JPWO2014157095A1 - 給電装置、車両及び非接触給電システム - Google Patents

Abstract

少なくとも磁気的な結合により非接触で、送電コイルから受電コイルに電力を供給して、車両のバッテリを充電する非接触給電部と車両に設けられた接続端子にケーブルを介して電気的に接続され、車両のバッテリに電力を供給する接触給電部と、非接触誘電部及び接触給電部を制御するコントローラとを備え、コントローラは、非接触給電部による非接触給電方式と接触給電部による接触給電方式のうち、いずれか一方の給電方式による第１車両のバッテリの充電中に、第２車両から他方の給電方式による給電の要求があった場合には、一方の給電方式による給電を継続させて、他方の給電方式による給電を待機させることを特徴とする。

Description

本発明は、給電装置、車両及び非接触給電システムに関するものである。

本出願は、２０１３年３月２９日に出願された日本国特許出願の特願２０１３―０７２２５６に基づく優先権を主張するものであり、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、上記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。

受電端子を交流電源に電気的に接続して、受電端子から入力される交流電力を所定の直流電力に変換して二次電池を充電するように充電器を構成する。また、交流電源の送電部と磁気的に結合することによって交流電源から非接触で受電するよう非接触受電部を構成し、非接触受電部を充電器の電力変換回路に接続する。そして、コンダクティブ受電電力と非接触受電電力とを比較し、その比較結果に基づいて、コンダクティブ受電電力と非接触受電電力とのうち大きい方を用いて充電を実行するように充電器を制御する車両用充電装置が開示されている（特許文献１）。

国際公開２０１０−１３１３４９号公報

しかしながら、コンダクティブ充電及び非接触で充電するインダクティブ充電のうち、一方の充電方式で、ある車両のバッテリの充電中に他の車両が他方の充電方式で充電しようとする際に、当該他方の充電方式の電力が一方の充電方式の電力を大きい場合には、先に充電していたバッテリの充電が中断してしまう、という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、一方の給電方式で、ある車両のバッテリの充電中に、他方の給電方式による充電の要求があった場合に、当該要求により、充電中のバッテリに対して、充電の制限がかかることを防ぐ、給電装置、車両及び非接触給電システムを提供することである。

本発明は、非接触給電部による非接触給電方式と接触給電部による接触給電方式のうち、いずれか一方の給電方式による第１車両のバッテリの充電中に、第２車両から他方の給電方式による給電の要求があった場合には、一方の給電方式による給電を継続させて、他方の給電方式による給電を待機させることによって上記課題を解決する。

本発明は、一方の給電方式で、ある車両のバッテリの充電中に、他方の給電方式による充電の要求があった場合には、他方の給電方式によりバッテリを充電することで、先に充電していたバッテリの充電効率が下がることがないため、充電中のバッテリに対して、充電の制限がかかることを防ぐことができる。

本発明の実施形態に係る非接触給電システムのブロック図である。 図１の車両及び給電装置の位置関係及び接続状態を示す概要図である。 図１の車両及び給電装置の位置関係及び接続状態を示す概要図である。 ２系統の給電方式で給電していない状態から、非接触給電による給電を開始させた場合の、図１の給電装置側のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 ２系統の給電方式で給電していない状態から、接触給電による給電を開始させた場合の、図１の給電装置側のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 ２系統の給電方式で給電していない状態から、非接触給電による給電を開始させた場合の、図１の車両側のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。 ２系統の給電方式で給電していない状態から、接触給電による給電を開始させた場合の、図１の車両側のコントローラの制御手順を示すフローチャートである。

《第１実施形態》

図１は、本発明の実施形態に係る非接触給電システムのブロック図である。本例の非接触給電システムは、地上側に設けられた給電装置の送電コイル１１から、少なくとも磁気的な結合により、電力を非接触で、車両側の受電コイル３１に供給する。そして、受電コイル３１で受電した電力により、車両３のバッテリ３３を充電するシステムである。また、非接触給電システムは、非接触給電による系統と、接触給電による系統との２系統の方式で給電可能なシステムである。接触給電による系統方式では、充電用のケーブルが、給電装置１と、車両３の充電ポート３６との間に接続される。

非接触給電システムは、例えば家庭用の駐車場、又は高速道のパーキングなどの共用施設等の駐車施設に設けられている。非接触給電システムは、車両３と給電装置１を備えている。給電装置１は、車両３を駐車する駐車スペースに設けられており、車両３が所定の駐車位置に駐車されるとコイル間の非接触給電により電力を供給する地上側のユニットである。車両３は、電気自動車やプラグインハイブリッド車両等、外部から電源により、車両内に設けられたバッテリを充電することができる車両３である。

以下、非接触給電システムを構成する給電装置１及び車両３の構成を説明する。なお、本例では、車両３を電気自動車として説明する。図１において、点線の矢印は、コントローラ１０、３０と、給電装置１内の構成及び車両３内の構成との間のそれぞれの信号線を示し、太線は、交流電源２の電力でバッテリ３３を充電する際の電力線を示しており、接触給電による系統方式の電力線及び非接触給電による系統方式の電力線を示している。

