JP4525331B2 - 車両用マイクロ波送電システム及び車両用マイクロ波送電装置 - Google Patents

Description

本発明は、路面設備等の外部設備から車両等の移動体にマイクロ波を介して電気エネルギーを供給する車両用マイクロ波送電システム、及び、その車両側装置たる車両用マイクロ波送電装置に関する。

道路に沿って設けられた路面設備や人工衛星などの外部設備から、マイクロ波等を車両などの移動体に送信することにより、移動体に電気エネルギーを供給するシステムが提案されている。そのようなシステムであって、電気エネルギーを効率よく利用するシステムとして、例えば特許文献１に開示されている車両用エネルギー供給システムがある。このシステムは、車両のモータジェネレータによる発電において余剰電力が生じた場合に、余剰電力の電気エネルギーを車両側のマイクロ波発生器がマイクロ波に変換し、変換したマイクロ波をマイクロ波送信アンテナを介して車両から路面設備に送信し、路面設備としての例えば街灯等に供給するものである。
特開２００４−２２４２１９号公報

しかしながら、そのような“回生して余剰した電力は、街灯やエネルギー利用設備に供給する”システムは、路面設備と車両との間で相互に電気エネルギーを送受しており、電力の伝送ロスを考慮すると電力を十分に有効に利用しているとは言い難い。とりわけ車両から路面設備へマイクロ波にて電力を送り返す構成については、電力の利用効率を低下させるマイクロ波伝送をさらに繰り返すことになり、電気エネルギーの定量的側面においても有効とは考えにくい。

また、そのようなシステムにおいては、街灯やエネルギー利用設備等の路面設備に加え、車両側に、余剰電力を送り出すために余剰電力をマイクロ波に変換する装置やマイクロ波を送電する装置等が必要となる。また、路面側には、車両側より送電されたマイクロ波を受電し電力へと変換するレクテナ等の設備が必要となる。そのため、システム（設備、インフラストラクチャ）の規模が大規模になり、さらに、そのような大規模なシステムを制御する制御システムも大規模で複雑な構成となる。これらの点は、このようなシステムを実現化する上での障害となるため、改善が望まれている。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、より小規模で簡単なシステム及び制御システムで、電気エネルギーをより有効に利用できる車両用マイクロ波送電システム、及び、その車両側装置たる車両用マイクロ波送電装置を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明に係る車両用マイクロ波送電システム及び車両用マイクロ波送電装置は、車両が走行する路面に敷設される一連の複数の送電アンテナであって、受信手段に対して同時に所定のマイクロ波を出力する送電アンテナと、適正蓄電量設定手段により設定された適正蓄電量に基づいて、前記複数の送電アンテナの各々をオン・オフ制御することにより、車両装置への送電量を制御する送電量制御手段と、を備え、前記送電量制御手段は、前記オン・オフ制御により、前記車両の底面に対向する範囲の前記路面に敷設された前記複数の送電アンテナの一部をオフに制御する場合には、前記車両の底面に対向する範囲の周辺部に近い位置に配置される前記送電アンテナから順次オフに制御する。

このような構成の車両用マイクロ波送電システムにおいては、車両側において車載した蓄電手段に対して、予め適正蓄電量を設定する。適正蓄電量は、例えば、駆動手段のトルク指令（力行／回生を示す情報を含む）、蓄電量ＳＯＣ（State Of Charge）等の車両情報に加えて、道路状態（上り/下りの勾配）や標高等の道路情報をも加味して算出する。そして、例えば、時々刻々において車両に設定されたレクテナ（受電素子）等にて受電可能な総電力に対し、車両が必要とする電力が下回る場合は、車両側レクテナ素子の受電面に対応する路面側の送電アンテナからの送電電力を、その電力下回り度合に応じて段階的に減力する。その結果、必要最小限の電力のみをマイクロ波にて路面より車両に送電するので、電力効率が最も良くなる。

また、その適正蓄電量は、例えば“その時々刻々において、想定される最大回生入力があろうとも車載した蓄電機構の蓄電容量を上回る余剰電力が発生しない”という前提を考慮して決定される。したがって、例えば街灯や車両外のエネルギー利用設備を設定する必要が無くなる他、車両においても余剰電力をマイクロ波に変換するユニットやそれを路面側にマイクロ波として送電する機構も必要なくなり、車両側，路面側共における必要なハードウェアが軽減され、同時にシステムもシンプル化することが可能となる。

