JP2020061902A - 受電装置、電力伝送システム、および受電装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部充電中に異常が検出された場合に、充電リレーが早期に劣化することを抑制しつつ、外部充電を適切に停止する。【解決手段】受電装置は、送電ユニットからの電力を受ける受電ユニットと、蓄電装置と、受電ユニットと蓄電装置との間に設けられる充電リレーと、制御装置とを備える。制御装置は、充電リレーをオン状態にして受電ユニットから蓄電装置に電力を供給する外部充電中に異常が検出された場合に、第１フェールセーフ制御を実行する。第１フェールセーフ制御は、充電リレーをオン状態に維持しつつ送電ユニットの出力電力を目標値よりも低くし、待機時間が経過するまでに異常が解消した場合には出力電力を目標値に復帰させ、待機時間が経過するまでに異常が解消しない場合には充電リレーをオフ状態に切り替えて外部充電を停止する、制御である。【選択図】図７

Description

本開示は、送電装置からの電力を受電する受電装置、送電装置および受電装置を備えた電力伝送システム、および受電装置の制御方法に関する。

特開２０１６−８２８７７号公報（特許文献１）には、送電装置と、受電装置を備える車両とを備える電力伝送システムが開示されている。受電装置は、送電装置からの電力を受ける受電部と、蓄電装置と、受電部と蓄電装置との間に設けられる充電リレーとを備える。このシステムは、充電リレーをオン状態（閉状態）で送電装置からの電力で蓄電装置を充電する外部充電中に異常が検出されると、充電リレーをオフ状態（開状態）に切り替えて外部充電を停止し、異常が解消された場合に充電リレーを再びオン状態に戻して外部充電を再開させる。

特開２０１６−８２８７７号公報 特開２０１４−５０２７１号公報

特許文献１に示されるように、外部充電中に異常が検出された場合には、外部充電を正常に継続することができない可能性があるため、充電リレーをオフ状態に切り替えて外部充電を停止することが望ましい。

しかしながら、異常の種類によっては、異常が一時的なものであり、短時間で解消することが期待できる場合がある。このような場合にまで一律に充電リレーをオフ状態に切り替えて外部充電を停止してしまうと、充電リレーの作動回数（オン状態とオフ状態とを切り替える回数）が増加し、充電リレーが早期に劣化するおそれがある。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、外部充電中に異常が検出された場合に、充電リレーが早期に劣化することを抑制しつつ、外部充電を適切に停止することである。

（１） 本開示による受電装置は、送電装置に設けられる送電ユニットから受電可能な受電装置であって、送電ユニットからの電力を受ける受電ユニットと、蓄電装置と、受電ユニットと蓄電装置との間に設けられる充電リレーと、充電リレーをオン状態にして受電ユニットが送電ユニットから受けた電力で蓄電装置を充電する外部充電中に異常が検出された場合に第１フェールセーフ制御を実行する制御装置とを備える。第１フェールセーフ制御は、充電リレーをオン状態に維持しつつ送電ユニットの出力電力を目標値よりも低くするための電力低減処理を実行し、電力低減処理の開始時から待機時間が経過するまでに異常が解消した場合には出力電力を目標値に復帰させるための電力復帰処理を実行し、電力低減処理の開始時から待機時間が経過するまでに異常が解消しない場合には充電リレーをオフ状態に切り替えて外部充電を停止する充電停止処理を実行する、制御である。

上記の受電装置によれば、外部充電中に異常が検出された場合、第１フェールセーフ制御が実行される。第１フェールセーフ制御においては、まず、充電リレーをオン状態に維持しつつ送電ユニットの出力電力を目標値よりも低くし、待機時間が経過するまでに異常が解消した場合には、送電ユニットの出力電力を目標値に復帰させる。このように、第１フェールセーフ制御によれば、異常が検出された場合であっても、待機時間が経過するまでに異常が解消する場合には、充電リレーをオフ状態に切り替えることなく、外部充電を再開することができる。その結果、異常検出時に充電リレーを即座にオフ状態に切り替える場合に比べて、充電リレーの作動回数が低減される。一方、待機時間が経過するまでに異常が解消しない場合には、充電リレーがオフ状態に切り替えられて外部充電が停止される。その結果、外部充電中に異常が検出された場合に、充電リレーが早期に劣化することを抑制しつつ、外部充電を適切に停止することができる。

（２） ある形態においては、異常は第１異常と第２異常とのどちらかに分類され、制御装置は、外部充電中に異常が検出され、かつ検出された異常が第１異常に分類される場合に、第１フェールセーフ制御を実行する。制御装置は、外部充電中に異常が検出され、かつ検出された異常が第２異常に分類される場合に、待機時間を待つことなく充電リレーをオフ状態に切り替えて外部充電を停止する第２フェールセーフ制御を実行する。

上記形態においては、検出された異常が第１異常に分類される場合には、待機時間が経過するまでに異常が解消されない場合に充電リレーをオフ状態に切り替える第１フェールセーフ制御が実行される。そのため、たとえば短時間での解消が見込まれる異常を第１異常に分類することで、異常が早期に解消する場合にまで充電リレーを無駄に作動させることを抑制することができる。一方、検出された異常が第２異常に分類される場合には、待機時間を待つことなく充電リレーをオフ状態に切り替える第２フェール制御が実行される。そのため、たとえば短時間での解消が見込まれない異常を第２異常に分類することで、異常が早期に解消しない場合にまで充電リレーを無駄にオン状態に維持しておくことを抑制することができる。

