(57)【要約】【課題】バッテリを適正な充電電力で充電するように送受電する。【解決手段】バッテリＥＣＵ７２は、バッテリ２６の状態に基づいて充電要求電力を設定して受電ＥＣＵ７０に送信する。受電ＥＣＵ７０は、整流器４４の出力電力のＡＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電力に対する割合を緩変化処理を伴って送受電効率ηとして設定し、充電要求電力を送受電効率ηで除して得られる出力要求電力Ｐｏｕｔを送電ＥＣＵ１７０に送信する。送電ＥＣＵ１７０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０の出力電力が出力要求電力ＰｏｕｔとなるようにＡＣ／ＤＣコンバータ１４０とインバータ１４２とを制御する。これにより、充電要求電力に近似した充電電力でバッテリ２６を充電することができる。これらの結果、バッテリ２６を適正な充電電力で充電するように送受電することができる。【選択図】図２
2016103947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの電力を電力変換する電力変換部と該電力変換部により電力変換された電力を送電する送電部とを有する送電装置と、前記送電装置から送電される電力を非接触で受電する受電部と該受電部により受電した電力を用いてバッテリを充電する充電部とを有する受電装置と、を備える非接触送受電システムであって、
前記受電装置は、受電電力の送電電力に対する割合としての送受電効率で前記バッテリの状態に基づく充電要求電力を除して得られる出力要求電力を前記送電装置に向けて送信する受電側制御部を有し、
前記送電装置は、前記出力要求電力が送電されるように前記電力変換部と前記送電部とを制御する送電側制御部を有する、
非接触送受電システム。
【請求項２】
請求項１記載の非接触送受電システムであって、
前記電力変換部は、前記外部電源からの電力を直流電力に変換する第１変換部と、前記第１変換部からの直流電力を交流電力に変換する第２変換部を有し、
前記充電部は、前記受電部により受電した交流電力を整流する整流部を有し、
前記送受電効率は、前記整流部により整流された直流電力を前記受電電力とし、前記第１変換部により変換された直流電力を前記送電電力として計算されている、
非接触送受電システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の非接触送受電システムであって、
前記受電側制御部は、前記送受電効率に対しては緩変化処理を用いて更新する、
非接触送受電システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載の非接触送受電システムであって、
前記受電側制御部は、前記出力要求電力が小さくなるときには前記出力要求電力が大きくなるときに比して迅速に変化するように前記出力要求電力を緩変化処理を用いて更新する、
非接触送受電システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれか１つの請求項に記載の非接触送受電システムであって、
前記受電装置は、前記バッテリの状態に基づいて前記充電要求電力を設定して前記受電側制御部に送信するバッテリ用制御部を有する、
非接触送受電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触送受電システムに関し、詳しくは、外部電源からの電力を電力変換して送電する送電装置と送電装置から送電される電力を非接触で受電してバッテリを充電する受電装置とを備える非接触送受電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の非接触送受電システムとしては、無線電力送信装置と無線電力受信装置とを備えるシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、無線電力受信装置が要求する要求電力より小さな電力が無線電力送信装置から送信されているときには、無線電力受信装置から電力上昇要求メッセージを無線電力送信装置に送信する。電力上昇要求メッセージを受信した無線電力送信装置は、送信用コイルに流れる電流の強度を上昇させて送信電力を大きくする。一方、無線電力受信装置が要求する要求電力より大きな電力が無線電力送信装置から送信されているときには、無線電力受信装置から電力下降要求メッセージを無線電力送信装置に送信する。電力下降要求メッセージを受信した無線電力送信装置は、送信用コイルに流れる電流の強度を低下させて送信する電力を小さくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８３７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のシステムでは、無線電力受信装置が要求する要求電力が無線電力送信装置から送電されても、バッテリを適正な充電電力で充電することができない場合が生じる。受電電力は送電用コイルと受電用コイルとの位置によって大きく変化するため、受電コイルと送電用コイルとの位置が設計上の位置からズレると、設計上の受電電力を受電することができず、バッテリを適正な充電電力で充電することができない。この場合、バッテリの充電時間が長くなってしまう。
