JP6028757B2

JP6028757B2 - 受電装置および送電装置

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Publication number: JP6028757B2
Application number: JP2014056670A
Authority: JP
Inventors: 土屋　次郎; 次郎土屋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP2015180149A; WO2015141113A1

Description

この発明は、受電装置および送電装置に関し、特に、非接触で電力を伝送する電力伝送システムに用いられる受電装置および送電装置に関する。

送電装置と受電装置との間で非接触で電力を伝送する電力伝送システムについて各種提案されている（特許文献１〜７等）。

非接触電力伝送に用いられる受電装置や送電装置には、電力を非接触で授受するための受電コイルや送電コイルのほか、受電コイルと送電コイルとの間の異物の有無を検知する異物検知センサや、各コイルと共振回路を形成するためのキャパシタ、コイル近傍の温度を検出する温度センサ、コイルを冷却するための冷却装置等の機器が設けられ得る。

たとえば、特開２０１３−２４２１６８号公報（特許文献１）には、非接触で電力を伝送する電力伝送システムに用いられる受電装置や送電装置において、受電コイルや送電コイルに近接して配設され、受電コイルと送電コイルとの間の異物の有無を検知する異物検出装置を設けることが開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１３−２４２１６８号公報特開２００９−１３５８４０号公報特開２０１３−１５４８１５号公報特開２０１３−１４６１５４号公報特開２０１３−１４６１４８号公報特開２０１３−１１０８２２号公報特開２０１３−１２６３２７号公報

上記の異物検出装置のように受電コイルや送電コイルに近接して配設される機器は、送電コイルから受電コイルへの送電時に、受電コイルおよび送電コイルの周囲に形成される磁界に曝される。機器が磁界に曝されると誤動作する可能性があるので、機器に対する磁界の影響を低減する必要がある。

ここで、送電時に受電コイルおよび送電コイルがおかれる環境によって、機器に対する磁界の影響も変化する。たとえば、送電コイルが設置されるベースの材質や、受電コイルのカバーに付着した泥や氷雪等によって誘電率が変化し、機器に対する磁界の影響が変化する。このような環境の変化があっても、機器に対する磁界の影響を効果的に低減する必要がある。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、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において、送電時の環境が変化しても機器に対する磁界の影響を効果的に低減することである。

この発明によれば、受電装置は、受電コイルと、機器と、金属物と、ガードコイルと、温度センサと、位相制御装置とを備える。受電コイルは、送電装置の送電コイルから非接触で受電する。機器は、受電コイルに近接して配設される。金属物は、機器に近接して配設される。ガードコイルは、送電コイルから受電コイルへの送電時に形成される第１磁界の機器への影響を抑制する第２磁界を生成する。温度センサは、金属物の温度を検出する。位相制御装置は、受電コイルによる受電に伴ない誘起される電圧（または電流）の位相に基づいて、ガードコイルへ供給される電圧（または電流）の位相を制御する。位相制御装置は、さらに、ガードコイルへ供給される電圧（または電流）の位相を、温度センサの検出値に基づいて金属物の温度が低下する方向に調整する。

この受電装置においては、ガードコイルへ供給される電圧（または電流）の位相は、受電コイルによる受電に伴ない誘起される電圧（または電流）の位相に基づいて制御され、さらに、温度センサの検出値に基づいて金属物の温度が低下する方向に調整される（温度に基づくフィードバック制御）。金属は、磁界に曝されると渦電流が発生して発熱するので、機器に近接して配設される金属物の温度が低下する方向に位相を調整することによって、機器に対する第１磁界の影響を確実に低減し得る。この受電装置においては、上記のような構成とすることにより、送電時に受電コイルおよび送電コイルがおかれる環境が変化しても、機器に近接して配設される金属物の温度に基づいて、機器に対する第１磁界の影響を低減するように位相が調整される。したがって、この受電装置によれば、送電時の環境が変化しても機器に対する磁界の影響を効果的に低減することができる。

好ましくは、受電コイルによる受電に伴ない誘起される電圧（または電流）の位相に基づいて基準位相が決定される。位相制御装置は、金属物の温度と、ガードコイルへ供給される電圧（または電流）の基準位相からの移相量との関係を示す予め準備されたデータに基づいて、ガードコイルへ供給される電圧（または電流）の位相を調整する。

