JP2012249407A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受電コイルを含む受電回路が導電していない状態でも、送電コイルから受電コイルへの送電効率を推定することができる非接触給電装置を提供することである。
【解決手段】少なくとも磁気的結合により、第１のコイルから第２のコイルへ非接触で電力を送電する非接触給電装置において、第１のコイルを有する送電回路１０１と、送電回路１０１を流れる電流、又は、送電回路に加わる電圧を測定するセンサと、センサの検出値に基づいて、第１のコイルから第２のコイルへの送電効率を推定する送電効率推定手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は非接触給電装置に関するものである。

送電手段と、前記送電手段からの電力を非接触で受ける受電手段と、前記送電手段と前記受電手段間の伝送効率を検出する効率検出手段と、検出した前記伝送効率が規定値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記伝送効率が前記規定値未満である場合に、障害物などにより正常な給電が妨げられたものと判定し、前記送電手段による送電を一時的に中止し、規定時間後に微小電力による送電を再開する制御手段と、を有する充電システムが知られている（特許文献１）。

特開２０１０−１１９２４６号公報

しかしながら、受電手段の受電電力から伝送効率を算出しているため、受電手段の電流を測定できない場合には、当該伝送効率を算出することができない、という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、受電コイルを含む受電回路が導電していない状態でも、送電コイルから受電コイルへの送電効率を推定することができる非接触給電装置を提供することである。

本発明は、送電回路を流れる電流、又は、前記送電回路に加わる電圧を測定するセンサの検出値に基づいて、第１のコイルから第２のコイルへの送電効率を推定することによって、上記課題を解決する。

本発明によれば、送電効率は第１のコイルと第２のコイルとの間の距離と相関をもっており、当該距離に応じてセンサの検出値が変化するため、送電側のセンサの出力値から送電効率を推定することができる。

本発明の実施形態に係る非接触充電システムのブロック図である。 図１の非接触充電システムに含まれる交流電源、送電回路、制御部、受電回路、リレー部、充電制御部及びバッテリのブロック図である。 図１の非接触充電システムに含まれる、入力電力に対する送電効率の対応を示すグラフである。 図１の非接触充電システムに含まれる、非接触給電装置の制御手順を示すフローチャートである。 図４の遠隔通信制御の制御手順を示すフローチャートである。 図４の送電効率判定制御の制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は本発明の一実施形態に係る非接触給電装置を含む車両２００及び給電装置１００を備えた非接触充電システムのブロック図である。なお、本例の非接触給電装置の車両側のユニットは電気自動車に搭載されるが、ハイブリッド車両等の車両でもよい。

図１に示すように、本例の非接触充電システムは、車両側のユニットを含む車両２００と、地上側ユニットである給電装置１００とを備え、給電スタンドなどに設置される給電装置１００から、非接触で電力を供給し、車両２００に設けられるバッテリ２８を充電するシステムである。

給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル１２と、無線通信部１４と、制御部１５とを備えている。給電装置１００は、車両２００を駐車する駐車スペースに設けられており、車両２００が所定の駐車位置に駐車されるとコイル間の非接触給電により電力を供給する地上側のユニットである。

電力制御部１１は、交流電源３００から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に送電するための回路であり、制御部１５により設定された電力が送電コイル１２から出力されるよう、電力を制御する回路である。なお電力制御部１１の具体的な構成は後述する。送電コイル１２は、車両２００側に設けられている受電コイル２２に対して非接触で電力を供給するためのコイルであり、電力制御部１１に接続され、本例の非接触給電装置を設けた駐車スペースに設けられている。

車両２００が所定の駐車位置に駐車されると、送電コイル１２は、受電コイル２２の下部であり、受電コイル２２と距離を保って、位置づけられる。送電コイル１２は、駐車スペースの表面と平行な円形形状のコイルである。

