WO2023228596A1 - 車両、車両の制御装置及び車両制御方法 - Google Patents

車両、車両の制御装置及び車両制御方法 Download PDF

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WO2023228596A1
WO2023228596A1 PCT/JP2023/014129 JP2023014129W WO2023228596A1 WO 2023228596 A1 WO2023228596 A1 WO 2023228596A1 JP 2023014129 W JP2023014129 W JP 2023014129W WO 2023228596 A1 WO2023228596 A1 WO 2023228596A1
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power
vehicle
converter
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battery
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俊哉 橋本
和峰 木村
眞 橋本
恵亮 谷
宜久 山口
和良 大林
正樹 金▲崎▼
優一 竹村
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トヨタ自動車株式会社
株式会社デンソー
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    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
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    • B60M7/00—Power lines or rails specially adapted for electrically-propelled vehicles of special types, e.g. suspension tramway, ropeway, underground railway
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • 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
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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    • 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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle, a vehicle control device, and a vehicle control method.
  • the power received by the power receiving coil provided in the vehicle will be supplied to a battery or the like via a DC/DC converter.
  • the amount of electric power can be adjusted by the DC/DC converter, making it possible to stably supply electric power to the vehicle.
  • an object of the present invention is to suppress power loss in the vehicle while securing necessary power through power supply when non-contact power supply to the vehicle is implemented.
  • the gist of this disclosure is as follows.
  • the state of the DC/DC converter when power is supplied to at least one of the switching elements is switched between an inoperative state in which the switching element is maintained in an on state, and an on state and an off state in which the switching element is in an on state and an off state.
  • the control device controls the DC/DC The vehicle according to any one of (1) to (9) above, wherein the state of the converter is set to the operating state.
  • a control device for a vehicle that controls a vehicle including a DC/DC converter that transmits electric power from the power receiving device to at least one of the battery and the electric load via the DC/DC converter based on predetermined conditions.
  • the state of the DC/DC converter when is supplied with is between a non-operating state in which the switching element is maintained in an on state and an operating state in which the switching element is switched between an on state and an off state.
  • a vehicle control device that can be switched with.
  • a vehicle control method for controlling a vehicle comprising a DC/DC converter, wherein power is supplied from the power receiving device to at least one of the battery and the electric load via the DC/DC converter based on predetermined conditions. switching the state of the DC/DC converter between an inoperative state in which the switching element is maintained in an on state and an operating state in which the switching element is switched between an on state and an off state.
  • a vehicle control method including:
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a contactless power supply system.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a power supply route in a vehicle.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a DC/DC converter.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an ECU of a vehicle and equipment connected to the ECU.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a power supply area in which a power transmission coil of a power supply device is installed.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a control routine for power reception processing.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a contactless power supply system 100.
  • the contactless power supply system 100 includes a power supply device 50 and a vehicle 1, and performs contactless power supply between the power supply device 50 and the vehicle 1.
  • the contactless power supply system 100 performs contactless power supply from the power supply device 50 to the vehicle 1 using magnetic field resonance coupling (magnetic field resonance) while the vehicle 1 is running. That is, the contactless power supply system 100 transmits power from the power supply device 50 to the vehicle 1 using a magnetic field as a medium.
  • contactless power transfer is also referred to as contactless power transfer, wireless power transfer, or wireless power transfer.
  • the power supply device 50 is configured to supply power to the vehicle 1 in a non-contact manner.
  • the power supply device 50 includes a power source 51, a controller 52, a communication device 53, and a power transmission device 60.
  • the power supply device 50 is provided on the road (lane) on which the vehicle 1 travels, and is embedded, for example, underground (under the road surface). Note that at least a portion of the power supply device 50 (for example, the power supply 51, the controller 52, and the communication device 53) may be placed on the road surface.
  • the power source 51 is a power source for the power transmission device 60 and supplies power to the power transmission device 60.
  • the power supply 51 is, for example, a commercial AC power supply that supplies single-phase AC power.
  • the power source 51 may be an AC power source that supplies three-phase AC power, or the like.
  • the power transmission device 60 is configured to generate an alternating current magnetic field for transmitting power to the vehicle 1.
  • the power transmission device 60 includes a power transmission side rectifier circuit 61, an inverter 62, and a power transmission side resonant circuit 63.
  • appropriate AC power high frequency power is supplied to a power transmission side resonant circuit 63 via a power transmission side rectifier circuit 61 and an inverter 62.
  • the power transmission side rectifier circuit 61 is electrically connected to the power source 51 and the inverter 62.
  • the power transmission side rectifier circuit 61 rectifies the AC power supplied from the power source 51, converts it into DC power, and supplies the DC power to the inverter 62.
  • the power transmission side rectifier circuit 61 is, for example, an AC/DC converter.
  • the inverter 62 is electrically connected to the power transmission side rectifier circuit 61 and the power transmission side resonant circuit 63.
  • the inverter 62 converts the DC power supplied from the power transmission side rectifier circuit 61 into AC power (high frequency power) having a higher frequency than the AC power of the power supply 51, and supplies the high frequency power to the power transmission side resonant circuit 63.
  • the power transmission side resonant circuit 63 has a resonator composed of a power transmission coil 64 and a power transmission side capacitor 65.
  • Various parameters of the power transmitting coil 64 and the power transmitting capacitor 65 are such that the resonant frequency of the power transmitting side resonant circuit 63 is set to a predetermined value. It is determined to be the set value.
  • the predetermined setting value is, for example, 10 kHz to 100 GHz, preferably 85 kHz, which is defined by the SAE TIR J2954 standard as a frequency band for wireless power supply of a vehicle.
  • the power transmission side resonant circuit 63 is arranged at the center of the lane in which the vehicle 1 is traveling so that the center of the power transmission coil 64 is located at the center of the lane.
  • the power transmission side resonance circuit 63 When the high frequency power supplied from the inverter 62 is applied to the power transmission side resonant circuit 63, the power transmission side resonance circuit 63 generates an alternating current magnetic field for transmitting power to the vehicle 1.
  • the power source 51 may be a DC power source such as a fuel cell or a solar cell, and in this case, the power transmission side rectifier circuit 61 may be omitted.
  • a filter circuit for suppressing harmonic noise generated from the inverter 62 may be provided between the inverter 62 and the power transmission side resonant circuit 63.
  • the controller 52 is, for example, a general-purpose computer, and performs various controls on the power supply device 50.
  • the controller 52 is electrically connected to an inverter 62 of the power transmission device 60 and controls the inverter 62 to control power transmission by the power transmission device 60.
  • the communication device 53 is a device that enables communication between the power supply device 50 and the outside of the power supply device 50.
  • the communication device 53 includes a short-range wireless communication module (for example, a DSRC (Dedicated Short Range Communication) antenna, a Bluetooth (registered trademark) module, etc.) for performing short-range wireless communication, and a wide-area wireless communication module for performing wide-area wireless communication. and a wireless communication module.
  • the communication device 53 is electrically connected to the controller 52, and the controller 52 communicates with the vehicle 1 using the communication device 53.
  • the vehicle 1 includes a power receiving device 2 and is configured to be supplied with power by a power feeding device 50 in a non-contact manner.
  • the power receiving device 2 includes a power receiving side resonant circuit 21 and a power receiving side rectifying circuit 24.
  • the power receiving side resonant circuit 21 is arranged at the bottom of the vehicle 1 so that the distance from the road surface is small.
  • the power receiving side resonant circuit 21 is arranged at the center of the vehicle 1 in the vehicle width direction, and is arranged between the front wheels and the rear wheels in the longitudinal direction of the vehicle 1.
