KR20140117587A - 차량용 수전 장치, 급전 설비 및 전력 전송 시스템 - Google Patents

차량용 수전 장치, 급전 설비 및 전력 전송 시스템 Download PDF

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KR20140117587A
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KR
South Korea
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charging
receiver
unit
vehicle
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신지 이치카와
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

충전 인렛(40) 및 충전기(45)를 사용하여 접촉 충전이 행해지고, 송전부(140) 및 수전부(70)를 사용하여 비접촉 충전이 행해진다. ECU(90)는, 접촉 충전에 의한 충전 전력과, 비접촉 충전에 의한 충전 전력의 합계가 소정의 제한을 초과하지 않도록, 접촉 충전 및 비접촉 충전에 의한 충전 전력을 제어한다. 접촉 충전에 의해 수전 가능한 전력과, 비접촉 충전에 의해 수전 가능한 전력의 합계가 소정의 제한을 초과할 때, ECU(90)는, 접촉 충전과 비접촉 충전 중 효율이 나쁜 쪽을 제한하도록, 접촉 충전 및 비접촉 충전에 의한 충전 전력을 제어한다.

Description

차량용 수전 장치, 급전 설비 및 전력 전송 시스템{VEHICLE POWER RECEIVING DEVICE, POWER SUPPLY EQUIPMENT AND ELECTRICAL POWER TRANSMISSION SYSTEM}
본 발명은 차량용 수전 장치, 급전 설비 및 전력 전송 시스템에 관한 것으로, 특히 차량 외부의 전원으로부터 차량으로의 전력 전송에 사용되는 차량용 수전 장치, 급전 설비 및 전력 전송 시스템에 관한 것이다.
국제 공개 제2010/131348호 팸플릿(특허문헌 1)은, 전력선을 통해 급전 설비로부터 차량으로 전력을 전송함으로써 차량 탑재의 축전 장치를 충전하는 소위 플러그인 충전(컨덕티브 충전)과, 전자장을 통해 급전 설비로부터 차량으로 비접촉으로 전력을 전송함으로써 축전 장치를 충전하는 비접촉 충전(인덕티브 충전)의 양쪽이 가능한 차량용 충전 장치를 개시한다. 이 차량용 충전 장치에 있어서는, 플러그인 충전용 수전 단자는, 차량 외부의 교류 전원에 전기적으로 접속 가능하게 구성된다. 충전기는, 수전 단자로부터 입력되는 교류 전력을 소정의 직류 전압으로 변환하도록 구성된다. 비접촉 수전부는, 교류 전원의 송전부와 자기적으로 결합함으로써 교류 전원으로부터 비접촉으로 수전하도록 구성된다. 여기서, 비접촉 수전부는, 충전기의 전력 변환 회로에 접속된다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 전력 변환 회로를 구성하는 파워 소자의 적어도 일부가 플러그인 충전과 비접촉 충전으로 공용된다. 이에 의해, 플러그인 충전용 충전기와 비접촉 충전용 충전기를 완전히 별체로 설치하는 경우에 비하여 부품 개수를 삭감할 수 있다. 따라서, 이 차량용 충전 장치에 의하면, 플러그인 충전과 비접촉 충전의 양쪽을 가능하게 하면서 비용 증가를 억제할 수 있다(특허문헌 1 참조).
국제 공개 제2010/131348호 팸플릿 국제 공개 제2010/131349호 팸플릿
특허문헌 1에 기재된 차량용 충전 장치는, 플러그인 충전과 비접촉 충전의 양쪽을 실시할 수 있어 유용하지만, 플러그인 충전과 비접촉 충전을 어떻게 구분 사용할지에 대한 구체적인 검토는 되어 있지 않다. 특히, 플러그인 충전과 비접촉 충전을 동시에 실시할 경우의 전력 제어에 대하여, 특허문헌 1에서는 구체적인 검토는 행해지지 않았다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 플러그인 충전과 비접촉 충전을 동시에 실시 가능한 차량용 수전 장치, 급전 설비 및 전력 전송 시스템에 있어서의 전력 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 차량용 수전 장치는, 차량 외부의 전원(이하 「외부 전원」이라고도 칭함)으로부터 수전하기 위한 차량용 수전 장치로서, 제1 및 제2 수전부와, 제어부를 구비한다. 제1 수전부는, 외부 전원으로부터 전력선을 통해 수전한다. 제2 수전부는, 외부 전원으로부터 비접촉으로 수전한다. 제어부는, 차량이 수전 가능한 전력을 외부 전원으로부터의 수전 전력이 초과하지 않도록, 제1 수전부에 의해 수전되는 전력을 나타내는 제1 전력 및 제2 수전부에 의해 수전되는 전력을 나타내는 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제어부는, 제1 전력과 제2 전력의 합계에 기초하여, 제1 전력 및 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제어부는, 제1 및 제2 전력의 합계가 소정의 제한을 초과하지 않도록 제1 및 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제1 수전부에 의해 수전 가능한 전력과 제2 수전부에 의해 수전 가능한 전력의 합계가 소정의 제한 이하일 때, 제어부는, 제1 및 제2 수전부의 양쪽을 사용하여 외부 전원으로부터 수전하도록 제1 및 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제1 수전부에 의해 수전 가능한 전력과 제2 수전부에 의해 수전 가능한 전력의 합계가 소정의 제한을 초과할 때, 제어부는, 제1 수전부에 의한 수전과 제2 수전부에 의한 수전 중 효율이 나쁜 쪽의 수전을 제한하도록 제1 및 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 차량용 수전 장치는, 축전 장치를 더 구비한다. 축전 장치는, 제1 및 제2 전력에 의해 충전된다. 소정의 제한은, 축전 장치로 입력 가능한 전력을 나타내는 입력 허용 전력이다.
바람직하게는, 소정의 제한은, 외부 전원으로부터 수전 가능한 전력에 기초하여 설정된다.
바람직하게는, 제1 및 제2 수전부의 양쪽을 사용한 수전이 요구된 경우, 제어부는, 제1 수전부에 의한 수전보다도 제2 수전부에 의한 수전을 먼저 개시한다.
바람직하게는, 제1 및 제2 수전부의 양쪽을 사용한 수전이 요구된 경우, 제어부는, 제2 수전부에 의한 수전의 준비 완료 후, 제1 수전부에 의한 수전의 준비 완료 전에, 제2 수전부에 의한 수전을 개시한다.
바람직하게는, 차량용 수전 장치는, 축전 장치를 더 구비한다. 축전 장치는, 제1 및 제2 전력에 의해 충전된다. 제어부는, 축전 장치의 충전 상태(SOC)가 만충전 상태에 근접한 것을 나타내는 소정량에 SOC가 도달하면 축전 장치의 충전 전력을 저감시키는 만충전 제어를 실행하고, 만충전 제어의 실행 시, 제2 수전부에 의한 수전을 제한한다.
바람직하게는, 차량용 수전 장치는, 전동 공조 장치를 더 구비한다. 전동 공조 장치는, 이용자가 차량을 이용하기 전에 차 실내를 공조하는 사전 공조를 실시 가능하다. 제어부는, 사전 공조의 난방 시, 제1 수전부에 의한 수전을 실행한다.
바람직하게는, 차량용 수전 장치는, 전동 공조 장치를 더 구비한다. 전동 공조 장치는, 이용자가 차량을 이용하기 전에 차 실내를 공조하는 사전 공조를 실시 가능하다. 제어부는, 사전 공조의 냉방 시, 제2 수전부에 의한 수전을 실행한다.
바람직하게는, 외부 전원은, 제2 수전부로 비접촉으로 송전하는 송전부를 포함한다. 제2 수전부의 고유 주파수와 송전부의 고유 주파수의 차는, 제2 수전부의 고유 주파수 또는 송전부의 고유 주파수의 ±10％ 이하이다.
바람직하게는, 외부 전원은, 제2 수전부로 비접촉으로 송전하는 송전부를 포함한다. 제2 수전부와 송전부의 결합 계수는 0.1 이하이다.
바람직하게는, 외부 전원은, 제2 수전부로 비접촉으로 송전하는 송전부를 포함한다. 제2 수전부는, 제2 수전부와 송전부의 사이에 형성되는 자계와, 제2 수전부와 송전부의 사이에 형성되는 전계의 적어도 한쪽을 통하여, 송전부로부터 수전한다. 자계 및 전계는, 제2 수전부와 송전부의 사이에 형성되고, 또한, 특정한 주파수로 진동한다.
또한, 본 발명에 의하면, 급전 설비는, 차량으로 급전하기 위한 급전 설비로서, 제1 및 제2 송전부와, 제어부를 구비한다. 제1 송전부는, 전력선을 통해 차량으로 송전한다. 제2 송전부는, 차량으로 비접촉으로 송전한다. 제어부는, 차량이 수전 가능한 전력을 차량으로의 송전 전력이 초과하지 않도록, 제1 송전부에 의해 송전되는 전력을 나타내는 제1 전력 및 제2 송전부에 의해 송전되는 전력을 나타내는 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제어부는, 제1 전력과 제2 전력의 합계에 기초하여, 제1 전력 및 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제어부는, 제1 및 제2 전력의 합계가 소정의 제한을 초과하지 않도록 제1 및 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제1 송전부에 의해 송전 가능한 전력과 제2 송전부에 의해 송전 가능한 전력의 합계가 소정의 제한 이하일 때, 제어부는, 제1 및 제2 송전부의 양쪽을 사용하여 차량으로 송전하도록 제1 및 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제1 송전부에 의해 송전 가능한 전력과 제2 송전부에 의해 송전 가능한 전력의 합계가 소정의 제한을 초과할 때, 제어부는, 제1 송전부에 의한 송전과 제2 송전부에 의한 송전 중 효율이 나쁜 쪽의 송전을 제한하도록 제1 및 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제1 및 제2 송전부의 양쪽을 사용한 송전이 요구된 경우, 제어부는, 제1 송전부에 의한 송전보다도 제2 송전부에 의한 송전을 먼저 개시한다.
바람직하게는, 제1 및 제2 송전부의 양쪽을 사용한 송전이 요구된 경우, 제어부는, 제2 송전부에 의한 송전의 준비 완료 후, 제1 송전부에 의한 송전의 준비 완료 전에, 제2 송전부에 의한 송전을 개시한다.
바람직하게는, 차량은, 축전 장치와, 만충전 제어부를 포함한다. 축전 장치는, 제1 및 제2 전력에 의해 충전된다. 만충전 제어부는, 축전 장치의 SOC가 만충전 상태에 근접한 것을 나타내는 소정량에 SOC가 도달하면 축전 장치의 충전 전력을 저감시키는 만충전 제어를 실행한다. 제어부는, 만충전 제어의 실행 시, 제2 송전부에 의한 송전을 제한한다.
바람직하게는, 차량은, 제2 송전부로부터 비접촉으로 수전하는 수전부를 포함한다. 제2 송전부의 고유 주파수와 수전부의 고유 주파수의 차는, 제2 송전부의 고유 주파수 또는 수전부의 고유 주파수의 ±10％ 이하이다.
바람직하게는, 차량은, 제2 송전부로부터 비접촉으로 수전하는 수전부를 포함한다. 제2 송전부와 수전부의 결합 계수는 0.1 이하이다.
바람직하게는, 차량은, 제2 송전부로부터 비접촉으로 수전하는 수전부를 포함한다. 제2 송전부는, 제2 송전부와 수전부의 사이에 형성되는 자계와, 제2 송전부와 수전부의 사이에 형성되는 전계의 적어도 한쪽을 통하여, 수전부로 송전한다. 자계 및 전계는, 제2 송전부와 수전부의 사이에 형성되고, 또한, 특정한 주파수로 진동한다.
또한, 본 발명에 의하면, 전력 전송 시스템은, 급전 설비로부터 차량으로 전력을 전송하는 전력 전송 시스템으로서, 제1 및 제2 송수전부와, 제어부를 구비한다. 제1 송수전부는, 급전 설비로부터 전력선을 통해 차량으로 전력을 전송한다. 제2 송수전부는, 급전 설비로부터 차량으로 비접촉으로 전력을 전송한다. 제어부는, 급전 설비로부터 차량으로 전송되는 전력이, 차량이 수전 가능한 전력을 초과하지 않도록, 제1 송수전부에 의해 전송되는 전력을 나타내는 제1 전력 및 제2 송수전부에 의해 전송되는 전력을 나타내는 제2 전력을 제어한다.
바람직하게는, 제어부는, 제1 송수전부에 의해 전송되는 전력을 나타내는 제1 전력과, 제2 송수전부에 의해 전송되는 전력을 나타내는 제2 전력의 합계에 기초하여, 제1 전력 및 제2 전력을 제어한다.
