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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-31
(45)【発行日】2024-11-11
(54)【発明の名称】電力制御装置
(51)【国際特許分類】
H02J 7/34 20060101AFI20241101BHJP
B60L 50/60 20190101ALI20241101BHJP
B60L 53/12 20190101ALI20241101BHJP
B60L 50/53 20190101ALI20241101BHJP
B60L 9/18 20060101ALI20241101BHJP
B60L 5/00 20060101ALI20241101BHJP
H02J 50/12 20160101ALI20241101BHJP
H02J 7/00 20060101ALI20241101BHJP
【ＦＩ】
H02J7/34 D
B60L50/60
B60L53/12
B60L50/53
B60L9/18 J
B60L5/00 B
H02J50/12
H02J7/00 P
H02J7/00 301D
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2022125289
(22)【出願日】2022-08-05
(65)【公開番号】P2024022013
(43)【公開日】2024-02-16
【審査請求日】2023-03-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100154852
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 太一
(74)【代理人】
【識別番号】100194087
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 伸一
(72)【発明者】
【氏名】勝谷 仁
【審査官】鈴木 大輔
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１３５８３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１２７６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１９６２３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６０Ｌ １／００－１３／００
１５／００－５８／４０
Ｈ０２Ｊ ７／００－７／１２
７／３４－７／３６
５０／００－５０／９０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
送電装置から非接触で伝送される交流電力を受け取るコイルを有する受電部と、前記コイルに接続される複数のスイッチング素子を有するとともに、前記受電部が受け取る前記交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部に接続される蓄電装置と、
車両の走行駆動力を発生させる回転電機と、
前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記蓄電装置の入出力端での電力収支をゼロとする第１補償制御と、
前記受電部が受け取る電力と前記走行駆動力に要する電力とを一致させる第２補償制御とを実行し、
前記第２補償制御を相対的に前記第１補償制御よりも速い応答で実行する
ことを特徴とする電力制御装置。
【請求項2】
前記制御装置は、前記複数のスイッチング素子で前記コイルを短絡することによって、前記受電部が受け取る電力を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する二次電池を搭載する車両での充給電に関する研究開発が行われている。
従来、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する非接触電力伝送システムでは、受電側の電力変換器での短絡モードと整流モードとの切り換えによって、電力伝送の効率及び受電電力を制御する受電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来、外部電源から非接触で受け取る受電電力と、二次電池から放出される放電電力とによって走行することで航続距離を延長させる電動車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
従来、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する非接触電力伝送システムでは、受電側の電力変換器での短絡モードと整流モードとの切り換えによって、電力伝送の効率及び受電電力を制御する受電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来、外部電源から非接触で受け取る受電電力と、二次電池から放出される放電電力とによって走行することで航続距離を延長させる電動車両の制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－９３０９４号公報
【文献】特開２０１８－１７０８５４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、二次電池を搭載する車両での充給電に関する技術においては、二次電池に必要とされる容量の増大を抑制することが望まれている。しかしながら、非接触での電力伝送及び走行用の電力消費に伴う充放電に起因する発熱及び寿命低下等を抑制するために、二次電池の容量を増大させる必要が生じる場合がある。この場合、二次電池の搭載に要する費用が嵩むという問題が生じる。
【0005】
本発明は、二次電池の搭載に要する費用が嵩むことを抑制することができる電力制御装置を提供することを目的とする。そして、延いてはエネルギーの効率化に寄与するものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る電力制御装置（例えば、実施形態での電力制御装置１０）は、送電装置（例えば、実施形態での送電装置２）から非接触で伝送される交流電力を受け取るコイル（例えば、実施形態での二次側コイル３１ａ）を有する受電部（例えば、実施形態での受電部３１）と、前記コイルに接続される複数のスイッチング素子（例えば、実施形態でのトランジスタ３２ａ，３２ｂ）を有するとともに、前記受電部が受け取る前記交流電力を直流電力に変換する電力変換部（例えば、実施形態での電力変換部３２）と、前記電力変換部に接続される蓄電装置（例えば、実施形態での蓄電装置１１）と、車両の走行駆動力を発生させる回転電機（例えば、実施形態での回転電機１３）と、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御装置（例えば、実施形態での制御装置１６）とを備え、前記制御装置は、前記蓄電装置の入出力端での電力収支をゼロとする第１補償制御と、前記受電部が受け取る電力と前記走行駆動力に要する電力とを一致させる第２補償制御とを実行する。