（３） ある形態においては、第１異常には、複数の種類の異常が含まれる。制御装置は、第１フェールセーフ制御に用いられる待機時間を第１異常の種類に応じて設定する。

上記形態においては、第１異常の種類に応じて異常解消までの時間が異なることを考慮して、待機時間を適切に設定することができる。

（４） ある形態においては、受電装置は、送電装置との通信を行なうように構成される。第１異常の種類には、送電装置との通信が途絶えたという通信途絶と、送電ユニットの周辺の領域に異物が侵入したことが検出されたという侵入検出とが含まれる。制御装置は、第１異常の種類が侵入検出である場合には待機時間を第１時間に設定し、第１異常の種類が通信途絶である場合には待機時間を第１時間よりも短い第２時間に設定する。

上記形態においては、無線通信途絶は侵入検出よりも短時間で解消することが多いことを考慮して、待機時間を適切に設定することができる。

（５） ある形態においては、第２異常の種類には、送電ユニットおよび受電ユニットの少なくとも一方の故障が検出されたというユニット故障、送電ユニットおよび受電ユニットの少なくとも一方の過熱が検出されたというユニット過熱、送電ユニットの表面に異物があることが検出されたという異物検出、および送電ユニットと受電ユニットとの位置ずれが検出されたという位置ずれ検出、の少なくとも１つが含まれる。

上記形態においては、ユニット故障、ユニット過熱、異物検出、および位置ずれ検出は、短時間での解消が見込めないことを考慮して、第２異常に分類される。これにより、早期に解消しない異常が検出された場合にまで充電リレーを無駄にオン状態に維持しておくことを抑制することができる。

（６） 本開示による電力伝送システムは、送電装置に設けられる送電ユニットと、送電ユニットからの電力を受ける受電ユニットと、蓄電装置と、受電ユニットと蓄電装置との間に設けられる充電リレーと、充電リレーをオン状態にして受電ユニットから蓄電装置に電力を供給する外部充電中に異常が検出された場合に第１フェールセーフ制御を実行する制御装置とを備える。第１フェールセーフ制御は、充電リレーをオン状態に維持しつつ送電ユニットの出力電力を目標値よりも低くするための電力低減処理を実行し、電力低減処理の開始時から待機時間が経過するまでに異常が解消した場合には出力電力を目標値に復帰させるための電力復帰処理を実行し、電力低減処理の開始時から待機時間が経過するまでに異常が解消しない場合には充電リレーをオフ状態に切り替えて外部充電を停止する充電停止処理を実行する、制御である。

（７） 本開示による受電装置の制御方法は、送電装置に設けられる送電ユニットから受電可能な受電装置の制御方法である。受電装置は、送電ユニットからの電力を受ける受電ユニットと、蓄電装置と、受電ユニットと蓄電装置との間に設けられる充電リレーとを備える。制御方法は、充電リレーをオン状態にして受電ユニットから蓄電装置に電力を供給する外部充電中に異常が検出された場合に、充電リレーをオン状態に維持しつつ送電ユニットの出力電力を目標値よりも低くするための電力低減処理を実行するステップと、電力低減処理の開始時から待機時間が経過するまでに異常が解消した場合には出力電力を目標値に復帰させるための電力復帰処理を実行するステップと、電力低減処理の開始時から待機時間が経過するまでに異常が解消しない場合には充電リレーをオフ状態に切り替えて外部充電を停止する充電停止処理を実行するステップとを含む。

本開示によれば、外部充電中に異常が検出された場合に、充電リレーが早期に劣化することを抑制しつつ、外部充電を適切に停止することができる。

電力伝送システムの外観図である。 送電装置および受電装置の全体構成図である。 異常の分類と、異常の種類と、異常検出時のフェールセーフ制御との対応関係を示す図である。 検出された無線通信途絶（第１異常）が早期に解消される場合の、送電ユニットの出力電力の変化と、充電リレーの状態変化との一例を示す図である。 検出された無線通信途絶（第１異常）が早期には解消しない場合の、送電ユニットの出力電力の変化と、充電リレーの状態変化との一例を示す図である。 ユニット故障（第２異常）が検出された場合の、送電ユニットの出力電力の変化と、充電リレーの状態変化との一例を示す図である。 受電装置の充電ＥＣＵが送電装置の電源ＥＣＵと通信しながら異常検出時のフェールセーフ制御を行なう場合の処理の概要の一例を示すフローチャートである。

以下、本開示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、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。以下では、電子制御ユニット（Electronic Control Unit）を「ＥＣＵ」とも記載する。

＜電力伝送システムの構成＞
図１は、本実施の形態による電力伝送システムの外観図である。この電力伝送システムは、車両１と、送電装置１０とを備える。車両１は、受電装置２０を含む。受電装置２０は、車両１の底面に設けられ、たとえば、車両１の底面に設置された蓄電装置３５０の下面（路面側）に設けられる。車両１は、送電装置１０から供給され蓄電装置３５０に蓄えられた電力を用いて走行可能に構成される。

