によって発生し、センサ１１２、１１４で検出された各磁界の強さが等しくなるように、ステアリング制御部１１０を制御し、当該電動車両１０を誘導ケーブル２２に沿って乗降場１８まで誘導する。また、車両制御用ＥＣＵ１００は、センサ１１６により検出された磁気ネイル２４が発生する磁界の強さに基づき、電動車両１０の進行方向に対する位置を検出し、当該電動車両１０が乗降場１８に到達した時点でブレーキ制御部１０８を制御し、電動車両１０を停止させる。
【００３８】電動車両１０が乗降場１８に到達すると、自動運転のモードが解除される。その後、利用者は、当該電動車両１０に乗車し、目的地まで移動することになる。
【００３９】次に、図１４に示すフローチャートに従い、電動車両１０を返却し、所定の駐車場１９に待機させる場合について説明する。
【００４０】利用者は、任意のポート１３の乗降場１８において降車した後、ポート端末管制装置２０を操作して返却処理を行う（ステップＳ１）。ポート端末管制装置２０は、利用者による返却処理が完了すると、当該電動車両１０を駐車場１９の充電装置２６が設置された場所（充電ポート）まで自動運転により移動させる（ステップＳ２）。この移動制御は、電動車両１０の貸出し処理の場合と同様に、駐車場１９内に埋設した誘導ケーブル２２および磁気ネイル２４を用いて行われる。
【００４１】充電ポートには、図３に示すように、充電装置２６と、電動車両１０の位置を検出するためのタイヤ踏力検出センサ４４とが設置されている。タイヤ踏力検出センサ４４は、充電装置２６に対して電動車両１０の受電カプラ１１８が矢印Ｘ方向およびＺ方向の所定範囲内にあるか否かを検出する（ステップＳ３）。
【００４２】充電装置２６は、タイヤ踏力検出センサ４４からの検出信号に基づき、電動車両１０が充電装置２６の給電カプラ４０の嵌合可能位置にあるか否かを判定する（ステップＳ４）。嵌合可能位置にないと判定された場合には、電動車両１０の充電ポートに対する停車位置の調整を行い（ステップＳ５）、ステップＳ３およびＳ４の処理を繰り返す。
【００４３】ステップＳ４において、給電カプラ４０が嵌合可能と判定された場合、電動車両１０の充電用リッド１２０が自動開成される（ステップＳ６）。その動作を図１５に示すフローチャートに従って説明する。
【００４４】電動車両１０における車両制御用ＥＣＵ１００は、充電装置２６からのリッド開成指令信号を受信すると（ステップＳ６ａ）、充電用リッド開閉装置１２２を構成するモータ１３８を充電用リッド１２０の開方向に駆動する（ステップＳ６ｂ）。
【００４５】この場合、モータ１３８の駆動軸部１３６に連結されたウォーム１４０が回転し、それに噛合するウォームホイール１４２を含む減速機構を構成するギアトレイン１４４を介してベースプレート１４８が回転する。ベースプレート１４８には、ボール部材１５２を介してスライドカラー１５４が同軸上に連結されており、スライドカラー１５４の回転に伴い、それに係合する回転軸部１２５が回転する。従って、回転軸部１２５にブラケット１２８およびステー１３１を介して連結された充電用リッド１２０が開成されることになる。
【００４６】一方、車両制御用ＥＣＵ１００は、モータ１３８の駆動電流を検出し（ステップＳ６ｃ）、その電流値が所定値以上となったとき（ステップＳ６ｄ）、すなわち、モータ１３８に所定以上の負荷がかかったとき、充電用リッド１２０が全開状態になったものと判断し、モータ１３８を停止する（ステップＳ６ｅ）。
【００４７】充電用リッド１２０が開成された後、充電装置２６を構成する充電ロボット３０が駆動され、給電カプラ４０が電動車両１０の受電カプラ１１８に嵌合される（ステップＳ７）。その動作を図１６に示すフローチャートに従って説明する。
