JP5152338B2

JP5152338B2 - 非接触充電装置および非接触受電装置

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Publication number: JP5152338B2
Application number: JP2010529541A
Authority: JP
Inventors: 真士市川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: US8421409B2; CN102160254B; EP2330716A1; WO2010032309A1; EP2330716A4; CN102160254A; US20100295506A1; EP2330716B1; JPWO2010032309A1

Description

この発明は、非接触受電装置およびそれを備える車両に関し、特に、車両外部の電源から車両へ非接触で電力を供給する技術に関する。

環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド車などの電動車両が大きく注目されている。これらの車両は、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える再充電可能な蓄電装置とを搭載する。なお、ハイブリッド車は、電動機とともに内燃機関をさらに動力源として搭載した車両や、車両駆動用の直流電源として蓄電装置とともに燃料電池をさらに搭載した車両である。

ハイブリッド車においても、電気自動車と同様に、車両外部の電源から車載の蓄電装置を充電可能な車両が知られている。たとえば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置を充電可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が知られている。

一方、送電方法として、電源コードや送電ケーブルを用いないワイヤレス送電が近年注目されている。このワイヤレス送電技術としては、有力なものとして、電磁誘導を用いた送電、電磁波を用いた送電、および共鳴法による送電の３つの技術が知られている。

このうち、共鳴法は、一対の共鳴器（たとえば一対の自己共振コイル）を電磁場（近接場）において共鳴させ、電磁場を介して送電する非接触の送電技術であり、数ｋＷの大電力を比較的長距離（たとえば数ｍ）送電することも可能である（非特許文献１参照）。
特開平１０−２５７６８１号公報特開２００６−３２００７９号公報国際公開第２００７／００８６４６号パンフレット Andre Kurs et al., "Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances"、［online］、２００７年７月６日、Science、第３１７巻、ｐ．８３−８６、［２００７年９月１２日検索］、インターネット＜URL：http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/317/5834/83.pdf＞

共鳴法では、送電側の共鳴器と受電側の共鳴器が共鳴する条件を満たしていれば、電力が送電される。しかしながら、何らかの故障が受電系に発生した場合など、受電側が電力の受け入れを望まない場合もある。故障などの場合には、緊急に給電を停止しつつ、内部の回路が保護されることが望ましい。

上記の「Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances」に開示されるワイヤレス送電技術を車両への給電システムに適用する場合には、車両が受電不要な場合にどのように受電停止を行なうかが課題である。しかしながら、上記文献には、受電停止についての具体的な構成や制御技術については特に開示されていない。

この発明の目的は、共鳴法を用いて給電を行なう際に、確実な受電停止ができる非接触受電装置および車両を提供することである。

この発明は、要約すると、電源から電力を受けて送電を行なう送電コイルから電力を受電する非接触受電装置であって、送電コイルから送電された電力を電磁共鳴により受電する受電コイルと、受電コイルによって受電した電力を整流する整流器と、整流器で整流された電力が供給される負荷と、受電コイルから整流器に電力を送る経路上に設けられ電力を遮断する第１リレーとを備える。

好ましくは、非接触受電装置は、整流器で整流された電力を負荷に供給するために電圧変換する電圧変換部と、電圧変換部から負荷に電力を送る経路上に設けられ電力を遮断する第２リレーとをさらに備える。

より好ましくは、負荷は、蓄電装置である。非接触受電装置は、電圧変換部と第２リレーとを結ぶ送電経路の電圧を検出する第１電圧検出部と、第２リレーを制御する制御部とをさらに備える。制御部は、送電コイルから送電が行なわれていないときに第２リレーによって電圧変換部から負荷に電力を送る経路を遮断させ、第１電圧検出部で検出された電圧に基づいて第２リレーの遮断が正常に行なわれているか否かを判断する遮断確認動作を実行する。

さらに好ましくは、非接触受電装置は、送電コイルを用いて送電を行なう給電装置と通信する通信部をさらに備える。制御部は、遮断確認動作の結果、第２リレーの遮断が正常に行なわれることが確認された後に、第１リレーを接続状態とし、通信部を用いて給電装置に送電を要求する。

より好ましくは、非接触受電装置は、電圧変換部と第２リレーとを結ぶ送電経路の電圧を検出する第１電圧検出部と、整流器と電圧変換部とを結ぶ送電経路の電圧を検出する第２電圧検出部と、送電コイルを用いて送電を行なう給電装置と通信する通信部と、第２リレーを制御する制御部とをさらに備える。制御部は、通信部を用いて給電装置に送電停止を要求した後第２リレーを遮断状態に制御し、第２電圧検出部で検出される電圧が所定値以下になったときに、第１電圧検出部で検出された電圧に基づいて第２リレーが正常に遮断されたか否かを判断する。

さらに好ましくは、制御部は、第２リレーが正常に遮断されたと判断した場合に、第１リレーを遮断状態に制御して、受電を終了する。

さらに好ましくは、制御部は、受電終了時において、正常終了時には第２リレー、第１リレーの順で遮断させ、修理を要する故障が発生した異常終了時には、第２リレーよりも第１リレーを先に遮断させる。

さらに好ましくは、負荷は、蓄電装置である。非接触受電装置は、電圧変換部と第２リレーとを結ぶ送電経路の電圧を検出する第１電圧検出部と、第２リレーを制御する制御部とをさらに備える。制御部は、送電コイルから送電が行なわれていないときに第２リレーによって電圧変換部から負荷に電力を送る経路を遮断させ、第１電圧検出部で検出された電圧に基づいて第２リレーの遮断が正常に行なわれているか否かを判断する遮断確認動作を実行する。

さらに好ましくは、第１リレーは、受電コイルの両端部にそれぞれ接続されるリレー対を含む。非接触受電装置は、送電コイルを用いて送電を行なう給電装置と通信する通信部と、第１、第２リレーの制御を行なう制御部とをさらに備える。制御部は、遮断確認動作の結果、第２リレーの遮断が正常に行なわれることが確認された後に、リレー対の一方を接続状態、他方を非接続状態とし、通信部を用いて給電装置に送電を要求して、リレー対の他方が正常に非接続状態に制御されたかを確認する。

さらに好ましくは、非接触受電装置は、電圧変換部と第２リレーとを結ぶ送電経路の電圧を検出する第１電圧検出部と、整流器と電圧変換部とを結ぶ送電経路の電圧を検出する第２電圧検出部とをさらに備える。制御部は、給電装置に対して送電要求を行ない、第２の検出部で検出する電圧が上昇しなければ、リレー対の他方の遮断が正常に行なわれていると判断する。

さらに好ましくは、制御部は、リレー対の他方の遮断が正常に行なわれたと判断した場合には、給電装置に対して一旦送電停止を要求し、リレー対の一方を非接続状態、他方を接続状態に制御し、再び給電装置に対して送電を要求してリレー対の一方の遮断が正常に行なわれているか確認する。

さらに好ましくは、制御部は、リレー対の他方および一方がともに遮断が正常に実行できることを確認した後に、第１、第２リレーをともに接続状態に制御し、給電装置に対して送電要求を行ない、負荷に対して電力供給を実行させる。

