JP2018129915A

JP2018129915A - 充電装置

Info

Publication number: JP2018129915A
Application number: JP2017020406A
Authority: JP
Inventors: 小倉　浩嗣; Koji Ogura; 浩嗣小倉; 芙美杜塚; Fumi Moritsuka
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-02-07
Also published as: JP6666865B2

Abstract

【課題】非接触充電器を後から追加する場合に、開発コストの削減を低減し、回路規模を抑制する。
【解決手段】本発明の実施形態としての充電装置は、有線を介して接続される接触給電装置と複数の第１制御信号を用いて、複数の手順を含む第１手続を実行することにより、蓄電装置の接触充電を制御する第１充電制御部と、非接触給電装置と無線を介して通信することにより、前記非接触給電装置の給電を制御する受電制御部と、前記受電制御部と複数の第２制御信号を用いて、複数の手順を含む第２手続を実行することにより、前記蓄電装置の非接触充電を制御する第２充電制御部と、を備え、前記第２手続の少なくとも一部の手順は、前記第１手続の少なくとも一部の手順と共通しており、前記第２手続の前記少なくとも一部の手順で用いる前記第２制御信号は、前記第１手続の前記少なくとも一部の手順で用いる前記第１制御信号と同じである。
【選択図】図１

Description

この発明の実施形態は、充電装置に関する。

電気自動車への給電を行うにあたり、コネクタ付きケーブルを、車両のインレットに装着し、ケーブルを介して給電を行い、給電された電力で充電を行う方法がある。この方法で行う給電を接触給電、給電された電力を用いて行う充電を、接触充電と呼ぶ。また、給電を行う装置は接触給電装置と呼ばれ、給電される側の装置は接触充電器と呼ばれる。また、利便性の観点から送電側および受電側にコイルを設置し、コイル間の磁界の結合を用いて無線電力伝送を行う方法もある。この方法で行う給電を非接触給電、給電された電力を用いて行う充電を非接触充電と呼ぶ。また、無線で給電を行う装置は非接触給電装置、給電される側の装置は、非接触充電器と呼ばれる。

車両に非接触充電器と接触充電器の両方を搭載し、接触および非接触の双方での充電が可能な２充電方式対応の構成が知られている。この際、非接触充電器と接触充電器を一体として設計し、その２つの一方を選択する構成、もしくは、ＡＣ−ＤＣコンバータや受電回路を共有化することで、部品点数やコストを低減する構成が提案されている。

また、接触充電器に、非接触充電器を後付けにより追加する方法も提案されている。この方法は、設計段階から非接触充電器を後付けで追加することを前提にして、接触充電器を設計しており、ＡＣ−ＤＣコンバータなどの部品を共通化し、部品点数やコストを低減する。なお、後付けされる非接触充電器は、取り外し可能となっている。

従来の方法では、車両に接触充電器と非接触充電器の双方を実装する場合、これらを一体設計することを前提にして、いかにハードウェア的な部品点数を少なくし、コストを削減するかに焦点が当てられている。

現状の電気自動車における充電器の普及状況を考えるに、まずは接触充電器が普及し、後追いで非接触充電器が普及する。そのため、接触充電器を搭載した車両に非接触充電器を後付で追加することの要望が存在する。この場合、接触充電器と非接触充電器とを独立して２つ搭載するのではなく、一定部分の共有化が望まれる。従来の方法では、いずれも接触充電器と非接触充電器の一体設計を提供するものであり、非接触充電器の追加を想定していない構成に対しては、後付けした場合には共有化等のメリットを享受できなかった。

特開２００８−２２０１３０特開２０１２−１３０１９３特開２０１３−１７９７２３特開２０１５−１５４６５０特開２０１５−４２０８１

本発明の実施形態は、非接触充電器を後から追加する場合に、出来るだけ接触充電器と共通する機能を再利用することで、開発コストの削減し、回路規模を抑制できるようにする。

本発明の実施形態としての充電装置は、有線を介して接続される接触給電装置と複数の第１制御信号を用いて、複数の手順を含む第１手続を実行することにより、蓄電装置の接触充電を制御する第１充電制御部と、非接触給電装置と無線を介して通信することにより、前記非接触給電装置の給電を制御する受電制御部と、前記受電制御部と複数の第２制御信号を用いて、複数の手順を含む第２手続を実行することにより、前記蓄電装置の非接触充電を制御する第２充電制御部と、を備え、前記第２手続の少なくとも一部の手順は、前記第１手続の少なくとも一部の手順と共通しており、前記第２手続の前記少なくとも一部の手順で用いる前記第２制御信号は、前記第１手続の前記少なくとも一部の手順で用いる前記第１制御信号と同じである。

第１の実施形態に係る充電システムを示すブロック図。制御線、制御信号および電力線の例を示す図。接触充電を行うための手順の例を示す図。第２の実施形態に係る充電システムのブロック図。第３の実施形態に係る充電システムのブロック図。第４の実施形態に係る充電システムのブロック図。第５の実施形態を説明するためのブロック図。第６の実施形態に係る充電システムのブロック図。第７の実施形態に係る充電システムのブロック図。第８の実施形態に係る充電システムのブロック図。第９の実施形態に係る充電システムのブロック図。接触給電の場合の充電開始時の電流遷移図。非接触給電の場合の充電開始時の電流遷移図を示す図。図１３の示した立ち上げ制御の補足説明図。非接触充電の制御における電流立ち上げ時の電流遷移図の例を示す図。メッセージの交換周期が固定の場合の電流遷移図の例を示す図。第１２の実施形態に係る充電システムのブロック図。第１２の実施形態に係る出力電流遷移図。第１２の実施形態に係る充電システムの他の例のブロック図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

図１は第１の実施形態に係る充電システムを示すブロック図である。車両等の移動体に搭載された充電装置１００に対して、接触給電装置１０１と非接触給電装置１０２が設けられている。なお、実際の使用法としては、いずれか一方のみが設けられる場合、両方が同時に設けられる場合の双方の形態が存在する。本実施形態では移動体として、電気自動車等の車両を想定するが、これに限定されない。例えば、ロボットでもよいし、船舶でもよいし、スマートフォンやタブレット端末のような移動体端末でもよい。本実施形態では、充電装置１００は車両に搭載されるため、充電装置１００のことを、車両充電装置１００と呼ぶ。

車両充電装置１００は、接触充電制御部（第１充電制御部）１１０と、蓄電装置１０６と、非接触受電装置１１２と、非接触充電制御部（第２充電制御部）１１７とを備える。接触充電制御部１１０は、一例として接触充電器に対応する。非接触受電装置と、非接触充電制御部１１７の組は、一例として、非接触充電器に対応する。蓄電装置１０６は、２次電池等の蓄電池を含む。蓄電装置１０６には、蓄電装置１０６の充電制御を行うＢＭＵ（バッテリーマネジメントユニット）１１８が搭載されている。

車両充電装置１００が搭載された車両の外側（地上側）には、接触給電装置１０１と非接触給電装置１０２が設置されている。車両への給電を行うにあたり、接触給電装置１０１を用いる場合は、コネクタ付きケーブルで、車両のインレットに装着し、ケーブルを介して給電を行う。接触充電制御部１１０は、給電された電力を用いて、蓄電装置１０６への充電を制御する。この方法で行う給電を接触給電、給電された電力を用いて行う充電を、接触充電と呼ぶ。接触充電制御部１１０は、蓄電装置１０６への充電は、ＢＭＵ１１８を介して蓄電装置１０６の状態を把握しつつ行う。非接触給電装置１０２を用いる場合は、コイル間の磁界の結合を用いて無線（非接触）で電力伝送を行う。非接触充電制御部１１７は、給電された電力を用いて、蓄電装置１０６への充電を制御する。この方法で行う給電を非接触給電、給電された電力を用いて行う充電を非接触充電と呼ぶ。非接触充電制御部１１７は、蓄電装置１０６への充電は、ＢＭＵ１１８を介して蓄電装置１０６の状態を把握しつつ行う。

車両充電装置１００は、接触充電を行う場合は、接触給電装置１０１から給電される電力を受電して、受電した電力を蓄電装置１０６に充電する。非接触充電を行う場合は、非接触給電装置１０２と非接触受電装置１１２間の無線電力伝送により電力を受電し、受電した電力を蓄電装置１０６に充電する。

