本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態〕
実施形態に係る電力伝送システム100及び異物検出装置103について説明する。電力伝送システム100は、非接触で電力を伝送し且つ信号を無線通信するシステムである。異物検出装置103は、電力伝送システム100に組み込まれ、金属異物を検出する装置である。電力伝送システム100は、例えば、車両(図示省略)に設けられた電源2から負荷部3に電力を供給する。なお、電力伝送システム100は、車両に限定されず、車両以外に搭載してもよい。電力伝送システム100は、例えば、図1に示すように、1次側装置101と、2次側装置102とを備える。1次側装置101は、例えば12Vの電源2(バッテリ)に接続され、電源2から供給される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を非接触で2次側装置102に供給する。また、1次側装置101は、2次側装置102と通信を行い、例えば、当該2次側装置102の金属異物の検出信号等を監視する。1次側装置101は、例えば、DC/ACコンバータ101aと、送電側電力伝送ユニットとしての電力伝送ユニット1Aとを含んで構成される。電力伝送ユニット1Aは、図1及び図2に示すように、基板10と、送電側電力伝送コイルとしての電力伝送コイル20Aと、フェライト部材30と、シールド部材40と、アンテナ50Aと、アウターケース60と、センサ素子部70Aと、送電側制御部としての制御部80Aとを備える。
DC/ACコンバータ101aは、直流電力を交流電力に変換する変換器である。DC/ACコンバータ101aは、電源2及び電力伝送コイル20Aに接続され、電源2から出力された直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を電力伝送コイル20Aに出力する。電力伝送コイル20Aは、非接触で電力を送電するコイルである。電力伝送コイル20Aは、DC/ACコンバータ101aに接続され、当該DC/ACコンバータ101aから出力された交流電力を磁気共鳴等により2次側装置102の電力伝送コイル20Bに送電する。アンテナ50Aは、信号を送信又は受信する通信部である。アンテナ50Aは、制御部80Aに接続され、2次側装置102のアンテナ50Bから受信した信号を制御部80Aに出力する。また、アンテナ50Aは、制御部80Aから出力された信号をアンテナ50Bに送信する。センサ素子部70Aは、金属異物を検出可能な素子である。センサ素子部70Aは、例えば、温度の変化を検出するサーミスタを含んで構成される。センサ素子部70Aは、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの間であるユニット間ギャップG(図7参照)に侵入した金属異物の温度上昇を検出する。センサ素子部70Aは、複数の配線72A(図2、図4等参照)を介して制御部80Aに接続され、検出した温度を示す検出信号を制御部80Aに出力する。制御部80Aは、DC/ACコンバータ101a等を制御するものである。制御部80Aは、CPU、記憶部を構成するROM、RAM及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部80Aは、アンテナ50A及びDC/ACコンバータ101aに接続される。制御部80Aは、アンテナ50Aから出力された2次側装置102の金属異物の検出信号等に基づいてDC/ACコンバータ101aを制御する。制御部80Aは、センサ素子部70Aに接続され、当該センサ素子部70Aから出力された検出信号に基づいてDC/ACコンバータ101aを制御する。制御部80Aは、車内ネットワークを構成するCAN(Controller Area Network)やLIN(Local Interconnect Network)等を介して上位ECU(図示省略)に接続され、当該上位ECUと通信する。
2次側装置102は、非接触で1次側装置101に接続され、当該1次側装置101から送電された交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を負荷部3に供給する。また、2次側装置102は、1次側装置101と通信を行い、2次側装置102の金属異物の検出信号等を1次側装置101に送信する。2次側装置102は、例えば、整流回路102aと、電力伝送ユニット1Bと、電力分配器102bとを含んで構成される。電力伝送ユニット1Bは、電力伝送ユニット1Aに対向方向に沿って対向し、電力伝送ユニット1Aから送電された電力を受電する。電力伝送ユニット1Bは、基板10と、受電側電力伝送コイルとしての電力伝送コイル20Bと、フェライト部材30と、シールド部材40と、アンテナ50Bと、アウターケース60と、センサ素子部70Bと、受電側制御部としての制御部80Bとを備える。
