供电装置和供电方法
【专利摘要】从外部对车辆进行供电的供电装置具备用于对车辆进行供电的电源部（250）和对电源部进行控制的控制装置（240）。控制装置取得与供电对象的车辆的受电效率相关的信息，从多个受电效率范围和与多个受电效率范围分别对应设定的多个费用中，决定与所取得的所述信息对应的受电效率范围和费用。优选，供电装置还具备送电部（220），所述送电部（220）用于从电源部接受电力并以非接触方式向车辆进行送电。
【专利说明】供电装置和供电方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及供电装置和供电方法，尤其涉及从外部对车辆进行供电的供电装置和供电方法。
【背景技术】
[0002]近年来，由于为防止地球温暖化而减少从汽车排出的二氧化碳，所以代替燃料而使用电能或者除了燃料以外还使用电能来行驶的电动汽车、混合动力汽车受到注目。并且，在混合动力汽车中，也出现了构成为能够从车辆外部对所搭载的电池充入电能的插电式混合动力汽车。
[0003]日本特开2007-62638号公报(专利文献I)公开了能够从车辆外部对电池充电且能够实现电力成本降低的混合动力汽车。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献1:日本特开2007-62638号公报
[0006]专利文献2:日本特开2010-115032号公报
[0007]专利文献3:日本特开2006-345588号公报
[0008]专利文献4:日本特开2009-148151号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]通常，在对外部充电所需的电力进行细算的情况下，对所消耗的电力同样地设定单价。也就是说，并不是对充入车辆的电能收取电费，而是按外部的充电装置所消耗的电能的量来收取电费。
[0011]但是，在对充电所使用的电力同样地进行单价设定时，有可能会由于向车辆的充电效率的变动而使每次的充电成本大幅变动。例如，由充电装置、蓄电装置的历时劣化导致的损失的增加等被认为是其原因。另外，为了减轻充电的麻烦，也在讨论以非接触方式进行的充电，但在该情况下，也认为充电效率会由于在送电部和受电部产生位置偏离或者在送电部与受电部之间存在异物、沙、雪等而变动。
[0012]本发明的目的在于，提供一种减轻了用户侧的电力成本的偏差的供电装置和供电方法。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]本发明概括而言是一种供电装置，从外部对车辆进行供电，所述供电装置具备:电源部，其用于对车辆进行供电；和控制装置，其进行电源部的控制。控制装置取得与供电对象的车辆的受电效率相关的信息，从多个受电效率范围和与多个受电效率范围分别对应设定的多个费用中，决定与所取得的信息对应的受电效率范围和费用。
[0015]优选，供电装置还具备送电部，所述送电部用于从电源部接受电力并以非接触方式向车辆进行送电。[0016]更优选，送电部构成为固有频率与车辆的受电部的固有频率之差为±10%以内。
[0017]更优选，车辆的受电部与送电部的耦合系数为0.1以下。
[0018]更优选，送电部通过在车辆的受电部与送电部之间形成且以特定的频率振动的磁场、和在受电部与送电部之间形成且以特定的频率振动的电场的至少一方来向受电部输送电力。
[0019]优选，控制装置取得执行临时通电时的受电效率、进行非接触充电时的送电部与受电部的位置偏离量、进行非接触充电时有无介于送电部和受电部之间的异物、与车辆相关的历时劣化信息的任一方作为信息，并基于所取得的信息算出供电时的受电效率。
[0020]优选，控制装置向车辆的操作者报知决定的费用。
[0021]优选，控制装置向车辆的操作者报知决定的费用，在车辆的操作者同意了决定的费用的情况下开始对车辆的供电，在车辆的操作者不同意决定的费用的情况下中止对车辆的供电。
[0022]本发明在另一方式下是一种供电方法，从供电装置对车辆进行供电，所述供电装置从外部对车辆进行供电，所述供电方法包括:取得与供电对象的车辆的受电效率相关的信息的步骤；和从多个受电效率范围和与多个受电效率范围分别对应设定的多个费用中，决定与所取得的信息对应的受电效率范围和费用的步骤。
[0023]本发明在另一方式下是一种受电装置，从供电装置接受电力，所述受电装置具备:受电部，其从供电装置接受电力；和控制装置，其进行受电部的控制。控制装置取得与供电对象的车辆的受电效率相关的信息，从多个受电效率范围和与多个受电效率范围分别对应设定的多个费用中，决定与所取得的信息对应的受电效率范围和费用。
[0024]优选，受电部以非接触方式从供电装置接受电力。
[0025]更优选，受电部构成为固有频率与供电装置的送电部的固有频率之差为±10%以内。
[0026]更优选，受电部与供电装置的送电部的耦合系数为0.1以下。
[0027]更优选，供电装置的送电部通过在受电部与送电部之间形成且以特定的频率振动的磁场、和在受电部与送电部之间形成且以特定的频率振动的电场的至少一方来向受电部输送电力。
[0028]优选，控制装置取得执行临时通电时的受电效率、进行非接触充电时的送电部与受电部的位置偏离量、进行非接触充电时有无介于送电部和受电部之间的异物、与车辆相关的历时劣化信息的任一方作为信息，并基于所取得的信息算出供电时的受电效率。
