(57)【要約】  送電コイル（１４）を有する送電装置（１０）、及び受電コイル（４１）を有する受電装置（４０）を備える。そして、送電コイル（１４）から受電コイル（４１）へ非接触で電力を送電し、受電装置（４０）に搭載されたバッテリ（４４）に電力を供給する。送電装置（１０）は、送電コイル（１４）に供給される電圧と電流の位相差から力率（cosθ）を演算する力率演算部（３１）と、電力指令値（Ｐbat*）に基づいて、送電コイル（１４）に供給する電力を制御し、且つ、力率が予め設定した閾値力率以下となった場合に、送電コイル（１４）に供給する電力を抑制する制御を行う制御量演算部（２９）を備えている。従って、受電コイル（４１）が送電コイル（１４）に対して位置ズレを起こした場合には、即時に送電電力を抑制できる。
2015128941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上側に設けられ送電コイルを有する送電装置、及び車両に設けられ受電コイルを有する受電装置を備え、前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で電力を送電し、受電装置に搭載された電気負荷に給電する非接触給電システムにおいて、
前記送電装置は、前記送電コイルに供給される電圧と電流の位相差から力率を演算する力率演算部と、
送電電力指令値に基づいて、前記送電コイルに供給する電力を制御し、且つ、前記力率が予め設定した閾値力率以下となった場合に、前記送電コイルに供給する電力を抑制する制御を行う電力制御部と、
を備えることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
前記受電装置は、前記受電コイルで受電した電力の、前記電気負荷への供給、停止を切り替える切替部と、
前記送電電力指令値と、前記電気負荷に供給される電力から、電力の送電効率を演算する効率演算部と、
前記送電効率が予め設定した閾値効率以下となった場合に、前記切替部を遮断して電気負荷への電力供給を停止する切替制御部と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
【請求項３】
前記送電装置は、前記受電装置と通信する送電側通信部を有し、前記受電装置は、前記送電装置と通信する受電側通信部を有し、
前記受電装置は、前記送電効率を送電装置に送信し、前記電力制御部は、前記送電効率が前記閾値効率以下となった場合には、前記送電コイルに供給する電力を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
送電コイルを有し、受電コイルを有する受電装置に非接触で電力を供給し、前記受電装置に搭載された電気負荷に給電する送電装置において、
前記送電コイルに供給される電圧と電流の位相差から力率を演算する力率演算部と、
前記力率が予め設定した閾値力率以下となった場合に、前記送電コイルに供給する電力を抑制する制御を行う電力制御部と、
を備えることを特徴とする送電装置。
【請求項５】
受電装置より送信される送電効率を受信する送電側通信部を更に備え、
前記電力制御部は、前記送電効率が予め設定した閾値効率以下の場合に、前記送電コイルに供給する電力を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の送電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車等のバッテリを備える車両に、非接触で電力を供給する非接触給電システム及び送電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上側に設けられる送電装置から、車両側に設けられる受電装置に非接触で電力を供給して、車両に搭載された電気負荷に電力を供給する非接触給電システムが提案されている。このような非接触給電システムでは、車両を給電位置に停車させて給電を実行している際に、この給電位置から車両が移動する場合がある。このような場合には、送電コイルと受電コイルとの間にズレが生じるので、これを即時に検出して電力の供給を停止させる必要がある。【０００３】
送電装置と受電装置との間で通信を行い、適正な電圧を給電するように制御する技術として例えば、特許文献１に開示された技術が知られている。該特許文献１では、受電装置と送電装置との間を第２の周期で通信を行い、更に、送電装置にて第２の周期よりも短い第１の周期で送電電力が適正となるように制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０４６３９１号
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来例は、非接触給電の実行中に、送電コイルと受電コイルとの間に位置ズレが生じた場合に、送電電力を抑制することについて開示されていない。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、送電コイルと受電コイルとの間に位置ズレが生じた場合に、送電電力を抑制することが可能な非接触給電システム、及び送電装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の一態様に係る非接触給電システムは、送電コイルを有する送電装置、及び受電コイルを有する受電装置を備え、送電コイルから受電コイルへ非接触で電力を送電し、受電装置に搭載された電気負荷に給電する。送電装置は、送電コイルに供給される電圧と電流の位相差から力率を演算する力率演算部と、送電電力指令値に基づいて、送電コイルに供給する電力を制御し、且つ、前記力率が予め設定した閾値力率以下となった場合に、送電コイルに供給する電力を抑制する制御を行う電力制御部と、を備える。
【０００８】
本発明の一態様に係る送電装置は、送電コイルを有し、受電コイルを有する受電装置に非接触で電力を供給し、受電装置に搭載された電気負荷に給電する。そして、送電コイルに供給される電圧と電流の位相差から力率を演算する力率演算部と、力率が閾値力率以下となった場合に、送電コイルに供給する電力を抑制する制御を行う電力制御部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの、送電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの、受電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの、制御量演算部の構成を示すブロック線図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの、送電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの、受電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る非接触給電システムの、送電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る非接触給電システムの、受電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る非接触給電システムの、送電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る非接触給電システムの、受電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】第４実施形態の変形例に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。
【図１６】第４実施形態の変形例に係る非接触給電システムの、送電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】第４実施形態の変形例に係る非接触給電システムの、受電側コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、車両２００は、受電装置４０を備えており、車両２００が停車する地上側のスペースには車両２００に電力を給電する送電装置１０が設けられている。送電装置１０は、交流電源９１より供給される交流電圧を整流するＡＣ／ＤＣ変換器１１と、インバータ回路１２と、共振回路１３、及び送電コイル１４を備えている。更に、送電側コントローラ３０を備えている。
【００１１】
受電装置４０は、受電コイル４１と、共振回路４２と、整流平滑回路４３と、リレー４７、及びバッテリ４４を備えている。更に、受電側コントローラ５０と、バッテリ４４より出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ１５、及び該インバータ１５より出力される交流電圧が供給されて駆動するモータ１６を備えている。
【００１２】
［第１実施形態の説明］
図２は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、該非接触給電システム１００は、地上側に設置されて電力を送電する送電装置１０と、該送電装置１０より送電された電力を受電してバッテリ４４（電気負荷）に給電する受電装置４０と、を備えている。なお、本実施形態では、電気負荷の一例としてバッテリ４４を用いる例について説明するが、本発明はこれに限定されず例えばモータ等の他の電気負荷とすることもできる。
【００１３】
