JP2018121487A - 受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力伝送が中断された場合に、電力伝送を再開するために消費される電力を抑制可能な受電装置を提供する。
【解決手段】車両１００において、ＥＣＵ１４０は、電力伝送の中断が生じた原因を判定し、その後スリープ状態に移行する。ＥＣＵ１４０は、電力伝送の中断の原因が通信途絶であると判定された場合には、第１の時間間隔で起動して通信確立のための信号を送電装置２００に送信するように通信部１３０を制御する一方、電力伝送の中断の原因が送電装置２００における停電であると判定された場合には、第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔で起動して通信確立のための信号を送電装置２００に送信するように通信部１３０を制御する。
【選択図】図１

Description

本開示は、受電装置に関し、特に、送電装置から受電する受電装置に関する。

特開２０１６−８２８７７号公報（特許文献１）は、車両と通信可能な充電装置を開示する。この充電装置においては、車両への電力供給が中断され、かつ、車両との通信が途絶された場合に、通信を再開するための処理が実行される。具体的には、車両への電力供給が中断され、かつ、車両との通信が途絶した後、第１の所定時間が経過するまでは通信再開のための処理が繰り返し実行される。そして、第１の所定時間の経過時点で通信が再開されなかった場合には、第１の所定時間よりも長い第２の所定時間の経過後に再び通信再開のための処理が実行される。通信が再開されると、車両への電力供給が再開される（特許文献１参照）。

特開２０１６−８２８７７号公報

上記特許文献１に開示されているような通信再開に関する技術を、送電装置から受電する受電装置に適用する場合を考える。この受電装置においては、電力伝送が中断され、かつ、送電装置と受電装置との通信が途絶されると、第１の所定時間が経過するまでは通信再開のための処理が繰り返し実行される。そして、第１の所定時間の経過時点で通信が再開されなかった場合には、第２の所定時間の経過後に再び通信再開のための処理が実行される。通信が再開されると、電力伝送が再開される。

しかしながら、通信途絶の原因の解消に要する時間は、原因の種類に応じて様々である。原因の解消に要する時間が長い場合に、通信再開のための処理が頻繁に行なわれたとしても、該処理に要する電力が無駄になってしまう。

本開示は、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、電力伝送が中断された場合に、電力伝送を再開するために消費される電力を抑制可能な受電装置を提供することである。

本開示に従う受電装置は、受電部と、通信部と、制御部とを備える。受電部は、送電装置から受電する。通信部は、送電装置との間で通信を確立する。制御部は、通信を確立するための信号を送電装置に送信するように通信部を制御する。制御部は、通信の途絶、及び、受電装置による受電の中断が生じた場合に、通信の途絶のタイミングと受電の中断のタイミングとの差が所定時間を上回っているときは、受電の中断の原因が通信の途絶であると判定する一方、通信の途絶のタイミングと受電の中断のタイミングとの差が所定時間以内であるときは、受電の中断の原因が送電装置における停電であると判定する。制御部は、受電の中断の原因が判定された後にスリープ状態に移行する。制御部は、受電の中断の原因が通信の途絶であると判定された場合には、第１の時間間隔で起動して通信を確立するための信号を送電装置に送信するように通信部を制御する一方、受電の中断の原因が停電であると判定された場合には、第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔で起動して通信を確立するための信号を送電装置に送信するように通信部を制御する。

この受電装置においては、受電の中断の原因が特定された後に、制御部は、スリープ状態に移行し、その後、再受電のために間欠起動する。ところで、停電が解消されるのに要する時間は、単なる通信途絶が解消されるのに要する時間よりも長い可能性が高い。この受電装置においては、中断の原因が停電である場合の方が、中断の原因が単なる通信途絶である場合よりも、制御部の間欠起動の間隔が長く設定される。したがって、この受電装置によれば、制御部が必要以上に頻繁に起動することが抑制されるため、受電を再開するための消費電力を抑制することができる。

本開示によれば、電力伝送が中断された場合に、電力伝送を再開するために消費される電力を抑制可能な受電装置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。 非接触電力伝送の中断原因の判定方法を説明するための図である。 車両におけるＥＣＵの起動タイミングを説明するための図である。 車両における非接触電力伝送の中断後の処理手順を示すフローチャートである。

