JP2013223327A - 非接触電力伝送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】他の装置から充電可能な非接触電力伝送装置を提供すること。
【解決手段】非接触電力伝送システム１０は、地上側カプラ２１と車両側カプラ４１により非接触にて電力伝送可能に連結される地上側伝送装置１１と車両側伝送装置１２を有している。地上側伝送装置１１と車両側伝送装置１２は、バッテリ１３を充電するために電力を伝達する経路（充電経路）と、バッテリ１３から車両側伝送装置１２と地上側伝送装置１１を介して放電するための経路（放電経路）を有している。地上側伝送装置１１の地上側カプラ２１は、リレー２７により、フィルタ２５又は整流器２８に接続される。このリレー２７は、車両側伝送装置１２への電力伝送が完了した後、整流器２８に接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、非接触電力伝送装置に関する。

従来、電動車両（ＥＶ：Electric Vehicle）は、走行のための電動機（モータ）を駆動する電力を蓄える蓄電池を搭載している（例えば、特許文献１参照）。この蓄電池は、例えば、家庭などに備えられた充電器から電力が供給される。

特開２００９−１０６１３６号公報

このような電動車両において、例えば一時的な電力供給不足などを補う目的で、蓄電池に蓄えられた電力を放電することが考えられる。
本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、他の装置からの電力伝送が可能な非接触電力伝送装置を提供することにある。

上記目的を解決するため、請求項１に記載の発明は、結合器を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送部と、前記非接触電力伝送部から前記他の装置へ電力伝送されるように前記非接触電力伝送部を制御する制御装置とを有し、前記非接触電力伝送部は、前記他の装置への電力伝送が完了した後、前記他の装置からの電力を受電可能に構成される。

これによれば、結合器を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送部は、他の装置への電力伝送が完了した後、他の装置からの電力伝送が可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の非接触電力伝送装置において、前記非接触電力伝送部は、前記制御装置からの制御を受けることなく前記他の装置からの電力を受電可能に構成される。

これによれば、制御装置が動作しない状態であっても、他の装置からの電力伝送が可能となる。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の非接触電力伝送装置において、前記非接触電力伝送部は、前記結合器に電力を供給する第１の伝達経路と、前記結合器にて受電した電力が供給される第２の伝達経路と、前記結合器を前記第１の伝達経路または前記第２の伝達経路に接続するリレーと、を備え、前記リレーは、前記他の装置へ電力伝送が完了した後、前記第２の伝達経路に接続される。

これによれば、リレーは結合器を、結合器に電力を供給する第１の伝達経路、または結合器にて受電した電力が供給される第２の伝達経路に接続する。そして、リレーは、他の装置へ電力伝送が完了した後、第２の伝達経路に接続されるため、他の装置からの電力伝送が可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の非接触電力伝送装置において、前記非接触電力伝送部は、前記結合器に供給する交流電力に変換する変換器と、前記結合器にて受電した交流電力を整流して直流電力を生成する整流器として機能する変換整流器を備え、前記変換整流器は、前記他の装置への電力伝送が完了した後、前記整流器として機能するように設定される。

これによれば、変換整流器は、直流電力を交流電力に変換する変換器としての機能と、交流電力を整流して直流電力を生成する整流器としての機能を有している。即ち、変換器と整流器を一体化している。そして、他の装置への電力伝送が完了した後、変換整流器は、整流器として機能するため、他の装置からの電力伝送が可能となる。

本発明によれば、他の装置から受電可能な非接触電力伝送装置を提供することができる。

第一実施形態の非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図。 第二実施形態の非接触電力伝送システムの構成を示すブロック図。 第二実施形態の非接触電力伝送システムの一部回路を示すブロック図。

［第一実施形態］
以下、第一実施形態を図１に従って説明する。
図１に示すように、非接触電力伝送システム１０は、地上側伝送装置１１と車両側伝送装置１２を有している。

地上側伝送装置１１と車両側伝送装置１２は、それぞれ、結合器を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送部と、非接触電力伝送部から他の装置へ電力伝送されるように非接触電力伝送部を制御する制御装置を有する。

非接触電力伝送システム１０の地上側伝送装置１１には、図示しない電力系統から交流電力（例えば、１００ボルト（Ｖ）や２００Ｖの商用電力）が供給される。電力系統は、例えば火力発電所等の発電設備により生成された交流電力の送電経路、交流電力により動作する電子機器（例えば宅内に備えられたテレビ等の家電製品）に電力を供給する配線経路（例えば、宅内配線）、等を含む。

この地上側伝送装置１１は、例えば、家庭等の充電ポイントに設置された充電ステーションである。この地上側伝送装置１１の結合器（以下、地上側カプラ２１）は、移動体としての車両に搭載された車両側伝送装置１２の結合器（以下、車両側カプラ４１）と非接触であるが電力の伝達が可能に連結される。この車両は、バッテリ１３に蓄えられた電力に基づいて走行可能に構成された電動車両（ＥＶ：Electric Vehicle）である。

非接触電力伝送システム１０は、電力系統から供給される交流電力に基づいて車両に搭載されたバッテリ１３を充電する機能を有している。また、非接触電力伝送システム１０は、バッテリ１３に蓄えられた電力を地上側伝送装置１１に向って放電する機能を有している。

