JP5603930B2 - 非接触充電システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば電気自動車に用いられる非接触充電システムに関する。
本願は、２０１０年３月３１日に、日本に出願された特願２０１０−８１４０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

例えば、電気自動車に搭載されているバッテリを充電する装置として、非接触電力伝送装置（本発明における非接触充電システムに相当）が用いられる。この種の非接触電力伝送装置は、平面状の平面コイルで形成する１次コイルと２次コイルとを有している。さらに、これら１次コイルと２次コイルとが、電磁結合されるように電力伝送用トランスを形成している。このため、非接触電力伝送装置は、両平面コイルが電磁結合する際の位置の自由度が大きくなる利点がある。

しかしながら、電力伝送用トランスの動作時には、両平面コイルが電磁結合する際の位置および電力伝送レベルを適正化する必要がある上に、１次コイルと電磁結合される対象が２次コイル以外の金属等の磁性体異物であるか否かを判断できることが望まれる。また、電力伝送される対象が適正であるか否かを確認できることが望まれる。

このため、電力伝送用トランスを構成する１次コイルに対する磁性体異物を検出し、１次コイルと２次コイルとの位置決めが適正でないことを検出し、この検出時にその内容を表示器などでユーザに知らせる非接触電力伝送装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
これによれば、磁性体異物を検出する方法として、測定電圧の変化を検出する方法を採用している。また、測定電圧が所定値以上の場合、１次コイルに磁性体異物があると判断し、電力伝送用トランスの動作を停止している。

日本国特開２００６−６０９０９号公報

しかしながら、上述の従来技術では、１次コイルに磁性体異物があると判断した際、電力伝送用トランスの動作を停止してしまうので、例えば、磁性体異物によって測定電圧が所定値以上になった場合、目標充電時間内に充電が完了しないという課題がある。

そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされ、磁性体異物に影響されることなく、適正にかつ目標充電時間内に充電を完了することができる非接触充電システムを提供する。

上記の課題を解決するために、本発明では、以下の構成を採用した。
（１）本発明の一態様に係る非接触充電システムは、電磁誘導により電力を供給する１次コイルを有する送電装置と；この送電装置と電磁結合して電力を受け取る２次コイルを有する受電装置と；前記１次コイルから前記２次コイルへの充電効率を検出し、この充電効率に応じて前記１次コイルに供給する電流を変化させる制御装置と；前記１次コイルの温度を検出する第一の温度検出装置と；を備え、前記１次コイルの耐熱温度の閾値が前記制御装置に設定され、前記充電効率が下限値以下である場合、前記制御装置が、前記１次コイルの温度を前記閾値未満に維持しながら前記１次コイルへ供給する電流を増加させる。

（２）本発明の他の態様に係る非接触充電システムは、電磁誘導により電力を供給する１次コイルを有する送電装置と；この送電装置と電磁結合して電力を受け取る２次コイルを有する受電装置と；前記１次コイルから前記２次コイルへの充電効率を検出し、この充電効率に応じて前記１次コイルに供給する電流を変化させる制御装置と；前記１次コイルの温度を検出する第一の温度検出装置と；を備え、前記１次コイルの耐熱温度の閾値が前記制御装置に設定され、前記充電効率が上限値以上である場合、前記制御装置が、前記１次コイルの温度を前記閾値未満に維持しながら前記１次コイルへ供給する電流を減少させる。

（３）上記（１）に記載の非接触充電システムでは、前記１次コイルの温度が前記閾値以上である場合、前記制御装置が、前記１次コイルへの電流の供給を停止してもよい。

（４）上記（１）に記載の非接触充電システムにおいて、前記１次コイルの温度が前記閾値以上である場合、前記制御装置は、前記１次コイルの温度が閾値以上にある時間を計測し、この計測時間が所定時間を越えたときに前記１次コイルへの電流の供給を停止してもよい。

（５）上記（１）または（２）に記載の非接触充電システムは、前記２次コイルの温度を検出する第二の温度検出装置をさらに備えてもよい。

（６）上記（５）に記載の非接触充電システムでは、前記２次コイルの耐熱温度の閾値が前記制御装置に設定され、前記充電効率が上限値以上である場合、前記制御装置が、前記２次コイルの温度を前記閾値未満に維持しながら前記１次コイルへ供給する電流を減少させてもよい。

（７）上記（１）または（２）に記載の非接触充電システムは、前記送電装置を移動させる駆動装置をさらに備えてもよい。

（８）上記（７）に記載の非接触充電システムにおいて、前記充電効率が下限値以下である場合、前記駆動装置は、前記充電効率が最大になる位置に前記送電装置を移動させてもよい。

（９）上記（１）または（２）に記載の非接触充電システムは、前記１次コイルへの電流の供給停止を報知する報知装置をさらに備えてもよい。

上記（１）に記載の非接触充電システムによれば、１次コイルと２次コイルとの間に磁性体異物が混入しているか否かを充電効率の変化から検出し、この磁性体異物によって充電効率が増加または減少したときに１次コイルに供給する電流を変化させることにより、２次コイル側に流れる電流を変化させることができる。このため、目標充電時間内に充電を完了することが可能である。
また、１次コイルの温度を検出して、送電装置の損傷を防ぐことができる。
さらに、充電効率が下限値以下である場合、１次コイルの温度が耐熱温度を超えないように２次コイルに流れる電流量を変化させ、目標充電時間内に充電を完了することができる。このため、１次コイルまたは２次コイルの近傍に磁性体異物が混入し、充電効率が低下した場合であっても目標充電時間内に確実に充電を完了することが可能である。

上記（２）に記載の非接触充電システムによれば、充電効率が必要以上に向上した場合、１次コイルの温度を耐熱温度未満に抑えつつ、充電作業を続けることができる。このため、１次コイルと２次コイルとの間に磁性体異物が混入し、充電効率が必要以上に向上した場合であっても目標充電時間に合せて充電を完了することが可能である。

上記（３）に記載の非接触充電システムによれば、１次コイルおよび２次コイルへの過電流を防止することができる。このため、過電流による送電装置及び受電装置の損傷を確実に防止することが可能である。

