(57)【要約】  地上側に設けられる送電装置（１０）及び車両に設けられる受電装置（２０）を備え、送電装置（１０）より受電装置（２０）へ、インバータ回路（１２）によって制御された電力を非接触で送電する非接触給電システムであり、無線信号により受電装置（２０）から送電装置（１０）に、第１の周期（Ｔ１）で電力供給指令信号を送信する。そして、送電装置（１０）は、送電コイル（１３）に流れる送電コイル電流を検出する送電コイル電流検出手段を有し、電力供給指令信号と、第１の周期よりも短い第２の周期で送電コイル電流検出手段にて検出される送電コイル電流と、に基づいてインバータ回路（１２）の出力電圧を制御する。
2015045058.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、前記送電装置より前記受電装置へ、前記送電装置に設けられたインバータによって制御された電力を非接触で送電する非接触給電システムにおいて、
無線信号により受電装置から送電装置に、第１の周期で電力供給指令信号を送信し、
送電装置は、前記送電コイルに流れる送電コイル電流を検出する送電コイル電流検出手段を有し、前記電力供給指令信号と、前記第１の周期よりも短い第２の周期で前記送電コイル電流検出手段にて検出される送電コイル電流と、に基づいてインバータの出力電圧を制御すること
を特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
前記送電装置は、前記受電装置より送信される電力供給指令信号を記憶する記憶部を有し、今回の通信で電力供給指令信号を受信できなかった場合には、前記記憶部に記憶されている前回の電力供給指令信号を用いて、前記インバータの出力電圧を制御する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、前記電力供給指令信号を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、前記経過時間が予め設定したタイムアウト時間に達した場合には、電力の送電を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項４】
前記受電装置は、前記送電装置より送電される電力を充電するバッテリを有し、該バッテリの充電電圧の測定データを前記第１の周期で前記送電装置に送信し、
前記送電装置は、前記測定データに基づき、前記バッテリの充電電圧が高いほど、前記タイムアウト時間を短くすることを特徴とする請求項３に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
前記送電装置は、前記電力供給指令信号を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、前記経過時間が予め設定したタイムアウト時間に達した場合には、送電する電力を徐々に低下させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
前記送電装置は、送電する電力を徐々に低下させているときに、前記電力供給指令信号が受信された場合には、受信された電力供給指令信号を用いて、電力の送電を再度開始することを特徴とする請求項５に記載の非接触給電システム。
【請求項７】
地上側に設けられインバータによって制御された電力を送電コイルにより、車両に設けられ受電コイルを備えた受電装置に、非接触で送電する送電装置において、
前記送電コイルに流れる送電コイル電流を検出する送電コイル電流検出手段を備え、前記受電装置より第１の周期で送信される電力供給指令信号を受信し、この電力供給指令信号と、前記第１の周期よりも短い第２の周期で前記送電コイル電流検出手段にて検出される送電コイル電流と、に基づいて前記インバータの出力電圧を制御すること
を特徴とする送電装置。
【請求項８】
前記受電装置より送信される電力供給指令信号を記憶する記憶部を更に有し、今回の通信で電力供給指令信号を受信できなかった場合には、前記記憶部に記憶されている前回の電力供給指令信号を用いて、前記インバータの出力電圧を制御することを特徴とする請求項７に記載の送電装置。
【請求項９】
前記電力供給指令信号を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、前記経過時間が予め設定したタイムアウト時間に達した場合には、電力の送電を停止することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の送電装置。
【請求項１０】
前記受電装置に設けられるバッテリの充電電圧のデータを受信し、前記充電電圧が高いほど、前記タイムアウト時間を短くすることを特徴とする請求項９に記載の送電装置。
【請求項１１】
前記電力供給指令信号を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、前記経過時間が予め設定したタイムアウト時間に達した場合には、送電する電力を徐々に低下させることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の送電装置。