また、本発明の車両用マイクロ波送電システムにおいては、車両側におけるレクテナ等の受電能力に対して必要な電力が下回り、路面側からの送電電力を下回らせる場合は、これを送電アンテナのオン／オフのみで制御する。また、車両端部側に対応する送電アンテナから段階的にオフとしていく。したがって、シンプルなオン／オフのみで送電アンテナを制御できる。また、車両幅方向における端部から路面側の送電アンテナをオフにしていくので、車両内乗員はもちろん、歩行者等の車両外の人々に対してもマイクロ波の回折による洩れ波に対する安全性を向上することができる。

本発明によれば、より小規模で簡単なシステム及び制御システムで、電気エネルギーをより有効に利用できる車両用マイクロ波送電システム及び車両用マイクロ波送電装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の電動車両用マイクロ波送電システムについて、図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態の電動車両用マイクロ波送電システム１の構成及び利用形態を模式的に示す図であり、図１（Ａ）は上方から見た図であり、図１（Ｂ）は側方から見た図である。

まず、電動車両用マイクロ波送電システム１の構成について説明する。
図１に示すように、電動車両用マイクロ波送電システム１は、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０及び車両側設備（車両用マイクロ波受電装置）２０を有する。

路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０は、インフラ電源ライン１１、マイクロ波発生ユニット１２、マイクロ波送電アンテナ群１３、送受信器１４及びマイクロ波送電アンテナ制御回路１５を有する。

インフラ電源ライン１１は、例えば路面に沿って敷設され、路面に沿って設けられた路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０に電力を供給する電力系統である。

マイクロ波発生ユニット１２は、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５からの制御信号に基づいて、インフラ電源ライン１１より供給された電気エネルギーをマイクロ波生成信号に変換し、マイクロ波送電アンテナ群１３の所望のマイクロ波送電アンテナ１３１に印加する。マイクロ波発生ユニット１２が印加したマイクロ波生成信号に基づいて、各マイクロ波送電アンテナ１３１からマイクロ波が出射される。

したがってマイクロ波発生ユニット１２は、路面を走行する車両２の車体下部に設置されたレクテナ２１でそのマイクロ波が適切に受信されるように、すなわち、車両２の走行位置のマイクロ波送電アンテナ１３１からマイクロ波が出射されるように、マイクロ波送電アンテナ群１３の中の所望のマイクロ波送電アンテナ１３１に対して選択的にマイクロ波生成信号を出力する。また、マイクロ波発生ユニット１２は、所望の数のマイクロ波送電アンテナ１３１を選択的に有効にすることにより、要求される所望の電力が車両２に供給されるようにする。
これら、マイクロ波発生ユニット１２によるマイクロ波送電アンテナ群１３の制御方法は本発明に係る制御方法であり、これについては後に詳細に説明する。

なお、マイクロ波発生ユニット１２、及び、後述する送受信器１４及びマイクロ波送電アンテナ制御回路１５は、図１（Ｂ）に示すように、車両２が走行する路面に所定の間隔で順次敷設されている。

マイクロ波送電アンテナ群１３は、例えば図１（Ａ）に示すような所定の配列で路面に敷設された一連の複数のマイクロ波送電アンテナ１３１である。各マイクロ波送電アンテナ１３１は、マイクロ波発生ユニット１２から印加されるマイクロ波生成信号に基づいてマイクロ波を路面より上方に出射する。各マイクロ波送電アンテナ１３１は、前述したように、路面を走行する車両２がそのマイクロ波送電アンテナ１３１の上方を通過する時に車両２の車体下部に設置されたレクテナ２１に向けてマイクロ波を照射するように、マイクロ波発生ユニット１２から選択的に制御される。

送受信器１４は、路面を走行する車両２の送受信器２６と通信を行うための手段である。この送受信器１４及び後述する車両２の送受信器２６を介して、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０と車両側設備２０との間で相互に、車両２の車両情報及び道路情報（路面情報）の送受信が行われる。

