JP2018207588A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触充電装置の受電装置を搭載した車両において受電装置を適切なタイミングで冷却可能とする。【解決手段】非接触充電ＥＣＵは、非接触充電の期間内であるか否かを判定するステップ（Ｓ１００）と、非接触充電の期間内であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、非接触充電ＥＣＵによる冷却装置の動作を許可するステップ（Ｓ１０２）と、非接触充電の期間内でないと判定される場合（Ｓ１００にてＮＯ）、非接触充電ＥＣＵによる冷却装置の動作を禁止するステップ（Ｓ１０４）とを含む、制御処理を実行する。【選択図】図４

Description

本開示は、非接触充電装置の受電装置を搭載した車両における受電装置を冷却する技術に関する。

従来から車両側に設けられた受電装置と、車両の外部の電源に接続された送電装置とを含み、受電装置から送電装置に対して非接触で電力を送電する非接触充電装置を用いて車両に搭載された電池を充電する技術が公知である（特許文献１〜５参照）。

たとえば、非接触の電力伝送にコイル等が用いられる場合、電力伝送時に受電装置において発熱する場合がある。そのため、車両には、受電装置の温度が高温になる場合に受電装置の温度を低下させる冷却装置が設けられる場合がある。このような冷却装置として、たとえば、車両に設けられた電動ファン等の冷却装置を利用する場合がある。たとえば、特開２０１６−１５２７０９号公報（特許文献６）には、車両に設けられたラジエータファンやコンデンサファン等を用いて受電装置を冷却する技術が開示される。

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 特開２０１６−１５２７０９号公報

しかしながら、受電装置は、充電時以外には利用されないため、充電時以外にも冷却装置を用いた受電装置の冷却が可能であるとすると、受電装置を不必要に冷却することになる場合がある。さらに、充電時以外に冷却装置を用いて受電装置を冷却する場合には、冷却装置の受電装置以外の冷却対象についても不必要に冷却することになる。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、非接触充電装置の受電装置を搭載した車両において受電装置を適切なタイミングで冷却可能な車両を提供することである。

本開示のある局面に係る車両は、受電装置を備え、外部に設けられた送電装置から受電装置を通して非接触で電力を受電する車両である。車両は、送電装置と受電装置とを経由して供給された電力を用いて充電可能な蓄電装置と、蓄電装置と受電装置とを冷却する冷却装置と、冷却装置の動作を制御する第１制御装置と、冷却装置の動作と受電装置の動作とを制御する第２制御装置とを備える。受電装置を用いて蓄電装置を充電する第１期間においては、第１制御装置および第２制御装置のうちの少なくともいずれかによる冷却装置の動作が許可され、第１期間と異なる第２期間においては、第１制御装置による冷却装置の動作が許可されつつ、第２制御装置による冷却装置の動作が禁止される。

このようにすると、第２期間においては、第２制御装置による冷却装置の動作が禁止されるため、受電装置を用いて蓄電装置の充電をしていないときに受電装置が冷却されることが抑制される。そのため、受電装置が不必要に冷却されることを抑制することができる。一方、第１期間においては、第２制御装置による冷却装置の動作が許可されるため、受電装置の温度が高い時に冷却装置を動作させて受電装置を冷却することができる。

本開示によると、非接触充電装置の受電装置を搭載した車両において受電装置を適切なタイミングで冷却可能な車両を提供することができる。

非接触充電装置の構成を説明するための図である。 車両を底面から視たときの図である。 本実施の形態に係る車両に搭載された冷却装置の構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る車両に搭載された制御装置において実行される制御処理を示すフローチャートである。

以下、本開示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。

図１は、非接触充電装置２の構成を説明するための図である。この図１に示すように、非接触充電装置２は、受電装置１０と送電装置１１とを含む。

受電装置１０は、車両１の底面に設けられる。受電装置１０は、受電コイル１０ａを含む。送電装置１１は、受電装置１０と対向する位置に設けられる。送電装置１１は、外部電源４と接続される。送電装置１１は、外部電源４からの電力を受電装置１０に送電可能とする。送電装置１１は、送電コイル１１ａを含む。外部電源４は、たとえば、交流電源（商用電源）である。