【請求項１２】
送電する電力を徐々に低下させているときに、前記電力供給指令信号が受信された場合には、受信された電力供給指令信号を用いて、電力の送電を再度開始することを特徴とする請求項１１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、地上側から送電される電力を、非接触で車両に搭載される受電装置に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】
電気自動車等に搭載されるバッテリに、電力供給用のプラグ等を接続すること無く、非接触で給電し充電する非接触給電システムが提案されている。非接触給電システムは、地上側の送電装置に設けられる送電コイルと、車両に搭載される受電装置に設けられる受電コイルを対向配置させ、送電コイルから受電コイルに非接触で電力を供給する。この際、受電装置に搭載されるバッテリの充電状態に応じて、送電装置側の出力電力を調整する必要がある。特許文献１には、受電装置から送電装置に、電力供給指令信号を送信しこの信号に基づいて給電装置を選択することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５１１６９０４号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、送電装置と受電装置との間の無線通信は、通信の安定性を高めるために、周期を長くしている。この長い周期での通信による制御信号では、送電コイルと受電コイルのギャップの変動等に起因する相互インピーダンスの急変等の環境変化に対応できず、受電装置へ送電する電力が過大となったり、或いは過小になるという問題が発生する。
【０００５】
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、急な環境変化が発生した場合でも、高精度な電力送電を行う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。
【０００６】
本発明の一態様に係る非接触給電システムは、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、送電装置より受電装置へ、非接触で電力を送電する非接触給電システムであり、受電装置は、無線信号により、第１の周期で電力供給指令信号を送電装置に送信する。送電装置は、送電コイルに流れる送電コイル電流を検出する送電コイル電流検出手段を有し、電力供給指令信号と、第１の周期よりも短い第２の周期で送電コイル電流検出手段にて検出される送電コイル電流と、に基づいてインバータの出力電力を制御する。
【０００７】
本発明の一態様に係る送電装置は、地上側に設けられインバータによって制御された電力を送電コイルにより、車両に設けられ受電コイルを備えた受電装置に、非接触で送電する送電装置であり、送電コイルに流れる送電コイル電流を検出する送電コイル電流検出手段を備え、受電装置より第１の周期で送信される電力供給指令信号を受信する。そして、この電力供給指令信号と、第１の周期よりも短い第２の周期で電流センサにて検出される送電コイル電流に基づいてインバータの出力電力を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、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回路図である。
【図２】図２は、本発明の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及び受電側コントローラの詳細な構成を示すブロック線図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る非接触給電システムの処理動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの、第１のループ及び第２のループによるデータ通信を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの処理動作を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムの、ＳＯＣとタイムアウト時間との関係を示す特性図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムの、電力供給指令値とタイムアウト後の時間との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
［第１実施形態の説明］
図１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回路図である。図１に示すように、本実施形態に係る非接触給電システム１００は、車両に搭載されるバッテリに、非接触で電力を供給して該バッテリを充電するものであり、地上側に設けられる送電装置１０と、車両に搭載される受電装置２０を備えている。