電力伝送コイル20Bは、非接触で電力を受電するコイルである。電力伝送コイル20Bは、非接触で電力伝送コイル20Aに接続され、当該電力伝送コイル20Aから送電された交流電力を磁気共鳴等により受電する。電力伝送コイル20Bは、整流回路102aに接続され、電力伝送コイル20Aから受電した交流電力を整流回路102aに出力する。整流回路102aは、交流電力を直流電力に整流する回路である。整流回路102aは、電力伝送コイル20B及び電力分配器102bに接続され、電力伝送コイル20Bから出力された交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力を電力分配器102bに出力する。電力分配器102bは、電力を分配する機器である。電力分配器102bは、整流回路102a及び負荷部3に接続され、整流回路102aから出力された直流電力を負荷部3に分配する。電力分配器102bは、例えば、負荷部3としてウィンドゥモータ、サイドミラー、ルームランプ、シートヒーター等に直流電力を分配する。センサ素子部70Bは、金属異物を検出可能な素子である。センサ素子部70Bは、例えば、温度の変化を検出するサーミスタを含んで構成される。センサ素子部70Bは、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの間であるユニット間ギャップGに侵入した金属異物の温度上昇を検出する。センサ素子部70Bは、複数の配線72B(図2、図6等参照)を介して制御部80Bに接続され、検出した温度を示す検出信号を制御部80Bに出力する。制御部80Bは、信号の出力や電力分配器102bを制御するものである。制御部80Bは、CPU、記憶部を構成するROM、RAM及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部80Bは、センサ素子部70B及びアンテナ50Bに接続される。制御部80Bは、センサ素子部70Bから出力された検出信号をアンテナ50Bに出力する。また、制御部80Bは、電力分配器102bに接続され、電力分配器102bを制御して負荷部3に供給する電力を分配する。アンテナ50Bは、信号を送信又は受信するものである。アンテナ50Bは、アンテナ50Aと対向配置され、制御部80Bに接続される。アンテナ50Bは、アンテナ50Aから受信した信号を制御部80Bに出力する。また、アンテナ50Bは、制御部80Bから出力された信号(例えば検出信号)をアンテナ50Aに送信する。
なお、以下の説明において、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとは、主要な構成が同等の構成であるので、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとを区別する必要がない場合、単に、「電力伝送ユニット1」として説明する。以下、電力伝送ユニット1の構成について詳細に説明する。
ここで、対向方向は、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとが対向する方向である。軸線方向は、電力伝送コイル20の軸線X(図2参照)に沿った方向である。軸線方向と対向方向とは同じ方向である。直交方向は、軸線方向に直交する方向である。奥行き方向は、後述するアウターケース60(図2、図5参照)の長辺に沿った方向である。幅方向は、アウターケース60の短辺に沿った方向である。軸線方向、奥行き方向、及び、幅方向は、互いに直交する。
基板10は、制御部80等の種々の電子部品(図示省略)が実装され、各電子部品を電気的に接続する電子回路を構成するものであり、いわゆるプリント回路基板(Printed Circuit Board)である。基板10は、絶縁性の材料からなる絶縁層に銅箔等の導電性部材によって配線パターン(プリントパターン)が形成(印刷)される。基板10は、例えば、配線パターンが形成された絶縁層を複数枚積層させ多層化されたもの(つまり、多層基板)である。基板10は、電力伝送コイル20が電気的に接続される。基板10は、アウターケース60の収容部62(図2等参照)に組み付けられる。基板10は、例えば、軸線方向に直交した状態でアウターケース60の収容部62に組み付けられる。
電力伝送コイル20は、相手側の電力伝送コイル20と非接触で電力を伝送可能なコイルである。電力伝送コイル20は、コイル導線21が軸線X周りに複数回巻き回されて渦巻状に形成されている。電力伝送コイル20は、アウターケース60の収容部62に組み付けられる。電力伝送コイル20は、例えば、軸線方向に沿って基板10と対向した状態で後述するアウターケース60の上板部61a(図5参照)に組み付けられる。電力伝送コイル20は、コイル導線21の巻き始め端部21a(図7参照)と巻き終わり端部21b(図7参照)とが基板10に電気的に接続される。電力伝送コイル20は、相手側の電力伝送コイル20に対向配置され、非接触で相手側の電力伝送コイル20に電力を送電する。