【００４８】充電ロボット３０のベース３２側に設けられた超音波センサ４２は、充電ロボット３０から電動車両１０の受動カプラ１１８までの距離を検出する（ステップＳ７ａ）。充電ロボット３０における充電ロボット制御部９９は、検出された電動車両１０までの距離に基づいて第１アーム３６および第２アーム３８を駆動し、受発光素子９６による位置検出が可能となる位置まで給電カプラ４０を矢印Ｚ方向に移動させて受電カプラ１１８に接近させる（ステップＳ７ｂ）。次いで、Ｚ方向の位置を固定した状態で、給電カプラ４０をＸ方向およびＹ方向に移動させ、受電カプラ１１８に設けたリフレクタ１３２、１３３からの反射光を探索する（ステップＳ７ｃ、Ｓ７ｄ）。
【００４９】すなわち、給電カプラ４０に設けられた受発光素子９６から受電カプラ１１８に対して光を射出し、受電カプラ１１８側に設けられたリフレクタ１３２による反射光を受発光素子９６で受光できる位置を探索する。そして、充電ロボット制御部９９は、リフレクタ１３２からの反射光を受光したときの給電カプラ４０の位置Ｏ１（ｘ１，ｙ１）（図１７参照）を記憶する（ステップＳ７ｅ）。なお、位置Ｏ１（ｘ１，ｙ１）は、充電ロボット３０側の受発光素子９６から射出された光を所定の面積を有するリフレクタ１３２の近傍で走査させ、反射光を受光した範囲の中心座標として求めるものとする。
【００５０】同様に、給電カプラ４０をＸ方向およびＹ方向に移動させ、受発光素子９６によりリフレクタ１３３の反射光を受光できる範囲を走査し、受光した範囲の中心座標を給電カプラ４０のリフレクタ１３３に対する位置Ｏ２（ｘ２，ｙ２）として求め、記憶する（ステップＳ７ｃ〜Ｓ７ｆ）。
【００５１】次に、各リフレクタ１３２、１３３に対する給電カプラ４０の２つの位置Ｏ１およびＯ２から、受電カプラ１１８の中心の位置Ｏ（ｘ０，ｙ０）を算出する（ステップＳ７ｇ）。この場合、図１７に示すように、リフレクタ１３２および１３３の中心を結んだ直線上の中点に受電カプラ１１８の中心の位置Ｏ（ｘ０，ｙ０）があるものとすると、位置Ｏ（ｘ０，ｙ０）は、ｘ０＝（ｘ１＋ｘ２）／２ｙ０＝（ｙ１＋ｙ２）／２として求めることができる。
【００５２】ここで、充電ロボット３０における給電カプラ４０の中心の位置Ｏ′（ｘ０′，ｙ０′）が、受発光素子９６の位置を基準として予め分かっているものとすると、受発光素子９６の位置をリフレクタ１３２の中心の位置Ｏ１（ｘ１，ｙ１）に一致させたときの給電カプラ４０の中心の位置Ｏ′（ｘ０′，ｙ０′）と、受電カプラ１１８の中心の位置Ｏ（ｘ０，ｙ０）とのずれ量を求めることができる。
【００５３】そこで、前記のずれ量を求め、このずれ量を補正すべく、給電カプラ４０を矢印Ｘ方向および矢印Ｙ方向に変位させることで位置修正を行う（ステップＳ７ｈ）。この結果、例えば、電動車両１０が充電ロボット３０に対して傾斜して駐車しているような場合であっても、受電カプラ１１８の中心と給電カプラ４０の中心とのＸ座標およびＹ座標を一致させることができる。なお、リフレクタ１３２は、所定の面積を有しているため、位置修正を行った後においても受発光素子９６からの光を常時受光可能な状態となっている。
【００５４】ここで、受電カプラ１１８の中心位置は、離間する２カ所以上にリフレクタを配置し、それらの位置を検出することで高精度に求めることができる。例えば、図１８に示すように、受電カプラ１１８の充電用リッド１２０側の端部と、充電用リッド１２０から離間する側の下端部とにリフレクタ１３５ａおよび１３５ｂを配置し、あるいは、図１９に示すように、充電用リッド１２０側の２カ所と充電用リッド１２０から離間する側の下端部の１カ所とにリフレクタ１３７ａ〜１３７ｃを配置し、これらの位置を検出して受電カプラ１１８の中心位置を高精度に求めることができる。
