JP2012196015A

JP2012196015A - 非接触型電力伝送装置

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Publication number: JP2012196015A
Application number: JP2011056746A
Authority: JP
Inventors: Masaki Horiuchi; 雅城堀内
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: JP5666355B2

Abstract

【課題】大きな電力を安全でかつ効率よく非接触で伝送する。
【解決手段】交流信号Ｓ１の供給を受けて電磁場を発生させる送信アンテナ１２と、送信アンテナ１２から離間した位置において送信アンテナ１２で発生した電磁場によって誘導電圧Ｖ１を発生させる受信アンテナ２１とを備え、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間に配設されると共に流体の供給・排出によって膨張・収縮変形可能な袋体４と、袋体４に対する流体の供給・排出を実行するポンプ１４とを備え、袋体４は、ポンプ１４から流体が供給されたときに、送信アンテナ１２および受信アンテナ２１間の空隙ＳＰを埋める状態に膨張変形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信アンテナと受信アンテナとを備えて非接触で電力を伝送する非接触型電力伝送装置に関するものである。

この種の非接触型電力伝送装置として、特開２０１０−１３０８００号公報において出願人が開示した非接触型電力伝送システム（以下、「電力伝送装置」ともいう）が知られている。この電力伝送装置は、信号発生部、送信アンテナおよび第１整合部などを有する送電装置と、受信アンテナ、第２整合部および整流部などを有する受電装置とを備えて、電力を非接触で伝送可能に構成されている。この電力伝送装置では、送電装置の第１整合部が、受信アンテナとの間の長さ（距離）に応じて変化する送信アンテナのインピーダンスに信号発生部側のインピーダンスを整合させ（整合状態に移行させ）、受電装置の第２整合部が、送信アンテナとの間の長さに応じて変化する受信アンテナのインピーダンスと整流部側のインピーダンスとを整合させる（整合状態に移行させる）。これにより、この電力伝送装置では、電力の伝送効率の低下を最小限に抑えつつ、良好に電力伝送を行うことができる送信アンテナ（送電装置）と受信アンテナ（受電装置）との間の長さを拡げることが可能となっている。

特開２０１０−１３０８００号公報（第５−９頁、第１図）

ところが、上記の電力伝送装置には、改善すべき以下の課題が存在する。すなわち、この電力伝送装置では、上記のように構成したことで、送信アンテナと受信アンテナとの間の長さを拡げることを可能としているが、両アンテナ間の長さが拡がった分、両アンテナ間に「物」が進入する可能性が高まる。この場合、両アンテナ間に物が進入したときには、その物によって電磁場が遮蔽され、これに起因して電力の伝送効率が低下するおそれがある。また、大きな電力を伝送するために強い電磁場を発生させる状態で両アンテナ間に物が進入したときには、物損事故、火災事故および傷害事故など（以下、単に「物損事故等）が発生する可能性もある。

本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、大きな電力を安全でかつ効率よく非接触で伝送し得る非接触型電力伝送装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の非接触型電力伝送装置は、交流信号の供給を受けて電磁場を発生させる送信アンテナと、前記送信アンテナから離間した位置において前記送信アンテナで発生した前記電磁場によって誘導電圧を発生させる受信アンテナとを備えて非接触で電力を伝送する非接触型電力伝送装置であって、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に配設されると共に流体の供給・排出によって膨張・収縮変形可能な袋体と、前記袋体に対する前記流体の供給・排出を実行するポンプとを備え、前記袋体は、前記ポンプから前記流体が供給されたときに、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナ間の空隙を埋める状態に膨張変形する。

また、請求項２記載の非接触型電力伝送装置は、請求項１記載の非接触型電力伝送装置において、膨張変形した前記袋体によって前記空隙が埋められた状態を検出する検出部を備え、前記ポンプは、前記袋体に前記流体を供給している状態において、前記袋体によって前記空隙が埋められた状態を前記検出部が検出したときに、前記流体の前記袋体への供給を停止する。

また、請求項３記載の非接触型電力伝送装置は、請求項２記載の非接触型電力伝送装置において、前記検出部は、前記袋体内の前記流体の流体圧を検出する圧力センサを備え、当該検出された前記流体圧が予め規定されたしきい値圧以上となったときに、前記袋体によって前記空隙が埋められた状態を検出する。

