JP2023011286A - 車両の給電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が下り坂を走行する際に、バッテリの劣化を抑制することが可能な車両の給電制御装置を提供する。【解決手段】道路１００に備えられた地上側電力伝送装置２との間で無線電力伝送を行う車両３の該地上側電力伝送装置２への給電を制御する装置であって、車両３のバッテリ３２のＳＯＣを取得するＳＯＣ取得部３４３ｅと、車両３が下り坂を走行しているときに、車両３を駆動するモータ３１が発電した回生電力をバッテリ３２に充電させる回生充電部３４３ｄと、車両３が下り坂を走行しているときに、バッテリ３２のＳＯＣに基づいて地上側電力伝送装置２への給電を制御する給電制御部３４３ｇと、を備える。【選択図】図４

Description

本開示は、車両の給電制御装置に関する。

磁界結合（電磁誘導）、電界結合、磁界共振結合（磁界共鳴）及び電界共振結合（電界共鳴）のような伝送方式を用いて、地面に設けられた地上側給電装置から、走行中の車両へ電力を非接触で伝送する非接触給電システムが検討されている。このように地上側給電装置から車両へ非接触で電力を伝送するためには、車両から地上側給電装置に、車両に関する情報を送信し、この情報に基づいて地上側給電装置を制御することが必要である。このような非接触給電システムとして、車両走行中において、車両から給電要求が無線送信されると、地上側給電装置から走行中の車両に非接触で電力を伝送する非接触給電システムが検討されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１８－１５７６８６号公報

ところで、車両が下り坂を走行する際には、バッテリが回生充電されることによって、バッテリのＳＯＣが、電池特性上、好ましくない値に維持される場合がある。例えば、バッテリのＳＯＣがある閾値を超えた状態が長時間維持されると、バッテリの劣化が進んでしまう場合がある。

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、車両が下り坂を走行する際に、バッテリの劣化を抑制することが可能な車両の給電制御装置を提供することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１） 道路に備えられた電力伝送装置との間で無線電力伝送を行う車両の該電力伝送装置への給電を制御する装置であって、
車両のバッテリの充電率を取得する充電率取得部と、
車両が下り坂を走行しているときに、車両を駆動するモータが発電した回生電力をバッテリに充電させる回生充電部と、
車両が下り坂を走行しているときに、前記バッテリの前記充電率に基づいて前記電力伝送装置への給電を制御する給電制御部と、
を備える、車両の給電制御装置。

（２）前記給電制御部は、車両が下り坂を走行しているときに、前記バッテリの前記充電率が所定の閾値を超えると、前記電力伝送装置への給電を行う、上記（１）に記載の車両の給電制御装置。

（３）車両が下り坂の終点まで走行する間に前記モータが発電する回生電力量を予測する回生電力量予測部を備え、
前記給電制御部は、下り坂の終点までに前記モータが発電する前記回生電力量が前記バッテリの空き容量以下に設定された所定値未満になると、前記バッテリの前記充電率が前記所定の閾値を超える場合であっても、前記電力伝送装置への給電を停止する、上記（１）又は（２）に記載の車両の給電制御装置。

（４）前記回生充電部は、車両が下り坂を走行しているときに、前記バッテリの前記充電率が所定範囲となるように、前記モータが発電した回生電力を前記バッテリに充電させる、上記（１）～（３）のいずれかに記載の車両の給電制御装置。

（５）前記給電制御部は、車両が下り坂を走行しているときに、前記モータが発電した回生電力量から前記バッテリへの充電量を減算した残りの電力量を前記電力伝送装置へ給電する、上記（４）に記載の車両の給電制御装置。

本開示によれば、車両が下り坂を走行する際に、バッテリの劣化を抑制することが可能な車両の給電制御装置が提供される。

図１は、非接触給電システムの構成を概略的に示す図である。 図２は、コントローラ及びコントローラに接続された機器の概略的な構成図である。 図３は、ＥＣＵ及びＥＣＵに接続された機器の概略的な構成図である。 図４は、ＥＣＵのプロセッサの機能ブロックを示す模式図である。 図５は、ＥＣＵのプロセッサが行う処理を示すフローチャートである。 図６は、車両が下り坂を走行する様子を示す模式図である。

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

以下、図１～図３を参照して、一実施形態に係る情報送受信システムを有する非接触給電システム１について説明する。

図１は、非接触給電システム１の構成を概略的に示す図である。非接触給電システム１は、地上側電力伝送装置２と、道路１００上の走行する車両３とを有し、地上側電力伝送装置２から車両３へ、または車両３から地上側電力伝送装置２へ、磁界共振結合（磁界共鳴）による非接触電力伝送を行う。特に、本実施形態では、非接触給電システム１は、車両３が走行しているときに、非接触電力伝送を行う。地上側電力伝送装置２は、非接触で送受電するように構成された送受電装置４を有し、車両３は、非接触で送受電装置４との間で送受電するように構成された送受電装置５を有する。図１に示したように、送受電装置４は車両３が走行する道路１００内（地中）に埋め込まれる。