[0029]优选，控制装置向车辆的操作者报知决定的费用。
[0030]优选，控制装置向车辆的操作者报知决定的费用，在车辆的操作者同意了决定的费用的情况下开始对车辆的供电，在车辆的操作者不同意决定的费用的情况下中止对车辆的供电。
[0031]本发明在另一方式下是一种送受电系统，具备:供电装置，其从外部对车辆进行供电；受电装置，其搭载于车辆，从供电装置接受电力的供给；和控制装置，其进行与从供电装置向受电装置的送电相关联的控制。控制装置取得与供电对象的车辆的受电效率相关的信息，从多个受电效率范围和与多个受电效率范围分别对应设定的多个费用中，决定与所取得的信息对应的受电效率范围和费用。[0032]发明的效果
[0033]根据本发明，在用户从供电装置接受电力的供给时，用户支付的费用产生偏差的情况变少，从而变得容易得到用户的理解。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1是本发明的实施方式的电力送受电系统的整体结构图。
[0035]图2是用于对基于共振法的送电的原理进行说明的图。
[0036]图3是表示距电流源(磁流源)的距离与电磁场强度的关系的图。
[0037]图4是表不电力传输系统的仿真模型的图。
[0038]图5是表示送电装置与受电装置之间的固有频率的偏离与效率的关系的图。
[0039]图6是图1所示的电力送受电系统10的详细结构图。
[0040]图7是用于对受电电力的偏差进行说明的第一例的图。
[0041]图8是用于对受电电力的偏差进行说明的第二例的图。
[0042]图9是用于对充电单价的讨论例进行说明的图。
[0043]图10是用于对在本实施方式中应用的充电单价进行说明的第一图。
[0044]图11是用于对在本实施方式中应用的充电单价进行说明的第二图。
[0045]图12是用于对由送电装置执行的控制进行说明的流程图。
[0046]图13是用于对第一变形例进行说明的图。
[0047]图14是用于对第二变形例进行说明的图。
[0048]图15是用于对第三变形例进行说明的图。
【具体实施方式】
[0049]以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。此外，对图中相同或相当部分标注相同标号，不反复进行说明。
[0050]图1是本发明的实施方式的电力送受电系统的整体结构图。
[0051]参照图1，电力送受电系统10包括车辆100和送电装置200。车辆100包括受电部110和通信部160。
[0052]受电部110设置在车体底面，构成为以非接触方式接受从送电装置200的送电部220送出的电力。详细而言，受电部110包括后面说明的自谐振线圈(也叫共振线圈)，通过经由电磁场与送电部220所包含的自谐振线圈进行共振来以非接触方式从送电部220接受电力。通信部160是用于在车辆100与送电装置200之间进行通信的通信接口。
[0053]送电装置200包括充电站210和送电部220。充电站210包括显示部242、费用受领部246和通信部230。充电站210例如将商用交流电力变换为高频的电力并向送电部220输出。此外，充电站210也可以从太阳能发电装置、风力发电装置等电源装置接受电力的供
5口 O
[0054]送电部220例如设置在停车场的地面，构成为将从充电站210供给的高频电力以非接触方式向车辆100的受电部110送出。详细而言，送电部220包括自谐振线圈，通过该自谐振线圈经由电磁场与受电部110所包含的自谐振线圈进行共振来以非接触方式向受电部110输送电力。通信部230是用于在送电装置200与车辆100之间进行通信的通信接□。
[0055]在此，在从送电装置200向车辆100供电时，需要将车辆100向送电装置200引导来进行车辆100的受电部110与送电装置200的送电部220的对位。即，车辆100的对位并不简单。在移动型设备的情况下，用户用手拿起而放置在充电器等供电单元的适当的位置的操作能够容易地进行。但是，在车辆的情况下，需要由用户操作车辆来使车辆停车在适当的位置，不能用手拿起来调整位置。
[0056]因此，从送电装置200向车辆100的供电优选采用对于位置偏离的容许度大的方式。普遍认为，电磁感应方式的发送距离为短距离且对于位置偏离的容许度也小。若想要在向车辆的供电中采用电磁感应方式，则有可能会在停车时要求驾驶员有高精度的驾驶技术，或者需要将高精度的车辆引导装置搭载于车辆，或者需要有使线圈位置移动以使得在随便的停车位置也能够应对的可动部。
[0057]普遍认为，在基于电磁场的共振方式中，即使发送距离为数米也能够发送比较大的电力，对于位置偏离的容许度通常也比电磁感应方式大。因此，在该实施方式的电力送受电系统10中，使用共振法来进行从送电装置200向车辆100的供电。
[0058]此外，在本实施方式的电力送受电系统中，将送电部的固有频率和受电部的固有频率设为相同的固有频率。
[0059]“送电部的固有频率”是指:送电部的包括线圈和电容器的电路自由振动时的振动频率。此外，“送电部的谐振频率”是指:在送电部的包括线圈和电容器的电路中，将制动力或电阻设为零时的固有频率。
[0060]同样，“受电部的固有频率”是指:受电部的包括线圈和电容器的电路自由振动时的振动频率。另外，“受电部的谐振频率”是指:在受电部的包括线圈和电容器的电路中，将制动力或电阻设为零时的固有频率。