無線通信部１４は、車両２００側に設けられた無線通信部２４と、双方向に通信を行い、地上側である給電装置１００に設けられている。無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信周波数には、インテリジェンスキーなどの車両周辺機器で使用される周波数より高い周波数が設定されているため、無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信を行っても、車両周辺機器は、当該通信による干渉を受けにくい。無線通信部１４及び無線通信部２４との間の通信には、例えば各種の無線ＬＡＮ方式が用いられ、遠距離に適した通信方式が用いられている。

制御部１５は、給電装置１００全体を制御する部分であり、送電効率推定部１５１、位置判定部１５２及びシーケンス制御部１５３を備え、電力制御部１１、送電コイル１２及び無線通信部１４を制御する。制御部１５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信により、給電装置１００からの電力供給を開始する旨の制御信号を車両２００側に送信したり、車両２００側から給電装置１００から電力を受給したい旨の制御信号を受信したりする。

車両２００は、受電コイル２２と、無線通信部２４と、充電制御部２５と、整流部２６と、リレー部２７と、バッテリ２８と、インバータ２９と、モータ３０と、通知部３１とを備えている。受電コイル２２は、車両２００の底面（シャシ）等で、後方の車輪の間に設けられている。そして当該車両２００が、所定の駐車位置に駐車されると、受電コイル２２は、送電コイル１２の上部であり、送電コイル１２と距離を保って、位置づけられる。受電コイル２２は、駐車スペースの表面と平行な円形形状のコイルである。

整流部２６は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。リレー部２７は、制御部２５の制御によりオン及びオフが切り変わるリレースイッチを備えている。またリレー部２７は、バッテリ２８、インバータ２９及びモータ３０により形成される駆動系の回路と、受電コイル２２及び整流部２６により形成される充電系の回路とを電気的に分離するために接続されている。当該駆動系の回路は強電系の回路であるため、車両２００に設ける際には、高い安全性が求められる。一方、充電系の回路に含まれる受電コイル２６は、地上側と非接触状態を保つために、車両２００の外側に設けられる。そのため、強電系の回路と弱電系の回路との間にリレー部２７を設け、車両２００の走行中には当該リレー部をオフにすることで、車両２００内における電気系統の安全性を高めている。

バッテリ２８は、複数の二次電池を接続することで構成され、車両２００の電力源となる。インバータ２９は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有したＰＷＭ制御回路等の制御回路であって、スイッチング制御信号に基づいて、バッテリ２８から出力される直流電力を交流電力にし、モータ３０に供給する。モータ３０は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両２００を駆動させるための駆動源となる。

通知部３１は、ユーザに対して、音、光、映像等により情報を通知するための装置であり、スピーカ、ＬＥＤライト、ナビゲーションシステムのディスプレイ等により構成される。

充電制御部２５は、バッテリ２８の充電を制御するためのコントローラであり、無線通信部２４、リレー部２７及び通知部３１を制御する。充電制御部２５は、充電を開始する旨の信号を、無線通信部２４及び無線通信部１４の通信により、制御部１５に送信する。また充電制御部２５は、図示しない、車両２００全体を制御するコントローラとＣＡＮ通信網で接続されている。当該コントローラは、インバータ２８のスイッチング制御や、バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ）を管理する。充電制御部１５は、当該コントローラにより、バッテリ２２のＳＯＣに基づいて満充電に達した場合に、充電を終了する旨の信号を、制御部１５に送信する。

本例の非接触給電装置では、送電コイル１２と受電コイル２２との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電及び受電を行う。言い換えると、送電コイル１２に電圧が加わると、送電コイル１２と受電コイル２２との間には磁気的な結合が生じ、送電コイル１２から受電コイル２２へ電力が供給される。

次に、図２を用いて、上記構成のうち、非接触給電に係る具体的な構成を説明する。図２は、非接触給電に係る構成を示すブロック図である。送電回路１０１は、電力制御部１１及び送電コイル１２を有し、交流電源３００に接続されている。充電回路２０１は、受電コイル２２及び整流部２６を有し、リレー部２７を介してバッテリ２８に接続されている。送電回路１０１と充電回路２０１との間は、送電コイル１２と受電コイル２２との間で、非接触で電力を給電するため、接続されていない。

