JP2016226087A - 冷却システム及び非接触給電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】充電を効率的に行いながら冷却を行うことを可能とする冷却システム及び非接触給電システムを提供する。
【解決手段】冷却システム３０は、送電部１０から非接触で電力を受ける受電部２０、及び受電部２０が受けた電力を蓄える蓄電装置Ｂの少なくともいずれか一方を冷却する冷却部３１と、冷却部３１を制御する冷却制御部３２と、を備える。冷却部３１は、受電部２０が受けた電力により作動され、冷却制御部３２は、蓄電装置Ｂの充電必要量Ｐに基づいて冷却部３１を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却システム及び非接触給電システムに関する。
従来、非接触給電システムにおいて、受電部及び蓄電部を冷却する技術が知られている。このような技術として、例えば特許文献１には、受電部の受電効率に応じて冷却装置の冷却能力を変化させる非接触受電装置が記載されている。特許文献２には、送電部の動作状態に応じて交流電源の温調手段を制御する非接触電力伝送装置が記載されている。
特開２０１３−１３５５７２号公報 特開２０１３−１２３３０７号公報
受電部等を冷却する冷却部を作動するための電力は、受電部が送電部から非接触で受けた電力の一部である場合がある。この場合、冷却部の作動によって、蓄電部に充電される電力が減少する。上記特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、冷却部の作動に起因して蓄電部に充電される電力が減少することについて考慮されていない。そのため、充電を効率的に行いながら冷却を行うことは難しい。
そこで、本発明は、充電を効率的に行いながら冷却を行うことを可能とする冷却システム及び非接触給電システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る冷却システムは、送電部から非接触で電力を受ける受電部、及び受電部が受けた電力を蓄える蓄電部の少なくともいずれか一方を冷却する冷却部と、冷却部を制御する制御部と、を備え、冷却部は、受電部が受けた電力により作動され、制御部は、蓄電部の充電必要量に基づいて冷却部を制御する。
この冷却システムは、蓄電部の充電必要量に基づいて冷却部を制御する制御部を備える。受電及び充電に係る発熱（受電部及び蓄電部が加熱される程度）は、蓄電部に充電される電力量（すなわち充電必要量）に対応する。そのため、例えば冷却が必要ない程度の発熱に対応する充電必要量の場合には、冷却部を作動させないように冷却部を制御することによって、蓄電部に充電される電力が減少することを抑制することができる。したがって、充電を効率的に行いながら冷却を行うことが可能となる。
制御部は、蓄電部の目標充電率と、蓄電部の現在充電率との差に基づいて充電必要量を算出してもよい。この場合、蓄電部の目標充電率と、蓄電部の現在充電率との差によって、充電必要量を容易に算出することができる。
制御部は、受電部の温度が第１温度閾値以上である場合に受電部を冷却するように冷却部を制御し、蓄電部の温度が第２温度閾値以上である場合に蓄電部を冷却するように冷却部を制御し、充電必要量が大きいほど、第１温度閾値及び第２温度閾値を大きく設定してもよい。この場合、例えば第１温度閾値を受電部の許容温度以下に設定し、第２温度閾値を蓄電部の許容温度以下に設定することにより、充電を効率的に行いながら受電部の故障及び蓄電部の劣化を抑制することができる。
受電部は、送電部の送電コイルから非接触で電力を受ける受電コイルを含み、制御部は、送電コイルと受電コイルとの位置ずれが第１状態の場合における第１温度閾値を、位置ずれが第１状態よりも小さい第２状態の場合おける第１温度閾値よりも小さく設定してもよい。送電コイルと受電コイルとの位置ずれ（送受電間の位置ずれ）が大きくなると受電の際の受電部の発熱が増加することがある。そこで、送受電間の位置ずれが第１状態の場合における第１温度閾値を、送受電間の位置ずれが第１状態よりも小さい第２状態の場合おける第１温度閾値よりも小さく設定することで、確実に受電部を冷却することができる。
制御部は、受電部の温度上昇率である第１温度上昇率と、蓄電部の温度上昇率である第２温度上昇率とを算出し、第１温度上昇率が第２温度上昇率よりも小さい場合、第１温度閾値を第２温度閾値よりも大きく設定し、第１温度上昇率が第２温度上昇率よりも大きい場合、第１温度閾値を第２温度閾値よりも小さく設定してもよい。例えば冷却部による受電部及び蓄電部の冷却熱量が一定の場合、第１温度上昇率が小さいほど、冷却部による受電部の冷却速度が相対的に大きくなるため、受電部の冷却時間が短縮される。同様に、第２温度上昇率が小さいほど、冷却部による蓄電部の冷却速度が相対的に大きくなるため、蓄電部の冷却時間が短縮される。つまり、第１温度上昇率が小さいほど、第１温度閾値を大きくしておいて冷却開始を遅らせることができる。同様に、第２温度上昇率が小さいほど、第２温度閾値を大きくしておいて冷却開始を遅らせることができる。これにより、冷却部の作動が更に抑制され、蓄電装置Ｂに充電される電力が減少することを更に抑制することができる。
制御部は、電力効率が最大となる受電部の目標温度を算出し、充電必要量が所定電力未満の場合、受電部の温度が目標温度となるように冷却部を制御してもよい。この場合、充電必要量が少ないため、受電部を冷却するために電力を使用する余裕がある。よって、電力効率が最大となるように積極的に冷却を行うことができる。また、電力効率が最大となることにより発熱を低減でき、冷却に使用する電力を抑制することができる。
