JP2017143712A - 送電装置及び受電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラにより撮影された画像に基づいて、送電装置上の異物検知と送電装置の周囲に存在する異物の侵入検知との両方を実行可能な送電装置を提供する。
【解決手段】制御装置２６０は、光源２３０により照射された光が異物により遮られたか否かを赤外線カメラ２１０により撮影される画像から判定することにより、送電装置２００上の異物の検知を行なう。制御装置２６０は、さらに、光源２２０から光が照射された状態で赤外線カメラ２１０により撮影される画像から送電装置２００の周囲に存在する異物の検知を行なう。光源２２０は、送電装置２００上の異物の検知が行なわれない時に光を照射する。
【選択図】図３

Description

この発明は、送電装置及び受電装置に関し、特に、送電装置と受電装置との間で非接触電力伝送を行なう送電装置及び受電装置に関する。

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。この非接触電力伝送システムは、受電装置と送電装置との間の空間を撮影可能なカメラを備える。この非接触電力伝送システムにおいては、カメラにより撮影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に開示される非接触電力伝送システムのようにカメラ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場合に、カメラを送電装置上に設け、送電装置の外周部分に設けられた光源を内側方向に発光させた時にカメラにより撮影される画像に基づいて異物検知を行なうことが考えられる。この場合に、送電装置の外周部分に設けられた光源から照射された光が異物により遮られたか否かにより送電装置上の異物検知を行なうことで、実際には異物が送電装置の外周よりも外側に存在するにも拘わらず送電装置上に存在すると誤検知する可能性を低減することができる。

また、カメラの周囲に設けられた光源を送電装置の外周方向に発光させた時にカメラにより撮影される画像に基づいて、送電装置の周囲に存在する異物（動物等）の侵入を検知することが考えられる。

しかしながら、送電装置の外周部分に設けられた光源と、カメラの周囲に設けられた光源とが同時に発光すると、順光と逆光とが同時に発生するため、カメラの露光調整が困難になる。したがって、送電装置上の異物検知と送電装置の周囲に存在する異物の侵入検知とを両立することは難しい。このような問題は、カメラを受電装置上に設け、光源を受電装置の外周部分とカメラの周囲とに設けた場合にも生じ得る。

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、カメラにより撮影された画像に基づいて、送電装置上の異物検知と送電装置の周囲に存在する異物の侵入検知との両方を実行可能な送電装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、カメラにより撮影された画像に基づいて、受電装置の下方に存在する異物の検知と受電装置の周囲に存在する異物の侵入検知との両方を実行可能な受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送電装置は、受電装置に非接触で送電する。送電装置は、カメラと、第１の光源と、第２の光源と、制御装置とを備える。カメラは、送電装置の中央部分に設けられ、周囲を撮影可能である。第１の光源は、送電装置の外周部分に設けられ、内側方向へ光を照射するように構成される。制御装置は、第１の光源により照射された光が異物により遮られたか否かをカメラにより撮影される画像から判定することにより、送電装置上の異物の検知を行なう。第２の光源は、カメラの周囲に設けられ、送電装置の外周方向へ光を照射するように構成される。制御装置は、さらに、第２の光源から光が照射された状態でカメラにより撮影される画像から送電装置の周囲に存在する異物の検知を行なう。第２の光源は、送電装置上の異物の検知が行なわれない時に光を照射する。

また、この発明の別の局面に従う受電装置は、送電装置から非接触で受電する。受電装置は、カメラと、第１の光源と、第２の光源と、制御装置とを備える。カメラは、受電装置の中央部分に設けられ、周囲を撮影可能である。第１の光源は、受電装置の外周部分に設けられ、内側方向へ光を照射するように構成される。制御装置は、第１の光源により照射された光が異物により遮られたか否かをカメラにより撮影される画像から判定することにより、受電装置の下方に存在する異物の検知を行なう。第２の光源は、カメラの周囲に設けられ、受電装置の外周方向へ光を照射するように構成される。制御装置は、さらに、第２の光源から光が照射された状態でカメラにより撮影される画像から受電装置の周囲に存在する異物の検知を行なう。第２の光源は、受電装置の下方に存在する異物の検知が行なわれない時に光を照射する。