給電装置１は、コントローラ１０と、送電コイル１１と、パワーユニット１２と、電流センサ１３と、充電コネクタ１４と、充電ケーブル１５と、リレースイッチ１６と、電流センサ１７と、通信装置１８と、無線通信部１９と、表示部２０と、メモリ２１とを備えている。

コントローラ１０は、給電装置１の全体を制御するためのメインコントローラである。

送電コイル１１は、車両３側に設けられている受電コイル３１に対して非接触で電力を供給するための平行な円形形状のコイルであり、本例の非接触給電装置を設けた駐車スペースに設けられている。

パワーユニット１２は、交流電源２から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル１１に送電するための回路であり、整流部、力率改善回路（ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路）、及びインバータを有している。パワーユニット１２は、コントローラ１０により、当該インバータのスイッチング素子をＰＷＭ制御されることで、送電コイル１１に対して所望の電力を出力する。

交流電源２に電気的に接続される配線は、パワーユニット１２に接続する配線と、リレースイッチ１６に接続する配線で分岐されている。そして、電流センサ１３は、交流電源２とパワーユニット１２との間の分岐配線に接続され、交流電源２からパワーユニット１２に流れる電流を検出する。また電流センサ１３は、非接触給電方式で車両３のバッテリ３３を充電する際には、交流電源２からパワーユニット１２に流れる電流を検出する。電流センサ１３の検出値は、コントローラ１０に出力される。

充電コネクタ１４は、車両３の充電ポート３６に接続するためのコネクタである、充電コネクタ１４は充電ケーブル１５の一端に設けられている。充電コネクタ１４は、接触給電方式を構成する給電装置側の充電回路の出力となる。また充電コネクタ１４には、ユーザにより操作可能なリリーススイッチが設けられている。そして、充電コネクタ１４が充電ポート３６に嵌合されて、リリーススイッチがオンになることで、充電ポート３６と充電ケーブル１５とが電気的に接続される。

充電ケーブル１５は、充電コネクタ１４と、給電装置１内の接触給電方式の充電回路とを接続する配線である。リレースイッチ１６は、交流電源２から充電コネクタ１４への電気的な導通及び遮断を切り替えるためのスイッチであり、コントローラ１０により制御される。接触給電方式で、車両３のバッテリ３３を充電する場合には、リレースイッチ１６がオンになる。

電流センサ１７は、交流電源２とリレースイッチ１６との間の分岐配線に接続されている。電流センサ１７は、接触給電方式でバッテリ３３を充電する際に、交流電源２からリレースイッチに流れる充電を検出する。電流センサ１７の検出値は、コントローラ１０に出力される。

通信装置１８は、充電コネクタ１４と通信線で接続されている。通信装置１８は、弱電用の電源と、スイッチ（通信用）とを備えている。充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されると、通信装置１８に接続された通信線と、車両側の通信線とが電気的に導通状態となる。これらの通信線は、接触給電方式でバッテリ３３を充電する際に、コントローラ１０とコントローラ３０との間で、バッテリ３３の情報、接触給電方式における給電装置１の最大出力電流等の情報を送受信するための信号線である。充電コネクタと充電ポートとの嵌合によって、車両側の通信線及び給電装置側の通信線が接続されると、通信装置１８の弱電の電源が、スイッチを介して、車両側の及び給電装置側の通信線を通って、車両側のスイッチ（通信用のスイッチ）とアースに加わる。

そして、通信装置１８の通信用スイッチのオン、オフを切り替えることで、車両側における通信線の印加電圧が変化する。そして、車両側のコントローラ３０は、通信装置１８の通信用スイッチのオン、オフに伴う電圧変化から情報を取得する。これにより、通信装置１８は、スイッチのオン、オフの切り替えによるパルス通信を行っている。同様に、通信装置１８のスイッチをオンにした状態で、車両側のスイッチのオン、オフを切り替えることで、給電装置１側の通信線の電圧が変化するため、この電圧変化を利用して、車両３から給電装置１に情報を送信することができる。

また、通信装置１８は、給電装置１側で、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を検出する機能も有している。充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されると、給電装置１側の通信線で電圧降下が発生するため、通信装置１８は、電圧変化を検出することで、充電コネクタ１４の接続を検出することができる。

無線通信部１９は、車両３側に設けられた無線通信部３９と、双方向に通信を行う送受信器である。無線通信部１９と無線通信部３９との間の通信周波数には、インテリジェンスキーなどの車両周辺機器で使用される周波数と異なる周波数が設定されており、無線通信部１９と無線通信部３９との間で通信を行っても、車両周辺機器は、当該通信による干渉を受けにくい。無線通信部１９及び無線通信部２９との間の通信には、例えば各種の無線ＬＡＮ方式が用いられている。無線通信部１９、２６による無線通信は、非接触給電方式による充電制御の際に使用される。

表示部２０は、接触給電方式による充電制御の状態、及び、非接触給電方式による充電制御の状態を表示するためのディスプレイであって、給電装置１の筐体の表面に設けられている。

メモリ２１は、給電装置１の登録番号等の識別情報を、非接触給電の際に車両側から取得する車両３の識別情報、及び、交流電源２から出力可能な定格電流値などを記録する記録媒体である。

