JP2022054269A - 受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリに効率的に充電する受電装置を提供する。【解決手段】車両の走行を駆動するバッテリ１と、バッテリ１に接続され、他車から電力を受電してバッテリ１に充電する受電部２と、複数の他車Ｃ１～Ｃｎの走行情報を取得する取得部と、取得部で取得された走行情報に基づいて、複数の他車Ｃ１～Ｃｎの中から、並走して受電部２に給電可能な給電車両を探索し、受電部２で受電される給電車両からの電力の受電量を制御する制御部４とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、受電装置に関する。

従来から、バッテリの電力でモータを駆動して走行する電気自動車およびハイブリッド自動車などの車両が実用化されている。このような車両では、バッテリを充電する設備が少ないため、バッテリの蓄電量が不足して走行不能になるおそれがある。このため、車両の走行中にバッテリを充電することが求められている。

そこで、車両の走行中にバッテリを充電する技術として、例えば、特許文献１には、バッテリの蓄電量が不足して走行不能となる車両が発生することを抑制する車両用電力供給システムが開示されている。このシステムは、道路に設置された路側給電装置から車両に電磁波を送るため、車両が走行中でもバッテリに電力を充電することができる。
また、近年では、車両の走行中に他車からの非接触給電によりバッテリを充電する技術も提案されている。

特開２００８－０１１６８１号公報

しかしながら、特許文献１のシステムは、自車に対して給電可能な他車を探索するものではないため、バッテリに効率的に充電できないおそれがある。

本開示は、バッテリに効率的に充電する受電装置を提供することを目的とする。

本開示に係る受電装置は、車両の走行を駆動するバッテリと、バッテリに接続され、他車から電力を受電してバッテリに充電する受電部と、複数の他車の走行情報を取得する取得部と、取得部で取得された走行情報に基づいて、複数の他車の中から、並走して受電部に給電可能な給電車両を探索し、受電部で受電される給電車両からの電力の受電量を制御する制御部とを備えるものである。

本開示によれば、バッテリに効率的に充電することが可能となる。

本開示の実施の形態１に係る受電装置を備えた車両の構成を示す図である。 回生充電量に基づいて給電車両を探索する様子を示す図である。 並走距離に基づいて給電量を算出する様子を示す図である。 実施の形態２の受電部が車両に配置された様子を示す図である。

以下、本開示に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１に、本開示の実施の形態１に係る受電装置を備えた車両の構成を示す。受電装置は、バッテリ１と、受電部２と、通信部３と、制御部４とを有する。バッテリ１が制御部４を介して受電部２に接続され、この受電部２がバッテリ１に接続されている。また、制御部４は、通信部３に接続されている。通信部３は、複数の他車Ｃ１～Ｃｎに無線で接続可能に構成されている。ここで、受電装置を備えた車両を自車５とする。

他車Ｃ１は、給電装置を有し、この給電装置は、バッテリＵ１、給電部Ｕ２、通信部Ｕ３および制御部Ｕ４から構成されている。バッテリＵ１が、給電部Ｕ２および制御部Ｕ４にそれぞれ接続され、制御部Ｕ４が給電部Ｕ２に接続されている。また、制御部Ｕ４は、通信部Ｕ３にも接続されている。なお、他車Ｃ１～Ｃｎは、互いに同じ構成を有するため、他車Ｃ１以外の他車Ｃ２～Ｃｎの構成の説明は省略する。

ここで、自車５および他車Ｃ１は、図示しないモータの回生電力をバッテリ１およびＵ１に充電しつつモータを駆動して走行する電気自動車およびハイブリッド自動車などの電動駆動自動車から構成することができる。また、車両としては、例えば、トラックなどの商用車が挙げられる。

バッテリ１は、蓄電した電力を図示しないモータに供給し、モータを駆動して車両を走行させる。また、バッテリ１は、モータが回生制動する場合には、モータで発電された電力を充電する。バッテリ１は、例えば、リチウムイオン二次電池などから構成することができる。

受電部２は、他車Ｃ１～ＣｎのバッテリＵ１から給電部Ｕ２を介して非接触状態で電力を受電してバッテリ１に充電する。受電部２は、例えば、磁気共鳴式、直流共鳴式および電磁誘導式などの方式で受電するように構成することができる。また、受電部２は、例えば、車両の前部近傍に配置することができる。