マイクロ波送電アンテナ制御回路１５は、所望の送電量で路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に送電が行われるように、マイクロ波発生ユニット１２を制御する。
本実施形態の電動車両用マイクロ波送電システム１において、本発明に係る路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２への送電量を決定する処理は、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０で、又は車両２側の制御回路で、あるいは、それらに分散して行われる。本実施形態において、この送電量を決定する処理は、車両２の車両側設備２０で行うものとする。したがって、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５は、車両２の車両側設備２０において決定された送電量の情報を、送受信器２６及び送受信器１４を介して受信し、この情報に基づいてマイクロ波発生ユニット１２を制御する。

なお、送電量の決定の処理を路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０側で行う場合には、このマイクロ波送電アンテナ制御回路１５でその処理を行う。
その場合、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５は、送受信器１４を介して車両２と送受したその車両２に関する諸情報、及び、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５内に予めセットされて記憶されるその路面に関する諸情報に基づいて、車両２に供給する電力の量を決定する。そして、決定した電力が車両２に対して実際供給されるように、マイクロ波発生ユニット１２を制御する。マイクロ波送電アンテナ制御回路１５においては、車両２において電力が余剰しないような、すなわち無駄にならないように、供給する電力を決定する。
また、送電量の決定の処理を、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０及び車両２の車両側設備２０で分散して行う場合には、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５は、例えば車両側設備２０の車両側設備制御回路２７と協働して、前述したような処理を行う。

車両側設備２０は、レクテナ２１、蓄電機構２２、モータジェネレータ２３、ＤＣ／ＤＣコンバータ２４、車両電装系用蓄電器２５、送受信器２６及び車両側設備制御回路２７を有する。
なお、車両側設備２０は、電動車両用マイクロ波送電システム１に適用される（電動車両用マイクロ波送電システム１による電力供給サービスを利用する）車両ごとに設けられる。

レクテナ２１は、車両２の車体下部に設けられており、路面から送信されるマイクロ波を受信し、電力を取り出す（電気エネルギーに変換する）回路である。
レクテナ２１は、マイクロ波受電アンテナ及び整流回路を有する。マイクロ波受電アンテナは、路面側に設定したマイクロ波送電アンテナ群１３より送電されたマイクロ波を受信する。整流回路は、複数の入出力フィルタと整流ダイオードにて構成されており、受電アンテナにて受電されたマイクロ波より直流電力を取り出す。
レクテナ２１で変換されて生成された電力は、蓄電機構２２に供給される。また、必要に応じて及びモータジェネレータ２３に供給される。

蓄電機構２２は、車両２を駆動するための電気エネルギーを蓄積するバッテリである。
蓄電機構２２には、路面側設備１０からマイクロ波の形態で供給された電力がレクテナ２１から供給される。また、モータジェネレータ２３が回生駆動されている時には、その回生駆動によりモータジェネレータ２３で生成される電力が供給される。
また、蓄電機構２２に蓄積された電力は、モータジェネレータ２３を駆動（力行駆動）する電力として、モータジェネレータ２３に出力される。また、必要に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ２４を介して車両電装系用蓄電器２５に供給される。

モータジェネレータ２３は、蓄電機構２２又はモータジェネレータ２３から供給される電力により力行駆動されることにより車両２の駆動輪を回転駆動し、車両２を走行させる。また、車両２が回生走行している場合には、車輪の回転により回生駆動されて発電を行い、生成した電力を蓄電機構２２に供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２４は、蓄電機構２２の出力電圧と車両電装系用蓄電器２５の入力電圧とを変換する変換器である。

車両電装系用蓄電器２５は、車両２のエアコンディショナ、ライト、ナビゲーション装置、カーオーディオ等の車両電装品に対して電力を供給するための蓄電池である。車両電装系用蓄電器２５には、必要に応じて、すなわち車両２内における電力消費状況（エアコンディショナやライトの使用／不使用等）に応じて、蓄電機構２２に蓄積されている電力がＤＣ／ＤＣコンバータ２４で電圧変換されて供給される。

送受信器２６は、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０の送受信器１４と通信を行う手段である。
送受信器２６は、例えば、路面側と車両側にてマイクロ波送電時に必要な情報を路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０の送受信器１４に送信する。具体的には、車両２が通過している位置のマイクロ波送電アンテナ１３１を作動させて車両２のレクテナ２１で適切にマイクロ波を受信するために必要な、車両２の位置、車速及びレクテナ面積等に関する情報を送信する。また、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から供給される電気エネルギーの量を決定するために必要な、モータジェネレータ２３のトルク指令値（モータジェネレータ２３が力行駆動か回生駆動かを示す情報を含む）、及び、蓄電機構２２の蓄電量の情報を送信する。