次に、車両３の構成について説明する。車両３は、コントローラ３０と、受電コイル３１と、受電回路部３２と、バッテリ３３と、センサ３４と、コンバータ３５と、充電ポート３６と、接続検出装置３７と、表示部３８と、無線通信部３９と、メモリ４０とを備えている。

コントローラ３０は、バッテリ３３を充電する際の充電制御に限らず、車両３のＥＶシステムにおける様々な制御を行う。

受電コイル３１は、車両３の底面（シャシ）等で、後方の車輪の間に設けられている。そして当該車両３が、所定の駐車位置に駐車されると、受電コイル３１は、送電コイル１１の上部で、送電コイル１１と距離を保って位置づけられる。受電コイル３１は、駐車スペースの表面と平行な円形形状のコイルである。

受電回路部３２は、受電コイル３１とバッテリ３３との間に接続され、受電コイルで受電した交流電力を直流電力に変換する回路及びリレースイッチを有する。リレースイッチは、コントローラ３０の制御に基づきオン、オフを切り替える。非接触給電によりバッテリ３３を充電する場合には、リレースイッチはオンになる。

バッテリ３３は、図示しないインバータを介して、車両３の動力源であるモータ（図示しない）に電力を出力する二次電池である。バッテリ３３は、リチウムイオン電池等の複数の二次電池を直列又は並列に接続することで構成されている。バッテリ３３は、受電回路部３２を介して受電コイル３１に電気的に接続されている。また、バッテリ３３は、コンバータ３５に接続されている。

センサ３４は、バッテリの状態を検出するためのセンサであって、バッテリ３３の充電中に、バッテリ３３への入力電流及び入力電圧を検出している。センサ３４の検出値は、コントローラ３０に出力される。コントローラ３０は、センサ３４の検出値に基づいて、バッテリ３３を管理している。

コンバータ３５は、充電ポート３６及び充電ケーブル１５を介して給電装置１から出力される電力を、直流電力に変換するための変換回路、整流器、平滑回路等を備えている。

充電ポート３６は、充電コネクタ１４と接続するための端子である。バッテリ３３を接触給電方式により充電する場合には、給電装置１に接続された充電コネクタ１４を、充電ポート３６に接続する。なお、充電ポート３６は車両３の前方に設けられているが、図１では、図示を容易にするために、充電ポート３６は車両３の後方に図示されている。

接続検出装置３７は、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を検出するための装置である。

表示部３８は、例えば、車両３のインストルメント・パネルに設けられており、ナビゲーションシステムにおける地図を表示し、また、給電装置１によりバッテリ２４を充電する際には、充電の案内画面も表示する。

無線通信部３９は、給電装置１側の無線通信部１９と、無線通信を行うための通送受信器である。メモリ４０は、車両毎に予め登録されている登録番号等の識別情報を記録する記録媒体である。

次に、非接触給電システムの制御について説明する。上記のとおり、本例の給電装置１は、接触方式による充電制御と、非接触給電方式による充電制御との２系統の給電方式をもつ給電装置である。まず、非接触給電方式により充電する際のコントローラ１０、３０の制御について説明する。

車両３が給電装置１を備えた駐車場に駐車すると、受電コイル３１は、送電コイル１１と対向する。受電コイル３１と送電コイル１１との位置ずれが大きい場合には、非接触給電の効率が落ちる。そのため、コントローラ１０は、カメラ等のセンサ（図示しない）により、送電コイル１１に対する受電コイル３１の相対的な位置を検出し、受電コイル３１と送電コイル１１との位置ずれが許容範囲外である場合には、再駐車を促す旨を表示部２０に表示する。

受電コイル３１と送電コイル１１との位置ずれが、許容範囲内である場合には、コントローラ１０は、非接触給電可能な旨の信号を、無線通信部１９により送信する。コントローラ３０は、当該信号に基づき、例えば表示部３８を用いて、非接触給電を行うための案内画面を、ユーザに報知する。

ユーザにより、非接触給電を行うための操作が行われると、コントローラ３０は、給電装置１に対して、非接触給電による充電を行うための要求信号を送信する。要求信号には、車両３の識別情報が含まれている。無線通信部１９により、要求信号を受信すると、コントローラ１０は、要求信号に含まれる識別情報をメモリ２１に記録する。またコントローラ１０は、通信装置１８によるパルス通信を停止することで、非接触給電方式による充電中は、接触給電方式による充電を受け入れないように制御している。この時、コントローラ１０は、接触給電方式で充電できない旨を、表示部２０に表示する。

コントローラ１０は、駐車場に止まっている車両に対して、非接触給電方式による充電の受け入れ体制が整ったことを示す、受け入れ可能の信号を送信する。

コントローラ１０は、リレースイッチ１６をオフにしつつ、パワーユニット１２を制御することで、交流電源２の電力を、パワーユニット１２を介して、送電コイル１１から送電する。

コントローラ３０は、受け入れ可能の信号を受信後に、受電回路部３２を制御することで、送電コイル１１から受電コイル３１に送電された電力を、バッテリ３３の充電に適した電力に変換して、バッテリ３３に出力する。これにより、非接触給電方式によりバッテリ３３が充電される。