＜地上側電力伝送装置の構成＞
図１に示したように、地上側電力伝送装置２は、送受電装置４に加えて、電源２１及びコントローラ２２を備える。電源２１及びコントローラ２２は、道路１００内に埋め込まれてもよいし、道路１００内とは別の場所（地上を含む）に配置されてもよい。

電源２１は、送受電装置４に電力を供給する。電源２１は、例えば、単層交流電力を供給する商用交流電源である。なお、電源２１は、三相交流電力を供給する交流電源等であってもよいし、燃料電池又は太陽電池のような直流電源であってもよい。

送受電装置４は、送電する場合、電源２１から供給された電力を車両３へ送る。送受電装置４は、整流回路４１、インバータ４２、共振回路４３、整流回路４６、及び充電回路４７を有する。送受電装置４では、電源２１から供給される交流電力が整流回路４１において整流されて直流電流に変換され、この直流電流がインバータ４２において交流電力に変換され、この交流電力が共振回路４３に供給される。

整流回路４１は、電源２１及びインバータ４２に電気的に接続される。整流回路４１は、電源２１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力をインバータ４２に供給する。整流回路４１は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。

インバータ４２は整流回路４１及び共振回路４３に電気的に接続される。インバータ４２は、整流回路４１から供給された直流電力を、電源２１の交流電力よりも高い周波数の交流電力（高周波電力）に変換し、高周波電力を共振回路４３に供給する。

共振回路４３は、コイル４４及びコンデンサ４５から構成される共振器を有する。コイル４４及びコンデンサ４５の各種パラメータ（コイル４４の外径及び内径、コイル４４の巻数、コンデンサ４５の静電容量等）は、共振回路４３の共振周波数が所定の設定値になるように定められる。所定の設定値は、例えば１０ｋＨｚ～１００ＧＨｚであり、好ましくは、非接触電力伝送用の周波数帯域としてＳＡＥ ＴＩＲ Ｊ２９５４規格によって定められた８５ｋＨｚである。

共振回路４３は、コイル４４の中心が車線の中央に位置するように、車両３が通過する車線の中央に配置される。インバータ４２から供給された高周波電力が共振回路４３に印加されると、共振回路４３は、送電するための交流磁界を発生させる。なお、電源２１が直流電源である場合には、整流回路４１は省略されてもよい。

コントローラ２２は、例えば汎用コンピュータであり、地上側電力伝送装置２の各種制御を行う。例えば、コントローラ２２は、送受電装置４のインバータ４２に電気的に接続され、送受電装置４による電力送信を制御すべくインバータ４２を制御する。

図２は、コントローラ２２及びコントローラ２２に接続された機器の概略的な構成図である。コントローラ２２は、通信インターフェース２２１、メモリ２２２及びプロセッサ２２３を備える。通信インターフェース２２１、メモリ２２２及びプロセッサ２２３は信号線を介して互いに接続されている。

通信インターフェース２２１は、地上側電力伝送装置２を構成する各種機器（例えば、インバータ４２、後述する電波検出機７６など）にコントローラ２２を接続するためのインターフェース回路を有する。コントローラ２２は、通信インターフェース２２１を介して他の機器と通信する。

メモリ２２２は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えば、ＲＡＭ）及び不揮発性の半導体メモリ（例えば、ＲＯＭ）を有する。メモリ２２２は、プロセッサ２２３において各種処理を実行するためのコンピュータプログラムや、プロセッサ２２３によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。

プロセッサ２２３は、一つ又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）及びその周辺回路を有する。プロセッサ２２３は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。プロセッサ２２３は、メモリ２２２に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて、各種処理を実行する。

＜車両の構成＞
一方、車両３は、図１に示したように、送受電装置５に加えて、モータ３１、バッテリ３２、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）３３及び電子制御ユニット（ＥＣＵ）３４を備える。本実施形態では、車両３は、モータ３１が車両３を駆動する電動車両（ＥＶ）である。しかしながら、車両３は、モータ３１に加えて内燃機関が車両３を駆動するハイブリッド車両（ＨＶ）であってもよい。

モータ３１は、例えば交流同期モータであり、電動機及び発電機として機能する。モータ３１は、電動機として機能するとき、バッテリ３２に蓄えられた電力を動力源として駆動される。モータ３１の出力は減速機及び車軸を介して車輪３０に伝達される。一方、車両３の減速時には車輪３０の回転によってモータ３１が駆動され、モータ３１は発電機として機能して回生電力を発電する。

バッテリ３２は、充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等から構成される。バッテリ３２は車両３の走行に必要な電力（例えばモータ３１の駆動電力）を蓄える。モータ３１によって発電された回生電力がバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電され、バッテリ３２の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge、以下ＳＯＣとも称する）が回復する。なお、バッテリ３２は、車両３に設けられた充電ポートを介して地上側電力伝送装置２以外の外部電源によっても充電可能であってもよい。

