JP2021097456A - 非接触充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】送電コイルから受電コイルへの非接触給電を行うシステムにおいて、屋外もしくは屋内に設置された送電コイルの盗難発生を検知すること。【解決手段】受電コイルと、屋外もしくは屋内に設けられ、受電コイルへの非接触給電を行う送電コイルと、受電コイルから所定範囲内を対象にして、送電コイルと受電コイルとの相対的な位置関係を検知する位置検知部を有する制御装置と、を備える非接触充電システムであって、非接触給電を行なっていない期間も制御装置の位置検知部による位置検知機能を有効にするとともに（ステップＳ３）、位置検知部により送電コイルの位置を検知できた場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）には盗難が発生していないと判定し（ステップＳ５）、送電コイルの位置を検知できない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）には盗難が発生した可能性があると判定する（ステップＳ６）。【選択図】図２

Description

本発明は、非接触充電システムに関する。

非接触充電は、端子やコネクタなどの金属接点を接続しないで充電できる技術である。この非接触充電として、電磁誘導方式が知られている。電磁誘導方式では、送電コイルに通電することにより生じる磁束によって受電コイルに誘導起電力を発生させ、受電コイルに誘導電流を流すことにより、受電コイルに接続されたバッテリを充電する。

特許文献１には、電磁誘導方式の充電装置として、非接触充電の対象となるワイヤレス端末と、ワイヤレス端末が取り付けられる車載ドックとを備え、ワイヤレス端末の盗難を検知するために、盗難検知モードに設定可能であることが開示されている。

特許文献１に記載の構成では、盗難検知モードに設定した際、送電コイルへの通電を停止して受電コイルに誘導起電力が生じない状態にする。この状態から、車載ドックに設けられた磁石と、受電コイルとの関係において、受電コイルに誘導起電力が発生したか否かが判定される。つまり、ワイヤレス端末が車載ドックから取り外された場合、受電コイルが磁石から離れることにより、受電コイルの中を通過する磁石の磁束が変化して、受電コイルに誘導起電力が発生する。

特開２０１５−０９３５８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成は、磁石の磁束が受電コイルに届くことが可能な近接距離でのみ実現可能であった。そのため、車両のバッテリを非接触給電により充電するような場合、送電コイルは駐車場の路面などに設置されるため、送電コイルと受電コイルとの間の空間（距離）が大きくなり、磁石の磁束が受電コイルに届かないので、特許文献１に記載の構成を適用することができない。また、送電コイルが屋外に設置される場合には、送電コイルは盗難の対象となりやすく、盗難の危険性が高くなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、送電コイルから受電コイルへの非接触給電を行うシステムにおいて、屋外もしくは屋内に設置された送電コイルの盗難発生を検知することができる非接触充電システムを提供することを目的とする。

本発明は、移動体に設けられた受電コイルと、屋外もしくは屋内に設けられ、前記受電コイルへの非接触給電を行う送電コイルと、前記受電コイルから所定範囲内を対象にして、前記送電コイルと前記受電コイルとの相対的な位置関係を検知する位置検知部と、を備える非接触充電システムであって、前記移動体が前記送電コイルの設置場所に留まっている場合に、前記非接触給電を行なっていない期間も前記位置検知部による位置検知機能を有効にするとともに、前記位置検知部により前記送電コイルの位置を検知できた場合には当該送電コイルの盗難が発生していないと判定し、前記位置検知部により前記送電コイルの位置を検知できない場合には当該送電コイルの盗難が発生した可能性があると判定する制御部を備えることを特徴とする。

本発明では、屋外もしくは屋内に設置された送電コイルから受電コイルへの非接触給電を行う非接触充電システムにおいて、送電コイルの盗難発生の有無を検知することができる。

図１は、実施形態における非接触充電システムを模式的に示す図である。 図２は、車両側が位置検知を起動する場合の制御フローを示すフローチャートである。 図３は、地上側が位置検知を起動する場合の制御フローを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における非接触充電システムについて具体的に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

図１は、実施形態における非接触充電システムを模式的に示す図である。非接触充電システム１は、移動体である車両２と、車両２に設けられた受電コイル３と、屋外に設けられた送電コイル４とを備えている。車両２には、受電コイル３に加えて、バッテリ５と、制御装置６とが搭載されている。また、非接触充電システム１は、情報基地局７と、個人端末８とを含んで構成されている。