また、バッテリ３３の充電中、コントローラ３０は、センサ３４により、バッテリの状態を検出することで、バッテリ３３の状態を管理している。そして、コントローラ３０は、バッテリの状態に応じて受電回路部３２を制御して、バッテリ３３への充電電力を調整している。また、送電コイル１１からの送電される電力を変更する際には、コントローラ３０は、送電コイル１１からの受電コイル３１への要求電力又はバッテリ３３の状態を示す信号を、無線通信部３９により、給電装置１に送信する。そして、コントローラ１０は、信号を受信することで、車両側からの要求電力又はバッテリ３３の状態を示す情報に基づいて、パワーユニット１２を制御することで、送電コイル１１から送電される電力を調整する。

そして、コントローラ３０は、バッテリの充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が目標ＳＯＣに達すると、バッテリ３３の充電を停止させるために、非接触給電の停止要求を示す信号を、給電装置１に送信する。コントローラ１０は、車両３からの停止要求の信号を受信することで、パワーユニット１２の動作を停止し、非接触給電方式による給電を停止させる。

また、コントローラ３０は、例えばユーザの操作等に基づき、バッテリ３３の充電を途中で停止する際には、非接触給電の停止要求を示す信号を、給電装置１に送信する。同様に、コントローラ１０は、停止要求の信号に基づいて、非接触給電方式による給電を停止させる。

非接触給電方式による充電制御の操作は、給電装置１側でも行うことができる。例えば、給電装置１側に設けられた停止スイッチ（図示しない）が、ユーザによりオンにされた場合には、コントローラ１０は、パワーユニット１２の動作を停止し、給電装置１からの給電を停止する。また、コントローラ１０は、給電の停止を示す停止信号を車両側に送信する。コントローラ３０は、無線通信部３９により、停止信号を受信することで、受電回路部３２を制御して、バッテリ３３への電力供給を停止する。これにより、コントローラ１０、３０は、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電を停止させる。

コントローラ１０は、非接触給電方式による給電を停止させた後に、通信装置１８によるパルス通信を再開させる。また、コントローラ１０は、接触給電方式で充電できること示すために、接触給電可能な状態であることを、表示部２０に表示する。

次に、接触給電方式により充電する際のコントローラ１０、３０の制御について説明する。

充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されると、接続検出装置３７は、充電コネクタ１４の接続を検出したことを示す検出信号を、車両側のコントローラ３０に送信する。また、車両側のコントローラ１０も、通信装置１８により、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を検出する。そして、コントローラ１０は、リレースイッチ１６をオンにする。また、コントローラ１０は、通信装置１８を制御して、充電コネクタ１４から出力可能な電流値を、パルス通信で送信する。このとき、非接触給電方式による給電が行われていないため、出力可能な電流値は、最大電流値となる。

コントローラ３０は、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を確認した後、通信装置１８のパルス通信による出力を検出する。そして、コントローラ３０は、通信装置１８からの出力を検出することで、接触給電により車両側に入力される電流値を取得する。

上記のように、非接触給電方式でバッテリ３３を充電する場合には、通信装置１８のパルス通信は停止されるが、それ以外では、パルス通信は出力可能な状態である。そのため、非接触給電方式による充電のための制御を行っていない状態で、充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されれば、通信装置１８は、充電ケーブル１５及び充電コネクタ１４を介して、車両側に信号を送信できる状態となる。

そして、ユーザによる充電開始の操作に基づき、コントローラ３０は、コンバータ３５を制御して、バッテリ３３の充電を開始する。バッテリ３３の充電中、コントローラ３０は、センサ３４の検出値に基づいて、バッテリ３３の状態を管理している。そして、バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達した場合、又は、ユーザによる充電停止の操作があった場合には、コントローラ３０は、コンバータ３５を制御して、バッテリ３３への電力の供給を停止させる。

コントローラ１０は、バッテリ３３の充電終了後に、充電コネクタ１４が充電ポート３６から外されたことを、検出することで、給電方式によるバッテリ３３の充電停止を確認して、リレースイッチ１６をオフにする。

上記のコントローラ１０、３０の制御は、接触給電方式及び非接触給電方式のうち、一方の給電方式でバッテリ３３を充電している場合の制御について説明した。図１に示すように、本例の給電装置１は、２系統の給電方式をもつため、一方の給電方式でバッテリ３３の充電制御中に、他方の給電方式を利用したいという要求がある。

図２は、一方の給電方式によるバッテリ３３の充電中に、他方の給電方式を利用したい要求があった場合に、給電装置１及び車両３の状態を示す概要図である。

図２に示すように、例えば、車両３Ａが、給電装置１の駐車場に停車して、受電コイル３１が送電コイル１１に対向する位置にあり、非接触給電方式により車両３Ａのバッテリの充電中であったとする。この状態で、他の車両である車両３Ｂが、同じ給電装置１の近くで停車し、車両３Ｂの充電ポート３６と給電装置１とを充電ケーブル１５で接続することで、車両３Ｂから給電装置１に対して、接触給電方式による給電の要求があった場合である。

