特開 2024-173482 給電制御装置

(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】P2024173482

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】給電制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/02 20160101AFI20241205BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20241205BHJP

   H02J 50/12 20160101ALI20241205BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20241205BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20241205BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20241205BHJP

   B60L 53/12 20190101ALI20241205BHJP

   B60L 58/14 20190101ALI20241205BHJP

   B60L 53/50 20190101ALI20241205BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

H02J7/02 G

H02J7/00 P

H02J7/00 301D

H02J50/12

H02J50/40

B60M7/00 X

B60L50/60

B60L53/12

B60L58/14

B60L53/50

B60L5/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091925

(22)【出願日】2023-06-02

(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】橋本 俊哉

(72)【発明者】

【氏名】前村 雅人

(72)【発明者】

【氏名】池村 亮祐

(72)【発明者】

【氏名】津下 聖悟

【テーマコード（参考）】

5G503

5H105

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB01

5G503CA10

5G503FA06

5G503GB08

5H105AA20

5H105BB05

5H105CC04

5H105DD10

5H105EE15

5H125AA01

5H125AC12

5H125AC25

5H125BC21

5H125BE02

5H125DD02

5H125EE52

5H125EE61

(57)【要約】

【課題】給電システム全体における電力バランスを安定化させることができる給電制御装置を提供すること。
【解決手段】本開示に係る給電制御装置は、道路側に設けられ、車両に電力を供給する給電レーンを制御する給電制御装置であって、プロセッサを備え、プロセッサは、給電レーンによる電力供給エリアにおいて電力不足が発生している場合に、当該給電制御装置が管理する複数の給電レーンにおける車両の走行状況情報を取得し、走行状況情報に基づいて、各給電レーンに対して供給する優先度を設定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

道路側に設けられ、車両に電力を供給する給電レーンを制御する給電制御装置であって、
プロセッサを備え、
前記プロセッサは、
前記給電レーンによる電力供給エリアにおいて電力不足が発生している場合に、
当該給電制御装置が管理する複数の給電レーンにおける車両の走行状況情報を取得し、
前記走行状況情報に基づいて、各給電レーンに対して供給する優先度を設定する、
給電制御装置。

【請求項2】

前記プロセッサは、
各給電レーンを走行する車両の数と、車両の速度とに基づいて前記優先度を設定する、
請求項１に記載の給電制御装置。

【請求項3】

前記プロセッサは、
給電レーンを走行する車両の数と、当該給電レーンを走行する複数の車両の平均速度とに基づいて渋滞指数を算出し、
前記渋滞指数に基づいて前記優先度を設定する、
請求項２に記載の給電制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、給電制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、道路上に設けられた電力伝送装置と、走行中の車両との間の電力伝送を制御する技術が開示されている。特許文献１では、制御装置が、車両において発生する回生電力を取得して、回生電力と、車両が備えるバッテリの最大充電電力とに基づいて、回生電力に加えてバッテリがさらに受け入れることが可能な電力の上限値を特定し、電力伝送装置から車両に伝送される電力を上限値未満に抑制することよって、過剰な電力の受け取りを抑制させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－８３１４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、自車両の電力について受け取り量を制御するのみでは、当該自車両が走行する給電レーンや、他の給電レーンを含む電力伝送システム全体における電力バランスを安定化させることができない場合があった。

【0005】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、給電システム全体における電力バランスを安定化させることができる給電制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る給電制御装置は、道路側に設けられ、車両に電力を供給する給電レーンを制御する給電制御装置であって、プロセッサを備え、前記プロセッサは、前記給電レーンによる電力供給エリアにおいて電力不足が発生している場合に、当該給電制御装置が管理する複数の給電レーンにおける車両の走行状況情報を取得し、前記走行状況情報に基づいて、各給電レーンに対して供給する優先度を設定する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、電力伝送システムにおいて、給電システム全体における電力バランスを安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態における給電制御装置を備えるワイヤレス電力伝送システムを示す模式図である。

【図2】図２は、給電レーンについて説明するための図である。

【図3】図３は、実施形態における車両の機能構成を説明するためのブロック図である。

【図4】図４は、給電レーンの制御の流れを示すフローチャートである。

【図5】図５は、電力制御について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の実施形態に係る給電制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0010】

（実施形態）
実施形態に係る給電制御装置が適用されるワイヤレス電力伝送システム（Wireless Power Transfer System）について、図１～図３を参照しながら説明する。

