(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車から家屋へ電力を供給する家屋用電力供給システムであって、
前記電気自動車は、蓄電池と、給電コイルと、前記蓄電池を電源として非接触給電に適した電圧電流波形で前記給電コイルを駆動する給電回路と、車両通信装置と、前記給電回路を制御する給電制御装置とを備え、
前記家屋は、受電コイルと、前記受電コイルから前記家屋内に電力を受電する受電回路と、前記車両通信装置と通信可能な家屋通信装置と、前記家屋で必要とする電力を予測する電力予測装置とを備え、
前記給電コイルと前記受電コイルは、予め設定された離間距離において電磁気結合回路を形成するようになっており、
前記電気自動車の前記給電制御装置は、送電遅れを考慮した遅れ時間であって、予め実測ないし計算により算出した遅れ時間を記憶しており、前記車両通信装置は、記憶した前記遅れ時間を前記家屋通信装置に通信し、
前記電力予測装置により前記電気自動車から前記家屋へ供給を必要とする電力を前記遅れ時間だけ先行して予測し、該電力の予測データを前記家屋通信装置と前記車両通信装置を介して前記給電制御装置に通信し、前記給電制御装置は前記予測データに相当する電力を前記給電コイルに供給する、ことを特徴とする家屋用電力供給システム。
【請求項２】
前記遅れ時間は、前記電力予測装置による電力の前記予測データの出力時から該予測データに相当する電力が前記家屋へ供給されるまでの時間である、ことを特徴とする請求項１に記載の家屋用電力供給システム。
【請求項３】
前記受電回路は、受電電力を計測する受電電力測定装置を有し、
前記電力予測装置は、前記遅れ時間を実測する、ことを特徴とする請求項１に記載の家屋用電力供給システム。
【請求項４】
電気自動車から電力が供給される家屋であって、
受電コイルと、
前記受電コイルから前記家屋内に電力を受電する受電回路と、
送電遅れを考慮した遅れ時間を前記電気自動車から受信する家屋通信装置と、
前記電気自動車から前記家屋へ供給を必要とする電力を前記遅れ時間だけ先行して予測し、該電力の予測データを前記家屋通信装置を介して前記電気自動車に通信する電力予測装置とを備える家屋。
【請求項５】
家屋へ電力を供給する電気自動車であって、
蓄電池と、
給電コイルと、
前記蓄電池を電源として非接触給電に適した電圧電流波形で前記給電コイルを駆動する給電回路と、
車両通信装置と、
前記給電回路を制御する給電制御装置と、
を備え、
前記給電制御装置は、送電遅れを考慮した遅れ時間であって、予め実測ないし計算により算出した遅れ時間を記憶しており、
前記車両通信装置は、記憶した前記遅れ時間を前記家屋に通信し、
前記車両通信装置は、前記遅れ時間だけ先行して予測された前記電気自動車から前記家屋への供給必要電力の予測データを前記家屋から受信し、
前記給電制御装置は、前記予測データに相当する電力を前記給電コイルに供給する、電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車から家屋に電力を供給可能な家屋用電力供給システム、家屋及び電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）や、いわゆるプラグイン・ハイブリッド自動車と呼ばれるハイブリッド自動車（ＨＶ：Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、動力発生源として容量が大きく再充電が可能な蓄電池（例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池）を備えている。
以下、このような蓄電池を備えた車両を、単に「電気自動車」と呼ぶ。
【０００３】
電気自動車の普及に伴い、電気自動車を移動手段以外の用途、例えば夜間電力の利用や、非常電源として用いることが提案されている（例えば特許文献１〜３）。
またこれと関連して、家庭内電気機器の使用パターンを予測し、この予測に基づき各電気機器を運転制御することが提案されている（例えば特許文献４）。
また、本発明の関連技術が特許文献５〜７に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７８２３４号公報、「電気自動車を用いた家庭用電力供給システム」
【特許文献２】特開２００８−５４４３９号公報、「電力システム」
【特許文献３】特開２００９−２９６８８０号公報、「住宅電気エネルギー管理システム」
【特許文献４】特開２００１−５４１７６号公報、「家庭内電気機器の電力制御システム」
【特許文献５】特開２００９−２２５５５１号公報、「電力伝送システム」
【特許文献６】特開２００８−２３６９１６号公報、「非接触電力伝送装置」
【特許文献７】特開２０１０−２２６８９１号公報、「同一負荷パターンを有する装置の省電力駆動装置及び方法」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気自動車から家屋へ電力を供給するには、電気自動車と家屋とを電力ケーブルによって電気的に接続する必要がある。かかる接続を行うには、電力ケーブルのプラグを家屋又は電気自動車に設けられたコンセントに嵌合させる必要があり、手作業が不可欠となる。