図２に示すように、一方の給電方式によるバッテリ３３の充電中に、他方の給電方式を利用したい要求が、給電装置１に入った場合には、それぞれの方式からの要求電力を、給電装置１から出力できれば、問題は生じない。しかしながら、給電装置１に接続されている交流電源２の定格、又は、給電装置１内の充電回路を構成するハーネスの定格等により、給電装置１からの出力には上限がある。

そのため、本例では、非接触給電方式と接触給電方式のうち、一方の給電方式による車両３のバッテリ３３の充電中に、充電中の車両３とは別の車両３から、他方の給電方式による給電要求があった場合には、当該一方の給電方式による給電を継続させて、当該他方の給電方式による給電を待機させている。以下、具体的な制御について、説明する。

まず、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電中に、他の車両から、接触方式による給電の充電の要求があった場合について説明する。コントローラ１０は、最初の給電方式である非接触給電方式によりバッテリ３３を充電する際には、通信装置１８のパルス通信を停止させている。そして、このパルス通信の停止は、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電が終了するまで継続される。

そのため、充電コネクタ１４が、他の車両の充電ポート３６に接続されたとしても、他の車両３のコントローラ３０は、通信装置１８からのパルスを検出しないため、給電方式による充電を開始することができない。また、コントローラ１０は、通信装置１８のパルス通信の停止中に、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を検出した場合には、接触給電方式による給電は待機中である旨を、表示部２０に表示する。そして、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電が終了すると、コントローラ１０は、通信装置１８のパルス通信を復帰させることで、他の車両３のバッテリ３は、接触給電方式で充電可能な状態となる。

これにより、コントローラ１０は、最初の給電方式である非接触給電方式のバッテリ３３の充電を継続させて、他方の給電方式である接触給電方式による給電を待機させるように、制御している。

次に、接触給電方式によるバッテリ３３の充電中に、他の車両から、非接触給電方式による給電の要求があった場合について説明する。最初の給電方式である接触給電方式で給電制御を行っている場合に、車両側から、非接触給電による充電を行うための要求信号が無線通信により、給電装置１に入力された場合には、コントローラ１０は、リレースイッチ１６のオン状態を継続させることで、接触給電方式による給電を継続させる。コントローラ１０は、パワーユニット１２を動作させずに、送電コイル１１から電力を出力しないように制御する。これにより、接触給電方式による給電中、非接触給電方式の給電は待機状態となる。

また、コントローラ１０は、車両３からの要求信号に対する応答信号として、非接触給電の待機状態を示す信号を無線通信で、車両側に送信する。さらに、コントローラ１０は、非接触給電の待機状態を表示部２０に表示する。一方、他車両のコントローラ３０は、給電装置１から、非接触給電の待機状態を示す信号を受信すると、表示部３８に、非接触給電の待機状態を表示する。

給電装置側のコントローラ１０は、接触給電方式によるバッテリ３３の充電を停止させると、通信装置１８によるパルス通信を停止しつつ、他の車両３に対して、非接触給電方式による充電が受け入れ可能である旨の信号を無線送信する。また、コントローラ１０は、非接触給電方式による給電が可能である旨を表示部２０に表示する。

そして、コントローラ１０は、受け入れ可能信号の送信後に、パワーユニット１２を制御して、非接触給電方式による給電を開始させる。また、車両側のコントローラ３０は、受け入れ可能信号の受信後に、受電回路部３２を制御して、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電を開始させる。

これにより、コントローラ１０は、最初の給電方式である接触給電方式のバッテリ３３の充電を継続させて、他方の給電方式である非接触給電方式による給電を待機させるように、制御している。

また、給電装置１の２つの給電方式を利用するシーンとして、図２の他に、図３の例が挙げられる。図３は、一方の給電方式によるバッテリ３３の充電中に、同一の車両で他方の給電方式を利用したい要求が入る場合に、給電装置１及び車両３の状態を示す概要図である。

図３に示すように、例えば、車両３が、給電装置１の駐車場に停車して、受電コイル３１が送電コイル１１に対向する位置にあり、非接触給電方式により車両３のバッテリの充電中であったとする。この状態で、同じ車両３の充電ポート３６と給電装置１とを充電ケーブル１５で接続することで、車両３から給電装置１に対して、接触給電方式による給電の要求があった場合である。

非接触給電方式に給電の効率は、接触給電方式による給電の効率と比較して低い。そのため、車両３のユーザは、例えば、非接触給電方式によりバッテリ３３を充電していたが、バッテリ３３の充電を早めるために、充電コネクタ１４を充電ポート３６に接続する場合がある。

このような場合には、上記と異なり、本例は、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電中に、充電ポート３６への充電コネクタ１４の接続を検出した場合には、非接触給電方式による給電を停止させて、接触給電方式による給電でバッテリ３３を充電させている。以下、具体的な制御について説明する。

車両側のコントローラ３０は、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電中に、接続検出装置３７により、充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されたことを検出した場合には、給電装置側に、非接触給電方式による給電を停止させる要求信号を無線送信する。また、コントローラ３０は、受電回路部３２を制御して、バッテリ３３への電力供給を停止する。