ＰＣＵ３３はバッテリ３２及びモータ３１に電気的に接続される。ＰＣＵ３３は、インバータ、昇圧コンバータ及びＤＣ／ＤＣコンバータを有する。インバータは、バッテリ３２から供給された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ３１に供給する。一方、インバータは、モータ３１によって発電された交流電力（回生電力）を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ３２に供給する。昇圧コンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がモータ３１に供給されるときに、必要に応じてバッテリ３２の電圧を昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータは、バッテリ３２に蓄えられた電力がヘッドライト等の電子機器に供給されるときに、バッテリ３２の電圧を降圧する。

送受電装置５は、送受電装置４から受電し、受電した電力をバッテリ３２に供給する。送受電装置５は、共振回路５１、整流回路５４、充電回路５５、及びインバータ５６を有する。

共振回路５１は、路面との距離が小さくなるように車両３の底部に配置される。本実施形態では、共振回路５１は、車幅方向において車両３の中央に配置される。共振回路５１は、共振回路４３と同様の構成を有し、コイル５２及びコンデンサ５３から構成される共振器を有する。コイル５２及びコンデンサ５３の各種パラメータ（コイル５２の外径及び内径、コイル５２の巻数、コンデンサ５３の静電容量等）は、共振回路５１の共振周波数が共振回路４３の共振周波数と一致するように定められる。なお、共振回路５１の共振周波数と共振回路４３の共振周波数とのずれ量が小さければ、例えば共振回路５１の共振周波数が共振回路４３の共振周波数の±２０％の範囲内であれば、共振回路５１の共振周波数は共振回路４３の共振周波数と必ずしも一致している必要はない。

図１に示したように共振回路５１が共振回路４３と対向しているときに、共振回路４３によって交流磁界が生成されると、交流磁界の振動が、共振回路４３と同一の共振周波数で共鳴する共振回路５１に伝達される。この結果、電磁誘導によって共振回路５１に誘導電流が流れ、誘導電流によって共振回路５１において誘導起電力が発生する。すなわち、共振回路４３は共振回路５１へ送電し、共振回路５１は共振回路４３から受電する。

整流回路５４は共振回路５１及び充電回路５５に電気的に接続される。整流回路５４は、共振回路５１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力を充電回路５５に供給する。整流回路５４は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。

充電回路５５は整流回路５４及びバッテリ３２に電気的に接続される。充電回路５５は、整流回路５４から供給された直流電力をバッテリ３２の電圧レベルに変換してバッテリ３２に供給する。送受電装置４から送電された電力が送受電装置５によってバッテリ３２に供給されると、バッテリ３２が充電される。充電回路５５は例えばＤＣ／ＤＣコンバータである。

ＥＣＵ３４は車両３の各種制御を行う。例えば、ＥＣＵ３４は、送受電装置５の充電回路５５に電気的に接続され、送受電装置４から送信された電力によるバッテリ３２の充電を制御すべく充電回路５５を制御する。また、ＥＣＵ３４は、ＰＣＵ３３に電気的に接続され、バッテリ３２とモータ３１との間の電力の授受を制御すべくＰＣＵ３３を制御する。また、ＥＣＵ３４は、後述する電波信号発信装置６６を含む信号発信装置を制御する。さらに、ＥＣＵ３４は、は、送受電装置５のインバータ５６に電気的に接続され、送受電装置５による電力送信を制御すべくインバータ５６を制御する。

非接触給電システム１は、車両３から地上側電力伝送装置２へ磁界共振結合による非接触電力伝送を行うようにも構成される。車両３から地上側電力伝送装置２へ非接触電力伝送を行う場合、送受電装置５は、バッテリ３２から供給された電力を地上側電力伝送装置２の送受電装置４へ送る。送受電装置５から送受電装置４への電力の伝送は、上述した送受電装置４から送受電装置５への電力の伝送と同様に行われる。このため、車両３の送受電装置５は、送受電装置４におけるインバータ４２と同様の機能を有するインバータ５６を備え、インバータ５６にはバッテリ３２から直流電力が供給される。また、地上側電力伝送装置２の送受電装置４は、送受電装置５における整流回路５４および充電回路５５と同様の機能を有する整流回路４６および充電回路４７を有する。ＥＣＵ３４は、送受電装置５による電力送信を制御すべく送受電装置５を制御する。送受電装置５では、バッテリ３２から供給される直流電流がインバータ５６において交流電力（高周波電力）に変換され、この交流電力が共振回路５１に供給される。インバータ５６から供給された交流電力が共振回路５１に印加されると、共振回路５１は、送電するための交流磁界を発生させる。

共振回路５１が共振回路４３と対向しているときに、共振回路５１によって交流磁界が生成されると、交流磁界の振動が、共振回路５１と同一の共振周波数で共鳴する共振回路４３に伝達される。この結果、電磁誘導によって共振回路４３に誘導電流が流れ、誘導電流によって共振回路４３において誘導起電力が発生する。すなわち、共振回路５１は共振回路４３へ送電し、共振回路４３は共振回路５１から受電する。整流回路４６は、共振回路４３から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する。なお、地上側電力伝送装置２が充電可能な二次電池２３を有している場合、共振回路４３が受電した電力は二次電池２３に充電されてもよい。この場合、充電回路４７は、整流回路４６から供給された直流電力を二次電池２３の電圧レベルに変換して二次電池２３に供給する。

