JP7167829B2

JP7167829B2 - 走行中給電システム及びその電気特性の異常値判定方法

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Publication number: JP7167829B2
Application number: JP2019080132A
Authority: JP
Inventors: 正樹金▲崎▼; 満柴沼; 勇人角谷; 拓也木口; 英介高橋; 晋平瀧田; 将也 ▲高▼橋; 和弘宇田; 侑生中屋敷; 和良大林; 宜久山口
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2039-04-19
Also published as: EP3958437A4; JP2020178471A; EP3958437A1; WO2020213308A1; US12017543B2; CN113711467A; US20220032778A1; CN113711467B

Description

本開示は、走行中の車両に非接触で電力を供給する走行中給電システムに関する。

特許文献１には、無接点電力電装システムであって、その送電ドライバ（インバータ）の故障を検知できる無接点電力電装システムが記載されている。この無接点電力電装システムは、メインのインバータ回路とは別のテスト用のインバータ回路を設け、メインのインバータ回路の駆動とテスト用のインバータ回路の駆動とを組み合わせてメインのインバータ回路の初期故障を検出する。

特開２００８－２０６３２６号公報

特許文献１に記載の無接点電力電装システムでは、テスト用のインバータ回路を追加する必要があること、インバータ回路以外の故障を検知できない、という課題がある。また、走行中給電では、動作条件が刻々と変わるため、一度の判定では、正確性に欠けるという問題があった。

本開示の一形態によれば、走行中給電システム（１００）が提供される。この走行中給電システムは、車両（２０２）に、電力を給電する複数の電力供給セグメント（ＳＧ）と、前記電力供給セグメントに対する前記車両の位置を検出する車両位置検出部（２０）と、前記電力供給セグメントから前記車両に対して電力が給電されるときに、給電に関与する前記電力供給セグメントにおける電気特性を取得する電気特性取得部（５０）と、前記電気特性を用いて前記電力供給セグメントの異常判定を行う異常判定部（５４）と、を備え、前記異常判定部は、異常判定の対象となる電力供給セグメントである対象セグメント（ＳＧｔ）と、前記対象セグメントの前に電力を供給する電力供給セグメントである前セグメント（ＳＧｂ）と、前記対象セグメントの後に電力を供給するセグメントである後セグメント（ＳＧａ）の少なくとも一方と、前記電気特性を共有し、前記対象セグメントにおける前記電気特性を、前記前セグメントにおける電気特性と前記後セグメントにおける電気特性との少なくとも一方と、比較することで、前記対象セグメントの前記電気特性が異常値か否かの判定を行う。この形態によれば、各電力供給セグメントの電流、電圧などの電気特性を共有することで、付加回路を設けることなく対象セグメントの電気特性が異常値か否かを容易に判定できる。

非接触給電システム３００を示す説明図である。走行中給電システムのブロック図である。走行中受電システムのブロック図である。送電回路、送電コイル、受電コイル、受電回路と電気特性を示す説明図である。電気特性の共有フローチャートである。セグメントの異常判定フローチャートである。電気特性の異常値の判定方法を示す説明図である。電気特性が交流の場合の異常値の判定方法を示す説明図である。電気特性の異常値の判定の他の方法を示す説明図である。送電側の共振回路と受電側の共振回路の組み合わせ例を示す説明図である。交流電力を接触給電する場合の回路例を示す説明図である。直流電力を接触給電する場合の回路例を示す説明図である。

・第１実施形態：
図１に示すように、非接触給電システム３００は、道路１０５側の走行中給電システム１００と、車両２０２側の走行中受電システム２００とを備える。非接触給電システム３００は、車両２０２の走行中に走行中給電システム１００から車両２０２に給電することが可能なシステムである。車両２０２は、例えば、電気自動車やハイブリッド車として構成される。図１において、ｘ軸方向は車両２０２の進行方向を示し、ｙ軸方向は車両２０２の幅方向を示し、ｚ軸方向は鉛直上方向を示す。

道路１０５側の走行中給電システム１００は、複数の送電用のコイル４０（以下「送電コイル４０」とも呼ぶ。）と、複数の送電コイル４０のそれぞれに交流電圧を供給する複数の送電回路３０と、複数の送電回路３０に直流電圧を供給する電源回路１０と、車両位置検出部２０とを備えている。

複数の送電コイル４０は、道路１０５の地表から所定の深さに、ｘ方向に沿って設置されている。送電回路３０は、電源回路１０から供給される直流電圧を高周波の交流電圧に変換して送電コイル４０に印加する回路であり、インバータ回路、フィルタ回路、共振回路を含んでいる。送電コイル４０と送電回路３０とを合わせて「電力供給セグメントＳＧ」と呼ぶ。なお、単に「セグメントＳＧ」と称する場合もある。電源回路１０は、電力を送電回路３０に供給する回路である。例えば、電源回路１０は、商用電源から供給される交流電圧を整流して直流電圧を出力するＡＣ／ＤＣコンバータ回路として構成される。なお、電源回路１０が出力する電力は、完全な直流でなくてもよく、ある程度の変動（リップル）を含んでいても良い。なお、各セグメントＳＧの送電回路は、セグメントＳＧ毎に直流電圧が調整可能な直流電圧のコンバータ回路を含んでも良い。また、図１の例では、１つの電源回路１０から複数のセグメントに電力が供給されているが、各セグメントＳＧが、それぞれ電源回路１０を備える構成としてもよい。