フェライト部材30は、磁性材料を含む部材であり、例えば、酸化鉄と金属との複合酸化物である。フェライト部材30は、例えば、軸線方向から視て矩形の板状に形成され、電力伝送コイル20と同等の大きさに形成される。フェライト部材30は、軸線方向において電力伝送コイル20の基板10側に対向した状態でアウターケース60の上板部61aに組み付けられる。フェライト部材30は、例えば、アウターケース60の上板部61aから突出したフェライト保持突起63(図5参照)により保持される。フェライト部材30は、電力伝送コイル20により発生する磁束を通過させて当該磁束の損失を抑制する。
シールド部材40は、ノイズ等の原因となる電力伝送コイル20の漏洩磁界を遮蔽する部材である。シールド部材40は、例えば、銅やアルミ等の導電性の高い金属により形成される。シールド部材40は、軸線方向の一方側が開口された第1開口部41と、軸線方向の他方側が開口された第2開口部42と、軸線X周りに筒状に形成されたシールド壁部43とを有する(図3等参照)。シールド壁部43は、例えば、金型により金属板に圧力を加えるプレス加工等により形成される。なお、シールド壁部43は、例えば、長尺状の板部材が軸線X周りに1周巻き回されて形成されてもよいし、その他の方法により形成されてもよい。シールド壁部43は、軸線方向から見た場合、矩形状に形成されている。シールド壁部43は、内側に電力伝送コイル20及びフェライト部材30が設けられる。つまり、シールド壁部43は、電力伝送コイル20及びフェライト部材30を軸線X周りに外側から囲っている。シールド壁部43は、相手側の電力伝送コイル20側に向けて末広がり形状に形成されている。つまり、シールド壁部43は、軸線方向に直交する直交方向に対向する壁面の間隔が、軸線方向の一方側から他方側に向けて広くなるように形成されている。これにより、シールド壁部43は、電力伝送コイル20の磁力線(磁束線)が直交することを抑制することができる。従って、シールド壁部43は、電力伝送コイル20による磁界の変動を打ち消す磁界を発生させる渦電流が流れることを抑制できるので、電力伝送効率の低下を抑制することができる。
アウターケース60は、電力伝送コイル20等の各構成部品が組み付けられた状態で各構成部品を収容する筐体である。アウターケース60は、例えば、絶縁性の樹脂により形成される。アウターケース60は、例えば、直方体形状に形成され、上板部61a、下板部61b、左板部61c、右板部61d、及び、後板部61eから成る外壁部61を有する。アウターケース60は、後板部61eと奥行き方向に対向する箇所が開口されたケース開口部61fを有する。外壁部61は、上板部61aと下板部61bとが軸線方向に沿って対向し、左板部61cと右板部61dとが幅方向に沿って対向し、ケース開口部61fと後板部61eとが奥行き方向に沿って対向する。アウターケース60は、外壁部61により囲われて形成される収容部62を有する。収容部62は、基板10、電力伝送コイル20、フェライト部材30、シールド部材40、アンテナ50、及び、センサ素子部70を含む各構成部品を収容する。収容部62は、相手側の電力伝送コイル20と電力伝送可能且つ相手側のアンテナ50と通信可能に、基板10、電力伝送コイル20、フェライト部材30、シールド部材40、アンテナ50、及び、センサ素子部70を含む各構成部品の相対位置を規定した状態で各構成部品を保持する。
収容部62は、例えば、上板部61aの電力伝送コイル20側の壁部である上板内壁部62aにセンサ素子部収容部62bを有する(図5参照)。センサ素子部収容部62bは、各センサ素子71と、当該各センサ素子71及び基板10を接続する各配線72とを収容する部分である。センサ素子部収容部62bは、各センサ素子71及び各配線72を配置する形状に沿って、上板内壁部62aが凹状に形成されている。センサ素子部収容部62bは、センサ素子収容溝62cと、第1配線溝62dと、第2配線溝62eとを有する。センサ素子収容溝62cは、各センサ素子71を収容する溝である。センサ素子収容溝62cは、例えば、奥行き方向に沿ってジグザグ状に4箇所設けられ、各センサ素子71を収容する。第1配線溝62dは、各センサ素子71の根元部分の配線72を収容する溝である。第1配線溝62dは、センサ素子収容溝62cから幅方向に沿って延在する。第1配線溝62dは、当該第1配線溝62dの奥行き方向の溝幅が各センサ素子71の配線72(2本のリード線)の間隔と同等である。この構成により、第1配線溝62dは、各センサ素子71の根元部分の配線72の位置決めをすることができ、耐ノイズ性を向上できる。第1配線溝62dは、各センサ素子71から幅方向に沿って延在する配線72(2本のリード線)を収容する。第2配線溝62eは、各センサ素子71の集約部分の配線72を収容する溝である。第2配線溝62eは、第1配線溝62dと連結され、奥行き方向に沿って延在する。第2配線溝62eは、各センサ素子71から奥行き方向に沿って延在する配線72の集約部分を収容する。