車両１は、受電装置１０に加えて、バッテリ１２と、制御装置１００とを含む。車両１は、たとえば、主として発電源として用いられるエンジン（図示せず）と、主として駆動源として用いられるモータジェネレータ（図示せず）とを備えたハイブリッド車両であるものとする。なお、車両１は、エンジンのみを駆動源として車両であってもよし、モータジェネレータのみを駆動源とした電気自動車であってもよい。

バッテリ１２は、二次電池等の再充電が可能な蓄電装置である。バッテリ１２は、たとえば、リチウムイオン電池であってもよいし、ニッケル水素電池であってもよい。バッテリ１２は、複数のセル複数個組み合わされて構成される電池モジュール１２ａと、電池モジュール１２ａを収納する筐体１２ｂとを含む。バッテリ１２は、車両１の車室外に配置される。制御装置１００は、受電装置１０の動作および後述する冷却装置２０（図３参照）の動作を制御する。

図１に示すように、車両１は、受電装置１０と送電装置１１とが対向する位置関係になるときに、ユーザが非接触充電を開始するための操作（たとえば、車両１の車室内に設けられるスイッチをオンする操作）を行なうことによって送電装置１１から受電装置１０へと非接触での電力の送電が可能となる。具体的には、送電コイル１１ａからの磁束が受電コイル１０ａの磁束と鎖交することで、受電コイル１０ａに誘導起電圧が生じる。これにより、受電コイル１０ａにも交流電流が流れることによって送電コイル１１ａから受電コイル１０ａに交流電力が供給されることになる。受電装置１０は、バッテリ１２に接続されており、送電装置１１から受電装置１０を通して供給される電力によってバッテリ１２が充電される。

図２は、車両１を底面から視た図である。図２に示すように、受電装置１０は、バッテリ１２の筐体の底面の中央部分に設けられる。バッテリ１２の筐体の底面に向かって左側には、排気管１３が車両１の前後方向に沿って配置される。排気管１３の一方端は、マフラーに接続され、排気管１３の他方端は、エンジンに接続される。

車両１には、受電装置１０とバッテリ１２とを冷却するための冷却装置２０が設けられる。図３は、本実施の形態に係る車両１に搭載された冷却装置２０の一例を示す図である。図３に示すように、冷却装置２０は、バッテリ１２の筐体１２ｂの内部に設けられ、冷却対象物である電池モジュール１２ａおよび受電装置１０と接触するように設けられるヒートシンク２２と、ヒートシンク２２の内部に形成される冷却液の通路とポンプとラジエータとの間で冷却液が循環可能に形成される循環通路２４と、循環通路２４において冷却液を循環させるためのポンプ２６と、冷却液の熱を車両１の外部に放熱するためのラジエータ２８とを含む。

ポンプ２６は、制御装置１００からの制御信号に応じて動作する。ポンプ２６の動作によって冷却液が循環通路２４の内部の流通を開始すると電池モジュール１２ａにおいて発生する熱や受電装置１０において発生する熱は、ヒートシンク２２を経由して冷却液に伝達する。これにより、電池モジュール１２ａおよび受電装置１０が冷却される。冷却液がラジエータ２８まで流通すると冷却液の熱はラジエータ２８を経由して車両１の外部に放出される。ラジエータ２８は、たとえば、車両１の前方の走行風やエンジンルーム内のラジエータファンからの送風を受けることが可能な位置に設けられる。

受電装置１０には、受電装置１０の温度Ｔｓを検出する温度センサ１４が設けられる。温度センサ１４は、受電装置１０の温度Ｔｓを示す信号を制御装置１００に送信する。

制御装置１００は、電池ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０２と、非接触充電ＥＣＵ１０４と通信バス１０６を含む。電池ＥＣＵ１０２および非接触充電ＥＣＵ１０４は、いずれもＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）によって構成されるメモリと、入力ポートおよび出力ポートとを含む。電池ＥＣＵ１０２および非接触充電ＥＣＵ１０４は、いずれも各センサから受ける信号ならびにメモリに記憶されたマップおよびプログラム等の状態に基づいて制御対象が所望の状態となるように制御する。電池ＥＣＵ１０２と非接触充電ＥＣＵ１０４とは、通信バス１０６を経由して相互に通信可能である。通信バス１０６には、冷却装置２０（たとえば、ポンプ２６の駆動装置）が接続される。