この発明は、他の局面に従うと、車両であって、電源から電力を受けて送電を行なう送電コイルから電力を受電する非接触受電装置を備える。非接触受電装置は、送電コイルから送電された電力を電磁共鳴により受電する受電コイルと、受電コイルによって受電した電力を整流する整流器と、整流器で整流された電力が供給される負荷と、受電コイルから整流器に電力を送る経路上に設けられ電力を遮断する第１リレーとを含む。

好ましくは、非接触受電装置は、整流器で整流された電力を負荷に供給するために電圧変換する電圧変換部と、電圧変換部から負荷に電力を送る経路上に設けられ電力を遮断する第２リレーとをさらに含む。

本発明によれば、共鳴法を用いて給電を行なう際に、確実な受電停止ができる。また、他の効果は、各種のリレーの診断が適切に行なえることである。

この発明の実施の形態１による給電システムの全体構成図である。共鳴法による送電の原理を説明するための図である。電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図１に示した電動車両１００のパワートレーン構成を示すブロック図である。図４に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の回路図である。実施の形態１におけるリレーの配置を説明するための回路図である。車両側ＥＣＵ１８０で実行される充電開始処理を説明するためのフローチャートである。受電中に正常終了する場合の処理を示したフローチャートである。受電中に異常が発生し強制終了する場合の処理を示したフローチャートである。実施の形態２におけるリレーの配置を説明するための回路図である。実施の形態２において車両側ＥＣＵ１８０で実行される充電開始処理を説明するためのフローチャートの前半部である。実施の形態２において車両側ＥＣＵ１８０で実行される充電開始処理を説明するためのフローチャートの後半部である。

符号の説明

１００電動車両、１１０，３４０二次自己共振コイル、１１２，１１２Ｂ，１１２Ｇリレー、１２０，３５０二次コイル、１３０整流器、１４０コンバータ、１４２直交変換部、１４４トランス部、１４６整流部、１５０蓄電装置、１６２昇圧コンバータ、１６４，１６６インバータ、１７０モータ、１７２，１７４モータジェネレータ、１７６エンジン、１７７動力分割装置、１７８駆動輪、１９０通信装置、１９１，１９２電圧センサ、１９４電流センサ、２００給電装置、２１０交流電源、２２０高周波電力ドライバ、２３０，３２０一次コイル、２４０，３３０一次自己共振コイル、２５０通信装置、３１０高周波電源、３６０負荷、１８０車両ＥＣＵ、ＰＬ２正極線、ＳＭＲ１，ＳＭＲ２システムメインリレー。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による給電システムの全体構成図である。図１を参照して、この給電システムは、電動車両１００と、給電装置２００とを備える。電動車両１００は、二次自己共振コイル１１０と、二次コイル１２０と、整流器１３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、蓄電装置１５０とを含む。また、電動車両１００は、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」とも称する。）１６０と、モータ１７０と、車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８０と、通信装置１９０とをさらに含む。

二次自己共振コイル１１０は、車体下部に配設されるが、給電装置２００が車両上方に配設されていれば、車体上部に配設されてもよい。二次自己共振コイル１１０は、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０（後述）と電磁場を介して共鳴することにより給電装置２００から電力を受電する。なお、二次自己共振コイル１１０の容量成分は、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。

二次自己共振コイル１１０は、給電装置２００の一次自己共振コイル２４０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、一次自己共振コイル２４０と二次自己共振コイル１１０との共鳴強度を示すＱ値（たとえば、Ｑ＞１００）およびその結合度を示すκ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０と同軸上に配設され、電磁誘導により二次自己共振コイル１１０と磁気的に結合可能である。この二次コイル１２０は、二次自己共振コイル１１０により受電された電力を電磁誘導により取出して整流器１３０へ出力する。整流器１３０は、二次コイル１２０によって取出された交流電力を整流する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、車両ＥＣＵ１８０からの制御信号に基づいて、整流器１３０によって整流された電力を蓄電装置１５０の電圧レベルに変換して蓄電装置１５０へ出力する。なお、車両の走行中に給電装置２００から受電する場合には（その場合には、給電装置２００はたとえば車両上方または側方に配設されてもよい。）、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、整流器１３０によって整流された電力をシステム電圧に変換してＰＣＵ１６０へ直接供給してもよい。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、必ずしも必要ではなく、二次コイル１２０によって取出された交流電力が整流器１３０によって整流された後に直接蓄電装置１５０に与えられるようにしても良い。

蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池を含む。蓄電装置１５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から供給される電力を蓄えるほか、モータ１７０によって発電される回生電力も蓄える。そして、蓄電装置１５０は、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給する。なお、蓄電装置１５０として大容量のキャパシタも採用可能であり、給電装置２００から供給される電力やモータ１７０からの回生電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力をＰＣＵ１６０へ供給可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。

ＰＣＵ１６０は、蓄電装置１５０から出力される電力あるいはＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から直接供給される電力によってモータ１７０を駆動する。また、ＰＣＵ１６０は、モータ１７０により発電された回生電力を整流して蓄電装置１５０へ出力し、蓄電装置１５０を充電する。モータ１７０は、ＰＣＵ１６０によって駆動され、車両駆動力を発生して駆動輪へ出力する。また、モータ１７０は、駆動輪や図示されないエンジンから受ける運動エネルギーによって発電し、その発電した回生電力をＰＣＵ１６０へ出力する。

車両ＥＣＵ１８０は、車両の走行時、車両の走行状況や蓄電装置１５０の充電状態（以下「ＳＯＣ（State Of Charge）」とも称する。）に基づいてＰＣＵ１６０を制御する。通信装置１９０は、車両外部の給電装置２００と無線通信を行なうための通信インターフェースである。

一方、給電装置２００は、交流電源２１０と、高周波電力ドライバ２２０と、一次コイル２３０と、一次自己共振コイル２４０と、通信装置２５０と、ＥＣＵ２６０とを含む。

交流電源２１０は、車両外部の電源であり、たとえば系統電源である。高周波電力ドライバ２２０は、交流電源２１０から受ける電力を高周波の電力に変換し、その変換した高周波電力を一次コイル２３０へ供給する。なお、高周波電力ドライバ２２０が生成する高周波電力の周波数は、たとえば１Ｍ〜１０数ＭＨｚである。

一次コイル２３０は、一次自己共振コイル２４０と同軸上に配設され、電磁誘導により一次自己共振コイル２４０と磁気的に結合可能である。そして、一次コイル２３０は、高周波電力ドライバ２２０から供給される高周波電力を電磁誘導により一次自己共振コイル２４０へ給電する。

一次自己共振コイル２４０は、地面近傍に配設されるが、車両上方から電動車両１００へ給電する場合には車両上方または側方に配設されてもよい。一次自己共振コイル２４０も、両端がオープン（非接続）のＬＣ共振コイルであり、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０と電磁場を介して共鳴することにより電動車両１００へ電力を送電する。なお、一次自己共振コイル２４０の容量成分も、コイルの浮遊容量とするが、コイルの両端に接続されるコンデンサを設けてもよい。

