JP2018182955A - 車両用非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】車両用非接触充電システムにおいて電動車両の充電池の保護を図る。
【解決手段】バッテリ８から供給された電力により電気モータ６を駆動して走行駆動する車両２に設けられた受電部３と、車両２の外部の所定の充電区間に設けられた給電部５と、を備え、給電部５から受電部３へ互いに非接触状態で電力を供給する車両用非接触充電システム１であって、バッテリ８は第１のバッテリユニット８ａと第２のバッテリユニット８ｂとを有し、非接触充電コントロールユニット２０は、車両２が電気モータ６の駆動により充電区間を走行中に、第１のバッテリユニット８ａと第２のバッテリユニット８ｂのうちいずれか一方のバッテリユニットから電力を出力して電気モータ６を駆動し、他方のバッテリユニットを充電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動車両に搭載される充電池を充電する車両用非接触充電システムに関する。

電気自動車等の電動車両における充電池を充電するシステムとして、車両に設けた受電装置と、車外に設けた給電装置とを対向させ、受電装置と給電装置とを非接触状態で給電装置から受電装置に電力を供給する非接触充電システムが提案されている。
例えば、特許文献１には、荷物を運搬する電動車両に対し走行経路に配置された給電装置から非接触状態で電力を供給し、電動車両の充電池を充電させるシステムが開示されている。特許文献１における非接触充電システムでは、給電装置が走行経路に比較的長い区間配置され、電動車両の停止時だけでなく走行中においても充電可能となっている。

特開２０１５−１２６３８号公報

ところで、近年では、道路等に給電装置を配置して、電気自動車等の電動車両が給電装置を配置した区間を走行する際に充電させる車両用非接触充電システムが検討されてきている。
しかしながら、車両走行中に充電させる車両用非接触充電システムにおいては、給電装置を配置した道路を走行中に電動車両の充電を行うと、電動車両に搭載した充電池に対し充電すると同時に、充電池から走行駆動用に大量の電力を出力する可能性がある。したがって、このように充電をしながら大量の電力を出力する状態では、充電池に対し過度な負荷を掛け、充電池の劣化を早める虞がある。

そこで、本発明の目的は、電動車両の走行中に充電を行う車両用非接触充電システムにおいて、充電池の保護を図ることができる電動車両の車両用非接触充電システムを提供することにある。

本発明の車両用非接触充電システムは、充電池から供給された電力により電気モータを駆動して走行駆動する車両に設けられた受電部と、前記電動車両の外部の所定の充電区間に設けられた給電部と、を備え、前記給電部から前記受電部へ互いに非接触状態で電力を供給する車両用非接触充電システムであって、前記充電池は、複数の充電池ユニットを有し、前記車両用非接触充電システムは、前記電動車両の位置を検出する位置検出部と、前記受電部から前記複数の充電池ユニットへの電力供給を制御する入力制御部と、前記複数の充電池ユニットから前記電気モータへの電力供給を制御する出力制御部と、前記電動車両が前記充電区間に位置する際に、当該電動車両が前記電気モータの駆動により前記充電区間を走行している場合には、前記複数の充電池ユニットのうち一部の充電池ユニットから電力を前記電気モータに出力して前記電気モータを駆動し、前記給電部から前記受電部を経由して供給された電力により前記複数の充電池ユニットのうちの他部の充電池ユニットを充電するように、前記入力制御部及び前記出力制御部を作動制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、好ましくは、前記制御部は、前記電動車両が前記充電区間に位置している際に、前記電気モータが非作動中である場合には、前記複数の充電池ユニットを充電するように前記入力制御部を制御するとよい。
また、好ましくは、前記充電池は、複数の前記充電池ユニットを有し、前記制御部は、前記電動車両が前記充電区間に位置している際に、前記電気モータの駆動により前記充電区間を走行する場合に、前記給電部から前記受電部を経由して供給された電力によって前記複数の充電池ユニットのうち１個の充電池ユニットを充電し、前記複数の充電池ユニットのうち残部の充電池ユニットから電力を前記電気モータに出力して前記電気モータを駆動するように、前記入力制御部及び前記出力制御部を作動制御するとよい。

また、好ましくは、前記複数の充電池ユニットの夫々に充電率を検出する充電率検出部を備え、前記制御部は、前記複数の充電池ユニットの充電率に基づいて、前記給電部から前記受電部を経由して供給された電力により充電する前記充電池ユニットを選択するとよい。

本発明によれば、電動車両が電気モータの駆動により充電区間を走行している際には、複数の充電池ユニットのうち一部の充電池ユニットから電力を電気モータに出力して電気モータを駆動し、給電部から受電部を経由して供給された電力により他部の充電池ユニットを充電するので、充電池ユニットから電気モータへ電力を出力すると同時に同一の充電池ユニットへ充電することが規制される。これにより充電池ユニット、延いては充電池の保護を図ることができる。