車両位置検出部２０は、車両２０２の位置を検出する。車両位置検出部２０は、例えば、複数の送電回路３０における送電電力や送電電流の大きさから受電コイル２４０（以下「受電コイル２４０」とも呼ぶ。）の位置を検出し、車両２０２の位置を検出する。複数の送電回路３０は、車両位置検出部２０で検出された車両２０２の位置に応じて、車両２０２に近い１つ以上の送電コイル４０を用いて送電を実行する。車両位置検出部２０は、カメラやサーチコイル、レーザを用いて、車両２０２の位置を検出してもよい。

車両２０２は、メインバッテリ２１０と、補機バッテリ２１５と、制御装置２２０と、受電回路２３０と、受電コイル２４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２６０と、インバータ回路２７０と、モータジェネレータ２８０と、補機２９０と、を備えている。受電コイル２４０は、受電回路２３０に接続されており、受電回路２３０の出力には、メインバッテリ２１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２６０の高圧側と、インバータ回路２７０と、が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２６０の低圧側には、補機バッテリ２１５と、補機２９０とが接続されている。インバータ回路２７０には、モータジェネレータ２８０が接続されている。

受電コイル２４０は、送電コイル４０との間の電磁誘導によって誘導起電力を生じる装置である。受電回路２３０は、受電コイル２４０から出力される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路を含む。なお、受電回路２３０は、整流回路にて生成した直流の電圧を、メインバッテリ２１０の充電に適した電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路を含んでいても良い。受電回路２３０から出力される直流電圧は、メインバッテリ２１０の充電や、インバータ回路２７０を介したモータジェネレータ２８０の駆動に利用することができ、また、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２６０を用いて降圧することで、補機バッテリ２１５の充電や、補機２９０の駆動にも利用可能である。

メインバッテリ２１０は、モータジェネレータ２８０を駆動するための比較的高い直流電圧を出力する２次電池である。モータジェネレータ２８０は、３相交流モータとして動作し、車両２０２の走行のための駆動力を発生する。モータジェネレータ２８０は、車両２０２の減速時にはジェネレータとして動作し、電力を回生する。インバータ回路２７０は、モータジェネレータ２８０がモータとして動作するとき、メインバッテリ２１０の電力を３相交流に変換してモータジェネレータ２８０に供給する。インバータ回路２７０は、モータジェネレータ２８０がジェネレータとして動作するとき、モータジェネレータ２８０が回生した３相交流を直流に変換してメインバッテリ２１０に供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路２６０は、メインバッテリ２１０の出力を、バッテリ２１０の出力電圧より低い電圧に変換して補機バッテリ２１５及び補機２９０に供給する。補機バッテリ２１５は、補機２９０を駆動するための２次電池であり、その電圧は比較的低い。補機２９０は、車両２０２の空調装置や電動パワーステアリング装置、ヘッドライト、ウインカ、ワイパー等の周辺装置や車両２０２の様々なアクセサリーを含む。

制御装置２２０は、車両２０２内のインバータ２７０他、各部を制御する。制御装置２２０は、走行中非接触給電を受ける際には、受電回路２３０を制御して受電を実行する。

図２に示すように、道路１０５側に設置された各セグメントＳＧは、電気特性取得部５０と、電気特性送信部５１と、電気特性受信部５２と、電気特性比較部５３と、異常判定部５４と、記憶部５５と、発信部５６と、を備える。なお、図２では、車両２０２の走行中受電システム２００に電力を供給するセグメントＳＧについてのみ、内部の構成を図示し、他のセグメントＳＧについては、図示を省略している。電気特性取得部５０は、給電に関与するセグメントＳＧ中の各回路の電流、電圧を取得する。本実施形態では、各回路の電流、電圧の少なくとも１つを「電気特性」とも呼ぶ。電気特性取得部５０がどのような電流、電圧を取得するか、については後述する。電気特性送信部５１は、電気特性取得部５０が取得した電気特性を隣接するセグメントＳＧの電気特性受信部５２に送る。電気特性受信部５２は、隣接するセグメントＳＧの電気特性送信部５１から、隣接するセグメントＳＧの電気特性を受信する。これにより、複数のセグメントＳＧ間で、電気特性を共有できる。なお、電気特性送信部５１は、１つ以上間をおいたセグメントＳＧの電気特性受信部５２に電気特性を送り、電気特性受信部５２は、１つ以上間をおいたセグメントＳＧの電気特性送信部５１から電気特性を受信してもよい。