また、請求項４記載の非接触型電力伝送装置は、請求項１から３のいずれかに記載の非接触型電力伝送装置において、前記袋体が収縮変形している状態での前記空隙内における異物の有無を検出する光学センサを備え、前記ポンプは、前記光学センサによって前記空隙内に前記異物が存在しないと検出されたときに、前記流体の前記袋体への供給を開始する。

また、請求項５記載の非接触型電力伝送装置は、請求項１から４のいずれかに記載の非接触型電力伝送装置において、前記袋体は、膨張変形した状態において前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの各対向面を覆う部位を除く部位全体が前記電磁場を遮蔽可能な材質で形成されている。

また、請求項６記載の非接触型電力伝送装置は、請求項１から５いずれかに記載の非接触型電力伝送装置において、前記受信アンテナは、前記電力の伝送を受ける車両のフロアパネルに配設され、前記送信アンテナは、前記車両が前記電力の伝送を受ける給電位置における路面に配設され、前記袋体は、前記送信アンテナが配設された前記路面上に設置されると共に、前記送信アンテナと前記受信アンテナとが対向する状態で前記給電位置に前記車両が停止しているときに、当該送信アンテナが設置された前記路面および前記フロアパネルの双方と接触する状態に膨張変形する。

また、請求項７記載の非接触型電力伝送装置は、請求項６記載の非接触型電力伝送装置において、前記袋体は、膨張変形したときに前記車両を前記路面から持ち上げるジャッキとして機能する。

請求項１記載の非接触型電力伝送装置によれば、送信アンテナで発生した電磁場によって受信アンテナが誘導電圧を発生させているときに、袋体を膨張変形させて送信アンテナと受信アンテナとの間の空隙を埋めることができるため、電磁場が発生している送信アンテナと受信アンテナとの間への物や人の進入を確実に阻止することができ、この物や人の進入に起因した送電電力の伝送効率の低下を防止することができると共に、物損事故等の発生を確実に防止して安全性を向上させることができる。

また、請求項２記載の非接触型電力伝送装置によれば、袋体にポンプで流体を供給している状態において、袋体によって空隙が埋められた状態を検出部が検出したときに、ポンプによる流体の袋体への供給を停止させることができるため、袋体内の流体の圧力が袋体の許容圧力を超える事態を確実に回避することができ、袋体の破損やポンプの故障などの発生を確実に防止することができる。

また、請求項３記載の非接触型電力伝送装置によれば、検出部は袋体内の流体の流体圧を検出する圧力センサを備え、検出された流体圧が予め規定されたしきい値圧以上となったときに、袋体によって空隙が埋められた状態にあることを検出するため、袋体内の流体圧を検出するという簡易な構成でありながら、袋体によって空隙が埋められた状態を確実に検出できるため、装置コストの上昇を最小限に抑えることができる。

また、請求項４記載の非接触型電力伝送装置によれば、袋体の収縮変形時における送信アンテナと受信アンテナとの間の空隙内に異物が存在していない状態において、流体の袋体への供給を開始することができるため、膨張変形した袋体が空隙内に存在している異物によって損傷したり、逆に、膨張変形した袋体によって異物が損傷するといった不具合の発生を確実に回避することができる。

また、請求項５記載の非接触型電力伝送装置によれば、送信アンテナと受信アンテナとの間の空隙を埋める袋体（袋体における電磁場の遮蔽が可能な材質で形成された部位）により、袋体内に発生する電磁場の袋体の外部への漏洩を低減することができる。

また、請求項６記載の非接触型電力伝送装置によれば、車両に対して、人や物が入り込み難いフロアパネル側から給電することができるため、送信アンテナが設置された路面およびフロアパネルの双方と接触する状態に膨張変形した袋体によって送信アンテナと受信アンテナとの間の空隙を埋めることができることと相まって、送信アンテナと受信アンテナとの間への物や人の進入を一層確実に阻止することができる。

また、請求項７記載の非接触型電力伝送装置によれば、給電状態において、膨張変形した袋体がジャッキとして機能して車両を路面から持ち上げた状態に維持することができるため、給電中に誤って車両を移動させるといったことを防止することができる。