本発明の一実施形態の車両用非接触充電システムの構成図である。 本実施形態の非接触充電コントロールユニットにおける車両用非接触充電システムの作動判定要領を示すフローチャートである。

以下、本発明を具体化した車両用非接触充電システムの一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態の車両用非接触充電システム１の構成図である。図２は、本実施形態の非接触充電コントロールユニット２０における車両用非接触充電システム１の作動判定要領を示すフローチャートである。
図１に示すように、本発明の実施形態の車両用非接触充電システム１は、車両２（電動車両）に設けられた受電部３と、道路４等の地上側に設けられた給電部５とを備えている。

車両２は、走行駆動源として電気モータ６を備えた電気自動車である。
車両２には、バッテリ８（充電池）が搭載されており、バッテリ８から電力を供給して電気モータ６を駆動して車両２を走行駆動する。
車両２には、当該車両２の総合的な制御を行うためのメインコントロールユニット１０が備えられている。メインコントロールユニット１０は、車両２の走行速度、アクセル操作等に基づく要求駆動トルク等に基づいて、電気モータ６の作動制御を行う。

給電部５は、道路４等の上面に配置され例えば電磁コイルを備えている。給電部５は、例えば高速道路の所定区間のように道路４の比較的長距離の区間に設けられている。
受電部３は、車両２の下部に設けられ、道路４に面して配置されている。受電部３は、例えば電磁コイルを備えており、車両２が給電部５を備えた所定区間（充電区間）に位置し、受電部３と給電部５とが対向した非接触状態で、給電部５から電力が供給される。

なお、給電部５及び受電部３については、例えば国際公開ＷＯ２０１５−０６８４７６号公報に記載された公知の非接触充電システムにおける給電回路及び受電回路を採用すればよく、詳細な説明は省略する。
本実施形態の車両用非接触充電システム１において、車両２のバッテリ８は、第１のバッテリユニット８ａ（充電池ユニット）と第２のバッテリユニット８ｂ（充電池ユニット）とに区分されている。第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂから出力切換部２１（出力制御部）を介して電気モータ６に電力が供給される。出力切換部２１は、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂのいずれか一方、もしくは第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂの両方から電力が電気モータ６に供給されるように切り換える機能を有している。なお、少なくとも第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂのいずれか一方で電気モータ６を駆動して車両２が走行可能となるように、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂの仕様が設定されている
車両２には、受電部３から第１のバッテリユニット８ａに電力を供給する給電線１１ａを開閉する電磁駆動の第１の開閉器１２ａ（入力制御部）と、受電部３から第２のバッテリユニット８ｂに電力を供給する給電線１１ｂを開閉する電磁駆動の第２の開閉器１２ｂ（入力制御部）を備えられている。

出力切換部２１、第１の開閉器１２ａ及び第２の開閉器１２ｂは、非接触充電コントロールユニット２０（制御部）により作動制御される。
また、車両２には、第１のバッテリユニット８ａの充電率ＳＯＣａを測定する第１の充電率測定部１３ａ（充電率検出部）と、第２のバッテリユニット８ｂの充電率ＳＯＣｂを測定する第２の充電率測定部１３ｂ（充電率検出部）と、車両用非接触充電システム１による充電指示を行う設定部１４が備えられている。

設定部１４は、表示部及び非接触充電システム起動スイッチ等の操作部を備え、車両２の運転者が視認及び操作可能な位置に配置されている。非接触充電システム起動スイッチは、車両用非接触充電システム１によるバッテリ８の充電を許可するスイッチである。設定部１４は、車両２に設けられたナビゲーションシステム１５（位置検出部）の表示画面に表示可能にして構成してもよいし、表示部及び操作部を独立して設けてもよい。

非接触充電コントロールユニット２０は、車両用非接触充電システム１によるバッテリ８、即ち第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂの充電及び出力制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びタイマ等を含んで構成されている。
非接触充電コントロールユニット２０には、ナビゲーションシステム１５から車両２の現在位置と給電部５の設置位置情報（非接触充電エリア位置情報）、第１の充電率測定部１３ａから第１のバッテリユニット８ａの充電率ＳＯＣａ、第２の充電率測定部１３ｂから第２のバッテリユニット８ｂの充電率ＳＯＣｂ、設定部１４から設定操作情報、メインコントロールユニット１０から車両２の運転情報が入力され、設定部１４への表示、第１の開閉器１２ａ、第２の開閉器１２ｂ、出力切換部２１の作動制御を行う。

