JP2017093128A - 非接触送電装置、及び非接触電力伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】送電電力のハンチングによる異物の誤検知を抑制する。
【解決手段】整流回路３３５と、ＰＦＣ回路３３７と、インバータ３４０と、送電コイル４１０と、第２コイル４７８と、制御装置４８５とを備える。整流回路３３５、ＰＦＣ回路３３７、及びインバータ３４０は、交流電源３３０から交流電力を受け、該交流電力よりも周波数が高い送電電力を生成する。送電コイル４１０は、受電ユニット２００に含まれる受電コイルに送電電力を非接触で送電する。第２コイル４７８は、送電コイル４１０の上方に位置する受電コイルに送電コイル４１０が送電するものとして、送電コイル４１０の上方に配設される。制御装置４８５は、第２コイル４７８の電圧により異物の有無を検知する。送電電力は交流電源３３０の周期と相関のある周期でハンチングする。制御装置４８５は、送電電力のハンチング動作に同期して異物の有無を検知する。
【選択図】図４

Description

この発明は、非接触送電装置、及び非接触電力伝送システムに関し、特に、送電装置と受電装置との間に存在する異物の有無を検知する非接触送電装置、及び非接触電力伝送システムに関する。

従来から送電装置から受電装置に非接触で電力伝送を行う非接触電力伝送システムが知られている（特許文献１〜６参照）。このような非接触電力伝送システムにおいては、送電装置と受電装置との間に異物（存在すべきでない物）が侵入することが想定され、異物を適切に検知することが必要である。たとえば、特開２０１３−２７１７１号公報（特許文献１）は、送電装置から受電装置への送電中でも精度よく金属異物を検知可能な検知装置を開示する。この検知装置は、送電装置と受電装置との間に存在する金属異物を、コイルを含む共振回路のＱ値の変化を監視することにより検知する。

特開２０１３−２７１７１号公報 特開２０１３−１５４８１５号公報 特開２０１３−１４６１５４号公報 特開２０１３−１４６１４８号公報 特開２０１３−１１０８２２号公報 特開２０１３−１２６３２７号公報

特許文献１に開示されるＱ値の変化を監視する方法に代えて、送電コイルと受電コイルの他に、送電コイルから非接触で受電する異物検知用コイルを別途設けることによっても異物検知を行なうことができる。この場合には、たとえば、異物検知用コイルの電圧の変化を監視することにより異物検知を行なう。

しかしながら、送電コイルの送電電力は系統電源の周期と相関のある周期でハンチング（変動）する。これは、送電コイルの送電電力は系統電源から生成されるため、系統電源の周波数成分が送電電力に残ってしまうためである。したがって、異物検知用コイルに生じる誘導電圧の変化を監視することにより異物検知を行なうとすると、送電電力のハンチングによる誘導電圧の変化が異物の侵入と誤検知される可能性がある。上記特許文献１〜６は、このような異物誤検知の問題及びその解決手段について何ら開示していない。

この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、送電電力のハンチングによる異物の誤検知を抑制することができる非接触送電装置、及び非接触電力伝送システムを提供することである。

この発明のある局面に従う非接触送電装置は、電源部と、送電コイルと、異物検知用コイルと、制御装置とを備える。電源部は、系統電源から交流電力の供給を受け、該交流電力よりも周波数が高い送電電力を生成する。送電コイルは、受電装置の受電コイルに送電電力を非接触で送電する。異物検知用コイルは、送電コイルの上方に位置する受電コイルに送電コイルが送電するものとして、送電コイルの上方に配設される。制御装置は、異物検知用コイルの電圧により異物の有無を検知する。電源部によって生成される送電電力は、系統電源の周期と相関のある周期でハンチングする。そして、制御装置は、送電電力のハンチング動作に同期して異物の有無を検知する。