【００１１】
送電装置１０は、図示しない電源を平滑及び昇降圧などして制御した直流電圧を出力する直流電源１１と、該直流電源１１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回路１２と、該インバータ回路１２の出力側に接続された送電コイル１３を備えている。また、インバータ回路１２と送電コイル１３との間には、ノイズ除去用の抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１が設けられている。更に、直流電源１１とインバータ回路１２との間には、インバータ回路１２に供給される電流を測定するためのシャント抵抗Ｒｓ（電流センサ）が設けられている。また、送電装置１０の作動を制御する送電側コントローラ１４を備えている。
【００１２】
直流電源１１は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータを備えており、送電側コントローラ１４より出力される制御信号により、出力電圧を変化させることができる。インバータ回路１２は、４個の半導体スイッチ、例えば、ＩＧＢＴを備えている。そして、送電側コントローラ１４より出力される駆動信号により、各半導体スイッチを一定の周波数、及び一定のデューティ比でオン、オフ駆動させることにより、直流電源１１より出力される直流電圧を交流電圧に変換する。
【００１３】
受電装置２０は、受電コイル２１と、該受電コイル２１に接続されたノイズ除去用のコンデンサＣ２、抵抗Ｒ２を備えている。更に、受電コイル２１で受電された交流電圧を直流電圧に変換するブリッジ型の整流回路２２と、整流して得られた直流電圧を平滑化するコンデンサＣ３と、電流を抑制するためのコイルＬ１、コンデンサＣ４を備えている。また、電力を充電するバッテリ２３、及び、受電装置２０の作動を制御する受電側コントローラ２４を備えている。
【００１４】
送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４は、無線信号により各種のデータ通信が可能である。送電側コントローラ１４は、受電側コントローラ２４より送信される電力供給指令値Ｐ*（電力供給指令信号）が受信された際に、この電力供給指令値Ｐ*に基づいて、送電電力を制御する。具体的には、直流電源１１の出力電圧Ｖdcを制御することにより、インバータ回路１２より出力される交流電圧Ｖ１（インバータ出力電圧）調整し、送電コイル１３による送電電力を制御する。この際、直流電源１１の出力電圧Ｖdcは、上記の交流電圧Ｖ１と比例関係にあるので、インバータ出力電圧として電圧Ｖdcを用いることも可能である。
【００１５】
また、後述するように送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４間では、第１の周期Ｔ１で通信が行われるので、Ｔ１毎に、新規の電力供給指令値Ｐ*が送電側コントローラ１４に受信され、この電力供給指令値Ｐ*に基づく出力電圧の制御が送電側コントローラ１４によって行われる。また、送電側コントローラ１４は、メモリ１４ａ（記憶部）を備えており、受電側コントローラ２４より送信された電力供給指令値Ｐ*を記憶する。
【００１６】
更に、送電側コントローラ１４は、インバータ回路１２の入力側に流れる電流Ｉdc、即ち、送電コイル電流を検出し、検出された電流Ｉdcに基づいて、上記の電圧ＶdcまたはＶ１を制御する。後述するように、電流Ｉdcに基づく電圧Ｖdc、Ｖ１の制御は、第２の周期Ｔ２（但し、Ｔ２＜Ｔ１）で実行される。
【００１７】
送電コイルに流れる電流Ｉ１と、インバータ回路１２の入力側電流Ｉdcは比例関係にあるので、送電コイル電流として、上述の電流Ｉdcの代わりに、送電コイル１３の回路に流れる電流Ｉ１を検出し、この電流Ｉ１に基づいて、電圧Ｖdc、或いはＶ１を制御することもできる。
【００１８】
受電側コントローラ２４は、バッテリ２３の充電電圧Ｖbat、及び該バッテリ２３に流れる電流Ｉbatを取得し、これらの電圧Ｖbat、電流Ｉbatに基づいて、電力供給指令値Ｐ*を生成し、該電力供給指令値Ｐ*を無線通信にて送電側コントローラ１４に送信する。また、電圧Ｖbat、電流Ｉbatを送信し、これらの電圧Ｖbat及び電流Ｉbatに基づいて、送電側コントローラ１４にて、電力供給指令値Ｐ*を求める構成としても良い。
【００１９】
そして、送電装置１０が地上側に設けられ、受電装置２０が車両に設けられるので、車両の運転者は、受電コイル２１が送電コイル１３と対向する位置となるように車両を移動させる。受電コイル２１が送電コイル１３と対向した状態で、送電コイル１３に電力を供給すると電力が送電され、この電力は受電コイル２１にて受電され、ひいてはバッテリ２３にて充電される。即ち、非接触で送電装置１０から受電装置２０に電力を送電して、バッテリ２３に電力を充電することが可能となる。
【００２０】
ここで、上述した送電側コントローラ１４、及び受電側コントローラ２４は、例えば、中央演算ユニット（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成することができる。
