(57)【要約】【課題】車両が充電スタンドの性能や特性に合わせて充電スタンドを充電制御することができる非接触充電システムを提供することを目的とする。【解決手段】給電装置制御装置１１は、内部に設けられている不揮発性メモリ２１から、給電装置４の制御情報を読み出す制御情報読出しを行う。この制御情報には、充電スタンド２毎の、充電スタンド２の最大給電電力、電力ステップ電力値及び電力ステップ時間の情報が含まれている。充電装置制御装置１８は、受信した制御情報に基づいて、充電制御パターンを作成する。充電装置制御装置１８は、充電制御パターンでの各ステップの電力ステップ電力値に基づいて、給電要求指示を送信する。給電要求通知を受信した給電装置制御装置１１は、制御情報と給電電力出力要求値とが一致していることを確認し、両者が一致していれば非接触充電を行う。【選択図】図５
2015089155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された充電装置と、充電スタンドとから構成される、非接触充電を行う非接触充電システムであって、
前記充電スタンドは、
前記充電装置に電力を供給する給電装置と、
前記給電装置に設けられ、通信を行うための給電装置通信部と、
前記給電装置に設けられ、非接触で充電用電力を給電する給電コイルと
を備え、
前記給電装置は、前記非接触充電のための制御情報を保持しており、
前記充電装置は、
前記通信を行うための充電装置通信部と、
非接触で前記充電用電力を受電するための受電コイルと
を備え、
前記通信は前記充電装置と前記給電装置との間で通信が可能であり、前記給電装置は、前記制御情報を前記充電装置に送信し、前記充電装置は、前記制御情報に基づき前記給電装置の出力電力を制御するための充電制御パターンを生成し、前記充電制御パターンに基づいて前記給電装置に電力の給電要求を送信することで、前記充電装置は前記給電装置に対して充電制御を実施する非接触充電システム。
【請求項２】
前記充電制御パターンは前記給電電力の大きさを変化させる電力ステップの電力ステップ電力値と前記給電電力の大きさを変化させる電力ステップの電力ステップ時間との少なくともいずれか一方を含む、請求項１に記載の非接触充電システム。
【請求項３】
前記給電装置通信部は無線通信を行うための給電装置無線通信部であり、前記充電装置通信部は無線通信を行うための充電装置無線通信部であって、前記充電装置と前記給電装置との間で無線通信が可能である、請求項１又は２に記載の非接触充電システム。
【請求項４】
充電装置に電力を供給する給電装置と、
前記給電装置に設けられ、通信を行うための給電装置通信部と、
前記給電装置に設けられ、非接触で充電用電力を給電する給電コイルと
を備える充電スタンドによって充電される前記充電装置を備えた車両であって、
前記充電装置は、
前記通信を行うための充電装置通信部と、
非接触で前記充電用電力を受電するための受電コイルと
を備え、
前記通信は前記充電装置と前記給電装置との間で通信が可能であり、前記給電装置は、前記制御情報を前記充電装置に送信し、前記充電装置は、前記制御情報に基づき前記給電装置の出力電力を制御するための充電制御パターンを生成し、前記充電制御パターンに基づいて前記給電装置に電力の給電要求を送信することで、前記充電装置は前記給電装置に対して充電制御を実施する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バッテリ搭載車両のための非接触充電システム及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気モータによって走行する電気自動車（ＥＶ車）や電気モータとガソリンエンジンとの併用によって走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）が普及してきている。これらＥＶ車やＰＨＶ車にはバッテリが搭載されており、バッテリに蓄えられた電気エネルギーによってモータを駆動することにより車両の走行が行われる。
【０００３】
現在、ＥＶ車やＰＨＶ車用の充電システムとしては、駐車エリア内に設けられた複数の駐車スペースにそれぞれ充電スタンドを設置し、車両が駐車スペースに駐車している間に充電を行う方式が一般的である。また、充電スタンドから車両への電力供給の方法としては、充電スタンドと車両とを専用の充電ケーブルで接続する接触充電システムと、充電スタンドと車両とを非接触状態に保ったまま電磁誘導等の原理を利用して電力供給を行う非接触充電システムとがある。
【０００４】