これらの発明においては、第１及び第２の光源の発光タイミングが重ならない。したがって、第１及び第２の光源の各々の発光タイミングにおけるカメラの露光調整が容易である。その結果、これらの発明によれば、送電装置上又は受電装置の下の異物検知と送電装置の周囲に存在する異物の侵入検知とを両立することができる。

この発明によれば、カメラにより撮影された画像に基づいて、送電装置上の異物検知と送電装置の周囲に存在する異物の侵入検知との両方を実行可能な送電装置を提供することができる。

また、この発明によれば、カメラにより撮影された画像に基づいて、受電装置の下方に存在する異物の検知と受電装置の周囲に存在する異物の侵入検知との両方を実行可能な受電装置を提供することができる。

非接触電力伝送システムの概略構成図である。 送電装置の外観構成を示す斜視図である。 送電装置の異物検知に関連する構成を示す図である。 送電装置上に存在する異物を検知する仕組みを説明するための図である。 送電装置の周囲に存在する異物の侵入検知の仕組みを説明するための図である。 送電装置上の異物検知、及び、送電装置の周囲に存在する異物の侵入検知の処理手順を示すフローチャートである。 車両に赤外線カメラ及び光源が設けられる例を示す図である。

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、図中同一又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。

（非接触電力伝送システムの構成）
図１は、この実施の形態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概略構成図である。図１を参照して、非接触電力伝送システム１は、車両１０と送電装置２００とを備える。車両１０は、受電装置１００を含む。受電装置１００と送電装置２００との間では、非接触電力伝送が行なわれる。

送電装置２００は、送電コイル（不図示）を含む。送電装置２００においては、系統電源等の交流電源３００から供給される電力を基に所望の周波数（たとえば、数十〜数百ｋＨｚ）の送電電力が生成される。送電装置２００の送電コイルは、生成された送電電力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装置１００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。

一方、車両１０は、上述の受電装置１００の他、たとえば、蓄電装置を含む。車両１０においては、受電装置１００により非接触で受電された電力が蓄電装置に蓄えられ、蓄電装置に蓄えられた電力に基づいて走行駆動力が生成される。

受電装置１００は、受電コイルを含む。受電コイルは、送電装置２００の送電コイルから非接触で受電する。受電装置１００においては、受電コイルによって受電された交流電力が整流され、整流後の直流電力が蓄電装置に供給される。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。

また、車両１０及び送電装置２００の各々は、無線通信モジュール（不図示）を含む。送電装置２００に対する車両１０の駐車動作時（位置合わせ時）に車両１０と送電装置２００との間で無線通信が確立される。送電装置２００に対する車両１０の位置合わせを以下では、単に「位置合わせ」とも称する。また、送電装置２００から受電装置１００への送電は、車両１０と送電装置２００との間で無線通信が確立された状態で行なわれる。送電装置２００から受電装置１００への送電中は、受電装置１００における受電状態等の非接触電力伝送に必要な情報が、無線通信を通じて、車両１０と送電装置２００との間でやり取りされる。

非接触電力伝送システム１においては、送電装置２００上に存在する異物、及び、送電装置２００の周囲に存在する異物（の侵入の恐れ）が検知される。たとえば、送電装置２００上に異物が存在する場合に非接触電力伝送が行なわれると、異物の種類によっては、異物が高温になってしまう。非接触電力伝送システム１においては、送電装置２００上に存在する異物、及び、送電装置２００の周囲に存在する異物（の侵入の恐れ）を非接触電力伝送の開始前に検知することにより、このような事態を回避することができる。

（送電装置の構成）
図２は、送電装置２００の外観構成を示す斜視図である。図２を参照して、送電装置２００上面の中央部には、赤外線カメラ２１０が設けられている。赤外線カメラ２１０は、魚眼レンズを有し、赤外線カメラ２１０の周囲の赤外光を撮影することができる。赤外線カメラ２１０の周囲には、光源２２０が設けられる。光源２２０は、送電装置２００の外周方向へ赤外光を照射する。送電装置２００の外周部分には、光源２３０が設けられている。光源２３０は、送電装置２００の内側方向に赤外光を照射する。光源２２０，２３０が設けられる目的については後程詳しく説明する。