送電側のセンサ素子部70Aは、上述したように、金属異物を検出するセンサ(例えばサーミスタ)である。このセンサ素子部70Aは、送電側の電力伝送コイル20Aの電力伝送ユニット1B側に設けられる。つまり、センサ素子部70Aは、電力伝送コイル20Aとアウターケース60の上板部61aとの間に設けられる。センサ素子部70Aは、上板部61aのセンサ素子部収容部62bに収容される。センサ素子部70Aは、例えば、図4に示すように、送電側検出素子としての4個のセンサ素子71A(71a〜71d)と、各センサ素子71Aに接続される各配線72Aとを含んで構成される。
各センサ素子71Aは、検出範囲Pの半分を検出可能に配置される。ここで、検出範囲Pは、例えば、対向方向(軸線方向)において電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの間の範囲である。具体的には、検出範囲Pは、対向方向において、電力伝送ユニット1Aの上板部61aの対向面61gと電力伝送ユニット1Bの上板部61aの対向面61hとの間の全ての範囲であるユニット間ギャップGである(図7参照)。詳細には、検出範囲Pは、対向方向において、送電側のシールド部材40の第1開口部41と送電側の上板部61aとが重なる部分と、受電側のシールド部材40の第1開口部41と受電側の上板部61aとが重なる部分との間の範囲である。なお、検出範囲Pは、対向方向において、送電側のフェライト部材30と送電側の上板部61aとが重なる部分と、受電側のフェライト部材30と受電側の上板部61aとが重なる部分との間の範囲としてもよい。検出範囲Pは、対向方向から視た場合、略矩形状の範囲である。各センサ素子71Aは、例えば、対向方向から視て奥行き方向に沿って検出範囲Pを半分に分割したときの一方側の検出範囲Pである第1検出範囲PAを検出可能に配置される。各センサ素子71Aは、第1検出範囲PAにおいて、例えば、奥行き方向に沿ってジグザグ状に配置される。この配置により、各センサ素子71Aは、当該各センサ素子71Aが相対的に少ない個数で第1検出範囲PAをカバーすることができる。各センサ素子71Aは、対向方向から視て第1検出範囲PAを奥行き方向に沿って半分にしたときの一方側の範囲であり軸線X側の範囲である第1分割検出範囲PA1と、他方側の範囲であり軸線Xとは反対側の範囲である第2分割検出範囲PA2とにそれぞれ同じ数のセンサ素子71Aが配置される。各センサ素子71Aは、例えば、第1分割検出範囲PA1に2個のセンサ素子71a、71bが配置され、第2分割検出範囲PA2に2個のセンサ素子71c、71dが配置される。第1分割検出範囲PA1の2個のセンサ素子71a、71bは、奥行き方向に一定の間隔をあけた状態で電力伝送コイル20Aの内周に沿って配置される。第2分割検出範囲PA2の2個のセンサ素子71c、71dは、電力伝送コイル20Aの外周の外側に配置され、フェライト部材30の奥行き方向の両端部にそれぞれ位置する。
各センサ素子71Aは、対向方向から視た場合に第1検出範囲PAにおいてそれぞれの検出範囲がずれている。センサ素子71aは、第1分割検出範囲PA1の奥行き方向の一方側の検出個別範囲Paに含まれる金属異物を検出可能である。センサ素子71bは、第1分割検出範囲PA1の奥行き方向の他方側の検出個別範囲Pbに含まれる金属異物を検出可能である。センサ素子71cは、第2分割検出範囲PA2の奥行き方向の一方側の検出個別範囲Pcに含まれる金属異物を検出可能である。センサ素子71dは、第2分割検出範囲PA2の奥行き方向の他方側の検出個別範囲Pdに含まれる金属異物を検出可能である。このように、それぞれの検出個別範囲Pa〜Pdは、奥行き方向及び幅方向に対して、少なくとも当該検出個別範囲Pa〜Pdの一部が他の検出個別範囲Pa〜Pdと重複していない。つまり、それぞれの検出個別範囲Pa〜Pdは、奥行き方向及び幅方向に対して、各検出個別範囲Pa〜Pdの中心位置が他の検出個別範囲Pa〜Pdの中心位置とずれている。各センサ素子71Aは、それぞれが電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの間の金属異物を検出可能である。つまり、各センサ素子71Aは、それぞれが電力伝送ユニット1Aの上板部61aの対向面61gと電力伝送ユニット1Bの上板部61aの対向面61hとの間の金属異物を検出可能である。