非接触充電システムにおいて、使用する充電スタンドの性能の違いによって最大供給電力が異なる場合や、また最大供給電力を供給するためには、電力を時間とともにステップ状に変化させなければならない場合がある。このため、車両から充電スタンドの給電量を制御しようとする場合、充電スタンドを適切に制御するための制御情報を必要とする。
【０００５】
特許文献１には、車両と、路面等に設けられた給電装置との間で非接触充電が行われる非接触充電システムが記載されている。この非接触充電システムでは、車両と、給電装置とのそれぞれに非接触通信で充電制御の情報をやり取りする送受信機が備えつけられており、車両の走行路面に関する情報を給電装置側の送受信機から車両側の送受信機へ送り、車両側は前記情報に基づいて送電量の制御情報を作成し、前記制御情報を車両側の送受信機から給電装置側の制御装置に送信することで、車両へ供給される充電電力の制御を行い効率の良い電力の送受信を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１７４６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の制御方式は、路面等に設けられた給電装置と車両との電力の送受信を効率化するものであり、充電スタンド（給電装置）ごとの性能や特性の違いによって充電スタンドを適切に制御するという目的には適さないという問題点があった。また、車両が充電スタンドの性能や特性に合わせた制御を行えないため、充電スタンドの設計の自由度が低下し、性能のよい充電スタンドの設計が行えないという問題点があった。
【０００８】
この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、車両が充電スタンドの性能や特性に合わせて充電スタンドを充電制御することができる非接触充電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る非接触充電システムは、車両に搭載された充電装置と、充電スタンドとから構成される、非接触充電を行う非接触充電システムであって、充電スタンドは、充電装置に電力を供給する給電装置と、給電装置に設けられ、通信を行うための給電装置通信部と、給電装置に設けられ、非接触で充電用電力を給電する給電コイルとを備え、給電装置は、非接触充電のための制御情報を保持しており、充電装置は、通信を行うための充電装置通信部と、非接触で充電用電力を受電するための受電コイルとを備え、通信は充電装置と給電装置との間で通信が可能であり、給電装置は、制御情報を充電装置に送信し、充電装置は、制御情報に基づき給電装置の出力電力を制御するための充電制御パターンを生成し、充電制御パターンに基づいて給電装置に電力の給電要求を送信することで、充電装置は給電装置に対して充電制御を実施する非接触充電システム。
充電制御パターンは前記給電電力の大きさを変化させる電力ステップの電力ステップ電力値と前記給電電力の大きさを変化させる電力ステップの電力ステップ時間との少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。
給電装置通信部は無線通信を行うための給電装置無線通信部であり、充電装置通信部は無線通信を行うための充電装置無線通信部であって、充電装置と給電装置との間で無線通信が可能であってもよい。
【００１０】
この発明に係る車両は、充電装置に電力を供給する給電装置と、給電装置に設けられ、通信を行うための給電装置通信部と、給電装置に設けられ、非接触で充電用電力を給電する給電コイルとを備える充電スタンドによって充電される充電装置を備え、充電装置は、通信を行うための充電装置通信部と、非接触で充電用電力を受電するための受電コイルとを備え、通信は充電装置と給電装置との間で通信が可能であり、給電装置は、制御情報を充電装置に送信し、充電装置は、制御情報に基づき給電装置の出力電力を制御するための充電制御パターンを生成し、充電制御パターンに基づいて給電装置に電力の給電要求を送信することで、充電装置は給電装置に対して充電制御を実施する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、充電装置は給電装置に制御情報を要求し、制御情報を要求された給電装置は制御情報を充電装置に送信し、充電装置は、制御情報に基づき給電装置の出力電力を制御するための充電制御パターンを生成し、充電制御パターンに基づいて給電装置に電力の給電要求を送信することで、車両が充電スタンドの性能や特性に合わせて充電スタンドを充電制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムの概略図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムに設けられた給電装置及び充電装置の概略図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムの制御情報である。