図３は、送電装置２００の異物検知に関連する構成を示す図である。図３を参照して、送電装置２００は、赤外線カメラ２１０と、光源２２０，２３０と、制御ＩＣ２４０，２５０と、制御装置２６０とを含む。

制御ＩＣ２４０，２５０は、それぞれ光源２３０，２２０の点灯と消灯とを切り替えるための制御回路である。制御ＩＣ２４０，２５０は、制御装置２６０からの指令に従い、それぞれ光源２３０，２２０の点灯と消灯とを切り替える。

制御装置２６０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリを含み、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（赤外線カメラ２１０，制御ＩＣ２４０，２５０等）を制御する。

制御装置２６０の機能として、車両１０の位置合わせ支援機能がある。位置合わせ支援機能とは、位置合わせ時に赤外線カメラ２１０により撮影された画像を車両１０に送信する機能である。制御装置２６０は、車両１０と送電装置２００との無線通信が確立され、位置合わせが開始されたことを検知すると、赤外線カメラ２１０により撮影された画像の車両１０への送信を開始する。車両１０においては、受信された赤外線カメラ２１０の撮影画像に基づいて、位置合わせが完了したか否かが判定される。

また、制御装置２６０の主要な機能として、送電装置２００上に存在する異物を検知する機能と、送電装置２００の周囲に存在する異物の侵入の恐れを検知する機能とがある。以下、各機能について順に説明する。

（送電装置上の異物検知機能）
図４は、送電装置２００上に存在する異物を検知する仕組みを説明するための図である。なお、図４において、送電装置２００上の異物検知に関係しない構成は省略されている。

図４を参照して、制御装置２６０は、送電装置２００上の異物の有無を検知する時に、送電装置２００の内側に赤外光を照射するように光源２３０を制御する。送電装置２００上に異物が存在しない場合には、光源２３０から照射された赤外光は、異物に遮られずに赤外線カメラ２１０により撮影される。一方、送電装置２００上に異物４００が存在する場合には、光源２３０から照射された赤外光の一部は、異物４００に遮られ、赤外線カメラ２１０により撮影されない。

制御装置２６０は、光源２３０から照射された赤外光の一部が遮られたか否かを、赤外線カメラ２１０により撮影された画像から判定する。そして、制御装置２６０は、光源２３０から照射された赤外光の一部が遮られた場合には、送電装置２００上に異物が存在すると判定し、光源２３０から照射された赤外光の一部が遮られなかった場合には、送電装置２００上に異物が存在しないと判定する。なお、送電装置２００上の異物検知が行なわれない時は、光源２３０は発光しない。

（送電装置の周囲に存在する異物の侵入検知機能）
図５は、送電装置２００の周囲に存在する異物の侵入検知の仕組みを説明するための図である。図５において、送電装置２００の周囲に存在する異物の侵入検知に関係しない構成は省略されている。

図５を参照して、制御装置２６０は、送電装置２００の周囲に存在する異物の侵入検知をする時に、送電装置２００の外周方向に赤外光を照射するように光源２２０を制御する。送電装置２００の周囲に異物が存在しない場合には、光源２２０から照射された赤外光は反射せず赤外線カメラ２１０により撮影されない。一方、送電装置２００の周囲に異物４１０が存在する場合には、光源２２０から照射された赤外光の一部は、異物４１０により反射し赤外線カメラ２１０により撮影される。

制御装置２６０は、赤外線カメラ２１０により撮影された画像から、送電装置２００の周囲に異物が存在するか否かを判定する。この実施の形態に従う送電装置２００においては、送電装置２００の周囲に異物が存在する場合に異物の侵入を検知する。しかしながら、異物の侵入検知の判定基準はこれに限定されない。たとえば、送電装置２００の周囲に異物が存在している場合に、該異物が送電装置２００に近づいてきていることが赤外線カメラ２１０の撮影画像から判定されたときは異物の侵入を検知し、該異物が送電装置２００に近づいてきていないときは異物の侵入を検知しないようにしてもよい。

