JP2016067149A - 非接触送受電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】充電リレーのオフ故障をより適切に検出してユーザに認識させる。
【解決手段】車両ECUは、送電ECUとの通信が正常なときに(S170)、充電用リレーにオン指令を出力し(S210)、送電用共振回路に電力が供給されているときの送電用共振回路の端子間電圧Vtrと充電回路の入力側(充電用リレーより充電回路側)の端子間電圧Vre2との電圧差ΔV2を閾値ΔVref2と比較し(S220〜S240)、電圧差ΔV2を閾値ΔVref2以下のときには、充電用リレーが正常であると判定し(S250)、電圧差ΔV2が閾値ΔVref2より大きいときには、充電用リレーがオフ故障していると判定してその旨をディスプレイに表示出力する。
【選択図】図3
【解決手段】車両ECUは、送電ECUとの通信が正常なときに(S170)、充電用リレーにオン指令を出力し(S210)、送電用共振回路に電力が供給されているときの送電用共振回路の端子間電圧Vtrと充電回路の入力側(充電用リレーより充電回路側)の端子間電圧Vre2との電圧差ΔV2を閾値ΔVref2と比較し(S220〜S240)、電圧差ΔV2を閾値ΔVref2以下のときには、充電用リレーが正常であると判定し(S250)、電圧差ΔV2が閾値ΔVref2より大きいときには、充電用リレーがオフ故障していると判定してその旨をディスプレイに表示出力する。
【選択図】図3
Description
本発明は、非接触送受電システムに関し、詳しくは、送電装置と、バッテリと送電装置から非接触で受電してバッテリを充電可能な受電装置とを有する車両と、を備える非接触送受電システムに関する。
従来、この種の非接触送受電システムとしては、送電装置から車両に非接触で電力を供給するシステムにおいて、車両が、送電装置から非接触で受電する受電部と、蓄電装置と、受電部により受信した交流電力を直流電力に変換して蓄電装置に供給する整流器と、整流器と蓄電装置との間に介在する充電リレーとを備え、送電装置が、電源部と、電源部からの電力を受電部に非接触で供給する送電部とを備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この非接触送受電システムでは、送電装置からの電力により蓄電装置を充電する際には、充電リレーをオンとして、送電装置の送電部から受電部に非接触で供給される電力を整流器により整流して蓄電装置に供給している。
こうした非接触送受電システムでは、充電リレーがオフ故障していると、送電装置からの電力を用いて蓄電装置を充電することができない。このため、充電リレーのオフ故障を検出できるようにすることが要請される。例えば、充電リレーより蓄電装置側に電圧センサを設けてこの電圧センサの検出値が閾値以下のときに充電リレーのオフ故障を判定することが考えられる。しかしながら、この電圧センサの検出値は、充電リレーがオフ故障しているときと、車両と送電装置との一時的な通信途絶などにより送電装置から電力が供給されていないときと、で同様の値となる可能性がある。したがって、これだけでは、充電リレーのオフ故障を適切に判定することができないと考えられる。
本発明の非接触送受電システムは、充電リレーのオフ故障をより適切に検出してユーザに認識させることを主目的とする。
本発明の非接触送受電システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の非接触送受電システムは、送電装置と、バッテリと前記送電装置から非接触で受電して前記バッテリを充電可能な受電装置とを有する車両と、を備える非接触送受電システムである。前記送電装置は、送電用共振回路と、前記送電用共振回路の電圧を検出する第1電圧検出手段と、前記送電用共振回路に電力を供給する電力供給手段とを備える。前記受電装置は、前記送電用共振回路から非接触で受電するための受電用共振回路と、前記受電用共振回路により受電した交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給する充電回路と、前記受電用共振回路と前記バッテリとの接続および接続の解除を行なうリレーと、前記リレーより前記バッテリ側の電圧を検出する第2電圧検出手段と、情報を報知する報知手段と、前記送電装置との通信が正常なときに前記リレーにオン指令を出力し、その後に、前記送電用共振回路に電力が供給されているときの、前記第1電圧検出手段により検出されて前記送電装置から受信した前記送電用共振回路の電圧と前記第2電圧検出手段により検出された前記リレーより前記バッテリ側の電圧との電圧差が閾値以下のときには、前記リレーが正常であると判定し、前記電圧差が前記閾値より大きいときには、前記リレーがオフ故障していると判定してその旨を前記報知手段に報知させる受電用制御手段とを備える。
