特開 2024-171784 非接触充電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171784

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】非接触充電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/80 20160101AFI20241205BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20241205BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241205BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20241205BHJP

   B60L 53/12 20190101ALI20241205BHJP

   B60L 53/38 20190101ALI20241205BHJP

   B60L 53/20 20190101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H02J50/80

H02J50/10

H02J7/00 301D

H02J7/00 P

B60L50/60

B60L53/12

B60L53/38

B60L53/20

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088990

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井野崎 崇

【テーマコード（参考）】

5G503

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503CA10

5G503FA06

5G503GB08

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC25

5H125BC05

5H125BC21

5H125DD02

(57)【要約】

【課題】充電時間を短縮することができる非接触充電システムを提供すること。
【解決手段】本発明の非接触充電システムは、受電装置を搭載した車両に、給電装置から電力を非接触で供給して車両に搭載された蓄電装置を充電する非接触充電システムであって、給電装置の最大出力値を電力指令値として車両から給電装置に出力し、フィードバック制御で、受電装置側の測定値と比較する指令値に対して、給電装置と受電装置との間での電力伝送の効率悪化分を考慮し、受電装置相当の指令値に換算して、給電装置側の電力指令値を補正する補正値を決定する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

受電装置を搭載した車両に、給電装置から電力を非接触で供給して前記車両に搭載された蓄電装置を充電する非接触充電システムであって、
前記給電装置の最大出力値を電力指令値として前記車両から前記給電装置に出力し、フィードバック制御で、前記受電装置側の測定値と比較する指令値に対して、前記給電装置と前記受電装置との間での電力伝送の効率悪化分を考慮し、前記受電装置相当の指令値に換算して、前記給電装置側の電力指令値を補正する補正値を決定することを特徴とする非接触充電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非接触充電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、非接触充電におけるフィードバック制御において、車両が給電装置に指令した値と、送電後に受電器で計測した値とを比較して、補正量を算出し指令値に加算する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０８９２２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示された技術では、送電効率の悪化による補正量の加算に対応するため、車両から給電装置に送る指令値のベースを最大出力値よりも下げる必要があり、充電時間が延びてしまう。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、充電時間を短縮することができる非接触充電システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る非接触充電システムは、受電装置を搭載した車両に、給電装置から電力を非接触で供給して前記車両に搭載された蓄電装置を充電する非接触充電システムであって、前記給電装置の最大出力値を電力指令値として前記車両から前記給電装置に出力し、フィードバック制御で、前記受電装置側の測定値と比較する指令値に対して、前記給電装置と前記受電装置との間での電力伝送の効率悪化分を考慮し、前記受電装置相当の指令値に換算して、前記給電装置側の電力指令値を補正する補正値を決定することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る非接触充電システムは、給電装置の最大出力値での充電が可能になるため、充電時間を短縮することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係る給電装置及び受電側装置の概略構成を示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る補正フィードバック制御の概要の第一の例を示す図である。

【図3】図３は、実施形態に係る補正フィードバック制御の一例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、実施形態に係る補正フィードバック制御の一例を示すタイミングチャートである。

【図5】図５は、実施形態に係る補正フィードバック制御の概要の第二の例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態に係る補正フィードバック制御の概要の第三の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、本発明に係る非接触充電システムの実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

【0010】

図１は、実施形態に係る非接触充電システムにおける給電装置１及び受電装置２の構成を示す概略構成図である。図１において、給電装置１は、送電コイル１３、インバータ回路１２、充電制御部１１、及び、無線通信部１４などを備えて構成されている。受電装置２は、受電コイル２１、整流部２２、及び、無線通信部２３などを備えている。受電装置２は、例えば、バッテリ３が設けられた電動車両に搭載されている。バッテリ３の充電時に給電装置１と受電装置２との間で電力伝送を行う際には、給電装置１においてＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路１２１（図２参照）から出力された電力が、インバータ回路１２を介して送電コイル１３に供給される。

【0011】

充電制御部１１は、バッテリ３の充電時に、インバータ回路１２の入力側における電力の測定値に基づいて、１次側電力指令値に測定値が近づくように、インバータ回路１２を制御する。充電制御部１１は、さらに、受電装置２の整流部２２における、電流値、電圧値、及び、電力値のうち少なくとも一つの測定値、並びに、電流指令値、電圧指令値、及び、電力指令値の少なくとも一つの２次側測定値を、受電装置２の無線通信部２３から無線通信部１４を介して取得する。２次側指令値は、例えば、電動車両に搭載されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）などから出力される。そして、充電制御部１１は、整流部２２における測定値と２次側指令値とが同一になるようにまたは近づくように、１次側指令値を補正する。

【0012】

図２は、実施形態に係る補正フィードバック制御の概要の第一の例を示す図である。なお、図２の１次側（給電装置１側）におけるインバータ回路１２及びＰＦＣ回路１２１以外の要素は、充電制御部１１の要素である。

【0013】

図２において、充電制御部１１のオペアンプ１１１は、オペアンプ１１１に入力される、インバータＡ／Ｄ１１２において検出された測定値（インバータ回路１２の入力側における測定値に相当）と、１次側電力指令値１１３と、が同じ値になるような電圧を出力し、インバータ回路１２を制御する。図２におけるオペアンプ１１１は、説明の便宜上記載されたものであり、実際には、充電制御部１１においてソフト処理される。なお、インバータ回路１２の制御には、例えば、ＰＦＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式が用いられる。具体的には、充電制御部１１は、インバータ回路１２に係る周波数と位相との少なくとも一方を制御する。また、充電制御部１１は、電圧が微調整されるようにＰＦＣ回路１２１を制御するようにしてもよい。なお、１次側電力指令値１１３は、受電装置２からの２次側指令値２４（車からの電力指令値（最大出力値））が受信されるまでは、予め設定された初期値とすればよい。

