JP2017127093A - 車両及び非接触電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】受電効率と車両位置合わせの容易性との何れを優先するかに関するユーザの要望に対応可能な車両及び非接触電力伝送システムを提供する。【解決手段】車両１００は、受電コイル１１５と、蓄電装置１２０と、ＥＣＵ１６０とを備える。受電コイル１１５は、送電装置２００の送電コイル２１５から非接触で受電する。蓄電装置１２０は、受電コイル１１５により受電された電力を蓄える。ＥＣＵ１６０は、受電コイル１１５を通じた蓄電装置１２０の充電を制御する。ＥＣＵ１６０は、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の車体水平方向の位置ずれが許容範囲に納まっている場合に充電を実行可能である。そして、ＥＣＵ１６０は、充電時に最低限必要な受電効率を下げる選択がユーザにより行なわれた場合に許容範囲を広げる。【選択図】図１

Description

この発明は、車両及び非接触電力伝送システムに関し、特に、送電装置と車両との間において非接触で電力伝送を行なう技術に関する。

送電装置から受電装置に非接触で送電する非接触電力伝送システムが知られている（特許文献１〜６参照）。特開２０１５−１４４５２９号公報（特許文献１）は、このような非接触電力伝送システムにおいて、送電装置に対する車両（受電装置）の位置合わせに関する技術を開示する。この技術においては、送電装置に対する車両の位置合わせ時に送電装置から車両に微弱電力が送電される。微弱電力受電時の車両における受電電圧が所定のしきい値よりも高い場合に、送電装置に対する車両の位置合わせが成功したものと判定される（特許文献１参照）。

特開２０１５−１４４５２９号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

非接触電力伝送において最低限必要とされる受電効率が低い程、送電装置に対する車両の位置ずれの許容範囲は広くなる。したがって、最低限必要とされる受電効率が低い程、送電装置に対する車両の位置合わせは容易になる。

しかしながら、上記特許文献１に開示される車両において、車両の位置合わせが成功したか否かを判定するための基準値（微弱電力受電時の受電電圧が比較されるしきい値）は固定値である。受電電圧に応じて受電効率は変化するため、受電電圧が比較されるしきい値が固定値であると、結果的に最低限必要な受電効率は固定される。よって、仮に受電効率よりも車両位置合わせの容易性を優先させたいとユーザが考えたとしても、そのような要望に対応することができない。

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って、その目的は、受電効率と車両位置合わせの容易性との何れを優先するかに関するユーザの要望に対応可能な車両及び非接触電力伝送システムを提供することである。

この発明のある局面に従う車両は、送電装置から非接触で受電する。この車両は、受電コイルと、蓄電装置と、制御装置とを備える。受電コイルは、送電装置の送電コイルから非接触で受電する。蓄電装置は、受電コイルにより受電された電力を蓄える。制御装置は、受電コイルを通じた蓄電装置の充電を制御する。制御装置は、送電コイルに対する受電コイルの車体水平方向の位置ずれが許容範囲に納まっている場合に充電を実行可能である。そして、制御装置は、充電時に最低限必要な受電効率を下げる選択がユーザにより行なわれた場合に許容範囲を広げる。

この発明の別の局面に従う非接触電力伝送システムは、送電装置と車両とを備える。送電装置は、車両に非接触で送電する送電コイルを含む。車両は、受電コイルと、蓄電装置と、制御装置とを含む。受電コイルは、送電装置の送電コイルから非接触で受電する。蓄電装置は、受電コイルにより受電された電力を蓄える。制御装置は、受電コイルを通じた蓄電装置の充電を制御する。制御装置は、送電コイルに対する受電コイルの車体水平方向の位置ずれが許容範囲に納まっている場合に充電を開始するための制御を実行可能である。そして、制御装置は、充電時に最低限必要な受電効率を下げる選択がユーザにより行なわれた場合に許容範囲を広げる。

