JP2020108298A - 異物検知装置及びコイル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に異物の存在を検知する。【解決手段】非接触給電装置１は、送電面２４Ｓを有し、送電面２４Ｓを介して電力を提供する送電コイル２と、送電面２４Ｓ上に存在する異物１０１を検知する異物検知装置４と、を備える。異物検知装置４は、送電面２４Ｓにおける一方の側に配置されて、送電面２４Ｓを撮像領域として画像を得る可視光カメラ１２と、送電面２４Ｓに対して他方の側に配置されて、可視光カメラ１２に入射する光を発する光源２２と、画像の提供を受け、画像の明暗に基づいて送電面２４Ｓにおける異物１０１の有無を判定する制御部２６と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、異物検知装置及び当該異物検知装置を備えるコイル装置に関する。

非接触給電装置は、例えば、電気自動車に搭載されたバッテリの充電などに利用される。非接触給電装置は、磁気結合を利用して送信側のコイル装置から受信側のコイル装置へ電力を提供する。

特開２００１−１９４３１８号公報 特開２０１４−７８３８号公報

送電側のコイル装置と受電側のコイル装置との間に異物が存在すると、当該異物と磁気との相互作用によって発熱を生じることがあり得る。特許文献１、２は、非接触給電装置において、コイルの間に存在する異物を検知する技術を開示する。例えば、特許文献１は、対象物の損傷や汚れなどを検知する装置を開示する。この装置は、光源から検査面へ向けて光を照射し、検査面において反射された光をカメラで捉える。特許文献２は、非接触給電装置に適用される異物検知の手法のいくつかを開示する。

当該分野においては、さらに確実に異物の存在を検知可能な技術が望まれている。そこで、本開示では、確実に異物の存在を検知可能な異物検知装置及びコイル装置を説明する。

本開示の一形態は、電力を提供する送電装置の送電面上に存在する異物を検知する異物検知装置であって、送電面における一方の側に配置されて、送電面を撮像領域として画像を得る撮像部と、送電面に対して他方の側に配置されて、撮像部に入射する光を発する光源と、画像の提供を受け、画像の明暗に基づいて送電面における異物の有無を判定する制御部と、を備える。

この異物検知装置では、光源から放射された光が送電面を介して撮像部に入射する。そうすると、送電面上に存在する異物は、光源から撮像部に至る光を遮る。従って、異物が存在する領域からは、撮像部に対して光が入射しない。その結果、撮像部によって得られる画像では、異物が存在しない領域の明度は高く、異物が存在する領域の明度は低くなる。従って、画像の明暗に基づいて検知するという手法によって、異物の有無を検知することが可能になるので、確実に異物の存在を検知することができる。

上記の異物検知装置は、送電装置から電力を受ける受電装置が設けられた移動物体が、送電面上に存在することを検知する物体検知部をさらに備え、制御部は、移動物体が送電面上に存在することを示す情報が物体検知部から提供されたとき、光源から光を発生させてもよい。送電装置上に移動物体が存在すると、送電面は、移動物体に覆われる。この状態では、送電面に環境光が入りにくくなるので、送電面上の明るさは相対的に暗くなる。そこで、送電面が移動物体に覆われた状態であるときに、光源から光を放射すると、異物が存在しない領域と、異物が存在する領域と、の明暗の差異をより大きくすることができる。従って、さらに確実に異物の存在を検知することができる。

上記の異物検知装置が備える撮像部は、可視光に基づく第１画像を得る第１画像取得部と、赤外光に基づく第２画像を得る第２画像取得部と、を含んでもよい。第１画像取得部によれば、光源からの光に基づく可視光画像を得ることができる。また、第２画像取得部によれば、赤外光に基づく赤外光画像を得ることができる。この赤外光画像によれば、送電面の温度分布に関する情報を得ることができる。従って、磁束の印加に起因して発熱する異物の存在を検知することが可能になる。その結果、異物の存在を検知すると共に、異物の特性を得ることもできる。

上記の異物検知装置における制御部は、第１画像取得部から第１画像を得る動作と、第２画像取得部から第２画像を得る動作と、を並行して行ってもよい。この動作によれば、異物の存在を検知する動作と、異物の特性を得る動作と、を効率よく行うことができる。

上記の異物検知装置は、光源と送電面との間に配置された光拡散板をさらに備えてもよい。この構成によれば、送電面における明るさを均等に近づけることができる。

上記の異物検知装置における光源は、送電面を発光面として含む面発光部材であってもよい。この構成によれば、異物検知装置における構成部品の数を低減することができる。

上記の異物検知装置における撮像部は、送電装置から電力を受ける受電装置が設けられた移動物体に設置されてもよい。この構成によれば、送電面を高い位置から撮像することができる。その結果、良好な画像を得ることができる。

上記の異物検知装置における撮像部は、送電装置に設けられてもよい。この構成によれば、地上側の装置において、異物検知装置を構成することができる。

本開示の別の形態であるコイル装置は、送電面を有し、送電面を介して電力を提供する送電コイルと、送電面上に存在する異物を検知する異物検知部と、を備え、異物検知部は、送電面における一方の側に配置されて、送電面を撮像領域として画像を得る撮像部と、送電面に対して他方の側に配置されて、撮像部に入射する光を発する光源と、画像の提供を受け、画像の明暗に基づいて送電面における異物の有無を判定する制御部と、を備える。このコイル装置は、上記の異物検知装置に対応する異物検知部を備える。従って、画像の明暗に基づいて検知するという手法によって、異物の有無を検知することが可能になるので、確実に異物の存在を検知することができる。

