WO2019176357A1 - 受電装置 - Google Patents

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WO2019176357A1
WO2019176357A1 PCT/JP2019/003568 JP2019003568W WO2019176357A1 WO 2019176357 A1 WO2019176357 A1 WO 2019176357A1 JP 2019003568 W JP2019003568 W JP 2019003568W WO 2019176357 A1 WO2019176357 A1 WO 2019176357A1
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battery
power
power transmission
unit
current
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PCT/JP2019/003568
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宮崎　英樹
孝徳 山添
城杉　孝敏
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a power receiving device used in wireless power feeding.
  • a wireless power feeding system that feeds power wirelessly from a power transmitting device provided on the ground side to a power receiving device provided on the vehicle side is being realized.
  • a wireless power feeding technique using magnetic field resonance or magnetic field induction has attracted attention.
  • magnetic field induction a magnetic field (magnetic flux) is generated by flowing an alternating current through a coil provided in a ground-side power transmission device, and this magnetic field is received by a coil provided in a vehicle-side power receiving device to generate an alternating current.
  • magnetic resonance is the same as magnetic field induction in that a coil is provided in each of the power transmission device and the power reception device, but by matching the frequency of the current flowing in the coil of the power transmission device with the resonance frequency of the coil of the power reception device, Resonance is generated between the power transmission device and the power reception device.
  • the coil of the power transmission device and the coil of the power reception device are magnetically coupled to achieve highly efficient wireless power feeding.
  • Patent Document 1 a high-frequency power source, a primary coil that receives supply of high-frequency power from the high-frequency power source, and an abnormality detection target object are arranged in a non-contact manner apart from the primary coil.
  • a secondary coil that receives power; a received power detection unit that detects the received power; and a determination unit that determines whether there is an abnormality based on the received power detected by the received power detection unit.
  • Patent Document 1 In the abnormality detection device described in Patent Document 1, when the battery voltage reaches a preset threshold during charging, it is determined that charging is complete. However, in general, the voltage during charging of a rechargeable battery changes according to the internal resistance even in the same charging state, and the internal resistance varies depending on the deterioration state of the battery. Therefore, the method of Patent Document 1 cannot correctly estimate the battery state during wireless power feeding.
  • a power receiving device receives an alternating magnetic field emitted from a primary coil included in a power transmission device installed on the ground side, and is wirelessly fed, and is connected to a secondary coil and the secondary coil.
  • a resonant element that forms a resonant circuit having a predetermined resonant frequency together with the secondary coil, and the secondary coil receives the alternating magnetic field, thereby converting the alternating current flowing through the resonant circuit into a direct current, and converting the direct current into
  • a battery that uses the power converter to charge the battery a power transmission instruction unit that instructs the operation of the power transmission device, and battery information related to the state of the battery, and indicates the state of the battery based on the acquired battery information
  • a battery state estimation unit for estimating a state, wherein the power transmission instruction unit instructs the power transmission device to perform intermittent energization to intermittently release the AC magnetic field from the primary coil, and the battery State estimator performs estimation of the battery state based on the acquired cell information when the power transmitting device
  • the state of the battery can be correctly estimated during wireless power feeding.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a wireless power feeding system according to a first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the structural example of the power receiving apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows an example of the time chart at the time of charge of the wireless electric power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows the processing flow of the wireless power feeding system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is a figure which shows the processing flow of CC mode intermittent energization processing in the power receiving apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wireless power feeding system 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • a wireless power feeding system 1 shown in FIG. 1 is used in wireless power feeding to a vehicle such as an electric vehicle, and includes a power transmission device 100 installed on the ground side in the vicinity of the vehicle and a power receiving device respectively mounted on the vehicle side. 200, a battery 300, a load 400, and a battery monitoring device 500.
  • the power transmission device 100 includes a power transmission control unit 110, a communication unit 120, an AC power source 130, a power conversion unit 140, and a primary coil L1.
  • the power transmission control unit 110 controls the power transmission apparatus 100 as a whole by controlling the operations of the communication unit 120 and the power conversion unit 140.
  • the communication unit 120 performs wireless communication with the communication unit 220 included in the power receiving device 200 under the control of the power transmission control unit 110.
  • Various information necessary for wireless power feeding is exchanged between the power transmitting apparatus 100 and the power receiving apparatus 200 by wireless communication between the communication unit 120 and the communication unit 220.
  • information such as the frequency of the alternating current flowing through the primary coil L1, that is, the frequency of the alternating magnetic field emitted from the primary coil L1, is transmitted from the communication unit 120 to the communication unit 220.
  • information such as the state of charge (SOC) and deterioration state of battery 300 and the allowable current during charging is transmitted from communication unit 220 to communication unit 120.
  • SOC state of charge
  • AC power supply 130 is a commercial power supply, for example, and supplies predetermined AC power to the power conversion unit 140.
  • the power conversion unit 140 outputs an alternating current having a predetermined frequency and current value to the primary coil L ⁇ b> 1 using the alternating current power supplied from the alternating current power supply 130 under the control of the power transmission control unit 110.
  • Primary coil L1 is installed on the ground side located under the vehicle, and emits an alternating magnetic field corresponding to the alternating current flowing from power conversion unit 140 toward the vehicle. Thereby, wireless power feeding to the vehicle is performed.
  • the power receiving apparatus 200 includes a power reception control unit 210, a communication unit 220, a drive control unit 240, a power conversion unit 250, a constant current conversion unit 260, a voltmeter 270, a secondary coil L2, a resonance coil Lx, and a resonance capacitor Cx.
  • the resonance coil Lx and the resonance capacitor Cx are connected to the secondary coil L2, and constitute a resonance circuit together with the secondary coil L2.
  • the resonance frequency of the resonance circuit is determined according to the inductances of the secondary coil L2 and the resonance coil Lx and the capacitance value of the resonance capacitor Cx.
  • the resonant coil Lx and the resonant capacitor Cx may each be composed of a plurality of elements. Further, part or all of the resonance coil Lx may be substituted by the inductance of the secondary coil L2.
  • the power reception control unit 210 controls the power reception apparatus 200 as a whole by controlling the operations of the communication unit 220 and the drive control unit 240.
  • the communication unit 220 performs wireless communication with the communication unit 120 included in the power transmission device 100 under the control of the power reception control unit 210, and stores various types of information as described above exchanged between the power transmission device 100 and the power reception device 200. Send and receive.
  • Information such as the frequency of the alternating current flowing through the primary coil L1 received by the communication unit 220 is output from the communication unit 220 to the power reception control unit 210.
  • the drive control unit 240 controls the switching operations of the plurality of switching elements included in the power conversion unit 250 under the control of the power reception control unit 210.
  • the power conversion unit 250 has a plurality of switching elements, and controls and rectifies the alternating current flowing through the resonance circuit by switching each of the plurality of switching elements, thereby converting the alternating current power (alternating current) into direct current power. Conversion to (DC current) is performed.
  • the constant current unit 260 suppresses the fluctuation of the direct current output from the power conversion unit 250 and converts it to a constant current.
  • a chargeable / dischargeable battery 300 is connected to the constant current converting unit 260, and the battery 300 is charged using a direct current output from the power conversion unit 250 and converted into a constant current by the constant current converting unit 260. .
  • a smoothing capacitor C0 for smoothing the input voltage to the constant current unit 260 and a voltage for measuring the input voltage to the constant current unit 260 are provided between the power conversion unit 250 and the constant current unit 260.
  • a total of 270 is connected.
  • the battery 300 is configured by connecting a plurality of chargeable / dischargeable cells in series or in series-parallel.
  • a load 400 is connected to the battery 300.
  • the load 400 provides various functions related to the operation of the vehicle using the DC power charged in the battery 300.
  • the load 400 includes, for example, an AC motor for driving a vehicle, an inverter that converts DC power of the battery 300 into AC power, and supplies the AC power to the AC motor.
  • the battery monitoring apparatus 500 is connected to the battery 300 and acquires various information for monitoring the state of the battery 300 from the battery 300.
  • the battery monitoring device 500 acquires information such as the voltage, current, state of charge (SOC), internal resistance value of the battery 300, voltage of each cell constituting the battery 300, and internal resistance value. Then, the acquired information is collected and output to the power reception control unit 210 as battery information.
  • the battery monitoring apparatus 500 transmits battery information regarding the battery 300 to the power reception control unit 210 of the power receiving apparatus 200 via, for example, an in-vehicle communication network such as CAN (Controller Area Network).
  • CAN Controller Area Network
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the power receiving device 200 according to the first embodiment of the present invention. In addition to the configuration of the power receiving device 200, FIG. 2 also illustrates the battery 300 and the battery monitoring device 500.
  • the power conversion unit 250 includes two MOS transistors (MOSFETs) Q1 and Q2 connected in series, and two MOS transistors Q3 and Q4 connected in series.
  • the series circuit of the MOS transistors Q1, Q2 and the series circuit of the MOS transistors Q3, Q4 are connected in parallel to the smoothing capacitor C0.
  • the MOS transistors Q1 to Q4 perform a switching operation for switching between the source and the drain from the conductive state to the disconnected state or from the disconnected state to the conductive state in accordance with the gate drive signal from the drive control unit 240. By this switching operation, the MOS transistors Q1 and Q3 can function as switching elements for the upper arm, and the MOS transistors Q2 and Q4 can function as switching elements for the lower arm, respectively.
  • a resonance circuit including the secondary coil L2 is connected to a connection point O1 between the MOS transistors Q1 and Q2 and a connection point O2 between the MOS transistors Q3 and Q4. Therefore, the alternating current i flowing through the resonance circuit can be controlled and rectified by switching the MOS transistors Q1 to Q4 at appropriate timings.
  • the constant current unit 260 includes two MOS transistors X1 and X2 connected in series.
  • the MOS transistors X1 and X2 perform a switching operation for switching between the source and the drain from the conductive state to the disconnected state or from the disconnected state to the conductive state in accordance with the gate drive signal from the drive control unit 240.
  • the series circuit of the MOS transistors X1 and X2 is connected to the power conversion unit 250 in parallel with the smoothing capacitor C0. Further, one end side of the coil Lb is connected between the MOS transistors X1 and X2, and a battery 300 is connected between the other end side of the coil Lb and the MOS transistor X2.
  • the current flowing from the power converter 250 to the coil Lb via the MOS transistors X1 and X2 is controlled to be substantially constant, and the battery 300 is charged. Can do.
  • the power reception control unit 210 includes a battery state estimation unit 211, a power transmission instruction unit 212, and a drive instruction unit 213.
  • the battery state estimation unit 211 acquires the above-described battery information output from the battery monitoring device 500, and estimates the state of the battery 300 (battery state) based on the acquired battery information. The specific contents of the battery state estimated by the battery state estimation unit 211 will be described later.
  • the estimation result of the battery state by the battery state estimation unit 211 is output to the power transmission instruction unit 212 and the drive instruction unit 213.
  • the power transmission instruction unit 212 issues an operation instruction to the power transmission device 100 based on the estimation result of the battery state by the battery state estimation unit 211 and the input voltage Vs to the constant current conversion unit 260 detected by the voltmeter 270. .
  • An operation instruction to the power transmission device 100 by the power transmission instruction unit 212 is output to the communication unit 220 and transmitted to the communication unit 120 of the power transmission device 100 by the communication unit 220. Further, the content of the operation instruction transmitted to the power transmission apparatus 100 is also output from the power transmission instruction unit 212 to the drive instruction unit 213.
  • the drive instruction unit 213 generates a basic drive signal Sr based on the battery state estimation result by the battery state estimation unit 211 and the operation instruction content to the power transmission device 100 by the power transmission instruction unit 212, and sends it to the drive control unit 240. Output.
  • the basic drive signal Sr is an AC signal that is output from the drive control unit 240 to the power conversion unit 250 and is a source of a gate drive signal that controls the switching operation of the MOS transistors Q1 to Q4. It is determined according to the frequency of the current flowing through the coil L1.
  • the drive instructing unit 213 generates a basic drive signal Sr based on this frequency information and outputs it to the drive control unit 240.
  • the basic drive signal Sr is, for example, a combination of four rectangular waves respectively corresponding to the MOS transistors Q1 to Q4, and has an H level corresponding to ON (conducting state) and an L level corresponding to OFF (disconnected state). Are alternately repeated at the same frequency as that of the power transmission device 100.
  • a predetermined protection period is provided between the H levels of the two rectangular waves in each combination of the rectangular waves corresponding thereto.
  • the drive control unit 240 includes a drive signal generation unit 243 and a gate drive circuit 244.
  • the drive signal generation unit 243 receives the basic drive signal Sr from the drive instruction unit 213.
  • the drive signal generation unit 243 generates the charge drive signal Sc based on the input basic drive signal Sr. Then, the generated charge drive signal Sc is output to the gate drive circuit 244.
  • the gate drive circuit 244 outputs a gate drive signal based on the charge drive signal Sc input from the drive signal generation unit 243 to the gate terminals of the MOS transistors Q1 to Q4, X1, and X2, respectively, and the MOS transistors Q1 to Q4, X1,. Each X2 is switched.
  • the MOS transistors Q1 to Q4 function as switching elements, respectively, and control of the alternating current i flowing in the resonance circuit according to the alternating magnetic field emitted from the primary coil L1, or the alternating current power to the direct current power.