給電装置側のコントローラ１０は、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電中には、通信装置１８のパルス通信を停止させているが、車両３から、停止要求の信号を受信することで、非接触給電方式による給電を停止させつつ、パルス通信を復帰させる。

コントローラ３０は、停止要求の信号の送信後に、スリープ状態になる。コントローラ３０は、充電ケーブル１５を介して、通信装置１８からの出力を検出することで、接触給電が可能であることを検出し、スリープ状態から復帰させる。そして、コントローラ３０は、コンバータ３５を制御して、バッテリ３３の充電を開始する。

これにより、コントローラ３０は、接触給電方式によるバッテリ３３の充電中に、充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されたことを検出した場合には、非接触給電方式による給電を停止させるための要求信号を送信し、充電ポート３６から入力される電力でバッテリ３３を充電する。

次に、図４を用いて、非接触給電方式により給電する際のコントローラ１０の制御手順を説明する。図４は、２系統の給電方式で給電していない状態から、非接触給電による給電を開始させた場合の、給電装置側のコントローラ１０の制御手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、給電装置側のコントローラ１０は、ステップＳ１にて、車両３から非接触給電方式による給電の要求信号を受信したか否かを判定する。非接触給電方式による給電の要求信号を受信していない場合には、本例の制御を終了する。

非接触給電方式による給電の要求信号を受信した場合には、コントローラ１０は、通信装置１８のパルス通信を停止させる（ステップＳ２）。ステップＳ３にて、コントローラ１０は、車両３に対して、非接触給電方式による充電の受け入れ可能を示す信号を送信する。

ステップＳ４にて、コントローラ１０は、パワーユニット１２を制御して、非接触給電方式による給電を開始させる。ステップＳ５にて、コントローラ１０は、ユーザの給電装置１に対する操作により、非接触給電方式による給電の停止操作があるか否かを判定する。停止操作がない場合には、ステップＳ６にて、コントローラ１０は、車両３から非接触給電の停止要求の信号を受信したか否かを判定する。停止要求の信号を受信していない場合には、ステップＳ７にて、コントローラ１０は、無線通信部１９で受信する車両３からの要求電力、又は、バッテリ３３の状態を示す情報に基づいて、パワーユニット１２を制御し、非接触給電方式による給電を行う。そして、ステップ７の制御処理の後、ステップＳ５に戻る。

一方、ステップＳ６で、停止要求の信号を受信した場合には、ステップＳ８にて、コントローラ１０は、非接触給電方式による給電を停止させる。ステップＳ９にて、コントローラ１０は、通信装置１８のパルス通信を再開させる。ステップＳ１０にて、コントローラ１０は、接触給電方式により給電可能な状態であることを、表示部２０に表示し、本例の制御を終了する。

ステップＳ５に戻り、非接触給電方式による給電の停止操作があった場合には、ステップＳ１１にて、コントローラ１０は、車両３に対して、給電停止の信号を送信し、ステップＳ８に進む。

次に、図５を用いて、接触給電方式により給電する際のコントローラ１０の制御手順を説明する。図５は、２系統の給電方式で給電していない状態から、接触給電による給電を開始させた場合の、給電装置側のコントローラ１０の制御手順を示すフローチャートである。

ステップＳ２１にて、コントローラ１０は、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続を検出して、接触給電を開始する。ステップＳ２２にて、コントローラ１０は、非接触給電方式による給電の要求があるか否かを判定する。給電の要求があった場合には、ステップＳ２３にて、コントローラ１０は、非接触給電の待機状態を示す信号を、車両３に送信する。ステップＳ２４にて、コントローラ１０は、非接触給電の待機状態を、表示部２０に表示する。ステップＳ２５にて、コントローラ１０は、リレースイッチ１６のオン状態を維持させることで、給電制御を継続させる。ステップＳ２６にて、コントローラ１０は、給電を停止するか否かを判定する。

給電を停止する場合には、ステップＳ２７にて、コントローラ１０は、リレースイッチ１６をオフにしつつ、接触給電方式による充電が受け入れ可能である旨の信号を送信する。そして、ステップＳ２８にて、コントローラ１０は、非接触給電方式による給電に備えて、通信装置１８のパルス通信を停止させる。ステップＳ２９にて、コントローラ１０は、非接触給電方式により給電可能な状態であることを、表示部２０に表示し、本例の接触給電方式の制御を終了する。

ステップＳ２２に戻り、非接触給電方式による給電の要求がない場合に、ステップＳ３０にて、コントローラ１０は、ステップＳ２５の制御と同様に、接触給電方式による給電制御を行う。ステップＳ３１にて、コントローラ１０は、ステップＳ２６と同様に、給電を停止させるか否かを判定する。ステップＳ３２にて、コントローラ１０は、リレースイッチ１６をオフにして、接触給電方式による給電を終了させる。

なお、ステップＳ２２で、非接触給電方式による給電の要求があった状態で、本例の接触給電方式の制御を終了した場合には、図４に示したステップＳ４の制御フローに進み、非接触給電方式の給電制御が実行される。

