JP2015002655A - 非接触給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】カメラによって撮影された画像や磁界を用いることなく給電コイルと受電コイルとの位置関係を算出する。【解決手段】給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを具備し、給電コイルから受電コイルに非接触給電を行う非接触給電システムであって、給電装置及び受電装置のいずれか一方に設けられ、音響信号を発信する発信手段と、給電装置及び受電装置のいずれか他方に設けられ、音響信号を受信する受信手段と、受信手段によって受信した音響信号に基づいて給電コイルと前記受電コイルとの位置関係を算出する演算手段を具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触給電システムに関する。

下記特許文献１には、車両にカメラ及びＥＣＵが搭載され、該ＥＣＵが、上記カメラによって撮影された画像に基づいて給電コイルの位置を認識し、その認識結果に基づいて、給電コイルへ車両を誘導するように制御する車両用給電システムが開示されている。また、下記特許文献２には、一次側コイルと二次側コイルとの相対位置を簡易な構成により検出する車両用無線充電装置が開示されている。この車両用無線充電装置は、駐車場に設けられた充電用一次側コイルと、車両に設けられ、充電用一次側コイルから電力を受電する充電用二次側コイルと、車両における充電用二次側コイルと異なる位置に設けられ、充電用一次側コイルから電力を受電するセンサ用二次側コイルと、充電用二次側コイル及びセンサ用二次側コイル各々により得られる電力の強度の検出結果を用いて、充電用一次側コイルと充電用二次側コイルとの相対位置を算出する位置算出部とを具備する。

国際公開第２０１０/０５２７８５号 特開２０１１−１６５０１５号公報

ところで、上記特許文献１に記載された車両用給電システムでは、カメラによって撮影された画像に基づいて給電コイルの位置を認識しているが、カメラのレンズに汚れが付着したりまたは辺りにほこりが舞い上がっていたりすると、給電コイルを認識できないおそれがある。また、上記特許文献２に記載された車両用無線充電装置では、充電用一次側コイル（上記給電コイルに相当）と充電用二次側コイル（後述する受電コイルに相当）との相対位置を磁界を利用して算出しているが、辺りに金属が存在する場合、該金属の影響によって磁界が変化して、充電用一次側コイルと充電用二次側コイルとの相対位置を算出できないおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、カメラによって撮影された画像や磁界を用いることなく給電コイルと受電コイルとの位置関係を算出することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを具備し、前記給電コイルから前記受電コイルに非接触給電を行う非接触給電システムであって、前記給電装置及び前記受電装置の一方に設けられ、音響信号を発信する発信手段と、前記給電装置及び前記受電装置の他方に設けられ、前記音響信号を受信する受信手段と、前記受信手段によって受信した前記音響信号に基づいて前記給電コイルと前記受電コイルとの位置関係を算出する演算手段とを具備する、という手段を採用する。

本発明では、第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記給電装置に設けられ、前記給電コイルを覆い、前記受電装置側に向けられた平面部を有する前記給電コイルカバーと、前記受電装置に設けられ、前記受電コイルを覆い、前記給電装置側に向けられた平面部を有する前記受電コイルカバーとを具備し、異なる音響信号を発信する複数の前記発信手段が、前記給電コイルカバー及び前記受電コイルカバーの一方の平面部に配置され、複数の前記受信手段が、前記給電コイルカバー及び前記受電コイルカバーの他方の平面部に配置されている、という手段を採用する。

本発明では、第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記発信手段は、第１の方向と、第１の方向と異なる第２の方向に配列されている、という手段を採用する。

本発明では、第４の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、前記異なる音響信号は、オンタイミング及びオン期間が異なり、前記異なる音響信号のお互いのオン期間の間には、無音期間が設けられている、という手段を採用する。

本発明では、第５の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、前記異なる音響信号は、周波数が異なる、という手段を採用する。

本発明によれば、音響信号を用いて給電コイルと受電コイルとの位置関係を算出することによって、カメラによって撮影された画像や磁界を用いることなく給電コイルと受電コイルとの位置関係を算出できる。