地上側伝送装置１１は、非接触電力伝送部としての地上側伝送部１１ａと、制御装置としての制御コントローラ３１を備える。地上側伝送部１１ａは、地上側カプラ２１、整流ＰＦＣ（Power factor collection/Power factor controller ）回路２２、ＤＣ／ＤＣ変換器２３、ＤＣ／ＲＦ変換器２４、フィルタ（「ＦＩＬ」と表記）２５、リレー２７、整流器（「ＲＥＣ」と表記）２８、フィルタ（「ＦＩＬ」と表記）２９を含む。車両側伝送装置１２は、非接触電力伝送部としての車両側伝送部１２ａと、制御装置としての車両側コントローラ５１を備える。車両側伝送部１２ａは、車両側カプラ４１、リレー４２、整流器（「ＲＥＣ」と表記）４３、フィルタ（「ＦＩＬ」と表記）４４、リレーセンサ４６、ＤＣ／ＤＣ変換器４７、ＤＣ／ＲＦ変換器４８、フィルタ４９を含む。

制御コントローラ３１は、図示しない系統電源、蓄電設備等から駆動電力を得て動作し、充電時、整流ＰＦＣ回路２２、ＤＣ／ＤＣ変換器２３、ＤＣ／ＲＦ変換器２４、リレー２７を制御する。車両側コントローラ５１は、図示しない蓄電設備等から駆動電力を得て動作し、充電時、リレー４２及びリレーセンサ４６を制御し、放電時、ＤＣ／ＤＣ変換器４７、ＤＣ／ＲＦ変換器４８を制御する。

制御コントローラ３１には、充電スイッチ（「充電ＳＷ」と表記）３３とユーザインタフェース（「ユーザＩ／Ｆ」と表記）３４が接続されている。充電スイッチ３３は、バッテリ１３の電力を充電するために用いられる。ユーザインタフェース３４は、操作パネル（タッチパネル）、等である。なお、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）や無線通信等により接続可能な装置（例えばキーパッドやキーボード）をユーザインタフェース３４としてもよい。ユーザインタフェース３４は、各種情報の設定、処理の経過や結果などの表示に用いられる。

また、制御コントローラ３１は、有線にて通信部３２と電気的に接続されている。制御コントローラ３１は、通信部と後述する車両側コントローラ５１の通信部５２を介して車両側コントローラ５１と無線通信可能になっている。なお、通信部３２，５２は、地上側伝送装置１１にたいして車両側伝送装置、つまり車両が所定距離よりも接近すると無線通信が可能となるように構成されている。

車両側コントローラ５１には、放電スイッチ（「放電ＳＷ」と表記）５３とユーザインタフェース（「ユーザＩ／Ｆ」と表記）５４が接続されている。放電スイッチ５３は、例えば、車両のコンソールパネル等に備えられている。放電スイッチ５３は、バッテリ１３の電力を放電するために用いられる。ユーザインタフェース５４は、車両のコンソールパネル等に備えられたオーディオ装置やカーナビゲーション装置の操作パネル（タッチパネル）、等である。なお、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）や無線通信等により接続可能な装置（例えばキーパッドやキーボード）をユーザインタフェース５４としてもよい。ユーザインタフェース５４は、各種情報の設定、処理の経過や結果などの表示に用いられる。

また、車両側コントローラ５１は、有線にて通信部５２と電気的に接続されており、通信部５２と制御コントローラ３１の通信部３２を介して制御コントローラ３１と無線通信可能になっている。

先ず、充電時における各回路の動作を説明する。
電力系統から供給される交流電力は、整流ＰＦＣ回路２２に供給される。整流ＰＦＣ回路２２は、制御コントローラ３１によって交流電力を整流して直流電力を生成するように制御される。この直流電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器２３に供給される。

ＤＣ／ＤＣ変換器２３は、制御コントローラ３１によってＤＣ／ＤＣ変換器２３のスイッチング素子がオンオフされることで昇圧型ＤＣ／ＤＣ変換器もしくは降圧型ＤＣ／ＤＣ変換器として動作するように制御される。ＤＣ／ＤＣ変換器２３は、変換後の電力をＤＣ／ＲＦ変換器２４に供給する。ＤＣ／ＲＦ変換器２４は、制御コントローラ３１によって所定周波数の交流電力を生成するように制御され、交流電力をフィルタ２５に出力する。フィルタ２５は、例えばコイルやコンデンサ等の受動素子により構成され、交流電力における高調波成分を除去するように設定されている。フィルタ２５から出力される交流電力は、リレー２７を介して地上側カプラ２１に供給される。

リレー２７は、地上側カプラ２１を第１の伝達経路としての充電経路、または第２の伝達経路としての放電経路に接続するために設けられている。リレー２７は、フィルタ２５に接続される第１の切換端子２７ａと、整流器２８に接続される第２の切換端子２７ｂを有している。リレー２７は例えば電磁リレーであり、共通端子２７ｃは地上側カプラ２１に接続されている。このリレー２７は、制御コントローラ３１による制御が行われないときは、共通端子２７ｃを第２の切換端子２７ｂに接続するように設定されている。そして、リレー２７は、充電時に、制御コントローラ３１によって、共通端子２７ｃを第１の切換端子２７ａに接続するように制御される。

地上側カプラ２１と車両側カプラ４１は、所定の方式（例えば、磁界共鳴方式）に応じて構成されている。地上側伝送装置１１により生成された交流電力は、地上側カプラ２１を介して車両側カプラ４１により受電される。

車両側カプラ４１により受電された交流電力は、リレー４２を介して整流器４３に供給される。リレー４２はリレー２７と同様に構成されている。即ち、リレー４２は、整流器（「ＲＥＣ」）４３に接続された第１の切換端子４２ａと、フィルタ４９に接続された第２の切換端子４２ｂと、車両側カプラ４１に接続された共通端子４２ｃを有している。リレー４２は、車両側コントローラ５１による制御が行われないときは、共通端子４２ｃを第２の切換端子４２ｂに接続するように設定されており、充電時に、車両側コントローラ５１によって共通端子４２ｃを第１の切換端子４２ａに接続するように制御される。