送電装置１０は、交流電源９１より供給される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換器１１と、該ＡＣ／ＤＣ変換器１１で直流化された電圧を所望の周波数及び振幅の交流電圧に変換するインバータ回路１２を備えている。更に、インバータ回路１２の出力電力を共振させる共振回路１３と、共振した電力を送電する送電コイル１４と、送電側コントローラ３０を備えている。
【００１４】
また、ＡＣ／ＤＣ変換器１１に供給される交流電流Ｉacを検出する電流計２１、及び交流電圧Ｖacを検出する電圧計２２を備えている。更に、インバータ回路１２に入力される直流電流Ｉdcを検出する電流計２３、及び直流電圧Ｖdcを検出する電圧計２４と、インバータ回路１２より出力される交流電流Ｉ１を検出する電流計２５、及び交流電圧Ｖ１を検出する電圧計２６を備えている。ＡＣ／ＤＣ変換器１１は、後述するＰＦＣ制御部３９より出力される制御信号により、交流電源９１より供給される交流電圧のデューティ比を制御して、所望の振幅となる直流電圧を生成する。
【００１５】
インバータ回路１２は、上アーム及び下アームからなる複数の半導体スイッチ（例えば、ＩＧＢＴ）を備え、後述するインバータ制御部３２より出力される制御信号により各半導体スイッチのオン、オフを切り替えることにより、所望する周波数及び振幅の交流電圧を生成する。
【００１６】
共振回路１３は、コンデンサ及び抵抗等の素子で構成され、インバータ回路１２より出力される交流電力を送電コイル１４との間で共振させる。即ち、送電コイル１４とコンデンサの共振周波数が、インバータ回路１２の出力周波数とほぼ一致するように設定されている。
【００１７】
送電コイル１４は、例えば渦巻き型、ディスク型、サーキュラー型、或いはソレノイド型のコイルであり、例えば、駐車スペースの地面に設けられている。そして、図１に示したように、車両２００が駐車スペース内の所定位置に停車した際に、受電コイル４１と対向する位置となるように設定されている（図１参照）。
【００１８】
また、送電側コントローラ３０は、力率演算部３１と、インバータ制御部３２と、制御量演算部２９（電力制御部）を備えている。更に、受電側コントローラ５０との間で通信を行う無線通信部３４（送電側通信部）と、該無線通信部３４の通信状態を監視する通信監視部３３と、無線通信により受信された電力指令値Ｐbat*を記憶するメモリ部３５、を備えている。ここで、「電力指令値Ｐbat*」は、送電コイル１４より送電する電力の指令値（送電電力指令値）であり、受電装置４０より送信される。
【００１９】
力率演算部３１は、予め設定した所定の演算周期（第１の周期）で、インバータ回路１２に供給される直流電圧Ｖdc及び直流電流Ｉdcと、インバータ回路１２より出力される交流電圧Ｖ１及び交流電流Ｉ１を取得し、これらのＶdc、Ｉdc、Ｖ１、Ｉ１に基づいて、インバータ回路１２より出力される電力の力率cosθ（第２の効率）を演算する。具体的には、以下に示す（１）式にて力率cosθを演算する。
cosθ＝（Ｖdc×Ｉdc）／（Ｖ１×Ｉ１）          …（１）
【００２０】
つまり、前回の演算周期で取得したＶdc、Ｉdc、Ｖ１、Ｉ１を用いて、今回の演算周期で使用する力率cosθを求めることができる。なお、力率cosθの演算方法は、上記（１）式に限らず、例えば、電圧Ｖ１と電流Ｉ１の位相差θを測定し、この位相差θから力率cosθを算出する等、種々の方法を採用することができる。
【００２１】
インバータ制御部３２は、力率演算部３１にて演算される力率cosθに基づき、電力指令値Ｐbat*となる電力が送電されるように、インバータ回路１２の出力を制御する。
【００２２】
無線通信部３４は、受電側コントローラ５０との間でＬＡＮ（Local Area Network）通信等により各種のデータ通信を行う。特に、受電側コントローラ５０より電力指令値Ｐbat*が送信された場合にはこれを受信する。また、受電側コントローラ５０より、充電電力の抑制指令信号が送信された場合にはこれを受信する。該無線通信部３４では、上述した力率演算部３１による力率cosθの演算周期である第１の周期よりも長い第２の周期でデータ通信が行われる。従って、無線通信部３４による通信が正常に行われている場合には、受電側コントローラ５０より送信される電力指令値Ｐbat*が第２の周期で受信されることになる。
【００２３】
通信監視部３３は、無線通信部３４による通信状態を監視する。メモリ部３５は、無線通信部３４にて受信された電力指令値Ｐbat*を記憶し、記憶した電力指令値Ｐbat*を制御量演算部２９に出力する。
【００２４】
制御量演算部２９は、充電電力制御部３６と、一次側電流演算部３７と、一次側電流制御部３８と、ＰＦＣ制御部３９を備えている。充電電力制御部３６は、メモリ部３５に記憶されている電力指令値Ｐbat*、及び力率演算部３１で演算される力率cosθを取得し、該力率cosθを用いて電力指令値Ｐbat*を補正する。そして、補正後の電力指令値Ｐbat*’を出力する。具体的には、下記（３）式により、補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／cosθ      …（３）
【００２５】
一次側電流演算部３７は、補正後の電力指令値Ｐbat*’と、前回の演算周期でＡＣ／ＤＣ変換器１１より出力された直流電圧Ｖdcから、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力電流指令値Ｉdc*を演算する。
【００２６】
一次側電流制御部３８は、一次側電流演算部３７で演算された出力電流指令値Ｉdc*、及び前回の演算周期でＡＣ／ＤＣ変換器１１より出力された直流電流Ｉdcから、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力電圧指令値Ｖdc*を演算する。
【００２７】
ＰＦＣ制御部３９は、前回の演算周期で電圧計２４にて検出された直流電圧Ｖdcと、一次側電流制御部３８より出力される出力電圧指令値Ｖdc*から、ＡＣ／ＤＣ変換器１１での変換制御のデューティ比を決定する。また、前回の演算周期で電流計２１にて検出される電流Ｉac（交流電源９１より出力される電流）、及び電圧計２４にて検出される電圧Ｖac（交流電源９１より出力される電圧）を取得し、電流Ｉacと電圧Ｖacが同相となるように、デューティ比の指令値を適宜変更する。このデューティ比の指令値は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１に出力される。従って、ＡＣ／ＤＣ変換器１１では、電力指令値Ｐbat*となる電力が送電コイル１４より送電されるように、出力電圧Ｖdcが制御される。
【００２８】
一方、受電装置４０は、送電コイル１４より送信される電力を非接触で受電する受電コイル４１と、該受電コイル４１で受電した電力を共振させる共振回路４２と、共振回路４２より出力される交流電圧を直流電圧に変換し、且つ平滑化する整流平滑回路４３を備えている。更に、送電装置１０より送電された電力を充電するバッテリ４４と、整流平滑回路４３とバッテリ４４の接続、遮断を切り替えるリレー４７（切替部）と、受電側コントローラ５０と、を備えている。また、整流平滑回路４３より出力される電流Ｉbatを検出する電流計４５、及び電圧Ｖbatを検出する電圧計４６を備えている。
【００２９】
受電コイル４１は、例えば、渦巻き型、ディスク型、サーキュラー型、或いはソレノイド型のコイルであり、例えば車両の底面に搭載される。そして、車両が駐車スペース内の所定の充電位置に停車した際に、この充電位置の地面に設置されている送電コイル１４と互いに向き合うようになっている。
【００３０】
共振回路４２は、コンデンサ及び抵抗等の素子で構成され、受電コイル４１で受電した交流電力を共振させる。即ち、受電コイル４１とコンデンサからなる回路の共振周波数が、送電コイル１４より送電される交流電力の周波数とほぼ一致するように設定されている。
【００３１】
整流平滑回路４３は、例えばダイオードブリッジ回路からなる整流回路と、コンデンサを備えた平滑回路を備えている。そして、共振回路４２より出力された交流電圧を整流し、更に平滑化してバッテリ４４に供給する。
【００３２】
リレー４７は、接続された際には、受電コイル４１で受電された電力をバッテリ４４（電気負荷）に供給し、遮断された際には、バッテリ４４への電力供給を停止する。即ち、リレー４７は、受電コイル４１で受電した電力の、電気負荷（バッテリ４４）への供給、停止を切り替える切替部としての機能を備えている。
【００３３】
受電側コントローラ５０は、送電側コントローラ３０に設けられる無線通信部３４との間でＬＡＮ通信等の無線通信を行う無線通信部５１（受電側通信部）と、該無線通信部５１による通信状態を監視する通信監視部５２と、ＣＡＮ通信部５３と、効率演算部５５と、リレー制御部５４（切替制御部）と、を備えている。
【００３４】
ＣＡＮ通信部５３は、ＢＵＳライン５８を介してバッテリ制御部５６、車両制御部５７等の各種の制御部と接続され、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信により、データの送受信を行う。バッテリ制御部５６は、電力指令値Ｐbat*を生成し、ＢＵＳライン５８を経由してＣＡＮ通信部５３に出力する。
【００３５】
効率演算部５５は、ＣＡＮ通信部５３を経由して送信される電力指令値Ｐbat*を取得し、更に、電流計４５で検出される電流Ｉbat、及び電圧計４６で検出される電圧Ｖbatを取得し、これらのデータから送電装置１０と受電装置４０との間の電力の送電効率η（第１の効率）を演算する。具体的には、ＩbatとＶbatを乗算して送電電力Ｐbatを演算し、更に、下記（２）式で送電効率ηを演算する。
η＝Ｐbat／Ｐbat*＝（Ｉbat・Ｖbat）／Ｐbat*      …（２）