本発明の一実施形態に係る非接触給電システムＡの機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における発信器７ａ〜７ｉの配置を示す平面図（ａ）と、受信器１６ａ、１６ｂの配置を示す平面図（ｂ）である。 本発明の一実施形態におけるＺ−Ｚ線（図２参照）における断面図である。 本発明の一実施形態における音響信号を示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態で受信された音響信号の音量を示す図である。 本発明の一実施形態における受信器１６ａの位置の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における受信器１６ａの位置の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る非接触給電システムＡは、図１に示すように、地面に埋設された給電装置Ｓ及び該給電装置Ｓから給電を受ける移動車両Ｍ（受電装置）を備えている。このような非接触給電システムＡは、非接触給電方式の１つである磁界共鳴方式に基づいて給電装置Ｓから移動車両Ｍに電力を非接触給電する。

上記給電装置Ｓは、例えば交差点または踏切における停車位置、あるいは駐車場の駐車位置等に埋設され、これら駐停車位置に駐停車した移動車両Ｍに対して非接触給電を行う。このような給電装置Ｓは、図１に示すように、電源１、整流回路２、給電回路３、給電コイル４、給電コイルカバー５、発信アンプ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉ、発信器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ、７ｉ及び給電用演算制御部８を備えている。なお、上記発信アンプ６ａ〜６ｉ及び発信器７ａ〜７ｉは、本実施形態における発信手段を構成するものである。

電源１は、出力端が整流回路２の入力端に接続されており、移動車両Ｍへの給電に必要となる交流電力を整流回路２に供給する交流電源である。このような電源１は、例えば２００Ｖまたは４００Ｖ等の三相交流電力、あるいは１００Ｖの単相交流電力を供給する系統電源や発電装置である。

整流回路２は、入力端が電源１に接続され、出力端が給電回路３に接続されている。このような整流回路２は、電源１から供給される交流電力を整流して直流電力に変換し、該直流電力を給電回路３に出力する。なお、電源１として太陽電池等の直流電源を使用し、整流回路２を省略（つまり直流電源から給電回路３に直流電力を供給）してもよい。

給電回路３は、入力端が整流回路２に接続され、出力端が給電コイル４の両端に接続されている。このような給電回路３は、給電コイル４と給電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備え、給電用演算制御部８から入力される制御指令に基づいて上記整流回路２から供給された直流電力を電源１の交流電力よりも周波数が高い交流電力（高周波電力）に変換して給電コイル４に供給する一種のインバータである。

給電コイル４は、サーキュラー型コイルあるいはソレノイド型コイルであり、サーキュラー型コイルの場合にはコイル軸を上下方向（垂直方向）とした姿勢、ソレノイド型コイルの場合にはコイル軸を水平方向とした姿勢で駐停車位置に設置されている。このような給電コイル４は、両端が給電回路３の出力端に接続されており、上記給電回路３から高周波電力が供給されることにより磁界を発生することによって移動車両Ｍに対して非接触で給電を行う。給電コイル４は、プラスチックス、繊維強化プラスチックス、セラミックスまたはこれらの複合材等の非磁性かつ非導電性材料によってモールドされていてもよい。図１では給電コイル４が地表面より高く設置されている例を示しているが、溝を掘って埋め込むことにより給電コイル４が地表面より低く設置されていてもよい。

給電コイルカバー５は、給電コイル４が発生する磁界を遮らないエンジニアリングプラスチックやＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等の非磁性かつ非導電性材料からなり、上記給電コイル４を内包する状態で地面に設置されている。この給電コイルカバー５は、図２（ａ）及び図３に示すように、給電コイル４の端面に対向する四角形の平面カバー５ａ（平面部）と、給電コイル４の側面を覆う側面カバー５ｂとからなり、密閉されている。

各発信アンプ６ａ〜６ｉは、図２（ａ）に示すように、発信器７ａ〜７ｉそれぞれに接続され、給電用演算制御部８から入力される音響信号を増幅して各発信器７ａ〜７ｉに出力する。上記給電用演算制御部８は、音量（振幅）が同一かつ受信時に識別可能な音響信号を生成し、各発信アンプ６ａ〜６ｉに出力する。例えば、各音響信号は、図４に示すように、音量が同一でオンタイミング及びオン期間（有音期間）Ｔａ〜Ｔｉが異なる。また、各音響信号のお互いのオン期間Ｔａ〜Ｔｉの間には、オフ期間（無音期間）が設けられている。また、発信アンプ６ａ〜６ｉはゲインが同一である。ここで、オフ期間は、給電装置Ｓと移動車両（受電装置）Ｍの位置ズレが大きい場合でも小さい場合でも、後述する受電用演算制御部１９において、それぞれの発信器７ａ〜７ｉからの音響信号が重なり合うことなく時間方向に分離され、それぞれの発信器７ａ〜７ｉからの音響信号の長さを計測可能となるような時間に設定されている。