また、この発明の別の局面に従う非接触電力伝送システムは、送電装置と受電装置とを備える。受電装置は、送電装置から非接触で受電する受電コイルを含む。送電装置は、電源部と、送電コイルと、異物検知用コイルと、制御装置とを含む。電源部は、系統電源から交流電力の供給を受け、該交流電力よりも周波数が高い送電電力を生成する。送電コイルは、受電コイルに送電電力を非接触で送電する。異物検知用コイルは、送電コイルの上方に位置する受電コイルに送電コイルが送電するものとして、送電コイルの上方に配設される。制御装置は、異物検知用コイルの電圧により異物の有無を検知する。電源部によって生成される送電電力は、系統電源の周期と相関のある周期でハンチングする。そして、制御装置は、送電電力のハンチング動作に同期して異物の有無を検知する。

この非接触送電装置、及び非接触電力伝送システムにおいては、異物検知処理は送電電力のハンチング動作に同期して行なわれる。したがって、この異物検知処理は、送電電力のハンチング動作の影響をほとんど受けない。その結果、送電電力のハンチング動作による異物の誤検知は抑制される。

この発明によれば、送電電力のハンチングによる異物の誤検知を抑制することができる非接触送電装置、及び非接触電力伝送システムを提供することができる。

実施の形態１における非接触電力伝送システムの概略構成図である。 送電ユニットの分解斜視図である。 第１コイルと第２コイルとにより構成されるコイルペアの斜視図である。 異物検知器の電気的な構成を示した図である。 送電電力が系統電源の周期と相関のある周期でハンチングする理由を説明するための図である。 送電電力の低周波成分が異物検知に与える影響について説明するための図である。 異物検知のタイミングの一例を説明するための図である。 異物検知処理の具体的手順を示すフローチャートである。 実施の形態２における異物検知のタイミングの一例を説明するための図である。 実施の形態２における異物検知処理の具体的手順を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
（非接触電力伝送システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態１に従う非接触送電装置が適用される非接触電力伝送システムの概略構成図である。なお、図中、矢印Ｄは鉛直方向下方を示し、矢印Ｕは鉛直方向上方を示す。これらについては、図２，３においても共通する。

図１を参照して、非接触電力伝送システム１０００は、車両１００と送電装置３００と交流電源３３０とを備える。車両１００は、受電ユニット２００を含み、受電ユニット２００は、不図示の受電コイルを含む。受電ユニット２００の受電コイルは、送電装置３００から非接触で受電するように構成される。車両１００においては、受電ユニット２００により受電された電力が不図示の蓄電装置に供給される。車両１００は、蓄電装置の電力により走行駆動力を生じ、走行することができる。

交流電源３３０は、所謂、系統電源であり、送電装置３００の整流回路３３５に交流電力を供給する。送電装置３００は、整流回路３３５と、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路３３７と、インバータ３４０と、送電ユニット４００と、制御装置４８５とを含む。

整流回路３３５は、交流電源３３０から供給された電力を全波整流する。なお、整流回路３３５は、必ずしも全波整流回路である必要はなく、半波整流回路であってもよい。ＰＦＣ回路３３７は、整流回路３３５の出力電圧を正弦波に近づけることで力率を改善する。なお、整流回路３３５とＰＦＣ回路３３７とは別々に構成する必要はなく、たとえば、ＰＦＣ回路３３７が整流回路の機能も有するようにしてもよい。インバータ３４０は、ＰＦＣ回路３３７から受ける整流後の電力を、所定の周波数を有する送電電力（交流）に変換する。

送電ユニット４００は不図示の送電コイルを含み、送電コイルは、インバータ３４０から交流電力の供給を受けることにより磁界を形成し、形成された磁界を通じて受電ユニット２００の受電コイルへ非接触で送電する。なお、送電コイルにおける導線の巻き数は、送電コイルと受電コイルとの間の距離、並びにＱ値（たとえばＱ≧１００）及び結合係数κが大きくなるように適宜設計される。制御装置４８５については、後ほど図４において説明する。

