JP2014112063A - 非接触給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触給電装置において、コイルを収容する筐体の表面に存在する異物の大きさを適切に検出する。
【解決手段】非接触給電システムは、送電コイル１２を内部に収容して所定の目的箇所に設置される筐体１２０と、この筐体１２０の表面に存在する異物を検出する検出ユニットとを有している。ここで、検出ユニットは、異物に対する検知方向Ｓｄがそれぞれ交差するように配置されて、筐体１２０の上面１２１を二次元的に探査する一対のセンサ部１６０，１７０と、一対のセンサ部１６０，１７０からの信号に基づいて異物を検出する異物検出部と、を有している。そして、異物検出部は、筐体１２０の上面１２１に存在する異物について、その大きさを検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、非接触給電装置に関する。

従来より、一対のコイルの磁気的結合によって非接触で電力の供給を行う非接触給電装置が知られており、電気自動車といった電動車両への適用が進められている。例えば、給電スタンドなどの駐車スペースには交流電源に接続する一方のコイルが設置され、電動車両には、バッテリに接続する他方のコイルが設置されている。そして、駐車スペース側のコイルを一次コイル、電動車両側のコイルを二次コイルとして利用することにより、駐車スペース側の交流電源から車両側のバッテリへと、一方のコイル及び他方のコイルを経由して電力を非接触で供給することができる（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−５２３８号公報

ところで、このような非接触給電装置で使用される場合、コイルは筐体に収容した状態で目的箇所に配置されるが、屋外で使用されるものであるため、意図せずに、筐体の表面に鉄等の異物が存在してしまうことがある。このような状態で、電力の供給を行うと、コイルに発生する磁束によって当該異物が加熱されてしまうという事態が起こりえる。この場合、磁束に起因する異物の発熱は、その大きさに依存することとなる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触給電装置において、コイルを収容する筐体の表面に存在する異物の大きさを適切に検出することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、磁気的結合によって第１のコイルと第２のコイルとの間で非接触で電力の供給を行う非接触給電装置を提供する。この非接触給電装置は、異物に対する検知方向がそれぞれ交差するように配置されて、コイルを収容する筐体の表面を二次元的に探査する一対のセンサ部と、一対のセンサ部からの信号に基づいて異物を検出する異物検出部とを有する。そして、異物検出部は、筐体の表面に存在する異物について、その大きさを検出する。

本発明によれば、一対のセンサ部をそれぞれの検知方向が交差するように配置したことで、筐体の表面を二次元的に探査することができる。そのため、一対のセンサ部のそれぞれの検出情報を参照することで、筐体の表面における異物を二次元的に捉えることができるので、その大きさを適切に検出することができる。

非接触給電システムの構成を模式的に示すブロック図 駐車スペースに設置された送電コイル及び異物センサの状態を模式的に示す上面図 異物検出処理の詳細を示すフローチャートである。 電力制限量と、異物の大きさ及び位置との関係を示す説明図 コイル中心から半径方向外側に向かった距離と磁束密度との関係を示す説明図 第２の実施形態に係る異物センサの構成を模式的に示す説明図 第３の実施形態に係る異物センサの構成を模式的に示す説明図

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る非接触給電システムの構成を模式的に示すブロック図である。非接触給電システムは、地上側ユニットである給電装置１００と、車両側ユニットを含む車両２００とを備え、給電装置１００から非接触で電力を供給し、車両２００に設けられるバッテリ２８を充電するシステムである。

給電装置１００は、車両２００の駐車スペースを備える充電スタンドなどに設置されており、車両２００に対して電力を供給する。この給電装置１００は、電力制御部１１と、送電コイル１２と、無線通信部１４と、制御部１５とを主体に構成されている。

電力制御部１１は、交流電源３００から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に送電するための回路である。この電力制御部１１は、整流部１１１と、ＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路１１２と、インバータ１１３と、センサ１１４とを備えている。

整流部１１１は、交流電源３００に電気的に接続され、交流電源からの出力交流電力を整流する。ＰＦＣ回路１１２は、整流部１１１からの出力波形を整形することで力率を改善するための回路であり、整流部１１１とインバータ１１３との間に接続されている。インバータ１１３は、平滑コンデンサやＩＧＢＴ等のスイッチング素子、ＰＷＭ制御回路等を含む電力変換装置であり、制御部１５からの制御信号に基づいて、直流電力を高周波の交流電力に変換し、送電コイル１２に供給する。センサ１１４は、ＰＦＣ回路１１２とインバータ１１３との間に接続され、電流や電圧を検出する。

