JP2014197939A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源等を過電流から保護しつつ、接触給電方式及び非接触給電方式の両方式で給電可能な給電装置を提供する。
【解決手段】少なくとも磁気的な結合により非接触で、電源の電力を送電コイルから受電コイルに供給して、車両のバッテリを充電する非接触給電部と車両に設けられた接続端子にケーブルを介して電気的に接続され、電源の電力を車両のバッテリに供給する接触給電部と、非接触給電部の電流、及び、接触給電部の電流をそれぞれ検出するセンサと、センサの検出値に基づき非接触誘電部及び接触給電部を制御するコントローラとを備え、コントローラは、非接触給電部による非接触給電方式と接触給電部による接触給電方式のうち、いずれか一方の給電方式による給電中に、他方の給電方式による給電の要求があった場合には、出力可能な最大電力から、一方の給電方式による給電中の電力を差し引いた電力を、他方の給電方式の給電電力とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、給電装置に関するものである。

受電端子を交流電源に電気的に接続して、受電端子から入力される交流電力を所定の直流電力に変換して二次電池を充電するように充電器を構成する。また、交流電源の送電部と磁気的に結合することによって交流電源から非接触で受電するよう非接触受電部を構成し、非接触受電部を充電器の電力変換回路に接続する。そして、コンダクティブ受電電力と非接触受電電力とを比較し、その比較結果に基づいて、コンダクティブ受電電力と非接触受電電力とのうち大きい方を用いて充電を実行するように充電器を制御する車両用充電装置が開示されている（特許文献１）。

国際公開２０１０−１３１３４９号公報

しかしながら、コンダクティブ充電及び非接触で充電するインダクティブ充電のうち、いずれか一方の充電方式のみしか選択されないため、両方式で充電することは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、電源等を過電流から保護しつつ、接触給電方式及び非接触給電方式の両方式で給電可能な給電装置を提供することである。

本発明は、非接触給電部による非接触給電方式と接触給電部による接触給電方式のうち、いずれか一方の給電方式による給電中に、他方の給電方式による給電の要求があった場合には、出力可能な最大電力から、一方の給電方式による給電中の電力を差し引いた電力を、他方の給電方式の給電電力とすることによって上記課題を解決する。

本発明は、接触給電方式及び非接触給電方式の両方式で給電した場合に、給電装置から車両側への出力電力を、出力可能な最大電力以下に抑えられるため、電源等を過電流から保護しつつ、両方式で給電することができる。

本発明の実施形態に係る非接触給電システムのブロック図である。 図１の車両及び給電装置の位置関係及び接続状態を示す概要図である。 非接触給電の要求信号から、非接触給電方式による給電を開始する前までの、図１の給電装置側のコントローラ制御手順を示すフローチャートである。 非接触給電方式による給電開始後の、図１の給電装置側のコントローラ制御手順を示すフローチャートである。 接触給電方式に給電する際の、図１の給電装置側のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 非接触給電方式による給電開始後の、図１の車両側のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 接触給電方式による給電開始後の、図１の車両側のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。

図１は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムのブロック図である。本例の非接触給電システムは、地上側に設けられた給電装置の送電コイル１１から、少なくとも磁気的な結合により、電力を非接触で、車両側の受電コイル３１に供給する。そして、受電コイル３１で受電した電力により、車両３のバッテリ３３を充電するシステムである。また、非接触給電システムは、非接触給電による系統と、接触給電による系統との２系統の方式で給電可能なシステムである。接触給電による系統方式では、充電用のケーブルが、給電装置１と、車両３の充電ポート３６との間に接続される。

非接触給電システムは、例えば家庭用の駐車場、又は高速道のパーキングなどの共用施設等の駐車施設に設けられている。非接触給電システムは、車両３と給電装置１を備えている。給電装置１は、車両３を駐車する駐車スペースに設けられており、車両３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。車両３は、電気自動車やプラグインハイブリッド車両等、外部から電源により、車両内に設けられたバッテリを充電することができる車両３である。

以下、非接触給電システムを構成する給電装置１及び車両３の構成を説明する。なお、本例では、車両３を電気自動車として説明する。図１において、点線の矢印は、コントローラ１０、３０と、給電装置１内の構成及び車両３内の構成との間のそれぞれの信号線を示し、太線は、外部電源３の電力でバッテリ３３を充電する際の電力線を示しており、接触給電による系統方式の電力線及び非接触給電による系統方式の電力線を示している。

給電装置１は、コントローラ１０と、送電コイル１１と、パワーユニット１２と、電流センサ１３と、充電コネクタ１４と、充電ケーブル１５と、リレースイッチ１６と、電流センサ１７と、通信装置１８と、無線通信部１９と、表示部２０と、メモリ２１とを備えている。

コントローラ１０は、給電装置１の全体を制御するためのメインコントローラである。

送電コイル１１は、車両３側に設けられている受電コイル３１に対して非接触で電力を供給するための平行な円形形状のコイルであり、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。

パワーユニット１２は、交流電源２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１１に送電するための回路であり、整流部、力率改善回路（ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路）、及びインバータを有している。パワーユニット１３は、コントローラ１０により、当該インバータのスイッチング素子をＰＷＭ制御されることで、送電コイル１１に対して所望の電力を出力する。

交流電源２に電気的に接続される配線は、パワーユニット１２に接続する配線と、リレースイッチ１６に接続する配線で分岐されている。そして、電流センサ１３は、交流電源２とパワーユニット１２との間の分岐配線に接続され、交流電源２からパワーユニット１２に流れる電流を検出する。また電流センサ１３は、非接触給電方式で車両３のバッテリ３３を充電する際には、交流電源２からパワーユニット１２に流れる電流を検出する。すなわち、電流センサ１３は、パワーユニット１２を含んだ、非接触給電側の給電回路で制御される電流を検出している。電流センサ１３の検出値は、コントローラ１０に出力される。