制御部は、充電必要量が所定電力未満の場合、蓄電部を冷却するように冷却部を制御してもよい。この場合、充電必要量が少ないため、蓄電部を冷却するために電力を使用する余裕がある。蓄電部を積極的に冷却することで、蓄電部の劣化を抑制することができる。
本発明の一態様に係る非接触給電システムは、上記の冷却システムと、受電部に非接触で電力を送る送電部と、受電部と、蓄電部とを備える。この非接触給電システムでは、受電及び充電に係る発熱（受電部及び蓄電部が加熱される程度）は、蓄電部に充電される電力量（すなわち充電必要量）に対応する。そのため、例えば冷却が必要ない程度の発熱に対応する充電必要量の場合には、冷却部を作動させないように冷却部を制御することによって、蓄電部に充電される電力が減少することを抑制することができる。したがって、充電を効率的に行いながら冷却を行うことが可能となる。
本発明によれば、充電を効率的に行いながら冷却を行うことを可能とする冷却システム及び非接触給電システムを提供することができる。
実施形態に係る非接触給電システムの構成を示すブロック図である。 冷却制御の処理を示すフローチャートである。 送電量算出処理を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
図１に示されるように、非接触給電システム１は、蓄電装置（蓄電部）Ｂを充電するためのシステムである。非接触給電システム１は、例えば電気自動車や水中航走体等の移動体に搭載される。非接触給電システム１は、送電装置２と、受電装置３と、冷却部３１及び冷却制御部（制御部）３２を有する冷却システム３０と、を備えて構成される。送電装置２は、受電装置３に非接触で電力を伝送可能に構成されている。
送電装置２は、送電部１０と、送電側通信部１４と、送電側制御部１５とを備えて構成される。送電部１０は、電源１３に接続され、電源１３からの電力を受電部２０に非接触で送るための機器（送電器）である。送電部１０は、送電側電力変換回路１１及び送電側共振回路１２を含む。
送電側電力変換回路１１は、電源１３から供給される電力を高周波電力に変換する回路である。送電側電力変換回路１１は、例えば電源１３から交流電力が供給される場合、交流直流変換回路及び直流交流変換回路を備える。交流直流変換回路は、電源１３からの交流電力を直流電力に変換するものであり、例えば、整流器を含む。また、交流直流変換回路は、昇圧型ＰＦＣ［Power Factor Correction］回路を含み、力率改善機能及び昇圧機能を有することができる。直流交流変換回路は、直流電力を、電源１３の交流電力よりも周波数が高い交流電力（高周波電力）に変換するものであり、例えば、インバータ回路である。送電側電力変換回路１１は、変換した高周波電力を送電側共振回路１２に伝送する。なお、電源１３から直流電力が供給される場合、送電側電力変換回路１１から交流直流変換回路を取り除くことができる。また、電源１３からの直流電力を所望の直流電力に変換するために、送電側電力変換回路１１はＤＣ／ＤＣコンバータを含んでもよい。
送電側共振回路１２は、送電側電力変換回路１１から供給される電力を非接触で受電装置３に供給する。送電側共振回路１２は、送電コイル１２ａを含む。送電コイル１２ａは、送電側電力変換回路１１から供給される電力を非接触で受電装置３に給電するためのコイルであり、例えば予め規定されたコイル形状及び寸法を有する。送電コイル１２ａは、サーキュラー型であってもよいし、ソレノイド型であってもよい。送電側共振回路１２は、送電側電力変換回路１１からの高周波電力を送電コイル１２ａに与えることにより、受電装置３に対する非接触給電を実現する。送電側共振回路１２は、送電コイル１２ａ以外に、少なくとも１つのキャパシタを有し、更にインダクタを有することができる。キャパシタ及びインダクタは、送電コイル１２ａに並列又は直列に接続され、種々の回路トポロジーが形成される。
送電側共振回路１２においては、一例として、受電コイル２１ａを含む受電側共振回路２１との間で磁気結合回路が形成される。より詳しくは、磁気結合回路は、送電コイル１２ａと受電コイル２１ａとが近接した状態に位置させられることで形成される。この磁気結合回路は、送電コイル１２ａと受電コイル２１ａとが磁気的に結合して送電コイル１２ａから受電コイル２１ａへの非接触の給電が行われる回路を意味する。ここでの磁気結合回路は、「磁界共鳴方式」で給電を行う回路である。なお、磁気結合回路は、「電磁誘導方式」で給電を行う回路であってもよい。送電側共振回路１２は、送電コイル１２ａから受電コイル２１ａに対して磁気結合回路を介して送電を行うことにより、非接触給電を可能にしている。
電源１３は、蓄電装置Ｂを充電するための電力を生成するために必要となる電力を供給する。電源１３は、例えば電圧が２００［Ｖ］である三相交流電力を供給する。なお、この電源１３は、三相交流電力に限られることはなく、商用交流電源のような単相交流電力を供給する電源であってもよいし、太陽光発電システム等のような直流電力を供給する電源であってもよい。
送電側通信部１４は、無線で通信するためのインターフェースである。送電側通信部１４は、受電装置３に設けられた受電側通信部２３と通信する。送電側通信部１４としては、例えば無線ＬＡＮ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いることができる。