電力伝送装置１の構成を示す構成図である。送電装置２における第１整合部１３の回路図である。受電装置３における第２整合部２２の回路図である。送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の空隙ＳＰを膨張変形させた袋体４で埋めた状態を示す斜視図である。送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の空隙ＳＰ内で袋体４を収縮変形させた状態を示す斜視図である。バッテリ５の搭載された車両４１、およびこの車両４１に対する電力伝送を行う給電ステーション４２に適用した電力伝送装置１の構成図である。図６において、空隙ＳＰを膨張変形させた袋体４で埋めた状態を説明するための説明図である。膨張変形させた袋体４によって空隙ＳＰが埋められた状態を光学センサ（発光装置５１および受光装置５２）で検出する構成を示す車両４１の断面図である（車両４１の後輪側から前輪側を見た断面図）。膨張変形させた袋体４で車両４１を持ち上げる構成を示す構成図である。他の袋体４Ａの構成を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、非接触型電力伝送装置の実施の形態について説明する。

図１に示す非接触型電力伝送装置（以下、単に「電力伝送装置」ともいう）１は、送電装置２、受電装置３および袋体４を備え、送電装置２の後述する送信アンテナ１２および受電装置３の後述する受信アンテナ２１間の空隙ＳＰ（同図中において一点鎖線で示される空間）を袋体４が埋めた状態において、送電装置２から送電された送電電力を受電装置３が非接触で受電すると共に、受電した送電電力を負荷（本例では、一例としてバッテリ）５に対して供給可能に構成されている。

送電装置２は、信号発生部１１、送信アンテナ１２、第１整合部１３、ポンプ１４、圧力センサ１５、操作部１６および処理部１７を備えて構成されている。信号発生部１１は、交流信号Ｓ１を発生して出力する。送信アンテナ１２は、一例としてコイル形状（つるまきバネ形状や平面コイル形状）に形成されている。また、送信アンテナ１２は、受電装置３に配設された後述の受信アンテナ２１と電磁結合する。具体的には、送信アンテナ１２は、受信アンテナ２１と共に一対の共鳴器（一対の自己共振コイル）を構成し、電磁場において共鳴する。なお、本例では、送信アンテナ１２は、図４，５に示すように、一例として平面視円形の形状に形成されているが、この形状に限定されるものではなく、平面視多角形（例えば四角形）や楕円形など、種々の形状とすることができる。

第１整合部１３は、信号発生部１１と送信アンテナ１２との間に配設されて（具体的には、信号発生部１１と送信アンテナ１２とを接続する伝送路に介装されて）、受信アンテナ２１との間の距離に応じて変化する送信アンテナ１２のインピーダンス（入力インピーダンス）に信号発生部１１側のインピーダンスを整合させる。

本例では、一例として、第１整合部１３は、図２に示すように、送信アンテナ１２に対して並列に接続された可変コンデンサ１３ａと、送信アンテナ１２に対して直列（具体的には、送信アンテナ１２および可変コンデンサ１３ａからなる並列回路に対して直列）に接続された可変コンデンサ１３ｂとを備えて構成されている。この構成により、第１整合部１３は、可変コンデンサ１３ａ，１３ｂの各静電容量が調整されることで、送信アンテナ１２（詳しくは、信号発生部１１側から見た送信アンテナ１２の入力インピーダンス）と信号発生部１１（詳しくは、送信アンテナ１２側から見た信号発生部１１側の出力インピーダンス）とを整合させる。

ポンプ１４は、管路１８を介して袋体４に接続されて、袋体４に対する流体（気体または液体）の供給・排出を実行する。また、ポンプ１４は、袋体４への流体の供給動作の開始および停止、並びに袋体４からの流体の排出動作の開始および停止については処理部１７によって制御される。圧力センサ１５は、一例として、管路１８に接続されて、ポンプ１４によって袋体４内に供給されている流体の圧力（流体圧）を測定し、測定した流体圧を示す圧力データＤ１を処理部１７に出力する。また、圧力センサ１５は、後述するように、処理部１７と共に検出部として機能する。