発信器７ａ〜７ｉは、図２（ａ）に示すように、給電コイルカバー５の平面カバー５ａ上の直交する２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向に分かれて等間隔で配列されている。この発信器７ａ〜７ｉは、図３に示すように、発信用振動板７１、シール材７２及びボイスコイル７３から構成され、移動車両Ｍに向けて(本実施形態では上方へ向けて)音響信号を発信するスピーカーである。なお、図３では、発信器７ｃの構成を示しているが、発信器７ａ〜７ｉは、同じ構成である。また、発信器７ａ〜７ｉは指向性や電気信号から音響信号への変換効率などゲインが同一である。

発信用振動板７１は、例えば、円形の紙、樹脂あるいは金属の板材等であり、シール材７２に密着すると共にシール材７２を介して給電コイルカバー５に設けられ、内面側にボイスコイル７３が固定されている。このような発信用振動板７１は、ボイスコイル７３によって振動して、音響信号を移動車両Ｍに向けて(本実施形態では上方へ向けて)発信する。

シール材７２は、ゴム等の可撓性の部材を環状に成形したＯリングであり、給電コイルカバー５と発信用振動板７１との境界に設けられる、つまり給電コイルカバー５と発信用振動板７１との間に介装されている。このようなシール材７２は、給電コイルカバー５及び発信用振動板７１と密着することによって、発信用振動板７１の振動による音響信号の発信を妨げることなく給電コイルカバー５を密閉状態にする。
ボイスコイル７３は、発信用振動板７１の内面側に固定され、発信アンプ６ａ〜６ｉから入力される音響信号によって駆動されて発信用振動板７１を振動させる。

なお、上記平面カバー５ａは、非接触給電を行うために給電コイル４が発生して後述する移動車両Ｍの受電コイル１１に作用する磁界が通過するエリアよりも大きく、ボイスコイル７３が磁界の影響を受けたり、磁界に影響したりしないような位置に配置されるようにする。すなわち、非接触給電を行うために給電コイル４が発生し受電コイル１１に作用する磁界は平面カバー５ａの中央付近を通過し、ボイスコイル７３が配置されている平面カバー５ａの外周部では、磁界は十分小さくなっているように平面カバー５ａの大きさを設定する。

これにより、ボイスコイル７３を構成する金属部品（コイルの電線など）の影響を受けて非接触給電の効率が低下したり、非接触給電を行うための磁界の影響を受けてボイスコイル７３が誤信号を生じたりすることを防止する。また、平面カバー５ａの外周部よりもさらに外側に位置する側面カバー５ｂは、給電コイル４が発生した磁界が通過しない位置にあるので、非磁性かつ非導電性材料で構成する代わりに金属製であってもよい。

給電用演算制御部８は、マイクロプロセッサやメモリ等を備え、給電用演算制御プログラムに基づいて機能するソフトウエア型制御装置であり、給電装置Ｓを全体的に統括制御する。詳細については後述するが、このような給電用演算制御部８は、例えば内部の不揮発性記憶装置に記憶された給電用制御プログラムに基づいて発信アンプ６ａ〜６ｉに異なる音響信号を出力する。

移動車両Ｍは、運転者によって運転されて道路上を走行する自動車であり、例えば電力を動力源として走行する電気自動車やハイブリッド自動車である。このような移動車両Ｍは、図１に示すように、受電コイル１１、受電回路１２、充電回路１３、バッテリ１４、受電コイルカバー１５、受信器１６ａ、１６ｂ、受信アンプ１７ａ、１７ｂ及び表示部１８及び受電用演算制御部１９を備えている。なお、図１では省略しているが、移動車両Ｍは、走行モータ、エンジン（移動車両Ｍがハイブリッド自動車の場合）、操作ハンドル及びブレーキ等の走行に必要な構成要素を当然に具備する。また、上記受信器１６ａ、１６ｂ及び受信アンプ１７ａ、１７ｂは、本実施形態における受信手段を構成するものである。また、受電用演算制御部１９は、本実施形態における演算手段である。