送電コイル１２は、車両２００側の受電コイル２２に対して非接触で電力を供給するためのコイルであり、金属等の導電体からなる導線を巻回して構成されている。この送電コイル１２は、車両２００を駐車する駐車スペースといった目的箇所に設けられており、車両２００が駐車スペースの規定位置に駐車した場合、車両２００側の受電コイル２２の下方に対峙する。

無線通信部１４は、車両２００側に設けられた無線通信部２４と、双方向に通信を行う。無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信周波数には、インテリジェンスキーなどの車両周辺機器で使用される周波数より高い周波数が設定されているため、無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信を行っても、車両周辺機器は、当該通信による干渉を受けにくい。無線通信部１４及び無線通信部２４との間の通信には、例えば各種の無線ＬＡＮ方式が用いられ、遠距離に適した通信方式が用いられている。

制御部１５は、給電装置１００を総括的に制御する機能を担っている。例えば、制御部１５は、電力制御部１１、送電コイル１２及び無線通信部１４を制御する。制御部１５は、無線通信部１４と無線通信部２４との間の通信により、電力供給を開始する旨の制御信号を車両２００側に送信したり、車両２００側からの電力を受給したい旨の制御信号を受信したりする。制御部１５は、センサ１１４の検出電流に基づいて、インバータ１１３のスイッチング制御を行い、送電コイル１２から供給される電力を制御する。この制御部１５としては、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを主体に構成されたマイクロコンピュータを用いることができる。

また、本実施形態との関係において、制御部１５は、これを機能的に捉えた場合、異物検出部１５０を備えている。異物検出部１５０は、後述する異物センサ１６からの検出信号に基づいて、送電コイル１２と受電コイル２２との間に存在する異物の検出を行う。なお、異物センサ１６の詳細については後述する。

車両２００は、受電コイル２２と、無線通信部２４と、充電制御部２５と、整流部２６と、リレー部２７と、バッテリ２８と、インバータ２９と、モータ３０と、通知部３２とを備えている。

受電コイル２２は、給電装置１００側の送電コイル１２から非接触で電力を受けるためのコイルであり、金属等の導電体からなる導線を巻回して構成されている。この受電コイル２２は、例えば、車両２００の底面（シャシ）等で後方の車輪の間といった目的箇所に設けられており、車両２００が駐車スペースの規定位置に駐車されると、給電装置１００側の送電コイル１２の上方に対峙する。

無線通信部２４は、給電装置１００側に設けられた無線通信部１４と、双方向に通信を行う。

整流部２６は、受電コイル２２に接続され、受電コイル２２で受電された交流電力を直流に整流する整流回路により構成されている。

リレー部２７は、充電制御部２５の制御によりオン及びオフが切り変わるリレースイッチを備えている。リレー部２７は、当該リレースイッチをオフにすることで、バッテリ２８を含む強電系と、充電の回路部となる受電コイル２２及び整流部２６の弱電系とを切り離すことできる。

バッテリ２８は、車両２００の電力源であり、例えば複数の二次電池を電気的に接続して構成されている。

インバータ２９は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子、ＰＷＭ制御回路等を含む電力変換装置であり、制御信号に基づいて、バッテリ２８から出力される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力をモータ３０に供給する。モータ３０は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両２００を駆動させるための駆動源である。

通知部３２は、警告ランプ、ナビゲーションシステムのディスプレイ又はスピーカ等により構成され、車室内のインストルメントパネル等に配置されている。この通知部３２は、充電制御部２５による制御に基づいて、ユーザに対して光、画像又は音等を出力する。

充電制御部２５は、バッテリ２８の充電を制御する機能を担っている。例えば、充電制御部２５は、無線通信部２４及び通知部３２を制御する。充電制御部２５は、無線通信部２４及び無線通信部１４の通信により、電力供給を開始する旨の制御信号を給電装置１００側から受信したり、電力を受給したい旨の制御信号を車両２００側に送信したりする。