車両２は、走行用の動力源として電動機（図示せず）を搭載した電気自動車やハイブリッド車両である。この電動機はバッテリ５から供給される電力によって駆動する。また、車両２は、制御装置６による通信制御によって、送電コイル４との間で無線通信可能である。さらに、車両２は情報基地局７との間で無線通信を行うことも可能である。

バッテリ５は、受電コイル３と電気的に接続されており、受電コイル３から送電される電力を充電することができる。このバッテリ５は、非接触充電システム１において充電対象となる構成である。バッテリ５は、上述した電動機に供給するための電力を蓄えることができる二次電池により構成されている。また、バッテリ５の充電状態は制御装置６によって制御される。

受電コイル３は、車両２の車体下部に設置されている。この受電コイル３は、電磁誘導式により送電コイル４から供給される電力を受電する。車両２では、受電コイル３により受電された電力がバッテリ５に送電される。例えば、受電コイル３は整流回路（図示せず）などを介してバッテリ５と電気的に接続されている。

送電コイル４は、駐車場の路面などの屋外に設置されている。送電コイル４は、電力供給源（図示せず）と電気的に接続されており、通電されることにより磁界を発生する。非接触充電システム１は、送電コイル４から受電コイル３へと非接触により電力を供給する際、送電コイル４で磁界を発生させるために送電コイル４に電流を流す制御（通電制御）を実行する。

このように、非接触充電システム１では、地上側の送電コイル４から車両２側の受電コイル３へと非接触で電力を供給する非接触給電システムを含んで構成されている。つまり、非接触充電システム１は、地上側の送電コイル４に例えば基本周波数８５ｋＨｚの交流電流を流すことで発生した磁界を、車両２側の受電コイル３で受けることで電流に変換し、受電コイル３から整流回路を通して直流に変えてバッテリ５に充電するシステムである。

また、送電コイル４と受電コイル３とは、一般的に銅線等の金属線を多量に使用しているため、高価である。すなわち、送電コイル４を含む地上側の非接触充電用ユニット、および受電コイル３を含む車両２側の非接触充電用ユニットには、銅線や金属筐体が使用されているため、非接触充電用ユニットは高価になる。そして、送電コイル４の設置場所（地上側の非接触充電用ユニット）は駐車場の路面などの屋外であるため、送電コイル４は盗難の対象となりやすい。つまり、地上側に固定された送電コイル４は、車両２側に固定された受電コイル３に比べて盗難の危険性が高い。さらに、充電場所が駐車場となる場合、自宅の外に送電コイル４を設置するケースが多くなるため、送電コイル４の設置場所が人目に付きにくくなり、盗難の危険性が高まる。仮に、盗難防止のために監視機能を充電場所に追加することも可能ではあるが、監視カメラなどの追加部品が必要になりコストアップに繋がってしまう。

そこで、非接触充電システム１では、監視カメラ等の部品を追加することなく、車両２に搭載された制御装置６を用いて、送電コイル４の盗難発生の有無を検知するように構成されている。

制御装置６は、車両２を制御する電子制御装置によって構成されている。制御装置６は、マイクロコンピュータを主体に構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて所定のプログラムに従って演算を実行し、その演算結果に応じた各種の指令信号を出力する。この制御装置６は、通信部と、制御部と、記憶部とを有する。

制御装置６の通信部は、車両２の外部に設置された外部装置との間で無線通信を行う。この通信部は、送電コイル４を含んで構成される地上側の非接触充電用ユニットとの間で無線通信を行う。つまり、通信部は、送電コイル４の位置を検知するための位置検知部として機能する。すなわち、制御装置６は、受電コイル３と送電コイル４との間の無線通信によって、受電コイル３と送電コイル４との相対的な位置関係を検知する位置検知機能を有する。また、制御装置６の制御部は、記憶部に記憶された情報等を用いて各種電算を行う。例えば、この制御部は、上述した位置検知部によって送電コイル４の位置を検知することができたか否かを判定する判定部を含んで構成されている。

そして、制御装置６は、送電コイル４から受電コイル３へと非接触給電が行われる際、受電コイル３に生じた電流をバッテリ５に流し、バッテリ５を充電する充電制御を実行する。例えば、制御装置６は、受電コイル３とバッテリ５との間の電気回路を通電可能に接続するスイッチング制御を実行する。

また、制御装置６は、非接触給電を行う際、受電コイル３と送電コイル４との相対的な位置関係を検知する位置検知制御を実行する。位置検知制御では、制御装置６は、車両２側の受電コイル３を中心とした所定範囲内を対象として、受電コイル３に対する送電コイル４の位置を検知する制御である。