この受電装置によれば、予め準備された上記データに基づいて、ガードコイルへ供給される電圧（または電流）の位相を簡易に調整することができる。

好ましくは、受電装置は、絶縁トランスをさらに備える。絶縁トランスは、受電コイルと蓄電装置を充電するための充電器との間に設けられる。絶縁トランスは、第１誘導コイルと、第２誘導コイルと、第３誘導コイルとを含む。第１誘導コイルは、受電コイルに電気的に接続される。第２誘導コイルは、充電器に電気的に接続され、第１誘導コイルと磁気的に結合される。第３誘導コイルは、第１誘導コイルと磁気的にさらに結合される。位相制御装置は、第３誘導コイルに生じる電圧（または電流）の位相を反転させ、その位相を反転した電圧（または電流）の位相を温度センサの検出値に基づき調整してガードコイルへ供給する。

この受電装置によれば、絶縁トランスにさらに設けられた第３誘導コイルと位相制御装置とを用いて、ガードコイルへ供給される電圧（または電流）を簡易に生成することができる。

好ましくは、金属物は、機器を収容する筐体である。ガードコイルは、筐体内に設けられる。

この受電装置によれば、温度が検知される金属物に、機器を収容する筐体が用いられるので、機器に近接した金属物を別途設ける必要はない。

好ましくは、機器は、送電コイルと受電コイルとの間の異物を検知する異物検知センサである。

この受電装置によれば、異物検知センサに対する磁界の影響を効果的に低減することができる。したがって、異物検知センサが誤動作するのを抑制することができる。

好ましくは、受電コイルは、鉛直方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むように形成される。ガードコイルおよび機器は、受電コイルの下方から受電コイルが受電するものとして、受電コイルの上方に配設される。

また、好ましくは、受電コイルは、水平方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むように形成される。ガードコイルおよび機器は、受電コイルの下方に位置する送電コイルから受電コイルが受電するものとして、受電コイルの上方に配設される。

この受電装置によれば、受電コイルの上方に配設された機器に対しても、送電装置から受電装置への送電時に形成される第１磁界の影響を効果的に低減することができる。

また、この発明によれば、送電装置は、送電コイルと、機器と、金属物と、ガードコイルと、温度センサと、位相調整装置とを備える。送電コイルは、受電装置の受電コイルへ非接触で送電する。機器は、送電コイルに近接して配設される。金属物は、機器に近接して配設される。ガードコイルは、送電コイルから受電コイルへの送電時に形成される第１磁界の機器への影響を抑制する第２磁界を生成する。温度センサは、金属物の温度を検出する。位相制御装置は、送電コイルに供給される電圧（または電流）の位相に基づいて、ガードコイルへ供給される電圧（または電流）の位相を制御する。位相制御装置は、さらに、ガードコイルへ供給される電圧（または電流）の位相を、温度センサの検出値に基づいて金属物の温度が低下する方向に調整する。

この送電装置によれば、送電時の環境が変化しても機器に対する磁界の影響を効果的に低減することができる。

この発明によれば、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において、送電時の環境が変化しても機器に対する磁界の影響を効果的に低減することができる。

この発明の実施の形態１による受電装置が搭載された車両の側面図である。図１に示す車両を上方から見た平面図である。図１，２に示した受電部、異物検知部および送電部の詳細な構成図である。ガードコイルに供給される電圧を生成するための回路構成を示した図である。本実施の形態１における位相制御が適用された場合の電圧波形の一例を示した図である。ガードコイルに供給される電圧の位相制御を説明するためのフローチャートである。温度センサにより検出される温度Ｔと、電圧Ｅ４の位相φの移相量Δφとの関係を示した図である。変形例において、ガードコイルに供給される電圧を生成するための回路構成を示した図である。キャパシタおよびガードコイルの配置構成を示した図である。実施の形態３における、受電コイル、送電コイルおよび異物検知部の構成を示した図である。実施の形態４における異物検知部の配置を示した図である。実施の形態４において、ガードコイルに供給される電圧を生成するための回路構成を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による受電装置が搭載された車両の側面図である。図２は、図１に示す車両を上方から見た平面図である。図１および図２を参照して、車両１００は、受電部１１０と、異物検知部１２０とを備える。

受電部１１０は、車両外部の送電部２１０から出力される電力（交流）を非接触で受電する。受電部１１０は、たとえば車体下部に設けられ、送電部２１０が地表または地中に設けられる。図示されない電源から送電部２１０に交流電力が供給されると、送電部２１０と受電部１１０との間に電磁界が形成され、電磁界を通じて送電部２１０から受電部１１０へエネルギー（電力）が移動する。

なお、受電部１１０および送電部２１０の各々は、共振回路（コイルおよびキャパシタ）を含んでおり、送電周波数において互いに共振するように設計される。受電部１１０および送電部２１０の共振強度を示すＱ値は、１００以上であることが好ましい。