（異物検知及び侵入検知のタイミング）
上記のような、送電装置２００上の異物検知機能と、送電装置２００の周囲に存在する異物の侵入検知機能との両方を有する送電装置２００において、仮に光源２２０と光源２３０とが同時に発光すると、赤外線カメラ２１０に対して順光と逆光とが同時に発生するため、赤外線カメラ２１０の露光調整が困難になる。

そこで、この実施の形態に従う送電装置２００において、光源２２０は、送電装置２００上の異物検知が行なわれない時に赤外光を送電装置２００の外周方向に照射する。これにより、光源２２０の発光タイミングと、光源２３０の発光タイミングとが重ならない。その結果、光源２２０，２３０の各々の発光タイミングにおける赤外線カメラ２１０の露光調整が容易になる。よって、送電装置２００によれば、送電装置２００上の異物検知と、送電装置２００の周囲に存在する異物の侵入検知とを両立することができる。以下、送電装置２００上の異物検知、及び、送電装置２００の周囲に存在する異物の侵入検知の具体的処理手順について説明する。

（異物検知及び侵入検知の処理手順）
図６は、送電装置２００上の異物検知、及び、送電装置２００の周囲に存在する異物の侵入検知の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、制御装置２６０により繰り返し実行される。

図６を参照して、制御装置２６０は、車両１０と送電装置２００との間で無線通信が確立されているか否かを判定する（ステップＳ１０）。無線通信が確立されていないと判定されると（ステップＳ１０においてＮＯ）、送電装置２００の近くに車両１０が存在せず、異物検知等を行なう必要がないため、処理はリターンに移行する。

無線通信が確立されていると判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置２６０は、送電装置２００に対して車両１０が駐車動作中（位置合わせ中）であるか否かを判定する（ステップＳ２０）。たとえば、制御装置２６０は、車両１０から無線通信を通じて送信される情報に基づいて、車両１０が駐車動作中であるか否かを判定する。

車両１０が駐車動作中であると判定されると（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御装置２６０は、位置合わせのために、光源２２０が継続的に点灯するように制御ＩＣ２５０を制御する（ステップＳ３０）。その後、制御装置２６０は、光源２２０が点灯した状態で赤外線カメラ２１０により撮影された画像を車両１０に送信するための制御を実行する（ステップＳ４０）。車両１０においては、受信された撮影画像に基づいて、位置合わせが完了したか否かが判定される。

ステップＳ２０において、車両１０が駐車動作中でない（位置合わせが完了している）と判定されると（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御装置２６０は、送電装置２００上の異物の有無を検知する必要があるため、光源２２０が消灯した状態で、光源２３０が所定時間（たとえば、数ミリ秒）点灯（送電装置２００の内側に向けて赤外光を照射）するように制御ＩＣ２４０，２５０を制御する（ステップＳ５０）。その後、制御装置２６０は、光源２３０が点灯した状態で赤外線カメラ２１０により撮影された画像に基づいて、送電装置２００上の異物の有無を検知する（ステップＳ６０）。

送電装置２００上の異物の有無が検知されると、制御装置２６０は、光源２３０が消灯した状態で、光源２２０が所定時間（たとえば、数ミリ秒）点灯（送電装置２００の外周方向に赤外光を照射）するように制御ＩＣ２４０，２５０を制御する（ステップＳ７０）。その後、制御装置２６０は、光源２２０が点灯した状態で赤外線カメラ２１０により撮影された画像に基づいて、送電装置２００の周囲に存在する異物の侵入検知を行なう（ステップＳ８０）。その後、処理はリターンに移行する。

以上のように、この実施の形態に従う送電装置２００において、光源２２０は、送電装置２００上の異物検知が行なわれない時に赤外光を送電装置２００の外周方向に照射する。これにより、光源２２０の発光タイミングと、光源２３０の発光タイミングとが重ならない。その結果、光源２２０，２３０の各々の発光タイミングにおける赤外線カメラ２１０の露光調整が容易になる。

