JP6457892B2 - 非接触給電式電動車両及び非接触給電方法 - Google Patents

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Description

本発明は、外部給電装置から非接触で給電される非接触給電式電動車両及び非接触給電方法に関する。
特許文献1では、ラジオノイズの発生を抑制してラジオ放送が聞きづらくなることを防止できる車両用非接触充電装置を提供することを目的としている([0005]、要約)。当該目的を達成するため、特許文献1(要約)では、車内持込機器5を充電用コイルで充電しているときに、車両の乗員の操作によって充電用電力の充電周波数を任意に変更可能とする充電周波数変更部7を備える。ラジオノイズが発生した場合には乗員が充電周波数を任意に変更することによってラジオノイズを回避する。
特開2014−124003号公報
上記のように、特許文献1では、ラジオノイズが発生した場合、乗員が充電周波数を任意に変更することによってラジオノイズを回避する(要約)。しかしながら、乗員による手動操作により充電周波数を設定することとされているため、操作に煩わしさが生じ得る。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、非接触給電に際し、操作の煩わしさを低減することが可能な非接触給電式の電動車両及び非接触給電方法を提供することを目的とする。
本発明に係る非接触給電式の電動車両は、
蓄電装置と、
前記蓄電装置を充電する電力を外部給電装置から非接触状態で受電する受電部と、
非接触給電時の充電周波数を調整する周波数調整部と、
前記非接触給電を制御する給電制御部と、
ラジオと、
前記ラジオの動作状態を判定するラジオ状態判定部と
を備え、
前記周波数調整部は、非接触給電の開始要求時に、前記充電周波数又はその高調波成分とラジオ周波数との干渉が生じると判定したとき、前記干渉を回避可能な周波数に前記充電周波数を変更し、
前記給電制御部は、前記干渉を回避可能な周波数に前記充電周波数が変更されたことを条件に非接触給電の開始を許可し、
前記周波数調整部は、前記ラジオの受信機によるラジオ電波の受信強度が所定の閾値よりも高い場合にのみ、前記干渉を回避可能な周波数に前記充電周波数を変更する
ことを特徴とする。
本発明によれば、周波数調整部は、充電周波数又はその高調波成分とラジオ周波数との干渉を回避可能な周波数に充電周波数を調整する。このため、電動車両又はラジオのユーザが充電周波数を調整する必要がなくなり、操作の煩わしさを低減することが可能となる。
また、本発明によれば、非接触給電の開始が要求されたとしても、充電周波数又はその高調波成分とラジオ周波数とが干渉する場合、充電周波数又はその高調波成分がラジオ周波数と干渉しない周波数まで変更されたことを条件に非接触給電を開始する。このため、非接触給電中においてもラジオを聴くことが可能となると共に、非接触給電中の充電周波数の変動を抑制することで安定した効率で給電可能となる。
また、本発明によれば、前記周波数調整部は、前記ラジオの受信機によるラジオ電波の受信強度が所定の閾値よりも高い場合にのみ、前記干渉を回避可能な周波数に前記充電周波数を変更する。これにより、周波数の数値上は、充電周波数又はその高調波成分とラジオ周波数とが干渉を起こす場合であっても、ラジオ電波の受信強度が低ければ、その充電周波数を利用することが可能となる。このため、充電周波数の変更を必要時のみ行うことで、演算負荷を低減すると共に、充電周波数の選択の幅を広げることで、充電効率の向上を図ることが可能となる。
前記電動車両は、前記電動車両の現在位置を検出する現在位置検出部を備えてもよい。また、前記周波数調整部は、
前記電動車両の走行中を含む非接触給電の未実施時に受信する前記ラジオ周波数が、前記充電周波数が変化する帯域内か否かを判定し、
前記ラジオ周波数が前記帯域内であると判定すると、前記ラジオ周波数と前記現在位置とを含む記憶情報を記憶部に記憶させると共に、非接触給電の開始要求時に、前記記憶情報があるときは前記記憶情報に基づいて前記充電周波数を設定してもよい。
これにより、事前に記憶した記憶情報に基づいて充電周波数を設定するため、非接触給電の開始要求がされてから非接触給電の許可条件が成立するまでの期間を短縮することで、ユーザの快適性又は電動車両の商品性を向上することが可能となる。加えて、長距離のドライブによりラジオ放送の周波数が変わってしまうような場所に行って充電する際でも、充電周波数の変更を意識せずにラジオを聴くことが可能となる。
前記周波数調整部は、前記ラジオがオン状態にあり且つ前記充電周波数又はその高調波成分と前記ラジオ周波数との干渉が生じると判定されたときにのみ、前記充電周波数を変更してもよい。これにより、充電周波数の変更を必要時のみ行うことで、演算負荷を低減すると共に、非接触給電の要求から開始までの期間を短縮することが可能となる。
本発明に係る非接触給電方法は、ラジオを有する電動車両と外部装置との間で非接触給電を行うものであって、
非接触給電の開始要求時に、前記電動車両又は前記外部装置は、充電周波数又はその高調波成分とラジオ周波数とが互いに干渉を生じるか否かを、前記充電周波数及び前記ラジオ周波数に基づいて判定し、
前記干渉が生じると判定したとき、前記電動車両又は前記外部装置は、前記干渉を回避する周波数に前記充電周波数を変更し、
前記干渉を回避する周波数に前記充電周波数が変更されたことを条件に、前記電動車両又は前記外部装置は、非接触給電の開始し、
