JP2014113018A - 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おいて高い温度に発熱する可能性のある異物を適切に検出する。
【解決手段】磁気的結合によって送電コイル１２と受電コイルとの間で非接触で電力の供給を行う非接触給電システムでは、送電コイル１２を内部に収容する筐体１２０の上面１２１に、異物を検出するための複数の検出光が配される。ここで、これら検出光間のピッチは、送電コイル１２に発生する磁束によって規定温度以上に発熱する異物の大きさに基づいて、当該大きさの異物を検出可能な範囲に設定されている。
【選択図】図３

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供給することができる（例えば特許文献１参照）。

なお、特許文献２には、発光部から受光部へと至る光線を面状に並列させて、当該光線が遮断されたか否かにより対象物を検出する検出手法（ライトカーテン）が開示されている。

特開２０１２−５２３８号公報 特開２０１０−１３３５０３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、筐体の表面に金属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、高い温度で発熱してしまうことが起こりえる。

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おいて高い温度に発熱する可能性のある異物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、コイルを収容する筐体の表面に存在する異物を検出する複数のセンサユニットを有し、これらのセンサユニットは、発光部から受光部に至る光線のそれぞれが筐体の表面を覆うように配列されている。そして、当該筐体の表面に配される光線間のピッチは、コイルに発生する磁束によって規定温度以上に発熱する異物の大きさに基づいて、当該大きさの異物を検出可能な範囲に設定されている。

本発明によれば、検出光間のピッチが適正化されているので、規定温度以上に発熱する大きさの異物を適切に検出することができる。また、検出光間のピッチが適正化されることで、センサユニットを過剰に設置することなく、所定の発熱を伴う大きさの異物を検出することができるので、コストアップの抑制を図ることができる。

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を模式的に示す上面図 第１の実施形態に係る異物センサによる検出態様を模式的に示す説明図 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による検出態様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による検出態様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。すなわち、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。

図３は、異物センサ１６による検出態様を模式的に示す説明図である。異物センサ１６は、いわゆるライトカーテンであり、複数のセンサユニット１６０で構成されている。個々のセンサユニット１６０は、赤外光又は可視光といった光線を検出光として出射する発光部１６１と、この発光部１６１からの検出光を受光して当該検出光の強度を電気的な信号レベルとして出力する受光部１６２とを備えている。

複数のセンサユニット１６０は、発光部１６１から受光部１６２に至る検出光のそれぞれが筐体１２０の上面１２１を覆うように配列されている。また、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ために、個々の検出光が筐体１２０の上面１２１に近接するように、設定されている。

本実施形態において、異物センサ１６をなす複数のセンサユニット１６０は、ｘ軸と平行に検出光が並列する複数のセンサユニット１６０を含む第１のグループＧ１と、ｙ軸と平行となるように検出光が並列する複数のセンサユニット１６０を含む第２のグループＧ２とを含んでいる。このグループ分けに準じて、各センサユニット１６０による検出光は二次元的に配列をなし、筐体１２０の上面１２０には、検出光がマトリクス状（二次元状）に配されることとなる。

このような検出光の配列において、異物の検出精度を上げるためには、検出光間のピッチを密接して設定する必要があるが、コスト面や生産性等を考慮した場合、センサユニット１６０を無制限に設けることは現実的ではない。もっとも、異物の検出の主たる目的は、磁束に起因して発熱を生じるような異物を見つけることであるから、大きな発熱（例えば、自己発火を伴うような発熱或いは周囲の可燃物に発火を誘因するような発熱）を生じるような異物を適切に検出し得るように、検出光間のピッチを設定すれば足りるものである。

ここで、磁束により異物が受ける加熱エネルギーは、下式に示すように、異物の材質（
導電率、透磁率）及び大きさ（磁束方向への投影面積）、送電コイル１２の出力条件（周波数及び磁束密度）に起因する。

同数式において、Ｐｗは単位面積あたりの加熱エネルギー（Ｗ／ｍ^２）であり、Ｌ，Ｄは異物の大きさ（磁束方向の投影面積を規定する縦Ｌ及び横Ｄの寸法（ｍ））、μは異物の透磁率、σは異物の導電率（Ｓ／ｍ）、Ｂは磁束密度の最大値（Ｔ）、δは表皮深さ（ｍ）である。

また、便宜上、異物の形状を円柱と仮定した場合には、その異物が受ける加熱エネルギーＰｗは下式で示される。

同数式において、ｆは周波数（Ｈｚ）、Ｈ_０は磁界の強さ（Ｔ）、Ａは磁束方向における異物の投影面積（ｍ^２）、ｌは異物の厚さ（ｍ）である。また、Ｑ_２は、表皮深さδ等に応じて定まる所定の変数である。