通信部３は、他車Ｃ１～Ｃｎの通信部Ｕ３と無線で接続され、他車Ｃ１～Ｃｎの制御部Ｕ４から走行情報を取得する。また、通信部３は、他車Ｃ１～Ｃｎの制御部Ｕ４との間で走行情報以外の情報を送受信することもできる。ここで、走行情報としては、例えば、現在の走行位置、目的地までの走行経路、走行速度、バッテリの残量などが挙げられる。また、走行情報以外の情報としては、例えば、車重、車重の変化情報などが挙げられる。
なお、通信部３は、本発明の取得部を構成する。

制御部４は、通信部３で取得された走行情報に基づいて、他車Ｃ１～Ｃｎの中から、自車５と並走して受電部２に給電可能な給電車両を探索する。制御部４は、給電車両を検知すると、その給電車両に給電依頼を送信する。そして、制御部４は、給電車両から給電許可を受信した場合には、受電部２で受電される給電車両からの電力の受電量を制御する。

一方、他車Ｃ１のバッテリＵ１は、バッテリ１と同様に、蓄電した電力を図示しないモータに供給し、モータを駆動して他車Ｃ１を走行させるものである。また、バッテリＵ１は、モータが回生制動する場合には、モータで発電された電力を充電する。バッテリＵ１は、例えば、リチウムイオン二次電池などから構成することができる。

給電部Ｕ２は、自車５のバッテリ１に受電部２を介して非接触状態で電力を給電するものである。給電部Ｕ２は、例えば、磁気共鳴式、直流共鳴式および電磁誘導式などの方式で給電するように構成することができる。また、給電部Ｕ２は、例えば、車両の後部近傍に配置することができる。

通信部Ｕ３は、自車５の通信部３と無線で接続され、自車５の制御部４に走行情報を送信する。また、通信部Ｕ３は、自車５の制御部４との間で走行情報以外の情報を送受信することもできる。

制御部Ｕ４は、通信部Ｕ３を介して自車５の制御部４に走行情報を送信する。また、制御部Ｕ４は、自車５の制御部４から給電依頼を受信した場合には、走行情報に基づいて目的地に到着したときのバッテリＵ１の蓄電量を算出し、その蓄電量に基づいて給電可能か否かを判定する。そして、制御部Ｕ４は、給電可能と判定した場合には、自車５の制御部４に給電許可を送信し、自車５の受電部２に電力を給電するように給電部Ｕ２を制御する。

なお、受電装置の機能は、コンピュータプログラムにより実現させることもできる。例えば、コンピュータの読取装置が、受電装置の機能を実現するためのプログラムを記録した記録媒体からそのプログラムを読み取り、記憶装置に記憶させる。そして、ＣＰＵが、記憶装置に記憶されたプログラムをＲＡＭにコピーし、そのプログラムに含まれる命令をＲＡＭから順次読み出して実行することにより、受電装置の機能を実現することができる。

次に、本実施の形態の動作について説明する。

まず、図１に示すように、バッテリ１に蓄電された電力により、図示しないモータが駆動されて自車５が走行される。このとき、制御部４は、バッテリ１の蓄電量を監視する。

制御部４は、自車５の走行に応じてバッテリ１の蓄電量が所定の値より低下した場合には、通信部３を介して他車Ｃ１～Ｃｎの制御部Ｕ４から走行情報をそれぞれ取得する。そして、制御部４は、取得した他車Ｃ１～Ｃｎの走行情報と自車５の走行情報とを比較して、他車Ｃ１～Ｃｎの中から、自車５と並走して受電部２に給電可能な給電車両を探索する。

このように、制御部４は、他車Ｃ１～Ｃｎの走行情報に基づいて、他車Ｃ１～Ｃｎの中から、自車５と並走して受電部２に給電可能な給電車両を探索するため、給電可能性の高い給電車両を検知することができる。

ここで、制御部４は、他車Ｃ１～Ｃｎの走行情報に含まれる走行経路に基づいて、他車Ｃ１～Ｃｎがモータの回生電力をバッテリに充電する回生充電量を算出し、この回生充電量に基づいて給電車両を探索することができる。

例えば、図２に示すように、制御部４は、他車Ｃ１の目的地Ｄ１までの走行経路Ｒ１と、他車Ｃ２の目的地Ｄ２までの走行経路Ｒ２とにおける勾配量をそれぞれ算出する。ここで、走行経路Ｒ１は、下り勾配を有する経路からなり、走行経路Ｒ２は、勾配のない平坦な経路からなるものとする。

制御部４は、算出された勾配量に基づいて、他車Ｃ１およびＣ２が走行経路Ｒ１およびＲ２を走行した場合に、モータの回生電力をバッテリＵ１に充電する回生充電量を算出する。そして、制御部４は、他車Ｃ１と他車Ｃ２の回生充電量を比較し、回生充電量が大きい他車Ｃ１を給電車両として検知する。
これにより、制御部４は、他車Ｃ１およびＣ２の中から、バッテリＵ１の蓄電量の低下が少ない他車Ｃ１を給電車両として検知することができ、給電可能性のより高い給電車両を検知することができる。

