(57)【要約】  充電インレット（４０）および充電器（４５）を用いて接触充電が行なわれ、送電部（１４０）および受電部（７０）を用いて非接触充電が行なわれる。ＥＣＵ（９０）は、接触充電による充電電力と、非接触充電による充電電力との合計が所定の制限を超えないように、接触充電および非接触充電による充電電力を制御する。接触充電により受電可能な電力と、非接触充電により受電可能な電力との合計が所定の制限を超えるとき、ＥＣＵ（９０）は、接触充電と非接触充電とのうち効率の悪い方を制限するように、接触充電および非接触充電による充電電力を制御する。
2013114522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両外部の電源から受電するための車両用受電装置であって、
前記電源から電力線を介して受電する第１の受電部（４０，４５）と、
前記電源から非接触で受電する第２の受電部（７０）と、
前記車両が受電可能な電力を前記電源からの受電電力が超えないように、前記第１の受電部により受電される電力を示す第１の電力および前記第２の受電部により受電される電力を示す第２の電力を制御する制御部（９０，９０Ａ〜９０Ｃ）とを備える車両用受電装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１の電力と前記第２の電力との合計に基づいて、前記第１の電力および前記第２の電力を制御する、請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１および第２の電力の合計が所定の制限を超えないように前記第１および第２の電力を制御する、請求項２に記載の車両用受電装置。
【請求項４】
前記第１の受電部によって受電可能な電力と前記第２の受電部によって受電可能な電力との合計が前記所定の制限以下のとき、前記制御部は、前記第１および第２の受電部の双方を用いて前記電源から受電するように前記第１および第２の電力を制御する、請求項３に記載の車両用受電装置。
【請求項５】
前記第１の受電部によって受電可能な電力と前記第２の受電部によって受電可能な電力との合計が前記所定の制限を超えるとき、前記制御部は、前記第１の受電部による受電と前記第２の受電部による受電とのうち効率の悪い方の受電を制限するように前記第１および第２の電力を制御する、請求項３または４に記載の車両用受電装置。
【請求項６】
前記第１および第２の電力によって充電される蓄電装置（１２）をさらに備え、
前記所定の制限は、前記蓄電装置へ入力可能な電力を示す入力許容電力である、請求項３に記載の車両用受電装置。
【請求項７】
前記所定の制限は、前記電源から受電可能な電力に基づいて設定される、請求項３に記載の車両用受電装置。
【請求項８】
前記第１および第２の受電部の双方を用いた受電が要求された場合、前記制御部（９０Ａ）は、前記第１の受電部による受電よりも前記第２の受電部による受電を先に開始する、請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項９】
前記第１および第２の受電部の双方を用いた受電が要求された場合、前記制御部（９０Ａ）は、前記第２の受電部による受電の準備完了後、前記第１の受電部による受電の準備完了前に、前記第２の受電部による受電を開始する、請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項１０】
前記第１および第２の電力によって充電される蓄電装置（１２）をさらに備え、
前記制御部（９０Ｂ）は、前記蓄電装置の充電状態が満充電状態に近づいたことを示す所定量に前記充電状態が達すると前記蓄電装置の充電電力を低減させる満充電制御を実行し、前記満充電制御の実行時、前記第２の受電部による受電を制限する、請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項１１】
利用者が前記車両を利用する前に車室内を空調するプレ空調を実施可能な電動空調装置をさらに備え、
前記制御部（９０Ｃ）は、前記プレ空調の暖房時、前記第１の受電部による受電を実行する、請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項１２】
利用者が前記車両を利用する前に車室内を空調するプレ空調を実施可能な電動空調装置をさらに備え、
前記制御部（９０Ｃ）は、前記プレ空調の冷房時、前記第２の受電部による受電を実行する、請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項１３】
前記電源は、前記第２の受電部へ非接触で送電する送電部（１４０）を含み、
前記第２の受電部の固有周波数と前記送電部の固有周波数との差は、前記第２の受電部の固有周波数または前記送電部の固有周波数の±１０％以下である、請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項１４】
前記電源は、前記第２の受電部へ非接触で送電する送電部（１４０）を含み、
前記第２の受電部と前記送電部との結合係数は０．１以下である、請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項１５】
前記電源は、前記第２の受電部へ非接触で送電する送電部（１４０）を含み、
前記第２の受電部は、前記第２の受電部と前記送電部との間に形成される磁界と、前記第２の受電部と前記送電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電し、
前記磁界および前記電界は、前記第２の受電部と前記送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する、請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項１６】
車両へ給電するための給電設備であって、
電力線を介して前記車両へ送電する第１の送電部（１１５，１２０）と、
前記車両へ非接触で送電する第２の送電部（１４０）と、
前記車両が受電可能な電力を前記車両への送電電力が超えないように、前記第１の送電部により送電される電力を示す第１の電力および前記第２の送電部により送電される電力を示す第２の電力を制御する制御部（１４５）とを備える給電設備。
【請求項１７】
前記制御部は、前記第１の電力と前記第２の電力との合計に基づいて、前記第１の電力および前記第２の電力を制御する、請求項１６に記載の給電設備。
【請求項１８】
前記制御部は、前記第１および第２の電力の合計が所定の制限を超えないように前記第１および第２の電力を制御する、請求項１７に記載の給電設備。
【請求項１９】
前記第１の送電部によって送電可能な電力と前記第２の送電部によって送電可能な電力との合計が前記所定の制限以下のとき、前記制御部は、前記第１および第２の送電部の双方を用いて前記車両へ送電するように前記第１および第２の電力を制御する、請求項１８に記載の給電設備。
【請求項２０】
前記第１の送電部によって送電可能な電力と前記第２の送電部によって送電可能な電力との合計が前記所定の制限を超えるとき、前記制御部は、前記第１の送電部による送電と前記第２の送電部による送電とのうち効率の悪い方の送電を制限するように前記第１および第２の電力を制御する、請求項１８または１９に記載の給電設備。
【請求項２１】
前記第１および第２の送電部の双方を用いた送電が要求された場合、前記制御部は、前記第１の送電部による送電よりも前記第２の送電部による送電を先に開始する、請求項１６に記載の給電設備。
【請求項２２】
前記第１および第２の送電部の双方を用いた送電が要求された場合、前記制御部は、前記第２の送電部による送電の準備完了後、前記第１の送電部による送電の準備完了前に、前記第２の送電部による送電を開始する、請求項１６に記載の給電設備。
【請求項２３】
前記車両は、
前記第１および第２の電力によって充電される蓄電装置（１２）と、
前記蓄電装置の充電状態が満充電状態に近づいたことを示す所定量に前記充電状態が達すると前記蓄電装置の充電電力を低減させる満充電制御を実行する満充電制御部（１８０）とを含み、
前記制御部は、前記満充電制御の実行時、前記第２の送電部による送電を制限する、請求項１６に記載の給電設備。
【請求項２４】
前記車両は、前記第２の送電部から非接触で受電する受電部（７０）を含み、
前記第２の送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記第２の送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±１０％以下である、請求項１６に記載の給電設備。
【請求項２５】
前記車両は、前記第２の送電部から非接触で受電する受電部（７０）を含み、
前記第２の送電部と前記受電部との結合係数は０．１以下である、請求項１６に記載の給電設備。
【請求項２６】
前記車両は、前記第２の送電部から非接触で受電する受電部（７０）を含み、
前記第２の送電部は、前記第２の送電部と前記受電部との間に形成される磁界と、前記第２の送電部と前記受電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、前記受電部へ送電し、
前記磁界および前記電界は、前記第２の送電部と前記受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する、請求項１６に記載の給電設備。
【請求項２７】
給電設備から車両へ電力を伝送する電力伝送システムであって、
前記給電設備から電力線を介して前記車両へ電力を伝送する第１の送受電部（１１５，１２０，４０，４５）と、
前記給電設備から前記車両へ非接触で電力を伝送する第２の送受電部（１４０，７０）と、
前記給電設備から前記車両へ伝送される電力が、前記車両が受電可能な電力を超えないように、前記第１の送受電部により伝送される電力を示す第１の電力および前記第２の送受電部により伝送される電力を示す第２の電力を制御する制御部（９０，９０Ａ〜９０Ｃ，１４５）とを備える電力伝送システム。
【請求項２８】
前記制御部は、前記第１の電力と前記第２の電力との合計に基づいて、前記第１の電力および前記第２の電力を制御する、請求項２７に記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用受電装置、給電設備、および電力伝送システムに関し、特に、車両外部の電源から車両への電力伝送に用いられる車両用受電装置、給電設備、および電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２０１０／１３１３４８号パンフレット（特許文献１）は、電力線を介して給電設備から車両へ電力を伝送することにより車載の蓄電装置を充電する所謂プラグイン充電（コンダクティブ充電）と、電磁場を介して給電設備から車両へ非接触で電力を伝送することにより蓄電装置を充電する非接触充電（インダクティブ充電）との双方が可能な車両用充電装置を開示する。この車両用充電装置においては、プラグイン充電用の受電端子は、車両外部の交流電源に電気的に接続可能に構成される。充電器は、受電端子から入力される交流電力を所定の直流電圧に変換するように構成される。非接触受電部は、交流電源の送電部と磁気的に結合することによって交流電源から非接触で受電するように構成される。ここで、非接触受電部は、充電器の電力変換回路に接続される。【０００３】
