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JP5910315B2 - 車両、送電装置、および非接触給電システム - Google Patents
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JP5910315B2 - 車両、送電装置、および非接触給電システム - Google Patents

車両、送電装置、および非接触給電システム Download PDF

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Description

本発明は、車両、送電装置、および非接触給電システムに関し、より特定的には、外部電源から車両へ非接触で電力を供給する非接触給電システムにおける送電装置と車両との間の通信制御に関する。
電源コードや送電ケーブルを用いない非接触のワイヤレス電力伝送が近年注目されており、車両外部の電源(以下「外部電源」とも称する。)によって車載の蓄電装置を充電可能な電気自動車やハイブリッド車両等への適用が提案されている。
特開2011−250555号公報(特許文献1)は、車両外部の給電設備から非接触で車両に電力を供給する給電システムにおいて、給電設備と車両との間で充電効率や充電量等の情報を無線通信により伝達し、これらの情報に基づいて適切な充電を実行する構成を開示する。
特開2011−250555号公報
非接触給電システムにおいては、送電装置と車両との間での有線接続を行なわないことが前提であるので、基本的には、送電装置と車両との間の情報伝達についても、特開2011−250555号公報(特許文献1)のように無線通信で行なうことが望ましい。
複数の送電装置を有する非接触給電システムにおいて、複数の車両に対して送電を行なう場合、送電装置および/または車両の通信範囲によっては、複数の他の機器(車両,送電装置)と通信が可能な場合があり得る。そのため、無線通信においては、通信を行なっている機器が実際にどこに位置しているのかが必ずしも特定できない状態となる場合が生じ得る。そうすると、送電装置と車両との間のペアリングが適切に行なわれずに、たとえば、隣接する駐車スペースに駐車された他の車両と無線通信を行ないながら、当該送電装置に対応する駐車スペースの車両への送電が行なわれるおそれがある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、無線通信を用いて送電装置と車両との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と車両とを正しくペアリングさせることである。
本発明による車両は、送電装置からの電力を非接触で受電することが可能である。車両は、送電装置から非接触で電力を受電する受電部と、受電部で受電した電力を用いる電気機器と、送電装置と無線通信するための通信部と、制御装置とを備える。制御装置は、通信部の通信範囲内に存在する使用可能な送電装置を探索するとともに、ユーザの操作に基づいて、探索された送電装置の中から送電に用いる送電装置を選択する。
好ましくは、制御装置は、ユーザの操作によって送電に用いる送電装置として選択された送電装置を、他の車両からの選択が制限された状態にする。
好ましくは、制御装置は、選択された送電装置について、ユーザによる選択がされたときから車両への送電が終了するまで制限された状態に維持する。
好ましくは、制御装置は、探索された送電装置について、無線通信によって探索されたことに応答して制限された状態に設定する。制御装置は、ユーザにより送電に用いる送電装置の選択がなされたこと、または、受電部によって選択された送電装置からの電力が受電されたことに応答して、ユーザにより送電に用いる送電装置として選択されなかった送電装置についての制限された状態を解除する。
好ましくは、電気機器は、受電部で受電した電力を用いて充電が可能な蓄電装置を含む。制御装置は、蓄電装置の充電が終了したことに応答して、選択された送電装置の制限された状態を解除する。
好ましくは、車両は、探索された送電装置をユーザに表示するためのインターフェース部をさらに備える。
好ましくは、インターフェース部は、探索された送電装置の配置を表示する。
好ましくは、インターフェース部は、探索された送電装置を、無線通信の受信強度に基づいて表示する。
好ましくは、インターフェース部は、ユーザ操作により送電に用いる送電装置の選択ができるように構成される。
好ましくは、制御装置は、探索された送電装置から供給される電力を用いて、ユーザに対して駐車動作の案内を行ない、当該送電装置と車両との位置合わせを補助する。
好ましくは、送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含む。送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、送電部の固有周波数または受電部の固有周波数の±10%以下である。
好ましくは、送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含む。送電部と受電部との結合係数は0.1以下である。
好ましくは、送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含む。受電部は、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。
本発明による送電装置は、受電装置へ非接触で電力を供給する。送電装置は、受電装置へ非接触で電力を供給する送電部と、受電装置と無線通信するための通信部と、制御装置とを備える。制御装置は、通信部の通信範囲内に存在する受電装置を探索するとともに、ユーザの操作に基づいて、探索された受電装置の中から送電対象の受電装置を選択する。
好ましくは、制御装置は、通信部の通信範囲内に存在する他の送電装置を探索するとともに、ユーザにより送電対象の受電装置が選択された場合は、他の送電装置を、受電装置からの探索が制限された状態に設定する。
好ましくは、制御装置は、送電部からの電力が選択された受電装置によって受電されたことに応答して、他の送電装置についての制限された状態を解除する。
好ましくは、送電装置は、探索された受電装置をユーザに表示するためのインターフェース部をさらに備える。
好ましくは、受電装置は車両に搭載される。インターフェース部は、探索された受電装置が搭載された車両に関する情報を表示する。
好ましくは、インターフェース部は、送電部から供給された電力が受電装置によって受電された場合に、探索された受電装置を表示する。
好ましくは、インターフェース部は、探索された受電装置を、無線通信の受信強度に基づいて表示する。
好ましくは、インターフェース部は、ユーザ操作により送電対象の受電装置の選択ができるように構成される。
好ましくは、受電装置は車両に搭載される。制御装置は、車両の駐車動作の際に送電部から電力を供給して、車両と送電部との位置合わせを補助する。
好ましくは、受電装置は車両に搭載される。送電装置は、送電部の送電可能範囲における車両の有無を検出するための検出部をさらに備える。
好ましくは、受電装置は、非接触で電力を受電する受電部を含む。送電部の固有周波数と受電部の固有周波数との差は、送電部の固有周波数または受電部の固有周波数の±10%以下である。
好ましくは、受電装置は、非接触で電力を受電する受電部を含む。送電部と受電部との結合係数は0.1以下である。
好ましくは、受電装置は、非接触で電力を受電する受電部を含む。受電部は、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、受電部と送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。
本発明による非接触給電システムは、送電装置と車両とを備え、送電装置と車両との間で非接触で電力を伝達する。送電装置と車両とは互いに無線通信を行なうことが可能である。車両は、通信範囲内に存在する使用可能な送電装置を探索するとともに、ユーザの操作に基づいて、探索された送電装置の中から送電に用いる送電装置を選択する。
本発明による非接触給電システムは、送電装置と車両とを備え、送電装置と車両との間で非接触で電力を伝達する。送電装置と車両とは互いに無線通信を行なうことが可能である。送電装置は、通信範囲内に存在する車両を探索するとともに、ユーザの操作に基づいて、探索された車両の中から送電対象の車両を選択する。
本発明によれば、無線通信を用いて送電装置と車両との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と車両とを正しくペアリングさせることができる。
本発明の実施の形態1に従う車両給電システムの全体構成図である。 図1に示す車両および送電装置の構成を詳細に説明する機能ブロック図である。 送電装置から車両への電力伝送時の等価回路図である。 電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。 送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。 固有周波数を固定した状態で、エアギャップを変化させたときの電力伝送効率と、送電部に供給される電流の周波数との関係を示すグラフである。 電流源(磁流源)からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。 車両給電システムにおける問題点を説明するための図である。 実施の形態1における選択制御の概要を説明するための第1の図である。 実施の形態1における選択制御の概要を説明するための第2の図である。 実施の形態1における送電装置の状態遷移を説明するための図である。 車両のI/F部における表示例を示す図である。 車両のI/F部における他の表示例を示す図である。 実施の形態1における選択制御を行なう場合の、車両と送電装置との間の概略的な通信シーケンスを説明するための図である。 実施の形態1において、車両ECUおよび送電ECUで実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。 送電装置に車両検出機能が設けられる実施の形態2における、送電装置の状態遷移を説明するための図である。 実施の形態2における選択制御を行なう場合の概略的な通信シーケンスを説明するための図である。 実施の形態2において、車両ECUおよび送電ECUで実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。 車両駐車時の位置合わせ機能を有する実施の形態3における、概略的な通信シーケンスを説明するための図である。 実施の形態3において、車両ECUおよび送電ECUで実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。 送電装置のI/F部における表示例を示す図である。 送電装置側で車両を選択する実施の形態4における、概略的な通信シーケンスを説明するための図である。 実施の形態4において、車両ECUおよび送電ECUで実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態5における、概略的な通信シーケンスを説明するための図である。 実施の形態5において、車両ECUおよび送電ECUで実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[実施の形態1]
(非接触給電システムの構成)
図1は、この発明の実施の形態に従う車両給電システム(非接触給電システム)10の全体構成図である。図1を参照して、車両給電システム10は、車両100と、送電装置200とを備える。車両100は、受電部110と、通信部160とを含む。また、送電装置200は、電源装置210と、送電部220と、通信部230とを含む。
受電部110は、たとえば車体底面に設置され、送電装置200の送電部220から出力される高周波の交流電力を、電磁界を介して非接触で受電する。なお、受電部110の詳細な構成については、送電部220の構成、ならびに送電部220から受電部110への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部160は、車両100が送電装置200と通信を行なうための通信インターフェースである。
送電装置200における電源装置210は、所定の周波数を有する交流電力を発生する。一例として、電源装置210は、図示されない系統電源から電力を受けて高周波の交流電力を発生し、その発生した交流電力を送電部220へ供給する。
送電部220は、たとえば駐車場の床面に設置され、電源装置210から高周波の交流電力の供給を受ける。そして、送電部220は、送電部220の周囲に発生する電磁界を介して車両100の受電部110へ非接触で電力を出力する。なお、送電部220の詳細な構成についても、受電部110の構成、ならびに送電部220から受電部110への電力伝送とともに、後ほど説明する。通信部230は、送電装置200が車両100と通信を行なうための通信インターフェースである。