整流器４３は、供給される交流電力を直流電力に整流する。この直流電力は、フィルタ４４に供給される。フィルタ４４は、例えばコイルやコンデンサ等の受動素子により構成され、整流器４３から出力され直流電力を平滑化する。フィルタ４４から出力された直流電力は、リレーセンサ４６を介してバッテリに供給され、バッテリ１３が充電される。

リレーセンサ４６は、リレー２７と同様に構成されている。即ち、図では省略しているが、リレーセンサ４６は、フィルタ４４に接続された第１の切換端子と、ＤＣ／ＤＣ変換器４７に接続された第２の切換端子と、バッテリ１３に接続された共通端子を有している。リレーセンサ４６は、車両側コントローラ５１による制御が行われないときは、共通端子を第２の切換端子に接続するように設定され、充電時は、車両側コントローラ５１によって、共通端子を第１の切換端子に接続するように制御される。また、リレーセンサ４６は、バッテリ１３のＳＯＣを検出するセンサ機能を有し、バッテリ１３のＳＯＣに応じた信号を出力する。

次に、放電時における各回路の動作を説明する。
バッテリ１３に蓄えられた電力は、リレーセンサ４６を介してＤＣ／ＤＣ変換器４７に供給される。ＤＣ／ＤＣ変換器４７は、車両側コントローラ５１によってＤＣ／ＤＣ変換器４７のスイッチング素子がオンオフされることで、昇圧型ＤＣ／ＤＣ変換器もしくは降圧型ＤＣ／ＤＣ変換器として動作するように制御され、変換後の直流電力をＤＣ／ＲＦ変換器４８に出力する。ＤＣ／ＲＦ変換器４８は、車両側コントローラ５１によって、直流電力を交流電力に変換するように制御され、変換後の交流電力をフィルタ４９に出力する。フィルタ４９は、例えばコイルやコンデンサ等の受動素子により構成され、例えば、交流電力における高調波成分を除去するように設定されている。フィルタ４９から出力された交流電力は、リレー４２を介して車両側カプラ４１に供給される。

車両側カプラ４１から地上側カプラ２１によって受電した交流電力は、リレー２７を介して整流器２８に入力される。
整流器２８は、例えば複数のダイオードにより構成されるブリッジ回路であり、供給される交流電力を直流電力に整流する。この直流電力は、フィルタ２９に供給される。フィルタ２９は、例えばコイルやコンデンサ等の受動素子により構成され、整流器２８から受電した直流電力を平滑化する。フィルタ２９から出力される直流電力は、例えば図示しない蓄電設備に供給され、その蓄電設備に蓄電される。

次に、非接触電力伝送システム１０の制御について説明する。
制御コントローラ３１と車両側コントローラ５１は、互いに無線通信を行い、充電処理と放電処理を実行する。

例えば、制御コントローラ３１は、図示しない充電スイッチが操作されると、通信部３２，５２を介して車両側コントローラ５１に、充電を開始する旨を通知する。制御コントローラ３１は、地上側カプラ２１をフィルタ２５に接続するようにリレー２７を切換制御する。一方、車両側コントローラ５１は、車両側カプラ４１を整流器４３に接続するようにリレー４２を切換制御する。また、車両側コントローラ５１は、フィルタ４４の出力端子をバッテリ１３に接続するように、リレーセンサ４６を切換制御する。

そして、制御コントローラ３１は、整流ＰＦＣ回路２２、ＤＣ／ＤＣ変換器２３、ＤＣ／ＲＦ変換器２４を制御し、交流電力を地上側カプラ２１に供給する。この交流電力は、車両側カプラ４１にて受電される。整流器４３を介してフィルタ４４から出力される直流電力はリレーセンサ４６を介してバッテリ１３に供給され、バッテリ１３が充電される。車両側コントローラ５１は、リレーセンサ４６により、バッテリ１３のＳＯＣを検出する。そして、バッテリ１３のＳＯＣが所定値以上になると、車両側コントローラ５１は、満充電である旨を、通信部３２，５２を介して制御コントローラ３１に通知する。制御コントローラ３１は、その通知に応答して充電処理を終了する。なお、この時、リレー２７は、制御コントローラ３１からの制御信号が入力されなくなるため、地上側カプラ２１を整流器２８に接続する。

車両側コントローラ５１は、接続された放電スイッチ５３の操作に応答して、放電処理を実行する。
例えば、車両側コントローラ５１は、制御コントローラ３１との通信結果から地上側伝送装置１１が受電可能か否かを判定する。車両側コントローラ５１は、地上側伝送装置１１が受電可能と判定すると、バッテリ１３から電力供給先に応じた電力値（以下、通常電力の値）の電力の放電を開始する。車両側コントローラ５１は、この通常電力値の電力の放電を、所定の終了条件が成立するまで行う。終了条件は、放電スイッチ５３がオフされること、放電開始からの経過時間、バッテリ１３の充電量、等のうちの少なくとも１つを含む。

車両側コントローラ５１は、制御コントローラ３１から受電不可能の情報を受信すると、放電処理を終了する。
制御コントローラ３１との通信が成立しない場合、車両側コントローラ５１は、通常電力値よりも低い電力値（以下、小電力値）の電力の放電を行う。そして、車両側コントローラ５１は、この小電力放電の後、地上側伝送装置１１の受電可否の判定を行い、上記の通常電力値の電力の放電、又は放電処理を終了する。

［地上側伝送装置１１の受電可否の判定］
地上側伝送装置１１の受電可否の判定を行う理由は、地上側伝送装置１１が断線等で電力を受電できない状態で通常電力値の電力の放電を行うと、電力の反射によって車両側伝送装置１２の破損等を招くからである。