【0011】

図１は、実施形態における給電制御装置を備えるワイヤレス電力伝送システムを示す模式図である。ワイヤレス電力伝送システム１は、給電レーン２０から車両４０に対して、例えば磁界共振結合（磁界共鳴）によるワイヤレス電力伝送を行う。ワイヤレス電力伝送システム１は、制御装置１０と、給電レーン２０と、バッテリ３０と、車両４０とを備える。車両４０は、例えば、外部電源から供給された電力を充電可能な電動車両であり、例えば電気自動車（ＢＥＶ：Battery Electric Vehicle）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等である。この車両４０は、手動運転車両であってもよいし、自動運転車両であってもよい。また、車両４０は、制御装置１０と通信を行うための通信部（例えばＤＣＭ：Data Communication Module）を備えている。
ワイヤレス電力伝送システム１は、給電レーン２０から車両４０へ磁界共振結合（磁界共鳴）によるワイヤレス電力伝送を行う。

【0012】

ワイヤレス電力伝送システム１は、道路に配設される給電レーン２０上を走行中の車両４０に対して非接触で電力を伝送する。つまり、ワイヤレス電力伝送システム１は磁界共鳴方式により電力を伝送するものであり、磁界共振結合（磁界共鳴）を用いて車両４０への走行中給電を実現するものである。ワイヤレス電力伝送システム１は、ダイナミックワイヤレス電力伝送（Ｄ－ＷＰＴ）システムや、磁界ダイナミックワイヤレス電力伝送（ＭＦ－Ｄ－ＷＰＴ）システムと表現できる。

【0013】

制御装置１０および車両４０は、いずれも通信機能を備えており、ネットワークＮを通じて相互に通信可能に構成されている。このネットワークＮは、例えばインターネット回線網、携帯電話回線網、ＷｉＦｉ（登録商標、Wireless Fidelity）、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy））等から構成される。

【0014】

制御装置１０は、車両４０と各種情報をやり取りするとともに、給電レーン２０およびバッテリ３０の制御を行う給電制御装置である。制御装置１０は、制御部１１と、通信部１２と、記憶部１５とを備える。

【0015】

制御部１１は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等からなるプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等からなるメモリ（主記憶部）と、を備えている。

【0016】

制御部１１は、記憶部１５に格納されたプログラムを主記憶部の作業領域にロードして実行し、プログラムの実行を通じて各構成部等を制御することにより、所定の目的に合致した機能を実現する。

【0017】

通信部１２は、例えば各種情報を送受信可能な通信モジュール等により構成される。通信部１２は、例えば給電レーン２０から車両４０に対して電力を供給する場合や、給電レーン２０が車両４０から電力の供給を受ける場合に、例えばネットワークＮを通じて車両４０と通信を行い、各種情報を送受信する。

【0018】

判定部１３は、給電レーン２０ごとの車両４０の混雑情報を取得し、各給電レーン２０に対する給電の優先度の設定の要否を判定する。

【0019】

設定部１４は、判定部１３によって、給電レーン２０に対して優先度の設定が必要であると判定された場合に、給電レーン２０に対して優先度を設定する。

【0020】

記憶部１５は、例えばＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive：ＨＤＤ）およびリムーバブルメディア等の記録媒体から構成される。リムーバブルメディアとしては、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray（登録商標） Disc）のようなディスク記録媒体が挙げられる。記憶部１５には、オペレーティングシステム（Operating System：ＯＳ）、各種プログラム、各種テーブル、各種データベース等が格納可能である。

【0021】

記憶部１５には、例えば車両４０とやり取りした各種情報、バッテリ３０の残存容量等に関する情報等が格納される。

【0022】

図２は、給電レーンについて説明するための図である。なお、本実施形態では、図２に示すように、共通した機能を有していれば、車両の形状等が異なっていてもよい。
給電レーン２０は、車両４０に対して非接触で電力の供給を行うことが可能に構成されている。具体的には、給電レーン２０は、車両４０に対して電力を供給するコイルを備える通電部２１を備える。通電部２１は、道路の車線内に埋め込まれている。