[0061]在本说明书中，“相同的固有频率”不仅包括完全相同的情况，也包括固有频率实质上相同的情况。“固有频率实质上相同”是指:送电部的固有频率与受电部的固有频率之差为送电部的固有频率或受电部的固有频率的10%以内的情况。
[0062]图2是用于对基于共振法的送电的原理进行说明的图。
[0063]参照图2，在该共振法中，与两个音叉进行共振同样地，具有相同固有振动频率的两个LC谐振线圈在电磁场(邻近场)中进行共振，由此经由电磁场从一个线圈向另一个线圈传输电力。
[0064]具体而言，在高频电源310连接初级线圈320，向通过电磁感应与初级线圈320磁耦合的初级自谐振线圈330供给高频电力。初级自谐振线圈330是通过线圈自身的电感和寄生电容实现的LC谐振器，经由电磁场(邻近场)与具有与初级自谐振线圈330相同的谐振频率的次级自谐振线圈340进行共振。于是，能量(电力)经由电磁场从初级自谐振线圈330向次级自谐振线圈340移动。移动到次级自谐振线圈340的能量(电力)由通过电磁感应与次级自谐振线圈340磁耦合的次级线圈350取出，并向负载360供给。此外，基于共振法的送电能够在表示初级自谐振线圈330与次级自谐振线圈340的共振强度的Q值例如大于100时实现。
[0065]另外，在本实施方式的电力送受电系统中，使送电部和受电部经通过电磁场进行共振(谐振)来从送电部向受电部输送电力，送电部与受电部之间的耦合系数(K )为0.1以下。此外，通常，在利用了电磁感应的电力传输中，送电部与受电部之间的耦合系数U )接近 1.0。
[0066]此外，关于与图1的对应关系，次级自谐振线圈340和次级线圈350与图1的受电部110对应，初级线圈320和初级自谐振线圈330与图1的送电部220对应。
[0067]图3是表示距电流源(磁流源)的距离与电磁场强度的关系的图。
[0068]参照图3，电磁场包括三个成分。曲线kl是与距波源的距离成反比的成分，被称为“辐射电磁场”。曲线k2是与距波源的距离的二次方成反比的成分，被称为“感应电磁场”。另外，曲线k3是与距波源的距离的三次方成反比的成分，被称为“静电磁场”。
[0069]其中也存在电磁波的强度随着距波源的距离的增加而急剧减少的区域，而在共振法中，利用该邻近场(瞬逝场:evanescent field)来进行能量(电力)的传输。即，利用邻近场，使具有相同固有振动频率的一对共振器(例如一对LC谐振线圈)进行共振，由此从一个共振器(初级自谐振线圈)向另一个共振器(次级自谐振线圈)传输能量(电力)。该邻近场不会将能量(电力)传播到远方，所以与通过会将能量传播至远方的“辐射电磁场”来传输能量(电力)的电磁波相比，共振法能够以更少的能量损失来输送电力。
[0070]使用图4和图5，对解析固有频率之差与电力传输效率的关系而得到的仿真结果进行说明。图4是表示电力传输系统的仿真模型的图。另外，图5是表示送电部与受电部的固有频率的偏离与电力传输效率的关系的图。
[0071]参照图4，电力传输系统89包括送电部90和受电部91。送电部90包括第一线圈92和第二线圈93。第二线圈93包括谐振线圈94和与谐振线圈94连接的电容器95。受电部91包括第三线圈96和第 四线圈97。第三线圈96包括谐振线圈99和与该谐振线圈99连接的电容器98。
[0072]将谐振线圈94的电感设为电感Lt，将电容器95的电容设为电容Cl。另外，将谐振线圈99的电感设为电感Lr，将电容器98的电容设为电容C2。若这样设定各参数，则第二线圈93的固有频率fl通过下述式(I)来表示，第三线圈96的固有频率f2通过下述式
(2)来表示。
[0073]fl=l/ {2 31 (LtXCl) 1/2}…(I)
[0074]f2=l/ {2 31 (LrXC2) 1/2}…(2)
[0075]在此，在将电感Lr和电容C1、C2固定而仅使电感Lt变化的情况下，在图5中示出第二线圈93与第三线圈96的固有频率的偏离与电力传输效率的关系。此外，在该仿真中，使谐振线圈94与谐振线圈99的相对位置关系固定，而且供给到第二线圈93的电流的频率
是一定的。
[0076]图5所不的图表中，横轴表不固有频率的偏离(％),纵轴表不一定频率下的电力传输效率(％)。固有频率的偏离(%)通过下述式(3 )来表示。
[0077](固有频率的偏离)={(fl-f2)/f2)XlOO (%)...(3)
[0078]根据图5可知:在固有频率的偏离(％)为0%的情况下，电力传输效率接近100%。在固有频率的偏离(％)为±5%的情况下，电力传输效率为40%左右。在固有频率的偏离(％)为±10%的情况下，电力传输效率为10%左右。在固有频率的偏离(％)为±15%的情况下，电力传输效率为5%左右。即，可知:通过设定第二线圈93和第三线圈96的固有频率以使得固有频率的偏离(％)的绝对值(固有频率之差)为第三线圈96的固有频率的10%以下的范围，能够将电力传输效率提高至实用水平。而且，若设定第二线圈93和第三线圈96的固有频率以使得固有频率的偏离(％)的绝对值为第三线圈96的固有频率的5%以下，则能够进一步提高电力传输效率，因而更加优选。此外，作为仿真软件，采用了电磁场解析软件(JMAG(注册商标):株式会社JSOL制)。