【０００５】
本発明の非接触送受電システムは、バッテリを適正な充電電力で充電するように送受電することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の非接触送受電システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の非接触送受電システムは、
外部電源からの電力を電力変換する電力変換部と該電力変換部により電力変換された電力を送電する送電部とを有する送電装置と、前記送電装置から送電される電力を非接触で受電する受電部と該受電部により受電した電力を用いてバッテリを充電する充電部とを有する受電装置と、を備える非接触送受電システムであって、
前記受電装置は、受電電力の送電電力に対する割合としての送受電効率で前記バッテリの状態に基づく充電要求電力を除して得られる出力要求電力を前記送電装置に向けて送信する受電側制御部を有し、
前記送電装置は、前記出力要求電力が送電されるように前記電力変換部と前記送電部とを制御する送電側制御部を有する、
ことを特徴とする。
【０００８】
この本発明の非接触送受電システムでは、送電装置は、外部電源からの電力を電力変換する電力変換部と、電力変換部により電力変換された電力を送電する送電部とを有する。受電装置は、送電装置から送電される電力を非接触で受電する受電部と、受電部により受電した電力を用いてバッテリを充電する充電部とを有する。そして、受電装置は、受電電力の送電電力に対する割合としての送受電効率でバッテリの状態に基づく充電要求電力を除して得られる出力要求電力を送電装置に向けて送信する受電側制御部を有し、送電装置は、受信した出力要求電力が送電されるように電力変換部と送電部とを制御する送電側制御部を有する。バッテリの状態に基づく充電要求電力を送受電効率で除して得られる出力要求電力を送電装置側に送信し、送電装置が出力要求電力を送電する。これにより、充電効率を反映した出力要求電力を送電装置に送信することになり、バッテリに供給される供給電力を短期間で充電要求電力に近づけることができる。
【０００９】
こうした本発明の非接触送受電システムにおいて、前記電力変換部は前記外部電源からの電力を直流電力に変換する第１変換部と前記第１変換部からの直流電力を交流電力に変換する第２変換部を有し、前記充電部は前記受電部により受電した交流電力を整流する整流部を有し、前記送受電効率は、前記整流部により整流された直流電力を前記受電電力とし、前記第１変換部により変換された直流電力を前記送電電力として計算されている、ものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の非接触送受電システムにおいて、前記受電側制御部は前記送受電効率に対しては緩変化処理を用いて更新するものとすることもできる。こうすれば、送受電効率の変動に対して出力要求電力をゆっくり変動させることができる。この結果、出力要求電力が急変したり出力要求電力がハンチングしたりするのを抑制することができる。
【００１１】
本発明の非接触送受電システムにおいて、前記受電側制御部は、前記出力要求電力が小さくなるときには前記出力要求電力が大きくなるときに比して迅速に変化するように前記出力要求電力を緩変化処理を用いて更新するものとすることもできる。即ち、出力要求電力が大きくなるときにはゆっくり大きくし、出力要求電力が小さくなるときには比較的迅速に小さくするのである。こうすれば、出力要求電力が大きくなるときの急変を抑制することができると共に、バッテリの入力制限が小さくなって充電要求電力が小さくなったときやバッテリなどが高温になって受電電力を小さくする必要が生じたときに迅速に対応することができる。特に、出力要求電力が小さくなるタイミングとしては、バッテリが満充電に近づいているケースが想定される。そこで、出力要求電力が小さくなるときには、バッテリへの充電が過充電となることを抑制するために、出力要求電力が小さくなるときには、早く出力電力を小さくする。
【００１２】
本発明の非接触送受電システムにおいて、前記受電装置は、前記バッテリの状態に基づいて前記充電要求電力を設定して前記受電側制御部に送信するバッテリ用制御部を有するものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例の送電装置１３０を備える非接触送受電システム１０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】実施例の送電装置１３０を備える非接触送受電システム１０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】バッテリＥＣＵ７２により実行される充電要求電力要求処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】受電ＥＣＵ７０により実行される出力要求電力送信処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】送電ＥＣＵ１７０により実行される送電制御の一例を示すフローチャートである。