この本発明の非接触送受電システムでは、受電装置の受電用制御手段は、送電装置との通信が正常なときに、受電用共振回路とバッテリとの接続および接続の解除を行なうリレーにオン指令(受電用共振回路とバッテリとを接続するための指令)を出力し、その後に、送電用共振回路に電力が供給されているときの、第1電圧手段により検出されて送電装置から受信した送電用共振回路の電圧と第2電圧検出手段により検出されたリレーよりバッテリ側の電圧との電圧差が閾値以下のときには、リレーが正常であると判定し、その電圧差が閾値より大きいときには、リレーがオフ故障していると判定してその旨を報知手段に報知させる。リレーが正常なときには、受電用制御手段からのオン指令に従ってリレーがオンとなり、送電装置の送電用共振回路から受電装置の受電用共振回路に供給される電力によりバッテリが充電されるから、送電用共振回路の電圧とリレーよりバッテリ側の電圧との電圧差は小さい。これに対して、リレーがオフ故障しているときには、受電用制御手段からのオン指令に拘わらずリレーがオンしないから、送電用共振回路から受電用共振回路ひいてはバッテリに電力が供給されず、送電用共振回路の電圧とリレーよりバッテリ側の電圧との電圧差は大きくなる。したがって、この手法により、リレーが正常かオフ故障しているかをより適切に判定することができる。そして、リレーがオフ故障しているときにその旨を報知手段に報知させることにより、ユーザに認識させることができる。
こうした本発明の非接触送受電システムにおいて、前記送電装置は、前記受電装置から送電要求を受信したときに、前記送電用共振回路に電力が供給されるように前記電力供給手段を制御する送電用制御手段を更に備え、前記受電装置は、前記受電用共振回路と前記リレーとの間で且つ前記受電用共振回路と並列で且つ互いに直列に接続された第2リレーおよび抵抗と、前記受電用共振回路の電圧を検出する第3電圧検出手段と、を更に備え、前記受電用制御手段は、前記第2リレーをオンとすると共に前記送電装置に前記送電要求を送信し、その後に、前記第1電圧検出手段により検出されて前記送電装置から受信した前記送電用共振回路の電圧と前記第3電圧検出手段により検出された前記受電用共振回路の電圧との第2電圧差が第2閾値以下のときには、前記送電装置と前記受電装置との間の通信は正常であると判定し、前記第2電圧差が前記第2閾値より大きいときには、前記送電装置と前記受電装置との間に通信途絶を含む通信異常が生じていると判定してその旨を前記報知手段に報知させる、ものとすることもできる。こうすれば、送電装置と受電装置との間の通信が正常か否かを判定することができる。そして、通信異常が生じているときにその旨をユーザに認識させることができる。
また、本発明の非接触送受電システムにおいて、前記送電装置は、前記受電装置から要求送電電力を受信したときに、前記送電用共振回路に前記要求送電電力が供給されるように前記電力供給手段を制御する送電用制御手段を更に備え、前記受電装置は、前記受電用共振回路と前記リレーとの間で且つ前記受電用共振回路と並列で且つ互いに直列に接続された第2リレーおよび抵抗を更に備え、前記受電用制御手段は、前記第2リレーをオンとすると共に前記送電装置に前記要求送電電力を送信し、その後に、前記第1電圧検出手段により検出されて前記送電装置から受信した前記送電用共振回路の電圧と前記要求送電電力に対応する前記送電用共振回路の電圧との第3電圧差が第3閾値以下のときには、前記送電装置と前記受電装置との間の通信は正常であると判定し、前記第3電圧差が前記第3閾値より大きいときには、前記送電装置と前記受電装置との間に通信途絶を含む通信異常が生じていると判定してその旨を前記報知手段に報知させる、ものとすることもできる。こうすれば、送電装置と受電装置との間の通信が正常か否かを判定することができる。そして、通信異常が生じているときにその旨をユーザに認識させることができる。
さらに、本発明の非接触送受電システムにおいて、前記送電装置は、前記受電装置から送電要求を受信したときに、前記送電用共振回路に電力が供給されるように前記電力供給手段を制御する送電用制御手段を更に備え、前記受電装置は、前記受電用共振回路と前記リレーとの間で且つ前記受電用共振回路と並列で且つ互いに直列に接続された第2リレーおよび抵抗を更に備え、前記受電用制御手段は、前記第2リレーをオンとすると共に前記送電装置に前記送電要求を送信し、その後に、所定時間以内に前記送電用共振回路の電圧を前記送電装置から受信したときには、前記送電装置と前記受電装置との間の通信は正常であると判定し、前記所定時間以内に前記送電用共振回路の電圧を前記送電装置から受信しないときには、前記送電装置と前記受電装置との間に通信途絶が生じていると判定してその旨を前記報知手段に報知させる、ものとすることもできる。こうすれば、送電装置と受電装置との間の通信が正常か否かを判定することができる。そして、通信途絶が生じているときにその旨をユーザに認識させることができる。
