特開 2024-179329 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】P2024179329

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】給電制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20241219BHJP

   H02J 50/10 20160101ALI20241219BHJP

   H02H 3/20 20060101ALI20241219BHJP

   B60L 3/00 20190101ALI20241219BHJP

   B60L 53/12 20190101ALI20241219BHJP

   B60L 53/14 20190101ALI20241219BHJP

   B60M 7/00 20060101ALI20241219BHJP

   B60L 5/00 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301D

H02J7/00 P

H02J50/10

H02H3/20

B60L3/00 H

B60L53/12

B60L53/14

B60M7/00 X

B60L5/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023098079

(22)【出願日】2023-06-14

(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】津下 聖悟

(72)【発明者】

【氏名】池村 亮祐

【テーマコード（参考）】

5G004

5G503

5H105

5H125

【Ｆターム（参考）】

5G004AA04

5G004AB03

5G004BA08

5G503AA01

5G503BA01

5G503BB01

5G503FA06

5G503FA16

5G503GB08

5H105AA12

5H105BA09

5H105BB05

5H105CC04

5H105CC19

5H105DD10

5H105EE15

5H105GG03

5H105GG12

5H125AA01

5H125AC04

5H125AC12

5H125AC24

5H125AC27

5H125BE02

5H125CD04

5H125DD02

5H125EE51

(57)【要約】

【課題】非接触給電および接触給電を併用する構成において、非接触給電が使用不可となった場合に接触給電の使用可能状態を維持す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、道路側に設けられる供給装置から電力を受電するコイルを含む第１の受電装置と、有線接続によって電力を受電する第２の受電装置と、第１および第２の受電装置と電気的に接続するバッテリと、第１および第２の受電装置、およびバッテリの接続経路において、バッテリと第１の受電装置との間、かつ、第２の受電装置の接続部位よりも第１の受電装置側に設けられる遮断リレーと、プロセッサと、を備え、プロセッサは、第１の受電装置および供給装置のいずれか一方において異常が発生した場合に、遮断リレーの開閉状態を制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

道路側に設けられる供給装置から電力を受電するコイルを含む第１の受電装置と、
有線接続によって電力を受電する第２の受電装置と、
前記第１および第２の受電装置と電気的に接続するバッテリと、
前記第１および第２の受電装置、および前記バッテリの接続経路において、前記バッテリと前記第１の受電装置との間、かつ、前記第２の受電装置の接続部位よりも前記第１の受電装置側に設けられる遮断リレーと、
プロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、
前記第１の受電装置および前記供給装置のいずれか一方において異常が発生した場合に、前記遮断リレーの開閉状態を制御する、
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、交流電力が入力される接触受電部と、該接触受電部と並列接続され、交流電力が非接触で入力される非接触受電部とを併用する充電装置において、開閉手段が閉にされた際に、交流電力を変換して二次電池へ供給する電力変換回路の一部を介して非接触受電部までの閉回路を形成することによって、異常時に回路を保護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２０１５－１４２４４０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、特許文献１では、非接触受電部が故障して電圧が上昇した場合、並列に接続されている接触受電部が故障するおそれがあった。

【0005】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、非接触給電および接触給電を併用する構成において、非接触給電が使用不可となった場合に接触給電の使用可能状態を維持す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、道路側に設けられる供給装置から電力を受電するコイルを含む第１の受電装置と、有線接続によって電力を受電する第２の受電装置と、前記第１および第２の受電装置と電気的に接続するバッテリと、前記第１および第２の受電装置、および前記バッテリの接続経路において、前記バッテリと前記第１の受電装置との間、かつ、前記第２の受電装置の接続部位よりも前記第１の受電装置側に設けられる遮断リレーと、プロセッサと、を備え、前記プロセッサは、前記第１の受電装置および前記供給装置のいずれか一方において異常が発生した場合に、前記遮断リレーの開閉状態を制御する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、非接触給電および接触給電を併用する構成において、非接触給電が使用不可となった場合に接触給電の使用可能状態を維持することができる。

【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、ワイヤレス電力伝送システムの全体構成を示す図である。

【図3】図３は、ワイヤレス電力伝送システムにおける広域無線通信を説明するための模式図である。

【図4】図４は、送電ＥＣＵの機能構成を説明するためのブロック図である。

【図5】図５は、車両ＥＣＵの機能構成を説明するためのブロック図である。

【図6】図６は、電力伝送プロセスを説明するための図である。

【図7】図７は、車両と供給装置との間で広域無線通信を用いた通信を実施する場合を示すシーケンス図である。

【図8】図８は、供給装置から車両への走行中給電が終了した後の動作を示すシーケンス図である。

【図9】図９は、受電側の充電に係る回路構成を説明するための図である。

【図10】図１０は、充電系の異常発生時における制御の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態におけるワイヤレス電力伝送システムについて具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

【0010】

図１は、実施形態におけ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（Wireless Power Transfer System）１は、供給設備２と、車両３とを備える。供給設備２は、走行中の車両３に非接触で電力を供給する設備である。車両３は、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）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）などである。

【0011】

このワイヤレス電力伝送システム１は、供給設備２から車両３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。ワイヤレス電力伝送システム１は、道路４上を走行中の車両３に対して供給設備２から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３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。

【0012】

供給設備２は、供給装置５と、供給装置５に電力を供給する交流電源６とを備える。供給装置５は、交流電源６から供給された電力を車両３に非接触で伝送する。交流電源６は例えば商用電源である。この供給装置５は、一次コイル１１を有する送電装置１０を備える。

【0013】

供給装置５は、一次コイル１１を含むセグメント７と、セグメント７を管理する管理装置８とを備える。セグメント７は、道路４の車線内に埋め込まれている。管理装置８は、道路４の脇に設置されている。セグメント７は、管理装置８と電気的に接続されている。管理装置８は、交流電源６と電気的に接続されており、交流電源６の電力をセグメント７に供給する。セグメント７は、管理装置８を介して交流電源６と電気的に接続される。このセグメント７は、道路４の車線に沿って複数配置することが可能である。例えば供給装置５は、図１に示すように、道路４内で車線に沿って並んで設置された三つのセグメント７と、三つのセグメント７が接続された一つの管理装置８とを備える。セグメント７は、供給装置５から車両３へと非接触で電力を伝送する機能を有する。管理装置８は、セグメント７におけるワイヤレス電力伝送を制御する機能を有する。

【0014】

車両３は、二次コイル２１を有する受電装置２０を備える。受電装置２０は、車両３の車体底部に設けられている。一次コイル１１が設置された道路４上を車両３が走行する際、地上側の一次コイル１１と車両側の二次コイル２１とが上下方向に対向する。ワイヤレス電力伝送システム１は、車両３が道路４上を走行中に、送電装置１０の一次コイル１１から受電装置２０の二次コイル２１に非接触で電力を伝送する。

【0015】

この説明における走行中とは、車両３が走行のために道路４上に位置する状態を意味する。走行中には、車両３が道路４上で一時的に停止している状態も含まれる。例えば信号待ちなどによって車両３が道路４上で停止している状態も走行中に含まれる。一方で、車両３が道路４上に位置する状態であっても、例えば車両３が駐停車している場合には、走行中に含まれない。

【0016】

また、この説明では、一次コイル１１（セグメント７）が埋め込まれた車線のことをＤ－ＷＰＴレーンと記載し、道路４の一部区間であって供給装置５によるワイヤレス電力伝送が可能な場所のことをＤ－ＷＰＴ充電サイトと記載する場合がある。Ｄ－ＷＰＴレーンとＤ－ＷＰＴ充電サイトとでは、道路４の所定区間に亘り複数の一次コイル１１（複数のセグメント７）が車両３の進行方向に並んで設置されている。

【0017】

図２は、ワイヤレス電力伝送システムの全体構成を示す図である。供給設備２では、供給装置５と交流電源６とが電気的に接続されている。供給装置５では、セグメント７と管理装置８とが電気的に接続されている。

【0018】

供給装置５は、管理装置８に設けられた構成と、セグメント７に設けられた構成とを含む。供給装置５は、送電装置１０と、送電ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１０と、第１通信装置１２０と、第２通信装置１３０と、異物検知装置１４０とを備える。

【0019】

送電装置１０は、交流電源６に接続された電気回路を含む。送電装置１０は、ＰＦＣ（Power Factor Collection）回路２１０と、インバータ（ＩＮＶ）２２０と、フィルタ回路２３０と、送電側共振回路２４０とを備える。