（１）本発明の一態様に係る電力制御装置（例えば、実施形態での電力制御装置１０）は、送電装置（例えば、実施形態での送電装置２）から非接触で伝送される交流電力を受け取るコイル（例えば、実施形態での二次側コイル３１ａ）を有する受電部（例えば、実施形態での受電部３１）と、前記コイルに接続される複数のスイッチング素子（例えば、実施形態でのトランジスタ３２ａ，３２ｂ）を有するとともに、前記受電部が受け取る前記交流電力を直流電力に変換する電力変換部（例えば、実施形態での電力変換部３２）と、前記電力変換部に接続される蓄電装置（例えば、実施形態での蓄電装置１１）と、車両の走行駆動力を発生させる回転電機（例えば、実施形態での回転電機１３）と、前記複数のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御装置（例えば、実施形態での制御装置１６）とを備え、前記制御装置は、前記蓄電装置の入出力端での電力収支をゼロとする第１補償制御と、前記受電部が受け取る電力と前記走行駆動力に要する電力とを一致させる第２補償制御とを実行する。
【0007】
（２）上記（１）に記載の電力制御装置では、前記制御装置は、前記第２補償制御を相対的に前記第１補償制御よりも速い応答で実行してもよい。
【0008】
（３）上記（１）又は（２）に記載の電力制御装置では、前記制御装置は、前記複数のスイッチング素子で前記コイルを短絡することによって、前記受電部が受け取る電力を制御してもよい。
【発明の効果】
【0009】
上記（１）によれば、第１補償制御及び第２補償制御を実行する制御装置を備えることにより、蓄電装置の残容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に加えて、送電装置からの電力伝送を仮想的なＳＯＣとすることによって、蓄電装置の発熱及び寿命低下等の問題発生を抑制することができる。例えば蓄電装置の容量を増大させる必要が生じることを抑制することができるので、蓄電装置の搭載に要する費用が嵩むことを抑制することができる。
【0010】
上記（２）の場合、第２補償制御を相対的に第１補償制御よりも速い応答で実行する制御装置を備えることにより、いわゆる過渡領域での電力保護制御を適切に実行することができる。
【0011】
上記（３）の場合、二次側の電力変換部によって一次側の送電装置での電流を制御することができ、二次側での独立した電力制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態の電力制御装置を備える非接触電力伝送システムの構成を示す図。
【図2】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムでの送電部及び受電部の構成を示す図。
【図3】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムでの制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図4】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムでの制御装置の給電制御に係る機能構成を示すブロック図。
【図5】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムでの制御装置の蓄電装置保護に係る機能構成を示すブロック図。
【図6】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムでの制御装置の電力推定部及び放電リミット保護部の機能構成を示すブロック図。
【図7】本発明の実施形態の非接触電力伝送システムでの制御装置の電力推定部及び充電リミット保護部の機能構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態に係る電力制御装置について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、実施形態での電力制御装置１０を備える非接触電力伝送システム１の構成を示す図である。図２は、実施形態での非接触電力伝送システム１の送電部８及び受電部３１の構成を示す図である。
実施形態の電力制御装置１０は電動車両等の車両に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両及び燃料電池車両等である。電力制御装置１０を備える非接触電力伝送システム１は、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する。
図１は、実施形態での電力制御装置１０を備える非接触電力伝送システム１の構成を示す図である。図２は、実施形態での非接触電力伝送システム１の送電部８及び受電部３１の構成を示す図である。
実施形態の電力制御装置１０は電動車両等の車両に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両及び燃料電池車両等である。電力制御装置１０を備える非接触電力伝送システム１は、非接触での電力伝送により車両の外部から車両に電力を供給する。
【0014】
（非接触電力伝送システム）
図１に示すように、実施形態の非接触電力伝送システム１は、例えば、車両の走行路等に設置される送電装置２と、ハイブリッド車両等の車両に搭載される駆動制御装置３及び電力制御装置１０とを備える。
送電装置２は、例えば、電源部５と、キャパシタ（コンデンサ）６と、電力変換部７と、送電部８とを備える。なお、送電装置２は、例えば、車両の走行路での所定の電力伝送区間に複数の少なくとも送電部８を備えてもよい。
電源部５は、例えば、商用電源等の交流電源と、交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータとを備える。電源部５は、交流電源から供給される交流電力をＡＣ－ＤＣコンバータによって直流電力に変換する。
キャパシタ６は、電源部５に並列に接続されている。キャパシタ６は、電源部５から出力される直流電力を平滑化する。
図１に示すように、実施形態の非接触電力伝送システム１は、例えば、車両の走行路等に設置される送電装置２と、ハイブリッド車両等の車両に搭載される駆動制御装置３及び電力制御装置１０とを備える。
送電装置２は、例えば、電源部５と、キャパシタ（コンデンサ）６と、電力変換部７と、送電部８とを備える。なお、送電装置２は、例えば、車両の走行路での所定の電力伝送区間に複数の少なくとも送電部８を備えてもよい。
電源部５は、例えば、商用電源等の交流電源と、交流電力を直流電力に変換するＡＣ－ＤＣコンバータとを備える。電源部５は、交流電源から供給される交流電力をＡＣ－ＤＣコンバータによって直流電力に変換する。
キャパシタ６は、電源部５に並列に接続されている。キャパシタ６は、電源部５から出力される直流電力を平滑化する。
【0015】
電力変換部７は、例えば、直流電力を交流電力に変換するインバータを備える。電力変換部７のインバータは、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）のＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ７ａ，７ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ７ａのコレクタは電源部５の正極に接続されている。ローサイドアームのトランジスタ７ｂのエミッタは電源部５の負極に接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ７ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ７ｂのコレクタとは送電部８に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ７ａ，７ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