充電コネクタ１４は、車両３の充電ポート３６に接続するためのコネクタである、充電コネクタ１４は充電ケーブル１５の一端に設けられている。充電コネクタ１４は、接触給電方式を構成する給電装置側の充電回路の出力となる。また充電コネクタ１４には、ユーザにより操作可能なリリーススイッチが設けられている。そして、充電コネクタ１４が充電ポート３６に嵌合されて、リリーススイッチがオンになることで、充電ポート３６と充電ケーブル１５とが電気的に接続される。

充電ケーブル１５は、充電コネクタ１４と、給電装置１内の接触給電方式の充電回路とを接続する配線である。リレースイッチ１６は、交流電源３から充電コネクタ１４への電気的な導通及び遮断を切り替えるためのスイッチであり、コントローラ１０により制御される。接触給電方式で、車両３のバッテリ３３を充電する場合には、リレースイッチ１６がオンになる。

電流センサ１７は、交流電源２とリレースイッチ１６との間の分岐配線に接続されている。電流センサ１７は、接触給電方式でバッテリ３３を充電する際に、交流電源２からリレースイッチに流れる充電を検出する。すなわち、電流センサ１７は、リレースイッチ１６を含んだ、接触給電側の給電回路で制御される電流を検出している。電流センサ１７の検出値は、コントローラ１０に出力される。

通信装置１８は、充電コネクタ１４と通信線で接続されている。通信装置１８は、弱電用の電源と、スイッチ（通信用）とを備えている。充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されると、通信装置１８に接続された通信線と、車両側の通信線とが電気的に導通状態となる。これらの通信線は、接触給電方式でバッテリ３３を充電する際に、コントローラ１０とコントローラ３０との間で、バッテリ３３の情報、接触給電方式における給電装置１の最大出力電流等の情報を送受信するための信号線である。充電コネクタと充電ポートとの嵌合によって、車両側の通信線及び給電装置側の通信線が接続されると、通信装置１８の弱電の電源が、スイッチを介して、車両側の及び給電装置側の通信線を通って、車両側のスイッチ（通信用のスイッチ）とアースに加わる。

そして、通信装置１８の通信用スイッチのオン、オフを切り替えることで、車両側における通信線の印加電圧が変化する。そして、車両側のコントローラ３０は、通信装置１８の通信用スイッチのオン、オフに伴う電圧変化から情報を取得する。これにより、通信装置１７は、スイッチのオン、オフの切り替えによるパルス通信を行っている。同様に、通信装置１８のスイッチをオンにした状態で、車両側のスイッチのオン、オフを切り替えることで、給電装置１側の通信線の電圧が変化するため、この電圧変化を利用して、車両３から給電装置１に情報を送信することができる。

また、通信装置１８は、給電装置１側で、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を検出する機能も有している。充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されると、給電装置１側の通信線で電圧降下が発生するため、通信装置１８は、電圧変化を検出することで、充電コネクタ１４の接続を検出することができる。

無線通信部１９は、車両２側に設けられた無線通信部３９と、双方向に通信を行う送受信器である。無線通信部１９と無線通信部３９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と異なる周波数が設定されており、無線通信部１９と無線通信部３９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１９及び無線通信部２９との間の通信には、例えば各種の無線ＬＡＮ方式が用いられている。無線通信部１９、２６による無線通信は、非接触給電方式による充電制御の際に使用される。

表示部２０は、接触給電方式による充電制御の状態、及び、非接触給電方式による充電制御の状態を表示するためのディスプレイであって、給電装置１の筐体の表面に設けられている。

メモリ２１は、給電装置１の登録番号等の識別情報を、非接触給電の際に車両側から取得する車両３の識別情報、及び、交流電源２から出力可能な定格電流値などを記録する記録媒体である。

次に、車両３の構成について説明する。車両３は、コントローラ３０と、受電コイル３１と、受電回路部３２と、バッテリ３３と、センサ３４と、コンバータ３５と、受電ポート３６と、接続検出装置３７と、表示部３８と、無線通信部３９と、メモリ４０とを備えている。

コントローラ３０は、バッテリ１を充電する際の充電制御に限らず、車両３のＥＶシステムにおける様々な制御を行う。

受電コイル３１は、車両３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３が、所定の駐車位置に駐車されると、受電コイル３１は、送電コイル１１の上部で、送電コイル１１と距離を保って位置づけられる。受電コイル３１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。

受電回路部３２は、受電コイル３１とバッテリ３３との間に接続され、受電コイルで受電した交流電力を直流電力に変換する回路及びリレースイッチを有する。リレースイッチは、コントローラ３０の制御に基づきオン、オフを切り替える。非接触給電によりバッテリ３３を充電する場合には、リレースイッチはオンになる。

バッテリ３３は、図示しないインバータを介して、車両３３の動力源であるモータ（図示しない）に電力を出力する二次電池である。バッテリ３３は、リチウムイオン電池等の複数の二次電池を直列又は並列に接続することで構成されている。バッテリ３３は、受電回路部３２を介して受電コイル３１に電気的に接続されている。また、バッテリ３３は、コンバータ３５に接続されている。

センサ３４は、バッテリの状態を検出するためのセンサであって、バッテリ３４の充電中に、バッテリ３４への入力電流及び入力電圧を検出している。センサ３４の検出値は、コントローラ３０に出力される。コントローラ３０は、センサ３４の検出値に基づいて、バッテリ３４を管理している。

コンバータ３５は、充電ポート３２及び充電ケーブル１５を介して給電装置１から出力される電力を、直流電力に変換するための変換回路、整流器、平滑回路等を備えている。

充電ポート３６は、充電コネクタ１４と接続するための端子である。バッテリ３３を接触給電方式により充電する場合には、給電装置１に接続された充電コネクタ１４を、充電ポート３６に接続する。なお、充電ポート３６は車両３の前方に設けられているが、図１では、図示を容易にするために、充電ポート３６は車両３の後方に図示されている。