また、送受信器２６は、例えば、予め路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０にセットされている車両２の走行路面に関する情報を、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０の送受信器１４から受信する。具体的には、道路の上り/下りの勾配に関する情報、及び、標高に関する情報等を受信する。

車両側設備制御回路２７は、車両側設備２０が所望の動作をするように車両側設備２０の各部を制御する。本実施形態において特に車両側設備制御回路２７は、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に不足や余剰状態が起きないような適切な量の電気エネルギーが供給されるように、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２の車両側設備２０に供給される電力を制御する処理を行う。車両側設備制御回路２７におけるこの制御処理については、この後段において、電動車両用マイクロ波送電システム１における動作の説明として図２を参照して詳細に説明する。

次に、このような構成の電動車両用マイクロ波送電システム１における車両２への電力供給制御方法について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
なお、以下に説明する制御処理を行えば、最終的には、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０のマイクロ波発生ユニット１２からマイクロ波送電アンテナ群１３を介して車両２にマイクロ波の形態で供給される電力の量が制御される。しかしながら、この制御処理は、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０側（例えばマイクロ波送電アンテナ制御回路１５で）で行っても良いし、車両２側（例えば、車両２の車両側設備制御回路２７）で行っても良い。また、これらが協働して一連のこのような処理を行うようにしても良い。いずれにしても、最終的に決定された制御操作及び制御量の情報は、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０のマイクロ波送電アンテナ制御回路１５に通知され、その結果）、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５によりマイクロ波発生ユニット１２が制御される。
なお、ここでは、車両２の車両側設備制御回路２７により以下の処理を行うものとする。すなわち、車両２の車両側設備２０の車両側設備制御回路２７において、自車両に対する電力供給を制御するために、以下のような処理を行う。

まず、電力供給の制御に必要な所望の情報、すなわち車両情報及び道路情報の読み込みを行う（ステップＳ１）。車両側設備制御回路２７は、車両２内より、車両２の車速、力行/回生を示すモータジェネレータ２３におけるトルク指令値、蓄電機構２２の蓄電量ＳＯＣ（State Of Charge）、レクテナ２１の面積及び最大受電可能電力、運転者の運転スタイル（加減速の緩急度合等）等の情報を読み込む。また、車両２の送受信器２６及び路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０の送受信器１４を介して、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から、道路の上り/下りの勾配情報及び標高等の情報を読み込む。

次に、ステップＳ１で読み込んだ各情報に基づいて、その時々刻々における車両の適正蓄電量ＳＯＣ＿Ｐを算出する（ステップＳ２）。適正蓄電量ＳＯＣ＿Ｐは、その時の車両状態に加え、走行中の道路状況をも加味して算出する。
例えば、車両２の今後の走行路面が長い下り坂で回生ブレーキを作動させるシーンが断続的に続くと予想される場合は、適正蓄電量ＳＯＣ＿Ｐを予め低目に設定する。これにより、来るべき下り坂で回生ブレーキを活用して得られる電気エネルギーを蓄えられるだけの余裕代を、蓄電機構２２に確保しておくことができ、回生ブレーキにより生成される電気エネルギーを有効活用することができる。
逆に、峠越え等、車両２の今後の走行路面として上り坂が断続的に続くと予想される場合は、適正蓄電量ＳＯＣ＿Ｐを高めに設定しておく。これにより、路面側からの電力供給に対するバックアップ体制を強化することができる。

次に、ステップＳ２と同様にステップＳ１で読み込んだ各情報に基づいて、現時点における車両必要電力Ｗｎを算出しておく（ステップＳ３）。

次に、ステップＳ１で読み込んだ車両２の蓄電機構２２の蓄電量ＳＯＣと、ステップＳ２にて算出された適正蓄電量ＳＯＣ＿Ｐとを比較する（ステップＳ４）。
その結果、蓄電量ＳＯＣが適正蓄電量ＳＯＣ＿Ｐ未満であれば、蓄電機構２２にまだ余裕がある（蓄電機構２２にさらに充電が可能である）と判断し、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に対して十分な送電が行われるようにする（ステップＳ５）。具体的には、車両２の車両側設備制御回路２７から送受信器２６及び送受信器１４を介して路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０のマイクロ波送電アンテナ制御回路１５にその旨の通知がなされ、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５は、例えばマイクロ波送電アンテナ群１３を全稼動する等、車両２のレクテナ２１で受電可能な最大の出力、あるいは、マイクロ波送電アンテナ群１３で送電可能な最大の出力で車両２に電力を供給するよう、マイクロ波発生ユニット１２を制御する。

