JP6767725B2 - 車両用無線充電システム および 車両用有線無線両用充電システム - Google Patents

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Description

本発明は、アドオン型の無線充電システムおよび車両用有線無線両用充電システムに関する。
現在、電気自動車(EV)、プラグインハイブリッドカー(PHV、PHEV)の普及が後押しされている。
現在の有線充電方式では、コネクタの形状が異なるため、有線充電方式において複数の形状に対応するコネクタが知られている(特許文献1)。
また、現在は有線充電方式が主流であるが、今後は、スマートモビリティや自動運転などとの親和性がより高い無線充電方式が増加していくと考えられる。しかし、すべての電気自動車が無線充電方式に対応するとは考えられないため、充電方式には、有線充電方式と無線充電方式が混在する状況となると考えられている。
このため、有線充電および無線充電に対応する充電装置が知られている(特許文献2)。
特開平11−220813号公報
特許第5387552号明細書
特許文献1に記載のコネクタは、あくまで同タイプの充電方式において、所定使用と異なる他仕様のコネクタに接続するためのものである。
また、例えば特許文献2に記載されるような、有線充電および無線充電に対応する充電装置を設置する場合は、従来の有線充電装置を置き換える必要がある。
他方、従来の有線充電装置とは別に、無線充電装置を設置することは、コストや設置場所の観点から不利である。
そこで、本発明は、従来の有線充電装置を置き換える代わりに、従来の有線充電装置に無線充電装置を付加して、有線充電、無線充電の両用を可能とすることにより、従来の有線充電装置を活用したまま有線充電および無線充電に対応する両用の充電装置とすることを目的とする。
本発明の請求項1に係る車両用無線充電システムは、車両用有線充電システムの給電部から電力を受電する受電口を有し、前記車両用有線充電システムから受電口を通して供給される電力を、車両に非接触で送電することを特徴とする、車両用無線充電システムであって、車両の有する受電ユニットが備える受電コイルに対して車両の下方から非接触で電力を送電する送電コイルを備え、前記車両用無線充電システムは前記車両用有線充電システムの側面に設置されることを特徴とする、車両用無線充電システムである。
従来の有線充電装置を置き換える代わりに、車両用有線充電システムに対して、車両用有線充電システムの給電部から受電口を通して供給される電力を車両に非接触で給電する車両用無線充電システムを付加することにより、従来の有線充電装置を活用したまま有線充電および無線充電に対応する両用の充電システムとすることができ、本構成により、車両の有する受電ユニットが備える受電コイルに対して、送電コイルにより非接触で電力を送電することができる。
本発明の請求項2に係る車両用無線充電システムは、前記車両用無線充電システムと前記車両用有線充電システムが一体に構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の車両用無線充電システムである。
本発明の請求項3に係る車両用無線充電システムは、車両用有線充電システムの給電部が車両用無線充電システムの受電口から外されると車両移動防止装置を作動させて車両の移動を防止し、車両用有線充電システムの給電部が車両用無線充電システムの受電口に挿入されると車両移動防止装置を作動させて車両の移動を可能とする、車両移動防止制御部を有することを特徴とする、請求項1ないし2のいずれかに記載の車両用無線充電システムである。
例えば、充電ケーブルなどの給電部が無線充電システムの受電口に正しく戻されない場合に、ロック板などの車両固定装置が作動し発車できなくなる構成とすることにより、次に車両が駐車した際も手動で戻す手間が発生しない。
本発明の請求項4に係る車両用無線充電システムは、車両の有する受電ユニットまたは車両側通信部と通信する、充電システム側通信部を備え、充電システム側通信部は、車両側からの受信した情報に応じた電力を供給することを特徴とする、1ないし3に記載の車両用無線充電システムである。
本構成により、車両側の性能などに応じた電力を供給することが可能となる。
本発明の請求項5に係る車両用無線充電システムは、車両用有線充電システムの給電部から交流電力または直流電力を受電し、受電した交流電力または直流電力を、電力を供給する車両に応じた交流電力に変換する電力変換部を有し、送電コイルから車両の有する受電ユニットが備える受電コイルに送電するものであって、
前記電力変換部は、
急速充電の場合、直流電力を前記車両用有線充電システムから前記無線充電システムに送電し、
