JP5708251B2

JP5708251B2 - 非接触給電装置

Info

Publication number: JP5708251B2
Application number: JP2011118676A
Authority: JP
Inventors: 広志田中; 今津　知也; 知也今津
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: JP2012249406A

Description

本発明は、非接触給電装置に関するものである。

送電手段と、前記送電手段からの電力を非接触で受ける受電手段と、前記送電手段と前記受電手段間の伝送効率を検出する効率検出手段と、検出した前記伝送効率が規定値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記伝送効率が前記規定値未満である場合に、障害物などにより正常な給電が妨げられたものと判定し、前記送電手段による送電を中止する制御手段と、を有する給電システムが知られている（特許文献１）。

特開２０１０−１１９２４６号公報

しかしながら、伝送効率は、送電コイルと受電コイルとの間に位置ズレが生じた場合にも下がるため、伝送効率の変化からは、送電コイルと受電コイルとの間に混入された異物を検出することができなかった。

本発明は、送電コイルと受電コイルとの間に存在する異物を検出することができる非接触給電装置を提供することである。

本発明は、第１のコイルと対向する第２のコイルの対面側に流路を設け、第１の流量または前記第１の流量より低い第２の流量を設定することで、流路内の冷媒の流量を制御し、前記第２の流量に設定された冷媒の検出温度に基づいて異物を検出することによって、上記課題を解決する。

本発明によれば、流路内の流量を下げることで、第１のコイルと第２のコイルとの間の異物からの発熱による、流路内の冷媒の温度変化が大きくなるため、当該異物を精度よく検出することができる。

本発明の実施形態に係る非接触充電システムのブロック図である。図１の非接触充電システムに含まれる送電ユニット及び冷却装置の平面図である。図２のIII線に沿う断面図である。送電コイルと受電コイルとの間に異物が存在する状態を説明するための図であり、非接触充電システムに含まれる送電ユニット及び冷却装置の平面図である。図１の非接触充電システムに含まれる非接触給電装置の給電制御部及び冷却装置の一部のブロック図である。図１の非接触充電システムに含まれる非接触給電装置の制御手順を示すフローチャートである。本発明の他の実施形態に係る非接触充電システムに含まれる非接触給電装置の給電制御部及び冷却装置の一部のブロック図である。本発明の他の実施形態に係る非接触充電システムに含まれる非接触給電装置の給電制御部及び冷却装置の一部のブロック図である。本発明の他の実施形態に係る非接触充電システムに含まれる非接触給電装置の給電制御部及び冷却装置の一部のブロック図である。本発明の変形例に係る非接触充電システムに含まれる非接触給電装置の給電制御部及び冷却装置の一部のブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

《第１実施形態》
図１は、本発明の一実施形態に係る非接触給電装置を含む車両２００及び充電装置１００を備えた非接触充電システムのブロック図である。なお、本例の非接触給電装置の車両側のユニットは電気自動車に搭載されるが、ハイブリッド車両等の車両でもよい。

図１に示すように、本例の非接触充電システムは、車両側のユニットを含む車両２００と、地上側ユニットである充電装置１００とを備え、給電スタンドなどに設置される充電装置１００から、非接触で電力を供給し、車両２００に設けられるバッテリ２２を充電するシステムである。

充電装置１００は、交流電源１１と、送電回路部１２と、通信部１３と、位置検出部１４と、給電制御部１５と、送電コイル１６と、冷却装置１７とを備えている。充電装置１００は、車両２００を駐車する駐車スペースに設けられており、車両２００が所定の駐車位置に駐車されるとコイル間の非接触給電により電力を供給する地上側のユニットである。

送電回路部１２は、交流電源１１から送電される交流電力を、高周波の交流電力に変換し、送電コイル１６に送電するための回路であり、給電制御部１５の制御により、送電コイル１６から送電される電力を制御する制御回路である。通信部１３は、車両２００側の通信部２３との間で、無線により通信を行い、情報の送受信を行う。通信部１３は、例えば、充電装置１００からの電力供給を開始する旨の信号を通信部２３に送信したり、あるいは、車両２００側から充電装置１００から電力を受給したい旨の信号を通信部２３を介して受信したりする。位置検出部１４は、充電装置１００に設けられる送電コイル１６の設置位置に対して、所定の駐車位置に駐車しようとする車両２００の受電コイル２６の位置を周期的に検出する。位置検出部１４は、例えば、赤外線信号又は超音波信号等の信号を発信し、当該信号の変化から位置を検出する。

給電制御部１５は、送電回路部１２、位置検出部１４及び通信部１３を制御することで、充電装置１００を制御する。給電制御部１５は、送電回路部１２を制御して、送電コイル１６から受電コイル２６に出力される電力等を制御する。給電制御部１５は、充電に関する制御信号を、通信部１３から通信部２３に送信し、位置検出部１４を制御して、送電コイル１６に対する受電コイル２６の相対的な位置を検出する。また、給電制御部１５は、後述する流路１７１を流れる冷媒の流量を設定する機能及び送電コイル１６と受電コイル２６との間の異物を検出する機能を有している。なお、これらの機能については後述する。