【００５５】次に、充電ロボット制御部９９は、Ｘ座標およびＹ座標を一定に保持させたまま第１アーム３６および第２アーム３８を駆動させ、給電カプラ４０を電動車両１０の受電カプラ１１８側に移動させる（ステップＳ７ｉ）。
【００５６】この場合、充電装置２６は、受電カプラ１１８のリフレクタ１３２からの反射光の有無を常時監視しており（ステップＳ７ｊ）、反射光があり、且つ、給電カプラ４０が受電カプラ１１８に嵌合されるまで、給電カプラ４０の移動動作を継続する（ステップＳ７ｋ）。
【００５７】すなわち、図２０に示すように、給電カプラ４０は、受電カプラ１１８に向かって矢印Ｚ方向に移動するが、例えば、給電カプラ４０の移動中に充電用リッド１２０が閉塞されるような事態が発生すると、受発光素子９６と充電用リッド１２０側に配置されたリフレクタ１３２との間の光路Ｌが遮られるため（２点鎖線参照）、リフレクタ１３２からの反射光なしの場合（ステップＳ７ｊ）、充電ロボット制御部９９は、その経路中に障害物があると判断し、給電カプラ４０を原点位置（待機位置）へ復帰させた後、給電カプラ４０の移動動作を停止させる（ステップＳ７ｎ）。なお、リフレクタ１３２を充電用リッド１２０の取付側に設けることにより、例えば、図２１に示すように、スライド方式の充電用リッド１２０の場合においても、充電用リッド１２０が予期せぬ閉塞状態となったことを検知し、事前に給電カプラ４０の移動動作を停止させることができる。また、充電用リッド１２０以外の障害物が給電カプラ４０と受電カプラ１１８との間に挟設された場合も、同様にして給電カプラ４０の移動動作を停止させることにより、障害物による給電カプラ４０あるいは受電カプラ１１８等の損傷を未然に回避することができる。
【００５８】このように、充電ロボット制御部９９が給電カプラ４０と受電カプラ１１８との間に障害物を検出した場合、給電カプラ４０を充電ロボット３０の原点位置に復帰させて停止させるようにすれば、障害物による干渉を確実に回避することができるとともに、その障害物を除去するための操作を容易なものとすることもできる。
【００５９】また、ステップＳ７ｊにおいて障害物を検出したとき、給電カプラ４０を一旦充電ロボット３０の原点位置まで復帰させた後、再度受電カプラ１１８に対する結合動作を継続させるようにし、あるいは、障害物を検出したとき、給電カプラ４０をその場で停止させ、受発光素子９６がリフレクタ１３２を再検知した後、再度結合動作を継続させるようにすることにより、障害物が自然回避された際の結合動作を速やかに行うことができるため、効率的である。
【００６０】次に、給電カプラ４０が受電カプラ１１８に嵌合される際の動作について説明する。
【００６１】図５において、給電カプラ４０が受電カプラ１１８側に移動し、その先端部（コア部７４近傍）が受電カプラ１１８の先端部（コア部１２４近傍）によって押圧されると、給電カプラ４０側の給電カプラ本体７２がシャフト５４とともに第１ブラケット４６側に変位する。このとき、給電カプラ本体７２に設けられたストッパリング７８の爪部５６に対する係合が解除されるとともに、第１ブラケット４６の穴部６２に保持されていたストッパピン６０の第１ブラケット４６に対する係合が解除される。この結果、給電カプラ本体７２は、シャフト５４に装着されたボール６４を中心として揺動自在になるとともに、電動車両１０に沿った矢印Ｘ方向に対して少量変位自在な状態となる。