[0079]图6是图1所示的电力送受电系统10的详细结构图。参照图6，除了受电部110和通信部160之外，车辆100还包括整流器180、充电继电器(CHR) 170、蓄电装置190、系统主继电器(SMR) 115、功率控制单元PCU (Power Control Unit) 120、电动发电机130、动力传递装置140、驱动轮150、作为控制装置的车辆ECU (Electronic Control Unit) 300、电流传感器171、以及电压传感器172。受电部110包括次级自谐振线圈111、电容器112和次级线圈113。
[0080]此外，在本实施方式中，作为车辆100，以电动汽车为例进行说明，但只要是能够使用蓄积于蓄电装置的电力进行行驶的车辆，则车辆100的结构不限于此。作为车辆100的其他例子，包括搭载有发动机的混合动力车辆、搭载有燃料电池的燃料电池车等。
[0081]次级自谐振线圈111使用电磁场，通过电磁共振从送电装置200所包含的初级自谐振线圈221接受电力。
[0082]对于该次级自谐振线圈111，基于其与送电装置200的初级自谐振线圈221的距离、初级自谐振线圈221与次级自谐振线圈111的谐振频率等来适当设定该初级自谐振线圈221的匝数、线圈间距离，以使得表示初级自谐振线圈221与次级自谐振线圈111的共振强度的Q值变大(例如，Q > 100)、表示其耦合度的耦合系数(K )等变小(例如0.1以下)。
[0083]电容器112连接在次级自谐振线圈111的两端，与次级自谐振线圈111 一起形成LC谐振电路。电容器112的容量根据次级自谐振线圈111所具有的电感来适当设定，以使得成为预定的谐振频率。此外，在能够通过次级自谐振线圈111自身所具有的寄生电容来得到所希望的谐振频率的情况下，有时省略电容器112。
[0084]次级线圈113与次级自谐振线圈111设置在同轴上，能够通过电磁感应与次级自谐振线圈111磁耦合。该次级线圈113通过电磁感应将由次级自谐振线圈111接受到的电力取出并向整流器180输出。
[0085]整流器180对从次级线圈113接受的交流电力进行整流，并将该整流后的直流电力经由CHR170输出到蓄电装置190。作为整流器180，例如能够设为包括二极管电桥和平滑用的电容器(均未图示)的结构。作为整流器180，也能够使用利用开关控制进行整流的所谓的开关调节器，但也存在整流器180包含在受电部110中的情况，为了防止伴随所产生的电磁场的开关元件的误动作等，更优选设为二极管电桥这样的静止型的整流器。
[0086]此外，在本实施方式中，设为由整流器180整流后的直流电力向蓄电装置190直接输出的结构，但在整流后的直流电压与蓄电装置190能够容许的充电电压不同的情况下，也可以在整流器180与蓄电装置190之间设置用于电压变换的DC/DC转换器(未图示)。
[0087]在整流器180的输出部分连接有串联连接的位置检测用的负载电阻173和继电器174。在正式的充电开始之前，从送电装置200向车辆输送微弱的电力作为测试用信号。此时，继电器174通过来自车辆E⑶300的控制信号SE3进行控制，成为导通状态。
[0088]电压传感器172设置在连结整流器180和蓄电装置190的电力线对之间。电压传感器172对整流器180的次级侧的直流电压、即从送电装置200接受到的受电电压进行检测，并将该检测值VC输出到车辆E⑶300。车辆E⑶300通过电压VC来判断受电效率，经由通信部160向送电装置发送与受电效率相关的信息。
[0089]电流传感器171设置在连结整流器180和蓄电装置190的电力线。电流传感器171检测向蓄电装置190的充电电流，并将该检测值IC向车辆E⑶300输出。
[0090]CHRl70与整流器180和蓄电装置190电连接。CHR170通过来自车辆E⑶300的控制信号SE2进行控制，对从整流器180向蓄电装置190的电力的供给和切断进行切换。
[0091]蓄电装置190是构成为可充放电的电力储存元件。例如，蓄电装置190构成为包括锂离子电池、镍氢电池或铅蓄电池等二次电池、双电荷层电容器等蓄电元件。
[0092]蓄电装置190经由CHR170与整流器180连接。蓄电装置190储存由受电部110接受并由整流器180整流后的电力。另外，蓄电装置190也经由SMR115与P⑶120连接。蓄电装置190将用于产生车辆驱动力的电力向P⑶120供给。而且，蓄电装置190储存由电动发电机130发电产生的电力。蓄电装置190的输出例如为200V左右。
[0093]在蓄电装置190设置有均未图示的用于对蓄电装置190的电压VB和输入输出的电流IB进行检测的电压传感器和电流传感器。这些检测值被输出到车辆ECU300。车辆E⑶300基于该电压VB和电流IB，运算蓄电装置190的充电状态(也被称为“S0C(State OfCharge)”。)。
[0094]SMR115插置在连结蓄电装置190和P⑶120的电力线。并且，SMRl 15通过来自车辆E⑶300的控制信号SEl进行控制，对蓄电装置190与P⑶120之间的电力的供给和切断进行切换。
[0095]P⑶120包括均未图示的转换器、变换器。转换器通过来自车辆E⑶300的控制信号PWC进行控制，对来自蓄电装置190的电压进行变换。变换器通过来自车辆E⑶300的控制信号PWI进行控制，使用由转换器变换后的电力来驱动电动发电机130。