電気特性比較部５３は、自己のセグメントＳＧの電気特性と、隣接するセグメントＳＧの電気特性とを比較する。異常判定部５４は、電気特性比較部５３の比較結果を用いて、セグメントＳＧの電気特性が異常値であるか否かを判定する。どのような場合に異常値かについては、後述する。異常判定部５４は、電気特性が異常値と判定された回数をカウントし、記憶部５５に格納する。発信部５６は、異常値と判定された回数が予め定められた回数以上を超えた時に、異常判定部５４から指示を受けて、セグメントＳＧが異常である旨を発信する。なお、予め定められた回数は、１回であってもよい。異常判定部５４は、予め定められた回数連続して正常値と判定した場合には、記憶部５５に記憶されている異常値と判定された回数を０にリセットしてもよい。予め定められた回数連続して正常値であれば、異常判定部５４が判定した異常値は、ノイズ等の影響や、測定のバラツキにより生じたものと判定可能だからである。また、異常判定部５４は、予め定められた判定回数中において、異常値と判定された回数が予め定められた回数を超えた時に、異常である旨を発信させてもよい。予め定められた回数連続して正常と判定されないとカウント値がリセットされない場合、異常のカウントが蓄積され続け、いつか異常と判定されてしまう。このようなときの誤発信を避ける為、異常判定部５４は、予め定められた判定回数中において、異常と判定された回数が予め定められた回数を超えた時に、異常である旨を発信させてもよい。

図３に示すように、車両２０２側の走行中受電システム２００は、セグメント認識部２２１と、電気特性取得部２２２と、電気特性記憶部２２３と、電気特性比較部２２４と、異常判定部２２５と、発信部２２６と、を備える。セグメント認識部２２１は、車両２０２がどのセグメントＳＧから電力の供給を受けているか、を認識する。電気特性取得部２２２は、車両２０２側の走行中受電システム２００の各回路の電流、電圧を取得する。電気特性記憶部２２３は、電気特性取得部２２２が取得した電気特性を、どのセグメントＳＧから電力供給を受けたときの電気特性かを関連づけて記憶する。電気特性比較部２２４は、各セグメントＳＧに対する電気特性を比較する。異常判定部２２５は、電気特性比較部２２４の比較結果を用いて、セグメントＳＧに対する電気特性が異常値であるか否かを判定する。発信部２２６は、異常値と判定された回数が予め定められた回数を超えた時に、異常判定部２２５から指示を受けて、セグメントＳＧが異常である旨を発信する。

図４に示すように、道路１０５側の走行中給電システム１００は、送電回路３０と、送電コイル４０とを備える。送電回路３０は、インバータ回路３２と、フィルタ回路３４と、共振回路３６と、を備える。インバータ回路３２は、４つのスイッチングトランジスタＴｒ１からＴｒ４と、コンデンサＣ３と、を備える。４つのスイッチングトランジスタＴｒ１からＴｒ４は、Ｈブリッジ回路を構成している。スイッチングトランジスタＴｒ１とＴｒ３が直列に接続され、スイッチングトランジスタＴｒ２とＴｒ４が直列に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、プラス側電源ラインＶ＋に接続され、スイッチングトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４は、マイナス側電源ラインＶ－に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ１とＴｒ３の中間ノードと、スイッチングトランジスタＴｒ２とＴｒ４の中間ノードは、フィルタ回路３４と共振回路３６とを介して送電コイル４０に接続されている。各スイッチングトランジスタＴｒ１からＴｒ４には、それぞれ並列に保護ダイオードＤ１からＤ４が接続されている。コンデンサＣ３は、プラス側電源ラインＶ＋とマイナス側電源ラインＶ－との間に設けられた平滑コンデンサである。スイッチングトランジスタＴｒ１とＴｒ４がオンされるときは、スイッチングトランジスタＴｒ２とＴｒ３はオフであり、スイッチングトランジスタＴｒ２とＴｒ３がオンされるときは、スイッチングトランジスタＴｒ１とＴｒ４はオフである。

フィルタ回路３４は、２つのインダクタＬ１及びＬ２と、コンデンサＣ２と、を有するＴ型フィルタ回路である。共振回路３６は、送電コイル４０と、フィルタ回路３４のインダクタＬ１との間に直列に挿入されたコンデンサＣ１により形成されている。従って、本実施形態では、共振回路３６は、直列共振回路を形成している。なお、直列共振回路の代わりに、コンデンサＣ１が送電コイル４０と並列に接続される並列共振回路を形成するように構成しても良い。

車両側の走行中受電システム２００は、受電回路２３０と、受電コイル２４０とを備える。受電回路２３０は、共振回路２３６と、フィルタ回路２３４と、整流回路２３２と、を備える。共振回路２３６は、受電コイル２４０と直列に接続されたコンデンサＣ２１により形成されている。したがって、本実施形態では、共振回路２３６は、直列共振回路である。なお、直列共振回路の代わりに、コンデンサＣ２１が受電コイル２４０と並列に接続される並列共振回路を用いても良い。

フィルタ回路２３４は、２つのインダクタＬ２１及びＬ２２と、コンデンサＣ２２と、を有するＴ型フィルタ回路である。共振回路２３６のコンデンサＣ２１は、フィルタ回路２３４のインダクタＬ２１と直列に接続されている。充電コイル２４０は、フィルタ回路２３４のコンデンサＣ２２と接続されている。