【００３６】
そして、上記（２）式で演算された送電効率ηが予め設定した閾値効率ηth以下となった場合には、リレー制御部５４に遮断指令信号を出力する。更に、充電電力の抑制指令信号を出力する。この抑制指令信号は、無線通信部５１を経由して送電装置１０に送信される。
【００３７】
リレー制御部５４は、効率演算部５５より遮断指令信号が供給された場合には、リレー４７を遮断して、バッテリ４４への電力供給を停止する。即ち、効率演算部５５で演算される送電効率ηが低下して、閾値効率ηth以下となった場合には、送電コイル１４と受電コイル４１との間に何らかの異常が生じているものと判断し、バッテリ４４への電力供給を停止させる。
【００３８】
そして、第１実施形態に係る非接触給電システム１００では、力率演算部３１にて演算される力率cosθが、予め設定した閾値力率よりも低くなった場合に、充電電力制御部３６により演算する補正後の電力指令値Ｐbat*’を抑制して、送電装置１０から受電装置４０へ送電する電力を抑制する。なお、「抑制する」とは「低減する」こと及び「ゼロにする」ことを含む概念である。
【００３９】
また、効率演算部５５で演算される送電効率ηが閾値効率ηth以下となった場合に、リレー４７を遮断するので、送電コイル１４からみた受電コイル４１やバッテリ４４を含む受電装置４０側の回路は、オープン状態となる。その結果、送電コイル１４、受電コイル４１やバッテリ４４を含む回路全体のインピーダンスが上昇し、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１と電圧Ｖ１の位相差が大きくなる。これにより、力率cosθが低下するので、送電電力が抑制される。更に、送電効率ηが閾値効率ηth以下となった場合には、無線通信部５１より送電側コントローラ３０に充電電力の抑制指令信号が送信され、出力電力を抑制する制御が行われる。
【００４０】
次に、第１実施形態に係る非接触給電システム１００の作用を、図３、図４に示すフローチャートを参照して説明する。図３は、送電側コントローラ３０による処理手順を示すフローチャートである。図３において、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、Ｓ１６以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。
【００４１】
初めに、ステップＳ１１において、無線通信部３４は、受電側コントローラ５０の無線通信部５１との間でＬＡＮ通信等による無線通信を行う。この無線通信は、前述したように、第２の周期で行われる。ステップＳ１２において、無線通信部３４は、受電側コントローラ５０より送信された電力指令値Ｐbat*を受信する。即ち、図２に示したバッテリ制御部５６より出力される電力指令値Ｐbat*は、無線通信部５１より送信され、無線通信部３４にて受信される。
【００４２】
ステップＳ１３において、制御量演算部２９は、初期設定としてＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力電圧Ｖdcが最小値となるように、出力電圧指令値Ｖdc*を設定する。
【００４３】
ステップＳ１４において、インバータ制御部３２は、インバータ回路１２の駆動周波数、及びデューティ比を予め設定した一定値とし、該インバータ回路１２を駆動させる。そして、ステップＳ１５において、送電コイル１４の励磁を開始する。即ち、送電コイル１４に交流電流を流して磁束を発生させる。
【００４４】
ステップＳ１６において、電圧計２２、電流計２１、電圧計２４、電流計２３、電圧計２６、及び電流計２５は、それぞれ、電圧Ｖac、電流Ｉac、電圧Ｖdc、電流Ｉdc、電圧Ｖ１、及び電流Ｉ１を検出する。そして、電圧Ｖac、電流Ｉacは制御量演算部２９に供給され、電圧Ｖdc、電流Ｉdcは制御量演算部２９及び力率演算部３１に供給され、電圧Ｖ１、電流Ｉ１は、力率演算部３１に供給される。
【００４５】
ステップＳ１７において、力率演算部３１は下記（１）式を用いて、インバータ回路１２より出力される電力の力率cosθを演算する。
cosθ＝（Ｖdc×Ｉdc）／（Ｖ１×Ｉ１）          …（１）
【００４６】
ステップＳ１８において、制御量演算部２９は、電力指令値Ｐbat*を補正する。この処理では、以下に示す（３）式を用いて、補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／cosθ      …（３）
【００４７】
ステップＳ１９において、制御量演算部２９は、図５に示すブロック線図に基づいて、電圧制御量Ｖdc*を演算する。図５に示すように、充電電力制御部３６は、力率cosθに基づいて電力指令値Ｐbat*を補正し、補正後の電力指令値Ｐbat*’を生成する。図５に示す一次側電流演算部３７は、補正した電力指令値Ｐbat*’を前回の演算周期で検出した電圧Ｖdcで除することにより、電流指令値Ｉdc*を演算する。
【００４８】
更に、減算器１８にて、電流指令値Ｉdc*から前回の演算周期で検出した電流Ｉdcを減算し、この減算結果に基づき、一次側電流制御部３８にてＰＩ制御により、電圧指令値Ｖdc*を求める。そして、この電圧指令値Ｖdc*をＰＦＣ制御部３９に出力する。ＰＦＣ制御部３９は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力電圧が、電圧指令値Ｖdc*となるように、デューティ比を制御する。こうすることにより、補正後の電力指令値Ｐbat*’となる電力が送電コイル１４から受電コイル４１に送電されるように制御される。即ち、図３に示すステップＳ２０では、上記の演算により電圧指令値Ｖdc*を演算する。そして、この制御により、力率cosθに応じた電力が送電装置１０から受電装置４０へ送電されることになる。
【００４９】
ステップＳ２１において、制御量演算部２９は、力率演算部３１で演算される力率cosθが予め設定した閾値力率を上回っているか否かを判断する。そして、閾値力率を上回っている場合には（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２２に処理を進める。一方、閾値力率以下である場合には（ステップＳ２１でＮＯ）、ステップＳ２３に処理を進める。
【００５０】
ステップＳ２２において、制御量演算部２９は、受電側コントローラ５０より送電抑制指令が送信されているか否かを判断する。送電抑制指令が送信されている場合には（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２３に処理を進め、送電抑制指令が送信されていない場合には（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ１６に処理を戻す。
【００５１】
ステップＳ２３において、制御量演算部２９は、バッテリ４４に供給する電力を抑制する制御を行う。具体的には、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力電圧Ｖdcを抑制する制御を行う。つまり、力率cosθが閾値力率以下となった場合、或いは送電抑制指令が受信された場合には、送電コイル１４より送電する電力を抑制する制御が行われる。なお、上記したステップＳ２１の処理では、力率cosθが閾値力率以下の場合に、ステップＳ２３に処理を進めるようにしているが、力率cosθは、最大値である「１」に近づくと、却って送電が安定しない場合がある。従って、力率cosθに上限値を設定し、この上限値を上回った場合についても、ステップＳ２３に処理を進めるようにしてもよい。
【００５２】
次に、図４に示すフローチャートを参照して、受電側コントローラ５０による処理手順について説明する。図４に示すステップＳ３１、Ｓ３２の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、Ｓ３３以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。
【００５３】
初めに、ステップＳ３１において、無線通信部５１は、送電側コントローラ３０の無線通信部３４とＬＡＮ通信等による無線通信を行う。前述したように、この無線通信は第２の周期で行われる。ステップＳ３２において、無線通信部５１は、バッテリ制御部５６より出力される電力指令値Ｐbat*を無線通信にて送電側コントローラ３０に送信する。
【００５４】
ステップＳ３３において、効率演算部５５は、電圧計４６で検出された電圧Ｖbat、及び電流計４５で検出された電流Ｉbatを取得する。ステップＳ３４において、効率演算部５５は、電圧Ｖbatと電流Ｉbatを乗算することにより、バッテリ４４に供給される電力Ｐbatを演算する。更に、この電力Ｐbat、及び電力指令値Ｐbat*に基づき、下記の（２）式を用いて電力の送電効率ηを演算する。
η＝Ｐbat／Ｐbat*＝（Ｉbat・Ｖbat）／Ｐbat*      …（２）
【００５５】
ステップＳ３５において、効率演算部５５は、上記（２）式で演算した効率ηが予め設定した閾値効率ηthを上回っているか否かを判断する。そして、効率ηが閾値効率ηthを上回っている場合、即ち、η＞ηthである場合には（ステップＳ３５でＹＥＳ）、ステップＳ３３に処理を戻す。一方、効率ηが閾値効率ηth以下である場合、即ち、η≦ηthである場合には（ステップＳ３５でＮＯ）、ステップＳ３６において、リレー制御部５４に遮断指令信号を出力する。リレー制御部５４は、リレー４７を遮断する。リレー４７が遮断されることにより、インバータ回路１２より出力される電圧Ｖ１と電流Ｉ１の位相差が大きくなり、力率cosθが低下するので、送電電力が抑制されることになる。