二次電池２３に充電された電力は、必要に応じて、地上側電力伝送装置２の送受電装置４から車両３の送受電装置５に送られてもよい。この場合、インバータ４２は、二次電池２３から供給された直流電力を交流電力（高周波電力）に変換し、変換した高周波電力を共振回路４３に供給する。また、二次電池２３には、外部から電力が供給されてもよい。更に、二次電池２３に充電された電力は、外部電源（商用交流電源）の周波数の交流に変換されて外部（例えば、電力会社など）へ送られてもよい。

図３は、ＥＣＵ３４及びＥＣＵ３４に接続された機器の概略的な構成図である。ＥＣＵ３４は、通信インターフェース３４１、メモリ３４２及びプロセッサ３４３を有する。通信インターフェース３４１、メモリ３４２及びプロセッサ３４３は信号線を介して互いに接続されている。

通信インターフェース３４１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ネットワークにＥＣＵ３４を接続するためのインターフェース回路を有する。ＥＣＵ３４は、通信インターフェース３４１を介して他の機器と通信する。

メモリ３４２は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えば、ＲＡＭ）及び不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＯＭ）を有する。メモリ３４２は、プロセッサ３４３において各種処理を実行するためのコンピュータプログラムや、プロセッサ３４３によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。

プロセッサ３４３は、一つ又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有する。プロセッサ３４３は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。プロセッサ３４３は、メモリ３４２に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて、各種処理を実行する。

また、図３に示したように、車両３は、ＧＮＳＳ受信機３５、ストレージ装置３６、複数のセンサ３７、通信モジュール３８、及びナビゲーション装置３９を更に備える。ＧＮＳＳ受信機３５、ストレージ装置３６、センサ３７、通信モジュール３８、及びナビゲーション装置３９はＥＣＵ３４に電気的に接続される。

ＧＮＳＳ受信機３５は、複数（例えば３つ以上）の測位衛星から得られる測位情報に基づいて、車両３の現在位置（例えば車両３の緯度及び経度）を検出する。具体的には、ＧＮＳＳ受信機３５は、複数の測位衛星を捕捉し、測位衛星から発信された電波を受信する。そして、ＧＮＳＳ受信機３５は、電波の発信時刻と受信時刻との差に基づいて測位衛星までの距離を算出し、測位衛星までの距離及び測位衛星の位置（軌道情報）に基づいて車両３の現在位置を検出する。ＧＮＳＳ受信機３５の出力、すなわちＧＮＳＳ受信機３５によって検出された車両３の現在位置はＥＣＵ３４に送信される。このＧＮＳＳ受信機３５として、例えば、ＧＰＳ受信機が用いられる。

ストレージ装置３６は、データを記憶する。ストレージ装置３６は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）又は光記録媒体を備える。本実施形態では、ストレージ装置３６は、地図情報を記憶する。地図情報には、道路に関する情報に加えて、地上側電力伝送装置２の設置位置及び種類、並びに地上側電力伝送装置２の周りの外部環境（例えば、地上側電力伝送装置２が設けられた道路の舗装の種類など）に関する情報等が含まれる。また、道路に関する情報には、道路の勾配、道路上の任意の地点の標高、下り坂の始点位置、および下り坂の終点位置など、下り坂に関する情報が含まれる。ＥＣＵ３４はストレージ装置３６から地図情報を取得する。なお、ストレージ装置が車両３の外部（例えばサーバ等）に設けられ、ＥＣＵ３４は通信モジュール３８を介して車両３の外部から地図情報を取得してもよい。

センサ３７は、車両３の状態及び車両３の周辺における外部環境を検出する。本実施形態では、センサ３７は、車両３の状態を検出するセンサとして、例えば、車両３の速度を検出する速度センサを含む。また、センサ３７は、バッテリ３２の端子間電流を検出する電流センサ、バッテリ３２の端子間電圧を検出する電圧センサを含む。これらセンサ３７の出力は、ＥＣＵ３４に入力される。

通信モジュール３８は、車両３と車両３の外部のサーバ（図示せず）との広域通信を可能とする機器であり、例えば、データ通信モジュール（ＤＣＭ：Data Communication Module）である。広域通信は、通信距離が１０メートル程度から１０キロメートル程度である通信であり、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）等が用いられる。

ナビゲーション装置３９は、地図情報を用いて、車両３の現在地から移動目的地までの走行予定ルートを、ダイクストラ法といった所定の経路探索手法に従って求める。

なお、地図情報は、外部のサーバ側のストレージ装置に記憶されていてもよい。この場合、車両３のＥＣＵ３４は、通信モジュール３８を介した広域通信によりサーバから地図情報を取得してもよい。同様に、車両３と地上側電力伝送装置２とが広域通信可能な場合、地図情報は、地上側電力伝送装置２のメモリ２２２などの記憶装置に記憶されていてもよく、ＥＣＵ３４は、通信モジュール３８を介した広域通信により地上側電力伝送装置２から地図情報を取得してもよい。