【0023】

バッテリ３０は、定置式の蓄電装置である。このバッテリ３０は、給電レーン２０が送電レーンとして機能する場合、当該給電レーン２０に対して電力を供給する。また、バッテリ３０は、給電レーン２０が受電レーンとして機能する場合、当該給電レーン２０から電力を受け取り蓄電する。また、バッテリ３０は、外部の発電設備から電力の供給を受けてもよく、外部の需要家設備に対して電力を供給してもよい。なお、図１では、バッテリ３０を一つのみ図示しているが、給電レーン２０ごとにバッテリ３０を設けてもよい。

【0024】

続いて、車両４０の構成について図１及び図３を参照して説明する。図３は、実施形態における車両の機能構成を説明するためのブロック図である。
車両４０は、制御装置１０によって管理される通電部２１から供給される電力によってバッテリ４７が充電される。

【0025】

車両４０は、送受信部４１、通信部４２、ＧＰＳ（Global Positioning System）部４３、入出力部４４、記憶部４５及びＥＣＵ（Electronic Control Unit）４６を備える。また、車両４０には、各部に電力を供給するバッテリ４７が設けられる。このバッテリ４７は、蓄電装置であって、充電可能に構成される。車両４０を制御する部品は、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ＲＯＭ、およびＲＡＭ等からなる一つ又は複数のコンピュータ等を用いて構成される。

【0026】

送受信部４１は、通電部２１からの給電信号を受信する受信部として機能する。また、送受信部４１は、通電部２１に給電信号を送信する送信部として機能する。

【0027】

通信部４２は、ネットワークＮを介した無線通信によって、外部の各装置との間で通信を行う。通信部４２は、外部の装置から、規制や渋滞等の道路交通情報、災害に関する情報を受信する。

【0028】

ＧＰＳ部４３は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、車両４０の位置を検出する。検出された位置は、車両４０の位置情報として、外部に出力されるか、又は記憶部に格納される。

【0029】

入出力部４４は、タッチパネルディスプレイや、スピーカ、マイク等から構成される。入出力部４４は、ＥＣＵ４６による制御に従って、タッチパネルディスプレイの画面上に文字や図形等を表示したり、スピーカから音を出力したりするなど、情報を出力可能に構成される。また、入出力部４４は、車両４０の利用者等がタッチパネルディスプレイを操作したり、マイクに向けて音声を発したりすることによって、ＥＣＵ４６に所定の情報を入力可能に構成される。

【0030】

記憶部４５は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いて構成され、各種プログラム及び各種データが書き込み及び読み出し可能に格納されている。この記録媒体としては、ハードディスクや半導体メモリ、光ディスク、フラッシュメモリ、磁気ディスク等の記憶媒体、及びこれらの記憶媒体のドライブ装置を有して構成される。記憶部４５には、ＥＣＵ４６が車両４０の各部の作動を統括的に制御するために必要なオペレーティングシステム（ＯＳ）や各種アプリケーションのプログラムが格納されている。

【0031】

ＥＣＵ４６は、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータ等の情報処理装置によって構成されている。ＥＣＵ４６は、車両４０の各部の電気的な動作を統括的に制御する。ＥＣＵ４６は、入力されたデータや予め記憶しているデータ及びプログラムを使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力するように構成されている。

【0032】

なお、車両４０は、当該車両４０を駆動するための駆動機構及び操作機構を備えている。具体的に、車両４０は、駆動機構として、パワートレイン及び駆動輪とを備える。パワートレインは、駆動力を発生して出力軸から出力する動力源と、動力源が出力した駆動力を駆動輪２に伝達する動力伝達機構と、を備えている。
また、操作機構は、シフトレバーや、アクセルペダル等によって構成される。
なお、車両４０の自動運転を行う場合は、ＥＣＵ４６の制御のもと、各部が指示信号に従って駆動する。

【0033】

ここで、本実施形態では、給電レーン２０の車両の走行状態に基づいて、車両４０と給電レーン２０との間で伝送する電力が制御される。この給電制御について、図４を参照して説明する。図４は、給電レーンの制御の流れを示すフローチャートである。

【0034】

まず、この給電制御では、制御部１１が、ワイヤレス電力伝送システム１の制御下（給電レーン２０による電力供給エリア）において、電力不足が発生した、または近い将来に発生すると予測される状況であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。制御部１１は、例えば外部から電力に関する情報を取得し、電力不足の発生の有無について判断する。制御部１１は、電力不足が発生していないと判断した場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、当該電力不足の発生の有無の判断を繰り返す。一方、ＥＣＵ４６は、電力不足が発生している、または、発生が予測されると判断した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に移行する。