送電側制御部１５は、例えば、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read OnlyMemory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を含む電子制御ユニットである。送電側制御部１５は、送電部１０から受電部２０への電力供給を制御する。送電側制御部１５は、送電部１０から受電部２０への供給電力の大きさを変更するように送電部１０を制御する。送電側制御部１５は、例えば送電側電力変換回路１１におけるインバータのスイッチングを制御する。
受電装置３は、受電部２０と、受電側通信部２３と、受電側制御部２４と、を備えて構成される。受電部２０は、送電コイル１２ａから非接触で電力を供給され、供給された電力を受けるための機器（受電器）である。受電部２０は、受電側共振回路２１及び受電側電力変換回路２２を含む。
受電側共振回路２１は、送電側共振回路１２から非接触で供給された電力を受け取り、受電側電力変換回路２２へ伝送する。受電側共振回路２１は、送電側共振回路１２の送電コイル１２ａから非接触で電力を受ける受電コイル２１ａを含む。受電コイル２１ａは、送電コイル１２ａから非接触で供給されてくる電力（交流電力）を受け取るためのコイルであり、例えば送電コイル１２ａとほぼ同じコイル形状及び寸法を有する。受電コイル２１ａは、サーキュラー型であってもよいし、ソレノイド型であってもよい。受電側共振回路２１は、受電コイル２１ａ以外に、少なくとも１つのキャパシタを有し、更にインダクタを有することができる。キャパシタ及びインダクタは、受電コイル２１ａに並列又は直列に接続され、種々の回路トポロジーが形成される。
受電側電力変換回路２２は、受電側共振回路２１から伝送された高周波電力を整流して直流電力に変換する回路である。受電側電力変換回路２２は、例えば、整流器及びＤＣ／ＤＣコンバータ回路を含み、受電側共振回路２１からの高周波電力を直流電力に変換する。受電側電力変換回路２２は、変換された直流電力を冷却システム３０の冷却部３１に供給する。
受電部２０は、送電コイル１２ａから受けた電力によって発熱する。受電部２０の発熱について詳しく説明すると、受電側共振回路２１では、送電コイル１２ａから電力を受ける際に、受電コイル２１ａ、キャパシタ、インダクタ、フェライト等の素子、及びコイル線が発熱する。受電側電力変換回路２２では、受電側共振回路２１が受けた電力を整流する際に、整流器が発熱する。送電コイル１２ａと受電コイル２１ａとの間の距離が変わって送受電間の位置ずれが生じると、受電側共振回路２１では、受電側共振回路２１のインピーダンスが変化し、発熱が増大することがある。送受電間の位置ずれは、例えば送電コイル１２ａと受電コイル２１ａとが所望の位置関係からずれていることを意味する。所望の位置関係とは、例えば、最大電力効率が実現される位置関係であったり、送電コイル１２ａの中心と受電コイル２１ａの中心とが向き合う位置関係であったり、非接触給電システム１の仕様書もしくは使用マニュアル等で予め規定されている位置関係であったりする。また、送受電間の位置ずれによって受電側共振回路２１における交流電力の波形が歪んで高調波成分が増える。そのため、受電側電力変換回路２２では、整流器での損失が増えて、受電側電力変換回路２２における発熱が増大することがある。受電側電力変換回路２２では、発熱により、例えば受電コイル２１ａのインピーダンス及びリアクタンスが変化して、送受電性能が変化する。
受電部２０は、例えば受電部２０の温度ＴＡを検出する温度センサ（不図示）を含む。検出された温度ＴＡは、冷却システム３０の冷却制御部３２に送信される。受電部２０は、受電部２０の温度ＴＡが受電部２０の許容温度（耐熱温度）ＴＡＭ未満となるように、冷却システム３０の冷却部３１によって冷却される。許容温度ＴＡＭは、例えば温度による受電部２０の耐久性の観点から許容される最高温度である。
蓄電装置Ｂは、受電部２０が受けた電力を蓄える。蓄電装置Ｂは、充電が可能な電池（例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池）を含む。蓄電装置Ｂは、例えば蓄電装置Ｂの現在のＳＯＣ（充電率、State Of Charge）を検出する充電率センサ（不図示）を含む。検出された現在ＳＯＣは、冷却システム３０の冷却制御部３２に送信される。
蓄電装置Ｂは、受電側電力変換回路２２から受けた電力によって発熱する。より詳しくは、蓄電装置Ｂでは、受電側電力変換回路２２からの電力によって充電される際に、化学反応及びジュール熱等によって発熱する。蓄電装置Ｂは、例えば蓄電装置Ｂの温度ＴＢを検出する温度センサ（不図示）を含む。検出された温度ＴＢは、冷却システム３０の冷却制御部３２に送信される。蓄電装置Ｂは、蓄電装置Ｂの温度ＴＢが蓄電装置Ｂの許容温度（耐熱温度）ＴＢＭ未満となるように、冷却システム３０の冷却部３１によって冷却される。許容温度ＴＢＭは、例えば温度による蓄電装置Ｂの劣化の観点から許容される最高温度である。
受電側通信部２３は、無線で通信するためのインターフェースである。受電側通信部２３は、送電側通信部１４と通信する。受電側通信部２３としては、例えば無線ＬＡＮ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いることができる。
受電側制御部２４は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含む電子制御ユニットである。受電側制御部２４は、受電部２０から蓄電装置Ｂへの電力供給を制御する。受電側制御部２４は、例えば蓄電装置Ｂへの供給電力の大きさを変更するように受電部２０を制御する。受電側制御部２４は、例えば予め用意された制御プログラムに基づいて受電部２０を制御する。