操作部１６は、一例として開始スイッチ（不図示）を備え、この開始スイッチが操作されたときには開始信号Ｓ２を処理部１７に出力する。処理部１７は、一例として、ＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）を備え、信号発生部１１およびポンプ１４に対する制御を実行する。また、処理部１７は、上記したように圧力センサ１５と共に検出部として機能して、圧力センサ１５から出力される圧力データＤ１に基づいて、両アンテナ１２，２１の間の空隙ＳＰが袋体４によって埋められた状態を検出する。メモリには、圧力データＤ１で示される流体の圧力値と比較するためのしきい値圧が予め記憶されている。

受電装置３は、受信アンテナ２１、第２整合部２２および整流部２３を備えて構成されている。受信アンテナ２１は、一例として送信アンテナ１２と同一のコイル形状に形成されて、送信アンテナ１２と同一のインダクタンスを有している。また、受信アンテナ２１は、送電装置２の送信アンテナ１２と電磁結合して（つまり、送信アンテナ１２によって発生させられた電磁場により）、その両端間に誘導電圧Ｖ１を発生させる。

第２整合部２２は、受信アンテナ２１と整流部２３との間に配設されて（具体的には、受信アンテナ２１と整流部２３とを接続する伝送路に介装されて）、受信アンテナ２１のインピーダンス（出力インピーダンス）と整流部２３側のインピーダンスとを整合させる。

本例では、一例として、第２整合部２２は、図３に示すように、受信アンテナ２１に対して並列に接続された可変コンデンサ２２ａと、受信アンテナ２１に対して直列（すなわち、受信アンテナ２１および可変コンデンサ２２ａからなる並列回路に対して直列）に接続された可変コンデンサ２２ｂとを備え、第１整合部１３と同一の回路に構成されている。この構成により、第２整合部２２は、可変コンデンサ２２ａ，２２ｂの各静電容量が調整されることで、受信アンテナ２１（詳しくは、整流部２３側から見た受信アンテナ２１の出力インピーダンス）と整流部２３（詳しくは、受信アンテナ２１側から見た整流部２３の入力インピーダンス）とを整合させる。

整流部２３は、負荷（バッテリ５）に供給する電圧を生成する電圧生成部の一例であって、受信アンテナ２１に生じる誘導電圧Ｖ１を第２整合部２２を介して入力すると共に、この誘導電圧Ｖ１に基づいて、バッテリ５に供給する直流電圧Ｖｏを生成する。具体的には、整流部２３は、整流回路および平滑回路で構成されて、第２整合部２２から出力される誘導電圧（交流電圧）Ｖ１を整流・平滑して直流電圧Ｖｏを生成すると共に、生成した直流電圧Ｖｏをバッテリ５に供給（出力）する。また、整流部２３に代えて、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータで電圧生成部を構成することもできる。また、負荷が交流電圧の供給を受けるものである場合には、直流電圧Ｖｏを生成する上記の構成に代えて、電圧生成部としてＡＣ−ＡＣコンバータを使用することができる。

袋体４は、流体に対する密閉性に優れ、かつ可撓性を有するシート材（例えば、自動車に搭載されているエアバッグと同じシート材）を用いて形成されている。また、袋体４は、送電装置２の送信アンテナ１２と受電装置３の受信アンテナ２１とが、図１，４，５に示すように互いに対向した状態で位置しているとき（すなわち、送信アンテナ１２から受信アンテナ２１への電力の伝送が可能な位置にあるとき）に、両アンテナ１２，２１の間に形成される空隙ＳＰに配設されている。また、袋体４の膨張時の形状は特に限定されないが、両アンテナ１２，２１が対向して位置している状態において、一方のアンテナ側から他方のアンテナを見たときの袋体４の膨張時の外形が、両アンテナ１２，２１全体を含む大きさとなるように形成されている。

本例では、袋体４は、一例として図４に示すように、膨張したときの形状が筒体（この例では、各アンテナ１２，２１の平面形状に合わせて各端面が円形となる円筒体）に形成されている。また、袋体４は、膨張して筒体となったときの一方の端面（同図中の下端面）が送信アンテナ１２側に固定されている。この構成により、この袋体４は、図５に示すように、収縮状態では送信アンテナ１２側に位置しており、この状態から膨張したときには、受信アンテナ２１と対向する他方の端面（同図中の上端面）が受信アンテナ２１に徐々に接近して、最終的には図４に示すように受信アンテナ２１と当接することで、空隙ＳＰ（図４，５において一点鎖線で示される空間）を埋めることが可能となっている。なお、図示はしないが、上記の構成とは逆に、袋体４の他方の端面（同図中の上端面）を受信アンテナ２１側に固定して、一方の端面（同図中の下端面）を送信アンテナ１２に対して接離させる構成とすることもできる。