この一次自己共振コイル２４０も、電動車両１００の二次自己共振コイル１１０との距離や、一次自己共振コイル２４０および二次自己共振コイル１１０の共鳴周波数等に基づいて、Ｑ値（たとえば、Ｑ＞１００）および結合度κ等が大きくなるようにその巻数が適宜設定される。

通信装置２５０は、給電先の電動車両１００と無線通信を行なうための通信インターフェースである。ＥＣＵ２６０は、電動車両１００の受電電力が目標値となるように高周波電力ドライバ２２０を制御する。具体的には、ＥＣＵ２６０は、電動車両１００の受電電力およびその目標値を通信装置２５０によって電動車両１００から取得し、電動車両１００の受電電力が目標値に一致するように高周波電力ドライバ２２０の出力を制御する。また、ＥＣＵ２６０は、給電装置２００のインピーダンス値を電動車両１００へ送信することができる。

図２は、共鳴法による送電の原理を説明するための図である。図２を参照して、この共鳴法では、２つの音叉が共鳴するのと同様に、同じ固有振動数を有する２つのＬＣ共振コイルが電磁場（近接場）において共鳴することによって、一方のコイルから他方のコイルへ電磁場を介して電力が伝送される。

具体的には、高周波電源３１０に一次コイル３２０を接続し、電磁誘導により一次コイル３２０と磁気的に結合される一次自己共振コイル３３０へ１Ｍ〜１０数ＭＨｚの高周波電力を給電する。一次自己共振コイル３３０は、コイル自身のインダクタンスと浮遊容量とによるＬＣ共振器であり、一次自己共振コイル３３０と同じ共振周波数を有する二次自己共振コイル３４０と電磁場（近接場）を介して共鳴する。そうすると、一次自己共振コイル３３０から二次自己共振コイル３４０へ電磁場を介してエネルギー（電力）が移動する。二次自己共振コイル３４０へ移動したエネルギー（電力）は、電磁誘導により二次自己共振コイル３４０と磁気的に結合される二次コイル３５０によって取出され、負荷３６０へ供給される。なお、共鳴法による送電は、一次自己共振コイル３３０と二次自己共振コイル３４０との共鳴強度を示すＱ値がたとえば１００よりも大きいときに実現される。

なお、図１との対応関係について説明すると、図１の交流電源２１０および高周波電力ドライバ２２０は、図２の高周波電源３１０に相当する。また、図１の一次コイル２３０および一次自己共振コイル２４０は、それぞれ図２の一次コイル３２０および一次自己共振コイル３３０に相当し、図１の二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０は、それぞれ図２の二次自己共振コイル３４０および二次コイル３５０に相当する。そして、図１の整流器１３０以降が負荷３６０として総括的に示されている。

図３は、電流源（磁流源）からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図３を参照して、電磁界は３つの成分を含む。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電界」と称される。

「静電界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、共鳴法では、この「静電界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギー（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電界」が支配的な近接場において、同じ固有振動数を有する一対の共鳴器（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、一方の共鳴器（一次自己共振コイル）から他方の共鳴器（二次自己共振コイル）へエネルギー（電力）を伝送する。この「静電界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電界」によりエネルギー（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。

図４は、図１に示した電動車両１００のパワートレーン構成を示すブロック図である。図４を参照して、電動車両１００は、蓄電装置１５０と、システムメインリレーＳＭＲ１と、昇圧コンバータ１６２と、インバータ１６４，１６６と、モータジェネレータ１７２，１７４と、エンジン１７６と、動力分割装置１７７と、駆動輪１７８とを含む。また、電動車両１００は、二次自己共振コイル１１０と、二次コイル１２０と、整流器１３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、システムメインリレーＳＭＲ２と、車両ＥＣＵ１８０と、通信装置１９０と、電圧センサ１９１，１９２と、電流センサ１９４とをさらに含む。

この電動車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４を動力源として搭載する。エンジン１７６およびモータジェネレータ１７２，１７４は、動力分割装置１７７に連結される。そして、電動車両１００は、エンジン１７６およびモータジェネレータ１７４の少なくとも一方が発生する駆動力によって走行する。エンジン１７６が発生する動力は、動力分割装置１７７によって２経路に分割される。すなわち、一方は駆動輪１７８へ伝達される経路であり、もう一方はモータジェネレータ１７２へ伝達される経路である。

モータジェネレータ１７２は、交流回転電機であり、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機を含む。モータジェネレータ１７２は、動力分割装置１７７によって分割されたエンジン１７６の運動エネルギーを用いて発電する。たとえば、蓄電装置１５０のＳＯＣが予め定められた値よりも低くなると、エンジン１７６が始動してモータジェネレータ１７２により発電が行なわれ、蓄電装置１５０が充電される。

モータジェネレータ１７４も、交流回転電機であり、モータジェネレータ１７２と同様に、たとえばロータに永久磁石が埋設された三相交流同期電動機を含む。モータジェネレータ１７４は、蓄電装置１５０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１７２により発電された電力の少なくとも一方を用いて駆動力を発生する。そして、モータジェネレータ１７４の駆動力は、駆動輪１７８に伝達される。

また、車両の制動時や下り斜面での加速度低減時には、運動エネルギーや位置エネルギーとして車両に蓄えられた力学的エネルギーが駆動輪１７８を介してモータジェネレータ１７４の回転駆動に用いられ、モータジェネレータ１７４が発電機として作動する。これにより、モータジェネレータ１７４は、走行エネルギーを電力に変換して制動力を発生する回生ブレーキとして作動する。そして、モータジェネレータ１７４により発電された電力は、蓄電装置１５０に蓄えられる。なお、モータジェネレータ１７４は、図１におけるモータ１７０に相当する。

動力分割装置１７７は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車を含む。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤを自転可能に支持するとともに、エンジン１７６のクランクシャフトに連結される。サンギヤは、モータジェネレータ１７２の回転軸に連結される。リングギヤはモータジェネレータ１７４の回転軸および駆動輪１７８に連結される。

システムメインリレーＳＭＲ１は、蓄電装置１５０と昇圧コンバータ１６２との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ１は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＳＥ１が活性化されると、蓄電装置１５０を昇圧コンバータ１６２と電気的に接続し、信号ＳＥ１が非活性化されると、蓄電装置１５０と昇圧コンバータ１６２との間の電路を遮断する。

昇圧コンバータ１６２は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＣに基づいて、蓄電装置１５０から出力される電圧を昇圧して正極線ＰＬ２へ出力する。なお、この昇圧コンバータ１６２は、たとえば直流チョッパ回路を含む。

インバータ１６４，１６６は、それぞれモータジェネレータ１７２，１７４に対応して設けられる。インバータ１６４は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＩ１に基づいてモータジェネレータ１７２を駆動し、インバータ１６６は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＩ２に基づいてモータジェネレータ１７４を駆動する。なお、インバータ１６４，１６６は、たとえば三相ブリッジ回路を含む。