【図６】充電要求電力Ｐｃｈｇと仮の送受電効率ηｔｍｐと送受電効率ηと出力要求電力Ｐｏｕｔとコンバータ出力電力Ｐｃｏｎとバッテリ２６の実際の充電電力Ｐｂの時間変化の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１５】
図１および図２は本発明の一実施例としての送電装置１３０を備える非接触送受電システム１０の構成の概略を示す構成図である。実施例の非接触送受電システム１０は、図１，図２に示すように、駐車場などに設置された送電装置１３０と、送電装置１３０から非接触で受電可能な受電装置３０とを搭載する自動車２０と、を備える。
【００１６】
送電装置１３０は、家庭用電源（例えば２００Ｖ，５０Ｈｚなど）などの交流電源１９０に接続される送電ユニット１３１と、送電ユニット１３１を制御する送電用電子制御ユニット（以下、「送電ＥＣＵ」という）１７０と、を備える。また、送電装置１３０は、送電ＥＣＵ１７０と通信すると共に自動車２０の通信ユニット８０（後述）と無線通信を行なう通信ユニット１８０と、を備える。
【００１７】
送電ユニット１３１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０と、インバータ１４２と、送電用共振回路１３２と、を備える。ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０は、交流電源１９０からの交流電力を任意の電圧の直流電力に変換する周知のＤＣ／ＤＣコンバータとして構成されている。インバータ１４２は、直流電力をパルス幅変調ＰＷＭ：pulse width modulation）により任意の周波数の交流電力に変換する周知のインバータとして構成されている。
【００１８】
送電用共振回路１３２は、例えば駐車場の床面などに設置された送電用コイル１３４と、送電用コイル１３４に直列に接続されたコンデンサ１３６と、を有する。この送電用共振回路１３２は、共振周波数が所定周波数Ｆｓｅｔ（数十〜数百ｋＨｚ程度）となるように設計されている。したがって、インバータ１４２では、基本的には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０からの直流電力を所定周波数Ｆｓｅｔの交流電力に変換する。
【００１９】
送電ＥＣＵ１７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。送電ＥＣＵ１７０には、以下の電流および電圧が入力ポートを介して入力されている。ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０によって変換された直流電力の電力ラインに取り付けられた電流センサ１５０からのコンバータ出力電流Ｉｃｏｎ。ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０によって変換された直流電力の電力ラインに取り付けられた電圧センサ１５２からのコンバータ出力電圧Ｖｃｏｎ。インバータ１４２によって変換された交流電力の電力ラインに取り付けられた電流センサ１５４からのインバータ出力電流Ｉｓ。インバータ１４２からの交流電圧を直流電圧に変換して検出する電圧検出ユニット１５６からのインバータ電圧Ｖｓ。なお、電圧検出ユニット１５６は、整流回路と電圧センサとを有する。また、送電ＥＣＵ１７０からは、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０への制御信号やインバータ１４２への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２０】
自動車２０は、電気自動車として構成されており、走行用のモータ２２と、モータ２２を駆動するためのインバータ２４と、インバータ２４を介してモータ２２と電力をやりとりするバッテリ２６と、車両の走行を制御する車両用電子制御ユニット（以下、「車両ＥＣＵ」という）２９と、を備える。インバータ２４とバッテリ２６との間にはシステムメインリレー２８が設けられている。また、自動車２０は、バッテリ２６に接続される受電ユニット３１と、受電を管理する受電用電子制御ユニット（以下、「受電ＥＣＵ」という。）７０と、バッテリ２６の充電を管理するバッテリ用電子制御ユニット（以下、「バッテリＥＣＵ」という。）７２と、受電ＥＣＵ７０と通信すると共に送電装置１３０の通信ユニット１８０と無線通信を行なう通信ユニット８０と、を備える。なお、車両ＥＣＵ２９と受電ＥＣＵ７０とバッテリＥＣＵ７２は、相互に通信している。
【００２１】