【００６２】この場合、給電カプラ４０が受電カプラ１１８に押圧された際、微小な位置ずれがあったとしても、給電カプラ４０が受電カプラ１１８に倣って好適な状態で嵌合されることになる（図６、図７参照）。また、給電カプラ４０は、受電カプラ１１８に嵌合されるまでは固定された状態となっているため、給電カプラ４０の受電カプラ１１８に対する移動中に給電カプラ４０が揺動することがなく、従って、係合直前において給電カプラ４０が不適切な状態となる事態を回避することができ、一層良好な係合状態を得ることができる。
【００６３】以上のようにして嵌合した後、給電カプラ４０がさらに受電カプラ１１８側に押圧されると、シャフト５４の端部がリミットスイッチ６３に当接し、これによって給電カプラ４０が受電カプラ１１８に確実に嵌合したことが検出される。
【００６４】嵌合状態が検出されると、充電装置２６は、給電カプラ４０の移動動作を停止させ（ステップＳ７ｍ）、これによって嵌合が完了する。
【００６５】給電カプラ４０が受電カプラ１１８に対して正常に嵌合した場合、充電制御が開始される（ステップＳ８）。この動作について、図２２に示すフローチャートに従って説明する。
【００６６】電動車両１０に搭載された車両制御用ＥＣＵ１００は、バッテリ１０２の充電状態をチェックし、受電カプラ１１８に設けられた受発光素子１３４から給電カプラ４０に設けられた受発光素子９８に対して充電開始指令信号を送信する（ステップＳ８ａ）。充電開始信号を受信した充電装置２６の充電制御部１０１は、給電カプラ４０の給電コイル７６に対して充電器２８からの電流を供給する。この電流によって生じた磁界は、受電カプラ１１８の受電コイル１２６に対して電流を発生させる。発生した電流は、整流器１２７によって直流とされた後、車両制御用ＥＣＵ１００によって導通されたコンタクタ１２９を介してバッテリ１０２に供給されることにより、充電が行われる（ステップＳ８ｂ）。
【００６７】この場合、給電カプラ４０は、受電カプラ１１８に対して矢印Ｘ方向に少量変位自在であるとともに、揺動自在となっているため、充電中において電動車両１０に位置変動があったとしても、受電カプラ１１８等を損傷することなく、良好な状態で充電動作を継続させることができる。
【００６８】車両制御用ＥＣＵ１００は、バッテリ１０２の充電状態を常時チェックし、満充電を検知したとき、受発光素子１３４を介して充電装置２６に充電完了信号を送信するとともに、コンタクタ１２９をオフにする（ステップＳ８ｃ）。充電完了信号を受信した充電装置２６は、給電コイル７６に対する電流の供給を停止し、充電が完了する（ステップＳ８ｄ）。
【００６９】以上のようにして充電が完了した後、充電ロボット３０による給電カプラ４０の嵌合解除制御が行われる（ステップＳ９）。この動作について、図２３に示すフローチャートに従って説明する。
【００７０】充電装置２６の受電ロボット制御部９９は、充電ロボット３０の本体部３４、第１アーム３６、第２アーム３８に取り付けられた図示しないセンサからの信号に基づき、嵌合状態にある給電カプラ４０のＸ方向およびＹ方向の位置を検出する（ステップＳ９ａ）。次いで、検出されたＸ方向およびＹ方向の位置を維持した状態で、第１アーム３６および第２アーム３８を駆動することにより、給電カプラ４０をＺ方向に移動させる（ステップＳ９ｂ）。このように制御を行うことにより、受電カプラ１１８を損傷することなく給電カプラ４０の嵌合を解除することができる。なお、給電カプラ４０は、受電カプラ１１８から離間すると、スプリング６８の弾発力によってストッパリング７８がスリーブ５３の爪部５６に係合し、固定状態に復帰される。給電カプラ４０が受電カプラ１１８から所定距離離間したことを検知した後（ステップＳ９ｃ）、本体部３４、第１アーム３６および第２アーム３８をＸ、Ｙ、Ｚの各方向の原点まで移動させることにより、充電ロボット３０を原点復帰させる（ステップＳ９ｄ）。