加えて、本発明の非接触送受電システムにおいて、前記リレーは、前記受電用共振回路と前記充電回路との間に設けられ、前記リレーより前記バッテリ側の電圧は、前記リレーと前記充電回路との間の電圧(前記充電回路の入力側の端子間電圧)である、ものとすることもできる。
本発明の変形例の受電装置は、送電用共振回路と該送電用共振回路の電圧を検出する第1電圧検出手段と前記送電用共振回路に電力を供給する電力供給手段とを有する送電装置と、バッテリと前記送電装置から非接触で受電して前記バッテリを充電可能な受電装置とを有する車両と、を備える非接触送受電システムにおける受電装置である。この受電装置は、前記送電用共振回路から非接触で受電するための受電用共振回路と、前記受電用共振回路により受電した交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給する充電回路と、前記受電用共振回路と前記バッテリとの接続および接続の解除を行なうリレーと、前記リレーより前記バッテリ側の電圧を検出する第2電圧検出手段と、情報を報知する報知手段と、前記送電装置との通信が正常なときに前記リレーにオン指令を出力し、その後に、前記送電用共振回路に電力が供給されているときの、前記第1電圧検出手段により検出されて前記送電装置から受信した前記送電用共振回路の電圧と前記第2電圧検出手段により検出された前記リレーより前記バッテリ側の電圧との電圧差が閾値以下のときには、前記リレーが正常であると判定し、前記電圧差が前記閾値より大きいときには、前記リレーがオフ故障していると判定してその旨を前記報知手段に報知させる受電用制御手段と、を備える。
この本発明の変形例の受電装置では、受電用制御手段は、送電装置との通信が正常なときに、受電用共振回路とバッテリとの接続および接続の解除を行なうリレーにオン指令(受電用共振回路とバッテリとを接続するための指令)を出力し、その後に、送電用共振回路に電力が供給されているときの、第1電圧手段により検出されて送電装置から受信した送電用共振回路の電圧と第2電圧検出手段により検出されたリレーよりバッテリ側の電圧との電圧差が閾値以下のときには、リレーが正常であると判定し、その電圧差が閾値より大きいときには、リレーがオフ故障していると判定してその旨を報知手段に報知させる。これにより、リレーが正常かオフ故障しているかをより適切に判定することができる。そして、リレーがオフ故障しているときにその旨を報知手段に報知させることにより、ユーザに認識させることができる。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1や図2は、本発明の一実施例としての非接触送受電システム10の構成の概略を示す構成図である。実施例の非接触送受電システム10は、図1や図2に示すように、駐車場などに設置された送電装置130と、バッテリ26と送電装置130から非接触で受電してバッテリ26を充電可能な受電装置30とを搭載する自動車20と、を備える。
送電装置130は、家庭用電源(例えば200V,50Hzなど)などの交流電源190に接続される送電ユニット131と、送電ユニット131を制御する送電用電子制御ユニット(以下、「送電ECU」という)170と、送電ECU170と通信すると共に自動車20の通信ユニット80(後述)と無線通信を行なう通信ユニット180と、を備える。
送電ユニット131は、送電用共振回路132と、交流電源190と送電用共振回路132との間に設けられた高周波電源回路140と、を備える。ここで、送電用共振回路132は、駐車場の床面などに設置された送電用コイル134と、送電用コイル134に直列に接続されたコンデンサ136と、を有する。この送電用共振回路132は、共振周波数が所定周波数Fset(数十〜数百kHz程度)となるように設計されている。高周波電源回路140は、交流電源190からの電力を所定周波数Fsetの電力に変換して送電用共振回路132に出力する回路として構成されており、フィルタや周波数変換回路,漏電ブレーカなどを有する。
送電ECU170は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。送電ECU170には、送電用共振回路132に流れる交流電流を検出する電流センサ150からの送電用共振回路132の電流Itr,送電用共振回路132の端子間の交流電圧を直流電圧に変換して検出する電圧検出ユニット152からの送電用共振回路132の端子間電圧(送電電圧)Vtrなどが入力ポートを介して入力されている。なお、電圧検出ユニット152は、整流回路と電圧センサとを有する。送電ECU170からは、高周波電源回路140への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
