JP2016059236A - 無線電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】共振子上に存在する異物を除去して、安定した電力伝送を実施することができ、安全性および利便性の向上を図る無線電力伝送システムを提供する。
【解決手段】送電共振子３が下側に配置し、その上方に受電共振子１４が配置する。送電共振子３上に存在する異物Ａの除去を行う異物除去装置１０を設ける。異物除去装置１０には、送電共振子３の上面に接する異物除去板５を配置し、異物除去板５を駆動する除去板駆動装置６を設置する。除去板駆動装置６は、異物除去板５が送電共振子３の上面を掃くように異物除去板５を駆動する。これにより、異物Ａを送電共振子３上から掃き出す。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、共振子上に存在する異物を除去可能な無線電力伝送システムに関するものである。

従来から、送信側と受信側とが非接触で電力を伝送することができる無線電力伝送システムが提案されている。無線電力伝送システムには、送電側および受電側には互いに対向して共振子が配置されている。これらの共振子を用いる無線電力伝送システムでは、電極の露出がなく、電極同士が接触しないので電極が摩耗することがない。

したがって、無線電力伝送システムでは、電極の磨耗による性能劣化の心配がない。また、水分の多い環境でも安全に電力を伝送することができる。これらの利便性を有するため、無線電力伝送システムは広く普及している。具体的には、ＩＣカード、携帯電話、電動歯ブラシ、シェーバーなど多くの家電機器に、無線電力伝送システムが採用されている。

近年では、数Ｗ〜数百Ｗの家電機器だけではなく、ｋＷを超す無線電力伝送システムも提案されている。代表的なものとしては、電気自動車（以下、ＥＶと呼ぶ）の非接触充電システムが知られている。ＥＶの非接触充電システムでは、送電側の装置として充電スタンドが設置されており、充電スタンドには送電パッドが接続され、送電パッド内には送電共振子が組み込まれている。送電パッドは地上に配置されており、送電共振子は上方を向いて配置されている。

一方、ＥＶが受電側となる。ＥＶには受電回路と、負荷である充電池が設置されている。受電回路には受電パッドが接続されており、受電パッド内に受電共振子が組み込まれている。受電パッドはＥＶの下部に配置されており、受電共振子は下方を向いて配置される。これらの送電共振子および受電共振子には、コイルが含まれている。コイルは導体を巻いて構成される。コイルの種類としては、スパイラル型とソレノイド型が主流である。

以上のようなＥＶの非接触充電システムでは、送電パッドの上方に受電パッドが位置するようにＥＶを駐車させることで、地上側の送電共振子とＥＶ内の受電共振子とが互いに向かい合う。この状態で、充電スタンドが数ｋＷオーダーの電力を出力し、送電共振子から受電共振子へと非接触で電力を伝送することにより、ＥＶ内の充電池を充電することができる。

ＥＶの非接触充電システムでは、ＥＶ側の受電パッドが地上側の送電パッドから若干離れてＥＶを停めたとしても、電力を伝送できるようにすることが重要である。したがって、送電距離を延ばすことが求められている。送電距離を延ばすためには、共振子においてコイルの結合係数ｋを高める必要がある。

そこで、ＥＶの非接触充電システムでは、ソレノイド型コイルが採用されることが多い。これは、ソレノイド型コイルがスパイラル型コイルと比べて、単位面積当たりの結合係数ｋが高いためである。ＥＶの非接触充電システムにおいて送電距離を延ばすことで、地上側の送電パッドに対するＥＶの位置精度を緩和することができ、ユーザーにとって使い勝手が良好となる。

しかし、無線電力伝送システムにおいて、送電距離の拡大は、送電共振子と受電共振子との距離が増大することに他ならない。そのため、共振子間に、ある程度のスペースが生まれることになる。したがって、送電共振子と受電共振子との間に空き缶などの異物が入ることがある。

２つの共振子間に存在する異物が金属製である場合、電力を伝送する際に発生する誘導加熱によって、金属が発熱する。その結果、共振子間に伝送される電力エネルギーが熱エネルギーに変換されてしまい、電力の伝送効率が低下することになる。また、異物が薄い紙とアルミ箔を重ねた包装紙などである場合、金属であるアルミ箔が発熱すると、アルミ箔に付着した薄い紙が発火するおそれがある。