このような構成とすることにより、電力変換回路を構成するパワー素子の少なくとも一部がプラグイン充電と非接触充電とで共用される。これにより、プラグイン充電用の充電器と非接触充電用の充電器とを全く別体で設ける場合に比べて部品点数を削減できる。したがって、この車両用充電装置によれば、プラグイン充電と非接触充電との双方を可能としつつコスト増を抑制することができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１３１３４８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１０／１３１３４９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の車両用充電装置は、プラグイン充電と非接触充電との双方を実施可能であり有用であるが、プラグイン充電と非接触充電とをどのように使い分けるかについての具体的な検討はされていない。特に、プラグイン充電と非接触充電とを同時に実施する場合の電力制御について、特許文献１では具体的な検討は行なわれていない。【０００６】
それゆえに、この発明の目的は、プラグイン充電と非接触充電とを同時に実施可能な車両用受電装置、給電設備、および電力伝送システムにおける電力制御手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、車両用受電装置は、車両外部の電源（以下「外部電源」とも称する。）から受電するための車両用受電装置であって、第１および第２の受電部と、制御部とを備える。第１の受電部は、外部電源から電力線を介して受電する。第２の受電部は、外部電源から非接触で受電する。制御部は、車両が受電可能な電力を外部電源からの受電電力が超えないように、第１の受電部により受電される電力を示す第１の電力および第２の受電部により受電される電力を示す第２の電力を制御する。【０００８】
好ましくは、制御部は、第１の電力と第２の電力との合計に基づいて、第１の電力および第２の電力を制御する。【０００９】
好ましくは、制御部は、第１および第２の電力の合計が所定の制限を超えないように第１および第２の電力を制御する。【００１０】
好ましくは、第１の受電部によって受電可能な電力と第２の受電部によって受電可能な電力との合計が所定の制限以下のとき、制御部は、第１および第２の受電部の双方を用いて外部電源から受電するように第１および第２の電力を制御する。【００１１】
好ましくは、第１の受電部によって受電可能な電力と第２の受電部によって受電可能な電力との合計が所定の制限を超えるとき、制御部は、第１の受電部による受電と第２の受電部による受電とのうち効率の悪い方の受電を制限するように第１および第２の電力を制御する。【００１２】
好ましくは、車両用受電装置は、蓄電装置をさらに備える。蓄電装置は、第１および第２の電力によって充電される。所定の制限は、蓄電装置へ入力可能な電力を示す入力許容電力である。【００１３】
好ましくは、所定の制限は、外部電源から受電可能な電力に基づいて設定される。
好ましくは、第１および第２の受電部の双方を用いた受電が要求された場合、制御部は、第１の受電部による受電よりも第２の受電部による受電を先に開始する。【００１４】
好ましくは、第１および第２の受電部の双方を用いた受電が要求された場合、制御部は、第２の受電部による受電の準備完了後、第１の受電部による受電の準備完了前に、第２の受電部による受電を開始する。【００１５】
好ましくは、車両用受電装置は、蓄電装置をさらに備える。蓄電装置は、第１および第２の電力によって充電される。制御部は、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）が満充電状態に近づいたことを示す所定量にＳＯＣが達すると蓄電装置の充電電力を低減させる満充電制御を実行し、満充電制御の実行時、第２の受電部による受電を制限する。【００１６】
好ましくは、車両用受電装置は、電動空調装置をさらに備える。電動空調装置は、利用者が車両を利用する前に車室内を空調するプレ空調を実施可能である。制御部は、プレ空調の暖房時、第１の受電部による受電を実行する。【００１７】
好ましくは、車両用受電装置は、電動空調装置をさらに備える。電動空調装置は、利用者が車両を利用する前に車室内を空調するプレ空調を実施可能である。制御部は、プレ空調の冷房時、第２の受電部による受電を実行する。【００１８】
好ましくは、外部電源は、第２の受電部へ非接触で送電する送電部を含む。第２の受電部の固有周波数と送電部の固有周波数との差は、第２の受電部の固有周波数または送電部の固有周波数の±１０％以下である。【００１９】
好ましくは、外部電源は、第２の受電部へ非接触で送電する送電部を含む。第２の受電部と送電部との結合係数は０．１以下である。【００２０】
好ましくは、外部電源は、第２の受電部へ非接触で送電する送電部を含む。第２の受電部は、第２の受電部と送電部との間に形成される磁界と、第２の受電部と送電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。磁界および電界は、第２の受電部と送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する。【００２１】
また、この発明によれば、給電設備は、車両へ給電するための給電設備であって、第１および第２の送電部と、制御部とを備える。第１の送電部は、電力線を介して車両へ送電する。第２の送電部は、車両へ非接触で送電する。制御部は、車両が受電可能な電力を車両への送電電力が超えないように、第１の送電部により送電される電力を示す第１の電力および第２の送電部により送電される電力を示す第２の電力を制御する。【００２２】
好ましくは、制御部は、第１の電力と第２の電力との合計に基づいて、第１の電力および第２の電力を制御する。【００２３】
好ましくは、制御部は、第１および第２の電力の合計が所定の制限を超えないように第１および第２の電力を制御する。【００２４】
好ましくは、第１の送電部によって送電可能な電力と第２の送電部によって送電可能な電力との合計が所定の制限以下のとき、制御部は、第１および第２の送電部の双方を用いて車両へ送電するように第１および第２の電力を制御する。【００２５】
好ましくは、第１の送電部によって送電可能な電力と第２の送電部によって送電可能な電力との合計が所定の制限を超えるとき、制御部は、第１の送電部による送電と第２の送電部による送電とのうち効率の悪い方の送電を制限するように第１および第２の電力を制御する。【００２６】
好ましくは、第１および第２の送電部の双方を用いた送電が要求された場合、制御部は、第１の送電部による送電よりも第２の送電部による送電を先に開始する。【００２７】
好ましくは、第１および第２の送電部の双方を用いた送電が要求された場合、制御部は、第２の送電部による送電の準備完了後、第１の送電部による送電の準備完了前に、第２の送電部による送電を開始する。【００２８】
好ましくは、車両は、蓄電装置と、満充電制御部とを含む。蓄電装置は、第１および第２の電力によって充電される。満充電制御部は、蓄電装置のＳＯＣが満充電状態に近づいたことを示す所定量にＳＯＣが達すると蓄電装置の充電電力を低減させる満充電制御を実行する。制御部は、満充電制御の実行時、第２の送電部による送電を制限する。【００２９】
好ましくは、車両は、第２の送電部から非接触で受電する受電部を含む。第２の送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、第２の送電部の固有周波数または受電部の固有周波数の±１０％以下である。【００３０】
好ましくは、車両は、第２の送電部から非接触で受電する受電部を含む。第２の送電部と受電部との結合係数は０．１以下である。【００３１】
好ましくは、車両は、第２の送電部から非接触で受電する受電部を含む。第２の送電部は、第２の送電部と受電部との間に形成される磁界と、第２の送電部と受電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、受電部へ送電する。磁界および電界は、第２の送電部と受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する。【００３２】
また、この発明によれば、電力伝送システムは、給電設備から車両へ電力を伝送する電力伝送システムであって、第１および第２の送受電部と、制御部とを備える。第１の送受電部は、給電設備から電力線を介して車両へ電力を伝送する。第２の送受電部は、給電設備から車両へ非接触で電力を伝送する。制御部は、給電設備から車両へ伝送される電力が、車両が受電可能な電力を超えないように、第１の送受電部により伝送される電力を示す第１の電力および第２の送受電部により伝送される電力を示す第２の電力を制御する。【００３３】
好ましくは、制御部は、第１の送受電部により伝送される電力を示す第１の電力と、第２の送受電部により伝送される電力を示す第２の電力との合計に基づいて、第１の電力および第２の電力を制御する。
【発明の効果】
【００３４】
この発明によれば、車両が受電可能な電力を外部電源からの受電電力が超えないように、プラグイン充電による第１の電力、および非接触充電による第２の電力が制御されるので、蓄電装置への過大入力や外部電源からの過大な受電等の抑制を図りつつ、ユーザメリットに見合った適切な条件でプラグイン充電と非接触充電とを使い分けて蓄電装置を充電することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１による車両充電システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す車両に搭載されるＥＣＵの、充電制御に関する部分の機能ブロック図である。
【図３】蓄電装置の入力許容電力を示した図である。
【図４】ＥＣＵにより実行される電力制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図５】接触充電を実行するための充電器およびＥＶＳＥの回路図である。
【図６】非接触充電を実行するための受電部およびセンサユニット、ならびに整合器および送電部の回路図である。
【図７】電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。
【図８】送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。
【図９】固有周波数を固定した状態で、エアギャップを変化させたときの電力伝送効率と、送電部に供給される電流の周波数との関係を示すグラフである。
【図１０】電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図１１】変形例１における電力制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１２】変形例２における電力制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図１３】実施の形態２におけるＥＣＵの、充電制御に関する部分の機能ブロック図である。
【図１４】送電部および受電部間の距離と一次側電圧との関係を示した図である。
【図１５】送電部および受電部間の距離と二次側電圧との関係を示した図である。
【図１６】実施の形態２におけるＥＣＵにより実行される充電開始時の制御の処理手順を説明するフローチャートである。
【図１７】満充電制御時の蓄電装置の充電電力およびＳＯＣの変化の一例を示した図である。
【図１８】接触充電と非接触充電との電力伝送効率を示した図である。