上記（４）に記載の非接触充電システムによれば、１次コイルに過電流が供給されているか否かの誤判断を防止できる。例えば、１次コイルと２次コイルとの間を磁性体異物が風等により通過し、一時的に１次コイルの温度が閾値以上になった場合に、１次コイルに過電流が供給され続けていると判断せず、そのまま１次コイルへの電流の供給を継続する。このため、充電作業を停止させることなく、効率よく充電を完了させることができる。

上記（５）に記載の非接触充電システムによれば、２次コイルの温度を検出して、送電装置及び受電装置の損傷を防ぐことができる。

上記（６）に記載の非接触充電システムによれば、充電効率が必要以上に向上した場合、１次コイル及び２次コイルの温度を耐熱温度未満に抑えつつ、充電作業を続けることができる。このため、１次コイルと２次コイルとの間に磁性体異物が混入し、充電効率が必要以上に向上した場合であっても目標充電時間に合せて充電を完了することが可能である。

上記（７）に記載の非接触充電システムによれば、１次コイルの位置を適切な位置に移動させることができる。このため、所定の電流を１次コイルに流した場合に、最大限効率よく充電作業を行うことができる。
上記（８）に記載の非接触充電システムによれば、１次コイルと２次コイルとの対向位置のずれによる充電効率の変化によって、１次コイルに供給する電流が変化することを防止できる。このため、例えば、１次コイルと２次コイルとの対向位置のずれによって充電効率が低下した際、１次コイルへの過電流の供給を確実に防止できる。

上記（９）に記載の非接触充電システムによれば、制御装置の判断結果をユーザに通報することができる。このため、充電作業中の異常をユーザが認識することができ、例えば１次コイルと２次コイルとの間に混入した磁性体異物を取り除く等の適正な処置をユーザ等が施すことが可能である。

本発明の一実施形態における電気自動車の側面側からみた非接触充電システムの概略図である。 本実施形態における電気自動車の上側からみた非接触充電システムの概略図である。 本実施形態における１次コイルの位置調整手順を示すフローチャートである。 本実施形態における１次コイルの位置調整（ステップ１０１）の動作説明図である。 本実施形態における１次コイルの位置調整（２次コイルの誘導電流が検出されない場合のステップＳ１０３）の動作説明図である。 本実施形態における１次コイルの位置調整（２次コイルの誘導電流が検出される場合のステップＳ１０３）の動作説明図である。 本実施形態における１次コイルの位置調整（ステップＳ１０６）の動作説明図である。 本実施形態における１次コイルの位置調整（ステップＳ１０７）の動作説明図である。 本実施形態における１次コイルの位置調整（ステップＳ１０９）の動作説明図である。 本実施形態において誘導電流が検出されない場合の１次コイル５の移動量と２次コイルの誘導電流との関係を概略的に示すグラフである。 本実施形態において誘導電流が検出される場合の１次コイル５の移動量と２次コイルの誘導電流との関係を概略的に示すグラフである。 本実施形態において誘導電流の最大値が検出される場合の１次コイル５の移動量と２次コイルの誘導電流との関係を概略的に示すグラフである。 本実施形態において、１次コイルと２次コイルとの相対位置がずれた場合に、１次コイルと２次コイルとの間に生じる磁束の状態を示す。 本実施形態において、１次コイルの近傍に磁性体異物が存在する場合に、１次コイルと２次コイルとの間に生じる磁束の状態を示す。 本実施形態において、１次コイルと２次コイルとの間に磁性体異物が存在する場合に、１次コイルと２次コイルとの間に生じる磁束の状態を示す。 本実施形態において、正常な磁束が発生する場合の１次コイルと２次コイルとの間に生じる磁束の状態を示す。 本実施形態における１次コイルに印加される高周波電流の調整手順を示すフローチャートである。

（非接触充電システム）
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、電気自動車２の側面側からみた非接触充電システム１の概略図である。また、図２は、電気自動車２の上側からみた非接触充電システム１の概略図である。なお、以下の説明において、電気自動車２の前進方向を前方、後退方向を後方、電気自動車２の幅方向を左右方向と表現して説明する場合がある。また、図２中では、図１中の一部が省略されている。
図１及び図２に示すように、非接触充電システム１は、例えば電気自動車２等に搭載されているバッテリ２０の充電を行うシステムである。この非接触充電システムは、電気自動車２の内部に搭載される車両側充電装置３と、電気自動車２の外部に存在し、例えば駐車場等の設備に設けられる駐車設備側充電装置４とを備えている。

電気自動車２は、モータユニット２３と、インバータ２４と、ＶＣＵ（電圧昇圧器、コンバータ）２５と、ＥＷＰ（電動冷却水ポンプ）２６と、ラジエータ２７と、ダウンバータ（コンバータ）２８と、チャージャ２９と、バッテリ２０とを備えている。ここで、モータユニット２３は、モータ２１や減速機２２などの動力伝達部を収容している。また、インバータ２４およびＶＣＵ２５は、モータ２１を駆動させ、ラジエータ２７によって冷却されＥＷＰ２６により循環する冷媒により冷却されている。さらに、ダウンバータ２８は、駆動系から出力される電圧を降圧して、電気自動車２の車体２ａの床一面に配されたバッテリ２０に供給する。チャージャ２９は、非接触充電システム１を用いてバッテリ２０を充電する際、電圧変換器として使用される。

（車両側充電装置）
車両側充電装置３は、駐車設備側充電装置４から供給される電力を受け取る２次コイル（受電コイル）３１を有する受電装置３２と、駐車設備側充電装置４に対して情報の送受信を行う車両側送受信部３３と、非接触充電システム１の種々の制御を行う制御装置３４とを備えている。

２次コイル３１は、例えば絶縁被覆された単線を同一平面上に渦巻き状に巻くことによって、平面視で円形状に形成された平面コイルである。２次コイル３１は、駐車設備側充電装置４に設けられている後述の１次コイル（給電コイル）５と電磁結合すると、１次コイル５から供給される電力を受け取ることができる。