さらに言えば、各センサ素子71Aは、検出範囲Pにおいて、電力伝送ユニット1A側及び電力伝送ユニット1B側の両側の金属異物を検出可能である。各センサ素子71Aは、例えば、図8に示すように、金属異物を検出していない場合、電力伝送コイル20Aの温度である電力伝送コイル温度T1を検出し、金属異物を検出した場合、電力伝送コイル温度T1よりも高い異物温度T2を検出する。なお、図8は、縦軸が温度変化ΔT(℃)を示し、横軸が時間(分)を示す。各配線72Aは、一端が基板10に電気的に接続され、他端が各センサ素子71Aに接続される。各配線72Aは、一部が電力伝送コイル20Aと上板部61aとの間に配索される。各配線72Aは、集約された状態で奥行き方向に沿って電力伝送コイル20A上を延在し、フェライト部材30とシールド部材40との間から軸線方向に沿って基板10側に延在する。各配線72Aは、幅方向に沿って分岐して各センサ素子71Aに接続される。
受電側のセンサ素子部70Bは、センサ素子部70Aと同様に構成される。センサ素子部70Bは、受電側の電力伝送コイル20Bの電力伝送ユニット1A側に設けられる。すなわち、受電側のセンサ素子部70Bは、受電側の電力伝送コイル20Bとアウターケース60の上板部61aとの間に設けられる。センサ素子部70Bは、上板部61aのセンサ素子部収容部62bに収容される。センサ素子部70Bは、例えば、受電側検出素子としての4個のセンサ素子71Bと、各センサ素子71Bに接続される配線72Bとを含んで構成される。
各センサ素子71Bは、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとが対向した状態において、検出範囲Pの残り半分を検出可能に配置される。各センサ素子71Bは、例えば、対向方向から視て奥行き方向に沿って検出範囲Pを半分に分割したときの他方側の検出範囲Pである第2検出範囲PBを検出可能に配置される(図6参照)。各センサ素子71Bは、第2検出範囲PBにおいて、例えば、奥行き方向に沿ってジグザグ状に配置される。この配置により、各センサ素子71Bは、当該各センサ素子71Bが相対的に少ない個数で第2検出範囲PBをカバーすることができる。各センサ素子71Bは、例えば、対向方向から視て第2検出範囲PBを奥行き方向に沿って半分にしたときの一方側の範囲であり軸線X側の範囲である第1分割検出範囲PB1と、他方側の範囲であり軸線Xとは反対側の範囲である第2分割検出範囲PB2とにそれぞれ同じ数のセンサ素子71Bが配置される。各センサ素子71Bは、例えば、第1分割検出範囲PB1に2個のセンサ素子71e、71fが配置され、第2分割検出範囲PB2に2個のセンサ素子71g、71hが配置される。第1分割検出範囲PB1の2個のセンサ素子71e、71fは、奥行き方向に一定の間隔をあけた状態で電力伝送コイル20Bの内周に沿って配置される。第2分割検出範囲PB2の2個のセンサ素子71g、71hは、電力伝送コイル20Bの外周の外側に配置され、フェライト部材30の奥行き方向の両端部にそれぞれ位置する。
各センサ素子71Bは、対向方向から視た場合に第2検出範囲PBにおいてそれぞれの検出範囲がずれている。センサ素子71eは、第1分割検出範囲PB1の奥行き方向の一方側の検出個別範囲Peに含まれる金属異物を検出可能である。センサ素子71fは、第1分割検出範囲PB1の奥行き方向の他方側の検出個別範囲Pfに含まれる金属異物を検出可能である。センサ素子71gは、第2分割検出範囲PB2の奥行き方向の一方側の検出個別範囲Pgに含まれる金属異物を検出可能である。センサ素子71hは、第2分割検出範囲PB2の奥行き方向の他方側の検出個別範囲Phに含まれる金属異物を検出可能である。このように、それぞれの検出個別範囲Pe〜Phは、奥行き方向及び幅方向に対して、少なくとも当該検出個別範囲Pe〜Phの一部が他の検出個別範囲Pe〜Phと重複していない。つまり、それぞれの検出個別範囲Pe〜Phは、奥行き方向及び幅方向に対して、各検出個別範囲Pe〜Phの中心位置が他の検出個別範囲Pe〜Phの中心位置とずれている。各センサ素子71Bは、それぞれが電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの間の金属異物を検出可能である。つまり、各センサ素子71Bは、それぞれが電力伝送ユニット1Aの上板部61aの対向面61gと電力伝送ユニット1Bの上板部61aの対向面61hとの間の金属異物を検出可能である。さらに言えば、各センサ素子71Bは、電力伝送ユニット1B側及び電力伝送ユニット1A側の両側の金属異物を検出可能である。各センサ素子71Bは、例えば、図8に示すように、金属異物を検出していない場合、電力伝送コイル20Bの温度である電力伝送コイル温度T1を検出し、金属異物を検出した場合、電力伝送コイル温度T1よりも高い異物温度T2を検出する。各配線72Bは、一端が基板10に電気的に接続され、他端が各センサ素子71Bに接続される。各配線72Bは、電力伝送コイル20Bと上板部61aとの間に配索される。各配線72Bは、集約された状態で奥行き方向に沿って電力伝送コイル20B上を延在し、フェライト部材30とシールド部材40との間から軸線方向に沿って基板10側に延在する。各配線72Bは、幅方向に沿って分岐して各センサ素子71Bに接続される。