（送電ユニットの構成）
図２は、図１に示した送電ユニット４００の分解斜視図である。図２を参照して、送電ユニット４００は、送電コイル４１０と、筐体４３０と、異物検知器４６０と、送電コイル４１０に対して矢印Ｄ方向に配置される不図示の共振コンデンサとを含む。送電コイル４１０は、コア４４０と、コア４４０の周囲に巻回された導線４５０とを含む。一例として、コア４４０はフェライト製である。送電コイル４１０及び不図示の共振コンデンサは、筐体４３０内に収容される。筐体４３０は、シールド４３２と、蓋部材４３４とを含む。

送電ユニット４００と受電ユニット２００（図１）との間に異物（存在すべきでない物）が存在すると、送電コイル４１０から受電ユニット２００の受電コイルへの電力伝送時に、異物が発熱したり、電力伝送効率が低下したりする。異物検知器４６０は、送電ユニット４００と受電ユニット２００（図１）との間に異物が存在している場合に、そのような異物を検知する。異物としては、たとえば、飲料缶やお金等の金属片や、動物が想定される。

異物検知器４６０は、複数の第１コイル４６８と、複数の第２コイル４７８とを含む。複数の第１コイル４６８及び複数の第２コイル４７８は、送電コイル４１０の上方（矢印Ｕ方向）に設けられ、この実施の形態１では、蓋部材４３４の内面上に配設されている。複数の第２コイル４７８は、複数の第１コイル４６８に対応して設けられ、各第１コイル４６８及び各第２コイル４７８は、同一の大きさ及び形状を有する。各第２コイル４７８は、対応の第１コイル４６８に対向して配置され、対応の第１コイル４６８とともにコイルペアを構成する。そして、複数の第１コイル４６８（複数の第２コイル４７８）の数に相当する複数組のコイルペアが、蓋部材４３４の内面上に行列状に配設される。このような、送電コイル４１０よりも外形の小さいコイルペアによって、受電ユニット２００の受電状態の変化では検知できないような小さい異物も検知することができる。

なお、異物は、コイルペアを構成する第１コイル４６８と第２コイル４７８との間ではなく、コイルペアの上方に存在し得ることになるが、そのような場合でも、異物の存在によって第１コイル４６８と第２コイル４７８との間の結合係数が変化する。その結果、第２コイル４７８に生じる誘導電圧が変化する。したがって、第２コイル４７８に生じる誘導電圧に基づいて異物を検知することができる。

図３は、第１コイル４６８と第２コイル４７８とにより構成されるコイルペアの斜視図である。図３を参照して、第１コイル４６８及び第２コイル４７８の各々は、矩形状の形状を有する。第２コイル４７８は、対応の第１コイル４６８と対向して配置される。

第１コイル４６８に検知用の交流電圧が印加されると、第１コイル４６８は、検知用の磁界ＡＲ１を形成する。そうすると、第１コイル４６８に対向して配置された第２コイル４７８に、検知用磁界ＡＲ１によって誘導電圧が発生する。このとき、コイルペアの近傍に異物が存在すると、検知用磁界ＡＲ１が異物により影響を受けて第１コイル４６８と第２コイル４７８との間の結合係数が変化し、第２コイル４７８に生じる誘導電圧が変化する。

図４は、図２に示した異物検知器４６０の電気的な構成を示した図である。図４を参照して、異物検知器４６０は、複数の第１コイル４６８（Ａ〜Ｐ）及び複数の第２コイル４７８（Ａ〜Ｐ）に加えて、発振器４６１と、パワーアンプ４６２と、共振コンデンサ４６３と、マルチプレクサ４６４，４６５と、複数の共通配線４６６，４６７とを含む。また、異物検知器４６０は、信号処理回路４７１と、共振コンデンサ４７２と、共振抵抗４７３と、マルチプレクサ４７４，４７５と、複数の共通配線４７６，４７７とをさらに含む。