【００２１】
次に、送電側コントローラ１４、及び受電側コントローラ２４の詳細な構成を、図２に示すブロック線図を参照して説明する。
【００２２】
図２に示すように、送電側コントローラ１４は、伝達関数Ｃ１（ｓ）を有するＰＩ制御ブロック３６と、伝達関数１／Ｖdcを有する制御ブロック３８と、伝達関数Ｃ２（ｓ）を有するＰＩ制御ブロック４０と、伝達関数Ｐ２（ｓ）を有するインバータ回路１２の制御モデル４１と、送電コイル１３及び受電コイル２１を含む非接触電力送電部の伝達関数Ｐ１（ｓ）を有する制御モデル４２と、を備えている。
【００２３】
また、受電側コントローラ２４は、制御モデル４２より出力される電圧Ｖbat、及び電流Ｉbatの、送電側コントローラ１４へのフィードバック経路に設けられる一次遅れ要素３２，３３を備えている。更に、電力供給指令値Ｐ*のフィードバック経路に設けられる一次遅れ要素３１を備えている。
【００２４】
即ち、受電側コントローラ２４より出力される電力供給指令値Ｐ*は、一次遅れ要素３１を経由して、送電側コントローラ１４に設けられる減算器３４に供給される。バッテリ２３（図１）の電圧Ｖbatのデータは、一次遅れ要素３３を経由して乗算器３５に供給される。バッテリ２３に流れる電流Ｉbatのデータは一次遅れ要素３２を経由して乗算器３５に供給される。乗算器３５では、電圧Ｖbatと電流Ｉbatとが乗算されて電力測定値Ｐが求められる。この電力測定値Ｐは、減算器３４、及び加算器３７に供給される。減算器３４では、電力供給指令値Ｐ*から電力測定値Ｐが減算され、偏差が求められる。更に、この偏差にＰＩ制御ブロック３６にて伝達関数Ｃ１（ｓ）が乗じられ、偏差ΔＰが求められる。加算器３７にて、偏差ΔＰに電力測定値Ｐが加算され、この加算結果は、制御ブロック３８にて１／Ｖdcが乗じられる。その結果、電流指令値Ｉdc*が求められる。なお、電力測定値Ｐを、受電側コントローラ２４にて求め、求められた電力測定値Ｐを無線通信で送電側コントローラ１４に送信するようにしても良い。
【００２５】
この電流指令値Ｉdc*は、減算器３９に供給され、該減算器３９にて、制御モデル４１より出力される電流Ｉdcが減算される。そして、この減算結果に、ＰＩ制御ブロック４０の伝達関数Ｃ２（ｓ）が乗じられ、電圧指令値Ｖdc*が求められる。この電流指令値Ｖdc*は、制御モデル４１にて伝達関数Ｐ２（ｓ）が乗じられて、電流Ｉdcが求められ、制御モデル４２に出力される。また、この電流Ｉdcは、減算器３９にフィードバックされる。制御モデル４２は、入力される電流Ｉdcに対して伝達関数Ｐ１（ｓ）を乗じて出力する。
【００２６】
上記の構成から理解されるように、本実施形態に係る非接触給電システム１００では、受電側コントローラ２４から送電側コントローラへ、Ｖbat、Ｉbatをフィードバックして、第１の周期Ｔ１毎に電力供給指令値Ｐ*を補正する第１のループと、制御モデル４１より出力される電流Ｉdcをフィードバックして、電圧Ｖdcを補正する第２のループを備えている。この際、第２のループによるサンプリング周期Ｔ２は、第１のループによるサンプリング周期Ｔ１よりも短い時間とされている。
【００２７】
次に、本実施形態に係る非接触給電システム１００の作用について、図３に示すフローチャート、及び図４に示すタイミングチャートを参照して説明する。初めに、ステップＳ１において、送電装置１０から受電装置２０へ、電力の送電を開始する。
【００２８】
ステップＳ２において、送電装置１０は、車両に設けられる受電装置２０との間で通信を開始する。ステップＳ３において、送電装置１０に設けられる送電側コントローラ１４は、第２の周期Ｔ２が経過したか否かを判断し、経過した場合にはステップＳ４において、第２のループによるフィードバック制御を実行する。この制御は図２に示したように、制御モデル４１より出力される電流Ｉdcと、電流指令値Ｉdc*との偏差に基づくフィードバック制御を行う。従って、送電装置１０のみで、送電コイル１３に供給する電圧Ｖ１が適正な電圧値となるようにフィードバック制御される。
【００２９】
ステップＳ５において、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間で通信が接続されているか否かを判断し、通信が接続されている場合には、ステップＳ６に処理を進める。一方、通信が接続されていない場合、即ち、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間の通信が遮断されている場合には、ステップＳ１１に処理を進める。
【００３０】
ステップＳ６において、送電側コントローラ１４は、受電側コントローラ２４より送信される電力供給指令値Ｐ*を読み取る。この電力供給指令値Ｐ*をメモリ１４ａに記憶する。この際、バッテリ２３の充電電圧Ｖbat、及びバッテリ２３に流れる電流Ｉbatのデータが送電側コントローラ１４に送信される。
【００３１】