制御装置３４は、２次コイル３１が受け取る電力（充電エネルギ）を検出する。さらに、制御装置３４は、駐車設備側充電装置４から１次コイル５が出力する電力（放電エネルギ）の情報を車両側送受信部３３を介して取得し、１次コイル５から２次コイル３１への充電効率（放電エネルギ（充電器供給電力）に対する充電エネルギ（バッテリ充電電力）の比率）を算出（検出）している。

また、制御装置３４には、充電効率の下限値および上限値が、それぞれ下限閾値および上限閾値として設定されている。加えて、算出した充電効率がこの下限閾値から上限閾値までの範囲（以下、閾値範囲という）内に収まっているか否かを制御装置３４が判断する。その後、制御装置３４は、この判断結果を信号として、車両側送受信部３３を介して駐車設備側充電装置４に送信する。

さらに、制御装置３４は、時間を計測するタイマ３６を備えている。制御装置３４は、タイマ３６のカウント値が所定値に達したら、車両側送受信部３３を介して駐車設備側充電装置４に信号を送信する。この制御装置３４には、目標充電時間が予め設定されている。すなわち、制御装置３４は、この目標充電時間に充電が完了するように、タイマ３６のカウント値を参照しながら閾値範囲内で充電効率を決定する。
なお、バッテリ２０への充電作業では、予め設定されている目標充電時間と同じ時間をかけて充電することが望ましい。例えば、目標充電時間よりも極端に短い時間でバッテリ２０の充電を完了させてしまう場合、充電完了後にバッテリ２０を放置することになり、バッテリ２０が劣化する。

（駐車設備側充電装置）
駐車設備側充電装置４は、車両側充電装置３に電力を供給する１次コイル５を有する送電装置６と、送電装置６を移動させる駆動装置７と、１次コイル５の移動範囲Ｗ（図４Ａ参照）を特定する範囲特定装置８と、これら駆動装置７および範囲特定装置８を制御する制御部（制御装置）１３と、車両側充電装置３に対して情報の送受信を行う駐車設備側送受信部１４とを備えている。

１次コイル５は、例えば絶縁被覆された単線を同一平面上に渦巻き状に巻くことによって、平面視で円形状に形成された平面コイルである。この１次コイル５は、所定の高周波電流が印加されて磁界を発生する。
また、送電装置６には、１次コイル５の温度を検出する温度センサ（第一の温度検出手段）１６が設けられている。温度センサ１６による検出結果は、信号として制御部１３に出力される。

駆動装置７は、一端に送電装置６を支持可能なアーム部９を有している。アーム部９は、電気自動車２の前後方向（進行方向）に沿って伸縮自在、例えばテレスコープ状に構成され、駆動装置７によって駆動する。また、アーム部９は、電気自動車２の左右方向に沿って移動可能である。これにより、送電装置６は、地上Ｊと車体２ａとの間を、前後方向に沿って移動でき、かつ左右方向に沿って移動できる。
なお、駆動装置７は、必ずしもテレスコープ状のアーム部９を有する構成に限定されず、送電装置６が、前後方向に沿って移動でき、かつ左右方向に沿って移動できればよい。

駐車設備側充電装置４は、範囲特定装置８から離れた位置に、電気自動車２の幅を検出可能な輪止め１０を備えている。輪止め１０は、電気自動車２の移動を規制し、この輪止め１０には、電気自動車２のタイヤ１１が接触する部位にタイヤ検出センサ１２が設けられている。このタイヤ検出センサ１２は、タイヤ１１の位置を検出する。タイヤ検出センサ１２は、さまざまな電気自動車２の車種に対応可能なように、左右のタイヤ１１に対応する位置に複数設けられている。輪止め１０に、例えば前輪の左右のタイヤ１１が接触すると、タイヤ検出センサ１２によって前輪の左右のタイヤ１１の間の距離が検出される。
タイヤ検出センサ１２には、例えばリミットスイッチ等の接触式センサ、光電センサ、タッチパネル等のさまざまなセンサを用いることが可能である。

また、輪止め１０には、範囲特定装置８に設けられた算出部８ａに信号を送信する送信部１５が設けられている。この送信部１５と駐車設備側送受信部１４とを介して、タイヤ検出センサ１２による検出結果が信号として算出部８ａに出力される。

算出部８ａは、タイヤ検出センサ１２による検出結果に基づいて電気自動車２の幅を算出するために、範囲特定装置８内に設けられている。すなわち、算出部８ａは、タイヤ検出センサ１２から入力された信号に基づいて、車体２ａの幅を算出する。また、算出部８ａは、算出された車体２ａの幅に基づいて、車体２ａの前後方向の長さを算出する。

車体２ａの前後方向の長さには、例えば車体２ａの幅から決定される最大法定長さを使用することができる。また、算出部８ａに、例えば車体２ａの幅と車体２ａの長さとを対応付けたテーブルを設け、このテーブルを参照して算出された車体２ａの幅から車体２ａの前後方向の長さを取得してもよい。
この他に、車両側充電装置３の制御装置３４に予め電気自動車２の車種情報を記憶しておき、この車種情報を駐車設備側送受信部１４を介して算出部８ａに出力してもよい。この場合、算出部８ａは、入力された車種情報に基づいて車体２ａの前後方向の長さデータを得ることができる。

さらに、算出部８ａは、算出した車体２ａの幅と長さとに基づいて、１次コイル５の移動範囲Ｗ（図４Ａ参照）を特定する。
なお、車両側充電装置３から得られた電気自動車２の車種情報に基づいて、車体２ａの前後方向の長さデータを得る場合、車種情報から車体２ａの幅データを得ることも可能である。
しかしながら、１次コイル５の移動範囲Ｗを決定する際に、電気自動車２のタイヤ１１が輪止め１０に接触した位置を認識する必要がある。このため、車体２ａの幅は、タイヤ検出センサ１２からの出力信号に基づいて算出することが望ましい。