受電コイル１１は、サーキュラー型コイルあるいはソレノイド型コイルであり、給電コイル４と対向し、かつ給電コイル４と高効率な非接触給電が可能なようにサーキュラー型コイルの場合にはコイル軸が上下方向（垂直方向）となる姿勢、ソレノイド型コイルの場合にはコイル軸が水平かつ給電コイル４のコイル軸と平行になる姿勢で移動車両Ｍの底部に設けられている。このような受電コイル１１は、両端が受電回路１２の入力端に接続されており、給電コイル４が発生する磁界が作用すると電磁誘導によって起電力を発生し、当該起電力を受電回路１２に出力する。受電コイル１１は、プラスチックス、繊維強化プラスチックス、セラミックスまたはこれらの複合材等の非磁性かつ非導電性材料によってモールドされていてもよい。

なお、給電コイル４と受電コイル１１とは、いずれも同一形式、すなわち、いずれもサーキュラー型コイルとするか、いずれもソレノイド型コイルとするか、のいずれかとするが、給電コイル４と受電コイル１１との大きさや、形状は、高効率な非接触給電が可能であれば、それぞれ同一でも異なっていてもよい。

受電回路１２は、入力端が受電コイル１１の両端に接続され、出力端が充電回路１３の入力端に接続されている。このような受電回路１２は、受電コイル１１と受電側共振回路を構成する共振用コンデンサを備え、受電コイル１１から供給された交流電力を直流電力に変換して充電回路１３に供給する一種の整流回路である。なお、高効率な非接触給電が可能となるよう、受電回路１２の共振用コンデンサの静電容量は、上記給電側共振回路の共振周波数と受電側共振回路の共振周波数とが同一ないしほぼ同一周波数になるように設定されている。

充電回路１３は、入力端が受電回路１２の出力端に接続され、出力端がバッテリ１４の入力端に接続されており、受電回路１２から供給される電力（直流電力）をバッテリ１４に充電する。バッテリ１４は、移動車両Ｍに搭載された再充電が可能な電池（例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池）であり、図示しない走行モータ等に駆動電力を供給する。

受電コイルカバー１５は、受電コイル１１に作用する磁界を遮らないエンジニアリングプラスチックやＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等の非磁性かつ非導電性材料からなり、上記受電コイル１１を内包する状態で移動車両Ｍの底部に設置されている。この受電コイルカバー１５は、受電コイル１１の端面に対向する四角形の平面カバー１５ａ（平面部）と、受電コイル１１の側面を覆う側面カバー１５ｂとからなり、密閉されている。

受信器１６ａ、１６ｂは、図２（ｂ）に示すように、受電コイルカバー１５の平面カバー１５ａ上の直交する２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向に分かれて配置されている。この受信器１６ａ、１６ｂは、図３に示すように、受信用振動板１６１、シール材１６２及びピックアップコイル１６３から構成され、給電装置Ｓから発信される音響信号を受信するマイクロホンである。なお、図３では、受信器１６ａの構成を示しているが、受信器１６ａ、１６ｂは、同じ構成である。

受信用振動板１６１は、例えば、円形の樹脂性の板材や金属製のダイヤフラム等であり、シール材１６２に密着すると共にシール材１６２を介して受電コイルカバー１５に設けられ、内面側にピックアップコイル１６３が固定されている。このような受信用振動板１６１は、給電装置Ｓから発信されて空気を介して伝播される音響信号によって振動する。

シール材１６２は、ゴム等の可撓性の部材を環状に成形したＯリングであり、受電コイルカバー１５と受信用振動板１６１との境界に設けられる、つまり受電コイルカバー１５と受信用振動板１６１との間に介装されている。このようなシール材１６２は、受電コイルカバー１５及び受信用振動板１６１と密着することによって、音響信号による受信用振動板１６１の振動を妨げることなく受電コイルカバー１５を密閉状態にする。
ピックアップコイル１６３は、この信号に対応した起電力を電磁誘導によって発生し、該起電力によって発生した電力を音響信号として各受信アンプ１７ａ、１７ｂに出力する。