【0020】

ＰＦＣ回路２１０は、交流電源６から入力される交流電力の力率を改善し、その交流電力を直流電力に変換してインバータ２２０に出力する。このＰＦＣ回路２１０はＡＣ／ＤＣコンバータを含んで構成される。ＰＦＣ回路２１０は交流電源６と電気的に接続されている。

【0021】

インバータ２２０は、ＰＦＣ回路２１０から入力された直流電力を交流電力に変換する。インバータ２２０の各スイッチング素子はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）などにより構成されており、送電ＥＣＵ１１０からの制御信号に応じてスイッチング動作を行う。例えばインバータ２２０の駆動周波数は８５ｋＨｚである。インバータ２２０は、変換した交流電力をフィルタ回路２３０に出力する。

【0022】

フィルタ回路２３０は、インバータ２２０から入力される交流電流に含まれるノイズを除去し、ノイズが除去された交流電力を送電側共振回路２４０に供給する。フィルタ回路２３０は、コイルとコンデンサとを組み合わせたＬＣフィルタである。例えばフィルタ回路２３０は二つのコイルと一つのコンデンサとがＴ形に配置されたＴ型フィルタにより構成される。ＰＦＣ回路２１０とインバータ２２０とフィルタ回路２３０とは、送電装置１０の電力変換部１２を構成する。

【0023】

送電側共振回路２４０は、フィルタ回路２３０から供給された交流電力を非接触にて受電装置２０に伝送する送電部である。フィルタ回路２３０から送電側共振回路２４０に交流電力が供給されると、一次コイル１１に電流が流れ、送電のための磁界が発生する。

【0024】

送電側共振回路２４０は、一次コイル１１と、共振コンデンサとを備える。一次コイル１１は送電コイルである。この共振コンデンサは一次コイル１１の一方端に直列に接続され、送電側共振回路の共振周波数を調整する。この共振周波数は１０ｋＨｚ～１００ＧＨｚであり、好ましくは８５ｋＨｚである。例えば送電装置１０は、送電側共振回路２４０の共振周波数とインバータ２２０の駆動周波数とが一致するように構成されている。送電側共振回路２４０は、送電装置１０の一次装置１３を構成する。

【0025】

送電装置１０は、電力変換部１２と、一次装置１３とを備える。電力変換部１２は、ＰＦＣ回路２１０とインバータ２２０とフィルタ回路２３０とを含む。一次装置１３は、送電側共振回路２４０を含む。送電装置１０は、電力変換部１２が管理装置８に設けられ、一次装置１３がセグメント７に設けられた構成を有する。

【0026】

供給装置５では、送電装置１０の電力変換部１２と、送電ＥＣＵ１１０と、第１通信装置１２０とが管理装置８に設けられており、送電装置１０の一次装置１３と、第２通信装置１３０と、異物検知装置１４０とがセグメント７に設けられている。

【0027】

送電ＥＣＵ１１０は、供給装置５を制御する電子制御装置である。送電ＥＣＵ１１０は、プロセッサと、メモリとを備える。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などからなる。メモリは、主記憶装置であって、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などからなる。送電ＥＣＵ１１０は、記憶部に格納されたプログラムをメモリ（主記憶装置）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など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。記憶部は、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など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、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、各種データベースなどが格納可能である。各種センサからの信号が送電ＥＣＵ１１０に入力される。異物検知装置１４０からの信号が送電ＥＣＵ１１０に入力される。そして、送電ＥＣＵ１１０は各種センサから入力された信号に基づいて各種制御を実行する。

【0028】

例えば送電ＥＣＵ１１０は、送電用電力を調整する電力制御を実行する。電力制御において、送電ＥＣＵ１１０は送電装置１０を制御する。送電ＥＣＵ１１０は、電力変換部１２から一次装置１３に供給される電力を制御するために、電力変換部１２に制御信号を出力する。送電ＥＣＵ１１０は、ＰＦＣ回路２１０に含まれるスイッチング素子を制御して送電用電力を調整するとともに、インバータ２２０に含まれるスイッチング素子を制御して送電用電力を調整する。

【0029】

また、送電ＥＣＵ１１０は、車両３との通信を制御する通信制御を実行する。通信制御において、送電ＥＣＵ１１０は第１通信装置１２０と第２通信装置１３０とを制御する。

【0030】

第１通信装置１２０は、広域無線通信を行う地上側の通信装置である。第１通信装置１２０は、道路４を走行中の車両３のうち、ＷＰＴレーンに接近する前の車両３との間で無線通信を行う。ＷＰＴレーンに接近する前の状態とは、車両３が供給装置５との間で狭域無線通信を行えない位置にいることをいう。

【0031】

広域無線通信は、通信距離が１０メートルから１０キロメートルの通信である。広域無線通信は、狭域無線通信に比べて通信距離が長い通信である。広域無線通信としては、通信距離が長い種々の無線通信を用いることができる。例えば３ＧＰＰ（登録商標）、ＩＥＥＥによって策定された４Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇ、ＷｉＭＡＸなどの通信規格に準拠した通信が広域無線通信に用いられる。ワイヤレス電力伝送システム１では、広域無線通信を利用して、車両識別情報（車両ＩＤ）と紐づけられた車両情報が車両３から供給装置５に送信される。

【0032】

第２通信装置１３０は、狭域無線通信を行う地上側の通信装置である。第２通信装置１３０は、道路４を走行中の車両３のうち、ＷＰＴレーンに接近または進入した車両３との間で無線通信を行う。ＷＰＴレーンに接近した状態とは、車両３が供給装置５との間で狭域無線通信を行うことが可能な位置にいることをいう。

【0033】

狭域無線通信は、通信距離が１０メートル未満の通信である。狭域無線通信は、広域無線通信に比べて通信距離が短い通信である。狭域無線通信としては、通信距離が短い種々の近距離無線通信を用いることができる。例えばＩＥＥＥ、ＩＳＯ、ＩＥＣなどによって策定された任意の通信規格に準拠した通信が狭域無線通信に用いられる。一例として、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などが狭域無線通信に用いられる。あるいは、狭域無線通信を行うための技術としては、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などが用いられてもよい。ワイヤレス電力伝送システム１では、狭域無線通信を利用して、車両識別情報などが車両３から供給装置５に送信される。

【0034】

異物検知装置１４０は、一次コイル１１の上方に存在する金属異物や生体などを検知する。異物検知装置１４０は、例えば地上に設置されたセンサコイルや撮像装置などにより構成される。異物検知装置１４０はワイヤレス電力伝送システム１における異物検知機能（Foreign Object Detection：ＦＯＤ）や生体保護機能（Living Object Protection：ＬＯＰ）を発揮するためのものである。

【0035】

供給装置５では、送電装置１０の構成がセグメント７と管理装置８とに分かれて配置されているとともに、三つのセグメント７が一つの管理装置８に接続されている。送電装置１０は、一つのインバータが三つの送電側共振回路２４０に電力を供給するように構成されている。また、供給装置５では、各セグメント７からの信号が管理装置８に入力される。第１セグメントに設けられた第２通信装置１３０および異物検知装置１４からの信号が送電ＥＣＵ１１０に入力される。同様に、第２セグメントに設けられた第２通信装置１３０および異物検知装置１４からの信号が送電ＥＣＵ１１０に入力される。第３セグメントに設けられた第２通信装置１３０および異物検知装置１４からの信号が送電ＥＣＵ１１０に入力される。送電ＥＣＵ１１０は各セグメント７から入力された信号に基づいて各セグメント７の状態を把握することができる。

【0036】

車両３は、受電装置２０と、充電リレー３１０と、バッテリ３２０と、車両ＥＣＵ３３０と、第３通信装置３４０と、第４通信装置３５０と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機３６０とを備える。

【0037】

受電装置２０は、送電装置１０から受け取った電力をバッテリ３２０に供給する。受電装置２０は充電リレー３１０を介してとバッテリ３２０と電気的に接続される。受電装置２０は、受電側共振回路４１０と、フィルタ回路４２０と、整流回路４３０とを備える。

【0038】

受電側共振回路４１０は、送電装置１０から非接触で伝送された電力を受け取る受電部である。受電側共振回路４１０は、二次コイル２１と、共振コンデンサとを備えた受電側共振回路により構成される。二次コイル２１は、一次コイル１１から非接触にて伝送された電力を受け取る受電コイルである。この共振コンデンサは二次コイル２１の一方端に直列に接続され、受電側共振回路の共振周波数を調整する。受電側共振回路４１０の共振周波数は送電側共振回路２４０の共振周波数と一致するように定められている。