【図１９】実施の形態３におけるＥＣＵの、充電制御に関する部分の機能ブロック図である。
【図２０】実施の形態３におけるＥＣＵにより実行される充電終了時の電力制御の処理手順を説明するフローチャートである。
【図２１】実施の形態４におけるＥＣＵの、充電制御に関する部分の機能ブロック図である。
【図２２】実施の形態４におけるＥＣＵにより実行されるプレ空調時の電力制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３７】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による車両充電システムの全体構成図である。図１を参照して、車両充電システムは、車両１０と、給電設備１００とを備える。車両１０は、蓄電装置１２と、システムメインリレー（以下「ＳＭＲ（System  Main  Relay）」と称する。）１５と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power  Control  Unit）」と称する。）２０と、動力出力装置２５と、駆動輪３０とを含む。
【００３８】
蓄電装置１２は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。蓄電装置１２には、給電設備１００の外部電源１１０，１３０（後述）から供給される電力の他、動力出力装置２５において発電された電力が蓄えられる。なお、蓄電装置１２として、大容量のキャパシタも採用可能である。ＳＭＲ１５は、蓄電装置１２と正極線ＰＬ１，負極線ＮＬ１との間に設けられる。ＳＭＲ１５は、蓄電装置１２と正極線ＰＬ１，負極線ＮＬ１との電気的な接続／切離を行なうためのリレーである。
【００３９】
ＰＣＵ２０は、蓄電装置１２から電力を受けて動力出力装置２５を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ２０は、動力出力装置２５に含まれるモータを駆動するためのインバータや、蓄電装置１２から出力される電力を昇圧するコンバータ等を含む。動力出力装置２５は、駆動輪３０を駆動するための装置を総括して示したものである。たとえば、動力出力装置２５は、駆動輪３０を駆動するモータやエンジン等を含む。また、動力出力装置２５は、駆動輪３０を駆動するモータによって車両の制動時等に発電し、その発電された電力をＰＣＵ２０へ出力する。
【００４０】
車両１０は、さらに、充電インレット４０と、充電器４５と、第１充電リレー５０とを含む。充電インレット４０は、給電設備１００の外部電源１１０から車両１０へ電力を供給する充電ケーブルのコネクタ１２０と接続可能に構成される。充電インレット４０は、外部電源１１０による蓄電装置１２の充電時、外部電源１１０から充電ケーブルを介して供給される電力を受ける。なお、以下では、充電ケーブルを用いた、外部電源１１０による蓄電装置１２の充電を「接触充電」とも称する。
【００４１】
充電器４５は、ＳＭＲ１５とＰＣＵ２０との間に配設される正極線ＰＬ１，負極線ＮＬ１に第１充電リレー５０を介して接続される。接触充電の実行時、充電器４５は、ＥＣＵ９０（後述）からの制御信号に基づいて、外部電源１１０から供給される電力を蓄電装置１２の充電電力に変換する。そして、充電器４５から出力された電力は、蓄電装置１２へ供給されて蓄電装置１２が充電される。第１充電リレー５０は、充電器４５と正極線ＰＬ１，負極線ＮＬ１との間に設けられ、充電器４５と正極線ＰＬ１，負極線ＮＬ１との電気的な接続／切離を行なう。
【００４２】
車両１０は、さらに、受電部７０と、整流器７５と、センサユニット８０と、第２充電リレー８５と、電子制御装置（以下「ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）」と称する。）９０と、第１通信装置６０と、第２通信装置９５とを含む。受電部７０は、給電設備１００の外部電源１３０による蓄電装置１２の充電時、給電設備１００の送電部１４０（後述）から出力される交流電力を非接触で受電する。なお、以下では、受電部７０および送電部１４０を用いた、外部電源１３０による蓄電装置１２の充電を「非接触充電」とも称する。
【００４３】
整流器７５は、受電部７０によって受電された交流電力を整流する。センサユニット８０は、整流器７５から出力される受電電圧や受電電流を検出してＥＣＵ９０へ出力する。なお、センサユニット８０には、非接触充電に先立って行なわれる、受電部７０と給電設備１００の送電部１４０との位置合わせやインピーダンスマッチング等の調整制御の実行時に、車両１０側のインピーダンスを一定にするための調整用抵抗が設けられる。第２充電リレー８５は、センサユニット８０と正極線ＰＬ１，負極線ＮＬ１との間に設けられ、センサユニット８０と正極線ＰＬ１，負極線ＮＬ１との電気的な接続／切離を行なう。
【００４４】
なお、受電部７０およびセンサユニット８０の構成については、給電設備１００側の送電部１４０および整合器１３５の構成、ならびに送電部１４０から受電部７０への非接触電力伝送とともに、後ほど説明する。
【００４５】
ＥＣＵ９０は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central  Processing  Unit）で実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、接触充電および非接触充電を制御する。
【００４６】
具体的には、ＥＣＵ９０は、接触充電の実行時、第１充電リレー５０、および給電設備１００のＥＶＳＥ（Electric  Vehicle  Supply  Equipment）１１５に含まれる遮断器のオン／オフ操作を実行する。ＥＶＳＥ１１５の操作については、ＥＣＵ９０は、充電ケーブルのコントロールパイロット線を介してＥＶＳＥ１１５から受けるパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＥＶＳＥ１１５を遠隔操作する。そして、ＥＣＵ９０は、充電器４５の起動／停止指令や接触充電による充電電力の目標値を示す電力指令等を生成して充電器４５へ出力する。
【００４７】
また、ＥＣＵ９０は、非接触充電の実行に先立って、受電部７０と給電設備１００の送電部１４０との位置合わせやインピーダンスマッチング等の調整制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ９０は、非接触充電のための上記調整制御の実行時、センサユニット８０内の調整用抵抗を回路に接続するようにセンサユニット８０へ指令を出力する。調整制御が終了すると、ＥＣＵ９０は、第２充電リレー８５へオン指令を出力する。これにより、非接触充電が可能となる。
【００４８】
さらに、ＥＣＵ９０は、車両１０が受電可能な電力を給電設備１００からの受電電力が超えないように、接触充電および非接触充電時の電力制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ９０は、充電器４５を用いた接触充電による充電電力と、受電部７０を用いた非接触充電による充電電力との合計が所定の制限を超えないように、接触充電および非接触充電による充電電力を制御する。所定の制限は、たとえば、蓄電装置１２へ入力可能な電力を示す入力可能電力Ｗｉｎである。なお、蓄電装置１２の入力可能電力Ｗｉｎに代えて、外部電源から受電可能な電力に基づいて所定の制限を設定してもよく、たとえば、外部電源における制限（たとえば給電設備１００が家屋の場合の契約電力）を上記の所定の制限として設定してもよい。なお、この電力制御については、後ほど詳しく説明する。
【００４９】
第１通信装置６０は、接触充電に関する情報を車両外部（給電設備１００）と通信するための通信インターフェースである。この実施の形態１では、第１通信装置６０は、充電ケーブルを介して給電設備１００と通信する（このような充電ケーブルを介した通信は「電力線通信（ＰＬＣ（Power  Line  Communication））」とも称される。）。一例として、第１通信装置６０は、充電ケーブルのコントロールパイロット線に接続され、コントロールパイロット線を介して給電設備１００と通信を行なう。
【００５０】
第２通信装置９５は、非接触充電に関する情報を車両外部（給電設備１００）と通信するための通信インターフェースである。第２通信装置９５は、無線により給電設備１００と通信する。なお、第１および第２通信装置６０，９５の２つを備えることは必ずしも必要ではなく、第１および第２通信装置６０，９５を１つの通信装置で構成してＰＬＣまたは無線通信を行なってもよい。
【００５１】
一方、給電設備１００は、外部電源１１０と、ＥＶＳＥ１１５と、コネクタ１２０とを含む。外部電源１１０は、たとえば商用系統電源によって構成されるが、これに限定されるものではなく、種々の電源を適用可能である。ＥＶＳＥ１１５は、外部電源１１０から車両１０へ電力を供給するための電路を遮断可能に構成される。ＥＶＳＥ１１５は、外部電源１１０から車両１０へ電力を供給するための充電ケーブルや、充電ケーブルを介して車両１０へ電力を供給するための充電スタンド内に設けられる。そして、ＥＶＳＥ１１５は、車両１０と所定の情報をやり取りするためのパイロット信号ＣＰＬＴを生成し、コントロールパイロット線を介して車両１０へ出力する。なお、パイロット信号ＣＰＬＴは、車両１０のＥＣＵ９０において電位が操作され、ＥＶＳＥ１１５は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位に基づいて充電電路の接続／遮断を切替える。
【００５２】
コネクタ１２０は、コントロールパイロット線を含む充電ケーブルに接続され、車両１０の充電インレット４０と嵌合可能に構成される。
【００５３】
給電設備１００は、さらに、外部電源１３０と、整合器１３５と、送電部１４０と、ＥＣＵ１４５と、第３通信装置１２５と、第４通信装置１５０とを含む。外部電源１３０は、所定の周波数を有する交流電力を発生する。一例として、外部電源１３０は、商用系統電源から電力を受けて高周波の交流電力を発生する。なお、外部電源１１０，１３０を一つの電源設備として構成してもよい。
【００５４】
整合器１３５は、外部電源１３０と送電部１４０との間に設けられ、内部のインピーダンスを変更可能に構成される。一例として、整合器１３５は、可変コンデンサとコイルとによって構成され、可変コンデンサの容量を変化させることによってインピーダンスを変更することができる。この整合器１３５においてインピーダンスを変更することによって、給電設備１００のインピーダンスを車両１０のインピーダンスと整合させることができる（インピーダンスマッチング）。なお、外部電源１３０がインピーダンスの整合機能を有する場合には、整合器１３５を省略することも可能である。
【００５５】
送電部１４０は、外部電源１３０から交流電力の供給を受ける。そして、送電部１４０は、送電部１４０の周囲に発生する電磁界を介して車両１０の受電部７０へ非接触で電力を出力する。なお、送電部１４０および整合器１３５の構成については、車両１０側の受電部７０およびセンサユニット８０の構成、ならびに送電部１４０から受電部７０への非接触電力伝送とともに、後ほど説明する。
【００５６】
第３通信装置１２５は、接触充電に関する情報を車両１０と通信するための通信インターフェースである。この実施の形態１では、第３通信装置１２５は、充電ケーブルを介して車両１０と通信する。一例として、第３通信装置１２５は、充電ケーブルのコントロールパイロット線に接続され、コントロールパイロット線を介して車両１０の第１通信装置６０と通信を行なう。