受電ユニット３１は、受電用共振回路３２と、整流器４４と、を備える。受電用共振回路３２は、例えば車体底面（フロアパネル）などに設置された受電用コイル３４と、受電用コイル３４に直列に接続されたコンデンサ３６と、を有する。この受電用共振回路３２は、共振周波数が上述の所定周波数Ｆｓｅｔ（送電用共振回路１３２の共振周波数）付近の周波数（理想的には所定周波数Ｆｓｅｔ）となるように設計されている。整流器４４は、例えば、４つのダイオードを用いた周知の整流回路として構成されており、受電用共振回路３２により受電した交流電力を直流電力に変換する。なお、受電ユニット３１はリレー４８によりバッテリ２６から切り離すことができるようになっている。
【００２２】
車両ＥＣＵ２９は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。車両ＥＣＵ２９には、モータ２２の駆動制御に必要なデータが入力ポートを介して入力されている。車両ＥＣＵ２９からは、モータ２２を駆動するためにインバータ２４の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御するための制御信号や、システムメインリレー２８へのオンオフ信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００２３】
受電ＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。受電ＥＣＵ７０には、受電用共振回路３２に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ５０からの受電電流Ｉｒｅｃや、受電用共振回路３２により受電した交流電圧を直流電圧に変換して検出する電圧検出ユニット５２からの受電電圧Ｖｒｅｃが入力されている。
【００２４】
バッテリＥＣＵ７２は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポート，通信ポートを備える。バッテリＥＣＵ７２には、以下の信号が入力ポートを介して入力されている。整流器４４により整流された直流電力の電力ラインに接続された電流センサ５４からの充電電流Ｉｃｈｇ。整流器４４により整流された直流電力の電力ラインに接続された電圧センサ５６からの充電電圧Ｖｃｈｇ。バッテリ２６に取り付けられた温度センサ２７からの電池温度Ｔｂ。また、バッテリＥＣＵ７２からは、リレー４８へのオンオフ信号などが出力ポートを介して出力されている。バッテリＥＣＵ７２は、送電装置１３０から電力の受電によるバッテリ２６の充電を行なっていないときには、バッテリ２６とシステムメインリレー２８との間に取り付けられた図示しない電流センサや電圧センサに基づいてバッテリ２６の蓄電割合ＳＯＣを演算している。そして、送電装置１３０から電力の受電によるバッテリ２６の充電を行なっているときには、充電電流Ｉｃｈｇや電電圧Ｖｃｈｇに基づいてバッテリ２６の蓄電割合ＳＯＣを演算している。
【００２５】
次に、こうして構成された非接触送受電システム１０における送電装置１３０の動作、特に送電装置１３０と受電装置３０とによる送受電を行なっている最中における受電ＥＣＵ７０とバッテリＥＣＵ７２と送電ＥＣＵ１７０との間の制御信号のやりとりの様子について説明する。図３は、バッテリＥＣＵ７２により実行される充電要求電力要求処理の一例を示すフローチャートである。図４は、受電ＥＣＵ７０により実行される出力要求電力送信処理の一例を示すフローチャートである。図５は、送電ＥＣＵ１７０により実行される送電制御の一例を示すフローチャートである。これらのフローチャートは、所定時間毎（例えば、数十ｍｓｅｃ毎など）に繰り返し実行される。以下、順に説明する。
【００２６】
バッテリＥＣＵ７２は、図３に例示する充電要求電力要求処理を実行すると、まず、バッテリ２６の蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとを入力し（ステップＳ１００）、蓄電割合ＳＯＣと電池温度Ｔｂとに基づいて充電要求電力Ｐｃｈｇを設定する（ステップＳ１１０）。実施例では、充電要求電力Ｐｃｈｇには、電池温度Ｔｂが通常使用する通常使用範囲内にあると共に蓄電割合ＳＯＣが満受電に近い閾値未満であるときには、バッテリ２６の充電に適した第１の値（例えば、２ｋＷや３ｋＷ，４ｋＷなど）が設定され、蓄電割合ＳＯＣが満受電に近い閾値以上に至ると、満充電と判定されるまで第１の値より小さな第２の値（例えば、５００Ｗや７５０Ｗ，１ｋＷなど）が設定される。電池温度Ｔｂが通常使用範囲を下回るときには、充電要求電力Ｐｃｈｇには通常の充電に適した第１の値より小さな第３の値（例えば、１ｋＷなど）を設定する。電池温度Ｔｂが通常使用範囲を上回るときには、充電要求電力Ｐｃｈｇには、電池温度Ｔｂが通常使用範囲内になるまで充電を行なわないように値０を設定したり、通常の充電に適した第１の値より小さな第４の値（例えば、５００Ｗや１ｋＷなど）を設定する。こうしてバッテリ２６の充電に適した電力として充電要求電力Ｐｃｈｇを設定すると、設定した充電要求電力Ｐｃｈｇを受電ＥＣＵ７０に送信し（ステップＳ１２０）、本処理を終了する。
【００２７】