急速充電でない場合、交流電を前記車両用有線充電システムから前記無線充電システムに送電することを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の車両用無線充電システムである。
車両用有線充電システムから受け取った電力を交流電力として送電することで、無線電力伝送を可能とすることができる。
本発明の請求項6に係る車両用無線充電システムは、充電システム側通信部は車両の有する受電ユニットまたは車両側通信部を介して車両側と通信を行い、車両側と車両用無線充電システムの 双方の送受電が可能となったことを確認する送受電確認部を備え、送受電確認部は、車両側と車両用無線充電システムの双方の送受電が可能である場合に送受電を可能とする信号を発することを特徴とする、請求項4に記載の車両用無線充電システムである。
車と車両用無線充電システムが互いに、メカニカルリレーなどのハード的なタイミングを含む、ステータスを確認し合いOKとなったら充電が始まる、などシーケンス上必要な諸データの通信が可能となる。
本発明の請求項7に係る車両用無線充電システムは、課金情報通信部を有し、課金情報通信部は、車両が所定の状態にあることを確認する車両状態確認部を備え、車両状態確認部は車両が所定の状態にあることを確認すると車両状態確認信号を発し、課金情報通信部は車両状態確認信号を受信したことに応じて課金システムアクティブ化信号を発することを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の車両用無線充電システムである。
事前の料金支払い、パスナンバー、充電カードなどにより充電システムをアクティブにする、あるいは、ETC車載器のような車載器にカードを挿入しておいた場合に、駐車、位置合わせと同時に課金システムと通信し充電システムをアクティブ化するなど、充電システムと課金システムと連動させることができる。
本発明の請求項8に係る車両用有線無線両用充電システムは、車両用有線充電システム、請求項1ないし7のいずれかに記載の車両用無線充電システム、有線充電制御部および無線充電制御部を備え、有線充電制御部は、給電部を介して車両に対し行う有線充電を制御し、または、給電部とは異なる車両用給電部を備え車両用給電部を介して車両に対し行う有線充電を制御し、無線充電制御部は、車両用無線充電システムにより行う無線充電を制御することを特徴とする、車両用有線無線両用充電システムである。
車両用有線充電システムと車両用無線充電システムとを、互いに独立したシステムが給電部を介して接続されたシステムとすることにより、従来の車両用有線充電システムの設計を活用できるなど、設計が容易となり、また、システムの修理や交換に際して車両用有線充電システムと車両用無線充電システムのいずれかのみを修理・交換するだけで対応できるなど、メンテナンスも容易となる。
車両用有線無線両用充電システムの充電状況の例である。 車両用無線充電システムの構成例を示す。 充電開始前通信のフローを示す。 充電のフローを示す。 車両移動防止制御部による制御のフローを示す。 課金情報通信部のフローを示す。 車両用有線無線両用充電システムの構成例を示す。 車両用有線無線両用充電システムの構成例を示す。 充電開始前通信のフローを示す。 車両用無線充電システムと車両用有線充電システムを一体に構成する例を示す。
図1は、本発明の一実施例における、車両用無線充電システム100を備えた車両用有線無線両用充電システム300の充電状況の例を示す。
車両用無線充電システム100は、車両用有線充電システム200の給電部201から電力を受電する受電口101、車両400の有する受電ユニット410が備える受電コイル411に対して非接触で電力を送電する送電コイル102を有する。本実施例において、給電部201は給電プラグである。
車両は受電ユニット410を備え、受電ユニット410は受電制御部412、受電コイル411、車両側通信部413を備える。
送電コイル102は、車両用有線充電システム200から受電口101を通して供給される電力を、車両400の有する受電ユニット410が備える受電コイル411に対して非接触で電力を送電する。
図2は、車両用無線充電システム100の構成例を示す。
103で示されるのは、車両400の有する受電ユニット410と通信する充電システム側通信部であり、充電システム側通信部103は、車両側から受信した情報に応じた電力を供給するものである。
104で示されるのは送受電確認部である。通信部は車両400の有する受電ユニット410を介して車両側と通信を行い、車両側と車両用充電システムの双方の送受電が可能となったことを確認する。そして、送受電確認部104は、車両側と車両用無線充電システム側の双方の送受電が可能である場合に送受電を可能とする信号を発する。