なお、説明上の便宜のため、複数の第１コイル４６８（Ａ〜Ｐ）と複数の第２コイル４７８（Ａ〜Ｐ）とは、離れて図示されているが、実際には、図２で説明したように、各第２コイル４７８は、対応の第１コイル４６８と対向して配置され、対応の第１コイル４６８とコイルペアを構成している。また、この実施の形態１では、一例としてコイルペアが１６組設けられる構成が示されているが、コイルペアの数はこれに限定されるものではない。

本実施の形態１に従う送電装置においては、マルチプレクサ４６４，４６５，４７４，４７５によって、複数の第１コイル４６８（Ａ〜Ｐ）のうち検知用の交流電圧が印加される１つの第１コイル４６８と、その検知用交流電圧が印加される第１コイル４６８に対応する１つの第２コイル４７８とのペア（コイルペア）が順次切替えられる。この実施の形態１に従う送電装置３００においては、第１コイル４６８（Ａ）〜第１コイル４６８（Ｐ）の順に交流電圧が印加され、第２コイル４７８（Ａ）〜第２コイル４７８（Ｐ）の順に受電状態が検知される。以下、具体的に説明する。

発振器４６１は、任意の周波数（たとえば１３．５６ＭＨｚ）を有する信号を発生し、その信号はパワーアンプ４６２によって増幅される。パワーアンプ４６２から出力される異物検知用の交流電圧は、共振コンデンサ４６３を通じてマルチプレクサ４６４に入力される。マルチプレクサ４６４は、共振コンデンサ４６３、制御装置４８５及び４本の共通配線４６６に接続される。一方、マルチプレクサ４６５は、接地線、制御装置４８５及び４本の共通配線４６７に接続される。

各共通配線４６６は、４つの第１コイル４６８の一方の端子に接続される。各共通配線４６７は、４つの第１コイル４６８の他方の端子に接続される。マルチプレクサ４６４は、制御装置４８５からの切替指令に従って、４本のうちのいずれか１本の共通配線４６６に交流電圧を出力する。マルチプレクサ４６５は、制御装置４８５からの切替指令に従って、４本のうちのいずれか１本の共通配線４６７を接地線と導通させる。

複数の第１コイル４６８（Ａ〜Ｐ）は、４×４の行列状に配列される。マルチプレクサ４６４及びマルチプレクサ４６５によって、あるタイミングでは、１６個の第１コイル４６８（Ａ〜Ｐ）のいずれかにマルチプレクサ４６４からの交流電圧が印加される。どの第１コイル４６８に交流電圧が印加されるかについては、制御装置４８５からマルチプレクサ４６４，４６５に与えられる切替指令に従って決定される。そして、各第１コイル４６８は、検知用交流電圧が印加された際に、検知用磁界を形成する。

一方、複数の第２コイル４７８（Ａ〜Ｐ）も、４×４の行列状に配列される。マルチプレクサ４７４は、共振コンデンサ４７２、制御装置４８５及び４本の共通配線４７６に接続される。マルチプレクサ４７５は、接地線、制御装置４８５及び４本の共通配線４７７に接続される。各共通配線４７６は、４つの第２コイル４７８の一方の端子に接続される。各共通配線４７７は、４つの第２コイル４７８の他方の端子に接続される。信号処理回路４７１は、共振コンデンサ４７２及び共振抵抗４７３に接続される。なお、共振抵抗４７３は、周波数のずれに対してロバストな電力伝送を実現するために設けられている。

１６個の第１コイル４６８（Ａ〜Ｐ）のいずれかに交流電圧が印加された際、その第１コイル４６８は検知用磁界を形成する。この第１コイル４６８に対向して配置された第２コイル４７８は、この第１コイル４６８が形成した検知用磁界により誘導電圧を発生する。この第２コイル４７８は、制御装置４８５からマルチプレクサ４７４，４７５に送出される切替指令に応じて予め特定される。