制御部１３には、１次コイル５の耐熱温度が閾値として設定されている。この制御部１３は、温度センサ１６から入力された１次コイル５の温度が閾値以上であるか否かを判断する。この判断結果および車両側充電装置３の制御装置３４から入力される充電効率の算出結果（判断結果）に基づいて１次コイル５に印加する高周波電流の値を決定する（詳細は後述する）。また、後述するように、１次コイル５に印加する高周波電流の値を決定するために、車両側充電装置３の制御装置３４から入力される２次コイル３１の温度が閾値以上であるか否かの判断結果も用いることができる。

また、制御部１３には、警報装置（報知装置）１７が設けられている。この警報装置１７は、車両側充電装置３の制御装置３４によって算出された充電効率が閾値範囲内でない場合、駐車設備側送受信部１４を介してユーザに警告を発信する。具体的には、例えば、ユーザの携帯電話等に警告が発信され、ユーザが電気自動車２から離れた位置にいても非接触充電システム１の異常を認識できる。

さらに、制御部１３は、範囲特定装置８の算出部８ａにより特定された移動範囲Ｗに基づいて駆動装置７に信号を出力し、１次コイル５の移動範囲を制御する。また、制御部１３は、１次コイル５が出力する電力（放電エネルギ）を信号として、駐車設備側送受信部１４を介して車両側充電装置３の制御装置３４に送信している。
また、制御部１３には、車両側充電装置３の制御装置３４により算出された充電効率および算出された充電効率が閾値範囲を超えているか否かの判断結果が信号として駐車設備側送受信部１４を介して入力される。

ここで、車両側充電装置３の制御装置３４は、範囲特定装置８で特定された１次コイル５の移動範囲Ｗ内における充電効率の最大値を判断し、この判断結果を信号として駐車設備側充電装置４の制御部１３に送信する。
制御部１３は、車両側充電装置３の制御装置３４から出力されている判断結果に基づいて駆動装置７に信号を送信し、充電効率が最大になるように１次コイル５の位置を調整し、特定の位置に１次コイル５を移動させる。さらに、１次コイル５と２次コイル３１とを電磁結合させ、電気自動車２のバッテリ２０を充電する。

（１次コイルの位置調整手順）
より具体的に、図３〜図５Ｃに基づいて１次コイル５の位置調整手順について説明する。
図３は、１次コイル５の位置調整手順を示すフローチャートである。また、図４Ａ〜図４Ｆは、１次コイル５の位置調整の動作説明図であり、各図には、各ステップでの状態が示されている。
また、図５Ａ〜図５Ｃは、１次コイル５の移動量と２次コイル３１の誘導電流との関係を概略的に示すグラフであり、各図には、各ステップの誘導電流の変化が示されている。これらの図５Ａ〜図５Ｃでは、２次コイル３１が受ける誘導電流が縦軸であり、１次コイル５の移動量が横軸である。

まず、図３、図４Ａに示すように、例えば非接触充電システム１が設置されている駐車場に電気自動車２を入庫し、輪止め１０にタイヤ１１が接触した位置で電気自動車２を停止させる。このとき、例えば、電気自動車２が前進しながら入庫した場合、輪止め１０に設けられているタイヤ検出センサ１２により、前輪の左右のタイヤ１１の位置が検出される。

タイヤ１１の位置が検出されると、範囲特定装置８の算出部８ａによって、１次コイル５の移動範囲Ｗが特定される（図３におけるステップＳ１０１）。
続いて、駐車設備側充電装置４は、１次コイル５に高周波電流を印加する（図３におけるステップＳ１０２）。
次に、駆動装置７を駆動させ、例えば、図４Ｂにおける２つの地点（実線で示される１次コイル５の位置（Ａ地点）と二点鎖線で示される１次コイル５の位置（Ｂ地点））の間の１ラインに相当する距離だけ、電気自動車２の前後方向（長さ方向）に沿って１次コイル５を移動させる（図３におけるステップＳ１０３）。

ここで、１次コイル５の前後方向のスタート位置は、移動範囲Ｗのうち、輪止め１０の側端（図４Ｂにおける左側端）に設定することが望ましい。この場合、１ライン全体に亘って１次コイル５を移動させる際に、１次コイル５を往復動させる必要がない。つまり、往路または復路だけで１ライン全体に亘って１次コイル５を走査させることができる。
また、１次コイル５の左右方向のスタート位置は、移動範囲Ｗのうち、右側端（図４Ｂにおける上側端）または下側端（図４Ｂにおける下側端）の何れか一端に設定することが望ましい。この場合、左右方向の移動を最小限に抑えることが可能になる。

続いて、ステップＳ１０３において１次コイル５を電気自動車２の前後方向に沿って移動させながら、１次コイル５と２次コイル３１とが電磁結合され、２次コイル３１に誘導電流が生じているか否かの判断を行う（図３におけるステップＳ１０４）。
ステップＳ１０４における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、１次コイル５と２次コイル３１との間の距離が電磁結合不可能な距離である場合、図５Ａに示すように、Ａ地点とＢ地点の間で２次コイル３１には全く誘導電流が生じず、車両側充電装置３の制御装置３４によって誘導電流が検出されない。このため、駆動装置７によりアーム部９の左右方向の位置を２ライン目（次のライン）に変更する（図３におけるステップＳ１０５）。

再びステップＳ１０３に戻り、１次コイル５を電気自動車２の前後方向に沿って移動させる。このとき、前回のステップＳ１０３における１次コイル５の移動方向が車体２ａの前方から後方に向かう方向であった場合、今回のステップＳ１０３における１次コイル５の移動方向は、車体２ａの後方から前方に向かう方向である。これらのステップを１次コイル５の移動するラインを変えながら繰り返し行う。
なお、各ラインの間隔、つまり、ステップＳ１０５におけるアーム部９の左右方向の１回あたりのずれ量（移動量）は、例えば、約１ｃｍ程度になるように設定することが望ましい。

一方、ステップＳ１０４における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、１次コイル５と２次コイル３１との間の距離が電磁結合可能な距離である場合、図５Ｂに示すように、２次コイル３１に誘導電流が生じ、車両側充電装置３の制御装置３４によって誘導電流が検出される。
このとき、１次コイル５を移動範囲Ｗ内で前後方向全体にわたって移動させることにより、つまり、例えば、図４Ｃにおいて実線で示される１次コイル５の位置（Ｃ地点）から二点鎖線で示される１次コイル５の位置（Ｄ地点）に至る間まで１次コイル５を移動させることにより、１ライン上の誘導電流のピーク値（ピーク）を得ることができる。