車両給電システム10においては、送電装置200の送電部220から車両100の受電部110へ非接触で電力が伝送される。
図2は、図1に示した車両給電システム10の詳細構成図である。図2を参照して、送電装置200は、上述のように、電源装置210と、送電部220と、車両検出部270とを含む。電源装置210は、通信部230に加えて、制御装置である送電ECU240と、電源部250と、整合器260と、ユーザインターフェース(I/F)部280とをさらに含む。また、送電部220は、共振コイル221と、キャパシタ222と、電磁誘導コイル223とを含む。
電源部250は、送電ECU240からの制御信号MODによって制御され、商用電源400などの交流電源から受ける電力を高周波の電力に変換する。そして、電源部250は、その変換した高周波電力を、整合器260を介して電磁誘導コイル223へ供給する。
また、電源部250は、図示されない電圧センサ,電流センサによってそれぞれ検出される送電電圧Vtrおよび送電電流Itrを送電ECU240へ出力する。
整合器260は、送電装置200と車両100との間のインピーダンスをマッチングさせるための回路である。整合器260は、電源部250と送電部220との間に設けられ、回路のインピーダンスを変更することができる。整合器260は、任意の構成を採用することができるが、一例として、可変キャパシタとコイルとによって構成され(図示せず)、可変キャパシタの容量を変化させることによってインピーダンスを変更することができる。この整合器260においてインピーダンスを変更することによって、送電装置200のインピーダンスを車両100のインピーダンスと整合させることができる(インピーダンスマッチング)。なお、図2においては、整合器260は、電源部250と分離して設けられる構成として記述されているが、電源部250が整合器260の機能を含むようにしてもよい。
車両検出部270は、車両100が送電装置200の送電可能範囲内に存在していることを検出する。車両検出部270は、たとえば、レーザ、赤外線、超音波などの非接触型のセンサや、リミットスイッチなどの接触型センサ、あるいは車重を検知する荷重センサなどの任意のセンサを用いることができる。
I/F部280は、ユーザ操作の入力およびユーザへの情報の出力を行なう。I/F部280は、たとえば、ユーザ操作によって送電対象の車両の選択や外部充電の開始を指示する指令を受ける。また、I/F部280は、送電状態や課金情報をユーザに提供する。
共振コイル221は、車両100の受電部110に含まれる共振コイル111へ非接触で電力を転送する。なお、受電部110と送電部220との間の電力伝送については、図3を用いて後述する。
通信部230は、上述のように、送電装置200と車両100との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、車両100側の通信部160と情報INFOの授受を行なう。通信部230は、通信部160から送信される車両情報、ならびに、送電の開始および停止を指示する信号等を受信し、受信したこれらの情報を送電ECU240へ出力する。また、通信部230は、送電ECU240からの送電電圧Vtrおよび送電電流Itrを含む情報を車両100へ送信する。
送電ECU240は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、電源装置210における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
車両100は、受電部110および通信部160に加えて、ユーザインターフェース(I/F)部165と、充電リレーCHR170と、整流器180と、蓄電装置190と、システムメインリレーSMR115と、駆動装置155と、制御装置である車両ECU(Electronic Control Unit)300と、電圧センサ195と、電流センサ196とを含む。
駆動装置155は、パワーコントロールユニットPCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130と、動力伝達ギヤ140と、駆動輪150とを含む。受電部110は、共振コイル111と、キャパシタ112と、電磁誘導コイル113とを含む。
なお、本実施の形態においては、車両100として電気自動車を例として説明するが、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行が可能な車両であれば車両100の構成はこれに限られない。車両100の他の例としては、エンジンを搭載したハイブリッド車両や、燃料電池を搭載した燃料電池車などが含まれる。
共振コイル111は、送電装置200に含まれる共振コイル221から非接触で電力を受電する。
整流器180は、電磁誘導コイル113からCHR170を介して受けた交流電力を整流し、その整流された直流電力を蓄電装置190に出力する。整流器180としては、たとえば、ダイオードブリッジおよび平滑用のキャパシタ(いずれも図示せず)を含む構成とすることができる。整流器180として、スイッチング制御を用いて整流を行なう、いわゆるスイッチングレギュレータを用いることも可能である。整流器180が受電部110に含まれる場合には、発生する電磁場に伴うスイッチング素子の誤動作等を防止するために、ダイオードブリッジのような静止型の整流器とすることがより好ましい。
CHR170は、受電部110と整流器180との間に電気的に接続される。CHR170は、車両ECU300からの制御信号SE2により制御され、受電部110から整流器180への電力の供給と遮断とを切換える。
蓄電装置190は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置190は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
蓄電装置190は、整流器180に接続される。そして、蓄電装置190は、受電部110で受電されかつ整流器180で整流された電力を蓄電する。また、蓄電装置190は、SMR115を介してPCU120とも接続される。蓄電装置190は、車両駆動力を発生させるための電力をPCU120へ供給する。さらに、蓄電装置190は、モータジェネレータ130で発電された電力を蓄電する。蓄電装置190の出力は、たとえば200V程度である。
なお、図2には示されていないが、受電電圧と蓄電装置190の充電電圧とが異なる場合には、整流器180と蓄電装置190との間に、DC−DCコンバータのような電力変換装置を設けるようにしてもよい。また、送電装置200と同様に、インピーダンスマッチングを行なう整合器が設けられてもよい。
蓄電装置190には、いずれも図示しないが、蓄電装置190の電圧VBおよび入出力される電流IBを検出するための電圧センサおよび電流センサが設けられる。これらの検出値は、車両ECU300へ出力される。車両ECU300は、この電圧VBおよび電流IBに基づいて、蓄電装置190の充電状態(「SOC(State Of Charge)」とも称する。)を演算する。
SMR115は、蓄電装置190とPCU120との間に電気的に接続される。そして、SMR115は、車両ECU300からの制御信号SE1によって制御され、蓄電装置190とPCU120との間での電力の供給と遮断とを切換える。
PCU120は、いずれも図示しないが、コンバータやインバータを含む。コンバータは、車両ECU300からの制御信号PWCにより制御されて蓄電装置190からの電圧を変換する。インバータは、車両ECU300からの制御信号PWIにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ130を駆動する。
モータジェネレータ130は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
モータジェネレータ130の出力トルクは、動力伝達ギヤ140を介して駆動輪150に伝達される。車両100は、このトルクを用いて走行する。モータジェネレータ130は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪150の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU120によって蓄電装置190の充電電力に変換される。
また、モータジェネレータ130の他にエンジン(図示せず)が搭載されたハイブリッド自動車では、エンジンおよびモータジェネレータ130を協調的に動作させることによって、必要な車両駆動力が発生される。この場合、エンジンの回転による発電電力を用いて、蓄電装置190を充電することも可能である。
通信部160は、上述のように、車両100と送電装置200との間で無線通信を行なうための通信インターフェースであり、送電装置200の通信部230と情報INFOの授受を行なう。通信部160から送電装置200へ出力される情報INFOには、車両ECU300からの車両情報や、送電の開始および停止を指示する信号が含まれる。
車両ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両100における各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
電圧センサ195は、電磁誘導コイル113に並列に接続され、受電部110で受電された受電電圧Vreを検出する。電流センサ196は、電磁誘導コイル113とCHR170とを結ぶ電力線に設けられ、受電電流Ireを検出する。検出された受電電圧Vreおよび受電電流Ireは車両ECU300に送信され、伝送効率の演算に用いられる。
I/F部165は、ユーザ操作の入力およびユーザへの情報の出力を行なう。I/F部165は、たとえば、ユーザ操作による外部充電の開始を指示する指令を受ける。また、I/F部165は、受電部110と送電部220との位置情報や、蓄電装置190の充電状態などの情報をユーザに提供する。
なお、図2においては、受電部110および送電部220に、電磁誘導コイル113,223がそれぞれ設けられる構成を示したが、受電部110および送電部220に電磁誘導コイル113,223が設けられない構成とすることも可能である。この場合には、図2には示されないが、送電部220においては共振コイル221が整合器260に接続され、受電部110においては共振コイル111がCHR170を介して整流器180に接続される。
(電力伝送の原理)
図3は、送電装置200から車両100への電力伝送時の等価回路図である。図3を参照して、送電装置200の送電部220は、共振コイル221と、キャパシタ222と、電磁誘導コイル223とを含む。
電磁誘導コイル223は、共振コイル221と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル221と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル223は、電磁誘導により共振コイル221と磁気的に結合し、電源装置210から供給される高周波電力を電磁誘導により共振コイル221へ供給する。
共振コイル221は、キャパシタ222とともにLC共振回路を形成する。なお、後述するように、車両100の受電部110においてもLC共振回路が形成される。共振コイル221およびキャパシタ222によって形成されるLC共振回路の固有周波数と、受電部110のLC共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±10%以下である。そして、共振コイル221は、電磁誘導コイル223から電磁誘導により電力を受け、車両100の受電部110へ非接触で送電する。
なお、電磁誘導コイル223は、電源装置210から共振コイル221への給電を容易にするために設けられるものであり、電磁誘導コイル223を設けずに共振コイル221に電源装置210を直接接続してもよい。また、キャパシタ222は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル221の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ222を設けない構成としてもよい。
車両100の受電部110は、共振コイル111と、キャパシタ112と、電磁誘導コイル113とを含む。共振コイル111は、キャパシタ112とともにLC共振回路を形成する。上述のように、共振コイル111およびキャパシタ112によって形成されるLC共振回路の固有周波数と、送電装置200の送電部220における、共振コイル221およびキャパシタ222によって形成されるLC共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±10%である。そして、共振コイル111は、送電装置200の送電部220から非接触で受電する。