  • Conversion to In the constant current unit 260 the MOS transistors X1 and X2 function as switching elements, respectively, and the direct current output from the power conversion unit 250 is converted into a constant current and output to the battery 300.
  • the power receiving device 200 of the present embodiment can charge the battery 300 by receiving wireless power feeding from the power transmitting device 100 by performing the operation described above.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a time chart during charging of the wireless power feeding system 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the vertical axis represents the magnitude of the charging current flowing through the battery 300
  • the horizontal axis represents the charging time.
  • FIG. 3B shows a part of FIG. 3A enlarged in the horizontal direction, and shows the timing of battery information output from the battery monitoring device 500 side by side.
  • the battery 300 when charging of the battery 300 is started, the battery 300 is charged in a constant current (CC) mode in which the charging current is constant in the first period.
  • the magnitude of the charging current at this time is determined according to the allowable current of battery 300 during charging or the rated current of power transmission device 100.
  • the length t CC_CNT of this period is referred to as CC mode continuous energization time.
  • the state of charge (SOC) of the battery 300 becomes a predetermined value, for example, 60% or more during charging in the CC mode, the magnitude of the charging current flowing through the battery 300 does not change, but the battery 300 is intermittently energized.
  • SOC state of charge
  • an electric vehicle such as an electric vehicle rarely uses up the battery as an energy source, and is generally connected to a charging device with a sufficient remaining capacity.
  • the battery is charged in a CC mode in which the energization current is a constant value and a CV mode in which the battery voltage is charged so as to keep the battery voltage at a constant value. It is often switched at about 80%.
  • the operation of intermittently charging the charging current described above is performed under the condition that the initial remaining amount when connected to the charging device is not excessively low and the SOC during the CC mode period is 80% or less.
  • t OFF and t ON do not necessarily match.
  • the time t CC_DISC during which the battery 300 is intermittently energized in the CC mode is referred to as CC mode intermittent energization time.
  • CC mode intermittent energization time In the example shown in FIG. 3, during the CC mode intermittent energization time t CC_DISC , energization of the battery 300 is intermittently performed six times (P1 to P6) in total.
  • the number of times the battery information is output at the cutoff time t OFF and the energization time t ON is not limited to the above example, and can be arbitrarily set according to the accuracy required for the estimation result of the battery state performed by the battery state estimation unit 211. .
  • the charging time t CC of the battery 300 in the CC mode is a total value of the CC mode continuous energization time t CC_CNT and the CC mode intermittent energization time t CC_DISC .
  • the cycle time t P (the cutoff time t OFF and the energization time t ON ) is set in advance in accordance with the number of output times and the output cycle of the battery information.
  • the length of the CC mode continuous energization time t CC_CNT varies depending on the magnitude of the charging current and the state of charge of the battery 300 before charging, but generally requires about 1 hour. Therefore, the CC mode intermittent energization time t CC_DISC is sufficiently shorter than the CC mode continuous energization time t CC_CNT and the influence on the charging time t CC is small.
  • the charging in the CC mode ends, and the battery 300 is charged in the constant voltage (CV) mode in which the charging current is changed according to the state of the battery being charged.
  • the magnitude of the charging current at this time is determined so that the voltage of the battery 300 being charged is constant.
  • the length t CV_CNT of this period is referred to as CV mode continuous energization time.
  • the battery 300 When any cell voltage of the battery 300 becomes a predetermined value, for example, 4.2 V or more during charging in the CV mode, the battery 300 is intermittently energized similarly to the CC mode intermittent energization time t CC_DISC described above.
  • the If the interruption time per time at this time is t OFF * and the energization time is t ON * , for example, as shown in FIG. 3, t OFF * t ON * is set. However, t OFF * and t ON * do not necessarily match.
  • the time t CV_DISC during which the battery 300 is intermittently energized in the CV mode is referred to as a CV mode intermittent energization time.
  • interruption time t OFF and energization time t ON in the CC mode intermittent energization time t CC_DISC described above are the same as the interruption time t OFF * and energization time t ON * in the CV mode intermittent energization time t CV_DISC , respectively. It may be a different value.
  • the number of intermittents in the CV mode intermittent energization time t CV_DISC is determined according to the battery state. Details will be described later.
  • the charging time t CV of the battery 300 in the CV mode is a total value of the CV mode continuous energization time t CV_CNT and the CV mode intermittent energization time t CV_DISC .
  • the CV mode intermittent energization time t CV_DISC elapses, the charging of the battery 300 ends.
  • FIG. 4 is a diagram showing a processing flow of the wireless power feeding system 1 according to the embodiment of the present invention.
  • step S10 the battery state estimation unit 211 acquires battery information from the battery monitoring device 500.
  • step S20 it is determined based on the battery information acquired in step S10 whether the battery 300 is charged in the CC mode or the CV mode.
  • the SOC value included in the acquired battery information is compared with a predetermined threshold, for example, 80%. As a result, if the SOC is less than the threshold, the CC mode is determined and the process proceeds to step S30. If the SOC is equal to or greater than the threshold, the CV mode is determined and the process proceeds to step S110.
  • the power transmission instruction unit 212 determines the current command value I CC and the frequency F CC when charging the battery 300 in the CC mode.
  • communication unit 220 is used to communicate with power transmission device 100 and the value of the rated current of power transmission device 100 is acquired. Then, the value of the allowable current included in the battery information acquired in step S10 is compared with the value of the rated current of the power transmission device 100, and the lower value is determined as the current command value I CC .
  • the value of the allowable current of the battery 300 may be stored in the power transmission instruction unit 212 in advance, or may be determined based on the internal resistance value or the deterioration state included in the battery information.
  • the frequency F CC is determined based on the resonance frequency of the resonance circuit including the secondary coil L2 in the power receiving device 200 stored in advance and the transmission frequency acquired from the power transmission device 100.
  • step S40 the power transmission instruction unit 212 calculates the charging time t CC of the battery 300 in the CC mode.
  • the charging time t CC is calculated using the following equation (1).
  • Q ⁇ and SOC 0 represent the battery capacity and the SOC value included in the battery information acquired in step S10, respectively.
  • SOC L represents the SOC threshold value used in the determination in step S20.
  • t CC Q ⁇ ⁇ (SOC L -SOC 0 ) / I CC (1)
  • the power transmission instruction unit 212 determines the CC mode continuous energization time t CC_CNT and the CC mode intermittent energization time t CC_DISC based on the value of the charging time t CC .
  • the CC mode intermittent energization time t CC_DISC is determined first with a predetermined value, and the CC mode continuous energization time t CC_CNT is determined by subtracting the determined CC mode intermittent energization time t CC_DISC from the charging time t CC. To do.
  • step S ⁇ b> 50 the power transmission instruction unit 212 issues a power transmission start instruction to the power transmission apparatus 100.
  • a power transmission start instruction to the power transmission device 100 is performed.
  • the power transmission device 100 causes a current to flow through the primary coil L1 according to the designated current command value I CC and the frequency F CC to generate an AC magnetic field. Thereby, wireless power feeding from the power transmitting apparatus 100 to the power receiving apparatus 200 is started.
  • step S60 based on the time when the wireless power supply by performing power transmission start instruction in step S50 is started, it is determined whether the elapsed charging time t CC in CC mode calculated in step S40 from that point. As a result, when it is determined that the charging time t CC has not yet elapsed, the process proceeds to step S70, and when it is determined that the charging time t CC has not yet elapsed, the process proceeds to step S100.
  • step S70 it is determined whether or not the CC mode continuous energization time tCC_CNT determined in step S40 has elapsed from that point in time, based on the point in time when wireless power feeding is started by performing a power transmission start instruction in step S50. As a result, if it is determined that the CC mode continuous energization time tCC_CNT has not yet elapsed, the process proceeds to step S80, and if it is determined that it has elapsed, the process proceeds to step S90.
  • step S80 the power receiving device 200 receives the AC magnetic field emitted from the primary coil L1 and drives the power conversion unit 250 and the constant current conversion unit 260 according to the AC current i flowing through the resonance circuit including the secondary coil L2.
  • the drive instruction unit 213 of the power reception control unit 210 and the drive signal generation unit 243 and the gate drive circuit 244 of the drive control unit 240 receive the power from the power transmission device 100 by performing the above-described processes, respectively.
  • the drive control of the power converter 250 and the constant current converter 260 according to the alternating current is performed. Thereby, the battery 300 is charged in the constant current (CC) mode.
  • step S90 the power receiving apparatus 200 executes CC mode intermittent energization processing for intermittently energizing the battery 300 in the CC mode.
  • CC mode intermittent energization process the AC power field is intermittently released from the primary coil L1 in the power transmission device 100, and the battery state is estimated in the power reception device 200.
  • a specific processing flow of the CC mode intermittent energization processing will be described later with reference to the processing flow of FIG.
  • step S100 the battery state estimating unit 211, the estimation result of the battery capacity Q x of the battery 300 after charging at CC mode To the battery monitoring device 500.
  • the estimation result of the battery capacity Q x notified here is obtained for each cycle time t P by the battery state estimation unit 211 in the CC mode intermittent energization process in step S90, and the number is intermittent. Equal to the number of energizations. That is, since the number of intermittent energization in the example shown in FIG.
  • step S60 it notifies the battery monitoring device 500 obtains an average value of the six battery capacity Q x. After notification to the battery monitoring device 500 the result of estimation of battery capacity Q x at step S100, switches the charge mode of the battery 300 from the CC mode to the CV mode, the process proceeds to step S110.
  • step S110 the power receiving device 200 executes a CV mode energization process for energizing the battery 300 in the CV mode.
  • the power transmission device 100 releases an AC magnetic field from the primary coil L1, and the power reception device 200 performs charging of the battery 300 and estimation of the battery state.
  • a specific processing flow of the CV mode energization processing will be described later with reference to the processing flow of FIG.
  • step S110 When the CV mode energization process in step S110 is completed, the process flow of FIG. Thereby, the wireless power supply of the wireless power supply system 1 is completed, and the charging of the battery 300 is completed.
  • FIG. 5 is a diagram showing a processing flow of CC mode intermittent energization processing in the power receiving device 200 according to an embodiment of the present invention.
  • step S210 the power transmission instruction unit 212 changes the frequency F CC determined in step S30 of FIG.
  • the changed value of the frequency F CC is transmitted to the power transmission device 100 using the communication unit 220, and the frequency of the current flowing through the primary coil L1 is changed in the power transmission device 100.
  • the drive instruction unit 213 changes the drive frequency when performing drive control of the power converter 250 and the constant current converter 260 according to the value of the changed frequency F CC . Accordingly, the efficiency of wireless power feeding from the power transmitting apparatus 100 to the power receiving apparatus 200 is reduced, the power received by the power receiving apparatus 200 is reduced in advance, and the back electromotive force generated in the power receiving apparatus 200 when power transmission is stopped is suppressed.
  • the change of the frequency F CC may be omitted without executing the process of step S210.
  • step S ⁇ b> 220 the power transmission instruction unit 212 transmits a power transmission stop instruction to the power transmission device 100 using the communication unit 220.
  • the power transmission device 100 interrupts the current to the primary coil L1 and stops the generation of the AC magnetic field.
  • the wireless power feeding from the power transmitting apparatus 100 to the power receiving apparatus 200 is interrupted, and the cutoff time t OFF is started at the CC mode intermittent energization time t CC_DISC .
  • the current to the primary coil L1 may be gradually reduced instead of being cut off suddenly.
  • step S230 the battery state estimation unit 211 acquires battery information from the battery monitoring device 500.
  • the battery information is transmitted from the battery monitoring apparatus 500 at a predetermined cycle, for example, every second.
  • step S240 the battery state estimation unit 211 calculates the average values OCV j / OFF and SOC j / OFF of the open circuit voltage (OCV) and the state of charge (SOC) of the battery 300 during the j-th cutoff time t OFF period. .
  • OCV open circuit voltage
  • SOC state of charge
  • step S250 it is determined whether or not the cutoff time tOFF has elapsed from the time point when the wireless power feeding is interrupted by issuing a power transmission stop instruction in step S220.
  • the cutoff time tOFF is set in advance according to the number of times battery information is output and the output cycle. As a result, if it is determined that the cutoff time tOFF has not yet elapsed, the process returns to step S230 to continue obtaining battery information and calculating the average values OCV j / OFF and SOC j / OFF , and determining that it has elapsed. In this case, the process proceeds to step S260.
  • step S260 the average values OCV j / OFF and SOC j / OFF finally calculated in step S240 are stored in power reception control unit 210.
  • the battery information output from the battery monitoring device 500 in the j-th interruption time t OFF of determining the average value SOC j / OFF of the average OCV j / OFF and SOC of the OCV of the battery 300 Can do.
  • step S270 the power transmission instruction unit 212 returns the frequency F CC changed in step S210 to the original value.
  • the value of the frequency F CC is transmitted to the power transmission device 100 using the communication unit 220, so that the frequency of the current flowing through the primary coil L1 in the power transmission device 100 is the frequency F CC determined in step S30 of FIG. Returned. Note that if omitted changes frequency F CC without executing the processing of step S210 as described above, the process of step S270 is unnecessary.
  • step S280 the power transmission instruction unit 212 transmits a power transmission start instruction to the power transmission device 100 using the communication unit 220.
  • this power transmission start instruction is received by the communication unit 120 in the power transmission device 100
  • the power transmission device 100 generates an alternating magnetic field by causing a current to flow through the primary coil L1, as in step S50 of FIG.