  • the power receiving side resonant circuit 21 has a similar configuration to the power transmitting side resonant circuit 63, and includes a resonator composed of a power receiving coil 22 and a power receiving capacitor 23.
  • Various parameters of the power receiving coil 22 and the power receiving side capacitor 23 are such that the resonance frequency of the power receiving side resonant circuit 21 is on the power transmitting side. It is determined to match the resonant frequency of the resonant circuit 63.
  • the resonant frequency of the power receiving side resonant circuit 21 is ⁇ 20% of the resonant frequency of the power transmitting side resonant circuit 63.
  • the resonant frequency of the power receiving side resonant circuit 21 does not necessarily need to match the resonant frequency of the power transmitting side resonant circuit 63 as long as it is within the range.
  • the power receiving side rectifier circuit 24 is electrically connected to the power receiving side resonant circuit 21.
  • the power receiving side rectifier circuit 24 rectifies the AC power supplied from the power receiving side resonant circuit 21 and converts it into DC power.
  • the power receiving side rectifier circuit 24 is, for example, an AC/DC converter. Note that a filter circuit for removing AC power noise may be provided between the power receiving side resonant circuit 21 and the power receiving side rectifying circuit 24.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the power supply route in the vehicle 1.
  • the vehicle 1 in addition to the power receiving device 2, the vehicle 1 includes a DC/DC converter 3, a relay 4, a battery 5, a sub DC/DC converter 6, an on-vehicle device 7, and a power control unit (PCU). unit) 8 and a motor 9.
  • PCU power control unit
  • the DC/DC converter 3 is electrically connected to the power receiving device 2 described above, specifically, the power receiving side rectifier circuit 24 of the power receiving device 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the DC/DC converter 3. As shown in FIG. 3, the DC/DC converter 3 includes a switching element 31, a diode 32, a choke coil 33, and a capacitor 34.
  • the DC/DC converter 3 uses the switching element 31 to convert the voltage value of the DC power output from the power receiving device 2. Specifically, the DC/DC converter 3 switches the switching element 31 between the on state and the off state, controls the ratio of the time of the on state to the off state (duty ratio), and generates a voltage of a desired value. Output.
  • FIG. 3 shows a step-down DC/DC converter (buck converter), and in this case, the DC/DC converter 3 steps down the input power.
  • the DC/DC converter 3 may be a step-up DC/DC converter (boost converter) or a step-up DC/DC converter (buck-boost converter).
  • the relay 4 is arranged between the DC/DC converter 3 and the battery 5 and controls the electrical connection between the DC/DC converter 3 and the battery 5.
  • the relay 4 When the relay 4 is connected, that is, when the relay 4 is in a closed state, power is supplied from the power receiving device 2 to the battery 5 via the DC/DC converter 3.
  • the relay 4 On the other hand, when the relay 4 is cut off, that is, when the relay 4 is in an open state, the power supply from the power receiving device 2 to the battery 5 is cut off.
  • the battery 5 stores power consumed in the vehicle 1.
  • the battery 5 is a rechargeable secondary battery, such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery.
  • SOC state of charge
  • the battery 5 can also be charged by an external power source other than the power supply device 50 via a charging port provided in the vehicle 1.
  • the sub DC/DC converter 6 is electrically connected to the DC/DC converter 3 and the battery 5, and is supplied with power from at least one of the power receiving device 2 and the battery 5.
  • the sub DC/DC converter 6 steps down the input voltage input to the sub DC/DC converter 6 and supplies the stepped down voltage to the vehicle-mounted device 7.
  • the on-vehicle device 7 is a component that consumes power in the vehicle 1, and includes, for example, an air conditioner, auxiliary equipment (oil generator, water pump, oil pump, etc.), lighting equipment, audio equipment, and the like.
  • auxiliary equipment oil generator, water pump, oil pump, etc.
  • lighting equipment audio equipment, and the like.
  • the PCU 8 is electrically connected to the DC/DC converter 3 and the battery 5, and is supplied with power from at least one of the power receiving device 2 and the battery 5.
  • PCU8 has an inverter and a boost converter.
  • the inverter converts the DC power input to the PCU 8 into AC power, and supplies the AC power to the motor 9. Further, the inverter converts the AC power (regenerated power) generated by the motor 9 into DC power, and supplies the DC power to the battery 5 .
  • the boost converter boosts the DC voltage when supplying regenerative power to the battery 5. Note that the sub DC/DC converter 6 and the PCU 8 may be integrally configured.
  • the motor 9 is an electric motor (for example, an AC synchronous motor) and is driven using electric power as a power source.
  • the output of the motor 9 is transmitted to the wheels via a reduction gear and an axle.
  • the vehicle 1 is an electric vehicle (BEV) not equipped with an internal combustion engine, and the motor 9 outputs driving power.
  • BEV electric vehicle
  • the vehicle 1 includes an on-vehicle device 7 and a motor 9 as electrical loads.
  • the power received by the power receiving device 2 is supplied to at least one of the battery 5 and the electric load via the DC/DC converter 3 depending on the open/close state of the relay 4 and the like.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the ECU 10 of the vehicle 1 and devices connected to the ECU 10.
  • the vehicle 1 includes an electronic control unit (ECU) 10 as a control device for the vehicle 1.
  • the ECU 10 executes various controls of the vehicle 1.
  • the ECU 10 includes a communication interface 11, a memory 12, and a processor 13.
  • Communication interface 11, memory 12, and processor 13 are connected to each other via signal lines.
  • the communication interface 11 has an interface circuit for connecting the ECU 10 to an in-vehicle network compliant with standards such as CAN (Controller Area Network).
  • CAN Controller Area Network
  • the memory 12 includes, for example, a volatile semiconductor memory (eg, RAM) and a nonvolatile semiconductor memory (eg, ROM).
  • the memory 12 stores programs executed by the processor 13, various data used when the processor 13 executes various processes, and the like.
  • the processor 13 includes one or more CPUs (Central Processing Units) and their peripheral circuits, and executes various processes. Note that the processor 13 may further include an arithmetic circuit such as a logical arithmetic unit or a numerical arithmetic unit.
  • CPUs Central Processing Units
  • arithmetic circuit such as a logical arithmetic unit or a numerical arithmetic unit.
  • the above-described DC/DC converter 3, relay 4, sub DC/DC converter 6, and PCU 8 are electrically connected to the ECU 10.
  • ECU 10 controls each of DC/DC converter 3, relay 4, sub DC/DC converter 6, and PCU 8, and controls power supply in vehicle 1.
  • the vehicle 1 also includes a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver 14, a map database 15, a sensor 16, an HMI (Human Machine Interface) 17, and a communication device 18, which are electrically connected to the ECU 10.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • HMI Human Machine Interface
  • the GNSS receiver 14 detects the current position of the vehicle 1 (for example, the latitude and longitude of the vehicle 1) based on positioning information obtained from a plurality of (for example, three or more) positioning satellites. Specifically, the GNSS receiver 14 captures a plurality of positioning satellites and receives radio waves transmitted from the positioning satellites. Then, the GNSS receiver 14 calculates the distance to the positioning satellite based on the difference between the radio wave transmission time and the reception time, and calculates the distance of the vehicle 1 based on the distance to the positioning satellite and the position (orbit information) of the positioning satellite. Detect current position. The output of the GNSS receiver 14, that is, the current position of the vehicle 1 detected by the GNSS receiver 14 is transmitted to the ECU 10.
  • the map database 15 stores map information.
  • the map information includes position information of the power supply area, which will be described later.
  • the ECU 10 acquires map information from the map database 15.