[0096]电动发电机130为交流旋转电机,例如为具备埋设有永磁体的转子的永磁体型同步电动机。
[0097]电动发电机130的输出转矩经由动力传递装置140向驱动轮150传递，从而使车辆100行驶。在车辆100的再生制动动作时，电动发电机130能够通过驱动轮150的旋转力来发电。并且，该发电电力由PCU120变换为蓄电装置190的充电电力。
[0098]另外，在除了电动发电机130以外还搭载有发动机(未图示)的混合动力汽车中，通过该发动机和电动发电机130协调地工作来产生需要的车辆驱动力。在该情况下，也能够使用由发动机的旋转产生的发电电力来对蓄电装置190充电。
[0099]如上所述，通信部160是用于在车辆100与送电装置200之间进行无线通信的通信接口。通信部160将来自车辆E⑶300的包括蓄电装置190的SOC的电池信息INFO向送电装置200输出。另外，通信部160将指示来自送电装置200的送电的开始和停止的信号STRT, STP向送电装置200输出。
[0100]车辆ECU300包括均未在图1中图不的CPU (Central Processing Unit)、存储装置和输入输出缓冲器，进行来自各传感器等的信号的输入、向各设备的控制信号的输出，并且进行车辆100和各设备的控制。此外，这些控制不限于通过软件实现的处理，也能够通过专用的硬件(电子电路)进行处理。
[0101]车辆ECU300在接收到由用户的操作等产生的充电开始信号TRG时，基于预定的条件成立，将指示送电开始的信号STRT经由通信部160向送电装置200输出。另外，车辆ECU300基于蓄电装置190成为了满充电或用户的操作等，将指示送电停止的信号STP经由通信部160向送电装置200输出。
[0102]送电装置200包括充电站210和送电部220。充电站210除了通信部230之外还包括作为控制装置的送电E⑶240、电源部250、显示部242和费用受领部246。另外，送电部220包括初级自谐振线圈221、电容器222和初级线圈223。
[0103]电源部250通过来自送电E⑶240的控制信号MOD进行控制，将从商用电源等交流电源接受的电力变换为高频的电力。并且，电源部250将该变换后的高频电力向初级线圈223供给。
[0104]此外，在图6中没有记载进行阻抗变换的匹配器，但也可以设为在电源部250与送电部220之间或者受电部110与整流器180之间设置有匹配器的结构。
[0105]初级自谐振线圈221通过电磁共振向车辆100的受电部110所包含的次级自谐振线圈111传送电力。
[0106]对于初级自谐振线圈221，基于其与车辆100的次级自谐振线圈111的距离、初级自谐振线圈221与次级自谐振线圈111的谐振频率等适当设定该初级自谐振线圈221的匝数、线圈间距离，以使得表示初级自谐振线圈221与次级自谐振线圈111的共振强度的Q值变大(例如，Q > 100)、表示其耦合度的K等变小(例如0.1以下)。
[0107]电容器222连接在初级自谐振线圈221的两端，与初级自谐振线圈221 —起形成LC谐振电路。电容器222的容量根据初级自谐振线圈221所具有的电感来适当设定，以使得成为预定的谐振频率。此外，在能够通过初级自谐振线圈221自身所具有的寄生电容来得到所希望的谐振频率的情况下，有时省略电容器222。
[0108]初级线圈223与初级自谐振线圈221设置在同轴上，能够通过电磁感应与初级自谐振线圈221磁耦合。初级线圈223将经由匹配器260供给的高频电力通过电磁感应传递至初级自谐振线圈221。
[0109]如上所述，通信部230是用于在送电装置200与车辆100之间进行无线通信的通信接口。通信部230接收从车辆100侧的通信部160发送的电池信息INFO和指示送电的开始和停止的信号STRT、STP，并将这些信息向送电E⑶240输出。
[0110]在充电之前，向费用受领部246插入现金、充值卡、信用卡等。送电E⑶240向电源部250发送由微弱电力形成的测试信号。车辆ECU300为了接收测试信号而发送控制信号SE2、SE3，以使继电器174成为接通状态且使CHR170成为断开状态。并且，车辆E⑶300基于电压VC算出受电效率和充电效率。车辆ECU300将算出的充电效率或受电效率通过通信部160发送至送电装置200。
[0111]送电装置200的显示部242向用户显示充电效率、与充电效率对应的充电电力单价。显示部242例如也具有如触摸面板这样作为输入部的功能，能够受理用户是否同意充电电力单价的输入。
[0112]在同意充电电力单价的情况下，送电ECU240使电源部250开始正式的充电。当充电完成时，在费用受领部246细算费用。
[0113]送电E⑶240包括均未在图1图示的CPU、存储装置和输入输出缓冲器，进行来自各传感器等的信号的输入、向各设备的控制信号的输出，并且进行充电站210中的各设备的控制。此外，这些控制不限于通过软件实现的处理，也能够通过专用的硬件(电子电路)进行处理。
[0114]图7是用于对受电电力的偏差进行说明的第一例的图。
[0115]图8是用于对受电电力的偏差进行说明的第二例的图。
[0116]图7所不的第一例表不受电效率好的车辆100A的例子。若受电效率例如为100%,则在将从送电装置200的送电部220发送的电力设为100时，由车辆100A的受电部IlOA受领的电力也为100。