さらに、制御装置６は、送電コイル４の盗難発生の有無を検知する盗難検知制御を実行する。盗難検知制御は、車両２が送電コイル４の設置場所（充電場所）に留まっている状態で、非接触充電を行なっていない期間に位置検知部（制御装置６）による送電コイル４の位置検知機能を有効に作動させる制御である。

具体的には、制御装置６は、盗難検知制御を実行した際、位置検知部により送電コイル４の位置を検知できた場合には、盗難なしと判定する。一方、制御装置６は、盗難検知制御を実行した際、位置検知部により送電コイル４の位置を検知できない場合には、盗難の可能性ありと判定する。これにより、非接触充電システム１は、車両２側での構成によって、送電コイル４の盗難発生の有無を判断することができる。そして、非接触充電システム１では、盗難検知制御を実行した結果の情報を、車両２から情報基地局７を介してユーザが所有するユーザ端末である個人端末８に送信することができる。情報基地局７と個人端末８との間では無線通信が可能である。個人端末８は、パーソナルコンピュータや、スマートフォンなどの携帯端末や、腕時計などの身体に装着するウェアラブル端末などにより構成されている。なお、個人端末８は、個人が所有する端末に限らず、情報通信可能な端末であり、ユーザが利用可能な端末（ユーザ端末）であればよい。

また、非接触充電システム１では、送電コイル４の位置を検知するための位置検知機能を有効するためのトリガーは、車両２側の場合と、地上側の送電コイル４を含む非接触充電ユニットの場合とのどちらからでも可能である。つまり、非接触充電システム１が備える位置検知機能は、地上側の非接触充電用ユニットと、車両２側の非接触充電用ユニットとのうちのいずれかに設けられていればよい。そこで、車両２側がトリガーとなる場合を図２に示し、地上側がトリガーとなる場合を図３に示す。

図２は、車両側が位置検知を起動する場合の制御フローを示すフローチャートである。なお、図２に示す制御は、車両２が充電場所（送電コイル４が設置されている場所）に停車している状態において、制御装置６によって実行される。

まず、制御装置６は、送電コイル４から受電コイル３への非接触給電による充電中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、受電コイル３からバッテリ５に送電されている充電中であるか否かが判定される。

送電コイル４から受電コイル３への非接触給電による充電中である場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、この制御ルーチンは終了する。

送電コイル４から受電コイル３への非接触給電による充電中ではない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御装置６は、一定時間が経過した否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２では、盗難検知のための確認タイミングであるか否かが判定される。

具体的には、ステップＳ２では、非接触充電が完了した充電終了時点から所定時間が経過したか否か、あるいはタイマー待機中に所定時間が経過したか否かが判定される。タイマー待機中とは、充電開始前の状態であり、非接触充電を予約した際に、その予約された充電開始時刻を待っている待機状態のことである。例えば、夜に充電場所である駐車場に車両２を停車して、非接触給電による充電開始時刻を早朝に予約（設定）した場合に、深夜がタイマー待機中に該当する。また、図２に示す制御フローでは、このステップＳ２の判定処理による結果が、上述した送電コイル４の位置を検知するための位置検知機能を有効するためのトリガーとなる。

一定時間が経過していない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ２の判定処理が繰り返し実行される。

一定時間が経過した場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、制御装置６は、位置検知部を起動する（ステップＳ３）。すなわち、ステップＳ２で肯定的に判定された場合が上述したトリガーとなる。そのため、ステップＳ３では、非接触給電が行われていない状態において、制御装置６の位置検知部による位置検知機能を有効にする。例えば、ステップＳ３では、制御装置６が位置検知制御を実行し、受電コイル３に対する送電コイル４の相対位置を確認する。

その後、車両２が、地上コイルである送電コイル４の位置を検知（確認）できたか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、充電場所に車両２が位置する停車状態で、所定範囲内を対象にして送電コイル４と受電コイル３との相対的な位置関係を確認する。この所定範囲は、車両２の大きさ、すなわち移動体一台分に相当する大きさに設定することが可能である。

例えば、ステップＳ４において、制御装置６は、受電コイル３を基準位置にして数メートルの範囲内に送電コイル４が存在するか否かを判定する。そして、制御装置６は、受電コイル３から数メートルの範囲内に送電コイル４が存在する場合には、送電コイル４の位置を検知できたと判断する。一方、制御装置６は、受電コイル３から数メートルの範囲内に送電コイル４が存在しない場合には、送電コイル４の位置を検知できないと判断する。