これらの発明においては、充電時に最低限必要な受電効率を下げる選択がユーザにより行なわれた場合に、送電コイルに対する受電コイルの車体水平方向の位置ずれの許容範囲が広げられる。したがって、この車両によれば、ユーザは、自らの要望に合った受電効率を選択することで、受電効率と車両位置合わせの容易性との何れを優先するかを選択することができる。

この発明によれば、受電効率と車両位置合わせの容易性との何れを優先するかに関するユーザの要望に対応可能な車両及び非接触電力伝送システムを提供することができる。

非接触電力伝送システムの構成図である。 受電コイルの位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっていない場合にディスプレイに表示されるアイコンの例を示す図である。 受電コイルの位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっている場合にディスプレイに表示されるアイコンの例を示す図である。 最低限必要とされる受電効率と位置ずれ許容範囲との関係の一例を示す図である。 ユーザが受電効率を変更する場合のディスプレイの表示例を示す図である。 受電部を通じた蓄電装置の充電時に最低限必要な受電電力を設定するための処理手順例を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

（非接触電力伝送システムの構成）
図１は、この実施の形態１に従う非接触電力伝送システムの構成図である。図１を参照して、非接触電力伝送システム１は、車両１００と送電装置２００とを備える。車両１００と送電装置２００との間では、非接触電力伝送が行なわれる。

送電装置２００は、たとえば、駐車場の地面に設置される。送電装置２００は、送電部２１０と、通信部２２０と、制御装置２３０とを含む。送電装置２００は、交流電源３００（たとえば、系統電源）から電力供給を受けて、送電部２１０を通じて車両１００に送電する。

送電部２１０は、送電コイル２１５を含む。送電部２１０においては、交流電源３００から供給された電力を基に送電電力が生成される。送電コイル２１５は、生成された送電電力を受けることにより磁界を形成し、形成された磁界を通じて受電部１１０の受電コイル１１５（後述）に非接触で送電する。送電コイル２１５は、受電コイル１１５への送電時に一定の電力（たとえば、５ｋＷ）を送電する。送電コイル２１５における導線の巻き数は、Ｑ値（たとえば、Ｑ≧１００）及び結合係数κが大きくなるように適宜設計される。

通信部２２０は、車両１００の通信部１３０（後述）と通信可能である。通信部２２０は、たとえば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格に準拠した通信モジュールで構成される。送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の位置合わせが行なわれる時（送電装置２００に対する車両１００の駐車動作時）に、通信部２２０，１３０間で通信が行なわれる。

車両１００は、受電部１１０と、蓄電装置１２０と、通信部１３０と、撮像装置１４０と、ディスプレイ１５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１６０とを含む。車両１００においては、送電装置２００から非接触で受電された電力が蓄電装置１２０に蓄えられる。そして、車両１００においては、蓄電装置１２０に蓄えられた電力に基づいて走行駆動力が生成される。

受電部１１０は、受電コイル１１５を含む。受電コイル１１５は、送電部２１０の送電コイル２１５から非接触で受電する。受電コイル１１５により受電された電力（交流）は、直流電力に変換され、電圧が所望の電圧に変換された上で蓄電装置１２０に蓄えられる。受電コイル１１５における導線の巻き数は、Ｑ値（たとえば、Ｑ≧１００）及び結合係数κが大きくなるように適宜設計される。

蓄電装置１２０は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置１２０は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。

通信部１３０は、送電装置２００の通信部２２０と通信可能である。通信部１３０は、たとえば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格に準拠した通信モジュールで構成される。

撮像装置１４０は、車両１００の床下に設けられる。撮像装置１４０は、送電装置２００を撮影可能である。撮像装置１４０による撮影は、たとえば、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の位置合わせ時に行なわれる。撮像装置１４０は、たとえば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサを含むカメラユニットで構成される。