この手作業は、車外或いは屋外の快適とは言い難い環境（例えば、寒い環境、暑い環境、暗い環境）で行わなければならない場合がある。
【０００６】
また、プラグやコンセントは、車外或いは屋外に設けられるため、雨水や異物（例えば、虫）の侵入等によって、接触不良やショート等の電気的な接続不良が生じやすいという問題がある。
【０００７】
また、従来のシステムでは、電気自動車から家屋に送電されるまでに時間遅れが発生する場合があり、家屋で必要とする電力と、電気自動車から供給する電力とが一致せず、過不足が発生する可能性があった。
さらにこの過不足を防止するために、家屋側に蓄電池を設けると、その設置やメンテナンスに余分な負担が発生する問題点があった。
【０００８】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、電気自動車から家屋へ必要な電力を供給することができ、電力ケーブルの接続作業が不要であり、電気的な接続不良を本質的に回避でき、送電遅れを大幅に低減でき、家屋側の蓄電池容量を大幅に小さくできる家屋用電力供給システム、家屋及び電気自動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、電気自動車から家屋へ電力を供給する家屋用電力供給システムであって、
前記電気自動車は、蓄電池と、給電コイルと、前記蓄電池を電源として非接触給電に適した電圧電流波形で前記給電コイルを駆動する給電回路と、車両通信装置と、前記給電回路を制御する給電制御装置とを備え、
前記家屋は、受電コイルと、前記受電コイルから前記家屋内に電力を受電する受電回路と、前記車両通信装置と通信可能な家屋通信装置と、前記家屋で必要とする電力を予測する電力予測装置とを備え、
前記給電コイルと前記受電コイルは、予め設定された離間距離において電磁気結合回路を形成するようになっており、
前記電気自動車の前記給電制御装置は、送電遅れを考慮した遅れ時間であって、予め実測ないし計算により算出した遅れ時間を記憶しており、前記車両通信装置は、記憶した前記遅れ時間を前記家屋通信装置に通信し、
前記電力予測装置により前記電気自動車から前記家屋へ供給を必要とする電力を前記遅れ時間だけ先行して予測し、該電力の予測データを前記家屋通信装置と前記車両通信装置を介して前記給電制御装置に通信し、前記給電制御装置は前記予測データに相当する電力を前記給電コイルに供給する、ことを特徴とする家屋用電力供給システムが提供される。
また、本発明によれば、電気自動車から電力が供給される家屋であって、
受電コイルと、
前記受電コイルから前記家屋内に電力を受電する受電回路と、
送電遅れを考慮した遅れ時間を前記電気自動車から受信する家屋通信装置と、
前記電気自動車から前記家屋へ供給を必要とする電力を前記遅れ時間だけ先行して予測し、該電力の予測データを前記家屋通信装置を介して前記電気自動車に通信する電力予測装置とを備える家屋が提供される。
また、本発明によれば、家屋へ電力を供給する電気自動車であって、
蓄電池と、
給電コイルと、
前記蓄電池を電源として非接触給電に適した電圧電流波形で前記給電コイルを駆動する給電回路と、
車両通信装置と、
前記給電回路を制御する給電制御装置と
を備え、
前記給電制御装置は、送電遅れを考慮した遅れ時間であって、予め実測ないし計算により算出した遅れ時間を記憶しており、
前記車両通信装置は、記憶した前記遅れ時間を前記家屋に通信し、
前記車両通信装置は、前記遅れ時間だけ先行して予測された前記電気自動車から前記家屋への供給必要電力の予測データを前記家屋から受信し、
前記給電制御装置は、前記予測データに相当する電力を前記給電コイルに供給する、電気自動車が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明によれば、給電コイルと受電コイルが、予め設定された離間距離において電磁気結合回路を形成するので、非接触給電により電気自動車から家屋へ必要な電力を供給することができ、電力ケーブルの接続作業が不要であり、電気的な接続不良を本質的に回避できる。
また、前記電力予測装置により電気自動車から家屋へ供給を必要とする電力を送電遅れを考慮した遅れ時間だけ先行して予測し、該電力の予測データを家屋通信装置と車両通信装置を介して給電制御装置に通信し、給電制御装置は予測データに相当する電力を給電コイルに供給するので、家屋が必要とする電力と給電コイルから供給される電力との間の時間遅れを大幅に低減でき、家屋側の蓄電池容量を大幅に小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
この図において、本発明は、電気自動車１から家屋１００へ電力を供給する家屋用電力供給システムである。
【００１４】