例えば、車両側コントローラ５１は、通信部５２を介して所定の情報を送信する。この情報は、例えば、通常電力値の電力の放電を行うことを示す情報である。制御コントローラ３１は、通信部３２を介して車両側コントローラ５１からの情報を受信し、この受信した情報に対する情報（例えば、受信可否の情報）を送信する。車両側コントローラ５１は、通信部５２を介して受信した制御コントローラ３１からの情報に基づいて、地上側伝送装置１１が通常電力値の電力を受電可能か否か判定する。

［通常電力値の電力の放電］
通常電力値の電力を受電可能と判定されると、車両側コントローラ５１は、ＤＣ／ＤＣ変換器４７、ＤＣ／ＲＦ変換器４８を制御し、バッテリ１３から交流電力を車両側カプラ４１に供給する。この交流電力は、地上側カプラ２１にて受電される。受電された交流電力は、整流器２８によって直流電力に整流され、フィルタ２９を介して図示しない蓄電設備に供給される。

［小電力値の電力の放電］
通信部５２を介して所定の情報を送信したにも関わらず、通信部３２から応答がない場合、車両側コントローラ５１は、所定期間、小電力値（第２の設定値）の電力の放電を行う。このときの放電電力は、配線の断線等で電力の反射が発生しても、その反射電力によって車両側伝送装置１２が破損しない程度に設定されている。

通信部３２から応答がない理由としては、本実施の形態では、通信部３２が故障している場合、制御コントローラ３１に駆動電力が供給されておらず通信部３２が応答できない状態である場合が考えられる。本実施形態では、通信部３２から応答がない場合、車両側コントローラ５１は、地上側伝送装置１１に向って小電力値の電力を強制的に放電する。これにより、制御コントローラ３１に駆動電力が供給されておらず通信部３２が応答できない状態である場合、制御コントローラ３１に動作電力を供給することが可能となる。

なお、制御コントローラ３１等に駆動電力が供給されない状態では、各回路の能動素子は、動作しないため、地上側伝送装置１１のリレー２７の接続先を切り換えることはできない。しかしながら、本実施形態のリレー２７は、制御コントローラ３１による制御が行われていないときには、共通端子２７ｃが第２の切換端子２７ｂに接続されるように構成されている。このため、制御コントローラ３１等が動作していない状態であっても、地上側カプラ２１により受電された交流電力は、リレー２７を介して整流器２８に供給され、この整流器２８により整流された直流電力が、フィルタ２９を介して蓄電設備等に供給される。このように、車両のバッテリ１３から強制的に放電された電力は、地上側伝送装置１１を介して確実に蓄電設備等に供給される。

次いで、車両側コントローラ５１は、通信部５２を介して所定の情報を再度通信部３２に送信する。制御コントローラ３１に駆動電力が供給されていないことが原因で通信部３２が応答できない状態である場合、上記小電力値の電力の放電によって蓄電設備に電力が蓄えられ、その電力によって制御コントローラ３１及び通信部３２が作動し、通信が可能となる。一方、通信部３２の故障により通信部３２が応答できない状態である場合、上記小電力値の電力の放電によって蓄電設備に電力が蓄えられても通信が可能とならない。

車両側コントローラ５１は、通信部３２から応答がない場合、放電処理の終了条件が成立するか否かを判定する。終了条件は、例えば、小電力放電の回数、処理開始からの経過時間、バッテリ１３の充電量、等である。なお、１つの処理条件が成立するか否か、複数の処理条件のうちの少なくとも１つが成立するか否か、又は複数の処理条件の全てが成立するか否か、を判定するようにしてもよい。

例えば、終了条件が処理回数の場合、車両側コントローラ５１は、処理を実行した回数をカウントアップ（＋１）する。この処理回数が所定値より小さい場合、車両側コントローラ５１は、終了条件が成立していないと判定し、小電力値の電力の放電を行う。一方、処理回数が所定位置と等しくなると、車両側コントローラ５１は、終了条件が成立したと判定し、小電力値の電力の放電処理を終了する。

なお、車両側コントローラ５１は、上記の放電処理において、処理の途中経過や処理結果をユーザインタフェース５４に表示してもよい。これにより、地上側伝送装置１１の故障を把握することが可能となる。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）非接触電力伝送システム１０は、地上側カプラ２１と車両側カプラ４１により非接触にて電力伝送可能に連結される地上側伝送装置１１と車両側伝送装置１２を有している。地上側伝送装置１１と車両側伝送装置１２は、バッテリ１３を充電するために電力を伝達する経路（充電経路）と、バッテリ１３から車両側伝送装置１２と地上側伝送装置１１を介して放電するための経路（放電経路）を有している。地上側伝送装置１１の地上側カプラ２１は、リレー２７により、フィルタ２５と整流器２８とに切換接続される。このリレー２７は、制御コントローラ３１による制御が行われないときは、地上側カプラ２１を整流器２８に接続する。

これにより、制御コントローラ３１に駆動電力が供給されていない場合であっても、リレー２７により地上側カプラ２１が整流器２８に接続されている。従って、車両側伝送装置１２からバッテリ１３に蓄えられた電力を、地上側伝送装置１１へ放電することができる。

尚、上記実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
○車両側コントローラ５１は、放電スイッチ５３が操作されると、制御コントローラ３１との通信を行うことなく、通常電力値の電力の放電を開始するようにしてもよい。

○バッテリ１３の充電開始を制御コントローラ３１から行うようにしたが、車両側コントローラ５１から行うようにしてもよい。また、バッテリ１３から放電する際に、車両側コントローラ５１が処理を開始するように説明したが、処理開始を制御コントローラ３１が行うようにしてもよい。

○本実施の形態では、リレー２７は、制御コントローラ３１による制御が行われないときに共通端子２７ｃを第２の切換端子２７ｂに接続する構成であるが、制御コントローラ３１による制御により共通端子２７ｃを第２の切換端子２７ｂに接続する構成としてもよい。