そこで、無線電力伝送システムには、送電共振子と受電共振子の間に存在する異物を検出する異物検出装置が設けられている。異物検出装置では、送電部側と受電部側の電力差や、送電部から受電部へ送られる伝送効率の低下、あるいは誘導加熱の大きさなどによって、共振子間に存在する異物を検出することができる。

特開２０１０−１１９２４６号公報

異物検出装置を有する無線電力伝送システムでは、異物検出装置によって共振子上の異物を検出することができるが、異物を検出するだけであって、共振子上から異物を除去する装置を設けているわけではない。したがって、異物検出装置が異物を検出した場合に、異物の存在を確認したユーザー自身が、異物の除去作業を行っている。このようなユーザーの手作業による異物の除去は、非常に面倒であり、作業コストが増大した。

また、無線電力伝送システムの動作中に、異物検出装置が異物を検出した場合には、無線電力伝送システムを停止させてからでないと、異物を除去することができない。つまり、異物の除去作業に際してシステムの停止が余儀なくされる。このため、停止時間の分だけ、電力伝送による充電時間などが長期化するといった不具合があった。

今後、ＥＶの非接触充電システムなどの無線電力伝送システムが普及するにつれて、システムの設置数が増大する。これに伴って、共振子間に異物が挟まる事態が頻発することが予想される。このような背景の下、無線電力伝送システムにおいては、共振子上の異物を除去する技術の開発が待たれていた。

本発明の実施形態では、以上の課題を解消するために提案されたものであり、簡単な構成により共振子上に存在する異物を除去することができ、安定した電力伝送を実施することが可能であり、安全性および利便性に優れた無線電力伝送システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の実施形態は、送電側には送電共振子が、受電側には受電共振子が互いに対向して配置され、高周波電力を出力する高周波電源と、前記高周波電源を制御して高周波電力を前記送電共振子に入力する送電制御装置とが設けられ、前記送電共振子から前記受電共振子へと非接触で電力を伝送するように構成された無線電力伝送システムにおいて、次のような特徴を有している。

（１）前記送電共振子と前記受電共振子との間に存在する異物の除去を行う異物除去装置が設けられている。
（２）前記異物除去装置には、前記送電共振子および前記受電共振子における対向面のうち、少なくとも一方の対向面に接する異物除去部材が配置されている。
（３）前記異物除去装置には、前記対向面を掃くように前記異物除去部材を駆動させる除去板駆動装置が設けられている。

第１の実施形態の要部の斜視図を含むブロック図。 第１の実施形態のブロック図。 第１の実施形態における異物除去処理のフローチャート。 第２の実施形態の要部の斜視図を含むブロック図。 第３の実施形態のブロック図。 第４の実施形態の要部の側面図を含むブロック図。 第５の実施形態の要部の斜視図を含むブロック図。 他の実施形態の要部の斜視図を含むブロック図。 他の実施形態の要部の斜視図を含むブロック図。 他の実施形態の要部の斜視図を含むブロック図。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係る第１の実施形態について、図１〜図３を用いて具体的に説明する。図１は第１の実施形態の要部の斜視図を含むブロック図、図２は第１の実施形態のブロック図、図３は第１の実施形態における異物除去処理のフローチャートである。

本実施形態は、送電側から受電側へと非接触でｋＷ級の電力を伝送する無線電力伝送システムであり、例えばＥＶの非接触充電システムに適用されるものである。ＥＶの非接触充電システムでは、ＥＶ外部の送電装置と、ＥＶ内の受電装置との間で、無線通信を用いた情報のやり取りなどが必要であるが、以下の実施形態では、異物の除去を主眼とするため、通信の確立前後やシステム認証などに関しては説明を省略する。

（全体構成）
図１は無線電力伝送システムのブロック図を示しており、本実施形態の要部である送電共振子および異物除去部材の斜視図を含む図である。図１に示すように、本実施形態では無線電力伝送システムの受信側がＥＶ１１となる。

ＥＶ１１内には、受電回路１２および負荷１３は設置されている。受電回路１２には受電パッド１５が接続されている。受電パッド１５はＥＶ１１底面部に設置されており、内部に受電共振子１４が組み込まれている。受電共振子１４に受電回路１２および負荷１３が順次接続されている。負荷１３がＥＶ１１の充電池に相当する。

無線電力伝送システムの送信側には、高周波電源１、送電制御装置２および送電側共振子３が設けられている。送電側共振子３に高周波電源１が接続され、高周波電源１に送電制御装置２が接続されている。高周波電源１は送電側共振子３に高周波電力を出力する電源である。送電制御装置２は高周波電源１を制御して送電側共振子３に高周波電力を入力する装置である。送電側共振子３は、地上に配置される送電パッド４内に組み込まれている。