制御装置３４は、この誘導電流のピーク値を１次コイル５の前後方向における最適位置と判断し、この判断結果を信号として駐車設備側充電装置４の制御部１３に送信する。また、この制御部１３は、制御装置３４からの出力信号に基づいて駆動装置７に信号を出力する。駆動装置７は、制御部１３からの信号出力に基づいて、１次コイル５を誘導電流のピーク値（ピーク、頂点）が検出された前後方向の最適位置に移動させる（図３におけるステップＳ１０６、図４Ｄ参照）。

１次コイル５の前後方向における最適位置が決定した後、駆動装置７によって１次コイル５を左右に移動させる（図３におけるステップＳ１０７、図４Ｅ参照）。
そして、ステップＳ１０７において１次コイル５を電気自動車２の左右方向に沿って移動させながら、２次コイル３１に流れる誘導電流にピーク値が存在しているか否かの判断を行う（図３におけるステップＳ１０８）。

ここで、ステップＳ１０８における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、２次コイル３１に流れる誘導電流のピーク値が変化しない場合、先のステップＳ１０４またはＳ１０６による判断が誤判断であると判断し、再びステップＳ１０３に戻る。その後、再び１次コイル５を前後方向に沿って移動させる。

一方、ステップＳ１０８における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、図４Ｅ及び図５Ｃに示すように、例えばＥ地点（図４Ｅ中の実線で示される１次コイル５の位置）からＦ地点（図４Ｅ中の二点鎖線で示される１次コイル５の位置）に至る間まで１次コイルを左右方向に移動させ、２次コイル３１に流れる誘導電流のピーク値が検出された場合、制御装置３４は、このピーク値を１次コイル５の左右方向における最適位置と判断する。
すなわち、１次コイル５の前後方向における最適位置と、左右方向における最適位置とが決定されることにより、２次コイル３１に流れる誘導電流の最大値が検出される最適位置Ｐが決定する。この最適位置Ｐを最大限効率よく充電作業を行うことができる位置と判断する。

さらに、制御装置３４は、判断結果を信号として駐車設備側充電装置４の制御部１３に送信する。制御部１３は、制御装置３４からの出力信号に基づいて駆動装置７に信号を出力する。駆動装置７は、制御部１３からの信号出力に基づいて、誘導電流のピーク値（ピーク、頂点）が検出された最適位置Ｐに１次コイル５を移動させる（図３におけるステップＳ１０９、図４Ｆ参照）。

これにより、１次コイル５の位置調整が完了する（図３におけるステップＳ１１０）。
このように、１次コイル５の位置調整が完了すると、この１次コイル５に所定の高周波電流を印加し、電気自動車２のバッテリ２０に充電を開始する。この際、電気自動車２に搭載されているダウンバータ２８及びチャージャ２９によって２次コイル３１に生じる誘導電流が整流され、その後バッテリ２０に蓄電される。

ここで、制御部１３は、バッテリ２０の充電を開始した後、１次コイル５へ印加する高周波電流の値を状況に応じて変化させている。例えば、制御部１３は、送電装置６に設けられている温度センサ１６により検出された１次コイル５の温度、車両側充電装置３の制御装置３４から入力される２次コイル３１の温度の判断結果（後述）、および充電効率が閾値範囲を超えているか否かの判断結果に基づいて、バッテリ２０の充電を開始した後に１次コイル５へ印加する高周波電流の値を変化させている。

（高周波電流値の調整方法）
より詳しく、図６Ａ〜図７に基づいて、１次コイル５に印加される高周波電流値の調整方法について説明する。
ここで、まず、図６Ａ〜図６Ｄに基づいて、１次コイル５と２次コイル３１との間に生じる磁束の状態の変化について説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、１次コイル５と２次コイル３１との間に生じる磁束の状態を示す説明図である。また、図６Ｄは、１次コイル５と２次コイル３１との間に正常な磁束が生じている場合の状態を示す説明図である。
まず、図６Ｄに示すように、１次コイル５および２次コイル３１が正常な位置（最適位置）に配置され、かつ１次コイル５と２次コイル３１との間に、問題を生じさせる異物が存在せず、正常な電磁誘導が起こっている場合、１次コイル５と２次コイル３１との間に正常な磁束Ｂ０が発生する。

これに対し、図６Ａに示すように、充電を開始した後に、何らかの外力によって１次コイル５と２次コイル３１との相対位置がずれた場合、１次コイル５で発生した磁束の一部が漏れ（漏れ磁束Ｂ１）、２次コイル３１の鎖交磁束が減少する。このため、充電効率が低下してしまう。

また、図６Ｂに示すように、１次コイル５の外周部近傍に鉄くず等の磁性体異物Ｍが存在している場合、この磁性体異物Ｍ自体が磁化され、磁性体異物Ｍと１次コイル５との間に磁界が形成される。この磁界により漏れ磁束Ｂ２が発生し、２次コイル３１の鎖交磁束が減少する。この場合も充電効率が低下してしまう。

このように、１次コイル５と２次コイル３１との相対位置がずれた場合（図６Ａ参照）および１次コイル５の外周部近傍に鉄くず等の磁性体異物Ｍが存在する場合（図６Ｂ参照）では、１次コイル５に印加する高周波電流を増加させることにより、所望の充電効率を得ることが可能である。
しかしながら、１次コイル３１へ印加する高周波電流の増加とともに、１次コイル３１の温度が上昇する。このため、駐車設備側充電装置４の制御部１３は、送電装置６に設けられた温度センサ１６（図１参照）による検出結果に基づいて、１次コイル３１へ印加する高周波電流の値をコントロールしている。

一方、図６Ｃに示すように、１次コイル５と２次コイル３１との間に磁性体異物Ｍが存在している場合、磁性体異物Ｍ自体が磁化されることにより、この磁性体異物Ｍが生じる磁束と、１次コイル５から生じる磁束とにより、２次コイル３１の鎖交磁束Ｂ３が増加する。このため、必要以上に充電効率が向上し、１次コイル５および２次コイル３１に過電流が生じる。