電磁誘導コイル113は、共振コイル111と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル111と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル113は、電磁誘導により共振コイル111と磁気的に結合し、共振コイル111によって受電された電力を電磁誘導により取出して電気負荷装置118へ出力する。なお、電気負荷装置118は、整流器180(図2)以降の電気機器を包括的に表わしたものである。
なお、電磁誘導コイル113は、共振コイル111からの電力の取出しを容易にするために設けられるものであり、電磁誘導コイル113を設けずに共振コイル111に整流器180を直接接続してもよい。また、キャパシタ112は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル111の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ112を設けない構成としてもよい。
送電装置200において、電源装置210から電磁誘導コイル223へ高周波の交流電力が供給され、電磁誘導コイル223を用いて共振コイル221へ電力が供給される。そうすると、共振コイル221と車両100の共振コイル111との間に形成される磁界を通じて共振コイル221から共振コイル111へエネルギ(電力)が移動する。共振コイル111へ移動したエネルギ(電力)は、電磁誘導コイル113を用いて取出され、車両100の電気負荷装置118へ伝送される。
上述のように、この電力伝送システムにおいては、送電装置200の送電部220の固有周波数と、車両100の受電部110の固有周波数との差は、送電部220の固有周波数または受電部110の固有周波数の±10%以下である。このような範囲に送電部220および受電部110の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができる。一方、上記の固有周波数の差が±10%よりも大きくなると、電力伝送効率が10%よりも小さくなり、電力伝送時間が長くなるなどの弊害が生じる可能性がある。
なお、送電部220(受電部110)の固有周波数とは、送電部220(受電部110)を構成する電気回路(共振回路)が自由振動する場合の振動周波数を意味する。なお、送電部220(受電部110)を構成する電気回路(共振回路)において、制動力または電気抵抗を実質的に零としたときの固有周波数は、送電部220(受電部110)の共振周波数とも呼ばれる。
図4および図5を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図4は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。また、図5は、送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。
図4を参照して、電力伝送システム89は、送電部90と、受電部91とを備える。送電部90は、第1コイル92と、第2コイル93とを含む。第2コイル93は、共振コイル94と、共振コイル94に設けられたキャパシタ95とを含む。受電部91は、第3コイル96と、第4コイル97とを備える。第3コイル96は、共振コイル99とこの共振コイル99に接続されたキャパシタ98とを含む。
共振コイル94のインダクタンスをインダクタンスLtとし、キャパシタ95のキャパシタンスをキャパシタンスC1とする。また、共振コイル99のインダクタンスをインダクタンスLrとし、キャパシタ98のキャパシタンスをキャパシタンスC2とする。このように各パラメータを設定すると、第2コイル93の固有周波数f1は、下記の式(1)によって示され、第3コイル96の固有周波数f2は下記の式(2)によって示される。
f1=1/{2π(Lt×C1)1/2} … (1)
f2=1/{2π(Lr×C2)1/2} … (2)
ここで、インダクタンスLrおよびキャパシタンスC1,C2を固定して、インダクタンスLtのみを変化させた場合において、第2コイル93および第3コイル96の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図5に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル94および共振コイル99の相対的な位置関係は固定とし、さらに、第2コイル93に供給される電流の周波数は一定である。
図5に示すグラフのうち、横軸は固有周波数のズレ(%)を示し、縦軸は一定周波数の電流における電力伝送効率(%)を示す。固有周波数のズレ(%)は、下記の式(3)によって示される。
(固有周波数のズレ)={(f1−f2)/f2}×100(%) … (3)
図5から明らかなように、固有周波数のズレ(%)が0%の場合には、電力伝送効率は100%近くとなる。固有周波数のズレ(%)が±5%の場合には、電力伝送効率は40%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±10%の場合には、電力伝送効率は10%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±15%の場合には、電力伝送効率は5%程度となる。すなわち、固有周波数のズレ(%)の絶対値(固有周波数の差)が、第3コイル96の固有周波数の10%以下の範囲となるように第2コイル93および第3コイル96の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ(%)の絶対値が第3コイル96の固有周波数の5%以下となるように第2コイル93および第3コイル96の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア(JMAG(登録商標):株式会社JSOL製)を採用している。
再び図2を参照して、送電装置200の送電部220および車両100の受電部110は、送電部220と受電部110との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送電部220と受電部110との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、非接触で電力を授受する。送電部220と受電部110との結合係数κは0.1以下が好ましく、送電部220と受電部110とを電磁界によって共振(共鳴)させることで、送電部220から受電部110へ電力が伝送される。
ここで、送電部220の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と送電部220に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、送電部220に供給される電流の周波数との関係について説明する。送電部220から受電部110に電力を伝送するときの電力伝送効率は、送電部220および受電部110間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部220および受電部110の固有周波数(共振周波数)をf0とし、送電部220に供給される電流の周波数をf3とし、送電部220および受電部110の間のエアギャップをエアギャップAGとする。
図6は、固有周波数f0を固定した状態で、エアギャップAGを変化させたときの電力伝送効率と、送電部220に供給される電流の周波数f3との関係を示すグラフである。図6を参照して、横軸は、送電部220に供給される電流の周波数f3を示し、縦軸は、電力伝送効率(%)を示す。効率曲線L1は、エアギャップAGが小さいときの電力伝送効率と、送電部220に供給される電流の周波数f3との関係を模式的に示す。この効率曲線L1に示すように、エアギャップAGが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数f4,f5(f4<f5)において生じる。エアギャップAGを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの2つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線L2に示すように、エアギャップAGを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは1つとなり、送電部220に供給される電流の周波数が周波数f6のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップAGを効率曲線L2の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線L3に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような手法が考えられる。第1の手法としては、エアギャップAGにあわせて、送電部220に供給される電流の周波数を一定として、キャパシタ222やキャパシタ112のキャパシタンスを変化させることで、送電部220と受電部110との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、送電部220に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ222およびキャパシタ112のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップAGの大きさに関係なく、送電部220および受電部110に流れる電流の周波数は一定である。なお、電力伝送効率の特性を変化させる手法としては、送電装置200の整合器260を利用する手法や、車両100において整流器180と蓄電装置190との間に設けられるコンバータ(図示せず)を利用する手法などを採用することも可能である。
また、第2の手法としては、エアギャップAGの大きさに基づいて、送電部220に供給される電流の周波数を調整する手法である。たとえば、電力伝送特性が効率曲線L1となる場合には、周波数f4またはf5の電流を送電部220に供給する。周波数特性が効率曲線L2,L3となる場合には、周波数f6の電流を送電部220に供給する。この場合においては、エアギャップAGの大きさに合わせて送電部220および受電部110に流れる電流の周波数を変化させることになる。
第1の手法では、送電部220を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第2の手法では、送電部220を流れる周波数は、エアギャップAGによって適宜変化する周波数となる。第1の手法や第2の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が送電部220に供給される。送電部220に特定の周波数の電流が流れることで、送電部220の周囲には、特定の周波数で振動する磁界(電磁界)が形成される。受電部110は、受電部110と送電部220との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部220から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップAGに着目して、送電部220に供給される電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、送電部220および受電部110の水平方向のずれ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、送電部220に供給される電流の周波数を調整する場合がある。
なお、上記の説明では、共振コイルとしてヘリカルコイルを採用した例について説明したが、共振コイルとして、メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、送電部220に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が送電部220の周囲に形成される。そして、この電界を通して、送電部220と受電部110との間で電力伝送が行われる。
この電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。
図7は、電流源(磁流源)からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図7を参照して、電磁界は3つの成分から成る。曲線k1は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線k2は、波源からの距離の2乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線k3は、波源からの距離の3乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ/2πと表わすことができる。