また、ステップＳ４において、蓄電量ＳＯＣが適正蓄電量ＳＯＣ＿Ｐ以上であれば、車両２に蓄えられている電気エネルギー量は適正と判断する。
その上で、次に、モータジェネレータ２３が回生中か否かを検出し（ステップＳ４１）、回生中であれば、車両駆動にて消費される電気エネルギーは無いので、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に対して送電が行われないようにする（ステップＳ４２）。具体的には、車両２の車両側設備制御回路２７から送受信器２６及び送受信器１４を介して路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０のマイクロ波送電アンテナ制御回路１５にその旨の通知がなされ、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５は、マイクロ波送電アンテナ群１３を全停止するように、マイクロ波発生ユニット１２を制御する。

また、ステップＳ４１において、回生中でなければ、まず、蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘを算出する（ステップＳ４１１）。なお、蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘは、主に蓄電機構２２のその時点における蓄電量ＳＯＣに左右されるが、例えばニッケル水素電池やリチウムイオンバッテリを前記蓄電機構として用いていた場合は、これまでの充放電による積算充放電量や劣化度合等も勘案の上で決定される。したがって、蓄電量ＳＯＣがそれなりの値を有していても、蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘ＝０となる場合もあり得る。

次に、ステップＳ４１１で算出した蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘと、ステップＳ３において算出した車両必要電力Ｗｎとを比較する（ステップＳ４１２）。
その結果、蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘが車両必要電力Ｗｎを上回る場合は、車両における蓄電機構に電気エネルギーが十分蓄えられており、これを用いて車両を走行させてよいと判断し、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に対して送電が行われないようにする（ステップＳ４２）。具体的には、車両２の車両側設備制御回路２７から送受信器２６及び送受信器１４を介して路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０のマイクロ波送電アンテナ制御回路１５にその旨の通知がなされ、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５は、マイクロ波送電アンテナ群１３を全停止するように、マイクロ波発生ユニット１２を制御する。その結果、車両２は、蓄電機構２２に蓄積された電気エネルギーにて走行する（Ｓ４１３）。

また、ステップＳ４１２において、蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘが車両必要電力Ｗｎ以下の場合（車両における電気エネルギーに余裕はあるが、走行を賄いきれる程ではない場合）は、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に対して送電が行われるようにする（ステップＳ４１２１，Ｓ４１２２及びＳ４１２１１）。
その際には、まず、車両走行に必要な電力である車両必要電力Ｗｎと蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘの差（Ｗｎ - Ｗｓ＿ｍａｘ）と、レクテナ２１の最大受電可能電力Ｗｒ＿ｍａｘとを比較し（ステップＳ４１２１）、レクテナ２１の最大受電可能電力Ｗｒ＿ｍａｘの方が大きければ、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に対して、車両必要電力Ｗｎと蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘの差（Ｗｎ - Ｗｓ＿ｍａｘ）に相当する電力量だけ送電を行う（ステップＳ４１２２）。

また、ステップＳ４１２１において、レクテナ２１の最大受電可能電力Ｗｒ＿ｍａｘが車両必要電力Ｗｎと蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘの差（Ｗｎ - Ｗｓ＿ｍａｘ）以下の場合には、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に対して、レクテナ２１の最大受電可能電力Ｗｒ＿ｍａｘに相当する電力量で送電を行う（ステップＳ４１２１１）。
ステップＳ４１２２及びＳ４１２１１のいずれの場合も、車両２の車両側設備制御回路２７から送受信器２６及び送受信器１４を介して路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０のマイクロ波送電アンテナ制御回路１５に、その送電電力量に関する通知がなされる。その結果、マイクロ波送電アンテナ制御回路１５がマイクロ波発生ユニット１２を制御し、マイクロ波送電アンテナ群１３の複数のマイクロ波送電アンテナ１３１の中の通知された送電量を送電するために必要なマイクロ波送電アンテナ１３１に対して選択的に、マイクロ波発生ユニット１２からマイクロ波生成信号が印加される。その結果、その所望の送電量で、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に送電がなされる。