図２は、本実施形態の非接触充電コントロールユニット２０における車両用非接触充電システム１による充電制御の作動判定要領を示すフローチャートである。
非接触充電コントロールユニット２０は、車両電源ＯＮ時に本制御を繰り返し実行する。
始めにステップＳ１０では、設定部１４から非接触充電システム起動スイッチがＯＮとなっているか否かを判別する。非接触充電システム起動スイッチがＯＮの場合には、ステップＳ２０に進む。非接触充電システム起動スイッチがＯＦＦの場合には、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ２０では、第１の充電率測定部１３ａから第１のバッテリユニット８ａの充電率ＳＯＣａと、第２の充電率測定部１３ｂから第２のバッテリユニット８ｂの充電率ＳＯＣｂを入力し、いずれか一方の充電率が所定値ＳＯＣ1以下であるか否かを判別する。この所定値ＳＯＣ1は、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂにおいて充電を必要とする上限値付近に設定すればよい。充電率ＳＯＣａ及び充電率ＳＯＣｂの少なくも一方が所定値ＳＯＣ1以下の場合、即ち充電率が所定値ＳＯＣ1以下のバッテリユニットがある場合には、ステップＳ３０に進む。充電率ＳＯＣａ及び充電率ＳＯＣｂの両方が所定値ＳＯＣ1より高い場合、即ち充電率が所定値ＳＯＣ1以下のバッテリユニットがない場合には、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ３０では、ナビゲーションシステム１５より車両位置情報と非接触充電エリア位置情報を入力して、現在の車両２が非接触充電エリア内であるか否か、即ち車両２が充電区間に位置しているか否かを判別する。車両２が非接触充電エリア内である場合には、ステップＳ４０に進む。非接触充電エリア内でない場合には、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ４０では、メインコントロールユニット１０から車両速度等の車両２の運転情報を入力し、車両２が電気モータ６の駆動により走行中であるか否かを判別する。走行中である場合には、ステップＳ５０に進む。停車中、即ち電気モータ６の駆動により走行中でない場合には、ステップＳ９０に進む。
ステップＳ５０では、第１の充電率測定部１３ａから入力した第１のバッテリユニット８ａの充電率ＳＯＣａが所定値ＳＯＣ1以下であるか否かを判別する。充電率ＳＯＣａが所定値ＳＯＣ1以下の場合には、ステップＳ６０に進む。充電率ＳＯＣａが所定値ＳＯＣ1より高い場合には、ステップＳ７０に進む
ステップＳ６０では、第２の充電率測定部１３ｂから入力した第２のバッテリユニット８ｂの充電率ＳＯＣｂが所定値ＳＯＣ1以下であるか否かを判別する。充電率ＳＯＣｂが所定値ＳＯＣ1以下の場合には、ステップＳ９０に進む。充電率ＳＯＣｂが所定値ＳＯＣ1より高い場合には、ステップＳ８０に進む
ステップＳ７０では、第１の開閉器１２ａをＯＦＦ、第２の開閉器１２ｂをＯＮにして、車両用非接触充電システム１により給電部５から受電部３を経由して第２のバッテリユニット８ｂに電力を供給し、第２のバッテリユニット８ｂを充電させる。また、第１のバッテリユニット８ａから電気モータ６に電力を出力し、第２のバッテリユニット８ｂから電気モータ６に電力を出力しないように、出力切換部２１を制御する。そして、本ルーチンを終了する。

ステップＳ８０では、第１の開閉器１２ａをＯＮ、第２の開閉器１２ｂをＯＦＦにして、車両用非接触充電システム１により給電部５から受電部３を経由して第１のバッテリユニット８ａに電力を供給し、第１のバッテリユニット８ａを充電させる。また、第２のバッテリユニット８ｂから電気モータ６に電力を出力し、第１のバッテリユニット８ａから電気モータ６に電力を出力しないように、出力切換部２１を制御する。そして、本ルーチンを終了する。

ステップＳ９０では、第１の開閉器１２ａをＯＮ、第２の開閉器１２ｂをＯＮにして、車両用非接触充電システム１により給電部５から受電部３を経由して第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂの両方に電力を供給し、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂを充電させる。なお、本ステップでは、車両２が電気モータ６の駆動により走行中ではないので、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂから電気モータ６へは電力を出力しない。そして、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１００では、第１の開閉器１２ａをＯＦＦ、第２の開閉器１２ｂをＯＦＦにして、車両用非接触充電システム１による第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂの充電を停止させる。そして、本ルーチンを終了する。
以上のように、本実施形態の車両用非接触充電システム１では、道路４には非接触充電エリア(給電部５)が比較的長い区間設けられ、車両２の走行中に充電可能な構成となっている。車両用非接触充電システム１においては、車両２が非接触充電エリアに位置し、かつ車両２のバッテリ８、詳しくは第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂの少なくとも一方の充電率が所定値ＳＯＣ1以下に低下した場合に非接触充電を実行させる。

