JP2023042858A - 充電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】充電装置に異常が発生しているのか否かの判定を低コストで実現し得る技術を提供すること。【解決手段】充電システムを開示する。充電システムは、複数の電力供給セグメントを有し、前記複数の電力供給セグメントの各々が、近接した電動車両へ充電電力を非接触で供給する充電装置と、前記充電装置を管理するとともに、前記電動車両と通信可能な管理装置と、を備える。前記電動車両は、前記複数の電力供給セグメントの各々について、前記電力供給セグメントによる電力供給に異常を検出したときに、前記電力供給セグメントに対応する特定情報を含む異常信号を前記管理装置へ送信する。前記管理装置は、前記複数の電力供給セグメントのいずれかについて、前記特定情報を含む異常信号を複数の電動車両から受信したときに、当該電力供給セグメントに異常が発生していると判定する。【選択図】図４

Description

本明細書が開示する技術は、電動車両の充電システムに関する。
特許文献１には、道路側の走行中給電システムと、車両側の走行中受電システムと、を備える非接触給電システムが開示されている。走行中給電システムは、複数の電力供給セグメントを備える。電力供給セグメントは、給電に関与するセグメント中の各回路の電流、電圧（以下では「電気特性」と記載する）を取得する電気特性取得部と、取得した電気特性を用いて、セグメントの電気特性が異常値であるのか否かを判定する異常判定部と、を備える。
特開２０２０－１７８４７１号公報
特許文献１の技術では、電力供給セグメントに異常が生じているのか否かを判定するために、複数の電力供給セグメントのそれぞれに異常判定部を設ける必要がある。本明細書では、充電装置に異常が発生しているのか否かの判定を低コストで実現し得る技術を提供する。
本明細書は、充電システムを開示する。充電システムは、複数の電力供給セグメントを有し、前記複数の電力供給セグメントの各々が、近接した電動車両へ充電電力を非接触で供給する充電装置と、前記充電装置を管理するとともに、前記電動車両と通信可能な管理装置と、を備える。前記電動車両は、前記複数の電力供給セグメントの各々について、前記電力供給セグメントによる電力供給に異常を検出したときに、前記電力供給セグメントに対応する特定情報を含む異常信号を前記管理装置へ送信する。前記管理装置は、前記複数の電力供給セグメントのいずれかについて、前記特定情報を含む異常信号を複数の電動車両から受信したときに、当該電力供給セグメントに異常が発生していると判定する。
上記の構成によると、電動車両は、複数の電力供給セグメントの各々について、電力供給セグメントによる電力供給に異常を検出したときに、電力供給セグメントに対応する特定情報を含む異常信号を管理装置に送信する。管理装置は、複数の電力供給セグメントのいずれかについて、特定情報を含む異常信号を複数の電動車両から受信したときに、当該電力供給セグメントに異常が発生していると判断する。このように、充電システムは、各々の電力供給セグメントに、異常が発生しているのか否かを判定するための異常判定装置（例えばセンサ）を電力供給セグメントに設けなくても、電力供給セグメントに異常が発生しているのか否かを判定することができる。即ち、各々の電力供給セグメントに異常判定装置を設ける必要がないので、電力供給セグメントに異常が発生しているのか否かの判定を低コストで実現することができる。
なお、電動車両が電力供給セグメントによる電力供給に異常を検出するのは、当該電力供給セグメントに異常が発生している場合に加えて、電動車両自体に異常が発生している場合も想定される。そのことから仮に、１台の電動車両のみから異常信号を受信しただけでは、電動車両に異常が発生しているのか、電力供給セグメントに異常が発生しているのか、を特定することは難しい。この点に関して、上記の構成によると、管理装置は、複数の電力供給セグメントのいずれかについて、複数の電動車両から異常信号を受信する場合に、当該電力供給セグメントに異常が発生していると判定するので、当該判定の信頼性を高めることができる。