前記電動車両又は前記外部装置は、前記ラジオの受信機によるラジオ電波の受信強度が所定の閾値よりも高い場合にのみ、前記干渉を回避可能な周波数に前記充電周波数を変更する
ことを特徴とする。
本発明によれば、非接触給電に際し、操作の煩わしさを低減することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る電動車両を含む非接触送電システムの概略構成図である。 前記実施形態の充電準備・実行制御のフローチャートである。 前記実施形態における干渉可能性の判定の第1フローチャート(図2のS2の詳細)である。 前記実施形態における干渉可能性の判定の第2フローチャート(図2のS2の詳細)である。 前記実施形態における充電制御のフローチャート(図2のS4の詳細)である。
A.一実施形態
[A1.構成]
[A1−1.全体的な構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る電動車両14を含む非接触送電システム10(以下「システム10」ともいう。)の概略構成図である。図1に示すように、システム10は、電動車両14(以下「車両14」ともいう。)に加え、外部給電装置12(以下「給電装置12」ともいう。)を有する。
[A1−2.外部給電装置12]
給電装置12は、車両14に対して電力を供給する外部装置であり、例えば、駐車場に配置される。図1に示すように、給電装置12は、直流電源20と、送電用インバータ22(以下「インバータ22」ともいう。)と、給電回路24と、通信装置26(以下「送電側通信装置26」ともいう。)と、給電制御装置28(以下「制御装置28」ともいう。)とを有する。直流電源20及びインバータ22の代わりに、交流電源を用いてもよい。
インバータ22は、直流電源20からの直流電流を交流電流に変換して給電回路24に出力する。給電回路24は、インバータ22からの電力を車両14に出力する。通信装置26は、車両14との無線通信に用いられる。インバータ22及び給電回路24の具体的構成としては、例えば、国際公開第WO 2015/068476号パンフレット(以下「WO 2015/068476 A1」という。)の図3に示すものを用いることができる。
制御装置28は、信号線30(図1)を介して、インバータ22及び給電回路24を制御する。その際、制御装置28は、通信装置26を介して車両14と通信を行う。制御装置28は、入出力インタフェースとしての入出力部32と、各種の演算を行う演算部34と、演算部34が利用するプログラム及びデータを記憶する記憶部36とを有する。
[A1−3.車両14]
(A1−3−1.全体構成)
車両14は、駆動源として走行モータ40(以下「モータ40」ともいう。)を有するいわゆる電気自動車である。後述するように、車両14は、モータ40に加えてエンジンを有するハイブリッド車両等の電動車両であってもよい。
車両14は、走行モータ40に加え、モータ駆動用インバータ42と(以下「インバータ42」ともいう。)、バッテリ44(蓄電装置)と、電圧センサ46と、電流センサ48と、SOCセンサ50と、受電回路52と、通信装置54(以下「車両側通信装置54」ともいう。)と、充電開始スイッチ56と、電子制御装置58(以下「ECU58」という。)とを有する。なお、インバータ42とバッテリ44との間に図示しないDC/DCコンバータを配置し、バッテリ44の出力電圧を変圧してもよい。
さらに、車両14は、車速センサ60と、グローバル・ポジショニング・システム・センサ62(以下「GPSセンサ62」という。)と、ラジオ64と、スピーカ66とを有する。
(A1−3−2.モータ40及びインバータ42)
本実施形態のモータ40は、3相交流ブラシレス式である。モータ40は、バッテリ44から供給される電力に基づいて駆動力を生成し、当該駆動力によりトランスミッション(図示せず)を通じて車輪(図示せず)を回転させる。また、モータ40は、回生を行うことで生成した電力(回生電力Preg)[W]をバッテリ44等に出力する。
インバータ42は、3相ブリッジ型の構成を有し、直流−交流変換を行う。より具体的には、インバータ42は、直流を3相の交流に変換してモータ40に供給する一方、回生動作に伴う交流−直流変換後の直流をバッテリ44等に供給する。
(A1−3−3.バッテリ44、電圧センサ46、電流センサ48及びSOCセンサ50)
バッテリ44は、複数のバッテリセルを含む蓄電装置(エネルギストレージ)であり、例えば、リチウムイオン2次電池、ニッケル水素2次電池等を利用することができる。本実施形態ではリチウムイオン2次電池を利用している。
電圧センサ46は、受電回路52からバッテリ44への入力電圧(以下「バッテリ入力電圧Vbat」又は「電圧Vbat」という。)[V]を検出する。電流センサ48は、受電回路52からバッテリ44への入力電流(以下「バッテリ入力電流Ibat」又は「電流Ibat」という。)[A]を検出する。SOCセンサ50は、バッテリ44の残容量(SOC)[%]を検出する。
(A1−3−4.受電回路52)
受電回路52(受電部)は、給電装置12からの電力を受けてバッテリ44に充電させる。受電回路52の具体的構成としては、例えば、WO 2015/068476 A1の図3に示すものを用いることができる。
(A1−3−5.通信装置54)
通信装置54は、給電装置12との無線通信に用いられる。
(A1−3−6.充電開始スイッチ56)