送電装置１０は、交流電源１００（たとえば商用系統電源）から電力の供給を受ける。送電装置１０は、地面に設置される。送電装置１０は、車両１の受電装置２０が送電装置１０に対向するように車両１の位置合せが行なわれた状態において、受電装置２０へ磁界を通じて非接触で送電するように構成される。

送電装置１０は、カメラ２８０を含む。カメラ２８０は、魚眼レンズを備えており、送電装置１０の上面の略中央部に設けられる。カメラ２８０は、魚眼レンズを備えることにより、車両１が送電装置１０に向けて移動する際の受電装置２０を含む広い空間を撮影可能に構成されている。

カメラ２８０の撮影画像は、車両１が送電装置１０との位置合せを行なう際に、送電装置１０に対する車両１の受電装置２０の相対位置を示す情報として用いられる。また、カメラ２８０の撮影画像は、送電装置１０の周辺の予め定められた領域に異物が侵入したことを検出するための情報としても用いられる。カメラ２８０で検出可能な異物は、たとえば動物などが含まれる。

また、送電装置１０は、異物検出装置２９０を含む。異物検出装置２９０は、送電装置１０の上面に金属製の異物（たとえば飲料缶、コイン等）が存在している場合に、そのような異物を磁気的に検出するように構成される。

図２は、送電装置１０および受電装置２０の全体構成図である。
送電装置１０は、送電ユニット１１と、電源ＥＣＵ２５０と、通信部２６０と、上述のカメラ２８０および異物検出装置２９０とを含む。送電ユニット１１は、力率改善（ＰＦＣ（Power Factor Correction））回路２１０と、インバータ２２０と、フィルタ回路２３０と、送電部２４０と、電圧センサ２７０と、電流センサ２７２，２７４と、温度センサ２７６とを含む。

受電装置２０は、受電ユニット２１と、充電リレー３４０と、蓄電装置３５０と、充電ＥＣＵ３６０と、通信部３７０とを含む。受電ユニット２１は、受電部３１０と、フィルタ回路３２０と、整流部３３０と、電圧センサ３８０と、電流センサ３８２と、温度センサ３８４とを含む。

この電力伝送システムにおいては、送電装置１０において、商用系統電源等の交流電源１００から受ける電力がＰＦＣ回路２１０で整流および昇圧されてインバータ２２０へ供給される。インバータ２２０は、ＰＦＣ回路２１０で整流された電力を交流電力に変換して出力する。インバータ２２０から出力される交流電力は、フィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ供給される。送電部２４０および受電部３１０の各々は、共振回路を含み、送電電力の周波数において共振するように設計されている。

インバータ２２０からフィルタ回路２３０を通じて送電部２４０へ交流の電力が供給されると、送電部２４０に含まれる送電コイル（図示せず）と、受電部３１０に含まれる受電コイル（図示せず）との間に形成される磁界を通じて、送電部２４０から受電部３１０へエネルギー（電力）が移動する。受電部３１０へ移動したエネルギー（電力）は、フィルタ回路３２０および整流部３３０を通じて蓄電装置３５０へ供給される。これにより、蓄電装置３５０が充電される。

蓄電装置３５０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電池やニッケル水素電池などの二次電池を含んで構成される。充電リレー３４０は、整流部３３０と蓄電装置３５０との間に設けられる。充電リレー３４０は、受電ユニット２１が送電ユニット１１から受けた電力で蓄電装置３５０を充電する外部充電中において、オン状態（導通状態）に制御される。なお、外部充電を行わない場合には、充電リレー３４０はオフ状態（非導通状態）に制御される。

電圧センサ２７０は、インバータ２２０の出力電圧を検出する。電流センサ２７２は、インバータ２２０に流れる電流すなわちインバータ２２０の出力電流を検出する。電流センサ２７４は、送電部２４０に流れる電流を検出する。温度センサ２７６は、送電ユニット１１の温度を検出する。これらのセンサは、検出結果を電源ＥＣＵ２５０へそれぞれ出力する。

また、カメラ２８０は、送電装置１０の周辺の画像を撮影する。異物検出装置２９０は、送電装置１０の上面の異物を磁気的に検出する。カメラ２８０および異物検出装置２９０は、検出結果を電源ＥＣＵ２５０に出力する。

電源ＥＣＵ２５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、各種信号を入出力するための入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、上述の各センサ等からの信号を受けるとともに、送電装置１０における各種機器の制御を実行する。たとえば、電源ＥＣＵ２５０は、送電装置１０から受電装置２０への電力伝送が行なわれるときに、ＰＦＣ回路２１０およびインバータ２２０のスイッチング制御を実行する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

通信部２６０は、受電装置２０の通信部３７０と無線通信するように構成される。通信部２６０は、たとえば、送電装置１０において異常が検出された場合に異常信号を受電装置２０に出力したり、受電装置２０からの異常信号を受信したりする。

受電装置２０に備えられる電圧センサ３８０は、整流部３３０の出力電圧を検出する。電流センサ３８２は、整流部３３０からの出力電流を検出する。電圧センサ３８０および電流センサ３８２は、受電部３１０と整流部３３０との間（たとえば、フィルタ回路３２０と整流部３３０との間）に設けてもよい。温度センサ３８４は、受電ユニット２１の温度を検出する。これらのセンサは、検出結果を充電ＥＣＵ３６０へそれぞれ出力する。