ディスプレイ１５０は、車両１００に関する様々な情報を表示するための表示装置である。たとえば、ディスプレイ１５０は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイで構成される。また、ディスプレイ１５０は、タッチパネルを含む。ユーザは、ディスプレイ１５０をタッチ操作することにより、ＥＣＵ１６０（後述）に指示を通知することができる。

ＥＣＵ１６０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサ（不図示）からの情報に基づいて車両１００の各機器（受電部１１０、通信部１３０、撮像装置１４０、ディスプレイ１５０等）を制御する。

ＥＣＵ１６０は、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の車体水平方向の位置ずれ（以下、「受電コイル１１５の位置ずれ」と称する。）が予め定められた許容範囲（以下、「位置ずれ許容範囲」と称する。）に納まっているか否かを判定する。たとえば、ＥＣＵ１６０は、撮像装置１４０により撮影された画像に含まれる送電装置２００の中心点と画像の中心点との間の画素数がしきい値以内であるか否かにより、受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっているか否かを判定する。しきい値としては、非接触電力伝送において最低限必要とされる受電効率を達成可能な画素数が設定される。後述するように、車両１００においては、位置ずれ許容範囲が変更され得る。たとえば、位置ずれ許容範囲が変更される場合には、上記しきい値が変更される。

なお、受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっているか否かの判定方法はこれに限定されない。たとえば、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の位置合わせ時に、送電コイル２１５から微弱電力を送電し、受電コイル１１５における受電効率を監視することにより、受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっているか否かを判定してもよい。

受電部１１０を通じた蓄電装置１２０の充電は、受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっている場合に実行可能である。受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっていない場合には、最低限必要とされる受電効率を得ることができないため、このような充電は許可されない。

図２は、受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっていない場合にディスプレイ１５０に表示されるアイコンの例を示す図である。図２を参照して、受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっていない場合に、ディスプレイ１５０には、充電不可であることを示すアイコン１６８が表示される。

図３は、受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっている場合にディスプレイ１５０に表示されるアイコンの例を示す図である。図３を参照して、受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まっている場合に、ディスプレイ１５０には、充電可であることを示すアイコン１６９（アイコン１６８とは異なる）が表示される。

ユーザは、送電装置２００に対する車両１００の駐車動作中にディスプレイ１５０に表示されるアイコンの種類を参照することにより、受電コイル１１５の位置ずれが位置ずれ許容範囲に納まったか否かを判定することができる。

再び図１を参照して、ＥＣＵ１６０による主要な制御として、位置ずれ許容範囲の変更制御がある。ＥＣＵ１６０は、ユーザから位置ずれ許容範囲を変更するための指示を受けた場合に、位置ずれ許容範囲を変更する。位置ずれ許容範囲の変更制御については後程詳しく説明する。

（受電効率と車両位置合わせの容易性とのバランス調整）
以上のような構成の非接触電力伝送システム１においては、最低限必要とされる受電効率が低い程、位置ずれ許容範囲が広くなる。非接触電力伝送システム１において、送電装置２００は、車両１００に対して一定の電力を送電するため、非接触電力伝送における受電電力が低い程、受電効率は低い。

図４は、最低限必要とされる受電電力と位置ずれ許容範囲との関係の一例を示す図である。図４を参照して、送電コイル中心４００は、送電装置２００に含まれる送電コイル２１５の中心に対応している。横軸は送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の車体左右方向の位置ずれ量を示し、縦軸は送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の車体前後方向の位置ずれ量を示す。位置ずれ許容範囲は、４１０，４２０，４３０の順に狭い。

送電装置２００から、たとえば、５ｋＷの電力が車両１００に対して送電されるとする。この場合に、受電コイル１１５の中心点が位置ずれ許容範囲４１０に納まっているときは、受電コイル１１５は、３ｋＷ以上の電力を受電することができる（受電効率：６０％以上）。受電コイル１１５の中心点が位置ずれ許容範囲４２０に納まっているときは、受電コイル１１５は、２ｋＷ以上の電力を受電することができる（受電効率：４０％以上）。受電コイル１１５の中心点が位置ずれ許容範囲４３０に納まっているときは、受電コイル１１５は、１ｋＷ以上の電力を受電することができる（受電効率：２０％以上）。

