JP2016032397A

JP2016032397A - 非接触充電システムおよび非接触給電装置

Info

Publication number: JP2016032397A
Application number: JP2014154741A
Authority: JP
Inventors: 康裕鈴木; Yasuhiro Suzuki; 孝治比嘉; Koji Higa
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-03-07
Also published as: WO2016017382A1

Abstract

【課題】各給電スタンドに個別に表示手段を設けることなく故障状態にある給電スタンドを把握することができる、非接触充電システムを提供する。
【解決手段】非接触充電システム１００は、駐車場内の各駐車スペースＳ１〜Ｓ３にそれぞれ設置される給電スタンド１０〜３０と、給電スタンド１０〜３０の保守点検を担当するメンテナンス作業員によって携行される専用端末４０とから構成されている。各給電スタンド１０〜３０は、自己診断を実施して自機の状態情報をビーコン信号に乗せて定期送信し、メンテナンス作業員が携行する専用端末４０がこれら状態情報を受信する。
【選択図】図１

Description

この発明は、非接触充電システムに係り、特に自己診断機能を有する非接触充電システムに関する。

電気モータによって走行する電気自動車（ＥＶ車）や電気モータとガソリンエンジンとの併用によって走行するプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ車）の普及が始まっている。これらＥＶ車やＰＨＶ車にはバッテリが搭載されており、バッテリに蓄えられた電気エネルギーによってモータを駆動することにより車両の走行が行われる。

現在、ＥＶ車やＰＨＶ車用の充電システムとしては、駐車場内に設けられた複数の駐車スペースにそれぞれ給電スタンドを設置し、車両が駐車スペースに駐車している間に充電を行う方式が一般的である。また、給電スタンドから車両への電力供給の方法としては、給電スタンドと車両を専用の充電ケーブルで接続する接触充電システムと、給電スタンドと車両を非接触状態に保ったまま電磁誘導または共鳴の原理を利用して電力供給を行う非接触充電システムとがある。

非接触充電システムにおいて、特に大型駐車場のように多数の給電スタンドが設置されている場合には、各給電スタンドは自機が正常に機能するか否かを診断する自己診断機能を有することが好ましい。各給電スタンドが自己診断機能を有することにより、システムの保守点検を担当するメンテナンス作業員は、故障状態にある給電スタンドを容易に把握することができる。特許文献１には、電源や配線等の異常を定期的に検出して表示手段（報知装置）に出力する自己診断機能を有する給電スタンドの発明が記載されている。

特開２０１３−１１５８３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、自己診断の結果を表示するための表示手段が各給電スタンドに個別に設けられているため、給電スタンドが高価になってしまうという問題がある。

この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、各給電スタンドに個別に表示手段を設けることなく故障状態にある給電スタンドを把握することができる、非接触充電システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係る非接触充電システムは、自己診断を実施して自機の状態情報を送信する給電装置（給電スタンド）と、状態情報を受信する端末装置とから構成される。

給電装置は、状態情報を自機が定期的に送信するビーコン信号に乗せて送信してもよい。

端末装置は、状態情報を送信した給電装置に対して診断情報の要求を送信し、診断情報の要求を受信した給電装置は、自己診断の結果として得られる診断情報を返信し、端末装置は、診断情報を受信して表示部に表示してもよい。

この発明に係る非接触給電装置（非接触給電スタンド）は、自己診断を実施して自機の状態情報を送信する。

状態情報を自機が定期的に送信するビーコン信号に乗せて送信してもよい。

診断情報の要求を受信すると、自己診断の結果として得られる診断情報を返信してもよい。

この発明に係る非接触充電システムによれば、各給電スタンドに個別に表示手段を設けることなく故障状態にある給電スタンドを把握することができる。

この発明の実施の形態に係る非接触充電システムの構成を示す図である。この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおける給電スタンドの構成を示す図である。この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおける専用端末の構成を示す図である。この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおける自己診断処理の詳細を示す図である。この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおける診断情報の一例を示す図である。この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおけるビーコン信号の一例を示す図である。この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおけるスタンドリストの一例を示す図である。この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおける故障スタンドリストの一例を示す図である。この発明の実施の形態に係る非接触充電システムにおける診断情報の一覧の一例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態．
この発明の実施の形態に係る非接触充電システム１００の構成を図１に示す。
非接触充電システム１００は、駐車場内の各駐車スペースＳ１〜Ｓ３にそれぞれ設置される給電スタンド１０〜３０と、給電スタンド１０〜３０の保守点検を担当するメンテナンス作業員によって携行される専用端末４０とから構成されている。また、各駐車スペースＳ１〜Ｓ３の地面には、給電スタンド１０〜３０の給電コイル１５〜３５と車両検知センサ１６〜３６とがそれぞれ設置されている。