【００５６】
更に、ステップＳ３７において、無線通信部５１は、送電側コントローラ３０の無線通信部３４と通信し、ステップＳ３８において、送電抑制指令を送信する。送信された送電抑制指令は、図３のステップＳ２２の処理で検出され、ステップＳ２３の処理で充電電力が抑制される。つまり、送電コイル１４から受電コイル４１への電力の送電効率ηが低下した場合に、送電コイル１４による送電電力を抑制することができることになる。
【００５７】
このようにして、第１実施形態に係る非接触給電システム１００では、力率演算部３１にてインバータ回路１２より出力される電力の力率cosθを演算し、この力率cosθが予め設定した閾値力率以下となった場合に、ＡＣ／ＤＣ変換器１１より出力する電圧Ｖdcを抑制する。従って、力率cosθが低下した場合には、無線通信部３４による通信周期である第２の周期よりも短い第１の周期で送電電力を抑制できる。従って、例えば車両が衝突することや人為的な移動等の理由により、送電コイル１４と受電コイル４１との間に位置ズレが生じた場合には、不必要な電力の送電を即時に抑制することができ、発熱などのトラブルの発生を防止することができる。また、受電側コントローラ５０より送信されるデータを必要とせず、送電装置１０での演算のみで力率cosθの低下を検出して送電電力を抑制するので、無線通信部３４と無線通信部５１との間の無線通信が途絶えた場合でも、確実の送電電力を抑制することができる。
【００５８】
また、力率cosθを用いて送電効率を判断するので、例えば、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１（送電コイル１４に供給される電流）の大きさを検出して送電効率を判断する場合と対比して、より高精度に送電効率の低下を判断することが可能となる。つまり、電流Ｉ１は、有効成分及び無効成分の双方を含んでいるので、有効成分の大きさと無効成分の大きさを個別に判断することができない。これに対して、力率cosθを用いて送電効率を判断する場合には、有効成分の変化が反映されるので、送電効率をより高精度に判断することができる。
【００５９】
更に、効率演算部５５にて演算される送電効率ηが閾値効率ηth以下となった場合には、リレー４７を遮断するので、送電コイル１４からみた受電コイル４１やバッテリ４４を含む受電装置４０側の回路は、オープン状態となる。その結果、送電コイル１４、受電コイル４１やバッテリ４４を含む回路全体のインピーダンスが上昇し、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１と電圧Ｖ１の位相差が大きくなる。これにより、力率cosθが低下するので、送電電力が抑制される。即ち、無線通信部３４と無線通信部５１との間の無線通信が途絶えた際に、受電側コントローラ５０にて送電効率ηの異常が検出された場合においても、送電電力を抑制することができる。
【００６０】
また、受電装置４０にて効率ηの低下が検出された場合には、無線通信により送電抑制指令が送電側コントローラ３０に送信され、送電電力が抑制される。従って、異常が発生しているにも拘わらず、力率cosθが低下しない場合であっても、送電抑制指令により送電装置１０からの送電電力が抑制されるので、より確実に電力の送電を抑制することが可能となる。
【００６１】
［第１実施形態の変形例の説明］
前述した第１実施形態では、力率演算部３１にて力率cosθを演算し、該力率cosθが閾値力率以下となった際に、送電電力を抑制する例について説明した。変形例では、力率cosθに代えて、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１を用いて、送電効率の低下を検出する。即ち、送電コイル１４より送電される電力の送電効率が低下すると、電流Ｉ１が増加する。この際、送電コイル１４と受電コイル４１との間の結合係数をαとすると、電流Ｉ１と結合係数αは、相関関係を有している。具体的には、結合係数αが低下すると、電流Ｉ１が増大するように変化する。
【００６２】
そこで、電流Ｉ１と結合係数αとの対応関係を示すマップを予め記憶し、電流Ｉ１が検出された際には、このマップを参照して結合係数αを算出し、該結合係数αが所定の閾値レベルまで低下した場合に、送電電力を抑制する制御を行う。こうすることにより、前述した第１実施形態と同様に、送電コイル１４と受電コイル４１との間に位置ズレが生じた場合には、不必要な電力の送電を即時に抑制することができ、発熱などのトラブルの発生を防止することができる。
【００６３】
［第２実施形態の説明］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図６に示すように、第２実施形態に係る非接触給電システム１０１は、図２に示した非接触給電システム１００と対比して、送電装置１０ａに設けられる送電側コントローラ３０ａの構成が相違している。これ以外の構成は、図２と同一であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。
【００６４】
送電側コントローラ３０ａは、図２と同様に、無線通信部３４と、通信監視部３３と、メモリ部３５と、制御量演算部２９、及びインバータ回路１２を制御するインバータ制御部３２を備えている。これに加えて、電流計２５で検出される電流Ｉ１に基づいて、過電流を検知する過電流検出部７１を備えている。また、図２に示した力率演算部３１を備えていない。
【００６５】
更に、無線通信部３４は、無線通信部５１との間で通信を行い、電力指令値Ｐbat*を受信し、これに加えて、無線通信部５１より送信される送電効率ηを受信する。メモリ部３５は、無線通信部３４にて受信された電力指令値Ｐbat*、及び送電効率ηを記憶する。
【００６６】
制御量演算部２９は、前述した図２と同様に、充電電力制御部３６と、一次側電流演算部３７と、一次側電流制御部３８と、ＰＦＣ制御部３９を備えている。
【００６７】
充電電力制御部３６は、メモリ部３５より出力される電力指令値Ｐbat*、及び送電効率ηを取得し、送電効率ηに基づいて電力指令値Ｐbat*を補正する。そして、補正後の電力指令値Ｐbat*’を出力する。具体的には、下記（４）式により、補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算し出力する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／η      …（４）
一次側電流演算部３７、一次側電流制御部３８及びＰＦＣ制御部３９については、前述した第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００６８】
過電流検出部７１は、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１を第１の周期で取得し、該電流Ｉ１が予め設定した閾値電流を上回った際に、過電流が発生したものと判断する。そして、過電流検出信号を、ＰＦＣ制御部３９に出力する。ＰＦＣ制御部３９は、過電流検出部７１で過電流が検出された場合には、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力電圧を抑制するように制御する。
【００６９】
一方、受電側コントローラ５０は、効率演算部５５にて演算される送電効率ηを、ＣＡＮ通信部５３を経由して無線通信部５１に出力する。無線通信部５１は、送電効率ηを送電側コントローラ３０ａに送信する。送電効率ηは、前述した第１実施形態で示したように、下記（２）式で演算することができる。
η＝Ｐbat／Ｐbat*＝（Ｉbat・Ｖbat）／Ｐbat*      …（２）
【００７０】
次に、上述のように構成された第２実施形態に係る非接触給電システム１０１の作用を、図７、図８に示すフローチャートを参照して説明する。図７は、送電側コントローラ３０ａによる処理手順を示すフローチャートである。図７において、ステップＳ４１〜Ｓ４５の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、Ｓ４６以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。なお、ステップＳ４１〜Ｓ４５の処理は、図３に示したステップＳ１１〜Ｓ１５の処理と同一であるので、詳細な説明を省略する。
【００７１】
ステップＳ４６において、通信監視部３３は、無線通信部３４と、受電側コントローラ５０の無線通信部５１との通信周期である第２の周期であるか否かを判断する。第２の周期であれば（ステップＳ４６でＹＥＳ）ステップＳ４７に処理を進め、第２の周期でなければ（ステップＳ４６でＮＯ）、ステップＳ５０に処理を進める。
【００７２】
ステップＳ４７において、無線通信部３４は、無線通信部５１との間で無線通信を行う。ステップＳ４８において、受電側コントローラ５０より送電効率ηを受信する。ステップＳ４９において、メモリ部３５に記憶されている送電効率ηを更新する。
【００７３】
ステップＳ５０において、電圧計２２、電流計２１、電圧計２４、電流計２３、電圧計２６、及び電流計２５は、それぞれ、電圧Ｖac、電流Ｉac、電圧Ｖdc、電流Ｉdc、電圧Ｖ１、及び電流Ｉ１を検出する。そして、電圧Ｖac、電流Ｉac、電圧Ｖdc、電流Ｉdcは、制御量演算部２９に供給され、電流Ｉ１は、過電流検出部７１に供給される。
【００７４】
ステップＳ５１において、制御量演算部２９は、送電効率ηを用いて、電力指令値Ｐbat*を補正する。この処理では以下に示す（４）式を用いて、補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／η      …（４）