【図４】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムの制御情報である。
【図５】この発明の実施の形態に係る非接触充電システムのシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る非接触充電システムの構成を図１に示す。
非接触充電システム１は、充電スタンド２と車両３に設けられた充電装置５とからなる。充電スタンド２には給電装置４が設けられている。給電装置４には給電コイル６が設けられ、充電装置５には受電コイル７が設けられている。車両３を充電スタンド２の所定の駐車位置に駐車したときに、給電コイル６と受電コイル７とが所定のエアギャップを有しつつ対向するように、充電スタンド２の給電コイル６は充電スタンド２の例えば床面などに適宜配置され、受電コイル７は車両３の例えば底面などに適宜配置される。
【００１４】
給電装置４の構成を図２（ａ）に示す。給電コイル６は給電装置整合部８に電気的に接続されている。給電装置整合部８は電源変換部９に電気的に接続されている。電源変換部９は交流電源１０に電気的に接続されている。交流電源１０は例えば交流２００Ｖの電源である。給電装置制御装置１１が、給電装置整合部８と、電源変換部９と、給電装置無線通信部１２とに電気的に接続されている。給電装置制御装置１１の内部には、非接触充電を行う際に給電装置４を制御するための制御情報が保持されている不揮発性メモリ２１が設けられている。給電装置無線通信部１２には、給電装置アンテナ１３が電気的に接続されている。
【００１５】
充電装置５の構成を図２（ｂ）に示す。受電コイル７は充電装置整合部１４に電気的に接続されている。充電装置整合部１４は整流部１５に電気的に接続されている。整流部１５は、充電装置５の外部にある検出部１６に電気的に接続されている。検出部１６は、充電装置５の外部にあるバッテリ部１７に電気的に接続されている。充電装置制御装置１８が、充電装置整合部１４と、整流部１５と、検出部１６と、バッテリ部１７と、充電装置無線通信部１９とに電気的に接続されている。充電装置無線通信部１９には、充電装置アンテナ２０が電気的に接続されている。
【００１６】
次に、この発明の実施の形態に係る非接触充電システムの動作について説明する。
図１に示すように、非接触充電により充電スタンド２から車両３へ電力を供給する場合、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように交流電源１０から供給される電力を電源変換部９で電圧、周波数を変換し、給電装置整合部８と充電装置整合部１４とでインピーダンスのマッチングを行い、給電コイル６に供給する。給電コイル６と所定のエアギャップを有しつつ対向している受電コイル７では電磁誘導の相互作用により充電電力が発生する。充電電力は充電装置整合部１４を介して整流部１５で整流され、電圧、電流の検出のための検出部１６を介してバッテリ部１７に充電される。
【００１７】
このとき、給電コイル６と受電コイル７との間で電力を送受するためには、充電スタンド２の性能によっては最大電力を供給するために図３に示すように段階的に給電電力の出力を上げていく制御が必要になる。このとき、段階（ステップ）的に給電電力を上げる幅を電力ステップ電力値とし、電力ステップを変化させるまでに必要な時間を電力ステップ時間とする。また、充電スタンド２の性能によっては、図４に示すように、図３に示す場合とは適切な制御の方法や最大給電電力が異なる場合があり、それぞれの制御において段階的に給電電力の出力を上げる場合の最適な電力ステップの電力ステップ電力値及び電力ステップ時間がある。このため、給電コイル６と受電コイル７との間で電力を送受信する前に、充電スタンドごとに最適な給電電力の電力ステップ電力値、電力ステップ時間及び最大給電電力といった制御情報を、給電装置制御装置１１から充電装置制御装置１８へ送信する必要がある。
【００１８】
図１に示されるように、車両３が充電スタンド２の所定の駐車位置に駐車すると、充電装置制御装置１８（図２（ｂ）参照）が車両３の駐車を検知する。このときの駐車を検知する手段は、車両３のパーキングブレーキの作動を検知するものや、車両３の走行用電源スイッチが切られたことを検知するものなど、任意の手段を用いてよい。
【００１９】