  • the wireless power feeding from the power transmitting apparatus 100 to the power receiving apparatus 200 is resumed, and the energization time t ON is started in the CC mode intermittent energization time t CC_DISC .
  • step S290 the power receiving device 200 receives the AC magnetic field emitted from the primary coil L1 and drives the power conversion unit 250 and the constant current conversion unit 260 according to the AC current i flowing through the resonance circuit including the secondary coil L2. Perform control processing.
  • the drive instruction unit 213 of the power reception control unit 210, the drive signal generation unit 243 of the drive control unit 240, and the gate drive circuit 244 respond to the AC current received from the power transmission device 100.
  • the drive control of the power converter 250 and the constant current converter 260 is performed. Thereby, the battery 300 is charged in the constant current (CC) mode.
  • step S300 the battery state estimation unit 211 acquires battery information from the battery monitoring device 500.
  • the battery information is transmitted from the battery monitoring apparatus 500 at a predetermined cycle, for example, every second.
  • step S310 the battery state estimation unit 211 calculates the current integrated value ⁇ Q j of the battery 300 during the energization time t ON period by the j-th energization P j .
  • the current integrated value ⁇ Q j is calculated by integrating the charging current value of the battery 300 included in the battery information acquired in step S300 within the energization time t ON .
  • step S320 it is determined whether or not the energization time t ON has elapsed since that time when the power transmission start instruction is issued in step S280 and the wireless power feeding is resumed.
  • the energization time t ON is set in advance according to the output count and output cycle of the battery information.
  • the process returns to step S290 to continue to acquire battery information and calculate the current integral value ⁇ Q j , and when it is determined that it has elapsed, the process proceeds to step S330. .
  • step S330 the battery state estimation unit 211 calculates the SOC change ⁇ SOC j of the battery 300 at the j-th energization P j .
  • ⁇ SOC j is calculated by (2).
  • ⁇ SOC j SOC j / OFF -SOC j-1 / OFF (2)
  • step S340 the battery state estimating unit 211 estimates a battery capacity Q x of the battery 300.
  • the battery state of the battery 300 is changed by performing the following equation (3).
  • the indicated battery capacity Q x is estimated.
  • Q x ⁇ Q j / ⁇ SOC j (3)
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process flow of the CV mode energization process in the power receiving device 200 according to the embodiment of the present invention.
  • step S410 similarly to step S210 of FIG. 5, the power transmission instruction unit 212 changes the frequency F CC determined in step S30 of FIG.
  • the changed value of the frequency F CC is transmitted to the power transmission device 100 using the communication unit 220, and the frequency of the current flowing through the primary coil L1 is changed in the power transmission device 100.
  • step S420 as in step S220 in FIG. 5, the power transmission instruction unit 212 transmits a power transmission stop instruction to the power transmission device 100 using the communication unit 220.
  • the power transmission device 100 interrupts the current to the primary coil L1 and stops the generation of the AC magnetic field.
  • step S430 the battery state estimation unit 211 acquires battery information from the battery monitoring device 500.
  • the battery information is transmitted from the battery monitoring apparatus 500 at a predetermined cycle, for example, every second.
  • step S440 the battery 300 determines whether or not there is a cell having a cell voltage equal to or higher than a predetermined value.
  • a predetermined value used in the determination in step S440 is a cell voltage value for determining whether or not each cell is in a state before reaching an overvoltage, and a value such as 4.2V is set, for example.
  • step S450 the maximum cell voltage in the battery 300 is specified as the maximum cell voltage OCV m .
  • the maximum voltage of each cell included in the latest battery information acquired in step S430 or S490 described later is selected and specified as the maximum cell voltage OCV m .
  • each cell voltage of the battery information acquired in step S490 represents a closed circuit voltage (CCV) instead of an open circuit voltage (OCV) of each cell because the battery 300 is being charged. Therefore, in this case, it is necessary to convert CCV to OCV and specify the maximum cell voltage OCV m .
  • the CCV of each cell can be converted to OCV based on the charging current value included in the battery information and the internal resistance value of each cell.
  • step S460 the power transmission instruction unit 212 determines a current command value I CV and a frequency F CV when the battery 300 is continuously charged in the CV mode.
  • the current command value I CV is calculated by the following equation (4) using the maximum cell voltage OCV m specified in step S450.
  • R cell represents the internal resistance value of the cell from which the maximum cell voltage OCV m is obtained among the internal resistance values of each cell included in the battery information acquired in step S430 or S490.
  • Vmax is a predetermined allowable maximum voltage value for each cell, and a value such as 4.2 V is set, for example.
  • I CV (Vmax ⁇ OCV m ) / R cell ⁇ (4)
  • the frequency F CV is set, for example, as a value stored in advance. At this time, the frequency F CV may be set with a value different from the frequency F CC in the CC mode described above. In this way, it is possible to prevent an excessive charging current from flowing into the battery 300 in the CV mode, and to improve safety.
  • step S470 the power transmission instruction unit 212 issues a power transmission start instruction to the power transmission device 100.
  • the power transmission device 100 causes a current to flow through the primary coil L1 according to the designated current command value I CV and the frequency F CV to generate an AC magnetic field.
  • the wireless power feeding from the power transmitting apparatus 100 to the power receiving apparatus 200 is resumed, and the CV mode continuous energizing time t CV_CNT is started.
  • step S480 the power receiving device 200 receives the alternating magnetic field emitted from the primary coil L1 and drives the power conversion unit 250 and the constant current converting unit 260 according to the alternating current i flowing through the resonance circuit including the secondary coil L2. Perform control processing.
  • Drive control of the power conversion unit 250 and the constant current conversion unit 260 is performed according to the received AC current.
  • the battery 300 is charged in the constant voltage (CV) mode.
  • step S490 battery information is acquired from the battery monitoring device 500 by the battery state estimation unit 211.
  • the battery information is transmitted from the battery monitoring apparatus 500 at a predetermined cycle, for example, every second.
  • step S500 the battery state estimation unit 211 calculates each cell voltage of the battery 300.
  • each cell voltage is calculated by converting the CCV of each cell represented by the battery information acquired in step S490 into OCV by the same method as in step S450 described above.
  • step S500 If the cell voltage is calculated in step S500, the process returns to step S440, and the above-described determination is performed again in step S440. In this determination, each cell voltage obtained in step S500 is used. Thus, until it is determined in step S440 that there is a cell voltage equal to or higher than the predetermined value, the processing in steps S450 to S500 is repeated to continue the energization of the battery 300 in the constant voltage (CV) mode.
  • CV constant voltage
  • step S ⁇ b> 510 the power receiving apparatus 200 executes a CV mode intermittent energization process for intermittently energizing the battery 300 in the CV mode.
  • the power transmitting apparatus 100 intermittently releases an alternating magnetic field from the primary coil L1, and the power receiving apparatus 200 estimates the battery state.
  • a specific processing flow of the CV mode intermittent energization processing will be described below with reference to the processing flow of FIG.
  • step S510 When the CV mode intermittent energization process is executed in step S510, the CV mode energization process shown in the process flow of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a process flow of the CV mode intermittent energization process in the power receiving device 200 according to the embodiment of the present invention.
  • step S610 the power transmission instruction unit 212 transmits a power transmission stop instruction to the power transmission device 100 using the communication unit 220.
  • the power transmission device 100 interrupts the current to the primary coil L1 and stops the generation of the AC magnetic field.
  • the wireless power feeding from the power transmitting apparatus 100 to the power receiving apparatus 200 is interrupted, and the cutoff time t OFF * is started at the CV mode intermittent energization time t CV_DISC .
  • step S620 the battery state estimation unit 211 acquires battery information from the battery monitoring device 500.
  • the battery information is transmitted from the battery monitoring apparatus 500 at a predetermined cycle, for example, every second.
  • step S630 the battery state estimation unit 211 calculates the time average value OCV Ave of all the cell voltages and the time average value OCV mAve of the maximum cell voltage in the current cutoff time t OFF * period.
  • the average value of the voltages of all the cells of the battery 300 included in the battery information acquired in step S620 is obtained, and the average value is averaged within the cutoff time tOFF * , so that the battery state of the battery 300 is determined.
  • the time average value OCV Ave of all cell voltages shown is calculated. Also, select the largest of voltages of the cells, by averaging in the interruption time t OFF * in the cell voltage, the time average value OCV MAVE the maximum cell voltage of a battery state of the battery 300 calculate.
  • step S640 it is determined whether or not the cutoff time tOFF * has elapsed from the time point when the wireless power feeding is interrupted by issuing a power transmission stop instruction in step S610.
  • the cutoff time t OFF * is set in advance according to the number of output times and the output cycle of the battery information, similarly to the cutoff time t OFF in the CC mode.
  • the process returns to step S620 to obtain the battery information, the time average value OCV Ave of all the cell voltages, and the time average value OCV mAve of the maximum cell voltage. The calculation is continued, and if it is determined that the time has elapsed, the process proceeds to step S650.
  • step S650 it is determined whether or not the time average value OCV Ave of all cell voltages calculated in step S630 is less than a predetermined value. As a result, if the time average value OCV Ave of all the cell voltages is less than the predetermined value, the process proceeds to step S660, and if it is equal to or greater than the predetermined value, the CC mode intermittent energization time t CC_DISC according to the processing flow of FIG. Thereby, based on the estimation result of the battery state when the wireless power feeding from the power transmitting apparatus 100 to the power receiving apparatus 200 is interrupted, the CC mode is intermittently released from the primary coil L1 of the power transmitting apparatus 100.
  • the predetermined value used in the determination in step S650 is a voltage value for determining whether or not each cell of the battery 300 as a whole has reached an overvoltage, for example, 4.2V or the like. Value is set.
  • step S660 the power transmission instruction unit 212 determines a current command value I CV * and a frequency F CV * when the battery 300 is intermittently charged in the CV mode.
  • the current command value I CV * is calculated by the following equation (5).
  • R cell represents the internal resistance value of the cell from which the time average value OCV mAve of the maximum cell voltage is obtained among the internal resistance values of each cell included in the battery information acquired in step S620.
  • Vmax is a predetermined allowable maximum voltage value for each cell, and a value such as 4.2 V is set, for example.
  • I CV * (Vmax-OCV mAve ) / R cell ⁇ (5)
  • the frequency F CV * is set to a value stored in advance, for example.
  • the value of the frequency F CV * may be the same as or different from the frequency F CV determined in step S460 in FIG.
  • the power transmission instruction unit 212 instructs the power transmission device 100 to start power transmission.
  • the power transmission device 100 causes a current to flow through the primary coil L1 according to the designated current command value I CV * and frequency F CV * to generate an AC magnetic field. .
  • the wireless power feeding from the power transmitting apparatus 100 to the power receiving apparatus 200 is resumed, and the energization time t ON * is started in the CV mode intermittent energization time t CV_DISC .
  • step S680 the power receiving device 200 receives the alternating magnetic field emitted from the primary coil L1 and drives the power conversion unit 250 and the constant current converting unit 260 according to the alternating current i flowing through the resonance circuit including the secondary coil L2. Perform control processing.
  • step S290 of FIG. 5, and step S480 of FIG. 6 the drive instruction unit 213 of the power reception control unit 210, the drive signal generation unit 243 of the drive control unit 240, and the gate drive circuit 244 .
  • the drive control of the power conversion unit 250 and the constant current conversion unit 260 according to the alternating current received from the power transmission device 100 is performed.
  • the battery 300 is charged in the constant voltage (CV) mode.
  • step S690 it is determined whether or not the energization time t ON * has elapsed from the time point when the power transmission start instruction is issued in step S670 and the wireless power feeding is resumed.
  • the energization time t ON * is set in advance according to the number of output times and the output cycle of the battery information, similarly to the energization time t ON in the CC mode.
  • the power receiving device 200 is wirelessly powered by receiving an alternating magnetic field emitted from the primary coil L1 of the power transmitting device 100 installed on the ground side.
  • the power receiving device 200 includes a secondary coil L2, a resonance coil Lx and a resonance capacitor Cx that are resonance elements that are connected to the secondary coil L2 and have a resonance circuit having a predetermined resonance frequency together with the secondary coil L2.
  • the alternating current i flowing in the resonance circuit is converted into a direct current, and the power conversion unit 250 that charges the battery 300 using the direct current, and a power transmission instruction that instructs the operation of the power transmission device 100 Unit 212 and battery state estimation unit 211 that acquires battery information related to the state of battery 300 and estimates a battery state indicating the state of battery 300 based on the acquired battery information.
  • the power transmission instructing unit 212 instructs the power transmission device 100 to intermittently energize the AC coil to intermittently release the AC magnetic field from the primary coil L1 (steps S220, S280, S610, S670), and the battery state estimation unit 211 is intermittently connected to the power transmission device 100.
  • the battery state is estimated based on the battery information acquired when energization is performed (steps S240, S340, S630). Since it did in this way, the state of the battery 300 can be correctly estimated during wireless electric power feeding.
  • the power receiving device 200 has a constant current (CC) mode in which the battery 300 is charged with a constant current flowing through the primary coil L1.
  • the power transmission instructing unit 212 determines the timing at which the battery state estimating unit 211 estimates the battery state before starting the charging of the battery 300 (step S40), and according to the determined timing (step S70). : Yes) Instruct the power transmission device to perform intermittent energization (step S90). Since it did in this way, estimation of a battery state can be performed at a suitable timing in CC mode.