送電コイル１６は、本例の非接触給電装置を設けた駐車スペースに設けられている。非接触充電システムのうち車両２００側ユニットを備えた車両２００が所定の駐車位置に駐車されると、送電コイル１６は、受電コイル２６の下部であり、受電コイル２６と距離を保って、位置づけられる。送電コイル１６は、駐車スペースの表面と平行な円形形状のコイルである。冷却装置１７は、送電コイル１６を冷却するための装置である。

車両２００は、受電回路部２１と、バッテリ２２と、通信部２３と、インバータ２４と、充電制御部２５と、受電コイル２６と、モータ２７と、ＥＶコントローラ２８とを備えている。受電コイル２６は、車両２００の底面（シャシ）等で、後方の車輪の間に設けられている。そして当該車両２００が、所定の駐車位置に駐車されると、受電コイル２６は、送電コイル１６の上部であり、送電コイル１６と距離を保って、位置づけられる。受電コイル２６は、駐車スペースの表面と平行な円形形状のコイルである。受電回路部２１は、受電コイル２６により受電された交流電力を直流電力に整流する整流回路と、当該整流回路で整流された直流電力をバッテリ２２の充電に適した直流電力に変換するＤＣ−ＤＣ変換回路とを含んでいる。また受電回路部２１には、バッテリ２２と、受電コイル２６とを切り離すためのスイッチを含むジャンクションボックス（図示しない）が含まれており、当該ジャンクションボックスは、充電制御部２５により制御される。

バッテリ２２は、複数の二次電池を接続することで構成され、車両２００の電力源となる。インバータ２４は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を有したＰＷＭ制御回路等の制御回路であって、コントローラ２８によるスイッチング制御信号に基づいて、バッテリ２２から出力される直流電力を交流電力にし、モータ２７に供給する。モータ２７は、例えば三相の交流電動機により構成され、車両２００を駆動させるための駆動源となる。

通信部２３は、地上側の通信部１３と、無線により通信を行い、情報の送受信を行う。充電制御部２５は、充電時に、受電回路部２１、バッテリ２２及び通信部２３を制御する。また充電制御部２５は、コントローラ２８とＣＡＮ通信網で接続され、制御信号の送受信を行う。また充電制御部２５は、通信部１３及び通信部２３を介して、給電制御部１５と充電に関する制御信号の送受信を行い、本例の非接触給電装置を制御する。充電制御部２５は、充電する際には、受電回路部２１に含まれるジャンクションボックスを制御し、受電コイル２６から受電回路部２１を通りバッテリ２２まで導通させて、送電コイル１６から送電される電力をバッテリ２２に供給することで、バッテリ２２を充電する。

コントローラ２８は、車両２００全体を制御する制御部である。コントローラ２８は、運転手のアクセル操作に基づくアクセル開度及び車速等に基づいてトルク指令値を設定し、インバータ２４のスイッチング制御を行うことで、バッテリ２２の電力でモータ２７を駆動させる。またコントローラ２８は、充電を開始するための信号を充電制御部２５に送信し、充電制御部２５を制御する。コントローラ２８は、バッテリ２２の充電状態（ＳＯＣ）を管理する。そして、コントローラ２８は、バッテリ２２の充電中、バッテリ２２のＳＯＣに基づいて満充電に達した場合には、充電ための制御信号を充電制御部２５に送信し、当該制御信号を通信部２３を介して給電制御部１５に送信し、充電を終了させる。

そして、本例の非接触給電装置では、送電コイル１６と受電コイル２６との間で、電磁誘導作用により非接触状態で高周波電力の送電及び受電を行う。言い換えると、送電コイル１６に電圧が加わると、送電コイル１６と受電コイル２６との間には磁気的な結合が生じ、送電コイル１６から受電コイル２６へ電力が供給される。

次に、図２及び図３を用いて、送電ユニット３０及び冷却装置１７の構成を説明する。図２は本例の非接触給電装置の送電ユニット３０及び冷却装置１７の平面図であり、図３は図２のIII線に沿う断面図である。なお図２の矢印は、後述する流路１７１を流れる流体の流れる向きである。

本例の非接触給電装置は、送電ユニット３０を備え、送電ユニット３０は、所定の駐車スペースの地上に設けられている。車両２００が、本例の非接触給電装置による充電に適した位置である、所定の駐車スペースに駐車されると、送電ユニット３０が車両２００の後輪の間に位置づけられる。送電ユニット３０は、送電コイル１６と、冷却装置１７の一部である流路１７１と、フェライトコア３１と、磁気遮蔽板３２と、保護部材３３とを備えている。冷却装置１７は、流路１７１と、サーミスタ１７２と、サーミスタ１７３と、流量計１７４と、ポンプ１７５と、熱交換器１７６とを備えている。