＜信号送受信システムの構成＞
上述したように、非接触給電システム１は、送受電装置４の共振回路４３において発生させた交流磁界を介して、地上側電力伝送装置２から車両３に電力を伝送する。また、非接触給電システム１は、送受電装置５の共振回路５１において発生させた交流磁界を介して車両３から地上側電力伝送装置２に電力を伝送する。このような非接触電力伝送を行うには、走行中の車両３から地上側電力伝送装置２へ、車両識別情報や給電量などの車両に関する情報（以下、「車両情報」という）を送信し、地上側電力伝送装置２はこの車両情報に基づいて送受電装置４を制御することが行われる。このため、本実施形態の非接触給電システム１は、車両３から地上側電力伝送装置２へ車両情報を含む信号を送信する信号送受信システムを有する。

信号送受信システムは、車両３から地上側電力伝送装置２へ車両情報を含む信号を無線で発信する信号発信装置６と、信号発信装置６から発信された信号を検出する信号検出装置７とを有する。本実施形態では、信号発信装置６は、電波を利用して地上側電力伝送装置２へ向けて信号を発信する電波信号発信装置６６と、電波信号発信装置６６を制御するＥＣＵ３４とを含む。信号検出装置７は、電波信号発信装置６６によって発信された信号を含む電波を検出する電波検出機７６と、電波検出機７６に接続されたコントローラ２２とを含む。

信号発信装置６の電波信号発信装置６６は、電波により、地上側電力伝送装置２へ車両３の車両情報を送信する。電波信号発信装置６６は、交流電流発生回路６７及びアンテナ６８を備える。

交流電流発生回路６７は、バッテリ３２及びアンテナ６８に電気的に接続される。交流電流発生回路６７は、交流電流を発生させ、交流電流をアンテナ６８に供給する。例えば、交流電流発生回路６７は、発振回路、変調回路及び増幅器を有する。発振回路は、搬送波を生成し、変調回路は送信すべき車両情報に応じて搬送波を変調し、増幅器は変調された交流電流を増幅する。

アンテナ６８は、本実施形態では、路面との距離が小さくなるように車両３の底部に配置される。本実施形態では、アンテナ６８は、車幅方向において車両３の中央に配置され、車両３の前後方向において共振回路５１よりも前方に配置される。なお、アンテナ６８は、車両３の前後方向において共振回路５１と同一の位置又は共振回路５１よりも後方に配置されてもよい。また、アンテナ６８は、車両３が地上側電力伝送装置２に近づいたときにのみ地上側電力伝送装置２のアンテナ７７へ電波を送信することができれば、車両３の底部以外に配置されてもよい。

アンテナ６８は、交流電流発生回路６７に電気的に接続され、アンテナ６８には、交流電流発生回路６７において発生された交流電流が供給される。アンテナ６８は、交流電流発生回路６７から交流電流が供給されると、変調された交流電流に応じた、情報発信用の電波を発生させる。発生される電波の周波数は、例えば、数百ｋＨｚ～数ＧＨｚである。

信号検出装置７の電波検出機７６は、電波信号発信装置６６から発信される特定の周波数の電波を検出する。電波検出機７６は、送受電装置４が設けられた道路において、車両３の進行方向において送受電装置４の共振回路４３よりも手前に配置され、車両３が通過する車線の中央に配置される。電波検出機７６は地中（路面の下）又は路面の上に配置される。電波検出機７６の周囲の車両３から情報送信用の電波が発せられると、電波検出機７６は情報送信用の電波を検出する。

電波検出機７６は、アンテナ７７、増幅器及び復調回路を有する。アンテナ７７は、アンテナ７７の周りを飛び交う電波を電気信号波に変換する。増幅器は、アンテナ７７で変換された信号波を増幅する。復調回路は、増幅器で増幅された信号波からこの信号波にのせられた情報、具体的には車両情報を取り出す。

電波検出機７６はコントローラ２２に電気的に接続され、電波検出機７６の出力はコントローラ２２に送信される。コントローラ２２は、電波検出機７６の出力に基づいて車両３から送信された車両情報を取得し、この車両情報に基づいて地上側電力伝送装置２を制御する。すなわち、コントローラ２２は、アンテナ６８から発せられた電波を検出することによって、車両３から送信された車両情報を取得する。

特に、本実施形態では、電波信号発信装置６６及び電波検出機７６は、通信距離が１０メートル未満の狭域通信を行うように構成される。狭域通信としては、通信距離が短い種々の近距離無線通信を用いることができ、例えば、ＩＥＥＥ、ＩＳＯ、ＩＥＣ等によって策定された任意の通信規格（例えば、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標））に準拠した通信が用いられる。また、狭域通信を行うための技術としては、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、ＤＳＲＣ（dedicated Short Range Communication）等が用いられる。

以上のように、本実施形態に係る信号送受信システムは、電波信号発信装置６６及び電波検出機７６により電波を利用して車両情報を含む信号を送受信する方法により、車両３から地上側電力伝送装置２へ車両情報を送信することができる。電波を利用した信号の送受信は、比較的高い周波数の電波によって行われる。したがって、電波を介して伝達することができる情報量は多い。また、電波を利用した信号の送受信では、電波の周波数が高いほど、電波を介して単位時間に伝達することができる情報量が多くなる。したがって、多くの情報を伝達するという観点からは、高周波の電波を利用して信号の送受信を行うことが好ましい。