○本実施の形態では、車両側のリレー４２とリレーセンサ４６は、車両側コントローラ５１による制御が行われないときに、共通端子を第２の切換端子に接続する構成であるが、車両側コントローラ５１による制御により共通端子を第２の切換端子に接続する構成としてもよい。また、車両側コントローラ５１による制御が行われないときに共通端子を第１の切換端子に接続する構成としてもよい。

○地上側カプラ２１と車両側カプラ４１は、磁界共鳴方式、電界共鳴方式、電磁誘導方式などに対応するカプラを用いても良い。
○整流ＰＦＣ（Power factor collection/Power factor controller）回路２２に換えて、系統電力と直流電力とを相互に変換する回路、例えば双方向ＡＣ／ＤＣ変換器を用いるようにしてもよい。

○非接触にて充放電を行うシステムに具体化したが、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle）でもよい。
○ＤＣ／ＤＣ変換器２３，４７の少なくとも一方を省略してもよい。また、フィルタ２５，２９，４４，４９のうちの少なくとも１つを省略してもよい。

○張っている１３から放電される電力を交流電力で受電したい場合は、整流器２８とフィルタ２９の少なくとも一方を省略してもよい。
○フィルタ４４とリレーセンサ４６の間と、フィルタ２９の後段の少なくとも一方にＤＣ／ＤＣ変換器を追加してもよい。また、地上側伝送部１１ａと車両側伝送部１２ａの少なくとも一方に整合器を追加してもよい。

○この蓄電設備に蓄えられた電力は、例えば図示しない直流／交流変換器（ＤＣ／ＡＤ変換器）を用いて蓄電設備に備えられた電力を例えば宅内の電気設備（照明等）に供給するようにしてもよい。

［第２実施形態］
以下、第２実施形態を図面に従って説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、詳細な説明については省略する。

図２に示すように、非接触電力伝送システム６０は、地上側伝送装置６１と車両側伝送装置６２を有している。
地上側伝送装置６１と車両側伝送装置６２は、それぞれ、結合器を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送部と、非接触電力伝送部から他の装置へ電力伝送されるように非接触電力伝送部を制御する制御装置を有する。

非接触電力伝送システム６０の地上側伝送装置６１には、図示しない電力系統から交流電力（例えば、６００ボルト（Ｖ）や２００Ｖの商用電力）が供給される。電力系統は、例えば火力発電所等の発電設備により生成された交流電力の送電経路、交流電力により動作する電子機器（例えば宅内に備えられたテレビ等の家電製品）に電力を供給する配線経路（例えば、宅内配線）、等を含む。

この地上側伝送装置６１は、例えば、家庭等の充電ポイントに設置された充電ステーションである。この地上側伝送装置６１の地上側カプラ２１は、移動体としての車両に搭載された車両側伝送装置６２の車両側カプラ４１と非接触であるが電力の伝達が可能に連結される。この車両は、バッテリ１３に蓄えられた電力に基づいて走行可能に構成された電動車両（ＥＶ：Electric Vehicle）である。

非接触電力伝送システム６０は、電力系統から供給される交流電力に基づいて車両に搭載されたバッテリ１３を充電する機能を有している。また、非接触電力伝送システム６０は、バッテリ１３に蓄えられた電力を地上側伝送装置６１に向って放電する機能を有している。

地上側伝送装置６１は、非接触電力伝送部としての地上側伝送部６１ａと、制御装置としての制御コントローラ３１を備える。地上側伝送部６１ａは、地上側カプラ２１、整流ＰＦＣ回路２２、ＤＣ／ＤＣ変換器７２、リレー７３、フィルタ（「ＦＩＬ」と表記）７５、変換整流器７６、フィルタ（「ＦＩＬ」と表記）７７を含む。車両側伝送装置６２は、非接触電力伝送部としての車両側伝送部６２ａと、制御装置としての車両側コントローラ５１を備える。車両側伝送部６２ａは、車両側カプラ４１、フィルタ８３、変換整流器８４、フィルタ（「ＦＩＬ」と表記）８５、ＤＣ／ＤＣ変換器８６を含む。

地上側伝送装置６１のフィルタ７５、変換整流器７６、フィルタ７７は、双方向に電力伝達可能に構成された回路である。同様に、車両側伝送装置６２の各回路８３〜８７は、双方向に電力伝達可能に構成された回路である。図２において、各回路の上段は地上側伝送装置６１から車両側伝送装置６２へ電力を伝送する時（以下、充電時）における機能を示し、下段は車両側伝送装置６２から地上側伝送装置６１へ電力を伝送する時（以下、放電時）における機能を示す。

制御コントローラ３１は、図示しない系統電源、蓄電設備等から電力を得て動作し、充電時、整流ＰＦＣ回路２２、ＤＣ／ＤＣ変換器７２、リレー７３、変換整流器７６を制御する。車両側コントローラ５１は、図示しない蓄電設備等から電力を得て動作し、放電時、ＤＣ／ＤＣ変換器８６、変換整流器８４を制御する。

次に、充電時と放電時における各回路の動作を説明する。なお、本実施形態において、フィルタ７５からＤＣ／ＤＣ変換器８６までの伝送経路は、充電時と放電時とに同じ経路を電力伝送する。このため、各回路において、充電時の動作と放電時の動作を説明する。

充電時、電力系統から供給される交流電力は、整流ＰＦＣ回路２２に供給され、整流ＰＦＣ回路２２から出力される直流電力がＤＣ／ＤＣ変換器７２に供給される。ＤＣ／ＤＣ変換器７２は、制御コントローラ３１によってＤＣ／ＤＣ変換器７２のスイッチング素子がオンオフされることで昇圧型ＤＣ／ＤＣ変換器もしくは降圧型ＤＣ／ＤＣ変換器として動作するように制御される。