このような場合、駐車設備側充電装置４の送電装置６に設けられている温度センサ１６（図１参照）による検出結果に基づいて、制御部１６が１次コイル３１へ印加する高周波電流の値をコントロールする。

より具体的に、図７に基づいて説明する。図７は、１次コイル５に印加される高周波電流の調整手順を示すフローチャートである。
図７に示すように、充電を開始した後、車両側充電装置３の制御装置３４によって、２次コイル３１の充電効率を算出する（ステップＳ２０１）。
次に、算出された充電効率が下限閾値以下であるか否かの判断を行う（ステップＳ２０２）。この判断結果は、信号として制御装置３４から駐車設備側充電装置４の制御部１３に送信される。

ステップＳ２０２における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電効率が下限閾値以下ではないと判断された場合、そのまま充電作業を継続する（ステップＳ２０３）。
一方、ステップＳ２０２における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電効率が下限閾値以下であると判断された場合、１次コイル５と２次コイル３１との相対位置がずれた場合（図６Ａ参照）を想定し、１次コイル５の位置を再調整する（ステップＳ２０４）。このステップＳ２０４における１次コイル５の調整方法は、前述の図３〜図５Ｃに基づいて説明した１次コイル５の位置調整手順と同様であるので、ここでは説明を省略する。

１次コイル５の位置を再調整した後、充電効率が、下限閾値を超え、閾値範囲内であるか否かの判断を行う（ステップＳ２０５）。
ステップＳ２０５における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電効率が閾値範囲内であると判断された場合、ステップＳ２０３に進み、充電作業を継続する。

一方、ステップＳ２０５における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電効率が下限閾値以下であり、閾値範囲内でないと判断された場合、送電装置６や受電装置３２等に異常が発生していると判断する（ステップＳ２０６）。
その後、１次コイル５の温度が閾値以上であるか否かの判断を行う（ステップＳ２０７）。

ステップＳ２０７における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、送電装置６に設けられた温度センサ１６（図１参照）による検出結果が制御部１３に設定されている閾値以上である場合、１次コイル５への高周波電流の印加を停止する（ステップＳ２０８）。
続けて、駐車設備側充電装置４の制御部１３の警報装置１７から駐車設備側送受信部１４を介してユーザに警報が発信される（ステップＳ２０９）。

一方、ステップＳ２０７における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、送電装置６に設けられた温度センサ１６による検出結果が制御部１３に設定されている閾値未満である場合、１次コイル５の外周部近傍に鉄くず等の磁性体異物Ｍが存在している場合（図６Ｂ参照）を想定し、１次コイル５に印加される高周波電流を増加させる（ステップＳ２１０）。

ここで、高周波電流の増加量は、制御装置３４に設けられているタイマ３６のカウント値に基づいて決定される。すなわち、予め制御装置３４に設定されている目標充電時間に充電を終了させることが望ましい。このため、充電を開始してからの経過時間から目標充電時間までの残り時間を算出し、この残り時間で充電を完了させるように１次コイル５に高周波電流を印加し、充電効率を高める。
なお、例えば、制御装置３４に充電を開始してからの経過時間と充電効率とを対応付けたマップを設け、このマップを参照して１次コイル５に印加する高周波電流の値を決定することも可能である。

このように、目標充電時間までの残り時間を参照しながら１次コイル５へ印加する高周波電流の値を決定すると、１次コイル５に過電流が生じ、１次コイル５の温度が閾値以上になる虞がある。そこで、１次コイル５へ印加する高周波電流を増加させた後、１次コイル５の温度が閾値以上であるか否かの判断を行う（ステップＳ２１１）。

ステップＳ２１１における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、送電装置６に設けられた温度センサ１６（図１参照）による検出結果が制御部１３に設定されている閾値以上である場合、１次コイル５への高周波電流の印加を停止し、ステップＳ２０８に進む。
一方、ステップＳ２１１における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、送電装置６に設けられた温度センサ１６（図１参照）による検出結果が制御部１３に設定されている閾値未満である場合、送電装置６や受電装置３２等に異常が発生していないと判断する（ステップＳ２１２）。

続いて、車両側充電装置３の制御装置３４によって、２次コイル３１の充電効率を算出し、算出された充電効率が上限閾値以上であるか否かの判断を行う（ステップＳ２１３）。この判断結果は、信号として制御装置３４から駐車設備側充電装置４の制御部１３に送信される。
ステップＳ２１３における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電効率が上限閾値以上でないと判断された場合、充電が完了したか否かの判断を行う（ステップＳ２１４）。

ステップＳ２１４における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電が完了していないと判断された場合、再びステップＳ２０１に戻り、２次コイル３１の充電効率を算出する。
また、ステップＳ２１４における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電が完了したと判断された場合、充電作業が終了する（ステップＳ２１５）。

一方、ステップＳ２１３における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電効率が、上限閾値以上であり、閾値範囲内でないと判断された場合、１次コイル５と２次コイル３１との間に磁性体異物Ｍが存在していると想定する（図６Ｃ参照）。そのため、送電装置６や受電装置３２等に異常が発生していると判断する（ステップＳ２１６）。
続いて、１次コイル５の温度が閾値以上であるか否かの判断を行う（ステップＳ２１７）。これは、１次コイル５と２次コイル３１との間を鉄くず等の磁性体異物が風などにより通過し、一時的に充電効率が上限閾値以上に上昇してしまったか否かを判断するためである。

ステップＳ２１７における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、送電装置６に設けられた温度センサ１６（図１参照）による検出結果が制御部１３に設定されている閾値未満である場合、一時的に充電効率が上限閾値以上に上昇したと判断し、送電装置６や受電装置３２等に異常が発生していないと判断する（ステップＳ２１８）。その後、ステップＳ２１４へと進む。

