JP6502988B2 - 車両、非接触給電装置 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池を搭載した車両と、車両に対して非接触給電を行う非接触給電装置とに関し、特に、電磁波による二次電池の温度調整を行うための技術分野に関する。

特開２０１０−２６８６６４号公報

例えば、ハイブリッド車や電気自動車等、電動発動機（以下「電動機」と表記）の動力により車輪の駆動が可能に構成された電動車においては、電動機への給電を行うための電池（二次電池）が搭載されている。
電動車においては、例えばプラグインハイブリッド車のように、商用交流電源等の車両外部の電源からの電力を有線により車両側に供給して電池の充電を行うことが可能とされたものもある。

外部電源に基づき車載電池を充電する際、電池の温度が低温であると電池内部抵抗が上昇して充電効率が低下する虞があり、電池を昇温させることが有効である。
外部電源に基づく車載電池の充電手法としては、有線による電力供給を行う手法に代えて、非接触給電を行うことが考えられている。そして、充電のために車両への非接触給電を行う場合には、送電部が送出する電磁波により車載電池を昇温することも考えられる（例えば上記特許文献１を参照）。

上記特許文献１には、車両に対する非接触給電システムにおいて、給電時の電磁場によって機器を昇温可能なシステムが開示されており、該非接触給電システムにおいては、車両外部の給電設備に含まれる送電ユニットと、車両に搭載された受電ユニットとの間で、電磁場を介して電力が伝送される。そして、車両側で昇温が必要な機器は、電磁場によって昇温されるように、受電ユニットに近接して設置されることが開示されている。さらには、効率的な昇温が行われるように、対象機器の外表面に対し電磁波を吸収する電磁波吸収材を設置することも開示されている。

ここで、非低温時（常温時）には、電池の昇温は不要であり、充電のみが行われるべきである。
しかしながら、上記特許文献１に記載の発明によると、対象機器を昇温せずに充電のみを行う場合には、対象機器が送電ユニットの発生する電磁場の外に位置するように車両を停車させている。すなわち、充電と昇温の双方を行う場合と充電のみを行う場合とで、車両の停車位置を異ならせることを要する。

そこで、本発明は上記した問題点を克服し、送電部が送出する電磁波を利用して車両が有する二次電池の充電と昇温とが可能とされた車両充電システムとして、車両を変位させずに充電と昇温を択一的に実行可能なシステムを実現することを目的とする。

本発明に係る車両は、二次電池と、電磁波を受けて発電する受電部と、前記受電部により得られた電力に基づき前記二次電池を充電する充電部と、電磁波を受けて発熱する発熱体と、前記発熱体を熱源として前記二次電池を昇温する電池昇温部と、を備え、前記受電部による発電効率が高まる前記電磁波の周波数帯域を発電帯域、前記発熱体による発熱効率が高まる前記電磁波の周波数帯域を発熱帯域としたときに、前記発熱帯域の一部が前記発電帯域に対して非重複とされ、前記発電帯域の一部が前記発熱帯域に対して非重複とされているものである。

これにより、電磁波の周波数が、発熱帯域中における発電帯域に非重複とされる周波数に調整されることで、受電部の発電量を抑えつつ発熱体の発熱量を高める状態を実現することが可能とされると共に、電磁波の周波数が、発電帯域中における発熱帯域に非重複とされる周波数に調整されることで、受電部の発電量を高めつつ発熱体の発熱量を抑える状態を実現することが可能とされる。

上記した本発明に係る車両においては、前記発熱体は、前記発熱帯域の他の一部が前記発電帯域と重複している構成とすることが可能である。

これにより、電磁波の周波数が、発熱帯域と発電帯域との重複帯域中における周波数に調整されることで、発熱量と発電量の双方が高まる状態を実現することが可能とされる。

上記した本発明に係る車両においては、前記発熱体がシート状とされた構成とすることが可能である。

発熱体がシート状とされることで、昇温のための追加構成部材の厚みが抑えられる。

上記した本発明に係る車両においては、前記発熱体は、ポリエチレンテレフタレートによるフィルムにアルミ膜が成膜されて形成されている構成とすることが可能である。

上記の発熱体は、発熱効率に優れ、電池昇温部の熱源として好適である。

上記した本発明に係る車両においては、前記電池昇温部は、前記熱源として前記発熱帯域の異なる複数の前記発熱体を有する構成とすることが可能である。

これにより、電磁波の周波数に対する電池昇温特性の設定自由度の向上が図られる。

また、本発明に係る非接触給電装置は、電磁波に基づき充電される二次電池が設けられた車両に対して非接触給電を行う非接触給電装置であって、電磁波を送出する送電部と、前記二次電池の温度情報に基づいて前記送電部が送出する電磁波の周波数を変化させる制御部と、を備えるものである。

これにより、電磁波を受けて発電する受電部と、受電部により得られた電力に基づき二次電池を充電する充電部と、電磁波を受けて発熱する発熱体と、発熱体を熱源として二次電池を昇温する電池昇温部と、を備えた車両において、発熱体の発熱帯域の一部が受電部の発電帯域に対して非重複とされ発電帯域の一部が発熱帯域に対して非重複とされている場合に対応して、電磁波に基づき充電される二次電池の温度情報に基づき、充電と昇温を択一的に行うことが可能とされる。