検知用の交流電圧が印加された第１コイル４６８に対応する第２コイル４７８に生じた誘導電圧は、マルチプレクサ４７４、共振コンデンサ４７２及び共振抵抗４７３を介して信号処理回路４７１（たとえばＡＣ／ＤＣ回路）に伝達される。信号処理回路４７１は、共振コンデンサ４７２から受ける電圧を、制御装置４８５が受信できるのに適した信号に変換して制御装置４８５へ出力する。

第１コイル４６８及び第２コイル４７８の付近に異物が存在していた場合には、第１コイル４６８及び第２コイル４７８の周囲に形成される磁界がその異物に鎖交することによって、第２コイル４７８に生じる誘導電圧が変化する。この実施の形態１においては、第２コイル４７８に生じる誘導電圧が、前回検知された誘導電圧と比較して、予め定められた電圧値以上変化した場合に異物が存在すると判定される。

（送電電力のハンチングによる異物検知への影響抑制）
以上のような構成の送電装置３００において、送電コイル４１０の送電電力は交流電源３３０（系統電源）の周期と相関のある周期（１／２の周期）でハンチングする。この理由について次に説明する。

図５は、送電電力が系統電源の周期と相関のある周期でハンチングする理由を説明するための図である。図５を参照して、横軸は時間を示し、縦軸には、上から、交流電源３３０の出力電圧、整流回路３３５の出力電圧、ＰＦＣ回路３３７の出力電圧、インバータ３４０の出力電圧、及び送電コイル４１０による送電電力が示されている。

図５（ａ）を参照して、交流電源３３０の出力電圧は一定周期（系統電源周期）で変化する。系統電源周期は、交流電源３３０（系統電源）の周波数の逆数である。すなわち、系統電源周期は予め定められている。

図５（ｂ）を参照して、整流回路３３５の出力電圧は、交流電源３３０の出力電圧が全波整流されたものとなる。図５（ｃ）を参照して、ＰＦＣ回路３３７の出力電圧は、整流回路３３５の出力電圧の波形が正弦波に近づけられたものとなる。交流電源３３０の出力電圧が全波整流された後に出力電圧が正弦波に近づけられるため、ＰＦＣ回路３３７の出力電圧の周期は、交流電源３３０の出力電圧の周期（系統電源周期）の１／２となる。

図５（ｄ）を参照して、インバータ３４０の出力電圧は高周波（たとえば、数十ｋＨｚ）である。インバータ３４０の入力電圧はＰＦＣ回路３３７の出力電圧であるため、インバータ３４０の出力電圧の波形には、ＰＦＣ回路３３７の出力電圧の周波数成分（低周波成分）が含まれる。すなわち、インバータ３４０の出力電圧は、交流電源３３０の出力電圧の周期の１／２の周期でハンチングする。図５（ｅ）を参照して、送電コイル４１０の送電電力は、インバータ３４０の出力電圧と相関を有するため、インバータ３４０の出力電圧と同様に、交流電源３３０の出力電圧の周期の１／２の周期でハンチングする。

異物検知器４６０の第２コイル４７８に生じる誘導電圧は、第１コイル４６８により形成される磁界の他、送電コイル４１０による送電電力の影響も受ける。したがって、第２コイル４７８に生じる誘導電圧の変化を監視することにより異物検知を行なうとすると、送電電力のハンチングによる誘導電圧の変化が異物の侵入と誤検知される可能性がある。

図６は、送電電力の低周波成分（送電電力のハンチングの影響）が異物検知に与える影響について説明するための図である。図６を参照して、横軸は時間を示し、縦軸は送電電力の低周波成分を示す。時刻Ｔ１における送電電力と、時刻Ｔ２における送電電力とには差（送電電力差）が生じる。

この送電電力差は、第２コイル４７８の誘導電圧に影響を与える。したがって、仮に、時刻Ｔ１における第２コイル４７８の誘導電圧と、時刻Ｔ２における第２コイル４７８の誘導電圧とを比較することにより異物検知を行なうとすると、異物が存在しなかったとしても誘導電圧は大きく変化し、この誘導電圧の変化が異物の侵入と誤検知される可能性がある。