接触給電装置１０１は、接触充電操作部１０７と、接触給電制御部１０８とを備える。接触給電装置１０１には、商用電源等の交流電源Ｐ１が接続されている。接触充電操作部１０７は、ユーザによる接触充電に関する操作を受け付け、入力された操作を表す操作信号を接触給電制御部１０８に供給する。接触充電操作部１０７は、接触給電制御部１０８から供給されるデータを表示するディスプレイを備えていてもよい。接触給電制御部１０８は、接触充電を行う場合に、接触充電制御部１１０と所定の手続に従って制御信号を送受信しながら、車両充電装置１００への給電を制御する。また接触給電制御部１０８は、交流電源Ｐ１から供給される交流電力を直流に変換（ＡＣ−ＤＣ変換）、変換後の電力を供給する。なお、交流電源でなく、直流電源が接続されてもよい。この場合は、ＡＣ−ＤＣ変換の機能は備えなくてもよい。接触給電制御部１０８は、専用のハードウェア回路によって構成されてもよいし、プロセッサとソフトウェアによって構成されてもよい。接触充電操作部１０７も、専用のハードウェア回路によって構成されてもよいし、プロセッサとソフトウェアによって構成されてもよい。

接触給電装置１０１には、有線ケーブルである電力線１０３Ａの一端が接続され、電力線１０３Ａの他端には、コネクタ１０４が固定されている。コネクタ１０４は、車両側のコネクタ挿入口であるインレット（車両側のコネクタ）１０５に接続されている。コネクタ１０４は、インレット１０５に対して脱着が可能である。電力線１０３Ａは、コネクタ１０４を介して、車両内部の電力線１０３Ｂに接続されている。電力線１０３Ｂは、スイッチ１１１を介して蓄電装置１０６に接続されている。接触給電装置１０１は、電力線１０３Ａ、１０３Ｂにより、蓄電装置１０６と電気的に接続される。ここでは、蓄電装置１０６は、車両充電装置１００の一部を構成するが、車両充電装置１００の外側に配置され、車両充電装置１００と有線ケーブル等で電気的に接続されてもよい。スイッチ１１１は、例えば半導体スイッチなどにより構成される。電力線１０３Ａと電力線１０３Ｂをまとめて、電力線１０３と記述する場合がある。

また、接触給電制御部１０８は、有線ケーブルである制御線１０９Ａの一端と接続されており、制御線１０９Ａの他端は、コネクタ１０４に固定されている。制御線１０９Ａは、コネクタ１０４を介して、車両内の制御線１０９Ｂに接続されている。車両内では、制御線１０９Ｂに、接触充電制御部１１０が接続されている。これにより、接触給電制御部１０８と接触充電制御部１１０間で制御信号（第１制御信号）の送受信が可能である。接触給電制御部１０８と接触充電制御部１１０間では、制御信号の送受信により、接触充電を行うための手続（接触充電手続または第１手続と呼ぶ場合がある）を実行する。制御線１０９Ａと制御線１０９Ｂをまとめて、制御線１０９と記述する場合がある。制御線１０９（１０９Ａ、１０９Ｂ）は１本の信号線、または複数の信号線を含む。

接触充電を行う場合には、コネクタ１０４をインレット１０５に接続した状態で、接触充電操作部１０７でユーザが充電開始等の操作を行う。これにより、接触給電制御部１０８と、車両側の接触充電制御部１１０との間で、所定の手順により充電制御（開始、充電、および終了の制御）が行われる。すなわち、接触充電制御部１１０は、接触給電制御部１０８との間で接触充電の制御を行う。所定のタイミングでスイッチ１１１がＯＮ（接続）された後、接触給電装置１０１から電力が伝送され、蓄電装置１０６への充電が行われる。

接触給電装置１０１と車両充電装置１００間（すなわち接触給電制御部１０８および接触充電制御部１１０間）で送受信する制御信号および当該制御信号に基づき行う接触充電手続（第１手続）の手順としては、５０ｋＷ程度の大電力で急速充電を行う場合の規格として、ＣＨＡｄｅＭＯ協議会等で規定され標準化されたもの等がある。接触給電装置では既にこのような標準化が行われ、互いに異なるメーカーで製造された接触給電装置と車両充電装置間でも相互接続可能となっている。

図２は、制御線、制御信号および電力線の例を示す。なお、これらの制御信号等は、ＣＨＡｄｅＭＯとは異なるものである。図１の電力線１０３Ａ、１０３Ｂは、実際に電力を供給する電力供給線（＋、―）に相当する。図１の制御線１０９Ａ、１０９Ｂは、一例として、アナログ信号線である。制御信号は、充電制御に必要な各種情報（指示や、制御用のデータなど）を含む。制御信号は、一例として、ハイレベル信号（Ｈ信号）およびローレベル信号（Ｌ信号）により構成される。充電開始・停止信号（Ａ）、接続確認信号（Ｂ）、充電許可・禁止信号（Ｄ）が規定されている。これらの信号の出力元は、接触充電装置および充電装置側のいずれの場合もあり得る。アナログ信号線以外の制御線の例として、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｏｗｒｋ）信号線がある。ＣＡＮ信号線では、Ｈ信号およびＬ信号とは別の伝送方式で、デジタル信号の送受信を行う。デジタル信号は、例えばフレームの形式を有する。ＣＡＮ信号線で送受信される制御信号は、ＣＡＮ信号と呼ぶ場合がある。

図３に、接触充電手続の手順の例を示す。制御信号の送受信を行う処理は、実線のブロック、それ以外の処理は破線のブロックで示されている。最初は、充電開始処理フェーズが行われる。接触給電装置１０１側のコネクタ１０４を、車両のインレット１０５に接続すると、自動的に、接続確認信号（Ｂ）がオン（ハイレベル）にされる。接触充電制御部１１０は、接続確認信号（Ｂ）がオンになったことを検知する（Ｓ１１）。ユーザが接触充電操作部１０７で充電開始の操作をすると（Ｓ１２）、充電開始の操作信号が接触充電制御部１０８に入力され、接触給電制御部１０８は、充電開始・停止信号（Ａ）をオン（ハイレベル）にして、接触充電制御部１１０に送信する（Ｓ１３）。ハイレベルにされた充電開始・停止信号（Ａ）は、充電開始信号に相当する。これにより、ユーザにより充電開始操作が行われたことが通知される。

接触給電装置１０１および車両充電装置１００間でＣＡＮ通信を開始し（Ｓ１４、Ｓ１５）、充電条件情報の送受を行う（Ｓ１６、Ｓ１７）。充電条件情報は、例えば、蓄電池容量値、最大許容電圧値、最大許容電流値等を含む。蓄電池容量値は車両充電装置１００から接触給電装置１０１に送信され、最大許容電圧値および最大許容電流値などは双方向に送信されてもよい。交換した情報に基づき、充電可能かの適合性判断を双方で行う（Ｓ１８、Ｓ１９）。

車両充電装置１００は、充電可能であると判断した場合、スイッチ１１１をＯＮ（接続）とする（Ｓ２０）。また、充電許可・禁止信号（Ｄ）をオン（ハイレベル）とする（Ｓ２１）。ハイレベルにされた充電許可・禁止信号（Ｄ）は、充電許可信号に対応する。これにより、接触給電装置１０１からの充電を許可する。次に、充電フェーズに入る。

充電フェーズに入ると、ＣＡＮ信号線を介して、接触充電制御部１１０から、充電の電流指令値を接触給電装置１０１に送信することで、充電制御を開始する（Ｓ２２）。接触給電装置１０１では、指定された充電指令値に基づき、電力伝送を、電力線１０３を介して行う。接触給電装置１０１は、現在の電圧値および電流値などの情報を、ＣＡＮ信号線を通じて、車両充電装置１００に送信する（Ｓ２３）。この動作は、一例として、１００ｍｓ毎に実施される。蓄電装置１０６が満充電になるか、ユーザによる充電中止が行われるか、装置異常が検出されるまで、この動作は、継続して行われる。

車両側の接触充電制御部１１０は、ＢＭＵ１１８と情報交換を行うことで、蓄電装置１０６の状態を把握する。また、車両のブレーキやパーキングブレーキの状態、各種温度の状態監視を行ってもよい。また、スイッチ１１１の接続タイミングなどを制御する。一例として、接触充電制御部１１０は、充電中に、電圧値や電流値、蓄電池の状態、車両のブレーキ解除の状態、車両の温度の状態を監視してもよい。接触充電制御部１１０は、異常があれば、充電を中断するよう制御する。充電を中断する場合、一例として、故障フラグまたは充電中断情報を、ＣＡＮ信号線により、接触給電装置１０１に送信する。接触給電装置１０１は給電を停止する。なお、図３では、充電の中断を行わない場合の手順が記載されている