電池ＥＣＵ１０２は、たとえば、車両１の運転時においてバッテリ１２の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を制御する。さらに、電池ＥＣＵ１０２は、たとえば、非接触充電装置２を用いた充電時以外のときに、電池モジュール１２ａの温度（以下、電池温度と記載する）Ｔｂがしきい値Ｔｂ（０）よりも高い場合に冷却装置２０が動作するように制御信号を通信バス１０６を経由して冷却装置２０に送信する。電池ＥＣＵ１０２は、たとえば、センサ等を用いて電池温度Ｔｂを取得してもよいし、あるいは、電池モジュール１２ａの充電量あるいは放電量等の使用状態や外気温等に基づいて電池温度Ｔｂの推定値を取得してもよい。

非接触充電ＥＣＵ１０４は、たとえば、非接触充電装置２を用いた充電時に、温度センサ１４によって検出される受電装置１０の温度Ｔｓがしきい値Ｔｓ（０）よりも高い場合に冷却装置２０が動作するように制御信号を通信バス１０６を経由して冷却装置２０に送信する。このように、電池ＥＣＵ１０２および非接触充電ＥＣＵ１０４のうちの少なくともいずれかが冷却装置２０の制御主体となり得ることによって、たとえば、非接触充電装置２を用いた充電時において、電池ＥＣＵ１０２が省電力モードに移行するなどして休止状態になる場合においても非接触充電ＥＣＵ１０４が単独で冷却装置２０を動作させて受電装置１０を冷却することができる。

しかしながら、受電装置１０は、充電時以外には利用されないため、充電時以外にも冷却装置２０を用いた受電装置１０の冷却が可能であるとすると、受電装置１０を不必要に冷却することになる場合がある。さらに、充電時以外に冷却装置２０を用いて受電装置１０を冷却する場合には、冷却装置２０の受電装置１０以外の冷却対象である電池モジュール１２ａについても不必要に冷却することになる。

そこで、本実施の形態においては、受電装置１０を用いてバッテリ１２を充電する第１期間においては、電池ＥＣＵ１０２および非接触充電ＥＣＵ１０４のうちの少なくともいずれかによる冷却装置２０の動作が許可される。また、第１期間と異なる第２期間においては、電池ＥＣＵ１０２による冷却装置２０の動作が許可されつつ、非接触充電ＥＣＵ１０４による冷却装置２０の動作が禁止されるものとする。

このようにすると、第２期間においては、非接触充電ＥＣＵ１０４による冷却装置２０の動作が禁止されるため、受電装置１０を用いてバッテリ１２を充電していないときに受電装置１０が冷却されることが抑制される。そのため、受電装置１０が不必要に冷却されることを抑制することができる。

以下、図４を用いて制御装置１００で実行される制御処理について説明する。図４は、本実施の形態に係る車両１に搭載された制御装置１００において実行される制御処理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、所定の制御周期毎にメインルーチン（図示せず）から呼び出されて実行される。これらのフローチャートに含まれる各ステップは、基本的には、制御装置１００によるソフトウェア処理によって実現されるが、その一部または全部が制御装置１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。本実施の形態において、図４に示される制御処理の実行主体は、非接触充電ＥＣＵ１０４である場合を一例として説明するが、電池ＥＣＵ１０２であってもよい。

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と記載する）１００にて、非接触充電ＥＣＵ１０４は、非接触充電の期間内であるか否かを判定する。なお、当該期間が上述の「第１期間」に対応する。また、当該第１期間と異なる期間が上述の「第２期間」に対応する。非接触充電ＥＣＵ１０４は、たとえば、受電装置１０と送電装置１１とが図１に示すように対向する位置関係となるように車両１が停止している場合において、ユーザによって非接触充電を開始するための操作が行なわれた時点以降であって、非接触充電が未完了であるときに非接触充電の期間内であると判定してもよい。非接触充電の期間内であると判定される場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。