そこで、この実施の形態１に従う送電装置３００において制御装置４８５は、送電コイル４１０による送電電力のハンチング動作に同期して異物の有無を検知する。

図７は、送電装置３００における、異物検知のタイミングの一例を説明するための図である。図７を参照して、横軸は時間を示し、縦軸は送電電力の低周波成分を示す。上述の通り、異物検知は、第１コイル４６８に検知用交流電圧が印加された後、対応する第２コイル４７８に生じる誘導電圧が検知されることで行なわれる。

図７と共に図２を参照して、第２コイル４７８（Ａ）における誘導電圧の検知は、時刻ＳＴ１，ＳＴ４に行なわれる。時刻ＳＴ１，ＳＴ４は、ハンチング周期における同位相（０）である。すなわち、第２コイル４７８（Ａ）における誘導電圧の検知は、送電コイル４１０による送電電力のハンチング周期の位相が０となるタイミングで行なわれる。

また、第２コイル４７８（Ｂ）における誘導電圧の検知は、時刻ＳＴ２，ＳＴ５に行なわれる。時刻ＳＴ２，ＳＴ５は、ハンチング周期における同位相（２π／１６）である。すなわち、第２コイル４７８（Ｂ）における誘導電圧の検知は、送電コイル４１０による送電電力のハンチング周期の位相が２π／１６となるタイミングで行なわれる。

また、第２コイル４７８（Ｃ）における誘導電圧の検知は、時刻ＳＴ３，ＳＴ６に行なわれる。時刻ＳＴ３，ＳＴ６は、ハンチング周期における同位相（４π／１６）である。すなわち、第２コイル４７８（Ｃ）における誘導電圧の検知は、送電コイル４１０による送電電力のハンチング周期の位相が４π／１６となるタイミングで行なわれる。

そして、第２コイル４７８（Ｄ〜Ｐ）においても、一定間隔毎（２π／１６毎）に誘導電圧の検知が行なわれる。なお、各第２コイル４７８における誘導電圧の検知は、必ずしも２π／１６毎に行なわれる必要はない。各第２コイル４７８における誘導電圧の検知がハンチング周期における同位相、又はハンチング動作に同期して行なわれればよい。

送電コイル４１０による送電電力のハンチング周期は交流電源３３０の周波数から予め特定することができるため、制御装置４８５は、各第２コイル４７８における誘導電圧の検知をハンチング周期の同位相毎に行なうことができる。たとえば、交流電源３３０の周波数が６０Ｈｚの場合、ハンチング周期は１／１２０ｓｅｃとなる。したがって、制御装置４８５は、１／１２０ｓｅｃ毎に各第２コイル４７８の誘導電圧を検知することで、各第２コイル４７８に関して、ハンチング周期における同位相毎に誘導電圧を検知することができる。

このように、送電装置３００においては、各第２コイル４７８に関して、ハンチング周期における同位相毎に誘導電圧が検知される。すなわち、制御装置４８５は、送電電力のハンチング動作に同期して各第２コイル４７８に生じる誘導電圧を検知する。したがって、各第２コイル４７８に生じる誘導電圧が送電電力のハンチングから受ける影響は各検知タイミングにおいて凡そ一定となる。その結果、送電電力のハンチングによる異物の誤検知は抑制される。次に、送電装置３００における異物検知処理の具体的手順について説明する。

（異物検知処理の説明）
図８は、送電装置３００における異物検知処理の具体的手順を示すフローチャートである。この実施の形態１において、このフローチャートに示される処理は、１／１２０ｓｅｃ×１／１６の周期で、異物検知を行なうコイルペア（第１コイル４６８と第２コイル４７８とからなるペア）を順次切り替えながら実行される。ここで、１／１２０ｓｅｃは送電コイル４１０の送電電力のハンチング周期に由来し、１／１６は、第２コイル４７８（第１コイル４６８）が１６個設けられ、ハンチング周期内に１６回誘導電圧が検知されることに由来する。