異物検知部１２０は、送電部２１０と受電部１１０との間の検知範囲３００における異物の有無を検知する。異物検知部１２０は、受電部１１０に近接して配設され、この実施の形態１では、受電部１１０の上方に配設されている。なお、異物とは、検知範囲３００に本来存在しない物体であり、送電部２１０から受電部１１０への送電中に異物が存在すると、送電効率が低下したり、異物の温度が上昇したりするおそれがある。

図３は、図１，２に示した受電部１１０、異物検知部１２０および送電部２１０の詳細な構成図である。なお、この図３は、図２中のIII−III線に沿った矢視断面を示したものである。図３を参照して、受電部１１０は、受電コイル１１２を含む。送電部２１０は、送電コイル２１２を含む。受電コイル１１２および送電コイル２１２の各々は、鉛直方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むように形成される。

なお、受電コイル１１２および送電コイル２１２の各々は、図示されないケースに収容されており、図１，２では、受電部１１０および送電部２１０の各々について、コイルが収容される矩形のケースの外観が示されている。

異物検知部１２０は、異物検知センサ１２２と、筐体１２４と、ガードコイル１２６と、温度センサ１２８とを含む。異物検知センサ１２２は、図１，２に示した検知範囲３００における異物の有無を検知するためのセンサであり、受電コイル１１２に近接して配設される。異物検知センサ１２２は、たとえば電波を用いて異物の有無を検知する。

筐体１２４は、異物検知センサ１２２を収容し、鉄やアルミ等の金属によって形成される。すなわち、筐体１２４は、異物検知センサ１２２に近接して配設される金属製のケースである。筐体１２４は、異物検知センサ１２２の側方および上方を覆うように形成され、下方は、開口しているか、樹脂等の非金属の蓋が設けられる。

ガードコイル１２６は、筐体１２４内に設けられ、鉛直方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むように形成される。ガードコイル１２６には、後述の位相制御回路によって位相調整された電圧が供給される。これにより、ガードコイル１２６は、送電コイル２１２から受電コイル１１２への送電時に形成される磁束φ１の異物検知センサ１２２への影響を抑制する磁界を生成する。

温度センサ１２８は、筐体１２４に設置され、筐体１２４の温度を検出する。金属製の筐体１２４は、磁束φ１を受けると渦電流が発生して発熱する。この実施の形態１では、異物検知センサ１２２に近接して配設される筐体１２４の温度を検出することによって、異物検知センサ１２２への磁束φ１の影響を検知する。そして、後述の位相制御回路によって、筐体１２４の温度が低下する方向に、すなわち異物検知センサ１２２への磁束φ１の影響を低下させる方向に、ガードコイル１２６へ供給される電圧の位相が調整される。

図４は、ガードコイル１２６に供給される電圧を生成するための回路構成を示した図である。図４を参照して、車両１００は、図３に示した受電コイル１１２および異物検知部１２０に加えて、絶縁トランス１４０と、充電器１４８と、蓄電装置１５０と、位相制御回路１５２とをさらに含む。

絶縁トランス１４０は、受電コイル１１２と充電器１４８との間に設けられる。絶縁トランス１４０は、第１誘導コイル１４２と、第２誘導コイル１４４とを含む。第１誘導コイル１４２は、受電コイル１１２に電気的に接続される。第２誘導コイル１４４は、充電器１４８に電気的に接続され、第１誘導コイル１４２と磁気的に結合される。第１誘導コイル１４２および第２誘導コイル１４４によって、受電コイル１１２と充電器１４８とを絶縁することができる。

充電器１４８は、受電コイル１１２による受電に伴ない第２誘導コイル１４４に誘起される電圧を整流し、蓄電装置１５０を充電する。充電器１４８は、フィルタ回路や整流器等を含む。蓄電装置１５０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素等の二次電池や大容量のキャパシタ等によって構成される。蓄電装置１５０は、充電器１４８から出力される電力を蓄える。

絶縁トランス１４０は、第３誘導コイル１４６をさらに含む。第３誘導コイル１４６は、位相制御回路１５２に電気的に接続され、第１誘導コイル１４２と磁気的に結合される。受電コイル１１２の受電に伴ない、第１誘導コイル１４２に電圧Ｅ２が誘起され、第３誘導コイル１４６に電圧Ｅ３が誘起される。