充電開始スイッチ56(以下「開始スイッチ56」ともいう。)は、ECU58に対して給電装置12から車両14への給電を指令するユーザの入力を受け付ける。
(A1−3−7.ECU58)
ECU58は、信号線70(図1)を介して、モータ40、インバータ42、バッテリ44及び受電回路52を制御する。また、ECU58は、通信装置54を介して給電装置12と通信して給電装置12からの送電(電力供給)を制御する。その際、ECU58は、電圧センサ46、電流センサ48、SOCセンサ50等の各種センサの検出値を用いる。
ECU58は、入出力インタフェースとしての入出力部80と、各種の演算を行う演算部82と、演算部82が利用するプログラム及びデータを記憶する記憶部84とを有する。なお、ECU58は、1つのECUのみからなるのではなく、モータ40、インバータ42、バッテリ44及び受電回路52毎に複数のECUから構成することもできる。
演算部82は、ラジオ状態判定部90と、周波数調整部92と、給電制御部94とを有する。ラジオ状態判定部90は、ラジオ64の状態を判定する。ここでのラジオ64の状態としては、例えば、オン/オフ、受信中のラジオ周波数(又はチャンネル)が含まれる。周波数調整部92は、ラジオ64の状態等に応じて充電周波数fchg[Hz]を調整(又は設定)する。給電制御部94は、給電装置12と通信して給電装置12からの給電を制御する。その際、給電制御部94は、周波数調整部92が調整した充電周波数fchgを用いる。
(A1−3−8.車速センサ60及びGPSセンサ62)
車速センサ60は、車両14の車速V[km/h]を検出する。GPSセンサ62(現在位置検出部)は、車両14の現在位置Pcを検出する。ここでは、車速センサ60及びGPSセンサ62は、車両14に搭載(又は常時固定)されているものを想定しているが、スマートフォンのように車両14の外部へ持ち運び可能なものから構成されるものであってもよい。
(A1−3−9.ラジオ64)
本実施形態のラジオ64は、受信機100を介してAM放送及びFM放送を受信可能である。ここでは、ラジオ64は、車両14に搭載(又は常時固定)されているものを想定しているが、スマートフォンのように車両14の外部へ持ち運び可能なものから構成されるものであってもよい。
[A2.充電準備・実行制御]
[A2−1.概要]
次に本実施形態の車両14のECU58が実行する充電準備・実行制御について説明する。充電準備・実行制御は、給電装置12からの充電の準備(後述するS2等)及び充電の実行(後述するS4)を含む。
図2は、本実施形態の充電準備・実行制御のフローチャートである。ステップS1において、ECU58は、車両14が走行中であるか否かを判定する。当該判定は、例えば、車速センサ60からの車速Vと第1車速閾値(例えば0km/h)とを比較することで行う。車両14が走行中である場合(S1:YES)、ステップS2に進む。
ステップS2において、ECU58は、充電周波数fchgとAM周波数famとの干渉可能性の判定を行う。充電周波数fchgは、外部給電装置12から車両14への充電時における交流の周波数[Hz]である。AM周波数famは、ラジオ64で選局可能なチャンネル(以下「ラジオチャンネル」ともいう。)又は放送局(以下「ラジオ局」ともいう。)の放送周波数[Hz]である。干渉可能性の判定の結果、ECU58は、干渉可能性に関する履歴データDh(記憶情報)を記憶部84に蓄積する。干渉可能性の判定の詳細は、図3及び図4を参照して後述する。なお、後述するように、ステップS2の一部については、ステップS1の前に行うことも可能である。
ステップS1に戻り、走行中でない場合(S1:NO)、ステップS3において、ECU58は、充電開始条件が成立したか否かを判定する。ここでの充電開始条件には、例えば、充電開始スイッチ56が押されたこと及び車速Vがゼロ[km/h]であることが含まれる。
充電開始条件が成立した場合(S3:YES)、ステップS4において、ECU58は、給電装置12から電力供給を受けるための充電制御を実行する(詳細は図5を参照して後述する。)。充電開始条件が成立しない場合(S3:NO)、今回の処理を終えて所定時間経過後に再度ステップS1を行う。
[A2−2.干渉可能性の判定(図2のS2)]
図3及び図4は、本実施形態における干渉可能性の判定の第1・第2フローチャート(図2のS2の詳細)である。図3及び図4の処理は、所定周期毎に行われる。ここでの所定周期は、例えば、車両14の走行距離又は時間により設定することができる。また、図3及び図4の各ステップのうち、ステップS11、S14〜S23は、周波数調整部92が実行し、ステップS12、S13は、ラジオ状態判定部90及び周波数調整部92が実行する。
図3のステップS11において、ECU58は、GPSセンサ62から車両14の現在位置Pcを取得したか否かを判定する。換言すると、ECU58は、GPSセンサ62から車両14の現在位置Pcが供給されているか否かを判定する。
現在位置Pcを取得している場合(S11:YES)、ステップS12において、ECU58は、現在位置Pcに対応するラジオ局のAM周波数famを特定する。本実施形態では、受信の候補となる1つ又は複数のラジオ局のAM周波数famが、現在位置Pc(又は現在位置Pcが属する地域(現在地域Ac))毎に、記憶部84に記憶されている。このため、ECU58は、記憶部84に記憶されているAM周波数famのうち現在位置Pc(又は現在地域Ac)に対応するものを全て特定する。