送電部８は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導等の磁界結合により、高周波の磁界の変化によって電力を送る。図２に示すように、送電部８は、例えば、直列に接続される一次側コイル８ａ、一次側抵抗８ｂ及び一次側キャパシタ８ｃによって形成される共振回路を備える。送電部８は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｔを検出する電流センサ等のセンサを備える。
送電部８は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導等の磁界結合により、高周波の磁界の変化によって電力を送る。図２に示すように、送電部８は、例えば、直列に接続される一次側コイル８ａ、一次側抵抗８ｂ及び一次側キャパシタ８ｃによって形成される共振回路を備える。送電部８は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｔを検出する電流センサ等のセンサを備える。
【0016】
図１に示すように、車両の駆動制御装置３は、例えば、蓄電装置１１と、第１電力変換装置１２と、回転電機１３とを備える。
車両の電力制御装置１０は、例えば、受電装置１４と、第２電力変換装置１５と、制御装置１６とを備える。
蓄電装置１１は、車両の外部の送電装置２から非接触で伝送される電力によって充電される。蓄電装置１１は、第１電力変換装置１２を介して回転電機１３との間で電力を授受する。
蓄電装置１１は、例えば、リチウムイオンバッテリ等のバッテリと、バッテリの電流を検出する電流センサ及びバッテリの電圧を検出する電圧センサとを備える。蓄電装置１１は、後述する第１電力変換装置１２の一次側の正極端子１２ａ及び負極端子１２ｃに接続されている。
車両の電力制御装置１０は、例えば、受電装置１４と、第２電力変換装置１５と、制御装置１６とを備える。
蓄電装置１１は、車両の外部の送電装置２から非接触で伝送される電力によって充電される。蓄電装置１１は、第１電力変換装置１２を介して回転電機１３との間で電力を授受する。
蓄電装置１１は、例えば、リチウムイオンバッテリ等のバッテリと、バッテリの電流を検出する電流センサ及びバッテリの電圧を検出する電圧センサとを備える。蓄電装置１１は、後述する第１電力変換装置１２の一次側の正極端子１２ａ及び負極端子１２ｃに接続されている。
【0017】
第１電力変換装置１２は、例えば、昇圧及び降圧の双方向の電圧変換によって蓄電装置１１の充電及び放電時に入力電力及び出力電力を変換する電圧制御器と、直流電力と交流電力との変換を行う電力変換器とを備える。
第１電力変換装置１２は、例えば、１対のリアクトル２１と、第１素子モジュール２２と、抵抗２３及びスイッチング素子２４と、第２素子モジュール２５と、第１キャパシタ２６及び第２キャパシタ２７とを備える。例えば、１対のリアクトル２１と第１素子モジュール２２と第１キャパシタ２６とは電圧制御器を構成し、第２素子モジュール２５と第２キャパシタ２７とは電力変換器を構成する。
第１電力変換装置１２は、例えば、１対のリアクトル２１と、第１素子モジュール２２と、抵抗２３及びスイッチング素子２４と、第２素子モジュール２５と、第１キャパシタ２６及び第２キャパシタ２７とを備える。例えば、１対のリアクトル２１と第１素子モジュール２２と第１キャパシタ２６とは電圧制御器を構成し、第２素子モジュール２５と第２キャパシタ２７とは電力変換器を構成する。
【0018】
１対のリアクトル２１は、相互に逆極性に磁気結合されることによって複合型リアクトルを形成する。１対のリアクトル２１は、一次側の正極端子１２ａと第１素子モジュール２２とに接続されている。
第１素子モジュール２２は、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ２２ａ，２２ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ２２ａのコレクタは二次側の正極端子１２ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２２ｂのエミッタは一次側と二次側とで共通の負極端子１２ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ２２ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ２２ｂのコレクタとはリアクトル２１に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ２２ａ，２２ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
第１素子モジュール２２は、例えば、一次側の正極端子１２ａと負極端子１２ｃとの間の電圧を検出する電圧センサ及び１対のリアクトル２１に流れる電流を検出する電流センサを備える。
第１素子モジュール２２は、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ２２ａ，２２ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ２２ａのコレクタは二次側の正極端子１２ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２２ｂのエミッタは一次側と二次側とで共通の負極端子１２ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ２２ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ２２ｂのコレクタとはリアクトル２１に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ２２ａ，２２ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
第１素子モジュール２２は、例えば、一次側の正極端子１２ａと負極端子１２ｃとの間の電圧を検出する電圧センサ及び１対のリアクトル２１に流れる電流を検出する電流センサを備える。
【0019】
１対のリアクトル２１及び第１素子モジュール２２は、いわゆる２相のインターリーブによって電圧変換を行う。２相のインターリーブでは、１対のリアクトル２１に接続される２相のトランジスタ２２ａ，２２ｂのうちで第１の相のトランジスタ２２ａ，２２ｂのスイッチング制御の１周期と、第２の相のトランジスタ２２ａ，２２ｂのスイッチング制御の１周期とは、相互に半周期だけずらされる。
【0020】
抵抗２３及びスイッチング素子２４は直列に接続されている。スイッチング素子２４は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。抵抗２３は、二次側の正極端子１２ｂとスイッチング素子２４のコレクタとに接続され、スイッチング素子２４のエミッタは負極端子１２ｃに接続されている。
第２素子モジュール２５は、例えば、３相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ２５ａ，２５ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ２５ａのコレクタは二次側の正極端子１２ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２５ｂのエミッタは負極端子１２ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ２５ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ２５ｂのコレクタとは交流端子１２ｄを介して回転電機１３のステータ巻線に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ２５ａ，２５ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