また、図示を省略しているが、充電制御部２５は、車両２００全体を制御するコントローラとＣＡＮ通信網で接続されている。当該コントローラは、インバータ２９のスイッチング制御や、バッテリ２８の充電状態（ＳＯＣ）を管理している。充電制御部２５は、コントローラから得られるバッテリ２８のＳＯＣに基づいて満充電を判断した場合に、充電を終了する旨の制御信号を給電装置１００側に送信する。

本実施形態に係る非接触給電システムでは、送電コイル１２と受電コイル２２との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電を行う。言い換えると、送電コイル１２に電圧が加わると、送電コイル１２と受電コイル２２との間に磁気的な結合が生じ、送電コイル１２から受電コイル２２へ電力が供給される。

このような非接触給電システムにおいて、給電装置１００側の送電コイル１２又は車両２００側の受電コイル２２は、目的箇所へ設置される際には、コイルの保護や保安上の観点から、筐体の内部に収容されている。

図２は、駐車スペースに設置された送電コイル１２及び異物センサ１６の状態を模式的に示す上面図である。給電装置１００側の送電コイル１２は、筐体１２０の内部に収容された状態で駐車スペースに固定的に配置されている。送電コイル１２は、筐体１２０の表面、具体的にはその上面１２１（ｘｙ平面）と平行する面内において渦巻き状に巻回された構造を有しており、給電時には、筐体１２０の上面１２１に相手方のコイルである受電コイル２２が向き合うことになる。そのことから、駐車スペースに設置される筐体１２０の周囲には、当該筐体１２０の上面１２１に存在する異物を検出する異物センサ１６が配置されている。

異物センサ１６は、一対のセンサ部１６０，１７０と、一対のセンサ部１６０，１７０にそれぞれ対応する駆動機構１６１，１７１とで構成されている。

センサ部１６０，１７０は、一定の検知方向Ｓｄに存在する異物を検出するセンサである。センサ部１６０，１７０としては、例えば、検知方向Ｓｄに超音波やレーザ（赤外線など）を出射し、異物による反射波又は反射光を受信することにより検知方向Ｓｄに存在する異物（Ｏｂ）までの距離を検出する測距センサ等を用いることができる。

一方のセンサ部（以下「第１のセンサ部」という）１６０は、検知方向Ｓｄがｙ軸方向と一致するように配置されている。この第１のセンサ部１６０は、ｘ軸方向に延在するガイドレール１６２に配置されており、このガイドレール１６２に沿ってスライド移動することができる。駆動機構１６１は、電動モータやボールネジなどで構成されており、第１のセンサ部１６０をガイドレール１６２上で移動させる。

この第１のセンサ部１６０は、検知方向Ｓｄに超音波又はレーザを出射しながら、駆動機構１６１の動作に応じて可動範囲Ｗｓ（送電コイル１２の大きさに準じて設定される範囲）を一方から他方にかけて移動する。これにより、第１のセンサ部１６０は、ｘ軸方向に沿って筐体１２０の表面１２１上を走査して、ｘ軸方向に沿って異物を探査することができる。なお、第１のセンサ部１６０は、筐体１２０の上面１２１に存在する厚みの小さい異物を検出することができるように、超音波やレーザが筐体１２０の上面１２１に近接するように、その高さ位置が設定されている。

また、他方のセンサ部（以下「第２のセンサ部」という）１７０は、検知方向Ｓｄがｘ軸方向と一致するように配置されている。この第２のセンサ部１７０は、ｙ軸方向に延在するガイドレール１７２に配置されており、このガイドレール１７２上をスライド移動することができる。駆動機構１７１は、電動モータやボールネジなどで構成されており、この駆動機構１７１の駆動量に応じて、第２のセンサ部１７０をガイドレール１７２に沿って所定量だけ移動させることができる。

この第２のセンサ部１７０は、検知方向Ｓｄに超音波又はレーザを出射しながら、駆動機構１７１の動作に応じて可動範囲Ｗｓを一方から他方にかけて移動する。これより、第２のセンサ部１７０は、ｙ軸方向に沿って筐体１２０の表面１２１上を走査して、ｙ軸方
向に沿って異物を探査することができる。なお、第２のセンサ部１７０は、筐体１２０の上面１２１に存在する厚みの小さい異物を検出することができるように、超音波やレーザが筐体１２０の上面１２１に近接するように、その高さ位置が設定されている。