【００７５】
ステップＳ５２において、制御量演算部２９は、前述した図５に示すブロック線図に基づいて、電圧制御量Ｖdc*を演算する。そして、ステップＳ５３において、制御量演算部２９は、電圧Ｖdcの制御量を設定する。この演算の手法は、前述した第１実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。そして、この制御により、送電効率ηに応じた電力が送電装置１０ａから受電装置４０へ送電されることになる。
【００７６】
ステップＳ５４において、制御量演算部２９は、過電流検出部７１にて過電流が検出されているか否かを判断する。後述するように、受電側コントローラ５０にて送電効率ηの低下が検出され、リレー４７が遮断された場合には、インバータ回路１２の出力電流Ｉ１が過電流となる。従って、出力電流Ｉ１が過電流であるか否かを検出することにより、リレー４７の遮断状態を認識することができる。そして、過電流が検出されていない場合には（ステップＳ５４でＮＯ）、ステップＳ５５に処理を進め、過電流が検出された場合には（ステップＳ５４でＹＥＳ）、ステップＳ５６に処理を進める。
【００７７】
ステップＳ５５において、制御量演算部２９は、受電側コントローラ５０より、送電抑制指令が送信されているか否かを判断し、送電抑制指令が送信されている場合には（ステップＳ５５でＹＥＳ）、ステップＳ５６に処理を進め、送電抑制指令が送信されていない場合には（ステップＳ５５でＮＯ）、ステップＳ４６に処理を戻す。
【００７８】
ステップＳ５６において、制御量演算部２９は、バッテリ４４に供給する電力を抑制する制御を行う。具体的には、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力電圧Ｖdcを抑制することにより、送電コイル１４から受電コイル４１に送電する電力を抑制する。従って、リレー４７が遮断された場合には、過電流検出部７１にて過電流が検出され、ひいては送電電力が抑制されることになる。
【００７９】
次に、図８に示すフローチャートを参照して、受電側コントローラ５０の処理手順について説明する。図８において、ステップＳ６１、Ｓ６２の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、ステップＳ６３以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。なお、ステップＳ６１、Ｓ６２の処理は、前述した図４に示したステップＳ３１、Ｓ３２と同一であるので詳細な説明を省略する。
【００８０】
ステップＳ６３において、効率演算部５５は、電圧計４６で検出される電圧Ｖbat、及び電流計４５で検出される電流Ｉbatを取得する。ステップＳ６４において、効率演算部５５は、電圧Ｖbatと電流Ｉbatを乗算することにより、バッテリ４４に供給される電力Ｐbatを演算する。更に、この電力Ｐbat、及び電力指令値Ｐbat*に基づき、下記の（２）式により電力の送電効率ηを演算する。
η＝Ｐbat／Ｐbat*＝（Ｉbat・Ｖbat）／Ｐbat*      …（２）
【００８１】
ステップＳ６５において、通信監視部５２は、無線通信部５１と、送電側コントローラ３０の無線通信部３４との通信周期である第２の周期であるか否かを判断する。第２の周期であれば（ステップＳ６５でＹＥＳ）ステップＳ６６に処理を進め、第２の周期でなければ（ステップＳ６５でＮＯ）、ステップＳ６８に処理を進める。
【００８２】
ステップＳ６６において、無線通信部５１は、送電側コントローラ３０ａの無線通信部３４との間で無線通信を行う。ステップＳ６７において、無線通信部５１は、送電側コントローラ３０ａに、送電効率ηを送信する。この送電効率ηは、図７のステップＳ４８の処理で、無線通信部３４にて受信され、ステップＳ４９の処理でメモリ部３５に記憶される。つまり、第２の周期が経過する毎に、メモリ部３５に記憶される送電効率ηが更新される。
【００８３】
ステップＳ６８において、効率演算部５５は、効率ηが予め設定した閾値効率ηthを上回っているか否かを判断する。そして、効率ηが閾値効率ηthを上回っている場合、即ち、η＞ηthである場合には（ステップＳ６８でＹＥＳ）、ステップＳ６３に処理を戻す。一方、効率ηが閾値効率ηth以下である場合、即ち、η≦ηthである場合には（ステップＳ６８でＮＯ）、ステップＳ６９において、リレー制御部５４に遮断指令信号を出力する。リレー制御部５４は、リレー４７を遮断する。リレー４７が遮断されることにより、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１が過電流となるので、送電電力が抑制されることになる。
【００８４】
更に、ステップＳ７０において、無線通信部５１は、送電側コントローラ３０ａの無線通信部３４と通信し、ステップＳ７１において、送電抑制指令を送信する。送信された送電抑制指令は、図７のステップＳ５５の処理で検出され、ステップＳ５６の処理で充電電力が抑制される。つまり、送電コイル１４から受電コイル４１への電力の送電効率ηが低下した場合に、送電コイル１４による送電電力を抑制することができることになる。
【００８５】
このようにして、第２実施形態に係る非接触給電システム１０１では、効率演算部５５で演算される送電効率ηが、予め設定した閾値効率ηth以下となった場合には、リレー４７を遮断することにより、送電コイル１４からみた受電コイル４１やバッテリ４４を含む受電装置４０側の回路は、オープン状態となる。その結果、送電コイル１４、受電コイル４１やバッテリ４４を含む回路全体のインピーダンスが上昇し、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１が増加して過電流が発生する。そして、過電流検出部７１にて過電流が検出され、ＡＣ／ＤＣ変換器１１より出力される電圧Ｖdcが抑制される。その結果、送電コイル１４から受電コイル４１への送電電力を抑制することができる。この際、過電流の検出は、第１の演算周期で実行されるので、送電電力を迅速に抑制することができる。
【００８６】
従って、例えば車両が衝突することや人為的な移動等の理由により、送電コイル１４と受電コイル４１との間に位置ズレが生じた場合には、不必要な電力の送電を即時に抑制することができ、発熱などのトラブルの発生を防止することができる。また、無線通信部５１と無線通信部３４との間の無線通信が途絶えた場合でも、送電電力を抑制できる。
【００８７】
更に、受電側コントローラ５０にて送電効率ηの低下が検出された場合には、無線通信により第２の周期で送電抑制指令が送電側コントローラ３０ａに送信され、送電電力が抑制される。従って、送電効率ηが低下しているにも拘わらず、リレー４７が遮断されない場合であっても、送電抑制指令により送電コイル１４より送電する電力が抑制され、より確実に不必要な電力の送電を抑制することが可能となる。
【００８８】
更に、送電側コントローラ３０ａは、受電側コントローラ５０より送信される送電効率ηに応じて、電力指令値Ｐbat*を補正して補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算し、この補正後の電力指令値Ｐbat*’を用いて電圧指令値Ｖdc*を演算するので、送電効率ηに応じた送電電力の制御が可能となる。なお、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１が増加して過電流が発生し、過電流検出部７１にて過電流が検出された場合、この検出信号をＰＦＣ制御部３９ではなく、インバータ制御部３２へ出力し、インバータ回路１２を直接強制停止させてもよい。
【００８９】
［第２実施形態の変形例の説明］
次に、第２実施形態の変形例について説明する。前述した第２実施形態では、受電側コントローラ５０にて送電効率ηを演算し、演算した送電効率ηを送電側コントローラ３０に送信する例について説明した。これに対して、変形例に係る非接触給電システムでは、電流計４５で検出される電流Ｉbat、及び電圧計４６で検出される電圧Ｖbatのデータを送電側コントローラ３０ａに送信し、送電側コントローラ３０ａにて送電効率ηを演算する。そして、この送電効率ηを用いて、図７に示したステップＳ５１の処理で使用する下記（４）式を演算する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／η      …（４）
そして、変形例に係る非接触給電システムにおいても、前述した第２実施形態に係る非接触給電システムと同様の効果を達成することができる。
【００９０】
［第３実施形態の説明］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図９は、第３実施形態に係る非接触給電システム１０１の構成を示すブロック図である。図９に示す非接触給電システム１０１は、図６に示した非接触給電システム１０１と同一の構成を備えており、効率演算部５５で演算した送電効率ηを送電側コントローラ３０ａに送信しない点で相違する。それ以外の構成は、同一であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。
【００９１】