上記の数式から分かるように、異物の材質や、送電コイル１２の出力条件が同じであれば、当該異物の大きさに応じて加熱エネルギーが決まることなる。したがって、この加熱エネルギーより、送電コイル１２の磁束による異物の発熱温度が分かるので、規定温度以上に発熱する異物の大きさを特定することが可能となる。そして、筐体１２０の上面１２１に配される光線間のピッチを、当該特定された大きさの異物を検出可能な範囲に設定することで、大きな発熱を生じるような大きさの異物を適切に検出するように検出光間のピッチを設定することができる。

ここで、規定温度の条件は、大きな発熱を判別するために任意の値を設定することができるが、一例としては、自己発火を伴うような発熱或いは周囲の可燃物に発火を誘因するような発熱を判別するような値を用いることができる。また、異物の材質によっても加熱エネルギーが異なることから、磁束を受けて最も発熱が大きい材質である「鉄」を異物として、前述の異物の大きさを検討することとしている。

また、加熱エネルギーは、磁束密度の大小によっても異なる。したがって、異物の大きさから特定される検出光間のピッチを前提条件とした上で、筐体１２０の上面１２１に配される検出光間のピッチは、送電コイル１２に発生する磁束の磁束密度に基づいて設定することができる。

図４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という、上に凸の傾向を有している。

具体的には、送電コイル１２に発生する磁束の磁束密度が大きい位置では、上面１２１に配される検出光間のピッチが小さくなるように設定され、また、送電コイル１２に発生する磁束の磁束密度が小さい位置では、上面１２１に配される検出光間のピッチが大きく
なるように設定されている。

もっとも、センサユニット１６０の検出光は、それぞれ直線的に延長しているため、これを適当に配置しても磁束密度と厳密に対応させて検出光間のピッチを設定することは容易ではないことも考えられる。そこで、本実施形態では、以下の示すように、所定の基準断面における磁束密度に着目して、筐体１２０の上面１２１に配される検出光間のピッチが設定されている。検出光間のピッチは、センサユニット１６０の配列ピッチを調節することにより実現されている。

具体的には、第１のグループＧ１に含まれる各センサユニット１６０では、送電コイル１２の中心を通りｘ軸と直交する基準断面（以下「第１の基準断面」という）を抽出し、この第１の基準断面における磁束密度に基づいて検出光間のピッチが設定されている。すなわち、第１の基準断面において、送電コイル１２の内周よりも内側の領域と、送電コイル１２の外周よりも外側の領域とにおける検出光間のピッチは広く、送電コイル１２の内周から外周までの領域における検出光間のピッチは狭く設定されている。また、第２のグループＧ２に含まれる各センサユニット１６０では、送電コイル１２の中心を通りｙ軸と直交する基準断面を（以下「第２の基準断面」という）抽出し、この第２の基準断面における磁束密度に基づいて検出光間のピッチが設定されている。すなわち、第２の基準断面において、送電コイル１２の内周よりも内側の領域と、送電コイル１２の外周よりも外側の領域とにおける検出光間のピッチは広く、送電コイル１２の内周から外周までの領域における検出光間のピッチは狭く設定されている。

この非接触給電システムにおいて、制御部１５における異物検出部１５０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への給電時その給電動作に先駆けて、あるいは定期的に、異物検出を行う。具体的には、異物検出部１５０は、検出動作に併せて、各センサユニット１６０の発光部１６１を動作させて、また、受光部１６２の検出信号を読み込む。そして、異物検出部１５０は、受光部１６２の出力信号に基づいて、検出光のいずれかが遮断されていることを判断した場合には、異物が存在していると判断する。異物検出部１５０は、異物の存在を判断した場合には、充電の開始を禁止したり、給電動作時における送電コイル１２からの出力を制限したり、無線通信部１４と無線通信部２４との間で通信を行い、車両２００の通知部３２を動作させたりするといった如くである。

このように本実施形態において、磁気的結合によって送電コイル１２と受電コイル２２との間で非接触で電力の供給を行う非接触給電システムでは、送電コイル１２を内部に収容する筐体１２０の上面１２１には、異物を検出するための複数の検出光が配されている。そして、この検出光間のピッチは、送電コイル１２に発生する磁束によって異物が規定温度以上に発熱する異物の大きさに基づいて、当該大きさの異物を検出可能な範囲に設定されている。

かかる構成によれば、検出光間のピッチが適正化されているので、大きな発熱、例えば、自己発火を伴うような発熱或いは周囲の可燃物に発火を誘因するような発熱を生じるような異物を適切に検出することができる。また、検出光間のピッチが適正化されることで、センサユニット１６０を過剰に設置することなく、発熱要因となる大きさの異物を検出することができるので、コストアップの抑制を図ることができる。また、この際、もっとも発熱の度合いが大きくなる鉄を異物としてその大きさを見積もることにより、最大発熱の条件を考慮して光線間のピッチを設定することができる。