ステップS11に戻り、現在位置Pcを取得していない場合(S11:NO)、ステップS13において、ECU58は、ラジオ64で現在選択されているラジオ局のAM周波数famを特定する。ここにいう「現在選択されている」とは、ラジオ64がオンでありAM放送を選択中である場合、受信中(又は視聴中)のラジオ局を指す。また、ラジオ64がオフである又はAM放送以外(例えば、FM放送)を選択中であれば、その後に最初に受信するAM放送のラジオ局を指す。
なお、ここでAM放送に限定しているのは、本実施形態では、AM放送の周波数帯の方が、FM放送の周波数帯よりも低い値を想定しており、FM放送の受信時は、充電周波数fchgとFM周波数との干渉が起こらないことを前提としているためである。但し、FM放送の周波数帯が比較的低い値に設定される場合、FM放送のラジオ局について図3と同様の処理を行ってもよい。
ステップS14において、ECU58は、ステップS12又はS13で特定した1つ又は複数のAM周波数fam全てについて受信感度Srを判定する。具体的には、ECU58は、ラジオ電波の受信強度(振幅)について強度閾値を設定し、受信強度と強度閾値とを比較することで、受信感度Srがよい又は悪いを判定する。
ステップS15において、ECU58は、受信感度Srを判定したAM周波数famのうち新たなものを選択する。ここにいう「新たなもの」とは、図3及び図4の処理を行う今回の演算周期において、図4のステップS16の判定を経ていないAM周波数famを意味する。
図4のステップS16において、ECU58は、ステップS15で選択したAM周波数famについて、記憶部84に履歴データDhがあるか否かを判定する。履歴データDhがある場合(S16:YES)、履歴データDhの更新を行わずに、ステップS22に進む。履歴データDhがない場合(S16:NO)、換言すると、履歴データDhがないAM周波数famについては、ステップS17に進む。
ステップS17〜S21では、充電周波数fchgの高調波成分とAM周波数famとが理論上又は数値上互いに干渉するか否かを判定する。より具体的には、AM周波数famを変数nで割った商fam/nが、充電周波数fchgの最小周波数fmin以上且つ最大周波数fmax以下の範囲内にあるか否かを判定する。
変数nは、所定範囲で変化する自然数である。変数nの範囲は、充電周波数fchgの高調波成分がAM周波数famと干渉し得る範囲で設定される。本実施形態において、AM周波数famは、例えば、数百kHz〜数千kHzの範囲内で設定される一方、充電周波数fchgは、例えば、数十kHz〜数百kHzの範囲内で設定される。このため、変数nの所定範囲は、例えば、5〜100の中から最小値nmin及び最大値nmaxが設定される。
充電周波数fchgの最小周波数fmin及び最大周波数fmaxは、例えば、給電効率を考慮して設定される。本実施形態の送電方式は、磁気共鳴方式であり、充電周波数fchgが共振周波数と等しいとき最も給電効率が高く、充電周波数fchgが共振周波数から離れるに連れて給電効率が低くなる。最小周波数fmin及び最大周波数fmaxは、給電効率に関して許容可能な最低値に基づいて設定される。
具体的な処理を見ていくと、ステップS17において、ECU58は、変数nに最小値nminを代入する。上記のように、最小値nminは、変数nの所定範囲における最小値であり、現在の充電周波数fchg及びAM周波数famが取り得る範囲に基づいて特定される。
ステップS18において、ECU58は、ステップS15で選択されたAM周波数fam(対象周波数)を変数nで割った商fam/nが、最小周波数fmin以上且つ最大周波数fmax以下であるか否かを判定する。
商fam/nが最小周波数fmin以上且つ最大周波数fmax以下である場合(S18:YES)、理論上又は数値上、充電周波数fchgの高調波成分がAM周波数famと干渉し得る。この場合、ステップS19において、ECU58は、現在位置Pc(S11)と、AM周波数fam(S15)と、受信感度Sr(S14)と、干渉可能性とを関連付けて履歴データDhとして記憶部84に蓄積する。なお、干渉可能性があっても、受信感度Srが低い場合、干渉可能性があり且つ受信感度Srが低いという情報と共にAM周波数famを記憶する。また、図3のステップS11において、現在位置Pcが取得できなかった場合(S11:NO)、現在位置Pcは関連付けず、AM周波数fam、受信感度Sr及び干渉可能性のみを関連付ける。ステップS19の後、ステップS22に進む。
ステップS18において商fam/nが最小周波数fmin以上でない又は最大周波数fmax以下でない場合(S18:NO)、ステップS20において、ECU58は、現在の変数nが最大値nmaxと等しいか否かを判定する。上記のように、最大値nmaxは変数nの所定範囲における最大値であり、現在の充電周波数fchg及びAM周波数famが取り得る範囲に基づいて特定される。
現在の変数nが最大値nmaxと等しい場合(S20:YES)、変数nが変化し得る値全てについてステップS18の判定が行われ、充電周波数fchgの高調波成分がAM周波数famと干渉しないと判定される。この場合、ステップS22に進む。現在の変数nが最大値nmaxと等しくない場合(S20:NO)、ステップS21において、ECU58は、変数nに1を加算した後、ステップS18に戻る。