このとき、制御部４は、走行経路Ｒ１およびＲ２の勾配量として、走行経路Ｒ１およびＲ２における勾配の角度および勾配の長さを算出し、この勾配の角度および勾配の長さに基づいて回生充電量を算出することが好ましい。すなわち、制御部４は、下り勾配の角度が大きいほど回生充電量が大きくなるように算出し、下り勾配が長いほど回生充電量が大きくなるように算出する。
これにより、制御部４は、回生充電量を正確に算出することができ、給電可能性の高い給電車両を高精度に検知することができる。

また、制御部４は、通信部３を介して他車Ｃ１～Ｃｎの制御部Ｕ４から車重を取得し、他車Ｃ１～Ｃｎの車重に基づいて回生充電量を算出することが好ましい。すなわち、制御部４は、下り勾配において車重が重いほど回生充電量が大きくなるように算出する。
これにより、制御部４は、回生充電量をより正確に算出することができ、給電可能性の高い給電車両をより高精度に検知することができる。

また、制御部４は、他車Ｃ１～Ｃｎの車重が変化する場合には、通信部３を介して他車Ｃ１～Ｃｎの制御部Ｕ４から車重の変化情報を取得し、その車重の変化情報に基づいて回生充電量を算出することが好ましい。例えば、制御部４は、他車Ｃ１～Ｃｎが荷物を集配する集配車両である場合には、集配予定などの集配情報を車重の変化情報として取得し、集配情報に基づいて回生充電量を算出することができる。このとき、制御部４は、車重が重い状態で下り勾配を走行する場合には回生充電量が大きくなるように算出する。
これにより、制御部４は、回生充電量をより正確に算出することができ、給電可能性の高い給電車両をより高精度に検知することができる。

さらに、制御部４は、他車Ｃ１～Ｃｎの走行情報に基づいて他車Ｃ１～Ｃｎが自車５のバッテリ１に給電可能な給電量を算出し、その給電量に基づいて給電車両を探索することが好ましい。

例えば、図３に示すように、制御部４は、自車５の走行経路Ｒ、他車Ｃ１の走行経路Ｒ１および他車Ｃ２の走行経路Ｒ２に基づいて、自車５と他車Ｃ１との並走区間Ｓ１の距離および自車５と他車Ｃ２との並走区間Ｓ２の距離をそれぞれ算出する。そして、制御部４は、並走区間Ｓ１およびＳ２の距離に基づいて、他車Ｃ１およびＣ２が給電可能な給電量を算出することができる。
これにより、制御部４は、他車Ｃ１およびＣ２の中から、給電量が多い他車Ｃ１を給電車両として検知することができる。

このとき、制御部４は、他車Ｃ１およびＣ２の走行情報に基づいて、並走区間Ｓ１およびＳ２を並走する並走時間をそれぞれ算出し、この並走時間に基づいて他車Ｃ１およびＣ２が給電可能な給電量を算出することが好ましい。これにより、制御部４は、給電量がより多い給電車両を検知することができる。

このようにして、制御部４は、他車Ｃ１～Ｃｎの中から給電車両を検知すると、通信部３を介して給電車両に給電依頼を送信する。このとき、制御部４は、給電依頼と共に並走タイミング、並走位置、給電量、給電時間および回生充電量などの給電情報を送信することができる。例えば、制御部４は、自車５および給電車両の走行位置および走行経路に基づいて、給電車両と並走する並走タイミングおよび並走位置を算出することができる。また、制御部４は、バッテリ１およびバッテリＵ１の蓄電量に基づいて給電車両に給電を依頼する給電量および給電時間を算出することができる。

制御部４から送信された給電依頼および給電情報は、給電車両の制御部Ｕ４で受信され、制御部Ｕ４が、走行情報に基づいて目的地に到着したときのバッテリＵ１の蓄電量を算出する。このとき、制御部Ｕ４は、制御部４から送信された給電情報を参照、例えば回生充電量および給電量を参照してバッテリＵ１の蓄電量を算出することができる。そして、制御部Ｕ４は、バッテリＵ１の蓄電量に基づいて給電可能か否かを判定し、その判定結果を制御部４に送信する。