受電ＥＣＵ７０は、図４に例示する出力要求電力送信処理を実行すると、まず、充電要求電力Ｐｃｈｇや整流器出力電力Ｐｒｅｃ，コンバータ出力電力Ｐｃｏｎを入力する（ステップＳ２００）。充電要求電力Ｐｃｈｇは、バッテリＥＣＵ７２により設定され送信されたものを受信することにより得ることができる。整流器出力電力Ｐｒｅｃは、電流センサ５４により検出された充電電流Ｉｃｈｇと電圧センサ５６により検出された充電電圧ＶｃｈｇとをバッテリＥＣＵ７２から受信し、充電電流Ｉｃｈｇと充電電圧Ｖｃｈｇとの積として得ることができる。コンバータ出力電力Ｐｃｏｎは、電流センサ１５０により検出されたコンバータ出力電流Ｉｃｏｎと電圧センサ１５２により検出されたコンバータ出力電圧Ｖｃｏｎとを送電ＥＣＵ１７０から通信ユニット１８０，８０を介して受信し、コンバータ出力電流Ｉｃｏｎとコンバータ出力電圧Ｖｃｏｎとの積として得ることができる。
【００２８】
続いて、整流器出力電力Ｐｒｅｃをコンバータ出力電力Ｐｃｏｎで除して仮の送受電効率ηｔｍｐを計算し（ステップＳ２１０）、仮の送受電効率ηｔｍｐに緩変化処理を施して送受電効率ηを設定する（ステップＳ２２０〜Ｓ２５０）。仮の送受電効率ηｔｍｐは、瞬間的な送受電効率であり、比較的変動しやすいものであるため、実施例では、緩変化処理を施したものを送受電効率ηとしている。緩変化処理としては、まず、仮の送受電効率ηｔｍｐと前回この処理が実行されたときに設定された送受電効率η（以下、「前回効率η」という。）とを比較する（ステップＳ２２０）。仮の送受電効率ηｔｍｐが前回効率ηに等しいときには、仮の送受電効率ηｔｍｐを送受電効率ηに設定する（ステップＳ２３０）。
【００２９】
仮の送受電効率ηｔｍｐが前回効率ηより大きいときには、仮の送受電効率ηｔｍｐと前回効率ηに変化量Δηを加えたものとのうち小さい方を送受電効率ηとして設定する（ステップＳ２４０）。ここで、変化量Δηは、レートリミット処理におけるレート値であり、出力要求電力送信処理の繰り返し間隔において送受電効率ηを変化させてもよい値として予め定められるものである。したがって、ステップＳ２４０の処理は、仮の送受電効率ηｔｍｐが前回効率ηに変化量Δηを加えたものより大きいときには、レートリミット処理が実行されて前回効率ηに変化量Δηを加えたものが送受電効率ηとして設定され、仮の送受電効率ηｔｍｐが前回効率ηに変化量Δηを加えたものより小さいときには、仮の送受電効率ηｔｍｐが送受電効率ηとして設定される。この処理により、送受電効率ηが大きくなるときに送受信効率ηが仮の送受電効率ηｔｍｐより大きくなるのを防止することができる。また、仮の送受電効率ηｔｍｐが前回効率ηより小さいときには、仮の送受電効率ηｔｍｐと前回効率ηから変化量Δηを減じたものとのうち大きい方を送受電効率ηとして設定する（ステップＳ２５０）。即ち、仮の送受電効率ηｔｍｐが前回効率ηから変化量Δηを減じたものより小さいときには、レートリミット処理が実行されて前回効率ηから変化量Δηを減じたものが送受電効率ηとして設定され、仮の送受電効率ηｔｍｐが前回効率ηから変化量Δηを減じたものより大きいときには、仮の送受電効率ηｔｍｐが送受電効率ηとして設定される。この処理により、送受電効率ηが小さくなるときに送受信効率ηが仮の送受電効率ηｔｍｐより小さくなるのを防止することができる。
【００３０】
送受電効率ηを設定すると、充電要求電力Ｐｃｈｇを送受電効率ηで除して仮の出力要求電力Ｐｔｍｐを設定し（ステップＳ２６０）、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐに緩変化処理を施して出力要求電力Ｐｏｕｔを設定する（ステップＳ２７０〜Ｓ３００）。仮の出力要求電力Ｐｔｍｐは、瞬間的な出力要求電力であり、比較的変動しやすいものであるため、実施例では、緩変化処理を施したものを出力要求電力Ｐｏｕｔとしている。緩変化処理としては、まず、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐと前回この処理が実行されたときに設定された出力要求電力Ｐｏｕｔ（以下、「前回電力Ｐｏｕｔ」という。）とを比較する（ステップＳ２７０）。仮の出力要求電力Ｐｔｍｐが前回電力Ｐｏｕｔに等しいときには、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐを出力要求電力Ｐｏｕｔとして設定する（ステップＳ２８０）。
【００３１】
仮の出力要求電力Ｐｔｍｐが前回電力Ｐｏｕｔより大きいときには、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐと前回電力Ｐｏｕｔに第１変化量ΔＰ１を加えたものとのうち小さい方を出力要求電力Ｐｏｕｔとして設定する（ステップＳ２９０）。ここで、第１変化量ΔＰ１は、レートリミット処理におけるレート値であり、出力要求電力送信処理の繰り返し間隔において出力要求電力Ｐｏｕｔを変化させてもよい値のうち比較的小さな値として予め定められるものである。