105で示されるのは、電力変換部である。電力変換部105は、車両用有線充電システム200の給電部201から受電した交流電力または直流電力を、無線により電力を供給するための周波数の交流に変換する。これにより、例えば、交流による有線普通充電に対応した電力を給電部201から受電し無線普通充電を行い、また、直流による有線急速充電に対応した電力を給電部201から受電し無線急速充電を行う構成とすることができる。
図3は、充電前通信のフローを示す。
車両用無線充電システム100は車両に対し自身の供給電圧および供給可能電流を宣言する(ステップS301)。車両側はその範囲内で必要な充電電流を車両用無線充電システム100にリクエストする(ステップS301)。
車両用無線充電システム100が車両側より必要な充電電流のリクエストを受けると(ステップS302)、車両400の無線充電に必要なデータ通信を行い、車両側と車両用無線充電システム側が互いに、メカニカルリレーなどのハード的なタイミングを含むステータスを確認し合う(ステップS303)。そして、確認の結果が充電可能となるものであれば(ステップS304)、送受電確認部104は、車両側と車両用無線充電システム側の双方の送受電が可能である場合に送受電を可能とする信号を発する(ステップS305)。
電力変換部105は、車両用有線充電システム200の給電部201から受電した交流電力または直流電力を、電力を供給する車両に応じた交流電力に変換する。変換された交流電力は、送電コイル102から車両400の有する受電ユニット410が備える受電コイル411に送電される。
図4は、充電のフローを示す。本実施例では、通常充電および急速充電のいずれかを選択する。具体的には、電力変換部105は急速充電であるかを確認する(ステップS401)。急速充電の場合、直流電力が車両用有線充電システム200から無線充電システムに送電され、電力変換部105は、受電した直流電力を、電力を供給する車両に応じた交流電力に変換する(ステップS401)。そして充電が完了したかを確認し、完了している場合は充電のフローを終了する(ステップS402)。また、急速充電でない場合、つまり、通常充電の場合、交流電力のままの状態で車両用有線充電システム200から車両用無線充電システム100に送電され、電力変換部105は、受電した交流電力を、電力を供給する車両に応じた交流電力に変換する(ステップS403)。そして充電が完了したかを確認し、完了している場合は充電のフローを終了する(ステップS404)。
車両用無線充電システム100は、図1に示されるように、車両移動防止制御部106および車両移動防止装置107を備える。車両移動防止制御部106は、本実施例ではロック板である。
図5は、車両移動防止制御部106による制御のフローを示す。車両移動防止制御部106は、車両用有線充電システム200の給電部201が車両用無線充電システム100の受電口101から外されると車両移動防止装置107を作動させて車両400の移動を防止し、車両用有線充電システム200の給電部201が無線充電システムの受電口101に挿入されると車両移動防止装置107を作動させて車両400の移動を可能とする。
より詳細に説明すると、車両移動防止制御部が稼働すると(ステップS501)、センサーにより車両移動防止装置107上に車両が存在することを感知した場合(ステップS502、ステップS503)、車両用有線充電装置200の給電部201が車両用無線充電システム100の受電口101に挿入された状態であるか否かを検知する(ステップS504)。
車両用有線充電システム200の給電部201が車両用無線充電システム100の受電口101に挿入された状態であると検知した場合は(ステップS505)、車両移動防止装置107が車両移動防止状態であるときには(ステップS506)車両移動防止装置107を作動させ車両移動可能状態として車両400の移動を可能とし(ステップS507)、ステップS501に戻る。また、車両移動防止装置107が車両移動可能状態であるときには車両移動防止装置107を作動させず引き続き車両移動可能状態とし、ステップS501に戻る。
車両用有線充電システム200の給電部201が車両用無線充電システム100の受電口101から外されている状態であると検知した場合は、車両移動防止装置107が車両移動防止状態になければ(ステップS508)車両移動防止装置107を作動させて車両移動防止状態とし(ステップS509)、ステップS501に戻る。また、車両移動防止装置107が車両移動防止状態であれば(ステップS508)、車両移動防止装置107を作動させず引き続き車両移動防止状態とし、ステップS501に戻る。