[0117]与此相对，图8所示的第二例表示受电效率差的车辆100B的例子。若受电效率例如为66.6%，则在想要使由受电部IlOB受领的电力为100时，从送电装置200的送电部220发送的电力会成为150。
[0118]这样的受电效率或充电效率的变化的主要原因例如可认为是每辆车辆搭载的装置(受电部、蓄电装置)的受电或充电效率的不同、由相同车辆的停止位置、历时劣化导致的不同、由环境条件(路面状况、温度)导致的不同。
[0119]图9是用于对充电单价的讨论例进行说明的图。如图9所示那样的充电单价的设定基于对在充电站侧使用的电力支付费用这样的思路。
[0120]例如，在充电效率由于路面状况、温度等而从E2变化至El的情况下，从用户来看，即使在对车辆充入相同充电量的情况下所支付的费用也不同，所以会感到不合理。为了抑制这样的不满，需要在用户和充电站经营者之间达成一定的协议。
[0121]此外，除此之外，也考虑由于供电装置的不同而改变充电成本。例如,在距发电站近的场所(送电效率好的场所)、能够使用并设的太阳能发电的场所、并设有储存夜间电力的蓄电池的场所，也可以设定为比通常便宜的单价。
[0122]图10是用于对在本实施方式中应用的充电单价进行说明的第一图。
[0123]图11是用于对在本实施方式中应用的充电单价进行说明的第二图。
[0124]在图10中，对于充电效率为90%以上的等级R(A)，将充电单价设定为0.020日元/Wh。另外，对于充电效率为80%以上且低于90%的等级R(B)，将充电单价设定为0.025日元/Wh。另外，对于充电效率低于80%的等级R (C)，将充电单价设定为0.030日元/Wh。
[0125]若如图11所示那样做成图表，则与征收的费用对应的多个等级R (A)、R (B)、R(C)分别与彼此不同的多个受电效率范围对应而确定。并且，从车辆侧取得车辆的受电效率，在充电站中从多个等级中决定与所取得的受电效率对应的等级，并基于该等级来计费。
[0126]例如，由于在受电效率以E1、E2产生了偏差的情况下也属于同一等级R (B)，所以充电单价被设定为相同。因此，能够减轻用户对充电成本的不满。
[0127]图12是用于对由送电装置执行的控制进行说明的流程图。
[0128]参照图6、图12，当开始处理时，首先在步骤SI中，判断是否存在来自用户的充电要求。充电要求例如在车辆停止在预定位置之后通过按下显示部242所显示的表示充电要求的按钮而被送电ECU240检测出。此外，在通过受电电平、传感器进行对位的情况下，也可以以对位完成而判断为存在充电要求。
[0129]在步骤SI中检测到充电要求的情况下，处理前进至步骤S2。在步骤S2中，执行临时的送电(弱测试信号的发送)，车辆ECU300检测当前的受电效率，并将与该受电效率相关的信息通过通信部160发送至送电装置200。然后，送电E⑶240取得所发送出的信息。此夕卜，受电效率可以从车辆侧取得，也可以基于来自车辆侧的信息而在送电ECU240中进行运
笪
[0130]此外，在步骤S2中，也可以不执行实际的送电。例如，也可以从车辆发送基于到现在为止的实际受电的充电效率的信息。另外，在非接触供电等情况下，也可以检测车辆停止位置来推定充电效率。
[0131]另外，也可以为，送电ECU240取得执行临时通电时的受电效率、进行非接触充电时的送电部220与受电部110的位置偏尚量、进行非接触充电时有无介于送电部220与受电部110之间的异物、与车辆相关的历时劣化信息中的任一个，并基于所取得的信息算出供电时的受电效率。
[0132]位置偏离量、有无异物能够通过传感器来检测。对于历时劣化信息，可以在车辆侧取得对从新品时起的经过时间进行计时而得到的结果，也可以预先将使用开始日存储在存储器中，从内置时钟取得或者通过通信取得当前年月日，并通过从当前年月日减去使用开始年月日来算出经过时间。
[0133]还可以将这些信息与充电效率的变化的关系预先存储在预先通过实验求出的映射中，在信息取得时参照映射来推定或算出充电效率。
[0134]接着，在步骤S3中，送电ECU240如图10、图11所示那样从与征收的费用对应而预先确定的多个等级R (A)、R (B)、R (C)中决定与关于所取得的受电效率的信息对应的等级。此外，图10、图11所示的多个等级分别与彼此不同的多个受电效率范围对应而确定，与受电效率对应来决定任一等级。在此，等级也可以包括费用、单价、到满充电为止的总额中的任一方。
[0135]在步骤S4中，基于在步骤S3中决定的等级，送电E⑶240使显示部242显示所对应的充电费用的单价。此时，也可以从车辆侧取得蓄电装置190当前的SOC和可蓄电容量，计算到满充电为止的充电费用，并与单价一起显示充电费用预测数。
[0136]在步骤S5中，进行用户是否同意以显示部242显示的充电单价向车辆进行供电。例如，使显示部242进行“可以以显示的单价进行供电吗？ ”这样的显示，或者通过来自扬声器的声音询问“可以以显示的单价进行供电吗？ ”，并使显示部242显示“好”、“中止充电”这样的选择按钮。
[0137]在步骤S5获得同意开始充电的情况下，处理前进至步骤S6而开始充电，当在步骤S7中结束充电时，在步骤S8中执行计费处理(从充值卡划账、对所输入的现金退还零钱等)，在步骤SlO中结束处理。