  • the power transmission instructing unit 212 causes an alternating magnetic field to flow through the primary coil L1 at a predetermined transmission frequency F CC corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit including the secondary coil L2.
  • the power transmission device 100 is instructed to release (step S50). Further, before interrupting the AC magnetic field during intermittent energization, the power transmission device 100 is instructed to change the transmission frequency F CC (step S210).
  • wireless electric power feeding from the power transmission apparatus 100 to the power receiving apparatus 200 is reduced, the electric power received in the power receiving apparatus 200 is reduced beforehand, and the counter electromotive force which generate
  • the power receiving device 200 can be prevented from being destroyed.
  • the power receiving apparatus 200 further includes a drive control unit 240 that drives and controls the power conversion unit 250.
  • the drive control unit 240 drives the power conversion unit 250 at a predetermined drive frequency corresponding to the resonance frequency of the resonance circuit including the secondary coil L2, and interrupts the AC magnetic field during intermittent energization.
  • the drive frequency is changed (step S210). Since it did in this way, the efficiency of the radio
  • the power receiving device 200 has a constant voltage (CV) mode in which the battery 300 is charged by changing the magnitude of the current flowing through the primary coil L1 according to the battery state.
  • the power transmission instructing unit 212 determines whether to start intermittent energization based on the battery state estimated by the battery state estimating unit 211 during charging of the battery 300, and determines to start. In such a case (step S440: Yes), the power transmission apparatus 100 is instructed to perform intermittent energization (step S510). Since it did in this way, estimation of a battery state can be performed at a suitable timing in CV mode.
  • step S650 the power transmission apparatus 100 is instructed to perform intermittent energization (step S670). Since it did in this way, the intermittent electricity supply in CV mode can be continuously performed to the suitable time according to a battery state.
  • the power transmission instructing unit 212 causes an alternating magnetic field to flow through the primary coil L1 at a predetermined transmission frequency FCV different from the resonance frequency of the resonance circuit including the secondary coil L2. It is also possible to instruct the power transmitting apparatus 100 to release (steps S460 and S470). In this way, it is possible to prevent an excessive charging current from flowing into the battery 300 in the CV mode, and to improve safety.
  • the power receiving device 200 further includes a constant current converting unit 260 that converts the direct current output from the power conversion unit 250 into a constant current, and the battery 300 uses the direct current that has been converted to a constant current by the constant current converting unit 260. To charge. Since it did in this way, the battery 300 can be charged efficiently.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a wireless power feeding system 1A according to the second embodiment of the present invention.
  • a wireless power feeding system 1A shown in FIG. 8 is used for wireless power feeding to a vehicle such as an electric vehicle, and includes a power transmission device 100 installed on the ground side in the vicinity of the vehicle, and a power receiving device mounted on each vehicle side. 200A, battery 300, load 400, and battery monitoring device 500.
  • the power transmission apparatus 100, the battery 300, the load 400, and the battery monitoring apparatus 500 are the same as those of the wireless power feeding system 1 described in the first embodiment, the power receiving apparatus 200A will be described below.
  • the power receiving device 200A is the same as the power receiving device 200 in the wireless power feeding system 1 described in the first embodiment, except that the power receiving device 200A includes a drive control unit 240A instead of the drive control unit 240, and further includes an alternating current detection unit 230. is there.
  • the alternating current detection unit 230 detects the alternating current flowing through the resonance circuit including the secondary coil L2 when the secondary coil L2 receives the alternating magnetic field emitted from the primary coil L1. And the alternating voltage from which a frequency and an amplitude each change according to the detected alternating current is generated, and it outputs to the drive control part 240A.
  • the drive control unit 240 ⁇ / b> A can acquire the frequency and magnitude of the alternating current flowing through the resonance circuit based on the alternating voltage input from the alternating current detection unit 230.
  • the drive control unit 240A changes the timing of the switching operation of each switching element based on the alternating current flowing through the resonance circuit detected by the alternating current detection unit 230.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a power receiving device 200A according to the second embodiment of the present invention.
  • the alternating current detection unit 230 is configured using, for example, a transformer Tr.
  • the drive control unit 240A further includes a voltage acquisition unit 241 in addition to the drive signal generation unit 243 and the gate drive circuit 244 described in the first embodiment.
  • the alternating current detection part 230 can detect the alternating current i.
  • the AC current detection unit 230 may be configured by using a device other than the transformer Tr as long as the AC current i flowing through the resonance circuit can be detected.
  • the voltage acquisition unit 241 acquires the AC voltage Vg output from the AC current detection unit 230 (transformer Tr) and outputs the AC voltage Vg to the drive signal generation unit 243.
  • the drive signal generation unit 243 adjusts the phase of the basic drive signal Sr input from the drive instruction unit 213 of the power reception control unit 210 based on the AC voltage Vg input from the voltage acquisition unit 241, and the charge drive signal Sc Is generated. Then, the generated charge drive signal Sc is output to the gate drive circuit 244. Thereby, in the power converter 250, the phase of the alternating current i flowing through the resonance circuit including the secondary coil L2 is adjusted.
  • the power receiving device 200A further includes an alternating current detection unit 230 that detects the alternating current i flowing in the resonance circuit including the secondary coil L2.
  • the power conversion unit 250 adjusts the phase of the alternating current i based on the detection result of the alternating current i by the alternating current detection unit 230. Since it did in this way, the phase can be adjusted appropriately according to the state of the alternating current i.