【0039】

受電側共振回路４１０は共振周波数が送電側共振回路２４０の共振周波数と同じである。そのため、受電側共振回路４１０が送電側共振回路２４０と対向した状態で送電側共振回路２４０による磁界が発生すると、磁界の振動が受電側共振回路４１０に伝達する。一次コイル１１と二次コイル２１とが共振状態となる。電磁誘導によって二次コイル２１に誘導電流が流れると、受電側共振回路４１０に誘導起電力が発生する。このようにして送電側共振回路２４０から非接触で伝送された電力を受電側共振回路４１０が受け取る。そして、受電側共振回路４１０は、送電側共振回路２４０から受け取った電力をフィルタ回路４２０に供給する。受電側共振回路４１０は、受電装置２０の二次装置２２を構成する。

【0040】

フィルタ回路４２０は、受電側共振回路４１０から入力される交流電流に含まれるノイズを除去し、ノイズが除去された交流電力を整流回路４３０に出力する。フィルタ回路４２０は、コイルとコンデンサとを組み合わせたＬＣフィルタである。例えばフィルタ回路４２０は二つのコイルと一つのコンデンサとがＴ形に配置されたＴ型フィルタにより構成される。

【0041】

整流回路４３０は、フィルタ回路４２０から入力された交流電力を直流電力に変換してバッテリ３２０に出力する。整流回路４３０は、例えば整流素子として４つのダイオードがフルブリッジ接続されたフルブリッジ回路により構成されている。整流回路４３０の各ダイオードにはスイッチング素子が並列接続されている。整流回路４３０の各スイッチング素子はＩＧＢＴにより構成されており、車両ＥＣＵ３３０からの制御信号に応じてスイッチング動作を行う。整流回路４３０は、変換した直流電力をバッテリ３２０に供給する。フィルタ回路４２０と整流回路４３０とは、受電装置２０の電力変換部２３を構成する。

【0042】

受電装置２０は、二次装置２２と、電力変換部２３とを備える。二次装置２２は、受電側共振回路４１０を含む。電力変換部２３は、フィルタ回路４２０と整流回路４３０とを含む。なお、電力変換部２３は、供給装置５から受電による非接触給電、およびプラグ等有線接続による接触給電に係る回路構成を含むが、ここでは、非接触給電に係る構成について説明し、接触給電については後述する。

【0043】

充電リレー３１０は、整流回路４３０とバッテリ３２０との間に設けられている。充電リレー３１０は車両ＥＣＵ３３０によって開閉状態が制御される。送電装置１０によるバッテリ３２０の充電時に充電リレー３１０は閉状態に制御される。充電リレー３１０が閉状態である場合、整流回路４３０とバッテリ３２０との間が通電可能に接続される。充電リレー３１０が開状態である場合、整流回路４３０とバッテリ３２０との間が通電不能に遮断される。例えば充電リレー３１０が開状態にある場合、車両３は給電要求をしない。

【0044】

バッテリ３２０は、充電が可能な直流電源であり、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などにより構成される。バッテリ３２０は送電装置１０から受電装置２０に供給された電力を蓄える。また、バッテリ３２０は車両３の走行用モータに電力を供給することができる。バッテリ３２０はＰＣＵ（Power Control Unit）を介して走行用モータと電気的に接続されている。ＰＣＵはバッテリ３２０の直流電力を交流電力に変換して走行用モータに供給する電力変換装置である。ＰＣＵの各スイッチング素子はＩＧＢＴにより構成されており、車両ＥＣＵ３３０らの制御信号に応じてスイッチング動作を行う。

【0045】

車両ＥＣＵ３３０は、車両３を制御する電子制御装置である。車両ＥＣＵ３３０は、ハードウェア構成としては送電ＥＣＵ１１０と同様に構成されている。車両３に搭載された各種センサからの信号が車両ＥＣＵ３３０に入力される。また、車両ＥＣＵ３３０には、ＧＰＳ受信機３６０が受信した測位信号が入力される。車両ＥＣＵ３３０はＧＰＳ受信機３６０から車両３の現在位置情報を取得することができる。そして、車両ＥＣＵ３３０は各種センサから入力された信号に基づいて各種制御を実行する。

【0046】

例えば車両ＥＣＵ３３０は、一次コイル１１から二次コイル２１に非接触で電力を伝送し、二次コイル２１が受け取った電力をバッテリ３２０に蓄える非接触充電制御を実行する。非接触充電制御において、車両ＥＣＵ３３０は整流回路４３０と充電リレー３１０と第３通信装置３４０と第４通信装置３５０とを制御する。非接触充電制御には、充電用電力を制御する電力制御と、供給装置５との間の通信を制御する通信制御とが含まれる。電力制御において、車両ＥＣＵ３３０は整流回路４３０に含まれるスイッチング素子を制御して、受電装置２０からバッテリ３２０に供給される電力（充電用電力）を調整する。通信制御において、車両ＥＣＵ３３０は第３通信装置３４０と第４通信装置３５０とを制御する。

【0047】

第３通信装置３４０は、広域無線通信を行う車両側の通信装置である。第３通信装置３４０は、道路４上を走行中の車両３がＷＰＴレーンに接近する前の状態おいて、供給装置５の第１通信装置１２０との間で無線通信を行う。広域無線通信は、双方向無線通信である。第１通信装置１２０と第３通信装置３４０との間の通信は高速無線通信で行われる。

【0048】

第４通信装置３５０は、狭域無線通信を行う車両側の通信装置である。第４通信装置３５０は、車両３がＷＰＴレーンに接近または進入した状態において、供給装置５の第２通信装置１３０との間で無線通信を行う。狭域無線通信は、単方向無線シグナリングである。単方向無線シグナリングはＰ２ＰＳ（Point to point signaling）である。Ｐ２ＰＳは、ペアリング、位置合わせチェック、磁気結合チェック、電力伝送の終了、電力伝送の終了の各アクティビティにおいて、車両３から供給装置５に車両識別情報を通知するために使用される。また、Ｐ２ＰＳは、横方向の位置合わせチェックの手段（Alignment check）として使用できる。横方向とは、車線の幅方向のことであり、車両３の幅方向のことである。

【0049】

ＧＰＳ受信機３６０は、複数の測位衛星から得られる測位情報に基づいて車両３の現在位置を検出する。ＧＰＳ受信機３６０によって検出された車両３の現在位置情報は車両ＥＣＵ３３０に送信される。

【0050】

なお、供給装置５は、フィルタ回路２３０はセグメント７ではなく、管理装置８に含まれてもよい。すなわち、フィルタ回路２３０は道路４の脇に設置されてもよい。この場合、電力変換部１２はＰＦＣ回路２１０とインバータ２２０とフィルタ回路２３０とを含み、一次装置１３は送電側共振回路２４０を含む。

【0051】

また、フィルタ回路２３０は、一次コイル１１個別に設けられてもよく、あるいは複数の一次コイル１１に一括に設けられてもよい。

【0052】

また、フィルタ回路２３０は、Ｔ型フィルタに限定されず、例えばコイルとコンデンサとが直列に接続されたバンドパスフィルタであってよい。これは車両３のフィルタ回路４２０についても同様である。

【0053】

また、送電装置１０では、インバータ２２０が複数の一次コイル１１に接続する上で、通電対象となる一次コイル１１を切り替える切替スイッチが、それぞれの一次装置１３に設けられてよい。この切替スイッチは、道路４の脇の管理装置８に設けられてもよく、一次コイル１１の付近に設けられてもよい。

【0054】

また、送電側共振回路２４０は、一次コイル１１と共振コンデンサとが直列に接続された構成に限定されない。一次コイル１１と共振コンデンサとが並列に接続されてもよく、あるいは並列と直列の組み合せたものであってもよい。要するに、送電側共振回路２４０は、送電側共振回路２４０の共振周波数がインバータ２２０の駆動周波数と一致するように構成されていればよく、その構成要素の接続関係は特に限定されない。これは車両３の受電側共振回路４１０についても同様である。

【0055】

また、インバータ２２０の駆動周波数は８５ｋＨｚに限らず、８５ｋＨｚ付近の周波数であってよい。要するに、インバータ２２０の駆動周波数は８５ｋＨｚを含む所定の周波数帯であってよい。