電力制御部１１は、１次側整流部１１１と、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路１１２と、平滑部１１３と、インバータ１１４と、電流センサ１１５ａ〜１１５ｃと、電圧センサ１１６ａ、１１６ｂと、ＰＦＣ駆動部１１７と、インバータ駆動部１１８とを備えている。１次側整流部１１１は、交流電源３００から入力される交流電力を整流する回路であり、例えばダイオードのブリッジ回路により形成される。ＰＦＣ回路１１２は、１次側整流部１１１からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路であり、整流部１１１と平滑部１１３との間に接続され、ＰＦＣ駆動部１１７の駆動信号に基づいて駆動される。平滑部１１３は、例えば平滑コンデンサにより形成され、ＰＦＣ回路１１２とインバータ１１４との間に接続されている。

インバータ１１４は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子及びを有したＰＷＭ制御回路等を含む電力変換回路であって、インバータ駆動部１１８の駆動信号に基づき、当該スイッチング素子のオン及びオフを切り替えることで、高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に供給する。

電流センサ１１５ａ及び電圧センサ１１６ａは、交流電源３００と１次側整流部１１との間に接続され、交流電源３００から入力される電流及び電圧をそれぞれ検出する。電流センサ１１５ｂ及び電流センサ１１６ｂは、ＰＦＣ回路部１１２と平滑部１１３との間に接続され、ＰＦＣ回路１１２と平滑部１１３との間を流れる電流及びＰＦＣ回路１１２と平滑部１１３との間の電圧をそれぞれ検出する。電流センサ１１５ｃは、インバータ１１４の出力側に接続され、インバータ１１５から送電コイル１２に供給される交流電流を検出する。これにより、電流センサ１１５ａ〜１１５ｃは、送電回路１０１内に流れる電流を検出し、電圧センサ１１６ａ、１１６ｂは送電回路１０１に加わる電圧を検出する。

制御部１５は、電流センサ１１５ａ、１１５ｃの検出電流及び電圧センサ１１６ａの検出電圧に基づき、ＰＦＣ駆動部１１７を制御し、インバータ駆動部１１８のスイッチング制御を行う。またＰＦＣ駆動部１１７は、電流センサ１１５ｂの検出電圧及び電圧センサ１１６ｂの検出電圧に基づいて、ＰＦＣ回路１１２を制御する。

整流部２６は、２次側整流部２６１と、平滑部２６２と、電流センサ２６３と、電圧センサ２６４とを備え、受電コイル２２で受電された交流電力を直流電力に整流するための回路である。２次側整流部２６１は受信コイル２２から出力される交流電力を整流する回路であり、平滑部２６２は、２次側整流部２６１の出力に含まれる交流成分をさらに除去するための回路である。電流センサ２６３は平滑部２６２からリレー部２７に出力される電流を検出し。電圧センサ２６４は平滑部２６の出力電圧を検出する。これにより、電流センサ２６３は充電回路２０１に流れる電流を検出し、電圧センサ２６４は充電回路２０１に加わる電圧を検出する。

次に、図１及び図２を用いて、制御部１５及び充電制御部２５による制御内容を説明する。

制御部１５は、初期化制御として、給電装置１００の各システムが正常に動作するか否かを診断するシステムチェックを行う。充電制御部２５は、同様に、初期化制御として、車両２００の充電システムが正常に動作するか否かを診断するシステムチェックを行う。システムチェックの結果、車両２００でシステム異常が生じている場合には、車両２００のユーザに通知し、充電装置１００でシステム異常が生じている場合には、充電装置１００を管理するセンター等に通知する。一方、システムチェックが正常な場合には、制御部１５は、無線通信部１４を起動させて、信号を受信可能な状態にする。なお、給電装置１００側のシステムチェックは、例えば所定の周期で定期的に行い、車両２００側のシステムチェックは、例えば車両２００を駆動させるためのメインスイッチがオンになった時に行う。