[0138]另一方面，在步骤S5中用户没有同意开始充电的情况下，例如在按下了中止充电按钮的情况下等，处理前进至步骤S9而不进行充电，然后在步骤SlO结束处理。
[0139]在步骤SlO的处理结束之后，成为等待由下一个用户发出步骤SI的充电要求的状态。
[0140]如以上说明那样，在本实施方式中，通过设定使充电效率具有一定幅度的电力费用(充电成本)，能够减少用户的受电成本或充电成本的偏差。
[0141]此外，在上述例子中，示出了由供电装置侧的控制装置进行受电效率的检测、充电等级的决定、充电费用的显示等处理的例子，但也可以由车辆侧的ECU300进行这些处理的一部分或全部。例如，只要车辆侧的ECU预先从供电装置取得预先确定的充电等级与费用的关系，则也能够在步骤S2的检测到当前的充电效率之后在车辆侧进行步骤S3的充电等级的决定、充电费用的显示的处理。
[0142]另外，也可以从车辆侧进行充电指示、或者从家中通过某种控制器进行充电指示、或者从移动型终端设备进行充电指示。
[0143]另外，如上所述，在本实施方式的电力送受电系统中，通过电磁场使送电部和受电部进行共振，从而从送电部向受电部输送电力。将这样的电力传输中的送电部与受电部的耦合例如称为“磁共振耦合”、“磁场共振耦合”、“电磁场谐振耦合”或“电场谐振耦合”。
[0144]“电磁场谐振耦合”意味着均包括“磁共振耦合”、“磁场共振耦合”、“电场谐振耦合”的耦合。
[0145]在本说明书中说明的送电部和受电部采用了线圈形状的天线，所以送电部和受电部主要通过磁场进行耦合，送电部和受电部进行“磁共振耦合”或“磁场共振耦合”。
[0146]此外,作为送电部和受电部,例如也能够采用曲折线(meander line)等的天线,在该情况下，送电部和受电部主要通过电场进行耦合。此时，送电部和受电部进行“电场谐振
规A”
袖口 O
[0147]另外，在本实施方式中，例示了在送电单元、受电单元中包含电磁感应线圈的情况，但本发明即使在送电单元、受电单元的任一方或双方中不包含电磁感应线圈的情况下(仅使用自谐振线圈的共振型非接触送受电装置)也能够适用。
[0148][变形例]
[0149]图13是用于对第一变形例进行说明的图。参照图13，第一变形例的电力送受电系统1010包括送电装置1200和车辆1100。送电装置1200通过微波向车辆1100进行供电。
[0150]送电装置1200包括充电站1210和微波送电部1220。充电站1210具有与在图6说明的充电站210同样的结构，在此不反复进行说明。
[0151]车辆1100在图6说明的车辆100的结构中取代受电部110而包括微波受电部1110。车辆1100的其他部分的结构与车辆100是同样的，因而不反复进行说明。
[0152]对于如图13所示那样通过微波进行非接触送受电的电力送受电系统1010，也能够应用图10?图12说明的控制。
[0153]图14是用于对第二变形例进行说明的图。参照图14，第二变形例的电力送受电系统2010包括送电装置2200和车辆2100。送电装置2200通过电磁感应向车辆2100进行供电。
[0154]送电装置2200包括充电站2210和电磁感应送电部2220。充电站2210具有与在图6说明的充电站210同样的结构，在此不反复进行说明。
[0155]车辆2100在图6说明的车辆100的结构中取代受电部110而包括电磁感应受电部2110。车辆2100的其他部分的结构与车辆100是同样的，故而不反复进行说明。
[0156]对于如图14所示那样通过电磁感应进行非接触送受电的电力送受电系统1010，也能够应用图10?图12说明的控制。
[0157]图15是用于对第三变形例进行说明的图。参照图15，第三变形例的电力送受电系统3010包括送电装置3200和车辆3100。送电装置3200通过用充电电缆连接来向车辆3100进行供电。
[0158]送电装置3200包括充电站3210、充电电缆3221和充电连接器3220。充电站3210具有与在图6说明的充电站210同样的结构，在此不反复进行说明。
[0159]车辆3100在图6说明的车辆100的结构中取代受电部110而包括连接充电连接器3220的接入口 3110。车辆3100的其他部分的结构与车辆100是同样的，因而不反复进行说明。
[0160]对于如图15所示那样通过插电式充电进行受电的电力送受电系统3010，也能够使用图10?图12说明的控制。由此，在充电效率因历时劣化、温度变动等而多少变动的情况下也能够减少用户的受电成本的偏差。
[0161]此外，在以上的本实施方式中，以充电时为例进行了说明，但本发明即使在接受到的电力用于充电以外的用途的情况下也能够应用。例如，在利用接受到的电力驱动车辆的辅机类等负载的情况下也能够减少受电成本的偏差。
[0162]应该认为，本次公开的实施方式在所有方面都是举例说明而不是限制性的内容。本发明的范围不是通过上述说明来限定，而是通过权利要求的范围来限定，意在包含与权利要求的范围等同的含义以及范围内的所有变更。
[0163]标号的说明