【0056】

また、送電装置１０は、ＰＦＣ回路２１０の出力側電力ライン（直流電力ライン）に対して複数のインバータ２２０が接続された構成であってもよい。

【0057】

また、異物検知装置１４０は、地上側に限らず、車両３側にも設けられてもよい。例えば車両３側の異物検知装置が一次コイル１１の上方に存在する異物や生体などを検知した場合、車両３がその一次コイル１１を通りすぎるまで給電要求を止めるように構成することができる。

【0058】

また、ワイヤレス電力伝送システム１では、狭域無線通信を利用して車両３から供給装置５に送信される情報には、車両識別情報の他に、給電要求や、給電電力要求値などが含まれる。給電要求は、一次コイル１１からの電力伝送を要求することを示す情報である。給電電力要求値は、供給装置５から車両３へ伝送される電力量の要求値である。車両ＥＣＵ３３０は、バッテリ３２０のＳＯＣに基づいて給電電力要求値を算出することができる。

【0059】

また、ワイヤレス電力伝送システム１は、地上から車両３への給電方法に限らず、車両３から地上への給電方法を実現することも可能である。この場合、整流回路４３０は、インバータに置き換え、電力供給や受電時の整流を実現できる。

【0060】

図３は、ワイヤレス電力伝送システムにおける広域無線通信を説明するための模式図である。

【0061】

ワイヤレス電力伝送システム１では、車両３がサーバ３０と通信可能であるとともに、供給装置５がサーバ３０と通信可能である。サーバ３０は、ネットワーク４０に接続されており、ネットワーク４０を介して複数の車両３および複数の供給装置５と通信可能である。ネットワーク４０は、インターネットなどの公衆通信網であるＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や携帯電話の電話通信網などにより構成されている。

【0062】

車両３は、第３通信装置３４０を用いた広域無線通信によってネットワーク４０に接続する。車両３はサーバ３０に情報を送信し、サーバ３０からの情報を受信する。

【0063】

供給装置５は、第１通信装置１２０を用いた広域無線通信によってネットワーク４０に接続する。供給装置５はサーバ３０に情報を送信し、サーバ３０からの情報を受信する。

【0064】

図４は、送電ＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。送電ＥＣＵ１１０は、第１通信制御部５１０と、第２通信制御部５２０と、送電制御部５３０とを備える。

【0065】

第１通信制御部５１０は、第１通信装置１２０を制御する第１通信制御を実行する。第１通信制御は、供給装置５側の広域無線通信を制御するものであり、第１通信装置１２０を用いた供給装置５の通信を制御する。すなわち、第１通信制御は、供給装置５のうちの管理装置８の通信を制御する。第１通信制御は供給装置５とネットワーク４０との間の通信を制御するとともに、ネットワーク４０を介した供給装置５とサーバ３０との間の通信を制御する。第１通信制御部５１０はＳＥＣＣ（Supply Equipment Communication Controller）である。

【0066】

第２通信制御部５２０は、第２通信装置１３０を制御する第２通信制御を実行する。第２通信制御は、供給装置５側の狭域無線通信を制御するものであり、第２通信装置１３０を用いた供給装置５の通信を制御する。すなわち、第２通信制御は、供給装置５のうちのセグメント７の通信を制御する。第２通信制御はネットワーク４０を介さない通信として、供給装置５と車両３との間の通信を制御する。第２通信制御部５２０はＰＤＣＣ（Primary Device Communication Controller）である。

【0067】

送電制御部５３０は、送電装置１０を制御する送電制御を実行する。送電制御は、送電用電力を制御するものであり、送電装置１０の電力変換部１２を制御する。送電制御部５３０はＰＦＣ回路２１０とインバータ２２０とを制御する電力制御を実行する。

【0068】

図５は、車両ＥＣＵの機能構成を示すブロック図である。車両ＥＣＵ３３０は、第３通信制御部６１０と、第４通信制御部６２０と、充電制御部６３０とを備える。

【0069】

第３通信制御部６１０は、第３通信装置３４０を制御する第３通信制御を実行する。第３通信制御は、車両３側の広域無線通信を制御するものであり、第３通信装置３４０を用いた車両３の通信を制御する。第３通信制御は車両３とネットワーク４０との間の通信を制御するとともに、ネットワーク４０を介した車両３とサーバ３０との間の通信を制御する。第３通信制御部６１０はＥＶＣＣ（EV Communication Controller）である。

【0070】

第４通信制御部６２０は、第４通信装置３５０を制御する第４通信制御を実行する。第４通信制御は、車両３側の狭域無線通信を制御するものであり、第４通信装置３５０を用いた車両３の通信を制御する。第４通信制御はネットワーク４０を介さない通信として、車両３と供給装置５との間の通信を制御する。第４通信制御部６２０はＳＤＣＣ（Secondary Device Communication Controller）である。

【0071】

充電制御部６３０は、受電装置２０と充電リレー３１０とを制御する充電制御を実行する。充電制御は、受電装置２０における受電電力を制御する電力制御と、二次装置２２とバッテリ３２０との接続状態を制御するリレー制御とを含む。充電制御部６３０は整流回路４３０を制御する電力制御を実行する。充電制御部６３０は、充電リレー３１０の開閉状態を切り替えるリレー制御を実行する。

【0072】

このように構成されたワイヤレス電力伝送システム１では、車両３と供給装置５との間での無線通信が確立された状態において、供給装置５から車両３へのワイヤレス電力伝送が行われる。無線通信により車両３と供給装置５とのペアリングが行われた状態において、地上側の一次コイル１１から車両側の二次コイル２１へ非接触で電力が伝送される。そして、車両３では二次コイル２１が受け取った電力をバッテリ３２０に供給する充電制御が行われる。

【0073】

次に、図６を参照して、電力伝送プロセス（Ｄ－ＷＰＴプロセス）について説明する。電力伝送プロセスは、複数のアクティビティの連鎖として構造化されており、状態と対応する遷移とから導かれるプロセスである。

【0074】

図６は、電力伝送プロセスを説明するための図である。図６には、電力伝送プロセスを説明するための基本的なアクティビティが示されている。図６に示す太い矢印は遷移線を表す。電力伝送プロセスにおけるワイヤレス電力伝送システム１の状態は、電力伝送プロセスを構成するアクティビティにより表される。

【0075】

電力伝送プロセスを構成するアクティビティは、電力伝送を行う段階のアクティビティである電力伝送サービスセッション（Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０）と、電力伝送を行う前の段階のアクティビティと、電力伝送を行った後の段階のアクティビティとを含む。また、アクティビティは、供給装置５と車両３との間での通信の有無に応じて、その動作主体を分けて説明することができる。アクティビティは、通信なしの供給装置５側のみの状態を表すものと、通信なしの車両３側のみの状態を表すものと、通信ありの供給装置５と車両３との両方の状態を表すものとに分けられる。

【0076】

図６に示すように、アクティビティは、マスタ電源がオン状態（Master power On）Ａ１０と、準備（Preparation）Ａ２０と、車両３からの要求待ち（Waiting for D-WPT service request）Ａ３０と、マスタ電源がオン状態（Master power On）Ａ４０と、準備（Preparation）Ａ５０と、通信設定（Communication setup）およびＤ－ＷＰＴサービスの要求（Request D-WPT service）Ａ６０と、Ｄ－ＷＰＴサービスセッション（D-WPT service session）Ａ７０と、Ｄ－ＷＰＴサービスセッションの終了（Terminate D-WPT service session）Ａ８０と、を含む。

【0077】

準備Ａ２０は、供給装置５の準備状態である。準備Ａ２０において、供給装置５は車両３との通信なしに回路の起動と安全確認とを行う。供給装置５は、マスタ電源がオン状態Ａ１０になると準備Ａ２０の状態に遷移する。そして、準備Ａ２０において供給装置５が回路を起動して安全を確認できた場合、状態は車両３からの要求待ち（Waiting for D-WPT service request）Ａ３０に遷移する。一方、供給装置５に問題がある場合、供給装置５は広域無線通信により、ワイヤレス電力伝送システム１を利用できないことを示す情報（利用不可通知）を車両３に通知する。第１通信装置１２０は利用不可通知を車両３に送信する。