制御部１５及び充電制御部２５は、無線通信部１４及び無線通信部２４をそれぞれ制御し、以下の遠隔通信制御を行う。まず、充電制御部２５は、車両２００に設けられているＧＰＳ機能より、車両２００の現在値の情報を取得し、車両の現在地が、予め設定されている充電ポイント領域内にあるか否かを判断する。ここで、充電ポイント領域とは、各給電装置１００に応じて、それぞれ設定される範囲であって、例えば、地図上で、給電装置１００の位置を中心とした円状に表示される範囲である。車両２００が充電ポイント領域内にあるということは、バッテリ２８を充電する際に、当該充電ポイント領域に対応した給電装置１００で充電が行われるということを示す。

そして、車両２００の現在地が充電ポイント領域内にある場合には、充電制御部２５は無線通信部２４を起動させて、無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信可能な状態にする。無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信可能な状態になると、充電制御部２５は、リンクを確立するための信号を、無線通信部２４から無線通信部１４に送信する。そして、制御部１５は、当該信号を受信した旨の信号を、無線通信部１４から無線通信部２４に送り返す。これにより、無線通信部１４と無線通信部２４との間でリンクが確立する。

また、充電制御部２５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信で、車両２００のＩＤを、制御部１５に送信する。制御部１５は、車両２００側から送信されたＩＤが、予め制御部１５に登録されているＩＤと合致するか否かを判定することで、ＩＤ認証を行う。本例の非接触充電システムでは、予め給電可能な車両２００が給電装置１００毎に予めＩＤにより登録されている。そのため、上記のＩＤ認証により、登録ＩＤと合致した車両２００が給電することができる。

リンク確立及びＩＤ認証を終えると、車両２００が充電ポイント領域に対応した給電装置１００に近づきつつ、充電制御部２５は、無線通信部２４から無線通信部１４に信号を所定の周期で送信する。制御部１５は、車両２００と給電装置１００との距離を測定する。無線通信部１４は、無線通信部２４から周期的に送信される信号を受信する。距離測定部１５１は、受信した信号の電界強度から、車両２００と給電装置１００との距離を測定する。

制御部１５には、車両２００と給電装置１００との距離が近づき、送電コイル１２及び受電コイル２２の平面方向におけるコイル間の距離が近くなっていることを示すための閾値が、車両接近閾値として、予め設定されている。受信信号の強度は、車両２００と給電装置１００との距離と相関性をもつため、本例では、車両接近閾値を信号強度により規定している。

制御部１５は、受信信号の電界強度と車両接近閾値とを比較して、車両２００と給電装置１００との距離が所定の距離より短いか否かを判定する。そして、車両２００と給電装置１００との距離が所定の距離より短くなると、制御部１５は、車両の移動中に、以下の要領により、送電側で送電効率を推定する。

次に、図１、図３及び図４を用いて、制御部１５による送電効率判定制御について説明する。なお、制御部１５は、車両移動中に送電効率判定制御を行うため、リレー部２７がオフになっている状態で、制御を行う。

まず制御部１５は、電力制御部１０１を制御し、微小電力で送電する試し給電を行う。当該微小電力は、バッテリ２８を充電する際に送電される、正規の給電時の送電と比べて低い電力であり、バッテリ２８を充電するために必要な電力より低い電力である。試し給電の開始時において、車両２００と給電距離１００との距離は、上記のように、所定の距離より短くなっているが、送電コイル１２と受電コイル２２との距離は、送電コイル１２が受電コイル２２に送電可能な距離と比べれば、長くなっており、送電コイル１２と受電コイル２６は互いに対向する位置ではない。そのため、送電コイル１２と受電コイル２６との間のインピーダンスは高く、制御部１５により試し給電で設定される電力に対して、送電回路１０１の入力電力は低くなる。この時に、受電側である充電回路２６２では、リレー部２７がオフになっているため、電流センサ２６３により電流が検出されず、受電電力を測定することができない。