本技術の一実施形態では、電動車両は、電力供給セグメントに要求した要求電力と、電力供給セグメントから受電した受電電力と、の差分が所定値以上である場合、又は、電力供給セグメントから電力が受電されない場合に、異常情報を管理装置に送信してもよい。
電力供給セグメントへの要求電力と電力供給セグメントからの受電電力との差分が所定値以上である場合、又は、電力供給セグメントから電力が受電されない場合には、電動車両及び当該電力供給セグメントの少なくともいずれか一方に異常が発生している可能性が高い。上記の構成によると、電動車両は、電動車両及び当該電力供給セグメントの少なくともいずれか一方に異常が発生している可能性が高い場合に、異常信号を管理装置に送信することができる。
本技術の一実施形態では、特定情報は、電力供給セグメントが配置された位置に対応する位置情報であってもよい。特に、位置情報は、電動車両によって電力供給セグメントによる電力供給に異常が検出されたときの、電動車両の位置を示す情報であってもよい。上記の構成によると、異常信号を受信した管理装置は、位置情報を利用して、異常が発生している可能性のある電力供給セグメントを適切に特定することができる。
本技術の一実施形態では、特定情報は、電力供給セグメント毎に固有に付与される固有情報であってもよい。上記の構成によると、異常信号を受信した管理装置は、固有情報を利用して、異常が発生している可能性のある電力供給セグメントを適切に特定することができる。
本技術の一実施形態では、複数の電力供給セグメントは、電動車両が走行する経路に沿って配置されてもよい。特に、複数の電力供給セグメントは、電動車両が走行する路面に埋設されたコイルであってもよい。上記の構成によると、電動車両は、走行するときに、路面に埋設されたコイルに近接することによって、コイルから充電電力の供給を受けることができる。このように、電動車両は、電動車両の走行中に、コイルから充電電力の供給を受けることができる。
充電システムの概略を示す。 電動車両及び充電装置の概略的な回路図を示す。 電動車両によって実行される処理のフローチャートを示す。 管理装置によって実行される処理のフローチャートを示す。
（第１実施例）
図面を参照して、第１実施例の充電システム２を説明する。本実施例の充電システム２は、路面を走行する複数の電動車両１０を充電するためのシステムである。図１に示されるように、充電システム２は、充電装置２０と管理装置４０とを備える。充電装置２０は、等間隔で配置された複数の路面側コイル２２ａ～２２ｄを備える。以下では、各路面側コイル２２ａ～２２ｄを特に区別しないときには、単に「路面側コイル２２」と記載する。路面側コイル２２は、電動車両１０が走行する路面に埋設されている。なお、図面では４つ路面側コイル２２ａ～２２ｄが図示されているが、路面側コイル２２の個数は、４つ未満であってもよいし、５つ以上であってもよい。また、路面側コイル２２が配置される間隔は、等間隔でなくてもよい。
充電装置２０は、路面側コイル２２が埋設された路面を電動車両１０が走行する際に、当該電動車両１０へ充電電力を非接触で供給する。具体的には、電動車両１０が当該路面を走行すると、複数の路面側コイル２２ａ～２２ｄに対して、電動車両１０は順に近接していく。各々の路面側コイル２２ａ～２２ｄは、電動車両１０が近接したときに、電動車両１０へ充電電力を非接触で供給する。即ち、電動車両１０には、複数の路面側コイル２２ａ～２２ｄから順に充電電力が供給される。
電動車両１０は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車等の、電気を動力として走行可能な車両である。図１及び図２に示されるように、電動車両１０は、車両側コイル１２と、バッテリ１３と、電力変換装置１４と、走行用のモータ１５と、コントローラ１６と、通信インターフェース１８と、を備える。
バッテリ１３は、電力変換装置１４を介してモータ１５に接続されている。バッテリ１３から出力される直流電力は、電力変換装置１４によって交流電力に変換され、モータ１５に供給される。モータ１５は、電動車両１０の車輪を駆動し、それによって電動車両１０は走行する。また、電力変換装置１４は、モータ１５によって発電された電力（回生電力）を変換して、バッテリ１３に供給することも可能である。