なお、昇圧コンバータ１６２およびインバータ１６４，１６６は、図１におけるＰＣＵ１６０に相当する。

二次自己共振コイル１１０のインピーダンスは図１の一次自己共振コイル２４０と共鳴するインピーダンスに調整されている。二次自己共振コイル１１０を経由して受電を行なう二次コイル１２０は、リレー１１２によって整流器１３０と接続される。リレー１１２は、車両ＥＣＵ１８０から送信される制御信号ＳＥ３に基づいてオンオフ制御される。なお、二次コイル１２０、整流器１３０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に関しては、図１で説明したとおりであるので、説明は繰返さない。

システムメインリレーＳＭＲ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と蓄電装置１５０との間に配設される。システムメインリレーＳＭＲ２は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＳＥ２が活性化されると、蓄電装置１５０をＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と電気的に接続し、信号ＳＥ２が非活性化されると、蓄電装置１５０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の電路を遮断する。

電圧センサ１９１は、システムメインリレーＳＭＲ２とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の送電経路の線路間電圧Ｖ２を検出し、その検出値を車両ＥＣＵ１８０へ出力する。電圧センサ１９２は、整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０との間の送電経路の線路間電圧ＶＨを検出し、その検出値を車両ＥＣＵ１８０へ出力する。電流センサ１９４は、整流器１３０から出力される電流Ｉ１を検出し、その検出値を車両ＥＣＵ１８０へ出力する。

車両ＥＣＵ１８０は、アクセル開度や車両速度、その他各センサからの信号に基づいて、昇圧コンバータ１６２およびモータジェネレータ１７２，１７４をそれぞれ駆動するための信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２を生成し、その生成した信号ＰＷＣ，ＰＷＩ１，ＰＷＩ２をそれぞれ昇圧コンバータ１６２およびインバータ１６４，１６６へ出力する。

また、車両ＥＣＵ１８０は、車両の走行時、信号ＳＥ１を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１をオンさせるとともに、信号ＳＥ２を非活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオフさせる。なお、車両の走行中に給電装置から受電可能な場合には、車両ＥＣＵ１８０は、信号ＳＥ１，ＳＥ２を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１，ＳＭＲ２をともにオンさせてもよい。

一方、車両外部の給電装置２００からの受電時、車両ＥＣＵ１８０は、信号ＳＥ１を非活性化してシステムメインリレーＳＭＲ１をオフさせるとともに、信号ＳＥ２を活性化してシステムメインリレーＳＭＲ２をオンさせる。

車両ＥＣＵ１８０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０を制御するための信号ＰＷＤを生成し、その生成した信号ＰＷＤをＤＣ／ＤＣコンバータ１４０へ出力する。また、車両ＥＣＵ１８０は、電圧センサ１９２からの電圧ＶＨおよび電流センサ１９４からの電流Ｉ１に基づいて給電装置２００からの受電電力を算出し、その算出値を受電電力の目標値とともに通信装置１９０によって給電装置２００へ送信する。

図５は、図４に示したＤＣ／ＤＣコンバータ１４０の回路図である。
図５を参照して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、直交変換部１４２と、トランス部１４４と、整流部１４６とを含む。直交変換部１４２は、車両ＥＣＵ１８０からの信号ＰＷＤに基づいてオンオフ駆動されるスイッチング素子を含み、図４の整流器１３０から供給される直流電力を交流電力に変換してトランス部１４４へ出力する。

トランス部１４４は、直交変換部１４２と整流部１４６とを絶縁するとともに、コイル巻数比に応じた電圧変換を行なう。整流部１４６は、トランス部１４４から出力される交流電力を直流電力に整流して図４の蓄電装置１５０へ出力する。

図６は、実施の形態１におけるリレーの配置を説明するための回路図である。
図６を参照して、共鳴する二次自己共振コイル１１０に近接して受電用の二次コイル１２０が配置されている。二次コイル１２０の一端がリレー１１２を介して整流器１３０に接続され、受電コイルの他端は整流器１３０に直接接続されている。整流器１３０は、たとえばダイオードブリッジで形成されている。整流器１３０で整流された電圧は平滑コンデンサで平滑される。この平滑された電圧が電圧ＶＨとして電圧センサ１９２で検出される。電圧ＶＨは、充電器として作動するＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に与えられる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、整流器から与えられる電圧を蓄電装置１５０の充電に適する電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と蓄電装置１５０との間には、システムメインリレーＳＭＲ２が設けられる。

本実施の形態の車両１００は、非接触受電装置を搭載しているということができる。この非接触受電装置は、電源から電力を受けて送電を行なう送電コイル（図１の一次自己共振コイル２４０）から電力を受電する非接触受電装置であって、送電コイルから送電された電力を電磁共鳴により受電する受電コイル（二次自己共振コイル１１０および二次コイル１２０）と、その受電コイルによって受電した電力を整流する整流器１３０と、整流器１３０で整流された電力が供給される蓄電装置１５０等の負荷と、受電コイルから整流器に電力を送る経路上に設けられ電力を遮断するリレー１１２とを備える。

好ましくは、非接触受電装置は、整流器１３０で整流された電力を負荷（１５０）に供給するために電圧変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から負荷（１５０）に電力を送る経路上に設けられ電力を遮断するシステムメインリレーＳＭＲ２とをさらに備える。

より好ましくは、負荷（１５０）は、蓄電装置１５０である。非接触受電装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０とシステムメインリレーＳＭＲ２とを結ぶ送電経路の電圧Ｖ２を検出する第１電圧センサ１９１と、システムメインリレーＳＭＲ２を制御する車両ＥＣＵ１８０とをさらに備える。車両ＥＣＵ１８０は、送電コイル（２４０）から送電が行なわれていないときにシステムメインリレーＳＭＲ２によってＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から負荷（１５０）に電力を送る経路を遮断させ、第１電圧センサ１９１で検出された電圧に基づいてシステムメインリレーＳＭＲ２の遮断が正常に行なわれているか否かを判断する遮断確認動作を実行する。

さらに好ましくは、非接触受電装置は、送電コイル（２４０）を用いて送電を行なう給電装置２００と通信する通信装置１９０をさらに備え、車両ＥＣＵ１８０は、遮断確認動作の結果、システムメインリレーＳＭＲ２の遮断が正常に行なわれることが確認された後に、リレー１１２を接続状態とし、通信装置１９０を用いて給電装置２００に送電を要求する。

より好ましくは、非接触受電装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０とシステムメインリレーＳＭＲ２とを結ぶ送電経路の電圧Ｖ２を検出する第１電圧センサ１９１と、整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０とを結ぶ送電経路の電圧ＶＨを検出する第２電圧センサ１９２と、送電コイル（２４０）を用いて送電を行なう給電装置２００と通信する通信装置１９０と、システムメインリレーＳＭＲ２を制御する車両ＥＣＵ１８０とをさらに備える。車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を用いて給電装置２００に送電停止を要求した後システムメインリレーＳＭＲ２を遮断状態に制御し、第２電圧センサ１９２で検出される電圧が所定値以下になったときに、第１電圧センサ１９１で検出された電圧に基づいてシステムメインリレーＳＭＲ２が正常に遮断されたか否かを判断する。