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、この実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用してエネルギ(電力)の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部220および受電部110(たとえば一対のLC共振コイル)を共鳴させることにより、送電部220から他方の受電部110へエネルギ(電力)を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギを伝播しないので、遠方までエネルギを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギ(電力)を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギ損失で送電することができる。
このように、この電力伝送システムにおいては、送電部220と受電部110とを電磁界によって共振(共鳴)させることで、送電部220と受電部110との間で非接触で電力が伝送される。そして、送電部220と受電部110との間の結合係数(κ)は、たとえば、0.3以下程度であり、好ましくは、0.1以下である。当然のことながら、結合係数(κ)を0.1〜0.3程度の範囲も採用することができる。結合係数(κ)は、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。
なお、電力伝送における、上記のような送電部220と受電部110との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「電磁界(電磁場)共振結合」、「電界(電場)共振結合」等という。「電磁界(電磁場)共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「電界(電場)共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
送電部220と受電部110とが上記のようにコイルによって形成される場合には、送電部220と受電部110とは、主に磁界(磁場)によって結合し、「磁気共鳴結合」または「磁界(磁場)共鳴結合」が形成される。なお、送電部220と受電部110とに、たとえば、メアンダライン等のアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部220と受電部110とは、主に電界(電場)によって結合し、「電界(電場)共鳴結合」が形成される。
(車両における送電装置の選択制御の説明)
上述のような非接触で電力を伝達する車両給電システムにおいては、送電装置と車両との間の電力伝達のための有線接続が行なわれない。そのため、多くの場合、送電装置と車両との間の情報伝達についても無線通信を用いて行なわれ、送電装置および車両において、無線通信によって得た情報に基づいて、互いに認証が行なわれる。
無線通信においては、その通信範囲内に通信可能な複数の機器(車両,送電装置)が存在する場合には、それぞれの機器と個別に通信をすることができる。したがって、商業施設の駐車場のように隣接した複数の駐車スペースにおいて、図1のような非接触給電システムが各駐車スペースに設けられる場合には、送電装置は複数の車両と通信し、そして車両は複数の送電装置と通信する状態となり得る。
図8は、上記のような状態を例示的に示した図である。図8においては、2つの駐車スペースPA1,PA2に、それぞれ送電装置(以下、「充電スタンド」または「スタンド」とも称する。)200A,200Bが設けられる。このような場合に、たとえば、使用可能な駐車スペースを探している車両100A(車両A)は、無線通信により送電装置200A,200Bと通信し得る。一方、駐車スペースPA2にすでに駐車している車両100B(車両B)も、無線通信により送電装置200A,200Bと通信し得る。
このように、各機器において、送電あるいは受電の対象となり得る相手側の機器が複数存在することになる。そのため、送電装置から車両への電力供給を適切に行なうためには、送電あるいは受電すべき相手側の機器を確実に特定し、ペアリングすることが必要となる。
送電装置と車両とが正しくペアリングされていない状態で送電動作が実行されると、送電装置において車両に搭載された蓄電装置の状態を正しく把握できず、別の車両の蓄電装置の状態に応じた送電が行なわれる。そうすると、蓄電装置の充電不足が生じたり、逆に適切に充電を停止できないために過充電となってしまったりする可能性がある。
たとえば、図8において、車両Aと送電装置200Bとがペアリングされ、車両Bと送電装置200Aとがペアリングされた場合、車両Aから送電装置200Bへ送電開始が指示されると、駐車スペースPA2に駐車している車両Bに対して送電が行なわれる。そうすると、送電装置200Bは、車両Aに搭載されている蓄電装置の状態に応じて車両Bへ送電を行なってしまうおそれがある。他方、車両Bが送電装置200Aに対して送電開始を指示した場合には、駐車スペースPA1には車両が駐車されていないため、適切な送電が実行できない状態となり得る。
このように、送電装置と車両とが正しくペアリングされていない状態では、ユーザが意図した充電ができなかったり、機器の故障や劣化を招いたりするおそれがある。
また、公共の送電装置により蓄電装置の充電を行なう場合には、充電量に応じて料金が課される場合がある。そのため、送電装置と車両とが正しくペアリングされていない状態では、当該車両の料金情報と別の車両に課されている料金情報とが入換わってしまう可能性がある。
そこで、実施の形態1においては、車両において無線通信を用いて検出された使用可能な送電装置の候補を表示し、ユーザがその送電装置の候補の中から使用する送電装置を選択する選択制御を実行する。このような構成とすることによって、ユーザが実際に送電を行なう予定の送電装置を確認しながら選択できるので、車両と送電装置との間のペアリングの不一致が発生することを低減できる。
なお、この場合、複数の車両が特定の1つの送電装置を重複して選択してしまうことを防止するために、特定の車両が送電装置の選択を実行中には、ユーザにより送電装置の選択が完了するまで、他の車両から送電装置の探索がされないように、排他的なロック処理が各送電装置になされる。以下、図9〜図15を用いて、車両で実行される送電装置の選択制御の詳細を説明する。
まず、図9および図10を用いて、実施の形態1における選択制御の概要を説明する。図9を参照して、送電装置200A(送電装置1)が設けられた駐車スペースPA1に車両100A(車両A)が駐車されており、送電装置200B(送電装置2)が設けられた駐車スペースPA2に車両100B(車両B)が駐車されている。そして、車両A,Bの双方への送電は、まだ開始されていないものとする。
車両Bより先に、車両Aにおいてユーザにより給電開始が指示された場合、まず車両Aが、無線通信によって、送電が行なわれていない使用可能な送電装置を探索する。図9においては、車両Aからの探索要求に対して送電装置1,2から応答信号が返される。これによって、車両Aにおいては、送電装置1,2が使用可能な送電装置の候補として検出される。
使用可能な送電装置の候補が検出されると、車両Aは、検出された送電装置1,2に対して、他の車両から選択されることを制限するロック処理を行なうための信号を出力する。これに応答して、送電装置1,2は、他の車両から探索要求信号を受信した場合に応答信号の出力を禁止する。あるいは、送電装置1,2は、他の車両からの探索要求信号に対して、別の車両によってロック中であることを示す応答信号を出力するようにしてもよい。
これによって、車両Bから給電開始が指示された場合であっても、送電装置1,2は使用可能な送電装置の候補としては検出されなくなる。そのため、車両Aにおいて送電装置の選択を行なっている間は、他の車両から重複して同じ送電装置が選択されなくなる。
そして、車両Aにおいて、検出された送電装置の候補の中から、ユーザが送電に使用する送電装置として送電装置1を選択すると、図10のように、車両Aは、選択された送電装置1についてはロック状態を継続し、選択されなかった送電装置2についてはロック状態を解除する。そして、車両Aは、送電装置1からの送電を開始する。
この状態において、車両Bにおいて給電開始が指示されると、送電装置1についてはロック処理が継続されているので使用可能な送電装置としては検出されず、送電装置2が使用可能な送電装置として検出される。
車両Aにおいて蓄電装置の充電が完了すると、送電装置1に対するロック処理が解除され、送電装置1は他の車両からの選択が可能な状態に戻される。
このように、特定の車両において送電装置の選択が行なわれる際に、選択候補として検出された送電装置を排他的にロック処理することによって、複数の車両から同じ送電装置が重複して選択されることを防止できる。
図11は、本実施の形態1が実行される場合の、送電装置の状態遷移を説明するための図である。送電装置の状態としては、「待機状態」500と、「ロック状態」510と、「第1送電状態」520と、「第2送電状態」530とが含まれる。
「待機状態」500は、送電が実行されておらず、かつ、車両からのロック処理が指示されていない状態である。「待機状態」においては、車両から探索要求信号を受けると、送電装置は、それに応答して応答信号を車両へ送信する。
「ロック状態」510は、車両からのロック処理の指示を受けて「待機処理」から遷移し、他の車両による選択が禁止された状態である。なお、この「ロック状態」においては、まだ送電動作は実行されていない。「ロック状態」は、ユーザによるロック解除操作、あるいは車両との通信が途絶えた場合に「待機処理」に戻される。
「ロック状態」において、車両から微弱電力を用いる送電(以下、「テスト送電」とも称する。)を行なう送電要求信号を受けると、状態が「第1送電状態」520へ遷移する。「第1送電状態」は、送電装置がユーザにより選択された場合に、その選択が適切であり正しくペアリングされているか否かを確認するための状態である。
「第1送電状態」においては、車両の蓄電装置を充電するときに用いる電力よりも小さい微弱電力が送電装置から車両へ供給される。そして、車両がこの微弱電力を正しく受電した場合には、車両と送電装置とのペアリングが正しいと判断される。ペアリングが正しい場合には、車両から引き続いて送信される大電力を用いる送電要求信号によって、「第2送電状態」530へ状態が移行する。「第2送電状態」は、車両の蓄電装置を充電するための送電動作が行なわれる状態であり、蓄電装置の充電が完了し車両との通信が終了したことに応じて、「待機状態」に状態が遷移する。
ペアリングが正しくない場合には、車両によってロック処理が強制的に解除され、状態が「待機状態」に戻される。
なお、「第1送電状態」および「第2送電状態」においては、ロック処理が継続された状態となっており、送電が終了したことに応答して、ロック状態は解除される。
図12および図13は、車両のI/F部165における、使用可能な送電装置の候補の表示例である。図12の例においては、I/F部165には、当該駐車場(あるいは充電ステーション)における駐車スペースの配置図とともに、使用可能な送電装置が示される。このような配置図とともに表示することで、使用可能な送電装置を単にリストとして表示するよりも、ユーザが対象の送電装置を視覚的に認識できるので、誤選択を抑制することができる。なお、このとき、他の車両において使用中の送電装置については、選択できないことが表示される。
また、図13の例においては、使用可能な送電装置が、無線通信の受信強度が強い順にリスト状に表示される。一般的に、近くにある送電装置のほうが受信強度が強くなる傾向があるので、車両が駐車されている駐車スペースに対応する送電装置の認識が容易になる。
図12および図13のI/F部165は、たとえば、ナビゲーションシステムに用いられる液晶表示パネルである。ユーザは、このような表示を参照しながら、図示しない操作部を操作することによって、使用する送電装置を選択する。なお、タッチパネル式の表示パネルの場合には、図12および図13のような表示がされている表示面に触れることで送電装置を選択することができる。
図14は、実施の形態1における、車両と送電装置との間の概略的な通信シーケンスを説明するための図である。図14および後述する実施の形態2〜5においては、車両Aと送電装置1とがペアリングする場合を例として説明する。そして、図14では、ユーザが車両Aにおいて充電要求および送電装置の選択を行なうものとする。
図2および図14を参照して、ユーザが車両AのI/F部165から充電要求を指示すると、車両Aは、使用可能な送電装置の探索を開始する。具体的には、車両Aから探索要求信号が各送電装置へ送信される。送電装置は、この探索要求信号に対して応答信号を返信する。
車両Aは、送電装置から受信した応答信号に基づいて、使用可能な送電装置の候補リストを作成し、そのリストを、たとえば図12または図13で示したような態様でI/F部165に表示する。そして、車両Aは、応答のあった送電装置に対してロック指示信号を送信し、送電装置が他の車両によって選択されないようにする。