このように、最低限必要とされる受電効率が低い程、位置ずれ許容範囲は広くなる。したがって、最低限必要とされる受電効率が低い程、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の位置合わせは容易になる。

仮に、常に一定の受電効率（たとえば、６０％）が最低限必要とされると、送電コイル２１５に対する受電コイル１１５の位置合わせの容易性を受電効率よりも優先させたいとユーザが考えたとしても、そのような要望に対応することができない。

この実施の形態１に従う車両１００においてＥＣＵ１６０は、受電コイル１１５を通じた蓄電装置１２０の充電時に最低限必要な受電効率を下げる選択（たとえば、最低限必要な受電電力を３ｋＷから１ｋＷに変更）がユーザにより行なわれた場合に位置ずれ許容範囲を広げる。したがって、車両１００によれば、ユーザは、受電効率を下げることにより、車両位置合わせの容易性を向上させることができる。

図５は、ユーザが最低限必要な受電電力を変更する場合のディスプレイ１５０の表示例を示す図である。図５を参照して、ディスプレイ１５０は、「駐車位置ＯＫとする受電電力を設定して下さい。」というメッセージと共に、選択ボタン１６２，１６４，１６６を表示する。選択ボタン１６２がユーザにより押下されると、位置ずれ許容範囲は、受電電力が１ｋＷ以上となる範囲に設定される（図４の位置ずれ許容範囲４３０）。選択ボタン１６４がユーザにより押下されると、位置ずれ許容範囲は、受電電力が２ｋＷ以上となる範囲に設定される（図４の位置ずれ許容範囲４２０）。選択ボタン１６６がユーザにより押下されると、位置ずれ許容範囲は、受電電力が３ｋＷ以上となる範囲に設定される（図４の位置ずれ許容範囲４１０）。ユーザは、選択ボタン１６２，１６４，１６６の何れかを押下することにより、蓄電装置１２０の充電時に最低限必要な受電電力を変更することができる。送電装置２００による送電電力が一定であるので、受電電力が変更されることにより受電効率も変更される。

このように、この車両１００によれば、ユーザは、自らの要望に合った受電電力（受電効率）を選択することで、車両位置合わせの容易性と受電効率との何れを優先するかを決定することができる。次に、非接触電力伝送における最低限必要な受電電力（受電効率）設定の具体的処理手順について説明する。

（受電電力設定の処理手順）
図６は、受電部１１０を通じた蓄電装置１２０の充電時に最低限必要な受電電力（受電効率）を設定するための処理手順例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、最低限必要な受電電力を変更するための画面（たとえば、図５に示される画面）がディスプレイ１５０に表示されている間、ＥＣＵ１６０により繰り返し実行される。なお、この例において、送電装置２００による送電電力は５ｋＷで一定であり、必要な受電電力としては、１ｋＷ以上、２ｋＷ以上、３ｋＷ以上の何れかがユーザにより選択される。

図６を参照して、ＥＣＵ１６０は、ディスプレイ１５０を通じて、ユーザから必要な受電電力の選択を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１００）。必要な受電電力の選択を受け付けていないと判定されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、処理は再びステップＳ１００に移行する。

必要な受電電力の選択を受け付けたと判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、図５の選択ボタン１６２が押下されたか否か（受電電力として１ｋＷ以上が選択されたか否か）を判定する（ステップＳ１１０）。選択ボタン１６２が押下されたと判定されると（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、非接触電力伝送において必要な受電電力を１ｋＷ以上に設定する（ステップＳ１２０）。すなわち、この場合には、受電効率が１ｋＷ以上（受電電力）／５ｋＷ（送電電力）の２０％以上になる。また、ＥＣＵ１６０は、受電効率が最も低くなる受電電力が選択されたため、位置ずれ許容範囲を最も広い範囲（図４の位置ずれ許容範囲４３０）に設定する。