電気自動車１は、蓄電池１２と、給電コイル１４と、蓄電池１２を電源として非接触給電に適した電圧電流波形で給電コイル１４を駆動する給電回路１６と、車両通信装置１８と、給電回路１６を制御する給電制御装置２０とを備える。
【００１５】
家屋１００は、受電コイル１１４と、受電コイル１１４から家屋１００内に電力を受電する受電回路１１６と、車両通信装置１８と通信可能な家屋通信装置１１８と、家屋１００で必要とする電力を予測する電力予測装置１２０とを備える。
【００１６】
給電コイル１４と受電コイル１１４は、予め設定された離間距離において電磁気結合回路を形成するようになっている。離間距離は１つの値ではなく、例えば１０ｃｍ以上、３０ｃｍ以下というように値の範囲であってもよい。
【００１７】
給電制御装置２０は、給電回路１６を制御し、電力の予測データＰ１に相当する電力を給電コイル１４に供給する。
【００１８】
上述した構成により、電力予測装置１２０により電気自動車１から家屋１００へ供給を必要とする電力を送電遅れを考慮した遅れ時間Ｔだけ先行して予測し、電力の予測データＰ１を家屋通信装置１１８と車両通信装置１８を介して給電制御装置２０に通信し、給電制御装置２０は予測データＰ１に相当する電力を給電コイル１４に供給するようになっている。
【００１９】
図１に示す通り、電気自動車１は、家屋１００に近接した状態で、家屋１００内に電力供給が可能である。「近接した状態」は、給電コイル１４と受電コイル１１４が予め設定された離間距離である状態であり、給電コイル１４から受電コイル１１４へ非接触給電可能な距離である。
【００２０】
蓄電池１２は、電気自動車１に搭載された再充電が可能な電池（例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池）であり、電気自動車を動かすモータ（図示せず）を駆動するための電力を供給する。
【００２１】
給電コイル１４は、この例では、電気自動車１の後部に設けられており、蓄電池１２からの電力を家屋１００に非接触で給電するためのコイルである。この給電コイル１４が家屋１００に設けられた受電コイル１１４に近接することによって、電磁気結合回路が形成される。この電磁気結合回路は、給電コイル１４と受電コイル１１４とが電磁気的に結合して給電コイル１４から受電コイル１１４への非接触の給電が行われる回路を意味し、「電磁誘導方式」で給電を行う回路と、「電磁界共鳴方式」で給電を行う回路との何れの回路であっても良い。
【００２２】
給電コイル１４は、耐候性カバーによって完全に覆われた状態で、電気自動車１の後部に設けられている。この耐候性カバーは、給電コイル１４に対する雨水や異物（例えば、虫）等の侵入を防止するために設けられるカバーであり、非接触での給電を妨げない材料（例えば、プラスチックやＦＲＰ（繊維強化プラスチック））で形成されている。
【００２３】
給電回路１６は、蓄電池１２からの電力を、給電コイル１４と受電コイル１１４とによって形成される電磁気結合回路を介して非接触で家屋１００に供給する。具体的には、給電回路１６は、蓄電池１２から供給される電力（直流電力）を非接触給電に適した波形の交流電力に変換して給電コイル１４に与えることによって、家屋１００に対する非接触給電を実現する。
給電回路１６は、スイッチングレッグ（直列接続された２つのトランジスタと、これら２つのトランジスタにそれぞれ並列接続されたダイオードとからなる回路）が並列接続された回路で実現される。
この際、給電回路１６は、スイッチングレッグのデューティ制御を給電中実施することにより非接触給電される電力を制御する。
「デューティ制御」とは、給電コイル１４と受電コイル１１４間の電力のデューティＤを変化させる制御である。なお「デューティＤ」とは、給電コイル１４から受電コイル１１４へ伝送可能な最大電力に対する実際の伝送比率（％）を意味する。
【００２４】
受電回路１１６は、給電コイル１４と受電コイル１１４とによって形成される電磁気結合回路を介して受電した非接触給電に適した波形の交流電力を通常の使用に適した波形の電力に変換する。
受電回路１１６は、ダイオードなどの整流素子がブリッジ接続された回路で実現される。
給電回路１６、受電回路１１６の構成例は特許文献５、６に開示されている。
【００２５】
電力予測装置１２０は、家屋１００で必要とする電力を予測する。この予測手段は例えば特許文献２、４に開示された周知技術による。
【００２６】
上述した「遅れ時間」は、電力予測装置１２０による電力の予測データＰ１の出力時から電力の予測データＰ１に相当する電力が家屋１００へ供給されるまでの時間Ｔである。
【００２７】
図１の第１実施形態は、遅れ時間Ｔが一定（例えば２〜３秒間）である場合であり、遅れ時間Ｔを予め実測ないし計算により算出し、電力予測装置１２０に記憶させておく。電力予測装置１２０は、遅れ時間Ｔだけ時間的に先行した電力の予測データＰ１を予測し、指令値として出力する。
遅れ時間Ｔだけ時間的に先行した電力の予測データＰ１とは、遅れ時間Ｔ後の予測データＰ１を意味する。
