(57)【要約】【課題】給電ユニットと受電ユニットとの間の伝送効率に対応して、車両の駆動電力に対する給電ユニットからの給電量を効率的に制御する。【解決手段】車両１の外部に設置された給電ユニットＦから電力を受電する受電ユニット１１と、車両１の運転状態に応じて必要駆動電力量Ｘを算出する必要駆動電力量算出手段１２と、必要駆動電力量Ｘに基づいて受電ユニット１１への要求給電電力量Ｚを算出する要求給電電力量算出手段１３とを備え、要求給電電力量算出手段１３は、必要駆動電力量Ｘが予め設定された第一所定電力量αを超える場合に必要駆動電力量Ｘに対して要求給電電力量Ｚを小さく設定し、必要駆動電力量Ｘが前記第一所定電力量αよりも低い値に設定された第二所定電力量βを下回る場合に必要駆動電力量Ｘに対して要求給電電力量Ｚを大きく設定する第二制御を行う。【選択図】図１
2018042392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の外部に設置された給電ユニットから電力を受電する受電ユニットと、
車両の運転状態に応じて必要駆動電力量を算出する必要駆動電力量算出手段と、
前記必要駆動電力量に基づいて前記受電ユニットへの要求給電電力量を算出する要求給電電力量算出手段と、
を備え、
前記要求給電電力量算出手段は、前記必要駆動電力量に基づいて前記必要駆動電力量に対する前記要求給電電力量の比率を設定する
車両用受電装置。
【請求項２】
前記要求給電電力量算出手段は、前記必要駆動電力量が予め設定された第一所定電力量を超える場合に前記必要駆動電力量に対して要求給電電力量を小さく設定する第一制御を行う
請求項１に記載の車両用受電装置。
【請求項３】
前記要求給電電力量算出手段は、前記必要駆動電力量が予め設定された第二所定電力量を下回る場合に前記必要駆動電力量に対して要求給電電力量を大きく設定する第二制御を行う
請求項１又は２に記載の車両用受電装置。
【請求項４】
前記車両に駆動用電力を供給するバッテリを備え、
前記要求給電電力量算出手段は、前記バッテリの充電量が予め設定された第一所定充電率を超える場合にのみ前記第一制御を行う
請求項２に記載の車両用受電装置。
【請求項５】
前記車両に駆動用電力を供給するバッテリを備え、
前記要求給電電力量算出手段は、前記バッテリの充電量が予め設定された第二所定充電率を下回る場合にのみ前記第二制御を行う
請求項３に記載の車両用受電装置。
【請求項６】
前記要求給電電力量算出手段は、前記第一制御において、前記必要駆動電力量が予め設定された第一所定電力量未満とならない範囲で要求給電電力量を小さく設定する
請求項２に記載の車両用受電装置。
【請求項７】
前記要求給電電力量算出手段は、前記第二制御において、前記必要駆動電力量が予め設定された第二所定電力量を上回らない範囲で要求給電電力量を大きく設定する
請求項３に記載の車両用受電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の外部に設けられた給電ユニットから、走行用の電力を受電するため
に車両側に設けられる車両用受電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の外部、例えば、路面上や側壁等に設けられた給電ユニットから電力を受電して、受電した電力で車両を走行する技術の研究、開発が進められている。将来的には、電気自動車やプラグインハイブリッド車の走行中における給電が、本格的に実用化される見込みである。
【０００３】
走行中の給電には、駐車中における通常の給電（充電）との比較で、電力伝送の際の利便性や、伝送効率、コスト等の面で、メリットとデメリットがある。このため、走行中の給電を行う際には、そのメリットを生かし、デメリットを低減するようにうまく制御する必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１においては、ドライバのアクセルペダルの踏み込み量（要求トルク）や車速に対応してモータトルクが決定され、このモータトルクに対応して、車両に設けられた複数のバッテリから供給される電力と、外部の給電ユニットから供給される電力の配分が決定される。これにより、外部の給電ユニットから供給される電力量を、適切な量に設定できるようになっている（特許文献１の段落００７４〜００７７、図７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２９６８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
走行中の給電に対応した車両用受電装置には、外部の給電ユニットから無線方式で電力を受電する無線電力伝送方式と、有線方式で電力を受電する有線電力伝送方式とがある。
【０００７】