更に、本実施形態においては、電気モータ６に駆動用の電力を出力するバッテリ８が、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂの２つに区分されている。これらのバッテリユニット８ａ、８ｂのうちいずれか１つで電気モータ６を駆動可能である。
そして、電気モータ６による走行駆動中においては、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂのいずれか一方から電気モータ６に電力を出力し、他方に車両用非接触充電システム１により充電させる。

バッテリ８から電力を出力すると同時に電力を入力して充電させるとバッテリ８の劣化を早める虞があるが、本実施形態では、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂにおいて、電力を出力すると同時に電力を入力して充電させることはなく、これにより第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂ、延いてはバッテリ８の劣化を抑制することが可能となる。

また、例えば停車中のように電気モータ６による走行駆動中でない場合には、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂの両方を充電させるので、給電部５から受電部３を経由する充電電流が十分に確保されていればバッテリ８全体の充電を早めることができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態のバッテリ８は、第１のバッテリユニット８ａ及び第２のバッテリユニット８ｂの２個のバッテリユニットを有しているが、３個以上設けてもよい。このように３個以上バッテリユニットを設けた場合には、最も充電率の低いバッテリユニットに対して充電を行い、他のバッテリユニットで電気モータ６等に出力すればよい。このようにすれば、電気モータ６への出力用のバッテリユニットを極力多く確保することができる。また、３個以上バッテリユニットを設けた場合に、非接触充電するバッテリユニットと、電気モータ６等に出力するバッテリユニットの個数を適宜設定してもよいし、必要な出力電力に応じて出力するバッテリユニットの個数を変更するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、電気自動車に本発明を採用しているが、ハイブリッド車等の電動車両にも本発明を適用することができる。本発明は、電動車両の走行中に充電可能な非接触充電システムに対し広く適用することができる。

１ 車両用非接触充電システム
２ 車両（電動車両）
３ 受電部
５ 給電部
６ 電気モータ
８ バッテリ（充電池）
８ａ 第１のバッテリユニット（充電池ユニット）
８ｂ 第２のバッテリユニット（充電池ユニット）
１０ メインコントロールユニット
１２ａ 第１の開閉器（入力制御部）
１２ｂ 第２の開閉器（入力制御部）
１３ａ 第１の充電率測定部（充電率検出部）
１３ｂ 第２の充電率測定部（充電率検出部）
１５ ナビゲーションシステム（位置検出部）
２０ 非接触充電コントロールユニット（制御部）
２１ 出力切換部（出力制御部）

Claims (4)

1. 充電池から供給された電力により電気モータを駆動して走行駆動する電動車両に設けられた受電部と、前記電動車両の外部の所定の充電区間に設けられた給電部と、を備え、前記給電部から前記受電部へ互いに非接触状態で電力を供給する車両用非接触充電システムであって、
   前記充電池は、複数の充電池ユニットを有し、
   前記車両用非接触充電システムは、
   前記電動車両の位置を検出する位置検出部と、
   前記受電部から前記複数の充電池ユニットへの電力供給を制御する入力制御部と、
   前記複数の充電池ユニットから前記電気モータへの電力供給を制御する出力制御部と、
   前記電動車両が前記充電区間に位置している際に、当該電動車両が前記電気モータの駆動により前記充電区間を走行する場合には、前記複数の充電池ユニットのうち一部の充電池ユニットから電力を前記電気モータに出力して前記電気モータを駆動し、前記給電部から前記受電部を経由して供給された電力により前記複数の充電池ユニットのうちの他部の充電池ユニットを充電するように、前記入力制御部及び前記出力制御部を作動制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする車両用非接触充電システム。
2. 前記制御部は、前記電動車両が前記充電区間に位置している際に、前記電気モータが非作動中である場合には、前記複数の充電池ユニットを充電するように前記入力制御部を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用非接触充電システム。
3. 前記充電池は、複数の前記充電池ユニットを有し、
   前記制御部は、前記電動車両が前記充電区間に位置している際に、前記電気モータの駆動により前記充電区間を走行する場合に、前記給電部から前記受電部を経由して供給された電力によって前記複数の充電池ユニットのうち１個の充電池ユニットを充電し、前記複数の充電池ユニットのうち残部の充電池ユニットから電力を前記電気モータに出力して前記電気モータを駆動するように、前記入力制御部及び前記出力制御部を作動制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用非接触充電システム。
4. 前記複数の充電池ユニットの夫々に充電率を検出する充電率検出部を備え、
   前記制御部は、前記複数の充電池ユニットの充電率に基づいて、前記給電部から前記受電部を経由して供給された電力により充電する前記充電池ユニットを選択することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用非接触充電システム。

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