選択ボタン１６２が押下されていないと判定されると（ステップＳ１１０においてＮＯ）、ＥＣＵ１６０は、図５の選択ボタン１６４が押下されたか否か（受電電力として２ｋＷ以上が選択されたか否か）を判定する（ステップＳ１３０）。選択ボタン１６４が押下されたと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、非接触電力伝送において必要な受電電力を２ｋＷ以上に設定する（ステップＳ１４０）。すなわち、この場合には、受電効率が２ｋＷ以上／５ｋＷの４０％以上になる。また、ＥＣＵ１６０は、受電電力を２ｋＷ以上に設定すると共に、位置ずれ許容範囲を第１の範囲よりも狭い第２の範囲（図４の位置ずれ許容範囲４２０）に設定する。

選択ボタン１６４が押下されていないと判定されると（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ＥＣＵ１６０は、非接触電力伝送において必要な受電電力を３ｋＷ以上に設定する（ステップＳ１５０）。すなわち、この場合には、受電効率が３ｋＷ以上／５ｋＷの６０％以上になる。また、ＥＣＵ１６０は、受電効率が最も高くなる受電電力が選択されたため、位置ずれ許容範囲を最も狭い第３の範囲（図４の位置ずれ許容範囲４１０）に設定する。

このように、この実施の形態１に従う車両１００においては、受電効率を下げる選択（たとえば、受電電力を３ｋＷから１ｋＷに変更する選択）がユーザにより行なわれた場合に、位置ずれ許容範囲が広げられる（たとえば、位置ずれ許容範囲が第３の範囲から第１の範囲に広くなる）。これにより、ユーザは、受電効率よりも位置合わせの容易性を優先させることができる。すなわち、車両１００によれば、ユーザは、自らの要望に合った受電電力（受電効率）を選択することで、車両位置合わせの容易性と受電効率との何れを優先するかを決定することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 非接触電力伝送システム、１００ 車両、１１０ 受電部、１１５ 受電コイル、１２０ 蓄電装置、１３０，２２０ 通信部、１４０ 撮像装置、１５０ ディスプレイ、１６０ ＥＣＵ、１６２，１６４，１６６ 選択ボタン、１６８，１６９ アイコン、２００ 送電装置、２１０ 送電部、２１５ 送電コイル、２３０ 制御装置、４００ 送電コイル中心、４１０，４２０，４３０ 位置ずれ許容範囲。

Claims (2)

1. 送電装置から非接触で受電する車両であって、
   前記送電装置の送電コイルから非接触で受電する受電コイルと、
   前記受電コイルにより受電された電力を蓄える蓄電装置と、
   前記受電コイルを通じた前記蓄電装置の充電を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記送電コイルに対する前記受電コイルの車体水平方向の位置ずれが許容範囲に納まっている場合に前記充電を実行可能であり、
   前記制御装置は、前記充電時に最低限必要な受電効率を下げる選択がユーザにより行なわれた場合に前記許容範囲を広げる、車両。
2. 送電装置と車両とを備える非接触電力伝送システムであって、
   前記送電装置は、前記車両に非接触で送電する送電コイルを含み、
   前記車両は、
   前記送電コイルから非接触で受電する受電コイルと、
   前記受電コイルにより受電された電力を蓄える蓄電装置と、
   前記受電コイルを通じた前記蓄電装置の充電を制御する制御装置とを含み、
   前記制御装置は、前記送電コイルに対する前記受電コイルの車体水平方向の位置ずれが許容範囲に納まっている場合に前記充電を実行可能であり、
   前記制御装置は、前記充電時に最低限必要な受電効率を下げる選択がユーザにより行なわれた場合に前記許容範囲を広げる、非接触電力伝送システム。

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