充電ＥＣＵ３６０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力ポート等を含み（いずれも図示せず）、上記の各センサ等からの信号を受けるとともに、受電装置２０における各種機器の制御を行なう。各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で処理することも可能である。

通信部３７０は、たとえば、送電装置１０からの異常信号を受信したり、受電装置２０において異常が検出された場合に異常信号を送電装置１０に出力したりする。

＜異常検出＞
本実施の形態による電力伝送システムは、システム内の異常を検出するように構成されている。電力伝送システムが検出する異常の種類には、以下のものが含まれる。

＜＜ユニット故障＞＞
電力伝送システムは、送電装置１０の送電ユニット１１の故障、および受電装置２０の受電ユニット２１の故障を検出するように構成されている。

送電ユニット１１の故障は、電源ＥＣＵ２５０によって検出される。電源ＥＣＵ２５０は、電圧センサ２７０、電流センサ２７２，２７４の少なくとも１つの検出結果が正常範囲を超える状態（異常状態）が所定時間ＴＡ継続した場合に、送電ユニット１１が故障していることを検出する。

受電ユニット２１の故障は、充電ＥＣＵ３６０によって検出される。充電ＥＣＵ３６０は、電圧センサ３８０および電流センサ３８２の少なくとも１つの検出結果が正常範囲を超える状態（異常状態）が所定時間ＴＡ継続した場合に、受電ユニット２１が故障していることを検出する。

＜＜ユニット過熱＞＞
電力伝送システムは、送電ユニット１１の過熱および受電ユニット２１の過熱を検出するように構成されている。

送電ユニット１１の過熱は、電源ＥＣＵ２５０によって検出される。電源ＥＣＵ２５０は、温度センサ２７６の検出結果が閾値を超える状態（異常状態）が所定時間ＴＡ継続した場合に、送電ユニット１１が過熱状態であることを検出する。

受電ユニット２１の過熱は、充電ＥＣＵ３６０によって検出される。充電ＥＣＵ３６０は、温度センサ３８４の検出結果が閾値を超える状態（異常状態）が所定時間ＴＡ継続した場合に、受電ユニット２１が過熱状態であることを検出する。

＜＜異物検出＞＞
電力伝送システムは、送電装置１０の上面に金属製の異物があることを検出するように構成されている。異物検出は、電源ＥＣＵ２５０によって行なわれる。電源ＥＣＵ２５０は、異物検出装置２９０の検出結果が送電装置１０の上面に金属製の異物が存在していることを示す状態（異常状態）が所定時間ＴＡ継続した場合に、送電装置１０の上面に異物があることを検出する。

＜＜侵入検出＞＞
電力伝送システムは、送電装置１０の周辺の領域に動物などの異物が侵入したことを検出するように構成されている。侵入検出は、電源ＥＣＵ２５０によって行なわれる。電源ＥＣＵ２５０は、カメラ２８０の撮影画像が送電装置１０の周辺の領域に異物が侵入していることを示す状態（異常状態）が所定時間ＴＡ継続した場合に、送電装置１０の周辺の領域に異物が侵入したことを検出する。

＜＜位置ずれ＞＞
電力伝送システムは、送電装置１０に対する車両１の受電装置２０の相対位置が目標位置からずれていること（位置ずれ）を検出するように構成されている。位置ずれの検出は、充電ＥＣＵ３６０によって行なわれる。充電ＥＣＵ３６０は、カメラ２８０の撮影画像を送電装置１０から受信し、受信したカメラ２８０の撮影画像を用いて位置ずれの有無を判定する。そして、充電ＥＣＵ３６０は、位置ずれが生じている状態（異常状態）が所定時間ＴＡ継続した場合に、位置ずれしていることを検出する。

＜＜無線通信途絶＞＞
電力伝送システムは、送電装置１０の通信部２６０と受電装置２０の通信部３７０との間の無線通信が途絶したことを検出するように構成されている。

無線通信途絶は、電源ＥＣＵ２５０および充電ＥＣＵ３６０の各々によって検出される。電源ＥＣＵ２５０は、受電装置２０との無線通信が途絶した状態（異常状態）が所定時間ＴＡ継続した場合に、受電装置２０との無線通信が途絶していることを検出する。同様に、充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０との無線通信が途絶した状態（異常状態）が所定時間ＴＡ継続した場合に、送電装置１０との無線通信が途絶していることを検出する。

以上のように、送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０が検出する異常の種類には、ユニット故障（送電ユニット１１の故障）、ユニット過熱（送電ユニット１１の過熱）、異物検出、侵入検出、無線通信途絶が含まれる。電源ＥＣＵ２５０は、上記の異常のうち、無線通信途絶以外の異常を検出した場合、情報共有のため、異常の種類を示す情報を含む異常信号を受電装置２０に無線送信する。

また、受電装置２０の充電ＥＣＵ３６０が検出する異常の種類には、ユニット故障（受電ユニット２１の故障）、ユニット過熱（受電ユニット２１の過熱）、位置ずれ、無線通信途絶が含まれる。充電ＥＣＵ３６０は、上記の異常のうち、無線通信途絶以外の異常を検出した場合、情報共有のため、異常の種類を示す情報を含む異常信号を送電装置１０に送信する。