次いで、ステップＳ７において、メモリ１４ａに記憶されている電力供給指令値Ｐ*に基づき、バッテリ２３のＳＯＣ状態に応じたタイムアウト時間（これをｔ１とする）を設定する。ＳＯＣ状態は、バッテリ２３の充電電圧Ｖbat、電流Ｉbatより求めることができる。タイムアウト時間ｔ１とは、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間の通信が遮断された際に、送電装置１０から受電装置２０へ、電力の供給を継続可能な時間を示す。
【００３２】
タイムアウト時間ｔ１は、バッテリ２３のＳＯＣ状態に基づき、例えば、図６に示すようにＳＯＣが大きいほど短くなるように設定される。即ち、タイムアウト時間ｔ１は、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間の通信が遮断された後の経過時間である。従って、通信遮断時のＳＯＣが大きい場合には、その後、通信が遮断された状態で電力の送電を継続すると、バッテリ２３への電力供給が過多となり、バッテリ２３が過充電となる虞がある。従って、ＳＯＣが高い場合には、タイムアウト時間ｔ１を短くすることにより、このような問題の発生を回避する。即ち、受電側コントローラ２４は、バッテリ２３の充電電圧の測定データを第１の周期Ｔ１で送電装置１０に送信し、送電側コントローラ１４は、この測定データに基づき、バッテリ２３の充電電圧が高いほど、タイムアウト時間ｔ１を短くするように制御する。なお、ＳＯＣとタイムアウト時間ｔ１の関係は、図６に示すグラフに限られるものではなく、ＳＯＣの増加に伴ってタイムアウト時間ｔ１が連続的或いは段階的に減少するように設定することができる。
【００３３】
次いで、図３のステップＳ８において、送電側コントローラ１４は、第１の周期Ｔ１が経過したか否かを判断する。そして、第１の周期Ｔ１が経過した場合には、ステップＳ９において、第１のループによるフィードバック制御を実行する。具体的には、シャント抵抗Ｒｓを用いて求められる電流Ｉdcと、電力供給指令値Ｐ*に基づき、該電力供給指令値Ｐ*をＩdcで除することにより、送電コイル１３に供給する電圧Ｖ１を求める。そして、この電圧Ｖ１となるように、直流電源１１の出力電圧の制御量を設定する。従って、送電コイル１３より受電コイル２１へ、所望する電力が送電されることになる。また、受電装置２０に設けられるバッテリ２３に電力を充電することができる。
【００３４】
ステップＳ１０において、定電力制御の終了操作が入力されたか否かを判断し、停止操作が入力された場合には本処理を終了する。つまり、ステップＳ１〜Ｓ１０の処理では、第１の周期Ｔ１で、第１のループによるフィードバック制御が行われ、更に、第１の周期Ｔ１よりも短い第２の周期Ｔ２で、第２のループによるフィードバック制御が行われて、送電コイル１３より送電される電力が制御されることとなる。
【００３５】
一方、ステップＳ５の処理において、通信が接続されていないと判断された場合には（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ１１において、送電側コントローラ１４は、上述のステップＳ７の処理で設定したタイムアウト時間ｔ１が経過したか否かを判断する。即ち、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間の通信が遮断した場合に、その後の経過時間がタイムアウト時間ｔ１に達したか否かを判断する。
【００３６】
そして、タイムアウト時間ｔ１が経過していない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ２に処理を戻す。この際、メモリ１４ａ内には、第１のループによる前回のフィードバック制御にて採用した電力供給指令値Ｐ*が記憶されているので、この電力供給指令値Ｐ*に基づいて、ステップＳ３による第２のループによるフィードバック制御を実行する。
【００３７】
即ち、今回の通信で電力供給指令値Ｐ*を受信できなかった場合には、メモリ１４ａに記憶されている前回の通信で取得した電力供給指令値Ｐ*を用いて、インバータ回路１２の出力電力を制御する。以下、図４を参照して詳細に説明する。
【００３８】
受電側コントローラ２４は、第１の周期Ｔ１にて、電力供給指令値Ｐ*を送信する（図４（ａ）参照）。そして、送電側コントローラ１４では、この電力供給指令値Ｐ*を受信して、送電コイル１３に供給する電圧を制御する。更に、前回の電力供給指令値Ｐ*が受信されてから、今回の電力供給指令値Ｐ*が受信されるまでの間は、第２のループによる電流Ｉ１のフィードバック制御が行われて、送電コイル１３に供給する電圧を制御する（図４（ｃ）参照）。
【００３９】
従って、図４（ａ）に示すようにＰ１，Ｐ２，Ｐ３、Ｐ４の順に、時間Ｔ１の周期で電力供給指令値Ｐ*が受信された場合には、メモリ１４ａ内に記憶される電力供給指令値Ｐ*が更新されて、フィードバック制御が行われる。
【００４０】
また、通信に不具合が生じて、図４（ａ）に示すように、電力供給指令値Ｐ３が欠落した場合、即ち、受電側コントローラ２４より送信された電力供給指令値Ｐ３を送電側コントローラ１４にて受信できなかった場合には、前回の電力供給指令値Ｐ２を継続して使用して、フィードバック制御を行う。そして、図３のステップＳ１１の処理において、タイムアウト時間ｔ１が経過したと判定された場合には、ステップＳ１２において、送電側コントローラ１４は、通信復帰待ち状態となる。