整流回路２３２は、ブリッジ整流回路であり、４つのダイオードＤ２１～Ｄ２４と平滑コンデンサＣ２３とを備える。ダイオードＤ２１とＤ２３とが直列に接続され、その中間ノードにフィルタ回路２３４のインダクタＬ２２が接続されており、ダイオードＤ２２とＤ２４とが直列に接続され、その中間ノードにフィルタ回路２３４のコンデンサＣ２１及び受電コイル２４０と接続されている。ダイオードＤ２１のカソードとＤ２２のカソードは接続され、ダイオードＤ２３のアノードとＤ２４のアノードは接続されている。平滑コンデンサＣ２３は、４つのダイオードＤ２１～Ｄ２４と並列に接続されている。

電気特性の異常とその場合に想定される故障の例を以下に示す。なお、ここに記載した故障は一例である。
（１）インバータ回路３２の入力電圧Ｖｉ＿ｉｎｖ
入力電圧Ｖｉ＿ｉｎｖが上昇しない場合、インバータ回路３２の負荷の短絡またはインバータ回路の短絡が想定される。

（２）インバータ回路３２の入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖ
入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖが過電流の場合、インバータ回路３２の負荷が短絡していると考えられる。また、入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖがゼロ電流の場合には、インバータ回路の負荷が開放、あるいは、インバータ回路３２の開放が想定される。

（３）インバータ回路３２の出力電圧Ｖｏ＿ｉｎｖ
出力電圧Ｖｏ＿ｉｎｖが上昇しない場合、インバータ回路３２の負荷が短絡またはインバータ回路の開放・短絡が想定される。

（４）インバータ回路３２の出力電流Ｉｏ＿ｉｎｖ
出力電流Ｉｏ＿ｉｎｖが過電流の場合、インバータ回路３２の負荷が短絡、ゼロ電流の場合には、インバータ回路の負荷が開放、あるいは、インバータ回路３２の開放が想定される。

（５）送電コイル４０の電流Ｉｏ＿ｉｎｖ
電流Ｉｏ＿ｉｎｖがゼロ電流で送電コイル４０の開放が想定される。

（６）送電コイル４０の電圧Ｖｏ＿ｉｎｖ
電圧Ｖｏ＿ｉｎｖがゼロ電圧で送電コイル４０の短絡、過電圧で送電コイル４０の開放が想定される。

（７）受電コイル２４０の電圧Ｖｉ＿ｉｎｖ
電圧Ｖｉ＿ｉｎｖがゼロ電圧で送電コイル４０の短絡、開放が想定される。

（８）受電コイル２４０の電流Ｉｉ＿ｉｎｖ
電流Ｉｉ＿ｉｎｖがゼロ電流で送電コイル４０の短絡、開放が想定される。

（９）整流回路２３２の電流Ｉｏ＿ｒｅｃ
電流Ｉｏ＿ｒｅｃがゼロ電流で送電コイル４０の短絡、開放が想定される。

異常判定部５４は、上記電気特性（１）～（９）のうち、少なくとも１つの電気特性について、異常値か否かを判定する。なお、異常判定部５４は、上記電気特性のうち、２つ以上を用いて、電気特性が異常値か否かを判定してもよい。また、異常判定部５４は、異常の発生の有無だけでなく、異常の状態から異常が発生した箇所を特定してもよい。

図５Ａを用いて、セグメントＳＧが行う、電気特性の共有について説明する。ステップＳ１００で、異常判定の対象となっているセグメントＳＧ（以下「対象セグメントＳＧｔ」とも呼ぶ。）の電気特性取得部５０が、対象セグメントＳＧｔにおける電気特性を取得する。ステップＳ１１０では、対象セグメントＳＧｔの電気特性送信部５１は、対象セグメントＳＧｔの前のセグメントＳＧ（以下「前セグメントＳＧｂ」とも呼ぶ。）と、後のセグメントＳＧ（以下「後セグメントＳＧａ」とも呼ぶ。）に、対象セグメントＳＧｔに送信する。前セグメントＳＧｂとは、現在の対象セグメントＳＧｔの前に対象セグメントＳＧｔであったＳＧを意味する。後セグメントとは、現在の対象セグメントＳＧｔの次に対象セグメントＳＧｔになるセグメントＳＧを意味する。対象セグメントＳＧｔは、前セグメントＳＧｂ、現在の対象セグメントＳＧｔ、後セグメントＳＧａと車両２０２の走行位置により順次切り換わっていく。前セグメントＳＧｂと、対象セグメントＳＧｔと、後セグメントＳＧａとは連続した３つのセグメントである。前セグメントあるいは、後セグメントの電気特性送信部５１がステップＳ１１０を実行するとき、異常判定の対象となっているセグメントＳＧの電気特性受信部５２は、前セグメントＳＧｂあるいは、後セグメントＳＧａの電気特性を受信し、前セグメントＳＧｂあるいは、後セグメントＳＧａと、電気特性を共有できる。

図５Ｂを用いて、対象セグメントＳＧｔの異常判定部５４が行う異常判定について説明する。ステップＳ２００で、対象セグメントＳＧｔの電気特性受信部５２が、後セグメントＳＧａの電気特性送信部５１から電気特性を受信したと判断すると、異常判定部５４は、ステップＳ２１０に処理を移行する。電気特性受信部５２が、後セグメントＳＧａの電気特性送信部５１から電気特性を受信していない場合には、異常判定部５４は、処理をステップＳ２０５に移行する。ステップＳ２０５では、異常判定部５４は、電気特性受信部５２による電気特性の受信失敗回数がＮ回以上の場合には、ステップＳ２７０に移行し、電気特性の受信失敗回数がＮ回未満の場合には、ステップＳ２００を繰り返す。

