JP2013046492A - 給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給電面を振動させることにより、給電手段と受電手段との間の空間内に侵入した異物を除去すること。
【解決手段】給電装置１００は、車輌１５０に設けられた受電部１５３に対して給電する。筐体１０４ｄは、受電部１５３に給電する際に非接触状態で受電部１５３と対向する給電面１０４ａを有する。第１のコイル１０４ｂは、筐体１０４ｄに収納され、第１の周波数ｆ１の電流の供給を受けることにより給電面１０４ａを介して受電部１５３に給電する。第２のコイル１０４ｃは、第１のコイル１０４ｂと給電面１０４ａとの間に設けられる。給電側制御部１０３は、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２とにより生じる第３の周波数ｆ３で給電面１０４ａが振動するような第２の周波数ｆ２の電流を第２のコイル１０４ｃに供給する制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、車輌に設けられた受電部に対して給電する給電装置に関する。

従来、車輌への電力供給を非接触で行うシステムにおいて、給電手段と受電手段との間の空間内への異物の侵入を防ぐものが知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、給電手段と受電手段との間の空間内に異物が侵入することを防止する絶縁性の隔離材を設ける。隔離材は、駐車スペースに埋設されるか、または車輌内部に収納され、給電時に、可動部を介して、空間内に突出する。

特開２０１０−２２６９４６号公報

しかしながら、特許文献１においては、給電手段と受電手段との間の空間内へ侵入してしまった異物を除去できないという問題がある。

本発明の目的は、給電面を振動させることにより、給電手段と受電手段との間の空間内に侵入した異物を除去することができる給電装置を提供することである。

本発明の給電装置は、車輌に設けられた受電部に対して給電する給電装置であって、前記受電部に給電する際に非接触状態で前記受電部と対向する給電面を有する筐体と、前記筐体に収納され、第１の周波数の電流の供給を受けることにより前記給電面を介して前記受電部に給電する第１のコイルと、前記第１のコイルと前記給電面との間に設けられる第２のコイルと、前記第１の周波数と第２の周波数とにより生じる第３の周波数で前記給電面が振動するような前記第２の周波数の電流を前記第２のコイルに供給する制御を行う制御部と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、給電面を振動させることにより、給電手段と受電手段との間の空間内に侵入した異物を除去することができる。

本発明の実施の形態における充電システムの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態に係る給電装置の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態における第１のコイルに第１の周波数ｆ１の電流の供給を開始するとともに第２のコイルに第２の周波数ｆ２の電流の供給を開始した場合を示す図 本発明の実施の形態における第１のコイルに対する第１の周波数ｆ１の電流の供給を継続するとともに第２のコイルに対する第２の周波数ｆ２の電流の供給を継続している場合を示す図 本発明の実施の形態における第１のコイル及び第２のコイルに第１の周波数ｆ１の電流を供給する場合を示す図 本発明の実施の形態における筐体の固有振動数について説明する図 本発明の実施の形態における給電部の変形例を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態）
＜充電システムの構成＞
図１は、本発明の実施の形態における充電システム１０の構成を示すブロック図である。

充電システム１０は、給電装置１００、車輌１５０、蓄電池１５５及び充電装置１７０を有する。

給電装置１００は、給電部１０４が地表ｇから露出するように地面上に設置もしくは埋設される。給電装置１００は、例えば駐車スペースに設けられ、車輌１５０の駐車中に充電装置１７０に対して給電する。なお、給電装置１００の構成の詳細については後述する。

車輌１５０は、蓄電池１５５及び充電装置１７０を有し、蓄電池１５５を動力源として走行する。車輌１５０は、例えば電気自動車である。

蓄電池１５５は、充電装置１７０により供給される電力を蓄える。

充電装置１７０は、給電装置１００から給電される電力を蓄電池１５５に供給する。なお、充電装置１７０の構成の詳細については後述する。

＜給電装置の構成＞
給電装置１００は、給電側通信部１０１と、異物検出部１０２と、給電側制御部１０３と、給電部１０４とを有する。

給電側通信部１０１は、車輌側通信部１５２からの給電開始信号または給電停止信号を受信する。給電側通信部１０１は、受信した給電開始信号または給電停止信号を給電側制御部１０３に出力する。