  • the alternating current detection unit 230 detects the alternating current i by generating an alternating voltage Vg whose frequency and amplitude change according to the alternating current i. Since it did in this way, the alternating current i can be detected easily.
  • each component included in each of the drive control units 240 and 240A and each component included in the power reception control unit 210 may be realized by software executed by a microcomputer or the like. It may be realized by hardware such as FPGA (Field-Programmable Gate ⁇ Array). These may be used in combination.
  • FPGA Field-Programmable Gate ⁇ Array
  • the wireless power feeding systems 1 and 1A used for wireless power feeding to a vehicle such as an electric vehicle have been described.
  • the present invention is not limited to the wireless power feeding to the vehicle, and the wireless power feeding system for other applications is used. The invention may be applied.

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Abstract

無線給電中に電池の状態を正しく推定する。　受電装置２００は、二次コイルＬ２と、共振回路を二次コイルＬ２とともに構成する共振コイルＬｘおよび共振コンデンサＣｘと、二次コイルＬ２が交流磁界を受けることで共振回路に流れる交流電流ｉを直流電流に変換し、この直流電流を用いて電池３００を充電する電力変換部２５０と、送電装置１００の動作を指示する送電指示部２１２と、電池３００の状態に関する電池情報を取得して電池状態を推定する電池状態推定部２１１とを備える。送電指示部２１２は、地上側に設置された送電装置が有する一次コイルから交流磁界を間欠的に放出させる断続通電を送電装置に指示し、電池状態推定部２１１は、送電装置が断続通電を行っているときに取得した電池情報に基づいて電池状態の推定を行う。

Description

受電装置
　本発明は、無線給電において用いられる受電装置に関する。
　近年、電気自動車等において、地上側に設けられた送電装置から車両側に設けられた受電装置に対して無線により給電を行う無線給電システムが実現されつつある。こうした無線給電システムでは、磁界共振や磁界誘導を利用した無線給電技術が注目されている。磁界誘導とは、地上側の送電装置に設けられたコイルに交流電流を流すことで磁界（磁束）を発生し、この磁界を車両側の受電装置に設けられたコイルで受けて交流電流を生じさせることにより、送電装置から受電装置への無線給電を実現するものである。一方、磁界共振とは、送電装置と受電装置にそれぞれコイルを設ける点は磁界誘導と同じであるが、送電装置のコイルに流れる電流の周波数を受電装置のコイルの共振周波数に一致させることにより、送電装置と受電装置の間に共振を生じさせる。これにより、送電装置のコイルと受電装置のコイルを磁気的に結合し、高効率の無線給電を実現している。
　上述した無線給電技術に関して、下記の特許文献１が知られている。特許文献１には、高周波電源と、前記高周波電源から高周波電力の供給を受ける一次コイルと、異常検出対象物に設けられ、前記一次コイルと離間して非接触で配置され、前記一次コイルからの電力を受電する二次コイルと、前記受電する電力を検出する受電電力検出手段と、前記受電電力検出手段によって検出される受電電力に基づいて異常の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする異常検出装置が開示されている。
特開２０１２－２９５２８号公報
　特許文献１に記載の異常検出装置では、充電中にバッテリ電圧が予め設定した閾値に達すると、充電が完了したと判定する。しかしながら、一般に充電可能な電池の充電中における電圧は、同じ充電状態であっても内部抵抗に応じて変化し、内部抵抗は電池の劣化状態に応じて異なる。したがって、特許文献１の手法では、無線給電中に電池の状態を正しく推定することができない。
　本発明による受電装置は、地上側に設置された送電装置が有する一次コイルから放出される交流磁界を受けて無線給電されるものであって、二次コイルと、前記二次コイルに接続されて所定の共振周波数を有する共振回路を前記二次コイルとともに構成する共振要素と、前記二次コイルが前記交流磁界を受けることで前記共振回路に流れる交流電流を直流電流に変換し、前記直流電流を用いて電池を充電する電力変換部と、前記送電装置の動作を指示する送電指示部と、前記電池の状態に関する電池情報を取得し、取得した前記電池情報に基づいて前記電池の状態を示す電池状態を推定する電池状態推定部と、を備え、前記送電指示部は、前記一次コイルから前記交流磁界を間欠的に放出させる断続通電を前記送電装置に指示し、前記電池状態推定部は、前記送電装置が前記断続通電を行っているときに取得した前記電池情報に基づいて前記電池状態の推定を行う。
　本発明によれば、無線給電中に電池の状態を正しく推定することができる。
本発明の第１の実施形態に係る無線給電システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る受電装置の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線給電システムの充電時のタイムチャートの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線給電システムの処理フローを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る受電装置におけるＣＣモード断続通電処理の処理フローを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る受電装置におけるＣＶモード通電処理の処理フローを示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る受電装置におけるＣＶモード断続通電処理の処理フローを示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線給電システムの構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る受電装置の構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して、本発明に係る受電装置の実施の形態について説明する。
－第１の実施形態－
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線給電システム１の構成を示す図である。図１に示す無線給電システム１は、電気自動車等の車両への無線給電において利用されるものであり、車両付近の地上側に設置された送電装置１００と、車両側にそれぞれ搭載された受電装置２００、電池３００、負荷４００および電池監視装置５００とを有する。
　送電装置１００は、送電制御部１１０、通信部１２０、交流電源１３０、電力変換部１４０および一次コイルＬ１を備える。送電制御部１１０は、通信部１２０および電力変換部１４０の動作を制御することで、送電装置１００全体の制御を行う。
　通信部１２０は、送電制御部１１０の制御により、受電装置２００が備える通信部２２０との間で無線通信を行う。この通信部１２０と通信部２２０の無線通信により、無線給電の際に必要な各種情報が送電装置１００と受電装置２００の間で交換される。たとえば、一次コイルＬ１に流れる交流電流の周波数、すなわち一次コイルＬ１から放出される交流磁界の周波数等の情報が、通信部１２０から通信部２２０に送信される。また、電池３００の充電状態（ＳＯＣ）や劣化状態、充電時の許容電流等の情報が、通信部２２０から通信部１２０に送信される。
　交流電源１３０は、たとえば商用電源であり、所定の交流電力を電力変換部１４０に供給する。電力変換部１４０は、送電制御部１１０の制御により、交流電源１３０から供給された交流電力を用いて所定の周波数および電流値の交流電流を一次コイルＬ１に出力する。一次コイルＬ１は、車両の下に位置する地上側に設置されており、電力変換部１４０から流される交流電流に応じた交流磁界を車両に向けて空中に放出する。これにより、車両への無線給電を行う。
　受電装置２００は、受電制御部２１０、通信部２２０、駆動制御部２４０、電力変換部２５０、定電流化部２６０、電圧計２７０、二次コイルＬ２、共振コイルＬｘおよび共振コンデンサＣｘを備える。共振コイルＬｘおよび共振コンデンサＣｘは、二次コイルＬ２に接続されており、二次コイルＬ２とともに共振回路を構成する。この共振回路の共振周波数は、二次コイルＬ２および共振コイルＬｘがそれぞれ有するインダクタンスと、共振コンデンサＣｘが有する静電容量値とに応じて決定される。なお、共振コイルＬｘおよび共振コンデンサＣｘはそれぞれ複数の素子により構成されていてもよい。また、共振コイルＬｘの一部または全部を二次コイルＬ２のインダクタンスで代用してもよい。
　受電制御部２１０は、通信部２２０および駆動制御部２４０の動作を制御することで、受電装置２００全体の制御を行う。通信部２２０は、受電制御部２１０の制御により、送電装置１００が備える通信部１２０との間で無線通信を行い、送電装置１００と受電装置２００の間で交換される前述のような各種情報を送受信する。通信部２２０が受信した一次コイルＬ１に流れる交流電流の周波数等の情報は、通信部２２０から受電制御部２１０に出力される。
　駆動制御部２４０は、受電制御部２１０の制御により、電力変換部２５０が有する複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する。
　電力変換部２５０は、複数のスイッチング素子を有しており、複数のスイッチング素子をそれぞれスイッチング動作させることで、共振回路に流れる交流電流を制御するとともに整流し、交流電力（交流電流）から直流電力（直流電流）への変換を行う。
　定電流化部２６０は、電力変換部２５０から出力される直流電流の変動を抑えて定電流化する。定電流化部２６０には充放電可能な電池３００が接続されており、電力変換部２５０から出力されて定電流化部２６０により定電流化された直流電流を用いて、電池３００が充電される。なお、電力変換部２５０と定電流化部２６０の間には、定電流化部２６０への入力電圧を平滑化するための平滑コンデンサＣ０と、定電流化部２６０への入力電圧を測定する電圧計２７０とが接続されている。
　電池３００は充放電可能な複数のセルを直列に、または直並列に接続して構成される。
電池３００には、負荷４００が接続される。負荷４００は、電池３００に充電された直流電力を利用して、車両の動作に関する様々な機能を提供する。負荷４００には、たとえば車両駆動用の交流モータや、電池３００の直流電力を交流電力に変換して交流モータに供給するインバータなどが含まれる。
　電池監視装置５００は、電池３００と接続されており、電池３００の状態を監視するための様々な情報を電池３００から取得する。たとえば、電池監視装置５００は電池３００の電圧、電流、充電状態（ＳＯＣ）、内部抵抗値や、電池３００を構成する各セルの電圧、内部抵抗値等の情報を取得する。そして、取得したこれらの情報をまとめて、電池情報として受電制御部２１０に出力する。電池監視装置５００は、たとえばＣＡＮ（Controller Area Network）等の車内通信ネットワークを介して、電池３００に関する電池情報を受電装置２００の受電制御部２１０に送信する。
　次に、図１の無線給電システム１のうち、本発明が適用される受電装置２００の詳細について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る受電装置２００の構成例を示す図である。なお、図２では受電装置２００の構成の他に、電池３００および電池監視装置５００も図示している。
　電力変換部２５０は、直列接続された２つのＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１、Ｑ２と、直列接続された２つのＭＯＳトランジスタＱ３、Ｑ４とを有する。ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２の直列回路と、ＭＯＳトランジスタＱ３、Ｑ４の直列回路とは、平滑コンデンサＣ０に対して互いに並列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＱ１～Ｑ４は、駆動制御部２４０からのゲート駆動信号に応じて、ソース－ドレイン間を導通状態から切断状態へ、または切断状態から導通状態へと切り替えるスイッチング動作をそれぞれ行う。このスイッチング動作により、ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ３を上アームのスイッチング素子としてそれぞれ機能させるとともに、ＭＯＳトランジスタＱ２、Ｑ４を下アームのスイッチング素子としてそれぞれ機能させることができる。ＭＯＳトランジスタＱ１、Ｑ２間の接続点Ｏ１と、ＭＯＳトランジスタＱ３、Ｑ４間の接続点Ｏ２には、二次コイルＬ２を含む共振回路がそれぞれ接続されている。そのため、ＭＯＳトランジスタＱ１～Ｑ４をそれぞれ適切なタイミングでスイッチング動作させることで、共振回路に流れる交流電流ｉの制御および整流を行うことができる。
　定電流化部２６０は、直列接続された２つのＭＯＳトランジスタＸ１、Ｘ２を有する。
ＭＯＳトランジスタＸ１、Ｘ２は、駆動制御部２４０からのゲート駆動信号に応じて、ソース－ドレイン間を導通状態から切断状態へ、または切断状態から導通状態へと切り替えるスイッチング動作をそれぞれ行う。ＭＯＳトランジスタＸ１、Ｘ２の直列回路は、電力変換部２５０に対して平滑コンデンサＣ０と並列に接続さている。また、ＭＯＳトランジスタＸ１、Ｘ２の間にはコイルＬｂの一端側が接続されており、コイルＬｂの他端側とＭＯＳトランジスタＸ２の間には電池３００が接続されている。そのため、ＭＯＳトランジスタＸ１、Ｘ２をそれぞれ適切なタイミングでスイッチング動作させることで、電力変換部２５０からＭＯＳトランジスタＸ１、Ｘ２を介してコイルＬｂに流れる電流を略一定に制御し、電池３００を充電することができる。
　受電制御部２１０は、電池状態推定部２１１、送電指示部２１２および駆動指示部２１３を有する。
　電池状態推定部２１１は、電池監視装置５００から出力される前述の電池情報を取得し、取得した電池情報に基づいて電池３００の状態（電池状態）を推定する。なお、電池状態推定部２１１が推定する電池状態の具体的な内容は後述する。電池状態推定部２１１による電池状態の推定結果は、送電指示部２１２および駆動指示部２１３に出力される。
　送電指示部２１２は、電池状態推定部２１１による電池状態の推定結果と、電圧計２７０により検出された定電流化部２６０への入力電圧Ｖｓとに基づいて、送電装置１００への動作指示を行う。送電指示部２１２による送電装置１００への動作指示は通信部２２０に出力され、通信部２２０によって送電装置１００の通信部１２０に送信される。また、送電装置１００に送信した動作指示の内容は、送電指示部２１２から駆動指示部２１３へも出力される。