したがって、ステップＳ２９０の処理は、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐが前回電力Ｐｏｕｔに第１変化量ΔＰ１を加えたものより大きいときには、レートリミット処理が実行されて前回電力Ｐｏｕｔに第１変化量ΔＰ１を加えたものが出力要求電力Ｐｏｕｔとして設定され、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐが前回電力Ｐｏｕｔに第１変化量ΔＰ１を加えたものより小さいときには、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐが出力要求電力Ｐｏｕｔとして設定される。この処理により、出力要求電力Ｐｏｕｔが大きくなるときに、出力要求電力Ｐｏｕｔが仮の出力要求電力Ｐｔｍｐより大きくなるのを防止することができる。仮の出力要求電力Ｐｔｍｐが前回電力Ｐｏｕｔより小さいときには、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐと前回電力Ｐｏｕｔから第２変化量ΔＰ２を減じたものとのうち大きい方を出力要求電力Ｐｏｕｔとして設定する（ステップＳ３００）。ここで、第２変化量ΔＰ２は、レートリミット処理におけるレート値であり、出力要求電力送信処理の繰り返し間隔において出力要求電力Ｐｏｕｔを変化させてもよい値のうち第１変化量ΔＰ１より大きな値として予め定められるものである。したがって、ステップＳ３００の処理は、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐが前回電力Ｐｏｕｔから第２変化量ΔＰ２を減じたものより小さいときには、レートリミット処理が実行されて前回電力Ｐｏｕｔから第２変化量ΔＰ２を減じたものが出力要求電力Ｐｏｕｔとして設定され、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐが前回電力Ｐｏｕｔから第２変化量ΔＰ２を減じたものより大きいときには、仮の出力要求電力Ｐｔｍｐが出力要求電力Ｐｏｕｔとして設定される。この処理により、出力要求電力Ｐｏｕｔが小さくなるときに、出力要求電力Ｐｏｕｔが仮の出力要求電力Ｐｔｍｐより小さくなるのを防止することができる。
【００３２】
出力要求電力Ｐｏｕｔが小さくなるときのレート値としての第２変化量ΔＰ２を出力要求電力Ｐｏｕｔが大きくなるときの第１変化量ΔＰ１より大きくしているのは、出力要求電力Ｐｏｕｔが小さくなるときには迅速に、出力要求電力Ｐｏｕｔが大きくなるときにはゆっくりと変化させるためである。出力要求電力Ｐｏｕｔが急増すると、バッテリ２６を過大な電力により充電する場合が生じ得るため、これを回避する必要から、出力要求電力Ｐｏｕｔが大きくなるときにはゆっくりと変化させるためである。出力要求電力Ｐｏｕｔが小さくなるときは、バッテリ２６が満充電の状態に近づいて充電要求電力Ｐｃｈｇが小さくなったときや、バッテリ２６の温度やシステム温度が高くなったことに起因して充電要求電力Ｐｃｈｇが小さくなったときなどには、迅速に充電電力を小さくする必要があるからである。
【００３３】
こうして出力要求電力Ｐｏｕｔを設定すると、設定した出力要求電力Ｐｏｕｔを送電ＥＣＵ１７０に送信して（ステップＳ３１０）、本処理を終了する。
【００３４】
送電ＥＣＵ１７０は、図５に例示する送電制御を実行すると、出力要求電力Ｐｏｕｔを入力し（ステップＳ４００）、コンバータ出力電力Ｐｃｏｎが要求出力電力ＰｏｕｔとなるようにＡＣ／ＤＣコンバータ１４０とインバータ１４２とを制御する（ステップＳ４１０）。この制御は、コンバータ出力電力Ｐｃｏｎが要求出力電力Ｐｏｕｔより小さいときにはインバータ１４２のデューティを大きくして送電用共振回路１３２からの送電電力を大きくし、コンバータ出力電力Ｐｃｏｎが要求出力電力Ｐｏｕｔより大きいときにはインバータ１４２のデューティを小さくして送電用共振回路１３２からの送電電力を小さくすることなどにより行なうことができる。こうした制御により、コンバータ出力電力Ｐｃｏｎを要求出力電力Ｐｏｕｔに一致させることができる。すると、整流器出力電力Ｐｒｅｃはコンバータ出力電力Ｐｃｏｎに送受電効率ηを乗じたものであり、出力要求電力Ｐｏｕｔは充電要求電力Ｐｃｈｇを送受電効率ηで除したものであるから、コンバータ出力電力Ｐｃｏｎが要求出力電力Ｐｏｕｔに一致しているときには、整流器出力電力Ｐｒｅｃと充電要求電力Ｐｃｈｇとが一致することになる。したがって、バッテリ２６を充電要求電力Ｐｃｈｇで充電することができるようになる。
【００３５】
図６は、充電要求電力Ｐｃｈｇと仮の送受電効率ηｔｍｐと送受電効率ηと出力要求電力Ｐｏｕｔとコンバータ出力電力Ｐｃｏｎとバッテリ２６の実際の充電電力Ｐｂの時間変化の一例を示す説明図である。仮の送受電効率ηｔｍｐが急減した時間Ｔ１近傍では、送受電効率ηはレート値としての変化量Δηによるレートリミット処理（緩変化処理）によりは徐々に小さくなる。出力要求電力Ｐｏｕｔはレート値としての第１変化量ΔＰ１によるレートリミット処理（緩変化処理）によりゆっくりと大きくなる。コンバータ出力電力Ｐｃｏｎも出力要求電力Ｐｏｕｔと同様にゆっくりと大きくなる。充電電力Ｐｂは、緩変化処理がなされる前の送受電効率である仮の送受電効率ηｔｍｐの急減に伴って急減するが、ゆっくりと元の電力に戻る。仮の送受電効率ηｔｍｐが急増した時間Ｔ２近傍では、送受電効率ηはレート値としての変化量Δηによるレートリミット処理（緩変化処理）により徐々に大きくなる。