制御部４は、給電車両の制御部Ｕ４から送信された判定結果が給電許可を示す場合には、並走タイミングおよび並走位置に基づいて、給電車両と並走するように自車５を走行させる。例えば、制御部４は、自車５を運転する運転者に対して並走タイミングおよび並走位置を報知することにより、自車５を給電車両と並走するように誘導することができる。また、制御部４は、自車５が自動運転で制御されている場合には、図示しない運転制御部を介して自車５を給電車両と並走するように走行させることができる。

そして、制御部４は、自車５と給電車両が並走したところで、給電依頼した給電量に基づいて、受電部２で受電される給電車両からの電力の受電量を制御する。

例えば、制御部４は、受電部２を制御することで給電車両からの電力の受電量を制御することができる。具体的には、制御部４が、受電部２を受電可能状態にすることで、受電部２における給電部Ｕ２からの電力の受電が開始され、受電部２における受電量が給電依頼の給電量に達したところで、受電部２を受電停止状態にして給電部Ｕ２からの電力の受電を停止させる。このとき、給電部Ｕ２は、例えば、並走タイミングに基づいて電力を給電してもよく、制御部４から送信される受電部２の受電開始と受電停止の信号に基づいて電力を給電してもよい。これにより、制御部４は、受電部２で受電される給電車両からの電力の受電量を制御することができる。

また、制御部４は、制御部Ｕ４を介して給電部Ｕ２を制御することで給電車両からの電力の受電量を制御することもできる。例えば、制御部４は、制御部Ｕ４を介して給電部Ｕ２からの給電を開始し、受電部２における受電量が給電依頼の給電量に達したところで、制御部Ｕ４を介して給電部Ｕ２からの給電を停止させる。これにより、制御部４は、受電部２で受電される給電車両からの電力の受電量を制御することができる。

一方、制御部４は、給電車両の制御部Ｕ４から送信された判定結果が給電不許可を示す場合には、再度、他車Ｃ１～Ｃｎの走行情報に基づいて、他車Ｃ１～Ｃｎの中から、自車５と並走して受電部２に給電可能な給電車両を探索する。

このように、制御部４が、他車Ｃ１～Ｃｎの走行情報に基づいて、他車Ｃ１～Ｃｎの中から、自車５と並走して受電部２に給電可能な給電車両を探索し、受電部２で受電される給電車両からの電力の受電量を制御する。
これにより、制御部４は、給電可能性の高い給電車両を検知するため、バッテリ１に効率的に充電することができる。

ここで、制御部４は、複数の給電車両が検知された場合には、複数の給電車両の走行情報に基づいて自車５とそれぞれ並走する並走タイミングを算出し、その並走タイミングに基づいてそれぞれの給電車両からの電力の受電量を制御することができる。
これにより、制御部４は、例えば、並走タイミングが重なる給電車両が検知された場合には、走行情報に基づいて、給電量が多い給電車両を優先的に選択することができる。このため、制御部４は、バッテリ１により効率的に充電することができる。

また、制御部４は、複数の給電車両の並走タイミングが部分的に重なる場合には、複数の給電車両からの総受電量に対する１台あたりの給電量の割合が低下するように、それぞれの給電車両からの電力の受電量を制御することができる。例えば、制御部４は、並走タイミングが部分的に重なる２台の給電車両のうち、一方の給電車両と比較して、自車５との並走距離が短い他方の給電車両の受電時間を長く設定することにより、１台の給電車両あたりの給電量の割合を低下させることができる。
これにより、制御部４は、総受電量を維持したまま１台の給電車両あたりの給電量が低下するように給電車両からの受電量を制御することができ、バッテリ１により効率的に充電することができる。

本実施の形態によれば、制御部４が、他車Ｃ１～Ｃｎの走行情報に基づいて、他車Ｃ１～Ｃｎの中から、自車５と並走して受電部２に給電可能な給電車両を探索し、受電部２で受電される給電車両からの電力の受電量を制御する。これにより、給電可能性の高い給電車両を検知することができ、バッテリ１に効率的に充電することができる。

（実施の形態２）
以下、本開示の実施の形態２について説明する。ここでは、上記の実施の形態１との相違点を中心に説明し、上記の実施の形態１との共通点については、共通の参照符号を使用して、その詳細な説明を省略する。

上記の実施の形態１において、複数の受電部を配置することができる。

例えば、図４に示すように、実施の形態１の受電部２に換えて２つの受電部２１ａおよび２１ｂを配置することができる。

受電部２１ａは、自車５の左側部近傍に配置され、非接触状態で電力を受電してバッテリ１に充電する。
受電部２１ｂは、自車５の右側部近傍に配置され、非接触状態で電力を受電してバッテリ１に充電する。