　駆動指示部２１３は、電池状態推定部２１１による電池状態の推定結果と、送電指示部２１２による送電装置１００への動作指示内容とに基づいて、基本駆動信号Ｓｒを生成し、駆動制御部２４０に出力する。基本駆動信号Ｓｒは、駆動制御部２４０から電力変換部２５０に出力されてＭＯＳトランジスタＱ１～Ｑ４のスイッチング動作を制御するゲート駆動信号の元となる交流信号であり、その周波数は送電装置１００の一次コイルＬ１に流れる電流の周波数に応じて決定される。具体的には、送電指示部２１２が送電装置１００に対して指示した一次コイルＬ１に流す交流電流の周波数の情報は、送電指示部２１２から受電制御部２１０に入力される。駆動指示部２１３は、この周波数の情報に基づいて基本駆動信号Ｓｒを生成し、駆動制御部２４０に出力する。なお、基本駆動信号Ｓｒは、たとえばＭＯＳトランジスタＱ１～Ｑ４にそれぞれ対応する４つの矩形波の組み合わせであり、オン（導通状態）に対応するＨレベルと、オフ（切断状態）に対応するＬレベルとが、送電装置１００と同じ周波数で交互に繰り返される。ただし、ＭＯＳトランジスタＱ１とＱ２、Ｑ３とＱ４がそれぞれ同時にオンとならないように、これらに対応する矩形波の各組み合わせでは、２つの矩形波におけるＨレベルの間には所定の保護期間が設けられる。
　駆動制御部２４０は、駆動信号生成部２４３およびゲート駆動回路２４４を有する。
　駆動信号生成部２４３には、駆動指示部２１３から基本駆動信号Ｓｒが入力される。駆動信号生成部２４３は、入力された基本駆動信号Ｓｒに基づいて充電駆動信号Ｓｃを生成する。そして、生成した充電駆動信号Ｓｃをゲート駆動回路２４４に出力する。
　ゲート駆動回路２４４は、駆動信号生成部２４３から入力された充電駆動信号Ｓｃに基づくゲート駆動信号をＭＯＳトランジスタＱ１～Ｑ４、Ｘ１、Ｘ２のゲート端子へそれぞれ出力し、ＭＯＳトランジスタＱ１～Ｑ４、Ｘ１、Ｘ２をそれぞれスイッチング動作させる。これにより、電力変換部２５０において、ＭＯＳトランジスタＱ１～Ｑ４がスイッチング素子としてそれぞれ機能し、一次コイルＬ１から放出された交流磁界に応じて共振回路に流れる交流電流ｉの制御や、交流電力から直流電力への変換が行われる。また、定電流化部２６０において、ＭＯＳトランジスタＸ１、Ｘ２がスイッチング素子としてそれぞれ機能し、電力変換部２５０から出力された直流電流が定電流化されて電池３００に出力される。
　本実施形態の受電装置２００は、以上説明したような動作を行うことにより、送電装置１００から無線給電を受けて電池３００を充電することができる。
　次に、無線給電システム１を用いた無線給電の流れについて説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る無線給電システム１の充電時のタイムチャートの一例を示す図である。図３（ａ）において、縦軸は電池３００に流れる充電電流の大きさを表し、横軸は充電時間を表している。また、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部を横方向に拡大し、これに電池監視装置５００から出力される電池情報のタイミングを並べて示している。
　図３（ａ）に示すように、電池３００の充電が開始されると最初の期間では、充電電流が一定の定電流（ＣＣ）モードで電池３００が充電される。このときの充電電流の大きさは、充電時における電池３００の許容電流か、または送電装置１００の定格電流に応じて決定される。以下ではこの期間の長さtCC_CNTを、ＣＣモード連続通電時間と称する。
　ＣＣモードでの充電中に電池３００の充電状態（ＳＯＣ）が所定の値、たとえば６０％以上になると、電池３００に流れる充電電流の大きさは変化しないが、電池３００への通電が断続的になされる。ここで、電気自動車などの電動車はエネルギー源の電池を使い切ることは滅多になく、残量に余裕をもった状態で充電装置に繋がれることが一般的である。また、後述するように電池の充電は、通電電流を一定値にするＣＣモードと、電池電圧を一定値に保つように充電するＣＶモードがあり、ＣＣとＣＶは例として残量（ＳＯＣ）が８０％程度で切替わることが多い。先に述べた充電電流を断続させる動作は、充電装置と繋がった際の初期残量が過度に低くない条件で、且つＣＣモード期間中のＳＯＣが８０％以下の条件で実施する。電流の断続は、１回当たりの遮断時間をtOFF、通電時間をtONとすると、たとえば図３に示すようにtOFF＝tONと設定される。ただし、tOFFとtONは必ずしも一致しなくてよい。以下では、このようにＣＣモードにおいて電池３００の断続通電が行われる時間tCC_DISCを、ＣＣモード断続通電時間と称する。図３に示した例では、ＣＣモード断続通電時間tCC_DISCの間に、電池３００への通電が合計で６回（P1～P6）断続されている。
　ここで、断続通電中の１回当たりの遮断時間tOFFと通電時間tONの組み合わせをサイクル時間tPとすると、tP＝tOFF＋tONと表される。このサイクル時間tPを拡大して示すと、図３（ｂ）のようになる。図３（ｂ）において、R1～R20は、サイクル時間tP中に電池監視装置５００から電池情報が出力されるタイミングの例をそれぞれ表している。図３（ｂ）に示す例では、遮断時間tOFFと通電時間tONのそれぞれにおいて、電池監視装置５００から電池情報が１０回ずつ出力されている。なお、遮断時間tOFFおよび通電時間tONにおける電池情報の出力回数は上記の例に限らず、電池状態推定部２１１が行う電池状態の推定結果に対する要求精度などに応じて任意に設定可能である。
　ＣＣモードでの電池３００の充電時間tCCは、上記のＣＣモード連続通電時間tCC_CNTおよびＣＣモード断続通電時間tCC_DISCの合計値である。たとえば、図３（ｂ）の例のように遮断時間tOFFと通電時間tONのそれぞれにおける電池情報の出力回数が１０回ずつであり、電池情報の出力周期が１秒であるとすると、サイクル時間tPはtP＝２０（秒）と求められる。そのため、図３（ａ）の例のように断続回数が６回であるとすると、ＣＣモード断続通電時間tCC_DISCは２０×６＝１２０（秒）と求められる。なお、サイクル時間tP（遮断時間tOFFおよび通電時間tON）は、電池情報の出力回数および出力周期に応じて、それぞれ予め設定されている。
　一方、ＣＣモード連続通電時間tCC_CNTの長さは、充電電流の大きさや充電前の電池３００の充電状態によって異なるが、一般的には１時間程度は必要である。したがって、ＣＣモード連続通電時間tCC_CNTに比べて、ＣＣモード断続通電時間tCC_DISCは十分に短く、充電時間tCCへの影響は小さい。
　ＣＣモード断続通電時間tCC_DISCが経過すると、ＣＣモードでの充電が終了し、充電中の電池状態に応じて充電電流を変化させる定電圧（ＣＶ）モードで電池３００が充電される。このときの充電電流の大きさは、充電中の電池３００の電圧が一定となるように決定される。以下ではこの期間の長さtCV_CNTを、ＣＶモード連続通電時間と称する。
　ＣＶモードでの充電中に電池３００のいずれかのセル電圧が所定値、たとえば４．２Ｖ以上になると、前述のＣＣモード断続通電時間tCC_DISCと同様に、電池３００への通電が断続的になされる。このときの１回当たりの遮断時間をtOFF*、通電時間をtON*とすると、たとえば図３に示すようにtOFF*＝tON*と設定される。ただし、tOFF*とtON*は必ずしも一致しなくてよい。以下では、このようにＣＶモードにおいて電池３００の断続通電が行われる時間tCV_DISCを、ＣＶモード断続通電時間と称する。なお、前述のＣＣモード断続通電時間tCC_DISCにおける遮断時間tOFFおよび通電時間tONと、このＣＶモード断続通電時間tCV_DISCにおける遮断時間tOFF*および通電時間tON*とは、それぞれ同じであってもよいし、異なる値であってもよい。
　ＣＶモード断続通電時間tCV_DISCにおける断続回数は、電池状態に応じて決定される。
詳しくは後述する。ＣＶモードでの電池３００の充電時間tCVは、上記のＣＶモード連続通電時間tCV_CNTおよびＣＶモード断続通電時間tCV_DISCの合計値である。ＣＶモード断続通電時間tCV_DISCが経過すると、電池３００の充電が終了する。
　図４は、本発明の一実施形態に係る無線給電システム１の処理フローを示す図である。
受電装置２００、電池３００、負荷４００および電池監視装置５００を搭載した車両が所定の充電位置に駐車されると、無線給電システム１において図４の処理フローが開始される。
　ステップＳ１０では、電池状態推定部２１１により、電池監視装置５００から電池情報を取得する。ステップＳ２０では、ステップＳ１０で取得した電池情報に基づいて、ＣＣモードとＣＶモードのどちらで電池３００を充電するかを判定する。ここでは、たとえば取得した電池情報に含まれるＳＯＣの値を所定の閾値、たとえば８０％と比較する。その結果、ＳＯＣが閾値未満であればＣＣモードと判定してステップＳ３０に進み、閾値以上であればＣＶモードと判定してステップＳ１１０に進む。
　ステップＳ３０では、送電指示部２１２により、ＣＣモードで電池３００を充電する際の電流指令値ICCおよび周波数FCCを決定する。ここでは、たとえば通信部２２０を用いて送電装置１００と通信を行い、送電装置１００の定格電流の値を取得する。そして、ステップＳ１０で取得した電池情報に含まれる許容電流の値と、送電装置１００の定格電流の値とを比較し、いずれか低い方の値を電流指令値ICCとして決定する。なお、電池３００の許容電流の値は、予め送電指示部２１２に記憶してもよいし、電池情報に含まれる内部抵抗値や劣化状態に基づいて決定してもよい。また、予め記憶した受電装置２００における二次コイルＬ２を含む共振回路の共振周波数や、送電装置１００から取得した送信周波数に基づき、周波数FCCを決定する。
　ステップＳ４０では、送電指示部２１２により、ＣＣモードでの電池３００の充電時間tCCを算出する。ここでは、たとえば以下の式（１）を用いて充電時間tCCを算出する。式（１）において、Q^、SOC0はステップＳ１０で取得した電池情報に含まれる電池容量とＳＯＣの値をそれぞれ表している。また、SOCLはステップＳ２０の判定で用いたＳＯＣの閾値を表している。
　tCC＝Q^・(SOCL－SOC0)／ICC　　・・・（１）
　ステップＳ４０で充電時間tCCを算出したら、送電指示部２１２はその充電時間tCCの値に基づいて、ＣＣモード連続通電時間tCC_CNTおよびＣＣモード断続通電時間tCC_DISCを決定する。ここでは、たとえば予め定められた値でＣＣモード断続通電時間tCC_DISCを先に決定し、決定したＣＣモード断続通電時間tCC_DISCを充電時間tCCから差し引くことでＣＣモード連続通電時間tCC_CNTを決定する。
　ステップＳ５０では、送電指示部２１２により、送電装置１００への送電開始指示を行う。ここでは、ステップＳ３０で決定した電流指令値ICCおよび周波数FCCを通信部２２０を用いて送電装置１００に送信することで、送電装置１００への送電開始指示を行う。この送電開始指示が送電装置１００において通信部１２０により受信されると、送電装置１００は指定された電流指令値ICCおよび周波数FCCに従って一次コイルＬ１に電流を流し、交流磁界を発生させる。これにより、送電装置１００から受電装置２００への無線給電が開始される。
　ステップＳ６０では、ステップＳ５０で送電開始指示を行って無線給電が開始された時点を基準に、その時点からステップＳ４０で算出したＣＣモードでの充電時間tCCを経過したか否かを判定する。その結果、充電時間tCCをまだ経過していないと判定した場合はステップＳ７０へ進み、経過したと判定した場合はステップＳ１００へ進む。
　ステップＳ７０では、ステップＳ５０で送電開始指示を行って無線給電が開始された時点を基準に、その時点からステップＳ４０で決定したＣＣモード連続通電時間tCC_CNTを経過したか否かを判定する。その結果、ＣＣモード連続通電時間tCC_CNTをまだ経過していないと判定した場合はステップＳ８０へ進み、経過したと判定した場合はステップＳ９０へ進む。
　ステップＳ８０では、受電装置２００において、一次コイルＬ１から放出された交流磁界を受けて二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流ｉに応じて、電力変換部２５０および定電流化部２６０の駆動制御処理を行う。ここでは、受電制御部２１０の駆動指示部２１３と、駆動制御部２４０の駆動信号生成部２４３およびゲート駆動回路２４４とにおいて、前述のような処理をそれぞれ実施することで、送電装置１００から受電した交流電流に応じた電力変換部２５０および定電流化部２６０の駆動制御を行う。これにより、定電流（ＣＣ）モードで電池３００の充電を実施する。
　ステップＳ９０では、受電装置２００において、ＣＣモードで電池３００への通電を断続させるためのＣＣモード断続通電処理を実行する。このＣＣモード断続通電処理により、送電装置１００では一次コイルＬ１から交流磁界が間欠的に放出され、受電装置２００では電池状態の推定が行われる。なお、ＣＣモード断続通電処理の具体的な処理の流れについては、後で図５の処理フローを参照して説明する。
　ステップＳ８０またはステップＳ９０の処理を実行したらステップＳ６０に戻り、ステップＳ６０でＣＣモードでの充電時間tCCを経過したと判定されるまで、前述の処理を繰り返す。
　ステップＳ６０でＣＣモードでの充電時間tCCを経過したと判定されると、ステップＳ１００では、電池状態推定部２１１により、ＣＣモードでの充電後における電池３００の電池容量Qｘの推定結果を平均化して電池監視装置５００へ通知する。なお、ここで通知される電池容量Qｘの推定結果は、ステップＳ９０のＣＣモード断続通電処理において、電池状態推定部２１１により前述のサイクル時間tPごとに求められるものであり、その数は断続通電を行った回数に等しい。すなわち、図３に示した例では断続通電の回数が６回であるため、ステップＳ９０のＣＣモード断続通電処理が６回実施されることで、ステップＳ１００の実行時には電池容量Qｘの推定結果が６個得られている。ステップＳ６０では、この６個の電池容量Qｘの平均値を求めて電池監視装置５００へ通知する。ステップＳ１００で電池容量Qｘの推定結果を電池監視装置５００へ通知したら、電池３００の充電モードをＣＣモードからＣＶモードに切り替えて、ステップＳ１１０へ進む。
　ステップＳ１１０では、受電装置２００において、ＣＶモードで電池３００への通電を行うためのＣＶモード通電処理を実行する。このＣＶモード通電処理により、送電装置１００では一次コイルＬ１から交流磁界が放出され、受電装置２００では電池３００の充電および電池状態の推定が行われる。なお、ＣＶモード通電処理の具体的な処理の流れについては、後で図６の処理フローを参照して説明する。
　ステップＳ１１０のＣＶモード通電処理を終えたら、図４の処理フローを終了する。これにより、無線給電システム１の無線給電が完了し、電池３００の充電が終了する。
　次に、図４のステップＳ９０で実施されるＣＣモード断続通電処理について説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係る受電装置２００におけるＣＣモード断続通電処理の処理フローを示す図である。
　ステップＳ２１０では、送電指示部２１２により、図４のステップＳ３０で決定した周波数FCCを変更する。変更した周波数FCCの値は、通信部２２０を用いて送電装置１００に送信され、送電装置１００において、一次コイルＬ１に流す電流の周波数が変更される。
また、変更後の周波数FCCの値に応じて、駆動指示部２１３が電力変換部２５０および定電流化部２６０の駆動制御を行う際の駆動周波数を変更する。これにより、送電装置１００から受電装置２００への無線給電の効率を低下させ、受電装置２００において受電される電力を予め減少させておき、送電停止時に受電装置２００において発生する逆起電力を抑えるようにする。ただし、ステップＳ２１０の処理を実行せずに周波数FCCの変更を省略してもよい。