このように、異物センサ１６において、一対のセンサ部１６０，１７０は、それぞれの検知方向Ｓｄが交差するように配置されている。したがって、駆動機構１６１，１７１を動作させて個々のセンサ部１６０，１７０をそれぞれ移動させることで、筐体１２０の上面１２１を二次元的に探査することができる。

以下、異物センサ１６を利用した制御部１５による異物検出処理について説明する。ここで、図３は、異物検出処理の詳細を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、車両２００のバッテリ２８の充電に伴う給電装置１００から車両２００への給電時にその給電動作に先駆けて、あるいは定期的に呼び出され、制御部１５の異物検出部１５０によって実行される。

まず、ステップ１（Ｓ１）において、異物検出部１５０は、第１のセンサ部１６０で異物の検出を行う。具体的には、異物検出部１５０は、第１のセンサ部１６０及び駆動機構１６１を制御して、検知方向Ｓｄに超音波又はレーザを出射しながら、第１のセンサ部１６０を可動範囲Ｗｓの一方から他方にかけて移動させる。これにより、第１のセンサ部１６０がｘ軸方向に沿って超音波又はレーザを走査することで、筐体１２０の上面１２１に存在する異物を探査する。この探査において異物が存在する場合、異物検出部１５０は、第１のセンサ部１６０からの検出信号に基づいて、ｙ軸方向における異物までの距離と、ｘ軸方向における異物の投影面積（大きさ）とを検出することができる。

ステップ２（Ｓ２）において、異物検出部１５０は、異物が存在したか否かを判断する。異物がある場合には、ステップ２において肯定判定されるので、ステップ３（Ｓ３）に進む。一方、異物がない場合には、ステップ２において否定判定されるので、本ルーチンを終了する。

ステップ３（Ｓ３）において、異物検出部１５０は、第２のセンサ部１７０で異物の検出を行う。具体的には、異物検出部１５０は、第２のセンサ部１７０及び駆動機構１７１を制御して、検知方向Ｓｄに超音波又はレーザを出射しながら、センサ部１７０を可動範囲Ｗｓの一方から他方にかけて移動させる。これにより、第２のセンサ部１６０がｙ軸方向に沿って超音波又はレーザを走査することで、筐体１２０の上面１２１に存在する異物を探査する。この探査において異物が存在する場合、異物検出部１５０は、センサ部１７０からの検出信号に基づいて、ｘ軸方向における異物までの距離と、ｙ軸方向における異物の投影面積（大きさ）とを検出することができる。

ステップ４（Ｓ４）において、異物検出部１５０は、検出された異物の大きさを確定する。異物検出部１５０は、第１のセンサ部１６０により得られるｘ軸方向の異物の投影面積（大きさ）と、第２のセンサ部１７０により得られるｙ軸方向の異物の投影面積（大きさ）とによって、異物の大きさを二次元的に認識することできる。

ステップ５（Ｓ５）において、異物検出部１５０は、検出された異物の位置を確定する。異物検出部１５０は、第１のセンサ部１６０により得られるｙ軸方向における異物までの距離と、第２のセンサ部１７０により得られるｘ軸方向における異物までの距離とによって、異物の位置を二次元的に認識することできる。

ステップ６（Ｓ６）において、異物検出部１５０は、異物の大きさ及び異物の位置に基づいて、電力制限量を設定する。この電力制限量は、給電装置１００から車両２００への
給電時、規定の給電電力に対して出力を制限する割合（制限率）を示すものであり、図４に示すようなマップ等を通じて、異物の大きさ及びその位置から一義的に特定することができる。ここで、図４は、ｘ軸上の任意に点におけるｙ軸方向上の位置と、異物の大きさ（図中の矢印方向）とに応じた電力制限量を規定するマップであり、異物検出部１５０は、このようなマップをｘ軸上の複数の点について保持している。

磁束により異物が受ける加熱エネルギーは、その材質及び大きさ（磁束方向への投影面積）が同一、送電コイル１２の出力条件（周波数）が同一の環境下では、磁束密度の２乗に比例する。すなわち、筐体１２０の上面１２１では、送電コイル１２に発生した磁束の磁束密度が大きい程、磁束により異物が受ける加熱エネルギー、すなわち、異物の発熱が大きくなることとなる。