次に、電力伝送装置１の電力伝送動作について説明する。一例として、図６に示すように、バッテリ５の搭載された車両４１、およびこの車両４１に対する電力伝送を行う給電ステーション４２に電力伝送装置１を適用した例を挙げて説明する。この場合、電力伝送装置１を構成する受電装置３はバッテリ５と共に車両４１に搭載され、受電装置３の受信アンテナ２１は車両４１のフロアパネル（底面）４１ａに配設されている。なお、フロアパネル４１ａにおける受信アンテナ２１が配設された部位は、電磁場が通過可能な素材で形成されている。

一方、送電装置２は、同図に示すように、車両４１に対する給電を行う給電ステーション４２に設置されている。具体的には、送電装置２の構成要素のうち、送信アンテナ１２については、給電ステーション４２の路面４３に埋設されている。また、送電装置２の送信アンテナ１２を除く他の構成要素については、給電ステーション４２の路面４３上に設置された制御盤４４内に配設されている。袋体４は、下端面が送信アンテナ１２の埋設位置における路面４３上に固定した状態で配設されている。また、送信アンテナ１２は、制御盤４４内の第１整合部１３（図６では図示せず）と不図示の伝送路を介して接続され、袋体４は、制御盤４４内のポンプ１４（図６では図示せず）と不図示の管路１８を介して接続されている。

また、送電装置２の第１整合部１３および受電装置３の第２整合部２２については、車両４１が給電ステーション４２の給電位置（図６に示すように、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１とが互いに対向する位置）に駐車された状態において、信号発生部１１と送信アンテナ１２とが整合状態となり、受信アンテナ２１と整流部２３とが整合状態となるように、予め調整されているものとする。

まず、図６に示すように、車両４１が収縮状態の袋体４を跨ぐようにして給電ステーション４２の給電位置に駐車されている状態において、制御盤４４に配設された操作部１６の開始スイッチに対する操作が行われると、送電装置２では、操作部１６が、開始信号Ｓ２を処理部１７に出力し、処理部１７は、この開始信号Ｓ２を入力して車両４１への充電処理を開始する。

この充電処理では、処理部１７は、最初に、管路１８を介して袋体４内に流体を供給させる制御をポンプ１４に対して実行する。これにより、袋体４は、内部に流体が供給されることで膨張を開始し、これに伴い上端面が車両４１のフロアパネル４１ａに向けて上昇する。また、処理部１７は、圧力センサ１５から出力される圧力データＤ１に基づいて、袋体４内の流体の圧力についての測定を開始する。

袋体４の膨張に伴い、フロアパネル４１ａに向けて上昇している袋体４の上端面は、最終的には車両４１のフロアパネル４１ａと当接する。袋体４では、上端面とフロアパネル４１ａとの当接後、さらに内部に流体が供給され続けることで、内部における流体の圧力が上昇する。処理部１７は、このようにして上昇する袋体４内の流体の圧力値を圧力センサ１５から出力される圧力データＤ１に基づいて検出すると共に、メモリから読み出したしきい値圧と比較する。処理部１７は、この比較の結果、袋体４内の流体の圧力値がしきい値圧以上となったときに、袋体４の上端面が車両４１のフロアパネル４１ａと完全に当接したと判別し、袋体４内への流体の供給を停止させる制御をポンプ１４に対して実行する。これにより、送電装置２の送信アンテナ１２と受電装置３の受信アンテナ２１との間の空隙（本例では、送信アンテナ１２が埋設されている路面４３と、受信アンテナ２１が配設されている車両４１のフロアパネル４１ａとの間の空隙ＳＰ（図６において一点鎖線で示されている領域））が、図７に示すように、袋体４によって埋められた状態となる。