【００４１】
ステップＳ１３において、送電側コントローラ１４は、受電側コントローラ２４との間の通信が復帰したか否かを判断し、通信が復帰したと判断された場合には、ステップＳ１４において、再度タイムアウト時間ｔ１に達したか否かを判断し、タイムアウト時間ｔ１に達していない場合には、ステップＳ１２に処理を戻す。また、タイムアウト時間ｔ１に達した場合には、ステップＳ１５において、送電側コントローラ１４は、電力の送電を停止する。即ち、電力供給指令値Ｐ*を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、計時した経過時間が予め設定した上記のタイムアウト時間ｔ１に達した場合には、電力の送電を停止する。
【００４２】
このようにして、本願の第１実施形態に係る非接触給電システム１００では、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間で無線通信を行う。そして、第１の周期Ｔ１で受電側コントローラ２４から送電側コントローラ１４へ、電力供給指令値Ｐ*が送信される。送電側コントローラ１４は、第２の周期Ｔ２で、電力供給指令値Ｐ*、及びシャント抵抗Ｒｓにて検出される電流Ｉdcを求め、これらに基づいて送電コイル１３に供給する電圧Ｖ１を求め、この電圧Ｖ１となるように直流電源１１の出力電圧Ｖdc、或いはインバータ回路１２の駆動を制御する。
【００４３】
即ち、電力供給指令値Ｐ*を、比較的長い第１の周期Ｔ１で送信することで、例えば受電側コントローラ２４と送電側コントローラ１４との通信が安定しない状態であっても、通信リトライを複数回行うことができ、受電側コントローラ２４から送電側コントローラ１４への通信の安定性を高めることができる。しかし、電力供給指令値Ｐ*が比較的長い第１の周期Ｔ１で送信されるため、送電コイル１３と受電コイル２１との間の相互インピーダンスが周期Ｔ１よりも短い時間で変化した場合に、この変化に迅速に対応できずに送電する電力を一定に保持することができない可能性がある。そこで、本実施形態では、送電コイル１３に流れる電流Ｉ１またはＩdcを、第１の周期Ｔ１よりも短い第２の周期Ｔ２で検出し、電力供給指令値Ｐ*と、電流Ｉ１またはＩdcに基づいて、インバータ回路１２の出力電圧を制御する。従って、送電装置１０と受電装置２０との間の位置関係が急変動し、これに伴って送電コイル１３と受電コイル２１との間の相互インピーダンスが周期Ｔ１よりも短い時間で変化した場合に、この変化に迅速に対応して送電する電力を一定に保持することができる。その結果、受電装置２０に設けられるバッテリ２３の電圧、電流に応じた適正な電力を送電して、該バッテリ２３を充電することが可能となる。
【００４４】
更に、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間に通信不良が発生して、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間の通信が遮断された場合でも、送電側コントローラ１４では、メモリ１４ａ（記憶部）に記憶されている前回の電力供給指令値Ｐ*に基づいて、電流Ｉdcのフィードバック制御を行う。従って、即時に充電が停止することを防止でき、車両の乗員が気づかないときにバッテリ２３の充電が停止している、といったトラブルの発生を防止できる。
【００４５】
また、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間の通信が遮断された後、予め設定したタイムアウト時間ｔ１が経過した場合に、電力の送電が停止するので、バッテリ２３の充電状態を確認できない状態で、送電を長時間継続することを防止できる。従って、バッテリ２３が過充電状態になることを回避できる。
【００４６】
更に、バッテリ２３のＳＯＣ（充電電圧）が高いほど、タイムアウト時間ｔ１を短くするので、バッテリ２３が過充電状態になることをより確実に回避できる。また、タイムアウト時間ｔ１が経過する前の時点で、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間の通信が接続された場合には、再度、第１のループによるフィードバック制御を開始するので、バッテリ２３への電力の充電を継続して行うことができる。
【００４７】
［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。装置構成は、前述した第１実施形態と同様であるので説明を省略する。第２実施形態では、図３に示したフローチャートの、ステップＳ１１以降の処理が相違している。以下、図５に示すフローチャートを参照して、第２実施形態に係る非接触給電システムの作用について説明する。なお、図５に示すフローチャートにおいて、図３と同一の処理については同一の符号を付している。
【００４８】