【００７１】次に、充電用リッド１２０を閉塞させる制御を行う（ステップＳ１０）。その動作につき、図１５に示すフローチャートに従って説明する。
【００７２】充電ロボット３０の給電カプラ４０が電動車両１０から十分に離間し、車両制御用ＥＣＵ１００から充電用リッド１２０のリッド閉塞指令信号が供給されると（ステップＳ１０ａ）、充電用リッド開閉装置１２２を構成するモータ１３８が充電用リッド１２０を閉塞する方向に回転駆動される（ステップＳ１０ｂ）。
【００７３】この場合、充電用リッド１２０の開成時と同様に、モータ１３８の駆動軸部１３６に連結されたギアトレイン１４４を介してベースプレート１４８が回転する。ベースプレート１４８の回転は、ボール部材１５２を介してスライドカラー１５４を回転させ、スライドカラー１５４に係合する回転軸部１２５が回転し、充電用リッド１２０が閉塞される。
【００７４】一方、車両制御用ＥＣＵ１００は、モータ１３８の駆動電流を検出し（ステップＳ１０ｃ）、その電流値が所定値以上となったとき（ステップＳ１０ｄ）、充電用リッド１２０が完全に閉塞状態になったものと判断し、モータ１３８を停止する（ステップＳ１０ｅ）。
【００７５】なお、開成状態にある充電用リッド１２０は、手動によって強制的に閉塞させることができる。すなわち、電動車両１０の利用者等が充電用リッド１２０を閉塞方向に変位させ、回転軸部１２５に所定以上の力が付与されると、スライドカラー１５４がスプリング１５９の押圧力に抗し回転軸部１２５に沿って変位するため、ボール部材１５２の係合溝１５８による係止状態が解除される。従って、ベースプレート１４８が回転しない状態で回転軸部１２５およびスライドカラー１５４が回転し、充電用リッド１２０が閉塞方向に変位する。
【００７６】充電用リッド１２０が閉塞方向に所定角度だけ回転されると、回転軸部１２５とともに回転するドグ１６４が充電用リッド開閉検知センサ１６６によって検知され、充電用リッド１２０が閉操作されていることが車両制御用ＥＣＵ１００によって認識される（ステップＳ１０ｆ）。そこで、車両制御用ＥＣＵ１００は、モータ１３８を充電用リッド１２０の閉塞方向に回転駆動する（ステップＳ１０ｂ）。この場合、ベースプレート１４８が所定角度だけ回転すると、ボール部材１５２が係合溝１５８に再び係合するため、ベースプレート１４８とスライドカラー１５４とが連結される。従って、充電用リッド１２０は、モータ１３８によって強制的に閉塞方向に変位されることになる。
【００７７】以下、充電用リッド１２０を自動閉塞する場合と同様に、車両制御用ＥＣＵ１００がモータ１３８の駆動電流を検出し（ステップＳ１０ｃ）、その電流値が所定値以上となったとき（ステップＳ１０ｄ）、充電用リッド１２０が完全に閉塞状態になったものと判断し、モータ１３８を停止する（ステップＳ１０ｅ）。
【００７８】以上のようにして充電用リッド１２０が閉塞された電動車両１０は、駐車場１９内の貸出し待機位置に移動する（ステップＳ１１）。
【００７９】本発明では、電動車両（１０）に設けられた受電カプラ（１１８）に対して充電装置（２６）の給電カプラ（４０）を結合し、前記電動車両に搭載されたバッテリ（１０２）の充電を行う電動車両用充電システムであって、前記電動車両は、前記受電カプラの近傍に配設される被検出物（リフレクタ１３２）を備え、前記充電装置は、前記給電カプラの近傍に配設され、前記被検出物を検出する検出器（受発光素子９６）と、前記給電カプラを前記受電カプラに結合させるべく変位させる変位機構（本体部３４、第１アーム３６、第２アーム３８）と、前記変位機構を制御するとともに、前記変位機構による前記給電カプラの変位中に前記検出器が前記被検出物を検出しない状態となったとき、前記変位機構の変位動作を停止させる制御手段（充電ロボット制御部９９）とを備えて構成される。