次いで、処理部１７は、送電装置２の信号発生部１１に対して、交流信号Ｓ１を規定の送信電力で出力させる。これにより、送電装置２が、受電装置３に対して伝送を開始し、車両４１に搭載された受電装置３は、この送電電力の受電を開始すると共に、この送電電力を直流電圧Ｖｏに変換してバッテリ５に供給する。これにより、バッテリ５に対する充電が行われる。

この送電装置２から受電装置３への電力の伝送中（バッテリ５に対する充電中）において、電磁場が発生している送電装置２の送信アンテナ１２と受電装置３の受信アンテナ２１との間の空隙ＳＰが袋体４によって埋められているため、この袋体４により、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間への物や人の進入が確実に阻止されている。このため、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間への物や人の進入によって電磁場が遮蔽されることに起因した、送電電力の伝送効率の低下や、また送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間への物や人の進入による物損事故、火災事故および傷害事故など（以下、「物損事故等）の発生が確実に回避されている。

電力伝送装置１による電力伝送動作を停止させるとき（車両４１のバッテリ５への充電を停止させるとき）には、操作部１６の開始スイッチを再度操作する。電力伝送装置１では、この操作に対して、操作部１６が処理部１７に対して開始信号Ｓ２を出力する。処理部１７は、電力伝送動作中（信号発生部１１に対して交流信号Ｓ１を出力させている状態のとき）に、この開始信号Ｓ２を入力したときには、停止指示が入力されたと判別して、送電装置２の信号発生部１１に対して、交流信号Ｓ１の出力を停止させる。これにより、送電装置２から受電装置３への送電電力の伝送が停止する。

次いで、処理部１７は、袋体４内の流体を管路１８を介して排出させる制御をポンプ１４に対して実行する。これにより、膨張した状態の袋体４が徐々に収縮を開始し、これに伴い、車両４１のフロアパネル４１ａに当接していた上端面が徐々に下降する（フロアパネル４１ａから離反する）。処理部１７は、袋体４の上端面が十分に下降した状態（収縮状態）となったときに（一例として、ポンプ１４に対する流体の排出制御を予め規定された時間実行した後に）、ポンプ１４に対するこの排出制御を停止させる。これにより、車両４１の給電ステーション４２からの移動が可能となり、車両４１に対する給電が完了する。

このように、この電力伝送装置１では、流体の供給・排出によって膨張・収縮変形可能な袋体４が送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の空隙ＳＰに配設されて、この袋体４が、ポンプ１４から流体が供給されたときに、この空隙ＳＰを埋める状態に膨張変形する。

したがって、この電力伝送装置１によれば、送電装置２から受電装置３に対する電力伝送の際に（送信アンテナ１２で発生した電磁場によって受信アンテナ２１が誘導電圧Ｖ１を発生させているときに）、この袋体４を膨張させて空隙ＳＰを埋めることができるため、電磁場が発生している送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間への物や人の進入を確実に阻止することができ、この物や人の進入に起因した送電電力の伝送効率の低下を防止することができると共に、物損事故等の発生を確実に防止して安全性を向上させることができる。

また、この電力伝送装置１によれば、圧力センサ１５および処理部１７が検出部として機能して、袋体４にポンプ１４で流体を供給している状態において、袋体４によって空隙ＳＰが埋められた状態を検出したときに、ポンプ１４による流体の袋体４への供給を停止させることができるため、袋体４内の流体の圧力が袋体４の許容圧力を超える事態を確実に回避することができ、袋体４の破損やポンプ１４の故障などの発生を確実に防止することができる。また、この構成によれば、後述する他の構成を採用して検出部とする構成と比較して、袋体４内の流体圧を検出するという簡易な構成でありながら、袋体４によって空隙ＳＰが埋められた状態を確実に検出できるため、装置コストの上昇を最小限に抑えることができる。

なお、袋体４によって送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の空隙ＳＰが埋められた状態を検出する構成としては、上記した圧力センサ１５を用いる構成以外に種々の構成を採用することができる。例えば、車両４１のフロアパネル４１ａにおける袋体４が当接する部位に接触センサを配置して、袋体４とフロアパネル４１ａとの当接状態をこの接触センサが検出したときに、車両４１側から給電ステーション４２側の処理部１７にその旨を伝送する構成を採用することができる。