本開示の異物検知装置及びコイル装置によれば、確実に異物の存在を検知することができる。

図１は、非接触給電装置の構成を示す図である。 図２は、送電装置の構成を示す分解斜視図である。 図３は、送電装置及び受電装置の構成を示す図である。 図４は、非接触給電装置の動作を示すフロー図である。 図５は、変形例１の非接触給電装置の構成を示す図である。 図６は、変形例１の非接触給電装置の動作を示すフロー図である。 図７は、変形例２の非接触給電装置の動作を示すフロー図である。 図８の（ａ）は、変形例３の非接触給電装置の構成を示す図である。図８の（ｂ）は、変形例４の非接触給電装置の構成を示す図である。 図９は、変形例５の非接触給電装置の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示すように、実施形態に係る非接触給電装置１は、送電コイル２と受電コイル３との間の磁気結合を利用して、送電コイル２から受電コイル３へ電力を供給する。非接触給電装置１の給電方式は、例えば、磁界共鳴方式又は電磁誘導方式である。

以下、非接触給電装置１を充電設備へ利用する形態を例に説明する。この充電設備は、電気自動車といったバッテリを搭載する車両１００に関する。この場合、送電コイル２は、地上Ｇに配置され、受電コイル３は車両１００に配置される。通常は、地上Ｇ側の送電コイル２から車両１００側の受電コイル３へ電力を送るものとするが、この例に限定されない。車両１００側の受電コイル３から地上Ｇ側の送電コイル２へ電力を送る構成を含んでもよい。

車両１００の充電設備として非接触給電装置１を利用するとき、送電コイル２は、屋外に配置されることがある。また、送電コイル２上には、車両１００が存在しない場合も生じる。従って、送電コイル２上には、意図しない異物１０１が存在することがあり得る。この異物１０１は、例えば、枯れ葉や金属片といったものが挙げられる。電力の供給が行われるとき、送電コイル２と受電コイル３との間には、磁束が発生する。そして、送電コイル２と受電コイル３との間に異物１０１が存在すると、この異物１０１の材料によっては、磁束に影響を及ぼすことがあり得る。従って、異物１０１の存在によって所望の送電効率が得られない場合が生じ得る。また、異物１０１の材料によっては、異物１０１が磁束の影響を受けて発熱することもあり得る。

そこで、非接触給電装置１は、異物検知装置４（異物検知部）を有する。異物検知装置４は、送電コイル２上に異物１０１が存在することを検知する。そして、非接触給電装置１は、異物１０１があることを報知する。報知の対象は、車両１００の運転者であってもよいし、非接触給電装置１の管理者であってもよい。

非接触給電装置１は、車両ユニット６と、地上ユニット７（コイル装置）と、を有する。また、非接触給電装置１は、さらに、監視ユニット８を含んでもよい。

車両ユニット６は、移動物体である車両１００に搭載される。車両ユニット６は、車両処理部９と、受電装置１１と、可視光カメラ１２（撮像部、第１画像取得部）と、を有する。

車両処理部９は、受電装置１１に関する制御を行う。また、車両処理部９は、可視光カメラ１２から送信される画像データを受け取る。そして、車両処理部９は、当該画像データを用いて、異物１０１の有無を検知する。車両処理部９は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサや、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ））である。車両処理部９は、処理実行のために、適宜、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えてもよい。

受電装置１１は、車両１００のシャシーに取り付けられている。受電装置１１は、受電コイル３を有する。受電コイル３は、送電コイル２から電力を受電する。受電コイル３は、後述する送電コイル２と同様の構成を有してよい。そのため、受電コイル３に関する詳細な説明は省略する。

可視光カメラ１２は、可視光画像（第１画像）を得る。可視光カメラ１２は、受電装置１１と同様に、車両１００のシャシーに取り付けられている。可視光カメラ１２は、受電コイル３が送電コイル２から電力を受電可能な位置にあるとき、地上ユニット７の送電面２４Ｓ（図３参照）を撮像領域として捉える。可視光カメラ１２の構成には特に制限はなく、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の半導体撮像素子を備える装置であってよい。これらの半導体撮像素子の検知波長帯域は、地上ユニット７から出射される光の波長を含む。例えば、地上ユニット７から出射される光が可視光であるとき、半導体撮像素子の検知波長帯域は、例えば３６０ナノメートル以上８３０ナノメートル以下である。また、可視光カメラ１２が出力する画像データは、カラー画像でもよいし、モノクローム画像でもよい。

なお、可視光カメラ１２によって得た可視光画像は、ＬＯＰ（Ｌｉｖｉｎｇ ｏｂｊｅｃｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ：生体保護）システムや給電パッドのＰＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：位置ずれ検知）にも用いてもよい。さらに、車両１００のユーザに実際の画像（エッジ加工画像含む）を提供してもよい。この利用態様によれば、車両１００を正しい位置に誘導できるので、運転者の駐車を支援すると共に、目標位置を視認させることができる。

また、車両１００には、車両通信部１３も搭載されている。車両通信部１３は、地上ユニット７及び監視ユニット８と相互に情報の送受信を行う。

〔地上ユニット〕
地上ユニット７は、予め定められた位置（電磁結合回路が形成される位置）に車両１００が停車しているときに、車両ユニット６に対して電力を非接触で送電する。地上ユニット７は、地上制御装置１４と、送電装置１６と、を有する。

地上制御装置１４は、送電装置１６を制御する。例えば、地上制御装置１４は、送電装置１６における送電動作の開始及び停止を制御する。また、地上制御装置１４は、車両１００の運転者に対して種々の情報を報知してもよい。地上制御装置１４は、地上通信部１７と、地上処理部１８と、地上報知部１９と、を含む。なお、地上制御装置１４は、所望の機能に応じてさらに別の機能要素を含んでもよい。