位相制御回路１５２は、第３誘導コイル１４６に誘起される電圧Ｅ３を受け、電圧Ｅ３に対して位相調整された電圧Ｅ４を生成してガードコイル１２６へ供給する。具体的には、位相制御回路１５２は、電圧Ｅ３の位相を反転させる（位相を１８０度ずらす）。さらに、位相制御回路１５２は、その位相が反転された電圧に対して、温度センサ１２８（図３）により検出される温度Ｔが低下する方向に位相を調整し、その位相調整された電圧Ｅ４をガードコイル１２６へ供給する。

ガードコイル１２６において生成される磁束φ２は、送電コイル２１２から受電コイル１１２への送電時に形成される磁束φ１と逆位相（位相差が１８０度）であることが理想的である。そのために、位相制御回路１５２は、送電コイル２１２の電圧Ｅ１に対して逆位相の電圧Ｅ４を生成してガードコイル１２６へ供給することが望ましい。車両１００において送電コイル２１２の電圧Ｅ１の位相を検知して遅滞なく逆位相の電圧を生成することは難しいので、この実施の形態１では、位相制御回路１５２は、受電コイル１１２による受電に伴ない誘起される電圧（電圧Ｅ３）に対して逆位相の電圧を生成する。

しかしながら、受電電圧に対して単に逆位相の電圧を生成してガードコイル１２６へ供給するだけでは、十分な磁束低減効果が得られない可能性がある。すなわち、上述のように、送電時に受電コイル１１２および送電コイル２１２がおかれる環境によって、異物検知センサ１２２への磁束φ１の影響が変化する。

そこで、この実施の形態１では、異物検知センサ１２２に近接して配設される金属製の筐体１２４の温度Ｔに基づいて、ガードコイル１２６へ供給される電圧Ｅ４の位相がさらに調整される。すなわち、金属製の筐体１２４は、磁束φ１の影響を受けると渦電流が発生して発熱するので、筐体１２４の温度Ｔを温度センサ１２８によって検出し、温度Ｔが低下する方向に電圧Ｅ４の位相が位相制御回路１５２によって調整される（温度Ｔに基づくフィードバック制御）。これにより、送電時に受電コイル１１２および送電コイル２１２がおかれる環境が変化しても、異物検知センサ１２２に対する磁束φ１の影響を確実に低減することができる。

図５は、本実施の形態１における位相制御が適用された場合の電圧波形の一例を示した図である。図５を参照して、電圧Ｅ１は、送電コイル２１２の電圧を示し、電圧Ｅ２は、受電コイル１１２（第１誘導コイル１４２）に誘起される電圧を示す。電圧Ｅ３は、第３誘導コイル１４６に誘起される電圧を示し、電圧Ｅ４は、ガードコイル１２６へ供給される電圧を示す。

電圧Ｅ１と電圧Ｅ２の位相差は、受電コイル１１２および送電コイル２１２がおかれる環境によって変化する。電圧Ｅ３は、電圧Ｅ２に応じて誘起される。そして、電圧Ｅ４は、電圧Ｅ３および温度センサ１２８により検出される温度Ｔに基づいて、位相制御回路１５２により生成される。具体的には、電圧Ｅ４は、電圧Ｅ３の位相を反転した電圧に対して、温度Ｔに基づいて位相調整されたものである。この図５では、電圧Ｅ４は、電圧Ｅ１に対して位相が反転（１８０度差）されており、理想的な位相に調整されている。

図６は、ガードコイル１２６に供給される電圧の位相制御を説明するためのフローチャートである。図６を参照して、車両外部の交流電源２２０（図４）による蓄電装置１５０の充電が指示されると、送電部２１０（図１）からの送電が開始される（ステップＳ１０）。なお、ここでの送電は、ガードコイル１２６によりバリアを生成するために実施されるものであり、蓄電装置１５０を充電するためのものではない。しかしながら、ガードコイル１２６によるバリアを蓄電装置１５０の充電中に有効に機能させるために、この段階で送電される電力の大きさは、蓄電装置１５０の充電時に送電される電力の大きさと同程度に設定されるのが好ましい。

次いで、位相制御回路１５２は、受電に伴ない誘起される電圧の位相に基づいて、ガードコイル１２６へ供給される電圧Ｅ４の位相φの基準値を示す基準位相φ０を決定する（ステップＳ２０）。この実施の形態１では、受電コイル１１２による受電に伴ない第３誘導コイル１４６に誘起された電圧Ｅ３の逆位相（電圧Ｅ３と１８０度の位相差）が基準位相φ０とされる。位相制御回路１５２は、この基準位相φ０に、温度センサ１２８（図３）により検出される温度Ｔに基づいて決定される移相量Δφを加えることによって、電圧Ｅ４の位相φを調整する。