ステップＳ２１０では、異常判定部５４は、対象セグメントＳＧｔの電気特性取得部５０が、自身の電気特性を取得しているか否かを判断する。電気特性は、上述した（１）～（９）の少なくとも１つである。自身の電気特性を取得していない場合には、異常判定部５４は、処理をステップＳ３００に移行し、対象セグメントＳＧｔの電気特性が異常値か否かの判定を実行しない。後セグメントＳＧａの電気特性と、対象セグメントＳＧｔの電気特性とを比較できないからである。ステップＳ２２０では、異常判定部５４は、対象セグメントＳＧｔの電気特性取得部５０が、前セグメントＳＧａの電気特性を取得しているか否かを判断する。電気特性を取得していない場合には、異常判定部５４は、処理をステップＳ３００に移行し、対象セグメントＳＧｔの電気特性が異常値か否かの判定を実行しない。後セグメントＳＧａの電気特性と、対象セグメントＳＧｔの電気特性と、前セグメントＳＧｂの電気特性とを比較できないからである。なお、ステップＳ２２０で前セグメントＳＧａの電気特性を取得していない場合、ステップＳ２００と同様に、Ｎｏの場合、電気特性受信部５２による電気特性の受信失敗回数がＮ回以上の場合には、ステップＳ２７０に移行し、電気特性の受信失敗回数がＮ回未満の場合には、ステップＳ３００に移行しても良い。

ステップＳ２３０では、異常判定部５４は、対象セグメントＳＧｔと、前セグメントＳＧｂと、後セグメントＳＧａの３つのセグメントの電気特性を用いて、対象セグメントＳＧｔの電気特性が異常値であるか否かを判定する。

ステップＳ２４０において、異常判定部５４は、ステップＳ２３０における対象セグメントＳＧｔの電気特性が異常値である場合には、ステップＳ２５０に移行し、異常値でない場合、すなわち正常値の場合には、ステップＳ２８０に移行する。

ステップＳ２５０では、異常判定部５４は、異常値の回数をカウントアップする。異常判定部５４は、この異常値の回数を、記憶部５５に格納する。ステップＳ２６０では、異常判定部５４は、異常値の回数が、判定値Ｎ１以上か否かを判定する。異常判定部５４は、異常値の回数が判定値Ｎ１以上の場合には、ステップＳ２７０に移行し、異常値の回数が判定値Ｎ１未満の場合には、ステップＳ２００に移行する。なお、ステップＳ２６０において、異常判定部５４は、所定の判定回数中の異常値の回数が判定値Ｎ１以上の場合にステップＳ２７０に移行してもよい。

ステップＳ２７０では、異常判定部５４は、対象セグメントＳＧｔが異常であると判定し、その旨を報知する。報知は、例えば、発信部５６からその旨が外部に発信される。

ステップＳ２８０では、異常判定部５４は、正常値である旨の判定がＭ回連続したか否かを判定し、正常値である旨の判定がＭ回連続している場合には、ステップＳ２９０に移行し、正常値である旨の判定がＭ回連続していない場合には、ステップＳ１００に移行する。

ステップＳ２９０では、異常判定部５４は、記憶部５５に格納している異常値のカウントをリセットする。あるタイミングでリセットしなければ、異常値の回数が増加していき、いずれ判定値Ｎ１以上となってしまうからである。なお、リセットタイミングは、正常値である旨の判定がＭ回連続している場合に限られず、例えば、一定期間毎に異常値の回数が、判定値Ｎ２未満（Ｎ２は、Ｎ１よりも小さい値）の場合に、異常値の回数をリセットしてもよい。この場合、異常判定部５４は、一定期間毎に異常値の回数ではなく、所定の判定回数中の異常値の回数が判定値Ｎ２未満の場合に、異常値の回数をリセットしてもよい。

図６に、電気特性として、インバータ回路３２の入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖを用いた場合の例を示す。異常判定部５４は、前セグメントＳＧｂのインバータ回路３２の入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖと、後セグメントＳＧａのインバータ回路３２の入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖについて、それぞれ誤差範囲を設定する。誤差範囲は、例えば、それぞれのセグメントＳＧｂ、ＳＧａのインバータ回路３２の入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖ±５％、入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖ±１０％のように、割合で設定しても良く、あるいは、それぞれのセグメントＳＧｂ、ＳＧａのインバータ回路３２の入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖ±１Ａ、入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖ±２Ａなど、具体的な数値範囲で設定しても良い。異常判定部５４は、前セグメントＳＧｂの誤差範囲と、後セグメントＳＧａの誤差範囲とが重なる範囲を許容範囲とし、対象セグメントＳＧｔのインバータ回路３２の入力電流Ｉｉ＿ｉｎｖが、許容範囲から外れている場合を異常値、外れていない場合を正常値とする。電気特性として、インバータ回路３２の入力電圧Ｖｉ＿ｉｎｖ、インバータ回路３２の出力電圧Ｖｏ＿ｉｎｖ、インバータ回路３２の出力電流Ｉｏ＿ｉｎｖ、送電コイル４０の電流Ｉｏ＿ｉｎｖ、送電コイル４０の電圧Ｖｏ＿ｉｎｖを用いる場合も同様である。なお、電気特性が交流の場合には、異常判定部５４は、図７に示すように、ピーク値を用いる。なお、異常判定部５４は、ピーク値の代わりに、実効値を用いても良い。