リレー７３は、充電時にＤＣ／ＤＣ変換器７２の出力電力をフィルタ７５に供給し、充電時以外にフィルタ７５の出力電力を図示しない電力供給先（例えば、ＤＣ／ＡＣ変換器や蓄電設備）に供給するために設けられている。

リレー７３は、ＤＣ／ＤＣ変換器７２に接続される第１の切換端子７３ａと、電力出力先に接続される第２の切換端子７３ｂを有している。リレー７３は例えば電磁リレーであり、共通端子７３ｃはフィルタ７５に接続されている。このリレー７３は、制御コントローラ３１による制御が行われないときは、共通端子７３ｃを第２の切換端子７３ｂに接続されるように設定されている。そして、充電時に、リレー７３は、制御コントローラ３１によって、共通端子７３ｃを第１の切換端子７３ａに接続するように制御される。

フィルタ７５は、例えばコイルやコンデンサ等の受動素子により構成され、ＤＣ／ＤＣ変換器７２から出力される直流電力、変換整流器７６から出力される直流電力を平滑化する。

変換整流器７６は、直流電力を交流電力に変換する変換機能と、交流電力を整流して直流電力を生成する機能を有する。変換整流器７６は、充電時に、制御コントローラ３１によって変換整流器７６の図示しないスイッチング素子がオンオフされることで、ＤＣ／ＲＦ変換器として機能し、放電時に、制御コントローラ３１によるスイッチング素子の制御が行われないことで、スイッチング素子がオフし、整流器（「ＲＥＣ」）として機能する。これにより、変換整流器７６は、充電時において、ＤＣ／ＤＣ変換器７２からフィルタ７５を介して供給される直流電力を、交流電力に変換し、変換後の交流電力を出力する。この交流電力は、フィルタ７７を介して地上側カプラ２１に供給される。

フィルタ７７は、例えばコイルやコンデンサ等の受動素子により構成され、交流電力における高調波成分を除去するように設定されている。
地上側カプラ２１と車両側カプラ４１は、所定の方式（例えば、磁界共鳴方式）に応じて構成されている。充電時において、地上側伝送装置６１により生成された交流電力は、地上側カプラ２１を介して車両側カプラ４１により受電される。放電時において、地上側カプラ２１は、車両側カプラ４１からの電力を受電する。

フィルタ８３は、例えばコイルやコンデンサ等の受動素子により構成され、車両側カプラ４１から受電した交流電力、又は変換整流器８４から受電した交流電力の高調波成分を除去するように設定されている。

変換整流器８４は、変換整流器７６と同様に、交流電力を整流して直流電力を生成する機能と、直流電力を交流電力に変換する変換機能を有する。変換整流器８４は、充電時に、車両側コントローラ５１による図示しないスイッチング素子の制御が行われないことでスイッチング素子がオフし、整流器（「ＲＥＣ」）として機能し、充電時以外に、車両側コントローラ５１によって変換整流器８４の図示しないスイッチング素子がオンオフされることでＤＣ／ＲＦ変換器として機能する。これにより、変換整流器８４は、充電時において、交流電力を整流して直流電力を生成する。このように生成された直流電力は、フィルタ８５に供給される。

フィルタ８５は、例えばコイルやコンデンサ等の受動素子により構成され、変換整流器８４から受電した直流電力、又はＤＣ／ＤＣ変換器８６から受電した直流電力を平滑化する。

ＤＣ／ＤＣ変換器８６は、供給される直流電力を電圧変換し、変換後の直流電力を、バッテリ１３又はフィルタ８５に出力する。なお、ＤＣ／ＤＣ変換器８６とバッテリ１３を接続する配線には、バッテリ１３のＳＯＣを検出する図示しないセンサが設けられ、バッテリ１３のＳＯＣに応じた信号を出力する。バッテリ１３に蓄えられた電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器８６、フィルタ８５を介して変換整流器８４に供給される。

次に、地上側伝送装置６１と車両側伝送装置６２の構成例を説明する。
図３に示すように、フィルタ７５は、ＤＣ／ＤＣ変換器７２の出力端子間に接続されたコンデンサ７５ａを含む。なお、図３では、図２に示すリレー７３を省略している。

変換整流器７６は、４つのトランジスタ７６ａ〜７６ｄを含む。これらのトランジスタ７６ａ〜７６ｄは、例えば、パワーＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）等のスイッチング素子である。各トランジスタ７６ａ〜７６ｄは、例えばＨブリッジ出力回路を構成する。各トランジスタ７６ａ〜７６ｄにはダイオードＤ１ａ〜Ｄ１ｄが並列に接続される。ダイオードＤ１ａ〜Ｄ１ｄは、例えば、各トランジスタ７６ａ〜７６ｄのボディダイオード、トランジスタ７６ａ〜７６ｄと別の素子である。各トランジスタ７６ａ〜７６ｄの制御端子（ゲート端子）は、図２の制御コントローラ３１に接続される。

制御コントローラ３１は、充電時に、各トランジスタ７６ａ〜７６ｄをソフトスイッチングする。これにより、変換整流器７６は、ＤＣ／ＲＦ変換器として動作し、直流電力を交流電力に変換する。また、制御コントローラ３１は、放電時に、各トランジスタ７６ａ〜７６ｄを制御しない。すると、各トランジスタ７６ａ〜７６ｄはオフし、各トランジスタ７６ａ〜７６ｄに並列接続されたダイオードＤ１ａ〜Ｄ１ｄがブリッジ整流回路を構成する。これにより、変換整流器７６は整流器として動作し、交流電力を整流して直流電力を生成する。