なお、上記の「所定期間Ａ」は、異常の種類によって異なる値に設定されていてもよい。たとえば、カメラ２８０の撮影画像による侵入検出については、所定時間ＴＡを「０」に設定してもよい。

＜異常検出時のフェールセーフ制御＞
以上のような構成を有する電力伝送システムにおいて、外部充電中に異常が検出された場合には、外部充電を正常に継続することができない可能性があるため、充電リレー３４０をオフ状態に切り替えて外部充電を停止することが望ましい。

しかしながら、異常の種類によっては、異常が一時的なものであり、短時間で解消することが期待できる場合がある。このような場合にまで一律に充電リレー３４０をオフ状態に切り替えて外部充電を停止してしまうと、充電リレー３４０の作動回数（オン状態とオフ状態とを切り替える回数）が増加し、充電リレー３４０が早期に劣化するおそれがある。

そこで、本実施の形態による電力伝送システムは、検出された異常を、異常が短時間で解消すると見込まれる異常（以下「第１異常」ともいう）と、異常が短時間で解消するとは見込まれない異常（以下「第２異常」ともいう）とのどちらかに分類する。そして、電力伝送システムは、検出された異常が第１異常であるのか第２異常であるのかによってフェールセーフ（ＦＳ：Fail Safe）制御の態様を異ならせる。

図３は、異常の分類と、異常の種類と、異常検出時のフェールセーフ制御との対応関係を示す図である。

無線通信途絶は、一般的に周囲の環境によっては比較的頻繁に一時的に生じ得るものであり、短時間で解消することが多い。また、侵入検出は、送電装置１０の周辺の領域を動物などが移動する際に一時的に検出される場合があり、短時間で解消する可能性がある。これらの点を踏まえ、本実施の形態では、図３に示すように、無線通信途絶および侵入検出は、異常が短時間で解消すると見込まれる「第１異常」に分類される。

検出された異常が「第１異常」に分類される場合には、電力伝送システムは、第１フェールセーフ（ＦＳ）制御を行なう。第１フェールセーフ制御においては、まず、充電リレー３４０をオン状態に維持しつつ送電ユニット１１から受電ユニット２１に出力される電力（以下、単に「送電ユニット１１の出力電力」ともいう）を目標値よりも低い値（たとえば０）にするための「電力低減処理」が実行される。電力低減処理の開始時から待機時間ＴＢが経過するまでに異常が解消した場合には、送電ユニット１１の出力電力を目標値に復帰させるための「電力復帰処理」が実行される。一方、電力低減処理の開始時から待機時間ＴＢが経過するまでに異常が解消しない場合には、充電リレー３４０をオフ状態に切り替えて外部充電を停止する「充電停止処理」が実行される。充電停止処理には、充電リレー３４０をオフ状態に切り替える処理に加えて、電源ＥＣＵ２５０などの補機装置の動作に用いられる低圧電源を遮断する処理、送電装置１０と受電装置２０との間の無線通信を停止する処理などが含まれる。

なお、第１ＦＳ制御に用いられる「待機時間ＴＢ」は、検出された異常が解消するのに要する時間を考慮して設定される。また、待機時間ＴＢは、第１異常の種類に応じて設定される。たとえば、無線通信途絶は、侵入検出よりも、より短時間で解消することが多い。この点に鑑み、電力伝送システムは、検出された第１異常の種類が「侵入検出」である場合には、待機時間ＴＢを「第１時間Ｔ１（たとえば数十秒程度）」に設定する。一方、検出された第１異常の種類が「無線通信途絶」である場合には、待機時間ＴＢを第１時間Ｔ１よりも短い「第２時間Ｔ２（たとえば数秒程度）」に設定する。これにより、第１異常の種類を考慮した適切な待機時間ＴＢを設定することができる。

図４は、検出された無線通信途絶（第１異常）が早期に解消される場合の、送電ユニット１１の出力電力の変化と、充電リレー３４０の状態変化との一例を示す図である。

時刻ｔ１にて発生した無線通信途絶が所定時間ＴＡ継続したことが時刻ｔ２にて検出されると、検出された無線通信途絶が「第１異常」に分類されるため、第１ＦＳ制御が開始される。第１ＦＳ制御においては、まず、電力低減処理によって、送電ユニット１１の出力電力が目標値から「０」に即座に低下される。これにより、無線通信が途絶された状態で外部充電が継続されることが抑制される。電力低減処理中においては、充電リレー３４０は、オフ状態に切り替えられることなく、オン状態に維持される。

なお、電力低減処理中の送電ユニット１１の出力電力は、必ずしも「０」に限定されるものではなく、たとえば仮に異常であっても大きな問題が生じないレベルの電力（たとえば数百ワット程度）であってもよい。

電力低減処理の開始時から待機時間ＴＢ（＝第２時間Ｔ２）が経過する前である時刻ｔ３にて無線通信途絶が解消したことが検出されると、電力復帰処理によって、送電ユニット１１の出力電力が目標値に復帰される。このように、第１ＦＳ制御によれば、無線通信途絶が検出された場合であっても、待機時間ＴＢが経過するまでに無線通信途絶が解消する場合には、充電リレー３４０をオフ状態に切り替えることなく、外部充電を再開することができる。その結果、充電リレー３４０を一律に即座にオフ状態に切り替える場合に比べて、充電リレー３４０の作動回数が低減されるため、充電リレー３４０が早期に劣化することを抑制することができ、充電リレー３４０の寿命を向上させることができる。また、外部充電の停止および再開に伴う処理を省くことができるため、外部充電に要する時間を短縮することもできる。