なお、電力伝送ユニット1は、アウターケース60の収容部62に絶縁性材料が充填されて形成されるモールド部材(図示省略)を備えている。モールド部材は、加熱により軟化し冷却すると固化する可塑性を有する熱可塑性樹脂や、過熱等により硬化する熱硬化性樹脂等の絶縁性材料により形成される。モールド部材は、例えば、電力伝送コイル20等の各構成部品がアウターケース60に組み付けられ収容された状態で、溶融樹脂がアウターケース60の収容部62に射出され充填されることで形成される。
以上のように、実施形態に係る電力伝送システム100は、電力伝送ユニット1Aと、電力伝送ユニット1Bとを備える。電力伝送ユニット1Aは、非接触で電力を送電する。電力伝送ユニット1Bは、電力伝送ユニット1Aに対向方向に沿って対向し、電力伝送ユニット1Aから送電された電力を受電する。電力伝送ユニット1Aは、非接触で電力を送電する電力伝送コイル20Aと、電力伝送コイル20Aの電力伝送ユニット1B側に設けられ金属異物を検出可能な各センサ素子71Aとを有する。電力伝送ユニット1Bは、電力伝送コイル20Aから送電された電力を受電する電力伝送コイル20Bと、電力伝送コイル20Bの電力伝送ユニット1A側に設けられ金属異物を検出可能なセンサ素子71Bとを有する。各センサ素子71A及びセンサ素子71Bは、対向方向から視てそれぞれの検出範囲Pがずれており、且つ、それぞれが電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの間の金属異物を検出可能である。
この構成により、電力伝送システム100は、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの間の隙間であるユニット間ギャップGの第1検出範囲PAにおいて、各センサ素子71Aにより電力伝送ユニット1A側の金属異物及び電力伝送ユニット1B側の両方の金属異物を検出することができる。また、電力伝送システム100は、ユニット間ギャップGの第2検出範囲PBにおいて、各センサ素子71Bにより電力伝送ユニット1B側の金属異物及び電力伝送ユニット1A側の両方の金属異物を検出することができる。電力伝送システム100は、対向方向から視た場合、各センサ素子71Aと各センサ素子71Bとがそれぞれ異なる領域を検出するので、検出素子の個数を削減することができる。この結果、電力伝送システム100は、検出素子の部品点数を削減することができ、検出素子が接続される基板10の大型化を抑制できると共に電力伝送ユニット1の大型化を抑制できる。電力伝送システム100は、検出素子の個数を削減することができるので、異物検出処理の演算負荷を軽減することができる。電力伝送システム100は、電力伝送ユニット1Aが少なくとも1個以上のセンサ素子71Aを有し、電力伝送ユニット1Bが少なくとも1個以上のセンサ素子71Bを有する。この構成により、電力伝送システム100は、電力伝送ユニット1A、1Bの片方に各センサ素子71が極端に偏ることを抑制でき、検出処理の演算負荷を分散することができる。この構成により、電力伝送システム100は、異物検出処理の演算負荷が片方の電力伝送ユニット1に偏ることを抑制することができ、検出処理の演算を適正に行うことができる。電力伝送システム100は、例えば、送電側の各センサ素子71Aと受電側の各センサ素子71Bとを同じ個数にした場合、検出処理の負荷を均等に分散させることができる。また、電力伝送システム100は、各センサ素子71A、71Bを同じ個数にした場合、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの構成を同等にすることができ、各ユニットのサイズをそれぞれ同等にすることができ、搭載性を向上できる。つまり、電力伝送システム100は、電力伝送ユニット1A、1Bにおいて、基板10及びアウターケース60等の各構成部品のサイズをそれぞれ同等にすることができ、各構成部品を用途に応じて共通化することができる。また、電力伝送システム100は、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとを同等に製造することができるので、製造工程を簡素化することができ製造コストを削減できる。