ステップS22において、ECU58は、残りのAM周波数famがあるか否かを判定する。すなわち、ECU58は、ステップS14で受信感度Srを判定したAM周波数famのうちステップS16の判定を得ていないものがあるか否かを判定する。
残りのAM周波数famがある場合(S22:YES)、図3のステップS15に戻る。残りのAM周波数famがない場合(S22:NO)、ステップS23において、ECU58は、充電周波数fchgを更新(又は記憶)する。すなわち、ECU58は、現在位置Pc(又は現在地域Ac)とAM周波数famと充電周波数fchgとを関連付けて履歴データDhの一部として記憶部84に記憶する。
この際、充電周波数fchgと干渉する可能性があり受信感度SrのよいAM周波数famについては避けるように充電周波数fchgを変更する。一方、充電周波数fchgと干渉する可能性があっても、受信感度Srの悪いAM周波数famについては重複を避けずに充電周波数fchgを設定する。
なお、ここでは、ステップS23において、現在位置Pc、受信感度Sr及び干渉可能性に基づいて充電周波数fchgの設定(又は変更)までを行ったが、ステップS23の処理を充電制御(図5)において行うことも可能である。
[A2−3.充電制御(図2のS4)]
図5は、本実施形態における充電制御のフローチャート(図2のS4の詳細)である。図5の処理は、所定周期毎(例えば、数msec〜数sec毎)に行われる。また、図5の各ステップのうち、ステップS31、S33は、ラジオ状態判定部90が実行し、ステップS32、S34〜S42は、周波数調整部92が実行し、ステップS43、S44は、給電制御部94が実行する。
ステップS31において、ECU58は、ラジオ64でAM放送を視聴中であるか否かを判定する。AM放送を視聴中である場合(S31:YES)、ステップS32において、ECU58は、GPSセンサ62を介して車両14の現在位置Pcを特定可能であるか否かを判定する。現在位置Pcを特定可能である場合(S32:YES)、ステップS33において、ECU58は、ラジオ64のチャンネルが変更されたか否かを判定する。当該判定において、ラジオ64のオン直後は、YESとなる。
チャンネルが変更された場合(S33:YES)、ステップS34において、ECU58は、現在のチャンネル(AM周波数fam)及び現在位置Pcに対応する充電周波数fchgが履歴データDhにあるか否かを判定する。そのような充電周波数fchgがある場合(S34:YES)、ステップS35において、ECU58は、現在のチャンネル(AM周波数fam)及び現在位置Pcに対応する充電周波数fchgを利用した後、ステップS43に進む。チャンネルが変更されない場合(S33:NO)、ステップS34、S35を経ずにステップS43に進む。
ステップS32において現在位置Pcを特定できない場合(S32:NO)又はステップS34において現在位置Pcに対応する充電周波数fchgが履歴データDhにない場合(S34:NO)、ステップS36に進む。ステップS36において、ECU58は、充電周波数fchgのデフォルト値(共振周波数又はその近傍値)を読み出す。
ステップS37〜S41において、充電周波数fchgの高調波成分が、現在受信中のAM周波数famと干渉しないように充電周波数fchgを設定する。具体的には、ステップS37において、ECU58は、変数nに最小値nminを代入する。変数n及び最小値nminは、図4のステップS17と同様のものを用いることができる。
ステップS38において、ECU58は、変数nと充電周波数fchgの積n×fchgが、現在受信中のAM周波数famと略等しいか否かを判定する。換言すると、ECU58は、現在受信中のAM周波数famを基準として、下側閾値及び上側閾値を設定する。そして、ECU58は、変数nと充電周波数fchgの積n×fchgが、下側閾値以上且つ上側閾値以下であるか否かを判定する。
積n×fchgが現在受信中のAM周波数famと略等しい場合(S38:YES)、現在受信中のAM周波数famと充電周波数fchg又はその高調波成分とが干渉する可能性がある(又は高い)。この場合、ステップS39において、ECU58は、現在の充電周波数fchgに値Δfを加算した和fchg+Δfを新たな充電周波数fchgとして設定(又は代入)する。値Δfは、干渉を避けるために充電周波数fchgをずらしていく量であり、例えば、数kHz〜数十kHzのいずれかの値に設定される。ステップS39の後、ステップS37に戻る。
ステップS38に戻り、積n×fchgが現在受信中のAM周波数famと略等しくない場合(S38:NO)、換言すると、積n×fchgが、下側閾値よりも小さい場合又は上側閾値よりも大きい場合、現在受信中のAM周波数famと充電周波数fchgの高調波成分とが干渉する可能性がない(又は低い)。この場合、ステップS40に進む。
ステップS40において、現在の変数nが最大値nmaxと等しいか否かを判定する。最大値nmaxは、図4のステップS20と同様のものである。
現在の変数nが最大値nmaxと等しい場合(S40:YES)、変数nが変化し得る値全てについてステップS38の判定が行われ、充電周波数fchg及びその高調波成分がAM周波数famと干渉しないと判定される。この場合、ステップS43に進む。現在の変数nが最大値nmaxと等しくない場合(S40:NO)、ステップS41において、ECU58は、変数nに1を加算した後、ステップS38に戻る。
ステップS31に戻り、AM放送を視聴中でない場合(S31:NO)、ステップS42において、ECU58は、充電周波数fchgのデフォルト値(共振周波数又はその近傍値)を利用する。