バッテリ１３は、例えばリチウムイオンバッテリ等の二次電池である。バッテリ１３の出力電圧は、例えば２００ボルトである。電力変換装置１４は、不図示の電圧コンバータ回路、インバータ回路等を備える。電圧コンバータ回路、インバータ回路等を含む電力変換装置１４の動作についてはよく知られているので、その詳細な説明を省略する。モータ１５は、例えば三相交流モータである。
車両側コイル１２は、電力変換装置１４を介してバッテリ１３に接続されている。車両側コイル１２は、電動車両１０が路面側コイル２２に近接すると、当該路面側コイル２２から充電電力を受電する。具体的には、路面側コイル２２には交流電流が流れており、電動車両１０が路面側コイル２２に近接すると、磁気共鳴によって、車両側コイル１２にも交流電力が流れる。即ち、路面側コイル２２から車両側コイル１２へ充電電力が非接触で供給される。当該充電電力が電力変換装置１４で変換され、バッテリ１３に供給されることによって、バッテリ１３が充電される。なお、路面側コイル２２から車両側コイル１２に非接触で充電電力が供給される方法は、上記の磁気共鳴に限定されず、例えば、電磁誘導によって、路面側コイル２２から車両側コイル１２に非接触で充電電力が供給されてもよい。
コントローラ１６は、電動車両１０が路面を走行する際に、各路面側コイル２２に要求する要求電力を算出する。要求電力は、例えば、バッテリ１３の出力電圧等に基づいて算出されてもよいし、予めコントローラ１６に記憶されていてもよい。要求電力は、通信インターフェース１８を介して管理装置４０に送信される。また、コントローラ１６は、車両側コイル１２から、車両側コイル１２が路面側コイル２２から受電した受電電力を取得する。そして、コントローラ１６は、要求電力と受電電力との差分を算出する。当該差分は、路面側コイル２２による電力供給に異常が発生しているのか否かの検出に利用される。
また、電動車両１０は、通信インターフェース１８を介して、管理装置４０と通信可能に構成されている。特に、電動車両１０は、路面側コイル２２からの電力供給に異常を検出する場合に、通信インターフェース１８を介して、異常信号を管理装置４０に送信する。
充電装置２０は、さらに、送電回路２４を備える。送電回路２４は、電動車両１０に充電電力を供給するための電力を路面側コイル２２に供給するための回路である。送電回路２４は、図２に示されるように、外部の交流電源３０に接続されている。図示省略しているが、送電回路２４は、交流電源３０から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータ回路と、変換された直流電力を降圧する降圧コンバータ回路と、降圧された直流電力を所望の周波数の交流電力に変換するインバータ回路と、を備える。上記のインバータ回路は、路面側コイル２２毎に設けられている。即ち、送電回路２４は、外部の交流電源３０から供給される交流電力を変換して、所望の周波数に変換された交流電力を路面側コイル２２に供給する。
ここでいう外部の交流電源３０は、例えば商用交流電源（一般送配電事業者による電力系統）であってもよいし、風力その他の再生可能エネルギーによる発電装置であってもよい。あるいは、充電装置２０は、外部の交流電源３０に代えて、外部の直流電源から電力供給を受けてもよく、その直流電源としては、例えば太陽光発電システムや燃料電池システムが挙げられる。
また、送電回路２４は、管理装置４０と通信可能に構成されている。送電回路２４は、管理装置４０から、管理装置４０が電動車両１０から受信済みの要求電力を受信する。そして、送電回路２４は、管理装置４０から受信された要求電力に基づいて、外部の交流電源３０から供給される電力を変換して、路面側コイル２２に供給する。
管理装置４０は、充電装置２０を管理するとともに、電動車両１０と通信可能に構成されている。管理装置４０は、コントローラ４２を備える。コントローラ４２は、テーブル４４を記憶する。
テーブル４４は、複数の路面側コイル２２のそれぞれについて、路面側コイル２２毎に、異常信号が受信された回数をカウントするテーブルである。テーブル４４のコイル「ａ」は、図１の路面側コイル２２ａに対応する。同様に、テーブル４４のコイル「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」は、それぞれ、図１の路面側コイル２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに対応する。