また、図８に示すように、給電ステーション４２に駐車される車両４１の一方の側面側（例えば運転席側ドア）に対向する位置に発光装置５１を配設すると共に、他方の側面側（助手席側ドア）に対向する位置に発光装置５１からの光Ｌを受光する受光装置５２を配置し、かつ光Ｌの光路の路面４３からの高さを車両４１のフロアパネル４１ａの高さよりも若干低く規定する構成（光学センサを使用する構成）を採用することもできる。この構成では、膨張変形した袋体４の上部が、発光装置５１から受光装置５２への光Ｌを遮断するため、受光装置５２からの出力信号Ｓ３を処理部１７に出力することにより、処理部１７が、この出力信号Ｓ３のレベル変化（光Ｌの受光時のレベルと非受光時のレベルとの差）に基づいて、袋体４によって空隙ＳＰが埋められた状態となったことを検出することができる。

また、送電装置２と受電装置３との間で送電電力の伝送が行われていない状態においても、袋体４の収縮変形時における送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の空隙ＳＰ内に異物が進入している状態（異物が存在している状態）は、膨張変形した袋体４がこの異物によって損傷したり、逆に、膨張変形した袋体４によって異物が損傷するといった不具合の発生要因になるため、好ましくない。このため、袋体４が収縮状態のときに空隙ＳＰ内に異物が進入しているか否かを検出して、異物の進入が検出されないときに、袋体４を膨張変形させる構成を採用するのが好ましい。この空隙ＳＰ内への異物の進入の有無を検出する検出部の構成としては、例えば、上記した図８に示す構成（発光装置５１および受光装置５２を備えた構成）を採用することができる。

この構成では、袋体４が収縮状態のときに空隙ＳＰ内に異物が進入しているときには、発光装置５１からの光Ｌが異物によって遮光され、一方、異物が進入していないときには、光Ｌが受光装置５２に入光する。このため、受光装置５２からの出力信号Ｓ３を処理部１７に出力することにより、処理部１７がこの出力信号Ｓ３のレベル変化（光Ｌの受光時のレベルと非受光時のレベルとの差）に基づいて、空隙ＳＰ内に異物が進入しているか否かを検出することができ、空隙ＳＰ内への異物の進入がないときに、ポンプ１４に対する制御を実行して、袋体４を膨張変形させることができる。なお、この発光装置５１および受光装置５２を備えた構成に代えて、車両４１のフロアパネル４１ａと収縮状態の袋体４との間の空隙ＳＰを撮像するカメラを検出部として使用する構成を採用してもよいのは勿論である。

また、この電力伝送装置１では、受信アンテナ２１は、送電電力の伝送を受ける車両４１のフロアパネル４１ａに配設され、送信アンテナ１２は、車両４１が送電電力の伝送を受ける給電位置における路面４３に配設され、袋体４は、送信アンテナ１２が配設された路面４３上に設置されると共に、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１とが対向する状態で給電位置に車両４１が停止しているときに、送信アンテナ１２が設置された路面４３およびフロアパネル４１ａの双方と接触する状態に膨張変形する。

したがって、この電力伝送装置１によれば、車両４１に対して、人や物が入り込み難いフロアパネル４１ａ側から給電することができるため、送信アンテナ１２が設置された路面４３およびフロアパネル４１ａの双方と接触する状態に膨張変形した袋体４によって送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の空隙ＳＰを埋めることができることと相まって、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間への物や人の進入を一層確実に阻止することができる（安全性を向上させることができる）。なお、受信アンテナ２１を車両４１の側面側、前面側、後面側および上面側のいずれかの位置に配設すると共に、この車両４１における受信アンテナ２１の配設位置に対向する位置に送信アンテナ１２を配設する構成を採用することもできる。

また、送信アンテナ１２が設置された路面４３およびフロアパネル４１ａの双方と接触する状態に袋体４を膨張変形させる構成においては、袋体４の素材の強度を高めると共に、膨張変形時の上下方向の変形量を増加させることで、図９に示すように、袋体４をいわゆるジャッキ（エアジャッキ装置）としても機能させることもできる。この構成によれば、給電状態において、膨張変形した袋体４がジャッキとして機能して車両４１を路面４３から持ち上げた状態に維持することができるため、給電中に誤って車両４１を移動させるといったことを防止することができる。