蓄電装置１０６が満充電になると、充電終了・停止処理フェーズに入る。車両充電装置１００は、満充電を検知すると、ＣＡＮ信号線を通じて、接触給電装置１０１に充電停止要求を送信する（Ｓ２４）。接触給電装置１０１および車両充電装置１００のそれぞれで充電停止処理が実施される（Ｓ２５、Ｓ２６）。接触給電装置１０１からは、オフ（ローレベル）にされた充電開始・停止信号（Ａ）が送信される（Ｓ２７）。ローレベルにされた充電開始・停止信号（Ａ）は、充電停止信号に対応する。車両充電装置１００からは、オフ（ローレベル）にされた充電許可・禁止信号（Ｄ）が送信される（Ｓ２８）。ローレベルにされた充電許可・禁止信号（Ｄ）は、充電禁止信号に対応する。これにより、相互に充電が停止されたことを通知する。その後、コネクタが取り外されると（Ｓ２９）、このことを、オフ（ローレベル）にされた接続確認信号（Ｂ）により、接触充電制御部１１０は認識する。

このように、制御線１０９でやり取りする制御信号、および制御の手順（接触充電手続の手順）を規定することで、互いに異なるメーカーの接触給電装置および車両充電装置を用いて、充電を行うことが可能である。

図１に戻り、非接触充電のための構成について説明する。非接触給電装置１０２は、非接触給電制御部１２１、整流回路１２２、高周波インバータ１２３、送電側共振子１２４を備える。送電側共振子１２４は、直列に接続されたコイルとキャパシタとを備えている。整流回路１２２は、商用電源等の外部電源Ｐ２に接続されている。非接触給電制御部１２１は、アンテナ１２５を介して、車両側の受電制御部１３１と無線で通信する無線通信回路を備える。無線通信回路は、車両側の受電制御部１３１が搭載する無線通信回路との間で所定の手続に従って、無線リンクを確立し、通信を行う。非接触給電制御部１２１は、車両側の受電制御部１３１との通信に基づき、整流回路１２２および高周波インバータ１２３を制御する。非接触給電制御部１２１は、専用のハードウェア回路によって構成されてもよいし、プロセッサとソフトウェアによって構成されてもよい。

車両側の非接触受電装置１１２は、受電制御部１３１と、受電側共振子１３４と、整流回路１３２と、ＤＣ−ＤＣ変換器１３３とを備える。受電制御部１３１は、アンテナ１３５を介して、給電側の非接触給電制御部１２１と無線で通信する無線通信回路を備える。受電制御部１３１は、整流回路１３２と、ＤＣ−ＤＣ変換器１３３とを制御する。受電制御部１３１は、非接触充電操作部１２０に接続されている。非接触充電操作部１２０は、非接触充電に関する操作をユーザから受け付け、入力された操作を表す操作信号を、受電制御部１３１に供給する。また、非接触充電操作部１２０は受電制御部１３１から供給されるデータを表示するディスプレイを備えていてもよい。非接触充電操作部１２０は表示パネルとボタンとを備えた構成でもよいし、タッチパネルでもよい。受電制御部１３１は、専用のハードウェア回路によって構成されてもよいし、プロセッサとソフトウェアによって構成されてもよい。ＤＣ−ＤＣ変換器１３３は、電力線１０３Ｂに接続されており、電力線１０３を介して蓄電装置１０６に接続されている。電力線１０３Ｂには、ＤＣ−ＤＣ変換器１３３と蓄電装置１０６との間にスイッチ１１５が配置されている。

送電側共振子１２４および受電側共振子１３４間では、無線で（すなわち非接触で）、電力伝送が行われる。この無線電力伝送は、接触給電の場合におけるコネクタ１０４およびインレット１０５を介した電力線１０３（１０３Ａ、１０３Ｂ）での電力伝送に相当する。非接触給電制御部１２１と受電制御部１３１間では、各々のアンテナ１２５、１３５を介して、無線通信を行い、各種の情報を送受信する。例えば、受電制御部１３１は、指定した条件の無線電力伝送を行うための制御情報を送受信する。使用するプロトコルによって、受信した情報に対する送達確認情報を送信する場合もある。受電側共振子１３４で受電された電力は、整流回路１３２およびＤＣ−ＤＣ変換器１３３を通して、蓄電装置１０６に充電可能な直流電力に変換される。変換後の直流電力は、オンにされたスイッチ１１５を介して、蓄電装置１０６に供給され、蓄電装置１０６に充電される。なお、接触給電の場合は、コネクタ１０４とインレット１０５が存在するが、非接触の給電の場合は、コネクタ・インレットは必要ない。

車両側の非接触充電の制御部は、受電制御部１３１と、非接触充電制御部１１７とを備える。非接触充電制御部１１７は、非接触充電の制御うち、接触充電制御部１１０で行われる接触充電の制御とほぼ同じ動作を行う。受電制御部１３１は、非接触充電特有の制御を主に行う。

非接触充電制御部１１７は、ＢＭＵ１１８との情報交換を行うことで、蓄電装置１０６の状態を把握する。また、車両のブレーキやパーキングブレーキの状態、各種温度の状態監視を行う。また、スイッチ１１５のオンまたはオフのタイミングなどを制御する。例えば、非接触充電制御部１１７は、非接触充電の適合性判断で、非接触充電を実行可能と判断したときにスイッチ１１５をオンにする。

受電制御部１３１と非接触充電制御部１１７間は制御線１１９で接続されている。制御線１１９は１本の信号線または、複数の信号線を含む。制御線１１９は、接触充電の場合における制御線１０９に対応し、制御線１１９を介して受電制御部１３１と非接触充電制御部１１７間で、非接触充電に関する制御信号の送受信および制御の手続（非接触充電手続または第２手続）が行われる。

ここで、接触充電制御部１１０と接触給電装置１０１間のインタフェース（接触充電制御側のインタフェース）の少なくとも一部は、受電制御部１３１と非接触充電制御部１１７間のインタフェース（非接触充電制御側のインタフェース）の少なくとも一部と同じである。これは、具体的には以下を意味する。すなわち、受電制御部１３１と非接触充電制御部１１７間で実行される非接触充電手続の少なくとも一部の手順が、接触充電制御部１１０と接触給電装置１０１間で実行される接触充電手続の手順の少なくとも一部とが共通しており、共通している手順では双方の手順で同じ制御信号が用いられることを意味する。

具体的に、受電制御部１３１と非接触充電制御部１１７の間での非接触充電手続の手順は、図３に示した接触充電手続と同一またはほぼ同一の手順にて実施される。ただし、図３の接続確認信号（Ｂ）（コネクタが接続されている場合にオン、コネクタが接続されていない場合にオフ）は、当該制御部１３１、１１７同士が既に常時接続されているため、非接触給電の場合には、接続確認信号（Ｂ）および接続確認の手順を省略する構成も可能である。ただし、非接触充電の場合も、同じ接続確認信号（Ｂ）を用いて、接続確認に相当する手順を実行してもよい。例えば、ユーザが充電開始操作を行う前に、非接触給電装置が給電可能な位置に配置されていることを確認し、その旨を表す操作を非接触充電操作部１２０に行ってもよい。この操作信号に応じて接続確認信号（Ｂ）を受電制御部１３１がオンにしてもよい。または、非接触給電装置が給電可能な位置に配置されていることを自動検知し、接続確認信号（Ｂ）をオン（ハイレベル）にしてもよい。非接触給電装置が給電可能な位置に配置されているかは、非接触給電制御部１２１と受電制御部１３１間の通信により判断してもよいし、位置センサを利用して、非接触給電装置１０２が非接触給電可能な位置にあるかどうかを判断してもよい。

非接触充電操作部１２０に対してユーザにより充電開始操作が行われた際には、受電制御部１３１が、図３の手順と同様に、非接触充電制御部１１７に対して、オンにした充電開始信号（Ａ）を送信する。受電制御部１３１は、図３と同様に、充電条件情報送受信、適合性判断、充電情報送信、充電停止処理、充電停止信号の送信等を行う。これらの処理の一部または全部について、必要に応じて、受電制御部１３１は、非接触給電装置１０２と通信をして、制御に必要な情報を送受信してもよい（非接触充電制御部１１７は、受電制御部１３１および非接触給電装置１０２間のやりとりについては関知する必要はなく、上述した両インタフェース（接触充電制御側のインタフェースおよび非接触充電制御側のインタフェース）間の共通性に影響を与えない）。例えば、適合性判断を、給電側の非接触給電制御部１２１で行うようにし、適合性判断の結果を、受電制御部１３１に送ってもよい。この場合、受電制御部１３１と非接触給電制御部１２１間の無線リンク（無線回線）１１４も、接触給電の場合における制御線（アナログ線とＣＡＮ信号線）１０９に対応すると考えられる。

非接触充電を行う際は、非接触充電制御部１１７が受電制御部１３１に指令値（例えば充電電流指令値）を出力し、受電制御部１３１が、充電電流指令値に従った給電が行われるように、非接触給電制御部１２１と無線通信を行って出力電力または出力電流の指定値等の情報を送受信しつつ、整流回路１３２およびＤＣ−ＤＣ変換器１３３を制御する。また、給電側の非接触給電制御部１２１は、受電制御部１３１からの指定値に従って、整流回路１２２および高周波インバータ１２３を制御して、電力を磁気結合を介して伝送する。