第２素子モジュール２５は、例えば、各交流端子１２ｄから回転電機１３のステータ巻線に流れる電流を検出する電流センサを備える。
第２素子モジュール２５は、例えば、３相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ２５ａ，２５ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ２５ａのコレクタは二次側の正極端子１２ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ２５ｂのエミッタは負極端子１２ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ２５ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ２５ｂのコレクタとは交流端子１２ｄを介して回転電機１３のステータ巻線に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ２５ａ，２５ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
第２素子モジュール２５は、例えば、各交流端子１２ｄから回転電機１３のステータ巻線に流れる電流を検出する電流センサを備える。
【0021】
第１キャパシタ２６は、一次側の正極端子１２ａと負極端子１２ｃとに接続されている。第２キャパシタ２７は、第１素子モジュール２２及び第２素子モジュール２５の間で二次側の正極端子１２ｂと負極端子１２ｃとに接続されている。各キャパシタ２６は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
【0022】
第２素子モジュール２５は、電力の授受によって回転電機１３の動作を制御する。第２素子モジュール２５は、例えば回転電機１３の力行時には、正極端子及び負極端子から入力される直流電力を３相交流電力に変換して、３相交流電力を回転電機１３に供給する。第２素子モジュール２５は、回転電機１３の３相のステータ巻線への通電を順次転流させることによって回転駆動力を発生させる。
第２素子モジュール２５は、例えば回転電機１３の回生時には、回転電機１３の回転に同期がとられた各相のスイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の駆動によって、３相のステータ巻線から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２素子モジュール２５は、３相交流電力から変換された直流電力を、１対のリアクトル２１及び第１素子モジュール２２を介して蓄電装置１１に供給することが可能である。
第２素子モジュール２５は、例えば回転電機１３の回生時には、回転電機１３の回転に同期がとられた各相のスイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の駆動によって、３相のステータ巻線から入力される３相交流電力を直流電力に変換する。第２素子モジュール２５は、３相交流電力から変換された直流電力を、１対のリアクトル２１及び第１素子モジュール２２を介して蓄電装置１１に供給することが可能である。
【0023】
回転電機１３は、例えば、３相交流のブラシレスＤＣモータである。回転電機１３は、界磁用の永久磁石を有する回転子と、回転子を回転させる回転磁界を発生させる３相のステータ巻線を有する固定子とを備える。３相のステータ巻線は、第１電力変換装置１２の３相の交流端子１２ｄに接続されている。
回転電機１３は、第１電力変換装置１２から供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させる。回転電機１３は、例えば、車両の車輪に連結可能である場合、第１電力変換装置１２から供給される電力により力行動作することによって走行駆動力を発生させる。回転電機１３は、車両の車輪側から入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させてもよい。回転電機１３は、車両の内燃機関に連結可能である場合、内燃機関の動力によって発電してもよい。
回転電機１３は、第１電力変換装置１２から供給される電力により力行動作することによって回転駆動力を発生させる。回転電機１３は、例えば、車両の車輪に連結可能である場合、第１電力変換装置１２から供給される電力により力行動作することによって走行駆動力を発生させる。回転電機１３は、車両の車輪側から入力される回転動力により回生動作することによって発電電力を発生させてもよい。回転電機１３は、車両の内燃機関に連結可能である場合、内燃機関の動力によって発電してもよい。
【0024】
受電装置１４は、例えば、受電部３１と、電力変換部３２と、キャパシタ３３とを備える。
図２に示すように、受電部３１は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導などの磁界結合によって送電部８から伝えられる高周波の磁界の変化によって電力を受け取る。受電部３１は、例えば、直列に接続される二次側コイル３１ａ、二次側抵抗３１ｂ及び二次側キャパシタ３１ｃによって形成される共振回路を備える。受電部３１は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｒを検出する電流センサ等のセンサを備える。
図２に示すように、受電部３１は、例えば、磁界共鳴又は電磁誘導などの磁界結合によって送電部８から伝えられる高周波の磁界の変化によって電力を受け取る。受電部３１は、例えば、直列に接続される二次側コイル３１ａ、二次側抵抗３１ｂ及び二次側キャパシタ３１ｃによって形成される共振回路を備える。受電部３１は、例えば、共振回路に流れる電流Ｉｒを検出する電流センサ等のセンサを備える。
【0025】
図１に示すように、電力変換部３２は、交流電力を直流電力に変換する、いわゆるフルブリッジレス型（又はブリッジレス及びトーテムポール型）の力率改善（ＰＦＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路を備える。いわゆるブリッジレスＰＦＣは、ブリッジ接続される複数のダイオードによるブリッジ整流器を備えていないＰＦＣであって、いわゆるトーテムポールＰＦＣは、同方向に直列に接続（トーテムポール接続）される同一導電型の一対のスイッチング素子を備えるＰＦＣである。
【0026】
電力変換部３２は、例えば、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ３２ａ，３２ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ３２ａのコレクタは二次側の正極端子１４ａに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ３２ｂのエミッタは二次側の負極端子１４ｂに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ３２ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ３２ｂのコレクタとは受電部３１に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ３２ａ，３２ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