【0078】

準備Ａ５０は、車両３の準備状態である。準備Ａ５０において、車両３は供給装置５との通信なしに回路の起動と安全確認を行う。車両３は、マスタ電源がオン状態Ａ４０になると準備Ａ５０の状態に遷移する。そして、準備Ａ５０において車両３が回路を起動して安全を確認できた場合、状態は通信設定（Communication setup）およびＤ－ＷＰＴサービスの要求（Request D-WPT service）Ａ６０に遷移する。一方、車両３に問題がある場合、車両３は広域無線通信を開始せず、Ｄ－ＷＰＴプロセスにおける以降のシーケンスを行わない。

【0079】

通信設定およびＤ－ＷＰＴサービスの要求Ａ６０は、車両ＥＣＵ３３０によって開始される。通信設定およびＤ－ＷＰＴサービスの要求Ａ６０において、車両ＥＣＵ３３０は広域無線通信を開始する。まず、車両３が準備Ａ５０から通信設定およびＤ－ＷＰＴサービスの要求Ａ６０に遷移すると、第３通信装置３４０はＤ－ＷＰＴサービスの要求信号を送信する。第３通信装置３４０は、車両３が進入予定または進入したＤ－ＷＰＴレーンに対応する第１通信装置１２０と無線通信を行う。通信対象の第１通信装置１２０は車両３の現在位置とＤ－ＷＰＴレーンの位置との相対的な位置関係に基づいて選択される。供給装置５側では、車両３からの要求待ちＡ３０の状態において、第１通信装置１２０がＤ－ＷＰＴサービスの要求信号を受信すると、状態は通信設定およびＤ－ＷＰＴサービスの要求Ａ６０に遷移する。広域無線通信とＰ２ＰＳ通信との各種情報は車両識別情報を用いてリンクされている。この通信設定およびＤ－ＷＰＴサービスの要求Ａ６０の処理シーケンスを図７に示す。

【0080】

図７は、車両と供給装置との間で広域無線通信を用いた通信を実施する場合を示すシーケンス図である。車両３は、車両情報をサーバ３０に送信する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、車両３の第３通信装置３４０は車両情報をサーバ３０に送信する。車両情報は、車両識別情報と、受電装置２０の各種パラメータと、車両３の現在位置情報と、要求電力とを含む。車両ＥＣＵ３３０はバッテリ３２０のＳＯＣ（State Of Charge）に基づいて要求電力を算出する。ステップＳ１１において、車両ＥＣＵ３３０は所定時間ごとに第３通信装置３４０から車両情報を送信させる。所定時間は、車両３の現在位置からＷＰＴレーンの始点までの距離に応じて設定される。車両３からＷＰＴレーンの始点までの距離が短いほど、所定時間の間隔は短くなる。

【0081】

サーバ３０は、車両３からの車両情報を受信すると、車両情報に含まれる車両３の現在位置情報に基づいて、供給装置５の近傍領域内に位置する車両３の車両識別情報を特定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、サーバ３０は車両３の現在位置情報と供給装置５の位置情報とに基づいて供給装置５から所定の近傍領域内に位置する車両３を特定する。近傍領域は例えば５００メートル以内の領域に設定される。

【0082】

サーバ３０は、車両３の車両識別情報を特定すると、車両情報を供給装置５に送信する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、サーバ３０の送信装置は車両情報を供給装置５に送信する。

【0083】

供給装置５は、サーバ３０からの車両情報を受信すると、識別情報リストへの車両識別情報の登録・消去を行う（ステップＳ１４）。ステップＳ１４において、送電ＥＣＵ１１０は、車両情報に紐づいた車両識別情報が過不足なく識別情報リストに登録された状態になるように、識別情報リストへの車両識別情報の登録・消去を行う。

【0084】

供給装置５は、識別情報リストへの車両識別情報の登録・消去を行うと、識別情報リストに登録されている車両識別情報をサーバ３０に送信する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５において、供給装置５の第１通信装置１２０は車両識別情報をサーバ３０へ送信する。

【0085】

そして、サーバ３０は、供給装置５からの車両識別情報を受信すると、識別情報リストに登録されている車両識別情報に対応する車両３へリスト登録通知を送信する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６において、サーバ３０の通信装置はリスト登録通知を車両３に送信する。リスト登録通知は、車両識別情報が識別情報リストに登録されている旨を示す通知であり、供給装置５の識別情報と供給装置５の位置情報とを含む。

【0086】

このように車両３が広域無線通信を開始して供給装置５と車両３とがともに通信設定およびＤ－ＷＰＴサービスの要求Ａ６０の状態となると、広域無線通信による通信設定が成功したこととなる。この通信設定の成功により、状態はＤ－ＷＰＴサービスセッション（D-WPT service session）Ａ７０に遷移する。

【0087】

図６に戻る。Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０は、供給装置５と車両３との間で通信接続が確立された状態において、供給装置５の送電側共振回路２４０から車両３の受電側共振回路４１０へと非接触にて電力を伝送する。Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０は、通信設定の成功から始まり、通信の終了により終了する。Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０の状態において、通信が終了すると、状態はＤ－ＷＰＴサービスセッションの終了（Terminate D-WPT service session）Ａ８０に遷移する。

【0088】

Ｄ－ＷＰＴサービスセッションの終了Ａ８０では、車両３は供給装置５との広域無線通信を終了する。車両３と供給装置５とは、Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０の終了のトリガを受信できる。そして、車両ＥＣＵ３３０は第３通信装置３４０が次の通知（Ｄ－ＷＰＴサービスの要求信号）を受信するまで、二次装置２２と車両３に対してＤ－ＷＰＴが開始されないようにする。

【0089】

ここで、Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０の詳細なアクティビティについて説明する。

【0090】

Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０は、互換性チェック（Compatibility check）およびサービス認証（Service authentication）Ａ１１０と、車両横方向の詳細な位置合わせ（Fine Positioning）Ａ１２０と、ペアリング（Pairing）および位置合わせチェック（Alignment check）Ａ１３０と、磁気結合チェック（Magnetic Coupling Check）Ａ１４０と、電力伝送の実行（Perform Power Transfer）Ａ１５０と、スタンバイ（Stand-by）Ａ１６０と、電力伝送の終了（Power transfer terminated）Ａ１７０と、を含む。

【0091】

互換性チェックおよびサービス認証Ａ１１０について説明する。通信設定が成功した後、車両ＥＣＵ３３０および送電ＥＣＵ１１０は、一次装置１３と二次装置２２とが互換性を有することを確認する。互換性チェックは、供給装置５側で、通信により取得した車両識別情報に対応付けられた情報をもとに行われる。チェック項目としては、二次装置２２の最低地上高、二次装置２２の形状タイプ、二次装置２２の回路トポロジー、二次装置２２の自己共振周波数、二次コイル２１の数などが挙げられる。

【0092】

互換性チェックおよびサービス認証Ａ１１０において、まず、車両３は受電装置２０の互換性情報（Compatibility Information）を第３通信装置３４０から供給装置５に送信する。供給装置５の第１通信装置１２０は車両３からの受電装置２０の互換性情報を受信する。そして、供給装置５の第１通信装置１２０は送電装置１０の互換性情報を車両３に送信する。車両３の第３通信装置３４０は供給装置５からの送電装置１０の互換性情報を受信する。

【0093】

車両３が供給装置５に送信する互換性情報の要素には、車両識別情報、ＷＰＴ電力クラス（WPT Power Classes）、ギャップクラス（Air Gap Class）、ＷＰＴ駆動周波数（WPT Operating Frequencies）、ＷＰＴ周波数調整、ＷＰＴタイプ（WPT Type）、ＷＰＴ回路トポロジー（WPT Circuit Topology）、詳細な位置合わせ方法（Fine Positioning Method）、ペアリング方法（Pairing Method）、位置合わせ方法（Alignment Method）、電力調整機能の有無情報、充電遮断機能情報などが含まれる。

【0094】

供給装置５が車両３に送信する互換性情報の要素には、供給装置識別情報、ＷＰＴ電力クラス、ギャップクラス、ＷＰＴ駆動周波数、ＷＰＴ周波数調整、ＷＰＴタイプ、ＷＰＴ回路トポロジー、詳細な位置合わせ方法、ペアリング方法、位置合わせ方法、電力調整機能の有無情報などが含まれる。

【0095】

各要素名について詳細に説明する。なお、車両３から供給装置５に送信される互換性情報の各要素について説明し、供給装置５から車両３に送信される互換性情報のうち車両３から供給装置５に送信される互換性情報と重複するものはその説明を省略する。