  • the map database may be provided outside the vehicle 1 (for example, a server, etc.), and the ECU 10 may acquire map information from outside the vehicle 1.
  • the sensor 16 detects the state of the vehicle 1 or the surroundings of the vehicle 1.
  • the sensors 16 include a vehicle speed sensor that detects the speed of the vehicle 1, an outside temperature sensor that detects the outside temperature, a battery temperature sensor that detects the temperature of the battery 5, and a battery current sensor that detects the input and output current of the battery 5. Including sensors etc.
  • the output of the sensor 16, that is, the state of the vehicle 1 or the surroundings of the vehicle 1 detected by the sensor 16 is transmitted to the ECU 10.
  • the HMI 17 inputs and outputs information between the vehicle 1 and an occupant (for example, a driver) of the vehicle 1.
  • the HMI 17 includes, for example, a display for displaying information, a speaker for generating sound, operation buttons, operation switches or a touch screen for the occupant to perform input operations, a microphone for receiving the voice of the occupant, and the like.
  • the output of the ECU 10 is transmitted to the occupant via the HMI 17, and the input from the occupant is transmitted to the ECU 10 via the HMI 17.
  • the HMI 17 is an example of an input device, an output device, or an input/output device.
  • the communication device 18 is a device that enables communication between the vehicle 1 and the outside of the vehicle 1.
  • the communication device 18 includes a short-range wireless communication module (for example, a DSRC (Dedicated Short Range Communication) onboard device, a Bluetooth (registered trademark) module, etc.) for performing short-range wireless communication, and a short-range wireless communication module for performing wide-area wireless communication.
  • a wide area wireless communication module for example, a data communication module (DCM)
  • ECU 10 communicates with power supply device 50 using communication device 18 .
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a power feeding area where the power transmission coil 64 of the power feeding device 50 is installed.
  • three power transmission coils 64 are arranged on the same lane of the road at a distance along the traveling direction of the vehicle 1.
  • the range on the lane where the plurality of power transmission coils 64 are consecutively installed corresponds to the power feeding area.
  • the ECU 10 uses the communication device 18 to transmit a power supply request signal requesting power supply to the vehicle 1 to the power supply device 50.
  • the controller 52 of the power supply device 50 causes the power transmission device 60 to generate an AC magnetic field for power transmission. That is, upon receiving the power supply request signal from the vehicle 1, the controller 52 starts contactless power supply from the power supply device 50 to the vehicle 1.
  • the amount of power is adjusted by the switching operation of the DC/DC converter 3 provided in the vehicle 1. This makes it possible to stably supply power from the power supply device 50 to the vehicle 1, and in turn, ensure the necessary amount of power to be supplied to the vehicle 1.
  • voltage conversion by a switching operation is always performed when power is supplied via the DC/DC converter 3, power loss due to the switching operation occurs in the vehicle 1.
  • the ECU 10 controls the DC/DC converter 3 when power is supplied from the power receiving device 2 via the DC/DC converter 3 to at least one of the battery 5 and the electric load. Toggles the state between inactive and active states. When the DC/DC converter 3 is in the non-operating state, the switching element 31 of the DC/DC converter 3 is maintained in the on state, and the DC/DC converter 3 does not convert the voltage value. On the other hand, in the operating state of the DC/DC converter 3, the switching element 31 of the DC/DC converter 3 is switched between the on state and the off state, and the voltage value conversion (step-down or step-up) by the DC/DC converter 3 is performed. It will be done.
  • the predetermined conditions include a condition for reducing received power.
  • the received power reduction condition is a condition in which a reduction in the amount of power received by the power receiving coil 22 of the vehicle 1 is permitted, and is satisfied when the reduction in the amount of power is permitted.
  • the ECU 10 sets the state of the DC/DC converter 3 to an inactive state when the received power reduction condition is satisfied, and sets the state of the DC/DC converter 3 to an active state when the received power reduction condition is not satisfied. do.
  • the predetermined conditions include a power fluctuation prohibition condition.
  • the power fluctuation prohibition condition is a condition under which fluctuations in the amount of power supplied from the DC/DC converter 3 to the battery 5 is prohibited, and is satisfied when fluctuations in the amount of power are prohibited.
  • the ECU 10 changes the state of the DC/DC converter 3. Set to active state. That is, even if the received power reduction condition is met, if the power fluctuation prohibition condition is met, the ECU 10 sets the state of the DC/DC converter 3 to the operating state.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a control routine for power reception processing. This control routine is repeatedly executed by the ECU 10 at predetermined execution intervals.
  • step S101 the ECU 10 determines whether the power receiving device 2 is receiving power. This determination is performed based on, for example, the positional information of the vehicle 1 and the power feeding area, the power feeding information transmitted from the power feeding device 50 to the vehicle 1, the output of a current sensor or voltage sensor provided in the power receiving device 2, and the like. If it is determined that the power receiving device 2 is not receiving power, this control routine ends. On the other hand, if it is determined that the power receiving device 2 is receiving power, the control routine proceeds to step S102.
  • the ECU 10 determines whether a predetermined condition for reducing received power is met.
  • the received power reduction condition is that the length of the power supply area in which the vehicle 1 is traveling is equal to or greater than a predetermined value.
  • the received power reduction condition is satisfied when the length of the power supply area in which vehicle 1 is running is equal to or greater than a predetermined value, and the length of the power supply area in which vehicle 1 is running is less than the predetermined value. sometimes unsatisfied.
  • the predetermined value is set to, for example, 10 m to 200 m.
  • the positional information of the power feeding area including the length of the power feeding area is stored in the map information of the map database 15, for example.
  • the condition for reducing the received power may be that the SOC of the battery 5 is equal to or higher than a predetermined value.
  • the received power reduction condition is satisfied when the SOC of the battery 5 is greater than or equal to a predetermined value, and is not satisfied when the SOC of the battery 5 is less than the predetermined value.
  • the predetermined value is set to, for example, 50% to 80%, preferably 65%.
  • the SOC of the battery 5 is calculated, for example, by integrating input and output currents of the battery 5 detected by a battery current sensor, or by using a state estimation method such as a Kalman filter.
  • the received power reduction condition may be a condition regarding the amount of power consumed in the vehicle 1.
  • the received power reduction condition includes that the power consumption of the motor 9 is less than or equal to a predetermined value. That is, the received power reduction condition is satisfied when the power consumption of the motor 9 is less than or equal to a predetermined value, and is not satisfied when the power consumption of the motor 9 is greater than the predetermined value.
  • the predetermined value is set to, for example, 2 kW to 4 kW, preferably 3 kW.
  • the power consumption of the motor 9 is calculated based on, for example, the required torque, the power supplied to the motor 9, and the like.
  • the received power reduction condition may include, as a condition regarding the amount of power consumed in the vehicle 1, that the speed of the vehicle 1 is equal to or less than a predetermined value.
  • the received power reduction condition is satisfied when the speed of the vehicle 1 is below a predetermined value, and is not satisfied when the speed of the vehicle 1 is higher than the predetermined value.
  • the predetermined value is set to, for example, 15 km/h to 40 km/h, preferably 20 km/h.
  • the speed of the vehicle 1 is calculated based on the output of a vehicle speed sensor, for example.
  • the received power reduction condition may include, as a condition regarding the amount of power consumed in the vehicle 1, that the power consumption of the air conditioner is below a predetermined value.
  • the received power reduction condition is satisfied when the power consumption of the air conditioner is less than or equal to a predetermined value, and is not satisfied when the power consumption of the air conditioner is greater than the predetermined value.
  • the predetermined value is set to, for example, 0.3 kW to 1 kW, preferably 0.5 kW.