このように、両手続の手順をできるだけ共通にし、共通する手順については同じ制御信号を利用することで、非接触充電制御部１１７は、接触充電制御部１１０と同一またはほぼ同一の設計とすることが出来る。ただし、非接触特有の制御が必要な場合は、個別に手続および信号を定めることが必要である。また、接触給電に特有の手順がある場合は、その手順は不要なため、その手順で用いる信号も、非接触充電の手続では不要である。両手続で共通の手順の処理に関しては、制御部１１０、１１７の回路構成およびプログラム（ＣＰＵ等のプロセッサで実行する場合）を共通化できる。

上述したように、非接触充電を行う場合、ユーザによる充電操作により、受電制御部１３１が主導で充電制御を行う。このことは、接触充電を行う際に、接触充電操作部１０７のユーザ操作により接触給電装置１０１が主導で充電制御を行うことに対応する。このようにすることで、接触給電装置１０１に対する操作手順と同じ操作手順をユーザに提供することが可能となる。すなわち、接触充電との操作の互換性を実現できる。これについて詳細に説明する。接触式充電器が設置されている車両に、非接触充電器を後付けで搭載する場合、ユーザは事前に接触式充電器を使用していることから、その操作性や安定性について、接触式充電器をベースにして、同等以上のものを求めると考えられる。関連技術では、操作性についてはユーザインタフェースが接触充電器と非接触充電器で独立して考えられており、操作性について、非接触充電器と接触充電器との互換性はなかった。本実施形態では、上述した構成により、同じ操作手順をユーザに提供しており、関連技術の問題を解決している。

上述した説明では、両インタフェース（接触充電制御側のインタフェースおよび非接触充電制御側のインタフェース）が共通することの条件として、手続の一部の手順が共通し、共通する手順では同じ制御信号を用いることを示したが、追加の要件があってもよい。例えば、制御線１０９、１１９がそれぞれ複数の信号線により構成される場合に、共通する手順に関して、使用する信号線の本数が同じであることを要求してもよい。この際、各信号線で送信される制御信号が、制御線１０９と制御線１１９とで同じであることを要求してもよい。さらに各信号線の位置（配置の順序）が、制御線１０９と１１９とで同じであることを要求してもよい。また、制御線１０９、１１９の物理的構成（素材、サイズ等）が同じであることを要求してもよい。

以上、本実施形態によれば、受電制御部１３１および非接触充電制御部１１７間のインタフェースを、接触給電制御部１０８および接触充電制御部１１０間のインタフェースと同一またはほぼ同一とすることで、非接触充電制御部１１７は、接触充電制御部１１０とハードウェア的にもソフトウェア的にも、同じまたはほぼ同じもの（コピーしたもの、またはコピーしたものを若干変更したもの）を使うことが可能となる。装置制御を行うソフトウェアは、品質を確保する上での検証作業などに多くの時間を要するため、非接触充電制御部１１７として実績のある接触充電制御部１１０のコピーを使うことで、ハードウェア・ソフトウェアの開発・検証にかかるコストを大幅に削減することが可能となる。

（第２の実施形態）
図４は第２の実施形態に係る充電システムのブロック図である。図１と同一または対応する要素には同一の符号を付して、拡張または変更された処理を除き説明を省略する（後述する他の実施形態で用いる図についても同様である）。

第１の実施形態との差分は、図１の接触充電制御部１１０と非接触充電制御部１１７とがまとめられて、同一のハードウェアである車両充電制御部４０１とされている。制御線１０９Ｂと制御線１１９は別々に配置されるものの、非接触充電と接触充電とで共通の制御装置（車両充電制御部４０１）を利用できる。具体的に、車両充電制御部４０１に実装するソフトウェア（プログラム）について、両制御に共通する部分については同一のプログラム４０２を共用し、非接触充電向けに差分となるプログラム４０３を追加すればよい。プログラム４０３は、プログラム４０２に対して一部の処理を追加または変更するものである。また、処理をハードウェアにより行う場合は、ハードウェアについても同一の処理を行う回路を共用、もしくは互いに同一の回路を利用し、差分についてのみ回路を追加すればよい。

本実施形態によれば、接触充電側のインタフェースと、非接触充電側のインタフェースの全部または一部を共通とすることで、接触充電制御と非接触充電制御とで、同一のハードウェアを共用できる。またソフトウェアについても共通部分の処理については同一のプログラムを共用することが可能である。これにより、装置コスト、開発・検証のコストを低減することが可能となる。

（第３の実施形態）
図５は第３の実施形態に係る充電システムのブロック図である。第１の実施形態との差分は、別々のハードウェアであった受電制御部１３１と非接触充電制御部１１７とを、同一のハードウェアである非接触充電制御部５０１にまとめ、その中にソフトウェアモジュールとして、非接触充電制御モジュール５０２と受電制御モジュール５０３とを設けたことである。非接触充電制御モジュール５０２と受電制御モジュール５０３は、ＣＰＵ等のプロセッサにより実行される。

この２つのモジュール５０２、５０３間のソフトウェアインタフェース５０４は、接触充電制御部１１０と接触給電装置１０１間のインタフェースに対応し、当該インタフェースと同一の定義の信号を表す変数が、２つのモジュール５０２、５０３間で、やり取りされる。例えば、２つのモジュール５０２、５０３では、図２に示したように、充電開始・停止信号（Ａ）を表す変数、充電許可・禁止信号（Ｄ）を表す変数などがやりとりされる。このとき、各信号の極性の定義も同一でもよい。例えば、充電開始・停止信号（Ａ）のハイレベル（オン）が開始、ローレベル（オフ）が停止を意味するのであれば、該当する変数も、ハイレベルを表す値（例えば１）が開始、ローレベルを表す値（例えば０）が停止を意味する。

ソフトウェアモジュール間のインタフェース５０４を、接触充電側のインタフェースの少なくとも一部または全部と同一とすることで、接触充電制御部１１０に搭載されたソフトウェアの全部または一部を、非接触充電制御モジュール５０２に転用できる。これにより、ソフトウェアの開発・検証のコストを低減することが可能となる。また、第１の実施形態における受電制御部１３１と非接触充電制御部１１７を１つのハードウェアにまとめることが出来、これにより部品点数の削減等による製造コストの抑制が可能となる。

本実施形態によれば、第１の実施形態における受電制御部１３１と非接触充電制御部１１７を同一のハードウェア（例えばＣＰＵ、メモリ等の一般的なコンピュータ）として実装しつつ、当該ハードウェアに受電制御モジュールと非接触充電制御モジュールとの２つのソフトウェアモジュールを搭載する。そして、そのモジュール間のインタフェースを、接触充電側のインタフェースに準じたものとする。これにより、第１の実施形態と同様に、開発・検証のコストを低減させることが可能になる。

（第４の実施形態）
図６は第４の実施形態に係る充電システムのブロック図である。図５に示した第３の実施形態では、接触充電制御部１１０と非接触充電制御部５０１とは別個独立のハードウェアとして設けていた。本実施形態では、これらも１つのハードウェアにまとめて、充電制御部６０１として実装する。そこに車両充電制御モジュール６０２と受電制御モジュール６０３との２つのソフトウェアモジュールを実装する。車両充電制御モジュール６０２には、接触充電制御と非接触充電制御との処理のうち共通部分の処理を集約する。車両充電制御モジュール６０２と受電制御モジュール６０３とのインタフェース６０４を、接触給電側のインタフェースの少なくとも一部または全部と同じにする。

本実施形態によれば、車両充電制御モジュール６０２を接触充電制御と非接触充電制御とで共有出来、これにより、ソフトウェアの開発・検証のコストをさらに低減することが可能となる。また、制御用のハードウェア（充電制御部６０１）を接触充電制御と非接触充電制御とで共通化することで、部品点数を削減でき、よって製造コストを抑制することが可能となる。

（第５の実施形態）
図７は第５の実施形態を説明するためのブロック図である。第１の実施形態との差分は、非接触充電操作部１２０が、車両側ではなく、車両外の非接触給電装置１０２に設けられたことである。非接触充電操作部１２０は非接触給電制御部１２１に接続されており、非接触充電操作部１２０からの操作信号を、無線リンク１１４を介して、受電制御部１３１へ送信可能である。

このように非接触充電操作部１２０を非接触給電装置１０２に設置することで、非接触給電装置１０２の使い勝手が、接触給電装置１０１に近づく。これにより、非接触充電の場合の操作におけるユーザへの親和性または操作性を高めることが出来る。

（第６の実施形態）
図８は第６の実施形態に係る充電システムのブロック図である。本実施形態では、接触給電装置と非接触給電装置と両方の機能を備えた外部給電装置８０１が設置される。外部充電操作部８０２は、接触充電操作部１０７と非接触充電操作部１２０との両方の機能を備える。