地上通信部１７は、車両ユニット６及び監視ユニット８と相互に情報の送受信を行う。地上報知部１９は、車両１００の運転者などに対して種々の情報を提示する。例えば、地上報知部１９は、異物１０１の有無の検知結果を利用して、送電装置１６上に異物１０１が存在することを報知してもよい。

地上処理部１８は、送電装置１６の動作制御、及び種々の情報処理動作を行う。例えば、地上処理部１８は、送電装置１６における送電動作の開始及び停止を制御してもよい。また、地上処理部１８は、地上通信部１７を介して提供される画像を利用して、異物１０１の有無を判定する処理を行ってもよい。地上処理部１８も、車両処理部９と同様に、いわゆるコンピュータにおいて所定のプログラムを実行することにより実現される。地上処理部１８は、ハードウェアとして、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサや、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ））を備える。地上処理部１８は、処理実行のために、適宜、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備えてもよい。

地上報知部１９は、地上処理部１８から提供される情報に基づいて、車両１００の運転者や地上ユニット７の近傍にいる作業者などに種々の情報を報知する。地上報知部１９は、ディスプレイであってもよいし、回転灯などのランプであってもよい。地上報知部１９は、例えば、回転灯によって送電装置１６上に送電を妨げ得る異物１０１が存在することを報知してもよい。

送電装置１６は、地上制御装置１４から提供される制御信号に応じて動作する。図２及び図３に示すように、送電装置１６は、筐体２１と、送電コイル２と、光源２２と、を有する。

筐体２１は、扁平な箱状の部材であり、ベース２３とカバー２４と有する。カバー２４及びベース２３に囲まれた収容空間２１Ｓ（図３参照）には、少なくとも送電コイル２が配置される。

カバー２４は、受電コイル３に対面する。送電コイル２において、受電コイル３に対面する面、つまり、受電装置１１に近い面を「表面」という。逆に、受電装置１１から遠い面を「裏面」という。カバー２４は、送電コイル２の表面側に配置された箱体である。カバー２４は、いわば外装部材である。カバー２４は、送電コイル２を含む内装部品を保護する。カバー２４は、たとえば、非磁性かつ非導電性の材料により形成される。カバー２４の材料として、たとえばガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）を採用してもよい。

さらに、カバー２４は、光源２２が発する光を透過する。より詳細には、カバー２４は、送電コイル２の表面２ａ上に配置される送電面２４Ｓを有する。この送電面２４Ｓは、受電コイル３に対面する。そして、送電面２４Ｓは、光源２２が発する光に対して透明な材料により構成されている。なお、ここでいう「透明」とは、無色透明に限定されない。つまり、光の透過率が１００％及び１００％に近いものに限定されず、それよりも低い透過率の形態も含む。

ベース２３は、送電コイル２の裏面側に配置された基体である。ベース２３は、送電コイル２を含む種々の構成部品を支持する。ベース２３の材料として、たとえば透磁率の低い金属材料であるアルミニウムを採用してもよい。このようなベース２３の材料の選択によれば、ベース２３は、漏えい磁束の外部流出を遮蔽することができる。換言すると、ベース２３は、磁気シールド特性を有する。

送電コイル２は、車両ユニット６が備える受電コイル３との間で送電及び受電を行う。送電コイル２は、送電及び受電のための磁束を発生させる。送電コイル２は、たとえば、同一平面内で略矩形の渦巻状に巻回された導線によって形成される。送電コイル２は、たとえばサーキュラー型のコイルである。サーキュラー型のコイルにおいて、導線は、巻軸（コイル軸）のまわりを囲むようにして、巻線方向に導線が巻かれている。この場合、巻線方向は渦巻状に延びる方向であり、巻軸に垂直な平面に沿った方向である。導線としては、たとえば、互いに絶縁された複数の導体素線が撚り合わされたリッツ線が用いられる。導線として、表皮効果による高周波抵抗を抑えたリッツ線を用いてもよい。導線として、銅又はアルミニウムの単線を用いてもよい。

送電コイル２は、たとえば、平板状の部材であるボビン（不図示）の溝にはめ込まれてもよい。ボビンは、非磁性かつ非導電性の材料からなる。非磁性かつ非導電性の材料として、たとえばシリコーンやポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられる。そして、ボビンがベース２３に固定されることにより、収容空間２１Ｓ内における送電コイル２の位置が定まる。なお、必要に応じて、ボビンとベース２３との間に、フェライト板を設けてもよい。換言すると、フェライト板は、送電コイル２とベース２３との間に配置されてもよい。フェライト板は、ボビンの大きさに略等しくてもよく、ボビンより大きくてもよい。フェライト板及び送電コイル２の間にはボビンが介在する。従って、送電コイル２はフェライト板に当接しない。なお、送電コイル２はフェライト板に当接してもよい。

光源２２は、車両１００に向けて光を出射する。光源２２として、所望の発光部品を利用できる。光は、カバー２４上に存在し得る異物１０１に対して透過性を有しない。光は、一例として可視光であってもよい。光源２２は、例えば、発光ダイオードが二次元的に配置されたものであってもよい。また、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）を利用する発光パネルであってもよい。さらに、すりガラスといった光拡散板２５の側面に発光素子が配置された構成を利用してもよい。光源２２は、送電コイル２と、カバー２４との間に配置されている。従って、光源２２は、受電コイル３と送電コイル２との間に形成される磁束に影響を及ぼさない非磁性かつ非導電性の材料により形成される。