なお、上記実施の形態においては、赤外線カメラ２１０及び光源２２０，２３０が送電装置２００に設けられた。しかしながら、赤外線カメラや光源は、たとえば、車両１０に設けられてもよい。

図７は、車両１０に赤外線カメラ及び光源が設けられる例を示す図である。図７を参照して、車両１０には、受電装置１００に代えて、受電装置１００Ａが設けられる。受電装置１００Ａは、異物検知に関連する構成として、赤外線カメラ２１０Ａと、光源２２０Ａ，２３０Ａと、制御ＩＣ２４０Ａ，２５０Ａと、制御装置２６０Ａとを備える。赤外線カメラ２１０Ａ〜制御装置２６０Ａは、それぞれ、赤外線カメラ２１０〜制御装置２６０に対応する。

制御装置２６０Ａは、光源２３０Ａにより照射された光が異物により遮られたか否かを赤外線カメラ２１０Ａにより撮影された画像から判定することにより、受電装置１００Ａの下方に存在する異物の検知を行なう。制御装置２６０Ａは、さらに、光源２２０Ａから光が照射された状態で赤外線カメラ２１０Ａにより撮影される画像から受電装置１００Ａの周囲に存在する異物の検知を行なう。

光源２２０Ａは、受電装置１００Ａの下方に存在する異物の検知が行なわれない時に光を照射する。これにより、光源２２０Ａ及び光源２３０Ａの発光タイミングが重ならない。したがって、光源２２０Ａ，２３０Ａの各々の発光タイミングにおける赤外線カメラ２１０Ａの露光調整が容易である。その結果、受電装置１００Ａによれば、受電装置１００Ａの下に存在する異物の検知と、受電装置１００Ａの周囲に存在する異物の侵入検知とを両立することができる。

また、上記実施の形態においては、赤外光を発する光源２２０，２３０と、赤外線カメラ２１０とが異物検知等に用いられた。しかしながら、必ずしも赤外光を用いる必要はない。たとえば、光源２２０，２３０の各々を可視光を発する光源に変更し、赤外線カメラ２１０を可視光を撮影する通常のカメラとしてもよい。

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 非接触電力伝送システム、１０ 車両、１００ 受電装置、２００ 送電装置、２１０ 赤外線カメラ、２２０，２３０ 光源、２４０，２５０ 制御ＩＣ、２６０ 制御装置、３００ 交流電源。

Claims (2)

1. 受電装置に非接触で送電する送電装置であって、
   前記送電装置の中央部分に設けられ、周囲を撮影可能なカメラと、
   前記送電装置の外周部分に設けられ、内側方向へ光を照射するように構成された第１の光源と、
   前記第１の光源により照射された光が異物により遮られたか否かを前記カメラにより撮影される画像から判定することにより、前記送電装置上の異物の検知を行なう制御装置と、
   前記カメラの周囲に設けられ、前記送電装置の外周方向へ光を照射するように構成された第２の光源とを備え、
   前記制御装置は、さらに、前記第２の光源から光が照射された状態で前記カメラにより撮影される画像から前記送電装置の周囲に存在する異物の検知を行ない、
   前記第２の光源は、前記送電装置上の異物の検知が行なわれない時に光を照射する、送電装置。
2. 送電装置から非接触で受電する受電装置であって、
   前記受電装置の中央部分に設けられ、周囲を撮影可能なカメラと、
   前記受電装置の外周部分に設けられ、内側方向へ光を照射するように構成された第１の光源と、
   前記第１の光源により照射された光が異物により遮られたか否かを前記カメラにより撮影される画像から判定することにより、前記受電装置の下方に存在する異物の検知を行なう制御装置と、
   前記カメラの周囲に設けられ、前記受電装置の外周方向へ光を照射するように構成された第２の光源とを備え、
   前記制御装置は、さらに、前記第２の光源から光が照射された状態で前記カメラにより撮影される画像から前記受電装置の周囲に存在する異物の検知を行ない、
   前記第２の光源は、前記受電装置の下方に存在する異物の検知が行なわれない時に光を照射する、受電装置。

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