本実施形態によれば、接触給電装置と非接触給電装置とを１つの装置にまとめ、充電操作部も両方式で共通のものを用いることにより、給電側の構成を簡素にできる

（第７の実施形態）
図９は第７の実施形態に係る充電システムのブロック図である。本実施形態は、図４に示した第２の実施形態の変形例である。

図４の構成では、制御線１０９（１０９Ａ、１０９Ｂ）で、図２に示した充電開始・停止信号（Ａ）、接続確認信号（Ｂ）、充電許可・禁止信号（Ｄ）、ＣＡＮ信号をやりとりしていた。本実施形態では、これらの信号のうち、接続確認信号（Ｂ）を伝送する制御線１００４（１００４Ａ、１００４Ｂ）を、制御線１０９とは独立した信号線として配置する。同様に、制御線１１９でも、これらの信号（Ａ）、信号（Ｂ）、信号（Ｄ）、ＣＡＮ信号がやりとりされるとした場合に、これらの信号のうち、接続確認信号（Ｂ）を伝送する制御線１００５を、制御線１１９とは独立した信号線として配置する。また、制御線１００５には、スイッチ１００６を配置し、スイッチ１００６のオンまたはオフにより、制御線１００５の導通を制御する。制御線１００４と制御線１００５との導通に関して、スイッチ１００６がオンされることは、コネクタ１０４がインレット１０５に接続されることに対応する。

接触充電と非接触充電の２方法での充電が可能な車両充電装置を構成する場合、両方の充電を同時に可能とせず、一方の充電が行われている場合には他方の充電は実施出来ないような排他制御を行いたい場合がある。もともと非接触充電はケーブル接続を行わずに利便性を高める目的で実施される場合が多く、非接触充電をしつつ、ケーブルを接続して接触充電を行う要望は多くない。また両方式で同時に充電出来るということは、非接触充電の途中で、接触充電を行うためのコネクタの接続を許容することになる。高電圧の充電動作中に、コネクタ接続操作が行われることは、安全性の面からリスクが高まる。また、蓄電装置への充電容量が充電中に大きく変化することとなり、バッテリーマネジメントが複雑になるなど、デメリットも大きい。そのため、構成をシンプルにする意味では、接触充電と非接触充電間の排他制御を実装する必要がある。本実施形態では、当該２つの充電方式間で排他制御を行うための手法を提供する。この際、非接触充電側のインタフェースの全部または一部を、接触充電側のインタフェースと同じにすることは、これまで述べてきた他の実施形態と同様である。

一例として、非接触充電操作部１２０で、非接触充電の開始のトリガーとなる操作（ユーザが充電開始操作、もしくは非接触充電を行うための充電モード移行への操作など）を受電制御部１３１が検知すると、所定のタイミングで、制御線１００５のスイッチ１００６をＯＮ（接続）とする。これにより、制御線１００５が導通し、接続確認信号（Ｂ）が車両充電制御部４０１で検知可能になる。スイッチ１００６がオンにされた後、接続確認信号（Ｂ）を、オン（ハイレベル）にしてもよい。図３の手順でその後の処理を行い、非接触充電が完了したら、受電制御部１３１は、スイッチ１００６をオフにする。スイッチ１００６がＯＮの間あるいは非接触充電の間に、コネクタ１０４が接続されたことが車両充電制御部４０１で検知された場合、車両充電制御部４０１は、強制的に非接触充電を中断し、接触充電の制御に移行する。受電制御部１３１はスイッチ１００６をオフにする。具体的に、受電制御部１３１は、車両充電制御部４０１から停止の指示を受けるなどして、接触充電が開始されることを検知し、スイッチ１００６をオフにする。このようにすることで、両方式間の排他制御を実現できる。なお、車両充電制御部４０１は、コネクタ１０４の接続を検知した場合に、非接触充電をそのまま継続し、接触充電を行わないよう制御する方法も可能である。

また、車両充電制御部４０１は、接触充電の実行中にスイッチ１００６がオンにされたことを検知した場合（あるいは、ハイレベルの接続確認信号（Ｂ）を検知した場合）、接触充電を強制的に終了し、非接触充電に移行してもよい。あるいは、車両充電制御部４０１は、接触充電をそのまま継続し、非接触充電を行わないよう制御することも可能である。

図９の構成では、ハードウェアのスイッチ１００６を設けたが、スイッチ１００６の代わりに、ソフトウェアによるスイッチ機能を、受電制御部１３１に設けてもよい。その場合、受電制御部１３１は、非接触充電操作部１２０における非接触充電の開始のトリガーとなる操作の検知により、所定のタイミングで接続確認信号（Ｂ）をオンとしてもよい。また、充電終了をトリガーとする所定のタイミングで、接続確認信号（Ｂ）をオフとしてもよい。

本実施形態によれば、充電開始・停止をトリガーとする所定のタイミングで、スイッチをオン・オフすることで、接触充電と非接触充電の排他制御を行うことが可能となる。

（第８の実施形態）
図１０は第８の実施形態に係る充電システムのブロック図である。本実施形態は、第７の実施形態の変形例である。

第７の実施形態との違いは、接触給電装置１０１と車両充電制御部４０１間の制御線１０９（１０９Ａ、１０９Ｂ）が、受電制御部１３１と車両充電制御部４０１間の制御線１１９と、接続端子１１０１で接続されていることである。このような構成にすることで、車両充電制御部４０１において、制御線との接続に必要なハードウェア（コネクタ等）は１つに統一される。なお、接続確認信号用の制御線（信号線）１００４Ｂ、１００５は、互いに結線されていない。これは、第７の実施形態で述べた排他制御を行うためである。このような構成とすることで、車両充電制御部４０１の構造はシンプルとなり、コスト削減を可能とする。

なお、制御線１００４および１００５と同様に、接続確認信号用の信号線１００４Ｂ、１００５を互いに結線する構成も可能である。この場合、図２に示したＣＡＮ信号線でやりとりする制御信号（例えば充電開始処理フェーズのＣＡＮ通信開始の冒頭で）に、接触方式であるか非接触方式であるかのＩＤ（識別子）を設定する。車両充電制御部４０１では、接触給電装置１０１または非接触受電装置１１２から受信する制御信号（ＣＡＮ信号）に含まれるＩＤを確認し、ＩＤが示す充電方式の手続を実行することを決定する。そして、当該ＩＤが示す方式と異なる方の充電方式による充電を不活性化する。例えば、ＣＡＮ制御信号に含まれるＩＤが接触方式を示すときは、非接触充電を不活性化し（非接触充電が実行中であれば強制的に中断。また、スイッチ１００６をオフにする）、接触方式の充電を実行するよう制御する。ＩＤを含む制御信号は、例えば、図３のＣＡＮ通信開始（Ｓ１４、Ｓ１５）時に送信することが考えられる。このようにＩＤにより充電方式の判別を行うことで、接続確認信号用の制御線１００４Ｂ、１００５も互いに結線することも可能となる。

（第９の実施形態）
図１１は第９の実施形態に係る充電システムのブロック図である。この実施形態では、第１の実施形態をベースとしている。接触給電装置１０１は車両充電装置１００に接続されておらず、ここでは図示されていない。

インレット（車両側のコネクタ）１０５にカバー１２０２が設置されている。カバー１２０２は、インレット１０５に対して脱着可能であり、接触充電を行うとき以外は閉じられている。例えば、車両が走行しているときや、駐車しているときなどは、カバー１２０２は閉じられている。接触充電を行う際には、カバー１２０２を開けて、接触給電装置１０１のコネクタ１０４をインレットに挿入する。

カバー１２０２の開閉状態を検知する開閉センサ１２０３が車両充電装置１００に配置されている。受電制御部１３１は、開閉センサ１２０３に接続されており、カバー１２０２の開閉を検知する。受電制御部１３１は、非接触充電の充電開始の時に、カバー１２０２の開閉を確認し、カバー１２０２が開いているときには、充電開始を停止する（例えば充電開始信号を出力しない）。受電制御部１３１は、非接触充電操作部１２０を介して、ユーザにカバーが開いていることを通知する。また、非接触充電中にカバー１２０２の開状態を検知した場合は、受電制御部１３１は、充電を中止する（例えば充電停止要求を出力する。図３の手順では、車両側から出力されているが、給電側から出力する構成も可能である）。そして、非接触充電操作部１２０を介して、ユーザにカバーが開いたことを通知する。