なお、平面カバー１５ａは、非接触給電を行うために給電コイル４が発生して受電コイル１１に作用する磁界が通過するエリアよりも大きく、ピックアップコイル１６３が磁界の影響を受けたり、磁界に影響したりしないような位置に配置されるようにする。すなわち、非接触給電を行うために給電コイル４が発生して受電コイル１１に作用する磁界は平面カバー１５ａの中央付近を通過し、ピックアップコイル１６３が配置されている平面カバー１５ａの外周部では、磁界は十分小さくなっているように平面カバー１５ａの大きさを設定する。

これにより、ピックアップコイル１６３を構成する金属部品（コイルの電線など）の影響を受けて非接触給電の効率が低下したり、非接触給電を行うための磁界の影響を受けてピックアップコイル１６３が誤信号を検出したりすることを防止する。平面カバー１５ａの外周部よりもさらに外側に位置する側面カバー１５ｂは、給電コイル４が発生する磁界が通過しない位置にあるので、側面カバー１５ｂは非磁性かつ非導電性材料で構成する代わりに金属製であってもよい。

受信アンプ１７ａ、１７ｂは、ピックアップコイル１６３から入力された音響信号を増幅して受電用演算制御部１９に出力する。
表示部１８は、例えば液晶ディスプレイであり、受電用演算制御部１９から入力される画像信号に基づいて画像を表示する。

受電用演算制御部１９は、マイクロプロセッサやメモリ等を備え、受電用演算制御プログラムに基づいて機能するソフトウエア型制御装置であり、移動車両Ｍの受電機能を統括制御する。詳細については後述するが、このような受電用演算制御部１９は、予め記憶している相対位置テーブルに基づいて移動車両Ｍ（受電コイル１１）に対する給電コイル４の相対位置（位置関係）を算出する。上記相対位置テーブルは、受信器１６ａ、１６ｂ各々によって検出された音響信号と移動車両Ｍ（受電コイル１１）に対する給電コイル４の相対位置との対応関係が格納されたデータテーブルである。

受電用演算制御部１９は、受信器１６ａ、１６ｂ各々によって検出された音響信号に基づいて相対位置テーブルを検索することにより、移動車両Ｍ（受電コイル１１）に対する給電コイル４の相対位置を特定し、当該相対位置に基づいて移動車両Ｍの受電コイル１１が給電コイル４に正対させるために運転者を支援する運転支援画像を生成し、当該運転支援画像を示す画像信号（支援画像信号）を表示部１８に出力する。

この相対位置は、移動車両Ｍの受電コイル１１を中心とした給電コイル４の位置を２次元距離データとして示すものである。すなわち、相対位置は、平面視形状が長方形である移動車両Ｍの幅方向（例えば図２に示すＸ軸方向）の距離と、移動車両Ｍの長さ方向（例えば図２に示すＹ軸方向）の距離との２つの距離データからなる。

また、受信器１６ａ、１６ｂ各々によって検出された音響信号と、移動車両Ｍ（受電コイル１１）に対する給電コイル４の相対位置とが対応付けられるのは、受信器１６ａ、１６ｂと受電コイルとの位置関係と、各発信器７ａ〜７ｉと給電コイル４との位置関係が固定であるためである。つまり、受信器１６ａ、１６ｂは、最も強く受信した音響信号を発信する各発信器７ａ〜７ｉと対向状態である可能性が高く、受信器１６ａ、１６ｂと各発信器７ａ〜７ｉとの位置関係が明らかであるならば、受信器１６ａ、１６ｂと受電コイルとの位置関係と、各発信器７ａ〜７ｉと給電コイル４との位置関係とが固定であるので、移動車両Ｍ（受電コイル１１）に対する給電コイル４の相対位置は決まる。

次に、このように構成された非接触給電システムＡの動作について説明する。
最初に、非給電時における移動車両Ｍ及び給電装置Ｓの動作について説明する。移動車両Ｍの受電用演算制御部１９は、非給電時（例えば運転手による移動車両Ｍの通常運転時）に、充電回路１３を停止させる。一方、給電装置Ｓの給電用演算制御部８は、非給電時、つまり給電対象である移動車両Ｍが駐停車位置に停車していない時に、給電回路３を停止する。また、給電用演算制御部８は、常時、各発信器７ａ〜７ｉから異なる音響信号を発信するように各発信アンプ６ａ〜６ｉを制御する。