異物検出部１０２は、給電側制御部１０３の制御に従って、カメラにより給電部１０４の給電面１０４ａを撮影し、撮影した画像を解析することにより給電面１０４ａに存在する異物を検出する。異物検出部１０２は、異物を検出した際には、検出結果を給電側制御部１０３へ出力する。

給電側制御部１０３は、給電側通信部１０１から入力した給電開始信号に従って、異物検出部１０２に対して異物の検出を開始するように制御する。給電側制御部１０３は、給電側通信部１０１から入力した給電停止信号に従って、異物検出部１０２に対して異物の検出を停止するように制御する。

給電側制御部１０３は、給電側通信部１０１から入力した給電開始信号に従って、給電部１０４に対して給電を開始するように制御する。具体的には、給電側制御部１０３は、第１のコイル１０４ｂに対して第１の周波数ｆ１の電流を供給するように給電部１０４を制御する。

給電側制御部１０３は、給電部１０４における給電中において、異物検出部１０２から異物を検出した検出結果が入力した場合に、第２のコイル１０４ｃに第２の周波数ｆ２の電流を供給するように給電部１０４を制御する。また、給電側制御部１０３は、給電部１０４における給電中において、異物検出部１０２から異物を検出した検出結果が入力しない場合に、第２のコイル１０４ｃに第１の周波数ｆ１の電流を供給するように給電部１０４を制御する。

給電側制御部１０３は、給電側通信部１０１から入力した給電停止信号に従って、給電部１０４に対して給電を停止するように制御する。具体的には、給電側制御部１０３は、第１のコイル１０４ｂに対する第１の周波数ｆ１の信号の供給を停止するとともに、第２のコイル１０４ｃに対する第１の周波数ｆ１または第２の周波数ｆ２の電流の供給を停止するように給電部１０４を制御する。

給電部１０４は、第１のコイル１０４ｂ、第２のコイル１０４ｃ及び筐体１０４ｄを有する。筐体１０４ｄは、直方体状であり、ＡＢＳ樹脂またはポリプロピレン等の磁界により加熱されない材料により形成される。筐体１０４ｄは、受電部１５３に給電する際に非接触状態で受電部１５３と対向する給電面１０４ａを有する。第１のコイル１０４ｂは、筐体１０４ｄに収納されている。第２のコイル１０４ｃは、給電面１０４ａと第１のコイル１０４ｂとの間において、第１のコイル１０４ｂと対向して設けられている。第２のコイル１０４ｃは、給電面１０４ａの表面に貼り付けるか、または筐体１０４ｄに埋め込むことにより、筐体１０４ｄと一体に設けられている。なお、第２のコイル１０４ｃは、上記の方法により筐体１０４ｄに設ける場合に限らず、筐体１０４ｄと一体であれば、任意の方法により筐体１０４ｄに設けることができる。

給電部１０４は、給電側制御部１０３の制御により、第１のコイル１０４ｂに第１の周波数ｆ１の電流を供給し、第１のコイル１０４ｂを用いた電磁誘導により、受電部１５３に給電する。給電部１０４は、給電側制御部１０３の制御により、第２のコイル１０４ｃに第２の周波数ｆ２の電流を供給する。第１のコイル１０４ｂに第１の周波数ｆ１の電流が供給され、かつ第２のコイル１０４ｃに第２の周波数ｆ２の電流が供給された場合には、筐体１０４ｄは、第１の周波数ｆ１と前記第２の周波数ｆ２とにより生じる第３の周波数ｆ３で振動する。これにより、給電面１０４ａも振動する。なお、筐体１０４ｄを振動させる方法の詳細、及び第３の周波数ｆ３については後述する。

給電部１０４は、給電側制御部１０３の制御により、第２のコイル１０４ｃに第１の周波数ｆ１の電流を供給し、第２のコイル１０４ｃを用いた電磁誘導により、受電部１５３に給電する。