また、上記したように、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の空隙ＳＰを膨張変形した袋体４で埋める構成においては、袋体４を中心とする空間に電磁場が形成される。したがって、この電磁場の電力伝送装置１の外部への漏洩を低減するのが好ましい。例えば、図１０に示す袋体４Ａのように、膨張変形時の形状が筒体となり、一方の端面が送信アンテナ１２と対向し、他方の端面が受信アンテナ２１と対向して、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１との間の空隙ＳＰを埋める構成の袋体では、送信アンテナ１２と対向する一方の端面（送信アンテナ１２における受信アンテナ２１との対向面を覆う部位）および受信アンテナ２１と対向する他方の端面（受信アンテナ２１における送信アンテナ１２との対向面を覆う部位）を除く部位全体（この袋体４Ａでは、格子縞を付した側面全体）を電磁場の遮蔽が可能な材質で形成するのが好ましい。この構成により、袋体４内に発生する電磁場の袋体４の側方から外部への漏洩を低減することができる。

なお、バッテリ５の搭載された車両４１、およびこの車両４１に対する電力伝送を行う給電ステーション４２に電力伝送装置１を適用した例について上記したが、これに限定されず、この電力伝送装置１については、互いに離間して配置された送電装置２と受電装置３との間で電力の伝送を行う様々な用途に適用することができる。また、膨張変形時の袋体４の形状を筒体とした例について上記したが、膨張変形時の袋体４の形状は筒体に限定されず、例えば球形など種々の形状とすることができる。

１電力伝送装置
４袋体
１２送信アンテナ
１４ポンプ
１５圧力センサ
１７処理部
２１受信アンテナ
４１車両
４１ａフロアパネル
５１発光装置
５２受光装置
Ｓ１交流信号
ＳＰ空隙
Ｖ１誘導電圧

Claims

交流信号の供給を受けて電磁場を発生させる送信アンテナと、前記送信アンテナから離間した位置において前記送信アンテナで発生した前記電磁場によって誘導電圧を発生させる受信アンテナとを備えて非接触で電力を伝送する非接触型電力伝送装置であって、
前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間に配設されると共に流体の供給・排出によって膨張・収縮変形可能な袋体と、
前記袋体に対する前記流体の供給・排出を実行するポンプとを備え、
前記袋体は、前記ポンプから前記流体が供給されたときに、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナ間の空隙を埋める状態に膨張変形する非接触型電力伝送装置。
膨張変形した前記袋体によって前記空隙が埋められた状態を検出する検出部を備え、
前記ポンプは、前記袋体に前記流体を供給している状態において、前記袋体によって前記空隙が埋められた状態を前記検出部が検出したときに、前記流体の前記袋体への供給を停止する請求項１記載の非接触型電力伝送装置。
前記検出部は、前記袋体内の前記流体の流体圧を検出する圧力センサを備え、当該検出された前記流体圧が予め規定されたしきい値圧以上となったときに、前記袋体によって前記空隙が埋められた状態を検出する請求項２記載の非接触型電力伝送装置。
前記袋体が収縮変形している状態での前記空隙内における異物の有無を検出する光学センサを備え、
前記ポンプは、前記光学センサによって前記空隙内に前記異物が存在しないと検出されたときに、前記流体の前記袋体への供給を開始する請求項１から３のいずれかに記載の非接触型電力伝送装置。
前記袋体は、膨張変形した状態において前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの各対向面を覆う部位を除く部位全体が前記電磁場を遮蔽可能な材質で形成されている請求項１から４のいずれかに記載の非接触型電力伝送装置。
前記受信アンテナは、前記電力の伝送を受ける車両のフロアパネルに配設され、
前記送信アンテナは、前記車両が前記電力の伝送を受ける給電位置における路面に配設され、
前記袋体は、前記送信アンテナが配設された前記路面上に設置されると共に、前記送信アンテナと前記受信アンテナとが対向する状態で前記給電位置に前記車両が停止しているときに、当該送信アンテナが設置された前記路面および前記フロアパネルの双方と接触する状態に膨張変形する請求項１から５のいずれかに記載の非接触型電力伝送装置。
前記袋体は、膨張変形したときに前記車両を前記路面から持ち上げるジャッキとして機能する請求項６記載の非接触型電力伝送装置。