受電パッド１５の下方に送電パッド４が位置するように、ＥＶ１１が駐車することで、送電共振子３と受電共振子１４とが対向して上下に配置される。つまり、送電共振子３が下側に配置され、その上方に受電共振子１４が配置される。このような無線電力伝送システムでは、ユーザーの充電指令を受け、送電側では送電制御装置２が高周波電源１を制御し、高周波電源１が高周波電力を送電共振子３に入力して、電力伝送を行う。

（送電共振子の構成）
送電共振子３は、直方体状の金属ケース３１と、その内部に収納されるソレノイド型のコイル（図示せず）とから構成されている。金属ケース３１は内部にあるコイルを機械的に保護するものである。符号３３は、送電共振子３の上面部を示している。

（異物除去装置）
本実施形態の特徴は、送電共振子３上に存在する異物Ａを取り除くための異物除去装置１０が設置された点にある。図１に示すように、異物除去装置１０には、送電共振子３の上面部３３を掃く異物除去板５が配置されており、この異物除去板５を駆動する除去板駆動装置６が設置されている。

異物除去板５は、送電共振子３の長手方向全体にわたる長さ寸法を持つ板状の異物除去部材である。異物除去板５は一端部を支軸として、自動車用のワイパーのように、扇状に水平方向に回動自在に取り付けられている。また、異物除去板５は、送電共振子３の長手方向に平行な状態のまま、昇降するようになっている。このため、除去板駆動装置６は、異物除去板５を水平方向に駆動させると共に、異物除去板５を昇降駆動させるようになっている。除去板駆動装置６に用いる駆動機構としては、ギアやモータなどを含む一般的な駆動機構であればよい。

異物除去板５は、上昇が終了した位置では下縁部が送電共振子３の上面に接し、下降が終了した位置では異物除去板５の上縁部が送電共振子３の上面部３３よりも下方に位置する。つまり、異物除去板５は常に、送電共振子３の上面部３３に載置されるのではなく、送電共振子３の長手方向に平行な状態で、送電共振子３の上面部３３から下側へ退避するようになっている。

（異物除去判定装置と除去不能報知装置）
図２は本実施形態のブロック図である。図２に示すように、無線電力伝送システムには、上述した構成要素に加えて、異物除去判定装置１７と、除去不能報知装置１８が設けられている。

異物除去判定装置１７は、異物除去装置１０により異物Ａの除去が正常に終了したか、あるいは、異物除去装置１０における異常を検出して、異物Ａの除去が不完全であるかを、判定する装置である。異物除去装置１０による異物Ａの除去が不完全であるとは、例えば、異物Ａによって異物除去板５の移動が阻まれ、予め設定された所要時間内に異物除去板５の動作が終了しなかった場合などである。

異物除去判定装置１７は、こういった異物除去装置１０における異常の検出回数を数えており、異常検出回数が２回までは、異物除去装置１０が再度、異物Ａの除去動作を行うように異物除去装置１０に指令を送るようになっている。また、異常検出回数が３回以上になると、異物除去判定装置１７は、異物Ａは除去不能であるという判定結果を、除去不能報知装置１８に送るようになっている。

除去不能報知装置１８は、異物除去判定装置１７に接続されており、表示画面が設けられている。除去不能報知装置１８は、異物除去判定装置１７から異物Ａは除去不能であるという判定結果を受け取ると、異物Ａが除去不能である旨を表示画面に表示するように構成されている。

（異物除去処理）
本実施形態による異物除去処理について、図３のフローチャートを参照して説明する。異物Ａの除去動作が始まる前の時点、もしくは前回の除去動作が終了した時点では、異物除去板５は送電共振子３の側面部に接し、異物除去板５の上縁部が送電共振子３の上面部３３よりも下側に下降した状態にある。

本実施形態では、ユーザーから運転指令を受けると（Ｓ０１）、まず、除去板駆動装置６が、上記の状態にある異物除去板５を上昇させ、異物除去板５の下縁部が、送電共振子３の上面部３３に当たる位置まで上昇する。続いて、除去板駆動装置６は、異物除去板５を扇状に水平方向に往復動作させる。