【００５７】
第４通信装置１５０は、非接触充電に関する情報を車両１０と通信するための通信インターフェースである。第４通信装置１５０は、無線により車両１０と通信する。なお、第３および第４通信装置１２５，１５０の２つを備えることは必ずしも必要ではなく、第３および第４通信装置１２５，１５０を１つの通信装置で構成してＰＬＣまたは無線通信を行なってもよい。
【００５８】
ＥＣＵ１４５は、予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理および／または専用の電子回路によるハードウェア処理により、外部電源１３０および整合器１３５を制御する。具体的には、ＥＣＵ１４５は、非接触充電の実行前に行なわれる調整制御の実行時、蓄電装置１２を充電するための電力よりも小さい調整用電力を出力するように外部電源１３０を制御するとともに、整合器１３５を制御してインピーダンスマッチングを行なう。調整制御が終了すると、ＥＣＵ１４５は、蓄電装置１２を充電するための電力を出力するように外部電源１３０を制御する。
【００５９】
この車両充電システムにおいては、充電インレット４０および充電器４５を用いた接触充電と、送電部１４０および受電部７０を用いた非接触充電とが可能である。そして、接触充電による充電電力と非接触充電による充電電力との合計が蓄電装置１２の入力可能電力Ｗｉｎを超えないように、接触充電および非接触充電による充電電力が制御される。
【００６０】
図２は、図１に示した車両１０に搭載されるＥＣＵ９０の、充電制御に関する部分の機能ブロック図である。図２を参照して、ＥＣＵ９０は、充電電力制御部１７０と、接触充電制御部１７２と、非接触充電制御部１７４とを含む。
【００６１】
充電電力制御部１７０は、接触充電による充電電力および非接触充電による充電電力を制御する。具体的には、充電電力制御部１７０は、接触充電による充電電力Ｐｃと非接触充電による充電電力Ｐｗとの合計が蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎを超えないように充電電力Ｐｃ，Ｐｗを制御する。
【００６２】
図３は、蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎを示した図である。なお、この図３では、蓄電装置１２から出力可能な電力を示す出力可能電力Ｗｏｕｔも併せて示される。図３を参照して、横軸は、蓄電装置１２の充電状態（以下「ＳＯＣ（State  Of  Charge）」と称し、蓄電装置１２の容量に対する百分率（％）で示される。）を示し、縦軸は、蓄電装置１２の充放電電力を示す。なお、電力が正値であることは放電を示し、電力が負値であることは充電を示す。
【００６３】
図３に示されるように、ＳＯＣが所定値を超えると、蓄電装置１２の過充電を防止するために入力許容電力Ｗｉｎが絞られる。なお、ＳＯＣが所定値を下回ると、蓄電装置１２の過放電を防止するために出力可能電力Ｗｏｕｔが絞られる。また、特に図示しないが、入力許容電力Ｗｉｎおよび出力可能電力Ｗｏｕｔは、蓄電装置１２の温度等によっても変化する。そして、接触充電による充電電力Ｐｃと非接触充電による充電電力Ｐｗとの合計がこの入力許容電力Ｗｉｎを超えないように充電電力Ｐｃ，Ｐｗが制御される。
【００６４】
再び図２を参照して、充電電力制御部１７０は、より詳しくは、接触充電による充電電力Ｐｃの上限を示す最大電力Ｐｃ＿ｍａｘと、非接触充電による充電電力Ｐｗの上限を示す最大電力Ｐｗ＿ｍａｘとを合計することによって得られる値を蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎと比較する。なお、最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ，Ｐｗ＿ｍａｘの情報については、第１通信装置６０および第２通信装置９５を用いて給電設備１００から入手される。そして、最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ，Ｐｗ＿ｍａｘの合計値が入力許容電力Ｗｉｎ以下の場合には、充電電力制御部１７０は、充電電力Ｐｃが最大電力Ｐｃ＿ｍａｘに一致するように接触充電制御部１７２へ電力指令を出力し、充電電力Ｐｗが最大電力Ｐｗ＿ｍａｘに一致するように非接触充電制御部１７４へ電力指令を出力する。
【００６５】
一方、最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ，Ｐｗ＿ｍａｘの合計値が入力許容電力Ｗｉｎを超える場合には、充電電力制御部１７０は、接触充電と非接触充電とのうち効率の悪い方の受電を制限することによって充電電力Ｐｃと充電電力Ｐｗとの合計が入力許容電力Ｗｉｎを超えないように、充電電力Ｐｃ，Ｐｗを制御する。上記の「効率」には、種々の指標を用いることができ、たとえば、コスト面から見た効率（電力コスト）や、電力伝送の面から見た効率（電力伝送効率）、電力を生成する際の二酸化炭素（ＣＯ２）排出量から見た効率（ＣＯ２量）等に基づいて、接触充電と非接触充電との「効率」を比較することができる。なお、効率の悪い方を制限するとは、効率の悪い方の充電電力を絞る（制限する）ことと、効率の悪い方の充電を停止することとの双方を含む。
【００６６】
接触充電制御部１７２は、充電電力制御部１７０から受ける電力指令に基づいて、充電器４５を駆動するための駆動信号を生成し、その生成された駆動信号を充電器４５へ出力する。非接触充電制御部１７４は、充電電力制御部１７０から受ける電力指令に基づいて、外部電源１３０（図１）の出力電力を制御するための信号を生成し、その生成された信号を第２通信装置９５によって給電設備１００へ送信する。
【００６７】
図４は、ＥＣＵ９０により実行される電力制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。
【００６８】
図４を参照して、ＥＣＵ９０は、非接触充電による充電電力Ｐｗの上限を示す最大電力Ｐｗ＿ｍａｘと、接触充電による充電電力Ｐｃの上限を示す最大電力Ｐｃ＿ｍａｘとの合計が、蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００６９】
ステップＳ１０において最大電力Ｐｗ＿ｍａｘ，Ｐｃ＿ｍａｘの和が入力許容電力Ｗｉｎ以下であると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、非接触充電による充電電力Ｐｗが最大電力Ｐｗ＿ｍａｘに一致するように充電電力Ｐｗを制御し、接触充電による充電電力Ｐｃが最大電力Ｐｃ＿ｍａｘに一致するように充電電力Ｐｃを制御する（ステップＳ２０）。
【００７０】
ステップＳ１０において最大電力Ｐｗ＿ｍａｘ，Ｐｃ＿ｍａｘの和が入力許容電力Ｗｉｎよりも大きいと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ９０は、非接触充電の電力コストＣｐｗが接触充電の電力コストＣｐｃよりも低いか否かを判定する（ステップＳ３０）。なお、電力コストＣｐｗ，Ｃｐｃの情報については、第１通信装置６０および第２通信装置９５を用いて給電設備１００から入手される。
【００７１】
そして、ステップＳ３０において、非接触充電の電力コストＣｐｗが接触充電の電力コストＣｐｃよりも低いと判定されると（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０は、電力コストの高い接触充電による受電を制限する。たとえば、ＥＣＵ９０は、非接触充電による充電電力Ｐｗについては、充電電力Ｐｗが最大電力Ｐｗ＿ｍａｘに一致するように充電電力Ｐｗを制御し、接触充電による充電電力Ｐｃについては、蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎから非接触充電の最大電力Ｐｗ＿ｍａｘを差引いた値に一致するように充電電力Ｐｃを制御する（ステップＳ４０）。
【００７２】
一方、ステップＳ３０において、非接触充電の電力コストＣｐｗが接触充電の電力コストＣｐｃ以上であると判定されると（ステップＳ３０においてＮＯ）、ＥＣＵ９０は、電力コストの高い非接触充電による受電を制限する。たとえば、ＥＣＵ９０は、非接触充電による充電電力Ｐｗについては、蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎから接触充電の最大電力Ｐｃ＿ｍａｘを差引いた値に一致するように充電電力Ｐｗを制御し、接触充電による充電電力Ｐｃについては、充電電力Ｐｃが最大電力Ｐｃ＿ｍａｘに一致するように充電電力Ｐｃを制御する（ステップＳ５０）。
【００７３】
図５は、接触充電を実行するための充電器４５およびＥＶＳＥ１１５の回路図である。なお、この図５に示される構成は一例であって、接触充電を実行するための構成が図５の構成に限定されるものではない。図５を参照して、充電器４５は、ＡＣ／ＤＣ変換部２１０と、ＤＣ／ＡＣ変換部２１５と、絶縁トランス２２０と、整流部２２５とを含む。
【００７４】
ＡＣ／ＤＣ変換部２１０は、ＥＣＵ９０からの制御信号に基づいて、外部電源１１０から供給される交流電力を直流電力に変換してＤＣ／ＡＣ変換部２１５へ出力する。なお、ＡＣ／ＤＣ変換部２１０は、ＡＣ／ＤＣ変換部２１０の入力側に設けられるリアクトルとともに昇圧チョッパ回路を構成し、充電インレット４０から入力される電力を昇圧することができる。ＤＣ／ＡＣ変換部２１５は、ＥＣＵ９０からの制御信号に基づいて、ＡＣ／ＤＣ変換部２１０から受ける直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス２２０へ出力する。ＤＣ／ＡＣ変換部２１５は、たとえば単相ブリッジ回路によって構成される。
【００７５】
絶縁トランス２２０は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣ変換部２１５および整流部２２５に接続される。そして、絶縁トランス２２０は、ＤＣ／ＡＣ変換部２１５からの交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧に変換して整流部２２５へ出力する。整流部２２５は、絶縁トランス２２０から受ける交流電力を直流電力に変換して第１充電リレー５０へ出力する。
【００７６】
なお、ＡＣ／ＤＣ変換部２１０および整流部２２５を、双方向に電力変換可能な単相ブリッジ回路によって構成してもよい。これにより、車両１０から車両外部へ電力を出力することも可能となる。
【００７７】
一方、ＥＶＳＥ１１５は、ＣＣＩＤ（Charging  Circuit  Interrupt  Device）２３５と、ＣＰＬＴ制御装置２４０とを含む。ＣＣＩＤ２３５は、外部電源１１０から車両１０への給電経路に設けられる遮断器であり、ＣＰＬＴ制御装置２４０によって制御される。ＣＰＬＴ制御装置２４０は、接触充電時にＥＶＳＥ１１５と車両１０との間で所定の情報をやり取りするためのパイロット信号ＣＰＬＴを生成し、コントロールパイロット線を介して車両１０へ出力する。
【００７８】
パイロット信号ＣＰＬＴは、車両１０のＥＣＵ９０において電位が操作され、ＣＰＬＴ制御装置２４０は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位に基づいてＣＣＩＤ２３５を制御する。すなわち、車両１０においてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによって、車両１０からＣＣＩＤ２３５を遠隔操作できる。なお、このパイロット信号ＣＰＬＴは、たとえば、アメリカ合衆国の「ＳＡＥ  Ｊ１７７２（SAE  Electric  Vehicle  Conductive  Charge  Coupler）」に準拠するものである。