出力要求電力Ｐｏｕｔはレート値としての第２変化量ΔＰ２によるレートリミット処理（緩変化処理）により緩変化しているが増加のときより迅速に小さくなる。コンバータ出力電力Ｐｃｏｎも出力要求電力Ｐｏｕｔと同様に比較的迅速に小さくなる。充電電力Ｐｂは、緩変化処理がなされる前の送受電効率である仮の送受電効率ηｔｍｐの急増に伴って急増するが、比較的迅速に元の電力に戻る。例えばバッテリ２６が満充電に近くなったことなどにより充電要求電力Ｐｃｈｇが急減した時間Ｔ３近傍では、仮の送受電効率ηｔｍｐや送受電効率ηに変化がないときでも、出力要求電力Ｐｏｕｔはレート値としての第２変化量ΔＰ２によるレートリミット処理（緩変化処理）により比較的迅速に小さくなる。コンバータ出力電力Ｐｃｏｎも出力要求電力Ｐｏｕｔと同様に比較的迅速に小さくなる。これらの結果、充電電力Ｐｂも比較的迅速に小さくなる。
【００３６】
以上説明した実施例の非接触送受電システム１０では、バッテリＥＣＵ７２は、バッテリ２６の蓄電割合ＳＯＣや電池温度Ｔｂに基づいて充電要求電力Ｐｃｈｇを設定し、設定した充電要求電力Ｐｃｈｇを受電ＥＣＵ７０に送信する。受電ＥＣＵ７０は、緩変化処理を伴って送受電効率ηを設定すると共に充電要求電力Ｐｃｈｇを送受電効率ηで除して緩変化処理を施して出力要求電力Ｐｏｕｔを設定し、設定した出力要求電力Ｐｏｕｔを送電ＥＣＵ１７０に送信する。送電ＥＣＵ１７０は、コンバータ出力電力Ｐｃｏｎが出力要求電力ＰｏｕｔとなるようにＡＣ／ＤＣコンバータ１４０とインバータ１４２とを制御する。これにより、充電要求電力Ｐｃｈｇに近似した充電電力Ｐｂでバッテリ２６を充電することができる。これらの結果、バッテリ２６を適正な充電電力で充電するように送受電することができる。
【００３７】
また、実施例の非接触送受電システム１０では、緩変化処理を伴って送受電効率ηを設定するから、送受電効率ηの急変によって出力要求電力Ｐｏｕｔが急変したり、出力要求電力Ｐｏｕｔがハンチングしたりするのを防止することができる。
【００３８】
さらに、実施例の非接触送受電システム１０では、出力要求電力Ｐｏｕｔが大きくなるときには比較的ゆっくりと変化するように小さなレート値としての第１変化量ΔＰ１を用いて出力要求電力Ｐｏｕｔを設定する。これにより、出力要求電力Ｐｏｕｔが急増することにより過大な電力によりバッテリ２６が充電されるのを抑制することができる。また、出力要求電力Ｐｏｕｔが小さくなるときには比較的迅速に変化するように大きなレート値としての第２変化量ΔＰ２を用いて出力要求電力Ｐｏｕｔを設定する。これにより、バッテリ２６が満充電の状態に近づいて充電要求電力Ｐｃｈｇが小さくなったときや、バッテリ２６の温度やシステム温度が高くなったことに起因して充電要求電力Ｐｃｈｇが小さくなったときなどに、迅速にバッテリ２６の充電電力を小さくすることができ、過充電やバッテリ２６やシステムの過熱を抑制することができる。
【００３９】
実施例の非接触送受電システム１０では、レート値としての変化量Δηを用いたレートリミット処理を用いて送受電効率ηを設定した。しかし、送受電効率ηが緩変化処理により設定されればよいから、レートリミット処理に代えてなまし処理を用いるものとしてよいし、他の緩変化処理を用いるものとしてもよい。また、送受電効率ηを設定する頻度を小さくするものとしてもよい。さらに、送受電効率ηの設定に緩変化処理を用いないものとしても構わない。
【００４０】
実施例の非接触送受電システム１０では、レート値としての第１変化量ΔＰ１や第２変化量ΔＰ２を用いたレートリミット処理を用いて出力要求電力Ｐｏｕｔを設定した。しかし、出力要求電力Ｐｏｕｔが大きくなるときには比較的ゆっくり変化し、出力要求電力Ｐｏｕｔが小さくなるときには比較的迅速に変化すればよいから、レートリミット処理に代えてなまし処理を用いるものとしてよいし、他の緩変化処理を用いるものとしてもよい。さらに、出力要求電力Ｐｏｕｔの設定に緩変化処理を用いないものとしても構わない。
【００４１】
実施例の非接触送受電システム１０の受電装置３０は、受電ＥＣＵ７０とバッテリＥＣＵ７２とを備えるものとしたが、受電ＥＣＵ７０とバッテリＥＣＵ７２とを単一の電子制御ユニットにより構成するものとしてもよい。さらに、車両ＥＣＵ２９と受電ＥＣＵ７０とバッテリＥＣＵ７２とを単一の電子制御ユニットにより構成するものとしても構わない。
【００４２】
実施例の非接触送受電システム１０では、送受電効率ηを整流器出力電力Ｐｒｅｃのコンバータ出力電力Ｐｃｏｎの割合（η＝Ｐｒｅｃ／Ｐｃｏｎ）としたが、コンバータ出力電力Ｐｃｏｎの代わりに、交流電源１９０からＡＣ／ＤＣコンバータ１４０への入力電力を用いたり、インバータ１４２の出力電力を用いるものとしてもよい。また、整流器出力電力Ｐｒｅｃの代わりに、バッテリ２６の充電電力を用いるものとしたり、受電用共振回路３２の受電電力を用いるものとしても構わない。
【００４３】
実施例では、自動車２０に搭載された受電装置３０と送電装置１３０とを有する非接触送受電システム１０として説明したが、自動車以外の車両や移動体に搭載された受電装置と送電装置とを有する非接触送受電システムの形態としたり、移動体以外の設備に組み込まれた受電装置と送電装置とを有する非接触送受電システムの形態としてもよい。