接続検出装置３７は、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を検出するための装置である。

表示部３８は、例えば、車両２のインストルメント・パネルに設けられており、ナビゲーションシステムにおける地図を表示し、また、給電装置１によりバッテリ２４を充電する際には、充電の案内画面も表示する。

無線通信部３９は、給電装置１側の無線通信部１９と、無線通信を行うための通送受信器である。メモリ４０は、車両毎に予め登録されている登録番号等の識別情報を記録する記録媒体である。

次に、非接触給電システムの制御について説明する。上記のとおり、本例の給電装置１は、接触方式による充電制御と、非接触給電方式による充電制御との２系統の給電方式をもつ給電装置である。まず、非接触給電方式により充電する際のコントローラ１０、３０の制御について説明する。

車両３が給電装置１を備えた駐車場に駐車すると、受電コイル２１は、送電コイル１１と対向する。受電コイル２１と送電コイル１１との位置ずれが大きい場合には、非接触給電の効率が落ちる。そのため、コントローラ１０は、カメラ等のセンサ（図示しない）により、送電コイル１１に対する受電コイル２１の相対的な位置を検出し、受電コイル２１と送電コイル１１との位置ずれが許容範囲外である場合には、再駐車を促す旨を表示部２０に表示する。

受電コイル２１と送電コイル１１との位置ずれが、許容範囲内である場合には、コントローラ１０は、非接触給電可能な旨の信号を、無線通信部１９により送信する。コントローラ２０は、当該信号に基づき、例えば表示部３８を用いて、非接触給電を行うための案内画面を、ユーザに報知する。

ユーザにより、非接触給電を行うための操作が行われると、コントローラ３０は、給電装置１に対して、非接触給電による充電を行うための要求信号を送信する。要求信号には、車両３の識別情報が含まれている。無線通信部１９により、要求信号を受信すると、コントローラ１０は、要求信号に含まれる識別情報をメモリ２１に記録する。またコントローラ１０は、通信装置１８によるパルス通信を一時的に停止することで、センサ１３の検出値に基づき、非接触給電方式による給電中の電力を検出し、接触給電方式に分配できる給電電力を演算する。給電電力の演算後には、コントローラ１０は、パルス通信を再開させる。

コントローラ１０は、駐車場に止まっている車両に対して、非接触給電方式による充電の受け入れ体制が整ったことを示す、受け入れ可能の信号を送信する。

コントローラ１０は、パワーユニット１２を制御することで、交流電源２の電力を、パワーユニット１３を介して、送電コイル１１から送電する。

コントローラ３０は、受け入れ可能の信号を受信後に、受電回路部３２を制御することで、送電コイル１１から受電コイル３１に送電された電力を、バッテリ３３の充電に適した電力に変換して、バッテリ３３に出力する。これにより、非接触給電方式によりバッテリ３３が充電される。

また、バッテリ３３の充電中、コントローラ３０は、センサ３４により、バッテリの状態を検出することで、バッテリ３３の状態を管理している。そして、コントローラ３０は、バッテリの状態に応じて受電回路部３２を制御して、バッテリ３３への充電電力を調整している。また、送電コイル１１からの送電される電力を変更する際には、コントローラ３０は、送電コイル１１からの受電コイル３１への要求電力又はバッテリ３３の状態を示す信号を、無線通信部３９により、給電装置１に送信する。そして、コントローラ１０は、信号を受信することで、車両側からの要求電力又はバッテリ３３の状態を示す情報に基づいて、パワーユニット１２を制御することで、送電コイル１１から送電される電力を調整する。

そして、コントローラ３０は、バッテリの充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が目標ＳＯＣに達すると、バッテリ３３の充電を停止させるために、非接触給電の停止要求を示す信号を、給電装置１に送信する。コントローラ１０は、車両３からの停止要求の信号を受信することで、パワーユニット１２の動作を停止し、非接触給電方式による給電を停止させる。

また、コントローラ３０は、例えばユーザの操作等に基づき、バッテリ３３の充電を途中で停止する際には、非接触給電の停止要求を示す信号を、給電装置１に送信する。同様に、コントローラ１０は、停止要求の信号に基づいて、非接触給電方式による給電を停止させる。

非接触給電方式による充電制御の操作は、給電装置１側でも行うことができる。例えば、給電装置１側に設けられた停止スイッチ（図示しない）が、ユーザによりオンにされた場合には、コントローラ１０は、パワーユニット１２の動作を停止し、給電装置１からの給電を停止する。また、コントローラ１０は、給電の停止を示す停止信号を車両側に送信する。コントローラ３０は、無線通信部３９により、停止信号を受信することで、受電回路部３２を制御して、バッテリ３３への電力供給を停止する。これにより、コントローラ１０、３０は、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電を停止させる。

次に、接触給電方式により充電する際のコントローラ１０、３０の制御について説明する。

充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されると、接続検出装置３７は、充電コネクタ１４の接続を検出したことを示す検出信号を、車両側のコントローラ３０に送信する。また、車両側のコントローラ１０も、通信装置１８により、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を検出する。そして、コントローラ１０は、リレースイッチ１６をオンにする。また、コントローラ１０は、通信装置１８を制御して、充電コネクタ１４から出力可能な電流値を、パルス通信で送信する。非接触給電方式による給電が行われていない場合には、出力可能な電流値は最大電流値となる。一方、非接触給電方式による給電が行われている場合には、出力可能な電流値は、非接触給電中の給電電力に応じて決まる。

コントローラ３０は、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を確認した後、通信装置１８のパルス通信による出力を検出する。そして、コントローラ３０は、通信装置１８からの出力を検出することで、接触給電により車両側に入力される電流値を取得する。