続いて、図３を参照して、電動車両１０によって実行される処理を説明する。図３の処理は、電動車両１０の走行中に電動車両１０のコントローラ１６によって実行される。以下では、理解の容易化のために、コントローラ１６を主体として記載せずに、電動車両１０を主体として記載する。
Ｓ１０では、電動車両１０は、路面側コイル２２を通過することを監視する。例えば、電動車両１０は、路面側コイル２２の位置（例えば経度と緯度との組合せ）を記憶している。電動車両１０は、記憶済みの路面側コイル２２の位置を通過したと判断する場合に、Ｓ１０でＹＥＳと判断し、Ｓ１２に進む。なお、電動車両１０が路面側コイル２２を通過することを監視する処理は、上記の形態に限定されない。例えば、路面側コイル２２は、電動車両１０が路面側コイル２２を通過する際に、その旨を示す信号を当該電動車両１０に送信するように構成されていてもよい。電動車両１０は、路面側コイル２２から当該信号を受信する場合に、Ｓ１０でＹＥＳと判断してもよい。
Ｓ１２では、電動車両１０は、要求電力と受電電力との差分が所定値以上であるか、又は、受電電力がゼロであるのか、を判断する。電動車両１０は、上記の少なくともいずれか一方の条件が満たされる場合に、Ｓ１０で通過した路面側コイル２２による電力供給に異常を検出し（Ｓ１２でＹＥＳ）、Ｓ１４に進む。一方、上記のいずれの条件も満たされない場合に、電動車両１０は、Ｓ１０の監視処理に戻る。
Ｓ１４では、電動車両１０は、通信インターフェース１８を介して、異常信号を管理装置４０に送信する。当該異常情報は、Ｓ１０で路面側コイル２２を通過した際の電動車両１０の位置（例えば経度と緯度との組合せ）を示す車両位置情報を含む。Ｓ１４の処理が終了すると、Ｓ１０の監視処理に戻る。
続いて、図４を参照して、管理装置４０によって実行される処理を説明する。Ｓ２０では、管理装置４０は、電動車両１０から異常信号（図３のＳ１４参照）を受信することを監視する。管理装置４０は、電動車両１０から異常信号が受信される場合に、Ｓ２０でＹＥＳと判断し、Ｓ２２に進む。
Ｓ２２では、管理装置４０は、１つの路面側コイル２２を特定する。具体的には、管理装置４０は、充電装置２０の各路面側コイル２２が配置されている位置（例えば経度と緯度との組合せ）を示すコイル位置情報を記憶している。そして、管理装置４０は、記憶済みの各コイル位置情報によって示される各路面側コイル２２のうち、受信済みの異常信号に含まれる車両位置情報によって示される位置の最も近くに配置されている路面側コイル２２を、１つの路面側コイル２２として特定する。
Ｓ２４では、管理装置４０は、テーブル４４（図１参照）を更新する。具体的には、管理装置４０は、Ｓ２２で特定済みの路面側コイル２２に対応するカウントを１だけインクリメントする。例えば、Ｓ２２において、１つの路面側コイル２２として路面側コイル２２ｃが特定される場合、管理装置４０は、テーブル４４の路面側コイル２２ｃに対応するコイル「ｃ」に関連付けて記憶されているカウントを１だけインクリメントする。
Ｓ２６では、管理装置４０は、テーブル４４において、所定数以上のカウントが記憶されているコイルが存在するのか否かを判断する。本実施例では、所定数は、「３」に設定されている。なお、変形例では、所定数は「２」であってもよいし、「４」以上であってもよい。本実施例では、テーブル４４のコイル「ｃ」に対応するカウントが「３」を示すので、Ｓ２６でＹＥＳと判断し、Ｓ２８に進む。一方、管理装置４０は、所定数以上のカウントが記憶されているコイルが存在しない場合、Ｓ２０の処理に戻る。
Ｓ２８では、管理装置４０は、Ｓ２６で特定された路面側コイル２２（本実施例では、路面側コイル２２ｃ）において、異常が発生していると判定する。この場合、管理装置４０は、例えば、異常が発生していると判定された路面側コイル２２を管理者に報知する。この結果、管理者から通知を受けた作業者は、異常が発生していると判定された路面側コイル２２をメンテナンスすることができる。
