JP2017135769A - 受電装置及び送電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受電装置と送電装置との間に存在する異物の種類を高精度に特定することができる受電装置及び送電装置を提供する。【解決手段】車両１００においてＥＣＵ１６０は、受電部１１０による受電開始前における撮像装置１２０の撮像画像を用いて異物を仮確定し、奥行き検知部１４０の検知結果を用いて異物の有無を確定する。そして、ＥＣＵ１６０は，異物が存在することが確定すると、受電部１１０による受電開始前後における温度センサ１３０の出力を用いて異物の種類を特定する。これにより、車両１００によれば、車両１００と送電装置２００との間に存在する異物の種類（動物、金属、その他）を高精度に特定することができる。【選択図】図１

Description

この発明は、受電装置及び送電装置に関し、特に、受電装置と送電装置との間で非接触で電力伝送を行なう技術に関する。

送電装置から受電装置に非接触で送電する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）。特開２０１３−１９２４１１号公報（特許文献１）に開示される非接触電力伝送システムにおいては、受電装置と送電装置との間に存在する異物が検知される。この受電装置は、受電装置と送電装置との間の空間を撮像可能な撮像装置を備える。この受電装置においては、撮像装置により撮像された画像を用いることにより、受電装置と送電装置との間に存在する異物を検知することができる（特許文献１参照）。

特開２０１３−１９２４１１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

上記特許文献１に開示される受電装置においては、受電装置と送電装置との間に異物が存在するか否かのみが判定される。しかしながら、受電装置と送電装置との間に存在する異物の種類によって、受電装置及び送電装置の制御内容は変更されるべきである。たとえば、猫等の動物が存在する場合には送電装置は送電を行なうべきではないが、動物以外の異物が存在する場合には送電装置は異物が高温にならない範囲で送電を行なうこともできる。したがって、受電装置と送電装置との間に存在する異物の種類を特定することは重要である。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、受電装置と送電装置との間に存在する異物の種類を高精度に特定することができる受電装置及び送電装置を提供することである。

この発明のある局面に従う受電装置は、受電部と、撮像装置と、奥行き検知手段と、温度センサと、制御装置とを備える。受電部は、送電装置の送電部から非接触で受電する。撮像装置は、送電部と受電部との間に存在する被写体を撮像する。奥行き検知手段は、被写体の奥行きを検知する。温度センサは、被写体の温度を測定する。制御装置は、受電部による受電開始前における撮像装置の撮像画像を用いて異物を仮確定し、奥行き検知手段の検知結果を用いて異物の有無を確定する。制御装置は、異物が存在することが確定すると、受電部による受電開始前後における温度センサの出力を用いて異物の種類を特定する。

この発明の別の局面に従う送電装置は、送電部と、撮像装置と、奥行き検知手段と、温度センサと、制御装置とを備える。送電部は、受電装置の受電部に非接触で送電する。撮像装置は、受電部と送電部との間に存在する被写体を撮像する。奥行き検知手段は、被写体の奥行きを検知する。温度センサは、被写体の温度を測定する。制御装置は、送電部による送電開始前における撮像装置の撮像画像を用いて異物を仮確定し、奥行き検知手段の検知結果を用いて異物の有無を確定する。制御装置は、異物が存在することが確定すると、送電部による送電開始前後における温度センサの出力を用いて仮確定された異物の種類を特定する。

異物が動物である場合と動物以外である場合とで、電力伝送開始前における異物の温度は異なる。また、異物が動物以外である場合に、異物が金属異物であるときと金属異物以外であるときとで電力伝送開始後の異物の温度変化の度合いは異なる。これらの発明においては、電力伝送の開始前後において、異物の温度が温度センサにより測定され、測定結果により異物の種類が特定される。したがって、これらの発明によれば、受電装置と送電装置との間に存在する異物の種類（動物、金属、その他）を高精度に特定することができる。

この発明によれば、受電装置と送電装置との間に存在する異物の種類を高精度に特定することができる受電装置及び送電装置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構成図である。 送電部と受電部との間に存在する異物の種類を特定するための具体的処理手順を示すフローチャートである。 実施の形態２における非接触電力伝送システムの構成図である。