  • the power consumption of the air conditioner is calculated, for example, based on the air conditioner setting information (temperature setting, air volume, etc.) input into the HMI 17 by the occupant of the vehicle 1, the power supplied to the air conditioner, and the like.
  • the received power reduction condition may include, as a condition regarding the amount of power consumed in the vehicle 1, that the outside temperature is within a predetermined range.
  • the received power reduction condition is satisfied when the outside temperature is within the predetermined range, and is not satisfied when the outside temperature is outside the predetermined range.
  • the predetermined range is set to, for example, 5°C to 20°C, 10°C to 20°C, etc.
  • the outside temperature is calculated based on the output of an outside temperature sensor, or acquired based on weather information transmitted to the vehicle 1 from the outside of the vehicle 1, for example.
  • the conditions regarding the amount of power consumed in the vehicle 1 may be used as the conditions regarding the amount of power consumed in the vehicle 1. If the conditions regarding the amount of power consumed in the vehicle 1 include multiple conditions, the received power reduction condition is satisfied when all of the multiple conditions are met, and at least one of the multiple conditions is satisfied. If not, the received power reduction condition is not satisfied.
  • step S102 If it is determined in step S102 that the received power reduction condition is satisfied, the control routine proceeds to step S103.
  • step S103 the ECU 10 determines whether power is being supplied to the battery 5 from the power receiving device 2 via the DC/DC converter 3. This determination is made based on, for example, the state of the relay 4, the output of the battery current sensor, and the like. If it is determined in step S103 that power is being supplied to the battery 5, the control routine proceeds to step S104.
  • step S104 the ECU 10 determines whether the power fluctuation prohibition condition is satisfied.
  • the power fluctuation prohibition condition includes, for example, that the temperature of the battery 5 is outside a predetermined range.
  • the power fluctuation prohibition condition is satisfied when the temperature of the battery 5 is outside the predetermined range, and is not satisfied when the temperature of the battery 5 is within the predetermined range.
  • the predetermined range is set, for example, to 0°C to 45°C.
  • the temperature of the battery 5 is calculated based on the output of a battery temperature sensor, for example.
  • the power fluctuation prohibition condition may include that the electric power that can be charged to the battery 5 and the electric power that can be discharged from the battery 5 are equal to or less than a predetermined value.
  • the power fluctuation prohibition condition is satisfied when the power that can be charged to the battery 5 and the power that can be discharged from the battery 5 are below a predetermined value, and the power that can be charged to the battery 5 and the power that can be discharged from the battery 5 are satisfied. is not satisfied when at least one of them is larger than a predetermined value.
  • the predetermined value is set to, for example, 2 kW to 4 kW, preferably 3 kW.
  • the power that can be charged to the battery 5 is calculated as the absolute value of the allowable charging power Win, and is calculated based on, for example, the SOC of the battery 5, the temperature of the battery 5, and the like.
  • the power that can be discharged from the battery 5 is calculated as the allowable discharge power Wout, and is calculated based on, for example, the SOC of the battery 5, the temperature of the battery 5, and the like.
  • step S104 If it is determined in step S104 that the power fluctuation prohibition condition is not satisfied, the control routine proceeds to step S105. Further, if it is determined in step S103 that power is not being supplied to the battery 5, the present control routine skips step S104 and proceeds to step S105.
  • step S105 the ECU 10 sets the state of the DC/DC converter 3 to a non-operating state. That is, the ECU 10 maintains the switching element 31 of the DC/DC converter 3 in the on state. After step S105, this control routine ends.
  • step S106 the ECU 10 sets the state of the DC/DC converter 3 to the operating state. That is, the ECU 10 switches the switching element 31 of the DC/DC converter 3 between the on state and the off state according to the set value of the duty ratio. After step S106, this control routine ends.
  • the vehicle 1 may be a hybrid vehicle (HEV) or a plug-in hybrid vehicle (PHEV) that includes an internal combustion engine and a motor as a driving power source.
  • HEV hybrid vehicle
  • PHEV plug-in hybrid vehicle
  • steps S103 and S104 may be omitted.

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Abstract