キャパシタ３３は、二次側の正極端子１４ａと負極端子１４ｂとに接続されている。キャパシタ３３は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
キャパシタ３３は、二次側の正極端子１４ａと負極端子１４ｂとに接続されている。キャパシタ３３は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
【0027】
第２電力変換装置１５は、受電装置１４から出力される直流電力を変換することによって任意の直流電力を出力する。第２電力変換装置１５は、例えば、降圧の電圧変換を行う電圧変換器を備える。第２電力変換装置１５は、例えば、１対のリアクトル４１と、素子モジュール４２と、キャパシタ４３とを備える。
１対のリアクトル４１は、相互に逆極性に磁気結合されることによって複合型リアクトルを形成する。１対のリアクトル４１は、二次側の正極端子１５ａと素子モジュール４２とに接続されている。
１対のリアクトル４１は、相互に逆極性に磁気結合されることによって複合型リアクトルを形成する。１対のリアクトル４１は、二次側の正極端子１５ａと素子モジュール４２とに接続されている。
【0028】
素子モジュール４２は、２相でブリッジ接続される複数のスイッチング素子及び整流素子によって形成されるブリッジ回路を備える。各スイッチング素子は、例えば、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタである。複数のスイッチング素子は、各相で対を成すハイサイドアーム及びローサイドアームのトランジスタ４２ａ，４２ｂである。ハイサイドアームのトランジスタ４２ａのコレクタは一次側の正極端子１５ｂに接続されている。ローサイドアームのトランジスタ４２ｂのエミッタは一次側と二次側とで共通の負極端子１５ｃに接続されている。ハイサイドアームのトランジスタ４２ａのエミッタとローサイドアームのトランジスタ４２ｂのコレクタとはリアクトル４１に接続されている。整流素子は、例えば、各トランジスタ４２ａ，４２ｂのコレクタ－エミッタ間でエミッタからコレクタに向けて順方向に並列に接続される還流ダイオードである。
【0029】
１対のリアクトル４１及び素子モジュール４２は、いわゆる２相のインターリーブによって電圧変換を行う。２相のインターリーブでは、１対のリアクトル４１に接続される２相のトランジスタ４２ａ，４２ｂのうちで第１の相のトランジスタ４２ａ，４２ｂのスイッチング制御の１周期と、第２の相のトランジスタ４２ａ，４２ｂのスイッチング制御の１周期とは、相互に半周期だけずらされる。
キャパシタ４３は、二次側の正極端子１５ａと負極端子１５ｃとに接続されている。キャパシタ４３は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
キャパシタ４３は、二次側の正極端子１５ａと負極端子１５ｃとに接続されている。キャパシタ４３は、各スイッチング素子のオン（導通）及びオフ（遮断）の切換動作に伴って発生する電圧変動を平滑化する。
【0030】
第２電力変換装置１５の一次側の正極端子１５ｂは、受電装置１４の二次側の正極端子１４ａに接続されている。
第２電力変換装置１５の二次側の正極端子１５ａは、第１電力変換装置１２の二次側の正極端子１２ｂに接続されている。
第２電力変換装置１５の負極端子１５ｃは、受電装置１４の二次側の負極端子１４ｂ及び第１電力変換装置１２の負極端子１２ｃに接続されている。
第２電力変換装置１５の二次側の正極端子１５ａは、第１電力変換装置１２の二次側の正極端子１２ｂに接続されている。
第２電力変換装置１５の負極端子１５ｃは、受電装置１４の二次側の負極端子１４ｂ及び第１電力変換装置１２の負極端子１２ｃに接続されている。
【0031】
制御装置１６は、例えば、車両の駆動制御装置３及び電力制御装置１０を統合的に制御する。制御装置１６は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、ＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びタイマーなどの電子回路を備えるＥＣＵである。なお、制御装置１６の少なくとも一部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路であってもよい。
【0032】
制御装置１６は、例えば、各スイッチング素子をオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動するタイミングを示す制御信号を生成するとともに、制御信号に基づいて各スイッチング素子を実際にオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動するためのゲート信号を生成する。
例えば、制御装置１６は、受電装置１４の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、送電装置２から受け取る交流電力を直流電力に整流しつつ、入力電圧及び入力電流の力率改善を行う。
例えば、制御装置１６は、受電装置１４の複数のスイッチング素子を同期的にオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動する同期整流動作と、二次側コイル３１ａを短絡する短絡動作とによって、目標出力に応じた出力を制御する。
例えば、制御装置１６は、受電装置１４の各スイッチング素子のスイッチングを制御することによって、送電装置２から受け取る交流電力を直流電力に整流しつつ、入力電圧及び入力電流の力率改善を行う。
例えば、制御装置１６は、受電装置１４の複数のスイッチング素子を同期的にオン（導通）及びオフ（遮断）に駆動する同期整流動作と、二次側コイル３１ａを短絡する短絡動作とによって、目標出力に応じた出力を制御する。
【0033】
例えば、制御装置１６は、送電部８から送られる電力によって受電部３１に発生する電流、つまり二次側コイル３１ａに流れる電流Ｉｒを検出し、電流Ｉｒの大きさ及び位相に応じて同期整流動作を制御する。制御装置１６は、受電装置１４の最大出力等の高出力領域では、各スイッチング素子を、いわゆるゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ：Ｚｅｒｏ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）のソフトスイッチングで制御する。制御装置１６は、高周波のスイッチングを行うことによるスイッチング損失を低減するために、一次側コイル８ａと二次側コイル３１ａとの間の距離に関連する車高条件及び車両の電気特性等に応じてデッドタイム補正値を設定することによりソフトスイッチングを行う。ゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）では、各スイッチング素子は、各相のデッドタイム期間のオフ状態での出力容量（寄生容量）の放電によって両端電圧がゼロにされてからターンオン（オフ状態からオン状態への切り換え）が実行される。
【0034】