送電コイル１６は、高周波電力を通すように、リッツ線で構成されており、送電コイル１６のコイル面が、地面と平行になるように配置されている。車両２００が所定の駐車スペースに駐車されると、受電コイル２６は送電コイル１６と臨む位置に配置され、送電コイル１６と受電コイル２６とが対向する。言い換えると、送電コイル１６の上面が、受電コイル２６と対向する送電コイル１６の対向面となり、受電コイル２６の下面が、送電コイル１６と対向する受電コイル２６の対向面となる。

フェライトコア３１は、送電コイル１６の下面に配置されている。フェライトコア３１は、例えば、送電コイル１６の中心線から放射状に複数の磁性体の部材を配置することで構成される。磁気遮蔽板３２は、地上の表面に沿って設けられ、ファライトコア３１の下面に設けられ、送電ユニットの底面となる。磁気遮蔽板３２は、送電コイル１６と受電コイル２６間の非接触球給電により漏れる磁束を遮蔽し、磁束を外部に漏洩させないようにする板状の部材である。磁気遮蔽板３２は、例えばアルミ板により構成される。

保護部材３３は、送電コイル１６及びフェライトコア３１を収容するための筐体であり、板状の天板部３３１と、側壁部３３２とにより形成されている。側壁部３３２は、磁気遮蔽板３２の一端及び他端から、地面に対して鉛直方向に設けられ、天板部３３１は、送電コイル１６のコイル面に沿って、送電コイル１６の上側に設けられている。これにより、天板部３３１は受電コイル２６と対向する送電コイル１６の対向面に沿って配置されている。保護部材３３は、ポリプロピレン、ポリアミド等の熱可塑性樹脂で形成されている。

また保護部材３３の天板部３３１の内部には、流路１７１が形成されている。流路１７１は、天板部３３１の内部に管状の通路を設けることで形成されている。流路１７１は、図２に示すように、Ｕ字状に湾曲して形成されることで、送電コイル１６の上面を往復する直線状の管を備えている。流路１７１内には、送電コイル１６を冷却するために、冷媒として、水やＬＬＣ（ロングライフクーラント）等の液体又は空気などの気体が流れる。

本例の非接触給電装置において、送電コイル１６と受電コイル２６との間で、電力を給電すると、送電コイル１６又は受電コイル２６の発熱により、送電コイル１６の温度が高くなる。特に、本例の非接触給電装置により車両２００のバッテリ２２を充電する場合には、送電コイル１６による給電が長時間、行われることがあるため、送電コイル１６の温度が高くなる。そのため、本例では、受電コイル２６と対向する送電コイル１６の対面側に流路１７１を設け、流路１７１に冷媒を流すことで、送電コイル１６を冷却する。

図２及び図３に戻り、流路１７１の入口及び流路１７１の出口には、サーミスタ１７２及びサーミスタ１７３がそれぞれ設けられ、サーミスタ１７２は保護部材３３内の流路１７１に入る冷媒の温度を検出し、サーミスタ１７３は保護部材３３内の流路１７１から排出される冷媒の温度を検出する。流路１７１の入口には、流量計１７４が設けられ、流路１７１内の流量を計測する。また流路１７１の出口には、ポンプ１７５が設けられ、給電制御部１５により設定される流量で、流路１７１内に冷媒を流す。熱交換機１７６は、流路１７１の入口及び出口に接続され、流路１７１の出口から流れ込む流体の熱を奪い、冷媒の温度を下げて、流路１７１の入口に排出することで、流路１７１を循環させつつ冷媒の温度を下げる。熱交換器１７６は、例えばラジエータなどを備え、水冷式又は空冷式の熱交換器である。なお、図２に示すように、本例では、サーミスタ１７２、サーミスタ１７３、流量計１７４、ポンプ１７５及び熱交換器１７６を、送電ユニット３０外に設けたが、送電ユニット３０内に設けてもよい。

次に、送電コイル１６と受電コイル２６との間の異物について、図４を用いて説明する。図４は、送電コイル１６と受電コイル２６との間に異物が存在する状態を説明するための図であり、図２のIII線に沿う断面図に相当する。図４に示すように、送電コイル１６と受電コイル２６との間であって、保護部材３３の天板部３３１の上面に、金属片などの異物４０が存在する。異物４０が存在する状態で、本例の非接触給電装置を駆動させると、送電コイル１６から受電コイル２６に向けて磁束が発生する。当該磁束は異物４０を通るため渦電流が異物４０で発生し、異物４０が発熱する。そして、非接触給電を継続させると、異物４０の温度がさらに高くなり、異物４０の熱が保護部材３３を介して流路１７１内の冷媒に伝わる。そのため、冷媒の温度には、送電コイル１６からの熱吸収による温度に加えて、異物４０からの発熱による温度が加わる。一方、送電コイル１６と受電コイル２６との間に、異物４０が存在しない場合には、冷媒の温度は、送電コイル１６からの発熱により上昇し、異物４０からの発熱による温度上昇はなくなる。