例えば、電気自動車５０が駐車スペースＳ１に駐車すると、駐車スペースＳ１に設置されている給電スタンド１０と電気自動車５０との間で無線通信接続が確立された後、給電スタンド１０の給電コイル１５に高周波電力が供給される。この高周波電力が電磁誘導または共鳴の原理によって電気自動車５０の受電コイル５３に伝達され、図示しない車載バッテリへの充電が行われる。

以下、この実施の形態に係る非接触充電システム１００における給電スタンド１０〜３０と専用端末４０の構成について順に説明する。ただし、給電スタンド１０〜３０の構成は全て同一であるため、給電スタンド１０を例にとって説明する。

（給電スタンドの構成）
まず、給電スタンド１０の構成について図２を参照して説明する。給電スタンド１０は、無線通信手段１１と、制御手段１２と、電力変換手段１３と、整合手段１４と、給電コイル１５と、車両検知センサ１６と、アンテナ１７とを備えている。

無線通信手段１１は、ＺｉｇＢｅｅ規格に基づく無線通信モジュールであり、制御手段１２から入力される各種データを変調してアンテナ１７から電波信号として放射すると共に、アンテナ１７によって受信される電波信号を復調してデータを抽出し、制御手段１２に出力する。

制御手段１２は、マイクロコンピュータによって構成されており、無線通信手段１１、電力変換手段１３、および整合手段１４を制御する。給電スタンド１０から電気自動車５０への充電を行う際には、制御手段１２は、無線通信手段１１を介して電気自動車５０との間で無線通信を行いながら、電力変換手段１３および整合手段１４を制御することによって、電気自動車５０への充電電力の供給を制御する。

また、制御手段１２のメモリには、給電スタンド１０が正常に機能するか否かを診断する自己診断プログラム１８が記憶されている。給電スタンド１０の自己診断の際には、制御手段１２は、無線通信手段１１を介して専用端末４０との間で無線通信を行い、給電スタンド１０の自己診断の結果として得られる状態情報や診断情報を送信する。

電力変換手段１３は、系統電源から供給される交流電力をより周波数の高い高周波電力に変換する。

整合手段１４は、電力変換手段１３と給電コイル１５のインピーダンスを整合させる。

給電コイル１５には、整合手段１４から出力された高周波電力が供給される。

車両検知センサ１６は、給電スタンド１０が設置されている駐車スペースＳ１に電気自動車５０が駐車したことを検知する。

（専用端末の構成）
次に、専用端末４０の構成について図３を参照して説明する。専用端末４０は、無線通信手段４１と、制御手段４２と、液晶パネル４３と、アンテナ４４とを備えている。

無線通信手段４１は、ＺｉｇＢｅｅ規格に基づく無線通信モジュールであり、制御手段４２から入力される各種データを変調してアンテナ４４から電波信号として放射すると共に、アンテナ４４によって受信される電波信号を復調してデータを抽出し、制御手段４２に出力する。

制御手段４２は、マイクロコンピュータによって構成されており、無線通信手段４１を介して給電スタンド１０〜３０との間で無線通信を行い、給電スタンド１０〜３０の自己診断の結果として得られる状態情報や診断情報を取得する。

液晶パネル４３には、給電スタンド１０〜３０の自己診断の結果として得られる診断情報の一覧が表示される。

（非接触充電システム１００における自己診断処理）
次に、この実施の形態に係る非接触充電システム１００における自己診断処理について、図４を参照して説明する。

給電スタンド１０〜３０の各制御手段は、自機が正常に機能するか否かを検査する自己診断を定期的に実施する（Ｓ１０１）。例えば、給電スタンド１０を例にとって説明すると、制御手段１２のメモリ内に記憶されている自己診断プログラム１８を実行することによって、給電コイル１５の断線、車両検知センサ１６の故障等を検査し、図５に示されるような診断情報を生成する。給電スタンド２０，３０についても同様である。

次に、給電スタンド１０〜３０の各制御手段は、ステップＳ１０１で生成された診断情報に基いて自機が給電動作を行うことが可能な状態にあるか否かを判定し（Ｓ１０２）、自機の状態（「正常」または「故障」並びに「重篤度」）を確定する（Ｓ１０３）。図４の例では、給電スタンド１０は給電動作を行うことが可能な正常状態であるが、給電スタンド２０と３０は給電動作を行うことができない故障状態であり、給電スタンド２０の故障の重篤度は「１」、給電スタンド３０の故障の重篤度は「５」である。

続いて、給電スタンド１０〜３０の各制御手段は、ステップＳ１０３で確定した自機の状態に基いて図６に示されるようなビーコン信号を作成し（Ｓ１０４）、無線通信手段によって１００ｍｓの周期でブロードキャスする（Ｓ１０５）。元来、このビーコン信号は各給電スタンド１０〜３０が駐車場内の電気自動車５０に自機の識別子を通知するために定期的にブロードキャストしているものである。この実施の形態では、各給電スタンド１０〜３０が定期的にブロードキャストしているＺｉｇＢｅｅ規格のビーコン信号の通常データのフィールドに、自機の状態情報を乗せて送信する。