【００４４】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、交流電源１９０が「外部電源」に相当し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４０とインバータ１４２が「電力変換部」に相当し、送電用共振回路１３２が「送電部」に相当し、送電装置１３０が「送電装置」に相当し、受電用共振回路３２が「受電部」に相当し、整流器４４が「充電部」に相当し、受電装置３０が「受電装置」に相当し、受電ＥＣＵ７０とバッテリＥＣＵ７２と通信ユニット８０とが「受電側制御部」に相当し、送電ＥＣＵ１７０と通信ユニット１８０とが「送電側制御部」に相当する。
【００４５】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００４６】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、非接触送受電システムの製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  非接触送受電システム、２０  自動車、２２  モータ、２４  インバータ、２６   バッテリ、２７  温度センサ、２８  システムメインリレー、２９  車両用電子制御ユニット（車両ＥＣＵ）、３０  受電装置、３１  受電ユニット、３２  受電用共振回路、３４  受電用コイル、３６  コンデンサ、４４  整流器、４８  リレー、５０，５４  電流センサ、５２  電圧検出ユニット、５６  電圧センサ、７０  受電用電子制御ユニット（受電ＥＣＵ）、７２  バッテリ用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）７２、８０  通信ユニット、１３０  送電装置、１３１  送電ユニット、１３２  送電用共振回路、１３４  送電用コイル、１３６  コンデンサ、１４０  ＡＣ／ＤＣコンバータ、１４２  インバータ、１５０  電流センサ、１５２  電圧センサ、１５４  電流センサ、１５６  電圧検出ユニット、１７０  送電用電子制御ユニット（送電ＥＣＵ）、１８０  通信ユニット、１９０  交流電源。
【図１】
2016103947.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年4月10日(2015.4.10)
【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】
外部電源からの電力を電力変換する電力変換部と、該電力変換部により電力変換された電力を送電する送電部と、前記送電部から送電される送電電力を検出する送電電力検出部と、通信を行なう送電側通信部とを有する送電装置と、
前記送電装置から送電される電力を非接触で受電する受電部と、該受電部により受電した電力を用いてバッテリを充電する充電部と、通信を行なう受電側通信部とを有する受電装置と、
を備える非接触送受電システムであって、
前記受電装置は、受電電力の前記送電側通信部から送信され前記受電側通信部により受信した送電電力に対する割合としての送受電効率で前記バッテリの状態に基づく充電要求電力を除して得られる出力要求電力を前記送電側通信部に向けて送信するよう前記受電側通信部を制御すると共に、前記出力要求電力が小さくなるときには前記出力要求電力が大きくなるときに比して迅速に変化するように前記出力要求電力を緩変化処理を用いて更新する受電側制御部を有し、
前記送電装置は、前記送電電力検出部により検出された送電電力を前記受電側通信部に向けて送信するよう前記送電側通信部を制御すると共に、前記出力要求電力が送電されるように前記電力変換部と前記送電部とを制御する送電側制御部を有する、
非接触送受電システム。
【請求項２】
請求項１記載の非接触送受電システムであって、
前記電力変換部は、前記外部電源からの電力を直流電力に変換する第１変換部と、前記第１変換部からの直流電力を交流電力に変換する第２変換部を有し、
前記充電部は、前記受電部により受電した交流電力を整流する整流部を有し、
前記送受電効率は、前記整流部により整流された直流電力を前記受電電力とし、前記第１変換部により変換された直流電力を前記送電電力として計算されている、
非接触送受電システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の非接触送受電システムであって、
前記受電側制御部は、前記送受電効率に対しては緩変化処理を用いて更新する、
非接触送受電システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちのいずれか１つの請求項に記載の非接触送受電システムであって、
前記受電装置は、前記バッテリの状態に基づいて前記充電要求電力を設定して前記受電側制御部に送信するバッテリ用制御部を有する、
非接触送受電システム。