電圧Ｅ４の位相φ＝基準位相φ０＋移相量Δφ …（１）
ステップＳ２０において基準位相φ０が決定されると、位相制御回路１５２は、移相量Δφに初期移相量Δφｉｎｉｔを設定する（ステップＳ３０）。なお、初期移相量Δφｉｎｉｔは、実験等によって決定してもよいし、０としてもよい。

次いで、位相制御回路１５２は、バリア完了フラグがオンされているか否かを判定する（ステップＳ４０）。バリア完了フラグは、後述のステップＳ７０においてオンされる。バリア完了フラグがまだオフのとき（ステップＳ４０においてＮＯ）、位相制御回路１５２は、温度センサ１２８から温度Ｔ（ｎ）を読み込む（ステップＳ５０）。なお、温度Ｔ（ｎ）は今回値を示し、後述のＴ（ｎ−１）は、前回演算時に読み込まれた前回値を示す。そして、位相制御回路１５２は、異物検知部１２０が許容する最大温度Ｔｍａｘよりも温度Ｔ（ｎ）が高いか否かを判定する（ステップＳ６０）。

温度Ｔ（ｎ）が最大温度Ｔｍａｘ以下であれば（ステップＳ６０においてＮＯ）、位相制御回路１５２は、バリア完了フラグをオンにする（ステップＳ７０）。その後、位相制御回路１５２は、ステップＳ４０へ処理を移行する。

ステップＳ６０において温度Ｔ（ｎ）が最大温度Ｔｍａｘよりも高いと判定されると（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、位相制御回路１５２は、前回演算時と今回演算時との温度差ΔＴ＝Ｔ（ｎ−１）−Ｔ（ｎ）を算出する（ステップＳ８０）。そして、位相制御回路１５２は、算出した温度差ΔＴが０よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ９０）。すなわち、ステップＳ９０では、温度Ｔが低下する方向に変化しているか否かが判定される。

ステップＳ９０において温度差ΔＴが０よりも大きいと判定されると（ステップＳ９０においてＹＥＳ）、位相制御回路１５２は、前回演算時と同方向に移相量ΔφをΔφ’だけ変更する（ステップＳ１００）。一方、ステップＳ９０において温度差ΔＴが０よりも小さいと判定されると（ステップＳ９０においてＮＯ）、位相制御回路１５２は、前回演算時と逆方向に移相量ΔφをΔφ’だけ変更する（ステップＳ１１０）。

具体的には、移相量Δφは、以下のように変更される。図７は、温度センサ１２８により検出される温度Ｔと、電圧Ｅ４の位相φの移相量Δφとの関係を示した図である。図７を参照して、温度Ｔが最大温度Ｔｍａｘよりも高いとき、温度Ｔが低下する方向に移相量Δφが変更される。なお、この温度Ｔと移相量Δφとの関係を示すデータは、実験等により予め準備される。

再び図６を参照して、ステップＳ１００またはＳ１１０において移相量Δφが変更されると、位相制御回路１５２は、ステップＳ４０へ処理を移行する。そして、ステップＳ４０においてバリア完了フラグがオンであると判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、蓄電装置１５０の充電が開始され（ステップＳ１２０）、充電が終了したものと判定されると（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、一連の処理が終了する。

なお、フローチャートには特に示されていないが、ステップＳ１０においてバリア生成用の送電が開始されてから所定時間バリア完了フラグがオンにならないときは、何らかの異常が発生しているものと判定され、送電部２１０からの送電が停止される。

以上のように、この実施の形態１によれば、ガードコイル１２６へ供給される電圧Ｅ４の位相を調整するにあたり、金属製の筐体１２４の温度Ｔに基づくフィードバック制御を行なうので、送電時に受電コイルおよび送電コイルがおかれる環境が変化しても、異物検知センサ１２２に対する磁界の影響を効果的に低減することができる。

また、この実施の形態１によれば、筐体１２４の温度Ｔと、基準位相φ０からの移相量Δφとの関係を示す予め準備されたデータに基づいて、ガードコイル１２６へ供給される電圧Ｅ４の位相を簡易に調整することができる。さらに、絶縁トランス１４０にさらに設けられた第３誘導コイル１４６と位相制御回路１５２とを用いて、電圧Ｅ４を簡易に生成することができる。

また、この実施の形態１によれば、温度が検知される金属物に、異物検知センサ１２２を収容する筐体１２４が用いられるので、異物検知センサ１２２に近接した金属物を別途設ける必要はない。そして、この実施の形態１によれば、異物検知センサ１２２に対する磁界の影響を効果的に低減することができる。したがって、異物検知センサ１２２が誤動作するのを抑制することができる。