車両（１）は、バッテリ（５）と、電気負荷（７、９）と、道路に設けられた送電コイル（６４）から電力を受電する受電コイル（２２）を有する受電装置（２）と、スイッチング素子（３１）を用いて、受電装置から出力される直流電力の電圧値を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ（３）と、ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置（１０）とを備える。制御装置は、所定条件に基づいて、受電装置からＤＣ／ＤＣコンバータを介してバッテリ及び電気負荷の少なくとも一方に電力が供給されるときのＤＣ／ＤＣコンバータの状態を、スイッチング素子がオン状態に維持される非作動状態と、スイッチング素子がオン状態とオフ状態との間で切り替えられる作動状態との間で切り替える。

Description

車両、車両の制御装置及び車両制御方法
　本発明は、車両、車両の制御装置及び車両制御方法に関する。
　従来、磁界共鳴方式のような伝送方式を用いて非接触で電力を伝送する技術が知られている（例えば特開２０１３－１９１９１３号公報）。斯かる技術では、非接触給電によって受電コイルにおいて発生した交流電力が直流電力に変換され、ＤＣ／ＤＣコンバータによって直流電力の電圧値が変換される。
　斯かる技術が車両の非接触給電に適用される場合には、車両に設けられた受電コイルが受電した電力がＤＣ／ＤＣコンバータを介してバッテリ等に供給されることになる。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータによって電力量を調整することができ、車両への安定した電力供給が可能となる。
　しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータを介して電力が供給されるときにスイッチング動作による電圧変換が常に実施されると、車両において、スイッチング動作に起因する電力損失が生じる。
　そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、車両への非接触給電が実施される場合に、給電により必要な電力を確保しつつ、車両における電力損失を抑制することにある。
　本開示の要旨は以下のとおりである。
　（１）バッテリと、電気負荷と、道路に設けられた送電コイルから電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、スイッチング素子を用いて、前記受電装置から出力される直流電力の電圧値を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、所定条件に基づいて、前記受電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記バッテリ及び前記電気負荷の少なくとも一方に電力が供給されるときの該ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を、前記スイッチング素子がオン状態に維持される非作動状態と、該スイッチング素子がオン状態とオフ状態との間で切り替えられる作動状態との間で切り替える、車両。
　（２）前記制御装置は、所定の受電電力減少条件が満たされているときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記非作動状態に設定する、上記（１）に記載の車両。
　（３）前記受電電力減少条件は、当該車両が走行している給電エリアの長さが所定値以上であることである、上記（２）に記載の車両。
　（４）前記受電電力減少条件は、前記バッテリのＳＯＣが所定値以上であることである、上記（２）に記載の車両。
　（５）前記受電電力減少条件は、当該車両において消費される電力量に関する条件である、上記（２）に記載の車両。
　（６）前記電気負荷はモータを含み、前記受電電力減少条件は、前記モータの消費電力が所定値以下であることを含む、上記（５）に記載の車両。
　（７）前記受電電力減少条件は、当該車両の速度が所定値以下であることを含む、上記（５）又は（６）に記載の車両。
　（８）前記電気負荷はエアコンを含み、前記受電電力減少条件は、前記エアコンの消費電力が所定値以下であることを含む、上記（５）から（７）のいずれか１つに記載の車両。
　（９）前記電気負荷はエアコンを含み、前記受電電力減少条件は、外気温が所定範囲内であることを含む、上記（５）から（８）のいずれか１つに記載の車両。
　（１０）前記制御装置は、前記受電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記バッテリに電力が供給されているときに所定の電力変動禁止条件が満たされている場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記作動状態に設定する、上記（１）から（９）のいずれか１つに記載の車両。
　（１１）前記電力変動禁止条件は、前記バッテリの温度が所定範囲外であることを含む、上記（１０）に記載の車両。
　（１２）前記電力変動禁止条件は、前記バッテリに充電可能な電力及び該バッテリから放電可能な電力が所定値以下であることを含む、上記（１０）又は（１１）に記載の車両。
　（１３）バッテリと、電気負荷と、道路に設けられた送電コイルから電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、スイッチング素子を用いて、前記受電装置から出力される直流電力の電圧値を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える車両を制御する、車両の制御装置であって、所定条件に基づいて、前記受電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記バッテリ及び前記電気負荷の少なくとも一方に電力が供給されるときの該ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を、前記スイッチング素子がオン状態に維持される非作動状態と、該スイッチング素子がオン状態とオフ状態との間で切り替えられる作動状態との間で切り替える、車両の制御装置。
　（１４）バッテリと、電気負荷と、道路に設けられた送電コイルから電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、スイッチング素子を用いて、前記受電装置から出力される直流電力の電圧値を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える車両を制御する車両制御方法であって、所定条件に基づいて、前記受電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記バッテリ及び前記電気負荷の少なくとも一方に電力が供給されるときの該ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を、前記スイッチング素子がオン状態に維持される非作動状態と、該スイッチング素子がオン状態とオフ状態との間で切り替えられる作動状態との間で切り替えることを含む、車両制御方法。
　本発明によれば、車両への非接触給電が実施される場合に、給電により必要な電力を確保しつつ、車両における電力損失を抑制することができる。
図１は、非接触給電システムの構成を概略的に示す図である。 図２は、車両における電力の供給経路を概略的に示す図である。 図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成の一例を示す図である。 図４は、車両のＥＣＵ及びＥＣＵに接続された機器の概略的な構成図である。 図５は、給電装置の送電コイルが設置された給電エリアの一例を示す図である。 図６は、受電処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
　最初に、給電装置を用いて車両に非接触で電力を供給するための構成について説明する。図１は、非接触給電システム１００の構成を概略的に示す図である。非接触給電システム１００は、給電装置５０及び車両１を備え、給電装置５０と車両１との間の非接触給電を行う。特に、本実施形態では、非接触給電システム１００は、車両１が走行しているときに、磁界共振結合（磁界共鳴）によって給電装置５０から車両１への非接触給電を行う。すなわち、非接触給電システム１００は磁界を媒体として給電装置５０から車両１へ電力を伝送する。なお、非接触給電は、非接触電力伝送、ワイヤレス電力伝送又はワイヤレス給電とも称される。
　給電装置５０は車両１への非接触給電を行うように構成される。具体的には、図１に示されるように、給電装置５０は、電源５１、コントローラ５２、通信装置５３及び送電装置６０を備える。本実施形態では、給電装置５０は、車両１が走行する道路（車線）に設けられ、例えば地中（路面の下）に埋め込まれる。なお、給電装置５０の少なくとも一部（例えば、電源５１、コントローラ５２及び通信装置５３）は路面の上に配置されてもよい。
　電源５１は、送電装置６０の電力源であり、送電装置６０に電力を供給する。電源５１は、例えば、単相交流電力を供給する商用交流電源である。なお、電源５１は、三相交流電力を供給する交流電源等であってもよい。
　送電装置６０は、車両１に電力を送電するための交流磁界を発生させるように構成される。本実施形態では、送電装置６０は、送電側整流回路６１、インバータ６２及び送電側共振回路６３を備える。送電装置６０では、送電側整流回路６１及びインバータ６２を介して送電側共振回路６３に適切な交流電力（高周波電力）が供給される。
　送電側整流回路６１は電源５１及びインバータ６２に電気的に接続される。送電側整流回路６１は、電源５１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、直流電力をインバータ６２に供給する。送電側整流回路６１は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。
　インバータ６２は送電側整流回路６１及び送電側共振回路６３に電気的に接続される。インバータ６２は、送電側整流回路６１から供給された直流電力を、電源５１の交流電力よりも高い周波数の交流電力（高周波電力）に変換し、高周波電力を送電側共振回路６３に供給する。
　送電側共振回路６３は、送電コイル６４及び送電側コンデンサ６５から構成される共振器を有する。送電コイル６４及び送電側コンデンサ６５の各種パラメータ（送電コイル６４の外径及び内径、送電コイル６４の巻数、送電側コンデンサ６５の静電容量等）は、送電側共振回路６３の共振周波数が所定の設定値になるように定められる。所定の設定値は、例えば１０ｋＨｚ～１００ＧＨｚであり、好ましくは、車両の非接触給電用の周波数帯域としてＳＡＥ　ＴＩＲ　Ｊ２９５４規格によって定められた８５ｋＨｚである。
　送電側共振回路６３は、送電コイル６４の中心が車線の中央に位置するように、車両１が走行する車線の中央に配置される。インバータ６２から供給された高周波電力が送電側共振回路６３に印加されると、送電側共振回路６３は、車両１に電力を送電するための交流磁界を発生させる。なお、電源５１は燃料電池又は太陽電池のような直流電源であってもよく、この場合に送電側整流回路６１が省略されてもよい。また、インバータ６２と送電側共振回路６３との間に、インバータ６２から発生する高調波ノイズを抑制するフィルタ回路が設けられてもよい。