さらに好ましくは、車両ＥＣＵ１８０は、システムメインリレーＳＭＲ２が正常に遮断されたと判断した場合に、リレー１１２を遮断状態に制御して、受電を終了する。

より好ましくは、非接触受電装置は、リレー１１２とシステムメインリレーＳＭＲ２とを制御する車両ＥＣＵ１８０とをさらに備える。車両ＥＣＵ１８０は、受電終了時において、正常終了時にはシステムメインリレーＳＭＲ２を遮断させた後にリレー１１２を遮断させ、修理を要する故障が発生した異常終了時には、システムメインリレーＳＭＲ２よりもリレー１１２を先に遮断させる。

さらに好ましくは、負荷（１５０）は、蓄電装置であり、非接触受電装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０とシステムメインリレーＳＭＲ２とを結ぶ送電経路の電圧Ｖ２を検出する第１電圧センサ１９１と、システムメインリレーＳＭＲ２を制御する車両ＥＣＵ１８０とをさらに備える。車両ＥＣＵ１８０は、送電コイル（２４０）から送電が行なわれていないときにシステムメインリレーＳＭＲ２によってＤＣ／ＤＣコンバータ１４０から負荷（１５０）に電力を送る経路を遮断させ、第１電圧センサ１９１で検出された電圧に基づいてシステムメインリレーＳＭＲ２の遮断が正常に行なわれているか否かを判断する遮断確認動作を実行する。

以上のような、受電開始処理、終了処理について、以下にフローチャートを用いて詳細に説明を行なう。

図７は、車両側ＥＣＵ１８０で実行される充電開始処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は所定のメインルーチンから呼び出されて実行される。

図７を参照して、まず、ステップＳ１において、充電開始指令が有るか否かが判断される。充電開始指令は、たとえば、乗員が充電開始ボタンを押すなどすることにより与えられる。ステップＳ１において充電開始指令が与えられた場合にはステップＳ２に処理が進み、充電開始指令がない場合には、ステップＳ１９において制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ２に処理が進んだ場合には、車両ＥＣＵ１８０は、図１の通信装置１９０によって給電装置２００と通信を確立する。そして、ステップＳ３において、システムメインリレーＳＭＲ２の溶着チェックが実行される。

システムメインリレーＳＭＲ２がオフ状態になると蓄電装置１５０が切り離されるので、図４の電圧センサ１９１で検出される電圧Ｖ２は低下するはずである。システムメインリレーＳＭＲ２をオフ状態に制御して電圧Ｖ２が、蓄電装置１５０の電圧と比べて低く設定された所定のしきい値よりも、低下したことを確認すれば、システムメインリレーＳＭＲ２が正常にオフされており溶着していないことが分かる。ステップＳ３の溶着チェックの結果がステップＳ４において判断される。

ステップＳ４においてＳＭＲ２に溶着が発生していると判断された場合には、ステップＳ１３に処理が進み、ＳＭＲ２に溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップＳ１４において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に送電停止を要求する。そして、ステップＳ１５において処理が終了する。

ステップＳ４においてＳＭＲ２に溶着が発生していないと判断された場合には、ステップＳ５に処理が進む。ステップＳ５では、車両ＥＣＵ１８０は、二次コイル１２０と整流器１３０との間に設けられているリレー１１２をオフ状態に制御する。そして、ステップＳ６において、車両ＥＣＵ１８０は、給電装置２００に、通信装置１９０を経由して送電を要求する。

給電装置２００からの送電があった場合、一次自己共振コイル２４０は共鳴周波数で制御される。もし、リレー１１２が溶着しておれば、二次自己共振コイル１１０で共鳴により受電された電力は、二次コイル１２０を経由して整流器１３０に与えられるので、電圧ＶＨが上昇するように電力が伝送されてしまう。一方、リレー１１２が正常に遮断されていれば、電力は整流器１３０に入力されないので、電圧ＶＨは上昇しないはずである。

したがって、ステップＳ７において電圧ＶＨが上昇するか否かをチェックすることによって、リレー１１２の溶着の判断が行なわれる。ステップＳ７で電圧ＶＨの上昇が検出された場合にはステップＳ１６に処理が進む。ステップＳ１６では、リレー１１２に溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップＳ１７において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に送電停止を要求する。そして、ステップＳ１８において処理が終了する。

一方、ステップＳ７で電圧ＶＨの上昇が検出されなかった場合にはステップＳ８に処理が進む。ステップＳ８では、リレー１１２は正常にオフされ、溶着は発生していない旨の判定がされる。そして、ステップＳ９において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に一旦送電停止を要求する。そして、ステップＳ１０において、車両ＥＣＵ１８０は、オフ状態に制御されていたリレー１１２およびシステムメインリレーＳＭＲ２をともにオン状態に制御する。続くステップＳ１１において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に送電を要求し、ステップＳ１２では充電処理が開始される。その後ステップＳ１９において制御はメインルーチンに移される。

図８は、受電中に正常終了する場合の処理を示したフローチャートである。
図８を参照して、車両の非接触受電装置が受電中は、ステップＳ５１において正常終了トリガが発生するか否かが監視されている。たとえば、蓄電装置１５０の充電状態（ＳＯＣ）が管理上限値（満充電とする値）となるまで充電が進んだ場合や、充電終了ボタンが押された場合や、電池温度や電池電圧が充電に適する所定範囲外になった場合に正常終了トリガが発生する。

このような正常終了トリガが発生していなければステップＳ５８に処理が進み、制御はメインルーチンに一旦移る。この場合は、受電条件を満たしており、二次自己共振コイル１１０は、受電可能な状態に制御される。そして、再び所定時間経過後等にステップＳ５１が実行される。

ステップＳ５１において、正常終了トリガの発生が確認されたら、ステップＳ５２に処理が進む。ステップＳ５２において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に送電停止を要求する。すると、図４の電圧センサ１９２で検出していた電圧ＶＨが低下していく。電圧ＶＨが、蓄電装置１５０の電源電圧（たとえば、数百Ｖ）よりも十分低いしきい値Ｖｔｈ（たとえば、４２Ｖ）まで低下するまでステップＳ５３で時間待ちが行なわれる。

ステップＳ５３において、ＶＨ＜Ｖｔｈが成立した場合には、ステップＳ５４に処理が進む。ステップＳ５４では、システムメインリレーＳＭＲ２の溶着チェックが行なわれる。溶着チェックは、システムメインリレーＳＭＲ２をオフ状態として、蓄電装置１５０を電圧センサ１９２から切り離し、その状態で電圧センサ１９２で電圧Ｖ２を検出することによって行なうことができる。

ステップＳ５５において、電圧Ｖ２が、蓄電装置１５０の電圧と比べて十分低く設定されたしきい値よりも低下しなければ、蓄電装置１５０が切り離されておらず、システムメインリレーＳＭＲ２は溶着していると判断され、ステップＳ５９に処理が進む。ステップＳ５９では、システムメインリレーＳＭＲ２に溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップＳ６０において、処理が終了する。