　ステップＳ２２０では、送電指示部２１２により、通信部２２０を用いて送電装置１００に送電停止指示を送信する。この送電停止指示が送電装置１００において通信部１２０により受信されると、送電装置１００は一次コイルＬ１への電流を遮断し、交流磁界の発生を停止させる。これにより、送電装置１００から受電装置２００への無線給電が中断され、ＣＣモード断続通電時間tCC_DISCにおいて遮断時間tOFFが開始される。なお、このとき受電装置２００において発生する逆起電力を抑えるために、一次コイルＬ１への電流を急に遮断するのではなく、徐々に減少させてもよい。
　ステップＳ２３０では、電池状態推定部２１１により、電池監視装置５００から電池情報を取得する。この電池情報は、前述のように所定の周期、たとえば１秒ごとに電池監視装置５００から送信される。
　ステップＳ２４０では、電池状態推定部２１１により、ｊ回目の遮断時間tOFF期間における電池３００の開回路電圧（ＯＣＶ）および充電状態（ＳＯＣ）の平均値OCVj/OFF、SOCj/OFFを算出する。ここでは、ステップＳ２３０で取得した電池情報に含まれる電池３００のＯＣＶおよびＳＯＣの値を遮断時間tOFF内で平均化することで、電池３００の電池状態を示す平均値OCVj/OFFおよびSOCj/OFFを算出する。なお、ｊは図４の処理フローにおいてステップＳ９０で図５のＣＣモード断続通電処理が行われた回数、すなわち断続通電の回数を表している。図３の例では、断続通電の回数が合計６回であるため、ｊ＝１～６となる。
　ステップＳ２５０では、ステップＳ２２０で送電停止指示を行って無線給電が中断された時点を基準に、その時点から遮断時間tOFFを経過したか否かを判定する。なお、前述のように遮断時間tOFFは、電池情報の出力回数および出力周期に応じて予め設定されている。その結果、遮断時間tOFFをまだ経過していないと判定した場合は、ステップＳ２３０に戻って電池情報の取得と平均値OCVj/OFFおよびSOCj/OFFの算出を続け、経過したと判定した場合はステップＳ２６０へ進む。
　ステップＳ２６０では、ステップＳ２４０で最終的に算出された平均値OCVj/OFFおよびSOCj/OFFの値を受電制御部２１０内に記憶する。これにより、ｊ回目の遮断時間tOFFにおいて電池監視装置５００から出力された全ての電池情報を用いて、電池３００のＯＣＶの平均値OCVj/OFFおよびＳＯＣの平均値SOCj/OFFを求めることができる。
　ステップＳ２７０では、送電指示部２１２により、ステップＳ２１０で変更した周波数FCCを元の値に戻す。この周波数FCCの値が通信部２２０を用いて送電装置１００に送信されることで、送電装置１００において、一次コイルＬ１に流す電流の周波数が図４のステップＳ３０で決定された周波数FCCに戻される。なお、前述のようにステップＳ２１０の処理を実行せずに周波数FCCの変更を省略した場合は、ステップＳ２７０の処理は不要である。
　ステップＳ２８０では、送電指示部２１２により、通信部２２０を用いて送電装置１００に送電開始指示を送信する。この送電開始指示が送電装置１００において通信部１２０により受信されると、送電装置１００は図４のステップＳ５０と同様に、一次コイルＬ１に電流を流して交流磁界を発生させる。これにより、送電装置１００から受電装置２００への無線給電が再開され、ＣＣモード断続通電時間tCC_DISCにおいて通電時間tONが開始される。
　ステップＳ２９０では、受電装置２００において、一次コイルＬ１から放出された交流磁界を受けて二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流ｉに応じて、電力変換部２５０および定電流化部２６０の駆動制御処理を行う。ここでは図４のステップＳ８０と同様に、受電制御部２１０の駆動指示部２１３と、駆動制御部２４０の駆動信号生成部２４３およびゲート駆動回路２４４とにおいて、送電装置１００から受電した交流電流に応じた電力変換部２５０および定電流化部２６０の駆動制御を行う。これにより、定電流（ＣＣ）モードで電池３００の充電を実施する。
　ステップＳ３００では、電池状態推定部２１１により、電池監視装置５００から電池情報を取得する。この電池情報は、前述のように所定の周期、たとえば１秒ごとに電池監視装置５００から送信される。
　ステップＳ３１０では、電池状態推定部２１１により、ｊ回目の通電Pjによる通電時間tON期間における電池３００の電流積分値ΔQjを算出する。ここでは、ステップＳ３００で取得した電池情報に含まれる電池３００の充電電流値を通電時間tON内で積算することで、電流積分値ΔQjを算出する。
　ステップＳ３２０では、ステップＳ２８０で送電開始指示を行って無線給電が再開された時点を基準に、その時点から通電時間tONを経過したか否かを判定する。なお、前述のように通電時間tONは、電池情報の出力回数および出力周期に応じて予め設定されている。その結果、通電時間tONをまだ経過していないと判定した場合は、ステップＳ２９０に戻って電池情報の取得と電流積分値ΔQjの算出を続け、経過したと判定した場合はステップＳ３３０へ進む。
　ステップＳ３３０では、電池状態推定部２１１により、ｊ回目の通電Pjにおける電池３００のＳＯＣの変化分ΔSOCjを算出する。ここでは、ステップＳ２６０で記憶したｊ回目のＳＯＣの平均値SOCj/OFFと、前回記憶された（ｊ－１）回目のＳＯＣの平均値SOCj-1/OFFとを用いて、以下の式（２）によりΔSOCjを算出する。
　ΔSOCj＝SOCj/OFF－SOCj-1/OFF　　・・・（２）
　ステップＳ３４０では、電池状態推定部２１１により、電池３００の電池容量Qｘを推定する。ここでは、ステップＳ３１０で算出した電流積分値ΔQjと、ステップＳ３３０で算出したＳＯＣの変化分ΔSOCjとを用いて、以下の式（３）の計算を行うことで、電池３００の電池状態を示す電池容量Qｘを推定する。
　Qｘ＝ΔQj／ΔSOCj　　・・・（３）
　ステップＳ３４０で電池容量Qｘを推定できたら、図５の処理フローで示したＣＣモード断続通電処理を終了し、図４のステップＳ６０に戻る。
　次に、図４のステップＳ１１０で実施されるＣＶモード通電処理について説明する。図６は、本発明の一実施形態に係る受電装置２００におけるＣＶモード通電処理の処理フローを示す図である。
　ステップＳ４１０では、図５のステップＳ２１０と同様に、送電指示部２１２により、図４のステップＳ３０で決定した周波数FCCを変更する。変更した周波数FCCの値は、通信部２２０を用いて送電装置１００に送信され、送電装置１００において、一次コイルＬ１に流す電流の周波数が変更される。
　ステップＳ４２０では、図５のステップＳ２２０と同様に、送電指示部２１２により、通信部２２０を用いて送電装置１００に送電停止指示を送信する。この送電停止指示が送電装置１００において通信部１２０により受信されると、送電装置１００は一次コイルＬ１への電流を遮断し、交流磁界の発生を停止させる。
　ステップＳ４３０では、電池状態推定部２１１により、電池監視装置５００から電池情報を取得する。この電池情報は、前述のように所定の周期、たとえば１秒ごとに電池監視装置５００から送信される。
　ステップＳ４４０では、電池３００において所定値以上のセル電圧を有するセルの有無を判定する。ここでは、ステップＳ４３０で取得した電池情報に含まれる各セルの電圧、すなわち各セルのＯＣＶの中に、所定値以上のものが存在するか否かを判定する。その結果、所定値以上のセル電圧が一つでもあればステップＳ５１０に進み、なければステップＳ４５０に進む。なお、このステップＳ４４０の判定において用いられる所定値とは、各セルが過電圧に達する前の状態であるか否かを判定するためのセル電圧値であり、たとえば４．２Ｖなどの値が設定される。
　ステップＳ４５０では、電池３００における各セル電圧の中で最大のものを最大セル電圧OCVmとして特定する。ここでは、ステップＳ４３０または後述のＳ４９０で取得した最新の電池情報に含まれる各セルの電圧の中で最大のものを選択し、最大セル電圧OCVmとして特定する。なお、ステップＳ４９０で取得される電池情報の各セル電圧は、電池３００が充電中であるため、各セルの開回路電圧（ＯＣＶ）ではなく閉回路電圧（ＣＣＶ）を表している。したがってこの場合、ＣＣＶをＯＣＶに換算し、最大セル電圧OCVmを特定する必要がある。たとえば、電池情報に含まれる充電電流値や各セルの内部抵抗値に基づいて、各セルのＣＣＶをＯＣＶに換算することが可能である。
　ステップＳ４６０では、送電指示部２１２により、ＣＶモードで電池３００を連続的に充電する際の電流指令値ICVおよび周波数FCVを決定する。ここでは、ステップＳ４５０で特定した最大セル電圧OCVmを用いて、以下の式（４）により電流指令値ICVを算出する。
式（４）において、RcellはステップＳ４３０またはＳ４９０で取得した電池情報に含まれる各セルの内部抵抗値のうち、最大セル電圧OCVmが得られたセルの内部抵抗値を表している。また、Vmaxは各セルに対して予め定められた許容最大電圧値であり、たとえば４．２Ｖなどの値が設定される。
　ICV＝（Vmax－OCVm）／Rcell^　　・・・（４）
　一方、周波数FCVは、たとえば予め記憶した値で設定される。このとき、前述のＣＣモードにおける周波数FCCとは異なる値で周波数FCVを設定してもよい。このようにすれば、ＣＶモードにおいて過大な充電電流が電池３００に流れるのを防止し、安全性の向上を図ることができる。
　上記のようにしてＣＶモードでの連続通電時の電流指令値ICVおよび周波数FCVを決定したら、ステップＳ４７０では、送電指示部２１２により、送電装置１００への送電開始指示を行う。ここでは、ステップＳ４６０で決定した電流指令値ICVおよび周波数FCVを通信部２２０を用いて送電装置１００に送信することで、送電装置１００への送電開始指示を行う。この送電開始指示が送電装置１００において通信部１２０により受信されると、送電装置１００は指定された電流指令値ICVおよび周波数FCVに従って一次コイルＬ１に電流を流し、交流磁界を発生させる。これにより、送電装置１００から受電装置２００への無線給電が再開され、ＣＶモード連続通電時間tCV_CNTが開始される。
　ステップＳ４８０では、受電装置２００において、一次コイルＬ１から放出された交流磁界を受けて二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流ｉに応じて、電力変換部２５０および定電流化部２６０の駆動制御処理を行う。ここでは図４のステップＳ８０や図５のステップＳ２９０と同様に、受電制御部２１０の駆動指示部２１３と、駆動制御部２４０の駆動信号生成部２４３およびゲート駆動回路２４４とにおいて、送電装置１００から受電した交流電流に応じた電力変換部２５０および定電流化部２６０の駆動制御を行う。これにより、定電圧（ＣＶ）モードで電池３００の充電を実施する。
　ステップＳ４９０では、電池状態推定部２１１により、電池監視装置５００から電池情報を取得する。この電池情報は、前述のように所定の周期、たとえば１秒ごとに電池監視装置５００から送信される。
　ステップＳ５００では、電池状態推定部２１１により、電池３００の各セル電圧を算出する。ここでは、前述のステップＳ４５０と同様の方法により、ステップＳ４９０で取得した電池情報が表す各セルのＣＣＶをＯＣＶに換算することで、各セル電圧を算出する。
　ステップＳ５００でセル電圧を算出したらステップＳ４４０に戻り、ステップＳ４４０で前述のような判定を再度行う。このときの判定では、ステップＳ５００で求めた各セル電圧が用いられる。これにより、ステップＳ４４０で所定値以上のセル電圧ありと判定されるまでは、ステップＳ４５０～Ｓ５００の処理を繰り返して定電圧（ＣＶ）モードでの電池３００への連続通電を継続する。
　一方、ステップＳ４４０で所定値以上のセル電圧ありと判定されると、ステップＳ５１０に進む。ステップＳ５１０では、受電装置２００において、ＣＶモードで電池３００への通電を断続させるためのＣＶモード断続通電処理を実行する。このＣＶモード断続通電処理により、送電装置１００では一次コイルＬ１から交流磁界が間欠的に放出され、受電装置２００では電池状態の推定が行われる。なお、ＣＶモード断続通電処理の具体的な処理の流れについては、以下で図６の処理フローを参照して説明する。
　ステップＳ５１０でＣＶモード断続通電処理を実行したら、図６の処理フローで示したＣＶモード通電処理を終了し、電池３００の充電を完了する。
　次に、図５のステップＳ５１０で実施されるＣＶモード断続通電処理について説明する。図７は、本発明の一実施形態に係る受電装置２００におけるＣＶモード断続通電処理の処理フローを示す図である。
　ステップＳ６１０では、送電指示部２１２により、通信部２２０を用いて送電装置１００に送電停止指示を送信する。この送電停止指示が送電装置１００において通信部１２０により受信されると、送電装置１００は一次コイルＬ１への電流を遮断し、交流磁界の発生を停止させる。これにより、送電装置１００から受電装置２００への無線給電が中断され、ＣＶモード断続通電時間tCV_DISCにおいて遮断時間tOFF*が開始される。
　ステップＳ６２０では、電池状態推定部２１１により、電池監視装置５００から電池情報を取得する。この電池情報は、前述のように所定の周期、たとえば１秒ごとに電池監視装置５００から送信される。
　ステップＳ６３０では、電池状態推定部２１１により、今回の遮断時間tOFF*期間における全セル電圧の時間平均値OCVAveおよび最大セル電圧の時間平均値OCVmAveを算出する。ここでは、ステップＳ６２０で取得した電池情報に含まれる電池３００の全セルの電圧の平均値を求め、さらにその平均値を遮断時間tOFF*内で平均化することで、電池３００の電池状態を示す全セル電圧の時間平均値OCVAveを算出する。また、各セルの電圧の中で最大のものを選択し、そのセル電圧を遮断時間tOFF*内で平均化することで、電池３００の電池状態を示す最大セル電圧の時間平均値OCVmAveを算出する。
　ステップＳ６４０では、ステップＳ６１０で送電停止指示を行って無線給電が中断された時点を基準に、その時点から遮断時間tOFF*を経過したか否かを判定する。なお、遮断時間tOFF*は、ＣＣモードにおける遮断時間tOFFと同様に、電池情報の出力回数および出力周期に応じて予め設定されている。その結果、遮断時間tOFF*をまだ経過していないと判定した場合は、ステップＳ６２０に戻って電池情報の取得と全セル電圧の時間平均値OCVAveおよび最大セル電圧の時間平均値OCVmAveの算出を続け、経過したと判定した場合はステップＳ６５０へ進む。
　ステップＳ６５０では、ステップＳ６３０で算出した全セル電圧の時間平均値OCVAveが所定値未満であるか否かを判定する。その結果、全セル電圧の時間平均値OCVAveが所定値未満であればステップＳ６６０に進み、所定値以上であれば図７の処理フローによるＣＣモード断続通電時間tCC_DISCを終了する。これにより、送電装置１００から受電装置２００への無線給電が中断されているときの電池状態の推定結果に基づいて、送電装置１００の一次コイルＬ１から交流磁界が間欠的に放出されるＣＣモード断続通電時間tCC_DISCを継続するか否かを判断する。なお、このステップＳ６５０の判定において用いられる所定値とは、電池３００の各セルが全体として過電圧に達する前の状態であるか否かを判定するための電圧値であり、たとえば４．２Ｖなどの値が設定される。
　ステップＳ６６０では、送電指示部２１２により、ＣＶモードで電池３００を断続的に充電する際の電流指令値ICV*および周波数FCV*を決定する。ここでは、たとえばステップＳ６３０で算出した最大セル電圧の時間平均値OCVmAveを用いて、以下の式（５）により電流指令値ICV*を算出する。式（５）において、RcellはステップＳ６２０で取得した電池情報に含まれる各セルの内部抵抗値のうち、最大セル電圧の時間平均値OCVmAveが得られたセルの内部抵抗値を表している。また、Vmaxは各セルに対して予め定められた許容最大電圧値であり、たとえば４．２Ｖなどの値が設定される。
　ICV*＝（Vmax－OCVmAve）／Rcell^　　・・・（５）
　一方、周波数FCV*は、たとえば予め記憶した値で設定される。この周波数FCV*の値は、図６のステップＳ４６０で決定される周波数FCVと同一であってもよいし、異なる値としてもよい。