光源２２は、カバー２４の裏面に固定されてもよい。光源２２の形状は、平面視して矩形であってもよい。光源２２の大きさは、平面視したとき、送電コイル２よりも大きくしてよい。つまり、光源２２及び送電コイル２を上方から平面視したとき、送電コイル２の表面２ａは、光源２２に全て覆われる。

なお、光源２２は、光の出射方向が互いに異なる複数の発光部を有するものであってもよい。この構成によれば、発光部を切り替えて画像を撮影することが可能となり、立体的な異物１０１のハイライト及び陰影を反映した画像を得ることができる。

〔異物検知装置〕
次に、異物検知装置４について説明する。異物検知装置４は、地上ユニット７及び車両ユニット６に含まれるいくつかの部品によって構成される。なお、異物検知装置４を構成する部品は、全ての地上ユニット７に含まれるものとしてもよい。

図３に示すように、異物検知装置４は、可視光カメラ１２と、光源２２と、制御部２６（図１参照）と、を有する。可視光カメラ１２は、送電面２４Ｓにおける一方の側（受電コイル３側）に配置されて、送電面２４Ｓを撮像領域として画像を得る。本実施形態では、可視光カメラ１２は、車両１００に取り付けられている。

光源２２は、送電面２４Ｓに対して他方の側（送電コイル２側）に配置されて、可視光カメラ１２に入射する光を発する。本実施形態では、光源２２は、地上ユニット７の構成部品として、送電装置１６に搭載されている。

制御部２６は、可視光カメラ１２から画像の提供を受け、画像の明暗に基づいて送電面２４Ｓにおける異物１０１の有無を判定する。さらに、制御部２６は、異物１０１の有無の判定結果に基づいて、送電コイル２における送電動作の開始及び停止を制御する。

本実施形態では、制御部２６は、車両処理部９と、地上処理部１８と、を含む。そして、車両処理部９は、車両ユニット６の構成要素であり、上述したように画像を用いて異物の有無を判定する。この処理は、車両処理部９が有する画像処理部９ａによって行われる。また、地上処理部１８は、地上ユニット７の構成要素であり、車両処理部９から出力される結果に基づいて、送電コイル２の送電の開始及び停止を制御する。例えば、地上処理部１８は、車両処理部９から異物１０１が存在しないことを示す情報を受け取ったとき、送電を開始する。

なお、制御部２６の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、画像処理部９ａは、地上処理部１８の構成要素としてよい。この場合には、車両１００に搭載された可視光カメラ１２の画像は、車両１００に搭載された車両通信部１３を介して、地上ユニット７に送信される。そして、地上ユニット７は、地上通信部１７を介して画像を受け取り、画像処理部９ａにおいて異物１０１の有無を判定し、判定結果に基づき送電コイル２の制御を行う。

また、例えば、地上処理部１８の機能は、車両処理部９に搭載してもよい。この場合には、車両ユニット６において異物１０１の有無の判定が行われ、判定結果に基づく送電コイル２の制御が行われる。つまり、車両ユニット６は、車両通信部１３を介して地上ユニット７に対して、送電を開始させる信号を送る。

〔動作フロー〕
次に、図４を参照しながら、異物検知装置４の動作フローについて説明する。

まず、送電装置１６上に車両１００が存在するか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定手法には制限はなく、送電装置１６上に車両１００が存在するか否かが判定できる種々の手法を用いてよい。例えば、送電面２４Ｓに配置された照度センサ２７（物体検知部）を用いてもよい。この場合、車両１００が送電装置１６に存在すると、照度センサ２７が捉える照度が低減する。照度センサ２７の出力が閾値を下回ったとき、送電装置１６上に車両１００が存在すると判定してよい。

また、送電装置１６の近傍に配置された重量センサ２８（物体検知部）を用いてもよい。重量センサ２８は、送電装置１６と受電装置１１とが所定の位置であるとき、当該車両１００のタイヤが配置される位置に設けられる。送電装置１６上に車両１００が存在すると、当該重量センサ２８上にタイヤが乗る。その結果、重量センサ２８は、当該車両１００の重みに対応する信号を出力する。

送電装置１６上に車両１００が存在しない場合（ステップＳ１：ＮＯ）、所定の期間の経過後に再びステップＳ１を行う。送電装置１６上に車両１００が存在する場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、次のステップＳ３に移行する。送電装置１６上に車両１００が存在する場合に、光源２２の点灯を行う動作によれば、日光などの外乱光の影響を低減することができる。その結果、異物１０１の陰影を明確に可視光カメラ１２で撮像することが可能になる。また、平面視した送電面２４Ｓの面積は、平面視した車両１００の面積より小さくてもよい。

次に、光源２２を点灯させる（ステップＳ３）。この動作は、地上処理部１８が送電装置１６に命令を送ることにより実行される。命令を受けた送電装置１６は、光源２２が点灯する。なお、「点灯」には、光源２２から連続して光が照射される態様に加えて、所定の周期に基づいて点滅する態様を含んでもよい。

次に、可視光画像を取得する（ステップＳ５）。この動作は、地上処理部１８が地上通信部１７及び車両通信部１３を介して車両処理部９に命令を送ることにより実行される。命令を受けた車両処理部９は、可視光カメラ１２に対して撮像のための命令を送る。命令を受けた可視光カメラ１２は、撮像動作を行い、画像データを車両処理部９に送る。

次に、光源２２を消灯させる（ステップＳ７）。この動作は、地上処理部１８が送電装置１６に命令を送ることにより実行される。命令を受けた送電装置１６は、光源２２が消灯する。なお、この動作は、車両処理部９から地上処理部１８に送られる信号に基づいて開始されてよい。つまり、車両処理部９は、画像データを受け取った後に、撮像動作（ステップＳ５）が終了したことを示す信号を地上処理部１８に送信する。地上処理部１８は、当該信号を受け取ったことをトリガとして、ステップＳ７を行う。