自動車20は、電気自動車として構成されており、走行用のモータ22と、モータ22を駆動するためのインバータ24と、インバータ24を介してモータ22と電力をやりとりするバッテリ26と、インバータ24とバッテリ26との間に設けられたシステムメインリレー28と、バッテリ26に接続される受電ユニット31と、車両全体を制御する車両用電子制御ユニット(以下、「車両ECU」という)70と、車両ECU70と通信すると共に送電装置130の通信ユニット180と無線通信を行なう通信ユニット80と、を備える。
受電ユニット31は、受電用共振回路32と、受電用共振回路32とバッテリ26との間に設けられた充電回路40と、受電用共振回路32と充電回路40との間に設けられた充電用リレー42と、受電用共振回路32と充電用リレー42との間で且つ受電用共振回路と並列で且つ互いに直列に接続されたリレー44および抵抗46と、を備える。ここで、受電用共振回路32は、車体底面(フロアパネル)などに設置された受電用コイル34と、受電用コイル34に直列に接続されたコンデンサ36と、を有する。この受電用共振回路32は、共振周波数が上述の所定周波数Fset(送電用共振回路132の共振周波数)付近の周波数(理想的には所定周波数Fset)となるように設計されている。充電回路40は、受電用共振回路32により受電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ26に供給可能な回路として構成されており、整流回路や平滑回路などを有する。充電用リレー42は、受電用共振回路32側と充電回路42側との接続および接続の解除を行なう。リレー44は、受電用共振回路32と充電用リレー42との間の正極側ラインと、受電用共振回路32と充電用リレー42との間の負極側ラインに一方の端子が接続された抵抗の他方の端子と、の接続および接続の解除を行なう。
車両ECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。車両ECU70には、モータ22の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからのモータ22の回転子の回転位置θmや、モータ22の三相コイルの各相に流れる相電流を検出する電流センサからの相電流Iu,Iv,Iw,バッテリ26の端子間に設置された電圧センサ27aからの電池電圧Vb,バッテリ26の正極側端子に取り付けられた電流センサ27bからの電池電流Ib,バッテリ26の温度を検出する温度センサからの電池温度Tbが入力ポートを介して入力されている。また、車両ECU70には、イグニッションスイッチ(スタートスイッチ)からのイグニッション信号,シフトレバーの操作位置を検出するシフトポジションセンサからのシフトポジションSP,アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサからのアクセル開度Acc,ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサからのブレーキペダルポジションBP,車速センサからの車速Vが入力ポートを介して入力されている。さらに、車両ECU70には、受電用共振回路32に流れる交流電流を検出する電流センサ50からの受電用共振回路32の電流Ire,電圧検出ユニット52からの受電用共振回路32の端子間電圧(受電電圧)Vre1,電圧検出ユニット54からの充電回路40の入力側の端子間電圧Vre2,電圧検出ユニット56からの抵抗46の端子間電圧Vre3,受電用共振回路32が取り付けられた基板などに取り付けられた温度センサからの受電用共振回路32の温度Treが入力ポートを介して入力されている。電圧検出ユニット52は、受電用共振回路32の端子間の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、変換後の直流電圧を検出する電圧センサと、を有する。電圧検出ユニット54は、充電回路40と充電用リレー42との間に設けられると共に正極側ライン−負極側ライン間の交流電圧(充電回路40の入力側の端子間電圧)を直流電圧に変換する整流回路と、変換後の直流電圧を検出する電圧センサと、を有する。電圧検出ユニット56は、抵抗46の端子間の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、変換後の直流電圧を検出する電圧センサと、を有する。車両ECU70からは、インバータ24の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号,システムメインリレー28へのオンオフ信号,充電用リレー42へのオンオフ信号,リレー44へのオンオフ信号,情報を表示出力するディスプレイ72(例えばナビゲーション装置のディスプレイ)への表示制御信号などが出力ポートを介して出力されている。車両ECU70は、電流センサ27bにより検出されたバッテリ26の電池電流Ibの積算値に基づいてバッテリ26の蓄電割合SOCを演算している。