なお、各トランジスタ７６ａ〜７６ｄの制御端子は、図示しない抵抗等によってプルダウンされている。従って、図２の制御コントローラ３１が動作しないとき、変換整流器７６は、各トランジスタ７６ａ〜７６ｄがオフし、整流器となるように構成されている。なお、各トランジスタ７６ａ〜７６ｄの制御端子をプルダウンする抵抗等は、制御コントローラ３１に設けられても良い。

フィルタ７７は、伝送線路に挿入接続された２つのインダクタ７７ａ，７７ｂと、インダクタ７７ａ，７７ｂ間に接続された１つのコンデンサ７７ｃを含む。
車両側伝送装置６２に含まれるフィルタ８３、変換整流器８４、フィルタ８５は、地上側伝送装置６１に含まれるフィルタ７７、変換整流器７６、フィルタ７５とそれぞれ同様に構成されている。

フィルタ８３は、伝送線路に挿入接続された２つのインダクタ８３ａ，８３ｂと、インダクタ８３ａ，８３ｂ間に接続された１つのコンデンサ８３ｃを含む。
変換整流器８４は、４つのトランジスタ８４ａ〜８４ｄを含む。これらのトランジスタ８４ａ〜８４ｄは、例えば、パワーＭＯＳトランジスタ、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子である。各トランジスタ８４ａ〜８４ｄは、例えばＨブリッジ出力回路を構成する。各トランジスタ８４ａ〜８４ｄにはダイオードＤ２ａ〜Ｄ２ｄが並列に接続される。ダイオードＤ２ａ〜Ｄ２ｄは、例えば、各トランジスタ８４ａ〜８４ｄのボディダイオード、トランジスタ８４ａ〜８４ｄと別の素子である。各トランジスタ８４ａ〜８４ｄの制御端子（ゲート端子）は、図２の車両側コントローラ５１に接続される。

車両側コントローラ５１は、充電時に、各トランジスタ８４ａ〜８４ｄを制御しないため、各トランジスタ７６ａ〜７６ｄはオフする。すると、各トランジスタ８４ａ〜８４ｄに並列接続されたダイオードＤ２ａ〜Ｄ２ｄはブリッジ整流回路を構成する。これにより、変換整流器８４は整流器として動作し、交流電力を整流して直流電力を生成する。また、車両側コントローラ５１は、放電時に、各トランジスタ８４ａ〜８４ｄをソフトスイッチングする。これにより、変換整流器８４は、ＤＣ／ＲＦ変換器として動作し、直流電力を交流電力に変換する。

フィルタ８５は、変換整流器８４の出力端子間に接続されたコンデンサ８５ａを含む。
次に、非接触電力伝送システム６０の制御について説明する。
例えば、制御コントローラ３１は、図示しない充電スイッチが操作されると、通信部３２，５２を介して車両側コントローラ５１に、充電を開始する旨を通知する。制御コントローラ３１は、ＤＣ／ＤＣ変換器７２をフィルタ７５に接続するようにリレー７３を切り換え制御する。そして、制御コントローラ３１は、整流ＰＦＣ回路２２、ＤＣ／ＤＣ変換器７２、変換整流器７６を制御し、交流電力を地上側カプラ２１に供給する。

この交流電力は、車両側カプラ４１にて受電される。車両側コントローラ５１は、ＤＣ／ＤＣ変換器８６を制御する。この制御により、車両側カプラ４１により受電された交流電力が直流電力に変換される。このＤＣ／ＤＣ変換器８６から出力される直流電力はバッテリ１３に供給され、バッテリ１３が充電される。車両側コントローラ５１は、センサにより、バッテリ１３のＳＯＣを検出する。そして、バッテリ１３のＳＯＣが所定値以上になると、車両側コントローラ５１は、満充電である旨を、通信部３２，５２を介して制御コントローラ３１に通知する。制御コントローラ３１は、その通知に応答して充電処理を終了する。

一方、車両側コントローラ５１は、定期的又は放電スイッチ５３の操作に応答して、通信部５２，３２を介して制御コントローラ３１に、放電を開始する旨を通知する。車両側コントローラ５１は、ＤＣ／ＤＣ変換器８６、変換整流器８４を制御する。これにより、バッテリ１３の電力が交流電力に変換されて車両側カプラ４１に供給される。

この交流電力は、地上側カプラ２１にて受電される。地上側カプラ２１にて受電した交流電力は、変換整流器７６によって直流電力に変換される。この直流電力は、リレー７３を介して充電設備等に供給される。車両側コントローラ５１は、終了条件が成立すると、放電処理を終了する。終了条件は、例えば、放電時間、バッテリ１３に蓄えられた電力、等である。

通信部３２から応答がない場合、車両側コントローラ５１は、第１実施形態と同様に、小電力値の電力の放電を行う。このとき、地上側伝送装置１１の変換整流器７６は、制御コントローラ３１による制御なしに整流器として動作する。また、リレー７３は、充電時以外は、共通端子７３ｃを第２の切換端子７３ｃに接続するように設定されている。従って、制御コントローラ３１等が動作していない状態であっても、地上側カプラ２１により受電された交流電力は、フィルタ７７、変換整流器７６、フィルタ７５を介して直流電力として地上側の施設（例えば蓄電設備）に供給される。このように、車両のバッテリ１３から強制的に放電された電力は、地上側伝送装置６１を介して確実に伝達される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）非接触電力伝送システム６０は、地上側カプラ２１と車両側カプラ４１により非接触にて電力伝送可能に連結される地上側伝送装置６１と車両側伝送装置６２を有している。地上側伝送装置６１から車両側伝送装置６２に電力を伝達してバッテリ１３を充電するとき、地上側伝送装置６１の制御コントローラ３１は、変換整流器７６を、直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＲＦ変換器として動作するように制御する。