図５は、コイル中心から半径方向外側に向かった距離と磁束密度との関係を示す説明図である。同図において、Ｃｉｎは、コイルの最内周に相当する距離Ｌを示し、Ｃｏｕｔは、コイルの最外周に相当する距離Ｌを示している。同図に示すように、磁束密度は、コイルの面上ほど大きく、また、コイルの面上では、コイルの内周側から外周側にかけて、増加し極大を経て減少するような上に凸となる傾向を有している。したがって、筐体１２０の上面１２１では、その位置に応じて、磁束により異物が受ける加熱エネルギー、すなわち、異物の発熱が変位することとなる。

また、磁束により異物が受ける加熱エネルギーは、異物の材質が同一、送電コイル１２の出力条件（周波数）及び磁束密度が同一の環境下では、異物の大きさに比例する。すなわち、筐体１２０の上面１２１では、異物の大きさが大きい程、磁束により異物が受ける加熱エネルギー、すなわち、異物の発熱が大きくなることとなる。

このような点に鑑み、本実施形態では、異物の発熱が規定の上限温度以上とならない範囲で給電を行うべく、図４のマップに示すように、異物の大きさ及び位置に応じて、０％から１００％の範囲で電力制限量を設定する。そして、制御部１５は、センサ１１４の検出電流に基づいて、インバータ１１３のスイッチング制御を行い、送電コイル１２から供給される電力を制御する。この場合、制御部１５は、異物検出部１５０によって設定される電力制限量を上限として、供給電力が制限されるように電力の制御を行う。

なお、異物の材質（透磁率）によって加熱エネルギーが異なることから、発熱により最も高温となる材質である「鉄」を異物として、電力制限量を検討することが好ましい。

このように本実施形態において、非接触給電システムは、送電コイル１２を内部に収容して所定の目的箇所に設置される筐体１２０と、この筐体１２０の表面に存在する異物を検出する検出ユニットとを有している。ここで、検出ユニットは、異物に対して感応する検知方向Ｓｄがそれぞれ交差するように配置された一対のセンサ部１６０，１７０と、一対のセンサ部１６０，１７０からの信号に基づいて異物を検出する異物検出部１５０と、を有している。そして、異物検出部１５０は、筐体１２０の上面１２１に存在する異物について、その大きさを検出する。

かかる構成によれば、一対のセンサ部１６０，１７０をそれぞれの検知方向Ｓｄが交差するように配置したことで、筐体１２０の上面１２１を二次元的に探査することができる。そのため、一対のセンサ部１６０，１７０のそれぞれの検出情報を参照することで、その上面１２１における異物を二次元的に捉えることができるので、その大きさを適切に検出することができる。

また、本実施形態によれば、一対のセンサ部１６０，１７０のそれぞれの検出情報を参
照することで、その上面１２１における異物を二次元的に捉えることができるので、その位置を適切に検出することができる。

また、本実施形態において、異物検出部１５０は、筐体１２０の上面１２１上に存在する異物の大きさと位置とに基づいて、送電コイル１２と受電コイル２２との間で供給される電力について電力制限を行う。

かかる構成によれば、異物に大きさ及び位置に応じて電力制限量が設定されることで、給電時の電力に制限を課すことができるので、充電に伴う異物の発熱が所定の上限温度以上に到達してしまうといった事態を抑制することができる。また、電力制限を行うことで、異物が存在しても可能な範囲で電力供給を実行することができるので、異物の存在によって一律に電力供給が禁止されるといった事態を抑制することができる。

また、本実施形態において、一対のセンサ１６０，１７０は、互いに交差する二軸（ｘｙ軸）上に配置されており、この配置された軸上をそれぞれ移動可動に構成されている。

かかる構成によれば、一対のセンサ１６０，１７０が交差する二軸（ｘｙ軸）を移動することで、筐体１２０の上面１２１を二次元的に探査することができる。これにより、異物の大きさ、さらにはその位置を二次元的に検出することができる。

また、本実施形態において、異物センサ１６をなす一対のセンサ１６０，１７０は、非接触で電力の供給を行うべく送電コイル１２及び受電コイル２２が対峙した際に、鉛直下方に配置される送電コイル１２を収容する筐体１２０に配置されている。