【００７９】
そして、車両１０の第１通信装置６０は、車両１０側において、パイロット信号ＣＰＬＴがやり取りされるコントロールパイロット線に接続され、給電設備１００の第３通信装置１２５は、給電設備１００側においてコントロールパイロット線に接続される。これにより、接触充電時、充電ケーブル（コントロールパイロット線）を介して第１通信装置６０と第３通信装置１２５との間で、接触充電に関する情報（たとえば、接触充電の最大電力Ｐｃ＿ｍａｘに関する情報等）が通信される。
【００８０】
図６は、非接触充電を実行するための受電部７０およびセンサユニット８０、ならびに整合器１３５および送電部１４０の回路図である。なお、この図６に示される構成も一例であって、非接触充電を実行するための構成が図６の構成に限定されるものではない。図６を参照して、受電部７０は、コイル３４０と、キャパシタ３５０とを含む。
【００８１】
コイル３４０は、キャパシタ３５０とともに共振回路を形成し、送電部１４０から送出される電力を非接触で受電する。整流器７５は、コイル３４０によって受電された交流電力を整流して電力線Ｌ５，Ｌ６へ出力する。なお、特に図示しないが、コイル３４０およびキャパシタ３５０によって閉ループを形成し、コイル３４０により受電された交流電力を電磁誘導によりコイル３４０から取出して整流器７５へ出力するコイルを別途設けてもよい。
【００８２】
センサユニット８０は、リレー３５５と、調整用抵抗３６０と、電圧センサ３６５，３７０と、電流センサ３７５とを含む。リレー３５５および調整用抵抗３６０は、電力線Ｌ５，Ｌ６間に直列に接続される。リレー３５５は、非接触充電に先立って行なわれる調整制御の実行時にオン（導通）される。これにより、調整制御時の車両１０側のインピーダンスが一定となり、調整制御を効率的に実施できる。
【００８３】
電圧センサ３６５は、調整用抵抗３６０の電圧を検出してＥＣＵ９０へ出力する。電圧センサ３７０は、電力線Ｌ５，Ｌ６間の電圧、すなわち非接触充電時の蓄電装置１２の充電電圧を検出し、その検出値をＥＣＵ９０へ出力する。電流センサ３７５は、電力線Ｌ５（電力線Ｌ６でもよい。）に流れる電流、すなわち非接触充電時の蓄電装置１２の充電電流を検出し、その検出値をＥＣＵ９０へ出力する。
【００８４】
一方、給電設備１００の整合器１３５は、可変コンデンサ３１０，３１５と、コイル３２０とを含む。整合器１３５は、可変コンデンサ３１０，３１５の容量を変化させることによってインピーダンスを変更することができる。この整合器１３５においてインピーダンスを変更することによって、給電設備１００のインピーダンスを車両１０のインピーダンスと整合させることができる（インピーダンスマッチング）。なお、外部電源１３０がインピーダンスの整合機能を有する場合には、この整合器１３５を省略することも可能である。
【００８５】
送電部１４０は、コイル３３０と、キャパシタ３３５とを含む。コイル３３０は、キャパシタ３３５とともに共振回路を形成し、外部電源１３０から供給される交流電力を車両１０の受電部７０へ非接触で送電する。なお、特に図示しないが、コイル３３０およびキャパシタ３３５によって閉ループを形成し、外部電源１３０から出力される交流電力を電磁誘導によりコイル３３０へ供給するコイルを別途設けてもよい。
【００８６】
なお、キャパシタ３３５，３５０は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、コイル３３０，３４０の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ３３５，３５０を設けない構成としてもよい。
【００８７】
以下に、送電部１４０から受電部７０への非接触電力伝送について詳細に説明する。この電力伝送システムにおいては、送電部１４０の固有周波数と、受電部７０の固有周波数との差は、送電部１４０の固有周波数または受電部７０の固有周波数の±１０％以下である。このような範囲に送電部１４０および受電部７０の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができる。一方、上記の固有周波数の差が±１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％よりも小さくなり、電力伝送時間が長くなるなどの弊害が生じる。
【００８８】
なお、受電部７０（送電部１４０）の固有周波数とは、受電部７０（送電部１４０）を構成する電気回路（共振回路）が自由振動する場合の振動周波数を意味する。なお、受電部７０（送電部１４０）の共振周波数とは、受電部７０（送電部１４０）を構成する電気回路（共振回路）において、制動力または電気抵抗を零としたときの固有周波数を意味する。
【００８９】
図７および図８を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図７は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。また、図８は、送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。
【００９０】
図７を参照して、電力伝送システム３８９は、送電部３９０と、受電部３９１とを備える。送電部３９０は、第１コイル３９２と、第２コイル３９３とを含む。第２コイル３９３は、共振コイル３９４と、共振コイル３９４に設けられたキャパシタ３９５とを含む。受電部３９１は、第３コイル３９６と、第４コイル３９７とを備える。第３コイル３９６は、共振コイル３９９とこの共振コイル３９９に接続されたキャパシタ３９８とを含む。
【００９１】
共振コイル３９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ３９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。また、共振コイル３９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ３９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、第２コイル３９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（１）によって示され、第３コイル３９６の固有周波数ｆ２は、下記の式（２）によって示される。
【００９２】
ｆ１＝１／｛２π（Ｌｔ×Ｃ１）1/2｝・・・（１）
ｆ２＝１／｛２π（Ｌｒ×Ｃ２）1/2｝・・・（２）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、第２コイル３９３および第３コイル３９６の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図８に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル３９４および共振コイル３９９の相対的な位置関係は固定とし、さらに、第２コイル３９３に供給される電流の周波数は一定である。
【００９３】
図８に示すグラフのうち、横軸は固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は一定周波数での電力伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記の式（３）によって示される。
【００９４】
（固有周波数のズレ）＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×１００（％）・・・（３）
図８からも明らかなように、固有周波数のズレ（％）が０％の場合には、電力伝送効率は１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は４０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は１０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は５％程度となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、第３コイル３９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように第２コイル３９３および第３コイル３９６の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が第３コイル３９６の固有周波数の５％以下となるように第２コイル３９３および第３コイル３９６の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（ＪＭＡＧ（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。
【００９５】
再び図６を参照して、車両１０の受電部７０および給電設備１００の送電部１４０は、受電部７０と送電部１４０との間に形成される磁界および電界の少なくとも一方を通じて、非接触で電力を授受する。磁界および電界は、特定の周波数で振動する。受電部７０と送電部１４０との結合係数κは、０．１〜０．３程度であり、０．１以下であることが好ましい。そして、受電部７０と送電部１４０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部１４０から受電部７０へ電力が伝送される。
【００９６】
ここで、送電部１４０の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と送電部１４０に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、送電部１４０に供給される電流の周波数との関係について説明する。送電部１４０から受電部７０に電力を伝送するときの電力伝送効率は、送電部１４０および受電部７０間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部１４０および受電部７０の固有周波数（共振周波数）をｆ０とし、送電部１４０に供給される電流の周波数をｆ３とし、送電部１４０および受電部７０の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。
【００９７】
図９は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、送電部１４０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。図９を参照して、横軸は、送電部１４０に供給される電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、送電部１４０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、送電部１４０に供給される電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
【００９８】
