JP2018160968A - 車両、非接触給電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る車両は、二次電池と、電磁波を受けて発電する受電部と、受電部により得られた電力に基づき二次電池を充電する充電部と、電磁波を受けて発熱する発熱体と、発熱体を熱源として二次電池を昇温する電池昇温部とを備え、受電部による発電効率が高まる電磁波の周波数帯域を発電帯域、発熱体による発熱効率が高まる電磁波の周波数帯域を発熱帯域としたときに、発熱帯域の一部が発電帯域に対して非重複とされ、発電帯域の一部が発熱帯域に対して非重複とされている。
【選択図】図5
Description
電動車においては、例えばプラグインハイブリッド車のように、商用交流電源等の車両外部の電源からの電力を有線により車両側に供給して電池の充電を行うことが可能とされたものもある。
外部電源に基づく車載電池の充電手法としては、有線による電力供給を行う手法に代えて、非接触給電を行うことが考えられている。そして、充電のために車両への非接触給電を行う場合には、送電部が送出する電磁波により車載電池を昇温することも考えられる(例えば上記特許文献1を参照)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の発明によると、対象機器を昇温せずに充電のみを行う場合には、対象機器が送電ユニットの発生する電磁場の外に位置するように車両を停車させている。すなわち、充電と昇温の双方を行う場合と充電のみを行う場合とで、車両の停車位置を異ならせることを要する。
実施形態の車両充電システムは、例えばハイブリッド車や電気自動車等、電動発動機(以下「電動機」と表記)の動力により車輪の駆動が可能に構成された電動車としての車両1を備えると共に、送電部21を有し車両1に対して非接触給電を行う非接触給電装置2を備えている。
制御部17は、電池温度センサ15が接続されて組電池11の電池温度を取得可能とされている。また、制御部17は、通信部16を介して車両1外部の装置、特にこの場合は非接触給電装置2(後述する制御部26)との間でデータ通信を行う。
図示は省略しているが、制御部17は、車両1に形成された例えばCAN(Controller Area Network )等の車内LAN(Local Area Network)に接続されており、車内LANに接続されたECU(Electronic Control Unit)との間で各種信号の送受信や情報共有が可能とされている。
送電部21が送出する電磁波の周波数帯は、例えば2.4gHz(ギガヘルツ)帯とされている。
制御部26は、例えばCPU、ROM、RAMを備えたマイクロコンピュータ等の信号処理装置を有して構成され、非接触給電装置2の全体制御を行う。
制御部26は、通信部23を介して非接触給電装置2外部の装置、特にこの場合は車両1(制御部17)との間でデータ通信を行う。
また、制御部26は、操作部24からの操作入力情報に基づき、送電部21による電磁波の送出動作を制御する。また、制御部26は、外気温センサ25が検出した外気温の情報や、通信部23を介して車両1側から取得した情報に基づき、送電部21による電磁波の送出動作を制御する。
なお、制御部26が実行する実施形態としての具体的な処理については後に改めて説明する。
なお、図中の上下、左右、前後の各方向は、電池パック5が車両1に取り付けられた際の方向を表している。
なお、図3Bでは電池セル11aが直列接続された例を示しているが、組電池11は、少なくとも一部の電池セル11aが他の電池セル11aに対し並列接続された構成であってもよい。
但し本例の場合、電池パック5の外筐内面のうち、上下の各面においてはジャンクションボックス14とサプライボックス18の近傍となる領域に発熱体10を非配置としている(図3B参照)。これは、ジャンクションボックス14は比較的低温とされた方が動作安定性が高く、またサプライボックス18は内部の受電部12が電磁波を受けて少なからず発熱する点を考慮したものである。
また、昇温効率の向上のため、電池セル11aに対して送風を行うためのファンを設けることもできる。
この場合の発熱体10は、照射される電磁波の所定の周波数帯域に反応して発熱効率が高まる周波数特性(対周波数発熱特性)を有する。以下、このように発熱体10による発熱効率が高まる電磁波の周波数帯域のことを「発熱帯域Bh」と表記する。