受電側制御部２４は、蓄電装置Ｂの目標ＳＯＣ（目標充電率）を取得する。目標ＳＯＣは、例えば当該充電において受電部２０から供給される電力によって充電される蓄電装置ＢのＳＯＣの目標値である。目標ＳＯＣは、予め受電側制御部２４に記憶されたデフォルト値であってもよいし、非接触給電システム１の操作者によって受電側制御部２４に入力された入力値であってもよい。目標ＳＯＣは、任意に設定可能であるが、例えば、蓄電装置Ｂの劣化を考慮して約９０％とすることができる。取得された目標ＳＯＣは、冷却システム３０の冷却制御部３２に送信される。
受電側制御部２４は、蓄電装置Ｂの充電予定時間を取得する。充電予定時間は、例えば当該充電の開始時刻から終了予定時刻までの時間である。充電予定時間は、予め受電側制御部２４に記憶されたデフォルト値であってもよいし、非接触給電システム１の操作者によって受電側制御部２４に入力された入力値であってもよい。充電予定時間は、一例として、商業施設等において充電を予約できる時間（例えば２時間）とすることができる。取得された充電予定時間は、送電側制御部１５に送信され、当該充電予定時間で充電必要量Ｐが蓄電装置Ｂに充電されるために必要な送電量の算出に用いられる。送電側制御部１５は、開始時刻から充電予定時間の間、算出した送電量を受電部２０に送るように送電部１０を制御する。
例えば開始時刻から充電予定時間経過前に充電が完了してしまうと、充電が完了したときから終了予定時刻までの間、自己放電により蓄電装置Ｂに充電した電力が失われることがある。この点、送電側制御部１５によって、開始時刻から充電予定時間の間、算出した送電量を受電部２０に送るように送電部１０が制御されることにより、開始時刻から充電予定時間経過前に充電が完了してしまうことを回避できる。よって、自己放電により蓄電装置Ｂに充電した電力が失われる無駄を抑制することができる。また、例えば開始時刻から充電予定時間経過前に充電が完了し、充電が完了したときから満充電の状態を維持すると、蓄電装置Ｂの劣化を引き起こすことがある。この場合においても、開始時刻から充電予定時間経過前に充電が完了して満充電の状態を維持することを回避できるため、蓄電装置Ｂの劣化を抑制することができる。
冷却システム３０は、上述のように冷却部３１及び冷却制御部３２を有し、蓄電装置Ｂの充電必要量Ｐに基づいて冷却性能を変更可能に構成されている。冷却部３１は、その作動により、送電部１０から非接触で電力を受ける受電部２０、及び受電部２０が受けた電力により充電される蓄電装置Ｂの少なくともいずれか一方を冷却する冷却器である。冷却部３１は、例えば受電側電力変換回路２２から受けた電力により作動される。具体的には、冷却部３１は、受電側電力変換回路２２から供給された直流電力により作動される。冷却部３１は、例えば冷却ファンを備えて空冷で冷却する冷却装置であってもよいし、例えば冷却水路、冷却水ポンプ及び冷却ファンを備えて水冷で冷却する冷却装置であってもよい。
冷却制御部３２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を含む電子制御ユニット（制御器）である。冷却制御部３２は、冷却部３１を制御する。冷却制御部３２は、例えば受電側電力変換回路２２から冷却部３１の冷却ファンに供給される直流電力の大きさを制御する。冷却制御部３２は、例えば予め用意された制御プログラムに基づいて冷却部３１を制御する。ここでの冷却制御部３２は、一例として、冷却部３１が作動しているときの冷却部３１による単位時間あたりの冷却熱量（以下、冷却速度という）が一定となるように冷却部３１の作動を制御する。
冷却制御部３２は、蓄電装置Ｂの充電必要量Ｐに基づいて冷却部３１を制御する冷却制御の処理を実行する。具体的には、冷却制御部３２は、蓄電装置Ｂの目標ＳＯＣと、蓄電装置Ｂの現在ＳＯＣとの差（以下、ＳＯＣ偏差という）に基づいて充電必要量Ｐを算出する。ここでは、冷却制御部３２は、ＳＯＣ偏差を充電必要量Ｐとして用いる。充電必要量Ｐを算出する方法は、この例に限定されない。例えば、ＳＯＣ偏差に対して更に係数等を乗算してもよく、蓄電装置Ｂの目標ＳＯＣと、蓄電装置Ｂの現在ＳＯＣとの割合等、他の算出方法により算出してもよい。
冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上か否かを判定する。所定電力ＰＣは、蓄電装置Ｂの充電予定時間、冷却部３１が蓄電装置Ｂを冷却し続けるために、受電部２０により受けとられた電力の一部が冷却部３１に供給される場合に、蓄電装置Ｂに供給される電力量である。冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上か否かを判定することにより、充電必要量Ｐを充電予定時間内で蓄電装置Ｂに充電するために、冷却よりも充電を優先した方がよいか、あるいは冷却し続けても充電が完了するかを判定することができる。冷却部３１が蓄電装置Ｂを冷却し続けるために消費する電力量（消費電力量）は、予め定められた単位時間あたりの消費量に充電予定時間を乗算して求めることができる。また、冷却速度が規定値で一定になるように冷却部３１が蓄電装置Ｂを冷却した場合の消費電力量を、現在の蓄電装置Ｂの温度ＴＢに基づいてシミュレーションにより求めてもよい。所定電力ＰＣは、充電予定時間で受電部２０が受けとれる最大電力量から上記消費電力量を減算することにより求まる。
冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上の場合、受電部２０の温度ＴＡが第１温度閾値ＴＡｔｈ以上であるか否かを判定し、判定結果に基づいて冷却部３１の作動を制御する。具体的には、冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上の場合であって、受電部２０の温度ＴＡが第１温度閾値ＴＡｔｈ以上である場合、受電部２０を冷却するように冷却部３１を制御する。第１温度閾値ＴＡｔｈは、受電部２０の許容温度ＴＡＭ以下の温度閾値である。冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが大きいほど、許容温度ＴＡＭ以下の範囲で第１温度閾値ＴＡｔｈを大きく設定する。一例として、第１温度閾値ＴＡｔｈは、冷却制御部３２に予め記憶されたマップにより、充電必要量Ｐに応じて設定されてもよい。第１温度閾値ＴＡｔｈのマップ値は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣと等しい場合に許容温度ＴＡＭよりも所定温度低い値に設定され、充電必要量Ｐが大きくなるほど許容温度ＴＡＭ以下の範囲で単調増加となるように設定されてもよい。
また、冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上の場合であって、蓄電装置Ｂの温度ＴＢが第２温度閾値ＴＢｔｈ以上である場合、蓄電装置Ｂを冷却するように冷却部３１を制御する。第２温度閾値ＴＢｔｈは、蓄電装置Ｂの許容温度ＴＢＭ以下の温度閾値である。冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが大きいほど、許容温度ＴＢＭ以下の範囲で第２温度閾値ＴＢｔｈを大きく設定する。一例として、第２温度閾値ＴＢｔｈは、冷却制御部３２に予め記憶されたマップにより、充電必要量Ｐに応じて設定されてもよい。第２温度閾値ＴＢｔｈのマップ値は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣと等しい場合に許容温度ＴＢＭよりも所定温度低い値に設定され、充電必要量Ｐが大きくなるほど許容温度ＴＢＭ以下の範囲で単調増加となるように設定されてもよい。
冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上の場合であって、受電部２０の温度ＴＡが第１温度閾値ＴＡｔｈ未満、且つ蓄電装置Ｂの温度ＴＢが第２温度閾値ＴＢｔｈ未満である場合、冷却部３１を停止するように制御し、受電部２０及び蓄電装置Ｂを冷却しない。
一方、冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、蓄電装置Ｂを冷却するように冷却部３１を制御する。この場合、蓄電装置Ｂを冷却するために冷却部３１を作動させる電力を使用する余裕がある。そのため、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、蓄電装置Ｂを積極的に冷却する。
冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、目標温度ＴＡＸを算出し、受電部２０の温度ＴＡが目標温度ＴＡＸとなるように冷却部３１を制御する。目標温度ＴＡＸは、電力効率が最大となる受電部２０の温度ＴＡである。送受電間の電力効率とは、送電コイル１２ａを含む送電装置２のある箇所での電力に対する受電コイル２１ａを含む受電装置３のある箇所での電力の割合を示すものであり、例えば、送電装置２のインバータの入力の電力に対する受電装置３の整流器の出力の電力の割合である。充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、受電部２０を冷却するために冷却部３１を作動させる電力を使用する余裕がある。そのため、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、受電部２０を積極的に冷却する。
冷却制御部３２は、送受電間の位置ずれ、及び、受電部２０並びに蓄電装置Ｂの温度上昇率に基づいて、第１温度閾値ＴＡｔｈ及び第２温度閾値ＴＢｔｈを設定する温度閾値の設定処理を実行する。
具体的には、冷却制御部３２は、送受電間の位置ずれが第１状態の場合における第１温度閾値ＴＡｔｈを、送受電間の位置ずれが第１状態よりも小さい第２状態の場合における第１温度閾値ＴＡｔｈよりも小さく設定する。第１状態は、例えば送受電間の位置ずれ量ｄ（離間距離）がｄ１となっている状態である。第２状態は、例えば位置ずれ量ｄ（離間距離）がｄ１よりも小さいｄ２となっている状態である。一例として、第１温度閾値ＴＡｔｈは、冷却制御部３２に予め記憶されたマップにより、位置ずれ量ｄに応じて設定される補正項ΔＴＡｄによって補正されてもよい。補正項ΔＴＡｄは、第１温度閾値ＴＡｔｈを減算補正する補正幅である。補正項ΔＴＡｄのマップ値は、送受電間の位置ずれがない場合（位置ずれ量ｄ＝０の場合）に０に設定され、位置ずれ量ｄが大きくなるほど単調増加となるように設定されてもよい。
冷却制御部３２は、受電部２０の温度上昇率である第１温度上昇率ＲＡと、蓄電装置Ｂの温度上昇率である第２温度上昇率ＲＢとを算出する。温度上昇率は、単位時間あたりの温度上昇（すなわち温度上昇速度）である。冷却制御部３２は、第１温度上昇率ＲＡが第２温度上昇率ＲＢよりも小さい場合、第１温度閾値ＴＡｔｈを第２温度閾値ＴＢｔｈよりも大きく設定する。この場合、冷却制御部３２は、例えば、第２温度閾値ＴＢｔｈに所定の加算値（正の数値）を加算した値を第１温度閾値ＴＡｔｈとして用いてもよい。一方、冷却制御部３２は、第１温度上昇率ＲＡが第２温度上昇率ＲＢよりも大きい場合、第１温度閾値ＴＡｔｈを第２温度閾値ＴＢｔｈよりも小さく設定する。この場合、冷却制御部３２は、例えば、第２温度閾値ＴＢｔｈに所定の減算値（正の数値）を減算した値を第１温度閾値ＴＡｔｈとして用いてもよい。