本実施形態によれば、接触充電と非接触充電の排他制御をより確実に行うことが可能であり、ユーザへの高い安全性を提供することが可能である。

また、図１１に示すようにインレット１０５とカバー１２０２とに対し、ロック機構１２０４を設け、非接触充電が開始される際には、カバー１２０２をインレット１０５にロックし、カバー１２０２を開けることが出来ないようにする。ロック制御部１２０５は、受電制御部１３１に接続されており、ロック指示を受けると、ロック機構１２０４を移動させて、カバー１２０２をインレット１０５に対して閉じた状態から動かないように固定する。ロック制御部１２０５は、ロック解除指示を受けると、カバー１２０２をインレット１０５から取り外し可能なように、ロック機構１２０４を元の位置に戻す。ロック指示は、例えば図３の手順において、受電制御部１３１が、充電許可信号を非接触充電制御部１１７から受信したときに出力してもよいし、充電開始前であれば、その他のタイミングで出力してもよい。ロック解除指示は、例えば、充電終了後に、受電制御部１３１が、非接触充電制御部１１７から充電禁止信号を受信したときに出力してもよい。

このような構成により、少なくとも非接触充電中に、カバー１２０２を開けることは出来なくなる。これにより、非接触充電中に接触充電を行わせない排他制御がより確実なものとなり、ユーザへのより高い安全性を提供することが可能である。

（第１０の実施形態）
本実施形態では、接触充電の場合の出力電力（または出力電流）の立ち上げ制御、および非接触充電の場合の立ち上げ制御について説明する。以下、図１の構成をベースに説明を行うが、これまで説明した他の実施形態の構成に対しても、以下に説明する制御を同様に適用可能である。

図１２は、接触充電開始時の電流遷移図である。図１２において、接触充電では、図３に記載した手順により、例えば１００ｍｓｅｃの一定時間間隔で車両充電装置１００側から電流指令値を通知し、その指令値の電流となるように、接触給電装置１０１側では給電の出力制御を行う。充電開始時以降、電流ゼロから目標値（最大電流値）（図１２では１２０［Ａ］）まで徐々に電流指令値を上げて行く。そして車両側では接触充電制御部１１０が、出力電流値（接触給電装置１０１の出力電流の計測値）を、上限しきい値および下限値しきい値と比較することで、接触給電装置１０１が正常動作しているか（異常が発生しているか）を検査する。ここでは、最大値１２０［Ａ］の１０％（第１の基準）に相当する１２［Ａ］を許容差分として、徐々に増加する電流指令値に１２［Ａ］を加算した値を上限しきい値、電流指令値から１２［Ａ］を減算した値を下限しきい値とし、これらの範囲に出力電流値が入っているかを確認する。この範囲に出力電流値が含まれない場合、接触給電装置１０１または車両充電装置１００に異常が発生した（例えば故障した）として、充電中止の動作を行う。

この電流指令値の上げ方・変化速度は、接触給電装置１０１を構成する部品およびそのシステム構成を前提に、ある程度の余裕をもって決められるものであるが、これらをそのまま非接触給電装置１０２に適用することは、非接触給電装置１０２の設計自由度を狭めてしまうものとなる。非接触給電装置１０２では、接触給電装置１０１の場合と比べて、通信に無線を用いているため、制御の遅延が発生する。また、コイル間の距離、コイルのズレによる充電立ち上げ速度の変化など、非接触給電特有の特性が、その電流遷移にも現れてくる。接触給電装置１０１と同じ速度で電流の立ち上げを行おうとすると、部品選定およびシステム設計をそれに合わせなければならず、設計の自由が極端に狭くなる。また設計によっては、充電立ち上げ中に、許容される上限しきい値を越えたり、許容される下限しきい値を下回ることが、頻繁に生じ、充電の安定性に欠ける事態となる。

図１３に、本実施形態に係る非接触給電の場合の充電開始時の電流遷移図を示す。本実施形態では、非接触充電制御部１１７は、受電制御部１３１に対して、立ち上げ開始時から、電流指令値として、目標となる最大電流値１２０［Ａ］を与える。受電制御部１３１では、非接触給電装置１０２の部品・システム特性などを勘案し、非接触給電装置１０２として安全に立ち上げ出来る速度にて、最大電流値１２０［Ａ］まで徐々に出力電流の立ち上げを行う。非接触充電制御部１１７では、この立ち上げ速度（受電制御部１３１および非接触給電装置１０２間のやりとり）については関知しない。受電制御部１３１は、上限しきい値を、１２０［Ａ］の１０％増である１３２［Ａ］として設定し、出力電流値が上限しきい値以上とならないかの検査のみを行う。

出力電流値が、許容される下限しきい値を下回るかどうかの検査は行わない。つまり、非接触給電における電流立ち上げ制御に、非接触充電制御部１１７は関知せず、受電制御部１３１に電流立ち上げ制御をまかせる。非接触充電制御部１１７は、最大電流値の指令と上限しきい値の監視とのみを行う。

なお、ここでは許容される下限しきい値を下回るかの検査は行わなかったが、下限しきい値を設定し、これを下回るかの検査を行ってもよい。ただし、接触充電の場合の基準（第１の基準）よりも緩い基準（第２の基準）で、下限しきい値を設定する。例えば第１の基準が最大値１２０［Ａ］の１０％であったが、第２の基準は最大値１２０［Ａ］の３０％とする。この場合、非接触給電装置１０２に指定した指定値に対して、当該指定値から最大値１２０［Ａ］の３０％を減じた値を、出力電流値が下回るかを検査する。これにより、無線の通信の不安定に起因して、頻繁に下限しきい値を下回る事態の発生を防止できる。ここで述べた検査を、非接触充電制御部１１７の代わりに、受電制御部１３１で行ってもよい。

このような構成により、非接触充電時に、非接触充電制御部１１７は、受電制御部１３１に対して、非接触給電装置の部品・システム特性などを考慮した電流指令値の通知を行う必要がなくなり、接触充電時と非接触受電時の動作をほぼ同等の形で実装することが出来る。つまり接触充電制御と非接触充電制御とでソフトウェアの大部分については共有可能となり、ソフトウェアの変更を少量に抑えることが可能となる。したがって、開発コストを削減することが可能となる。

図１４に、図１３に示した立ち上げ制御の補足説明図を示す。図１４は、図１の構成から接触給電装置１０１を省いた構成を示す。非接触充電制御部１１７から受電制御部１３１に電流指令値として最大値１２０［Ａ］を指定したメッセージ１５０３を、充電開始時から制御周期１００ｍｓ毎に通知する。同じ値を制御周期毎に通知するのは、接触充電側のインタフェースに合わせるためである。電流指令値を受け取った受電制御部１３１には、非接触給電装置１０２および非接触受電装置１１２の特性を考慮した電力立ち上げ（電流立ち上げ）用のアルゴリズムが実装されている。受電制御部１３１は、非接触給電制御部１２１との間で電流値を指定したメッセージ１５０７の送信を所定の周期（一定時間間隔）で行い、電流立ち上げ制御を行う。所定の周期は、図では、Ｘｍｓｅｃとして記載されている。Ｘｍｓｅｃは、１００ｍｓｅｃでもよいし、これより大きくても、小さくてもよい。なお、通知したメッセージに対して、受信側では送達確認応答メッセージの送信や、当該メッセージに付随するその他のメッセージが発生する場合もある。このようにして、非接触給電に関する複数のメッセージ交換が行われる。

（第１１の実施形態）
本実施形態は、図１４に示した受電制御部１３１から、給電側の非接触給電制御部１２１へ通知する電流値指定等のメッセージ１５０７の送信周期に関する実施形態である。

この電流値指定等のメッセージの交換周期は、非接触充電制御部１１７から受電制御部１３１へ通知する電流指令値等のメッセージ１５０３の送信周期とは独立に設定することができる。電流指令値等のメッセージ１５０３の送信周期については、非接触充電制御部１１７と接触充電制御部１１０とのソフトウェア設計を極力同一とするため、接触給電装置１０１（図１参照）に対する電流指令値のメッセージの送信周期と同一とする。

接触給電装置１０１と接触充電制御部１１０とを結ぶ制御線は有線ケーブルであるため、通信品質は高く、エラー発生確率は低い。その高い通信品質を前提として、接触給電装置１０１と接触充電制御部１１０間のインタフェースは設計されている。一方、給電側の非接触給電制御部１２１と、車両側の受電制御部１３１間は無線回線が用いられる。無線回線は、有線ケーブルと比較すると、外部電波干渉の影響もあり、エラー発生確率が高く、通信品質は低い。通信品質が低いと、充電制御の安定性が低くなる。

本実施形態では、非接触給電の場合も、接触給電と同等の安定性を実現するため、受電制御部１３１から非接触給電制御部１２１へ電流値指定等のメッセージを交換（１５０７）する頻度（すなわち送信周期）を、立ち上げ制御開始からの時間に応じて変化させる。具体的には、立ち上げ制御開始から、所定の目標電流値（または所定の目標電力値）に達する前は、短い周期で電流値指定等のメッセージを送信する。所定の目標電流値に達した後は、より長い周期で、電流値指定等のメッセージを送信する。