図示するように発電帯域Beは、一定量以上の発電量を維持する周波数帯域とされ、発熱帯域Bhは一定量以上の発熱量(温度)を維持する周波数帯域とされている。本例では、発電帯域Beの帯域幅は、発熱帯域Bhの帯域幅よりも広くなっている。
すなわち、電磁波の周波数調整により、必要に応じて充電と昇温のオン/オフを個別に制御することが可能とされる。
なお、図6に示す処理は非接触給電装置2の制御部26が例えば上述したROM等の所定の記憶装置に記憶されたプログラムに従って実行する。
ステップS103でSOCが充電不要閾値THs以上であると判定した場合、制御部26は図6に示す処理を終える。つまりこの場合、組電池11に対する充電は行われない。
電池温度が閾値THb以下で且つ外気温が閾値THa以下であれば、制御部26はステップS107で車両1の制御部17に対し通信部23を介して充電開始通知を行い、続くステップS108で周波数fs2(図5参照)による電磁波送出を送電部21に開始させる。
これにより、組電池11の昇温が不要とされる場合に対応して、組電池11への給電量が高まり発熱体10の発熱量が抑えられる状態を実現することができる。すなわち、主として組電池11の充電のみが行われる状態を実現することができる。
先ず、制御部26は、ステップS201とステップS202の判定処理により、電池温度が閾値THbよりも高くなる状態と、組電池11の充電が完了した状態の何れかの到来を待機するようにされる。なお、ステップS201において、電池温度の情報は通信部23を介して制御部17より取得する。またステップS202の判定処理は、組電池11のSOCが「1」となったか否かを判定する処理として、制御部26が制御部17から取得したSOCの情報に基づき行うものとしてもよいし、或いは、制御部17がSOCに基づき行った充電完了判定処理の結果を制御部26に通知する場合には、該通知の有無を判定する処理とすることもできる。
さらに、続くステップS204で制御部26は、充電完了を待機し、充電が完了した場合には図7に示す低温時対応処理を終える。
図8において、制御部26は、ステップS301とステップS302の判定処理により、電池温度が閾値THb以下となる状態と、組電池11の充電が完了した状態の何れかの到来を待機するようにされる。なお、先のステップS201と同様、ステップS301においては、電池温度の情報を通信部23を介して制御部17より取得する。
さらに、続くステップS304で制御部26は、充電完了を待機し、充電が完了した場合は図8に示す常温時対応処理を終える。
なお以下の説明において、既に説明済みとなった部分と同様となる部分については同一符号、同一ステップ番号を付して説明を省略する。また、この場合、出発時刻の情報は、例えば上述した充電開始指示と共に制御部26に指示されるものとする。
制御部26は、ステップS401とステップS402の判定処理により、電池温度が閾値THb以下であるとの条件と、出発時刻に至ったとの条件の何れかの条件が満足されるまで待機するようにされる。
ステップS402で出発時刻に至ったと判定した場合、図9に示す低温時対応処理を終える。
この場合の制御部26は、ステップS302又はS304の何れかで充電完了と判定した場合に、ステップS401以降の処理(S401〜S406)を実行する。ステップS401以降の処理については既に説明済みであるため重複説明は避ける。
例えば、発熱体10の材質等によっては、電磁波に対する周波数特性として、図11に示すように発熱帯域Bhが狭まってしまうことも考えられる。そこで、このように発熱帯域Bhが狭まる場合を前提として、図12に示すような発熱帯域Bh−1を有する発熱体10−1と、発熱帯域Bh−2を有する発熱体10−2とを組み合わせて用いる。
この場合、発熱体10−1の発熱帯域Bh−1は発熱体10−2の発熱帯域Bh−2よりも低域側の周波数帯域とされ、発熱帯域Bh−2の上限周波数は受電部12の発電帯域Beの上限周波数よりも低い。発熱帯域Bh−1は発電帯域Beに対して非重複とされ、発熱帯域Bh−2は一部が発電帯域Beに対し重複している。
このように発熱体10−1と発熱体10−2は例えば格子状に配置する等、交互配置とすることが考えられる。このような交互配置は、例えば充電時と非充電時とで昇温効率を同等とする場合等に有効である。
例えば、図14に示すような発熱帯域Bh−1’を有する発熱体10−1’、発熱帯域Bh−2’を有する発熱体10−2’とを組み合わせて用いる。図示のように発熱帯域Bh−1’は、下限周波数が発熱帯域10−2’の下限周波数よりも低く、一部が発熱領域Bh−2’に重複している。