かかる構成によれば、鉛直下方に配置される送電コイル１２では、これと向き合う関係にある受電コイル２２と比較して、その筐体１２０の上面１２１に異物が存在し易い。これにより、異物の検出を有効に行うことができる。

なお、本実施形態では、充電制限量を設定すると、その後異物検出を行っていないが、上述したフローチャートを繰り返し実行し、筐体１２０の上面１２１から異物が取り除かれたことを条件に、充電制限量をリセットしてもよい。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る異物センサ１６の構成を模式的に示す説明図である。第２の実施形態に係る異物センサ１６が、第１の実施形態のそれと相違する点は、筐体１２０の上面１２１を二次元的に探査する手法である。以下、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、相違点を中心に説明を行う。

第２の実施形態に係る異物センサ１６は、一対のセンサ部１６０，１７０と、一対のセンサ部１６０，１７０にそれぞれ対応する駆動機構１６４，１７４とで構成されている。

センサ部１６０，１７０は、第１の実施形態と同様、検知方向Ｓｄに存在する異物を検出するセンサであり、測距センサ等を用いることができる。

第１のセンサ部１６０は、筐体１２０の上面１２１と平行する二次元平面を規定するｘ軸において、送電コイル１２の中心と対応する位置に配置され、その検知方向Ｓｄを少なくともｙ軸方向と一致させることができるようになっている。この第１のセンサ部１６０は、駆動機構１６４の筐体の上部に取り付けてあり、ｘｙ平面と直交する軸（本実施形態では鉛直軸）を中心として回動することができる。駆動機構１６４は、電動モータやギヤなどで構成されており、この駆動機構１６４の駆動量に応じて、第１のセンサ部１６０を
所定量だけ回転させることができる。

この第１のセンサ部１６０は、検知方向Ｓｄに超音波又はレーザを出射しながら、駆動機構１６４の動作に応じて可動範囲Ｗｒ（送電コイル１２の大きさに準じて設定される範囲）を一方から他方にかけて回動し、これより、円周方向に沿って筐体１２０の表面１２１上を走査して、異物を探査することができる。

また、第２のセンサ部１７０は、ｙ軸において、送電コイル１２の中心と対応する位置に配置され、その検知方向Ｓｄを少なくともｘ軸方向と一致させることができるようになっている。この第２のセンサ部１７０は、駆動機構１７４の筐体の上部に取り付けてあり、ｘｙ平面と直交する軸（本実施形態では鉛直軸）を中心として回動することができる。駆動機構１７４は、電動モータやギヤなどで構成されており、この駆動機構１７４の駆動量に応じて、第２のセンサ部１７０を所定量だけ回転させることができる。

この第２のセンサ部１７０は、検知方向Ｓｄに超音波又はレーザを出射しながら、駆動機構１７４の動作に応じて可動範囲Ｗｒ（送電コイル１２の大きさに準じて設定される範囲）を一方から他方にかけて回動し、これより、円周方向に沿って筐体１２０の表面１２１上を走査して、異物を探査することができる。

このように、異物センサ１６において、一対のセンサ部１６０，１７０は、それぞれの検知方向Ｓｄが交差するように配置されており、駆動機構１６４，１７４を動作させて個々のセンサ部１６０，１７０をそれぞれ回動させることで、筐体１２０の上面１２１を二次元的に探査することができる。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る異物センサ１６の構成を模式的に示す説明図である。第３の実施形態に係る異物センサ１６が、第１の実施形態のそれと相違する点は、筐体１２０の上面１２１を二次元的に探査する手法である。以下、第１の実施形態と共通する構成については説明を省略することとし、相違点を中心に説明を行う。

第３の実施形態に係る異物センサ１６は、前述の第１の実施形態と第２の実施形態と組み合わせたものであり、一対のセンサ部１６０，１７０と、それぞれのセンサ部１６０，１７０に対応する駆動機構１６１，１６４，１７１，１７４とで構成されている。

この場合、第１のセンサ部１６０は、検知方向Ｓｄに超音波又はレーザを出射しながら、駆動機構１６１の動作に応じて可動範囲Ｗｓを一方から他方にかけて移動し、これより、ｘ軸方向に沿って筐体１２０の表面１２１上を走査して、異物を探査することができる。また、第１のセンサ部１６０は、必要に応じて、駆動機構１６４の動作に伴い可動範囲Ｗｓを一方から他方にかけて回動し、これより、円周方向に沿って筐体１２０の表面１２１上を走査して、異物を探査することができる。