ユーザがこの候補リストに基づいて送電に使用する送電装置(図14においては、送電装置1)を選択すると、車両Aは、送電装置1に対してテスト送電を行なうための送電要求信号を送信するとともに、受電ができる状態に準備する。
送電装置1は、車両Aからの送電要求信号に応答して、微弱電力を用いた送電を実行する。車両Aは、送電装置1から供給される電力が受電できたことによって、送電装置1とのペアリングを特定する。
その後、車両Aは、ペアリング対象として選択されなかった送電装置(図14においては、送電装置2)に対してロック解除信号を送信する。送電装置2はこれに応答してロック状態を解除する。これによって、他の車両が送電装置2を選択することが可能となる。
そして、車両Aは、蓄電装置190の充電を実行するために、ペアリングが特定された送電装置1に対して、大電力を用いて送電を行なう送電要求信号を送信する。送電装置1は、この送電要求信号に応答して増加された送電電力を用いた送電動作を実行し、車両Aは受電された電力を用いて蓄電装置190を充電する。
蓄電装置190の充電が進んで満充電状態となると、車両Aは、充電終了通知を送電装置1に送信し、送電装置1からの送電を停止させる。これによって車両Aの蓄電装置190の充電が終了し、それに伴って車両Aと送電装置1との間の通信が終了する。送電装置1は、車両Aとの通信終了に応答してロック状態を解除し、待機状態に戻る。
なお、図14には示されていないが、ユーザによる選択が不適切であり、たとえば、図14において送電装置2が選択されてしまった場合には、テスト送電において、車両Aは送電装置2からの電力が受信されないことに基づいて、ユーザの選択が誤っていることを判断することができる。この場合には、車両Aは、送電装置2が車両Aに送電可能な送電装置ではないとしてロック状態を解除するとともに、候補リストから送電装置2を削除する。さらに、車両Aは、他の送電装置を選択することをユーザに促すために警報を出力するようにしてもよい。
このような手順を行なうことによって、他の車両と重複することなく、適切に送電装置と車両とをペアリングすることが可能となる。
図15は、実施の形態1において実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。図15においては、車両100の車両ECU300で実行される処理と、送電装置200の送電ECU240で実行される処理が示される。図15および後述する図18,21,23,25に示されるフローチャート中の各ステップについては、それぞれ車両ECU300および送電ECU240に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期もしくは所定の条件が成立したことに応答して実行されることによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
図2および図15を参照して、まず車両100の車両ECU300における処理について説明する。車両ECU300は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、ユーザ操作によって充電要求を受けたか否かを判定する。
充電要求を受けなかった場合(S100にてNO)は、充電動作は必要でないため、車両ECU300は以降の処理をスキップして処理を終了する。
充電要求を受けた場合(S100にてYES)は、S110に処理が進められて、車両ECU300は、送電装置との通信を開始する。そして、車両ECU300は、S120にて、送電装置に対して探索要求信号を送信し、送電に使用可能な送電装置を探索する。その後、車両ECU300は、S130にて、探索要求信号に対して送電装置から受信した応答通知に基づいて、送電に使用可能な送電装置が存在するか否かを判定する。
送電に使用可能な送電装置がない場合(S130にてNO)は、車両100は蓄電装置190の充電を行なうことができないので処理を終了する。
送電に使用可能な送電装置が存在する場合(S130にてYES)は、処理がS140
に進められ、車両ECU300は、使用可能な送電装置の候補リストを作成するとともに、その使用可能な送電装置を、図12または図13に示したような態様でI/F部165に表示する。そして、車両ECU300は、S150にて、候補リストの送電装置に対してロック指示信号を出力する。このロック指示信号を受けた送電装置は、ロック状態にして、他の車両によって選択がされないようにする。
車両ECU300は、その後、S160にて、ユーザによって、表示された候補の中から送電を行なう送電装置が選択されたか否かを判定する。
ユーザによる選択がなされていない場合(S160にてNO)は、処理がS160に戻されて、ユーザによる選択がなされるのを待つ。そして、ユーザによる選択がなされた場合(S160にてYES)は、処理がS170に進められる。
なお、図15には示されていないが、ユーザによる選択が長期間なされない場合には、ロック処理のために、他の車両による送電装置の選択ができないという不都合が生じるので、ユーザによる送電装置の選択が予め定められた時間されない場合には、ロックされている送電装置のロック状態を解除するようにすることが好ましい。
S170では、車両ECU300は、選択された送電装置に対してテスト送電を行なうための送電要求信号を送信する。これに応答して、選択された送電装置から微弱電力が供給される。そして、車両ECU300は、S180にて、送電装置からの電力が受電できたか否かを判定する。
テスト送電の電力を受電できなかった場合(S180にてNO)は、車両ECU300は、S160で選択された送電装置は車両Aに送電可能ではないと判断し、その送電装置のロック状態を解除して、S120に処理を戻す。その後、S160において、ユーザにより、他の候補の中から送電装置が選択される。
テスト送電の電力を受電できた場合(S180にてYES)は、車両ECU300は、当該送電装置とのペアリングが適切であると判断し、S190にて、選択されなかった他の送電装置に対してロック解除指令を送信する。そして、車両ECU300は、S200にて、選択された送電装置に対して、増加された電力を用いた本格的な送電を行なうための送電要求信号を送信する。これに応答して、送電装置から電力が供給され、車両ECU300は、受電した電力を用いて蓄電装置190の充電を実行する(S210)。
車両ECU300は、充電動作を実行している間、SOCを監視して、蓄電装置190が満充電状態になったり充電が完了したか否かを判定する。充電が完了していない場合(S220にてNO)は、処理がS210に戻されて、車両ECU300は満充電状態になるまで充電動作を継続する。
一方、充電が完了した場合(S220にてYES)は、処理がS230に進められて、車両ECU300は充電動作を終了するとともに、充電完了通知を送電装置に送信し、送電装置からの送電を停止させる。そして、車両ECU300は、S240にて、送電装置との通信を終了する。
次に、送電装置200の送電ECU240における処理について説明する。送電ECU240は、S300にて、待機状態である場合に、車両からの探索要求信号を受信したか否かを判定する。
探索要求信号を受信していない場合(S300にてNO)は、処理がS300に戻され、送電ECU240は待機状態を継続する。
探索要求信号を受信した場合(S300にてYES)は、処理がS310に進められて、送電ECU240は、探索要求信号を送信した車両に対して、送電に使用可能であることを示す応答通知を送信する。そして、送電ECU240は、S320にて、車両からのロック指示信号を受信したか否かを判定する。
ロック指示信号を受信していない場合(S320にてNO)は、処理がS300に戻される。ロック指示信号を受信した場合(S320にてYES)は、処理がS330に進められ、送電ECU240は、他の車両によって選択されないようにロック処理を行なう。具体的には、送電ECU240は、ロック処理として、他の車両からの探索要求信号を受信した場合に、応答通知を返信しないようにしたり、他の車両によりロックされていることを示す応答通知を送るようにしたりする。
その後、送電ECU240は、S340にて、ロック指示信号を受信してから所定の時間内に、車両からテスト送電を行なうための送電要求信号を受信したか否かを判定する。
送電要求信号を受信した場合(S340にてYES)は、送電ECU240は、S350にてテスト送電を実行し、その後処理をS360へ進める。送電要求信号を受信しなかった場合(S340にてNO)は、S350がスキップされ、処理がS350へ進められる。
S360では、送電ECU240は、車両からロック解除指示を受信したか否かを判定する。ロック解除指示を受信した場合(S360にてYES)は、処理がS410に進められて、送電ECU240は、ロック状態を解除して待機状態に戻る。
一方、ロック解除指示を受信しなかった場合(S360にてNO)は、処理がS370に進められ、送電ECU240は、車両からの大電力を用いる送電要求信号を受信したか否かを判定する。送電要求信号を受信していない場合(S370にてNO)は、処理がS370に戻される。
送電要求信号を受信した場合(S370にてYES)は、処理がS380に進められて、送電ECU240は、大電力を用いた送電動作を実行する。そして、S390にて、送電ECU240は、車両から充電完了通知を受信したか否かを判定する。
充電完了通知を受信していない場合(S390にてNO)は、処理がS380に戻されて、送電ECU3240は大電力を用いた送電を継続する。
充電完了通知を受信した場合(S390にてYES)は、処理がS400に進められて、送電ECU240は車両への送電を停止する。そして、送電ECU240は、車両との通信が終了したことに応答してロック状態を解除し、待機状態に戻る(S410)。
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、無線通信を用いて送電装置と車両との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と車両とを正しくペアリングさせることができる。さらに、送電に用いる送電装置を選択する際に、候補リストに挙げられた送電装置を、他の車両によって選択されないようにロック状態とすることによって、排他的に送電装置を選択することが可能になる。そして、送電に用いる送電装置として選択されなかった送電装置については、ロック状態を解除することによって、他の車両がこれらの他の送電装置を選択することができる。
[実施の形態2]
実施の形態1で説明した例においては、車両が駐車スペースに駐車した状態で充電要求を行なう場合を例として説明したが、駐車スペースへの駐車が完了する前に充電要求を行ない、使用する送電装置を予約するような場合にも適用可能である。
しかしながら、この場合、ユーザが、予約したものとは異なる駐車スペースに駐車をしてしまう可能性がある。すなわち、ユーザが送電装置の選択を間違えてしまう可能性がある。
そのため、実施の形態2においては、図2に示した車両検出部により車両が検出された場合に限って、送電装置から電力が供給されるようにする構成について説明する。このようにすることによって、送電装置からの電力供給前に、ユーザの誤選択を判定することができる。また、充電完了後であって、車両がまだ駐車スペースから離れる前の状態において、他の車両から当該送電装置が選択されることを防止することができる。
図16は、実施の形態2における送電装置の状態遷移を説明するための図である。図16においては、実施の形態1の図11の状態遷移図に、「車両検出状態」540が追加されたものとなっている。図16において、図11と重複する要素の説明は繰り返さない。
図16を参照して、「待機状態」から「ロック状態」へ遷移後、車両が駐車スペースに駐車されたことを検出すると、送電装置の状態は「車両検出状態」へ遷移する。そして、この「車両検出状態」において、テスト送電の送電要求信号を受けると、送電装置の状態は、「第1送電状態」へ遷移する。
その後、車両においてテスト送電による電力の受電が確認され、車両から大電力を用いる送電要求信号を受けると、送電装置の状態は「第2送電状態」へ遷移する。なお、実施の形態2においては、車両において蓄電装置の充電が完了して通信が終了した場合でも、送電装置はすぎには「待機状態」に遷移せず、ユーザが車両を移動させ、車両検出部において車両が検出されなくなると「待機状態」に状態が遷移する。
したがって、蓄電装置の充電が完了しても、車両が駐車スペースから離れるまでロック状態が維持されるので、充電が終了した車両がまだ駐車スペースに停車しているにもかかわらず、他の車両によって当該送電装置が選択されることが防止できる。
なお、「車両検出状態」、「第1送電状態」、および「第2送電状態」で送電実行中である場合に、ユーザが車両を移動させて車両未検出状態となった場合には、送電装置は送電を停止して、状態が「待機状態」に遷移する。