본 발명에 의하면, 차량이 수전 가능한 전력을 외부 전원으로부터의 수전 전력이 초과하지 않도록, 플러그인 충전에 의한 제1 전력 및 비접촉 충전에 의한 제2 전력이 제어되므로, 축전 장치로의 과대 입력이나 외부 전원으로부터의 과대한 수전 등의 억제를 도모하면서, 유저 메리트에 알맞은 적절한 조건에 의해 플러그인 충전과 비접촉 충전을 구분 사용하여 축전 장치를 충전하는 것이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 차량 충전 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는, 도 1에 도시한 차량에 탑재되는 ECU의, 충전 제어에 관한 부분의 기능 블록도이다.
도 3은, 축전 장치의 입력 허용 전력을 나타낸 도면이다.
도 4는, ECU에 의해 실행되는 전력 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는, 접촉 충전을 실행하기 위한 충전기 및 EVSE의 회로도이다.
도 6은, 비접촉 충전을 실행하기 위한 수전부 및 센서 유닛과, 정합기 및 송전부의 회로도이다.
도 7은, 전력 전송 시스템의 시뮬레이션 모델을 나타내는 도면이다.
도 8은, 송전부 및 수전부의 고유 주파수의 어긋남과 전력 전송 효율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 고유 주파수를 고정한 상태에서, 에어 갭을 변화시켰을 때의 전력 전송 효율과, 송전부에 공급되는 전류의 주파수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은, 전류원 또는 자류원으로부터의 거리와 전자계의 강도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 11은, 변형예 1에 있어서의 전력 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는, 변형예 2에 있어서의 전력 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은, 실시 형태 2에 있어서의 ECU의, 충전 제어에 관한 부분의 기능 블록도이다.
도 14는, 송전부 및 수전부 간의 거리와 1차측 전압의 관계를 나타낸 도면이다.
도 15는, 송전부 및 수전부 간의 거리와 2차측 전압의 관계를 나타낸 도면이다.
도 16은, 실시 형태 2에 있어서의 ECU에 의해 실행되는 충전 개시 시의 제어의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다.
도 17은, 만충전 제어 시의 축전 장치의 충전 전력 및 SOC의 변화의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18은, 접촉 충전과 비접촉 충전의 전력 전송 효율을 나타낸 도면이다.
도 19는, 실시 형태 3에 있어서의 ECU의, 충전 제어에 관한 부분의 기능 블록도이다.
도 20은, 실시 형태 3에 있어서의 ECU에 의해 실행되는 충전 종료 시의 전력 제어의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다.
도 21은, 실시 형태 4에 있어서의 ECU의, 충전 제어에 관한 부분의 기능 블록도이다.
도 22는, 실시 형태 4에 있어서의 ECU에 의해 실행되는 사전 공조 시의 전력 제어를 설명하는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하여 그 설명은 반복하지 않는다.
[실시 형태 1]
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 따른 차량 충전 시스템의 전체 구성도이다. 도 1을 참조하여, 차량 충전 시스템은, 차량(10)과, 급전 설비(100)를 구비한다. 차량(10)은, 축전 장치(12)와, 시스템 메인 릴레이[이하 「SMR(System Main Relay)이라 칭함](15)와, 파워 컨트롤 유닛[이하 「PCU(Power Control Unit)」라 칭함](20)과, 동력 출력 장치(25)와, 구동륜(30)을 포함한다.
축전 장치(12)는, 재충전 가능한 직류 전원이며, 예를 들어 니켈 수소나 리튬 이온 등의 이차 전지에 의해 구성된다. 축전 장치(12)에는, 급전 설비(100)의 외부 전원(110, 130)(후술함)으로부터 공급되는 전력 외에, 동력 출력 장치(25)에 있어서 발전된 전력이 축적된다. 또한, 축전 장치(12)로서, 대용량의 캐패시터도 채용 가능하다. SMR(15)은, 축전 장치(12)와 정극선 PL1, 부극선 NL1의 사이에 설치된다. SMR(15)은, 축전 장치(12)와 정극선 PL1, 부극선 NL1의 전기적인 접속/분리를 행하기 위한 릴레이이다.
PCU(20)는, 축전 장치(12)로부터 전력을 받아서 동력 출력 장치(25)를 구동하기 위한 전력 변환 장치를 총괄하여 나타낸 것이다. 예를 들어, PCU(20)는, 동력 출력 장치(25)에 포함되는 모터를 구동하기 위한 인버터나, 축전 장치(12)로부터 출력되는 전력을 승압하는 컨버터 등을 포함한다. 동력 출력 장치(25)는, 구동륜(30)을 구동하기 위한 장치를 총괄하여 나타낸 것이다. 예를 들어, 동력 출력 장치(25)는, 구동륜(30)을 구동하는 모터나 엔진 등을 포함한다. 또한, 동력 출력 장치(25)는, 구동륜(30)을 구동하는 모터에 의해 차량의 제동 시 등에 발전하고, 그 발전된 전력을 PCU(20)로 출력한다.
차량(10)은, 또한, 충전 인렛(40)과, 충전기(45)와, 제1 충전 릴레이(50)를 포함한다. 충전 인렛(40)은, 급전 설비(100)의 외부 전원(110)으로부터 차량(10)으로 전력을 공급하는 충전 케이블의 커넥터(120)와 접속 가능하게 구성된다. 충전 인렛(40)은, 외부 전원(110)에 의한 축전 장치(12)의 충전 시, 외부 전원(110)으로부터 충전 케이블을 통해 공급되는 전력을 받는다. 또한, 이하에서는, 충전 케이블을 사용한, 외부 전원(110)에 의한 축전 장치(12)의 충전을 「접촉 충전」이라고도 칭한다.
충전기(45)는, SMR(15)과 PCU(20)의 사이에 배치되는 정극선 PL1, 부극선 NL1에 제1 충전 릴레이(50)를 통해 접속된다. 접촉 충전의 실행 시, 충전기(45)는, ECU(90)(후술함)로부터의 제어 신호에 기초하여, 외부 전원(110)으로부터 공급되는 전력을 축전 장치(12)의 충전 전력으로 변환한다. 그리고, 충전기(45)로부터 출력된 전력은, 축전 장치(12)로 공급되어 축전 장치(12)가 충전된다. 제1 충전 릴레이(50)는, 충전기(45)와 정극선 PL1, 부극선 NL1의 사이에 설치되고, 충전기(45)와 정극선 PL1, 부극선 NL1의 전기적인 접속/분리를 행한다.
차량(10)은, 또한, 수전부(70)와, 정류기(75)와, 센서 유닛(80)과, 제2 충전 릴레이(85)와, 전자 제어 장치[이하 「ECU(Electronic Control Unit)」라 칭함](90)와, 제1 통신 장치(60)와, 제2 통신 장치(95)를 포함한다. 수전부(70)는, 급전 설비(100)의 외부 전원(130)에 의한 축전 장치(12)의 충전 시, 급전 설비(100)의 송전부(140)(후술함)로부터 출력되는 교류 전력을 비접촉으로 수전한다. 또한, 이하에서는, 수전부(70) 및 송전부(140)를 사용한, 외부 전원(130)에 의한 축전 장치(12)의 충전을 「비접촉 충전」이라고도 칭한다.
정류기(75)는, 수전부(70)에 의해 수전된 교류 전력을 정류한다. 센서 유닛(80)은, 정류기(75)로부터 출력되는 수전 전압이나 수전 전류를 검출하여 ECU(90)로 출력한다. 또한, 센서 유닛(80)에는, 비접촉 충전에 앞서 행해지는, 수전부(70)와 급전 설비(100)의 송전부(140)와의 위치 정렬이나 임피던스 매칭 등의 조정 제어의 실행 시에, 차량(10) 측의 임피던스를 일정하게 하기 위한 조정용 저항이 설치된다. 제2 충전 릴레이(85)는, 센서 유닛(80)과 정극선 PL1, 부극선 NL1의 사이에 설치되고, 센서 유닛(80)과 정극선 PL1, 부극선 NL1과의 전기적인 접속/분리를 행한다.
또한, 수전부(70) 및 센서 유닛(80)의 구성에 대해서는, 급전 설비(100) 측의 송전부(140) 및 정합기(135)의 구성과, 송전부(140)로부터 수전부(70)로의 비접촉 전력 전송과 함께, 후에 설명한다.
ECU(90)는, 미리 기억된 프로그램을 CPU(Central Processing Unit)에 의해 실행함에 따른 소프트웨어 처리 및/또는 전용의 전자 회로에 의한 하드웨어 처리에 따라, 접촉 충전 및 비접촉 충전을 제어한다.
구체적으로는, ECU(90)는, 접촉 충전의 실행 시, 제1 충전 릴레이(50) 및 급전 설비(100)의 EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment)(115)에 포함되는 차단기의 온/오프 조작을 실행한다. EVSE(115)의 조작에 대해서는, ECU(90)는, 충전 케이블의 컨트롤 파일럿선을 통해 EVSE(115)로부터 받는 파일럿 신호 CPLT의 전위를 조작함으로써 EVSE(115)를 원격 조작한다. 그리고, ECU(90)는, 충전기(45)의 기동/정지 지령이나 접촉 충전에 의한 충전 전력의 목표값을 나타내는 전력 지령 등을 생성하여 충전기(45)로 출력한다.
또한, ECU(90)는, 비접촉 충전의 실행에 앞서서, 수전부(70)와 급전 설비(100)의 송전부(140)와의 위치 정렬이나 임피던스 매칭 등의 조정 제어를 실행한다. 구체적으로는, ECU(90)는, 비접촉 충전을 위한 상기 조정 제어의 실행 시, 센서 유닛(80) 내의 조정용 저항을 회로에 접속하도록 센서 유닛(80)으로 지령을 출력한다. 조정 제어가 종료되면, ECU(90)는, 제2 충전 릴레이(85)로 온 지령을 출력한다. 이에 의해, 비접촉 충전이 가능해진다.
또한, ECU(90)는, 차량(10)이 수전 가능한 전력을 급전 설비(100)로부터의 수전 전력이 초과하지 않도록, 접촉 충전 및 비접촉 충전 시의 전력 제어를 실행한다. 구체적으로는, ECU(90)는, 충전기(45)를 사용한 접촉 충전에 의한 충전 전력과, 수전부(70)를 사용한 비접촉 충전에 의한 충전 전력의 합계가 소정의 제한을 초과하지 않도록, 접촉 충전 및 비접촉 충전에 의한 충전 전력을 제어한다. 소정의 제한은, 예를 들어 축전 장치(12)로 입력 가능한 전력을 나타내는 입력 가능 전력 Win이다. 또한, 축전 장치(12)의 입력 가능 전력 Win 대신에, 외부 전원으로부터 수전 가능한 전력에 기초하여 소정의 제한을 설정하여도 되며, 예를 들어 외부 전원에 있어서의 제한[예를 들어 급전 설비(100)가 가옥인 경우의 계약 전력]을 상기의 소정의 제한으로서 설정하여도 된다. 또한, 이 전력 제어에 대해서는, 후에 상세히 설명한다.
제1 통신 장치(60)는, 접촉 충전에 관한 정보를 차량 외부[급전 설비(100)]와 통신하기 위한 통신 인터페이스이다. 이 실시 형태 1에서는, 제1 통신 장치(60)는, 충전 케이블을 통해 급전 설비(100)와 통신한다[이러한 충전 케이블을 통한 통신은 「전력선 통신(PLC; Power Line Communication)」이라고도 칭해짐]. 일례로서, 제1 통신 장치(60)는, 충전 케이블의 컨트롤 파일럿선에 접속되고, 컨트롤 파일럿선을 통해 급전 설비(100)와 통신을 행한다.
제2 통신 장치(95)는, 비접촉 충전에 관한 정보를 차량 외부[급전 설비(100)]와 통신하기 위한 통신 인터페이스이다. 제2 통신 장치(95)는, 무선에 의해 급전 설비(100)와 통신한다. 또한, 제1 및 제2 통신 장치(60, 95)의 2개를 구비하는 것은 반드시 필요하지 않으며, 제1 및 제2 통신 장치(60, 95)를 1개의 통신 장치로 구성하여 PLC 또는 무선 통신을 행하여도 된다.
한편, 급전 설비(100)는, 외부 전원(110)과, EVSE(115)와, 커넥터(120)를 포함한다. 외부 전원(110)은, 예를 들어 상용 계통 전원에 의해 구성되지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 전원을 적용 가능하다. EVSE(115)는, 외부 전원(110)으로부터 차량(10)으로 전력을 공급하기 위한 전로를 차단 가능하게 구성된다. EVSE(115)는, 외부 전원(110)으로부터 차량(10)으로 전력을 공급하기 위한 충전 케이블이나, 충전 케이블을 통해 차량(10)으로 전력을 공급하기 위한 충전 스탠드 내에 설치된다. 그리고, EVSE(115)는, 차량(10)과 소정의 정보를 주고받기 위한 파일럿 신호 CPLT를 생성하고, 컨트롤 파일럿선을 통해 차량(10)으로 출력한다. 또한, 파일럿 신호 CPLT는, 차량(10)의 ECU(90)에 있어서 전위가 조작되고, EVSE(115)는, 파일럿 신호 CPLT의 전위에 기초하여 충전 전로의 접속/차단을 전환한다.