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような手法が考えられる。第１の手法としては、エアギャップＡＧにあわせて、送電部１４０に供給される電流の周波数を一定として、キャパシタ３３５，３５０のキャパシタンスを変化させることで、送電部１４０と受電部７０との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、送電部１４０に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ３３５，３５０のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、送電部１４０および受電部７０に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、給電設備１００の整合器１３５を利用する手法や、車両１０において整流器７５と蓄電装置１２との間に設けられるコンバータを利用する手法などを採用することも可能である。
【００９９】
また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、送電部１４０に供給される電流の周波数を調整する手法である。たとえば、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、周波数ｆ４またはｆ５の電流を送電部１４０に供給する。周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数ｆ６の電流を送電部１４０に供給する。この場合においては、エアギャップＡＧの大きさに合わせて送電部１４０および受電部７０に流れる電流の周波数を変化させることになる。
【０１００】
第１の手法では、送電部１４０を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、送電部１４０を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が送電部１４０に供給される。送電部１４０に特定の周波数の電流が流れることで、送電部１４０の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部７０は、受電部７０と送電部１４０との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部１４０から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、送電部１４０に供給される電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、送電部１４０および受電部７０の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、送電部１４０に供給される電流の周波数を調整する場合がある。
【０１０１】
なお、上記の説明では、共振コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共振コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、送電部１４０に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が送電部１４０の周囲に形成される。そして、この電界を通して、送電部１４０と受電部７０との間で電力伝送が行われる。
【０１０２】
この電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。
【０１０３】
図１０は、電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図１０を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ／２πと表わすことができる。
【０１０４】
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、この実施の形態１に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部１４０および受電部７０（たとえば一対の共振コイル）を共鳴させることにより、送電部１４０から他方の受電部７０へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。
【０１０５】
このように、この電力伝送システムにおいては、送電部１４０と受電部７０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部１４０と受電部７０との間で非接触で電力が伝送される。そして、送電部１４０と受電部７０との間の結合係数κは、０．１〜０．３程度であり、０．１以下であることが好ましい。但し、結合係数κは、このような値に限定されるものではなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。一般的に、電磁誘導を利用した電力伝送では、送電部と受電部と間の結合係数κは１．０に近いものとなっている。
【０１０６】
なお、電力伝送における、上記のような送電部１４０と受電部７０との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」、「電界（電場）共振結合」等という。「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
【０１０７】
送電部１４０と受電部７０とが上記のようにコイルによって形成される場合には、送電部１４０と受電部７０とは、主に磁界（磁場）によって結合し、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」が形成される。なお、送電部１４０と受電部７０とに、たとえば、メアンダライン等のアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部１４０と受電部７０とは、主に電界（電場）によって結合し、「電界（電場）共鳴結合」が形成される。
【０１０８】
以上のように、この実施の形態１においては、接触充電による充電電力Ｐｃと非接触充電による充電電力Ｐｗとの合計に基づいて充電電力Ｐｃ，Ｐｗが制御される。より詳しくは、接触充電による充電電力Ｐｃの上限を示す最大電力Ｐｃ＿ｍａｘと、非接触充電による充電電力Ｐｗの上限を示す最大電力Ｐｗ＿ｍａｘとの合計値が所定の制限（蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎや、外部電源から受電可能な電力等）以下の場合には、充電電力Ｐｃ，Ｐｗがそれぞれ最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ，Ｐｗ＿ｍａｘに一致するように充電電力Ｐｃ，Ｐｗが制御される。最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ，Ｐｗ＿ｍａｘの合計値が所定の制限を超える場合には、接触充電と非接触充電とのうち効率（電力コスト）の悪い方の受電を制限することによって充電電力Ｐｃ，Ｐｗとの合計が所定の制限を超えないように、充電電力Ｐｃ，Ｐｗが制御される。したがって、この実施の形態１によれば、蓄電装置１２への過大入力や外部電源からの過大な受電等の抑制を図りつつ、ユーザメリットに見合った適切な条件で接触充電と非接触充電とを使い分けて蓄電装置１２を充電することができる。
【０１０９】
［実施の形態１の変形例１］
上記においては、接触充電による充電電力Ｐｃの上限を示す最大電力Ｐｃ＿ｍａｘと、非接触充電による充電電力Ｐｗの上限を示す最大電力Ｐｗ＿ｍａｘとの合計値が所定の制限を超える場合に、接触充電と非接触充電とのうち電力コストの悪い方の受電を制限するものとしたが、電力コストに代えて電力伝送効率を指標としてもよい。すなわち、この変形例１では、最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ，Ｐｗ＿ｍａｘの合計が所定の制限を超える場合、接触充電と非接触充電とのうち電力伝送効率の悪い方の受電が制限される。なお、電力伝送効率の悪い方を制限するとは、電力伝送効率の悪い方の充電電力を絞る（制限する）ことと、電力伝送効率の悪い方の充電を停止することとの双方を含む。
【０１１０】
図１１は、この変形例１における電力制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。図１１を参照して、このフローチャートは、図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ３０に代えてステップＳ３２を含む。
【０１１１】
すなわち、ステップＳ１０において最大電力Ｐｗ＿ｍａｘ，Ｐｃ＿ｍａｘの和が入力許容電力Ｗｉｎよりも大きいと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ９０は、非接触充電の電力伝送効率Ｅｐｗが接触充電の電力伝送効率Ｅｐｃよりも高いか否かを判定する（ステップＳ３２）。この電力伝送効率は、充電インレット４０や受電部７０によって受電される電力に基づく受電効率や、実際に蓄電装置１２に充電される電力に基づく充電効率、給電設備１００側の反射電力に基づく送電効率等を含む広い概念である。
【０１１２】
そして、ステップＳ３２において、非接触充電の電力伝送効率Ｅｐｗが接触充電の電力伝送効率Ｅｐｃよりも高いと判定されると（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、ステップＳ４０へ処理が移行され、電力伝送効率が相対的に低い接触充電による充電電力Ｐｃが制限される。一方、ステップＳ３２において、非接触充電の電力伝送効率Ｅｐｗが接触充電の電力伝送効率Ｅｐｃ以下であると判定されると（ステップＳ３２においてＮＯ）、ステップＳ５０へ処理が移行され、電力伝送効率が相対的に低い非接触充電による充電電力Ｐｗが制限される。
【０１１３】
この実施の形態１の変形例１によっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
［実施の形態１の変形例２］
変形例１では、最大電力Ｐｃ＿ｍａｘ，Ｐｗ＿ｍａｘの合計が所定の制限を超える場合、接触充電と非接触充電とのうち電力伝送効率の悪い方の受電を制限するものとしたが、電力伝送効率に代えて、電力生成に伴なうＣＯ２量を指標としてもよい。
【０１１４】
図１２は、この変形例２における電力制御の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。図１２を参照して、このフローチャートは、図４に示したフローチャートにおいて、ステップＳ３０に代えてステップＳ３４を含む。
【０１１５】
すなわち、ステップＳ１０において最大電力Ｐｗ＿ｍａｘ，Ｐｃ＿ｍａｘの和が入力許容電力Ｗｉｎよりも大きいと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ９０は、非接触充電の二酸化炭素量ＣＯ２ｐｗが接触充電の二酸化炭素量ＣＯ２ｐｃよりも少ないか否かを判定する（ステップＳ３４）。一例として、二酸化炭素量ＣＯ２ｐｗは、外部電源１３０（図１）の単位電力あたりＣＯ２排出量と非接触充電の電力伝送効率とを掛け合わせることによって算出され、二酸化炭素量ＣＯ２ｐｃは、外部電源１１０（図１）の単位電力あたりＣＯ２排出量と接触充電の電力伝送効率とを掛け合わせることによって算出される。なお、二酸化炭素量ＣＯ２ｐｗ，ＣＯ２ｐｃの情報については、第１通信装置６０および第２通信装置９５を用いて給電設備１００から入手される。