＜充電装置の構成＞
充電装置１７０は、車輌側制御部１５１と、車輌側通信部１５２と、受電部１５３と、表示部１５４とを有する。

車輌側制御部１５１は、表示部１５４の表示を制御する。車輌側制御部１５１は、表示部１５４から充電開始指示が入力した場合に、車両側通信部１５２及び受電部１５３に対して、充電に伴う各種処理を開始するように制御する。車輌側制御部１５１は、表示部１５４から充電停止指示が入力した場合に、車輌側通信部１５２及び受電部１５３に対して、充電停止に伴う各種処理を開始するように制御する。

車輌側通信部１５２は、車輌側制御部１５１の制御に従って、充電開始信号または充電停止信号を生成し、生成した充電開始信号または充電停止信号を給電側通信部１０１に送信する。

受電部１５３は、車輌１５０の底面に設けられ、受電コイル１５３ａを有するとともに、蓄電池１５５を充電する際に、給電部１０４の給電面１０４ａと非接触状態で対向する。受電部１５３は、車輌側制御部１５１の制御に従って、給電部１０４から受電コイル１５３ａに給電された電力を蓄電池１５５に供給する。

表示部１５４は、車輌側制御部１５１の制御に従って、充電開始または充電停止のユーザからの指示を受け付けるメニュ画面を表示する。表示部１５４は、メニュ画面において充電開始または充電停止の指示をユーザから受けた際に、ユーザの指示に応じて充電開始指示または充電停止指示を車輌側制御部１５１に出力する。

＜給電装置の動作＞
図２は、給電装置１００の動作を示すフロー図である。

まず、給電が停止している状態において、給電側制御部１０３は、充電要求があるか否かを判定する（ステップＳＴ２０１）。即ち、給電側制御部１０３は、給電側通信部１０１から給電開始信号が入力したか否かを判定する。

充電要求がないと判定した場合（ステップＳＴ２０１：ＮＯ）には、給電装置１００は、処理を終了する。

一方、充電要求があると判定した場合（ステップＳＴ２０１：ＹＥＳ）には、給電側制御部１０３は、第１のコイル１０４ｂに第１の周波数ｆ１の電流を与える（ステップＳＴ２０２）。これにより、給電装置１００は、給電を開始する。

また、異物検出部１０２は、給電面１０４ａに存在する異物を検出したか否かを判定する（ステップＳＴ２０３）。

異物を検出した場合（ステップＳＴ２０３：ＹＥＳ）には、給電側制御部１０３は、第２のコイル１０４ｃに第２の周波数ｆ２の電流を与える（ステップＳＴ２０４）。従って、筐体１０４ｄは、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２とにより生じる第３の周波数ｆ３で振動する。これにより、給電面１０４ａに存在する異物を振動により給電面１０４ａから取り除くことができる。

一方、異物を検出しない場合（ステップＳＴ２０３：ＮＯ）には、給電側制御部１０３は、第２のコイル１０４ｃに対して、第１のコイル１０４ｂに与える電流と同一の第１の周波数ｆ１かつ同一位相の電流を与える（ステップＳＴ２０５）。

次に、給電側制御部１０３は、給電を終了するか否かを判定する（ステップＳＴ２０６）。即ち、給電側制御部１０３は、給電側通信部１０１から給電停止信号が入力したか否かを判定する。

給電を終了しないと判定した場合（ステップＳＴ２０６：ＮＯ）には、給電装置１００は、ステップＳＴ２０３の処理に戻る。

一方、給電を終了すると判定した場合（ステップＳＴ２０６：ＹＥＳ）には、給電側制御部１０３は、第１のコイル１０４ｂに対する第１の周波数ｆ１の電流の供給を停止するとともに、第２のコイル１０４ｃに対する第１の周波数ｆ１の電流または第２の周波数ｆ２の電流の供給を停止する（ステップＳＴ２０７）。これにより、給電装置１００は、給電を停止する。