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、この実施の形態１に従う受電装置が搭載された車両が適用される非接触電力伝送システムの構成図である。図１を参照して、非接触電力伝送システム１は、車両１００と送電装置２００とを備える。車両１００と送電装置２００との間では、非接触で電力伝送が行なわれる。

送電装置２００は、送電部２１０と、通信部２２０と、制御装置２３０とを含む。送電装置２００は、系統電源３００から受けた交流電力を送電部２１０を通じて、車両１００の受電部１１０（後述）に送電する。

送電部２１０は、送電コイル（不図示）を含む。送電コイルは、系統電源３００の交流電力を基に生成された送電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部１１０の受電コイル（不図示）に非接触で送電する。なお、送電コイルにおける導線の巻き数は、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。

通信部２２０は、車両１００の通信部１５０（後述）と通信可能である。通信部２２０は、たとえば、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格に準拠した通信モジュールで構成される。

制御装置２３０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを有し、当該内部メモリに記憶された情報や各センサ（不図示）からの情報に基づいて送電装置２００の各機器（送電部２１０、通信部２２０等）を制御する。

車両１００は、受電部１１０と、撮像装置１２０と、温度センサ１３０と、奥行き検知部１４０と、通信部１５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１６０とを含む。車両１００においては、送電装置２００から非接触で受電された電力が蓄電装置（不図示）に蓄えられる。そして、車両１００においては、蓄電装置に蓄えられた電力に基づいて車両１００の走行駆動力が生成される。

受電部１１０は、受電コイル（不図示）を含む。受電コイルは、送電部２１０の送電コイルから非接触で受電する。受電部１１０により受電された電力（交流）は、直流電力に変換され、電圧が所望の電圧に変換された上で蓄電装置（不図示）に蓄えられる。なお、受電コイルにおける導線の巻き数は、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。

撮像装置１２０は、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する被写体を撮像可能である。撮像装置１２０は、たとえば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサを含むカメラユニットで構成される。

温度センサ１３０は、受電部１１０付近に設けられ、撮像装置１２０により撮像される被写体の温度を測定可能である。温度センサ１３０は、たとえば、サーミスタ、ボロメータ、サーモパイル等で構成される。

奥行き検知部１４０は、撮像装置１２０により撮像される被写体の奥行きを検知可能である。奥行き検知部１４０は、たとえば、近赤外線ＬＥＤの高速光源と、ＣＭＯＳイメージセンサとから構成される。奥行き検知部１４０は、たとえば、高速光源により投光された光が被写体に当たってＣＭＯＳイメージセンサに戻る時間を測定することにより、被写体の奥行きを検知する。

通信部１５０は、送電装置２００の通信部２２０と通信可能である。通信部１５０は、たとえば、車両１００と送電装置２００との間の非接触電力伝送に必要な各種情報の通信を行なう。通信部１５０は、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格に準拠した通信モジュールで構成される。

ＥＣＵ１６０は、図示しないＣＰＵ及び内部メモリを有し、当該内部メモリに記憶された情報や各センサ（不図示）からの情報に基づいて車両１００の各機器（受電部１１０、撮像装置１２０、奥行き検知部１４０、通信部１５０等）を制御する。

ＥＣＵ１６０の機能として、異物の種類を特定する機能がある。この機能は、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物の種類を特定する機能である。ＥＣＵ１６０は、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物が動物であるか、金属であるか、又はそれら以外であるかを特定することができる。

［異物の種類を特定することの必要性］
異物の種類を特定することの必要性について次に説明する。仮に送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物の種類が特定されないとすると、送電部２１０と受電部１１０との間に異物が存在する場合には電力伝送は必ず停止される必要がある。異物が動物や金属である可能性があり、このような場合に非接触電力伝送が継続されるべきではないからである。たとえば、異物が金属である場合に、送電部２１０と受電部１１０との間で非接触電力伝送が継続されると、金属異物において渦電流が生じ、金属異物が高温になってしまう。