一般に、電気特性を取得するとき、走行中給電システム１００の送電コイル４０と、車両２０２の受電コイル２４０と、相対的位置、すなわち、送電コイル４０と受電コイル２４０との結合の度合いのバラツキや、ノイズにより、電気特性が変わってしまう。そのため、セグメントＳＧに異常が無くても、ある車両に給電するときには、電気特性が異常値となり、別の車両に給電するときには、正常値となる場合が有り得る。しかし、本実施形態によれば、異常判定部５４は、他のセグメントである前セグメントＳＧｂ、後セグメントＳＧａから電気特性を送受信することで、電気特性を共有し、これらの電気特性を比較するので、送電コイル４０と受電コイル２４０との結合の度合いのバラツキや、ノイズにより影響により、電気特性が変動しても、異常判定の対象である対象セグメントＳＧｔの電気特性が異常値か否かの判定を正確にできる。また、新たな付加回路が不要である。

本実施形態によれば、異常判定部５４は、前セグメントＳＧｂの電気特性から得られる誤差範囲と、後セグメントＳＧａの電気特性から得られる誤差範囲、とから得られる範囲に、異常判定部５４が属する電力供給対象セグメントＳＧｔであり、異常判定の対象である対象セグメントＳＧｔにおける電気特性が納まっているか否かにより、異常判定の対象である対象セグメントＳＧｔにおける電気特性が異常か否かを判定するので、判定が容易、簡略になる。

異常判定部５４は、図８に示すように、前セグメントＳＧｂの電気特性と、後セグメントＳＧａの電気特性との間に異常判定の対象である対象セグメントＳＧｔにおける電気特性が納まっているか否かにより、異常判定の対象である対象セグメントＳＧｔにおける電気特性が異常か否かを判定してもよい。例えば、車両２０２が道路の凹凸により上下する場合や、車両２０２が車線変更する場合には、送電コイル４０と受電コイル２４０の距離が変わり、結合定数が変わる。そのため、図８に示すように、異常判定の対象である対象セグメントＳＧｔにおける電気特性が異常か否かを判定する許容範囲を広げても良い。また、この場合、前セグメントＳＧｂの電気特性から異常判定の対象である対象セグメントＳＧｔの電気特性を経て後セグメントＳＧａの電気特性は、単調減少である。このように、単調減少であれば、電気特性が異常か否かを容易に判定できる。なお、セグメントＳＧｂの電気特性から異常判定の対象である対象セグメントＳＧｔの電気特性を経て後セグメントＳＧａの電気特性は、単調増加であってもよい。

なお、給電する電力が変化する場合、例えば、電力指令値が変更された場合には、セグメントＳＧが正常でも、異常値と判定されやすいため、異常判定部５４は、判定しないようにしてもよい。また、車両２０２がウインカを出して、車線変更することが想定される場合、ハンドルの舵角が閾値を超えた場合には、送電コイル４０と受電コイル２４０の相対位置がずれるため、送電コイル４０と受電コイル２４０の距離が変わり、セグメントＳＧが正常でも、異常値と判定されやすいため、異常判定部５４は、判定しないようにしてもよい。

本実施形態によれば、どの電気特性がどのような異常値になったか、を解析することにより、どの回路にどのような異常が生じたかを判定できる。

本実施形態によれば、異常判定部５４は、異常値の回数が判定値Ｎ１を越えている場合に、異常と判定するので、バラツキやノイズによる影響による誤判定を抑制できる。

本実施形態によれば、異常判定部５４は、電気特性が予め定められた回数Ｍ回連続して正常値と判定した場合には、異常値と判定された回数を０にリセットするので、バラツキやノイズによる影響による誤判定を抑制できる。

上記説明では、異常判定部５４は、前セグメントＳＧｂ、後セグメントＳＧａから、電気特性であるインバータ回路３２の入力電圧Ｖｉ＿ｉｎｖ、インバータ回路３２の入力電流電圧Iｉ＿ｉｎｖ、インバータ回路３２の出力電圧Ｖｏ＿ｉｎｖ、インバータ回路３２の出力電流Ｉｏ＿ｉｎｖ、送電コイル４０の電流Ｉｏ＿ｉｎｖ、送電コイル４０の電圧Ｖｏ＿ｉｎｖを受信しているが、車両２０２から、車両２０２と各セグメント（異常判定の対象となる対象セグメントＳＧｔと、その前後のセグメントＳＧｂ、ＳＧａとの間の電力授受における受電コイル２４０の電圧Ｖｉ＿ｉｎｖ、受電コイル２４０の電流Ｉｉ＿ｉｎｖ、整流回路２３２の電流Ｉｏ＿ｒｅｃを受信し、電気特性を共有して、異常判定の対象となる対象セグメントＳＧｔの異常の有無を判定してもよい。