これにより、自車５が、給電車両Ｃ１およびＣ２との間に位置した状態で並走することで、給電車両Ｃ１の給電部Ｕ２から受電部２１ａで電力を受電すると共に給電車両Ｃ２の給電部Ｕ２から受電部２１ｂで電力を受電することができる。

このように、制御部４は、給電車両Ｃ１およびＣ２から受電部２１ａおよび２１ｂで同時に電力を受電する場合には、給電車両Ｃ１およびＣ２の走行情報に基づいて受電部２で受電する電力の割合を設定することができる。

例えば、制御部４は、自車５との並走距離が給電車両Ｃ１と比較して給電車両Ｃ２が短い場合には、給電車両Ｃ２から受電する電力の割合を給電車両Ｃ１と比較して多く設定することができる。
これにより、給電車両Ｃ１およびＣ２の給電量が平均化して、給電車両Ｃ１およびＣ２からの総受電量に対する１台あたりの給電量の割合を低下させることができ、バッテリ１により効率的に充電することができる。

本実施の形態によれば、制御部４が、給電車両Ｃ１およびＣ２から受電部２１ａおよび２１ｂで同時に電力を受電する場合に、走行情報に基づいて受電部２１ａおよび２１ｂで受電する電力の割合を設定する。これにより、バッテリ１により効率的に充電することができる。

なお、上記の実施の形態１および２では、受電部は、非接触状態で電力を受電するように構成されたが、他車から電力を受電できればよく、接触状態で電力を受電するように構成することもできる。

また、上記の実施の形態１および２では、自車５は、受電装置のみを有するように構成されたが、受電装置および給電装置を有するように構成することもできる。例えば、自車５は、受電装置と給電装置を一体に構成した受給電装置を有することができる。

その他、上記の実施の形態は、何れも本発明の実施をするにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施の形態で説明した各部の形状や個数などについての開示はあくまで例示であり、適宜変更して実施することができる。

本開示に係る受電装置は、他車から電力を受電してバッテリに充電する装置に利用できる。

１ バッテリ
２，２１ａ，２１ｂ 受電部
３ 通信部
４ 制御部
５ 自車
Ｃ１～Ｃｎ 他車
Ｄ１，Ｄ２ 目的地
Ｒ，Ｒ１，Ｒ２ 走行経路
Ｓ１，Ｓ２ 並走区間
Ｕ１ バッテリ
Ｕ２ 給電部
Ｕ３ 通信部
Ｕ４ 制御部

Claims (8)

1. 車両の走行を駆動するバッテリと、
   前記バッテリに接続され、他車から電力を受電して前記バッテリに充電する受電部と、
   複数の他車の走行情報を取得する取得部と、
   前記取得部で取得された前記走行情報に基づいて、前記複数の他車の中から、並走して前記受電部に給電可能な給電車両を探索し、前記受電部で受電される前記給電車両からの電力の受電量を制御する制御部とを備える受電装置。
2. 前記制御部は、前記走行情報に含まれる走行経路に基づいて前記複数の他車がモータの回生電力をバッテリに充電する回生充電量を算出し、前記回生充電量に基づいて前記給電車両を探索する請求項１に記載の受電装置。
3. 前記制御部は、前記走行経路における勾配の角度および勾配の長さに基づいて前記回生充電量を算出する請求項２に記載の受電装置。
4. 前記制御部は、前記走行情報に基づいて前記複数の他車が並走して給電可能な給電量を算出し、前記給電量に基づいて前記給電車両を探索する請求項１～３のいずれか一項に記載の受電装置。
5. 前記制御部は、前記走行情報に含まれる走行経路に基づいて前記複数の他車との並走区間を算出し、前記並走区間の距離に基づいて前記給電量を算出する請求項４に記載の受電装置。
6. 前記制御部は、複数の前記給電車両が検知された場合には、前記走行情報に基づいて複数の前記給電車両とそれぞれ並走する並走タイミングを算出し、前記並走タイミングに基づいてそれぞれの前記給電車両からの電力の受電量を制御する請求項１～５のいずれか一項に記載の受電装置。
7. 前記制御部は、複数の前記給電車両の前記並走タイミングが部分的に重なる場合には、複数の前記給電車両からの総受電量に対する１台あたりの給電量の割合が低下するように、それぞれの前記給電車両からの電力の受電量を制御する請求項６に記載の受電装置。
8. 前記受電部は、前記バッテリにそれぞれ接続された複数の受電部からなり、
   前記制御部は、複数の前記給電車両から前記複数の受電部で同時に電力を受電する場合には、前記走行情報に基づいて前記複数の受電部で受電する電力の割合を設定する請求項１～７のいずれか一項に記載の受電装置。

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