S33:NOの場合若しくはS35の後若しくはS40:YESの場合又はS42の後、ステップS43に進む。
ステップS43において、ECU58は、給電装置12からの電力によりバッテリ44の充電を実行する。具体的には、ECU58は、ステップS35若しくはS36〜S41又はS42で設定した充電周波数fchgを、給電装置12に通知する。通知を受けた給電装置12は、ECU58から通知された充電周波数fchgとなるようにインバータ22を制御して給電する。車両14では、給電装置12からの電力をバッテリ44に充電する。
なお、本実施形態では、非接触給電方式として磁気共鳴方式を用いるが、その他の給電方式を用いてもよい。また、非接触給電時には、ECU58は、電圧センサ46及び電流センサ48の検出値を用いて送電効率を監視する。そして、ECU58は、送電効率を改善するように充電周波数fchgを変化させる効率改善処理を行ってもよい。但し、その場合、充電周波数fchgの高調波成分がAM周波数famと干渉しないように充電周波数fchgに制限範囲を設ける。
ステップS44において、ECU58は、充電終了条件が成立したか否かを判定する。当該充電終了条件としては、例えば、SOCセンサ50が検出したバッテリ44のSOCが目標値(例えば、満充電値)となったことを用いることができる。或いは、ECU58は、充電開始スイッチ56がオフにされたことを充電終了条件としてもよい。充電終了条件が成立していない場合(S44:NO)、ステップS31に戻る。充電終了条件が成立した場合(S44:YES)、今回の充電制御を終了する。
[A3.本実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態によれば、周波数調整部92は、充電周波数fchgの高調波成分とAM周波数fam(ラジオ周波数)との干渉を回避可能な周波数に充電周波数fchgを調整する(図4のS17〜S21、S23、図5のS32〜S41)。このため、電動車両14又はラジオ64のユーザが充電周波数fchgを調整する必要がなくなり、操作の煩わしさを低減することが可能となる。
また、本実施形態によれば、非接触給電の開始が要求された(図2のS3:YES)としても、充電周波数fchgの高調波成分とAM周波数fam(ラジオ周波数)とが干渉する場合、充電周波数fchgの高調波成分がAM周波数famと干渉しない周波数まで変更されたことを条件に非接触給電を開始する(図5のS32〜S41、S43)。このため、非接触給電中においてもラジオ64を聴くことが可能となると共に、非接触給電中の充電周波数fchgの変動を抑制することで安定した効率で給電可能となる。
本実施形態において、電動車両14は、車両14の現在位置Pcを検出するGPSセンサ62(現在位置検出部)を備える(図1)。周波数調整部92は、電動車両14の走行中を含む非接触給電の未実施時に受信するAM周波数fam(ラジオ周波数)が、充電周波数fchgが変化する帯域内(fmin≦fam/n≦fmax)か否かを判定する(図4のS18)。周波数調整部92は、AM周波数famが前記帯域内であると判定すると、AM周波数famと現在位置Pcとを含む履歴データDh(記憶情報)を記憶部84に記憶させる(S19)。さらに、周波数調整部92は、非接触給電の開始要求時(図2のS3:YES)に、履歴データDhがあるとき(図5のS34:YES)は、履歴データDhに基づいて充電周波数fchgを設定する(S35)。
これにより、事前に記憶した履歴データDhに基づいて充電周波数fchgを設定するため、非接触給電の開始要求がされてから非接触給電の許可条件が成立するまでの期間を短縮することで、ユーザの快適性又は車両14の商品性を向上することが可能となる。加えて、長距離のドライブによりラジオ放送の周波数が変わってしまうような場所に行って充電する際でも、充電周波数fchgの変更を意識せずにラジオ64を聴くことが可能となる。
本実施形態において、周波数調整部92は、ラジオ64がオン状態にあり且つ充電周波数fchgの高調波成分とAM周波数fam(ラジオ周波数)との干渉が生じると判定されたときにのみ、充電周波数fchgを変更する(図4のS19、S23、図5のS36〜S41)。これにより、充電周波数fchgの変更を必要時のみ行うことで、ECU58の演算負荷を低減すると共に、非接触給電の要求から開始までの期間を短縮することが可能となる。
本実施形態において、周波数調整部92は、ラジオ64の受信機100によラジオ電波の受信強度(受信感度Sr)が所定の閾値よりも高い場合にのみ、干渉を回避可能な周波数に充電周波数fchgを変更する(図4のS23)。これにより、周波数の数値上は、充電周波数fchgの高調波成分とAM周波数fam(ラジオ周波数)とが干渉を起こす場合であっても、ラジオ電波の受信強度(受信感度Sr)が低ければ、その充電周波数fchgを利用することが可能となる。このため、充電周波数fchgの変更を必要時のみ行うことで、演算負荷を低減すると共に、充電周波数fchgの選択の幅を広げることで、充電効率の向上を図ることが可能となる。
B.変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。
[B1.適用対象]