図５のステップＳ５において、通信状態が接続されていないと判断された場合には、（ステップＳ５でＮＯ）、ステップＳ１１において、送電側コントローラ１４は、上述のステップＳ７の処理で設定したタイムアウト時間ｔ１が経過したか否かを判断する。即ち、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間の通信が遮断した場合に、その後の経過時間がタイムアウト時間ｔ１に達したか否かを判断する。
【００４９】
そして、タイムアウト時間ｔ１が経過していない場合には（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ２に処理を戻す。この際、メモリ１４ａ内には、第１のループによる前回のフィードバック制御にて採用した電力供給指令値Ｐ*が記憶されているので、この電力供給指令値Ｐ*に基づいて、ステップＳ３による第２のループによるフィードバック制御を実行する。
【００５０】
また、タイムアウト時間ｔ１が経過したと判定された場合には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１１ａにおいて、送電側コントローラ１４は、電力供給指令値Ｐ*を徐々に低下させる。即ち、送電側コントローラ１４は、電力供給指令値Ｐ*を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、この計時時間がタイムアウト時間ｔ１に達した場合には、送電する電力を徐々に低下させる。電力供給指令値Ｐ*と、徐々に低下させてゼロに到達するまでの時間（これを、ｔ２とする）との関係は、例えば、図７に示すように、設定することができる。即ち、電力供給指令値Ｐ*が大きいほど、時間ｔ２が短くなるように設定する。
【００５１】
ステップＳ１２において、送電側コントローラ１４は、受電側コントローラ２４との間の通信が復帰したか否かを判断する。ステップＳ１３において、通信が復帰したと判断された場合には、ステップＳ１４において、再度タイムアウト時間ｔ１に達したか否かを判断し、タイムアウト時間ｔ１に達していない場合には、ステップＳ１１ａに処理を戻す。また、タイムアウト時間ｔ１に達した場合には、ステップＳ１５において、送電側コントローラ１４は、電力の送電を停止する。
【００５２】
このようにして、本発明の第２実施形態に係る非接触給電システムでは、送電側コントローラ１４と受電側コントローラ２４との間の通信が遮断された場合には、予め設定したタイムアウト時間ｔ１だけ第２のループのみによるフィードバック制御を実行して、バッテリ２３の充電を継続させる。そして、タイムアウト時間ｔ１が経過した場合には、即時に送電を停止するのではなく、電力供給指令値Ｐ*を徐々に低下させながら送電を継続させる。そして、この期間中に通信が復帰した場合には、通常の制御に戻す。
【００５３】
即ち、送電側コントローラ１４は、送電する電力を徐々に低下させているときに、電力供給指令値Ｐ*が受信された場合には、受信された電力供給指令値Ｐ*を用いて、電力の送電を再度開始する。
【００５４】
従って、タイムアウト時間ｔ１が経過した場合でも、むやみにバッテリ２３の充電が停止することを防止することができる。また、電力供給指令値Ｐ*が徐々に低下するので、送電コイル１３や受電コイル２１等に流れる電流の急変動を抑制することができるため、電流急変動によるサージノイズを抑制することができる。
【００５５】
また、電力供給指令値Ｐ*が大きいほど、ゼロに達するまでの時間ｔ２が短くなるように設定されるので、より確実にバッテリ２３が過充電となることを防止できる。
【００５６】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、送電装置と受電装置との間の無線通信が停止した場合でも送電装置から受電装置へ給電を継続させることに利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０  送電装置
１１  直流電源
１２  インバータ回路
１３  送電コイル
１４  送電側コントローラ
１４ａ  メモリ
２０  受電装置
２１  受電コイル
２２  整流回路
２３  バッテリ
２４  受電側コントローラ
３４  減算器
３５  乗算器
３６  ＰＩ制御ブロック
３７  加算器
３８  制御ブロック
３９  減算器
４０  ＰＩ制御ブロック
４１  制御モデル
４２  制御モデル
１００  非接触給電システム
【図１】
2015045058.tif 000003
【図２】
2015045058.tif 000004
【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】
2015045058.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月20日(2014.2.20)
【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、前記送電装置より前記受電装置へ、前記送電装置に設けられたインバータによって制御された電力を非接触で送電する非接触給電システムにおいて、