次に、異物１０１が存在するか否かの検知を行う（ステップＳ９）。この検知動作は、車両ユニット６の画像処理部９ａによって行われる。例えば、画像処理部９ａは、可視光カメラ１２から提供された画像データを所定の閾値を用いて、二値化する。この二値化は、画像データに含まれる明るさに関するパラメータ（例えば、輝度値）を用いて行われる。閾値より大きい輝度値を、「１」とし、閾値より小さい輝度値を「０」としてよい。例えば、異物１０１が存在しない領域からは、光源２２の光が出射されているので、対応する画像データ上の輝度は大きい。従って、異物１０１が存在しない領域は、二値化によって「１」と表現できる。一方、異物１０１が存在する領域では、光源２２の光は異物１０１によって遮られる。従って、対応する画像データ上の輝度は小さい。従って、異物１０１が存在する領域は、二値化によって「０」と表現できる。

そして、画像処理部９ａは、二値化された画像において、所定の面積を構成する輝度値が「０」である領域の有無を判定する。このような領域が検知された場合に、画像処理部９ａは、送電装置１６上に異物１０１が存在すると検知する。

異物１０１が検知された場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ステップＳ１１に移行する。異物１０１が検知された場合には、送電動作を行わない。従って、地上処理部１８は、送電装置１６に対して送電を開始する命令を送信しない。逆に、地上処理部１８は、送電装置１６に対して送電を禁止する命令を送信してもよい。そして、地上処理部１８は、地上報知部１９に対して、報知動作を行わせる命令を送る（ステップＳ１１）。命令を受けた地上報知部１９は、ランプの点滅といった報知動作を行う。さらに、地上処理部１８は、地上通信部１７及び監視通信部８ａを介して、異物１０１が検知された旨の信号を監視ユニット８に送信してもよい。当該信号を受けた監視ユニット８は、監視報知部８ｂによって監視ユニット８のオペレータに報知してもよい。地上処理部１８又は車両処理部９は、可視光画像そのものを監視ユニット８に送信してもよい。さらに、車両処理部９は、可視光画像そのものを車両１００の運転者に提示してもよい。そして、動作フローは終了する。

なお、監視ユニット８のオペレータは、送信された可視光画像そのものや、判定結果などの情報に基づいて、送電動作の開始または停止を判定してもよい。この態様にあっては、地上処理部１８は、オペレータが入力する送電開始の命令を受け入れる処理を行ってもよい。

異物１０１が検知されなかった場合（ステップＳ９：ＮＯ）、次のステップＳ１３に移行する。異物１０１が検知されなかった場合には、送電動作を行う（ステップＳ１３）。地上処理部１８は、送電装置１６に対して送電を開始する命令を送信する。命令を受けた送電装置１６は、送電動作を開始する。

そして、バッテリの充電が完了したとき、車両処理部９は、充電が完了したことを示す命令を地上処理部１８へ送信する。命令を受けた地上処理部１８は、送電装置１６に対して送電を停止する命令を送信する（ステップＳ１５）。そして、動作フローは終了する。

〔作用効果〕
ところで、非接触給電装置の技術分野では、異物を検知するいくつかの技術が知られている。例えば、送電装置に複数の電気ループアレイを設け、磁界を用いて検知する技術がある。しかし、この技術では、検知に用いる磁界の強さが相対的に弱い。従って、例えば、ペーパークリップやステイプルといった微小な金属製の部品は、検知することが困難である。さらに、送電面から離間した位置に当該金属製の部品が存在する場合も、同様に検知が困難である。例えば、紙製のカップと金属箔を含む蓋とを備えた簡易的な食品容器がある。このような容器が、送電面上に載置されたとき、金属箔を含む蓋がカップ上に配置されるので、蓋が送電面から離間した位置に存在してしまう。

さらに、測距センサ又は、熱電対などの熱感知センサを利用して、異物を検知する技術もある。しかし、測距センサを用いる技術では、当該測距センサに高い測定精度が要求される。そして、測距センサの性能によっては、小型及び薄型の異物を検知することが難しい。さらに、測距センサ及び熱感知センサは、送電コイルの直上又は送電コイルの近傍に配置される。その結果、これらのセンサは、送電コイルが発する電磁気の影響を受けて、所望の性能が発揮できない場合も生じえる。

そこで、電力を提供する送電装置１６の送電面２４Ｓ上に存在する異物１０１を検知する異物検知装置４は、送電面２４Ｓにおける一方の側に配置されて、送電面２４Ｓを撮像領域として画像を得る可視光カメラ１２と、送電面２４Ｓに対して他方の側に配置されて、可視光カメラ１２に入射する光を発する光源２２と、画像の提供を受け、画像の明暗に基づいて送電面２４Ｓにおける異物１０１の有無を判定する制御部２６と、を備える。

換言すると、車両（移動物体）用非接触給電装置に用いる異物検知装置４は、送電部と受電部との間に（金属）異物が侵入したことを検知し、送電部が撮影できる位置に配置された可視光カメラ１２を備える。また、送電部である送電コイル２を有する給電パッドとしての送電装置１６には、送電部が受電部と対向する空間内に、板厚方向で光を透過可能な透明または半透明の膜部を有する。さらに、光を照射する光源２２としての照射部（バックライト）が、給電パッドの送電部に隣接して備えられる。そして、照射部の光軸は、照射部、膜部及び可視光カメラ１２のレンズの順で貫かれてもよい。そのうえ、給電パッドは照射部が照射する光によって、異物１０１が存在しない場合には光が膜部を透過して可視光カメラ１２によって発光状態の画像が撮像可能である。また、異物１０１が存在する場合には光が膜部を透過しないことによって可視光カメラ１２によって異物の陰影画像が撮像可能である。