そして、運転手は、移動車両Ｍを運転して、給電装置Ｓの設置場所まで移動車両Ｍを移動させて停車させる。移動車両Ｍの受電用演算制御部１９は、給電装置Ｓからの音響信号が受信アンプ１７ａ、１７ｂから入力される、つまり、給電装置Ｓからの音響信号を受信器１６ａ、１６ｂが受信すると、受信アンプ１７ａ、１７ｂから入力される信号に基づいて給電装置Ｓの各発信器７ａ〜７ｉから出力される各音響信号の音量を計測する。

つまり、受電用演算制御部１９は、給電装置Ｓの各発信器７ａ〜７ｉから出力される音響信号のお互いのオン期間Ｔａ〜Ｔｉの間にオフ期間が設けられることで各音響信号が区切られて受信器１６ａ、１６ｂに受信されることを利用し、受信器１６ａ、１６ｂ各々に受信される各音響信号の音量を計測する。例えば、図５は、受信器１６ａによって受信された各音響信号の音量Ｖａ〜Ｖｉの一例を示している。

そして、受電用演算制御部１９は、各受信器１６ａ、１６ｂに受信された音響信号毎の音量を計測すると、各受信器１６ａ、１６ｂに受信された音響信号の音量を比較することによって、各受信器１６ａ、１６ｂに受信された音量の最も大きい音響信号を判断し、最も音量の大きい音響信号のオン期間が、予め記憶しているオン期間Ｔａ〜Ｔｉのうち、どれに最も近いか判断する。例えば、受電用演算制御部１９は、図５に示すように、受信器１６ａによって受信された音響信号のうち、音量Ｖｄが最も大きいと判断した場合、音量Ｖｄの音響信号のオン期間を、予め記憶しているオン期間Ｔａ〜Ｔｉと比較して、オン期間Ｔｄに最も近いと判断する。

例えば、上述のように受電用演算制御部１９によって最も音量の大きい音響信号のオン期間が、オン期間Ｔａ〜Ｔｉのうち、オン期間Ｔｄであると判断された場合、受信器１６ａは、発信器７ａ〜７ｉのうち、発信器７ｄに最も近い状態になっている。つまり、受信器１６ａは、図６に示す一点鎖線の枠内に位置している状態となっており、移動車両Ｍの受電コイル１１のＹ軸方向の位置が確定する。一方、受信器１６ｂによって受信された音響信号を用いることで、移動車両Ｍの受電コイル１１のＸ軸方向の位置が確定する。

なお、受信器１６ａに対して発信器７ａ〜７ｅのいずれかからの音響信号の音量が最大となり、また受信器１６ｂに対して発信器７ｅ〜７ｉのいずれかからの音響信号の音量が最大となる状態が、正常に測定可能な範囲であるが、例えば、図７に示すように、受信器１６ａの位置が大きくずれて、受信器１６ａに対して発信器７ｇからの音響信号が最大となる場合には、計測エラーとするようにしてもよい。

続いて、受電用演算制御部１９は、各受信器１６ａ、１６ｂの最も音量の大きい音響信号のオン期間の判定の結果に基づいて相対位置テーブルを検索することにより、移動車両Ｍ（受電コイル１１）に対する給電コイル４のＹ軸方向の距離を特定し、さらに移動車両Ｍ（受電コイル１１）に対する給電コイル４のＸ軸方向を特定する。

そして、受電用演算制御部１９は、このようにして取得した給電コイル４のＹ軸方向の距離と、Ｘ軸方向の距離とからなる相対位置の初期値を示す運転支援画像を生成して支援画像信号として表示部１８に出力する。このようにして求められた相対位置の初期値は、給電コイル４の相対位置の取得開始直後の給電コイル４の位置である。移動車両Ｍは、運転手の運転によって移動するので、相対位置は、移動車両Ｍの位置に応じて上記初期値から時々刻々と順次変化する。

そして、受電用演算制御部１９は、所定のタイムインターバルで上記処理を繰り替えして給電コイル４の相対位置を示す運転支援画像を順次生成して支援画像信号として表示部１８に出力する。この結果、表示部１８には、初期値に続いて順次変化する相対位置が移動車両Ｍを中心とする平面図上に時系列的に順次表示される。