異物除去板５は、送電共振子３の長手方向全体にわたっているので、異物除去板５の下縁部が送電共振子３の上面部３３を隈無く掃くように移動する。これにより、送電共振子３上に存在する異物Ａが存在すれば、異物除去板５がこれを掃いて除去する（Ｓ０２）。本実施形態では、異物除去板５が送電共振子３の上面を一方の端部から他方の端部まで移動することを、１回の除去動作とする。

ところで、異物Ａが重量物であって、異物除去板５が異物Ａに当たるだけでは、異物Ａを送電共振子３上から掃き出すことができないケースも考えられる。このようなケースがあるので、異物除去判定装置１７は、異物除去装置１０の動作が正常に終了したかどうかで、異物Ａが除去されたか否かを判定する（Ｓ０３）。

異物除去判定装置１７が、異物除去板１０の動作が正常に終了したと判定した場合（Ｓ０３の正常終了）、無線電力伝送システムでは、電力伝送を開始する（Ｓ０４）。すなわち、送電制御装置２が高周波電源１を制御し、高周波電源１が高周波電力を送電共振子３に入力する。

また、本実施形態に係る無線電力伝送システムでは、送電中でも、異物除去板５による異物除去（Ｓ０５）と、それに続く異物除去判定装置１７による異物除去判定（Ｓ０６）を、定期的に実施する。異物除去判定装置１７が、異物除去装置１０の動作が正常に終了したと判定した場合には（Ｓ０６の正常終了）、Ｓ０５へと戻り、送電中に、異物除去板５による異物除去を行う。

異物除去判定装置１７が、異物除去装置１０の動作に異常を検出した場合（Ｓ０３およびＳ０６の異常検出）、異物Ａの除去は不完全であると判定する。異物除去板５の異常が検出される場合とは、例えば、異物除去板５が停止する場合や、動作所要時間が予め設定された時間を越える場合などである。異物除去判定装置１７は異物除去装置１０における異常の検出回数をカウントし（Ｓ０７）、異常検出回数が１〜２回であれば、Ｓ０２に戻り、異物除去装置１０が異物Ａの除去を再度、実施する。

異物除去装置１０が３回繰り返して異物Ａの除去を行っても異物除去判定装置１７が異物除去板５の動作に異常を検出した場合、つまりＳ０７にて異常検出回数が３回に達した場合には、異物除去判定装置１７は、異物Ａは除去不能であるという判定結果を、除去不能報知装置１８に送り、Ｓ０８に移行する。

Ｓ０８では、除去不能報知装置１８が異物Ａは除去不能であるという表示を表示画面に行い、送電共振子３上に異物Ａが存在するという状況をユーザーに報知する。続いてＳ０９では、電力伝送を中止する。すなわち、送電制御装置２が高周波電源１を制御して、送電側共振子３への高周波電力の入力を中止する。

（作用と効果）
本実施形態では、異物除去板５と、これを駆動させる除去板駆動装置６とを有する異物除去装置１０が設けられている。このため、無線電力伝送システムが送電を開始する前に、除去板駆動装置６が異物除去板５を駆動させて、異物除去板５によって送電共振子３の上面部３３から異物Ａを掃き出すことができる。したがって、ユーザーが手作業で異物Ａを除去する手間がかからない。その結果、作業コストが低減して、安全性および利便性が向上する。

本実施形態では、無線電力伝送システムの動作中でも、異物除去装置１０にて異物Ａを除去可能なので、異物Ａの除去作業に際して無線電力伝送システムをいちいち停止させる必要がなくなる。したがって、無線電力伝送システムによる電力伝送を継続して実施することが可能であり、電力伝送による充電時間を短縮化することができる。

異物Ａの除去作業が終了した時点で、異物除去板５は、異物除去板５が移動する送電共振子３の上面から側面へと退避している。そのため、送電パッド４がＥＶ１１のタイヤで踏まれたとしても、金属ケース３１によって異物除去板５の機械的強度を担保することが可能である。

また、異物除去板５が送電共振子３の上面部３３から上方に突出することがない。そのため、ＥＶ１１のタイヤが異物除去板５を踏むおそれがない。したがって、異物除去板５が破損する心配が無く、優れた安全性を確保することができる。さらに、異物除去板５が送電共振子３の側面に退避しているので、異物除去板５が退避するためのスペースを大きく設ける必要がなく、スペース性が良好となる。

異物除去装置１０にて送電共振子３上の異物Ａの除去を行った後、異物除去板５による異物Ａの除去動作が、正常に終了したか否かを判定する異物除去判定装置１７が設けられている。このため、ユーザーは、異物Ａが除去された状況を確実に把握することが可能であり、安全性および利便性がいっそう向上する。