例えば、遅れ時間Ｔが３秒であり現在時刻が１時１０分３０秒の場合、電力予測装置１２０は１時１０分３０秒に対する電力の予測データを予測するのではなく、現在時刻から遅れ時間だけ先行した時刻、すなわち１時１０分３３秒に対する電力の予測データを予測する。
電力予測装置１２０から給電制御装置２０への電力の予測データＰ１の通信は、給電中繰り返して実施するのがよい。例えば、家屋１００が必要とする電力が１分周期で変化するのであれば、１分おきに電力の予測データＰ１を予測し直し、通信する。
【００２８】
上述した第１実施形態の構成により、遅れ時間Ｔが一定である場合に、電力予測装置１２０により電気自動車１から家屋１００へ供給を必要とする電力を送電遅れを考慮した遅れ時間Ｔだけ先行して予測し、該電力の予測データＰ１を家屋通信装置１１８と車両通信装置１８を介して給電制御装置２０に通信し、給電制御装置２０は予測データＰ１に相当する電力を給電コイル１４に供給するので、家屋１が必要とする電力と給電コイル１４から供給される電力との間の時間遅れを大幅に低減でき、家屋側の蓄電池容量を大幅に小さくできる。
【００２９】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
この実施形態では、電気自動車１の給電制御装置２０は、予め実測ないし計算により算出した遅れ時間Ｔを記憶している。電気自動車１の車両通信装置１８は家屋通信装置１１８に記憶した遅れ時間Ｔを通信する。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００３０】
上述した構成により、電気自動車１が停止して給電を開始する前に、給電制御装置２０が記憶した遅れ時間Ｔを車両通信装置１８から家屋通信装置１１８に通信することができる。この通信は、給電開始前に１回だけでよいが、複数回通信してもよい。
電力予測装置１２０から給電制御装置２０への電力の予測データＰ１の通信は、給電中繰り返して実施するのがよい。
【００３１】
従って、第２実施形態の構成により、電気自動車１ごとに遅れ時間Ｔが相違する場合でも、電力予測装置１２０により電気自動車１から家屋１００へ供給を必要とする電力を送電遅れを考慮した遅れ時間Ｔだけ先行して予測し、該電力の予測データＰ１を家屋通信装置１１８と車両通信装置１８を介して給電制御装置２０に通信し、給電制御装置２０は予測データＰ１に相当する電力を給電コイル１４に供給するので、家屋１が必要とする電力と給電コイル１４から供給される電力との間の時間遅れを大幅に低減でき、家屋側の蓄電池容量を大幅に小さくできる。
【００３２】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態を示すブロック図である。
この実施形態では、受電回路１１６が、受電電力Ｐ２を計測する受電電力測定装置１１７を有している。また電力予測装置１２０は、受電電力測定装置１１７で計測した受電電力Ｐ２から、遅れ時間Ｔを実測するようになっている。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
なお、電力測定の具体的な回路構成は、例えば特許文献７に開示されている。
【００３３】
上述した受電電力測定装置１１７により時々刻々に変化する受電電力Ｐ２を計測し、電力予測装置１２０により遅れ時間Ｔを実測することができる。
従って上述した第３実施形態の構成により、予測電力Ｐ１が変化（増加または減少）したとき、受電電力Ｐ２が増加または減少するまでの時間差を遅れ時間Ｔとすることにより、遅れ時間Ｔを常に正確に測定することができる。
【００３４】
上述した本発明によれば、給電コイル１４と受電コイル１１４が、予め設定された離間距離において電磁気結合回路を形成するので、非接触給電により電気自動車１から家屋１００へ必要な電力を供給することができ、電力ケーブルの接続作業が不要であり、電気的な接続不良を本質的に回避できる。
また、電力予測装置１２０により電気自動車１から家屋１００へ供給を必要とする電力を送電遅れを考慮した遅れ時間Ｔだけ先行して予測し、該電力の予測データＰ１を家屋通信装置１１８と車両通信装置１８を介して給電制御装置２０に通信し、給電制御装置２０は予測データＰ１に相当する電力を給電コイル１４に供給するので、家屋１００が必要とする電力と給電コイル１４から供給される電力との間の時間遅れを大幅に低減でき、家屋１００側の蓄電池容量を大幅に小さくできる。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００３６】
１  電気自動車、１２  蓄電池、１４  給電コイル、
１６  給電回路、１８  車両通信装置、２０  給電制御装置、
１００  家屋、１１４  受電コイル、１１６  受電回路、
１１７  受電電力測定装置、１１８  家屋通信装置、
１２０  電力予測装置、
Ｐ１  予測データ、Ｐ２  受電電力、
Ｔ  遅れ時間
【図１】
0005999576.tif 000002
【図２】
0005999576.tif 000003
【図３】
0005999576.tif 000004