センサーにより車両移動防止装置107上に車両が存在することを感知しなかった場合(ステップS503)、車両移動防止装置107が車両の移動を防止する車両移動防止状態であれば(ステップS510)、車両移動防止状態を解除し(ステップS511)、ステップS501に戻る。また、車両移動防止装置107が車両移動防止状態でなければ(ステップS510)、車両移動防止装置107を作動させず車両の移動を可能とする車両移動解除状態とし、ステップS501に戻る。
本構成により、例えば、充電ケーブルなどの給電部201が無線充電システムの受電口101に正しく戻されない場合に、ロック板などの車両移動防止装置107が作動し車両が移動できない。このため、充電ケーブルなどの給電部201が車両用無線充電システム100の受電口101に正しく戻されないまま車両が移動してしまい次に来た車両が車両用無線充電システム100を利用しようとしても給電部201が車両用無線充電システム100の受電口101に挿入されていない、という事態が避けられ、次に車両が駐車した際も手動で戻す手間が発生しない。
車両用無線充電システム100は、課金情報通信部120を有する。課金情報通信部120は、車両が所定の状態にあることを確認する車両状態確認部121を備える。
図6は課金情報通信部120のフローを示す。
車両状態確認部121は車両が所定の状態にあることを確認する(ステップS601)。車両が所定の状態にある場合には(ステップS602)、車両状態確認信号を発し(ステップS603)、課金情報通信部120は車両状態確認信号を受信すると課金システムアクティブ化信号を発する(ステップS604)。そして、課金情報通信終了信号を受信している場合にはフローを終了し、受信していない場合にはステップS601に戻る(ステップS65)。
事前の料金支払い、パスナンバー、充電カードなどにより充電システムをアクティブにする、あるいは、ETC車載器のような車載器にカードを挿入しておいた場合に、駐車、位置合わせと同時に課金システムと通信し充電システムをアクティブ化するなど、充電システムと課金システムと連動させることができる。
以上の実施例では、主に車両用無線充電システム100について説明しているが、車両用有線充電システム200と組み合わせることにより、車両用有線無線充電システムとすることができることは言うまでもない。
図7は車両用有線無線充電システムの構成例である。
車両用有線無線充電システムは有線充電制御部210および無線充電制御部110を備える。
車両用有線充電システム200は、給電部201を介して車両400に対し行う有線充電を制御し、無線充電制御部110は、車両用無線充電システム100により行う無線充電を制御する。
本例においては、有線電力供給部220からの電力を供給する給電部201が、車両用無線充電システム100の充電口に接続されている間は無線充電制御部110が動作し、給電部201が車両用無線充電システム100の充電口に接続されていない間は有線充電制御部210が動作するように構成されている。ただし、無線充電の際も車両用有線充電システム200側からは自動で給電が行われている。あるいは、無線充電制御部110が動作する間、自動的に有線充電制御部210も動作するものとしてもよい。
有線充電は、車両用無線充電システム100の受電口101に接続される給電部201とは別に設けられた、車両用給電部202を介して行う構成とすることもできる。
図8は、車両用有線無線充電システムの別の構成例である。
車両用有線充電システム200は、車両用無線充電システム100の受電口101に接続される給電部201とは異なる車両用給電部202を備える。そして、有線充電制御部210は、車両用給電部202を介して車両に対し行う有線充電を制御し、無線充電制御部110は、車両用無線充電システム100により行う無線充電を制御する。ただし、無線充電の際も車両用有線充電システム200側からは自動で給電が行われている。あるいは、無線充電制御部110が動作する間、自動的に有線充電制御部210も動作するものとしてもよい。
以上の例においては、車両用無線充電システム100は、車両用有線充電システム200に付加する態様が例示されているが、車両用無線充電システム100と車両用有線充電システム200を一体に構成してもよい。
図9は、車両用無線充電システム100と車両用有線充電システム200を一体に構成する例である。車両用無線充電システム100と車両用有線充電システム200は、車両用有線充電システム200の給電部201が車両用無線充電システム100の受電口101に接続される形式で一体化され、両システムはケーシング301内に格納されている。本実施例では、無線充電の際も車両用有線充電システム200側からは自動で給電が行われる構成であるが、無線充電制御部110が動作する間、自動的に有線充電制御部210も動作する構成としてもよい。
上記図7、図8に記載された例においては、有線充電制御部210は車両用有線充電システム200に、無線充電制御部110は車両用無線充電システム100に設けられているが、車両用有線無線両用充電システム300において、有線充電制御部210と無線充電制御部110は、車両用有線無線両用充電システム300の同じ部位に設けられても、また、一つの充電制御部として設けられても良い。