【0035】

ステップＳ１０２において、制御部１１は、給電レーン２０ごとの車両４０の走行状況情報を取得する。走行状況情報は、例えば、給電レーン２０ごとに、走行している車両４０の数と、走行している車両４０の速度、または速度の平均値が対応付いた情報を含む。

【0036】

走行状況情報を取得後、制御部１１は、判定部１３に、給電制御の要否を判定させる（ステップＳ１０３）。本ステップにおいて、判定部１３は、給電レーン２０を走行する車両４０の状況に応じて給電制御を要か否かを判定する。ここで、判定部１３は、給電レーン２０の長さに対する車両数や、車両４０間の距離（車間）または距離の平均値等に基づいて、給電レーン２０が混雑しているか否かを判定し、混雑していると判定した場合に、給電制御を要すると判定する。

【0037】

制御部１１は、判定部１３が給電制御を要しない判定した場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、処理を終了する。これに対し、制御部１１は、判定部１３が給電制御を要すると判定した場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に移行する。

【0038】

ステップＳ１０４において、制御部１１は、給電レーン２０の給電制御を実行する。具体的には、制御部１１は、設定部１４が設定した優先度に基づいて、各給電レーン２０への供給電力を制御する。設定部１４は、給電レーン２０における車両４０の走行状況に応じて、給電レーン２０への供給電力の優先度を設定する。本実施形態において、設定部１４は、例えば、給電レーン２０における車両４０の数と、給電レーン２０ごとの車両４０の平均車速とに基づいて、優先度を設定する。具体的には、低速の車両４０における消費電力が小さく、給電する必要性が低いと推定されるため、設定部１４は、車両４０の数が多く、かつ平均車速が低い、渋滞していると推定される給電レーン２０への電力供給の優先度を低く設定する。設定部１４は、例えば、車両４０の数の逆数と、平均速度との積を渋滞指数とし、該渋滞指数が小さい給電レーン２０ほど、優先度を低く設定する。

【0039】

図５は、電力制御について説明するための図である。図５に示すように、三つの給電レーン２０Ａ～２０Ｃについて説明する。給電レーン２０Ａ～２０Ｃは、互いに同じ方向に延び、当該レーンを走行する車両４０の進行方向が同じであるものとする。設定部１４は、給電レーン２０Ａ～２０Ｃにおける車両４０の数と、同一レーンを走行する複数の車両４０の平均速度とを取得する。設定部１４は、例えば、給電レーン２０Ａ～２０Ｃのそれぞれについて、算出した渋滞指数に基づいて、優先度を設定する。設定部１４は、例えば、給電レーン２０Ａ、給電レーン２０Ｂ、給電レーン２０Ｃの順で優先度を高く（２０Ａ＜２０Ｂ＜２０Ｃ）設定する。なお、優先度をゼロにして、電力供給を行わないようにすることもできる。
制御部１１は、設定部１４が設定した優先度に基づいて、給電制御を実行する。例えば、図５に示す例において、給電レーン２０Ｃへの供給電力が最も大きく、給電レーン２０Ａへの供給電力が最も小さくなるような給電制御を実行する。この給電制御によって、レーンを走行する車両４０の消費電力に応じた給電を実行することができる。

【0040】

以上説明した本実施形態では、電力不足が生じる場合において、走行状況情報を参照して、給電レーンに対して供給電力の優先度を設定し、レーンを走行する車両４０の消費電力に応じた電力を供給するようにしたため、システムが制御する範囲において各給電レーン２０をそれぞれ走行する車両４０に供給するための電力量のバランスが調整される。本実施形態によれば、給電レーン間への電力供給のバランス調整によって、供給する電力が平準化され、ワイヤレス電力伝送システム１全体における電力バランスを安定化させることができる。

【0041】

なお、実施形態において、例えば緊急車両が走行する給電レーンについては、優先度の設定の対象外とするか、優先度を最高に設定するようにしてもよい。

【0042】

更なる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わし、かつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付のクレームおよびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0043】

１ ワイヤレス電力伝送システム
１０ 制御装置
１１ 制御部
１２ 通信部
１３ 判定部
１４ 設定部
１５、４５ 記憶部
２０ 給電レーン
２１ 通電部
３０、４７ バッテリ
４０ 車両
４１ 送受信部
４２ 通信部
４３ ＧＰＳ部
４４ 入出力部
４６ ＥＣＵ
Ｎ ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】