上記した本発明に係る非接触給電装置においては、前記制御部は、前記温度情報と前記車両から取得した前記二次電池の充電率情報とに基づいて前記周波数を設定する構成とすることが可能である。

これにより、充電率や温度に基づき、充電と昇温を択一的に切り替えることが可能とされる。

上記した本発明に係る非接触給電装置においては、前記車両には、前記電磁波を受けて発熱する発熱体を熱源として前記二次電池を昇温する電池昇温部が設けられ、前記制御部は、前記二次電池の充電完了後、前記温度情報に基づき、前記発熱体を発熱させる周波数による前記電磁波を前記送電部により送出させる構成とすることが可能である。

これにより、充電完了後の車両放置時間が比較的長く二次電池が低温となった際に、二次電池を昇温させることが可能とされる。

本発明によれば、送電部が送出する電磁波を利用して車両が有する二次電池の充電と昇温とが可能とされた車両充電システムとして、車両を変位させずに充電と昇温を択一的に実行可能なシステムを実現することができる。

実施形態としての車両充電システムの構成を説明するためのブロック図である。 実施形態としての車両充電システムの外観例を模式的に示した図である。 実施形態における電池パック（電池昇温部）の構成を説明するための図である。 実施形態における発電領域と発熱領域との関係を説明するための図である。 充電と昇温の何れかを択一的に行う状態と、充電と昇温の双方を行う状態を切り替えるための周波数調整について説明するための図である。 実施形態としての充電及び昇温に係る制御処理を示したフローチャートである。 実施形態における低温時対応処理のフローチャートである。 実施形態における常温時対応処理のフローチャートである。 変形例としての低温時対応処理のフローチャートである。 変形例としての常温時対応処理のフローチャートである。 発熱体の発熱帯域が狭まった例を示した図である。 発熱帯域の異なる複数の発熱体を用いた電磁波の周波数調整例を説明するための図である。 発熱帯域の異なる複数の発熱体の配置例を説明するための図である。 発熱帯域の異なる複数の発熱体を用いて昇温効率を段階的に変化させる変形例についての説明図である。

図１は、本発明に係る実施形態としての車両充電システムの構成を説明するためのブロック図であり、図２は、当該車両充電システムの外観例を模式的に示した図である。
実施形態の車両充電システムは、例えばハイブリッド車や電気自動車等、電動発動機（以下「電動機」と表記）の動力により車輪の駆動が可能に構成された電動車としての車両１を備えると共に、送電部２１を有し車両１に対して非接触給電を行う非接触給電装置２を備えている。

車両１は、電動機の電源として用いられる組電池１１と、送電部２１から送出される電磁波を受けて発電する受電部１２と、受電部１２により得られた電力に基づき組電池１１としての二次電池を充電する充電部１３と、リレー回路を有し組電池１１と他の電気回路との接続／断絶の切り替えを行うジャンクションボックス（Ｊ／Ｂ）１４と、組電池１１の近傍に配置されて組電池１１の温度を検出する電池温度センサ１５と、車両１外部の装置との間でデータ通信を行うための通信部１６と、充電部１３やジャンクションボックス１４、通信部１６の動作を制御する制御部１７とを備えている（図１参照）。

受電部１２、充電部１３、ジャンクションボックス１４、及び電池温度センサ１５は、組電池１１を収容する電池パック５内に収容されている。なお、制御部１７を電池パック５内に収容することも可能である。

組電池１１は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等としての二次電池による電池セル１１ａを複数有し、複数の電池セル１１ａが直列又は並列接続されている。組電池１１による出力電圧は例えば数百Ｖ（ボルト）等、比較的高圧とされている。

通信部１６は、本例では所定の通信規格に従った無線通信を行う。

制御部１７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えたマイクロコンピュータ等の信号処理装置を有して構成され、組電池１１の管理のための各種処理を行う。
制御部１７は、電池温度センサ１５が接続されて組電池１１の電池温度を取得可能とされている。また、制御部１７は、通信部１６を介して車両１外部の装置、特にこの場合は非接触給電装置２（後述する制御部２６）との間でデータ通信を行う。
図示は省略しているが、制御部１７は、車両１に形成された例えばＣＡＮ（Controller Area Network ）等の車内ＬＡＮ（Local Area Network）に接続されており、車内ＬＡＮに接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）との間で各種信号の送受信や情報共有が可能とされている。

制御部１７は、組電池１１の管理のための処理として、組電池１１のＳＯＣ（State Of Charge：充電率）の取得処理や、充電部１３による組電池１１の充電動作を制御する処理、及びジャンクションボックス１４におけるリレーのオン／オフ制御処理などを行う。

非接触給電装置２は、送電部２１に電源電圧を供給する電源回路２２と、非接触給電装置２外部の装置との間でデータ通信を行うための通信部２３と、使用者が各種操作入力を行うための操作子が設けられ操作入力に応じた情報（操作入力情報）を出力する操作部２４と、外気温を検出する外気温センサ２５と、送電部２１の動作を制御する制御部２６とを備えている。