図10は、有線充電制御部210と無線充電制御部110が一つの充電制御部310として構成した例である。
本発明は以上の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な実施例を含むことは言うまでもない。
例えば、車両400の備える受電ユニット410は、車両側通信部413および受電コイル411を含む構成としてもよく、あるいは、車両側通信部413または受電コイル411と別体の構成としてもよい。
100 車両用無線充電システム
101 受電口
102 送電コイル
103 充電システム側通信部
104 送受電確認部
105 電力変換部
106 車両移動防止制御部
107 車両移動防止装置
110 無線充電制御部
120 課金情報通信部
121 車両状態確認部
200 車両用有線充電システム
201 給電部
202 車両用給電部
210 有線充電制御部
220 有線電力供給部
300 車両用有線無線両用充電システム
301 ケーシング
310 充電制御部
400 車両
410 受電ユニット
411 受電コイル
412 受電制御部
413 車両側通信部

Claims (6)

  1. 車両用有線充電システムの給電部から電力を受電する受電口を有し、
    前記車両用有線充電システムから受電口を通して供給される電力を、車両に非接触で送電することを特徴とする、車両用無線充電システムであって、
    車両の有する受電ユニットが備える受電コイルに対して車両の下方から非接触で電力を送電する送電コイルを備え、
    前記車両用無線充電システムは前記車両用有線充電システムの側面に設置され
    前記車両用有線充電システムの前記給電部が前記車両用無線充電システムの前記受電口から外されると車両移動防止装置を作動させて車両の移動を防止し、前記車両用有線充電システムの前記給電部が前記車両用無線充電システムの前記受電口に挿入されると前記車両移動防止装置を作動させて車両の移動を可能とする、車両移動防止制御部
    を有することを特徴とする、車両用無線充電システム。
  2. 車両の有する受電ユニットまたは車両側通信部と通信する、充電システム側通信部を備え、
    前記充電システム側通信部は、車両側から受信した情報に応じた電力を供給することを特徴とする、請求項1に記載の車両用無線充電システム。
  3. 前記車両用有線充電システムの前記給電部から交流電力または直流電力を受電し、受電した前記交流電力または前記直流電力を、電力を供給する車両に応じた交流電力に変換する電力変換部を有し、
    前記送電コイルから車両の有する受電ユニットが備える受電コイルに送電するものであって、
    前記電力変換部は、
    急速充電の場合、直流電力を前記車両用有線充電システムから電し、
    急速充電でない場合、交流電力を前記車両用有線充電システムから電することを特徴とする、請求項1または2のいずれかに記載の車両用無線充電システム。
  4. 前記充電システム側通信部は車両の有する受電ユニットまたは車両側通信部を介して車両側と通信を行い、車両側と前記車両用無線充電システムの双方の送受電が可能となったことを確認する送受電確認部を備え、
    前記送受電確認部は、車両側と前記車両用無線充電システムの双方の送受電が可能である場合に送受電を可能とする信号を発することを特徴とする、請求項に記載の車両用無線充電システム。
  5. 課金情報通信部を有し、
    前記課金情報通信部は、車両が所定の状態にあることを確認する車両状態確認部を備え、
    前記車両状態確認部は車両が所定の状態にあることを確認すると車両状態確認信号を発し、
    前記課金情報通信部は車両状態確認信号を受信したことに応じて課金システムアクティブ化信号を発すること
    を特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の車両用無線充電システム。
  6. 車両用有線充電システム、請求項1ないし5のいずれかに記載の車両用無線充電システム、有線充電制御部および無線充電制御部を備え、
    前記有線充電制御部は、前記給電部を介して車両に対し行う有線充電を制御し、または、前記給電部とは異なる車両用給電部を備え前記車両用給電部を介して車両に対し行う有線充電を制御し、
    前記無線充電制御部は、前記車両用無線充電システムにより行う無線充電を制御すること
    を特徴とする、車両用有線無線両用充電システム。

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