図17は、実施の形態2における選択制御を行なう場合の概略的な通信シーケンスを説明するための図である。なお、図17において、実施の形態1の図14と同じ部分についての説明は繰り返さない。
図17を参照して、車両Aからの探索要求信号に対する送電装置からの応答によって送電可能な送電装置の候補リストが生成されると、車両Aは、送電可能であると応答した送電装置に対してロック指示信号を送信する。ロック指示信号を受けた送電装置1,2は、状態をロック状態に設定する。
その後、ユーザによる駐車動作が完了すると、送電装置1は車両検出部によって車両が検出されるが、送電装置2においては車両が検出されない。
車両Aは、駐車が完了し、受電の準備が整うと、ユーザにより選択された送電装置1,2に対してテスト送電を行なうための送電要求信号を送信する。このとき、送電装置1は、車両検出部によって車両が駐車スペース内に存在していることが検出されているのでテスト送電を実行する。一方、送電装置2は、駐車スペース内に車両が検出されないので、テスト送電は実行しない。
車両Aは、送電装置1からのテスト送電により供給された電力を受電することによって、送電装置1とのペアリングを特定する。その後、車両Aは、大電力を用いる送電要求信号を送電装置1に送信し、送電装置1から供給される電力を用いて蓄電装置を充電する。
なお、ユーザが間違って送電装置2が設けられた駐車スペースに駐車した場合には、送電装置1においては車両が検出されない。そのため、送電装置1は、車両Aからテスト送電を行なうための送電要求信号を受信しても、テスト送電を実行しない。車両Aにおいては、テスト送電の送電要求に対して所定時間が経過しても受電できないため、車両Aは、選択した送電装置と駐車した駐車スペースに対応する送電装置とが不一致であると判断することができる。
これに対応して、ユーザが送電装置の選択を変更するかあるいは車両と正しい駐車スペースに駐車しなおし、車両Aが送電装置からテスト送電により供給される電力を受電することによって、送電装置とのペアリングを特定する。
その後、蓄電装置の充電が完了し、ユーザによる車両の移動によって車両検出部が車両を検出しなくなると、送電装置はロック状態を解除して待機状態に戻る。
図18は、実施の形態2において実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。図18は、実施の形態1の図15のフローチャートにおけるステップS340がステップS340Aに置き換わり、さらにステップS405が追加されたものとなっている。図18において、図15と重複するステップの説明は繰り返さない。
図2および図18を参照して、車両100の車両ECU300における制御は、実施の形態1の図15と同様である。
送電装置200の送電ECU240は、車両からのロック指示信号に応答してロック処理を実行すると(S330)、S340Aにて、車両からテスト送電を行なうための送電要求信号を受信したか否かを判定する。このとき、送電ECU240は、車両検出部270によって車両が検出されているかについてもあわせて判定する。
すなわち、車両検出がされており、かつ、車両からの送電要求信号を受信した場合(S340AにてYES)には、処理がS350に進められて、送電ECU240はテスト送電を実行する。
S340AにてNO,すなわち、車両が未検出であるか、あるいは、車両からの送電要求信号を受信しなかった場合には、処理がS360へ進められる。
充電完了により送電が停止された場合(S400)は、処理がS405に進められる。S405においては、送電ECU240は、車両が未検出となったか、すなわち車両が移動されたか否かを判定する。
車両が移動されていない場合(S405にてNO)は、処理がS405に戻されて、送電ECU240は、車両が移動されるまでロック状態を維持する。
一方、車両が移動された場合(S405にてYES)は、S410に処理が進められて、送電ECU240はロック状態を解除して待機状態に戻る。
以上のように、車両検出部を用いた車両の有無を考慮することによって、ユーザによる送電装置の誤選択を検出することができる。さらに、蓄電装置の充電完了後において、車両が駐車スペースから移動されていない場合に、当該送電装置が他の車両によって選択されることが防止できる。
[実施の形態3]
図1に示したような非接触給電システムにおいては、送電装置の送電部と車両の受電部との位置合わせ精度が電力伝送効率に影響する。そのため、このようなシステムにおいては、車両の駐車動作の際に、微弱電力によるテスト送電を行ない伝送効率を確認しながら車両の駐車位置の良否をユーザに知らせる位置合わせ機能を有する場合がある。
実施の形態3においては、上記のような駐車動作における位置合わせ機能を有するシステムにおいて、実施の形態1のような選択制御がなされる場合について説明する。
図19は、実施の形態3における、概略的な通信シーケンスを説明するための図である。図19においては、実施の形態1の図14に、駐車時の位置合わせ動作(破線で囲まれた部分)が追加されたものとなっている。図19において、図14と重複する部分の説明は繰り返さない。
図19を参照して、駐車スペースへの駐車動作の前に車両Aにおいてユーザから充電要求の操作がなされると、車両Aは通信範囲内の使用可能な送電装置を探索し、送電装置からの応答に基づいて使用可能な送電装置の候補リストを作成してI/F部に表示する。
その後、車両Aは、探索された送電装置をロック状態にさせるとともに、受電の準備を行なう。
そして、車両Aは、探索された送電装置に対して、テスト送電を行なわせるための送電要求信号を送信する。これに応答して、各送電装置においてテスト送電が実行される。
車両Aは、送電装置から供給される電力に基づいて送電効率を算出し、たとえば、その送電効率が所定の基準値を上回る位置において、ユーザに車両を停止するように促す。そして、駐車動作が完了すると、車両Aは、一旦テスト送電を停止させる。
その後、車両Aにおいて送電に用いる送電装置がユーザにより選択されると、車両Aは、選択された送電装置に確認のためのテスト送電を行なわせ、その電力を受電したことによって送電装置とのペアリングを特定する。
なお、駐車動作の際の位置合わせにおいて、受電できた送電装置が特定できる場合には、再度のテスト送電による送電装置の特定の動作は省略してもよい。この場合には、たとえば、駐車動作において特定された送電装置を候補リストに明示することによって、ユーザによる送電装置の選択の際の誤選択を防止することができる。
以降の動作については図14と同様であり、選択されなかった送電装置のロック状態が解除されるとともに、選択された送電装置からの電力を用いて車両に搭載された蓄電装置の充電が実行される。
図20は、実施の形態3において実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。図20のフローチャートは、実施の形態1における図15のフローチャートに、車両側にステップS155が追加され、さらに送電装置側にステップS335が追加されたものとなっている。図20において、図15と重複するステップの説明は繰り返さない。
図2および図20を参照して、車両ECU300は、送電装置の探索によって使用可能な送電装置の候補リストを作成/表示し(S140)、各送電装置に対してロック指示信号を送信してロック状態にすると(S150)、S155にて、位置合わせを行ないながれの駐車動作を実行する。
具体的には、車両ECU300は、駐車の際の位置合わせを行なうために、送電装置に対してテスト送電を要求する。そして、車両ECU300は、送電効率を演算するとともに、その演算した送電効率に基づいて、車両と送電装置との相対位置が適切であるか否かをユーザに通知する。ユーザによる駐車動作が完了すると、車両ECU300は、送電装置からのテスト送電を停止させる。
その後、図15において説明したのと同様に、ユーザにより送電を行なう送電装置が選択され、受電確認を行なった後に、送電装置に送電要求信号を送信して蓄電装置190の充電が実行される。
一方、送電装置200の送電ECU240は、車両からのロック指示信号の受信に応答してロック処理を行なうと(S330)、車両からのテスト送電の要求信号に応じて微弱電力を供給する。このテスト送電の電力を用いて、車両の駐車時に送電装置への位置合わせが行なわれる。なお、この段階では、送電に用いる送電装置がユーザにより選択されていないので、候補リストに挙げられたすべての送電装置に対して、駐車時のテスト送電が行なわれる。
そして、車両において駐車動作が完了したことに応答して送信される送電停止信号に基づいて、送電ECU240は、駐車時の位置合わせのためのテスト送電を停止する。
以降の処理は、実施の形態1の図15で説明したものと同様であり、ユーザにより車両において送電に用いる送電装置が選択されると、選択された送電装置において確認のためのテスト送電が実行される。その後、受電が確認されると、未選択の送電装置のロック処理が解除されるとともに、選択された送電装置において車両への送電が実行される。
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、駐車スペースに駐車する際の位置合わせ機能を有する場合においても、無線通信を用いて送電装置と車両との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と車両とを正しくペアリングさせることができる。
[実施の形態4]
実施の形態1〜3においては、車両側において送電装置の探索を行なうとともに、送電装置の選択を行なう構成について説明した。
実施の形態4においては、送電装置側で、通信範囲内に存在する車両を探索するとともに、電力を供給する車両を選択する構成について説明する。
図21は、実施の形態4における、送電装置200側のI/F部280の表示例を示す。送電装置200は、通信範囲内の車両を検出すると、当該車両を識別するための車両情報を車両から受信し、その車両情報をI/F部280へ表示する。
車両情報の例としては、図21のような、車両のナンバーやユーザ名の他、車種や車両の色などが含まれる。また、図13のように、無線通信の通信強度をあわせて表示するようにしてもよい。
ユーザは、図21のような表示に基づいて、I/F部280に設けられる操作部(図示せず)を用いて、給電対象の車両を選択する。図21の表示面がタッチパネル式の表示装置である場合には、ユーザはその表示面に触れることで車両を選択することができる。
図22は、実施の形態4における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。なお、実施の形態4においては、基本的には、ユーザは、駐車スペースに駐車後に送電装置における操作を行なうものとする。そして、図22においては、ユーザが送電装置1を操作して車両Aに送電を行なう場合を例として説明する。
図22を参照して、ユーザが車両Aを送電装置1の駐車スペースに駐車後、送電装置1のI/F部280を操作して充電要求を入力すると、送電装置1は、通信範囲内の送電の実行が可能な車両、および、現在充電を行なっていない他の送電装置を探索する。
探索要求を受信した車両および他の送電装置は、送電装置1からの探索要求に対する応答信号を送電装置1へ送信する。このとき、探索された車両は、テスト送電を受けるための受電準備を行なう。
そして、送電装置1は、受信された応答信号に基づいて、送電を行なう候補車両のリストを作成して、I/F部280へ表示する。
ユーザが、I/F部280の操作によって、車両Aを送電すべき車両として選択すると、送電装置1は、現在充電を行なっていない他の送電装置の数を確認し、他の送電装置が存在する場合には、当該他の送電装置に対して、他の車両の探索が実行されないようにロック指示信号を送信する。ロック指示信号を受信した他の送電装置は、自身をロック状態にする。
送電装置1は、その後、車両Aに対してテスト送電の通知を行なうとともに、テスト送電を実行する。車両Aにおいては、送電装置1から供給された電力を受電したことが確認されると、送電装置1に対して受電通知を送信する。このとき、車両Aにおいては、送電装置1とのペアリングが特定される。
また、送電装置1は、車両Aからの受電通知を受信することによって、車両Aとのペアリングができていることを確認する。そして、送電装置1は、他の送電装置のロック状態を解除するとともに、選択されなかった車両に対して、車両Aとのペアリングが確立されたことを通知する。これによって、他の車両および他の送電装置が待機状態に戻る。
送電装置1とのペアリングが特定された車両Aは、送電装置1に対して大電力を用いた送電要求信号を送信するとともに、自らを他の送電装置からの探索要求信号に対して応答しない状態とする。
送電装置1は、車両Aからの送電要求信号に応答して大電力を用いた送電を実行する。そして、車両Aは送電装置1から送電される電力を用いて蓄電装置の充電を実行する。
蓄電装置が満充電状態になると、車両Aは、送電装置1に充電終了通知を送信し、探索要求に対する応答ができる状態に戻す。そして、車両Aは、充電動作を停止して、送電装置1との通信を終了する。