以下、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、図中同一又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、本実施の形態に従う受電装置が搭載された車両１００が適用される非接触電力伝送システム１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、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、交流電源３００から供給された電力を基に送電電力を生成する。たとえば、送電部２１０は、整流器及びインバータを含み、交流電源３００から供給された電力を基に所望の周波数の送電電力を生成する。また、送電部２１０は、送電コイル（不図示）を含む。送電コイルは、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（後述）の受電コイル（不図示）に非接触で送電する。なお、送電コイルの巻き数は、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に準拠した無線ＬＡＮ（Local Area Network）モジュールで構成される。通信部２２０は、無線ＬＡＮにおける親機として機能する。通信部２２０，１３０間の通信は、たとえば、非接触電力伝送を開始するために確立される。通信部２２０，１３０間の通信においては、たとえば、電力伝送の開始／停止に関する情報や、受電部１１０の受電状況（受電電圧や受電電流、受電電力等）に関する情報がやり取りされる。

制御装置２３０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送電装置２００の各機器（送電部２１０、通信部２２０等）を制御する。制御装置２３０は、たとえば、非接触電力伝送中に送電装置２００における停電以外の原因で通信部２２０，１３０間の通信が途絶すると、一定時間の経過後に送電を停止するように送電部２１０を制御する。

車両１００は、受電部１１０と、蓄電装置１２０と、通信部１３０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１４０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（不図示）を含む。受電コイルは、送電部２１０の送電コイル（不図示）から非接触で受電する。受電コイル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（後述）に蓄えられる。なお、受電コイル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、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池によって構成される。なお、蓄電装置１５は、大容量のキャパシタであってもよい。蓄電装置１２０は、受電部１１０から出力される電力を蓄える。

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、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠した無線ＬＡＮモジュールで構成される。通信部１３０は、無線ＬＡＮにおける子機として機能する。通信部１３０は、通信部２２０との通信を確立するための信号（以下、「通信確立信号」とも称する。）を通信部２２０に送信するように構成されている。通信部１３０からの通信確立信号の送信に起因して、通信部１３０，２２０間の通信が確立される。

ＥＣＵ１４０は、図示しないＣＰＵ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等）を制御する。

［非接触電力伝送の中断原因の判定方法］
送電装置２００から車両１００への非接触電力伝送は、種々の原因によって中断される可能性がある。たとえば、通信部１３０，２２０間の無線通信が途絶した場合に、非接触電力伝送は中断される。また、送電装置２００において停電が生じた場合（たとえば、何らかの原因で交流電源３００から送電装置２００への電力供給が途絶えた場合）にも、非接触電力伝送は中断される。ＥＣＵ１４０は、受電部１１０による受電の中断が生じた場合に、受電部１１０による受電の中断（非接触電力伝送の中断）の原因を判定する機能を有する。

図２は、非接触電力伝送の中断原因の判定方法を説明するための図である。図２を参照して、横軸は時間を示す。縦軸は、上方から、送電装置２００において停電が生じた場合又は通信部１３０，２２０間の通信途絶が生じた場合における無線通信状態の変化、通信部１３０，２２０間の通信途絶が生じた場合における受電部１１０による受電電力の変化、及び、送電装置２００において停電が生じた場合における受電部１１０による受電電力の変化を示す。

送電装置２００における停電による通信途絶、又は、停電以外の原因による通信途絶が時刻ｔ１に生じたとする。停電以外の原因による通信途絶（以下、「単なる通信途絶」とも称する。）が生じた場合には、受電部１１０による受電は、通信途絶から所定時間（たとえば、所定時間＝ｔ２−ｔ１）を上回る時間が経過した後に中断される。一方、停電による通信途絶が生じた場合には、受電部１１０による受電は、通信途絶後直ちに（通信途絶から所定時間（たとえば、所定時間＝ｔ２−ｔ１）以内の時間が経過した後に）中断される。所定時間としては、たとえば、単なる通信途絶発生時から送電装置２００が送電を停止するまでの時間よりも短い時間であり、かつ、停電発生時に受電の停止が生じるまでの時間よりも十分に長い時間である。

ＥＣＵ１４０は、たとえば、通信部１３０，２２０間の通信状態を監視することによって、通信途絶が生じたタイミングを検知することができる。また、ＥＣＵ１４０は、たとえば、受電部１１０の受電電圧を検知する電圧センサ（不図示）の出力を監視することによって、受電の中断が生じたタイミングを検知することができる。なお、検知された通信途絶のタイミングを示す情報、及び、検知された受電の中断のタイミングを示す情報は、たとえば、ＥＣＵ１４０の内部メモリに記憶される。