図１５は、非接触充電における電流立ち上げ時の電流遷移図の例を示す。図１５の例では、給電開始から、設計上約６秒で電流が、指定された電流指令値（目標電流値）１２０Ａにまで立ち上がることになっている。図におけるポイント１点が、１回のメッセージ通知により調整された出力電流値に対応する。マージンを見て、立ち上げ開始から、８秒経過前までは、短い周期（４００ｍｓｅｃ）でメッセージの送信を行っている。８秒経過した時点から、メッセージの送信周期をより長い周期に変更している。具体的に、８秒経過後では、２秒周期で、メッセージの送信を行っている。

比較例として、図１６に、メッセージの送信周期が、短い周期で固定されている場合の電流遷移図の例を示す。この例では、指定された電流指令値（目標電流値）１２０Ａに向かって、受電制御部１３１から非接触給電制御部１２１に、４００ｍｓｅｃ毎にメッセージを送信し、出力電流を立ち上げている。

無線回線の品質は、雑音や干渉の影響を受け、確率的にエラーが発生する。品質は、一般に誤り率またはフレームエラー率等で表される。このエラーを抑制するためさまざまなエラー訂正手段が考案されているが、実際に発生するエラーは、平均エラー率と試行回数（このではメッセージ通知の回数）との積で決定される。つまり、メッセージ通知回数が少なければ、エラーの絶対的な発生数が減少することとなる。図１５に示すように、最初の電流立ち上げ時には、１メッセージごとに指定する電流値の差分（増分）が大きいため、ある程度高い頻度でメッセージ交換を行う。出力電流が目標電流値に達し、その後一定の範囲に出力電流値が収まる安定的な充電期間に入ったならば、出力電流の調整は、微調整になる。このときは、立ち上げ時ほどの短いメッセージ送信周期を必要としない。したがって、目標電流値に到達した後には、メッセージ送信周期を大きくし、メッセージ交換の絶対的な回数を抑制することで、無線回線の品質を等価的に向上させることが可能となる。

本実施形態のようにメッセージの送信周期を、電流立ち上げ時と安定時とで変更し、安定時には、より周期を長くすることで、エラーの発生頻度を減らして、接触充電の場合と同等の通信品質を、ユーザに提供することが可能となる。

（第１２の実施形態）
図１７は第１２の実施形態に係る充電システムのブロック図である。

非接触給電装置１０２の非接触給電制御部１２１は、無線リンク（通信状態）の監視を行う無線監視部１８０３を備えている。同様に、非接触受電装置１１２の受電制御部１３１は、無線リンク（通信状態）の監視を行う無線監視部１８０６を備えている。その他の構成は、図１と同様である。なお、ここでは、接触給電装置１０１は配置されていない。無線監視部１８０３、１８０６は、専用のハードウェア回路によって構成されてもよいし、プロセッサとソフトウェアによって構成されてもよい。

一般的に、無線リンクを介してデータ伝送および制御を行う場合に、無線リンクの切断が検知された場合、そのデータの再送を行ったり、エラーとして停止処理が行われる。本実施形態では、無線リンクの切断を検知した場合に、エラーとして充電停止処理は行わず、非接触給電装置１０２および非接触受電装置１１２間で自動再充電を行う。特にユーザとのインタフェースである非接触充電操作部１２０へのエラー停止のメッセージ表示は行わない。ユーザにとっては、無線リンクの切断を認識することなく、充電が通常通り継続しているように見える。ここでは無線リンクの切断を扱ったが、無線リンクの切断は通信状態が所定の基準を満たさない場合の一例であり、その他にも所定の基準を満たさないと判断される場合には、無線リンクの切断の場合と同様の処理を行ってもよい。例えば、所定回数連続して送信エラーが発生した場合や、通信方式としてＣＳＭＡを採用しているときに、干渉が多く、送信の機会を獲得できない（所定回数連続して獲得できないなど）場合がある。

図１８は、本実施形態に係る出力電流遷移図である。充電開始から、非接触充電制御部１１７から指定される電流指令値１８０９を目標値として、電流の立ち上げ制御を行う（ＳＴＥＰ１：１９０１）。

無線監視部１８０３および１８０６で、無線リンクを常時監視しており、無線リンクが切断されているか（通信状態が所定の基準を満たすか）を判断する。例えば、１０秒間相手方装置からのメッセージを受信しない場合には、無線リンク切断を判定する（ＳＴＥＰ２：１９０２）。

非接触給電制御部１２１および受電制御部１３１では、無線リンク切断が発生した場合、予め定められた異常充電終了処理をそれぞれで実施し、充電を中断する（ＳＴＥＰ３，１９０３）。この時、受電制御部１３１は、非接触充電制御部１１７に対してエラー通知は行わず、充電が中断されていなかったとした場合と同様の情報を、非接触充電制御部１１７に送り続ける。だだし、実際の給電は停止しているため、非接触充電制御部１１７で測定する出力電流値はゼロまたはそれに近い値となる。ここで、もし仮に図１２のように下限しきい値が規定されていると、下限しきい値を下回る電流値が検出され、非接触充電制御部１１７においてエラーとして処理され得る。しかしながら、図１３のように、下限しきい値との比較を行わないことにより、非接触充電制御部１１７においてエラーとして処理されることはなくなる。受電制御部１３１は、非接触充電制御部１１７に対するのと同様、非接触充電操作部１２０にもエラー停止のメッセージを送信しない。

本実施形態では、非接触充電制御部１１７および非接触充電操作部１２０にエラー停止のメッセージを送信しないとしたが、全体の手順として「再充電」手順を定めておき、双方に「再充電処理中」のメッセージを送信しても良い。

無線リンクの切断を検出し（ＳＴＥＰ２：１９０２）、異常充電終了処理（ＳＴＥＰ３：１９０３）で充電終了を行った後、再充電時に必要な所定の充電パラメータの初期化を実施する（ＳＴＥＰ４：１９０４）。具体的には、例えば、立ち上げ制御での制御対象である電流指定値や、第１１の実施形態で示したメッセージの送信周期、メッセージの送信周期の変更のためのタイマなど、再充電時の電流立ち上げ制御が、充電開始時の電流立ち上げ制御と同様の動作となるように、一部のパラメータを初期化する。最大充電時間や充電電流最大値、充電電圧最大値など再充電にも値が共通する固定の値のパラメータはリセットせずに、現在の値をそのまま保持して利用すればよい。

初期化終了後には、ＳＴＥＰ１の立ち上げ制御と同様の手順にて、再充電の電流立ち上げ制御を行う（ＳＴＥＰ５：１９０５、ＳＴＥＰ６：１９０６）。この立ち上げ制御の際、受電制御部１３１と非接触給電制御部１２１間で通信状態が所定の基準を満たすことを前提としてもよい。例えば、受電制御部１３１と非接触給電制御部１２１間で無線リンク確立のための手続を行い、無線リンクを確立できた場合は、所定の基準を満たすと判断してもよい。

通信状態（通信品質）が劣悪で、再立ち上げ制御後も、再び無線リンクが切断することも考えられる。そこで、ある一定期間内に再立ち上げ制御が何回行われたかを計測するカウンタを受電制御部１３１等に設ける。その期間内に所定の回数以上再立ち上げ制御が行われた場合には、無線リンクエラーとして充電を停止する。そして、受電制御部１３１は、非接触充電制御部１１７および非接触充電操作部１２０に対しても無線リンクエラーのメッセージを送信してもよい。

本実施形態では、非接触充電の実行中に無線リンクが切断されるなど通信状態が所定の基準を満たさない場合にも、ユーザにこの旨を通知することなく、充電をいったん中断し、再充電立ち上げを行う。これにより、無線通信を用いる非接触充電でも、接触充電に近い品質および安定性を得られるようになる。