　コントローラ５２は、例えば汎用コンピュータであり、給電装置５０の各種制御を行う。例えば、コントローラ５２は、送電装置６０のインバータ６２に電気的に接続され、送電装置６０による送電を制御すべくインバータ６２を制御する。
　通信装置５３は、給電装置５０と給電装置５０の外部との通信を可能とする機器である。例えば、通信装置５３は、近距離無線通信を行うための近距離無線通信モジュール（例えば、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）アンテナ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール等）と、広域無線通信を行うための広域無線通信モジュールとを含む。通信装置５３はコントローラ５２に電気的に接続され、コントローラ５２は通信装置５３を用いて車両１と通信する。
　一方、車両１は、受電装置２を備え、給電装置５０によって非接触で給電されるように構成される。本実施形態では、受電装置２は受電側共振回路２１及び受電側整流回路２４を有する。
　受電側共振回路２１は、路面との距離が小さくなるように車両１の底部に配置される。本実施形態では、受電側共振回路２１は、車幅方向において車両１の中央に配置され、車両１の前後方向において前輪と後輪との間に配置される。
　受電側共振回路２１は、送電側共振回路６３と同様の構成を有し、受電コイル２２及び受電側コンデンサ２３から構成される共振器を有する。受電コイル２２及び受電側コンデンサ２３の各種パラメータ（受電コイル２２の外径及び内径、受電コイル２２の巻数、受電側コンデンサ２３の静電容量等）は、受電側共振回路２１の共振周波数が送電側共振回路６３の共振周波数と一致するように定められる。なお、受電側共振回路２１の共振周波数と送電側共振回路６３の共振周波数とのずれ量が小さければ、例えば受電側共振回路２１の共振周波数が送電側共振回路６３の共振周波数の±２０％の範囲内であれば、受電側共振回路２１の共振周波数は送電側共振回路６３の共振周波数と必ずしも一致している必要はない。
　図１に示されるように受電側共振回路２１の受電コイル２２が送電側共振回路６３の送電コイル６４と対向しているときに、送電コイル６４から交流磁界が放射されると、交流磁界の振動が、送電側共振回路６３と同一の共振周波数で共鳴する受電側共振回路２１に伝達する。この結果、電磁誘導によって受電側共振回路２１の受電コイル２２に誘導電流が流れ、誘導電流によって電力が発生する。すなわち、受電コイル２２は、道路に設けられた送電コイル６４から電力を受電する。
　受電側整流回路２４は受電側共振回路２１に電気的に接続される。受電側整流回路２４は、受電側共振回路２１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換する。受電側整流回路２４は例えばＡＣ／ＤＣコンバータである。なお、受電側共振回路２１と受電側整流回路２４との間に、交流電力のノイズを除去するフィルタ回路が設けられてもよい。
　図２は、車両１における電力の供給経路を概略的に示す図である。図２に示されるように、車両１は、受電装置２に加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、リレー４、バッテリ５、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６、車載装置７、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）８及びモータ９を備える。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、上述した受電装置２、具体的には受電装置２の受電側整流回路２４に電気的に接続される。図３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の構成の一例を示す図である。図３に示されるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、スイッチング素子３１、ダイオード３２、チョークコイル３３及びコンデンサ３４を有する。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、スイッチング素子３１を用いて、受電装置２から出力される直流電力の電圧値を変換する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、スイッチング素子３１をオン状態とオフ状態との間で切り替え、オフ状態に対するオン状態の時間の比率（デューティ比）を制御して所望の値の電圧を出力する。図３には、降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（バックコンバータ）が示されており、この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は入力電力を降圧させる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ３は昇圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（ブーストコンバータ）又は昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（バックブーストコンバータ）であってもよい。
　リレー４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３とバッテリ５との間に配置され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３とバッテリ５との間の電気的な接続を制御する。リレー４が接続されているとき、すなわちリレー４が閉成状態にあるときには、受電装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してバッテリ５に電力が供給される。一方、リレー４が遮断されているとき、すなわちリレー４が開放状態にあるときには、受電装置２からバッテリ５への電力供給が遮断される。
　バッテリ５は、車両１において消費される電力を蓄える。バッテリ５は、充電可能な二次電池であり、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等である。受電装置２からバッテリ５に電力が供給されると、バッテリ５が充電され、バッテリ５の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）が回復する。また、バッテリ５は、車両１に設けられた充電ポートを介して給電装置５０以外の外部電源によっても充電可能である。
　サブＤＣ／ＤＣコンバータ６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３及びバッテリ５に電気的に接続され、受電装置２及びバッテリ５の少なくとも一方から電力が供給される。サブＤＣ／ＤＣコンバータ６は、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６に入力された入力電圧を降圧し、降圧した電圧を車載装置７に供給する。
　車載装置７は、車両１において電力を消費する部品であり、例えば、エアコン、補機（オイルネータ、ウォータポンプ、オイルポンプ等）、照明機器、オーディオ機器等を含む。
　ＰＣＵ８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３及びバッテリ５に電気的に接続され、受電装置２及びバッテリ５の少なくとも一方から電力が供給される。ＰＣＵ８はインバータ及び昇圧コンバータを有する。インバータは、ＰＣＵ８に入力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力をモータ９に供給する。また、インバータは、モータ９によって発電された交流電力（回生電力）を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ５に供給する。昇圧コンバータは、回生電力をバッテリ５に供給するときに直流電圧を昇圧する。なお、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６及びＰＣＵ８は一体的に構成されていてもよい。
　モータ９は、電気モータ（例えば交流同期モータ）であり、電力を動力源として駆動される。モータ９の出力は減速機及び車軸を介して車輪に伝達される。本実施形態では、車両１は、内燃機関を搭載していない電気自動車（ＢＥＶ）であり、モータ９が走行用の動力を出力する。
　図２に示されるように、本実施形態では、車両１は電気負荷として車載装置７及びモータ９を備える。受電装置２により受電された電力はリレー４の開閉状態等に応じてＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してバッテリ５及び電気負荷の少なくとも一方に供給される。
　図４は、車両１のＥＣＵ１０及びＥＣＵ１０に接続された機器の概略的な構成図である。車両１は、車両１の制御装置として、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）１０を備える。ＥＣＵ１０は車両１の各種制御を実行する。
　図４に示されるように、ＥＣＵ１０は、通信インターフェース１１、メモリ１２及びプロセッサ１３を有する。通信インターフェース１１、メモリ１２及びプロセッサ１３は信号線を介して互いに接続されている。
　通信インターフェース１１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ネットワークにＥＣＵ１０を接続するためのインターフェース回路を有する。
　メモリ１２は、例えば、揮発性の半導体メモリ（例えばＲＡＭ）及び不揮発性の半導体メモリ（例えばＲＯＭ）を有する。メモリ１２は、プロセッサ１３において実行されるプログラム、プロセッサ１３によって各種処理が実行されるときに使用される各種データ等を記憶する。
　プロセッサ１３は、一つ又は複数のＣＰＵ(Central Processing Unit)及びその周辺回路を有し、各種処理を実行する。なお、プロセッサ１３は、論理演算ユニット又は数値演算ユニットのような演算回路を更に有していてもよい。
　図４に示されるように、上述したＤＣ／ＤＣコンバータ３、リレー４、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６及びＰＣＵ８はＥＣＵ１０に電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３、リレー４、サブＤＣ／ＤＣコンバータ６及びＰＣＵ８の各々を制御し、車両１における電力供給を制御する。
　また、車両１は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機１４、地図データベース１５、センサ１６、ＨＭＩ（Human Machine Interface）１７及び通信装置１８を備え、これらはＥＣＵ１０に電気的に接続される。