［変形例］
上記の実施形態では、絶縁トランス１４０を用いて、受電コイル１１２により受電される電力の一部を利用して、ガードコイル１２６に供給される電圧Ｅ４を生成するものとした。この変形例では、絶縁トランスを用いない構成例が示される。

図８は、この変形例において、ガードコイル１２６に供給される電圧を生成するための回路構成を示した図である。図８を参照して、車両１００は、図４に示した実施の形態１における車両１００の構成において、絶縁トランス１４０を備えず、車載電源１５４および電圧センサ１５６をさらに備え、位相制御回路１５２に代えて位相制御回路１５２Ａを備える。

受電コイル１１２は、充電器１４８に電気的に直接接続される。位相制御回路１５２Ａは、電圧センサ１５６により検出される受電コイル１１２の電圧Ｅ２を受け、温度センサ１２８（図３）により検出される温度Ｔを受ける。そして、位相制御回路１５２Ａは、車載電源１５４から電力を受け、受電コイル１１２の電圧Ｅ２および温度Ｔに基づいて、ガードコイル１２６へ供給される電圧Ｅ４を生成する。

具体的には、位相制御回路１５２Ａは、車載電源１５４から電力を受け、電圧Ｅ２と同じ周波数を有し、かつ、基準位相φ０を有する、所定の大きさの電圧Ｅ４を生成する。基準位相φ０は、電圧Ｅ２の逆位相（電圧Ｅ２と１８０度の位相差）である。そして、位相制御回路１５２Ａは、基準位相φ０に、温度Ｔに基づいて決定される移相量Δφを加えることによって、電圧Ｅ４の位相φを調整する。

この変形例によれば、絶縁トランスが設けられない受電装置においても、異物検知センサ１２２に対する磁界の影響を効果的に低減することができる。

［実施の形態２］
ガードコイル１２６によって磁束φ１の影響を低減する機器は、異物検知センサ１２２に限られるものではなく、受電コイル１１２と共振回路を形成するキャパシタ１１４（図４）であってもよい。

図９は、キャパシタ１１４およびガードコイル１２６の配置構成を示した図である。なお、この図９は、実施の形態１で説明した図３に対応するものである。図９を参照して、キャパシタ１１４は、受電コイル１１２に近接して配設される。筐体１６０は、キャパシタ１１４を収容し、鉄やアルミ等の金属によって形成される。筐体１６０には、ガードコイル１２６および温度センサ１２８がさらに設けられる。

ガードコイル１２６に供給される電圧を生成するための回路構成は、図４や図８に示した回路と同じである。

この実施の形態２によれば、受電コイル１１２に近接して配設されるキャパシタ１１４に対しても、ガードコイル１２６によって磁束φ１の影響を効果的に低減することができる。

なお、特に図示しないが、ガードコイル１２６によって磁界の影響を低減する機器は、キャパシタ１１４のほか、たとえば、受電コイル１１２の温度を検出する温度センサや、受電コイル１１２を冷却するための冷却装置等であってもよい。

［実施の形態３］
この実施の形態３では、受電コイルおよび送電コイルの各々のコイルタイプが実施の形態１，２とは異なる場合の構成が示される。

図１０は、実施の形態３における、受電コイル、送電コイルおよび異物検知部の構成を示した図である。なお、この図１０は、実施の形態１で説明した図３に対応するものである。図１０を参照して、受電コイル１１２Ａおよび送電コイル２１２Ａの各々は、水平方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むように形成され、フェライト等の板状コアに巻回される。

異物検知部１２０Ａは、受電コイル１１２Ａに近接して配設され、この実施の形態３では、受電コイル１１２Ａの上方に配設される。この実施の形態３では、異物検知部１２０Ａは、送電コイル２１２Ａから発生する磁束φ１を水平方向から受け得る。これに対応して、ガードコイル１２６は、受電コイル１１２Ａの巻回軸線の延びる方向であって異物検知センサ１２２に近接して配設され、受電コイル１１２Ａの巻回軸線と同方向の巻回軸線の周囲を取り囲むように形成される。このようなガードコイル１２６の配置により、磁束φ１の異物検知センサ１２２への影響を効果的に低減することができる。

この実施の形態３によれば、受電コイル１１２Ａおよび送電コイル２１２Ａの各々が、水平方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むように形成されるタイプのものであっても、異物検知センサ１２２に対する磁束φ１の影響を効果的に低減することができる。