一方、ステップＳ２１７における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、送電装置６に設けられた温度センサ１６（図１参照）による検出結果が制御部１３に設定されている閾値以上である場合、制御装置３４に設けられているタイマ３６のカウント値を参照し、異常が確認されてから所定時間が経過したか否かの判断を行う（ステップＳ２１９）。
ステップＳ２１９における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、所定時間が経過していないと判断された場合、一時的に充電効率が上限閾値以上に上昇したと判断し、再びステップＳ２１７の判断を行う。

一方、ステップＳ２１９における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、所定時間が経過した場合、１次コイル５と２次コイル３１との間に磁性体異物Ｍが存在すると判断する。その後、１次コイル５に印加する高周波電流を減少させることができるか否かの判断を行う（ステップＳ２２０）。

ここで、１次コイル５に印加する高周波電流を減少させることができるか否かの判断を行う理由は、１次コイル５に最低限の高周波電流を印加しないと、１次コイル５に十分な磁束が発生せず、１次コイル５と２次コイル３１との電磁結合が不可能になるからである。
すなわち、制御部１３には、１次コイル５と２次コイル３１との電磁結合が可能な高周波電流の最低値が最低閾値として記憶されている。このステップＳ２２０では、１次コイル５に印加する高周波電流を、最低閾値以上に維持しつつ、現在の高周波電流値よりも減少させることができるか否かの判断を行う。

ステップＳ２２０における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、１次コイル５に印加する高周波電流を減少させることが不可能である場合、１次コイル５への高周波電流の印加を停止する（ステップＳ２２１）。
その後、駐車設備側充電装置４の制御部１３の警報装置１７から駐車設備側送受信部１４を介してユーザに警報が発信される（ステップＳ２２２）。

一方、ステップＳ２２０における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、１次コイル５に印加する高周波電流を減少させることが可能である場合、高周波電流を減少させる（ステップＳ２２３）。
続いて、充電効率が、上限閾値未満であり、閾値範囲内であるか否かの判断を行う（ステップＳ２２４）。

ステップＳ２２４における判断が「Ｎｏ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電効率がまだ上限閾値以上であると判断された場合、再びステップＳ２２０に戻り、１次コイル５に印加する高周波電流を減少させることができるか否かの判断を行う。
一方、ステップＳ２２４における判断が「Ｙｅｓ」である場合、つまり、制御装置３４によって、充電効率が、上限閾値未満であり、閾値範囲内であると判断された場合、送電装置６や受電装置３２等に異常が発生していないと判断する（ステップＳ２２５）。
その後、ステップＳ２１４に進み、充電が完了したか否かの判断を行い、充電が完了すれば、充電作業を終了する（ステップＳ２１５）。

（効果）
したがって、上述の実施形態によれば、車両側充電装置３に、充電効率を算出する制御装置３４を設け、駐車設備側充電装置４に、制御装置３４での判断結果が入力される制御部１３を設け、充電効率の変化に応じて１次コイル５へ印加される高周波電流の値を制御しているので、目標充電時間内に効率よくかつ適正に充電を完了させることが可能である。すなわち、１次コイル５と２次コイル３１との相対位置がずれた場合（図６Ａ参照）、１次コイル５の外周部近傍に鉄くず等の磁性体異物Ｍが存在する場合（図６Ｂ参照）、および１次コイル５と２次コイル３１との間に磁性体異物Ｍが存在する場合（図６Ｃ参照）の何れかに応じて、最も効率よく充電作業を行うことができる。

また、送電装置６に１次コイル５の温度を検出する温度センサ１６を設け、駐車設備側充電装置４の制御部１３に１次コイル５の耐熱温度を閾値として設定している。このため、１次コイル５および２次コイル３１の発熱による非接触充電システム１の損傷を防止できる。特に、制御部１３は、１次コイル５の温度が閾値を超えない範囲で充電効率を向上させているので、磁性体異物Ｍによる影響を最小限に抑えつつ、目標充電時間内に充電を完了するように充電を制御することが可能である。

さらに、磁性体異物Ｍによる影響で、充電効率が上限閾値以上に上昇してしまった場合であっても１次コイル５へ印加する高周波電流を可能な範囲で減少させることができる。
このため、従来のように、充電作業を停止させることなく、１次コイル５の温度を閾値未満に抑えながら充電作業を続けることができる。したがって、磁性体異物Ｍ等の影響によらず、目標充電時間に合せて充電を完了することが可能である。

加えて、それでも１次コイル５の温度が閾値以上である場合、充電を中止することにより、送電装置６及び受電装置３２の過電流による損傷を確実に防止できる。
また、制御装置３４にタイマ３６を設け、このタイマ３６のカウント値に基づいて、１次コイル５と２次コイル３１との間に、一時的に磁性体異物Ｍが通過しただけであるか否かの判断を行う。このため、制御装置３４による誤判断を確実に防止でき、目標充電時間内に充電を完了するように制御装置３４を制御することが可能である。

さらに、駐車設備側充電装置４に駆動装置７を設け、充電を開始した後に、何らかの外力によって１次コイル５と２次コイル３１との相対位置がずれた場合に、この駆動装置７によって１次コイル５の位置を再調整している。このため、１次コイル５のズレによる充電効率の低下を確実に防止できると共に、充電効率の低下が磁性体異物Ｍによる影響であると制御装置３４が誤判断することを確実に防止できる。よって、１次コイル５に過電流を供給してしまうことを確実に防止できる。

加えて、制御部１３に警報装置１７を設けることにより、非接触充電システム１に異常が生じて充電作業を中止した状態を即座にユーザに伝えることができる。このため、例えば１次コイル５と２次コイル３１との間に混入した磁性体異物Ｍを取り除く等の適正な処置をユーザが施すことが可能であり、速やかに充電作業を復帰させることが可能である。

なお、本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたシステムを含む。
例えば、上述の実施形態では、車両側充電装置３に制御装置３４を設け、駐車設備側充電装置４に制御部１３を設けた場合について説明した。しかしながら、駐車設備側充電装置４に制御装置３４を設けてもよいし、車両側充電装置３に制御部１３を設けてもよい。この場合、制御装置３４に、駆動装置７及び範囲特定装置８の制御を行う制御部１３の機能をもたせてもよい。