一般に、有線電力伝送方式では、給電電力が大きくなるにつれ、電力伝送の際の伝送効率が低下する。すなわち、電力伝送の際の電力損失（電流×電流×抵抗）が増大し、その電力損失により給電の効率が低下する傾向がある。
【０００８】
この点、特許文献１に記載された発明では、外部に設けられる給電ユニットと車両側に設けられる車両用受電装置との間の給電効率は何ら考慮されていない。このため、走行中の給電のメリットとデメリットをうまく使いわけていないといえる。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、給電ユニットと受電ユニットとの間の伝送効率に対応して、車両の駆動電力に対する給電ユニットからの給電量を効率的に制御することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明は、車両の外部に設置された給電ユニットから電力を受電する受電ユニットと、車両の運転状態に応じて必要駆動電力量を算出する必要駆動電力量算出手段と、前記必要駆動電力量に基づいて前記受電ユニットへの要求給電電力量を算出する要求給電電力量算出手段と、を備え、前記要求給電電力量算出手段は、前記必要駆動電力量に基づいて前記必要駆動電力量に対する前記要求給電電力量の比率を設定する車両用受電装置を採用した。
【００１１】
ここで、前記要求給電電力量算出手段は、前記必要駆動電力量が予め設定された第一所定電力量を超える場合に前記必要駆動電力量に対して要求給電電力量を小さく設定する第一制御を行う構成を採用することができる。
【００１２】
また、その第一制御に加えて又は代えて、前記要求給電電力量算出手段は、前記必要駆動電力量が予め設定された第二所定電力量を下回る場合に前記必要駆動電力量に対して要求給電電力量を大きく設定する第二制御を行う構成を採用することができる。
【００１３】
前記第一制御を行う場合において、前記車両に駆動用電力を供給するバッテリを備え、前記要求給電電力量算出手段は、前記バッテリの充電量が予め設定された第一所定充電率を超える場合にのみ前記第一制御を行う構成を採用することができる。
【００１４】
また、前記第二制御を行う場合において、前記車両に駆動用電力を供給するバッテリを備え、前記要求給電電力量算出手段は、前記バッテリの充電量が予め設定された第二所定充電率を下回る場合にのみ前記第二制御を行う構成を採用することができる。
【００１５】
ここで、前記要求給電電力量算出手段は、前記第一制御において、前記必要駆動電力量が予め設定された第一所定電力量未満とならない範囲で要求給電電力量を小さく設定する構成を採用することができる。
【００１６】
また、前記要求給電電力量算出手段は、前記第二制御において、前記必要駆動電力量が予め設定された第二所定電力量を上回らない範囲で要求給電電力量を大きく設定する構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明は、車両の運転状態に応じた必要駆動電力量に応じて、その必要駆動電力量に対する要求給電電力量の比率を設定するようにしたので、給電ユニットと受電ユニットとの間の給電に伴う電力損失を極力少なくすることができる。すなわち、車両の駆動電力に対する給電ユニットからの給電量を、伝送効率に応じて効率的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に係る車両用受電装置を備えた車両の一例を示す概略図
【図２】給電ユニットから車両へ有線方式で給電を行う態様を示す概略図
【図３】駆動電力（必要駆動電力量）と伝送効率との関係を示すグラフ図
【図４】駆動電力（必要駆動電力量）に対して要求電力（要求給電電力量）を補正する場合を示すグラフ図
【図５】駆動電力（必要駆動電力量）に対して要求電力（要求給電電力量）を補正する場合を示すグラフ図
【図６】要求電力（要求給電電力量）の決定フローの一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明に係る車両用受電装置１０を備えた車両１の概略図を図１に示す。ここでは、車両１として電気自動車を例示しているが、この車両用受電装置１０は、電気自動車以外にも、例えば、エンジンを搭載するプラグインハイブリッド車のように、車両１の外部に設けられた給電ユニットＦ（図２参照）から供給される電力やバッテリ２０に充電された電力でモータ２１を駆動する全てのタイプの車両１に、幅広く適用することができる。
【００２０】
車両１には、図１に示すように、外部の給電ユニットＦから電力を受電する車両用受電装置１０（以下、単に受電装置１０と称する）の他、バッテリ２０、モータ２１、車輪２２、交流／直流コンバータ２３、直流／直流コンバータ２４、インバータ２５等が設けられている。また、車両１の前輪側と後輪側のそれぞれにモータ２１等を設けた構成としたが、単独のモータ２１で全ての車輪２２を駆動する構成とすることもできる。