なお、この実施の形態３についても、ガードコイル１２６によって磁界の影響を低減する機器は、異物検知センサ１２２のほか、たとえば、キャパシタ１１４や、受電コイル１１２Ａの温度を検出する温度センサ、受電コイル１１２Ａを冷却するための冷却装置等であってもよい。

［実施の形態４］
この実施の形態４では、送電装置側に設けられる機器に対して、送電コイル２１２からの磁束φ１の影響を低減する構成が示される。

図１１は、実施の形態４における異物検知部１２０の配置を示した図である。なお、この図１１は、実施の形態１において説明した図３に対応するものである。図１１を参照して、異物検知部１２０は、送電装置側に設けられ、送電コイル２１２に近接して配設される。この実施の形態４では、異物検知部１２０は、送電コイル２１２の下方に配設されている。

図１２は、実施の形態４において、ガードコイル１２６に供給される電圧を生成するための回路構成を示した図である。図１２を参照して、送電装置２００は、図１１に示した送電コイル２１２および異物検知部１２０に加えて、交流電源２２０と、絶縁トランス２３０と、位相制御回路２４０とをさらに含む。

絶縁トランス２３０は、交流電源２２０と送電コイル２１２との間に設けられる。絶縁トランス２３０は、第１誘導コイル２３２と、第２誘導コイル２３４とを含む。第１誘導コイル２３２は、交流電源２２０に電気的に接続される。第２誘導コイル２３４は、送電コイル２１２に電気的に接続され、第１誘導コイル２３２と磁気的に結合される。第１誘導コイル２３２および第２誘導コイル２３４によって、交流電源２２０と送電コイル２１２とを絶縁することができる。

絶縁トランス２３０は、第３誘導コイル２３６をさらに含む。第３誘導コイル２３６は、位相制御回路２４０に電気的に接続され、第１誘導コイル２３２と磁気的に結合される。交流電源２２０から送電コイル２１２への給電に伴ない、送電コイル２１２と同周波数および同位相の電圧が第３誘導コイル２３６に誘起される。

位相制御回路２４０は、第３誘導コイル２３６に誘起される電圧を受け、その受けた電圧に対して位相調整された電圧を生成してガードコイル１２６へ供給する。具体的には、位相制御回路２４０は、第３誘導コイル２３６から受ける電圧の位相を反転させる（位相を１８０度ずらす）。さらに、位相制御回路２４０は、その位相が反転された電圧に対して、温度センサ１２８（図１１）により検出される温度Ｔが低下する方向に位相を調整し、その位相調整された電圧をガードコイル１２６へ供給する。

以上のように、この実施の形態４によれば、送電装置２００に設けられる異物検知センサ１２２に対しても、異物検知センサ１２２に対する磁束φ１の影響を効果的に低減することができる。

なお、この実施の形態４についても、送電コイル２１２に供給される電圧を電圧センサによって検出し、実施の形態１に対する変形例と同様に絶縁トランス２３０を用いることなく、上記の検出電圧および温度Ｔに基づいて、ガードコイル１２６に供給される電圧を生成してもよい。また、ガードコイル１２６によって磁束φ１の影響を低減する機器は、送電コイル２１２と共振回路を形成するキャパシタ２１４（図１２）や、送電コイル２１２の温度を検出する温度センサ、送電コイル２１２を冷却するための冷却装置等であってもよい。

なお、上記の各実施の形態においては、ガードコイル１２６へ供給する電圧の位相を蓄電装置１５０の充電前に調整し、その後、蓄電装置１５０の充電を実施しているが、この例に限られない。蓄電装置１５０の充電中においても、基準位相φ０から反転した位相と、筐体１２４の温度Ｔに基づくフィードバック制御とに基づいて、ガードコイル１２６に供給する電圧の位相を調整するようにしてもよい。

また、上記の各実施の形態では、電圧に基づいて位相が制御されるものとしたが、電流に基づいて位相を制御してもよい。たとえば、実施の形態１について例示すると、第３誘導コイル１４６に誘起される電流、および温度センサ１２８により検出される温度Ｔに基づいて、ガードコイル１２６へ供給される電流の位相を調整するようにしてもよい。

また、上記の各実施の形態では、異物検知センサ１２２は、電波によって異物の有無を検知するものとしたが、超音波を用いたセンサや、赤外線（光）を用いた焦電センサ等であってもよい。

また、上記の各実施の形態では、筐体１２４や筐体１６０に温度センサ１２８を設置するものとしたが、温度センサ１２８の設置場所はこれに限られるものではない。異物検知センサ１２２やキャパシタ１１４，２１４に近接して配設される金属物を別途設け（たとえば固定具等）、その金属物に温度センサ１２８を設置して温度を検出するようにしてもよい。