移動車両Ｍの運転者は、このような運転支援画像を参照して移動車両Ｍを運転操作することにより、移動車両Ｍを受電コイル１１と給電コイル４とが正対するように停車させる。そして、受電用演算制御部１９は不図示の無線通信手段を介して、受電コイル１１と給電コイル４とが正対するように移動車両Ｍが停車したことを、給電装置Ｓの給電用演算制御部８に通知する。

一方、給電装置Ｓの給電用演算制御部８は、不図示の無線通信手段を介して、受電コイル１１と給電コイル４とが正対するように移動車両Ｍが停車したことを通知されると、給電回路３に給電動作を開始させる。

一方、移動車両Ｍの受電用演算制御部１９は、バッテリ１４の充電状態を監視しながら充電回路１３を制御することにより、バッテリ１４を適切に充電する。受電用演算制御部１９は、バッテリ１４が満充電状態となったことを検知すると、表示部１８によってバッテリ１４が満充電状態になったことを通知する。そして、ユーザは、表示部１８により満充電状態となったことを認識すると、移動車両Ｍを運転して、給電装置Ｓの設置場所から移動する。このとき、受電用演算制御部１９は不図示の無線通信手段を介して、充電が終了したことを、給電装置Ｓの給電用演算制御部８に通知する。

一方、給電装置Ｓの給電用演算制御部８は、不図示の無線通信手段を介して、充電が終了したことを通知されると、給電回路３の制御を停止する。

このような本実施形態によれば、音響信号を用いて給電コイル４と受電コイル１１との位置関係を算出することによって、カメラによって撮影された画像や磁界を用いることなく給電コイルと受電コイルとの位置関係を算出できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、給電装置Ｓに発信アンプ６ａ〜６ｉ、発信器７ａ〜７ｉを設け、一方、移動車両Ｍに受信器１６ａ、１６ｂ及び受信アンプ１７ａ、１７ｂを設けているが、本発明はこれに限定されない。例えば、給電装置Ｓに受信器１６ａ、１６ｂ及び受信アンプ１７ａ、１７ｂを設け、一方、移動車両Ｍに発信アンプ６ａ〜６ｉ、発信器７ａ〜７ｉを設けるようにしてもよい。ここで、給電装置Ｓは、給電コイル４の位置を移動させる駆動部を備える。給電装置Ｓの給電用演算制御部８は、移動車両Ｍから発信される音響信号の判定結果に基づいて該駆動部を制御して給電コイル４と移動車両Ｍの受電コイル１１との位置合わせを行う。

（２）上記実施形態は、オンタイミング及びオン期間（有音期間）が異なると共に、オンタイミングの間にオフ期間（無音期間）が設けられる音響信号を生成しているが、複数の発信器７ａ〜７ｉからの音響信号を識別する（受信した音響信号がどの発信器から発信されたものかを受信側で識別する）ことが可能であれば、本発明はこれに限定されない。例えば、周波数の異なる音響信号を生成するようにしてもよい。例えば、それぞれの発信器７ａ〜７ｉからの音響信号の周波数が異なるように音響信号を生成するようにしてもよい。この場合、受電用演算制御部１９は、周波数を測定することにより、音響信号がどの発信器から発信されたものであるか識別することができる。

（３）上記実施形態では、音響信号を発信あるいは受信するために、ボイスコイル７３やピックアップコイル１６３を用いたが、ボイスコイル７３やピックアップコイル１６３の代わりに圧電素子を用いるようにしてもよい。
（４）上記実施形態において、音響信号の伝送効率を向上させるために、空気を伝送媒体として用いる場合には３０ｋＨｚ程度の振動帯域を使用してもよい。

（５）上記実施形態では、９つの発信器７ａ〜７ｉが給電装置Ｓに設けられ、また２つの受信器１６ａ、１６ｂが移動車両Ｍに設けられているが、相対位置の測定が可能な限りにおいて、発信器及び受信器の個数を変えてもよい。また、給電コイルカバー５や受電コイルカバー１５がない場合には、例えば、発信器７ａ〜７ｉを給電コイル４の周囲の地面に配置し、受信器１６ａ、１６ｂを移動車両Ｍの底部の受電コイル１１の周囲に配置するようにしてもよい。また、９つの発信器７ａ〜７ｉが直交する２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向に配列されているが、直交しない２軸に配列されてもよい。