車両３が充電スタンド２の所定の駐車位置に停車後、公知の手順によって充電装置無線通信部１９と給電装置無線通信部１２との間で電波による無線通信が確立する（図２（ａ）及び（ｂ）参照）。その後、図５のシーケンス例に示されるように、充電装置制御装置１８は充電装置無線通信部１９に対し制御情報要求指示を出力する（Ａ）。制御情報要求指示を受信した充電装置無線通信部１９は、制御情報要求を充電装置アンテナ２０（図２（ｂ）参照）を介して出力する（Ｂ）。給電装置４の給電装置アンテナ１３（図２（ａ）参照）を介して制御情報要求を給電装置無線通信部１２が受信すると、給電装置無線通信部１２は、制御情報要求を受信したことの通知である制御情報要求通知を給電装置制御装置１１に送信する（Ｃ）。給電装置制御装置１１は、内部に設けられている不揮発性メモリ２１（図２（ａ）参照）から、給電装置４の制御情報を読み出す制御情報読出しを行う（Ｄ）。この制御情報には、例えば図３及び図４に示すような、充電スタンド２毎の、充電スタンド２の最大給電電力と、電力ステップ電力値の限度及び電力ステップ時間の限度との情報が含まれている。給電装置制御装置１１は、読み出した制御情報を含んだ制御情報応答指示を給電装置無線通信部１２へ送信する（Ｅ）。給電装置無線通信部１２は、給電装置アンテナ１３を介して制御情報を含んだ制御情報応答を出力する（Ｆ）。充電装置アンテナ２０を介して制御情報応答を受信した充電装置無線通信部１９は、制御情報応答を受信したことの通知である、制御情報を含んだ制御情報応答通知を充電装置制御装置１８へ送信する（Ｇ）。
【００２０】
充電装置制御装置１８は、受信した制御情報に基づいて、段階的に給電装置４の給電電力を上げていく制御をするために、給電電力の大きさを変化させる電力ステップの各ステップ毎の電力ステップ電力値及び電力ステップ時間を含む、充電制御パターンを作成する（Ｈ）。この充電制御パターンでは、各ステップでの電力ステップ電力値及び電力ステップ時間を、受信した制御情報の最大給電電力と、電力ステップ電力値の限度及び電力ステップ時間の限度との範囲内で任意に設定してよいし、各電力ステップ電力値及び各電力ステップ時間は、各ステップ同士が違う値をとってもよい。例えば、制御情報の最大供給電力が１０ｋｗ、電力ステップ電力値の限度が５ｋｗである場合、各ステップの電力ステップ電力値を、それぞれ２ｋｗ、３ｋｗ、５ｋｗ（充電装置制御装置１８が要求する給電電力出力要求値の最大値が、電力ステップ電力値の合計である１０ｋｗ）となるように設定してもよいし、また、各ステップの電力ステップ電力値を、それぞれ３ｋｗ、５ｋｗ、１ｋｗ（充電装置制御装置１８が要求する給電電力要求値の最大値が、電力ステップ電力値の合計である９ｋｗ）となるように設定してもよい。なお、充電装置制御装置１８が要求する給電電力要求値の最大値は、制御情報の最大給電電力値以下であればよい。その後、充電装置制御装置１８は、充電制御パターンでのステップの電力ステップ電力値に基づいて、給電装置４に要求する給電電力出力要求値を決定し、給電電力出力要求値を添えて給電要求指示を充電装置無線通信部１９に送信する（Ｉ）。給電要求指示を受信した充電装置無線通信部１９は、給電電力出力要求値を含んだ給電要求を充電装置アンテナ２０を介して出力する（Ｊ）。給電装置アンテナ１３を介して給電要求を給電装置無線通信部１２が受信すると、給電装置無線通信部１２は給電要求を受信したことの通知である、給電電力出力要求値を含んだ給電要求通知を給電装置制御装置１１に送信する（Ｋ）。給電要求通知を受信した給電装置制御装置１１は、制御情報と給電電力出力要求値とが一致していることを確認し、両者が一致していれば給電コイル６から受電コイル７へ給電電力出力要求値と一致する電力が供給されるように、給電装置整合部８及び電源変換部９を制御し、前記した給電コイル６から受電コイル７への非接触充電をすることで、給電コイル６の給電電力の出力を更新する出力更新を行う（Ｌ）。
【００２１】
出力更新後、給電装置制御装置１１は、給電要求を受け取り出力更新を行ったことを充電装置に通知するための給電応答を出力させるために、出力更新時の給電電力の出力値を含む給電応答指示を給電装置無線通信部１２に送信する（Ｍ）。給電応答指示を受信した給電装置無線通信部１２は、出力更新時の給電電力の出力値を含む給電応答を給電装置アンテナ１３を介して出力する（Ｎ）。充電装置アンテナ２０を介して給電応答を受信した充電装置無線通信部１９は、給電応答を受信したことの通知である、出力更新時の給電電力の出力値を含む給電応答通知を充電装置制御装置１８へ送信する（Ｏ）。給電応答通知を受信した充電装置制御装置１８は、出力更新時の給電電力の出力値が、充電制御パターンでの電力ステップ電力値の合計値（給電電力出力要求値の最大値）に到達しているかを確認する（Ｐ）。出力更新時の給電電力の出力値が、充電制御パターンでの電力ステップ