しかしながら、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物が動物や金属でない場合には、必ずしも非接触電力伝送を停止する必要はない。たとえば、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物が落ち葉等である場合には非接触電力伝送が継続されても落ち葉は高温にならず問題は生じない。

異物が動物である場合と動物以外である場合とで、非接触電力伝送開始前における異物の温度は異なる。すなわち、異物が動物である場合には温度が３０℃〜４０℃の範囲に納まる可能性が高いが、異物が動物でない場合には温度が３０℃未満である可能性が高い。また、異物が動物以外である場合に、異物が金属異物であるときと金属異物以外であるときとで非接触電力伝送開始後における異物の温度上昇の度合いは異なる。すなわち、異物が金属異物であるときの方が金属異物以外であるときよりも、温度上昇の度合いは大きい。

この実施の形態１に従う受電装置が搭載された車両１００においてＥＣＵ１６０は、受電部１１０による受電開始前における撮像装置１２０の撮像画像を用いて異物を仮確定し、奥行き検知部１４０の検知結果を用いて異物の有無を確定する。そして、ＥＣＵ１６０は，異物が存在することが確定すると、受電部１１０による受電開始前後における温度センサ１３０の出力を用いて異物の種類を特定する。

この実施の形態１に従う受電装置が搭載された車両１００によれば、異物の種類の特定のために受電開始前後における温度センサ１３０の出力が用いられるため、車両１００と送電装置２００との間に存在する異物の種類（動物、金属、その他）を高精度に特定することができる。次に、異物の種類を特定するための具体的処理手順について説明する。

［異物の種類を特定するための具体的処理手順］
図２は、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物の種類を特定するための具体的処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、車両１００に含まれる蓄電装置（不図示）の充電が完了するまで、ＥＣＵ１６０により繰り返し実行される。

図２を参照して、ＥＣＵ１６０は、撮像装置１２０による撮像画像から、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物を仮確定したか否かを判定する（ステップＳ１００）。たとえば、ＥＣＵ１６０は、送電部２１０と受電部１１０との間に異物が存在しない場合における送電部２１０と受電部１１０との間の空間の画像を、不図示の内部メモリに記憶する。ＥＣＵ１６０は、撮像装置１２０による撮像画像と内部メモリに記憶された画像との差から異物を仮確定する。

異物を仮確定していないと判定されると（ステップＳ１００においてＮＯ）、ＥＣＵ１６０は、受電部１１０から受電された電力による蓄電装置（不図示）の充電のための制御を実行する（ステップＳ１１０）。

異物を仮確定したと判定されると（ステップＳ１００においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、以後のステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理によって、仮確定された異物が立体であるか否かを判定する。仮確定された異物が立体であるか否かを判定する理由について先ず説明する。

撮像装置１２０の撮像画像は、車両１００と送電装置２００との間に異物が存在する場合の他に、時間帯や季節（自然現象的な条件）が異なる場合にも変化する。したがって、撮像装置１２０の撮像画像の変化のみによって異物の有無を判定すると、自然現象的な条件の変化による撮像画像の変化を異物と誤検知する恐れがある。自然現象的な条件の変化（たとえば、時間帯）により撮像画像が変化（たとえば、夕焼けが差し込むことにより、部分的に画像の色合いが変化）した場合には、撮像画像の変化部分（たとえば、夕焼け）は立体ではない。したがって、仮確定された異物が立体か否かを判定することにより、撮像画像の変化が異物によるものか、自然現象的な条件の変化によるものかを判定することができる。よって、ＥＣＵ１６０は、ステップＳ１２０〜Ｓ１４０の処理によって、仮確定された異物が立体であるか否かを判定する。

ステップＳ１２０において、ＥＣＵ１６０は、撮像装置１２０により撮像された被写体全体の奥行きを検知するように奥行き検知部１４０を制御する（ステップＳ１２０）。その後、ＥＣＵ１６０は、撮像装置１２０により撮像された画像全体の奥行きを分析する（ステップＳ１３０）。