送電部２１は、制御部２６からの指示に基づき電磁波の送出を行う。実施形態における送電部２１は、送出する電磁波の周波数を変更可能に構成されている。

ここで、本例では、送電部２１から受電部１２への非接触給電は、共鳴方式により行われる。この場合、送電部２１、受電部１２にはそれぞれ略同一の固有振動数を有するコイル（共振コイル）が設けられ、それら二つのコイルが磁場（電場でもよい）において共鳴することによって一方のコイルから他方のコイルへ磁場を介して電力が伝送される。
送電部２１が送出する電磁波の周波数帯は、例えば２．４ｇＨｚ（ギガヘルツ）帯とされている。

通信部２３は、所定の通信規格に従った無線通信を行う。
制御部２６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータ等の信号処理装置を有して構成され、非接触給電装置２の全体制御を行う。
制御部２６は、通信部２３を介して非接触給電装置２外部の装置、特にこの場合は車両１（制御部１７）との間でデータ通信を行う。
また、制御部２６は、操作部２４からの操作入力情報に基づき、送電部２１による電磁波の送出動作を制御する。また、制御部２６は、外気温センサ２５が検出した外気温の情報や、通信部２３を介して車両１側から取得した情報に基づき、送電部２１による電磁波の送出動作を制御する。
なお、制御部２６が実行する実施形態としての具体的な処理については後に改めて説明する。

ここで、非接触給電装置２は、車両１の駐車スペースを有する所定の充電施設に設けられている。非接触給電装置２において、送電部２１は、例えば一部又は全部が駐車スペース内の地中に埋没されており（図２Ａ参照）、車両１に対して下側から電磁波を送出する。

車両１において、組電池１１や受電部１２等を収容する電池パック５は、車両１の後部における車室の床下空間に配置されており（図２Ａ及び図２Ｂ参照）、組電池１１の充電時には受電部１２のコイルと送電部２１のコイルとが対向するように車両１を駐車スペース内の所定位置に位置させる。

図３は、実施形態における電池パック５の構成を説明するための図であり、図３Ａは電池パック１１の概略外観斜視図、図３Ｂは図３ＡにおけるＡ−Ａ’線の位置で電池パック５を水平方向に切断したカットモデルを上方より観察した図、図３Ｃは図３Ｂに示すＢ−Ｂ’線の位置で電池パック５を前後方向に切断したカットモデルを左方より観察した図である。
なお、図中の上下、左右、前後の各方向は、電池パック５が車両１に取り付けられた際の方向を表している。

電池パック５は、本例では外形が横長の略直方体形状とされており、外筐内に組電池１１を構成する複数の電池セル１１ａと、ジャンクションボックス１４と、サプライボックス（Ｓ／Ｂ）１８とを有している。サプライボックス１８は、外筐内に受電部１２及び充電部１３が収容されたボックスである。
なお、図３Ｂでは電池セル１１ａが直列接続された例を示しているが、組電池１１は、少なくとも一部の電池セル１１ａが他の電池セル１１ａに対し並列接続された構成であってもよい。

本例の電池パック５では、複数の電池セル１１ａが左右方向に配列されてなる電池列が前後方向に２列配置され（図３Ｂ参照）、前後方向におけるこれら電池列の間にジャンクションボックス１４とサプライボックス１８が左右方向に配置されている。図３Ｃに示すように、サプライボックス１８はジャンクションボックス１４よりも下方に位置され、電池パック５の外筐の下面に近接して位置されている。

本実施形態の電池パック５においては、各電池セル１１ａの近傍に、電磁波を受けて発熱する発熱体１０が配置されている。本例では、発熱体１０はシート状とされ、電池パック５の外筐内面に対して略全面的に貼り付けられている。
但し本例の場合、電池パック５の外筐内面のうち、上下の各面においてはジャンクションボックス１４とサプライボックス１８の近傍となる領域に発熱体１０を非配置としている（図３Ｂ参照）。これは、ジャンクションボックス１４は比較的低温とされた方が動作安定性が高く、またサプライボックス１８は内部の受電部１２が電磁波を受けて少なからず発熱する点を考慮したものである。

ここで、電池セル１１ａの昇温効率を向上させる上では、電池パック５内において発熱体１０の一部の厚みを増すことが有効である。図３Ｂにおいては、電池パック５の外筐を構成する各パネル間の隙間が電池パック５の四隅の角部Ｘに形成される場合に対応して、該角部Ｘにおける発熱体１０の厚みを増した例を示している。

なお、昇温効率の向上を図る上では、電池セル１１ａに近い場所で発熱体１０の厚みを増すことも考えられる。また、上記の角部Ｘ以外にも、電池パック５において外筐の隙間が生じる部分で発熱体１０の厚みを増すことも有効である。
また、昇温効率の向上のため、電池セル１１ａに対して送風を行うためのファンを設けることもできる。

