JP5757273B2 - 異物検出装置、受電装置およびそれを備える車両、送電装置、ならびに電力伝送システム - Google Patents
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Description
好ましくは、受電部は、受電部と送電装置の送電部との間に形成される磁界と、受電部と送電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。磁界および電界は、受電部と送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する。
図1は、この発明の実施の形態1による異物検出装置の概略構成図である。図1を参照して、異物検出装置10は、焦電素子20と、抵抗素子30と、開閉器40と、電圧センサ50と、駆動部60と、制御部70とを備える。
焦電素子20の出力の読出しにトランジスタを用いてもよい。図5は、実施の形態1の変形例による異物検出装置の概略構成図である。図5を参照して、異物検出装置10Aは、図1に示した異物検出装置10の構成において、電圧センサ50を備えず、制御部70に代えて制御部70Aを含む。
図6は、実施の形態2による異物検出装置の概略構成図である。図6を参照して、異物検出装置10Bは、焦電素子20と、開閉器40Aと、オペアンプ90と、駆動部60と、制御部70Bとを含む。
実施の形態3では、受電装置を搭載した車両へ送電装置から非接触で電力を伝送する電力伝送システムに、上記の実施の形態で示した異物検出装置10(10A,10B)が適用される。なお、以下では、実施の形態1による異物検出装置10が適用される場合について代表的に説明する。
f2=1/{2π(Lr×C2)1/2}・・・(2)
ここで、インダクタンスLrおよびキャパシタンスC1,C2を固定して、インダクタンスLtのみを変化させた場合において、第2コイル393および第3コイル396の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図10に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル394および共振コイル399の相対的な位置関係は固定とし、さらに、第2コイル393に供給される電流の周波数は一定である。
図10からも明らかなように、固有周波数のズレ(%)が0%の場合には、電力伝送効率は100%近くとなる。固有周波数のズレ(%)が±5%の場合には、電力伝送効率は40%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±10%の場合には、電力伝送効率は10%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±15%の場合には、電力伝送効率は5%程度となる。すなわち、固有周波数のズレ(%)の絶対値(固有周波数の差)が、第3コイル396の固有周波数の10%以下の範囲となるように第2コイル393および第3コイル396の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ(%)の絶対値が第3コイル396の固有周波数の5%以下となるように第2コイル393および第3コイル396の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア(JMAG(登録商標):株式会社JSOL製)を採用している。
実施の形態3では、異物検出装置10(10A,10B)および焦電センサ150は、車両100が備えるものとしたが、これらの装置を地表側(送電装置側)に設置してもよい。
Claims (17)
- シングルタイプの焦電素子と、
前記焦電素子に生じた電荷を取出すための電路に設けられる開閉器と、
前記開閉器を所定期間だけ開状態にした後に閉状態に切替えたときの前記焦電素子の出力に基づいて異物の有無を検出する検出部とを備える異物検出装置。 - 前記検出部は、前記焦電素子の出力に基づき算出される前記所定期間の温度変化に基づいて、異物の有無を検出する、請求項1に記載の異物検出装置。
- 前記検出部は、前記所定期間の前記温度変化と、別途検出される前記所定期間の環境温度の変化との差が所定値よりも大きいとき、異物有りと判定する、請求項2に記載の異物検出装置。
- 前記電路に設けられる抵抗素子をさらに備え、
前記検出部は、前記開閉器を閉状態に切替えたときの前記抵抗素子の電圧または前記電路に流れる電流に基づいて、前記所定期間の温度変化を検出する、請求項2または3に記載の異物検出装置。 - 前記焦電素子に入力端子が接続されるオペアンプをさらに備え、
前記開閉器は、前記焦電素子と前記オペアンプとの間に設けられ、
前記検出部は、前記開閉器を閉状態に切替えたときの前記オペアンプの出力に基づいて、前記所定期間の温度変化を検出する、請求項2または3に記載の異物検出装置。 - 前記検出部は、前記焦電素子の出力と、異物有りと判定するための判定値との差が所定値よりも小さいとき、異物有りと判定する、請求項1に記載の異物検出装置。
- 送電装置から送出される電力を非接触で受電する受電装置であって、
前記送電装置から送出される電力を非接触で受電するための受電部と、
前記送電装置と前記受電部との間の異物の有無を検出するための異物検出部とを備え、
前記異物検出部は、
シングルタイプの焦電素子と、
前記焦電素子に生じた電荷を取出すための電路に設けられる開閉器と、
前記受電部により前記送電装置から受電している場合に、前記開閉器を所定期間だけ開状態にした後に閉状態に切替えたときの前記焦電素子の出力に基づいて異物の有無を検出する検出部とを含む、受電装置。 - 前記検出部は、前記焦電素子の出力に基づき算出される前記所定期間の温度変化に基づいて、異物の有無を検出する、請求項7に記載の受電装置。
- 前記検出部は、前記所定期間の前記温度変化と、別途検出される前記所定期間の環境温度の変化との差が所定値よりも大きいとき、異物有りと判定する、請求項8に記載の受電装置。
- 前記受電部の固有周波数と前記送電装置の送電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数または前記送電部の固有周波数の±10%以下である、請求項7に記載の受電装置。
- 前記受電部と前記送電装置の送電部との結合係数は0.1以下である、請求項7に記載の受電装置。
- 前記受電部は、前記受電部と前記送電装置の送電部との間に形成される磁界と、前記受電部と前記送電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電し、
前記磁界および前記電界は、前記受電部と前記送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する、請求項7に記載の受電装置。 - 請求項7に記載の受電装置と、
前記受電装置によって受電された電力を蓄える蓄電装置と、
前記蓄電装置に蓄えられた電力によって走行駆動力を発生する電動機とを備える車両。 - 受電装置へ非接触で電力を送出する送電装置であって、
前記受電装置へ非接触で電力を送出するための送電部と、
前記送電部と前記受電装置との間の異物の有無を検出するための異物検出部とを備え、
前記異物検出部は、
シングルタイプの焦電素子と、
前記焦電素子に生じた電荷を取出すための電路に設けられる開閉器と、
前記送電部により前記受電装置へ電力を送出している場合に、前記開閉器を所定期間だけ開状態にした後に閉状態に切替えたときの前記焦電素子の出力に基づいて異物の有無を検出する検出部とを含む、送電装置。 - 前記検出部は、前記焦電素子の出力に基づき算出される前記所定期間の温度変化に基づいて、異物の有無を検出する、請求項14に記載の送電装置。
- 前記検出部は、前記所定期間の前記温度変化と、別途検出される前記所定期間の環境温度の変化との差が所定値よりも大きいとき、異物有りと判定する、請求項15に記載の送電装置。
- 送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムであって、
前記送電装置から前記受電装置へ非接触で電力を送出するための送電部と、
前記送電装置から送出される電力を非接触で受電するための受電部と、
前記送電部と前記受電部との間の異物の有無を検出するための異物検出部とを備え、
前記異物検出部は、
シングルタイプの焦電素子と、
前記焦電素子に生じた電荷を取出すための電路に設けられる開閉器と、
前記送電部から前記受電部へ電力が伝送されている場合に、前記開閉器を所定期間だけ開状態にした後に閉状態に切替えたときの前記焦電素子の出力に基づいて異物の有無を検出する検出部とを含む、電力伝送システム。
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