＜下り坂におけるＳＯＣ制御＞
ところで、車両３が下り坂を走行する際には、車輪３０の回転によってモータ３１が駆動され、モータ３１は発電機として機能して回生電力を発電する。これにより、バッテリ３２はモータ３１が発電した電力により回生充電され、バッテリ３２のＳＯＣが高い状態となる。特に、下り坂が比較的長く続く場合は、バッテリ３２のＳＯＣを十分に高くしてバッテリ３２を満充電状態にすることも可能となる。

一方、前述したように、車両３が下り坂を走行する際には、バッテリ３２が回生充電されることによって、バッテリ３２のＳＯＣが、電池特性上、好ましくない値に維持される場合がある。例えば、バッテリ３２のＳＯＣがある閾値（例えば、８０％）を超えた状態が長時間維持されると、バッテリ３２の劣化が進んでしまう場合がある。

本実施形態では、下り坂の走行時におけるバッテリ３２の劣化を抑制するため、バッテリ３２のＳＯＣに閾値が設定される。そして、車両３が下り坂を走行する場合に、回生充電によりバッテリ３２のＳＯＣが閾値を超える場合は、下り坂に設けられた地上側電力伝送装置２へ車両３から無線電力伝送を行うことで、ＳＯＣが閾値を超えてしまうことを抑制する。これにより、バッテリ３２のＳＯＣが、電池特性上、好ましくない値に維持されることがなく、バッテリ３２の劣化が抑制される。

より具体的には、下り坂でバッテリ３２のＳＯＣが低く維持される時間が長くなるように、下り坂の序盤で車両３から地上側電力伝送装置２への無線電力伝送を開始する。これにより、下り坂を走行中に、バッテリ３２のＳＯＣが閾値以下に維持される時間を長くすることができるので、バッテリ３２の劣化が抑制される。

一方、車両３が下り坂の終点に近づくにつれ、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量は少なくなる。下り坂の終点では、バッテリ３２を満充電状態にしておくことが好ましいため、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量が、バッテリ３２に充電することが可能なバッテリ３２の空き容量に達するタイミングまでは車両３から地上側電力伝送装置２への無線電力伝送を行い、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量がバッテリ３２の空き容量を下回ると、車両３から地上側電力伝送装置２への無線電力伝送を停止させる。これにより、下り坂の終点でバッテリ３２がほぼ満充電状態となる。

下り坂を通過した後は、車両３の運転に応じてバッテリ３２の電力が消費され、バッテリ３２のＳＯＣは低下していく。バッテリ３２のＳＯＣが低下すると、車両３が地上側電力伝送装置２の上を通過するタイミングで、地上側電力伝送装置２から車両３へ無線電力伝送を行う必要が生じる。しかし、無線電力伝送によりバッテリ３２を充電する際の送電効率は、回生充電によりバッテリ３２を充電する際の効率よりも一般的に低いため、エネルギー効率の観点からは、下り坂を通過するまでの間に回生充電によりバッテリ３２を充電しておくことが好ましい。本実施形態では、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量がバッテリ３２の空き容量を下回ると、車両３から地上側電力伝送装置２への無線電力伝送を停止させるため、回生充電により下り坂の終点でバッテリ３２を満充電状態にしておくことができ、エネルギー効率が高められる。

図４は、以上のような車両制御を行うためのＥＣＵ３４のプロセッサ３４３の機能ブロックを示す模式図である。ＥＣＵ３４のプロセッサ３４３は、車両の給電制御装置の一態様であり、下り坂判定部３４３ａと、車両位置判定部３４３ｂと、回生電力量取得部３４３ｃと、回生充電部３４３ｄと、ＳＯＣ取得部３４３ｅと、回生電力量予測部３４３ｆと、給電制御部３４３ｇと、を有している。プロセッサ３４３が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ３４３上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。つまり、プロセッサ３４３が有するこれらの各部は、プロセッサ３４３とこれを機能させるためのプログラム（ソフトウェア）から構成される。また、そのプログラムは、ＥＣＵ３４が備えるメモリ３４２または外部から接続される記録媒体に記録されていてもよい。あるいは、プロセッサ３４３が有するこれらの各部は、プロセッサ３４３に設けられる専用の演算回路であってもよい。

プロセッサ３４３の下り坂判定部３４３ａは、ナビゲーション装置３９が求めた車両３の走行予定ルートに基づいて、地図情報から走行予定ルートの勾配を取得し、走行予定ルートに下り坂があるか否かを判定する。なお、車両３の現在地から移動目的地までの走行予定ルートは、ダイクストラ法といった所定の経路探索手法に従って、プロセッサ３４３の下り坂判定部３４３ａが求めてもよい。この場合、車両３はナビゲーション装置３９を備えていなくてもよい。

プロセッサ３４３の車両位置判定部３４３ｂは、車両３の現在位置と、走行予定ルートに含まれる下り坂の始点位置とに基づいて、車両３が下り坂の始点に到達したか否かを判定する。