本例では、シート状の発熱体１０としては、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate：ポリエチレンテレフタレート）によるフィルムに対しアルミ膜を成膜（例えば蒸着）したものが用いられている。
この場合の発熱体１０は、照射される電磁波の所定の周波数帯域に反応して発熱効率が高まる周波数特性（対周波数発熱特性）を有する。以下、このように発熱体１０による発熱効率が高まる電磁波の周波数帯域のことを「発熱帯域Ｂｈ」と表記する。

一方、受電部１２としても、電磁波に対して所定の周波数特性を有する。すなわち、電磁波の所定の周波数帯域に反応して発電効率が高まる特性を有しており、以下、このように受電部１２による発電効率が高まる電磁波の周波数帯域のことを「発電帯域Ｂｅ」と表記する。

図４は、本例における発電領域Ｂｅと発熱領域Ｂｈとの関係を説明するための図であり、上段に受電部１２の周波数特性Ｆ１２及び発電帯域Ｂｅを、下段に発熱体１０の周波数特性Ｆ１０及び発熱帯域Ｂｈをそれぞれ示している。
図示するように発電帯域Ｂｅは、一定量以上の発電量を維持する周波数帯域とされ、発熱帯域Ｂｈは一定量以上の発熱量（温度）を維持する周波数帯域とされている。本例では、発電帯域Ｂｅの帯域幅は、発熱帯域Ｂｈの帯域幅よりも広くなっている。

本例では、発熱帯域Ｂｈの一部は、発電帯域Ｂｅに対して非重複とされ、発電帯域Ｂｅの一部は、発熱帯域Ｂｈに対して非重複とされている。さらに本例では、発熱帯域Ｂｈの他の一部は、発電帯域Ｂｅと重複している（図中、左下がり斜線と右下がり斜線の交差領域）。

このような発電帯域Ｂｅと発熱帯域Ｂｈの関係により、送電部２１から送出する電磁波の周波数調整によって充電と昇温の何れかを択一的に行う状態と、充電と昇温の双方を行う状態の切り替えが可能となる。

具体的には、図５中に「ｆｓ２」と示す周波数、すなわち発電帯域Ｂｅと発熱帯域Ｂｈとの重複帯域中における周波数とすることで、受電部１２による発電量（組電池１１への給電量）と発熱体１０の発熱量の双方が高まる状態を実現することができる。また、図中「ｆｓ３」と示す、発電帯域Ｂｅにおいて発熱帯域Ｂｈが重複していない周波数帯域中の周波数とすることで、受電部１２による発電量が高まり発熱体１０の発熱量が抑えられる状態を実現することができる。さらに、図中「ｆｓ１」と示す、発熱帯域Ｂｈにおいて発電帯域Ｂｅが重複していない周波数帯域中の周波数とすることで、受電部１２による発電量が抑えられ発熱体１０の発熱量が高まる状態を実現することができる。
すなわち、電磁波の周波数調整により、必要に応じて充電と昇温のオン／オフを個別に制御することが可能とされる。

本実施形態の非接触給電装置２は、上記のような受電部１２と発熱体１０の特性を前提として、図６に示すような充電及び昇温に係る制御処理を行う。
なお、図６に示す処理は非接触給電装置２の制御部２６が例えば上述したＲＯＭ等の所定の記憶装置に記憶されたプログラムに従って実行する。

先ず、制御部２６はステップＳ１０１で、充電開始指示を待機する。本例では、充電開始指示は、車両１の運転者等の使用者が例えば非接触給電装置２に設けられた操作部２４を介した所定の操作入力によって行うものとされ、従ってステップＳ１０１では該所定の操作入力を待機する。

上記所定の操作入力があり、充電開始指示があったと判定した場合、制御部２６はステップＳ１０２に進んでＳＯＣ取得処理、すなわち通信部２３を介して車両１における制御部１７から組電池１１のＳＯＣを取得する処理を実行し、続くステップＳ１０３でＳＯＣが充電不要閾値ＴＨｓ以上であるか否かを判定する。充電不要閾値ＴＨｓは、少なくとも「１」（１００％）以下の値として設定され、制御部２６はステップＳ１０３の処理により組電池１１のＳＯＣが充電不要な程度に高い値となっているか否かを判定するようにされる。
ステップＳ１０３でＳＯＣが充電不要閾値ＴＨｓ以上であると判定した場合、制御部２６は図６に示す処理を終える。つまりこの場合、組電池１１に対する充電は行われない。

一方、ＳＯＣが充電不要閾値ＴＨｓ以上であると判定した場合、制御部２６はステップＳ１０４の電池温度取得処理、及び続くステップＳ１０５の外気温取得処理を実行し、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０４の電池温度取得処理は、通信部２３を介して車両１における制御部１７から電池セル１１の温度を表す電池温度の情報を取得する処理であり、ステップＳ１０５の外気温取得処理は、外気温センサ２５の検出信号に基づき外気温の情報を取得する処理である。

ステップＳ１０６で制御部２６は、電池温度が閾値ＴＨｂ以下で且つ外気温が閾値ＴＨａ以下であるか否かを判定する。なお、閾値ＴＨｂと閾値ＴＨａは同一の値であってもよいし異なる値とされてもよい。
電池温度が閾値ＴＨｂ以下で且つ外気温が閾値ＴＨａ以下であれば、制御部２６はステップＳ１０７で車両１の制御部１７に対し通信部２３を介して充電開始通知を行い、続くステップＳ１０８で周波数ｆｓ２（図５参照）による電磁波送出を送電部２１に開始させる。