ＥＣＵ１４０は、通信途絶が生じたタイミングと受電の中断が生じたタイミングとの差が所定時間を上回っている場合には、受電の中断の原因が単なる通信途絶であると判定する一方、通信途絶が生じたタイミングと受電の中断が生じたタイミングとの差が所定時間以内である場合には、受電の中断の原因が送電装置２００における停電であると判定する。

［非接触電力伝送の中断後の処理］
送電装置２００から車両１００への非接触電力伝送の中断が生じた場合に、非接触電力伝送を再開するためには、通信部１３０，２２０間の通信を再度確立する必要がある。通信部１３０，２２０間の通信を確立可能なタイミングは、通信途絶が生じた原因によって異なる。たとえば、送電装置２００における停電が解消されるのに要する時間は、停電以外の通信途絶の原因が解消されるのに要する時間よりも長い可能性が高い。すなわち、停電によって通信途絶が生じた場合の方が停電以外の原因によって通信途絶が生じた場合よりも通信再開に要する時間は長くなる。たとえば、通信再開に要する時間が長いにも拘わらず、通信再開のための処理（たとえば、通信部１３０から通信部２２０への通信確立信号の送信処理）が頻繁に行なわれると、該処理に要する電力が無駄になる。

そこで、本実施の形態に従う車両１００において、ＥＣＵ１４０は、電力伝送の中断が生じた原因を判定し、その後スリープ状態に移行する。スリープ状態とは、低消費電力の状態であり、一部の機能の使用が制限された状態である。そして、ＥＣＵ１４０は、電力伝送の中断の原因が単なる通信途絶であると判定された場合には、時間間隔Ｔ１で起動して通信確立信号を送電装置２００に送信するように通信部１３０を制御する一方、電力伝送の中断の原因が送電装置２００における停電であると判定された場合には、時間間隔Ｔ１よりも長い時間間隔Ｔ２で起動して通信確立信号を送電装置２００に送信するように通信部１３０を制御する。車両１００によれば、通信途絶の原因が解消している可能性が低い場合にＥＣＵ１４０が必要以上に頻繁に起動することが抑制されるため、受電を再開するための消費電力を抑制することができる。

図３は、車両１００におけるＥＣＵ１４０の起動タイミングを説明するための図である。図３を参照して、各横軸は時間を示し、縦軸は、上方から、通信部１３０，２２０間の通信途絶によって非接触電力伝送が中断された場合のＥＣＵ１４０の起動タイミング、及び、送電装置２００における停電によって非接触電力伝送が中断された場合のＥＣＵ１４０の起動タイミングを示す。

単なる通信途絶によって非接触電力伝送が中断された場合には、時刻ｔ０１まで（たとえば、４回起動するまで）、ＥＣＵ１４０は、時間間隔Ｔ１で間欠起動する。一方、停電によって非接触電力伝送が中断された場合には、時刻ｔ０２まで（たとえば、４回起動するまで）、ＥＣＵ１４０は、時間間隔Ｔ２（時間間隔Ｔ２＞時間間隔Ｔ１）で間欠起動する。

単なる通信途絶によって非接触電力伝送が中断された場合には時刻ｔ０１以後、停電によって非接触電力伝送が中断された場合には時刻ｔ０２以後、ＥＣＵ１４０は、時間間隔Ｔ３（時間間隔Ｔ３＞時間間隔Ｔ２）で間欠起動する。

本実施の形態に従う車両１００においては、ＥＣＵ１４０が所定回数（たとえば、４回）起動し、その度に通信確立信号が通信部２２０に送信されたとしても通信部１３０，２２０間の通信が再開されなかった場合には、ＥＣＵ１４０の起動間隔がさらに延びる。したがって、車両１００によれば、通信途絶の原因が解消している可能性が極めて低い場合にＥＣＵ１４０が必要以上に起動しないため、非接触電力伝送を再開するための消費電力をさらに抑制することができる。

［非接触電力伝送の中断後の処理手順］
図４は、車両１００における非接触電力伝送の中断後の処理手順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、非接触電力伝送が中断され、かつ、通信部１３０，２２０間の通信が途絶した場合にＥＣＵ１４０によって実行される。

図４を参照して、ＥＣＵ１４０は、非接触電力伝送の中断の原因を判定する（ステップＳ１００）。具体的には、ＥＣＵ１４０は、上述の方法によって、送電装置２００において停電が生じたか、停電以外の原因で通信部１３０，２２０間の通信が途絶したかを判定する。