次に、図６を用いて、接触給電方式により給電する際のコントローラ３０の制御手順を説明する。図６は、２系統の給電方式で給電していない状態から、非接触給電による給電を開始させた場合の、車両側のコントローラ３０の制御手順を示すフローチャートである。

ステップＳ４１にて、車両側のコントローラ３０は、非接触給電方式による給電の要求信号を、給電装置１に送信する（当該要求信号は、図４のステップＳ１又は図５のステップＳ２２で受信される）。ステップＳ４２にて、コントローラ３０は、待機状態の信号を受信したか否かを判定する（待機状態の信号は、図５のステップＳ２３で送信される）。待機状態の信号を受信した場合に、ステップＳ４３にて、コントローラ３０は、非接触給電の待機状態を表示部３８に表示し、ステップＳ４４に進む。またステップＳ３２にて、コントローラ３０は、待機状態の信号を受信していない場合には、ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４にて、コントローラ３０は、接触給電方式による充電が受け入れ可能である旨の信号を受信したか否かを判定する（受け入れ可能の信号は、図５のステップＳ２７で送信される）。受け入れ可能の信号を受信した場合には、ステップＳ４５にて、コントローラ３０は、受電回路部３２を制御して、非接触給電による充電を開始する。ステップ４６にて、コントローラ３０は、接続検出装置３７により、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続があったか否かを判定する。

充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続がない場合には、ステップＳ４７にて、コントローラ３０は、給電装置１から給電停止の信号を受信した否かを判定する（給電停止の信号は、図４のステップＳ１１で送信される）。給電停止の信号を受信していない場合には、コントローラ３０は、センサ３４でバッテリの状態を管理しつつ、非接触給電による充電を継続させる（ステップＳ４８）。ステップＳ４９にて、コントローラ３０は、バッテリ３３のＳＯＣが、目標ＳＯＣに達したか否かを判定する。バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達していない場合には、ステップＳ４６に戻る。

バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達した場合には、ステップＳ５０にて、コントローラ３０は、給電装置１に、給電の停止要求の信号を送信する（停止要求の信号は、図１のステップＳ６で受信される）。ステップ５１にて、コントローラ３０は、非接触給電による充電を終了して、本例の制御を終了する。

ステップＳ４６に戻り、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続があった場合には、コントローラ３０は、非接触給電による充電を終了させて、接触給電による充電に切り替えるために、非接触給電による給電の停止要求の信号を送信する（停止要求の信号は、図１のステップＳ６で受信される）。そして、ステップＳ５３にて、コントローラ３０は、接触給電による充電制御を行う。なお、接触給電による充電制御の詳細なフローは、後述する図７のステップＳ６１〜Ｓ６７に相当する。

ステップＳ４４に戻り、接触給電方式による充電が受け入れ可能である旨の信号を受信していない場合には、ステップＳ５４にて、コントローラ３０は、所定の時間を経過した否かを判定する。当該所定の時間は、給電方式による充電を行っていない状態において、非接触給電の待ち時間に相当する。すなわち、所定の時間を経過するまでは、給電装置１側で、非接触給電を受け入れる状態にならない限り、ステップＳ４３の待機状態を継続させる。

一方、所定の時間を経過した場合には（タイムアウト）、ステップＳ５５にて、コントローラ３０は、非接触給電方式による充電が不可である旨を、表示部３８に表示し、本例の制御を終了する。

次に、図７を用いて、接触給電方式により給電する際のコントローラ３０の制御手順を説明する。図７は、２系統の給電方式で給電していない状態から、接触給電による給電を開始させた場合の、車両側のコントローラ３０の制御手順を示すフローチャートである。

ステップＳ６１にて、コントローラ３０は、接続検出装置３７により、充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続があったか否かを判定する。充電コネクタ１４の充電ポート３６への接続があった場合には、ステップＳ６２にて、コントローラ３０は、通信装置１８からのパルスを検出したか否かを判定する。パルスを検出した場合には、ステップＳ６３にて、コントローラ３０は、バッテリ３３の状態に応じて、コンバータ３５を制御することで、バッテリ３３を充電する。ステップＳ６４にて、コントローラ３０は、バッテリ３３のＳＯＣが、目標ＳＯＣに達したか否かを判定する。バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達していない場合には、ステップＳ６３に戻る。

バッテリ３３のＳＯＣが目標ＳＯＣに達した場合には、ステップＳ６５にて、コントローラ３０は、コンバータ３５の動作を停止させて、接触給電方式によるバッテリ３３の充電を終了する。

ステップ６２に戻り、通信装置１８からのパルスを検出していない場合には、ステップＳ６６にて、コントローラ３０は、消費電力を軽減する省電力モードに移行する。ステップＳ６７にて、コントローラ３０は、所定の時間を経過した否かを判定する。所定の時間を経過していない場合には、ステップＳ６２に戻る。一方、所定の時間を経過していない場合には、本例の制御を終了する。

なお、コントローラ３０は、通信装置１８のパルス通信により、接触給電方式による充電が可能か否かを判断しているが、パルス通信は、給電装置１が交流電源２に接続していない場合にも停止される。そのため、図７のステップＳ６７でタイムアウトの時間を設定し、パルス通信が設定時間内に復帰した場合には、接触給電方式よる充電を行い、パルス通信が設定時間内に復帰しなかった場合には、例えば、コントローラ３０は表示部３８に、接触給電の充電ができない旨のエラーメッセージを通知しつつ、制御を終了させている。