上記電力伝送システム100において、それぞれの検出範囲P(Pa〜Ph)は、対向方向に対して、電力伝送ユニット1Aの対向面61gと電力伝送ユニット1Bの対向面61hとの間の全ての範囲である。つまり、それぞれの検出範囲P(Pa〜Ph)は、対向方向に対して、電力伝送ユニット1Aの対向面61g又は電力伝送ユニット1Bの対向面61hの一方から他方までの範囲である。この構成により、電力伝送システム100は、各センサ素子71がユニット間ギャップGにおいて電力伝送ユニット1A側の金属異物及び電力伝送ユニット1B側の両方の金属異物を検出することができる。
上記電力伝送システム100において、それぞれの検出範囲P(Pa〜Ph)は、対向方向に直交する方向に対して、少なくとも当該検出範囲P(Pa〜Ph)の一部が他の検出範囲P(Pa〜Ph)と重複していない。この構成により、電力伝送システム100は、各センサ素子71の検出範囲P(Pa〜Ph)がそれぞれ異なるので各センサ素子71を最小限の個数で検出範囲Pをカバーすることができる。
実施形態に係る異物検出装置103は、各センサ素子71Aと、制御部80Aと、各センサ素子71Bと、制御部80Bとを備える。各センサ素子71Aは、非接触で電力を送電する電力伝送コイル20Aを有する電力伝送ユニット1Aの電力伝送コイル20Aの電力伝送ユニット1B側に設けられ金属異物を検出可能な素子である。制御部80Aは、各センサ素子71Aに接続される。各センサ素子71Bは、電力伝送ユニット1Aに対向方向に沿って対向し電力伝送コイル20Aから送電された電力を受電する電力伝送コイル20Bを有する電力伝送ユニット1Bの電力伝送コイル20Bの電力伝送ユニット1A側に設けられ金属異物を検出可能な素子である。制御部80Bは、各センサ素子71Bに接続される。各センサ素子71A及び各センサ素子71Bは、対向方向から視てそれぞれの検出範囲Pがずれており、且つ、それぞれが電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの間の金属異物を検出可能である。この構成により、異物検出装置103は、上述の電力伝送システム100と同等の効果を奏することができる。
〔変形例〕
次に、実施形態の変形例に係る電力伝送ユニット1Cについて説明する。電力伝送ユニット1A、1Bにおいて、各配線72は、奥行き方向に沿って延在し、幅方向に沿って分岐する例について説明したが、これに限定されない。各配線72Cは、例えば、図9に示すように、送電側のコイル導線(送電コイル導線)21Aの接線Lと直交するように配索してもよい。この場合、送電側の各センサ素子71C(71i、71j、71k、71m)は、例えば、電力伝送コイル20Aの周方向に沿って当該電力伝送コイル20上に配置される。そして、各配線72Cは、対向方向から視て軸線Xを中心として放射状に各センサ素子71Cから外側に向けて延在し、且つ、コイル導線21Aの接線Lと直交する。そして、放射状に延在した各配線72Cは、フェライト部材30とシールド部材40との間で軸線方向に沿って基板10側に折り曲げられ、各センサ素子71Cとは反対側の端部が基板10に接続される。同様に、受電側の各センサ素子71Dは、受電側のコイル導線(受電コイル導線)21Bの接線Lと直交するように配索してもよい。この場合、各センサ素子71Dは、例えば、電力伝送コイル20Bの周方向に沿って当該電力伝送コイル20B上に配置される。そして、各配線72Dは、対向方向から視て軸線Xを中心として放射状に各センサ素子71Dから外側に向けて延在し、且つ、コイル導線21Bの接線Lと直交する。そして、放射状に延在した各配線72Dは、フェライト部材30とシールド部材40との間で軸線方向に沿って折り曲げられ各センサ素子71Dとは反対側の端部がそれぞれ基板10に接続される。
以上のように、変形例に係る電力伝送ユニット1Cにおいて、電力伝送コイル20Aは、送電側のコイル導線21Aが渦巻状に形成される。各センサ素子71Cは、対向方向から視て当該各センサ素子71Cから延在する各配線72Cが送電側のコイル導線21Aの接線Lと直交する。また、電力伝送ユニット1Dにおいて、電力伝送コイル20Bは、受電側のコイル導線21Bが渦巻状に形成される。各センサ素子71Dは、対向方向から視て当該各センサ素子71Dから延在する各配線72Dが受電側のコイル導線21Bの接線Lと直交する。
この構成により、電力伝送ユニット1Cは、電力伝送コイル20Aの磁界と各配線72Cとが直交することを抑制することができ、各配線72Cが電力伝送コイル20Aの磁界の影響を受けることを抑制することができる。また、電力伝送ユニット1Dは、電力伝送コイル20Bの磁界と各配線72Dとが直交することを抑制することができ、各配線72Dが電力伝送コイル20Bの磁界の影響を受けることを抑制することができる。なお、電力伝送ユニット1C、1Dは、各配線72C又は各配線72Dの少なくとも一方が接線Lと直交すればよい。