停電以外の原因で通信途絶が生じたと判定されると（ステップＳ１００において「通信途絶」）、ＥＣＵ１４０は、間欠起動の時間間隔をＴ１に設定し、その後、スリープ状態に移行する（ステップＳ１１０）。一方、停電が生じたと判定されると（ステップＳ１００において「停電」）、ＥＣＵ１４０は、間欠起動の時間間隔をＴ２に設定し、その後、スリープ状態に移行する（ステップＳ１２０）。ＥＣＵ１４０は、設定された時間間隔（Ｔ１又はＴ２）で起動し、通信確立信号を送電装置２００に送信するように通信部１３０を制御する。

その後、ＥＣＵ１４０は、所定回数起動しても通信部１３０，２２０間の通信が確立されなかったか否かを判定する（ステップＳ１３０）。所定回数以内に通信が確立された場合には（ステップＳ１３０においてＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、送電装置２００に送電開始指示を送信するように通信部１３０を制御する（ステップＳ１５５）。その後、処理はエンドに移行する。

一方、所定回数以内に通信が確立されなかったと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０は、間欠起動の時間間隔をＴ３に設定し直し、その後、スリープ状態に移行する（ステップＳ１４０）。ＥＣＵ１４０は、設定された時間間隔（Ｔ３）で起動し、通信確立信号を送電装置２００に送信するように通信部１３０を制御する。

そして、ＥＣＵ１４０は、再び、所定回数起動しても通信部１３０，２２０間の通信が確立されなかったか否かを判定する（ステップＳ１５０）。所定回数以内に通信が確立された場合には（ステップＳ１５０においてＮＯ）、ＥＣＵ１４０は、送電装置２００に通信開始指示を送信するように通信部１３０を制御する（ステップＳ１５５）。その後、処理はエンドに移行する。一方、所定回数以内に通信が確立されなかった場合には（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１４０が所定回数起動した後に、処理はエンドに移行する。

以上のように、本実施の形態に従う車両１００において、ＥＣＵ１４０は、電力伝送の中断の原因が単なる通信途絶であると判定された場合には、時間間隔Ｔ１で起動して通信確立信号を送電装置２００に送信するように通信部１３０を制御する一方、電力伝送の中断の原因が送電装置２００における停電であると判定された場合には、時間間隔Ｔ１よりも長い時間間隔Ｔ２で起動して通信確立信号を送電装置２００に送信するように通信部１３０を制御する。車両１００によれば、ＥＣＵ１４０が必要以上に頻繁に起動することが抑制されるため、受電を再開するための消費電力を抑制することができる。

なお、本実施の形態において、ＥＣＵ１４０は、設定された時間間隔で所定回数起動することとしたが、必ずしも所定回数起動する必要はない。たとえば、ＥＣＵ１４０が補機バッテリ（不図示）の残量を監視し、補機バッテリの残量が所定量を下回った場合には、ＥＣＵ１４０の起動回数が所定回数に達していなくても、間欠起動を停止するような構成としてもよい。これにより、補機バッテリの残量が想定よりも低下する事態を回避することができる。

また、本実施の形態においては、本技術を非接触電力伝送システムに適用した例について説明したが、本技術は、たとえば、送電装置から車両に充電ケーブルを介して送電が行なわれる接触充電システムにも適用することができる。この場合においても、車両において、送電中断の原因（停電又は通信途絶）が判定され、送電中断の原因に応じて、車両のＥＣＵの間欠起動のタイミングが変更される。

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、１２０ 蓄電装置、１３０，２２０ 通信部、１４０ ＥＣＵ、２００ 送電装置、２１０ 送電部、２３０ 制御装置、３００ 交流電源。

Claims (1)

1. 送電装置から受電する受電部と、
   前記送電装置との間で通信を確立する通信部と、
   前記通信を確立するための信号を前記送電装置に送信するように前記通信部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記通信の途絶、及び、前記受電部による受電の中断が生じた場合に、
   前記途絶のタイミングと前記中断のタイミングとの差が所定時間を上回っているときは、前記中断の原因が前記途絶であると判定する一方、
   前記途絶のタイミングと前記中断のタイミングとの差が所定時間以内であるときは、前記中断の原因が前記送電装置における停電であると判定し、
   前記制御部は、
   前記原因が判定された後にスリープ状態に移行し、
   前記原因が前記途絶であると判定された場合には、第１の時間間隔で起動して前記信号を前記送電装置に送信するように前記通信部を制御する一方、
   前記原因が前記停電であると判定された場合には、前記第１の時間間隔よりも長い第２の時間間隔で起動して前記信号を前記送電装置に送信するように前記通信部を制御する、受電装置。

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