上記のように、非接触給電方式でバッテリ３３を充電する場合に、通信装置１８のパルス通信は一時的に停止される。通信装置１８のパルス通信が停止していなければ、充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続することで、通信装置１８は、充電ケーブル１５及び充電コネクタ１４を介して、車両側に信号を送信できる状態となる。

そして、ユーザによる充電開始の操作に基づき、コントローラ３０は、コンバータ３５を制御して、バッテリ３３の充電を開始する。バッテリ３３の充電中、コントローラ３０は、センサ３４の検出値に基づいて、バッテリ３３の状態を管理している。そして、バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達した場合、又は、ユーザによる充電停止の操作があった場合には、コントローラ３０は、コンバータ３５を制御して、バッテリ３３への電力の供給を停止させる。

コントローラ１０は、バッテリ３５の充電終了後に、充電コネクタ１４が充電ポート３６から外されたことを、検出することで、給電方式によるバッテリ３５の充電停止を確認して、リレースイッチ１６をオフにする。

上記のコントローラ１０、３０の制御は、接触給電方式及び非接触給電方式のうち、一方の給電方式でバッテリ３３を充電している場合の制御について説明した。図１に示すように、本例の給電装置１は、２系統の給電方式をもつため、一方の給電方式でバッテリ３３の充電制御中に、他方の給電方式を利用したいという要求がある。

図２は、一方の給電方式によるバッテリ３３の充電中、他方の給電方式を利用したい要求があった場合に、給電装置１及び車両２の状態を示す概要図である。

図２に示すように、例えば、車両３Ａが、給電装置１の駐車場に停車して、受電コイル２１が送電コイル１１に対向する位置にあり、非接触給電方式により車両３Ａのバッテリの充電中であったとする。この状態で、他の車両である車両３Ｂが、同じ給電装置１の近くで停車し、車両３Ｂの充電ポート３６と給電装置１とを充電ケーブル１５で接続することで、車両３Ｂから給電装置１に対して、接触給電方式による給電の要求があった場合である。

図２に示すように、一方の給電方式により車両３Ａのバッテリ３３の充電中に、他方の給電方式を利用したい要求が、車両３Ｂから給電装置１にあった場合には、それぞれの車両３Ａ、３Ｂからの要求電力を、給電装置１から制限なく出力できれば、問題は生じない。しかしながら、給電装置１に接続されている交流電源２の定格、又は、給電装置１内の充電回路を構成するハーネスの定格等により、給電装置１から車両のバッテリに対して出力可能な最大電力には上限がある。

そのため、本例では、非接触給電方式と接触給電方式のうち、一方の給電方式による車両３のバッテリ３３の充電中に、充電中の車両３とは別の車両３から、他方の給電方式による給電要求があった場合には、給電装置１の出力可能な最大電力から、一方の給電方式による給電中の電力を差し引いた電力を、他方の給電方式の給電電力とする。

ここで、給電装置１の出力可能な最大電力と、センサ１３、１７で検出される電流との関係について説明する。給電装置１の出力可能な最大電力は、ハーネスの定格、又は、交流電源２の定格により定まる。また、給電装置１は、非接触給電方式の系統の電圧、及び、接触給電方式の系統の電圧を一定にしつつ、電流制御により、各系統の出力を制御している。そのため、給電装置１の最大電力は、電流で規定することができる。

そして、非接触給電側の出力電流は、パワーユニット１２への入力電流に対して、パワーユニット１２を制御することで、出力される電流である。そのため、電流センサ１３により、パワーユニット１２の入力側の電流を検出することで、コントローラ１０は、非接触給電側の出力電流を管理することもできる。そして、コントローラ１０は、非接触給電側及び接触給電側の出力電流（電力に相当）を、センサ１３、１７の検出電流で把握することができる。さらに、給電装置１の出力可能な最大電流は、電流センサ１３、１７の部分に流れる電流への等価電流で表すことができる。すなわち、コントローラ１０は、電流センサ１３、１７の検出電流を、この等価電流以下にすることで、各系統の出力電力の合計電力を、給電装置１の出力可能電力以下にするよう、制御している。

以下、具体的な制御について、説明する。まず、接触給電方式による車両３Ｂのバッテリ３３の充電中に、他の車両３Ａから、非接触給電方式による充電の要求があった場合について説明する。

車両３Ｂのバッテリ３３の充電は、車両３Ａのバッテリ３３の充電よりも先に行っているため、車両３Ｂのバッテリ３３への給電電力には、制限はかからない。

車両Ａのコントローラ３０は、非接触給電方式による充電を開始するために、給電装置１に、非接触給電の要求信号を送信する。要求信号を受信した、給電装置側のコントローラ１０は、電流センサ１７の検出値に基づいて、先に給電中の接触給電側の電流を検出する。

次に、コントローラ１０は、車両３Ａから送信される要求信号で示される要求電力から、非接触給電側の要求電流を演算する。要求電力は、車両３Ａのバッテリ３３の状態に応じて決まり、バッテリ３３のＳＯＣが低ければ、要求電力は大きくなる。接触給電側及び非接触給電側の出力電圧がそれぞれ一定であれば、非接触給電側の電流（要求電流）は、要求電力から演算される。

そして、コントローラ１０は、接触給電側の検出電流と非接触給電側の要求電流との合計電流と、給電装置１の出力可能な最大電流とを比較することで、非接触給電側の出力に制限をかけるか否かを判定する。

接触給電側の検出電流と、非接触給電側の演算した要求電流との合計電流が、給電装置１の出力可能な最大電流より大きい場合には、要求電流を出力すると、給電装置１のハーネス、又は、交流電源２に対して高負荷がかかる。そのため、ハーネス又は電源の負荷を軽減させるために、コントローラ１０は、非接触給電側の出力電流に制限をかけて、接触給電側の検出電流と、非接触給電側の電流との合計電流を、給電装置１の出力可能な最大電流以下にする。