커넥터(120)는, 컨트롤 파일럿선을 포함하는 충전 케이블에 접속되고, 차량(10)의 충전 인렛(40)과 끼워맞춤 가능하게 구성된다.
급전 설비(100)는, 또한, 외부 전원(130)과, 정합기(135)와, 송전부(140)와, ECU(145)와, 제3 통신 장치(125)와, 제4 통신 장치(150)를 포함한다. 외부 전원(130)은, 소정의 주파수를 갖는 교류 전력을 발생한다. 일례로서, 외부 전원(130)은, 상용 계통 전원으로부터 전력을 받아서 고주파의 교류 전력을 발생한다. 또한, 외부 전원(110, 130)을 하나의 전원 설비로서 구성하여도 된다.
정합기(135)는, 외부 전원(130)과 송전부(140)의 사이에 설치되고, 내부의 임피던스가 변경 가능하게 구성된다. 일례로서, 정합기(135)는, 가변 콘덴서와 코일에 의해 구성되고, 가변 콘덴서의 용량을 변화시킴으로써 임피던스를 변경할 수 있다. 이 정합기(135)에 있어서 임피던스를 변경함으로써, 급전 설비(100)의 임피던스를 차량(10)의 임피던스와 정합시킬 수 있다(임피던스 매칭). 또한, 외부 전원(130)이 임피던스의 정합 기능을 갖는 경우에는, 정합기(135)를 생략하는 것도 가능하다.
송전부(140)는, 외부 전원(130)으로부터 교류 전력의 공급을 받는다. 그리고, 송전부(140)는 송전부(140)의 주위에 발생하는 전자계를 통해 차량(10)의 수전부(70)로 비접촉으로 전력을 출력한다. 또한, 송전부(140) 및 정합기(135)의 구성에 대해서는, 차량(10) 측의 수전부(70) 및 센서 유닛(80)의 구성과, 송전부(140)로부터 수전부(70)로의 비접촉 전력 전송과 함께, 후에 설명한다.
제3 통신 장치(125)는, 접촉 충전에 관한 정보를 차량(10)과 통신하기 위한 통신 인터페이스이다. 이 실시 형태 1에서는, 제3 통신 장치(125)는, 충전 케이블을 통해 차량(10)과 통신한다. 일례로서, 제3 통신 장치(125)는, 충전 케이블의 컨트롤 파일럿선에 접속되고, 컨트롤 파일럿선을 통해 차량(10)의 제1 통신 장치(60)와 통신을 행한다.
제4 통신 장치(150)는, 비접촉 충전에 관한 정보를 차량(10)과 통신하기 위한 통신 인터페이스이다. 제4 통신 장치(150)는, 무선에 의해 차량(10)과 통신한다. 또한, 제3 및 제4 통신 장치(125, 150)의 2개를 구비하는 것은 반드시 필요한 것은 아니며, 제3 및 제4 통신 장치(125, 150)를 1개의 통신 장치로 구성하여 PLC 또는 무선 통신을 행하여도 된다.
ECU(145)는, 미리 기억된 프로그램을 CPU에 의해 실행함에 따른 소프트웨어 처리 및/또는 전용의 전자 회로에 의한 하드웨어 처리에 따라, 외부 전원(130) 및 정합기(135)를 제어한다. 구체적으로는, ECU(145)는, 비접촉 충전의 실행 전에 행해지는 조정 제어의 실행 시, 축전 장치(12)를 충전하기 위한 전력보다도 작은 조정용 전력을 출력하도록 외부 전원(130)을 제어함과 함께, 정합기(135)를 제어하여 임피던스 매칭을 행한다. 조정 제어가 종료되면, ECU(145)는, 축전 장치(12)를 충전하기 위한 전력을 출력하도록 외부 전원(130)을 제어한다.
이 차량 충전 시스템에 있어서는, 충전 인렛(40) 및 충전기(45)를 사용한 접촉 충전과, 송전부(140) 및 수전부(70)를 사용한 비접촉 충전이 가능하다. 그리고, 접촉 충전에 의한 충전 전력과 비접촉 충전에 의한 충전 전력의 합계가 축전 장치(12)의 입력 가능 전력 Win을 초과하지 않도록, 접촉 충전 및 비접촉 충전에 의한 충전 전력이 제어된다.
도 2는, 도 1에 도시한 차량(10)에 탑재되는 ECU(90)의, 충전 제어에 관한 부분의 기능 블록도이다. 도 2를 참조하여, ECU(90)는, 충전 전력 제어부(170)와, 접촉 충전 제어부(172)와, 비접촉 충전 제어부(174)를 포함한다.
충전 전력 제어부(170)는, 접촉 충전에 의한 충전 전력 및 비접촉 충전에 의한 충전 전력을 제어한다. 구체적으로는, 충전 전력 제어부(170)는, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc와 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw의 합계가 축전 장치(12)의 입력 허용 전력 Win을 초과하지 않도록 충전 전력 Pc, Pw를 제어한다.
도 3은, 축전 장치(12)의 입력 허용 전력 Win을 나타낸 도면이다. 또한, 이 도 3에서는, 축전 장치(12)로부터 출력 가능한 전력을 나타내는 출력 가능 전력 Wout도 함께 나타낸다. 도 3을 참조하여, 횡축은, 축전 장치(12)의 충전 상태[이하 「SOC(State Of Charge)」라 칭하고, 축전 장치(12)의 용량에 대한 백분율(％)로 나타냄]를 나타내고, 종축은, 축전 장치(12)의 충방전 전력을 나타낸다. 또한, 전력이 정의 값인 것은 방전을 나타내고, 전력이 부의 값인 것은 충전을 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, SOC가 소정값을 초과하면, 축전 장치(12)의 과충전을 방지하기 위해 입력 허용 전력 Win이 줄어든다. 또한, SOC가 소정값을 하회하면, 축전 장치(12)의 과방전을 방지하기 위해 출력 가능 전력 Wout이 줄어든다. 또한, 특별히 도시하지 않지만, 입력 허용 전력 Win 및 출력 가능 전력 Wout은, 축전 장치(12)의 온도 등에 따라서도 변화한다. 그리고, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc와 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw의 합계가 이 입력 허용 전력 Win을 초과하지 않도록 충전 전력 Pc, Pw가 제어된다.
다시 도 2를 참조하여, 충전 전력 제어부(170)는, 보다 상세하게는, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc의 상한을 나타내는 최대 전력 Pc_max와, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw의 상한을 나타내는 최대 전력 Pw_max를 합계함으로써 얻어지는 값을 축전 장치(12)의 입력 허용 전력 Win과 비교한다. 또한, 최대 전력 Pc_max, Pw_max의 정보에 대해서는, 제1 통신 장치(60) 및 제2 통신 장치(95)를 사용하여 급전 설비(100)로부터 입수된다. 그리고, 최대 전력 Pc_max, Pw_max의 합계값이 입력 허용 전력 Win 이하인 경우에는, 충전 전력 제어부(170)는, 충전 전력 Pc가 최대 전력 Pc_max에 일치하도록 접촉 충전 제어부(172)로 전력 지령을 출력하고, 충전 전력 Pw가 최대 전력 Pw_max에 일치하도록 비접촉 충전 제어부(174)로 전력 지령을 출력한다.
한편, 최대 전력 Pc_max, Pw_max의 합계값이 입력 허용 전력 Win을 초과하는 경우에는, 충전 전력 제어부(170)는, 접촉 충전과 비접촉 충전 중 효율이 나쁜 쪽의 수전을 제한함으로써 충전 전력 Pc와 충전 전력 Pw의 합계가 입력 허용 전력 Win을 초과하지 않도록, 충전 전력 Pc, Pw를 제어한다. 상기의 「효율」에는, 다양한 지표를 사용할 수 있으며, 예를 들어 비용면에서 본 효율(전력 비용)이나, 전력 전송의 면에서 본 효율(전력 전송 효율), 전력을 생성할 때의 이산화탄소(CO2) 배출량에서 본 효율(CO2량) 등에 기초하여, 접촉 충전과 비접촉 충전의 「효율」을 비교할 수 있다. 또한, 효율이 나쁜 쪽을 제한함이란, 효율이 나쁜 쪽의 충전 전력을 줄이는(제한하는) 것과, 효율이 나쁜 쪽의 충전을 정지하는 것의 양쪽을 포함한다.
접촉 충전 제어부(172)는, 충전 전력 제어부(170)로부터 받는 전력 지령에 기초하여, 충전기(45)를 구동하기 위한 구동 신호를 생성하고, 그 생성된 구동 신호를 충전기(45)로 출력한다. 비접촉 충전 제어부(174)는, 충전 전력 제어부(170)로부터 받는 전력 지령에 기초하여, 외부 전원(130)(도 1)의 출력 전력을 제어하기 위한 신호를 생성하고, 그 생성된 신호를 제2 통신 장치(95)에 의해 급전 설비(100)로 송신한다.
도 4는, ECU(90)에 의해 실행되는 전력 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 이 흐름도의 처리는, 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어 반복 실행된다.
도 4를 참조하여, ECU(90)는, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw의 상한을 나타내는 최대 전력 Pw_max와, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc의 상한을 나타내는 최대 전력 Pc_max의 합계가, 축전 장치(12)의 입력 허용 전력 Win 이하인지 여부를 판정한다(스텝 S10).
스텝 S10에 있어서 최대 전력 Pw_max, Pc_max의 합이 입력 허용 전력 Win 이하라고 판정되면(스텝 S10에 있어서 '예'), ECU(90)는, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw가 최대 전력 Pw_max에 일치하도록 충전 전력 Pw를 제어하고, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc가 최대 전력 Pc_max에 일치하도록 충전 전력 Pc를 제어한다(스텝 S20).
스텝 S10에 있어서 최대 전력 Pw_max, Pc_max의 합이 입력 허용 전력 Win보다도 크다고 판정되면(스텝 S10에 있어서 '아니오'), ECU(90)는, 비접촉 충전의 전력 비용 Cpw가 접촉 충전의 전력 비용 Cpc보다도 낮은지 여부를 판정한다(스텝 S30). 또한, 전력 비용 Cpw, Cpc의 정보에 대해서는, 제1 통신 장치(60) 및 제2 통신 장치(95)를 사용하여 급전 설비(100)로부터 입수된다.
그리고, 스텝 S30에 있어서, 비접촉 충전의 전력 비용 Cpw가 접촉 충전의 전력 비용 Cpc보다도 낮다고 판정되면(스텝 S30에 있어서 '예'), ECU(90)는, 전력 비용이 높은 접촉 충전에 의한 수전을 제한한다. 예를 들어, ECU(90)는, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw에 대해서는, 충전 전력 Pw가 최대 전력 Pw_max에 일치하도록 충전 전력 Pw를 제어하고, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc에 대해서는, 축전 장치(12)의 입력 허용 전력 Win으로부터 비접촉 충전의 최대 전력 Pw_max를 뺀 값에 일치하도록 충전 전력 Pc를 제어한다(스텝 S40).
한편, 스텝 S30에 있어서, 비접촉 충전의 전력 비용 Cpw가 접촉 충전의 전력 비용 Cpc 이상이라고 판정되면(스텝 S30에 있어서 '아니오'), ECU(90)는, 전력 비용이 높은 비접촉 충전에 의한 수전을 제한한다. 예를 들어, ECU(90)는, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw에 대해서는, 축전 장치(12)의 입력 허용 전력 Win으로부터 접촉 충전의 최대 전력 Pc_max를 뺀 값에 일치하도록 충전 전력 Pw를 제어하고, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc에 대해서는, 충전 전력 Pc가 최대 전력 Pc_max에 일치하도록 충전 전력 Pc를 제어한다(스텝 S50).
도 5는, 접촉 충전을 실행하기 위한 충전기(45) 및 EVSE(115)의 회로도이다. 또한, 이 도 5에 도시된 구성은 일례로서, 접촉 충전을 실행하기 위한 구성이 도 5의 구성에 한정되는 것은 아니다. 도 5를 참조하여, 충전기(45)는, AC/DC 변환부(210)와, DC/AC 변환부(215)와, 절연 트랜스(220)와, 정류부(225)를 포함한다.