【0096】

ギャップクラスは、二次装置２２が受電することができるギャップクラスを示す情報である。ＷＰＴ電力クラスは、二次装置２２が受電することができるパワークラスを示す情報である。ＷＰＴ駆動周波数は、二次装置２２が受電する受電電力の周波数を示す情報である。ＷＰＴ周波数調整は、駆動周波数の調整の可否を示す情報である。ＷＰＴタイプとは、二次装置２２の形状タイプを示す情報であり、二次コイル２１のコイル形状を示すものである。ＷＴＰタイプを示すものとしては円形やソレノイドなどがある。ＷＰＴ回路トポロジーは、二次コイル２１と共振コンデンサとの接続構造を示す情報である。ＷＴＰ回路トポロジーとしては直列と並列とがある。詳細な位置合わせ方法は、位置合わせを行う際にどのような方法で位置合わせを実施するかを示す情報である。ペアリング方法は、車両３が供給装置５を特定するペアリングを実施する方法である。位置合わせ方法は、送電開始前に、二次装置２２および一次装置１３の相対的な位置確認をする方法を示す。

【0097】

続いて、車両横方向の詳細な位置合わせＡ１２０について説明する。車両３は、ペアリングおよび位置合わせチェックＡ１３０に先立って、またはこれらのアクティビティと並行して、車両横方向の詳細な位置合わせＡ１２０を行う。車両ＥＣＵ３３０は、車両３が供給装置５の設置された領域（ＷＰＴレーン）に接近または進入したと判断すると、車両横方向の詳細な位置合わせＡ１２０を始める。

【0098】

車両ＥＣＵ３３０は車両３を誘導して、ワイヤレス電力伝送のための十分な磁気結合を確立する範囲内に一次装置１３と二次装置２２との位置合わせを行う。

【0099】

車両横方向の詳細な位置合わせＡ１２０は、基本的に車両３側で手動または自動で行われる。車両横方向の詳細な位置合わせＡ１２０は、ＡＤＡＳ（自動運転支援システム）と連携することが可能である。

【0100】

そして、車両横方向の詳細な位置合わせＡ１２０のアクティビティは、車両３がＤ－ＷＰＴ充電サイトを離れるか、または状態が通信終了に変化するまで継続し、広域無線通信によって供給装置５から車両３に送信された位置合わせ情報に基づいて実行することができる。この通信終了はＤ－ＷＰＴサービスセッションの終了Ａ８０のことである。

【0101】

ペアリングおよび位置合わせチェック（Pairing/ Alignment check）Ａ１３０について説明する。ここでは、ペアリング（Pairing）と位置合わせチェック（Alignment check）とを分けて説明する。

【0102】

ペアリングについて説明する。狭域無線通信を行うＰ２ＰＳインターフェースは、一次装置１３と二次装置２２とが一意にペアリングされていることを保証する。ペアリング状態のプロセスは以下の通りである。

【0103】

まず、車両ＥＣＵ３３０は、車両３がＤ－ＷＰＴレーンに接近または進入したことを認識する。例えば、車両ＥＣＵ３３０はＤ－ＷＰＴレーンを含めた地図情報を有しており、ＧＰＳ受信機３６０で得られた自車両の位置情報と比較して、その直線距離などで接近または進入を認識する。車両３は、どのＤ－ＷＰＴレーンに接近したのか広域無線通信によってサーバ３０へ送信する。要するに、第３通信装置３４０はいずれかのＤ－ＷＰＴレーンに車両３が接近したことを示す信号をクラウドに通知する。さらに、車両ＥＣＵ３３０が車両３のＤ－ＷＰＴレーンへの接近または進入を認識した場合、第４通信装置３５０は、一次装置１３と二次装置２２とのペアリングのために、一定の間隔で変調信号の送信を開始する。

【0104】

また、供給装置５は、広域無線通信によりサーバ３０から取得した情報を用いて、車両３がＤ－ＷＰＴレーンに接近または進入したことを認識してもよい。サーバ３０は、各Ｄ－ＷＰＴレーンで接近してきた車両３の車両識別情報を、そのレーンに該当する供給装置５に割り振る。供給装置５は、サーバ３０によって数が絞れた車両識別情報を参照すればよくなるため、認証処理が短時間で可能になる。供給装置５は車両３がＤ－ＷＰＴレーンに接近していると認識した場合、第２通信装置１３０はスタンバイモードとなる。スタンバイモードでは、車両３の第４通信装置３５０からの変調信号を受信することを待つ。この変調信号には、車両識別情報が含まれる。

【0105】

第２通信装置１３０が車両３からの変調信号を受信すると、供給装置５は、狭域無線通信により受信した車両識別情報と、Ｄ－ＷＰＴレーンに向かってくる複数の車両３との広域無線通信の結果により得られた識別情報リスト中の車両識別情報とを比較する。この比較によって、供給装置５は車両３を識別する。

【0106】

車両ＥＣＵ３３０は、車両３がＤ－ＷＰＴレーン外であることを認識すると、第４通信装置３５０からの変調信号の送信を停止する。車両ＥＣＵ３３０は、地図情報と自車両の位置情報とに基づいてＤ－ＷＰＴレーンを通過したか否かを判定することができる。

【0107】

供給装置５は、車両３がＤ－ＷＰＴレーンを走行していないと判断した場合、または車両３がＤ－ＷＰＴレーンに接近していないと判断した場合に、第４通信装置３５０からの変調信号の待機を停止する。

【0108】

ペアリングは、車両３がＤ－ＷＰＴ充電サイトから出るか、または状態が通信終了に変更するまで、一次装置１３に対して実行される。ペアリング（Pairing）が完了すると、状態は位置合わせチェック（Alignment check）に遷移する。

【0109】

位置合わせチェックについて説明する。位置合わせチェックは、一次装置１３と二次装置２２との間の横方向の距離が許容範囲内にあることを確認することを目的とするものである。位置合わせチェックは、狭域無線通信（Ｐ２ＰＳ）を用いて行われる。

【0110】

位置合わせチェックは、車両３がＤ－ＷＰＴ充電サイトを離れるか、状態が通信終了に変わるまで、Ｐ２ＰＳに基づいて継続して実行される。位置合わせチェックの結果は、広域無線通信により第１通信装置１２０から第３通信装置３４０に送信することができる。

【0111】

磁気結合チェックＡ１４０について説明する。磁気結合チェックＡ１４０において、供給装置５は磁気結合状態を確認し、二次装置２２が許容範囲内に存在することを確認する。磁気結合チェックＡ１４０が終了すると、状態は電力伝送の実行Ａ１５０に遷移する。

【0112】

電力伝送の実行Ａ１５０について説明する。この状態では、供給装置５は受電装置２０への電力伝送を行う。送電装置１０と受電装置２０とは、ＭＦ－Ｄ－ＷＰＴの有用性と受電装置２０およびバッテリ３２０の保護のために伝送電力（送電電力と受電電力）を制御する能力を備える必要がある。より大きな電力伝送は、受電装置２０の静的ワイヤレス充電および導電性充電なしでその移動距離を長くするのに役立つ。しかしながら、バッテリ３２０の容量は車両３の車種によりさまざまであり、駆動用電力需要が急激に変動することがある。この急激な変動として急な回生ブレーキが挙げられる。Ｄ－ＷＰＴレーンを走行中に回生ブレーキが実施される場合には回生ブレーキが優先されるため、回生電力に加えて受電装置２０からの受電電力がバッテリ３２０に供給されることになる。この場合、バッテリ３２０を過充電から守るために、受電装置２０による伝送電力の調整が必要となる。

【0113】

電力制御の必要性にもかかわらず、この状態では、供給装置５と受電装置２０との間で通信が新たに開始されることはない。なぜなら、通信は、その不安定性および待ち時間のために、電力制御における応答および精度を損なう可能性があるからである。したがって、供給装置５と受電装置２０とは、この状態までの既知の情報に基づいて、電力伝送およびその制御を行う。

【0114】

供給装置５は、あらかじめ広域無線通信を用いて、第３通信装置３４０から送信されてくる電力要求に対して、磁気結合チェックの伝送電力を増加させる。供給装置５は、電流および電圧の変動をその範囲内に保つとともに、移行中に伝送された電力の最大化を試みる。