そして、車両２００の移動に伴い、送電コイル１２と受電コイル２６との間の距離が短くなると、送電コイル１２と受電コイル２６との間のインピーダンスが下がるため、送電コイル１０１における入力電力が高くなる。

図３は、送電回路１０１における入力電力に対する送電効率の特性を示すグラフである。図３において、Ｋは送電コイル１２と受電コイル２２との間の結合係数を示す。送電効率は、送電コイル１２から受電コイル２２へ送電する電力効率を示す。

図３に示すように、入力電力と送電効率と間には相関性があり、送電回路１０１における入力電力が高い場合には、送電効率は高くなると推定できる。また、送電コイル１２と受電コイル２２との距離が短くなれば、結合係数（Ｋ）は高くなり、送電効率も高くなる。そのため、入力電力から、送電コイル１２と受電コイル２２との距離、言い換えると、送電コイル１２の位置に対する受電コイル２２の相対的な位置を推定することもできる。

本例において、交流電力３００は試し給電時に、一定の周波数、かつ、一定の電圧で送電回路１０１に電力を入力するため、制御部１５は、送電効率推定部１５１により、電流センサ１１５ａの検出電流から、送電回路１０１の入力電力を測定し、測定された入力電力から送電効率を推定する。電流センサ１１５ａは、車両２００の移動中で、試し給電時に、所定のサンプリング周期で電流を検出し、制御部１５に検出結果を出力する。送電回路１０１の送電電力は、必ずしも電流センサ１１５ａの検出電流を用いなくても、電流センサ１１５ｂの検出電流等を用いて測定することができるが、送電回路１０１において、１次側整流部１１１に入力される電流の周波数が最も低いため、本例では、電流センサ１１５ｂの検出電流を用いて、入力電力を測定する。そして、送電効率推定部１５１は、測定された入力電力が高いほど、送電効率が高いと推定する。

また制御部１５は、位置判定部１５２により、電流センサ１１５ａの検出電流に基づいて、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれが、バッテリ２８を充電できる範囲内にあるか否かを判定する。位置判定部１５２には、バッテリ２８を充電できる、コイル間の位置ずれの許容範囲に対応する閾値電流が設定されている。上記のように、試し給電時、送電回路１０１に入力される電圧は一定であるため、検出電流の大きさが、測定される入力電力の大きさに対応する。そして、入力電力の大きさは、コイル間の位置ずれの大きさと相関するため、検出電流が高いほど、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれが小さくなる。

送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれが大きい場合には、コイル間の結合係数が低く、送電効率も低くなるため、受電側では、バッテリ２８を充電できるだけの電力を受電することができない。そのため、本例では、バッテリ２８を充電可能な、コイル間の位置ずれを予め設定し、設定された位置ずれに相当する電流値を、閾値電流として設定している

位置判定部１０２は、車両２００の移動中に、所定のサンプリング周期で出力される電流センサ１１５ａの検出電流に基づいて、検出電流が閾値電流より高い場合には、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれがバッテリ２８を充電できる範囲内にあると判断し、検出電流が閾値電流より低い場合には、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれがバッテリ２８を充電できる範囲外にあると判断する。位置判定部１５２により、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれがバッテリ２８を充電できる範囲内にあると判定されると、制御部１５は、無線通信部１４により、コイル間の位置ずれが充電できる範囲内であることを示す信号を送信し、試し給電を終了する。これにより、位置判定部１０２は、電流センサ１１５ａの検出電圧と閾値電流とを比較することで、送電効率推定部１５１により推定された送電効率が、当該閾値電流に相当する許容電力閾値より高いか否かを、判定する。そして、位置判定部１５２は、推定された送電効率が当該許容電力閾値より高く、コイル間の位置ずれが充電可能な範囲内であると判定すると、制御部１５は車両２００側に対して、無線通信により、充電を許可する旨を通知する。