図５は、検出された無線通信途絶（第１異常）が早期には解消しない場合の、送電ユニット１１の出力電力の変化と、充電リレー３４０の状態変化との一例を示す図である。

時刻ｔ１１にて発生した無線通信途絶が所定時間ＴＡ継続したことが時刻ｔ１２にて検出されると、検出された無線通信途絶が「第１異常」に分類されるため、第１ＦＳ制御が開始される。具体的には、まず、電力低減処理によって、送電ユニット１１の出力電力が目標値から「０」に即座に低下される。

電力低減処理の開始時から待機時間ＴＢ（＝第２時間Ｔ２）が経過した時刻ｔ１４においても無線通信途絶が解消していない場合には、無線通信途絶が一時的なものではなく早期解消が見込めないと推測されるため、充電停止処理によって、充電リレー３４０がオフ状態に切り替えられる。これにより、電力低減処理が無駄に継続されることが抑制される。

図３に戻って、第１異常（無線通信途絶および侵入検出）以外のユニット故障、ユニット過熱、異物検出、位置ずれは、異常が短時間で解消するとは見込まれない「第２異常」に分類される。

検出された異常が「第２異常」に分類される場合には、電力伝送システムは、第２ＦＳ制御を行なう。第２ＦＳ制御においては、異常が検出された時点で、待機時間ＴＢを待つことなく充電リレー３４０がオフ状態に切り替えられる。

図６は、第２異常に分類されるユニット故障が検出された場合の、送電ユニット１１の出力電力の変化と、充電リレー３４０の状態変化との一例を示す図である。

時刻ｔ２１にて発生したユニット故障が所定時間ＴＡ継続したことが時刻ｔ２２にて検出されると、検出されたユニット故障が第２異常に分類されるため、第２ＦＳ制御が開始される。第２ＦＳ制御においては、出力停止処理によって送電ユニット１１の出力電力が即座に「０」に低下されるとともに、待機時間ＴＢを待つことなく充電リレー３４０が即座にオフ状態に切り替えられる。これにより、異常の早期解消が期待できない場合にまで無駄に充電リレー３４０をオン状態にしておくことが抑制される。

図７は、受電装置２０の充電ＥＣＵ３６０が送電装置１０の電源ＥＣＵ２５０と通信しながら異常検出時のフェールセーフ制御を行なう場合の処理の概要の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、充電リレー３４０をオン状態にして外部充電を実行している場合に実行される。

充電ＥＣＵ３６０は、ユニット故障（受電ユニット２１の故障）、ユニット過熱（受電ユニット２１の過熱）、位置ずれ、無線通信途絶のいずれかの異常が所定時間ＴＡ継続しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。

異常が所定時間ＴＡ継続していない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０からの異常信号を受信したか否かを判定する（ステップＳ１２）。なお、送電装置１０からの異常信号は、送電装置１０内において、ユニット故障（送電ユニット１１の故障）、ユニット過熱（送電ユニット１１の過熱）、異物検出、侵入検出のいずれかの異常が所定時間ＴＡ継続している場合に、送電装置１０から受電装置２０に出力される。異常信号には、異常の種類（ユニット故障、ユニット過熱、異物検出、侵入検出）を示す情報が含まれる。

異常が所定時間ＴＡ継続している場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、または、送電装置１０からの異常信号を受信した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ３６０は、異常を検出する（ステップＳ１４）。

充電ＥＣＵ３６０は、ステップＳ１４において検出された異常が第１異常に分類されるか否か、すなわち、無線通信途絶または侵入検出であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。

検出された異常が第１異常に分類される場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ３６０は、上述の第１ＦＳ制御を実行する（ステップＳ４０〜Ｓ５０）。

具体的には、まず、充電ＥＣＵ３６０は、送電ユニット１１の出力電力を目標値よりも低い「０」にする電力低減指令を送電装置１０に送信する（ステップＳ４０）。この処理が、上述の「電力低減処理」に相当する。なお、電力低減処理中においては、充電リレー３４０をオン状態に維持される。

送電装置１０（電源ＥＣＵ２５０）は、受電装置２０からの電力低減指令に従って、送電ユニット１１の出力電力を「０」にする。なお、無線通信途絶が生じている場合には、送電装置１０は受電装置２０からの電力低減指令を受信できないため、送電装置１０は、自ら送電ユニット１１の出力電力を「０」に低減するようにしてもよい。

その後、充電ＥＣＵ３６０は、第１異常の種類（無線通信途絶、侵入検出）に応じて、待機時間ＴＢを設定する（ステップＳ４２）。具体的には、上述の図３に示したように、充電ＥＣＵ３６０は、検出された第１異常の種類が「侵入検出」である場合には、待機時間ＴＢを第１時間Ｔ１に設定し、検出された第１異常の種類が「無線通信途絶」である場合には、待機時間ＴＢを第１時間Ｔ１よりも短い第２時間Ｔ２に設定する。