異物除去判定装置１７が、異物除去装置１０における異常が２回までならば、異物除去装置１０の異物除去動作を繰り返し、異物除去装置１０の異常を３回以上連続して検出した場合には、送電制御装置２が送電共振子3への高周波電力の入力を中止する。したがって、異物Ａの除去が困難であることを慎重に判断し、その上で異物Ａが残存していれば送電を中止させる。これにより、送電効率と安全性を両立させることができる。

異物除去装置１０が３回繰り返して動作した後で、除去動作判定装置１７が、異物Ａの除去が正常に終了せず異常があると判定すると、除去不能報知装置１８が、異物Ａは除去不能であることを報知する。このため、ユーザーは異物Ａの存在を確実に知ることができ、安全性がより向上する。

（第２の実施形態）
（構成）
図４を用いて、第２の実施形態を説明する。図４は第２の実施形態の要部の斜視図を含むブロック図である。

図４に示すように、第２の実施形態は、上記第１の実施形態と比べて、異物除去板および除去板駆動装置が異なるものであり、それ以外の構成要素は同様である。以下では、第２の実施形態における異物除去装置２０の構成について説明し、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。

第２の実施形態における異物除去装置２０は、異物除去シャフト７と除去板駆動装置８とから構成される。異物除去シャフト７は、送電共振子３の上面部３３に設置されている。異物除去シャフト７は、送電共振子３の長手方向全体にわたる長さ寸法を持ち、送電共振子３の上面部３３を掃くように移動する点では、第１の実施形態における異物除去板５と同様である。

しかし、第１の実施形態の異物除去板５が送電共振子３の側面に退避可能に配置する構造を採用したのに対して、第２の実施形態に係る異物除去シャフト７は、送電共振子３の上面部３３に設けられた溝部３４に収容可能になっている。溝部３４は、送電共振子３の上面部３３の長手方向に沿って形成されている。

第２の実施形態では、送電共振子３の上面部３３の端部には長手方向に沿って溝部３４が設けられている。異物除去シャフト７は、この溝部３４に収容可能な丸棒状となっている。このため、異物除去シャフト７の長手方向の両端部の左右には、除去板駆動装置８に設置されるワイヤ８ａが取り付けられている。

このワイヤ８ａが巻き取られることで、異物除去シャフト７が溝部３４から出て送電共振子３の上面部３３に乗り上げ、送電共振子３の上面部３３を滑るように異物除去シャフト７がスライド移動するようになっている。また、ワイヤ８ａが反対方向に巻き取られると、異物除去シャフト７は反対方向にスライド移動し、最終的には異物除去シャフト７が溝部３４内に落ち込むようになっている。

（作用と効果）
（１）第２の実施形態では、異物除去シャフト７を水平方向に動作させるだけで、異物Ａを除去することが可能である。また、第２の実施形態によれば、送電共振子３の上面部３３に溝部３４を備え、そこに収容可能な異物除去シャフト７を収容するようにしたので、昇降動作と水平方向への移動動作といった２方向の動作が不要となり、異物除去シャフト７の駆動経路を短くすることができる。したがって、除去板駆動装置８の構成を簡略化することが可能となる。

（２）第２の実施形態では、異物除去シャフト７を収容可能な部分として溝部３４を形成している。この溝部３４は、送電共振子３の上面部３３の端部に形成するだけなので、シンプルな構成で済む。したがって、異物除去装置２０全体として、構成の簡略化を進めることが可能である

（第３の実施形態）
（構成）
図５を用いて、第３の実施形態を説明する。図５は第３の実施形態のブロック図である。図５に示すように、第３の実施形態は、上記の第１の実施形態の構成に、異物検出装置１６を付加したものである。

異物検出装置１６は、異物除去装置１０に異物検出信号を送るようになっている。異物除去装置１０は、異物検出装置１６から異物検出信号を受け取ると、異物除去動作を行うように構成されている。

異物検出装置１６における異物検出の原理に関して説明する。送電共振子３および受電共振子１４に含まれるコイルにおいて、コイル間の伝送効率は、コイル間の結合係数ｋと、コイルのクオリティファクタであるQ値によって決定する。Ｑ値はコイルの振動効率を表す指標であって、１周期当たりの蓄積エネルギーを消失エネルギーで割った値である。このQ値が高いほど、コイルの振動は安定することになり、結合係数ｋとQ値が既知の場合は、理論的な伝送効率が求まる。