ここで、実施例では、受電装置30としては、主として、受電ユニット31と車両ECU70とディスプレイ72と通信ユニット80とが該当する。
こうして構成される実施例の非接触送受電システム10では、送電用共振回路132の送電用コイル134と受電用共振回路32の受電用コイル34とが接近しており且つ充電用リレー42またはリレー44がオンとなっているときに、交流電源190から高周波電源回路140を介して送電用共振回路132に所定周波数Fsetの電力が供給されると、送電用コイル134と受電用コイル34とが電磁場を介して共鳴して、送電用コイル134から受電用コイル34にエネルギ(電力)が伝送される。なお、この共鳴によるエネルギの伝送は、送電用コイル134と受電用コイル34との共鳴強度を示すQ値が所定値Qref(例えば100など)以上のときに行なわれる。
この非接触送受電システム10において、自動車20は、走行する際には、車両ECU70によって、システムメインリレー28がオンであると共に充電用リレー42およびリレー44がオフの状態で、アクセル開度Accや車速Vに応じて設定した走行用の要求トルクTr*でモータ22が駆動されるようにインバータ24のスイッチング素子をスイッチング制御して走行する。
また、自動車20は、走行中に、車両ECU70から通信ユニット80を介してバッテリ26の充電要求を出力する。そして、送電ECU170が、バッテリ26の充電要求を通信ユニット180を介して受信すると、送電ECU170と車両ECU70との間で通信ユニット180,80を介して通信が開始される。こうして送電ECU170と車両ECU170との通信が開始された後に、自動車20が、駐車場などにおける、送電ユニット131から受電ユニット31に非接触で送電される電力によりバッテリ26を充電する非接触充電に適した非接触充電用位置(送電用共振回路132の送電用コイル134と受電用共振回路32の受電用コイル34とが略対向する位置)にある程度近づくと、車両ECU70は、リレー44をオンとし、送電ECU170は、送電用コイル134に微弱電力が供給されるように高周波電源回路140の制御を開始する。一般に、送電用コイル134と受電用コイル34とが近づくにつれて、送電用コイル134から受電用コイル34に送電される電力が大きくなり、抵抗46に供給される電力が大きくなる。したがって、電圧検出ユニット56により検出される抵抗46の端子間電圧Vre3を用いることにより、送電用コイル134と受電用コイル34との距離を推定することができる。そして、車両ECU70は、非接触充電用位置で自動車20が停車するように、抵抗46の端子間電圧Vre3や図示しないカメラにより撮影される自動車20の周囲の画像などに基づいて送電用コイル134と受電用コイル34との位置関係(距離や方向)を推定し、この位置関係などをディスプレイ72に表示するなどして、自動車20が非接触充電用位置に接近するように誘導する。
こうして自動車20が非接触充電用位置付近で停車(駐車)して、イグニッションオフされると、車両ECU70は、システムメインリレー28およびリレー44をオフとする(充電用リレー42はオフで保持されている)。そして、車両ECU70と送電ECU170とにより、非接触充電が可能か否かを判定(診断)する。図3は、この際の診断シーケンスの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、自動車20が非接触充電用位置付近で停車(駐車)してイグニッションオフされたときに実行される。
診断シーケンスでは、まず、車両ECU70が、リレー44にオン指令を出力してリレー44をオンとし(ステップS100)、送電開始要求(バッテリ26の充電開始要求)および要求送電電力Ptrreqを通信ユニット80,180を介して送電ECU170に送信する(ステップS110)。そして、送電ECU170は、送電開始要求および要求送電電力Ptrreqを受信すると、要求送電電力Ptrreqが送電用共振回路132に供給されるように高周波電源回路140の制御を開始し(ステップS120)、その後に、電圧検出ユニット152により検出される送電用共振回路132の端子間電圧(送電電圧)Vtrを通信ユニット180,80を介して車両ECU70に送信する(ステップS130)。