その後、ＥＣＵ１６０は、分析された画像の奥行き情報に基づいて、ステップＳ１００において仮確定された異物が立体であるか否かを判定する（ステップＳ１４０）。仮確定された異物が立体でないと判定されると（ステップＳ１４０においてＮＯ）、撮像画像の変化は自然現象的な条件の変化に基づくものである可能性が高いため、ＥＣＵ１６０は、異物が存在しないことを確定し、異物の仮確定を解除する（ステップＳ１５０）。その後、ＥＣＵ１６０は、受電部１１０から受電された電力による蓄電装置（不図示）の充電のための制御を実行する（ステップＳ１１０）。

仮確定された異物が立体であると判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、異物が存在することを確定する（ステップＳ１６０）。その後、ＥＣＵ１６０は、異物が動物であるか否かを判定するために、温度センサ１３０の出力に基づいて、異物の温度が所定の範囲（たとえば、３０〜４０℃）内であるか否かを判定する（ステップＳ１７０）。

異物の温度が３０〜４０℃であると判定されると（ステップＳ１７０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物が動物であると本確定し（ステップＳ１８０）、受電部１１０から受電された電力による蓄電装置（不図示）の充電のための制御を中止する（ステップＳ１９０）。

異物の温度が３０〜４０℃でないと判定されると（ステップＳ１７０においてＮＯ）、ＥＣＵ１６０は、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物が動物以外であると本確定する（ステップＳ２００）。その後、ＥＣＵ１６０は、受電部１１０から受電された電力による蓄電装置（不図示）の充電のための制御を実行する（ステップＳ２１０）。なお、異物が金属である可能性があるため、ステップＳ２１０の処理において伝送される電力の大きさは、所定電力以下に制限される。所定電力は、仮に異物が金属である場合に、温度上昇が急激になりすぎない大きさの電力である。

その後、ＥＣＵ１６０は、異物が金属であるか否かを判定するために、温度センサ１３０の出力を監視し、所定時間経過後の異物の上昇温度が所定値Ｔｔｈ以上となったか否かを判定する（ステップＳ２２０）。異物の上昇温度が所定値Ｔｔｈ未満であると判定されると（ステップＳ２２０においてＮＯ）、ＥＣＵ１６０は、異物が動物でも金属異物でもないと本確定し（ステップＳ２３０）、処理はリターンに移行する。

一方、異物の上昇温度が所定値Ｔｔｈ以上であると判定されると（ステップＳ２２０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ１６０は、異物が金属異物であると本確定する（ステップＳ２４０）。その後、ＥＣＵ１６０は、受電部１１０から受電された電力による蓄電装置（不図示）の充電のための制御を中止し（ステップＳ１９０）、処理はリターンに移行する。

このように、この実施の形態１に従う受電装置が搭載された車両１００においてＥＣＵ１６０は、受電部１１０による受電開始前における撮像装置１２０の撮像画像を用いて異物を仮確定し、奥行き検知部１４０の検知結果を用いて異物の有無を確定する。そして、ＥＣＵ１６０は，異物が存在することが確定すると、受電部１１０による受電開始前後における温度センサ１３０の出力を用いて異物の種類を特定する。これにより、この実施の形態１に従う受電装置が搭載された車両１００によれば、車両１００と送電装置２００との間に存在する異物の種類（動物、金属、その他）を高精度に特定することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１においては、異物の種類の特定が車両１００において実行された。この実施の形態２においては、実施の形態１と異なり、異物の種類の特定が送電装置２００において実行される。

図３は、この実施の形態２に従う送電装置が適用される非接触電力伝送システムの構成図である。ここでは、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。図３を参照して、非接触電力伝送システム１Ａは、車両１００Ａと送電装置２００Ａとを備える。

車両１００Ａは、受電部１１０と、通信部１５０、ＥＣＵ１６０Ａとを含む。ＥＣＵ１６０Ａは、実施の形態１とは異なり、受電部１１０と送電部２１０との間に存在する異物の種類を特定する機能を有さない。