また、筐体１２０の上面１２１に配される検出光間のピッチは、送電コイル１２に発生する磁束の磁束密度に基づいて設定されている。

かかる構成によれば、高い分解能が要求される磁束密度の大きい位置と、当該位置よりも低い分解能で足りる磁束密度の小さい位置とで、検出光間のピッチを異なるように設定することができる。そのため、例えば、高い分解能が要求される磁束密度の大きい位置では、検出光間のピッチを狭くし、当該位置よりも低い分解能で足りる磁束密度の小さい位置では、検出光間のピッチを広くするといった自在な配置が可能となる。これにより、筐体１２０の上面１２１における各検出光を適切に配置することができるので、センサの使用個数を過度に増やすことなく、所望とする検出性能を満足しながら、その上面１２１に存在する異物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、第１のグループＧ１に含まれる複数のセンサユニット１６０は、ｘ軸と平行に光線が並列するように配置され、第２のグループＧ２に含まれる複数のセンサユニット１６０は、ｙ軸と光線が並列するように配列されている。そして、第１のグループＧ１では、第１の基準断面（ｘ軸と直交して送電コイル１２の中心を通る基準断面）における磁束密度に基づいて、検出光間のピッチが設定され、第２のグループＧ２では、第２の基準断面（ｙ軸と直交して送電コイル１２の中心を通る基準断面）における磁束密度に基づいて、検出光間のピッチが設定されている。

かかる構成によれば、個々のグループＧ１，Ｇ２毎に、高い分解能が要求される磁束密度の大きい位置と、当該位置よりも低い分解能で足りる磁束密度の小さい位置とで、検出光間のピッチを異なるように設定することができる。そのため、例えば、それぞれのグループＧ１，Ｇ２において、磁束密度の大きい位置では、検出光間のピッチを狭くしたり、当該位置よりも磁束密度の小さい位置では、検出光間のピッチを広くしたりすることができる。これにより、筐体１２０の上面１２１におけるセンサユニット１６０の検出光を適切に配置することができるので、センサの使用個数を過度に増やすことなく、所望とする検出性能を満足しながら、その上面１２１に存在する異物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、異物センサ１６をなす複数のセンサユニット１６０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傾向がある。これにより、異物の検出を有効に行うことができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る異物センサ１６による検出態様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、検出光間のピッチの設定方法である。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。

本実施形態において、複数のセンサユニット１６０は、検出光が一次元的な配列となるように配置されており、個々の検出光はｘ軸と平行となるように配置されている。また、検出光間のピッチは、第１の実施形態と同様、送電コイル１２に発生する磁束の磁束密度に基づいて設定されている。具体的には、ｘ軸と平行する基準断面における磁束密度の最大値を特定し、当該最大値に関するｙ軸方向の分布に応じて検出光間のピッチが設定されている。このように配列された光線について、これをｙ軸方向に捉えた場合には、コイルの外周側における検出光間のピッチは広く、コイル中心領域における検出光間のピッチは狭く設定されている。検出光間のピッチは、センサユニット１６０の配列ピッチを調節す
ることにより実現することができる。

このように本実施形態において、複数のセンサユニット１６０は、検出光が互いに平行となるように並列的に配置されて、検出光と平行する基準断面における磁束密度の最大値に基づいて、検出光間のピッチが設定されている。

かかる構成によれば、一次元的に検出光を配列することで、センサユニット１６０の設置に要する煩雑さを二次元的に配列する場合と比べて軽減させることができる。また、このような一次元的な配列であっても、前述の如く磁束密度の最大値に着目することで、高い分解能が要求される磁束密度の大きい位置と、当該位置よりも低い分解能で足りる磁束密度の小さい位置とで、検出光間のピッチを異なるように設定することができる。そのため、例えば、高い分解能が要求される磁束密度の大きい位置では、検出光間のピッチを狭くし、当該位置よりも低い分解能で足りる磁束密度の小さい位置では、検出光間のピッチを広くするといった自在な配置可能となる。これにより、筐体１２０の上面１２１における各検出光を適切に配置することができるので、センサの使用個数を過度に増やすことなく、所望とする検出性能を満足しながら、その上面１２１に存在する異物を適切に検出することができる。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る異物センサ１６による検出態様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２の実施形態のそれと相違する点は、検出光間のピッチの設定方法である。以下、第２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。