AC/DC 변환부(210)는, ECU(90)로부터의 제어 신호에 기초하여, 외부 전원(110)으로부터 공급되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 DC/AC 변환부(215)로 출력한다. 또한, AC/DC 변환부(210)는, AC/DC 변환부(210)의 입력측에 설치되는 리액터와 함께 승압 초퍼 회로를 구성하고, 충전 인렛(40)으로부터 입력되는 전력을 승압할 수 있다. DC/AC 변환부(215)는, ECU(90)로부터의 제어 신호에 기초하여, AC/DC 변환부(210)로부터 받는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 절연 트랜스(220)로 출력한다. DC/AC 변환부(215)는, 예를 들어 단상 브리지 회로에 의해 구성된다.
절연 트랜스(220)는, 자성재로 이루어지는 코어와, 코어에 권회된 1차 코일 및 2차 코일을 포함한다. 1차 코일 및 2차 코일은, 전기적으로 절연되어 있으며, 각각 DC/AC 변환부(215) 및 정류부(225)에 접속된다. 그리고, 절연 트랜스(220)는, DC/AC 변환부(215)로부터의 교류 전력을 1차 코일 및 2차 코일의 권취수 비에 따른 전압으로 변환하여 정류부(225)로 출력한다. 정류부(225)는, 절연 트랜스(220)로부터 받는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 제1 충전 릴레이(50)로 출력한다.
또한, AC/DC 변환부(210) 및 정류부(225)를, 쌍방향으로 전력 변환 가능한 단상 브리지 회로에 의해 구성하여도 된다. 이에 의해, 차량(10)으로부터 차량 외부로 전력을 출력하는 것도 가능해진다.
한편, EVSE(115)는, CCID(Charging Circuit Interrupt Device)(235)와, CPLT 제어 장치(240)를 포함한다. CCID(235)는, 외부 전원(110)으로부터 차량(10)으로의 급전 경로에 설치되는 차단기이며, CPLT 제어 장치(240)에 의해 제어된다. CPLT 제어 장치(240)는, 접촉 충전 시에 EVSE(115)와 차량(10)의 사이에서 소정의 정보를 주고받기 위한 파일럿 신호 CPLT를 생성하고, 컨트롤 파일럿선을 통해 차량(10)으로 출력한다.
파일럿 신호 CPLT는, 차량(10)의 ECU(90)에 있어서 전위가 조작되고, CPLT 제어 장치(240)는, 파일럿 신호 CPLT의 전위에 기초하여 CCID(235)를 제어한다. 즉, 차량(10)에 있어서 파일럿 신호 CPLT의 전위를 조작함으로써, 차량(10)으로부터 CCID(235)를 원격 조작할 수 있다. 또한, 이 파일럿 신호 CPLT는, 예를 들어 미국의 「SAE J1772(SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler)」에 준거하는 것이다.
그리고, 차량(10)의 제1 통신 장치(60)는, 차량(10) 측에 있어서, 파일럿 신호 CPLT를 주고받는 컨트롤 파일럿선에 접속되고, 급전 설비(100)의 제3 통신 장치(125)는, 급전 설비(100) 측에 있어서 컨트롤 파일럿선에 접속된다. 이에 의해, 접촉 충전 시, 충전 케이블(컨트롤 파일럿선)을 통해 제1 통신 장치(60)와 제3 통신 장치(125)의 사이에서, 접촉 충전에 관한 정보(예를 들어, 접촉 충전의 최대 전력 Pc_max에 관한 정보 등)가 통신된다.
도 6은, 비접촉 충전을 실행하기 위한 수전부(70) 및 센서 유닛(80)과, 정합기(135) 및 송전부(140)의 회로도이다. 또한, 이 도 6에 도시한 구성도 일례로서, 비접촉 충전을 실행하기 위한 구성이 도 6의 구성에 한정되는 것은 아니다. 도 6을 참조하여, 수전부(70)는 코일(340)과, 캐패시터(350)를 포함한다.
코일(340)은, 캐패시터(350)와 함께 공진 회로를 형성하고, 송전부(140)로부터 송출되는 전력을 비접촉으로 수전한다. 정류기(75)는, 코일(340)에 의해 수전된 교류 전력을 정류하여 전력선 L5, L6으로 출력한다. 또한, 특별히 도시하지 않지만, 코일(340) 및 캐패시터(350)에 의해 폐 루프를 형성하고, 코일(340)에 의해 수전된 교류 전력을 전자기 유도에 의해 코일(340)로부터 취출하여 정류기(75)로 출력하는 코일을 별도 설치하여도 된다.
센서 유닛(80)은, 릴레이(355)와, 조정용 저항(360)과, 전압 센서(365, 370)와, 전류 센서(375)를 포함한다. 릴레이(355) 및 조정용 저항(360)은, 전력선 L5, L6 사이에 직렬로 접속된다. 릴레이(355)는, 비접촉 충전에 앞서서 행해지는 조정 제어의 실행 시에 온(도통)된다. 이에 의해, 조정 제어 시의 차량(10) 측의 임피던스가 일정해져서, 조정 제어를 효율적으로 실시할 수 있다.
전압 센서(365)는, 조정용 저항(360)의 전압을 검출하여 ECU(90)로 출력한다. 전압 센서(370)는 전력선 L5, L6 사이의 전압, 즉 비접촉 충전 시의 축전 장치(12)의 충전 전압을 검출하고, 그 검출값을 ECU(90)로 출력한다. 전류 센서(375)는, 전력선 L5(전력선 L6이어도 됨)에 흐르는 전류, 즉 비접촉 충전 시의 축전 장치(12)의 충전 전류를 검출하고, 그 검출값을 ECU(90)로 출력한다.
한편, 급전 설비(100)의 정합기(135)는, 가변 콘덴서(310, 315)와, 코일(320)을 포함한다. 정합기(135)는, 가변 콘덴서(310, 315)의 용량을 변화시킴으로써 임피던스를 변경할 수 있다. 이 정합기(135)에 있어서 임피던스를 변경함으로써, 급전 설비(100)의 임피던스를 차량(10)의 임피던스와 정합시킬 수 있다(임피던스 매칭). 또한, 외부 전원(130)이 임피던스의 정합 기능을 갖는 경우에는, 이 정합기(135)를 생략하는 것도 가능하다.
송전부(140)는, 코일(330)과, 캐패시터(335)를 포함한다. 코일(330)은, 캐패시터(335)와 함께 공진 회로를 형성하고, 외부 전원(130)으로부터 공급되는 교류 전력을 차량(10)의 수전부(70)로 비접촉으로 송전한다. 또한, 특별히 도시하지 않지만, 코일(330) 및 캐패시터(335)에 의해 폐 루프를 형성하고, 외부 전원(130)으로부터 출력되는 교류 전력을 전자기 유도에 의해 코일(330)로 공급하는 코일을 별도 설치하여도 된다.
또한, 캐패시터(335, 350)는, 공진 회로의 고유 주파수를 조정하기 위해 설치되는 것이며, 코일(330, 340)의 부유 용량을 이용하여 원하는 고유 주파수가 얻어지는 경우에는, 캐패시터(335, 350)를 설치하지 않는 구성으로 하여도 된다.
이하에, 송전부(140)로부터 수전부(70)로의 비접촉 전력 전송에 대하여 상세히 설명한다. 이 전력 전송 시스템에 있어서는, 송전부(140)의 고유 주파수와, 수전부(70)의 고유 주파수의 차는, 송전부(140)의 고유 주파수 또는 수전부(70)의 고유 주파수의 ±10％ 이하이다. 이러한 범위로 송전부(140) 및 수전부(70)의 고유 주파수를 설정함으로써 전력 전송 효율을 높일 수 있다. 한편, 상기의 고유 주파수의 차가 ±10％보다도 커지면, 전력 전송 효율이 10％보다도 작아져서, 전력 전송 시간이 길어지는 등의 폐해가 발생한다.
또한, 수전부(70)[송전부(140)]의 고유 주파수란, 수전부(70)[송전부(140)]를 구성하는 전기 회로(공진 회로)가 자유 진동하는 경우의 진동 주파수를 의미한다. 또한, 수전부(70)[송전부(140)]의 공진 주파수란, 수전부(70)[송전부(140)]를 구성하는 전기 회로(공진 회로)에 있어서, 제동력 또는 전기 저항을 0으로 했을 때의 고유 주파수를 의미한다.
도 7 및 도 8을 이용하여, 고유 주파수의 차와 전력 전송 효율의 관계를 해석한 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 도 7은, 전력 전송 시스템의 시뮬레이션 모델을 나타내는 도면이다. 또한, 도 8은, 송전부 및 수전부의 고유 주파수의 어긋남과 전력 전송 효율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하여, 전력 전송 시스템(389)은, 송전부(390)와, 수전부(391)를 구비한다. 송전부(390)는, 제1 코일(392)과, 제2 코일(393)을 포함한다. 제2 코일(393)은, 공진 코일(394)과, 공진 코일(394)에 설치된 캐패시터(395)를 포함한다. 수전부(391)는, 제3 코일(396)과, 제4 코일(397)을 구비한다. 제3 코일(396)은, 공진 코일(399)과 이 공진 코일(399)에 접속된 캐패시터(398)를 포함한다.
공진 코일(394)의 인덕턴스를 인덕턴스 Lt로 하고, 캐패시터(395)의 캐패시턴스를 캐패시턴스 C1로 한다. 또한, 공진 코일(399)의 인덕턴스를 인덕턴스 Lr로 하고, 캐패시터(398)의 캐패시턴스를 캐패시턴스 C2로 한다. 이와 같이 각 파라미터를 설정하면, 제2 코일(393)의 고유 주파수 f1은, 하기의 식 1에 의해 나타내고, 제3 코일(396)의 고유 주파수 f2는, 하기의 식 2에 의해 나타낸다.
<식 1>
f1＝1/{2π(Lt×C1)1/2｝
<식 2>
f2＝1/{2π(Lr×C2)1/2｝
여기서, 인덕턴스 Lr 및 캐패시턴스 C1, C2를 고정하고, 인덕턴스 Lt만을 변화시킨 경우에 있어서, 제2 코일(393) 및 제3 코일(396)의 고유 주파수의 어긋남과 전력 전송 효율의 관계를 도 8에 나타낸다. 또한, 이 시뮬레이션에 있어서는, 공진 코일(394) 및 공진 코일(399)의 상대적인 위치 관계는 고정으로 하고, 또한, 제2 코일(393)에 공급되는 전류의 주파수는 일정하다.
도 8에 나타낸 그래프 중, 횡축은 고유 주파수의 어긋남(％)을 나타내고, 종축은 일정 주파수에서의 전력 전송 효율(％)을 나타낸다. 고유 주파수의 어긋남(％)은, 하기의 식 3에 의해 나타낸다.
<식 3>
(고유 주파수의 어긋남)＝｛(f1-f2)/f2｝×100(％)
도 8로부터도 명백한 바와 같이, 고유 주파수의 어긋남(％)이 0％인 경우에는, 전력 전송 효율은 100％ 가깝게 된다. 고유 주파수의 어긋남(％)이 ±5％인 경우에는, 전력 전송 효율은 40％ 정도로 된다. 고유 주파수의 어긋남(％)이 ±10％인 경우에는, 전력 전송 효율은 10％ 정도로 된다. 고유 주파수의 어긋남(％)이 ±15％인 경우에는, 전력 전송 효율은 5％ 정도로 된다. 즉, 고유 주파수의 어긋남(％)의 절댓값(고유 주파수의 차)이, 제3 코일(396)의 고유 주파수 10％ 이하의 범위로 되도록 제2 코일(393) 및 제3 코일(396)의 고유 주파수를 설정함으로써, 전력 전송 효율을 실용적인 레벨로 높일 수 있음을 알 수 있다. 또한, 고유 주파수의 어긋남(％)의 절댓값이 제3 코일(396)의 고유 주파수 5％ 이하로 되도록 제2 코일(393) 및 제3 코일(396)의 고유 주파수를 설정하면, 전력 전송 효율을 더 높일 수 있으므로 보다 바람직하다. 또한, 시뮬레이션 소프트웨어로서는, 전자계 해석 소프트웨어[JMAG(등록 상표): JSOL사 제조]를 채용하고 있다.
다시 도 6을 참조하여, 차량(10)의 수전부(70) 및 급전 설비(100)의 송전부(140)는, 수전부(70)와 송전부(140)의 사이에 형성되는 자계 및 전계의 적어도 한쪽을 통하여, 비접촉으로 전력을 수수한다. 자계 및 전계는, 특정한 주파수로 진동한다. 수전부(70)와 송전부(140)의 결합 계수 κ는, 0.1 내지 0.3 정도이며, 0.1 이하인 것이 바람직하다. 그리고, 수전부(70)와 송전부(140)를 전자계에 의해 공진(공명)시킴으로써, 송전부(140)로부터 수전부(70)로 전력이 전송된다.