そして、車両ECU70は、電圧検出ユニット52により検出される受電用共振回路32の端子間電圧(受電電圧)Vre1を確認し(ステップS140)、送電ECU170から通信ユニット180,80を介して受信した送電用共振回路132の端子間電圧Vtrと、ステップS140で確認した受電用共振回路32の端子間電圧Vre1と、の電圧差ΔV1を計算し(ステップS150)、計算した電圧差ΔV1を閾値ΔVref1と比較する(ステップS160)。
ここで、閾値ΔVref1は、送電用共振回路132の端子間電圧Vtrと受電用共振回路32の端子間電圧Vre1とが略等しいとみなせる(電圧差ΔV1が許容範囲内である)か否か判定するために用いられる閾値であり、送電用共振回路132と受電用共振回路32との間の送受電効率(電圧の低下),電圧検出ユニット152や電圧検出ユニット52の検出誤差などを考慮して定められる。なお、実施例では、ステップS110で送電開始要求および要求送電電力Ptrreqを送電ECU170に送信してから所定時間(例えば数秒など)以内に送電用共振回路132の端子間電圧Vtrを受信しないときには、電圧差ΔV1を計算することができないから、電圧差ΔV1は閾値ΔVref1より大きいと判定するものとした。
車両ECU70−送電ECU170間の通信が正常なときには、車両ECU70から送信された送電開始要求および要求送電電力Ptrreqを送電ECU170が受信してこれに従って高周波電源回路140が制御され、送電用共振回路132から受電用共振回路32に送電され、受電用共振回路32,抵抗46の閉回路を電流が流れるから、電圧差ΔV1は小さい。これに対して、車両ECU70−送電ECU170間に(一時的な)通信途絶などの通信異常が生じているときには、車両ECU70から送信された送電開始要求および要求送電電力Ptrreqを送電ECU170が受信できないために、高周波電源回路140の制御が開始されず、送電用共振回路132から受電用共振回路32への送電が開始されず、電圧差ΔV1が大きくなったり、送電ECU170から送信された送電用共振回路132の端子間電圧Vtrを車両ECU70が受信できないために、電圧差ΔV1を計算できなかったりする。
これを踏まえて、図3のルーチンでは、電圧差ΔV1が閾値ΔVref1以下のときには、車両ECU70は、車両ECU70−送電ECU170間(通信ユニット80,180間)の通信は正常であると判定し(ステップS170)、リレー44にオフ指令を出力してリレー44をオフとして(ステップS180)、ステップS210に進む。一方、電圧差ΔV1が閾値ΔVref1より大きいときには、車両ECU70は、車両ECU70−送電ECU170間に(一時的な)通信途絶を含む通信異常が生じていると判定してその旨をディスプレイ72に表示出力し(ステップS190)、リレー44にオフ指令を出力してリレー44をオフとして(ステップS200)、本ルーチンを終了する。このように、電圧差ΔV1を閾値ΔVref1と比較することにより、車両ECU70−送電ECU170間の通信が正常か否かを判定することができる。そして、車両ECU70−送電ECU170間に通信異常が生じているときに、その旨をディスプレイ72に表示出力することにより、ユーザに認識させることができる。なお、車両ECU70−送電ECU170間に通信異常が生じていると判定したときには、その後、充電用リレー42はオンとしない即ち非接触充電は実行しない。
車両ECU70−送電ECU170間の通信が正常であると判定してリレー44をオフとしたときには(ステップS170,S180)、車両ECU70は、充電用リレー42にオン指令を出力して充電用リレー42をオンとする(ステップS210)。いま、高周波電源回路140から送電用共振回路132に要求送電電力Ptrreqが供給されているときを考えているから、充電用リレー42が車両ECU70からのオン指令に従ってオンすると(充電用リレー42が正常なときには)、送電用共振回路132からの電力を受電用共振回路32が非接触で受電し、この交流電力が充電回路40により直流電力に変換されてバッテリ26に供給される(非接触充電が行なわれる)。
次に、車両ECU70は、電圧検出ユニット54により検出される充電回路40の入力側の端子間電圧Vre2を確認し(ステップS220)、送電ECU170から通信ユニット180,80を介して受信した送電用共振回路132の端子間電圧Vtrと、ステップS220で確認した充電回路40の入力側(充電用リレー42より充電回路40側)の端子間電圧Vre2と、の電圧差ΔV2を計算し(ステップS230)、計算した電圧差ΔV2を閾値ΔVref2と比較する(ステップS240)。
ここで、閾値ΔVref2は、送電用共振回路132の端子間電圧Vtrと充電回路40の入力側(充電用リレー42より充電回路40側)の端子間電圧Vre2とが略等しいとみなせる(電圧差ΔV2が許容範囲内である)か否か判定するために用いられる閾値であり、送電用共振回路132と受電用共振回路32との間の送受電効率(電圧の低下),電圧検出ユニット152や電圧検出ユニット54の検出誤差などを考慮して定められる。