接触給電側の検出電流と非接触給電側の要求電流との合計電流が、給電装置１の最大電流より大きい場合には、コントローラ１０は、非接触給電側の出力に制限を加える必要がある、と判定する。そして、コントローラ１０は、非接触給電方式による給電には、出力制限がかかることを示す信号を、車両３Ａに送信する。また、コントローラ１０は、車両３Ａに、非接触給電の受け入れが可能であることを示す信号を、車両３Ａに送信する。

車両３Ａのコントローラ１０は、出力制限があることを示す信号を受信すると、表示部３８に、出力制限がかかる旨を表示する。また、車両３Ａのコントローラ３０は、表示部３８に、非接触給電の受け入れが可能である旨を表示する。車両３Ａのユーザは、表示部３８の表示画面から、非接触給電による充電は可能であるが、出力制限がかかってしまうこと認識することで、充電に時間がかかることを確認できる。

ユーザの操作に基づいて、非接触給電を行うための操作が行われると、車両３Ａのコントローラ３０は、非接触給電による充電を行う旨の要求信号を送信する。要求信号には、車両３Ａのバッテリ３３の状態に応じた要求電力、または、バッテリ３３の状態を示す情報が含まれている。

給電装置側のコントローラ１０は、要求信号を受信すると、電流センサ１７の検出値から、接触給電側の電流を検出する。コントローラ１０は、給電装置１の最大電流から、接触給電側の電流を差し引くことで、非接触給電側の制限電流を演算する。コントローラ１０は、車両３Ａからの要求信号に含まれる要求電力、又は、車両３Ａのバッテリ３３の状態から、非接触給電側の要求電流を演算する。

要求電流が制限電流以下であれば、車両３Ａからの要求通りの電流を非接触給電側から出力しても、給電装置の出力電力を、出力可能電力以下に抑えることができる。そのため、要求電流が制限電流以下である場合には、コントローラ１０は、車両３Ａからの要求に応じた電流を、給電装置１から非接触給電方式で出力する。一方、演算した要求電流が制限電流より大きい場合には、給電装置１の出力電力を出力可能電力以下に抑えるために、コントローラ１０は、非接触給電側の電流を、制限電流にする。これにより、コントローラ１０は、非接触給電の電流が制限電流以下になるように、パワーユニット１２を制御する。また、先に充電を行っている接触給電方式による給電が優先される。

非接触給電方式の給電中に、車両３Ｂのバッテリ３３の充電が終了した場合には、コントローラ１０は、非接触給電側の電流の制限を解除する。そして、コントローラ１０は、車両３Ｂから送信される要求に応じた電流を、送電コイル１１から出力させる。このとき、コントローラ１０は、車両３Ａに対して、電流制限の解除を示す信号を送信し、コントローラ３０は、当該信号を受信することで、電流制限が解除された旨を表示部３８に表示してもよい。

接触給電側の電流制限が解除された後は、非接触給電方式による給電が優先される。コントローラ１０は、電流センサ１３の検出値に基づいて、非接触給電側の電流を検出しつつ、給電装置１の出力可能な最大電流から検出電流を差し引くことで、接触給電側の制限電流を演算する。

そして、非接触給電による、車両３Ａのバッテリ３３の充電中に、他車両から接触給電方式で充電を行うための要求信号があった場合には、コントローラ１０は、演算した接触給電側の制限電流に基づいて、接触給電側の給電制御を行う。また、制限電流に基づいて、接触給電側の給電制御を行っている間に、コントローラ１０は、電流センサ１３の検出値に基づいて、非接触給電側の電流を検出しつつ、接触給電側の制限電流を演算している。

そのため、例えば、非接触給電方式で充電しているバッテリ３３が満充電に近づき、非接触給電側の要求電力が小さくなった場合には、非接触給電側の電流が小さくなり、その分、接触給電側の電流が大きくなる。すなわち、一方の給電方式による給電中の車両のバッテリのＳＯＣに応じて、前記他方の給電方式の給電電力が設定される。また、非接触給電方式のみによる充電を含めて、非接触給電方式による給電を優先している場合には、上記のように、コントローラ１０は、接触給電側の制限電流を演算している。

そして、車両３Ａのコントローラ３０は、バッテリのＳＯＣが目標ＳＯＣに達すると、非接触給電方式による充電の停止要求の信号を、給電装置側に送信する。給電装置側のコントローラ１０は、停止要求の信号を受信すると、パワーユニット１３の動作を停止させて、非接触給電による給電を終了させる。このとき、接触給電方式によりバッテリ３３を充電している場合には、接触給電方式による給電が優先される。

次に、非接触給電方式による車両３Ａのバッテリ３３の充電中に、他の車両３Ｂから、接触給電方式による充電の要求があった場合について説明する。

車両３Ａのバッテリ３３の充電は、車両Ｂのバッテリ３３の充電よりも先に行っているため、車両３Ａのバッテリ３３への給電電力には、制限はかからない。

車両３Ｂのコントローラ３０は、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を検出すると、接触給電方式による充電を開始するために、給電装置１に、接触給電の要求信号を送信する。要求信号を受信した、給電装置側のコントローラ１０は、リレースイッチ１６をオンにする。

非接触給電方式による給電を優先させている場合には、コントローラ１０は、接触給電側の制限電流を演算しているため、演算した制限電流を車両３Ｂに送信する。制限電流の送信は、通信装置１８のパルス通信で行う。車両３Ｂのコントローラ３０は、パルス通信により、給電装置１からの出力電流値を確認して、コンバータ３５を制御して、バッテリ３３の充電を開始する。

接触給電方式の給電中に、車両３Ａのバッテリ３３の充電が終了した場合には、コントローラ１０は、接触給電側の電流の制限を解除して、接触給電方式による給電を優先させる。そして、コントローラ１０は、電流制限を解除した上で、接触給電方式による給電制御を継続させる。コントローラ１０は、センサ１７の検出値に基づき、接触給電側の電流を検出しつつ、給電装置１の最大電流から検出電流を差し引くことで、非接触給電側の制限電流を演算する。