上記実施形態では、非接触送電システム10を電気自動車である車両14の給電(充電)用に用いたが(図1)、その他の電動車両(ハイブリッド車両、燃料電池車両等)に用いてもよい。或いは、システム10は、車両14に限らず、給電を要するその他の移動体(船舶や航空機等)に用いることもできる。或いは、システム10を、給電を要する電動設備又は電動装置(ロボット、家電製品等)に適用してもよい。
[B2.構成]
上記実施形態では、蓄電装置としてバッテリ44を用いたが(図1)、その他の蓄電装置(例えば、キャパシタ)を用いてもよい。
[B3.干渉可能性の判定(図2のS2、図3、図4)]
上記実施形態では、履歴データDhの蓄積(図4のS19、S23)を、車両14の走行時(図2のS1:YES)にのみ行った。しかしながら、例えば、車両14の現在位置Pcにおけるラジオ周波数(AM周波数fam等)の受信感度Srを利用する観点からすれば、これに限らず、車両14の駐車中に(例えば、図示しない起動スイッチによりアクセサリ(ACC)又はオンが選択されたタイミングで)履歴データDhを蓄積してもよい。
上記実施形態では、履歴データDhの蓄積(図4のS19、S23)を、車両14の走行時(図2のS1:YES)全体において所定周期毎に行った。しかしながら、例えば、履歴データDhの過度の蓄積を抑制する観点からすれば、これに限らない。例えば、車速Vが第2車速閾値(例えば、20〜40km/hのいずれかの値)を下回る状態で走行中である場合にのみ履歴データDhを蓄積することも可能である。上記実施形態では、車両14が停車又は駐車した状態で非接触給電を行う(図2)。このため、車速Vが第2車速閾値を上回る場合は、非接触給電が行われる可能性が低いとして履歴データDhの蓄積を制限することで、演算部82の演算負荷の軽減又は記憶部84の容量の節約を図ることが可能となる。
上記実施形態では、車両14の現在位置Pcが取得できない場合(図3のS11:NO)も、履歴データDhを蓄積可能とした(図4のS19、S23)。しかしながら、現在位置Pcが取得できない場合は、履歴データDhを蓄積しないことも可能である。
上記実施形態では、現在位置Pcに関して既に履歴データDhが存在する場合(図4のS16:YES)、さらなる履歴データDhの蓄積又は更新を行わなかった。しかしながら、例えば、現在位置Pcに応じた履歴データDhを蓄積する観点からすれば、これに限らない。例えば、既に履歴データDhが存在する現在位置Pcについて、履歴データDhを更新してもよい。その場合、例えば、現在の履歴データDhを新たな履歴データDhに置き換えることができる。或いは、履歴データDhとしての受信感度Srを2より大きな複数の段階(例えば、3〜16段階のいずれか)に分けて記憶しておき、平均値を更新値としてもよい。
上記実施形態では、車両14の走行中(図2のS1:YES)に、現在位置Pcに対応する充電周波数fchgを更新(又は記憶)した(図4のS23)。しかしながら、例えば、給電開始時に適切な充電周波数fchgを利用可能であればよいとの観点からすれば、これに限らない。例えば、充電制御(図5)のステップS34、S35の代わりに、履歴データDhを用いて(例えば、図4のS23と同様の処理を行って)、受信感度Srを考慮した充電周波数fchgを設定又は変更することも可能である。
また、充電周波数fchg又はその高調波成分とラジオ周波数(AM周波数fam)との干渉を抑制するとの観点からすれば、充電周波数fchgを更新(又は記憶)する代わりに、充電周波数fchgの設定を禁止する周波数範囲(利用禁止範囲)を設定することも可能である。そして、充電制御において、給電効率に基づいて充電周波数fchgを算出する際、ECU58は、充電周波数fchgが利用禁止範囲内とならないように充電周波数fchgを変化させることができる。これにより、給電効率を考慮しつつ、車両14の現在位置Pcにおけるラジオ64の受信感度Srに応じて充電周波数fchgを設定することが可能となる。
上記実施形態では、受信感度Srがよい場合及び悪い場合の両方について履歴データDhを蓄積した(図3及び図4参照)。しかしながら、例えば、受信感度Srがよい場合又は悪い場合の一方にのみ着目すれば、これに限らない。例えば、受信感度Srがよい場合のみ又は悪い場合のみに履歴データDhを蓄積することも可能である。
[B4.充電制御]
上記実施形態では、車両14が走行中でない場合(図2のS1:NO)にのみ、給電可能とした(図2)。しかしながら、例えば、充電周波数fchg又はその高調波成分とラジオ周波数(AM周波数fam)との干渉を防止する観点からすれば、これに限らず、車両14が走行中に外部給電装置12から車両14への給電を行うことも可能である。その場合、外部給電装置12は、車両14の走行路に沿って給電回路24を備え、車両14が所定区間を走行中に給電することができる。
上記実施形態では、外部給電装置12から車両14に対して無線給電する構成又は制御について説明した(図2、図5)。しかしながら、例えば、充電周波数fchg又はその高調波成分とラジオ周波数(AM周波数fam)との干渉を防止する観点からすれば、これに限らない。例えば、車両14から外部給電装置12(この場合、外部受電装置として機能する。)に対して非接触給電を行う構成又は制御に本発明を適用することも可能である。
上記実施形態では、充電制御において現在位置Pcの特定が可能であるかの判定を行った(図5のS32)。しかしながら、例えば、現在位置Pcにおけるラジオ電波の受信感度Sr(又はラジオ電波の受信強度)を充電周波数fchgに反映する観点からすれば、これに限らない。例えば、車両14の走行中(又は車速Vが第2車速閾値を下回る状態で走行中)である場合、充電周波数fchgを更新し続け、充電制御(図5)では現在位置Pcを特定することなく、最新の充電周波数fchgを用いることも可能である。