　上記のようにしてＣＶモードでの断続通電時の電流指令値ICV*および周波数FCV*を決定したら、ステップＳ６７０では、送電指示部２１２により、送電装置１００への送電開始指示を行う。ここでは、ステップＳ６６０で決定した電流指令値ICV*および周波数FCV*を通信部２２０を用いて送電装置１００に送信することで、送電装置１００への送電開始指示を行う。この送電開始指示が送電装置１００において通信部１２０により受信されると、送電装置１００は指定された電流指令値ICV*および周波数FCV*に従って一次コイルＬ１に電流を流し、交流磁界を発生させる。これにより、送電装置１００から受電装置２００への無線給電が再開され、ＣＶモード断続通電時間tCV_DISCにおいて通電時間tON*が開始される。
　ステップＳ６８０では、受電装置２００において、一次コイルＬ１から放出された交流磁界を受けて二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流ｉに応じて、電力変換部２５０および定電流化部２６０の駆動制御処理を行う。ここでは図４のステップＳ８０や図５のステップＳ２９０、図６のステップＳ４８０と同様に、受電制御部２１０の駆動指示部２１３と、駆動制御部２４０の駆動信号生成部２４３およびゲート駆動回路２４４とにおいて、送電装置１００から受電した交流電流に応じた電力変換部２５０および定電流化部２６０の駆動制御を行う。これにより、定電圧（ＣＶ）モードで電池３００の充電を実施する。
　ステップＳ６９０では、ステップＳ６７０で送電開始指示を行って無線給電が再開された時点を基準に、その時点から通電時間tON*を経過したか否かを判定する。なお、通電時間tON*は、ＣＣモードにおける通電時間tONと同様に、電池情報の出力回数および出力周期に応じて予め設定されている。その結果、通電時間tON*をまだ経過していないと判定した場合は、ステップＳ６８０に戻って電池３００の充電を続け、経過したと判定した場合はステップＳ６１０に戻る。
　以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）受電装置２００は、地上側に設置された送電装置１００が有する一次コイルＬ１から放出される交流磁界を受けて無線給電される。受電装置２００は、二次コイルＬ２と、二次コイルＬ２に接続されて所定の共振周波数を有する共振回路を二次コイルＬ２とともに構成する共振要素である共振コイルＬｘおよび共振コンデンサＣｘと、二次コイルＬ２が交流磁界を受けることで共振回路に流れる交流電流ｉを直流電流に変換し、この直流電流を用いて電池３００を充電する電力変換部２５０と、送電装置１００の動作を指示する送電指示部２１２と、電池３００の状態に関する電池情報を取得し、取得した電池情報に基づいて電池３００の状態を示す電池状態を推定する電池状態推定部２１１とを備える。
送電指示部２１２は、一次コイルＬ１から交流磁界を間欠的に放出させる断続通電を送電装置１００に指示し（ステップＳ２２０、Ｓ２８０、Ｓ６１０、Ｓ６７０）、電池状態推定部２１１は、送電装置１００が断続通電を行っているときに取得した電池情報に基づいて電池状態の推定を行う（ステップＳ２４０、Ｓ３４０、Ｓ６３０）。このようにしたので、無線給電中に電池３００の状態を正しく推定することができる。
（２）受電装置２００は、一次コイルＬ１に流れる電流の大きさを一定として電池３００を充電する定電流（ＣＣ）モードを有する。定電流（ＣＣ）モードのときに送電指示部２１２は、電池状態推定部２１１が電池状態の推定を行うタイミングを電池３００の充電開始前に決定し（ステップＳ４０）、決定したタイミングに従って（ステップＳ７０：Ｙｅｓ）断続通電を送電装置に指示する（ステップＳ９０）。このようにしたので、ＣＣモードにおいて電池状態の推定を適切なタイミングで行うことができる。
（３）定電流（ＣＣ）モードのときに送電指示部２１２は、二次コイルＬ２を含む共振回路の共振周波数に応じた所定の送信周波数FCCで一次コイルＬ１に電流を流して交流磁界を放出するよう送電装置１００に指示する（ステップＳ５０）。また、断続通電中に交流磁界を遮断する前には、この送信周波数FCCを変更するよう送電装置１００に指示する（ステップＳ２１０）。このようにしたので、送電装置１００から受電装置２００への無線給電の効率を低下させ、受電装置２００において受電される電力を予め減少させておき、送電停止時に受電装置２００において発生する逆起電力を抑えて受電装置２００の破壊を防ぐことができる。
（４）受電装置２００は、電力変換部２５０を駆動制御する駆動制御部２４０をさらに備える。定電流（ＣＣ）モードのときに駆動制御部２４０は、二次コイルＬ２を含む共振回路の共振周波数に応じた所定の駆動周波数で電力変換部２５０を駆動させ、断続通電中に交流磁界を遮断する前には、この駆動周波数を変更する（ステップＳ２１０）。このようにしたので、送電装置１００から受電装置２００への無線給電の効率を低下させ、受電装置２００において受電される電力を予め減少させておき、送電停止時に受電装置２００において発生する逆起電力を抑えて受電装置２００の破壊を防ぐことができる。
（５）受電装置２００は、一次コイルＬ１に流れる電流の大きさを電池状態に応じて変化させて電池３００を充電する定電圧（ＣＶ）モードを有する。定電圧（ＣＶ）モードのときに送電指示部２１２は、電池３００の充電中に電池状態推定部２１１が推定した電池状態に基づいて断続通電を開始するか否かを判断し、開始すると判断した場合に（ステップＳ４４０：Ｙｅｓ）断続通電を送電装置１００に指示する（ステップＳ５１０）。このようにしたので、ＣＶモードにおいて電池状態の推定を適切なタイミングで行うことができる。
（６）定電圧（ＣＶ）モードのときに送電指示部２１２は、送電装置１００が断続通電を行っているときに電池状態推定部２１１が推定した電池状態に基づいて断続通電を継続するか否かを判断し、継続すると判断した場合に（ステップＳ６５０：Ｙｅｓ）断続通電を送電装置１００に指示する（ステップＳ６７０）。このようにしたので、ＣＶモードにおける断続通電を電池状態に応じた適切な時点まで継続して行うことができる。
（７）定電圧（ＣＶ）モードのときに送電指示部２１２は、二次コイルＬ２を含む共振回路の共振周波数とは異なる所定の送信周波数FCVで一次コイルＬ１に電流を流して交流磁界を放出するよう送電装置１００に指示することも可能である（ステップＳ４６０、Ｓ４７０）。このようにすれば、ＣＶモードにおいて過大な充電電流が電池３００に流れるのを防止し、安全性の向上を図ることができる。
（８）受電装置２００は、電力変換部２５０から出力される直流電流を定電流化する定電流化部２６０をさらに備え、定電流化部２６０で定電流化された直流電流を用いて電池３００を充電する。このようにしたので、電池３００を効率的に充電することができる。
－第２の実施形態－
　図８は、本発明の第２の実施形態に係る無線給電システム１Ａの構成を示す図である。
図８に示す無線給電システム１Ａは、電気自動車等の車両への無線給電において利用されるものであり、車両付近の地上側に設置された送電装置１００と、車両側にそれぞれ搭載された受電装置２００Ａ、電池３００、負荷４００および電池監視装置５００とを有する。なお、送電装置１００、電池３００、負荷４００および電池監視装置５００については、第１の実施形態で説明した無線給電システム１のものと同様であるため、以下では受電装置２００Ａについて説明する。
　受電装置２００Ａは、駆動制御部２４０の代わりに駆動制御部２４０Ａを備え、さらに交流電流検出部２３０を備える点以外は、第１の実施形態で説明した無線給電システム１における受電装置２００と同様である。
　交流電流検出部２３０は、一次コイルＬ１から放出された交流磁界を二次コイルＬ２が受けることで二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流を検出する。そして、検出した交流電流に応じて周波数と振幅がそれぞれ変化する交流電圧を発生させ、駆動制御部２４０Ａに出力する。駆動制御部２４０Ａは、交流電流検出部２３０から入力された交流電圧に基づいて、共振回路に流れる交流電流の周波数や大きさを取得することができる。
駆動制御部２４０Ａは、交流電流検出部２３０が検出した共振回路に流れる交流電流に基づいて、各スイッチング素子のスイッチング動作のタイミングを変化させる。
　図９は、本発明の第２の実施形態に係る受電装置２００Ａの構成例を示す図である。図９に示すように、交流電流検出部２３０は、たとえばトランスＴｒを用いて構成される。
また、駆動制御部２４０Ａは、第１の実施形態で説明した駆動信号生成部２４３およびゲート駆動回路２４４に加えて、さらに電圧取得部２４１を有する。
　一次コイルＬ１から放出された交流磁界による磁束が二次コイルＬ２と鎖交すると、二次コイルＬ２に起電力が生じ、二次コイルＬ２を含む共振回路に交流電流ｉが流れる。この交流電流ｉがトランスＴｒの一次側コイルに流れると、トランスＴｒの二次側コイルの両端に、交流電流ｉに応じて周波数と振幅がそれぞれ変化する交流電圧Ｖｇが発生する。
これにより、交流電流検出部２３０は交流電流ｉの検出を行うことができる。なお、共振回路に流れる交流電流ｉを検出できるものであれば、トランスＴｒ以外のものを用いて交流電流検出部２３０を構成してもよい。
　電圧取得部２４１は、交流電流検出部２３０（トランスＴｒ）から出力される交流電圧Ｖｇを取得し、駆動信号生成部２４３に出力する。駆動信号生成部２４３は、電圧取得部２４１から入力された交流電圧Ｖｇに基づいて、受電制御部２１０の駆動指示部２１３からから入力された基本駆動信号Ｓｒの位相を調整し、充電駆動信号Ｓｃを生成する。そして、生成した充電駆動信号Ｓｃをゲート駆動回路２４４に出力する。これにより、電力変換部２５０において、二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流ｉの位相が調整される。
　以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した（１）～（８）の作用効果に加えて、さらに下記（９）、（１０）の作用効果を奏する。
（９）受電装置２００Ａは、二次コイルＬ２を含む共振回路に流れる交流電流ｉを検出する交流電流検出部２３０をさらに備える。電力変換部２５０は、交流電流検出部２３０による交流電流ｉの検出結果に基づいて、交流電流ｉの位相を調整する。このようにしたので、交流電流ｉの状態に応じてその位相を適切に調整することができる。
（１０）交流電流検出部２３０は、交流電流ｉに応じて周波数と振幅がそれぞれ変化する交流電圧Ｖｇを発生させて交流電流ｉを検出する。このようにしたので、交流電流ｉを容易に検出することができる。
　なお、以上説明した各実施形態において、駆動制御部２４０、２４０Ａがそれぞれ有する各構成要素や、受電制御部２１０が有する各構成要素は、マイクロコンピュータ等で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。
　上記各実施形態では、電気自動車等の車両への無線給電において利用される無線給電システム１、１Ａをそれぞれ説明したが、車両への無線給電用に限らず、他の用途の無線給電システムに本発明を適用してもよい。
　以上説明した各実施形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
　１，１Ａ　無線給電システム
　１００　送電装置
　１１０　送電制御部
　１２０　通信部
　１３０　交流電源
　１４０　電力変換部
　２００，２００Ａ　受電装置
　２１０　受電制御部
　２１１　電池状態推定部
　２１２　送電指示部
　２１３　駆動指示部
　２２０　通信部
　２３０　交流電流検出部
　２４０，２４０Ａ　駆動制御部
　２４１　電圧取得部
　２４３　駆動信号生成部
　２４４　ゲート駆動回路
　２５０　電力変換部
　２６０　定電流化部
　２７０　電圧計
　３００　電池
　４００　負荷
　５００　電池監視装置
　Ｌ１　一次コイル
　Ｌ２　二次コイル
　Ｌｘ　共振コイル
　Ｃｘ　共振コンデンサ
　Ｔｒ　トランス
　Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｘ１，Ｘ２　ＭＯＳトランジスタ

Claims (10)

  1. 　地上側に設置された送電装置が有する一次コイルから放出される交流磁界を受けて無線給電される受電装置であって、
    　二次コイルと、
    　前記二次コイルに接続されて所定の共振周波数を有する共振回路を前記二次コイルとともに構成する共振要素と、
    　前記二次コイルが前記交流磁界を受けることで前記共振回路に流れる交流電流を直流電流に変換し、前記直流電流を用いて電池を充電する電力変換部と、
    　前記送電装置の動作を指示する送電指示部と、
    　前記電池の状態に関する電池情報を取得し、取得した前記電池情報に基づいて前記電池の状態を示す電池状態を推定する電池状態推定部と、を備え、
    　前記送電指示部は、前記一次コイルから前記交流磁界を間欠的に放出させる断続通電を前記送電装置に指示し、
    　前記電池状態推定部は、前記送電装置が前記断続通電を行っているときに取得した前記電池情報に基づいて前記電池状態の推定を行う受電装置。
  2. 　請求項１に記載の受電装置において、
    　前記一次コイルに流れる電流の大きさを一定として前記電池を充電する定電流モードを有し、
    　前記定電流モードのときに前記送電指示部は、前記電池状態推定部が前記電池状態の推定を行うタイミングを前記電池の充電開始前に決定し、決定した前記タイミングに従って前記断続通電を前記送電装置に指示する受電装置。
  3. 　請求項２に記載の受電装置において、
    　前記定電流モードのときに前記送電指示部は、前記共振周波数に応じた所定の送信周波数で前記一次コイルに電流を流して前記交流磁界を放出するよう前記送電装置に指示し、
    　前記断続通電中に前記交流磁界を遮断する前には、前記送信周波数を変更するよう前記送電装置に指示する受電装置。
  4. 　請求項２に記載の受電装置において、
    　前記電力変換部を駆動制御する駆動制御部をさらに備え、
    　前記定電流モードのときに前記駆動制御部は、前記共振周波数に応じた所定の駆動周波数で前記電力変換部を駆動させ、
    　前記断続通電中に前記交流磁界を遮断する前には、前記駆動周波数を変更する受電装置。
  5. 　請求項１に記載の受電装置において、
    　前記一次コイルに流れる電流の大きさを前記電池状態に応じて変化させて前記電池を充電する定電圧モードを有し、
    　前記定電圧モードのときに前記送電指示部は、前記電池の充電中に前記電池状態推定部が推定した前記電池状態に基づいて前記断続通電を開始するか否かを判断し、開始すると判断した場合に前記断続通電を前記送電装置に指示する受電装置。
  6. 　請求項５に記載の受電装置において、
    　前記定電圧モードのときに前記送電指示部は、前記送電装置が前記断続通電を行っているときに前記電池状態推定部が推定した前記電池状態に基づいて前記断続通電を継続するか否かを判断し、継続すると判断した場合に前記断続通電を前記送電装置に指示する受電装置。
  7. 　請求項５に記載の受電装置において、
    　前記定電圧モードのときに前記送電指示部は、前記共振周波数とは異なる所定の送信周波数で前記一次コイルに電流を流して前記交流磁界を放出するよう前記送電装置に指示する受電装置。
  8. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の受電装置において、
    　前記電力変換部から出力される前記直流電流を定電流化する定電流化部をさらに備え、
    　前記定電流化部で定電流化された前記直流電流を用いて前記電池を充電する受電装置。
  9. 　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の受電装置において、
    　前記共振回路に流れる前記交流電流を検出する交流電流検出部をさらに備え、
    　前記電力変換部は、前記交流電流検出部による前記交流電流の検出結果に基づいて、前記交流電流の位相を調整する受電装置。
  10. 　請求項９に記載の受電装置において、
    　前記交流電流検出部は、前記交流電流に応じて周波数と振幅がそれぞれ変化する交流電圧を発生させて前記交流電流を検出する受電装置。
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