[0164]10、1010、2010、3010 电力送受电系统，100、100A、100B、1100、2100、3100 车辆，91、110、110A、110B受电部，111、340次级自谐振线圈，112,222电容器，113,350次级线圈，130电动发电机，140动力传递装置，150驱动轮，160、230通信部，171电流传感器，172电压传感器，173负载电阻，174继电器，180整流器，190蓄电装置，200、1200、2200、3200送电装置，210、1210、2210、3210充电站，90、220、240送电部，221、330初级自谐振线圈，223、320初级线圈，240送电ECU，242显示部，246费用受领部，250电源部，260匹配器，300车辆ECU，310高频电源，360负载，1110微波受电部，1220微波送电部，2110电磁感应受电部，2220电磁感应送电部，3110接入口，3220充电连接器，3221充电电缆，P⑶功率控制单元。
【权利要求】
1.一种供电装置，从外部对车辆进行供电，所述供电装置具备: 电源部(250)，其用于对所述车辆进行供电；和 控制装置(240 )，其进行所述电源部的控制， 所述控制装置取得与供电对象的车辆的受电效率相关的信息，从多个受电效率范围和与所述多个受电效率范围分别对应设定的多个费用中，决定与所取得的所述信息对应的受电效率范围和费用。
2.根据权利要求1所述的供电装置，其中， 还具备送电部(220)，所述送电部(220)用于从所述电源部接受电力并以非接触方式向所述车辆进行送电。
3.根据权利要求2所述的供电装置，其中， 所述送电部构成为固有频率与所述车辆的受电部(110)的固有频率之差为±10%以内。
4.根据权利要求2所述的供电装置，其中， 所述车辆的受电部与所述送电部的耦合系数为0.1以下。
5.根据权利要求2所述的供电装置，其中， 所述送电部通过在所述车辆的受电部与所述送电部之间形成且以特定的频率振动的磁场、和在所述受电部 与所述送电部之间形成且以特定的频率振动的电场的至少一方来向所述受电部输送电力。
6.根据权利要求1所述的供电装置，其中， 所述控制装置取得执行临时通电时的受电效率、进行非接触充电时的送电部与受电部的位置偏离量、进行非接触充电时有无介于送电部和受电部之间的异物、与所述车辆相关的历时劣化信息的任一方作为所述信息，并基于所取得的信息算出供电时的受电效率。
7.根据权利要求1所述的供电装置，其中， 所述控制装置向所述车辆的操作者报知所述决定的费用。
8.根据权利要求1所述的供电装置，其中， 所述控制装置向所述车辆的操作者报知所述决定的费用，在所述车辆的操作者同意了所述决定的费用的情况下开始对所述车辆的供电，在所述车辆的操作者不同意所述决定的费用的情况下中止对所述车辆的供电。
9.一种供电方法，从供电装置对车辆进行供电，所述供电装置从外部对车辆进行供电，所述供电方法包括: 取得与供电对象的车辆的受电效率相关的信息的步骤；和 从多个受电效率范围和与所述多个受电效率范围分别对应设定的多个费用中，决定与所取得的所述信息对应的受电效率范围和费用的步骤。
10.一种受电装置，从供电装置接受电力，所述受电装置具备: 受电部(110)，其从所述供电装置接受电力；和 控制装置(300)，其进行所述受电部的控制， 所述控制装置取得与供电对象的车辆的受电效率相关的信息，从多个受电效率范围和与所述多个受电效率范围分别对应设定的多个费用中，决定与所取得的所述信息对应的受电效率范围和费用。
11.根据权利要求10所述的受电装置，其中， 所述受电部以非接触方式从所述供电装置接受电力。
12.根据权利要求11所述的受电装置，其中， 所述受电部构成为固有频率与所述供电装置的送电部的固有频率之差为±10%以内。
13.根据权利要求11所述的受电装置，其中， 所述受电部与所述供电装置的送电部的耦合系数为0.1以下。
14.根据权利要求11所述的受电装置，其中， 所述供电装置的送电部通过在所述受电部与所述送电部之间形成且以特定的频率振动的磁场、和在所述受电部与所述送电部之间形成且以特定的频率振动的电场的至少一方来向所述受电部输送电力。
15.根据权利要求10所述的受电装置，其中， 所述控制装置取得执行临时通电时的受电效率、进行非接触充电时的送电部与受电部的位置偏离量、进行非接触充电时有无介于送电部和受电部之间的异物、与所述车辆相关的历时劣化信息的任一方 作为所述信息，并基于所取得的信息算出供电时的受电效率。
16.根据权利要求10所述的受电装置，其中， 所述控制装置向所述车辆的操作者报知所述决定的费用。
17.根据权利要求10所述的受电装置，其中， 所述控制装置向所述车辆的操作者报知所述决定的费用，在所述车辆的操作者同意了所述决定的费用的情况下开始对所述车辆的供电，在所述车辆的操作者不同意所述决定的费用的情况下中止对所述车辆的供电。
18.—种送受电系统,具备: 供电装置，其从外部对车辆进行供电； 受电装置，其搭载于所述车辆，从所述供电装置接受电力的供给；和 控制装置，其进行与从所述供电装置向所述受电装置的送电相关联的控制， 所述控制装置取得与供电对象的车辆的受电效率相关的信息，从多个受电效率范围和与所述多个受电效率范围分别对应设定的多个费用中，决定与所取得的所述信息对应的受电效率范围和费用。
【文档编号】G06Q50/06GK103890804SQ201180074220
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2011年10月18日 优先权日:2011年10月18日
【发明者】三轮晃司, 河合高志, 市川真士 申请人:丰田自动车株式会社