なお、ステップＳＴ２０５において、給電側制御部１０３は、第２のコイル１０４ｃに対して、第１のコイル１０４ｂに供給する電流と同一の第１の周波数ｆ１かつ同一位相の電流を供給したが、本発明はこれに限らず、第２のコイル１０４ｃに対する電流の供給を停止してもよい。

＜給電部の動作＞
給電部１０４の動作について、図３〜図５を用いて説明する。図３は、第１のコイル１０４ｂに第１の周波数ｆ１の電流の供給を開始するとともに第２のコイル１０４ｃに第２の周波数ｆ２の電流の供給を開始した場合を示す図である。図４は、第１のコイル１０４ｂに対する第１の周波数ｆ１の電流の供給を継続するとともに第２のコイル１０４ｃに対する第２の周波数ｆ２の電流の供給を継続している場合を示す図である。図５は、第１のコイル１０４ｂ及び第２のコイル１０４ｃに第１の周波数ｆ１の電流を供給する場合を示す図である。

図３より、給電中において、異物検出部１０２が給電面１０４ａに存在する異物を検出した場合には、第１のコイル１０４ｂに対して第１の電源３０１から第１の周波数ｆ１の電流が供給されるとともに、第２のコイル１０４ｃに対して第２の電源３０２から第２の周波数ｆ２の電流が供給される。これにより、第１のコイル１０４ｂにより第１の周波数ｆ１による変動磁界が生じ、第２のコイル１０４ｃにより第２の周波数ｆ２による変動磁界が生じる。

そして、図４に示すように、筐体１０４ｄは、第１の周波数ｆ１と第２の周波数ｆ２とにより生じる第３の周波数ｆ３で振動する。

また、給電中において、異物検出部１０２が給電面１０４ａに存在する異物を検出しない場合には、図５に示すように、第１のコイル１０４ｂに対して第１の電源３０１から第１の周波数ｆ１の電流が供給されるとともに、第２のコイル１０４ｃに対して第２の電源３０２から第１の周波数ｆ１の電流が供給される。これにより、第１のコイル１０４ｂ及び第２のコイル１０４ｃにより第１の周波数ｆ１による変動磁界が生じる。この場合には、第１のコイル１０４ｂと第２のコイル１０４ｃとにより受電部１５３に給電する。

＜第３の周波数について＞
図６は、第３の周波数ｆ３を示す図である。

図６より、第１の周波数ｆ１＃６０１と第２の周波数ｆ２＃６０２とにより第３の周波数ｆ３＃６０３、＃６０４が生じる。ここで、第３の周波数ｆ３は、筐体１０４ｄの固有振動数と一致していることが好ましい。ただし、第３の周波数ｆ３は、筐体１０４ｄが振動する周波数であれば、必ずしも筐体１０４ｄの固有振動数と一致していなくてもよい。

第３の周波数ｆ３を筐体１０４ｄの固有振動数と一致させる場合には、ｆ３＝（ｆ１＋ｆ２）／２またはｆ３＝（ｆ１−ｆ２）／２になるように周波数ｆ１、ｆ２を設定する。このように、給電側制御部１０３は、筐体１０４ｄの大きさまたは材質等に応じて、筐体１０４ｄが振動する第３の周波数ｆ３が生じるような第２の周波数ｆ２の電流を第２のコイル１０４ｃに供給する。

＜本実施の形態の効果＞
本実施の形態によれば、給電面を振動させることにより、給電手段と受電手段との間の空間内へ侵入した異物を除去することができる。

また、本実施の形態では、給電中において異物を検出しない場合には、第２のコイルに対して、受電部に給電する際に用いる第１の周波数ｆ１の電流を供給する。これにより、第１のコイルにより第２のコイルが加熱されることを防ぐことができるとともに、第１のコイルに加えて第２のコイルを用いて受電部に給電することができる。

また、本実施の形態によれば、異物を検出した場合のみ第２のコイルに第２の周波数ｆ２の電力を与えるので、電力消費を抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、給電中に検出した異物を除去することができるので、異物が加熱されることを防ぐことができる。