次に、制御部１５及び充電制御部２５は、上記の送電効率判定制御を終えると、以下の充電制御を行う。充電制御部２５は、無線通信部２４により、コイル間の位置ずれが充電できる範囲内であることを示す信号を受信すると、通知部３１により、ユーザに充電を許可する旨を通知する。そして、ユーザは、通知部３１の通知を確認することで、受電コイル２２の位置が送電コイル１２の位置に対して適正な位置になったことを認識して、車両２００を停車させる。

ユーザが充電を開始するための操作を行うと、充電制御部２５は、リレー部２７をオンにし、充電を開始する旨の信号を給電装置１００に送信する。制御部１５は、当該信号を受信すると、バッテリ２８を充電する電力を設定して、電力制御部１１を制御して、送電コイル１２から受電コイル２２へ給電を開始する。充電制御部２５は、充電中、バッテリ２８の充電状態（ＳＯＣ）を管理し、バッテリ２８が満充電に達すると、満充電に達した旨の信号を給電装置１００に送信し、リレー部２７をオフにして、充電制御を終了する。制御部１５は、充電制御部２５から送信された充電終了の信号に基づいて、給電を終了する。

次に、図４〜図６を用いて、本例の非接触充電システムの制御手順を説明する。図４は本例の非接触充電システムの制御手順を示すフローチャートであり、図５は図４の遠隔通信制御の制御手順を示すフローチャートであり、図６は図４の送電効率判定制御の制御手順を示すフローチャートである。なお、以下の制御フローのうち、制御部１５側で行われる制御は、シーケンス制御部１５３の管理下で行われる。なお、ステップＳ１〜ステップＳ３の制御は、車両２００の移動中に行われるため、当該制御中、リレー部２７はオフになっている。

ステップＳ１にて、制御部１５及び充電制御部２５は、初期化制御として、システムチェックを行う。ステップＳ２にて、制御部１５及び充電制御部２５は、遠隔通信制御を行う。

ステップＳ２の遠隔通信制御について、図７に示すように、ステップＳ２１にて、充電制御部２５は、図示しないコントローラのＧＰＳ機能により、車両２００の現在地を取得する。ステップＳ２２にて、充電制御部２５は、取得した現在地が給電装置１００の充電ポイント領域内にあるか否かを判定する。現在地が充電ポイント領域内にない場合には、ステップＳ２１に戻る。現在地が充電ポイント領域内にある場合には、ステップＳ２３にて、充電制御部２５は無線通信部２４を起動させる。

ステップＳ２４にて、制御部１５及び充電制御部２５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間でリンクを確立するための信号を送受信し、リンクが確立したか否かを判定する。リンクが確立していない場合には、ステップＳ２４に戻り、再び、無線通信部１４と無線通信部２４との間で信号を送受信する。リンクが確立した場合には、ステップＳ２５にて、充電制御部２５は、給電装置１００に車両２００のＩＤを送信する。制御部１５は、無線通信部１４により受信した信号に含まれるＩＤと、給電装置１００に登録されているＩＤとを照合することで、ＩＤ認証を行う。

ＩＤが認証されない場合には、本例の制御を終了する。一方、ＩＤが認証された場合には、ステップＳ２６にて、充電制御部２５は、車両２００が給電装置１００に近づいていることを示すために、無線通信部２４から信号を所定の周期で送信する。制御部１５は、無線通信部１４で受信される受信信号の電界強度を測定することで、車両２００と給電装置１００との間の距離を測定する。そして、ステップＳ２７にて、制御部１５は、受信信号の電界強度が車両接近閾値より大きいか否かを判定する。受信信号の電界強度が車両接近閾値以下である場合には、車両２００が給電装置１００に近づいていないと判断して、ステップＳ２６に戻る。一方、受信信号の電界強度が車両接近閾値より大きい場合には、車両２００が給電装置１００に近づいていると判断して、ステップＳ３に遷り、ステップＳ２の遠隔通信制御を終了する。