여기서, 송전부(140)의 주위에 형성되는 특정한 주파수의 자계에 대하여 설명한다. 「특정한 주파수의 자계」는, 전형적으로는, 전력 전송 효율과 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수와 관련성을 갖는다. 따라서, 우선, 전력 전송 효율과, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수의 관계에 대하여 설명한다. 송전부(140)로부터 수전부(70)로 전력을 전송할 때의 전력 전송 효율은, 송전부(140) 및 수전부(70) 사이의 거리 등의 다양한 요인에 따라 변화한다. 예를 들어, 송전부(140) 및 수전부(70)의 고유 주파수(공진 주파수)를 f0으로 하고, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수를 f3으로 하고, 송전부(140) 및 수전부(70) 사이의 에어 갭을 에어 갭 AG로 한다.
도 9는, 고유 주파수 f0을 고정한 상태에서, 에어 갭 AG를 변화시켰을 때의 전력 전송 효율과, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수 f3의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 9를 참조하여, 횡축은, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수 f3을 나타내고, 종축은, 전력 전송 효율(％)을 나타낸다. 효율 곡선 L1은, 에어 갭 AG가 작을 때의 전력 전송 효율과, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수 f3의 관계를 모식적으로 나타낸다. 이 효율 곡선 L1로 나타낸 바와 같이, 에어 갭 AG가 작은 경우에는, 전력 전송 효율의 피크는 주파수 f4, f5(f4<f5)에 있어서 발생한다. 에어 갭 AG를 크게 하면, 전력 전송 효율이 높아질 때의 2개의 피크는, 서로 근접하게 변화한다. 그리고, 효율 곡선 L2로 나타낸 바와 같이, 에어 갭 AG를 소정 거리보다도 크게 하면, 전력 전송 효율의 피크는 1개로 되고, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수가 주파수 f6일 때 전력 전송 효율이 피크로 된다. 에어 갭 AG를 효율 곡선 L2의 상태보다도 더 크게 하면, 효율 곡선 L3으로 나타낸 바와 같이 전력 전송 효율의 피크가 작아진다.
예를 들어, 전력 전송 효율의 향상을 도모하기 위한 방법으로서 다음과 같은 방법이 고려된다. 제1 방법으로서는, 에어 갭 AG에 맞춰서, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수를 일정하게 하여, 캐패시터(335, 350)의 캐패시턴스를 변화시킴으로써, 송전부(140)와 수전부(70) 사이에서의 전력 전송 효율의 특성을 변화시키는 방법이 고려된다. 구체적으로는, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수를 일정하게 한 상태에서, 전력 전송 효율이 피크로 되도록, 캐패시터(335, 350)의 캐패시턴스를 조정한다. 이 방법에서는, 에어 갭 AG의 크기에 관계없이, 송전부(140) 및 수전부(70)에 흐르는 전류의 주파수는 일정하다. 또한, 전력 전송 효율의 특성을 변화시키는 방법으로서는, 급전 설비(100)의 정합기(135)를 이용하는 방법이나, 차량(10)에 있어서 정류기(75)와 축전 장치(12)의 사이에 설치되는 컨버터를 이용하는 방법 등을 채용하는 것도 가능하다.
또한, 제2 방법으로서는, 에어 갭 AG의 크기에 기초하여, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수를 조정하는 방법이다. 예를 들어, 전력 전송 특성이 효율 곡선 L1로 되는 경우에는, 주파수 f4 또는 f5의 전류를 송전부(140)에 공급한다. 주파수 특성이 효율 곡선 L2, L3으로 되는 경우에는, 주파수 f6의 전류를 송전부(140)에 공급한다. 이 경우에 있어서는, 에어 갭 AG의 크기에 맞춰서 송전부(140) 및 수전부(70)에 흐르는 전류의 주파수를 변화시키게 된다.
제1 방법에서는, 송전부(140)를 흐르는 전류의 주파수는, 고정된 일정한 주파수로 되고, 제2 방법에서는, 송전부(140)를 흐르는 주파수는, 에어 갭 AG에 의해 적절히 변화하는 주파수로 된다. 제1 방법이나 제2 방법 등에 의해, 전력 전송 효율이 높아지도록 설정된 특정한 주파수의 전류가 송전부(140)에 공급된다. 송전부(140)에 특정한 주파수의 전류가 흐름으로써, 송전부(140)의 주위에는, 특정한 주파수로 진동하는 자계(전자계)가 형성된다. 수전부(70)는, 수전부(70)와 송전부(140)의 사이에 형성되고, 또한 특정한 주파수로 진동하는 자계를 통하여 송전부(140)로부터 전력을 수전하고 있다. 따라서, 「특정한 주파수로 진동하는 자계」란, 반드시 고정된 주파수의 자계라고는 할 수 없다. 또한, 상기의 예에서는, 에어 갭 AG에 착안하여, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수를 설정하도록 하고 있지만, 전력 전송 효율은, 송전부(140) 및 수전부(70)의 수평 방향의 어긋남 등과 같이 다른 요인에 의해서도 변화하는 것이며, 당해 다른 요인에 기초하여, 송전부(140)에 공급되는 전류의 주파수를 조정하는 경우가 있다.
또한, 상기의 설명에서는, 공진 코일로서 헬리컬 코일을 채용한 예에 대하여 설명하였지만, 공진 코일로서, 미앤더 라인 등의 안테나 등을 채용한 경우에는, 송전부(140)에 특정한 주파수의 전류가 흐름으로써, 특정한 주파수의 전계가 송전부(140)의 주위에 형성된다. 그리고, 이 전계를 통하여, 송전부(140)와 수전부(70)의 사이에서 전력 전송이 행해진다.
이 전력 전송 시스템에 있어서는, 전자계의 「정전 자계」가 지배적인 근접장(에바네센트 장)을 이용함으로써, 송전 및 수전 효율의 향상이 도모되고 있다.
도 10은, 전류원 또는 자류원으로부터의 거리와 전자계의 강도의 관계를 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하여, 전자계는 3개의 성분으로 이루어진다. 곡선 k1은, 파원으로부터의 거리에 반비례한 성분이며, 「복사 전자계」라 칭해진다. 곡선 k2는, 파원으로부터의 거리의 2승에 반비례한 성분이며, 「유도 전자계」라 칭해진다. 또한, 곡선 k3은, 파원으로부터의 거리의 3승에 반비례한 성분이며, 「정전 자계」라 칭해진다. 또한, 전자계의 파장을 「λ」로 하면, 「복사 전자계」와 「유도 전자계」와 「정전 자계」의 강도가 대략 동등해지는 거리는, λ/2π로 나타낼 수 있다.
「정전 자계」는, 파원으로부터의 거리와 함께 급격하게 전자파의 강도가 감소하는 영역이며, 이 실시 형태 1에 따른 전력 전송 시스템에서는, 이 「정전 자계」가 지배적인 근접장(에바네센트 장)을 이용하여 에너지(전력)의 전송이 행해진다. 즉, 「정전 자계」가 지배적인 근접장에 있어서, 근접하는 고유 주파수를 갖는 송전부(140) 및 수전부(70)(예를 들어 한 쌍의 공진 코일)를 공명시킴으로써, 송전부(140)로부터 다른 쪽의 수전부(70)로 에너지(전력)를 전송한다. 이 「정전 자계」는 먼 곳으로 에너지를 전파하지 않으므로, 먼 곳까지 에너지를 전파하는 「복사 전자계」에 의해 에너지(전력)를 전송하는 전자파에 비하여, 공명법은 더 적은 에너지 손실로 송전할 수 있다.
이와 같이, 이 전력 전송 시스템에 있어서는, 송전부(140)와 수전부(70)를 전자계에 의해 공진(공명)시킴으로써, 송전부(140)와 수전부(70)의 사이에서 비접촉으로 전력이 전송된다. 그리고, 송전부(140)와 수전부(70) 사이의 결합 계수 κ는, 0.1 내지 0.3 정도이며, 0.1 이하인 것이 바람직하다. 단, 결합 계수 κ는, 이러한 값으로 한정되는 것은 아니며, 전력 전송이 양호해지는 다양한 값을 취할 수 있다. 일반적으로, 전자기 유도를 이용한 전력 전송에서는, 송전부와 수전부 사이의 결합 계수 κ는 1.0에 가까운 것으로 되어 있다.
또한, 전력 전송에 있어서의, 상기와 같은 송전부(140)와 수전부(70)의 결합을, 예를 들어 「자기 공명 결합」, 「자계(자장) 공명 결합」, 「전자계(전자장) 공진 결합」, 「전계(전기장) 공진 결합」등이라 한다. 「전자계(전자장) 공진 결합」은, 「자기 공명 결합」, 「자계(자장) 공명 결합」, 「전계(전기장) 공진 결합」의 모두를 포함하는 결합을 의미한다.
송전부(140)와 수전부(70)가 상기와 같이 코일에 의해 형성되는 경우에는, 송전부(140)와 수전부(70)는, 주로 자계(자장)에 의해 결합하고, 「자기 공명 결합」 또는 「자계(자장) 공명 결합」이 형성된다. 또한, 송전부(140)와 수전부(70)에, 예를 들어 미앤더 라인 등의 안테나를 채용하는 것도 가능하며, 이 경우에는, 송전부(140)와 수전부(70)는, 주로 전계(전기장)에 의해 결합하고, 「전계(전기장) 공명 결합」이 형성된다.
이상과 같이, 이 실시 형태 1에 있어서는, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc와 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw의 합계에 기초하여 충전 전력 Pc, Pw가 제어된다. 보다 상세하게는, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc의 상한을 나타내는 최대 전력 Pc_max와, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw의 상한을 나타내는 최대 전력 Pw_max의 합계값이 소정의 제한[축전 장치(12)의 입력 허용 전력 Win이나, 외부 전원으로부터 수전 가능한 전력 등] 이하인 경우에는, 충전 전력 Pc, Pw가 각각 최대 전력 Pc_max, Pw_max에 일치하도록 충전 전력 Pc, Pw가 제어된다. 최대 전력 Pc_max, Pw_max의 합계값이 소정의 제한을 초과하는 경우에는, 접촉 충전과 비접촉 충전 중 효율(전력 비용)이 나쁜 쪽의 수전을 제한함으로써 충전 전력 Pc, Pw의 합계가 소정의 제한을 초과하지 않도록, 충전 전력 Pc, Pw가 제어된다. 따라서, 이 실시 형태 1에 의하면, 축전 장치(12)로의 과대 입력이나 외부 전원으로부터의 과대한 수전 등의 억제를 도모하면서, 유저 메리트에 알맞은 적절한 조건에 의해 접촉 충전과 비접촉 충전을 구분 사용하여 축전 장치(12)를 충전할 수 있다.
[실시 형태 1의 변형예 1]
상기에 있어서는, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc의 상한을 나타내는 최대 전력 Pc_max와, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw의 상한을 나타내는 최대 전력 Pw_max의 합계값이 소정의 제한을 초과하는 경우에, 접촉 충전과 비접촉 충전 중 전력 비용이 나쁜 쪽의 수전을 제한하는 것으로 하였지만, 전력 비용 대신에 전력 전송 효율을 지표로 하여도 된다. 즉, 이 변형예 1에서는, 최대 전력 Pc_max, Pw_max의 합계가 소정의 제한을 초과하는 경우, 접촉 충전과 비접촉 충전 중 전력 전송 효율이 나쁜 쪽의 수전이 제한된다. 또한, 전력 전송 효율이 나쁜 쪽을 제한함이란, 전력 전송 효율이 나쁜 쪽의 충전 전력을 줄이는(제한하는) 것과, 전력 전송 효율이 나쁜 쪽의 충전을 정지하는 것의 양쪽을 포함한다.
도 11은, 이 변형예 1에 있어서의 전력 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 이 흐름도의 처리도, 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어 반복 실행된다. 도 11을 참조하여, 이 흐름도는, 도 4에 나타낸 흐름도에 있어서, 스텝 S30 대신에 스텝 S32를 포함한다.
즉, 스텝 S10에 있어서 최대 전력 Pw_max, Pc_max의 합이 입력 허용 전력 Win보다도 크다고 판정되면(스텝 S10에 있어서 '아니오'), ECU(90)는, 비접촉 충전의 전력 전송 효율 Epw가 접촉 충전의 전력 전송 효율 Epc보다도 높은지 여부를 판정한다(스텝 S32). 이 전력 전송 효율은, 충전 인렛(40)이나 수전부(70)에 의해 수전되는 전력에 기초하는 수전 효율이나, 실제로 축전 장치(12)에 충전되는 전력에 기초하는 충전 효율, 급전 설비(100) 측의 반사 전력에 기초하는 송전 효율 등을 포함하는 넓은 개념이다.