例えば、制御装置１６は、短絡動作では、各相のハイサイドアームではゼロ電圧スイッチング（ＺＶＳ）での同期整流動作を継続させつつ、各相のローサイドアームのみオンにすることで二次側コイル３１ａを短絡する。各相のローサイドアームがオンにされると、二次側コイル３１ａと直列の二次側キャパシタ３１ｃに貯まった電流がハイサイドアームの還流ダイオードを通じて平滑用のキャパシタ３３へ流出する。これにより、二次側コイル３１ａの両端間の電圧Ｖｒは低下してゼロとなり、二次側コイル３１ａは電位差が生じないことによりコイルとして機能しなくなるため、送電部８との磁界発生による電流Ｉｒはごくわずかになる。このとき、一次側の送電装置２から二次側の受電装置１４を見ると、二次側のインピーダンスは非常に大きな値となり、一次側のインピーダンスも大きくなるため、一次側の電流（送電電流：一次側コイル８ａに流れる電流Ｉｔ）が絞られる。つまり、二次側の受電装置１４によって一次側の送電装置２での電流が制御される。
【0035】
図３は、実施形態の非接触電力伝送システム１での制御装置１６の機能構成を示すブロック図である。
図３に示すように、制御装置１６は、例えば、バッテリＥＣＵ５１と、統合ＥＣＵ５２と、エンジンＥＣＵ５３と、モータＥＣＵ５４と、バッテリＥＣＵ５１に接続される各種のセンサ５５と、モータＥＣＵ５４に接続される各種のセンサ５６とを備える。
バッテリＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５１は、例えば、出力リミット演算部５１ａと、バッテリ端電力演算部５１ｂとを備える。出力リミット演算部５１ａは、蓄電装置１１の充電及び放電の各々に対する目標電力制限値を演算する。バッテリ端電力演算部５１ｂは、各種のセンサ５５から出力される検出値の信号に基づき、蓄電装置１１の入出力端での実際の電力（バッテリ端電力）を演算する。
出力リミット演算部５１ａによって演算される目標電力制限値及びバッテリ端電力演算部５１ｂによって演算されるバッテリ端電力は、例えば、統合ＥＣＵ５２及びモータＥＣＵ５４に入力される。
図３に示すように、制御装置１６は、例えば、バッテリＥＣＵ５１と、統合ＥＣＵ５２と、エンジンＥＣＵ５３と、モータＥＣＵ５４と、バッテリＥＣＵ５１に接続される各種のセンサ５５と、モータＥＣＵ５４に接続される各種のセンサ５６とを備える。
バッテリＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５１は、例えば、出力リミット演算部５１ａと、バッテリ端電力演算部５１ｂとを備える。出力リミット演算部５１ａは、蓄電装置１１の充電及び放電の各々に対する目標電力制限値を演算する。バッテリ端電力演算部５１ｂは、各種のセンサ５５から出力される検出値の信号に基づき、蓄電装置１１の入出力端での実際の電力（バッテリ端電力）を演算する。
出力リミット演算部５１ａによって演算される目標電力制限値及びバッテリ端電力演算部５１ｂによって演算されるバッテリ端電力は、例えば、統合ＥＣＵ５２及びモータＥＣＵ５４に入力される。
【0036】
統合ＥＣＵ５２は、例えば、デバイス状態把握部５２ａと、第１電力リミット補償制御部５２ｂとを備える。デバイス状態把握部５２ａは、バッテリＥＣＵ５１から入力される目標電力制限値及びバッテリ端電力と、後述するモータＥＣＵ５４から入力される電力伝送の出力、回転電機１３の回転数及び回転電機１３のトルクとに基づき、車両の各種のデバイスの状態を把握する。車両の各種のデバイスは、例えば、駆動制御装置３、電力制御装置１０及び各種補機等である。各種補機は、例えば、電力変換器、空調装置及び各種ポンプ等である。
第１電力リミット補償制御部５２ｂは、デバイス状態把握部５２ａによって把握される各種のデバイスの状態に応じて第１補償制御を実行する。第１電力リミット補償制御部５２ｂは、蓄電装置１１の入出力端での電力収支をゼロとするように、非接触での電力伝送に関する伝送電力指令と、車両の走行駆動力に関する駆動トルク指令とを生成する。第１電力リミット補償制御部５２ｂは、伝送電力指令と、駆動トルク指令のうち回転電機１３の駆動力に関するモータトルク指令とを、モータＥＣＵ５４に入力する。第１電力リミット補償制御部５２ｂは、駆動トルク指令のうち内燃機関の駆動力に関するエンジントルク指令をエンジンＥＣＵ５３に入力する。
第１電力リミット補償制御部５２ｂは、デバイス状態把握部５２ａによって把握される各種のデバイスの状態に応じて第１補償制御を実行する。第１電力リミット補償制御部５２ｂは、蓄電装置１１の入出力端での電力収支をゼロとするように、非接触での電力伝送に関する伝送電力指令と、車両の走行駆動力に関する駆動トルク指令とを生成する。第１電力リミット補償制御部５２ｂは、伝送電力指令と、駆動トルク指令のうち回転電機１３の駆動力に関するモータトルク指令とを、モータＥＣＵ５４に入力する。第１電力リミット補償制御部５２ｂは、駆動トルク指令のうち内燃機関の駆動力に関するエンジントルク指令をエンジンＥＣＵ５３に入力する。
【0037】
エンジンＥＣＵ５３は、例えば、統合ＥＣＵ５２から入力されるエンジントルク指令に応じて内燃機関の動作を制御する。
モータＥＣＵ５４は、例えば、電力伝送処理部５７と、モータ処理部５８とを備える。
電力伝送処理部５７は、例えば、電力伝送状態把握部５７ａと、第２電力リミット補償制御部５７ｂと、電圧制御部５７ｃと、電力伝送制御部５７ｄとを備える。電力伝送状態把握部５７ａは、各種のセンサ５６から出力される検出値の信号に基づき、送電装置２と受電装置１４との間での電力伝送の出力を取得する。第２電力リミット補償制御部５７ｂは、電力伝送状態把握部５７ａによって把握される電力伝送の状態に応じて、後述する第２補償制御を実行する。電圧制御部５７ｃは、第２電力リミット補償制御部５７ｂによる第２補償制御に応じて、第１電力変換装置１２の電圧制御器によって蓄電装置１１の電圧を制御する。電力伝送制御部５７ｄは、第１電力リミット補償制御部５２ｂによる第１補償制御及び第２電力リミット補償制御部５７ｂによる第２補償制御に応じて、受電装置１４の電力変換部３２によって電力伝送の電流を制御する。
モータＥＣＵ５４は、例えば、電力伝送処理部５７と、モータ処理部５８とを備える。
電力伝送処理部５７は、例えば、電力伝送状態把握部５７ａと、第２電力リミット補償制御部５７ｂと、電圧制御部５７ｃと、電力伝送制御部５７ｄとを備える。電力伝送状態把握部５７ａは、各種のセンサ５６から出力される検出値の信号に基づき、送電装置２と受電装置１４との間での電力伝送の出力を取得する。第２電力リミット補償制御部５７ｂは、電力伝送状態把握部５７ａによって把握される電力伝送の状態に応じて、後述する第２補償制御を実行する。電圧制御部５７ｃは、第２電力リミット補償制御部５７ｂによる第２補償制御に応じて、第１電力変換装置１２の電圧制御器によって蓄電装置１１の電圧を制御する。電力伝送制御部５７ｄは、第１電力リミット補償制御部５２ｂによる第１補償制御及び第２電力リミット補償制御部５７ｂによる第２補償制御に応じて、受電装置１４の電力変換部３２によって電力伝送の電流を制御する。
【0038】
モータ処理部５８は、例えば、モータ状態把握部５８ａと、第２電力リミット補償制御部５８ｂと、モータ制御部５８ｃとを備える。モータ状態把握部５８ａは、各種のセンサ５６から出力される検出値の信号に基づき、回転電機１３の回転数及びトルク等を取得する。第２電力リミット補償制御部５８ｂは、モータ状態把握部５８ａによって把握される回転電機１３の状態に応じて、後述する第２補償制御を実行する。モータ制御部５８ｃは、第１電力リミット補償制御部５２ｂによる第１補償制御及び第２電力リミット補償制御部５８ｂによる第２補償制御に応じて、第１電力変換装置１２の電力変換器によって回転電機１３の電流を制御する。
【0039】