【０１１６】
そして、ステップＳ３４において、非接触充電の二酸化炭素量ＣＯ２ｐｗが接触充電の二酸化炭素量ＣＯ２ｐｃよりも少ないと判定されると（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、ステップＳ４０へ処理が移行され、二酸化炭素量が相対的に多い接触充電による充電電力Ｐｃが制限される。一方、ステップＳ３４において、非接触充電の二酸化炭素量ＣＯ２ｐｗが接触充電の二酸化炭素量ＣＯ２ｐｃ以上であると判定されると（ステップＳ３４においてＮＯ）、ステップＳ５０へ処理が移行され、二酸化炭素量が相対的に多い非接触充電による充電電力Ｐｗが制限される。
【０１１７】
この実施の形態１の変形例２によっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
［実施の形態２］
充電インレット４０および充電器４５を用いた接触充電については、給電設備１００から充電ケーブルによって車両１０へ給電可能な位置に車両１０を誘導して停車した後、充電ケーブルを充電インレット４０に接続することによって充電が開始される。一方、非接触充電については、給電設備１００の送電部１４０から車両１０の受電部７０へ送電可能な位置に車両１０を誘導すれば、接触充電の場合のようなケーブルの接続を行なうことなく充電を開始することができる。
【０１１８】
そこで、この実施の形態２では、接触充電および非接触充電の双方を用いた電力伝送が要求された場合、接触充電よりも非接触充電が先に開始される。すなわち、給電設備１００の送電部１４０から車両１０の受電部７０へ送電可能な位置に車両１０が誘導されると（以下、このような誘導制御を、受電部７０と送電部１４０との「位置合わせ制御」とも称する。）、非接触充電が開始される。その後、充電ケーブルが充電インレット４０に接続されると、接触充電が開始される。
【０１１９】
この実施の形態２による車両充電システムの全体構成図は、図１に示した実施の形態１の構成と同じである。
【０１２０】
図１３は、実施の形態２におけるＥＣＵ９０Ａの、充電制御に関する部分の機能ブロック図である。図１３を参照して、ＥＣＵ９０Ａは、図２に示した実施の形態１におけるＥＣＵ９０の構成において、位置合わせ制御部１７６をさらに含み、充電電力制御部１７０に代えて充電電力制御部１７０Ａを含む。
【０１２１】
位置合わせ制御部１７６は、給電設備１００の送電部１４０から車両１０の受電部７０への電力伝送が適切な効率で行なわれるための、送電部１４０と受電部７０との位置合わせを制御する。具体的には、図１４に示すような一定の一次側電圧（給電設備１００からの出力電圧）に対して、二次側電圧（車両１０の受電電圧）は、図１５に示すように、送電部１４０と受電部７０との間の距離Ｌに応じて変化する。そこで、この図１４，１５に示される一次側電圧および二次側電圧の関係を予め測定する等してマップ等を作成しておき、二次側電圧（車両１０の受電電圧）の検出値に基づいて送電部１４０と受電部７０との間の距離を検知することができる。
【０１２２】
なお、特に図示しないが、車両１０の受電電圧に代えて車両１０の受電電力や受電効率等を用いてもよい。あるいは、送電部１４０と受電部７０との間の距離Ｌに応じて一次側電流（給電設備１００からの出力電流）が変化するので、この関係を用いて、給電設備１００からの出力電流の検出値に基づいて送電部１４０と受電部７０との間の距離を検知してもよい。
【０１２３】
再び図１３を参照して、送電部１４０と受電部７０との間の距離に基づいて、送電部１４０から受電部７０へ適切な効率で送電可能な送電部１４０と受電部７０との位置合わせが完了し、非接触充電の準備が完了すると、位置合わせ制御部１７６は、充電電力制御部１７０Ａへその旨を通知する。なお、非接触充電の準備完了の判断として、上記位置合わせの完了のほか、パーキングブレーキの作動や、車両システムの停止を示すＲｅａｄｙ−ＯＦＦ状態への移行、専用に設けられる非接触充電開始スイッチのオン操作等を用いてもよい。
【０１２４】
そして、充電電力制御部１７０Ａは、位置合わせ制御部１７６から上記の通知を受けると、非接触充電制御部１７４へ非接触充電の開始を指示する。その後、充電インレット４０に充電ケーブルが接続され、接触充電の準備が完了すると、充電電力制御部１７０Ａは、接触充電制御部１７２へ接触充電の開始を指示する。なお、接触充電の準備完了の判断として、充電ケーブルの接続のほか、専用に設けられる接触充電開始スイッチのオン操作等を用いてもよい。なお、非接触充電による充電電力Ｐｗおよび接触充電による充電電力Ｐｃの制御については、実施の形態１における充電電力制御部１７０と同じである。
【０１２５】
図１６は、実施の形態２におけるＥＣＵ９０Ａにより実行される充電開始時の制御の処理手順を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。
【０１２６】
図１６を参照して、ＥＣＵ９０Ａは、非接触充電に関する通信が確立したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。なお、非接触充電に関する通信は、車両１０の第２通信装置９５と給電設備１００の第４通信装置１５０との間で無線によって行なわれるので、ここでは、第２通信装置９５と第４通信装置１５０との間の通信が確立したか否かが判定される。非接触充電に関する通信が確立すると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０Ａは、車両１０の受電部７０と給電設備１００の送電部１４０との位置合わせ制御を実行する（ステップＳ１２０）。
【０１２７】
次いで、ＥＣＵ９０Ａは、車両１０の車速が値δよりも低いか否かを判定する（ステップＳ１３０）。値δは、車両１０の停車を判定するためのしきい値である。そして、車速が値δよりも低いと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０Ａは非接触充電を開始する（ステップＳ１４０）。
【０１２８】
続いて、ＥＣＵ９０Ａは、接触充電用の充電ケーブルが充電インレット４０に接続されたか否かを判定する（ステップＳ１５０）。そして、充電ケーブルの接続が判定され（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、その後、接触充電の準備が完了すると、ＥＣＵ９０Ａは、充電器４５を用いた接触充電を開始する（ステップＳ１６０）。
【０１２９】
以上のように、この実施の形態２においては、接触充電および非接触充電の双方を用いた電力伝送が要求された場合、送電部１４０と受電部７０との位置合わせが完了すると、接触充電のための準備（充電ケーブルの接続等）を待たずに非接触充電が先に開始される。したがって、この実施の形態２によれば、外部電源による蓄電装置１２の充電を早く終了させることができる。
【０１３０】
［実施の形態３］
充電器４５を用いた接触充電および受電部７０を用いた非接触充電により、蓄電装置１２は、所定の満充電状態（たとえばＳＯＣ８０％）まで充電される。この実施の形態３では、外部電源により蓄電装置１２を満充電状態に充電するための満充電制御が２段階に分けて実施される。
【０１３１】
図１７は、満充電制御時の蓄電装置１２の充電電力ＰｃｈｇおよびＳＯＣの変化の一例を示した図である。図１７を参照して、外部電源による充電が開始されると、蓄電装置１２は、充電電力Ｐｃｈｇの最大値Ｐ１（たとえば入力許容電力Ｗｉｎ）で充電される。時刻ｔ２において、満充電状態Ｓｆの直前の所定値ＳｕにＳＯＣが達すると、充電電力ＰｃｈｇはＰ２に制限される。そして、時刻ｔ３においてＳＯＣが満充電状態Ｓｆに達すると、充電が終了する。
【０１３２】
図１８は、接触充電と非接触充電との電力伝送効率を示した図である。図１８を参照して、横軸は充電電力を示し、縦軸は電力伝送効率を示す。そして、線Ｌ１１は接触充電の効率曲線を示し、線Ｌ１２は非接触充電の効率曲線を示す。図示されるように、接触充電については、充電電力の大きさによって効率はそれ程変化しないが、非接触充電については、充電電力が小さくなると、等価的にインピーダンスが変化することとなって電力伝送効率が低下する。
【０１３３】
そこで、この実施の形態３では、満充電直前の充電電力の制限時（図１７の時刻ｔ２以降）は、非接触充電を制限し、接触充電を用いて蓄電装置１２を充電する。これにより、満充電直前の充電電力の制限時における電力伝送効率の低下を抑制することができる。
【０１３４】
この実施の形態３による車両充電システムの全体構成図は、図１に示した実施の形態１の構成と同じである。
【０１３５】
図１９は、実施の形態３におけるＥＣＵ９０Ｂの、充電制御に関する部分の機能ブロック図である。図１９を参照して、ＥＣＵ９０Ｂは、図２に示した実施の形態１におけるＥＣＵ９０の構成において、ＳＯＣ算出部１７８と、満充電制御部１８０とをさらに含み、充電電力制御部１７０に代えて充電電力制御部１７０Ｂを含む。
【０１３６】
ＳＯＣ算出部１７８は、図示されないセンサによって検出される蓄電装置１２の電圧および電流に基づいて、蓄電装置１２のＳＯＣを算出する。なお、ＳＯＣの算出方法については、種々の公知の手法を用いることができる。
【０１３７】
満充電制御部１８０は、ＳＯＣ算出部１７８からＳＯＣの算出値を受ける。そして、満充電制御部１８０は、満充電直前の所定値ＳｕにＳＯＣが達すると、充電電力制御部１７０Ｂにその旨を通知する。また、満充電制御部１８０は、ＳＯＣが満充電状態Ｓｆに達すると、充電電力制御部１７０Ｂにその旨を通知する。
【０１３８】
充電電力制御部１７０Ｂは、ＳＯＣが所定値Ｓｕに達するまでは、実施の形態１で示した充電電力制御部１７０と同様に、接触充電による充電電力Ｐｃと非接触充電による充電電力Ｐｗとの合計が蓄電装置１２の入力許容電力Ｗｉｎを超えないように充電電力Ｐｃ，Ｐｗを制御する。
【０１３９】
ＳＯＣが所定値Ｓｕに達すると、充電電力制御部１７０Ｂは、非接触充電を停止するように非接触充電制御部１７４へ指示する。なお、非接触充電の停止まではせずに、非接触充電による充電電力Ｐｗを低減することによって相対的に接触充電の比率を大きくしてもよい。
【０１４０】
図２０は、実施の形態３におけるＥＣＵ９０Ｂにより実行される充電終了時の電力制御の処理手順を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。
【０１４１】
図２０を参照して、ＥＣＵ９０Ｂは、蓄電装置１２のＳＯＣが満充電直前の所定値Ｓｕを越えたか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ＳＯＣが所定値Ｓｕに達していないと判定されると（ステップＳ２１０においてＮＯ）、ＥＣＵ９０Ｂは、蓄電装置１２の充電電力ＰｃｈｇをＰ１（図１７）に設定する（ステップＳ２２０）。なお、上述のように、このＰ１は、たとえば入力許容電力Ｗｉｎである。ＳＯＣが所定値Ｓｕに達すると（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０Ｂは、蓄電装置１２の充電電力ＰｃｈｇをＰ２（図１７）に制限する（ステップＳ２３０）。
【０１４２】