電力値の合計値に到達していなければ、充電装置制御装置１８は、充電制御パターンを参照し、電力ステップ時間に定められた時間だけ待機した後、次のステップの電力ステップ電力値に基づいて、給電装置４に要求する給電電力出力要求値を決定し、Ｉの動作を行う。出力更新時の給電電力の出力値が、充電制御パターンでの電力ステップ電力値の合計値に到達していれば、バッテリ部１７（図２参照）への充電が完了するまで、電力ステップ電力値の合計値での充電を継続する（Ｑ）。
【００２２】
もし、給電装置制御装置１１がＫの手順で給電要求通知を受信した後、制御情報と給電電力出力要求値とが一致していることを確認した際に、両者が一致していなければ、給電装置制御装置１１は充電動作に異常が発生していると判断し、給電装置制御装置１１は、充電動作に異常が発生しているという情報を給電装置無線通信部１２に送信して給電装置４を停止する。例えば、給電装置制御装置１１は、給電電力出力要求値が制御情報の最大給電電力以下かどうか、又は、給電装置出力要求値から算出される電力ステップ電力値が制御情報の電力ステップ電力値の限度以下かどうか、又は給電要求の受信タイミングが電力ステップ時間の限度以下かどうか、又は、給電要求の受信タイミングが電力ステップ時間の限度以下かどうか、又はそれらの組み合わせを見て、一致しているかどうかを判断する。充電動作に異常が発生しているという情報を受信した給電装置無線通信部１２は、充電動作に異常が発生しているという情報を給電装置アンテナ１３を介して出力する（Ｎ）。充電装置アンテナ２０を介して充電動作に異常が発生しているという情報を受信した充電装置無線通信部１９は、充電動作に異常が発生しているという情報を充電装置制御装置１８へ送信する（Ｏ）。充電動作に異常が発生しているという情報を受信した充電装置制御装置は、充電装置５を停止する。
【００２３】
このように、充電装置は給電装置に、制御情報を要求し、制御情報を要求された給電装置は、制御情報を充電装置に送信し、充電装置は、制御情報に基づき給電装置の出力電力を制御するための充電制御パターンを生成し、充電制御パターンに基づいて給電装置に給電電力の出力要求を送信することで、車両が充電スタンドの性能や特性に合わせて充電スタンドを充電制御することができる。
【００２４】
この実施の形態では、充電装置制御装置で生成される充電制御パターンは、制御情報を元に給電電力の大きさを変化させる電力ステップの各ステップ毎の電力ステップ電力値及び電力ステップ時間の両方を含んでいたが、生成される充電制御パターンは電力ステップの各ステップ毎の電力ステップ電力値を含み電力ステップ時間はあらかじめ設定された値を使用するシーケンスであってもよいし、生成される充電制御パターンは電力ステップの各ステップ毎の電力ステップ時間を含み電力ステップ電力値はあらかじめ設定された値を使用するシーケンスであってもよい。
【００２５】
この実施の形態では、給電装置４と充電装置５との間の通信は、給電装置無線通信部１２及び充電装置無線通信部１９を介した電波による無線通信であったが、赤外線通信など電波による無線通信以外の非接触通信であってもよいし、給電装置４と充電装置５との間をケーブル等で接続して接触通信を行ってもよい。
【００２６】
この実施の形態では、給電装置制御装置１１は充電動作に異常が発生していると判断した場合、給電装置４を停止したが、出力更新を行わないようにしてもよい。
【００２７】
この実施の形態では、充電装置５は給電装置４に制御情報を要求し、制御情報を要求された給電装置４は制御情報を充電装置５に送信したが、制御情報の要求がなくても給電装置４から充電装置５へ制御情報を送信してもよい。例えば、充電装置無線通信部１９と給電装置無線通信部１２との間で電波による無線通信を確立する際に、給電装置４から送信される通信接続応答に制御情報を含めて充電装置５へ送信してもよいし、無線通信を確立した後に続けて、給電装置４から充電装置５へ制御情報を送信してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１  非接触充電システム、２  充電スタンド、３  車両、４  給電装置、５  充電装置、６  給電コイル、７  受電コイル、１２  給電装置無線通信部（給電装置通信部）、１９  充電装置無線通信部（充電装置通信部）。
【図１】
2015089155.tif 000003
【図２】
2015089155.tif 000004
【図３】
2015089155.tif 000005
【図４】
2015089155.tif 000006
【図５】
2015089155.tif 000007