上記実施形態の充電制御(図5)では、履歴データDhを利用した(S34、S35)。しかしながら、例えば、充電開始時において、充電周波数fchg又はその高調波成分と、ラジオ周波数(AM周波数fam)との干渉を防止するように充電周波数fchgを設定する観点からすれば、これに限らない。例えば、図5のステップS32〜S35を省略することも可能である。その場合、図3及び図4を省略すると共に、ラジオ64でAM放送を視聴中である場合(S31:YES)、ステップS36に進む。
[B5.その他]
上記実施形態では、履歴データDhの蓄積(図3及び図4)並びに充電制御(図5)を行う主体は、車両14のECU58であった。しかしながら、例えば、充電周波数fchg又はその高調波成分と、ラジオ周波数(AM周波数fam)との干渉を防止するように充電周波数fchgを設定する観点からすれば、これに限らない。
例えば、履歴データDhの蓄積(図4のS19、S23)は、図示しない外部サーバで行うことも可能である。その場合、ECU58は、通信装置54を介して履歴データDhを外部サーバに送信する。外部サーバは、受信した履歴データDhをサーバ記憶部(図示せず)に記憶する。外部サーバは、複数の車両14の履歴データDhをデータベースとして蓄積してもよい。そして、車両14のECU58は、充電制御(図5)において、現在位置Pcを外部サーバに送信し、現在位置Pcに対応する履歴データDhを外部サーバから受信する。
或いは、充電制御(図5)の一部を外部給電装置12で行うことも可能である。車両14と異なり、給電装置12は固定されている(現在位置が変化しない)。このため、給電装置12は、自己の現在位置に応じた履歴データDh(更新データを含む。)を前記外部サーバから取得し、車両14に対して給電する際に充電周波数fchgを設定する際に履歴データDhを用いてもよい。また、外部サーバが存在しない場合でも、図5の処理の一部をECU58の代わりに、給電装置12の制御装置28が行うことも可能である。
12…外部給電装置(外部装置) 14…電動車両
44…バッテリ(蓄電装置) 52…受電回路(受電部)
62…GPSセンサ(現在位置検出部) 64…ラジオ
84…記憶部 90…ラジオ状態判定部
92…周波数調整部 94…給電制御部
Dh…履歴データ(記憶情報) fam…AM周波数(ラジオ周波数)
fchg…充電周波数 Pc…現在位置
Sr…受信感度(ラジオ電波の受信強度)

Claims (4)

  1. 蓄電装置と、
    前記蓄電装置を充電する電力を外部給電装置から非接触状態で受電する受電部と、
    非接触給電時の充電周波数を調整する周波数調整部と、
    前記非接触給電を制御する給電制御部と、
    ラジオと、
    前記ラジオの動作状態を判定するラジオ状態判定部と
    を備え、
    前記周波数調整部は、非接触給電の開始要求時に、前記充電周波数又はその高調波成分とラジオ周波数との干渉が生じると判定したとき、前記干渉を回避可能な周波数に前記充電周波数を変更し、
    前記給電制御部は、前記干渉を回避可能な周波数に前記充電周波数が変更されたことを条件に非接触給電の開始を許可し、
    前記周波数調整部は、前記ラジオの受信機によるラジオ電波の受信強度が所定の閾値よりも高い場合にのみ、前記干渉を回避可能な周波数に前記充電周波数を変更する
    ことを特徴とする非接触給電式の電動車両。
  2. 請求項1に記載の電動車両において、
    前記電動車両は、前記電動車両の現在位置を検出する現在位置検出部を備え、
    前記周波数調整部は、
    前記電動車両の走行中を含む非接触給電の未実施時に受信する前記ラジオ周波数が、前記充電周波数が変化する帯域内か否かを判定し、
    前記ラジオ周波数が前記帯域内であると判定すると、前記ラジオ周波数と前記現在位置とを含む記憶情報を記憶部に記憶させると共に、非接触給電の開始要求時に、前記記憶情報があるときは前記記憶情報に基づいて前記充電周波数を設定する
    ことを特徴とする電動車両。
  3. 請求項1又は2に記載の電動車両において、
    前記周波数調整部は、前記ラジオがオン状態にあり且つ前記充電周波数又はその高調波成分と前記ラジオ周波数との干渉が生じると判定されたときにのみ、前記充電周波数を変更する
    ことを特徴とする電動車両。
  4. ラジオを有する電動車両と外部装置との間で非接触給電を行う非接触給電方法であって、
    非接触給電の開始要求時に、前記電動車両又は前記外部装置は、充電周波数又はその高調波成分とラジオ周波数とが互いに干渉を生じるか否かを、前記充電周波数及び前記ラジオ周波数に基づいて判定し、
    前記干渉が生じると判定したとき、前記電動車両又は前記外部装置は、前記干渉を回避する周波数に前記充電周波数を変更し、
    前記干渉を回避する周波数に前記充電周波数が変更されたことを条件に、前記電動車両又は前記外部装置は、非接触給電の開始し、
    前記電動車両又は前記外部装置は、前記ラジオの受信機によるラジオ電波の受信強度が所定の閾値よりも高い場合にのみ、前記干渉を回避可能な周波数に前記充電周波数を変更する
    ことを特徴とする非接触給電方法。
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