以下、第３実施形態に係る非接触給電システム１０１の作用を、図１０、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。図１０は、送電側コントローラ３０ａによる処理手順を示すフローチャートである。図１０において、ステップＳ８１〜Ｓ８５の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、Ｓ８６以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。なお、ステップＳ８１〜Ｓ８５の処理は、図７に示したステップＳ４１〜Ｓ４５の処理と同一であるので、説明を省略する。
【００９２】
ステップＳ８６において、電圧計２２、電流計２１、電圧計２４、電流計２３、電圧計２６、及び電流計２５は、それぞれ、電圧Ｖac、電流Ｉac、電圧Ｖdc、電流Ｉdc、電圧Ｖ１、及び電流Ｉ１を検出する。そして、電圧Ｖac、電流Ｉac、電圧Ｖdc、電流Ｉdcは、制御量演算部２９に供給され、電流Ｉ１は、過電流検出部７１に供給される。
【００９３】
ステップＳ８７において、制御量演算部２９は、電力指令値Ｐbat*に基づき、インバータ回路１２の一次側の電流Ｉdcが一定となるように、ＡＣ／ＤＣ変換器１１の出力電圧Ｖdcを演算する。そして、ステップＳ８８において、制御量演算部２９は、電圧Ｖdcの制御量を設定する。
【００９４】
ステップＳ８９〜Ｓ９１の処理は、図７に示したステップＳ５４〜Ｓ５６の処理と同一であるので説明を省略する。そして、図１０に示す処理を実行することにより、リレー４７が遮断された際に、過電流検出部７１にて過電流が検出され、ひいては送電電力が抑制されることになる。
【００９５】
次に、図１１に示すフローチャートを参照して、受電側コントローラ５０の処理動作について説明する。図１１において、ステップＳ１０１、Ｓ１０２の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、ステップＳ１０３以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理は、図８に示したステップＳ６１〜Ｓ６４の処理と同一であるので詳細な説明を省略する。
【００９６】
ステップＳ１０４において、送電効率ηが演算されると、ステップＳ１０５において、効率演算部５５は、送電効率ηが予め設定した閾値効率ηthを上回っているか否かを判断する。そして、送電効率ηが閾値効率ηthを上回っている場合、即ち、η＞ηthである場合には（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、ステップＳ１０３に処理を戻す。一方、送電効率ηが閾値効率ηth以下である場合、即ち、η≦ηthである場合には（ステップＳ１０５でＮＯ）、ステップＳ１０６において、リレー制御部５４に遮断指令信号を出力する。リレー制御部５４は、リレー４７を遮断する。リレー４７が遮断されることにより、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１が過電流となるので、送電電力が抑制されることになる。
【００９７】
更に、ステップＳ１０７において、無線通信部５１は、送電側コントローラ３０ａの無線通信部３４と通信し、ステップＳ１０８において、送電抑制指令を送信する。送信された送電抑制指令は、図１０のステップＳ９０の処理で検出され、ステップＳ９１の処理で充電電力が抑制される。つまり、送電コイル１４から受電コイル４１への電力の送電効率ηが低下した場合に、第２の周期で送電抑制指令が送信され、送電コイル１４による送電電力を抑制することができることになる。
【００９８】
このようにして、第３実施形態に係る非接触給電システム１０１では、効率演算部５５で演算される送電効率ηが、予め設定した閾値効率ηth以下となった場合には、リレー４７を遮断する。これにより、送電コイル１４からみた受電コイル４１やバッテリ４４を含む受電装置４０側の回路は、オープン状態となる。その結果、送電コイル１４、受電コイル４１やバッテリ４４を含む回路全体のインピーダンスが上昇し、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１が増加して過電流が発生する。そして、過電流検出部７１にて過電流が検出され、ＡＣ／ＤＣ変換器１１より出力される電圧Ｖdcが抑制される。その結果、送電コイル１４から受電コイル４１への送電電力を抑制することができる。この際、過電流の検出は、第１の演算周期で実行されるので、送電電力を迅速に抑制することができる。
【００９９】
従って、例えば車両が衝突することや人為的な移動等の理由により、送電コイル１４と受電コイル４１との間に位置ズレが生じた場合には、不必要な電力の送電を即時に抑制することができ、発熱などのトラブルの発生を防止することができる。また、無線通信部５１と無線通信部３４との間の無線通信が途絶えた場合でも、送電電力を抑制できる。
【０１００】
更に、受電側コントローラ５０にて送電効率ηの低下が検出された場合には、無線通信により第２の周期で送電抑制指令が送電側コントローラ３０ａに送信され、送電電力が抑制される。従って、送電効率ηが低下しているにも拘わらず、リレー４７が遮断されない場合であっても、送電抑制指令により送電コイル１４より送電する電力が抑制され、より確実に不必要な電力の送電を抑制することが可能となる。
【０１０１】
また、送電側コントローラ３０ａでは、指令値Ｐbat*を補正せず、送電効率ηの変化に拘わらず一定値としているので、前述した第２実施形態と対比して演算負荷を低減することができる。
【０１０２】
［第４実施形態の説明］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図１２は、第４実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図１２に示す非接触給電システム１０２は、図２に示した非接触給電システム１００と対比して、受電側コントローラ５０の効率演算部５５が、送電効率ηをＣＡＮ通信部５３に出力し、この送電効率ηが無線通信部５１より送信される点が相違する。更に、無線通信部３４で受信される送電効率ηをメモリ部３５に記憶する点、及び制御量演算部２９が送電効率ηを用いて電圧Ｖdcの制御量を演算する点が相違する。それ以外の構成は、図２と同一であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。なお、前述した第１実施形態と同様に、無線通信部５１と無線通信部３４との間の通信は、第２の周期で実行される。また、力率演算部３１による力率cosθの演算は、第２の周期よりも短い第１の周期で実行される。
【０１０３】
次に、図１３、図１４に示すフローチャートを参照して、第４実施形態に係る非接触給電システム１０２の作用について説明する。図１３において、ステップＳ１１１〜Ｓ１１５の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、Ｓ１１６以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。また、ステップＳ１１１〜Ｓ１１７の処理は、図３に示したＳ１１〜Ｓ１７の処理と同一であるので、説明を省略する。
【０１０４】
ステップＳ１１７の処理で力率cosθが演算されると、ステップＳ１１８において、通信監視部３３は、無線通信部３４と、受電側コントローラ５０の無線通信部５１との通信周期である第２の周期であるか否かを判断する。第２の周期であれば（ステップＳ１１８でＹＥＳ）ステップＳ１１９に処理を進め、第２の周期でなければ（ステップＳ１１８でＮＯ）、ステップＳ１２３に処理を進める。
【０１０５】
ステップＳ１１９において、無線通信部３４は、受電側コントローラ５０の無線通信部５１との間で通信を行う。ステップＳ１２０において、無線通信部３４は、送電効率ηを受信する。ステップＳ１２１において、メモリ部３５は、送電効率ηを新たに受信したデータに更新する。ここで、無線通信部３４による通信は、前述した第２の周期毎に実行されるので、メモリ部３５では、第２の周期が経過する毎に、送電効率ηが更新されることになる。
【０１０６】
ステップＳ１２２において、制御量演算部２９は、送電効率ηを用いて電力指令値Ｐbat*を補正する。この処理では以下に示す（４）式を用いて、補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／η      …（４）
【０１０７】
ステップＳ１２３において、制御量演算部２９は、力率cosθを用いて電力指令値Ｐbat*を補正する。この処理では、以下に示す（３）式を用いて、補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／cosθ      …（３）
【０１０８】
つまり、無線通信部３４が、受電側コントローラ５０の無線通信部５１との通信周期である第２の周期である場合には、受電側コントローラ５０より送信される送電効率η（第１の効率）を用いて補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。他方、第２の周期でない場合には、送電側コントローラ３０ｂで演算される力率cosθ（第２の効率）を用いて補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。その後、ステップＳ１２４に処理を進める。ステップＳ１２４〜Ｓ１２８の処理は、図３に示したステップＳ１９〜Ｓ２３の処理と同一であるので説明を省略する。
【０１０９】
次に、図１４に示すフローチャートを参照して、受電側コントローラ５０の処理手順について説明する。図１４に示すステップＳ１３１、Ｓ１３２の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、ステップＳ１３３以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。また、ステップＳ１３１〜Ｓ１３４の処理は、図４に示したＳ３１〜Ｓ３４の処理と同一であるので、説明を省略する。