【0115】

受電装置２０は、基本的には何ら制御することなく、送電装置１０からの送電電力を受け入れる。しかしながら、受電装置２０は、充電状態や車両３の駆動用電力需要に応じて変動するバッテリ３２０の定格電力など、送電電力が制限を超えた場合や超えつつある場合に制御を開始する。また、車両ＥＣＵ３３０における電力制御は、広域無線通信での誤動作への対応も求められる。この誤動作は、一次装置１３における電力制御対象と第３通信装置３４０からの要求との矛盾、および電力伝送途中での受電装置２０、バッテリ３２０の突然の故障につながる。受電装置２０は、第１通信装置１２０によって通知された電力要求率の下で伝送された電力を制御する。

【0116】

電力要求は、車両３および一次装置１３のＷＰＴ回路トポロジー、ジオメトリ、グランドクリアランス、ＥＭＣ（電磁両立性）などの互換性チェック情報に基づいて決定される。これらの仕様によって磁界が異なり、ＥＭＣを満たす範囲で電力を伝送する必要がある。

【0117】

送電ＥＣＵ１１０における電力制御と受電装置２０とは、互いに干渉する可能性がある。特に供給装置５が広域無線通信により受電装置２０における最新の電力制限よりも大きい電力要求を実現しようとする場合に干渉する可能性がある。この例として、車両３における比較的小さなバッテリ３２０での急激な回生制御が挙げられる。可能であれば、供給装置５が、電源制御目標と制限との不整合を検出でき、その不整合を解消するために電力伝送を調整できることが望ましい。

【0118】

例えば、異物検知装置１４０によって一次装置１３上の異物が検知された場合、または二次装置２２の位置合わせ不良によって磁気結合が低くなった場合など、二次装置２２が依然として一次装置１３の上にある間に電力伝送が短期間中断されると、状態はスタンバイ（Stand-by）Ａ１６０に遷移する。なお、車両３に異物検知装置が設けられている場合には、車両３側で異物を検知してもよい。

【0119】

二次装置２２が一次装置１３の上を通過すると、状態は電力伝送の終了Ａ１７０に遷移する。この場合、２つの装置間の磁気結合が弱くなるため、伝送される電力は少なくなる。供給装置５は、伝送電力を監視することによって磁気結合が弱くなったことを検出することができるので、供給装置５が基本的に電力伝送の終了Ａ１７０への状態遷移を決定し、その後、電力伝送を停止するために電圧を下げ始める。

【0120】

スタンバイＡ１６０について説明する。この状態では、何らかの理由で電力伝送が短時間中断され、車両３および供給装置５の両方においてＤ－ＷＰＴの準備が整うと、状態は電力伝送の実行Ａ１５０に戻る。電力伝送を中断する可能性のある場合、状態は電力伝送の実行Ａ１５０になる。

【0121】

続いて、電力伝送の終了Ａ１７０について説明する。この状態では、供給装置５は、伝送された電力をゼロに減少させ、総伝送電力、電力伝送効率、故障履歴などの電力伝送結果データを保持またはアップロードする。各データには車両識別情報がタグ付けされる。最後に、供給装置５は、Ｄ－ＷＰＴレーンを通過した車両３の車両識別情報を削除する。これにより、供給装置５は、その後に他の車両に対して行うペアリングおよび電力伝送に備えることができる。電力伝送の終了Ａ１７０の処理シーケンスを図８に示す。

【0122】

図８は、供給装置から車両への走行中給電が終了した後の動作を示すシーケンス図である。車両３の受電装置２０において供給装置５からの受電が終了する（ステップＳ２１）と、車両３は受電終了情報をサーバ３０へ送信する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２では、車両３の第３通信装置３４０から受電終了情報が送信される。受電終了情報は、供給装置５からの受電に関する情報として、例えば車両３の車両識別情報と、供給装置５からの受電電力と、受電効率と、異常検知結果とを含む。

【0123】

供給装置５は、ステップＳ２１の処理が実施される際、車両３への送電を終了する（ステップＳ２３）。ステップＳ２１の処理とステップＳ２３の処理とは同時に実施されてもよく、同時でなくてもよい。ステップＳ２３の処理が実施されると、供給装置５は送電終了情報をサーバ３０へ送信する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４では、供給装置５の第１通信装置１２０から送電終了情報が送信される。

【0124】

サーバ３０は、車両３からの受電終了情報を受信し、かつ供給装置５からの送電終了情報を受信すると、供給装置５から車両３への給電を終了する給電終了処理を行う（ステップＳ２５）。給電終了処理では、受電終了情報と送電終了情報とに基づいて、供給装置５から車両３への供給電力量の算出処理や、算出された供給電力量に基づく車両３のユーザへの課金処理が行われる。

【0125】

また、車両３は、給電終了処理とは無関係に、車両情報をサーバ３０に送信する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、車両３の第３通信装置３４０から車両情報が送信される。

【0126】

サーバ３０は、給電終了処理を実施後に車両３からの車両情報を受信すると、車両情報に基づいて各供給装置５の近傍領域内に位置する車両３の車両識別情報を特定する（ステップＳ２７）。

【0127】

そして、ある供給装置５においてある車両３への給電終了処理が既に行われていると、サーバ３０は、ステップＳ２７の処理で特定されたこの供給装置５の近傍領域内の車両３の車両識別情報から、既に給電終了処理が行われた車両３の車両識別情報を削除する（ステップＳ２８）。

【0128】

その後、サーバ３０は、各供給装置５の近傍領域内に位置すると特定された車両３の車両識別情報のうち、ステップＳ２８の処理で削除されていない車両識別情報に紐づいた車両情報を各供給装置５に送信する（ステップＳ２９）。

【0129】

ステップＳ５９の処理で車両情報が各供給装置５へ送信された後、供給装置５がサーバ３０からの車両情報を受信すると、供給装置５は識別情報リストへの車両識別情報の登録・消去を行う（ステップＳ３０）。ステップＳ３０の処理は、図７のステップＳ１４の処理と同様である。その後、供給装置５は、識別情報リストに登録されている車両識別情報をサーバ３０へ送信する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１の処理は、図７のステップＳ１５の処理と同様である。

【0130】

そして、サーバ３０は、供給装置５からの車両識別情報を受信すると、識別情報リストに登録されている車両識別情報に対応する車両３へリスト登録通知を送信する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２の処理は、図７のステップＳ１６の処理と同様である。

【0131】

この結果、図８に示される処理が行われる場合、識別情報リストには各供給装置５の近傍領域内に位置しているとともに、その供給装置５からの給電が終了しておらず、かつ車両識別情報の消去要求がなされていない車両３について車両識別情報が登録されていることになる。そして、車両３は、車両３の車両識別情報がいずれかの供給設備２の識別情報リストに登録されている場合には、リスト登録通知を受信する。そのため、車両ＥＣＵ３３０はリスト登録通知を受信することにより、自車両がいずれかの供給装置５に登録されていることを判別できる。そして、車両３が供給装置５の近傍領域外へ出た場合、供給装置５の識別情報リストからその車両３の車両識別情報は消去される。

【0132】

図６に戻る。また、電力伝送の終了Ａ１７０において、受電装置２０では、伝送電力をゼロにするために何もする必要がない。Ｐ２ＰＳインターフェースは、車両３がＤ－ＷＰＴレーンにあるときにアクティブに保たれ、受電装置２０の状態は、次の一次装置１３からの電力伝送のために自動的にペアリングに遷移する。図６に示す遷移線のように、状態は電力伝送の終了Ａ１７０からペアリングおよび位置合わせチェックＡ１３０に遷移する。図６に示すように、所定の遷移条件が成立することより、磁気結合チェックＡ１４０からペアリングおよび位置合わせチェックＡ１３０に遷移することや、電力伝送の実行Ａ１５０からペアリングおよび位置合わせチェックＡ１３０に遷移することが可能である。ペアリングは、複数の一次コイル１１に対して個別に行ってもよく、複数の一次コイル１１を束ねて代表点で行ってもよい。

【0133】

そして、Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０は、車両ＥＣＵ３３０からのＤ－ＷＰＴ要求がない場合、または通信設定およびＤ－ＷＰＴサービスの要求Ａ６０から電力伝送の終了Ａ１７０までの一連の状態が禁止されている場合、Ｄ－ＷＰＴサービスセッションの終了Ａ８０に遷移して、第１通信装置１２０と第３通信装置３４０との間の広域無線通信を停止する。例えば、バッテリ３２０における充電状態が高すぎるとき、または受電装置２０が連続的な電力伝送のために熱すぎるとき、Ｄ－ＷＰＴは停止する。このような不要なＤ－ＷＰＴは、単にＰ２ＰＳインターフェースを非アクティブ化することによって無効にすることができる。しかしながら、広域無線通信を停止することにより、送電ＥＣＵ１１０は、確立した広域無線通信を終了することにより、Ｄ－ＷＰＴを必要とすることなく、車両３のために占有されたメモリを解放することができる。