送電装置２００Ａは、送電部２１０と、通信部２２０と、撮像装置２４０と、温度センサ２５０と、奥行き検知部２６０と、制御装置２３０Ａとを含む。

撮像装置２４０は、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する被写体を撮像可能である。撮像装置２４０は、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサを含むカメラユニットで構成される。

温度センサ２５０は、送電部２１０付近に設けられ、撮像装置２４０により撮像される被写体の温度を測定可能である。温度センサ２５０は、たとえば、サーミスタ、ボロメータ、サーモパイル等で構成される。

奥行き検知部２６０は、撮像装置２４０により撮像される被写体の奥行きを検知可能である。奥行き検知部２６０は、たとえば、近赤外線ＬＥＤの高速光源と、ＣＭＯＳイメージセンサとから構成される。奥行き検知部２６０は、たとえば、高速光源により投光された光が被写体に当たってＣＭＯＳイメージセンサに戻る時間を測定することにより、被写体の奥行きを検知する。

制御装置２３０Ａは、図示しないＣＰＵ及び内部メモリを有し、当該内部メモリに記憶された情報や各センサ（不図示）からの情報に基づいて送電装置２００Ａの各機器（送電部２１０、通信部２２０、撮像装置２４０、奥行き検知部２６０等）を制御する。

制御装置２３０Ａの機能として、異物の種類を特定する機能がある。この異物の種類を特定する機能は、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物の種類を特定する機能である。制御装置２３０Ａは、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物が動物であるか、金属であるか、又はそれら以外であるかを特定することができる。具体的には、制御装置２３０Ａは、実施の形態１においてＥＣＵ１６０により実行された図２のフローチャートの処理と同等の処理を実行する。図２のフローチャートの処理においてＥＣＵ１６０は車両１００の各構成を制御したが、制御装置２３０Ａは、送電装置２００において対応する各構成を制御することにより、送電部２１０と受電部１１０との間に存在する異物の種類を特定する。

この実施の形態２に従う送電装置において制御装置２３０Ａは、送電部２１０による送電開始前における撮像装置２４０の撮像画像を用いて異物を仮確定し、奥行き検知部２６０の検知結果を用いて異物の有無を確定する。そして、制御装置２３０Ａは，異物が存在することが確定すると、送電部２１０による送電開始前後における温度センサ２５０の出力を用いて異物の種類を特定する。これにより、この実施の形態２に従う送電装置によれば、車両１００Ａと送電装置２００Ａとの間に存在する異物の種類（動物、金属、その他）を高精度に特定することができる。

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。

１，１Ａ 非接触電力伝送システム、１００，１００Ａ 車両、１１０ 受電部、１２０，２４０ 撮像装置、１３０，２５０ 温度センサ、１４０，２６０ 奥行き検知部、１５０，２２０ 通信部、１６０，１６０Ａ ＥＣＵ、２００，２００Ａ 送電装置、２１０ 送電部、２３０，２３０Ａ 制御装置、３００ 系統電源。

Claims (2)

1. 送電装置の送電部から非接触で受電する受電部と、
   前記送電部と前記受電部との間に存在する被写体を撮像する撮像装置と、
   前記被写体の奥行きを検知する奥行き検知手段と、
   前記被写体の温度を測定する温度センサと、
   前記受電部による受電開始前における前記撮像装置の撮像画像を用いて異物を仮確定し、前記奥行き検知手段の検知結果を用いて前記異物の有無を確定する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記異物が存在することが確定すると、前記受電部による受電開始前後における前記温度センサの出力を用いて前記異物の種類を特定する、受電装置。
2. 受電装置の受電部に非接触で送電する送電部と、
   前記受電部と前記送電部との間に存在する被写体を撮像する撮像装置と、
   前記被写体の奥行きを検知する奥行き検知手段と、
   前記被写体の温度を測定する温度センサと、
   前記送電部による送電開始前における前記撮像装置の撮像画像を用いて異物を仮確定し、前記奥行き検知手段の検知結果を用いて前記異物の有無を確定する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記異物が存在することが確定すると、前記送電部による送電開始前後における前記温度センサの出力を用いて前記異物の種類を特定する、送電装置。

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