次に、このような構成及び動作の電動車両用マイクロ波送電システム１における、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２への実際の送電電力の調整方法であって、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０のマイクロ波発生ユニット１２によるマイクロ波送電アンテナ群１３の制御方法について、図３を参照して説明する。

路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２（車両側設備２０）に送電する電力量の制御は、マイクロ波を送出するマイクロ波送電アンテナ１３１の数により制御する。すなわち、各マイクロ波送電アンテナ１３１は、要望される送電量に基づいてマイクロ波を出射させるマイクロ波送電アンテナ１３１の個数を決定し、その個数のマイクロ波送電アンテナ１３１をマイクロ波出射対象のアンテナとして選択し、選択されたマイクロ波送電アンテナ１３１に対して所定の振幅及び波長のマイクロ波生成信号を印加する。
したがって、個々のマイクロ波送電アンテナ１３１においては、単にマイクロ波発生ユニット１２から信号が印加されてマイクロ波を出射するかあるいは信号の印加がなされずに何も出射しないか、すなわち、オン（ＯＮ）かオフ（ＯＦＦ）かに制御されることになる。このような制御方法とすることで、多数のマイクロ波送電アンテナ１３１の各々を比較的シンプルなシステム系により制御することができる。

また、このような制御方法に基づいて、要望される送電量に応じた所定の個数のマイクロ波送電アンテナ１３１をオンに場合、マイクロ波発生ユニット１２は、車両２の周辺部（端部）に配置されるマイクロ波送電アンテナ１３１から順に、マイクロ波を出射しないアンテナ（オフに制御するアンテナ）としていく。換言すれば、マイクロ波発生ユニット１２は、車両２の内部に配置されるマイクロ波送電アンテナ１３１から順に、実際にマイクロ波を出射する有効なアンテナ（オンに制御するアンテナ）として選択していく。

このマイクロ波を出射するアンテナの選択方法について、具体的に図３を参照して説明する。
例えば、図示のごとくマイクロ波送電アンテナ群１３が敷設された路面において、この路面を走行中の車両２が図示のような位置に配置されていたとする。このような場合において、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０（図１参照）のマイクロ波発生ユニット１２が車両２にマイクロ波を送信するマイクロ波送電アンテナ１３１を選択する場合、まず、マイクロ波発生ユニット１２は、車両２の下部のレクテナ２１（図１参照）に対向する領域に配置される複数のマイクロ波送電アンテナ１３１（図３において、車両２の範囲に含まれるマイクロ波送電アンテナ１３１）を、車両２の周辺からの距離に応じてグループ分けする。

図３に示す例においては、例えば同じパターンにより塗りつぶされているアンテナが、同じグループのアンテナである。したがって、車両２の範囲に含まれるマイクロ波送電アンテナ１３１は、マイクロ波送電アンテナ１３５と同じパターンで塗りつぶされているグループのアンテナ、マイクロ波送電アンテナ１３４と同じパターンで塗りつぶされているグループのアンテナ、及び、マイクロ波送電アンテナ１３３と同じパターンで塗りつぶされているグループのアンテナの３つのグループと、中心のマイクロ波送電アンテナ１３２とに分けられる。

そして、マイクロ波発生ユニット１２は、車両２の中心に近いグループほど優先順位が高くなり、車両２の周辺に近いグループほど優先順位が低くなるような、選択のための優先順位を各グループに付しておく。
そして、要望される送電電力に応じて、車両２の範囲に含まれるマイクロ波送電アンテナ１３１より一部のマイクロ波送電アンテナ１３１を有効なマイクロ波送電アンテナ１３１として選択する場合、マイクロ波発生ユニット１２は、車両２の中心に近い優先度の高いグループのマイクロ波送電アンテナ１３１から順に選択していく。同じグループ内では、任意の方法で所望の個数のマイクロ波送電アンテナ１３１を有効なマイクロ波送電アンテナ１３１として選択する。

具体的には、例えば路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０が最大の電力で車両２に電力を供給する場合には、車両２の範囲に含まれる全てのマイクロ波送電アンテナ１３１が選択される。これを基準として、例えば要望される供給電力が減力された場合には、その減力度合に応じて、図３に示すアンテナ１３５のグループ→アンテナ１３４のグループ→アンテナ１３３のグループの順序、すなわち、車両２の周辺部（端部（edge））側から中心部側に向かって各グループのマイクロ波送電アンテナ１３１を順に停止させていく。そして、全前停止する場合に、車両２の中心に位置するマイクロ波送電アンテナ１３２も停止される。