一方、メンテナンス作業員によって携行される専用端末４０の無線通信手段４１は、ビーコン信号の送信される周波数帯域のスキャンを実施し（Ｓ１０６）、各給電スタンド１０〜３０から送信されるビーコン信号を受信する（Ｓ１０７）。専用端末４０の制御手段４２は、ビーコン信号の受信結果に基いて図７に示されるようなスタンドリストを作成する（Ｓ１０８）。図７のスタンドリストには、ビーコン信号を受信することができた給電スタンドとそれらの状態情報の一覧が示されている。

次に、専用端末４０の制御手段４２は、ステップＳ１０８で作成されたスタンドリストから故障状態の給電スタンドのみを抽出し、図８に示されるような故障スタンドリストを作成する（Ｓ１０９）。続いて、専用端末４０の無線通信手段４１は、図８の故障スタンドリストに含まれている給電スタンドの中からまず給電スタンド２０との間でセキュアな無線通信接続を確立し（Ｓ１１０）、診断情報を要求する（Ｓ１１１）。これを受信した給電スタンド２０は、ステップＳ１０１で生成された診断情報を返信する（Ｓ１１２）。専用端末４０の無線通信手段４１は、給電スタンド２０から返信された診断情報を受信した後、セキュアな無線通信接続を切断する（Ｓ１１３）。

続いて、専用端末４０の無線通信手段４１は、故障スタンドリストに含まれている給電スタンド３０との間でセキュアな無線通信接続を確立し（Ｓ１１４）、診断情報を要求する（Ｓ１１５）。これを受信した給電スタンド３０は、ステップＳ１０１で生成された診断情報を返信する（Ｓ１１６）。専用端末４０の無線通信手段４１は、給電スタンド３０から返信された診断情報を受信した後、セキュアな無線通信接続を切断する（Ｓ１１７）。最後に、専用端末４０の制御手段４２は、ステップＳ１１２、Ｓ１１６で受信された給電スタンド２０と３０の各診断情報を、図９に示されるような形式で液晶パネル４３に一覧表示させる（Ｓ１１８）。

以上説明したように、この実施の形態に係る非接触充電システム１００では、各給電スタンド１０〜３０は、自己診断を実施して自機の状態情報をビーコン信号に乗せて定期送信し、メンテナンス作業員が携行する専用端末４０がこれらの状態情報を受信する。これにより、各給電スタンド１０〜３０に個別に表示手段を設けることなく故障状態にある給電スタンドを把握することができるため、給電スタンドを安価に構成することができる。

その他の実施の形態．
上記の実施の形態では、各給電スタンド１０〜３０が定期的に送信しているビーコン信号に乗せて状態情報を送信したが、専用端末４０が各給電スタンド１０〜３０に状態情報を要求し、この要求に応答して各給電スタンド１０〜３０から専用端末４０に状態情報を返信するようにしてもよい。

また、各給電スタンド１０〜３０の状態情報や診断情報を専用端末４０に送信する際には、各給電スタンド１０〜３０の状態情報や診断情報を各給電スタンド１０〜３０と有線または無線で接続された１つのサーバに集め、このサーバから専用端末４０に無線送信するようにしてもよい。
また、無線通信手段の通信規格はＺｉｇＢｅｅに限らず、他の通信規格でもよい。
また、各給電スタンド１０〜３０は、専用端末４０へ診断情報を返信した後に、ビーコンの定期送信を停止してもよい。ビーコンの定期送信を停止することで、給電スタンドの消費電力を低減することができる。

１００非接触充電システム、１０，２０，３０給電スタンド（給電装置）、４０専用端末（端末装置）、４３液晶パネル（表示部）。

Claims

自己診断を実施して自機の状態情報を送信する給電装置と、
前記状態情報を受信する端末装置と
から構成される、非接触充電システム。
前記給電装置は、前記状態情報を自機が定期的に送信するビーコン信号に乗せて送信する、請求項１に記載の非接触充電システム。
前記端末装置は、前記状態情報を送信した給電装置に対して診断情報の要求を送信し、
前記診断情報の要求を受信した給電装置は、前記自己診断の結果として得られる診断情報を返信し、
前記端末装置は、前記診断情報を受信して表示部に表示する、請求項１または２に記載の非接触充電システム。
自己診断を実施して自機の状態情報を送信する、非接触給電装置。
前記状態情報を自機が定期的に送信するビーコン信号に乗せて送信する、請求項４に記載の非接触給電装置。
診断情報の要求を受信すると、前記自己診断の結果として得られる診断情報を返信する、請求項４または５に記載の非接触給電装置。