上記説明では、道路１０５側の走行中給電システム１００の送電コイル４０と共振回路３６は直列共振であり、車両２０２側の走行中受電システム２００の受電コイル２４０と共振回路２３６も直列共振であるとして説明した。ここで、図９に示すように、道路１０５側の走行中給電システム１００の送電コイル４０と共振回路３６は、直列共振、並列共振のいずれであってもよく、車両２０２側の走行中受電システム２００の受電コイル２４０と共振回路２３６は、直列共振、並列共振のいずれであってもよい。

・第２実施形態：
上記説明では、道路１０５側の走行中給電システム１００と車両２０２側の走行中受電システム２００との間の電力授受は、非接触で行われると説明したが、図１０に示すように、接触で行われるようにしても良い。図１０に示す例では、道路１０５側の走行中給電システム１００ｂのセグメントＳＧは、送電コイル４０、共振回路３６、フィルタ回路３４、インバータ回路３２を備えず、スイッチＳＷと、送電端子４２、４３を備える。スイッチは、交流電源１０ａｃの電力を送電端子４２、４３に導通させるか否かを切り替えるスイッチである。車両２０２側の走行中受電システム２００は、受電コイル２４０、共振回路２３６、フィルタ回路２３４を備えず、代わりに、送電端子４２、４３と接触可能な受電端子２４２、２４３を備える。すなわち、交流電源１０ａｃの電力は、送電端子４２、４３と、受電端子２４２、２４３との接触により、車両２０２側の走行中受電システム２００に給電される。このような、接触により電力を給電するシステムにおいても、同様に、異常判定部５４は、電気特性を前後のセグメントＳＧｂ、ＳＧａと共有することで、３つのセグメントの電気特性を比較し、判定対象の対象セグメントＳＧｔの異常の有無を判定できる。

接触式の場合には、図１０に示す交流電力を給電するシステムの他、図１１に示す直流電力を給電するシステムであってもよい。同様に、異常判定部５４は、電気特性を前後のセグメントＳＧｂ、ＳＧａと共有することで、３つのセグメントの電気特性を比較し、判定対象の対象セグメントＳＧｔの異常の有無を判定できる。なお、直流電力を給電するシステムであっても、車両２０２は、整流回路２３２を備えても良い。道路１０５側のプラス側の送電端子４２と、車両２０２側のマイナス側の受電端子２４３とが接触し、道路１０５側のマイナス側の送電端子４３と、車両２０２側のプラス側の受電端子２４３とが接触した場合でも、整流回路２３２により、車両２０２の内部の回路に正しい電圧が印加される。

このように、上記実施形態で説明した異常値の判定は、非接触式、接触式を問わず採用できる。

上記各実施形態では、異常判定部５４は、電流や電圧の測定値を用いて対象セグメントＳＧｔの異常に有無を判定したが、給電制御にフィードバック制御が行われる場合には、インバータ回路３２のデューティ比などの制御量を比較して対象セグメントＳＧｔの異常に有無を判定してもよい。

上記各実施形態では、異常判定部５４は、前セグメントＳＧｂにおける電気特性と、後セグメントＳＧａにおける電気特性とから定められる範囲の閾値を用いて、対象セグメントＳＧｔの電気特性が異常値か否かの判定を行っているが、異常判定部５４は、対象セグメントＳＧｔの電気特性を、前セグメントＳＧｂにおける電気特性と、後セグメントＳＧａにおける電気特性とのうちの少なくとも一方と比較することで、対象セグメントＳＧｔの電気特性が異常値か否かの判定を行っても良い。この場合、異常判定部５４は、比較対象の前セグメントＳＧｂあるいは、後セグメントＳＧａにおける電気特性から設定される範囲の閾値を用いて、対象セグメントＳＧｔの電気特性が異常値か否かの判定を行ってもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