次いで、ＥＣＵ９０Ｂは、充電電力Ｐｃｈｇが所定値よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２４０）。この所定値は、非接触充電の効率低下による電力伝送効率の低下を抑制するために非接触充電を制限するためのしきい値であり、図１８に示した効率曲線等に基づいて設定される。
【０１４３】
充電電力Ｐｃｈｇが所定値よりも小さいと判定されると（ステップＳ２４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０Ｂは、非接触充電を制限する（ステップＳ２５０）。上述のように、ＥＣＵ９０Ｂは、非接触充電を停止させてもよいし、非接触充電の停止まではせずに、非接触充電による充電電力Ｐｗを低減してもよい。ステップＳ２４０において充電電力Ｐｃｈｇが所定値以上であると判定された場合には（ステップＳ２４０においてＮＯ）、ＥＣＵ９０Ｂは、ステップＳ２５０は実行せずにステップＳ２６０へ処理を移行する。
【０１４４】
次いで、ＥＣＵ９０Ｂは、蓄電装置１２のＳＯＣが満充電状態Ｓｆを越えたか否かを判定する（ステップＳ２６０）。そして、ＳＯＣが満充電状態Ｓｆを越えたと判定されると（ステップＳ２６０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０Ｂは、蓄電装置１２の充電を終了する（ステップＳ２７０）。なお、ステップＳ２６０においてＳＯＣが満充電状態Ｓｆ以下であると判定されると（ステップＳ２６０においてＮＯ）、ＥＣＵ９０Ｂは、ステップＳ２７０は実行せずにステップＳ２８０へ処理を移行する。
【０１４５】
なお、上記においては、満充電状態Ｓｆの直前の所定値ＳｕにＳＯＣが達すると、充電電力Ｐｃｈｇを一定値Ｐ２に制限して蓄電装置を充電するものとしたが（このような充電は、定電力充電（ＣＰ充電）とも称される。）、ＳＯＣが所定値Ｓｕに達すると、蓄電装置１２の電圧を一定値に制御する定電圧充電（ＣＶ充電）を行なってもよい。このＣＶ充電においても、ＳＯＣが満充電状態Ｓｆに近づくにつれて充電電力Ｐｃｈｇが小さくなるところ、充電電力Ｐｃｈｇが所定値よりも小さくなると非接触充電が制限され、電力伝送効率の低下が抑制される。
【０１４６】
以上のように、この実施の形態３においては、満充電直前の所定値ＳｕにＳＯＣが達すると、非接触充電が制限され、接触充電を用いて蓄電装置１２が充電される。これにより、満充電直前の充電電力制限時における電力伝送効率の低下が抑制される。したがって、この実施の形態３によれば、蓄電装置１２をより高効率に充電することができる。
【０１４７】
［実施の形態４］
この実施の形態４では、乗車前に車室内を事前に空調するプレ空調を実施可能に構成される。プレ空調は、電動エアコンを用いて実施される。したがって、プレ空調の実施に伴ない車両１０の充電電力は低下する。プレ空調時に給電設備１００から車両１０を充電可能な状態のとき（たとえば、外部電源による蓄電装置１２の充電終了後、充電ケーブルが取外されることもなく車両１０の利用前にプレ空調が要求された場合等）、プレ空調による充電電力の低下を給電設備１００から補充することができる。
【０１４８】
ここで、充電器４５を用いた接触充電については、充電器４５を構成する電力半導体素子のスイッチング動作等による発熱により、受電部７０を用いた非接触充電に比べて相対的に発熱が大きい。そこで、この実施の形態４においては、プレ空調が暖房設定の場合には、発熱が相対的に大きい接触充電によって、プレ空調の実施に伴なう充電電力の低下が補われる。一方、プレ空調が冷房設定の場合には、発熱が相対的に小さい非接触充電によって、プレ空調の実施に伴なう充電電力の低下が補われる。
【０１４９】
この実施の形態４による車両充電システムの全体構成図は、図１に示した実施の形態１の構成と同じである。
【０１５０】
図２１は、実施の形態４におけるＥＣＵ９０Ｃの、充電制御に関する部分の機能ブロック図である。図２１を参照して、ＥＣＵ９０Ｃは、図２に示した実施の形態１におけるＥＣＵ９０の構成において、プレ空調制御部１８２をさらに含み、充電電力制御部１７０に代えて充電電力制御部１７０Ｃを含む。
【０１５１】
プレ空調制御部１８２は、プレ空調の実施要求があった場合に、暖房または冷房のプレ空調を実施する。暖房または冷房の設定は、利用者が設定してもよいし、外気温と設定温度との差に応じて設定されてもよい。そして、プレ空調制御部１８２は、プレ空調を実施する旨および暖房／冷房の設定について充電電力制御部１７０Ｃへ通知する。
【０１５２】
充電電力制御部１７０Ｃは、暖房のプレ空調が実施される場合には、プレ空調による充電電力の低下を補うための電力指令を接触充電制御部１７２へ出力する。外部電源による蓄電装置１２の充電が一旦終了している場合には、プレ空調に使用される電力に相当する電力指令が接触充電制御部１７２へ出力される。外部電源により蓄電装置１２の充電中の場合には、プレ空調分の電力指令を接触充電の電力指令に上乗せした電力指令が接触充電制御部１７２へ出力される。
【０１５３】
一方、充電電力制御部１７０Ｃは、冷房のプレ空調が実施される場合には、プレ空調による充電電力の低下を補うための電力指令を非接触充電制御部１７４へ出力する。外部電源による蓄電装置１２の充電が一旦終了している場合には、プレ空調に使用される電力に相当する電力指令が非接触充電制御部１７４へ出力される。外部電源により蓄電装置１２の充電中の場合には、プレ空調分の電力指令を非接触充電の電力指令に上乗せした電力指令が非接触充電制御部１７４へ出力される。
【０１５４】
図２２は、実施の形態４におけるＥＣＵ９０Ｃにより実行されるプレ空調時の電力制御を説明するフローチャートである。なお、このフローチャートの処理も、一定時間毎または所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて繰り返し実行される。
【０１５５】
図２２を参照して、ＥＣＵ９０Ｃは、プレ空調中であるか否かを判定する（ステップＳ３１０）。プレ空調中であると判定されると（ステップＳ３１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０Ｃは、プレ空調が暖房設定であるか否かを判定する（ステップＳ３２０）。なお、この設定は、利用者が設定してもよいし、外気温と設定温度との差に応じて設定されてもよい。そして、ステップＳ３２０において暖房設定であると判定されると（ステップＳ３２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０Ｃは、相対的に発熱の大きい接触充電を実行することにより、プレ空調による充電電力の低下を補う（ステップＳ３３０）。
【０１５６】
一方、ステップＳ３２０において暖房設定でないと判定されると（ステップＳ３２０においてＮＯ）、ＥＣＵ９０Ｃは、プレ空調が冷房設定であるか否かを判定する（ステップＳ３４０）。なお、この設定についても、利用者が設定してもよいし、外気温と設定温度との差に応じて設定されてもよい。そして、ステップＳ３４０において冷房設定であると判定されると（ステップＳ３４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ９０Ｃは、相対的に発熱の小さい非接触充電を実行することにより、プレ空調による充電電力の低下を補う（ステップＳ３５０）。
【０１５７】
なお、ステップＳ３１０においてプレ空調中でないと判定された場合（ステップＳ３１０においてＮＯ）、またはステップＳ３４０において冷房設定でないと判定された場合（ステップＳ３４０においてＮＯ）、ＥＣＵ９０Ｃは、接触充電および非接触充電の双方を用いて蓄電装置１２を充電するように電力制御を実行する（ステップＳ３６０）。
【０１５８】
以上のように、この実施の形態４においては、暖房設定のプレ空調時は、プレ空調による充電電力の低下を補うために、相対的に発熱の大きい接触充電が実行される。これにより、接触充電に伴なう発熱による暖房効果が期待できる。一方、冷房設定のプレ空調時は、プレ空調による充電電力の低下を補うために、相対的に発熱の小さい非接触充電が実行される。これにより、冷房効果を大きく阻害することがない。したがって、この実施の形態４によれば、効率的にプレ空調を実行することができる。
【０１５９】
なお、上記の各実施の形態１〜４は、互いに組合わせることができる。
また、上記の実施の形態１〜４においてＥＣＵ９０，９０Ａ〜９０Ｃにより実行される各制御は、給電設備１００のＥＣＵ１４５において実行することが可能である。車両１０と給電設備１００とは、第１通信装置６０および第３通信装置１２５による有線通信、ならびに第２通信装置９５および第４通信装置１５０による無線通信によって、双方向に情報を送受することができるからである。
【０１６０】
また、上記の各実施の形態１〜３に記載の発明については、車両以外の受電設備にも適用可能である。たとえば、情報携帯端末や家電製品等にも適用可能である。
【０１６１】
また、上記においては、給電設備１００の送電部１４０と車両１０の受電部７０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部１４０から受電部７０へ非接触で電力が伝送されるものとしたが、電磁誘導により送電部１４０から受電部７０へ非接触で電力を伝送してもよい。なお、送電部１４０と受電部７０との間で電磁誘導により電力が伝送される場合には、送電部１４０と受電部７０との結合係数κは、１．０に近い値となる。
【０１６２】
なお、上記において、充電インレット４０および充電器４５は、この発明における「第１の受電部」の一実施例を形成し、受電部７０は、この発明における「第２の受電部」の一実施例に対応する。また、ＥＣＵ９０（９０Ａ〜９０Ｃ）は、車両用受電装置の発明における「制御部」の一実施例に対応する。
【０１６３】
さらに、ＥＶＳＥ１１５およびコネクタ１２０は、この発明における「第１の送電部」の一実施例を形成し、送電部１４０は、この発明における「第２の送電部」の一実施例に対応する。また、さらに、ＥＣＵ１４５は、給電設備の発明における「制御部」の一実施例に対応する。
【０１６４】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１６５】
１０  車両、１２  蓄電装置、１５  ＳＭＲ、２０  ＰＣＵ、２５  動力出力装置、３０  駆動輪、４０  充電インレット、４５  充電器、５０  第１充電リレー、６０  第１通信装置、７０  受電部、７５  整流器、８０  センサユニット、８５  第２充電リレー、９０，１４５  ＥＣＵ、９５  第２通信装置、１００  給電設備、１１０，１３０  外部電源、１１５  ＥＶＳＥ、１２０  コネクタ、１２５  第３通信装置、１３５  整合器、１４０  送電部、１５０  第４通信装置、１７０，１７０Ａ〜１７０Ｃ  充電電力制御部、１７２  接触充電制御部、１７４  非接触充電制御部、１７６  位置合わせ制御部、１７８  ＳＯＣ算出部、１８０  満充電制御部、１８２  プレ空調制御部、２１０  ＡＣ／ＤＣ変換部、２１５  ＤＣ／ＡＣ変換部、２２０  絶縁トランス、２２５  整流部、２３５  ＣＣＩＤ、２４０  ＣＰＬＴ制御装置、３１０，３１５  可変コンデンサ、３２０，３３０，３４０  コイル、３３５，３５０  キャパシタ、３５５  リレー、３６０  調整用抵抗、３６５，３７０  電圧センサ、３７５  電流センサ、ＰＬ１，ＰＬ２  正極線、ＮＬ１，ＮＬ２  負極線、Ｌ１〜Ｌ６  電力線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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