【００２１】
バッテリ２０は、外部の給電ユニットＦから供給される電力とともに、モータ２１を駆動するための電力を供給する駆動電源の一つとして機能する。
【００２２】
給電ユニットＦと受電装置１０との間の電力のやり取りは、図２に示すように、接触式の有線方式で行われる。この有線方式の給電において、給電ユニットＦは、例えば、送電線や送電レール等の長尺状の接触部材を地上側に備え、受電装置１０は、導体からなる送電アームＬ等の接触子を車両１側に備え、これらの接触子や接触部材を介して、給電ユニットＦから受電装置１０へ電力が送られる。
【００２３】
給電ユニットＦの接触部材は、道路の走行方向に沿って連続的、又は、断続的に設けられているので、接触子が接触部材に接触することによって、給電ユニットＦと車両用受電装置１０とを導通させている間に給電が行われる。
【００２４】
給電ユニットＦから受電装置１０に供給された電力は、交流／直流コンバータ２３、直流／直流コンバータ２４及びインバータ２５を介してモータ２１に送られる。なお、直流／直流コンバータ２４は省略できる場合もある。
【００２５】
また、受電装置１０とバッテリ２０との間の交流／直流コンバータ２３は、交流電流として給電ユニットＦから受電装置１０に供給された電力を直流電流に変換して、バッテリ２０に充電することができる。なお、給電ユニットＦから直流電流が受電装置１０に供給される場合は、交流／直流コンバータ２３を省略できる。
【００２６】
受電装置１０は、給電ユニットＦから電力を受電するとともに、その受電した電力をモータ２１やバッテリ２０に送り出す受電ユニット１１のほかに、車両１の運転状態に応じて必要駆動電力量Ｘを算出する必要駆動電力量算出手段１２と、必要駆動電力量Ｘに基づいて受電ユニット１１への要求給電電力量Ｚを算出する要求給電電力量算出手段１３とを備えている。
【００２７】
必要駆動電力量算出手段１２や要求給電電力量算出手段１３は、この車両１の機能全般を制御する電子制御ユニットが備えることもできるし、電子制御ユニットとは別のコンピュータ等に備えてもよい。
【００２８】
必要駆動電力量算出手段１２は、モータ２１へ実際に供給されている電力や、あるいは、そのモータ２１や周辺機器からの情報により、車両１の走行に必要な必要駆動電力量Ｘを算出することができる。要求給電電力量算出手段１３は、車両１の走行に必要な必要駆動電力量Ｘに基づいて、その必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率を設定するようになっている。ここで、要求給電電力量Ｚ÷必要駆動電力量Ｘ＝補正係数Ｙとし、その補正係数Ｙが条件に応じて設定される。
【００２９】
例えば、図３に示すように、横軸に示す時間の経過に合わせて必要駆動電力量Ｘは変動する。ここで、図３のグラフ中に符号Ａで示す付近の運転領域は、必要駆動電力量Ｘが比較的大きく、電力伝送の際の電力損失が増大し伝送効率が低下する伝送効率低下領域Ａである。それに対して、符号Ｂで示す付近の運転領域は、必要駆動電力量Ｘが比較的小さく、電力伝送の際の電力損失が減少し伝送効率が良化する伝送効率良化領域Ｂである。
【００３０】
一般に、走行中はアクセルペダルの踏み込み量等に応じて、必要駆動電力量Ｘにばらつきが生じる。必要駆動電力量Ｘが大きいほど要求給電電力量Ｚは大きく設定されるので、給電される電力量の増大とともに、伝送効率が悪化する傾向がある。
【００３１】
なお、給電を要求する場合に、通常は、要求給電電力量Ｚは必要駆動電力量Ｘと等しく、又は、必要駆動電力量Ｘ以上に設定される。ただし、給電する電力量が必要駆動電力量Ｘに満たない場合は、バッテリ２０からの電力をモータ２１の駆動等に用いることとなる。
【００３２】
そこで、給電ユニットＦから電力を受電する際に、図４に示すように、伝送効率を考慮して、要求給電電力量算出手段１３は、必要駆動電力量Ｘが予め設定された第一所定電力量αを超える場合に、必要駆動電力量Ｘに対して要求給電電力量Ｚを小さく設定する第一制御を行う。このとき、要求給電電力量Ｚは第一所定電力量α未満とならない範囲で設定されることが好ましい。
【００３３】
また、要求給電電力量算出手段１３は、必要駆動電力量Ｘが第一所定電力量αよりも低い値に設定された第二所定電力量βを下回る場合に、必要駆動電力量Ｘに対して要求給電電力量Ｚを大きく設定する第二制御を行う。このとき、要求給電電力量Ｚは第二所定電力量βを上回らない範囲で設定されることが好ましい。
【００３４】
すなわち、伝送効率の悪い伝送効率低下領域Ａでは第一制御を行って通常よりも少ない目に給電し、伝送効率の良い伝送効率良化領域Ｂでは第二制御を行って通常よりも多い目に給電する。この第一制御と第二制御は、その両方が、それぞれの該当する運転領域で実行されるようにすることが望ましいが、車両１の仕様や用途によっては、必要に応じて、第一制御のみ、又は、第二制御のみが、それぞれの該当する運転領域で実行されるようにしてもよい。