一方、ステップＳ５５において、電圧Ｖ２が、蓄電装置１５０の電圧と比べて十分低く設定されたしきい値以下であれば、蓄電装置１５０が切り離されており、システムメインリレーＳＭＲ２は溶着していないと判断でき、その場合ステップＳ５６に処理が進む。ステップＳ５６では、二次自己共振コイル１１０が共鳴したとしても、電力が二次コイル１２０を経由して整流器１３０に供給されないように、車両ＥＣＵ１８０はリレー１１２をオフ状態に制御する。そして、ステップＳ５７において処理が終了する。

図９は、受電中に異常が発生し強制終了する場合の処理を示したフローチャートである。

図９を参照して、車両の非接触受電装置が受電中は、ステップＳ１０１において緊急停止トリガが発生するか否かが監視されている。緊急停止トリガは、たとえば、整流器１３０やＤＣ／ＤＣコンバータ１４０が損傷した等の、車両に修理の必要な故障が発生しているとき等に発生する。

このような緊急停止トリガが発生していなければステップＳ１０６に処理が進み、制御はメインルーチンに一旦移る。この場合は、受電条件を満たしており、二次自己共振コイル１１０は、受電可能な状態に制御される。そして、再び所定時間経過後等にステップＳ１０１が実行される。

ステップＳ１０１において、緊急停止トリガの発生が確認されたら、ステップＳ１０２に処理が進む。ステップＳ１０２において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に送電停止を要求するとともに、二次自己共振コイル１１０の共鳴による受電電力が整流器１３０に供給されないようにリレー１１２をオフ状態に設定する。

すると、図４の電圧センサ１９２で検出していた電圧ＶＨが低下していく。電圧ＶＨが、蓄電装置１５０の電源電圧（例えば数百Ｖ）よりも十分低いしきい値Ｖｔｈ（たとえば、４２Ｖ）まで低下するまでステップＳ１０３で時間待ちが行なわれる。

ステップＳ１０３において、ＶＨ＜Ｖｔｈが成立した場合には、ステップＳ１０４に処理が進む。ステップＳ１０４では、システムメインリレーＳＭＲ２の溶着チェックが行なわれる。溶着チェックは、システムメインリレーＳＭＲ２をオフ状態として、蓄電装置１５０を電圧センサ１９１から切り離し、その状態で電圧センサ１９１で電圧Ｖ２を検出することによって行なうことができる。

ステップＳ１０５において、電圧Ｖ２が蓄電装置１５０の電圧と比べて十分低く設定されたしきい値よりも低下しなければ、蓄電装置１５０が切り離されておらず、システムメインリレーＳＭＲ２は溶着していると判断され、ステップＳ１０７に処理が進む。ステップＳ１０７では、システムメインリレーＳＭＲ２に溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップＳ１０８において、処理が終了する。

一方、ステップＳ１０５において、電圧Ｖ２が蓄電装置１５０の電圧と比べて十分低いしきい値以下であれば、蓄電装置１５０が切り離されており、システムメインリレーＳＭＲ２は溶着していないと判断でき、その場合ステップＳ１０９に処理が進み充電停止となる。

以上説明してきたように、実施の形態１の非接触受電装置は、共鳴法にて電力を非接触で転送するシステムにおいて、受電側車両で故障診断結果がフェール（ｆａｉｌ）であるときに、受電電力を遮断するために、二次コイル１２０と整流器１３０との間にリレー１１２を取り付ける。なお、リレー１１２に代えて半導体スイッチでもよい。車両が受電中にフェールが検出された場合、そのリレー１１２で速やかに受電電力を遮断することができる。

［実施の形態２］
実施の形態２は、実施の形態１の図４や図６に示したリレー１１２の構成を変形したものである。したがって、他の部分の構成については、実施の形態１と同様であるので、説明は繰返さない。

図１０は、実施の形態２におけるリレーの配置を説明するための回路図である。
図１０を参照して、共鳴する二次自己共振コイル１１０に近接して受電用の二次コイル１２０が配置されている。二次コイル１２０の一端がリレー１１２Ｂを介して整流器１３０に接続され、受電コイルの他端はリレー１１２Ｇを介して整流器１３０に接続されている。このリレー１１２Ｇが追加されている点が、実施の形態２が実施の形態１と異なる点である。リレー１１２Ｂが溶着する故障を起こしたときでもリレー１１２Ｇをオフにすれば受電されている電力を遮断することができる。

整流器１３０は、たとえばダイオードブリッジで形成されている。整流器１３０で整流された電圧は平滑コンデンサ１３１で平滑される。この平滑された電圧が電圧ＶＨとして電圧センサ１９２で検出される。電圧ＶＨは、充電器として作動するＤＣ／ＤＣコンバータ１４０に与えられる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０は、整流器１３０から与えられる電圧を蓄電装置１５０の充電に適する電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０と蓄電装置１５０との間には、システムメインリレーＳＭＲ２が設けられる。

図４に示した、リレー１１２は、図１０では、二次コイル１２０の両端部にそれぞれ接続されるリレー対（リレー１１２Ｂ，１１２Ｇ）を含むことになる。図１、図４に示すように、車両側の非接触受電装置は、送電コイル（２４０）を用いて送電を行なう給電装置２００と通信する通信装置１９０と、リレー１１２、システムメインリレーＳＭＲ２の制御を行なう車両ＥＣＵ１８０とをさらに備える。車両ＥＣＵ１８０は、遮断確認動作の結果、システムメインリレーＳＭＲ２の遮断が正常に行なわれることが確認された後に、リレー対（１１２Ｂ，１１２Ｇ）の一方を接続状態、他方を非接続状態とし、通信装置１９０を用いて給電装置２００に送電を要求して、リレー対の他方が正常に非接続状態に制御されたかを確認する。

さらに好ましくは、非接触受電装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４０とシステムメインリレーＳＭＲ２とを結ぶ送電経路の電圧Ｖ２を検出する第１電圧センサ１９１と、整流器１３０とＤＣ／ＤＣコンバータ１４０とを結ぶ送電経路の電圧ＶＨを検出する第２電圧センサ１９２とをさらに備える。車両ＥＣＵ１８０は、給電装置２００に対して送電要求を行ない、電圧センサ１９２で検出する電圧ＶＨが上昇しなければ、リレー対の他方の遮断が正常に行なわれていると判断する。

さらに好ましくは、車両ＥＣＵ１８０は、リレー対の他方（１１２Ｂ）の遮断が正常に行なわれたと判断した場合には、給電装置２００に対して一旦送電停止を要求し、リレー対の一方（１１２Ｇ）を非接続状態、他方（１１２Ｂ）を接続状態に制御し、再び給電装置２００に対して送電を要求してリレー対の一方（１１２Ｇ）の遮断が正常に行なわれているか確認する。