【0134】

また、Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０は、図６に示す遷移線のような遷移に限定されない。Ｄ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０においてペアリングおよび位置合わせチェックＡ１３０以降のアクティビティが終了した際、電力伝送プロセスがＤ－ＷＰＴサービスセッションＡ７０に留まる条件が成り立つ場合には、Ｄ－ＷＰＴサービスセッションの終了Ａ８０には遷移せず、互換性チェックおよびサービス認証Ａ１１０に遷移する。例えば磁気結合チェックＡ１４０の状態において所定の遷移条件が成立した場合、状態は互換性チェックおよびサービス認証Ａ１１０に遷移することができる。

【0135】

ここで、車両３は、上述した非接触給電を行うための充電回路と、プラグを差し込むことによって接触給電を行うための充電回路とを備える。図９は、受電側（ここでは車両３側）の充電に係る回路構成を説明するための図である。

【0136】

車両３は、充電に係る回路構成として、上述した非接触給電に係る二次装置２２と、接触給電のための回路を含む電力変換部２３とが、充電リレー３１０を介してバッテリ３２０に接続される。また、システムメインリレー２４（ＳＭＲ）を介して、空調装置２５、メインＤＣ－ＤＣコンバータ２６、および、走行用の昇圧コンバータ２７等がバッテリ３２０に接続される。

【0137】

電力変換部２３において、整流回路４３０は、フィルタ回路４２０および充電リレー３１０を接続する接続部４３１を有する。また、整流回路４３０と、充電リレー３１０との間には、ＡＣ充電部４３２が接続される。
ここで、二次コイル２１や電力変換部２３を含む受電装置（受電装置２０）が第１の受電装置、ＡＣ充電部４３２を含む受電装置が第２の受電装置に相当する。

【0138】

接続部４３１は、４つのダイオードＤ１～Ｄ４を含むブリッジ回路４３１ａと、キャパシタ４３３１～４３３３を含むキャパシタ群４３１ｂとを有し、二次装置２２、電力変換部２３、ＡＣ充電部４３２およびバッテリ３２０を電気的に接続する接続経路を形成する。キャパシタ４３３１、４３３２は、ブリッジ回路４３１ａとバッテリ３２０との間において、バッテリ３２０の正極および負極間に直列に接続される。このような倍電圧整流回路を採用することにより、整流回路４３０による昇圧を行なうことができる。キャパシタ４３３３は、バッテリ３２０の正極および負極間に接続され、整流回路４３０からバッテリ３２０に出力される電圧を平滑化する。

【0139】

ＡＣ充電部４３２は、外部からプラグを介して入力される交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリ３２０（充電リレー３１０）に出力する。

【0140】

ここで、接続部４３１には、整流回路４３０と充電リレー３１０との間、かつ、ＡＣ充電部４３２が接続される接続部位よりも整流回路４３０側において、遮断リレー４３３が設けられる。遮断リレー４３３は、車両ＥＣＵ３３０によって開閉状態が制御される。遮断リレー４３３が閉状態である場合、整流回路４３０とバッテリ３２０との間が通電可能に接続される。遮断リレー４３３が開状態である場合、整流回路４３０とバッテリ３２０との間が通電不能に遮断され、かつＡＣ充電部４３２とバッテリ３２０との間が通電可能に接続される状態となる。この際、遮断リレー４３３が開状態である場合、整流回路４３０とＡＣ充電部４３２との間も通電不能に遮断される。

【0141】

続いて、車両３の充電系の異常発生時における制御の流れについて、図１０を参照して説明する。図１０は、充電系の異常発生時における制御の流れを示すフローチャートである。まず、車両ＥＣＵ３３０は、充電系、ここでは、非接触給電の回路系に異常が発生したか否かを判断する（ステップＳ４１）。この際、車両ＥＣＵ３３０は、例えば、非接触給電に係る回路において、以下のケースを検出した場合に、充電系の異常が発生したと判断する。なお、この異常検出処理は、例えば、互換性チェックおよびサービス認証Ａ１１０において実行される。
・ケース１：非接触充電電力が所定値を超過
・ケース２：受電回路の異常
・ケース３：送電回路の異常
・ケース４：車両３とセグメント７との間の通信の異常

【0142】

車両ＥＣＵ３３０は、充電系の異常は発生していないと判断した場合（ステップＳ４１：Ｎｏ）、処理を終了する。これに対し、車両ＥＣＵ３３０は、充電系の異常が発生していると判断した場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、ステップＳ４２に移行する。

【0143】

ステップＳ４２において、車両ＥＣＵ３３０は、発生した異常が、車両３側であるか否かを判断する。車両ＥＣＵ３３０は、車両３側の異常ではないと判断した場合（ステップＳ４２：Ｎｏ）、ステップＳ４５に移行する。これに対し、車両ＥＣＵ３３０は、車両３側の異常であると判断した場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、ステップＳ４３に移行する。以下、車両３側の異常ではない異常発生の例として、セグメント７に異常が発生している例について説明する。

【0144】

ステップＳ４３において、車両ＥＣＵ３３０は、送電側（ここでは供給装置５）において、送電側の電力の伝送（送電ユニット電力伝送）を停止することができるか否かを判断する。この際、車両ＥＣＵ３３０は、供給装置５から電力伝送に関する情報を取得し、送電ユニット電力伝送の停止の可否を判断する。車両ＥＣＵ３３０は、送電ユニット電力伝送の停止が可能であると判断した場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、送電側に電力伝送を停止する旨の指示情報を送信し、処理を終了する。この際、供給装置５は、指示情報を受け付けると、例えば、セグメント７への電力の供給を停止する。また、車両ＥＣＵ３３０は、送電ユニット電力伝送の停止が不可であると判断した場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、ステップＳ４４に移行する。

【0145】

ステップＳ４４において、車両ＥＣＵ３３０は、遮断リレー４３３を開放する。遮断リレー４３３を開状態とすることによって、整流回路４３０とバッテリ３２０との間が通電不能に遮断され、かつＡＣ充電部４３２とバッテリ３２０との間が通電可能に接続される。これにより、ＡＣ充電部４３２による接触充電のみが可能となる。

【0146】

また、ステップＳ４５において、車両ＥＣＵ３３０は、異常が発生したセグメント７を通過したか否かを判断する。車両ＥＣＵ３３０は、自身の位置情報と、セグメント７の位置情報とに基づいて、当該セグメント７を通過したか否かを判断する。車両ＥＣＵ３３０は、異常が発生したセグメント７を通過していないと判断した場合（ステップＳ４５：Ｎｏ）、処理を終了する。また、車両ＥＣＵ３３０は、異常が発生したセグメント７を通過したと判断した場合（ステップＳ４５：Ｙｅｓ）、ステップＳ４６に移行する。

【0147】

ステップＳ４６において、車両ＥＣＵ３３０は、遮断リレー４３３を接続する（閉状態とする）。遮断リレー４３３を閉状態とすることによって、整流回路４３０とバッテリ３２０との間が通電可能に接続される。本制御前に遮断リレー４３３が開状態となっている場合、セグメント７を介した非接触給電が再開される。

【0148】

以上説明した本実施形態では、非接触給電に係る充電系に異常が発生した場合、遮断リレー４３３の開閉を制御して、ＡＣ充電部４３２による接触充電のみ、または、セグメント７を介した非接触給電、および、ＡＣ充電部４３２による接触充電の両方を可能とする。本実施形態によれば、非接触給電および接触給電を併用する構成において、非接触給電が使用不可となった場合に接触給電の使用可能状態を維持することができる。

【0149】

また、本実施形態によれば、非接触給電に係る充電系に異常が発生した場合、非接触給電に係る回路と、接触給電に係る回路との電気的な接続を遮断するため、非接触給電に係る回路の故障によって電圧が上昇した場合であっても、接触給電に係る回路の故障を防ぐことができる。

【0150】

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】

【0151】

１ ワイヤレス電力伝送システム
２ 供給設備
３ 車両
４ 道路
５ 供給装置
６ 交流電源
１０ 送電装置
１１ 一次コイル
２０ 受電装置
２１ 二次コイル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】