第１温度上昇率ＲＡが小さいほど、受電部２０の温度上昇を抑制しやすい。具体的には、第１温度上昇率ＲＡが小さいほど、一定時間における受電部２０で発生する熱量が小さいため、当該一定時間における受電部２０の冷却のための冷却熱量（冷却速度と当該一定時間の積）を小さくすることができる。同様に、第２温度上昇率ＲＢが小さいほど、蓄電装置Ｂの温度上昇を抑制しやすい。具体的には、第２温度上昇率ＲＢが小さいほど、一定時間における蓄電装置Ｂで発生する熱量が小さいため、当該一定時間における蓄電装置Ｂの冷却のための冷却熱量を小さくすることができる。本実施形態では、冷却制御部３２は、冷却部３１が作動しているときの冷却部３１による冷却速度が一定となるように冷却部３１の作動を制御する。つまり、第１温度上昇率ＲＡが小さいほど、冷却部３１による受電部２０の冷却速度が相対的に大きくなるため、受電部２０の冷却時間が短縮される。同様に、第２温度上昇率ＲＢが小さいほど、冷却部３１による蓄電装置Ｂの冷却速度が相対的に大きくなるため、蓄電装置Ｂの冷却時間が短縮される。
次に、図２を参照して、冷却制御部３２による冷却制御の処理及び温度閾値の設定処理について説明する。図２に示されるように、まず、冷却制御部３２によって充電必要量Ｐが取得される（ステップＳ１）。冷却制御部３２によって、送受電間の位置ずれ量ｄが取得される（ステップＳ２）。冷却制御部３２によって、第１温度上昇率ＲＡと、第２温度上昇率ＲＢとが取得される（ステップＳ３）。そして、冷却制御部３２によって、第１温度閾値ＴＡｔｈ及び第２温度閾値ＴＢｔｈが設定される（ステップＳ４）。
このステップＳ４では、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上である場合、冷却制御部３２によって、充電必要量Ｐに応じた第１温度閾値ＴＡｔｈ及び第２温度閾値ＴＢｔｈがマップから取得され、第１温度閾値ＴＡｔｈ及び第２温度閾値ＴＢｔｈが設定される。すなわち、充電必要量Ｐが大きいほど許容温度ＴＡＭ以下の範囲で第１温度閾値ＴＡｔｈが大きくなるように、冷却制御部３２によって第１温度閾値ＴＡｔｈが設定される。また、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上である場合、充電必要量Ｐが大きいほど許容温度ＴＢＭ以下の範囲で第２温度閾値ＴＢｔｈが大きくなるように、冷却制御部３２によって第２温度閾値ＴＢｔｈが設定される。
また、ステップＳ４では、冷却制御部３２によって、送受電間の位置ずれ量ｄに応じた補正項ΔＴＡｄがマップから取得され、第１温度閾値ＴＡｔｈが補正される。すなわち、送受電間の位置ずれが第１状態の場合における第１温度閾値ＴＡｔｈを、送受電間の位置ずれが第１状態よりも小さい第２状態の場合おける第１温度閾値ＴＡｔｈよりも小さくするように、冷却制御部３２によって第１温度閾値ＴＡｔｈが設定される。
また、ステップＳ４では、第１温度上昇率ＲＡが第２温度上昇率ＲＢよりも小さい場合、冷却制御部３２によって、第１温度閾値ＴＡｔｈが第２温度閾値ＴＢｔｈよりも大きく設定される。一方、第１温度上昇率ＲＡが第２温度上昇率ＲＢよりも大きい場合、冷却制御部３２によって、第１温度閾値ＴＡｔｈが第２温度閾値ＴＢｔｈよりも小さく設定される。
続いて、冷却制御部３２によって、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上か否かが判定される（ステップＳ５）。充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ以上であると判定された場合、冷却制御部３２によって、受電部２０の温度ＴＡが第１温度閾値ＴＡｔｈ以上であるか否かが判定される（ステップＳ６）。受電部２０の温度ＴＡが第１温度閾値ＴＡｔｈ以上であると判定された場合、冷却制御部３２によって冷却部３１が制御され、受電部２０の温度ＴＡが第１温度閾値ＴＡｔｈ未満となるように冷却部３１によって受電部２０が冷却される（ステップＳ７）。
一方、上記ステップＳ６において、受電部２０の温度ＴＡが第１温度閾値ＴＡｔｈ未満であると判定された場合、冷却制御部３２によって、蓄電装置Ｂの温度ＴＢが第２温度閾値ＴＢｔｈ以上であるか否かが判定される（ステップＳ８）。蓄電装置Ｂの温度ＴＢが第２温度閾値ＴＢｔｈ以上であると判定された場合、冷却制御部３２によって冷却部３１が制御され、蓄電装置Ｂの温度ＴＢが第２温度閾値ＴＢｔｈ未満となるように冷却部３１によって蓄電装置Ｂが冷却される（ステップＳ９）。
上記ステップＳ８において、蓄電装置Ｂの温度ＴＢが第２温度閾値ＴＢｔｈ未満であると判定された場合、冷却制御部３２によって冷却部３１が制御され、冷却部３１が停止される（ステップＳ１０）。つまり、受電部２０及び蓄電装置Ｂが冷却されない。
他方、上記ステップＳ５において、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満であると判定された場合、冷却制御部３２によって冷却部３１が制御され、蓄電装置Ｂが冷却される（ステップＳ１１）。そして、冷却制御部３２によって、目標温度ＴＡＸが算出され、受電部２０の温度ＴＡが目標温度ＴＡＸとなるように冷却部３１が制御される（ステップＳ１２）。