一方、バッテリ１３の電力を地上側伝送装置６１に向って放電するとき、変換整流器７６は、制御コントローラ３１による制御なしに交流電力を整流して直流電力を生成する整流器として動作する。

従って、制御コントローラ３１に駆動電力が供給されていない場合でも、バッテリ１３に蓄えられた電力は、車両側伝送装置６２によって地上側伝送装置６１に供給され、この地上側伝送装置６１の変換整流器７６により整流されて出力される。このように、地上側伝送装置６１に駆動電力が供給されていない場合であっても、車両側伝送装置６２からバッテリ１３に蓄えられた電力を、地上側伝送装置６１を介して放電することができる。

尚、上記実施の形態は、以下の態様で実施してもよい。
○車両側コントローラ５１は、放電スイッチ５３が操作されると、制御コントローラ３１との通信を行うことなく、通常電力値の電力の放電を開始するようにしてもよい。

○上記実施形態では、リレー７３を用いたが、切換えスイッチを用いてもよい。
○リレー７３は、ＤＣ／ＤＣ変換器７２とフィルタ７５の間に設けているが、位置や接続先を適宜変更してもよい。例えば、リレー７３をＤＣ／ＤＣ変換器７２と整流ＰＦＣ回路２２との間に接続してもよい。また、リレー７３を地上側カプラ２１と直接接続してもよい。

○本実施の形態では、リレー７３は、制御コントローラ３１による制御が行われないときに共通端子７３ｃを第２の切換端子７３ｂに接続する構成であるが、制御コントローラ３１による制御により共通端子７３ｃを第２の切換端子７３ｂに接続する構成としてもよい。

○上記実施形態では、変換整流器７６を、４つのトランジスタ７６ａ〜７６ｄにより構成されるＨブリッジ出力回路を含む構成としたが、例えば、図３に示す２つのトランジスタ７６ａ，７６ｂにより構成されるハーフブリッジ出力回路を含む構成としてもよい。

○バッテリ１３の充電開始を制御コントローラ３１から行うようにしたが、車両側コントローラ５１から行うようにしてもよい。また、バッテリ１３から放電する際に、車両側コントローラ５１が処理を開始するように説明したが、処理開始を制御コントローラ３１が行うようにしてもよい。

○地上側カプラ２１と車両側カプラ４１は、磁界共鳴方式、電界共鳴方式、電磁誘導方式などの方式に対応するカプラを用いても良い。
○図２に示す整流ＰＦＣ（Power factor collection/Power factor controller）回路２２に換えて、系統電力と直流電力とを相互に変換する回路、例えば双方向ＡＣ／ＤＣ変換器を用いるようにしてもよい。

○非接触にて充放電を行うシステムに具体化したが、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ：Plug-in Hybrid Vehicle）でもよい。
○図２に示す車両側伝送装置６２において、フィルタ８３，８５のうちの少なくとも１つを省略してもよい。また、ＤＣ／ＤＣ変換器８６を省略してもよい。また、地上側伝送装置６１において、フィルタ７５，７７のうちの少なくとも１つを省略してもよい。また、ＤＣ／ＤＣ変換器７２を省略してもよい。

○地上側伝送部６１ａと車両側伝送部６２ａの少なくとも一方に整合器を追加してもよい。
○上記の各形態は、バッテリ１３に対して充放電を行う地上側伝送装置６１及び車両側伝送装置６２に具体化したが、双方向にて電力伝送を行う伝送装置に具体化してもよい。

○上記の各形態において、バッテリ１３に対する充放電経路と他に対する電力伝達経路を切換えるためにリレー等を設けてもよい。
○上記の各形態において、通信部５２を介して送信される所定の情報は、どのような情報でもよく、例えば、識別コード等でもよい。この場合、地上側伝送部１１ａにて受電できない状態のとき、制御コントローラ３１は、識別コード等を受信しても応答信号を通信部３２から出力しない構成でもよい。

１１，６１…地上側電力伝送装置、１１ａ，６１ａ…地上側伝送部（非接触電力伝送部）、１２，６２…車両側伝送装置、１３…バッテリ、２１…地上側カプラ（結合器）、２７、７３…リレー、２８…整流器、３１…制御コントローラ（制御装置）、４１…車両側カプラ（結合器）、５１…車両側コントローラ、７６…変換整流器。

Claims (4)

1. 結合器を介して他の装置と双方向に電力伝送可能に連結される非接触電力伝送部と、
   前記非接触電力伝送部から前記他の装置へ電力伝送されるように前記非接触電力伝送部を制御する制御装置と
   を有し、
   前記非接触電力伝送部は、前記他の装置への電力伝送が完了した後、前記他の装置からの電力を受電可能に構成されること
   を特徴とする非接触電力伝送装置。
2. 前記非接触電力伝送部は、前記制御装置からの制御を受けることなく前記他の装置からの電力を受電可能に構成されることを特徴とする請求項１記載の非接触電力伝送装置。
3. 前記非接触電力伝送部は、
   前記結合器に電力を供給する第１の伝達経路と、
   前記結合器にて受電した電力が供給される第２の伝達経路と、
   前記結合器を前記第１の伝達経路または前記第２の伝達経路に接続するリレーと、
   を備え、
   前記リレーは、前記他の装置へ電力伝送が完了した後、前記第２の伝達経路に接続されること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の非接触電力伝送装置。
4. 前記非接触電力伝送部は、
   前記結合器に供給する交流電力に変換する変換器と、前記結合器にて受電した交流電力を整流して直流電力を生成する整流器として機能する変換整流器を備え、
   前記変換整流器は、前記他の装置への電力伝送が完了した後、前記整流器として機能するように設定されること、
   を特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の非接触電力伝送装置。