（６）上記実施形態では、非接触給電する方法として磁界共鳴方式を採用したが、電磁誘導方式ないし電場や磁場を利用するその他の方式を採用するようにしてもよい。
（７）給電コイルカバー５の平面カバー５ａの形状は四角形に限らず、給電コイル４を内包できれば形状を問わない。同様に、受電コイルカバー１５の平面カバー１５ａの形状も四角形に限らず、受電コイルを内包できれば形状を問わない。また、給電コイルカバー５と受電コイルカバー１５との形状や大きさは、異なっていてもよい。
（８）移動車両Ｍは、運転者を要しない無人搬送車や遠隔操縦車であってもよい。
この場合、移動車両Ｍは、受電用演算制御部１９によって算出された移動車両Ｍ（受電コイル１１）に対する給電コイル４の相対位置に基づいて自動で位置合わせを行う。また、自動車に限らず各種の陸上移動体や、静止が可能な空中移動体であってもよい。

（９）上記実施形態では、地面に埋設された給電装置Ｓから移動車両Ｍに対し、空気を伝送媒体として非接触給電および音響信号の伝送を行ったが、給電装置Ｓを水中に設け、水上ないし水中の移動体に対し、水を伝送媒体として非接触給電および音響信号の伝送を行ってもよい。水上ないし水中の移動体内部の構成は、図１に示す移動車両Ｍ内部の構成と同じである。水の浸入を防ぐため、給電コイルカバー５、発信用振動板７１、シール材７２、受電コイルカバー１５、受信用振動板１６１及びシール材１６２は、水に犯されない材料で構成し、さらに、装置を使用する深度での水圧に耐えうる防水構造および強度を有するようにする。水を伝送媒体として用いる場合には１５０ｋＨｚ程度の振動帯域を使用するようにしてもよい。

１…電源、２…整流回路、３…給電回路、４…給電コイル、５…給電コイルカバー、５ａ…平面カバー、５ｂ…側面カバー、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｇ、６ｈ、６ｉ…発信アンプ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ、７ｈ、７ｉ…発信器、８…給電用演算制御部、１１…受電コイル、１２…受電回路、１３…充電回路、１４…バッテリ、１５…受電コイルカバー、１５ａ…平面カバー、１５ｂ…側面カバー、１６ａ、１６ｂ…受信器、１７ａ、１７ｂ…受信アンプ、１８…表示部、１９…受電用演算制御部、７１…発信用振動板、７２…シール材、７３…ボイスコイル、１６１…受信用振動板、１６２…シール材、１６３…ピックアップコイル、Ａ…非接触給電システム、Ｍ…移動車両、Ｓ…給電装置

Claims (5)

1. 給電コイルを有する給電装置と、受電コイルを有する受電装置とを具備し、前記給電コイルから前記受電コイルに非接触給電を行う非接触給電システムであって、
   前記給電装置及び前記受電装置の一方に設けられ、音響信号を発信する発信手段と、
   前記給電装置及び前記受電装置の他方に設けられ、前記音響信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信した前記音響信号に基づいて前記給電コイルと前記受電コイルとの位置関係を算出する演算手段とを
   具備することを特徴とする非接触給電システム。
2. 前記給電装置に設けられ、前記給電コイルを覆い、前記受電装置側に向けられた平面部を有する給電コイルカバーと、
   前記受電装置に設けられ、前記受電コイルを覆い、前記給電装置側に向けられた平面部を有する受電コイルカバーとを具備し、
   異なる音響信号を発信する複数の前記発信手段が、前記給電コイルカバー及び前記受電コイルカバーの一方の平面部に配置され、
   複数の前記受信手段が、前記給電コイルカバー及び前記受電コイルカバーの他方の平面部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
3. 前記発信手段は、第１の方向と、第１の方向と異なる第２の方向に配列されていることを特徴とする請求項２に記載の非接触給電システム。
4. 前記異なる音響信号は、オンタイミング及びオン期間が異なり、
   前記異なる音響信号のお互いのオン期間の間には、無音期間が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の非接触給電システム。
5. 前記異なる音響信号は、周波数が異なることを特徴とする請求項２または３に記載の非接触給電システム。

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