そして、接触給電による、車両３Ｂのバッテリ２２の充電中に、他車両から非接触給電方式で充電を行うための要求信号があった場合には、コントローラ１０は、演算した非接触給電側の制限電流に基づいて、非接触給電側の給電制御を行う。

車両３Ｂのコントローラ１０は、バッテリのＳＯＣが目標ＳＯＣに達すると、接触給電方式による充電の停止要求の信号を、給電装置側に送信する。給電装置側のコントローラ１０は、停止要求の信号を受信すると、リレースイッチ１６をオフにして、接触給電による給電を終了させる。このとき、非接触給電方式によりバッテリ３３を充電している場合には、非接触給電方式による給電が優先される。

次に、図３及び図４を用いて、非接触給電方式により給電する際のコントローラ１０の制御手順を説明する。図３は、非接触給電の要求信号を受信してから、非接触給電方式による給電を開始するまでの制御手順を示すフローチャートである。図４は、非接触給電方式による給電開始後の、コントローラ１０の制御手順を示すフローチャートである。

図３に示すように、ステップＳ１にて、給電装置側のコントローラ１０は、車両３から、非接触給電の要求信号を受信する。ステップＳ２にて、コントローラ１０は、接触給電方式による給電を行っているか否かを判定する。接触給電方式による給電を行っている場合には、ステップＳ３にて、コントローラ１０は、電流センサ１７の検出値に基づいて、接触給電側の電流を検出する。ステップＳ４にて、コントローラ１０は、非接触給電の要求信号に含まれる要求電力等に基づき、車両側からの要求電流を演算する。

ステップＳ５にて、コントローラ１０は、接触給電側の検出電流と、非接触給電側の要求電流との合計電流と、給電装置１の最大電流とを比較することで、非接触給電側の電流に対して、制限をかける必要があるか否かを判定する。合計電流が最大電流より大きい場合には、コントローラ１０は制限をかける必要があると判定して、ステップＳ６に進む。一方、合計電流が最大電流以下である場合には、コントローラ１０は制限をかける必要がないと判定して、ステップＳ７に進む。

ステップＳ６にて、コントローラ１０は、非接触給電側の出力電流に対して制限が加わる旨を示す信号を、車両側に送信する。ステップＳ７にて、コントローラ１０は、非接触給電の受け入れが可能である旨を示す信号を、車両側に送信する。

ステップＳ２に戻り、接触給電方式による給電を行っていない場合には、ステップＳ８にて、コントローラ１０は、通信装置１８のパルス通信を停止する。

ステップＳ９の制御の後、図４に示すように、ステップＳ１０にて、コントローラ１０は、接触給電方式による給電を行っているか否かを判定する。接触給電方式による給電を行っている場合には、ステップＳ１１に進み、接触給電方式による給電を行っていない場合には、ステップＳ１６に進む。

接触給電方式による給電を行っている場合には、ステップＳ１１にて、コントローラ１０は、電流センサ１７の検出値に基づき、接触給電側の電流を検出する。ステップＳ１２にて、コントローラ１０は、給電装置１の最大電流から接触給電側の検出電流を差し引くことで、非接触給電側の制限電流を演算する。そして、コントローラ１０は、非接触給電方式側の電流が制限電流以下になるように、パワーユニット１３を制御することで、給電を制御する。ステップＳ１３にて、コントローラ１０は、車両３からの停止要求の信号を受信したか否か、または、給電装置１の停止操作が行われた否かを判定することで、非接触給電方式による給電を終了させるか否かを判定する。非接触給電を終了させる場合には、図４の制御フローを抜けて、コントローラ１０は非接触給電方式による給電制御を終了する。

一方、非接触給電方式による給電を継続させる場合には、ステップＳ１４にて、コントローラ１０は、車両３から接触給電の停止要求を受信したか否か、あるいは、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続が解除されたか否かを判定することで、接触給電方式による給電が終了したか否かを判定する。接触給電方式による給電が継続されている場合には、ステップＳ１１に戻る。そして、ステップＳ１１〜Ｓ１４の制御ループを繰り替えることで、接触給電方式による給電を優先させた状態で、非接触給電方式の給電制御が行われる。

一方、接触給電方式による給電が終了した場合には、ステップＳ１５にて、コントローラ１０は、接触給電の電流制限が解除されたことを示す信号を、車両３に送信し、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６以降の制御は、非接触給電方式による給電を優先させる制御である。

ステップＳ１６にて、コントローラ１０は、車両側からの要求電力に基づいて、パワーユニット１２を制御して、送電コイル１１から電力を出力させる。ステップＳ１７にて、コントローラ１０は、電流センサ１３の検出値に基づき、非接触給電側の電流を検出する。ステップＳ１８にて、コントローラ１０は、給電装置１の最大電流から非接触給電側の検出電流を差し引くことで、接触給電側の制限電流を演算する。

ステップＳ１９にて、コントローラ１０は、パルス通信が停止している否かを判定する。そして、パルス通信が停止している場合には、ステップＳ２０にて、コントローラ１０は、パルス通信を復帰させる。

ここで、図３のステップＳ８の制御フローの後は、ステップＳ１６〜ステップＳ１８の制御フローに進むことになる。そのため、ステップＳ８で停止したパルス通信は、ステップＳ２０で復帰することになる。

非接触給電方式による給電中に、接触給電の要求があった場合には、コントローラ１０は、非接触給電方式による給電を優先させつつ、接触給電方式による給電の制御を行う。この場合に、先の充電である非接触給電が優先されるため、接触給電側の電流は、非接触充電側の電流が検出されないと、決まらない。そこで、コントローラ１０は、接触給電方式による給電をしていない状態で非接触給電を行う場合には、一旦、パルス通信を遮断して、非接触給電中において、接触給電による充電の受け入れを拒否状態にする。