【0014】

図２において、充電制御部１１は、インバータＡ／Ｄ１１２において検出された測定値と、無線通信部１４を介して取得された整流部Ａ／Ｄ２０１において検出された測定値とに基づいて、効率計算部１１６にて電力伝送の効率を計算する。

【0015】

図２において、充電制御部１１は、無線通信部１４を介して、２次側電力指令値（車両からの電力指令値）２０２を取得する。次に、充電制御部１１のオペアンプ１１７は、オペアンプ１１７に入力される、取得された２次側電力指令値２０２である車両からの電力指令値（給電装置１の最大出力値）と、効率計算部１１６で計算された電力伝送の効率とから、受電装置相当（２次側相当）の指示値（電力指令値）を算出する。

【0016】

図２において、充電制御部１１は、無線通信部１４を介して、整流部Ａ／Ｄ２０１において検出された測定値（整流部２２における測定値に相当）と、オペアンプ１１７において算出された受電装置相当（２次側相当）の指示値（電力指令値）とを取得する。次に、充電制御部１１のオペアンプ１１４は、オペアンプ１１４に入力される、取得された２次側電力測定値と受電装置相当（２次側相当）の指示値（電力指令値）とが同じ値になるような電圧を出力する。充電制御部１１は、オペアンプ１１４から出力された電圧に基づいて、整流部Ａ／Ｄ２０１において検出される２次側電力測定値と受電装置相当（２次側相当）の指示値（電力指令値）とが同じになるように電力補正値１１５を算出して決定する。なお、充電制御部１１は、オペアンプ１１４から出力された電圧に基づいて、整流部Ａ／Ｄ２０１において検出される２次側電力測定値と受電装置相当（２次側相当）の指示値（電力指令値）とが近づくように電力補正値１１５を算出して決定するようにしてもよい。次に、充電制御部１１は、決定された電力補正値１１５に基づいて、１次側電力指令値１１３を補正する。このような補正フィードバック制御は、例えば、給電装置１と受電装置２との無線通信の周期に応じて実施される。

【0017】

図３は、実施形態に係る補正フィードバック制御の一例を示すフローチャートである。図４は、実施形態に係る補正フィードバック制御の一例を示すタイミングチャートである。まず、ステップＳ１の処理においては、充電を開始し、車両からの電力指令値（給電装置の最大出力値）を算出する。次に、ステップＳ２の処理においては、１次側（給電装置１側）に電力指令を出力する。次に、ステップＳ３の処理においては、インバータ回路１２へ周波数及び位相を指示し、給電装置１の送電コイル１３から受電装置２の受電コイル２１に送電を行う。次に、ステップＳ４の処理においては、２次側（受電装置２側）の受電電力を計算する。次に、ステップＳ５の処理においては、１次側電力測定値及び２次側電力測定値から電力伝送の効率を算出する。次に、ステップＳ６の処理においては、算出した電力伝送の効率と、車両からの電力指令値とから受電装置相当（２次側相当）の指示値（電力指令値）を算出する。これにより、給電装置１へは最大出力を指示して効率悪化分をここで吸収し、後述する電力補正値（補正量）を低減するように調整することができる。次に、ステップＳ７の処理においては、受電装置相当（２次側相当）の指示値（電力指令値）と、２次側電力測定値とから１次側電力指令値を補正する補正値である電力補正値（補正量）を算出して決定する。次に、ステップＳ８の処理においては、決定した電力補正値（補正量）で１次側電力指令値を補正する。そして、一連の補正フィードバック制御を終了する。

【0018】

以上のように、実施形態に係る非接触充電システムは、受電装置２を搭載した電動車両に、給電装置１から電力を非接触で供給して電動車両に搭載されたバッテリ３を充電する非接触充電システムであって、給電装置１の最大出力値を電力指令値として電動車両から給電装置１に出力し、フィードバック制御で、受電装置２側の測定値と比較する指令値に対して、給電装置１と受電装置２との間での電力伝送の効率悪化分を考慮し、受電装置相当の指令値に換算して、給電装置１側の電力指令値を補正する補正値を決定する。これにより、実施形態に係る非接触システムにおいては、給電装置１の最大出力値でのバッテリ３の充電が可能になるため、充電時間を短縮することができる。

【0019】

なお、充電開始時の１次側電力指令値が分かっており、電力伝送の効率も仕様で把握できていれば、図５に示すように、効率マップ１１８を用いることによって受電装置相当（２次側相当）の指示値（電力指令値）を推定するようにしてもよい。また、車両から直接、給電装置１に電力指令を出力するように、図６に示すように、電力補正値１１５を算出するためのオペアンプ２０３、電力伝送の効率を計算するための効率計算部２０４、及び、２次側電力指令値（車両からの電力指令値）に効率を考慮して受電装置相当（２次側相当）の指示値（電力指令値）を出力するオペアンプ２０５が、受電装置２側にあってもよい。

【符号の説明】

【0020】

１ 給電装置
２ 受電装置
３ バッテリ
１１ 充電制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】