この異物検知装置４では、光源２２から放射された光が送電面２４Ｓを介して可視光カメラ１２に入射する。そうすると、送電面２４Ｓ上に存在する異物１０１は、光源２２から可視光カメラ１２に至る光を遮る。従って、異物１０１が存在する領域からは、可視光カメラ１２に対して光が入射しない。その結果、可視光カメラ１２によって得られる画像では、異物１０１が存在しない領域の明度は高く、異物１０１が存在する領域の明度は低くなる。従って、画像の明暗に基づいて検知するという手法によって、異物１０１の有無を検知することが可能になるので、確実に異物１０１の存在を検知することができる。

さらに、上記の異物検知装置４は、送電コイル２から電力を受ける受電コイル３が設けられた車両１００が、送電面２４Ｓ上に存在することを検知する照度センサ２７及び／又は重量センサ２８を備える。地上処理部１８は、車両１００が送電面２４Ｓ上に存在することを示す情報が照度センサ２７及び／又は重量センサ２８から提供されたとき、光源２２から光を発生させる。送電装置１６上に車両１００が存在すると、送電面２４Ｓは、車両１００に覆われる。この状態では、送電面２４Ｓに環境光が入りにくくなるので、送電面２４Ｓ上の明るさは相対的に暗くなる。そこで、送電面２４Ｓが車両１００に覆われた状態であるときに、光源２２から光を放射すると、異物１０１が存在しない領域と、異物１０１が存在する領域と、の明暗の差異をより大きくすることができる。従って、さらに確実に異物１０１の存在を検知することができる。

また、異物検知装置４は、小型、薄型の異物、コイルから離れた異物を容易に検知することができる。さらに、異物検知装置４は、送電面２４Ｓであるコイルパッド面を発光させる機構を設け、照明とカメラの間に異物が配置される構造とすることでコイルパッド面の色と似た色の異物でも光源を遮る配置となることで容易に異物検知し、外光や反射光の影響を低減する効果を奏する。さらに、可視光画像を用いて検知する場合、コイルパッドから距離をおいた場所に撮像素子を配することができるため、コイルからの電磁妨害を避けることができる。つまり、送電コイル２に起因する電磁波の影響を低減可能な領域に設置することができる。

非接触給電装置１及び異物検知装置４について説明したが、本開示の非接触給電装置１及び異物検知装置４は上記の態様に限られない。

〔変形例１〕
ところで、カメラを用いて送電面の画像を取得し、当該画像に対してパターンマッチング等の認識処理を行うことにより、異物を検知する技術がある。このようなパターンマッチングを利用する技術は、小型の異物や送電面から離間した位置に存在する物体の検知に有効である。しかし、パターンマッチングは形状に基づく処理であるので、当該異物が送電動作に影響を及ぼすか否かについて判定できない。例えば、送電動作に影響しない紙製の物体などを異物として検知してしまう。また、送電面に形成された汚れなども、異物として検知してしまう。

そして、実施形態の異物検知装置４は、可視光画像を利用して異物１０１の有無を検知していた。この構成によれば、光源２２の光を透過しない物体の全てを異物１０１として検知する。つまり、送電動作に影響を及ぼさない物体であっても、異物１０１として検知される。例えば、紙や木片といった非金属材料により構成される物体は、送電動作に影響を及ぼさない。従って、これらが送電装置１６上に存在する場合であっても、送電動作を開始してよい。一方、送電装置１６上に金属片といった送電動作に影響を及ぼす物体が存在する場合には、送電動作を開始すべきではない。そこで、変形例１の異物検知装置４Ａは、可視光画像を利用した検知において、異物１０１の存在が検知された場合に、当該異物１０１が送電動作に影響を与えるものであるか否かを判定する。

図５に示すように、異物検知装置４Ａは、実施形態の異物検知装置４の全ての構成要素に加えて、さらに、赤外光を対象とする赤外光カメラ２９（第２画像取得部）を有する。可視光カメラ１２及び赤外光カメラ２９は、撮像部２０を構成する。赤外光カメラ２９は、車両１００のシャシーに取り付けられている。赤外光カメラ２９の撮像領域は、可視光カメラ１２の撮像領域と重複する。赤外光カメラ２９は、送電面２４Ｓの温度に対応する赤外光に関連した赤外光画像（第２画像）を取得する。つまり、赤外光カメラ２９は、いわゆるサーモグラフィーカメラである。

なお、温度の上昇を検知するには、他の温度計測手法を用いてもよい。他の温度計測手法とは、例えば、熱電対や放射温度計などを用いる方法である。

変形例１の異物検知装置４Ａの動作フローについて説明する。図６に示す変形例１の異物検知装置４Ａの動作フローにおいて、実施形態の異物検知装置４における動作フローと共通する動作（ステップ）については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

図６に示す動作フローにおいて、ステップＳ１からステップＳ９までは、実施形態の動作フローと同様である。

変形例１では、ステップＳ９において、異物１０１が存在すると判定された場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、当該異物１０１が送電動作に影響を及ぼすものであるか否かを判定する（ステップＳ１０ａ、Ｓ１０ｂ、Ｓ１０ｃ、Ｓ１０ｄ）。具体的には、まず、地上処理部１８は、送電装置１６に対して送電動作を行わせる命令を送信する（ステップＳ１０ａ）。この動作は、予備送電動作と呼んでよく、予め設定される期間だけ実行される。