図８を参照して、１／１２０ｓｅｃ×１／１６のタイミングが到来すると、制御装置４８５は、対象の第１コイル４６８に検知用電圧を印加するようにマルチプレクサ４６４，４６５を制御する（ステップＳ１００）。その後、制御装置４８５は、対象の第１コイル４６８に対応する第２コイル４７８に生じる誘導電圧を検知するためにマルチプレクサ４７４，４７５を制御する（ステップＳ１１０）。

その後、制御装置４８５は、同一の第２コイル４７８において１周期前（１／１２０ｓｅｃ前）に検知された誘導電圧と、ステップＳ１１０において検知された誘導電圧との差が、しきい値Ｔｈ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。しきい値Ｔｈ１は、予め定められた値である。また、１周期前に検知された誘導電圧の値は、制御装置４８５の不図示の内部メモリに記憶されている。

１周期前に検知された誘導電圧とステップＳ１１０において検知された誘導電圧との差がしきい値Ｔｈ１より大きいと判定されると（ステップＳ１２０においてＹＥＳ）、異物により第１コイル４６８と第２コイル４７８との結合係数に影響が生じている可能性が高いため、制御装置４８５は、異物が存在する（有る）と判定する（ステップＳ１３０）。一方、１周期前に検知された誘導電圧とステップＳ１１０において検知された誘導電圧との差がしきい値Ｔｈ１以下であると判定されると（ステップＳ１２０においてＮＯ）、制御装置４８５は、異物が存在しない（無い）と判定する（ステップＳ１４０）。これにより、このフローチャートに示される処理は終了する。

このように、送電装置３００においては、各第２コイル４７８に生じる誘導電圧がハンチング周期の同位相毎に検知され、同位相毎に検知された誘導電圧が比較されることで、異物の有無が検知される。したがって、異物検知処理は、送電電力のハンチングの影響を殆ど受けない。よって、この実施の形態１に従う送電装置３００によれば、送電電力のハンチングによる異物の誤検知を抑制することができる。

［実施の形態２］
この実施の形態２においては、実施の形態１と比較して、各第２コイル４７８に生じる誘導電圧の検知タイミングが異なる。この実施の形態２に従う送電装置３００Ａは、実施の形態１と異なり、制御装置４８５Ａを備える。ここでは、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

図９は、この実施の形態２における異物検知のタイミングの一例を説明するための図である。図９を参照して、横軸は時間を示し、縦軸は送電電力の低周波成分を示す。

制御装置４８５Ａは、第２コイル４７８（Ａ〜Ｈ）における誘導電圧の検知を、時刻ＴＴ１，ＴＴ３に行なう。時刻ＴＴ１，ＴＴ３は、ハンチング周期における同位相（０）である。また、制御装置４８５Ａは、第２コイル４７８（Ｉ〜Ｐ）における誘導電圧の検知を、時刻ＴＴ２、及び時刻ＴＴ２とハンチング周期における同位相（π）となる時刻に行なう。この実施の形態２においては、複数の第２コイル４７８における誘導電圧の検知が同時（位相が０又はπとなるタイミング）に行なわれる。したがって、実施の形態１と比較して、第２コイル４７８における誘導電圧の検知を長い間隔毎に行なうことができる。

図１０は、送電装置３００Ａにおける異物検知処理の具体的手順を示すフローチャートである。この実施の形態２において、このフローチャートに示される処理は、１／１２０ｓｅｃ×１／２の周期で、異物検知を行なうコイルペアを順次切り替えながら実行される。ここで、１／１２０ｓｅｃはハンチング周期に由来し、１／２は、１６個設けられた第２コイル４７８のうち、８個の第２コイル４７８において誘導電圧が同時に検知され、ハンチング周期内に２回誘導電圧が検知されることに由来する。