一方、第２のセンサ部１７０は、検知方向Ｓｄに超音波又はレーザを出射しながら、駆動機構１７１の動作に応じて可動範囲Ｗｓを一方から他方にかけて移動し、これより、ｙ軸方向に沿って筐体１２０の表面１２１上を走査して、異物を探査することができる。また、第２のセンサ部１７０は、必要に応じて、駆動機構１７４の動作に伴い可動範囲Ｗｓを一方から他方にかけて回動し、これより、円周方向に沿って筐体１２０の表面１２１上を走査して、異物を探査することができる。

このように、異物センサ１６において、一対のセンサ部１６０，１７０は、それぞれの検知方向Ｓｄが交差するように配置されており、駆動機構１６４，１７４を動作させて個
々のセンサ部１６０，１７０をそれぞれ移動及び回動させることで、筐体１２０の上面１２１を二次元的に探査することができる。

このように、異物センサ１６において、一対のセンサ部１６０，１７０は、それぞれの検知方向Ｓｄが交差するように配置されており、駆動機構１６１，１７１又は駆動機構１６４，１７４を動作させて個々のセンサ部１６０，１７０をそれぞれ移動又は回動させることで、筐体１２０の上面１２１を二次元的に探査することができる。

また、図７に示すように、ｘｙ軸方向への移動と、回動とを組み合わせするとにより、一の異物の背後に他の異物が存在するようなケースでも、他方のセンサ部１６０，１７０を移動又は回動させることにより、その背後に存在する異物を有効に検出することができる。

なお、上述の各実施形態では、地上側に配置される送電コイル１２を収容する筐体１２０に異物センサ１６を適用している。例えば、受電コイル２２が車両２００の天井に配置され、これに対峙するように送電コイル１２が配置されるような形態であれば、受電コイル２２を収容する筐体に異物センサ１６を適用してもよい。もっとも、異物を検出する点に観点に鑑みれば、異物センサ１６は、互いに対峙する一対のコイルについて、個々のコイルを収容する筐体のそれぞれに適用してもよい。

また、非接触給電システムの車両２００側のユニットは電気自動車に搭載されるが、ハイブリッド車両等の車両でもよい。

以上、本発明の実施形態にかかる非接触充電装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。

１００ 給電装置
１１ 電力制御部
１２ 送電コイル
１２０ 筐体
１２１ 上面
１４ 無線通信部
１５ 制御部
１５０ 異物検出部
１６ 異物センサ
１６０ センサ部
１６１ 駆動機構
１６２ ガイドレール
１６４ 駆動機構
１７０ センサ部
１７１ 駆動機構
１７２ ガイドレール
１７４ 駆動機構
２００ 車両
２２ 受電コイル
２４ 無線通信部
２５ 充電制御部
２６ 整流部
２７ リレー部
２８ バッテリ
２９ インバータ
３０ モータ
３２ 通知部

Claims (5)

1. 磁気的結合によって第１のコイルと第２のコイルとの間で非接触で電力の供給を行う非接触給電装置において、
   前記第１のコイル又は第２のコイルを内部に収容し、所定の目的箇所に設置される筐体と、
   前記筐体の表面に存在する異物を検出する検出ユニットと、を有し、
   前記検出ユニットは、
   異物に対する検知方向がそれぞれ交差するように配置されて、前記筐体の表面を二次元的に探査する一対のセンサ部と、
   前記一対のセンサ部からの信号に基づいて前記異物を検出する異物検出部と、を有し、
   前記異物検出部は、前記筐体の表面に存在する異物について、その大きさを検出することを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記異物検出部は、前記筐体の表面における異物の位置をさらに検出することを特徴とする請求項１に記載された非接触給電装置。
3. 前記異物検出部は、前記筐体の表面上に存在する異物の大きさと位置とに基づいて、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間で供給される電力について電力制限を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載された非接触給電装置。
4. 前記一対のセンサ部は、互いに交差する二軸上に配置されており、当該配置された軸上をそれぞれ移動可動に構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された非接触給電装置。
5. 前記一対のセンサ部は、検知方向を円周方向に揺動するようにそれぞれ回動可能に構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された非接触給電装置。

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