ステップＳ３の送電効率判定制御について、図６に示すように、ステップＳ３１にて、車両移動中に、制御部１５は試し給電を開始する。ステップＳ３２にて、送電効率推定部１５１は、電流センサ１１５ａの検出電圧に基づいて、入力電力を測定し、送電効率を推定する。ステップＳ３３にて、位置判定部１５２は、電流センサ１１５ａの検出電圧と閾値電流とを比較することで、推定された送電効率が、許容電力閾値より高いか否かを判定する。

推定された送電効率が、許容電力閾値以下である場合には、ステップＳ３２に戻り、再び、送電効率が測定される。一方、推定された送電効率が、許容電力閾値より高い場合には、ステップＳ３４に遷る。これにより、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれが充電可能な範囲外にある場合には、ステップＳ３２及びステップＳ３３の制御が繰り返し行われ、車両２００がさらに移動することで、送電コイル１２と受電コイル２２との距離が短くなり、当該位置ずれが許容範囲内になると、ステップＳ３２及びステップＳ３３の制御ループを抜けることとなる。

ステップＳ３４にて、制御部１５は、充電を許可する信号を車両２００に送信し、充電制御部２５は、当該信号に基づき、通知部３１により、充電を許可する旨を通知する。ステップＳ３５にて、制御部１５は、試し給電を終了し、ステップＳ４に遷る。

送電効率判定制御を終えると、ユーザが車両２００を停止させ、充電制御部２５は、ユーザによる充電を開始するための操作に基づいて、リレー部２７をオンにする。制御部１５は、正規の充電のための電力を設定し、送電コイル１２から受電コイル２２への給電を行う。バッテリ２８は受電コイル２２の受電電力で充電され、充電制御部２５は、バッテリ２８のＳＯＣに基づき、バッテリ２８が満充電に達すると、充電を終了させる。制御部１５は、バッテリ２８が満充電に達する旨の信号に基づき、給電を終了させる。

上記のように、本例は、電流センサ１１５ａにより検出される、送電回路１０１を流れる電流の検出値に基づいて、送電コイル１２から受電コイル２２への送電効率を推定する。これにより、受電側の回路が導電していない状態であっても、送電側で送電効率を検出することができる。

また本例は、リレー部２７を備え、車両２００の走行中に、リレー部２７をオフにする。これにより、車両の走行中に、バッテリ２８と充電回路２０１とが遮断されている状態であっても、送電側で送電効率を検出することができる。

また本例は、車両走行中に送電効率を推定する。これにより、車両の走行中で、受電側の回路が導電していない状態であっても、送電側で送電効率を検出することができる。また、車両走行中に送電効率が検出されるため、送電効率と相関性をもつ、コイル間の結合係数、コイル間の距離を車両走行中に把握することができる。

また本例は、送電効率推定部１５１により推定された送電効率が許容電力閾値より高い場合には、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれが、バッテリ２８を充電できる範囲内にあると判定する。これにより、受電側の回路が導電していない状態であっても、送電側で、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれを検出することができる。また車両走行中に、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれを検出することができる。また、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれを検出するための別途のセンサを省くことができる。

また本例は、位置検出部１５２による判定結果を、通知部３１により通知する。これにより、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれが、バッテリ２８を充電できる範囲内にあるか否かを、通知部３１の通知により確認することができるため、例えば、車両２００を所定の駐車スペースに駐車させている時には、当該通知を確認することで、バッテリ２８の充電に適した位置に、送電コイル１２と受電コイル２２とを位置合わせることができたか否か、確認することができる。