給電制御部１５の制御を説明する。まず、給電制御部１５の機能として、異物検出機能を説明し、次に流量設定機能を説明する。給電制御部１５は、サーミスタ１７２及びサーミスタ１７３の検出温度から異物を検出する。ここで、流路１７１内の冷媒を冷却水とし、冷却水の比熱をＣｐ、流路１７１内に流れる流体の流量をＧｗとする。

送電コイル１６と受電コイル２６との間で非接触で電力が給電され、送電コイル１６が発熱すると、サーミスタ１７３の検出温度がサーミスタ１７２の検出温度より高くなる。この時、冷却水の熱量（Ｑ）は、サーミスタ１７２の検出温度（Ｔ_ｉ）と、サーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）と、冷却水の比熱（Ｃ_ｐ）と、冷却水の流量（Ｇ_ｗ）とを用いて、下記の式（１）により演算される。

そして、異物が存在しない場合には、冷却水へ加わる熱は、主に送電コイル１６からの発熱によるものであるため、冷却水の熱量（Ｑ）が、送電コイル１６による発熱量（Ｑ_ｉ）となる。

一方、送電コイル１６と受電コイル２６との間に異物が存在する場合に、非接触で電力が供給されると、冷却水の熱量には、異物の発熱量（Ｑ_Ｗｅ）が加わる。異物の発熱量（Ｑ_Ｗｅ）は、異物に流れる渦電流の電流損に相当する。ここで、異物を長さ（Ｌ）、幅（Ｗ）及び厚さ（Ｄ）の金属板とし、異物の導電率をσ、異物における表皮深さをδ、異物の透磁率をμ、非接触給電により発生する磁束密度をＢとすると、渦電流損（Ｗ_ｅ）は、下記の式（２）により求められる。

そして、異物が存在する場合は、冷却水の熱量（Ｑ）は、式（３）で示されるように、コイルの発熱量（Ｑ_ｉ）に、式２で算出される渦電流損と等価な異物の発熱量（Ｑ_Ｗｅ）を加えた熱量となる。

すなわち、異物が存在しない場合には、冷却水の熱量は、送電コイル１６の発熱量となり、異物が存在する場合には、冷却水の熱量は、送電コイル１６の発熱量より高くなる。

比熱は予め決まり、流量もポンプ１７５の出力を設定することで決定するため、サーミスタ１７２及びサーミスタ１７３の検出温度から、冷却水の熱量が決まる。そして、送電コイル１６からの発熱量は、コイルに使用される導電の長さ及び抵抗と、送電電力の電力量から算出され、当該導電の長さ及び抵抗は予め決まるため、異物が存在しない場合の冷却水の熱量に相当する、送電コイル１６からの発熱量は、給電制御部１５により設定される送電電力の電力量によって決まる。

そして、給電制御部１５は、サーミスタ１７２及びサーミスタ１７３の検出温度と冷媒の流量を用いて、現在の冷却水の熱量を演算し、送電電力と冷媒の流量とを用いて、異物が存在しない場合の冷却水の熱量を演算し、それぞれの演算結果の差分（絶対値）をとる。差分が所定値より大きい場合には、異物が存在しない場合の熱量に対して、実際の冷却水の熱量が高いため、冷却水の熱量に異物による発熱量が加わっていることになるから、異物が存在すると判断する。一方、差分が所定値より小さい場合には、異物が存在しないと判断する。これにより、本例は異物を検出する。

給電制御部１５には、通常モードと検出モードとが予め設定されている。通常モードでは、冷却装置１７による送電コイル１６の冷却機能を主に発揮させるために、給電制御部１５は、流路１７１に流れる冷媒の流量を、高い流量（Ｇ_ｗｈ）に設定する。一方、検出モードでは、上記の異物検出機能を主に発揮させるために、給電制御部１５は、流路１７１に流れる冷媒の流量を、通常モードの流量（Ｇ_ｗｈ）より低い流量（Ｇ_ｗｌ）に設定する。

すなわち、給電制御部１５は通常モード時には高い流量（Ｇ_ｗｈ）に設定することで、短時間で多くの冷媒を流路１７１及び熱交換器１７３に通すことができるため、送電コイル１６を効率よく冷却させることができる。一方、給電制御部１５は検出モード時には低い流量（Ｇ_ｗｌ）に設定することにより、サーミスタ１７２とサーミスタ１７３との間の流路を通る冷媒には、異物からの発熱による熱量が多く加わる。そのため、流路１７１の入口の温度であるサーミスタ１７２の検出温度（Ｔ_ｉ）と、流路１７１の出口の温度であるサーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）との温度差が、通常モード時と比較して、大きくなるため、異物の検出精度を高めることができる。