次に、図３を参照して、送電量算出処理について説明する。図３に示されるように、まず、冷却制御部３２によって充電必要量Ｐが取得される（ステップＳ２１）。続いて、受電側制御部２４によって、蓄電装置Ｂの充電予定時間が取得される（ステップＳ２２）。そして、送電側制御部１５によって、当該充電予定時間で充電必要量Ｐが蓄電装置Ｂに充電されるために必要な送電量が算出される（ステップＳ２３）。続いて、送電側制御部１５によって、開始時刻から充電予定時間の間、算出した送電量を受電部２０に伝送するように送電部１０が制御される（ステップＳ２４）。
以上、本実施形態に係る冷却システム３０は、蓄電装置Ｂの充電必要量Ｐに基づいて冷却部３１を制御する冷却制御部３２を備える。受電及び充電に係る発熱（受電部２０及び蓄電装置Ｂが加熱される程度）は、蓄電装置Ｂに充電される電力量（すなわち充電必要量Ｐ）に対応する。そのため、例えば冷却が必要ない程度の発熱に対応する充電必要量Ｐの場合には、冷却部３１を作動させないように冷却部３１を制御することによって、蓄電装置Ｂに充電される電力が減少することを抑制することができる。したがって、充電を効率的に行いながら冷却を行うことが可能となる。
冷却制御部３２は、蓄電装置Ｂの目標ＳＯＣと、蓄電装置Ｂの現在ＳＯＣとの差に基づいて充電必要量Ｐを算出する。これにより、蓄電装置Ｂの目標ＳＯＣと、蓄電装置Ｂの現在ＳＯＣとの差によって、充電必要量Ｐを容易に算出することができる。
冷却制御部３２は、受電部２０の温度ＴＡが第１温度閾値ＴＡｔｈ以上である場合に受電部２０を冷却するように冷却部３１を制御する。冷却制御部３２は、蓄電装置Ｂの温度ＴＢが第２温度閾値ＴＢｔｈ以上である場合に蓄電装置Ｂを冷却するように冷却部３１を制御する。冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが大きいほど、第１温度閾値ＴＡｔｈ及び第２温度閾値ＴＢｔｈを大きく設定する。このように、例えば第１温度閾値ＴＡｔｈを受電部２０の許容温度ＴＡＭ以下に設定し、第２温度閾値ＴＢｔｈを蓄電装置Ｂの許容温度ＴＢＭ以下に設定することにより、受電部２０の温度ＴＡが許容温度ＴＡＭ未満となるように冷却部３１によって冷却され、蓄電装置Ｂの温度ＴＢが許容温度ＴＢＭ未満となるように冷却部３１によって冷却されるため、受電部２０の故障及び蓄電装置Ｂの劣化が抑制される。また、受電部２０の温度ＴＡが第１温度閾値ＴＡｔｈ未満、且つ蓄電装置Ｂの温度ＴＢが第２温度閾値ＴＢｔｈ未満である場合には、受電部２０及び蓄電装置Ｂは冷却されないため、冷却部３１を作動させるための電力が不要となる。したがって、充電を効率的に行いながら受電部２０の故障及び蓄電装置Ｂの劣化を抑制することができる。
受電部２０は、送電部１０の送電コイル１２ａから非接触で電力を受ける受電コイル２１ａを含む。冷却制御部３２は、送受電間の位置ずれが第１状態の場合における第１温度閾値ＴＡｔｈを、送受電間の位置ずれが第１状態よりも小さい第２状態の場合おける第１温度閾値ＴＡｔｈよりも小さく設定する。送受電間の位置ずれが大きくなると受電の際の受電部２０の発熱が増加することがある。そこで、送受電間の位置ずれが第１状態の場合における第１温度閾値ＴＡｔｈを、送受電間の位置ずれが第１状態よりも小さい第２状態の場合おける第１温度閾値ＴＡｔｈよりも小さく設定することで、確実に受電部２０を冷却することができる。
冷却制御部３２は、受電部２０の温度上昇率である第１温度上昇率ＲＡと、蓄電装置Ｂの温度上昇率である第２温度上昇率ＲＢとを算出する。冷却制御部３２は、第１温度上昇率ＲＡが第２温度上昇率ＲＢよりも小さい場合、第１温度閾値ＴＡｔｈを第２温度閾値ＴＢｔｈよりも大きく設定する。冷却制御部３２は、第１温度上昇率ＲＡが第２温度上昇率ＲＢよりも大きい場合、第１温度閾値ＴＡｔｈを第２温度閾値ＴＢｔｈよりも小さく設定する。
本実施形態では、冷却制御部３２は、冷却部３１が作動しているときの冷却部３１による冷却速度が一定となるように冷却部３１の作動を制御する。つまり、第１温度上昇率ＲＡが小さいほど、冷却部３１による受電部２０の冷却速度が相対的に大きくなるため、受電部２０の冷却時間が短縮される。同様に、第２温度上昇率ＲＢが小さいほど、冷却部３１による蓄電装置Ｂの冷却速度が相対的に大きくなるため、蓄電装置Ｂの冷却時間が短縮される。つまり、第１温度上昇率ＲＡが小さいほど、第１温度閾値ＴＡｔｈを大きくしておいて冷却開始を遅らせることができる。同様に、第２温度上昇率ＲＢが小さいほど、第２温度閾値ＴＢｔｈを大きくしておいて冷却開始を遅らせることができる。これにより、冷却部３１の作動が更に抑制され、蓄電装置Ｂに充電される電力が減少することを更に抑制することができる。
冷却制御部３２は、電力効率が最大となる受電部２０の目標温度ＴＡＸを算出し、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、受電部２０の温度ＴＡが目標温度ＴＡＸとなるように冷却部３１を制御する。この場合、充電必要量Ｐが少ないため、受電部２０を冷却するために電力を使用する余裕がある。よって、電力効率が最大となるように積極的に冷却を行うことができる。また、電力効率が最大となることにより発熱を低減でき、冷却に使用する電力を抑制することができる。
冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、蓄電装置Ｂを冷却するように冷却部を制御する。これにより、充電必要量Ｐが少ないため、蓄電装置Ｂを冷却するために電力を使用する余裕がある。蓄電装置Ｂを積極的に冷却することで、蓄電装置Ｂの劣化を抑制することができる。