図１０を参照して、１／１２０ｓｅｃ×１／２のタイミングが到来すると、制御装置４８５Ａは、対象の第１コイル４６８（たとえば、Ａ〜Ｈ）に検知用電圧を印加するようにマルチプレクサ４６４，４６５を制御する（ステップＳ１００Ａ）。その後、制御装置４８５Ａは、対象の第１コイル４６８に対応する第２コイル４７８（たとえば、Ａ〜Ｈ）に生じる誘導電圧を検知するためにマルチプレクサ４７４，４７５を制御する（ステップＳ１１０Ａ）。

その後、制御装置４８５Ａは、同一の第２コイル４７８において１周期前（１／１２０ｓｅｃ前）に検知された誘導電圧とステップＳ１１０Ａにおいて検知された誘導電圧との差が、しきい値Ｔｈ１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１２０Ａ）。

１周期前に検知された誘導電圧とステップＳ１１０Ａにおいて検知された誘導電圧との差がしきい値Ｔｈ１より大きいと判定されると（ステップＳ１２０ＡにおいてＹＥＳ）、制御装置４８５Ａは、異物が存在すると判定する（ステップＳ１３０Ａ）。一方、１周期前に検知された誘導電圧とステップＳ１１０Ａにおいて検知された誘導電圧との差がしきい値Ｔｈ１以下であると判定されると（ステップＳ１２０ＡにおいてＮＯ）、制御装置４８５Ａは、異物が存在しないと判定する（ステップＳ１４０Ａ）。これにより、このフローチャートに示される処理は終了する。

この実施の形態２に従う送電装置３００Ａにおいても、実施の形態１と同様、各第２コイル４７８に関して、ハンチング周期における同位相毎に誘導電圧が検知される。したがって、送電装置３００Ａによれば、送電電力のハンチングによる異物の誤検知を抑制することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 車両、２００ 受電ユニット、３００ 送電装置、３３０ 交流電源、３３５ 整流回路、３３７ ＰＦＣ回路、３４０ インバータ、４００ 送電ユニット、４１０ 送電コイル、４３２ シールド、４３４ 蓋部材、４４０ コア、４５０ 導線、４６０ 異物検知器、４６３，４７２ 共振コンデンサ、４６４，４６５，４７４，４７５ マルチプレクサ、４６６，４６７，４７６，４７７ 共通配線、４６８ 第１コイル、４７１ 信号処理回路、４７３ 共振抵抗、４７８ 第２コイル、４８５ 制御装置、１０００ 非接触電力伝送システム。

Claims (2)

1. 系統電源から交流電力の供給を受け、該交流電力よりも周波数が高い送電電力を生成する電源部と、
   受電装置の受電コイルに前記送電電力を非接触で送電する送電コイルと、
   前記送電コイルの上方に位置する前記受電コイルに前記送電コイルが送電するものとして、前記送電コイルの上方に配設される異物検知用コイルと、
   前記異物検知用コイルの電圧により異物の有無を検知する制御装置とを備え、
   前記電源部によって生成される送電電力は、前記系統電源の周期と相関のある周期でハンチングし、
   前記制御装置は、前記送電電力のハンチング動作に同期して前記異物の有無を検知する、非接触送電装置。
2. 送電装置と受電装置とを備える非接触電力伝送システムであって、
   前記受電装置は、前記送電装置から非接触で受電する受電コイルを含み、
   前記送電装置は、
   系統電源から交流電力の供給を受け、該交流電力よりも周波数が高い送電電力を生成する電源部と、
   前記受電コイルに前記送電電力を非接触で送電する送電コイルと、
   前記送電コイルの上方に位置する前記受電コイルに前記送電コイルが送電するものとして、前記送電コイルの上方に配設される異物検知用コイルと、
   前記異物検知用コイルの電圧により異物の有無を検知する制御装置とを含み、
   前記電源部によって生成される送電電力は、前記系統電源の周期と相関のある周期でハンチングし、
   前記制御装置は、前記送電電力のハンチング動作に同期して前記異物の有無を検知する、非接触電力伝送システム。

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