【００３５】
ただし、バッテリ２０の充電量に余裕がない場合、すなわち、バッテリの電気容量に対する、その時点で充電されている電気量の比率（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）、すなわち、バッテリ２０の満充電状態に対する充電率が所定の比率を下回る場合には、必要駆動電力量Ｘが比較的大きい大電力域で、無理に要求給電電力量Ｚを抑制する必要はなく、伝送効率が悪くとも早期により多く充電を行った方がよい場合もあると考えられる。このため、要求給電電力量Ｚを抑制する第一制御は、バッテリの充電量が予め設定された第一所定充電率を超えて、その充電量に余裕がある場合にのみ行われるようにしてもよい。
【００３６】
また、バッテリ２０の充電量に余裕がある場合、すなわち、バッテリの電気容量に対する、その時点で充電されている電気量の比率（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）、すなわち、バッテリ２０の満充電状態に対する充電率が所定の比率を超える場合には、必要駆動電力量Ｘが比較的小さい小電力域で、無理に要求給電電力量Ｚを増大させる必要はないと考えられる。このため、要求給電電力量Ｚを増大させる第二制御は、バッテリ２０の充電量が予め設定された第二所定充電率を下回って、その充電量に余裕がない場合にのみ行われるように設定されるようにしてもよい。
【００３７】
ここで、バッテリ２０の満充電率（例えば１００％）＞第一所定充電率＞第二所定充電率＞バッテリの使用限界充電率（例えば０％）の関係である。
【００３８】
この図４の制御に代えて、図５に示す制御を採用してもよい。図５の制御では、第二所定電力量βと第一所定電力量αを、それぞれ同じ値であるγに設定したものである。すなわち、第一制御を行う基準電力量として第一所定電力量γを、第二制御を行う基準電力量として第二所定電力量γを採用する。
【００３９】
図５に示す制御では、伝送効率を考慮して、要求給電電力量算出手段１３は、必要駆動電力量Ｘが予め設定された第一所定電力量γを超える場合に、必要駆動電力量Ｘに対して要求給電電力量Ｚを小さく設定する第一制御を行う。また、要求給電電力量算出手段１３は、必要駆動電力量Ｘが第一所定電力量γと同じ値に設定された第二所定電力量γを下回る場合に、必要駆動電力量Ｘに対して要求給電電力量Ｚを大きく設定する第二制御を行う。
【００４０】
これらの各実施形態において、第一制御における必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率、すなわち、前述の補正係数Ｙを、その必要駆動電力量Ｘに応じて増減させる設定を行ってもよい。例えば、必要駆動電力量Ｘが第一所定電力量α，γを超える場合に、その必要駆動電力量Ｘが大きいほど、必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率を小さくし、必要駆動電力量Ｘが小さいほど、必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率を大きく設定することができる。
【００４１】
例えば、図５の左寄り部分に示すように、必要駆動電力量Ｐ１となる場合における、その必要駆動電力量Ｐ１に対する要求給電電力量Ｐ１’の比率Ｐ１’／Ｐ１（＜１）に対し、必要駆動電力量Ｐ２となる場合における、その必要駆動電力量Ｐ２に対する要求給電電力量Ｐ２’の比率Ｐ２’／Ｐ２（＜１）を大きく設定することができる。ここで、Ｐ１＞Ｐ２であり、（Ｐ１’／Ｐ１）＜（Ｐ２’／Ｐ２）である。
【００４２】
また、同様に、第二制御における必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率、すなわち、補正係数Ｙを、その必要駆動電力量Ｘに応じて増減させる設定を行ってもよい。例えば、必要駆動電力量Ｘが第二所定電力量β，γを下回る場合に、その必要駆動電力量Ｘが小さいほど、必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率を大きくし、必要駆動電力量Ｘが大きいほど、必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率を小さく設定することができる。
【００４３】
例えば、図５の右寄り部分に示すように、必要駆動電力量Ｐ３となる場合における、その必要駆動電力量Ｐ３に対する要求給電電力量Ｐ３’の比率Ｐ３’／Ｐ３（＞１）に対し、必要駆動電力量Ｐ４となる場合における、その必要駆動電力量Ｐ４に対する要求給電電力量Ｐ４’の比率Ｐ４’／Ｐ４（＞１）を小さく設定することができる。ここで、Ｐ３＜Ｐ４であり、（Ｐ３’／Ｐ３）＞（Ｐ４’／Ｐ４）である。