本実施形態に係る非接触給電システム１は、上記の冷却システム３０と、受電部２０に非接触で電力を送る送電部１０と、受電部２０と、蓄電装置Ｂとを備える。この非接触給電システム１では、受電及び充電に係る発熱（受電部２０及び蓄電装置Ｂが加熱される程度）は、蓄電装置Ｂに充電される電力量（すなわち充電必要量Ｐ）に対応する。そのため、例えば冷却が必要ない程度の発熱に対応する充電必要量Ｐの場合には、冷却部３１を作動させないように冷却部３１を制御することによって、蓄電装置Ｂに充電される電力が減少することを抑制することができる。したがって、充電を効率的に行いながら冷却を行うことが可能となる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、冷却制御部３２は、冷却システム３０に含まれていたが、例えば受電装置３に含まれ、受電側制御部２４の一機能として構成されていてもよい。
上記実施形態では、受電部２０を冷却するように冷却部３１を構成したが、受電部２０を構成する部品（例えば受電コイル２１ａ）を個別に冷却するように冷却部３１を構成してもよい。
上記実施形態では、冷却制御部３２は、冷却部３１が作動した際の冷却部３１による冷却速度が一定となるように冷却部３１を制御したが、冷却速度が変化するように冷却部３１を制御してもよい。この場合、例えば、第１温度上昇率ＲＡ又は第２温度上昇率ＲＢが小さいほど冷却部３１による冷却速度を小さくして冷却部３１の作動を抑制し、蓄電装置Ｂに充電される電力が減少することを抑制してもよい。
上記実施形態では、冷却制御部３２は、送受電間の位置ずれ、及び、受電部２０並びに蓄電装置Ｂの温度上昇率に基づいて、第１温度閾値ＴＡｔｈ及び第２温度閾値ＴＢｔｈを設定したが、これらの一部に基づいて、第１温度閾値ＴＡｔｈ及び第２温度閾値ＴＢｔｈを設定してもよい。例えば、冷却制御部３２は、送受電間の位置ずれのみに基づいて第１温度閾値ＴＡｔｈ及び第２温度閾値ＴＢｔｈを設定してもよいし、受電部２０及び蓄電装置Ｂの温度上昇率のみに基づいて、第１温度閾値ＴＡｔｈ及び第２温度閾値ＴＢｔｈを設定してもよい。
上記実施形態では、冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、蓄電装置Ｂを冷却するように冷却部３１を制御すると共に、目標温度ＴＡＸを算出し、受電部２０の温度ＴＡが目標温度ＴＡＸとなるように冷却部３１を制御した。しかしながら、冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、蓄電装置Ｂを冷却しないように冷却部３１を制御してもよいし、受電部２０を冷却しないように冷却部３１を制御してもよい。冷却制御部３２は、充電必要量Ｐが所定電力ＰＣ未満の場合、蓄電装置Ｂ及び受電部２０を共に冷却しないように冷却部３１を制御してもよい。
１ 非接触給電システム
１０ 送電部
２０ 受電部
３０ 冷却システム
３１ 冷却部
３２ 冷却制御部（制御部）
Ｂ 蓄電装置

Claims (8)

  1. 送電部から非接触で電力を受ける受電部、及び前記受電部が受けた前記電力を蓄える蓄電部の少なくともいずれか一方を冷却する冷却部と、
    前記冷却部を制御する制御部と、を備え、
    前記冷却部は、前記受電部が受けた前記電力により作動され、
    前記制御部は、前記蓄電部の充電必要量に基づいて前記冷却部を制御する、冷却システム。
  2. 前記制御部は、前記蓄電部の目標充電率と、前記蓄電部の現在充電率との差に基づいて前記充電必要量を算出する、請求項１に記載の冷却システム。
  3. 前記制御部は、
    前記受電部の温度が第１温度閾値以上である場合に前記受電部を冷却するように前記冷却部を制御し、前記蓄電部の温度が第２温度閾値以上である場合に前記蓄電部を冷却するように前記冷却部を制御し、
    前記充電必要量が大きいほど、前記第１温度閾値及び前記第２温度閾値を大きく設定する、請求項１又は２に記載の冷却システム。
  4. 前記受電部は、前記送電部の送電コイルから非接触で前記電力を受ける受電コイルを含み、
    前記制御部は、前記送電コイルと前記受電コイルとの位置ずれが第１状態の場合における前記第１温度閾値を、前記位置ずれが前記第１状態よりも小さい第２状態の場合における前記第１温度閾値よりも小さく設定する、請求項３に記載の冷却システム。
  5. 前記制御部は、
    前記受電部の温度上昇率である第１温度上昇率と、前記蓄電部の温度上昇率である第２温度上昇率とを算出し、
    前記第１温度上昇率が前記第２温度上昇率よりも小さい場合、前記第１温度閾値を前記第２温度閾値よりも大きく設定し、
    前記第１温度上昇率が前記第２温度上昇率よりも大きい場合、前記第１温度閾値を前記第２温度閾値よりも小さく設定する、請求項３又は４に記載の冷却システム。
  6. 前記制御部は、
    電力効率が最大となる前記受電部の目標温度を算出し、
    前記充電必要量が所定電力未満の場合、前記受電部の温度が前記目標温度となるように前記冷却部を制御する、請求項１〜５の何れか一項に記載の冷却システム。
  7. 前記制御部は、前記充電必要量が前記所定電力未満の場合、前記蓄電部を冷却するように前記冷却部を制御する、請求項６に記載の冷却システム。
  8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の前記冷却システムと、前記受電部に非接触で前記電力を送る前記送電部と、前記受電部と、前記蓄電部とを備える、非接触給電システム。
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