그리고, 스텝 S32에 있어서, 비접촉 충전의 전력 전송 효율 Epw가 접촉 충전의 전력 전송 효율 Epc보다도 높다고 판정되면(스텝 S32에 있어서 '예'), 스텝 S40으로 처리가 이행되고, 전력 전송 효율이 상대적으로 낮은 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc가 제한된다. 한편, 스텝 S32에 있어서, 비접촉 충전의 전력 전송 효율 Epw가 접촉 충전의 전력 전송 효율 Epc 이하라고 판정되면(스텝 S32에 있어서 '아니오'), 스텝 S50으로 처리가 이행되고, 전력 전송 효율이 상대적으로 낮은 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw가 제한된다.
이 실시 형태 1의 변형예 1에 의해서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과가 얻어진다.
[실시 형태 1의 변형예 2]
변형예 1에서는, 최대 전력 Pc_max, Pw_max의 합계가 소정의 제한을 초과하는 경우, 접촉 충전과 비접촉 충전 중 전력 전송 효율이 나쁜 쪽의 수전을 제한하는 것으로 하였지만, 전력 전송 효율 대신에, 전력 생성에 수반하는 CO2량을 지표로 하여도 된다.
도 12는, 이 변형예 2에 있어서의 전력 제어의 처리 수순을 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 이 흐름도의 처리도, 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어 반복 실행된다. 도 12를 참조하여, 이 흐름도는, 도 4에 나타낸 흐름도에 있어서, 스텝 S30 대신에 스텝 S34를 포함한다.
즉, 스텝 S10에 있어서 최대 전력 Pw_max, Pc_max의 합이 입력 허용 전력 Win보다도 크다고 판정되면(스텝 S10에 있어서 '아니오'), ECU(90)는, 비접촉 충전의 이산화탄소량 CO2pw가 접촉 충전의 이산화탄소량 CO2pc보다도 적은지 여부를 판정한다(스텝 S34). 일례로서, 이산화탄소량 CO2pw는, 외부 전원(130)(도 1)의 단위 전력당 CO2 배출량과 비접촉 충전의 전력 전송 효율을 곱함으로써 산출되고, 이산화탄소량 CO2pc는, 외부 전원(110)(도 1)의 단위 전력당 CO2 배출량과 접촉 충전의 전력 전송 효율을 곱함으로써 산출된다. 또한, 이산화탄소량 CO2pw, CO2pc의 정보에 대해서는, 제1 통신 장치(60) 및 제2 통신 장치(95)를 사용하여 급전 설비(100)로부터 입수된다.
그리고, 스텝 S34에 있어서, 비접촉 충전의 이산화탄소량 CO2pw가 접촉 충전의 이산화탄소량 CO2pc보다도 적다고 판정되면(스텝 S34에 있어서 '예'), 스텝 S40으로 처리가 이행되고, 이산화탄소량이 상대적으로 많은 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc가 제한된다. 한편, 스텝 S34에 있어서, 비접촉 충전의 이산화탄소량 CO2pw가 접촉 충전의 이산화탄소량 CO2pc 이상이라고 판정되면(스텝 S34에 있어서 '아니오'), 스텝 S50으로 처리가 이행되고, 이산화탄소량이 상대적으로 많은 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw가 제한된다.
이 실시 형태 1의 변형예 2에 의해서도, 실시 형태 1과 마찬가지의 효과가 얻어진다.
[실시 형태 2]
충전 인렛(40) 및 충전기(45)를 사용한 접촉 충전에 대해서는, 급전 설비(100)로부터 충전 케이블에 의해 차량(10)으로 급전 가능한 위치에 차량(10)을 유도하여 정차한 후, 충전 케이블을 충전 인렛(40)에 접속함으로써 충전이 개시된다. 한편, 비접촉 충전에 대해서는, 급전 설비(100)의 송전부(140)로부터 차량(10)의 수전부(70)로 송전 가능한 위치에 차량(10)을 유도하면, 접촉 충전의 경우와 같은 케이블의 접속을 행하지 않고 충전을 개시할 수 있다.
따라서, 이 실시 형태 2에서는, 접촉 충전 및 비접촉 충전의 양쪽을 사용한 전력 전송이 요구된 경우, 접촉 충전보다도 비접촉 충전이 먼저 개시된다. 즉, 급전 설비(100)의 송전부(140)로부터 차량(10)의 수전부(70)로 송전 가능한 위치에 차량(10)이 유도되면[이하, 이러한 유도 제어를, 수전부(70)와 송전부(140)의 「위치 정렬 제어」라고도 칭함], 비접촉 충전이 개시된다. 그 후, 충전 케이블이 충전 인렛(40)에 접속되면, 접촉 충전이 개시된다.
이 실시 형태 2에 의한 차량 충전 시스템의 전체 구성도는, 도 1에 도시한 실시 형태 1의 구성과 동일하다.
도 13은, 실시 형태 2에 있어서의 ECU(90A)의, 충전 제어에 관한 부분의 기능 블록도이다. 도 13을 참조하여, ECU(90A)는, 도 2에 도시한 실시 형태 1에 있어서의 ECU(90)의 구성에 있어서, 위치 정렬 제어부(176)를 더 포함하고, 충전 전력 제어부(170) 대신에 충전 전력 제어부(170A)를 포함한다.
위치 정렬 제어부(176)는, 급전 설비(100)의 송전부(140)로부터 차량(10)의 수전부(70)로의 전력 전송이 적절한 효율로 행해지기 위한, 송전부(140)와 수전부(70)의 위치 정렬을 제어한다. 구체적으로는, 도 14에 도시한 바와 같은 일정한1차측 전압[급전 설비(100)로부터의 출력 전압]에 대하여, 2차측 전압[차량(10)의 수전 전압]은, 도 15에 도시한 바와 같이, 송전부(140)와 수전부(70) 사이의 거리 L에 따라서 변화한다. 따라서, 이 도 14, 15에 도시된 1차측 전압 및 2차측 전압의 관계를 미리 측정하는 등으로 하여 맵 등을 작성해 두고, 2차측 전압[차량(10)의 수전 전압]의 검출값에 기초하여 송전부(140)와 수전부(70) 사이의 거리를 검지할 수 있다.
또한, 특별히 도시하지 않지만, 차량(10)의 수전 전압 대신에 차량(10)의 수전 전력이나 수전 효율 등을 사용하여도 된다. 또는, 송전부(140)와 수전부(70) 사이의 거리 L에 따라서 1차측 전류[급전 설비(100)로부터의 출력 전류]가 변화하므로, 이 관계를 이용하여, 급전 설비(100)로부터의 출력 전류의 검출값에 기초하여 송전부(140)와 수전부(70) 사이의 거리를 검지하여도 된다.
다시 도 13을 참조하여, 송전부(140)와 수전부(70) 사이의 거리에 기초하여, 송전부(140)로부터 수전부(70)로 적절한 효율로 송전 가능한 송전부(140)와 수전부(70)의 위치 정렬이 완료되고, 비접촉 충전의 준비가 완료되면, 위치 정렬 제어부(176)는, 충전 전력 제어부(170A)로 그 취지를 통지한다. 또한, 비접촉 충전의 준비 완료의 판단으로서, 상기 위치 정렬의 완료 외에, 파킹 브레이크의 작동이나, 차량 시스템의 정지를 나타내는 Ready-OFF 상태로의 이행, 전용으로 설치되는 비접촉 충전 개시 스위치의 온 조작 등을 사용하여도 된다.
그리고, 충전 전력 제어부(170A)는, 위치 정렬 제어부(176)로부터 상기의 통지를 받으면, 비접촉 충전 제어부(174)로 비접촉 충전의 개시를 지시한다. 그 후, 충전 인렛(40)에 충전 케이블이 접속되고, 접촉 충전의 준비가 완료되면, 충전 전력 제어부(170A)는, 접촉 충전 제어부(172)로 접촉 충전의 개시를 지시한다. 또한, 접촉 충전의 준비 완료의 판단으로서, 충전 케이블의 접속 외에, 전용으로 설치되는 접촉 충전 개시 스위치의 온 조작 등을 사용하여도 된다. 또한, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw 및 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc의 제어에 대해서는, 실시 형태 1에 있어서의 충전 전력 제어부(170)와 동일하다.
도 16은, 실시 형태 2에 있어서의 ECU(90A)에 의해 실행되는 충전 개시 시의 제어의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다. 또한, 이 흐름도의 처리도, 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어 반복 실행된다.
도 16을 참조하여, ECU(90A)는, 비접촉 충전에 관한 통신이 확립되었는지 여부를 판정한다(스텝 S110). 또한, 비접촉 충전에 관한 통신은, 차량(10)의 제2 통신 장치(95)와 급전 설비(100)의 제4 통신 장치(150)의 사이에서 무선에 의해 행해지므로, 여기에서는, 제2 통신 장치(95)와 제4 통신 장치(150) 사이의 통신이 확립되었는지 여부가 판정된다. 비접촉 충전에 관한 통신이 확립되면(스텝 S110에 있어서 '예'), ECU(90A)는, 차량(10)의 수전부(70)와 급전 설비(100)의 송전부(140)의 위치 정렬 제어를 실행한다(스텝 S120).
계속해서, ECU(90A)는, 차량(10)의 차속이 값 δ보다도 낮은지 여부를 판정한다(스텝 S130). 값 δ는, 차량(10)의 정차를 판정하기 위한 임계값이다. 그리고, 차속이 값 δ보다도 낮다고 판정되면(스텝 S130에 있어서 '예'), ECU(90A)는 비접촉 충전을 개시한다(스텝 S140).
계속해서, ECU(90A)는, 접촉 충전용 충전 케이블이 충전 인렛(40)에 접속되었는지 여부를 판정한다(스텝 S150). 그리고, 충전 케이블의 접속이 판정되고(스텝 S150에 있어서 '예'), 그 후, 접촉 충전의 준비가 완료되면, ECU(90A)는, 충전기(45)를 사용한 접촉 충전을 개시한다(스텝 S160).
이상과 같이, 이 실시 형태 2에 있어서는, 접촉 충전 및 비접촉 충전의 양쪽을 사용한 전력 전송이 요구된 경우, 송전부(140)와 수전부(70)의 위치 정렬이 완료되면, 접촉 충전을 위한 준비(충전 케이블의 접속 등)를 기다리지 않고 비접촉 충전이 먼저 개시된다. 따라서, 이 실시 형태 2에 의하면, 외부 전원에 의한 축전 장치(12)의 충전을 빨리 종료시킬 수 있다.
[실시 형태 3]
충전기(45)를 사용한 접촉 충전 및 수전부(70)를 사용한 비접촉 충전에 의해, 축전 장치(12)는, 소정의 만충전 상태(예를 들어 SOC 80％)까지 충전된다. 이 실시 형태 3에서는, 외부 전원에 의해 축전 장치(12)를 만충전 상태로 충전하기 위한 만충전 제어가 2단계로 나뉘어 실시된다.
도 17은, 만충전 제어 시의 축전 장치(12)의 충전 전력 Pchg 및 SOC의 변화의 일례를 나타낸 도면이다. 도 17을 참조하여, 외부 전원에 의한 충전이 개시되면, 축전 장치(12)는, 충전 전력 Pchg의 최댓값 P1(예를 들어 입력 허용 전력 Win)로 충전된다. 시각 t2에 있어서, 만충전 상태 Sf의 직전의 소정값 Su에 SOC가 도달하면, 충전 전력 Pchg는 P2로 제한된다. 그리고, 시각 t3에 있어서 SOC가 만충전 상태 Sf에 도달하면, 충전이 종료된다.
도 18은, 접촉 충전과 비접촉 충전의 전력 전송 효율을 나타낸 도면이다. 도 18을 참조하여, 횡축은 충전 전력을 나타내고, 종축은 전력 전송 효율을 나타낸다. 그리고, 선 L11은 접촉 충전의 효율 곡선을 나타내고, 선 L12는 비접촉 충전의 효율 곡선을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 접촉 충전에 대해서는, 충전 전력의 크기에 따라 효율은 그다지 변화하지 않지만, 비접촉 충전에 대해서는, 충전 전력이 작아지면, 등가적으로 임피던스가 변화하게 되어 전력 전송 효율이 저하된다.
따라서, 이 실시 형태 3에서는, 만충전 직전의 충전 전력의 제한 시(도 17의 시각 t2 이후)에는 비접촉 충전을 제한하고, 접촉 충전을 사용하여 축전 장치(12)를 충전한다. 이에 의해, 만충전 직전의 충전 전력의 제한 시에 있어서의 전력 전송 효율의 저하를 억제할 수 있다.
이 실시 형태 3에 의한 차량 충전 시스템의 전체 구성도는, 도 1에 도시한 실시 형태 1의 구성과 동일하다.