【００４４】
なお、バッテリ２０の充電量を考慮して給電量を設定する場合、要求給電電力量算出手段１３は、車両１の種別、例えば、その車両１が電気自動車であるか、プラグインハイブリッド車であるかによって、要求給電電力量の設定条件を変更してもよい。
【００４５】
例えば、車両１がエンジンを搭載しない電気自動車である場合は、エンジンを搭載するプラグインハイブリッド車よりも、バッテリ２０の充電量を高く維持しておくことが望ましい。電気自動車はバッテリ２０の充電量が不足すると、その場で走行不能となってしまうのに対し、プラグインハイブリッド車はバッテリ２０の充電量が不足しても、エンジンの駆動力で走行を継続することが可能だからである。このため、エンジン搭載の有無の違いを除く同一の車両条件、及び、同一の運転条件下において、電気自動車の場合は、プラグインハイブリッド車の場合よりも、必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率を高く設定することが望ましい。
【００４６】
また、前述のように、給電する電力量が必要駆動電力量Ｘに満たない場合は、給電ユニットＦからの供給電力のみでは、車両１を駆動することができない。このため、不足する電力量を、バッテリ２０から供給することとなる。不足する電力量をバッテリ２０から供給させる指示は、この受電装置１０が備える制御手段が、必要駆動電力量算出手段１２や要求給電電力量算出手段１３からの必要駆動電力量Ｘ、要求給電電力量Ｚ等の情報に基づいて行うことができる。
【００４７】
この受電装置１０による制御の一例を、図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００４８】
ステップＳ１で制御を開始する。ステップＳ２で、必要駆動電力量Ｘを算定し、その必要駆動電力量Ｘが、第一所定電力量α（又は、第一所定電力量γとしてもよい。）を超えるかどうかが判別される。
【００４９】
必要駆動電力量Ｘが、第一所定電力量αを超えていれば、ステップＳ８へ移行する。ステップＳ８では、必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率である補正係数Ｙが１未満に設定される第一制御が行われ、要求給電電力量Ｚは必要駆動電力量Ｘよりも低く抑えられる。
【００５０】
必要駆動電力量Ｘが、第一所定電力量αを超えていなければ、ステップＳ３へ移行する。ステップＳ３では、必要駆動電力量Ｘが、第二所定電力量β（又は、第二所定電力量γとしてもよい。）を下回るかどうかが判別される。
【００５１】
必要駆動電力量Ｘが、第二所定電力量βを下回っていなければ、ステップＳ６へ移行する。ステップＳ６では、必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率である補正係数Ｙが１に設定され、要求給電電力量Ｚは必要駆動電力量Ｘに等しく設定される。
【００５２】
必要駆動電力量Ｘが、第二所定電力量βを下回っていれば、ステップＳ４へ移行する。ステップＳ４では、バッテリ２０の充電状態が第一所定充電率Ｃ（％）を超えているかどうかが判別される。
【００５３】
バッテリ２０の充電状態が第一所定充電率Ｃ（％）を超えていれば、ステップＳ５へ移行する。ステップＳ５では、必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率である補正係数Ｙが１に設定され、要求給電電力量Ｚは必要駆動電力量Ｘに等しく設定される。
【００５４】
バッテリ２０の充電状態が第一所定充電率Ｃ（％）を超えていなければ、ステップＳ７へ移行する。ステップＳ７では、必要駆動電力量Ｘに対する要求給電電力量Ｚの比率である補正係数Ｙが１よりも大きく設定され、要求給電電力量Ｚは必要駆動電力量Ｘよりも高く設定される。
【００５５】
すなわち、要求給電電力量Ｚは、必要駆動電力量Ｘに補正係数Ｙを乗じて算定され、要求給電電力量Ｚの設定を終了すれば、その要求給電電力量Ｚに基づく給電が開始されるとともに、ステップＳ９からステップＳ１へ復帰し、同様の制御を繰り返す。
【符号の説明】
【００５６】
１  車両
１０  車両用受電装置
１１  受電ユニット
１２  必要駆動電力量算出手段
１３  要求給電電力量算出手段
２０  バッテリ
２１  モータ
２２  車輪
２３  交流／直流コンバータ
２４  直流／直流コンバータ
２５  インバータ
Ｌ  送電アーム
Ｆ  給電ユニット
【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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