本実施形態では、これまで説明してきた他の実施形態をベースに説明したが、本実施形態と同様の構成は、接触充電を行わず、非接触充電を行う充電装置に対しても適用可能である。非接触充電のみを行う充電装置と、非接触給電装置とを備えた充電システムを図１９に示す。接触充電に関連する要素が存在しない。各要素の動作は、前述した他の実施形態と同様でもよいし、一部動作の変更が行われてもよい。例えば、非接触充電制御部１１７は、目標電流値を、受電制御部１３１に所定の周期で送信せずに、所定のタイミングで１回のみ送信してもよい。また、スイッチ１１５が存在しなくてもよい。ここで述べた以外の変更を加えてもよい。図１４に示した第１１の実施形態についても非接触充電の構成を省くことも可能である。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００：車両充電装置
１０１：接触給電装置
１０２：非接触給電装置
１０３（１０３Ａ、１０３Ｂ）：電力線
１０４：コネクタ
１０５：インレット
１０６：蓄電装置
１０７：接触充電操作部
１０８：接触給電制御部
１０９（１０９Ａ、１０９Ｂ）：制御線
１１０：接触充電制御部
１１１：スイッチ
１１２：非接触受電装置
１１７：非接触充電制御部
１１８：ＢＭＵ（バッテリーマネジメントユニット）１１８
１２１：非接触給電制御部
１２２：整流回路
１２３：高周波インバータ
１２４：送電側共振子
１３１：受電制御部
１３４：受電側共振子
１３２：整流回路
１３３：ＤＣ−ＤＣ変換器
１２５、１３５：アンテナ
４０１：車両充電制御部
５０１：非接触充電制御部
５０２：非接触充電制御モジュール
５０３：受電制御モジュール
６０１：充電制御部
６０２：車両充電制御モジュール
６０３：受電制御モジュール
８０１：外部給電装置
８０２：外部充電操作部
１００４（１００４Ａ、１００４Ｂ）：制御線
１００５：制御線
１００６：スイッチ
１１０１：接続端子
１２０２：カバー
１２０３：開閉センサ
１２０４：ロック機構
１２０５：ロック制御部
１８０３：無線監視部
１８０６：無線監視部

Claims

有線を介して接続される接触給電装置と複数の第１制御信号を用いて、複数の手順を含む第１手続を実行することにより、蓄電装置の接触充電を制御する第１充電制御部と、
非接触給電装置と無線を介して通信することにより、前記非接触給電装置の給電を制御する受電制御部と、
前記受電制御部と複数の第２制御信号を用いて、複数の手順を含む第２手続を実行することにより、前記蓄電装置の非接触充電を制御する第２充電制御部と、を備え、
前記第２手続の少なくとも一部の手順は、前記第１手続の少なくとも一部の手順と共通しており、
前記第２手続の前記少なくとも一部の手順で用いる前記第２制御信号は、前記第１手続の前記少なくとも一部の手順で用いる前記第１制御信号と同じである
充電装置。
前記第１充電制御部と前記第２充電制御部とは同じハードウェアに搭載される
請求項１に記載の充電装置。
前記第２充電制御部と前記受電制御部とは同じハードウェアに搭載され、
前記ハードウェアは、前記第２充電制御部の動作を行う第１ソフトウェアモジュールと、前記受電制御部の動作を行う第２ソフトウェアモジュールとを実行し、
前記第１ソフトウェアモジュールおよび前記第２ソフトウェアモジュール間で前記第２手続を実行する
請求項１に記載の充電装置。
前記受電制御部は、ユーザの操作信号を受信し、前記操作信号に基づき、前記非接触充電の開始および停止の少なくとも一方の手順を行い、前記手順は、前記第１手続における前記複数の手順の１つと共通する
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の充電装置。
前記ユーザにより操作され、前記操作信号を生成する充電操作部
を備えた請求項４に記載の充電装置。
前記蓄電装置、前記第１充電制御部、前記第２充電制御部、前記受電制御部は、移動体に設置され、
前記受電制御部は、無線を介して前記移動体の外に設置された充電操作部から前記操作信号を受信する
請求項４に記載の充電装置。
前記受電制御部は、前記第２充電制御部と複数の信号線を介して接続されており、
前記複数の信号線の一部には、前記信号線の導通および非導通を切り換えるスイッチが配置されており、
前記受電制御部は、前記非接触充電の間に、前記接触充電が行われることを検知した場合、前記スイッチをオフする
請求項１に記載の充電装置。
前記ハードウェアに電気的に接続された接続端子を備え、
前記接続端子は、第１信号線を介して、前記接触給電装置と電気的に接続可能であり、
前記接続端子は、第２信号線を介して、前記受電制御部に電気的に接続された、
請求項２に記載の充電装置。
前記ハードウェアは、前記非接触充電または前記接触充電のいずれか一方の識別子を含む、前記第１制御信号または前記第２制御信号を前記接続端子を介して受信し、受信した制御信号が示す識別子に基づき、前記第１手続および前記第２手続のいずれを行うかを判断する
請求項８に記載の充電装置。
前記第１充電制御部は、前記接触給電装置に対して充電開始時には徐々に大きくなる出力電力または出力電流を指令した複数の第１指令値のそれぞれを含む前記第１制御信号を、一定時間間隔で出力し、
前記第２充電制御部は、前記受電制御部に対して、目標となる出力電力値または目標となる出力電流値を指令した第２指令値を含む前記第２制御信号を出力し、
前記受電制御部は、前記第２指令値に基づいて、前記非接触給電装置に対して充電開始時には徐々に大きくなる出力電力または出力電流を指定した複数の指定値のそれぞれを一定時間間隔で出力する
請求項１に記載の充電装置。
前記第１充電制御部は、前記第１指令値に対して第１の基準で設定される第１下限しきい値を、前記接触給電装置から受電される電力の電力値または電流値が下回っているかを判断することにより、前記接触充電の異常の発生有無を検知し、
前記受電制御部または前記第２充電制御部は、前記非接触給電装置から受電される電力の電力値または電流値が、許容される下限しきい値を下回っているかの判断を行わない、もしくは、前記指定値に対して、前記第１の基準より緩い第２の基準で設定される第２下限しきい値を下回っているかを判断することにより、前記非接触充電の異常の発生の有無を検知する
請求項１０に記載の充電装置。
接触給電装置のコネクタを介して前記接触給電装置が、蓄電装置を搭載した移動体に接続されたことを検知し、前記接触給電装置の接続が検知された場合に、前記接触給電装置から給電される電力を受電し、前記電力を蓄電装置に充電する接触充電を制御する第１充電制御部と、
非接触給電装置から電力を受電し、前記電力を前記蓄電装置に充電する非接触充電を制御する第２充電制御部と、を備え、
前記第２充電制御部は、前記接触給電装置の接続が検知された場合に、前記非接触充電を行わないまたは中断するように制御する
充電装置。
接触給電装置のコネクタと接続される、移動体のコネクタのカバーの開閉を監視する開閉センサと、
非接触給電装置から給電される電力を受電し、前記電力を、前記移動体に搭載されている蓄電装置に充電する非接触充電を制御する充電制御部と、を備え、
前記充電制御部は、前記開閉センサを介して前記カバーの開閉を確認し、前記カバーが開状態の場合には、前記非接触充電を行わないまたは中断するように制御する
充電装置。
前記移動体のコネクタのカバーをロックするロック機構を制御するロック制御部を備え、
前記ロック制御部は、前記非接触充電が実行される前に、前記移動体のコネクタのカバーをロックするように前記ロック機構を制御し、前記非接触充電の間は、前記カバーのロックの状態を維持する
請求項１３に記載の充電装置。
非接触給電装置と無線を介して通信することにより、前記非接触給電装置の給電を制御する受電制御部と、
前記受電制御部を制御することにより、蓄電装置の非接触充電を制御する充電制御部と、を備え、
前記受電制御部は、前記非接触充電の開始から所定の条件を満たす前は第１の頻度で、前記非接触給電装置と通信を介した充電制御を行い、前記所定の条件を満たした以降は、前記第１の頻度よりも低い第２の頻度で前記通信を介した充電制御を行う
充電装置。
非接触給電装置と無線を介して通信することにより、前記非接触給電装置の給電を制御する受電制御部と、
前記受電制御部を制御することにより、蓄電装置の非接触充電を制御する充電制御部と、
前記受電制御部と前記非接触給電装置間の通信状態を監視する監視部と、を備え、
前記受電制御部は、前記通信状態が所定の基準を満たさなくなった場合、前記非接触給電装置からの給電を中断し、前記給電の中断後、前記通信状態が所定の基準が満たされた場合は、前記非接触給電装置からの給電を再開するよう制御し、
前記受電制御部は、前記給電が中断した場合も、前記充電制御部またはユーザまたはこれらの両方に対して、前記給電が中断したことを通知するメッセージを送信しない
充電装置。
非接触給電装置と無線を介して通信することにより、前記非接触給電装置の給電を制御する受電制御部と、
前記受電制御部を制御することにより、蓄電装置の非接触充電を制御する充電制御部と、
前記受電制御部と前記非接触給電装置間の通信状態を監視する監視部と、を備え、
前記受電制御部は、前記通信状態が所定の基準を満たさなくなった場合、前記非接触給電装置からの給電を中断し、前記給電の中断後、前記通信状態が所定の基準が満たされた場合は、前記非接触給電装置からの給電を再開するよう制御し、
前記受電制御部は、前記給電が中断した場合も、前記充電制御部またはユーザまたはこれらの両方に対して、前記給電が再充電処理を行ったことを通知するメッセージを送信する
充電装置。
前記受電制御部は、前記給電が中断している間、前記充電制御部に対して、前記給電を中断しなかった場合に行う動作と同じ動作を行う
請求項１６ないし１７のいずれか一項に記載の充電装置。