　ＧＮＳＳ受信機１４は、複数（例えば３つ以上）の測位衛星から得られる測位情報に基づいて、車両１の現在位置（例えば車両１の緯度及び経度）を検出する。具体的には、ＧＮＳＳ受信機１４は、複数の測位衛星を捕捉し、測位衛星から発信された電波を受信する。そして、ＧＮＳＳ受信機１４は、電波の発信時刻と受信時刻との差に基づいて測位衛星までの距離を算出し、測位衛星までの距離及び測位衛星の位置（軌道情報）に基づいて車両１の現在位置を検出する。ＧＮＳＳ受信機１４の出力、すなわちＧＮＳＳ受信機１４によって検出された車両１の現在位置はＥＣＵ１０に送信される。
　地図データベース１５は地図情報を記憶している。地図情報には、後述する給電エリアの位置情報等が含まれる。ＥＣＵ１０は地図データベース１５から地図情報を取得する。なお、地図データベースが車両１の外部（例えばサーバ等）に設けられ、ＥＣＵ１０は車両１の外部から地図情報を取得してもよい。
　センサ１６は車両１又は車両１の周囲の状態を検出する。本実施形態では、センサ１６は、車両１の速度を検出する車速センサ、外気温を検出する外気温センサ、バッテリ５の温度を検出するバッテリ温度センサ、バッテリ５の入出力電流を検出するバッテリ電流センサ等を含む。センサ１６の出力、すなわちセンサ１６によって検出された車両１又は車両１の周囲の状態はＥＣＵ１０に送信される。
　ＨＭＩ１７は車両１と車両１の乗員（例えばドライバ）との間で情報の入出力を行う。ＨＭＩ１７は、例えば、情報を表示するディスプレイ、音を発生させるスピーカー、乗員が入力操作を行うための操作ボタン、操作スイッチ又はタッチスクリーン、乗員の音声を受信するマイクロフォン等を含む。ＥＣＵ１０の出力はＨＭＩ１７を介して乗員に伝達され、乗員からの入力はＨＭＩ１７を介してＥＣＵ１０に送信される。ＨＭＩ１７は、入力装置、出力装置又は入出力装置の一例である。
　通信装置１８は、車両１と車両１の外部との通信を可能とする機器である。例えば、通信装置１８は、近距離無線通信を行うための近距離無線通信モジュール（例えば、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）車載器、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール等）と、広域無線通信を行うための広域無線通信モジュール（例えばデータ通信モジュール（ＤＣＭ：Data communication module））とを含む。ＥＣＵ１０は通信装置１８を用いて給電装置５０と通信する。
　図５は、給電装置５０の送電コイル６４が設置された給電エリアの一例を示す図である。図５の例では、３つの送電コイル６４が道路の同一車線上に車両１の進行方向に沿って離間して配置されている。複数の送電コイル６４が連続的に設置された車線上の範囲が給電エリアに相当する。
　例えば、ＥＣＵ１０は、車両１が給電エリアに接近したときに、通信装置１８を用いて、車両１への給電を要求する給電要求信号を給電装置５０に対して発信する。給電装置５０のコントローラ５２は、車両１から給電要求信号を受信すると、送電装置６０によって送電用の交流磁界を発生させる。すなわち、コントローラ５２は、車両１から給電要求信号を受信すると、給電装置５０から車両１への非接触給電を開始する。
　送電装置６０の送電コイル６４から受電装置２の受電コイル２２に電力が送電されるとき、車両１に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ３のスイッチング動作によって電力量が調整される。このことによって、給電装置５０から車両１への安定した電力供給が可能となり、ひいては車両１への必要な給電量を確保することができる。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータ３を介して電力が供給されるときにスイッチング動作による電圧変換が常に実施されると、車両１において、スイッチング動作に起因する電力損失が生じる。
　そこで、本実施形態では、ＥＣＵ１０は、所定条件に基づいて、受電装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してバッテリ５及び電気負荷の少なくとも一方に電力が供給されるときのＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を非作動状態と作動状態との間で切り替える。ＤＣ／ＤＣコンバータ３の非作動状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３のスイッチング素子３１がオン状態に維持され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３による電圧値の変換が行われない。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の作動状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３のスイッチング素子３１がオン状態とオフ状態との間で切り替えられ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３による電圧値の変換（降圧又は昇圧）が行われる。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ３の非作動状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３のスイッチング動作が停止されるため、スイッチング動作に起因する電力損失が生じない。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の作動状態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３のスイッチング動作によって電力量を調整することで、給電装置５０の送電コイル６４から車両１の受電コイル２２に安定的に電力を供給することができる。したがって、所定条件に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を非作動状態と作動状態との間で切り替えることによって、給電により必要な電力を確保しつつ、車両１における電力損失を抑制することができる。
　例えば、所定条件は受電電力減少条件を含む。受電電力減少条件は、車両１の受電コイル２２により受電される電力量の減少が許容される条件であり、電力量の減少が許容されるときに満たされる。ＥＣＵ１０は、受電電力減少条件が満たされているときにはＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を非作動状態に設定し、受電電力減少条件が満たされていないときにはＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を作動状態に設定する。受電電力減少条件に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を設定することによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の非作動状態における受電電力の減少により車両１において電力が不足することを抑制することができる。
　また、所定条件は電力変動禁止条件を含む。電力変動禁止条件は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３からバッテリ５に供給される電力量の変動が禁止される条件であり、電力量の変動が禁止されるときに満たされる。この場合、ＥＣＵ１０は、受電装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してバッテリ５に電力が供給されているときに電力変動禁止条件が満たされている場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を作動状態に設定する。すなわち、ＥＣＵ１０は、受電電力減少条件が満たされていたとしても、電力変動禁止条件が満たされている場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を作動状態に設定する。電力変動禁止条件に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を設定することによって、電力変動によるバッテリ５の劣化等を抑制することができる。
　以下、図６のフローチャートを参照して、上述した制御のフローについて説明する。図６は、受電処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはＥＣＵ１０によって所定の実行間隔で繰り返し実行される。
　最初に、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ１０は、受電装置２が電力を受電しているか否かを判定する。この判定は、例えば、車両１及び給電エリアの位置情報、給電装置５０から車両１に送信される給電情報、受電装置２に設けられた電流センサ又は電圧センサの出力等に基づいて行われる。受電装置２が電力を受電していないと判定された場合、本制御ルーチンは終了する。一方、受電装置２が電力を受電していると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０２に進む。
　ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０は、所定の受電電力減少条件が満たされているか否かを判定する。給電エリアの長さが長いときには、車両１への給電時間を確保できるため、単位時間当たりに車両１に供給される電力量の減少が許容される。このため、例えば、受電電力減少条件は、車両１が走行している給電エリアの長さが所定値以上であることである。この場合、受電電力減少条件は、車両１が走行している給電エリアの長さが所定値以上であるときに満たされ、車両１が走行している給電エリアの長さが所定値未満であるときには満たされない。所定値は例えば１０ｍ～２００ｍに設定される。給電エリアの長さを含む給電エリアの位置情報は、例えば地図データベース１５の地図情報に記憶されている。
　また、バッテリ５のＳＯＣが不足していないときには、車両１への給電量を多くする必要性は低い。このため、受電電力減少条件は、バッテリ５のＳＯＣが所定値以上であることであってもよい。この場合、受電電力減少条件は、バッテリ５のＳＯＣが所定値以上であるときに満たされ、バッテリ５のＳＯＣが所定値未満であるときには満たされない。所定値は、例えば５０％～８０％、好ましくは６５％に設定される。バッテリ５のＳＯＣは、例えば、バッテリ電流センサによって検出されたバッテリ５の入出力電流を積算することによって算出され又はカルマンフィルタのような状態推定法を用いて算出される。
　また、受電電力減少条件は、車両１において消費される電力量に関する条件であってもよい。この場合、例えば、受電電力減少条件は、モータ９の消費電力が所定値以下であることを含む。すなわち、受電電力減少条件は、モータ９の消費電力が所定値以下であるときに満たされ、モータ９の消費電力が所定値よりも大きいときには満たされない。所定値は、例えば２ｋＷ～４ｋＷ、好ましくは３ｋＷに設定される。モータ９の消費電力は、例えば、要求トルク、モータ９への供給電力等に基づいて算出される。