Ｓ１０２にて、非接触充電ＥＣＵ１０４は、冷却装置２０の動作を許可する。具体的には、非接触充電ＥＣＵ１０４は、冷却装置２０の動作が許可されていることを示す許可フラグをオン状態にする。非接触充電ＥＣＵ１０４は、許可フラグがオン状態である場合には、受電装置１０の温度Ｔｓがしきい値Ｔｓ（０）よりも高いと冷却装置２０を動作させる。

Ｓ１０４にて、非接触充電ＥＣＵ１０４は、冷却装置２０の動作を禁止する。具体的には、非接触充電ＥＣＵ１０４は、たとえば、許可フラグをオフ状態にする。非接触充電ＥＣＵ１０４は、許可フラグがオフ状態である場合には、受電装置１０の温度Ｔｓがしきい値Ｔｓ（０）よりも高くても冷却装置２０を動作させない。

以上のような構造およびフローチャートに基づく制御装置１００の動作について説明する。

たとえば、車両１が図１に示すように受電装置１０と送電装置１１とが対向する位置関係となる場所に指定している場合を想定する。ユーザが車両１の室内において非接触充電を開始するための操作を行なった場合、操作が行なわれた時点以降においては、非接触充電の期間内であると判定される（Ｓ１００にてＹＥＳ）。

非接触充電の期間内であると判定される場合、非接触充電ＥＣＵ１０４は、非接触充電ＥＣＵ１０４による冷却装置２０の動作を許可する（Ｓ１０２）。すなわち、非接触充電ＥＣＵ１０４は、許可フラグをオン状態にする。

非接触充電ＥＣＵ１０４は、許可フラグがオン状態である場合には、冷却装置２０の動作が可能となる。そのため、非接触充電ＥＣＵ１０４は、たとえば、温度センサ１４を用いて検出された受電装置１０の温度Ｔｓがしきい値Ｔｓ（０）を超える場合に冷却装置２０を動作させる。

一方、バッテリ１２のＳＯＣがしきい値を超えるなどして非接触充電が完了した場合には、非接触充電の期間内でないと判定される（Ｓ１００にてＮＯ）。非接触充電の期間内でないと判定される場合、非接触充電ＥＣＵ１０４は、非接触充電ＥＣＵ１０４による冷却装置２０の動作を禁止する（Ｓ１０４）。すなわち、非接触充電ＥＣＵ１０４は、許可フラグをオフ状態にする。

非接触充電ＥＣＵ１０４は、許可フラグがオフ状態である場合には、冷却装置２０の動作が禁止される。そのため、非接触充電ＥＣＵ１０４は、たとえば、温度センサ１４を用いて検出された受電装置１０の温度Ｔｓがしきい値Ｔｓ（０）を超える場合でも冷却装置２０を動作させることができない。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、第２期間においては、非接触充電ＥＣＵ１０４による冷却装置２０の動作が禁止されるため、受電装置１０を用いてバッテリ１２の充電をしていないときに受電装置１０が冷却されることが抑制される。そのため、受電装置１０が不必要に冷却されることを抑制することができる。一方、第１期間においては、非接触充電ＥＣＵ１０４による冷却装置２０の動作が許可されるため、受電装置１０の温度が高い時に冷却装置２０を動作させて受電装置１０を冷却することができる。したがって、非接触充電装置の受電装置を搭載した車両において受電装置を適切なタイミングで冷却可能な車両を提供することができる。

また、非接触充電中においては、電池ＥＣＵ１０２および非接触充電ＥＣＵ１０４のうちのいずれか一方によって冷却装置２０を動作させることができるため、電池ＥＣＵ１０２が休止状態である場合でも、冷却装置２０を動作させることも可能となる。そのため、非接触充電中において受電装置１０が高温状態になることを抑制することができる。