図５は、給電制御部１５の具体的な構成、及び、ポンプ１７５を示すブロック図である。図５に示すように、給電制御部１５は、モード設定部１５１と、流量設定部１５２と、第１熱量演算部１５３と、第２熱量演算部１５４と、異物判定部１５５とを有している。給電制御部１５は、ユーザ若しくは本例の非接触給電装置を制御するセンタ等から送信され、異物を検出する旨の外部指令に基づき、もしくは、所定の周期で上記の異物検出を行う。モード設定部１５１は、当該外部指令を受信した場合、または、異物の検出時刻に達した場合に、検出モードを設定する。また、モード設定部１５１は、異物検出をしていない時には、通常モードを設定する。モード設定部１５１は、通常モードを選択した場合には、通常モードを選択したことを示す信号を流量設定部１５２に送信し、検出モードを選択した場合には、検出モードを選択したことを示す信号を流量設定部１５２、第１熱量演算部１５３及び第２熱量演算部１５４に送信する。

流量設定部１５２は、モード選定部１５１から送信されるモード信号に基づいて、冷媒の流量を設定することで、ポンプ１７５を制御し、冷媒の流量を制御する。流量設定部１５２は、通常モードを示す信号を受信した場合には、冷媒の流量を高い流量（Ｇ_ｗｈ）に設定し、検出モードを示す信号を受信した場合には、冷媒の流量を低い流量（Ｇ_ｗｌ）に設定する。

第１熱量演算部１５３は、検出モードが設定されている場合に、給電制御部１５により制御される送電電力と、流量（Ｇ_ｗｌ）とを用いて、異物が存在しない場合の熱量（Ｑ_ｎ）を演算する。第１熱量演算部１５３は、演算した熱量（Ｑ_ｎ）を異物判定部１５５に送信する。

第２熱量演算部１５４は、流量（Ｇ_ｗｌ）、サーミスタ１７２の検出温度（Ｔ_ｉ）及びサーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）を用いて、現在の冷却水の熱量（Ｑ）を、上記の式（１）により演算し、演算結果（Ｑ）を異物判定部１５５に送信する。異物判定部１５５には、閾値（Ｑ_ｃ）が予め設定されている。閾値（Ｑ_ｃ）は、異物の発熱量に相当し、検出対象を予め定めることで異物に応じて決まる値である。異物判定部１５５は、第１熱量演算部１５３により演算された熱量（Ｑ_ｎ）と、第２熱量演算部１５４に演算された熱量（Ｑ）と差分の絶対値（ｄＱ）を演算し、当該差分（ｄＱ）と閾値（Ｑ_ｃ）とを比較する。そして、差分値（ｄＱ）が閾値（Ｑ_ｃ）未満である場合には、異物判定部１５５は、異物が存在しないと判定し、判定結果を出力する。一方、差分値（ｄＱ）が閾値（Ｑ_ｃ）以上である場合には、異物判定部１５５は、異物が存在すると判定し、判定結果を出力する。なお、給電制御部１５は、異物判定部１５５により出力された判定結果を、車両２００、センターあるいはユーザ等に通知してもよい。

次に、図６を用いて、本例の非接触給電装置の制御手順を説明する。図６は本例の非接触給電装置の制御手順を示すフローチャートである。なお、図６に示す制御手順は、一定の周期で繰り返し行われる。ステップＳ１にて、給電制御部１５は、外部から検出モードを示す信号を受信したか否かを判定する。検出モード信号を受信した場合には、ステップＳ３に移る。検出モード信号を受信していない場合には、ステップＳ２に移る。ステップＳ２にて、給電制御部１５は、現在の時間が検出モード時刻であるか否かを判定する。異物検出は周期的にも行われるため、給電制御部１５は現在時間と、周期的に刻まれる異物検出の開始時間とを比較することで、検出モード時刻になったか否かを判定する。そして、検出モード時刻になった場合には、ステップＳ３に移る。一方、検出モード時刻になっていない場合には、ステップＳ７に移る。

ステップＳ３にて、モード設定部１５１は検出モードに設定する。ステップＳ４にて、流量設定部１５２はポンプ１７５を制御し、低い流量（Ｇ_ｗｌ）に設定し、ステップＳ５にて、給電制御部１５は、異物検出期間をカウントするためのタイマーを開始し、異物検出期間をスタートさせる。異物検出期間は、当該期間内で異物検出を周期的に行う時間を示す。そして、ステップＳ６にて、給電制御部１５は、第１熱量演算部１５３、第２熱量演算部１５４及び異物判定部１５５により、異物を検出し、本例の制御を終了する。

ステップＳ２に戻り、検出モード時刻になっていない場合には、ステップＳ７にて、給電制御部１５は、異物検出期間内か否かを判定する。異物検出期間内である場合には、ステップＳ６に移り、異物を検出する。これにより、給電制御部１５は異物検出期間内に、周期的に異物を検出する。

一方、異物検出期間内でない場合には、ステップＳ８にて、給電制御部１５は異物検出期間をカウントするタイマーをリセットする。ステップＳ９にて、モード設定部１５１は通常モードに設定する。ステップＳ１０にて、流量設定部１５２はポンプ１７５を制御し、高い流量（Ｇ_ｗｈ）に設定し、本例の制御を終了する。