ここで、車両１の制御部１７は、上記の充電開始通知に応じて、充電部１３による組電池１１の充電を開始させる。この場合、電磁波は周波数ｆｓ２により送出されるため、組電池１１への給電量と発熱体１０の発熱量の双方が高まる状態が実現される。

制御部２６は、ステップＳ１０８の開始処理を実行したことに応じ、ステップＳ１０９の低温時対応処理を実行した上で図６に示す処理を終える。

また、制御部２６は、先のステップＳ１０６で電池温度が閾値ＴＨｂ以下で且つ外気温が閾値ＴＨａ以下ではないと判定した場合には、ステップＳ１１０で制御部１７に対する充電開始通知を行い、続くステップＳ１１１で周波数ｆｓ３（図５参照）による電磁波送出を送電部２１に開始させる。
これにより、組電池１１の昇温が不要とされる場合に対応して、組電池１１への給電量が高まり発熱体１０の発熱量が抑えられる状態を実現することができる。すなわち、主として組電池１１の充電のみが行われる状態を実現することができる。

制御部２６はステップＳ１１１の開始処理を実行したことに応じ、ステップＳ１１２の常温時対応処理を実行した上で図６に示す処理を終える。

図７は、ステップＳ１０９の低温時対応処理として実行されるべき各処理の手順を示している。
先ず、制御部２６は、ステップＳ２０１とステップＳ２０２の判定処理により、電池温度が閾値ＴＨｂよりも高くなる状態と、組電池１１の充電が完了した状態の何れかの到来を待機するようにされる。なお、ステップＳ２０１において、電池温度の情報は通信部２３を介して制御部１７より取得する。またステップＳ２０２の判定処理は、組電池１１のＳＯＣが「１」となったか否かを判定する処理として、制御部２６が制御部１７から取得したＳＯＣの情報に基づき行うものとしてもよいし、或いは、制御部１７がＳＯＣに基づき行った充電完了判定処理の結果を制御部２６に通知する場合には、該通知の有無を判定する処理とすることもできる。

ステップＳ２０２で充電完了と判定したことに応じ、制御部２６は図７に示す低温時対応処理を終える。なお、図示は省略したが、制御部２６は、充電完了と判定した場合には送電部２１による電磁波の送出を停止させる。

一方、ステップＳ２０１で電池温度が閾値ＴＨｂよりも高いと判定した場合、制御部２６はステップＳ２０３の周波数変更処理として、送出電磁波の周波数を周波数ｆｓ２から周波数ｆｓ３に変更させる指示を送電部１２に対して行う。
さらに、続くステップＳ２０４で制御部２６は、充電完了を待機し、充電が完了した場合には図７に示す低温時対応処理を終える。

このように、低温時に対応して充電と昇温の双方を開始した場合において、組電池１１を充電する間に昇温によって電池温度が一定値よりも高まった際には、発熱体１０による発熱が抑えられ、主として充電のみが行われる状態に遷移する。これにより、組電池１１が過剰に昇温されてしまうことの防止が図られる。

図８は、ステップＳ１１２の常温時対応処理として実行されるべき各処理の手順を示している。
図８において、制御部２６は、ステップＳ３０１とステップＳ３０２の判定処理により、電池温度が閾値ＴＨｂ以下となる状態と、組電池１１の充電が完了した状態の何れかの到来を待機するようにされる。なお、先のステップＳ２０１と同様、ステップＳ３０１においては、電池温度の情報を通信部２３を介して制御部１７より取得する。

ステップＳ３０２で充電完了と判定した場合、制御部２６は図８に示す常温時対応処理を終える。

一方、ステップＳ３０１で電池温度が閾値ＴＨｂ以下であると判定した場合、制御部２６はステップＳ３０３の周波数変更処理として、送出電磁波の周波数を周波数ｆｓ３から周波数ｆｓ２に変更させる指示を送電部１２に対して行う。
さらに、続くステップＳ３０４で制御部２６は、充電完了を待機し、充電が完了した場合は図８に示す常温時対応処理を終える。

このように、常温時（非低温時）に対応して充電のみを開始した場合において、組電池１１を充電する間に電池温度が一定値以下に低下した際には、発熱体１０による発熱量が高められ、充電と昇温の双方が行われる状態に遷移する。これにより、組電池１１の充電中に生じた気温低下に起因して組電池１１の充電効率が低下状態のまま維持され、充電時間が長くなってしまうことの防止を図ることができる。

ここで、非接触給電装置２には、例えば操作部２４を介した操作入力等により、充電後における車両１の出発時刻を設定することも可能である。この際、充電完了から出発時刻までの時間が比較的長いと、出発時刻の到来までに電池温度が低下してしまい、電池セル１１の出力特性が悪化してしまう虞がある。つまりこの場合、出発時刻においては、電池セル１１の出力特性が良好でない状態で車両１を発進させることになり、運転者の快適性を損ねる虞がある。