車両２が、地上コイルである送電コイル４の位置を検知できた場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御装置６は、送電コイル４の盗難なしと判断する（ステップＳ５）。ステップＳ５を実施後、この制御ルーチンはステップＳ２にリターンする。

一方、車両２が、地上コイルである送電コイル４の位置を検知できない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、制御装置６は、送電コイル４の盗難の可能性ありと判断する（ステップＳ６）。

そして、制御装置６は、盗難の可能性がある旨の情報をユーザの個人端末８に通知する（ステップＳ７）。ステップＳ７では、制御装置６による通信制御が実行され、車両２から情報基地局７を介して個人端末８へと情報が無線通信によって送信される。ステップＳ７を実施すると、この制御ルーチンは終了する。

図３は、地上側が位置検知を起動する場合の制御フローを示すフローチャートである。なお、図３に示す制御は、上述した図２に示す制御と同様に、車両２が充電場所（送電コイル４が設置されている場所）に停車している状態において、制御装置６によって実行される。また、図３に示すステップＳ１１〜Ｓ１２，Ｓ１６は、図２に示すＳ１〜Ｓ２，Ｓ７と同様の処理であるため、説明を省略する。

一定時間が経過した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御装置６は、地上コイルである送電コイル４から位置検知の動作を開始するためのトリガーがあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。図３に示す制御フローでは、このステップＳ１３の判定処理による結果が、上述したトリガーとなる。すなわち、ステップＳ１２の判定対象となる地上側からの動作開始要求の有無が上述したトリガーとなる。

例えば、ステップＳ１３では、送電コイル４を含む地上側の非接触充電用ユニットから送電コイル４の位置検知の動作を開始することを示す要求信号が出力され、その信号を制御装置６の通信部で受信したか否かが判定される。この信号は、車両２側からの信号に応答した信号ではなく、地上側から自発的に出力された信号である。例えば、上述したステップＳ１２で設定された一定時間よりも短い間隔で送電コイル４側から信号を出力するように構成することができる。

地上コイルである送電コイル４から位置検知の動作を開始するためのトリガーがある場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、制御装置６は、送電コイル４の盗難なしと判断する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４を実施後、この制御ルーチンはステップＳ１２にリターンする。

一方、地上コイルである送電コイル４から位置検知の動作を開始するためのトリガーがない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、制御装置６は、送電コイル４の盗難の可能性ありと判断する（ステップＳ１５）。

以上説明した通り、実施形態によれば、受電コイル３が設けられた車両２側における位置検知機能を、非接触充電が行われていない期間に有効にすることによって、充電場所を監視するための監視カメラ等が必要なく、送電コイル４の盗難発生の有無を検知することができる。また、追加部品が不要であるため、上述した非接触充電システム１を適用できる場面が拡大し、その適用範囲が広がる。

なお、位置検知部は、上述した実施形態に限定されず、各種方式を適用可能である。例えば、車両２は、位置検知部として、ＬＦセンサ方式、ＬＰＥセンサ方式、カメラ方式などによって、受電コイル３に対する送電コイル４の相対的な位置関係を検知することができる。また、送電コイル４は、屋外に限らず、屋内に設けられていてもよい。つまり、屋外もしくは屋内に設けられた送電コイル４であればよい。

また、受電コイル３が搭載される移動体は、上述した車両２に限定されない。車両２は、電気自動車やハイブリッド車両に限らず、二輪車等であってもよい。さらに、非接触充電システム１は、必ずしもユーザへの通知機能を有していなくてもよい。つまり、非接触充電システム１には、情報基地局７、個人端末８は含まれていなくてもよい。

１ 非接触充電システム
２ 車両
３ 受電コイル
４ 送電コイル
５ バッテリ
６ 制御装置
７ 情報基地局
８ 個人端末

Claims (1)

1. 移動体に設けられた受電コイルと、
   屋外もしくは屋内に設けられ、前記受電コイルへの非接触給電を行う送電コイルと、
   前記受電コイルから所定範囲内を対象にして、前記送電コイルと前記受電コイルとの相対的な位置関係を検知する位置検知部と、
   を備える非接触充電システムであって、
   前記移動体が前記送電コイルの設置場所に留まっている場合に、前記非接触給電を行なっていない期間も前記位置検知部による位置検知機能を有効にするとともに、前記位置検知部により前記送電コイルの位置を検知できた場合には当該送電コイルの盗難が発生していないと判定し、前記位置検知部により前記送電コイルの位置を検知できない場合には当該送電コイルの盗難が発生した可能性があると判定する制御部を備える
   ことを特徴とする非接触充電システム。

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