上記のように、本例は、受電コイル２６と対向する送電コイル１６の対向面側に流路１７１を設けて、給電制御部１５により、流量（Ｇ_ｗｈ）または流量（Ｇ_ｗｌ）を選択することで、流量１７１内を通る冷媒の流量を設定し、流量（Ｇ_ｗｌ）の冷媒の検出温度（Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ）に基づいて、送電コイル１６と受電コイル２６との間の異物を検出する。これにより、異物を検出する際には、冷媒の流量を低下させた上で、異物の検出を行うため、検出精度を高めることができる。また、本例は、送電コイル１６と受電コイル２６との間の異物の存在を検出することができるため、当該異物を送電コイル１６と受電コイル２６との間から排除させることで、給電効率の低下を防ぐことができる。

また本例は、異物の存在を検出することで、給電効率の低下が、異物の存在によるものか、あるいは、コイルの位置ずれ等の他の原因によるものかを区別することができるため、実際には異物が存在しているにもかかわらず、コイルの位置ずれを是正するように再駐車を行う等、運転手にとって余分な措置をとることを避けることができる。

また本例は、第２熱量演算部１５４により、サーミスタ１７２の検出温度（Ｔ_ｉ）及びサーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）に基づいて、冷媒の熱量を演算し、異物判定部１５５により、演算された当該熱量に基づいて、異物を検出する。これにより、異物を検出する際には、冷媒の流量を低下させた上で、冷媒の熱量を演算し、異物の検出を行うため、検出精度を高めることができる。

また本例は、流量設定部１５２により、検出モードでは流量（Ｇ_ｗｌ）に設定し、通常モードでは流量（Ｇ_ｗｈ）に設定する。検出モード時には、冷媒の流量を低下させた上で、異物の検出を行うため、検出精度を高めることができ、通常モード時には、冷媒の流量を上昇させた上で、送電コイル１６を冷却するため、冷却能力を向上させつつ、送電コイル１６を効率よく冷却させることができる。

なお本例は、異物検出部１５１により検出される異物は、金属板に限らず他の導体又は半導体を含む部材であればよい。

また本例において、流路１７１内を流れる流体は、必ずしも送電コイル１６の冷却する必要なく、例えば給電制御部１５に含まれる回路部品を冷却してもよい。

また本例は通常モード時に異物検出を行ってもよい。通常モード時には、高い流量（Ｇ_ｗｈ）が設定されるが、サーミスタ１７２の検出温度（Ｔ_ｉ）及びサーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）の温度差をとることはできるため、上記と同様な方法で、通常モード時でも異物を検出することができる。また本例は、必ずしも設定流量を二つにする必要はなく、三つ以上にしてもよく、検出モード時に設定流量を低下させれば、連続的な値で流量を設定してよい。

上記受電コイル２６は本発明に係る第１のコイルに相当し、送電コイル１６は本発明に係る第２のコイルに、サーミスタ１７２、１７３は本発明に係る温度検出手段に、流量設定部１５２が本発明に係る流量設定手段に相当する。また給電制御部１５の異物検出機能を有する部分であり、第１熱量演算部１５３、第２熱量演算部１５４及び異物判定部１５５が、本発明に係る異物検出手段に相当する。また上記流量（Ｇ_ｗｈ）は本発明に係る第１の流量に相当し、上記流量（Ｇ_ｗｌ）は本発明に係る第２の流量に相当し、上記第１熱量演算部１５３は本発明に係る熱量演算手段に相当する。

《第２実施形態》
図７は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置に含まれる給電制御部１５の具体的な構成、及び、ポンプ１７５を示すブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、給電制御部１５の一部の構成及び制御が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。

図７に示すように、給電制御部１５は、モード設定部１５１と、流量設定部１５２と、第１温度演算部１５６と、第２温度演算部１５７と、異物判定部１５５とを有している。なお、モード設定部１５１及び流量設定部１５２の制御内容は、モード設定部１５１が検出モードを選択したことを示す信号を流量設定部１５２及び第１温度演算部１５６に送信する点以外は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

第１温度演算部１５６は、検出モードが設定されている場合に、給電制御部１５により制御される送電電力を用いて、異物が存在しない場合の、流路１７１の入口温度と出口温度との温度差を演算により求め、演算した温度差（ｄＴ_ｎ）を異物判定部１５５に送信する。つまり、第１温度演算部１５６は、異物が存在しない場合に、設定された送電電力による送電コイル１６からの発熱量に対して、サーミスタ１７２の検出温度（Ｔ_ｉ）とサーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）との温度差がどのぐらいの値になるかを比較対象とする値として演算する。