도 19는, 실시 형태 3에 있어서의 ECU(90B)의, 충전 제어에 관한 부분의 기능 블록도이다. 도 19를 참조하여, ECU(90B)는, 도 2에 도시한 실시 형태 1에 있어서의 ECU(90)의 구성에 있어서, SOC 산출부(178)와, 만충전 제어부(180)를 더 포함하고, 충전 전력 제어부(170) 대신에 충전 전력 제어부(170B)를 포함한다.
SOC 산출부(178)는, 센서(도시생략)에 의해 검출되는 축전 장치(12)의 전압 및 전류에 기초하여, 축전 장치(12)의 SOC를 산출한다. 또한, SOC의 산출 방법에 대해서는, 다양한 공지의 방법을 이용할 수 있다.
만충전 제어부(180)는, SOC 산출부(178)로부터 SOC의 산출값을 받는다. 그리고, 만충전 제어부(180)는, 만충전 직전의 소정값 Su에 SOC가 도달하면, 충전 전력 제어부(170B)에 그 취지를 통지한다. 또한, 만충전 제어부(180)는, SOC가 만충전 상태 Sf에 도달하면, 충전 전력 제어부(170B)에 그 취지를 통지한다.
충전 전력 제어부(170B)는, SOC가 소정값 Su에 도달할 때까지는, 실시 형태 1에서 나타낸 충전 전력 제어부(170)와 마찬가지로, 접촉 충전에 의한 충전 전력 Pc와 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw의 합계가 축전 장치(12)의 입력 허용 전력 Win을 초과하지 않도록 충전 전력 Pc, Pw를 제어한다.
SOC가 소정값 Su에 도달하면, 충전 전력 제어부(170B)는, 비접촉 충전을 정지하도록 비접촉 충전 제어부(174)로 지시한다. 또한, 비접촉 충전의 정지까지는 하지 않고, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw를 저감함으로써 상대적으로 접촉 충전의 비율을 크게 하여도 된다.
도 20은, 실시 형태 3에 있어서의 ECU(90B)에 의해 실행되는 충전 종료 시의 전력 제어의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다. 또한, 이 흐름도의 처리도, 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어 반복 실행된다.
도 20을 참조하여, ECU(90B)는, 축전 장치(12)의 SOC가 만충전 직전의 소정값 Su를 초과하였는지 여부를 판정한다(스텝 S210). SOC가 소정값 Su에 도달하지 않았다고 판단되면(스텝 S210에 있어서 '아니오'), ECU(90B)는, 축전 장치(12)의 충전 전력 Pchg를 P1(도 17)로 설정한다(스텝 S220). 또한, 전술한 바와 같이, 이 P1은, 예를 들어 입력 허용 전력 Win이다. SOC가 소정값 Su에 도달하면(스텝 S210에 있어서 '예'), ECU(90B)는, 축전 장치(12)의 충전 전력 Pchg를 P2(도 17)로 제한한다(스텝 S230).
계속해서, ECU(90B)는, 충전 전력 Pchg가 소정값보다도 작은지 여부를 판정한다(스텝 S240). 이 소정값은, 비접촉 충전의 효율 저하에 따른 전력 전송 효율의 저하를 억제하기 위해 비접촉 충전을 제한하기 위한 임계값이며, 도 18에 도시한 효율 곡선 등에 기초하여 설정된다.
충전 전력 Pchg가 소정값보다도 작다고 판정되면(스텝 S240에 있어서 '예'), ECU(90B)는, 비접촉 충전을 제한한다(스텝 S250). 전술한 바와 같이, ECU(90B)는, 비접촉 충전을 정지시켜도 되고, 비접촉 충전의 정지까지는 하지 않고, 비접촉 충전에 의한 충전 전력 Pw를 저감하여도 된다. 스텝 S240에 있어서 충전 전력 Pchg가 소정값 이상이라고 판정된 경우에는(스텝 S240에 있어서 '아니오'), ECU(90B)는, 스텝 S250은 실행하지 않고 스텝 S260으로 처리를 이행한다.
계속해서, ECU(90B)는, 축전 장치(12)의 SOC가 만충전 상태 Sf를 초과하였는지 여부를 판정한다(스텝 S260). 그리고, SOC가 만충전 상태 Sf를 초과하였다고 판정되면(스텝 S260에 있어서 '예'), ECU(90B)는, 축전 장치(12)의 충전을 종료한다(스텝 S270). 또한, 스텝 S260에 있어서 SOC가 만충전 상태 Sf 이하라고 판정되면(스텝 S260에 있어서 '아니오'), ECU(90B)는, 스텝 S270은 실행하지 않고 스텝 S280으로 처리를 이행한다.
또한, 상기에 있어서는, 만충전 상태 Sf의 직전의 소정값 Su에 SOC가 도달하면, 충전 전력 Pchg를 일정값 P2로 제한하여 축전 장치를 충전하는 것으로 하였지만[이러한 충전은, 정전력 충전(CP 충전)이라고도 칭해짐], SOC가 소정값 Su에 도달하면, 축전 장치(12)의 전압을 일정값으로 제어하는 정전압 충전(CV 충전)을 행하여도 된다. 이 CV 충전에 있어서도, SOC가 만충전 상태 Sf에 가까워짐에 따라서 충전 전력 Pchg가 작아지는 바, 충전 전력 Pchg가 소정값보다도 작아지면 비접촉 충전이 제한되고, 전력 전송 효율의 저하가 억제된다.
이상과 같이, 이 실시 형태 3에 있어서는, 만충전 직전의 소정값 Su에 SOC가 도달하면, 비접촉 충전이 제한되고, 접촉 충전을 사용하여 축전 장치(12)가 충전된다. 이에 의해, 만충전 직전의 충전 전력 제한 시에 있어서의 전력 전송 효율의 저하가 억제된다. 따라서, 이 실시 형태 3에 의하면, 축전 장치(12)를 보다 고효율로 충전할 수 있다.
[실시 형태 4]
이 실시 형태 4에서는, 승차 전에 차 실내를 사전에 공조하는 사전 공조를 실시 가능하게 구성된다. 사전 공조는, 전동 에어컨을 사용하여 실시된다. 따라서, 사전 공조의 실시에 수반하여 차량(10)의 충전 전력은 저하된다. 사전 공조 시에 급전 설비(100)로부터 차량(10)을 충전 가능한 상태일 때[예를 들어, 외부 전원에 의한 축전 장치(12)의 충전 종료 후, 충전 케이블이 제거되지도 않고 차량(10)의 이용 전에 사전 공조가 요구된 경우 등], 사전 공조에 의한 충전 전력의 저하를 급전 설비(100)로부터 보충할 수 있다.
여기서, 충전기(45)를 사용한 접촉 충전에 대해서는, 충전기(45)를 구성하는 전력 반도체 소자의 스위칭 동작 등에 의한 발열에 의해, 수전부(70)를 사용한 비접촉 충전에 비하여 상대적으로 발열이 크다. 따라서, 이 실시 형태 4에 있어서는, 사전 공조가 난방 설정인 경우에는, 발열이 상대적으로 큰 접촉 충전에 의해, 사전 공조의 실시에 수반하는 충전 전력의 저하가 보충된다. 한편, 사전 공조가 냉방 설정인 경우에는, 발열이 상대적으로 작은 비접촉 충전에 의해, 사전 공조의 실시에 수반하는 충전 전력의 저하가 보충된다.
이 실시 형태 4에 따른 차량 충전 시스템의 전체 구성도는, 도 1에 도시한 실시 형태 1의 구성과 동일하다.
도 21은, 실시 형태 4에 있어서의 ECU(90C)의, 충전 제어에 관한 부분의 기능 블록도이다. 도 21을 참조하여, ECU(90C)는, 도 2에 도시한 실시 형태 1에 있어서의 ECU(90)의 구성에 있어서, 사전 공조 제어부(182)를 더 포함하고, 충전 전력 제어부(170) 대신에 충전 전력 제어부(170C)를 포함한다.
사전 공조 제어부(182)는, 사전 공조의 실시 요구가 있었던 경우에, 난방 또는 냉방의 사전 공조를 실시한다. 난방 또는 냉방의 설정은, 이용자가 설정하여도 되고, 외기온과 설정 온도의 차에 따라서 설정되어도 된다. 그리고, 사전 공조 제어부(182)는, 사전 공조를 실시하는 취지 및 난방/냉방의 설정에 대하여 충전 전력 제어부(170C)로 통지한다.
충전 전력 제어부(170C)는, 난방의 사전 공조가 실시되는 경우에는, 사전 공조에 의한 충전 전력의 저하를 보충하기 위한 전력 지령을 접촉 충전 제어부(172)로 출력한다. 외부 전원에 의한 축전 장치(12)의 충전이 일단 종료되어 있는 경우에는, 사전 공조에 사용되는 전력에 상당하는 전력 지령이 접촉 충전 제어부(172)로 출력된다. 외부 전원에 의해 축전 장치(12)의 충전 중인 경우에는, 사전 공조분의 전력 지령을 접촉 충전의 전력 지령에 덧붙인 전력 지령이 접촉 충전 제어부(172)로 출력된다.
한편, 충전 전력 제어부(170C)는, 냉방의 사전 공조가 실시되는 경우에는, 사전 공조에 의한 충전 전력의 저하를 보충하기 위한 전력 지령을 비접촉 충전 제어부(174)로 출력한다. 외부 전원에 의한 축전 장치(12)의 충전이 일단 종료된 경우에는, 사전 공조에 사용되는 전력에 상당하는 전력 지령이 비접촉 충전 제어부(174)로 출력된다. 외부 전원에 의해 축전 장치(12)의 충전 중인 경우에는, 사전 공조분의 전력 지령을 비접촉 충전의 전력 지령에 덧붙인 전력 지령이 비접촉 충전 제어부(174)로 출력된다.
도 22는, 실시 형태 4에 있어서의 ECU(90C)에 의해 실행되는 사전 공조 시의 전력 제어를 설명하는 흐름도이다. 또한, 이 흐름도의 처리도, 일정 시간마다 또는 소정의 조건이 성립할 때마다 메인 루틴으로부터 호출되어 반복 실행된다.
도 22를 참조하여, ECU(90C)는, 사전 공조 중인지 여부를 판정한다(스텝 S310). 사전 공조 중이라고 판정되면(스텝 S310에 있어서 '예'), ECU(90C)는, 사전 공조가 난방 설정인지 여부를 판정한다(스텝 S320). 또한, 이 설정은, 이용자가 설정하여도 되고, 외기온과 설정 온도의 차에 따라서 설정되어도 된다. 그리고, 스텝 S320에 있어서 난방 설정이라고 판정되면(스텝 S320에 있어서 '예'), ECU(90C)는, 상대적으로 발열이 큰 접촉 충전을 실행함으로써, 사전 공조에 의한 충전 전력의 저하를 보충한다(스텝 S330).
한편, 스텝 S320에 있어서 난방 설정이 아니라고 판정되면(스텝 S320에 있어서 '아니오'), ECU(90C)는, 사전 공조가 냉방 설정인지 여부를 판정한다(스텝 S340). 또한, 이 설정에 대해서도, 이용자가 설정하여도 되고, 외기온과 설정 온도의 차에 따라서 설정되어도 된다. 그리고, 스텝 S340에 있어서 냉방 설정이라고 판정되면(스텝 S340에 있어서 '예'), ECU(90C)는, 상대적으로 발열이 작은 비접촉 충전을 실행함으로써, 사전 공조에 의한 충전 전력의 저하를 보충한다(스텝 S350).
또한, 스텝 S310에 있어서 사전 공조 중이 아니라고 판정된 경우(스텝 S310에 있어서 '아니오'), 또는 스텝 S340에 있어서 냉방 설정이 아니라고 판정된 경우(스텝 S340에 있어서 '아니오'), ECU(90C)는, 접촉 충전 및 비접촉 충전의 양쪽을 사용하여 축전 장치(12)를 충전하도록 전력 제어를 실행한다(스텝 S360).
이상과 같이, 이 실시 형태 4에 있어서는, 난방 설정의 사전 공조 시에는, 사전 공조에 의한 충전 전력의 저하를 보충하기 위해서, 상대적으로 발열이 큰 접촉 충전이 실행된다. 이에 의해, 접촉 충전에 수반하는 발열에 의한 난방 효과를 기대할 수 있다. 한편, 냉방 설정의 사전 공조 시에는, 사전 공조에 의한 충전 전력의 저하를 보충하기 위해서, 상대적으로 발열이 작은 비접촉 충전이 실행된다. 이에 의해, 냉방 효과를 크게 저해하는 일이 없다. 따라서, 이 실시 형태 4에 의하면, 효율적으로 사전 공조를 실행할 수 있다.