プロセッサ３４３の回生電力量取得部３４３ｃは、車両３が下り坂を走行しているときにモータ３１が発電した回生電力量を取得する。回生電力量取得部３４３ｃは、モータ３１の電圧値、電流値に基づいてモータ３１が発電した回生電力量を取得してもよい。

プロセッサ３４３の回生充電部３４３ｄは、車両３が下り坂を走行しているときに、モータ３１が発電した回生電力をバッテリ３２に充電させる。具体的には、回生充電部３４３ｄは、モータ３１が発電した回生電力をバッテリ３２に回生充電させるため、ＰＣＵ３３を制御する。回生充電部３４３ｄは、車両３が下り坂を走行しているときにバッテリのＳＯＣが閾値を超えると、バッテリ３２へ充電させないようにしてもよい。一方、回生充電部３４３ｄは、バッテリ３２のＳＯＣに基づいて、ＳＯＣが所定の範囲内（例えば、３０～６０％）となるように、モータ３１が発電した回生電力量の少なくとも一部をバッテリ３２に充電させてもよい。

プロセッサ３４３のＳＯＣ取得部３４３ｅは、センサ３７が検出したバッテリ３２の端子間電流、端子間電圧に基づいてバッテリ３２のＳＯＣを取得する。

プロセッサ３４３の回生電力量予測部３４３ｆは、地図情報に基づいて、車両３が下り坂の終点まで走行する間にモータ３１が発電する回生電力量を予測する。ここで、車両３が下り坂の終点まで走行する間にモータ３１が発電する回生電力量は、理論上は車両３の位置エネルギーが電力量に変換されたものと考えることができる。したがって、回生電力量予測部３４３ｆは、車両３の現在位置と下り坂の終点との間の標高差に基づいて、例えば標高差とモータ３１が発電する回生電力量との関係を規定したマップから、車両３が下り坂の終点まで走行する間にモータ３１が発電する回生電力量を予測してもよい。

プロセッサ３４３の給電制御部３４３ｇは、車両３が下り坂を走行しているときに、バッテリ３２のＳＯＣに基づいて地上側電力伝送装置２への給電を制御する。具体的には、給電制御部３４３ｇは、車両３が下り坂を走行しているときに、バッテリ３２のＳＯＣが所定の閾値を超えると、地上側電力伝送装置２へ無線電力伝送により給電を行う。

また、給電制御部３４３ｇは、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量がバッテリ３２の空き容量以下に設定された所定値未満になると、バッテリ３２のＳＯＣが所定の閾値を超える場合であっても、車両３から地上側電力伝送装置２への給電を停止する。給電制御部３４３ｇは、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量がバッテリ３２の空き容量未満になると、車両３から地上側電力伝送装置２への給電を停止してもよい。

給電制御部３４３ｇは、車両３が下り坂を走行しているときにモータ３１が発電した回生電力の一部または全部を地上側電力伝送装置２へ給電してもよい。なお、車両３が下り坂を走行しているときにモータ３１が発電した回生電力の全てを地上側電力伝送装置２へ給電する場合、基本的にはバッテリ３２への充電は行われない。給電制御部３４３ｇは、車両３が下り坂を走行しているときに、モータ３１が発電した回生電力量からバッテリ３２への充電量を減算した残りの電力量を地上側電力伝送装置２へ給電してもよい。

なお、給電制御部３４３ｇは、ＧＮＳＳ受信機３５によって検出された車両３の現在位置と、ストレージ装置３６に記憶された地上側電力伝送装置２の設置位置に基づいて、車両３の現在位置と地上側電力伝送装置２の設置位置との距離が所定値以下となったときに給電を行ってもよい。これにより、例えば下り坂に地上側電力伝送装置２が設けられていない区間があるときに、その区間で給電の動作が行われることが抑制される。

図５は、ＥＣＵ３４のプロセッサ３４３が行う処理を示すフローチャートである。図５の処理は、プロセッサ３４３により所定の制御周期毎に行われる。先ず、下り坂判定部３４３ａが、ナビゲーション装置３９が求めた車両３の走行予定ルートに基づいて、地図情報から走行予定ルートの勾配を取得し（ステップＳ１０）、走行予定ルートに下り坂があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２で走行予定ルートに下り坂がある場合、車両位置判定部３４３ｂが、車両３が下り坂の始点に到達したか否かを判定する（ステップＳ１４）。一方、ステップＳ１２で走行予定ルートに下り坂がない場合、ステップＳ１０へ戻る。

ステップＳ１４で車両３が下り坂の始点に到達した場合、回生充電部３４３ｄが、モータ３１が発電した回生電力をバッテリ３２に充電させる回生充電を開始する（ステップＳ１６）。一方、ステップＳ１４で車両３が下り坂の始点に到達していない場合、ステップＳ１４で待機する。