異物判定部１５５には、閾値（ｄＴ_ｃ）が予め設定されている。閾値（ｄＴ_ｃ）は、異物から発熱による冷媒温度の変化量に相当し、検出対象を予め定めることで異物に応じて決まる値である。異物判定部１５５は、第１温度演算部１５６により演算された熱量（ｄＴ_ｎ）と、第２温度演算部１５７に演算された熱量（ｄＴ）と差分の絶対値を演算し、当該差分の絶対値と閾値（ｄＴ_ｃ）とを比較する。そして、当該差分の絶対値が閾値（ｄＴ_ｃ）未満である場合には、異物判定部１５５は、異物が存在しないと判定し、判定結果を出力する。一方、差分が閾値（ｄＴ_ｃ）以上である場合には、異物判定部１５５は、異物が存在すると判定し、判定結果を出力する。

また本例は、異物が存在する場合の冷媒の温度と、異物が存在しない場合の冷媒の温度とを比較することで、異物を検出する。これにより、本例は、異物が存在する場合の冷媒の温度変化を検出することができるため、送電コイル１６と受電コイル２６との間の異物の存在により、給電効率が下がった場合に、給電効率の原因である異物の存在を特定することができる。

なお、本例は、給電制御部１５において、高い流量（Ｇ_ｗｈ）に設定された冷媒の検出温度（Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ）と、低い流量（Ｇ_ｗｌ）に設定された冷媒の検出温度（Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ）とを比較することで、異物を検出してもよい。すなわち、異物が存在する場合には、異物の発熱の分、冷媒の温度上昇が大きくなるため、高い流量（Ｇ_ｗｈ）に基づく検出温度（Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ）の温度差（ｄＴ_ｃｈ）と低い流量（Ｇ_ｗｌ）に基づく検出温度（Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ）の温度差（ｄＴ_ｃｌ）と差分が、異物が存在しない場合と比較して大きくなる。そのため、本例は、高い流量（Ｇ_ｗｈ）に設定された冷媒の検出温度（Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ）と、低い流量（Ｇ_ｗｌ）に設定された冷媒の検出温度（Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ）との比較結果から異物を検出することも可能である。

なお、本例は、サーミスタ１７２の検出温度（Ｔ_ｉ）及びサーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）を用いて異物を検出するが、必ずしも複数のセンサを用いて温度を検出する必要はなく、サーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）だけでもよい。すなわち、異物が存在しない場合における、サーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）は、送電電力により決まるため、本例は、異物が存在しない場合の、サーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）に相当する閾値温度を送電電力に基づき設定し、実際のサーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）と当該閾値温度とを比較し、検出温度（Ｔ_ｏ）が当該閾値温度より高い場合に異物が存在する、と判定すればよい。

《第３実施形態》
図８は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置に含まれる給電制御部１５の具体的な構成、流量計１７４及びポンプ１７５を示すブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、第２熱量演算部１５４の制御が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。なお、モード設定部１５１、流量設定部１５２、第１熱量演算部１５３及び異物判定部１５５の制御内容は、モード設定部１５１が検出モードを選択したことを示す信号を第２熱量演算部１５４に送信しない点以外は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

流量計１７４は、流量設定部１５２により設定された流量でポンプ１７５を駆動させた場合に、実際に流路１７１に流れる冷媒の流量を計測し、計測流量（Ｇ_ｗ）を第２熱量演算部１５４に送信する。第２熱量演算部１５４は、計測流量（Ｇ_ｗ）、サーミスタ１７２の検出温度（Ｔ_ｉ）及びサーミスタ１７３の検出温度（Ｔ_ｏ）を用いて、現在の冷却水の熱量（Ｑ）を、上記の式（１）により演算し、演算結果（Ｑ）を異物判定部１５５に送信する。そして、異物検出判定部１５５は、第１実施形態と同様に、演算結果（Ｑ）と熱量（Ｑ_ｎ）とを比較して、異物を判定する。

上記のように、本例は、流量（Ｇ_ｗｌ）に設定された冷媒の検出温度（Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ）と、流量（Ｇ_ｗｌ）に設定された冷媒の計測流量（Ｇ_ｗ）とに基づいて、異物を検出する。これにより、流路１７１内の冷媒の熱量を、設定値である流量（Ｇ_ｗｌ）ではなく、実際の計測値である計測流量（Ｇ_ｗ）を用いて演算しているため、熱量の演算精度を高めることができ、その結果として、異物の検出精度を高めることができる。

上記流量計１７４は本発明に係る流量計測手段に相当する。

《第４実施形態》
図９は、発明の他の実施形態に係る非接触給電装置に含まれる給電制御部１５の具体的な構成、流量計１７４及びポンプ１７５を示すブロック図である。本例では上述した第１実施形態に対して、第１熱量演算部１５３の制御が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、その記載を適宜、援用する。なお、モード設定部１５１、流量設定部１５２、第２熱量演算部１５４及び異物判定部１５５の制御内容は、モード設定部１５１が検出モードを選択したことを示す信号を第１熱量演算部１５３に送信しない点以外は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