２０車両位置検出部５０電気特性取得部５４異常判定部１００走行中給電システム２０２車両ＳＧ電力供給セグメント

Claims

走行中給電システム（１００）であって、
車両（２０２）に、電力を給電する複数の電力供給セグメント（ＳＧ）と、
前記電力供給セグメントに対する前記車両の位置を検出する車両位置検出部（２０）と、
前記電力供給セグメントから前記車両に対して電力が給電されるときに、給電に関与する前記電力供給セグメントにおける電気特性を取得する電気特性取得部（５０）と、
前記電気特性を用いて前記電力供給セグメントの異常判定を行う異常判定部（５４）と、
を備え、
前記異常判定部は、
異常判定の対象となる電力供給セグメントである対象セグメント（ＳＧｔ）と、前記車両の走行方向に沿って前記対象セグメントの前に対象セグメントであった電力供給セグメントである前セグメント（ＳＧｂ）と、前記車両の走行方向に沿って現在の前記対象セグメントの次に対象セグメントとなる電力供給セグメントである後セグメント（ＳＧａ）の少なくとも一方と、前記電気特性を共有し、
前記対象セグメントにおける電気特性を、前記前セグメントにおける電気特性と前記後セグメントにおける電気特性との少なくとも一方と、比較することで、前記対象セグメントの電気特性が異常値か否かの判定を行う、
走行中給電システム。
請求項１に記載の走行中給電システムであって、
前記異常判定部は、前記前セグメントにおける電気特性と、前記後セグメントにおける電気特性とから定められる範囲の閾値を用いて、前記対象セグメントの電気特性が異常値か否かの判定を行う、走行中給電システム。
請求項１に記載の走行中給電システムであって、
前記対象セグメントと、前記前セグメントと、前記後セグメントは、連続して並んでいる、走行中給電システム。
請求項２または請求項３に記載の走行中給電システムであって、
前記異常判定部は、前記電気特性が異常値と判定された回数をカウントし、異常値と判定された回数が予め定められた回数、異常の時に、異常である旨を発信する、走行中給電システム。
請求項４に記載の走行中給電システムであって、
前記異常判定部は、前記電気特性が異常と判定された回数をカウントし、予め定められた判定回数中において、異常値と判定された回数が予め定められた回数、異常の時に、異常である旨を発信する、走行中給電システム。
請求項４または請求項５に記載の走行中給電システムであって、
前記異常判定部は、前記電気特性が予め定められた回数連続して正常値と判定した場合には、異常値と判定された回数を０にリセットする、走行中給電システム。
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の走行中給電システムであって、
前記電力供給セグメントは、インバータ回路（３２）と、送電コイル（４０）と、を有し、非接触で前記車両に電力を供給し、
前記電気特性は、前記インバータ回路の入力電圧（Ｖｉ＿ｉｎｖ）と入力電流（Ｉｉ＿ｉｎｖ）の少なくとも一方である、走行中給電システム。
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の走行中給電システムであって、
前記電力供給セグメントは、インバータ回路（３２）と、送電コイル（４０）と、を有し、非接触で前記車両に電力を供給し、
前記電気特性は、前記インバータ回路の出力電圧（Ｖｏ＿ｉｎｖ）と出力電流（Ｉｏ＿ｉｎｖ）の少なくとも一方である、走行中給電システム。
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の走行中給電システムであって、
前記電力供給セグメントは、インバータ回路（３２）と、送電コイル（４０）と、を有し、非接触で前記車両に電力を供給し、
前記電気特性は、前記送電コイルの電圧（Ｖｏ＿ｃｏｉｌ）と電流（Ｉｏ＿ｃｏｉｌ）の少なくとも一方である、走行中給電システム。
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の走行中給電システムであって、
前記車両は、受電コイル（２４０）と、整流回路（２３２）とを有し、非接触で前記電力供給セグメントから電力を受電し、
前記電気特性は、前記車両から取得された前記受電コイルの電圧（Ｖｉ＿ｃｏｉｌ）と電流（Ｉｉ＿ｃｏｉｌ）の少なくとも一方である、走行中給電システム。
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の走行中給電システムであって、
前記車両は、受電コイル（２４０）と、整流回路（２３２）とを有し、非接触で前記電力供給セグメントから電力を受電し、
前記電気特性は、前記車両から取得された前記整流回路の電流（Ｉｏ＿ｒｅｃ）である、走行中給電システム。
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の走行中給電システムであって、
前記電力供給セグメントは、インバータ回路（３２）と、送電コイル（４０）と、を有し、非接触で前記車両に電力を供給し、
前記車両は、受電コイル（２４０）と、整流回路（２３２）とを有し、非接触で前記電力供給セグメントから電力を受電し、
前記異常判定部は、前記電気特性として、前記インバータ回路の入力電圧（Ｖｉ＿ｉｎｖ）と入力電流（Ｉｉ＿ｉｎｖ）と出力電圧（Ｖｏ＿ｉｎｖ）と出力電流（Ｉｏ＿ｉｎｖ）、前記送電コイルの電圧（Ｖｏ＿ｃｏｉｌ）と電流（Ｉｏ＿ｃｏｉｌ）、前記車両から取得した前記受電コイルの電圧（Ｖｉ＿ｃｏｉｌ）と電流（Ｉｉ＿ｃｏｉｌ）と前記整流回路の電流（Ｉｏ＿ｒｅｃ）、のうち１つ以上を用いる、走行中給電システム。
走行中給電システムの電力供給セグメントの電気特性の異常値判定方法であって、
前記電力供給セグメントから車両に電力を供給するときに、給電に関与する前記電力供給セグメントにおける電気特性を取得する工程と、
異常判定の対象となる電力供給セグメントである対象セグメント（ＳＧｔ）と、前記車両の走行方向に沿って前記対象セグメントの前に対象セグメントであった電力供給セグメントである前セグメント（ＳＧｂ）と、前記車両の走行方向に沿って現在の前記対象セグメントの次に対象セグメントとなる電力供給セグメントである後セグメント（ＳＧａ）と、前記電気特性を共有する工程と、
前記対象セグメントにおける電気特性を、前記前セグメントにおける電気特性と前記後セグメントにおける電気特性との少なくとも一方と、比較することで、前記対象セグメントの電気特性が異常値か否かの判定を行う工程と、
を備える、異常値判定方法。