電力伝送処理部５７の第２電力リミット補償制御部５７ｂと、モータ処理部５８の第２電力リミット補償制御部５８ｂとは、相互に各種情報の送受信を行いつつ、第２補償制御を実行する。２つの第２電力リミット補償制御部５７ｂ，５８ｂは、受電装置１４が送電装置２から受け取る電力と車両の走行駆動力に要する電力とを一致させるように、電圧制御部５７ｃ、電力伝送制御部５７ｄ及びモータ制御部５８ｃの各々に入力する指令を生成する。各第２電力リミット補償制御部５７ｂ，５８ｂによる第２補償制御は、モータＥＣＵ５４内で実行されることにより、例えば他のＥＣＵでの処理を要する統合ＥＣＵ５２の第１電力リミット補償制御部５２ｂによる第１補償制御に比べて、相対的に速い応答になる。
【0040】
各種のセンサ５５は、例えば、蓄電装置１１の状態及び各種補機の消費電力等を把握するための電流センサ、電圧センサ及び温度センサ等である。
各種のセンサ５６は、例えば、電力伝送の出力及び回転電機１３の状態等を把握するための電流センサ、電圧センサ、温度センサ、回転数センサ及びトルクセンサ等である。
各種のセンサ５６は、例えば、電力伝送の出力及び回転電機１３の状態等を把握するための電流センサ、電圧センサ、温度センサ、回転数センサ及びトルクセンサ等である。
【0041】
図４は、実施形態の非接触電力伝送システム１での制御装置１６の給電制御に係る機能構成を示すブロック図である。
図４に示すように、制御装置１６は、例えば、駆動力制御部６１と、駆動要求電力算出部６２と、補機消費電力算出部６３と、車両要求電力算出部６４と、バッテリ目標電力算出部６５と、目標伝送電力算出部６６とを備える。
駆動力制御部６１は、車両の走行状態に関する各種のセンサから出力される検出値の信号に基づき、車両の目標駆動力を算出する。各種のセンサは、例えば、車両の速度を検出する速度センサ及びアクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ等である。駆動要求電力算出部６２は、駆動力制御部６１から入力される目標駆動力に基づき、目標駆動力に応じて必要とされる電力（駆動要求電力）を算出する。補機消費電力算出部６３は、各種のセンサ５５から出力される検出値の信号に基づき、各種補機の消費電力（補機消費電力）を算出する。車両要求電力算出部６４は、駆動要求電力算出部６２から入力される駆動要求電力と補機消費電力算出部６３から入力される補機消費電力とを加算することによって、車両に必要とされる電力（車両要求電力）を算出する。バッテリ目標電力算出部６５は、各種のセンサ５５から出力される検出値の信号等に基づき、蓄電装置１１に必要とされる目標電力を算出する。目標伝送電力算出部６６は、車両要求電力算出部６４から入力される車両要求電力から、バッテリ目標電力算出部６５から入力される目標電力を減算することによって、受電装置１４が送電装置２から受け取る電力の目標（目標伝送電力）を算出する。
図４に示すように、制御装置１６は、例えば、駆動力制御部６１と、駆動要求電力算出部６２と、補機消費電力算出部６３と、車両要求電力算出部６４と、バッテリ目標電力算出部６５と、目標伝送電力算出部６６とを備える。
駆動力制御部６１は、車両の走行状態に関する各種のセンサから出力される検出値の信号に基づき、車両の目標駆動力を算出する。各種のセンサは、例えば、車両の速度を検出する速度センサ及びアクセル操作量を検出するアクセルポジションセンサ等である。駆動要求電力算出部６２は、駆動力制御部６１から入力される目標駆動力に基づき、目標駆動力に応じて必要とされる電力（駆動要求電力）を算出する。補機消費電力算出部６３は、各種のセンサ５５から出力される検出値の信号に基づき、各種補機の消費電力（補機消費電力）を算出する。車両要求電力算出部６４は、駆動要求電力算出部６２から入力される駆動要求電力と補機消費電力算出部６３から入力される補機消費電力とを加算することによって、車両に必要とされる電力（車両要求電力）を算出する。バッテリ目標電力算出部６５は、各種のセンサ５５から出力される検出値の信号等に基づき、蓄電装置１１に必要とされる目標電力を算出する。目標伝送電力算出部６６は、車両要求電力算出部６４から入力される車両要求電力から、バッテリ目標電力算出部６５から入力される目標電力を減算することによって、受電装置１４が送電装置２から受け取る電力の目標（目標伝送電力）を算出する。
【0042】
図５は、実施形態の非接触電力伝送システム１での制御装置１６の蓄電装置保護に係る機能構成を示すブロック図である。
図５に示すように、制御装置１６は、例えば、電力推定部７１と、放電リミット保護部７２と、充電リミット保護部７３とを備える。
電力推定部７１は、出力リミット演算部５１ａ、バッテリ端電力演算部５１ｂ、バッテリ温度センサ５５ａ、補機消費電力算出部６３、第１電流センサ５５ｂ及び第１電圧センサ５５ｃの各々から入力される信号に基づき、蓄電装置１１の入出力端での推定される電力（推定バッテリ端電力）を演算する。なお、バッテリ温度センサ５５ａは、蓄電装置１１の温度の検出値を出力し、第１電流センサ５５ｂは蓄電装置１１の電流（第１電流Ｉ１）の検出値を出力し、第１電圧センサ５５ｃは蓄電装置１１の電圧（第１電圧Ｖ１）の検出値を出力する。
放電リミット保護部７２は、電力推定部７１から入力される推定バッテリ端電力に基づき、例えば電力に関するフィードバック処理等によって、モータ制御部５８ｃに入力される駆動トルク指令を生成する。
充電リミット保護部７３は、電力推定部７１から入力される推定バッテリ端電力に基づき、例えば電力に関するフィードバック処理及びフィードフォワード処理等によって、電力伝送制御部５７ｄに入力される伝送電力指令を生成する。
図５に示すように、制御装置１６は、例えば、電力推定部７１と、放電リミット保護部７２と、充電リミット保護部７３とを備える。
電力推定部７１は、出力リミット演算部５１ａ、バッテリ端電力演算部５１ｂ、バッテリ温度センサ５５ａ、補機消費電力算出部６３、第１電流センサ５５ｂ及び第１電圧センサ５５ｃの各々から入力される信号に基づき、蓄電装置１１の入出力端での推定される電力（推定バッテリ端電力）を演算する。なお、バッテリ温度センサ５５ａは、蓄電装置１１の温度の検出値を出力し、第１電流センサ５５ｂは蓄電装置１１の電流（第１電流Ｉ１）の検出値を出力し、第１電圧センサ５５ｃは蓄電装置１１の電圧（第１電圧Ｖ１）の検出値を出力する。
放電リミット保護部７２は、電力推定部７１から入力される推定バッテリ端電力に基づき、例えば電力に関するフィードバック処理等によって、モータ制御部５８ｃに入力される駆動トルク指令を生成する。
充電リミット保護部７３は、電力推定部７１から入力される推定バッテリ端電力に基づき、例えば電力に関するフィードバック処理及びフィードフォワード処理等によって、電力伝送制御部５７ｄに入力される伝送電力指令を生成する。
【0043】
図６は、実施形態の非接触電力伝送システム１での制御装置１６の電力推定部７１及び放電リミット保護部７２の機能構成を示すブロック図である。
図６に示すように、電力推定部７１は、例えば、電力算出部８１と、第１加算部８２とを備える。電力算出部８１は、蓄電装置１１の電圧（第１電圧Ｖ１）と電流（第１電流Ｉ１）とのよって電力を算出する。第１加算部８２は、電力算出部８１から出力される電力と、補機消費電力算出部６３から出力される補機消費電力とを加算することによって、推定バッテリ端電力を算出する。
放電リミット保護部７２は、例えば、第１減算部８３と、ローパスフィルタ８４と、第１リミット処理部８５と、第２減算部８６と、第３減算部８７と、第４減算部８８と、制御器８９と、第２加算部９０と、第２リミット処理部９１とを備える。
第１減算部８３は、バッテリ端電力演算部５１ｂから出力されるバッテリ端電力から推定バッテリ端電力を減算することによって差電力を算出する。第１減算部８３から出力される差電力は、ローパスフィルタ８４による高周波成分の除去及び第１リミット処理部８５による所定の制限が行われる。出力リミット演算部５１ａから出力される目標電力制限値は、第２減算部８６にて第１リミット処理部８５から出力される差電力の減算と、第３減算部８７にて所定のマージンの減算と、第４減算部８８にて推定バッテリ端電力の減算とが行われた後に制御器８９に入力される。