これにより、非接触給電側の電流検出、及び、接触給電側に割り当てる電流の演算処理を行っている間に、充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続したとしても、通信装置１８からパルスが出力されないため、接触給電による充電は開始されない。言い換えると、コントローラ１０は、接触給電側に割り当てる電流の演算時間を確保するために、パルス通信を一時的に停止させている。そして、ステップＳ８の制御フローでパルス通信を停止した後、ステップＳ１６〜ステップＳ１８の制御フローを進み、ステップＳ２０でパルス通信が復帰するまでの制御フローが、上記のパルス通信を一時的に停止させる制御に相当する。

図４に戻り、ステップＳ１９の後、又はステップＳ２０の後、ステップＳ２１にて、コントローラ１０は、車両３からの停止要求の信号を受信したか否か、または、給電装置１の停止操作が行われた否かを判定することで、非接触給電方式による給電を終了させるか否かを判定する。非接触給電方式による給電を継続させる場合には、ステップＳ１６に戻り、非接触給電方式による給電を終了させる場合には、コントローラ１０は非接触給電方式による給電制御を終了する。なお、給電装置１の停止操作に基づき、非接触給電の制御を終了させる場合には、コントローラ１０は、停止信号を車両側に送信する。

次に、図５を用いて、接触給電方式に給電する際のコントローラ１０の制御手順を説明する。図５は、接触給電方式による給電制御であって、コントローラ１０の制御手順を示すフローチャートである。

ステップＳ３１にて、コントローラ１０は、車両３から接触給電の要求信号を受信する。ステップＳ３２にて、コントローラ１０は、リレースイッチ１６をオンにする。ステップＳ３３にて、非接触給電方式による給電を行っているか否かを判定する。非接触給電方式による給電を行っている場合には、ステップＳ３４に進み、非接触給電方式による給電を行っていない場合には、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３４にて、コントローラ１０は、接触給電側の制限電流を示す信号を、パルス通信により送信する（図４のステップＳ１８で演算した電流値）。ステップＳ３５にて、コントローラ１０は、車両３からの停止要求の信号を受信したか否か、あるいは、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続が解除されたか否かを判定することで、接触給電方式による給電を終了させるか否かを判定する。接触給電を終了させる場合には、ステップＳ４２に進む。

一方、非接触給電方式による給電を継続させる場合には、ステップＳ３６にて、コントローラ１０は、車両３からの停止要求の信号を受信したか否か、または、給電装置１の停止操作が行われた否かを判定することで、非接触給電方式による給電を終了させるか否かを判定する。非接触給電方式による給電が継続されている場合には、ステップＳ３４に戻る。そして、ステップＳ３４〜Ｓ３６の制御ループを繰り替えることで、非接触給電方式による給電を優先させた状態で、接触給電方式の給電制御が行われる。

一方、非接触給電方式による給電が終了した場合には、ステップＳ３７にて、コントローラ１０は、非接触給電の電流制限が解除されたことを示す信号を、車両３に送信し、ステップＳ３８に進む。ステップＳ３８以降の制御は、接触給電方式による給電を優先させる制御である。

ステップＳ３８にて、コントローラ１０は、接触給電側の電流が最大値であることを、パルス通信により送信することで、接触給電方式による給電の制御を行う。ステップＳ３９にて、コントローラ１０は、電流センサ１７の検出値に基づき、接触給電側の電流を検出する。ステップＳ４０にて、コントローラ１０は、給電装置１の最大電流から接触給電側の検出電流を差し引くことで、非接触給電側の制限電流を演算する。

ステップＳ４１にて、コントローラ１０は、接触給電方式による給電を終了させるか否かを判定する。接触給電方式による給電を継続させる場合には、ステップＳ３８に戻る。そして、接触給電方式による給電を終了させる場合には、ステップＳ４２にて、コントローラ１０はリレースイッチ１６をオフにして、接触給電方式による給電制御を終了する。

次に、図６を用いて、非接触給電方式に給電する際のコントローラ３０の制御手順を説明する。図６は、非接触給電方式による給電開始後の、コントローラ３０の制御手順を示すフローチャートである。

ステップＳ５１にて、車両側のコントローラ３０は、非接触給電の要求信号を給電装置１に送信する。ステップＳ５２にて、コントローラ３０は、給電装置１から非接触給電の受け可能を示す信号を受信したか否かを判定する（受け入れ可能の信号は、図３のステップＳ６で送信される。）。受け入れ可能の信号を受信した場合には、ステップＳ５３にて、コントローラ３０は、出力制限有りを示す信号を受信したか否かを判定する（出力制限有りの信号は、図３のステップＳ７で送信される）。

出力制限有りの信号を受信した場合には、ステップＳ５４にて、コントローラ３０は、非接触給電側の電流に制限が加わることを、表示部３８に表示する。

ステップＳ５５にて、コントローラ３０は、受電回路部３２を制御して、バッテリ３３の充電を開始させる。ステップＳ５６にて、コントローラ３０は、給電装置１から、非接触給電の停止信号を受信したか否かを判定する。停止信号を受信した場合には、ステップＳ６０に進む。

停止信号を受信していない場合には、コントローラ３０は、センサ３４の検出値に基づき、バッテリ３３の状態を検出する。そして、コントローラ３０は、バッテリの状態に適した充電電流になるように、充電回路部３２を制御することで、充電制御を行う（ステップＳ５７）。

ステップＳ５８にて、コントローラ３０は、バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達したか否かを判定する。バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達していない場合には、ステップＳ５６に戻る。一方、バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達した場合には、ステップＳ５９にて、コントローラ３０は、給電装置１に、停止要求の信号を送信する。ステップＳ６０にて、コントローラ３０は、受電回路部３２の動作を停止させて、非接触給電方式による充電制御を終了する。