上述したように、充電用リレー42が正常なとき(車両ECU70からのオン指令に従ってオンしているとき)には、非接触充電が行なわれるから、電圧差ΔV2は小さい。これに対して、充電用リレー42がオフ故障しているとき(車両ECU70からのオン指令に拘わらずオフが保持されるとき)には、非接触充電が行なわれず、電圧差ΔV2が大きくなる。
これを踏まえて、図3のルーチンでは、電圧差ΔV2が閾値ΔVref2以下のときには、車両ECU70は、充電用リレー42が正常であると判定して(ステップS250)、本ルーチンを終了する。一方、電圧差ΔV2が閾値ΔVref2より大きいときには、車両ECU70は、充電用リレー42がオフ故障していると判定してその旨をディスプレイ72に表示出力して(ステップS260)、本ルーチンを終了する。このように、車両ECU70−送電ECU170間(通信ユニット80,180間)の通信が正常であるときに、電圧差ΔV2と閾値Vref2とを比較することにより、充電用リレー42が正常かオフ故障しているかをより適切に判定することができる。そして、充電用リレー42のオフ故障を判定(検出)したときに、その旨をディスプレイ72に表示出力することにより、ユーザに認識させることができる。
なお、充電用リレー42が正常であると判定したときには、そのままバッテリ26の充電が継続され、バッテリ26の蓄電割合SOCが充電を終了する閾値Sref(例えば、80%や85%,90%など)に至ると、車両ECU70は、送電終了要求(バッテリ26の充電終了要求)を通信ユニット80,180を介して送電ECU170に送信し、これを受信した送電ECU170は、高周波電源回路140を駆動停止する。また、車両ECU70は、充電用リレー42をオフとする。これにより、バッテリ26の充電が終了する。
また、充電用リレー42がオフ故障していると判定したときには、充電用リレー42をオンできないことから、非接触充電を行なわない。
以上説明した実施例の非接触送受電システム10によれば、車両ECU70は、送電ECU170との通信が正常なときに、充電用リレー42にオン指令を出力し、送電用共振回路132に電力が供給されているときの送電用共振回路132の端子間電圧Vtrと充電回路40の入力側(充電用リレー42より充電回路40側)の端子間電圧Vre2との電圧差ΔV2が閾値ΔVref2以下のときには、充電用リレーが正常であると判定し、この電圧差ΔV2が閾値ΔVref2より大きいときには、充電用リレー42がオフ故障していると判定してその旨をディスプレイ72に表示出力するから、充電用リレー42が正常かオフ故障しているかをより適切に判定することができ、更に、充電用リレー42のオフ故障を判定(検出)したときにその旨をユーザに認識させることができる。
実施例の非接触送受電システム10では、車両ECU70は、リレー44をオンとすると共に送電開始要求を送電ECU170に送信し、その後に、送電ECU170から受信した送電用共振回路132の端子間電圧Vtrと、電圧検出ユニット52により検出される受電用共振回路32の端子間電圧Vre1と、の電圧差ΔV1を用いて車両ECU70−送電ECU170間の通信が正常か否かを判定するものとしたが、他の手法により、車両ECU70−送電ECU170間の通信が正常か否かを判定するものとしてもよい。
例えば、電圧検出ユニット52により検出される受電用共振回路32の端子間電圧Vre1に代えて要求送電電力Ptrreqに対応する送電用共振回路132の端子間電圧(要求送電電力Ptrreqを送電用共振回路132の端子間電圧に換算した値)を用いるものとしてもよい。この場合、車両ECU70は、送電ECU170から受信した送電用共振回路132の端子間電圧Vtrと、要求送電電力Ptrreqに対応する送電用共振回路132の端子間電圧と、の電圧差ΔV1bが閾値ΔVref1b以下のときには、車両ECU70−送電ECU170間の通信は正常であると判定し、電圧差ΔV1bが閾値ΔVref1bより大きいとき(送電開始要求および要求送電電力Ptrreqを送電ECU170に送信してから所定時間以内に送電用共振回路132の端子間電圧Vtrを受信しないときを含む)には、車両ECU70−送電ECU170間に(一時的な)通信途絶を含む通信異常が生じていると判定してその旨をディスプレイ72に表示出力する。これにより、車両ECU70−送電ECU170間の通信が正常か否かを判定することができ、更に、車両ECU70−送電ECU170間に通信異常が生じているときにその旨をユーザに認識させることができる。