発熱帯域Bh−2は、上限周波数が発電帯域Beの上限周波数よりも低く、全体が発電帯域Beの一部と重複している。このような発熱帯域Bh−2により、この場合は、発熱帯域Bh−1が発熱帯域Bh−2’に対して重複する帯域では、発熱帯域Bh−1’と発熱帯域Bh−2’と発電帯域Beの三者が重複する。
そしてこの場合、電磁波の周波数を図中の周波数fs4(発電帯域Beにおいて発熱帯域Bh−2’のみが重複している周波数帯の周波数)とすると、周波数fs2とした場合と比較して、発熱体10−1’による発熱量が抑えられる。すなわち、充電中の昇温について、周波数fs2とする場合と周波数fs4とする場合とで昇温効率を変化させることができる。
また、上記では充電中の昇温について昇温効率を段階的に変化させる例を挙げたが、非充電中の昇温について、昇温効率を段階的に変化させることもできる。
そして、受電部による発電効率が高まる電磁波の周波数帯域を発電帯域、発熱体による発熱効率が高まる電磁波の周波数帯域を発熱帯域としたときに、発熱帯域の一部が発電帯域に対して非重複とされ、発電帯域の一部が発熱帯域に対して非重複とされている。
従って、送電部が送出する電磁波を利用して車両が有する二次電池の充電と昇温とが可能とされた車両充電システムとして、車両を変位させずに充電と昇温を択一的に実行可能なシステムを実現することができる。
従って、充電と昇温の何れかを択一的に行う状態と、充電と昇温の双方を行う状態の切り替えが可能な非接触給電システムを実現することができる。
従って、電池昇温部の小型化、軽量化を図ることができる。
従って、電池昇温部の昇温効率の向上を図ることができる。
例えば、上記で例示したように、発熱帯域が狭い発熱体が用いられる場合であっても、昇温が行われる周波数帯域の拡張を図ることができる。
或いは、昇温効率を段階的に制御することが可能となる。
充電と昇温の切り替えは電磁波の周波数切り替えにより実現されるため、車両を変位させずに充電と昇温を択一的に実行可能なシステムを実現することができる。
従って、充電率や温度に応じた適切な二次電池の充電、及び温度調整を行うことができる。
従って、二次電池が良好な出力特性となる温度とされた状態で車両が発進されるように図ることができ、運転者の快適性向上を図ることができる。
例えば、上記では、非接触給電方式として共鳴方式を採用する場合を例示したが、電磁誘導方式や電波受信方式等の他の非接触給電方式を採用することもできる。
Claims (8)
- 二次電池と、
電磁波を受けて発電する受電部と、
前記受電部により得られた電力に基づき前記二次電池を充電する充電部と、
電磁波を受けて発熱する発熱体と、
前記発熱体を熱源として前記二次電池を昇温する電池昇温部と、を備え、
前記受電部による発電効率が高まる前記電磁波の周波数帯域を発電帯域、前記発熱体による発熱効率が高まる前記電磁波の周波数帯域を発熱帯域としたときに、前記発熱帯域の一部が前記発電帯域に対して非重複とされ、前記発電帯域の一部が前記発熱帯域に対して非重複とされている
車両。 - 前記発熱体は、
前記発熱帯域の他の一部が前記発電帯域と重複している
請求項1に記載の車両。 - 前記発熱体がシート状とされた
請求項1又は請求項2に記載の車両。 - 前記発熱体は、ポリエチレンテレフタレートによるフィルムにアルミ膜が成膜されて形成されている
請求項3に記載の車両。 - 前記電池昇温部は、
前記熱源として前記発熱帯域の異なる複数の前記発熱体を有する
請求項1乃至請求項4の何れかに記載の車両。 - 車両に対して非接触給電を行う非接触給電装置であって、
電磁波を送出する送電部と、
温度情報に基づいて前記送電部が送出する電磁波の周波数を変化させる制御部と、を備える
非接触給電装置。 - 前記車両には、
前記電磁波に基づき充電される二次電池が設けられ、
前記制御部は、
前記温度情報と前記車両から取得した前記二次電池の充電率情報とに基づいて前記周波数を設定する
請求項6に記載の非接触給電装置。 - 前記車両には、
前記電磁波を受けて発熱する発熱体を熱源として前記二次電池を昇温する電池昇温部が設けられ、
前記制御部は、
前記二次電池の充電完了後、前記温度情報に基づき、前記発熱体を発熱させる周波数による前記電磁波を前記送電部により送出させる
請求項7に記載の非接触給電装置。
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