ステップＳ１６の後、ＳＯＣ取得部３４３ｅが、バッテリ３２の現在のＳＯＣを取得する（ステップＳ１８）。次に、現在のＳＯＣが所定の閾値ＴＨよりも大きいか否か、すなわちＳＯＣ＞ＴＨであるか否かが判定され（ステップＳ２０）、ＳＯＣ＞ＴＨの場合、給電制御部３４３ｇが、車両３から地上側電力伝送装置２への給電を行う（ステップＳ２２）。一方、ＳＯＣ≦ＴＨの場合、ステップＳ１８に戻る。

ステップＳ２２の後、回生電力量予測部３４３ｆが、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量Ｐを予測する（ステップＳ２４）。次に、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量Ｐがバッテリ３２の空き容量未満であるか否かが判定され（ステップＳ２６）、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量Ｐがバッテリ３２の空き容量未満の場合、給電制御部３４３ｇが、車両３から地上側電力伝送装置２への給電を停止する（ステップＳ２８）。ステップＳ２８の後、本制御周期における処理が終了する。

一方、ステップＳ２８において、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量Ｐがバッテリ３２の空き容量以上の場合、ステップＳ２２へ戻り、車両３から地上側電力伝送装置２への給電を引き続き行う。

図６は、車両３が下り坂１２０を走行する様子を示す模式図である。図５で説明したように、車両３が下り坂１２０の始点１４０に到達すると回生充電が開始され、バッテリ３２のＳＯＣが所定の閾値ＴＨよりも大きい場合は地上側電力伝送装置２への給電が行われる。

また、車両３が下り坂の終点に近づくにつれ、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量Ｐは少なくなる。図６に示す車両３の位置ｐ１は、回生電力量Ｐがバッテリ３２の空き容量に到達した車両位置を示しており、位置ｐ１を過ぎると車両３から地上側電力伝送装置２への給電が停止される。

位置ｐ１では、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量Ｐがバッテリ３２の空き容量に到達するため、車両３から地上側電力伝送装置２への給電を停止すると、車両３が下り坂の終点１５０に到達したときに、バッテリ３２はほぼフル充電状態となる。したがって、車両３は、バッテリ３２をフル充電にした状態で、平地１３０の走行を開始することができる。

また、上述したように、下り坂の終点までにモータ３１が発電する回生電力量がバッテリ３２の空き容量以下に設定された所定値未満になると、車両３から地上側電力伝送装置２への給電が停止されてもよい。この場合、車両３が下り坂の終点１５０に到達したときに、バッテリ３２のＳＯＣはフル充電状態よりも小さな値となる場合がある。この場合においても、車両３は、バッテリ３２のＳＯＣはフル充電には満たないが、バッテリ３２が十分に充電された状態で、平地１３０の走行を開始することができる。

なお、図６では、下り坂１２０に部分的に地上側電力伝送装置２が設けられた例が示されているが、地上側電力伝送装置２は下り坂１２０の全域に渡って設けられていてもよい。また、下り坂１２０は、始点１４０と終点１５０の間に標高差があり、全体として下り坂になっていればよく、下り坂１２０の途中に平地または登り坂があってもよい。

以上説明したように本実施形態によれば、車両３が下り坂を走行しているときに、バッテリ３２のＳＯＣが閾値を超えることが抑制されるので、バッテリ３２の劣化が抑制される。

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。

１ 非接触給電システム
２ 地上側電力伝送装置
３ 車両
３２ バッテリ
１００ 道路
３４３ プロセッサ
３４３ｄ 回生充電部
３４３ｅ ＳＯＣ取得部
３４３ｆ 回生電力量予測部
３４３ｇ 給電制御部

Claims (5)

1. 道路に備えられた電力伝送装置との間で無線電力伝送を行う車両の該電力伝送装置への給電を制御する装置であって、
   車両のバッテリの充電率を取得する充電率取得部と、
   車両が下り坂を走行しているときに、車両を駆動するモータが発電した回生電力をバッテリに充電させる回生充電部と、
   車両が下り坂を走行しているときに、前記バッテリの前記充電率に基づいて前記電力伝送装置への給電を制御する給電制御部と、
   を備える、車両の給電制御装置。
2. 前記給電制御部は、車両が下り坂を走行しているときに、前記バッテリの前記充電率が所定の閾値を超えると、前記電力伝送装置への給電を行う、請求項１に記載の車両の給電制御装置。
3. 車両が下り坂の終点まで走行する間に前記モータが発電する回生電力量を予測する回生電力量予測部を備え、
   前記給電制御部は、下り坂の終点までに前記モータが発電する前記回生電力量が前記バッテリの空き容量以下に設定された所定値未満になると、前記バッテリの前記充電率が前記所定の閾値を超える場合であっても、前記電力伝送装置への給電を停止する、請求項２に記載の車両の給電制御装置。
4. 前記回生充電部は、車両が下り坂を走行しているときに、前記バッテリの前記充電率が所定範囲となるように、前記モータが発電した回生電力の少なくとも一部を前記バッテリに充電させる、請求項１～３のいずれか１項に記載の車両の給電制御装置。
5. 前記給電制御部は、車両が下り坂を走行しているときに、前記モータが発電した回生電力量から前記バッテリへの充電量を減算した残りの電力量を前記電力伝送装置へ給電する、請求項４に記載の車両の給電制御装置。

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