送電装置1は、車両Aからの充電終了通知に応答して送電動作を停止する。そして、送電装置1は、車両Aとの通信を終了して待機状態に戻る。
図23は、実施の形態4において実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。
図2および図23を参照して、まず送電装置200の送電ECU240における処理について説明する。
送電ECU240は、S600にて、他の送電装置からの探索要求を受信したか否かを判定する。探索要求信号を受信した場合(S600にてYES)は、送電ECU240は、S610にて探索要求信号に対する応答信号を送信し、処理をS620へ進める。探索要求信号を受信しない場合(S600にてNO)は、処理がS620に進められる。
S620にて、送電ECU240は、他の送電装置からのロック指示信号を受信したか否かを判定する。
他の送電装置からロック指示信号を受信した場合(S620にてYES)は、処理がS621に進められ、送電ECU240は、当該他の送電装置からのロック解除信号が解除されるまで、自身が車両の探索を行なわないようにロック状態にする。そして、ロック信号が解除された場合(S622にてYES)は、送電ECU240は、S623にてロック状態を解除して処理を終了する。
ロック指示信号を受信していない場合(S620にてNO)は、処理がS630に進められる。送電ECU240は、ユーザの操作によりI/F部280へ充電要求が入力されたか否かを判定する。充電要求がない場合(S630にてNO)は、充電が行なわれないので、送電ECU240は、以降の処理をスキップして処理を終了する。
充電要求が入力された場合(S630にてYES)は、処理がS640に進められて、送電ECU240は、通信範囲内で受電待機状態にある車両、および、送電が可能な他の送電装置を探索する。そして、送電ECU240は、S650にて、車両からの応答信号に基づいて、受電待機状態にある車両の有無を判定する。
受電待機状態にある車両が存在しない場合(S650にてNO)は、送電ECU240は処理を終了する。
受電待機状態にある車両が存在する場合(S650にてNO)は、処理がS660に進められ、送電ECU240は、当該車両のリストを作成してI/F部280へ表示する。そして、送電ECU240は、S670にて、ユーザにより送電を行なう車両が選択されたか否かを判定する。
ユーザにより車両が選択された場合(S670にてYES)は、送電ECU240は、他の送電装置が同じ車両を選択しないようにロック処理を行なうとともに(S680)、選択された車両に対して、テスト送電を行なうことを通知する(S690)。なお、長期間のユーザにより車両が選択されない場合(S670にてNO)は、送電ECU240は処理を終了する。
その後、送電ECU240は、S700にてテスト送電を実行し、そのテスト送電に対して選択された車両から受電通知を受信したか否かを判定する(S710)。
受電通知を受信しない場合(S710にてNO)は、送電ECU240は、選択された車両が当該送電装置に対応している車両ではないと判断し、処理をS750に進めて、送電を停止するとともに、車両との通信を終了する(S760)。なお、図23には示さないが、送電ECU240は、ユーザに対して車両の選択が誤っていることをあわせて通知する。
受電通知を受信した場合(S710にてYES)は、送電ECU240は、当該車両が送電すべき車両であると判断する。そして、送電ECU240は、処理をS720に進めて、他の送電装置のロック状態を解除する。その後、送電ECU240は、S730にて、大電力を用いた送電動作を実行する。
その後、送電ECU240は、S740にて、車両からの充電完了通知を受信したか否かを判定する。充電完了通知を受信していない場合(S740にてNO)は、処理がS730に戻されて、充電完了通知を受信するまで送電動作を継続する。
充電完了通知を受信した場合(S740にてYES)は、送電ECU240は、処理をS750に進めて送電を停止するとともに、車両との通信を終了して処理を終了する(S760)。
次に、車両100の車両ECU300の処理について説明する。車両ECU300は、S500で通信を開始すると、S510において、送電装置からの探索要求信号を受信したか否かを判定する。探索要求信号を受信していない場合(S510にてNO)は、処理がS590に進められ、車両ECU300は、通信を終了する。
探索要求信号を受信した場合(S510にてNO)は、処理がS520に進められ、車両ECU300は、送電装置に対して応答通知を送信する。
その後、車両ECU300は、S530にて、送電装置から、ユーザにより選択されたことを示す選択通知を受信したか否かを判定する。
選択通知を受信しなかった場合(S530にてNO)は、他の車両がユーザにより選択されているので、車両ECU300は、処理をS590に進めて、通信を終了して処理を終了する。
選択通知を受信した場合(S530にてYES)は、処理がS540に進められて、車両ECU300は、送電装置からのテスト送電により供給される電力を受信したか否かを判定する。
送電装置から電力を受電できなかった場合(S540にてNO)は、車両ECU300は、ユーザによる車両選択が誤っていると判断し、処理をS590に進めて通信を終了する。
一方、送電装置から電力を受電した場合(S540にてYES)は、処理がS550に進められて、車両ECU300は、送電装置に受電通知を送信するとともに、蓄電装置190を充電するための、大電力を用いる送電要求信号を送電装置に送信する。そして、送電ECU240は、S555にて、他の送電装置からの探索要求に対して応答しないように自身を設定する。
その後、車両ECU300は、S560にて送電装置からの電力を用いて充電動作を行ない、S570にて、蓄電装置190が満充電となって充電が完了したか否かを判定する。
充電が完了していない場合(S570にてNO)は、処理がS560に戻されれて、車両ECU300は、蓄電装置190が満充電となるまで充電動作を継続する。
充電が完了した場合(S570にてYES)は、処理がS580に進められて、車両ECU300は、充電動作を停止するとともに、送電装置に充電完了通知を送信する。そして、車両ECU300は、S585にて、他の送電装置からの探索要求に対して応答できるようにし、通信を終了する(S590)。
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、送電装置側で操作を行なう場合でも、無線通信を用いて送電装置と車両との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と車両とを正しくペアリングさせることができる。
なお、実施の形態4においても、実施の形態2,3のように、送電装置に車両検出機能が備えられている場合、および、車両駐車時の位置合わせ機能が備えられている場合を適用することができる。
[実施の形態5]
実施の形態5においては、車両側で充電要求を行ない、送電装置側で候補リストの中から送電すべき車両を選択する構成について説明する。
図24は、実施の形態5における概略的な通信シーケンスを説明するための図である。図2および図24を参照して、各送電装置は、車両の充電を実行していない待機状態においては、通信範囲内に存在する受電待機状態の車両、および、現在送電動作を行なっていない他の送電装置、すなわち送電の実行が可能な他の送電装置を随時探索し、検出された車両のリストを作成する。
そして、ユーザにより充電要求操作が行なわれた車両Aは、各送電装置に対してテスト送電を行なうための送電要求信号を送信するとともに、受電の準備を行なう。この送電要求信号に応答して、各送電装置はテスト送電を実行する。
図24においては、送電装置1から供給された電力が車両Aによって受電される。送電装置1は、受電が成功したことに応答して、送電装置1には車両Aが駐車していると判断し、車両とのペアリングを特定する。そして、送電装置1は、車両のリストをI/F部280へ表示する。一方、他の送電装置から供給される電力は受電されないので、他の送電装置は車両Aが対応する駐車スペースに駐車されていないと判断する。そのため、他の送電装置においては、車両リストは表示されない。
なお、車両におけるテスト送電の受電確認については、車両が駐車スペースに停車した状態で行なってもよいし、実施の形態3のように、駐車時の位置合わせにおいて行なわれるテスト送電で行なってもよい。
その後、ユーザにより送電装置1において送電を行なう車両の選択(この場合、車両A)が行なわれると、送電装置1は、他の送電装置において同じ車両が選択されないようにロック処理を指示するとともに、自身についても他の送電装置の探索に応答しないようにロック状態にする。
そして、送電装置1は、車両Aに対して選択通知を送信する。車両Aにおいては、送電装置1からの選択通知によって送電装置1とのペアリングを特定し、送電装置1に対して大電力を用いる送電要求信号を送信する。さらに、車両Aは、自身が他の送電装置の探索要求に応答しないようにする。
送電装置1は、車両Aからの送電要求信号を受信すると、他の送電装置に対してロック解除信号を送信する。これによって、他の送電装置は、ロック状態を解除して待機状態に戻る。そして、送電装置1は、車両Aに対する給電を開始する。
車両Aは、送電装置1からの電力を用いて蓄電装置190の充電を実行する。そして、蓄電装置190が満充電状態になると、車両Aは、送電装置1に充電終了通知を送信するとともに、充電動作を停止する。そして、車両Aは、他の送電装置からの探索要求に応答できるようにするとともに、送電装置との通信を終了する。
送電装置1は、車両Aからの充電終了通知を受けると送電動作を停止する。そして、車両Aとの通信を終了するとともに、自身のロック状態を解除して待機状態に戻る。
図25は、実施の形態5において実行される選択制御処理を説明するためのフローチャートである。
図2および図25を参照して、まず送電装置200の送電ECU240の処理について説明する。
送電ECU240は、S1000にて、他の送電装置からの探索要求を受信したか否かを判定する。探索要求信号を受信した場合(S1000にてYES)は、送電ECU240は、S1010にて探索要求信号に対する応答信号を送信し、処理をS1020へ進める。探索要求信号を受信しない場合(S1000にてNO)は、処理がS1020に進められる。
S1020にて、送電ECU240は、他の送電装置からのロック指示信号を受信したか否かを判定する。
他の送電装置からロック指示信号を受信した場合(S1020にてYES)は、処理がS1021に進められ、送電ECU240は、当該他の送電装置からのロック解除信号が解除されるまで、自身が車両の探索を行なわないようにロック状態にする。そして、ロック信号が解除された場合(S1022にてYES)は、送電ECU240は、S1023にてロック状態を解除して処理を終了する。
ロック指示信号を受信していない場合(S1020にてNO)は、処理がS1030に進められる。送電ECU240は、S1030にて、通信範囲内で受電待機状態にある車両、および、送電が可能な他の送電装置を探索する。そして、送電ECU240は、S1040にて、車両からの応答信号に基づいて、受電待機状態にある車両の有無を判定する。
受電待機状態にある車両が存在しない場合(S1040にてNO)は、送電ECU240は処理を終了する。
受電待機状態にある車両が存在する場合(S1040にてNO)は、処理がS1050に進められ、送電ECU240は、当該車両のリストを作成する。
その後、車両においてユーザにより充電要求が入力されて、車両からのテスト送電の送電要求信号を受けると、送電ECU240は、S1060にてテスト送電を実行する。そして、送電ECU240は、S1070にて、たとえば、反射電力などの測定に基づいて、テスト送電により供給された電力が受電されたか否かを判定する。
テスト送電が車両により受電されなかった場合(S1070にてNO)は、送電ECU240は、当該送電装置の駐車スペースに受電可能な車両が存在しないと判断し、テスト送電を停止して処理を終了する。
テスト送電が車両により受電された場合(S1070にてYES)は、処理がS1080に進められて、送電ECU240は、I/F部280に車両リストを表示する。そして、送電ECU240は、S1090にて、ユーザにより送電対象の車両が選択されたか否かを判定する。
ユーザにより車両が選択された場合(S1090にてYES)は、送電ECU240は、他の送電装置が同じ車両を選択しないようにロック処理を行なうとともに(S1100)、選択された車両に対して選択通知を送信する(S1110)。なお、長期間のユーザにより車両が選択されない場合(S1090にてNO)は、送電ECU240は処理を終了する。
その後、送電ECU240は、S1120にて、選択された車両から大電力を用いる送電要求信号を受信したか否かを判定する。
送電要求信号を受信しない場合(S1120にてNO)は、送電ECU240は、選択された車両が当該送電装置に対応している車両ではないと判断し、処理をS1170に進めて、車両との通信を終了するとともに、当該送電装置および他の送電装置のロック状態を解除する。なお、図25には示さないが、送電ECU240は、ユーザに対して車両の選択が誤っていることを通知する。