次いで、充電ＥＣＵ３６０は、異常が解消したか否かを判定する（ステップＳ４４）。充電ＥＣＵ３６０は、送電装置１０内で検出された異常が解消した場合、または、送電装置１０で検出された異常が解消したことを示す異常解消信号を送電装置１０から受信した場合、異常が解消したと判定する。

異常が解消していない場合（ステップＳ４４においてＮＯ）、充電ＥＣＵ３６０は、電力低減処理を開始してから、ステップＳ４２で設定された待機時間ＴＢが経過したか否かを判定する（ステップＳ４６）。待機時間ＴＢが経過していない場合（ステップＳ４６においてＮＯ）、充電ＥＣＵ３６０は、処理をステップＳ４４に戻す。

電力低減処理を開始してから待機時間ＴＢが経過するまでに異常が解消した場合（ステップＳＳ４４においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ３６０は、送電ユニット１１の出力電力を目標値に復帰させるための電力復帰指令を送電装置１０に送信する（ステップＳ４８）。この処理が、上述の電力復帰処理に相当する。送電装置１０は、受電装置２０からの電力復帰指令に従って、送電ユニット１１の出力電力を目標値に戻す。

電力低減処理を開始してから待機時間ＴＢが経過するまでに異常が解消しない場合（ステップＳ４６においてＹＥＳ）、充電ＥＣＵ３６０は、充電リレー３４０がオフ状態に切り替えて外部充電を停止する（ステップＳ５０）。この処理が、充電停止処理に相当する。

一方、検出された異常が第２異常に分類される場合（ステップＳ２０においてＮＯ）、充電ＥＣＵ３６０は、上述の第２ＦＳ制御を実行する（ステップＳ３０、Ｓ３２）。具体的には、充電ＥＣＵ３６０は、送電ユニット１１の出力電力を「０」にする出力停止指令を送電装置１０に送信する（ステップＳ３０）するとともに、待機時間ＴＢを待つことなく、充電リレー３４０をオフ状態に切り替えて外部充電を停止する（ステップＳ３２）。

なお、図７には受電装置２０（充電ＥＣＵ３６０）が送電装置１０（電源ＥＣＵ２５０）と通信しながら異常検出時のフェールセーフ制御を行なう例を示したが、送電装置１０（電源ＥＣＵ２５０）が受電装置２０（充電ＥＣＵ３６０）と通信しながら異常検出時のフェールセーフ制御を行なうことも可能である。この場合、電力低減処理および電力復帰処理は、送電装置１０（電源ＥＣＵ２５０）が直接行なうことによって実現される。また、充電停止処理は、充電停止を要求する指令を送電装置１０が受電装置２０に送信することによって実現される。

以上のように、本実施の形態による電力伝送システムによれば、外部充電中に早期解消が見込まれる第１異常（無線通信途絶および侵入検出）が検出された場合、第１フェールセーフ制御が実行される。第１フェールセーフ制御においては、まず、充電リレー３４０をオン状態に維持しつつ送電ユニット１１の出力電力を目標値よりも低くし、待機時間ＴＢが経過するまでに異常が解消した場合には、送電ユニット１１の出力電力を目標値に復帰させる。このように、第１フェールセーフ制御によれば、異常が検出された場合であっても、待機時間ＴＢが経過するまでに異常が解消する場合には、充電リレー３４０をオフ状態に切り替えることなく、外部充電を再開することができる。その結果、異常検出時に充電リレー３４０を即座にオフ状態に切り替える場合に比べて、充電リレー３４０の作動回数が低減される。一方、待機時間ＴＢが経過するまでに異常が解消しない場合には、充電リレー３４０がオフ状態に切り替えられて外部充電が停止される。その結果、外部充電中に異常が検出された場合に、充電リレーが早期に劣化することを抑制しつつ、外部充電を適切に停止することができる。

一方、外部充電中に早期解消が見込まれない第２異常（ユニット故障、ユニット過熱、異物検出、位置ずれ）が検出された場合には、待機時間を待つことなく充電リレーをオフ状態に切り替える第２フェール制御が実行される。そのため、異常が早期に解消しない場合にまで充電リレーを無駄にオン状態に維持しておくことを抑制することができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態において説明した複数の異常のうち、ユニット故障および位置ずれ以外の異常（ユニット過熱、異物検出、侵入検出、無線通信途絶）については、たとえ第１ＦＳ制御あるいは第２ＦＳ制御で外部充電が停止されたとしても、その後、数分あるいは数十分程度経過すれば解消している可能性がある。そのため、ユニット故障および位置ずれ以外の異常（ユニット過熱、異物検出、侵入検出、無線通信途絶）が生じたことに起因して外部充電を停止した場合には、その後、もう少し待ってから、外部充電の再開を試みるようにしてもよい。

また、上述の実施の形態においては送電装置１０から受電装置２０へ非接触で送電する電力伝送システムに本開示によるフェールセーフ制御を適用する例について説明したが、本開示によるフェールセーフ制御は、送電装置から受電装置へ電力線を介して送電する電力伝送システム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。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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。

１ 車両、１０ 送電装置、１１ 送電ユニット、２０ 受電装置、２１ 受電ユニット、１００ 交流電源、２１０ ＰＦＣ回路、２２０ インバータ、２３０，３２０ フィルタ回路、２４０ 送電部、２５０ 電源ＥＣＵ、２６０，３７０ 通信部、２７０，３８０ 電圧センサ、２７２，２７４，３８２ 電流センサ、２７６，３８４ 温度センサ、２８０ カメラ、２９０ 異物検出装置、３１０ 受電部、３３０ 整流部、３４０ 充電リレー、３５０ 蓄電装置、３６０ 充電ＥＣＵ。