この点を考慮し、ステップＳ１０９の低温時対応処理としては図９に示すように変更することもできる。
なお以下の説明において、既に説明済みとなった部分と同様となる部分については同一符号、同一ステップ番号を付して説明を省略する。また、この場合、出発時刻の情報は、例えば上述した充電開始指示と共に制御部２６に指示されるものとする。

図９に示すように、この場合の制御部２６は、ステップＳ２０２又はＳ２０４の何れかで充電完了と判定した場合に、ステップＳ４０１以降の処理を実行する。
制御部２６は、ステップＳ４０１とステップＳ４０２の判定処理により、電池温度が閾値ＴＨｂ以下であるとの条件と、出発時刻に至ったとの条件の何れかの条件が満足されるまで待機するようにされる。
ステップＳ４０２で出発時刻に至ったと判定した場合、図９に示す低温時対応処理を終える。

一方、ステップ４０１で電池温度が閾値ＴＨｂ以下であると判定した場合、制御部２６はステップＳ４０３に進み、送出部２１に周波数ｆｓ１による電磁波の送出を開始させる。すなわち、充電完了後に再び電池温度が閾値ＴＨｂ以下に低下した場合は、主として昇温のみが行われる状態に遷移する。

ステップＳ４０３の開始処理を実行したことに応じ、制御部２６はステップＳ４０４に処理を進める。ステップＳ４０４とステップＳ４０５の判定処理により、制御部２６は電池温度が閾値ＴＨｂよりも高いとの条件と、出発時刻に至ったとの条件の何れかが満足されるまで待機するようにされ、ステップＳ４０５で出発時刻に至ったと判定した場合、図９に示す低温時対応処理を終える。

一方、ステップ４０４で電池温度が閾値ＴＨｂよりも高いと判定した場合、制御部２６はステップＳ４０６に進んで電磁波の送出停止を送電部２１に指示した上で、ステップＳ４０１に戻る。これにより、電池温度の再度の上昇に対しては、周波数ｆｓ１による電磁波送出が停止される。そして、その後、再び電池温度が低下した場合には、周波数ｆｓ１の電磁波送出による昇温が行われる。

なお、ステップＳ４０１、Ｓ４０４の判定処理では、閾値ＴＨｂとは異なる閾値を用いることもできる。

図１０は、出発時刻が設定される場合に対応したステップＳ１１２の常温時対応処理を示している。
この場合の制御部２６は、ステップＳ３０２又はＳ３０４の何れかで充電完了と判定した場合に、ステップＳ４０１以降の処理（Ｓ４０１〜Ｓ４０６）を実行する。ステップＳ４０１以降の処理については既に説明済みであるため重複説明は避ける。

なお、出発時刻が設定される場合には、出発時刻の直前に充電が完了するように充電開始タイミングを制御することもできる。その場合、上記のような充電完了後における昇温は不要とすることもできる。

ここで、上記では、１種の発熱体１０のみを用いる例を挙げたが、発熱帯域Ｂｈが異なる２種以上の発熱体１０を組み合わせて用いることもできる。
例えば、発熱体１０の材質等によっては、電磁波に対する周波数特性として、図１１に示すように発熱帯域Ｂｈが狭まってしまうことも考えられる。そこで、このように発熱帯域Ｂｈが狭まる場合を前提として、図１２に示すような発熱帯域Ｂｈ−１を有する発熱体１０−１と、発熱帯域Ｂｈ−２を有する発熱体１０−２とを組み合わせて用いる。
この場合、発熱体１０−１の発熱帯域Ｂｈ−１は発熱体１０−２の発熱帯域Ｂｈ−２よりも低域側の周波数帯域とされ、発熱帯域Ｂｈ−２の上限周波数は受電部１２の発電帯域Ｂｅの上限周波数よりも低い。発熱帯域Ｂｈ−１は発電帯域Ｂｅに対して非重複とされ、発熱帯域Ｂｈ−２は一部が発電帯域Ｂｅに対し重複している。

このような発熱体１０−１と発熱体１０−２とを組み合わせて用いた場合、電磁波の周波数を図中の周波数ｆｓ２（発熱帯域Ｂｈ−２における発電帯域Ｂｅと重複している周波数帯の周波数）、周波数ｆｓ３（発電帯域Ｂｅにおける発熱帯域Ｂｈ−２と非重複とされた周波数帯の周波数）とすることで、それぞれ充電と昇温の双方が行われる状態、主として充電のみが行われる状態を実現することができる。また、電磁波の周波数を図中の周波数ｆｓ１（発熱帯域Ｂｈ−１内の周波数）とすることで、主として昇温のみが行われる状態を実現することができる。

図１３は、発熱体１０−１と発熱体１０−２の配置例を示している。
このように発熱体１０−１と発熱体１０−２は例えば格子状に配置する等、交互配置とすることが考えられる。このような交互配置は、例えば充電時と非充電時とで昇温効率を同等とする場合等に有効である。