送電要求信号を受信した場合(S1120にてYES)は、送電ECU240は、当該車両が送電対象の車両であると判断する。そして、送電ECU240は、処理をS1130に進めて、他の送電装置のロック状態を解除する。その後、送電ECU240は、S1140にて、大電力を用いた送電動作を実行する。
送電ECU240は、S1150にて、車両からの充電完了通知を受信したか否かを判定する。充電完了通知を受信していない場合(S1150にてNO)は、処理がS1140に戻されて、充電完了通知を受信するまで送電動作を継続する。
充電完了通知を受信した場合(S1150にてYES)は、送電ECU240は、処理をS1160に進めて送電を停止する。そして、送電ECU240は、車両との通信を終了して処理を終了するとともに、ロック状態を解除する(S1170)。
次に、車両100の車両ECU300の処理について説明する。車両ECU300は、S800で通信を開始すると、S810において、送電装置からの探索要求信号を受信したか否かを判定する。探索要求信号を受信していない場合(S810にてNO)は、処理がS930に進められ、車両ECU300は通信を終了する。
探索要求信号を受信した場合(S810にてNO)は、処理がS820に進められ、車両ECU300は、送電装置に対して応答通知を送信する。
その後、車両ECU300は、S830にて、ユーザの操作によって、充電要求信号が入力されたか否かを判定する。
充電要求信号が入力されなかった場合(S830にてNO)は、充電動作は必要ないため、車両ECU300は、処理をS930に進めて、通信を終了して処理を終了する。
充電要求信号が入力された場合(S830にてYES)は、処理がS840に進められて、車両ECU300は、送電装置に対して、テスト送電を行なうための送電要求信号を送信する。そして、S850にて、車両ECU300は、送電装置からのテスト送電により供給される電力が受電されたか否かを判定する。
送電装置からの電力が受電できなかった場合(S850にてNO)は、処理がS930に進められて、車両ECU300は通信を終了して処理を終了する。一方、送電装置からの電力が受電できた場合(S850にてYES)は、処理がS860に進められて、送電装置からの選択通知を受信したか否かを判定する。
選択通知を受信しなかった場合(S860にてNO)は、処理がS930に進められて、車両ECU300は通信を終了して処理を終了する。一方、選択通知を受信した場合(S860にてYES)は、車両ECU300は、送電装置とのペアリングが特定できたと判断し、S870にて、送電装置に大電力を用いる送電電力要求信号を送信する。そして、S880にて、他の送電装置からの探索要求に対して応答しないように自身を設定する。
その後、車両ECU300は、S890にて、送電装置からの電力を用いて充電動作を行ない、S900にて、蓄電装置190が満充電状態となって充電が完了したか否かを判定する。
充電が完了していない場合(S900にてNO)は、処理がS890に戻されれて、車両ECU300は、蓄電装置190が満充電となるまで充電動作を継続する。
充電が完了した場合(S900にてYES)は、処理がS910に進められて、車両ECU300は、送電装置に充電完了通知を送信する。そして、車両ECU300は、S920にて、他の送電装置からの探索要求に対して応答できるようにし、通信を終了する(S930)。
以上のような処理に従って制御を行なうことによって、車両側で充電要求操作を行ない送電装置側で車両選択操作を行なう場合でも、無線通信を用いて送電装置と車両との間で情報伝達が可能な非接触給電システムにおいて、送電装置と車両とを正しくペアリングさせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
10 車両給電システム、89 電力伝送システム、90,220 送電部、91,110 受電部、92,93,96,97 コイル、94,99,111,221 共振コイル、95,98,112,222 キャパシタ、100,100A,100B 車両、113,223,113,223 電磁誘導コイル、115 SMR、118 電気負荷装置、120 PCU、130 モータジェネレータ、140 動力伝達ギヤ、150 駆動輪、155 駆動装置、160,230 通信部、165,280 I/F部、170 CHR、180 整流器、190 蓄電装置、195 電圧センサ、196 電流センサ、200,200A,200B 送電装置、210 電源装置、250 電源部、240 送電ECU、260 整合器、270 車両検出部、300 車両ECU、400 商用電源、PA1,PA2 駐車スペース。

Claims (27)

  1. 送電装置からの電力を非接触で受電する車両であって、
    送電装置から非接触で電力を受電する受電部と、
    前記受電部で受電した電力を用いる電気機器と、
    送電装置と無線通信するための通信部と、
    制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記通信部の通信範囲内に存在する使用可能な送電装置を探索するとともに、ユーザの操作に基づいて、探索された送電装置の中から送電に用いる送電装置を選択するとともに、選択された送電装置を他の車両からの選択が制限された状態にし、
    前記制御装置は、前記探索された送電装置について、無線通信によって探索されたことに応答して前記制限された状態に設定し、
    前記制御装置は、ユーザにより送電に用いる送電装置の選択がなされたこと、または、前記受電部によって前記選択された送電装置からの電力が受電されたことに応答して、ユーザにより送電に用いる送電装置として選択されなかった送電装置についての前記制限された状態を解除する、車両。
  2. 前記制御装置は、前記選択された送電装置について、ユーザによる選択がされたときから前記車両への送電が終了するまで前記制限された状態に維持する、請求項1に記載の車両。
  3. 前記電気機器は、前記受電部で受電した電力を用いて充電が可能な蓄電装置を含み、
    前記制御装置は、前記蓄電装置の充電が終了したことに応答して、前記選択された送電装置の前記制限された状態を解除する、請求項1に記載の車両。
  4. 前記探索された送電装置をユーザに表示するためのインターフェース部をさらに備える、請求項1に記載の車両。
  5. 前記インターフェース部は、前記探索された送電装置の配置を表示する、請求項に記載の車両。
  6. 前記インターフェース部は、前記探索された送電装置を、無線通信の受信強度に基づいて表示する、請求項に記載の車両。
  7. 前記インターフェース部は、ユーザ操作により前記送電に用いる送電装置の選択ができるように構成される、請求項に記載の車両。
  8. 前記制御装置は、前記探索された送電装置から供給される電力を用いて、ユーザに対して駐車動作の案内を行ない、当該送電装置と前記車両との位置合わせを補助する、請求項1に記載の車両。
  9. 送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含み、
    前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±10%以下である、請求項1に記載の車両。
  10. 送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含み、
    前記送電部と前記受電部との結合係数は0.1以下である、請求項1に記載の車両。
  11. 送電装置は、電力を非接触で供給するための送電部を含み、
    前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項1に記載の車両。
  12. 送電装置からの電力を非接触で受電する車両であって、
    送電装置から非接触で電力を受電する受電部と、
    前記受電部で受電した電力を用いる電気機器と、
    送電装置と無線通信するための通信部と、
    インターフェース部と、
    制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記通信部の通信範囲内に存在する使用可能な送電装置を探索するとともに、ユーザの操作に基づいて、探索された送電装置の中から送電に用いる送電装置を選択し、
    前記インターフェース部は、無線通信の受信強度に基づいて、前記探索された送電装置をユーザに表示する、車両。
  13. 送電装置からの電力を非接触で受電する車両であって、
    送電装置から非接触で電力を受電する受電部と、
    前記受電部で受電した電力を用いる電気機器と、
    送電装置と無線通信するための通信部と、
    制御装置と、
    インターフェース部とを備え、
    前記制御装置は、前記通信部の通信範囲内に存在する使用可能な送電装置を探索するとともに、ユーザの操作に基づいて、探索された送電装置の中から送電に用いる送電装置を選択するとともに、選択された送電装置を他の車両からの選択が制限された状態にし、
    前記インターフェース部は、前記探索された送電装置を無線通信の受信強度に基づいてユーザに表示する、車両。
  14. 受電装置へ非接触で電力を供給する送電装置であって、
    受電装置へ非接触で電力を供給する送電部と、
    受電装置と無線通信するための通信部と、
    制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記通信部の通信範囲内に存在する受電装置を探索するとともに、ユーザの操作に基づいて、探索された受電装置の中から送電対象の受電装置を選択する、送電装置。
  15. 前記制御装置は、前記通信部の通信範囲内に存在する他の送電装置を探索するとともに、ユーザにより送電対象の受電装置が選択された場合は、前記他の送電装置を、受電装置からの探索が制限された状態に設定する、請求項14に記載の送電装置。
  16. 前記制御装置は、前記送電部からの電力が選択された受電装置によって受電されたことに応答して、前記他の送電装置についての前記制限された状態を解除する、請求項15に記載の送電装置。
  17. 前記探索された受電装置をユーザに表示するためのインターフェース部をさらに備える、請求項14に記載の送電装置。
  18. 受電装置は車両に搭載され、
    前記インターフェース部は、前記探索された受電装置が搭載された車両に関する情報を表示する、請求項17に記載の送電装置。
  19. 前記インターフェース部は、前記送電部から供給された電力が受電装置によって受電された場合に、前記探索された受電装置を表示する、請求項17に記載の送電装置。
  20. 前記インターフェース部は、前記探索された受電装置を、無線通信の受信強度に基づいて表示する、請求項17に記載の送電装置。
  21. 前記インターフェース部は、ユーザ操作により前記送電対象の受電装置の選択ができるように構成される、請求項17に記載の送電装置。
  22. 受電装置は車両に搭載され、
    前記制御装置は、車両の駐車動作の際に前記送電部から電力を供給して、車両と前記送電部との位置合わせを補助する、請求項14に記載の送電装置。
  23. 受電装置は車両に搭載され、
    前記送電装置は、前記送電部の送電可能範囲における車両の有無を検出するための検出部をさらに備える、請求項14に記載の送電装置。
  24. 受電装置は、非接触で電力を受電する受電部を含み、
    前記送電部の固有周波数と前記受電部の固有周波数との差は、前記送電部の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±10%以下である、請求項14に記載の送電装置。
  25. 受電装置は、非接触で電力を受電する受電部を含み、
    前記送電部と前記受電部との結合係数は0.1以下である、請求項14に記載の送電装置。
  26. 受電装置は、非接触で電力を受電する受電部を含み、
    前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する磁界、および、前記受電部と前記送電部との間に形成される特定の周波数で振動する電界の少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電する、請求項14に記載の送電装置。
  27. 非接触で電力を伝達する非接触給電システムであって、
    送電装置と、
    送電装置からの電力の受電が可能な車両とを備え、
    送電装置と車両とは互いに無線通信を行なうことが可能であり、
    送電装置は、通信範囲内に存在する車両を探索するとともに、ユーザの操作に基づいて、探索された車両の中から送電対象の車両を選択する、非接触給電システム。
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