【０１１０】
ステップＳ１３４において、効率演算部５５による送電効率ηの演算が行われると、ステップＳ１３５において、通信監視部３３は、無線通信部３４と、受電側コントローラ５０の無線通信部５１との通信周期である第２の周期であるか否かを判断する。第２の周期であれば（ステップＳ１３５でＹＥＳ）、ステップＳ１３６に処理を進め、第２の周期でなければ（ステップＳ１３５でＮＯ）、ステップＳ１３８に処理を進める。
【０１１１】
ステップＳ１３６において、無線通信部５１は、送電側コントローラ３０ｂの無線通信部３４との間で通信を行う。ステップＳ１３７において、無線通信部５１は、送電効率ηを送信する。その後、ステップＳ１３８に処理を進める。ステップＳ１３８〜Ｓ１４１の処理は、図４に示したステップＳ３５〜３８の処理と同一であるので説明を省略する。
【０１１２】
つまり、ここでの処理では、電圧Ｖbatと電流Ｉbatを用いてバッテリ４４の充電電力Ｐbatを演算し、更に、電力指令値Ｐbat*との比率から、送電効率ηを演算する。そして、この送電効率ηを第２の周期毎に、送電側コントローラ３０ｂに送信し、更に、この送電効率ηが閾値効率ηth以下となった場合には、リレー４７を遮断する。
【０１１３】
このようにして、第４実施形態に係る非接触給電システム１０２では、力率演算部３１にてインバータ回路１２より出力される電力の力率cosθを演算し、この力率cosθが予め設定した閾値力率以下となった場合に、ＡＣ／ＤＣ変換器１１より出力する電圧を抑制する。従って、力率cosθが低下した場合には、無線通信部３４による通信周期である第２の周期よりも短い第１の周期で送電電力を抑制できる。
【０１１４】
また、効率演算部５５で演算される送電効率ηが、第２の周期で送電側コントローラ３０ｂに送信され、この送電効率ηに基づいて、電力指令値Ｐbat*が補正される。また、送電効率ηが閾値効率ηth以下となった場合には、ＡＣ／ＤＣ変換器１１より出力される電圧Ｖdcを抑制して、送電電力を抑制する。
【０１１５】
従って、電力を給電中の車両が衝突することや人為的な移動等の理由により、送電コイル１４と受電コイル４１との間に位置ズレが生じた場合には、不必要な電力の送電を即時に抑制することができ、発熱などのトラブルの発生を防止することができる。また、第１の周期で演算される力率cosθ（第２の効率）、及び第２の周期で取得される送電効率η（第１の効率）の双方を用いて、送電効率の低下を検出し、いずれか一方の効率が低下した場合に送電電力を抑制するので、送電電力の監視に冗長性を持たせることができ、より高精度な電力の送電制御を行うことができる。
【０１１６】
更に、効率演算部５５にて演算される送電効率ηが閾値効率ηth以下となった場合には、リレー４７を遮断することにより、送電コイル１４からみた受電コイル４１やバッテリ４４を含む受電装置４０側の回路は、オープン状態となる。その結果、送電コイル１４、受電コイル４１やバッテリ４４を含む回路全体のインピーダンスが上昇し、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１と電圧Ｖ１の位相差が大きくなる。これにより、力率cosθが低下するので、送電電力が抑制される。即ち、無線通信部３４と無線通信部５１との間の無線通信が途絶えた際に、受電装置４０にて送電効率ηの異常が検出された場合においても、送電装置１０ｂによる送電電力を抑制することができる。
【０１１７】
［第４実施形態の変形例の説明］
次に、第４実施形態の変形例について説明する。図１５は、第４実施形態の変形例に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。図１５に示す非接触給電システム１０３は、前述した図１２と対比して、送電装置１０ｃの送電側コントローラ３０ｃに効率演算部１９が設けられている点で相違する。
【０１１８】
受電側コントローラ５０は、電圧計４６で検出された電圧Ｖbat、及び電流計４５で検出された電流Ｉbatを無線通信部５１より送信する。送電側コントローラ３０ｃの無線通信部３４は、電圧Ｖbat、及び電流Ｉbatを受信し、メモリ部３５に記憶する。
【０１１９】
効率演算部１９は、電圧計４６で検出されメモリ部３５に記憶されている電圧Ｖbatと、電流計４５で検出されメモリ部３５に記憶されている電流Ｉbatから、バッテリ４４に供給される電力Ｐbatを演算する。更に、この電力Ｐbatを電力指令値Ｐbat*で除することにより、送電効率ηを演算する。そして、演算した送電効率ηを充電電力制御部３６、及びインバータ制御部３２に出力する。充電電力制御部３６は、効率演算部１９で演算された送電効率ηを用いて、補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。上記以外の構成は、前述した図１２と同一構成であるので、同一符号を付して構成説明を省略する。
【０１２０】
次に、第４実施形態の変形例の作用を、図１６、図１７に示すフローチャートを参照して説明する。図１６において、ステップＳ１５１〜Ｓ１５５の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、Ｓ１５６以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。また、ステップＳ１５１〜Ｓ１５７の処理は、図３に示したＳ１１１〜Ｓ１１７の処理と同一であるので、ステップＳ１５８の処理から説明する。
【０１２１】
ステップＳ１５８において、通信監視部３３は、無線通信部３４と、受電側コントローラ５０の無線通信部５１との間の通信周期である第２の周期であるか否かを判断する。第２の周期であれば（ステップＳ１５８でＹＥＳ）、ステップＳ１５９に処理を進め、第２の周期でなければ（ステップＳ１５８でＮＯ）、ステップＳ１６４に処理を進める。
【０１２２】
ステップＳ１５９において、無線通信部３４は、受電側コントローラ５０の無線通信部５１との間での通信を行う。ステップＳ１６０において、無線通信部３４は、バッテリ４４に供給される電圧Ｖbat、及び電流Ｉbatを受信する。ステップＳ１６１において、メモリ部３５は、電圧Ｖbat、及び電流Ｉbatを新規に受信したデータに更新する。ここで、無線通信部３４による通信は、前述した第２の周期毎に実行されるので、メモリ部３５では、第２の周期が経過する毎に、電圧Ｖbat、及び電流Ｉbatが更新されることになる。
【０１２３】
ステップＳ１６２において、効率演算部１９は、電圧Ｖbatと電流Ｉbatとの乗算によりバッテリ４４に供給される電力Ｐbatを演算し、更に、電力指令値Ｐbat*で除することにより、送電効率ηを演算する。
【０１２４】
ステップＳ１６３において、制御量演算部２９は、送電効率ηを用いて電力指令値Ｐbat*を補正する。この処理では、以下に示す（４）式を用いて、補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／η      …（４）
【０１２５】
ステップＳ１６４において、制御量演算部２９は、力率cosθを用いて電力指令値Ｐbat*を補正する。この処理は、以下に示す（３）式を用いて、補正後の電力指令値Ｐbat*’を演算する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／cosθ      …（３）
その後、ステップ１６５に処理を進める。ステップＳ１６５〜Ｓ１６９の処理は、図３に示したステップＳ１９〜Ｓ２３の処理と同一であるので説明を省略する。
【０１２６】
次に、図１７に示すフローチャートを参照して、受電側コントローラ５０の処理手順について説明する。図１４に示すステップＳ１７１，Ｓ１７２の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、ステップＳ１７３以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。
【０１２７】
また、ステップＳ１７１〜Ｓ１７６の処理は、図１４に示したステップＳ１３１〜１３６の処理と同一であり、ステップＳ１７８〜Ｓ１８１の処理は、図１４に示したステップＳ１３８〜Ｓ１４１の処理と同一である。即ち、ステップＳ１７７の処理が図１４に示すフローチャートと相違している。
【０１２８】
ステップＳ１７７において、無線通信部５１は、バッテリ４４の情報である電圧Ｖbat、及び電流Ｉbatを送信する。その後、ステップＳ１７８に処理を進める。無線通信部５１より送信された電圧Ｖbat、電流Ｉbatは、図１６のステップＳ１６０の処理において無線通信部３４で受信され、更にステップＳ１６１の処理でメモリ部３５に記憶されることになる。
【０１２９】
つまり、前述した第４実施形態では、受電側コントローラ５０にて送電効率ηを演算し、この送電効率ηを送電側コントローラ３０ｂに送信するようにしたが、第４実施形態の変形例では、電圧Ｖbat及び電流Ｉbatを送電側コントローラ３０ｃに送信し、該送電側コントローラ３０ｃにて送電効率ηを演算している。
【０１３０】
そして、変形例に係る非接触給電システム１０３においても前述した第４実施形態と同様の効果を達成することができる。更に、変形例では、送電効率ηを送電側コントローラ３０ｃにて演算するので、受電側コントローラ５０の演算負荷を低減することができる。
【０１３１】