或いは、発熱帯域Ｂｈの異なる発熱体１０を組み合わせることによっては、次のような利点を得ることもできる。
例えば、図１４に示すような発熱帯域Ｂｈ−１’を有する発熱体１０−１’、発熱帯域Ｂｈ−２’を有する発熱体１０−２’とを組み合わせて用いる。図示のように発熱帯域Ｂｈ−１’は、下限周波数が発熱帯域１０−２’の下限周波数よりも低く、一部が発熱領域Ｂｈ−２’に重複している。
発熱帯域Ｂｈ−２は、上限周波数が発電帯域Ｂｅの上限周波数よりも低く、全体が発電帯域Ｂｅの一部と重複している。このような発熱帯域Ｂｈ−２により、この場合は、発熱帯域Ｂｈ−１が発熱帯域Ｂｈ−２’に対して重複する帯域では、発熱帯域Ｂｈ−１’と発熱帯域Ｂｈ−２’と発電帯域Ｂｅの三者が重複する。

上記のような発熱体１０−１’と発熱体１０−２’とを組み合わせて用いた場合、電磁波の周波数を図中の周波数ｆｓ２（発熱帯域Ｂｈ−１’と発熱帯域Ｂｈ−２’と発電帯域Ｂｅとが重複している周波数帯の周波数）、周波数ｆｓ３（発電帯域Ｂｅにおける発熱帯域Ｂｈ−２’と非重複とされた周波数帯の周波数）とすることで、それぞれ充電と昇温の双方が行われる状態、主として充電のみが行われる状態を実現することができる。また、電磁波の周波数を図中の周波数ｆｓ１（発熱帯域Ｂｈ−１’における発熱帯域Ｂｈ−２’との非重複帯域における周波数）とすることで、主として昇温のみが行われる状態を実現することができる。
そしてこの場合、電磁波の周波数を図中の周波数ｆｓ４（発電帯域Ｂｅにおいて発熱帯域Ｂｈ−２’のみが重複している周波数帯の周波数）とすると、周波数ｆｓ２とした場合と比較して、発熱体１０−１’による発熱量が抑えられる。すなわち、充電中の昇温について、周波数ｆｓ２とする場合と周波数ｆｓ４とする場合とで昇温効率を変化させることができる。

なお、図１４では２種の発熱体１０を用いて昇温効率を二段階に変化させる例を挙げたが、３種以上の発熱体１０を用いて昇温効率を三段階以上に変化させる構成を採ることもできる。
また、上記では充電中の昇温について昇温効率を段階的に変化させる例を挙げたが、非充電中の昇温について、昇温効率を段階的に変化させることもできる。

上記で説明したように、実施形態の車両（１）は、二次電池（組電池１１）と、電磁波を受けて発電する受電部（同１２）と、受電部により得られた電力に基づき二次電池を充電する充電部（同１３）と、電磁波を受けて発熱する発熱体（同１０、１０−１、１０−１’、１０−２）と、発熱体を熱源として二次電池を昇温する電池昇温部（電池パック５）と、を備えている。
そして、受電部による発電効率が高まる電磁波の周波数帯域を発電帯域、発熱体による発熱効率が高まる電磁波の周波数帯域を発熱帯域としたときに、発熱帯域の一部が発電帯域に対して非重複とされ、発電帯域の一部が発熱帯域に対して非重複とされている。

これにより、電磁波の周波数が、発熱帯域中における発電帯域に非重複とされる周波数に調整されることで、受電部の発電量を抑えつつ発熱体の発熱量を高める状態を実現することが可能とされると共に、電磁波の周波数が、発電帯域中における発熱帯域に非重複とされる周波数に調整されることで、受電部の発電量を高めつつ発熱体の発熱量を抑える状態を実現することが可能とされる。
従って、送電部が送出する電磁波を利用して車両が有する二次電池の充電と昇温とが可能とされた車両充電システムとして、車両を変位させずに充電と昇温を択一的に実行可能なシステムを実現することができる。

また、実施形態の車両においては、発熱体は、発熱帯域の他の一部が発電帯域と重複している。

これにより、電磁波の周波数が、発熱帯域と発電帯域との重複帯域中における周波数に調整されることで、発熱量と発電量の双方が高まる状態を実現することが可能とされる。
従って、充電と昇温の何れかを択一的に行う状態と、充電と昇温の双方を行う状態の切り替えが可能な非接触給電システムを実現することができる。

さらに、実施形態の車両においては、発熱体がシート状とされている。

発熱体がシート状とされることで、昇温のための追加構成部材の厚みが抑えられる。
従って、電池昇温部の小型化、軽量化を図ることができる。

さらにまた、実施形態の車両においては、発熱体は、ポリエチレンテレフタレートによるフィルムにアルミ膜が成膜されて形成されている。

上記の発熱体は、発熱効率に優れ、電池昇温部の熱源として好適である。
従って、電池昇温部の昇温効率の向上を図ることができる。

また、実施形態の車両においては、電池昇温部は、熱源として発熱帯域の異なる複数の発熱体を有している。

これにより、電磁波の周波数に対する電池昇温特性の設定自由度の向上が図られる。
例えば、上記で例示したように、発熱帯域が狭い発熱体が用いられる場合であっても、昇温が行われる周波数帯域の拡張を図ることができる。
或いは、昇温効率を段階的に制御することが可能となる。