以下、変形例について記載する。
上述の実施の形態では、冷却装置２０は、電池モジュール１２ａおよび受電装置１０の双方を冷却対象として液冷方式で冷却するものとして説明したが、電池モジュール１２ａおよび受電装置１０の双方を冷却対象とする冷却装置であればよく、特に液冷方式で冷却することに限定されるものではない。冷却装置２０は、たとえば、電池モジュール１２ａおよび受電装置１０の双方を冷却対象とする空冷方式の冷却装置であってもよい。

さらに、上述の実施の形態では、冷却装置２０は、電池モジュール１２ａおよび受電装置１０の双方を並行して冷却するものとして説明したが、たとえば、冷却対象として電池モジュール１２ａおよび受電装置１０のいずれか一方に切り替え可能な構成を有するものであってもよい。たとえば、ヒートシンク２２が電池モジュール１２ａにのみ接触する第１ヒートシンクと、受電装置１０にのみ接触する第２ヒートシンクとを含み、冷却液通路が、第１ヒートシンクおよび第２ヒートシンクのうちの第１ヒートシンクの内部にのみ流通する第１冷却液通路と、第２ヒートシンクの内部にのみ流通する第２冷却液通路とを含み、第１冷却液通路と、第２冷却液通路とのうちのいずれか一方に冷却液を流通させるための切換制御弁が設けられるものであってもよい。

このようにすると、非接触充電の期間内において、非接触充電ＥＣＵ１０４は、受電装置１０の温度Ｔｓがしきい値Ｔｓ（０）を超える場合には、第２冷却液通路に冷却液を流通させるように切替制御弁を制御する。このように受電装置１０のみを冷却対象になるように切替制御弁を制御することによって、受電装置１０以外の冷却対象を不必要に冷却することを抑制することができる。あるいは、非接触充電の期間内において、電池モジュール１２ａの温度Ｔｂがしきい値Ｔｂ（０）を超える場合には、第１冷却液通路に冷却液を流通させるように切替制御弁を制御することで電池モジュール１２ａのみを冷却対象になるように切替制御弁を制御することによって、電池モジュール１２ａ以外の冷却対象を不必要に冷却することを抑制することができる。さらに、非接触充電の期間内でない場合には、第２冷却液通路に冷却液を流通させるように切替制御弁を制御することを抑制することによって受電装置１０を不必要に冷却することを抑制することができる。

さらに上述の実施の形態においては、電池モジュール１２ａと受電装置１０との間に冷却装置２０が設けられる構成を有するものとして説明したが、冷却装置２０の動作によって電池モジュール１２ａと受電装置１０の双方が冷却される構成であればよく、特に、電池モジュール１２ａと受電装置１０との間に冷却装置２０が設けられる構成に限定されるものではない。電池モジュール１２ａと受電装置１０とは、たとえば、ヒートシンク２２の１つの面で接触するように配置されてもよい。

なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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 車両、４ 外部電源、１０ 受電装置、１１ 送電装置、１２ バッテリ、１２ａ 電池モジュール、１２ｂ 筐体、１３ 排気管、１４ 温度センサ、２０ 冷却装置、２２ ヒートシンク、２４ 循環通路、２６ ポンプ、２８ ラジエータ、１００ 制御装置、１０２ 電池ＥＣＵ、１０４ 非接触充電ＥＣＵ。

Claims (1)

1. 受電装置を備え、外部に設けられた送電装置から前記受電装置を通して非接触で電力を受電する車両であって、
   前記送電装置と前記受電装置とを経由して供給された電力を用いて充電可能な蓄電装置と、
   前記蓄電装置と前記受電装置とを冷却する冷却装置と、
   前記冷却装置の動作を制御する第１制御装置と、
   前記冷却装置の動作と前記受電装置の動作とを制御する第２制御装置とを備え、
   前記受電装置を用いて前記蓄電装置を充電する第１期間においては、前記第１制御装置および前記第２制御装置のうちの少なくともいずれかによる前記冷却装置の動作が許可され、前記第１期間と異なる第２期間においては、前記第１制御装置による前記冷却装置の動作が許可されつつ、前記第２制御装置による前記冷却装置の動作が禁止される、車両。

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