流量計１７４は、流量設定部１５２により設定された流量でポンプ１７５を駆動させた場合に、実際に流路１７１に流れる冷媒の流量を計測し、計測流量（Ｇ_ｗ）を第１熱量演算部１５３に送信する。第１熱量演算部１５３は、検出モードが設定されている場合に、給電制御部１５により制御される送電電力と、計測流量（Ｇ_ｗ）を用いて、異物が存在しない場合の熱量（Ｑ_ｎ）を演算し、演算結果（Ｑ_ｎ）を異物判定部１５５に送信する。そして、異物検出判定部１５５は、第１実施形態と同様に、演算結果（Ｑ_ｎ）と熱量（Ｑ）とを比較して、異物を判定する。

上記のように、本例は、流量（Ｇ_ｗｌ）に設定された冷媒の検出温度（Ｔ_ｉ、Ｔ_ｏ）と、流量（Ｇ_ｗｌ）に設定された冷媒の計測流量（Ｇ_ｗ）とに基づいて、異物を検出する。これにより、異物が存在しない場合の冷媒の熱量を、設定値である流量（Ｇ_ｗｌ）ではなく、実際の計測値である計測流量（Ｇ_ｗ）を用いて演算しているため、熱量の演算精度を高めることができ、その結果として、異物の検出精度を高めることができる。

なお、本例は、計測流量（Ｇ_ｗ）を第１熱量演算部１５３に出力するが、図１０に示すように、計測流量（Ｇ_ｗ）を第１熱量演算部１５３及び第２の熱量演算部１５４に出力し、第１熱量演算部１５３及び第２の熱量演算部１５４で、それぞれ熱量演算を行う際に、設定値である流量（Ｇ_ｗｌ）ではなく、実際の計測値である計測流量（Ｇ_ｗ）を用いて演算してもよい。図１０は本発明の変形例に係る非接触給電装置に含まれる給電制御部１５の具体的な構成、流量計１７４及びポンプ１７５を示すブロック図である。

図１０に示すように、モード設定部１５１は、検出モードを選択したことを示す信号を流量設定部１５２に送信し、第１熱量演算部１５３及び第２熱量演算部１５４に送信しない。そして、第１燃料演算部１５３は、上記と同様に、異物が存在しない場合の熱量（Ｑ_ｎ）を演算し、第２燃料演算部１５４は、第３実施形態と同様に、現在の冷却水の熱量（Ｑ）を演算する。そして、異物検出判定部１５５は、第当該熱量（Ｑ_ｎ）と当該熱量（Ｑ）とを比較して、異物を判定する。

１００…充電装置
１１…交流電源
１２…送電回路部
１３…通信部
１４…位置検出部
１５…給電制御部
１５１…モード設定部
１５２…流量設定部
１５３…第１熱量演算部
１５４…第２熱量演算部
１５５…異物判定部
１５６…第１温度演算部
１５７…第２温度演算部
１６…送電コイル
１７…冷却装置
１７１…流路
１７２、１７３…サーミスタ
１７４…流量計
１７５…ポンプ
１７６…熱交換器
２００…車両
２１…受電回路部
２２…バッテリ
２３…通信部
２４…インバータ（ＩＮＶ）
２５…充電制御部
２６…受電コイル
２７…モータ
２８…コントローラ
３０…給電ユニット
３１…フェライトコア
３２…磁気遮蔽板
３３…保護部材
３３１…天板部
３３２…側壁部
４０…異物

Claims

少なくとも磁気的結合によって第１のコイルとの間で、非接触で電力を送電又は受電する第２のコイルと、
前記第１のコイルと対向する前記第２のコイルの対面側に設けられた流路と、
前記流路内を通る冷媒の温度を検出する温度検出手段と、
第１の流量または前記第１の流量より低い第２の流量を設定することで、前記冷媒の流量を制御する流量設定手段と、
前記温度検出手段により検出された検出温度に基づいて、前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の異物を検出する異物検出手段とを備え、
前記異物検出手段は、
前記第２の流量に設定された前記冷媒の前記検出温度に基づいて、前記異物を検出する
ことを特徴とする非接触給電装置。
前記流路は、前記第２のコイルを冷却するための前記冷媒を通し、
前記異物検出手段は、
前記異物が存在しない場合の前記冷媒の温度と前記検出温度との比較により、前記異物を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記温度検出手段により検出された検出温度に基づいて、前記冷媒の熱量を演算する熱量演算手段をさらに備え、
前記異物検出手段は、
前記熱量演算手段により演算された熱量に基づいて、前記異物を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記冷媒の流量を計測する流量計測手段をさらに備え、
前記異物検出手段は、
前記第２の流量に設定された冷媒の検出温度と、前記第２の流量に設定された冷媒の計測流量とに基づいて、前記異物を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記異物検出手段は、
前記第１の流量に設定された前記冷媒の前記検出温度と、前記第２の流量に設定された冷媒の検出温度とを比較し、比較結果に基づいて、前記異物を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。
前記流量設定手段は、
前記異物検出手段により異物を検出する検出モードでは、前記冷媒の流量を前記第２の流量に設定し、
前記検出モードではない通常モードでは、前記冷媒の流量を前記第１の流量に設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触給電装置。