このような方法により、マイクロ波を実際に出射するマイクロ波送電アンテナ１３１を選択することにより、すなわち、車両２の端部（edge）側に対応する送電アンテナから優先的に停止させていくことにより、車両端部（edge）による回折波が原因となる洩れ波が減少する。また、車両の利用者はもちろん、歩行者等の車両外の人々の安全性も向上される。

以上説明したように、本実施形態の電動車両用マイクロ波送電システム１においては、車両２の車速、モータジェネレータ２３におけるトルク指令値、蓄電機構２２の蓄電量ＳＯＣ（State Of Charge）、レクテナ２１の面積及び最大受電可能電力Ｗｒ＿ｍａｘ、運転者の運転スタイル（加減速の緩急度合等）、道路の上り/下りの勾配情報及び標高の情報等、車両２及び車両２が走行する路面に関する種々の情報を検出し、これにより例えば適正蓄電量ＳＯＣ＿Ｐ、車両必要電力Ｗｎ及び蓄電機構出力可能電力Ｗｓ＿ｍａｘ等を算出した上で、車両２に必要な電力のみを路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０から車両２に供給するようにしている。
したがって、車両２の蓄電機構２２には、蓄電機構２２の蓄電容量の範囲内で常に必要十分な電力が蓄積されることになる。その結果、車両２において電力が余剰した状態となることを防ぐことができ、電力を有効に利用することができる。

また、車両２の蓄電機構２２において電力が余剰な状態となることが防止されるため、余剰な電力を車両２から路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０側に伝送する（戻す）必要が無くなる。その結果、例えば従来の同様のシステムに具備されていた車両２側の電力送信設備、及び、路面側マイクロ波送電アンテナ設備１０側のレクテナ２１等の受電設備が不要となり、電動車両用マイクロ波送電システム１全体の構成及びその制御システムの構成を簡単にすることができる。
また、本実施形態の電動車両用マイクロ波送電システム１においては、多数のマイクロ波送電アンテナ１３１の制御を、オン／オフ制御のみの比較的シンプルなシステム系により制御している。したがって、送信電力を調整する制御部の構成を小規模で簡単にすることができる。

また、このような電動車両用マイクロ波送電システム１においては、マイクロ波の形態で伝送される電力はなるべく少なくなるような構成とされている。したがって、伝送ロスによる電力利用効率の低下を防ぐことができる上に、車両内外の乗員や通行者等の人々に対するマイクロ波による影響を低減することができ、乗員等の人々の安全性を確保することができる。
また、送信するマイクロ波を調整する際には、車両２の端部（edge）側に対応する送電アンテナからの送信を優先的に停止させているので、この点でもマイクロ波による車両の利用者や歩行者への影響を低減し、周囲の人々の安全性を向上することができる。

なお、本実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。

図１は、本発明の一実施形態の電動車両用マイクロ波送電システムの構成及び利用形態を模式的に示す図である。 図２は、図１に示した電動車両用マイクロ波送電システムにおいて路面側マイクロ波送電アンテナ設備から車両への電力供給を制御する処理を示すフローチャートである。 図３は、図１に示した電動車両用マイクロ波送電システムにおいて路面側マイクロ波送電アンテナ設備から車両へ電力供給ｗマイクロ波送電アンテナの選択方法を説明するための図である。

符号の説明

１…電動車両用マイクロ波送電システム
１０…路面側マイクロ波送電アンテナ設備
１１…インフラ電源ライン
１２…マイクロ波発生ユニット
１３…マイクロ波送電アンテナ群
１３１〜１３５…マイクロ波送電アンテナ
１４…路面側送受信器
１５…マイクロ波送電アンテナ制御回路
２０…車両側設備（車両用マイクロ波受電装置）
２１…レクテナ
２２…蓄電機構
２３…モータジェネレータ
２４…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２５…車両電装系用蓄電器
２６…車両側送受信器
２７…車両側設備制御回路
２…車両

Claims (6)