無線信号により受電装置から送電装置に、第１の周期で電力供給指令信号を送信し、
前記送電装置は、前記受電装置より送信される電力供給指令信号を記憶する記憶部と、前記送電コイルに流れる送電コイル電流を検出する送電コイル電流検出部と、を有し、
前記電力供給指令信号と、前記第１の周期よりも短い第２の周期で前記送電コイル電流検出部にて検出される送電コイル電流と、に基づいてインバータの出力電圧を制御し、
更に、今回の通信で電力供給指令信号を受信できなかった場合には、前記記憶部に記憶されている前回の電力供給指令信号を用いて、前記インバータの出力電圧を制御すること
を特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
前記送電装置は、前記電力供給指令信号を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、前記経過時間が予め設定したタイムアウト時間に達した場合には、電力の送電を停止する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】
前記受電装置は、前記送電装置より送電される電力を充電するバッテリを有し、該バッテリの充電電圧の測定データを前記第１の周期で前記送電装置に送信し、
前記送電装置は、前記測定データに基づき、前記バッテリの充電電圧が高いほど、前記タイムアウト時間を短くする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】
前記送電装置は、前記電力供給指令信号を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、前記経過時間が予め設定したタイムアウト時間に達した場合には、送電する電力を徐々に低下させる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５】
前記送電装置は、送電する電力を徐々に低下させているときに、前記電力供給指令信号が受信された場合には、受信された電力供給指令信号を用いて、電力の送電を再度開始することを特徴とする請求項４に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
地上側に設けられインバータによって制御された電力を送電コイルにより、車両に設けられ受電コイルを備えた受電装置に、非接触で送電する送電装置において、
前記受電装置より送信される電力供給指令信号を記憶する記憶部と、前記送電コイルに流れる送電コイル電流を検出する送電コイル電流検出部と、を備え、前記受電装置より第１の周期で送信される電力供給指令信号を受信し、この電力供給指令信号と、前記第１の周期よりも短い第２の周期で前記送電コイル電流検出部にて検出される送電コイル電流と、に基づいて前記インバータの出力電圧を制御し、
更に、今回の通信で電力供給指令信号を受信できなかった場合には、前記記憶部に記憶されている前回の電力供給指令信号を用いて、前記インバータの出力電圧を制御すること
を特徴とする送電装置。
【請求項７】
前記電力供給指令信号を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、前記経過時間が予め設定したタイムアウト時間に達した場合には、電力の送電を停止することを特徴とする請求項６に記載の送電装置。
【請求項８】
前記受電装置に設けられるバッテリの充電電圧のデータを受信し、前記充電電圧が高いほど、前記タイムアウト時間を短くすることを特徴とする請求項７に記載の送電装置。
【請求項９】
前記電力供給指令信号を受信できない場合には、受信できない経過時間を計時し、前記経過時間が予め設定したタイムアウト時間に達した場合には、送電する電力を徐々に低下させることを特徴とする請求項６に記載の送電装置。
【請求項１０】
送電する電力を徐々に低下させているときに、前記電力供給指令信号が受信された場合には、受信された電力供給指令信号を用いて、電力の送電を再度開始することを特徴とする請求項９に記載の送電装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月19日(2016.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
この電流指令値Ｉdc*は、減算器３９に供給され、該減算器３９にて、制御モデル４１より出力される電流Ｉdcが減算される。そして、この減算結果に、ＰＩ制御ブロック４０の伝達関数Ｃ２（ｓ）が乗じられ、電圧指令値Ｖdc*が求められる。この電圧指令値Ｖdc*は、制御モデル４１にて伝達関数Ｐ２（ｓ）が乗じられて、電流Ｉdcが求められ、制御モデル４２に出力される。また、この電流Ｉdcは、減算器３９にフィードバックされる。制御モデル４２は、入力される電流Ｉdcに対して伝達関数Ｐ１（ｓ）を乗じて出力する。
【国際調査報告】
2015045058.tif 000010
2015045058.tif 000011
2015045058.tif 000012
2015045058.tif 000013