Claims (7)

1. 送電装置に設けられる送電ユニットから受電可能な受電装置であって、
   前記送電ユニットからの電力を受ける受電ユニットと、
   蓄電装置と、
   前記受電ユニットと前記蓄電装置との間に設けられる充電リレーと、
   前記充電リレーをオン状態にして前記受電ユニットが前記送電ユニットから受けた電力で前記蓄電装置を充電する外部充電中に異常が検出された場合に第１フェールセーフ制御を実行する制御装置とを備え、
   前記第１フェールセーフ制御は、
   前記充電リレーを前記オン状態に維持しつつ前記送電ユニットの出力電力を目標値よりも低くするための電力低減処理を実行し、
   前記電力低減処理の開始時から待機時間が経過するまでに前記異常が解消した場合には前記出力電力を前記目標値に復帰させるための電力復帰処理を実行し、
   前記電力低減処理の開始時から前記待機時間が経過するまでに前記異常が解消しない場合には前記充電リレーをオフ状態に切り替えて前記外部充電を停止する充電停止処理を実行する、制御である、受電装置。
2. 前記異常は第１異常と第２異常とのどちらかに分類され、
   前記制御装置は、
   前記外部充電中に前記異常が検出され、かつ検出された前記異常が前記第１異常に分類される場合に、前記第１フェールセーフ制御を実行し、
   前記外部充電中に前記異常が検出され、かつ検出された前記異常が前記第２異常に分類される場合に、前記待機時間を待つことなく前記充電リレーを前記オフ状態に切り替えて前記外部充電を停止する第２フェールセーフ制御を実行する、請求項１に記載の受電装置。
3. 前記第１異常には、複数の種類の異常が含まれ、
   前記制御装置は、前記第１フェールセーフ制御に用いられる前記待機時間を前記第１異常の種類に応じて設定する、請求項２に記載の受電装置。
4. 前記受電装置は、前記送電装置との通信を行なうように構成され、
   前記第１異常の種類には、前記送電装置との通信が途絶えたという通信途絶と、前記送電ユニットの周辺の領域に異物が侵入したことが検出されたという侵入検出とが含まれ、
   前記制御装置は、
   前記第１異常の種類が前記侵入検出である場合には前記待機時間を第１時間に設定し、
   前記第１異常の種類が前記通信途絶である場合には前記待機時間を前記第１時間よりも短い第２時間に設定する、請求項３に記載の受電装置。
5. 前記第２異常の種類には、
   前記送電ユニットおよび前記受電ユニットの少なくとも一方の故障が検出されたというユニット故障、
   前記送電ユニットおよび前記受電ユニットの少なくとも一方の過熱が検出されたというユニット過熱、
   前記送電ユニットの表面に異物があることが検出されたという異物検出、および
   前記送電ユニットと前記受電ユニットとの位置ずれが検出されたという位置ずれ検出、
   の少なくとも１つが含まれる、請求項２〜４のいずれかに記載の受電装置。
6. 送電装置に設けられる送電ユニットと、
   前記送電ユニットからの電力を受ける受電ユニットと、
   蓄電装置と、
   前記受電ユニットと前記蓄電装置との間に設けられる充電リレーと、
   前記充電リレーをオン状態にして前記受電ユニットから前記蓄電装置に電力を供給する外部充電中に異常が検出された場合に第１フェールセーフ制御を実行する制御装置とを備え、
   前記第１フェールセーフ制御は、
   前記充電リレーを前記オン状態に維持しつつ前記送電ユニットの出力電力を目標値よりも低くするための電力低減処理を実行し、
   前記電力低減処理の開始時から待機時間が経過するまでに前記異常が解消した場合には前記出力電力を前記目標値に復帰させるための電力復帰処理を実行し、
   前記電力低減処理の開始時から前記待機時間が経過するまでに前記異常が解消しない場合には前記充電リレーをオフ状態に切り替えて前記外部充電を停止する充電停止処理を実行する、制御である、電力伝送システム。
7. 送電装置に設けられる送電ユニットから受電可能な受電装置の制御方法であって、
   前記受電装置は、
   前記送電ユニットからの電力を受ける受電ユニットと、
   蓄電装置と、
   前記受電ユニットと前記蓄電装置との間に設けられる充電リレーとを備え、
   前記制御方法は、
   前記充電リレーを前記オン状態にして前記受電ユニットから前記蓄電装置に電力を供給する外部充電中に異常が検出された場合に、前記充電リレーを前記オン状態に維持しつつ前記送電ユニットの出力電力を目標値よりも低くするための電力低減処理を実行するステップと、
   前記電力低減処理の開始時から待機時間が経過するまでに前記異常が解消した場合には前記出力電力を前記目標値に復帰させるための電力復帰処理を実行するステップと、
   前記電力低減処理の開始時から前記待機時間が経過するまでに前記異常が解消しない場合には前記充電リレーを前記オフ状態に切り替えて前記外部充電を停止する充電停止処理を実行するステップとを含む、受電装置の制御方法。

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