また、上述の電力伝送ユニット1C、1Dは、各配線72C、72Dを集約してもよい。例えば、図10に示すように、送電側の電力伝送ユニット1Eにおいて、各配線72Eは、電力伝送コイル20Aの外側に向けて放射状に延在し、延在側の端部から基板10に接続されるまでの各配線72Eが集約されて配索される。各配線72Eは、例えば、各センサ素子71Cから送電側のコイル導線21Aの接線Lに直交した状態で放射状に延在する。そして、各配線72Eは、それぞれが集約されるように、放射状の延在側の端部が奥行き方向に沿って折り曲げられ、奥行き方向に沿って一方側に延在する。そして、各配線72Eは、フェライト部材30とシールド部材40との間で軸線方向に沿って基板10側に折り曲げられ、各センサ素子71Cとは反対側の端部がそれぞれ基板10に接続される。つまり、各配線72Eは、軸線方向から視た場合、放射状に延在する部分である放射状延在部72aと、奥行き方向に沿って延在する部分である集約配線部72bとから成り、この集約配線部72bがそれぞれ幅方向に沿って隣接して配索される。同様に、受電側の電力伝送ユニット1Fにおいて、各配線72Fは、電力伝送コイル20Bの外側に向けて放射状に延在し、延在側の端部から基板10に接続されるまでの各配線72Fが集約されて配索される。各配線72Fは、例えば、図10に示すように、各センサ素子71Dから受電側のコイル導線21Bの接線Lに直交した状態で放射状に延在する。そして、各配線72Fは、それぞれが集約されるように、放射状の延在側の端部が奥行き方向に沿って折り曲げられ、奥行き方向に沿って一方側に延在する。そして、各配線72Fは、フェライト部材30とシールド部材40との間で軸線方向に沿って基板10側に折り曲げられ、各センサ素子71Dとは反対側の端部がそれぞれ基板10に接続される。つまり、各配線72Fは、軸線方向から視た場合、放射状に延在する部分である放射状延在部72aと、奥行き方向に沿って延在する部分である集約配線部72bとから成り、この集約配線部72bがそれぞれ幅方向に沿って隣接して配索される。
以上のように、変形例に係る電力伝送ユニット1Eにおいて、各センサ素子71Cは、複数設けられる。複数の各センサ素子71Cは、当該複数の各センサ素子71Cからそれぞれ延在する複数の配線72Eが集約される。各センサ素子71Dは、複数設けられる。複数の各センサ素子71Dは、当該複数の各センサ素子71Dからそれぞれ延在する複数の配線72Fが集約される。この構成により、電力伝送ユニット1Eは、配線72Eが電力伝送コイル20Aの磁界の影響を受けることを抑制することができる。また、電力伝送ユニット1Fは、配線72Fが電力伝送コイル20Bの磁界の影響を受けることを抑制することができる。なお、電力伝送ユニット1E、1Fは、配線72E又は配線72Fの少なくとも一方が集約されていればよい。
センサ素子部70は、サーミスタを含んで構成される例について説明したが、これに限定されない。センサ素子部70は、例えば、磁界の変化を検出する磁界検出コイル等であってもよい。この場合、センサ素子部70は、電力伝送ユニット1Aと電力伝送ユニット1Bとの間であるユニット間ギャップGに侵入した金属異物により磁界が変化したことを検出する。
また、各センサ素子71は、ジグザグ状に配置される場合や、電力伝送コイル20の周方向に沿って配置される場合に限定されず、他の配置態様であってもよい。また、各センサ素子71は、4個に限定されず、3個以下又は5個以上の個数であってもよい。
また、電力伝送システム100は、送電側の電力伝送ユニット1Aと受電側の電力伝送ユニット1Bとで同じ個数の各センサ素子71を配置する例について説明したが、これに限定されない。電力伝送システム100は、送電側の電力伝送ユニット1Aと受電側の電力伝送ユニット1Bとで異なる個数の各センサ素子71を配置してもよい。
また、電力伝送ユニット1は、電力伝送コイル20等の各構成部品の温度を検出することが可能な位置にセンサ素子部70を配置することで、各構成部品の温度を検出するためのセンサを不要としてもよい。
アンテナ50は、例えば、軸線X周りに環状に形成され、シールド部材40の外側に設けられる。アンテナ50は、直交方向から視た場合、シールド部材40に対向する。この構成により、アンテナ50は、シールド部材40により電力伝送コイル20やセンサ素子部70の影響を受け難くなる。つまり、シールド部材40は、内側に電力伝送コイル20及びセンサ素子部70が配置され、外側にアンテナ50が配置されるので、アンテナ50と電力伝送コイル20及びセンサ素子部70とが干渉することを抑制できる。
また、電力伝送コイル20は、渦巻状に形成される例について説明したが、これに限定されない。電力伝送コイル20は、例えば、螺旋状コイル、ソレノイドコイルでもよい。