さらに好ましくは、車両ＥＣＵ１８０は、リレー対の他方（１１２Ｂ）および一方（１１２Ｇ）がともに遮断が正常に実行できることを確認した後に、リレー（１１２Ｇ，１１２Ｂ，ＳＭＲ２）をともに接続状態に制御し、給電装置２００に対して送電要求を行ない、負荷（１５０）に対して電力供給を実行させる。

このような、実施の形態２における充電開始処理について、以下フローチャートを用いて詳細に説明する。

図１１、図１２は、実施の形態２において車両側ＥＣＵ１８０で実行される充電開始処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は所定のメインルーチンから呼び出されて実行される。図１、図４の構成については、実施の形態２にも共通し、以下の説明において適宜参照される。

図１１を参照して、まず、ステップＳ２０１において、充電開始指令が有るか否かが判断される。充電開始指令は、たとえば、乗員が充電開始ボタンを押すなどすることにより与えられる。ステップＳ２０１において充電開始指令が与えられた場合にはステップＳ２０２に処理が進み、充電開始指令がない場合には、図１２のステップＳ２３０において制御はメインルーチンに移される。

ステップＳ２０２に処理が進んだ場合には、車両ＥＣＵ１８０は、図１の通信装置１９０によって給電装置２００と通信を確立する。そして、ステップＳ２０３において、システムメインリレーＳＭＲ２の溶着チェックが実行される。システムメインリレーＳＭＲ２をオフ状態として図４の電圧センサ１９１で検出される電圧Ｖ２が蓄電装置１５０の電圧と比べて低く設定された所定のしきい値よりも低下したことを確認すれば、システムメインリレーＳＭＲ２が正常にオフされており溶着していないことが分かる。ステップＳ２０３の溶着チェックの結果がステップＳ２０４において判断される。

ステップＳ２０４においてＳＭＲ２に溶着が発生していると判断された場合には、ステップＳ２２０に処理が進み、ＳＭＲ２に溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップＳ２２１において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に送電停止を要求する。そして、ステップＳ２２２において処理が終了する。

ステップＳ２０４においてＳＭＲ２に溶着が発生していないと判断された場合には、ステップＳ２０５に処理が進む。ステップＳ２０５では、車両ＥＣＵ１８０は、二次コイル１２０の一方端と整流器１３０との間に設けられている図１０のリレー１１２Ｂをオフ状態に制御する。さらに、ステップＳ２０６では、車両ＥＣＵ１８０は、二次コイル１２０の他方端と整流器１３０との間に設けられているリレー１１２Ｇをオン状態に制御する。この状態で、リレー１１２Ｂの溶着チェックが行なわれる。

ステップＳ２０７において、車両ＥＣＵ１８０は、給電装置２００に、通信装置１９０を経由して送電を要求する。

給電装置２００からの送電があった場合、一次自己共振コイル２４０は共鳴周波数で制御される。もし、リレー１１２Ｂが溶着しておれば、二次自己共振コイル１１０で共鳴により受電された電力は、二次コイル１２０を経由して整流器１３０に与えられるので、電圧ＶＨが上昇するように電力が伝送されてしまう。一方、リレー１１２Ｂが正常に遮断されていれば、電力は整流器１３０に入力されないので、電圧ＶＨは上昇しないはずである。

したがって、ステップＳ２０８において電圧ＶＨが上昇するか否かの判断が行なわれる。この判断は電圧ＶＨの上昇を検出しても良いが、所定時間経過後に電圧ＶＨが充電時の電圧Ｖ１よりも低い所定のしきい値Ｖ２を超えないことで電圧ＶＨが上昇しないと判断しても良い。ステップＳ２０８で電圧ＶＨの上昇が検出された場合にはステップＳ２２３に処理が進む。ステップＳ２２３では、リレー１１２Ｂに溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップＳ２２４において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に送電停止を要求する。そして、ステップＳ２２６において処理が終了する。

一方、ステップＳ２０８で電圧ＶＨの上昇が検出されなかった場合にはステップＳ２０９に処理が進む。ステップＳ２０９では、リレー１１２Ｂは正常にオフされ、リレー１１２Ｂの溶着は発生していない旨の判定がされる。

図１２を参照して、続くステップＳ２１０において、車両ＥＣＵ１８０は、リレーのつなぎ換えを行なうために、通信装置１９０を経由して給電装置２００に一旦送電停止を要求する。

そして、ステップＳ２１１において、車両ＥＣＵ１８０は、二次コイル１２０の他方端と整流器１３０との間に設けられているリレー１１２Ｇをオフ状態に制御する。さらに、ステップＳ２１２では、車両ＥＣＵ１８０は、二次コイル１２０の一方端と整流器１３０との間に設けられているリレー１１２Ｂをオン状態に制御する。この状態で、リレー１１２Ｇの溶着チェックが行なわれる。

ステップＳ２１３において、車両ＥＣＵ１８０は、給電装置２００に、通信装置１９０を経由して送電を要求する。

給電装置２００からの送電があった場合、一次自己共振コイル２４０は共鳴周波数で制御される。もし、リレー１１２Ｇが溶着しておれば、二次自己共振コイル１１０で共鳴により受電された電力は、二次コイル１２０を経由して整流器１３０に与えられるので、電圧ＶＨが上昇するように電力が伝送されてしまう。一方、リレー１１２Ｇが正常に遮断されていれば、電力は整流器１３０に入力されないので、電圧ＶＨは上昇しないはずである。

したがって、ステップＳ２１４において電圧ＶＨが上昇するか否かの判断が行なわれる。この判断は電圧ＶＨの上昇を検出しても良いが、所定時間経過後に電圧ＶＨが充電時の電圧Ｖ１よりも低い所定のしきい値Ｖ３（＝Ｓ２０８のしきい値Ｖ２）を超えないことで電圧ＶＨが上昇しないと判断しても良い。ステップＳ２１４で電圧ＶＨの上昇が検出された場合にはステップＳ２２７に処理が進む。ステップＳ２２７では、リレー１１２Ｇに溶着が発生した旨の判定結果が確定され記憶されたり報知されたりする。そして、ステップＳ２２８において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に送電停止を要求する。そして、ステップＳ２２９において処理が終了する。

一方、ステップＳ２１４で電圧ＶＨの上昇が検出されなかった場合にはステップＳ２１５に処理が進む。ステップＳ２１５では、リレー１１２Ｇは正常にオフされ、リレー１１２Ｇの溶着は発生していない旨の判定がされる。そして、ステップＳ２１６において、車両ＥＣＵ１８０は、リレーのつなぎ換えを行なうために、通信装置１９０を経由して給電装置２００に一旦送電停止を要求する。

そして、ステップＳ２１７において、車両ＥＣＵ１８０は、オフ状態に制御されていたリレー１１２ＧおよびシステムメインリレーＳＭＲ２をオン状態に制御する。続くステップＳ２１８において、車両ＥＣＵ１８０は、通信装置１９０を経由して給電装置２００に送電を要求し、ステップＳ２１９では充電処理が開始される。電圧ＶＨは、充電電圧Ｖ１（＞蓄電装置の開放電圧ＶＢ）となるように制御される。その後ステップＳ２３０において制御はメインルーチンに移される。