次に、地上処理部１８は、予備送電動作を開始したことを示す命令を車両処理部９に送信する。命令を受けた車両通信部１３は、赤外光カメラ２９に撮像動作のための命令を送信する。命令を受けた赤外光カメラ２９は、赤外光画像を取得する（ステップＳ１０ｂ）。

次に、予備送電を停止させる（ステップＳ１０ｃ）。この動作は、地上処理部１８が送電装置１６に命令を送ることにより実行される。命令を受けた送電装置１６は、予備送電動作を停止する。送電装置１６は、予備送電動作のための命令を送信してから所定期間経過後に、予備送電動作を停止させる命令を送信してもよい。また、この動作は、車両処理部９から地上処理部１８に送られる信号に基づいて開始されてもよい。

次に、発熱体が存在するか否かの判定を行う（ステップＳ１０ｄ）。この動作は、赤外光画像を受けた画像処理部９ａによって実行される。予備送電動作が行われると、送電コイル２と受電コイル３との間に磁束が発生する。ここで、異物１０１が送電動作に影響を及ぼさない材料（例えば紙）からなる物体であるとき、当該物体は、磁束を受けても発熱しない。従って、赤外光画像には、温度の偏りが現れることがなく、一定の温度分布を示す。一方、異物１０１が送電動作に影響を及ぼす材料（例えば磁性体金属）からなる物体であるとき、当該物体は、磁束を受けて発熱する。従って、赤外光画像には、温度の偏りが現れる。つまり、画像処理部９ａは、閾値として規定される温度差に基づいて、送電面２４Ｓ上の被加熱領域の有無を検知する。

発熱体が存在すると判定されたとき（ステップＳ１０ｄ：ＹＥＳ）、送電動作を行わない。つまり、地上処理部１８は、送電装置１６に対して送電を開始する命令を送信しない。そして、地上処理部１８は、地上報知部１９に対して、報知動作を行わせる命令を送る（ステップＳ１１）。

発熱体が存在しないと判定されたとき（ステップＳ１０ｄ：ＮＯ）、送電動作を行う（ステップＳ１３）。

異物検知装置４Ａが備える撮像部２０は、可視光に基づく可視光画像を得る可視光カメラ１２と、赤外光に基づく赤外光画像を得る赤外光カメラ２９と、を含む。可視光カメラ１２によれば、光源２２からの光に基づく可視光画像を得ることができる。また、赤外光カメラ２９によれば、赤外光に基づく赤外光画像を得ることができる。この赤外光画像によれば、送電面２４Ｓの温度分布に関する情報を得ることができる。従って、磁束の印加に起因して発熱する異物１０１の存在を検知することが可能になる。その結果、異物１０１の存在を検知すると共に、送電動作に影響を及ぼすという異物１０１の特性を得ることもできる。

換言すると、変形例１の異物検知装置４Ａは、異物１０１が実際に発熱することを検知して通電を止めることができる。さらに、異物検知装置４は、通電前に、可視光画像を利用した検知と、通電時の赤外光画像に基づく温度の検知と、によって汚れや発熱の虞のないものを異物１０１として誤検知することを防止できる。

〔変形例２〕
変形例１では、赤外光画像を取得する動作（ステップＳ１０ｂ）は、可視光画像に基づく異物１０１の有無の判定（ステップＳ９）の後に行った。例えば、図７に示すように、可視光画像を取得する動作（ステップＳ５）の直後に、赤外光画像を取得する動作（ステップＳ６）を行ってもよい。つまり、予備送電動作（ステップＳ１０ａ）が開始される前に、赤外光画像を取得する動作を行ってもよい。このように、予備送電動作が開始される前に赤外光画像を取得する動作を行うことを、可視光画像の取得と同時或いは並行して赤外光画像を取得するという。この動作フローによれば、予備送電動作が開始される前の送電面２４Ｓの温度と、予備送電動作が開始された後の送電面２４Ｓの温度と、の差分を得ることができる。従って、より確実に、被加熱領域を検知することが可能になる。

なお、赤外光画像を取得する動作は、送電動作（ステップＳ１３）が開始された後に実行してもよい。この動作によれば、送電動作の開始後に発熱が生じた場合に、送電動作を停止することができる。

〔変形例３〕
変形例１では、異物検知装置４Ａは、可視光を捉える可視光カメラ１２と、赤外光を捉える赤外光カメラ２９と、を有していた。例えば、図８の（ａ）部に示すように、変形例３の異物検知装置４Ｂは、複合カメラ３１を備えてもよい。この複合カメラ３１は、可視光に対応する撮像素子３１ａと、赤外光に対応する撮像素子３１ｂと、を有する。この構成によれば、１台の複合カメラ３１によって、可視光画像と、赤外光画像と、を得ることができる。

〔変形例４〕
実施形態では、異物検知装置４の可視光カメラ１２は、車両１００に取り付けられていた。例えば、図８の（ｂ）部に示すように、変形例４の異物検知装置４Ｃの広角カメラ３２は、送電装置１６に設けられてもよい。このような構成によれば、車両１００側に可視光カメラ１２を設ける必要をなくすことができる。広角カメラ３２は、広い画角を有するレンズ（例えば、魚眼レンズ）を備えており、広角カメラ３２の全周囲の画像を得ることができる。可視光カメラ１２は、筐体２１における送電面２４Ｓのほぼ中央に配置される。