本実施形態において、複数のセンサユニット１６０は、検出光が一次元的な配列となるように配置されており、個々の検出光はｘ軸と略平行となるように配置されている。また、検出光間のピッチは、第２の実施形態と同様、送電コイル１２に発生する磁束の磁束密度に基づいて設定されている。具体的には、ｘ軸と平行する基準断面における磁束密度の最大値を特定し、当該最大値に関するｙ軸方向の分布に応じて最大値の推移に応じて検出光間のピッチが設定されている。

ここで、センサユニット１６０の配列ピッチは等間隔に設定されており、検出光間のピッチは、発光部１６１の一つから出射される光線の本数によって設定されている。具体的には、ｙ軸方向においてコイル中心領域に配置されたセンサユニット１６０に対応する発光部１６１は、隣接する受光部１６２によって受光される検出光をさらに２本出力しており、合計で３本の検出光を出力している。このように配列された光線について、これをｙ軸方向に捉えた場合には、コイルの外周側における検出光間のピッチは広く、コイル中心領域における検出光間のピッチは狭く設定されている。

このような構成の異物センサ１６において、制御部１５における異物検出部１５０は、各センサユニット１６０の発光部１６１を動作させ、受光部１６２の出力から検出光のいずれかが遮断されていることを判断した場合には、異物が存在している判断する。ここで、送電コイル１２の中央部では、受光部１６２が複数の検出光を受光する構成であるため、遮断された検出光がどの発光部１６１から出射された検出光であるかを認識できない可能性あるので、発光部１６１から出射される検出光の発信周波数を検出光毎に変更することができる。

本実施形態において、筐体１２０の上面１２１における検出光間のピッチは、発光部１６１の一つから出射される検出光の本数によって設定されている。

かかる構成によれば、発光部１６１から複数の検出光を出射することで、隣り合う受光部１６２を共用することが可能となり、部品点数の削減を通じて、異物センサ１６を安価に構成することができる。また、発光部１６１の一つから出射される検出光に応じて、高い分解能が要求される磁束密度の大きい位置と、当該位置よりも低い分解能で足りる磁束密度の小さい位置とで、検出光間のピッチを異なるように設定することができる。そのため、例えば、高い分解能が要求される磁束密度の大きい位置では、発光部１６１から出射される検出光の本数を増やし、当該位置よりも低い分解能で足りる磁束密度の小さい位置では、発光部１６１から出射される検出光の本数を減らすといった配置が可能となる。これにより、筐体１２０の上面１２１における各検出光を適切に配置することができるので、センサの使用個数を過度に増やすことなく、所望とする検出性能を満足しながら、その上面１２１に存在する異物を適切に検出することができる。

また、本実施形態に示す手法は、第１の実施形態にも適用可能であり、検出光間のピッチは、センサユニット１６０の配列ピッチで実現するのみならず、発光部１６１の一つから出射される光線の本数によって設定してもよい。

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、本発明の非接触充電装置を適用した非接触充電システム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
１６ 異物センサ
１６０ センサユニット
１６１ 発光部
１６２ 受光部
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 (6)

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、
   それぞれが発光部及び受光部を備え、前記筐体の表面に存在する異物を検出する複数のセンサユニットと、を有し、
   前記複数のセンサユニットは、前記発光部から前記受光部に至る光線のそれぞれが前記筐体の表面を覆うように配列されており、
   前記筐体の表面に配される光線間のピッチは、前記コイルに発生する磁束によって規定温度以上に発熱する異物の大きさに基づいて、当該大きさの異物を検出可能な範囲に設定されていることを特徴とする非接触給電装置。
2. 前記異物は、鉄であ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. 前記筐体の表面に配される光線間のピッチは、前記コイルに発生する磁束の磁束密度に基づいて設定されている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. 前記コイルは、前記筐体の表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、
   前記複数のセンサユニットは、
   第１の軸と平行に光線が並列する複数のセンサユニットを含む第１のグループと、
   前記第１の軸と直交する第２の軸と平行に光線が並列する複数のセンサユニットを含む第２のグループとを含み、
   前記第１のグループは、前記コイルの中心を通り前記第１の軸と直交する基準断面における前記磁束密度に基づいて、光線間のピッチが設定されており、
   前記第２のグループは、前記コイルの中心を通り前記第２の軸と直交する基準断面における前記磁束密度に基づいて、光線間のピッチが設定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. 前記コイルは、前記筐体の表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、
   前記複数のセンサユニットは、光線が互いに平行となるように並列的に配置されて、前記光線と平行する基準断面における磁束密度の最大値に基づいて、光線間のピッチが設定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。
6. 前記筐体の表面における光線間のピッチは、センサユニットの配列ピッチ、又は、前記発光部の一つから出射される光線の本数によって設定されることを特徴とする請求項４又は５に記載された非接触給電装置。