また、上述の実施形態では、送電装置６に、１次コイル５の温度を検出する温度センサ１６を設け、駐車設備側充電装置４の制御部１３に１次コイル５の耐熱温度を閾値として設定する場合について説明した。しかしながら、この実施形態に限られず、受電装置３２にも２次コイル３１の温度を検出する温度センサ（第二の温度検出手段）３５を設け（図１参照）、１次コイル５および２次コイル３１の少なくとも何れか一方の温度に基づいて、１次コイル５に印加する高周波電流を制御してもよい。

すなわち、例えば２次コイル３１の温度を検出する温度センサ３５のみを設け、この温度センサ３５による検出結果に基づいて、１次コイル５へ印加する高周波電流を変化させることも可能である。この場合でも、１次コイル５の温度が２次コイル３１の温度に近似していると考えられるため、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。この場合、例えば、２次コイルの耐熱温度の閾値を制御装置３４または制御部１３に設定し、充電効率が上限値以上である場合に、制御装置３４または制御部１３が、２次コイルの温度をこの閾値未満に維持しながら１次コイル５へ供給する電流を減少させてもよい。
また、例えば１次コイル５の温度を検出する温度センサ１６および２次コイル３１の温度を検出する温度センサ３５の両方を設けてもよい。この場合、例えば、充電効率が低下したときには、２次コイル３１の温度を検出する温度センサ３５による検出結果を信号として制御部１３に送信し、制御部１３は、温度センサ３５による検出結果に基づいて、１次コイル５へ印加する高周波電流を変化させる。この場合には、１次コイル５の温度よりも高くなる２次コイル３１の温度に基づいて制御部１３を制御するため、熱による破損を防止できる。

一方、充電効率が上昇したときには、温度センサ１６および温度センサ３５の少なくとも一方による検出結果を信号として制御部１３に送信し、制御部１３は、温度センサ１６および温度センサ３５の少なくとも一方による検出結果に基づいて、１次コイル５へ印加する高周波電流を変化させる。この場合、１次コイル５の温度が２次コイル３１の温度に近似していると考えられるため、１次コイル５の温度に基づいて制御部１３を制御しても上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、１次コイル５および２次コイル３１の両方の温度に基づいて制御することで、より正確に熱による破損を防止できる。

また、上述の実施形態では、制御部１３に警報装置１７を設け、この警報装置１７が、例えば駐車設備側送受信部１４を介してユーザに警報を発信する場合について説明した。
しかしながら、この実施形態に限られず、警報装置１７から警告音を発して、この警告音によってユーザに非接触充電システム１の異常を報知してもよい。
さらに、警報装置１７の設置箇所は、制御部１３に限られず、駐車設備側充電装置４の制御部１３以外の箇所に警報装置１７を設けてもよいし、車両側充電装置３側に警報装置１７を設けてもよい。

磁性体異物に影響されることなく、適正にかつ目標充電時間内に充電を完了することができる非接触充電システムを提供することができる。

１ 非接触充電システム
２ 電気自動車
２ａ 車体
３ 車両側充電装置
４ 駐車設備側充電装置
５ １次コイル（給電コイル）
６ 送電装置
７ 駆動装置
８ 範囲特定装置
８ａ 算出部
９ アーム部
１０ 輪止め
１２ タイヤ検出センサ
１３ 制御部（制御装置）
１６ 温度センサ（第一の温度検出手段）
１７ 警報装置（報知装置）
３１ ２次コイル（受電コイル）
３２ 受電装置
３４ 制御装置
３５ 温度センサ（第二の温度検出手段）
Ｐ 最適位置

Claims (9)

1. 電磁誘導により電力を供給する１次コイルを有する送電装置と；
   この送電装置と電磁結合して電力を受け取る２次コイルを有する受電装置と；
   前記１次コイルから前記２次コイルへの充電効率を検出し、この充電効率に応じて前記１次コイルに供給する電流を変化させる制御装置と；
   前記１次コイルの温度を検出する第一の温度検出装置と；
   を備え、
   前記１次コイルの耐熱温度の閾値が前記制御装置に設定され、
   前記充電効率が下限値以下である場合、前記制御装置が、前記１次コイルの温度を前記閾値未満に維持しながら前記１次コイルへ供給する電流を増加させる
   ことを特徴とする非接触充電システム。
2. 電磁誘導により電力を供給する１次コイルを有する送電装置と；
   この送電装置と電磁結合して電力を受け取る２次コイルを有する受電装置と；
   前記１次コイルから前記２次コイルへの充電効率を検出し、この充電効率に応じて前記１次コイルに供給する電流を変化させる制御装置と；
   前記１次コイルの温度を検出する第一の温度検出装置と；
   を備え、
   前記１次コイルの耐熱温度の閾値が前記制御装置に設定され、
   前記充電効率が上限値以上である場合、前記制御装置が、前記１次コイルの温度を前記閾値未満に維持しながら前記１次コイルへ供給する電流を減少させる
   ことを特徴とする非接触充電システム。
3. 前記１次コイルの温度が前記閾値以上である場合、前記制御装置が、前記１次コイルへの電流の供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。
4. 前記１次コイルの温度が前記閾値以上である場合、前記制御装置は、前記１次コイルの温度が閾値以上にある時間を計測し、この計測時間が所定時間を越えたときに前記１次コイルへの電流の供給を停止することを特徴とする請求項１に記載の非接触充電システム。
5. 前記２次コイルの温度を検出する第二の温度検出装置をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触充電システム。
6. 前記２次コイルの耐熱温度の閾値が前記制御装置に設定され、
   前記充電効率が上限値以上である場合、前記制御装置が、前記２次コイルの温度を前記閾値未満に維持しながら前記１次コイルへ供給する電流を減少させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の非接触充電システム。
7. 前記送電装置を移動させる駆動装置をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触充電システム。
8. 前記充電効率が下限値以下である場合、前記駆動装置は、前記充電効率が最大になる位置に前記送電装置を移動させることを特徴とする請求項７に記載の非接触充電システム。
9. 前記１次コイルへの電流の供給停止を報知する報知装置をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触充電システム。

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