1. 車両が走行する路面に対向する当該車両の底面においてマイクロ波を受信する受信手段を有し、前記マイクロ波を介して送電される電力を受電する受電手段と、前記受電した電力を蓄電して車両を駆動する駆動手段に出力するとともに当該駆動手段が回生駆動された場合に生じる電力を蓄電する蓄電手段とを有し、前記車両に搭載される車両装置と、
   前記車両が走行する路面に敷設される一連の複数の送電アンテナを有し、前記受信手段に対して同時に所定のマイクロ波を出力し、前記マイクロ波を介して前記車両装置に電力を送電する送電装置と、
   前記車両に係る所望の情報である車両情報及び前記車両が走行する道路に係る所望の情報である道路情報に基づいて、当該車両の走行により前記蓄電手段に蓄電される電力が過不足しないと推測される当該蓄電手段の蓄電量を、前記車両装置における適正蓄電量として設定する適正蓄電量設定手段と、
   設定された適正蓄電量に基づいて、前記複数の送電アンテナの各々をオン・オフ制御することにより、前記送電装置から前記車両装置への送電量を制御する送電量制御手段と、を備え、
   前記送電量制御手段は、前記オン・オフ制御により、前記車両の底面に対向する範囲の前記路面に敷設された前記複数の送電アンテナの一部をオフに制御する場合には、前記車両の底面に対向する範囲の周辺部に近い位置に配置される前記送電アンテナから順次オフに制御し、前記送電量を制御することを特徴とする車両用マイクロ波送電システム。
2. 前記送電量制御手段は、前記オン・オフ制御により、前記車両の底面に対向する範囲の前記路面に敷設された前記複数の送電アンテナの一部をオンに制御する場合には、前記車両の底面に対向する範囲の中心に近い位置に配置される前記送電アンテナから順次オンに制御し、前記送電量を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用マイクロ波送電システム。
3. 前記適正蓄電量設定手段は、前記車両の前記蓄電手段の蓄電量に係る情報、前記車両の走行に係る情報及び前記車両が走行する道路に係る情報に基づいて、前記適正蓄電量を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用マイクロ波送電システム。
4. 前記適正蓄電量設定手段は、当該車両の走行において前記駆動手段が回生駆動されて電力が生じた場合に、当該回生駆動により生じた電力が余剰電力とならずに前記蓄電手段に適切に蓄電されるように前記蓄電手段に蓄電可能な電力量を確保した蓄電量に前記適正蓄電量を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用マイクロ波送電システム。
5. 車両が走行する路面に対向する当該車両の底面においてマイクロ波を受信する受信手段を有し、前記マイクロ波を介して送電される電力を受電する受電手段と、前記受電した電力を蓄電して車両を駆動する駆動手段に出力するとともに当該駆動手段が回生駆動された場合に生じる電力を蓄電する蓄電手段と、前記車両に係る所望の情報である車両情報及び前記車両が走行する道路に係る所望の情報である道路情報に基づいて、当該車両の走行により前記蓄電手段に蓄電される電力が過不足しないと推測される当該蓄電手段の蓄電量を、前記車両装置における適正蓄電量として設定する適正蓄電量設定手段と、を有し、前記車両に搭載される車両装置に対して、前記マイクロ波を介して電力を送電する送電装置であって、
   前記車両が走行する路面に敷設される一連の複数の送電アンテナであって、前記受信手段に対して同時に所定のマイクロ波を出力する送電アンテナと、
   前記適正蓄電量設定手段により設定された適正蓄電量に基づいて、前記複数の送電アンテナの各々をオン・オフ制御することにより、前記車両装置への送電量を制御する送電量制御手段と、を備え、
   前記送電量制御手段は、前記オン・オフ制御により、前記車両の底面に対向する範囲の前記路面に敷設された前記複数の送電アンテナの一部をオフに制御する場合には、前記車両の底面に対向する範囲の周辺部に近い位置に配置される前記送電アンテナから順次オフに制御し、前記送電量を制御することを特徴とする車両用マイクロ波送電装置。
6. 前記送電量制御手段は、前記オン・オフ制御により、前記車両の底面に対向する範囲の前記路面に敷設された前記複数の送電アンテナの一部をオンに制御する場合には、前記車両の底面に対向する範囲の中心に近い位置に配置される前記送電アンテナから順次オンに制御し、前記送電量を制御することを特徴とする請求項５に記載の車両用マイクロ波送電装置。

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