以上の構成によると、電動車両１０は、複数の路面側コイル２２の各々について、路面側コイル２２による電力供給に異常を検出したときに、当該路面側コイル２２を通過した際の電動車両１０の位置を示す車両位置情報を含む異常信号を管理装置４０に送信する（図３のＳ１４）。管理装置４０は、複数の路面側コイル２２のいずれかについて、上記の車両位置情報を含む異常信号を複数の電動車両１０から受信したときに、当該路面側コイル２２に異常が発生していると判断する（図４のＳ２８）。このように、充電システム２は、各々の路面側コイル２２に、異常が発生しているのか否かを判定するための異常判定装置（例えばセンサ）を各路面側コイル２２に設けなくても、路面側コイル２２に異常が発生しているのか否かを判定することができる。即ち、各々の路面側コイル２２に異常判定装置を設ける必要がないので、路面側コイル２２に異常が発生しているのか否かの判定を低コストで実現することができる。
なお、電動車両１０が、路面側コイル２２による電力供給に異常を検出するのは、当該路面側コイル２２に異常が発生している場合に加えて、電動車両１０事態に異常が発生している場合も想定される。そのことから、仮に、１台の電動車両１０のみから異常信号を受信しただけでは、電動車両１０に異常が発生しているのか、路面側コイル２２に異常が発生しているのか、を特定することは難しい。一方、上記の構成によると、管理装置４０は、複数の路面側コイル２２のいずれかについて、複数の電動車両１０から異常信号を受信する場合に、当該路面側コイル２２に異常が発生していると判定するので、当該判定の信頼性を高めることができる。
また、本実施例の構成は、各路面側コイル２２が異常判定装置を備える構成においても有用である。異常判定装置は、送電回路２４において異常が生じているのか否かを判定する装置であり、例えば電流センサ、電圧センサ等を含み得る。例えば、路面側コイル２２による電力供給に異常が検出される状況として、路面側コイル２２に金属異物が存在する状況を想定する。この場合、路面側コイル２２の送電回路２４において異常は発生していないので、異常判定装置は、当該路面側コイル２２の異常を判定しない。しかしながら、金属異物によって、車両側コイル１２が路面側コイル２２から受ける磁界が弱まるので、車両側コイル１２が受電する受電電力が低下する。この場合、電動車両１０は異常信号を管理装置４０に送信する。管理装置４０は、当該路面側コイル２２について、複数の電動車両１０から異常信号を受信する場合に、当該路面側コイル２２において異常が発生していないにもかかわらず、充電異常が発生していることを特定することができる。即ち、充電異常が発生している原因が、路面側コイル２２における異常でないこと、例えば、上記の金属異物の存在であり得ることを特定することができる。
本明細書が開示する技術（以下、本技術）と、それを実施した上記実施例における対応関係を説明する。本実施例における路面側コイル２２は、本技術における「電力供給セグメント」の一例である。本実施例における車両位置情報は、本技術における「特定情報」の一例であって、特に「位置情報」の一例である。
（第２実施例）
続いて、第２実施例を説明する。第２実施例は、異常信号に含まれる情報が第１実施例とは異なる。また、第２実施例では、各路面側コイル２２には、路面側コイル２２の各々に固有に付与されるコイル固有番号が付与される。例えば、路面側コイル２２ａには、コイル固有番号「１１１１」が付与される。同様に、路面側コイル２２ｂ，２２ｃ，２２ｄには、それぞれ、コイル固有番号「２２２２」、「３３３３」、「４４４４」が付与される。
電動車両１０は、図３のＳ１０において、路面側コイル２２を通過する際に、当該路面側コイル２２から、当該路面側コイル２２に付与されるコイル固有番号を含む信号を受信する。そして、電動車両１０は、Ｓ１２でＹＥＳと判断する場合に、Ｓ１４において、当該路面側コイル２２から受信済みのコイル固有番号を含む異常信号を管理装置４０に送信する。なお、変形例では、電動車両１０は、路面側コイル２２が配置されている位置を示すコイル位置情報に関連付けて、当該路面側コイル２２に付与されるコイル固有番号を記憶してもよい。そして、電動車両１０は、Ｓ１２でＹＥＳと判断する場合に、その時の電動車両１０の位置を示す車両位置情報に最も近いコイル位置情報から、当該路面側コイル２２に付与されるコイル固有番号を特定してもよい。そして、電動車両１０は、特定済みのコイル固有番号を含む異常信号を管理装置４０に送信してもよい。