　また、基本的に、車両１の速度が高いほど、車両１において消費される電力量は多くなる。このため、受電電力減少条件は、車両１において消費される電力量に関する条件として、車両１の速度が所定値以下であることを含んでいてもよい。この場合、受電電力減少条件は、車両１の速度が所定値以下であるときに満たされ、車両１の速度が所定値よりも高いときには満たされない。所定値は、例えば１５ｋｍ／ｈ～４０ｋｍ／ｈ、好ましくは２０ｋｍ／ｈに設定される。車両１の速度は例えば車速センサの出力に基づいて算出される。
　また、受電電力減少条件は、車両１において消費される電力量に関する条件として、エアコンの消費電力が所定値以下であることを含んでいてもよい。この場合、受電電力減少条件は、エアコンの消費電力が所定値以下であるときに満たされ、エアコンの消費電力が所定値よりも大きいときには満たされない。所定値は、例えば０．３ｋＷ～１ｋＷ、好ましくは０．５ｋＷに設定される。エアコンの消費電力は、例えば、車両１の乗員によってＨＭＩ１７に入力されたエアコンの設定情報（設定温度、風量等）、エアコンへの供給電力等に基づいて算出される。
　また、外気温が車両１の乗員にとって快適な温度であるときには、エアコンが作動される可能性は低い。このため、受電電力減少条件は、車両１において消費される電力量に関する条件として、外気温が所定範囲内であることを含んでいてもよい。この場合、受電電力減少条件は、外気温が所定範囲内であるときに満たされ、外気温が所定範囲外であるときには満たされない。所定範囲は例えば、５℃～２０℃、１０℃～２０℃等に設定される。外気温は、例えば、外気温センサの出力に基づいて算出され、又は車両１の外部から車両１に送信される気象情報に基づいて取得される。
　なお、車両１において消費される電力量に関する条件として、上述した条件の全部又は一部が用いられてもよい。車両１において消費される電力量に関する条件が複数の条件を含む場合には、複数の条件の全てが満たされたときには受電電力減少条件が満たされ、複数の条件のうちの少なくとも一つの条件が満たされないときには受電電力減少条件が満たされない。
　ステップＳ１０２において受電電力減少条件が満たされていると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０は、受電装置２からＤＣ／ＤＣコンバータ３を介してバッテリ５に電力が供給されているか否かを判定する。この判定は、例えば、リレー４の状態、バッテリ電流センサの出力等に基づいて行われる。ステップＳ１０３においてバッテリ５に電力が供給されていると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４に進む。
　ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０は、電力変動禁止条件が満たされているか否かを判定する。バッテリ５の温度が適正な温度から外れているときには、バッテリ５に供給される電力の変動によりバッテリ５の劣化が促進されるおそれがある。このため、電力変動禁止条件は、例えば、バッテリ５の温度が所定範囲外であることを含む。この場合、電力変動禁止条件は、バッテリ５の温度が所定範囲外であるときに満たされ、バッテリ５の温度が所定範囲内であるときには満たされない。所定範囲は例えば０℃～４５℃に設定される。バッテリ５の温度は例えばバッテリ温度センサの出力に基づいて算出される。
　また、電力変動禁止条件は、バッテリ５に充電可能な電力及びバッテリ５から放電可能な電力が所定値以下であることを含んでいてもよい。この場合、電力変動禁止条件は、バッテリ５に充電可能な電力及びバッテリ５から放電可能な電力が所定値以下であるときに満たされ、バッテリ５に充電可能な電力及びバッテリ５から放電可能な電力の少なくとも一方が所定値よりも大きいときには満たされない。所定値は、例えば２ｋＷ～４ｋＷ、好ましくは３ｋＷに設定される。バッテリ５に充電可能な電力は、許容充電電力Ｗｉｎの絶対値として算出され、例えば、バッテリ５のＳＯＣ、バッテリ５の温度等に基づいて算出される。バッテリ５から放電可能な電力は、許容放電電力Ｗｏｕｔとして算出され、例えば、バッテリ５のＳＯＣ、バッテリ５の温度等に基づいて算出される。
　ステップＳ１０４において電力変動禁止条件が満たされていないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０５に進む。また、ステップＳ１０３においてバッテリ５に電力が供給されていないと判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０４をスキップしてステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０はＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を非作動状態に設定する。すなわち、ＥＣＵ１０はＤＣ／ＤＣコンバータ３のスイッチング素子３１をオン状態に維持する。ステップＳ１０５の後、本制御ルーチンは終了する。
　一方、ステップＳ１０２において受電電力減少条件が満たされていないと判定された場合、又はステップＳ１０４において電力変動禁止条件が満たされていると判定された場合、本制御ルーチンはステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０はＤＣ／ＤＣコンバータ３の状態を作動状態に設定する。すなわち、ＥＣＵ１０は、デューティ比の設定値に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ３のスイッチング素子３１をオン状態とオフ状態との間で切り替える。ステップＳ１０６の後、本制御ルーチンは終了する。
　以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、車両１は、走行用の動力源として内燃機関及びモータを備えたハイブリッド車両（ＨＥＶ）又はプラグインハイブリッド車両（ＰＨＥＶ）であってもよい。
　また、図６の受電処理の制御ルーチンにおいて、ステップＳ１０３及びＳ１０４が省略されてもよい。
　１　　車両
　２　　受電装置
　２２　　受電コイル
　３　　ＤＣ／ＤＣコンバータ
　３１　　スイッチング素子
　５　　バッテリ
　７　　車載装置
　９　　モータ
　１０　　電子制御ユニット（ＥＣＵ）
　５０　　給電装置
　６０　　送電装置
　６４　　送電コイル

Claims (14)

  1. 　バッテリと、
    　電気負荷と、
    　道路に設けられた送電コイルから電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、
    　スイッチング素子を用いて、前記受電装置から出力される直流電力の電圧値を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    　前記ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置と
    を備え、
    　前記制御装置は、所定条件に基づいて、前記受電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記バッテリ及び前記電気負荷の少なくとも一方に電力が供給されるときの該ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を、前記スイッチング素子がオン状態に維持される非作動状態と、該スイッチング素子がオン状態とオフ状態との間で切り替えられる作動状態との間で切り替える、車両。
  2. 　前記制御装置は、所定の受電電力減少条件が満たされているときには、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記非作動状態に設定する、請求項１に記載の車両。
  3. 　前記受電電力減少条件は、当該車両が走行している給電エリアの長さが所定値以上であることである、請求項２に記載の車両。
  4. 　前記受電電力減少条件は、前記バッテリのＳＯＣが所定値以上であることである、請求項２に記載の車両。
  5. 　前記受電電力減少条件は、当該車両において消費される電力量に関する条件である、請求項２に記載の車両。
  6. 　前記電気負荷はモータを含み、
    　前記受電電力減少条件は、前記モータの消費電力が所定値以下であることを含む、請求項５に記載の車両。
  7. 　前記受電電力減少条件は、当該車両の速度が所定値以下であることを含む、請求項５に記載の車両。
  8. 　前記電気負荷はエアコンを含み、
    　前記受電電力減少条件は、前記エアコンの消費電力が所定値以下であることを含む、請求項５に記載の車両。
  9. 　前記電気負荷はエアコンを含み、
    　前記受電電力減少条件は、外気温が所定範囲内であることを含む、請求項５に記載の車両。
  10. 　前記制御装置は、前記受電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記バッテリに電力が供給されているときに所定の電力変動禁止条件が満たされている場合には、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を前記作動状態に設定する、請求項１から９のいずれか１項に記載の車両。
  11. 　前記電力変動禁止条件は、前記バッテリの温度が所定範囲外であることを含む、請求項１０に記載の車両。
  12. 　前記電力変動禁止条件は、前記バッテリに充電可能な電力及び該バッテリから放電可能な電力が所定値以下であることを含む、請求項１０に記載の車両。
  13. 　バッテリと、電気負荷と、道路に設けられた送電コイルから電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、スイッチング素子を用いて、前記受電装置から出力される直流電力の電圧値を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える車両を制御する、車両の制御装置であって、
    　所定条件に基づいて、前記受電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記バッテリ及び前記電気負荷の少なくとも一方に電力が供給されるときの該ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を、前記スイッチング素子がオン状態に維持される非作動状態と、該スイッチング素子がオン状態とオフ状態との間で切り替えられる作動状態との間で切り替える、車両の制御装置。
  14. 　バッテリと、電気負荷と、道路に設けられた送電コイルから電力を受電する受電コイルを有する受電装置と、スイッチング素子を用いて、前記受電装置から出力される直流電力の電圧値を変換するＤＣ／ＤＣコンバータとを備える車両を制御する車両制御方法であって、
    　所定条件に基づいて、前記受電装置から前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記バッテリ及び前記電気負荷の少なくとも一方に電力が供給されるときの該ＤＣ／ＤＣコンバータの状態を、前記スイッチング素子がオン状態に維持される非作動状態と、該スイッチング素子がオン状態とオフ状態との間で切り替えられる作動状態との間で切り替えることを含む、車両制御方法。
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