以上、本発明の非接触給電システム及び送電装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【符号の説明】
【０１３２】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  送電装置
１１  ＡＣ／ＤＣ変換器
１２  インバータ回路
１３  共振回路
１４  送電コイル
１５  インバータ
１８  減算器
１９  効率演算部
２１  電流計
２２  電圧計
２３  電流計
２４  電圧計
２５  電流計
２６  電圧計
２９  制御量演算部
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  送電側コントローラ
３１  力率演算部
３２  インバータ制御部
３３  通信監視部
３４  無線通信部
３５  メモリ部
３６  充電電力制御部
３７  一次側電流演算部
３８  一次側電流制御部
３９  ＰＦＣ制御部
４０  受電装置
４１  受電コイル
４２  共振回路
４３  整流平滑回路
４４  バッテリ
４５  電流計
４６  電圧計
４７  リレー
５０  受電側コントローラ
５１  無線通信部
５２  通信監視部
５３  ＣＡＮ通信部
５４  リレー制御部
５５  効率演算部
５６  バッテリ制御部
５７  車両制御部
５８  ＢＵＳライン
７１  過電流検出部
９１  交流電源
１００，１０１，１０２，１０３  非接触給電システム
２００  車両
【図１】
2015128941.tif 000003
【図２】
2015128941.tif 000004
【図３】
2015128941.tif 000005
【図４】
2015128941.tif 000006
【図５】
2015128941.tif 000007
【図６】
2015128941.tif 000008
【図７】
2015128941.tif 000009
【図８】
2015128941.tif 000010
【図９】
2015128941.tif 000011
【図１０】
2015128941.tif 000012
【図１１】
2015128941.tif 000013
【図１２】
2015128941.tif 000014
【図１３】
2015128941.tif 000015
【図１４】
2015128941.tif 000016
【図１５】
2015128941.tif 000017
【図１６】
2015128941.tif 000018
【図１７】
2015128941.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月28日(2014.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上側に設けられ送電コイルを有する送電装置、及び車両に設けられ受電コイルを有する受電装置を備え、前記送電コイルから前記受電コイルへ非接触で電力を送電し、受電装置に搭載された電気負荷に給電する非接触給電システムにおいて、
前記受電装置は、
送電電力指令値と、前記電気負荷に供給される電力から、電力の送電効率を演算する効率演算部と、
前記送電効率が予め設定した閾値効率以下となった場合に、前記受電コイルで受電した電力の、前記電気負荷への供給を遮断する切替制御部と、を有し、
前記送電装置は、前記送電コイルに供給される電圧と電流の位相差から力率を演算する力率演算部と、
前記送電電力指令値に基づいて、前記送電コイルに供給する電力を制御し、且つ、前記力率が、前記電気負荷への電力の供給の遮断に起因して、予め設定した閾値力率以下となった場合に、前記送電コイルに供給する電力を抑制する制御を行う電力制御部と、
を備えることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記送電装置は、前記受電装置と通信する送電側通信部を有し、前記受電装置は、前記送電装置と通信する受電側通信部を有し、
前記受電装置は、前記送電効率を送電装置に送信し、前記電力制御部は、前記送電効率が前記閾値効率以下となった場合には、前記送電コイルに供給する電力を抑制する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月20日(2016.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ＰＦＣ制御部３９は、前回の演算周期で電圧計２４にて検出された直流電圧Ｖdcと、一次側電流制御部３８より出力される出力電圧指令値Ｖdc*から、ＡＣ／ＤＣ変換器１１での変換制御のデューティ比を決定する。また、前回の演算周期で電流計２１にて検出される電流Ｉac（交流電源９１より出力される電流）、及び電圧計２２にて検出される電圧Ｖac（交流電源９１より出力される電圧）を取得し、電流Ｉacと電圧Ｖacが同相となるように、デューティ比の指令値を適宜変更する。このデューティ比の指令値は、ＡＣ／ＤＣ変換器１１に出力される。従って、ＡＣ／ＤＣ変換器１１では、電力指令値Ｐbat*となる電力が送電コイル１４より送電されるように、出力電圧Ｖdcが制御される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
ステップＳ６５において、通信監視部５２は、無線通信部５１と、送電側コントローラ３０ａの無線通信部３４との通信周期である第２の周期であるか否かを判断する。第２の周期であれば（ステップＳ６５でＹＥＳ）ステップＳ６６に処理を進め、第２の周期でなければ（ステップＳ６５でＮＯ）、ステップＳ６８に処理を進める。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
このようにして、第２実施形態に係る非接触給電システム１０１では、効率演算部５５で演算される送電効率ηが、予め設定した閾値効率ηth以下となった場合には、リレー４７を遮断することにより、送電コイル１４からみた受電コイル４１やバッテリ４４を含む受電装置４０側の回路は、オープン状態となる。その結果、送電コイル１４、受電コイル４１やバッテリ４４を含む回路全体のインピーダンスが上昇し、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１が増加して過電流が発生する。そして、過電流検出部７１にて過電流が検出され、ＡＣ／ＤＣ変換器１１より出力される電圧Ｖdcが抑制される。その結果、送電コイル１４から受電コイル４１への送電電力を抑制することができる。この際、過電流の検出は、第１の周期で実行されるので、送電電力を迅速に抑制することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
［第２実施形態の変形例の説明］
次に、第２実施形態の変形例について説明する。前述した第２実施形態では、受電側コントローラ５０にて送電効率ηを演算し、演算した送電効率ηを送電側コントローラ３０ａに送信する例について説明した。これに対して、変形例に係る非接触給電システムでは、電流計４５で検出される電流Ｉbat、及び電圧計４６で検出される電圧Ｖbatのデータを送電側コントローラ３０ａに送信し、送電側コントローラ３０ａにて送電効率ηを演算する。そして、この送電効率ηを用いて、図７に示したステップＳ５１の処理で使用する下記（４）式を演算する。
Ｐbat*’＝Ｐbat*／η      …（４）
そして、変形例に係る非接触給電システムにおいても、前述した第２実施形態に係る非接触給電システムと同様の効果を達成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
このようにして、第３実施形態に係る非接触給電システム１０１では、効率演算部５５で演算される送電効率ηが、予め設定した閾値効率ηth以下となった場合には、リレー４７を遮断する。これにより、送電コイル１４からみた受電コイル４１やバッテリ４４を含む受電装置４０側の回路は、オープン状態となる。その結果、送電コイル１４、受電コイル４１やバッテリ４４を含む回路全体のインピーダンスが上昇し、インバータ回路１２より出力される電流Ｉ１が増加して過電流が発生する。そして、過電流検出部７１にて過電流が検出され、ＡＣ／ＤＣ変換器１１より出力される電圧Ｖdcが抑制される。その結果、送電コイル１４から受電コイル４１への送電電力を抑制することができる。この際、過電流の検出は、第１の周期で実行されるので、送電電力を迅速に抑制することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１０】
ステップＳ１３４において、効率演算部５５による送電効率ηの演算が行われると、ステップＳ１３５において、通信監視部５２は、無線通信部５１と、送電側コントローラ３０ｂの無線通信部３４との通信周期である第２の周期であるか否かを判断する。第２の周期であれば（ステップＳ１３５でＹＥＳ）、ステップＳ１３６に処理を進め、第２の周期でなければ（ステップＳ１３５でＮＯ）、ステップＳ１３８に処理を進める。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
次に、第４実施形態の変形例の作用を、図１６、図１７に示すフローチャートを参照して説明する。図１６において、ステップＳ１５１〜Ｓ１５５の処理は、演算開始後、１回目の演算周期にて実行する処理であり、Ｓ１５６以降の処理は、２回目以降の演算周期にて実行する処理である。また、ステップＳ１５１〜Ｓ１５７の処理は、図１３に示したＳ１１１〜Ｓ１１７の処理と同一であるので、ステップＳ１５８の処理から説明する。
【国際調査報告】
2015128941.tif 000020
2015128941.tif 000021