そのため、コイル間での実際の伝送効率と理論的な伝送効率を比較することにより、そこに乖離がある場合は異物Ａを検出する。また、送電電力と受電電力の間に乖離がある場合も同様である。このように、異物検出装置１６では、送電側と受電側との電力量の相違などによって、異物Ａを検出するようになっている。

（作用と効果）
（１）第３の実施形態では、異物検出装置１６が異物Ａを検出すると、異物除去装置１０に異物検出信号を送る。異物除去装置１０は異物検出信号を受け取ってから、異物Ａの除去動作を行い、除去板駆動装置６を動作させて異物除去板５にて異物Ａを除去する。

これにより、異物検出装置１６によって、送電共振子３と受電共振子１４との間に異物Ａが存在すると判定された場合のみ、異物除去板５が動作することになる。そのため、除去板駆動装置６の無駄な動作を減らすことができ、異物除去板５の磨耗も少なくなる。したがって、異物Ａの除去を効率よく実施することができ、安全性と利便性を高めることが可能である。しかも、必要最低限の回数だけ異物除去動作を実施することになるので、異物除去装置１０の劣化を軽減することができ、経済的にも有利となる。

（第４の実施形態）
（構成）
図６を参照して第４の実施形態を説明する。図６は第４の実施形態の要部の側面図を含むブロック図である。第４の実施形態は、異物除去装置として、送電共振子３の金属ケース３１を、傾斜させるケース傾斜装置３０が設けられている。既に述べたように金属ケース３１は内部にあるコイルを機械的に保護するものである。ケース傾斜装置３０の具体的な構成は、金属ケース３１の一縁部を昇降させる機構を持つものであれば適宜選択可能であり、昇降機構は油圧を利用したものでもよいし、モータなどを利用したものでもよい。

（作用と効果）
（１）第４の実施形態では、ケース傾斜装置３０によって金属ケース３１を傾けることで、送電共振子３の上面部３３に異物Ａが存在した場合、これを送電共振子３の上面部３３から滑らせて除去することができる。したがって、第４の実施形態においては、送電共振子３の上面部３３を移動する異物除去部材が不要であり、異物除去装置の簡略化を進めることができる。また、異物除去部材を点検したり交換したりする必要も無いので、メンテナンス性を高めることができる。

（２）第４の実施形態では、送電共振子３を保護する金属ケース３１ごと傾けて異物Ａの除去が可能なので、異物Ａの除去動作に際して、送電共振子３を傷つける心配がなく、安全である。

（第５の実施形態）
（構成）
図７を参照して第５の実施形態を説明する。図７は第５の実施形態の要部の側面図を含むブロック図である。第５の実施形態は、異物除去装置として、送風装置４０が設けられている。送電共振子３の側面には送風板４１が取り付けられており、送風板４１には等間隔で離れた位置に送風穴４２が形成されている。送風装置４０は、この送風穴４２から送電共振子３の上面に向けて風を送るようになっている。

（作用と効果）
第５の実施形態では、送風装置４０によって送風穴４２から強く、送電共振子３の上面に向けて風を送ることができる。そのため、送電共振子３の上面部３３に異物Ａが存在した場合、風によって異物Ａを送電共振子３の上面部３３から吹き飛ばすことができる。したがって、異物Ａの除去を短時間で行うことができ、作業効率が向上する。また、第５の実施形態においては、第４の実施形態と同様、送電共振子３上を移動する異物除去部材が不要であり、異物除去装置の簡略化とメンテナンス性が良好となる。

（他の実施形態）
（１）上記の実施形態は、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

（２）共振子の構成としては、例えば、Ｑ値を高める観点から、コイルの導体には銅製のリッツ線を用いてもよい。また、コイルのインダクタンスと結合係数ｋを大きくするために、フェライトコアを使うようにしてもよい。フェライトコアの種類としてはＭｎ−Ｚｎ（マンガン−亜鉛）系などが好適である。フェライトコアの配置は、金属ケースの全面に配置してもよいし、巻線と直交する方向の両端部にだけ配置するようにしてもよい。また、巻線の下部に一部追加するように、フェライトコアを配置するようにしてもよい。

（３）上記の実施形態ではいずれも、送電共振子側に異物除去装置を配置したが、これに限らず、受電共振子側に異物除去装置を設けるようにしてもよいし、送電共振子および受電共振子の両方に異物除去装置を設けるようにしてもよい。