또한, 상기의 각 실시 형태 1 내지 4는, 서로 조합시킬 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태 1 내지 4에 있어서 ECU(90, 90A 내지 90C)에 의해 실행되는 각 제어는, 급전 설비(100)의 ECU(145)에 있어서 실행하는 것이 가능하다. 차량(10)과 급전 설비(100)는, 제1 통신 장치(60) 및 제3 통신 장치(125)에 의한 유선 통신과, 제2 통신 장치(95) 및 제4 통신 장치(150)에 의한 무선 통신에 의해, 쌍방향으로 정보를 송수신할 수 있기 때문이다.
또한, 상기의 각 실시 형태 1 내지 3에 기재된 발명에 대해서는, 차량 이외의 수전 설비에도 적용 가능하다. 예를 들어, 정보 휴대 단말기나 가전 제품 등에도 적용 가능하다.
또한, 상기에 있어서는, 급전 설비(100)의 송전부(140)와 차량(10)의 수전부(70)를 전자계에 의해 공진(공명)시킴으로써, 송전부(140)로부터 수전부(70)로 비접촉으로 전력이 전송되는 것으로 하였지만, 전자기 유도에 의해 송전부(140)로부터 수전부(70)로 비접촉으로 전력을 전송하여도 된다. 또한, 송전부(140)와 수전부(70)의 사이에서 전자기 유도에 의해 전력이 전송되는 경우에는, 송전부(140)와 수전부(70)의 결합 계수 κ는, 1.0에 가까운 값으로 된다.
또한, 상기에 있어서, 충전 인렛(40) 및 충전기(45)는, 본 발명에 있어서의 「제1 수전부」의 일 실시예를 형성하고, 수전부(70)는 본 발명에 있어서의 「제2 수전부」의 일 실시예에 대응한다. 또한, ECU[90(90A 내지 90C)]는 차량용 수전 장치의 발명에 있어서의 「제어부」의 일 실시예에 대응한다.
또한, EVSE(115) 및 커넥터(120)는, 본 발명에 있어서의 「제1 송전부」의 일 실시예를 형성하고, 송전부(140)는, 본 발명에 있어서의 「제2 송전부」의 일 실시예에 대응한다. 또한, 나아가, ECU(145)는, 급전 설비의 발명에 있어서의 「제어부」의 일 실시예에 대응한다.
본 명세서에서 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 개시되고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
10: 차량
12: 축전 장치
15: SMR
20: PCU
25: 동력 출력 장치
30: 구동륜
40: 충전 인렛
45: 충전기
50: 제1 충전 릴레이
60: 제1 통신 장치
70: 수전부
75: 정류기
80: 센서 유닛
85: 제2 충전 릴레이
90, 145: ECU
95: 제2 통신 장치
100: 급전 설비
110, 130: 외부 전원
115: EVSE
120: 커넥터
125: 제3 통신 장치
135: 정합기
140: 송전부
150: 제4 통신 장치
170, 170A 내지 170C: 충전 전력 제어부
172: 접촉 충전 제어부
174: 비접촉 충전 제어부
176: 위치 정렬 제어부
178: SOC 산출부
180: 만충전 제어부
182: 사전 공조 제어부
210: AC/DC 변환부
215: DC/AC 변환부
220: 절연 트랜스
225: 정류부
235: CCID
240: CPLT 제어 장치
310, 315: 가변 콘덴서
320, 330, 340: 코일
335, 350: 캐패시터
355: 릴레이
360: 조정용 저항
365, 370: 전압 센서
375: 전류 센서
PL1, PL2: 정극선
NL1, NL2: 부극선
L1 내지 L6: 전력선

Claims (28)

  1. 차량 외부의 전원으로부터 수전하기 위한 차량용 수전 장치로서,
    상기 전원으로부터 전력선을 통해 수전하는 제1 수전부(40, 45)와,
    상기 전원으로부터 비접촉으로 수전하는 제2 수전부(70)와,
    상기 차량이 수전 가능한 전력을 상기 전원으로부터의 수전 전력이 초과하지 않도록, 상기 제1 수전부에 의해 수전되는 전력을 나타내는 제1 전력 및 상기 제2 수전부에 의해 수전되는 전력을 나타내는 제2 전력을 제어하는 제어부(90, 90A 내지 90C)를 구비하는, 차량용 수전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 전력과 상기 제2 전력의 합계에 기초하여, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 제어하는, 차량용 수전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 전력의 합계가 소정의 제한을 초과하지 않도록 상기 제1 및 제2 전력을 제어하는, 차량용 수전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 수전부에 의해 수전 가능한 전력과 상기 제2 수전부에 의해 수전 가능한 전력의 합계가 상기 소정의 제한 이하일 때, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 수전부의 양쪽을 사용하여 상기 전원으로부터 수전하도록 상기 제1 및 제2 전력을 제어하는, 차량용 수전 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1 수전부에 의해 수전 가능한 전력과 상기 제2 수전부에 의해 수전 가능한 전력의 합계가 상기 소정의 제한을 초과할 때, 상기 제어부는, 상기 제1 수전부에 의한 수전과 상기 제2 수전부에 의한 수전 중 효율이 나쁜 쪽의 수전을 제한하도록 상기 제1 및 제2 전력을 제어하는, 차량용 수전 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전력에 의해 충전되는 축전 장치(12)를 더 구비하고,
    상기 소정의 제한은, 상기 축전 장치로 입력 가능한 전력을 나타내는 입력 허용 전력인, 차량용 수전 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 소정의 제한은, 상기 전원으로부터 수전 가능한 전력에 기초하여 설정되는, 차량용 수전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 수전부의 양쪽을 사용한 수전이 요구된 경우, 상기 제어부(90A)는, 상기 제1 수전부에 의한 수전보다도 상기 제2 수전부에 의한 수전을 먼저 개시하는, 차량용 수전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 수전부의 양쪽을 사용한 수전이 요구된 경우, 상기 제어부(90A)는, 상기 제2 수전부에 의한 수전의 준비 완료 후, 상기 제1 수전부에 의한 수전의 준비 완료 전에, 상기 제2 수전부에 의한 수전을 개시하는, 차량용 수전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전력에 의해 충전되는 축전 장치(12)를 더 구비하고,
    상기 제어부(90B)는, 상기 축전 장치의 충전 상태가 만충전 상태에 근접한 것을 나타내는 소정량에 상기 충전 상태가 도달하면 상기 축전 장치의 충전 전력을 저감시키는 만충전 제어를 실행하고, 상기 만충전 제어의 실행 시, 상기 제2 수전부에 의한 수전을 제한하는, 차량용 수전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    이용자가 상기 차량을 이용하기 전에 차 실내를 공조하는 사전 공조를 실시 가능한 전동 공조 장치를 더 구비하고,
    상기 제어부(90C)는, 상기 사전 공조의 난방 시, 상기 제1 수전부에 의한 수전을 실행하는, 차량용 수전 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    이용자가 상기 차량을 이용하기 전에 차 실내를 공조하는 사전 공조를 실시 가능한 전동 공조 장치를 더 구비하고,
    상기 제어부(90C)는, 상기 사전 공조의 냉방 시, 상기 제2 수전부에 의한 수전을 실행하는, 차량용 수전 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전원은, 상기 제2 수전부로 비접촉으로 송전하는 송전부(140)를 포함하고,
    상기 제2 수전부의 고유 주파수와 상기 송전부의 고유 주파수의 차는, 상기 제2 수전부의 고유 주파수 또는 상기 송전부의 고유 주파수의 ±10％ 이하인, 차량용 수전 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 전원은, 상기 제2 수전부로 비접촉으로 송전하는 송전부(140)를 포함하고,
    상기 제2 수전부와 상기 송전부의 결합 계수는 0.1 이하인, 차량용 수전 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 전원은, 상기 제2 수전부로 비접촉으로 송전하는 송전부(140)를 포함하고,
    상기 제2 수전부는, 상기 제2 수전부와 상기 송전부의 사이에 형성되는 자계와, 상기 제2 수전부와 상기 송전부의 사이에 형성되는 전계의 적어도 한쪽을 통하여, 상기 송전부로부터 수전하고,
    상기 자계 및 상기 전계는, 상기 제2 수전부와 상기 송전부의 사이에 형성되고, 또한, 특정한 주파수로 진동하는, 차량용 수전 장치.
  16. 차량으로 급전하기 위한 급전 설비로서,
    전력선을 통해 상기 차량으로 송전하는 제1 송전부(115, 120)와,
    상기 차량으로 비접촉으로 송전하는 제2 송전부(140)와,
    상기 차량이 수전 가능한 전력을 상기 차량으로의 송전 전력이 초과하지 않도록, 상기 제1 송전부에 의해 송전되는 전력을 나타내는 제1 전력 및 상기 제2 송전부에 의해 송전되는 전력을 나타내는 제2 전력을 제어하는 제어부(145)를 구비하는, 급전 설비.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 전력과 상기 제2 전력의 합계에 기초하여, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 제어하는, 급전 설비.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 전력의 합계가 소정의 제한을 초과하지 않도록 상기 제1 및 제2 전력을 제어하는, 급전 설비.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 송전부에 의해 송전 가능한 전력과 상기 제2 송전부에 의해 송전 가능한 전력의 합계가 상기 소정의 제한 이하일 때, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2 송전부의 양쪽을 사용하여 상기 차량으로 송전하도록 상기 제1 및 제2 전력을 제어하는, 급전 설비.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 제1 송전부에 의해 송전 가능한 전력과 상기 제2 송전부에 의해 송전 가능한 전력의 합계가 상기 소정의 제한을 초과할 때, 상기 제어부는, 상기 제1 송전부에 의한 송전과 상기 제2 송전부에 의한 송전 중 효율이 나쁜 쪽의 송전을 제한하도록 상기 제1 및 제2 전력을 제어하는, 급전 설비.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 송전부의 양쪽을 사용한 송전이 요구된 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 송전부에 의한 송전보다도 상기 제2 송전부에 의한 송전을 먼저 개시하는, 급전 설비.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 송전부의 양쪽을 사용한 송전이 요구된 경우, 상기 제어부는, 상기 제2 송전부에 의한 송전의 준비 완료 후, 상기 제1 송전부에 의한 송전의 준비 완료 전에, 상기 제2 송전부에 의한 송전을 개시하는, 급전 설비.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 차량은,
    상기 제1 및 제2 전력에 의해 충전되는 축전 장치(12)와,
    상기 축전 장치의 충전 상태가 만충전 상태에 근접한 것을 나타내는 소정량에 상기 충전 상태가 도달하면 상기 축전 장치의 충전 전력을 저감시키는 만충전 제어를 실행하는 만충전 제어부(180)를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 만충전 제어의 실행 시, 상기 제2 송전부에 의한 송전을 제한하는, 급전 설비.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 차량은, 상기 제2 송전부로부터 비접촉으로 수전하는 수전부(70)를 포함하고,
    상기 제2 송전부의 고유 주파수와 상기 수전부의 고유 주파수의 차는, 상기 제2 송전부의 고유 주파수 또는 상기 수전부의 고유 주파수의 ±10％ 이하인, 급전 설비.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 차량은, 상기 제2 송전부로부터 비접촉으로 수전하는 수전부(70)를 포함하고,
    상기 제2 송전부와 상기 수전부의 결합 계수는 0.1 이하인, 급전 설비.
  26. 제16항에 있어서,
    상기 차량은, 상기 제2 송전부로부터 비접촉으로 수전하는 수전부(70)를 포함하고,
    상기 제2 송전부는, 상기 제2 송전부와 상기 수전부의 사이에 형성되는 자계와, 상기 제2 송전부와 상기 수전부의 사이에 형성되는 전계의 적어도 한쪽을 통하여, 상기 수전부로 송전하고,
    상기 자계 및 상기 전계는, 상기 제2 송전부와 상기 수전부의 사이에 형성되고, 또한, 특정한 주파수로 진동하는, 급전 설비.
  27. 급전 설비로부터 차량으로 전력을 전송하는 전력 전송 시스템으로서,
    상기 급전 설비로부터 전력선을 통해 상기 차량으로 전력을 전송하는 제1 송수전부(115, 120, 40, 45)와,
    상기 급전 설비로부터 상기 차량으로 비접촉으로 전력을 전송하는 제2 송수전부(140, 70)와,
    상기 급전 설비로부터 상기 차량으로 전송되는 전력이, 상기 차량이 수전 가능한 전력을 초과하지 않도록, 상기 제1 송수전부에 의해 전송되는 전력을 나타내는 제1 전력 및 상기 제2 송수전부에 의해 전송되는 전력을 나타내는 제2 전력을 제어하는 제어부(90, 90A 내지 90C, 145)를 구비하는, 전력 전송 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 전력과 상기 제2 전력의 합계에 기초하여, 상기 제1 전력 및 상기 제2 전력을 제어하는, 전력 전송 시스템.
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