また、本実施の形態では、受電部に対して第１のコイルにより給電を行っている際に、第１のコイルに供給されている電流と同一位相かつ同一周波数の電流を第２のコイルに供給する。これにより、給電に伴って第２のコイルが加熱することを防ぐことができるとともに、第２のコイルが加熱することによる給電効率の低下を防ぐことができる。

＜本実施の形態の変形例＞
本実施の形態において、異物検出部により異物を検出した際に第２のコイルに第２の周波数の電流を与えたが、本発明はこれに限らず、異物検出部を設けずに、異物が存在するか否かに関わらず、所定の時間間隔で第２のコイルに第２の周波数ｆ２の電流を与えるようにしてもよい。

また、本実施の形態において、筐体１０４ｄを直方体状にしたが、本発明はこれに限らず、図７に示す形状にしてもよい。図７は、本実施の形態における給電部の変形例を示す図である。なお、図７において、図３〜図５と同一構成である部分には同一符号を付してその説明を省略する。

図７に示すように、給電部７００の筐体７０４ｄには、給電面１０４ａの端部７０４ｆから裾広がりに形成した傾斜面７０４ｅを設ける。これにより、給電面１０４ａに存在する異物を給電面１０４ａから傾斜面７０４ｅを介して地上に落としやすくすることができる。

また、本実施の形態において、異物検出部１０２としてカメラを用いたが、本発明はこれに限らず、赤外線センサー等のカメラ以外の任意の検出装置を用いて異物を検出することができる。

また、本実施の形態において、給電開始から給電終了までは、第２のコイル１０４ｃに対して、第１の周波数ｆ１の電流の供給と第２の周波数ｆ２の電流の供給の何れか一方のみとしたが、本発明はこれに限らず、給電開始から給電終了までの間に、第２のコイル１０４ｃに対して、第１の周波数ｆ１の電流の供給と第２の周波数ｆ２の電流の供給とを切り替える制御を行ってもよい。

本発明にかかる給電装置は、車輌に設けられた受電部に対して給電するのに好適である。

１０ 充電システム
ｆ１ 第１の周波数
ｆ２ 第２の周波数
ｆ３ 第３の周波数
１００ 給電装置
１０１ 給電側通信部
１０２ 異物検出部
１０３ 給電側制御部
１０４ 給電部
１０４ａ 給電面
１０４ｂ 第１のコイル
１０４ｃ 第２のコイル
１０４ｄ 筐体
１５０ 車輌
１５１ 車輌側制御部
１５２ 車輌側通信部
１５３ 受電部
１５３ａ 受電コイル
１５４ 表示部
１５５ 蓄電池
１７０ 充電装置

Claims (5)

1. 車輌に設けられた受電部に対して給電する給電装置であって、
   前記受電部に給電する際に非接触状態で前記受電部と対向する給電面を有する筐体と、
   前記筐体に収納され、第１の周波数の電流の供給を受けることにより前記給電面を介して前記受電部に給電する第１のコイルと、
   前記第１のコイルと前記給電面との間に設けられる第２のコイルと、
   前記第１の周波数と第２の周波数とにより生じる第３の周波数で前記給電面が振動するような前記第２の周波数の電流を前記第２のコイルに供給する制御を行う制御部と、
   を具備する給電装置。
2. 前記制御部は、前記第３の周波数と前記筐体の固有振動数とを一致させる前記第２の周波数の電流を前記第２のコイルに供給する、
   請求項１記載の給電装置。
3. 前記制御部は、前記第２のコイルに前記第２の周波数の電流を供給する制御に加えて、前記第１のコイルが前記給電面を介して前記受電部に給電する際に、前記第１のコイルに供給される電流と同一位相かつ前記第１の周波数の電流を前記第２のコイルに供給する制御を行う、
   請求項１記載の給電装置。
4. 前記給電面に存在する異物を検出する検出部をさらに具備し、
   前記制御部は、前記検出部により異物を検出した際に、前記第２のコイルに前記第２の周波数の電流を供給する制御を行う、
   請求項１記載の給電装置。
5. 前記筐体は、前記給電面の端部から裾広がりに形成した傾斜面を有する、
   請求項１記載の給電装置。

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