上記のように、本例は、非接触給電部による非接触給電方式と接触給電部による接触給電方式のうち、いずれか一方の給電方式による車両のバッテリの充電中に、他車両から他方の給電方式による給電の要求があった場合には、一方の給電方式による給電を継続させて、他方の給電方式による給電を待機させる。これにより、２系統の給電方式をもつ給電装置において、一方の給電方式で給電中に、他車両から他方の給電方式で給電する旨の要求があった場合には、一方の給電方式による給電が終わるまで、他方の給電方式による給電が開始しない。そのため、当該他車両からの要求により、先に給電していた車両のバッテリの充電が中断しないよう制御することができる。

また本例は、一方の給電方式による車両のバッテリの充電中に、他車両から他方の給電方式による給電の要求があった場合には、他車両対して給電の待機状態であることを通知する。これにより、他車両のユーザは、充電の待機状態を認識することができる。

また本例は、非接触給電方式によるバッテリ３３の充電中に、充電コネクタ１４が充電ポート３６に接続されたことを検出した場合には、非接触給電方式による給電を停止させる信号を給電装置１に送信し、充電ポート３６から入力される電力でバッテリを充電する。これにより、同一車両において、非接触給方式による給電、及び、接触給電方式による給電が、両方利用可能な状態では、接触給電方式を優先させることができる。これにより、バッテリ３３の充電効率を高めることができる。

上記のパワーユニット１２が本発明の「非接触給電部」に相当し、リレースイッチ１６を含む接触給電方式用の充電回路が本発明の「接触給電部」に、無線通信部３９が本発明の「通信手段」に、充電ポート３６が本発明の「接続端子」に相当する。

１…給電装置
２…交流電源
３…車両
１０、３０…コントローラ
１１…送電コイル
１２…パワーユニット
１３、１７…電流センサ
１４…充電コネクタ
１５…充電ケーブル
１６…リレースイッチ
１８…通信装置
１９、３９…無線通信部
２０、３８…表示部
２１、４０…メモリ
３１…受電コイル
３２…受電回路部
３３…バッテリ
３４…センサ
３５…コンバータ
３６…充電ポート
３７…接続検出装置
３８…表示部

Claims (4)

1. 少なくとも磁気的な結合により非接触で、送電コイルから受電コイルに電力を供給して、車両のバッテリを充電する非接触給電部と
   車両に設けられた接続端子にケーブルを介して電気的に接続され、前記車両のバッテリに電力を供給する接触給電部と、
   前記非接触給電部及び前記接触給電部を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記非接触給電部による非接触給電方式と前記接触給電部による接触給電方式のうち、いずれか一方の給電方式による第１車両のバッテリの充電中に、第２車両から他方の給電方式による給電の要求があった場合には、前記一方の給電方式による給電を継続させて、前記他方の給電方式による給電を待機させる
   ことを特徴とする給電装置。
2. 請求項１記載の給電装置であって、
   前記コントローラは、
   前記一方の給電方式による前記第１車両のバッテリの充電中に、前記他方の給電方式による前記第２車両のバッテリへの給電の要求があった場合には、前記第２車両に対して給電の待機状態であることを通知する
   ことを特徴とする給電装置。
3. 請求項１又は２に記載の給電装置と、前記受電コイルを有する車両とを備えた、非接触給電システムにおいて、
   前記車両は、
   前記給電装置に対して給電を要求する要求信号を無線通信で送信する通信手段と、
   前記給電装置とケーブルを介して電気的に接続可能な接続端子と、
   前記受電コイルの電力、及び前記ケーブルを介して前記接続端子から入力される電力により充電されるバッテリと、
   前記通信手段を制御する車両側コントローラとを備え、
   前記車両側コントローラは、
   前記受電コイルからの電力に基づく非接触給電方式による前記バッテリの充電中に、前記ケーブルのコネクタが前記接続端子に接続されたことを検出した場合には、前記非接触給電方式による給電を停止させる信号を送信し、前記接続端子から入力される電力でバッテリを充電する
   ことを特徴とする非接触給電システム。
4. 少なくとも磁気的結合により、給電装置に設けられた送電コイルとの間で、非接触で電力を受電する受電コイルと、
   前記給電装置に対して給電を要求する要求信号を無線通信で送信する通信手段と、
   前記給電装置とケーブルを介して電気的に接続可能な接続端子と、
   前記受電コイルの電力、及び前記ケーブルを介して前記接続端子から入力される電力により充電されるバッテリと、
   前記通信手段を制御する車両側コントローラとを備え、
   前記車両側コントローラは、
   前記受電コイルからの電力に基づく非接触給電方式による前記バッテリの充電中に、前記ケーブルのコネクタが前記接続端子に接続されたことを検出した場合には、前記非接触給電方式による給電を停止させる信号を送信し、前記接続端子から入力される電力でバッテリを充電する
   ことを特徴とする車両。

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