なお、図８の（ｂ）部に示す例では、広角カメラ３２の数は１台であるが、送電装置１６には複数の広角カメラ３２を設けてもよい。この構成によれば、取得される画像の解像度の補完が可能である。例えば、広角カメラ３２は、筐体２１の中心線上における一端と両端のそれぞれに配置してもよい。また、広角カメラ３２は、筐体２１の４個の角部のそれぞれに配置してもよい。これらの構成によれば、送電コイル２から離間した位置に撮像素子を有する広角カメラ３２を配置することが可能になる。従って、送電コイル２からの電磁妨害を避けることができる。

〔変形例５〕
実施形態では、光源２２は、筐体２１とは別体の部品として説明した。例えば、図９に示すように、変形例５の異物検知装置４Ｄの光源３３（面発光部材）は、筐体２１Ｄの一部であってもよい。つまり、光源３３は、カバー２４に埋め込まれた発光体であってもよい。この場合には、送電面２４Ｓは、光源３３の発光面である。この構成によれば、送電装置１６の構成を簡易にできる。なお、光源は、筐体２１Ｄの送電面２４Ｓに貼り付けられたシート状発光体であってもよい。この場合にも、送電面２４Ｓは、光源の発光面である。

さらに、非接触給電装置１には、異物検知とは異なる種々の機能を追加してもよい。送電動作にあっては、送電コイル２と受電コイル３との相対的な位置関係が重要である。そこで、非接触給電装置１は、送電コイル２と受電コイル３との位置関係を適切な構成とする機能を備えてもよい。

例えば、非接触給電装置１は、可視光カメラ１２を利用して、車両１００が望ましい位置にあることを確認してもよい。また、筐体２１は、送電コイル２の位置を認識しやすくするための目印を有してもよい。また、非接触給電装置１は、送電コイル２に対して車両１００の位置がずれている際に、移動が必要な旨を報知してもよい。非接触給電装置１は、送電コイル２に対して車両１００の位置をあわせやすいようにするための車止めを有してもよい。さらに、車止めは、車両１００が乗り越えられる方向を制限可能な形状としてもよい。このような車止めによれば、充電エリアへの進入と、で充電エリアからの離脱を同一方向とすることができる。非接触給電装置１は、送電コイル２に対して車両１００が左右方向にずれて進入した際に、車両１００が踏むと振動するような機構（ライン）を有してもよい。非接触給電装置１は、送電コイル２に対して車両１００の位置が左右方向にずれないように、機構的なガイドを有してもよい。

１ 非接触給電装置
２ 送電コイル
３ 受電コイル
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ 異物検知装置（異物検知部）
６ 車両ユニット
７ 地上ユニット
８ 監視ユニット
９ 車両処理部
９ａ 画像処理部
１１ 受電装置
１２ 可視光カメラ（第１画像取得部）
１３ 車両通信部
１４ 地上制御装置
１６ 送電装置
１７ 地上通信部
１８ 地上処理部
１９ 地上報知部
２０ 撮像部
２１，２１Ｄ 筐体
２１Ｓ 収容空間
２２ 光源
２３ ベース
２４ カバー
２４Ｓ 送電面
２５ 光拡散板
２６ 制御部
２７ 照度センサ（物体検知部）
２８ 重量センサ（物体検知部）
２９ 赤外光カメラ（第２画像取得部）
３１ 複合カメラ
３１ａ 撮像素子（第１画像取得部）
３１ｂ 撮像素子（第２画像取得部）
３２ 広角カメラ
３３ 光源（面発光部材）
１００ 車両（移動物体）
１０１ 異物
Ｇ 地上

Claims (9)

1. 電力を提供する送電装置の送電面上に存在する異物を検知する異物検知装置であって、
   前記送電面における一方の側に配置されて、前記送電面を撮像領域として画像を得る撮像部と、
   前記送電面に対して他方の側に配置されて、前記撮像部に入射する光を発する光源と、
   前記画像の提供を受け、前記画像の明暗に基づいて前記送電面における前記異物の有無を判定する制御部と、を備える、異物検知装置。
2. 前記送電装置から電力を受ける受電装置が設けられた移動物体が、前記送電面上に存在することを検知する物体検知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記移動物体が前記送電面上に存在することを示す情報が前記物体検知部から提供されたとき、前記光源から前記光を発生させる、請求項１に記載の異物検知装置。
3. 前記撮像部は、可視光に基づく第１画像を得る第１画像取得部と、赤外光に基づく第２画像を得る第２画像取得部と、を含む、請求項１又は２に記載の異物検知装置。
4. 前記制御部は、
   前記第１画像取得部から前記第１画像を得る動作と、
   前記第２画像取得部から前記第２画像を得る動作と、を並行して行う、請求項３に記載の異物検知装置。
5. 前記光源と前記送電面との間に配置された光拡散板をさらに備える、請求項１〜４の何れか一項に記載の異物検知装置。
6. 前記光源は、前記送電面を発光面として含む面発光部材である、請求項１〜４の何れか一項に記載の異物検知装置。
7. 前記撮像部は、前記送電装置から電力を受ける受電装置が設けられた移動物体に設置されている、請求項１〜６の何れか一項に記載の異物検知装置。
8. 前記撮像部は、前記送電装置に設けられている、請求項１〜６の何れか一項に記載の異物検知装置。
9. 送電面を有し、前記送電面を介して電力を提供する送電コイルと、
   送電面上に存在する異物を検知する異物検知部と、を備え、
   前記異物検知部は、
   前記送電面における一方の側に配置されて、前記送電面を撮像領域として画像を得る撮像部と、
   前記送電面に対して他方の側に配置されて、前記撮像部に入射する光を発する光源と、
   前記画像の提供を受け、前記画像の明暗に基づいて前記送電面における前記異物の有無を判定する制御部と、を備える、コイル装置。

Images