なお、正常時の終了処理については、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ５６のリレー１１２がオフ状態に制御される代わりに、リレー１１２Ｂ，１１２Ｇのいずれかまたは両方がオフ状態に制御されればよい。

また、異常時の終了処理については、図９のフローチャートにおいて、ステップＳ１０２において給電装置２００に送電停止要求を行なうとともにリレー１１２がオフ状態に制御される代わりに、給電装置２００に送電停止要求を行なうとともにリレー１１２Ｂ，１１２Ｇのいずれかまたは両方がオフ状態に制御されればよい。

以上説明したように、実施の形態２の非接触受電装置は、共鳴法にて電力を非接触で転送するシステムにおいて、受電側車両で故障診断結果がフェール（ｆａｉｌ）であるときに受電電力を遮断するために、二次コイル１２０と整流器１３０との間にリレー１１２Ｂ，１１２Ｇを取り付ける。なお、リレー１１２Ｂ，１１２Ｇに代えて半導体スイッチでもよい。車両が受電中にフェールが検出された場合、そのリレー１１２Ｂ，１１２Ｇの少なくともいずれかを遮断することで速やかに受電電力を遮断することができる。

なお、上記の各実施の形態においては、電動車両として、図４に示したように、動力分割装置１７７によりエンジン１７６の動力を分割して駆動輪１７８とモータジェネレータ１７２とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車について説明したが、この発明は、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。すなわち、たとえば、モータジェネレータ１７２を駆動するためにのみエンジン１７６を用い、モータジェネレータ１７４でのみ車両の駆動力を発生する、いわゆるシリーズ型のハイブリッド車や、エンジン１７６が生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車などにもこの発明は適用可能である。

また、この発明は、エンジン１７６を備えずに電力のみで走行する電気自動車や、直流電源として蓄電装置１５０に加えて燃料電池をさらに備える燃料電池車にも適用可能である。また、この発明は、昇圧コンバータ１６２を備えない電動車両にも適用可能である。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims

送電装置から非接触で電力を受電する受電部と、
前記受電部によって受電した電力を整流する整流器と、
前記整流器により整流された電力を蓄える蓄電装置と、
前記整流器と前記蓄電装置との間を結ぶ経路に配されており、前記整流器と前記蓄電装置との間を結ぶ経路を電気的に遮断可能なリレーと、
前記整流器と前記リレーを結ぶ経路の電圧を検出する電圧検出部と、
前記リレーを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記送電装置から前記受電部に送電が行なわれていないときに、前記リレーによって前記整流器と前記蓄電装置との間を結ぶ経路の電気的な接続を遮断させ、前記電圧検出部で検出された電圧に基づいて、前記リレーの遮断が行なわれているか否かを判定する判定部を含み、
前記受電部から前記整流器に電力を送る経路上に設けられ、前記受電部と前記整流器との間を結ぶ経路を電気的に遮断可能な第２のリレーとをさらに備え、
前記判定部により前記リレーの遮断が行なわれていると判定された後であり前記送電装置から前記受電部に電力が伝送されているときに、前記第２のリレーの遮断が行なわれているか否かを判定することを特徴とする、非接触充電装置。
前記判定部は、前記リレーによって前記受電部と前記蓄電装置との間を結ぶ経路の電気的な接続を遮断させた後に前記電圧検出部で検出された電圧が所定のしきい値より小さくなった場合に、前記リレーの遮断が行なわれていると判定する、請求項１に記載の非接触充電装置。
前記判定部は、受電開始指令が与えられた後に、前記リレーによって前記受電部と前記蓄電装置との間を結ぶ経路の電気的な接続を遮断させ、前記電圧検出部で検出された電圧に基づいて前記リレーの遮断が行なわれているか否かを判定することを特徴とする、請求項１または２に記載の非接触充電装置。
前記送電装置と通信する通信部をさらに備え、
前記通信部は、前記判定部により前記リレーの遮断が行なわれていると判定された後に、前記第２のリレーを接続状態とし、前記送電装置に送電を要求する、請求項１に記載の非接触充電装置。
前記第２のリレーは、
前記受電部のコイル両端部にそれぞれ接続されるリレー対を含み、
前記送電装置と通信する通信部をさらに備え、
前記制御部は、前記リレーの遮断が正常に行なわれることが確認された後に、前記リレー対の一方を接続状態、他方を非接続状態とし、前記通信部を用いて前記送電装置に送電を要求して、前記リレー対の前記他方が正常に非接続状態に制御されたかを確認する、請求項１に記載の非接触充電装置。
前記非接触充電装置は、
前記整流器で整流された電力を負荷に供給するために電圧変換する電圧変換部と、
前記整流器と前記電圧変換部とを結ぶ送電経路の電圧を検出する第２電圧検出部とをさらに備え、
前記制御部は、前記送電装置に対して送電要求を行ない、前記第２電圧検出部で検出する電圧が上昇しなければ、前記リレー対の前記他方の遮断が正常に行なわれていると判断する、請求項５に記載の非接触充電装置。
前記制御部は、前記リレー対の前記他方の遮断が正常に行なわれたと判断した場合には、前記送電装置に対して一旦送電停止を要求し、前記リレー対の前記一方を非接続状態、前記他方を接続状態に制御し、再び前記送電装置に対して送電を要求して前記リレー対の前記一方の遮断が正常に行なわれているか確認する、請求項６に記載の非接触充電装置。
前記制御部は、前記リレー対の前記他方および前記一方がともに遮断が正常に実行できることを確認した後に、前記リレーおよび前記第２のリレーをともに接続状態に制御し、前記送電装置に対して送電要求を行ない、前記負荷に対して電力供給を実行させる、請求項７に記載の非接触充電装置。
電源から電力を受けて送電を行なう送電コイルから電力を受電する非接触受電装置であって、
前記送電コイルから送電された電力を非接触により受電する受電コイルと、
前記受電コイルによって受電した電力を整流する整流器と、
蓄電装置と、
前記整流器で整流された電力を前記蓄電装置に供給するため電圧変換する電圧変換部と、
前記受電コイルから前記整流器に電力を送る経路上に設けられ電力を遮断する第１リレーと、
前記電圧変換部から前記蓄電装置に電力を送る経路上に設けられ電力を遮断する第２リレーと、
前記電圧変換部と前記第２リレーとを結ぶ経路の電圧を検出する第１電圧検出部と、
前記第２リレーを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記送電コイルから送電が行なわれていないときに、前記第２リレーによって前記電圧変換部から前記蓄電装置に電力を送る経路を遮断させ、前記第１電圧検出部で検出された電圧に基づいて前記第２リレーの遮断が正常に行なわれているか否かを判断する遮断確認動作を実行し、前記第２リレーの遮断が正常に行なわれていると判定された後であり前記送電コイルから前記受電コイルに電力が伝送されているときに、前記第１リレーの遮断が行なわれているか否かを判定することを特徴とする、非接触受電装置。