例えば、図８に示すように、ＥＶ１１側に異物除去装置５０を配置してもよい。異物除去装置５０には、先端にブラシを有する異物除去板５１が受電共振子１４に近接して配置されており、この異物除去板５１を駆動する除去板駆動装置６０がＥＶ１１内に設置されている。異物除去板５１は昇降および水平に往復動自在に設けられている。

ＥＶ１１側に配置された異物除去板５１は、下降が終了した位置では下縁部が送電共振子３の上面に接し、上昇が終了した位置ではＥＶ１１内に収納する。つまり、異物除去板５１は常に、ＥＶ１１から下方に突出しているのではなく、除去板駆動装置６０によって異物除去板５１が駆動する時のみ、ＥＶ１１から突出するようになっている。この実施形態では、ＥＶ１１側に異物除去装置５０を設けたので、電力伝送を行う前にだけ、異物除去装置５０による異物除去を行うことができる。したがって、異物除去処理を効率よく実施することができる。

送電共振子および受電共振子は、互いに対向して配置されていればよく、対向する方向は上下方向に限らず、左右方向であってもよい。例えば、図９に示すように、送電側共振子３が地面に埋設されていてもよい。このような実施形態では、ＥＶ１１に送電側共振子３が踏まれないため、安全性が高い。

（４）第１および第２の実施形態における異物除去部材として、例えば、ブラシや箒、あるいは磁石や粘着テープなどを取り付けるようにしてもよい。異物除去部材の形状は板状や棒状に限らず、ブロック状でもよい。異物除去部材の移動方向は、共振子の長手方向に平行でもよいし、共振子の短手方向に平行でもよい。

例えば、図１０に示す異物除去装置５０では、異物除去板５の長手方向の両端部に、下方に突出した突起部５ａが設けられている。突起部５ａは、金属ケース３１のガイド溝３２に嵌めこまれている。このため、異物除去板５は、送電共振子３の長手方向に平行な状態で送電共振子３上に配置され、その移動方向が送電共振子３の長手方向に平行に設けられている。

また、異物除去部材にブラシなどを取り付けた場合には、異物除去部材の長手方向に延びる軸線を回転軸として、回転させるようにすると、共振子に強く付着している異物も、容易に除去することが可能である。異物除去部材の設置数も適宜選択可能であり、ワイパーのように扇状に移動させる場合、例えば２つを同期させて動かすようにしてもよい。

（５）第２の実施形態において、異物除去部材を収容可能な凹部の形状は、溝部に限らず異物除去部材の形状に対応していればよい。また、異物除去部材を収容可能な凹部を設置する場所も適宜選択可能である。例えば、共振子の中央部分に凹部を設けておき、ここに２つの異物除去部材を収容するようにしてもよい。

このような構成では、一方の異物除去部材が左方へと移動し、他方の異物除去部材が右方へと移動するように構成する。これにより、１つの異物除去部材を用いたときの駆動経路と比べて、異物除去部材１つあたりの駆動経路を半分にすることが縮めることができ、異物の除去動作に要する時間を短縮することが可能である。

（６）異物除去部材が共振子の対向面から退避する場所としては、共振子の側面に限らず、共振子の対向面から十分に離れるようにした、上方あるいは下方などであってもよい。

（７）異物除去装置が、下側に位置する共振子を傾斜させる傾斜装置である場合に、共振子の傾斜角度は適宜選択可能である。また、共振子の上面部に、電力伝送に影響を与えない範囲で共振子にカバー部材を被せておき、このカバー部材だけを傾けるようにしてもよい。このような実施形態によれば、金属ケースよりも軽いカバー部材を利用することで、傾ける部分を軽量化することができ、傾斜装置の構成を簡略化することができる。

（８）異物が除去不能であることを報知する除去不能報知装置は、異物が除去不能である旨を表示画面に表示するだけではなく、警報音を出力するなどして、ユーザーに異物が除去不能であることを伝えるようにしてもよい。除去動作判定装置が異物の除去に異常があると判定した場合、上記の実施形態では、異常検出回数が２回までは、異物除去装置が異物の除去動作をリトライするようになっているが、リトライの回数をさらに多くてもよい。また、異物除去装置がリトライを行うことなく、異常が検出されれば、即座に送電を中止する、あるいは除去不能の報知を行うようにしてもよい。