【００８０】また、本発明では、制御手段が、前記変位機構による前記給電カプラの変位中に前記検出器が前記被検出物を検出しない状態となったとき、前記給電カプラを変位前の状態に復帰させた後、その変位動作を停止させるように構成される。
【００８１】また、本発明では、制御手段が、前記変位機構による前記給電カプラの変位中に前記検出器が前記被検出物を検出しない状態となったとき、前記給電カプラを変位前の状態に復帰させた後、前記給電カプラを受電カプラに結合させる動作制御を再度行うように構成される。
【００８２】また、本発明では、制御手段が、前記変位機構による前記給電カプラの変位中に前記検出器が前記被検出物を検出しない状態となったとき、前記変位機構の変位動作を停止させ、前記検出器が前記被検出物を再度検出した後、前記給電カプラを受電カプラに結合させる動作制御を再度行うように構成される。
【００８３】さらに、本発明では、受電カプラが、充電用リッド（１２０）を備え、前記被検出物は、前記充電用リッドの全開状態で前記検出器により検出可能となる部位に配設されるように構成される。
【００８４】さらにまた、本発明では、被検出物（リフレクタ１３２、１３３）が、受電カプラの近傍に複数配設され、制御手段が、前記各被検出物を前記検出器により検出して前記受電カプラの位置を求めるように構成される。
【００８５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電動車両用充電システムによれば、給電カプラを電動車両の受電カプラに向けて移動させる間、給電カプラ側の検出器が受電カプラ側の被検出物を検出しない状態となったとき、これらの間に障害物があるものと判断し、給電カプラの移動動作を停止するようにしている。従って、給電カプラを受電カプラに結合させる際、誤って障害物を挟んでしまうといった事態を未然に回避することができる。
【００８６】なお、給電カプラの動作を停止させる際、その変位前の位置まで復帰させて停止させるようにすれば、障害物の除去が容易となり好適である。
【００８７】また、給電カプラを変位前の位置に復帰させた後、結合させる動作を再度行うようにすれば、その間に障害物が除去された場合、効率的に結合動作を継続させることができる。
【００８８】さらに、検出器が障害物を検出した位置で給電カプラの動作を停止させ、障害物の除去を検出した後に再結合させる動作を開始すれば、結合完了までの時間をさらに短縮することができる。
【００８９】ここで、受電カプラ側の被検出物を、受電カプラに設けた充電用リッドの取付端部側に設けることにより、充電用リッドの不用意な閉塞状態を検知して結合動作を停止させることができる。なお、被検出物を複数設けておけば、障害物を検知することができるとともに、給電カプラに対する受電カプラの位置を高精度に求めることができ、好適である。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成１０年９月９日（１９９８．９．９）
【代理人】 【識別番号】１０００７７６６５
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏 （外１名）
【公開番号】 特開２０００−９２６１９（Ｐ２０００−９２６１９Ａ）
【公開日】 平成１２年３月３１日（２０００．３．３１）
【出願番号】 特願平１０−２５５７２４