また、図3の診断シーケンスに代えて図4の診断シーケンスを実行するものとしてもよい。この図4の診断シーケンスは、ステップS140〜S160の処理に代えてステップS300,S310の処理を実行する点を除いて図4の診断シーケンスと同一である。したがって、同一の処理については同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。図4の診断シーケンスでは、車両ECU70は、送電開始要求および要求送電電力Ptrreqを送電ECU170に送信した後に(ステップS110)、送電ECU170から送電用共振回路132の端子間電圧Vtrを受信したか否かを判定し(ステップS300,S310)、所定時間以内に送電用共振回路132の端子間電圧Vtrを受信したときには、車両ECU70−送電ECU170間の通信は正常であると判定し(ステップS170)、所定時間以内に送電用共振回路132の端子間電圧Vtrを受信しないときには車両ECU70−送電ECU170間に通信途絶が生じていると判定してその旨をディスプレイ72に表示出力する(ステップS190)。これにより、車両ECU70−送電ECU170間の通信が正常か否かを判定することができ、更に、車両ECU70−送電ECU170間に通信途絶が生じているときに、その旨をユーザに認識させることができる。
実施例の非接触送受電システム10では、自動車20の受電装置30の受電ユニット31は、受電用共振回路32側からバッテリ26側に、受電用共振回路32,リレー44および抵抗46,充電用リレー42,充電回路40の順に配置されるものとしたが、受電用共振回路32,リレー44および抵抗46,充電回路40,充電用リレー42の順に配置されるものとしてもよいし、受電用共振回路32,充電回路40,リレー44および抵抗46,充電用リレー42の順に配置されるものとしてもよい。
実施例では、自動車20は、電気自動車としたが、バッテリや受電装置を備えるものであればよく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車などとしてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、送電ユニット131と送電ECU170と通信ユニット180とを有する送電装置130が「送電装置」に相当し、バッテリ26が「バッテリ」に相当し、受電ユニット31と車両ECU70と通信ユニット80とを有する受電装置30が「受電装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、非接触送受電システムの製造産業などに利用可能である。
10 非接触送受電システム、20 自動車、22 モータ、24 インバータ、26 バッテリ、27a 電圧センサ、27b 電流センサ、28 システムメインリレー、30 受電装置、31 受電ユニット、32 受電用共振回路、34 受電用コイル、36 コンデンサ、40 充電回路、42 充電用リレー、44 リレー、46 抵抗、50 電流センサ、52,54,56 電圧検出ユニット、70 車両用電子制御ユニット(車両ECU)、80 通信ユニット、130 送電装置、131 送電ユニット、132 送電用共振回路、134 送電用コイル、136 コンデンサ、140 高周波電源回路、150 電流センサ、152 電圧検出ユニット、170 送電用電子制御ユニット(送電ECU)、180 通信ユニット、190 交流電源。
Claims (1)
- 送電装置と、バッテリと前記送電装置から非接触で受電して前記バッテリを充電可能な受電装置とを有する車両と、を備える非接触送受電システムであって、
前記送電装置は、
送電用共振回路と、
前記送電用共振回路の電圧を検出する第1電圧検出手段と、
前記送電用共振回路に電力を供給する電力供給手段とを備え、
前記受電装置は、
前記送電用共振回路から非接触で受電するための受電用共振回路と、
前記受電用共振回路により受電した交流電力を直流電力に変換して前記バッテリに供給する充電回路と、
前記受電用共振回路と前記バッテリとの接続および接続の解除を行なうリレーと、
前記リレーより前記バッテリ側の電圧を検出する第2電圧検出手段と、
情報を報知する報知手段と、
前記送電装置との通信が正常なときに前記リレーにオン指令を出力し、その後に、前記送電用共振回路に電力が供給されているときの、前記第1電圧検出手段により検出されて前記送電装置から受信した前記送電用共振回路の電圧と前記第2電圧検出手段により検出された前記リレーより前記バッテリ側の電圧との電圧差が閾値以下のときには、前記リレーが正常であると判定し、前記電圧差が前記閾値より大きいときには、前記リレーがオフ故障していると判定してその旨を前記報知手段に報知させる受電用制御手段とを備える、
ことを特徴とする非接触送受電システム。
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