（９）共振子から除去した異物が飛散して、再度、共振子に付着しないように、異物の回収部を設けるようにしてもよい。
（１０）無線電力伝送システムとしては、ＥＶの非接触充電システムに限らず、家電機器用の無線電力伝送システムに適用するようにしてもよい。

１ 高周波電源
２ 送電制御装置
３ 送電共振子
４ 送電パッド
５ 異物除去板
７ 異物除去シャフト
６、８ 除去板駆動装置
１０、２０ 異物除去装置
１１ ＥＶ
１２ 受電回路
１３ 負荷（充電池）
１４ 受電共振子
１５ 受電パッド
１６ 異物検出装置
１７ 異物除去判定装置
１８ 除去不能報知装置
３０ ケース傾斜装置
３１ 金属ケース
３２ ガイド溝
３３ 送電共振子の上面部
３４ 溝部
４０ 送風装置
４１ 送風板
４２ 送風穴
Ａ 異物

Claims (12)

1. 送電側には送電共振子が、受電側には受電共振子が、互いに対向して配置され、高周波電力を出力する高周波電源と、前記高周波電源を制御して高周波電力を前記送電共振子に入力する送電制御装置とが設けられ、前記送電共振子から前記受電共振子へと非接触で電力を伝送するように構成された無線電力伝送システムにおいて、
   前記送電共振子と前記受電共振子との間に存在する異物の除去を行う異物除去装置が設けられ、
   前記異物除去装置には、
   前記送電共振子および前記受電共振子における対向面のうち、少なくとも一方の対向面に接する異物除去部材が配置され、
   前記対向面を掃くように前記異物除去部材を駆動させる除去板駆動装置が設けられたことを特徴とする無線電力伝送システム。
2. 前記異物除去部材は、前記対向面上での移動が終了すると、前記対向面から突出しない位置に退避可能に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
3. 前記異物除去部材は、当該異物除去部材が移動する対向面から前記送電共振子又は前記受電共振子の側面へと退避可能に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の無線電力伝送システム。
4. 前記対向面には、前記異物除去部材を収容可能な凹部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の無線電力伝送システム。
5. 前記凹部は、前記異物除去部材が移動する対向面の端部に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の無線電力伝送システム。
6. 送電側には送電共振子が、受電側には受電共振子が、互いに対向して上下に配置され、高周波電力を出力する高周波電源と、前記高周波電源を制御して高周波電力を前記送電共振子に入力する送電制御装置とが設けられ、前記送電共振子から前記受電共振子へと非接触で電力を伝送するように構成された無線電力伝送システムにおいて、
   前記送電共振子と前記受電共振子との間に存在する異物の除去を行う異物除去装置が設けられ、
   前記異物除去装置には、
   前記送電共振子および前記受電共振子のうち、下側に位置する共振子を傾斜させる傾斜装置が設けられたことを特徴とする無線電力伝送システム。
7. 前記送電共振子および前記受電共振子のうち、下側に位置する共振子はケースに収容され、
   前記傾斜装置は前記ケースを傾けるように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の無線電力伝送システム。
8. 送電側には送電共振子が、受電側には受電共振子が、互いに対向して配置され、高周波電力を出力する高周波電源と、前記高周波電源を制御して高周波電力を前記送電共振子に入力する送電制御装置とが設けられ、前記送電共振子から前記受電共振子へと非接触で電力を伝送するように構成された無線電力伝送システムにおいて、
   前記送電共振子と前記受電共振子との間に存在する異物の除去を行う異物除去装置が設けられ、
   前記異物除去装置には、
   前記送電共振子および前記受電共振子の対向面に向けて風を送る送風装置が設けられたことを特徴とする無線電力伝送システム。
9. 前記異物除去装置による前記異物の除去が正常に終了したか否かを判定する除去動作判定装置が設けられたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。
10. 前記除去動作判定装置が、前記異物の除去が正常に終了せず異常があると判定した場合に、前記送電制御装置は前記送電共振子への高周波電力の入力を中止するように構成されたことを特徴とする請求項９に記載の無線電力伝送システム。
11. 前記除去動作判定装置が、前記異物の除去が正常に終了せず異常があると判定した場合に、前記異物が除去不能であることを報知する除去不能報知装置が設けられたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の無線電力伝送システム。
12. 前記送電共振子および前記受電共振子の間に存在する異物を検出して異物検知信号を前記異物除去装置に送る異物検出装置が設けられ、
    前記異物除去装置は、前記異物検出装置から異物検出信号を受け取ると、異物除去動作を行うように構成されたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の無線電力伝送システム。

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