なお、上記において、異物検知センサ１２２は、この発明における「機器」の一実施例に対応し、キャパシタ１１４，２１４も「機器」の一実施例に対応し得る。また、筐体１２４，１６０は、この発明における「金属物」の一実施例に対応する。

今回開示された各実施の形態は、適宜組合わせて実施することも予定されている。そして、今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００車両、１１０受電部、１１２，１１２Ａ受電コイル、１１４，２１４キャパシタ、１２０，１２０Ａ異物検知部、１２２異物検知センサ、１２４，１６０筐体、１２６ガードコイル、１２８温度センサ、１４０，２３０絶縁トランス、１４２，２３２第１誘導コイル、１４４，２３４第２誘導コイル、１４６，２３６第３誘導コイル、１４８充電器、１５０蓄電装置、１５２，１５２Ａ，２４０位相制御回路、１５４車載電源、１５６電圧センサ、２００送電装置、２１０送電部、２１２，２１２Ａ送電コイル、２２０交流電源。

Claims

送電装置の送電コイルから非接触で受電するための受電コイルと、
前記受電コイルに近接して配設される機器と、
前記機器に近接して配設される金属物と、
前記送電コイルから前記受電コイルへの送電時に形成される第１磁界の前記機器への影響を抑制する第２磁界を生成するためのガードコイルと、
前記金属物の温度を検出する温度センサと、
前記受電コイルによる受電に伴ない誘起される電圧または電流の位相に基づいて、前記ガードコイルへ供給される電圧または電流の位相を制御する位相制御装置とを備え、
前記位相制御装置は、さらに、前記ガードコイルへ供給される電圧または電流の位相を、前記温度センサの検出値に基づいて前記金属物の温度が低下する方向に調整する、受電装置。
前記受電コイルによる受電に伴ない誘起される電圧または電流の位相に基づいて基準位相が決定され、
前記位相制御装置は、前記金属物の温度と、前記ガードコイルへ供給される電圧または電流の前記基準位相からの移相量との関係を示す予め準備されたデータに基づいて、前記ガードコイルへ供給される電圧または電流の位相を調整する、請求項１に記載の受電装置。
前記受電コイルと蓄電装置を充電するための充電器との間に設けられる絶縁トランスをさらに備え、
前記絶縁トランスは、
前記受電コイルに電気的に接続される第１誘導コイルと、
前記充電器に電気的に接続され、前記第１誘導コイルと磁気的に結合される第２誘導コイルと、
前記第１誘導コイルと磁気的にさらに結合される第３誘導コイルとを含み、
前記位相制御装置は、前記第３誘導コイルに生じる電圧または電流の位相を反転させ、その位相を反転した電圧または電流の位相を前記温度センサの検出値に基づき調整して前記ガードコイルへ供給する、請求項１または２に記載の受電装置。
前記金属物は、前記機器を収容する筐体であり、
前記ガードコイルは、前記筐体内に設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の受電装置。
前記機器は、前記送電コイルと前記受電コイルとの間の異物を検知する異物検知センサである、請求項１から４のいずれかに記載の受電装置。
前記受電コイルは、鉛直方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むように形成され、
前記ガードコイルおよび前記機器は、前記受電コイルの下方から前記受電コイルが受電するものとして、前記受電コイルの上方に配設される、請求項１から５のいずれかに記載の受電装置。
前記受電コイルは、水平方向に延びる巻回軸線の周囲を取り囲むように形成され、
前記ガードコイルおよび前記機器は、前記受電コイルの下方に位置する前記送電コイルから前記受電コイルが受電するものとして、前記受電コイルの上方に配設される、請求項１から５のいずれかに記載の受電装置。
受電装置の受電コイルへ非接触で送電するための送電コイルと、
前記送電コイルに近接して配設される機器と、
前記機器に近接して配設される金属物と、
前記送電コイルから前記受電コイルへの送電時に形成される第１磁界の前記機器への影響を抑制する第２磁界を生成するためのガードコイルと、
前記金属物の温度を検出する温度センサと、
前記送電コイルに供給される電圧または電流の位相に基づいて、前記ガードコイルへ供給される電圧または電流の位相を制御する位相制御装置とを備え、
前記位相制御装置は、さらに、前記ガードコイルへ供給される電圧または電流の位相を、前記温度センサの検出値に基づいて前記金属物の温度が低下する方向に調整する、送電装置。