管理装置４０は、図４のＳ２０において、電動車両１０からコイル固有番号を含む異常信号を受信すると、コイル固有番号を利用して、１つの路面側コイル２２を特定する。そして、管理装置４０は、Ｓ２４において、特定済みの路面側コイル２２に対応するカウントを１だけインクリメントする。なお、第２実施例のテーブル４４は、コイル「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」のそれぞれに代えて、コイル固有番号「１１１１」、「２２２２」、「３３３３」、「４４４４」が記憶されていてもよい。コイル固有番号が、本技術における「特定情報」の一例であって、特に「固有情報」の一例である。
なお、上記の実施例では、電動車両１０の走行中に、路面に埋設された各路面側コイル２２が近接した電動車両１０に充電電力を非接触で供給する充電システム２について説明した。変形例では、充電システム２は、電動車両１０の走行中に充電電力を非接触で供給するものに限定されず、電動車両１０に充電電力を非接触で供給する構成であればよい。例えば、電動車両１０が駐車可能な駐車場にコイルが埋設されており、当該コイルは、電動車両１０が駐車場に駐車されている（即ち、電動車両１０が停止している）場合に、当該電動車両１０に充電電力を非接触で供給してもよい。本変形例では、上記のコイルが、本技術における「電力供給セグメント」の一例である。
以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
２：充電システム
１０：電動車両
１２：車両側コイル
１３：バッテリ
１４：電力変換装置
１５：モータ
１６：コントローラ
１８：通信インターフェース
２０：充電装置
２２：路面側コイル
２４：送電回路
３０：交流電源
４０：管理装置
４２：コントローラ
４４：テーブル

Claims (8)

  1. 充電システムであって、
    複数の電力供給セグメントを有し、前記複数の電力供給セグメントの各々が、近接した電動車両へ充電電力を非接触で供給する充電装置と、
    前記充電装置を管理するとともに、前記電動車両と通信可能な管理装置と、を備え、
    前記電動車両は、前記複数の電力供給セグメントの各々について、前記電力供給セグメントによる電力供給に異常を検出したときに、前記電力供給セグメントに対応する特定情報を含む異常信号を前記管理装置へ送信し、
    前記管理装置は、前記複数の電力供給セグメントのいずれかについて、前記特定情報を含む前記異常信号を複数の電動車両から受信したときに、当該電力供給セグメントに異常が発生していると判定する、
    充電システム。
  2. 前記電動車両は、前記電力供給セグメントに要求した要求電力と、前記電力供給セグメントから受電した受電電力との差分が、所定値以上である場合に、前記異常信号を前記管理装置へ送信する、請求項１に記載の充電システム。
  3. 前記電動車両は、前記電力供給セグメントから電力が受電されない場合に、前記異常信号を前記管理装置に送信する、請求項１又は２に記載の充電システム。
  4. 前記特定情報は、前記電力供給セグメントが配置された位置に対応する位置情報である、請求項１から３のいずれか一項に記載の充電システム。
  5. 前記位置情報は、前記電動車両によって前記電力供給セグメントによる電力供給に前記異常が検出されたときの、前記電動車両の位置を示す情報である、請求項４に記載の充電システム。
  6. 前記特定情報は、前記電力供給セグメント毎に固有に付与される固有情報である、請求項１から３のいずれか一項に記載の充電システム。
  7. 前記複数の電力供給セグメントは、前記電動車両が走行する経路に沿って配置される、
    請求項１から６のいずれか一項に記載の充電システム。
  8. 前記複数の電力供給セグメントは、前記電動車両が走行する路面に埋設されたコイルである、請求項７に記載の充電システム。
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