なお本例は、送電回路１０１に入力する電圧を一定にして、電流センサ１１５ａから、送電効率を推定するが、送電回路１０１へ入力される電流を一定して、電圧センサ１１６ａ、１１６ｂの検出電圧から入力電力を測定し、送電効率を推定してもよい。また、送電回路１０１への入力電流及び入力電圧を一定値にせず、電流センサ１１５ａ〜１１５ｃの検出電流及び電圧センサ１１６ａ、１１６ｂの検出電圧から入力電力を測定し、送電効率を推定してもよい。

また本例は、送電効率推定部１５１により推定された送電効率から、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれを検出するが、送電コイル１２と受電コイル２２との位置ずれを検出するためのセンサを別途設け、当該センサの出力から、コイルの位置を検出してもよい。そして、位置判定部１５２は、当該センサが何らかの原因で正常に位置検出できない場合に、送電効率推定部の送電効率から、コイル間の位置ずれを検出してもよい。

また、コイル間の位置ずれを検出する際に、送電コイル１２又は受電コイル２２のコイル面の面方向における位置ずれは、推定された送電効率に基づき位置判定部１５２により検出し、当該コイル面と垂直な方向における位置ずれは、位置ずれを検出するためのセンサを別途、設けてもよい。これにより、コイル間の位置ずれを検出するための位置センサの構成を簡略化させることができる。

なお、本例は通知部３１を車両２００側に設けるが、地上側である給電装置１００に設けてもよい。

上記送電コイル１２は本発明の「第１のコイル」に相当し、受電コイル２２が本発明の「第２のコイル」に、電流センサ１１５ａ〜１１５ｂ及び電圧センサ１１６ａ、１１６ｂが本発明の「センサ」に、送電効率推定部１５１が本発明の「送電効率推定手段」に、リレー部２７が本発明の「スイッチング手段」に、位置判定部１５２が本発明の「判定手段」に、通知部３１が本発明の「通知手段」に相当する。

１００…給電装置
１０１…送電回路
１１…電力制御部
１１１…１次側整流部
１１２…ＰＦＣ回路
１１３…平滑部
１１４…インバータ
１１５ａ〜１１５ｃ…電流センサ
１１６ａ、１１６ｂ…電圧センサ
１１７…ＰＦＣ駆動回路
１１８…インバータ駆動部
１２…送電コイル
１４…無線通信部
１５…制御部
１５１…送電効率推定部
１５２…位置判定部
１５３…シーケンス制御部
２００…車両
２０１…充電回路
２２…受電コイル
２４…無線通信部
２５…充電制御部
２６…整流部
２６１…２次側整流部
２６２…平滑部
２６３…電流センサ
２６４…電圧センサ
２７…リレー部
２８…バッテリ
２９…インバータ
３０…モータ
３１…通知部
３００…交流電源

Claims (5)

1. 少なくとも磁気的結合により、第１のコイルから第２のコイルへ非接触で電力を送電する非接触給電装置において、
   前記第１のコイルを有する送電回路と、
   前記送電回路を流れる電流、又は、前記送電回路に加わる電圧を測定するセンサと、
   前記センサの検出値に基づいて、前記第１のコイルから前記第２のコイルへの送電効率を推定する送電効率推定手段とを備える
   ことを特徴とする非接触給電装置。
2. 車両の動力源となるバッテリと、
   前記第２コイルを有し、前記バッテリを充電する充電回路と、
   前記バッテリと前記充電回路との間に接続されるスイッチング手段とをさらに備え、
   前記スイッチング手段は、前記車両の走行中にオフになっている
   ことを特徴とする請求項１記載の非接触給電装置。
3. 前記送電効率推定手段は、
   前記車両の走行中に、前記送電効率を推定する
   ことを特徴とする請求項２記載の非接触給電装置。
4. 前記送電効率推定手段により推定された前記送電効率が所定の値より高い場合には、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの位置ずれが、前記バッテリを充電できる範囲内にあると判定する判定手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項２又は３記載の非接触給電装置。
5. 前記車両に設けられ、前記判定手段の結果を通知する通知手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項４記載の非接触給電装置。

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