また、実施形態の非接触給電装置（同２）は、電磁波に基づき充電される二次電池が設けられた車両に対して非接触給電を行う非接触給電装置であって、電磁波を送出する送電部（同２１）と、二次電池の温度情報に基づいて送電部が送出する電磁波の周波数を変化させる制御部（同２６）と、を備えるものである。

これにより、電磁波を受けて発電する受電部と、受電部により得られた電力に基づき二次電池を充電する充電部と、電磁波を受けて発熱する発熱体と、発熱体を熱源として二次電池を昇温する電池昇温部と、を備えた車両において、発熱体の発熱帯域の一部が受電部の発電帯域に対して非重複とされ発電帯域の一部が発熱帯域に対して非重複とされている場合に対応して、電磁波に基づき充電される二次電池の温度情報に基づき、充電と昇温を択一的に行うことが可能とされる。
充電と昇温の切り替えは電磁波の周波数切り替えにより実現されるため、車両を変位させずに充電と昇温を択一的に実行可能なシステムを実現することができる。

さらに、実施形態の非接触給電装置においては、制御部は、電磁波に基づき充電される二次電池の温度情報と車両から取得した二次電池の充電率情報とに基づいて周波数を設定している。

これにより、二次電池の充電率や温度に基づき、充電と昇温を択一的に切り替えることが可能とされる。
従って、充電率や温度に応じた適切な二次電池の充電、及び温度調整を行うことができる。

さらにまた、実施形態の非接触給電装置においては、車両には、電磁波を受けて発熱する発熱体を熱源として二次電池を昇温する電池昇温部が設けられ、制御部は、二次電池の充電完了後、電磁波に基づき充電される二次電池の温度情報に基づき、発熱体を発熱させる周波数による電磁波を送電部により送出させている。

これにより、充電完了後の車両放置時間が比較的長く二次電池が低温となった際に、二次電池を昇温させることが可能とされる。
従って、二次電池が良好な出力特性となる温度とされた状態で車両が発進されるように図ることができ、運転者の快適性向上を図ることができる。

なお、本発明は上記で説明した具体例に限定されず、多様な変形例が考えられるものである。
例えば、上記では、非接触給電方式として共鳴方式を採用する場合を例示したが、電磁誘導方式や電波受信方式等の他の非接触給電方式を採用することもできる。

また、二次電池の充電と昇温を並行して行うことは必須ではない。例えば、図１２に示した発熱帯域Ｂｈ１を有する発熱体１０−１を単体で用いた場合であっても、昇温と充電を交互に行うことで、低温に起因した充電効率の低下防止を図りながら充電を行うことができる。

１ 車両、２ 非接触給電装置、５ 電池パック、１０、１０−１、１０−１’、１０−２、１０−２’ 発熱体、Ｘ 角部、１１ 組電池、１２ 受電部、１３ 充電部、２１ 送電部、２６ 制御部、Ｆ１０、Ｆ１２ 周波数特性、Ｂｈ、Ｂｈ−１、Ｂｈ−１’、Ｂｈ−２、Ｂｈ−２’ 発熱帯域、Ｂｅ 発電帯域

Claims (8)

1. 二次電池と、
   電磁波を受けて発電する受電部と、
   前記受電部により得られた電力に基づき前記二次電池を充電する充電部と、
   電磁波を受けて発熱する発熱体と、
   前記発熱体を熱源として前記二次電池を昇温する電池昇温部と、を備え、
   前記受電部による発電効率が高まる前記電磁波の周波数帯域を発電帯域、前記発熱体による発熱効率が高まる前記電磁波の周波数帯域を発熱帯域としたときに、前記発熱帯域の一部が前記発電帯域に対して非重複とされ、前記発電帯域の一部が前記発熱帯域に対して非重複とされている
   車両。
2. 前記発熱体は、
   前記発熱帯域の他の一部が前記発電帯域と重複している
   請求項１に記載の車両。
3. 前記発熱体がシート状とされた
   請求項１又は請求項２に記載の車両。
4. 前記発熱体は、ポリエチレンテレフタレートによるフィルムにアルミ膜が成膜されて形成されている
   請求項３に記載の車両。
5. 前記電池昇温部は、
   前記熱源として前記発熱帯域の異なる複数の前記発熱体を有する
   請求項１乃至請求項４の何れかに記載の車両。
6. 電磁波に基づき充電される二次電池が設けられた車両に対して非接触給電を行う非接触給電装置であって、
   電磁波を送出する送電部と、
   前記二次電池の温度情報に基づいて前記送電部が送出する電磁波の周波数を変化させる制御部と、を備える
   非接触給電装置。
7. 前記制御部は、
   前記温度情報と前記車両から取得した前記二次電池の充電率情報とに基づいて前記周波数を設定する
   請求項６に記載の非接触給電装置。
8. 前記車両には、
   前記電磁波を受けて発熱する発熱体を熱源として前記二次電池を昇温する電池昇温部が設けられ、
   前記制御部は、
   前記二次電池の充電完了後、前記温度情報に基づき、前記発熱体を発熱させる周波数による前記電磁波を前記送電部により送出させる
   請求項７に記載の非接触給電装置。

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