制御器８９は、例えば所定のフィードバック処理等を実行する。第２加算部９０は、制御器８９から出力される制御演算値と内燃機関の駆動力に関する駆動トルク指令とを加算することによって、駆動トルク指令を算出する。第２リミット処理部９１は、第２加算部９０から出力される駆動トルク指令に所定の制限を行う。
図６に示すように、電力推定部７１は、例えば、電力算出部８１と、第１加算部８２とを備える。電力算出部８１は、蓄電装置１１の電圧（第１電圧Ｖ１）と電流（第１電流Ｉ１）とのよって電力を算出する。第１加算部８２は、電力算出部８１から出力される電力と、補機消費電力算出部６３から出力される補機消費電力とを加算することによって、推定バッテリ端電力を算出する。
放電リミット保護部７２は、例えば、第１減算部８３と、ローパスフィルタ８４と、第１リミット処理部８５と、第２減算部８６と、第３減算部８７と、第４減算部８８と、制御器８９と、第２加算部９０と、第２リミット処理部９１とを備える。
第１減算部８３は、バッテリ端電力演算部５１ｂから出力されるバッテリ端電力から推定バッテリ端電力を減算することによって差電力を算出する。第１減算部８３から出力される差電力は、ローパスフィルタ８４による高周波成分の除去及び第１リミット処理部８５による所定の制限が行われる。出力リミット演算部５１ａから出力される目標電力制限値は、第２減算部８６にて第１リミット処理部８５から出力される差電力の減算と、第３減算部８７にて所定のマージンの減算と、第４減算部８８にて推定バッテリ端電力の減算とが行われた後に制御器８９に入力される。
制御器８９は、例えば所定のフィードバック処理等を実行する。第２加算部９０は、制御器８９から出力される制御演算値と内燃機関の駆動力に関する駆動トルク指令とを加算することによって、駆動トルク指令を算出する。第２リミット処理部９１は、第２加算部９０から出力される駆動トルク指令に所定の制限を行う。
【0044】
図７は、実施形態の非接触電力伝送システム１での制御装置１６の電力推定部７１及び充電リミット保護部７３の機能構成を示すブロック図である。
図７に示すように、充電リミット保護部７３は、例えば、第１減算部８３と、ローパスフィルタ８４と、第１リミット処理部８５と、第２減算部８６と、第３減算部８７と、第４減算部８８と、制御器８９と、第３加算部９２と、第５減算部９３と、伝送電力リミット算出部９４と、第３リミット処理部９５とを備える。
第３加算部９２は、制御器８９から出力される制御演算値と内燃機関の駆動力に関する伝送電力指令とを加算することによって、伝送電力指令を算出する。第５減算部９３は、出力リミット演算部５１ａから出力される目標電力制限値から駆動電力、電力損失及び補機消費電力を減算する。なお、駆動電力は車両の走行駆動力に関する電力であり、電力損失は駆動制御装置３での電力変換に関する電力の損失である。
伝送電力リミット算出部９４は、第５減算部９３から出力される演算値と伝送電力とに基づき、所定のフィードフォワード処理での伝送電力リミットを算出する。第３リミット処理部９５は、第２加算部９０から出力される伝送電力指令と、伝送電力リミット算出部９４から出力される伝送電力リミットとに基づき、例えばいずれか小さい方の選択等の処理によって、伝送電力指令を出力する。
図７に示すように、充電リミット保護部７３は、例えば、第１減算部８３と、ローパスフィルタ８４と、第１リミット処理部８５と、第２減算部８６と、第３減算部８７と、第４減算部８８と、制御器８９と、第３加算部９２と、第５減算部９３と、伝送電力リミット算出部９４と、第３リミット処理部９５とを備える。
第３加算部９２は、制御器８９から出力される制御演算値と内燃機関の駆動力に関する伝送電力指令とを加算することによって、伝送電力指令を算出する。第５減算部９３は、出力リミット演算部５１ａから出力される目標電力制限値から駆動電力、電力損失及び補機消費電力を減算する。なお、駆動電力は車両の走行駆動力に関する電力であり、電力損失は駆動制御装置３での電力変換に関する電力の損失である。
伝送電力リミット算出部９４は、第５減算部９３から出力される演算値と伝送電力とに基づき、所定のフィードフォワード処理での伝送電力リミットを算出する。第３リミット処理部９５は、第２加算部９０から出力される伝送電力指令と、伝送電力リミット算出部９４から出力される伝送電力リミットとに基づき、例えばいずれか小さい方の選択等の処理によって、伝送電力指令を出力する。
【0045】
上述したように、実施形態の電力制御装置１０によれば、第１補償制御及び第２補償制御を実行する制御装置１６を備えることにより、蓄電装置１１の残容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に加えて、送電装置２からの電力伝送を仮想的なＳＯＣとすることによって、蓄電装置１１の発熱及び寿命低下等の問題発生を抑制することができる。例えば蓄電装置１１の容量を増大させる必要が生じることを抑制することができるので、蓄電装置１１の搭載に要する費用が嵩むことを抑制することができる。
【0046】
第２補償制御を相対的に第１補償制御よりも速い応答で実行する制御装置１６を備えることにより、いわゆる過渡領域での電力保護制御を適切に実行することができる。
二次側の電力変換部３２によって一次側の送電装置２での電流を制御することができ、二次側での独立した電力制御を行うことができる。
二次側の電力変換部３２によって一次側の送電装置２での電流を制御することができ、二次側での独立した電力制御を行うことができる。
【0047】
（変形例）
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
上述した実施形態では、第１電力変換装置１２は、蓄電装置１１の入出力電力を変換する電圧制御器を備えるとしたが、これに限定されず、電圧制御器は省略されてもよい。
例えば、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動するハイブリッド車両等の場合、第１電力変換装置１２は電圧制御器を備え、バッテリを動力源として駆動する電気自動車等の場合、第１電力変換装置１２は電圧制御器を備えていなくてもよい。
以下、実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同一部分については、同一符号を付して説明を省略又は簡略化する。
上述した実施形態では、第１電力変換装置１２は、蓄電装置１１の入出力電力を変換する電圧制御器を備えるとしたが、これに限定されず、電圧制御器は省略されてもよい。
例えば、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動するハイブリッド車両等の場合、第１電力変換装置１２は電圧制御器を備え、バッテリを動力源として駆動する電気自動車等の場合、第１電力変換装置１２は電圧制御器を備えていなくてもよい。
【0048】
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0049】
１…非接触電力伝送システム、２…送電装置、３…駆動制御装置、１０…電力制御装置、１１…蓄電装置、１２…第１電力変換装置、１３…回転電機、１４…受電装置、１５…第２電力変換装置、１６…制御装置、３１ａ…二次側コイル（コイル）、３２…電力変換部、３２ａ，３２ｂ…トランジスタ（スイッチング素子）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】