ステップＳ５２に戻り、受け入れ可能信号を受信していない場合には、ステップＳ６１にて、コントローラ３０は、所定の時間を経過した否かを判定する。当該所定の時間は、非接触給電の待ち時間に相当する。すなわち、所定の時間を経過するまでは、給電装置１側で、非接触給電を受け入れる状態にならない限り、ステップＳ５２の待機状態を継続させる。

一方、所定の時間を経過した場合には（タイムアウト）、ステップ６２にて、コントローラ３０は、非接触給電方式による充電が不可である旨を、表示部３８に表示し、本例の制御を終了する。

次に、図７を用いて、接触給電方式により給電する際のコントローラ３０の制御手順を説明する。図７は、接触給電方式による給電開始後の、コントローラ３０の制御手順を示すフローチャートである。

ステップＳ７１にて、コントローラ３０は、接続検出装置３７により、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続があったか否かを判定する。充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続があった場合には、ステップＳ７２にて、コントローラ３０は、通信装置１８からのパルスを検出したか否かを判定する。パルスを検出した場合には、ステップＳ７３にて、コントローラ３０は、接触給電の要求信号を送信する。

ステップＳ７４にて、コントローラ３０は、バッテリ３３の状態に応じて、コンバータ３５を制御することで、バッテリ３３を充電する。ステップＳ７５にて、コントローラ３０は、バッテリ３３のＳＯＣが、目標ＳＯＣに達したか否かを判定する。バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達していない場合には、ステップＳ７４に戻る。

バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達した場合には、ステップＳ７６にて、コントローラ３０は、接触給電方式による給電の停止信号を送信する。ステップＳ７７にて、コントローラ３０は、コンバータ３５の動作を停止させて、接触給電方式によるバッテリ３３の充電を終了する。

ステップ７２に戻り、通信装置１８からのパルスを検出していない場合には、ステップＳ７８にて、コントローラ３０は、消費電力を軽減する省電力モードに移行する。ステップＳ７９にて、コントローラ３０は、所定の時間を経過した否かを判定する。所定の時間を経過していない場合には、ステップＳ７２に戻る。一方、所定の時間を経過していない場合には、本例の制御を終了する。

なお、コントローラ３０は、通信装置１８のパルス通信により、接触給電方式による充電が可能か否かを判断しているが、パルス通信は、給電装置１が交流電源２に接続していない場合にも停止される。そのため、図７のステップＳ７９でタイムアウトの時間を設定し、パルス通信が設定時間内に復帰した場合には、接触給電方式よる充電を行い、パルス通信が設定時間内に復帰しなかった場合には、例えば、コントローラ３０は表示部３８に、接触給電の充電ができない旨のエラーメッセージを通知しつつ、制御を終了させている。

上記のように、本例は、非接触給電方式と接触給電方式のうち、いずれか一方の給電方式による給電中に、他方の給電方式による給電の要求があった場合には、出力可能な最大電力から、一方の給電方式による給電中の電力を差し引いた電力を、他方の給電方式の給電電力とする。これにより、交流電源２等を過電流から保護しつつ、両方式で給電することができる。

また本例は、一方の給電方式による給電中の車両のバッテリの充電状態に応じて、前記他方の給電方式の給電電力を設定する。これにより、給電装置１の最大電力を効率よく、２方式の給電に割り当てることができる。

なお、本例は、非接触給電方式の系統の電圧、及び、接触給電方式の系統の電圧を一定にして、給電装置１の最大電力を、交流電源２の定格電流から規定したが、それぞれの系統電圧が変化する場合には、電圧センサにより各系統の電圧を管理しつつ、給電装置１からの出力電力が、最大電力を超えないように、各系統の出力電力を制御すればよい。

また、本例は、パワーユニット１３の入力側に電流センサ１３を設けたが、パワーユニット１２の出力側に設けてもよい。また、電流センサ１７は、リレースイッチ１６と交流電源２とを接続配線に限らず、充電ケーブル１５とリレースイッチ１６とを接続する配線に設けてもよい。

上記のパワーユニット１２が本発明の「非接触給電部」に相当し、リレースイッチ１６を含む接触給電方式用の充電回路が本発明の「接触給電部」に、無線通信部３９が本発明の「通信手段」に、充電ポート３６が本発明の「接続端子」に相当する。

１…給電装置
２…交流電源
３…車両
１０、３０…コントローラ
１１…送電コイル
１２…パワーユニット
１３、１７…電流センサ
１４…充電コネクタ
１５…充電ケーブル
１６…リレースイッチ
１８…通信装置
１９、３９…無線通信部
２０、３８…表示部
２１、４０…メモリ
３１…受電コイル
３２…受電回路部
３３…バッテリ
３４…センサ
３５…コンバータ
３６…充電ポート
３７…接続検出装置
３８…表示部

Claims (2)

1. 少なくとも磁気的な結合により非接触で、電源の電力を送電コイルから受電コイルに供給して、車両のバッテリを充電する非接触給電部と
   前記車両に設けられた接続端子にケーブルを介して電気的に接続され、前記電源の電力を前記車両のバッテリに供給する接触給電部と、
   前記非接触給電部の電流、及び、前記接触給電部の電流をそれぞれ検出するセンサと、
   前記センサの検出値に基づき前記非接触誘電部及び前記接触給電部を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記非接触給電部による非接触給電方式と前記接触給電部による接触給電方式のうち、いずれか一方の給電方式による給電中に、他方の給電方式による給電の要求があった場合には、出力可能な最大電力から、前記一方の給電方式による給電中の電力を差し引いた電力を、前記他方の給電方式の給電電力とする
   ことを特徴とする給電装置。
2. 請求項１記載の給電装置であって、
   前記車両のバッテリの情報を受信する受信手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記一方の給電方式による給電中の車両のバッテリの充電状態に応じて、前記他方の給電方式の給電電力を設定する
   ことを特徴とする給電装置。

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